(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体パッケージに対する高性能化・小型化・薄型化の要求に対応しつつ、放熱性能の向上に寄与するリードフレームおよびリードフレーム用条材を提供する。【解決手段】リードフレーム３は、電気的端子となるリード３２と半導体チップが搭載されるダイパット３１とを有するリードフレームであって、薄肉部と厚肉部とを有する異型断面条材にて形成され、厚肉部からなるダイパットの内部に流体用の流路が形成されている。リードフレーム用条材の製造方法は、条材の幅方向において少なくとも２種類の肉厚を有する異型断面条材を成形する工程と、前記条材の厚肉部の一方の面に溝を形成する工程と、前記溝に蓋をすることによって前記厚肉部の内部に流体用の流路を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉部と厚肉部とを有する異型断面条材であって、前記厚肉部の内部に流体用の流路が形成されていることを特徴とするリードフレーム用条材。
【請求項２】
請求項１に記載のリードフレーム用条材において、前記条材の素材が銅または銅合金であることを特徴とするリードフレーム用条材。
【請求項３】
電気的端子となるリードと半導体チップが搭載されるダイパットとを有するリードフレームであって、前記ダイパットの内部に流体用の流路が形成されていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のリードフレーム用条材の製造方法であって、条材の幅方向において少なくとも２種類の肉厚を有する異型断面条材を成形する工程と、前記条材の厚肉部の一方の面に溝を形成する工程と、前記溝に蓋をすることによって前記厚肉部の内部に流体用の流路を形成する工程とを有することを特徴とするリードフレーム用条材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージ等の半導体装置のリードフレーム、および該リードフレームに用いる条材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における電子機器の普及・進展により、搭載される半導体パッケージには高性能化・小型化・薄型化の要求がますます高まっている。半導体パッケージの高性能化により、半導体パッケージの発熱量は増加傾向にある。さらに半導体パッケージの小型化はエネルギー密度の上昇を意味し、局所的な発熱量の増大から、より積極的な発熱対策が必要になってきている。加えて、最近では半導体パッケージを用いた電子機器が自動車用途にも多く使用されており、エンジンルーム内などの高温環境下においても十分な放熱性を確保することが求められている。
【０００３】
図２は、従来の半導体パッケージの概略を示す断面模式図である。一般的に半導体パッケージ１では、半導体チップ２がリードフレーム３のダイパット31に搭載され、リードフレーム３のリード32と半導体チップ２とがボンディングワイヤ４で結線され、それら（半導体チップ２、ダイパット31、ボンディングワイヤ４、リ―ド32の一部）がモールド樹脂５で樹脂封止された構造になっている。半導体チップ２で発生した熱は、ボンディングワイヤ４を介してリード32に伝わり外部へ放熱される。また、しばしばモールド樹脂５の外面に放熱フィン６が設置され、モールド樹脂を介した伝熱が該フィンからも放熱される。
【０００４】
しかしながら、高性能化・高集積化した半導体パッケージにおいては、従来の構造での放熱性が不十分な場合がある。そこで、その放熱対策として半導体パッケージの樹脂封止部に冷却管や中空の導管を設け、半導体パッケージ全体の放熱性を向上させた半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１〜２）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２９４９４号公報
【特許文献２】特開平６−１９６５９６号公報
【０００６】
一方、半導体パッケージにおいて半導体チップと組み合わされるリードフレーム材料には、機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性などに優れた特性を有することが要求される。なかでも上述した半導体パッケージへの要求に対応すべく、近年では特に、低消費電力化（電気伝導度）や放熱対策（熱伝導度）の観点から銅系素材の条材（銅または銅合金の条材を総括して銅条と称す）が広く使用されている。また、リードフレーム用条材として、半導体チップが搭載されるダイパット部分を厚肉化することでヒートシンクの機能を付与することができる異型断面条材がしばしば使用される。
【０００７】
図３は、従来の異型断面条材の例を示す横断面模式図である。リードフレーム用条材３’は、リードフレーム形状に成形された際にダイパット31となるダイパット部31’とリード32となるリード部32’とが一体に形成され、かつ幅方向に少なくとも２種類の板厚（例えば、薄肉部と厚肉部）を有している。また、リードフレーム３の製造工程は、一般的に、ダイパット部31’とリード部32’が一体成形された条材を製造する「条材形成工程」、プレス機等により条材をデザインされた形状（ダイパット31やリード32）に打ち抜く「プレス工程」、リードフレームの必要な箇所にめっきを施す「めっき工程」などから構成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、近年の半導体パッケージにおいて放熱対策は極めて重要な課題である。しかしながら、特許文献１，２に記載されたような半導体パッケージでは、放熱用の冷却管や中空の導管が樹脂封止部に設置されることから樹脂封止部が必然的に厚くなり易く、半導体パッケージの薄型化要求への対応に適さない問題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、半導体パッケージに対する高性能化・小型化・薄型化の要求に対応しつつ、放熱性能の向上に寄与するリードフレームおよびリードフレーム用条材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、薄肉部と厚肉部とを有する異型断面条材であって、前記厚肉部の内部に流体用の流路が形成されていることを特徴とするリードフレーム用条材を提供する。条材の素材としては、銅または銅合金であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、電気的端子となるリードと半導体チップが搭載されるダイパットとを有するリードフレームであって、前記ダイパットの内部に流体用の流路が形成されていることを特徴とするリードフレームを提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、上記の本発明に係るリードフレーム用条材の製造方法であって、条材の幅方向において少なくとも２種類の肉厚を有する異型断面条材を成形する工程と、前記条材の厚肉部の一方の面に溝を形成する工程と、前記溝に蓋をすることによって前記厚肉部の内部に流体用の流路を形成する工程とを有することを特徴とするリードフレーム用条材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体パッケージに対する高性能化・小型化・薄型化の要求に対応しつつ、放熱性能の向上に寄与するリードフレームおよびリードフレーム用条材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図を参照しながら、本発明に係る実施の形態を説明する。ただし、本発明はここで取り上げた実施の形態に限定されることはない。
【００１５】
図１は、本発明に係るリードフレーム用条材の１例を示す模式図であり、図１(ａ)が部分断面斜視図、図１(ｂ)が横断面図である。図に示したように、本発明に係るリードフレーム用条材30は、リードフレーム形状に成形された際にダイパット31となるダイパット部31’とリード32となるリード部32’とが一体に形成され、幅方向に少なくとも２種類の板厚（例えば、薄肉部と厚肉部）を有しており、かつ条材厚肉部（ダイパット部31’）の内部に冷却流体用の流路34が形成されている。なお、前記「厚肉部の内部」とは、リードフレーム形状に成形されてダイパット31になった際に、冷却流体用の流路34の全体がダイパット31に没している状態になるようなものを含む。
【００１６】
また、図１では一山の異型断面条材の場合を例示したが、本発明は一山に限定されるものではなく、複数の山を有する異型断面条材でもよい。異型断面条材の素材としては特に限定されるものではないが、銅または銅合金であることが好ましい。また、ダイパット部31’に搭載する部材も半導体チップ（例えば、シリコンチップやLED素子）に限定されるものではなく、コネクタやコンデンサ等の電子部品であってもよい。
【００１７】
つぎに、本発明に係るリードフレーム用条材の製造方法について説明する。まず、リードフレームの材料となる板材を異型断面形状の（幅方向に少なくとも２種類の板厚（例えば、ダイパット部31’とリード部32’）を有する）条材に成形加工する（条材成形工程）。異型断面条材の成形加工方法は、特に限定されず既知の方法を利用することができる。
【００１８】
つぎに、前記異型断面条材の厚肉部の一方の面に溝を形成する（溝形成工程）。溝の形成加工方法も特に限定されず、切削加工や圧延加工など既知の金属加工方法を利用することができる。連続的な溝形成の観点から、各溝は、互いに平行であることが好ましく、条材の長手方向に平行であることが好ましい。また、溝の幅・深さ・本数・ピッチは、期待する冷却能に合わせて適宜設計されればよい。代表的には、幅0.5 mm以上、深さ0.04〜0.6 mm、ピッチ２mm以上などが挙げられる。
【００１９】
つぎに、前記溝に蓋をするように（凹凸の凸部上に当接するように）板材33を接合して流路34を形成する（流路形成工程）ことにより、本発明に係るリードフレーム用条材が製造される。板材の接合方法は特に限定されず、半導体パッケージ製造工程における耐熱性・耐薬品性を有する限り既知の方法を利用することができる。なお、板材11の代わりに溝を形成した異型断面条材同士を張り合わせ、互いに他方の溝に蓋をするような構造でもよい。
【００２０】
本発明に係るリードフレーム用条材は、金属材料である異型断面条材の厚肉部（ダイパット部31’）の内部に流路が形成されていることから、プレス工程によりデザインされた所定の形状（ダイパットやリードを有するリードフレーム）に打ち抜くことができる。また、同様の理由により、半導体パッケージにおける樹脂封止部の厚みを最小限に抑えることができ、半導体パッケージの薄型化要求への対応が可能となる。さらに、長尺の条材に対して連続的に流路形成加工をすることができることから量産するのに好適であり、個々の半導体パッケージごとに個別に冷却管を設けるという煩雑な工程を要する従来の半導体パッケージの製造に比して、結果として半導体パッケージの製造コストの低減に寄与できる。
【実施例】
【００２１】
本発明に係る（ダイパットの内部に流体用の流路が形成されている）リードフレームを使用した半導体パッケージ（実施例１）、ダイパットの内部に流体用の流路の無いリードフレームを使用した従来の半導体パッケージ（比較例１）、ダイパットの内部に流体用の流路の無いリードフレームを使用し樹脂封止部の外面にアルミニウム製の放熱フィンを設置した従来の半導体パッケージ（比較例２）を製造し、半導体チップに同じ負荷を掛けた場合（すなわち、発生熱量が同じ場合）における半導体パッケージの表面温度を比較した。なお、実施例１における流体用の流路の寸法は、幅２mm、高さ１mm、ピッチ５mmとし、比較例２における放熱フィンの寸法は、縦15 mm、横15 mm、高さ6.5 mm、ピッチ３mmとした。また、リードフレームの平面形状および半導体チップはいずれも同じものとし、冷却用流体として20℃の空気を10 m/sの流速で半導体パッケージ面と平行に流した。
【００２２】
比較例１の半導体パッケージの表面温度が100℃を超えるような負荷状況において、実施例１および比較例２の表面温度は60℃程度であり、比較例１に比して放熱能力が高いことが確認された。一方、回路基板上への高密度実装のために要求される半導体パッケージの小型化・薄型化の観点から見ると、樹脂封止部の外面にアルミニウム製の放熱フィンを設置した比較例２は要求を明らかに満たせないと言える。
【００２３】
したがって、実施例１に用いたリードフレームは、半導体パッケージに対する高性能化・小型化・薄型化の要求に対応し、かつ放熱性能を向上させられることが明らかになった。なお、特許文献１，２に記載されたような半導体パッケージも高い放熱能力を有すると考えられるが、前述したように、放熱用の冷却管や中空の導管が樹脂封止部に設置されることから樹脂封止部が必然的に厚くなり易く、半導体パッケージの薄型化要求への対応に適さない問題がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るリードフレーム用条材の１例を示す模式図であり、図１(ａ)が部分断面斜視図、図１(ｂ)が横断面図である。
【図２】従来の半導体パッケージの概略を示す断面模式図である。
【図３】従来の異型断面条材の例を示す横断面模式図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…半導体パッケージ、２…半導体チップ、
３…リードフレーム、31…ダイパット、32…リード、
３’…リードフレーム用条材、31’…ダイパット部、32’…リード部、
４…ボンディングワイヤ、５…モールド樹脂、６…放熱フィン、
30…リードフレーム用条材、33…板材、34…流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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