JP5096812B2

JP5096812B2 - 複合リードフレームを用いた半導体装置

Info

Publication number: JP5096812B2
Application number: JP2007170802A
Authority: JP
Inventors: 康明松山
Original assignee: Mitsui High Tech Inc
Current assignee: Mitsui High Tech Inc
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-06-28
Also published as: JP2009010208A

Description

本発明は、リードフレームに放熱板がかしめ結合された複合リードフレームを用いた半導体装置に関する。

半導体装置は高速化（高周波化）、小型化、低コスト化を要請され、放熱性がすぐれた小型の半導体装置が提案されている。放熱性をよくするには放熱板が、リードフレームを介して半導体装置に取付けられ、この放熱板の一面が封止樹脂から露出している。
一方、放熱板はリードフレームに接着テープにより設けられるが、接着テープは吸湿性があって、樹脂封止した後、半導体装置としての使用時の温度上昇によって吸湿分が気化、膨張し、封止樹脂に亀裂や剥離を生じる。特に、小型化のために樹脂封止パッケージを薄型にする場合にはこれが顕著になる。また、接着テープはコスト高をもたらす。

このような事情から、例えば、特許文献１に記載のリードフレーム及び半導体装置が提案されている。この特許文献１に記載の複合リードフレームを図７（Ａ）〜（Ｄ）に示すが、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、リード６０に対して中央のパッド６１が下位置にあるリードフレーム６２の前記パッド６１に複数のかしめ突起６３を形成し、図７（Ｃ）、（Ｄ）に示す放熱板６４の所定位置にかしめ穴６５を形成して、かしめ手段によって放熱板６４をリードフレーム６２に結合することがなされている。

特開平９−１２９８１３号公報

しかしながら、特許文献１記載のリードフレーム及びその半導体装置の技術を用いて、
薄型の半導体装置を製造する場合、樹脂封止している樹脂に剥離を生じるおそれがある。
また、リードフレームと放熱板は一般に板厚が異なり、放熱板が厚く、リードフレームが薄いことから、温度上昇による熱膨張の差に起因してリードフレームと放熱板の間で剥がれが発生することがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、小型化、高速化、低コスト化を図りながら半導体装置に樹脂の亀裂や剥離が生ぜず信頼性がすぐれ、且つ、リードフレームと放熱板が繰り返して温度上昇及び降下を受けても放熱板が剥がれず、強く結合した複合リードフレームを用いた半導体装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る半導体装置は、半導体チップを搭載するパッドを備えたリードフレームに放熱板がかしめ結合された複合リードフレームに前記半導体チップを搭載し、該半導体チップの電極とリードを電気的に接続して樹脂封止した半導体装置において、
前記パッドに前記放熱板がかしめ結合されていると共に、該パッドと前記放熱板を通して貫通した導通孔が形成され、前記パッドに搭載された前記半導体チップの電極と前記リードが電気的に接続され、前記放熱板の下面を露出して前記半導体チップ及び前記リードが樹脂封止され、前記放熱板と前記パッドの前記導通孔に封止樹脂が（通して）入り込んでいる。

そして、第２の発明に係る半導体装置は、リードフレームに放熱板がかしめ結合された複合リードフレームに半導体チップを搭載し、該半導体チップの電極とリードを電気的に接続し、樹脂封止した半導体装置において、
前記リードフレームの複数の支持リードに前記放熱板がかしめ結合されていると共に、該支持リードと前記放熱板を通して貫通した導通孔が形成され、前記放熱板に搭載された前記半導体チップの電極と前記リードが電気的に接続され、前記放熱板の下面を露出して、前記半導体チップ及び前記リードが樹脂封止され、前記放熱板と前記支持リードの前記導通孔に封止樹脂が（通して）入り込んでいる。

請求項１、２記載の半導体装置は、リードフレームと放熱板がかしめ結合されていると共に、リードフレームと放熱板を貫通する導通孔が設けられているので、樹脂封止時に、この導通孔に封止樹脂が通して入り込み、封止樹脂とリードフレーム及び放熱板との接合強度が高まる。これによって、薄型で放熱性がすぐれていながら、封止樹脂に亀裂や剥離が発生せず、またリードフレームと放熱板が温度上昇と降下を繰り返し受けても剥がれず、信頼性がすぐれる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る複合リードフレームの平面図、図２は図１におけるＸ−Ｘ断面図、図３は同複合リードフレームを用いた半導体装置の断面図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る複合リードフレームの平面図、図５は図４におけるＹ−Ｙ断面図、図６は同複合リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。

図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る複合リードフレーム１０は、リードフレーム１１とその下部に連結される放熱板１２とを有している。リードフレーム１１は、銅、銅合金又は鉄合金からなる薄板材をプレス加工又はエッチング加工によって造られる周知の構造であって、四角形の角部を支持リード１３〜１６によって支持されるパッド１７とパッド１７の周囲４方に配置されている複数のリード１８とを有している。リード１８の周囲は連結バー１９で連結され、その周囲には枠体２０を備える。

パッド１７の周囲には、かしめ孔（貫通孔）２１と導通孔２２が設けられている。かしめ孔２１はパッド１７の角部近傍の内側に、導通孔２２はパッド１７の外側辺２３の内側近傍にそれぞれ２つずつ隙間を有して設けられている。パッド１７には最終的には半導体チップ２４（図３参照）が搭載されるが、半導体チップ２４が搭載される領域の外側に、かしめ孔２１及び導通孔２２は設けられている。これによって、樹脂封止時に封止樹脂３１（図３参照）が導通孔２２に確実に入り込み、更には、半導体チップ２４の搭載する領域の平面性を確保している。

放熱板１２は、リードフレーム１１より厚い銅板材からなって、その寸法はパッド１７より僅少の範囲で大きくなっている。なお、パッド１７の周囲に配置される複数のリード１８の先端で形成される四角形より隙間を有して小さい。
放熱板１２の上部に、リードフレーム１１に形成されたかしめ孔２１に符合するかしめ突起２６がプレス加工によって設けられている。このかしめ突起２６の高さはリードフレーム１１の厚みの１．２〜２倍程度あって、上部をパンチで叩いて平面状に広げ、リードフレーム１１と放熱板１２を強固に連結する構造となっている。

そして、この放熱板１２には、リードフレーム１１に形成されている導通孔２２に連通する導通孔２７が設けられている。導通孔２２と導通孔２７は封止樹脂３１が通して入り込むために、平面的に見てラップしていることが条件であるが、導通孔２２と導通孔２７は正確に軸心を一致していなくてもよい。

この複合リードフレーム１０を用いた半導体装置２９を図３に示すが、パッド１７の上に半導体チップ２４が搭載され、半導体チップ２４の各電極パッドと、リード１８の先部（インナーリード）はボンディングワイヤ３０でそれぞれ連結され、半導体チップ２４とリード１８が樹脂封止されている。この状態で、放熱板１２の底部（下面）は封止樹脂３１から露出し、リード１８は外側が封止樹脂３１から突出している。これによって、冷却効果がよく、更に封止樹脂３１と複合リードフレーム１０の接合性がよい半導体装置２９を提供できる。

続いて、図４、図５に示す本発明の第２の実施の形態に係る複合リードフレーム３５について説明する。
この複合リードフレーム３５はリードフレーム３６と放熱板３７とを有している。リードフレーム３６、放熱板３７の材質は前記リードフレーム１１と放熱板１２と同じである。枠体３８内に形成されたリードフレーム３６の半導体チップ搭載領域の角部には対角線方向に支持リード３９〜４２が設けられ、その先部が四角形の放熱板３７の角部に載置されている。支持リード３９〜４２の先部にそれぞれ基側からかしめ孔（貫通孔）４３と導通孔４４が設けられている。

放熱板３７の角部にはかしめ孔４３に正確に一致するかしめ突起４５が形成され、かつその内側には、導通孔４４に連通する導通孔４６がそれぞれ形成されている。かしめ突起４５の高さは、リードフレーム３６の厚みより大きく、かしめ孔４３の上端から突出したかしめ突起４５の先端部は押し潰されて拡径し、支持リード３９〜４２が放熱板３７に強固に取付けられている。

図６はこの複合リードフレーム３５を用いた半導体装置４７を示すが、放熱板３７の内側中央に半導体チップ４８が搭載され、半導体チップ４８の各電極パッドと、リード４９の先部はボンディングワイヤ５０でそれぞれ電気的に連結されている。なお、放熱板３７の広さは、半導体チップ４８の寸法の１．５〜３倍あって、周辺部にかしめ孔４３及び導通孔４４が形成できる隙間を有している。また、５１は封止樹脂、５２は放熱板３７にかしめ突起４５を形成した場合に発生する凹部である。そして、放熱板３７の下面を露出して、半導体チップ４８とリード４９が樹脂封止され、支持リード３９〜４２と放熱板３７の導通孔４４、４６に封止樹脂５１が入りこんでいる。

前記実施の形態においては、放熱板に４つのかしめ突起、８つ（又は４つ）の導通孔を設けているが、これらはそれ以下又はそれ以上の数であっても、本発明は適用される。
また、この実施の形態においては、各リードが封止樹脂の側方から突出しているが、下方に露出又は突出する場合も本発明は適用される。

本発明の第１の実施の形態に係る複合リードフレームの平面図である。図１におけるＸ−Ｘ断面図である。同複合リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る複合リードフレームの平面図である。図４におけるＹ−Ｙ断面図である。同複合リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。（Ａ）〜（Ｄ）は従来例に係る複合リードフレームの説明図である。

１０：複合リードフレーム、１１：リードフレーム、１２：放熱板、１３〜１６：支持リード、１７：パッド、１８：リード、１９：連結バー、２０：枠体、２１：かしめ孔、２２：導通孔、２３：外側辺、２４：半導体チップ、２６：かしめ突起、２７：導通孔、２９：半導体装置、３０：ボンディングワイヤ、３１：封止樹脂、３５：複合リードフレーム、３６：リードフレーム、３７：放熱板、３８：枠体、３９〜４２：支持リード、４３：かしめ孔、４４：導通孔、４５：かしめ突起、４６：導通孔、４７：半導体装置、４８：半導体チップ、４９：リード、５０：ボンディングワイヤ、５１：封止樹脂、５２：凹部

Claims

半導体チップを搭載するパッドを備えたリードフレームに放熱板がかしめ結合された複合リードフレームに前記半導体チップを搭載し、該半導体チップの電極とリードを電気的に接続して樹脂封止した半導体装置において、
前記パッドに前記放熱板がかしめ結合されていると共に、該パッドと前記放熱板を通して貫通した導通孔が形成され、前記パッドに搭載された前記半導体チップの電極と前記リードが電気的に接続され、前記放熱板の下面を露出して前記半導体チップ及び前記リードが樹脂封止され、前記放熱板と前記パッドの前記導通孔に封止樹脂が通して入り込んでいることを特徴とする複合リードフレームを用いた半導体装置。
リードフレームに放熱板がかしめ結合された複合リードフレームに半導体チップを搭載し、該半導体チップの電極とリードを電気的に接続し、樹脂封止した半導体装置において、
前記リードフレームの複数の支持リードに前記放熱板がかしめ結合されていると共に、該支持リードと前記放熱板を通して貫通した導通孔が形成され、前記放熱板に搭載された前記半導体チップの電極と前記リードが電気的に接続され、前記放熱板の下面を露出して、前記半導体チップ及び前記リードが樹脂封止され、前記放熱板と前記支持リードの前記導通孔に封止樹脂が通して入り込んでいることを特徴とする複合リードフレームを用いた半導体装置。