JP2008108967A - リードフレームおよびそれを用いた半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】片面封止型の半導体パッケージにおける裏面への封止樹脂の回り込みを防止するリードフレームを提供する。
【解決手段】金属帯２と、金属帯２に形成されたダイパッド部３と、ダイパッド部３の両側に、それぞれ配置された複数の端子部４とを備えたリードフレーム１において、ダイパッド部３および端子部４を、金属帯２から同じ高さに突出させて形成する。金属帯２を削り取って封止層の裏面を露出させることにより、ダイパッド部３と端子部４の各裏面の間を容易に離間させることができ、端子部４の裏面による実装基板への接続を良好なものとした片面封止型の半導体パッケージを得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、片面封止型の半導体パッケージの製造に用いるリードフレームおよびそれを用いた半導体パッケージの製造方法に関する。

従来の片面封止型の半導体パッケージは、中央部にダイパッド部を形成し、このダイパッド部の両側に複数の端子部を配置したリードフレームのダイパッド部のおもて面に半導体チップを接合し、この半導体チップのパッドとリードフレームの端子部とをワイヤで接続した後に、リードフレームの半導体チップ側のみをエポキシ樹脂等の封止樹脂で封止し、リードフレームの端子部等を切断して半導体パッケージを形成し、この半導体パッケージの裏面に露出している端子部の裏面を半田等により実装基板の配線端子等に接合している（例えば、特許文献１参照。）。

このような、ＳＯＮ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｎｏｎｌｅａｄ）型の半導体パッケージの製造に用いられるリードフレーム１０１は、図１１に示すように、金属で形成された金属帯１０２の短手方向の中央部にダイパッド部１０３を、その両側に複数の端子部１０４を１列に配置し、これらとリードフレーム１０１の長手方向に沿った両側の側縁部とを支持部１０５で接続した形状を、エッチングまたはプレス成形による打ち抜きで、ダイパッド部１０３、端子部１０４、支持部１０５および金属帯１０２の両側の側縁部を除く部位を取り除いて形成されており、取り除かれた部位が金属帯を厚さ方向に貫通する貫通部になっているのが一般的である。
実開平６−２７１０号公報（第５頁段落００１２−００１３、第２図、第３図）

しかしながら、上述した従来の技術においては、リードフレームの半導体チップ側のみを封止樹脂で封止し、半導体パッケージの裏面に露出している端子部の裏面を半田等により実装基板の配線等に接合しているため、片面封止の際に貫通部から半導体パッケージの裏面に封止樹脂が回り込みやすく、端子部の裏面にバリが生じて接続不良が発生しやすくなるという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、片面封止型の半導体パッケージにおける裏面への封止樹脂の回り込みを防止する手段を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、金属帯と、該金属帯に形成されたダイパッド部と、該ダイパッド部の両側に、それぞれ配置された複数の端子部とを備えたリードフレームにおいて、前記ダイパッド部および端子部を、前記金属帯から同じ高さに突出させたことを特徴とする。

これにより、本発明は、金属帯を貫通する貫通部を設けずにリードフレームを形成することができ、片面封止の際のリードフレームの裏面への封止樹脂の回り込みを防止してダイパッド部や端子部の裏面に生ずるバリを防止することができる。
また、このリードフレームを用いた半導体パッケージの製造において、金属帯を削り取って封止層の裏面を露出させることにより、ダイパッド部と端子部の各裏面の間を容易に離間させることができ、端子部の裏面による実装基板への接続を良好なものとした片面封止型の半導体パッケージを得ることができるという効果が得られる。

以下に、図面を参照して本発明によるリードフレームおよびそれを用いた半導体パッケージの製造方法の実施例について説明する。

図１は実施例１のリードフレームの上面を示す説明図、図２は図１のＡ−Ａ断面線に沿った断面を示す説明図、図３は実施例１のリードフレームへの半導体チップの搭載状態の上面を示す説明図、図４は図３のＢ−Ｂ断面線に沿った断面を示す説明図、図５は実施例１の半導体パッケージの断面を示す説明図、図６、図７は実施例１のリードフレームおよび半導体パッケージの製造方法を示す説明図である。

なお、図６、図７において（ａ）側は上面を示し、（ｂ）側は図２と同様の位置の断面を示している。
図１、図２において、１はリードフレームである。
２はリードフレーム１を形成するための金属帯であり、銅（Ｃｕ）等の優れた導電性を有する金属で形成された長尺の薄板である。

本実施例の金属帯２の厚さ、つまり板厚Ｔはおよそ０．１５ｍｍである。
３はリードフレーム１のダイパッド部であり、金属帯２の短手方向の中央部に設けられた後述する半導体チップ６を接合する矩形の領域であって、図２に示すように、金属帯２のおもて面２ａからプレス成形等により突出して形成されており、そのおもて面３ａには銀（Ａｇ）等の導電材料によるメッキが施されている。

本説明においては、金属帯２のダイパッド部３等が突出した側の面をおもて面といい、反対側の面を裏面という。他の部品の場合も同じ。
４はリードフレーム１の端子部４であり、金属帯２のおもて面２ａからプレス成形等により突出して形成された比較的小さい面積の矩形の領域であって、ダイパッド部３の金属帯２の長手方向の両側に、それぞれ金属帯２の短手方向に等ピッチで並べて複数配置されており、その各おもて面４ａにはダイパッド部３と同様のメッキが施されている。

本実施例のダイパッド部３および端子部４の突出後の裏面側の深さ（裏面深さＦといい、図２に示す金属帯２の裏面２ｂからダイパッド部３の裏面３ｂまたは端子部４の裏面４ｂまでの深さをいう。）は、金属帯２の板厚Ｔ以上の深さに設定され、ダイパッド部３および端子部４はそれぞれ同じ裏面深さＦとなるように形成される。
図３、図４において、６はＩＣチップやセンサチップ等の半導体チップであり、リードフレーム１のダイパッド部３のおもて面３ａの中央部に接合層７により接合されており、そのおもて面には、半導体チップ６に形成された内部回路の所定の部位と電気的に接続する複数のパッド８が形成されている。

接合層７は、ダイパッド部３のおもて面と半導体チップ６の裏面との間にペースト状の接合剤、例えば導電性を有する銀ペーストまたは絶縁性を有する絶縁ペーストを塗布して密着させた後に、接合剤を硬化させて形成される。
９はワイヤであり、金（Ａｕ）等の導電材料で形成された金属細線であって、ダイパッド部３に接合された半導体チップ６のパッド８と、リードフレーム１の端子部４との間を電気的に接続する機能を有している。

図５において、１０は封止層であり、エポキシ樹脂等の絶縁性を有する封止樹脂を加熱硬化させて形成され、ダイパッド部３に接合された半導体チップ６やワイヤ９および端子部４のワイヤ９との接続部等を覆って封止した各部品を保護および絶縁する機能を有している。
１２は半導体パッケージであり、図４に示すリードフレーム１のおもて面側、つまりダイパッド３等の突出側に封止層１０を形成した後に、金属帯２を研削等により削り取り、封止層１０の裏面を露出させてダイパッド部３の裏面３ｂと端子部４の裏面４ｂとの間を離間させ、その後にリードフレーム１等を分割して形成される。

以下に、図６、図７にＰで示す工程に従って本実施例のリードフレームおよび半導体パッケージの製造方法について説明する。
Ｐ１、金属帯２のおもて面２ａに、ダイパッド部３の形成領域１３および端子部４の形成領域１４を開口部としたフィルム状のマスク部材を貼付し、電気メッキ法により導電材料をメッキして、ダイパッド部３および端子部４の形成領域１３、１４に導電性のメッキを施す。

Ｐ２、プレス成形により、ダイパッド部３および端子部４の形成領域１３、１４を金属帯２のおもて面２ａ側に裏面深さＦが金属帯２の板厚Ｔ以上となるように突出させ、リードフレーム１の突出させたダイパッド部３および端子部４を形成する。
Ｐ３、リードフレーム１のおもて面、つまりダイパッド部３のおもて面３ａにペースト状の接合剤を塗布し、半導体チップ６の裏面を密着させた後に接合剤を硬化させて接合層７を形成し、半導体チップ６をダイパッド部３に接合する。

ダイスボンディング工程の終了後に、ワイヤボンダにより、ワイヤ９を用いてリードフレーム１の端子部４と半導体チップ６のパッド８との間を電気的に接続する。
Ｐ４、ワイヤボンディング工程の終了後に、金属帯２の長手方向に沿った側縁部２ｃを含む周囲を囲う枠状の封止金型等により金属帯２のおもて面２ａを押圧し、封止樹脂を流し込んで、リードフレーム１のダイパッド部３に接合された半導体チップ６やワイヤ９等を覆った後に加熱硬化させて封止層１０を形成する。

このとき、本実施例のリードフレーム１は、金属帯２を貫通する部位が形成されていないので、封止樹脂が金属帯２の裏面２ｂ側に回り込むことはない。
Ｐ５、封止層１０の形成後に、金属帯２の裏面２ｂ側から、グラインダを用いて金属帯２およびダイパッド部３と端子部４の裏面３ｂ、４ｂの一部を研削により削り取って、封止層１０の裏面を露出させ、封止層１０により離間させたダイパッド部３と端子部４の裏面３ｂ、４ｂを形成する。

Ｐ６、リードフレーム１のバックグラインド工程の終了後に、ディッピング等により露出させたダイパッド部３と端子部４の裏面３ｂ、４ｂに、半田付け時の濡れ性を向上させるためのメッキを施し、図７（Ｐ６）に破線で示した切断線１６上をダイシングブレード等により切断して半導体パッケージ１２を形成する。
このようにして図１、図２に示す本実施例のリードフレーム１、および図５に示す片面封止型の半導体パッケージ１２が製造される。

上記のように、本実施例のリードフレーム１は、ダイパッド部３および端子部４を金属帯２から突出させて貫通部を設けずに形成されているので、片面封止の際に、封止樹脂がリードフレーム１の裏面へ回り込むことはなく、ダイパッド部３や端子部４の裏面３ｂ、４ｂに生ずるバリを防止することができると共に、バックグラインド工程によって封止層１０の裏面を露出させれば、封止層１０により離間させたダイパッド部３と端子部４の裏面３ｂ、４ｂを形成することができ、半導体パッケージ１２の端子部４の裏面４ｂによる実装基板への接合時の接続不良の発生を防止することができる。

なお、上記工程Ｐ３において、ダイパッド部３に半導体チップを接合するときに導電性を有する接合剤を用い、実装基板に半導体パッケージ１２を実装する際に、ダイパッド部３の裏面３ｂを実装基板のアース端子に接続して用いるようにしてもよい。またダイパッド部３の裏面３ｂを放熱板として用いるようにしてもよい。
また、本実施例のリードフレーム１には、金属帯２を貫通する貫通部が設けられていないので、片面封止の際の封止樹脂の裏面への回り込みを防止するための特殊な部品や複雑な構造の封止金型を用いなくとも、金属帯２の側縁部２ｃを含む周囲を囲う簡素な構造の封止金型を用いれば、封止樹脂の裏面への回り込みを防止しながら、容易に封止層１０を形成することが可能になる。

更に、リードフレーム１のダイパッド部３や端子部４の加工形状が簡素であるので、プレス成形時のプレス金型を容易に製作することができ、リードフレーム１の製造コストを削減することができる。
更に、ダイパッド部３および端子部４の裏面深さＦを、金属帯２の板厚Ｔ以上としたので、バックグラインド工程において、半導体パッケージ１２の裏面にダイパッド部３および端子部４以外の金属帯２が残留することはなく、半導体パッケージ１２の裏面に接続性に優れた端子部４を形成することができると共に、端子部４等の間の短絡を防止することができる。

なお、本実施例では、バックグラインド工程において、金属帯２およびダイパッド部３と端子部４の裏面３ｂ、４ｂの一部を研削するとして説明したが、金属帯２のみを削り取るようにし、ダイパッド部３と端子部４の裏面３ｂ、４ｂ側に凹部が残留するようにしてもよい。要は、ダイパッド部３および各端子部４の間が封止層１０により離間していればよく、その後の裏面３ｂ、４ｂのメッキに支障がない程度の凹部を形成するようにしても裏面３ｂ、４ｂに封止樹脂のバリが生ずることはない。

以上説明したように、本実施例では、リードフレームのダイパッド部および端子部を、金属帯から同じ高さに突出させて形成するようにしたことによって、金属帯を貫通する貫通部を設けずにリードフレームを形成することができ、片面封止の際のリードフレームの裏面への封止樹脂の回り込みを防止してダイパッド部や端子部の裏面に生ずるバリを防止することができると共に、このリードフレームを用いた半導体パッケージの製造において、バックグラインド工程により封止層の裏面を露出させて、ダイパッド部と端子部の各裏面の間を容易に離間させることができ、端子部の裏面による実装基板への接続を良好なものとした片面封止型の半導体パッケージを得ることができる。

また、ダイパッド部および端子部の裏面深さを金属帯の厚さ以上としたことによって、バックグラインド工程において、半導体パッケージの裏面にダイパッド部および端子部以外の金属帯の残留を防止して、半導体パッケージの裏面に接続性に優れた端子部を形成することができると共に、端子部等の間の短絡を防止することができる。

図８は実施例２のリードフレームの上面を示す説明図、図９は図８のＣ−Ｃ断面線に沿った断面を示す説明図、実施例２のリードフレームへの各種の半導体チップの搭載状態の上面を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図８において、２１は端子列であり、上記実施例１と同様の端子部４を金属帯２の短手方向に複数等ピッチで一列に並べて形成され、各端子列２１は、金属帯２の長手方向に沿って等ピッチで配置されている。

本実施例の各端子列２１を構成する端子部４の突出後の裏面深さＦは、図９に示すように、上記実施例１と同様に、金属帯２の板厚Ｔ以上の深さに設定され、各端子列２１の端子部４はそれぞれ同じ裏面深さＦとなるように形成されている。
また、端子列２１間のピッチは、金属帯２の長手方向に沿った端子部４の長さ（単に端子部４の長さという。）の１倍より大きく、２倍以下となるように設定されている。

本実施例のリードフレーム１は、実施例１のダイパッド部３は省略されており、半導体チップ６は、図１０に示すように、１または２以上の端子列２１の端子４のおもて面４ａに実施例１と同様にして接合され、半導体チップ６の各パッド８は、半導体チップ６が接合された端子列２１の金属帯２の長手方向の両側に配置された端子列２１の端子部４にそれぞれワイヤ９により接続されている。

この場合に、半導体チップ６を接合するための端子列２１は、図１０（ａ）に示すように端子部４の長さ以下の半導体チップ６の場合は１つの端子列２１上に、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように端子部４の長さより長い半導体チップ６の場合は複数（図１０の例では２つ）の端子列２１を跨いでその上に接合される。
このようなリードフレーム１は、実施例１の工程Ｐ１、Ｐ２と同様にして製造される。

この場合に、ダイパッド部３の形成は省略され、複数の端子部４によって形成される複数の端子列２１が金属帯２の長手方向に沿って形成される。
また、半導体パッケージ１２も、実施例１の工程Ｐ３〜Ｐ６と同様にして製造される。
この場合に、工程Ｐ３において、半導体チップ６が接合されるリードフレーム１のおもて面は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、半導体チップ６の大きさに応じて選定された１または２以上の端子列２１の端子４のおもて面４ａに接合される。

このようにして本実施例の図８、図９に示すリードフレーム１および片面封止型の半導体パッケージ１２が製造される。

上記のように、本実施例のリードフレーム１は、複数の端子部４により形成した複数の端子列２１を金属帯２から突出させて貫通部を設けずに形成されているので、上記実施例１と同様に、片面封止の際のリードフレーム１の裏面への封止樹脂の回り込みを防止することができると共に、バックグラインド工程によって封止層１０の裏面を露出させて各端子列２１の端子部４の裏面４ｂを容易に離間させることができ、半導体パッケージ１２の端子部４の裏面４ｂによる実装基板への接合時の接続不良の発生を防止することができる。

また、本実施例のリードフレーム１は、複数の端子部４により形成した端子列２１を金属帯２の長手方向の沿って等ピッチで複数配置してあり、バックグラインド工程の終了後に、リードフレーム１を切断して半導体パッケージ１２を形成するので、図１０に示すように、半導体チップ６の大きさに関わらず、１種類のリードフレーム１を用いて各種の半導体チップ６に対応することができ、リードフレーム１の製造コストを削減することが可能になる。

以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、リードフレームに、金属帯から同じ高さに突出させた複数の端子部を一列に配置した端子列を金属帯の長手方向に等ピッチで複数配置したことによって、接合する半導体チップの大きさに関わらず、１種類のリードフレームを用いて各種の半導体チップに対応することができ、リードフレームの製造コストの削減を図ることができる。

実施例１のリードフレームの上面を示す説明図 図１のＡ−Ａ断面線に沿った断面を示す説明図 実施例１のリードフレームへの半導体チップの搭載状態の上面を示す説明図 図３のＢ−Ｂ断面線に沿った断面を示す説明図 実施例１の半導体パッケージの断面を示す説明図 実施例１のリードフレームおよび半導体パッケージの製造方法を示す説明図 実施例１のリードフレームおよび半導体パッケージの製造方法を示す説明図 実施例２のリードフレームの上面を示す説明図 図９のＣ−Ｃ断面線に沿った断面を示す説明図 実施例２のリードフレームへの各種の半導体チップの搭載状態の上面を示す説明図 一般的な片面封止型の半導体パッケージの製造に用いるリードフレームの上面を示す説明図

符号の説明

１ リードフレーム
２ 金属帯
２ａ、３ａ、４ａ おもて面
２ｂ、３ｂ、４ｂ 裏面
２ｃ 側縁部
３ ダイパッド部
４ 端子部
６ 半導体チップ
７ 接合層
８ パッド
９ ワイヤ
１０ 封止層
１２ 半導体パッケージ
１３、１４ 形成領域
１６ 切断線
２１ 端子列

Claims (6)

1. 金属帯と、該金属帯に形成されたダイパッド部と、該ダイパッド部の両側に、それぞれ配置された複数の端子部とを備えたリードフレームにおいて、
   前記ダイパッド部および端子部を、前記金属帯から同じ高さに突出させたことを特徴とするリードフレーム。
2. 請求項１において、
   前記ダイパッド部および端子部を突出させたときの裏面深さを、前記金属帯の厚さ以上としたことを特徴とするリードフレーム。
3. 金属帯と、該金属帯から同じ高さに突出させた複数の端子部を一列に配置した端子列とを備え、
   前記端子列を複数設け、
   該複数の端子列を、前記金属帯の長手方向に等ピッチで配置したことを特徴とするリードフレーム。
4. 請求項３において、
   前記端子部を突出させたときの裏面深さを、前記金属帯の厚さ以上としたことを特徴とするリードフレーム。
5. 請求項１または請求項２に記載のリードフレームを用いた半導体パッケージの製造方法であって、
   前記突出したダイパッド部上に、半導体チップを接合する工程と、
   前記リードフレームの突出側を、封止樹脂で封止して封止層を形成する工程と、
   該封止層の形成後に、前記リードフレームの突出側の反対側から、前記金属帯を削り取り、前記封止層の裏面を露出させる工程と、を備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
6. 請求項３または請求項４に記載のリードフレームを用いた半導体パッケージの製造方法であって、
   前記突出した端子部上に、半導体チップを接合する工程と、
   前記リードフレームの突出側を、封止樹脂で封止して封止層を形成する工程と、
   該封止層の形成後に、前記リードフレームの突出側の反対側から、前記金属帯を削り取り、前記封止層の裏面を露出させる工程と、を備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。