JP2001077283A - リードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents
リードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法Info
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Abstract
GA構造の半導体装置では、そのリードフレーム構造に
よりランド電極面を封止樹脂が覆ってしまうという課題
があった。 【解決手段】 LGA用のリードフレームにおいて、ラ
ンドリード部4の上面にコイニングウイング部24を設
けることにより、樹脂封止の際、封止樹脂が金型に注入
された時には、その封止樹脂をランドリード部4ととも
に、コイニングウイング部24の幅広領域も受け、その
注入圧による押圧力により各ランドリード部4全体が下
方に押し付けられる。そして、ランドリード部4のラン
ド電極16の面が封止シートに密着するため、ランド電
極16の面に封止樹脂が回り込むことがなく、結果とし
て、ランドリード部4のランド電極16の面への樹脂バ
リの発生を抑えることができるものである。
Description
リードを備えたリードフレームに加えて、外部端子とな
るランド電極を備えたリードを有したリードフレームに
関するもので、それを用いて半導体素子を搭載し、外囲
を樹脂で封止したランド・グリッド・アレイ(LGA)
型の樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
に、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実
装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、
薄型化が進んでいる。また小型で薄型でありながら、多
ピン化が進み、高密度の小型、薄型の樹脂封止型半導体
装置が要望されている。
するリードフレームについて説明する。
示す平面図である。図20に示すように、従来のリード
フレームは、フレーム枠101と、そのフレーム枠10
1内に、半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部
102と、ダイパッド部102を支持する吊りリード部
103と、半導体素子を載置した場合、その載置した半
導体素子と金属細線等の接続手段により電気的接続する
ビーム状のインナーリード部104と、そのインナーリ
ード部104と連続して設けられ、外部端子との接続の
ためのアウターリード部105と、アウターリード部1
05どうしを連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとな
るタイバー部106とより構成されていた。
構成よりなるパターンが1つではなく、複数個、左右、
上下に連続して配列されたものである。
説明する。図21は、図20に示したリードフレームを
用いた樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
イパッド部102上に半導体素子107が搭載され、そ
の半導体素子107とインナーリード部104とが金属
細線108により電気的に接続されている。そしてダイ
パッド部102上の半導体素子107、インナーリード
部104の外囲は封止樹脂109により封止されてい
る。封止樹脂109の側面からはアウターリード部10
5が突出して設けられ、先端部はベンディングされてい
る。
は、図22に示すように、リードフレームのダイパッド
部102上に半導体素子107を接着剤により接合した
後(ダイボンド工程)、半導体素子107とインナーリ
ード部104の先端部とを金属細線108により接続す
る(ワイヤーボンド工程)。その後、半導体素子107
の外囲を封止するが、封止領域はリードフレームのタイ
バー部106で包囲された領域内を封止樹脂109によ
り封止し、アウターリード部105を外部に突出させて
封止する(樹脂封止工程)。そしてタイバー部106で
封止樹脂109の境界部をカッティングし、各アウター
リード部105を分離し、フレーム枠101を除去する
とともに、アウターリード部105の先端部をベンディ
ングすることにより(タイバーカット・ベンド工程)、
図21に示した構造の樹脂封止型半導体装置を製造する
ことができる。ここで図22において、破線で示した領
域が封止樹脂109で封止する領域である。
ードフレームでは、半導体素子が高集積化し、多ピンと
なった場合、インナーリード部(アウターリード部)の
幅の形成には限界があり、多ピンに対応しようとする場
合は、インナーリード部(アウターリード部)の数が多
くなるため、リードフレーム自体が大きくなり、結果と
して樹脂封止型半導体装置も大きくなり、要望される小
型、薄型の樹脂封止型半導体装置は実現できないという
課題があった。また、半導体素子の多ピン対応としてリ
ードフレームのサイズを変更せず、インナーリード部を
増加させる場合は、1本当たりのインナーリード部の幅
を細くしなければならず、リードフレーム形成のエッチ
ング等の加工で課題が多くなってしまう。
て、底面に外部電極(ボール電極、ランド電極)を設け
たキャリア(配線基板)上に半導体素子を搭載し、電気
的接続を行った後、そのキャリアの上面を樹脂封止した
半導体装置であるボール・グリッド・アレイ(BGA)
タイプやランド・グリッド・アレイ(LGA)タイプの
半導体装置がある。このタイプの半導体装置はその底面
側でマザー基板と実装する半導体装置であり、今後、こ
のような面実装タイプの半導体装置が主流になりつつあ
る。したがって、このような動向に対応するには、従来
のリードフレーム、そのリードフレームを用いた樹脂封
止型半導体装置では、対応できないという大きな課題が
顕在化してきている。
脂の側面にアウターリード部よりなる外部リードが突出
して設けられており、その外部リードと基板電極とを接
合して実装するものであるため、BGAタイプ,LGA
タイプの半導体装置に比べて、基板実装の信頼性は低い
ものとなってしまう。また、BGAタイプ,LGAタイ
プの半導体装置は、配線基板を用いているため、コスト
的に高価となるという課題がある。
半導体装置の動向に対応できるリードフレームタイプの
樹脂封止型半導体装置を提供するものであり、底面側で
基板実装できる半導体装置をフレーム体を用いて構成す
ることを目的とするものである。そしてパッケージ底面
で外部端子を列構成で配置し、また各外部電極の表面が
確実に露出し、樹脂バリの発生を防止できるリードフレ
ームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を
提供するものである。
るために、本発明のリードフレームは、金属板よりなる
フレーム本体と、前記フレーム本体の略中央領域内に配
設された半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部で
前記ダイパッド部を支持し、他端部でフレーム枠と接続
した吊りリード部と、少なくとも先端部が前記ダイパッ
ド部に向かって延在し、他端部が前記フレーム枠と接続
し、底面がランド電極となる第1のリード部と、前記第
1のリード部の先端部領域に延在してその先端部が配置
され、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド
電極となる第2のリード部とよりなり、前記第1のリー
ド部の底面のランド電極と前記第2のリード部の底面の
ランド電極とで2列のランド電極を構成し、少なくとも
第2のリード部において、第2のリード部のランド電極
の上面付近にはコイニングによる幅広の樹脂受け用のウ
イングが設けられているリードフレームである。
を構成する以外の部分は薄厚で構成され、そのランド電
極を構成する部分が下方に突出して構成されており、前
記第2のリード部の薄厚部分の上面にコイニングによる
幅広の樹脂受け用のウイングが設けられているリードフ
レームである。
コイニングによる幅広の樹脂受け用のウイングの近傍に
は溝が設けられ、前記溝上に前記ウイングがオーバーラ
ップしているリードフレームである。
型半導体装置の製造方法は、金属板よりなるフレーム本
体と、前記フレーム本体の略中央領域内に配設された半
導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部で前記ダイパ
ッド部を支持し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリ
ード部と、少なくとも先端部が前記ダイパッド部に向か
って延在し、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面が
ランド電極となる第1のリード部と、前記第1のリード
部の先端部領域に延在してその先端部が配置され、他端
部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる
第2のリード部とよりなり、前記第1のリード部の底面
のランド電極と前記第2のリード部の底面のランド電極
とで2列のランド電極を構成し、少なくとも第2のリー
ド部において、第2のリード部のランド電極上面付近に
はコイニングによる幅広の樹脂受け用のウイングが設け
られているリードフレームを用意する工程と、前記用意
したリードフレームの前記ダイパッド部上に半導体素子
を搭載する工程と、前記ダイパッド部上に搭載した前記
半導体素子の主面上の電極パッドと、前記リードフレー
ムの第1のリード部、第2のリード部の各上面とを金属
細線により接続する工程と、前記リードフレームの裏面
側の少なくともダイパッド部、第1のリード部、第2の
リード部の各底面に封止シートを密着させる工程と、少
なくとも前記第1のリード部、第2のリード部の端部に
押圧力を付加し、前記第1のリード部のランド電極面と
第2のリード部のランド電極面とを前記封止シートに押
圧した状態で、前記リードフレームの上面側として前記
半導体素子、ダイパッド部、金属細線の領域を封止樹脂
により樹脂封止する工程と、樹脂封止後に前記封止シー
トを前記リードフレームより除去する工程とよりなる樹
脂封止型半導体装置の製造方法である。
第2のリード部の端部に押圧力を付加し、前記第1のリ
ード部のランド電極面と第2のリード部のランド電極面
とを封止シートに押圧した状態で、前記リードフレーム
の上面側として半導体素子、ダイパッド部、金属細線の
領域を封止樹脂により樹脂封止する工程では、前記押圧
力の付加の際、前記第1のリード部のランド電極面が封
止シートに押圧された状態を構成するとともに、前記封
止樹脂の注入によって前記第2のリード部の上面に印加
された圧力を前記第2のリード部の樹脂受け用のウイン
グが受け、前記第2のリード部のランド電極面は前記封
止シート面に押圧されて密着した状態を構成し、ランド
電極面に封止樹脂が回り込まない樹脂封止型半導体装置
の製造方法である。
は、樹脂封止型半導体装置を構成した際、その外部電極
となるランド電極をリード体として設けたものであり、
半導体素子を搭載し、金属細線で半導体素子と各リード
とを接続し、樹脂封止して樹脂封止型半導体装置を構成
した際、樹脂封止型半導体装置の底面、すなわちパッケ
ージ底面領域内には、ランドリード部のランド部の底面
が配置され、そのランド部の外側にはリード部の底面が
配置されて2列配置の外部端子を構成するものであり、
LGA(ランド・グリッド・アレイ)型パッケージを構
成することができる。
により、樹脂封止の注入圧による第2のリード部の浮き
上がりを防止できるため、樹脂封止の際、封止樹脂が金
型に注入された時には、その封止樹脂を第2のリード部
自体のみならず、第2のリード部にコイニングウイング
部の領域をも受け、その押圧力により各第2のリード部
全体が下方に押し付けられ、第2のリード部のランド電
極の面が封止シートに密着するため、ランド電極の面に
封止樹脂が回り込むことがなく、第2のリード部のラン
ド電極の面への樹脂バリの発生を抑えることができるも
のである。
それを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法
の主とした実施形態について図面を参照しながら説明す
る。
説明する。
平面図である。図2は本実施形態のリードフレームのリ
ード部分を示す拡大図であり、図1における円内部分の
拡大図として、図2(a)は平面図であり、図2(b)
は図2(a)のA−A1、B−B1箇所の各断面図であ
る。なお、図1において、二点鎖線で示した領域は、本
実施形態のリードフレームを用いて半導体素子を搭載
し、樹脂封止する際の封止領域を示している。
ドフレームは、銅材または、42−アロイ等の通常のリ
ードフレームに用いられている金属板よりなり、半導体
素子を搭載するダイパッド部1と、その末端でフレーム
枠2と接続し、先端部でダイパッド部1の四隅を支持す
る吊りリード部3と、その先端部がダイパッド部1に対
向し、末端部がフレーム枠2と接続して配置された直線
状のランドリード部4(第2のリード部)と直線状のリ
ード部5(第1のリード部)とよりなるリードフレーム
であり、ランドリード部4とリード部5はそれぞれその
底面で外部端子(ランド部)を構成するものであり、リ
ード部5はその底面に加えて外方側面でも外部端子とし
て実装基板と接続できるものである。
表面の略中央部分に円形の突出部6が設けられ、その突
出部6は、ダイパッド部1を構成している平板に対して
プレス加工により半切断状態のプレスを施し、上方に突
出させたものである。この突出部6が実質的に半導体素
子を支持する部分となり、半導体素子を搭載した際、ダ
イパッド部1の突出部6を除く表面と半導体素子裏面と
の間には間隙が形成されるよう構成されている。またダ
イパッド部1の表面の突出部6を包囲する領域には溝部
7が設けられ、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際に
封止樹脂がその溝部7に入り込むように設けられてい
る。本実施形態では溝部7は円形の環状の溝部7を設け
たものである。この溝部7により、ダイパッド部1の突
出部6上に接着剤により半導体素子を搭載し、樹脂封止
した際に封止樹脂がその溝部7に入り込むため、熱膨張
による応力でダイパッド部1の表面と封止樹脂との間に
樹脂剥離が発生しても、その剥離自体を溝部でトラップ
することができ、信頼性低下を防止することができるも
のである。もちろん、溝部7の構成としては、環状の構
成以外、部分的に溝部を連結した構成でもよく、その数
も2本以上の3本,4本、または1本でもよいが、ダイ
パッド部1の大きさと搭載する半導体素子の大きさによ
り設定することができる。
ドリード部4とリード部5は、フレーム枠2と接続した
状態では交互配列の並列配置となっており、ダイパッド
部1に対向する配置においては、ランドリード部4の先
端部がリード部5の先端部よりもダイパッド部1側に延
在し、それら先端部どうしは平面配置上、千鳥状に配置
されているものである。この配置は、半導体素子を搭載
し、樹脂封止した際には、パッケージ底面に2列の外部
端子が千鳥状に配置されるようにしたものであり、ラン
ドリード部4の先端部底面とリード部5の底面とがパッ
ケージ底面に配置されるものである。そして特に図2に
示すように、ランドリード部4は直線形状のリードであ
り、その先端部の底面部分に外部端子となる先端部が曲
率を有したランド部8が形成されており、ランド部8を
形成する部分以外はハーフエッチ加工により厚みが薄く
加工され、ランド部8はリード本来の厚みを有するもの
である。
部8は下方に突出した形状を有し、ランドリード部4自
体は上面が下面よりも広い面積を有している。なお図1
では、ランドリード部4の先端底面の破線で示した部分
がランド部8を示し、図2では格子状ハッチング領域が
ハーフエッチされている部分を示している。またリード
部5は同様に図2に示すように、その先端部の外周部分
がハーフエッチ加工により薄厚に加工され、先端部が幅
広部9を有し、その幅広部9の根本付近には溝部10が
設けられている。また先端部の底面には先端部が曲率を
有した形状でランド部が形成されている。図1,図2に
おいてハッチングを付した部分が溝部10である。本実
施形態のリードフレームを用いて半導体素子を搭載し、
樹脂封止した際、リード部5自体は底面と側面が露出さ
れる片面封止構成となるため、従来のようなフルモール
ドパッケージのリード部とは異なり、封止樹脂による応
力、基板実装後の応力がリード部に印加される場合があ
る。しかし、この溝部10により、封止樹脂による応
力、基板実装後の応力によりリード部5自体に応力が印
加されても、溝部10で応力を吸収できるものであり、
金属細線の接続部分の破壊を防止し、実装後の製品の信
頼性を維持できるものである。なお、ここでランドリー
ド部4のランド部8の表面領域、リード部5の幅広部9
は金属細線が接続されるボンディングパッドを構成する
ものである。
ード部4、リード部5は互いに直線状のリードであっ
て、それら底面のランド部8を構成する部分は、先端部
が曲率を有した形状であり、また互いに直線状であるた
め、パッケージ配置において、ランド部8どうしは千鳥
状を構成するものである。
パッド部1の突出部6を包囲する領域に相当する底面に
は、矩形状の環状の溝部11を設けている。この溝部1
1により、ダイパッド部1の底面にハンダ等の接合材料
を用いて基板実装した際、ハンダの余分な広がりを防止
し、実装精度を向上させるとともに、半導体素子からの
放熱作用によるダイパッド部1自体の応力を吸収できる
ものである。また本実施形態では溝部11を1つとして
いるが、ダイパッド部1の底面の外周部近傍にも環状の
溝部を形成してもさらなる実装精度向上を達成できる。
さらに吊りリード部3にダミーランド部を設けたり、吊
りリード部3に屈曲部を設けてもよい。
は、搭載する半導体素子のピン数などにより、その数を
適宜設定できるものである。また本実施形態のリードフ
レームはその表面がメッキ処理されたものであり、必要
に応じて例えば、ニッケル(Ni),パラジウム(P
d)および金(Au)などの金属が積層されて適宜メッ
キされているものである。また本実施形態のリードフレ
ームは図1に示したようなパターンが1つよりなるもの
ではなく、左右・上下に連続して形成できるものであ
る。
体素子を搭載し、金属細線で半導体素子と各リードとを
接続し、樹脂封止して樹脂封止型半導体装置を構成した
際、樹脂封止型半導体装置の底面、すなわちパッケージ
底面には、ランドリード部4の先端部が曲率を有したラ
ンド部8の底面が配置され、そのランド部8の外側には
リード部5の先端部が曲率を有した底面部分が配置され
て千鳥状の2列配置の外部端子を構成するものであり、
LGA(ランド・グリッド・アレイ)型パッケージを構
成することができる。そして本実施形態のリードフレー
ムを用いて樹脂封止型半導体装置を構成することによ
り、ダイパッド部1の表面には溝部7が設けられてお
り、樹脂封止後の樹脂剥離が起こっても、その剥離を溝
部7でトラップできるため、樹脂封止型半導体装置とし
て信頼性を維持できるものである。その他、放熱特性の
向上、基板実装時のハンダ接合の精度向上、大きい面積
の半導体素子を搭載できるなどの利点もある。
て図面を参照しながら説明する。図3は本実施形態に係
る樹脂封止型半導体装置を示す平面図であり、図4は本
実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す底面図であ
り、図5,図6は本実施形態に係る樹脂封止型半導体装
置を示す断面図である。図5の断面図は、図3における
C−C1箇所、図4におけるE−E1箇所の断面を示
し、図6の断面図は、図3におけるD−D1箇所、図4
におけるF−F1箇所の断面を示す。また本実施形態で
は図1,図2に示したリードフレームを例として用いた
樹脂封止型半導体装置である。
に、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、表面に突出
部6と、その突出部6を包囲する円形または矩形または
それらの組み合わせの環状の溝部7と、底面に環状の溝
部11を有したダイパッド部1と、そのダイパッド部1
の突出部6上に銀ペースト等の導電性接着剤(図示せ
ず)を介して搭載された半導体素子12と、表面に溝部
10を有し、底面が露出したリード部5と、リード部5
の先端部領域よりもダイパッド部1側に延在して配置さ
れ、その先端部の底面が露出してランド電極を構成する
ランドリード部4と、半導体素子12の主面の電極パッ
ド(図示せず)とランドリード部4、リード部5のボン
ディングパッド部13とを電気的に接続した金属細線1
4と、ダイパッド部1の底面を除く領域、搭載された半
導体素子12、ランドリード部4の底面を除く領域、リ
ード部5の外部側面と底面とを除く領域、および金属細
線14を封止した封止樹脂15とよりなるものである。
そして封止樹脂15よりなるパッケージ部より露出した
ランドリード部4の先端部底面と、リード部5の外部側
面と底面とは、プリント基板等の実装基板への実装の
際、外部電極を構成するランド電極16を構成してお
り、リード部5の底面とその先端部領域のランドリード
部4の先端部底面とが露出して千鳥状の2列ランド構成
を有しているものである。そしてランド電極16は封止
樹脂15より露出しているが、20[μm]程度の段差
を有して突出して露出しているものであり、基板実装時
のスタンドオフを有しているものである。同様にダイパ
ッド部1の底面も突出して露出しているものであり、基
板実装時はハンダ接合により放熱効率を向上させること
ができる。さらに、ダイパッド部1の底面には、凹部1
7が形成されており、これは突出部6をダイパッド部1
の上面にプレス加工による半切断状態で形成しているた
め、その突出量分の凹部が対応して底面に形成されてい
るものである。本実施形態では、200[μm]の金属
板よりなるダイパッド部1(リードフレーム厚)の厚み
に対して、140[μm]〜180[μm](金属板自
体の厚みの70[%]〜90[%])突出した突出部6
を形成している。
けるボンディングパッド部13の面積は、100[μ
m]以上のワイヤーボンドができる大きさであればよ
く、高密度な電極配列が可能であり、小型・薄型の樹脂
封止型半導体装置を実現できるものである。さらに本実
施形態の構造により、多ピン化に対応でき、高密度面実
装型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものであり、
半導体装置自体の厚みとしても、1[mm]以下の80
0[μm]程度の極めて薄型の樹脂封止型半導体装置を
実現できるものである。
は、封止樹脂15に封止されたランドリード部4の先端
部、リード部5の先端部の上面の面積が、封止樹脂15
から露出、突出した側のランド電極16側の面積よりも
大きく構成されており、封止樹脂15との食いつきを良
好にし、密着性を向上させることができ、基板実装の際
の接続の信頼性を得ることができるものである。
導体装置は、パッケージ底面には、ランドリード部4の
ランド電極16の底面が配置され、そのランド電極16
の外側にはリード部5の底面であるランド電極16が配
置されて千鳥状の2列配置の外部端子を構成するもので
あり、LGA(ランド・グリッド・アレイ)型パッケー
ジを構成することができる。またダイパッド部1の表面
には溝部7が設けられており、半導体素子12の裏面と
ダイパッド部1表面との間で封止樹脂15の樹脂剥離が
起こっても、その剥離を溝部7でトラップできるため、
樹脂封止型半導体装置として信頼性を維持できるもので
ある。その他、放熱特性の向上、基板実装時のハンダ接
合の精度向上、大きい面積の半導体素子を搭載できるな
どの利点もある。
は、従来のように配線基板、回路基板を用いず、リード
フレームを用いたLGA型の樹脂封止型半導体装置にお
いて、基板実装の実装強度を向上させた樹脂封止型半導
体装置である。図7は図6に示した本実施形態の樹脂封
止型半導体装置の実装状態の一例を示す断面図である。
型半導体装置は、パッケージ底面のランド電極16とプ
リント基板等の実装基板18とをハンダ等の接合剤19
により接続し、実装している。ここでランドリード部の
底面のランド電極はその底面部分のみが接合剤と接触し
て実装されているが、リード部5のランド電極16はそ
の底面部分が接合剤19と接触して実装されることに加
えて、リード部5の外部側面が露出していることによ
り、接合剤19がそのリード部5の側面とも接触して実
装されている。
底面部分のみが接合剤を介して実装基板に接合されるも
のであるが、本実施形態では、列構成のランド電極にお
いて外側のランド電極は、リード部5よりなるものであ
り、その外側部分はパッケージ部分(封止樹脂15)よ
り露出しているので、その外部側面に対して、接合剤を
設けることにより、底面+側面の2点接合構造となり、
実装基板との接続の実装強度を向上させ、接続の信頼性
を向上させることができる。これは通常のリードフレー
ムLGA型半導体装置では達成できなかった実装構造で
あり、本実施形態では、ランド電極の構成をランド電
極、リード型ランド電極の2種類で2列構成としている
ため、パッケージの外側にも接続部分を設けることがで
き、底面+側面の2点接合構造により、接続の信頼性を
向上させることができる革新的な構造を有している。
レームを用いることにより、半導体素子を搭載し、樹脂
封止することにより、樹脂封止型半導体装置の底面部分
に半導体素子と電気的に接続したランド電極を直線状ま
たは千鳥状の2列で配列することができる。その結果、
面実装タイプの半導体装置が得られ、従来のようなリー
ド接合による実装に比べて、基板実装の信頼性を向上さ
せることができる。
は、従来のBGAタイプの半導体装置のように、ランド
電極を設けた回路基板等の基板を用いるものでなく、リ
ードフレームという金属板からなるフレーム本体からL
GA型の半導体装置を構成するものであり、量産性、コ
スト性などの面においては、従来のBGAタイプの半導
体装置よりも有利となる。
は、列構成のランド電極において外側のランド電極は、
リード部よりなるものであり、その外側部分の側端はパ
ッケージ部分より露出しているので、その外部側面に対
して、接合剤を設けることによりフィレットが形成さ
れ、底面+側面の2点接合構造となり、実装基板との接
続の実装強度を向上させ、接続の信頼性を向上させるこ
とができる。これは通常のリードフレームLGA型半導
体装置では達成できなかった実装構造であり、本実施形
態では、ランド電極の構成をランド電極、リード型ラン
ド電極の2種類で2列構成としているため、パッケージ
の外側にも接続部分を設けることができ、底面+側面の
2点接合構造により、実装強度を向上させることができ
る構造である。
方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図8〜図13は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製
造方法を示す工程ごとの断面図である。なお、本実施形
態では、図1に示したようなリードフレームを用いてL
GA型の樹脂封止型半導体装置を製造する形態を説明す
る。また本実施形態では便宜的にランドリード部4の断
面方向の図を用いて説明するので、図中、リード部5は
示されていない。
レーム本体と、そのフレーム本体の開口した領域内に配
設されて、表面に突出部6と、その突出部6を包囲する
円形または矩形の環状の溝部7と、底面に環状の溝部1
1と凹部17を有した半導体素子搭載用のダイパッド部
1と、先端部でそのダイパッド部1を支持し、他端部で
フレーム枠(図示せず)と接続した吊りリード部(図示
せず)と、図示されないが、底面がランド電極となり、
その先端部表面に金属細線が接続される幅広のボンディ
ングパッド部を有し、そのボンディングパッド部の近傍
に溝部が設けられ、規則性を有して配列され、他端部が
フレーム枠と接続したリード部と、底面がランド電極1
6となり、その先端部表面に金属細線が接続される幅広
のボンディングパッド部13を有し、上面が下面よりも
面積的に大きく、前記したリード部の先端部に千鳥状に
その先端部が配置されてそのリード部とともに2列構成
を形成し、他端部がフレーム枠と接続したランドリード
部4とを有するリードフレームを用意する。
レームのダイパッド部1の突出部6上に銀ペースト等の
導電性接着剤を介して半導体素子12をその主面を上に
して接合する。
上に接合により搭載した半導体素子12の主面上の電極
パッドと、リードフレームのランドリード部4、リード
部(図示せず)の各上面のボンディングパッド部13と
を金属細線14により電気的に接続する。ここで金属細
線14が接続される各ボンディングパッド部の面積は、
一例として100[μm]以上である。
の裏面側、すなわちダイパッド部1の底面、ランドリー
ド部4のランド電極16、リード部(図示せず)の各底
面に密着するようにリードフレームの裏面側に封止テー
プまたは封止シート20を密着させる。ここで使用する
封止シート20は、リードフレームに対して接着力がな
く、樹脂後は容易にピールオフ等により除去できる樹脂
シートであり、樹脂封止工程でのリードフレームの裏面
側への封止樹脂の回り込みを確実に防止でき、その結
果、ダイパッド部1、ランドリード部4、リード部(図
示せず)の裏面への樹脂バリの付着を防止できる。その
ため、樹脂封止後の樹脂バリ除去のためのウォータージ
ェット工程を省略することができる。
を密着させた状態でリードフレームの上面側を封止樹脂
15により樹脂封止し、半導体素子12、ダイパッド部
1、金属細線14の領域を樹脂封止する。通常は上下封
止金型を用いたトランスファーモールドにより片面封止
を行う。すなわち、ダイパッド部1、ランドリード部
4、リード部(図示せず)の底面部分を除いた片面封止
構造となる。また特にランドリード部4、リード部(図
示せず)のフレーム枠2と接続した部分、つまり樹脂封
止されないリード部分を封止シート20を介して上下金
型の第1の金型により第2の金型に対して押圧すること
により、ランドリード部4、リード部(図示せず)の各
底面を封止シート20に押圧、密着させた状態で樹脂封
止することにより、樹脂バリの発生を防止するととも
に、ランドリード部4、リード部(図示せず)の各底面
をパッケージ底面(封止樹脂15底面)からスタンドオ
フを有して配置させることができる。
面への密着、貼付は、樹脂封止する封止用の上下金型に
予め供給しておいた封止シートを樹脂封止前に密着させ
てもよいし、樹脂封止前に別工程で封止シートをリード
フレームに密着、貼付したものを封止金型に供給し、樹
脂封止してもよい。
止シートをピールオフ等により除去した後、吊りリード
部やランドリード部4、リード部の各リード部のフレー
ム枠と接続した部分を切断する。この段階で実質的に各
リード部の端部が樹脂封止したパッケージの側面と同一
面に配列するように切断する。そしてランドリード部
4、リード部の底面はランド電極16を構成し、またリ
ード部の外側の側面部分も外部電極を構成し、ダイパッ
ド部1の底面も露出し、放熱構造を有するものである。
の製造方法により、パッケージ底面の内側列には、ラン
ドリード部4のランド電極16の底面が配置され、その
ランド電極16の外側列にはリード部の底面であるラン
ド電極が配置されて直線状もしくは千鳥状の2列配置の
外部端子を構成するものであり、LGA(ランド・グリ
ッド・アレイ)型パッケージを構成することができる。
さらに、ランド電極の構成をランド電極、リード型ラン
ド電極の2種類で2列構成としているため、パッケージ
の外側にも接続部分を設けることができ、底面+側面の
2点接合構造により、接続の信頼性を向上させることが
できる樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
の構造では、別途、新たな問題が顕在化してきている。
本実施形態のリードフレームにおける通常のランドリー
ド部4(2列目リード)の一部分を拡大して示した図面
であり、図14(a)は平面図、図14(b)は図14
(a)のG−G1箇所の断面図である。図15は樹脂封
止する場合の注入した樹脂によるランドリード部4、リ
ード部5に対する影響を示す部分的な断面図である。図
16は図15と同様、ランドリード部4の部分の注入し
た樹脂によるランドリード部4、リード部5に対する影
響を示す部分的な断面図である。図17は樹脂封止後の
樹脂封止型半導体装置の一部分を示す断面図である。
であるランドリード部4は、ランド部8をその先端に有
し、底面はランド電極16となるものである。しかし樹
脂封止の際は、図15に示すように、ランドリード部4
の端部(フレーム枠側)は第1の金型21により第2の
金型22に対して封止シート20を介して押圧される
が、押圧される箇所からランドリード部4のランド部8
が距離的に離れており、ランド部8のランド電極16が
封止シート20に対して密着する力が弱くなってしま
う。その結果、矢印に示される注入した封止樹脂の注入
圧により、ランドリード部4のランド部8のランド電極
16が封止シート20から浮き上がり、剥離した状態で
樹脂封止されてしまう。なお、第1のリード部であるリ
ード部5の場合は押圧される箇所から距離的に短いた
め、押圧力でリード部5の底面は封止シート20に密着
し、封止シート20から剥離するようなことはない。
7に示すように、封止樹脂がランドリード部4の底面
(ランド電極16)に回り込み、ランドリード部4のラ
ンド電極16の表面に樹脂バリ23が形成され、外部電
極として機能しないという問題が発生し得る。このよう
な問題に対して、ランドリード部4の底面を確実に封止
シート20に密着させ、樹脂バリ23を防止することは
技術的に重要な課題となっている。
いた樹脂封止型半導体装置の製造方法について、課題解
決のための実施形態について図面を参照しながら説明す
る。
16の表面を確実に封止シートに密着させることができ
る実施形態について説明する。
ンドリード部を示す図であり、リードフレームとしては
図1に示したリードフレーム構成と基本構成は同様なも
のであるが、第2のリード部であるランドリード部4の
構成と作用とが異なるものであり、少なくともランドリ
ード部4において、ランドリード部4には封止樹脂受け
の幅広部が設けられているものである。図18におい
て、図18(a)は平面図であり、図18(b)は図1
8(a)のH−H1箇所の断面図である。
属板よりなるフレーム本体と、そのフレーム本体の開口
した領域内に配設されて、表面に突出部と、その突出部
を包囲する円形または矩形の環状の溝部と、底面に環状
の溝部と凹部を有した半導体素子搭載用のダイパッド部
と、先端部でそのダイパッド部を支持し、他端部でフレ
ーム枠と接続した吊りリード部と、底面がランド電極と
なり、その先端部表面に金属細線が接続される幅広のボ
ンディングパッド部を有し、そのボンディングパッド部
の近傍に溝部が設けられ、規則性を有して配列され、他
端部がフレーム枠と接続したリード部と、底面がランド
電極となり、その先端部表面に金属細線が接続される幅
広のボンディングパッド部を有し、前記したリード部の
先端部に千鳥状にその先端部が配置されてそのリード部
とともに2列構成を形成し、他端部がフレーム枠と接続
したランドリード部とを有するリードフレームであっ
て、図18に示すように、特にランドリード部4は、ラ
ンド部8のランド電極16を構成する以外の部分は薄厚
で構成され、そのランド電極16を構成する部分が下方
に突出して構成されており、ランドリード部4の先端の
上面にはコイニングによって圧延されたコイニングウイ
ング部24が設けられて、幅広部を構成しているもので
ある。
溝部25が設けられており、コイニングウイング部24
の端部は溝部25にオーバーラップしている。この溝部
25の作用としては、封止樹脂のアンカー効果の他、コ
イニングウイング部24を形成する際の重要な構成とな
る。すなわち、コイニングウイング部24を形成する
際、ランドリード部4のリード材料をプレス加工(コイ
ン加工)により圧延するが、その圧延によるリード材料
の逃げ部を構成するものであり、溝部25に圧延された
リード材料が逃げてオーバーラップするものである。
面にコイニングウイング部24を設けることにより、樹
脂封止の際、封止樹脂が金型に注入された時には、その
封止樹脂をランドリード部4とともに、コイニングウイ
ング部24の領域も受け、その押圧力により各ランドリ
ード部4全体が下方に押し付けられる。そして、ランド
リード部4のランド電極16の面が封止シートに密着す
るため、ランド電極16の面に封止樹脂が回り込むこと
がなく、結果として、ランドリード部4のランド電極1
6の面への樹脂バリの発生を抑えることができるもので
ある。
ては、ランドリード部4の先端部分の面積、リードサイ
ズ、リード間ピッチを考慮して適宜、設定する。
に特徴を有するリードフレームを用いて樹脂封止型半導
体装置を製造する実施形態について説明する。
て樹脂封止型半導体装置を製造するプロセスについて
も、前記した基本的な実施形態の図8〜図13に示した
工法と同様であるため省略するが、樹脂封止工程におけ
る本実施形態のリードフレームの特にランドリード部4
による作用効果について図面を参照しながら説明する。
いて樹脂封止する際の封止シート20とランドリード部
4のランド電極16との密着性を得るメカニズムを示す
断面図である。
樹脂が金型に注入された時には、その封止樹脂をランド
リード部4とともに、コイニンクウイング部24の領域
も受け、その押圧力により各ランドリード部4全体を下
方に押し付け、ランドリード部4の浮き上がりを抑え
る。そして、ランドリード部4のランド電極16の面が
封止シート20に密着するため、ランド電極16の面に
封止樹脂が回り込むことがなく、結果として、ランドリ
ード部4のランド電極16の面への樹脂バリの発生を抑
えることができるものである。図中、矢印は封止樹脂の
注入によってランドリード部4が受ける押圧力および密
着力を示している。
を用いて樹脂封止型半導体装置を製造することにより、
樹脂封止時のランドリード部4のランド電極16への樹
脂バリの発生を抑えて、封止樹脂部からランド電極が確
実にスタンドオフを有して露出した樹脂封止型半導体装
置を実現することができる。
部24は、ランドリード部4の上面に設けたが、封止シ
ートと接するランドリード部4の下面に設けてもよい。
の注入圧によるランドリード部4の浮き上がりを防止す
るために、ランドリード部4の上面に幅広のコイニング
ウイング部を設け、樹脂封止の際、封止樹脂が金型に注
入された時には、その封止樹脂をランドリード部4とと
もに、ランドリード部4に設けたそのコイニングウイン
グ部の領域をも受け、その押圧力により各ランドリード
部4全体が下方に押し付けられ、ランドリード部4のラ
ンド電極16の面が封止シート20に密着するため、ラ
ンド電極16の面に封止樹脂が回り込むことがなく、ラ
ンドリード部4のランド電極16の面への樹脂バリの発
生を抑えることができるものである。
2のリード部とによる2列構成のリード部を有したリー
ドフレームを例として説明したが、2列に限定するもの
ではなく、2列以上の3列,4列等の複数列を構成する
リード部を有したリードフレームに対しても有効である
ことは言うまでもない。
従来のようなビーム状のリード電極に代えて、ランド電
極を有した樹脂封止型半導体装置を実現することができ
る。そして本発明により、樹脂封止型半導体装置の底面
のランド電極を回路基板等を用いることなく、フレーム
状態から形成でき、製造コストを低下させ、従来のよう
なリード接合による実装に比べて、基板実装の信頼性を
向上させることができる。
いては、従来のように突出したリード形成が必要ない
分、リードベンド工程が不要であって、樹脂封止後はパ
ッケージ底面の内側列には、ランドリード部のランド電
極の底面が配置され、そのランド電極の外側列にはリー
ド部の底面であるランド電極が配置されて直線状もしく
は千鳥状の2列配置の外部端子を構成し、LGA型パッ
ケージを構成することができる。そして本発明の樹脂封
止型半導体装置の底面の列構成のランド電極において、
外側のランド電極はリード部よりなるものであり、その
外側部分の側端はパッケージ部分より露出しているの
で、その外部側面に対して、ハンダ等の接合剤を設ける
ことによりフィレット部が形成され、底面+側面の2点
接合構造となり、実装基板との接続の実装強度を向上さ
せ、接続の信頼性を向上させることができる。
の作用により、形成した樹脂封止型半導体装置の底面の
ランド電極面に樹脂バリの発生をなくし、外部電極の不
良、実装不良を防止した樹脂封止型半導体装置を得るこ
とができる。
面図
示す平面図
示す底面図
示す断面図
示す断面図
実装構造を示す断面図
製造方法を示す断面図
製造方法を示す断面図
の製造方法を示す断面図
の製造方法を示す断面図
の製造方法を示す断面図
の製造方法を示す断面図
部分的な図
部分的な断面図
部分的な断面図
す部分的な断面図
ムのランドリード部を示す図
ムのランドリード部を示す図
す平面図
Claims (5)
- 【請求項1】 金属板よりなるフレーム本体と、前記フ
レーム本体の略中央領域内に配設された半導体素子搭載
用のダイパッド部と、先端部で前記ダイパッド部を支持
し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、少
なくとも先端部が前記ダイパッド部に向かって延在し、
他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極と
なる第1のリード部と、前記第1のリード部の先端部領
域に延在してその先端部が配置され、他端部が前記フレ
ーム枠と接続し、底面がランド電極となる第2のリード
部とよりなり、前記第1のリード部の底面のランド電極
と前記第2のリード部の底面のランド電極とで2列のラ
ンド電極を構成し、少なくとも第2のリード部におい
て、第2のリード部のランド電極の上面付近にはコイニ
ングによる幅広の樹脂受け用のウイングが設けられてい
ることを特徴とするリードフレーム。 - 【請求項2】 第2のリード部のランド電極を構成する
以外の部分は薄厚で構成され、そのランド電極を構成す
る部分が下方に突出して構成されており、前記第2のリ
ード部の薄厚部分の上面にコイニングによる幅広の樹脂
受け用のウイングが設けられていることを特徴とする請
求項1に記載のリードフレーム。 - 【請求項3】 第2のリード部の上面に設けられたコイ
ニングによる幅広の樹脂受け用のウイングの近傍には溝
が設けられ、前記溝上に前記ウイングがオーバーラップ
していることを特徴とする請求項1に記載のリードフレ
ーム。 - 【請求項4】 金属板よりなるフレーム本体と、前記フ
レーム本体の略中央領域内に配設された半導体素子搭載
用のダイパッド部と、先端部で前記ダイパッド部を支持
し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、少
なくとも先端部が前記ダイパッド部に向かって延在し、
他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極と
なる第1のリード部と、前記第1のリード部の先端部領
域に延在してその先端部が配置され、他端部が前記フレ
ーム枠と接続し、底面がランド電極となる第2のリード
部とよりなり、前記第1のリード部の底面のランド電極
と前記第2のリード部の底面のランド電極とで2列のラ
ンド電極を構成し、少なくとも第2のリード部におい
て、第2のリード部のランド電極上面付近にはコイニン
グによる幅広の樹脂受け用のウイングが設けられている
リードフレームを用意する工程と、前記用意したリード
フレームの前記ダイパッド部上に半導体素子を搭載する
工程と、前記ダイパッド部上に搭載した前記半導体素子
の主面上の電極パッドと、前記リードフレームの第1の
リード部、第2のリード部の各上面とを金属細線により
接続する工程と、前記リードフレームの裏面側の少なく
ともダイパッド部、第1のリード部、第2のリード部の
各底面に封止シートを密着させる工程と、少なくとも前
記第1のリード部、第2のリード部の端部に押圧力を付
加し、前記第1のリード部のランド電極面と第2のリー
ド部のランド電極面とを前記封止シートに押圧した状態
で、前記リードフレームの上面側として前記半導体素
子、ダイパッド部、金属細線の領域を封止樹脂により樹
脂封止する工程と、樹脂封止後に前記封止シートを前記
リードフレームより除去する工程とよりなることを特徴
とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 少なくとも第1のリード部、第2のリー
ド部の端部に押圧力を付加し、前記第1のリード部のラ
ンド電極面と第2のリード部のランド電極面とを封止シ
ートに押圧した状態で、前記リードフレームの上面側と
して半導体素子、ダイパッド部、金属細線の領域を封止
樹脂により樹脂封止する工程では、前記押圧力の付加の
際、前記第1のリード部のランド電極面が封止シートに
押圧された状態を構成するとともに、前記封止樹脂の注
入によって前記第2のリード部の上面に印加された圧力
を前記第2のリード部の樹脂受け用のウイングが受け、
前記第2のリード部のランド電極面は前記封止シート面
に押圧されて密着した状態を構成し、ランド電極面に封
止樹脂が回り込まないことを特徴とする請求項4に記載
の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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