JPH08321577A - 多層リードフレームおよびその製造方法 - Google Patents

多層リードフレームおよびその製造方法

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JPH08321577A
JPH08321577A JP7128239A JP12823995A JPH08321577A JP H08321577 A JPH08321577 A JP H08321577A JP 7128239 A JP7128239 A JP 7128239A JP 12823995 A JP12823995 A JP 12823995A JP H08321577 A JPH08321577 A JP H08321577A
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JP
Japan
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lead frame
metal plate
resin
adhesive
dam bar
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JP7128239A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Otaka
達也 大高
Hiroshi Sugimoto
洋 杉本
Yasuharu Kameyama
康晴 亀山
Takaharu Yonemoto
隆治 米本
Hisanori Akino
久則 秋野
Shigeji Takahagi
茂治 高萩
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】リードフレームを多層化することによって、リ
ード変形がなく、放熱特性の良好な多層リードフレーム
を得る。 【構成】予め金属板2に絶縁層4を介して絶縁性接着剤
3を塗布する。この絶縁性接着剤3により、リードフレ
ーム1の片面にデバイスホール14を塞ぐように金属板
2を貼り合わせる。貼り合わせ後、金属板2が貼り合わ
された領域の外側で、モールド成形金型間で挟まれるリ
ードフレーム部分のリード間に絶縁性の樹脂ダムバー5
を形成する。金属板2の裏面にはモールド樹脂との密着
性を向上させる粗面化処理またはポリイミド樹脂コーテ
ィングしておくことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は樹脂ダムバーをもつ多層
リードフレームに関する。
【0002】
【従来の技術】ロジック系素子の高集積化に伴い、これ
を搭載するリードフレームには多ピン化および高放熱化
が強く求められている。
【0003】多ピン化の際問題となるのは、リードフレ
ームの加工法とともに、アウタリードの狭ピッチに伴う
製造工程での問題があげられる。特にアウタリードを連
結している金属製ダムバーを切断する際の金型のメンテ
ナンスコストは、製造ラインの低コスト化を推進する上
で大きな問題となっている。
【0004】そこで、従来リードフレームのダムバー部
を樹脂で置き換える検討を行っている。樹脂は熱硬化性
樹脂が試みられている。この場合、樹脂の乾燥,キュア
などの工程でアウトガスが発生し、インナリードに施し
た銀めっき面に吸着して汚染する。また、樹脂が乾燥す
るとき樹脂とリードフレーム間に応力が発生し、インナ
リードのシフトやリードフレームの反りにつながる。
【0005】一方、高放熱化の際問題となるのは、ゲー
トアレイでは汎用品でも1W、先端品に至っては10W
を超えるものも製品化されているのに、通常のリードフ
レームを用いたプラスチックQFPでは、最大1W程度
の放熱性しかなく、プラスチックパッケージを前提とし
た場合、充分な放熱が得られないことがあげられる。こ
のように多ピン化および高放熱化の点で、高集積化ロジ
ック系素子を搭載するリードフレームは、まだ実用化さ
れるに至っていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
リードフレームでは、樹脂ダムバーを形成する際に、イ
ンナリードシフトおよびリードフレームの変形が避けら
れず、また通常のプラスチックQFPでは十分な放熱特
性が得られないという問題があった。
【0007】本発明の目的は、リードフレームを多層化
することによって、上述した従来技術の問題点を解消し
て、フレーム形状が良好で、リード変形がなく、放熱特
性も良好な多層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。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の多層リードフレ
ームは、デバイスホールを有するリードフレームと、リ
ードフレームの片面にデバイスホールを塞ぐように絶縁
性接着剤を介して貼り合わされた金属板と、金属板が貼
り合わされる領域の外側で、成形金型間で挟まれるリー
ドフレーム部分のリード間に設けられた絶縁性の樹脂ダ
ムバーとを備えたものである。
【0009】また、本発明の多層リードフレームの製造
方法は、予め金属板に絶縁性接着剤を塗布し、この絶縁
性接着剤を介して、デバイスホールを有するリードフレ
ームの片面に上記デバイスホールを塞ぐように金属板を
貼り合わせ、貼り合わせ後、金属板が貼り合わされる領
域の外側で、モールド金型間で挟まれるリードフレーム
部分のリード間に絶縁性の樹脂ダムバーを形成したもの
である。
【0010】絶縁性接着剤を介して金属板を貼り合わせ
るには、接着剤のみでも、さらに絶縁層を介在してもよ
い。この多層リードフレームに、更にダイボンディング
とワイヤボンディングとを行って樹脂モールドすると、
金属板がパッケージに内蔵された半導体装置が形成され
る。
【0011】
【作用】リードフレームに接着剤を介して金属板を貼り
合わせると、リードが固定されるとともに、リードフレ
ーム全体の剛性が大きくなる。成形金型間で挟まれるリ
ードフレーム部分のリード間に、ダムバーとなる絶縁性
の樹脂を充填しても、金属板によりリードが固定されて
いるから、リードのシフトがない。また、樹脂とリード
フレーム間に発生する応力に対してフレーム全体の剛性
が上がっているから、反りのないリードフレームが得ら
れる。
【0012】また、ダムバーを樹脂で構成したから切断
が不要となる上、金属板上に直接素子を搭載する構造を
採用すれば金属板は放熱板として機能するから、多ピン
化、高放熱化を可能としたフレーム構造を実現すること
ができる。
【0013】なお、リードフレームに金属板を貼り合わ
せる絶縁性接着剤、および絶縁性樹脂ダムバーは、ガラ
ス転移温度が180℃以上のポリイミド系熱可塑性接着
剤とすることが好ましい。ガラス転移温度を180℃以
上としたのは、この温度よりも低い温度だとモールド時
に、あるいは半田リフロー時に樹脂ダムバーが流動して
機能しなくなるためである。また、フレーム反りおよび
リードシフトの発生あるいは銅系材では表面酸化等の問
題があるので、ガラス転移温度の上限は400℃よりも
低い温度であることが好ましい。また、接着剤にポリイ
ミド系熱可塑性接着剤を使うのは、これが熱硬化性接着
剤に比して、高い清浄度をもち高温強度が高いからであ
る。
【0014】また、金属板を貼り合わせるには、接着剤
を塗布したフィルムを使って貼り合わせる。もっとも厚
みと接着方法に問題がなければ、接着剤のみを使って直
接貼り合わせるようにしてよい。さらに、金属板の裏面
にモールド樹脂との密着性を向上させる粗面化処理を行
うことが好ましい。この粗面化処理に代えて、樹脂との
接着性の良好なポリイミド樹脂コーティングを施しても
よい。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は本
実施例による多層リードフレームの断面構造図である。
多層リードフレームは、リードフレーム1と、このリー
ドフレーム1の片面に絶縁性接着剤3を介して貼り合わ
された金属板2と、リードフレーム1の所定位置に形成
された絶縁性の樹脂ダムバー5とから主に構成される。
【0016】リードフレーム1は、中央に半導体素子を
配置するためのデバイスホール14が形成され、そのデ
バイスホールを囲むようにインナリードとアウタリード
とからなる多数本のリードを有する。リードフレーム1
は銅系、または42Ni−Fe系が最も一般的である。
厚みは多ピン化の目的では0.25mm程度以下のもので
あればよく、本実施例では0.15mmとした。
【0017】リードフレーム1のデバイスホール14を
塞ぐように貼り付けられる金属板2は、特に狭ピッチで
シフトしやすいインナリードを固定し、かつリードフレ
ーム全体の剛性を大きくする。また、この金属板の上に
直接半導体素子を搭載することにより金属板としての機
能を最大限に利用できる。金属板2は、リードフレーム
1との間の熱膨張差によるリードフレーム1の反りをな
くす点から、リードフレーム1と同じ銅系(2.0重量
%Sn−0.2重量%Ni−Cu合金、無酸素銅)、ま
たは42Ni−Fe系材料とすることが好ましい。金属
板は1層の積層でも2層以上の積層でもよい。
【0018】金属板サイズは、8mm×28mmパッケージ
の場合を考えると、リード固定およびフレーム剛性のア
ップの点からは、パッケージと同形で、リードフレーム
の厚さと同じ0.25mm程度以下のものであればよいと
考えられる。ここでは、0.15mm厚とした。ただし、
より放熱性の高いパッケージが望まれる場合には、厚さ
はパッケージのほぼ半分の厚さ1.5mm程度、すなわち
モールド樹脂の厚さと同程度ぐらいとすることが望まし
い。
【0019】この金属板2とリードフレーム1とを貼り
合わせる絶縁性接着剤3には種々のものが考えられる
が、高い清浄度をもち、高温強度が高く、ガラス転移温
度tg=250℃のポリイミド系熱可塑性接着剤が有効
である。これにより、ワイヤボンディング性、耐半田リ
フロー性は大幅に向上する。接着剤3の厚みは、0.0
05から0.020mm程度が良好である。接着剤として
は日立化成(株)製のポリアミドイミドからなる接着剤
HM−1(商品名)を用いた。接着剤3と金属板5との
間には、リードフレーム1と金属板2との電気絶縁を確
保するため0.005から0.020mm程度の絶縁層4
を設けてある。絶縁層4としてはポリイミドフィルムが
好ましい。ここでは、接着剤厚を0.02mm、絶縁層厚
を0.005mmとした。なお、この絶縁層4は接着剤3
の厚みと接着方法の向上によっては省略することができ
る。
【0020】リードフレーム1のアウタリード間に絶縁
性の樹脂ダムバー5が充填されている。充填位置は、金
属板2を貼り合わせた後に充填するために、金属板2が
貼り合わされる領域の外側とする。また、モールド成形
金型間で挟まれるリードフレーム部分のリード間とす
る。リード間に充填されて樹脂ダムバー5となる有機材
料には種々考えられるが、これもパッケージの信頼性を
より高く保証できる熱可塑性接着剤が望ましい。ここで
は、先のリードフレーム1と金属板2とを貼り合わせた
接着剤3と、同一の接着剤を選定した。
【0021】このようにしてリードフレーム1に金属板
2を貼り付け、樹脂ダムバー5を形成した多層リードフ
レームを構成する。この構成を取ることによって、良好
なフレーム形状を持ち、ダム切断の必要のない、理想的
な多ピンフレームの提供が可能となる。また、これに加
え、放熱性の良好なフレームを提供できる。
【0022】次に、上述した多層リードフレームの製造
方法の実施例を説明する。
【0023】まず、金属板2の一方の面には予め内側に
絶縁層4を、外側に接着剤3を塗布しておく。この金属
板2を、リードフレーム1のデバイスホール14を塞ぐ
ように接着剤3によってリードフレーム1に貼り合わせ
る。
【0024】つぎに、リードフレーム1の所定位置に絶
縁性の樹脂ダムバー5を形成する。所定位置とは、リー
ドフレーム1に貼り付ける金属板2の外周部端面2aに
対応するアウトラインよりも外側のアウタリード間であ
り、モールド樹脂を充填する上下の成形金型間で挟む位
置である。充填方法はワニス状にした絶縁性樹脂をディ
スペンサ方式で塗布した後、乾燥整形する方法によっ
た。この方法は工業的に行える。
【0025】このようにして金属板2を貼り合わせてリ
ードを固定するとともに、リードフレーム1の剛性を向
上させた後に、熱可塑性樹脂ダムバーを形成するので、
この樹脂ダムバー形成時に発生するリードシフトおよび
リードフレーム変形を大幅に低減することが出来る。ま
た、ダムバーを絶縁性樹脂で構成するので、ダムバー切
断工程が省略でき、切断加工費および金型代が不要とな
り大幅なコスト低減が得られる。
【0026】図2に、この多層リードフレームを用いた
半導体装置の製造方法を説明する。図1の多層リードフ
レーム作成後、デバイスホール14に面する金属板2に
半導体素子8をペースト材7を介して接着し、半導体素
子8とリードフレーム1とを金線などのボンディング線
13で接続する。
【0027】半導体素子8側を覆うモールド上型9と、
金属板2側を覆うモールド下型11とを用意する。モー
ルド上型9とモールド下型11とは、それらの周端口部
9a、11aが樹脂ダムバー5の一部分でリードフレー
ム1を上下からクランプできる大きさに形成される。モ
ールド上型9および下型11とは、共にモールド樹脂6
の厚みとモールド樹脂端面6aの位置を規定する。
【0028】モールド上型9とモールド下型11とでリ
ードフレーム1の樹脂ダムバー5部を挟み、金型内にモ
ールド樹脂6を圧入してリードフレーム両面を封止す
る。このとき、上下のクランプ部のリード間に樹脂ダム
バー5が位置しているので、モールド樹脂漏れを有効に
防止することができ、内蔵型の多層リードフレームを構
成することができる。
【0029】図3に本発明の多層リードフレームの変形
例を示す。これは、予め金属板2の裏面にモールド樹脂
との密着性を向上させる粗面化処理層12を施したもの
である。粗面化処理は、交流粗化処理、電解粗化処理、
黒色酸化粗化処理によって行うことができる。
【0030】電解粗化処理による粗面化処理は、銅およ
び酸化銅からなる微細粒子を銅板表面に電着付与する方
法である。黒色粗化酸化処理による粗面化処理は、銅板
表面を酸化処理することによって、Cu2 O、CuOの
混合物を銅板表面に析出させ粗面化するものである。交
流粗化処理は、塩酸や硝酸などの電解液中に銅板を入
れ、銅板と電極の間に交流を通じ、エッチングと析出を
交互に行なう方法である。なお、粗面化処理層に代えて
ポリイミド樹脂層を施してもよい。
【0031】これによって、封止構造は、表面にあって
は、モールド樹脂と密着性のよい接着剤3面を樹脂密着
面に配しており、裏面にあっては同じくモールド樹脂と
密着性のよい粗面化処理層またはポリイミド樹脂層6を
樹脂密着面に配しているので、剥がれ等のないパッケー
ジとしての信頼性をさらに向上することが出来る。
【0032】このように多ピン化および高放熱化の問題
を解消できたので、高集積化ロジック系素子搭載のリー
ドフレームを実用化することができる。
【0033】
【発明の効果】
(1) 本発明の多層リードフレームは、リードフレームに
金属板を貼り合わせてあるので、リードフレームの剛性
が高まりフレーム形状を良好にすることができる。金属
板に直接素子を搭載することにより良好な放熱特性が得
られる。
【0034】(2) 本発明の多層リードフレームの製造方
法は、絶縁樹脂ダムバーを形成する前に、リードフレー
ムに金属板を貼り合わせてリードを固定するようにした
ので、リード間に絶縁性樹脂ダムバーを形成しても、リ
ードが変形することがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多層リードフレームの実施例を説明す
るための樹脂ダムバー付多層リードフレームの断面図で
ある。
【図2】本発明の多層リードフレームを用いて樹脂ダム
バー付半導体装置を製造する方法の実施例を説明するた
めの樹脂モールド時の断面図である。
【図3】本実施例の変形例を示した樹脂ダムバー付多層
リードフレームの断面図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム 2 金属板 3 接着剤 4 絶縁層 5 樹脂ダムバー 14 デバイスホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米本 隆治 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内 (72)発明者 秋野 久則 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内 (72)発明者 高萩 茂治 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】デバイスホールを有するリードフレーム
    と、該リードフレームの片面に上記デバイスホールを塞
    ぐように絶縁性接着剤を介して貼り合わされた金属板
    と、上記金属板が貼り合わされる領域の外側で、成形金
    型間で挟まれるリードフレーム部分のリード間に設けら
    れた絶縁性の樹脂ダムバーとを備えたことを特徴とする
    多層リードフレーム。
  2. 【請求項2】上記絶縁性接着剤を、ガラス転移温度が1
    80℃以上のポリイミド系熱可塑性接着剤としたことを
    特徴とする請求項1に記載の多層リードフレーム。
  3. 【請求項3】上記絶縁性樹脂ダムバーを、ガラス転移温
    度が180℃以上のポリイミド系熱可塑性接着剤とした
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の多層リード
    フレーム。
  4. 【請求項4】上記金属板を、上記リードフレームと同じ
    銅系、または42Ni−Fe系材料としたことを特徴と
    する請求項1ないし3のいずれかに記載の多層リードフ
    レーム。
  5. 【請求項5】上記リードフレームとの貼り合わせ面と反
    対側の金属板裏面にモールド樹脂との密着性を向上させ
    る粗面化処理層またはポリイミド樹脂層を有することを
    特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の多層リ
    ードフレーム。
  6. 【請求項6】予め金属板に絶縁性接着剤を塗布し、この
    絶縁性接着剤を介して、デバイスホールを有するリード
    フレームの片面に上記デバイスホールを塞ぐように上記
    金属板を貼り合わせ、貼合わせ後、上記金属板が貼り合
    わされる領域の外側で、成形金型間で挟まれるリードフ
    レーム部分のリード間に絶縁性の樹脂ダムバーを形成し
    たことを特徴とする多層リードフレームの製造方法。
JP7128239A 1995-05-26 1995-05-26 多層リードフレームおよびその製造方法 Pending JPH08321577A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013105849A (ja) * 2011-11-11 2013-05-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013105849A (ja) * 2011-11-11 2013-05-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置

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Effective date: 20011002