(57)【要約】【課題】樹脂封止型半導体装置を小型薄型化にして安価に、外部基板への取付け面積を少なくすることができるリードフレーム及びそれを用いた樹脂封止型半導体装置、及びその製造方法を提供する。【解決手段】アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部と、折り曲げ外周円弧部を含む外部接続用端子下面部をつぶして、信号用リード上面部から外部接続用端子下面部までの折り曲げ高さと、信号用リード先端部から他端部までの長さとが、その周辺部リードフレームの２倍の板厚寸法以内に収められ、信号用リード上面部と外部接続用端子上面部の間と、信号用リード下面部と外部接続用端子下面部の間には、外部接続用端子の上下面に対して垂直形状部が形成され、信号用リード上面部長さは、信号用リードの平坦裏面部長さより長く、外部接続用端子下面部長さは、外部接続用端子上面部長さより長く形成されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子を支持するダイパッドと、前記半導体素子と前記ダイパッドを接着する接着剤と、前記ダイパッドの辺に向かって延在する複数の信号用リードと、前記半導体素子と前記信号用リードを接続するボンディングワイヤと、封止樹脂で封止する封止体とを備え、前記ダイパッドと前記信号用リード中央部は、その周辺部からアップセットされ、前記信号用リードの他端部が封止体の下面に外部接続用端子として一部表面を露出させる樹脂封止型半導体装置において、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部と、前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部をつぶして、前記信号用リードのアップセットされた折り曲げ高さと前記アップセットされた信号用リード長さとが、その周辺部リードフレームの２倍の板厚寸法以内に収められていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
前記アップセットされた信号用リード上面部と外部接続用端子の上面部の間と、前記アップセットされた信号用リード下面部と前記外部接続用端子下面部の間には、前記外部接続用端子面に対して垂直の形状部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
前記アップセットされた信号用リードの平坦上面部長さは、前記アップセットされた信号用リードの平坦裏面部長さより長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項４】
前記外部接続用端子の平坦下面部長さは、前記外部接続用端子の平坦上面部長さより長いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項５】
前記リードフレームの厚さは５０μｍから８０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項６】
前記信号用リードが向かって延在する先の前記ダイパッドの辺の長さは、前記信号用リード配置の外側幅より大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項７】
前記信号用リードは、前記ダイパッドの第１辺に向かって延在する第１、第２の信号用リードと、前記ダイパッドの対向する第２辺に向かって延在する第３、第４の信号用リードとを有し、前記ダイパッドは、前記信号用リードのいずれか一本と吊りリードを兼ね一体化して支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項８】
前記アップセットされた信号用リード下面側の高さの半分以下の平均粒径を有するフィラーを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち何れか一項に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項９】
半導体素子を搭載しようとする領域に設けられたリードフレーム開口部と、前記リードフレーム開口部内に配置された前記半導体素子を支持するためのダイパッドと、前記リードフレーム開口部の対向する２辺から前記ダイパッドの辺へ向かって延在する複数の信号用リードを有し、前記信号用リードの中央部はその周辺部からアップセットされたリードフレームにおいて、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部と、前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部をつぶして、前記信号用リードのアップセットされた折り曲げ高さと、前記アップセットされた信号用リード長さとが、その周辺部リードフレームの２倍の板厚寸法以内に収められていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項１０】
前記リードフレームは、請求項２乃至請求項７のうち何れか一項に記載しているリードフレームの構成を特徴とするリードフレーム。
【請求項１１】
ワイヤボンディング接続される信号用リード部と外部接続用端子部との間を折り曲げる工程と、前記信号用リード部と前記外部接続用端子部との間に垂直形状部を形成する工程と、前記信号用リードの上面部と前記外部接続用端子の下面部をつぶす工程とからなるアップセット工程を含むリードフレームを用意する工程と、前記リードフレーム上に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子と前記信号用リードとを互いにワイヤボンドで電気的に接続する工程と、封止樹脂を用いて前記半導体素子と前記ダイパッドと前記接着剤と前記ボンディングワイヤと前記信号用リードとを封止する工程と、前記リードフレーム本体から樹脂封止型半導体装置を分離する工程とを備えたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記リードフレームを用意する工程は、請求項９又は請求項１０に記載のリードフレームを用意することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム及びそれを用いた半導体装置及びその製造方法に係り、特に樹脂封止の底面に外部接続端子を有する樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型・小型が進められている樹脂封止型半導体装置へ更に、特に電子機器の携帯化に対応した樹脂パッケージの薄型化と半導体装置基板実装への実装効率（チップ面積／パッケージ占有面積）と低コストが求められ、そのため樹脂封止型の半導体装置において新たな構造が必要となる。
【０００３】
樹脂封止型半導体装置の従来例として、図９に示す樹脂封止型半導体装置の構造のものがある。半導体素子４、半導体素子４を封止する封止体６、各々の信号用リード１２、１３が半導体素子４とボンディングワイヤ５により電気的に接続されると共に他端側が封止体６の底面に露出して外部接続用端子１０を形成する信号用リード１２、１３、半導体素子４が搭載されるダイパッド３、半導体素子４を接着する接着剤７により構成されている。（例えば、特許文献１参照）
従来の、一辺が約１ｍｍの半導体素子サイズを搭載できる一般的な樹脂封止型半導体装置の樹脂パッケージの大きさは、Ｘ軸方向の長さ３．０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さ１．６ｍｍ、Ｚ軸方向の長さ０．８ｍｍ程度であった。
【０００４】
樹脂パッケージの小型薄型化を更に進めるには、図９に示す形状の、ボンディングワイヤ５により電気的に接続される信号用リード１２、１３の接続用平坦上面部Ｄと、外部接続用端子１０平坦下面部長さＥとの必要寸法を維持し、Ａ、Ｂ、Ｃ寸法の極小化を図る必要がある。即ち、図９と図１０に示すように、図１０（ａ）の、信号用リード１２、１３と外部接続用端子１０との間の斜面部５０長さを排除して図９のＢ寸法短縮をはかり、図１０（ｂ）から図９のＤ、Ｅ必要寸法を維持すると共に図９のＡ寸法短縮をはかる。目標とする形状を図１０（ｃ）に示す。
【０００５】
しかし、従来のリードフレームは、厚さ１００μｍ以上のものが使用されていたので、図１０（ａ）形状から図１０（ｃ）形状へ小型化薄型化を更に進めるには次に示す課題があり、関連する従来例も加え、下記に示す。
【０００６】
第１の課題として折り曲げ外周部のクラック発生がある。クラック発生防止の従来例としては、例えば、リードフレーム曲げ部内側に溝部を形成して、このクラック、ひび割れを防止対策とする方法が開示されている。（例えば、特許文献２参照）
第２の課題としてワイヤボンディング時の振動受け部の形成がある。これに対する受け部形状の従来例としては、前記受け部に隣接して凹部を設け、ボンダビリティの低下を防止する方法が開示されている。（例えば、特許文献３参照）
第３の課題として樹脂バリ発生防止がある。樹脂バリ発生防止の従来例としては、例えば、この封止樹脂境界部に、凹部を形成して樹脂バリを抑制する方法が開示されている。（例えば、特許文献４参照）
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−１５４５３号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２０００−２９４７１１号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２０００−１９５８９４号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開２０００−１９６００５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂パッケージの小型化薄型化を図るための前記課題を具体的に以下に記す。第１の課題は、垂直へ曲げる際の折り曲げ外周部のクラック発生である。図１１に折り曲げ外周部１６クラック発生の説明図を示す。図１０（ａ）に示す形状から、無駄な斜面部５０の長さを排除して寸法極小化を図ろうとする際の、リードフレーム折り曲げ部の角度が従来４５°〜７０°から、折り曲げ内側表面の円弧形状部１８のＲ寸法を最少にして、垂直へ曲げる際のリードフレームクラック発生である。
【００１２】
リードフレームの折り曲げ加工は、金型に入れて押圧することにより、曲げ加工を施している。しかし、リードフレームは、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｕ合金等の金属で形成されているため、リードフレームの厚さが厚いと、例えば従来の１５０μｍ厚さで折り曲げ内側表面円弧形状部１８を０に近いＲ寸法で折り曲げると、曲げ部の外周１６で引っ張り応力が、曲げ部の内周１８で圧縮応力が生じ、クラック、ひび割れ等が外側表面円弧形状部１６に発生する。急激に加工すると折り曲げ形状部でリード折れが発生する。
【００１３】
即ち、図９に示すＤ、Ｅ必要寸法を維持すると共に、図１０（ｂ）における前記クラック発生を防止しながら小型化へ向けた折り曲げ外側表面円弧形状部１６寸法の極小化を同時に図らなければならない。
【００１４】
しかし、折り曲げ外側表面円弧形状部１６の範囲は、リードフレームの折り曲げ加工に使用される通常上下動だけのプレス折り曲げ方法であり、削除することは非常に困難である。即ち、通常のリードフレームの折り曲げ加工では、上下からの加圧される構造から、図１２に示すプレス金型３０、３１により、折り曲げ外側表面円弧形状部１６を形成する長さＬの範囲内には、上下から加わる力のみで、外側表面円弧形状部１６は引張合って塑性変形をおこし、外側表面円弧形状部１６寸法を小さくする力が作用しないからである。
【００１５】
第２の課題は、ボンダビリティの低下を招くおそれのあるワイヤボンディング振動受け部５１の形成である。図１３に示すように、通常はボンディングツールであるキャピラリ５２からの超音波振動を、ワイヤ接続される信号用リード１２、１３の平坦裏面部５３に配置した振動受け部５１で受けて、信号用リード１２、１３へ伝えて正常にボンディングされる。
【００１６】
振動受け部課題（１）として、リードフレームの製造上の誤差によって、振動受け部５１と信号用リードと１２、１３の間に隙間誤差が生じる場合があり、この状態でワイヤボンドを行うと、キャピラリ５２からの超音波振動力Ｆが、折り曲げ部を支点とした分力Ｆとなって逃げてしまい、キャピラリ５２から与える超音波振動が信号用リード１２、１３への伝達不足となり、ワイヤの接着不良などを招く。
【００１７】
また、振動受け部課題（２）として、振動受け部５１の大きさは、製造上の誤差（リードフレーム、リードフレーム位置決め、受け部加工）を加味した大きさにする必要がある。図１３に振動受け部５１とその大きさＬｗを示す。振動受け部５１に関わる製造上の精度が、例としてリードフレーム誤差±０．０３ｍｍ、位置決め±０．０３ｍｍ、振動受け部５１加工±０．０３ｍｍ、最少振動受け部長さ０．１０ｍｍとすると、ワイヤボンド振動受け部５１の設置大きさＬｗは１５０μｍ以上となる。信号用リード１２、１３の平坦裏面部５３は、この１５０μｍ以上の長さを必要とするため、信号用リード１２、１３平坦部の小型化を目指すことは困難であった。
【００１８】
振動受け部課題（１）を解決する従来例の１つとして、振動受け部５１に隣接して凹部を設けボンダビリティの低下を防止する方法は、隣接凹部を加えたフレームクランパ５４配置寸法の増加を必要として、リードフレーム上のフレーム連設数を減らし、フレーム材料コスト高をもたらすことになる。
【００１９】
第３の課題は、樹脂バリ発生である。折り曲げ部外側表面の円弧形状部１６は前述したように、リードフレームのプレス折り曲げ加工では、エッジ（角部）が得られず、Ｒ部（丸み）がついてしまうため、樹脂封止の際に、図１４（ａ）に示すリードフレームと封止樹脂の境界部に薄い樹脂バリ５５が不規則に発生し、外部接続用端子部１０の露出面の形状が安定せず、この樹脂バリ５５を抑制する必要がある。
【００２０】
この封止樹脂境界部に、図１４（ｂ）に示す凹部５６を形成して樹脂バリ５５を抑制する方法が開示されているが、凹部５６をエッチングまたはプレス法によってあらかじめ形成する必要を生じ工程増を伴う。
【００２１】
本発明の目的は、以上のような課題を解決し、樹脂パッケージの小型化薄型化と、半導体装置基板実装への実装効率（チップ面積／パッケージ占有面積）を上げることができる樹脂封止型半導体装置を提供することにある。また、信頼性を確保して低コストに生産できる製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題は上記の目的を達成するために、下記に記した手段により解決することができる。
【００２３】
本発明による樹脂封止型半導体装置では、半導体素子と、前記半導体素子を支持するダイパッドと、前記半導体素子と前記ダイパッドを接着する接着剤と、前記ダイパッドの辺に向かって延在する複数の信号用リードと、前記半導体素子と前記信号用リードを接続するボンディングワイヤと、封止樹脂で封止する封止体とを備え、前記ダイパッドと前記信号用リード中央部は、その周辺部からアップセットされ、前記信号用リードの他端部が封止体の下面に外部接続用端子として一部表面を露出させる樹脂封止型半導体装置において、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部と、前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部をつぶして、前記信号用リードのアップセットされた折り曲げ高さと前記アップセットされた信号用リード長さとが、その周辺部リードフレームの２倍の板厚寸法以内に収められていることを特徴とするものである。
【００２４】
ここで、アップセット折り曲げ高さ（縦寸法）とは、外部接続用端子の平坦下面部から信号用リードの接続用平坦上面部までの高さであり、アップセットされた信号用リード長さ（横寸法）とは、信号用リード先端部から折り曲げを形成している形状部までの長さである。
【００２５】
この構成により、不要なアップセット折り曲げ斜面形状の長さと折り曲げ外周円弧部の長さが削除され、アップセット高さを低くした極めて薄い小型なフレームとした樹脂封止型半導体装置とすることができる。
【００２６】
また、本発明の構成においては、前記アップセットされた信号用リード上面部と前記外部接続用端子上面部の間と、前記アップセットされた信号用リード下面部と前記外部接続用端子下面部の間には、前記外部接続用端子の上下面に対して垂直の形状部を設けるのが好ましい。ここで、前記垂直形状部は前記外部接続用端子に対して８５°〜９０°の角度を含む。
【００２７】
この構成にした場合には、前記信号用リードの接続用平坦部の直下に前記垂直形状部が形成され、前記垂直形状部すぐ上でのワイヤボンディング接続が可能となり、特別な下方からの受け部を不要にして小スペースでの、接続時のワイヤボンディング加重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られ、信頼性を高められる。
【００２８】
また、本発明の構成においては、前記アップセットされた信号用リードの平坦上面部長さは、前記アップセットされた信号用リードの平坦裏面部長さより長く、前記外部接続用端子の平坦下面部長さは、前記外部接続用端子の平坦上面部長さより長くするのが好ましい。
【００２９】
この構成にした場合には、封止樹脂境界部の樹脂バリ発生を抑制した樹脂封止型半導体装置とすることができる。即ち、外部接続用端子下面部をつぶして長さを延長させると、外部接続用端子のなだらかな外側円弧形状部が削除され、外部接続用端子下面部から前記垂直形状部への立上りが急な凸形の境界部形状となる。これにより、外部接続用端子下面部と封止樹脂の境界部が明瞭になり、前記なだらかな外側円弧形状部に発生する不規則な樹脂バリ発生を抑制することができる。
また、ワイヤボンド接続領域部としての前記信号用リードの平坦必要長さと、外部接続用端子上面部の封止体を形成するための平坦必要長さと、外部接続用端子下面部の平坦必要長さとの維持を図ると共に、前記ダイパッド両側に配置している、前記信号用リード上面部平坦長さ増加分と、外部接続用端子下面部平坦長さ増加分だけ、増加個所の４倍寸法のより小型の樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の構成においては、５０μｍから８０μｍの厚さのリードフレームを用いるのが好ましい。５０μｍ以下ではリードフレームの強度が弱くなる。これにより、縦、横寸法が１６０μｍ以下の極めて薄い小型な折り曲げ断面形状とすることができる。また、これによる曲げ塑性変形を従来より半減させることと、曲げの塑性変形率を低減させる複数のアップセット工程を経ることにより、クラック発生のない樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００３１】
また、本発明の構成においては、前記信号用リードが向かって延在する先の前記ダイパッドの辺の長さは、前記信号用リード配置の外側幅より大きくするのが好ましい。
【００３２】
この構成にした場合には、極めて薄い小型な折り曲げ断面形状部が形成されて、前記ダイパッドの２辺に前記信号用リードを配置できることから、前記ダイパッドの半導体素子搭載部の辺の長さを最大に設けられることにより、より大きな半導体素子を搭載することができる。
【００３３】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の好ましい構成においては、前記信号用リードは、前記ダイパッドの第１辺に向かって延在する第１、第２の信号用リードと、前記ダイパッドの対向する第２辺に向かって延在する第３、第４の信号用リードとを有し、前記ダイパッドは、前記信号用リードのいずれか一本と吊りリードを兼ね一体化して支持されている。
【００３４】
この構成にした場合には、前記ダイパッドを支持するための吊りリードが前記信号用リードの第１から第４のいずれか一本と兼ね一体化されていることにより、前記ダイパッドを吊るだけの特別なリードを有せず、第１〜第４の外部接続用端子を備える樹脂封止型半導体装置を得ることができる。特に、端子数が３から６端子の樹脂封止型半導体装置に適用した場合、極めて薄い小型な樹脂封止型半導体装置とするのに特に効果的である。
【００３５】
また、本発明の構成においては、前記アップセットされた信号用リード下面側の高さの半分以下の平均粒径を有するフィラーを含有するのが好ましい。
【００３６】
この構成にした場合には、アップセットされた前記信号用リードの下面部と、前記ダイパッドの端から前記封止体外形までの間隔に、封止樹脂が十分回り込み十分な密着性と成形強度が確保され、樹脂封止型半導体装置の耐湿性が向上して、極めて薄い小型なフレーム構造に特に効果的である。
【００３７】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、ワイヤボンディング接続される信号用リード部と外部接続用端子部との間を折り曲げる工程と、前記信号用リード部と前記外部接続用端子部の間に垂直形状部を形成する工程と、前記信号用リードの上面部と前記外部接続用端子の下面部をつぶす工程とからなるアップセット工程を含むリードフレームを用意する工程と、前記リードフレーム上に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子と前記信号用リードとを互いにワイヤボンドで電気的に接続する工程と、封止樹脂を用いて前記半導体素子と前記ダイパッドと前記接着剤と前記ボンディングワイヤと前記信号用リードとを封止する工程と、前記リードフレーム本体から樹脂封止型半導体装置を分離する工程とを備えている。
【００３８】
この構成にした場合には、不要なアップセット折り曲げ斜面形状の長さと折り曲げ外周円弧部の長さを削除して、アップセット高さを低くした、極めて薄い小型な封止型半導体装置を低コストに製造することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、本実施例のリードフレームについて図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の製造に用いられるリードフレームの単位フレーム平面図である。まず、樹脂封止型半導体装置の製造に用いられるリードフレーム１の単位フレームの構成について説明する。
【００４０】
図１に示すように、リードフレーム１は、例えば鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）系合金からなる厚さが５０μｍから８０μｍの板状に、半導体チップ４を搭載しようとする領域に設けられたリードフレーム開口部２へ、リードフレーム開口部２内に配置された半導体素子４を支持するための略四辺形をしたダイパッド３が形成され、搭載しようとする半導体素子４の外形サイズよりも僅かに大きい外形サイズに形成されている。ダイパッド３の外周２辺には、リードフレーム開口部２の縁第１辺からダイパッド３の第１辺に向かって延びる第１、第２の信号用リード１１，１２と、リードフレーム開口部２の縁第１辺に対向する第２辺からダイパッド３の対向する第２辺に向かって延びる第３、第４の信号用リード１３，１４とをプレスして形成されている。信号用リードの第１から第４のいずれか一本はダイパッド３を支持するために吊りリードを兼ね、一体化されている。この実施例では、信号用リード１１がダイパッド３を支持するために吊りリードを兼ねている。
【００４１】
次に、図２に本発明の実施例であるリードフレーム１の周辺部からアップセットされた拡大詳細断面形状を示す。外部接続用端子１０の平坦下面部２１から信号用リードの接続用平坦上面部１５までのアップセット折り曲げ高さ（縦寸法）と、折り曲げ断面部の垂直形状部１７ａから信号用リード先端部５６までの前記アップセットされた信号用リード長さ（横寸法）とが、リードフレーム１の２倍の板厚寸法以内に収められている。
即ち、リードフレーム１の板厚寸法をＴとすると、その２倍の２Ｔの縦・横の中に、アップセットされた信号用リード１２，１３，１４と、アップセット折り曲げ部１７ａ、１７ｂが形成される。例えば、厚さが８０μｍとすると、縦・横１６０μｍ以内に収められている。
【００４２】
本発明の特徴である構成について、図３に示す折り曲げ断面形状を形成する工程図の一例をもとに説明する。図３（ａ）は、上部に折り曲げ形成上金型３０、下部に折り曲げ形成下金型３１、中央にリードフレーム１が配置された図を示す。図３（ｂ）は、折り曲げ形成上金型３０、折り曲げ形成下金型３１が塑性変形率緩和する概略の折り曲げ形状を形成するプレスした形態を示す。図３（ｃ）は、折り曲げ垂直形状１７ａ、１７ｂを形成するための折り曲げ形成上金型３０ａ、折り曲げ形成下金型３１ａがプレスした形態を示す。図３（ｄ）は信号用リードの上面部１５と外部接続用端子下面部２１をつぶすための折り曲げ形成上金型３０ｂ、折り曲げ形成下金型３１ｂがプレスした形態を示す。
【００４３】
図３（ｂ）の工程は、信号用リード折り曲げ部塑性変形率緩和するための工程として、また、垂直形状１７ａ、１７ｂの形成準備のアップセット工程として設定している。この工程は、信号用リード接続用上面部１５と信号用リード接続用平坦裏面部２０をクランプし、信号用リード１１〜１４の平面位置を保持できるクランプ力でアップセットされ、信号用リード１１〜１４と外部接続用端子１０の間で引き伸ばされる。初回曲げ時は、金型３０、３１の角部４０とリードフレーム１表面とのすべりを生じさせないと、リード折れ、リード破断になるおそれがある。リードフレーム１厚みが例えば従来の１５０μｍでは、０に近い１０μｍ以下のＲ部で折り曲げると、外側表面の円弧形状部１６においてクラック発生を伴い、垂直形状１７ａ、１７ｂの形成ができない。そのためリードフレーム１の急激な曲げを避け、型３０、３１の角部４０とリードフレーム１表面とのすべりをもちながら、信号用リード１１〜１４の外側表面の円弧形状部１６の塑性変形率を抑えた曲げを経て概略の折り曲げ形状が形成される。折り曲げ内側表面の円弧形状部１８を形成させる上金型３０と下金型３１の角部４０は大きいＲ部（曲率半径５０〜１００μ）にしている。
【００４４】
図３（ｃ）の工程は、垂直形状部１７ａ、１７ｂ形成の工程として設定している。垂直形状部１７ａ、１７ｂ形成時は、折り曲げ内側表面の円弧形状部１８を形成させる上金型３０ａと下金型３１ａの角部４１は０に近いＲ部で折り曲げられる。この実施例では曲率半径Ｒは１０μｍ以下である。これは、図３（ｂ）の塑性変形率を抑えた曲げ工程を経ることと、５０μｍから８０μｍの厚さのリードフレームを用いることと、リードフレーム厚みの２Ｔの縦横寸法内形状であることにより、折り曲げ内側表面の円弧形状部１８の曲率半径が１０μｍ以下にして、リード破断、クラック発生を伴うことなく、垂直形状部１７の形成が可能となる。垂直形状部１７ａ、１７ｂの角度は外部接続用端子１０の上下面１９、２１に対して８５°〜９０°を含む。垂直形状部１７の厚みは、信号用リード１１〜１４と外部接続用端子１０の間で、垂直形成時更に引き伸ばされ、この実施例では、リードフレーム１より２０〜５０％薄く形成される。
【００４５】
図３（ｄ）の工程は、アップセットされた信号用リードの上面部１５と外部接続用端子下面部２１をつぶす工程として設定している。アップセットされた信号用リード１１〜１４の外側表面の円弧形状部１６と、外部接続用端子１０の外側表面の円弧形状部１６を含む上面部１５と下面部２１を、上金型３０ｂと下金型３１ｂによりつぶして平坦部長さを拡大する。
【００４６】
リードフレーム１厚さＴのつぶし量は、前記リードフレーム１厚さＴの１０％から５０％が好ましい。５０％を越えるつぶし量は、前記平坦部長さ増加が少なく前記信号用リードの強度を損なうおそれがあり、リードフレーム１厚さＴの１０％のつぶし量で信号用リードの平坦上面部長さＬ１がリードフレーム１厚さＴの約５０％増加し、リードフレーム１厚さＴの５０％のつぶし量で約８５％増加する効果があるからである。
【００４７】
垂直形状部１７の厚みＴａと信号用リード１１〜１４の厚みＴｂと外部接続用端子１０の厚みＴｃは、Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃが好ましい。Ｔａ、ＴｂがＴｃより小さい程、信号用リード接続用平坦部裏面２０側と、垂直形状部１７ａと１７ｂ両側の封止樹脂体積増加による成形強度、リード抜け防止効果があるからである。垂直形状部１７の厚みＴａは、信号用リード１１〜１４の平面位置を保持できるクランプ力でアップセットするため、リードフレーム厚みの約５０％まで引き伸ばすことができる。信号用リード１１〜１４の厚みＴｂは、信号用リード１１〜１４のつぶし面積が少ないため、外部接続用端子１０より多くつぶすことができる。実施例では、リードフレーム１厚さを８０μｍとするとＴａ、Ｔｂ、Ｔｃの厚みはそれぞれ約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍであった。
【００４８】
前記図３の（ｃ）、（ｄ）工程は、１工程で同時に行うことも、それぞれを複数工程で行うことも可能である。
【００４９】
このようにして、図２に示すように、アップセットされた複数の信号用リード１１〜１４の折り曲げ断面形状が、折り曲げ部外側と内側表面の円弧形状部１６ａ、１６ｂ、１８と、垂直形状部１７ａ、１７ｂが形成され、リード曲げ部塑性変形率緩和工程の設定と、厚さ５０μｍから８０μｍのリードフレームを用いるにより、外側表面の円弧形状部１６ａの塑性変形が従来より半減して、折り曲げ部クラック発生を防止できると共に、折り曲げ断面形状がリードフレームの２倍の板厚寸法以内に収めることができる。
【００５０】
また、内側表面の円弧形状部１８の曲率半径を小さくして、前記信号用リードの接続用平坦部の直下に前記垂直形状部が形成され、図１３に示す従来形態をした構造のキャピラリからの荷重分力Ｆ１に比べ、図４に示すように、この直下部を支点にしたキャピラリからの荷重分力Ｆ２がはるかに小さくなり、前記垂直形状部すぐ上でのワイヤボンディング接続が可能となり、特別な下方からの受け部を不要にして小スペースでの、接続時のワイヤボンディング荷重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られ、信頼性を高められるリードフレームとすることができる。
【００５１】
また、前述した図３（ｄ）の工程により、図５に示すように、アップセットされた信号用リードの平坦上面部１５長さＬ１は、平坦裏面部２０長さＬ２より長く、外部接続用端子平坦下面部２１長さＬ３は、平坦上面部１９長さＬ４より長くつぶす長さにしている。
【００５２】
外部接続用端子下面部をつぶして長さを延長させると、外部接続用端子のなだらかな外側円弧形状部が削除され、外部接続用端子下面部から前記垂直形状部への立上りが急な凸形の境界部形状となる。これにより、外部接続用端子下面部と封止樹脂の境界部が明瞭になり、前記なだらかな外側円弧形状部に発生する不規則な樹脂バリ発生を抑制したリードフレームとすることができる。
【００５３】
また、垂直形状部１７ａ、１７ｂと円弧形状部１６ａ、１６ｂ、１８を含む前記折り曲げ形状を形成し、アップセットされた信号用リードの平坦上面部１５長さＬ１を形成する時に、図３（ｄ）のプレス加工によって同時に展延され、図５に示す前記平坦上面部１５長さＬ１が、ダイパッド３方向へ大きくなることにより、ダイパッド３とアップセットされた信号用リード１１〜１４との間隔を狭くすることができる。これは、ダイパッド３両側に信号用リード１１、１２と１３、１４を配置している樹脂パッケージにおいては、信号用リード上面部平坦長さＬ１増加分と、外部接続用端子下面部平坦長さＬ３増加分の、両側を合せて増加個所４倍のより小型にする効果がある。
【００５４】
次に、図６（ａ）平面図に示す、信号用リード１１〜１４が向かって延在する先のダイパッド３の辺の長さＬ５は、信号用リード配置１１、１２または、１３、１４の外側幅Ｌ６より大きく形成されている。これは、図１５に示す、ダイパッド３の樹脂パッケージＹ方向へ信号用リード１１〜１４を配置していた従来の方法に比べ、長さの短い本実施例の前記信号用リードを樹脂パッケージＸ方向へ配置できることにより、図６（ａ）に示すダイパッド３の大きさを大きくすることができる。これにより、小型で、外部基板実装への実装効率（チップ面積／パッケージ占有面積）を上げるリードフレームにすることができる。また、図６（ａ）に示す、吊りリード２２を兼ね一体化の信号用リード１１により、吊りリードのみの部材を省略でき、小型の樹脂封止型半導体装置ができる。
【００５５】
次に、図７は本発明の実施例である上記樹脂封止型半導体装置の製造に用いられる短尺リードフレームの例を示す平面図である。図１に示す、リードフレーム開口部２に形成され、中央部をアップセットされた第１〜第４信号用リード１１〜１４とダイパッド３で構成されるリードフレーム１の単位フレーム２３は、図７に示すように、樹脂封止型半導体装置製造工程の搬送方向に対して直角方向に、１２から１６個連設されている。また、リードフレーム１にはリードフレーム１の搬送及び位置決めをするための位置決め穴２５が所定の間隔で形成されている。また、樹脂封止型半導体装置製造工程の搬送方向へ６４単位に、直角方向へ１２から１６単位に連設した短尺リードフレームとする構成にしている。
【００５６】
これは、アップセットされた信号用リードの平坦長さと折り曲げ高さと（断面縦横寸法）をリードフレームの２倍の板厚寸法内にして、特別な下方からのワイヤボンディング振動受け部を不要にして小スペースでの小型な単位フレームに構成できたことから、１２から１６個の密度高く連設したリードフレームとすることができる。
【００５７】
これにより、リードフレーム単位面積当りの有効な単位フレーム数が従来の２〜４単位から１２から１６単位へ３倍〜４倍へ増加し、リードフレーム１の材料費を１／３〜１／４へ下げ、低コストとしての樹脂封止型半導体装置を提供することができる。
【００５８】
次に、前述のように構成したリードフレームを用いて、本発明の実施例の樹脂封止型半導体装置とその製造方法について説明する。
【００５９】
図６（ａ）、（ｂ）に示す、半導体素子４は、例えば単結晶珪素からなる半導体基板及びこの半導体基板上に形成された配線層を主体とする構成になっており、その平面形状は方形状で形成されている。半導体素子４には、回路システムが搭載されている。この回路システムは半導体基板の主面に形成された半導体素子及び配線層に形成された配線によって構成されている。半導体素子４の回路形成面には、半導体素子４の外周囲の各辺に沿って３〜４個の電極が形成されている。この３〜４個の電極の各々は半導体素子４の配線層のうちの最上位層の配線層に形成され、回路システムを構成する半導体素子に配線を介して電気的に接続されている。３〜４個の電極は例えばアルミニウム膜又はアルミニウム合金膜で形成されている。
【００６０】
リードフレーム１のダイパッド３に、半導体チップ４搭載用の接着剤７がディスペンサ等により供給される。半導体素子４が、例えばコレットにより一面側を真空吸着されることにより保持され、半導体素子４を保持した状態で前記コレットは所定の位置まで移動され、半導体素子４をリードフレーム１のダイパッド３に供給されることにより、前記ディスペンサ等によりダイパッド３に供給された接着剤７がダイパッド３上に押し広げられる。そして接着剤７が加熱により硬化されて半導体チップ４はダイパッド３上に接着固定され搭載される。ダイパッド３は搭載しようとする半導体素子４の外形サイズよりも僅かに大きいサイズで領域を確保した外形サイズで形成されていることから、接着剤供給量の確認が容易となり、素子搭載品質が向上できる。
【００６１】
第１〜第４信号用リード１１〜１４の各々は、半導体素子４の回路形成面に形成された３〜４個の電極の各々に導電性のボンディングワイヤ５を介して電気的に接続される。ボンディングワイヤ５としては、例えば金（Ａｕ）ワイヤを用いている。また、ボンディングワイヤ５の接続方法としては、例えば熱圧着に超音波振動を併用したボンディング法を用いている。具体的には、まず、半導体素子４の電極にボンディングワイヤ５の一端測をボンディングツールで熱圧着して接続し、次に、信号用リード１１〜１４のインナー部の先端部分にボンディングワイヤ５の他端側をボンディングツールであるキャピラリ５２で熱圧着して接続する。このボンディングワイヤ５の接続は超音波振動を与えながら行う。特別な下方からの振動受け部５１を不要にして、垂直形状部１７直上でのワイヤボンディング接続が可能となり、接続時のワイヤボンディング加重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られている。また、半導体チップ４の回路形成面に形成された３〜４個の電極の各々から前記第１〜第４信号用リードまでは、長さが短く、高さが低いワイヤループ形状を形成される。
【００６２】
その後、半導体素子４、ダイパッド３、信号用リード１１〜１４のインナー部及びボンディングワイヤ５を絶縁性の樹脂からなる封止体６で封止する。第１〜第４の４本の信号用リード１１〜１４の一方の端部は、封止体４の下面に一部表面を露出し、外部接続用端子１０を形成している。
【００６３】
封止体６の平面形状は方形状で形成されている。封止体６は、低応力化を図る目的として、例えばフェノール系硬化剤、シリコンゴム及びフィラー等が添加されたビフェニール系の絶縁性樹脂で形成されている。この種の封止方法である大量生産に好適なトランスファーモールディング法は、ポット、ランナー、流入ゲート、及びキャビティ等を備えた成形金型を使用し、ポットからランナー及び流入ゲートを通じてキャビティ内に絶縁性樹脂を加圧注入して封止体６を形成する方法である。
【００６４】
図８に示すように、モールディング成形金型３２の上型と下型とで形成されるキャビティ内に前記半導体チップ４、ボンディングワイヤ５、信号用リード１１〜１４のインナー部等が配置されるように、上型と下型との間に短尺リードフレームを配置し、その後、上型と下型とで短尺リードフレームをクランプする。次に、モールディング成形金型３２のポット３３に樹脂タブレットを投入し、その後、樹脂タブレットをトランスファーモールド装置のプランジャで加圧し、キャビティ内に樹脂を供給して封止体６を形成する。半導体素子４、ボンディングワイヤ５、信号用リード１１〜１４のインナー部等が封止体６で封止される。その後成形金型３２から短尺リードフレームを取り出す。
【００６５】
前記封止樹脂の中に、ボンディングワイヤ５を介して電気的に接続される信号用リードの接続用平坦部裏面２０側の封止樹脂の高さＬ７の半分以下の平均粒径を有するフィラーを含有することより、信号用リードの接続用平坦部裏面２０側に、封止樹脂が十分回り込み、十分な成形強度を確保することができ、樹脂封止型半導体装置高さを低くできる効果がある。また、ダイパッド３の端から封止体６外形までの間隔にも封止樹脂が十分回り込み、十分な成形強度を確保することができ、樹脂パッケージＹ方向の寸法を小さく抑えることができる。更に、信号用リード１１〜１４と封止体６との密着性が高くなり、樹脂封止型半導体装置の耐湿性が向上する。極めて薄い小型なフレーム構造には特に効果的である。
【００６６】
本実施例から極めて小型のフレーム構造とすることができることによって、前述した６４単位に連設した短尺リードフレームとすることにより、トランスファーモールド装置の最大能力を活用することができる。図１６に示す従来の方法は、少ない半導体個数しかモールディング形成できなかったものから、図８に示すように、トランスファーモールド装置へ前記短尺リードフレームを２枚同時に配置して、樹脂封止型半導体装置の個数にして１６×６４×２＝２０４８個へと一括的に形成遂行し、安価に製造することができる。
【００６７】
次に、封止体６の外部に位置するランナーを除去し、その後短尺リードフレームに半田メッキ処理を施す。その後短尺リードフレームから信号用リード部を切断することにより、樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００６８】
本実施例の樹脂封止型半導体装置小型化への具体的な実施例を説明すると、厚さが８０μｍのリードフレームを用い、封止樹脂に含有するフィラー粒径を最大４０μｍ、その平均粒径約３０μｍ、ワイヤループを覆い隠すための封止樹脂厚み４０μｍ、ワイヤループ高さ９０μｍ、半導体素子の厚み１００μｍ、接着剤厚み１０μｍ、ダイパッドの厚み７０μｍ、ダイパッド下封止樹脂の厚み７０μｍの合計として、厚さ０．３８ｍｍにして極めて小型の樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００６９】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、下記のような種々の効果を実現できる。
【００７０】
第１に、極めて薄い小型の樹脂封止型半導体装置を提供することができる。即ち、厚さ５０μｍから８０μｍ以下のリードフレームを用い、アップセットされた信号用リードの長さと折り曲げ高さと（断面縦横寸法）をリードフレームの２倍の板厚寸法内にして、前記垂直部形成と、折り曲げ外周円弧部削減により、ワイヤボンド接続領域部としての前記信号用リード平坦寸法維持と、封止体を形成するための平坦部長さ維持と、外部接続用端子下面部の外部基板実装のための平坦長さ維持とをして、その他の不要な長さを排除することができるからである。パッケージ厚さ０．３８ｍｍは、ワイヤループを覆い隠すための封止樹脂厚み４０μｍ、ワイヤループ高さ９０μｍ、半導体素子の厚み１００μｍ、接着剤厚み１０μｍ、ダイパッドの厚み７０μｍ、ダイパッド下封止樹脂の厚み７０μｍとして、ダイパッドの辺から封止体外形までの長さ２００μｍは、ダイパッドと信号用リードの間隔８０μｍ、信号用リード裏面部長さ１００μｍ、垂直形状部厚み５０μｍ、垂直形状部と封止体外形の間隔７０μｍとした厚さなので、極めて薄い０．４ｍｍ以下の小型な樹脂封止型半導体装置を実現するのに特に効果的である。
【００７１】
第２に、（１）折り曲げ部のクラック、（２）ボンダビリティの低下、（３）封止樹脂境界部の樹脂バリの課題を解決した信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を提供することができる。
【００７２】
即ち、（１）リードフレーム５０μｍから８０μｍの厚さは曲げ塑性変形を従来より半減させ、曲げの塑性変形率を低減させる複数のアップセット工程を経ることにより、クラック発生を防止することができる。（２）前記垂直形状部すぐ上でのワイヤボンディング接続が可能となり、特別な下方からの受け部を不要にして小スペースでの、接続時のワイヤボンディング加重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られる。（３）外部接続用端子下面部をつぶして長さを延長することにより、外部接続用端子のなだらかな外側円弧形状部が削除され、外部接続用端子下面部から前記垂直形状部への立上りが急な凸形の境界部形状となる。これにより、外部接続用端子下面部と封止樹脂の境界部が明瞭になり、前記なだらかな外側円弧形状部に発生する不規則な樹脂バリ発生を抑制することができる。
【００７３】
第３に、低コストとしての樹脂封止型半導体装置を提供することができる。即ち、アップセットの縦横寸法をリードフレームの２倍の板厚寸法内にして極めて小型な単位フレームに形成することにより、リードフレームの列数を密度高くして、取り個数を多くすることができ、モールド工程では一括的に形成遂行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるリードフレームの一例の単位フレーム平面図である。
【図２】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例の概略構成を示した断面図と説明するための拡大詳細断面図である。
【図３】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例の製造方法を説明するための金型断面図である。
【図４】本発明の実施例であるリードフレームの一例のワイヤボンディング工程での作用を説明するための拡大詳細断面図である。
【図５】本発明の実施例であるリードフレームの一例の折り曲げ形状を示した図であり、各部長さを説明するための拡大詳細断面図である。
【図６】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例の平面図（ａ）と拡大詳細断面図（ｂ）である。
【図７】本発明の実施例であるリードフレームの一例の単位フレームが１６×６４単位の短尺リードフレーム平面図である。
【図８】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例のモールディング製造方法を説明するための平面図である。
【図９】従来の樹脂封止型半導体装置の一例の概略構成を示した断面図である。
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置のリードフレームを小型化する課題を説明するための拡大詳細断面図である。
【図１１】従来の樹脂封止型半導体装置の折り曲げ工程での課題を説明するための拡大詳細断面図である。
【図１２】リードフレーム折り曲げ形状を小型化する課題を説明するための断面図である。
【図１３】従来の樹脂封止型半導体装置のワイヤボンディング工程での課題を説明するための拡大詳細断面図である。
【図１４】従来の樹脂封止型半導体装置の樹脂バリ課題を説明するための図であり、（ａ）は発生個所の拡大詳細断面図、（ｂ）は関連する従来例の拡大詳細断面図である。
【図１５】従来の樹脂封止型半導体装置の一例のリードフレームの単位フレームを示した平面図である。
【図１６】従来の樹脂封止型半導体装置のモールディング製造方法を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１・・・リードフレーム
２・・・リードフレーム開口部
３・・・ダイパッド
４・・・半導体素子
５・・・ボンディングワイヤ
６・・・封止体
７・・・接着剤
１０・・・外部接続用端子
１１・・・第１の信号用リード
１２・・・第２の信号用リード
１３・・・第３の信号用リード
１４・・・第４の信号用リード
１５・・・信号用リードの接続用平坦上面部
１６ａ、１６ｂ・・・外側表面の円弧形状部
１７ａ、１７ｂ・・・折り曲げ断面部の垂直形状部
１８・・・内側表面の円弧形状部
１９・・・外部接続用端子の平坦上面部
２０・・・信号用リードの接続用平坦裏面部
２１・・・外部接続用端子の平坦下面部
２２・・・ダイパッドを支持するための吊りリード
２３・・・リードフレームの単位フレーム
２５・・・リードフレーム搬送及び位置決め穴
３０、３０ａ、３０ｂ・・・折り曲げ形成上金型
３１、３１ａ、３１ｂ・・・折り曲げ形成下金型
３２・・・モールディング成型金型
３３・・・ポット
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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