JP2019110258A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ダイパッドとモールド樹脂層との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませる。【課題手段】ダイパッド7に半導体素子2,3を搭載し、モールド樹脂層6により封止して構成される半導体装置1において、前記ダイパッド7の周縁部には、複数個の突出片10が一体に設けられ、それら突出片10がその根元部において該ダイパッド7の搭載面に対し上又は下方向に折曲げられていると共に、前記突出片10の根元部の折曲げ線Fに沿う幅方向実質寸法が、該突出片10の他の部分よりも小さくなるように構成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、ダイパッドに半導体素子を搭載し、モールド樹脂層により封止して構成される半導体装置に関する。
例えばQFP、SOP等の半導体装置にあっては、リードフレームの四角形のダイパッド上に半導体素子を搭載し、その半導体素子とリードフレームのリード端子との間をボンディングワイヤにより接続し、半導体素子の周囲をモールド樹脂層により樹脂封止してパッケージが形成される。このとき、モールド樹脂層との密着性を高めるために、ダイパッドの端部に突出片を櫛歯状に一体形成すると共に、その突出片を上下に折曲げることが行われる(例えば特許文献1参照)。尚、上記リードフレームの製造方法としては、一般に、コスト面で有利なプレス加工によるものと、ファインピッチに適したエッチング加工によるものとがある。
特開平5−251618号公報
ところで、上記のようにダイパッドの端部に突出片を設けて折曲げる場合、折曲げ加工時の折曲げ力を小さくすることが望ましい。折曲げ力が大きいと、リードフレーム(ダイパッド)の歪みが大きくなり、残存応力も大きくなって、後にダイパッドとモールド樹脂層との間の剥離が生じてしまう原因となる。そこで、突出片の折曲げ力を小さくする方法として、ダイパッドの上面に、ダイパッドと突出片との境界線に沿って延びる溝を形成し、その溝部分で折曲げるようにすることが考えられる。
このとき、リードフレームをエッチング加工により形成する場合には、そのエッチング加工時に深さの深い溝を精度良く形成することも可能である。ところが、この方法では、より一層のコスト高を招いてしまうことになる。これに対し、リードフレームをプレス加工により形成する場合には、プレス加工時に同時に溝を形成することが可能となり、コストが低く抑えられる。ところが、プレス加工により一体的に溝を形成する場合は、十分に高い加工精度が得られず、所定深さの溝を安定して形成することは困難であった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ダイパッドとモールド樹脂層との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができる半導体装置を提供するにある。
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置(1、61)は、ダイパッド(7、41、63)に半導体素子(2、3)を搭載し、モールド樹脂層(6、64)により封止して構成されるものにおいて、前記ダイパッド(7、41、63)の周縁部には、複数個の突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)が一体に設けられ、それら突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)がその根元部において該ダイパッド(7、41、63)の搭載面に対し上又は下方向に折曲げられていると共に、前記突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)の根元部の折曲げ線(F、F´)に沿う幅方向実質寸法が、該突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)の他の部分よりも小さくなるように構成されている。
尚、ここで、「幅方向実質寸法」とは、折曲げ線(F、F´)に沿う幅方向において、ダイパッド(7、41、63)の材料の存在する部分の合計の長さ寸法を言い、途中に穴や切欠き等によって材料が抜けている中断部がある場合には、その抜けている部分の寸法が除外された寸法を言う。
上記構成においては、突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)の根元部の折曲げ線(F、F´)に沿う幅方向実質寸法が、該突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)の他の部分よりも小さいので、折曲げ線に沿う強度が、他の部分より低くなる。そのため、折曲げ線(F、F´)に沿う折曲げ加工を、その分小さい力で容易に行うことができる。これにより、ダイパッド(7、41、63)の歪みも小さく済み、残存応力が小さくなる。従って、残存応力に伴うダイパッド(7、41、63)とモールド樹脂層(6、64)との間の剥離を防止することができる。
このとき、突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)の根元部に、くびれ形状や穴を形成することにより、幅方向実質寸法を小さくすることができるから、ダイパッド(7、41、63)の上面に有底溝を形成する場合と異なり、エッチング加工のようなコストのかかる加工は不要となる。そのため、ダイパッド(7、41、63)製造時の材料のプレス(打ち抜き)加工といった比較的安価な方法で、目的とする突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)を容易に形成することができる。この結果、ダイパッド(7、41、63)とモールド樹脂層(6、64)との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。
第1の実施形態を示すもので、半導体装置の構成を概略的に示す縦断側面図 リードフレームの構成を概略的に示す平面図 突出片の形状を示す拡大平面図 第2の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第3の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第4の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第5の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第6の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第7の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第8の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第9の実施形態を示すもので、突出片の形状を示す拡大平面図 第10の実施形態を示すもので、半導体装置の構成を概略的に示す縦断側面図
以下、いわゆるQFP型の半導体装置に適用したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施形態においては、各実施形態間で共通する部分については、同一符号を付し、説明を繰返すことを省略することとする。また、半導体装置の断面図(図1、図12)においては、便宜上、半導体チップやダイパッド、パッケージを構成するモールド樹脂層等に対するハッチングを省略している。
(1)第1の実施形態
第1の実施形態について、図1から図3を参照しながら説明する。図1は、第1の実施形態に係る半導体装置1の構成を概略的に示している。この半導体装置1は、例えば2個の半導体素子(ICチップ)2、3をリードフレーム4(図2参照)に装着し、例えば金ワイヤからなるボンディングワイヤ5により必要な電気的接続を行った上で、それらを例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層(パッケージ)6により封止して構成されている。
図2に示すように、前記リードフレーム4は、モールド樹脂層6の外側に配置される図示しないガイドフレーム、前記半導体素子2、3がマウントされるダイパッド7、このダイパッド7と前記ガイドフレームとをつなぐ吊りリード8、外側端部が前記ガイドフレームに連結された多数本のリード端子9とを一体に連結した形態に備えている。前記各リード端子9は、その先端側が、モールド樹脂層6の側面から外部(前後左右)に導出されるようになっている。
前記リードフレーム4は、例えば厚み寸法が0.15mmの金属薄板を、金型を用いたプレス成形により打抜いて形成される。リードフレーム4を構成する金属材料(母材)としては、銅や、銅系の合金、鉄−ニッケル合金等を採用することができる。リードフレーム4にめっきを施すこともできる。前記ダイパッド7は、四角形状(ほぼ正方形)に構成され、その上面に2個の半導体素子2、3が前後に並んで搭載され、例えばAgペースト系、はんだ系等のダイボンド材によって固定される。ダイパッド7の詳細については後述する。尚、本実施形態の半導体装置1は、ダイパッド7の下面側を、モールド樹脂層6の外部に露出させるようにした、いわゆるエクスポーズドタイプのものとされている。
前記モールド樹脂層6は、図1に示すように、半導体素子2、3の周囲を、ダイパッド7の下面を除いて封止するような矩形状に構成される。このモールド樹脂層6は、樹脂モールド成形の工程において、半導体素子2、3が実装されたリードフレーム4を図示しないモールド成形型内に収容し、トップゲート方式の樹脂モールド成型を行うことにより得られる。このとき、前記各リード端子9の先端側が、モールド樹脂層6の側面から外部(前後左右)に導出され、整形される。また、前記リードフレーム4のうちガイドフレーム及び吊りリード8の外側の一部(モールド樹脂層6からはみ出た部分)は、樹脂モールド成形後に切断除去され、以て、半導体装置1が得られる。
さて、本実施形態では、前記ダイパッド7は、次のように構成されている。即ち、上記のように、ダイパッド7は、四角形状をなしているのであるが、図2に示すように、その外周縁部、即ち四辺部に位置して、複数個、この場合各辺に4個ずつの突出片10がいわゆる櫛歯状をなすように一体に設けられている。図3にも示すように、突出片10は、外側に行くほど拡がる逆三角形状(台形状)に形成されている。図1に示すように、これら突出片10は、その根元部において該ダイパッド7の搭載面(上面)に対し上方向に折曲げられ、モールド樹脂層6との密着性向上の役割を果たすようになっている。
そして、本実施形態では、図3に示すように、前記突出片10の根元部の折曲げ線Fに沿う幅方向実質寸法が、該突出片10の他の部分よりも小さくなるように構成されている。具体的には、本実施形態では、前記突出片10は、折曲げ線Fに沿う部分にくびれ形状のくびれ部11が形成されている。ちなみに、突出片10の幅寸法の最大部分は、例えば100μm程度とされ、くびれ部11の幅寸法は、10〜20μm程度とされている。
これら突出片10は、リードフレーム4の形成時(打抜き時)に、プレス成形によってダイパッド7に一体的に形成される。また、上記した樹脂モールド成型の前に、折曲げ加工されるようになっている。尚、上記した幅方向実質寸法とは、折曲げ線Fに沿う幅方向において、ダイパッド7の材料の存在する部分の合計の長さ寸法を言い、途中に穴や切欠き等によって材料が抜けている中断部がある場合には、その抜けている部分の寸法が除外された寸法を言う。
次に、上記構成の半導体装置1の作用・効果について述べる。上記構成においては、ダイパッド7の周縁部に突出片10を櫛歯状に一体形成すると共に、その突出片10を上方に折曲げることにより、モールド樹脂層6との密着性の向上を図ることができる。このとき、突出片10の根元部の折曲げ線Fに沿う幅方向実質寸法が、該突出片10の他の部分よりも小さくなるように構成されている。これにより、折曲げ線Fに沿う強度が、他の部分より低くなり、折曲げ線Fに沿う折曲げ加工を、比較的小さい力で容易に行うことができる。
この結果、折曲げ加工に伴うダイパッド7の歪みも小さく済み、残存応力が小さくなる。従って、残存応力に起因するダイパッド7とモールド樹脂層6との間の剥離を、効果的に防止することができる。また本実施形態では、突出片10の根元部に、くびれ部11を形成することにより、幅方向実質寸法を小さくした。これにより、ダイパッド上に底のある溝を形成する場合と異なり、エッチング加工のようなコストのかかる加工は不要となり、リードフレーム4の製造時の材料のプレス(打ち抜き)加工といった比較的安価な方法で、目的とする突出片10を有したダイパッド7を容易に形成することができる。
このように、本実施形態の半導体装置1によれば、ダイパッド7とモールド樹脂層6との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。特に本実施形態では、前記突出片10は、折曲げ線Fに沿う部分を、くびれ形状という簡単な形状に構成したので、プレス(打ち抜き)加工により製造が容易で、目的とする構成を簡単で安価に得ることができる。
(2)第2〜第5の実施形態
次に、図4〜図7を参照して、第2〜第5の実施形態について順に述べる。
図4は、第2の実施形態を示すものである。この第2の実施形態では、ダイパッド7に一体形成される突出片21の構成が、上記第1の実施形態の突出片10と異なっている。即ち、本実施形態では、ダイパッド7の四辺部に、逆三角形状(台形状)の複数個の突出片21がいわゆる櫛歯状をなすように一体に設けられている。これら突出片21は、樹脂モールド成型前に上方向に折曲げられる。
このとき、突出片21の根元部には、折曲げ線Fに沿う部分に、打抜き穴22が形成されている。この打抜き穴22は、折曲げ線Fに沿う方向に長い長方形のスリット状に形成されている。これにより、突出片21の根元部の折曲げ線Fに沿う幅方向実質寸法が、突出片21の他の部分よりも小さく構成されている。尚、この打抜き穴22は、リードフレーム4の製造時の材料のプレス加工において同時に形成される。ちなみに、打抜き穴22の長手方向寸法は例えば50μmとされている。
この構成によれば、やはり、打抜き穴22を形成したことにより、突出片21の折曲げ加工を、比較的小さい力で容易に行うことができ、残存応力が小さくなる。この結果、残存応力に起因するダイパッド7とモールド樹脂層6との間の剥離を、効果的に防止することができる。また本実施形態では、突出片21の根元部に、打抜き穴22を形成することにより、幅方向実質寸法を小さくした。これにより、リードフレーム4の製造時の材料のプレス加工により、目的とする突出片21を有したダイパッド7を容易に形成することができる。従って、この第2の実施形態によっても、上記第1の実施形態と同様に、ダイパッド7とモールド樹脂層6との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。
図5は、第3の実施形態を示すものであり、上記第2の実施形態と異なるところは、突出片24の根元部の、折曲げ線Fに沿う部分に、円形の打抜き穴25を形成した点にある。この場合も、リードフレーム4の製造時の材料のプレス加工により、リードフレーム4の打抜きと同時に打抜き穴25を形成することができ、目的とする突出片24を有したダイパッド7を容易に形成することができる。
従って、この第3の実施形態によっても、ダイパッド7とモールド樹脂層6との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。また、打抜き穴25を角の存在しない円形に構成したので、打抜き穴の角から亀裂が生じて強度が低下したり破断したりする不具合を未然に防止することができる。
図6は、第4の実施形態を示すものであり、上記第2、第3の実施形態と異なるところは、突出片27の根元部の、折曲げ線Fに沿う部分に、折曲げ線Fに沿う方向を長軸とした楕円形の打抜き穴28を形成した点にある。この場合も、やはり、リードフレーム4の製造時の材料のプレス加工により、打抜き穴28を有する突出片27を同時に形成することができる。この第4の実施形態によっても、上記第3の実施形態と同等の作用・効果を得ることができる。
図7は、第5の実施形態を示すものである。この第5の実施形態においては、突出片30の根元部の、折曲げ線Fに沿う部分に、複数個例えば3個の小さな円形の打抜き穴31を並べて形成することにより、幅方向実質寸法を小さくしている。この場合も、リードフレーム4の製造時の材料のプレス加工により、リードフレーム4の打抜きと同時に打抜き穴31を形成することができ、目的とする突出片30を有したダイパッド7を容易に形成することができる。従って、この第5の実施形態によっても、第2〜第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、突出片30の根元部の材料が抜けている中断部が複数に分割されているので、部分的に著しい強度低下を生ずるといったことなく、目的とする構成を得ることができる。
(3)第6〜第8の実施形態
図8は、第6の実施形態を示すものであり、上記第1の実施形態とは次の点で異なる。即ち、本実施形態に係るダイパッド41は、その四辺部に、逆三角形状(台形状)の複数個の突出片42をいわゆる櫛歯状をなすように一体に有している。これら突出片42は、モールド成型前に上方向に折曲げられる。
このとき、本実施形態では、突出片42の根元部の折曲げ線F´が、ダイパッド41の周縁(縁辺部)よりも外側に位置されるようになっている。つまり、ダイパッド41の辺部には、各突出片42に対応して、外側に膨らむ膨出部41aを有し、その外側に折曲げ線F´が設定される。そして、各突出片42の根元部には、折曲げ線F´に沿う部分に、くびれ形状となるくびれ部43が形成されることにより、幅方向実質寸法が小さくなっている。この場合も、リードフレーム4の製造時の材料のプレス加工により、リードフレーム4の打抜きと同時に、各突出片42を有したダイパッド41を得ることができる。
これによれば、突出片42を折曲げる位置がダイパッド41の周縁よりも外側になるので、突出片42の折曲げ加工がしやすくなる。言い換えると、ダイパッド41の周縁に近い位置に折曲げ線をもってくる場合に比べて、ラフな寸法精度で済ませることができる。ダイパッド41とモールド樹脂層6との間の剥離防止の効果に関しては、ダイパッド41の周縁に折曲げ線が配置される場合と同等に得ることができる。従って、この第6の実施形態においても、上記第1の実施形態等と同様に、ダイパッド41とモールド樹脂層6との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。
図9は、第7の実施形態を示すものであり、ダイパッド7の周縁部に形成される突出片45の形状が上記第1の実施形態等と異なっている。即ち、突出片45は、四角形(長方形)を基本としており、その根元部には、折曲げ線Fに沿う部分に、くびれ形状となるくびれ部46が形成されることにより、幅方向実質寸法が小さくなっている。そして、突出片45には、根元部(くびれ部46)から離れた外周縁部に凹凸部が形成されている。本実施形態では、凹凸部として、突出片45のうち、ダイパッド7の辺に近い側の2か所の角部が四角く切り取られた形態の凹部45aが形成されている。
これによれば、上記第1の実施形態等と同様に、突出片45にくびれ部46を形成したことにより、ダイパッド7とモールド樹脂層6との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。そして、突出片45の外周縁部に凹部45a部分においても、いわゆるアンカー効果が得られ、凹凸部がない場合に比べて、モールド樹脂層6との間の密着性をより高めることができる。尚、凹部に代えて凸部を形成するようにしても良い。
図10は、第8の実施形態を示すものであり、ダイパッド7の周縁部に形成される突出片48の形状が上記第7の実施形態と異なっている。即ち、即ち、突出片48は、四角形(長方形)を基本とし、その根元部には、折曲げ線Fに沿う部分に、くびれ形状となるくびれ部49が形成されることにより、幅方向実質寸法が小さくなっている。そして、突出片48には、凹凸部として、ダイパッド7の辺に近い側の辺部の2か所が四角く切り取られた形態の凹部48aが形成されている。この第8の実施形態によっても、上記第7の実施形態と同等の効果を得ることができる。
(4)第9、第10の実施形態、その他の実施形態
図11は、第9の実施形態を示すものであり、ダイパッド7の周縁部に形成される突出片51の形状を示している。この突出片51は、上記第4の実施形態の突出片27と同様に、その根元部の、折曲げ線Fに沿う部分に、折曲げ線Fに沿う方向を長軸とした楕円形の打抜き穴52が形成されることにより、幅方向実質寸法が小さくなっている。そして、突出片51には、根元部とは異なる部分に例えば円形の透孔53が形成されている。この場合も、やはり、リードフレーム4の製造時の材料のプレス加工により、打抜き穴52及び透孔53を有する突出片51を同時に形成することができる。
このような第9の実施形態によれば、上記第1の実施形態等と同様に、突出片51に打抜き穴52を形成したことにより、ダイパッド7とモールド樹脂層6との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。そして、突出片51の根元部とは異なる部分の透孔53によっても、いわゆるアンカー効果が得られ、透孔53がない場合に比べて、モールド樹脂層6との間の密着性をより高めることができる。尚、このように透孔53を設ける場合、透孔の形状や個数については、様々な変更が可能であることは勿論である、
図12は、第10の実施形態に係る半導体装置61の構成を示している。この半導体装置61が、上記第1の実施形態の半導体装置1と異なる点は、リードフレーム62のダイパッド63の下面側を、モールド樹脂層64により覆った(露出させない)形態としたところにある。この場合も、ダイパッド63の周縁部には、突出片65が櫛歯状に一体形成され、その突出片65を上方に折曲げることにより、モールド樹脂層64との密着性の向上が図られる。
そして、図示はしないが、突出片65の根元部の折曲げ線Fに沿って、くびれ部或いは打抜き穴が形成されることにより、幅方向実質寸法が突出片65の他の部分よりも小さくなるように構成されている。これにより、上記第1の実施形態等と同様に、ダイパッド63とモールド樹脂層64との間の密着性を高めて剥離防止効果に優れると共に、比較的安価な構成で済ませることができるという優れた効果を得ることができる。尚、図12では、突出片65を上方に折曲げるように構成したが、下方に折曲げる構成としても良く、上方に折曲げたものと下方に折曲げたものを混在させても良い。
なお、上記した各実施形態では、突出片の形状として、三角形或いは四角形といった形状を採用したが、これらに限らず、半円形状など丸みを帯びた形状等であっても良い。また、上記実施形態では、1個のダイパッドに、2個の半導体素子を並べて設ける場合を具体例としたが、半導体素子を設ける個数としては、1個或いは3個以上であっても良いことは勿論である。その他、リードフレームやボンディングワイヤ、モールド樹脂層の材質、モールド樹脂層やリード端子の形状、突出片の配置や設ける個数などについても、様々な変更が可能である。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
図面中、1、61は半導体装置、2、3は半導体素子、4、62はリードフレーム、5はボンディングワイヤ、6、64はモールド樹脂層、7、41,63はダイパッド、10、21、24、27、30、42、45、48、51、65は突出片、11、43、49はくびれ部、22、25、28、31、52は打抜き穴、45a、48aは凹部(凹凸部)、53は透孔、F、F´は折曲げ線を示す。

Claims (8)

  1. ダイパッド(7、41、63)に半導体素子(2、3)を搭載し、モールド樹脂層(6、64)により封止して構成される半導体装置(1、61)において、
    前記ダイパッド(7、41、63)の周縁部には、複数個の突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)が一体に設けられ、それら突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)がその根元部において該ダイパッド(7、41、63)の搭載面に対し上又は下方向に折曲げられていると共に、
    前記突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)の根元部の折曲げ線(F、F´)に沿う幅方向実質寸法が、該突出片(10、21、24、27、30、42、45、48、51、65)の他の部分よりも小さくなるように構成されている半導体装置。
  2. 前記突出片(10、42、45、48)は、前記折曲げ線(F、F´)に沿う部分がくびれ形状とされている請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記突出片(21、24、27、30、51)には、前記折曲げ線(F)に沿う部分に、打抜き穴(22、25、28、31、52)が形成されている請求項1に記載の半導体装置。
  4. 前記打抜き穴(25、28、31、52)は、円形又は楕円形状をなす請求項3に記載の半導体装置。
  5. 前記打抜き穴(31)は、前記折曲げ線(F)に沿って複数個が設けられている請求項3又は4記載の半導体装置。
  6. 前記突出片(42)の折曲げ線(F´)は、前記ダイパッド(41)の周縁よりも外側に位置される請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記突出片(45、48)には、前記根元部とは異なる外周縁部に凹凸部(45a、48a)が形成されている請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 前記突出片(51)には、前記根元部とは異なる部分に透孔(53)が形成されている請求項1から7のいずれか一項に記載の半導体装置。
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