(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
半導体素子を搭載し開口を有さないアイランド部と、前記アイランド部に接続された支持バーと、を有するリードフレームと、を有する半導体装置において、
前記支持バーの前記アイランド部に隣接する付け根部分に、前記支持バーの長手方向全体に開口部を形成し、封止樹脂により前記アイランド部の裏面を封止体表面に露出させるように封止したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体素子と、
前記半導体素子を搭載し開口を有さないアイランド部と、前記アイランド部に接続された支持バーと、を有するリードフレームと、を有する半導体装置において、
前記支持バーの前記アイランド部に隣接する付け根部分に、前記支持バーの長手方向全体に開口部を形成し、封止樹脂により前記アイランド部の裏面を露出させるように封止したことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体素子と、
前記半導体素子を搭載するアイランド部と、前記アイランド部に接続された支持バーと、を有するリードフレームと、を有する半導体装置において、
前記支持バーの前記アイランド部に隣接する付け根部分に、前記支持バーの長手方向全体に開口部を形成し、封止樹脂により前記アイランド部の裏面を露出させるように封止したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体素子と、
半導体素子を搭載するアイランド部と、前記アイランド部に接続された支持バーと、を有するリードフレームと、を有する半導体装置において、
前記支持バーの前記アイランド部に隣接する付け根部分に、前記支持バーの長手方向全体に形成された開口部と、
前記アイランド部の裏面を露出させるように封止する封止樹脂を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記開口部の幅及び長さが０．１５ｍｍ以上である請求項１〜４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記開口部を複数の支持バーに形成したことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
１つの前記支持バーに複数の開口部を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記支持バーは前記アイランド部に向けて末広がり状の部分を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記開口部を三角形に形成したことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記開口部を台形に形成したことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記封止樹脂は、球状シリカからなるフィラーとエポキシ樹脂とを重量比で８：２程度に混合したものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記球状シリカの平均粒径は２０μｍであることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記開口部の幅および高さが２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記開口部の幅および高さが０．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記開口部周縁の支持バーの幅が、０．１ｍｍ以上有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記支持バーを４本有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置用リードフレーム（以下、単に「リードフレーム」と記すことがある）および半導体装置に関し、より詳細には半導体素子を搭載したアイランド部の裏面が封止体表面に露出したパッケージ型半導体装置に用いるリードフレームおよびそれを用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積度の向上や利用分野の拡大などに対応するため種々のパッケージ型半導体装置が近年開発されている。このパッケージ型半導体装置において、半導体素子の高集積化および多機能化をさらに進める上で、半導体素子の発熱をいかに効率よく外部へ放散するかが新たな課題となっていた。すなわち、パッケージ型半導体装置では一般に、エポキシ樹脂などの熱伝導率の低い封止用樹脂を用いて半導体素子を封止していたため、高集積化および多機能化に伴って増加する半導体素子の発熱量を外部へ充分に放熱できなかったのである。そこで、半導体素子を搭載する、リードフレームのアイランド部の底面を封止用樹脂からなる封止体表面に露出させて、半導体素子の発熱をアイランド部を介し外部へ直接放熱する形態が考えられた。
【０００３】
リードフレームのアイランド部底面を封止体から露出させたパッケージ型半導体装置は、概ね次のようにして製造されていた。まず、薄い金属板などの導電性金属材料をプレス加工により打ち抜いて所望の形状のリードフレームを形成する。リードフレームの一例を示す平面図を図５に示す。リードフレーム１は、アイランド部１１と、アイランド１１の４つの角から延出した支持バー１２と、アイランド部１１に向かって延びる多数本のインナーリード１３と、アウターリード１４と、インナリード１３およびアウタリード１４の間にあってこれらのリード群を支持するタイバー１５とを有する。インナーリード１３の先端部をＡｇなどでメッキして電極部１７を形成した後、後述する封止工程における下型の深さ分だけアイランド部１１を押し下げて、リードフレーム１を部分的に凹状とする。そしてアイランド部１１に半導体素子２を搭載し、半導体素子２のパッド２１とインナーリード１３の電極部１７とを金属細線（ワイヤ）３で電気的に接続する。なお、図５では便宜上、パッド２１と電極部１７の一部についてのみワイヤ３で接続したものを示している。
【０００４】
次に、半導体素子２を搭載したアイランド部１１、インナーリード１３を樹脂で封止する。図６に、リードフレームをキャビティに設置した状態の図１のＡ−Ａ線断面図を示す。図６（ａ）において、所定のパッケージ形状に合わせて形成された、上型４１と下型４２とからなるキャビティ内に、半導体素子２を搭載したアイランド部１１の底面が下型４２の底面に接するようにリードフレームを装着する。そして図６（ｂ）において、所定温度に加熱したキャビティ内に図の右方向（図５の矢印方向）から封止用樹脂を注入して、キャビティ内を封止用樹脂で充填した後、封止用樹脂を硬化させる。図６（ｃ）において、作製したパッケージ型半導体装置の中間体をキャビティから取り出し、タイバー１５や封止体１６から突出する支持バー１２などの不要部分を切断除去すると同時に、インナーリード１３が延長された封止体１６の外側のアウターリード１４を所定形状に屈曲させて、製品としてのパッケージ型半導体装置としていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなパッケージ型半導体装置の製造工程において、キャビティ内に封止用樹脂を充填する際に、封止用樹脂が支持バーを上方向に持ち上げることがあった。図７に、封止用樹脂の充填時の流動状態を示す概説図を示す。エポキシ樹脂などの比較的粘度の高い封止用樹脂５が、樹脂注入口４３からキャビティ内に注入されると、封止用樹脂５は傾斜に沿って下型４２の底面に至り、さらに底面を這うように流れていく。そして封止用樹脂５が支持バー１２と接触すると、封止用樹脂５の流動する力により支持バー１２は上方向に押し上げられる。これによりアイランド部１１が浮き上がって、アイランド部１１と下型４２の底面との間に隙間ができ、そこに封止用樹脂５が侵入する結果、成形された封止体の表面にアイランド部１１の裏面が完全には露出しないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、粘度の高い封止用樹脂を用いたときでも、アイランド部の裏面が封止体の表面に完全に露出する半導体装置用リードフレームを提供することをその目的とするものである。
【０００７】
また本発明の他の目的は、半導体素子を搭載したアイランド部が封止体表面に完全に露出され、半導体素子の発熱を効率的に外部へ放散する半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、半導体素子を搭載したアイランド部の裏面が封止体表面に露出したパッケージ型半導体装置に用いるリードフレームにおいて、
前記アイランド部から延出する支持バーの少なくともアイランド部側基端部に、封止用樹脂が流通する開口部を形成したことを特徴とする半導体装置用リードフレームが提供される。
【０００９】
アイランド部裏面の封止体表面への露出をより確実にするためには、前記開口部の幅及び長さは０．１５ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００１０】
また本発明によれば、リードフレームとして請求項１又は２記載のリードフレームを用い、アイランド部及び半導体素子を封止用樹脂で封止し、封止体表面にアイランド部の裏面を露出させたことを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、封止用樹脂による支持バーの押し上げを防止すべく鋭意検討を重ねた結果、支持バーに開口部を設けることにより、封止用樹脂が支持バーを押し上げる力そのものを小さくでき、また同時にアイランド部上への封止用樹脂の流動を促進させて、アイランド部が浮かないように重石として封止用樹脂を作用させられることを見出し本発明をなすに至った。
【００１２】
すなわち本発明の半導体装置用リードフレームの大きな特徴は、支持バーの少なくともアイランド部側基端部に封止用樹脂が流通する開口部を形成した点にある。本発明のリードフレームの一実施態様を示す部分平面図を図１に示す。図１は、アイランド部１１を押し下げる前の、平面状のリードフレームの部分平面図である。アイランド部１１の４隅から延出する４本の支持バー１２のうち、封止用樹脂の注入口側の支持バー１２のアイランド部側基端部に矩形状の開口部１０が形成されている。開口部１０は、封止用樹脂の注入口側の支持バーに少なくとも形成されていればよく、他の支持バーに形成されていてももちろん構わない。
【００１３】
このリードフレームのアイランド部１１を押し下げ、上型４１と下型４２とで形成されたキャビティ内に装着したときの部分断面図を図２に示す。樹脂注入口４３から注入された封止用樹脂５は下型４２の斜面および底面に沿って流動しアイランド部１１に至り、アイランド部１１の支持バー１２の付け根部分にまず最初に接触する。そして支持バー１２の付け根部分、すなわち支持バー１２のアイランド部基端部に、形成された開口部１０を通って封止用樹脂５はアイランド部１１の上に流れ込む。流れ込んだ封止用樹脂５は重石として作用し、アイランド部１１が浮き上がるのを抑える。また同時に支持バー１２に開口部１０が形成されていることにより封止用樹脂５による支持バー１２の押し上げ力が軽減され、アイランド部１１の浮き上がりが一層抑えられる。
【００１４】
開口部１０は、支持バー１２の少なくともアイランド部側基端部に形成されていればよく、例えば図３に示すように、アイランド部１１に入り込んで開口部１０を形成してもよい（同図（ａ））。また支持バー１２の長手方向全体にわたって一つの開口部１０（同図（ｂ））、あるいは複数の開口部１０を形成してもよい（同図（ｃ））。
【００１５】
なお、図３（ｂ）に示したリードフレームを用いて半導体装置を製造した場合、封止体形成後に封止体から延びる支持バーは切断除去されるので、完成した半導体装置のリードフレームを見ると、開口部ではなく矩形状の細長の切り欠きが支持バーに形成されている形態、換言すれば細長い２本の支持バーがアイランド部の一端から延出している形態として残存することになるが、このような半導体装置であっても本発明の半導体装置にもちろん含まれる。
【００１６】
また、開口部１０の形状に特に限定はなく、支持バー１２の形状などを考慮し適宜決定すればよい。図４に開口部の他の形状を示すと、図４の支持バー１２の基端部は末広がり状であるので、同図（ａ）では開口部１０を三角形とし、同図（ｂ）では台形としている。
【００１７】
開口部の大きさとしては、封止用樹脂が円滑に通過できる大きさであれば特に限定はなく、封止用樹脂の種類などから適宜決定すればよい。封止用樹脂としては一般に、球状シリカからなるフィラーとエポキシ樹脂とを重量比で８：２程度に混合したものが用いられる。ここで使用する球状シリカの平均粒径は２０μｍ程度であるから、開口部の幅および高さとしてはいずれも最低２０μｍあればよいが、球状シリカの粒度分布を考慮して最大粒径である１５０μｍ（０．１５ｍｍ）以上とするのが開口部での詰まり防止の観点から好ましい。より好ましい開口部の幅および高さは２００μｍ（０．２ｍｍ）以上である。なお、開口部周縁の支持バーの幅は、加工精度および強度の点から０．１ｍｍ以上とするのが望ましい。
【００１８】
このような開口部の形成方法としては特に限定はなく、打ち抜き処理やエッチング処理など従来公知の形成方法を用いることができる。金属薄板をプレス加工により打ち抜いてリードフレームを形成する場合には、リードフレーム形成時に同時に開口部も形成するのが生産効率の点から望ましい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の半導体装置用リードフレームでは、アイランド部から延出する支持バーの少なくともアイランド部側基端部に、封止用樹脂が流通する開口部を形成したので、粘度の高い封止用樹脂を用いたときでも、封止用樹脂により支持バーが押し上げられることがなく、アイランド部の裏面を封止体の表面に完全に露出させることができる。
【００２０】
また開口部の幅を０．１５ｍｍ以上とすれば、アイランド部裏面の封止体表面への露出をより確実にすることができる。
【００２１】
また本発明の半導体装置では、リードフレームとして前記リードフレームを用い、アイランド部及び半導体素子を封止用樹脂で封止し、半導体素子を搭載したアイランド部の裏面が封止体表面に完全に露出されるので、半導体素子の発熱を効率的に外部へ放散することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のリードフレームの一実施形態を示す部分平面図である。
【図２】  キャビティ内の封止用樹脂の流れを説明するための図である。
【図３】  開口部の形態の一例を示す図である。
【図４】  開口部の形状の一例を示す図である。
【図５】  従来のリードフレームの平面図である。
【図６】  封止工程を示す図である。
【図７】  封止用樹脂による支持バーの押し上げを説明するための図である。
【符号の説明】
１  リードフレーム
２  半導体素子
５  封止用樹脂
１０  開口部
１１  アイランド部
１２  支持バー
１６  封止体
【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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