JPH08222673A - リードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】貼り合わせタイプのリードフレームにおいて、
接合および接合位置のアライメントが確実な構成の提
案。 【構成】第１の部材（リード）と、第２の部材（アイラ
ンド）とが貼り合わされた構成のリードフレームにおい
て、双方の部材が、第１部材のリードのうち、信号リー
ドとして機能しないリードにおいて、溶接によって接合
されていると共に、第２部材のアイランド部表面に、第
１の部材の接合用リードを嵌合し、両者を固定するため
の溝部が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ・ＶＬＳＩ等に
代表される半導体集積回路の実装の際に用いられるリー
ドフレームに係わり、特に、放熱特性に優れ、ワイヤー
ボンディング適性が良好なリードフレームに関する。

【０００２】

【従来の技術】リードフレームに半導体集積回路素子
（以下、本明細書中では、チップと称する）が搭載・接
続されてなる半導体装置は、種々の解決課題を有してい
るが、その中でも、前記装置を外部回路（プリント配線
板等）に接続し作動させた際に、チップにおいて発生す
る熱を効率良く外部へ逃がすことが、重要課題として考
えられている。

【０００３】放熱手段として、チップを搭載するリード
フレームのアイランド部によって熱を伝導させ、さらに
外部へ放出させることが有効である。

【０００４】前記アイランド部の面積を大きくとるた
め、リードフレームのアイランド部とリード部とを別部
材とし、両者を貼り合わせて一つのリードフレームとす
る提案が従来よりされている。

【０００５】上記提案の構成とする理由は、同一部材
（金属板）よりアイランド部とリード部とを成形した場
合、アイランド部の面積は、リード部に取り囲まれた領
域内に限られてしまうが、両者を別部材とすることによ
り、アイランド部の面積を大きく確保することができ、
チップの搭載のみならず放熱板としての機能も高められ
るためである。

【０００６】上記構成のリードフレームを用いた半導体
装置の概略を、図１〜図２の断面説明図に示す。

【０００７】リードを有する第１のリードフレーム部材
11と、チップが搭載されるアイランド部である第２のリ
ードフレーム部材12とが、インナーリードの先端部にお
いて、エポキシ系等の接着剤13を介して貼り合わされ
て、リードフレーム10とされる。（図１参照）

【０００８】このリードフレーム10のアイランド上に、
チップ20が搭載され、Ａｕ等のワイヤー21により、イン
ナーリードとチップのパッド電極とが電気的に接続され
た状態で、半導体装置30とされる。（図２参照）

【０００９】実用に供する際には、通常、チップ搭載部
を含む領域を樹脂等によりモールド加工される。（「樹
脂モールド」「樹脂封止」は同義語であり、以後、本明
細書においては両者を混在して用いることもある。モー
ルド加工については、図示せず）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来構成のリ
ードフレームを製造するにあたっては、第１部材と第２
部材とを貼り合わせる際、プレスにより接合部を第１部
材側より押し付ける。（図３参照）

【００１１】その際、第１部材のリードに施した、ワイ
ヤーボンディングの接着性を高めるためのめっき皮膜
に、直接プレス機の治具が当たるので、めっき皮膜面に
キズがつき、ボンディング適性を低下させてしまうとい
った問題があった。

【００１２】接着剤には一般に熱硬化型のものが用いら
れており、加熱の際に接着剤より発生するガスによりリ
ードフレームのめっき面が侵されてしまい、ワイヤーボ
ンディングができないため、プラズマ洗浄等の処理が必
要となり、接着剤使用のコストに加えてさらにコスト高
になっていた。

【００１３】ワイヤーボンディングがなされる箇所（以
後、ボンディングエリアと称することもある）のインナ
ーリード下部には、接着剤が存在するために、ボンディ
ング時の熱により接着剤が軟化し、リードが不安定とな
り、ボンディング不良が発生するといった問題があり、
特に、多ピン化し、リード幅が狭くなった時に前記不良
は多発していた。

【００１４】リードフレームのインナーリードにアイラ
ンドをエポキシ系等の接着剤を介して貼り合わせた構造
なので、ディプレス（アイランドを後工程で機械的に押
し下げて、高さを調節すること。タブ下げとも言う）が
不可能であり、プラスチック樹脂モールド加工の際、リ
ードフレーム上下の樹脂量等のバランスをとることがで
きず、パッケージにソリが発生するといった問題もあっ
た。

【００１５】リードとアイランドとを接着剤を介して貼
り合わせると、上記した各種問題があり、接着剤を介さ
ないと、リードとアイランドとが接触してしまい、両者
が電気的に短絡してしまう惧れがある。

【００１６】そのため、第１部材と第２部材とを、両者
が接触しても構わない位置において接着剤を用いずに貼
り合わせる手法が、本出願人によって提案（特願平５−
２７８１６３号）されている。

【００１７】前記手法は、両者をスポット溶接によって
接合する方法であるが、その手法を採用した際に発生す
る新たな問題として、両者の貼り合わせ位置（接合箇
所）がリードフレーム毎に一定でないことに起因して、
大量生産に適さなくなるという弊害も発生する。

【００１８】接合箇所がずれることの原因として、両部
材のエッチング成形時の成形寸法の誤差や、貼り合わせ
時の（治具による）部材の押さえ方によっても、ずれは
発生する。

【００１９】リードフレーム毎に接合箇所が一定でない
と、特に、製造ラインの中で機械的にリードフレームを
量産しようとした場合、貼り合わせ工程において、製品
毎にスポット溶接を施す位置が変わる等して、結果とし
て不良品の多発を招くことになる。（図４参照）

【００２０】本発明は、放熱特性およびワイヤーボンデ
ィング適性に優れ、インナーリードとアイランドとの間
の電気的短絡の惧れが少ない構成のリードフレームを提
供することを目的とすると共に、両者（第１部材と第２
部材）の接合箇所が一定で、製造するリードフレーム毎
にバラツキがなく、各リードフレームでは接合不良がな
く、両者の接合が確実なリードフレームを提供すること
を目的とする。

【００２１】詳しくは、 製造工程において、インナーリードのめっき皮膜面に
キズがつく惧れのない構成であり、 製造工程において、接着剤より発生するガスによりリ
ードフレームのめっき面が侵されてしまう惧れがなく
（すなわち、接着剤を使用しない）、従って、侵された
めっき面の修正のための、プラズマ洗浄等の処理を必要
としない構成であり、 ディプレス可能とし、樹脂モールド加工の際、リード
フレーム上下の樹脂量等のバランスをとることができず
にパッケージにソリが発生するという惧れのない構成で
あり、 両者（第１部材と第２部材）の接合、および接合位置
のアライメントが確実となる構成であると共に、 インナーリードとアイランドとの間での電気的な絶縁
性が確実であるような構成のリードフレームを提供する
ものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、リードを有する第１のリードフレーム部材と、チッ
プが搭載されるアイランド部を有する第２のリードフレ
ーム部材とが貼り合わされ、第１のリードフレーム部材
のインナーリードが、第２のリードフレーム部材のアイ
ランド部上に位置した構成のリードフレームにおいて、
双方のリードフレーム部材が、第１の部材のリードのう
ち、信号リードとして機能しないリードにおいて、溶接
によって接合された構成であり、第２の部材のアイラン
ド部表面に、第１の部材の接合用リードを嵌合し、両者
を固定するための溝部が形成されていることを特徴とす
る。

【００２３】請求項２に記載のリードフレームは、アイ
ランド部表面に、絶縁化処理が施されていることを特徴
とする。

【００２４】請求項３に記載のリードフレームは、アイ
ランド部が、信号リードとして機能するインナーリード
と離間された構成であることを特徴とする。

【００２５】第１の部材と第２の部材とを接合させる箇
所の拡大図を、図５において概念的に示す。

【００２６】第２部材12のアイランド部14の角に、第１
部材11の接合用リード16を落とし込ませて嵌合させるた
めの溝部15が形成されている。

【００２７】前記溝部14は、接合用リード16の形状に合
わせて設けられており、形成方法としては、既知のハー
フエッチング等によることが好適である。

【００２８】アイランド部表面の絶縁化の方法として
は、アイランド部表面に絶縁膜を形成することが例示さ
れる。

【００２９】絶縁膜の形成方法としては、既知の種々の
手法が採用できるが、 陽極酸化による皮膜の形成。 電着法による皮膜の形成。 スクリーン印刷等の印刷手法による、インキ状絶縁物
の塗布形成。 等が適当である。

【００３０】アイランド部と信号リードとして機能する
インナーリードとを離間（接しないように、距離を離
す）させる方法としては、第１・第２のリードフレーム
部材を貼り合わせた後、アイランド部を機械的に押し下
げる（ディプレスまたはタブ下げと称する）方法があ
る。この際、両者の接合箇所となるリードが、アイラン
ド部の下方への変位分に応じて機械的に延伸することと
なる。

【００３１】または、第１・第２のリードフレーム部材
を貼り合わせる前に、第１部材の接合用リードを、予め
（ディプレスに応じた形状で）機械的に変位させておく
方法もある。第２部材の溝部は、接合用リードの変位量
の精度を貼り合わせによって補正する場合に有効であ
る。

【００３２】

【作用】第２の部材のアイランド部表面に、第１の部材
の接合用リードを嵌合し、両者を固定するための溝部が
形成されていることによって、両者の接合箇所が必然的
に定まり、前述した位置ずれの問題が解消される。

【００３３】第１・第２のリードフレーム部材の貼り合
わせにあたっては、両者を接着剤ではなく、スポット溶
接によって貼り合わせることによるので、接着剤を使用
した場合に問題となっていた、加熱時に発生するガスに
より侵されたインナーリードのめっき面を修正するため
の、プラズマ洗浄等の処理を必要としなくなる。

【００３４】第１部材と第２部材とが、信号リードとし
て機能するインナーリード先端部ではない箇所で接合
し、両者が貼り合わせられるので、接合箇所をプレス機
で押し付けても、リード（特に、ボンディングエリア周
辺）に施されためっき皮膜に、プレス機の治具が当たら
ないので、前記めっき皮膜面にキズがつくことがない。

【００３５】第２の部材のアイランド部表面に絶縁処理
を施すことにより、両者が電気的に短絡することがな
い。（請求項２）

【００３６】信号リードとして機能するインナーリード
先端部とアイランド部とを離間させることにより、両者
の絶縁性がさらに確実となる。（請求項３）

【００３７】

【実施例】以下、本発明に係るリードフレームの実施例
について説明する。

【００３８】第１のリードフレーム部材 インナーリードピッチ0.20ｍｍ・アウターリードピッチ
0.50ｍｍのリードを有する板厚0.15ｍｍの第１のリード
フレーム部材11（材質…Ｃｕ合金）を、ウェットエッチ
ングにより成形し、インナーリード部の所望表面（ボン
ディングエリアを含む領域…図中、斜線部）に厚さ３μ
ｍのＡｇメッキを施した。（図６参照）

【００３９】第２のリードフレーム部材 板厚0.15ｍｍのＣｕ合金を、ウェットエッチングにより
成形し、アイランド部14の表面に、第１部材の接合用リ
ード16を落とし込んで嵌合させるための溝部15をハーフ
エッチングにより設け、第２のリードフレーム部材12と
した。（図７参照）

【００４０】アイランド部14の表面に、（ＮａＯＨ₂ ２
２ｇ＋ＮａＣｌＯ₂ ４３ｇ＋ＮａＰＯ₄ １７ｇ）／ｌの
水溶液を用いた、液温９７℃，処理時間４分の黒化処理
によって、絶縁処理を施した。

【００４１】次に、第１のリードフレーム部材11と第
２のリードフレーム部材12とを、溝部15に嵌合した接合
用リード16の先端部において、ＹＡＧレーザーによるス
ポット溶接を行なうことにより本発明のリードフレーム
を作製した。（図５参照）

【００４２】スポット溶接は、ＹＡＧレーザー等のレー
ザーを用いたものに限るものではなく、アーク溶接等の
抵抗溶接でも良い。

【００４３】また、スポット溶接箇所は、信号リードと
して機能しないリード（例えば、グランドリード，電源
リード，吊りリード等）であれば、直接アイランドと接
合させても構わない。

【００４４】次いで、銀ペースト（商品名 ＣＲＭ−
１０３５Ｔ；住友ベークライト製）を用い、アイランド
14上にチップ20を搭載し、Ａｕワイヤー21を用いたワイ
ヤーボンディングにより、インナーリードとチップ20と
を電気的に接続し、半導体装置30とした。

【００４５】必要に応じて、アイランド14をプレス機
の金型で押し下げることによって、吊りリード16部を延
伸させ、ディプレスを行なっても良い。

【００４６】この場合、アイランド14より浮いた状態と
なっているリード11（信号リード）は、後工程でワイヤ
ーボンディングを行なう際、ボンディング装置のウイン
ドクランパ（リード押さえ治具）17により押さえつけら
れてアイランド14に圧着固定された状態になるため、デ
ィプレスされていないリードフレームと同等のボンディ
ング適性が得られる。

【００４７】治具17による押さえつけを解除すると、イ
ンナーリードは元の離間した状態に戻るので、アイラン
ド14との電気的短絡の惧れはない。

【００４８】

【発明の効果】本発明に係るリードフレームによる効果
を以下に列挙する。 (1) 第２の部材のアイランド部表面に、第１の部材の接
合用リードを嵌合し、両者を固定するための溝部が形成
されていることによって、両者の接合箇所が必然的に定
まり、前述した位置ずれの問題が解消される。従って、
リードフレーム毎の接合箇所は一定であり、製造ライン
の中で機械的にリードフレームを量産する場合、貼り合
わせ工程において、製品毎にスポット溶接を施す位置が
変わらないので、不良品の発生を招くことが少なくな
り、量産に好適となる。

【００４９】(2) リード（特に、ボンディングエリア周
辺）に施されためっき皮膜に、プレス機の治具面が当た
らないので、前記めっき皮膜面にキズがつくことがな
く、ワイヤーボンディング適性の低下が回避される。

【００５０】(3) ボンディングエリア下部には接着剤が
存在しないために、その部分のめっき皮膜がガスにより
侵されることがなく、ボンディング時の熱により接着剤
が軟化し、リードが不安定となるということもない。そ
のことによっても、ワイヤーボンディング適性の低下が
回避される。

【００５１】(4) ディプレスが可能となり、プラスチッ
ク樹脂モールド加工の際、リードフレーム上下の樹脂量
等のバランスをとることができ、パッケージに発生する
ソリを防止できる。

【００５２】(5) リードとアイランドとの接合を、接着
剤を用いずにスポット溶接にて行なうことによれば、後
処理において、プラズマ洗浄等が必要なくなり、工程が
簡略され、製造コストが安価になる。加えて、接着剤の
硬化時間・プラズマ処理等の処理時間を省くことができ
るために、大幅に製造時間を短縮できる。

【００５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のリードフレームを示す断面説明図。

【図２】従来の半導体装置を示す断面説明図。

【図３】ワイヤーボンディングを行なう状態を示す断面
説明図。

【図４】従来のリードフレームによる接合箇所のずれを
示す説明図。

【図５】本発明のリードフレームによる接合箇所を示す
説明図。

【図６】本発明のリードフレームの第１部材を示す説明
図。

【図７】本発明のリードフレームの第２部材を示す説明
図。

【符号の説明】 10…リ−ドフレ−ム 11…第１のリードフレーム部材 12…第２のリードフレーム部材 13…接着剤 14…アイランド部 15…溝部 16…接合用リード 17…治具 20…チップ 21…ワイヤー 30…半導体装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リードを有する第１のリードフレーム部材
   と、半導体集積回路が搭載されるアイランド部を有する
   第２のリードフレーム部材とが貼り合わされ、第１のリ
   ードフレーム部材のインナーリードが、第２のリードフ
   レーム部材のアイランド部上に位置した構成のリードフ
   レームにおいて、 双方のリードフレーム部材が、第１の部材のリードのう
   ち、信号リードとして機能しないリードにおいて、溶接
   によって接合された構成であり、 第２の部材のアイランド部表面に、第１の部材の接合用
   リードを嵌合し、両者を固定するための溝部が形成され
   ていることを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】アイランド部表面に、絶縁化処理が施され
   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。
3. 【請求項３】アイランド部が、信号リードとして機能す
   るインナーリードと離間された構成であることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載のリードフレーム。