JP2003110081A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2003110081A JP2001305213A JP2001305213A JP2003110081A JP 2003110081 A JP2003110081 A JP 2003110081A JP 2001305213 A JP2001305213 A JP 2001305213A JP 2001305213 A JP2001305213 A JP 2001305213A JP 2003110081 A JP2003110081 A JP 2003110081A
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憲三 田中
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステージシフトや、水蒸気・気泡の膨張によ
る半導体装置の膨れ、クラック、割れを防止できる半導
体装置を提供する。 【解決手段】 樹脂封止型の半導体装置1において、加
熱・加圧された封止樹脂2の成形圧による、ダイパッド
5のステージシフトを防止するために、及び半導体装置
1の実装時に半導体チップ9、ダイパッド5、封止樹脂
2の界面に発生する水蒸気や気泡を外部に放出するため
に、ダイパッド5に貫通孔8を設け、この貫通孔8に連
通する貫通孔7を有する支柱6をダイパッド5の下面に
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームを
用いた樹脂封止型の半導体装置に関するものであり、よ
り詳細には、ダイパッドに形成された貫通孔と、ダイパ
ッドの下面に貫通孔を有する支柱を設け、この2つの貫
通孔を連通させることで、ダイパッドのステージシフト
の防止、及び封止樹脂の膨れ、クラック、割れを防止で
きる半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、機器の高密度実装化に伴って、表
面実装型半導体装置(SMD:Surface Mount Device)
が好んで用いられている。これらのSMD(以下、単に
半導体装置という)は、樹脂封止型の半導体装置におい
て、半導体チップが封止樹脂中に占める割合が、極めて
大きく、樹脂封止時におけるダイパッドのステージシフ
トや、はんだリフロー時の熱ストレスによる樹脂クラッ
クなどが発生しやすい。図7は、従来の樹脂封止型の半
導体装置を示す図である。図7(a)は樹脂封止型の半
導体装置1の外観斜視図であり、図7(b)は図7
(a)のV-V垂直断面図である。図7(a)、(b)
において、半導体装置1は、接着剤14が塗布されたダ
イパッド5の上に半導体チップ9が搭載され、加熱され
て、半導体チップ9とダイパッド5は固着されている。
さらに、半導体チップ9とリード11は金属細線(ワイ
ヤ)3により接続されている。そして、樹脂封止金型
(不図示)内で、加熱・加圧され液状化した封止樹脂2
によって、全体が封止され所定の形状に成形される。こ
のような半導体装置1は、例えば、240〜260℃で
はんだリフローされて、実装基板(不図示)などに実装
される。
【0003】また、図8は、特開平5-259344号
公報に開示された従来の樹脂封止型の半導体装置を示す
図である。図8は、半導体装置1の底面から、ダイパッ
ド5の裏面に連なる孔21を封止樹脂2の中に形成する
と共に、ダイパッド5には貫通孔8を形成している。こ
のようにして、封止樹脂2の吸湿性による水分、及びプ
リフォーム材(接着剤)14に吸湿された水分を貫通孔
8、および貫通孔8に連通した孔21を経由して、半導
体装置1の外部に放出することにより、半導体装置1の
クラックの発生を防止している。さらに、この公報の技
術によれば、貫通孔8と孔21の位置をずらすことによ
って、半導体装置1の内部の水分を容易に外部に放出
し、外部の水分は内部に侵入しにくい構造にすることも
開示している。
【0004】また、図9は、特開平7-86484号公
報に開示された従来の樹脂封止型の半導体装置を示す図
である。図9は、半導体素子(チップ)9を搭載してい
るダイパッド5の下面に、封止樹脂2との密着性強化用
の金属板として、格子状金属枠20を設け、ダイパッド
5と封止樹脂2との密着性を向上させる技術が開示され
ている。この公報の技術によれば、金属枠20自体に、
微細な凹凸を持った銀メッキ層を形成することによっ
て、さらに、封止樹脂2に対するアンカー効果が大幅に
向上している。このように、ダイパッド5に貫通孔8を
有する例、封止樹脂2に孔21を有する例、ダイパッド
5の下面に支柱ではないが、密着性を向上させる金属枠
20を有する例はあるが、支柱に貫通孔を有する例は開
示されてない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記樹
脂封止の工程において、半導体装置1内の半導体チップ
9の上面側の封止樹脂2の厚さが、ダイパッド5の下面
側の封止樹脂2の厚さより厚いため、封止樹脂2の流れ
によって、半導体チップ9の上面側に、封止樹脂2から
の圧力が強く加わり、半導体チップ9とダイパッド5が
共に下方へシフトし、金属細線が下方に引っ張られて切
断されることがある。
【0006】また、封止樹脂2自体は吸湿性を有してい
るので、半導体装置1を実装基板に搭載して、はんだリ
フローなどを行うと、このときの熱によって、封止樹脂
2に吸湿されている水分の気化膨張による応力が発生し
て、封止樹脂2にクラックを生じることがある。このク
ラックは半導体チップ9とダイパッド5の界面及び、ダ
イパッド5と封止樹脂2の界面の水分によって発生す
る。このクラックにより、金属細線3は封止樹脂2と共
に切断されて断線するおそれがある。
【0007】また、半導体チップ9とダイパッド5との
接合界面には、接着剤14の層があり、この接着剤14
として、銀ペーストのようなペースト状の材料を使用す
る場合、接着剤14が塗布された面において、塗布され
た銀ペーストの滴と滴との間に気泡が残留する。そのた
め、この接着剤14の層の中に、逃げ切れない空気が残
ったまま、樹脂封止されている。この空気の気泡12
が、基板実装時に、はんだリフローの熱で膨らみ、半導
体チップ9とダイパッド5との接合界面を押し拡げ、封
止樹脂2にクラックや割れを発生させる。しかしなが
ら、封止樹脂2にクラックが入ってもワイヤが断線しな
い限り、特性には、影響はないが、クラックそのものを
信頼性低下とみなし、クラックを無くすように対応して
いる。
【0008】さらに、ダイパッド5の下面側の封止樹脂
2の厚さが薄いため(約100μm)、封止樹脂2の機
械的強度が低く、基板実装時のはんだ付け(はんだリフ
ロー)に伴なう加熱により、ダイパッド5と封止樹脂2
の界面の樹脂は、この界面に発生する水蒸気圧に耐えら
れず、半導体装置1の下面に膨らみとなることがある。
このように、封止樹脂2の下面に膨れが生じると、半導
体装置1を実装基板に実装する時に、半導体装置1の下
面に発生した膨れによって、半導体装置1が実装基板上
で浮いてしまい、そのため、リード11が実装基板上の
電極に接続できず、うまくはんだ付けができない。
【0009】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、ダイパッド5のステー
ジシフト、気泡や水分の膨張による樹脂の膨れ、クラッ
ク、割れを防止できる半導体装置を提供するものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体装置は、樹脂封止型の半導体装置に
おいて、ダイパッドに半導体チップが接着剤で固着さ
れ、該半導体チップおよびその周辺の金属細線が樹脂で
封止されてなる樹脂封止型の半導体装置であって、前記
ダイパッドに形成された貫通孔と、前記ダイパッドの下
面に貫通孔を有する支柱を備え、この2つの貫通孔が連
通していることを特徴とする。
【0011】また、本発明の半導体装置は、前記発明の
貫通孔を有する支柱において、この貫通孔は支柱の中央
部に設けられていることを特徴とする
【0012】また、本発明の半導体装置は、前記発明に
おいて、支柱はダイパッドの下面に複数設けられている
ことを特徴とする。
【0013】また、本発明の半導体装置は、前記発明に
おいて、支柱はダイパッドの下面にダイパッドと一体に
形成されていることを特徴とする。
【0014】また、本発明の半導体装置は、前記発明に
おいて、支柱はダイパッドの下面に貼り付けられている
ことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施の形態の
半導体装置を示す図である。図1(a)は、半導体装置
1の垂直断面図である。図1(b)は半導体装置1の底
面図である。なお、図1(a)は、図1のX-Xにおけ
る断面図である。図1(a)において、半導体チップ9
がダイパッド5上に接着剤(銀ペースト)14により固
着されている。この接着剤(銀ペースト)14はエポキ
シ樹脂と銀の混合体であり、図3に示すように、細長い
容器17に収められている。この容器17の先端側(図
面の下方向)には、ノズル16を有したシリンジ15が
取り付けられている。このような銀ペースト14が入っ
た容器17の後端側(図面の上方向)の銀ペースト液面
に、空気圧を加えると、シリンジ15の先端に取り付け
られたノズル16から、銀ペースト14が押し出され
て、ダイパッド5上に滴状に塗布される。すなわち、銀
ペースト14は、シリンジ15の先端にあるノズル16
から所定量の滴がダイパッド5上に塗布され、この塗布
された銀ペースト14は、半導体チップ9をダイパッド
5に搭載する際に、半導体チップ9の下面とダイパッド
5間で押し拡げられた後、加熱されて、半導体チップ9
をダイパッド5に固着させる。
【0016】次に、図1(a)に戻って、金属細線3が
半導体チップ9の電極とリード11に結線される。ダイ
パッド5の下面には貫通孔18を有した支柱6がダイパ
ッド5と一体に形成されており、この貫通孔18は、ダ
イパッド5にも連通している。なお、ここでは、支柱6
がダイパッド5と一体に形成された例について説明する
が、支柱6がダイパッド5とは別部品として形成し後に
これらを貼り合わせてもよい。そして、これら全体(半
導体チップ9、ダイパッド5、支柱6、金属細線3な
ど)は、樹脂封止金型(不図示)を用いて、加熱・加圧
されて液状化した封止樹脂2により所定の形状に封止・
成形される。
【0017】図1(b)において、半導体装置1は、ダ
イパッド5の下面の略中央に貫通孔18を有する支柱6
を備えている。尚、この貫通孔18は支柱6の略中央に
あけられている。さらに、この支柱6の端面は封止樹脂
2の底面から、半導体装置1の外部へ露出している。
【0018】図2は、半導体装置1において、ダイパッ
ド5のステージシフトの様子や、封止樹脂2に生じた膨
れ、クラック、割れの原因となる水分や気泡の発生、及
び放出の様子を示す図である。図2(a)において、h
1は半導体チップ9の上面から半導体装置1の表面迄の
封止樹脂2の厚さを示し、h2はダイパッド5の下面か
ら半導体装置1の裏面迄の封止樹脂2の厚さを示す。こ
のような、樹脂封止型の半導体装置1では、樹脂封止工
程において、半導体チップ9の上面側の封止樹脂2の厚
みh1とダイパッド5の下面側の封止樹脂2の厚みh2
の関係はh1>h2であるため、半導体装置1内の半導体
チップ9の上面側とダイパッド5の下面側との封止樹脂
2の厚みのバランスが異なっている。
【0019】このとき、封止樹脂2は半導体チップ9の
上面側を先に流れ、ダイパッド5の下面側は遅れて流れ
る。そのため、封止樹脂2の厚さの厚い方から薄い方に
封止樹脂2からの圧力Pが加わり、半導体チップ9とダ
イパッド5が共に下方へ移動する現象(ステージシフ
ト)が発生することがある。これにより金属細線3の断
線や接触が発生し、電気回路が正常に動作しないことが
ある。このときの、ダイパッド5がステージシフトして
いる様子を図4(a)に示している。
【0020】このように、図4(a)では、樹脂封止金
型(不図示)において、加熱・加圧されて液状化した封
止樹脂2の成形圧力により、半導体チップ9の上面に圧
力Pが加わり、半導体チップ9とダイパッド5を共に下
方へ押し下げる力が働くが、本発明では、図2(a)の
ように、ダイパッド5の下面に有している支柱6が樹脂
封止金型(不図示)のキャビティの底面に当接して、ダ
イパッド5のステージシフトを防止している。
【0021】図2(b)は、図2(a)のE部の拡大図
である。図2(b)において、半導体チップ9の上面に
はオーバーコートが施されている。このオーバーコート
としての膣化膜(チップの上面を覆っている膜)は、封
止樹脂2との密着性が良いため、封止樹脂2と半導体チ
ップ9との界面には剥がれの発生はなく、したがって、
水分も溜まることはない。この樹脂封止工程の前工程
(不図示)において、半導体チップ9とダイパッド5の
接合界面には、前述のように、接着剤14がダイパッド
5上に数滴塗布されている。
【0022】すなわち、半導体チップ9とダイパッド5
の接合界面には銀ペースト14がノズル16(図3)の
間隔を持って塗布されており、半導体チップ9が固着さ
れたときに、銀ペーストと銀ペーストの間には、半導体
チップ9とダイパッド5の接合界面で逃げ切れない空気
が残っている。この残留する空気が、樹脂封止工程で、
半導体チップ9とダイパッド5との接合界面に閉じこめ
られて封止樹脂2により封止される。
【0023】この空気の気泡12や接合界面に集まった
水分13が基板実装工程において、はんだリフローの熱
(240℃)や、最近では、鉛フリーによるはんだリフ
ローの熱(260℃)で膨らみ、半導体チップ9とダイ
パッド5との接合界面を押し拡げる。このとき、ダイパ
ッド5のエッジ部分を起点としてクラックや割れなどが
発生する(一番弱いところに応力が集中してクラックが
入る)。
【0024】また、封止樹脂2自体には水分が均一に吸
湿されていて、いわゆる、完全飽和の状態にあるが、こ
の水分は、封止樹脂2、半導体チップ9、そしてダイパ
ッド5などの界面に集まっている。このとき、温度を上
げても、半導体チップ9の上面と封止樹脂2との間のよ
うに、密着強度の強いところには膨れ、クラック、割れ
は発生しない。つまり、樹脂封止工程において、成形動
作中、例えば、加熱されて液状になった封止樹脂は9.
8×106Pa(100kg/cm2)で加圧されてい
て、樹脂封止金型に注入されている。
【0025】このとき、樹脂封止金型の内部では、液状
の樹脂は加圧された状態にあり、また封止樹脂中に飽和
している水分は、この封止樹脂2に加えられている圧力
により、抑えられて膨張しない。このあと、封止樹脂2
は数分の時間の経過と共に、次第に固まって行く。この
封止樹脂2が次第に固まって行く際に、半導体チップ9
とダイパッド5の接合界面には、Siの半導体チップ9
とCu合金のダイパッド5の線膨張係数に大きな差(S
i:3.5×10-6/℃、Cu:16〜17×10-6
℃)があることが要因となって、この接合界面に沿った
方向にずれが発生する。このずれは、半導体チップ9と
ダイパッド5の密着力を低くしている。この密着力の低
い界面には、水分が廻り込んでくる。
【0026】このときの半導体装置1の様子が図4
(b)に示されている。図4(b)に示すように、半導
体を実装するときに、はんだリフロー時の熱などによ
り、半導体チップ9とダイパッド5の接合界面における
気泡や水分が膨張した場合、半導体装置1の裏面の封止
樹脂2が外側へ膨らむと共に、封止樹脂2にクラックや
割れが発生する。しかしながら、本発明では、図2
(b)のように、半導体チップ9とダイパッド5の接合
界面に閉じ込められていた空気12や水分13が、基板
実装工程におけるはんだリフローの熱で膨張して、貫通
孔18を通って外部へ放出されるため、基板実装時のは
んだリフローに伴う加熱によって、水分や空気が膨張し
ても、速やかに外部へ放出されるため、封止樹脂2の膨
れ、クラック、割れは発生しない。
【0027】また、図2(b)において、Cu合金であ
るダイパッド5の下面は、樹脂封止工程に至る前に、ワ
イヤボンディング時の290℃の熱に晒され、ダイパッ
ド5の下面に酸化膜ができている。このため、ダイパッ
ド5の下面と封止樹脂2との密着性が低下している。さ
らに、封止樹脂2自体は吸湿性を有するため、半導体装
置1が、加熱・加圧された封止樹脂2で封止された後、
封止樹脂2自体が吸湿し、この吸湿した水分がダイパッ
ド5の下面と封止樹脂2との界面に廻り込み、基板実装
時におけるはんだリフローの熱により、ダイパッド5の
下面と封止樹脂2との界面の水分が膨張する。この結
果、ダイパッド5の下面の封止樹脂2(厚みが薄く、約
100μm)が膨れ、クラックや割れなどが発生する。
このときの半導体装置1の様子が図4(c)に示されて
いる。
【0028】このように、図4(c)では、ダイパッド
5の下面の封止樹脂2が、ダイパッド5と封止樹脂2の
界面に存在する水分の膨張力によって外側へ膨らんでい
る様子が示されている。このため、半導体装置1の裏面
も外側へ膨らんでいる。一方、本発明では、封止樹脂2
にクラックや割れが発生する。一方、本発明では、図2
(b)のように、支柱6の外壁と封止樹脂2との間の界
面が外部に連通しており、ダイパッド5と封止樹脂2の
界面の水分13が支柱6の外壁に沿って外部へ放出され
るので、基板実装時のはんだリフローに伴う加熱によっ
て、水分や空気が膨張しても、速やかに外部へ放出され
るため、封止樹脂2の膨れ、クラック、割れは発生しな
い。
【0029】図5は、ダイパッド5、支柱6、及び貫通
孔18(7、8)の他の形状を示す図である。図5
(a)は、リードフレーム4の平面図である。図5
(a)において、リードフレーム4は、ダイパッド5、
支柱6、吊りピン10、リード11、貫通孔18から構
成されている。図5(b)は、図5(a)のY-Y線に
おいて、リードフレーム4がエッチング加工で製作され
た形態例を示す端面図である。この形態例では、ダイパ
ッド5と支柱6が一体で形成され、又、ダイパッド5及
び支柱6を貫通して、貫通孔18が形成されている。一
般的に、エッチング加工の場合は複雑な形状にも対応可
能である。また、支柱6の外形々状も丸、四角、星形な
どいろんな形状を製作することが可能である。
【0030】図5(c)は、図5(a)のY-Y線にお
いて、リードフレーム4がプレス加工で製作された形態
例を示す端面図である。この形態例でも、図5(b)と
同様に、ダイパッド5と支柱6が一体で形成され、又、
ダイパッド5及び支柱6を貫通して、貫通孔18が形成
されている。一般的に、プレス加工は大量生産に適して
いるが、プレス加工特有のダレがせん断面のエッジ部分
に生じる。しかし、このダレは、本発明では、特に問題
とはならず、このような形状は、接合界面の水分を放出
しやすい形状になっている。
【0031】図5(d)は、図5(a)のY-Y線にお
いて、ダイパッド5と支柱6を個別に形成した形態例を
示す端面図である。この場合、リードフレーム4はエッ
チング加工によって製作されても、プレス加工によって
製作されても良い。このとき、ダイパッド5には貫通孔
8が形成されている。また、支柱6は貫通孔7を有し、
ダイパッド5の下面に貼り付けられている。このような
支柱の場合、支柱6の材質がダイパッド5の材質とは異
なって形成されることが可能である。例えば、支柱6を
絶縁性の樹脂などで形成し、金属リードフレーム4のダ
イパッド5の下面に貼り付けることができる。こうする
ことによって、半導体装置の裏面の絶縁性を保つことが
できる。さらに、支柱6の貫通孔7とダイパッド5の貫
通孔8の径や形状を、適宜に決めることができる。
【0032】また、半導体チップ9の平面寸法が大きい
場合は、支柱6がダイパッド5の中央に1箇所しかない
のでは、この箇所に応力が掛りすぎるため、半導体チッ
プ9の平面寸法の大きさに応じて複数の支柱を設けてい
る。図6は、本発明の支柱6として、複数の支柱を設け
た他の形状を示す図である。図6(a)は、ダイパッド
5の下面に支柱6を横一列に3個並べた平面図である。
また、支柱6の個数は3個に限らず、ダイパッド5の大
きさに従って何個設けてもよい。また、複数のダイパッ
ド5を縦一列に並べても良い。図6(b)は、図6
(a)のA-A端面図である。図6(c)は、ダイパッ
ド5の下面に支柱6を斜め一列に3個並べた平面図であ
る。この場合、右から斜めに並べたり、左から斜めに並
べるなど、どちらの向きに傾けて並べても良い。また、
支柱6の個数は3個に限らず、ダイパッド5の大きさに
従って何個設けてもよい。図6(d)は、図6(c)の
B-B端面図である。図6(e)は、ダイパッド5の下
面に支柱6を4個並べた平面図である。図6(f)は、
図6(e)のC-C端面図である。また、支柱6の個数
は4個に限らず、ダイパッド5の大きさに従って何個設
けてもよい。図6(g)は、ダイパッド5の下面に支柱
6を5個並べた平面図である。図6(h)は、図6
(g)のD-D端面図である。また、この支柱6の端面
は封止樹脂2の底面に露出しており、支柱6の数量、位
置は適宜に決めて良い。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ダイパッド5の下面に貫通孔18を有する支柱6を設け
ることにより、半導体装置の製造時に、ダイパッド5に
加熱・加圧されて液状化した封止樹脂2の成形圧力が加
わった場合でも支柱6が樹脂封止用金型のキャビティの
底面と当接しているため、ダイパッド5が下方へ移動
(ステージシフト)することを防止できる。
【0034】また、ダイパッド5の下面に貫通孔18を
有する支柱6の貫通孔部により、基板実装時のはんだ付
け(はんだリフロー)に伴なう加熱で、接着剤14層に
残留している気泡12や水分13が熱膨張した場合で
も、気泡12や水分13は支柱6内の貫通孔18を通っ
て外部へ放出されるため、クラックや割れの発生を防止
することができる。
【0035】さらに、ダイパッド5の下面に貫通孔18
を有する支柱6を設けることにより、基板実装時のはん
だ付けに伴なう加熱で、ダイパッド5の下面と封止樹脂
2の界面で水蒸気が発生した場合でも、水蒸気が支柱6
の外壁を伝って外部へ放出されるため、膨れ、クラッ
ク、割れの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態の半導体装置を示す垂
直断面図(a)、及び底面図(b)である。
【図2】 本発明の一実施の形態における、ステージシ
フト、膨れ、クラック、割れを防止する様子を示す図で
ある。
【図3】 接着剤が塗布される様子を示す図である。
【図4】 ステージシフト、膨れ、クラック、割れが発
生する様子を示す図である。
【図5】 本発明の一実施の形態における、ダイパッ
ド、支柱、及び貫通孔の他の形状を示す図である。
【図6】 本発明の一実施の形態における、支柱を複数
備えた他の形状を示す図である。
【図7】 従来例における樹脂封止型の半導体装置を示
す図である。
【図8】 従来例における、貫通孔一実施の形態支柱を
有した例を示す図である。
【図9】 従来例における、貫通孔または支柱を有した
他の例を示す図である。
【符号の説明】
1…半導体装置、 2…封止樹脂、 3…金属細線、
4…リードフレーム5…ダイパッド、 6…支柱、 7
…貫通孔(支柱)、 8…貫通孔(ダイパッド)、 9
…半導体チップ、 10…吊りピン、 11…リード、
12…気泡、 13…水分、 14…接着剤(銀ペー
スト)、 15…シリンジ、 16…ノズル、 17…
接着剤の容器 18…貫通孔 19…銀メッキ層 20
…格子状金属枠 21…孔(樹脂中)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイパッドに半導体チップが接着剤で固
    着され、該半導体チップおよびその周辺の金属細線が樹
    脂で封止されてなる樹脂封止型の半導体装置であって、
    前記ダイパッドに形成された貫通孔と、前記ダイパッド
    の下面に貫通孔を有する支柱を備え、この2つの貫通孔
    が連通していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記貫通孔を有する支柱において、該貫
    通孔は支柱の中央部に設けられていることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記支柱はダイパッドの下面に複数設け
    られていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  4. 【請求項4】 前記支柱はダイパッドの下面にダイパッ
    ドと一体に形成されていることを特徴とする請求項1記
    載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記支柱はダイパッドの下面に貼り付け
    られていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6809409B2 (en) 2001-12-27 2004-10-26 Mitsui High-Tec, Inc. Lead frame and semiconductor device made using the lead frame
JP2013168669A (ja) * 2013-04-18 2013-08-29 Agere Systems Inc 改良型パドルを有するクワッド・フラット・ノーリード(qfn)集積回路(ic)パッケージおよびこのパッケージを設計する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6809409B2 (en) 2001-12-27 2004-10-26 Mitsui High-Tec, Inc. Lead frame and semiconductor device made using the lead frame
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