JPH07161896A - リードフレームとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】モールド樹脂との密着性が高いリードフレーム
およびその製造方法を提供する。 【構成】ディンプルの開口部を該ディンプルの内部の空
隙より狭くしたリードフレーム。製造方法は、初期ディ
ンプルを前記ダイパッドの片面にエッチング加工もしく
はプレス加工によって形成した後、該初期ディンプルの
開口部近傍の少なくとも一部を機械加工により変形し、
該初期ディンプルの開口部を該初期ディンプルの内部の
空隙より狭くして前記ディンプルを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイパッドにディンプ
ルを有するリードフレームとその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体パッケージに使用される
リードフレームは、金属板から形成されるもので、半導
体素子を載置するダイパッドと複数のリードとが形成さ
れたものである。このリードフレームは、そのダイパッ
ドの表面に半導体素子を載置し、この半導体素子と前記
リードとをワイヤボンディングし、このワイヤおよび半
導体素子とをモールド樹脂により封止して、半導体パッ
ケージを製造するものである。

【０００３】半導体パッケージの基板への実装は、半田
をリード先端に配し、加熱炉等により加熱することによ
り一括して実装するリフロー半田付けが行われている。
半田付けを清浄に行いたいとの理由により、半田の融点
より若干高い沸点を有する溶媒を用いて、その溶媒の蒸
気が液化する際の熱を用いて半田付けするベイパーフェ
イズソルダリング（ＶＰＳ法）が採用されるようになっ
てきている。

【０００４】モールド樹脂の熱膨張係数は、通常２００
以上である。リードフレームの熱膨張係数は、例えば４
２アロイの場合５０程度であり、モールド樹脂の係数に
比べ著しく低い。このため、半導体パッケージを加熱す
ると、熱膨張によるずれが生じ、ダイパッドの裏面と樹
脂との間の密着性が低下する。また、半導体集積回路の
大容量化にともなって、半導体素子およびダイパッドが
大面積化してきており、密着性の向上が望まれている。

【０００５】従来、リードフレームのダイパッドに貫通
しない穴、いわゆるディンプルを多数形成することによ
り、リードフレームとモールド樹脂との密着性の向上が
図られている。このディンプルは、図５に示すように、
半球状のものと、図６に示すように、四角錐のものとが
広く採用されている。

【０００６】図５の（ａ）および（ｂ）は、それぞれエ
ッチングディンプルを示す斜視図および断面図である。
エッチングディンプル３１は、ダイパッド３０の裏面に
形成された半球状の穴であり、板材をエッチングしてリ
ードフレームを形成する際に、ハーフエッチとして形成
されるものである。

【０００７】図６の（ａ）および（ｂ）は、それぞれプ
レスディンプルを示す斜視図および断面図である。プレ
スディンプル４１は、ダイパッド４０の裏面に形成され
た四角錐の穴であり、先端が四角錐のプレスパンチを圧
入することにより形成されるものである。

【０００８】これらのようなディンプルが形成されたリ
ードフレームによれば、ディンプルの無いリードフレー
ムに比べ、リードフレームとモールド樹脂との密着性が
高い半導体パッケージを製造することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなディンプルを有するリードフレームにおいて
は、リードフレームのダイパッドとモールド樹脂との接
着面積が増えることによる密着力の増加は期待できた
が、モールド樹脂がダイパッドに引っ掛かるアンカー効
果は期待できなかった。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、その目的は、モールド樹脂との密着性が高いリー
ドフレームおよびその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るリードフレームは、ダイパッドの片面
に設けられた凹状のディンプルを有するリードフレーム
であって、前記ディンプルの開口部を該ディンプルの内
部の空隙より狭くしたことを特徴としている。

【００１２】また、本発明に係るリードフレームの製造
方法は、ダイパッドの片面に凹状のディンプルを設けた
リードフレームを製造するに際し、初期ディンプルを前
記ダイパッドの片面にエッチング加工もしくはプレス加
工によって形成した後、該初期ディンプルの開口部近傍
の少なくとも一部を機械加工により変形し、該初期ディ
ンプルの開口部を該初期ディンプルの内部の空隙より狭
くして前記ディンプルを形成することを特徴としてい
る。ここで、前記機械加工は、前記初期ディンプルの近
傍でかつ該初期ディンプルに対して対称な位置に、パン
チを圧入して該初期ディンプルより浅い第二ディンプル
を形成し、前記初期ディンプルの開口部およびその近傍
を変形させて、該初期ディンプルの内部の空隙より該初
期ディンプルの開口部を狭くして前記ディンプルを形成
するのが好ましい。

【００１３】

【作用】本発明のリードフレームによれば、モールド樹
脂で封止して半導体パッケージとした時に、樹脂とリー
ドフレームとが嵌合し、特に剪断応力に対して密着性が
向上する。

【００１４】本発明のリードフレームの製造方法によれ
ば、初期ディンプルの開口部近傍の少なくとも一部を機
械加工により変形し、該初期ディンプルの開口部を該初
期ディンプルの内部の空隙より狭くするので、初期ディ
ンプルの開口部およびその近傍を狭くする変形が、塑性
変形によって容易に行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のリードフレームを、添付の図
面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００１６】リードフレームは、エッチングあるいはプ
レス加工によって形成されるもので、モールド樹脂によ
り封止された後に樹脂から突出するアウターリードと、
樹脂内に封入されるインナーリードと、インナーリード
先端が収束する位置に形成されたダイパッドとからなる
ものである。

【００１７】図１は、本発明のリードフレームの一実施
例の部分断面図であり、この図において符号１０は、ダ
イパッドである。ダイパッド１０は、リードフレームの
中央あるいは側方中央部に形成されたもので、その一方
の面には、半導体素子が載置され、他方の面（以下、裏
面という）１０ａには、複数のディンプル１１，１２が
形成されている。

【００１８】ディンプルは、複数の第一ディンプル１１
と、それぞれの第一ディンプル１１の近傍に形成された
第二ディンプル１２とからなるものである。

【００１９】第一ディンプル１１は、板厚の半分程度の
深さの穴であり、その最深部から２／３程度の深さの深
部側面１１ａは、四角錐であり、好ましくはプレス加工
により形成される。第一ディンプル１１の開口部１１ｂ
は、深部側面１１ａの上端１１ｃの四角形のそれぞれの
辺が内側に湾曲した形状であり、浅い部分の側壁１１ｄ
は、深部側から開口部１１ｂにいくにしたがって狭くな
っている。開口部１１ｂの、湾曲している辺のそれぞれ
の中央の側方には、第二ディンプル１２が形成されてい
る。

【００２０】第二ディンプル１２は、断面形状が三角形
の溝であり、前記深部側面１１ａの上端１１ｃの位置と
同程度の深さである。この第二ディンプル１２の外側
（第一ディンプル１１と反対側）１２ａの側壁は、略板
材の厚み方向であり、内側（第一ディンプル１１側）１
２ｂの側壁は、浅い側が第一ディンプル１１側に傾いて
いる。

【００２１】第一ディンプル１１の開口部１１ｂと第二
ディンプル１２との位置関係は、開口部１１ｂの周囲の
対称な位置に第二ディンプル１２が形成されているのが
好ましく、例えば、第一ディンプル１１に対して対称な
位置の２ヵ所あるいは４ヵ所に第二ディンプル１２が形
成されている。

【００２２】図２は、本発明のリードフレームの他の実
施例の部分断面図であり、この図において符号２０は、
ダイパッドである。ダイパッド２０の一方の面には、半
導体素子が載置され、裏面２０ａには、複数のディンプ
ル２１，２２が形成されている。

【００２３】ディンプルは、複数の第一ディンプル２１
と、それぞれの第一ディンプル２１の近傍に形成された
第二ディンプル２２とからなるものである。

【００２４】第一ディンプル２１は、板厚の半分程度の
深さの穴であり、最深部から２／３程度の深さの深部側
壁２１ａは、略半球面状である。開口部２１ｂは、深部
側壁２１ａの上端２１ｃの円形が、等間隔の複数箇所が
内側に湾曲した形状であり、浅い部分の側壁２１ｄは、
深部側から開口部２１ｂにいくにしたがって狭くなって
いる。開口部２１ｂの、湾曲している部分の側方には、
それぞれ第二ディンプル２２が形成されている。

【００２５】第二ディンプル２２は、断面形状が三角形
の溝であり、前記深部側面２１ａの上端２１ｃの位置と
同程度の深さである。この第二ディンプル２２の外側
（第一ディンプル２１と反対側）２２ａの側壁は、略板
材の厚み方向であり、内側（第一ディンプル２１側）２
２ｂの側壁は、浅い側が第一ディンプル１１側に傾いて
いる。

【００２６】第一ディンプル２１の開口部２１ｂと第二
ディンプル２２との位置関係は、開口部２１ｂの周囲の
対称な位置に第二ディンプル２２が形成されているのが
好ましく、例えば、第一ディンプル２１に対して対称な
位置の２ヵ所あるいは４ヵ所に第二ディンプル２２が形
成されている。また、第二ディンプル２２を、その中心
が開口部２１ｂと同じ環状に形成してもよい。

【００２７】次に、本発明のリードフレームの製造方法
の一実施例について説明する。

【００２８】板材をエッチングあるいはプレス加工によ
り、リードおよびダイパッド１０を形成する。そして、
ダイパッド１０の裏面１０ａに、図３に示すように、板
厚の１／３程度に対応する長さの先端部分が四角錐とな
っている柱状のパンチ１３を、その先端が板厚の中央付
近に達するように圧入し、初期ディンプル１４を形成す
る。形成された初期ディンプル１４は、深部側壁１４ａ
が四角錐で、浅い部分の側壁１４ｂが略板厚方向に形成
され、開口部１４ｃが四角形になっている。

【００２９】その後、図４に示すように、この初期ディ
ンプル１４の開口部１４ｃのそれぞれの辺の中央の近傍
に、楔型パンチ１６を圧入する。楔型パンチ１６は、一
方の面１６ａが平坦で、他方の面１６ｂが前記一方の面
１６ａに向け傾斜しているいわゆる楔型のものである。
この楔型パンチ１６の傾斜している面１６ｂを初期ディ
ンプル１４側に向けて、ダイパッド１０に押し当て、前
記初期ディンプル１４の深さの略１／３の深さに楔型パ
ンチ１６を圧入し、第二ディンプル１２を形成する。す
ると、楔型パンチ１６の傾斜している面１６ｂに押され
た板材は、初期ディンプル１４側に変形し、初期ディン
プル１４の浅い部分の側壁１４ｂが内側に傾き、第一デ
ィンプル１１が形成される。

【００３０】なお、本発明の製造方法は、初期ディンプ
ルの形成の後に第二ディンプルを形成すればよく、他の
加工の順序を限定するものではない。例えば、板材にデ
ィンプル１１，１２を形成した後に、リードおよびダイ
パッド１０を打ち抜いてもよい。

【００３１】次に、本発明のリードフレームの製造方法
の他の実施例について説明する。

【００３２】板材をエッチングしてリードおよびダイパ
ッドを形成すると同時に、ほぼ半球面状の初期ディンプ
ルをハーフエッチとしてダイパッドに形成する。ここ
で、この初期ディンプルは、その浅い部分の側壁が、略
板厚方向に形成するのが好ましい。

【００３３】その後、ダイパッド裏面の前記初期ディン
プルの開口部の近傍に、前記楔型パンチ１６と同様の楔
型パンチを圧入して、図２に示すような、第二ディンプ
ル２２を形成するとともに、初期ディンプルの開口部お
よびその近傍を、開口部の内側に向け変形させ、第一デ
ィンプル２１を形成する。

【００３４】ここで、楔型パンチは、初期ディンプルに
対して対称な位置に複数箇所、例えば、４ヵ所に圧入す
るのが好ましい。また、楔型パンチ１６の断面形状と同
様の断面形状を有する環状のパンチを用いて、初期ディ
ンプルの周囲に第二ディンプルを形成してもよい。

【００３５】これらのようなリードフレームの製造方法
によれば、初期ディンプルの近傍にパンチを浅く打ち込
むだけで第二ディンプルおよび第一ディンプルを形成す
ることができ、また、楔型パンチの傾斜している面を初
期ディンプル側に向けて、楔型パンチを圧入するので、
この圧入の力が効率よく初期ディンプルの開口部および
その近傍を塑性変形させる力となり、歪み等を殆ど生じ
ずに第一ディンプル１１，２１を形成することができ
る。

【００３６】上記のようなダイパッド１０，２０を有す
るリードフレームによれば、半導体素子を設置し、ワイ
ヤボンディングした後、モールド樹脂により封止し半導
体パッケージとした時に、樹脂とリードフレームとの密
着性がよく、樹脂がダイパッドのディンプルに嵌合しア
ンカー効果があるため特に剪断応力に強く、熱膨張に伴
う相対的ずれなどを確実に防止することができ、半導体
パッケージのリフロークラック特性を向上させることが
できる。

【００３７】なお、本発明のリードフレームとその製造
方法は、上記実施例に限定されるものではなく、ダイパ
ッドに形成されるディンプルの形状は適宜変更可能であ
り、例えば、図３に示す初期ディンプル１４の開口部１
４ｃを、開口部１４ｃの中心側が下方に向かっているパ
ンチを開口部１４ｃに押圧してこの開口部１４ｃを狭く
塑性変形し、開口部が狭いディンプルを形成し第二ディ
ンプルを形成しなくてもよい。また、ディンプルの配設
位置についても、特に限定するものではなく、例えば、
ダイパッド片面の略全面に等間隔に多数配設してもよ
く、また、ダイパッドの周辺部あるいは中央部にディン
プルのない平坦部を有するように配設してもよい。

【００３８】また、第二ディンプルの配設位置は、初期
ディンプルの開口部を変形させて内部の空隙より狭くす
る位置であれば特に限定するものではなく、第一ディン
プルと第二ディンプルとの距離などは、第一ディンプル
の形状および寸法等に応じて適宜変更することが可能で
ある。

【００３９】（実施例）本発明のリードフレームと、従
来のダイパッドにディンプルが形成されたリードフレー
ムとを使用して、エポキシ樹脂で封止し半導体パッケー
ジを製造した。

【００４０】従来例のリードフレームは、板厚１５０μ
ｍの４２アロイの板材をプレス加工してリードおよびダ
イパッドを形成し、ダイパッドの裏面の略全面に、図５
（ｂ）に示すように、深さ５０μｍの四角錐のディンプ
ル４１を多数形成したものである。

【００４１】本発明例のリードフレームは、従来例と同
様にリードおよびダイパッドを形成し、ダイパッドの裏
面に、図１に示すように、従来例のディンプル４１と同
じ深さを有し、深部の形状が従来例のディンプル４１と
略同じであり、第二ディンプル１２の分だけ開口部１１
ｂおよびその近傍が狭くなっている第一ディンプル１１
を従来例と同様の位置に形成したものである。

【００４２】それぞれのリードフレームを用いて製造さ
れた半導体パッケージについて、ＶＰＳ法によるリフロ
ークラック性テストを行った。このテストは、表１に示
す時間、８５℃、８５％ＲＨに曝した後、ＶＰＳを行い
パッケージクラックの有無を調べた。その結果を表１に
示す。

【００４３】

【００４４】表１から分かるように、従来例のリードフ
レームを使用した半導体パッケージは、７２時間までし
か耐えることができなかったが、本発明例のリードフレ
ームを使用した半導体パッケージは、９６時間暴露した
ものまで良好な状態であった。このことから、本発明の
リードフレームを用いた半導体パッケージは、リードフ
レームとモールド樹脂との密着が従来より強固であり、
リフロークラック特性が高いものであることが分かっ
た。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るリードフレームによれば、半導体パッケージとしたと
きのリードフレームとモールド樹脂との密着性が向上
し、半導体パッケージのリフロークラック特性を向上さ
せることができ、信頼性が高く、そのため、取扱が容易
な半導体パッケージを製造することができる。そのた
め、半導体パッケージを従来より薄型とすることが可能
となる。

【００４６】本発明のリードフレームの製造方法によれ
ば、初期ディンプルの開口部およびその近傍を狭くする
変形を、機械加工によって塑性変形させるという容易な
工程により行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るリードフレームの一実施例の部
分断面図である。

【図２】 本発明に係るリードフレームの他の実施例の
部分断面図である。

【図３】 本発明に係るリードフレームの製造方法を説
明するための図であり、パンチとリードフレームの一部
分を示す断面図である。

【図４】 本発明に係るリードフレームの製造方法を説
明するための図であり、パンチとリードフレームの一部
分を示す断面図である。

【図５】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来のリー
ドフレームのエッチングディンプルを示す斜視図および
断面図である。

【図６】 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ従来のリー
ドフレームのプレスディンプルを示す斜視図および断面
図である。

【符号の説明】

１０，２０ ダイパッド １１，２１ 第一ディンプル １１ｂ，２１ｂ 開口部 １２，２２ 第二ディンプル １４ 初期ディンプル １６ パンチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイパッドの片面に設けられた凹状のディ
   ンプルを有するリードフレームであって、 前記ディンプルの開口部を該ディンプルの内部の空隙よ
   り狭くしたことを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】請求項１記載のリードフレームであって、 さらに、ダイパッドの片面に設けられた、前記ディンプ
   ルより浅い第二ディンプルを有し、 前記第二ディンプルを前記ディンプルの近傍でかつ該デ
   ィンプルに対して対称な位置に形成したことを特徴とす
   るリードフレーム。
3. 【請求項３】ダイパッドの片面に凹状のディンプルを設
   けたリードフレームを製造するに際し、 初期ディンプルを前記ダイパッドの片面にエッチング加
   工もしくはプレス加工によって形成した後、 該初期ディンプルの開口部近傍の少なくとも一部を機械
   加工により変形し、該初期ディンプルの開口部を該初期
   ディンプルの内部の空隙より狭くして前記ディンプルを
   形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
4. 【請求項４】前記機械加工は、前記初期ディンプルの近
   傍でかつ該初期ディンプルに対して対称な位置に、パン
   チを圧入して該初期ディンプルより浅い第二ディンプル
   を形成し、前記初期ディンプルの開口部およびその近傍
   を変形させて、該初期ディンプルの内部の空隙より該初
   期ディンプルの開口部を狭くして前記ディンプルを形成
   する請求項３に記載のリードフレームの製造方法。