JP3568918B2 - 金型、該金型を用いたリードフレームの製造方法及びリードフレーム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子を実装するパッケージに用いられるリードフレームを加工する技術に係り、特に、リードフレームを加工する金型、この金型を用いたリードフレームの製造方法及びリードフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア機器を実現するためのキーテクノロジーであるＬＳＩ技術はデータ伝送の高速化、大容量化に向かって着実に開発が進んでいる。これに伴って、ＬＳＩと電子機器とのインターフェイスとなる実装技術の高密度化が進められている。
【０００３】
高密度実装に対応するパッケージとして、さまざまなものが開発されてきているが、リードフレームを用いた高密度実装用のパッケージとしては、例えば、周辺端子リード付きパッケージであるＴＳＯＪ（Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｊ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＣ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｃ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、周辺端子リードのないパッケージであるＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔｐａｃｋ Ｎｏｎ―ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）などが知られている。
【０００４】
例えば、ＱＦＮに用いられるリードフレームの場合、一例として、図７に示すように、実装する半導体素子（図示せず）とワイヤを介して電気的に接続されるインナーリード１０４に銀（Ａｇ）めっき層１０６などの金属めっき層が形成されており、インナーリード１０４とこれにつながるアウターリード１０２との間の部分を階段状に屈曲されている。このようなリードフレームを製造する場合、同図に示すように、曲げ加工を行なうために支持台としての金属部材１００や該金属部材１００上に載置されたリードフレームを加圧するための金属ポンチ１０８などを備えた金型を使用する。このような金型において、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６に接触する金属部材１００には、その接触する側の表面が、プロファイル研削盤や平面研削盤により研磨されて研磨目が刻まれたものやあるいはその表面に鏡面仕上げを行ったものが使用される。
【０００５】
このような金型にリードフレームのインナーリード１０４のＡｇめっき層１０６が金属部材１００側になるようにして配置され、金属ポンチ１０８がリードフレームを上から押圧することによりインナーリード１０４とアウターリード１０２と間の所定の部分を屈曲させる。
すなわち、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６が金属部材１００の研磨目が刻まれた面や鏡面仕上げされた面に接触しながら上記所定部分の曲げ加工を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６に接触する側の金属部材１００の表面に研磨目が刻まれた金型を用いて曲げ加工を行う場合には、研磨目に相当するパターンがインナーリード１０４のＡｇめっき層１０６上に転写され、リードフレームの当該部分にそのパターンに応じた好ましくない見苦しいスジ模様が入るという問題がある。
【０００７】
また、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６に接触する側の金属台１００の表面が鏡面仕上げされた金型を用いて曲げ加工を行う場合には、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６が、金属部材１００の鏡面仕上げされた表面に接触することでピカピカに光り、光沢度が高くなってしまう。すなわち、Ａｇめっき層１０６はそれ自体、比較的暗い中程度の光沢度であるため、リードフレームがピカピカに光った部分と比較的暗い光らない部分とが混在することになる。このため、リードフレームの当該部分の光沢度が不均一となり、見た目が悪いといった問題があるとともに、後の段階で、半導体素子とインナーリード１０４とを画像認識を用いた自動ワイヤボンディング装置によりワイヤで電気的に接続する際、光沢度の違いに起因する画像認識においてエラーが発生するおそれがある。
【０００８】
また、従来の金属部材１００の表面は平坦に加工されることで金属部材１００とインナーリード１０４のＡｇめっき層１０６とが全接触状態となるので、金属ポンチの押圧によっては、Ａｇめっき層１０６に打痕が発生してリードフレームの合金基板が露出したり、あるいは、油などの不純物が付着したりするといった不都合が生じる場合がある。このような場合、ワイヤとインナーリード１０４とのＡｇめっき層１０６を介した電気的な接続の信頼性が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題を鑑みて創作されたものであり、リードフレーム曲げ加工が施される部分の光沢度を均一なものとし、インナーリードの安定したワイヤボンディングを可能にし、ひいてはワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができるリードフレーム加工用の金型、該金型を用いたリードフレームの製造方法及びリードフレームを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明によれば、半導体素子にワイヤを介して電気的に接続される金属めっき層を備えたインナーリードと、該インナーリードに連結し、配線基板に電気的に接続されるアウターリードとを有するリードフレームに曲げ加工を施す金型であって、前記インナーリードとアウターリードとの間の所定の部分を階段状に屈曲させる金属部材を具備し、該金属部材の前記金属めっき層と接触する面に凹凸が設けられていることを特徴とする金型が提供される。
【００１１】
本発明に係る金型によれば、リードフレームの所定の部分（金属めっき層が形成されている部分）に曲げ加工を行う際に、インナーリードの金属めっき層が接触する面が粗面化、すなわち梨地状の凹凸が形成されているので、金属めっき層が金属部材の凹凸の凸部と主に接触するようになり、これによって、インナーリードの金属めっき層と金属部材との実質的な接触面積を小さくすることができる。従って、金属めっき層が例えばＡｇめっき層からなる場合、光沢度が比較的低いＡｇめっき層の金属部材に接触した部分がピカピカに光ったり、金属部材の研磨目がＡｇめっき層に転写されたりすることがなくなる。
【００１２】
このようにすることにより、リードフレームの当該部分に研磨目のパターンに応じた好ましくないスジ模様が入るといった不都合を解消することができるとともに、リードフレームの当該部分において、光沢度が不均一となる領域がなくなり、すべての領域にわたって均一な光沢度をもたせることができる。従って、画像認識を行う自動ワイヤボンディング装置により半導体素子とインナーリードとをワイヤでボンディングする際、従来技術に見られたような画像認識に係るエラーの発生を防止することができるようになる。
【００１３】
さらには、金属めっき層は金属部材の粗面化された面のうち凹部とはほとんど接触しないので、金属部材との接触に起因して金属めっき層に打痕が発生したり、油などの不純物が付着したりする可能性を大いに減じることができるので、インナーリードとワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
上記の形態に係る金型において、前記金型の金属部材が、上下に移動可能で、前記粗面化された面を第１の面として備えたノックアウトと、前記ノックアウトが上下に移動できるように該ノックアウトの周囲に配置され、前記第１の面に平行な第２の面と、前記第２の面につながり、前記ノックアウト側に下がって傾斜する傾斜面とを備えた金属台とを具備し、前記金型が、前記リードフレームを挟んで前記ノックアウトとは反対側の上方に配置され、かつ上下に移動可能で、前記リードフレームを階段状に屈曲させるときに前記第１の面及び前記傾斜面にそれぞれ対応する面を備えた金属ポンチをさらに有するようにしてよい。
【００１４】
この形態によれば、ノックアウト及び金属台と金属ポンチとの間に、リードフレームがそのインナーリードの金属めっき層がノックアウトの粗面化された面側になるようにして配置される。そして、まず、金属ポンチとノックアウトとでリードフレームを挟み、その後、金属ポンチがリードフレームを加圧し、これに協働してノックアウトがリードフレームを押えた状態で下側に移動しながらリードフレームの所定の部分を屈曲させる。
【００１５】
これに関連して、ノックアウトがリードフレームを押えないで金属ポンチのみが移動し、リードフレームのリード部を屈曲させる場合、つまり、従来〈図７〉と同様の曲げ加工を行う場合、金属ポンチの２つの面が交差する軸に基づいて形成される屈曲部が十分に曲がらず、丸みをおびやすくなる。その結果、インナーリードの主面とアウターリードの主面とが平行にならず、インナーリードの先端部になるにつれてこの平行性が損なわれる。場合によっては、インナーリード部がねじれてしまうおそれがある。従って、設計要求に応じたインナーリードの半導体素子と電気的に接続するためのボンディング面積を確保するのが困難になる。
【００１６】
しかし、この形態に係る金型においては、金属ポンチとノックアウトとでリードフレームを挟み、金属ポンチのリードフレームへの加圧に協働してノックアウトが下側に移動しながらリード部を屈曲させるので、屈曲部が正確に階段状になり、ねじれも発生しなくなる。これにより、設計要求に応じたボンディング面積を確保することができるようになり、インナーリードとワイヤとの金属めっき層を介した電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記した形態に係る金型において、前記粗面化された面が、放電加工又はサンドブラスト法により凹凸が形成されたものであってもよい。さらに、前記凹凸の上に、ダイヤモンドコーティング層が形成されていてもよい。
金属部材（ノックアウト）の第１の面の粗面化を放電加工やサンドブラスト法により行なうことで、凹凸の高さ（高低差）が例えば２μｍ以下程度のものを容易に形成することができる。このとき、条件によっては、形成された凹凸の凸部が尖って形成される場合がある。たとえ、表面に凹凸を形成してインナーリードの金属めっき層と金属部材の第１の面との接触面積を少なくしたとしても、この尖った凸部が金属めっき層に突き刺さることで金属めっき層に深い打痕が入り、インナーリードとワイヤとの電気的な接続の信頼性が低下する場合が想定される。
【００１８】
この形態に係る金型によれば、金属部材（ノックアウト）の第１の面に凹凸が形成され、さらにこの凹凸上にダイヤモンドコーティング層が形成されることで粗面化されるので、凸部が尖った場合においても丸みを帯びるようになり、金属めっき層に深い打痕が入ることを防止することができる。また、表面が耐磨耗性の高いダイヤモンド層で保護されているので、凹凸の磨耗を少なくすることができ、金型を長持ちさせることができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明の実施の形態の金型の構成を示す概略部分断面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態を示す概略部分断面図、図２（ａ）及び（ｂ）はリードフレームが加工される様子を示す概略部分断面図、図３（ａ）は本実施の形態の金型により加工されるリードフレームの一例を示す概略部分平面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態の金型を用いて加工されたリードフレームに半導体素子が実装された半導体装置を示す概略断面図である。
【００２０】
本発明の実施の形態の金型は、図１（ａ）に示すような構成になっている。
下部ダイセット１６の上に中心部に空洞部１０ａが形成されたダイ１０が配置され、このダイ１０の空洞部１０ａ内にはノックアウト１４が配置されている。このノックアウト１４は移動手段１５に接続されており、この移動手段１５に基づいて上下に移動できるようになっている。本実施形態では、ノックアウト１４とダイ１０により「金属部材」が構成されており、ノックアウト１４の表面Ａが「第１の面」の一例であって、ダイ１０の表面Ｂが「第２の面」（「第１の面より高い面」）の一例であり、また、ダイ１０の傾斜面Ｃが「傾斜面」の一例である。
【００２１】
本実施形態の金型の特徴の一つは、図１（ｂ）に模式的に示すように、リードフレーム２０のインナーリードの金属めっき層が形成された部分と接触するノックアウト１４の表面Ａが粗面化されていること、すなわち表面Ａに梨地状に凹凸が形成されていることである。これについては、後で詳細に説明する。なお、本実施形態では、ノックアウト１４とダイ１０が分離独立した配置となっているが、かかる配置形態に限定されないことはもちろんであり、これらが一体化されている形態としてもよい。この場合、ノックアウト１４は上下に移動できない形態となる。
【００２２】
ノックアウト１４及びダイ１０の上方には上部ダイセット１６ａに保持された状態で金属ポンチ１２が配置されている。この金属ポンチ１２はノックアウト１４の上方で、上下に移動できるようになっている。金属ポンチ１２のノックアウト１４と対向する側の面には、ノックアウト１４の表面Ａとほぼ平行な面Ｄとダイ１０の傾斜面Ｃとほぼ平行な面Ｅを備えており、金属ポンチ１２とノックアウト１４とが接近する際、ノックアウト１４の表面Ａとダイ１０の傾斜面Ｃとは、それぞれ金属ポンチの面Ｄと傾斜面Ｅと対向するようになっている。また。ダイ１０の上方にはそれぞれ押え金属部材１８がスプリング部材１９を介して上部ダイセット１６ａに保持された状態で配置されている。
【００２３】
本実施形態に係る金型のノックアウト１４、ダイ１０及び金属ポンチ１２を構成する材料としては、金属粉を焼結することにより製造された超鋼、例えばＷＣ（タングステンカーバイド）などが用いられる。
本実施の形態の金型２１はこのような構成になっており、図１に示す如く、ノックアウト１４及びダイ１０と金属パンチ１２との間に、挟みこむようにしてリードフレーム２０を配置し、金属ポンチ１２がリードフレーム２０を押圧することに基づいてリードフレーム２０の所定の部分（インナーリードとアウターリードとの間の部分）を屈曲させることができる。
【００２４】
次に、本実施形態の金型によりリードフレーム２０を曲げ加工する方法を図２及び図３を参照しながら説明する。
まず、リードフレーム２０の説明を行う。リードフレーム２０は例えばＱＦＮ型パッケージに使用されるリードフレームであって、図３（ａ）に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ合金板やＣｕ合金板などをエッチング又はプレスにより加工することでパターニングすることにより製造される。リードフレーム２０は同図に示すように、平行に延在する一対の外枠２２とこの一対の外枠２２と連結し、かつ外枠２２に直交する一対の内枠２３とによって形成された枠構造となっている。この外枠２２にはガイド孔３２が形成されている。この枠の中央部には半導体素子が配置される四辺形のダイバッド２６が配置されているとともに、このダイパッド２６は枠の隅の太幅部２２ａから延在する４つのサポートバー２８によって支持されている。また、内枠２３及び外枠２２からダイバッド２６に向かって複数のリード２７が延在している。ダイバッド２６の寸法は例えば２ｍｍ□程度であって、リード２７の長さは例えば２ｍｍ程度である。
【００２５】
相互に平行に延在するリード２７部分において、各リード２７はダムバー３０によって連結されている。リード２７は半導体素子と電気的に接続されるインナーリード２７ａと配線基板の配線と電気的に接続されるアウターリード２７ｂとからなる。
図３（ａ）のインナーリード２７ａの表面には半導体素子と金線などのワイヤと電気的に接続されるための内装めっき層、例えばＡｇめっき層（金属めっき層）が形成されている。また、アウターリード２７ｂの裏面には配線基板の配線と電気的に接続されるための外装めっき層、例えばはんだめっき層が形成されている。
【００２６】
図３（ａ）に示すような帯状のリードフレーム２０を裏返して、すなわちインナーリード２７ａのＡｇめっき層が形成された面が図１（ａ）に示す金型のノックアウト１４側になるようにして金型内に配置される。その後、インナーリード２７ａとアウターリード２７ｂを連結するダムバー３０を含む所定の領域がダイ１０の傾斜面Ｃの上方に配置されるようにして位置合わせをする。
【００２７】
次いで、押え金属部材１８によりリードフレーム２０を押えて固定させた後、図２（ａ）に示すように、金属ポンチ１２とノックアウト１４とをリードフレーム２０が配置された位置まで移動させてリードフレーム２０を両面から挟む。その後、図２（ｂ）に示すように、金属ポンチ１２が所定の圧力でノックアウト１４側にリードフレーム２０を加圧すると同時に、ノックアウト１４を、リードフレーム２０を挟んだ状態で金属ポンチ１２の動きに協働して下に移動させる。これにより、インナーリード２７ａとアウターリード２７ｂとを連結するダムバー３０部を含む所定の部分がダイ１０の傾斜面Ｃと第２の面Ｂとが交差する軸に基づいて屈曲されて屈曲部Ｇが形成され、かつ、金属ポンチ１２の面Ｄと面Ｅとが交差する軸に基づいて屈曲されて屈曲部Ｆが形成される。
【００２８】
このように、リードフレーム２０を金属ポンチ１２とノックアウト１４で挟みながら屈曲させることで、屈曲部Ｆ，Ｇが金型２１の形状に従って忠実に屈曲されるようになるので、インナーリード２７ａの先端部も含めてアウターリード２７ｂと平行になり、インナーリード２７ａをねじれなどの発生なしにシャープに屈曲させることができる。これにより、半導体素子と電気的に接続するためのインアナーリード２７ａのボンディングに係る面積を設計要求通りに確保することができるようになる。
【００２９】
このようにして、リードフレーム２０のリード２７の所定の部分が本実施の形態の金型によって屈曲される。
次に、本実施形態に係る金型の特徴の一つである、粗面化されたノックアウト１４の表面Ａについて詳しく説明する。
図４（ａ）は研削盤により加工されたノックアウトの表面状態をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により撮影したもの、図４（ｂ）、図５（ａ）及び（ｂ）は本実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したもの、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図４（ｂ）、図５（ａ）及び（ｂ）のノックアウトの表面部の断面形状を模式的に示す図である。
【００３０】
図４（ａ）に示すものは、従来の鏡面仕上げされたノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したものである。本実施形態に係る金型のノックアウト１４の表面は、図４（ｂ）に示すように、ＷＥＤ（ワイヤ放電加工機）による処理を例えば２回行って表面を粗面化、すなわち梨地状にしたものであって、図６（ａ）に示す断面図のように、表面に微細な凹凸が形成されている。
【００３１】
前述したように、リードフレーム２０が金型により屈曲されるとき、図２（ｂ）に示すように、ノックアウト１４の表面Ａとインナーリード２７ａ上に形成されたＡｇめっき層２９とが接触することになる。このとき、ノックアウト１４の表面Ａが図４（ａ）に示すように鏡面仕上げされていると、この鏡面と接触したインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９がピカピカに光るなどして前述したような問題が発生するおそれがある。
【００３２】
しかしながら、本実施形態に係る金型のノックアウト１４の表面Ａには梨地状の凹凸が形成されているので、リードフレーム２０が屈曲する際にノックアウト１４の表面Ａとインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９とが接触するとしても、接触するところは主にノックアウト１４の表面Ａの凸部であるので、実質的な接触面積を小さくすることができる。例えば、上記したＷＥＤによる処理を行なった場合の接触面積は、インナーリード２７ａのＡｇめっき層２９とノックアウト１４の表面Ａがお互いに平坦でその接触面積を１００％としたとき、その２０〜３０％程度の接触面積にすることができる。
【００３３】
ノックアウト１４の表面の凹凸の高さ（高低差）はインナーリード２７ａ上に形成された金属めっき層の種類や厚みに合わせて適宜調整すればよいが、例えば膜厚が５〜７μｍのＡｇめっき層２９を形成する場合、ノックアウト１４の表面Ａの凸部がＡｇめっき層２９に突き刺さることでリードフレームのＣｕ合金板が露出しないように、１〜２μｍ程度以下とすることが好ましい。
【００３４】
このようにノックアウト１４の表面Ａを梨地状の凹凸を形成することにより、インナーリード２７ａ上に形成されたＡｇめっき層２９にノックアウト１４の表面Ａの研磨目が転写されたり、部分的にピカピカに光ったりすることがなくなり、Ａｇめっき層２９がめっきを施された直後と同等の光沢度、もしくはそれより低い光沢度を保つことができるようになる。これにより、屈曲されたリードフレーム２０のリード部の光沢度が不均一になり、見た目も悪いといったことがなくなり、また、画像認識を用いた自動ワイヤボンディングをおこなう際、画像認識に係るエラーの発生を防止することができるようになる。さらに、Ａｇめっき層２９のノックアウト１４と接触する面積を小さくすることができるので、Ａｇめっき層２９に深い打痕が発生したり、油などの不純物が付着したりする可能性を大いに減じることができ、ワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、図５（ａ）に示すものは、ＷＥＤ（ワイヤ放電加工機）による処理を４回行って表面を粗面化したものであって、図６（ｂ）に示す断面図のように、ＷＥＤの処理回数を増やすに従って、凹凸のピッチが狭くなり、より細かい凹凸が形成されるようになるので、上記した効果がさらに顕著になる。なお、上記したＷＥＤの処理回数は単なる一例であって、所定の凹凸の高さ（高低差）やピッチが得られるように適宜調整すればよい、
また、図５（ｂ）に示すものは、図５（ａ）に示すノックアウト１４の表面の凹凸上にさらにＤＬＣ（ダイヤモンドライクコーティング）を行ったものである。ＷＥＤ（ワイヤ放電加工機）による処理を行っただけでは、凸部の先端が鋭くなりやすく、Ａｇめっき層２９に深い打痕が形成される場合がある。このため、図６（ｃ）に示すように、ノックアウト１４の表面部の凹凸上にダイヤモンドコーティング層１４ａをコーティングすることで凹凸を滑らかにすることが好ましい。これにより、Ａｇめっき層２９に深い打痕が形成されないばかりではなく、凹凸の磨耗をも防止することができ、金型を長持ちさせることができる。
【００３６】
なお、ＷＥＤの代わりに、サンドブラスト法を用いてノックアウト１４の表面Ａに梨地状の凹凸を形成してもよい。
次に、リード部が屈曲されたリードフレームを用いた半導体素子の実装方法を説明する。
まず、前述した方法によりリード２７部が屈曲されたリードフレーム２０を金型から取り出してひっくり返すことでインナーリード２７ａに形成されたＡｇめっき層２９が表面に現われるようにする。その後、図３（ｂ）に示すように、リードフレームのダイバッド２６上に半導体素子３４を搭載（ダイボンディング）し、この半導体素子３４のリード導出を行うべき電極パッドとこれらに対応するインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９とを画像認識を用いた自動ワイヤボンディング装置によりワイヤ３８を介して接続する。
【００３７】
このとき、前述したように、リード２７部のＡｇめっき層２９が全体にわたって比較的低い光沢度を保ち、リードフレーム２０のリード２７には部分的にピカピカ光っている領域が存在しなくなるので、画像認識に係るエラーが発生するおそれがないことは言うまでもない。また、インナーリード２７ａのＡｇめっき層２９はノックアウト１４の梨地状の表面と接触することで微細なディンプル（くぼみ）が形成されていることになるので、ワイヤがこのディンプルに埋めこまれ、アンカー効果によりワイヤとインナーリード２７ａとの接合強度を向上させることができる。これにより、インナーリード２７ａとワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
次いで、半導体素子３４とインナーリード２７ａ及びアウターリード２７ｂと覆うようにしてモールド樹脂３６を施す。
次いで、不要なリードフレーム部分を切断除去することにより、図３（ｂ）に示すようなＱＦＮ型の半導体装置４０が製造される。
以上、一実施形態により、本発明の詳細を説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明を逸脱しない要旨の範囲における上記の実施形態の変更は本発明の範囲に含まれる。
【００３９】
例えば、本実施形態では、ＱＦＮ型の半導体装置に用いられるリードフレームのリード部の所定の部分を屈曲させる場合について例示したが、本実施形態の金型を適用するリードフレームはＱＦＮ型の半導体装置に限定されないことはもちろんである。
また、金属ポンチ１２の面にインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９が接触するような形態の場合、金属ポンチ１２の所定の面を粗面化処理すればよい。つまり、金型を構成する金属部材のうち、インナーリード上に形成された金属めっき層が接触する金属部材の所定の面を粗面化すればよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金型によれば、リードフレームのインナーリードの金属めっき層が接触する金属部材の表面に梨地状に凹凸を形成することにより、リードフレームの当該部分に好ましくないスジ模様が入るといった不都合を解消することができるとともに、リードフレームの当該部分において、光沢度が不均一となる領域がなくなり、画像認識を行なう自動ワイヤボンディング装置により半導体素子とインナーリードとをワイヤでボンディングする際、画像認識に係るエラーの発生を防止することができるようになる。
【００４１】
さらには、金型の金属部材とリードフレームの当該部分との接触面積を小さくすることができるので、インナーリードとワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態の金型の構成を示す概略断面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態を示す概略部分断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態の金型によりリードフレームが加工される様子を示す概略部分断面図である。
【図３】図３（ａ）は本実施の形態の金型により加工されるリードフレームの一例を示す概略部分断面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態の金型を用いて加工されたリードフレームに半導体素子が実装された半導体装置を示す概略断面図である。
【図４】図４（ａ）は研削盤により加工されたノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したもの、図４（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したものである。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したものである。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図４（ｂ）、図５（ａ）及び（ｂ）のノックアウトの表面部の断面形状を模式的に示す図である。
【図７】従来技術の金型によりリードフレームが加工される様子を示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
１０：ダイ
１２：金属ポンチ
１４：ノックアウト
１４ａ：ダイヤモンドコーティング層
１５：移動手段
１６：下部ダイセット
１６ａ：上部ダイセット
１８：押え金属部材
１９：スプリング部材
２０：リードフレーム
２２：外枠
２２ａ：太幅部
２３：内枠
２６：ダイパッド
２７ａ：インナーリード
２７ｂ：アウターリード
２７：リード
２８：サポートバー
２９：Ａｇめっき層（金属めっき層）
３０：ダムバー
３２：ガイド孔
３４：半導体素子
３６：モールド樹脂
３８：ワイヤ
４０：半導体装置
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子を実装するパッケージに用いられるリードフレームを加工する技術に係り、特に、リードフレームを加工する金型、この金型を用いたリードフレームの製造方法及びリードフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア機器を実現するためのキーテクノロジーであるＬＳＩ技術はデータ伝送の高速化、大容量化に向かって着実に開発が進んでいる。これに伴って、ＬＳＩと電子機器とのインターフェイスとなる実装技術の高密度化が進められている。
【０００３】
高密度実装に対応するパッケージとして、さまざまなものが開発されてきているが、リードフレームを用いた高密度実装用のパッケージとしては、例えば、周辺端子リード付きパッケージであるＴＳＯＪ（Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｊ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＣ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｃ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）、周辺端子リードのないパッケージであるＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔｐａｃｋ Ｎｏｎ―ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）などが知られている。
【０００４】
例えば、ＱＦＮに用いられるリードフレームの場合、一例として、図７に示すように、実装する半導体素子（図示せず）とワイヤを介して電気的に接続されるインナーリード１０４に銀（Ａｇ）めっき層１０６などの金属めっき層が形成されており、インナーリード１０４とこれにつながるアウターリード１０２との間の部分を階段状に屈曲されている。このようなリードフレームを製造する場合、同図に示すように、曲げ加工を行なうために支持台としての金属部材１００や該金属部材１００上に載置されたリードフレームを加圧するための金属ポンチ１０８などを備えた金型を使用する。このような金型において、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６に接触する金属部材１００には、その接触する側の表面が、プロファイル研削盤や平面研削盤により研磨されて研磨目が刻まれたものやあるいはその表面に鏡面仕上げを行ったものが使用される。
【０００５】
このような金型にリードフレームのインナーリード１０４のＡｇめっき層１０６が金属部材１００側になるようにして配置され、金属ポンチ１０８がリードフレームを上から押圧することによりインナーリード１０４とアウターリード１０２と間の所定の部分を屈曲させる。
すなわち、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６が金属部材１００の研磨目が刻まれた面や鏡面仕上げされた面に接触しながら上記所定部分の曲げ加工を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６に接触する側の金属部材１００の表面に研磨目が刻まれた金型を用いて曲げ加工を行う場合には、研磨目に相当するパターンがインナーリード１０４のＡｇめっき層１０６上に転写され、リードフレームの当該部分にそのパターンに応じた好ましくない見苦しいスジ模様が入るという問題がある。
【０００７】
また、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６に接触する側の金属台１００の表面が鏡面仕上げされた金型を用いて曲げ加工を行う場合には、インナーリード１０４のＡｇめっき層１０６が、金属部材１００の鏡面仕上げされた表面に接触することでピカピカに光り、光沢度が高くなってしまう。すなわち、Ａｇめっき層１０６はそれ自体、比較的暗い中程度の光沢度であるため、リードフレームがピカピカに光った部分と比較的暗い光らない部分とが混在することになる。このため、リードフレームの当該部分の光沢度が不均一となり、見た目が悪いといった問題があるとともに、後の段階で、半導体素子とインナーリード１０４とを画像認識を用いた自動ワイヤボンディング装置によりワイヤで電気的に接続する際、光沢度の違いに起因する画像認識においてエラーが発生するおそれがある。
【０００８】
また、従来の金属部材１００の表面は平坦に加工されることで金属部材１００とインナーリード１０４のＡｇめっき層１０６とが全接触状態となるので、金属ポンチの押圧によっては、Ａｇめっき層１０６に打痕が発生してリードフレームの合金基板が露出したり、あるいは、油などの不純物が付着したりするといった不都合が生じる場合がある。このような場合、ワイヤとインナーリード１０４とのＡｇめっき層１０６を介した電気的な接続の信頼性が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題を鑑みて創作されたものであり、リードフレーム曲げ加工が施される部分の光沢度を均一なものとし、インナーリードの安定したワイヤボンディングを可能にし、ひいてはワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができるリードフレーム加工用の金型、該金型を用いたリードフレームの製造方法及びリードフレームを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明によれば、半導体素子にワイヤを介して電気的に接続される金属めっき層を備えたインナーリードと、該インナーリードに連結し、配線基板に電気的に接続されるアウターリードとを有するリードフレームに曲げ加工を施す金型であって、前記インナーリードとアウターリードとの間の所定の部分を階段状に屈曲させる金属部材を具備し、該金属部材の前記金属めっき層と接触する面に凹凸が設けられていることを特徴とする金型が提供される。
【００１１】
本発明に係る金型によれば、リードフレームの所定の部分（金属めっき層が形成されている部分）に曲げ加工を行う際に、インナーリードの金属めっき層が接触する面が粗面化、すなわち梨地状の凹凸が形成されているので、金属めっき層が金属部材の凹凸の凸部と主に接触するようになり、これによって、インナーリードの金属めっき層と金属部材との実質的な接触面積を小さくすることができる。従って、金属めっき層が例えばＡｇめっき層からなる場合、光沢度が比較的低いＡｇめっき層の金属部材に接触した部分がピカピカに光ったり、金属部材の研磨目がＡｇめっき層に転写されたりすることがなくなる。
【００１２】
このようにすることにより、リードフレームの当該部分に研磨目のパターンに応じた好ましくないスジ模様が入るといった不都合を解消することができるとともに、リードフレームの当該部分において、光沢度が不均一となる領域がなくなり、すべての領域にわたって均一な光沢度をもたせることができる。従って、画像認識を行う自動ワイヤボンディング装置により半導体素子とインナーリードとをワイヤでボンディングする際、従来技術に見られたような画像認識に係るエラーの発生を防止することができるようになる。
【００１３】
さらには、金属めっき層は金属部材の粗面化された面のうち凹部とはほとんど接触しないので、金属部材との接触に起因して金属めっき層に打痕が発生したり、油などの不純物が付着したりする可能性を大いに減じることができるので、インナーリードとワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
上記の形態に係る金型において、前記金型の金属部材が、上下に移動可能で、前記粗面化された面を第１の面として備えたノックアウトと、前記ノックアウトが上下に移動できるように該ノックアウトの周囲に配置され、前記第１の面に平行な第２の面と、前記第２の面につながり、前記ノックアウト側に下がって傾斜する傾斜面とを備えた金属台とを具備し、前記金型が、前記リードフレームを挟んで前記ノックアウトとは反対側の上方に配置され、かつ上下に移動可能で、前記リードフレームを階段状に屈曲させるときに前記第１の面及び前記傾斜面にそれぞれ対応する面を備えた金属ポンチをさらに有するようにしてよい。
【００１４】
この形態によれば、ノックアウト及び金属台と金属ポンチとの間に、リードフレームがそのインナーリードの金属めっき層がノックアウトの粗面化された面側になるようにして配置される。そして、まず、金属ポンチとノックアウトとでリードフレームを挟み、その後、金属ポンチがリードフレームを加圧し、これに協働してノックアウトがリードフレームを押えた状態で下側に移動しながらリードフレームの所定の部分を屈曲させる。
【００１５】
これに関連して、ノックアウトがリードフレームを押えないで金属ポンチのみが移動し、リードフレームのリード部を屈曲させる場合、つまり、従来〈図７〉と同様の曲げ加工を行う場合、金属ポンチの２つの面が交差する軸に基づいて形成される屈曲部が十分に曲がらず、丸みをおびやすくなる。その結果、インナーリードの主面とアウターリードの主面とが平行にならず、インナーリードの先端部になるにつれてこの平行性が損なわれる。場合によっては、インナーリード部がねじれてしまうおそれがある。従って、設計要求に応じたインナーリードの半導体素子と電気的に接続するためのボンディング面積を確保するのが困難になる。
【００１６】
しかし、この形態に係る金型においては、金属ポンチとノックアウトとでリードフレームを挟み、金属ポンチのリードフレームへの加圧に協働してノックアウトが下側に移動しながらリード部を屈曲させるので、屈曲部が正確に階段状になり、ねじれも発生しなくなる。これにより、設計要求に応じたボンディング面積を確保することができるようになり、インナーリードとワイヤとの金属めっき層を介した電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、上記した形態に係る金型において、前記粗面化された面が、放電加工又はサンドブラスト法により凹凸が形成されたものであってもよい。さらに、前記凹凸の上に、ダイヤモンドコーティング層が形成されていてもよい。
金属部材（ノックアウト）の第１の面の粗面化を放電加工やサンドブラスト法により行なうことで、凹凸の高さ（高低差）が例えば２μｍ以下程度のものを容易に形成することができる。このとき、条件によっては、形成された凹凸の凸部が尖って形成される場合がある。たとえ、表面に凹凸を形成してインナーリードの金属めっき層と金属部材の第１の面との接触面積を少なくしたとしても、この尖った凸部が金属めっき層に突き刺さることで金属めっき層に深い打痕が入り、インナーリードとワイヤとの電気的な接続の信頼性が低下する場合が想定される。
【００１８】
この形態に係る金型によれば、金属部材（ノックアウト）の第１の面に凹凸が形成され、さらにこの凹凸上にダイヤモンドコーティング層が形成されることで粗面化されるので、凸部が尖った場合においても丸みを帯びるようになり、金属めっき層に深い打痕が入ることを防止することができる。また、表面が耐磨耗性の高いダイヤモンド層で保護されているので、凹凸の磨耗を少なくすることができ、金型を長持ちさせることができるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明の実施の形態の金型の構成を示す概略部分断面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態を示す概略部分断面図、図２（ａ）及び（ｂ）はリードフレームが加工される様子を示す概略部分断面図、図３（ａ）は本実施の形態の金型により加工されるリードフレームの一例を示す概略部分平面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態の金型を用いて加工されたリードフレームに半導体素子が実装された半導体装置を示す概略断面図である。
【００２０】
本発明の実施の形態の金型は、図１（ａ）に示すような構成になっている。
下部ダイセット１６の上に中心部に空洞部１０ａが形成されたダイ１０が配置され、このダイ１０の空洞部１０ａ内にはノックアウト１４が配置されている。このノックアウト１４は移動手段１５に接続されており、この移動手段１５に基づいて上下に移動できるようになっている。本実施形態では、ノックアウト１４とダイ１０により「金属部材」が構成されており、ノックアウト１４の表面Ａが「第１の面」の一例であって、ダイ１０の表面Ｂが「第２の面」（「第１の面より高い面」）の一例であり、また、ダイ１０の傾斜面Ｃが「傾斜面」の一例である。
【００２１】
本実施形態の金型の特徴の一つは、図１（ｂ）に模式的に示すように、リードフレーム２０のインナーリードの金属めっき層が形成された部分と接触するノックアウト１４の表面Ａが粗面化されていること、すなわち表面Ａに梨地状に凹凸が形成されていることである。これについては、後で詳細に説明する。なお、本実施形態では、ノックアウト１４とダイ１０が分離独立した配置となっているが、かかる配置形態に限定されないことはもちろんであり、これらが一体化されている形態としてもよい。この場合、ノックアウト１４は上下に移動できない形態となる。
【００２２】
ノックアウト１４及びダイ１０の上方には上部ダイセット１６ａに保持された状態で金属ポンチ１２が配置されている。この金属ポンチ１２はノックアウト１４の上方で、上下に移動できるようになっている。金属ポンチ１２のノックアウト１４と対向する側の面には、ノックアウト１４の表面Ａとほぼ平行な面Ｄとダイ１０の傾斜面Ｃとほぼ平行な面Ｅを備えており、金属ポンチ１２とノックアウト１４とが接近する際、ノックアウト１４の表面Ａとダイ１０の傾斜面Ｃとは、それぞれ金属ポンチの面Ｄと傾斜面Ｅと対向するようになっている。また。ダイ１０の上方にはそれぞれ押え金属部材１８がスプリング部材１９を介して上部ダイセット１６ａに保持された状態で配置されている。
【００２３】
本実施形態に係る金型のノックアウト１４、ダイ１０及び金属ポンチ１２を構成する材料としては、金属粉を焼結することにより製造された超鋼、例えばＷＣ（タングステンカーバイド）などが用いられる。
本実施の形態の金型２１はこのような構成になっており、図１に示す如く、ノックアウト１４及びダイ１０と金属パンチ１２との間に、挟みこむようにしてリードフレーム２０を配置し、金属ポンチ１２がリードフレーム２０を押圧することに基づいてリードフレーム２０の所定の部分（インナーリードとアウターリードとの間の部分）を屈曲させることができる。
【００２４】
次に、本実施形態の金型によりリードフレーム２０を曲げ加工する方法を図２及び図３を参照しながら説明する。
まず、リードフレーム２０の説明を行う。リードフレーム２０は例えばＱＦＮ型パッケージに使用されるリードフレームであって、図３（ａ）に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ合金板やＣｕ合金板などをエッチング又はプレスにより加工することでパターニングすることにより製造される。リードフレーム２０は同図に示すように、平行に延在する一対の外枠２２とこの一対の外枠２２と連結し、かつ外枠２２に直交する一対の内枠２３とによって形成された枠構造となっている。この外枠２２にはガイド孔３２が形成されている。この枠の中央部には半導体素子が配置される四辺形のダイバッド２６が配置されているとともに、このダイパッド２６は枠の隅の太幅部２２ａから延在する４つのサポートバー２８によって支持されている。また、内枠２３及び外枠２２からダイバッド２６に向かって複数のリード２７が延在している。ダイバッド２６の寸法は例えば２ｍｍ□程度であって、リード２７の長さは例えば２ｍｍ程度である。
【００２５】
相互に平行に延在するリード２７部分において、各リード２７はダムバー３０によって連結されている。リード２７は半導体素子と電気的に接続されるインナーリード２７ａと配線基板の配線と電気的に接続されるアウターリード２７ｂとからなる。
図３（ａ）のインナーリード２７ａの表面には半導体素子と金線などのワイヤと電気的に接続されるための内装めっき層、例えばＡｇめっき層（金属めっき層）が形成されている。また、アウターリード２７ｂの裏面には配線基板の配線と電気的に接続されるための外装めっき層、例えばはんだめっき層が形成されている。
【００２６】
図３（ａ）に示すような帯状のリードフレーム２０を裏返して、すなわちインナーリード２７ａのＡｇめっき層が形成された面が図１（ａ）に示す金型のノックアウト１４側になるようにして金型内に配置される。その後、インナーリード２７ａとアウターリード２７ｂを連結するダムバー３０を含む所定の領域がダイ１０の傾斜面Ｃの上方に配置されるようにして位置合わせをする。
【００２７】
次いで、押え金属部材１８によりリードフレーム２０を押えて固定させた後、図２（ａ）に示すように、金属ポンチ１２とノックアウト１４とをリードフレーム２０が配置された位置まで移動させてリードフレーム２０を両面から挟む。その後、図２（ｂ）に示すように、金属ポンチ１２が所定の圧力でノックアウト１４側にリードフレーム２０を加圧すると同時に、ノックアウト１４を、リードフレーム２０を挟んだ状態で金属ポンチ１２の動きに協働して下に移動させる。これにより、インナーリード２７ａとアウターリード２７ｂとを連結するダムバー３０部を含む所定の部分がダイ１０の傾斜面Ｃと第２の面Ｂとが交差する軸に基づいて屈曲されて屈曲部Ｇが形成され、かつ、金属ポンチ１２の面Ｄと面Ｅとが交差する軸に基づいて屈曲されて屈曲部Ｆが形成される。
【００２８】
このように、リードフレーム２０を金属ポンチ１２とノックアウト１４で挟みながら屈曲させることで、屈曲部Ｆ，Ｇが金型２１の形状に従って忠実に屈曲されるようになるので、インナーリード２７ａの先端部も含めてアウターリード２７ｂと平行になり、インナーリード２７ａをねじれなどの発生なしにシャープに屈曲させることができる。これにより、半導体素子と電気的に接続するためのインアナーリード２７ａのボンディングに係る面積を設計要求通りに確保することができるようになる。
【００２９】
このようにして、リードフレーム２０のリード２７の所定の部分が本実施の形態の金型によって屈曲される。
次に、本実施形態に係る金型の特徴の一つである、粗面化されたノックアウト１４の表面Ａについて詳しく説明する。
図４（ａ）は研削盤により加工されたノックアウトの表面状態をＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により撮影したもの、図４（ｂ）、図５（ａ）及び（ｂ）は本実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したもの、図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図４（ｂ）、図５（ａ）及び（ｂ）のノックアウトの表面部の断面形状を模式的に示す図である。
【００３０】
図４（ａ）に示すものは、従来の鏡面仕上げされたノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したものである。本実施形態に係る金型のノックアウト１４の表面は、図４（ｂ）に示すように、ＷＥＤ（ワイヤ放電加工機）による処理を例えば２回行って表面を粗面化、すなわち梨地状にしたものであって、図６（ａ）に示す断面図のように、表面に微細な凹凸が形成されている。
【００３１】
前述したように、リードフレーム２０が金型により屈曲されるとき、図２（ｂ）に示すように、ノックアウト１４の表面Ａとインナーリード２７ａ上に形成されたＡｇめっき層２９とが接触することになる。このとき、ノックアウト１４の表面Ａが図４（ａ）に示すように鏡面仕上げされていると、この鏡面と接触したインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９がピカピカに光るなどして前述したような問題が発生するおそれがある。
【００３２】
しかしながら、本実施形態に係る金型のノックアウト１４の表面Ａには梨地状の凹凸が形成されているので、リードフレーム２０が屈曲する際にノックアウト１４の表面Ａとインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９とが接触するとしても、接触するところは主にノックアウト１４の表面Ａの凸部であるので、実質的な接触面積を小さくすることができる。例えば、上記したＷＥＤによる処理を行なった場合の接触面積は、インナーリード２７ａのＡｇめっき層２９とノックアウト１４の表面Ａがお互いに平坦でその接触面積を１００％としたとき、その２０〜３０％程度の接触面積にすることができる。
【００３３】
ノックアウト１４の表面の凹凸の高さ（高低差）はインナーリード２７ａ上に形成された金属めっき層の種類や厚みに合わせて適宜調整すればよいが、例えば膜厚が５〜７μｍのＡｇめっき層２９を形成する場合、ノックアウト１４の表面Ａの凸部がＡｇめっき層２９に突き刺さることでリードフレームのＣｕ合金板が露出しないように、１〜２μｍ程度以下とすることが好ましい。
【００３４】
このようにノックアウト１４の表面Ａを梨地状の凹凸を形成することにより、インナーリード２７ａ上に形成されたＡｇめっき層２９にノックアウト１４の表面Ａの研磨目が転写されたり、部分的にピカピカに光ったりすることがなくなり、Ａｇめっき層２９がめっきを施された直後と同等の光沢度、もしくはそれより低い光沢度を保つことができるようになる。これにより、屈曲されたリードフレーム２０のリード部の光沢度が不均一になり、見た目も悪いといったことがなくなり、また、画像認識を用いた自動ワイヤボンディングをおこなう際、画像認識に係るエラーの発生を防止することができるようになる。さらに、Ａｇめっき層２９のノックアウト１４と接触する面積を小さくすることができるので、Ａｇめっき層２９に深い打痕が発生したり、油などの不純物が付着したりする可能性を大いに減じることができ、ワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、図５（ａ）に示すものは、ＷＥＤ（ワイヤ放電加工機）による処理を４回行って表面を粗面化したものであって、図６（ｂ）に示す断面図のように、ＷＥＤの処理回数を増やすに従って、凹凸のピッチが狭くなり、より細かい凹凸が形成されるようになるので、上記した効果がさらに顕著になる。なお、上記したＷＥＤの処理回数は単なる一例であって、所定の凹凸の高さ（高低差）やピッチが得られるように適宜調整すればよい、
また、図５（ｂ）に示すものは、図５（ａ）に示すノックアウト１４の表面の凹凸上にさらにＤＬＣ（ダイヤモンドライクコーティング）を行ったものである。ＷＥＤ（ワイヤ放電加工機）による処理を行っただけでは、凸部の先端が鋭くなりやすく、Ａｇめっき層２９に深い打痕が形成される場合がある。このため、図６（ｃ）に示すように、ノックアウト１４の表面部の凹凸上にダイヤモンドコーティング層１４ａをコーティングすることで凹凸を滑らかにすることが好ましい。これにより、Ａｇめっき層２９に深い打痕が形成されないばかりではなく、凹凸の磨耗をも防止することができ、金型を長持ちさせることができる。
【００３６】
なお、ＷＥＤの代わりに、サンドブラスト法を用いてノックアウト１４の表面Ａに梨地状の凹凸を形成してもよい。
次に、リード部が屈曲されたリードフレームを用いた半導体素子の実装方法を説明する。
まず、前述した方法によりリード２７部が屈曲されたリードフレーム２０を金型から取り出してひっくり返すことでインナーリード２７ａに形成されたＡｇめっき層２９が表面に現われるようにする。その後、図３（ｂ）に示すように、リードフレームのダイバッド２６上に半導体素子３４を搭載（ダイボンディング）し、この半導体素子３４のリード導出を行うべき電極パッドとこれらに対応するインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９とを画像認識を用いた自動ワイヤボンディング装置によりワイヤ３８を介して接続する。
【００３７】
このとき、前述したように、リード２７部のＡｇめっき層２９が全体にわたって比較的低い光沢度を保ち、リードフレーム２０のリード２７には部分的にピカピカ光っている領域が存在しなくなるので、画像認識に係るエラーが発生するおそれがないことは言うまでもない。また、インナーリード２７ａのＡｇめっき層２９はノックアウト１４の梨地状の表面と接触することで微細なディンプル（くぼみ）が形成されていることになるので、ワイヤがこのディンプルに埋めこまれ、アンカー効果によりワイヤとインナーリード２７ａとの接合強度を向上させることができる。これにより、インナーリード２７ａとワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
次いで、半導体素子３４とインナーリード２７ａ及びアウターリード２７ｂと覆うようにしてモールド樹脂３６を施す。
次いで、不要なリードフレーム部分を切断除去することにより、図３（ｂ）に示すようなＱＦＮ型の半導体装置４０が製造される。
以上、一実施形態により、本発明の詳細を説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明を逸脱しない要旨の範囲における上記の実施形態の変更は本発明の範囲に含まれる。
【００３９】
例えば、本実施形態では、ＱＦＮ型の半導体装置に用いられるリードフレームのリード部の所定の部分を屈曲させる場合について例示したが、本実施形態の金型を適用するリードフレームはＱＦＮ型の半導体装置に限定されないことはもちろんである。
また、金属ポンチ１２の面にインナーリード２７ａのＡｇめっき層２９が接触するような形態の場合、金属ポンチ１２の所定の面を粗面化処理すればよい。つまり、金型を構成する金属部材のうち、インナーリード上に形成された金属めっき層が接触する金属部材の所定の面を粗面化すればよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の金型によれば、リードフレームのインナーリードの金属めっき層が接触する金属部材の表面に梨地状に凹凸を形成することにより、リードフレームの当該部分に好ましくないスジ模様が入るといった不都合を解消することができるとともに、リードフレームの当該部分において、光沢度が不均一となる領域がなくなり、画像認識を行なう自動ワイヤボンディング装置により半導体素子とインナーリードとをワイヤでボンディングする際、画像認識に係るエラーの発生を防止することができるようになる。
【００４１】
さらには、金型の金属部材とリードフレームの当該部分との接触面積を小さくすることができるので、インナーリードとワイヤとの電気的な接続の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態の金型の構成を示す概略断面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態を示す概略部分断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態の金型によりリードフレームが加工される様子を示す概略部分断面図である。
【図３】図３（ａ）は本実施の形態の金型により加工されるリードフレームの一例を示す概略部分断面図、図３（ｂ）は本発明の実施の形態の金型を用いて加工されたリードフレームに半導体素子が実装された半導体装置を示す概略断面図である。
【図４】図４（ａ）は研削盤により加工されたノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したもの、図４（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したものである。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施の形態の金型に係るノックアウトの表面状態をＳＥＭにより撮影したものである。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ、図４（ｂ）、図５（ａ）及び（ｂ）のノックアウトの表面部の断面形状を模式的に示す図である。
【図７】従来技術の金型によりリードフレームが加工される様子を示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
１０：ダイ
１２：金属ポンチ
１４：ノックアウト
１４ａ：ダイヤモンドコーティング層
１５：移動手段
１６：下部ダイセット
１６ａ：上部ダイセット
１８：押え金属部材
１９：スプリング部材
２０：リードフレーム
２２：外枠
２２ａ：太幅部
２３：内枠
２６：ダイパッド
２７ａ：インナーリード
２７ｂ：アウターリード
２７：リード
２８：サポートバー
２９：Ａｇめっき層（金属めっき層）
３０：ダムバー
３２：ガイド孔
３４：半導体素子
３６：モールド樹脂
３８：ワイヤ
４０：半導体装置
Claims (7)
- 半導体素子にワイヤを介して電気的に接続される金属めっき層を備えたインナーリードと、該インナーリードに連結し、配線基板に電気的に接続されるアウターリードとを有するリードフレームに曲げ加工を施す金型であって、
前記インナーリードとアウターリードとの間の所定の部分を階段状に屈曲させる金属部材を具備し、
該金属部材の前記金属めっき層と接触する面に凹凸が設けられていることを特徴とする金型。 - 前記金型の金属部材が、
上下に移動可能で、前記凹凸が設けられた面を第１の面として備えたノックアウトと、
前記ノックアウトが上下に移動できるように該ノックアウトの周囲に配置され、前記第１の面に平行な第２の面と、前記第２の面につながり、前記ノックアウト側に下がって傾斜する傾斜面とを備えた金属台とを具備し、
前記金型が、
前記リードフレームを挟んで前記ノックアウトとは反対側の上方に配置され、かつ上下に移動可能で、前記リードフレームを階段状に屈曲させるときに前記第１の面及び前記傾斜面にそれぞれ対応する面を備えた金属ポンチをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の金型。 - 前記凹凸が設けられた面は、放電加工又はサンドブラスト法により形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の金型。
- 前記凹凸の上にダイヤモンドコーティング層がさらに形成されていることを特徴とする請求項３に記載の金型。
- 前記金属めっき層が、Ａｇ（銀）めっき層からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金型。
- 請求項２乃至５のいずれか一項に記載の金型を用いたリードフレームの製造方法であって、
前記金属部材と前記金属ポンチとの間に前記リードフレームを配置し、前記リードフレームを前記金属ポンチと前記ノックアウトとで挟みながら、前記金属ポンチにより前記リードフレームを下方向に加圧して、前記リードフレームの前記インナーリードと前記アウターリードとの間の所定の部分を階段状に屈曲させることを特徴とするリードフレームの製造方法。 - 請求項６に記載のリードフレームの製造方法で製造されたことを特徴とするリードフレーム。
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