JP3251688B2 - 半導体素子搭載用リードフレーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リードフレーム本体の
基板支持用リードに所定数の独立電極を有すると共に半
導体素子を搭載する回路基板が接着支持されることによ
り構成されている半導体素子搭載用リードフレームに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体装置の組立用部材とし
てリードフレームが用いられている。このリードフレー
ムとして、例えば図９に示すＱＦＰ（Quad Flat Packag
e）型リードフレームＡまたは図１０に示すＤＩＰ（Dua
l Inline Package）型リードフレームＡがあり、これら
のリードフレームＡは平板状に形成されており、半導体
素子（以下単に素子ともいう）を取り付けるためのダイ
パッド１と、その周辺に配設され、素子のパッドにワイ
ヤにより電気的に接続される所定数のインナーリード２
と、該インナーリード２に連続して形成され、外部電気
回路に電気的に接続されるアウターリード３とを備えて
いる。

【０００３】リードフレームＡは、通常、銅、銅系合
金、コバール、４２合金等の、導電性に優れ且つ強度が
大きい金属板を、フォトエッチング法やスタンピング法
等により前記ダイパッド１、インナーリード２及びアウ
ターリード３を有する形状に加工して製造されるもので
ある。

【０００４】そして、図１１に示すようにリードフレー
ムＡは、ダイパッド１に半導体素子４を取り付けると共
に、この素子４のボンディングパッド（図示せず）とイ
ンナーリード２とを金等からなるワイヤ５により電気的
に接続するようにして用いられる。その場合、インナー
リード２のボンディング位置に金や銀等の貴金属をめっ
きして、ワイヤボンディングが確実に行えるようになさ
れている。

【０００５】近年、半導体素子が高集積化され、入出力
（Ｉ／Ｏ）端子の数が増加するに伴い、素子のサイズが
増大している。その一方では、半導体装置の小型・軽量
化が強く求められており、この要求に応えるために半導
体パッケージのより一層の小型化及び同一サイズ内での
多ピン化が進行している。この半導体パッケージの多ピ
ン化にあたり、リードフレームに対しても加工サイズの
微細化が求められている。

【０００６】図９および図１０に示すように従来のリー
ドフレームＡにおいては、インナーリード２がダイパッ
ド１の方へ大きく突出するように形成されている。従っ
て、フォトエッチング法及びスタンピング法によってこ
れらのリードフレームＡを製造する場合には、インナー
リード２が互いに他のインナーリード２と接触すること
のないようにしかも微小ピッチに形成しなければならな
い。しかしながら、このようにインナーリード２を互い
に接触することのないようにに形成することは極めて困
難であり、このためインナーリード２を微小ピッチに無
制限に形成することはできなく、その加工に限界が生じ
ている。その場合、互いに隣り合うインナーリード２間
のスリットの加工限界幅がフォトエッチング法では概ね
板厚の８０％程度であり、またスタンピング法では概ね
板厚程度となっている。

【０００７】その上、前述の多ピン化の要求に応えよう
とすると、各インナーリード２の幅も細くしなければな
らなく、リードフレームＡの製造がより一層難しくな
る。このため、リードフレームＡに対する加工サイズの
微細化の要求に確実にかつ十分に応えることができな
い。

【０００８】一方、半導体パッケージを製造する際に、
前述したようにインナーリード２とダイパッド１上の素
子４の電極とをワイヤ５によって電気的に接続するワイ
ヤボンディングが行われている。しかし、前述のように
一定の範囲内に形成可能なインナーリード２の数には限
界があるので、素子４の多ピン化に対応するには、イン
ナーリード形成部分を大きくする必要がある。そこで、
インナーリード形成部分の範囲を大きくすると、インナ
ーリード２とダイパッド１との距離が大きくなってしま
う。このため、必然的にワイヤ５の長さも長くなって、
樹脂モールド時にワイヤ流れが生じ、ワイヤ５どうしが
ショートしてしまう。このため、ワイヤ５長にも制限が
あり、従ってワイヤボンディング方法によっても、依然
として素子４の多ピン化に十分にかつ確実に対応するこ
とができない。

【０００９】このようなことから、素子４の超多ピン化
に対応するために、加工サイズの微細化を簡単にできる
ようにすると共に、信頼性を向上することのできる半導
体素子搭載用リードフレームの開発が必要となってい
る。

【００１０】このようなリードフレームにおいては、搭
載する素子サイズを変更せず、しかもインナーリード２
にボンディングするワイヤ長をも延長することなく超多
ピン化を可能にする必要があるが、そのためには素子４
とインナーリード２とを直接結線しないようにすること
が考えられる。

【００１１】そこで、図１２に示すように素子４とイン
ナーリード２との電気的接続を中継する、所定数の独立
電極７からなるターミナル部Ｔと絶縁性樹脂フィルム８
とを有する絶縁性の回路基板９を作製し、この回路基板
９をリードフレーム本体１１のダイパッド１に、絶縁耐
熱性接着剤またはポリイミド等からなるテープの両面に
耐熱性接着剤の塗布された両面テープを用いて専用の熱
圧着治具で貼り合わせることにより、インナーリード２
を素子４のボンディングパッドから離在させることを可
能としてインナーリード２の形成領域を広げ、結果とし
てインナーリード２の数を増設することを可能としたリ
ードフレームＢが開発されている。

【００１２】しかしながら、このように回路基板９をダ
イパッド１に張り合わせると、金属からなるダイパッド
材と樹脂からなる絶縁性樹脂フィルム材との熱膨張係数
の違いから、ダイパッド１に反りが生じてしまう。

【００１３】そこで、図１３に示すようにダイパッドレ
スリードフレーム本体１１の基板支持用リード１１ａ
に、絶縁耐熱性接着剤またはポリイミド等からなるテー
プの両面に耐熱性接着剤の塗布された両面テープを用い
て専用の熱圧着治具で貼り合わせることにより形成され
るリードフレームＣが開発されている。このリードフレ
ームＣによれば、ダイパッド１が用いられていないの
で、ダイパッド材と樹脂からなる絶縁性樹脂フィルム材
との熱膨張係数の違いによるダイパッドの反りの問題は
解消される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、独立電極７
が形成された回路基板９は、図１２および図１３に示す
ようにポリイミドフィルム等の絶縁性樹脂フィルム材料
の一面に銅箔が張り合わされた一面銅箔基板材料から形
成される他、絶縁性接着層材料の両面に銅箔が張り合わ
された両面銅箔基板材料、あるいは絶縁性接着層材料の
一面に銅箔が張り合わされ、他面に金属基板が張り合わ
された積層基板材料から形成されている。

【００１５】その場合、特に絶縁性接着層材料の一面に
銅箔が張り合わされ、他面に銅箔または金属基板が張り
合わされている積層基板は、熱膨張係数の釣合をとって
製造されている。

【００１６】しかしながら、このような両面銅箔基板材
料あるいは一面銅箔他面金属基板材料の積層基板を用い
て前述の回路基板９を製造する場合、一面の銅箔をエッ
チング等により加工して独立電極７が形成されている
が、このため、回路基板９は熱膨張係数の釣合がとれて
いない状態となっている。その結果、ワイヤーボンディ
ング時の加熱等により、回路基板９は反り等の変形を生
じ、ワイヤーボンディングのボンダビリティーが低下し
てしまうという問題がある。

【００１７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、ワイヤーボンディング時の
加熱等による回路基板の反りや変形を小さくして、ワイ
ヤーボンディングのボンダビリティーを向上することの
できる半導体素子搭載用リードフレームを提供すること
である。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、外部電気回路に接続される所
定数のアウターリード、これらのアウターリードに連続
して形成されるインナーリード、及び基板支持用リード
を備えていると共に、半導体素子を搭載するためのダイ
パッドを有しないリードフレーム本体と、前記基板支持
用リードに接着支持され、半導体素子を搭載する半導体
素子搭載部を有する回路基板とからなり、前記回路基板
が、絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一面側に前記半導
体素子の電極及び前記インナーリードとそれぞれワイヤ
ボンディングにより電気的に接続される独立電極からな
る回路パターンとを少なくとも有している半導体素子搭
載用リードフレームにおいて、前記回路基板が、前記絶
縁樹脂層の前記独立電極と反対側の面に形成された、こ
の回路基板の反り及び変形を防止する反り及び変形防止
用パターンを有しており、前記反り及び変形防止用パタ
ーンが前記独立電極と同種または異種の金属板から形成
されているとともに、前記独立電極の前記回路パターン
と同等に形成された独立電極対応パターンと、前記半導
体素子搭載部に対応する位置に形成された半導体素子搭
載部対応パターンとからなることを特徴としている。

【００１９】また、請求項２の発明は、前記半導体素子
搭載部対応パターンが、メッシュ状または逆メッシュ状
に形成されていることを特徴としている。

【００２０】更に、請求項３の発明は、外部電気回路に
接続される所定数のアウターリード、これらのアウター
リードに連続して形成されるインナーリード、及び基板
支持用リードを備えていると共に、半導体素子を搭載す
るためのダイパッドを有しないリードフレーム本体と、
前記基板支持用リードに接着支持され、半導体素子を搭
載する半導体素子搭載部を有する回路基板とからなり、
前記回路基板が、絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一面
側に前記半導体素子の電極及び前記インナーリードとそ
れぞれワイヤボンディングにより電気的に接続される独
立電極からなる回路パターンとを少なくとも有している
半導体素子搭載用リードフレームにおいて、前記回路基
板が、前記絶縁樹脂層の前記独立電極と反対側の面に形
成された、この回路基板の反り及び変形を防止する反り
及び変形防止用パターンを有しており、前記反り及び変
形防止用パターンが前記独立電極と同種または異種の金
属板から形成されているとともに、所定数の同心円状の
スリット溝であって前記独立電極のボンディングパッド
近傍領域に対応する位置には形成されないスリット溝が
形成された前記金属板からなることを特徴としている。

【００２１】更に、請求項４の発明は、外部電気回路に
接続される所定数のアウターリード、これらのアウター
リードに連続して形成されるインナーリード、及び基板
支持用リードを備えていると共に、半導体素子を搭載す
るためのダイパッドを有しないリードフレーム本体と、
前記基板支持用リードに接着支持され、半導体素子を搭
載する半導体素子搭載部を有する回路基板とからなり、
前記回路基板が、絶縁樹脂層と、この絶縁樹脂層の一面
側に前記半導体素子の電極及び前記インナーリードとそ
れぞれワイヤボンディングにより電気的に接続される独
立電極からなる回路パターンとを少なくとも有している
半導体素子搭載用リードフレームにおいて、前記回路基
板が、前記絶縁樹脂層の前記独立電極と反対側の面に形
成された、この回路基板の反り及び変形を防止する反り
及び変形防止用パターンを有しており、前記反り及び変
形防止用パターンが前記独立電極と同種または異種の金
属板から形成されているとともに、所定数の放射状のス
リット溝であって前記独立電極のボンディングパッド近
傍領域に対応する位置には形成されないスリット溝が形
成された前記金属板からなることを特徴としている。

【００２２】

【作用】このように構成された本発明の半導体素子搭載
用リードフレームにおいては、絶縁樹脂層の独立電極と
反対側の面に形成された反り及び変形防止用パターンに
より、ワイヤボンディング時の回路基板の反り及び変形
が防止されるようになる。

【００２３】したがって、回路基板の平坦性が確保でき
るようになるので、ワイヤボンディングにおけるボンダ
ビリティが向上する。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の半導体素子搭載用リードフ
レームの回路基板の一実施例を示す平面図、図２はこの
実施例の裏面図、図３は図１におけるIII−III線に沿う
断面図である。

【００２５】図１ないし図３に示すように、この実施例
の回路基板２１においては、絶縁性接着層２２の表面に
所定数の独立電極２３からなる回路パターン２４が形成
されているとともに、絶縁性接着層２２の裏面に金属部
２５からなる反り及び変形防止用パターン２６が形成さ
れている。

【００２６】そしてこの実施例においては、この反り及
び変形防止用パターン２６は、表面の独立電極２３と対
応した裏面の位置に形成された独立電極対応パターン２
７と、表面の独立電極２３の内端に囲まれた半導体素子
搭載部２８に対応した裏面の位置に形成された半導体素
子搭載部対応パターン２９とからなっている。独立電極
対応パターン２７は、これらの独立電極２３と同形状の
金属部２５ａからなる、回路パターン２４と同等のパタ
ーンに形成されている。また、半導体素子搭載部対応パ
ターン２９は、メッシュ状のスリット溝３０が形成され
ていて、多数の小さな矩形状金属部２５ｂが整列したパ
ターンに形成されている。

【００２７】この回路基板２１を製造するには、図４に
示すようにポリイミド樹脂等の樹脂からなる絶縁性接着
層３１の両面に、前述の従来のリードフレームの材料と
同じ、銅、銅系合金、コバール、４２合金等の金属板３
２,３３が張り合わされた積層基板（両面の金属板３２,
３３は同じものまたは異なるものどちらでもよい）３４
を用意する。具体的には、例えばポリイミド樹脂等から
なる厚み２０μｍの接着層の表面に厚み１８μｍの銅箔
が張り合わされ、裏面に厚み１５０μｍの４２合金が張
り合わされた積層基板３４、あるいは厚み２０μｍの接
着層の表面に厚み１８μｍの銅箔が張り合わされ、裏面
に厚み１８μｍの銅箔が張り合わされた積層基板３４を
用いることができる。

【００２８】この積層基板３４の両面の金属板に従来か
ら普通に行われているエッチングにより加工することに
より、表面に回路パターン２４を形成するとともに裏面
に反り変形防止用パターン２６を形成する。これによ
り、本実施例の回路基板２１が製造される。

【００２９】このように製造された回路基板２１は、表
面の回路パターン２４と同じパターンの独立電極対応パ
ターン２７が裏面に形成されているため、熱膨張係数の
釣合がとれた状態となっている。これにより、ワイヤボ
ンディング時の熱等による回路基板２１のボンディング
パッドを含むボンディングパッド近傍領域２１ａにおけ
る反りや変形はきわめて小さくなる。したがって、ボン
ディングパッド近傍領域２１ａの平坦性が確保できるよ
うになるので、ワイヤボンディングにおけるボンダビリ
ティが向上する。

【００３０】また、半導体素子搭載部２８に対応した裏
面の位置に半導体素子搭載部対応パターン２９が形成さ
れているため、熱膨張係数の釣合がとれた状態となって
半導体素子からの熱による回路基板２１の反りや変形も
小さくなる。したがって、半導体素子のダイボンディン
グ性が向上すると共に、樹脂パッケージ後のクラックの
発生が防止される。

【００３１】なお、半導体素子搭載部対応パターン２９
は、金属部２５ｂをメッシュ状に形成し、スリット溝３
０を多数の小さな矩形状に形成したパターンにすること
もできる。

【００３２】図５および図６は本発明の他の実施例を示
す、図２および図３と同様の裏面図および断面図であ
る。なお、前述の実施例と同じ構成要素には同じ符号を
付すことにより、その詳細な説明は省略する。

【００３３】前述の実施例では、回路基板２１の裏面
に、独立電極対応パターン２７と半導体素子搭載部対応
パターン２９とからなる反り及び変形防止用パターン２
６を形成しているが、本実施例においては、金属板に所
定数の同心円状のスリット溝３０が形成された変形防止
用パターン２６を回路基板２１の裏面に形成している。
その場合、これらの同心円状のスリット溝３０を、独立
電極のボンディングパッド近傍領域２１ａに位置する部
分には形成しなく、裏面側の金属板のボンディングパッ
ド近傍領域２１ａ部分をベタ状に残している。

【００３４】このように裏面側の金属板のボンディング
パッド近傍領域２１ａ部分を残すことにより、回路基板
２１のボンディングパッド近傍領域２１ａの平坦性を更
に一層高精度に確保でき、ボンダビリティが更に一層向
上する。

【００３５】図７および図８は本発明の更に他の実施例
を示し、図７は図２と同様の裏面図、図８は図７のVIII
−VIII線に沿う断面図である。なお、前述の実施例と同
じ構成要素には同じ符号を付すことにより、その詳細な
説明は省略する。

【００３６】前述の図５および図６に示す実施例では変
形防止用パターン２６を所定数の同心円状のスリット溝
３０により形成しているが、本実施例でスリット溝３０
を放射状に形成している。また、前述の実施例と同様
に、これらのスリット溝３０を、ボンディングパッド近
傍領域２１ａに位置する部分には形成しなく、裏面側の
金属板のボンディングパッド近傍領域２１ａ部分をベタ
状に残している。この実施例においても、前述の図５お
よび図６に示す実施例と同じ作用効果を奏する。

【００３７】なお、前述のいずれの実施例の回路基板２
１も、図１３に示すダイパッドレスリードフレーム本体
１１の基板支持用リード１１ａに接着支持されることに
より、本発明の半導体素子搭載用リードフレームが形成
される。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなようにように、
本発明の半導体素子搭載用リードフレームによれば、ワ
イヤボンディング時の熱等による回路基板の反りや変形
を小さくすることができるので、回路基板の平坦性を確
保することができる。したがって、ワイヤボンディング
時のボンダビリティを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体素子搭載用リードフレームの
一実施例を示す平面図である。

【図２】 図１に示す実施例の裏面図である。

【図３】 図１におけるIII−III線に沿う断面図であ
る。

【図４】 本発明における回路基板の製造に用いられる
積層基板の断面図である。

【図５】 本発明の他の実施例を示す図２と同様の裏面
図である。

【図６】 図５に示す実施例のVI−VI線に沿う断面図で
ある。

【図７】 本発明の他の実施例を示す図２と同様の裏面
図である。

【図８】 図７に示す実施例のVIII−VIII線に沿う断面
図である。

【図９】 従来のＱＦＰ型リードフレームの平面図であ
る。

【図１０】従来のＤＩＰ型リードフレームの平面図であ
る。

【図１１】半導体素子を搭載し、ワイヤボンディングし
た状態を部分的に示す図である。

【図１２】従来の回路基板をダイパッドに接合したリー
ドフレームを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に
おけるXIIB−XIIB線に沿う断面図である。

【図１３】従来の回路基板を基板支持用リードに接着支
持したリードフレームを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）におけるXIIIB−XIIIB線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１１…リードフレーム本体、１１ａ…基板支持用リー
ド、２１…回路基板、２１ａ…ボンディングパッド近傍
領域、２２…絶縁性接着層、２３…独立電極２３、２４
…回路パターン、２５…金属部、２５ａ…独立電極と同
形状の金属部、２５ｂ…矩形状金属部、２６…反り及び
変形防止用パターン、２７…独立電極対応パターン、２
８…半導体素子搭載部、２９…半導体素子搭載部対応パ
ターン、３０…スリット溝、３１…絶縁性接着層、３
２,３３…金属板、３４…積層基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/50 H01L 23/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部電気回路に接続される所定数のアウ
   ターリード、これらのアウターリードに連続して形成さ
   れるインナーリード、及び基板支持用リードを備えてい
   ると共に、半導体素子を搭載するためのダイパッドを有
   しないリードフレーム本体と、前記基板支持用リードに
   接着支持され、半導体素子を搭載する半導体素子搭載部
   を有する回路基板とからなり、前記回路基板が、絶縁樹
   脂層と、この絶縁樹脂層の一面側に前記半導体素子の電
   極及び前記インナーリードとそれぞれワイヤボンディン
   グにより電気的に接続される独立電極からなる回路パタ
   ーンとを少なくとも有している半導体素子搭載用リード
   フレームにおいて、 前記回路基板は、前記絶縁樹脂層の前記独立電極と反対
   側の面に形成された、この回路基板の反り及び変形を防
   止する反り及び変形防止用パターンを有しており、 前記反り及び変形防止用パターンは前記独立電極と同種
   または異種の金属板から形成されているとともに、前記
   独立電極の前記回路パターンと同等に形成された独立電
   極対応パターンと、前記半導体素子搭載部に対応する位
   置に形成された半導体素子搭載部対応パターンとからな
   ることを特徴とする半導体素子搭載用リードフレーム。
2. 【請求項２】 前記半導体素子搭載部対応パターンは、
   メッシュ状または逆メッシュ状に形成されていることを
   特徴とする請求項１記載の半導体素子搭載用リードフレ
   ーム。
3. 【請求項３】 外部電気回路に接続される所定数のアウ
   ターリード、これらのアウターリードに連続して形成さ
   れるインナーリード、及び基板支持用リードを備えてい
   ると共に、半導体素子を搭載するためのダイパッドを有
   しないリードフレーム本体と、前記基板支持用リードに
   接着支持され、半導体素子を搭載する半導体素子搭載部
   を有する回路基板とからなり、前記回路基板が、絶縁樹
   脂層と、この絶縁樹脂層の一面側に前記半導体素子の電
   極及び前記インナーリードとそれぞれワイヤボンディン
   グにより電気的に接続される独立電極からなる回路パタ
   ーンとを少なくとも有している半導体素子搭載用リード
   フレームにおいて、 前記回路基板は、前記絶縁樹脂層の前記独立電極と反対
   側の面に形成された、 この回路基板の反り及び変形を防
   止する反り及び変形防止用パターンを有しており、 前記反り及び変形防止用パターンは前記独立電極と同種
   または異種の金属板から形成されているとともに、所定
   数の同心円状のスリット溝であって前記独立電極のボン
   ディングパッド近傍領域に対応する位置には形成されな
   いスリット溝が形成された前記金属板からなることを特
   徴とする半導体素子搭載用リードフレーム。
4. 【請求項４】 外部電気回路に接続される所定数のアウ
   ターリード、これらのアウターリードに連続して形成さ
   れるインナーリード、及び基板支持用リードを備えてい
   ると共に、半導体素子を搭載するためのダイパッドを有
   しないリードフレーム本体と、前記基板支持用リードに
   接着支持され、半導体素子を搭載する半導体素子搭載部
   を有する回路基板とからなり、前記回路基板が、絶縁樹
   脂層と、この絶縁樹脂層の一面側に前記半導体素子の電
   極及び前記インナーリードとそれぞれワイヤボンディン
   グにより電気的に接続される独立電極からなる回路パタ
   ーンとを少なくとも有している半導体素子搭載用リード
   フレームにおいて、 前記回路基板は、前記絶縁樹脂層の前記独立電極と反対
   側の面に形成された、この回路基板の反り及び変形を防
   止する反り及び変形防止用パターンを有しており、 前記反り及び変形防止用パターンは前記独立電極と同種
   または異種の金属板から形成されているとともに、所定
   数の放射状のスリット溝であって前記独立電極のボンデ
   ィングパッド近傍領域に対応する位置には形成されない
   スリット溝が形成された前記金属板からなることを特徴
   とする半導体素子搭載用リードフレーム。