JP2008227280A - リードフレーム、ならびに半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

リードフレーム、ならびに半導体装置およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】アイランドを金型の底面に固定するために金型に吸引孔を設ける方法では、金型の加工費が高くなるという問題がある。
【解決手段】半導体装置１は、半導体チップ１０と、半導体チップ１０が載置された上面Ｓ１および上面Ｓ１と反対の面である下面Ｓ２を有するアイランド２０と、アイランド２０に連結され、当該アイランド２０を保持する吊ピン３０と、吊ピン３０から分岐した分岐部４０と、を備えている。分岐部４０は、アイランド２０の下面Ｓ２側に向かって傾斜している。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレーム、ならびに半導体装置およびその製造方法に関する。
図７は、従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。同図は、半導体チップ１０２を搭載したリードフレーム１０４が金型１０６に設置された状態で、樹脂封止を行う際の様子を示している。リードフレーム１０４は、アイランド１０８、吊ピン１１０およびリード端子１１２を有している。リード端子１１２は、ワイヤボンディングにより半導体チップ１０２と電気的に接続されている。また、放熱板の機能を有するアイランド１０８が封止樹脂の表面に露出した半導体装置を得るべく、リードフレーム１０４は、アイランド１０８の下面が金型１０６の底面に接するように設置される。
ところが、金型１０６内に封止樹脂を注入する際、図７に示すように、その流れの力によりアイランド１０８が傾くことがある。すると、アイランド１０８の下に樹脂が侵入し、図８に示すように、アイランド１０８の下面に樹脂バリ１１４が形成されてしまう。その結果、アイランド１０８の下面の一部分しか封止樹脂１１６の表面に露出しなくなる。図８は、製造後の半導体装置の裏面を示す平面図である。樹脂バリ１１４の熱伝導度は、銅材などで構成されるアイランド１０８のそれよりも低い。そのため、放熱効果が減少し、それにより半導体チップ１０２の動作温度が上昇してしまう。このことは、半導体チップ１０２の誤動作や故障につながる。
図９は、特許文献１に開示された半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。同図においては、アイランド２０２およびリード端子２０４を有するリードフレーム２０６が、金型２０８に設置されている。アイランド２０２上には、半導体チップ２１０が載置されている。半導体チップ２１０は、ワイヤボンディングによりリード端子２０４と電気的に接続されている。金型２０８の一部（アイランド２０２と接触する部分）には、吸引孔２１２が設けられている。この吸引孔２１２を通じた吸引力により、アイランド２０２が金型２０８の底面に固定される。
特開平１０−２０９１９４号公報
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、金型に吸引孔を設ける必要があるため、金型の加工費が高くなるという問題がある。
本発明によるリードフレームは、半導体チップが載置される第１面、および上記第１面と反対の面である第２面を有するアイランドと、上記アイランドに連結され、当該アイランドを保持する吊ピンと、上記吊ピンから分岐した分岐部と、を備え、上記分岐部は、上記アイランドの上記第２面側に向かって傾斜していることを特徴とする。
このリードフレームにおいては、吊ピンから分岐した分岐部が設けられている。この分岐部は、リードフレームが金型に設置される際に梃子として機能する。つまり、アイランドの第２面側に向かって傾斜している分岐部を水平に戻そうとする力を与えれば、梃子の原理により、アイランドを金型の底面に押し付けようとする力が働くことになる。これにより、特殊な金型を用いることなく、樹脂封止時に樹脂バリが発生するのを抑制することができる。
また、本発明による半導体装置は、半導体チップと、上記半導体チップが載置された第１面、および上記第１面と反対の面である第２面を有するアイランドと、上記アイランドに連結され、当該アイランドを保持する吊ピンと、上記吊ピンから分岐した分岐部と、を備えることを特徴とする。
この半導体装置は、上述の分岐部を有するリードフレームを用いて製造されている。これにより、特殊な金型を用いることなく、樹脂封止時に樹脂バリが発生するのを抑制することができる。
また、本発明による半導体装置の製造方法は、上記リードフレームを準備する工程と、上記アイランドの上記第１面上に、上記半導体チップを載置する工程と、上記半導体チップを載置する工程よりも後に、上金型および下金型を有する金型に上記リードフレームを設置する工程と、上記リードフレームが上記金型に設置された状態で、当該金型内に封止樹脂を注入する工程と、を含み、上記リードフレームは、上記上金型および上記下金型によって上記分岐部が挟み込まれるように、上記金型に設置されることを特徴とする。
この製造方法においては、上述の分岐部を有するリードフレームが用いられている。これにより、特殊な金型を用いることなく、樹脂封止時に樹脂バリが発生するのを抑制することができる。
本発明によれば、特殊な金型を用いることなく樹脂封止時に樹脂バリが発生するのを抑制することが可能なリードフレーム、ならびに半導体装置およびその製造方法が実現される。
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１および図２は、それぞれ本発明による半導体装置の一実施形態を示す平面図および断面図である。半導体装置１は、半導体チップ１０と、半導体チップ１０が載置された上面Ｓ１（第１面）および上面Ｓ１と反対の面である下面Ｓ２（第２面）を有するアイランド２０と、アイランド２０に連結され、当該アイランド２０を保持する吊ピン３０と、吊ピン３０から分岐した分岐部４０と、を備えている。
半導体チップ１０は、ワイヤボンディングによりリード端子５０と電気的に接続されている。具体的には、半導体チップ１０のパッド１２とリード端子５０とが、ワイヤ７０を介して接続されている。アイランド２０、吊ピン３０、分岐部４０およびリード端子５０は、リードフレーム６０を構成している。
分岐部４０は、吊ピン３０の両側に設けられた分岐部４２（第１の分岐部）および分岐部４４（第２の分岐部）を含んでいる。分岐部４０は、アイランド２０の下面Ｓ２側に向けて曲げ加工されることにより、当該下面Ｓ２側に向かって傾斜している（図２参照）。また、下面Ｓ２を下にしたとき、アイランド２０は、吊ピン３０の先端部よりも低い位置に存在する。
図３〜図６を参照しつつ、本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を説明する。まず、上述のリードフレーム６０を準備する。その後、アイランド２０の上面Ｓ１上に、半導体チップ１０を載置する（図３）。例えば、アイランド２０の中央付近に接着剤を用いて半導体チップ１０を接合すればよい。続いて、ワイヤ７０を介して、半導体チップ１０とリード端子５０とを電気的に接続する（図４）。
次に、上金型８２および下金型８４を有する金型８０にリードフレーム６０を設置する（図５）。このとき、リードフレーム６０は、上金型８２および下金型８４によって分岐部４０が挟み込まれるように、金型８０に設置される。詳細には、固定された下金型８４内にリードフレーム６０を配置した後、上金型８２を下降させることにより、吊ピン３０および分岐部４０をクランプする。また、リードフレーム６０は、アイランド２０の下面Ｓ２が下金型８４の底面に接するように、金型８０に設置される。
続いて、リードフレーム６０が金型８０に設置された状態で、当該金型８０内にエポキシ樹脂等の封止樹脂を注入する。これにより、半導体チップ１０が封止樹脂で覆われる。その後、封止樹脂からはみ出した部分が除去されるように、吊ピン３０および分岐部４０を切断する。また、リード端子５０を所定の形状に成形する。以上により、図６に示す半導体装置が得られる。同図は、半導体装置の裏面を示す平面図である。アイランド２０の下面Ｓ２が、封止樹脂９０の表面に露出している。
本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、吊ピン３０から分岐した分岐部４０が設けられている。この分岐部４０は、リードフレーム６０が金型８０に設置される際に梃子として機能する。つまり、上金型８２および下金型８４で分岐部４０が挟み込まれることによって、アイランド２０の下面Ｓ２側に向かって傾斜している分岐部４０を水平に戻そうとする力が与えられる。すると、梃子の原理により、アイランド２０を金型８０の底面に押し付けようとする力が働く（図５参照）。
これにより、アイランド２０と下金型８４との間に隙間がない状態で、封止樹脂の注入を行うことができる。このため、特殊な金型を用いることなく、樹脂封止時に樹脂バリが発生するのを抑制することができる。よって、金型の加工費の上昇を招くことなく、樹脂バリの発生を抑えることができる。このように樹脂バリの発生が抑えられると、アイランド２０の下面Ｓ２の露出面積が増大するため、半導体チップ１０で発生した熱をアイランド２０を通じて効率良く放散させることができる。
ところで、図９に示した従来技術には、金型の加工費が高くなるという問題の他にも、次の３つの問題がある。１つ目は、吸引により金型温度が不安定となり、樹脂の温度が変化するため、良好な樹脂封入が困難となるという問題である。２つ目は、吸引時に樹脂が侵入したとき吸引孔が樹脂で埋まり、金型故障となり修理に費用がかかるという問題である。そして、３つ目は、アイランド中央を吸引するのでアイランドの周辺は浮き上がる可能性が高く、樹脂バリが発生し易くなるという問題である。本実施形態によれば、これらの問題も解消することができる。
本発明による半導体装置の一実施形態を示す平面図である。 本発明による半導体装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明による半導体装置の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。 従来の半導体装置の製造方法の問題点を説明するための平面図である。 従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
符号の説明
１ 半導体装置
１０ 半導体チップ
１２ パッド
２０ アイランド
３０ 吊ピン
４０ 分岐部
４２ 分岐部
４４ 分岐部
５０ リード端子
６０ リードフレーム
７０ ワイヤ
８０ 金型
８２ 上金型
８４ 下金型
９０ 封止樹脂

Claims (8)

  1. 半導体チップが載置される第１面、および前記第１面と反対の面である第２面を有するアイランドと、
    前記アイランドに連結され、当該アイランドを保持する吊ピンと、
    前記吊ピンから分岐した分岐部と、を備え、
    前記分岐部は、前記アイランドの前記第２面側に向かって傾斜してい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、
    前記分岐部は、前記第２面側に向けて曲げ加工されているリードフレーム。
  3. 請求項１または２に記載のリードフレームにおいて、
    前記分岐部は、前記吊ピンの両側に設けられた第１および第２の分岐部を含むリードフレーム。
  4. 請求項１乃至３いずれかに記載のリードフレームにおいて、
    前記アイランドの前記第２面を下にしたとき、
    前記アイランドは、前記吊ピンの先端部よりも低い位置に存在するリードフレーム。
  5. 半導体チップと、
    前記半導体チップが載置された第１面、および前記第１面と反対の面である第２面を有するアイランドと、
    前記アイランドに連結され、当該アイランドを保持する吊ピンと、
    前記吊ピンから分岐した分岐部と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項５に記載の半導体装置において、
    前記半導体チップを覆う封止樹脂を更に備え、
    前記アイランドの前記第２面は、前記封止樹脂の表面に露出している半導体装置。
  7. 請求項１乃至４いずれかに記載のリードフレームを準備する工程と、
    前記アイランドの前記第１面上に、前記半導体チップを載置する工程と、
    前記半導体チップを載置する工程よりも後に、上金型および下金型を有する金型に前記リードフレームを設置する工程と、
    前記リードフレームが前記金型に設置された状態で、当該金型内に封止樹脂を注入する工程と、を含み、
    前記リードフレームは、前記上金型および前記下金型によって前記分岐部が挟み込まれるように、前記金型に設置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リードフレームは、前記アイランドの前記第２面が前記下金型の底面に接するように、前記金型に設置される半導体装置の製造方法。
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