JP2013175795A - リードフレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂充填時に封止樹脂が素子搭載部の裏面とモールド金型との間に流れ込んで薄バリが発生するのを防止して高い放熱効果を図ることが可能なパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置に使用するリードフレームの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体チップ１１を載せる素子搭載部１２が封止樹脂１３の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置１０に使用するリードフレーム１８の製造方法において、露出している素子搭載部１２の露出面周囲に樹脂封止時に薄バリの発生を防止する突出壁１４を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板（ヒートシンク）タイプの半導体装置に使用するリードフレームおよびリードフレームの製造方法ならびに半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置では、素子搭載部の裏面をモールド金型に押し当てて封止樹脂を充填するときに、封止樹脂が素子搭載部の裏面とモールド金型との間に流れ込み、素子搭載部の裏面側に薄バリが発生している。このため、素子搭載部の露出部の実効的な面積が減少して放熱効果が低下するという問題が生じている。
そこで、素子搭載部の外周部に素子搭載部（パッド）中央部よりも厚みの薄い薄肉部を形成して、封止樹脂の充填時に封止樹脂が薄肉部に載り易くして素子搭載部の裏面とモールド金型との間に封止樹脂が流れ込み難くしている（例えば、特許文献１参照）。また、素子搭載部の裏面側にリング状の溝を形成し、封止樹脂の充填時に素子搭載部の裏面とモールド金型との間に進入した封止樹脂をこの溝内に流入させることで、封止樹脂の注入圧力を逃がし封止樹脂が溝を越えて進入するのを防止して薄バリの発生を一定範囲内に抑え、素子搭載部の露出部の実効的な面積を確保している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−３４５４１４号公報 特開２００４−２０７７５９号公報

ここで、半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出している半導体装置用のリードフレームにおいては、素子搭載部を金型で打ち抜く際に、数μｍ（１０〜２０μｍ程度）の反りが発生し、特許文献１、２に記載された発明では、素子搭載部の裏面をモールド金型に押し当てて封止樹脂を充填するときに素子搭載部裏面の縁部側がモールド金型に対して浮き上がる。このため、封止樹脂が素子搭載部の裏面とモールド金型との間に容易に流れ込み、素子搭載部の裏面側に薄バリが発生するという問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、封止樹脂充填時に封止樹脂が素子搭載部の裏面とモールド金型との間に流れ込んで薄バリが発生するのを防止して高い放熱効果を図ることが可能なパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置に使用するリードフレームおよびリードフレームの製造方法ならびに半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るリードフレームは、半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置に使用するリードフレームにおいて、前記素子搭載部の露出面周囲に突出壁を設けている。
ここで、前記突出壁の高さは０．５〜１０μｍ、幅は５〜５０μｍの範囲であることが好ましい。

前記目的に沿う本発明に係るリードフレームの製造方法は、半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置に使用するリードフレームの製造方法において、
前記素子搭載部の成形時に、該素子搭載部を載せるダイに矩形溝を設けてパンチで前記素子搭載部を押圧することによって、前記素子搭載部の露出面周囲に突出壁を設ける。
ここで、前記突出壁の高さは０．５〜１０μｍ、幅は５〜５０μｍの範囲であることが好ましい。

本発明に係るリードフレームの製造方法において、前記リードフレームはパッドタイプの前記半導体装置に使用するものであって、前記突出壁の形成は、１）前記素子搭載部の打ち抜き形成時、２）前記素子搭載部の打ち抜き形成後の反り矯正時、３）前記素子搭載部のめっき後のディプレス加工時のいずれかの時期に行なうことができる。
本発明に係るリードフレームの製造方法において、前記リードフレームは放熱板タイプの前記半導体装置に使用するものであって、前記突出壁の形成は、１）放熱板からなる前記素子搭載部の打ち抜き時、２）前記素子搭載部の打ち抜き形成後に別工程で反り矯正を行なう時のいずれかの時期に行なうことができる。

前記目的に沿う本発明に係る半導体装置は、半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置において、露出している前記素子搭載部の露出面周囲に突出壁を設けている。
ここで、前記突出壁の高さは０．５〜１０μｍ、幅は５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。
また、前記素子搭載部は平面視して該半導体装置の中央にあって、その周囲に該素子搭載部に載った前記半導体チップの電極パッドのそれぞれにボンディングワイヤによって連結されたリードが配置されている構成とすることができる。

前記目的に沿う本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置の製造方法において、
前記素子搭載部の成形時に、該素子搭載部を載せるダイに矩形溝を設けてパンチで前記素子搭載部を押圧することによって、前記素子搭載部の露出面周囲に前記封止樹脂の進入を防止する突出壁を設ける。
ここで、前記突出壁の高さは０．５〜１０μｍ、幅は５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。

本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記半導体装置はパッドタイプであって、前記突出壁の形成は、１）前記素子搭載部の打ち抜き形成時、２）前記素子搭載部の打ち抜き形成後の反り矯正時、３）前記素子搭載部のめっき後のディプレス加工時のいずれかの時期に行なうことができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記半導体装置は放熱板タイプであって、前記突出壁の形成は、１）放熱板からなる前記素子搭載部の打ち抜き時、２）前記素子搭載部の打ち抜き形成後に別工程で反り矯正を行なう時のいずれかの時期に行なうことができる。

請求項１、２記載のリードフレーム、請求項３〜６記載のリードフレームの製造方法、請求項７〜９記載の半導体装置、請求項１０〜１３記載の半導体装置の製造方法においては、素子搭載部（パッドまたは放熱板）の裏面をモールド金型に押し当てた際に突出壁の頂部がモールド金型に当接するので、封止樹脂充填時に注入された封止樹脂をこの突出壁で堰止めて封止樹脂が素子搭載部の裏面とモールド金型との間に流れ込むのを阻止することができ、素子搭載部の裏面に封止樹脂の薄バリが発生するのを防止することが可能になる。その結果、素子搭載部の露出部の実効的な面積が確保されて、高い放熱効果を図ることが可能となる。

特に、請求項２記載のリードフレーム、請求項４記載のリードフレームの製造方法においては、突出壁の高さが０．５〜１０μｍ、幅が５〜５０μｍの範囲であるので、露出している素子搭載部に突出壁が設けられても、リードフレームの取り扱いに問題は生じない。
請求項８記載の半導体装置、請求項１１記載の半導体装置の製造方法においては、突出壁の高さが０．５〜１０μｍ、幅が５〜５０μｍの範囲であるので、露出している素子搭載部に突出壁が設けられても、半導体装置の取り扱いに問題は生じない。

請求項９記載の半導体装置においては、封止樹脂の流入を容易にして封止樹脂の充填を一様に行なうことができ、突出壁で封止樹脂を堰止めることができる。
請求項５、６記載のリードフレームの製造方法、請求項１２、１３記載の半導体装置の製造方法においては、各工程の処理内容を考慮して最適な時期に素子搭載部に突出壁を形成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。 同半導体装置に使用するリードフレームの平面図である。 同半導体装置の素子搭載部の裏面に突出壁を形成する方法を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。 同半導体装置に使用するリードフレームの平面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１０はパッドを有するタイプであって、半導体チップ１１を載せる素子搭載部（パッド）１２が封止樹脂１３の裏面から露出して、露出している素子搭載部１２の裏面（露出面）の周囲に突出壁１４が設けられている。ここで、突出壁１４の高さＨは０．５〜１０μｍ、幅Ｗは５〜５０μｍの範囲に形成されている。また、素子搭載部１２は平面視して半導体装置１０の中央にあって、その周囲に素子搭載部１２に載った半導体チップ１１の電極パッド１５のそれぞれにボンディングワイヤ１６によって連結されたリード１７が配置されている。

素子搭載部１２の裏面の周囲に突出壁１４を設けることにより、素子搭載部１２の裏面をモールド金型に押し当てた際に、突出壁１４の頂部をモールド金型に密接させることができる。これにより、封止樹脂充填時に注入された封止樹脂１３はこの突出壁１４で堰止められ、封止樹脂１３が素子搭載部１２の裏面とモールド金型との間に流れ込むのが阻止される。その結果、素子搭載部１２の裏面に封止樹脂１３の薄バリが発生するのが防止される。そして、素子搭載部１２の裏面に封止樹脂１３の薄バリが発生しないことから、素子搭載部１２裏面の露出部の実効的な面積が確保されて高い放熱効果を得ることができる。
なお、突出壁１４の高さおよび幅を規定することによって、突出壁１４が素子搭載部１２の裏面に設けられても、半導体装置１０の取り扱いに問題は生じない。

続いて、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法について説明する。
先ず、図２に示すように、リードフレーム１８を、例えば、銅等の金属シートの打ち抜きにより形成する。リードフレーム１８は、中央に配置された素子搭載部１２と、その周囲に放射状に配置された複数のリード１７と、中央の素子搭載部１２の角部を周囲から支持するサポートバー１９と、各リード１７を連結している枠部（図示せず）とを有している。

ここで、突出壁１４は、例えば、図３に示すように、素子搭載部１２の打ち抜き形成時に、素子搭載部１２を載せるダイ２０に矩形溝２１を設けてパンチガイド２２でガイドされたパンチ２３で素子搭載部１２を押圧することによって形成される。なお、矩形溝２１の深さは０．５〜１０μｍ、幅は５〜５０μｍの範囲で形成されている。その後、リードフレーム１８の素子搭載部１２にはめっき処理が施された後にディプレス加工される。

そして、リードフレーム１８の素子搭載部１２に半導体チップ１１を、例えば、銀ペースト等の金属ペーストを用いて固定する。次に、半導体チップ１１の電極パッド１５とリード１７のインナーリード部２４との間をボンディングワイヤ１６で接続する。続いて、図示しないモールド金型内に半導体チップ１１が搭載されたリードフレーム１８を配置し、素子搭載部１２の裏面の周囲に形成された突出壁１４の頂部がモールド金型の下型内面に密接するようにセットする。そして、封止樹脂（例えば、熱硬化性樹脂）１３をモールド金型内に注入し、半導体チップ１１、ボンディングワイヤ１６、およびインナーリード部２０を封止樹脂１３で封止する。ここで突出壁１４の頂部がモールド金型の下型内面に密接しているので、注入された封止樹脂１３はこの突出壁１４で堰止められ、封止樹脂１３が素子搭載部１２の裏面とモールド金型との間に流れ込むのが阻止される。封止が終了すると、リード１７を連結している枠部を除去し、リード１７のアウターリード部２５を回路基板に実装し易い形に曲げる。これによって半導体装置１０の製造が完了する。

図４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置２６は放熱板を有するタイプであって、放熱板からなる素子搭載部２７が封止樹脂１３の裏面から露出して、露出している素子搭載部２７の裏面（露出面）の周囲に突出壁２８が設けられている。ここで、突出壁２８の高さは０．５〜１０μｍ、幅は５〜５０μｍの範囲に形成されている。また、素子搭載部２７は平面視して半導体装置２６の中央にあって、その周囲に素子搭載部２７に載った半導体チップ１１の電極パッド１５のそれぞれにボンディングワイヤ２９によって連結されたリード３０が配置されている。

素子搭載部２７の裏面の周囲に突出壁２８を設けることにより、素子搭載部２７の裏面をモールド金型に押し当てた際に、突出壁２８の頂部をモールド金型に密接させることができる。これにより、封止樹脂充填時に注入された封止樹脂１３はこの突出壁２８で堰止められ、封止樹脂１３が素子搭載部２７の裏面とモールド金型との間に流れ込むのが阻止される。その結果、素子搭載部２７の裏面に封止樹脂１３の薄バリが発生するのが防止される。そして、素子搭載部２７の裏面に封止樹脂１３の薄バリが発生しないことから、素子搭載部２７の裏面の露出部の実効的な面積が確保されて高い放熱効果を得ることができる。
なお、突出壁２８の高さおよび幅を規定することによって、突出壁２８が素子搭載部２７の裏面に設けられても、半導体装置２６の取り扱いに問題は生じない

続いて、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置２６の製造方法について説明する。図５に示すように、半導体装置２６に用いるリードフレーム３１は、素子搭載部２７と、中央部に素子搭載部２７を収容する空間部３３が設けられ、空間部３３の周囲に放射状に配置された複数のリード３０、空間部３３の各隅部に先部が突出するように放射状に配置されたサポートバー３２、および各リード３０およびサポートバー３２を連結している枠部（図示せず）とを備えたリード部３４とを有している。従って、先ず、熱伝導性のよい金属（例えば、銅または銅合金）からなって比較的厚みの厚いシート材から素子搭載部２７を打ち抜きにより形成する。このとき、素子搭載部２７の各角部にはかしめ部３５を同時に形成する。なお、かしめ部３５は、素子搭載部２７を打ち抜き形成する工程とは別の工程で形成することもできる。

ここで、突出壁２８は、素子搭載部２７の打ち抜き形成時に、素子搭載部２７を載せるダイに矩形溝を設けてパンチガイドでガイドされたパンチで素子搭載部２７を押圧することによって形成される。また、突出壁２８の形成には、図３に示すパンチ機構と実質的に同様のパンチ機構を使用することができ、矩形溝２１の深さは０．５〜１０μｍ、幅は５〜５０μｍの範囲で形成されている。素子搭載部２７は打ち抜き後に必要に応じて反り矯正が行なわれ、更にめっき処理が施される。

また、銅または銅合金からなり素子搭載部２７を形成したものとは異なるシート材からリード部３４を打ち抜きにより形成する。このとき、各サポートバー３２の先部にかしめ部３５を同時に形成する。そして、リード部３４の空間部３３内に素子搭載部２７を配置して、サポートバー３２の先部のかしめ部３５と素子搭載部２７の角部のかしめ部３５とをかしめ接合する。これによって、リードフレーム３１の製作が完了する。
なお、素子搭載部２７に半導体チップ１１を固定して半導体装置２６を製造する方法は、第１の実施の形態の半導体装置１０の製造方法と実質的に同一なので、説明は省略する。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、第１の実施の半導体装置の製造方法においては、突出壁の形成を素子搭載部の打ち抜き形成時に行なったが、素子搭載部の打ち抜き形成後に反り矯正を行なう時、または素子搭載部のめっき後のディプレス加工時のいずれかの時期に行なうこともできる。
また、第２の実施の半導体装置の製造方法において、突出壁の形成を放熱板の打ち抜き形成後の反り矯正の時期に合わせて行なってもよい。
なお、放熱板タイプの半導体装置において、素子搭載部は放熱板と同じものであるほか、別の放熱材を素子搭載板の下に接合、貼着されたものも含む。
また、近年、多ピンリードフレームで多く見られるように、素子搭載部が正方形や一定の矩形を有していない場合、素子搭載部は平面視して半導体装置の中央よりずれているものもあるが、そのようなものにも本発明は適用可能である。

１０：半導体装置、１１：半導体チップ、１２：素子搭載部、１３：封止樹脂、１４：突出壁、１５：電極パッド、１６：ボンディングワイヤ、１７：リード、１８：リードフレーム、１９：サポートバー、２０：ダイ、２１：矩形溝、２２：パンチガイド、２３：パンチ、２４：インナーリード部、２５：アウターリード部、２６：半導体装置、２７：素子搭載部、２８：突出壁、２９：ボンディングワイヤ、３０：リード、３１：リードフレーム、３２：サポートバー、３３：空間部、３４：リード部、３５：かしめ部

Claims (3)

1. 半導体チップを載せる素子搭載部が封止樹脂の裏面から露出しているパッドタイプまたは放熱板タイプの半導体装置に使用するリードフレームの製造方法において、
   前記素子搭載部の成形時に、該素子搭載部を載せるダイに矩形溝を設けて、パンチガイドでガイドされたパンチで前記素子搭載部を押圧することによって、前記素子搭載部の露出面周囲に樹脂封止時に薄バリの発生を防止する矩形の突出壁を設けることを特徴とするリードフレームの製造方法。
2. 請求項１記載のリードフレームの製造方法において、前記リードフレームはパッドタイプの前記半導体装置に使用するものであって、前記突出壁の形成は、１）前記素子搭載部の打ち抜き形成時、２）前記素子搭載部の打ち抜き形成後の反り矯正時、３）前記素子搭載部のめっき後のディプレス加工時のいずれかの時期に行なわれることを特徴とするリードフレームの製造方法。
3. 請求項１記載のリードフレームの製造方法において、前記リードフレームは放熱板タイプの前記半導体装置に使用するものであって、前記突出壁の形成は、１）放熱板からなる前記素子搭載部の打ち抜き時、２）前記素子搭載部の打ち抜き形成後に別工程で反り矯正を行なう時のいずれかの時期に行なわれることを特徴とするリードフレームの製造方法。

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