JP2008177496A - リードフレーム、パッケージ部品、半導体装置およびそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂によるフラッシュバリが発生することが無いリードフレーム、パッケージ部品、半導体装置およびそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置１ａは、リード部２と、リード部２と一体成形された樹脂３と、リード部２と樹脂３により形成された平面形状の載置部８に配置された半導体素子５とを備える。リード部２において、載置部８を形成する面に隣接する面に、凸状に形成されたつぶし代１０ａ、１０ｂが位置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレーム、パッケージ部品、リードフレームを用いた半導体装置およびそれらの製造方法に関する。

半導体装置用パッケージ部品には、半導体素子や配線部材と接続されるアイランドおよびリードフレームの一部が露出されて形成されるものがある。従来このような半導体装置の製造方法において、成形用金型でリードフレームを挟持して射出成形する際に、リードフレームの弾性を利用して、成形用金型の内面に密着させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、上記従来の方法を用いて形成された半導体装置１０１の構成を示す断面図である。アイランド１０２ａ、内部リード１０２ｂおよび外部リード１０２ｃからなるリードフレーム１０２が樹脂１０３に配置されている。アイランド１０２ａには半導体素子１０４が配置され、半導体素子１０４は、ワイヤ１０５により、内部リード１０２ｂに接続されている。外部リード１０２ｃは、内部リード１０２ｂと一体形成され、電圧を印加するための端子として用いられる。半導体素子１０４は、樹脂１０３および蓋体１０６により密閉されている。

図７は、半導体装置１０１を射出成形用金型１１１を用いて、射出成形する際の構成を示す断面図である。射出成形用金型１１１は、上部金型１１１ａおよび下部金型１１１ｂにより構成されている。図７（ａ）は、リードフレーム１０２を上部金型１１１ａおよび下部金型１１１ｂで挟持し、射出成形用金型１１１のキャビティ１１３に樹脂１０３を充填する直前の状態を示す断面図である。図７（ｂ）は、上部金型１１１ａを詳細に示した断面図である。

キャビティ１１３は、樹脂を成形するために上部金型１１１ａ、および下部金型１１１ｂにより形成された空洞である。また、外部リード１０２ｃは、キャビティ１１３に樹脂が充填される際に、上部金型１１１ａ、下部金型１１１ｂに挟持される。突出部１１２は、上部金型１０３ａに、パーティングフェイス１１４から突出するように形成されている。

図７（ｂ）に示すように、突出部１１２において、アイランド１０２ａが配置される部分は平坦に形成され、内部リード１０２ｂと接触する部分には傾斜が設けられている。図７（ｂ）に示すように、突出部１１２のアイランド１０２ａが配置される部分とパーティングフェイス１１４からの突出量Ａは、１０〜１００μｍである。また、突出部１１２の側面角部のパーティングフェイス１１４からの突出量Ｂは、５〜５０μｍである。

このような構成によれば、リードフレーム１０２を上部金型１１１ａ、および下部金型１１１ｂで挟持した際に、突出部１１２がパーティングフェイス１１４よりも突出して形成されているので、アイランド１０２ａと内部リード１０２ｂとをパーティングフェイス１１４から突出相当分、部分的に変位させる事になる。このことにより、リードフレーム１０２は、弾性によってアイランド１０２ａと内部リード１０２ｂとが上部金型１１１ａ内面に密着する。この状態で、キャビティ１１３に樹脂を充填すると、アイランド１０２ａおよび内部リード１０２ｂと突出部１１２との間に樹脂１０３が浸入することを阻止でき、樹脂１０３のフラッシュバリの発生を抑制することができる。
特開平２−２２２５５２号公報

しかしながら、上記従来の構成では、内部リード１０２ｂと突出部との綿密な密着が要求されると共に、密着力は内部リード１０２ｂが変形する事に対して反発する弾性力のみである。したがって、必ずしも内部リード１０２ｂと突出部１１２との密着が充分では無く、依然としてリードフレームに樹脂のフラッシュバリが生じる場合がある。

また、射出成形の際に内部リード１０２ｂに弾性変形を伴うのでリードフレームに残留応力が生じたまま樹脂と接着される。したがって、後に半導体装置として組み立てられる際の加熱を伴うボンディング工程等で、熱膨張などにより、リードフレーム１０２に応力がかかり、リードフレーム１０２と樹脂１０３との剥離が起こり、気密性低下等の品質が低下する場合がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、樹脂によるフラッシュバリが発生することが無いリードフレーム、パッケージ部品、半導体装置およびそれらの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のリードフレームは、リード部と、前記リード部を接続するフレーム部とを備える。上記従来の課題を解決するために、前記リード部の半導体素子が搭載可能に平面形状に形成された平坦部を有し、前記平坦部の周縁に、前記平坦部を囲むように、凸状につぶし代が形成されたことを特徴とする。

また、本発明のパッケージ部品は、上記リードフレームと、前記リードフレームと一体成形された樹脂とを備え、前記つぶし代は、前記平坦部の面に隣接する面に位置し、前記平坦部と前記平坦部の周縁と前記樹脂とが面一の搭載部を形成することを特徴とする。

また、本発明の半導体装置は、上記パッケージ部品と、前記搭載部に配置された半導体素子を備えたことを特徴とする。

また、本発明のパッケージ部品の製造方法は、成形用金型にリードフレームを狭持して、前記成形用金型のキャビティに樹脂を充填し、前記樹脂を固化させることにより、前記リードフレームと前記樹脂を一体成形する。上記課題を解決するために、前記リードフレームは、請求項１記載のリードフレームであり、前記成形用金型のリードフレームの平坦部が配置される領域のキャビティの厚さが、前記平坦部の厚さより薄く形成され、前記リードフレームを前記成形用金型に狭持させて型締めさせることにより、前記つぶし代をつぶすことを特徴とする。

本発明によれば、成形用金型によりつぶし代がつぶされることにより、樹脂によるフラッシュバリが発生することが無いリードフレーム、パッケージ部品、半導体装置およびそれらの製造方法を提供することができる。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置１ａの構成を示す断面図である。半導体装置１ａは、リード部２を有するパッケージ部品４に、半導体素子５が配置され、ポッティング樹脂７により封止されている。なお、リード部２において、搭載部８を形成する側の面を第一主面、第一主面の裏面を第二主面とする。

パッケージ部品４は、リブ１３を有する樹脂枠３と第一リード部２ａおよび第二リード部２ｂが一体成形されている。第一リード部２ａ、および第二リード部２ｂは、第二主面側が突出した厚板部１２ａ、１２ｂを有している。厚板部１２ａ、１２ｂにおける第一主面には、それぞれ削り代９ａ、９ｂ、搭載部８が形成されている。搭載部８は、リード部２と樹脂枠３により、平坦に形成されている。搭載部８の第一リード部２ａにより形成された領域には、半導体素子５が配置され、ワイヤ６により第二リード部２ｂに電気的に接続されている。

削り代９ａ、９ｂは、第一リード部２ａ、および第二リード部２ｂの搭載部８の端部に形成されている。第一リード部２ａおよび第二リード部２ｂそれぞれの搭載部８が形成された面に隣接する面には、つぶし代１０ａ、１０ｂが位置している。

樹脂枠３は、リード部２上に、削り代９ａ、９ｂから連続して形成されたリブ１３を有する。リブ１３と搭載部８により囲まれた領域には、ポッティング樹脂７が充填されており、半導体素子５の劣化を防ぎ、外部からの衝撃に対して半導体素子５への衝撃を緩和することができる。

図２は、パッケージ部品４の構成を示す、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。削り代９ａ、９ｂは、リブ１３に連続するように形成されている。

図３は、パッケージ部品４に加工される前のリード部２の構成を示す（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。第一リード部２ａと第二リード部２ｂは、隙間を隔てて配置されている。実際には、第一リード部２ａと第二リード部２ｂは、フレーム枠（図示せず）で繋がっており、これが連続した連続帯として、リード部２が形成されている。

平坦部１１ａ、１１ｂは、図２に示すパッケージ部品４に加工されると、搭載部８となる平面を構成している。削り代９ａとつぶし代１０ａおよび削り代９ｂとつぶし代１０ｂは、それぞれリード部２の第一主面に平坦部１１ａ、１１ｂを囲むように形成されている。削り代９ａ、９ｂは、例えば矩形形状に形成され、図２に示したように、リブ１３に連続するように、側面が傾斜に形成されてはいない。つぶし代１０ａ、１０ｂは、それぞれ第一リード部２ａ、および第二リード部２ｂにおける平坦部１１ａ、１１ｂ上の端部に形成されており、図２に示すように、第一リード部２ａおよび第二リード部２ｂが対向する面には形成されていない。削り代９ａ、９ｂとつぶし代１０ａ、１０ｂは、後述する成形用金型に狭持された際に、完全につぶされるか、一部がつぶされる（削られる）かの違いであり、本質的な違いはない。

次に、本実施の形態にかかる半導体装置１ａの製造方法について説明する。図４は、半導体装置の製造工程を示す断面図である。まず、図４（ａ）に示すように、第二主面に、厚板部１２ａ、１２ｂとなる凸部が形成されるように金属板をプレス加工し、リード部２を形成する。つぎに、リード部２をパンチ型２１と対向するように配置する。パンチ型２１は、プレス加工して転写させる凹凸を反転させた形状の加工面を有する。パンチ型２１を用いて、厚板部１２ａ、１２ｂの第一主面をプレス加工することにより、図３に示す削り代９ａ、９ｂ、つぶし代１０ａ、１０ｂ、平坦部１１ａ、１１ｂが形成されたリード部２が形成される。

つぎに、リード部２を成形用金型２２で挟持して型締めする。図４（ｂ）は、プレス工程を終えたリード部２を成形用金型２２で挟持して型締めした状態を示す断面図である。成形用金型２２は、リード部２の第一主面を狭持する第一成形用金型２２ａと、第二主面を狭持する第二成形用金型２２ｂを有している。第一成形用金型２２ａには、凸状頂上部が平面形状である突出部２３が形成されている。成形用金型２２の型締め時において、突出部２３と第二成形用金型２２ｂとの間の距離は、平坦部１１ａ、１１ｂと第二主面の間の距離よりも短く形成されている。

第一成形用金型２２ａと第二成形用金型２２ｂに囲まれたキャビティ２４にリード部２を配置し、型締めすると、突出部２３がつぶし代１０ａ、１０ｂをつぶし、削り代９ａ、９ｂを削る。つぶし代１０ａ、１０ｂの一部および、削り代９ａ、９ｂの削られた部分が、突出部２３とリード部２の間を埋めて、突出部２３とリード部２が密着する。つぶし代１０ａ、１０ｂは、それぞれ第一リード部２ａ、第二リード部２ｂの端部から押し出される。第一リード部２ａと第二リード部２ｂは、距離をおいて配置されているので、つぶし代１０ａとつぶし代１０ｂは接触しない。型締めされることにより、つぶし代１０ａ、１０ｂが形成されていた領域および平坦部１１ａ、１１ｂが面一になる。

つぎに、図４（ｃ）に示すように、キャビティ２４へ樹脂３を注入し、固化させる。突出部２３とリード部２は、密着していて、間に樹脂３は入り込まない。樹脂３が固化することにより、平坦部１１ａ、１１ｂと樹脂３により搭載部８が形成される。樹脂３が固化すると、図２に示すパッケージ部品４が完成し、成形用金型２２から取り出される。

つぎに、搭載部８の第一リード部２ａに、１つの電極が接続されるように半導体素子５を配置する。そして、半導体素子５の他の電極にワイヤ６を接続し、ワイヤの他端を搭載部８の第二リード部２ｂに接続する。つぎに、半導体素子５が配置された搭載部８上にポッティング樹脂７を注入して固化させる。以上の工程により図１に示す半導体装置１ａを製造することができる。

本実施の形態にかかるパッケージ部品は、上記のように形成されることにより、搭載部８において樹脂３のフラッシュバリが発生することが無い。また、このパッケージ部品を用いた半導体装置１ａにおいて、樹脂のフラッシュバリを除去する工程を経ずに、搭載部８に半導体素子５を配置し、ワイヤ６を接続することができ、電気的接続が確実で信頼性の高いものとする事が可能である。

なお、リード部２における厚板部１２ａ、１２ｂの第２主面を絶縁層で覆う構成としても良い。この構成により、半導体装置１ａが金属などに配置された場合においても、第一リード部２ａと第二リード部２ｂがショートしない。

また、半導体装置１ａの変形例として、図５に示す半導体装置１ｂとすることもできる。図５は、半導体装置１ｂの構成を示す断面図である。半導体装置１ｂは、半導体装置１ａとは、ポッティング樹脂に代えて、リブ１３の上端に蓋体１４が設けられている点が異なり、他の構成は、半導体装置１ａと同様である。蓋体１４が設けられることにより、半導体素子５に外部からの力が加わらないようにすることができる。このように構成しても、半導体装置１ａと同様の効果を得ることができる。

また、半導体素子５を、発光素子あるいは受光素子とした光半導体装置を構成する場合は、光透過性のポッティング樹脂７あるいは蓋体１４を用いる。

本発明の半導体装置は、樹脂のフラッシュバリを抑制し、電気的に信頼性が高いという利点を有し、光半導体装置等の分野において利用可能である。

本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す断面図 本発明の実施の形態に係るパッケージ部品の構成を示す、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図 本発明の実施の形態に係るリードフレームの構成を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図 同上半導体装置の変形例を示す断面図 従来の半導体装置の構成を示す断面図 （ａ）は、同上半導体装置を製造するための射出成形用金型の構成を示す断面図、（ｂ）は射出形成用金型の上部金型の構成を示す断面図

符号の説明

１ａ、１ｂ 半導体装置
２ リードフレーム
２ａ 第一リード部
２ｂ 第二リード部
３ 樹脂枠
４ パッケージ部品
５ 半導体素子
６ ワイヤ
７ ポッティング樹脂
８ 搭載部
９ａ、９ｂ 削り代
１０ａ、１０ｂ つぶし代
１１ａ、１１ｂ 平坦部
１２ａ、１２ｂ 厚板部
１３ リブ
１４ 蓋体
２１ パンチ型
２２ 成形用金型
２２ａ 第一成形用金型
２２ｂ 第二成形用金型
２３ 突出部
２４ キャビティ

Claims (4)

1. リード部と、
   前記リード部を接続するフレーム部とを備えたリードフレームにおいて、
   前記リード部は、半導体素子が搭載可能に平面形状に形成された平坦部を有し、前記平坦部の周縁に、前記平坦部を囲むように、凸状につぶし代が形成されたことを特徴とするリードフレーム。
2. 請求項１記載のリードフレームと、
   前記リード部と一体成形された樹脂とを備え、
   前記つぶし代は、前記平坦部の面に隣接する面に位置し、
   前記平坦部と前記平坦部の周縁と前記樹脂とが面一の搭載部を形成することを特徴とするパッケージ部品。
3. 請求項２記載のパッケージ部品と、
   前記搭載部に配置された半導体素子を備えたことを特徴とする半導体装置。
4. 成形用金型にリードフレームを狭持して、前記成形用金型のキャビティに樹脂を充填し、前記樹脂を固化させることにより、前記リードフレームと前記樹脂を一体成形するパッケージ部品の製造方法において、
   前記リードフレームは、請求項１記載のリードフレームであり、
   前記リードフレームの平坦部が配置される前記成形用金型のキャビティの厚さが、前記平坦部の厚さより薄く形成され、
   前記リードフレームを前記成形用金型に狭持させて型締めさせることにより、前記つぶし代をつぶすことを特徴とするパッケージ部品の製造方法。

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