JP2003243599A - リードフレーム及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置内で半導体素子を搭載する領域を
広く確保することを可能とし、接続端子部と実装基板と
の電気的接続を確実にする。 【解決手段】 パッド部１２に搭載された半導体素子１
０と、リード１４のボンディング部１４ａとがワイヤボ
ンディングされて半導体素子１０とリード１４とが電気
的に接続されているとともに、実装面が平坦面となるよ
うに半導体素子が樹脂封止され、実装面と面一に前記リ
ードの下面が実装用の接続端子部として露出する半導体
装置において、前記リード１４の長手方向の中途位置で
リードの厚さ方向にハーフカットされてリード１４が段
差形状に形成され、リード１４の前記パッド部１２に対
向する内端側が前記ボンディング部１４ａに形成されて
封止樹脂１８中に埋没して封止され、前記リード１４の
外端側の裏面が前記実装面と面一に前記接続端子部１４
ｂとして封止樹脂から露出している。

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及び
これを用いた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＱＦＮ(Quad Flat Non-Lead)パッケージ
はリードフレームの加工技術を利用してチップサイズ程
度のきわめて小型に形成した半導体装置であり、実装面
が平坦面になるように半導体素子を樹脂封止するととも
に、実装面の周縁に実装面と面一に接続端子部となるリ
ードの裏面を露出させてなるものである。図６はＱＦＮ
パッケージの構成を示す断面図である。図６(a)に示す
パッケージは、パッド部１２に半導体素子１０を搭載
し、半導体素子１０とリード１４とをワイヤボンディン
グし、ボンディングワイヤ１６により半導体素子１０と
リード１４とを電気的に接続した後、封止樹脂１８によ
り実装面と面一にパッド部１２の裏面とリード１４の裏
面とが露出するように封止した製品である。図７(a)
に、このパッケージを実装面側から見た状態を示す。封
止樹脂１８によって封止した実装面にはパッド部１２の
裏面と実装用の接続端子部となるリード１４の裏面が露
出している。

【０００３】これに対して、図６(b)に示すパッケージ
は、リードフレームをプレス加工する際に、パッド部１
２とリード１４のボンディング部１４ａとをパッケージ
の実装面から若干浮かすように加工し、半導体素子１０
とリード１４とをワイヤボンディングした後、封止樹脂
１８によって半導体素子１０を封止した際にパッド部１
２とリード１４のボンディング部１４ａが封止樹脂１８
中に埋没するようにした製品である。この製品の場合
は、図７(b)に示すように、パッケージの実装面にパッ
ド部１２が露出せず、リード１４はボンディング部１４
ａが封止されてリード１４の外端側（アウター側）が接
続端子部として実装面に露出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６(a)に示すパッケ
ージはパッド部１２がパッケージの外面に露出している
ことから、半導体素子１０からの熱放散性に優れるとい
う利点はあるものの、図６(b)に示すように、半導体素
子１０全体を封止樹脂１８により覆って封止したパッケ
ージにくらべて半導体素子１０の封止特性が劣るという
問題と、リード１４が封止樹脂１８から脱落しやすいと
いう問題がある。ＱＦＮパッケージはきわめて小型でリ
ードも小さいためリード１４と封止樹脂１８との接触面
積が小さく、また、プレス抜き加工で形成したリードフ
レームの場合は、リード１４の断面形状が矩形で封止樹
脂１８から抜けやすい形状になっているためである。

【０００５】これに対して、図６(b)に示すパッケージ
の場合は、リード１４のボンディング部１４ａを浮かせ
て、リード１４の内端側（インナー側）が封止樹脂１８
に食い込ませるようにして樹脂封止しているから、リー
ド１４が封止樹脂１８から脱落しにくいという利点があ
る。しかしながら、ボンディング部１４ａを若干浮かす
ようにリードをプレス成形するためには、リード１４の
曲げ部分（傾斜部）が必要であり、リード１４を曲げ加
工するためにある程度の長さのリード１４が必要にな
る。ＱＦＮパッケージは、たとえばパッド部１２の大き
さが１×１ｍｍでパッケージの大きさが２〜３ｍｍ程度
といったきわめて小型の製品であるため、リードの長さ
は搭載できる半導体チップの大きさが規制されるという
問題がある。

【０００６】そこで、本発明はこれらの課題を解決すべ
くなされたものであり、その目的とするところは、リー
ドのボンディング部を封止樹脂中に封止してリードの脱
落を防止し、リードの実質的な長さを短くしてより大き
な半導体素子を搭載可能とし、確実に実装可能とするＱ
ＦＮ用のリードフレームおよびこれを用いた半導体装置
を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため次の構成を備える。すなわち、パッド部に搭
載された半導体素子と、リードのボンディング部とがワ
イヤボンディングされて半導体素子とリードとが電気的
に接続されているとともに、実装面が平坦面となるよう
に半導体素子が樹脂封止され、実装面と面一に前記リー
ドの下面が実装用の接続端子部として露出する半導体装
置において、前記リードの長手方向の中途位置でリード
の厚さ方向にハーフカットされてリードが段差形状に形
成され、リードの前記パッド部に対向する内端側が前記
ボンディング部に形成されて封止樹脂中に埋没して封止
され、前記リードの外端側の裏面が前記実装面と面一に
前記接続端子部として封止樹脂から露出していることを
特徴とする。

【０００８】また、前記半導体装置に使用されるリード
フレームであって、半導体素子を搭載するパッド部の外
側にパッド部に対向して配置されるリードが、リードの
長手方向の中途位置でリードの厚さ方向にハーフカット
され、前記パッド部に対向するリードの内端側のボンデ
ィング部と、リードの外端側の接続端子部とが段差形状
に形成されていることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について添付図面にしたがって詳細に説明する。図１は
本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を示す断面
図である。本実施形態の半導体装置は、いわゆるＱＦＮ
タイプの半導体装置であり、パッド部１２に半導体素子
１０を搭載し、半導体素子１０の電極端子とパッド部１
２の周囲に配置されたリード１４のボンディング部１４
ａとをボンディングワイヤ１６によりワイヤボンディン
グし、樹脂封止金型を使用して封止樹脂１８により半導
体素子１０およびボンディングワイヤ１６等を樹脂封止
したものである。

【００１０】本実施形態の半導体装置では半導体素子１
０を搭載するリードフレームを加工する際に、パッド部
１２をパッケージの実装面から若干浮かすようにすると
ともに、リード１４のボンディング部１４ａをパッケー
ジの実装面から若干浮かすように加工し、封止樹脂１８
によって半導体素子１０を封止した際にパッド部１２と
リード１４のボンディング部１４ａが封止樹脂１８によ
って被覆されるようにした。１４ｂはリード１４の外端
側（アウター側）でパッケージの実装面で外面に露出す
る接続端子部となる部位である。なお、パッド部１２に
ついては図６(a)に示すと同様に、パッケージの外面に
裏面が露出するように形成してもよい。

【００１１】本実施形態の半導体装置およびこの半導体
装置に使用するリードフレームにおいて特徴的な構成
は、リード１４のボンディング部１４ａをパッケージの
実装面から若干浮かす形態に加工する方法として、リー
ドフレーム材の厚さ方向にリード１４をハーフカット
し、リード１４の長さ方向の中途部に略垂直な段差壁１
４１を形成するようにする点にある。このようにリード
１４をハーフカットしてリード１４のボンディング部１
４ａを若干浮かすように加工する方法は、プレス抜き加
工によって形成するリードフレームについてもエッチン
グによって形成するリードフレームについても適用でき
る。なお、リード１４をハーフカットする加工は、リー
ド１４の表面にワイヤボンディング用の所要のめっき等
を施した後に行われる。

【００１２】図２にリードをハーフカットして形成した
場合と、従来の曲げ加工によってリードを形成した場合
を対比して示す。図２(a)がハーフカットによる場合、
図２(b)が曲げ加工による場合である。図２(a)に示すよ
うに、ハーフカット加工ではリード１４の両面での段差
位置がほぼ同一位置となるように加工され、段差の高さ
は最大でリード１４の厚さの２分の１程度とすることが
できる。図２(a)でＡ部分が樹脂封止した際に接続端子
部１４ｂとしてパッケージの実装面と面一に露出するリ
ードの外端側部分であり、Ｂ部分がボンディングワイヤ
１６がボンディングされるボンディング部１４ａであ
る。。本実施形態の半導体装置に使用するリードフレー
ムは、材厚が０．２ｍｍのものであり、リード１４をハ
ーフカットすることにより、ボンディング部１４ａはパ
ッケージの実装面よりも０．１ｍｍ高位となっている。

【００１３】図２(b)に示す従来の曲げ加工によって形
成したリード１４では、接続端子部１４ｂとなるＡ部分
とボンディング部１４ａとなるＢ部分に加えて、Ａ部分
とＢ部分の中間に傾斜形状の曲げ加工部（Ｃ部分）が形
成される。材厚が０．２ｍｍのリードフレーム材でボン
ディング部となるＢ部分を０．１２５ｍｍの高さに形成
する場合、曲げ加工部（Ｃ部分）の長さは０．１５ｍｍ
程度となる。したがって、従来の曲げ加工によってボン
ディング部１４ａを形成する方法と本実施形態のリード
１４をリードカットする方法とを比較すると、本実施形
態の場合は、従来の加工方法で形成される曲げ加工部
（Ｃ部分）の長さ分だけリード１４の長さを短くするこ
とが可能になる。

【００１４】リード１４の長さを短くできるということ
は、リード１４を短くした領域分を半導体素子１０を搭
載するパッド部１２の領域として利用できるということ
であり、これによてってパッド部１２の面積を拡大する
ことが可能になる。図４、５は半導体素子１０を搭載す
るリードフレームの例を示す。図４は上述したようにリ
ード１４をハーフカットして形成したもの、図５は従来
方法の曲げ加工によってリード１４を形成した例を示
す。１３はパッド部１２を支持するサポートバーであ
る。パッド部１２をパッケージの実装面から浮かすよう
にする際はサポートバー１３を中途で曲げ加工する。

【００１５】図４では、リード１４の接続端子部１４ｂ
となる部位を斜線で示している。図で線Ｄの位置はリー
ドフレームに半導体素子を搭載して樹脂封止した後、個
々の半導体装置に切断する位置であり、２０はリード１
４をハーフカットして形成した段差部である。上述した
ように、リード１４をハーフカットしてボンディング部
１４ａを形成した場合は段差部２０を挟んで接続端子部
１４ｂとボンディング部１４ａとが連続した形態とな
る。リード１４をハーフカットする加工の場合は、リー
ドフレーム材にダレ等の変形がをさほど生じさせないか
ら、接続端子部１４ｂは外形形状が明確な矩形状（斜線
部分）となり、接続端子部１４ｂの表面全体が平坦面に
形成されて接続端子部１４ｂとして十分な接合面積を確
保することができる。

【００１６】また、リード１４のボンディング部１４ａ
についても、リードフレーム材をハーフカットすること
で、ボンディング面が平坦面に形成され、ボンディング
部１４ａの面全体がボンディング面として利用すること
ができ、十分なボンディング面積を確保することが可能
になる。

【００１７】これに対して、図５に示すリード１４を曲
げ加工したリードフレームの場合は、リード１４の中途
部に曲げ加工部２２が形成されるから、曲げ加工部２２
でリードフレーム材がダレた形状となり、リード１４の
パッケージの外面に露出する接続端子部１４ｂが、とく
に曲げ加工部２２との境界近傍部分で平坦面とならず、
実装基板から接続端子部１４ｂが浮いてしまって、接続
端子部１４ｂの実質的な接合面積が小さくなる。このた
め、リード１４の接続端子部１４ｂとなる部位を若干長
めにとって曲げ加工するといった必要があり、これによ
ってリード１４を長くしなければならなくなる。

【００１８】図４、５に示したように、リード１４をハ
ーフカットしてボンディング部１４ａを形成する本実施
形態のリードフレームの場合は、リード１４の接続端子
部１４ｂの接合面積を十分に確保できるとともに、リー
ド１４の長さを短くしたことによってパッド部１２を大
きく形成することができる。たとえば、図５に示すリー
ドフレームはパッド部１２が１．１ｍｍ×１．１ｍｍの
角形に形成されている製品であるが、図４に示すように
リード１４をハーフカットして形成することにより、パ
ッド部１２を１．４ｍｍ×１．４ｍｍの角形に形成する
ことができる。ＱＦＮパッケージはこのようにきわめて
小さな半導体素子を搭載する製品が多いから、とくに小
型のパッド部１２を備えた製品の場合には、リード１４
をハーフカットしてボンディング部１４ａの面積および
接続端子部１４ｂの面積を確保するとともにリード１４
の長さを短くする方法は、限られた大きさのパッケージ
内に、より大きな半導体素子を搭載可能とする点できわ
めて有効である。

【００１９】図３はリードフレームのリード１４にエッ
チングによって段差部を形成する製品と上述した実施形
態のリードフレームの構成を対比して示す説明図であ
る。図３(a)は本実施形態のリードフレームのリード１
４の構成を示す断面図および端面図であり、図３(b)は
従来のエッチングによってリード１４に段差部を形成し
たリードフレームについてのリード１４の構成を示す断
面図および端面図である。図３(b)に示す従来のエッチ
ングによってリード１４に段差部を形成する方法では、
リード１４の先端部を裏面側からエッチングして段差Ｅ
を形成してボンディング部１４ｃを形成している。段差
Ｅを形成しているのは、半導体素子を樹脂封止した際に
ボンディング部１４ｃが封止樹脂中に埋没し、リード１
４を封止樹脂中にくいこませてリード１４が封止樹脂か
ら脱落しないようにするためである。

【００２０】図３(b)に示すように、エッチングによっ
てリード１４に段差Ｅを形成する方法は、製造工程が煩
雑で、エッチングのコントロールが難しいという問題
と、ハーフカットによる場合には図３(a)に示すように
ボンディング部１４ａの下面が平坦面に形成されるのに
対して、ボンディング部１４ｃの下面が湾曲した形状に
なるという問題がある。リード１４のボンディング部１
４ａの下面はリード１４にワイヤボンディングする際に
ヒータブロックが当接する面であるから、図３(b)に示
すようにボンディング部１４ｃの下面が湾曲面になると
ボンディング部１４ｃの支持が不十分になる。本実施形
態のリードフレームの場合はリード１４のボンディング
部１４ａの下面は確実に平坦面に形成されるからボンデ
ィング部１４ａの支持性についての問題はない。

【００２１】また、図３(b)に示すようにエッチングに
よってリード１４にボンディング部１４ｃを形成した場
合は、ボンディング部１４ｃの厚さがどうしても薄くな
る。たとえば、リードフレーム材の材厚が０．２ｍｍの
とき、ボンディング部１４ｃの厚さは０．０７ｍｍ〜
０．０８ｍｍ程度である。このようにボンディング部１
４ｃの厚さが薄くなると、リードフレーム４にボンディ
ングワイヤ１６をボンディングして引き上げる際にボン
ディング部１４ｃが折れたり曲がったりするという問題
がある。この点、図３(a)に示す本実施形態のリードフ
レームの場合は、ボンディング部１４ａの肉厚が十分で
あり、ワイヤボンディングに対して十分な強度を有する
という利点がある。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るリードフレーム及び半導体
装置によれば、上述したように、リードのボンディング
部の面積および接続端子部の面積を十分に確保して、さ
らにリードの長さを従来製品よりも短縮することができ
る。これにより、パッケージ内で半導体素子を搭載する
領域を広く確保することが可能となり、より大きな半導
体素子を搭載することが可能となる。また、リードをハ
ーフカットしてリードの接続端子部を形成することか
ら、接続端子部が輪郭が明確な平坦面に形成され、接続
端子部と実装基板との電気的接続が確実になるととも
に、半導体装置製品としての見栄えが良くなる等の著効
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を
示す断面図である。

【図２】ハーフカットと曲げ加工によって形成するリー
ドの断面形状を示す説明図である。

【図３】ハーフカットとエッチングによって形成するリ
ードの断面形状と端面形状とを示す説明図である。

【図４】本発明に係るリードフレームの一実施形態の構
成を示す説明図である。

【図５】リードフレームの従来例の構成を示す説明図で
ある。

【図６】半導体装置の従来の構成を示す断面図である。

【図７】従来の半導体装置の底面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体素子 １２ パッド部 １３ サポートバー １４ リード １４ａ、１４ｃ ボンディング部 １４ｂ 接続端子部 １６ ボンディングワイヤ １８ 封止樹脂 ２０ 段差部 ２２ 曲げ加工部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッド部に搭載された半導体素子と、リ
   ードのボンディング部とがワイヤボンディングされて半
   導体素子とリードとが電気的に接続されているととも
   に、実装面が平坦面となるように半導体素子が樹脂封止
   され、実装面と面一に前記リードの下面が実装用の接続
   端子部として露出する半導体装置において、 前記リードの長手方向の中途位置でリードの厚さ方向に
   ハーフカットされてリードが段差形状に形成され、 リードの前記パッド部に対向する内端側が前記ボンディ
   ング部に形成されて封止樹脂中に埋没して封止され、前
   記リードの外端側の裏面が前記実装面と面一に前記接続
   端子部として封止樹脂から露出していることを特徴とす
   る半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置に使用される
   リードフレームであって、 半導体素子を搭載するパッド部の外側にパッド部に対向
   して配置されるリードが、リードの長手方向の中途位置
   でリードの厚さ方向にハーフカットされ、前記パッド部
   に対向するリードの内端側のボンディング部と、リード
   の外端側の接続端子部とが段差形状に形成されているこ
   とを特徴とするリードフレーム。