JP2006229030A - Lead frame and semiconductor device using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイオード、トランジスタ、およびLSIなどの半導体装置を製造するために使用されるリードフレーム、およびこれを用いた半導体装置に関する。 The present invention relates to a lead frame used for manufacturing a semiconductor device such as a diode, a transistor, and an LSI, and a semiconductor device using the lead frame.
従来のこの種のリードフレームの一例としては、図6に示すものがある。本図に示されたリードフレームXは、ボンディングパッド91、フレーム94、リード93を具備しており、たとえば銅製である。ボンディングパッド91には、半導体装置の製造工程において、半導体チップ95が搭載される。リード93は、フレーム94により互いに連結されている。半導体装置の製造工程においては、半導体チップ95およびリード93の一部が、たとえばエポキシ樹脂などの封止樹脂97により覆われる。この後に、フレーム94の所定箇所(図中破線)が切断されることにより、各リード93が分離される。上記半導体装置は、リード93を利用して、たとえば回路基板に実装される。この回路基板からリード93を介して、半導体チップ95に電力供給がなされる。これにより、半導体チップ95の構成に応じた機能が発揮される。
An example of this type of conventional lead frame is shown in FIG. The lead frame X shown in the figure includes a
しかしながら、リードフレームXを用いて製造された半導体装置においては、封止樹脂97にクラックが生じやすいという問題があった。たとえば、半導体チップ95に通電されると、半導体チップ95は発熱する。この熱は、半導体チップ95から封止樹脂97へと伝わり、上記半導体装置全体の温度を上昇させる。リード93と封止樹脂97とは、材質の違いにより線膨張係数が異なる。エポキシ樹脂は銅と比べて線膨張係数が大きいため、封止樹脂97はリード93に比べて、膨張量が大きい。封止樹脂97の膨張がリード93により妨げられることとなり、封止樹脂97に応力が発生する。この応力は、上記半導体装置が繰り返して使用される度に封止樹脂97に集中的に発生する。また、上記半導体装置の製造工程においては、比較的高温の樹脂ペーストを用いて封止樹脂97を形成することが多い。この場合、上記樹脂ペーストは、冷却に伴い収縮する。この収縮にリード93が十分に追従できず、封止樹脂97に応力が残留する。さらに、上記半導体装置は、一般的にいわゆるリフローソルダリングプロセスを用いて実装されることが多い。この手法は、上記半導体装置を昇温させるため、やはり封止樹脂97に熱応力が生じるおそれがある。以上のような応力は、封止樹脂97にクラックを生じさせる原因となっていた。
However, a semiconductor device manufactured using the lead frame X has a problem that cracks are likely to occur in the
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、半導体装置の封止樹脂にクラックが生じることを抑制可能な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ことをその課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a lead frame capable of suppressing the occurrence of cracks in a sealing resin of a semiconductor device and a semiconductor device using the same. It is an issue.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面によって提供されるリードフレームは、半導体チップが搭載されるダイボンディングパッドと、上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、上記リードに繋がるフレームと、を備えるリードフレームであって、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間には、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴としている。 A lead frame provided by the first aspect of the present invention is a lead frame comprising a die bonding pad on which a semiconductor chip is mounted, a lead conducting to the die bonding pad, and a frame connected to the lead. A bridge portion including an inclined portion that is inclined with respect to a direction from the die bonding pad to the lead is provided between the die bonding pad and the lead.
このような構成によれば、上記橋絡部は、弾性的に撓みやすくなる。このため、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの相対変位が容易となる。たとえば、上記リードフレームを用いて半導体装置を製造する場合に、封止樹脂を形成する場合がある。上記封止樹脂は、比較的高温の樹脂ペーストを冷却して形成するため、収縮を伴う。この際、上記ダイボンディングパッドおよび上記リードは、上記封止樹脂の収縮に追従して適切に相対変位可能である。これにより、上記封止樹脂に過大な応力が残留することを回避することができる。また、上記リードフレームが用いられた半導体装置においては、繰り返し使用されても、上記封止樹脂に生じる応力を緩和することができる。したがって、上記封止樹脂にクラックが生じることを抑制することができる。 According to such a configuration, the bridge portion is easily elastically bent. This facilitates relative displacement between the die bonding pad and the lead. For example, when manufacturing a semiconductor device using the lead frame, a sealing resin may be formed. The sealing resin is contracted because it is formed by cooling a relatively high temperature resin paste. At this time, the die bonding pad and the lead can be appropriately displaced relative to the shrinkage of the sealing resin. Thereby, it can be avoided that excessive stress remains in the sealing resin. Further, in a semiconductor device using the lead frame, stress generated in the sealing resin can be relieved even if it is repeatedly used. Therefore, it can suppress that a crack arises in the above-mentioned sealing resin.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、複数の上記傾斜部が屈曲部を介して直列配置された連続傾斜部を含む。このような構成によれば、上記橋絡部は、いわゆるバネ構造を有することとなる。したがって、上記ダイボンディングパッドおよび上記リードの相対変位をさらに促進することが可能であり、上記封止樹脂のクラック防止に好適である。 In a preferred embodiment of the present invention, the bridging portion includes a continuous inclined portion in which a plurality of the inclined portions are arranged in series via bent portions. According to such a configuration, the bridging portion has a so-called spring structure. Therefore, the relative displacement between the die bonding pad and the lead can be further promoted, which is suitable for preventing cracking of the sealing resin.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、並列配置された複数の上記連続傾斜部を含む。このような構成によれば、上記ダイボンディングパッドの支持を確実化することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the bridge portion includes a plurality of the continuous inclined portions arranged in parallel. According to such a configuration, the support of the die bonding pad can be ensured.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に延びる軸についての線対称形状とされている。このような構成によれば、上記ダイボンディングパッドを、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に沿って変位しやすいものとすることが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the bridging portion has a line-symmetric shape about an axis extending in a direction from the die bonding pad toward the lead. According to such a configuration, the die bonding pad can be easily displaced along the direction from the die bonding pad to the lead.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して同じ側に傾斜し、かつ並列配置された複数の傾斜部を含む。このような構成によれば、上記ダイボンディングパッドを、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向と交差する方向に変位しやすいものとすることが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the bridging portion includes a plurality of inclined portions that are inclined in the same side with respect to the direction from the die bonding pad toward the lead and are arranged in parallel. According to such a configuration, the die bonding pad can be easily displaced in a direction intersecting with a direction from the die bonding pad toward the lead.
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードと上記橋絡部との間に、追加のダイボンディングパッドがさらに設けられている。このような構成によれば、複数の半導体チップを搭載可能とするとともに、複数の半導体チップにより上記封止樹脂の収縮膨張が不当に妨げられることを防止することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, an additional die bonding pad is further provided between the lead and the bridge portion. According to such a configuration, it is possible to mount a plurality of semiconductor chips, and it is possible to prevent the plurality of semiconductor chips from unduly hindering the contraction and expansion of the sealing resin.
本願発明の第2の側面により提供される半導体装置は、半導体チップと、上記半導体チップが搭載されたダイボンディングパッドと、上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、上記半導体チップを覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、請求項1ないし6のいずれかに記載のリードフレームを使用して製造されたことにより、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間に、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴としている。このような構成によれば、上記封止樹脂に生じる応力を低減し、クラックの発生を抑制することができる。 A semiconductor device provided by the second aspect of the present invention includes a semiconductor chip, a die bonding pad on which the semiconductor chip is mounted, a lead conducting to the die bonding pad, and a sealing resin that covers the semiconductor chip. Is manufactured using the lead frame according to any one of claims 1 to 6, so that the die bonding pad and the lead are connected to each other from the die bonding pad. A bridge portion including an inclined portion inclined with respect to a direction toward the lead is provided. According to such a configuration, it is possible to reduce the stress generated in the sealing resin and suppress the generation of cracks.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るリードフレームの一例を示している。図1に示すように、本実施形態のリードフレームA1は、2つのダイボンディングパッド1A,1B、橋絡部2、3つのリード3A,3B,3C、およびフレーム4A,4Bを具備しており、たとえば銅または鉄製の金属板を打ち抜き加工またはエッチング加工することにより形成されている。
FIG. 1 shows an example of a lead frame according to the present invention. As shown in FIG. 1, the lead frame A1 of the present embodiment includes two
2つのダイボンディングパッド1A,1B、橋絡部2、3つのリード3A,3B,3C、およびフレーム4A,4Bは、これらのうちモールドライン7aの内側にある部分が封止樹脂により封止されることにより、1つの半導体装置を構成しうる一単位となっている。リードフレームA1には、上記の単位が図外にも複数設けられており、これらの単位同士がフレーム4A,4Bにより連結されている。これにより、リードフレームA1は、半導体装置を複数個作成可能とされている。
Of the two
2つのダイボンディングパッド1A,1Bは、ともに矩形状であり、x方向において並んで配置されている。x方向は、ダイボンディングパッド1Aからリード3Aへと向かう方向を表している。これらのダイボンディングパッド1A,1Bは、リードフレームA1を用いて半導体装置を製造する際に、半導体チップ5A,5Bがダイボンディングされる部分である。
The two
橋絡部2は、2つの連続傾斜部21A,21Bを含んでおり、2つのダイボンディングパッド1A,1Bを連結している。2つの連続傾斜部21A,21Bは、x方向と直交する方向において並列配置されている。連続傾斜部21Aは、2つの傾斜部22a,22bからなり、連続傾斜部21Bは、2つの傾斜部22c,22dからなる。傾斜部22a,22b,22c,22dは、いずれもx方向に対して傾斜している。傾斜部22aと傾斜部22bとは、x方向に対する傾きが互いに反対である。傾斜部22c,22dについても同様である。傾斜部22a,22bおよび傾斜部22c,22dは、屈曲部23a,23bを介して、x方向において直列に配置されている。橋絡部2は、ダイボンディングパッド1A,1Bの中心付近を通りx方向に延びる軸Oについての線対称形状とされている。
The
3つのリード3A,3B,3Cは、x方向と直交する方向において並列配置されており、それぞれが略x方向に延びる帯状である。リード3Aは、ダイボンディングパッド1Bとフレーム4Aとを連結しており、ダイボンディングパッド1Aに導通している。リード3B,3Cは、フレーム4Aに繋がっているが、ダイボンディングパッド1Bには直接繋がっていない。リード3B,3Cの先端には、上記半導体装置の製造において、半導体チップ5A,5Bのワイヤボンディングに用いられるワイヤボンディングパッド31b,31cがそれぞれ形成されている。
The three leads 3A, 3B, 3C are arranged in parallel in a direction orthogonal to the x direction, and each has a strip shape extending substantially in the x direction. The
2つのフレーム4A,4Bは、それぞれがx方向と直交する方向に延びる帯状であり、x方向において平行に配置されている。2つのフレーム4A,4Bは、複数のサブフレーム41により連結されている。上記半導体装置の製造工程においては、フレーム4A,4Bおよびサブフレーム41は、仮想線Cにおいて切断される。
The two
図2は、リードフレームA1を用いた半導体装置の製造過程の一例を示している。 FIG. 2 shows an example of a manufacturing process of a semiconductor device using the lead frame A1.
本図においては、ダイボンディングパッド1A,1Bに半導体チップ5A,5Bがそれぞれ搭載されている。半導体チップ5A,5Bの搭載は、たとえばペーストを用いた樹脂接合法によりなされる。半導体チップ5A,5Bの図中上面とワイヤボンディングパッド31b,31cとは、ワイヤ6により電気的に接続される。
In this figure,
モールドライン7aは、封止樹脂が形成される領域を示している。この封止樹脂の形成は、たとえばエポキシ樹脂を用いたトランスファモールド法によりなされる。この封止樹脂を形成した後に、仮想線Cに沿ってフレーム4A,4Bおよびサブフレーム41が切断される。これにより、リード3A,3B,3Cとこれらに繋がって残された部分とが、図3に示すリード3A’,3B’,3C’となる。
The
図3および図4は、図1に示されたリードフレームA1を用いて製造された半導体装置の一例を示している。図示された半導体装置Bは、図2に示された製造過程を経ることにより、2つのダイボンディングパッド1A,1B、橋絡部2、3つのリード3A’,3B’,3C’、半導体チップ5A,5B、およびこれらを封止する封止樹脂7を具備している。3つのリード3A’,3B’,3C’は、いずれもその一端寄りの部分が封止樹脂7から露出している。これらの露出した部分が、半導体装置Bの電気的接続に用いられる。すなわち、リード3A’は、半導体チップ5A,5Bの図中下面と導通しており、リード3B’,3C’は、半導体チップ5A,5Bの図中上面とそれぞれ導通している。
3 and 4 show an example of a semiconductor device manufactured using the lead frame A1 shown in FIG. The illustrated semiconductor device B undergoes the manufacturing process shown in FIG. 2 so that two die
次に、リードフレームA1および半導体装置Bの作用について説明する。 Next, operations of the lead frame A1 and the semiconductor device B will be described.
図1に示すように、橋絡部2は、ダイボンディングパッド1A,1Bや、リード3A,3B,3Cと比較して、弾性的に撓みやすい構造となっている。このような構造により、ダイボンディングパッド1A,1B、橋絡部2、およびリード3Aと、封止樹脂7とがそれぞれ膨張収縮する場合に、封止樹脂7に集中的に応力が発生することを抑制することができる。
As shown in FIG. 1, the bridging
ダイボンディングパッド1A,1Bなどと封止樹脂7とが膨張収縮する場合としては、たとえば、封止樹脂7の製造工程がある。図3に示した封止樹脂7を形成する際には、比較的高温とされた樹脂ペーストが用いられる。このため、リードフレームA1は、一時的に昇温され、その後に、上記樹脂ペーストとともに冷却される。このとき、上記樹脂ペーストは、収縮を伴いつつ封止樹脂7となる。リードフレームA1の材料である銅または鉄といった金属材料と、封止樹脂7の材料であるエポキシ樹脂などとは、一般的に線膨張係数が異なるため、リードフレームA1と封止樹脂7とに収縮量の差が生じる。この収縮量の差に起因して、リードフレームA1には、外力が生じる。橋絡部2に外力が作用すると、橋絡部2が弾性的に撓むこととなる。これより封止樹脂7の収縮を妨げることを抑制できる。したがって、封止樹脂7に製造工程に起因する応力が残留することを回避することが可能であり、封止樹脂7にクラックが生じることを防止できる。
As a case where the
また、半導体装置Bは、一般的にいわゆるリフローソルダリングプロセスを用いて実装されることが多い。この実装方法においては、半導体装置Bがリフロー炉に挿入された状態ではんだペーストを溶解可能な温度まで昇温され、その後に常温まで冷却される。このため、封止樹脂7は、膨張および収縮することとなる。この場合においても、橋絡部2が弾性的に撓みやすいため、封止樹脂7に不当な熱応力が発生することを回避可能である。したがって、封止樹脂7にクラックが生じることを防止できる。
Further, the semiconductor device B is generally often mounted using a so-called reflow soldering process. In this mounting method, the temperature is raised to a temperature at which the solder paste can be melted in a state where the semiconductor device B is inserted into a reflow furnace, and then cooled to room temperature. For this reason, the sealing
さらに、半導体装置Bが繰り返し使用されると、封止樹脂7が膨張収縮する場合がある。すなわち、半導体チップ5A,5Bに通電されると、半導体チップ5A,5Bに発熱が生じる。半導体装置Bの繰り返し使用においては、上記通電が断続的になされる。このため、半導体装置Bの温度は、上昇および下降を繰り返す。これにより、封止樹脂7は膨張収縮を繰り返す。このときに封止樹脂7に発生する熱応力が大きいと、クラックの原因となる。本実施形態においては、橋絡部2が弾性的に撓むことにより、ダイボンディングパッド1A,1Bが封止樹脂7の膨張収縮に追従しやすい。したがって、半導体装置Bの繰り返し使用においても、封止樹脂7に不当な熱応力が発生することを回避して、クラックの発生を防止することができる。
Furthermore, when the semiconductor device B is repeatedly used, the sealing
連続傾斜部21A,21Bは、それぞれ傾斜部22a,22bおよび傾斜部22c,22dが直列配置されたものであるために、いわゆるバネ構造となっている。このため、上述した弾性的な撓みが促進され、封止樹脂7の保護に好適である。また、2つの連続傾斜部21A,21Bによりダイボンディングパッド1A,1Bが連結されていることにより、ダイボンディングパッド1Aの支持が確実化されている。これにより、半導体装置Bの製造工程において、ダイボンディングパッド1Aが引きちぎられることなどを抑制できる。
The continuous
また、図4に示すように、半導体チップ5A,5Bは、図中下面以外を封止樹脂7により覆われている。これにより、ダイボンディングパッド1A,1Bと封止樹脂7とは強固に結合されている。このため、封止樹脂7がx方向に膨張収縮した場合に、ダイボンディングパッド1A,1Bを大きく変位させようとする力が生じやすい。本実施形態においては、ダイボンディングパッド1A,1Bとの間に橋絡部2が形成されていることにより、x方向の応力が封止樹脂7に生じることを防止するのに好適である。
As shown in FIG. 4, the semiconductor chips 5 </ b> A and 5 </ b> B are covered with a sealing
図5は、本発明に係るリードフレームの他の例を示している。本図においては、上記実施形態と類似の要素については、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。 FIG. 5 shows another example of the lead frame according to the present invention. In this figure, elements similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
図示されたリードフレームA2においては、橋絡部2が2つの傾斜部22e,22fにより構成されている。2つの傾斜部22e,22fは、x方向と直交する方向に並列配置されており、x方向に対して同じ側に傾いている。
In the illustrated lead frame A2, the bridging
このような実施形態によっても、上述した実施形態と同様に、封止樹脂の応力抑制という効果を発揮可能である。また、傾斜部22e,22fがx方向に対して同じ側に傾いていることにより、本実施形態におけるダイボンディングパッド1A,1Bは、たとえば上述した実施形態とくらべて、x方向に直交する方向に相対変位しやすい。したがって、リードフレームA2を用いて半導体装置を製造すれば、その封止樹脂に生じる応力のうち、x方向と直交する方向の応力も抑制することができる。
Even in such an embodiment, the effect of suppressing the stress of the sealing resin can be exhibited as in the above-described embodiment. Further, since the
本発明に係るリードフレームおよび半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るリードフレームおよび半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The lead frame and the semiconductor device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific structure of each part of the lead frame and the semiconductor device according to the present invention can be varied in design in various ways.
傾斜部の傾斜方向および傾斜角度は、上述した実施形態に限定されず、適宜設定可能である。また、連続傾斜部としては、2つの傾斜部を有するものに限定されず、3つ以上の傾斜部が直列配置されたものでもよい。並列配置される傾斜部または連続傾斜部の個数も上述した実施形態の個数に限定されないのはもちろんである。 The inclination direction and the inclination angle of the inclined portion are not limited to the above-described embodiment, and can be set as appropriate. Further, the continuous inclined portion is not limited to one having two inclined portions, and three or more inclined portions may be arranged in series. Of course, the number of the inclined portions or the continuous inclined portions arranged in parallel is not limited to the number of the embodiments described above.
半導体装置としては、たとえば、半導体チップとして発光チップを用いれば、発光装置として構成することが可能であるが、これ以外に種々の機能を発揮するものとして構成することができる。半導体チップの搭載構造は、上述した構造に限定されず、たとえばフリップチップ形式であってもよい。 As a semiconductor device, for example, if a light-emitting chip is used as a semiconductor chip, it can be configured as a light-emitting device, but can be configured to exhibit various functions other than this. The mounting structure of the semiconductor chip is not limited to the structure described above, and may be, for example, a flip chip format.
A リードフレーム
B 半導体装置
1A,1B ダイボンディングパッド
2 橋絡部
3A,3B,3C リード
4A,4B フレーム
5A,5B 半導体チップ
6 ワイヤ
7 封止樹脂
7a モールドライン
22a,22b,22c,22d 傾斜部
21A,21B 連続傾斜部
41 サブフレーム
A Lead frame
Claims (7)
上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、
上記リードに繋がるフレームと、を備えるリードフレームであって、
上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間には、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴とする、リードフレーム。 A die bonding pad on which a semiconductor chip is mounted;
A lead conducting to the die bonding pad;
A lead frame comprising: a frame connected to the lead;
A lead frame, comprising a bridge portion including an inclined portion inclined with respect to a direction from the die bonding pad toward the lead between the die bonding pad and the lead.
上記半導体チップが搭載されたダイボンディングパッドと、
上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、
上記半導体チップを覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、
請求項1ないし6のいずれかに記載のリードフレームを使用して製造されたことにより、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間に、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴とする、半導体装置。 A semiconductor chip;
A die bonding pad on which the semiconductor chip is mounted;
A lead conducting to the die bonding pad;
A semiconductor device comprising: a sealing resin that covers the semiconductor chip,
It is manufactured using the lead frame according to any one of claims 1 to 6, and is inclined with respect to a direction from the die bonding pad to the lead between the die bonding pad and the lead. A semiconductor device, wherein a bridging portion including an inclined portion is provided.
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