(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム枠と、前記フレーム枠の開口領域に設けられた放熱部材と、前記放熱部材上に設けられた半導体素子支持用の突出部と、前記放熱部材をその先端部で支持し、末端部で前記フレーム枠と接続した吊りリード部と、前記放熱部材にその先端が対向し、末端が前記フレーム枠に接続した複数のリード部と、前記放熱部材を前記リード部の上面よりも下方に配置するために前記吊りリード部に設けられたディプレス部と、前記吊りリード部に半導体素子を支持する支持部とを有するリードフレームであって、前記吊りリード部のディプレス部によって、前記放熱部材上の突出部の上面と前記吊りリード部に設けられた支持部の上面とは同一面で配置されていることを特徴とするリードフレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を効果的に支持することができる機能を有したリードフレームと、それを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に係り、特に、パワー素子からの発熱を放散するためにダイパッド部下面を露出させた樹脂封止型半導体装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に対応するために、電子機器に搭載される半導体部品を高密度に実装することが要求され、それにともなって、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。
【０００３】
以下、従来のダイパッド部露出タイプの樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレームについて図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図３５は、従来のリードフレームの構成を示す図であり、図３５（ａ）は平面図であり、図３５（ｂ）は図３５（ａ）におけるＡ−Ａ１箇所の断面図である。
【０００５】
図３５に示すように、従来のリードフレームは、銅（Ｃｕ）材よりなるフレーム枠１０１と、そのフレーム枠１０１内に、半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部１０２と、ダイパッド部１０２の角部をその先端部で支持し、端部がフレーム枠１０１と接続した吊りリード部１０３と、半導体素子を載置した場合、その載置した半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的に接続するビーム状の複数のリード部１０４とより構成されている。そしてリード部１０４は、封止樹脂で封止された際、封止樹脂部に埋設される部分をリード部１０４ａを構成し、封止樹脂部より露出する部分はアウターリード部１０４ｂを構成するものであり、インナーリード部１０４ａとアウターリード部１０４ｂとは、一体で連続して設けられている。
【０００６】
また、従来のリードフレームは、図３５（ｂ）に示すように、ダイパッド部１０２は吊りリード部１０３によって支持されているが、その吊りリード部１０３に設けたディプレス部（図示せず）によってダイパッド部１０２がリード部１０４上面よりも下方に配置されるよう、ダウンセットされているものである。この構造は、半導体素子を搭載して樹脂封止型半導体装置を構成した際、ダイパッド部１０２の下面を封止樹脂部の底面に露出させるための構成である。そしてダイパッド部１０２は、その周辺部分がウイング部１０５を有しており、樹脂封止型半導体装置を構成し、ダイパッド部１０２の下面が封止樹脂部の底面から露出した際の水分浸入を防止する機能を有しているものである。
【０００７】
なお、図示していないが、従来のリードフレームの表面にはメッキが施されているものである。
【０００８】
次に従来の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【０００９】
図３６〜図４０は、図３５に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図である。
【００１０】
まず図３６に示すように、フレーム枠と、そのフレーム枠内に、半導体素子が載置される矩形状であって、アップセットされたダイパッド部１０２と、ダイパッド部１０２の周囲に設けられたウイング部１０５と、ダイパッド部１０２の角部をその先端部で支持し、端部がフレーム枠と接続した吊りリード部と、半導体素子を載置した場合、その載置した半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的に接続するビーム状のリード部１０４とを有したリードフレームを用意する。
【００１１】
そして図３７に示すように、ダイパッド部１０２上に半導体素子１０６を銀ペースト等の接着剤１０７により接着して搭載する。
【００１２】
次に図３８に示すように、ダイパッド部１０２上に搭載された半導体素子１０６の表面の電極パッド（図示せず）とリード部１０４のインナーリード部１０４ａとを金属細線１０８により電気的に接続する。
【００１３】
次に図３９に示すように、リードフレームを封止金型内に載置し、トランスファーモールドによってエポキシ系樹脂よりなる封止樹脂１０９を注入し、リードフレームの外囲としてダイパッド部１０２、半導体素子１０６、リード部１０４のインナーリード部１０４ａと金属細線１０８の接続領域を封止する。ここではダイパッド部１０２の下面が封止樹脂１０９の底面に露出するように封止する。
【００１４】
そしてリード部１０４の切断箇所に対して、金型による切断刃でリードカットを行い、リード成形（ベンディング加工）を行うことにより、図４０に示すようなリードフレームのダイパッド部１０２上に半導体素子１０６が接着剤１０７により搭載され、その半導体素子１０６とリード部１０４のインナーリード部１０４ａとが金属細線１０８により電気的に接続され、外囲が封止樹脂１０９により封止され、そして封止樹脂１０９の側面からはアウターリード部１０４ｂが露出した樹脂封止型半導体装置であって、ダイパッド部１０２の下面が封止樹脂１０９の底面から露出し、ダイパッド部１０２のウイング部１０５が封止樹脂１０９中に封止された構造の樹脂封止型半導体装置を得る。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の樹脂封止型半導体装置においては、ダイパッド部の下面を封止樹脂から露出させ、薄型化、放熱性は実現するものの、以下のような問題があった。
【００１６】
第１に、図４１の断面図に示すように、ダイパッド部１０２には水分の浸入を防止するためのウイング部１０５が設けられているが、そのウイング部１０５により、ダイパッド部１０２に搭載する半導体素子１０６のサイズの制約があり、大型素子（図中、破線で示した構成）の搭載ができず、大型素子を搭載した小型パッケージの実現はできないという問題があった。
【００１７】
第２に、封止樹脂１０９の応力および実装後の応力により半導体素子１０６が悪影響を受けたり、封止樹脂１０９にクラックが発生するという問題もあった。特に図４１に示すように、ダイパッド部１０２と封止樹脂１０９との間に湿気が侵入した場合（図中の矢印）には、両者間の密着性の低下やクラックの発生が顕著になる。これによって、さらに信頼性が悪化するという問題があった。
【００１８】
第３に、ダイパッド部１０２の上面および側面には、封止樹脂１０９が存在するものの、ダイパッド部１０２の裏面側には、封止樹脂１０９が存在しない。そのために、半導体素子１０６の下面を接着する接着剤１０７に水分が吸水し、実装時の高温で気化膨張により、ダイパッド部１０２および半導体素子１０６に対する封止樹脂の保持力が低下して、信頼性が悪化するという問題（ポップコーンクラック）があった。
【００１９】
第４に、半導体素子１０６を接着剤１０７でダイパッド部１０２の上面に接続すると、熱膨張率の差によって、ダイパッド部１０２が反りを生じ樹脂封止時にダイパッド部１０２の裏面上に封止樹脂の一部がはみ出し、いわゆる樹脂バリがが発生するという問題があった。
【００２０】
第５に、実装基板とダイパッド部との接合において、ダイパッド部１０２の裏面上に封止樹脂の一部がはみ出していわゆる樹脂バリが介在すると、実装基板の接続部との接触が不十分となり、放熱特性などの所望の特性を十分発揮できないおそれがある。一方、この樹脂バリはウォータージェットなどの利用によって除去できるが、かかる処理は煩雑な手間を要し、しかも、ウォータージェット工程によってリード表面のメッキ層が剥がれ、また不純物が付着することから、樹脂封止工程後に樹脂封止から露出している部分にメッキを施すことが必要となり、作業能率の低下，信頼性の悪化を招く恐れもあった。
【００２１】
本発明は、以上の諸点に鑑みなされたものであって、その代表的な目的は下記の通りである。
【００２２】
本発明の第１の目的は、半導体素子を搭載する機能のダイパッド部と放熱機能を有する部材とを分離することにより、放熱部材の下面を封止樹脂から露出させた場合における放熱部材に対する封止樹脂の保持力を高めることにより、放熱部材の剥がれを抑制し、信頼性のある樹脂封止型半導体装置およびその製造に適したリードフレームを提供することにある。
【００２３】
本発明の第２の目的は、ダイパッド部と放熱部材とを分離することにより、放熱部材と封止樹脂との間から水分や湿気が侵入することによる封止樹脂のクラックを抑制し得る樹脂封止型半導体装置およびその製造に適したリードフレームを提供することにある。
【００２４】
本発明の第３の目的は、ダイパッド部と放熱部材とを分離することにより、大きな半導体素子の搭載を可能にして、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００２５】
本発明の第４の目的は、ダイパッド部と放熱部材とを分離することにより、放熱部材の下面を封止樹脂から露出させた場合における樹脂バリの発生を防止することにより、放熱特性のよい樹脂封止型半導体装置，その製造方法およびその製造に適したリードフレームを提供することにある。
【００２６】
さらに、本発明の第５の目的は、ダイパッド部を放熱部材より上部に配することにより、放熱部材の下面を封止樹脂から露出させた場合における信頼性の高い樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００２７】
さらに、本発明の第６の目的は、ダイパッド部を吊りリード部に配することにより、放熱部材の下面を封止樹脂から露出させた場合における信頼性の高い樹脂バリのない樹脂封止型半導体装置，その製造方法およびその製造に適したリードフレームを提供することにある。
【００２８】
さらに、本発明の第７の目的は、ダイパッド部を吊りリード部に配し、放熱部材より上位に位置することにより、放熱部材の下面を封止樹脂から露出させた場合における信頼性の高い大きな半導体素子を搭載する樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明のリードフレームは以下のような構成を有している。
【００３４】
さらに、フレーム枠と、前記フレーム枠の開口領域に設けられた放熱部材と、前記放熱部材上に設けられた半導体素子支持用の突出部と、前記放熱部材をその先端部で支持し、末端部で前記フレーム枠と接続した吊りリード部と、前記放熱部材にその先端が対向し、末端が前記フレーム枠に接続した複数のリード部と、前記放熱部材を前記リード部の上面よりも下方に配置するために前記吊りリード部に設けられたディプレス部と、前記吊りリード部に半導体素子を支持する支持部とを有するリードフレームであって、前記吊りリード部のディプレス部によって、前記放熱部材上の突出部の上面と前記吊りリード部に設けられた支持部の上面とは同一面で配置されているリードフレームである。
【００４４】
前記構成の通り、本発明のリードフレームを用いた場合には、放熱部材と半導体素子を支持する部分とを分離した構成により、大型の半導体素子を搭載することができ、大型素子を搭載した高密度パッケージを実現できるものである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について、その一実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００４７】
まず本発明の第１の実施形態のリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００４８】
図１は本実施形態のリードフレームを示す図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ１箇所の断面図である。
【００４９】
図１に示すように、本実施形態のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１の開口領域に設けられた放熱部材２と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠１と接続した吊りリード部３と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠１に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、放熱部材２の各辺に設けられた半導体素子を支持する支持部５を有したウイング部６よりなるリードフレームであり、放熱部材２をリード部４よりも下方に配置するために吊りリード部３にディプレス部を有しているものである。またリード部４はインナーリード部４ａとアウターリード部４ｂとにより構成されている。
【００５０】
本実施形態のリードフレームでは、半導体素子を支持する部分である支持部５はウイング部６に形成されており、このウイング部６の支持部５で半導体素子を支持することにより、樹脂封止した際は、半導体素子の底面と放熱部材２の上面には封止樹脂を介在させることができ、放熱部材２に対する封止樹脂の保持力の高い樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。そして半導体素子を支持する支持部５を封止樹脂より露出させない構造にすることができるため、封止樹脂との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入を抑制できるものである。
【００５１】
なお、本実施形態のリードフレームにおいて、放熱部材２の各辺に設けるウイング部６、支持部５については、図面上は連続した形態として、ほぼ放熱部材２の辺全体に設けているが、辺全体ではなく部分的に、例えば放熱部材の各角部の近傍、または各辺の中央部に設けてもよい。この場合、樹脂注入の際、樹脂の入り込みが良好となり、半導体素子の下面と放熱部材２の上面に効率よく封止樹脂を介在させることができる。
【００５２】
また、本実施形態のリードフレームは図１で示した構成よりなるリードフレームパターンが１つではなく複数個、左右、上下の連続した配列になっているものである。
【００５３】
次に本実施形態の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００５４】
図２〜図６は、図１に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。
【００５５】
まず図２に示すように、フレーム枠と、そのフレーム枠の開口領域に設けられた放熱部材２と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、放熱部材２の各辺に設けられた半導体素子を支持する支持部５を有したウイング部６よりなるリードフレームを用意する。
【００５６】
そして図３に示すように、放熱部材２の上方に延在して設けられたウイング部６の支持部５上に半導体素子７を銀ペースト等の接着剤８により接着して搭載する。
【００５７】
次に図４に示すように、放熱部材２の支持部５上に搭載された半導体素子７の表面の電極パッド（図示せず）とリード部４のインナーリード部４ａとを金属細線９により電気的に接続する。
【００５８】
次に図５に示すように、リードフレームを封止金型内に載置し、トランスファーモールドによってエポキシ系樹脂よりなる封止樹脂１０を注入し、リードフレームの外囲として放熱部材２の下面を除く部分、半導体素子７、リード部４のインナーリード部４ａと金属細線９の接続領域を封止する。ここでは放熱部材２の下面を封止樹脂１０の底面に露出させ、放熱機能を有するように封止する。この場合、封止シートを用いて放熱部材の底面をマスクした状態で樹脂封止することが好適である。
【００５９】
そしてリード部４の切断箇所に対して、金型による切断刃でリードカットを行い、リード成形（ベンディング加工）を行うことにより、図６に示すようなリードフレームの放熱部材２のウイング部６の支持部５上に半導体素子７が接着剤８により搭載され、その半導体素子７とリード部４のインナーリード部４ａとが金属細線９により電気的に接続され、外囲が封止樹脂１０により封止され、そして封止樹脂１０の側面からはアウターリード部４ｂが露出した樹脂封止型半導体装置であって、放熱部材２の下面が封止樹脂１０の底面から露出し、ウイング部６が封止樹脂１０中に封止された構造の樹脂封止型半導体装置を得る。
【００６０】
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、図６に示すように、放熱部材２の上面と半導体素子７との間に、封止樹脂１０を存在させることが可能となり、放熱部材２に対する封止樹脂１０の保持力の高い樹脂封止型半導体装置である。また、半導体素子７を支持する支持部５、ウイング部６を封止樹脂より露出させない構造であるため、封止樹脂１０との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入が抑制される。よってパッケージクラックの発生等を防止して耐湿性が向上するものである。
【００６１】
次に本発明の第２の実施形態のリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００６２】
図７は本実施形態のリードフレームを示す平面図であり、図８は図７の平面図におけるＣ−Ｃ１箇所の断面図である。そして図９は図７の平面図におけるＤ−Ｄ１箇所の断面図である。
【００６３】
図７，図８，図９に示すように、本実施形態のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１の開口領域に設けられた放熱部材２と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠１と接続した吊りリード部３と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠１に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、各吊りリード部３に設けられた半導体素子を支持する支持部１１とよりなるリードフレームであり、放熱部材２を吊りリード部３の支持部１１よりも下方に配置し、かつ支持部１１のみを上方に配置し、他の吊りリード部３の部分を下方に傾斜させるために、吊りリード部３に複数のディプレス部を有しているものである。またリード部４はインナーリード部４ａとアウターリード部４ｂとにより構成されている。なお、図７中、破線で示した領域は、樹脂封止する封止ラインを示し、一点鎖線で示した部分はリードカットする部分を示している。また放熱部材２の表面には溝部１２が環状に設けられているものであり、封止樹脂との密着性を高め、また樹脂剥離を防止する機能を付加している。
【００６４】
本実施形態のリードフレームでは、半導体素子を支持する部分である支持部１１は吊りリード部３に形成されており、この支持部１１で半導体素子を支持することにより、樹脂封止した際は、半導体素子の底面と放熱部材２の上面には封止樹脂を介在させることができ、放熱部材２に対する封止樹脂の保持力の高い樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。そして半導体素子を支持する支持部１１を封止樹脂より露出させない構造にすることができるため、封止樹脂との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入を抑制できるものである。
【００６５】
なお、支持部１１は形状は本実施形態では円形としているが、形状、面積については搭載する半導体素子の底面積により設定する。またディプレス部についても支持部１１を上方に配置し、放熱部材２をリード部４と同一面に配置できるように設ければよく、ディプレス部の個数も適宜、設定する。また、本実施形態のリードフレームは図７で示した構成よりなるリードフレームパターンが１つではなく複数個、左右、上下の連続した配列になっているものである。
【００６６】
次に本実施形態の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００６７】
図１０〜図１６は、図７に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。図１０〜図１６においては、便宜上、図７におけるＤ−Ｃ１箇所の断面を示している。
【００６８】
まず図１０に示すように、フレーム枠と、そのフレーム枠の開口領域に設けられた放熱部材２と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠と接続した吊りリード部３と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、吊りリード部３のディプレス部間に設けられた半導体素子を支持する支持部１１を有したリードフレームを用意する。
【００６９】
そして図１１に示すように、吊りリード部３に設けた支持部１１上に半導体素子７を銀ペースト等の接着剤８により接着して搭載する。
【００７０】
次に図１２に示すように、吊りリード部３の支持部１１上に搭載された半導体素子７の表面の電極パッド（図示せず）とリード部４のインナーリード部４ａとを金属細線９により電気的に接続する。
【００７１】
次に図１３に示すように、半導体素子７を搭載したリードフレームの底面のリード部４、放熱部材２、吊りリード部３の一部に対して封止シート１３を密着させる。
【００７２】
そして図１４に示すように、封止シート１３を付設したリードフレームを封止金型内に載置し、トランスファーモールドによってエポキシ系樹脂よりなる封止樹脂１０を注入し、リードフレームの外囲として放熱部材２の下面を除く部分、半導体素子７、リード部４のインナーリード部４ａと金属細線９の接続領域、吊りリード部３を封止する。ここでは放熱部材２の下面を封止樹脂１０の底面に露出させ、放熱機能を有するように封止するとともに、封止シート１３によってリード部４の底面も封止樹脂より露出するように封止する。
【００７３】
次に図１５に示すように、樹脂封止後は、封止シート１３をピールオフによりリード部４等の底面から除去する。
【００７４】
そしてリード部４の切断箇所に対して、リードカット（リード成形）を行うことにより、図１６に示すようなリードフレームの吊りリード部３の支持部１１上に半導体素子７が接着剤８により搭載され、その半導体素子７とリード部４のインナーリード部４ａとが金属細線９により電気的に接続され、外囲が封止樹脂１０により封止され、そして封止樹脂１０の側面からはアウターリード部４ｂが露出した樹脂封止型半導体装置であって、放熱部材２の下面が封止樹脂１０の底面から露出し、支持部１１が封止樹脂１０中に封止された構造の樹脂封止型半導体装置を得る。
【００７５】
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、図１６に示すように、放熱部材２の上面と半導体素子７との間に、封止樹脂１０を存在させることが可能となり、放熱部材２に対する封止樹脂１０の保持力の高い樹脂封止型半導体装置である。また、半導体素子７を支持する支持部１１部分を封止樹脂より露出させない構造であるため、封止樹脂１０との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入が抑制される。よってパッケージクラックの発生等を防止して耐湿性が向上するものである。
【００７６】
次に本発明の第３の実施形態のリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００７７】
図１７は本実施形態のリードフレームを示す平面図であり、図１８は図１７の平面図におけるＥ−Ｅ１箇所の断面図である。そして図１９は図１７の平面図におけるＦ−Ｆ１箇所の断面図である。
【００７８】
図１７，図１８，図１９に示すように、本実施形態のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１の開口領域に設けられた放熱部材２と、放熱部材２の上面に突出して設けられた支持部１４と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠１と接続した吊りリード部３と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠１に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、各吊りリード部３に設けられた半導体素子を支持する支持部１１とよりなるリードフレームであり、放熱部材２を吊りリード部３の支持部１１よりも下方に配置し、放熱部材２の突出した支持部１４と吊りリード部３の支持部１１とを同一面に配置し、かつ支持部１１のみを上方に配置し、他の吊りリード部３の部分を下方に傾斜させるために、吊りリード部３に複数のディプレス部を有しているものである。またリード部４はインナーリード部４ａとアウターリード部４ｂとにより構成されている。なお、図１７中、破線で示した領域は、樹脂封止する封止ラインを示し、一点鎖線で示した部分はリードカットする部分を示している。また放熱部材２の表面には、密着性と剥離防止のために溝部を設けてもよい。
【００７９】
本実施形態のリードフレームでは、半導体素子を支持する部分である支持部１１は吊りリード部３に形成されており、また支持部１４は放熱部材２上に形成されており、この支持部１１と支持部１４とで半導体素子を支持することにより、安定して半導体素子を支持することができる。また、樹脂封止した際は、半導体素子の底面と放熱部材２の上面には封止樹脂を介在させることができ、放熱部材２に対する封止樹脂の保持力の高い樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。そして半導体素子を支持する支持部１１、支持部１４を封止樹脂より露出させない構造にすることができるため、封止樹脂との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入を抑制できるものである。
【００８０】
なお、支持部１１、支持部１４の形状は本実施形態では円形としているが、形状、面積については搭載する半導体素子の底面積により設定する。またディプレス部についても支持部１１を上方に配置し、支持部１１と放熱部材２の突出した支持部１４の面とを同一面に配置できるように設ければよく、ディプレス部の個数も適宜、設定する。また、本実施形態のリードフレームは図１７で示した構成よりなるリードフレームパターンが１つではなく複数個、左右、上下の連続した配列になっているものである。
【００８１】
次に本実施形態の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００８２】
図２０〜図２６は、図１７に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。図２０〜図２６においては、便宜上、図１７におけるＦ−Ｅ１箇所の断面を示している。
【００８３】
まず図２０に示すように、フレーム枠と、そのフレーム枠の開口領域に設けられ、突出した支持部１４を有した放熱部材２と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠と接続した吊りリード部３と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、吊りリード部３のディプレス部間に設けられた半導体素子を支持する支持部１１を有したリードフレームを用意する。
【００８４】
そして図２１に示すように、吊りリード部３に設けた支持部１１上、および放熱部材２の支持部１４上に半導体素子７を銀ペースト等の接着剤８により接着して搭載する。
【００８５】
次に図２２に示すように、吊りリード部３の支持部１１上と放熱部材２の支持部１４上に搭載された半導体素子７の表面の電極パッド（図示せず）とリード部４のインナーリード部４ａとを金属細線９により電気的に接続する。
【００８６】
次に図２３に示すように、半導体素子７を搭載したリードフレームの底面のリード部４、放熱部材２、吊りリード部３の一部に対して封止シート１３を密着させる。
【００８７】
そして図２４に示すように、封止シート１３を付設したリードフレームを封止金型内に載置し、トランスファーモールドによってエポキシ系樹脂よりなる封止樹脂１０を注入し、リードフレームの外囲として放熱部材２の下面を除く部分、半導体素子７、リード部４のインナーリード部４ａと金属細線９の接続領域、吊りリード部３を封止する。ここでは放熱部材２の下面が封止樹脂１０の底面に露出させ、放熱機能を有するように封止するとともに、封止シート１３によってリード部４の底面も封止樹脂より露出するように封止する。
【００８８】
次に図２５に示すように、樹脂封止後は、封止シート１３をピールオフによりリード部４等の底面から除去する。
【００８９】
そしてリード部４の切断箇所に対して、リードカット（リード成形）を行うことにより、図２６に示すようなリードフレームの吊りリード部３の支持部１１と放熱部材２上の支持部１４上とに半導体素子７が接着剤８により搭載され、その半導体素子７とリード部４のインナーリード部４ａとが金属細線９により電気的に接続され、外囲が封止樹脂１０により封止され、そして封止樹脂１０の側面からはアウターリード部４ｂが露出した樹脂封止型半導体装置であって、放熱部材２の下面が封止樹脂１０の底面から露出し、支持部１１が封止樹脂１０中に封止された構造の樹脂封止型半導体装置を得る。
【００９０】
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、図２６に示すように、放熱部材２の上面と半導体素子７との間に、封止樹脂１０を存在させることが可能となり、放熱部材２に対する封止樹脂１０の保持力の高い樹脂封止型半導体装置である。また、半導体素子７を支持する支持部１１、支持部１４部分を封止樹脂より露出させない構造であるため、封止樹脂１０との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入が抑制される。よってパッケージクラックの発生等を防止して耐湿性が向上するものである。
【００９１】
次に本発明の第４の実施形態のリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００９２】
図２７は本実施形態のリードフレームを示す図であり、図２７（ａ）は平面図であり、図２７（ｂ）は図２７の平面図におけるＧ−Ｇ１箇所の断面図である。
【００９３】
図２７に示すように、本実施形態のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１の開口領域に設けられた放熱部材２と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠１と接続した吊りリード部３と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠１に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、放熱部材２の各辺に設けられた半導体素子を支持する支持部５を有したウイング部６よりなるリードフレームである。またリード部４はインナーリード部４ａとアウターリード部４ｂとにより構成されている。なお、図２７中、破線で示した領域は、樹脂封止する封止ラインを示し、一点鎖線で示した部分はリードカットする部分を示している。また放熱部材２の表面には溝部１２が環状に設けられているものであり、封止樹脂との密着性を高め、また樹脂剥離を防止する機能を付加している。特に片面封止パッケージでは溝部１２の作用効果は大きいものである。
【００９４】
本実施形態のリードフレームでは、半導体素子を支持する部分である支持部５はウイング部６に形成されており、このウイング部６の支持部５で半導体素子を支持することにより、樹脂封止した際は、半導体素子の底面と放熱部材２の上面には封止樹脂を介在させることができ、放熱部材２に対する封止樹脂の保持力の高い樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。そして半導体素子を支持する支持部５を封止樹脂より露出させない構造にすることができるため、封止樹脂との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入を抑制できるものである。
【００９５】
なお、本実施形態のリードフレームにおいて、放熱部材２の各辺に設けるウイング部６、支持部５については、図面上は連続した形態として、ほぼ放熱部材２の辺全体に設けているが、辺全体ではなく部分的に、例えば放熱部材の各角部の近傍、または各辺の中央部に設けてもよい。この場合、樹脂注入の際、樹脂の入り込みが良好となり、半導体素子の下面と放熱部材２の上面に効率よく封止樹脂を介在させることができる。
【００９６】
また、本実施形態のリードフレームは図２７で示した構成よりなるリードフレームパターンが１つではなく複数個、左右、上下の連続した配列になっているものである。
【００９７】
次に本実施形態の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法について説明する。
【００９８】
図２８〜図３４は、図２７に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。
【００９９】
まず図２８に示すように、フレーム枠と、そのフレーム枠の開口領域に設けられた放熱部材２と、放熱部材２をその先端部で支持し、末端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、放熱部材２にその先端が対向し、末端がフレーム枠に接続した複数の信号接続用のリード部４と、放熱部材２の近傍として、放熱部材２の各辺に設けられた半導体素子を支持する支持部５を有したウイング部６よりなるリードフレームを用意する。
【０１００】
そして図２９に示すように、放熱部材２の上方に延在して設けられたウイング部６の支持部５上に半導体素子７を銀ペースト等の接着剤８により接着して搭載する。
【０１０１】
次に図３０に示すように、放熱部材２の支持部５上に搭載された半導体素子７の表面の電極パッド（図示せず）とリード部４のインナーリード部４ａとを金属細線９により電気的に接続する。
【０１０２】
次に図３１に示すように、半導体素子７を搭載したリードフレームの底面のリード部４、放熱部材２に対して封止シート１３を密着させる。
【０１０３】
そして図３２に示すように、封止シート１３を付設したリードフレームを封止金型内に載置し、トランスファーモールドによってエポキシ系樹脂よりなる封止樹脂１０を注入し、リードフレームの外囲として放熱部材２の下面を除く部分、半導体素子７、リード部４のインナーリード部４ａと金属細線９の接続領域を封止する。ここでは放熱部材２の下面が封止樹脂１０の底面に露出させ、放熱機能を有するように封止するとともに、封止シート１３によってリード部４の底面も封止樹脂より露出するように封止する。
【０１０４】
次に図３３に示すように、樹脂封止後は、封止シート１３をピールオフによりリード部４等の底面から除去する。
【０１０５】
そしてリード部４の切断箇所に対して、リードカット（リード成形）を行い、図３４に示すようなリードフレームの放熱部材２のウイング部６の支持部５上に半導体素子７が接着剤８により搭載され、その半導体素子７とリード部４のインナーリード部４ａとが金属細線９により電気的に接続され、外囲が封止樹脂１０により封止され、そして封止樹脂１０の側面からはアウターリード部４ｂが露出した樹脂封止型半導体装置であって、放熱部材２の下面とリード部４の底面が封止樹脂１０の底面から露出し、ウイング部６が封止樹脂１０中に封止された構造の樹脂封止型半導体装置を得る。
【０１０６】
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、図３４に示すように、放熱部材２の上面と半導体素子７との間に、封止樹脂１０を存在させることが可能となり、放熱部材２に対する封止樹脂１０の保持力の高い樹脂封止型半導体装置である。また、半導体素子７を支持する支持部５、ウイング部６を封止樹脂より露出させない構造であるため、封止樹脂１０との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入が抑制される。よってパッケージクラックの発生等を防止して耐湿性が向上するものである。
【０１０７】
以上、本実施形態のリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の特徴は、半導体素子を搭載する部分と、封止樹脂から露出させる放熱部材とを分離することにより、放熱部材に対する封止樹脂の保持力を高め、放熱部材と封止樹脂との間から水分や湿気が侵入することによる封止樹脂のクラック、放熱部材の剥がれを抑制し、信頼性が向上する点である。
【０１０８】
また、半導体素子の底面が封止樹脂と密着し、従来のように放熱部材（ダイパッド部）との間に吸水性の高い接着剤が介在せず、半導体素子までの水分の浸入経路が長くなるため、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置が可能になる。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明のリードフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を構成した場合には、放熱部材上面と半導体素子との間に封止樹脂を存在させることが可能となり、放熱部材に対する封止樹脂の保持力の高い樹脂封止型半導体装置が得られる。また、半導体素子を支持する支持部材の下面を封止樹脂より露出させない構造にすることができるため封止樹脂との密着性が増大することになり、境界からの水分や湿気の侵入が抑制される。よって耐湿性を向上させることができる。
【０１１０】
さらに放熱部材と半導体素子を支持する部分とを分離した構成により、大型の半導体素子を搭載することができ、大型素子を搭載した高密度パッケージを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のリードフレームを示す図
【図２】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図４】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図５】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図６】本発明の第１の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図７】本発明の第２の実施形態のリードフレームを示す平面図
【図８】本発明の第２の実施形態のリードフレームを示す断面図
【図９】本発明の第２の実施形態のリードフレームを示す断面図
【図１０】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１１】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１２】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１３】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１４】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１５】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１６】本発明の第２の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１７】本発明の第３の実施形態のリードフレームを示す平面図
【図１８】本発明の第３の実施形態のリードフレームを示す断面図
【図１９】本発明の第３の実施形態のリードフレームを示す断面図
【図２０】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２１】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２２】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２３】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２４】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２５】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２６】本発明の第３の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２７】本発明の第４の実施形態のリードフレームを示す図
【図２８】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図２９】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３０】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３１】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３２】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３３】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３４】本発明の第４の実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３５】従来のリードフレームを示す図
【図３６】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３７】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３８】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図３９】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図４０】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図４１】従来の樹脂封止型半導体装置の課題を示す断面図
【符号の説明】
１  フレーム枠
２  放熱部材
３  吊りリード部
４  リード部
５  支持部
６  ウイング部
７  半導体素子
８  接着剤
９  金属細線
１０  封止樹脂
１１  支持部
１２  溝部
１３  封止シート
１４  支持部
１０１  フレーム枠
１０２  ダイパッド部
１０３  吊りリード部
１０４  リード部
１０５  ウイング部
１０６  半導体素子
１０７  接着剤
１０８  金属細線
１０９  封止樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003543681.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003543681.tif 000006
【図６】
0003543681.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003543681.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003543681.tif 000011
【図１１】
0003543681.tif 000012
【図１２】
0003543681.tif 000013
【図１３】
0003543681.tif 000014
【図１４】
0003543681.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0003543681.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0003543681.tif 000019
【図１９】
0003543681.tif 000020
【図２０】
0003543681.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0003543681.tif 000031
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
0003543681.tif 000035
【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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