(57)【要約】【課題】パッケージとの密着性の向上を図ることができるリードフレームを製造する方法およびそのリードフレームの製造方法に用いられるプレス型を作製する方法を提供する。【解決手段】平坦面５２を有する母材５１が用意され、その母材５１の平坦面５２に不均一な形状を有する粒子が固着されることにより、不均一な形状の粒子からなる突起２８を有する上側プレス金型２７が作製される。そして、その上側プレス金型２７をリードフレームに打ちつけて、そのリードフレームに突起２８を食い込ませることによりディンプルを形成する。これにより、パッケージとの密着性に優れたリードフレームを得ることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームにディンプルを形成するためのプレス加工に用いられるプレス型を作製する方法であって、
平坦面を有する母材を用意する工程と、
電着または溶射により、不均一な形状を有する粒子を前記平坦面に固着させる工程とを含むことを特徴とする、プレス型の作製方法。
【請求項２】
不均一な形状を有する粒子が電着または溶射により突起状に固着されたプレス型に、リードフレームのディンプルを形成すべき領域を対向させる工程と、
前記プレス型を前記リードフレームに打ちつけて、前記粒子を前記リードフレームに食い込ませることにより、前記領域にディンプルを形成する工程とを含むことを特徴とする、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】
この発明は、樹脂封止型の半導体装置のためのリードフレームの製造方法およびこのリードフレームの製造方法に用いられるプレス型を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な樹脂封止型の半導体装置は、図７に示すように、半導体チップ９１を金属製のリードフレーム９２とともに樹脂製のパッケージ９３で封止した構造を有している。リードフレーム９２は、金属薄板を打ち抜くことにより形成され、半導体チップ９１を支持するダイパッド（アイランド）９４と、このダイパッド９４の周囲に設けられる複数のリード９５とを備えている。各リード９５は、パッケージ９３の側面を貫通しており、そのパッケージ９３に封止された部分が、半導体チップ９１の表面に形成された電極９６とボンディングワイヤ９７により接続されるインナーリード部をなし、パッケージ９３から露出した部分が、この半導体装置が実装される基板との接続のためのアウターリード部をなしている。
【０００３】
このような樹脂封止型の半導体装置では、リードフレーム９２（ダイパッド９４）とパッケージ９３との密着性が低いと、それらの熱膨張率差に起因するクラック（パッケージクラック）がパッケージ９３に発生する。そのため、ダイパッド９４の半導体チップ９１を搭載する面と反対側の裏面に多数のディンプル（凹部）を形成し、それらのディンプルにパッケージ９３を入り込ませることによって、ダイパッド９４とパッケージ９３との密着性の向上が図られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１６１８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディンプルは、たとえば、ダイパッド９４の裏面に薬液を供給して、その裏面をハーフエッチングすることにより形成することができる。この手法では、微細なディンプルを形成することができるので、ダイパッド９４とパッケージ９３との密着性を飛躍的に向上させることができる。しかしながら、製造工程数の増加により、生産性が低下し、リードフレームの製造コストが高くつくという問題がある。
【０００５】
そのため、ディンプルを形成する手法としては、多数の突起が形成されたプレス型を用いるプレス加工が広く採用されている。このプレス加工は、金属薄板を打ち抜くためのパンチング加工と同じラインで行うことができる。したがって、プレス加工を採用することにより、リードフレームの生産性の低下を回避して、リードフレームの製造コストの上昇を抑えることができる。
【０００６】
ところが、プレス加工で形成されるディンプルは、このディンプルにパッケージ９３の引っかかり（いわゆるアンカー効果）が弱く、ダイパッド９４とパッケージ９３との密着性を期待されるほどに向上させることはできなかった。
そこで、この発明の目的は、パッケージとの密着性の向上を図ることができるリードフレームを製造する方法およびそのリードフレームの製造方法に用いられるプレス型を作製する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、リードフレームにディンプルを形成するためのプレス加工に用いられるプレス型を作製する方法であって、平坦面を有する母材を用意する工程と、電着または溶射により、不均一な形状を有する粒子を前記平坦面に固着させる工程とを含むことを特徴とする、プレス型の製造方法である。
この方法によれば、平坦面を有する母材が用意され、その母材の平坦面に不均一な形状を有する粒子が固着される。これにより、不均一な形状の粒子からなる突起を有するプレス型を得ることができる。
【０００８】
そして、そのプレス型を用いて、請求項２に記載のような方法で、リードフレームにディンプルを形成することにより、パッケージとの密着性に優れたリードフレームを得ることができる。
すなわち、請求項２に記載の発明は、不均一な形状を有する粒子が電着または溶射により突起状に固着されたプレス型に、リードフレームのディンプルを形成すべき領域を対向させる工程と、前記プレス型を前記リードフレームに打ちつけて、前記粒子を前記リードフレームに食い込ませることにより、前記領域にディンプルを形成する工程とを含むことを特徴とする、リードフレームの製造方法である。
【０００９】
プレス型に突起状に固着された粒子は不均一な形状を有しているので、その粒子をリードフレームに食い込ませることにより形成されるディンプルの形状は不均一となる。そして、その不均一な形状のディンプルの中には、開口部周縁が内側に向けて張り出すことにより、開口部が窄まった形状のものが含まれる。このような形状のディンプルは、そのディンプルの内部に入り込んだ樹脂（パッケージ）が開口部周縁に引っかかる、いわゆるアンカー効果を発揮する。そのため、前記の方法により製造されるリードフレームは、パッケージとの密着性に優れている。したがって、そのリードフレームを樹脂封止型の半導体装置に用いることにより、リードフレームの材料とパッケージの材料との熱膨張率差に起因するパッケージクラックの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る製造方法により製造されるリードフレームの平面図である。
このリードフレーム１は、長い帯状の金属薄板（たとえば、銅薄板）を打ち抜いて形成され、その金属薄板の長手方向に延びる両端部をなす１対のレール１１の間に、複数の単位部分がリードフレーム１の長手方向に連設された構成を有している。
【００１１】
各単位部分は、１つのダイパッド１２と、このダイパッド１２の周囲に配置される複数のリード１３とを備えている。
ダイパッド１２は、平面視略矩形状に形成されている。このダイパッド１２は、各レール１１とこれらに対向する各辺とを連結する吊りリード１４により、両レール１１の間に支持されている。ダイパッド１２の裏面（半導体チップが搭載される面と反対側の面）には、後述するプレス加工により、不均一な形状を有する多数のディンプル１６（図４参照）が形成されている。
【００１２】
リード１３は、たとえば、リードフレーム１の長手方向におけるダイパッド１２の両側に４本ずつ設けられている。各側の４本のリード１３は、リードフレーム１の長手方向と直交する方向に等間隔で並べられ、それぞれリードフレーム１の長手方向に沿って直線状に延びている。また、４本のリード１３は、それらの長手方向の中間部を連結するタイバー１５によって、１対のレール１１の間に支持されている。
【００１３】
このリードフレーム１は、樹脂封止型の半導体装置に用いられる。樹脂封止型の半導体装置の製造工程では、まず、ダイパッド１２上に半導体チップが搭載（ダイボンディング）される。つづいて、その半導体チップの表面に形成されている電極と、各リード１３のダイパッド１２側の端部とが、金細線などのボンディングワイヤによって接続される。その後、樹脂製のパッケージが形成され、このパッケージによって、半導体チップおよびボンディングワイヤが封止される。パッケージは、半導体チップおよびボンディングワイヤとともにダイパッド１２を内部に収容し、リード１３および吊りリード１４が側面を貫通して、タイバー１５が外部に露出するように形成される。そして、そのパッケージの外部に露出する吊りリード１４およびタイバー１５が切除されることにより、１対のレール１１から分離した半導体装置が得られる。
【００１４】
図２は、リードフレーム１を製造するための装置の構成を図解的に示す図である。
このリードフレーム製造装置２は、たとえば、供給リール２１Ａから巻取リール２１Ｂへ向けて、リードフレーム１の基材となる金属薄板を送るための複数組のフィードローラ２２と、金属薄板を打ち抜いて、レール１１、ダイパッド１２、リード１３、吊りリード１４およびタイバー１５を形成するためのパンチング加工機（図示せず）と、ダイパッド１２の裏面にディンプル１６を形成するためのプレス加工機２３とを備えている。
【００１５】
金属薄板は、供給リール２１Ａに巻回されており、フィードローラ２２により送られて、巻取リール２１Ｂに巻き取られていく。この途中で、金属薄板は、パンチング加工機およびプレス加工機２３を順に通過し、パンチング加工機によるパンチング加工およびプレス加工機２３によるプレス加工を受ける。これにより、前述した構成のリードフレーム１が得られる。
【００１６】
プレス加工機２３は、リードフレーム１（金属薄板）の表面（半導体チップが搭載される面）に対向する下ブロック２４と、この下ブロック２４の上方に昇降可能に設けられ、リードフレーム１の裏面に対向する上ブロック２５とを備えている。
下ブロック２４には、下側プレス金型２６が配置されている。この下側プレス金型２６は、リードフレーム１の表面と接触する表面が平面に形成されている。
【００１７】
上ブロック２５には、プレス型としての上側プレス金型２７が配置されている。この上側プレス金型２７は、下側プレス金型２６と上下に対向しており、その下側プレス金型２６との対向面（リードフレーム１の裏面と対向する面）に、多数の突起２８が形成されている。この多数の突起２８は、リードフレーム１よりも硬質の材料からなり、不均一な形状を有している。
【００１８】
図３は、ディンプル１６を形成する工程を示す図である。また、図４は、ディンプル１６と上側プレス金型２７の突起２８との関係を説明するための図解的な断面図である。
ディンプル１６は、リードフレーム１がプレス加工機２３を通過する際に、そのリードフレーム１にプレス加工が施されることにより形成される。すなわち、リードフレーム１のダイパッド１２が下側プレス金型２６および上側プレス金型２７と対向すると、（ステップＳ１）、フィードローラ２２の駆動が停止される。つづいて、上ブロック２５が下降され、上側プレス金型２７がダイパッド１２の裏面に打ちつけられて（プレス）、ダイパッド１２が下側プレス金型２６と上側プレス金型２７との間に挟まれる（ステップＳ２）。これにより、上側プレス金型２７に設けられている多数の突起２８がダイパッド１２の裏面に食い込み、図４に示すように、それらの突起２８に対応する形状のディンプル１６がダイパッド１２の裏面に形成される。
【００１９】
多数の突起２８の形状が不均一であるため、こうして形成されるディンプル１６の形状も不均一となる。そして、その不均一な形状のディンプル１６の中には、開口部周縁が内側に向けて張り出すことにより、開口部が窄まった形状のものが含まれる。このような形状のディンプル１６は、そのディンプル１６の内部に入り込んだ樹脂（パッケージ）が開口部周縁に引っかかる、いわゆるアンカー効果を発揮する。そのため、リードフレーム１は、ダイパッド１２とパッケージとの密着性に優れている。したがって、このリードフレーム１を樹脂封止型の半導体装置に用いることにより、ダイパッド１２の材料である金属とパッケージの材料である樹脂との熱膨張率差に起因するパッケージクラックの発生を防止することができる。
【００２０】
図５は、上側プレス金型２７を作製する方法を説明するための図である。
上側プレス金型２７の作製に際しては、図５（ａ）に示すように、まず、プレス加工による変形を生じない硬度を有する金属材料からなる母材（台金）５１が用意される。そして、母材５１の一方面が研削されることにより、その一方面が平坦面５２とされる。
次いで、図５（ｂ）に示すように、母材５１の平坦面５２に、たとえば、Ｃｕ（銅）のめっきによるめっき層５３が形成される。
【００２１】
そして、めっき層５３に、ダイヤモンドまたは金属からなる多数の粒子５４が供給される。これにより、図５（ｃ）に示すように、めっき層５３に粒子５４が取り込まれて、そのめっき層５３から多数の粒子５４が突出した状態となる。なお、粒子５４としては、たとえば、粒径２０〜２４０μｍのものが用いられる。また、粒子５４の形状は、不均一である。
【００２２】
つづいて、図５（ｄ）に示すように、めっき層５３の表面に、たとえば、Ｎｉ（ニッケル）のめっきによる固着層５５が形成される。この固着層５５により、めっき層５３上に突出する各粒子５４の根元部分が保持される。その結果、各粒子５４は、母材５１の平坦面５２に対して固着される。
この後、粒子５４が固着された平坦面５２上が平面研削加工され、平坦面５２に固着されていない粒子５４やサイズの著しく異なる粒子５４が除去されることにより、図５（ｅ）に示すように、不均一な形状の粒子５４からなる突起２８を有する上側プレス金型２７が得られる。
【００２３】
図６は、上側プレス金型２７の他の作製方法を説明するための図である。
この上側プレス金型２７の作製方法では、図６（ａ）に示すように、まず、プレス加工による変形を生じない硬度を有する金属材料からなる母材（台金）６１が用意される。そして、母材５１の一方面が研削されることにより、その一方面が平坦面５２とされる。
次いで、図６（ｂ）に示すように、母材５１の平坦面５２にブラスト処理が施される。すなわち、母材５１の平坦面５２に母材５１よりも高硬度を有する粒子を衝突させることにより、その平坦面５２が粗化される。
【００２４】
その後、粗化された平坦面５２に、リードフレーム１よりも硬質な材料（たとえば、アルミナ）からなる粒子６３が溶射される。この溶射される粒子６３の形状は、不均一である。この溶射によって、図６（ｃ）に示すように、平坦面５２上に多数の粒子６３を含む粒子層６４が形成され、不均一な形状の粒子６３からなる突起２８を有する上側プレス金型２７が得られる。
【００２５】
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、リードフレーム１のダイパッド１２の裏面にディンプル１６が形成されるとしたが、ダイパッド１２の裏面に加えて、リード１３の裏面にディンプルが形成されてもよい。また、ダイパッド１２の表面および裏面の両面にディンプルが形成されてもよいし、リード１３の表面および裏面の両面にディンプルが形成されてもよい。
【００２６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る製造方法により製造されるリードフレームの平面図である。
【図２】リードフレームを製造するための装置の構成を図解的に示す図である。
【図３】ディンプルを形成する工程を示す図である。
【図４】ディンプルと上側プレス金型の突起との関係を説明するための図解的な断面図である。
【図５】上側プレス金型を作製する方法を説明するための図である。
【図６】上側プレス金型の他の作製方法を説明するための図である。
【図７】樹脂封止型の半導体装置の構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      リードフレーム
１２    ダイパッド（領域）
１６    ディンプル
５１    母材
５２    平坦面
５４    粒子
６３    粒子
【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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