(57)【要約】【課題】ダイパッド上にペーストを介して固定された半導体素子が通電に伴う熱応力を繰返して受けても剥離が生じない半導体装置用リードフレームとその製造方法を提供する事。【解決手段】本発明のリードフレームはダイパッド１ａに貫通孔２と該貫通孔２内部に狭窄部２ｂが形成されているので、半導体素子３をダイパッド１ａにペースト４を介して固定する際に該ペースト４が狭窄部２ｂを越えた貫通孔２内部へまで延在した状態で固定出来るので、狭窄部２ｂがペースト４をくわえ込んで固定し半導体素子３への通電が繰り返されてダイパッド１ａとペースト４との界面に繰り返して熱応力が掛ってもペースト４がダイパッド１ａから剥離することを防止して、しいては半導体素子３とダイパッド１ａとの接着を良好に保つことができる。【選択図】図２
2007116000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドとインナーリードとを含む半導体装置用リードフレームであって、
前記ダイパッドに該ダイパッドの第一主面と第二主面との間を貫く貫通孔を有し、
前記貫通孔内の前記第一主面側と前記第二主面側との間に狭窄部が形成された事を特徴とする半導体装置用リードフレーム。
【請求項２】
前記貫通孔の片側の開口と反対側の開口との大きさが異なる事を特徴とする請求項１に記載の半導体装置用リードフレーム。
【請求項３】
ダイパッドとインナーリードとを含む半導体装置用リードフレームの製造方法であって、
前記ダイパッドに貫通孔を開ける手段により貫通孔を開ける工程と、
前記ダイパッドの少なくとも一つの主面の前記貫通孔を含む押圧面を押圧手段により押圧することで該ダイパッドを塑性変形させて前記貫通孔内に狭窄部を形成する工程とを含む事を特徴とする半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項４】
前記押圧面は、前記貫通孔と同心で且つ該貫通孔よりも大きな径である事を特徴とする請求項３に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項５】
前記押圧手段は、前記押圧面に合致する先端面を有するパンチをストロークさせる事を特徴とする請求項３および４に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイパッドに半導体素子が実装されるリードフレームに係り、半導体素子とダイパッドとを固定するペーストの剥離を防ぎ半導体装置の信頼性を向上さることができる半導体装置用リードフレームとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置で、熱的ストレスに対する配慮からペーストを用いてリードフレームのダイパッドに半導体素子を接着するものがあるが、鉛はんだ等を用いたロー付けに対して接着力が劣る欠点を有していた。その接着力を向上させる従来の、半導体装置用リードフレームとしては、ダイパッドの接着面に複数の凹凸を形成して、ダイパッドとペーストとの接着面積を増加させて半導体素子とダイパッドとの接着力を向上させるものが有った（例えば、特許文献１参照）。図４は従来のリードフレームを用いた半導体装置の概略図である。図４において、１０１はリードフレーム、１０１ａはダイパッドの凸部、１０１ｂはダイパッドの凹部、１０１ｃはリード端子、１０２は半導体素子、１０３はペースト、１０４はワイヤー、１０５は封止樹脂を各々示しており、半導体素子１０２直下のダイパッドであるリードフレーム１０１の半導体素子１０２側主面に形成されたダイパッドの凸部１０１ａとダイパッドの凹部１０１ｂとによって、半導体素子１０２直下のダイパッドであるリードフレーム１０１の表面積を拡大させることによって該リードフレーム１０１とペースト１０３との接着力が向上して、しいては半導体素子１０２とリードフレーム１０１のダイパッドとの接続を確実なものとしていた。
【特許文献１】特開平２−１０５４４９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、前記従来の構成では、半導体素子１０２に通電して半導体装置を動作させることを繰り返していくうちに通電時の電気的損失が半導体素子１０２より熱として発せられ、半導体装置全体として温度の上昇と降下を繰り返すこととなるが、この際の温度変化に伴う膨張と収縮との繰り返しによる熱応力は、一般に金属であるために膨張係数が大きいリードフレームと該リードフレームに接する非金属部との界面に集中する。従って、半導体装置として完成した際には、ペースト１０３とリードフレーム１０１とは良好な接続状態であっても、通電を繰り返されて熱応力を繰り返して受けていくとペースト１０３とリードフレーム１０１との間で剥離が進行して行き、半導体装置のパッケージとして熱抵抗の増大や最悪の場合は電気特性の劣化や破壊に繋がる様な信頼性に関わる課題をいぜんとして抱えていた。本発明は、前記従来の課題を解決するもので、半導体装置として通電されて動作を繰り返しても半導体素子とダイパッドとの接続を良好に保ち、信頼性を損なうことの無い半導体装置を得る事が可能な半導体装置用リードフレームとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ダイパッドとインナーリードとを含む半導体装置用リードフレームであって、ダイパッドに該ダイパッドの第一主面と第二主面との間を貫く貫通孔を有し、貫通孔内の第一主面側と第二主面側との間に狭窄部が形成された半導体装置用リードフレームであればよい。ダイパッドとインナーリードとを含む半導体装置用リードフレームの製造方法であって、ダイパッドに貫通孔を開ける手段により貫通孔を設ける工程と、ダイパッドの少なくとも一つの主面の貫通孔を含む押圧面を押圧手段により押圧することで該ダイパッドを塑性変形させて貫通孔内に狭窄部を形成する工程とを含めばよい。より詳しくは、押圧面は、貫通孔と同心で且つ該貫通孔よりも大きな径とすればよい。本構成によって、ペーストを介してダイパッドと半導体素子とを接着する際に、ペーストが貫通孔内部の狭窄部を越えたダイパッドの第二主面側まで延在しているので該狭窄部がペーストをくわえ込んで固定する作用を有し半導体素子への通電が繰り返されてダイパッドとペーストとの界面に繰り返して熱応力が掛ってもペーストがダイパッドから剥離することを防止して、しいては半導体素子とダイパッドとの接着を良好に保つことができるので半導体パッケージとしての熱抵抗の増大や信頼性を損なうことの無い半導体装置用リードフレームとその製造方法とすることが出来る。
【発明の効果】
【０００５】
以上のように、本発明の半導体装置用リードフレームとその製造方法を採用すれば、半導体素子への通電が繰り返されてダイパッドとペーストとの界面に繰り返して熱応力が掛ってもペーストがダイパッドから剥離することを防止して、熱抵抗の増大や信頼性を損なうことの無いものとすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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。図１において、（ａ）は本発明の半導体装置用リードフレームの上面図で、（ｂ）は該リードフレームのＡ−Ａ線に沿った断面を拡大した図である。図２において、（ａ）は本発明の半導体装置用リードフレームを用いた半導体装置の一実施例を示す断面図で、（ｂ）は（ａ）図の局所断面の拡大図である。図１および図２において、１はリードフレーム、１ａはダイパッド、１ｂはインナーリード、２は貫通孔、２ａは圧痕、２ｂは狭窄部、３は半導体素子、４はペースト、５は封止樹脂、６はワイヤーを各々示している。
【０００７】
図１（ａ）は、リードフレーム１を上面視した状態で、ダイパッド１ａとインナーリード１ｂとが離間して配設されており、ダイパッド１ａには貫通孔２が設けられている。図１（ｂ）は、図１（ａ）の貫通孔２を含むＡ−Ａ線に沿ったダイパッド１ａの断面を拡大視した図で、ダイパッド１ａの第一主面と第二主面との間を貫通する貫通孔２が設けられ、第一主面から所定の深さに沈み込んだ位置の第一主面側に圧痕２ａを有する狭窄部２ｂが形成されたものである。また、貫通孔２はダイパッド１ａの第二主面側よりも第一主面側に大きく開口している。図２（ａ）は、本発明のリードフレームを用いた半導体装置の一実施例を示す断面図で、ダイパッド１ａの貫通孔２に位置する第一主面にペースト４を介して半導体素子３が固定されており、該半導体素子３とインナーリード１ｂとを繋ぐワイヤー６がワイヤーボンディングされ、ダイパッド１ａ、インナーリード１ｂ、半導体素子３、ペースト４、ワイヤー６とを内部に含んで封止樹脂５で樹脂封止されたものである。図２（ｂ）は、図２（ａ）の半導体素子３とペースト４とダイパッド１ａとの該半導体素子３直下とその周辺を抜粋して拡大した断面図で、ペースト４を介してダイパッド１ａと半導体素子３とが固定されているが、該ペースト４は半導体素子３直下とその周辺を含むダイパッド１ａの第一主面を覆ってさらに圧痕２ａと狭窄部２ｂを越えて該ダイパッド１ａの第二主面側へまでの貫通孔２内部へ延在している。
【０００８】
これによれば、ペースト４とダイパッド１ａとの接着力は該ペースト４と該ダイパッド１ａとの界面接着力のみに依らず、ペースト４が貫通孔２内部の狭窄部２ｂを越えたダイパッド１ａの第二主面側まで延在しているので該狭窄部２ｂがペースト４をくわえ込んで固定する作用を有し半導体素子３への通電が繰り返されてダイパッド１ａとペースト４との界面に繰り返して熱応力が掛ってもペースト４がダイパッド１ａから剥離することを防止して、しいては半導体素子３とダイパッド１ａとの接着を良好に保つことができるので半導体パッケージとしての熱抵抗の増大や信頼性を損なうことの無い半導体装置用リードフレームとすることが出来る。
【０００９】
ここで、半導体素子３は貫通孔２と略同心にダイパッド１ａに載置され、半導体素子３の側であるダイパッド１ａの第一主面への貫通孔２の開口は半導体素子３で塞がれている事が好ましい。また、半導体素子３を２ｍｍ角サイズ程度と想定した場合、貫通孔２はφ０．４ｍｍ程度、圧痕２ａの外周はφ０．６ｍｍ程度で、該圧痕２ａのダイパッド１ａ第一主面からの沈み込みは０．０２ｍｍ程度であることが好ましい。また、材質としては鉄や鉄を含む合金、銅や銅を含む合金等が使用でき、必要に応じてめっきを施しても良い。尚、本実施の形態では、各々一つのダイパッド１ａとインナーリード１ｂとを含み、一つの貫通孔２を有するものとしたが、それらの数は一つでも二つ以上の複数でも良く特に制限するものではない。
【００１０】
この様な半導体装置用リードフレームの製造方法は、図３を参考に出来る。図３において、１ａはダイパッド、２は貫通孔、２ａは圧痕、２ｂは狭窄部、７はパンチ、８はダイ、８ａは突起部、８ｂは突起部主面、ａは貫通孔径、ｂは圧痕径、ｂ´はパンチ先端面の径、ｃは狭窄部内径、ｄは塑性変形深さ、ｅは突起部高さを各々示している。図３（ａ）は、リードフレームの一部分と成るダイパッド１ａの断面を示すものである。図３（ｂ）は、図３（ａ）で示したダイパッド１ａにプレス加工を施して貫通孔径ａを有する貫通孔２を開けた状態の断面を示すものである。図３（ｃ）は、図３（ｂ）で示した中間生成物をダイ８にセットし、貫通孔２と同心で且つ貫通孔径ａよりも直径の大きなパンチ先端面の径ｂ´を有するパンチ７を所定の距離ストロークしてダイパッド１ａの押圧面を押圧して塑性変形させて、該ダイパッド１ａの第一主面からパンチ７のストロークに応じた所定の深さに沈み込んだ位置に圧痕２ａとそれに伴って形成される図３（ｂ）に示す貫通孔径ａよりも小径な狭窄部内径ｃの狭窄部２ｂを得た状態の断面を示すもので、図１（ｂ）で示した形状が完成する。
【００１１】
ここで、図３（ｄ）に示す様に、図３（ｂ）で示した中間生成物を該中間生成物が有する貫通孔２の貫通孔径ａと略同径で突起部高さｅの突起部８ａを有するダイ８に該突起部８ａに該中間生成物が有する貫通孔２を嵌合させてセットし、図３（ｃ）と同様の加工を施しても良い。これによれば、図３（ｂ）で示した中間生成物が有する貫通孔２の貫通孔径ａと略同径の突起部８ａが中間生成物の貫通孔２の第二主面側から突起部高さｅまで挿入されることと成るので、パンチ７をストロークしてダイパッド１ａの第一主面から押圧による塑性変形をさせる際に、該ダイパッド１ａの第二主面から突起部高さｅまでの層には塑性変形が及ばず、該ダイパッド１ａの板厚から突起部高さｅを差し引いた部分に相当する塑性変形深さｄのみに該ダイパッド１ａの第一主面より塑性変形を生じさせることが出来る。これによれば、突起部高さｅとパンチ７のストロークとパンチ先端面の径ｂ´とによってダイパッド１ａの第一主面から層内へ及ぶ塑性変形の量と位置を設定が可能で、ダイパッド１ａの第一主面に搭載される半導体素子３のサイズとそれに必要なペースト４の量とに適したダイパッド１ａの断面形状を得ることが出来るので、ペースト４が確実にダイパッド１ａの第一主面から圧痕２ａと狭窄部２ｂを経た貫通孔２内のダイパッド１ａ第二主面側まで達することが出来るので狭窄部２ｂがペースト４をくわえ込んで固定する作用を確実に得ることが可能な半導体装置用リードフレームの製造方法と出来る。
【００１２】
尚、本実施の形態ではダイパッド１ａの半導体素子３載置側の面を第一主面として説明したが、該第一主面と第二主面とを入れ替えた実施も可能である。この場合、ダイパッド１ａの半導体素子３載置側の反対面側に圧痕２ａを有する事となる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
リードフレームに半導体素子をペーストで固定する半導体装置に有用であり、特に高出力タイプの半導体装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のリードフレームの上面および断面図
【図２】本発明のリードフレームを用いた半導体装置の断面図
【図３】本発明のリードフレームの製造方法を示す断面図
【図４】従来のリードフレームとそれを用いた半導体装置の断面図
【符号の説明】
【００１５】
１、１０１  リードフレーム
１ａ  ダイパッド
１ｂ  インナーリード
２  貫通孔
２ａ  圧痕
２ｂ  狭窄部
３、１０２  半導体素子
４、１０３  ペースト
５、１０５  封止樹脂
６、１０４  ワイヤー
７  パンチ
８  ダイ
８ａ  突起部
８ｂ  突起部主面
ａ  貫通孔径
ｂ  圧痕径
ｂ´  パンチ先端面の径
ｃ  狭窄部内径
ｄ  塑性変形深さ
ｅ  突起部高さ
１０１ａ  ダイパッドの凸部
１０１ｂ  ダイパッドの凹部
１０１ｃ  リード端子
【図１】
2007116000.tif 000003
【図２】
2007116000.tif 000004
【図３】
2007116000.tif 000005
【図４】
2007116000.tif 000006