JP6738676B2 - リードフレーム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、リードフレームに関する。

従来、一括樹脂封止（ＭＡＰ：Molded Array Package）タイプのリードフレームにおいて、基端部がコネクティングバーに接続されたリードのうち隣接する２以上のリードの先端部同士を連結して電気的に接続する連結部を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２６４６６号公報

しかしながら、ダイパッドに搭載する半導体チップのチップサイズが大きくなるに伴い、ダイパッドのサイズも大きくなってきており、そのため、コネクティングバーと連結部との間隔が狭くなってきている。エッチング加工の精度に限界があることから、コネクティングバーと連結部との間隔が狭すぎると、連結部の一部も溶けてしまい、連結部を所望の大きさにすることが難しい恐れがある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、リードの先端部同士を連結して電気的に接続する連結部を精度よく形成することができるリードフレームを提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るリードフレームは、複数の単位リードフレームと、コネクティングバーと、を備える。前記単位リードフレームは、ダイパッド、複数のリード、および、隣接する前記リードの先端部同士を連結する連結部を有し、マトリックス状に並べられる。前記コネクティングバーは、前記単位リードフレーム同士を連結する。また、前記コネクティングバーは、前記リードの基端部を支持するリード支持バーを含む。そして、前記リード支持バーは、前記連結部と対向する領域が、当該連結部から離れる向きに切り欠かれている。

実施形態の一態様によれば、リードの先端部同士を連結して電気的に接続する連結部を精度よく形成することができるリードフレームを提供することができる。

図１は、実施形態に係るリードフレームの概要図および拡大平面図である。 図２は、実施形態の変形例１に係るリードフレームの拡大平面図である。 図３は、実施形態の変形例２に係るリードフレームの拡大平面図である。 図４は、実施形態の変形例３に係るリードフレームの拡大平面図である。 図５は、第２領域およびその変形例に係る図４に示すＡ−Ａ線の矢視断面図である。 図６は、実施形態の変形例４に係るリードフレームの拡大平面図である。 図７は、実施形態の変形例５に係るリードフレームの拡大平面図である。 図８は、実施形態の変形例６に係るリードフレームの拡大平面図である。 図９は、実施形態の変形例７に係るリードフレームの拡大平面図である。 図１０は、実施形態の変形例８に係るリードフレームの拡大平面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するリードフレームの実施形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、図１を参照して実施形態に係るリードフレームの概略を説明する。図１に示すリードフレーム１は、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded package）タイプの半導体装置の製造に用いられるＭＡＰタイプのリードフレームである。

なお、実施形態ではＳＯＮタイプの半導体装置の製造に用いられるリードフレームについて示すが、その他のタイプ、例えばＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）タイプの半導体装置の製造に用いられるリードフレームに適用するようにしてもよい。

リードフレーム１は、平面視で矩形状の枠体１６を有しており、かかる枠体１６内に複数の単位リードフレーム１０がマトリックス状に並べられている。そして、単位リードフレーム１０の周囲には、両端部がそれぞれ枠体１６に支持された複数のコネクティングバー１５が格子状に配置されている。

単位リードフレーム１０は、ダイパッド１１と、複数のリード１２と、連結部１３と、サポートバー１４とを有する。また、複数のコネクティングバー１５は、複数のリード１２の基端部１２ｂを支持するリード支持バー１５ａを有する。かかる複数のリード支持バー１５ａは、リードフレーム１の短手方向に配列されるが、リードフレーム１の長手方向に配列される構成であってもよい。

ダイパッド１１は、平面視で矩形状に形成されており、単位リードフレーム１０の中央部分に設けられている。かかるダイパッド１１のおもて面側には、不図示の半導体チップが搭載可能である。

複数のリード１２は、ダイパッド１１とリード支持バー１５ａとの間に並んで配置されており、それぞれの先端部１２ａがリード支持バー１５ａからダイパッド１１に向かって伸びている。かかるリード１２は、ダイパッド１１に配置される半導体チップの電極とボンディングワイヤ等で電気的に接続されることによって、半導体装置の外部端子として機能する。

連結部１３は、隣接するリード１２の先端部１２ａを連結して隣接するリード１２同士を電気的に接続する。連結部１３は、リード１２と同様に、ダイパッド１１に配置される半導体チップの電極とボンディングワイヤ等で電気的に接続される領域として用いることができる。

かかる連結部１３とリード支持バー１５ａとの間隔が狭すぎると、エッチング加工の精度の関係などから、連結部１３の一部も溶けてしまい、連結部１３を所望の大きさにすることが難しい恐れがある。

そこで、実施形態に係るリードフレーム１のリード支持バー１５ａは、連結部１３に対向する第１領域１５ｃが、かかる連結部１３から離れる向きに切り欠かれている。換言すると、リード支持バー１５ａは、連結部１３に対向する第１領域１５ｃが、かかる連結部１３から離れる向きに凹んでいる。さらに換言すると、リード支持バー１５ａは、連結部１３に対向する第１領域１５ｃが、かかる連結部１３側の少なくとも一部に非形成部分を有している。

これにより、連結部１３とリード支持バー１５ａとの間隔を、エッチング加工の精度上問題が起こらない程度の間隔にすることができることから、連結部１３を例えばボンディングワイヤを接合可能な大きさに精度よく形成することができる。したがって、連結部１３へのボンディングワイヤの未接合を抑制することができる。

ここで、連結部１３と、かかる連結部１３から離れる向きに切り欠かれたリード支持バー１５ａとの間隔は、例えば、リードフレーム１における最も厚い部位の厚さの９０％以上にすることが好ましい。これにより、エッチング加工の際、連結部１３の一部が溶けること（いわゆる、オーバーエッチング）を防止して、連結部１３におけるボンディングワイヤの接合領域を確保することができる。なお、ここで述べる「間隔」とは、連結部１３におけるリード支持バー１５ａ側の端面と、かかるリード支持バー１５ａにおける連結部１３側の端面との間隔である。

なお、図１に示すリードフレーム１では、連結部１３がリード支持バー１５ａと略平行に延伸して形成され、連結部１３との距離が略一定距離になるように連結部１３と対向するリード支持バー１５ａの第１領域１５ｃの一部が切り欠かれているが、かかる例に限定されない。

例えば、リード支持バー１５ａの延伸方向における第１領域１５ｃの中央部（以下、第１領域１５ｃの中央部と記載する）が他の部分より連結部１３から離れる向きに切り欠かれたくさび形状や円弧形状等であってもよい。

また、第１領域１５ｃは、少なくとも一部がリード支持バー１５ａを分断するように切り欠かれていてもよい。例えば、図２に示すリードフレーム１Ａでは、第１領域１５ｃの両端部が連結部１３から離れる向きに部分的に切り欠かれていると共に、第１領域１５ｃの中央部に対応する領域がリード支持バー１５ａを分断するように全体的に切り欠かれた例を示している。

これにより、少なくとも第１領域１５ｃの中央部において、連結部１３をリード支持バー１５ａに近づけることができる。したがって、その分連結部１３の幅を広げることができる。例えば、連結部１３の中央部を凸状に形成することによって、連結部１３の一部の幅を広くすることができる。

さらに、図３に示すリードフレーム１Ｂのように、第１領域１５ｃの全体がリード支持バー１５ａを分断するように切り欠かれていてもよい。これにより、第１領域１５ｃ全体で、連結部１３をリード支持バー１５ａ側に近づけることができる。したがって、連結部１３の幅を全体的に広げることができる。

また、連結部１３とリード支持バー１５ａとの間隔をぎりぎりまで縮めることができることから、その分ダイパッド１１のサイズを大きくすることができる。

なお、リード支持バー１５ａが分断されていても、すべてのリード１２は連結部１３を介して支持されていることから、リード１２がリードフレーム１Ａ、１Ｂから脱落することはない。

ここで、図１の説明に戻り、リードフレーム１の構成についてさらに詳細に説明する。以下においては、まず、リードフレーム１のエッチング加工について説明し、その後、リード支持バー１５ａの構成についてさらに説明する。

実施形態に係るリードフレーム１は、銅や銅合金、鉄ニッケル合金等で構成される金属板に、エッチング加工等が施されて形成される。エッチング加工には、例えば、両面をエッチング加工して開口部を形成するフルエッチング加工と、裏面側をエッチング加工して厚さを薄くするハーフエッチング加工とがある。

以下、ハーフエッチング加工が施されている部位を「ハーフエッチング部」と呼称し、エッチング加工が施されておらず、エッチング加工前の金属板の板厚と同じ厚さの部位を「フルメタル部」と呼称する。そして、本願明細書の拡大平面図では、理解を容易にするため、「フルメタル部」および「ハーフエッチング部」のうち「ハーフエッチング部」にハッチングを施すこととする。

図１に示すように、リード支持バー１５ａを含めてコネクティングバー１５は、すべてハーフエッチング部で構成されている。リード１２は、先端部１２ａの周縁部がハーフエッチング部で構成されており、それ以外がフルメタル部で構成されている。連結部１３は、すべてハーフエッチング部で構成されている。

したがって、リード１２に設けられているフルメタル部により、連結部１３と、連結部１３に対向するリード支持バー１５ａとが連結されている。そのため、連結部１３とリード支持バー１５ａとが強固に連結され、第１領域１５ｃが切り欠かれることにより低下するリード支持バー１５ａの強度を連結部１３によって向上させることができる。これにより、リードフレーム１の短手方向の変形を抑制することができる。

また、図２および図３に示すリード支持バー１５ａのように第１領域１５ｃを分断するように切り欠かれている場合、連結部１３の幅をリード支持バー１５ａの幅と同一またはそれ以上に広くすることで、リード支持バー１５ａの強度を向上させることができる。

また、リード支持バー１５ａはリードフレーム１の短手方向に配列されているが、リード支持バー１５ａをリードフレーム１の長手方向に配列するとともに、サポートバー１４を介してダイパッド１１を支持するダイパッド支持バー１５ｂを短手方向に配列してもよい。

このように、いずれの領域も切り欠かれていないダイパッド支持バー１５ｂを短手方向に配列することにより、リードフレーム１の短手方向の強度を長手方向の強度よりも向上させることができる。

なお、第１領域１５ｃが切り欠かれたリード支持バー１５ａが配列されることによるリードフレーム１の長手方向の強度低下については、例えば、リードフレーム１の短手方向における両端部を支持することで、リードフレーム１の搬送時における長手方向の変形（例えば撓み）を抑制することができる。

さらに、実施形態では、ＳＯＮタイプの半導体装置の製造に用いられるリードフレーム１について示していることから、リード支持バー１５ａは、リードフレーム１の短手方向（または長手方向）にのみ配列されている。

しかしながら、例えばＱＦＮタイプ等の半導体装置の製造に用いられるリードフレームの場合は、リード支持バー１５ａは、リードフレームの長手方向および短手方向のいずれにも配列される。

続いて、リード支持バー１５ａ自体の強度を向上させる各種手段を、図４〜図８に示す。かかる手段としては、例えば、リード支持バー１５ａの少なくとも一部をフルメタル部で構成すればよい。図４に示すリードフレーム１Ｃは、リード支持バー１５ａにおけるダイパッド１１と対向する領域、且つ、連結部１３と対向しない領域である第２領域１５ｄが、フルメタル部で構成されている。

これにより、リード支持バー１５ａの全体の強度を、ハーフエッチング部よりも強度の高いフルメタル部を用いて向上させることができる。したがって、リードフレーム１Ｃの短手方向の変形を抑制することができる。

さらに、図５を参照して、フルメタル部で構成されている第２領域１５ｄと、その変形例について説明する。なお、図５（ｂ）および図５（ｃ）においては、理解を容易にするため、図５（ａ）に示した断面の輪郭に対応する部分を破線で示す。

図５（ａ）に示すように、第２領域１５ｄは、断面視で矩形状であり、すべてフルメタル部で構成されている。かかる構造により、所定の板厚を有する金属板からリードフレーム１Ｃ（図４参照）を形成するとともに、幅Ｗ１を所定の値にする場合において、第２領域１５ｄの断面積を最大化することができる。したがって、第２領域１５ｄの強度を最大化することができる。

一方で、第２領域１５ｄの構成は、図５（ａ）に示す構成に限定されない。例えば、図５（ｂ）に示すように、側部の裏面側にハーフエッチング加工されたエッチング部１７ａを形成することとしてもよい。また、図５（ｃ）に示すように、側面が上に向かって末広がり形状を有するようにエッチング加工されたエッチング部１７ｂを形成することとしてもよい。

なお、エッチング部１７ａ、１７ｂは、リード１２や連結部１３などに設けられているハーフエッチング部と同一のエッチング工程で形成することができる。

ここで、いずれの変形例も断面が逆台形状であり、中央部分がフルメタル部で構成されている。したがって、かかるフルメタル部により第２領域１５ｄの強度を確保することができる。

さらに、いずれの変形例も側部がエッチングされていることから、半導体装置の製造工程において、一括樹脂封止後にコネクティングバー１５に沿って行われるダイシングの際に切除される金属部分の断面積が小さい。したがって、ダイシングの際の回転刃物の摩耗を抑制することができる。

すなわち、いずれの変形例も、第２領域１５ｄの強度と回転刃物の長寿命化とを両立することができる。

リード支持バー１５ａの次の強度向上手段として、図６に示すリードフレーム１Ｄは、リード支持バー１５ａのうち第１領域１５ｃがフルメタル部で構成されている。

これにより、切り欠かれて強度が幾分低下する第１領域１５ｃの強度を、フルメタル部を用いることにより直接的に向上させることができることから、リードフレーム１Ｄの短手方向の変形を効果的に抑制することができる。

次の手段として、図７に示すリードフレーム１Ｅは、第１領域１５ｃのうち切り欠かれている連結部１３側とは反対側が、かかる連結部１３から離れる向きに突出している。すなわち、図１に示したリードフレーム１と比較した場合、第１領域１５ｃにおけるリード支持バー１５ａの幅が広がっている。

これにより、幾分低下する第１領域１５ｃの強度を直接的に向上させることができることから、リードフレーム１Ｅの短手方向の変形を効果的に抑制することができる。

なお、上述のように第１領域１５ｃにおけるリード支持バー１５ａの幅を広げた場合、上述のダイシングの際に切除される部分であるダイシングラインＤＬから、第１領域１５ｃがはみ出ないように配置すればよい。これにより、かかるはみ出した部分により、ダイシングの際に切断面にバリが発生することを抑制することができる。

なお、リードフレーム１Ｅの第１領域１５ｃにおけるリード支持バー１５ａの幅は、第２領域１５ｄより狭くてもよく、同じ幅でもよく、広くてもよい。第１領域１５ｃにおけるリード支持バー１５ａの幅は、ダイシングラインＤＬからはみ出ない程度の幅であればよい。

次の手段として、図８に示すリードフレーム１Ｆは、第１領域１５ｃの全体がリード支持バー１５ａを分断するように切り欠かれている場合に、切り欠かれた第１領域１５ｃに隣接するリード支持バー１５ａがフルメタル部で構成されている。換言すると、リード支持バー１５ａのうち、連結部１３に接続されたリード１２の基端部１２ｂを支持する部位がフルメタル部で構成されている。

これにより、リード支持バー１５ａのうち、全体が切り欠かれた第１領域１５ｃに隣接するため強度が幾分低下する部位の強度を、フルメタル部を用いて直接的に向上させることができる。したがって、リードフレーム１Ｆの短手方向の変形を抑制することができる。

続いて、実施形態のさらなる変形例について、図９および図１０を参照して説明する。図９に示すリードフレーム１Ｇは、第１領域１５ｃが、切り欠かれている連結部１３側とは反対側も連結部１３に近づく向きに切り欠かれている。すなわち、図１に示したリードフレーム１と比較した場合、第１領域１５ｃにおけるリード支持バー１５ａの幅が狭くなっている。

これにより、第１領域１５ｃの金属部分の断面積を小さくすることができることから、ダイシングの際の回転刃物の摩耗を抑制することができる。したがって、回転刃物の寿命を長くすることができる。

図１０に示すリードフレーム１Ｈは、１つのリード１２の先端部１２ａから、かかるリード１２の両側に隣接するリード１２の先端部１２ａに、それぞれ連結部１３が連結されている。すなわち、並んで配置されている３つのリード１２の先端部１２ａが、２つの連結部１３により一体的に連結されている。

これにより、一体的に連結されている広い面積のリード１２の先端部１２ａおよび連結部１３に、数多くのボンディングワイヤを接続することができる。

なお、図１０では、３つのリード１２を一体的に連結する例について示しているが、一体的に連結することができるリード１２は３つに限定されない。例えば、リードフレーム１Ｈは、４つやそれ以上のリード１２が一体的に連結されることとしてもよい。

最後に、実施形態の上述以外の特徴について説明する。リードフレーム１等は、第１領域１５ｃにおけるリード支持バー１５ａの幅が、第２領域１５ｄにおけるリード支持バー１５ａの幅より狭くなっている。これにより、リード支持バー１５ａ全体を、延伸方向に沿って延びる所定の領域の範囲内に保持することができる。

これにより、コネクティングバー１５の延伸方向に沿ってダイシングする際に、リード支持バー１５ａがダイシングラインＤＬ（図７参照）からはみ出ることを防止することができる。したがって、かかるはみ出した部分により、ダイシングの際に切断面にバリが発生することを抑制することができる。

また、リードフレーム１等は、連結部１３がハーフエッチング部で構成されているとともに、連結部１３とリード支持バー１５ａとの間に所定の間隔が設けられている。ここで、かかる間隔からエッチングされた連結部１３の裏側にかけて、半導体装置の製造工程における一括樹脂封止の際に封止樹脂が流れ込むことにより、連結部１３は半導体装置の封止樹脂から露出することなく完全に封止することができる。

ここで、もし連結部１３が封止樹脂から露出していた場合には、かかる露出部分と封止樹脂との界面から水分等が半導体装置の内部に侵入して、半導体装置の信頼性に悪影響を与える恐れがある。しかしながら、上述の構成により、水分等が半導体装置の内部に侵入することを防止することができることから、信頼性の高い半導体装置が実現できる。

また、リードフレーム１等は、連結部１３を用いて隣接するリード１２同士が電気的に接続されている。すなわち、隣接するリード１２同士を電気的に接続するために、ボンディングワイヤを用いる必要がなくなることから、かかるボンディングワイヤをリード１２に接合するための領域も不要となる。

これにより、リード１２において、半導体チップの電極との間を接続するためのボンディングワイヤの接合領域を十分に確保することができる。したがって、リード１２と半導体チップとの間を接続するボンディングワイヤの未接合を抑制することができる。

さらに、リードフレーム１等は、ボンディングワイヤよりも断面積の大きい連結部１３を用いて隣接するリード１２同士が接続されている。したがって、ボンディングワイヤを用いる場合と比較して、高い導電性で隣接するリード１２同士を電気的に接続することができる。

また、リードフレーム１等は、１つのリード支持バー１５ａの両側に配列されているリード１２のそれぞれに連結部１３が設けられている。また、かかる一対の連結部１３は、隣接するリード１２の間隔だけ延伸方向にずれて配置されている。

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

以上のように、実施形態に係るリードフレーム１（１Ａ〜１Ｈ）は、複数の単位リードフレーム１０と、コネクティングバー１５と、を備える。単位リードフレーム１０は、ダイパッド１１、複数のリード１２、および、隣接するリード１２の先端部１２ａ同士を連結する連結部１３を有し、マトリックス状に並べられている。コネクティングバー１５は、単位リードフレーム１０同士を連結している。また、コネクティングバー１５は、リード１２の基端部１２ｂを支持するリード支持バー１５ａを含んでいる。そして、リード支持バー１５ａは、連結部１３と対向する領域（第１領域１５ｃ）が、かかる連結部１３から離れる向きに切り欠かれている。これにより、リード１２の先端部１２ａ同士を連結して電気的に接続する連結部１３を精度よく形成することができる。

また、実施形態に係るリードフレーム１Ｃ（１Ｄ）において、リード支持バー１５ａは、少なくとも一部がリードフレーム１Ｃ（１Ｄ）における最も厚い部位（フルメタル部）と同じ厚さである。これにより、リードフレーム１Ｃ（１Ｄ）の変形を抑制することができる。

また、実施形態に係るリードフレーム１Ｄにおいて、連結部１３に対向する領域（第１領域１５ｃ）は、リードフレーム１Ｄにおける最も厚い部位（フルメタル部）と同じ厚さである。これにより、リードフレーム１Ｄの変形を効果的に抑制することができる。

また、実施形態に係るリードフレーム１（１Ｃ、１Ｄ、１Ｇ、１Ｈ）において、連結部１３に対向する領域（第１領域１５ｃ）は、リード支持バー１５ａにおけるダイパッド１１と対向し、且つ、連結部１３と対向しない領域（第２領域１５ｄ）よりも幅が狭い。これにより、コネクティングバー１５の延伸方向に沿ってダイシングする際に、リード支持バー１５ａにより切断面にバリが発生することを抑制することができる。

また、実施形態に係るリードフレーム１Ａ（１Ｂ）において、連結部１３に対向する領域（第１領域１５ｃ）は、少なくとも一部がリード支持バー１５ａを分断するように切り欠かれている。これにより、連結部１３の幅を広げることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１Ａ〜１Ｈ リードフレーム
１０ 単位リードフレーム
１１ ダイパッド
１２ リード
１２ａ 先端部
１２ｂ 基端部
１３ 連結部
１４ サポートバー
１５ コネクティングバー
１５ａ リード支持バー
１５ｂ ダイパッド支持バー
１５ｃ 第１領域
１５ｄ 第２領域
１６ 枠体

Claims (5)

1. ダイパッド、複数のリード、および、隣接する前記リードの先端部同士を連結する連結部を有し、マトリックス状に並べられる複数の単位リードフレームと、
   前記単位リードフレーム同士を連結するコネクティングバーと
   を備え、
   前記コネクティングバーは、
   前記リードの基端部を支持するリード支持バーを含み、
   前記リード支持バーは、
   前記連結部と対向する領域が、当該連結部から離れる向きに切り欠かれていること
   を特徴とするリードフレーム。
2. 前記リード支持バーは、
   少なくとも一部が前記リードフレームにおける最も厚い部位と同じ厚さであること
   を特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
3. 前記連結部と対向する前記領域は、
   前記リードフレームにおける最も厚い部位と同じ厚さであること
   を特徴とする請求項２に記載のリードフレーム。
4. 前記連結部と対向する前記領域は、
   前記リード支持バーにおける前記ダイパッドと対向し、且つ、前記連結部と対向しない部位よりも幅が狭いこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のリードフレーム。
5. 前記連結部と対向する前記領域は、
   少なくとも一部が前記リード支持バーを分断するように切り欠かれていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のリードフレーム。

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