(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを配置するためのステージ部と、その周囲に配される複数のリードとを一体的に形成した金属製薄板からなるリードフレームであって、
前記ステージ部が、相互に隣接する前記リード間の隙間まで延出する延出部を備え、
前記リードが、前記金属製薄板の裏面側からハーフエッチング加工を施すことにより形成されて、前記ステージ部の厚さ寸法が前記リードの厚さ寸法よりも厚くなり、
前記延出部が、前記裏面側からのハーフエッチング加工を施さない位置において、前記金属製薄板の表面側からハーフエッチング加工を施すことにより形成されることで、前記リードに対して前記厚さ方向にずれて配置されていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】
前記ステージ部が、前記リードに対して前記金属製薄板の表面側から裏面側に向かう前記厚さ方向下向きに押し下げられた位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のリードフレームを用いて、前記半導体チップ、前記ステージ部、及び、複数の前記リードを樹脂モールド部により一体的に固定してなる半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップが、前記ステージ部の表面に接着されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
金属製薄板に、半導体チップを配置するためのステージ部と、その周囲に配される複数のリードとを一体的に形成してなるリードフレームを形成する工程と、
当該リードフレームの形成後に、前記半導体チップを前記ステージ部の表面に接着して、当該半導体チップと前記リードとを電気的に接続する工程と、
その後に、前記半導体チップ、前記ステージ部、及び、複数の前記リードを樹脂モールド部により一体的に固定する工程とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記リードフレームを形成する工程では、前記金属製薄板の裏面側からハーフエッチング加工を施すことにより前記リードを形成し、さらに、前記金属製薄板の裏面側からハーフエッチング加工を施されない位置において、当該金属製薄板の表面側からハーフエッチング加工を施すことにより、相互に隣接する前記リード間の隙間まで延出する延出部を前記ステージ部に形成することで、前記延出部を除く前記ステージ部の残部の厚さ寸法が前記リードの厚さ寸法よりも厚くなると共に、前記延出部が前記リードに対して前記厚さ方向にずれて配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記リードフレームを形成する工程では、前記ハーフエッチング加工の後に、前記ステージ部が、前記リードに対して前記金属製薄板の表面側から裏面側に向かう前記厚さ方向下向きに押し下げることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体チップを備える半導体装置、これに使用するリードフレーム及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＱＦＰ（Quad Flat Package）やＱＦＮ（Quad Flat Non-Leaded Package）等の半導体装置は、半導体チップを略板状のステージ部に固定すると共に、ステージ部の周囲に隙間を介して配されたリードと半導体チップとをワイヤーにより電気接続し、これら半導体チップ、ステージ部及びリードを樹脂モールド部により一体的に固定して構成されている。
ところで、この種の半導体装置においては、半導体チップの表面にトランジスタ等の各種素子からなる集積回路が形成されているため、半導体装置の動作時には半導体チップが発熱する。従来では、半導体チップが過剰に加熱されて誤動作が発生することを防止するために、例えば、ステージ部に放熱板を固定しておき、半導体チップの熱を放熱板に吸収させるように構成した半導体装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１７２１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の半導体装置においては、半導体チップの熱を逃がすために別途放熱板を設ける必要があるため、半導体装置の製造コストが増加するという問題がある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、安価に半導体チップから発生する熱を効率よく放熱できる半導体装置、これに使用するリードフレーム及び半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、半導体チップを配置するためのステージ部と、その周囲に配される複数のリードとを一体的に形成した金属製薄板からなるリードフレームであって、前記ステージ部が、相互に隣接する前記リード間の隙間まで延出する延出部を備え、前記リードが、前記金属製薄板の裏面側からハーフエッチング加工を施すことにより形成されて、前記ステージ部の厚さ寸法が前記リードの厚さ寸法よりも厚くなり、前記延出部が、前記裏面側からのハーフエッチング加工を施さない位置において、前記金属製薄板の表面側からハーフエッチング加工を施すことにより形成されることで、前記リードに対して前記厚さ方向にずれて配置されていることを特徴とするリードフレームを提案している。
【０００５】
この発明に係るリードフレームを用いて半導体装置を製造する際には、半導体チップをステージ部に配置すると共に、半導体チップとリードとをワイヤーにより電気接続する。次いで、半導体チップ、ステージ部、ワイヤー及び各リードの一部を一体的に固定する樹脂モールド部を形成する。その後、樹脂モールド部の外側においてステージ部とリードとの連結部分を切断したり、樹脂モールド部の外側に突出するリードを変形させる。
【０００６】
また、上記のように半導体装置を製造する際には、樹脂モールド部を形成する工程やリードを変形・切断する工程において、上下一対の金型によりリードを挟み込む必要がある。すなわち、リードの厚さ寸法は、上下一対の金型間のクリアランスに合わせる必要があるが、ステージ部の厚さ寸法は、リードの厚さ寸法と異なる値に設定されているため、これら上下一対の金型間のクリアランスの影響を受けずに済む。したがって、樹脂モールド部の形成工程や、リードの変形・切断工程において使用する金型を別途設計する必要もない。
【０００７】
また、この発明に係るリードフレームによれば、金属製薄板の表面側からのハーフエッチング加工、及び、金属製薄板の裏面側からのハーフエッチング加工を互い違いで行うことにより、金属製薄板の表面側にリードが、また、金属製薄板の裏面側に延出部がそれぞれ形成されることになる。このため、リード及び延出部が相互に隣接する位置に形成されていても、容易にリード及び延出部を金属製薄板の厚さ方向に離間して配置することが可能となる。
【０００８】
そして、前記リードフレームでは、前記ステージ部が、前記リードに対して前記金属製薄板の表面側から裏面側に向かう前記厚さ方向下向きに押し下げられた位置に配されているとよい。
【０００９】
また、本発明は、前記リードフレームを用いて、前記半導体チップ、前記ステージ部、及び、複数の前記リードを樹脂モールド部により一体的に固定してなる半導体装置を提案している。
なお、前記半導体装置では、前記半導体チップが、前記ステージ部の表面に接着されているとよい。
【００１０】
さらに、本発明は、金属製薄板に、半導体チップを配置するためのステージ部と、その周囲に配される複数のリードとを一体的に形成してなるリードフレームを形成する工程と、当該リードフレームの形成後に、前記半導体チップを前記ステージ部の表面に接着して、当該半導体チップと前記リードとを電気的に接続する工程と、その後に、前記半導体チップ、前記ステージ部、及び、複数の前記リードを樹脂モールド部により一体的に固定する工程とを備える半導体装置の製造方法であって、前記リードフレームを形成する工程では、前記金属製薄板の裏面側からハーフエッチング加工を施すことにより前記リードを形成し、さらに、前記金属製薄板の裏面側からハーフエッチング加工を施されない位置において、当該金属製薄板の表面側からハーフエッチング加工を施すことにより、相互に隣接する前記リード間の隙間まで延出する延出部を前記ステージ部に形成することで、前記延出部を除く前記ステージ部の残部の厚さ寸法が前記リードの厚さ寸法よりも厚くなると共に、前記延出部が前記リードに対して前記厚さ方向にずれて配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法を提案している。
【００１１】
なお、前記半導体装置の製造方法において、前記リードフレームを形成する工程では、前記ハーフエッチング加工の後に、前記ステージ部が、前記リードに対して前記金属製薄板の表面側から裏面側に向かう前記厚さ方向下向きに押し下げるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステージ部の厚さ寸法をリードの厚さ寸法よりも厚く設定することにより、半導体装置の製造に使用する金型を新たに設計することなく、ステージ部における半導体チップの放熱容量を大きくすることができる。そして、従来のように、別途放熱板を設ける必要が無くなるため、安価に半導体チップから発生する熱を効率よく放熱できる半導体装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、ステージ部の容積拡大をさらに図ることが可能となるため、半導体チップから発生する熱をさらに効率よく放熱できる半導体装置を提供できる。
【００１５】
また、本発明によれば、容易にリード及び延出部を金属製薄板の厚さ方向に離間して配置することができるため、ステージ部のさらなる容積拡大を図った半導体装置を簡便に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１から図５はこの発明に係る第１の実施形態を示しており、図１，２に示すように、この実施の形態に係る半導体装置１は、略板状の半導体チップ３と、表面５ａに半導体チップ３を配置する略板状のステージ部５と、ステージ部５の周囲に配された複数のリード７と、これら半導体チップ３、ステージ部５及び複数のリード７を一体的に固定する樹脂モールド部９とを備えている。半導体チップ３及びステージ部５は、樹脂モールド部９の内部に埋め込まれている。また、ステージ部５及び複数のリード７は、銅材等の金属材料により形成されている。
【００１７】
各リード７は、基端部７ａ、先端部７ｂ、およびこれら基端部７ａおよび先端部７ｂを連結する連結部７ｃとから構成されており、クランク状の断面形状を有している。
各リード７の基端部７ａは、その一部が樹脂モールド部９の内部に埋まっており、金属製のワイヤー１１により半導体チップ３と電気的に接続されている。また、各リード７の基端部７ａは、ステージ部５よりも樹脂モールド部９の上面９ａ側に配置されている。さらに、樹脂モールド部９内部に位置する各リード７の基端部７ａの厚さ寸法は、ステージ部５の厚さ寸法と略同等となっている。
【００１８】
さらに、各リード７の先端部７ｂ及び連結部７ｃは、樹脂モールド部９の側部から外方に突出しており、先端部７ｂは、樹脂モールド部９の下面９ｂよりも下方に配置されている。また、樹脂モールド部９の外方に位置する各リード７の基端部７ａ、先端部７ｂ及び連結部７ｃの厚さ寸法は、ステージ部５の厚さ寸法よりも薄く形成されている。
以上のように、この半導体装置１は、リード７が樹脂モールド部９の側部から外方に突出する、所謂ＱＦＰの構成を有している。
【００１９】
以上のように構成された半導体装置１の製造方法について説明する。
はじめに、図３，４に示すように、銅材等からなる金属製薄板にプレス加工やエッチング加工を施して、半導体チップ３を配置するためのステージ部５と、ステージ部５の周囲に配された複数のリード７と、ステージ部５から延びる吊りリード１３と、これらリード７及び吊りリード１３を一体的に連結するダムバー１５とを備えたリードフレーム１７を形成する。
このリードフレーム１７の形成においては、樹脂モールド部９の外方側に配置される各リード７の基端部７ａの一部、先端部７ｂ及び連結部７ｃについて、各リード７の裏面７ｄからハーフエッチング加工を行う。なお、樹脂モールド部９の外方側に配置される吊りリード１３及びダムバー１５についても同様に、上記ハーフエッチング加工を行う。
【００２０】
ここで、各リード７の裏面７ｄとは、ステージ部５の裏面５ｂと同じ方向に向く面のことを示している。このハーフエッチング加工においては、樹脂モールド部９の外方側に配置される各リード７、吊りリード１３及びダムバー１５の厚さ寸法が、各リード７及び吊りリード１３の一部、並びに、ステージ部５を含む金属製薄板の厚さ寸法よりも薄く形成されることになる。ここで、金属製薄板の厚さ寸法を、例えば、０．１７５ｍｍ〜０．３ｍｍとすると、ハーフエッチングを施したリード７や吊りリード１３、ダムバー１５の厚さ寸法は、例えば、０．１２５ｍｍ〜０．１５ｍｍとなる。一例をあげると、金属製薄板の厚さ寸法を０．３ｍｍとしたときには、ハーフエッチングを施したリード７や吊りリード１３、ダムバー１５の厚さ寸法を０．１５ｍｍとする。
なお、上記ハーフエッチング加工は、金属製薄板にステージ部５やリード７等を形成するためのプレス加工やエッチング加工の前後に行うとしてもよいし、同時に行うとしても構わない。
【００２１】
上記リードフレーム１７を形成した後には、図５に示すように、ステージ部５の表面５ａに半導体チップ３を接着すると共に、ワイヤーボンディングにより半導体チップ３と各リード７とをワイヤー１１により電気接続する。
その後、上下一対の金型Ｃ，Ｄを用いて樹脂モールド部を形成する。この際には、各金型Ｃ，Ｄに形成された樹脂モールド部形成用のキャビティＣ１，Ｄ１内に、半導体チップ３、ステージ部５及び各リード７の基端部７ａの一部を収容すると共に、キャビティＣ１，Ｄ１の外側に配置される各リード７や吊りリード１３、ダムバー１５を一対の金型により挟み込む。これら上下一対の金型間のクリアランスは、予め設定されているものであり、例えば、ハーフエッチングを施したリード７や吊りリード１３の厚さ寸法と同様に、０．１５ｍｍや０．１２５ｍｍに設定されている。
【００２２】
そして、上述のように、各リード７や吊りリード１３、ダムバー１５を一対の金型で挟み込んだ状態で、キャビティ内に溶融樹脂を流し込むことで、図１，２に示すように、半導体チップ３、ステージ部５、ワイヤー１１、およびリード７を一体的に固定する樹脂モールド部９が形成されることになる。
最後に、ダムバー１５や樹脂モールド部の外方に位置する吊りリード１３を切り落とすと共に、各リード７をクランク状に折り曲げることで、半導体装置１の製造が完了する。
【００２３】
上記の半導体装置１及びリードフレーム１７によれば、ステージ部５の厚さ寸法をリード７の厚さ寸法よりも厚く設定することで、半導体装置１の製造に使用する金型を新たに設計することなく、ステージ部５における半導体チップ３の放熱容量を大きくすることが可能となる。
具体的には、ステージ部５の表面５ａの面積を２０ｍｍ２として、ステージ部５の厚さ寸法をリード７と同じ厚さ寸法の０．１２５ｍｍとした場合には、ステージ部５の熱抵抗（Ｑｊａ）が４０℃／Ｗとなることに対し、ステージ部５の厚さ寸法を０．２５ｍｍとした場合には、ステージ部５の熱抵抗（Ｑｊａ）が３７℃／Ｗとなる。
【００２４】
以上のことから、従来のように、別途放熱板を半導体装置１に設ける必要が無くなるため、安価に半導体チップ３から発生する熱を効率よく放熱できる半導体装置１を提供することができる。
また、ステージ部５及び各リード７の厚さ寸法の差は、リードフレーム１７を構成する金属製薄板のうち、リード７の形成部分にハーフエッチング加工により形成されるため、上記厚さ寸法の差を精度良く、かつ、容易に形成することができる。
【００２５】
なお、上述した第１の実施形態においては、ＱＦＰである半導体装置１について述べたが、これに限ることはなく、例えば、図６に示すように、リード１８が樹脂モールド部９から外方に突出しない半導体装置１９、すなわち、リード１８の裏面１８ｄ及び樹脂モールド部９の下面９ｂが同一平面を形成するＱＦＮである半導体装置１９にも適用することができる。
ただし、この構成の場合には、図示のように、ステージ部５の表面５ａと同じ方向に面するリード１８の表面１８ｅから厚さ方向にハーフエッチング加工を施して、リード１８の厚さ寸法をステージ部５の厚さ寸法よりも薄くすることが好ましいが、リード１８の裏面１８ｄから厚さ方向にハーフエッチング加工を施すとしても構わない。
【００２６】
次に、本発明による第２の実施形態について図７から図１３を参照して説明する。なお、この第２の実施形態に係る半導体装置は、第１の実施形態の半導体装置１とステージ部及びリードの構造のみについて異なっている。ここでは、ステージ部及びリードの構造のみについて説明し、第１の実施形態の半導体装置１の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
図７，８に示すように、この実施形態に係る半導体装置２１のステージ部２３は、表面２４ａに半導体チップ３を配置する略矩形状の厚肉部２４と、厚肉部２４の周縁部から相互に隣接するリード２５間の隙間まで延びる延出部２７を備えている。
延出部２７は、厚肉部２４の表面２４ａから窪んで形成されており、平面視で樹脂モールド部９の内部に埋め込まれる程度の大きさを有する略矩形状に形成されている。また、延出部２７は、平面視における各リード２５との隙間は微小となっているが、厚さ方向に関して各リード２５に対してずれて配されているため、実質的に各リード２５と離れて位置することになる。この延出部２７の厚さ寸法は、厚肉部２４の厚さ寸法からリード２５の厚さ寸法を差し引いたものに略等しくなっている。
また、この半導体装置２１の各リード２５は、その基端部２５ａ、先端部２５ｂ及び連結部２５ｃが同じ厚さ寸法を有して構成されている。
【００２８】
以上のように構成された半導体装置の製造方法について説明する。
はじめに、図９，１０に示すように、銅材等からなる金属製薄板にプレス加工やエッチング加工等を施して、ステージ部２３、複数のリード２５、ステージ部２３から延びる吊りリード２９と、これらリード２５及び吊りリード２９を一体的に連結するダムバー３１とを備えたリードフレーム３３を形成する。
このリードフレーム３３の形成においては、各リード２５、吊りリード２９及びダムバー３１について、金属製薄板３５の裏面３５ｂ側からハーフエッチング加工を施して形成する。また、延出部２７については、金属製薄板３５の表面３５ａ側からハーフエッチング加工を施して形成する。
【００２９】
ここで、相互に隣り合うリード２５及び延出部２７の形成については、図１１に示すように、予めリード２５及び延出部２７として残存させる金属製薄板３５の表面３５ａ及び裏面３５ｂに互い違いにマスクＭ１，Ｍ２を形成した状態で、金属製薄板３５の表面３５ａ側及び裏面３５ｂ側からそれぞれハーフエッチング加工を行う。すなわち、例えば、金属製薄板３５の表面３５ａ側からのハーフエッチング加工は、上記裏面３５ｂ側からのハーフエッチング加工を施さない位置において行われる。
【００３０】
これにより、金属製薄板３５の表面３５ａ側に位置するリード２５と、金属製薄板３５の裏面３５ｂ側に位置する延出部２７が形成される。したがって、これらリード２５及び延出部２７を足し合わせた厚さ寸法は、ステージ部２３の厚肉部２４の厚さ寸法と略同等となる。
なお、吊りリード２９及びダムバー３１の形成については、上記リード２５の形成と同様に、金属製薄板３５の裏面３５ｂにマスクＭ２を形成した状態で金属製薄板３５の裏面３５ｂ側からハーフエッチング加工を施せばよい。したがって、吊りリード２９及びダムバー３１の厚さ寸法は、各リード２５の厚さ寸法と略同等となる。
【００３１】
ただし、図９，１２に示すように、吊りリード２９と延出部２７とを連結する連結部３７については、上述したハーフエッチング加工を施さない。すなわち、上記連結部３７の厚さ寸法は、ステージ部２３の厚肉部２４の厚さ寸法と略等しくなる。
上記ハーフエッチング加工が終了した後には、ステージ部２３を各リード２５及びダムバー３１に対して厚さ方向下向きに押し下げるダウンセットを行う。この際には、延出部２７がリード２５に対して厚さ方向に離間することになる。すなわち、上記ハーフエッチング加工において、延出部２７及びリード２５の各一部が繋がっていても（図１０参照）、このダウンセットによってこれら延出部２７及びリード２５を互いに引き離すことができる。
なお、このダウンセットにおいては、図１３に示すように、吊りリード２９の一部が湾曲するため、ステージ部２３は吊りリード２９やダムバー３１に連結された状態に保持される。
以上により、リードフレーム３３の形成が終了する。
【００３２】
このリードフレーム３３を形成した後には、上述した第１の実施形態と同様に、半導体チップ３をステージ部２３の表面２４ａに接着して、ワイヤー１１により半導体チップ３と各リード２５とを電気的に接続する。その後、上下一対の金型を用いて樹脂モールド部９を形成して、ダムバー３１や樹脂モールド部９の外方に位置する吊りリード２９を切り落とすと共に、各リード２５をクランク状に折り曲げることで、半導体装置２１の製造が完了する。
【００３３】
上記の半導体装置２１及びリードフレーム３３は、第１の実施形態の半導体装置１及びリードフレーム１７と同様の効果を奏する。
また、上記半導体装置２１及びリードフレーム３３によれば、相互に隣接するリード２５間の隙間にまで延出する延出部２７をステージ部２３に設けることで、ステージ部２３の容積をさらに図ることができるため、半導体チップ３から発生する熱をさらに効率よく放熱できる半導体装置２１を提供できる。
さらに、金属製薄板３５の表面３５ａ側からのハーフエッチング加工、及び、金属製薄板３５の裏面３５ｂ側からのハーフエッチング加工を互い違いで施してリード２５及び延出部２７を形成するため、リード２５及び延出部２７が相互に隣接する位置に形成されていても、容易にリード２５及び延出部２７を金属製薄板３５の厚さ方向に離間して配置することが可能となる。したがって、ステージ部２３のさらなる容積拡大を図った半導体装置２１を簡便に製造することができる。
【００３４】
なお、上述した第２の実施形態において、延出部２７の厚さ寸法は、その全体が厚肉部２４の厚さ寸法よりも薄く形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも各リード２５の周囲に位置する部分のみが厚肉部２４の厚さ寸法よりも薄く形成されていればよい。この場合には、ステージ部２３の容積をさらに拡大することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１の半導体装置の製造に使用するリードフレームを示す概略平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】図３のリードフレームを金型でクランプした状態を示す側断面図である。
【図６】他の実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図９】図７の半導体装置の製造に使用するリードフレームを示す概略平面図である。
【図１０】図９のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図１１】図９のＧ−Ｇ矢視断面図である。
【図１２】図９のＨ−Ｈ矢視断面図である。
【図１３】図９のリードフレームにおいて、ステージ部をリードに対してダウンセットした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１９，２１・・・半導体装置、３・・・半導体チップ、５，２３・・・ステージ部、７，１８，２５・・・リード、９・・・樹脂モールド部、１７，３３・・・リードフレーム、２７・・・延出部、３５・・・金属製薄板、３５ａ・・・表面、３５ｂ・・・裏面
【図１】
0004735249.tif 000002
【図２】
0004735249.tif 000003
【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】
0004735249.tif 000009
【図９】
0004735249.tif 000010
【図１０】
0004735249.tif 000011
【図１１】
0004735249.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004735249.tif 000014