JP5247626B2 - リードフレーム、樹脂パッケージ、半導体装置及び樹脂パッケージの製造方法 - Google Patents

リードフレーム、樹脂パッケージ、半導体装置及び樹脂パッケージの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、リードフレーム、樹脂パッケージ、半導体装置及び樹脂パッケージの製造方法に関する。
従来、リードフレームは、中央に長方形のダイパッドを備えており、ダイパッド自体は、リードフレーム本体からダイパッドの対角線に沿って延びた４本の吊りリードによって、リードフレーム本体に固定されている。ダイパッドの周囲には、複数のダイボンディング用リードが配置されている。また、吊りリードが、外枠とダイパッド本体を接続する構造のものも知られている。このようなリードフレームは、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のリードフレームにおいては、樹脂成型時に樹脂材料を金型に注入した場合において、樹脂材料が退避できる開口領域を備えている。
特開平５−３１５５１２号公報
しかしながら、従来のリードフレームを用いて製造された樹脂パッケージは必ずしも気密性が十分であるとはいえず、このように気密性が不十分な樹脂パッケージによって半導体装置を得た場合、当該半導体装置の信頼性を低下させる場合があった。したがって、より気密性に優れた高品位の樹脂パッケージが求められていた。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高品質の樹脂パッケージを形成可能なリードフレーム、高品質の樹脂パッケージ及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するためにリードフレームについて検討し、従来のリードフレームでは、樹脂パッケージ製造時において、注入された樹脂材料が、注入位置から複数の樹脂流に分かれて流れる場合、その合流位置において、ウェルドが発生する傾向が高く、製造される樹脂パッケージの品質が低下することを見出した。
そこで、本発明に係るリードフレームは、平面形状が多角形の樹脂パッケージの樹脂成形時に適用されるリードフレームであって、外枠と、外枠から内側に向かって延びた複数のボンディング用リードと、外枠の内側に配置され、ボンディング用リードと離間したダイパッドと、外枠とダイパッドを連結する複数の接続用リードと、外枠に設けられ樹脂成形時の余剰樹脂を溜めるための余剰樹脂蓄積部と、外枠とダイパッドとの間の空間と余剰樹脂蓄積部とを連通させる圧力損失部とを備え、圧力損失部は、多角形の樹脂パッケージの１つの角部に相当する位置から延びており、樹脂成形時の圧力損失部内の樹脂流動方向に垂直な圧力損失部の開口面積の最小値をＳ１、樹脂成形時の余剰樹脂蓄積部内の樹脂流動方向に垂直な余剰樹脂蓄積部の開口面積の平均値をＳ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２を満たし、前記外枠は厚みｔ１を有し、前記圧力損失部は最小の深さｔ２を有し、ｔ２＜ｔ１を満たし、複数の前記接続用リードのうち前記角部に近いものは、屈曲しており、屈曲した前記接続用リードは、この接続用リードに隣接する前記ボンディング用リードに平行な第１リード部と、前記角部を通る前記多角形樹脂パッケージの対角線に沿った第２リード部と、が連続してなることを特徴とする。多角形とは例えば四角形である。
樹脂注入時においてリードフレームを金型で挟み、１つの角部から樹脂材料を金型で挟まれた空間内に注入すると、この角部の対角線上に位置する角部において樹脂材料が合流するが、この角部には圧力損失部を介して余剰樹脂蓄積部が連続している。すなわち、角部に集中する傾向のある樹脂材料を圧力損失部が余剰樹脂蓄積部に転送することで、かかる角部におけるウェルドの形成を抑制すると共に、圧力損失部の樹脂流動方向に垂直な方向の開口面積の最小値Ｓ１が小さいので、圧力損失部が角部における樹脂圧力を適度に維持し、この周辺においても隅々まで樹脂材料が充填される。
また、上述のように、本発明のリードフレームにおいて、外枠は厚みｔ１を有し、圧力損失部は最小の深さｔ２を有し、ｔ２＜ｔ１を満たす。すなわち、圧力損失部は該当箇所をハーフエッチングするなどで形成することができる。この場合、圧力損失部の樹脂流動方向に垂直な開口面積は、同一平面形状の貫通孔を外枠に形成した場合の樹脂流動方向に垂直な開口面積よりも、小さくなる。したがって、圧力損失部は、十分に樹脂流動を抑制し、上述の効果を奏することができる。
上述のように、本発明のリードフレームにおいて、複数の接続用リードのうち角部に近いものは、屈曲している。本発明のリードフレームでは圧力損失部を備えているので、接続用リードは、圧力損失部の接続位置を避けて設けられるが、樹脂注入時に接続用リードにかかる樹脂圧力は、接続用リードが屈曲していることによって低減され、接続用リードの変形が抑制される。
上述のように、本発明のリードフレームにおいて、屈曲した接続用リードは、この接続用リードに隣接するボンディング用リードに平行な第１リード部と、角部を通る多角形樹脂パッケージの対角線に沿った第２リード部とが連続してなる。この場合、樹脂注入時に第１リード部に衝突した樹脂流は流れの向きを変更し、第１リード部と第２リード部とを跨いで、角部に流れ込む。圧力損失部の設けられる角部においては、異なる方向から流れ込む２つの樹脂流の衝突によってウェルドが生じやすいが、第１リード部と第２リード部とを跨いだ樹脂流は、もう一方の樹脂流と角部を若干避けた位置において合流するため、ウェルドの形成が抑制される。
本発明のリードフレームにおいて、リードフレームの表面は黒化処理されていることが好ましい。リードフレームを黒化処理すると、樹脂材料とリードフレーム表面との接着強度が著しく高くなり、製造された樹脂パッケージからリードフレームが剥離しにくくなる。
また、上述のリードフレームを用いた樹脂パッケージの製造方法は、上記リードフレームを用意する工程と、対向する２つの金型で挟まれた空間内にリードフレームを配置する工程と、空間内に樹脂材料を注入する工程とを備えたことを特徴とする。
この製造方法によれば、上記リードフレームを用いているので、角部におけるウェルドの発生を抑制することができる。
また、本発明に係る樹脂パッケージの製造方法においては、樹脂材料が液晶ポリマーであることが好ましい。液晶ポリマーを用いた場合には、剛性の高い樹脂パッケージを製造することができるという利点がある。
また、本発明の樹脂パッケージの製造方法においては、樹脂材料の注入時の金型の温度Ｔ１（℃）、及び樹脂材料の流動開始温度Ｔ２（℃）は、以下の関係式：Ｔ１（℃）≧Ｔ２（℃）−７０（℃）、を満たすことが好ましい。このような温度で、樹脂が注入されると、金型内で十分に樹脂が流動し、外観の整った樹脂成形体を形成することができる。また、リードフレームと樹脂との接着強度がより向上するという利点もある。
また、本発明の樹脂パッケージは、リードフレームのダイパッド及びボンディング用リードの一部分の表面が空気に対して露出するよう、リードフレームを樹脂材料内に埋め込んでなることを特徴とする。この樹脂パッケージは、ウェルドの形成が抑制された高品質なものとなる。
また、本発明に係る半導体装置は、上述の樹脂パッケージと、ダイパッドに固定された半導体素子とを備えたことを特徴とする。この半導体装置は、樹脂パッケージが高品質であるため、樹脂パッケージの劣化に起因する半導体素子の劣化を抑制することができる。
本発明のリードフレームによれば、高品質の樹脂パッケージを形成することが可能であり、このリードフレームを用いて製造した樹脂パッケージは高品質なものとなる。
リードフレームの平面図である。 リードフレーム内の単位パターン１（表面）の平面図である。 リードフレーム内の単位パターン１（裏面）の平面図である。 図３に示した領域ＩＶの拡大斜視図である。 図３に示した領域Ｖの拡大斜視図である。 樹脂材料の流れについて説明するための単位パターン１（裏面）の平面図である。 樹脂パッケージの平面図である。 樹脂パッケージの斜視図である。 図７に示した樹脂パッケージのＩＸ−ＩＸ矢印断面図である。 比較例に係る単位パターン（裏面）の平面図である。 余剰樹脂蓄積部Ｈ４の変形例を示すリードフレーム特定部位の平面図である。 気密性試験に使用した気密性検査装置の構成を表す摸式断面図である。
以下、実施の形態に係るリードフレーム及びこれを用いた樹脂パッケージ及びその製造方法について説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
図１は、実施の形態に係るリードフレーム１００の平面図である。図中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、三次元直交座標系を構成している。
リードフレーム１００は、可撓性の金属板からなるリードフレーム本体１０に、複数の単位パターン１をマトリックス状に配置したものである。同図では、Ｘ軸方向に沿って１５個の単位パターン１が配置されており、Ｙ軸方向に沿って４個配置されており、合計で６０個の単位パターン１が１枚のリードフレーム１００に設けられている。１つの単位パターン１内に１つの樹脂パッケージが形成される。すなわち、リードフレーム１００は、樹脂パッケージの樹脂成形時に適用される。
リードフレーム本体１０のＹ軸方向の両端には、リードフレーム１００の位置決めを行い、リードフレーム１００をＸ軸方向に沿って搬送するためのピンが挿入される複数の孔２が、Ｘ軸方向に沿って複数設けられている。リードフレーム１００の厚み方向は、Ｚ軸方向である。
図２はリードフレーム内の単位パターン１（表面）の平面図である。
単位パターン１の最も外側にはリードフレーム本体の外枠Ｆが位置している。単位パターン１は、外枠Ｆと、外枠Ｆから内側に向かって延びた複数のボンディング用リードＬ２と、外枠Ｆの内側に配置され、ボンディング用リードＬ２と離間したダイパッド（アイランド）Ｄと、外枠ＦとダイパッドＤを連結する複数の接続用リードＬ１、（Ｌ３１、Ｌ３２）と、外枠Ｆに設けられ樹脂成形時の余剰樹脂を溜めるための余剰樹脂蓄積部Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５と、外枠ＦとダイパッドＤとの間の空間と余剰樹脂蓄積部Ｈ３とを連通させる圧力損失部Ｈ１，Ｈ２とを備えている。なお、接続用リードは、吊りリードとも呼ばれる。
外枠Ｆの内縁形状は正方形などの長方形であり、ダイパッドＤの形状も正方形などの長方形であり、これらの略正方形の各辺に垂直な方向に沿ってボンディング用リードＬ２が四方から延びている。ボンディング用リードＬ２と、ダイパッドＤの中央に固定される半導体素子とは、図示しないボンディングワイヤを介して接続される。このリードフレームを用いることにより、その平面形状が、略正方形のダイパッドＤの各辺に平行な４辺を有する樹脂パッケージが製造される。樹脂パッケージの平面形状は、四角形以外の多角形とすることも可能である。
圧力損失部Ｈ１，Ｈ２は、平面形状が多角形の樹脂パッケージの１つの角部に相当する位置から延びている。圧力損失部Ｈ１，Ｈ２内では、樹脂成形における樹脂注入工程において、Ｘ軸の正方向に沿って樹脂材料が流れる。樹脂成形時の圧力損失部内の樹脂流動方向（Ｘ軸正方向）に垂直な圧力損失部Ｈ１、Ｈ２の開口面積の最小値をＳ１とする。また、樹脂成形時の余剰樹脂蓄積部Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５内の樹脂流動方向（Ｙ軸正方向）に垂直な余剰樹脂蓄積部Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５の開口面積の平均値をＳ２とする。ここで、Ｓ１＜Ｓ２が満たされている。なお、余剰樹脂蓄積部Ｈ５の終端には、樹脂注入時において内部気体を吸いだすために用いられる溝Ｈ６が、裏面側で連続している。溝６はＸ軸方向に沿って延びており、この上に設けられる金型に、気体吸出し用の通路が設けられており、当該通路の吸出口が溝６内に位置する。
圧力損失部Ｈ２、及び余剰樹脂蓄積部Ｈ３，Ｈ５は、リードフレームの外枠Ｆを厚み方向（Ｚ軸方向）に沿って、表面及び裏面間を貫通する貫通孔である。
図３はリードフレーム内の単位パターン１（裏面）の平面図である。
圧力損失部Ｈ１、余剰樹脂蓄積部Ｈ４及び気体吸出し用の溝Ｈ６は、リードフレームの裏面側において、裏面をハーフエッチングすることによって形成された溝によって構成されている。ハーフエッチングされた領域は斜線で示されている。ボンディング用リードＬ２の先端部、ダイパッドＤの周縁領域、接続用リードＬ１、（Ｌ３１、Ｌ３２）も、ハーフエッチングされている。該リードフレームが銅製である場合、銅のハーフエッチング用の溶液としては、例えば、塩化第２銅溶液を用いることができる。また、圧力損失部Ｈ１は、樹脂パッケージの角部に位置するが、ダイパッドＤの１つの角部と、外枠Ｆとの間の略四角形状の空間Ｊに連続（連通）している。この空間Ｊには、同じく裏面をハーフエッチングすることによって形成された溝からなる圧力損失部Ｖ１が連続している。圧力損失部Ｈ１，Ｈ２はＸ軸方向に沿って延びているが、圧力損失部Ｖ１はＹ軸方向に沿って延びて長方形の開口ＶＬ１に連続している。
開口ＶＬ１は、リードフレームの表面及び裏面間を貫く貫通孔であり、Ｙ軸方向を長手方向とする。開口ＨＬ１は、リードフレームの表面及び裏面を貫く貫通孔であり、Ｘ軸方向を長手方向とする。これらの開口ＶＬ１，ＨＬ１は、成形される樹脂パッケージの各角部から外方に向けて延びており、リードフレームを切断する際の目印となり、また、強度が弱いため、これらの部分においてリードフレームが切断し易いという利点がある。
余剰樹脂蓄積領域Ｈ３〜Ｈ５は、外枠Ｆにおける外側領域Ｃと、内側領域Ｂとの間に位置しており、内側領域Ｂからボンディング用リードＬ２が複数延びており、内側領域Ｂに空間Ｊが隣接している。
図４は図３に示した領域ＩＶの拡大斜視図である。
空間Ｊには、溝からなる圧力損失部Ｈ１が連通しており、圧力損失部Ｈ１には、貫通孔からなる圧力損失部Ｈ２が連続している。圧力損失部Ｈ１は、幅ｗ１、深さｔ２を有しており、Ｘ軸に垂直な開口面積は（ｗ１×ｔ２）となる。圧力損失部Ｈ２は、幅ｗ１、深さｔ１を有しており、Ｘ軸に垂直な開口面積は（ｗ１×ｔ１）となる。ｔ１＞ｔ２であるため、圧力損失部Ｈ１，Ｈ２のＸ軸に垂直な開口面積の最小値Ｓ１＝ｗ１×ｔ２となる。圧力損失部Ｈ２は、余剰樹脂蓄積部Ｈ３に連通している。
余剰樹脂蓄積部Ｈ３は、幅ｗ２、深さｔ１を有しており、樹脂流動方向（Ｙ軸正方向）に垂直な開口面積Ｓ２（Ｈ３）＝ｗ２×ｔ１である。なお、ｗ２＞ｗ１である。また、外枠の厚みはｔ１である。また、空間Ｊには、幅ｗ１、深さｔ２の圧力損失部Ｖ１が連続しており、圧力損失部Ｖ１は、幅ｗ１、深さｔ１の開口ＶＬ１に連続している。
空間Ｊから外方に向けて流れ出す樹脂材料は、圧力損失部Ｈ１によって最も強く流出が抑制され、続いて、圧力損失部Ｈ２によって次に強く流出が抑制され、しかる後、余剰樹脂蓄積部Ｈ３に至る。また、空間Ｊから外方に向けて流れ出す樹脂材料の一部は、圧力損失部Ｖ１によっても強く流出が抑制され、続いて、開口ＶＬ１内に至る。
以上のように、外枠Ｆは厚みｔ１を有し、圧力損失部Ｈ１は最小の深さｔ２を有し、ｔ２＜ｔ１を満たしている。圧力損失部Ｈ１は該当箇所をハーフエッチングするなどして形成することができるが、圧力損失部Ｈ１の樹脂流動方向に垂直な開口面積は、同一平面形状の貫通孔を外枠に形成した場合の樹脂流動方向に垂直な開口面積よりも、小さくなる。したがって、圧力損失部Ｈ１は、十分に樹脂流動を抑制し、上述の効果を奏することができる。
図５は図３に示した領域Ｖの拡大斜視図である。
余剰樹脂蓄積部Ｈ３の後段には、圧力損失部としても機能する余剰樹脂蓄積部Ｈ４が連続しており、余剰樹脂蓄積部Ｈ４は幅ｗ２、深さｔ２を有する。すなわち、余剰樹脂蓄積部Ｈ３内の空間が無制限に連続していると、樹脂流出に抑制力が働きにくいが、余剰樹脂蓄積部Ｈ３の後段に、Ｙ軸方向に垂直な開口面積が小さい余剰樹脂蓄積部Ｈ４が連続していることにより、無制限の樹脂流出を抑制し、樹脂パッケージ形成空間内の樹脂圧力の極端な低下を抑制することができる。余剰樹脂蓄積部Ｈ４における樹脂流動方向（Ｙ軸正方向）に垂直な開口面積Ｓ２（Ｈ４）＝ｗ２×ｔ２である。
余剰樹脂蓄積部Ｈ４には、貫通孔としての余剰樹脂蓄積部Ｈ５が連続しており、余剰樹脂蓄積部Ｈ５は幅ｗ２、深さｔ１を有しており、Ｙ軸方向に垂直な開口面積Ｓ２（Ｈ５）＝ｗ２×ｔ１が大きくなり、十分に樹脂を蓄積することができる。余剰樹脂蓄積部Ｈ５には、幅ｗ１、深さｔ２の溝Ｈ６が連続しており、溝６における、樹脂が流動するＸ軸方向に垂直な開口面積はｗ１×ｔ２となる。
余剰樹脂蓄積部Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５のＹ軸方向の長さの比率は、例えば３：２：１であり、これらのＹ軸に垂直な開口面積Ｓ２の平均値（＝｛Ｓ２（Ｈ３）×３＋Ｓ２（Ｈ４）×２＋Ｓ２（Ｈ５）×１｝／６）は、圧力損失部の開口面積の最小値Ｓ１よりも大きくなる。なお、開口面積Ｓ２がＹ軸に沿って連続して変化する場合、Ｙ軸方向の各微小区間におけるそれぞれの面積Ｓ２を、微小区間の数だけ積算してから、微小区間の数で除算すれば、開口面積Ｓ２の平均値を求めることができる。なお、図４及び図５に示されるリードフレームの上下面は、樹脂注入時においては、上下の金型の平坦な面に接触しており、上述の各開口面積を規定する形状は長方形となる。
図６は樹脂材料の流れについて説明するための単位パターン１（裏面）の平面図である。
樹脂注入時において、リードフレームを、Ｚ軸に垂直な対向面を有する一対の金型で挟み、樹脂パッケージの１つの角部の空間Ｋに設けられた樹脂注入口（ゲート）ＩＪから、樹脂材料を金型間の空間内に注入する。樹脂注入口ＩＪは、一方の金型に設けられているが、ここでは樹脂パッケージの裏面側に設けられていることとする。この角部の空間Ｋの対角線上に位置する角部の空間Ｊにおいて、矢印の如く樹脂材料が合流するが、この角部の空間Ｊには、圧力損失部Ｈ１，Ｈ２を介して余剰樹脂蓄積部Ｈ３〜Ｈ５が連続している。
すなわち、この角部の空間Ｊに集中する傾向のある樹脂材料を、圧力損失部Ｈ１，Ｈ２が余剰樹脂蓄積部Ｈ３〜Ｈ５に転送することで、かかる角部におけるウェルドの形成を抑制することができる。また、圧力損失部Ｈ１，Ｈ２の樹脂流動方向に垂直な方向の開口面積の最小値Ｓ１が小さいので、圧力損失部Ｈ１，Ｈ２が、当該角部の空間Ｊ内における樹脂圧力を適度に維持し、この周辺においても隅々まで樹脂材料が充填される。また、樹脂材料の一部は圧力損失部Ｖ１を介して開口ＶＬ１内に至る。
一対の接続用リードＬ１が、ダイパッドの一対の角部間を結ぶ対角線に沿って延びており、これらの接続用リードＬ１は、外枠Ｆに連続している。残りの接続用リードＬ３１，Ｌ３２は、これらの接続用リードＬ１よりも、角部の空間Ｋ，Ｊに近く位置しており、屈曲している。このリードフレームは圧力損失部Ｈ１，Ｈ２を備えているので、接続用リードＬ３１，Ｌ３２は、圧力損失部Ｈ１の接続位置を避けて設けられている。樹脂注入時に接続用リードＬ３１，Ｌ３２にかかる樹脂圧力は、接続用リードが屈曲していることによって低減されるため、接続用リードＬ３１，Ｌ３２の変形が抑制される。
屈曲した接続用リードＬ３１，Ｌ３２は、この接続用リードＬ３１，Ｌ３２に隣接するボンディング用リードＬ２に平行な第１リード部Ｌ３１と、角部を通る多角形樹脂パッケージの対角線に沿って延びた第２リード部Ｌ３２とが連続してなる。この場合、樹脂注入時に第１リード部Ｌ３１に衝突した樹脂流は流れの向きを変更し、第１リード部Ｌ３１と第２リード部Ｌ３２とを跨いで、角部の空間Ｊに流れ込む。圧力損失部Ｈ１の設けられる角部の空間Ｊにおいては、異なる方向から流れ込む２つの樹脂流の衝突によってウェルドが生じやすいが、第１リード部Ｌ３１と第２リード部Ｌ３２とを跨いだ樹脂流は、矢印の如く、もう一方の樹脂流と、角部を若干避けた位置において合流するため、ウェルドの形成が抑制される。
なお、ボンディング用リードＬ２の裏面の先端部、第１リード部Ｌ３１及び第２リード部Ｌ３２の裏面は、ハーフエッチングされており、金型に挟まれた場合においても、これらのハーフエッチング領域は樹脂材料の通行を許容している。
図７は樹脂パッケージの平面図である。
なお、樹脂材料は点線で示してある。樹脂パッケージの平面形状は略正方形であり、中央に凹部を有し、この凹部を規定する４つの側壁を備えている。これらの側壁の外面ＷＬ１と内面ＷＬ２との間に樹脂材料が充填されており、また、樹脂成形時においては、開口ＨＬ１，ＶＬ１の長手方向に沿った４本の直線によって囲まれ、略正方形領域ＯＬ内に樹脂が充填される。略正方形領域ＯＬは金型間の樹脂充填空間を規定している。略正方形領域ＯＬの外縁、すなわち成形時の樹脂パッケージの側壁の外側面に沿うようにして樹脂材料ごとリードフレームは切断され、樹脂パッケージが完成する。必要に応じてパッケージの外側面は研磨してもよい。
図８は樹脂パッケージの斜視図である。
樹脂パッケージの中央の凹部ＤＰ内には、ダイパッドＤが位置している。リードフレームのダイパッドＤ及びボンディング用リードＬ２の一部分の表面は、空気に対して露出しており、リードフレームの残りの部分は樹脂材料内に埋め込まれている。側壁ＳＷの下部にはボンディング用リードＬ２の一部が埋め込まれている。なお、ダイパッドＤの上には、半導体素子ＳＭがダイボンディングされ、この半導体素子ＳＭとボンディング用リードＬ２の露出面とは、ボンディングワイヤＷによって電気的に接続されている。この樹脂パッケージは、上述のように、切断前のリードフレームが圧力損失部等を備えているため、ウェルドの形成が抑制された高品質なものとなる。
また、側壁ＳＷの頂面上には透明の平板からなる蓋材ＬＩＤが固定され、パッケージ内部の気密性が保持される。このように、実施形態に係る半導体装置は、上述の樹脂パッケージと、ダイパッドＤに固定された半導体素子ＳＭとを備えている。この半導体装置は、樹脂パッケージが高品質であるため、樹脂パッケージの劣化に起因する半導体素子の劣化を抑制することができる。蓋材ＬＩＤは、半導体素子ＳＭが発光素子又は光検出素子である場合には透明な材料からなるが、そうでない場合には不透明材料から構成することとしてもよい。
図９は図７に示した樹脂パッケージのＩＸ−ＩＸ矢印断面図であり、リードフレーム１００が金型Ｍ１，Ｍ２に挟まれている様子を示している。
リードフレーム１００の材質は銅からなり、その表面は黒化処理されている。黒化処理溶液としては、たとえば、亜塩素酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含む水溶液を用いることができる。リードフレームを黒化処理すると、樹脂材料とリードフレーム表面との接着強度が著しく高くなり、製造された樹脂パッケージからリードフレームが剥離しにくくなる。
樹脂パッケージの製造においては、このようなリードフレーム１００を用意し、次に、リードフレーム１００を対向する２つの金型Ｍ１，Ｍ２で挟む。すなわち、リードフレーム１００は、金型Ｍ１、Ｍ２間の空間内に配置される。この空間内に樹脂材料ＲＥを、樹脂注入口ＩＪを介して注入する。なお、樹脂注入口ＩＪは、金型Ｍ１に設けられた樹脂注入通路の出射口であり、樹脂注入通路は樹脂材料ＲＥの入射口ＩＪ１を金型Ｍ１の外面上に有している。なお、金型Ｍ１，Ｍ２の対向表面は、長方形領域ＯＬ（図７参照）の外側では平坦であり、長方形領域ＯＬの内側では樹脂パッケージの凹部ＤＰ（図８参照）に対応する箇所が長方形柱として突出し、側壁に対応する箇所が矩形環状溝として凹み空間ＣＳＷを構成している。
樹脂注入口ＩＪから、金型Ｍ１，Ｍ２で挟まれた角部の空間Ｋ内に樹脂材料を注入すると、樹脂材料は、側壁ＳＷに対応する側壁用空間ＣＳＷ、リードＬ２間の隙間を通り、空間Ｊに至る。しかる後、余った樹脂材料の一部は、圧力損失部Ｈ１，Ｈ２を経て、余剰樹脂蓄積部Ｈ３に至る。この製造方法によれば、上述のリードフレーム１００を用いているので、角部の空間Ｊ内におけるウェルドの発生を抑制することができる。
なお、樹脂材料の注入時の金型の温度Ｔ１（℃）、及び樹脂材料の流動開始温度Ｔ２（℃）は、Ｔ１（℃）≧Ｔ２（℃）−７０（℃）を満たすことが好ましい。このような温度で、樹脂材料が注入されると、金型Ｍ１，Ｍ２内で十分に樹脂が流動し、外観の整った樹脂成形体を形成することができる。特に、樹脂材料が液晶ポリマーの場合には、剛性の高い樹脂パッケージを製造することが可能である。また、リードフレームと樹脂との接着強度がより向上するという利点もある。さらに、液晶ポリマーは一般に低吸湿性であることから、ダイパッドＤに配置される半導体素子の信頼性が良好に維持されるようになり、バリ発生も抑制できるために樹脂パッケージの生産性向上も期待できる。
例えば、双方の金型温度Ｔ１が３００℃に到達した時点で溶融した液晶ポリマー（住友化学株式会社製：Ｅ６００８、流動開始温度Ｔ２：３２０℃）を金型間の空間内に充填する。しかる後、金型温度が２５２℃に到達した時点で、金型から成形された樹脂成形体を取出す。なお、樹脂パッケージの成形後、黒化処理した表面の酸化銅を剥離し、この上にＡｕなどの導電性のメッキを施し、樹脂パッケージを完成させる。
図１０は比較例に係る単位パターン（裏面）の平面図である。
この単位パターン１においては、ダイパッドＤの４つの角部からそれぞれ対角線に沿って４本の接続用リードＬ１が延びている。このような形状の場合、注入口ＩＪから樹脂を注入すると、その対角線上の位置において、矢印で示される樹脂流が衝突し、ウェルドが形成されてしまう。
一方、上述の実施形態に係るリードフレームを用いた場合、ウェルドが形成されにくいため、高品質の樹脂パッケージを形成することが可能であり、このリードフレームを用いて製造した樹脂パッケージは高品質なものとなる。
なお、樹脂材料としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、このような熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂等が例示でき、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、液晶ポリエステル樹脂が好ましく使用され、流動性、耐熱性、剛性に優れているという観点からは液晶ポリエステル樹脂（液晶ポリマー）がもっとも好ましく使用される。これらの樹脂は単独で用いても複数を同時に用いてもよい。
また、該樹脂材料には適切な無機充填材を混入して使用することもできる。
樹脂材料に混入できる無機充填材としては、例えば、ガラス繊維（ミルドガラスファイバー、チョップドガラスファイバー等）、ガラスビーズ、中空ガラス球、ガラス粉末、マイカ、タルク、クレー、シリカ、アルミナ、チタン酸カリウム、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸ソーダ、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、珪酸カルシウム、けい砂、けい石、石英、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、グラファイト、モリブデン、アスベスト、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、石膏繊維、炭素繊維、カーボンブラック、ホワイトカーボン、珪藻土、ベントナイト、セリサイト、シラス、黒鉛等の無機充填材、チタン酸カリウムウィスカ、アルミナウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカ、炭化珪素ウィスカ、窒化珪素ウィスカ等の金属ウィスカ又は非金属ウィスカ類を例示することができる。
図１１は、圧力損失部としても機能する余剰樹脂蓄積部Ｈ４の変形例を示すリードフレーム特定部位の平面図である。
上述の余剰樹脂蓄積部Ｈ４はリードフレームのハーフエッチングを行うことによって形成されていたが、余剰樹脂蓄積部Ｈ４は、その幅ｗ３を幅ｗ２よりも狭くすることによって、圧力損失部としても機能させることができる。この場合、余剰樹脂蓄積部Ｈ４は、ハーフエッチングが行われた状態でもよいが、貫通孔から構成されていてもよい。また、他の箇所の圧力損失部も同様の変形が可能である。
次に、上述の樹脂パッケージの実施例について説明する。
（樹脂パッケージの製造）
（実施例１）
図２及び図３に示すリードフレームを用意し、このリードフレームを、亜塩素酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含む水溶液に浸して黒化処理を行った。次いで、黒化処理を行ったリードフレームを、金型Ｍ１、Ｍ２間の空間内に配置した。金型を加熱し、双方の金型Ｍ１、Ｍ２の温度（Ｔ１）がともに３００℃に到達した時点で溶融した液晶ポリマー（住友化学株式会社製：Ｅ６００８、流動開始温度Ｔ２：３２０℃）を該金型の空間内に充填した。しかる後、金型を冷却し、金型温度が２５２℃に到達した時点で、金型から成形された樹脂パッケージを取出した。
（実施例２）
図２及び図３に示すリードフレームにおいて、ハーフエッチングによって形成された溝Ｈ６を貫通孔に変更したリードフレームを用いた以外は、実施例１と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（実施例３）
図２及び図３に示すリードフレームにおいて、余剰樹脂蓄積部Ｈ４及び溝Ｈ６を貫通孔に変更したリードフレームを用いた以外は、実施例１と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（比較例１）
図２及び図３に示すリードフレームにおいて、圧力損失部Ｈ１及び溝Ｈ６を貫通孔に変更したリードフレームを用いた以外は、実施例１と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（比較例２）
図１０に示すリードフレームを用いた以外は、実施例１と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（実施例４）
金型Ｍ１,Ｍ２の温度（Ｔ１）がともに２６１℃に到達した時点で、溶融した液晶ポリマーを、当該金型Ｍ１,Ｍ２の空間内に充填した以外は、実施例１と同様に行った。
（実施例５）
金型Ｍ１，Ｍ２の温度（Ｔ１）がともに２６１℃に到達した時点で、溶融した液晶ポリマーを、当該金型Ｍ１,Ｍ２の空間内に充填した以外は、実施例２と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（実施例６）
金型Ｍ１，Ｍ２の温度（Ｔ１）がともに２６１℃に到達した時点で、溶融した液晶ポリマーを、当該金型Ｍ１,Ｍ２の空間内に充填した以外は、実施例３と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（比較例３）
金型Ｍ１，Ｍ２の温度（Ｔ１）がともに２６１℃に到達した時点で、溶融した液晶ポリマーを、当該金型Ｍ１,Ｍ２の空間内に充填した以外は、比較例１と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（比較例４）
金型Ｍ１，Ｍ２の温度（Ｔ１）がともに２６１℃に到達した時点で、溶融した液晶ポリマーを、当該金型Ｍ１,Ｍ２の空間内に充填した以外は、比較例２と同様に樹脂パッケージの製造を行った。
（気密性試験）
次に、実施例１〜６及び比較例１〜４の樹脂パッケージを用いて気密性試験を行った。
なお、該気密性試験は以下のようにして行った。
図１２は、該気密性試験に用いられた気密性検査装置１０１を示す概略図である。図１２に示すように、気密性検査装置１０１は、チャンバ１０２と、チャンバ１０２内に不活性Ｈｅガスを供給するガス供給部１０３と、チャンバ１０２の底面からチャンバ１０２内の空気を排気するガス排気部１０４とを備えている。
まず、上記の樹脂パッケージ１０５を逆にして樹脂パッケージ１０５の側壁ＳＷがチャンバ１０２の底面のガス排気部１０４を囲むようにチャンバ１０２の底面に樹脂パッケージを設置した。その後に、樹脂パッケージ１０５の側壁ＳＷとチャンバ１０２とによって形成された空間Ｓの空気をガス排気部１０４で引き、樹脂パッケージ１０５をチャンバ１０２の底面に固定した。次に、ガス供給部１０３を介してチャンバ１０２内にＨｅを供給し、ガス排気部１０４でＨｅを検出することで樹脂パッケージの本体部の気密性を調べた。
この試験の結果を表１及び表２に示す。以下の表１に示される気密性の値が高いほど、樹脂パッケージ１０５の気密性が優れていることを意味する。製造した樹脂パッケージ１０５の個数をα０、１×１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ未満のＨｅリーク値を示した樹脂パッケージ１０５の個数をαとすると、気密性はα／α０×１００％で与えられる。
Figure 0005247626
Figure 0005247626
本発明の実施形態に関わるリードフレームを用いた場合、ウェルドが形成し難いため、気密性の高い高品質の樹脂パッケージを製造できることが明らかとなった。すなわち、実施例１−３によれば、温度Ｔ１（℃）が３００℃の場合には、７３％以上の気密性を得ることができ、実施例４−６によれば、温度Ｔ１（℃）が２６１℃の場合には、２４％以上の気密性を得ることができたが、これらは同一条件における比較例の気密性のデータ（Ｔ１＝３００（℃）では気密性は４９％、Ｔ１＝２６１（℃）では気密性は１５％）よりも高い値を示している。
本発明は、リードフレーム、樹脂パッケージ、半導体装置及び樹脂パッケージの製造方法に利用することができる。
Ｌ２・・・ボンディング用リード，Ｄ・・・ダイパッド、Ｌ１，Ｌ３１，Ｌ３２・・・接続用リード、Ｈ１，Ｈ２・・・圧力損失部、Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５・・・余剰樹脂蓄積部。

Claims (7)

  1. 平面形状が多角形の樹脂パッケージの樹脂成形時に適用されるリードフレームであって、
    外枠と、
    前記外枠から内側に向かって延びた複数のボンディング用リードと、
    前記外枠の内側に配置され、前記ボンディング用リードと離間したダイパッドと、
    前記外枠と前記ダイパッドを連結する複数の接続用リードと、
    前記外枠に設けられ樹脂成形時の余剰樹脂を溜めるための余剰樹脂蓄積部と、
    前記外枠と前記ダイパッドとの間の空間と前記余剰樹脂蓄積部とを連通させる圧力損失部と、を備え、
    前記圧力損失部は、前記多角形の樹脂パッケージの１つの角部に相当する位置から延びており、
    樹脂成形時の前記圧力損失部内の樹脂流動方向に垂直な前記圧力損失部の開口面積の最小値をＳ１、樹脂成形時の前記余剰樹脂蓄積部内の樹脂流動方向に垂直な前記余剰樹脂蓄積部の開口面積の平均値をＳ２とすると、Ｓ１＜Ｓ２を満たし、
    前記外枠は厚みｔ１を有し、
    前記圧力損失部は最小の深さｔ２を有し、
    ｔ２＜ｔ１を満たし、
    複数の前記接続用リードのうち前記角部に近いものは、屈曲しており、
    屈曲した前記接続用リードは、
    この接続用リードに隣接する前記ボンディング用リードに平行な第１リード部と、
    前記角部を通る前記多角形樹脂パッケージの対角線に沿った第２リード部と、が連続してなる、ことを特徴とするリードフレーム。
  2. 前記リードフレームの表面は黒化処理されていることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
  3. 請求項１又は２に記載のリードフレームを用意する工程と、
    対向する２つの金型で挟まれた空間内に前記リードフレームを配置する工程と、
    前記空間内に樹脂材料を注入する工程と、
    を備えたことを特徴とする樹脂パッケージの製造方法。
  4. 前記樹脂材料が液晶ポリマーであることを特徴とする請求項３に記載の樹脂パッケージの製造方法。
  5. 前記樹脂材料の注入時の前記金型の温度Ｔ１（℃）、及び
    前記樹脂材料の流動開始温度Ｔ２（℃）は、
    以下の関係式：
    Ｔ１（℃）≧Ｔ２（℃）−７０（℃）、
    を満たすことを特徴とする請求項３又は４に記載の樹脂パッケージの製造方法。
  6. 請求項１又は２に記載のリードフレームの前記ダイパッド及び前記ボンディング用リードの一部分の表面が空気に対して露出するよう、前記リードフレームを樹脂材料内に埋め込んでなる樹脂パッケージ。
  7. 請求項６に記載の樹脂パッケージと、
    前記ダイパッドに固定された半導体素子と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
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