JP2007129099A - リードフレーム及びその製造方法並びに製造方法に使用する金型、及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小寸法化を図ることのできるリードフレーム及びその製造方法並びに製造方法に使用する金型、及び半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置の組み立てに使用されるリードフレームであって、半導体チップを載置するダイパッド３と、当該ダイパッド３の周囲に配置された複数のリード５とを備え、前記各リード５は立上り部７の上部に内方向に屈曲したインナーリード９を備えると共に前記立上り部７の下部に外方向へ屈曲したアウターリード１１を備えた構成であり、かつ前記アウターリード１１は前記ダイパッド３とほぼ同一高さ位置に配置してあり、前記アウターリード１１は、前記ダイパッド３を支持した環状の枠フレーム１５と前記ダイパッド３との間に形成された空間部１７内に配置してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リードフレーム及びその製造方法に係り、さらに詳細には、ダイパッドに半導体チップを載置固定して半導体装置に組み立てたとき、縦寸法及び横寸法等の全体的構成の薄型、小型化を図ることのできるリードフレーム及びその製造方法に関する。

従来の半導体装置として、図６に示すごとき構成のものがある。上記半導体装置１０１は、リードフレーム１０３におけるダイパッド１０５上に半導体チップ１０７を載置固定した後、リード１０９の上部に備えたインナーリード１１１と前記半導体チップ１０７とをワイヤボンディングによりワイヤ１１３を介して電気的に接続し、その後に、リード１０３のインナーリード１１１及び半導体チップ１０７を樹脂１１５によってモールドした構成である（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−７７２８６号公報

前記特許文献１に記載の半導体装置１０１においては、リード１０９の上部に備えたインナーリード１１１とダイパッド１０５との高さ位置がほぼ等しく、このダイパッド１０５上に半導体チップ１０７を載置して樹脂１１５をモールドした構成であるから、リード１０９における下部のアウターリード１１７から前記樹脂１１５の上面までの高さ寸法が大きくなるという問題がある。

また、従来においては、シート状のワークをプレスにより打抜き加工することによってリードフレームを製造するのが一般的であるから、リードフレームにおけるダイパッドとリードにおけるインナーリードとの位置的関係を、半導体チップの厚さ程度又はより以上の高低差をもって製造することが困難であった。

本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、半導体装置の組み立てに使用されるリードフレームであって、半導体チップを載置するダイパッドと、当該ダイパッドの周囲に配置された複数のリードとを備え、前記各リードは立上り部の上部に内方向に屈曲したインナーリードを備えると共に前記立上り部の下部に外方向へ屈曲したアウターリードを備えた構成であり、かつ前記アウターリードは前記ダイパッドとほぼ同一高さ位置に配置した構成である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のリードフレームにおいて、前記アウターリードは、前記ダイパッドを支持した環状の枠フレームと前記ダイパッドとの間に形成された空間部内に配置してあるものである。

請求項３に係る発明は、半導体装置の組み立てに使用されるリードフレームの製造方法であって、半導体チップを載置するダイパッドの複数箇所を環状の枠フレームに支持するための支持アーム部を残して前記ダイパッドと枠フレームとの間に空間部を打抜き加工すると共に、前記空間部に対応して前記枠フレームの外側に複数のリードを備えたリードベースを加工する（ａ）工程と、前記各リードを前記空間部内に配置すべく前記リードベースを内側へ折曲げ加工する（ｂ）工程とよりなるリードフレームの製造方法である。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載のリードフレームの製造方法において、前記リードベースの折曲げ部に複数の穴を適宜間隔に予め形成するリードフレームの製造方法である。

請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載のリードフレームの製造方法において、前記リードのインナーリードとなる先端部は予めほぼＺ形状に折曲げ加工してあるリードフレームの製造方法である。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載のリードフレームの製造方法において、リードベースの折曲げ加工とリード先端部の折曲げ加工とを同一のパンチ，ダイによって行うリードフレームの製造方法である。

請求項７に係る発明は、パンチ金型及びダイ金型を有する金型であって、前記パンチ金型は、ダイ金型に相対的に移動自在に備えたエジェクタの端面との間にワークを挟持自在の挟持端面を備えると共にこの挟持端面とほぼ直交する第１のワーク規制面及びこの第１のワーク規制面とほぼ直交する第２のワーク規制面並びにこの第２のワーク規制面にほぼ直交し前記第１のワーク規制面とほぼ平行な第３のワーク規制面を備えた構成であり、前記ダイ金型は前記エジェクタ及び前記パンチ金型の第１，第２，第３のワーク規制面に対応した第１，第２，第３のワーク規制面を形成したダイを備えた構成である。

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の金型において、前記パンチ金型は、前記第１のワーク規制面の反対側にワーク当接面を備えた構成である。

請求項９に係る発明は、ダイパッドに固定した半導体チップの周囲に、当該半導体チップと電気的に接続した複数のリードを備えた構成の半導体装置であって、前記各リードの上部に備えたインナーリードの高さ位置は前記半導体チップの上面とほぼ等しい高さ位置であり、かつ前記各リードの下部に備えたアウターリードの高さ位置は前記ダイパッドとほぼ等しい高さ位置の構成である。

本発明によれば、最終製品としての半導体装置の外形寸法を従来よりもより小寸法とすることが可能であり、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。

本発明の実施の形態に係るリードフレーム１は、図１に示すように、半導体チップ（図１には図示省略）を載置するダイパッド３の周囲に複数のリード５を備えた構成である。前記各リード５は、立上り部７の上部に内方向（前記ダイパッド３の方向）に屈曲したインナーリード９を備えると共に、前記立上り部７の下部に外方向に屈曲したアウターリード１１を備えた構成であって、前記アウターリード１１は前記ダイパッド３とほぼ同一高さ位置に位置してある。

図１に示すリードフレーム１は、前記ダイパッド３上に半導体チップを載置固定すると共に各リード５の各インナーリード９と半導体チップとをワイヤボンディングによって電気的に接続し、かつ樹脂によってモールドする前の状態であって、四角形状の前記ダイパッド３は、各角部に備えた支持アーム部１３を介して４角形の環状の枠フレーム１５に支持されている。

そして、前記各リード５は、前記ダイパッド３の周囲と前記枠フレーム１５との間に形成された空間部１７内に配置してある。上記空間部１７は、ダイパッド３、支持アーム部１３及び枠フレーム１５によって囲繞された空間であって、前記ダイパッド３に半導体チップを載置固定して半導体装置が組み立てられて、前記枠フレーム１５が切断除去されたときには消失するものである。

次に、前記構成のごときリードフレーム１の製造方法について説明する。リードフレーム１はパンチプレスによって加工製造されるものであり、この種のパンチプレスとしては特開２００２−２０５１２８号公報により公知であるから、パンチプレスについての詳細な説明は省略する。

前記リードフレーム１の加工に当っては、先ず、パンチプレス（図示省略）における加工領域に対してＸ，Ｙ方向へシート状のワークを移動位置決め自在のワーク位置決め装置に備えたワーククランプによってワークＷをクランプし、このワークＷをパンチプレスにおける加工領域に対して移動位置決めすると共に、上記加工領域に備えた複数のパンチ，ダイよりなる適正の金型を選択して打抜き加工を行う。

この場合、半導体チップを載置する前記ダイパッド３の各角部と環状の前記枠フレーム１５とを接続した前記支持アーム部１３を残すように、前記ダイパッド３の周囲と前記枠フレーム１５との間に前記空間部１７を打抜き加工する。また、前記空間部１７に対応して、前記枠フレーム１５の外側に複数の前記リード５を残すように打抜き加工すると共に、前記ワークＷと枠フレーム１５の一部が例えばミクロジョイント１９等によって接続してある状態に打抜き加工する。

前記複数のリード５は、前記空間部１７に対応して前記枠フレーム１５の外側に形成したリードベース２１と細い連結部２３を介して一体的に連結してある。そして、前記リードベース２１の折曲げ部には、折曲げ加工が容易に行い得るように複数の小孔２５が折曲げ線に沿って打抜き加工されている。なお、上記小孔２５は丸穴であることが望ましいが、必ずしも丸穴に限るものではなく、例えば長孔等であっても良いもので、その形状は、要はリードベース２１の折曲げ加工を折曲げ線に沿って容易に行ない得る形状であれば良いものである。

図２に示すように、枠フレーム１５の内側に複数の支持アーム１３を介してダイパッド３を支持し、かつ前記枠フレーム１５の外側に、前記ダイパッド３と枠フレーム１５との間の空間部１７に対応して形成したリードベース２１に、複数の連結部２３を介してリード５を一体的に備えた形態にワークＷの打抜き加工を行った後、前記リード５の先端のインナーリード９及びアウターリード１１となる部分の折曲げ加工及びリードベース２１の折曲げ加工を行うことにより、図１に示したごときリードフレーム１が得られるものである。

前記インナーリード９及びアウターリード１１となる部分の折曲げ加工は次のようによって行われる。すなわち、図３に示すように、パンチプレスに備えたパンチ金型２７とダイ金型２９との協働によって行われるものである。

前記パンチ金型２７は、パンチプレスに上下動可能に支持されるパンチ３１を備えた構成であって、このパンチ３１の先端（下端）には、前記ダイ金型２９に相対的に移動自在に備えたエジェクタ３３の端面３３Ｅとの間にワークを挟持自在の挟持端面３１Ａが形成してある。そして先端部の側面には、前記挟持端面３１Ａとほぼ直交する第１のワーク規制面３１Ｂ及びこの第１ワーク規制面３１Ｂとほぼ直交し前記挟持端面３１Ａと平行な第２のワーク規制面３１Ｃ並びにこの第２ワーク規制面３１Ｃにほぼ直交し前記第１規制面３１Ｂと平行な第３のワーク規制面３１Ｄがそれぞれ隣接して形成してあり、前記第１ワーク規制面３１Ｂの反対側には、第１ワーク規制面３１Ｂと平行なワーク当接面３１Ｅが形成してある。

前記ダイ金型２９は、ダイベース３５に形成した凹部内に前記エジェクタ３３を上下動自在に備えると共にダイ３７を備えた構成であって、前記ダイ３７には、前記パンチ３１に形成した第１，第２，第３のワーク規制面３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに対応した第１，第２，第３のワーク規制面３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄがそれぞれ隣接して形成してあると共に、前記パンチ３１における前記挟持面３１Ａの一部と対応する第４のワーク規制面３７Ａが前記第１ワーク規制面３７Ｂの下部に隣接して形成してある。

前記エジェクタ３３は、前記ダイ３７に摺接して相対的に上下動自在の構成であって、例えばコイルスリング等のごとき弾性部材よりなる付勢手段３９によって常に上方向に付勢され、常態においては当該エジェクタ３３の上面と前記ダイ３７の上面とが一致する高さ位置に付勢保持されているものである。

前記構成のごときパンチ金型２７とダイ金型２９との間にリードフレームを位置せしめて、前記リードベース２１の折曲げ部が前記パンチ３１の挟持端面３１Ａと第１ワーク規制面３１Ｂとの稜線部分に対応するように位置決めした後、ダイ金型２９に対してパンチ金型２７を相対的に下降すると、先ず、パンチ３１の挟持端面３１Ａとエジェクタ３３の端面３１Ｅとによってリードフレームの枠フレーム１５、リードベース２１の一部分が挟持固定される。

その後に、付勢手段３９に抗してパンチ金型２７をさらに相対的に下降すると、図３（Ｂ）に示すように、パンチ３１の挟持端面３１Ａの一部とダイ３７の第４ワーク規制面３７Ａ及びパンチ３１の第１、第２、第３のワーク規制面３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄとダイ３７の第１、第２、第３のワーク規制面３７Ｂ、３７Ｃ、３７Ｄによってリードベース２１の折曲げ部の折曲げ加工が行われると共に、リード５における立上り部７、インナーリード９及びアウターリード１１の部分の折曲げ加工（成形加工）が同時に行われる。

上述のように、リード５にインナーリード９、立上り部７及びアウターリード１１の部分を折曲げ加工することにより、当該部分はほぼＺ形状を呈するように形成されるものであり、リード５は連結部２３を介してリードベース２１から立上った状態となるものである。

その後、パンチ金型２７を上昇復帰し、パンチ３１をダイ３７から離反して、パンチ３１，ダイ３７によるリードフレームの拘束を解放し、リードフレームをダイ３７の位置から移動した後、パンチ金型２７を再び下降する。そして、折曲げ加工した前記インナーリード９の高さ位置よりパンチ３１が僅かに低く下降した状態においてパンチ金型２７の下降を停止する。

その後、ワークを保持したワーク移動位置決め装置を移動して、図４（Ａ）に示すように、リード５におけるインナーリード９の部分をパンチ３１のワーク当接面３１Ｅに当接し、さらに同方向へ移動すると、図４（Ｂ）に示すように、リードベース２１の折曲げ部は鋭角に折曲げられることになる。

前述のように、リードベース２１の部分を鋭角に折曲げた後、次に図４（Ｂ）に示すように、リードベース２１の部分をパンチ３１の挟持端面３１Ａとダイ金型２９におけるエジェクタ３３との間に挟み込むことにより、図４（Ｃ）に示すように、リードベース２１の部分のヘミング加工を行うことができるものである。

前述のように、リードベース２１の折曲げ部を押し潰すようにしてヘミング加工を行ったときには、前記枠フレーム１５の外側に位置したリード５は枠フレーム１５の内側へ折曲げ加工されて、前記ダイパッド３と枠フレーム１５との間に形成された前記空間部１７内に位置することとなり、図１に示すリードフレーム１が得られるものである。

この際、ダイパッド３と枠フレーム１５は同一平面にあり、リード５におけるアウターリード１１の部分はワークの厚さ分だけダイパッド３より高位置に位置することとなる。なお、ダイパッド３と枠フレーム１５とが同一平面内にあっても何等問題のない場合もあるが、前記ダイパッド３と枠フレーム１５とを連結した状態にある支持アーム部１３の部分に僅かに曲げ加工を行うことにより、ダイパッド３を、枠フレーム１５より僅かに高位置とすることができるものであり、この加工もパンチ金型とダイ金型との協働によって行われ得るものである。

前述したように、図１に示すごときリードフレーム１が得られた後、従来と同様に、リードフレーム１におけるダイパッド３上に半導体チップ４１（図５参照）を載置固定し、この半導体チップ４１と各インナーリード９とをワイヤボンディングによりワイヤ４３を介して電気的に接続する。

その後、前記半導体チップ４１及びリードフレーム１におけるインナーリード４３、立上り部７等を埋没するように樹脂４５によりモールドし、その後にリード５におけるアウターリード１１と枠フレーム１５とを接続した連結部２３の部分において切断する。各リード５と枠フレーム１５との接続を切断し、各リード５を電気的に独立した状態に分離することにより、ダイパッド３に固定した半導体チップ４１の周囲に、当該半導体チップ４１と電気的に接続した複数のリード５を備えた構成の半導体装置４７が得られるものである。

前記構成において、各リード５に備えたインナーリード９の高さ位置は前記半導体チップ４１の高さ位置とほぼ等しい高さ位置であり、ワイヤ４１のボンディングを行う距離寸法を小さくすることができ、ワイヤボンディングを迅速にかつ能率良く行い得るものである。

また、前記構成においては、各リード５に備えたアウターリード１１とダイパッド３との高さ位置はほぼ等しい高さ位置であるから、半導体装置４７の高さ寸法を、半導体チップ４１の厚さ寸法より僅かに大きな寸法に抑制することができ、全体的構成を薄くすることができることとなり、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。

なお、本発明は前述したごとき実施形態のみに限られるものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態で実施し得るものである。

例えば、図５に示した半導体チップ４１Ａの側面とリード５の立上り部７とを接近し、リード５のインナーリード９が前記半導体チップ４１Ａに重なるように配置した構成とすることも可能である。

上記のように構成することにより、半導体チップ４１Ａの厚さ寸法に対して全体的な厚さ寸法は僅かに大きくなるものの、各リード５のインナーリード９が半導体チップ４１Ａに重なるように位置して半導体チップ４１Ａの側面と各リード５の立上り部７とが近接することにより、半導体チップ４１Ａの横方向（幅方向）の寸法に比較して半導体装置４７の横方向の寸法を抑制して小型化を図ることができるものである。

以上のごとき説明より理解されるように、本実施形態に係るリードフレーム１におけるダイパッド３上に半導体チップ４１（４１Ａ）を載置固定して半導体装置４７を組み立て製造することにより、半導体装置４７の外形寸法を従来の半導体装置よりもより小さくすることができるものである。

本発明の実施の形態に係るリードフレームの斜視説明図である。 シート状のワークからリードフレームを打抜き加工した状態を示す説明図である。 リードの折曲げ加工に使用される金型を示す作用説明図である。 リードの折曲げ工程を示す作用説明図である。 半導体装置の構成を示す断面説明図である。 従来の半導体装置の構成を示す断面説明図である。

符号の説明

１ リードフレーム
３ ダイパッド
５ リード
７ 立上り部
９ インナーリード
１１ アウターリード
１３ 支持アーム部
１５ 枠フレーム
１７ 空間部
１９ ミクロジョイント
２１ リードベース
２３ 連結部
２５ 小孔
２７ パンチ金型
２９ ダイ金型
３１ パンチ
３１Ａ 挟持端面
３１Ｂ〜Ｄ ワーク規制面
３１Ｅ ワーク当接面
３３ エジェクタ
３３Ｅ 端面
３５ ダイベース
３７ ダイ
３７Ａ〜Ｄ ワーク規制面
４１ 半導体チップ
４３ ワイヤ
４５ 樹脂
４７ 半導体装置

Claims (9)

1. 半導体装置の組み立てに使用されるリードフレームであって、半導体チップを載置するダイパッドと、当該ダイパッドの周囲に配置された複数のリードとを備え、前記各リードは立上り部の上部に内方向に屈曲したインナーリードを備えると共に前記立上り部の下部に外方向へ屈曲したアウターリードを備えた構成であり、かつ前記アウターリードは前記ダイパッドとほぼ同一高さ位置に配置してあることを特徴とするリードフレーム。
2. 請求項１に記載のリードフレームにおいて、前記アウターリードは、前記ダイパッドを支持した環状の枠フレームと前記ダイパッドとの間に形成された空間部内に配置してあることを特徴とするリードフレーム。
3. 半導体装置の組み立てに使用されるリードフレームの製造方法であって、次の各工程からなることを特徴とするリードフレームの製造方法。
   （ａ） 半導体チップを載置するダイパッドの複数箇所を環状の枠フレームに支持するための支持アーム部を残して前記ダイパッドと枠フレームとの間に空間部を打抜き加工すると共に、前記空間部に対応して前記枠フレームの外側に複数のリードを備えたリードベースを加工する工程、
   （ｂ） 前記各リードを前記空間部内に配置すべく前記リードベースを内側へ折曲げ加工する工程。
4. 請求項３に記載のリードフレームの製造方法において、前記リードベースの折曲げ部に複数の穴を適宜間隔に予め形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
5. 請求項３又は４に記載のリードフレームの製造方法において、前記リードのインナーリードとなる先端部は予めほぼＺ形状に折曲げ加工してあることを特徴とするリードフレームの製造方法。
6. 請求項５に記載のリードフレームの製造方法において、リードベースの折曲げ加工とリード先端部の折曲げ加工とを同一のパンチ，ダイによって行うことを特徴とするリードフレームの製造方法。
7. パンチ金型及びダイ金型を有する金型であって、前記パンチ金型は、ダイ金型に相対的に移動自在に備えたエジェクタの端面との間にワークを挟持自在の挟持端面を備えると共にこの挟持端面とほぼ直交する第１のワーク規制面及びこの第１のワーク規制面とほぼ直交する第２のワーク規制面並びにこの第２のワーク規制面にほぼ直交し前記第１のワーク規制面とほぼ平行な第３のワーク規制面を備えた構成であり、前記ダイ金型は前記エジェクタ及び前記パンチ金型の第１，第２，第３のワーク規制面に対応した第１，第２，第３のワーク規制面を形成したダイを備えた構成であることを特徴とする金型。
8. 請求項７に記載の金型において、前記パンチ金型は、前記第１のワーク規制面の反対側にワーク当接面を備えたことを特徴とする金型。
9. ダイパッドに固定した半導体チップの周囲に、当該半導体チップと電気的に接続した複数のリードを備えた構成の半導体装置であって、前記各リードの上部に備えたインナーリードの高さ位置は前記半導体チップの上面とほぼ等しい高さ位置であり、かつ前記各リードの下部に備えたアウターリードの高さ位置は前記ダイパッドとほぼ等しい高さ位置であることを特徴とする半導体装置。

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