(57)【要約】【課題】リードフレームの片面を封止する場合においても、組立工程中の確実な保持と組立工程後の容易な分離とを両立した半導体装置を実現できるようにする。【解決手段】半導体装置は、リードフレーム１０１と、リードフレーム１０１の上に保持された半導体素子１０３と、リードフレーム１０１の上に半導体素子１０３を囲むように形成され、リードフレーム１０１の側面を覆い且つリードフレーム１０１の下面を露出する枠体１０５とを備えている。枠体１０５は、その側面に少なくとも１つの凹部１０５ａを有している。凹部１０５ａは、その天井部の位置がリードフレーム１０１の上面と等しいかそれよりも低い位置であり、その底部の位置がリードフレーム１０１の下面よりも高い位置である。【選択図】図１
2012028699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、
前記リードフレームの上に保持された半導体素子と、
前記リードフレームの上に前記半導体素子を囲むように形成され、前記リードフレームの側面を覆い且つ前記リードフレームの下面を露出する枠体とを備え、
前記枠体は、その側面に少なくとも１つの凹部を有し、
前記凹部は、その天井部の位置が前記リードフレームの上面と等しいかそれよりも低い位置であり、その底部の位置が前記リードフレームの下面よりも高い位置であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記枠体の側面の表面における開口の寸法が前記凹部の奥の壁面の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記枠体の側面の表面において前記枠体の下端に達していることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹部は、複数であり、前記枠体の第１の側面及び該第１の側面と対向する第２の側面のそれぞれに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記凹部は、前記第１の側面及び第２の側面の互いに対向する位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記リードフレームは、前記凹部に対応する位置において、前記リードフレームの他の部分よりも幅が狭いことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記リードフレームは、前記半導体素子が接着されたダイパッド部と、前記ダイパッド部と分離されたリード部とを有し、
前記半導体素子は、前記枠体の中央部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記ダイパッド部は、貫通孔を有し、
前記枠体は、前記リードフレームの上面から起立する壁部と、前記貫通孔に埋め込まれ且つ前記壁部と一体に形成された埋め込み部とを有し、
前記埋め込み部の下面の少なくとも一部は、前記ダイパッド部の下面よりも上側に位置していることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
複数のプリモールドリードフレームと、
前記複数のプリモールドリードフレームを保持する保持フレームとを備え、
前記複数のプリモールドリードフレームのそれぞれは、
リードフレームと
前記リードフレームの上に形成され、前記リードフレームの側面を覆い且つ前記リードフレームの底面を露出する枠体とを有し、
前記保持フレームは、
前記リードフレームの周りを囲む溝部と、
前記溝部において、前記リードフレーム側に突出し且つ前記リードフレームと分離された保持リードとを有し、
前記保持リードの先端部は、前記リードフレームよりも厚さが薄く且つ前記枠体の側面に埋め込まれていることを特徴とするリードフレーム集合体。
【請求項１０】
前記保持フレームは、前記保持リードを挟んで前記リードフレームと反対側に形成されたスリットを有していることを特徴とする請求項９に記載のリードフレーム集合体。
【請求項１１】
前記保持リードは、複数であり、前記枠体の第１の側面及び該第１の側面と対向する第２の側面にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項９に記載のリードフレーム集合体。
【請求項１２】
前記保持リードは、前記第１の側面及び第２の側面の互いに対向する位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のリードフレーム集合体。
【請求項１３】
基板の所定の位置に開口部を形成することにより、保持フレームと、リードフレームと、前記保持フレームと前記リードフレームとを接続するタイバーと、前記保持フレームから前記リードフレーム側に突出し且つ前記リードフレームと分離された保持リードとを形成する工程(ａ)と、
前記工程(ａ)よりも後に、前記リードフレームの外縁部の上に形成され且つ前記保持リードの先端部が埋め込まれた枠体を形成することにより、前記リードフレーム及び枠体を有するプリモールドリードフレームを形成する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）よりも後に、前記タイバーを切断する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）よりも後に、前記保持リードの先端を前記枠体から引き抜くことにより前記プリモールドリードフレームを前記保持フレームから分離する工程（ｄ）とを備え、
前記工程(ａ)では、前記保持リードの先端部の厚さを前記リードフレームの厚さよりも薄くし、
前記工程（ｂ）では、前記枠体を、前記リードフレームの底面を露出し、前記保持リードの先端部の上面、側面及び下面を覆うように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）よりも後で且つ前記工程（ｄ）よりも前に、前記リードフレームに半導体素子を保持する工程(ｅ）と、
前記工程(ｅ)よりも後で且つ前記工程（ｄ）よりも前に、前記枠体に囲まれた領域に保護樹脂を充填する工程（ｆ）とをさらに備えていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記工程(ｅ)よりも後で且つ前記工程（ｄ）よりも前に、前記半導体素子の電気的特性を検査する工程（ｇ）をさらに備えていることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記工程(ａ)では、前記保持フレームにおける前記保持リードを挟んで前記リードフレームと反対側にスリットを形成することを特徴とする請求項１３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】
本発明は、半導体装置、リードフレーム集合体及びその製造方法に関し、特に面実装用のリードフレームの集合体、それを用いた樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化に対応するために、半導体装置の小型化が進んでいる。リードフレームを用いた小型の樹脂封止型半導体装置として、実質的に片面封止されたＬＧＡ（Land Grid Array）パッケージ、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded）パッケージ、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded）パッケージ等を用いた半導体装置が商品化されている。これらの半導体装置を形成する場合には、一枚の金属基材に打ち抜き又はエッチング等の加工を行い、複数のリードフレームが保持フレームに接続された多連リードフレームをまず形成することが一般に行われる。多連リードフレームへの半導体素子の搭載及び樹脂モールド等を行ってパッケージを形成した後、パッケージ化されたリードフレームを保持フレームから分離して、個々の半導体装置を完成させる。
【０００３】
多連リードフレームの状態では、リードフレームは吊りリードにより保持フレームと接続されており、吊りリードを切断することによりリードフレームを保持フレームから分離することが一般に行われている。しかし、吊りリードを切断する際には、大きな剪断応力を吊りリードに加える必要があるため、吊りリードの周辺部においてパッケージが損傷しやすい。吊りリードを細くして切断を容易とすることが考えられるが、吊りリードを細くすると保持強度が不足してしまう。このため、吊りリードの周囲に補助吊りリードを設けることが試みられている（例えば、特許文献１を参照。）。補助吊りリードは、リードフレームとは接続されておらず、先端がパッケージの樹脂に埋め込まれている。吊りリードと補助吊りリードとによりリードフレームを保持するため、保持強度を向上させることができる。また、補助吊りリードをパッケージの樹脂から引き抜くことによりリードフレームを分離できるため、太い吊りリードを用いる場合よりも損傷が生じにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１０５９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の方法には以下のような問題がある。近年、電子機器の低価格化により、半導体装置の製造コストを低減することが求められている。個々の半導体装置を保持フレームから分離する前に特性検査を行うことにより製造コストを大幅に削減することが期待できる。しかし、吊りリードによりリードフレームが保持フレームと接続された状態では特性検査を行うことは困難である。このため、多連リードフレームの状態で特性検査を行うには、吊りリードを切断した状態においてもリードフレームを十分に保持できるようにする必要がある。しかし、従来の補助吊りリードは吊りリードの補助であり、補助吊りリードだけではリードフレームを十分に保持することが困難である。特に、従来の補助吊りリードは、リードフレームの両面を封止した半導体装置を想定しており、この方法によりリードフレームの片面だけを封止した場合、補助吊りリードの下面は封止樹脂に覆われない。このため、上方向の力に対しては補助吊りリードが機能せず、半導体装置が容易に脱落してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、リードフレームの片面を封止する場合においても、組立工程中の確実な保持と組立工程後の容易な分離とを両立した半導体装置を実現できるようにすることを目的とする。
【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、本発明は半導体装置を、保持フレームに保持されている状態では、先端部の厚さがリードフレームよりも薄い保持リードにより保持する構成とする。
【０００８】
具体的に、本発明に係る半導体装置は、リードフレームと、リードフレームの上に保持された半導体素子と、リードフレームの上に半導体素子を囲むように形成され、リードフレームの側面を覆い且つリードフレームの下面を露出する枠体とを備え、枠体は、その側面に少なくとも１つの凹部を有し、凹部は、その天井部の位置がリードフレームの上面と等しいかそれよりも低い位置であり、その底部の位置がリードフレームの下面よりも高い位置である。
【０００９】
本発明の半導体装置は、枠体は、その側面に少なくとも１つの凹部を有し、凹部の天井部の位置がリードフレームの上面と等しいかそれよりも低い位置であり、凹部の底部の位置がリードフレームの下面よりも高い位置である。このため、半導体装置が保持フレームに保持されている状態では、保持リードの先端部の上面、側面及び下面が枠体と接している。従って、上方向の力が加わった場合にも半導体素子が脱落しにくい。また、保持フレームを水平方向に変形させることにより、半導体素子を保持フレームから容易に分離することができる。さらに、半導体装置が保持フレームに保持された状態で電気的特性の検査を行うことが可能である。
【００１０】
本発明の半導体装置において、凹部は、枠体の側面の表面における開口の寸法が凹部の奥の壁面の寸法よりも大きくてもよい。この場合において、凹部は、枠体の側面の表面において枠体の下端に達していてもよい。
【００１１】
本発明の半導体装置において、凹部は、複数であり、枠体の第１の側面及び該第１の側面と対向する第２の側面のそれぞれに形成されていてもよい。
【００１２】
この場合において、凹部は、第１の側面及び第２の側面の互いに対向する位置にそれぞれ形成されていてもよい。
【００１３】
本発明の半導体装置において、リードフレームは、凹部に対応する位置において、リードフレームの他の部分よりも幅が狭くてもよい。
【００１４】
本発明の半導体装置において、リードフレームは、半導体素子が接着されたダイパッド部と、ダイパッド部と分離されたリード部とを有し、半導体素子は、枠体の中央部に配置されていてもよい。
【００１５】
本発明の半導体装置において、ダイパッド部は、貫通孔を有し、枠体は、リードフレームの上面から起立する壁部と、貫通孔に埋め込まれ且つ壁部と一体に形成された埋め込み部とを有し、埋め込み部の下面の少なくとも一部は、ダイパッド部の下面よりも上側に位置していてもよい。
【００１６】
本発明に係るリードフレーム集合体は、複数のプリモールドリードフレームと、複数のプリモールドリードフレームを保持する保持フレームとを備え、複数のプリモールドリードフレームのそれぞれは、リードフレームとリードフレームの上に形成され、リードフレームの側面を覆い且つリードフレームの底面を露出する枠体とを有し、保持フレームは、リードフレームの周りを囲む溝部と、溝部において、リードフレーム側に突出し且つリードフレームと分離された保持リードとを有し、保持リードの先端部は、リードフレームよりも厚さが薄く且つ枠体の側面に埋め込まれている。
【００１７】
本発明のリードフレーム集合体は、保持リードの先端部は、リードフレームよりも厚さが薄く且つ枠体の側面に埋め込まれている。このため、保持リードの先端部の上面、側面及び下面が枠体と接しており、上方向の力が加わった場合にも半導体素子が脱落しにくい。また、保持フレームを水平方向に変形させることにより、半導体素子を保持フレームから容易に分離することができる。
【００１８】
本発明のリードフレーム集合体は、保持フレームは、保持リードを挟んでリードフレームと反対側に形成されたスリットを有していてもよい。
【００１９】
本発明のリードフレーム集合体において、保持リードは、複数であり、枠体の第１の側面及び該第１の側面と対向する第２の側面にそれぞれ形成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明のリードフレーム集合体において、保持リードは、第１の側面及び第２の側面の互いに対向する位置にそれぞれ形成されていてもよい。
【００２１】
この場合において、保持リードは、第１の辺及び第２の辺の互いに対向する位置にそれぞれ形成されていてもよい。
【００２２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板の所定の位置に開口部を形成することにより、保持フレームと、リードフレームと、保持フレームとリードフレームとを接続するタイバーと、保持フレームからリードフレーム側に突出し且つリードフレームと分離された保持リードとを形成する工程(ａ)と、工程(ａ)よりも後に、リードフレームの外縁部の上に形成され且つ保持リードの先端部が埋め込まれた枠体を形成することにより、リードフレーム及び枠体を有するプリモールドリードフレームを形成する工程（ｂ）と、工程（ｂ）よりも後に、タイバーを切断する工程（ｃ）と、工程（ｃ）よりも後に、保持リードの先端を枠体から引き抜くことによりプリモールドリードフレームを保持フレームから分離する工程（ｄ）とを備え、工程(ａ)では、保持リードの先端部の厚さをリードフレームの厚さよりも薄くし、工程（ｂ）では、枠体をリードフレームの底面を露出し、保持リードの先端部の上面、側面及び下面を覆うように形成する。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法は、保持リードの先端部の厚さをリードフレームの厚さよりも薄くし、枠体をリードフレームの底面を露出し、保持リードの先端部の上面、側面及び下面を覆うように形成する。このため、片面封止型の場合においてもタイバーを切断した後に、プリモールドリードフレームの保持強度を十分に確保することができる。また、保持フレームを水平方向に変形することにより、半導体装置を容易に分離することができる。さらに、リードフレームは保持フレームから絶縁されているため、半導体装置が保持フレームに保持された状態で電気的特性の検査を行うことが可能である。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法は、工程（ｃ）よりも後で且つ工程（ｄ）よりも前に、リードフレームに半導体素子を保持する工程(ｅ）と、工程(ｅ)よりも後で且つ工程（ｄ）よりも前に、枠体に囲まれた領域に保護樹脂を充填する工程（ｆ）とをさらに備えていてもよい。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法は、工程(ｅ)よりも後で且つ工程（ｄ）よりも前に、半導体素子の電気的特性を検査する工程（ｇ）をさらに備えていてもよい。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法において、工程(ａ)では、保持フレームにおける保持リードを挟んでリードフレームと反対側にスリットを形成してもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る半導体装置によれば、リードフレームの片面を封止する場合においても、組立工程中の確実な保持と組立工程後の容易な分離とを両立した半導体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は一実施形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩｃ−Ｉｃ線における断面図であり、（ｄ）は底面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の製造工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のIIｃ−IIｃ線における断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の製造工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のIIIｃ−IIIｃ線における断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の製造工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のIVｃ−IVｃ線における断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の製造工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＶｃ−Ｖｃ線における断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の製造工程を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ａ）のVIｃ−VIｃ線における断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の凹部を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の凹部の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の凹部の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の凹部の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の凹部の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は断面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は一実施形態に係る半導体装置の凹部の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は底面図であり、（ｃ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の半導体装置は、リードフレーム１０１と、リードフレーム１０１の上に保持された半導体素子１０３と、リードフレーム１０１の上に半導体素子１０３を囲むように形成された枠体１０５と、枠体１０５により囲まれた領域に充填された保護樹脂１０７とを備えている。半導体素子１０３は特に限定されないが、本実施形態においては発光ダイオード（ＬＥＤ）であるとして説明する。
【００３０】
リードフレーム１０１は、銅（Ｃｕ）系合金等により形成されており、一般的にその上面及び下面等はめっき層（図示せず）に覆われている。リードフレーム１０１の一般的な厚さは０．１５ｍｍ〜０．３μｍである。めっき層は、銀めっき層が一般に用いられ、めっき層の厚さは３μｍ〜６μｍ程度である。めっき層に他の材料を用いてもよい。また、厚さが０．５μｍ〜３μｍ程度のニッケルめっき層の上に銀めっき層を形成してもよい。このようにすれば工程中の加熱による銅の拡散を防止できる。また、ニッケルめっき層と銀めっき層の上に厚さが０．０１μｍ〜０．３μｍ程度の金−銀めっき層を形成してもよい。このようにすれば、めっき層の反射率が低下することを抑えることができる。
【００３１】
リードフレーム１０１は、半導体素子１０３を搭載するダイパッド部１１１と、ダイパッド部１１１と分離されたリード部１１２とを有している。ダイパッド部１１１は、枠体１０５の内側に位置し、半導体素子１０３が搭載される素子搭載部１１４と、枠体１０５の外側に突出した外部端子１１５とを有している。素子搭載部１１４と外部端子１１５との間には、素子搭載部１１４及び外部端子１１５よりも幅が狭いくびれ部１１６が形成されており、くびれ部１１６には貫通孔１１１ａが形成されている。リード部１１２は、枠体１０５の内側に位置し、ワイヤ１０９が接続されたワイヤ接続部１１７と枠体１０５の外側に突出した外部端子１１５とを有している。ワイヤ接続部１１７と外部端子１１５との間には、ワイヤ接続部１１７及び外部端子１１５よりも幅が狭いくびれ部１１６が形成されている。
【００３２】
枠体１０５は、樹脂等により形成されており、リードフレーム１０１の外縁部を囲む壁部１５１と、ダイパッド部１１１の貫通孔１１１ａに埋め込まれた埋め込み部１５２Ａ及びダイパッド部１１１とリード部１１２との間の隙間に埋め込まれた埋め込み部１５２Ｂとを有している。壁部１５１と埋め込み部１５２Ａ及び埋め込み部１５２Ｂとは一体に形成されている。壁部１５１は、リードフレーム１０１の側面を覆い且つリードフレーム１０１の底面を露出するように形成されている。
【００３３】
半導体素子１０３は、ダイパッド部１１１の素子搭載部１１４に接着材１０８により接着されている。半導体素子１０３の上面には表面電極（図示せず）が複数形成されており、一の表面電極と素子搭載部１１４とがワイヤ１０９により接続され、他の表面電極とリード部１１２のワイヤ接続部１１７とがワイヤ１０９により接続されている。なお、半導体素子１０３が裏面電極を有している場合には、素子搭載部１１４と裏面電極とをはんだ等の導電性ペーストにより接続してもよい。図１では半導体素子１０３は、枠体１０５に囲まれた領域の中央部に配置されている。図１では枠体１０５の外側に突出した外部端子１１５を含めた半導体装置全体が左右対称であるため、半導体素子１０３は半導体装置の中央に配置されている。
【００３４】
枠体１０５に囲まれた領域の内側には、透明樹脂からなる保護樹脂１０７が充填されている。これにより、半導体素子１０３及びワイヤ１０９は封止されている。半導体素子１０３が発光ダイオードの場合には、保護樹脂１０７は出射光を吸収し、異なる波長の光を放射する蛍光体を含んでいてもよい。
【００３５】
枠体１０５の外側の側面には、凹部１０５ａが形成されている。凹部１０５ａの天井部の位置はリードフレーム１０１の上面の位置と等しく、底部の位置はリードフレームの下面の位置よりも高い位置にある。凹部１０５ａは後で説明する保持リードが引き抜かれたことにより生じた凹部である。
【００３６】
以下に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。まず、図２に示すように銅系合金等からなる基材に打ち抜き加工又はエッチング等を行い、複数のリードフレーム１０１を形成する。図２は、リードフレーム１０１のマトリックスが、２行である例を示しているが、行数は任意に設定してよい。また、列数も任意に設定してよい。
【００３７】
図２に示す工程においては、ダイパッド部１１１及びリード部１１２の外部端子となる部分は、タイバー２１２により保持フレーム２０１と接続されている。保持フレーム２０１にはダイパッド部１１１及びリード部１１２側に突出した保持リード２１１が形成されている。図２ではリードフレーム１０１における保持リード２１１と相対する部分は、幅が他の部分よりも狭くなっている。このようにすることにより、保持リード２１１が形成されている部分において、保持フレーム２０１とリードフレーム１０１とを分離する溝部を形成するためのマージンを十分に確保することが可能となる。保持リード２１１は、ダイパッド部１１１及びリード部１１２と間隔をおいて形成されており、保持リード２１１の先端部は、ダイパッド部１１１及びリード部１１２よりも厚さが薄い。保持フレーム２０１は、必要に応じて第１のスリット２２１、第２のスリット２２２及びガイド穴２２３を有している。第１のスリット２２１は、保持リード２１１を挟んでダイパッド部１１１及びリード部１１２と反対側に形成されている。第２のスリット２２２は、行方向に隣接するリードフレーム１０１同士の間に形成されている。ガイド穴２２３は、保持フレーム２０１における位置の基準であり、形成する位置は特に限定されない。
【００３８】
次に、図３に示すように、リードフレーム１０１を囲む枠体１０５を形成し、リードフレーム１０１と枠体１０５とが一体となったプリモールドリードフレーム１０６とする。枠体１０５の形成方法は特に限定されないが、一般的に用いられているインサート成型等を用いればよい。枠体１０５は、例えば主剤がポリアミドからなる熱可塑性樹脂を用いて形成すればよい。また、主剤がシリコーン等からなる熱硬化性樹脂を用いてもよい。さらには、他の樹脂材料を用いることもできる。枠体１０５は、リードフレーム１０１の側面を覆い、底面を露出するように形成する。また、保持リード２１１の先端部が枠体１０５の側面に埋め込まれるように形成する。成型の際にダイパッド部１１１の貫通孔１１１ａを樹脂注入用のゲートとして用いれば容易に成形することができる。また、貫通孔１１１ａの内壁面の下端部が露出するようにすれば、半導体装置をはんだ付けする際にはんだフィレットをトラップすることができ、アンカー効果により半導体装置をより強固に固定することが可能となる。
【００３９】
次に、図４に示すように、タイバー２１２を切断し、ダイパッド部１１１及びリード部１１２と保持フレーム２０１とを切り離す。リードフレーム１０１を囲む溝部によりダイパッド部１１１及びリード部１１２は、保持フレーム２０１から切り離されるが、保持リード２１１の先端部が枠体１０５の側面に埋め込まれているため、プリモールドリードフレーム１０６は保持フレーム２０１に保持された状態を保つことができる。従って、リードフレーム１０１が保持フレーム２０１から絶縁された状態で、複数のプリモールドリードフレーム１０６が保持フレーム２０１に保持された、リードフレーム集合体が得られる。
【００４０】
次に、図５に示すように、ダイパッド部１１１に半導体素子１０３を接着し、ワイヤ１０９による配線を行った後、保護樹脂１０７を充填する。例えばディスペンサー等を用いて素子搭載部１１４に接着材１０８を塗布し、コレット等を用いて接着材１０８を塗布した領域に半導体素子１０３を配置した後、接着材１０８を硬化させればよい。接着材１０８には例えばシリコーンを主剤とする樹脂系の接着材を用いればよい。この場合には、５０℃〜１５０℃程度の温度に徐々に昇温し、２時間〜４時間程度かけて硬化させれば、接着材１０８の中にボイドが発生しにくくすることができる。また、接着材に代えてはんだ等により半導体素子１０３を固定してもよい。
【００４１】
ワイヤ１０９を配線する場合には、例えばワイヤボンド装置のヒートステージにリードフレーム集合体を吸引固定し、さらに枠体１０５の外縁部を抑え治具により固定した状態で行えばよい。ワイヤボンドを行う前に、リードフレーム１０１の表面にアルゴンプラズマ等を照射し、リードフレーム１０１の表面の有機物を除去してもよい。有機物の除去を行うことにより、信頼線を向上させることができる。また、セカンドボンド部にバンプボンドを形成した後、バンプボンドの上にワイヤボンドを行ってもよい。さらに、１本目のワイヤのセカンドボンド部に２本目のワイヤのファーストボンドを接続してセキュリティーボンドとしてもよい。ワイヤ１０９には例えば直径が２５μｍの金線を用いればよい。
【００４２】
保護樹脂１０７は、例えばシリコーンを主剤とする樹脂を用い、ディスペンサー等を用いて充填すればよい。５０℃〜１５０℃程度の温度に徐々に昇温し、２時間〜４時間程度かけて硬化させればよい。保護樹脂１０７は、半導体素子１０３が放出する光を吸収し、別の波長の光を放射する蛍光体を含有していてもよい。
【００４３】
さらに、必要に応じてプリモールドリードフレーム１０６が保持フレーム２０１に保持された状態で電気的特性等の検査を行う。本実施形態のリードフレーム集合体は、ダイパッド部１１１及びリード部１１２が保持フレーム２０１から絶縁されている。従って、個々の半導体装置に分離する前に特性検査を行うことができ、特性検査の効率を大幅に向上することができる。
【００４４】
次に、図６に示すように、保持フレーム２０１の保持リード２１１が形成された部分を水平方向に変形させることにより、保持リード２１１の先端部を枠体１０５の側面から引き抜き、半導体装置を保持フレーム２０１から分離する。保持フレーム２０１の変形は、例えばパンチを用いればよい。具体的には、まず、リードフレーム集合体をダイの上に載置する。保持フレーム２０１に形成したガイド穴２２３を用いれば、リードフレーム集合体の位置決めを容易に行うことができる。次に、パンチをプリモールドリードフレーム１０６と保持フレーム２０１との間の溝部に挿入し、水平方向に押し広げることにより、保持フレーム２０１の保持リード２１１が形成された部分を水平方向に変形させればよい。本実施形態においては、保持フレーム２０１は、保持リード２１１を挟んでリードフレーム１０１と反対側に形成された第１のスリット２２１を有している。このため、保持フレーム２０１の保持リード２１１が形成された部分を水平方向に押し広げることが容易にできる。
【００４５】
保持リード２１１の先端部は、下部が切り欠かれており、保持フレーム２０１の他の部分及びリードフレーム１０１よりも厚さが薄くなっている。このため、保持リード２１１の先端部において、保持リード２１１の上面及び側面だけでなく下面も枠体１０５と接している。従って、上方向の力に対しても保持リード２１１が有効に機能し、十分な保持強度を確保することができる。一方、保持リード２１１同士の間隔が拡がるように保持フレーム２０１を水平方向に変形させた場合には、保持リード２１１の先端部を枠体１０５の側面から容易に引き抜くことができる。その結果、組立工程中はプリモールドリードフレーム１０６を十分な強度で保持することができ且つ組立工程後は半導体装置を保持フレーム２０１から容易に分離することが可能となる。
【００４６】
保持リード２１１の下部を切り欠いて保持リード２１１の先端部の厚さを薄くした場合には、図７に示すように、保持リード２１１を引き抜いた後に枠体１０５の側面にできる凹部１０５ａの天井部１６１の位置は、リードフレーム１０１の上面の位置と実質的に等しくなる。また、凹部１０５ａの底部１６２の位置はリードフレーム１０１の下面の位置よりも上側となる。保持リード２１１の先端部の断面形状は方形状である必要はない。例えば、図８に示すように保持リード２１１の下側の角部を丸くしてもよい。また、保持リード２１１の下面が曲面となるようにしてもよい。このようにすれば、保持リード２１１の引き抜きがさらに容易となる。また、保持リード２１１の先端部において下端の位置がリードフレームの下面の位置よりも上側であればよく、保持リード２１１の先端部において上部及び下部の両方を切り欠いてもよい。この場合には、凹部１０５ａの天井部の位置がリードフレームの上面の位置よりも下側となり、底部の位置がリードフレームの下面の位置よりも上側となる。また、図９に示すように、保持リード２１１の先端部に厚さ方向のテーパーを設けることにより引き抜きがさらに容易となる。図１０に示すように、幅方向にテーパーを設けてもよく、厚さ方向及び幅方向の両方にテーパーを設けてもよい。テーパーを設けて連続的に厚さを薄くしたり、幅を狭くしたりするのではなく、段差を設けて不連続に厚さを薄くしたり、幅を狭くしたりしてもよい。
【００４７】
保持リード２１１の先端の厚さを薄くした部分だけでなく、リードフレーム１０１と同じ厚さを有する部分までを枠体１０５の側面に埋め込んでもよい。この場合には、図１１に示すように、枠体１０５の側面の表面における開口の厚さ方向の寸法が、凹部１０５ａの奥の壁面の寸法よりも大きくなり且つ枠体１０５の側面の表面において開口の下端が枠体１０５の下端に達する。枠体１０５を形成する場合には、モールドのずれが発生してしまう。保持リード２１１の厚さを薄くした部分だけを枠体１０５の側面に埋め込む設計の場合に、モールドずれが発生して保持リード２１１の厚さが厚い部分まで枠体１０５に埋まり込むと、樹脂の突起が発生してしまう。また、確実に保持リード２１１の厚さを薄くした部分だけが埋め込まれるようにマージンを大きく確保しようとすると、保持リード２１１の先端部だけでなくかなりの部分において厚さを薄くする必要がある。保持リード２１１の厚さを薄くした部分を長くすると、保持リード２１１の強度が低下してしまう。また、加工も困難となる。保持リード２１１のリードフレーム１０１と同じ厚さを有する部分まで枠体１０５の側面に埋め込んだ場合には、上面及び側面だけが枠体１０５と接し下面が枠体１０５と接していない部分が生じる。しかし、保持リード２１１の厚さが薄い先端部は、上面及び側面だけでなく下面も枠体１０５と接する。従って、十分な保持強度を確保することができる。
【００４８】
この場合にも、保持リード２１１の先端部に厚さ方向、幅方向又は厚さ方向及び幅方向のテーパーを設けたり、下部を曲線状に加工したりしてもよい。また、保持リード２１１の先端部は、厚さ方向に薄くするだけでなく幅方向に狭くした形状としてもよい。この場合には、図１２に示すように枠体１０５の側面の表面における開口の厚さ方向の寸法だけでなく幅方向の寸法も、凹部１０５ａの奥の壁面よりも広くなる。
【００４９】
保持リード２１１の先端部の厚さは、薄い方が半導体装置の分離が容易となる。しかし、薄くしすぎると強度が低下する。また、形成も困難となる。このため、保持リード２１１の先端部において、リードフレーム１０１の厚さの１０分の１〜３分の１程度削り、１０分の９〜３分の２程度を残せばよい。例えば、リードフレームの板厚が０．３ｍｍの場合には０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍ程度薄くし、厚さを０．２７ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とすればよい。本実施形態では、０．０６ｍｍ程度薄くし、厚さを０．２４ｍｍとする。
【００５０】
保持リード２１１は、枠体１０５の側面に埋め込まれている部分の幅が広く、深さが深いほど保持強度が向上する。一方、分離の際に保持フレーム２０１を大きく変形する必要が生じたり、引き抜く際の応力が大きくなったりする。枠体１０５の外周が平面長方形状で、保持リード２１１を互いに対向するように２組設ける場合には、例えば、保持リード２１１の厚さが薄い部分の幅を０．１５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度とし、奥行きを０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度とすればよい。また、保持リード２１１の厚さが薄い部分だけを枠体１０５の側面に埋め込むようにしてもよいが、リードフレーム１０１と同じ厚さを有する部分までを枠体１０５の側面に埋め込んでもよい。この場合、枠体１０５の側面に埋め込む保持リード２１１のリードフレーム１０１と同じ厚さを有する部分の奥行きは、０．００５〜０．０５ｍｍ程度とすればよい。本実施形態では、保持リード２１１の厚さが薄い部分の幅を０．３ｍｍとし、奥行きを０．１ｍｍとし、枠体１０５の側面に埋め込む保持リード２１１のリードフレーム１０１と同じ厚さを有する部分の奥行きを０．０２ｍｍとする。
【００５１】
本実施形態では保持リード２１１は、リードフレーム１０１を挟んで対向する位置に２組設けている。しかし、必要とする保持強度によっては１組としてもよく、１本だけでもよい。また、３組以上設けてもよい。さらに、互いに対向する位置に設けなくてもよく、位置をずらして設けてもよい。また、リードフレーム１０１の両側方にそれぞれ同数の保持リード２１１を設ける必要はなく、例えばリードフレーム１０１の一方の側方には２本の保持リード２１１を設け、他方の側方には１本の保持リード２１１を設けることも可能である。保持リード２１１が枠体１０５の長辺側に形成された例を示したが、保持リード２１１は枠体１０５の短辺側に形成されていてもよい。また、保持リード２１１が枠体１０５の長辺側と短辺側の両方に形成されていてもよい。保持リード２１１を、枠体１０５の外部端子１１５が形成されていない辺側に形成する例を示したが、外部端子１１５が形成されている辺側に形成することも可能である。
【００５２】
リードフレームの上に、１つの半導体素子が搭載された例を示したが、複数の半導体装置が搭載されていてもよい。また、半導体素子だけでなく抵抗素子又は容量素子等が共に搭載されていてもよい。外部端子が２つ形成された例を示したが、リード部を複数備え、外部端子が３つ以上形成されている構成としてもよい。半導体素子は、発光ダイオード、スーパールミネッセンスダイオード及びレーザダイオード等の発光素子並びに受光素子等に限らず、他のトランジスタ、ダイオード及びセンサー素子等としてもよい。必要に応じて保護樹脂を遮光性の材料とすることも可能である。また、枠体の外周の平面形状が長方形状である半導体装置について説明したが、外周の平面形状を正方形状にすることも可能である。また、枠体の外周の平面形状を多角形状、円形状、楕円形状及び長円形状等とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る半導体装置は、リードフレームの片面を封止する場合においても、組立工程中の確実な保持と組立工程後の容易な分離とを両立でき、特に面実装用のリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置等として有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１      リードフレーム
１０３      半導体素子
１０５      枠体
１０５ａ    凹部
１０６      プリモールドリードフレーム
１０７      保護樹脂
１０８      接着材
１０９      ワイヤ
１１１      ダイパッド部
１１１ａ    貫通孔
１１２      リード部
１１４      素子搭載部
１１５      外部端子
１１６      くびれ部
１１７      ワイヤ接続部
１５１      壁部
１５２Ａ    埋め込み部
１５２Ｂ    埋め込み部
１６１      天井部
１６２      底部
２０１      保持フレーム
２１１      保持リード
２１２      タイバー
２２１      第１のスリット
２２２      第２のスリット
２２３      ガイド穴
【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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