JP4112458B2 - リードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を搭載した樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレームおよびそれらを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するもので、特にゲートブレイク工程後に、ランナーディゲートに用いるリードフレームのイジェクトホールの側面に残存しやすい樹脂残りが後工程で落下し、傷をつけるなど品質に悪影響することを防止するように、リードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。また小型で薄型でありながら、多ピン化が進み、高密度の小型、薄型の樹脂封止型半導体装置が要望されている。

以下、従来のダイパッド部の露出型のＱＦＮの樹脂封止型半導体装置について説明する。図６は従来の樹脂封止型半導体装置の製造に用いるリードフレームを示す図面であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ１箇所の断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ１箇所の断面図である。

図６に示すように、本リードフレームは金属板よりなるフレーム本体１０１と、フレーム本体１０１の領域内に配設され、表面に突出部を有した半導体素子搭載用のダイパッド部１０２と、先端部がダイパッド部１０２に対向して配列され後端部がフレーム本体１０１と接続され、表面に金属細線が接続されたボンディングリード部１０３を有する構造である。また、封止工程で各素子まで樹脂を注入するためのランナーが通る部分のフレーム本体１０１上には、封止工程後にランナーに残った樹脂をイジェクトするためのイジェクトホール１０４が設けられている。１０５はダイパッド部１０２をフレーム本体１０１に保持する吊りリード部である。

次に従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。図７から図９はリードフレームを用いた従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの平面図および断面図である。

まず図７（ａ）に平面図を示し、図７（ａ）のＣ−Ｃ１箇所の断面図を図７（ｂ）に示すように、フレーム本体１０１と、そのフレーム本体１０１内に、表面に突出部を有した半導体素子搭載用のダイパッド部１０２と、ダイパッド部１０２を支持する吊りリード部１０５と、半導体素子を載置した場合にその載置した半導体素子と金属細線等の手段により電気的接続するボンディングリード部１０３とを有し、また封止工程で各素子まで樹脂を注入するためのランナーが通る部分のフレーム本体１０１上には、封止後にランナーに残った樹脂をイジェクトするためのイジェクトホール１０４が設けられているリードフレームを用意する。

次に図７（ｃ）に平面図を示し、図７（ｃ）のＤ−Ｄ１箇所の断面図を図７（ｄ）に示すように、リードフレームのダイパッド部１０２上に半導体素子１０６を銀ペースト等の接着剤により接合する（ダイボンド工程）。

図８（ａ）に平面図を示し、図８（ａ）のＥ−Ｅ１箇所の断面図を図８（ｂ）に示すように、ダイパッド部１０２上に搭載した半導体素子１０６の表面の電極パッド（図示せず）と、リードフレームのボンディングリード部１０３とを金属細線１０７により接続する（ワイヤボンド工程）。

その後、図８（ｃ）に平面図を示し、図８（ｃ）のＦ−Ｆ１箇所の断面図を図８（ｄ）に示すように、ダイパッド部１０２、半導体素子１０６、ボンディングリード部１０３の外囲を封止樹脂１０８により封止する。この工程ではフレーム本体１０１の底面に封止シート１０９を密着させて封止することにより、ダイパッド部１０２の底面を除く領域、吊りリード部１０５、半導体素子１０６、ボンディングリード部１０３の底面を除く領域、および金属細線１０７の接続領域を封止するものであり、封止樹脂１０８の底面からダイパッド部１０２の底面、ボンディングリード部１０３の底面が露出した構成となる。なお、図８（ｃ）、図８（ｃ）のＧ−Ｇ１箇所の断面図である図８（ｅ）、および図８（ｃ）のＨ−Ｈ１箇所の断面図である図８（ｆ）に示すように、封止樹脂１０８がランナー１１０を通過し各素子に充填されるので、イジェクトホール１０４内にも封止樹脂が充填される構造となる（封止工程）。

さらに、図９（ａ）、図９（ａ）のＩ−Ｉ１箇所の断面図である図９（ｂ）および図９（ａ）のＪ−Ｊ１箇所の断面図である図９（ｃ）に示すように、封止工程後、イジェクトホール１０４より成形型のゲートおよびランナー１１０に残った樹脂を突上げし、リードフレーム本体１０１より分離する（ゲートブレイク工程）。このとき、イジェクトホール１０４内には樹脂くず１０８ａが残ることがある。

そして、ゲートブレイク工程の後、ボンディングリード部１０３の末端部分を切断し、各リード部１０３の各末端部を封止樹脂１０８の側面と同一面に配置することにより、裏面に外部端子およびダイパッド部２が露出した樹脂封止型半導体装置を得るものである。
特開２０００−２４３８９１ （第１３頁、第３図）

しかしながら、従来の樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレームおよびその製造方法では、ゲートブレイクした後にイジェクトホール１０４の側面に残存する樹脂くず１０８ａが後工程内で落下し、製品に悪影響を与えてしまうことがある。このような現象は近年、樹脂封止型半導体装置を製造する上で品質的に大きな問題となっていた。

封止以降の後工程内でイジェクトホール側面に残存した樹脂くずが落下すると、リードフレームを重ねた際に樹脂くず１０８ａが製品部を傷をつけたり、製品部に樹脂くずが付着したままマーキングをすると文字が欠けるなどの不具合が発生し、品質上好ましくない状況となる。

本発明は前記した従来の課題を解決するものであり、ＱＦＮタイプやＱＦＰタイプをはじめとし、あらゆる樹脂封止型半導体装置において、リードフレームのイジェクトホール側面に残存する樹脂くずによる工程内不具合を解決することのできるリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のリードフレームは、金属板よりなるフレーム本体と、フレーム本体の領域内に配設された半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部がダイパッド部に対向して配列され後端部がフレーム本体と接続されて表面に金属細線が接続されるボンディングリード部とを備えたリードフレームであって、封止工程時にランナーが通る箇所となるフレーム本体上にイジェクトホールが設けられ、イジェクトホールと隣接して、フレーム本体の表面側または裏面側の少なくとも一方にフレーム本体の厚みの１／３〜２／３の深さの溝からなるストッパが設けられていることを特徴とするものである。

上記構成において、溝はイジェクトホールから周辺に延びる形状であることが好ましい。さらに、上記の溝は複数あることが好ましい。さらに、イジェクトホールと溝を介して連結された貫通穴が設けられていることが好ましい。また、溝はイジェクトホールを囲むリング状の溝であってもよい。リング状の溝は深さ方向の内面が凹曲面を有することが好ましい。

また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１または請求項２記載のリードフレームを用意する工程と、
用意したリードフレームのダイパッド部上に半導体素子を搭載する工程と、
ダイパッド部上に搭載した半導体素子の電極とリードフレームのボンディングリード部とを金属細線により接続する工程と、
少なくともリードフレーム上の半導体素子および金属細線の接続領域を樹脂封止する封止工程と、
封止工程後、樹脂を成形型の各キャビティに注入するためのランナーおよびゲートに残った樹脂を、イジェクトホールより突上げてリードフレームから分離する工程とを含むものである。

上記構成の通り、本発明の樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレームによれば、封止樹脂を注入するランナーおよびゲートに残った樹脂を分離した際にイジェクトホールに残存する樹脂くず（残り）が、ストッパに強固に密着するので、後工程内に落下することを防止できる。

また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、イジェクトホールに残存する樹脂くずが後工程内に落下することを防止できるため、製品に影響を与えることなく、樹脂封止型半導体装置を安定した品質において製造することを実現できるものであり、ＱＦＮタイプやＱＦＰタイプなどのリードフレームを使った樹脂封止型半導体装置の製造方法に広く適用できるものである。

以下、本発明の樹脂封止型半導体装置用リードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本実施形態の樹脂封止型半導体装置用リードフレームを示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＫ−Ｋ１箇所の断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＬ−Ｌ１箇所の断面図である。

図１に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置用リードフレームは、金属板よりなるフレーム本体１と、フレーム本体１の領域内に配設され、表面に突出部を有した半導体素子搭載用のダイパッド部２と、先端部がダイパッド部２に対向して配列され後端部がフレーム本体１と接続され表面に金属細線が接続されるボンディングリード部３とを有した構造である。ダイパッド部２の各角部は吊りリード部１１の先端部で支持し、末端部がフレーム本体１に接続されている。

また、封止工程で各素子まで樹脂を注入するためのランナーの通る部分のフレーム本体１上には、封止後にランナーに残った樹脂を突上げてフレーム本体１から分離するためのイジェクトホール４が設けられており、そのイジェクトホール４にはランナーイジェクト後にイジェクトホール側面に残存しやすい樹脂くずが、封止以降の後工程で脱落することのないように、イジェクトホール４にその樹脂くずを強固に密着させるため、例えばエッチング加工やプレス加工などによりイジェクトホール４に接するように表面側または裏面側に施された、例えば溝により形成されたストッパ５が設けられている。

図２は、図１で説明したリードフレームのイジェクトホール４に設けるストッパ５の他の実施形態を示す図である。図２（ａ）と（ｂ）、図２（ｃ）と（ｄ）、図２（ｅ）と（ｆ）は、ストッパ５のそれぞれ別の実施の形態の平面図とその断面図であり、封止工程で各素子まで樹脂を注入するためのランナーが通る部分のフレーム上に形成された、ランナーをイジェクトするためのイジェクトホール４およびストッパ５の形状をそれぞれ示したものである。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ランナーをイジェクトした際に残存する樹脂くずが後工程で落下しないように樹脂残りとリードフレームを強固に密着させるように設置するストッパ５として、イジェクトホール４から溝５ａを介して周辺に貫通穴５ｂを設けている。さらには、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、イジェクトホール４に隣接するリング状の溝５ｃ、５ｄを表面および裏面に、または図２（ｅ）、（ｆ）に示すように表面または裏面の片側のみに内面が凹曲面になった溝５ｅを設ける手段もある。これらのイジェクトホール４のストッパ５の形状おいても同様に、ゲートブレイク後にイジェクトホール４の側面に残存する樹脂くずを、その密着面積の増大化により、リードフレームにしっかりと密着させることができる。なお、溝５ａ、５ｃ、５ｄ、５ｅ等の深さはフレーム本体１の厚みの約１／３〜約２／３であるのが好ましい。

以上、本実施形態の樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレームでは、イジェクトホールに沿うように溝や貫通穴を設けることで、ゲートブレイク後の樹脂残りをリードフレームと強固に密着させ、後工程で落下させることなく、樹脂封止型半導体装置の製造を安定した品質で実現することが可能となる。

次に本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。

図３から図５は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法における主要な工程を示す平面図および断面図である。

まず、リードフレームは図３（ａ）に平面図を示し、図３（ａ）のＭ−Ｍ１箇所の断面図を図３（ｂ）に示すように、金属板よりなるフレーム本体１と、フレーム本体１の領域内に配設され、表面に突出部を有した半導体素子搭載用のダイパッド部２と、先端部がダイパッド部２に対向して配列され、後端部がフレーム本体１と接続され、表面に金属細線が接続されたボンディングリード部３を有した構造となる。また、封止工程で各素子まで樹脂を注入するためのランナーが通る部分のフレーム上には、封止後にランナーをイジェクトするためのイジェクトホール４が設けられており、そのイジェクトホール４にはランナーイジェクト後にイジェクトホール側面に残存しやすい樹脂くずが、封止以降の後工程で脱落することのないように、イジェクトホール４にその樹脂くずを強固に密着させるためのエッチング加工やプレス加工などによる表面または裏面の溝であるストッパ５が設けられているリードフレームを用意する。

次に図３（ｃ）に平面図を示し、図３（ｃ）のＮ−Ｎ１箇所の断面図を図３（ｄ）に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子６をその主面を上にして銀ペースト等の接着剤により接合する（ダイボンド工程）。

次に図４（ａ）に平面図を示し、図４（ａ）のＯ−Ｏ１箇所の断面図を図４（ｂ）に示すように、ダイパッド部２上に搭載した半導体素子６の表面の電極パッド（図示せず）と、リードフレームのボンディングリード部３とを金属細線７により接続する（ワイヤーボンド工程）。

その後、図４（ｃ）に平面図を示し、図４（ｃ）のＰ−Ｐ１箇所の断面図を図４（ｄ）に示すように、成形型のキャビティ内にダイパッド部２、半導体素子６、ボンディングリード部３を配置し、これらの外囲を封止樹脂８により封止する。この工程ではリードフレームの底面に封止シート９を密着させてリードフレームの上面側を樹脂封止することにより、ダイパッド部２の底面を除く領域、吊りリード部１１、半導体素子６、ボンディングリード部３のインナーリード部の底面を除く領域、および金属細線７の接続領域を封止するものであり、封止樹脂８の底面からダイパッド部２の底面、インナーリード部の底面が露出した構成となる。なお、図４（ｃ）、図４（ｃ）のＱ−Ｑ１箇所の断面図である図４（ｅ）および図４（ｃ）のＲ−Ｒ１箇所の断面図である図４（ｆ）に示すように、封止樹脂８がランナー１０を通過し各素子に充填されるので、イジェクトホール４内にも封止樹脂が充填される（封止工程）。

そして、図５（ａ）、図５（ａ）のＳ−Ｓ１箇所の断面図である図５（ｂ）および図５（ａ）のＴ−Ｔ１箇所の断面図である図５（ｃ）に示すように、封止工程後、イジェクトホール４より成形型のゲートおよびランナー１０に残った樹脂をイジェクトし、リードフレーム本体１より分離する（ゲートブレイク工程）。８ａはイジェクトホール４に残った樹脂くずである。

そして、ゲートブレイク工程の後、リード部３の末端部分を切断し、各リード部３の各末端部を封止樹脂８の側面と同一面に配置することにより、裏面に外部端子およびダイパッド部２が露出した樹脂封止型半導体装置を得るものである。

図３から図５に示した樹脂封止型半導体装置の製造方法では、ゲートブレイクした際にリードフレームのイジェクトホール４に残存する樹脂くずを強固に密着させることができるので、後工程内で落下することなく、安定した品質において樹脂封止型半導体装置の製造を実現することができる。

なお、本実施形態ではダイパッド露出型のＱＦＮタイプの樹脂封止型半導体装置を例に説明したが、ＱＦＰタイプなどの樹脂封止型半導体装置の製造方法にも広く適用できるものである。

本発明にかかるリードフレームおよびそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法は、封止樹脂を注入するランナーおよびゲートに残った樹脂を分離した際にイジエクトホールに残存する樹脂くずが、後工程内に落下することを防止できるものであり、製品に影響を与えることなく、樹脂封止型半導体装置を安定した品質において製造することを実現でき、ＱＦＮタイプやＱＦＰタイプなどのリードフレームを使った樹脂封止型半導体装置の製造方法に広く適用できるという効果を有し、半導体素子を搭載した樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレームおよびそのリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法等に有用である。

本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレームを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＫ−Ｋ１線断面図、（ｃ）はそのＬ−Ｌ１線断面図である。 イジェクトホールおよびストッパの他の各種実施の形態を示し、（ａ）は一の実施の形態の部分平面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は別の実施の形態の平面図、（ｄ）はその断面図、（ｅ）はさらに別の実施の形態の平面図、（ｆ）はその断面図である。 本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程図を示し、（ａ）はリードフレームの部分平面図、（ｂ）はそのＭ−Ｍ１線断面図、（ｃ）は半導体素子をリードフレームに搭載した状態の部分平面図、（ｄ）はそのＮ−Ｎ１線断面図である。 図３に続く工程図を示し、（ａ）は金属細線を接続した状態の部分平面図、（ｂ）はそのＯ−Ｏ１線断面図、（ｃ）は半導体素子を樹脂封止した状態の平面図、（ｄ）はそのＰ−Ｐ１線断面図、（ｅ）は図（ｃ）のＱ−Ｑ１線断面図、（ｆ）は図（ｃ）のＲ−Ｒ１線断面図である。 図４に続く工程図を示し、（ａ）はゲートおよびランナをイジェクトした状態の部分平面図、（ｂ）はそのＳ−Ｓ１線断面図、（ｃ）は図（ａ）のＴ−Ｔ１線断面図である。 従来の樹脂封止型半導体装置のリードフレームを示す図であり、（ａ）は部分平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ１線断面図、（ｃ）は図（ａ）のＢ−Ｂ１線断面図である。 従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示し、（ａ）はリードフレームの部分平面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ１線断面図、（ｃ）は半導体素子をリードフレームに搭載した状態の部分平面図、（ｄ）はそのＤ−Ｄ１線断面図である。 図７に続く工程図を示し、（ａ）は金属細線を接続した状態の部分平面図、（ｂ）はそのＥ−Ｅ１線断面図、（ｃ）は半導体素子を樹脂封止した状態の平面図、（ｄ）はそのＦ−Ｆ１線断面図、（ｅ）は図（ｃ）のＧ−Ｇ１線断面図、（ｆ）は図（ｃ）のＨ−Ｈ１線断面図である。 図８に続く工程図を示し、（ａ）はゲートおよびランナをイジェクトした状態の部分平面図、（ｂ）はそのＩ−Ｉ１線断面図、（ｃ）は図（ａ）のＪ−Ｊ１線断面図である。

符号の説明

１ リードフレーム本体
２ ダイパッド
３ ボンディングリード
４ イジェクトホール
５ ストッパ
５ａ 溝
５ｂ 貫通孔
５ｃ 溝
５ｅ 溝
６ 半導体素子
７ 金属細線
８ 封止樹脂
８ａ 樹脂くず
９ 封止シート
１０ ランナー
１１ 吊りリード部
１０１ リードフレーム本体
１０２ ダイパッド
１０３ ボンディングリード
１０４ イジェクトホール
１０５ 吊りリード部
１０６ 半導体素子
１０７ 金属細線
１０８ 封止樹脂
１０８ａ 樹脂くず
１０９ 封止シート
１１０ ランナー

Claims (7)

1. 金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の領域内に配設された半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部が前記ダイパッド部に対向して配列され後端部が前記フレーム本体と接続されて表面に金属細線が接続されるボンディングリード部とを備えたリードフレームであって、封止工程時にランナーが通る箇所となる前記フレーム本体上にイジェクトホールが設けられ、前記イジェクトホールと隣接して、前記フレーム本体の表面側または裏面側の少なくとも一方に前記フレーム本体の厚みの１／３〜２／３の深さの溝からなるストッパが設けられていることを特徴とするリードフレーム。
2. 前記溝は前記イジェクトホールから周辺に延びる形状であることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
3. 前記溝は複数あることを特徴とする請求項２記載のリードフレーム。
4. 前記イジェクトホールと前記溝を介して連結された貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
5. 前記溝は前記イジェクトホールを囲むリング状の溝であることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
6. 前記リング状の溝の深さ方向の内面が凹曲面を有することを特徴とする請求項５記載のリードフレーム。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載のリードフレームを用意する工程と、
   用意した前記リードフレームのダイパッド部上に半導体素子を搭載する工程と、
   前記ダイパッド部上に搭載した前記半導体素子の電極と前記リードフレームのボンディングリード部とを金属細線により接続する工程と、
   少なくとも前記リードフレーム上の前記半導体素子および前記金属細線の接続領域を樹脂封止する封止工程と、
   前記封止工程後、樹脂を成形型の各キャビティに注入するためのランナーおよびゲートに残った樹脂を、イジェクトホールより突上げて前記リードフレームから分離する工程とを含む樹脂封止型半導体装置の製造方法。

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