JP2859144B2 - リードフレームと半導体装置の製造方法 - Google Patents

リードフレームと半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に放熱板を具備する
リードフレームと半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】TV、HDTV、CRT等の偏向回路を
集積化したビデオパック(商品名)なる半導体装置が本
願出願人において商品化されている。半導体素子その他
を固着したセラミック基板を一つのパッケージに収納し
たものであるが、低コスト化の当然の指向として樹脂モ
ールドで製品を供給することがなされている。また、製
造ラインに投入しやすいように他の半導体装置と同様に
リードフレームを用いる手法が例えば特開平6ー163
786号に記載されている。
【0003】図7を参照して、1は2本の連結細条、2
はタイバーであり、リード3の一端がタイバー2に接続
され、リード3の他端は放熱板4の上空に重畳し、放熱
板4をタイバー2に保持するための接地リード5の一部
に折り曲げ部6を設けることによってリード3の先端部
分を放熱板4と重畳させたものである。放熱板付きのD
IP型、SIP型のリードフレームが、厚板から放熱板
を加工し、薄肉板からその他の部分を加工し、両者を”
かしめ”により合体させるのに対し、上記の手法は厚肉
部と薄肉部を持つ一枚の異形材料から加工するために、
コストダウンが可能であるというメリットを有する。
【0004】しかしながら、タイバー2の位置に対して
放熱板4を動かすということは、放熱板4を2本の接地
リード5で保持することを強要する。放熱板4を薄肉部
で構成するのであればまだしも、放熱板4には一定量以
上の熱容量を持たせる必要性から厚肉部で構成すること
が絶対条件となる。そのため、例えば25×12mmも
の放熱板4を形成すると、その重量により放熱板4が左
右にぶれてしまい、組立工程において正確な位置合わせ
が出来ないという欠点があった。ディスクリート型パワ
ー半導体装置用の太いリードであればまだ可能性がある
が、集積回路用に例えばリード幅0.5mm程度を要求
されると、放熱板4の固定はほぼ不可能になる。
【0005】そこで本願出願人は、未だ公知ではない
が、放熱板4をシフトさせるのではなく、リード3をシ
フトさせることを提案している。つまり放熱板4をフレ
ームに固定し、接地リード5と枠体の一部を折り曲げる
ことでリード3と放熱板4とを重畳させようとするもの
である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにして形成
し樹脂モールドした装置の断面図を図8に示す。リード
フレームは、板状材料の状態でニッケルメッキのごとき
耐候性に優れた金属メッキが施され、放熱板4の回路素
子搭載部分とリード3のワイヤボンディングエリアに対
応する部分には銀メッキのような、接着性に優れた金属
メッキが施される。このような金属メッキを施した後
に、板状材料を加工してリードフレームが製造される。
【0007】ところで、ニッケルメッキはモールド樹脂
6との密着力が悪く、しばしば樹脂7と放熱板4との界
面から水分などが進入して、素子の信頼性を低下させる
という問題点がある。上記のかしめを用いたリードフレ
ームでは、メッキ後に放熱板を加工するので、放熱板の
端面は全て素材が露出することになり、樹脂との密着力
が弱いという問題点は生じない。ところが、本発明者が
得ようとするリードフレームは、厚板と薄板からなる異
形材料から加工するので、放熱板4の端面8が前記ニッ
ケルメッキで覆われたままの部分が不可避的に発生す
る。薄肉部9の端面10には素材が露出するが、リード
フレーム形成後に曲げ加工を施す、リードピッチを小さ
くしたい等の制約から、板厚を厚くすることは出来な
い。そのため樹脂7との強固な密着を得ることが出来
ず、且つ耐湿性に乏しいという欠点があった、尚、特公
昭48ー26427号、特公昭49ー47982号、特
公昭49ー36504号に類似の技術が公開されている
が、いずれも同一厚さの材料から形成したものある他、
単体トランジスタを対象としたものであって、ピン数の
多い集積回路を対象にしたものではない。サイズ的に小
さく、リードの太さも太い。そのため、リードを根本部
分だけで保持しても十分な強度が得られているものと推
定する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
に鑑みなされたもので、厚板からなる放熱板を薄板から
なる枠体に複数箇所で保持し、枠体の一部を折り曲げる
ことでリードをシフトさせてリードの先端を放熱板の上
部に重畳する構造を得るリードフレームであって、金属
メッキで被覆されている放熱板の端面に、放熱板の素材
を露出させるシャーリング加工を施すことを特徴とす
る。
【0009】
【作用】本発明によれば、放熱板を移動させるのではな
く、連結細条を位置的に移動させることによってリード
先端部と放熱板との重畳部分を形成しているので、放熱
板を複数箇所で連結細条又はタイバーに固定することが
できる。従って放熱板の重量に伴うぶれを防止すること
が出来る。
【0010】更に、シャーリング加工によって放熱板の
端面に素材を露出させ、突起を作るので、樹脂との密着
力を増大する事が出来る。
【0011】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図1は本発明のリードフレームを示
す平面図である。同図において、10は平行に延在する
2本の連結細条、11は連結細条10の間を梯子条に連
結するタイバー、12は連結細条10と直交する方向即
ちタイバー11と平行に複数本延在する外部接続用のリ
ード群、13は表面に回路素子を固定するための放熱
板、14は放熱板13を連結細条10またはタイバー1
1に固定するための保持部、15は放熱板13と連結細
条10とを連結する接地リード、16はリードフレーム
送り用の送り孔である。一つの放熱板13およびこれに
付属する部品を一つのユニットとし、該ユニットを多数
横方向に連続させてリードフレームとする。連結細条1
0とタイバー11とでリードフレームの枠体を構成す
る。
【0012】放熱板13は隣のタイバー11の一部11
aと共に板厚約2mmの厚板からなり、その他の部分は
板厚約0.3mmの薄板から加工されている。放熱板1
3は、保持部14に曲げ加工を施すことにより放熱板1
3の表面を連結細条10の表面に対して高さ方向に一段
低くなるような加工を行っている。隣接するタイバーの
一部11aも同様の加工を施してある。尚、隣接するタ
イバー11aは無くても良い。また、接地リード15と
放熱板13との連結部分にも保持部14と同様の加工を
施してある。
【0013】リード12の一端は連結細条10の拡張部
10aに連結され、他端は放熱板13の上空に重畳す
る。これにより、前記他端の先端部分を放熱板13の表
面に固定する素子の接続用ボンディングパッドに近接さ
せて、ワイヤボンディングを可能ならしめる。接地リー
ド15は、拡張部10aを設けずに連結細条10に直接
連結している。そして、拡張部10aに相当する領域で
接地リード15は曲げ加工17が施され、その加工で消
費した分だけ連結細条10とリード12が放熱板13側
にシフトしている。タイバー11にも同様の曲げ加工1
8を施してある。曲げ加工17、18を施す接地リード
15とタイバー11は薄肉部から成る。曲げ加工17、
18の形状、つまり断面形状でU字型とするかZ字型と
するかは任意である。他にはコの字型、Ω字型等があげ
られる。但し連結細条10に送り孔16を設けているの
で、曲げた後に2本の連結細条10間の距離が一定の許
容誤差範囲内で収まっていること、および曲げ加工1
7、18部分を除いてリードフレームの水平度が保たれ
ていること、が製造工程を実施する上での条件である。
尚、放熱板12上の符号19は回路素子搭載部分を示
し、本実施例では回路素子を搭載したセラミックク基板
を搭載する。また、接地リード15として2本の例を示
したが、1本又は3本以上設けても良い。さらに、接地
リード15が存在せずタイバー11の折り曲げ加工18
のみとしても良い。
【0014】以下に上記リードフレームの製造方法を図
2と図3を用いて説明する。図2(A)はパターン形成
前の材料を示す平面図、図2(B)は打ち抜き又はエッ
チング加工によりパターンを形成した直後の平面図であ
る。図3(A)は図2(A)の状態での断面図、図3
(B)はパターン形成後に保持部14に曲げ加工を施し
た後の状態での断面図、図3(C)は曲げ加工17、1
8を施した状態での断面図を各々示すものである。
【0015】図2(A)と図3(A)を参照して、加工
前の材料は板厚約0.5mmの薄肉部20と板厚約2.
0mmの厚肉部21とからなり一方の表面が水平面を形
成する一枚の板状材料である。厚肉部21は図面横方向
に一定の幅で延在している。材料の全表面にはニッケル
メッキのごとき金属メッキが施されている。図2(B)
を参照して、パターン形成直後は曲げ加工17、18を
施していないので、リード12の先端部分が放熱板13
と重なっていない。厚肉部21が、丁度放熱板13の位
置と一致する。放熱板13の長辺13aは薄肉部20で
切断され、放熱板13の短辺13bは厚肉部13bで切
断されている。
【0016】図2(B)の状態から、先ず保持部14へ
の曲げ加工を施す。この加工によって図3(B)に示す
ように放熱板13に連結細条10の表面との高さ方向の
段付けを行う。符号22は接地リード15と連結細条1
0との連結部分を示す。放熱板13の段付け加工を行っ
た後、図3(C)に示すように連結部分22近傍の接地
リード15に曲げ加工17を施す。タイバー11への曲
げ加工18も同時的に同様の位置で施す。この結果、曲
げ加工17、18で消費した分の長さだけリード12と
連結細条10とが一体となって放熱板13側にシフト
し、リード12の先端部分が放熱板13と重畳する。重
畳した結果が図1に示した状態となる。尚、曲げ加工1
7、18に供する領域を図2(B)に斜線部分で示し
た。加工形状にもよるが、連結細条の拡張部10aの図
面縦方向の長さの約倍の長さを曲げ加工17に供する事
が出来る。
【0017】上述のように形成したリードフレームは、
連結細条10の一方がシフトするような形としたので、
放熱板13を複数箇所の保持部14でリードフレームに
保持することが出来る。よって放熱板13がかなりの重
量を有していたとしても堅固にこれを保持することがで
き、組立工程におけるパターン認識等の位置合わせに支
障をきたすことがない。しかも、”かしめ”がなく一枚
の板状材料から加工できるから、安価に製造できるとい
うメリットは維持できる。
【0018】図4は上記リードフレームを裏面、つまり
素子を搭載する面とは反対の側から見た平面図を示して
いる。放熱板13の長辺13aは薄肉部21で切断さ
れ、放熱板13の短辺13bは厚肉部20で切断されて
いるので、放熱板13の長辺13aにはこれと平行に厚
肉部20と薄肉部21との境界部23が延在する。そし
て、境界部23に本発明の最大の特徴であるシャーリン
グ加工部24を形成する。シャーリング加工部24は短
辺13bとの交差部分を除いて長辺13aのほぼ全長に
渡って形成する。また、図示するように複数箇所に分離
しても良い。
【0019】図5はシャーリング加工部24を拡大して
示す斜視図である。放熱板13の表面はニッケルメッキ
層25で被覆され、メッキ後に切断された部分はリード
フレームの素材が露出する。放熱板13の短辺13b、
長辺13aの薄肉部21の端、が素材の露出表面に相当
する。シャーリング加工部24は図2(B)に示した工
程において実施され、境界部23の上方から材料を塑性
変形させる加工を行うものである。この加工によって一
部に放熱板13の素材が露出し、塑性変形であるからつ
ぶした分の材料が外側に押し出されて突起26を形成す
る。尚、素材が露出した部分をハッチングで示した。
【0020】上記リードフレームを用いた半導体装置の
製造方法は以下の通りとなる。図6は完成後の半導体装
置を示す断面図である。先ず放熱板13の搭載部分19
にトランジスタなどの回路素子を搭載したセラミック基
板を固着し、セラミック基板(図示せず)上のボンディ
ングパッドとリード12の先端部分とをボンディングワ
イヤでワイヤボンドし、放熱板13の裏面が露出するよ
うに主要部を樹脂7でモールドする。その後、リードフ
レームの不要な部分を切り落として装置が完成する。
【0021】本発明による半導体装置は、重量のある放
熱板13が枠体に堅固に保持されているので、その組立
工程において支障を来すことなく、しかも安価に製造で
きる。そして本発明によれば、放熱板13の境界部23
にシャーリング加工部24を施して素材の表面を露出
し、さらには突起26を形成したので、樹脂7との接着
力がこの部分で増大する。従って放熱板13と樹脂7と
の界面からの水分の進入を阻止し、樹脂剥離の防止と耐
湿性の向上を図ることが出来る。
【0022】尚、上記実施例はセラミック基板3を搭載
する例を示したが、放熱板を有するDIP型、SIP型
等のICにも適用できることは明らかである。此の場合
は、セラミック基板に代えて、素子形成が終了したシリ
コン半導体チップを搭載部19にダイボンドし、ダイボ
ンド以降の工程は上記と同じになる。
【0023】
【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば、
連結細条10の一方がシフトするような形としたので、
放熱板13を複数箇所の保持部14でリードフレームに
保持することができる。よって放熱板13がかなりの重
量を有していたとしても堅固にこれを保持することがで
き、組立工程におけるパターン認識等の位置合わせに支
障をきたすことがない。しかも、”かしめ”がなく一枚
の板状材料から加工できるから、安価に製造できるとい
うメリットを維持できる。
【0024】更に本発明によれば、シャーリング加工2
4によって樹脂との密着力を増大できるので、樹脂矧が
れの防止と耐湿性の向上を図ることが出来る。これによ
り薄肉部21の板厚を薄くできるので、リードピッチの
微細化、および髷加工の容易さを維持できる利点をも有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための平面図である。
【図2】本発明を説明するための平面図である。
【図3】本発明を説明するための断面図である。
【図4】本発明を説明するための裏面図である。
【図5】本発明を説明するための斜視図である。
【図6】本発明を説明するための断面図である。
【図7】従来例を説明するための平面図である。
【図8】従来例を説明するための断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 枠体と、回路素子を固着するための放熱
    板と、前記放熱板を複数箇所で前記枠体に保持し且つ曲
    げ加工が施されて前記放熱板の表面を段違いにする為の
    保持部分と、一端が前記放熱板の上部に空間を隔てて重
    畳し他端が前記枠体に保持され互いに平行に延在する複
    数本のリ−ドとを具備し、前記枠体の一部が折り曲げら
    れ、該折り曲げられて消費した長さの分だけ前記リ−ド
    がシフトして前記放熱板と重畳するリ−ドフレ−ムであ
    つて、前記リ−ドフレ−ムは厚板と薄板からなる異形材
    料から、前記厚板部分を前記放熱板とするように加工さ
    れ、前記放熱板の裏面側は金属メツキにより被覆され、
    前記放熱板の裏面側の厚板部分と薄板部分との境界部分
    に、材料を塑性変形させて突起を形成したことを特徴と
    するリ−ドフレ−ム。
  2. 【請求項2】 枠体と、回路素子を固着するための放熱
    板と、前記放熱板を複数箇所で前記枠体に保持し且つ曲
    げ加工が施されて前記放熱板の表面を段違いにする為の
    保持部分と、一端が前記放熱板の上部に空間を隔てて重
    畳し他端が前記枠体に保持され互いに平行に延在する複
    数本のリ−ドとを具備し、前記枠体の一部が折り曲げら
    れ、該折り曲げられて消費した長さの分だけ前記リ−ド
    がシフトして前記放熱板と重畳するリ−ドフレ−ムであ
    つて、前記リ−ドフレ−ムは厚板と薄板からなる異形材
    料から、前記厚板部分を前記放熱板とするように加工さ
    れ、前記放熱板の裏面側は金属メツキにより被覆され、
    前記放熱板の裏面側の厚板部分と薄板部分との境界部分
    に、材料を塑性変形させて突起部を形成したリ−ドフレ
    −ムを準備し、前記放熱板の上に半導体素子を固着し、
    ワイヤボンドし、前記放熱板の裏面を露出し且つ前記突
    起を内部に封止するように樹脂モ−ルドすることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
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