(57)【要約】【課題】樹脂封止型の半導体装置で、樹脂封止体の反りを抑え、外部に露出したリードのはんだ付け性を向上させ、樹脂封止体内での接続用の金属細線の形状を安定化させる。【解決手段】半導体チップ1が、放熱板2の中央部に搭載され、放熱板2の外周部に固定された複数のリード3の一端部に金属細線4により接続され、半導体チップ1と放熱板2と金属細線4とリード3の一端部とが樹脂封止体5で覆われた半導体装置において、各内部リード部3aにおける外端部と放熱板2への取付け部との間と、放熱板2におけるリード取付け領域の内周側と、放熱板2における素子搭載領域11の外周側との内、少なくとも２箇所に段差部12,14が形成されていて、放熱板2における少なくとも素子搭載領域11とリード取付け領域との間の領域15が樹脂封止体5の厚み方向における中央部に配置されている構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子を中央部に搭載した放熱板と、前記放熱板の外周部に一端部が取付けられた複数のリードと、前記半導体素子と前記リードの一端部とを電気的に接続した金属細線と、前記半導体素子と放熱板と金属細線とリードの一端部とを封止した樹脂封止部とを有した半導体装置であって、
前記樹脂封止部により封止された各リードの内部リード部における外端部と前記放熱板への取付け部との間と、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側と、前記放熱板における素子搭載領域の外周側との内、少なくとも２箇所に段差部が形成されていて、前記放熱板における少なくとも素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
各内部リード部は直線状に延び、放熱板における素子搭載領域の外周側に第１の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されており、前記素子搭載領域は前記樹脂封止部の厚み方向における中央部よりも低位に配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域の外周側の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されており、前記素子搭載領域は前記樹脂封止部の厚み方向における中央部よりも低位に配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第３の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されており、前記素子搭載領域は前記樹脂封止部の厚み方向における中央部よりも低位に配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板のリード取付け領域の内側の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
放熱板は、その素子搭載領域に開口した貫通孔と、前記素子搭載領域の外周側に当該素子搭載領域から外周方向に延びたスリットとの内、少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体素子を中央部に搭載するための放熱板と、前記放熱板の外周部に一端部が取付けられた複数のリードと、前記複数のリードを所定の間隔で保持したフレーム枠とを有し、
樹脂封止される各リードの内部リード部における外端部と前記放熱板への取付け部との間と、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側と、前記放熱板における素子搭載領域の外周側との内、少なくとも２箇所に段差部が形成されていて、
前記放熱板における少なくとも素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されている放熱板付きリードフレーム。
【請求項８】
各内部リード部は直線状に延びており、放熱板における素子搭載領域の外周側に第１の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されており、前記素子搭載領域は前記内部リード部の外端部よりも低位に配置されている請求項７記載の放熱板付きリードフレーム。
【請求項９】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域の外周側の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されており、前記素子搭載領域は前記内部リード部の外端部よりも低位に配置されている請求項７記載の放熱板付きリードフレーム。
【請求項１０】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第３の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されており、前記素子搭載領域は前記内部リード部の外端部よりも低位に配置されている請求項７記載の放熱板付きリードフレーム。
【請求項１１】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の第２の段差部よりも内側の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されている請求項７記載の放熱板付きリードフレーム。
【請求項１２】
放熱板は、その素子搭載領域に開口した貫通孔と、前記素子搭載領域の外周側に当該素子搭載領域から外周方向に延びたスリットとの内、少なくとも一方を有することを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれかに記載の放熱板付きリードフレーム。
【請求項１３】
請求項７に記載された放熱板付きリードフレームを用い、放熱板の中央部に半導体素子を搭載する工程と、
前記放熱板上の半導体素子と前記放熱板の外周部に取付けられている各リードの一端部とを金属細線により電気的に接続する工程と、
前記半導体素子と放熱板と金属細線と各リードの内部リード部とを封止金型を用いて樹脂封止する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置とその製造方法、および放熱板付きリードフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化、多機能化に対応するために、半導体装置においては薄型で良好な放熱性を有するものが要望されている。かかる半導体装置として、放熱板を内蔵したＱＦＰ（Quad Flat Package）型の半導体装置がある。
【０００３】
図１０（ａ）は従来のＱＦＰ型の半導体装置の断面図である。半導体チップ１は、放熱板２の中央部に固定され、放熱板２の外周部に固定された複数のリード３の内部リード部３ａに金属細線４により接続されており、半導体チップ１、放熱板２、金属細線４、および内部リード部３ａは、樹脂封止体５で封止され保護されている。樹脂封止体５はパッケージ外形をなすもので、その外部に露出している外部リード部３ｂはガルウイング形状に屈曲加工されている。６は接着剤、７は絶縁テープである。
【０００４】
図１０（ｂ）は上記の半導体装置を半導体チップ１および樹脂封止体５を仮想線で示し金属細線４を除いた平面図である。放熱板２は平坦であり、中央部に半導体チップ１の搭載領域（以下、チップ搭載領域という）が設定されている。複数のリード３は、上述の屈曲加工前の状態で図示しているが、放熱板２の外形に沿う方向に所定の間隔で配列され固定されている。
【０００５】
ところが、上述の半導体装置の製造の際には、放熱板２と複数のリード３とが一体化された放熱板付きリードフレームを用い、リード３を上下の封止金型間に挟んでトランスファーモルド法により樹脂封止しているので、樹脂封止体５の厚み方向における中央部にリード３が位置し、そのリード３の片側に放熱板２が位置し、放熱板２の上下の樹脂厚みが異なることとなり、上下の樹脂の硬化収縮量に差が生じ、樹脂封止体５の反りが発生する。この反りは、不均一な領域（放熱板２領域）が広くなるほど、また不均一な比率が大きくなるほど、大きくなる。図１０（ａ）に示すように放熱板２が大きい場合は不均一な領域が広くなるため、また樹脂封止体５の総厚が薄い場合は放熱板２の上下の樹脂厚みの比率が大きく異なることとなるため、反りは大きくなる。
【０００６】
この樹脂封止体５の反りは、放熱板２の上側の樹脂厚みよりも放熱板２の下側の樹脂厚みが薄いことから、樹脂封止体５の裏面（図１０（ａ）における下面をいう）が凸になる方向に発生し、複数の外部リード部３ｂの下面の平坦性を損ない、半導体装置の実装時のはんだ付け性の低下の原因となる。
【０００７】
更に、近年の高密度化により、搭載される半導体チップ１のサイズも小さくなっているため、チップサイズが大きい場合のようなチップの剛性による反り抑制効果が得られず、放熱板２の上下の樹脂厚みの差による影響を受け易くなり、樹脂封止体５の反り量が増加する傾向にある。
【０００８】
この樹脂封止体５の反りを抑制するために、図１１に示すように、放熱板２を、チップ搭載領域が外周部との間に段差を有する形状として、つまり外周部がチップ搭載領域よりも低くなる形状として、チップ搭載領域の表裏における封止樹脂厚を均等にすることが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２３５７９３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし上記したように放熱板２に段差を設けることでチップ搭載領域の表裏の樹脂厚を均等にすると、半導体チップ１上の樹脂厚がチップ搭載領域下の樹脂厚よりも薄くなることとなり、段差を設けない従来構造とは逆に、樹脂封止体５の中央部の表面が凸になる方向の反りが発生することがある。そしてその場合に、樹脂封止体５の外周部で大きな反り量となり、この外周部から突出した外部リード部３ｂの下面の平坦性を損なう結果となる。
【００１０】
また段差を設けない従来構造に比べて、樹脂封止体５の全体の樹脂厚および内部リード部３ａの位置を同等とした場合には、半導体チップ１の位置はより高くなり、半導体チップ１上の樹脂厚はより薄くなるので、半導体チップ１と内部リード部３ａとを接続する金属細線４の高さも制限されることとなり、金属細線４の形状の安定化が困難となる。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑み、樹脂封止体の反りを抑え、その外部に露出したリードのはんだ付け性を向上させるとともに、金属細線の形状を安定化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子を中央部に搭載した放熱板と、前記放熱板の外周部に一端部が取付けられた複数のリードと、前記半導体素子と前記リードの一端部とを電気的に接続した金属細線と、前記半導体素子と放熱板と金属細線とリードの一端部とを封止した樹脂封止部とを有した半導体装置において、前記樹脂封止部により封止された各リードの内部リード部における外端部と前記放熱板への取付け部との間と、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側と、前記放熱板における素子搭載領域の外周側との内、少なくとも２箇所に段差部が形成されていて、前記放熱板における少なくとも素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
放熱板の少なくとも素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域を樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置する構造なので、樹脂の硬化時の収縮による樹脂封止部の反りを防止することができ、樹脂封止部から突き出た複数のリードの下面の平坦性が向上する。よって、この半導体装置の実装の際のはんだ付け性が安定する。
【００１４】
かかる半導体装置は、各内部リード部は直線状に延び、放熱板における素子搭載領域の外周側に第１の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されており、前記素子搭載領域は前記樹脂封止部の厚み方向における中央部よりも低位に配置されている構造であってよい。
【００１５】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域の外周側の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されており、前記素子搭載領域は前記樹脂封止部の厚み方向における中央部よりも低位に配置されている構造であってもよい。
【００１６】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第３の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されており、前記素子搭載領域は前記樹脂封止部の厚み方向における中央部よりも低位に配置されている構造であってもよい。
【００１７】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板のリード取付け領域の内側の領域が前記樹脂封止部の厚み方向における中央部に配置されている構造であってもよい。
【００１８】
上記の各構造とも、各段差部が、半導体素子を搭載した素子搭載領域、素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域、リード取付け領域、それぞれの表裏における樹脂厚みの不均一を均等な方向に補う構造である。
【００１９】
上記の半導体装置に用いられる本発明の放熱板付きリードフレームは、半導体素子を中央部に搭載するための放熱板と、前記放熱板の外周部に一端部が取付けられた複数のリードと、前記複数のリードを所定の間隔で保持したフレーム枠とを有し、樹脂封止される各リードの内部リード部における外端部と前記放熱板への取付け部との間と、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側と、前記放熱板における素子搭載領域の外周側との内、少なくとも２箇所に段差部が形成されていて、前記放熱板における少なくとも素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されていることを特徴とする。
【００２０】
かかる放熱板付きリードフレームは、各内部リード部は直線状に延びており、放熱板における素子搭載領域の外周側に第１の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されており、前記素子搭載領域は前記内部リード部の外端部よりも低位に配置されている構造であってよい。
【００２１】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域の外周側の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されており、前記素子搭載領域は前記内部リード部の外端部よりも低位に配置されている構造であってもよい。
【００２２】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板における素子搭載領域の外周側に第２の段差部が形成され、リード取付け領域の内周側に第３の段差部が形成されていて、前記放熱板の素子搭載領域とリード取付け領域との間の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されており、前記素子搭載領域は前記内部リード部の外端部よりも低位に配置されている構造であってもよい。
【００２３】
各内部リード部における外端部と放熱板への取付け部との間に第１の段差部が形成され、前記放熱板におけるリード取付け領域の内周側に第２の段差部が形成されていて、前記放熱板の第２の段差部よりも内側の領域が前記内部リード部の外端部に対する所定の高さに配置されている構造であってもよい。
【００２４】
半導体装置を製造する際には、上記の放熱板付きリードフレームを用い、放熱板の中央部に半導体素子を搭載する工程と、前記放熱板上の半導体素子と前記放熱板の外周部に取付けられている各リードの一端部とを金属細線により電気的に接続する工程と、前記半導体素子と放熱板と金属細線と各リードの内部リード部とを封止金型を用いて樹脂封止する工程とを行う。
【００２５】
放熱板には、その素子搭載領域に開口した貫通孔と、前記素子搭載領域の外周側に当該素子搭載領域から外周方向に延びたスリットとの内、少なくとも一方を形成しておくのが好ましい。段差部を形成するときに放熱板に発生する反りやたわみを抑えて平坦性を向上させることができるからである。よって、放熱板あるいはその上に搭載される半導体素子の上側と放熱板の下側の樹脂厚が安定するとともに、放熱板に対する半導体素子の搭載性や封止樹脂との密着性が安定する。また放熱板と半導体素子との接着面積が少なくなるため、それに用いる接着剤の吸湿を低減することができ、半導体装置の実装時の熱による樹脂封止部のクラックを防止することができ、半導体装置の信頼性が向上する。スリットを有する場合は、スリット内にも樹脂が充填されることとなり、そのアンカー効果により放熱板と樹脂との剥離を防止することができ、半導体装置の信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように本発明によれば、半導体素子を搭載する放熱板やリードに段差部を設けることにより、樹脂封止部の反りを抑え、樹脂封止部外へ引き出された複数のリードの下面の平坦性を向上させることができ、半導体装置の実装の際のはんだ付け性が安定し、実装信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の各実施の形態においては、先に図１０を用いて説明した従来の半導体装置におけるのと同様の部材に同じ符号を付す。
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は同半導体装置を、半導体チップおよび樹脂封止体を仮想線で示し金属細線を除いた平面図である。
【００２８】
この半導体装置は、ＱＦＰ型の樹脂封止型半導体装置であって、半導体チップ１と、半導体チップ１を中央部に搭載した放熱板２と、放熱板２の外周部に一端部が取付けられた複数のリード３と、半導体チップ１と各リード３の一端部とを電気的に接続した金属細線４と、半導体チップ１と放熱板２と金属細線４とリード３の一端部とを封止した樹脂封止体５とを有している。樹脂封止体５はパッケージ外形をなすもので、平面視して放熱板２とほぼ相似形をなす四辺形の平板状である。リード３は、樹脂封止体５内にある内部リード部３ａと樹脂封止体５外に露出している外部リード部３ｂとよりなり、外部リード部３ｂはガルウイング形状に屈曲加工されている。６は半導体チップ１と放熱板２とを固着した接着剤、７は放熱板２とリード３との間に介装した絶縁テープである。
【００２９】
この半導体装置の大きな特徴は、放熱板２に、チップ搭載領域１１の外周側に第１の段差部１２が形成され、リード取付け領域１３の内周側に第２の段差部１４が形成されていて、チップ搭載領域１１とリード取付け領域１３との間に、チップ搭載領域１１を囲む凸状の段差領域１５が形成されている点である。また樹脂封止体５は、放熱板２の段差領域１５の表裏における樹脂厚が均等になるように、かつチップ搭載領域１１に搭載された半導体チップ１上の樹脂厚と前記チップ搭載領域１１下の樹脂厚が均等になるように形成されている点である。
【００３０】
つまり、第２の段差部１４の段差を適切に決めることで、リード取付け領域１３上からその上面に沿って真っ直ぐに延びるリード３の突き出し位置を樹脂厚み方向における中央に配置しながら、段差領域１５をリード３の突き出し位置と同等の高さに配置し、段差領域１５の表裏における樹脂厚を均等にしている。また第１の段差部１２の段差を適切に決めることで、段差領域１５よりも低位にあるチップ搭載領域１１に搭載された半導体チップ１上の樹脂厚と前記チップ搭載領域１１下の樹脂厚も均等にしている。
【００３１】
このように放熱板２のほぼ全域にわたって、半導体チップ１あるいは放熱板２の上側の樹脂厚と放熱板２の下側の樹脂厚とを均等にしたため、樹脂の硬化時の収縮および熱膨張収縮による樹脂封止体５の反りを防止することができ、この樹脂封止体５から突き出た複数本の外部リード６の下面の平坦性が向上する。よって、半導体装置の実装時のはんだ付け性が安定し、実装信頼性が向上する。
【００３２】
樹脂厚み方向における段差領域１５の位置をその表裏における樹脂厚が均等になる位置に設定し、半導体チップ１の厚み等に応じて第１の段差部１２の段差（チップ搭載領域１１の位置）を適宜に決めればよいので、半導体チップ１と内部リード部３ａとを接続する金属細線４の高さの制限が軽減され、金属細線４の形状の自由度が増し、形状の安定化を図ることもできる。
（実施の形態２）
図２（ａ）は本発明の実施の形態２における半導体装置の構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は同半導体装置を、半導体チップおよび樹脂封止体を仮想線で示し金属細線を除いた平面図である。
【００３３】
この半導体装置が実施の形態１の半導体装置と相違するのは、放熱板２に、チップ搭載領域１１の外周側に第１の段差部１２が形成されて、チップ搭載領域１１の周囲に上方（図中で）に突出した段差領域１５が形成されるとともに、複数のリード３の各々に、放熱板２への取付け部分の外周側に第２の段差部１６が形成されて、放熱板２への取付け部分が他よりも高位にある段差領域１７とされている点である。また樹脂封止体５は、放熱板２の段差領域１５の表裏における樹脂厚が均等になるように、かつチップ搭載領域１１に搭載された半導体チップ１上の樹脂厚と前記チップ搭載領域１１下の樹脂厚が均等になるように形成されている。
【００３４】
つまり、第２の段差部１４の段差を適切に決めることで、リード３の突き出し位置を樹脂厚み方向における中央に配置しながら、段差領域１７の下面に沿う方向に真っ直ぐに延びる段差領域１５の表裏における樹脂厚を均等にしている。また第１の段差部１２の段差を適切に決めることで、段差領域１５よりも低位にあるチップ搭載領域１１に搭載された半導体チップ１上の樹脂厚と前記チップ搭載領域１１下の樹脂厚も均等にしている。
【００３５】
この半導体装置でも、放熱板２のほぼ全域にわたって、半導体チップ１あるいは放熱板２の上側の樹脂厚と放熱板２の下側の樹脂厚とを均等にしたため、樹脂の硬化時の収縮による樹脂封止体５の反りを防止することができ、この樹脂封止体５から突き出た複数本の外部リード６の下面の平坦性が向上する。よって、半導体装置の実装時のはんだ付け性が安定し、実装信頼性が向上する。
【００３６】
樹脂厚み方向における段差領域１５の位置をその表裏における樹脂厚が均等になる位置に設定し、半導体チップ１の厚み等に応じて第１の段差部１２の段差（チップ搭載領域１１の位置）を適宜に決めればよいので、半導体チップ１と内部リード部３ａとを接続する金属細線４の高さの制限が軽減され、金属細線４の形状の自由度が増し、形状の安定化を図ることもできる。
【００３７】
図３は本発明の実施の形態３における半導体装置の構成を示す断面図である。
この半導体装置では、放熱板２に、チップ搭載領域１１の外周側に第１の段差部１２が形成され、リード取付け領域１３の内周側に第２の段差部１４が形成されていて、チップ搭載領域１１とリード取付け領域１３との間に、チップ搭載領域１１を囲む凸状の段差領域１５が形成されている。また複数のリード３の各々に、放熱板２への取付け部分の外周側に第３の段差部１６が形成されていて、放熱板２への取付け部分が他よりも高位にある段差領域１７とされている。樹脂封止体５は、放熱板２の段差領域１５の表裏における樹脂厚が均等になるように、またチップ搭載領域１１に搭載された半導体チップ１上の樹脂厚と前記チップ搭載領域１１下の樹脂厚が均等になるように形成されている。
【００３８】
つまり、第３の段差部１６と第２の段差部１４の各段差を適切に決めることで、リード３の突き出し位置を樹脂厚み方向における中央に配置しながら、段差領域１７の下面に沿う方向に真っ直ぐに延びる段差領域１５の表裏における樹脂厚を均等にしている。また第１の段差部１２の段差を適切に決めることで、段差領域１５よりも低位にあるチップ搭載領域１１に搭載された半導体チップ１上の樹脂厚と前記チップ搭載領域１１下の樹脂厚も均等にしている。
【００３９】
この半導体装置でも、放熱板２のほぼ全域にわたって、半導体チップ１あるいは放熱板２の上側の樹脂厚と放熱板２の下側の樹脂厚とを均等にしたため、樹脂の硬化時の収縮による樹脂封止体５の反りを防止することができ、樹脂封止体５から突き出た複数本の外部リード６の下面の平坦性が向上する。よって、半導体装置の実装時のはんだ付け性が安定し、実装信頼性が向上する。また半導体チップ１と内部リード部３ａとを接続する金属細線４の高さの制限が軽減され、金属細線４の形状の自由度が増し、形状の安定化を図ることもできる。
【００４０】
図４は本発明の実施の形態４における半導体装置の構成を示す断面図である。
この半導体装置では、放熱板２に、リード取付け領域１３の内周側に第１の段差部１４が形成されていて、リード取付け領域１３よりも高い段差領域１５が形成されている。また複数のリード３の各々に、放熱板２への取付け部分の外周側に第２の段差部１６が形成されていて、放熱板２への取付け部分が他よりも高位にある段差領域１７とされている。樹脂封止体５は、放熱板２の段差領域１５の表裏における樹脂厚がほぼ均等になるように形成されている。
【００４１】
つまり、第２の段差部１６と第１の段差部１４の各段差を適切に決めることで、リード３の突き出し位置を樹脂厚み方向における中央に配置しながら、段差領域１７の下面に沿う方向に真っ直ぐに延びる段差領域１５の表裏における樹脂厚をほぼ均等にするとともに、段差領域１５に含まれるチップ搭載領域１１に搭載された半導体チップ１上の樹脂厚と前記チップ搭載領域１１下の樹脂厚との比率を１に近づけている。
【００４２】
この半導体装置でも、放熱板２のほぼ全域にわたって、半導体チップ１あるいは放熱板２の上側の樹脂厚と放熱板２の下側の樹脂厚とを可能な限り均等になるように調整しているので、樹脂の硬化時の収縮による樹脂封止体５の反りを防止することができ、樹脂封止体５から突き出た複数本の外部リード６の下面の平坦性が向上する。よって、半導体装置の実装時のはんだ付け性が安定し、実装信頼性が向上する。
【００４３】
上述の実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する。
まず、図５に示す放熱板付きリードフレームを準備する。
放熱板２は、上述したように、中央部に素子搭載領域１１を有し、外周部にリード取付け領域１３を有していて、素子搭載領域１１とリード取付け領域１３との間に素子搭載領域１１を囲む凸状の段差領域１５がある。
【００４４】
複数のリード３は、上述したように、内部リード部３ａにおいて放熱板２の外周部に絶縁テープ７等により固着されている。これら複数のリード３は、放熱板２の外形に沿う方向に所定の間隔で配列されていて、外部リード部３ｂの端部でフレーム枠１８に保持されており、内部リード部３ａと外部リード部３ｂとの境界部分に封止樹脂漏れを防止する四角枠状のタイバー１９が形成されている。
【００４５】
さらに、これら放熱板２と複数のリード３とタイバー１９とフレーム枠１８とを１単位として、フレーム枠１８と連続した外枠２０にて一体にして、複数単位配列されている（図示せず）。外枠２０は放熱板付きリードフレームの外形をなすもので、ガイド孔２１が設けられている。上述した外部リード部３ａの屈曲加工などの際に放熱板２をフレーム枠１８に支持する等の必要があれば支持リード（図示せず）を形成しておいてもよい。
【００４６】
この放熱板付きリードフレームを作製する際には、金属製の薄板からリード３などをエッチング加工あるいはスタンピング加工により形成する。この金属薄板としては、たとえば０．１５ｍｍ程度の厚みで熱伝導が比較的良好で強度の高いＣｕ合金を使用する。熱伝導の良好な素材を使用することによって、後に接着される放熱板２からの熱伝達を良好にすることができる。少なくとも内部リード部３ａにおける金属細線４が接続される領域にＡｇめっきあるいはＰｄめっきを施しておくのが望ましい。
【００４７】
次に、内部リード部３ａを絶縁テープ７を介して放熱板２に取付ける。放熱板２の素材としては、たとえば０．１ｍｍ程度の厚みで熱伝導が比較的良好で強度の高いＣｕ合金を使用する。絶縁テープ７は、たとえば０．０２ｍｍ程度の厚みで、熱可塑性接着剤の一層構造でもよいし、より高い絶縁性を確保するために、ポリイミドからなるベースフィルムをその両面から熱硬化性接着剤で挟んだ三層構造でもよい。
【００４８】
次に、放熱板２に、チップ搭載領域１１の外周側およびリード取付け領域１３の内周側に伸ばし加工を施して第１の段差部１２と第２の段差部１４とを形成することで、凸状の段差領域１５を表面側に突出させる。
【００４９】
このように作製した放熱板付きリードフレームを用いて上記の半導体装置を製造する。  まず、図６（ａ）に示すように、放熱板２の中央部のチップ搭載領域１１の上にディスペンサなどを用いて接着剤６を塗布する。接着剤６は、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂にＡｇ粉を混合させた銀ペーストを使用する。
【００５０】
次に、図６（ｂ）に示すように、接着剤６を塗布したチップ搭載領域１１上にコレット（図示せず）などを用いて半導体チップ１を搭載し、接着剤６を硬化させる。半導体チップ１はたとえば０．２〜０．４ｍｍ程度の厚みのシリコン単結晶である。接着剤６の硬化のためにたとえば２００〜２５０℃に加熱する。
【００５１】
図６（ｃ）に示すように、チップ搭載領域１１上に固着された半導体チップ１のボンディングパッドと内部リード部３ａとを金属細線４を用いて電気的に接続する。この際には、ワイヤーボンド装置のヒートステージに放熱板２を吸引固定し、リードフレームのボンディングエリア外側を押さえ治具により固定した状態で、ワイヤーボンディングを実施する。金属細線４はたとえば直径２０〜３０μｍのＡｕワイヤーである。
【００５２】
図６（ｄ）に示すように、トランスファー装置に搭載された封止金型（図示せず）により、放熱板２、半導体チップ１、内部リード部３ａ、金属細線４を、封止金型をシリンダで型締めしつつ樹脂封止する。封止樹脂にはたとえばエポキシ樹脂を用い、封止金型は１８０℃程度に加熱する。封止樹脂が硬化して樹脂封止体５が形成されたら成形品を封止金型から取り出す。このときに放熱板２が上述のように形成されていることから、放熱板２のほぼ全域にわたって、半導体チップ１あるいは放熱板２の上側の樹脂厚と放熱板２の下側の樹脂厚とが均等になり、樹脂の硬化時の収縮による樹脂封止体５の反りを防止することができる。
【００５３】
次に、タイバー１９（図５参照）を切断し、フレーム枠１８（図５参照）から外部リード部３ｂを切り離した後、図６（ｅ）に示すように、外部リード部３ｂをガルウイング形状に屈曲形成することで、半導体装置の完成品を得る。外部リード部３ｂに先にＰｄめっきを施していない場合は半田めっきなどで外装する。
【００５４】
以上の製造工程は一例であって、これに限定されるものではない。実施の形態２から実施の形態４の半導体装置の製造方法は実施の形態１のものとほぼ同様なので説明を省略する。
【００５５】
実施の形態１の放熱板２に代えて、図７に示したような放熱板２Ａを用いてもよい。この放熱板２Ａは、中央部のチップ搭載領域１１に貫通孔２２を形成した以外は実施の形態１の放熱板２と同様の構造を有している。
【００５６】
これによれば、貫通孔２２を有することで、放熱板２Ａに伸ばし加工を施して第１の段差部１２、第２の段差部１４を形成する際に放熱板２Ａに作用する応力を分断、緩和して、放熱板２Ａが変形するのを防止し、平坦性を向上させることができる。よって、放熱板２Ａあるいはその上に搭載される半導体チップ１の上側と放熱板２Ａの下側の樹脂厚が安定するとともに、放熱板２Ａに対する半導体チップ１の搭載性や封止樹脂との密着性が安定する。また放熱板２Ａと半導体チップ１との接着面積が少なくなるため、接着剤６の吸湿を低減することができ、半導体装置の実装時の熱による樹脂封止体５のクラックを防止することができ、半導体装置の信頼性が向上する。
【００５７】
実施の形態１の放熱板２に代えて、図８に示したような放熱板２Ｂを用いてもよい。この放熱板２Ｂは、中央部のチップ搭載領域１１の外周側に当該チップ搭載領域１１から放熱板２Ｂの四隅に向かって放射状にスリット２３を形成した以外は実施の形態１の放熱板２と同様の構造を有している。
【００５８】
これによれば、スリット２３を有することで、放熱板２Ｂに伸ばし加工を施して第１の段差部１２、第２の段差部１４を形成する際に放熱板２Ｂに作用する応力を分断、緩和して、放熱板２Ｂが変形するのを防止し、平坦性を向上させることができる。よって、放熱板２Ｂあるいはその上に搭載される半導体チップ１の上側と放熱板２Ｂの下側の樹脂厚が安定するとともに、放熱板２Ａに対する半導体チップ１の搭載性や封止樹脂との密着性が安定する。またスリット２３内にも樹脂が充填されることとなり、そのアンカー効果により放熱板と樹脂との剥離を防止することができ、半導体装置の信頼性が向上する。
【００５９】
実施の形態１の放熱板２に代えて、図９に示したような放熱板２Ｃを用いてもよい。この放熱板２Ｃは、上述の放熱板２Ａと同様の貫通孔２２を形成し、放熱板２Ｂと同様のスリット２３を形成した以外は、実施の形態１の放熱板２と同様の構造を有している。これによれば放熱板２Ａ、放熱板２Ｂについて説明した効果の双方を得ることができる。
【００６０】
実施の形態２から実施の形態４の半導体装置においても、上記の放熱板２Ａ，２Ｂ，２Ｃを用いるのが好ましい。
なお、上記の各実施の形態では、段差部１２，１４，１６を垂直に折れ曲がって隆起するように図示しているが、滑らかに隆起させても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明にかかる半導体装置は、半導体素子を搭載する放熱板やリードに段差部を設けることにより、樹脂封止部の反りを抑え、樹脂封止部外に引き出される複数のリードの下面の平坦性を向上させたものであり、基板実装時に接触不良が発生するのを防止できるとともに、実装信頼性および放熱性に優れるので、情報通信機器や家電機器などに用いられる半導体装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２の半導体装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態３の半導体装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態４の半導体装置の構成図
【図５】図１の半導体装置に使用した本発明にかかる放熱板付きリードフレームの構成図
【図６】図１の半導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図７】図５の放熱板付きリードフレームに使用される放熱板の平面図
【図８】図５の放熱板付きリードフレームに使用される他の放熱板の平面図
【図９】図５の放熱板付きリードフレームに使用されるさらに他の放熱板の平面図
【図１０】従来の半導体装置の構成図
【図１１】従来の半導体装置の構成図
【符号の説明】
【００６３】
１    半導体チップ
２    放熱板
３    リード
3a    内部リード部
3b    外部リード部
４    金属細線
５    樹脂封止体
９    絶縁テープ
11    チップ搭載領域
12    段差部
13    リード取付け領域
14    段差部
15    段差領域
16    段差部
17    段差領域
22    貫通孔
23    スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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