JP2002252319A - 半導体装置及びその製造方法、並びにリードフレーム - Google Patents

半導体装置及びその製造方法、並びにリードフレーム

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JP2002252319A JP2001048938A JP2001048938A JP2002252319A JP 2002252319 A JP2002252319 A JP 2002252319A JP 2001048938 A JP2001048938 A JP 2001048938A JP 2001048938 A JP2001048938 A JP 2001048938A JP 2002252319 A JP2002252319 A JP 2002252319A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】リードフレームからの放熱板の切り離し切断に
よる半導体ダイへの応力負荷を根本的に払拭し、信頼性
の高い半導体装置を簡易な工程で低コストに作製する。
また、放熱板の素材の露出部分を無くし、耐腐食性、耐
浸食性を向上する。さらに、仕様の異なるリードフレー
ム間における組立設備の共通化を図る。 【解決手段】並設される複数のリード5,6,7と、そ
のうち一のリード6の先端に連結されたダイボンディン
グ領域(ダイボンディング部93a)を有する放熱板9
3とを備える一体連結されたリードフレーム34であっ
て、放熱板93が、リード6と結合する部分を除き、他
の構成部分から離間されてなるリードフレーム34を用
いて、半導体ダイのボンディング後における放熱板に連
結する部分の切断を省いた。また、底部連結バー4にス
ペーサ50を一体形成し、載置する際の頭部と底部との
ギャップを調整した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法、並びにリードフレームに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】樹脂封止型半導体装置等の半導体パッケ
ージの材料としてリードフレームが広く用いられてい
る。一般に、リードフレームは枠状の金属シートででき
ており、個々の製品に対応するパターンが複数個連結さ
れて長尺多連状に構成されている。通常、リードフレー
ムには、各部を保持し組立搬送治具の役割を持つレール
と、組立時の位置決め孔となるパイロットホールが構成
されており、各パターンには半導体ダイ(チップ、ペレ
ット)が搭載されるダイボンディングパッドや、半導体
ダイと外部との電気的接続を行うリードなどが構成され
る。大電力用途のトランジスタなどではリード先端に連
結されたダイボンディング領域を有する放熱板により放
熱性を高めている。
【0003】〔従来例1〕次ぎに従来の一例(従来例1
とする)の半導体装置(TO−220AB)及びその製
造方法、並びにリードフレームにつき図面を参照して説
明する。図4に従来例1のリードフレーム31の正面図
(a)・側面図(b)、及びそのリードフレーム31を
用いて作製された樹脂封止型半導体装置21(TO−2
20AB)の正面図(c)・側面図(d)を示す。な
お、図4(a)においては個々の製品となるパターンを
2ユニット分のみ描き他は省略した。また、図4(c)
(d)は封止樹脂18の外形を破線で示し、その内部の
構成を描いた透視図である。
【0004】従来例1のリードフレーム31は 銅又は
銅合金の金属シートをプレス抜き加工し、その表面にニ
ッケルメッキ等を施したものであり、上部連結バー(レ
ール)2、中央部連結バー(レール)3、底部連結バー
(レール)4を備え、これらにより個々の製品となるパ
ターンが多数連結される。各パターン毎には3本のリー
ド5,6,7を備える。各リード5,6,7は中央部連
結バー3及び底部連結バー4に結合し、支持される。両
側のリード5,7のパッケージ内部となる端(以下、内
部端という。)にはそれぞれボンディングポスト8,1
0が形成され、中央のリード6の内部端には,半導体ダ
イの搭載部を有する金属板である放熱板9が連結されて
いる。放熱板9はダイボンディング部9aとタブ部9b
とを有し、中央のリード6の内部端に、まず、ダイボン
ディング部9aが連結され、ダイボンディング部9aに
連続してタブ部9bが延設され、さらに、タブ部9bは
上部連結バー2に結合し、隣接するタブ部9b,9bと
連結される。また、底部連結バー4にはパイロットホー
ル11が、タブ部9bには取り付け用ホール12が穿設
されている。以上のような構造のリードフレーム31の
類は特開平8−264697号公報にも開示される。
【0005】図4(c)(d)に示す従来例1の樹脂封
止型半導体装置21はリードフレーム31を用いて次の
ように組み立てられる。 〔ダイボンディング工程〕まず、ダイボンディング部9
aに半導体ダイ13を半田ペーストや導電性樹脂接着剤
等の接合剤を用いてダイボンディングし、電気的に接続
するとともに機械的にも強固に接合する。接合剤には熱
放散性の良いものが用いられる。 〔ワイヤボンディング工程〕次ぎに、半導体ダイ13の
表面に形成された電極パッド14,15とボンディング
ポスト8,10とをそれぞれボンディングワイヤ16,
17により電気的に接続する。 〔樹脂封止工程〕次ぎに、半導体ダイ13がボンディン
グされたリードフレーム31を樹脂モールド成型金型に
収め、樹脂モールド装置によりエポキシ樹脂などの樹脂
材料を樹脂モールド成型金型内に注入する。その後、必
要な熱処理を行い、封止樹脂18を硬化させる。 〔リードカット工程〕次ぎに、図4(a)中、破線で示
すような切断線によりリードフレームを切断し、放熱板
9を上部連結バー2から、リード5,6,7を中央部連
結バー3から、及びリード6,7を底部連結バー4から
それぞれ切り離す。すなわち、リード5と底部連結バー
4とが結合し、複数個の樹脂封止型半導体装置が連結さ
れた状態とする。 〔半田ディップ工程〕次ぎに、底部連結バー4によって
連結された複数個の樹脂封止型半導体装置のリード5,
6,7を一括して半田漕に浸し、リード5,6,7の外
部端子部に半田を付着させる。 〔分離工程〕最後に、リード5を底部連結バー4から切
り離して、樹脂封止型半導体装置を個々に分離し、正に
図4(c)(d)に示すような樹脂封止型半導体装置2
1を得る。
【0006】図4(c)(d)に示すように従来例1の
樹脂封止型半導体装置21は、半導体ダイ13、ボンデ
ィングワイヤ16,17、及びボンディングポスト8,
10が封止樹脂18により封止され、封止樹脂18の底
部から三本のリード5,6,7が突出して外部端子を形
成し、対する封止樹脂18の上部にタブ部9bが突出し
て封止樹脂18から露出した構成である。また図4
(d)に示すように放熱板9の板厚はリード板厚tより
厚く形成され、ダイボンディング部9aの半導体ダイ1
3が接合される面と反対側の面も封止樹脂18から露出
した構成をとる。また、上述のようなリードカット工程
により上部連結バー2が切断されたため、図4(c)に
示すように放熱板9の2つの切断面41が形成される。
この切断面41はメッキされず、リードフレーム素材の
銅又は銅合金が露出してなる。なお、放熱板の板厚をリ
ード板厚tと等しくし、放熱板を完全に樹脂封止するタ
イプのもの(TO−220F)も存在する。
【0007】〔従来例2〕次ぎに従来の他の一例(従来
例2とする)の半導体装置(TO−220)及びその製
造方法、並びにリードフレームにつき図面を参照して説
明する。図5に従来例2のリードフレーム32の正面図
(a)・側面図(b)、及びそのリードフレーム32を
用いて作製された樹脂封止型半導体装置22(TO−2
20)の正面図(c)・側面図(d)を示す。なお、図
5(a)においては個々の製品となるパターンを2ユニ
ット分のみ描き他は省略した。また、図5(c)(d)
は封止樹脂18の外形を破線で示し、その内部の構成を
描いた透視図である。
【0008】従来例2のリードフレーム32は、従来例
1のリードフレーム31と同様の構成を有し、タブ部9
1bにプレカット孔19を穿設したものである。図5
(a)に示すように、プレカット孔19はダイボンディ
ング部9aに沿うように横長矩形状に形成される。この
プレカット孔19は、樹脂封止後にタブ部91bをわず
かな面積の切断で切り落とすために予め穿設されるもの
である。以上のような構造のリードフレーム32の類は
特開平6−104359号公報にも開示される。
【0009】図5(c)(d)に示す従来例2の樹脂封
止型半導体装置22はリードフレーム32を用いて次の
ように組み立てられる。リードフレーム32がリードフ
レーム31と同様の外形を有するため、従来例2の樹脂
封止型半導体装置22は従来例1と同じ組立設備によ
り、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程、
樹脂封止工程、リードカット工程、半田ディップ工程、
分離工程を行うことができる。 〔タブカット工程〕リードカット工程後、半田ディップ
工程前にタブカット工程を行う。タブカット工程では、
予め穿設されていたプレカット孔19の両側端に位置す
るタブ部91bとダイボンディング部91aとの連結部
分を切断する。 〔分離工程〕半田ディップ工程終了後、リード5を底部
連結バー4から切り離して、樹脂封止型半導体装置を個
々に分離し、正に図5(c)(d)に示すような樹脂封
止型半導体装置22を得る。
【0010】図5(c)(d)に示すように従来例2の
樹脂封止型半導体装置22は、半導体ダイ13、ボンデ
ィングワイヤ16,17、及びボンディングポスト8,
10が封止樹脂18により封止され、封止樹脂18の底
部から三本のリード5,6,7が突出して外部端子が形
成されてなる。樹脂封止型半導体装置22は、従来例1
の樹脂封止型半導体装置21のようにタブ部を有さず、
封止樹脂18の上部に放熱板91の上端がわずかに突出
して封止樹脂18から露出した構成である。また図5
(d)に示すように放熱板91はリード板厚tより厚く
形成され、ダイボンディング部91aの半導体ダイ13
が接合される面と反対側の面も封止樹脂18から露出し
た構成をとる。また、上述のようなタブカット工程によ
り連結部が切断されたため、図5(a)に示すように放
熱板91の2つの角に切断面42が形成される。この切
断面42はメッキされず、リードフレーム素材の銅又は
銅合金が露出してなる。
【0011】以上のような従来例2によれば、タブ部が
あるタイプの従来例1と部品、組立装置、組立ラインな
どの共用できる部分が多く、生産上のメリットが大き
い。
【0012】〔従来例3〕次ぎに従来の他の一例(従来
例3とする)の半導体装置(TO−220)及びその製
造方法、並びにリードフレームにつき図面を参照して説
明する。図6に従来例3のリードフレーム33の正面図
(a)・側面図(b)、及びそのリードフレーム33を
用いて作製された樹脂封止型半導体装置22(TO−2
20)の正面図(c)・側面図(d)を示す。なお、図
6(a)においては個々の製品となるパターンを2ユニ
ット分のみ描き他は省略した。また、図6(c)(d)
は封止樹脂18の外形を破線で示し、その内部の構成を
描いた透視図である。
【0013】従来例3のリードフレーム33は、従来例
1のリードフレーム31と同様の構成を有し、タブ部9
2bにプレカット切欠20を設けたものである。図6に
示すように、プレカット切欠20はダイボンディング部
92aに沿うようにほぼ矩形状に両側に形成される。こ
のプレカット切欠20は、樹脂封止後にタブ部92bを
わずかな面積の切断で切り落とすために予め加工される
ものである。
【00014】図6(c)(d)に示す従来例3の樹脂
封止型半導体装置23はリードフレーム33を用いて次
のように組み立てられる。リードフレーム33がリード
フレーム31と同様の外形を有するため、従来例3の樹
脂封止型半導体装置23は従来例1と同じ組立設備によ
り、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程、
樹脂封止工程、リードカット工程、半田ディップ工程、
分離工程を行うことができる。 〔タブカット工程〕リードカット工程後、半田ディップ
工程前にタブカット工程を行う。タブカット工程では、
予め穿設されていた2つのプレカット切欠20の間に位
置するタブ部92bとダイボンディング部92aとの連
結部分を切断する。 〔分離工程〕半田ディップ工程終了後、リード5を底部
連結バー4から切り離して、樹脂封止型半導体装置を個
々に分離し、正に図6(c)(d)に示すような樹脂封
止型半導体装置23を得る。
【0015】図6(c)(d)に示すように従来例3の
樹脂封止型半導体装置23は、従来例2の樹脂封止型半
導体装置22と同じ仕様のものである。但し、上述のよ
うなタブカット工程により連結部が切断されたため、図
6(a)に示すように放熱板92の上部中央に切断面4
3が形成される。この切断面43はメッキされず、リー
ドフレーム素材の銅又は銅合金が露出してなる。
【0016】以上のような従来例3によれば、タブ部が
あるタイプの従来例1と部品、組立装置、組立ラインな
どの共用できる部分が多く、生産上のメリットが大き
い。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の従来技
術では以下のような問題があった。
【0018】第一に、タブカット時の応力により半導体
ダイへダメージが及ぶという問題がある。すなわち、放
熱板91,又は92上にボンディングされた半導体ダイ
13付近に剪断荷重が加わるため、半導体ダイ13と放
熱板91,又は92との接合面が荷重負荷時に変形し、
その変形を弾性的に吸収できずに半導体ダイ13にダメ
ージが発生するおそれがある。放熱板は熱放散性の要請
によりリード部より分厚く形成されることがあるうえ
に、放熱板は半導体ダイを接合している部分であるため
切断位置と半導体ダイとが近接するので、放熱板と他の
構成部材との連結部を切断する時に半導体ダイに生じる
応力は、リード部と他の構成部材との連結部を切断する
時のそれに対して大きく憂慮すべきである。従来例2,
3は、プレカット孔19又はプレカット切欠20を設け
たため、それを設けない場合に比較してタブカット時に
材料に生じる応力を小さく抑えることができる。しか
し、タブカット時の応力による半導体ダイへダメージを
完全に払拭することはできない。これを検証するため以
下のようなシミュレーションを行った。
【0019】本シミュレーションは従来例2,3をモデ
ルとして、それらのタブカット時に半導体ダイ13に加
わる応力を調べたものである。図7に、タブカット工程
における樹脂封止型半導体装置22の部分斜視図(a
1)及びその応力分布図(a2)、並びにタブカット工
程における樹脂封止型半導体装置23の部分斜視図(b
1)及びその応力分布図(b2)を示す。1点あたり2
0kgの荷重を各切断線46、切断線47のそれぞれに
沿って10点負荷する場合につき計算した。従来例2の
樹脂封止型半導体装置22において応力は、切断線46
近傍の角に位置する点B(F)において最大の8.9k
g/mm3 となり、図7(a2)に示すように分布する
結果となった。従来例3の樹脂封止型半導体装置23に
おいて応力は、半導体ダイ13のタブ部92b近傍の辺
の中点Aにおいて最大の3.8kg/mm3 となり、図
7(b2)に示すように分布する結果となった。以上の
シミュレーション結果から半導体ダイ13に応力が生じ
ることがわかった。したがって、応力による半導体デバ
イスへのダメージが懸念され、タブカット後にダメージ
の有無を検査する追加の試験か、又はダメージを緩和さ
せる熱処理工程等が必要となり、工程負担が増大すると
いう問題に至る。
【0020】第二に、放熱板の一部がメッキされずに、
その素材が露出し耐腐食性、耐浸食性が低下するという
問題がある。上述したように従来例1,2,3の半導体
装置21,22,23には放熱板9,91,92の上端
にタブカット時の切断面41,42,43が存在する。
図8に従来例1,2,3の樹脂封止型半導体装置21、
22,23の部分断面模式図を示す。図8に示すように
何れの従来例においても、放熱板9、91,92は、タ
ブカット時の切断面41,42,43においてメッキ4
5が施されておらず、銅合金等の素材44が露出した構
成となる。したがって、素材44表面が外気(特にO
2)に触れるので、長期間使用した場合に錆びるおそれ
がある。寒冷地使用(自動車用途)等においては、結露
と加熱が繰り返されるが、かような過酷な使用環境にお
いて、素材44とメッキ45との界面に水分・湿気が侵
入するおそれがあり、メッキが劣化しやすい。そのた
め、放熱板としての効果が持続、安定し難い。電蝕
(水分の存在下で、イオン化傾向の大きい方の金属の腐
食)に対する耐久性が懸念される、などの問題がある。
【0021】第三に、仕様の異なるリードフレームにお
いて、放熱板の板厚の違いにより異なる組立設備を使用
することとなるとコスト増を招き好ましくない。
【0022】本発明は以上の従来技術における問題に鑑
みてなされたものであって、リードの内部端に連結され
た放熱板に半導体ダイがボンディングされ、樹脂封止さ
れてなる半導体装置において、リードフレームからの放
熱板の切り離し切断による半導体ダイへの応力負荷を根
本的に払拭し、信頼性の高い半導体装置を簡易な工程で
低コストに作製することを課題とする。また本発明は、
放熱板の素材の露出部分を無くし、特に長期使用条件下
又は過酷な使用環境下における耐腐食性、耐浸食性を向
上することを課題とする。さらに本発明は、仕様の異な
るリードフレーム間における組立設備の共通化を図り、
生産性を向上することを課題とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、例えば図1、図2又は図3
に示すように、リード6の内部端に連結された放熱板9
3,94に半導体ダイ13がボンディングされ、樹脂封
止されてなる半導体装置24,25において、前記放熱
板93,94の切断加工面が連続して同一のメッキ層4
5により被覆されてなることを特徴とする半導体装置2
4,25である。
【0024】したがって請求項1記載の発明によれば、
放熱板の切断加工面が連続して同一のメッキ層により被
覆されているので、放熱板の素材の露出部分を無くすこ
とができ、耐腐食性、耐浸食性を向上することができ
る。ここで、リードの内部端とは、半導体パッケージ内
部に位置するリードの端部をいう。放熱板の切断加工面
とは、プレス抜き加工等により切断加工された放熱板の
端面をいう。放熱板の半導体ダイを搭載する面やその反
対面にもメッキを施すことにより放熱板の素材の露出部
分を無くすことができる。そのような場合、素材表面
が、外気(特にO2)と触れることなく、錆び難い。寒
冷地使用(自動車用途)等においては、結露と加熱が繰り
返されるが、かような過酷な使用環境においても、素材
とメッキ界面に水分・湿気が侵入することがないので、
メッキが劣化し難い。そのため、放熱板としての効果が
持続、安定する。電蝕(水分の存在下で、イオン化傾
向の大きい方の金属の腐食)に対する耐久性が向上す
る。
【0025】請求項2記載の発明は、例えば図1、図2
又は図3に示すように、リード6の内部端に連結された
放熱板93,94に半導体ダイ13がボンディングさ
れ、樹脂封止されてなる半導体装置24,25におい
て、前記放熱板93,94の封止樹脂18,48に被覆
される部分に被着するメッキ層45aに連続するメッキ
層45bにより、前記放熱板93,94の前記封止樹脂
18,48から露出する部分の切断加工面の全域が被覆
されてなることを特徴とする半導体装置24,25であ
る。
【0026】したがって請求項2記載の発明によれば、
放熱板の封止樹脂に被覆される部分に被着するメッキ層
に連続するメッキ層により、放熱板の封止樹脂から露出
する部分の切断加工面の全域が被覆されているので、封
止樹脂から放熱板の一部が露出したタイプの半導体装置
において、放熱板の封止樹脂から露出する部分におけ
る、放熱板の素材の露出部分を無くすことができ、請求
項1記載の発明と同様に耐腐食性、耐浸食性を向上する
ことができる。
【0027】請求項3記載の発明は、例えば図1、図2
又は図3に示すように、並設される複数のリード5,
6,7と、そのうち少なくとも一のリード6の先端に連
結されたダイボンディング領域を有する放熱板93,9
4とを備える一体連結されたリードフレーム34,35
であって、前記放熱板93,94が、前記一のリード6
と結合する部分を除き、他の構成部分から離間されてな
ることを特徴とするリードフレーム34,35である。
【0028】したがって請求項3記載の発明によれば、
放熱板がリードと結合する部分を除き、他の構成部分か
ら離間されているので放熱板に切り離すべき連結部がな
く、本リードフレームを使用して半導体装置を組み立て
る際に、放熱板を切り離し切断することがなく、切り離
し切断による半導体ダイへの応力負荷を根本的に払拭す
ることができる。そのため、応力ダメージのない信頼性
の高い半導体装置が得られる。また、放熱板を切り離し
切断する工程が要らず、ダメージの有無を検査する追加
の試験や、ダメージを緩和させる熱処理工程等が不要と
なり、簡易な工程で低コストに半導体装置を作製するこ
とができる。本発明は特にリード部より放熱板が分厚く
形成されるものに適用すると効果的である。なぜなら、
放熱板が分厚く形成されるほど、本発明の適用により解
放される応力負荷が大きいからである。また、放熱板に
タブ部等のダイボンディング部に連続する部材が大きく
ないものに本発明を適用すると効果的である。なぜな
ら、従来例1,2のように放熱板のダイボンディング部
以外の部分が小さいほど切断位置(荷重位置)が半導体
ダイに近くなり、本発明の適用により解放される応力負
荷が大きいからである。
【0029】請求項4記載の発明は、例えば図1又は図
2に示すように、請求項3記載のリードフレームにメッ
キ34,35を施し、その後、そのリードフレーム3
4,35に半導体ダイ13をボンディングし、その後、
封止材料18,48により前記半導体ダイ13を封止
し、その後、半導体装置に不要なリードフレームの連結
部3,4を切断除去することを特徴とする半導体装置の
製造方法である。
【0030】したがって請求項4記載の発明によれば、
請求項3記載のリードフレームを使用するので、放熱板
を切り離し切断することがなく、応力ダメージのない信
頼性の高い半導体装置を簡易な工程で低コストに作製す
ることができる。また、放熱板を切り離し切断すること
がないため、ボンディング工程前のメッキ加工により形
成されたメッキ層により放熱板の表面全域が被覆された
半導体装置を簡易な工程で低コストに作製することがで
きる(完全に放熱板表面をメッキするために再度メッキ
を施す必要がない。)。
【0031】請求項5記載の発明は、例えば図1に示す
ように、並設される複数のリード5,6,7と、そのう
ち少なくとも一のリード6の先端に連結されたダイボン
ディング領域を有する放熱板93とを備える一体連結さ
れたリードフレーム34であって、前記放熱板93がリ
ード5,6,7の厚みより厚く、前記放熱板93の前記
ダイボンディング領域が形成された面の反対面とのギャ
ップを調整するスペーサ50が、前記リード相互間を連
結する連結部4に一体形成されてなることを特徴とする
リードフレーム34である。
【0032】したがって請求項5記載の発明によれば、
放熱板のダイボンディング領域が形成された面の反対面
とのギャップを調整するスペーサが、リード相互間を連
結する連結部に一体形成されているので、異なる板厚の
放熱板を有するリードフレームを同一の搬送装置に載置
しても、リードフレームの姿勢が一定となり、異なる板
厚の放熱板を有する半導体装置を共通の組立設備で製造
することができる。また、スペーサはリード相互間を連
結する連結部に形成されているので、スペーサはかかる
連結部とともに切断除去され製品の構造に影響しないと
いう利点がある。
【0033】請求項6記載の発明は、例えば図1に示す
ように、請求項5記載の発明において、前記スペーサ5
0の厚みd2が前記放熱板93と前記リード5,6,7
との厚みの差(d3−t)にほぼ等しいことを特徴とす
る。
【0034】したがって請求項6記載の発明によれば、
均一な厚みで形成されたリードフレームと、放熱板がリ
ードの厚みより厚く形成されたリードフレームとを同一
の搬送装置に載置することができ、共通の組立設備を用
いることができる。
【0035】請求項7記載の発明は、例えば図1又は図
3に示すように、並設される複数のリード5,6,7
と、そのうち少なくとも一のリード6の先端に連結され
たダイボンディング領域を有する放熱板93,94とを
備える一体連結されたリードフレーム34,35であっ
て、放熱板93,94の厚みの異なる2種のリードフレ
ーム34,35を用いて半導体装置24,25を製造す
るに際して、放熱板93の厚い方の種類34の前記リー
ド相互間を連結する連結部4に、種類間の放熱板の厚み
の差(d3−t)にほぼ等しい厚さを有するスペーサ5
0を一体形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法である。
【0036】したがって請求項7記載の発明によれば、
放熱板の厚みの異なる2種のリードフレームを用いた半
導体装置を共通の組立設備により製造することができ
る。
【0037】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態につ
き図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態
であって本発明を限定するものではない。
【0038】〔第1の実施の形態〕まず、本発明の第1
の実施の形態の半導体装置(TO−220)及びその製
造方法、並びにリードフレームにつき図1及び図2を参
照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態のリ
ードフレーム34の正面図(a)・側面図(b)、及び
そのリードフレーム34を用いて作製された樹脂封止型
半導体装置24(TO−220)の正面図(c)・側面
図(d)を示す。なお、図1(a)においては個々の製
品となるパターンを2ユニット分のみ描き他は省略し
た。また、図1(c)(d)は封止樹脂18の外形を破
線で示し、その内部の構成を描いた透視図である。
【0039】本実施形態のリードフレーム34は 銅又
は銅合金等の金属シートをプレス抜き加工し、その表面
にニッケルメッキ等を施したものであり、図1に示すよ
うに、中央部連結バー(レール)3、底部連結バー(レ
ール)4を備え、これらにより個々の製品となるパター
ンが多数連結される。上述の従来例1,2,3のように
上部連結バーは無い。各パターン毎には3本のリード
5,6,7を備える。各リード5,6,7は中央部連結
バー3及び底部連結バー4に結合し、支持される。両側
のリード5,7のパッケージ内部となる端(以下、内部
端という。)にはそれぞれボンディングポスト8,10
が形成され、中央のリード6の内部端には,半導体ダイ
の搭載部を有する金属板である放熱板93が連結されて
いる。放熱板93はダイボンディング部93aを有し、
ダイボンディング部93aの一主面がダイボンディング
領域となる。放熱板93はリード6と結合する部分を除
き、他の構成部分から離間されている。底部連結バー4
にはパイロットホール11が穿設されている。
【0040】図1(c)(d)に示す本実施形態の樹脂
封止型半導体装置24はリードフレーム34を用いて次
のように組み立てられる。 〔ダイボンディング工程〕まず、ダイボンディング部9
3aに、大電力用途のトランジスタである半導体ダイ1
3を半田ペーストや導電性樹脂接着剤等の接合剤を用い
てダイボンディングし、電気的に接続するとともに機械
的にも強固に接合する。接合剤には熱放散性の良いもの
が用いられる。 〔ワイヤボンディング工程〕次ぎに、半導体ダイ13の
表面に形成された電極パッド14,15とボンディング
ポスト8,10とをそれぞれボンディングワイヤ16,
17により電気的に接続する。 〔樹脂封止工程〕次ぎに、半導体ダイ13がボンディン
グされたリードフレーム34を樹脂モールド成型金型に
収め、樹脂モールド装置によりエポキシ樹脂などの樹脂
材料を樹脂モールド成型金型内に注入する。その後、必
要な熱処理を行い、封止樹脂18を硬化させる。 〔リードカット工程〕次ぎに、図1(a)中、破線で示
すような切断線によりリードフレームを切断し、リード
5,6,7を中央部連結バー3から、及びリード6,7
を底部連結バー4からそれぞれ切り離す。すなわち、リ
ード5と底部連結バー4とが結合し、複数個の樹脂封止
型半導体装置が連結された状態とする。但し、これは一
例であって、リード6,7を底部連結バー4から切り離
さず、3本のリード5,6,7と底部連結バー4とが結
合し、複数個の樹脂封止型半導体装置が連結された状態
としても良い。 〔半田ディップ工程〕次ぎに、底部連結バー4によって
連結された複数個の樹脂封止型半導体装置のリード5,
6,7を一括して半田漕に浸し、リード5,6,7の外
部端子部に半田を付着させる。 〔分離工程〕最後に、リード5を底部連結バー4から切
り離して、樹脂封止型半導体装置を個々に分離し、正に
図1(c)(d)に示すような樹脂封止型半導体装置2
4を得る。以上の工程によれば、半導体ダイ13がボン
ディングされた放熱板93付近で連結部の切断は行われ
ないので、切り離し切断による半導体ダイへの応力ダメ
ージのない樹脂封止型半導体装置24を、以上のような
簡易な工程で低コストに得ることができる。
【0041】図1(c)(d)に示すように本実施形態
の樹脂封止型半導体装置24は、半導体ダイ13、ボン
ディングワイヤ16,17、及びボンディングポスト
8,10が封止樹脂18により封止され、封止樹脂18
の底部から三本のリード5,6,7が突出して外部端子
を形成し、対する封止樹脂18の上部に放熱板93の上
端がわずかに突出して封止樹脂18から露出した構成で
ある。また図1(d)に示すように放熱板93の板厚は
リード板厚tより厚く形成され、ダイボンディング部9
3aの半導体ダイ13が接合される面と反対側の面も封
止樹脂18から露出した構成をとる。また、本実施形態
のリードフレーム34には上部連結バーがなく、放熱板
93はリード6のみによって支持され、半導体装置組立
過程において放熱板93は支持部(連結部)を切断され
ることはないので、上述の従来例1,2,3ように放熱
板に切断面が形成されることはない。図2に本発明の第
1の実施の形態の樹脂封止型半導体倒置24の部分断面
図(図1(d)におけるA−A線部分断面図)を示し
た。図2に示すように樹脂封止型半導体装置24におい
ては、放熱板93は銅又は銅合金等からなる素材44の
表面にニッケルメッキ等のメッキ層45が形成されてな
り、放熱板93の切断加工面が連続して同一のメッキ層
45により被覆されてなる。放熱板93の封止樹脂18
に被覆される部分に被着するメッキ層45aに連続する
メッキ層45bにより、放熱板93の封止樹脂18から
露出する部分の切断加工面の全域が被覆される。したが
って、放熱板93は完全にメッキにより被覆され、これ
により耐腐食性、耐浸食性が向上する。
【0042】〔第2の実施の形態〕次ぎに、本発明の第
2の実施の形態につき、図3を参照して説明する。図3
は本発明の第2の実施の形態のリードフレーム35の正
面図(a)・側面図(b)、及びそのリードフレーム3
5を用いて作製された樹脂封止型半導体装置25(TO
−220F)の正面図(c)・側面図(d)を示す。な
お、図3(a)においては個々の製品となるパターンを
2ユニット分のみ描き他は省略した。また、図3(c)
(d)は封止樹脂48の外形を破線で示し、その内部の
構成を描いた透視図である。
【0043】本実施形態のリードフレーム35は、第1
の実施の形態のリードフレーム34と同様の構成を有す
るが、放熱板94の形状が異なる。図3(a)(b)に
示すように、中央のリード6の内部端には,半導体ダイ
の搭載部を有する金属板である放熱板94が連結されて
いる。放熱板94はダイボンディング部94aを有し、
ダイボンディング部94aの一主面がダイボンディング
領域となる。放熱板94はリード6と結合する部分を除
き、他の構成部分から離間されている。しかし、放熱板
94は第1の実施の形態の放熱板93とは異なりタブ部
94bを有する。タブ部94bはダイボンディング部9
4aに連続して略U字状に突出するように形成されてい
る。
【0044】一方、図3(c)(d)に示すようにリー
ドフレーム35を用いて作製された樹脂封止型半導体装
置25は、放熱板94が完全に封止樹脂48により完全
に封止されている点で、第1の実施の形態の樹脂封止型
半導体装置24とな異なる。封止樹脂48のタブ部94
bを覆う部分の中央には取り付け用ホール49がモール
ド成型されている。ちょうど取り付け用ホール49を避
けるようにタブ部94bは封止樹脂48内に内在する。
【0045】以上のようにタブ有りフルモールドタイプ
の半導体装置25にも本発明は適用可能であり、耐腐食
性、耐浸食性が向上され、切断による応力ダメージが払
拭され信頼性の高いタブ有りタイプの半導体装置を得る
ことができる。リードフレーム35を用いて樹脂封止型
半導体装置25を組み立てる際には、第1の実施の形態
と同様の装置によりダイボンディング工程、ワイヤボン
ディング工程を経て、その後封止樹脂48を成型するた
めの樹脂モールド成型金型を使用して樹脂封止し、さら
に、第1の実施の形態と同様の装置によりリードカット
工程、半田ディップ工程、分離工程を行うことにより、
設備投資増加を低く抑えて安価に生産することができ
る。
【0046】〔第3の実施の形態〕次ぎに、本発明の第
3の実施の形態につき、図1及び図3を参照して説明す
る。
【0047】図1(b)(d)及び図3(b)(d)に
示すように樹脂封止型半導体装置24と樹脂封止型半導
体装置25とは、規格の要請上同一の寸法t及びGを有
する。寸法tはリードの厚みである。寸法Gはリード裏
面からパッケージ裏面までの距離である。ここで、裏面
とは半導体ダイ13が接合される面の反対側の面をい
う。しかし、半導体装置25の放熱板94の厚みが寸法
tで形成されているのに対し、半導体装置24の放熱板
93の厚みが寸法tより厚く形成されている。そのた
め、リード裏面から放熱板裏面までの距離は異なる。一
方、樹脂封止前のダイボンディング工程、ワイヤボンデ
ィング工程においては封止樹脂18,48が構成されて
いない。
【0048】そこで、ダイボンディング工程、ワイヤボ
ンディング工程において、半導体装置24と半導体装置
25とを共通の組立装置で組み立て可能とするために、
スペーサ50をリード相互間を連結する連結部である底
部連結バー4の裏面側に一体形成する。スペーサ50の
厚みは寸法d2とされ、寸法d2は放熱板93の厚みd
3から放熱板94の厚みtを差し引いた分に等しくされ
ている(d2=d3−t)。したがって、リードフレー
ム35における底部連結バー4裏面から放熱板94裏面
までの距離d1と、リードフレーム34における底部連
結バー4裏面から放熱板93裏面までの距離はd1とは
等しくなる。すなわち、底部連結バー4にスペーサ50
を一体形成し、載置する際の頭部(放熱板93のある部
分)と底部(底部連結バー4のある部分)とのギャップ
を調整する。以上のようにスペーサ50をリードフレー
ム34に設けたので、リードフレーム35を載置する搬
送装置のレール上に、リードフレーム35に代えてリー
ドフレーム34を載置しても据わりが良いため、ダイボ
ンディング工程、ワイヤボンディングマシ工程における
設備を半導体装置24と半導体装置25とで共用するこ
とができ、効率よく安価に生産することができる。(第
3の実施の形態終わり)
【0049】なお、以上の実施の形態においては、半導
体装置を樹脂封止型としたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、用途に応じガラス封止のセラミックパ
ッケージとしても良い。また、リードフレーム材料とし
てはCu合金のほかFe−Ni42合金(42アロイ)
を使用しても良い。また、リードフレームのメッキ材料
としては、ニッケルのほか、スズ−鉛合金であるはんだ
メッキを使用しても良い。半導体ダイ13としては、大
電力用途のバイポーラトランジスタのほか、パワーMO
SFET、ダイオードを適用することができる。
【0050】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、放熱板の
切断加工面が連続して同一のメッキ層により被覆されて
いるので、放熱板の素材の露出部分を無くすことがで
き、耐腐食性、耐浸食性を向上することができるという
効果がある。また本発明は、放熱板がリードと結合する
部分を除き、他の構成部分から離間されているので放熱
板に切り離すべき連結部がなく、半導体ダイが接合され
る放熱板に加わる応力が少ないので、応力ダメージのな
い信頼性の高い半導体装置を簡易な工程で低コストに作
製することができるという効果がある。さらに本発明
は、放熱板のダイボンディング領域が形成された面の反
対面とのギャップを調整するスペーサが、リード相互間
を連結する連結部に一体形成されているので、異なる板
厚の放熱板を有するリードフレームを同一の搬送装置に
載置しても、リードフレームの姿勢が一定となり、異な
る板厚の放熱板を有する半導体装置を共通の組立設備で
製造することができるという効果がある。
【0051】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のリードフレーム3
4の正面図(a)・側面図(b)、及びそのリードフレ
ーム34を用いて作製された樹脂封止型半導体装置24
(TO−220)の正面図(c)・側面図(d)であ
る。
【図2】本発明の第1の実施の形態の樹脂封止型半導体
倒置24の部分断面模式図(図1(d)におけるA−A
線部分断面図)である。
【図3】本発明の第2の実施の形態のリードフレーム3
5の正面図(a)・側面図(b)、及びそのリードフレ
ーム35を用いて作製された樹脂封止型半導体装置25
(TO−220F)の正面図(c)・側面図(d)であ
る。
【図4】従来例1のリードフレーム31の正面図(a)
・側面図(b)、及びそのリードフレーム31を用いて
作製された樹脂封止型半導体装置21(TO−220A
B)の正面図(c)・側面図(d)である。
【図5】従来例2のリードフレーム32の正面図(a)
・側面図(b)、及びそのリードフレーム32を用いて
作製された樹脂封止型半導体装置22(TO−220)
の正面図(c)・側面図(d)である。
【図6】従来例3のリードフレーム33の正面図(a)
・側面図(b)、及びそのリードフレーム33を用いて
作製された樹脂封止型半導体装置22(TO−220)
の正面図(c)・側面図(d)である。
【図7】タブカット工程における樹脂封止型半導体装置
22の部分斜視図(a1)及びその応力分布図(a
2)、並びにタブカット工程における樹脂封止型半導体
装置23の部分斜視図(b1)及びその応力分布図(b
2)である。
【図8】従来例1,2,3の樹脂封止型半導体装置2
1、22,23の部分断面模式図
【符号の説明】
2…上部連結バー(レール) 3…中央部連結バー(レール) 4…底部連結バー(レール) 5,6,7…リード 8…ボンディングポスト 9,91,92,93,94…放熱板 9a,91a,92a,93a,94a…ダイボンディ
ング部 9b,91b,92b…タブ部 10…ボンディングポスト 11…パイロットホール 12、49…取り付け用ホール 13…半導体ダイ 14,15…電極パッド 16,17…ボンディングワイヤ 18、48…封止樹脂 19…プレカット孔 20…プレカット切欠 21,22,23…従来例の樹脂封止型半導体装置 24,25…本発明実施形態の樹脂封止型半導体装置 31,32,33…従来例のリードフレーム 34,35…本発明実施形態のリードフレーム 41,42,43…切断面 44…素材 45…メッキ層 46,47…切断線 50…スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 敏幸 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内 (72)発明者 瀧川 信生 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リードの内部端に連結された放熱板に半
    導体ダイがボンディングされ、樹脂封止されてなる半導
    体装置において、前記放熱板の切断加工面が連続して同
    一のメッキ層により被覆されてなることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 リードの内部端に連結された放熱板に半
    導体ダイがボンディングされ、樹脂封止されてなる半導
    体装置において、前記放熱板の封止樹脂に被覆される部
    分に被着するメッキ層に連続するメッキ層により、前記
    放熱板の前記封止樹脂から露出する部分の切断加工面の
    全域が被覆されてなることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 並設される複数のリードと、そのうち少
    なくとも一のリードの先端に連結されたダイボンディン
    グ領域を有する放熱板とを備える一体連結されたリード
    フレームであって、前記放熱板が、前記一のリードと結
    合する部分を除き、他の構成部分から離間されてなるこ
    とを特徴とするリードフレーム。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のリードフレームにメッキ
    を施し、その後、そのリードフレームに半導体ダイをボ
    ンディングし、その後、封止材料により前記半導体ダイ
    を封止し、その後、半導体装置に不要なリードフレーム
    の連結部を切断除去することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  5. 【請求項5】 並設される複数のリードと、そのうち少
    なくとも一のリードの先端に連結されたダイボンディン
    グ領域を有する放熱板とを備える一体連結されたリード
    フレームであって、前記放熱板がリードの厚みより厚
    く、前記放熱板の前記ダイボンディング領域が形成され
    た面の反対面とのギャップを調整するスペーサが、前記
    リード相互間を連結する連結部に一体形成されてなるこ
    とを特徴とするリードフレーム。
  6. 【請求項6】 前記スペーサの厚みが前記放熱板と前記
    リードとの厚みの差にほぼ等しいことを特徴とする請求
    項5記載のリードフレーム。
  7. 【請求項7】 並設される複数のリードと、そのうち少
    なくとも一のリードの先端に連結されたダイボンディン
    グ領域を有する放熱板とを備える一体連結されたリード
    フレームであって、放熱板の厚みの異なる2種のリード
    フレームを用いて半導体装置を製造するに際して、放熱
    板の厚い方の種類の前記リード相互間を連結する連結部
    に、種類間の放熱板の厚みの差にほぼ等しい厚さを有す
    るスペーサを一体形成することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
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