JP2012186207A - リードフレーム、それを用いた半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】吊りリードに対する押し抜き加工時に生じるダメージを低減して、封止樹脂材の欠け及び封止樹脂材と吊りリードとの界面剥離の発生を防止できるようにする。
【解決手段】リードフレーム１は、ダイパッド２と、該ダイパッド２と接続された吊りリード３と、ダイパッド２と間隔をおいて配置された複数のリード５とを有している。吊りリード３には、封止樹脂材を成型する際の成型領域６Ａの境界部分及び吊りリード３の切断位置３ａを含む領域に薄肉部３Ａが設けられている。
【選択図】図１
【解決手段】リードフレーム１は、ダイパッド２と、該ダイパッド２と接続された吊りリード３と、ダイパッド２と間隔をおいて配置された複数のリード５とを有している。吊りリード３には、封止樹脂材を成型する際の成型領域６Ａの境界部分及び吊りリード３の切断位置３ａを含む領域に薄肉部３Ａが設けられている。
【選択図】図１
Description
本発明は、リードフレームと、それを用いた樹脂封止型の半導体装置及びその製造方法に関する。
近年、半導体装置のパッケージとして、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔ−ｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）又はＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−Ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ）等の、外部接続端子として複数のリードを用いた表面実装型のパッケージがもっとも広く普及している。
以下、従来の半導体装置について図７〜図９を参照しながら説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、一般に、リードフレーム１０１は、鉄又は銅を主成分とする合金からなる金属板から、エッチング又はプレス加工によって所望のパターンが形成される。リードフレーム１０１に形成されるパターンは、上面に半導体チップ１０９を搭載する平坦なダイパッド１０２と、該ダイパッド１０２を保持する吊りリード１０３と、ダイパッド１０２の周囲と間隔をおき且つ放射状に延びる複数のリード１０５とからなり、図示していない周囲の枠部（フレーム）と一体に形成されている。
次に、リードフレーム１０１を用いた半導体装置１１８の構成について説明する。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ダイパッド１０２の上には、固着材１１０により半導体チップ１０９が固着されている。また、半導体チップ１０９の上面には複数の電極パッド１１５が形成されており、各電極パッド１１５と各リード１０５とは、金又は銅等からなる金属細線１１１によってそれぞれ電気的に接続されている。さらに、吊りリード１０３を含む各リード１０５のインナ部と、半導体チップ１０９を含むダイパッド１０９と、金属細線１１１とは、エポキシ系樹脂からなる封止樹脂材１０６によって一体に封止されている。
次に、半導体装置１１８の製造方法について説明する。
まず、銀を含む樹脂材又ははんだ材等からなる固着材１１０をダイパッド１０２の上の所定の領域に塗布し、塗布された固着材１１０の上に半導体チップ１０９を押し付けて、半導体チップ１０９をダイパッド１１０に固着する。その後、熱圧着、超音波圧着又は超音波熱圧着により、金属細線１１１の一端を半導体チップ１０９上の電極パッド１１５と接続し、他端をリード１０５と接続する。
続いて、トランスファーモールド工法等により、封止樹脂材１０６を用いて、吊りリード１０３を含む各リード１０５のインナ部、半導体チップ１０９を含むダイパッド１０９及び金属細線１１１を一体に封止する。
続いて、押し抜き加工法により、リードフレーム１０１の図示していない枠部から吊りリード１０３及び各リード１０５を切断して個片化することにより、半導体装置１１８を得る。
しかしながら、図７に示すリードフレームは、個片化工程において、吊りリード１０３を周囲の枠部から切断して分離する際に、吊りリード１０３と封止樹脂材１０６との界面に切断による力が加わるため、封止樹脂材１０６が吊りリード１０３から剥離したり、剥離の起点となったりする、いわゆる初期ダメージを与えるという問題がある。
以下、図８を用いて、この現象を詳細に説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、支持台１１３の上に半導体チップが封止された半導体装置１１８を載置する。
次に、図８（ｂ）に示すように、半導体装置１１８を支持台１１３で支持した状態で、吊りリード１０３の切断位置１０３ａにブレード１１２の側面を合わせ、ブレード１１２を上方から押し抜いて、吊りリード１０３を周囲の枠部から分離する。
このとき、吊りリード１０３には、ブレード１１２に引っ張られるように、半導体装置の下方（矢印の方向）に向かって引っ張る力が生じ、封止樹脂材１０６と吊りリード１０３の上側の界面にダメージを与える。
この問題に対して、特許文献１及び特許文献２においては、図９に示すように、封止樹脂材１０６から露出する吊りリード３の切断位置１０３ａ近傍に溝１０３ｂを設け、吊りリード１０３の強度を小さくして、押し抜き加工時の負荷を軽減することにより、封止樹脂材１０６の内部へのダメージを低減する方法が提案されている。
しかしながら、特許文献１、２に記載された従来の構造では、吊りリードの保持部としての役割を考えると、吊りリードの厚さを薄くするにも限界があり、押し抜き加工による封止樹脂材の内部へのダメージを完全に抑えることはできない。
また、近年、地球環境に配慮した環境対応型の材料の利用が進められており、封止樹脂材においては、難燃剤として添加されている有毒物質のハロゲン又はアンチモンに代えて、リン系化合物等を用いたエポキシ系樹脂材が用いられるようになってきている。これにより、機械的強度、信頼性及び耐湿性等が低下するという新たな問題が生じてきている。従って、このような環境に対応した封止樹脂材を用いた場合は、従来技術においては、押し抜き加工時に生じるダメージを起点とした封止樹脂材の欠け又は界面剥離等の発生がより生じやすくなる。
また、近年、パッケージのサイズに対するダイパットのサイズが大きくなってきているのに伴い、リードと封止樹脂材とが互いに密着する面積が小さくなってきている。このようなパッケージにおいても、従来技術においては、押し抜き加工時に生じるダメージを起点とした封止樹脂材の欠け又は界面剥離等が発生しやすくなる。
本発明は、前記の問題を解決し、吊りリードに対する押し抜き加工時に生じるダメージを低減して、封止樹脂材の欠け及び封止樹脂材と吊りリードとの界面剥離の発生を防止できるようにすることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、リードフレームを、吊りリードに封止樹脂材を成型する際の成型領域の境界部分及び切断部分を含む領域に薄肉部を設ける構成とする。
具体的に、本発明に係るリードフレームは、ダイパッドと、ダイパッドと接続された吊りリードと、ダイパッドと間隔をおいて配置されたリードとを備え、吊りリードには、封止樹脂材を成型する際の成型領域の境界部分及び吊りリードの切断部分を含む領域に薄肉部が設けられている。
本発明のリードフレームによると、吊りリードには、封止樹脂材を成型する際の成型領域の境界部分及び吊りリードの切断部分を含む領域に薄肉部が設けられているため、吊りリードを薄肉部においてその強度を低減することができる。これにより、押し抜き加工時の負荷が軽減されると共に、薄肉化したことによる吊りリードの厚さ方向の段差部によって、吊りリードに働く引っ張り力に対するアンカー（錨）効果が生じ、特に封止樹脂材と吊りリードとの上側の界面に発生する剪断方向の力が分断される。その結果、樹脂封止材の内部への影響を確実に抑制することができる。
本発明のリードフレームにおいて、薄肉部は、吊りリードの上面に形成された第１の凹部、及び吊りリードの下面に形成された第２の凹部により構成されていてもよい。
この場合に、第２の凹部は、封止樹脂材の成型領域の境界部分には形成されず、封止樹脂材から露出する部分に形成されていてもよい。
また、本発明のリードフレームにおいて、薄肉部は、吊りリードの上面に形成された凹部により構成されていてもよい。
本発明に係る半導体装置は、ダイパッド、該ダイパッドと接続された吊りリード及びダイパッドと間隔をおいて配置されたリードを有するリードフレームと、ダイパッドの上に固着された半導体チップと、半導体チップとリードとを電気的に接続する金属細線と、半導体チップ、ダイパッド、リード及び金属細線を一体に封止する封止樹脂材とを備え、吊りリードは、封止樹脂材の側面と交差する部分に薄肉部が形成され、且つ、薄肉部における封止樹脂材から露出する部分で切断されている。
本発明の半導体装置によると、吊りリードは、封止樹脂材の側面と交差する部分に薄肉部が形成され、且つ、薄肉部における封止樹脂材から露出する部分で切断されている。このため、吊りリードを薄肉部においてその強度を低減することができる。これにより、押し抜き加工時の負荷が軽減されると共に、薄肉化したことによる吊りリードの厚さ方向の段差部によって、吊りリードに働く引っ張り力に対するアンカー（錨）効果が生じ、特に封止樹脂材と吊りリードとの上側の界面に発生する剪断方向の力が分断される。その結果、樹脂封止材の内部への影響を確実に抑制することができる。
本発明の半導体装置において、薄肉部は、吊りリードの上面に形成された第１の凹部、及び吊りリードの下面に形成された第２の凹部により構成されていてもよい。
この場合に、第２の凹部は、封止樹脂材の側面と交差する部分には形成されず、封止樹脂材から露出する部分に形成されていてもよい。
また、本発明の半導体装置において、薄肉部は、吊りリードの上面に形成された凹部により構成されていてもよい。
本発明の半導体装置の製造方法は、ダイパッド、一端がフレームと接続されたリード、一端がフレームと接続され他端がダイパッドと接続され該ダイパッドを保持する吊りリードを有するリードフレームを準備する工程（ａ）と、ダイパッドの上に半導体チップを固着する工程（ｂ）と、半導体チップとリードとを金属細線により電気的に接続する工程（ｃ）と、封止樹脂材により、半導体チップ、ダイパッド、リード及び金属細線を一体に封止して成形する工程（ｄ）と、リード及び吊りリードを切断する工程（ｅ）とを備え、吊りリードの一部には、薄肉部が設けられており、工程（ｄ）において、封止樹脂材は、薄肉部の上に封止樹脂材の側面が位置するように成形し、工程（ｅ）において、吊りリードは、薄肉部における封止樹脂材の側面の外側部分で切断する。
本発明の半導体装置の製造方法によると、吊りリードの一部には、薄肉部が設けられており、封止樹脂材は、薄肉部の上に封止樹脂材の側面が位置するように成形し、吊りリードは、薄肉部における封止樹脂材の側面の外側部分で切断する。このため、吊りリードを薄肉部においてその強度を低減することができる。これにより、押し抜き加工時の負荷が軽減されると共に、薄肉化したことによる吊りリードの厚さ方向の段差部によって、吊りリードに働く引っ張り力に対するアンカー（錨）効果が生じ、特に封止樹脂材と吊りリードとの上側の界面に発生する剪断方向の力が分断される。その結果、樹脂封止材の内部への影響を確実に抑制することができる。
本発明に係るリードフレーム、それを用いた半導体装置及びその製造方法によると、吊りリードに対する押し抜き加工時に生じるダメージを低減して、封止樹脂材の欠け及び封止樹脂材と吊りリードとの界面剥離の発生を防止することができる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態について図１に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、第１の実施形態に係るリードフレーム１は、鉄（Ｆｅ）又は銅（Ｃｕ）を主成分とする合金を圧延により０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚さとした金属板からなり、エッチング又はプレス加工により所望のパターンが形成されている。
具体的には、リードフレーム１は、ダイパッド２と、該ダイパッド２の四隅を図示しない枠部によって保持する吊りリード３と、ダイパッド２の周囲に間隔をおいて配置され且つ放射状に延びる複数のリード５とにより構成される。なお、ダイパッド２、吊りリード３及びリード５は、枠部と一体に形成される。また、封止樹脂材の成型領域を符号６Ａとして示している。
第１の実施形態の特徴として、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、吊りリード３には、封止樹脂材の成型領域６Ａの境界部分及び吊りリード３の切断位置３ａを含む領域に薄肉部３Ａが設けられている。
薄肉部３Ａは、例えば、上下方向（ダイパッド２の主面に対して垂直な方向）からのプレス加工により形成される。従って、薄肉部３Ａは、吊りリード３の上側の第１の凹部４Ａと、吊りリード３の下側の第２の凹部４Ｂにより構成される。このときの薄肉部３Ａの底面４ａとその壁面４ｂとのなす角は、ほぼ直角に形成される。
以下、第１の実施形態に係るリードフレームを用いた半導体装置について図２に基づいて説明する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、半導体装置８を構成するリードフレーム１におけるダイパッド２の上には、半導体チップ９が固着材１０により固着されている。半導体チップ９の上面には、複数の電極パッド１５が形成されており、各電極パッド１５とリード５とは、金（Ａｕ）又は銅（Ｃｕ）等からなる金属細線１１によってそれぞれ電気的に接続されている。さらに、吊りリード３を含む各リード５のインナ部と、半導体チップ９を含むダイパッド９と、金属細線１１とは、エポキシ系樹脂からなる封止樹脂材６によって一体に封止されている。
次に、半導体装置８の製造方法について説明する。
まず、銀（Ａｇ）を含む樹脂材又ははんだ材等からなる固着材１０をダイパッド２の上の所定の領域に塗布し、塗布された固着材１０の上に半導体チップ９を押し付けて、半導体チップ９をダイパッド１０に固着する。その後、熱圧着、超音波圧着又は超音波熱圧着により、金属細線１１の一端を半導体チップ９上の電極パッド１５と接続し、他端をリード５と接続する。
続いて、トランスファーモールド工法等により、封止樹脂材６を用いて、吊りリード３を含む各リード５のインナ部、半導体チップ９を含むダイパッド９及び金属細線１１を一体に封止する。
続いて、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、支持台１３及びブレード１２を用いた押し抜き加工法により、リードフレーム１の図示しない枠部から吊りリード３を含む各リード５を切断して個片化することにより、半導体装置８を得る。
第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部である、押し抜き加工法による個片化工程の詳細について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、半導体装置８の底面を支持台１３で支持した状態で、吊りリード３の切断位置３ａにブレード１２の側面を位置合わせし、ブレード１２を上方から押し抜いて、吊りリード３を周囲の枠部から分離する。
このとき、図３（ｂ）に示すように、吊りリード３には、ブレード１２に引っ張られるように、半導体装置の下方（矢印の方向）に向かって引っ張る力が生じるが、本実施形態においては、吊りリード３の強度を低減した薄肉部３Ａ上で切断することにより、押し抜き加工による負荷を軽減することができる。
加えて、本実施形態においては、吊りリード３における封止樹脂材６の成型領域６Ａに跨るように薄肉部３Ａを設けている。この薄肉部３Ａにおける封止樹脂材６の内部に位置する各凹部４Ａ、４Ｂの底面４ａと壁面４ｂとの段差により、吊りリード３に働く引っ張り力に対するアンカー（錨）効果が生じる。すなわち、このアンカー効果により、封止樹脂材６と吊りリード３の上側の界面に発生するせん断方向の力を分断し、封止樹脂材６の内部への影響が大きく抑制される。
すなわち、この吊りリード３に設けた薄肉部３Ａによるアンカー効果により、封止樹脂材６と吊りリード３との界面に対するダメージが軽減される。従って、封止樹脂材６の吊りリード３との界面に生じる欠け、又は封止樹脂材６の吊りリード３からの剥離６ａの発生を防止することができる。
かりに封止樹脂材６における吊りリード３との界面から剥離６ａが発生したとしても、封止樹脂材６の内部に位置する薄肉部３Ａの底面４ａ及び壁面４ｂからなる段差によって、封止樹脂材６の内部への剥離６ａの進行を止めることができる。
以下、吊りリード３における薄肉部３Ａの断面構造の変形例を製造方法と共に説明する。
図４に示す第１変形例は、吊りリード３に設ける薄肉部３Ａをエッチングによって加工している。これにより、薄肉部３Ａの壁面４ｂの中央部が凹状に膨らむ形状を有している。この構成であっても、上記の効果を十分に発揮することができる。
図５に示す第２変形例は、吊りリード３の下面に形成される第２の凹部４Ｂが、封止樹脂材６の成型領域６Ａの境界部分には形成されず、成型領域６Ａ（封止樹脂材）から露出する部分に形成されている。この構成であっても、上記の効果を発揮することができる。
図６に示す第３変形例は、吊りリード３に設ける薄肉部３Ａを上面の第１の凹部４Ａのみで形成し、該第１の凹部４Ａが、成型領域６Ａの境界部分と吊りリード３の切断位置３ａとを跨ぐ構成であっても、上記の効果を期待できる。
なお、図５に示す第２変形例及び図６に示す第３変形例は、プレス加工による形状を示しているが、エッチング加工により同様な形状としても、同様の効果を得ることができる。
また、図１（ｂ）に示す第１の実施形態に係る吊りリード３に設けた薄肉部３Ａ及び図４〜図６に示す各変形例に係る薄肉部３Ａは、いずれも、複雑な金型又はマスクを必要とせず、簡単な加工により実現が可能である。
本発明に係るリードフレーム、それを用いた半導体装置及びその製造方法は、吊りリードに対する押し抜き加工時に生じるダメージを低減して、封止樹脂材の欠け及び封止樹脂材と吊りリードとの界面剥離の発生を防止することができ、特に、樹脂封止型のパッケージ等に有効である。また、特に、地球環境に配慮した封止樹脂材を用いた、リードと封止樹脂材との密着面積が小さい半導体装置等に有効である。
１ リードフレーム
２ ダイパッド
３ 吊りリード
３ａ 切断位置
３Ａ 薄肉部
４Ａ 第１の凹部
４Ｂ 第２の凹部
４ａ 底面
４ｂ 壁面
５ リード
６ 封止樹脂材
６Ａ 成型領域
６ａ 剥離
８ 半導体装置
９ 半導体チップ
１０ 固着材
１１ 金属細線
１２ ブレード
１３ 支持台
１５ 電極パッド
２ ダイパッド
３ 吊りリード
３ａ 切断位置
３Ａ 薄肉部
４Ａ 第１の凹部
４Ｂ 第２の凹部
４ａ 底面
４ｂ 壁面
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６ 封止樹脂材
６Ａ 成型領域
６ａ 剥離
８ 半導体装置
９ 半導体チップ
１０ 固着材
１１ 金属細線
１２ ブレード
１３ 支持台
１５ 電極パッド
Claims (9)
- ダイパッド、該ダイパッドと接続された吊りリード及び前記ダイパッドと間隔をおいて配置されたリードを有するリードフレームと、
前記ダイパッドの上に固着された半導体チップと、
前記半導体チップと前記リードとを電気的に接続する金属細線と、
前記半導体チップ、ダイパッド、リード及び金属細線を一体に封止する封止樹脂材とを備え、
前記吊りリードは、前記封止樹脂材の側面と交差する部分に薄肉部が形成され、且つ、前記薄肉部における前記封止樹脂材から露出する部分で切断されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記薄肉部は、前記吊りリードの上面に形成された第１の凹部、及び前記吊りリードの下面に形成された第２の凹部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記薄肉部は、前記吊りリードの上面に形成された凹部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記第２の凹部は、前記封止樹脂材の側面と交差する部分には形成されず、前記封止樹脂材から露出する部分に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
- ダイパッド、一端がフレームと接続されたリード、一端が前記フレームと接続され他端が前記ダイパッドと接続され該ダイパッドを保持する吊りリードを有するリードフレームを準備する工程（ａ）と、
前記ダイパッドの上に半導体チップを固着する工程（ｂ）と、
前記半導体チップと前記リードとを金属細線により電気的に接続する工程（ｃ）と、
封止樹脂材により、前記半導体チップ、ダイパッド、リード及び金属細線を一体に封止して成形する工程（ｄ）と、
前記リード及び吊りリードを切断する工程（ｅ）とを備え、
前記吊りリードの一部には、薄肉部が設けられており、
前記工程（ｄ）において、前記封止樹脂材は、前記薄肉部の上に前記封止樹脂材の側面が位置するように成形し、
前記工程（ｅ）において、前記吊りリードは、前記薄肉部における前記封止樹脂材の側面の外側部分で切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - ダイパッドと、
前記ダイパッドと接続された吊りリードと、
前記ダイパッドと間隔をおいて配置されたリードとを備え、
前記吊りリードには、封止樹脂材を成型する際の成型領域の境界部分及び前記吊りリードの切断部分を含む領域に薄肉部が設けられていることを特徴とするリードフレーム。 - 前記薄肉部は、前記吊りリードの上面に形成された第１の凹部、及び前記吊りリードの下面に形成された第２の凹部により構成されていることを特徴とする請求項６に記載のリードフレーム。
- 前記薄肉部は、前記吊りリードの上面に形成された凹部により構成されていることを特徴とする請求項６に記載のリードフレーム。
- 前記第２の凹部は、封止樹脂材の成型領域の境界部分には形成されず、前記封止樹脂材から露出する部分に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のリードフレーム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011046458A JP2012186207A (ja) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | リードフレーム、それを用いた半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011046458A JP2012186207A (ja) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | リードフレーム、それを用いた半導体装置及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012186207A true JP2012186207A (ja) | 2012-09-27 |
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ID=47016043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011046458A Withdrawn JP2012186207A (ja) | 2011-03-03 | 2011-03-03 | リードフレーム、それを用いた半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012186207A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013025542A (ja) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
-
2011
- 2011-03-03 JP JP2011046458A patent/JP2012186207A/ja not_active Withdrawn
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