JP2632768B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に係り、さらに詳しくは、半導体素子の発熱を
拡散すると共に、インナーリードに滞留した残留応力の
開放時のインナーリードの変形を防止するヒートシンク
を別体にリードフレームに装着した半導体装置およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴う半導
体素子の発熱の対策として、半導体装置に熱を拡散させ
るヒートシンク（放熱板）を装着させたり、半導体装置
の多ピン化に対応して、リードの残留応力を除去する熱
処理が行われている。以下、図１０、１１を参照して従
来の半導体装置を具体的に説明する。

【０００３】従来の半導体装置１００は、図１０に示す
ように積層型リードフレームＬを有している。この積層
型リードフレームＬは、条材をプレス加工またはエッチ
ング加工して、多数本のリード１０１などを有するリー
ドフレーム本体１０２を設け、次いで加工履歴により生
じた残留応力を除去する熱処理を行った後、その表面に
メッキ加工を施す。続いて、リード１０１のインナーリ
ード１０３の先端部の裏面に、インナーリード１０３を
一括して連結し、かつ熱可塑性の絶縁性接着材からなる
枠形絶縁テープ１０４を貼着し、この枠形絶縁テープ１
０４を介して、インナーリード１０３に半導体素子１０
５の搭載部を兼ねたヒートシンク１０６を結合すること
により積層型リードフレームＬが製造される。なお、こ
のヒートシンク１０６の四隅には、屈曲したサポートリ
ード１０７が突設されており、各サポートリード１０７
は、枠形絶縁テープ１０４の対応する角部に熱圧着され
ている。この枠形絶縁テープ１０４の角部にはインナー
リード１０３は配置されていない。

【０００４】また、図示しないものの、従来の他のリー
ドフレームとして、リードフレーム本体から下方に屈曲
状態で延びる４本の長尺なサポートリードを介して、イ
ンナーリードの先方の空隙部に、前記ヒートシンクを宙
吊り状態に保持したものが知られている。なお、従来の
積層型リードフレームＬに使用されるヒートシンク１０
６のサポートリード１０７は、図１１に示すように、モ
ールド体１０９の上部の厚さＡと下部の厚さＢがほぼ同
じになるように屈曲されている。この積層型リードフレ
ームＬは、半導体素子１０５をヒートシンク１０６の半
導体素子搭載部を兼ねた底部の上面に搭載し、次いでイ
ンナーリード１０３と半導体素子１０５の電極をワイヤ
１０８により接続した後、半導体素子１０５およびその
搭載部を樹脂モールドしてモールド体１０９を設け、そ
れからアウターリード１１０の先端の切断とそのフォー
ミングを行って半導体装置１００を製造する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
積層型リードフレームＬでは、このようにサポートリー
ド１０７が熱圧着されるインナーリード１０３群のそれ
ぞれの角部にインナーリード１０３が配置されていない
ので、サポートリード１０３は枠形絶縁テープ１０４だ
けに熱圧着される。従って、インナーリード１０３は組
み立て工程などの後工程において加熱されると、予め取
り除かれた加工履歴の残留応力が開放されてインナーリ
ード１０３の先端部が変形し、これによりワイヤボンデ
ィングが不安定になる。そこで、積層型リードフレーム
Ｌの形状加工後に、再び残留応力を除去する熱処理が必
要であり、この熱処理のための設備や作業工程を要する
という問題点があった。さらに、近来、半導体装置１０
０の高集積化に伴い、半導体素子１０５が大きくなり、
インナーリード１０３の先端と、モールド体１０９の端
部との距離が短くなり、アウターリード１１０のフォー
ミングの際に、インナーリード１０３が外方に引っ張ら
れてワイヤ１０８にストレスが生じたり、モールド樹脂
との接着性が低下して、長期的な信頼性が低下するなど
の問題点があった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、リードフレームに滞留した加工履歴中の残留応
力を除去する熱処理工程を省いて製造工程の短縮化を図
ると共に、良好な放熱効率が得られ、またインナーリー
ドの変形を防止して、インナーリードの位置精度の向上
およびインナーリードの浮き沈みを解消することにより
インナーリードの平坦度の向上が図れる半導体装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の半導体装置は、多数本のリードと、該リードのイ
ンナーリードを一括して連結する絶縁性接着材からなる
枠形の接合部と、少なくとも各角部に切欠孔が設けられ
た外縁部を、前記接合部に熱圧着される枠形の平坦部を
外側に設けて段差状に屈曲させた半導体素子搭載部を有
するヒートシンクと、該ヒートシンクの半導体素子搭載
部に搭載される半導体素子と、該半導体素子の電極と前
記インナーリードとを接続するワイヤと、前記半導体素
子およびその搭載部を樹脂モールドするモールド体とを
備えた構成としている。また、請求項２記載の半導体装
置の製造方法は、リードフレーム用の条材を打ち抜い
て、多数本のリードのインナーリードの先端が連結部に
より連結された中間形状のリードフレーム本体を設け、
前記インナーリードの先端部および連結部の少なくとも
片面に、絶縁性接着材からなる絶縁テープを貼着し、次
いで前記連結部を打ち抜いて、各インナーリードの先端
を切断すると共に、該インナーリードを一括して連結す
る前記絶縁テープからなる枠形の接合部を設け、一方半
導体素子搭載部を有するヒートシンクの、少なくとも各
角部に切欠孔が設けられた外縁部を、外側に枠形の平坦
部を設けて段差状に屈曲させ、次いで前記接合部を介し
て、前記ヒートシンクの平坦部を前記リードフレーム本
体のインナーリードに接合させ、次にまた前記ヒートシ
ンクの半導体素子搭載部に半導体素子を搭載し、該半導
体素子の電極と前記インナーリードとをワイヤにより接
続し、それから前記半導体素子および前記半導体素子搭
載部をモールド体により樹脂モールドした構成としてい
る。

【０００８】

【作用】請求項１、２記載の半導体装置およびその製造
方法においては、ヒートシンクの半導体素子搭載部を支
持する外縁部を段差状に屈曲するように外方から圧力を
かけて半導体素子搭載部を形成する際に、この外縁部の
少なくとも各角部には切欠孔が設けられているので、外
縁部の切欠孔間のサポートリード部分が、外縁部の外側
にほとんど歪みのない枠形の平坦部を残し、前記半導体
素子搭載部を屈曲することができる。次いで、この平坦
部を、インナーリードの枠形の接合部に熱圧着すること
により、ヒートシンクは、従来のように半導体素子搭載
部の四隅から延びるサポートリードを熱圧着したもの
や、リードフレーム本体と一体化した長尺なサポートリ
ードに比べ、全てのインナーリードの先端部に熱圧着さ
れるので、半導体素子搭載部の取り付け、支持が安定化
する。

【０００９】しかも、インナーリードは、このように接
合部を介して枠形の平坦部に堅固に熱圧着されているの
で、リードに滞留する残留応力を取り除く熱処理をしな
くても、半導体装置の組み立てなどの後工程における加
熱時に生じる残留応力の開放によるインナーリードの変
形を拘束し、リードの寄りや浮き沈みを防止できる。さ
らに、枠形の平坦部によりインナーリードを固定してい
るので、アウターリードのフォーミングの際に生じるイ
ンナーリードの引っ張りを防止できると共に、モールド
樹脂の密着性を向上できる。

【００１０】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図１は本発明の一実施例の半導体装置およ
びその製造方法に係る半導体装置の拡大斜視図、図２は
同リードフレームの分解斜視図、図３は同断面図、図４
（ａ）は同打抜き加工されたリードフレーム本体の斜視
図、図４（ｂ）は同インナーリードの先端部および先端
を連結した連結部を絶縁テープにより貼着した状態の斜
視図、図４（ｃ）は同インナーリードの先端を連結した
連結部を除去した斜視図、図５（ａ）は同ヒートシンク
の所要の形状を打ち抜き加工中の斜視図、図５（ｂ）は
同ヒートシンクの屈曲加工中の断面図、図５（ｃ）は同
ヒートシンクの打抜き加工中の断面図、図６（ａ）は同
リードフレーム本体へのヒートシンクの搭載中の斜視
図、図６（ｂ）は同リードフレーム本体へのヒートシン
クの熱圧着中の断面図、図７（ａ）は同反転されたリー
ドフレームの断面図、図７（ｂ）は同ヒートシンクの半
導体素子搭載部上にボンドを塗布中の断面図、図８
（ａ）は同ヒートシンクの半導体素子搭載部上への半導
体素子の搭載中の断面図、図８（ｂ）は同インナーリー
ドと半導体素子の電極とのワイヤ接続後の断面図、図８
（ｃ）は同半導体素子の搭載部の樹脂モールド後の断面
図、図９（ａ）は同インナーリードの先端の切断後の断
面図、図９（ｂ）は同アウターリードのフォーミング中
の断面図を示している。

【００１１】まず、本発明の一実施例に係る半導体装置
の構成を説明する。図１に示す本発明の一実施例に係る
半導体装置１０は、図２、３に示す積層型リードフレー
ムＬを基体として設けられている。積層型リードフレー
ムＬは、順送り金型により打抜き加工されたリードフレ
ーム本体１１を有している。リードフレーム本体１１に
は多数本のリード１２が設けられており、それぞれのリ
ード１２のインナーリード１３の先端部は、熱可塑性の
絶縁性接着材からなる枠形の接合部の一例としての枠形
絶縁テープ１４により一括して連結されている。枠形絶
縁テープ１４の下面には、半導体素子１５が搭載される
下方に屈曲（ダウンセット）する半導体素子搭載部１６
ｄを有するヒートシンク１６が熱圧着されている。

【００１２】ヒートシンク１６の外縁部１６ａの全域に
は、四隅を含んで多数個の長方形の切欠孔１７が所定間
隔毎に穿孔されており、またこの外縁部１６ａは、枠形
絶縁テープ１４に熱圧着される枠形の平坦部１６ｂを外
側に設けて、それぞれの切欠孔１７間に形成された多数
本のサポートリード１６ｃを介して、段差状に屈曲され
ている。このヒートシンク１６の屈曲量は、半導体素子
１５を半導体素子搭載部１６ｄに搭載した際に、モール
ド体３６の上部幅Ａと下部幅Ｂがほぼ等しくなるように
設定されている（図３参照）。図３に示すように、ヒー
トシンク１６の底部の上面には、ボンド１８を介して、
半導体素子１５を搭載している。また、インナーリード
１３と半導体素子１５の電極はワイヤ１９により接続さ
れており、半導体素子１５および半導体素子搭載部１６
ｄはモールド体２０により樹脂モールドされている。モ
ールド体２０の四辺から外方に突出するアウターリード
２１は、ガウリング形にフォーミングされている（図１
も参照）。

【００１３】続いて、図４〜９を参照して本発明の一実
施例の半導体装置１０の製造方法を説明する。図４
（ａ）に示すように、積層型リードフレームＬの条材を
金型により打抜き加工して、多数本のリード１２を有す
る中間形状のリードフレーム本体１１を設ける。このと
き、全てのインナーリード１３の先端はほぼ四角形の連
結部１１ａにより連結されている。次に、図４（ｂ）に
示すように、移載ヘッド２２のノズル２３にほぼ四角形
の熱可塑性の絶縁性接着材からなる絶縁テープ１４Ａを
吸着して、これを図４（ａ）に示すリードフレーム本体
１１の接着エリアａに接着する。これにより、インナー
リード１３の先端部上に、絶縁テープ１４Ａの外縁部が
接着される。次いで、図４（ｃ）に示すように、それぞ
れのインナーリード１３の先端の端面と枠形絶縁テープ
１４を残すように、打抜き用の刃物２４を有する抜き型
２５により連結部１１ａを打ち抜いて除去した後、イン
ナーリード１３の先端の端面と枠形絶縁テープ１４の端
面にシェイビング加工を施して、インナーリード１３の
先端部に枠形絶縁テープ１４を有するリードフレーム本
体１１を連続した条材が設けられる。

【００１４】一方、このリードフレーム１１の形成と平
行して、図５（ａ）に示すように、所要の条材２６から
ヒートシンク１６を支持する支持タブとパイロット孔を
備えた外枠と内枠とを有し、多数個のパンチ（刃物）が
一定間隔で枠型に配列されたパンチブロック２７を有す
る上型２８と下型２９により打ち抜いて、ヒートシンク
１６の外縁部１６ａに設けられる多数個の切欠部１７を
穿孔して、サポートリード１６ｃ、枠形の平坦部１６
ｂ、半導体素子搭載部１６ｄを有するヒートシンク１６
を連続した条材２６ａを設ける（図５（ｂ）参照）。そ
れから、図５（ｂ）に示すように、条材２２ａをダウン
セットパンチおよびダイを有する上下型３０、３１によ
りプレスして、サポートリード１６ｃを下方に屈曲させ
て、平坦部１６ｂと半導体搭載部１６ｄとに所定の屈曲
量を有する段差を設けている。このとき、半導体素子搭
載部１６ｄは、切欠孔１７を有する外縁部１６ａのサポ
ートリード１６ｃ部分で屈曲されるので、ほとんど歪み
のない枠形の平坦部１６ｂと半導体素子搭載部１６ｄが
形成される。次いで、図５（ｃ）に示すように、条材２
６ａに形成されたヒートシンク１６を、前記支持タブを
上型３０ａに設けたパンチ３２により切断してヒートシ
ンク１６を分離する。

【００１５】それから、ヒートシンク１６を図６（ａ）
に示す移載ヘッド３３のノズル３４により吸着してピッ
クアップし、移載ヘッド３３を前記リードフレーム本体
１１上に移動させてノズル３４を昇降させ、ヒートシン
ク１６の平坦部１６ｂを枠形絶縁テープ１４上に載置す
る。次にまた、図６（ｂ）に示すように、リードフレー
ム本体１１を熱圧着台３５上に載置し、ヘッド３６の下
面に設けられた枠形の熱圧着子３７により、上方からヒ
ートシンク１６の平坦部１６ｂを押圧することにより、
インナーリード１３の先端部にヒートシンク１６が熱圧
着されて、図１および図３実線に示す積層型のリードフ
レームＬが製造される。

【００１６】それから、製造された積層型リードフレー
ムＬは上下反転され（図７（ａ）参照）、次いで図７
（ｂ）に示すように、ヒートシンク１６の半導体素子搭
載部１６ｄの上面に、ボンド塗布装置３８のノズル３９
からボンド１８を滴下してこれを塗布する。次いで、図
８（ａ）に示すように、テープフィーダ４０に収納され
た半導体素子１５を移載ヘッド４１のノズル４２に吸着
してピックアップし、その後、移載ヘッド４１を積層型
リードフレームＬのヒートシンク１６上で昇降させるこ
とにより、ボンド１８を介して、半導体素子１５をヒー
トシンク１６の半導体素子搭載部１６ｄに搭載する。続
いて、図８（ｂ）に示すように、ワイヤボンダ４３のホ
ーン４４を上下動させて、インナーリード１３のワイヤ
ボンディングエリアと半導体素子１５の電極をワイヤ１
９により接続して電気的導通回路を形成する。

【００１７】その後、図８（ｃ）に示すように、モール
ディング装置４５の上下型４６、４７間に積層型リード
フレームＬを介在させて、これらの上下型４６、４７を
嵌合し、下型４７の注入孔４８からモールド樹脂を型内
に注入して、半導体素子１５および半導体素子搭載部１
６ｄを樹脂モールドしてモールド体２０を設ける。半導
体素子１５の搭載部の樹脂モールド時には、図３に示す
ように、モールド体２０の上部幅Ａと下部幅Ｂがほぼ等
しくなるように屈曲量を設定できるので、上部と下部側
でモールド樹脂の流れが異なるのを原因とするモールド
樹脂の充填欠陥が発生するのを防止できる。次いで、図
９（ａ）に示すように、下面に切断用の刃４９が突設さ
れた上型５０と下型５１の間に積層型リードフレームＬ
を介在させて、上下型５０、５１を嵌合させることによ
り、アウターリード２１の先端を積層型リードフレーム
Ｌから切断する。次にまた、図９（ｂ）に示すように、
上下型５２、５３を嵌合させてアウターリード２１をガ
ウリング形に屈曲フォーミングすることにより、図１、
３に示す半導体装置１０が製造される。

【００１８】このように、ヒートシンク１６の平坦部１
６ｂを、枠形絶縁テープ１４を介してインナーリード１
３に熱圧着することにより、ヒートシンク１６は、従来
のようにインナーリード１３が枠形絶縁テープ１４のみ
により連結されていたものに比べて連結が著しく堅固に
なり、インナーリード１３の浮き沈みや寄りがなくな
り、平坦度および位置精度の向上が図れると共に、アウ
ターリード２１のフォーミング時に引っ張りに対するイ
ンナーリード１３および半導体素子搭載部１６ｄの安定
性が向上する。しかも、インナーリード１３は、このよ
うに枠形絶縁テープ１４を介して枠形の平坦部１６ｂに
堅固に熱圧着されるので、リード１２の残留応力を取り
除く熱処理をしなくても、ヒートシンク１６をインナー
リード１３に熱圧着する際のインナーリード１３の熱変
形を防止でき、これにより熱処理に要する設備コストの
削減や作業時間の短縮化が図れる。

【００１９】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱
しない限り、本発明に含まれる。例えば、積層型リード
フレームを製造する方法は、実施例のものに限定される
ものではなく、例えば図２に示すようにインナーリード
の先端部の下面に、接着部とヒートシンクを順次取り付
けるようにして製造するなど、その製造方法はどのよう
な方法や手順であってもかまわない。また、実施例で
は、絶縁テープおよびヒートシンクの移載に、移載ヘッ
ドを用いて説明したが、積層型リードフレームの製造工
程の所定位置の上部または下部のいずれかで、リードフ
レーム本体と、帯状の絶縁テープおよびヒートシンクが
連続した条材とを交差させて圧着して形成してもよい。
さらに、実施例では、ヒートシンクの外縁部に設けられ
る切欠孔を、この外縁部の全域に多数個設けたが、これ
に限定しなくても、少なくとも外縁部の各角部に設けて
あればかまわない。

【００２０】

【発明の効果】請求項１、２記載の半導体装置およびそ
の製造方法は、このようにヒートシンクの外縁部の切欠
孔間の部分のサポートリードが、外縁部の外側にほとん
ど歪みのない枠形の平坦部を残して屈曲しているので、
熱応力に対して安定性が向上する。また、ヒートシンク
の平坦部を絶縁テープを介してインナーリードに熱圧着
することにより、従来のようにインナーリードが絶縁テ
ープのみにより連結されていたのに比べて連結が著しく
堅固になり、インナーリードの浮き沈みや寄りがなくな
って平坦度および位置精度の向上ができると共に、アウ
ターリードのフォーミングによる引っ張りに対するイン
ナーリードおよび半導体素子搭載部の安定性が向上す
る。しかも、インナーリードは、このように絶縁テープ
を介して枠形の平坦部に堅固に熱圧着されているので、
リードの残留応力を取り除く熱処理に要する設備コスト
の削減や作業時間の短縮化が図れる。さらに、枠形の平
坦部によりインナーリードを固定しているので、アウタ
ーリードのフォーミングの際に生じるインナーリードの
引っ張りを防止できる。さらにまた、インナーリードを
枠形の平坦部により固定しているので、樹脂パッケージ
に生じるクラックを防止でき、半導体装置の信頼性が向
上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の半導体装置およびその製造
方法に係る半導体装置の拡大斜視図である。

【図２】同リードフレームの分解斜視図である。

【図３】同断面図である。

【図４】（ａ） 同打抜き加工されたリードフレーム本
体の斜視図である。 （ｂ） 同インナーリードの先端部および先端を連結し
た連結部を絶縁テープにより貼着した状態の斜視図であ
る。 （ｃ） 同インナーリードの先端を連結した連結部を除
去した斜視図である。

【図５】（ａ） 同ヒートシンクの所要の形状を打ち抜
き加工中の斜視図である。 （ｂ） 同ヒートシンクの屈曲加工中の断面図である。 （ｃ） 同ヒートシンクの打抜き加工中の断面図であ
る。

【図６】（ａ） 同リードフレーム本体へのヒートシン
クの搭載中の斜視図である。 （ｂ） 同リードフレーム本体へのヒートシンクの熱圧
着中の断面図である。

【図７】（ａ） 同反転されたリードフレームの断面図
である。 （ｂ） 同ヒートシンクの半導体素子搭載部上にボンド
を塗布中の断面図である。

【図８】（ａ） 同ヒートシンクの半導体素子搭載部上
への半導体素子の搭載中の断面図である。 （ｂ） 同インナーリードと半導体素子の電極とのワイ
ヤ接続後の断面図である。 （ｃ） 同半導体素子の搭載部の樹脂モールド後の断面
図である。

【図９】（ａ） 同インナーリードの先端の切断後の断
面図である。 （ｂ） 同アウターリードのフォーミング中の断面図で
ある。

【図１０】従来手段のリードフレームの分解斜視図であ
る。

【図１１】同断面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体装置 １１ リードフレーム本体 １１ａ 連結部 １２ リード １３ インナーリード １４ 枠形絶縁テープ（接合部） １４Ａ 絶縁テープ １５ 半導体素子 １６ ヒートシンク １６ａ 外縁部 １６ｂ 平坦部 １６ｃ サポートリード １６ｄ 半導体素子搭載部 １７ 切欠孔 １８ ボンド １９ ワイヤ ２０ モールド体 ２１ アウターリード ２２ 移載ヘッド ２３ ノズル ２４ 刃 ２５ 抜き型 ２６ 条材 ２６ａ 条材 ２７ パンチブロック ２８ 上型 ２９ 下型 ３０ 上型 ３１ 下型 ３２ 刃 ３３ 移載ヘッド ３４ ノズル ３５ 熱圧着台 ３６ ヘッド ３７ 熱圧着子 ３８ ボンド塗布装置 ３９ ノズル ４０ テープフィーダ ４１ 移載ヘッド ４２ ノズル ４３ ワイヤボンダ ４４ トーチ ４５ モールディング装置 ４６ 上型 ４７ 下型 ４８ 注入孔 ４９ 刃 ５０ 上型 ５１ 下型 ５２ 上型 ５３ 下型 Ｌ 積層型リードフレーム

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数本のリードと、該リードのインナー
   リードを一括して連結する絶縁性接着材からなる枠形の
   接合部と、少なくとも各角部に切欠孔が設けられた外縁
   部を、前記接合部に熱圧着される枠形の平坦部を外側に
   設けて段差状に屈曲させた半導体素子搭載部を有するヒ
   ートシンクと、該ヒートシンクの半導体素子搭載部に搭
   載される半導体素子と、該半導体素子の電極と前記イン
   ナーリードとを接続するワイヤと、前記半導体素子およ
   びその搭載部を樹脂モールドするモールド体とを備えた
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 リードフレーム用の条材を打ち抜いて、
   多数本のリードのインナーリードの先端が連結部により
   連結された中間形状のリードフレーム本体を設け、前記
   インナーリードの先端部および連結部の少なくとも片面
   に、絶縁性接着材からなる絶縁テープを貼着し、次いで
   前記連結部を打ち抜いて、各インナーリードの先端を切
   断すると共に、該インナーリードを一括して連結する前
   記絶縁テープからなる枠形の接合部を設け、 一方、半導体素子搭載部を有するヒートシンクの、少な
   くとも各角部に切欠孔が設けられた外縁部を、外側に枠
   形の平坦部を設けて段差状に屈曲させ、 次いで、前記接合部を介して、前記ヒートシンクの平坦
   部を前記リードフレーム本体のインナーリードに接合さ
   せ、 次にまた、前記ヒートシンクの半導体素子搭載部に半導
   体素子を搭載し、該半導体素子の電極と前記インナーリ
   ードとをワイヤにより接続し、 それから、前記半導体素子および前記半導体素子搭載部
   をモールド体により樹脂モールドしたことを特徴とする
   半導体装置の製造方法。