JP2006202976A - 樹脂封止型半導体装置およびリードフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べ信頼性や耐久性に優れ、大きな電流容量を取り扱っても不都合を生じない薄型の樹脂封止型半導体装置、面実装ができる樹脂封止型半導体装置およびリードフレームを提供する。
【解決手段】樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１１と、半導体素子１１を搭載するダイパッド１２と、半導体素子１１を封止する封止樹脂体３２と、外部と接続するための外部端子１５と、外部端子１５と半導体素子１１とをつなぐ内部リード２５とを有しており、外部端子１５は、半導体素子１１に近い側である外部端子１５の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリア１６を有し、内部リード２５は、外部端子パッドエリア１６と接続することによって、外部端子１５とつながれており、外部端子１５の外部側の厚みは、外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みである、または外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みよりも薄い。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、前記半導体素子を封止する封止樹脂体と、外部と接続するための外部端子と、前記外部端子と前記半導体素子とをつなぐ内部リードとを有する樹脂封止型半導体装置に関する。

この種の樹脂封止型半導体装置、リードフレームとして従来から一般的に知られているものに、例えば半導体素子と、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、前記半導体素子を封止する封止樹脂体と、外部と接続するための外部端子と、前記外部端子と前記半導体素子とをつなぐ内部リードとを有する樹脂封止型半導体装置がある。

すなわち、１枚の導電板を打抜いて、幅広い素子取付け部と、この素子取付け部に突合せられたリード部と、このリード部の側方に配置された両側部と、これら素子取付け部及びリード部の基端部並びに両端部を連接し、全体として枠形をなす連結部とを一体に形成してなるマウント基板を得る工程と、このマウント基板における素子取付け部の基端部及び両端部の適宜個所を屈曲させて、素子取付け部に対してリード部が上方に位置する段違いで、且つリード部が素子取付け部面上方に位置するようにする工程と、素子取付け部に半導体素子を固着し、半導体素子とリード部を電気的に接続する工程と、このマウント基板の素子の周囲を、素子取付け部底面を露出させて気密に絶縁物で固めた後、半導体装置に切離す工程とを具備してなる半導体装置の製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、チップ用リ−ド片上面に、湾曲部をもった接続子を固着するため、樹脂体の実装面側からの高さが増し、樹脂封止型半導体装置の外形寸法が大となる点を課題として、半導体チップを載置する金属支持板、金属支持板からの支持板用リ−ド片、半導体チップからの一又は複数のチップ用リ−ド片、半導体チップとチップ用リ−ド片を接続する接続子、及び封止樹脂体から成る樹脂封止型半導体装置において、チップ用リ−ド片の封止樹脂体内に存在する部分に、金属支持板へ接近する方向の立下り部を設けた樹脂封止型半導体装置がある。また、封止樹脂体の各リ−ド片の導出端面において、該樹脂体下面からリ−ド片下面までの高さを、リ−ド片上面から該樹脂体上面までの高さより大ならしめた樹脂封止型半導体装置がある。さらに、封止樹脂体の各リ−ド片の導出端面における該樹脂体下面からリ−ド片上面までの高さに対し、接続子の該樹脂体下面からの高さを同等又は低くした樹脂封止型半導体装置がある（例えば、特許文献２参照）。

また、ダイパッドの上に半導体素子を置き、その半導体素子と外部端子とをボンディング（導線の取り付け）で接続する接続子があり、外部端子を外に出して全体を樹脂で固めた整流素子ダイオードがある。なお、この接続子は上に凸の形状である（例えば、特許文献３参照）。

また、リードストリップとしてクシのウェブの１つの側から出る、最初に１つの基準面内にある冷却フィンと接点脚を有するただ１つのクシ状部材を使用し、接点脚および冷却フィンを湾曲により変形し、それによって接点脚または冷却フィンが基準面からこれと平行の１つの面に接し、そのばね力を上昇し、冷却フィンまたは接点脚を半導体本体およびＩＣの収容に適する力または適当な空隙をもって部分的に蔽う半導体構成素子およびＩＣのリード設置法がある（例えば、特許文献４参照）。

また、１枚の導電板を打抜いて、複数本を組とする複数組の導体部およびこれらの各導体部を連ねる連結部を一体に形成してなるマウント基板の連結部の適宜個所を屈曲して各組内の導体部の一部を所要形状に対向又は重ね合せ、これらの間に半導体素子を挟持させてなる素子組立マウント基板を得る工程と、この素子組立マウント基板の素子の周囲を外囲器内を包囲した後、個々の半導体装置に切離す工程とを具備した半導体装置の製造方法がある（例えば、特許文献５参照）。

特公昭４８−２６４２７号公報 実開平６−２７０４号公報 意匠登録第１２１２３８７号公報 特開昭５１−８６９７３号公報 特公昭４７−４３８６８号公報

パソコン等に代表される電子機器の処理能力は向上するとともに、その消費電力が増加傾向にあり、このような機器に使用される樹脂封止型半導体装置もその消費電力に対応した樹脂封止型半導体装置が使用されている。

このような樹脂封止型半導体装置は、ＴＯ２５２フォーミング外形（縦１０．０ｍｍ×横６．６ｍｍ×高さ２．６５ｍｍ）のパッケージを複数個使用することにより、その消費電力に対応している。しかしながら、この複数個での使用は、電子機器に対してパッケージ取付け面の占有面積が増大してしまうという課題があった。そこで、電子機器に対してパッケージ取付け面の占有面積を増大するといった課題を解決するため、一回り大きな電流容量が処理できる一回り大きなパッケージのＴＯ２６３フォーミング外形（縦１３．６ｍｍ×横１０．１ｍｍ×高さ４．６ｍｍ）を採用することにより、使用個数を減らす方策が考えられているが、この場合、パッケージの高さ方向が高くなってしまうという課題があった。また、大きな電流容量を取り扱うことから、従来に比べ信頼性や耐久性に優れた薄型の面実装ができる樹脂封止型半導体装置が望まれている。

ここで、歴史的な技術的流れを説明した上で、本発明が解決しようとする課題を説明する。
図５に従来の樹脂封止型半導体装置のリードフレームおよび封止樹脂体３２等を模式的に示す。図５（１）は側面図、図５（２）は平面図を示す。支持板用リード片１０２の曲げ位置１０３を示したものである。従来のリードフレームは、サイドバー１０１に外部端子１５と支持板用リード片１０２が連結している。支持板用リード片１０２を曲げ位置１０３で曲げることにより、ダイパッド１２と外部端子１５とが段違いに形成されている。外部端子パッドエリア１６が略ダイパッド１２の底面から半導体素子の高さに設計されている。

（１）薄型の樹脂封止型半導体装置を得るために、ダイパッド１２のフレーム厚を薄くした場合（例えば、フレーム厚を１．３ｍｍから０．５ｍｍにする場合）に、熱抵抗を低減するため放熱面積を広げるといったことが一般的に知られている。図５の樹脂封止型半導体装置のリードフレームおよび封止樹脂体３２等を、薄型の樹脂封止型半導体装置にするためには、一般的に知られている方法をそのまま適用すると図６のようになる。図６（１）は側面図、図６（２）は平面図を示す。このようにすると、課題として次のことが挙げられる。つまり、放熱面積を広げるためダイパッド１２の縦方向や横方向の長さは長く設計されるが、支持板用リード片１０２の曲げ位置１０３が従来と同じであれば、サイドバー１０１とダイパッド１２間の距離が長くなってしまう。したがって、薄型の樹脂封止型半導体装置は得られるがダイパッド１２のパッケージ取付面に対しての占有面積は増大することになる。

（２）さらに、上記（１）を解決するために、従来の曲げ位置をサイドバー側に設計することも考えられる。これを図示したのが図７である。このようにした場合の課題として、次のことが挙げられる。従来の支持板用リード片１０２の曲げ位置１０３をサイドバー１０１側に設計した場合には、封止樹脂体３２との間に曲げ位置を設けなければならないこととなる。一方、半導体素子１１と外部端子パッドエリア１６をワイヤーボンディングによってワイヤーを電気的に接続する場合には、半導体素子１１のエッジがワイヤーに接触してしまうと電気的特性や信頼性等の特性を十分に満たすことができなくなってしまうので、半導体素子のエッジがワイヤーに接触しないようにダイパッド１２と外部端子パッドエリア１６が所定の高さになるように適宜設定されなければならない。その反面、半導体素子のエッジがワイヤーに接触しないようにワイヤーのループを高くした場合には組立体の厚さが高くなって封止樹脂体３２の外形寸法（高さ）が高くなってしまう。したがって、所定の封止樹脂体３２に収まるように、ダイパッド１２と外部端子パッドエリア１６が所定の高さになるように曲げ寸法を決定して、封止樹脂体３２との間に支持板用リード片１０２の曲げ位置を設定しなければならないので、非常に困難な設計となる。

（３）また、ダイパッドへ近接する方向の立下り部を設けて外部端子から封止樹脂体上面までの高さを短縮することも行われている（特許文献２参照）。この場合の課題としては、次のものが挙げられる。ダイパッド１２へ近接する方向の立下り部を設けて外部端子１５から封止樹脂体３２上面までの高さを短縮する場合も前記課題と同様に、半導体素子と外部端子パッドエリア１６をワイヤーボンディングによってワイヤーを電気的に接続する場合には、半導体素子のエッジがワイヤーに接触してしまうと電気的特性や信頼性等の特性を十分に満たすことができなくなってしまうので、半導体素子のエッジがワイヤーに接触しないようにダイパッド１２と外部端子パッドエリア１６が所定の高さになるように適宜設定されなければならない。その反面、半導体素子のエッジがワイヤーに接触しないようにワイヤーのループを高くした場合には組立体の厚さが高くなって封止樹脂体３２の外形寸法（高さ）が高くなってしまう。したがって、所定の封止樹脂体３２に収まるように、ダイパッド１２と外部端子パッドエリア１６が所定の高さになるように曲げ寸法を決定して、封止樹脂体３２との間に外部端子１５の曲げ位置を設定しなければならない。

ここで、上記（１）、（２）、（３）の課題として、次のことが挙げられる。支持板用リード片１０２が外部端子１５との間にあるので、外部端子１５、外部端子パッドエリア１６の幅方向面積を適宜広げて放熱特性を向上するなどの設計に制約を受けてしまう。

（４）更に、リードフレームにおけるダイパッドの基端部及び両端部の適宜個所を屈曲させて、ダイパッドに対して外部端子が上方に段違いに形成されているものもある（特許文献１参照）。この場合の課題は、次のようなものである。従来の先行公知例では、ダイパッドに対して外部端子が上方に段違いになるようにダイパッドの基端部及び両端部の適宜個所を屈曲し、半導体素子を固着して、半導体素子と外部端子を接続し、樹脂封止後に外部端子とダイパッドとを切離して個々の半導体装置が得られる。したがって、支持板用リード片を設ける必要がないので、外部端子の幅方向面積を適宜広げて放熱特性を向上する場合の設計自由度を向上することができる。

一方、ダイパッドに対して外部端子を段違いにするために、基端部及び両端部（２箇所）を屈曲するようにしているので、所望の加工寸法をもったリードフレームを精度良く加工することが難しく、このようなリードフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を製造した場合には、リードフレームの搬送が上手くいかなかったり、半導体素子と外部端子との接続子の接続位置がばらつくなどの課題が生じる。また、樹脂封止後に外部端子とダイパッドとを切離して個々の半導体装置を得るためには、屈曲されたダイパッドの基端部を切離さなければならない。すなわち折れ曲がった部分を切離さなければならないので、切離時の外力がダイパッドにつたわってダイパッドと封止樹脂体との界面が剥離することがおこる。その剥離により耐湿性能が低下するといった課題が生ずる。

この課題については、特許文献５についても同様のことがいえる。すなわち、特許文献５に示されているリードフレームには、外部端子ないしダイパッド部の屈曲部と連結部の屈曲部との計２箇所の屈曲部を備えている。したがって、所望の加工寸法をもったリードフレームを精度良く加工することが難しく、このようなリードフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を製造した場合には、リードフレームの搬送が上手くいかなかったり、半導体素子と外部端子との接続子の接続位置がばらつくなどの課題が生じる。

そこで本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、従来に比べ信頼性や耐久性に優れ、大きな電流容量を取り扱っても不都合を生じない薄型の樹脂封止型半導体装置、面実装ができる樹脂封止型半導体装置およびリードフレームを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］ 半導体素子（１１）と、前記半導体素子（１１）を搭載するダイパッド（１２）と、前記半導体素子（１１）を封止する封止樹脂体（３２）と、外部と接続するための外部端子（１５）と、前記外部端子（１５）と前記半導体素子（１１）とをつなぐ内部リード（２５）とを有する樹脂封止型半導体装置であって、
前記外部端子（１５）は、前記半導体素子（１１）に近い側である前記外部端子（１５）の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリア（１６）を有し、
前記内部リード（２５）は、前記外部端子パッドエリア（１６）と接続することによって、前記外部端子（１５）とつながれており、
前記外部端子（１５）の外部側の厚みは、前記外部端子パッドエリア（１６）の厚みと前記内部リード（２５）の厚みとを加えた厚みである、または前記外部端子パッドエリア（１６）の厚みと前記内部リード（２５）の厚みとを加えた厚みよりも薄いことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。

［２］ 前記内部リード（２５）は、前記外部端子パッドエリア（１６）と接続している側から前記半導体素子（１１）に接続する直前までの間は、略直線状であることを特徴とする［１］記載の樹脂封止型半導体装置。

［３］ 前記外部端子パッドエリア（１６）は、その先端部（２２）の辺は基端部（２３）の辺よりも短く、該先端部（２２）の辺と該基端部（２３）の辺は平行となっており、
前記外部端子パッドエリア（１６）と接続する前記内部リード（２５）の接触面の形状は、前記外部端子パッドエリア（１６）の形状と相似形であることを特徴とする［１］または［２］記載の樹脂封止型半導体装置。

［４］ 前記外部端子パッドエリア（１６）は、略台形状であり、
前記外部端子パッドエリア（１６）と接続する前記内部リード（２５）の接触面は、略台形状とすることを特徴とする［１］、［２］または［３］記載の樹脂封止型半導体装置。

［５］ 前記外部端子パッドエリア（１６）は前記外部端子（１５）内の切欠けである段差ストッパ（１７）によって、前記外部端子パッドエリア（１６）の厚みを前記外部端子（１５）の外部側の厚みと異ならせており、
前記段差ストッパ（１７）は押潰すことによって形成していることを特徴とする［１］、［２］、［３］または［４］記載の樹脂封止型半導体装置。

［６］ 前記内部リード（２５）は、前記半導体素子（１１）と接続している位置から前記外部端子パッドエリア（１６）と接続している位置までの間に溝が設けられていることを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］または［５］記載の樹脂封止型半導体装置。

［７］ 前記内部リード（２５）に設けられている溝は、前記半導体素子（１１）側の面に設けられていることを特徴とする［６］記載の樹脂封止型半導体装置。

［８］ 前記ダイパッド（１２）の底面は、前記封止樹脂体（３２）から露出しており、
前記外部端子（１５）の前記封止樹脂体（３２）から導出している部分をフォーミング加工して、前記ダイパッド（１２）の底面と略同一面とすることによって、面実装ができるようにしたことを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］または［７］記載の樹脂封止型半導体装置。

［９］ 半導体素子（１１）と、前記半導体素子（１１）を搭載するダイパッド（１２）と、前記半導体素子（１１）を封止する封止樹脂体（３２）と、外部と接続するための外部端子（１５）と、前記外部端子（１５）と前記半導体素子（１１）とをつなぐ内部リード（２５）とを有する樹脂封止型半導体装置であって、
前記ダイパッド（１２）の底面は、前記封止樹脂体（３２）から露出しており、
前記外部端子（１５）の前記封止樹脂体（３２）から導出している部分をフォーミング加工して、前記ダイパッド（１２）の底面と略同一面とすることによって、前記樹脂封止型半導体装置は面実装ができ、前記半導体素子（１１）に近い側である前記外部端子（１５）の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリア（１６）を有し、
該外部端子パッドエリア（１６）は、その先端部（２２）の辺は基端部（２３）の辺よりも短く、該先端部（２２）の辺と該基端部（２３）の辺は平行となっており、
前記内部リード（２５）は、前記外部端子パッドエリア（１６）と接続することによって、前記外部端子（１５）とつながれており、前記外部端子パッドエリア（１６）と接続している側から前記半導体素子（１１）に接続する直前までの間は、略直線状であり、その間であって前記半導体素子（１１）側の面に溝が設けられており、前記外部端子パッドエリア（１６）と接続する接触面の形状は、前記外部端子パッドエリア（１６）の形状と相似形であり、
前記外部端子（１５）の外部側の厚みは、前記外部端子パッドエリア（１６）の厚みと前記内部リード（２５）の厚みとを加えた厚みである、または前記外部端子パッドエリア（１６）の厚みと前記内部リード（２５）の厚みとを加えた厚みよりも薄いことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。

［１０］ 第１のサイドバー（１３）と、該第１のサイドバー（１３）と対極する第２のサイドバー（１４）と、前記第１のサイドバー（１３）と前記第２のサイドバー（１４）とを連結する連結バー（１８）と、外部端子（１５）と、ダイパッド（１２）とが形成されたリードフレーム（１０）であって、
前記外部端子（１５）を固定するためのタイバー（２１）を有し、
前記外部端子（１５）は、前記第２のサイドバー（１４）側に連結されており、
前記ダイパッド（１２）は、前記第１のサイドバー（１３）側に連結されており、
前記連結バー（１８）を前記タイバー（２１）と前記第１のサイドバー（１３）との間で折り曲げることによって、前記外部端子（１５）を前記ダイパッド（１２）に近接させたことを特徴とするリードフレーム（１０）。

［１１］ 半導体素子（１１）を搭載する位置に近い側である前記外部端子（１５）の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリア（１６）を有しており、
前記外部端子パッドエリア（１６）の形状は、該外部端子パッドエリア（１６）と接続する内部リード（２５）の接触面の形状とは相似形であり、
前記内部リード（２５）と接続する前記外部端子パッドエリア（１６）の接触面は、略台形状であり、
前記外部端子パッドエリア（１６）は、前記外部端子（１５）内の切欠けである段差ストッパ（１７）によって、前記外部端子パッドエリア（１６）の厚みを前記外部端子（１５）の外部側の厚みと異ならせており、
前記段差ストッパ（１７）は押潰すことによって形成していることを特徴とする［１０］記載のリードフレーム。

前記本発明は次のように作用する。
本発明における樹脂封止型半導体装置を、上記［１］に示すような構成にすることによって、ダイパッド（１２）の底面から前記外部端子（１５）間での高さを低く抑制できるので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

また、上記［２］に示すような構成を有することから、前記内部リード（２５）は略直線状であり、上に突出することがないので、より薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

また、前記外部端子パッドエリア（１６）と、前記外部端子パッドエリア（１６）と接続する前記内部リード（２５）の接触面の形状を、上記［３］または［４］に示すような形状にすることにより、その形状の接触面によって正確に位置出しされ、接続を安定して行える。

さらに、上記［５］に示すように切欠けである段差ストッパ（１７）を設けることによって、前記外部端子（１５）への前記内部リード（２５）の這い上がりを防止することができるので、正確に位置出しされ接続を安定して行うことができる。また、前記外部端子パッドエリア（１６）の段差は押潰すことによって形成するので、従来、押圧によって段差を形成した場合に生じる曲げ加工寸法を考慮する必要がなく、ダイパッド（１２）の底面から前記外部端子（１５）間での高さを低く抑制できるので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

また、組立体をリフロー炉によって加熱処理を行った場合、はんだは面積の広い方へと流れるため、内部リード（２５）の略台形状の底辺部分と前記外部端子パッドエリア（１６）の略台形状の底辺部分との表面張力によってはんだが引き寄せられる。略台形状の底辺部分とは、上辺が短く底辺が長い略台形状における底辺部分をいう。

また、前記内部リード（２５）を、上記［６］または［７］に示すような構成にすることにより、内部リード（２５）を接続する際あるいは樹脂封止する際または運転のとき、素子にかかる応力を緩和することができる。

また、上記［８］または［９］に示すような構成にすることによって、回路基板への面実装ができるようになる。

樹脂封止型半導体装置を製造するためのリードフレーム（１０）を、上記［１０］または［１１］に示すような構成にすることによって、前記連結バー（１８）を前記タイバー（２１）と前記第１のサイドバー（１３）との間で曲げることにより、前記外部端子（１５）、外部端子パッドエリア（１６）を略ダイパッド（１２）の底面から半導体素子（１１）の高さに設計する場合の自由度を向上することができる。また、支持板用リード片を設けないので、前記外部端子（１５）、外部端子パッドエリア（１６）の幅方向面積を適宜広げて放熱特性を向上する場合の設計自由度を向上することができる。

従来、外部端子パッドエリア（１６）を略ダイパッド（１２）の底面から半導体素子（１１）の高さに設計する場合、ダイパッド（１２）の位置、前記外部端子（１５）の曲げ加工位置、リードフレーム（１０）の第２のサイドバー（１４）に支持される支持板用リード片の曲げ加工位置を関連付けながら封止樹脂体（３２）に収まるように適宜考慮する必要が生じており、非常に困難な設計となる。

本発明では、前記外部端子パッドエリア（１６）を略ダイパッド（１２）の底面から半導体素子（１１）の高さに設計する場合、樹脂封止以外のタイバー（２１）と第１のサイドバー（１３）との間の連結バー（１８）に曲げ加工位置を設けたので、曲げ加工位置の設計自由度を向上することができる。

また、支持板用リード片を設けないので、前記外部端子（１５）、外部端子パッドエリア（１６）の幅方向面積を適宜広げて放熱特性を向上する場合の設計自由度を向上することができる。

したがって、本発明のリードフレームは以下のような特徴を主に持つ。
（１）一つの折り曲げ部によって形成されていることから、リードフレームを精度良く加工できる。
（２）一つの折り曲げ部によって、外部端子とダイパッドを段違いにできるとともに、外部端子とダイパッドを近接することができる。
（３）一つの折り曲げ部によって、外部端子とダイパッドを段違いにできるとともに、外部端子とダイパッドを近接することができ、外部端子は肉厚の薄い外部端子パッドエリアを有するので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
（４）第１のサイドバーと第２のサイドバーが段違いに曲げられている。つまり、第１のサイドバーと第２のサイドバーは同一線上にない。

本発明にかかる樹脂封止型半導体装置によれば、外部端子の外部側の厚みは、外部端子パッドエリアの厚みと内部リードの厚みとを加えた厚みである、または外部端子パッドエリアの厚みと内部リードの厚みとを加えた厚みよりも薄くすることによって、ダイパッドの底面から外部端子間での高さを低く抑制できるので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

本発明にかかるリードフレームによれば、連結バーをタイバーと第１のサイドバーとの間で曲げることにより、外部端子パッドエリアを略ダイパッドの底面から半導体素子の高さに設計する場合の自由度を向上することができる。また、リードフレームの第２のサイドバーに支持される支持板用リード片を設けないので、前記外部端子、外部端子パッドエリアの幅方向面積を適宜広げて放熱特性を向上する場合の設計自由度を向上することができる。

以下、図面に基づき本発明の好適な一実施の形態を説明する。
図１〜図４は本発明の一実施の形態を示している。図１は本発明の一実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す図であり、図１（Ａ）は上から見た平面図であり、図１（Ｂ）は側面から見た側面図である。図２は本発明の一実施の形態に係るリードフレームを示す図であり、図２（Ａ）はリードフレームを上から見た平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａの位置で切断した場合の切断面を示す断面図であり、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂの位置で切断した場合の切断面を示す断面図である。図３は本発明の一実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置の完成品を示す図である。図３（Ａ）は完成品を上から見た平面図であり、図３（Ｂ）は側面から見た側面図であり、図３（Ｃ）は裏からみた裏面図である。図４は内部リードを示す図であり、図４（Ａ）は内部リードを上から見た平面図であり、図４（Ｂ）は内部リードを側面から見た側面図である。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態である樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１１と、その半導体素子１１を搭載するダイパッド１２と、半導体素子１１を封止する封止樹脂体３２と、外部と接続するための外部端子１５と、その外部端子１５と半導体素子１１とをつなぐ内部リード２５とを有するものであって、外部端子１５は、半導体素子１１に近い側である外部端子１５の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリア１６を有し、内部リード２５は、外部端子パッドエリア１６と接続することによって、外部端子１５とつながれており、外部端子１５の外部側の厚みは、外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みである、または外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みよりも薄い。なお、図１は、説明のため封止樹脂体３２を除いた図である。実際の完成品は、図３のようになっている。つまり、半導体素子１１の全て、ダイパッド１２の一部等は、封止樹脂体３２により封止されている。図３（Ａ）は図１（Ａ）に対応しており、図３（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応している。

以下、これらについて詳しく説明する。半導体素子１１は、ダイパッド１２に搭載されている。封止樹脂体３２は、少なくとも半導体素子１１を封止し、内部リード２５と外部端子１５の外部端子パッドエリア１６と外部端子１５の先端部の一部とダイパッド１２の一部とを封止している。外部端子１５は、樹脂封止型半導体装置内部と外部とを接続する役割を有している。外部端子１５の外部側（半導体素子１１とは遠ざかる部分）の面積を大きくしていることによって、放熱面積を拡大することができる。これによって、熱抵抗削減ができている。ただし、その面積は隣の端子とは接触しない程度の大きさまでである。

そして、内部リード２５は、外部端子１５と半導体素子１１とを接続する役割を有している。内部リード２５は、平板状となっており、外部端子パッドエリア１６と接続している側から半導体素子１１に接続する直前までの間は、略直線状であり、上に凸である曲線ではない。これが従来の内部リードでは、上に凸なループ高さを有していたので、樹脂封止型半導体装置を薄型にすることは困難であった。外部端子１５は、半導体素子１１に近い側の先端部に外部端子パッドエリア１６を有している。外部端子パッドエリア１６は、その外部端子パッドエリアの先端部２２の辺は外部端子パッドエリアの基端部２３の辺よりも短く、その外部端子パッドエリアの先端部２２の辺とその外部端子パッドエリアの基端部２３の辺は平行となっており、外部端子パッドエリア１６と接続する内部リード２５の接触面の形状は、外部端子パッドエリア１６の形状と相似形である。つまり、外部端子パッドエリア１６は、略台形状であり、外部端子パッドエリア１６と接続する内部リード２５の接触面は、略台形状となっている。ここで、略台形状と称しているのは、台形のように上辺と下辺が平行である形状をいう。したがって、図１、図２に示すように、４辺からなる台形ではなく、６辺からなる形状であってもよい。

外部端子パッドエリア１６は外部端子１５内の切欠けである段差ストッパ１７によって、外部端子パッドエリア１６の厚みを外部端子１５の外部側の厚みと異ならせており、段差ストッパ１７は押潰すことによって形成している。つまり、外部端子１５の厚みは、２つの部分で異なっており、外部端子パッドエリア１６の部分では、外部端子パッドエリア１６以外の部分（半導体素子１１とは遠ざかる部分）よりも薄くなっている。より詳細に説明すると、その切欠けによって、段差を有することになり、その段差の端面が段差ストッパ１７となる。外部端子パッドエリア１６の厚さと内部リード２５の厚さとを足すと、外部端子１５の外部端子パッドエリア１６以外の部分の厚さと同じ又は薄い。別言すれば、外部端子１５内の切欠けの高さは、内部リード２５の厚みと同じ又は高い。

内部リード２５は、半導体素子１１と接続している位置から外部端子パッドエリア１６と接続している位置までの間に内部リード溝２８が設けられている。その内部リード２５に設けられている内部リード溝２８は、半導体素子１１側の面に設けられている。そして、内部リード溝２８は、内部リード２５の中央からやや外部端子パッドエリア１６よりに設ける。この内部リード溝２８は半導体素子１１にかかる応力を緩和するためのものである。本実施の形態では、図１に示すように内部リード溝２８を３個設けている。１個でも効果はあるが、複数個が望ましい。

そして、外部端子１５の封止樹脂体３２から導出している部分をフォーミング加工して、ダイパッド１２の底面と略同一面とすることによって、回路基板に対して面実装ができるようにしている。

また、別言すれば、本実施の形態である樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１１と、半導体素子１１を搭載するダイパッド１２と、半導体素子１１を封止する封止樹脂体３２と、外部と接続するための外部端子１５と、外部端子１５と半導体素子１１とをつなぐ内部リード２５とを有するものであって、前記ダイパッド１２の底面は、前記封止樹脂体３２から露出しており、前記外部端子１５の前記封止樹脂体３２から導出している部分をフォーミング加工して、前記ダイパッド１２の底面と略同一面とすることによって、樹脂封止型半導体装置は面実装ができ、半導体素子１１に近い側である外部端子１５の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリア１６を有し、その外部端子パッドエリア１６は、その外部端子パッドエリアの先端部２２の辺は外部端子パッドエリアの基端部２３の辺よりも短く、その外部端子パッドエリアの先端部２２の辺とその外部端子パッドエリアの基端部２３の辺は平行となっており、内部リード２５は、外部端子パッドエリア１６と接続することによって、外部端子１５とつながれており、外部端子パッドエリア１６と接続している側から半導体素子１１に接続する直前までの間は、略直線状であり、その間であって半導体素子１１側の面に溝が設けられており、外部端子パッドエリア１６と接続する接触面の形状は、外部端子パッドエリア１６の形状と相似形であり、外部端子１５の外部側の厚みは、外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みである、または外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みよりも薄い。

図２に示すように、本実施の形態であるリードフレーム１０は、第１のサイドバー１３と、その第１のサイドバー１３と対極する第２のサイドバー１４と、第１のサイドバー１３と第２のサイドバー１４とを連結する連結バー１８と、外部端子１５と、ダイパッド１２とが形成されており、外部端子１５を固定するためのタイバー２１を有し、外部端子１５は、第２のサイドバー１４側に連結されており、ダイパッド１２は、第１のサイドバー１３側に連結されており、連結バー１８をタイバー２１と第１のサイドバー１３との間で折り曲げることによって、外部端子１５をダイパッド１２に近接させている。なお、図２に示しているリードフレーム１０は、１個の樹脂封止型半導体装置を作るためのものではなく、複数個の樹脂封止型半導体装置を作るためのものを示している。

このリードフレーム１０によって、ダイパッド１２と外部端子１５とが作成される。リードフレーム１０の上下には、第１のサイドバー１３と第２のサイドバー１４とが対置されており、それらは連結バー１８によって連結されている。連結バー１８は、図２（Ａ）に示すように、複数の半導体装置を囲むようにある。１つの半導体装置には、２つの溝１９があり、２本の外部端子１５がある。第１のサイドバー１３側には、支持リード２７を介してダイパッド１２が接続されている。第２のサイドバー１４側には、外部端子１５が接続されている。ダイパッド１２には、溝１９とアンカーホール２０がある。溝１９とアンカーホール２０は、ともに樹脂との密着力を高めて樹脂とダイパッド１２との剥離を防止したり、耐湿性能を向上したりする効果がある。外部端子１５は互いにタイバー２１によって固定されている。それぞれの外部端子１５は上述した形状をしている。対になっている外部端子１５は左右対称の形状である。連結バー１８をタイバー２１と第１のサイドバー１３との間で折り曲げることによって、つまり、図２（Ｃ）に示すように、連結バー１８を第２のサイドバー１４側を上方にし、第１のサイドバー１３側を下方にするように折り曲げる。これによって、図２（Ｂ）に示すように、外部端子１５を上方にしダイパッド１２を下方にして、外部端子１５をダイパッド１２に近接させている。

図３は、樹脂封止型半導体装置の完成品を示している。図３（Ａ）に示すように、樹脂封止型半導体装置の完成品は、封止樹脂体３２によりほぼ覆われており、２本の外部端子１５と、ダイパッド１２が封止樹脂体３２から露出している。
また、図３（Ｃ）に示すように、ダイパッド１２の底面が封止樹脂体３２から露出しており、ダイパッド１２の底面は封止樹脂体３２の底面と略同一面になっている。
図３（Ｂ）に示すように、外部端子１５の封止樹脂体３２から導出している部分はフォーミング加工されており、その先はダイパッド１２の底面と略同一面とすることによって、面実装ができるようになっている。

図４（Ａ）に示すように、本実施の形態に用いられる内部リード２５は、平板状であり、半導体素子１１と外部端子１５を接続するための長さを有しており、半導体素子１１と接続する側は、外部端子パッドエリア１６と接続する側よりも幅が狭い。また、半導体素子１１に接続する側と外部端子パッドエリア１６に接続する側との間に突起を設けているが、これはなくてもよい。つまり、半導体素子１１に接続する側と外部端子１５に接続する側との間はほぼ直線状であってもよい。図４（Ｂ）に示すように、内部リード２５は、半導体素子１１と接続する側近辺に折り曲がりを有している。そして、その折曲がり以外の部分はほぼ直線状になっている。また、半導体素子１１と接続している位置から外部端子パッドエリア１６と接続している位置までの間に溝２８が設けられている。

次に作用・働きを説明する。
本実施の形態における樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１１と、半導体素子１１を搭載するダイパッド１２と、半導体素子１１を封止する封止樹脂体３２と、外部と接続するための外部端子１５と、外部端子１５と半導体素子１１とをつなぐ内部リード２５とを有する。そして、外部端子１５は、半導体素子１１に近い側である外部端子１５の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリア１６を有し、内部リード２５は、外部端子パッドエリア１６と接続することによって、外部端子１５とつながれており、外部端子１５の外部側の厚みは、外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みである、または外部端子パッドエリア１６の厚みと内部リード２５の厚みとを加えた厚みよりも薄くする。これによって、ダイパッド１２の底面から外部端子１５間での高さを低く抑制できるので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

また、内部リード２５は、平板状であり、外部端子パッドエリア１６と接続している側から半導体素子１１に接続する直前までの間は、上に凸である曲線ではないことから、内部リード２５はほぼ直線状または下に凸な曲線であり、上に突出することがないので、より薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

また、外部端子パッドエリア１６は、その外部端子パッドエリアの先端部２２の辺は外部端子パッドエリアの基端部２３の辺よりも短く、該外部端子パッドエリアの先端部２２の辺と該外部端子パッドエリアの基端部２３の辺は平行となっており、外部端子パッドエリア１６と接続する内部リード２５の接触面の形状は、外部端子パッドエリア１６の形状と相似形である。または、外部端子パッドエリア１６は、略台形状であり、外部端子パッドエリア１６と接続する内部リード２５の接触面は、略台形状である。外部端子パッドエリア１６および外部端子パッドエリア１６と接続する内部リード２５の接触面の形状をこのような形状にすることにより、つまり、互いに相似形であるので、その形状の接触面によって、正確に位置出しされ接続を安定して行える。

外部端子パッドエリア１６の段差は押潰すことによって形成するので、従来、押圧によって段差を形成した場合に生じる曲げ加工寸法を考慮する必要がなく、ダイパッド１２の底面から外部端子１５間での高さを低く抑制できるので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

また、組立体をリフロー炉によって加熱処理を行った場合、はんだは面積の広い方へと流れるという性質を有している。このため、内部リード２５の略台形状の底辺部分と外部端子パッドエリア１６の略台形状の底辺部分との表面張力によってはんだが引き寄せられるので、はんだが全面に渡ることになり、より強固な接着を行うことができる。略台形状の底辺部分とは、上辺が短く底辺が長い略台形状における底辺部分をいう。

また、段差ストッパ１７によって、段差が壁の役目をして外部端子１５の外部側への内部リード２５の這い上がりを防止することができるので、正確に位置出しされ接続を安定して行うことができる。

また、内部リード２５は、平板状であり、半導体素子１１と接続している位置から外部端子パッドエリア１６と接続している位置までの間に内部リード溝２８が設けられている。そして、内部リード２５に設けられている内部リード溝２８は、半導体素子１１側の面に設けられている。これらにより、内部リード２５を接続する際あるいは樹脂封止する際または運転のとき、半導体素子１１にかかる応力を緩和することができる。
ここで、「内部リード２５を接続する際」とは、内部リード２５を外部端子１５と半導体素子１１とに搭載するときに半導体素子１１に加わる機械的応力のことを意味している。

また、「樹脂封止する際」とは、トランスファモールドによって樹脂封止する際の樹脂応力を意味している。樹脂封止する場合に、金型にリードフレームをセットして樹脂を注入するが、このときに発生する樹脂封止圧力によって、たとえば、半導体素子と内部リードとの界面が、押し付けられる場合、引張られる場合もある。すなわち、半導体素子は押圧力あるいは引張力を受けることになる。

また、「運転」とは、樹脂封止型半導体装置の動作時となる。すなわち、半導体装置が動作すると熱が発生する。樹脂の熱膨張係数と半導体素子の熱膨張係数は異なるので、この熱膨張係数の差によって半導体素子は熱的応力を受けることになる。さらに、運転とは別に熱的応力を考えた場合には、回路基板に樹脂封止型半導体装置を実装する時の、すなわちリフロー時にも同様のことが言える。

また、ダイパッド１２の底面が封止樹脂体３２から露出しており、ダイパッド１２の底面は封止樹脂体３２の底面と略同一面になっている。
また、外部端子１５の封止樹脂体３２から導出している部分をフォーミング加工して、ダイパッド１２の底面と略同一面とすることによって、回路基板への面実装ができるようになる。

樹脂封止型半導体装置を製造するためのリードフレーム１０は、第１のサイドバー１３と、該第１のサイドバー１３と対極する第２のサイドバー１４と、第１のサイドバー１３と第２のサイドバー１４とを連結する連結バー１８と、外部端子１５と、ダイパッド１２とが形成され、外部端子１５を固定するためのタイバー２１を有し、外部端子１５は、第２のサイドバー１４側に連結されており、ダイパッド１２は、第１のサイドバー１３側に連結されており、連結バー１８をタイバー２１と第１のサイドバー１３との間で折り曲げることによって、外部端子１５をダイパッド１２に近接させているので、連結バー１８をタイバー２１と第１のサイドバー１３との間で曲げることにより、外部端子パッドエリア１６を略ダイパッド１２の底面から半導体素子１１の高さに設計する場合の自由度を向上することができる。

従来、外部端子パッドエリア１６を略ダイパッド１２の底面から半導体素子１１の高さに設計する場合、ダイパッド１２の位置、外部端子１５の曲げ加工位置、リードフレーム１０の第２のサイドバー１４に支持される支持板用リード片の曲げ加工位置を関連付けながら封止樹脂体３２に収まるように適宜考慮する必要が生じており、非常に困難な設計となる。

本発明では、外部端子パッドエリア１６を略ダイパッド１２の底面から半導体素子１１の高さに設計する場合、樹脂封止以外のタイバー２１と第１のサイドバー１３との間の連結バー１８に曲げ加工位置を設けたので、曲げ加工位置の設計自由度を向上することができる。

また、リードフレーム１０の第２のサイドバー１４に支持される支持板用リード片を設けないので、外部端子１５、外部端子パッドエリア１６の幅方向面積を適宜広げて放熱特性を向上する場合の設計自由度を向上することができる。

一方、外部端子パッドエリア１６の段差は押潰すことによって形成するので、従来、押圧によって段差を形成した場合に生じる曲げ加工寸法を考慮する必要がなく、ダイパッド１２の底面から外部端子１５間での高さを低く抑制できるので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

本実施の形態のリードフレーム１０は以下のような特徴を主に持つ。
（１）一つの折り曲げ部によって形成されていることから、リードフレーム１０を精度良く加工できる。
（２）一つの折り曲げ部によって、外部端子１５とダイパッド１２を段違いにできるとともに、外部端子１５とダイパッド１２を近接することができる。
（３）一つの折り曲げ部によって、外部端子１５とダイパッド１２を段違いにできるとともに、外部端子１５とダイパッド１２を近接することができ、外部端子１５は肉厚の薄い外部端子パッドエリア１６を有するので、薄型の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
（４）第１のサイドバー１３と第２のサイドバー１４が段違いに曲げられている。つまり、第１のサイドバー１３と第２のサイドバー１４は同一線上にない。

ここで、一つの折り曲げ部とは、連結バー１８に対する一つの折り曲げ部のみの場合も含む。つまり、リードフレーム１０の折り曲げ部は、連結バー１８に対してだけであり、他の部分は、折り曲げられていないのである。そして、折り曲げ部は、折り曲げる部分（部位、場所）は連結バー１８のみ折り曲げ加工するので、従来の基端部と両端部の複数の異なる部分（部位、場所）を折り曲げ加工した場合にくらべて、所望のリードフレーム１０を精度良く加工することができることになる。

本発明の一実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るリードフレームを示す図である。 本発明の一実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置の完成品を示す図である。 内部リードを示す図である。 従来例を示す模式図である。 従来例を示す模式図である。 従来例を示す模式図である。

符号の説明

１０…リードフレーム
１１…半導体素子
１２…ダイパッド
１３…第１のサイドバー
１４…第２のサイドバー
１５…外部端子
１６…外部端子パッドエリア
１７…段差ストッパ
１８…連結バー
１９…溝
２０…アンカーホール
２１…タイバー
２２…外部端子パッドエリアの先端部
２３…外部端子パッドエリアの基端部
２５…内部リード
２７…支持リード
２８…内部リード溝
３２…封止樹脂体
１０１…サイドバー
１０２…支持板用リード片
１０３…曲げ位置

Claims (11)

1. 半導体素子と、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、前記半導体素子を封止する封止樹脂体と、外部と接続するための外部端子と、前記外部端子と前記半導体素子とをつなぐ内部リードとを有する樹脂封止型半導体装置であって、
   前記外部端子は、前記半導体素子に近い側である前記外部端子の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリアを有し、
   前記内部リードは、前記外部端子パッドエリアと接続することによって、前記外部端子とつながれており、
   前記外部端子の外部側の厚みは、前記外部端子パッドエリアの厚みと前記内部リードの厚みとを加えた厚みである、または前記外部端子パッドエリアの厚みと前記内部リードの厚みとを加えた厚みよりも薄いことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. 前記内部リードは、前記外部端子パッドエリアと接続している側から前記半導体素子に接続する直前までの間は、略直線状であることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 前記外部端子パッドエリアは、その先端部の辺は基端部の辺よりも短く、該先端部の辺と該基端部の辺は平行となっており、
   前記外部端子パッドエリアと接続する前記内部リードの接触面の形状は、前記外部端子パッドエリアの形状と相似形であることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 前記外部端子パッドエリアは、略台形状であり、
   前記外部端子パッドエリアと接続する前記内部リードの接触面は、略台形状とすることを特徴とする請求項１、２または３記載の樹脂封止型半導体装置。
5. 前記外部端子パッドエリアは前記外部端子内の切欠けである段差ストッパによって、前記外部端子パッドエリアの厚みを前記外部端子の外部側の厚みと異ならせており、
   前記段差ストッパは押潰すことによって形成していることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の樹脂封止型半導体装置。
6. 前記内部リードは、前記半導体素子と接続している位置から前記外部端子パッドエリアと接続している位置までの間に溝が設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の樹脂封止型半導体装置。
7. 前記内部リードに設けられている溝は、前記半導体素子側の面に設けられていることを特徴とする請求項６記載の樹脂封止型半導体装置。
8. 前記ダイパッドの底面は、前記封止樹脂体から露出しており、
   前記外部端子の前記封止樹脂体から導出している部分をフォーミング加工して、前記ダイパッドの底面と略同一面とすることによって、面実装ができるようにしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の樹脂封止型半導体装置。
9. 半導体素子と、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、前記半導体素子を封止する封止樹脂体と、外部と接続するための外部端子と、前記外部端子と前記半導体素子とをつなぐ内部リードとを有する樹脂封止型半導体装置であって、
   前記ダイパッドの底面は、前記封止樹脂体から露出しており、
   前記外部端子の前記封止樹脂体から導出している部分をフォーミング加工して、前記ダイパッドの底面と略同一面とすることによって、前記樹脂封止型半導体装置は面実装ができ、前記半導体素子に近い側である前記外部端子の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリアを有し、
   該外部端子パッドエリアは、その先端部の辺は基端部の辺よりも短く、該先端部の辺と該基端部の辺は平行となっており、
   前記内部リードは、前記外部端子パッドエリアと接続することによって、前記外部端子とつながれており、前記外部端子パッドエリアと接続している側から前記半導体素子に接続する直前までの間は、略直線状であり、その間であって前記半導体素子側の面に溝が設けられており、前記外部端子パッドエリアと接続する接触面の形状は、前記外部端子パッドエリアの形状と相似形であり、
   前記外部端子の外部側の厚みは、前記外部端子パッドエリアの厚みと前記内部リードの厚みとを加えた厚みである、または前記外部端子パッドエリアの厚みと前記内部リードの厚みとを加えた厚みよりも薄いことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
10. 第１のサイドバーと、該第１のサイドバーと対極する第２のサイドバーと、前記第１のサイドバーと前記第２のサイドバーとを連結する連結バーと、外部端子と、ダイパッドとが形成されたリードフレームであって、
    前記外部端子を固定するためのタイバーを有し、
    前記外部端子は、前記第２のサイドバー側に連結されており、
    前記ダイパッドは、前記第１のサイドバー側に連結されており、
    前記連結バーを前記タイバーと前記第１のサイドバーとの間で折り曲げることによって、前記外部端子を前記ダイパッドに近接させたことを特徴とするリードフレーム。
11. 半導体素子を搭載する位置に近い側である前記外部端子の先端部に厚みが外部側の厚みよりも薄くなっている外部端子パッドエリアを有しており、
    前記外部端子パッドエリアの形状は、該外部端子パッドエリアと接続する内部リードの接触面の形状とは相似形であり、
    前記内部リードと接続する前記外部端子パッドエリアの接触面は、略台形状であり、
    前記外部端子パッドエリアは、前記外部端子内の切欠けである段差ストッパによって、前記外部端子パッドエリアの厚みを前記外部端子の外部側の厚みと異ならせており、
    前記段差ストッパは押潰すことによって形成していることを特徴とする請求項１０記載のリードフレーム。

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