JP4242213B2 - 放熱板付きリードフレームの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に使用するリードフレームに係り、特に放熱板付きリードフレームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は高機能化、高集積化、動作高速化等により使用時に高温となり、半導体素子の機能が低下するのを防ぐために、発生する熱を周囲に逃がす放熱手段が講じられる。この放熱手段としては、例えばリードフレームに放熱板を取付け、更に半導体素子を搭載して樹脂封止を行うときに、この放熱板を半導体装置の底面から露出させて熱放散性を向上させたものが提案されている。
【０００３】
また、近年では半導体装置は小型化が要請され、樹脂封止した半導体装置（半導体パッケージ）は出来るだけ半導体チップサイズに近づけて製造されている。このような事情から、放熱板を付けたリードフレームに半導体チップを搭載した半導体装置においても、樹脂封止は放熱板の平面より僅かに大きめに形成され、かつ、従来の半導体装置と同様、放熱板の底面は露出されている。
放熱板は伝熱性のすぐれた銅、銅合金等から製作されているが、封止樹脂との密着性が十分でないので、樹脂剥離等を防止するため、例えば特許文献１に記載されているように、樹脂で覆われる放熱板の周囲に張り出し部を形成しているものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭５５−２３４６３号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この張り出し部の形成は、放熱板の外周端の一部を金型装置で潰し加工することによって行われるが、潰し加工した部分の幅が大きいと、張り出しの形状は安定するが、張り出し先端に尖りがあり、さらに放熱板は平面サイズが大となり半導体装置の小型化に適応できないという問題がある。
また、潰し加工した部分の幅が小さいと張り出しの形状が安定せず、反り上がりが発生し、この反り上がりの先端が鋭角に尖り、樹脂封止してなる樹脂パッケージにクラック（モールドクラック）が発生する一因となるという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、前記した問題のない放熱板付きのリードフレームを製造すること、更に封止樹脂との密着性がすぐれた放熱板付きリードフレームの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
【０００８】
第１の発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法は、全周囲又は一部周囲の厚み方向中間位置に、突出する張り出し部を形成した放熱板を備え、封止樹脂との密着性に優れた放熱板付きリードフレームの製造方法であって、
前記放熱板の製造にあっては、前記放熱板との間に前記張り出し部の突出長さ代（突出代）を有し、かつ、垂直壁面と水平押圧面とが繋がる隅部に丸み処理を施したバックガイドを設けた潰し加工用パンチで、前記放熱板の外周端部を潰し加工して、前記張り出し部を形成すると共に該張り出し部の先部に鈍化処理を行う。
このバックガイドによって潰し加工時の張り出し部の突出長さが制限され、所定の長さの張り出し部を確保できると共に、張り出し先端はバックガイドに接して尖りが鈍化処理される。
【０００９】
そして、第２の発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法は、第１の発明に係る製造方法において、前記潰し加工用パンチは、前記張り出し部の底面を形成する前記水平押圧面が粗面化されている。これによって、張り出し部の底面を粗面化して、封止樹脂との密着性を高めることができる。また、潰し加工用パンチの粗面化は、例えば放電加工によって簡単に行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る放熱板付きリードフレームの平面図、（Ｂ）は同放熱板付きリードフレームの側断面図、図２は同放熱板付きリードフレームを用いた半導体装置の断面図、図３は同放熱板付きリードフレームの放熱板の製造方法を示す断面図、図４は同放熱板付きリードフレームの説明図、図５は本発明の第２の実施の形態に係る放熱板付きリードフレームの説明図である。
【００１１】
まず、図１、図２、図４を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る放熱板付きリードフレーム１０について説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る放熱板付きリードフレーム１０は、中央に配置された銅又は銅合金製の放熱板１１と、その周囲に放射状に配置された複数本のリード１２と、中央の放熱板１１の角部を周囲から支持するサポートバー１３とを有している。
【００１２】
複数本のリード１２及びサポートバー１３は、図４に示すように、一枚の薄い銅、銅合金製又は、鉄ーＮｉ合金製（その他の金属、合金であってもよい）のシート材（又は条材）１４をプレス加工又はエッチング加工によって形成され、中央部は空間となっている。なお、図４において、１５はパイッロット孔を、１６はリード１２の周囲に設けられているスリットを、１７は角孔を示す。
そして、リード１２で囲まれる中央部には、その上に図２に示すように半導体素子１８が搭載される放熱板１１が配置され、その角部は周囲のサポートバー１３の先端にかしめ接合（溶接接合でもよい）される。
【００１３】
放熱板１１は熱伝導性のよい材料（例えば、銅又は銅合金）からなって、比較的厚みが厚く、その全周囲の厚み方向中間位置に、突出する張り出し部１９が設けられている。張り出し部１９の突出長さｐ（図２参照）は、例えば、放熱板１１の厚みの１／４〜２／３倍程度となって、底面２０は平面状、底面２０の端部から続く上面２１は断面円弧状になっている。張り出し部１９の先端は、鋭利な状態ではなく例えば先部を丸める鈍化処理が行われている。なお、この実施の形態においては、張り出し部１９は放熱板１１の全周囲に設けられているが、複数に区分されていてもよいし、部分的に形成されていてもよい。
【００１４】
そして、張り出し部１９の底面２０は粗面化されて、微小の凹凸が一面に多数形成されているのが好ましい。粗面化処理の方法は、潰し加工用パンチによる押圧処理でもよいし、例えば、ブラスト処理であってもよく、その表面粗度（Ｒａ）は、０．５〜２０μｍ程度である。張り出し部１９の上側に位置する放熱板１１は、張り出し部１９の下側に位置する放熱板１１より周囲に突出しているが、この理由は、張り出し部１９をプレス加工によって放熱板１１の下部周囲を潰し加工して突出させる塑性変形を起こして形成したからである。
【００１５】
図２は、この放熱板付きリードフレーム１０を使用した半導体装置２２を示すが、周囲に張り出し部１９が設けられた放熱板１１の上には、半導体素子１８が搭載されている。半導体素子１８の上部にある各パッド部２３と対応するリード１２の先部とはボンディングワイヤ２４によって連結されている。
この半導体装置２２の底部には、中央に放熱板１１の底部が露出し、その周囲にリード１２が露出した状態で封止樹脂２５によって樹脂封止されている。放熱板１１の周囲の高さ方向中間部分に張り出し部１９が設けられ、張り出し部１９の底面２０は粗面化されていると、放熱板１１と封止樹脂２５との密着性が更に向上して、半導体装置２２は結果として強固に樹脂封止される。
【００１６】
続いて、この放熱板付きリードフレーム１０の製造方法について、図３、図４を参照しながら説明する。
放熱板１１以外のリードフレームは、図４に示すように、シート材１４をプレス加工又はエッチング加工することによって形成する。この場合、シート材１４の中央は空間部となって、各リード１２及びサポートバー１３の周囲は、シート枠２６によって保持されている。
【００１７】
放射状に配置されたリード１２の中央に位置する放熱板１１は、図３に示すように、プレス加工によって形成される。予め所定の大きさの銅板（又は銅合金板）２７を用意し、金型装置の支持台２８上に載せ、上から押さえ具２９で押圧して保持する。この状態で、バックガイド３０ａを設けた潰し加工用パンチ３０を図３の左側のように上昇させて銅板２７の外周端部の下側を潰し加工し張り出し部１９を形成する。該潰し加工時、張り出された先端はバックガイド３０ａに当接して、丸められ尖りが無くなる。即ち鈍化処理がなされる。また張り出し部１９の突出長さｐは潰し加工用パンチ３０のバックガイド３０ａの設置位置によって規制され、所望の突出長さにできる。なお、図３において中心線ｍを基準にして、右側は潰し加工前を、左側は潰し加工過程中を示す。また、３１はガイドである。
【００１８】
潰し加工用パンチ３０の内側にはバックガイド３０ａを形成する段部３２が設けられている。段部３２の潰し加工用パンチ３０の内周面からの幅（突出長さ代）は、張り出し部１９の所望突出長さｐを得るように定められる。段部３２を形成する水平押圧面３３には粗面加工を施すのが好ましく、その表面は例えば表面粗度（Ｒａ）が０．１〜２０μｍの範囲で粗くなっている。この粗面の形成は放電加工によって行われる。バックガイド３０ａを形成する垂直壁面３４は水平押圧面３３に対して実質的に垂直となっているが、その隅部には直角交差、又は円滑に水平押圧面３３と垂直壁面３４が繋がる微小の丸み処理（Ｒ処理）が行われている。
【００１９】
従って、銅板２７を支持台２８と押さえ具２９が保持して、バックガイド３０ａを設けた潰し加工用パンチ３０を一定高さ（例えば、水平押圧面３３が銅板２７の厚みの１／５〜１／３程度の食い込む高さ）まで上昇させると、放熱板１１の外周端部に潰し加工が行なわれて、銅板２７の周囲に張り出し部１９が形成される。張り出し部１９の先部は鈍化処理が行われ、底面２０には好ましくは粗面化処理が行われる。なお、放熱板１１の角部にサポートバー１３の先端部をかしめ接続する処理はこのプレス処理とは別に行う。
以上の工程によって、周囲に張り出し部１９を備えた放熱板１１を有する放熱板付きリードフレーム１０が完成する。
【００２０】
第１の実施の形態に係る放熱板付きリードフレーム及びその製造方法は、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の半導体装置に用いられるものについて説明したが、図５に示すようなタイプ（ＱＦＰ）の半導体装置に用いられる放熱板付きリードフレームにも適用できる。即ち、図５に、本発明の第２の実施の形態に係る放熱板付きリードフレームを示すが、リードがインナーリード３６とアウターリード３７に区分されている点を除いては、実質的に第１の実施の形態に係る放熱板付きリードフレーム１０と同じであるので、同一の構成要素は同一の番号を付してその詳しい説明を省略する。
更に、本発明に係る放熱板付きリードフレームの製造方法は、前記の他、ＳＯＰ、ＴＯ２２０タイプ等の各種半導体装置に用いられるものにも適用できる。
そして、前記実施の形態においては、放熱板１１として銅板を使用したが、放熱板は熱伝導性の良い金属（例えば、アルミニウム、アルミ合金）であっても本発明は適用される。
【００２１】
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、２記載の放熱板付きリードフレームの製造方法においては、放熱板との間に張り出し部の突出長さ代を有するバックガイドを設けた潰し加工用パンチで、放熱板の外周端部を潰し加工して、張り出し部を形成しているので、張り出し部の突出寸法を規制して適正に形成でき、半導体装置の小型化を確保できる。
特に、請求項２記載の放熱板付きリードフレームの製造方法においては、潰し加工用パンチは、張り出し部の底面を形成する水平押圧面が粗面化されているので、張り出し部の底面を粗面化して、封止樹脂との密着性を高めることができ、より小型で長期の寿命を有する半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る放熱板付きリードフレームの平面図、（Ｂ）は同放熱板付きリードフレームの側断面図である。
【図２】同放熱板付きリードフレームを用いた半導体装置の断面図である。
【図３】同放熱板付きリードフレームの放熱板の製造方法を示す断面図である。
【図４】同放熱板付きリードフレームの説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る放熱板付きリードフレームの説明図である。
【符号の説明】
１０：放熱板付きリードフレーム、１１：放熱板、１２：リード、１３：サポートバー、１４：シート材、１５：パイロット孔、１６：スリット、１７：角孔、１８：半導体素子、１９：張り出し部、２０：底面、２１：上面、２２：半導体装置、２３：パッド部、２４：ボンディングワイヤ、２５：封止樹脂、２６：シート枠、２７：銅板、２８：支持台、２９：押さえ具、３０：潰し加工用パンチ、３０ａ：バックガイド、３１：ガイド、３２：段部、３３：水平押圧面、３４垂直壁面、３６：インナーリード、３７：アウターリード

Claims (2)

1. 全周囲又は一部周囲の厚み方向中間位置に、突出する張り出し部を形成した放熱板を備え、封止樹脂との密着性に優れた放熱板付きリードフレームの製造方法であって、
   前記放熱板の製造にあっては、前記放熱板との間に前記張り出し部の突出長さ代を有し、かつ、垂直壁面と水平押圧面とが繋がる隅部に丸み処理を施したバックガイドを設けた潰し加工用パンチで、前記放熱板の外周端部を潰し加工して、前記張り出し部を形成すると共に該張り出し部の先部に鈍化処理を行うことを特徴とする放熱板付きリードフレームの製造方法。
2. 請求項１記載の放熱板付きリードフレームの製造方法において、前記潰し加工用パンチは、前記張り出し部の底面を形成する前記水平押圧面が粗面化されていることを特徴とする放熱板付きリードフレームの製造方法。

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