(57)【要約】【課題】生産効率を維持しながら樹脂未充填の防止と高放熱性を実現し、信頼性を向上させることができる半導体装置とその製造方法ならびにリードフレームの製造方法を提供する。【解決手段】リードフレーム１５を、外部端子と同じ形状で且つ半導体装置の裏面に露出するよう折り曲げられて半導体素子４の搭載領域となるダイパッド１１と、外部端子となるアウターリード３ｏおよびアウターリード３ｏと一体に形成されるインナーリード３ｉからなるリード３とで構成する。【選択図】図１
2009130063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレーム上に半導体素子を搭載した後に樹脂封止することにより形成される半導体装置であって、
前記リードフレーム上の前記半導体素子のボンディングパッドと前記リードフレームがワイヤーにより電気的に接続されており、
前記リードフレームが、
外部端子と同じ形状で且つ半導体装置の裏面に露出するよう折り曲げられた前記半導体素子の搭載領域となるダイパッドと、
前記外部端子となるアウターリードと前記アウターリードと一体に形成されるインナーリードとからなるリードとで構成されている
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ダイパッドの折り曲げ部に切り欠きが施されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ダイパッドの折り曲げ部に貫通孔が施されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ダイパッドの折り曲げ部の４隅の露出領域が他の露出領域よりも幅が広くなっている
ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置に用いるリードフレームの製造方法であって、
前記ダイパッドの周縁部と前記リードの外周側の先端が一体のまま残るように、その他の部位を形成する工程と、
前記ダイパッドの周縁部に切り欠きあるいは外周側にスリットを施す工程と、
前記リードの外周側の先端を切断すると同時に折り曲げ加工する工程とを含む
ことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記リードフレームのダイパッド上に前記半導体素子を搭載する工程と、
前記半導体素子上の前記ボンディングパッドとインナーリードを前記ワイヤーで電気的に接続する工程と、
少なくとも前記半導体素子及び前記電気的に接合された部分を覆うと共に、前記外部端子が導出するように、樹脂封止する工程とを含む
ことを特徴とする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、リードフレームに半導体素子を搭載した状態で樹脂封止して形成される半導体装置とその製造方法ならびにリードフレームの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の多機能化、小型化、高密度化に対応するために半導体装置などの半導体部品の高密度、高機能化、システム化が要求され、それに伴って半導体部品の出力ピンが増大してきているのが現状であり、これらの出力ピン増大と半導体装置の縮小化により、消費電力も増大してきている。そのため、半導体装置には、今以上に良好な放熱特性が求められている。
【０００３】
以下、従来のリードフレームを用いた半導体装置について説明する。
図９は従来のリードフレームを有する半導体装置の構造を示す構成図であり、図９（ａ）は透過平面図、図９（ｂ）は断面図、図９（ｃ）はコーナー部（例えば、Ｂ部分）の拡大透過平面図である。
【０００４】
図９において、２はワイヤー、３はリード、３ｉはインナーリード、３ｏはアウターリード、４は半導体素子、１０は封止樹脂体、１１はダイパッド、１１ｍはダイパッド曲げ部、１５はリード３とダイパッド１１とからなるリードフレームである。
【０００５】
図９から明らかなように、従来のリードフレーム１５では、ダイパッド１１の一部が半導体装置の底面から外部に突出するように、ダイパッド１１の４辺に曲げ加工が施されてダイパッド曲げ部１１ｍが形成されている。これらを封止樹脂体１０で封止した構造になっており、ダイパッド曲げ部１１ｍの突出した部分を基板実装することにより、高い放熱性能を確保するようにしている。
【特許文献１】特開平８−１８１２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の半導体装置では、ダイパッド曲げ部１１ｍが半導体装置から突出するため、封止樹脂体１０で樹脂封止する際に使用する金型が、当該半導体装置ごとに専用設計となり、共用性が失われ、製品としてのコストアップに繋がる。
【０００７】
また、ダイパッド１１の一部を板状に折り曲げているため、封止樹脂体１０で樹脂封止する際に、ダイパッド１１の裏面（半導体装置の底面側）に対して、樹脂充填経路が４隅の狭い幅しか確保できず未充填が発生してしまう。また、高放熱性への対策としては、一般的に放熱板搭載等があるが、コスト的に高くなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、生産効率を維持しながら樹脂未充填の防止と高放熱性を実現し、コストアップを抑えつつ製品の信頼性を向上させることができる半導体装置とその製造方法ならびにリードフレームの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載の半導体装置は、リードフレーム上に半導体素子を搭載した後に樹脂封止することにより形成される半導体装置であって、前記リードフレーム上の前記半導体素子のボンディングパッドと前記リードフレームがワイヤーにより電気的に接続されており、前記リードフレームが、外部端子と同じ形状で且つ半導体装置の裏面に露出するよう折り曲げられた前記半導体素子の搭載領域となるダイパッドと、前記外部端子となるアウターリードと前記アウターリードと一体に形成されるインナーリードとからなるリードとで構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置であって、前記ダイパッドの折り曲げ部に切り欠きが施されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置であって、前記ダイパッドの折り曲げ部に貫通孔が施されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項４記載の半導体装置は、請求項２記載の半導体装置であって、前記ダイパッドの折り曲げ部の４隅の露出領域が他の露出領域よりも幅が広くなっていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項５記載のリードフレームの製造方法は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置に用いるリードフレームの製造方法であって、前記ダイパッドの周縁部と前記リードの外周側の先端が一体のまま残るように、その他の部位を形成する工程と、前記ダイパッドの周縁部に切り欠きあるいは外周側にスリットを施す工程と、前記リードの外周側の先端を切断すると同時に折り曲げ加工する工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項６記載の半導体装置の製造方法は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、前記リードフレームのダイパッド上に前記半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子上の前記ボンディングパッドとインナーリードを前記ワイヤーで電気的に接続する工程と、少なくとも前記半導体素子及び前記電気的に接合された部分を覆うと共に、前記外部端子が導出するように、樹脂封止する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によれば、ダイパッドの一部を半導体装置裏面に露出するように折り曲げ、且つ切り欠きを設けることにより、ダイパッド裏面の樹脂未充填を防止することができ、露出面を基板実装することができる。
【００１５】
また、樹脂封止工程において従来と同じ金型を準備するだけで、既存設備を活用し、安定した効率の良い製造が可能となる。
以上により、生産効率を維持しながら樹脂未充填の防止と高放熱性を実現し、コストアップを抑えつつ製品の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を示す半導体装置とその製造方法ならびにリードフレームの製造方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の半導体装置とその製造方法ならびにリードフレームの製造方法を説明する。
【００１７】
図１は本実施の形態１の半導体装置の構造を示す構成図であり、図１（ａ）は上面からの透過平面図、図１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）はコーナー部（例えば、Ａ部分）の透過拡大平面図である。
【００１８】
本実施の形態１の半導体装置は、図１に示すように、リードフレームとして、板状の金属材料からエッチングあるいはプレスにて一体的に成型され、略四辺形の４辺にくし状のダイパッド切り欠き部１１ａとダイパッド曲げ部１１ｍが形成されたダイパッド１１と、インナーリード３ｉとアウターリード３ｏからなるリード３とで構成されたリードフレーム１５を使用し、ダイパッド１１の上面（半導体装置の表面側）に接着剤１２を塗布して、その上に半導体素子４が固着されている。その半導体素子４の電極（図示せず）とインナーリード３ｉがワイヤー２でそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
また、各インナーリード３ｉと一体的に連結された各アウターリード３ｏは封止樹脂体１０から導出され、ダイパッド１１、接着剤１２、半導体素子４、ワイヤー２、インナーリード３ｉは封止樹脂体１０で封止されている。また、封止樹脂体１０は４辺形の平板状に成形されているとともに、アウターリード３ｏは封止樹脂体１０の４辺からそれぞれ引き出されている。
【００２０】
このように、あらかじめ別途作成したリードフレーム１５を用いることにより、封止金型に追加加工が不要で且つ封止時のダイパッド裏面への樹脂未充填を防止できる。更に、半導体装置の裏面に露出したダイパッド曲げ部１１ｍの一部を実装することで、放熱性も向上させることができる。金型に追加加工をしなくてもよいことから、生産効率を維持しながら高放熱性を確保することができる。
【００２１】
また、半導体装置の下方に向けてダイパッド曲げ部１１ｍを設けることにより、ダイパッド１１とワイヤー２の間隔を拡げることができ、さらには、封止樹脂体１０の注入時の圧力に対しても下方への耐性が向上するので、ダイパッドシフトの発生も無く、製品としての信頼性を向上させることができる。
【００２２】
また、半導体装置の裏面から露出したダイパッド曲げ部１１ｍの一部は基板への実装が可能で高放熱性を実現することができる。さらに、露出領域の４隅をその他の露出領域よりも幅を広げることにより、実装時の半田濡れ性を向上させることができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の半導体装置とその製造方法ならびにリードフレームの製造方法を説明する。
【００２３】
図２は本実施の形態２の半導体装置のコーナー部（例えば、Ａ部分）の拡大平面図である。リードフレーム１５のダイパッド１１として、図２に示すように、実施の形態１で説明したくし状のダイパッド切り欠き部１１ａを形成する代わりに、スリット状のダイパッド貫通孔１１ｂを形成することによっても、実施の形態１の場合と同様の効果が得られ、大型の特にダイパッド１１のサイズが１０ｍｍ以上になったときには、加工性を考慮すればダイパッド貫通孔１１ｂの方が望ましい。
【００２４】
次に、上記の各実施の形態におけるリードフレームに半導体素子を搭載して半導体装置を形成する場合の製造工程を、図３〜図８を用いて説明する。
図３は各実施の形態の半導体装置におけるダイパッドに対して接着剤を塗布する工程を示す断面図である。図４は各実施の形態の半導体装置におけるリードフレームに対してダイボンディングする工程を示す断面図であり、ダイパッド１１に搭載する半導体素子４のダイボンディング工程を説明するための工程断面図である。図５は各実施の形態の半導体装置におけるボールボンディング工程を示す断面図であり、搭載された半導体素子４のボンディングパッド（図示せず）にボールボンディングする工程を説明する工程断面図である。図６及び図７は各実施の形態の半導体装置におけるワイヤーボンディング工程を示す断面図であり、ダイパッド１１に搭載された半導体素子４からインナーリード３ｉにワイヤー２をボンディングする工程を説明する工程断面図である。
【００２５】
まず、図３に示すように、半導体素子ボンディング装置（図示せず）のステージ１６上に、ダイパッド切り欠き部１１ａおよびダイパッド曲げ部１１ｍが形成されたダイパッド１１を備えたリードフレーム１５を、複数連結された状態で載置し、リードフレーム１５のダイパッド１１上に半導体素子４を固着するための接着剤１２を塗布する。接着剤１２の塗布は、ディスペンサ１７を用いて、接着剤１２を滴下することにより行う。また、接着剤１２は、一例として熱硬化性のエポキシ樹脂にＡｇ粉を混合させたＡｇペーストからなる。
【００２６】
次に、図４に示すように、接着剤１２を塗布したダイパッド１１上にコレット１８を用いて半導体素子４を搭載した後に、ヒートステージ（図示せず）上で加熱して接着剤１２を硬化させる。一例として、半導体素子４は、外形寸法が３．５ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度のシリコン単結晶からなる。また、加熱条件としては、温度が１８０〜２５０℃で、時間が３０秒から６０秒程度である。なお、接着剤１２の硬化はキュア炉を用いても良い。
【００２７】
次に、図５に示すように、半導体素子４のボンディングパッド（図示せず）上にボールボンドを実施する。ワイヤーボンド装置（図示せず）のヒートステージ１９にはダイパッド曲げ部１１ｍを逃がす為の溝が加工され、そのヒートステージ１９上にリードフレーム１５を載置し、インナーリード３ｉのワイヤーボンディング領域外周部を固定治具（図示せず）によって固定しながらボールボンドを実施する。一例として、ワイヤー２は、直径２０〜３５μｍのＡｕワイヤーを用いる。
【００２８】
次に、図６及び図７に示すように、ダイパッド１１上に固着された半導体素子４のボンディングパッド（図示せず）とインナーリード３ｉを、ワイヤー２を用いて電気的に接続する。
【００２９】
このようにして、各単位のリードフレーム毎にダイボンディング、ワイヤーボンディングされた後に、単位リードフレーム群を一括して樹脂封止することにより、封止樹脂体１０群が同時成形される。
【００３０】
次に、上記の各実施の形態におけるリードフレームに半導体素子を搭載して半導体装置を形成する場合の樹脂封止工程について、図８を参照しながら説明する。
図８は各実施の形態の半導体装置における樹脂封止工程を示す断面図であり、トランスファ成形装置を示している。ここで用いるトランスファ成形装置は、図８に示すように、シリンダ装置（図示せず）によって型締めされる一対の上型２１と下型２２とを備えており、キャビティー上２３とキャビティー下２４とで、キャビティー単体を形成するように、それぞれ複数組み埋設されている。上型２１の合わせ面にはポット２５が開設されており、ポット２５にはシリンダ装置（図示せず）により進退されるプランジャー２６が成形材料としての樹脂を送給し得るように挿入されている。
【００３１】
下型２２の合わせ面にはカル２７がポット２５と対向位置に配されて埋設されているとともに、ランナー２８がカル２７とそれぞれ接続されている。さらに各ランナー２８の他端部はキャビティー下２４にそれぞれ接続されており、その接続部にはゲート２９が樹脂をキャビティー内に注入し得るよう形成されている。
【００３２】
また、下型２２の合わせ面には、逃がし部３０が複数の半導体装置が連なったリードフレームの状態を表すリードフレーム重合体２０におけるリードフレーム１５が逃げ得るように、リードフレーム１５の外形よりも若干大きめの長方形で、リードフレーム１５の長さよりも若干浅い深さに成形されている。
【００３３】
このような構成のトランスファ成形装置を用いて、樹脂封止は以下の手順で行われる。
まず、１８０℃程度に加熱された上記トランスファ成型装置の封止金型の逃がし部３０にリードフレーム重合体２０を装着し封止金型を型締めする。
【００３４】
次に、円錐形に打錠された樹脂（図示せず）をポット２５に挿入し、プランジャー２６により、樹脂がカル２７、ランナー２８、ゲート２９を通じて各キャビティーに圧入される。
【００３５】
樹脂の注入後、樹脂が熱硬化されて封止樹脂体１０が形成されると、上型２１及び下型２２は型開きされるとともに、エジェクタ・ピン（図示せず）により封止樹脂体群が離型され、樹脂成形されたリードフレーム重合体２０はトランスファ成形装置から脱装される。
【００３６】
このようにして、樹脂成形された封止樹脂体１０の内部には、ダイパッド１１、接着剤１２、半導体素子４、ワイヤー２、インナーリード３ｉが樹脂封止されることとなる。
次に、樹脂成形されたリードフレーム重合体２０の封止樹脂体１０以外の部分に半田外装めっきを施す（図示せず）。リードフレーム１５の少なくとも半導体装置の完成品となる部分にＰｄめっきが施されている場合は、半田外装めっきは必要としない。
【００３７】
半田外装めっきを経た後、あるいは半田外装めっきされる前の樹脂成形されたリードフレーム重合体２０を、切断装置（図示せず）によって、リードフレーム単位に順次、ダムバー（図示せず）を切断する。
【００３８】
最後に、リード成形装置（図示せず）によって、アウターリード３ｏが得られるようにリード３の先端と内枠の一部を切断した後、アウターリードをガルウイング形状に屈曲成形し、内枠の一部を切断し、半導体装置を外枠から切り離す。
【００３９】
以上のようにして、図１に示す半導体装置を完成することができる。
この方法によれば、封止工程において既存と同じ金型を準備するだけで、既存設備を活用し、安定した効率の良い半導体製造が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の半導体装置とその製造方法ならびにリードフレームの製造方法は、生産効率を維持しながら樹脂未充填の防止と高放熱性を実現し、コストアップを抑えつつ製品の信頼性を向上させることができるもので、リードフレームに半導体素子を搭載した後に樹脂封止して形成される半導体装置の製造技術等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の構造を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態２の半導体装置の構造を示す構成図
【図３】本発明の各実施の形態の半導体装置におけるダイパッドに対して接着剤を塗布する工程を示す断面図
【図４】同各実施の形態の半導体装置におけるリードフレームに対してダイボンディングする工程を示す断面図
【図５】同各実施の形態の半導体装置におけるボールボンディング工程を示す断面図
【図６】同各実施の形態の半導体装置におけるワイヤーボンディング工程（１）を示す断面図
【図７】同各実施の形態の半導体装置におけるワイヤーボンディング工程（２）を示す断面図
【図８】同各実施の形態の半導体装置における樹脂封止工程を示す断面図
【図９】従来のリードフレームを有する半導体装置の構造を示す構成図
【符号の説明】
【００４２】
２    ワイヤー
３    リード
３ｉ    インナーリード
３ｏ    アウターリード
４    半導体素子
１０    封止樹脂体
１１    ダイパッド
１１ｍ    ダイパッド曲げ部
１１ａ    （くし状の）ダイパッド切り欠き部
１１ｂ    （スリット状の）ダイパッド貫通孔
１２    接着剤
１３    キャピラリー
１５    リードフレーム
１６    ステージ
１７    ディスペンサ
１８    コレット
１９    ヒートステージ
２０    リードフレーム重合体
２１    上型
２２    下型
２３    キャビティー上
２４    キャビティー下
２５    ポット
２６    プランジャー
２７    カル
２８    ランナー
２９    ゲート
３０    逃がし部
【図１】
2009130063.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009130063.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2009130063.tif 000008
【図７】
2009130063.tif 000009
【図８】
2009130063.tif 000010
【図９】
2009130063.tif 000011