JP2009267398A - スタンピング加工を用いて形成される形状を有する半導体素子パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】部分的なエッチングを必要としないリードフレームの製造方法を提供する。
【解決手段】ピン２０８などのリードフレームの一部はスタンピング加工によってダイパッド２０４の水平面から押し出される。スタンピング加工によってピン２０８とダイパッド２０４の一方もしくは両方の一部に、窪み２０４ａ、２０８ａを、あるいは、面取り型などの複雑な横断面外形を付与することができる。こうしたスタンピング加工による横断面外形によって与えられる複雑性は、パッケージボディのプラスチック成形内部でリードフレームの機械的噛み合わせを強める役割を果たす。
【選択図】図２Ｃ

Description

（関連出願の相互参照）
本特許出願は、すべての点で参照されその内容全体を本明細書に組み入れられる、２００８年４月４日に出願された、米国特許仮出願第６１／０４２，６０２号の優先権を主張する。

図１Ａ−１Ｈは、半導体素子パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。図１Ａ−Ｈで示す図は簡略化されており、様々な構成要素の相対的割合は必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。

図１Ａでは、銅などの伝導性材料でできた平面状の連続したロール１０２が設けられている。

図１Ｂでは、ケミカルエッチング加工を利用して、材料が平面ロール１０２の領域から取り除かれている。ケミカルエッチング加工は、マスクの形成過程を含む。この過程でマスクに覆われなかった領域はエッチングされ、その後マスクは除去される。またケミカルエッチング加工は、金属マトリックス１０６に囲まれた中央ダイパッド１０４を画定する役割を果たす。 図１Ｂの断面図では特に示されていないが、ダイパッド１０４の一部は金属マトリックス１０６と一体のままでもよい。

図１Ｃは、パターンを刻まれたロール１０２の一部の裏側の部分的エッチング加工を示している。ダイパッド１０４外周のエッチング加工された領域１０４ａは、この後、パッケージボディのプラスチック成形の内部でのダイパッドの物理的固定を助ける役割を果たす。エッチング加工された領域１０８ａはリードフレームのピンの部分に対応している。これらのエッチング加工された領域１０８ａは、この後、パッケージボディのプラスチック成形の内部でのピンの物理的固定を助ける役割を果たす。図１Ｃは、リードフレーム１０３形成の最終工程を示している。

図１Ｄは、ダイパッド１０４のダイ取付け領域１０４ｂ上の電気伝導性接着材料１１０の形成を示している。この電気伝導性接着材料は、融解状態で溶着した軟質はんだを含んでいてもかまわない。また代わりに、この電気伝導性接着材料は、溶剤などの結合剤中に溶けたはんだが小型の粒子状態で溶着した、はんだペーストからなっていてもよい。

図１Ｅは、ダイ取付工程を示している。この工程では、半導体ダイ１１２の背面１１２ａが電気伝導性接着材料１１０に対して配置される。図１Ｅで示すように、このダイ取付工程では結果として、ダイパッド１０４上の材料１１０がダイ１１２の周囲を超えて広がる可能性がある。

図１Ｆは、次の工程を示している。この工程では、ボンドワイヤ１１４が、ダイ１１２の上表面１１２ｂとピン１０８上の接触点の間に取付られる。

図１Ｇは、さらに次の工程を示している。この工程では、パッケージのボディ１１８を画定するために、ダイパッド１０４、ダイ１１２、ボンドワイヤ１１４、およびピン１０８の一部が、プラスチック成形材料１１６によって封入される。上記のように、凹部１０４ａと１０８ａは、それぞれ、ダイパッドとピンをこの封入工程の間パッケージ内部で物理的に固定する役割を果たす。

図１Ｈは、次のシンギュレーション工程を示している。この工程では、周囲の金属フレームからパッケージ１２０がソーイング加工によって切り出される。

ここで記載した従来の製法の流れは、半導体素子パッケージを形成するために十分ではあるが、いくつかの欠点が挙げられる。具体的には、図１Ｃで示した部分的エッチング工程は、実現することが困難であり、そのため半導体装置の製造費用を増大させる要因となっている。また、この部分的エッチング工程は、高精度のマスクのパターニング加工、続く露出面の部分的エッチング加工、その後のマスクの除去を含む多数の工程を含んでいる。さらに、金属ロールの部分的エッチング加工は、十分な精度と再現性を持って終止することは困難な場合がある。

したがって、部分的エッチング工程を必要としない、半導体素子パッケージを形成するための製法が、当技術分野で要望されている。

本発明の実施形態は、半導体素子パッケージのリードフレーム上に形状を形成するためのスタンピング加工の使用に関する。実施形態の１つでは、ピンなどのリードフレームの一部はスタンピング加工によってダイパッドの水平面から押し出される。実施形態のいくつかでは、スタンピング加工によって面取り型などの複雑な横断面外形を、ピンとダイパッドの一方もしくは両方の一部に付与することができる。こうしたスタンピング加工された横断面外形によって与えられる複雑性は、パッケージボディのプラスチック成形内部でのリードフレームの機械的噛み合わせを強める役割を果たす。ダイ取付けの際に接着材料が広がることを制限するための他の技術、例えば、選択的電気めっきやブラウンオキサイド防止帯の形成などは、上記のようなスタンピング加工された形状を有するパッケージの作製を容易にするため、単独あるいは複合して採用してもよい。

本発明のここで示す実施形態および他の実施形態、ならびにその特徴および潜在的な利点を、以下の文章および添付図面と併せてさらに詳細に説明する。

パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを作製するための従来の製法の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 本発明の実施形態によるスタンピング加工を用いて付与される可能性がある種々の複雑な横断面外形の端面図を示している。 本発明の実施形態によるスタンピング加工を用いて付与される可能性がある種々の複雑な横断面外形の端面図を示している。 本発明の実施形態によるスタンピング加工を用いて付与される可能性がある種々の複雑な横断面外形の端面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 パッケージを形成するための本発明による製法の実施形態の略断面図を示している。 本発明の実施形態による製法の流れを略図で示している。 ３つのダイを収容する本発明によるパッケージの実施形態のリードフレームの略斜視図を示している。 図４Ａのパッケージのダイと結合構造体を示す略平面図である。 本発明の別の実施形態によるリードフレームを示す略平面図である。 図５をＡ−Ａ’線から見た略断面図である。 図５のリードフレーム上のダイとボンドワイヤの位置を示す略平面図である。 本発明のさらに別の実施形態によるリードフレームを示す略平面図である。 図６をＡ−Ａ’線から見た略断面図である。 本発明のリードフレームの別の実施形態の略断面図である。 図７Ａのリードフレームの一部の拡大平面図を示している。 図７ＢのリードフレームをＣ−Ｃ’線から見た拡大断面図を示している。

本発明の実施形態は、スタンピング加工を利用した半導体素子パッケージの形成に関する。実施形態の１つでは、ピンなどのリードフレームの一部はスタンピング加工によってダイパッドの水平面から押し出される。実施形態のいくつかでは、スタンピング加工を用いてパッケージのピンに面取り型や他の複雑な横断面外形を与えることができる。他の技術を、単独もしくは複合して採用し、スタンピング加工を用いたパッケージの作製を容易にすることができる。

図２Ａ-２Ｋは、半導体素子パッケージを形成するための本発明の実施形態による製法の略断面図を示している。図２Ａ−２Ｋで示す図は簡略化されており、パッケージの構成要素の相対的割合は必ずしも原寸に比例して描かれてはいない。

図２Ａでは、銅などの伝導性材料でできた平面状の連続したロール２０２が設けられている。特定の実施形態では、金属ロールの厚さは約４−２０ミル（０．００４−０．０２０インチ）の間にできる。実施形態のいくつかでは、金属ロールの厚さは約６−１０ミル（０．００６−０．０１０インチ）の間である。

図２Ｂでは、三角形で示した材料除去点でパンチング加工を利用して平面ロール２０２から材料を取り除いている。このパンチング加工は、金属マトリックス２０６に囲まれた中央ダイパッド２０４を画定する役割を果たす。図２Ｂの断面図では特に示されていないが、ダイパッド２０４の一部は周囲の金属マトリックス２０６とつながったままでもよい。

また、図２Ｂのパンチング加工工程の間に、周囲の金属マトリックスとつながっている多数のピン２０８も画定される。実施形態のいくつかによれば、これらのピンの最小幅は約０．１５ｍｍ、ピンの間の最小間隔幅は約０．４ｍｍである。このとき、間隔幅は隣接するピンの中心線の間の距離によって定義される。金属ロールの厚さが約６−１０ミルの間にある、特定の実施形態では、これらのピンの幅は約０．２５ｍｍでピンの間の間隔幅は約０．５ｍｍである。

図２Ｂは、ダイパッド２０４の横幅（Ａ’）が、図１Ｂで示されている従来の製法によって形成されるダイパッド１０４の対応する横幅（Ａ）よりも僅かに小さいことを示している。以下で詳述されるように、この従来より小さいダイパッドサイズは、スタンピング加工技術を利用したパッケージの作製の結果である。

具体的には、図２Ｃは、スタンピング加工を使用してリードフレームにいくつかの形状を付与することを示している。スタンピング加工を用いて形成される形状の１つは、ダイパッドとピンの一方もしくは両方の端の窪みである。具体的には、図２Ｃは、ダイパッド２０４の下面の外周にある窪み２０４ａを示している。また図２Ｃは、ダイパッドに隣接するピンの端にある窪み２０８ａも示している。続く封入工程の間にパッケージボディのプラスチック成形を受けることで、スタンピング加工された窪み２０４ａと２０８ａはパッケージのボディとダイパッドとピンそれぞれの間の機械的噛み合わせを強める役割を果たす。

スタンピング加工を用いて形成される図２Ｃで示された別のリードフレーム形状は、ダイパッド２０４の水平面の上方のピン２０８の一部２０８ｂの持ち上げられた部分である。ダイパッド２０４に最も近いピン２０８の一部２０８ｂのこの隆起は、ピンをパッケージのボディの深くまで貫通させ、パッケージボディの封入中のプラスチック成形内部でピンを物理的に固定する役割を果たす。このピンの一部の隆起は、結合構造体の両端をほぼ同じ高さに配置することで、結合構造体にかかる応力を緩和する。

実施形態のいくつかによれば、スタンピング製法はこのピンの一部２０８aをダイパッド２０４の表面から高さＺまで押し上げる。このとき、Ｚはダイパッド上に支持されるダイと、ダイとダイパッドの間の伝導性接着材料との予定される厚さにほぼ一致する。

図２Ｃのスタンピング加工中にリードフレームに付与することができるさらに別の形状としては、ピン２０８の中央部２０８ｃに付与された複雑な横断面外形がある。具体的には、図２ＣＡは、ピン２０８の中央部２０８ｂを図２ＣのＡ−Ａ’断面から見た図を示している。図２ＣＢは、ピン２０８の一部を図２ＣのＢ−Ｂ断面から見た図を示している。

図２ＣＡ−ＣＢの特定の実施形態では、中央のピンの一部２０８ｂは面取り型外形を示し、ピンの他の部分の側面の垂直配置に対して角度を成すように側面が配置されている。この実施形態では、本発明の実施形態によってスタンピング加工を用いてリードフレームに付与された複雑な横断面外形が、パッケージのプラスチックボディ内部でピンの機械的噛み合わせを強めている。そして、スタンピング加工された横断面は、ピンが周囲の成形材料に対して広い表面を与えることを可能にし、それによりリードフレームとパッケージボディの間の機械的噛み合わせはさらに強まることになる。さらに、複雑なスタンピング加工された横断面外形は、続くシンギュレーション工程の間、ピンが物理的応力をよりよく緩和することを可能にし、そしてピンとプラスチックパッケージボディの間の境界面の損傷を防ぐ。

図２ＣＡは、複雑な横断面外形を面取り型として示しているが、これは本発明にとって必須というわけではない。別の実施形態では、スタンピング加工を用いて付与される横断面外形は、図２ＣＣで示すように、砂時計型やＴ字型、Ｈ字型、角張ったもしくは曲がった凹型もしくは凸型であってもよい。

図２Ｃのスタンピング加工を用いて形成される様々な形状は必ずしも１回のスタンピング加工工程によって作られる必要はない。スタンピング加工された形状を作るために、異なった条件下で行われる１つ以上の独立したスタンピング加工インパクトを用いてもよい。

図２Ｄは、本発明の実施形態による、スタンピング後電気めっき加工の略図である。具体的には、電気めっきされる材料２２２は、リードフレームの特定の領域に選択的に形成される。

また、電気めっきされる材料２２２は、ダイを受けることを予定されるダイパッド２０４のダイ取付部２０４ｂ上に形成される。ダイパッドによって支持される予定のダイがダイパッドの下面と電気的接触する部分において、被電気めっき材料２２２は銀（Ａｇ）を含んでいるだろう。

ダイパッド２０４に隣接するピン２０８の持ち上げられた部分２０８ａの端にも被電気めっき材料が存在する。以下で詳述されるように、これらの被電気めっき領域は支持されるダイの上表面から電気伝導性のボンドワイヤやボンドリボン、ボンドクリップを受けることを予定されている。

被電気めっき材料２２２の組成は、被電気めっき材料が接触するであろうボンドワイヤ／リボン／クリップの組成によって指定される。以下の表は異なる条件下での被電気めっき材料のリストを示している。

図２Ｅは、本製法の次の工程を示している。この工程では、電気めっきされたリードフレームが酸化環境２２４に暴露される。この暴露の結果、電気めっきされていないリードフレームの一部は酸化され「ブラウンオキサイド」２２６を形成する。下記のように、ブラウンオキサイド２２６はパッケージの続く工程で有用な性質を示す。特に、ダイ取付面２０４ｂの周りに境界線をなすブラウンオキサイド防止帯２２６ａの形成は有用である。

図２Ｆは次の工程を示している。この工程では、その下面２１２ａに既に軟質はんだなどの電気伝導性接着材料２１０が塗布されているダイ２１２を設けている。 この工程は、従来の製法の図１Ｄで示されているダイ取付面上への電気伝導性接着材料の選択的溶着の必要性を除去する。

図２Ｇは、次の工程を示している。この工程では電気伝導性接着材料２１０を有するダイ２１２がダイパッド２０４のダイ取付面２０４ａに対して配置されている。この工程では、ブラウンオキサイド防止帯２２６の存在は、ダイ取付面の境界を越えての軟質はんだ材料の流出を抑えることを確実なものにしている。具体的には、ブラウンオキサイドの粗さと湿っていないという性質が軟質はんだが広がることを阻止する。

図２Ｋで示されるパッケージシンギュレーション加工の間、ピン２０８は、パンチングブレードが金属を貫いて移動する際、著しい物理的負荷に曝される。しかし、このスライシング加工の間、図２ＣＡで示されるピンの面取り型の横断面外形によって与えられる角度の付いた縁は、プラスチックボディ材料内部でのピンの機械的噛み合わせを強める役割を果たし、ピンとパッケージボディの間の境界面に掛かる物理的負荷を減らす。

図２Ｋのパッケージシンギュレーション加工は、ピンの一部２０８の露出表面２０８ｄとダイパッド２０４の露出表面２０４ｄを有するパッケージ２２０をブラウンオキサイドが剥ぎ取られた状態のままにしておき、下部のプリント回路（ＰＣ）基板（ここでは図示しない）にはんだ付けするための準備をする。

上記で示した特定の実施形態では１つのダイを収容するパッケージの作成を説明しているが、本発明はそのようなパッケージに制限されない。本発明による代替実施形態を使用して、２つ、３つ、もしくはそれ以上の数のダイを収容するパッケージを形成することもできる。

図３は、本発明の実施形態によるパッケージを作成するための製法の略流れ図を示している。製法３００の１番目の工程３０２では、伝導性材料の連続平面ロールが設けられる。

製法３００の２番目の工程３０４では、穴を完全に打ち抜いて金属ロールから材料を取り除き、それによってダイパッドとピンのパターンを画定する。

３番目の工程３０６では、パターン化された金属ロールは、１回以上のスタンピング加工の対象となり、パッケージのピンとダイパッドの一部に形状が作られる。上記で詳述したように、そのような形状の実施例は、ダイパッドの下面の窪みやピンの一部が示す面取り型の横断面外形、隆起したピンの一部を含む。

４番目の工程３０８では、リードフレームの一部が適切な金属で選択的に電気めっきされてもよい。そのような被電気めっき領域の実施例は、他端がダイに接続されているワイヤやリボン、クリップなどの結合構造体の端を受けることを予定されるダイ取付面やピンの隆起した一部を含む。

５番目の工程３１０では、スタンピング加工されたリードフレームが酸化環境に暴露される。この酸化環境への暴露の結果、リードフレーム表面の暴露された全部分の上にブラウンオキサイドが形成される。前述したように、この酸化は望ましくはダイ取付面の周りに境界線をなすオキサイド防止帯の形成を誘起する。

６番目の工程３１２では、ピンとダイパッドの下面のブラウンオキサイドが取り除かれてもよい。実施形態のいくつかでは、このオキサイドの除去は、リードフレームの底面を物理的に擦り合わせることで達成される。別の実施形態では、このオキサイドの除去はケミカルエッチング環境に暴露することで達成される。

前記のオキサイド除去工程は、図３で示すように、酸化工程の直後に存在する。しかし、別の実施形態では、オキサイド除去工程を製法の後の方、例えば、封入工程の後に置いてもよい。

７番目の工程３１４では、ダイがダイ取付面に取り付けられる。実施形態のいくつかでは、このダイ取付工程は、ダイパッドのダイ取付面への電気伝導性接着材料の前適用を含んでいてもよい。背面に既に電気伝導性接着材料が塗布されたダイを、代替実施形態では利用してもよい。

８番目の工程３１６では、１つもしくは複数の適切な結合構造体が、ダイと適切なピンの表面の間に取り付けられる。この表面は電気めっきされていてもよい。前述したように、結合構造体は伝導性のクリップ、ワイヤ、もしくはリボンであってもよい。

９番目の工程３１８では、ダイと結合構造体、ピンとダイパッドの一部がプラスチック形成材料の内部に封入され、パッケージのボディを形成する。この工程の間、ダイパッドとピンはもとの金属ロールの周囲の金属マトリックスに固定されたままとなっている。

１０番目の工程３２０では、金属をパンチング加工して貫くことで周囲の金属マトリックスから個別のパッケージがシンギュレーションされる。このシンギュレーション加工の間、スタンピング加工によってピンに付与された面取り型もしくは他の複雑な横断面外形は、パッケージボディ内部のピンの機械的噛み合わせを強めることができ、そして金属の剪断の結果生じる物理的応力をピンが和らげることを可能とする。

追加の工程（図示せず）では、パッケージがはんだを利用して下部のプリント回路基板に取り付られてもよい。前記の擦り合わせによるブラウンオキダイドの除去は、この工程の効率を促進することができる。

上述した製法は本発明の実施形態の１つを現しているにすぎない。別の実施形態では、工程のいくつかを省略したり、追加の工程を含んだり、ここで示された以外の特別な順番で工程を実行したりしてもよい。

例えば、選択的電気めっき工程は不要であり、実施形態のいくつかによれば結合している構造体は、電気めっきされた形状の代わりにロールの剥き出しの金属と接続されていてもよい。さらに、本発明では結合クリップは不要であり、実施形態のいくつかでは、ダイの上面の１つもしくは複数の接点と電気的結合をなす結合リボンやワイヤのみを用いることができる。

本発明による実施形態は、従来のパッケージ作製法に勝りうる数々の利点を提供する。特に、マーキング加工と部分的エッチング加工によりリードフレーム上に凹凸形状を形成する複雑で実現困難な工程を必要としないことで、本発明による実施形態はコスト削減を可能とする。

図１Ｂと図２Ｂを比較することで、本発明の実施形態では、大きなダイを支持するために利用できる大きなダイパッド面は提供されないという特徴が示される。具体的には、リードフレーム上の形状は、金属ロールの材料を完全に取り除くわけではないスタンピング加工を用いて形成される。そこで、エッチング加工されたパッケージなどにおいてダイパッドとピンの間で同じ横スペースＢを維持するため、本発明の実施形態では、スタンピング加工された金属に適合させるために僅かに短い幅（Ａに対してＡ’）を有するダイパッドを利用することができる。

しかし、本発明の実施形態による製法の様々な他の態様は、ダイパッドとダイのサイズが従来より小さいことを相殺する役割を果たす。例えば、ダイ取付面周りに境界線をなすブラウンオキサイド防止帯の形成は、ダイ取付加工の間の電気伝導性接着材料の流出を効果的に抑制する。そしてこれは今度は、流出した材料がダイ取付面の外の領域に望ましくない影響を与えることを避けるように配置されなければならないダイパッドの外周面の減少を可能にする。

さらに、実施形態のいくつかは、ボンドワイヤの代わりにクリップの使用を含む。このようなボンドクリップの使用は、ダイの接触点と周囲のピンとの間の電気的結合の抵抗を減少することを可能にする。そしてこれは今度は、大きなダイに匹敵するパフォーマンスを有する従来より小さなダイの使用を可能にする。

同様に選択的電気めっきの使用は、ダイの接触点と周囲のピンとの間の電気的結合の抵抗を減少することを可能にする。またこれは、大きなダイに匹敵するパフォーマンスを示す従来より小さなダイを可能にする。

上記の図は典型的な実施形態について示しており、本発明はこうした特定の実施形態に制限されない。例えば、上記の図はスタンピング加工を用いて形成された窪み型の形状を有するダイパッドを示しているが、このことは本発明にとって必須ではない。他の実施形態によれば、ダイパッドは、スタンピング加工を用いて形成された隆起した形状、例えば、ダイパッドの外周の隆起した形状など、を有しているかもしれない。

さらに、上記の特定の実施形態は、スタンピング加工によって持ち上げられたダイパッドに隣接するピンの一部を含んでいるが、本発明はこの手法に制限されない。代替実施形態によれば、ダイパッドから離れた位置にあるピンの一部は、スタンピング加工を用いて下向きに傾斜させてもよいが、これはパッケージボディの封入に続くダイパッド底面の露出がない実施形態を与える。

さらに、上図は、１つのダイを収容するように形成されているパッケージの実施形態について記述しているが、これは本発明に必須ではない。本発明によるパッケージの代替実施形態では２つ以上のダイを収容するような形状にできる。

例えば、図４Ａ−Ｂは、３つの異なるダイを収容するＱＦＮ（ｑｕａｄ ｆｌａｔ ｎｏ−ｌｅａｄ）パッケージの実施形態の異なる視点からの図を示している。具体的には、図４Ａは、ＱＦＮパッケージのみのリードフレーム４０３の斜視図を示している。図４Ｂは、図４Ａのパッケージ全体４２０の平面図を示しており、そこに収容されたダイとそこへ接続された結合構造体を含み、プラスチックパッケージボディの外形が図示されている。

図４Ａ−４Ｂの特定の実施形態のリードフレーム４０３は、厚さ約６−１０ミルの間の銅ロールから形成される。ピン４０８は約０．２５ｍｍ以上の幅を有している。ピンの間の間隔幅は約０．５ｍｍ以上である。

具体的には、パッケージ４２０のスタンピング加工されたエンドフレーム４０３は、３つのダイパッド４０４、４０７および４０９を具備し、これらはそれぞれ１番目のＭＯＳＦＥＴダイ４１２、２番目のＭＯＳＦＥＴダイ４５５そしてＩＣ（集積回路）ダイ４６０を支持している。ダイパッド４０４は３つの中では最も大きく、ＭＯＳＦＥＴダイ４１２を支持するように形状が決められている長いダイ取付面４０４ａを有している。

パッケージのピンは、１番目のＭＯＳＦＥＴダイ４１２の３つの離れた部分に接触点を提供している。具体的には、一群のピンＮｏ．２１−２７は、クリップ４５０を介して、ダイ４１２の上表面に配置された電源接触と低抵抗で連絡している。ピン１６、２０および２８−３１はダイパッド４０４とつながっており、そのため、ダイの下面での接触点を通してＭＯＳＦＥＴのドレインとの低抵抗な電気的連絡を与える。ＭＯＳＦＥＴのゲートは、ボンドワイヤ４５２を通してＩＣ（集積回路）ダイ４０９の接触点と電気的連絡がある。

同様にパッケージ４２０のピンは、２番目のＭＯＦＳＥＴダイ４５５の３つの離れた部分と接触している。具体的には、一群のピンＮｏ．３４−３６は、クリップ４５０を介して、ダイ４５５の上表面に配置された電源接触と低抵抗で連絡している。ピン１−２、４および３３はダイパッド４０７とつながっており、そのため、ダイの下面での接触点を通してＭＯＳＦＥＴのドレインとの低抵抗な電気的連絡を与える。ＭＯＳＦＥＴのゲートは、ボンドワイヤ４５２を通してピン３と電気的連絡がある。

ここで記載したＭＯＦＳＥＴダイとは異なり、ＩＣダイ４６０はその上表面に数多くの接触点を持つことを特徴としている。こうした数々の接触点は以下の番号のピンと電気的連絡がある：５、７−９、１１−１３、１５および１７−１８。

ＩＣダイ４６０は、その下面に電気的接触を有しているかも知れないし、有していないかも知れない。もし電気的接触を有しているなら、ダイパッド４０９とつながっているピン６、１０および１４は、下面が接触する部分との低電気抵抗連絡を提供する。

図４Ａ−４ＢのＱＦＮパッケージ４２０の複数ダイの実施形態は、１つのダイパッケージのスタンピング加工された形状を含む。具体的には、ダイパッドは、破線で示したように窪み４０４ａ、４０７ａおよび４０９ａをそれぞれ含む。これらの窪みは、スタンピング加工を用いて形成され、プラスチック成形材料の封入材とダイパッドの機械的噛み合わせを提供することを助ける。

図４Ａ−４ＢのＱＦＮパッケージ４２０の複数ダイの実施形態の別の形状は、プラスチックパッケージボディのすぐ内側に位置するピン４０８の一部の面取り型の横断面外形４０８ｃである。上記のように、これらの面取り型の横断面外形は、パッケージボディ周囲の成形部との機械的噛み合わせを強める役割を果たし、そしてプラスチック成形との接触点でのピンの表面積を増加させる。さらに、ピンの側面の角度の付いた幾何学的配置は、シンギュレーション時のパンチング加工中のパッケージ内部の応力を減らす役割を果たす。

図４Ａ−４ＢのＱＦＮパッケージ４２０の複数ダイの実施形態のまた異なった形状は、ダイパッドの水平面の上方のピンの一部が隆起したものである。具体的には、作成の途中でピンの一部をスタンピング加工によって屈曲させて、それらにダイパッドに隣接する傾斜部４０８ａと対応する隆起部４０８ｂを付与する。上記のように、こうした外形は、ピンがパッケージのプラスチック成形内部にしっかりと固定して埋め込まれたままになることを保証する役割を果たす。また隆起したピンの外形は、ダイパッドによって支持される予定のダイの上表面と同じ高さにピンの表面を配置することで、結合構造体での応力を和らげる役割を果たす。

上記のように、ＱＦＮパッケージ４２０の複数ダイの実施形態は、その背面に電気的接触を有してもよいし、有さなくてもよいＩＣダイを含む。こうしたＩＣダイは、ＭＯＳＦＥＴのような他のダイと同じだけの熱を産生することを予定されてはいないだろう。従って、エポキシ樹脂製のダイ取付フィルムを、ＩＣダイをダイパッドへ接着するために使用してもよい。こうしたエポキシ樹脂製フィルムは、固体として形成されてもよいので、ダイ取付工程中に流出したり広がったりしないことが期待されるだろう。従って、パッケージが１つのＩＣダイのみを収容するように作成される本発明の実施形態においては、ラッピングの前のブラウンオキサイド防止帯の形成は、必ずしも必要としなくてもよい。

上述の実施形態は、面取り型の横断面外形をピンの一部に付与するためのスタンピング加工の使用を例示しているが、この特定の横断面外形は、本発明の実施形態に必須というわけではない。代替実施形態によれば、本発明を超えない範囲で、スタンピング加工は、ピンに他の横断面外形を与えることができる。こうした他の横断面外形の実施例は、砂時計型、角度の付いたもしくは湾曲した凹型、角度の付いたもしくは湾曲した凸型、もしくは鋸歯型などを含むが、これらに限定されるものではない。

従来のパッケージ作製工程の間、ダイパッドはタイバー構造体を利用してロールの周囲の金属に固定されていてもよい。こうした従来のタイバー構造体は、ダイ取付および封入の工程の間ダイパッドを安定させ、パッケージシンギュレーションの間に切断される。

本発明による実施形態の１つの利点は、タイバー構造体の必要性を免じることである。具体的には、図４Ａ−Ｂの実施形態は、タイバー構造やそこで切断された部分を含まない。特に、シンギュレーション工程に先だって、それぞれのダイパッドは、金属マトリックスの周囲の一部とつながっているであろう、少なくとも２つのつながっていないピンによって、周囲の金属フレームに接続されている。こうしたつながっているピンの一部は、タイバー役として働き、ダイパッドを物理的に安定させ、シンギュレーション工程前のリードフレームの物理的一体性を保証する。

タイバーの無いことは様々な利点を与える。利点の１つは、パッケージの隅に従来より多くの面を有し、それにより従来より多くのピンを配置できることである。別の利点は、パッケージ表面にタイバーの暴露部品が存在しないことである。

図４Ｂの実施形態はタイバーを欠き非ＩＣダイと連絡するための一群のつながっていないピンを含むリードフレームを示しているが、これは本発明に必須ではない。図５は本発明の別の実施形態によるリードフレームを示す略平面図であり、図５Ａは、図５をＡ−Ａ’線から見た略断面図である。

図５−５Ａの実施形態は、ダイパッド５０６の隅と一体化したタイバー５０２を有するリードフレーム５００を示している。ダイパッド５０６の下面に位置するコイニングされた窪み５０８は、封入の際パッケージのプラスチック成形と噛み合うように設計されている。

図５Ｂは、図５のリードフレーム上のダイとボンドワイヤの位置を示す略平面図である。図５Ｂで示されているように、この実施形態の極めて多くの排他的に単独である個別のピン５１０は、ダイパッドの上に支持されている、マイクロプロセッサーのように複雑なＩＣダイの上表面に存在する無数の接触点とボンドワイヤを通して連絡するために適切である。

上記で明確に記載した以外の形状の型を、本発明の代替実施形態によるコイニングを用いたリードフレーム上に形成することができる。例えば、図６は、１つのダイを支持する、本発明のさらに別の実施形態によるリードフレームを示す略平面図である。図６Ａは、ダイを欠く図６をＡ−Ａ’線から見た略断面図である。

図６−６Ａの実施形態は、ダイパッド領域６０４の外周においてスタンピング加工やコイニング加工を用いて形成された多数の穴６０２を含むリードフレーム６００を示している。穴６０２は、封入工程の間、プラスチック成形の貫通を許可し、そこにおいてリードフレームの追加の機械的噛み合わせを提供する。

さらに、穴６０２は、ダウン・ボンディングのために（ダイからダイパッドの縁にかけての）リム／ランウェイ面６０６を隔離し維持する役割を果たす。特に穴の存在は、ダイ取付工程の間のダイ取付材料の望まざる流出や横溢を阻止する役割を果たす。例えば、ダイパッドが全幅５．１ｍｍである実施形態では、穴は幅０．２ｍｍであってもよく、また０．２ｍｍの距離ほどダイパッドの縁から離れていてもよく、このようにしてダウンボンド・ランウェイが形成される。

本発明の実施形態によるリードフレームは、コイニング加工を用いて形成される複数の形状を兼ね備えていても良い。例えば、図６Ａ−Ｂに示されているリードフレームは、コイニング加工された穴とコイニング加工を用いて形成された持ち上げられた部分と横断面外形を有するピンとを特徴としている。

コイニング加工された複数の形状を有するリードフレームのさらなる実施例として、図７Ａは本発明のリードフレームの別の実施形態の略断面図である。図７Ｂは、支持されているダイを含む図７Ａのリードフレームの一部の拡大平面図を示している図７Ｃは、支持されたダイを含む図７ＢのリードフレームをＣ−Ｃ’線から見た拡大断面図を示している。

具体的には、図７Ａ−Ｃの実施形態のリードフレーム７００は、ダイパッドの外周の下面のコイニング加工された窪み７０２と、ダイパッド領域の外周でコイニング加工を用いて形成された複数の穴７０４の両方を含む。穴７０４の位置は、支持されたダイからダウンボンド・ワイヤを受けるよう形状を規定されたダウンボンド・ランウェイ領域７０６を画定し、穴によってダイはダイ取付材料の横溢から守られる。

上記は、具体的な実施形態を十分に説明したものであるが、様々な改変、代替構造および等価物を使用することもできる。したがって、上記説明および例示は、添付の請求の範囲によって画定される本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。

Claims (37)

1. 半導体素子のためのパッケージを作製する製法であって、
   金属層を設ける工程と、
   ダイパッドと複数のピンを画定するために前記金属層をパンチング加工によって貫いて穴のパターンをなす工程と、
   形状を作るために前記金属層の一部をスタンピング加工する工程と、
   パッケージボディ内部に前記形状の少なくとも一部を封入する工程と、
   を含む製法。
2. 前記スタンピング加工がダイパッドの一部もしくはピンの一部に窪みを形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の製法。
3. 前記スタンピング加工によってピンの一部を前記ダイパッドの水平面の上方に持ち上げることを特徴とする、請求項１に記載の製法。
4. 前記スタンピング加工によってピンに、正方形や長方形を除く複雑な横断面外形を付与することを特徴とする、請求項１に記載の製法。
5. 前記複雑な横断面外形によって前記パッケージボディ内部のピンを機械的に噛み合わせることを特徴とする、請求項４に記載の製法。
6. 前記複雑な横断面外形が、面取り型、砂時計型、Ｔ字型、Ｉ字型、凹型、凸型、もしくは鋸歯型から選択される、請求項４に記載の製法。
7. 前記スタンピング加工によって前記ダイパッドの外周に隣接した穴を作ることを特徴とする、請求項１に記載の製法。
8. ダウンボンド・ランウェイ領域が前記ダイパッドの穴と縁の間に画定されることを特徴とする、請求項７に記載の製法。
9. 前記パンチング加工によって０．１５ｍｍ以上の幅を示す複数のピンを作ることを特徴とする、請求項１に記載の製法。
10. 前記パンチング加工によって０．４ｍｍ以上の間隔幅を有する複数のピンを作ることを特徴とする、請求項１に記載の製法。
11. 前記金属層を設ける工程が銅ロールを設ける工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載の製法。
12. 前記銅ロールを設ける工程が約０．００４〜０．０２０インチの間の厚さを有する銅ロールを設ける工程を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の製法。
13. 前記ピンの一部に電気めっきを施す工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の製法。
14. 前記ダイパッドのダイ取付部に電気めっきを施す工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１３に記載の製法。
15. ダイ取付面の周囲に防止帯を形成するために電気めっきされた前記ダイパッドを酸化する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載の製法。
16. 電気伝導性接着材料を用いてダイを前記ダイパッドに取付る工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の製法。
17. 前記電気伝導性接着材料を前記ダイの裏側に前塗布することを特徴とする、請求項１６に記載の製法。
18. 前記ダイの取付に先立って前記電気伝導性接着材料を前記ダイパッドに塗布することを特徴とする、請求項１６に記載の製法。
19. 前記電気伝導性接着材料の延展がオキサイド防止帯によって抑えられることを特徴とする、請求項１６に記載の製法。
20. 電気伝導性のクリップを前記ダイ上の接触点とピンとの間に設ける工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の製法。
21. 前記パンチング加工によって周囲の金属ロールの直交する部分およびダイパッドと一体になった少なくとも２つのピンを作ることを特徴とする、請求項１に記載の製法。
22. 裏側にスタンピング加工による窪みを有するダイパッドと、
    前記ダイパッドによって支持されるダイと、
    結合構造体を通して前記ダイと電気的連絡をなすように形状を決められた複数のピンと、
    前記ダイと前記結合構造体および、前記ピンとスタンピング加工された窪みの少なくとも一部を封入しているプラスチックパッケージボディと、
    を具備する半導体素子パッケージ。
23. 前記ダイパッドの厚さが約４−２０ミル、前記複数のピンの幅が最小約０．１５ｍｍ、間隔幅が最小約０．４ｍｍであることを特徴とする、請求項２２に記載の半導体素子パッケージ。
24. ダイパッドと、
    前記ダイパッドによって支持されるダイと、
    結合構造体を通して前記ダイと電気的連絡をなすように形状を決められたピンであって、スタンピング加工によって形成された持ち上げられた部分を有する前記ダイパッドに隣接するピンと、
    前記ダイと前記結合構造体および、前記ピンの持ち上げられた部分と前記ダイパッドの少なくとも一部を封入しているプラスチックパッケージボディと、
    を具備する半導体素子パッケージ。
25. 前記持ち上げられた部分の高さが前記ダイの厚さと一致することを特徴とする、請求項２４に記載の半導体素子パッケージ。
26. 前記ダイパッドの厚さが約４−２０ミル、複数のピンの幅が最小０．１５ｍｍ、間隔幅が最小約０．４ｍｍであることを特徴とする、請求項２４に記載の半導体素子パッケージ。
27. ダイパッドと、
    前記ダイパッドによって支持されるダイと、
    結合構造体を通して前記ダイと電気的連絡をなすように形状を決められたピンであって、スタンピング加工によって形成された複雑な横断面外形を持つ部分を有するピンと、
    前記ダイと前記結合構造体および、前記ピンの複雑な横断面外形と前記ダイパッドの少なくとも一部を封入しているプラスチックパッケージボディと、
    を具備する半導体素子パッケージ。
28. 前記ダイパッドの厚さが約４−２０ミル、複数のピンの幅が最小約０．１５ｍｍ、間隔幅が最小約０．４ｍｍであることを特徴とする、請求項２７に記載の半導体素子パッケージ。
29. 前記複雑な横断面外形が、面取り型、凹型、凸型、砂時計型、Ｔ字型、Ｉ字型、もしくは鋸歯型から選択される、請求項２７に記載の半導体素子パッケージ。
30. ダイパッドと、
    前記ダイパッドによって支持されるダイと、
    結合構造体を通して前記ダイと電気的連絡をなすように形状を決められたピンであって、前記ダイパッドに隣接する部分にスタンピング加工によって形成された窪みを有するピンと、
    前記ダイと前記結合構造体および、前記ピンの持ち上げられた部分と前記ダイパッドの少なくとも一部を封入しているプラスチックパッケージボディと、
    を具備する半導体素子パッケージ。
31. 前記ダイパッドの厚さが約４−２０ミル、複数のピンの幅が最小約０．１５ｍｍ、間隔幅が最小約０．４ｍｍであることを特徴とする、請求項３０に記載の半導体素子パッケージ。
32. リードフレームであって、
    ダイパッドと、
    ダイパッドと一体になった１番目のピンと、
    ダイパッドと一体ではなく、スタンピング加工による隆起した形状を具備する２番目のピンと、を具備するリードフレームと、
    前記ダイパッドの上に支持されたダイと、
    第１端がダイと第２端が前記２番目のピンと電気的接触を有する結合ワイヤと、
    前記ダイと前記結合ワイヤ、前記隆起した形状を封入するプラスチックパッケージボディと、
    を具備する半導体素子パッケージ。
33. 前記２番目のピンの一部がスタンピング加工によって作られた複雑な横断面外形を示すことを特徴とする、請求項３２に記載の半導体素子パッケージ。
34. シンギュレーションに先立って前記ダイパッドを安定させるために形状を決められた少なくとも２つの一体化したピンを前記ダイパッドが具備することを特徴とする、タイバー構造を持たない、請求項３２に記載の半導体素子パッケージ。
35. 前記隆起した形状の高さが前記ダイの厚さと一致することを特徴とする、請求項３２に記載の半導体素子パッケージ。
36. タイバー構造の使用を避けるように、シンギュレーション工程に先立ってダイパッドを安定させるために、周囲のフレームと一体になった少なくとも２つの一体化したピンを持つダイパッドを設ける工程を含むパッケージ製造法。
37. ダイパッドと、
    前記ダイパッドによって支持されるダイと、
    前記ダイパッドの穴と縁の間に位置するダウンボンド・ランウェイ領域を画定するために前記ダイパッドの外周にスタンピング加工によって形成された穴と、
    第１端が前記ダイの接触点と電気的連絡を有し、第２端が前記ダウンボンド・ランウェイ領域と電気的連絡を有する結合ワイヤと、
    を具備する半導体素子パッケージ。

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