JP4189161B2 - リードフレーム及び半導体装置並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム及びそのリードフレームを使用した半導体装置並びにそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチップキャリアタイプの小型半導体装置は、外部接続用のリード端子が封止樹脂本体の底面部から露出する形状であるが、そのリード端子の実装基板との接合面が樹脂本体の底面と一様な平面、つまり樹脂本体底面部と同一高さになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにリード端子が封止樹脂本体底面部に平面的に面一で露出し、封止樹脂本体底面とリード端子の間に段差（スタンドオフ）がないため、ハンダ付け作業時に、溶融したハンダの表面張力によって半導体装置全体が実装基板から浮き上がり、リード端子のハンダ付け位置が実装基板の所定の電極部（パッド）から外れてしまうという問題があった。
【０００４】
また、ハンダ量が均一に各ハンダ接合部に行き渡らず、ハンダ付けにバラツキが生じ易くなり、実装基板との間のハンダ付着が全体的に不均一或いは不十分になるという問題もあった。
【０００５】
さらに、ハンダ付け後の目視検査において、実装基板表面と半導体装置底面との間隔が少ないため、ハンダ付け部の良否のチェックがし難いという問題もあった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、実装基板とのハンダ付け性の改善、目視検査のし易さの改善等を図ったリードフレーム及び半導体装置並びにそれらの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１にかかる発明は、吊出部を有し半導体素子が搭載されるダイアイランド部と、前記半導体素子の電極に配線材料で接続されるリード部と、前記吊出部および前記リード部と連続する枠部と、前記吊出部、前記ダイアイランド部、前記リード部、および前記枠部を区画する間隙部の一部とを１単位として複数単位が連続形成されたリードフレームであって、前記リード部の裏面側に全周囲が突出するように形成された全周囲突起部と、前記間隙部のみを埋めるように配設された連結絶縁材料と、を具備することを特徴とするリードフレームとした。
【０００９】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のリードフレームと、該リードフレームの前記ダイアイランド部に搭載された前記半導体素子と、前記半導体素子の電極と前記リードフレームの前記リード部との間を接続する前記配線材料と、前記半導体素子および前記配線材料を覆うように前記リードフレームの上面側にモールドされた封止樹脂と、を具備し、且つ前記リードフレームの裏面側に前記全周囲突起を露出させていることを特徴とする半導体装置とした。
【００１０】
請求項３にかかる発明は、吊出部を有するダイアイランド部と、該ダイアイランド部の近くに形成され裏面側に全周囲が突出する全周囲突起部を有するリード部と、前記ダイアイランドの吊出部と前記リード部とを連結する枠部と、前記吊出部、前記ダイアイランド部、前記リード部、および前記枠部を区画する間隙部の一部とを１単位とし複数単位が連続する形状にリードフレームを加工する第１の工程と、前記全周囲突起部を露出するように前記間隙部のみを埋めるように連結絶縁材料を配設する第２の工程と、を具備し、前記第２の工程は、前記リードフレーム本体の両面をモールド金型で挟み保持して該金型内に注入して樹脂を前記間隙部にまで至らしめ、該樹脂を固化して行うことを特徴とするリードフレームの製造方法とした。
【００１１】
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の製造方法にてリードフレームを製造する工程と、前記リードフレームの前記ダイアイランド部に半導体素子を搭載し該半導体素子の電極と前記リード部とを配線材料により接続する工程と、前記リードフレームの前記半導体素子側を樹脂封止するとともに前記リードフレームの裏面側の全周囲突起部を露出する工程と、前記樹脂封止された部分を前記単位毎に分離する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の１つの実施形態の半導体装置を示す図で、(a)は透視斜視図、(b)は側面図、(c)は断面図である。１０は導電性板材を加工したリードフレーム、２０は該リードフレーム１０の間隙部に配設された第１の連結絶縁材料、３０はリードフレーム１０の裏面に配設された第２の連結絶縁材料、４０は所定回路が内部に構成された半導体素子、５０は金線等の配線材料、６０はパッケージのための封止樹脂である。
【００２０】
リードフレーム１０は、図２の裏面図に詳細に示すように、半導体素子４０を搭載するダイアイランド部１１と、そのダイアイランド部１１に連続する吊出部１２と、ダイアイランド部１１の両側の複数のリード部１３と、吊出部１２及びリード部１３と連続する枠部１４と、ダイアイランド部１１、吊出部１２、リードフレーム部１３、枠部１４を区画する間隙部１５の一部とを１つの単位Ａとして、複数の単位Ａが縦方向および横方向に連続反復して形成されている。そして、ダイアイランド部１１、吊出部１２、リード部１３には、裏面側に全周囲が突出する全周囲突起部（以下では単に突起部と呼ぶ）１１ａ、１２ａ、１３ａがそれぞれ形成されている。なお、この突起部１１ａ、１３ａに対応するように、表面側には凹部１１ｂ、１３ｂが形成されている。突起部１２ａに対応する凹部も図示しないが形成されている。第１の連結絶縁材料２０は間隙部１５に充填配設されている。また、第２の連結絶縁材料３０はリードフレーム１０の裏面の突起部１１ａ、１２ａ、１３ａの部分を除く全面（間隙部１５も含む）に配設されている。
【００２１】
以下、半導体装置の製造方法について説明する。まず、リードフレーム１０は導電性の所定厚みの板材を、カッティングおよびプレスすることにより、前記した図２に示した形状に形成し、その後に第１の連結部材２０、第２の連結部材３０を絶縁材料の塗布、印刷、モールド、貼付等により配設する。
【００２２】
図３は、リードフレーム１０の間隙部１５に第１の連結絶縁材料２０を印刷法により配設する工程を示す図である。ここでは、予め前記した形状に形成されたリードフレーム１０を、リードフレーム固定台７０上にセットする。次に、そのリードフレーム１０の間隙部１５と同じ形状の間隙部８１が形成された印刷用スクリーン８０をリードフレーム１０の上面に、間隙部１５と８１が合致するように位置決めする。そして、その印刷用スクリーン８０の上面から、第１の連結絶縁材料２０となるレジスト等のペースト状の絶縁材料９０をスキージ１００により間隙部１５，８１内に充填させる。最後に、リードフレーム１０から印刷用スクリーン８０を取り外し、リードフレーム固定台７０からリードフレーム１０を取り外して、絶縁材料９０を乾燥させると、最終的に第１の連結絶縁材料２０が間隙部１５に充填配設される。
【００２３】
第１の連結絶縁材料２０の充填厚さは、ペースト状の絶縁材料９０の粘度、スキージ１００の圧力、間隙部１５の大きさ等を調整することにより行う。また、リードフレーム固定台７０はこれをポリテトラフルオロトエチレン製にすると、そこからリードフレーム１０を取り外し易くなる。
【００２４】
図４は、リードフレーム１０の間隙部１５に第１の連結絶縁材料２０を樹脂充填法により配設する工程を示す図である。ここでは、前記した形状のリードフレーム１０を、そのリードフレーム１０の厚み分のモールド空間をもつモールド金型１１０，１２０の間にセットしてから、樹脂注入口１１１より樹脂を注入する。このとき、樹脂は間隙部１５内を伝わって注入されて行きそこに充満する。リードフレーム１０には複数の単位Ａが形成されるので、例えばその単位Ａの並ぶ列毎に樹脂注入口１１１を設けたモード金型を使用することにより、複雑な金型にすることなく、量産性高く第１の連結部材２０を配設することができる。
【００２５】
図５は、リードフレーム１０の裏面に第２の連結絶縁材３０を配設する工程を示す図である。ここでは、リードフレーム１０の裏面の突起部１１ａ，１２ａ，１３ａに対応する孔１３１が予め形成された絶縁テープ１３０を弾力性をもった加圧ローラ１４０によりリードフレーム１０の裏面に押し当てて貼着することにより、第２の連結部材３０を配設する。このとき必要に応じて接着剤を使用したり加熱圧着する。
【００２６】
図６はリードフレーム１０の裏面に第２の連結絶縁材３０を配設するときに同時に第１の連結絶縁材２０も配設する工程を示す図である。ここでは、図５において使用した絶縁テープ１３０を、より肉厚でより柔軟性の高い絶縁テープ１５０に代え、さらに図５において使用した加圧ローラ１４０よりも柔軟な材料がローラ面に使用されている加圧ローラ１６０を使用する。１５１は突起部１１ａ，１２ａ，１３ａに対応する孔である。以上により、絶縁テープ１５０はリードフレーム１０のダイアイランド部１１、吊出部１２、リード部１３、枠部１４の裏面に配設されるのみならず、間隙部１５内に凹形状に入り込み、絶縁テープ１５０が第１の連結絶縁材２０及び第２の連結絶縁材３０を兼ねるようになる。
【００２７】
なお、リードフレーム１０の裏面に第２の連結絶縁材３０を配設する工程においては、突起部１１ａ，１２ａ，１３ａに対応した孔が形成されていない絶縁テープ１３０，１５０をリードフレーム１０の裏面の全面に貼り付け、その突起部１１ａ，１２ａ，１３ａに対応した部分を事後的に除去して、突起部１１ａ，１２ａ，１３ａを裏面に露出させるようにしてもよい。
【００２８】
以上のようにして第１の連結絶縁材２０及び第２の連結絶縁材３０が配設されたリードフレーム１０が完成すると、次にこのリードフレーム１０の各単位Ａのダイアイランド部１１に半導体素子４０をＡｇペースト等の導電接着剤によりボンディングし、続けて半導体素子４０の電極とリードフレーム１０のリード部１３との間に金線等の配線材料５０をボンディングする。
【００２９】
次に、半導体素子４０が単位Ａ毎に搭載されたリードフレーム１０をトランスファ金型にセットして、通常の手法により樹脂を注入して封止樹脂６０によるパッケージングを行う。このとき、リードフレーム１０の裏面方向への樹脂の流れは、第１の連結絶縁材２０の部分で停止されるので、その裏面に樹脂のバリが生じるようなことはない。また、この樹脂はリードフレーム１０の凹部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂに入り込むので、リードフレーム１０との接合面積が大きくなり、十分な剥離強度を得ることができる。この後、封止樹脂６０から外部に露出するリードフレーム１０の突起部１１ａ，１２ａ，１３ａの部分をＳｎ等によりメッキすることにより腐蝕防止処理を施す。
【００３０】
以上によりリードフレーム１０の上面には、図７に示すように封止樹脂６０が単位Ａ毎に凸形状部６１として複数個横方向および縦方向に並ぶので、次に、この凸形状部６１の間の凹形状部６２の部分Ｂをレーザやダイシングブレード等を使用したダイシングによりカットし、各単位Ａ毎に分離する。そして最後に、個片化された半導体装置をテストし、マーキングする。
【００３１】
以上のようにして形成される本実施形態の半導体装置は、これを実装基板（図示せず）に実装するとき、リードフレーム１０の裏面に形成した突起部１１ａ，１２ａ，１３ａにより、実装基板との間に空隙ができるので、ハンダ量を調整することにより、ハンダ接合部に均一にハンダが行き渡るようになり、ハンダ接合のバラツキを防止することができる。また、リードフレーム１０と実装基板との間の間隙に入り込んだハンダの状態を容易に目視チェックすることもできる。また、突起部１１ａ，１２ａ，１３ａを経由して半導体素子４０で発生した熱が放散し易くなる。さらに、実装基板において、突起部１１ａ，１２ａ，１３ａがハンダ付けされる部分の間にグランド配線や信号配線が配設されている場合に、その突起部をジャンパー線の端部として使用することができる。さらに、リードフレーム１０の突起部１１ａ，１２ａ，１３ａの反対側に凹部１１ｂ，１３ｂ等が形成されるので、封止樹脂６０とリードフレーム１０との接合面積が増大し、剥離強度が増加し信頼性を向上することができる。この凹部１１ｂ，１３ｂ等に代えて図８に示すように、リード部１３の上面に突起部１３ｃ等を形成することもでき、この場合でも同様な作用効果があるが、さらにこの突起部１３ｃ等に配線材料５０の一端を接続するようにすればその部分が段高となるので、配線材料５０と半導体素子４０の肩部とが接触し難くなり、ショート不良を防止することができる。リードフレーム１０にこの突起部１３ｃ等を形成するには、ハーフエッチング処理によりリードフレーム両面から加工して裏面の突起部１１ａ，１２ａ，１３ａ、間隙部１５等と共に簡単に形成できる。このようにリードフレーム１０をエッチングにより形成するときは、エッチング表面に粗さが生じるので、封止樹脂６０との密着性が向上し、剥離強度がより強くなる。
【００３２】
また、本実施形態では第１の連結絶縁材料２０や第２の連結絶縁材料３０を使用しているので、封止樹脂６０が間隙部１５からリードフレーム１０の裏面側に流れ出すことはなく、裏面側に樹脂バリが生じることはない。第１の連結絶縁材料２０と第２の連結絶縁材料３０は少なくともその一方を配設すれば、樹脂ストッパとして働く。第１の連結絶縁材料２０は間隙部１５内に絶縁材料を塗布、印刷、モールド等をすることにより簡単に充填配設することができる。塗布方法によるときは、間隙部１５以外に付着した絶縁材料は後で除去するようにしても良い。モールドにより充填配設するときは、封止樹脂６０と同じ樹脂を使用すると、樹脂の温度膨張係数の違いによる不都合を防止できる。第２の連結絶縁材料３０は絶縁テープをリードフレーム１０の裏面に貼付することで簡単に配設できる。また、第２の連結絶縁材料３０を間隙部１５内に埋め込み第１の連結絶縁材料２０を兼ねるようにリードフレーム１０の裏面に配設するときは、間隙部１５の上側開口部に段部が生じ、そこに封止樹脂６０が充填されるので、封止樹脂６０の剥離強度がさらに強くなる。
【００３３】
さらに、リードフレーム１０には複数の半導体素子４０が搭載され、各半導体素子４０毎に樹脂封止が行われるので、縦方向横方向へのダイシングにより、複数の半導体装置を容易に量産することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、実装基板とのハンダ付け性の改善、目視検査のし易さの改善等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の半導体装置を示す図で、(a)は透視斜視図、(b)は側面図、(c)は断面図である。
【図２】 本実施形態のリードフレームの部分裏面図である。
【図３】 本実施形態のリードフレームの間隙部に第１の連結絶縁材料を印刷法により配設する説明図である。
【図４】 本実施形態のリードフレームの間隙部に第１の連結絶縁材料をモールド法により配設する説明図である。
【図５】 本実施形態のリードフレームの裏面に第２の連結絶縁材料を配設する説明図である。
【図６】 本実施形態のリードフレームの裏面に第２の連結絶縁材料を配設する別の説明図である。
【図７】 本実施形態のリードフレームの上面の半導体素子を樹脂封止してダイシングする説明図である。
【図８】 本発明の別の実施形態の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１０：リードフレーム、１１：ダイアイランド部、１２：吊出部、１３：リード部、１１ａ，１２ａ，１３ａ：突起部、１１ｂ，１３ｂ：凹部、１３ｃ：突起部
２０：第１の連結絶縁材料
３０：第２の連結絶縁材料
４０：半導体素子
５０：配線材料
６０：封止樹脂、６１：凸形状部、６２：凹形状部
７０：リードフレーム固定台
８０：印刷用スクリーン
９０：ペースト状の絶縁材料
１００：スキージ
１１０，１２０：モールド金型、１１１：樹脂注入口
１３０：絶縁テープ
１４０：加圧ローラ
１５０：絶縁テープ
１６０：加圧ローラ
Claims (4)
- 吊出部を有し半導体素子が搭載されるダイアイランド部と、前記半導体素子の電極に配線材料で接続されるリード部と、前記吊出部および前記リード部と連続する枠部と、前記吊出部、前記ダイアイランド部、前記リード部、および前記枠部を区画する間隙部の一部とを１単位として複数単位が連続形成されたリードフレームであって、
前記リード部の裏面側に全周囲が突出するように形成された全周囲突起部と、前記間隙部のみを埋めるように配設された連結絶縁材料と、を具備することを特徴とするリードフレーム。 - 請求項１に記載のリードフレームと、該リードフレームの前記ダイアイランド部に搭載された前記半導体素子と、前記半導体素子の電極と前記リードフレームの前記リード部との間を接続する前記配線材料と、前記半導体素子および前記配線材料を覆うように前記リードフレームの上面側にモールドされた封止樹脂と、を具備し、且つ前記リードフレームの裏面側に前記全周囲突起を露出させていることを特徴とする半導体装置。
- 吊出部を有するダイアイランド部と、該ダイアイランド部の近くに形成され裏面側に全周囲が突出する全周囲突起部を有するリード部と、前記ダイアイランドの吊出部と前記リード部とを連結する枠部と、前記吊出部、前記ダイアイランド部、前記リード部、および前記枠部を区画する間隙部の一部とを１単位とし複数単位が連続する形状にリードフレームを加工する第１の工程と、前記全周囲突起部を露出するように前記間隙部のみを埋めるように連結絶縁材料を配設する第２の工程と、を具備し、前記第２の工程は、前記リードフレーム本体の両面をモールド金型で挟み保持して該金型内に注入して樹脂を前記間隙部にまで至らしめ、該樹脂を固化して行うことを特徴とするリードフレームの製造方法。
- 請求項３に記載の製造方法にてリードフレームを製造する工程と、前記リードフレームの前記ダイアイランド部に半導体素子を搭載し該半導体素子の電極と前記リード部とを配線材料により接続する工程と、前記リードフレームの前記半導体素子側を樹脂封止するとともに前記リードフレームの裏面側の全周囲突起部を露出する工程と、前記樹脂封止された部分を前記単位毎に分離する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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