(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の略中央領域内に配設された半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部で前記ダイパッド部を支持し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、少なくとも先端部が前記ダイパッド部に向かって延在し、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第１のリード部と、前記第１のリード部の先端部領域に延在してその先端部が配置され、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第２のリード部とよりなり、前記第１のリード部の底面のランド電極と前記第２のリード部の底面のランド電極とで２列のランド電極を構成し、少なくとも第２のリード部において、第２のリード部のランド電極の上面には前記第２のリード部のランド電極の下面より面積が大きい樹脂受け用の幅広部が設けられていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】
第２のリード部のランド電極を構成する以外の部分は薄厚で構成され、そのランド電極を構成する部分が下方に突出して構成されており、前記第２のリード部の薄厚部分の上面に樹脂受け用の幅広部が設けら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】
第２のリード部の上面に設けられた樹脂受け用の幅広部の近傍には溝が設けられ、前記溝上に前記幅広部がオーバーラップし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４】
金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の略中央領域内に配設された半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部で前記ダイパッド部を支持し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、少なくとも先端部が前記ダイパッド部に向かって延在し、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第１のリード部と、前記第１のリード部の先端部領域に延在してその先端部が配置され、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第２のリード部とよりなり、前記第１のリード部の底面のランド電極と前記第２のリード部の底面のランド電極とで２列のランド電極を構成し、少なくとも第２のリード部において、第２のリード部のランド電極の上面には前記第２のリード部のランド電極の下面より面積が大きい樹脂受け用の幅広部が設けられているリードフレームを用意する工程と、前記用意したリードフレームの前記ダイパッド部上に半導体素子を搭載する工程と、前記ダイパッド部上に搭載した前記半導体素子の主面上の電極パッドと、前記リードフレームの第１のリード部、第２のリード部の各上面とを金属細線により接続する工程と、前記リードフレームの裏面側の少なくともダイパッド部、第１のリード部、第２のリード部の各底面に封止シートを密着させる工程と、少なくとも前記第１のリード部、第２のリード部の端部に押圧力を付加し、前記第１のリード部のランド電極面と第２のリード部のランド電極面とを前記封止シートに押圧した状態で、前記リードフレームの上面側として前記半導体素子、ダイパッド部、金属細線の領域を封止樹脂により樹脂封止する工程と、樹脂封止後に前記封止シートを前記リードフレームより除去する工程とよりなる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５】
少なくとも第１のリード部、第２のリード部の端部に押圧力を付加し、前記第１のリード部のランド電極面と第２のリード部のランド電極面とを封止シートに押圧した状態で、前記リードフレームの上面側として半導体素子、ダイパッド部、金属細線の領域を封止樹脂により樹脂封止する工程では、前記押圧力の付加の際、前記第１のリード部のランド電極面が封止シートに押圧された状態を構成するとともに、前記封止樹脂の注入によって前記第２のリード部の上面に印加された圧力を前記第２のリード部の樹脂受け用の幅広部が受け、前記第２のリード部のランド電極面は前記封止シート面に押圧されて密着した状態を構成し、ランド電極面に封止樹脂が回り込まないことを特徴とする請求項４に記載の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、従来のビーム状のリードを備えたリードフレームに加えて、外部端子となるランド電極を備えたリードを有したリードフレームに関するもので、それを用いて半導体素子を搭載し、外囲を樹脂で封止したランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）型の樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。また小型で薄型でありながら、多ピン化が進み、高密度の小型、薄型の樹脂封止型半導体装置が要望されている。
【０００３】
以下、従来の樹脂封止型半導体装置に使用するリードフレームについて説明する。
【０００４】
図２０は、従来のリードフレームの構成を示す平面図である。図２０に示すように、従来のリードフレームは、フレーム枠１０１と、そのフレーム枠１０１内に、半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部１０２と、ダイパッド部１０２を支持する吊りリード部１０３と、半導体素子を載置した場合、その載置した半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的接続するビーム状のインナーリード部１０４と、そのインナーリード部１０４と連続して設けられ、外部端子との接続のためのアウターリード部１０５と、アウターリード部１０５どうしを連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとなるタイバー部１０６とより構成されていた。
【０００５】
なお、リードフレームは、図２０に示した構成よりなるパターンが１つではなく、複数個、左右、上下に連続して配列されたものである。
【０００６】
次に従来の樹脂封止型半導体装置について説明する。図２１は、図２０に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【０００７】
図２１に示すように、リードフレームのダイパッド部１０２上に半導体素子１０７が搭載され、その半導体素子１０７とインナーリード部１０４とが金属細線１０８により電気的に接続されている。そしてダイパッド部１０２上の半導体素子１０７、インナーリード部１０４の外囲は封止樹脂１０９により封止されている。封止樹脂１０９の側面からはアウターリード部１０５が突出して設けられ、先端部はベンディングされている。
【０００８】
従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、図２２に示すように、リードフレームのダイパッド部１０２上に半導体素子１０７を接着剤により接合した後（ダイボンド工程）、半導体素子１０７とインナーリード部１０４の先端部とを金属細線１０８により接続する（ワイヤーボンド工程）。その後、半導体素子１０７の外囲を封止するが、封止領域はリードフレームのタイバー部１０６で包囲された領域内を封止樹脂１０９により封止し、アウターリード部１０５を外部に突出させて封止する（樹脂封止工程）。そしてタイバー部１０６で封止樹脂１０９の境界部をカッティングし、各アウターリード部１０５を分離し、フレーム枠１０１を除去するとともに、アウターリード部１０５の先端部をベンディングすることにより（タイバーカット・ベンド工程）、図２１に示した構造の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。ここで図２２において、破線で示した領域が封止樹脂１０９で封止する領域である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のリードフレームでは、半導体素子が高集積化し、多ピンとなった場合、インナーリード部（アウターリード部）の幅の形成には限界があり、多ピンに対応しようとする場合は、インナーリード部（アウターリード部）の数が多くなるため、リードフレーム自体が大きくなり、結果として樹脂封止型半導体装置も大きくなり、要望される小型、薄型の樹脂封止型半導体装置は実現できないという課題があった。また、半導体素子の多ピン対応としてリードフレームのサイズを変更せず、インナーリード部を増加させる場合は、１本当たりのインナーリード部の幅を細くしなければならず、リードフレーム形成のエッチング等の加工で課題が多くなってしまう。
【００１０】
また最近は面実装タイプの半導体装置として、底面に外部電極（ボール電極、ランド電極）を設けたキャリア（配線基板）上に半導体素子を搭載し、電気的接続を行った後、そのキャリアの上面を樹脂封止した半導体装置であるボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）タイプやランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）タイプの半導体装置がある。このタイプの半導体装置はその底面側でマザー基板と実装する半導体装置であり、今後、このような面実装タイプの半導体装置が主流になりつつある。したがって、このような動向に対応するには、従来のリードフレーム、そのリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置では、対応できないという大きな課題が顕在化してきている。
【００１１】
従来の樹脂封止型半導体装置では、封止樹脂の側面にアウターリード部よりなる外部リードが突出して設けられており、その外部リードと基板電極とを接合して実装するものであるため、ＢＧＡタイプ，ＬＧＡタイプの半導体装置に比べて、基板実装の信頼性は低いものとなってしまう。また、ＢＧＡタイプ，ＬＧＡタイプの半導体装置は、配線基板を用いているため、コスト的に高価となるという課題がある。
【００１２】
本発明は前記した従来の課題および今後の半導体装置の動向に対応できるリードフレームタイプの樹脂封止型半導体装置を提供するものであり、底面側で基板実装できる半導体装置をフレーム体を用いて構成することを目的とするものである。そしてパッケージ底面で外部端子を列構成で配置し、また各外部電極の表面が確実に露出し、樹脂バリの発生を防止できるリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のリードフレームは、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の略中央領域内に配設された半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部で前記ダイパッド部を支持し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、少なくとも先端部が前記ダイパッド部に向かって延在し、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第１のリード部と、前記第１のリード部の先端部領域に延在してその先端部が配置され、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第２のリード部とよりなり、前記第１のリード部の底面のランド電極と前記第２のリード部の底面のランド電極とで２列のランド電極を構成し、少なくとも第２のリード部において、第２のリード部のランド電極の上面には前記第２のリード部のランド電極の下面より面積が大きい樹脂受け用の幅広部が設けられているリードフレームである。
【００１４】
具体的には、第２のリード部のランド電極を構成する以外の部分は薄厚で構成され、そのランド電極を構成する部分が下方に突出して構成されており、前記第２のリード部の薄厚部分の上面に樹脂受け用の幅広部が設けられているリードフレームである。
【００１５】
また、第２のリード部の上面に設けられた樹脂受け用の幅広部の近傍には溝が設けられ、前記溝上に前記幅広部がオーバーラップしているリードフレームである。
【００１６】
本発明のリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法は、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の略中央領域内に配設された半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部で前記ダイパッド部を支持し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、少なくとも先端部が前記ダイパッド部に向かって延在し、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第１のリード部と、前記第１のリード部の先端部領域に延在してその先端部が配置され、他端部が前記フレーム枠と接続し、底面がランド電極となる第２のリード部とよりなり、前記第１のリード部の底面のランド電極と前記第２のリード部の底面のランド電極とで２列のランド電極を構成し、少なくとも第２のリード部において、第２のリード部のランド電極の上面には前記第２のリード部のランド電極の下面より面積が大きい樹脂受け用の幅広部が設けられているリードフレームを用意する工程と、前記用意したリードフレームの前記ダイパッド部上に半導体素子を搭載する工程と、前記ダイパッド部上に搭載した前記半導体素子の主面上の電極パッドと、前記リードフレームの第１のリード部、第２のリード部の各上面とを金属細線により接続する工程と、前記リードフレームの裏面側の少なくともダイパッド部、第１のリード部、第２のリード部の各底面に封止シートを密着させる工程と、少なくとも前記第１のリード部、第２のリード部の端部に押圧力を付加し、前記第１のリード部のランド電極面と第２のリード部のランド電極面とを前記封止シートに押圧した状態で、前記リードフレームの上面側として前記半導体素子、ダイパッド部、金属細線の領域を封止樹脂により樹脂封止する工程と、樹脂封止後に前記封止シートを前記リードフレームより除去する工程とよりなる樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１７】
具体的には、少なくとも第１のリード部、第２のリード部の端部に押圧力を付加し、前記第１のリード部のランド電極面と第２のリード部のランド電極面とを封止シートに押圧した状態で、前記リードフレームの上面側として半導体素子、ダイパッド部、金属細線の領域を封止樹脂により樹脂封止する工程では、前記押圧力の付加の際、前記第１のリード部のランド電極面が封止シートに押圧された状態を構成するとともに、前記封止樹脂の注入によって前記第２のリード部の上面に印加された圧力を前記第２のリード部の樹脂受け用の幅広部が受け、前記第２のリード部のランド電極面は前記封止シート面に押圧されて密着した状態を構成し、ランド電極面に封止樹脂が回り込まない樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１８】
前記構成の通り、本発明のリードフレームは、樹脂封止型半導体装置を構成した際、その外部電極となるランド電極をリード体として設けたものであり、半導体素子を搭載し、金属細線で半導体素子と各リードとを接続し、樹脂封止して樹脂封止型半導体装置を構成した際、樹脂封止型半導体装置の底面、すなわちパッケージ底面領域内には、ランドリード部のランド部の底面が配置され、そのランド部の外側にはリード部の底面が配置されて２列配置の外部端子を構成するものであり、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）型パッケージを構成することができる。
【００１９】
また本発明のリードフレームを用いることにより、樹脂封止の注入圧による第２のリード部の浮き上がりを防止できるため、樹脂封止の際、封止樹脂が金型に注入された時には、その封止樹脂を第２のリード部自体のみならず、第２のリード部に樹脂受け用の幅広部の領域をも受け、その押圧力により各第２のリード部全体が下方に押し付けられ、第２のリード部のランド電極の面が封止シートに密着するため、ランド電極の面に封止樹脂が回り込むことがなく、第２のリード部のランド電極の面への樹脂バリの発生を抑えることができるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法の主とした実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
まず本実施形態のリードフレームについて説明する。
【００２２】
図１は本実施形態のリードフレームを示す平面図である。図２は本実施形態のリードフレームのリード部分を示す拡大図であり、図１における円内部分の拡大図として、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ１、Ｂ−Ｂ１箇所の各断面図である。なお、図１において、二点鎖線で示した領域は、本実施形態のリードフレームを用いて半導体素子を搭載し、樹脂封止する際の封止領域を示している。
【００２３】
図１，図２に示すように本実施形態のリードフレームは、銅材または、４２−アロイ等の通常のリードフレームに用いられている金属板よりなり、半導体素子を搭載するダイパッド部１と、その末端でフレーム枠２と接続し、先端部でダイパッド部１の四隅を支持する吊りリード部３と、その先端部がダイパッド部１に対向し、末端部がフレーム枠２と接続して配置された直線状のランドリード部４（第２のリード部）と直線状のリード部５（第１のリード部）とよりなるリードフレームであり、ランドリード部４とリード部５はそれぞれその底面で外部端子（ランド部）を構成するものであり、リード部５はその底面に加えて外方側面でも外部端子として実装基板と接続できるものである。
【００２４】
そして詳細には、ダイパッド部１にはその表面の略中央部分に円形の突出部６が設けられ、その突出部６は、ダイパッド部１を構成している平板に対してプレス加工により半切断状態のプレスを施し、上方に突出させたものである。この突出部６が実質的に半導体素子を支持する部分となり、半導体素子を搭載した際、ダイパッド部１の突出部６を除く表面と半導体素子裏面との間には間隙が形成されるよう構成されている。またダイパッド部１の表面の突出部６を包囲する領域には溝部７が設けられ、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際に封止樹脂がその溝部７に入り込むように設けられている。本実施形態では溝部７は円形の環状の溝部７を設けたものである。この溝部７により、ダイパッド部１の突出部６上に接着剤により半導体素子を搭載し、樹脂封止した際に封止樹脂がその溝部７に入り込むため、熱膨張による応力でダイパッド部１の表面と封止樹脂との間に樹脂剥離が発生しても、その剥離自体を溝部でトラップすることができ、信頼性低下を防止することができるものである。もちろん、溝部７の構成としては、環状の構成以外、部分的に溝部を連結した構成でもよく、その数も２本以上の３本，４本、または１本でもよいが、ダイパッド部１の大きさと搭載する半導体素子の大きさにより設定することができる。
【００２５】
また、本実施形態のリードフレームのランドリード部４とリード部５は、フレーム枠２と接続した状態では交互配列の並列配置となっており、ダイパッド部１に対向する配置においては、ランドリード部４の先端部がリード部５の先端部よりもダイパッド部１側に延在し、それら先端部どうしは平面配置上、千鳥状に配置されているものである。この配置は、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際には、パッケージ底面に２列の外部端子が千鳥状に配置されるようにしたものであり、ランドリード部４の先端部底面とリード部５の底面とがパッケージ底面に配置されるものである。そして特に図２に示すように、ランドリード部４は直線形状のリードであり、その先端部の底面部分に外部端子となる先端部が曲率を有したランド部８が形成されており、ランド部８を形成する部分以外はハーフエッチ加工により厚みが薄く加工され、ランド部８はリード本来の厚みを有するものである。
【００２６】
すなわちランドリード部４においてランド部８は下方に突出した形状を有し、ランドリード部４自体は上面が下面よりも広い面積を有している。なお図１では、ランドリード部４の先端底面の破線で示した部分がランド部８を示し、図２では格子状ハッチング領域がハーフエッチされている部分を示している。またリード部５は同様に図２に示すように、その先端部の外周部分がハーフエッチ加工により薄厚に加工され、先端部が幅広部９を有し、その幅広部９の根本付近には溝部１０が設けられている。また先端部の底面には先端部が曲率を有した形状でランド部が形成されている。図１，図２においてハッチングを付した部分が溝部１０である。本実施形態のリードフレームを用いて半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、リード部５自体は底面と側面が露出される片面封止構成となるため、従来のようなフルモールドパッケージのリード部とは異なり、封止樹脂による応力、基板実装後の応力がリード部に印加される場合がある。しかし、この溝部１０により、封止樹脂による応力、基板実装後の応力によりリード部５自体に応力が印加されても、溝部１０で応力を吸収できるものであり、金属細線の接続部分の破壊を防止し、実装後の製品の信頼性を維持できるものである。なお、ここでランドリード部４のランド部８の表面領域、リード部５の幅広部９は金属細線が接続されるボンディングパッドを構成するものである。
【００２７】
本実施形態のリードフレームは、ランドリード部４、リード部５は互いに直線状のリードであって、それら底面のランド部８を構成する部分は、先端部が曲率を有した形状であり、また互いに直線状であるため、パッケージ配置において、ランド部８どうしは千鳥状を構成するものである。
【００２８】
また、本実施形態のリードフレームのダイパッド部１の突出部６を包囲する領域に相当する底面には、矩形状の環状の溝部１１を設けている。この溝部１１により、ダイパッド部１の底面にハンダ等の接合材料を用いて基板実装した際、ハンダの余分な広がりを防止し、実装精度を向上させるとともに、半導体素子からの放熱作用によるダイパッド部１自体の応力を吸収できるものである。また本実施形態では溝部１１を１つとしているが、ダイパッド部１の底面の外周部近傍にも環状の溝部を形成してもさらなる実装精度向上を達成できる。さらに吊りリード部３にダミーランド部を設けたり、吊りリード部３に屈曲部を設けてもよい。
【００２９】
なお、ランドリード部４、リード部５の数は、搭載する半導体素子のピン数などにより、その数を適宜設定できるものである。また本実施形態のリードフレームはその表面がメッキ処理されたものであり、必要に応じて例えば、ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ）および金（Ａｕ）などの金属が積層されて適宜メッキされているものである。また本実施形態のリードフレームは図１に示したようなパターンが１つよりなるものではなく、左右・上下に連続して形成できるものである。
【００３０】
本実施形態のリードフレームにより、半導体素子を搭載し、金属細線で半導体素子と各リードとを接続し、樹脂封止して樹脂封止型半導体装置を構成した際、樹脂封止型半導体装置の底面、すなわちパッケージ底面には、ランドリード部４の先端部が曲率を有したランド部８の底面が配置され、そのランド部８の外側にはリード部５の先端部が曲率を有した底面部分が配置されて千鳥状の２列配置の外部端子を構成するものであり、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）型パッケージを構成することができる。そして本実施形態のリードフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を構成することにより、ダイパッド部１の表面には溝部７が設けられており、樹脂封止後の樹脂剥離が起こっても、その剥離を溝部７でトラップできるため、樹脂封止型半導体装置として信頼性を維持できるものである。その他、放熱特性の向上、基板実装時のハンダ接合の精度向上、大きい面積の半導体素子を搭載できるなどの利点もある。
【００３１】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置について図面を参照しながら説明する。図３は本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す平面図であり、図４は本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す底面図であり、図５，図６は本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。図５の断面図は、図３におけるＣ−Ｃ１箇所、図４におけるＥ−Ｅ１箇所の断面を示し、図６の断面図は、図３におけるＤ−Ｄ１箇所、図４におけるＦ−Ｆ１箇所の断面を示す。また本実施形態では図１，図２に示したリードフレームを例として用いた樹脂封止型半導体装置である。
【００３２】
図３，図４，図５および図６に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、表面に突出部６と、その突出部６を包囲する円形または矩形またはそれらの組み合わせの環状の溝部７と、底面に環状の溝部１１を有したダイパッド部１と、そのダイパッド部１の突出部６上に銀ペースト等の導電性接着剤（図示せず）を介して搭載された半導体素子１２と、表面に溝部１０を有し、底面が露出したリード部５と、リード部５の先端部領域よりもダイパッド部１側に延在して配置され、その先端部の底面が露出してランド電極を構成するランドリード部４と、半導体素子１２の主面の電極パッド（図示せず）とランドリード部４、リード部５のボンディングパッド部１３とを電気的に接続した金属細線１４と、ダイパッド部１の底面を除く領域、搭載された半導体素子１２、ランドリード部４の底面を除く領域、リード部５の外部側面と底面とを除く領域、および金属細線１４を封止した封止樹脂１５とよりなるものである。そして封止樹脂１５よりなるパッケージ部より露出したランドリード部４の先端部底面と、リード部５の外部側面と底面とは、プリント基板等の実装基板への実装の際、外部電極を構成するランド電極１６を構成しており、リード部５の底面とその先端部領域のランドリード部４の先端部底面とが露出して千鳥状の２列ランド構成を有しているものである。そしてランド電極１６は封止樹脂１５より露出しているが、２０［μｍ］程度の段差を有して突出して露出しているものであり、基板実装時のスタンドオフを有しているものである。同様にダイパッド部１の底面も突出して露出しているものであり、基板実装時はハンダ接合により放熱効率を向上させることができる。さらに、ダイパッド部１の底面には、凹部１７が形成されており、これは突出部６をダイパッド部１の上面にプレス加工による半切断状態で形成しているため、その突出量分の凹部が対応して底面に形成されているものである。本実施形態では、２００［μｍ］の金属板よりなるダイパッド部１（リードフレーム厚）の厚みに対して、１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（金属板自体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出した突出部６を形成している。
【００３３】
また、ランドリード部４、リード部５におけるボンディングパッド部１３の面積は、１００［μｍ］以上のワイヤーボンドができる大きさであればよく、高密度な電極配列が可能であり、小型・薄型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。さらに本実施形態の構造により、多ピン化に対応でき、高密度面実装型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものであり、半導体装置自体の厚みとしても、１［ｍｍ］以下の８００［μｍ］程度の極めて薄型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。
【００３４】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、封止樹脂１５に封止されたランドリード部４の先端部、リード部５の先端部の上面の面積が、封止樹脂１５から露出、突出した側のランド電極１６側の面積よりも大きく構成されており、封止樹脂１５との食いつきを良好にし、密着性を向上させることができ、基板実装の際の接続の信頼性を得ることができるものである。
【００３５】
以上のように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、パッケージ底面には、ランドリード部４のランド電極１６の底面が配置され、そのランド電極１６の外側にはリード部５の底面であるランド電極１６が配置されて千鳥状の２列配置の外部端子を構成するものであり、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）型パッケージを構成することができる。またダイパッド部１の表面には溝部７が設けられており、半導体素子１２の裏面とダイパッド部１表面との間で封止樹脂１５の樹脂剥離が起こっても、その剥離を溝部７でトラップできるため、樹脂封止型半導体装置として信頼性を維持できるものである。その他、放熱特性の向上、基板実装時のハンダ接合の精度向上、大きい面積の半導体素子を搭載できるなどの利点もある。
【００３６】
さらに本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、従来のように配線基板、回路基板を用いず、リードフレームを用いたＬＧＡ型の樹脂封止型半導体装置において、基板実装の実装強度を向上させた樹脂封止型半導体装置である。図７は図６に示した本実施形態の樹脂封止型半導体装置の実装状態の一例を示す断面図である。
【００３７】
図７に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、パッケージ底面のランド電極１６とプリント基板等の実装基板１８とをハンダ等の接合剤１９により接続し、実装している。ここでランドリード部の底面のランド電極はその底面部分のみが接合剤と接触して実装されているが、リード部５のランド電極１６はその底面部分が接合剤１９と接触して実装されることに加えて、リード部５の外部側面が露出していることにより、接合剤１９がそのリード部５の側面とも接触して実装されている。
【００３８】
すなわち、通常はランド電極として、その底面部分のみが接合剤を介して実装基板に接合されるものであるが、本実施形態では、列構成のランド電極において外側のランド電極は、リード部５よりなるものであり、その外側部分はパッケージ部分（封止樹脂１５）より露出しているので、その外部側面に対して、接合剤を設けることにより、底面＋側面の２点接合構造となり、実装基板との接続の実装強度を向上させ、接続の信頼性を向上させることができる。これは通常のリードフレームＬＧＡ型半導体装置では達成できなかった実装構造であり、本実施形態では、ランド電極の構成をランド電極、リード型ランド電極の２種類で２列構成としているため、パッケージの外側にも接続部分を設けることができ、底面＋側面の２点接合構造により、接続の信頼性を向上させることができる革新的な構造を有している。
【００３９】
以上、本実施形態で示したようなリードフレームを用いることにより、半導体素子を搭載し、樹脂封止することにより、樹脂封止型半導体装置の底面部分に半導体素子と電気的に接続したランド電極を直線状または千鳥状の２列で配列することができる。その結果、面実装タイプの半導体装置が得られ、従来のようなリード接合による実装に比べて、基板実装の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、従来のＢＧＡタイプの半導体装置のように、ランド電極を設けた回路基板等の基板を用いるものでなく、リードフレームという金属板からなるフレーム本体からＬＧＡ型の半導体装置を構成するものであり、量産性、コスト性などの面においては、従来のＢＧＡタイプの半導体装置よりも有利となる。
【００４１】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置では、列構成のランド電極において外側のランド電極は、リード部よりなるものであり、その外側部分の側端はパッケージ部分より露出しているので、その外部側面に対して、接合剤を設けることによりフィレットが形成され、底面＋側面の２点接合構造となり、実装基板との接続の実装強度を向上させ、接続の信頼性を向上させることができる。これは通常のリードフレームＬＧＡ型半導体装置では達成できなかった実装構造であり、本実施形態では、ランド電極の構成をランド電極、リード型ランド電極の２種類で２列構成としているため、パッケージの外側にも接続部分を設けることができ、底面＋側面の２点接合構造により、実装強度を向上させることができる構造である。
【００４２】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。図８〜図１３は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。なお、本実施形態では、図１に示したようなリードフレームを用いてＬＧＡ型の樹脂封止型半導体装置を製造する形態を説明する。また本実施形態では便宜的にランドリード部４の断面方向の図を用いて説明するので、図中、リード部５は示されていない。
【００４３】
まず図８に示すように、金属板よりなるフレーム本体と、そのフレーム本体の開口した領域内に配設されて、表面に突出部６と、その突出部６を包囲する円形または矩形の環状の溝部７と、底面に環状の溝部１１と凹部１７を有した半導体素子搭載用のダイパッド部１と、先端部でそのダイパッド部１を支持し、他端部でフレーム枠（図示せず）と接続した吊りリード部（図示せず）と、図示されないが、底面がランド電極となり、その先端部表面に金属細線が接続される幅広のボンディングパッド部を有し、そのボンディングパッド部の近傍に溝部が設けられ、規則性を有して配列され、他端部がフレーム枠と接続したリード部と、底面がランド電極１６となり、その先端部表面に金属細線が接続される幅広のボンディングパッド部１３を有し、上面が下面よりも面積的に大きく、前記したリード部の先端部に千鳥状にその先端部が配置されてそのリード部とともに２列構成を形成し、他端部がフレーム枠と接続したランドリード部４とを有するリードフレームを用意する。
【００４４】
次に図９に示すように、用意したリードフレームのダイパッド部１の突出部６上に銀ペースト等の導電性接着剤を介して半導体素子１２をその主面を上にして接合する。
【００４５】
次に図１０に示すように、ダイパッド部１上に接合により搭載した半導体素子１２の主面上の電極パッドと、リードフレームのランドリード部４、リード部（図示せず）の各上面のボンディングパッド部１３とを金属細線１４により電気的に接続する。ここで金属細線１４が接続される各ボンディングパッド部の面積は、一例として１００［μｍ］以上である。
【００４６】
次に図１１に示すように、リードフレームの裏面側、すなわちダイパッド部１の底面、ランドリード部４のランド電極１６、リード部（図示せず）の各底面に密着するようにリードフレームの裏面側に封止テープまたは封止シート２０を密着させる。ここで使用する封止シート２０は、リードフレームに対して接着力がなく、樹脂後は容易にピールオフ等により除去できる樹脂シートであり、樹脂封止工程でのリードフレームの裏面側への封止樹脂の回り込みを確実に防止でき、その結果、ダイパッド部１、ランドリード部４、リード部（図示せず）の裏面への樹脂バリの付着を防止できる。そのため、樹脂封止後の樹脂バリ除去のためのウォータージェット工程を省略することができる。
【００４７】
次に図１２に示すように、封止シート２０を密着させた状態でリードフレームの上面側を封止樹脂１５により樹脂封止し、半導体素子１２、ダイパッド部１、金属細線１４の領域を樹脂封止する。通常は上下封止金型を用いたトランスファーモールドにより片面封止を行う。すなわち、ダイパッド部１、ランドリード部４、リード部（図示せず）の底面部分を除いた片面封止構造となる。また特にランドリード部４、リード部（図示せず）のフレーム枠２と接続した部分、つまり樹脂封止されないリード部分を封止シート２０を介して上下金型の第１の金型により第２の金型に対して押圧することにより、ランドリード部４、リード部（図示せず）の各底面を封止シート２０に押圧、密着させた状態で樹脂封止することにより、樹脂バリの発生を防止するとともに、ランドリード部４、リード部（図示せず）の各底面をパッケージ底面（封止樹脂１５底面）からスタンドオフを有して配置させることができる。
【００４８】
なお、封止シート２０のリードフレーム裏面への密着、貼付は、樹脂封止する封止用の上下金型に予め供給しておいた封止シートを樹脂封止前に密着させてもよいし、樹脂封止前に別工程で封止シートをリードフレームに密着、貼付したものを封止金型に供給し、樹脂封止してもよい。
【００４９】
次に図１３に示すように、樹脂封止後は封止シートをピールオフ等により除去した後、吊りリード部やランドリード部４、リード部の各リード部のフレーム枠と接続した部分を切断する。この段階で実質的に各リード部の端部が樹脂封止したパッケージの側面と同一面に配列するように切断する。そしてランドリード部４、リード部の底面はランド電極１６を構成し、またリード部の外側の側面部分も外部電極を構成し、ダイパッド部１の底面も露出し、放熱構造を有するものである。
【００５０】
以上、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法により、パッケージ底面の内側列には、ランドリード部４のランド電極１６の底面が配置され、そのランド電極１６の外側列にはリード部の底面であるランド電極が配置されて直線状もしくは千鳥状の２列配置の外部端子を構成するものであり、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）型パッケージを構成することができる。さらに、ランド電極の構成をランド電極、リード型ランド電極の２種類で２列構成としているため、パッケージの外側にも接続部分を設けることができ、底面＋側面の２点接合構造により、接続の信頼性を向上させることができる樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００５１】
次に、本実施形態で示したリードフレームの構造では、別途、新たな問題が顕在化してきている。
【００５２】
以下、図面を参照して説明する。図１４は本実施形態のリードフレームにおける通常のランドリード部４（２列目リード）の一部分を拡大して示した図面であり、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＧ−Ｇ１箇所の断面図である。図１５は樹脂封止する場合の注入した樹脂によるランドリード部４、リード部５に対する影響を示す部分的な断面図である。図１６は図１５と同様、ランドリード部４の部分の注入した樹脂によるランドリード部４、リード部５に対する影響を示す部分的な断面図である。図１７は樹脂封止後の樹脂封止型半導体装置の一部分を示す断面図である。
【００５３】
図１４に示すように通常の第２のリード部であるランドリード部４は、ランド部８をその先端に有し、底面はランド電極１６となるものである。しかし樹脂封止の際は、図１５に示すように、ランドリード部４の端部（フレーム枠側）は第１の金型２１により第２の金型２２に対して封止シート２０を介して押圧されるが、押圧される箇所からランドリード部４のランド部８が距離的に離れており、ランド部８のランド電極１６が封止シート２０に対して密着する力が弱くなってしまう。その結果、矢印に示される注入した封止樹脂の注入圧により、ランドリード部４のランド部８のランド電極１６が封止シート２０から浮き上がり、剥離した状態で樹脂封止されてしまう。なお、第１のリード部であるリード部５の場合は押圧される箇所から距離的に短いため、押圧力でリード部５の底面は封止シート２０に密着し、封止シート２０から剥離するようなことはない。
【００５４】
このような状態で樹脂封止されると、図１７に示すように、封止樹脂がランドリード部４の底面（ランド電極１６）に回り込み、ランドリード部４のランド電極１６の表面に樹脂バリ２３が形成され、外部電極として機能しないという問題が発生し得る。このような問題に対して、ランドリード部４の底面を確実に封止シート２０に密着させ、樹脂バリ２３を防止することは技術的に重要な課題となっている。
【００５５】
以下、本発明のリードフレームとそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法について、課題解決のための実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５６】
ここでは、ランドリード部４のランド電極１６の表面を確実に封止シートに密着させることができる実施形態について説明する。
【００５７】
図１８は本実施形態のリードフレームのランドリード部を示す図であり、リードフレームとしては図１に示したリードフレーム構成と基本構成は同様なものであるが、第２のリード部であるランドリード部４の構成と作用とが異なるものであり、少なくともランドリード部４において、ランドリード部４には封止樹脂受けの幅広部が設けられているものである。図１８において、図１８（ａ）は平面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＨ−Ｈ１箇所の断面図である。
【００５８】
本実施形態のリードフレームは、同様に金属板よりなるフレーム本体と、そのフレーム本体の開口した領域内に配設されて、表面に突出部と、その突出部を包囲する円形または矩形の環状の溝部と、底面に環状の溝部と凹部を有した半導体素子搭載用のダイパッド部と、先端部でそのダイパッド部を支持し、他端部でフレーム枠と接続した吊りリード部と、底面がランド電極となり、その先端部表面に金属細線が接続される幅広のボンディングパッド部を有し、そのボンディングパッド部の近傍に溝部が設けられ、規則性を有して配列され、他端部がフレーム枠と接続したリード部と、底面がランド電極となり、その先端部表面に金属細線が接続される幅広のボンディングパッド部を有し、前記したリード部の先端部に千鳥状にその先端部が配置されてそのリード部とともに２列構成を形成し、他端部がフレーム枠と接続したランドリード部とを有するリードフレームであって、図１８に示すように、特にランドリード部４は、ランド部８のランド電極１６を構成する以外の部分は薄厚で構成され、そのランド電極１６を構成する部分が下方に突出して構成されており、ランドリード部４の先端の上面にはコイニングによって圧延されたコイニングウイング部２４が設けられて、幅広部を構成しているものである。
【００５９】
またコイニングウイング部２４の近傍には溝部２５が設けられており、コイニングウイング部２４の端部は溝部２５にオーバーラップしている。この溝部２５の作用としては、封止樹脂のアンカー効果の他、コイニングウイング部２４を形成する際の重要な構成となる。すなわち、コイニングウイング部２４を形成する際、ランドリード部４のリード材料をプレス加工（コイン加工）により圧延するが、その圧延によるリード材料の逃げ部を構成するものであり、溝部２５に圧延されたリード材料が逃げてオーバーラップするものである。
【００６０】
図１８に示すようにランドリード部４の上面にコイニングウイング部２４を設けることにより、樹脂封止の際、封止樹脂が金型に注入された時には、その封止樹脂をランドリード部４とともに、コイニングウイング部２４の領域も受け、その押圧力により各ランドリード部４全体が下方に押し付けられる。そして、ランドリード部４のランド電極１６の面が封止シートに密着するため、ランド電極１６の面に封止樹脂が回り込むことがなく、結果として、ランドリード部４のランド電極１６の面への樹脂バリの発生を抑えることができるものである。
【００６１】
なお、コイニングウイング部２４の幅としては、ランドリード部４の先端部分の面積、リードサイズ、リード間ピッチを考慮して適宜、設定する。
【００６２】
次に本実施形態で示したランドリード部４に特徴を有するリードフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を製造する実施形態について説明する。
【００６３】
なお、本実施形態のリードフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を製造するプロセスについても、前記した基本的な実施形態の図８〜図１３に示した工法と同様であるため省略するが、樹脂封止工程における本実施形態のリードフレームの特にランドリード部４による作用効果について図面を参照しながら説明する。
【００６４】
図１９は本実施形態のリードフレームを用いて樹脂封止する際の封止シート２０とランドリード部４のランド電極１６との密着性を得るメカニズムを示す断面図である。
【００６５】
図１９に示すように、樹脂封止の際、封止樹脂が金型に注入された時には、その封止樹脂をランドリード部４とともに、コイニンクウイング部２４の領域も受け、その押圧力により各ランドリード部４全体を下方に押し付け、ランドリード部４の浮き上がりを抑える。そして、ランドリード部４のランド電極１６の面が封止シート２０に密着するため、ランド電極１６の面に封止樹脂が回り込むことがなく、結果として、ランドリード部４のランド電極１６の面への樹脂バリの発生を抑えることができるものである。図中、矢印は封止樹脂の注入によってランドリード部４が受ける押圧力および密着力を示している。
【００６６】
したがって、本実施形態のリードフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を製造することにより、樹脂封止時のランドリード部４のランド電極１６への樹脂バリの発生を抑えて、封止樹脂部からランド電極が確実にスタンドオフを有して露出した樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００６７】
なお、本実施形態ではコイニングウイング部２４は、ランドリード部４の上面に設けたが、封止シートと接するランドリード部４の下面に設けてもよい。
【００６８】
以上、実施形態で示したように、樹脂封止の注入圧によるランドリード部４の浮き上がりを防止するために、ランドリード部４の上面に幅広のコイニングウイング部を設け、樹脂封止の際、封止樹脂が金型に注入された時には、その封止樹脂をランドリード部４とともに、ランドリード部４に設けたそのコイニングウイング部の領域をも受け、その押圧力により各ランドリード部４全体が下方に押し付けられ、ランドリード部４のランド電極１６の面が封止シート２０に密着するため、ランド電極１６の面に封止樹脂が回り込むことがなく、ランドリード部４のランド電極１６の面への樹脂バリの発生を抑えることができるものである。
【００６９】
なお、本実施形態では第１のリード部と第２のリード部とによる２列構成のリード部を有したリードフレームを例として説明したが、２列に限定するものではなく、２列以上の３列，４列等の複数列を構成するリード部を有したリードフレームに対しても有効であることは言うまでもない。
【００７０】
【発明の効果】
以上、本発明のリードフレームにより、従来のようなビーム状のリード電極に代えて、ランド電極を有した樹脂封止型半導体装置を実現することができる。そして本発明により、樹脂封止型半導体装置の底面のランド電極を回路基板等を用いることなく、フレーム状態から形成でき、製造コストを低下させ、従来のようなリード接合による実装に比べて、基板実装の信頼性を向上させることができる。
【００７１】
また樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、従来のように突出したリード形成が必要ない分、リードベンド工程が不要であって、樹脂封止後はパッケージ底面の内側列には、ランドリード部のランド電極の底面が配置され、そのランド電極の外側列にはリード部の底面であるランド電極が配置されて直線状もしくは千鳥状の２列配置の外部端子を構成し、ＬＧＡ型パッケージを構成することができる。そして本発明の樹脂封止型半導体装置の底面の列構成のランド電極において、外側のランド電極はリード部よりなるものであり、その外側部分の側端はパッケージ部分より露出しているので、その外部側面に対して、ハンダ等の接合剤を設けることによりフィレット部が形成され、底面＋側面の２点接合構造となり、実装基板との接続の実装強度を向上させ、接続の信頼性を向上させることができる。
【００７２】
さらに本発明のリードフレーム、その構造の作用により、形成した樹脂封止型半導体装置の底面のランド電極面に樹脂バリの発生をなくし、外部電極の不良、実装不良を防止した樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のリードフレームを示す平面図
【図２】本発明の一実施形態のリードフレームを示す図
【図３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す平面図
【図４】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す底面図
【図５】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図６】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図７】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の実装構造を示す断面図
【図８】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図９】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１０】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１１】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１２】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１４】本発明の一実施形態のランドリード部を示す部分的な図
【図１５】本発明の一実施形態の樹脂封止の状態を示す部分的な断面図
【図１６】本発明の一実施形態の樹脂封止の状態を示す部分的な断面図
【図１７】本発明の一実施形態の樹脂封止後の状態を示す部分的な断面図
【図１８】本発明の課題解決の実施形態のリードフレームのランドリード部を示す図
【図１９】本発明の課題解決の実施形態のリードフレームのランドリード部を示す図
【図２０】従来のリードフレームを示す平面図
【図２１】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図２２】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す平面図
【符号の説明】
１  ダイパッド部
２  フレーム枠
３  吊りリード部
４  ランドリード部
５  リード部
６  突出部
７  溝部
８  ランド部
９  幅広部
１０  溝部
１１  溝部
１２  半導体素子
１３  ボンディングパッド部
１４  金属細線
１５  封止樹脂
１６  ランド電極
１７  凹部
１８  実装基板
１９  接合剤
２０  封止シート
２１  第１の金型
２２  第２の金型
２３  樹脂バリ
２４  コイニングウイング部
２５  溝部
１０１  フレーム枠
１０２  ダイパッド部
１０３  吊りリード部
１０４  インナーリード部
１０５  アウターリード部
１０６  タイバー部
１０７  半導体素子
１０８  金属細線
１０９  封止樹脂
【図１】
0003915337.tif 000002
【図２】
0003915337.tif 000003
【図３】
0003915337.tif 000004
【図４】
0003915337.tif 000005
【図５】
0003915337.tif 000006
【図６】
0003915337.tif 000007
【図７】
0003915337.tif 000008
【図８】
0003915337.tif 000009
【図９】
0003915337.tif 000010
【図１０】
0003915337.tif 000011
【図１１】
0003915337.tif 000012
【図１２】
0003915337.tif 000013
【図１３】
0003915337.tif 000014
【図１４】
0003915337.tif 000015
【図１５】
0003915337.tif 000016
【図１６】
0003915337.tif 000017
【図１７】
0003915337.tif 000018
【図１８】
0003915337.tif 000019
【図１９】
0003915337.tif 000020
【図２０】
0003915337.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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