JPH07221244A - リードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂の無駄がなく、未硬化樹脂が良好な状態
で溶融硬化せしめられ緻密な封止を行うことのできるリ
ードフレームを提供する。また、反りのない良好な薄型
半導体装置を形成することのできるリードフレームを提
供する。 【構成】 半導体チップ搭載部を取り囲むように、放射
状に形成された複数のインナ−リ−ドと、各インナ−リ
−ドに連設せしめられるアウタ−リ−ド１３とを具備し
たリードフレームにおいて、パッケージラインＰＬの所
定の領域に所定幅をもつ切り欠け部からなるゲート２０
ａと、このゲートに連設され、前記幅よりも径大の円弧
状端縁をもつ円弧状の孔からなるカール２０ｂとから形
成される透孔２０を外方に向かって具備したことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止用リードフレ
ームに係り、特に樹脂封止に際し封止樹脂の充填方法に
特徴を有するリードフレームに関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止型半導体装置は主にトランスフ
ァ成型法によって得られる。この方法は、エポキシ樹脂
および充填剤などを主体としたエポキシ成型材料等の未
硬化樹脂を、加熱して溶融させ、トランスファ成型機を
用いて金型に注入し、高温高圧状態で成型して、硬化す
ることにより、リードフレームに搭載された半導体チッ
プを封止する方法である。この方法で製造される樹脂封
止型半導体装置は、半導体チップをエポキシ樹脂組成物
が完全に覆うため信頼性に優れており、また金型で緻密
に成型するためパッケ―ジの外観も良好であることか
ら、現在ではほとんどの樹脂封止型半導体装置はこの方
法で製造されている。

【０００３】さらに、近年半導体装置の高集積化に伴う
半導体チップの大型化により、樹脂封止型半導体装置の
パッケ―ジについても大型化が進む一方、実装スペース
の微細化に伴いパッケージは薄型化の傾向を強めてお
り、この傾向は今後益々強くなっていくと考えられる。
しかしながらトランスファ成型法においては、トランス
ファ成型に用いられる金型装置がさらに大型化してしま
うという問題がある。通常、トランスファ成型において
は、図１１に示すようなリードフレーム１を、図１２に
示すように、キャビティブロックＣによって形成される
キャビティ内にチップ２が位置するように挟み、サブラ
ンナーＳＲに設けられたゲートＧを介して封止用樹脂を
キャビティ内に注入し加圧成型するという方法がとられ
る。しかしながら、この方法では、ゲートＧはリードフ
レーム１の一面に位置することになり、流入する樹脂の
流れにリードフレーム１による影ができ、この位置に気
泡が発生することがある。この気泡はボイド（空洞）と
なって、水分の侵入の原因となる。

【０００４】そこでこの問題を解決するため、封止用樹
脂を流すランナー溝を形成し、これとキャビティとを連
通させるようにし、リードフレームの側面方向から封止
用樹脂を注入する方法も提案されている（特公昭５９−
９６６号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、プランジャーを介して封止用樹脂材料が金型に
供給されるが、金型には、カールと指称され、樹脂の走
行を円滑化するための樹脂加圧部と、樹脂の走行溝であ
るランナーと、これに接続されゲートに繋がるガイド溝
としてのサブランナーが形成され、さらにこの端部にゲ
ートが形成されており、これらを介して樹脂は注入され
るため、樹脂は、カール、ランナー、サブランナーおよ
びゲートにも残留することになり、樹脂の無駄が多いと
いう問題がある。さらにこのようなゲートの形成は注入
角度の設定をはじめとする形状の形成に極めて高精度を
有し、上型側に設けると上部が先に充填され空洞が形成
されやすく、金型内に均一に樹脂を充填するのは極めて
困難である。また、均一に樹脂を充填するためにゲート
の形状や位置を決定するのは容易ではない。また、樹脂
の組成によっては封止用樹脂材料の溶融時の粘度が高
く、円滑にキャビティに充填されず、滞留することがあ
る。また、１個のプランジャーで多数個同時に成型する
場合、プランジャーからの距離の差により樹脂がキャビ
ティに到達する時間が異なり、硬化時間にばらつきが生
じるなどの問題もあった。さらには、パッケージの薄型
化がさらに進むにつれて、硬化時間にばらつきがある
と、反りが生じ易いという問題もある。また樹脂材料に
は金型を磨耗するような硬い物質も含まれており、ゲー
トが磨耗し、樹脂材料の注入量が変動するために金型を
取り替えるなどのメンテナンスが必要であるという問題
もあった。

【０００６】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、樹脂の無駄がなく、樹脂材料が良好な状態で溶融硬
化せしめられ緻密な封止を行うことのできるリードフレ
ームを提供することを目的とする。

【０００７】また本発明の他の目的は、反りのない良好
な薄型半導体装置を形成することのできるリードフレー
ムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで本発明のリードフ
レームは、半導体チップ搭載部を取り囲むように、放射
状に形成された複数のインナ−リ−ドと、各インナ−リ
−ドに連設せしめられるアウタ−リ−ドとを具備したリ
ードフレームにおいて、パッケージラインの所定の領域
に所定幅をもつ切り欠け部からなるゲートと、このゲー
トに連設され、前記幅よりも径大の円弧状端縁をもつ円
弧状の孔からなるカールとから形成される透孔を外方に
向かって具備したことを特徴とする。なおこの透孔の円
弧状端縁の円弧の径は、金型装置のプランジャーの径よ
りもやや大きくなるようにし、溶融状態の樹脂を、この
透孔の円弧部とプランジャーの周囲とで形成される領域
に樹脂をプランジャで押し付け、カールの円弧状端縁か
らの反作用によってゲートを介してキャビティ領域に封
止用樹脂を円滑に充填するように構成されている。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、金型装置にカールやゲート
を設ける代わりに、リードフレームに、ゲートとカール
の役割をもつ透孔を設けたことを特徴とするもので、こ
のリードフレームによれば金型装置に特別にランナー部
やサブランナー部や、カールを設ける必要がないため、
封止装置の装置構成を小型化することができる。また、
パッケージの形成されるキャビティ領域に極めて近接し
た位置で封止樹脂の充填が行われ得、また、プランジャ
ーとリードフレームに形成された透孔の円弧部であるカ
ールとの間に形成されリードフレームの厚さ分に相当す
る間隙を利用して、プランジャで側壁に押し付けその反
作用でキャビティ領域に流入せしめるように加速すると
ともに、平行な端縁をもつゲートで整流を行い、均一な
樹脂の流れを形成しているため、気泡の発生もなく緻密
な充填を行うことができる。またこの注入位置はリード
フレームの位置（レベル）になるため、ゲートを形成し
た金型を用い、上型や下型から斜めに注入するような従
来の場合に比べ、リードフレームの影になる部分で空洞
ができたりするのを防ぐことができ、均一でかつ円滑な
注入を行うことができる。

【００１０】従って、未硬化樹脂の溶融時の粘度が高い
場合にも、滞留を生じたりすることなく円滑にキャビテ
ィに充填せしめることができる。

【００１１】また注入口の大きさは透孔の幅とリードフ
レームの厚さとによって規定されるため、極めて容易か
つ高精度の寸法制御を行うことが可能である。

【００１２】さらに、１個のプランジャーで１個の成型
を行う上、プランジャーからの距離が極めて短いため、
樹脂の無駄がないことはいうまでもなく、樹脂がキャビ
ティに到達する時間が異なり、硬化時間にばらつきが生
じるなどの問題もない。従って、薄型パッケージの場合
にも反りが生じたりすることなく、耐湿性が良好で極め
て信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を提供することが
可能となる。

【００１３】また、このリードフレームを用いて半導体
装置を製造するに際しては、上述したように、パッケー
ジラインの所定の領域に、所定幅であって所定長さをも
つゲートと、このゲートに連設され、前記幅よりも径大
の円弧状端縁をもつ円弧状孔からなるカールとから形成
される透孔を具備したリードフレームを用意し、上型と
下型と、この上型と下型とによって形成されたキャビテ
ィ領域から所定の距離だけ離間して設けられ、前記リー
ドフレームに対して垂直方向に材料樹脂を押し出すよう
に構成され、前記カールの円弧の径よりもやや径の小さ
いプランジャーとを具備した封止用金型装置を用意し
て、前記上型と下型との間に半導体素子搭載部がキャビ
ティ領域にくるようにリードフレームを挟んだ状態で、
前記プランジャーに封止用樹脂を供給し前記プランジャ
ーを下降せしめて前記カールに押し付け、このカールの
円弧状端縁からの反作用を利用して平行端縁をもつゲー
トをガイドとしてキャビティ領域に封止用樹脂を充填
し、硬化せしめるようにしている。

【００１４】なお一辺にリードが配列されたリードフレ
ームであるシングルインライン型リードフレームは、こ
の１辺を除く他の辺上に形成するようにすれば良い。

【００１５】また平行な２辺にリードが配列されたリー
ドフレームであるデュアルインライン型リードフレーム
は、リードの形成されていない辺にこの透孔を形成すれ
ばよい。

【００１６】また４方向にリードが形成されたリードフ
レームの場合は、対角線位置の１つに透孔を設けるよう
にすればよい。

【００１７】なおこのガイド部は、キャビティ領域に向
かって開口するようなテーパ面で構成しても良いし、平
行面でもよい。

【００１８】テーパ面で構成した場合キャビティ領域内
で拡散しやすくなる。

【００１９】平行面で構成した場合、整流作用が向上
し、均一な流れを形成する。

【００２０】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照しつ
つ詳細に説明する。

【００２１】本発明実施例のリードフレームを用いた樹
脂封止に用いられる樹脂封止用金型装置は、図１に概要
説明図を示すように、上型３１と下型３２と、この上型
３１と下型３２とによって形成されたキャビティ領域３
３から４mmだけ離間した位置に、前記リードフレームに
対して垂直方向に樹脂材料４を押し出すように構成さ
れ、前記円弧部の円弧の径φ1 （φ1 ＝５mm）よりもや
や径の小さいφ2 （φ2＝４．５mm）をもつプランジャ
ー３４とを具備した封止用金型装置を用い、前記上型と
下型との間に半導体素子搭載部がキャビティ領域にくる
ようにリードフレーム１を挟んだ状態で、前記プランジ
ャーに封止用樹脂材料４を供給し前記プランジャーを下
降せしめてこの封止用樹脂材料を前記円弧部に押圧し、
この円弧状端縁からの反作用によって平行端縁をガイド
としてキャビティ領域に封止用樹脂を充填し硬化せしめ
るようにしたものである。

【００２２】すなわちこの金型装置は図２(a) および
(b) に上型の上面図および側断面図、図３(a) および
(b) に下型の上面図および側断面図、図４にこの全体図
を示すように、キャビティ領域３３を有する上型３１と
下型３２とを具備し、これらの間にリードフレーム１を
挟み、前記透孔２０のカール２０ｂと上型３１および下
型３２で形成される空間領域にプランジャー３４を下降
せしめて樹脂材料４を押圧して、キャビティ領域３３に
充填し、所定時間加熱して硬化せしめるように構成され
ている。ここで封止用樹脂材料は、エポキシ樹脂を主成
分とし、硬化剤、硬化触媒、接着助剤、離型剤、カップ
リング剤、シリカ（界面活性剤）を含むタブレットから
なり、あらかじめ１６５℃程度に予熱されて供給され
る。そして金型は１７０〜１８０℃程度に加熱されてい
るため、キャビティに溶融状態のタブレットが充填され
ると、２０〜３０秒で硬化する。なお、３５は樹脂材料
４の通過経路となるポットであり、３６は樹脂材料投入
口、３７は型分離のためのリタードピン、３８は樹脂封
止前のリードフレームを保持するディプレス部逃げ、３
９は樹脂封止後のリードフレームすなわちパッケージを
保持するパッケージ逃げ部、４０はキャビティホルダ、
４１は上型と下型の位置決めのためのパイロット逃げ
孔、４２はリードフレームを押さえるためのバッティン
グ面、４３は空気抜きのために半抜き状態で形成された
エアベント、４４はガイドブッシュである。

【００２３】次にこの実施例のリードフレームについて
説明する。このリ―ドフレ―ムは、４２アロイをプレス
成型して形成されたもので、図５に示す如く、パッケー
ジラインＰＬから幅Ｗ，長さＬの平行端縁をもつゲート
２０ａとこの平行端縁に連設され、前記幅Ｗよりも大き
い直径φ2 の円弧状端縁をもつ円弧状の孔からなるカー
ル２０ｂとから構成される透孔２０を外方に向かって形
成したことを特徴とするもので、他の部分については通
常のリードフレームと同様に形成されている。すなわち
半導体集積回路チップ（以下半導体チップ）を搭載する
ダイパッド１１と、このダイパッド１１を取り囲むよう
に配設せしめられた複数のインナ―リ―ド１２とインナ
―リ―ド１２を一体的に連結するタイバ―１３と、各イ
ンナ―リ―ドに連結せしめられタイバ―の外側に伸張す
るアウタ―リ―ド１４と、タイバ―１３を両サイドから
支持するサイドバ―１５，１６と、ダイパッド１１を支
持するサポ―トバ―１７とから構成されている。

【００２４】このようなリ―ドフレ―ムを用いて実装せ
しめられる半導体装置は図６に示す如くであり、リ―ド
フレ―ム１のダイパッド１１上に、半導体チップ２を搭
載し、この半導体チップのボンディングパッドとリ―ド
フレ―ムのインナ―リ―ド１２とを金線あるいはアルミ
線のボンディングワイヤ３によって結線し、更にこれら
をエポシキ樹脂などの樹脂材料４で封止した後、タイバ
―やサイドバ―を切断し、アウタ―リ―ドを所望の形状
に折り曲げて完成せしめられる。

【００２５】次に、この金型装置を用いた半導体装置の
樹脂封止方法について説明する。

【００２６】まず、条材をプレス加工することにより図
５に示したようなリードフレームを形成する。打ち抜き
に際しては、順送り金型を用い、透孔２０とアウターリ
ードを形成したのち、インナーリードを形成する。なお
透孔２０はアウターリードと同時に形成しても良いし、
アウターリードの形成に先立ち形成しても良い。

【００２７】次に、このようにして形成したリードフレ
ーム１に半導体チップを載置し、ワイヤボンディングを
行う。

【００２８】この後、このリードフレーム１を封止用金
型の上型と下型の間に挟み、図１にＡで示すブロックの
キャビティ領域３３に、半導体チップがくるようにし
て、設置する。

【００２９】そして、前述したエポキシ樹脂を主成分と
する封止用樹脂材料４を１６５℃程度に予熱しておき、
樹脂材料投入口３６から投入しプランジャ３４で加熱し
ながらカール２０ｂに押圧する。

【００３０】このカール２０ｂに押し出された樹脂材料
４は、反作用によりキャビティ領域３３に円滑に充填さ
れ、加圧硬化せしめられる。このときの加圧力は８０ｋ
ｇ／ｃｍ² 、溶融温度は１７５℃、硬化時間は２０〜３
０秒とする。

【００３１】そして硬化しパッケージが形成されると、
金型を開き、１ピッチ進め、このパッケージがパッケー
ジ逃げ部３９の位置に来るようにして、ブロックＡでは
再び次の封止を行う。

【００３２】このようにして極めて容易に緻密で信頼性
の高い樹脂封止を行うことができる。樹脂の無駄がな
く、またばりの発生もほとんど皆無である。

【００３３】このようにして順次樹脂封止が行われ、ア
ウターリード間隔に相当する間隔で配設された櫛歯状の
パンチを具備したタイバーカット金型を用いて、タイバ
ーの切断を行いこれと同時に、パッケージラインとアウ
ターリードとの間にできる樹脂ばりの除去を行う。

【００３４】なお前記実施例では上型にも下型にもプラ
ンジャを設け、樹脂を上下型両方から注入するようにし
たものについて説明したが、上型または下型のいずれか
でもよい。

【００３５】次に、本発明の第２の実施例として、樹脂
を上型から注入するようにしたものを図７に、下型から
注入するようにしたものを図８に示す。

【００３６】かかる装置を用いて前記方法と同様にして
樹脂封止を行うことができる。

【００３７】なお、前記実施例ではリードフレームはデ
ュアルインライン型のものについて説明したが、図９に
示すように４方向型のものでは、コーナー部の１つに透
孔を設けるようにすれば、リードに影響を与えることな
く形成することができる。なお、コーナー部に電源ライ
ンや接地ラインなどの幅広リードを配置する場合には、
この一部に同様の透孔を形成して用いるようにしてもよ
い。

【００３８】なお、この透孔の形状の前記実施例に限定
されることなく、例えば図１０に示すようにゲートをテ
ーパ状にするなど適宜変形可能である。

【００３９】さらにまたリードフレームの一方の面のみ
にパッケージを形成する場合にも、金型の一方を平坦に
し一方のみにキャビティを形成するようにすることによ
り適用可能である。

【００４０】加えて、前述した金型装置は横型で用いる
ものについて説明したが、縦型で用いてもよいことはい
うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のリー
ドフレームによれば、樹脂封止用金型にカールやゲート
を形成することなく樹脂封止を行うことができ、また樹
脂の無駄がなく、緻密で、極めて信頼性の高い樹脂封止
型半導体装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のリードフレームを用いた封止方
法を示す説明図

【図２】本発明実施例のリードフレームを用いた樹脂封
止に用いられる封止用金型を示す図

【図３】本発明実施例のリードフレームを用いた樹脂封
止に用いられる封止用金型を示す図

【図４】本発明実施例のリードフレームを用いた樹脂封
止に用いられる封止用金型を示す図

【図５】本発明の第１の実施例のリードフレームを示す
図

【図６】本発明のリードフレームを用いて形成される樹
脂封止型半導体装置を示す図

【図７】本発明の他の実施例で用いられる封止用金型を
示す図

【図８】本発明の他の実施例で用いられる封止用金型を
示す図

【図９】本発明の他の実施例のリードフレームを示す図

【図１０】リードフレームの透孔形状の変形例を示す図

【図１１】従来例のリードフレームを示す図

【図１２】従来例の樹脂封止方法を示す説明図

【符号の説明】

１ リードフレーム ２ 半導体チップ ３ ボンディングワイヤ ４ 樹脂材料 １１ ダイパッド １２ インナ―リ―ド １３ タイバ― １４ アウタ―リ―ド １５，１６ サイドバ― １７ サポ―トバ― ２０ａ ゲート ２０ｂ カール ２０ 透孔 ３１ 上型 ３２ 下型 ３３ キャビティ領域 ３４ プランジャー ３５ ポット ３６ 樹脂材料投入口 ３７ リタードピン ３８ ディプレス部逃げ ３９ パッケージ逃げ部 ４０ キャビティホルダ ４１ パイロット逃げ孔 ４２ バッティング面 ４３ エアベント ４４ ガイドブッシュ

フロントページの続き (72)発明者 花田 英志 福岡県北九州市八幡西区小嶺２丁目10番１ 号 株式会社三井ハイテック内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップ搭載部を取り囲むように、
   放射状に形成された複数のインナ−リ−ドと、各インナ
   −リ−ドに連設せしめられるアウタ−リ−ドとを具備し
   たリードフレームにおいて、 パッケージラインの所定の領域から外方に向かって形成
   され、所定幅をもつ切り欠け部からなるゲートと、この
   ゲートに連設され、前記幅よりも径大の円弧状端縁をも
   つ円弧状の孔からなるカールとから形成される透孔を具
   備したことを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】 前記リードフレームは、一辺にリードが
   配列されたシングルインライン型リードフレームであ
   り、 前記透孔は前記一辺以外の辺上に形成されていることを
   特徴とする請求項(1)記載のリードフレーム。
3. 【請求項３】 前記リードフレームは、平行な２辺にリ
   ードが配列されたデュアルインライン型リードフレーム
   であり、 前記透孔は前記リード形成辺を除く辺の一部に形成され
   ていることを特徴とする請求項(1) 記載のリードフレー
   ム。
4. 【請求項４】 前記リードフレームは、４方向にリード
   が形成されたリードフレームであり、 前記透孔は、対角線位置の１つに形成されていることを
   特徴とする請求項(1)記載のリードフレーム。