(57)【要約】【課題】  半導体装置の封止樹脂にクラックが生じることを抑制可能なリードフレームおよびこれを用いた半導体装置を提供すること。【解決手段】  半導体チップ５Ａ，５Ｂが搭載されるダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂと、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂに導通するリード３Ａと、リード３Ａに繋がるフレーム４Ａ，４Ｂと、を備えるリードフレームＡ１であって、ダイボンディングパッド１Ａとリード３Ａとの間には、ダイボンディングパッド１Ａからリード３Ａへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを含む橋絡部２が設けられている。【選択図】  図１
2006229030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが搭載されるダイボンディングパッドと、
上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、
上記リードに繋がるフレームと、を備えるリードフレームであって、
上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間には、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴とする、リードフレーム。
【請求項２】
上記橋絡部は、複数の上記傾斜部が屈曲部を介して直列配置された連続傾斜部を含む、請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】
上記橋絡部は、並列配置された複数の上記連続傾斜部を含む、請求項２に記載のリードフレーム。
【請求項４】
上記橋絡部は、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に延びる軸についての線対称形状とされている、請求項３に記載のリードフレーム。
【請求項５】
上記橋絡部は、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して同じ側に傾斜し、かつ並列配置された複数の傾斜部を含む、請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項６】
上記リードと上記橋絡部との間に、追加のダイボンディングパッドがさらに設けられている、請求項１ないし５のいずれかに記載のリードフレーム。
【請求項７】
半導体チップと、
上記半導体チップが搭載されたダイボンディングパッドと、
上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、
上記半導体チップを覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、
請求項１ないし６のいずれかに記載のリードフレームを使用して製造されたことにより、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間に、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴とする、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオード、トランジスタ、およびＬＳＩなどの半導体装置を製造するために使用されるリードフレーム、およびこれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のリードフレームの一例としては、図６に示すものがある。本図に示されたリードフレームＸは、ボンディングパッド９１、フレーム９４、リード９３を具備しており、たとえば銅製である。ボンディングパッド９１には、半導体装置の製造工程において、半導体チップ９５が搭載される。リード９３は、フレーム９４により互いに連結されている。半導体装置の製造工程においては、半導体チップ９５およびリード９３の一部が、たとえばエポキシ樹脂などの封止樹脂９７により覆われる。この後に、フレーム９４の所定箇所（図中破線）が切断されることにより、各リード９３が分離される。上記半導体装置は、リード９３を利用して、たとえば回路基板に実装される。この回路基板からリード９３を介して、半導体チップ９５に電力供給がなされる。これにより、半導体チップ９５の構成に応じた機能が発揮される。
【０００３】
しかしながら、リードフレームＸを用いて製造された半導体装置においては、封止樹脂９７にクラックが生じやすいという問題があった。たとえば、半導体チップ９５に通電されると、半導体チップ９５は発熱する。この熱は、半導体チップ９５から封止樹脂９７へと伝わり、上記半導体装置全体の温度を上昇させる。リード９３と封止樹脂９７とは、材質の違いにより線膨張係数が異なる。エポキシ樹脂は銅と比べて線膨張係数が大きいため、封止樹脂９７はリード９３に比べて、膨張量が大きい。封止樹脂９７の膨張がリード９３により妨げられることとなり、封止樹脂９７に応力が発生する。この応力は、上記半導体装置が繰り返して使用される度に封止樹脂９７に集中的に発生する。また、上記半導体装置の製造工程においては、比較的高温の樹脂ペーストを用いて封止樹脂９７を形成することが多い。この場合、上記樹脂ペーストは、冷却に伴い収縮する。この収縮にリード９３が十分に追従できず、封止樹脂９７に応力が残留する。さらに、上記半導体装置は、一般的にいわゆるリフローソルダリングプロセスを用いて実装されることが多い。この手法は、上記半導体装置を昇温させるため、やはり封止樹脂９７に熱応力が生じるおそれがある。以上のような応力は、封止樹脂９７にクラックを生じさせる原因となっていた。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４６４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、半導体装置の封止樹脂にクラックが生じることを抑制可能なリードフレームおよびこれを用いた半導体装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供されるリードフレームは、半導体チップが搭載されるダイボンディングパッドと、上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、上記リードに繋がるフレームと、を備えるリードフレームであって、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間には、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、上記橋絡部は、弾性的に撓みやすくなる。このため、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの相対変位が容易となる。たとえば、上記リードフレームを用いて半導体装置を製造する場合に、封止樹脂を形成する場合がある。上記封止樹脂は、比較的高温の樹脂ペーストを冷却して形成するため、収縮を伴う。この際、上記ダイボンディングパッドおよび上記リードは、上記封止樹脂の収縮に追従して適切に相対変位可能である。これにより、上記封止樹脂に過大な応力が残留することを回避することができる。また、上記リードフレームが用いられた半導体装置においては、繰り返し使用されても、上記封止樹脂に生じる応力を緩和することができる。したがって、上記封止樹脂にクラックが生じることを抑制することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、複数の上記傾斜部が屈曲部を介して直列配置された連続傾斜部を含む。このような構成によれば、上記橋絡部は、いわゆるバネ構造を有することとなる。したがって、上記ダイボンディングパッドおよび上記リードの相対変位をさらに促進することが可能であり、上記封止樹脂のクラック防止に好適である。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、並列配置された複数の上記連続傾斜部を含む。このような構成によれば、上記ダイボンディングパッドの支持を確実化することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に延びる軸についての線対称形状とされている。このような構成によれば、上記ダイボンディングパッドを、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に沿って変位しやすいものとすることが可能である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記橋絡部は、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して同じ側に傾斜し、かつ並列配置された複数の傾斜部を含む。このような構成によれば、上記ダイボンディングパッドを、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向と交差する方向に変位しやすいものとすることが可能である。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードと上記橋絡部との間に、追加のダイボンディングパッドがさらに設けられている。このような構成によれば、複数の半導体チップを搭載可能とするとともに、複数の半導体チップにより上記封止樹脂の収縮膨張が不当に妨げられることを防止することができる。
【００１４】
本願発明の第２の側面により提供される半導体装置は、半導体チップと、上記半導体チップが搭載されたダイボンディングパッドと、上記ダイボンディングパッドに導通するリードと、上記半導体チップを覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、請求項１ないし６のいずれかに記載のリードフレームを使用して製造されたことにより、上記ダイボンディングパッドと上記リードとの間に、上記ダイボンディングパッドから上記リードへと向かう方向に対して傾斜する傾斜部を含む橋絡部が設けられていることを特徴としている。このような構成によれば、上記封止樹脂に生じる応力を低減し、クラックの発生を抑制することができる。
【００１５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るリードフレームの一例を示している。図１に示すように、本実施形態のリードフレームＡ１は、２つのダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂ、橋絡部２、３つのリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、およびフレーム４Ａ，４Ｂを具備しており、たとえば銅または鉄製の金属板を打ち抜き加工またはエッチング加工することにより形成されている。
【００１８】
２つのダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂ、橋絡部２、３つのリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、およびフレーム４Ａ，４Ｂは、これらのうちモールドライン７ａの内側にある部分が封止樹脂により封止されることにより、１つの半導体装置を構成しうる一単位となっている。リードフレームＡ１には、上記の単位が図外にも複数設けられており、これらの単位同士がフレーム４Ａ，４Ｂにより連結されている。これにより、リードフレームＡ１は、半導体装置を複数個作成可能とされている。
【００１９】
２つのダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂは、ともに矩形状であり、ｘ方向において並んで配置されている。ｘ方向は、ダイボンディングパッド１Ａからリード３Ａへと向かう方向を表している。これらのダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂは、リードフレームＡ１を用いて半導体装置を製造する際に、半導体チップ５Ａ，５Ｂがダイボンディングされる部分である。
【００２０】
橋絡部２は、２つの連続傾斜部２１Ａ，２１Ｂを含んでおり、２つのダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂを連結している。２つの連続傾斜部２１Ａ，２１Ｂは、ｘ方向と直交する方向において並列配置されている。連続傾斜部２１Ａは、２つの傾斜部２２ａ，２２ｂからなり、連続傾斜部２１Ｂは、２つの傾斜部２２ｃ，２２ｄからなる。傾斜部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、いずれもｘ方向に対して傾斜している。傾斜部２２ａと傾斜部２２ｂとは、ｘ方向に対する傾きが互いに反対である。傾斜部２２ｃ，２２ｄについても同様である。傾斜部２２ａ，２２ｂおよび傾斜部２２ｃ，２２ｄは、屈曲部２３ａ，２３ｂを介して、ｘ方向において直列に配置されている。橋絡部２は、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂの中心付近を通りｘ方向に延びる軸Ｏについての線対称形状とされている。
【００２１】
３つのリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、ｘ方向と直交する方向において並列配置されており、それぞれが略ｘ方向に延びる帯状である。リード３Ａは、ダイボンディングパッド１Ｂとフレーム４Ａとを連結しており、ダイボンディングパッド１Ａに導通している。リード３Ｂ，３Ｃは、フレーム４Ａに繋がっているが、ダイボンディングパッド１Ｂには直接繋がっていない。リード３Ｂ，３Ｃの先端には、上記半導体装置の製造において、半導体チップ５Ａ，５Ｂのワイヤボンディングに用いられるワイヤボンディングパッド３１ｂ，３１ｃがそれぞれ形成されている。
【００２２】
２つのフレーム４Ａ，４Ｂは、それぞれがｘ方向と直交する方向に延びる帯状であり、ｘ方向において平行に配置されている。２つのフレーム４Ａ，４Ｂは、複数のサブフレーム４１により連結されている。上記半導体装置の製造工程においては、フレーム４Ａ，４Ｂおよびサブフレーム４１は、仮想線Ｃにおいて切断される。
【００２３】
図２は、リードフレームＡ１を用いた半導体装置の製造過程の一例を示している。
【００２４】
本図においては、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂに半導体チップ５Ａ，５Ｂがそれぞれ搭載されている。半導体チップ５Ａ，５Ｂの搭載は、たとえばペーストを用いた樹脂接合法によりなされる。半導体チップ５Ａ，５Ｂの図中上面とワイヤボンディングパッド３１ｂ，３１ｃとは、ワイヤ６により電気的に接続される。
【００２５】
モールドライン７ａは、封止樹脂が形成される領域を示している。この封止樹脂の形成は、たとえばエポキシ樹脂を用いたトランスファモールド法によりなされる。この封止樹脂を形成した後に、仮想線Ｃに沿ってフレーム４Ａ，４Ｂおよびサブフレーム４１が切断される。これにより、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃとこれらに繋がって残された部分とが、図３に示すリード３Ａ’，３Ｂ’，３Ｃ’となる。
【００２６】
図３および図４は、図１に示されたリードフレームＡ１を用いて製造された半導体装置の一例を示している。図示された半導体装置Ｂは、図２に示された製造過程を経ることにより、２つのダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂ、橋絡部２、３つのリード３Ａ’，３Ｂ’，３Ｃ’、半導体チップ５Ａ，５Ｂ、およびこれらを封止する封止樹脂７を具備している。３つのリード３Ａ’，３Ｂ’，３Ｃ’は、いずれもその一端寄りの部分が封止樹脂７から露出している。これらの露出した部分が、半導体装置Ｂの電気的接続に用いられる。すなわち、リード３Ａ’は、半導体チップ５Ａ，５Ｂの図中下面と導通しており、リード３Ｂ’，３Ｃ’は、半導体チップ５Ａ，５Ｂの図中上面とそれぞれ導通している。
【００２７】
次に、リードフレームＡ１および半導体装置Ｂの作用について説明する。
【００２８】
図１に示すように、橋絡部２は、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂや、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃと比較して、弾性的に撓みやすい構造となっている。このような構造により、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂ、橋絡部２、およびリード３Ａと、封止樹脂７とがそれぞれ膨張収縮する場合に、封止樹脂７に集中的に応力が発生することを抑制することができる。
【００２９】
ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂなどと封止樹脂７とが膨張収縮する場合としては、たとえば、封止樹脂７の製造工程がある。図３に示した封止樹脂７を形成する際には、比較的高温とされた樹脂ペーストが用いられる。このため、リードフレームＡ１は、一時的に昇温され、その後に、上記樹脂ペーストとともに冷却される。このとき、上記樹脂ペーストは、収縮を伴いつつ封止樹脂７となる。リードフレームＡ１の材料である銅または鉄といった金属材料と、封止樹脂７の材料であるエポキシ樹脂などとは、一般的に線膨張係数が異なるため、リードフレームＡ１と封止樹脂７とに収縮量の差が生じる。この収縮量の差に起因して、リードフレームＡ１には、外力が生じる。橋絡部２に外力が作用すると、橋絡部２が弾性的に撓むこととなる。これより封止樹脂７の収縮を妨げることを抑制できる。したがって、封止樹脂７に製造工程に起因する応力が残留することを回避することが可能であり、封止樹脂７にクラックが生じることを防止できる。
【００３０】
また、半導体装置Ｂは、一般的にいわゆるリフローソルダリングプロセスを用いて実装されることが多い。この実装方法においては、半導体装置Ｂがリフロー炉に挿入された状態ではんだペーストを溶解可能な温度まで昇温され、その後に常温まで冷却される。このため、封止樹脂７は、膨張および収縮することとなる。この場合においても、橋絡部２が弾性的に撓みやすいため、封止樹脂７に不当な熱応力が発生することを回避可能である。したがって、封止樹脂７にクラックが生じることを防止できる。
【００３１】
さらに、半導体装置Ｂが繰り返し使用されると、封止樹脂７が膨張収縮する場合がある。すなわち、半導体チップ５Ａ，５Ｂに通電されると、半導体チップ５Ａ，５Ｂに発熱が生じる。半導体装置Ｂの繰り返し使用においては、上記通電が断続的になされる。このため、半導体装置Ｂの温度は、上昇および下降を繰り返す。これにより、封止樹脂７は膨張収縮を繰り返す。このときに封止樹脂７に発生する熱応力が大きいと、クラックの原因となる。本実施形態においては、橋絡部２が弾性的に撓むことにより、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂが封止樹脂７の膨張収縮に追従しやすい。したがって、半導体装置Ｂの繰り返し使用においても、封止樹脂７に不当な熱応力が発生することを回避して、クラックの発生を防止することができる。
【００３２】
連続傾斜部２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ傾斜部２２ａ，２２ｂおよび傾斜部２２ｃ，２２ｄが直列配置されたものであるために、いわゆるバネ構造となっている。このため、上述した弾性的な撓みが促進され、封止樹脂７の保護に好適である。また、２つの連続傾斜部２１Ａ，２１Ｂによりダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂが連結されていることにより、ダイボンディングパッド１Ａの支持が確実化されている。これにより、半導体装置Ｂの製造工程において、ダイボンディングパッド１Ａが引きちぎられることなどを抑制できる。
【００３３】
また、図４に示すように、半導体チップ５Ａ，５Ｂは、図中下面以外を封止樹脂７により覆われている。これにより、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂと封止樹脂７とは強固に結合されている。このため、封止樹脂７がｘ方向に膨張収縮した場合に、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂを大きく変位させようとする力が生じやすい。本実施形態においては、ダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂとの間に橋絡部２が形成されていることにより、ｘ方向の応力が封止樹脂７に生じることを防止するのに好適である。
【００３４】
図５は、本発明に係るリードフレームの他の例を示している。本図においては、上記実施形態と類似の要素については、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。
【００３５】
図示されたリードフレームＡ２においては、橋絡部２が２つの傾斜部２２ｅ，２２ｆにより構成されている。２つの傾斜部２２ｅ，２２ｆは、ｘ方向と直交する方向に並列配置されており、ｘ方向に対して同じ側に傾いている。
【００３６】
このような実施形態によっても、上述した実施形態と同様に、封止樹脂の応力抑制という効果を発揮可能である。また、傾斜部２２ｅ，２２ｆがｘ方向に対して同じ側に傾いていることにより、本実施形態におけるダイボンディングパッド１Ａ，１Ｂは、たとえば上述した実施形態とくらべて、ｘ方向に直交する方向に相対変位しやすい。したがって、リードフレームＡ２を用いて半導体装置を製造すれば、その封止樹脂に生じる応力のうち、ｘ方向と直交する方向の応力も抑制することができる。
【００３７】
本発明に係るリードフレームおよび半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るリードフレームおよび半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００３８】
傾斜部の傾斜方向および傾斜角度は、上述した実施形態に限定されず、適宜設定可能である。また、連続傾斜部としては、２つの傾斜部を有するものに限定されず、３つ以上の傾斜部が直列配置されたものでもよい。並列配置される傾斜部または連続傾斜部の個数も上述した実施形態の個数に限定されないのはもちろんである。
【００３９】
半導体装置としては、たとえば、半導体チップとして発光チップを用いれば、発光装置として構成することが可能であるが、これ以外に種々の機能を発揮するものとして構成することができる。半導体チップの搭載構造は、上述した構造に限定されず、たとえばフリップチップ形式であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るリードフレームの一例を示す全体平面図である。
【図２】本発明に係るリードフレームの一例を用いた半導体装置の製造過程を示す全体斜視図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の一例を示す全体斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】本発明に係るリードフレームの他の例を示す全体平面図である。
【図６】従来のリードフレームの一例の全体斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ      リードフレーム
Ｂ      半導体装置
１Ａ，１Ｂ  ダイボンディングパッド
２  橋絡部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  リード
４Ａ，４Ｂ  フレーム
５Ａ，５Ｂ  半導体チップ
６    ワイヤ
７    封止樹脂
７ａ  モールドライン
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ  傾斜部
２１Ａ，２１Ｂ  連続傾斜部
４１    サブフレーム
【図１】
2006229030.tif 000003
【図２】
2006229030.tif 000004
【図３】
2006229030.tif 000005
【図４】
2006229030.tif 000006
【図５】
2006229030.tif 000007
【図６】
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