(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載し、底面にリード電極が配列されてなる樹脂封止型半導体装置を構成するのに用いるリードフレームであって、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の領域内に配設されて、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された半導体素子搭載用のダイパッド部と、前記フレーム本体の領域内に配設され、かつ前記ダイパッド部の周囲に配置され、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された複数のリード構成体とよりなり、前記リード構成体および前記ダイパッド部は、前記フレーム本体から突出した方向への押圧力により、前記薄厚部が破断されて前記フレーム本体より分離される構成であるリードフレームより構成された樹脂封止型半導体装置であって、前記ダイパッド部上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子の周辺に配置され、前記半導体素子と金属細線により電気的に接続されたリード構成体と、前記リード構成体およびダイパッド部の底面を突出させて前記半導体素子の外囲を封止した封止樹脂とよりなり、前記リード構成体およびダイパッド部の封止樹脂からの突出量は、前記フレーム本体の厚み量から前記リード構成体およびダイパッド部が前記フレーム本体から突出した量を差し引いた量であり、前記リード構成体の表面には複数の溝部が設けられて、金属細線のリード構成体側の接続は前記溝部と溝部との間で接続さ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】
半導体素子を搭載し、底面にリード電極が配列されてなる樹脂封止型半導体装置を構成するのに用いるリードフレームであって、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の領域内に配設されて、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された半導体素子搭載用のダイパッド部と、前記フレーム本体の領域内に配設され、かつ前記ダイパッド部の周囲に配置され、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された複数のリード構成体とよりなり、前記リード構成体および前記ダイパッド部は、前記フレーム本体から突出した方向への押圧力により、前記薄厚部が破断されて前記フレーム本体より分離される構成であるリードフレームを用意する工程と、前記リードフレームの前記ダイパッド部の突出した側に半導体素子を搭載する工程と、前記搭載した半導体素子の電極とリード構成体の各々とを金属細線により電気的に接続する工程と、前記半導体素子の外囲であって、前記リードフレームの上面側のみを封止樹脂により封止し、樹脂封止型半導体装置を形成する工程と、前記リードフレームの前記フレーム本体を固定した状態で前記フレーム本体の底面側から前記リード構成体およびダイパッド部の底面側に対して押圧力を印加し、前記リード構成体およびダイパッド部とを接続している薄厚部を破断させ、前記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有し、前記搭載した半導体素子の電極とリード構成体の各々とを金属細線により電気的に接続する工程では、リード構成体の表面に設けた複数の溝部の溝部と溝部との間に金属細線を接続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、半切断状態でフレーム体に接続されたリード構成体とダイパッド部と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樹脂封止型半導体装置およびそ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１０は、従来のリードフレームの構成を示す平面図である。図１０に示すように、従来のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１内に、半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部２と、ダイパッド部２を支持する吊りリード部３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４と、そのインナーリード部４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５と、アウターリード部５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６とより構成されていた。
【０００５】
なお、リードフレームは、図１０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１１は、図１０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１１に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７が搭載され、その半導体素子７とインナーリード部４とが金属細線８により電気的に接続されている。そしてダイパッド部２上の半導体素子７、インナーリード部４の外囲は封止樹脂９により封止されている。封止樹脂９の側面からはアウターリード部５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１２に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７を接着剤により接合した後（ダイボンド工程）、半導体素子７とインナーリード部４の先端部とを金属細線８により接続する（ワイヤーボンド工程）。その後、半導体素子７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６で包囲された領域内を封止樹脂９により封止し、アウターリード部５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６で封止樹脂９の境界部をカッティングし、各アウターリード部５を分離し、フレーム枠１を除去するとともに、アウターリード部５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１１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１２において、破線で示した領域が封止樹脂９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フレームタイプのパッケージ材を用いた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。そして半切断状態でフレーム体に接続されたリード構成体を有した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を提供するものである。さらに本発明は、従来のようにリードカット工程やリードベンド工程をなくし、容易に樹脂封止型半導体装置を得ることができ、樹脂封止型半導体装置を低コストで製造できるものである。
【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は、以下のような構成を有している。
【００１５】
本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子を搭載し、底面にリード電極が配列されてなる樹脂封止型半導体装置を構成するのに用いるリードフレームであって、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の領域内に配設されて、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された半導体素子搭載用のダイパッド部と、前記フレーム本体の領域内に配設され、かつ前記ダイパッド部の周囲に配置され、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された複数のリード構成体とよりなり、前記リード構成体および前記ダイパッド部は、前記フレーム本体から突出した方向への押圧力により、前記薄厚部が破断されて前記フレーム本体より分離される構成であるリードフレームより構成された樹脂封止型半導体装置であって、前記ダイパッド部上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子の周辺に配置され、前記半導体素子と金属細線により電気的に接続されたリード構成体と、前記リード構成体およびダイパッド部の底面を突出させて前記半導体素子の外囲を封止した封止樹脂とよりなり、前記リード構成体およびダイパッド部の封止樹脂からの突出量は、前記フレーム本体の厚み量から前記リード構成体およびダイパッド部が前記フレーム本体から突出した量を差し引いた量である樹脂封止型半導体装置である。そして、リード構成体の表面には複数の溝部が設けられて、金属細線のリード構成体側の接続は前記溝部と溝部との間で接続されている樹脂封止型半導体装置である。
【００１６】
本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、半導体素子を搭載し、底面にリード電極が配列されてなる樹脂封止型半導体装置を構成するのに用いるリードフレームであって、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の領域内に配設されて、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された半導体素子搭載用のダイパッド部と、前記フレーム本体の領域内に配設され、かつ前記ダイパッド部の周囲に配置され、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された複数のリード構成体とよりなり、前記リード構成体および前記ダイパッド部は、前記フレーム本体から突出した方向への押圧力により、前記薄厚部が破断されて前記フレーム本体より分離される構成であるリードフレームを用意する工程と、前記リードフレームの前記ダイパッド部の突出した側に半導体素子を搭載する工程と、前記搭載した半導体素子の電極とリード構成体の各々とを金属細線により電気的に接続する工程と、前記半導体素子の外囲であって、前記リードフレームの上面側のみを封止樹脂により封止し、樹脂封止型半導体装置を形成する工程と、前記リードフレームの前記フレーム本体を固定した状態で前記フレーム本体の底面側から前記リード構成体およびダイパッド部の底面側に対して押圧力を印加し、前記リード構成体およびダイパッド部とを接続している薄厚部を破断させ、前記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有する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。そして、搭載した半導体素子の電極とリード構成体の各々とを金属細線により電気的に接続する工程では、リード構成体の表面に設けた複数の溝部の溝部と溝部との間に金属細線を接続する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１８】
また本発明の樹脂封止型半導体装置は、リード構成体がその底面に配列され、またリード構成体が封止樹脂の底面よりも突出して設けられ、基板実装時のスタンドオフが形成されているものである。ここで樹脂封止型半導体装置のリード構成体およびダイパッド部の突出量は、フレーム本体の厚み量からリード構成体およびダイパッド部が突出した量を差し引いた量となり、リード構成体の外部電極としてのスタンドオフが、リードフレームを用いることにより、別工程によりスタンドオフを形成せずに自己整合的に形成されるものである。さらにリード構成体の表面には、複数の溝部が設けられており、金属細線はその溝部と溝部との間に接続した構造により、基板実装後、基板の撓みにともなってリード構成体が撓んだ際、その撓みによる変形応力を溝部が吸収し、金属細線の接続部分には応力が印加されず、接続部分の破壊を防止でき、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。
【００１９】
また本発明のリードフレームを用いることにより、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、半導体素子を搭載し、樹脂封止した後、リード構成体、ダイパッド部分の下方からの突き上げによりフレーム自体を除去するだけで、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リード電極を配列することができる。また、本発明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際、樹脂封止時において、リード構成体底面部分への樹脂バリの進入を防止でき、加えて、リード電極の外部電極としてのスタンドオフが確保できるものである。
【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一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
まず本発明のリードフレームの一実施形態について説明する。
【００２２】
図１は本実施形態のリードフレームを示す図であり、図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は本実施形態のリードフレームのうち、一部分の拡大を示す拡大平面図であり、図１（ｃ）はリードフレームの断面図であり、図１（ｂ）において、Ａ−Ａ１箇所の断面を示している。
【００２３】
図示する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るフレーム本体１０と、そのフレーム本体１０の領域内に格子状に配設されて、薄厚部１１によりフレーム本体１０と接続し、かつフレーム本体１０よりも突出して形成された複数のリード構成体１２と、半導体素子を搭載するダイパッド部１３とよりなるものである。すなわち、フレーム本体１０、薄厚部１１、リード構成体１２およびダイパッド部１３は同一の金属板より一体で形成されているものである。そしてリード構成体１２、ダイパッド部１３はフレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてリード構成体１２、ダイパッド部１３がフレーム本体１０より分離される構成を有するものである。リード構成体１２の配列は、図１ではビーム状にダイパッド部１３を取り囲むように配置しているが、搭載する半導体素子との金属細線による接続に好適な配置を採用する。またリード構成体１２の表面には複数の溝部を形成し、樹脂封止型半導体装置を構成する際、金属細線をその溝部と溝部との間に接続し、リード構成体に印加される応力を溝部で吸収できるようにすることにより、金属細線の接続部分の破壊を防止し、信頼性を向上できるものである。
【００２４】
ここで本実施形態のリードフレームは、一例として図２に示すように、リード構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加することにより、薄厚部１１の破線部分で破断されることになり、フレーム本体１０からリード構成体１２が分離するものである。ここで、薄厚部１１はフレーム本体１０自体に対して、打ち抜き加工の半切断手段により形成される「繋ぎ部分」であり、フレーム本体１０のリード構成体を形成したい部分をパンチ部材を用いて打ち抜き加工し、完全に打ち抜かずに、途中、好ましくは半分程度の打ち抜きで止め、途中まで打ち抜かれた部分がフレーム本体１０から突出し、その突出した部分がリード構成体１２を構成するとともに、フレーム本体１０と切断されずに接続している繋ぎ部分が薄厚部１１を構成するものである。したがって、薄厚部１１は極薄であり、リード構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加する程度で、薄厚部１１が破断する厚みを有するものである。そしてダイパッド部も同様な構成を有しているものである。
【００２５】
また、フレーム本体１０よりも突出して形成されたリード構成体１２は、その突出量はフレーム本体１０自体の厚みの過半数以上の突出量を有しており、リード構成体１２がフレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてリード構成体１２がフレーム本体１０より分離される構成を実現できるよう構成されている。そしてダイパッド部も同様な構成を有しているものである。例えば本実施形態では、リードフレーム自体の厚み、すなわちフレーム本体１０の厚みを２００［μｍ］とし、リード構成体１２の突出量を１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（フレーム本体１０の厚みの７０［％］〜９０［％］）としている。なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、リード構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上のフレーム本体厚みの７０［％］〜９０［％］の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。
【００２６】
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。メッキ処理については、リード構成体１２、ダイパッド部を成形した後に行ってもよく、または金属板へのリード構成体の成形前に行ってもよい。またリードフレームの表面粗さについては、極めて平坦であって、０．１［μｍ］以下であり、封止樹脂との剥離性に影響するものであり、リード構成体１２、ダイパッド部以外の部分には無用な凹凸がないようにする必要がある。
【００２７】
また本実施形態のリードフレームにおいては、リード構成体１２の突出した上面部分は、コイニングと称されるプレス成形により、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するものである。このコイニングによる形状により、リードフレームに対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のリード構成体への食いつきを良好にし、封止樹脂との密着性を向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。また形状は上面平坦なキノコ状に限定されるものではなく、鍵状等の封止樹脂とのアンカー作用のある上面平坦な形状であればよい。そしてダイパッド部も同様である。
【００２８】
なお、リード構成体１２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。そして図１に示すように、リード構成体１２はフレーム本体１０の領域に形成するが、左右・上下に連続して形成できるものである。またリード構成体１２の大きさは、リードフレーム内ですべて同一としてもよいし、樹脂封止型半導体装置を構成し、リード電極とした場合、基板実装の際の応力緩和のために、周辺部に位置するリード構成体１２を大きくするようにしてもよい。本実施形態では、リード構成体１２の上面の大きさは、半導体素子を搭載し、電気的接続手段として、金線等の金属細線により接続する際、ボンディング可能な大きさであればよく、１００［μｍ］幅以上の大きさとしている。
【００２９】
次に本実施形態のリードフレームの製造方法について説明する。
【００３０】
図３および図４は、リードフレームの製造方法を示す断面図であり、代表として、リード構成体部分を示す断面図である。
【００３１】
まず図３に示すように、リードフレームのフレーム本体となる金属板１４を打ち抜き金型のダイ部１５に載置し、金属板１４の上方から押え金型１６により押さえる。ここで図３において、ダイ部１５には、打ち抜き用の開口部１７が設けられている。また、金属板１４に対して上方には、パンチ部材１８が設けられており、パンチ部材１８により金属板１４が押圧され打ち抜き加工された際、金属板１４の押圧された箇所が開口部１７に打ち抜かれる構造を有している。
【００３２】
次に図４に示すように、ダイ部１５上の所定の位置に固定した金属板１４に対して、その上方からパンチ部材１８により押圧による打ち抜き加工を行い、金属板１４の一部をダイ部１５側の開口部１７側に突出するように押圧して、金属板１４の所定箇所を半切断状態にし、リード構成体１２を形成する。ここで薄厚部１１により金属板１４と接続されて残存し、かつ金属板１４の本体部よりも突出して形成されたリード構成体１２を形成するものである。
【００３３】
本実施形態では、パンチ部材１８により金属板１４の一部を打ち抜き加工する際、完全に打ち抜かず、途中でパンチ部材１８の押圧を停止させることで、半切断状態を形成し、金属板１４の押圧された部分を切り離すことなく、金属板１４の本体に接続させて残存させるものである。また、金属板１４のリード構成体１２を形成する部分に接触するパンチ部材１８の接触面積はダイ部１５に設けた開口部１７の開口面積よりも小さく、そのパンチ部材１８により、金属板１４の一部を押圧して金属板１４から突出したリード構成体１２を形成する工程においては、金属板１４から突出したリード構成体１２の上面部分１２ｂの面積が、金属板１４側に接続したリード構成体１２の底面部分１２ａの面積よりも大きく、リード構成体１２の突出した側の上面のエッジ部は抜きダレによる曲面を有しているリード構成体１２を形成するものである。この構造により、形成されたリード構成体１２は、それが突出した方向に対しての押圧力、すなわちリード構成体１２の底面部分１２ａ側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちリード構成体１２の上面部分１２ｂからの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【００３４】
また、リード構成体１２の突出した上面部分に対して、コイニングと称されるプレス成形を行うことにより、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するようにしてもよい。このコイニングによる形状により、リードフレームに対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のリード構成体への食いつきを良好にし、アンカー効果を得て、封止樹脂との密着性をさらに向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。
【００３５】
また、本実施形態では、プレス成形によりリード構成体１２を半切断状態にする前に、リード構成体１２に相当する部分に複数の溝部を形成してもよく、溝部を予め形成した後、半切断のリード構成体１２を形成するものである。これにより、樹脂封止型半導体装置を構成する際、金属細線をその溝部と溝部との間に接続し、リード構成体に印加される応力を溝部で吸収できるようにすることにより、金属細線の接続部分の破壊を防止し、信頼性を向上できるものである。
【００３６】
本実施形態において、金属板１４に対してリード構成体１２を形成する際、金属板１４の一部を突出させるその突出量については、金属板１４自体の厚みの過半数以上とし、本実施形態では、２００［μｍ］の金属板１４の厚みに対して、１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（金属板自体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出したリード構成体１２を形成している。したがって、突出した形成されたリード構成体１２は、金属板１４の本体に対して、極めて薄い厚みの薄厚部１１により接続されていることになる。本実施形態では、薄厚部１１の厚みとしては、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（金属板自体の厚みの１０［％］〜３０［％］）であり、リード構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、容易に分離されるものである。なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、リード構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。
【００３７】
ここで本実施形態のリード構成体１２を形成する際の半切断について説明する。図５は金属板１４に対して押圧し、半切断状態を構成した際のリード構成体１２と金属板１４、および薄厚部１１の部分の構造図である。
【００３８】
図５に示すように、金属板１４に対してリード構成体１２を形成した際、金属板１４のリード構成体１２部分は、図３，図４に示したパンチ部材１８による打ち抜き加工によって発生した抜きダレ部１９と、パンチ部材によりせん断されたせん断部２０と、リード構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、容易にリード構成体１２が分離した際の破断面となる破断部２１を有している。リード構成体１２の形成としては、パンチ部材１８により打ち抜き加工した際、抜きダレ部１９，せん断部２０，破断部２１の順に形成されていくものである。破断部２１となる部分は薄厚部１１であり、図面上はモデル的に示している関係上、相当の厚みを有しているように示されているが、実質的には極めて薄い状態である。また金属板１４の打ち抜き加工においては、理想的な状態は、Ａ：Ｂ＝１：１であり、パンチ部材１８が金属板１４を打ち抜き、金属板１４の厚みの１／２を打ち抜いた時点でパンチ部材１８を停止させ、打ち抜きを完了させるものであるが、その条件は適宜、設定するものである。
【００３９】
また打ち抜き加工において、クリアランスの値を変更することにより、せん断部２０と破断部２１との長さを操作することができ、クリアランスを小さくすると、せん断部２０を破断部２１よりも大きくすることができ、逆にクリアランスを大きくすると、せん断部２０を破断部２１よりも小さくすることができる。したがって、クリアランスをゼロとし、破断部２１の長さを短く抑えることで、金属板１４の抜き完了のタイミングを遅らせ、パンチ部材が金属板１４の１／２以上入っても、抜きが完了しないようにできるものである。ここでクリアランスは、パンチ部材１８の大きさとダイ部１５の開口部１７の大きさとの差により形成された隙間の量を示している。
【００４０】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図６，図７は本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す図であり、図６は断面図であり、図７は底面図である。なお、図６の断面図は図７の底面図において、Ｂ−Ｂ１箇所の断面を示す図であり、また本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す平面図については、いわゆる矩形状を示すのみであり省略する。
【００４１】
図６，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、前述したようなリードフレームを用いて、半導体素子を搭載した半導体装置であり、ダイパッド部１３上に銀ペースト等の導電性接着剤により接合された半導体素子２２と、その半導体素子２２の周辺に配置されたリード構成体１２と、その半導体素子２２の電極パッド（図示せず）とリード構成体１２の各々とを電気的に接続した金属細線２３と、リード構成体１２、ダイパッド部１２の底面を突出させて半導体素子２２の外囲を封止した封止樹脂２４とよりなる樹脂封止型半導体装置である。そして本実施形態において、リード構成体１２の封止樹脂２４からの突出量は、使用したリードフレーム本体の厚み量からリード構成体１２、ダイパッド部１３がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量であり、基板実装時のスタンドオフを有しているものである。
【００４２】
本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、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５００［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。
【００４３】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、封止樹脂２４に封止された側のリード構成体１２、ダイパッド部１３の上面の面積が、封止樹脂２４から露出、突出した側の面積よりも大きく、封止された側のリード構成体１２、ダイパッド部１３の上面のエッジ部は曲面を有しているものである。この構造により、封止樹脂２４とリード構成体１２、ダイパッド部１３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。なお、用いるリードフレーム自体の板厚を厚く設定することで、リード構成体１２、ダイパッド部１３と封止樹脂２４との食いつきエリアを拡大させ、アンカー効果が増大するため、一層の信頼性向上が図れる。
【００４４】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の別の実施形態について説明する。図８は本発明の樹脂封止型半導体装置の別の実施形態を示す断面図である。
【００４５】
図８に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、図６，図７に示した樹脂封止型半導体装置と同様であるが、リード構成体の表面に複数の溝部を形成し、基板実装後の応力を吸収できるような構造にしたものである。
【００４６】
すなわち本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、ダイパッド部１３上に銀ペースト等の導電性接着剤により接合された半導体素子２２と、その半導体素子２２の周辺に配置されたリード構成体１２と、その半導体素子２２の電極パッド（図示せず）とリード構成体１２の各々とを電気的に接続した金属細線２３と、リード構成体１２、ダイパッド部１２の底面を突出させて半導体素子２２の外囲を封止した封止樹脂２４とよりなる樹脂封止型半導体装置である。そしてリード構成体１２の表面には溝部２５が複数、設けられており、金属細線２３のリード構成体１２側の接続においては、溝部２５と溝部２５の間に接続されているものである。この構造により、基板実装後、基板の撓みにともなってリード構成体１２が撓んだ際、その撓みによる変形応力を溝部２５が吸収し、金属細線２３の接続部分には応力が印加されず、接続部分の破壊を防止でき、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。また合わせて封止樹脂２４との密着性向上にも寄与するものである。
【００４７】
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９（ａ）〜（ｆ）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。
【００４８】
まず図９（ａ）に示すように、フレーム本体１０と、そのフレーム本体１０の領域内に配設されて、薄厚部１１によりフレーム本体１０と接続し、かつフレーム本体１０よりも突出して形成された複数のリード構成体１２とダイパッド部１３とよりなり、ランド構成体１２、ダイパッド部１３はフレーム本体１０からそれが突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてリード構成体１２、ダイパッド部１３がフレーム本体１０より分離される構成を有するリードフレームを用意する。
【００４９】
次に図９（ｂ）に示すように、リードフレームのダイパッド部１３が突出した面側に対して、銀ペースト等の導電性接着剤、または絶縁性ペーストにより半導体素子２２を載置、接合する。この工程は半導体装置の組立工程におけるダイボンド工程に相当する工程であり、リードフレームへの導電性接着材の塗布、半導体素子２２の載置、加熱処理により半導体素子２２を接合するものである。ここで、リードフレームは、リード構成体１２、ダイパッド部１３が突出した方向に対しての押圧力、すなわちリード構成体１２、ダイパッド部１３の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであるが、それが突出した方向、すなわちリード構成体１２、ダイパッド部の上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、半導体素子２２を搭載する際、フレームに対して下方の押圧力が作用しても、ダイパッド部１３は分離せず、安定してダイボンドできるものである。
【００５０】
次に図９（ｃ）に示すように、リードフレームのダイパッド部１３上に接合した半導体素子２２と外部電極となるリード構成体１２とを金属細線２３により電気的に接続する。また、この工程においても、リード構成体１２は一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、金属細線２３をリード構成体１２の上面に接続する際、下方に押圧力が作用しても、リード構成体１２は分離せず、安定してワイヤーボンドできるものである。なお、リード構成体１２の表面に複数の溝部を形成している場合には、金属細線の接続を溝部と溝部との間に行うものである。
【００５１】
次に図９（ｄ）に示すように、ダイパッド部１３上に接合した半導体素子２２、および電気的接続手段である金属細線２３、リード構成体１２の領域を封止樹脂２４により封止する。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。ここではリードフレームの半導体素子２２が搭載された面のみが封止樹脂２４により封止されるものであり、片面封止構造となっている。そして各リード構成体１２、ダイパッド部１３は突出して設けられているため、封止樹脂２４がその段差構造に対して、食いつくため片面封止構造であっても、リードフレームと封止樹脂２４との密着性を得ることができる。
【００５２】
次に図９（ｅ）に示すように、リードフレームを固定した状態、例えばリードフレームの端部を固定し、封止樹脂２４で封止した領域をフリーにした状態で、リードフレームの下方からリード構成体１２、ダイパッド部１３の底面に対して、押圧力を印加する。この場合、リードフレームの端部を固定し、その下方から突き上げピンにより突き上げて押圧力を印加することにより、リード構成体１２、ダイパッド１３とリードフレームのフレーム本体１０とが分離するものである。リード構成体１２、ダイパッド部１３とフレーム本体１０とを接続している極薄の薄厚部１１が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されるものである。また、突き上げる場合は、半導体素子２２の下方に位置するダイパッド部１３のみを突き上げてもよく、または周辺部のリード構成体１２を突き上げてもよいが、リード構成体１２の面積を考慮して、リード構成体１２、ダイパッド部１３のすべての下面を突き上げてもよい。すなわち、リード構成体１２、ダイパッド部１３が封止樹脂２４から剥離しない範囲で突き上げを行うものである。また突き上げ以外の手段により、リード構成体１２、ダイパッド部１３が分離できるものであればよく、例えばフレーム本体１０に対してひねりを加えても分離させることができるが、信頼性を考慮して行う。またリード構成体１２、ダイパッド部１３のそれぞれの面積に応じた突き上げ治具により押圧力を印加することにより、安定した分離ができる。
【００５３】
図９（ｆ）に示すように、リード構成体１２、ダイパッド部１３とフレーム本体１０とを接続している極薄の薄厚部１１が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されて、樹脂封止型半導体装置２６を得ることができる。なお、ここで封止樹脂２４とフレーム本体との剥離は、フレーム本体のリード構成体１２、ダイパッド部１３を形成した部分以外の領域と封止樹脂２４との密着性が弱く、リード構成体１２、ダイパッド部１３が分離されることにより、樹脂封止型半導体装置を取り出すことができるものである。リード構成体１２、ダイパッド部１３部分はその凹凸形状が封止樹脂２４に食い込むため、剥離せずに封止樹脂２４内に形成されるものである。図示するように、樹脂封止型半導体装置２６は、リード構成体１２がその底面に配列され、またリード構成体１２が封止樹脂２４の底面よりも突出して設けられ、基板実装時のスタンドオフが形成されているものである。ここで樹脂封止型半導体装置２６のリード構成体１２の突出量は、フレーム本体の厚み量からリード構成体１２が突出した量を差し引いた量となり、リード構成体１２の外部電極としてのスタンドオフが形成されるものである。本実施形態では、２００［μｍ］の厚みのフレーム本体に対して、リード構成体１２を１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（フレーム本体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出させているため、スタンドオフ高さの量は、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（フレーム本体の厚みの１０［％］〜３０［％］）となり、基板実装時のスタンドオフを有したランド電極を得ることができる。
【００５４】
なお、フレーム本体から樹脂封止型半導体装置を分離する工法としては、前記したようなリード構成体１２、ダイパッド部１３部分に対する突き上げ法の他、フレーム本体自体を引き剥がすことにより、分離できるものであるが、製品の信頼性を考慮して分離方法を採用するものである。
【００５５】
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、樹脂封止した後、リード構成体、ダイパッド部分の下方からの突き上げによりフレーム自体を除去するだけで、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リード電極を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る。さらに樹脂封止型半導体装置において、各リード構成体の封止樹脂からの突出量は、使用したリードフレーム本体の厚み量から各リード構成体自体がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量であり、フレーム本体から製品を分離した時点で基板実装時のスタンドオフが構成されるものであり、あえて別工程でランドのスタンドオフを形成する必要がないものである。
【００５６】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、ＢＧＡタイプの半導体装置のように、ランド電極を設けた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半導体装置を構成するので、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。さらに製品加工工程において、上述のごとく、フレーム本体の分離のみを行えば、容易に完成体を得ることができるので、従来のようなフレームからの分離において必要であったリードカット工程、リードベンド工程をなくし、リードカットによる製品へのダメージやカット精度の制約をなくすことができ、製造工程の削減によってコスト力を強めた画期的な技術を提供できるものである。
【００５７】
【発明の効果】
以上、本発明のリードフレームにより、従来のようなリードフレームを用いずに、リー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に対して、自己整合的にリード電極のスタンドオフを形成できるものであり、従来にないフレーム構造、工法によりリード電極を有しつつ、リードレスパッケージ型の小型・薄型の樹脂封止型半導体装置を実現することができるものである。
【００５８】
また樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、リードカット工程、リードベンド工程が不要であって、樹脂封止後は突き上げ処理により、容易にフレーム本体を分離して、樹脂封止後の半導体装置を得ることができ、工程削減による低コスト製造を実現できるものである。さらに、樹脂封止の際の樹脂モレがなく、またリード構成体上への樹脂バリの発生もないため、樹脂バリ除去工程等の後工程が不要である。
【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図
【図２】本発明の一実施形態のリードフレームを示す断面図
【図３】本発明の一実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図
【図４】本発明の一実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図
【図５】本発明の一実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図
【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を示す底面図
【図８】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】従来のリードフレームを示す平面図
【図１１】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図１２】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  フレーム枠
２  ダイパッド部
３  吊りリード部
４  インナーリード部
５  アウターリード部
６  タイバー部
７  半導体素子
８  金属細線
９  封止樹脂
１０  フレーム本体
１１  薄厚部
１２  リード構成体
１２ａ  底面部分
１２ｂ  上面部分
１３  ダイパッド部
１４  金属板
１５  ダイ部
１６  押え金型
１７  開口部
１８  パンチ部材
１９  抜きダレ部
２０  せん断部
２１  破断部
２２  半導体素子
２３  金属細線
２４  封止樹脂
２５  溝部
２６  樹脂封止型半導体装置
【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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