JP2008078445A - リードフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を招くことなく、二つ以上のステージ部間の絶縁が図られるとともに、二つ以上のステージ部が安定して支持されるリードフレームを提供する。
【解決手段】ステージ部２１とステージ部２２との間には、絶縁体からなる連結テープ４１が貼り付けられている。これにより、ステージ部２１およびステージ部２２は、一体のステージ部を形成する。そのため、ステージ部２１およびステージ部２２は、端部２１１、２２１が連結テープ４１で拘束され、自由な移動が制限される。これにより、一体化されたステージ部２１およびステージ部２２は、サポート部３１、３２およびサポート部３３、３４によって安定して支持される。その結果、サポート部の本数が低減され、ステージ部２１、２２を支持するために消費されるインナーリード１２は低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップが搭載されるリードフレームに関する。

例えばフォトリソグラフィ工程で形成された半導体チップは、リードフレームに搭載された後、ボンディングを経てパッケージングされる。近年では、単一のリードフレームに二つ以上の複数の半導体チップを搭載するマルチチップパッケージが広く採用されている。マルチチップパッケージでは、半導体チップの数に応じてこの半導体チップが搭載されるステージ部を複数有している（特許文献１参照）。各ステージ部は、サポート用のサポート部によって外周側のフレーム部に支持されている。

ところで複数のステージ部を備える場合、パッケージング工程などの後続する工程において各ステージ部が変形するおそれがある。例えば、パッケージング工程で樹脂を注入する際に、各ステージ部が樹脂の流れによってあおられることがある。各ステージ部があおられると、例えばボンディングワイヤの切断などの電気的な損傷を招くおそれがある。そこで、マルチチップパッケージでは、二つのステージ部をそれぞれサポート部によって支持しすることが考えられている。また、二つのステージ部を一体の接続部で接続し、ステージ部の変形を低減することが考えられている（特許文献２参照）。

しかしながら、各ステージ部をサポート部によって支持する場合、ステージ部を安定して支持するためには少なくともステージ部の各角部からフレーム部へ伸びるサポート部を設ける必要がある。一方、フレーム部には、ステージ部に搭載された半導体チップと結線される複数のインナーリードが設けられている。そのため、インナーリードの一部はサポート部として利用され、半導体チップとの結線に利用可能なインナーリードが低減する。その結果、所定の本数のインナーリードを確保するためには、フレーム部の大型化を招くという問題がある。

また、マルチチップパッケージでは、例えば信号を処理するために数Ｖ程度の低電圧で作動する信号系のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）と、この信号系のＬＳＩによって数十Ｖから数百Ｖ以上の高電圧の電源系統を制御するための制御系のスイッチング素子などとが同一のリードフレームに搭載される。この場合、信号系のＬＳＩが搭載されるステージ部と、制御系のスイッチング素子が搭載されるステージ部との間では電位差が大きくなる。そのため、二つのステージ部の間は、絶縁する必要がある。その結果、特許文献２に開示されているように二つのステージ部を、ステージ部と一体すなわち同一の材料で接続すると、二つのステージ部間の絶縁を図ることができないという問題がある。

特開平１−３０８０５８号公報 特開２００５−６４０７６公報

そこで、本発明の目的は、大型化を招くことなく、二つ以上のステージ部間の絶縁が図られるとともに、二つ以上のステージ部が安定して支持されるリードフレームを提供することにある。

（１）請求項１記載の発明は、互いに分離して形成され、それぞれ同一の平面上または平行な平面上に配置されている二つ以上のステージ部と、前記ステージ部の周囲に設けられているフレーム部と、前記ステージ部と前記フレーム部とを接続し、前記ステージ部を前記フレーム部に支持するサポート部と、絶縁体で形成され、前記ステージ部の間において前記ステージ部を連結する連結部材と、を備える。
二つ以上のステージ部は、連結部材によって互いに連結される。そのため、連結されたステージ部は、一体となるため、変形が低減される。これにより、サポート部が各ステージ部の一部を支持する場合、すなわちサポート部の本数を低減する場合でも、各ステージ部の自由な変形は低減される。したがって、体格の大型化を招くことなく、各ステージ部を安定して支持することができる。また、連結部材は、絶縁体で形成されている。そのため、連結部材で連結された各ステージ部の間は、絶縁されている。したがって、ステージ部の間の絶縁を確実に図ることができる。

（２）請求項２記載の発明では、前記連結部材は、粘着部を有し、前記ステージ部に貼り付けられている。
これにより、二つ以上のステージ部は、連結部材の貼り付けという簡単な工程で連結される。そのため、工程の複雑化を招くことなく、ステージ部の安定性を高めることができる。

（３）請求項３記載の発明では、前記連結部材は、対向する各ステージ部の角部を含んで貼り付けられている。
連結部材は、ステージ部のうち変形にともなう動きが大きな一部のみを拘束する。これにより、ステージ部間の全体に連結部材を貼り付けなくても、一部に貼り付けるだけでステージ部の変形を低減する。その結果、例えばパッケージング工程において樹脂を注入する際、連結部材は注入される樹脂の流れを妨げにくくなる。したがって、加工性を向上することができる。

（４）請求項４記載の発明では、前記連結部材は、前記ステージ部の前記サポート部とは対角線上の反対側の端部に貼り付けられている。
各ステージ部の角部は、サポート部とは対角線上の反対側が自由端になるため、変形にともなう動きが大きくなる。そこで、この角部を連結部材で連結することによって、複数のステージ部は一体化され、変形が低減される。したがって、複数のサポート部を安定して支持することができる。また、各ステージ部の角部に連結部材と取り付けることにより、連結部材への応力が緩和される。したがって、連結部材の剥がれを低減することができる。

（５）請求項５記載の発明では、前記連結部材は、前記ステージ部に係止されている。
これにより、二つ以上のステージ部は、連結部材の取り付けという簡単な工程で連結される。これにより、工程の複雑化を招くことなく、ステージ部の安定性を高めることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるリードフレームの概略を図１に示す。図１に示す第１実施形態のリードフレーム１０は、二つのステージ部２１、２２、フレーム部１１、サポート部３１、３２、３３、３４、インナーリード１２、および連結部材として連結テープ４１を備えている。リードフレーム１０は、例えば銅、真鍮あるいはアルミニウムなどの導電性の金属によって形成されている。リードフレーム１０は、帯状の金属薄片として形成されている。リードフレーム１０を形成する帯状の金属薄片は、長手方向に複数のリードフレーム１０を形成している。

ステージ部２１、２２は、リードフレーム１０の中央部に設けられている。ステージ部２１、２２の外周側には、フレーム部１１が設けられている。ステージ部２１は、フレーム部１１から内側へ伸びるサポート部３１、３２によってフレーム部１１に支持されている。また、ステージ部２２は、フレーム部１１から内側へ伸びるサポート部３３、３４によってフレーム部１１に支持されている。フレーム部１１は、ステージ部２１、２２側へ突出する複数のインナーリード１２を有している。ステージ部２１、２２、フレーム部１１、サポート部３１、３２、３３、３４およびインナーリード１２は、同一の金属薄片から一体に形成されている。リードフレーム１０を構成するステージ部２１、２２、フレーム部１１、サポート部３１、３２、３３、３４およびインナーリード１２は、材料となる金属薄片をプレスによる打ち抜いたり、エッチングすることによって形成されている。

二つのステージ部２１、２２には、それぞれ半導体チップ５１、５２が搭載される。半導体チップ５１が搭載されるステージ部２１と、半導体チップ５２が搭載されるステージ部２２との間には、隙間２３が形成されている。これにより、ステージ部２１とステージ部２２との間は、電気的に絶縁されている。電気製品の多くは、例えばコンピュータプログラムにしたがって信号を処理するためのＬＳＩを含む半導体チップと、電力系統を制御するスイッチング素子を含む半導体チップとを備えている。ＬＳＩを含む信号処理系の半導体チップは、数ミリＶから数Ｖ程度の比較的低電圧で作動する。これに対し、スイッチング素子を含む制御系の半導体チップは、電源から供給される数十Ｖから数百Ｖの高電圧を制御する。そのため、信号系の半導体チップと、制御系の半導体チップとの間には、大きな電位差が形成される。そこで、これら信号系の半導体チップと制御系の半導体チップとを絶縁するために、二つのステージ部２１とステージ部２２との間には隙間２３が形成されている。これにより、作動電圧あるいは制御対象の電圧の異なる複数の半導体チップを同一のリードフレーム１０に搭載することができる。また、ステージ部２１とステージ部２２との間に隙間２３を形成することにより、作動周波数または制御周波数の異なる半導体チップ５１、５２間における高周波ノイズの影響も低減される。なお、ステージ部２１とステージ部２２との間の電位差が大きな場合に限らず、ステージ部２１とステージ部２２との間には隙間を形成してよい。

第１実施形態の場合、二つのステージ部２１、２２は、概ね同一の平面上に位置している。そのため、ステージ部２１に搭載される半導体チップ５１とステージ部２２に搭載される半導体チップ５２とは、概ね同一の平面上に搭載される。ステージ部２１およびステージ部２２に搭載された半導体チップ５１および半導体チップ５２は、後続するボンディング工程においてインナーリード１２と電気的に結線される。

ステージ部２１とステージ部２２との間には、連結テープ４１が取り付けられている。連結テープ４１は、例えば樹脂からなるベースと、ベースの少なくとも一方の面に塗布された粘着部とを有している。連結テープ４１のベースは、絶縁性で耐熱性の高い樹脂で形成されている。連結テープ４１のベースを耐熱性の高い樹脂で形成することにより、パッケージング工程においても連結テープ４１はステージ部２１とステージ部２２との間を確実に連結する。連結テープ４１の素材としては、例えばポリイミドなどを適用することができる。

連結テープ４１の粘着部は、ステージ部２１およびステージ部２２に粘着する。これにより、連結テープ４１は、簡単にステージ部２１およびステージ部２２に貼り付けられる。連結テープ４１は、上述のようにベースと粘着部とから構成されるものに限らない。連結テープ４１は、例えばベースとなる部材自身が粘着力を有していてもよい。これにより、ベース自身がステージ部２１とステージ部２２とを連結する。

第１実施形態の場合、連結テープ４１は、ステージ部２１およびステージ部２２のうち半導体チップ５１および半導体チップ５２の搭載面とは反対の面に貼り付けられている。連結テープ４１を貼り付けることにより、ステージ部２１とステージ部２２とは連結される。ステージ部２１はサポート部３１、３２に支持され、ステージ部２２はサポート部３３、３４に支持されている。そのため、隙間２３を形成して対向しているステージ部２１の端部２１１およびステージ部２２の端部２２１は、いずれも自由端となる。その結果、ステージ部２１およびステージ部２２は、端部２１１および端部２２１側において変形量が増大する。

ステージ部２１を挟んでサポート部３１、３２の反対側と、ステージ部２２を挟んでサポート部３３、３４とは反対側とを連結テープ４１で連結することにより、ステージ部２１およびステージ部２２は端部２１１および端部２２１の板厚方向への自由な移動が拘束される。そのため、ステージ部２１およびステージ部２２は、連結テープ４１で連結することにより、一体のステージ部を形成する。例えば後続するパッケージング工程では、パッケージングのための樹脂は、ステージ部２１とステージ部２２との間の隙間２３を通して流れる。そのため、隙間２３を形成するために対向しているステージ部２１の端部２１１およびステージ部２２の端部２２１は、樹脂の流れによって変形しやすくなる。一方、本実施形態では、連結テープ４１を貼り付けることにより、上述のようにステージ部２１およびステージ部２２は一体のステージ部を形成する。その結果、隙間２３を樹脂が流れても、ステージ部２１およびステージ部２２は連結テープ４１によって移動が拘束され、変形が低減される。

以上説明したように、第１実施形態では、ステージ部２１とステージ部２２との間に連結テープ４１を貼り付けることにより、ステージ部２１およびステージ部２２は一体のステージ部を形成する。そのため、ステージ部２１およびステージ部２２はサポート部３１、３２およびサポート部３３、３４とは反対の端部２１１、２２１が拘束され、自由な移動が制限される。これにより、一体化されたステージ部２１およびステージ部２２は、サポート部３１、３２およびサポート部３３、３４によって支持される。その結果、サポート部の本数は低減される。サポート部の本数を低減することにより、ステージ部２１、２２を支持するために消費されるインナーリード１２は低減される。したがって、インナーリード１２の増加にともなう体格の大型化を招くことがなく、ステージ部２１およびステージ部２２を安定して支持することができる。

また、第１実施形態では、絶縁性の連結テープ４１でステージ部２１とステージ部２２とを連結している。そのため、ステージ部２１とステージ部２２とは電気的に絶縁されている。これにより、ステージ部２１およびステージ部２２にそれぞれ作動電圧または制御電圧の異なる半導体チップ５１、５２を搭載しても、互いに及ぼす影響を低減することができる。

（第２、第３実施形態）
本発明の第２、第３実施形態によるリードフレームをそれぞれ図２または図３に示す。
図２に示す第２実施形態の場合、リードフレーム１０は三つのステージ部２１、ステージ部２２およびステージ部２４を備えている。ステージ部２１はサポート部３１、３２によってフレーム部１１に支持され、ステージ部２２はサポート部３３、３４によってフレーム部１１に支持されている。また、ステージ部２４は、サポート部３５によってフレーム部１１に支持されている。ステージ部２１、ステージ部２２およびステージ部２４には、それぞれ半導体チップ５１、半導体チップ５２および半導体チップ５３が搭載されている。

ステージ部２１とステージ部２４との間は連結テープ４２によって連結され、ステージ部２４とステージ部２２との間は連結テープ４３によって連結されている。これにより、ステージ部２１、ステージ部２２およびステージ部２４は、一体に連結される。
第２実施形態では、三つのステージ部２１、ステージ部２２およびステージ部２４を備えるリードフレーム１０であっても、ステージ部２１、ステージ部２２およびステージ部２４の変形を低減することができる。

図３に示す第３実施形態の場合、リードフレーム１０は、二つのステージ部２１およびステージ部２２を備えている。ステージ部２１とステージ部２２との間は、連結テープ４４によって連結されている。第３実施形態の場合、連結テープ４４は、ステージ部２１の半導体チップ５１の搭載面およびステージ部２２の半導体チップ５２の搭載面と同一の側に貼り付けられている。そして、連結テープ４４のステージ部２１およびステージ部２２とは反対側には、さらに半導体チップ５４が搭載されている。すなわち、連結テープ４４は、両面に粘着性を有している。

第３実施形態では、二つのステージ部２１、２２を備えるリードフレームに、三つの半導体チップ５１、５２、５４を搭載することができるとともに、各ステージ部２１、２２の変形を低減することができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるリードフレームを図４に示す。
図４に示す第４実施形態の場合、リードフレーム１０は、四つのステージ部６１、ステージ部６２、ステージ部６３およびステージ部６４を備えている。ステージ部６１、ステージ部６２、ステージ部６３およびステージ部６４は、それぞれサポート部７１、サポート部７２、サポート部７３およびサポート部７４によってフレーム部１１に支持されている。連結部材としての連結シール４５は、円形状に形成され、図４（Ｂ）に示すようにステージ部６１の角部６１１、ステージ部６２の角部６２１、ステージ部６３の角部６３１およびステージ部６４の角部６４１を含むように貼り付けられている。これにより、連結シール４５は、ステージ部６１、ステージ部６２、ステージ部６３およびステージ部６４のうちそれぞれ対向する先端部に貼り付けられている。

ステージ部６１の角部６１１は、ステージ部６１を挟んでサポート部７１とは対角線上の反対側の端部に位置している。同様に、ステージ部６２の角部６２１、ステージ部６３の角部６３１およびステージ部６４の角部６４１は、それぞれステージ部６２、ステージ部６３またはステージ部６４を挟んでサポート部７２、サポート部７３またはサポート部７４の反対側の端部に位置している。角部６１１、角部６２１、角部６３１および角部６４１を覆うように連結シール４５を貼り付けることにより、ステージ部６１、ステージ部６２、ステージ部６３およびステージ部６４は一体に形成され、それぞれ変形が低減される。また、角部６１１、角部６２１、角部６３１および角部６４１を覆うことにより、連結シール４５に加わる応力が低減される。したがって、連結シール４５の剥がれを低減することができる。

また、ステージ部６１、６２、６３、６４の角部６１１、６２１、６３１、６４１に連結シール４５を貼り付けることにより、各ステージ部の間には隙間が残存する。そのため、後続するパッケージング工程において注入される樹脂は、連結シール４５が貼り付けられていない隙間を通して流れる。これにより、連結シール４５は、樹脂の流れを妨げにくくなる。したがって、加工性を高めることができる。

なお、連結シール４５は、図４に示すように角部６１１、角部６２１、角部６３１および角部６４１を覆うように貼り付ければよい。そのため、図４に示す円形状に限らず、図５（Ａ）または図５（Ｂ）に示すような形状であってもよい。

（その他の実施形態）
以上で説明した複数の実施形態に加え、本発明では以下の通り変形してもよい。
上記の複数の実施形態では、複数のステージ部２１、２２を概ね同一の平面上に配置する例について説明した。しかし、図６（Ａ）に示すようにステージ部２１とステージ部２２とは異なる平面に配置してもよい。この場合、二つのステージ部２１とステージ部２２とは、互いに平行な平面上に配置されている。

また、図６（Ｂ）に示すようにステージ部２１とステージ部２２とを連結する連結テープ４６、４７は、ステージ部２１およびステージ部２２の一方の面だけでなく両方の面に貼り付けてもよい。
また、図６（Ｃ）に示すように、ステージ部２１とステージ部２２との間は、連結テープで連結するだけでなく、粘着部材４８を充填して連結してもよい。この場合、粘着部材４８は、充填した後に硬化する接着剤などでもよく、充填した後に半固形状を維持するシーリング剤であってもよい。

さらに、図６（Ｄ）に示すように、ステージ部２１とステージ部２２との間は、連結部材４９を係止してもよい。連結部材４９は、ステージ部２１およびステージ部２２に形成されている凹部に嵌合することにより、ステージ部２１およびステージ部２２に係止される。そして、連結部材４９をステージ部２１およびステージ部２２に係止することにより、ステージ部２１とステージ部２２との相対的な移動は制限される。

他にも、図７（Ａ）に示すように、ステージ部２１およびステージ部２２とフレーム部１１とがほぼ同一の平面上に位置するフラットステージ型のリードフレーム１０であってもよく、図７（Ｂ）に示すように、ステージ部２１およびステージ部２２がフレーム部１１よりも上方に位置するアップセット型のリードフレーム１０であってもよい。また、図７（Ｃ）に示すようにフラットステージ型のリードフレーム１０のステージ部２１とステージ部２２との間に連結材８１を挿入する構成としてもよい。さらに、図７（Ｄ）に示すように、フラットステージ型のリードフレーム１０を採用するとともに、ステージ部２１およびステージ部２２の上下両面に半導体チップ５１、５２、５５、５６を貼り付けてもよい。このように、ステージ部２１およびステージ部２２の上下両面に半導体チップ５１、５２、５３、５４を貼り付けることにより、パッケージングした半導体装置の大型化を招くことなく、多数の半導体チップを搭載することができる。
以上のように、ステージ部の位置関係および連結部材の形状などについては任意に変形することができる。また、各実施形態を個別に適用する例について説明したが、複数の実施形態を組み合わせて適用してもよい。

本発明の第１実施形態によるリードフレームを示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図。 本発明の第２実施形態によるリードフレームを示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図。 本発明の第３実施形態によるリードフレームを示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図。 本発明の第４実施形態によるリードフレームを示す概略図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は要部の拡大図。 本発明の第４実施形態によるリードフレームの変形例の要部を示す概略図。 本発明のその他の実施形態によるリードフレームの断面を示す概略図。 本発明のその他の実施形態によるリードフレームの断面を示す概略図。

符号の説明

１０：リードフレーム、１１：フレーム部、２１、２２、２４、６１、６２、６３、６４：ステージ部、３１、３２、３３、３４、３５、７１、７２、７３、７４：サポート部、４１、４２、４３、４４、４６、４７：連結テープ（連結部材）、４５：連結シール（連結部材）、４８：粘着部材（連結部材）、４９：連結部材（連結部材）、８１：連結材（連結部材）、６１１、６２１、６３１、６４１：角部

Claims (5)

1. 互いに分離して形成され、それぞれ同一の平面上または平行な平面上に配置されている二つ以上のステージ部と、
   前記ステージ部の周囲に設けられているフレーム部と、
   前記ステージ部と前記フレーム部とを接続し、前記ステージ部を前記フレーム部に支持するサポート部と、
   絶縁体で形成され、前記ステージ部の間において前記ステージ部を連結する連結部材と、
   を備えるリードフレーム。
2. 前記連結部材は、粘着部を有し、前記ステージ部に貼り付けられている請求項１記載のリードフレーム。
3. 前記連結部材は、対向する各ステージ部の角部を含んで貼り付けられている請求項２記載のリードフレーム。
4. 前記連結部材は、前記ステージ部の前記サポート部とは対角線上の反対側の端部に貼り付けられている請求項３記載のリードフレーム。
5. 前記連結部材は、前記ステージ部に係止されている請求項１記載のリードフレーム。

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