JP2014116499A - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッド部とモールド樹脂の密着性を高めて、このリードフレームが使用された半導体装置の信頼性を高めるリードフレーム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】搭載する半導体素子１１より広い面積のパッド部１２を備えた半導体装置に使用するリードフレーム１０の製造方法であって、パッド部１２の表側で半導体素子１１の搭載領域１５外に第１の潰し加工によって複数条の溝１６、１７を形成する工程と、溝１６、１７の片側又は両側の土手２７を、押し金型２９によって押して第２の潰し加工を行う工程とを有し、溝１６、１７内に一側又は両側の側壁２０、２１が溝１６、１７の中央側に傾斜し、その幅が表側方向に狭くなる樹脂掛止部２４を形成する。
【選択図】図４

Description

半導体素子を搭載するパッド部（素子搭載部）を有するリードフレームにおいて、モールド樹脂との密着性を高めたリードフレーム及びその製造方法に関する。

ＩＣパッケージにおいて、パッケージの信頼性を確保するためには、パッド部とモールド樹脂の密着性が重要である。この密着性が十分でないと、パッケージ内部に剥離が発生する虞れがあり、剥離した部分を起点としてクラックが発生する可能性がある。また、パッド部にワイヤを配線しているパッケージにおいては配線部分に剥離が生じることで、ワイヤが断線する場合がある。
また、ＩＣパッケージの放熱性向上を目的として、パッド部の裏面を露出させたパッケージにおいては、パッド部抜け等の問題がある。

一方、リードフレームとモールド樹脂の接合性を確保するために、パッド部にプレス加工によって開口部に逆テーパーを有するディンプルを設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３３３９１７３号公報

しかしながら、ディンプルを上側に細くなる逆テーパーとしたので、ディンプルの開口部が狭くなり、樹脂を充填する場合に内部に空気が残り、ディンプル内へのモールド樹脂の未充填が発生することがある。これが発生すると更にパッド部とモールド樹脂の密着性が低下するという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、パッド部とモールド樹脂の密着性を高めて、このリードフレームが使用された半導体装置の信頼性を高めるリードフレーム及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るリードフレームは、搭載する半導体素子より広い面積のパッド部を備えた半導体装置に使用するリードフレームであって、
前記パッド部の表側で前記半導体素子の搭載領域外に複数条の溝が設けられ、しかも前記溝には表側方向に縮幅する樹脂掛止部が設けられている。

第１の発明に係るリードフレームにおいて、前記樹脂掛止部は前記各溝の長手方向に連続である場合の他、長手方向に隙間を有して複数設けることも可能である。

第１の発明に係るリードフレームにおいて、前記樹脂掛止部は前記溝の両側の側壁が傾斜して形成されている場合のみでなく、片側の側壁のみが溝中央方向に傾斜して形成されている場合もある。

第１の発明に係るリードフレームにおいて、両側に配置された前記溝は平行であって、隣り合う前記溝によって形成される土手は、前記パッド部の表面位置より下位置にあるのが好ましい。

第１の発明に係るリードフレームにおいて、前記溝の底部の厚みは前記パッド部の厚みの０．５〜０．９５倍の範囲であるのが好ましい。

第２の発明に係るリードフレームの製造方法は、搭載する半導体素子より広い面積のパッド部を備えた半導体装置に使用するリードフレームの製造方法であって、
前記パッド部の表側で前記半導体素子の搭載領域外に第１の潰し加工によって複数条の溝を形成する工程と、前記溝の片側又は両側の土手を、押し金型によって押して第２の潰し加工を行う工程とを有し、前記溝内に一側又は両側の側壁が前記溝の中央側に傾斜し、その幅が表側方向に狭くなる樹脂掛止部を形成する。

第２の発明に係るリードフレームの製造方法において、前記複数条の溝は前記半導体素子の側端に平行に設けられているのが好ましい。
また、以上の発明においては、前記パッド部を裏面を外部に露出させた状態で使用する場合と、前記パッド部の裏面も封止樹脂（モールド樹脂）で覆う場合があり、この場合は、パッド部の裏面にも前記した樹脂掛止部を設けることができる。

第１の発明に係るリードフレーム、及び第２の発明に係るリードフレームの製造方法においては、パッド部の表側で半導体素子の搭載領域外に複数条の溝が設けられ、しかもこの溝には表側方向に縮幅する樹脂掛止部が設けられているので、樹脂充填時には充填されるモールド樹脂が溝内に入り込み、硬化すると溝内に形成された樹脂掛止部によってロックされ、モールド樹脂とパッド部との密着性が向上する。

即ち、従来のようにディンプルを上側に細くなる逆テーパー状にした場合は、モールド樹脂によって上側開口部が閉塞されるが、第１、第２の発明では溝内を樹脂が流れて溝内に樹脂が充填されるので、流れ込む樹脂によって開口部が閉塞することがない。これによって、パッケージの信頼性が向上する。

本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造方法を示す断面図である。 同リードフレームの製造方法を示す平面図である。 同リードフレームの製造方法を示す断面図である 同リードフレームの製造方法を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの製造方法を示す断面図である。 同リードフレームの製造方法を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係るリードフレームの製造方法を示す断面図である。 同リードフレームの製造方法を示す平面図である。 本発明の第４の実施の形態に係るリードフレームの製造方法を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第５の実施の形態に係るリードフレームの製造方法を示す平面図である。 本発明の第６の実施の形態に係るリードフレームの製造方法を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の第７〜第９の実施の形態に係るリードフレームの製造方法を示す平面図及び断面図である。

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態（リードフレーム及びその製造方法）について説明する。
図４に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るリードフレーム１０は、搭載する半導体素子１１より広い面積の四角形のパッド部１２と、パッド部１２の角部に連接されて角部を周囲から支持するサポートリード１３と、パッド部１２の周囲に設けられた複数のインナーリード１４とを有している（なお、基本的な要素については、例えば、特開２０１０−４０５９５号公報記載のリードフレームと同様）。

パッド部１２内であって、その表側で、半導体素子１１の搭載領域１５の外側には、平面視して四角形の半導体素子１１の側端に隙間を有して平行に複数条（この実施の形態では２条）の平行な溝１６、１７が形成されている。この溝１６、１７の中央には、図３に示すように、溝１６、１７の深さｄより低い高さを有する土手１８が設けられている。即ち、土手１８の高さ（パッド部１２の底面からの高さ）は、パッド部１２の高さより小さい。

溝１６、１７によって形成された土手１８の長さ方向両端部を除く部分の内側壁（片側の側壁）２０、２１はそれぞれ溝１６、１７の中央方向に例えば６０〜８０度の角度で傾斜し、溝１６、１７の幅が表側方向（即ち、図３で上方向）に徐々に縮幅している。従って、両端部を除く溝１６、１７の主要部がその底部２２、２３の方向（即ち、図３において下方向）に徐々に拡幅している。これによって溝１６、１７内の長手方向に表側方向に縮幅する樹脂掛止部２４が形成される。なお、溝部１６、１７の深さｄはパッド部１２の厚みｔの好ましくは０．０５〜０．５倍程度、即ち底部２２、２３の厚みがパッド部１２の厚みｔの０．５〜０．９５倍程度となっている。

溝１６、１７の底部２２、２３の幅はリードフレーム１０、即ちパッド部１２の厚みｔの例えば０．３〜２倍程度とすることが可能であるが、このリードフレーム１０においては他の寸法比でも適用可能である。また、このリードフレーム１０は必要に応じてパッド部１２の裏面（下面）を露出させ、熱放散を良好にすることもできる。

以上の構成となったリードフレーム１０の製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１に示すように、製造途中のリードフレーム１０を下型の上に配置し、中央のパッド部１２の上で、半導体素子１１の搭載領域１５の外側４方に、少しの隙間を設けて、対となる断面長方形の押し刃２５、２６で第１の潰し加工を行い（図１、図２参照）２条の溝１６、１７を形成する。従って、溝１６、１７の間には長尺の土手２７が形成される。

次に、この土手２７を断面長方形で底が水平面となった押さえパンチ（押し金型の一例、以下同じ）２９で一定長潰して土手１８を形成する第２の潰し加工を行う。この場合の押さえパンチ２９の幅は、土手２７の幅ｗ２より十分大きくなって、更に、溝１６、１７の外側壁３０、３１の幅より小さくなっている。これによって、土手２７のみを潰して、溝１６、１７の内側壁２０、２１を傾斜させ、溝１６、１７の中央方向に傾けることができる。なお、押さえパンチ２９の長さは、溝１６、１７の幅方向長さより短くなって、溝１６、１７の両端部に未加工領域を有する。また、第２の潰し加工は、第１の潰し加工より荷重は小さくなって、押さえパンチ２９の潰し代は小さくなっている。

これによって、図３、図４に示す形状のリードフレーム１０が形成される。このリードフレーム１０の上に半導体素子１１を搭載し、ワイヤーボンディングを行い、モールド金型に入れてモールド樹脂（単に樹脂とも称する）の充填（即ち、樹脂封止）を行うと、溶けた樹脂がモールド金型の一部（即ち、ゲート）から流入し、溝１６、１７を覆うが、空気を押し出しながら溝１６、１７に徐々に侵入する。これによって、溝１６、１７の殆どが樹脂で埋まり、樹脂が硬化すると長尺の樹脂掛止部２４に樹脂が食い込んで、表側方向に縮幅したモールド樹脂と溝部１６、１７が係合し、リードフレーム１０と樹脂との接合性が増す。

続いて、図５、図６を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るリードフレーム３５及びその製造方法について説明する。なお、第１の実施の形態に係るリードフレーム１０と同一の構成要素については、同一の番号を付してその詳しい説明を省略する（以降の実施の形態についても同様）。

この実施の形態においては、パッド部１２の表側で半導体素子１１の搭載領域外に第１の潰し加工で３条（複数条の一例）の溝３６〜３８が形成され、それぞれの溝３６〜３８の間にある土手を押さえパンチ４１で押圧し（第２の潰し加工）、溝３６、３８の内側壁４３、４４を傾斜させ、溝３７の両側壁４５、４６を傾斜させて、溝３６〜３８の幅が表側方向に縮幅している。これら溝３６〜３８の底部方向に広くなった領域で、樹脂掛止部４８を形成している。

なお、この実施の形態においては、押さえパンチ４１の幅は、両側の溝３６、３８の中心間距離程度で、土手３９、４０及び溝３７を加えた幅より長くなっている。従って、押さえパンチ４１で土手３９、４０を形成した場合、形成された土手３９、４０が押さえパンチ４１の幅内に入っている。
第２の実施の形態に係るリードフレーム３５には複数条の溝３６〜３８と土手３９、４０によって形成される樹脂掛止部４８が設けられているので、樹脂とリードフレーム３５の密着性が更に向上し、信頼性の高い半導体装置を提供できる。

次に、図７、図８を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係るリードフレーム５０及びその製造方法について説明する。
この実施の形態においては、第１の潰し加工によって、２条の溝５２、５３が形成され、土手（押圧後土手５１となる）及び溝５２、５３の外側壁５５、５６の上部を押圧する第２の潰し加工によって、溝５２、５３を上方に縮幅させている。

この場合の、押さえパンチ５４が溝５２、５３の外側壁５５、５６を覆う幅ｋ１、ｋ２は、パッド部１２の板厚ｔの例えば０．０５倍以上で０．５倍以下であるのが好ましい。この幅が短いと外側壁５５、５６の傾斜が形成されない。
なお、溝５２、５３の外側壁５５、５６の外側にも段５７、５８が形成されるが、リードフレーム５０の機能には影響しない。

図９には、本発明の第４の実施の形態に係るリードフレーム６０を示すが第１の実施の形態に係るリードフレーム１０に比較して、溝１６、１７によって形成される、押さえパンチ６１の形状を変えて、土手６２の上部が断面円弧状になっている。なお、土手の上部の形状（形状線）は任意であり、単なる平面又は曲面の他、波状などがある。

図１０（Ａ）、（Ｂ）には本発明の第５の実施の形態に係るリードフレーム６５の製造方法を示すが、まず第１の潰し加工で、パッド部１２の表面に所定ピッチで設けられた連結溝６６によって連結された２条の溝６７、６８を形成する。次に、連結溝６６の両側に形成された土手６９、７０に対して第２の潰し加工を行い、土手６９、７０の周囲に傾斜する側壁７１、７２を形成し、溝６７、６８及び連結溝６６を上方に縮幅させ、樹脂掛止部７５を形成する。なお、７３、７４は拡幅された土手を示す。また、樹脂掛止部７５は溝６７、６８の長手方向に対して隙間を有して複数設けられている。

図１１は本発明の第６の実施の形態に係るリードフレーム７６及びその製造方法を示すが、第１の潰し加工で溝７７、７８内の底面に凹凸を形成している。その他は、上記した第１の実施の形態と同様である。

図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の第７〜第９の実施の形態に係るリードフレーム７９、７９ａ、７９ｂ及びその製造方法を示すが、図１２（Ａ）、（Ｂ）においては、第１の潰し加工によってパッド部１２に形成される溝８０〜８３の形状が直線ではなく、曲線又は折れ曲がって形成され、これに合わせて土手も非直線となっている。そして、第２の潰し加工によって形成される土手８４、８５も直線とは異なる形状に形成され、土手８４、８５を形成する側壁は傾斜し、溝８０〜８３が上方に向けて幅狭となって、樹脂掛止部を構成している。

図１２（Ｃ）は、第２の潰し加工を行う押さえパンチ２９の位置が、土手８７に対して偏心して形成されたリードフレーム７９ｂを示す。これによって、溝８８、８９の内側の側壁９０、９１の傾斜角度が異なり、樹脂掛止部の樹脂拘束力も異なることになるが、ゲートの位置の状況等に応じて側壁９０、９１の傾斜角度を自由に選択できる。
なお、溝の長手方向の長さ及びパッド部の一辺側に配置する溝の数は適宜設定でき、パッド部全周に渡って連続して溝を配置することも可能である。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。また、以上に説明した第１〜第９の実施の形態に係るリードフレーム、及びその製造方法を組み合わせて新たなリードフレーム、及びその製造方法を構成する場合も、本発明は適用される。

１０：リードフレーム、１１：半導体素子、１２：パッド部、１３：サポートリード、１４：インナーリード、１５：搭載領域、１６、１７：溝、１８：土手、２０、２１：内側壁、２２、２３：底部、２４：樹脂掛止部、２５、２６：押し刃、２７：土手、２９：押さえパンチ、３０、３１：外側壁、３５：リードフレーム、３６〜３８：溝、３９、４０：土手、４１：押さえパンチ、４３、４４：内側壁、４５、４６：側壁、４８：樹脂掛止部、５０：リードフレーム、５１：土手、５２、５３：溝、５４：押さえパンチ、５５、５６：外側壁、５７、５８：段、６０：リードフレーム、６１：押さえパンチ、６２：土手、６５：リードフレーム、６６：連結溝、６７、６８：溝、６９、７０：土手、７１、７２：側壁、７３、７４：土手、７５：樹脂掛止部、７６：リードフレーム、７７、７８：溝、７９、７９ａ、７９ｂ：リードフレーム、８０〜８３：溝、８４、８５：土手、８７：土手、８８、８９：溝、９０、９１：側壁

Claims (8)

1. 搭載する半導体素子より広い面積のパッド部を備えた半導体装置に使用するリードフレームであって、
   前記パッド部の表側で前記半導体素子の搭載領域外に複数条の溝が設けられ、しかも前記溝には表側方向に縮幅する樹脂掛止部が設けられていることを特徴とするリードフレーム。
2. 請求項１記載のリードフレームにおいて、前記樹脂掛止部は前記各溝の長手方向に隙間を有して複数設けられていることを特徴とするリードフレーム。
3. 請求項１又は２記載のリードフレームにおいて、前記樹脂掛止部は前記溝の片側の側壁のみが溝中央方向に傾斜して形成されていることを特徴とするリードフレーム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のリードフレームにおいて、両側に配置された前記溝は平行であって、隣り合う前記溝によって形成される土手の高さは、前記パッド部の厚みより小さいことを特徴とするリードフレーム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のリードフレームにおいて、前記溝の底部の厚みは前記パッド部の厚みの０．５〜０．９５倍の範囲であることを特徴とするリードフレーム。
6. 搭載する半導体素子より広い面積のパッド部を備えた半導体装置に使用するリードフレームの製造方法であって、
   前記パッド部の表側で前記半導体素子の搭載領域外に第１の潰し加工によって複数条の溝を形成する工程と、
   前記溝の片側又は両側の土手を、押し金型によって押して第２の潰し加工を行う工程とを有し、
   前記溝内に一側又は両側の側壁が前記溝の中央側に傾斜し、その幅が表側方向に狭くなる樹脂掛止部を形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
7. 請求項６記載のリードフレームの製造方法において、前記複数条の溝は前記半導体素子の側端に平行に設けられていることを特徴とするリードフレームの製造方法。
8. 請求項６又は７記載のリードフレームの製造方法において、前記パッド部を裏面を外部に露出させた状態で使用するリードフレームの製造方法。

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