JP2004039709A - リードフレームおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子を実装するダイアイランドのサイズを拡大しかつインナーリードとの間に所定の段差を設けた構造のリードフレームの薄型化を図ったリードフレームの提供、及び本構造を有するリードフレームの製造が容易にできるリードフレームの製造方法を提供する。
【解決手段】ダイアイランドと、該ダイアイランドに対向して配置されるインナーリードとを有し、少なくとも前記ダイアイランドの一辺と前記インナーリードの各対向辺とが平面パターン視状態で略一致し、かつ前記ダイアイランドの底面と前記インナーリードの底面との間に所定の段差を有するリードフレームにおいて、少なくとも前記ダイアイランドないしインナーリード各対辺のいずれかに、該対向辺間の間隔を拡大する面取り部を配置した。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの組立に使用するリードフレーム構造とその製造方法に関するもので、特に薄型でかつ搭載半導体デバイス寸法を拡大可能な半導体パッケージ用に最適なリードフレーム及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リードフレームは、半導体パッケージ構成部品として、ＱＦＮ・ＳＯＮ等のいわゆる外部リードレス型や、ＱＦＰ・ＳＯＰ等のガルウイング型の表面実装型樹脂封止型半導体パッケージに用いられており、小型・薄型の半導体パッケージを構成するのには欠かせない構成部品となっている。
これらのリードフレームでは、半導体パッケージに半導体チップを搭載する際に、より大型の半導体チップを搭載するためや、半導体パッケージの熱放散性を高めて熱抵抗を低減すために、ダイアイランドサイズの拡大のための工夫が行われてきた。
例えば、特開昭６０−２６１１６２号、特開平３−１６０７４９号では、ダイアイランドの辺とインナーリードの対向辺が平面パターン視状態でほぼ一致し、かつダイアイランド面とインナーリードがなす面とに所定の間隔をもたせた半導体装置及びリードフレームとその製造方法が開示されている。この半導体パッケージの外辺から内部に配置されるインナーリードの平面寸法を差し引いた寸法までダイアイランド寸法を大きくすることが可能である。
最近の半導体チップ搭載技術では、ダイアイランド寸法とほぼ同一サイズの半導体チップを搭載することが可能であり、またインナーリードとの配置状況によっては、ダイアイランドサイズ以上の半導体チップを搭載することも可能であるが、基本となるダイアイランドサイズが大きければより大きな半導体チップを搭載することが可能である。
【０００３】
図３に従来技術の構造のリードフレームの断面図を示す。１はダイアイランド、２はインナーリード、４はリードフレーム厚さ、５１はダイアイランド１の上面とインナーリード２の底面間の上下方向の絶縁距離にリードフレーム厚さ４を加えた段差、９はリードフレームの全体厚さを示す。
ダイアイランド１と、インナーリード２の先端部との平面的間隔を実質的にほぼゼロにしているが、ダイアイランド１の底面とインナーリード２の底面とに設ける段差５１は、リードフレーム厚さ４以上にする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来例のリードフレームでは、リードフレーム全体厚さは、（リードフレーム厚さ４）＋（ダイアイランド１の底面とインナーリード２の底面との段差５１）となり、段差５１は、リードフレーム厚さ４より大きくする必要がある。薄型半導体パッケージの場合、ダイアイランド１とインナーリード２との上下方向間隔を０．１ｍｍ程度取る必要があり、リードフレーム４の板厚を０．１５ｍｍとすると、段差５１を０．２５ｍｍ程度とする必要があり、リードフレーム全体の厚さ９は、０．４ｍｍ程度となり、その分パッケージの厚さを薄くできないという問題があった。
【０００５】
また、リードフレームのダイアイランド１とインナーリード２との対向辺を剪断により分離する加工において、リードフレームの板厚が大きいと剪断時に切断部分のインナーリード２の変形が発生し易く、半導体素子の実装工程で半導体素子パッドとインナーリードを接続する金線のボンデイング性の低下や変形等の不具合が生じ易いという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のリードフレームは、ダイアイランドと、該ダイアイランドに対向して配置されるインナーリードとを有し、少なくとも前記ダイアイランドの１辺と前記インナーリードの各対向辺とが平面パターン視状態で略一致し、かつ前記ダイアイランド面と前記インナーリードのなす面との間に所定の間隔を有するリードフレームにおいて、該対向辺間の間隔を拡大する面取り部を配置したことを特徴とするものである。
従来例と比較しダイアイランドとインナーリード対向辺の実質的間隔を大きくすることが可能となり、ダイアイランド面とインナーリードの樹脂封止後の絶縁耐圧を大きくすることが可能となる。またダイアイランド面とインナーリードのなす面との段差を、従来技術と比較して小さくすることができ、リードフレーム全体の厚さを小さくしてより薄型の半導体パッケージを形成することが可能となる。
【０００７】
また、本発明のリードフレームは、前記面取り部を、前記ダイアイランドと前記インナーリードの各対向辺の同一面側にほぼ対称形状に配置したことを特徴とするものである。
従来例と比較し、剪断部のリードフレーム板厚を減少させることができるので、剪断時にリードに加わる力が少なくて済み、インナーリードの変形を減少させることが可能である。
【０００８】
また、本発明のリードフレームは、前記ダイアイランドの底面と前記インナーリードの底面との前記段差が、（リードフレーム板厚）＞（段差）＞（リードフレーム板厚−前記面取り部の面取り寸法）であることを特徴とするものである。
従来例と比較し、ダイアイランドとインナーリード対向辺間の間隙を確保しながら、リードフレーム全体の厚さを減少させることができる。
【０００９】
また、本発明のリードフレームの製造方法は、ダイアイランドと該ダイアイランドに対向して配置されるインナーリードを形成する第１の工程と、前記ダイアイランドと前記インナーリードとの切断位置に溝部を形成する第２の工程と、該溝部のほぼ中心部あるいは所定の位置を剪断により分離するとともに、前記ダイアイランドの底面と前記インナーリードの底面に所定の段差を形成する第３の工程を有することを特徴とするものである。
溝部を設けることにより、剪断による分離がより少ない力で可能であり、また溝部の斜面が面取り部を同時に構成することにより、工程数を削減できる。
【００１０】
また、本発明のリードフレームの製造方法は、前記第１の工程と、前記溝部を形成する第２の工程と、前記第３の工程をそれぞれ分離して行うことを特徴とするものである。更に前記第１の工程がプレス加工またはエッチング加工であり、前記第２の工程がエッチング加工であることを特徴とするものである。
本発明によれば、リードフレームのパターン形成を行う第１の工程をプレス加工で量産性良く加工を行い、分離溝を形成する第２の工程をハーフエッチング加工でストレスフリーで行い、第３の剪断、段差形成工程をプレス加工で行う様にして、各工程を分離することにより、量産性を高めながら、プレス加工で変形し易い上記第２工程の分離溝の形成や深さの制御をストレスフリーで精度良く行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施例で、リードフレームの断面を示しており、平面パターン図は省略してある。図１（ａ）及び（ｂ）は、リードフレームに溝部３ａを設けた状態を示し、図１（ｃ）及び（ｄ）は、溝部３ａのほぼ中央部分を切断して段差５を設けた状態を示す。１はダイアイランド、２はインナーリード、３ａは溝部、３ｂは溝部３ａの切断後の面取り部、４はリードフレーム厚さ、５はダイアイランドとインナーリード間の段差、９はリードフレーム全体の厚さを示す。
図１（ａ）と図１（ｃ）が、図１（ｂ）と図１（ｄ）がそれぞれ段差５を設けた後の形状に対応する。溝部３ａを設けた側か或いは溝部３ａとは反対側にダイアイランド１を押し下げるか、インナーリード２を持ち上げるかして、段差５を設けるようにしている。
【００１２】
本発明のリードフレームは、ダイアイランド１と、ダイアイランド１に対向して配置されるインナーリード２とを有し、少なくともダイアイランド１の一辺とインナーリードの各対向辺とが平面視パターン状態で略一致し、かつダイアイランド２の底面とインナーリード２の底面との間に所定の段差５を設け、更にダイアイランド１の角部とインナーリード２の角部との間隔を各々拡大する面取り部３ｂを設けた構造としている。面取り部３ｂは、溝部３ａがそのまま活用された状態の形状となっている。
【００１３】
段差５は、リードフレームの厚さ４から、面取り部３ｂの面取り寸法（溝部３ａの深さ）を差し引いた分以上あれば、必要な絶縁を得ることが可能である。
具体例を上げると、リードフレームの厚さ４を０．１５ｍｍとした場合に、面取り量（溝部３ａの深さ）を０．０７５ｍｍ、必要な段差５は、ダイアイランド１の押し下げ量ないし押し上げ量を０．０５ｍｍ　Ｍｉｎ．とすれば必要な絶縁を得ることができる。リードフレーム厚さ４の０．１５ｍｍから０．０５ｍｍを差し引いた０．１ｍｍＭｉｎ．と設定することができる。リードフレーム全体厚さを０．２５ｍｍＭｉｎ．とすることができ、面取り部３ｂを取らない上記従来例のリードフレームの全体厚さ９の０．４ｍｍと比較して、０．１０ｍｍ、リードフレームの全体厚さ９を減らすことができる。
【００１４】
このように従来技術では、面取り部３ｂが形成されていないため、ダイアイランド１とインナーリード２間の段差５をリードフレーム厚さ４の２倍よりも大きく取る必要があったが、本発明のリードフレームでは、段差５がリードフレーム厚さの２倍以下の小さい状態でも各角部と各面取り部の間隔を確保することができる。このためリードフレーム全体の厚さを低減できるため、半導体装置の厚さを減らすことが可能となる。
【００１５】
図２は、本発明のリードフレームを用いて半導体素子７を実装した状態を示すものである。６は封止用樹脂、７は半導体素子、８は半導体素子をダイアイランド１に接着するための導電性ペーストである。
図２（ａ）は、図１（ｄ）のリードフレームを図とは表裏を逆にしてダイアイランド２に半導体素子７を実装し、封止用樹脂６で樹脂封止した状態を示す。ダイアイランド１に実装した半導体素子７のサイズを従来例と同様に大きくすることができるとともに、リードフレーム全体の厚さを従来例よりも薄くすることができ、薄型半導体パッケージとすることができる。
また、この構成でいわゆるリードレスタイプの半導体パッケージとすることが可能であり、封止用樹脂６の底面部から露出しているインナーリード２の底面部がハンダ付け用ランドとなる。
【００１６】
図２（ｂ）は、図１（ｄ）のリードフレームを使用したもので、ダイアイランド２の面取り部３ｂ側に半導体素子７を導電性ペースト８を用いて実装した状態を示す。半導体素子７の裏面接着部からはみ出した導電性ペースト８が、ダイアイランド１の面取り部３ｂに留まって、隣接したインナーリード２との接触によるショートの発生を防止することができる。
【００１７】
図２（ｃ）は、本発明のリードフレームを用いて半導体素子７を実装した別の実施例を示すものである。図１（ｃ）のリードフレームを用いて、封止用樹脂６の底面側にダイアイランド１の底面を露出するようにした構造を示す。より薄型の半導体パッケージ構造が可能になる。
このように本発明のリードフレームは、種々の半導体素子実装構造に用いて薄型で、実装可能な半導体素子サイズを拡大することが可能になる。
【００１８】
本発明のリードフレームは、第１の工程として、図１（ａ）に示すように、ダイアイランド２と対向して配置されるインナーリード２の対向辺を連結した状態で、それ以外のパターンを、金型によるプレス加工あるいは、エッチング加工により形成する。
【００１９】
次に第２の工程として、ダイアイランド１とインナーリード２の対向辺を連結した部分の切り離し位置に、リードフレーム厚さ以下の溝部３ａを形成する。
この第２の工程は、上記第１の工程と同時に加工してもよい。
但し、微細なリードフレームパターンを形成する場合や、板厚の厚いリードフレームに溝部３ａをプレス加工で形成する場合、リードフレームの溝部３ａを中心としてストレスが加わり、変形しやすくなる。このため溝部３ａを形成する第２の工程は、リードフレームにストレスが加わりにくいエッチング加工とし、第１の工程をプレス加工する場合は、第１の工程と第２の工程を分離した別工程とした方がよい。
【００２０】
また、溝部３ａの形状は、図１（ａ）に示したＵ字型に限らず、Ｖ字型、リードフレームの上下方向から溝部３ａを対置した対向配置型、これら溝部３ａを複数配置し、切り離し位置を適宜選択できるようにした複数溝部配置型とすることもできる。
【００２１】
次に第３の工程として、ダイアイランド１とインナーリード２の連結状態の対向辺切り離し位置に設けた上記溝部３ａの所定位置を金型を用いた剪断により切断分離するとともに、ダイアイランド１の底面とインナーリード２の底面との間に所定の段差５を設ける。
【００２２】
本発明のリードフレームを金型を用いてプレス加工する場合には、上記第１の工程、第２の工程、第３の工程を分離せず一貫した連続処理加工が可能であり、工程数の削減が可能となるが、第２の工程である溝部３ａの加工では、リードフレームに加わるストレスの影響によるインナーリード部を中心としたリードフレームの変形を防止するために、溝部３ａの加工をストレスフリーなエッチング加工で行う方が、本発明の効果をより向上させることが可能となる。
第１の工程、第２の工程は適宜、プレス加工或いはエッチング加工として選択することにより本発明の効果は、達成できる。
【００２３】
上記のリードフレーム形成工程を終了した後に、リードフレームに銀やパラジウム等のメッキを被覆して、リードフレームを完成させる。リードフレーム形状形成を完了した後にメッキを施すために、リードフレーム被覆面にクラックが発生することがない。また一般的に用いられている銀等の部分メッキを施してから、リードフレームの形状加工を行ってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のリードフレームでは、段差５がリードフレーム板厚の２倍以下の小さい状態でもダイアイランド角部とインナーリード角部との間隔を確保することが可能となり、リードフレーム全体の厚さを低減することができ、半導体装置の薄型化が可能となる。
【００２５】
また、本発明のリードフレームの製造方法では、ダイアイランド１とダイアイランド１に対向するインナーリード２との対向辺形成部分に溝部３ａを設けることにより、剪断による分離・段差付け工程がより少ない力で可能となり、インナーリード先端部の変形を防止することができる。
また、リードフレームの形成工程を分離することにより、特にプレス加工したリードフレームを別工程のエッチング加工により、溝部をストレスフリーに形成することが可能となり、加工時のリードフレームの変形発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のリードフレームの断面を示す図である。
【図２】本発明のリードフレームに半導体素子を実装した状態を示す図である。
【図３】従来技術のリードフレームの断面を示す図である。
【符号の説明】
１：ダイアイランド、２：インナーリード、３ａ：溝部、３ｂ：面取り部、
４：リードフレーム厚さ、５、５１：段差、６：封止用樹脂、７：半導体素子、８：導電性ペースト、９：リードフレーム全体厚さ

Claims (6)

1. ダイアイランドと、該ダイアイランドに対向して配置されるインナーリードとを有し、少なくとも前記ダイアイランドの１辺と前記インナーリードの各対向辺とが平面パターン視状態で略一致し、かつ前記ダイアイランドの底面と前記インナーリードの底面との間に所定の段差を有するリードフレームにおいて、少なくとも前記ダイアイランドないしインナーリード各対向辺のいずれかに、該対向辺間の間隔を拡大する面取り部を配置したことを特徴とするリードフレーム。
2. 前記面取り部を、前記ダイアイランドと前記インナーリードの各対向辺の同一面側にほぼ対称形状に配置したことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
3. 前記ダイアイランドの底面と前記インナーリードの底面との前記段差が、（リードフレーム板厚）＞（段差）＞（リードフレーム板厚−前記面取り部の面取り寸法）であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載のリードフレーム。
4. ダイアイランドと該ダイアイランドに対向して配置されるインナーリードを形成する第１の工程と、前記ダイアイランドと前記インナーリードとの切断位置に溝部を形成する第２の工程と、該溝部のほぼ中心部あるいは所定位置を剪断により分離するとともに、前記ダイアイランドの底面と前記インナーリードの底面に所定の段差を形成する第３の工程を有することを特徴とするリードフレームの製造方法。
5. 前記第１の工程と、前記溝部を形成する第２の工程と、前記第３の工程をそれぞれ分離して行うことを特徴とする請求項４に記載のリードフレームの製造方法。
6. 前記第１の工程がプレス加工またはエッチング加工であり、前記第２の工程がエッチング加工であることを特徴とする請求項４あるいは５に記載のリードフレームの製造方法。

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