JP2016018931A - リードフレーム、半導体装置及びリードフレームの製造方法 - Google Patents

リードフレーム、半導体装置及びリードフレームの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リードの変形を抑制しつつ、リードにアンカー形状を簡易に形成することができるリードフレームを提供する。【解決手段】リードフレーム20は、ダムバー21と、サポートバー22と、ダイパッド23と、ダイパッド23の周囲に設けられ、ダムバー21からダイパッド23に向かって櫛歯状に延在して形成された複数のリード24と、を有する。リード24は、ダイパッド23側に先端部32を有するインナーリード30と、先端部32とは反対側のインナーリード30の第1端部と繋がる屈曲部36と、第1端部から屈曲部36を介して下側に屈曲され、上面がインナーリード30の下面と重なるように形成された外部接続端子35と、を有する。インナーリード30と屈曲部36と外部接続端子35とは一体に形成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、リードフレーム、半導体装置及びリードフレームの製造方法に関するものである。
近年、電子機器の小型化、高密度化に対応するために、半導体部品の高密度化、高機能化が要求され、半導体装置(半導体パッケージ)の小型化、軽量化が急速に進んでいる。このような流れの中で、QFNパッケージ(Quad Flat Non-leaded Package)やSONパッケージ(Small Outline Non-leaded Package)などのリードが外側に延伸していないリードレスタイプの半導体装置(リードレスパッケージ)が実用化されている(例えば、特許文献1,2参照)。
図22は、リードレスタイプの半導体装置90の一例を示す断面図である。
半導体装置90では、ダイパッド91上に半導体素子92が搭載され、半導体素子92とリード93とが金属ワイヤ94により電気的に接続されている。リード93は、表面(半導体素子92と電気的に接続される面)の幅が裏面(マザーボード等と接続される面)よりも長い階段形状に形成されている。換言すると、リード93の先端部93Aは薄化されている。そして、半導体装置90では、半導体素子92及び金属ワイヤ94が封止樹脂95により封止されるとともに、リード93の先端部93Aまで封止樹脂95により封止されている。これにより、封止樹脂95がリード93の先端部93Aに食い込むようにしてリード93とダイパッド91との間に埋め込まれるため、いわゆるアンカー効果によりリード93が封止樹脂95から抜けることを抑制できる。このように、リード93の先端部93Aは、薄化によって、封止樹脂95内に食い込んで抜けにくいアンカー形状に形成されている。
なお、半導体装置90では、封止樹脂95から露出されたリード93の裏面が外部接続端子として機能する。
特開2003−309241号公報 特開2003−309242号公報
ところで、上述したリード93のアンカー形状は、例えば、ウェットエッチング(ハーフエッチング)により金属板を薄化して形成される。しかし、ウェットエッチングにより金属板を加工する方法は、製造コストが高く、且つ加工スピードが遅いという問題がある。このため、低コストで、且つ加工スピードが速い、金型を用いたプレス加工によるアンカー形状の形成が望まれている。しかしながら、プレス加工を用いて、例えばリード93の先端に潰し部(アンカー形状)を形成すると、リード93に大きな応力がかかるため、リード93が変形しやすいという別の問題が生じる。
本発明の一観点によれば、ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に設けられた複数のリードと、を有し、前記リードは、前記ダイパッド側に先端部を有するインナーリードと、前記先端部とは反対側の前記インナーリードの第1端部と繋がる屈曲部と、前記第1端部から前記屈曲部を介して下側に屈曲され、上面が前記インナーリードの下面と対向し且つ平行となるように形成された外部接続端子と、を有し、前記インナーリードと前記屈曲部と前記外部接続端子とは一体に形成されている。
本発明の一観点によれば、リードの変形を抑制しつつ、リードにアンカー形状を簡易に形成することができるという効果を奏する。
第1実施形態のリードフレームを示す概略平面図。図2に示すリードフレームを下方から視た平面図である。 第1実施形態のリードフレームを示す概略断面図(図1における2−2断面図)。 第1実施形態の半導体装置を示す概略断面図。 第1実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略平面図。 (a)は、第1実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略平面図、(b)は、第1実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略断面図(図5(a)における5b−5b断面図)。 (a)は、第1実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略平面図、(b)は、第1実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略断面図(図6(a)における6b−6b断面図)。(a)は、図6(b)に示す構造体を下方から視た平面図である。 (a),(b)は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、変形例の半導体装置を示す概略断面図。 (a)は、変形例のリードフレームの一部を拡大した拡大平面図、(b)は、変形例の半導体装置の一部を拡大した拡大断面図(図9(a)における9b−9b断面図)。 第2実施形態の半導体装置を示す概略平面図。図11に示す半導体装置を上方から視た平面図である。 第2実施形態の半導体装置を示す概略断面図。 (a)は、第2実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略平面図、(b)は、第2実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略断面図(図12(a)における12b−12b断面図)、(c)は、第2実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略断面図。 変形例の半導体装置を示す概略断面図。 第3実施形態の半導体装置を示す概略平面図。図15に示す半導体装置を下方から視た平面図である。 第3実施形態の半導体装置を示す概略断面図(図14における15−15断面図)。 (a)は、第3実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略平面図、(b)は、第3実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略断面図(図16(a)における16b−16b断面図)、(c)は、第3実施形態のリードフレームの製造方法を示す概略断面図。 (a)〜(c)は、変形例のリードフレームの製造方法を示す概略平面図。 (a)〜(c)は、変形例のリードフレームの製造方法を示す概略平面図。 (a),(b)は、変形例のリードフレームの製造方法を示す概略平面図、(c)は、変形例の半導体装置を示す概略平面図。 (a)は、変形例のリードを示す概略平面図、(b)は、変形例のリードを示す概略断面図。 変形例のリードフレームを示す概略平面図。 従来の半導体装置を示す概略断面図。
以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。
(第1実施形態)
以下、図1〜図7に従って第1実施形態を説明する。
図1に示すリードフレーム20は、QFNパッケージの基板として用いられるリードフレームである。
リードフレーム20は、ダムバー21と、サポートバー22と、ダイパッド23と、リード24とを有している。これらダムバー21、サポートバー22、ダイパッド23及びリード24の材料としては、例えば、銅(Cu)、Cuをベースにした合金、鉄−ニッケル(Fe−Ni)又はFe−Niをベースにした合金を用いることができる。
ダムバー21は、例えば、平面視略矩形状であって、且つ枠状に形成されている。ダムバー21によって囲まれた領域の中央部には、半導体素子41(図3参照)が搭載されるダイパッド23が配置されている。ダイパッド23は、ダムバー21の四隅から延在する4本のサポートバー22によって支持されている。すなわち、ダイパッド23は、ダムバー21及びサポートバー22からなるフレーム部によって支持されている。なお、ダイパッド23は、平面視略矩形状に形成されている。
複数のリード24は、ダイパッド23の周囲を囲むように設けられている。複数のリード24は、ダイパッド23から離間して設けられている。例えば、複数のリード24は、ダムバー21からダイパッド23に向かって櫛歯状に延在して形成されている。
図2に示すように、リード24は、ダイパッド23に搭載される半導体素子41(図3参照)の電極端子と電気的に接続されるインナーリード30と、マザーボード等の実装用基板の配線と電気的に接続される外部接続端子35とを有している。また、リード24は、一方の端部がインナーリード30に繋がり、他方の端部が外部接続端子35と繋がる屈曲部36を有している。これらインナーリード30と外部接続端子35と屈曲部36とは一体に形成されている。
図1に示すように、インナーリード30は、例えば平面視略T字状に形成されている。インナーリード30は、ダムバー21の一部と、そのダムバー21からダイパッド23に向かって延在する延出部31と、ダイパッド23側の先端に設けられ、延出部31よりも幅広に形成された先端部32とを有している。具体的には、先端部32は、延出部31の先端からダイパッド23に向かって延在された中央部32Aと、その中央部32Aから当該インナーリード30の幅方向(短手方向)に向かって突出して形成された突出部32Bとを有している。
図2に示すように、インナーリード30は、先端部32とは反対側の第1端部が屈曲部36と繋がっている。なお、本例のリードフレーム20では、ダムバー21の一部がインナーリード30として機能する。例えば、本例のインナーリード30の第1端部は、ダムバー21の端部である。
屈曲部36は、リード24の一部を略180度屈曲させる(折り曲げる)ように形成されている。例えば、屈曲部36は、断面視略U字状に形成されている。すなわち、本例の屈曲部36の外面は曲面となっている。
外部接続端子35は、その上面がインナーリード30の下面と対向し且つ平行となるように形成されている。例えば、外部接続端子35の上面は、インナーリード30の下面に重なるように形成されている。外部接続端子35の上面は、例えば、インナーリード30の下面に面接触している。具体的には、外部接続端子35の上面は、インナーリード30の第1端部からインナーリード30(延出部31)の長手方向の中途部分までと重なるよう面接触されている。換言すると、外部接続端子35は、インナーリード30(延出部31)よりも長手方向の長さが短く設定されている。このため、インナーリード30の下面の一部は、外部接続端子35から露出されている。例えば、インナーリード30の下面のうち少なくとも先端部32の下面は、外部接続端子35から露出されている。
このように、外部接続端子35は、インナーリード30の先端部32と反対側の第1端部から下側に折り曲げられ(折り返され)、上面がインナーリード30の下面に重なるように形成されている。このため、外部接続端子35の厚さは、インナーリード30と同じ厚さに設定されている。また、外部接続端子35の短手方向の長さは、延出部31の短手方向の長さと同じ長さに設定されている。インナーリード30及び外部接続端子35の厚さは、例えば、0.1〜0.2mm程度とすることができる。インナーリード30及び外部接続端子35の短手方向の長さ(幅)は、例えば、0.1mm程度とすることができる。インナーリード30の長手方向の長さは、例えば、1.0mm程度とすることができる。外部接続端子35の長手方向の長さは、例えば、0.4mm程度とすることができる。
ダイパッド23は、例えば、断面視略矩形状に形成されている。ダイパッド23は、例えば、インナーリード30と略同一平面上に形成されている。このため、ダイパッド23は、外部接続端子35よりも高い位置に形成されている。
図1に示すように、リードフレーム20には、ダムバー21、サポートバー22、ダイパッド23及びリード24を画定する開口部20Xが形成されている。この開口部20Xは、リードフレーム20を厚さ方向に貫通して形成されている。なお、図1では、折り曲げにより2重に重ね合わされたリード24の領域を斜線で示している。
次に、図3に従って、半導体装置40について説明する。
半導体装置40は、QFNタイプの半導体装置である。すなわち、半導体装置40は、リードフレーム20を用いて作製されたQFNのパッケージ構造を有している。
リードフレーム20のダイパッド23上には、半導体素子41が搭載されている。半導体素子41の電極端子は、金属ワイヤ42を介してインナーリード30に接続されている。
封止樹脂43は、半導体素子41及び金属ワイヤ42を封止するように、インナーリード30上及びダイパッド23上に形成されている。封止樹脂43は、リードフレーム20の開口部20Xを充填するように形成されている。封止樹脂43は、インナーリード30の側面と、外部接続端子35から露出されたインナーリード30の下面と、外部接続端子35の側面とを被覆するように形成されている。すなわち、封止樹脂43は、インナーリード30の先端部32の全面を被覆するように形成されている。このため、先端部32は、封止樹脂43に食い込むように形成されている。換言すると、インナーリード30の先端部32を露出させるように外部接続端子35が下側に折曲形成されることで、先端部32は、封止樹脂43内に食い込んで抜けにくいアンカー形状に形成される。
この半導体装置40では、外部接続端子35の下面が封止樹脂43から露出されている。封止樹脂43から露出された外部接続端子35の下面には、マザーボード等の実装用基板の配線がはんだ等を介して電気的に接続される。例えば、封止樹脂43の下面は、外部接続端子35の下面と略面一に形成されている。また、リード24の屈曲部36は、例えば、封止樹脂43から露出されている。
ここで、半導体素子41は、例えば、ICチップやLSIチップなどである。また、金属ワイヤ42としては、例えば、金(Au)やアルミニウム(Al)などの細線を用いることができる。封止樹脂43の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂や塩化ビニル樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
なお、図示は省略するが、隣接するリード24間に設けられたダムバー21は任意の箇所で分断されており、複数のリード24は互いに電気的に独立している。
次に、リードフレーム20の製造方法について説明する。
まず、図4に示す金属板50を準備する。金属板50は、例えば、平面視略矩形状に形成されている。金属板50は、複数の個別領域A1がマトリクス状(ここでは、3×5)に設けられている。隣接する個別領域A1は、所定の間隔を介して配列されている。ここで、個別領域A1は、リードフレーム20が形成され、半導体素子41が搭載されて最終的に破線に沿って切断されて個片化され、各々個別の半導体装置40となる領域である。金属板50としては、例えば、Cu、Cuをベースにした合金、Fe−Ni又はFe−Niをベースにした合金等の金属板を用いることができる。金属板50の厚さは、例えば、0.2mm程度とすることができる。
なお、図4に示した例では、金属板50が15個の個別領域A1を有するが、個別領域A1の数は特に制限されない。以下では、説明の簡略化のために、1つの個別領域A1に着目して説明を行う。
図5に示す工程では、金属板50の各個別領域A1に、ダムバー21とサポートバー22(図5(a)のみに図示)とダイパッド23とインナーリード30とを画定する開口部20Xを形成する。このとき、ダムバー21及びサポートバー22は、隣接する個別領域A1間に形成された外フレーム51に連結されている。また、図5に示す工程では、金属板50の各個別領域A1に、インナーリード30の第1端部からダイパッド23とは反対方向に連続して延在する延出部33を画定する開口部20Yを形成する。このとき、図5(b)に示すように、インナーリード30と延出部33とは一体に形成され、且つ同一平面上に水平に形成されている。これら開口部20X,20Yは、例えば、金属板50の所定部をプレス加工により打ち抜くことにより形成することができる。また、開口部20X,20Yは、例えば、エッチング加工により形成することもできる。
続いて、図5(b)に矢印で示した方向(下方向)に延出部33を略180度折り曲げ、つまり延出部33の下面がインナーリード30の下面に重なるように折り曲げる。これにより、図6(a)及び図6(b)に示すように、折り曲げられた後の延出部33のうちインナーリード30の下面と重ね合わされた部分が外部接続端子35となる。すなわち、本工程では、延出部33に対して折り曲げ加工を施すことにより、外部接続端子35が形成され、さらにインナーリード30と外部接続端子35と屈曲部36とからなるリード24が形成される。なお、折り曲げ加工は、例えば、金型を用いたプレス加工により実施することができる。
以上の製造工程により、各個別領域A1にリードフレーム20を製造することができる。
次に、半導体装置40の製造方法について説明する。
まず、図7(a)に示す工程では、各リードフレーム20のダイパッド23上に半導体素子41を搭載する。その後、各半導体素子41の電極端子とインナーリード30とを金属ワイヤ42により電気的に接続する。これにより、各リードフレーム20に半導体素子41が実装されたことになる。なお、半導体素子41をダイパッド23上に搭載する前に、リードフレーム20の表面(例えば、ダイパッド23の表面及びリード24の表面)にめっき処理を施してめっき層を形成するようにしてもよい。めっき処理としては、例えば、順にNiめっき、Auめっきを施すめっき処理や、Agめっきを施すめっき処理が挙げられるが、これに限定されない。
続いて、図7(b)に示す工程では、半導体素子41及び金属ワイヤ42等を封止する封止樹脂43を形成する。この封止樹脂43は、インナーリード30、外部接続端子35及びダイパッド23の側面を被覆するとともに、外部接続端子35から露出されたインナーリード30の下面を被覆するように形成される。これにより、インナーリード30の先端部32全面が封止樹脂43により被覆され、先端部32が封止樹脂43に食い込むように埋め込まれる。なお、封止樹脂43の形成は、特に図示はしないが、例えば、モールディング金型(1組の上型及び下型)の下型の上に図7(a)に示した構造体を載せ、上方から上型で挟み込むようにして、モールドゲート部(図示略)から対応する個別領域A1に絶縁性樹脂を注入しながら加熱及び加圧することにより行われる。この封止樹脂43としては、例えば、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法やインジェクションモールド法などにより形成されたモールド樹脂を用いることができる。
その後、例えばプレス加工等により、ダムバー21の任意の箇所を切断し、各リード24を電気的に独立した状態にする。以上説明した製造工程により、各個別領域A1に半導体装置40を製造することができる。そして、ダイシングソー等により、金属板50を個別領域A1毎に切断し、個別の半導体装置40に個片化する。これにより、個別の半導体装置40を複数個製造することができる。
以上説明した本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)リード24の一部を折り曲げることにより、リード24にアンカー形状を形成するようにした。これにより、簡易な折り曲げ加工によってリード24にアンカー形状を形成できるため、ウェットエッチングによりアンカー形状を形成する場合に比べて、加工時間が短く、且つ低コストでアンカー形状を形成することができる。また、プレス加工を用いてリード24に潰し部を形成する場合に比べて、延出部33を折り曲げる際にリード24にかかる応力が小さくなるため、リード24の変形を好適に抑制することができる。
(2)インナーリード30と一体に、且つ水平に形成された延出部33を下側に略180度折り曲げることにより、インナーリード30と重なる外部接続端子35を形成するようにした。このため、外部接続端子35から露出されたインナーリード30(アンカー形状)の厚さは金属板50と同じ厚さとなり、外部接続端子35とインナーリード30とが重なった部分の厚さは金属板50の厚さの略2倍の厚さとなる。したがって、リード24のアンカー形状及びそれ以外の部分における厚さ寸法を精度良く管理することができる。
(3)また、外部接続端子35の厚さは金属板50と同じ厚さとなる。このため、アンカー形状と外部接続端子35とによって形成された段差部における厚さ(深さ)のばらつきを小さくすることができる。
(4)さらに、インナーリード30の上面では金属板50の上面における平坦性を維持することができるとともに、外部接続端子35の下面では金属板50の上面における平坦性を維持することができる。
(5)インナーリード30の下面に外部接続端子35の上面を重ねるようにした。このため、インナーリード30と外部接続端子35とが重なった部分のリード24の厚さは金属板50の厚さの略2倍の厚さとなる。これにより、リード24における熱伝導性及び放熱性を向上させることができる。
(6)屈曲部36を封止樹脂43から露出させるようにした。これにより、外部接続端子35及び屈曲部36の下面にはんだが接合されたか否かを容易に確認することができる。
なお、上記第1実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・図8(a)に示すように、ダイパッド23をインナーリード30よりも低い位置に形成するようにしてもよい。例えば、ダイパッド23を外部接続端子35と略同一平面上に形成するようにしてもよい。この場合には、ダイパッド23の下面は封止樹脂43から露出される。また、ダイパッド23をインナーリード30よりも低い位置に形成することにより、ダイパッド23上に搭載された半導体素子41の上面とインナーリード30の上面との間の距離を短くすることができる。これにより、半導体素子41とインナーリード30とを金属ワイヤ42で接続する際のワイヤボンディング性を高めることができる。なお、図8(b)に示すように、ダイパッド23の厚さ方向の位置は、ダイパッド23を支持するサポートバー22の一部分(例えば、中途部分)を折り曲げて屈曲部22Aを形成することにより調整することができる。
・図9(a)及び図9(b)に示すように、長手方向の長さが比較的長い(例えば、1.5〜2.0mm程度)リード24Aを有するリードフレーム20Aにおいて、リード24Aの一部を折り曲げて外部接続端子35を形成するようにしてもよい。図9(a)に示すように、リード24Aのインナーリード30Aは、例えば、平面視において一部が屈曲され、平面視略くの字状に形成されている。
ところで、リード24Aが長い場合には、プレス加工を用いてリード24Aの先端に潰し部を形成すると、リード24Aにねじれ等の変形が生じやすい。すなわち、リード24Aが長い場合には、プレス加工を用いて潰し部を形成する場合の問題が顕著に現われる。これに対し、本変形例のように、リード24Aの一部を折り曲げて外部接続端子35を形成するとともに、インナーリード30Aの先端部をアンカー形状に形成することにより、上記問題の発生を効果的に抑制することができる。さらに、この場合であっても、図9(b)に示すように、リードフレーム20Aを用いて形成された半導体装置40Aでは、外部接続端子35から露出するインナーリード30Aの先端部全面が封止樹脂43に被覆され、その先端部が封止樹脂43内に食い込むように埋め込まれる。このため、本変形例においても、上記第1実施形態の(1)〜(6)の効果と同様の効果を奏することができる。
・上記第1実施形態では、インナーリード30の先端部32を、それ以外の部分よりも幅広に形成するようにした。すなわち、インナーリード30の先端部32に突出部32Bを設けるようにした。これに限らず、例えば図9(a)に示すように、インナーリード30A(又は、インナーリード30)の先端部を、突出部32Bを省略した形状としてもよい。
(第2実施形態)
以下、図10〜図12に従って第2実施形態を説明する。この実施形態の半導体装置40Bは、リードフレーム20Bの構造が第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。先の図1〜図9に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
図10及び図11に示す半導体装置40Bは、QFNタイプの半導体装置である。この半導体装置40Bは、リードフレーム20Bを有している。図10に示すように、リードフレーム20Bは、サポートバー22(フレーム部)と、ダイパッド23と、リード26とを有している。これらサポートバー22、ダイパッド23及びリード26の材料としては、例えば、Cu、Cuをベースにした合金、Fe−Ni又はFe−Niをベースにした合金を用いることができる。
リード26は、ダイパッド23の周囲を囲むように設けられている。複数のリード26は、ダイパッド23から離間して設けられている。複数のリード26は、半導体装置40Bの外面からダイパッド23に向かって櫛歯状に延在して設けられている。
図11に示すように、リード26は、ダイパッド23に搭載される半導体素子41の電極端子と金属ワイヤ42を介して電気的に接続されるインナーリード60と、マザーボード等の実装用基板の配線に電気的に接続される外部接続端子65とを有している。また、リード26は、一方の端部がインナーリード60に繋がり、他方の端部が外部接続端子65と繋がる屈曲部66を有している。これらインナーリード60と外部接続端子65と屈曲部66とは一体に形成されている。
外部接続端子65は、例えば、平面視略矩形状に形成されている。外部接続端子65は、ダイパッド23側に位置する端部が屈曲部66と繋がっている。屈曲部66は、リード26の一部を略180度屈曲させる(折り曲げる)ように形成されている。例えば、屈曲部66は、断面視略U字状に形成されている。すなわち、本例の屈曲部66の外面は曲面となっている。
図10に示すように、インナーリード60は、外部接続端子65よりも幅広に形成された幅広部62を有している。幅広部62は、中央部62Aと、その中央部62Aから、当該インナーリード60と対向するダイパッド23の辺に平行する方向に向かって突出して形成された突出部62Bとを有している。
図11に示すように、インナーリード60は、その下面が外部接続端子65の上面と対向し且つ平行となるように形成されている。例えば、インナーリード60の下面は、外部接続端子65の上面と重なるように形成されている。具体的には、インナーリード60は、中央部62Aの下面が外部接続端子65の上面と重なるように形成されている。このため、突出部62B(図10参照)の下面は、外部接続端子65から露出されている。また、インナーリード60(中央部62A)の下面は、例えば、外部接続端子65のダイパッド23側の端部から外部接続端子65の長手方向の中途部分までと重なるように面接触されている。このため、外部接続端子65の上面の一部は、インナーリード60から露出されている。
このように、インナーリード60は、外部接続端子65のダイパッド23側の端部から上側に折り曲げられ(折り返され)、下面が外部接続端子65の上面に重なるように形成されている。このため、外部接続端子65の厚さは、インナーリード60と同じ厚さに設定されている。外部接続端子65及びインナーリード60の厚さは、例えば、0.1〜0.2mm程度とすることができる。
ダイパッド23は、例えば、外部接続端子65と略同一平面上に形成されている。このため、ダイパッド23は、インナーリード60よりも低い位置に形成されている。このダイパッド23上には、半導体素子41が搭載されている。半導体素子41の電極端子は、金属ワイヤ42を介してインナーリード60に接続されている。
また、図10に示すように、リードフレーム20Bには、サポートバー22、ダイパッド23及びリード26を画定する開口部20Zが形成されている。この開口部20Zは、リードフレーム20Bを厚さ方向に貫通して形成されている。なお、図10では、折り曲げにより2重に重ね合わされたリード26の領域を斜線で示している。
図11に示すように、封止樹脂43は、半導体素子41及び金属ワイヤ42を封止するように、リード26上及びダイパッド23上に形成されている。封止樹脂43は、リード26の上面全面(インナーリード60の上面全面、屈曲部66の上面全面、及びインナーリード60から露出された外部接続端子65の上面全面)と、外部接続端子65の側面とを被覆するように形成されている。また、封止樹脂43は、図10に示した突出部62Bの側面と、突出部62Bの上面と、突出部62Bの下面とを被覆するように形成されている。すなわち、封止樹脂43は、インナーリード60の突出部62Bの全面を被覆するように形成されている。このため、突出部62Bは、封止樹脂43に食い込むように形成されている。換言すると、インナーリード60の突出部62Bの下面を露出させるようにインナーリード60が上側に折曲形成されることで、突出部62Bは、封止樹脂43内に食い込んで抜けにくいアンカー形状に形成される。
この半導体装置40Bでは、外部接続端子65の下面が封止樹脂43から露出されている。封止樹脂43から露出された外部接続端子65の下面には、マザーボード等の実装用基板の配線がはんだ等を介して電気的に接続される。また、半導体装置40Bでは、ダイパッド23の下面が封止樹脂43から露出されている。例えば、外部接続端子65の下面とダイパッド23の下面と封止樹脂43の下面とは略面一に形成されている。
次に、リードフレーム20Bの製造方法について説明する。
図12(a)に示す工程では、複数の個別領域A1を有する金属板70を準備した後、各個別領域A1に、サポートバー22とダイパッド23とリード26とを画定する開口部20Zを形成する。このとき、サポートバー22及びリード26は、隣接する個別領域A1間に形成された外フレーム71に連結されている。本工程におけるリード26は、外フレーム71からダイパッド23に向かって櫛歯状に延在して形成された外部接続端子65と、外部接続端子65の先端からダイパッド23に向かって延在して形成され、幅広部62を有する延出部63とを有している。図12(b)に示すように、これら外部接続端子65と延出部63とは一体に形成され、且つ同一平面上に水平に形成されている。なお、本工程では、例えば、プレス加工やエッチング加工により開口部20Zを形成することができる。
続いて、図12(b)に矢印で示した方向(上方向)に延出部63を略180度折り曲げ、つまり延出部63の上面が外部接続端子65の上面に重なるように折り曲げる。このとき、図12(c)に示すように、幅広部62の中央部62Aの下面が外部接続端子65の上面に重なる。本工程により、折り曲げられた後の延出部63のうち外部接続端子65の上面と重ね合わされた部分がインナーリード60となる。すなわち、本工程では、延出部63に対して折り曲げ加工を施すことにより、インナーリード60が形成され、さらにインナーリード60と外部接続端子65と屈曲部66とからなるリード26が形成される。なお、折り曲げ加工は、例えば、金型を用いたプレス加工により実施することができる。
以上の製造工程により、各個別領域A1にリードフレーム20Bを製造することができる。その後、ダイパッド23上に半導体素子41を搭載し、半導体素子41とインナーリード60とを電気的に接続した後、半導体素子41等を封止する封止樹脂43を形成することにより、各個別領域A1に半導体装置40Bを製造することができる。そして、ダイシングソー等により、金属板70を個別領域A1毎に切断し、すなわち図12(a)〜図12(c)に破線で示した切断位置に沿って金属板70を切断し、個別の半導体装置40Bに個片化する。このとき、サポートバー22及びリード26が外フレーム71から分離される。
以上説明した実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(5)の効果と同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
(7)ダイパッド23をインナーリード60よりも低い位置に形成するようにした。これにより、ダイパッド23上に搭載された半導体素子41の上面とインナーリード60の上面との間の距離を短くすることができる。これにより、半導体素子41とインナーリード60とを金属ワイヤ42で接続する際のワイヤボンディング性を高めることができる。
なお、上記第2実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第2実施形態では、リード26のダイパッド23側に位置する幅広部62を上側に略180度折り曲げてインナーリード60を形成するようにしたが、幅広部62を折り曲げる方向はこれに限定されない。
例えば図13に示すように、幅広部62を下向きに略180度折り曲げて外部接続端子65を形成するようにしてもよい。この外部接続端子65を有するリードフレーム20Cでは、インナーリード60のうち、折り曲げられた幅広部62(外部接続端子65)と重なる端部とは反対側の端部61(つまり、半導体装置40Cの外面側の端部)がアンカー形状となる。すなわち、インナーリード60の端部61は、封止樹脂43によって全体的に被覆され、封止樹脂43内に食い込んで抜けにくいアンカー形状に形成される。
このような構造であっても、上記第1実施形態の(1)〜(5)の効果と同様の効果を奏することができる。
(第3実施形態)
以下、図14〜図16に従って第3実施形態を説明する。この実施形態の半導体装置40Dは、リードフレーム20Dのダイパッド23の構造が第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。先の図1〜図9に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
図15に示すように、ダイパッド23は、半導体素子41が搭載されるダイパッド部23Aと、そのダイパッド部23Aの一部と重なる重畳部23Bとを有している。また、ダイパッド23は、一方の端部がダイパッド部23Aに繋がり、他方の端部が重畳部23Bと繋がる屈曲部23Cを有している。これらダイパッド部23Aと重畳部23Bと屈曲部23Cとは一体に形成されている。
ダイパッド部23Aの上面には、半導体素子41が搭載されている。屈曲部23Cは、ダイパッド23の一部を略180度屈曲させる(折り曲げる)ように形成されている。例えば、屈曲部23Cは、断面視略U字状に形成されている。すなわち、本例の屈曲部23Cの外面は曲面となっている。
重畳部23Bは、その上面がダイパッド部23Aの下面と重なるように形成されている。詳述すると、図14に示すように、ダイパッド部23A及び重畳部23Bは、例えば、平面視略矩形状に形成されている。重畳部23Bの平面形状は、ダイパッド部23Aの平面形状よりも小さく設定されている。そして、重畳部23Bの上面は、ダイパッド部23Aの下面の一部と重なるように形成されている。
このように、重畳部23Bは、平面視略矩形状のダイパッド部23Aの任意の辺(本例では、左側の辺)の一部分が下側に折り曲げられ(折り返され)、上面がダイパッド部23Aの下面に重なるように形成されている。なお、図15に示すように、ダイパッド部23Aは、例えばインナーリード30と同一平面上に形成され、重畳部23Bは、例えば外部接続端子35と同一平面上に形成されている。
リードフレーム20Dでは、ダイパッド部23Aの上記任意の辺と対向して設けられたリード24(図中左側のリード24)とダイパッド23との離間距離が、その他の位置に設けられたリード24(例えば、図中右側のリード24)とダイパッド23との離間距離よりも長くなる。すなわち、リードフレーム20Dは、ダイパッド23を中心にして左右非対称に形成されている。
封止樹脂43は、半導体素子41及び金属ワイヤ42を封止するように、ダイパッド23上及びリード24上に形成されている。封止樹脂43は、重畳部23Bの側面を被覆するとともに、重畳部23Bから露出するダイパッド部23Aの全面を被覆するように形成されている。このため、重畳部23Bから露出されたダイパッド部23Aは、封止樹脂43に食い込むように形成されている。換言すると、ダイパッド部23Aの下面の一部を露出させるように重畳部23Bが下側に折曲形成されることで、重畳部23Bから露出されたダイパッド部23Aは、封止樹脂43内に食い込んで抜けにくいアンカー形状に形成される。
この半導体装置40Dでは、外部接続端子35の下面が封止樹脂43から露出され、ダイパッド23の重畳部23Bの下面が封止樹脂43から露出されている。例えば、外部接続端子35の下面と重畳部23Bの下面と封止樹脂43の下面とは略面一に形成されている。
次に、リードフレーム20Dの製造方法について説明する。
図16(a)に示す工程では、複数の個別領域A1を有する金属板50を準備した後、図5に示した工程と同様に、各個別領域A1の金属板50に開口部20X,20Yを形成する。このとき、開口部20Xにより画定されたダイパッド23は、ダイパッド部23Aと、そのダイパッド部23Aの任意の辺(図中左側の辺)から側方に突出された突出部23Dとを有している。そして、図16(b)に示すように、ダイパッド部23Aと突出部23Dとは一体に形成され、且つ同一平面上に水平に形成されている。
続いて、図16(b)に矢印で示した方向(下方向)に突出部23Dを略180度折り曲げ、つまり突出部23Dの下面がダイパッド部23Aの下面に重なるように折り曲げる。これにより、図16(c)に示すように、折り曲げられた後の突出部23Dのうちダイパッド部23Aの下面と重ね合わされた部分が重畳部23Bとなる。すなわち、本工程では、突出部23Dに対して折り曲げ加工を施すことにより重畳部23Bが形成される。また、本工程では、図6に示した工程と同様に、延出部33に対して折り曲げ加工を施すことにより外部接続端子35が形成される。なお、折り曲げ加工は、例えば、金型を用いたプレス加工により実施することができる。
以上の製造工程により、各個別領域A1にリードフレーム20Dを製造することができる。その後、ダイパッド部23A上に半導体素子41を搭載し、半導体素子41とインナーリード30とを電気的に接続した後、半導体素子41等を封止する封止樹脂43を形成することにより、各個別領域A1に半導体装置40Dを製造することができる。
以上説明した実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(6)の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
(8)ダイパッド23の一部(突出部23D)を下側に略180度折り曲げて、上面がダイパッド部23Aの下面に重なる重畳部23Bを形成するようにした。このため、ダイパッド部23Aと重畳部23Bとが重なった部分のダイパッド23の厚さは金属板50の厚さの略2倍の厚さとなる。これにより、ダイパッド23における熱伝導性及び放熱性を向上させることができる。
(他の実施形態)
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・図17(a)に示すように、上記第1及び第3実施形態の製造途中において、隣接する延出部33を互いに連結する連結部34を設けるようにしてもよい。この場合には、図17(b)に示すように、複数(ここでは、3個)の延出部33とそれらを連結する連結部34とを一緒に下側に略180度折り曲げ、つまり延出部33及び連結部34の下面がインナーリード30の下面に重なるように折り曲げる。このとき、連結部34を設けたことにより、連結部34の分だけ折り曲げる部分の面積が広くなるため、延出部33の折り曲げを容易に行うことができる。その後、図17(c)に示す工程において、隣接する外部接続端子35の間に形成された連結部34を切断し、連結部34を外部接続端子35毎に分割する。これにより、例えば、外部接続端子35の先端部にそれ以外の部分よりも幅広に形成された幅広部34Aが形成される。
・図18(a)に示すように、上記第2実施形態の製造途中において、隣接する延出部63を互いに連結する連結部64を設けるようにしてもよい。この場合には、図18(b)に示すように、複数(ここでは、3個)の延出部63とそれらを連結する連結部64とを一緒に上側に略180度折り曲げる。このとき、連結部64を設けたことにより、連結部64の分だけ折り曲げる部分の面積が広くなるため、延出部63の折り曲げを容易に行うことができる。その後、隣接する延出部63の間に形成された連結部64を切断し、連結部64を延出部63毎に分割する。これにより、図18(c)に示すように、分割後の延出部63が幅広部62を有するインナーリード60となる。
・上記各実施形態及び上記各変形例を適宜組み合わせるようにしてもよい。例えば、上記第3実施形態のダイパッド23、つまりダイパッド部23A及び重畳部23Bを有するダイパッド23を、上記第2実施形態のリードフレーム20Bに適用してもよい。また、上記第1実施形態のリード24や上記第2実施形態のリード26といった複数種類のリードを1つのリードフレームに設けるようにしてもよい。
例えば図19(b)に示すように、2種類のリード24,27を1つのリードフレーム20Eに設けるようにしてもよい。例えば、ダムバー21からダイパッド23に向かって櫛歯状に延在された複数のリードは、リード24とリード27とが交互に配列されている。リード24は、上述したように、幅広に形成された先端部32(第1先端部)を有するインナーリード30(第1インナーリード)と、インナーリード30の端部(第1端部)から屈曲部36(第1屈曲部)を介して下側に折り曲げられた外部接続端子35(第1外部接続端子)とを有している。また、リード27は、例えば、ダイパッド23側に幅広に形成された先端部82(第2先端部)を有するインナーリード80(第2インナーリード)と、先端部82と繋がる屈曲部86(第2屈曲部)とを有している。リード27は、先端部82から屈曲部86を介して下側に屈曲され、上面がインナーリード80の下面と重なるように形成された外部接続端子85を有している。以下に、リード24,27の製造方法について簡単に説明する。
図19(a)に示すように、ダムバー21からダイパッド23に向かって櫛歯状に延在するインナーリード30,80を形成する。インナーリード30,80は交互に配列されている。インナーリード30は幅広に形成された先端部32を有し、インナーリード80は幅広に形成された先端部82を有する。また、インナーリード80と一体に形成され、先端部82からダイパッド23に向かって延在する延出部83を形成する。これらインナーリード80と延出部83とは同一平面上に水平に形成される。また、インナーリード30と一体に形成され、インナーリード30の第1端部からダイパッド23とは反対方向に延在する延出部33を形成する。これらインナーリード30と延出部33とは同一平面上に水平に形成される。
次に、インナーリード80よりもダイパッド23側に形成された延出部83を下側に略180度折り曲げ、つまり延出部83の下面がインナーリード80の下面に重なるように折り曲げる。また、ダムバー21よりも外側に形成された延出部33を下側に略180度折り曲げ、つまり延出部33の下面がインナーリード30の下面に重なるように折り曲げる。これらにより、図19(b)に示すように、折り曲げられた後の延出部83のうちインナーリード80の下面と重なった部分が外部接続端子85となり、折り曲げられた後の延出部33のうちインナーリード30の下面と重なった部分が外部接続端子35となる。すなわち、本工程では、延出部83に対して折り曲げ加工を施すことにより、外部接続端子85が形成され、さらにインナーリード80と外部接続端子85と屈曲部86とからなるリード27が形成される。また、延出部33に対して折り曲げ加工を施すことにより、外部接続端子35が形成され、さらにインナーリード30と外部接続端子35と屈曲部36とからなるリード24が形成される。
図19(c)に示すように、以上説明した2種類のリード24,27を有するリードフレーム20Eを用いて形成される半導体装置40Eでは、2種類の外部接続端子35,85を平面視で千鳥状に配列させることができる。これにより、半導体装置40Eでは、外部接続端子35,85を高密度に配列することができる。
・上記各実施形態及び上記各変形例における折り曲げ加工の前に、折り曲げ箇所に溝部を形成するようにしてもよい。例えば、図20(a)及び図20(b)に示すように、延出部33の折り曲げ箇所にVノッチ加工を施し、延出部33に溝部33Xを形成するようにしてもよい。なお、ここでは、溝部33Xの断面形状をV字状としたが、これに限定されない。例えば、溝部33Xの断面形状を、矩形状やU字状に形成するようにしてもよい。このような溝部33Xを形成することにより、延出部33の折り曲げを容易に行うことができる。
・上記各実施形態及び上記各変形例では、外部接続端子35,65,85の上面がインナーリード30,60,80の下面に重なるように(接触するように)、リード24,26,27の一部を折り曲げるようにした。これに限らず、例えば、外部接続端子35,65,85の上面とインナーリード30,60,80の下面とが離間し、それら上面と下面との間に空間が存在していてもよい。この場合には、上記空間に封止樹脂43が充填されてもよい。但し、この場合であっても、外部接続端子35,65,85の上面がインナーリード30,60,80の下面と対向し且つ略平行となるように、リード24,26,27の一部を折り曲げることが好ましい。
・上記各実施形態及び上記各変形例における屈曲部36,66,86を断面視略U字状に形成するようにしたが、リード24,26,27を略180度折り曲げることが可能な形状であれば屈曲部36,66,86の断面形状は特に限定されない。例えば、屈曲部36,66,86を、断面視略コの字状や断面視略V字状に形成するようにしてもよい。すなわち、屈曲部36,66,86の外面は曲面でなくてもよい。
・上記各実施形態及び上記各変形例では、QFNパッケージの基板として用いられるリードフレーム20,20A〜20E、及びQFNタイプの半導体装置40,40A〜40Eに具体化した。これに限らず、例えば、SON等のQFN以外のリードレスパッケージの基板として用いられるリードフレーム、及びQFN以外のリードレスタイプの半導体装置に具体化してもよい。
例えば図21に示すように、上記第3実施形態のリードフレーム20Dを、SONパッケージの基板として用いられるリードフレーム20Fに変更してもよい。以下に、リードフレーム20Fについて簡単に説明する。
リードフレーム20Fは、ダムバー21と、サポートバー28と、ダイパッド23と、リード24とを有している。ダイパッド23は、平面視略矩形状及び枠状に形成されたダムバー21の対向する2つの辺(ここでは、図中左右の辺)から延在する4本のサポートバー28によって支持されている。すなわち、ダイパッド23は、ダムバー21及びサポートバー28からなるフレーム部によって支持されている。なお、ダイパッド23は、上記第3実施形態のダイパッド23と同様に、ダイパッド部23Aと重畳部23Bとを有している。
リード24は、ダムバー21の4辺のうちサポートバー28が配置されていない残りの2辺からダイパッド23に向かって櫛歯状に延在するように形成されている。すなわち、リードフレーム20Fでは、対向する2辺(ここでは、図中上下の辺)のみから複数のリード24が延在している。なお、リード24は、インナーリード30と外部接続端子35と屈曲部36とを有している。
20,20A〜20F リードフレーム
20X,20Y,20Z 開口部
21 ダムバー
22 サポートバー
23 ダイパッド
23A ダイパッド部
23B 重畳部
23C 屈曲部(第3屈曲部)
24,24A リード(第1リード)
26 リード
27 リード(第2リード)
30,30A インナーリード(第1インナーリード)
32 先端部(第1先端部)
33 延出部
35 外部接続端子(第1外部接続端子)
36 屈曲部(第1屈曲部)
40,40A〜40E 半導体装置
41 半導体素子
42 金属ワイヤ
43 封止樹脂
50,70 金属板
60 インナーリード
62 幅広部
63 延出部
65 外部接続端子
66 屈曲部
80 インナーリード(第2インナーリード)
82 先端部(第2先端部)
83 延出部
85 外部接続端子(第2外部接続端子)
86 屈曲部(第2屈曲部)

Claims (10)

  1. ダイパッドと、
    前記ダイパッドの周囲に設けられた複数のリードと、を有し、
    前記リードは、前記ダイパッド側に先端部を有するインナーリードと、前記先端部とは反対側の前記インナーリードの第1端部と繋がる屈曲部と、前記第1端部から前記屈曲部を介して下側に屈曲され、上面が前記インナーリードの下面と対向し且つ平行となるように形成された外部接続端子と、を有し、
    前記インナーリードと前記屈曲部と前記外部接続端子とは一体に形成されていることを特徴とするリードフレーム。
  2. 前記ダイパッドを支持するフレーム部を有し、
    前記インナーリードは、前記フレーム部から前記ダイパッドに向かって櫛歯状に延在して形成され、
    前記外部接続端子の上面は、前記インナーリードの下面と前記フレーム部の下面と重なるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載のリードフレーム。
  3. ダイパッドと、
    前記ダイパッドの周囲に設けられた複数のリードと、を有し、
    前記リードは、外部接続端子と、前記外部接続端子の前記ダイパッド側の第1端部と繋がる屈曲部と、前記第1端部から前記屈曲部を介して上側に屈曲され、下面が前記外部接続端子の上面と対向し且つ平行となるように形成されたインナーリードと、を有し、
    前記インナーリードと前記屈曲部と前記外部接続端子とは一体に形成されていることを特徴とするリードフレーム。
  4. 前記インナーリードは、前記外部接続端子よりも幅広に形成された幅広部を有し、前記幅広部の下面の一部が前記外部接続端子の上面と重なるように形成されていることを特徴とする請求項3に記載のリードフレーム。
  5. ダイパッドと、
    前記ダイパッドを支持するフレーム部と、
    前記ダイパッドの周囲に設けられ、前記フレーム部から前記ダイパッドに向かって櫛歯状に延在して形成された複数のリードと、を有し、
    前記複数のリードは、交互に設けられた2種類の第1リード及び第2リードを有し、
    前記各第1リードは、前記ダイパッド側に第1先端部を有する第1インナーリードと、前記第1先端部とは反対側の前記第1インナーリードの第1端部と繋がる第1屈曲部と、前記第1端部から前記第1屈曲部を介して下側に屈曲され、上面が前記第1インナーリードの下面と対向し且つ平行となるように形成された第1外部接続端子と、を有し、
    前記各第2リードは、前記ダイパッド側に第2先端部を有する第2インナーリードと、前記第2先端部と繋がる第2屈曲部と、前記第2先端部から前記第2屈曲部を介して下側に屈曲され、上面が前記第2インナーリードの下面と対向し且つ平行となるように形成された第2外部接続端子と、を有し、
    前記第1インナーリードと前記第1屈曲部と前記第1外部接続端子とは一体に形成され、
    前記第2インナーリードと前記第2屈曲部と前記第2外部接続端子とは一体に形成されていることを特徴とするリードフレーム。
  6. 前記ダイパッドは、半導体素子の搭載されるダイパッド部と、前記ダイパッド部の任意の端部と繋がる第3屈曲部と、前記任意の端部から前記第3屈曲部を介して下側に屈曲され、上面が前記ダイパッド部の下面と重なるように形成された重畳部とを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリードフレーム。
  7. 請求項1又は2に記載のリードフレームと、
    前記ダイパッド上に搭載された半導体素子と、
    前記半導体素子と前記インナーリードとを電気的に接続する金属ワイヤと、
    前記半導体素子及び前記金属ワイヤを封止し、前記先端部の全面を被覆する封止樹脂と、を有し、
    前記屈曲部は、前記封止樹脂から露出されていることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項4に記載のリードフレームと、
    前記ダイパッド上に搭載された半導体素子と、
    前記半導体素子と前記インナーリードとを電気的に接続する金属ワイヤと、
    前記半導体素子及び前記金属ワイヤを封止し、前記外部接続端子から露出された前記幅広部の全面を被覆する封止樹脂と、
    を有することを特徴とする半導体装置。
  9. 金属板を準備する工程と、
    前記金属板をプレス加工又はエッチング加工し、ダイパッドと、前記ダイパッドを支持するフレーム部と、前記フレーム部から前記ダイパッドに向かって櫛歯状に延在する複数のインナーリードと、前記フレーム部から前記インナーリードが延在される方向とは反対方向に延在される延出部とを画定する開口部を形成する工程と、
    前記延出部の下面が前記インナーリードの下面と重なるように前記延出部を下側に折り曲げ、前記インナーリードの下面の一部と重なる外部接続端子を形成する工程と、
    を有することを特徴とするリードフレームの製造方法。
  10. 金属板を準備する工程と、
    前記金属板をプレス加工又はエッチング加工し、ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に設けられた複数の外部接続端子と、前記外部接続端子の前記ダイパッド側の先端から前記ダイパッドに向かって延在され、前記外部接続端子よりも幅広に形成された延出部とを画定する開口部を形成する工程と、
    前記延出部の上面が前記外部接続端子の上面と重なるように前記延出部を上側に折り曲げ、前記外部接続端子の上面の一部と重なるインナーリードを形成する工程と、
    を有す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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