JPH09312372A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレームの変形、製造コストの増加を
防止する。 【解決手段】 インナリード９群がアウタリード８群と
共にリード群保持枠２に保持された単位リードフレーム
１ａが多数連結された多連リードフレーム１が準備され
る。ヒートシンク２２がヒートシンク保持枠１７に保持
された単位ヒートシンク組立体１６ａが複数連結された
多連ヒートシンク組立体１６が準備される。各単位ヒー
トシンク組立体１６ａに各リードフレーム１ａが、リー
ド群保持枠２に形成されたコ字形状孔１３の舌片１３ｂ
をヒートシンク保持枠１７に形成された段差部２４の透
孔２５にかしめ加工されて結合される。 【効果】 リードフレームが多連ヒートシンク組立体に
結合されるため、結合工程以後の組立作業でリードフレ
ームがヒートシンクの重量によって変形されることはな
い。高価な接着テープを使用せずに済むため、コストを
低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術、特に、表面実装形樹脂封止パッケージを備えてい
る半導体集積回路装置の放熱性能の向上技術に関するも
ので、例えば、多ピン、低熱抵抗で、小型かつ低価格化
が要求される半導体集積回路装置（以下、ＩＣとい
う。）に利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣの多機能化、高集積化、高速化が進
む最近、ピン数の多い表面実装形樹脂封止パッケージを
備えているＩＣにおいては、熱放散性（放熱性）の良好
な低熱抵抗形パッケージの開発が要望されている。そこ
で、低熱抵抗形パッケージを備えているＩＣ（以下、低
熱抵抗形パッケージＩＣという。）として、ヒートシン
クに直接的にボンディングされた半導体ペレット（以
下、ペレットという。）の周囲に複数本のインナリード
が位置決め配設されているとともに、ペレットの各電極
パッドと各インナリードとの間にワイヤがそれぞれ橋絡
されており、ヒートシンクの少なくとも一部がペレッ
ト、インナリード群およびワイヤと共に樹脂封止体によ
って樹脂封止されているものがある。

【０００３】このように構成された低熱抵抗形パッケー
ジＩＣが製造されるに際しては、樹脂封止体が成形され
るまではペレットとインナリード群との位置関係を一定
に維持しておく必要があるため、インナリード群が形成
されたリードフレームとヒートシンクとを機械的に固定
する必要がある。リードフレームとヒートシンクとを機
械的に固定する従来技術としては、次のような固定方法
がある。第１の固定方法は、リードフレームに開設され
た透孔にヒートシンクにエンボス加工によって突設され
たかしめ加工用凸部が嵌入されてかしめ加工（所謂鳩目
加工）によって結合される方法である。第２の固定方法
は、リードフレームとヒートシンクとを接着テープによ
って接着する方法である。

【０００４】なお、低熱抵抗形パッケージＩＣを述べて
ある例としては、株式会社日経ＢＰ社１９９３年５月３
１日発行「ＶＬＳＩパッケージング技術（下）」Ｐ２０
０〜Ｐ２０４や、日本国特許庁公開公報特開平３−２８
６５５８号がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リードフレームとヒートシンクとの固定方法には次のよ
うな問題点がある。多連リードフレームが使用される場
合において、ヒートシンクの重量によってバランスが崩
れるため、リードフレームの変形不良が発生する。ペレ
ットボンディング工程やワイヤボンディング工程におい
て、ヒートシンクが加熱されるため、接着テープとして
高価な耐熱性テープが必要になり、製造コストが増加す
る。板厚の厚いヒートシンク側に形成したかしめ用凸部
にかしめ加工が実施されることにより、かしめ加工装置
が大型になるため、製造コストが増加する。

【０００６】本発明の目的は、リードフレームの変形お
よび製造コストの増加を防止することができる低熱抵抗
形パッケージを備えた半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００９】すなわち、低熱抵抗形パッケージを備えて
いる半導体装置の製造方法は、インナリード群がアウタ
リード群と共にリード群保持枠に保持されたリードフレ
ームが準備されるリードフレーム準備工程と、ヒートシ
ンクがヒートシンク保持枠に保持された単位ヒートシン
ク組立体が複数配列された多連ヒートシンク組立体が準
備される多連ヒートシンク組立体準備工程と、前記多連
ヒートシンク組立体の各単位ヒートシンク組立体に前記
リードフレームが前記ヒートシンク保持枠とリード群保
持枠との間で機械的に結合されて結合体が製造される結
合工程とを備えている。

【００１０】前記した半導体装置の製造方法によれば、
リードフレームが機械的に大きな強度を有する多連ヒー
トシンク組立体に組み付けられるため、結合工程以後の
組立作業において、リードフレームがヒートシンクの重
量によって変形されることはない。高価な接着テープを
使用せずに済むため、コストを低減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
低熱抵抗形パッケージＩＣの製造方法の概略を示す分解
斜視図である。図２以降はその各工程を説明するための
各説明図である。

【００１２】本実施形態において、低熱抵抗形パッケー
ジＩＣはヒートシンク付きクワッド・フラット・パッケ
ージを備えているＩＣ（以下、ＨＱＦＰ・ＩＣとい
う。）として構成されている。すなわち、図１０に示さ
れているように、ＨＱＦＰ・ＩＣ３６は、正方形の小板
形状に形成されているシリコン半導体ペレット（以下、
ペレットという。）３１と、ペレット３１がボンディン
グされているヒートシンク２２と、ペレット３１の四辺
において放射状に配線されている複数本のインナリード
９と、ペレット３１の各電極パッド３１ａと各インナリ
ード９との間にその両端部をそれぞれボンディングされ
て橋絡されているワイヤ３２と、各インナリード９にそ
れぞれ一体的に連結されているアウタリード８と、ペレ
ット３１、ヒートシンク２２の一部、インナリード９群
およびワイヤ３２群を樹脂封止している樹脂封止体３４
とを備えている。樹脂封止体３４は絶縁性を有する樹脂
が使用されてペレット３１によりも充分に大きい正方形
の平盤形状に樹脂成形されている。ヒートシンク２２は
熱伝導性の良好な材料が使用されて、樹脂封止体３４よ
りも小さくペレット３１よりも大きい正方形の平板形状
に形成されている。アウタリード８はガルウイング形状
に屈曲されている。そして、このＨＱＦＰ・ＩＣ３６は
次に説明される製造方法によって製造されている。

【００１３】以下、本発明の一実施形態であるＨＱＦＰ
・ＩＣの製造方法を説明する。この説明により、ＨＱＦ
Ｐ・ＩＣ３６の構成の詳細が共に明らかにされる。

【００１４】本実施形態に係るＨＱＦＰ・ＩＣの製造方
法は、図２に示された多連リードフレーム１が準備され
るリードフレーム準備工程を備えている。多連リードフ
レーム１は銅系材料（銅または銅合金）からなる薄板が
用いられて、打ち抜きプレス加工またはエッチング加工
等の適当な手段により一体成形される。多連リードフレ
ーム１の表面には後述するワイヤボンディングを適正に
実施するためのめっき被膜（図示せず）が、銀（Ａｇ）
等を用いためっき加工によって被着されている。多連リ
ードフレーム１は複数の単位リードフレーム（以下、リ
ードフレームという。）１ａが一方向に１列に並設され
て構成されている。なお、多連リードフレーム１は同じ
パターンが繰り返されるため、説明および図示は原則と
して一単位について行われている。

【００１５】リードフレーム１ａは複数本のインナリー
ドおよびアウタリードを保持するためのリード群保持枠
２を備えており、リード群保持枠２はトップレール３、
ボトムレール４、フロントサイドレール５およびリアサ
イドレール６を正方形の枠形状に組まれて形成されてい
る。リードフレーム１ａの正方形の枠内には、ペレット
に対応する大きさの正方形のペレット配置用空所７が相
似形に配されて仮想的に形成されている。トップレール
３、ボトムレール４、フロントサイドレール５およびリ
アサイドレール６の内周辺にはアウタリード８が複数本
ずつ、各辺において等間隔に配されてそれぞれ直角に突
設されている。各アウタリード８にはインナリード９が
それぞれ一体的に連結されており、各インナリード９は
空所７に対して放射状にそれぞれ配置されているととも
に、その内側先端が空所７の各辺において略一直線状に
それぞれ揃えられている。隣合うアウタリード８、８間
にはダム・バー１０が直角に架設されており、各ダム・
バー１０は一列のアウタリード８群において一直線状に
整列された状態になっている。

【００１６】フロントサイドレール５にはフロント側ス
リット１１がトップレール３およびボトムレール４と直
角に延在されて開設されており、リアサイドレール６に
はリア側スリット１２がフロント側スリット１１と平行
に開設されている。隣合うリードフレーム１ａ、１ａ同
士で一体になったフロントサイドレール５およびリアサ
イドレール６おけるフロント側スリット１１とリア側ス
リット１２との間にはコ字形状孔１３が一対、トップレ
ール３の近傍とボトムレール４の近傍にそれぞれ開設さ
れている。コ字形状孔１３において切り抜き孔１３ａに
よって舌片１３ｂが形成されており、舌片１３ｂは起こ
されて後記する結合爪を形成するようになっている。一
対のコ字形状孔１３は同一形状に形成されて、両方の舌
片１３ｂ、１３ｂが自由端側が内側になる状態で対称形
にそれぞれ配置されている。

【００１７】隣合うリードフレーム１ａ、１ａ同士で一
体になったフロントサイドレール５およびリアサイドレ
ール６におけるフロント側スリット１１とリア側スリッ
ト１２との間であって、両コ字形状孔１３、１３の中央
には位置決め孔１４が開設されている。トップレール３
とフロントサイドレール５とが直交したコーナ部には、
後記するトランスファ成形装置におけるサブランナを配
置するための切欠部１５が切設されている。

【００１８】本実施形態に係るＨＱＦＰ・ＩＣの製造方
法は、図３に示された多連ヒートシンク組立体１６が準
備される多連ヒートシンク組立体準備工程を備えてい
る。多連ヒートシンク組立体１６は銅系材料（銅または
銅合金）からなる板材であって、厚さが多連リードフレ
ーム１よりも４倍程度厚い板材が用いられて、打ち抜き
プレス加工により一体成形されている。多連ヒートシン
ク組立体１６は複数の単位ヒートシンク組立体（以下、
ヒートシンク組立体という。）１６ａが、一方向に１列
に並設されて構成されており、各ヒートシンク組立体１
６ａは前記した多連リードフレーム１の各リードフレー
ム１ａに整合するように配列されている。なお、多連ヒ
ートシンク組立体１６は同じパターンが繰り返されるた
め、説明および図示は原則として一単位について行われ
ている。

【００１９】ヒートシンク組立体１６ａはヒートシンク
を保持するためのヒートシンク保持枠１７を備えてい
る。ヒートシンク保持枠１７はメイントップレール１
８、メインボトムレール１９、メインフロントサイドレ
ール２０およびメインリアサイドレール２１を備えてお
り、４本のレールは正方形の枠形状に組まれている。メ
イントップレール１８およびメインボトムレール１９に
は送り孔１８ａおよび１９ａがそれぞれ適当に開設され
ている。

【００２０】正方形の枠内には正方形の板形状に形成さ
れたヒートシンク２２が配置されており、ヒートシンク
２２の四隅は正方形枠の四隅に配置された４本のヒート
シンク吊りバー２３によって吊持されている。ヒートシ
ンク２２の正方形は樹脂封止体よりも小さく、ペレット
よりも大きくなるように設定されている。ヒートシンク
２２におけるペレットボンディング側主面の表面には、
後述するペレットボンディングを適正に実施するための
めっき被膜（図示せず）が銀（Ａｇ）等を用いためっき
加工によって被着されている。

【００２１】ヒートシンク組立体１６ａのメインフロン
トサイドレール２０およびメインリアサイドレール２１
には、インナリード９をヒートシンク２２から浮かせる
ための段差部２４が一対ずつ、メイントップレール１８
の近傍とメインボトムレール１９の近傍にそれぞれ配置
されて、エンボス加工によってそれぞれ形成されてい
る。４個の段差部２４は上面が同一平面に形成されてお
り、各段差部２４の高さはインナリード９とヒートシン
ク２２との間の絶縁ギャップを確保し得る寸法の最小値
に設定されている。各段差部２４には機械的結合用の透
孔２５がプレス加工によって一体的に開設されており、
透孔２５は前記した舌片１３ｂによって形成されて成る
爪部をかしめ着けられるようになっている。メインフロ
ントサイドレール２０およびメインリアサイドレール２
１には各位置決め孔２６が一対の段差部２４、２４の中
央にそれぞれ開設されている。

【００２２】メイントップレール１８とメインフロント
サイドレール２０とが直交するコーナ部には後記するト
ランスファ成形装置におけるサブランナを配置するため
の突出部２７が直角方向に内向きに突設されており、突
出部２７は前記したリードフレーム１ａにおけるサブラ
ンナ配置用の切欠部１５に対応するようになっている。
突出部２７のメイントップレール１８から離れる方向の
長さは、サブランナの長さに対応するように設定されて
おり、長さ方向に直交する横幅はサブランナの幅よりも
大きくなるように設定されている。

【００２３】前記構成に係る多連リードフレーム１と多
連ヒートシンク組立体１６とは結合工程において、各単
位が図４に示されているように重なり合うように一体化
される。リードフレーム１ａとヒートシンク組立体１６
ａとはペレット配置用空所７とヒートシンク２２とが同
心になるように配置されて上下に重ね合わされる。この
際、リードフレーム１ａ側の各コ字形状孔１３および位
置決め孔１４と、ヒートシンク組立体１６ａ側の段差部
２４および位置決め孔２６とがそれぞれ整合される。続
いて、各コ字形状孔１３の舌片１３ｂが各段差部２４の
透孔２５に挿入されて、段差部２４の下端開口縁に内側
から係合するようにそれぞれ屈曲される。これにより、
リードフレーム１ａとヒートシンク組立体１６ａとを機
械的に結合する各爪部２８が形成される。各爪部２８は
段差部２４の透孔２５における開口縁を挟む込むため、
リードフレーム１ａとヒートシンク組立体１６ａとは重
ね合わされた状態で機械的に結合される。

【００２４】この状態において、メインフロントサイド
レール２０およびメインリアサイドレール２１の互いに
向き合う一対の爪部２８、２８が互いに対向する側から
各透孔２５、２５をそれぞれ挟んだ状態になっているた
め、リードフレーム１ａとヒートシンク組立体１６ａと
は互いに長さ方向に相対移動し得る状態になっている。
すなわち、各爪部２８は熱膨張係数差等による多連リー
ドフレーム１と多連ヒートシンク組立体１６との長さ方
向の変位（伸縮）を吸収し得るように、多連リードフレ
ーム１と多連ヒートシンク組立体１６とを機械的に結合
した状態になっている。

【００２５】なお、重ね合わせ作業、挿入作業およびか
しめ加工は、複数個のリードフレーム１ａおよびヒート
シンク組立体１６ａについて同時に実施することができ
る。したがって、作業性はきわめて良好である。

【００２６】リードフレーム１ａとヒートシンク組立体
１６ａとが上下に重ね合わされて結合された結合体２９
において、上側のリードフレーム１ａにおけるインナリ
ード９群の内側先端部は、下側のヒートシンク組立体１
６ａにおけるヒートシンク２２の外周縁部に上から見て
所定の寸法だけ内側に入って重なった状態になっている
とともに、ヒートシンク２２の上面に対しては段差部２
４の高さだけ極僅かに浮かされた状態になっている。

【００２７】以上のようにして多連リードフレーム１と
多連ヒートシンク組立体１６とが結合された結合体２９
には、ペレットボンディング工程においてペレットボン
ディング作業が各ヒートシンク２２毎に実施され、続い
て、ワイヤボンディング工程において各ペレットおよび
リードフレーム１ａ毎にワイヤボンディングが実施され
る。この際、結合体２９が多連に構成されているため、
これらボンディング作業は結合体２９が長手方向にピッ
チ送りされることにより各単位毎に順次実施される。こ
の際、多連ヒートシンク組立体１６のメイントップレー
ル１８およびメインボトムレール１９が送り装置のガイ
ドレール（図示せず）によって支持された状態で案内さ
れるため、多連ヒートシンク組立体１６の自重によって
多連リードフレーム１が撓んだり変形したりすることは
ない。

【００２８】図５に示されているように、ペレット３１
はヒートシンク２２よりも小さい正方形の板形状に形成
されている。ペレット３１は半導体装置の製造工程にお
ける所謂前工程においてウエハの状態で半導体素子群や
配線回路等からなる集積回路を作り込まれた後に、ダイ
シング工程において所定の形状に分断されて製造され
る。ペレット３１はヒートシンク２２の上面に相似形に
配されて、ヒートシンク２２とペレット３１との間に半
田層によって形成されたボンディング層３０によって固
着されている。すなわち、ヒートシンク２２の上面に半
田箔が置かれて加熱された状態で、半田箔にペレット３
１が擦り付けられて形成された半田ボンディング層３０
によってペレット３１はヒートシンク２２上にボンディ
ングされている。

【００２９】なお、ペレットボンディングは結合工程前
にヒートシンク２２にボンディングしてもよい。ボンデ
ィング層としては、半田層以外に、金−シリコン共晶層
や銀ペースト接着層等々を使用することができる。但
し、形成されたボンディング層はペレット３１からヒー
トシンク２２への熱伝達の障壁にならないように形成す
ることが望ましい。ちなみに、半田ボンディング層３０
は熱伝達率が高いばかりでなく、柔軟性に富むため、ペ
レット３１とヒートシンク２２との間に作用する機械的
応力を吸収することができる。

【００３０】図５に示されているように、ペレット３１
と各インナリード９とを電気的に接続するためのワイヤ
３２は、その両端部をペレット３１の電極パッド３１ａ
とインナリード９の先端部とにそれぞれボンディングさ
れて両者間に橋絡される。この際、インナリード９の内
側先端部がヒートシンク２２の外周辺部に重なった状態
になっていることにより、インナリード９側のワイヤボ
ンディング作業に際して、ワイヤ３２の押接に対する反
力をヒートシンク２２に求めることができる。したがっ
て、ワイヤボンディング作業の実施に際して、従来の熱
圧着式ワイヤボンディング装置や超音波熱圧着式ワイヤ
ボンディング装置および超音波式ワイヤボンディング装
置を使用することができる。

【００３１】以上のペレットボンディング作業およびワ
イヤボンディング作業によって、ペレット３１に作り込
まれている集積回路は、電極パッド３１ａ、ボンディン
グワイヤ３２、インナリード９を介して電気的に外部に
引き出される。

【００３２】結合体２９にペレット３１およびワイヤ３
２がボンディングされた図５に示されている組立体（以
下、成形ワークという。）３３には、樹脂封止体成形工
程において、図６〜図８に示されているトランスファ成
形装置４０が使用されて図９に示されている樹脂封止体
３４が各単位について同時に成形される。

【００３３】図６〜図８に示されているトランスファ成
形装置４０は、シリンダ装置等（図示せず）によって互
いに型締めされる一対の上型４１と下型４２とを備えて
いる。上型４１と下型４２との合わせ面には上型キャビ
ティー凹部４３ａと下型キャビティー凹部４３ｂとが複
数組、互いに協働してキャビティー４３を形成するよう
にそれぞれ没設されている。但し、図示および説明は多
連リードフレームおよび多連ヒートシンク組立体と同様
に一単位について行われている。キャビティー４３は成
形ワーク３３におけるリードフレーム１ａのダム・バー
１０が画成する正方形に対応されている。キャビティー
４３の全高は成形ワーク３３の全高よりも僅かに大きく
設定されている。上型キャビティー凹部４３ａの深さ
は、成形ワーク３３におけるワイヤ３２のリードフレー
ム１ａからの上方突出高さよりも僅かに大きくなるよう
に設定されている。下型キャビティー凹部４３ｂの深さ
は、成形ワーク３３におけるヒートシンク２２の下面か
ら段差部２４の上面迄の高さと等しくなるように設定さ
れている。

【００３４】下型４２の合わせ面にはポット４４が開設
されており、ポット４４にはシリンダ装置（図示せず）
により進退されるプランジャ４５が成形材料としての樹
脂（以下、レジンという。）を送給し得るように挿入さ
れている。上型４１の合わせ面にはカル４６がポット４
４との対向位置に配されて没設されているとともに、互
いに連通されたメインランナ４７およびサブランナ４８
がメインランナ４７の一端をカル４６に接続されて没設
されている。サブランナ４８の他端は上型キャビティー
凹部４３ａにおける後記する所定のコーナ部に形成され
たゲート４９に接続されており、ゲート４９は後記する
レジン５０をキャビティー４３内に注入し得るように形
成されている。

【００３５】下型４２の合わせ面にはヒートシンク吊り
バー収容穴５１が４個、下型キャビティー凹部４３ｂの
４箇所のコーナ部に配されて、その深さが下型キャビテ
ィー凹部４３ｂに一体的に連続するようにそれぞれ没設
されている。したがって、下型キャビティー凹部４３ｂ
の各コーナ部は角を切り欠かれて開口した状態になって
いる。各ヒートシンク吊りバー収容穴５１の平面形状は
ヒートシンク組立体１６ａのヒートシンク吊りバー２３
の平面形状に対応されており、各ヒートシンク吊りバー
収容穴５１は各ヒートシンク吊りバー２３をそれぞれ収
容するようになっている。

【００３６】さらに、下型４２の合わせ面における上型
４１のゲート４９に対応する位置のヒートシンク吊りバ
ー収容穴５１の外側には突出部収容穴５２が、その深さ
がヒートシンク吊りバー収容穴５１に連続し、かつ、そ
の一部がヒートシンク吊りバー収容穴５１に重なるよう
に没設されている。突出部収容穴５２はヒートシンク組
立体１６ａの突出部２７の平面形状に対応されており、
突出部収容穴５２は突出部２７を収容するようになって
いる。下型４２の合わせ面には逃げ凹所５３が、下型キ
ャビティー凹部４３ｂから適度に離れた位置から外側に
全体的に没設されている。

【００３７】他方、上型４１の合わせ面にはヒートシン
ク吊りバー収容穴埋め戻し用の凸部５４が４個、上型キ
ャビティー凹部４３ａの４箇所のコーナ部にそれぞれ配
されて没設されている。各凸部５４の平面形状はヒート
シンク吊りバー収容穴５１の平面形状に対応されてお
り、各凸部５４の高さは、ヒートシンク吊りバー収容穴
５１の深さからヒートシンク吊りバー２３の厚さを減じ
た値に設定されている。したがって、ヒートシンク吊り
バー収容穴５１はこの凸部５４とヒートシンク吊りバー
２３とによって埋め戻されるようになっている。つま
り、下型キャビティー凹部４３ｂの各コーナ部にヒート
シンク吊りバー収容穴５１によって開設された切欠部
は、各凸部５４によって閉塞されるようになっている。

【００３８】さらに、上型４１の合わせ面におけるゲー
ト４９に対応する位置のヒートシンク吊りバー収容穴埋
め戻し用の凸部５４の外側には、突出部収容穴埋め戻し
用の凸部５５が、その高さがヒートシンク吊りバー収容
穴埋め戻し用の凸部５４に連続するように突設されてい
る。この凸部５５の平面形状は前記ヒートシンク組立体
１６ａの突出部２７の平面形状に対応されており、した
がって、凸部５５は突出部２７と協働して突出部収容穴
５２を埋め戻すようになっている。この凸部５５の突出
部２７との合わせ面にはサブランナ４８が没設されてお
り、この凸部５５に連続する前記凸部５４におけるヒー
トシンク吊りバー２３との合わせ面には、ゲート４９が
没設されている。また、上型４１の合わせ面には逃げ凹
所５６が、上型キャビティー凹部４３ａから適度に離れ
た位置から外側に全体的に没設されている。

【００３９】次に、前記構成に係るトランスファ成形装
置４０による成形ワーク３３への樹脂封止体３４の成形
工程について説明する。

【００４０】成形ワーク３３は下型４２に装填される。
この際、ヒートシンク２２は下型キャビティー凹部４３
ｂ内に収容され、各コーナ部のヒートシンク吊りバー２
３および突出部２７は各収容穴５１および５２にそれぞ
れ収容される。この収容状態において、ヒートシンク２
２、ヒートシンク吊りバー２３および突出部２７の下面
はキャビティー凹部４３ｂ、各収容穴５１、５２の底面
に当接した状態になっている。また、リードフレーム１
ａの下面は下型４２における上型４１との合わせ面に当
接した状態になっている。

【００４１】続いて、上型４１と下型４２とが型締めさ
れる。型締めされると、リードフレーム１ａのダム・バ
ー１０の周りは上型４１と下型４２の合わせ面間で上下
から挟まれた状態になる。上型４１の合わせ面にそれぞ
れ突設された各凸部５４、５５は、下型４２の合わせ面
にそれぞれ没設された各収容穴５１、５２にそれぞれ嵌
入され、各凸部５４、５５の下面は各収容穴５１、５２
に収容されたヒートシンク吊りバー２３および突出部２
７の上面に押接した状態になる。この状態において、下
型キャビティー凹部４３ｂの各コーナ部にヒートシンク
吊りバー収容穴５１によって開設された切欠部は、各凸
部５４によって閉塞された状態になるため、上型キャビ
ティー凹部４３ａと下型キャビティー凹部４３ｂとによ
って形成されたキャビティー４３は、実質的に完全に密
封された状態になる。

【００４２】次いで、成形材料としてのレジン５０がポ
ット４４からプランジャ４５によりメインランナ４７、
サブランナ４８およびゲート４９を通じてキャビティー
４３に送給されて注入される。サブランナ４８を流通す
るレジン５０はヒートシンク組立体１６ａにおける突出
部２７の上面に沿って流れ、突出部２７と下型４２に没
設されたゲート４９とによって囲まれた流路を通ってキ
ャビティー４３内に注入される。

【００４３】そして、樹脂封止体３４はレジン５０がキ
ャビティー４３に充填されるとともに、レジン５０が熱
硬化されることにより樹脂成形される。樹脂封止体３４
が樹脂成形された後に、上型４１および下型４２は型開
きされる。この型開きと同時に、樹脂封止体３４は上型
４１および下型４２に対してエジェクタ・ピン（図示せ
ず）により突き上げられて離型される。この離型に際し
て、エジェクタ・ピンは成形ワーク３３のヒートシンク
２２の部位も突き上げるように設定することが望まし
い。

【００４４】以上のようにして成形ワーク３３に樹脂封
止体３４が樹脂成形されて離型された状態において、図
９に示されている成形品３５が製造された状態になる。
この成形品３５におけるペレット３１、インナリード
９、ワイヤ３２、ヒートシンク２２の一部および４個の
ヒートシンク吊りバー２３の一部は、樹脂封止体３４の
内部に樹脂封止された状態になっている。すなわち、ヒ
ートシンク２２および各ヒートシンク吊りバー２３の一
主面は樹脂封止体３４の一主面から露出し、他の主面お
よび側面は樹脂封止体３４の内部に植え込まれた状態に
なっている。

【００４５】詳細な説明および図示は省略するが、樹脂
成形時のランナやカルの成形痕、ばり（ｆｌａｓｈ）は
除去工程において適宜除去される。その後、半田めっき
工程において、成形品３５は樹脂封止体３４からの露出
面全体にわたって半田めっき被膜（図示せず）を被着さ
れる。半田めっき処理の際、成形品３５は多連リードフ
レーム１および多連ヒートシンク組立体１６において電
気的に全て接続されているため、電解めっき処理は一括
して実施することができる。

【００４６】その後、成形品３５はリード切断成形工程
において、ＨＱＦＰを成形される。すなわち、ダム・バ
ー１０は隣合うアウタリード８、８間において切り落と
される。各アウタリード８は各トップレール３、ボトム
レール４、フロントサイドレール５、リアサイドレール
６から切り離された後に、ガルウイング形状に屈曲成形
される。各ヒートシンク２２は各ヒートシンク吊りバー
２３の樹脂封止体３４との境目から切り離される。

【００４７】以上のようにして図１０に示されている前
記構成に係るＨＱＦＰ・ＩＣ３６が製造されたことにな
る。このＨＱＦＰ・ＩＣ３６は図１１に示されているよ
うにプリント配線基板に実装される。

【００４８】図１０に示されているプリント配線基板６
０は、ガラス含浸エポキシ樹脂等の絶縁性の板材が使用
されて形成された本体６１を備えている。本体６１の一
主面にはアウタリード８の平坦部に対応する長方形の小
平板形状に形成されたマウントパッド６２が複数個、実
装対象物となるＨＱＦＰ・ＩＣ３６におけるアウタリー
ド８群の列に対応する正方形枠形状にそれぞれ配列され
ている。本体６１の一主面（上面とする。）には放熱用
のランド６３が、マウントパッド６２群列が構成する正
方形枠の中央部に配設されており、ランド６３はＨＱＦ
Ｐ・ＩＣ３６におけるヒートシンク２２に対応されてい
る。

【００４９】ＨＱＦＰ・ＩＣ３６がプリント配線基板６
０に表面実装されるに際して、各マウントパッド６２お
よびランド６３の上にはクリーム半田等の半田材料（図
示せず）がスクリーン印刷法等の適当な手段によって塗
布される。次いで、半田材料が塗布されたマウントパッ
ド６２およびランド６３にＨＱＦＰ・ＩＣ３６の各アウ
タリード８の平坦部およびヒートシンク２２がそれぞれ
接着される。この状態で、半田材料はリフロー半田付け
処理によって溶融された後に固化される。リフロー半田
付け処理によって、アウタリード８とマウントパッド６
２との間、およびヒートシンク２２とランド６３との間
のそれぞれには、各半田付け部６４および６５がそれぞ
れ形成される。この状態において、ＨＱＦＰ・ＩＣ３６
はプリント配線基板６０に電気的かつ機械的に接続され
て表面実装された状態になる。

【００５０】この実装状態での稼働中、ペレット３１が
発熱すると、ペレット３１はヒートシンク２２に直接ボ
ンディングされているため、その熱はヒートシンク２２
に熱伝導によって伝達される。ヒートシンク２２はリー
ドフレームの厚さに比較して遙かに厚く、かつ、面積が
大きいため、熱容量がきわめて大きい。したがって、ペ
レット３１の発熱はきわめて高い効率をもってヒートシ
ンク２２に汲み上げられ、ペレット３１はきわめて効果
的に冷却される。そして、ヒートシンク２２に直接伝達
された熱は、ランド６３を通じてプリント配線基板６０
に熱伝導によって放出される。また、ペレット３１の発
熱はヒートシンク２２に直接的に熱伝導されるととも
に、ヒートシンク２２の広い表面積から樹脂封止体３４
の全体に拡散される。したがって、ヒートシンク２２に
よるペレット３１の冷却効果はきわめて高くなる。

【００５１】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。 （１） ペレット３１がヒートシンク２２に直接的にボ
ンディングされていることにより、ペレット３１の発熱
はヒートシンク２２に熱伝導によって伝達されるため、
相対的にペレット３１はきわめて効果的に冷却されるこ
とになる。

【００５２】（２） ヒートシンク２２が樹脂封止体３
４の外部に露出されていることにより、ヒートシンク２
２が汲み上げた熱を外気中に放出させることができるた
め、前記（１）の効果をより一層高めることができる。

【００５３】（３） ＨＱＦＰ・ＩＣ３６の製造工程に
おいて、リードフレーム１ａとヒートシンク組立体１６
ａとを機械的に結合する爪部２８は樹脂封止体３４の内
部に埋め込まれないため、爪部２８によって樹脂封止体
３４の内部におけるインナリード９の配線レイアウトが
規制されることはない。したがって、放熱フィンおよび
それをタブに連結するための放熱フィンリードを有しな
いＱＦＰ・ＩＣであってもＨＱＦＰ・ＩＣとして製造す
ることができる。

【００５４】（４） 板厚の薄いリードフレームに形成
されたコ字形状孔１３の舌片１３ｂをヒートシンクの透
孔２５に挿入して屈曲させて機械的結合用爪部２８を形
成することにより、板厚の厚いヒートシンクに形成され
たかしめ用凸部をかしめ加工（所謂鳩目加工）して機械
的結合用かしめ部（所謂鳩目部）を形成する場合に比べ
て、結合用の加工装置を小型かつ簡単化することができ
るため、ＨＱＦＰ・ＩＣの製造方法のコスト増を防止す
ることができる。

【００５５】（５） リードフレーム１ａとヒートシン
ク組立体１６ａとの結合は機械的結合によって実施され
るため、高価な接着テープの使用を省略してコスト増を
回避することができるとともに、結合時におけるガス発
生等がないため、当該ガス発生等によるペレット等の汚
染を未然に回避することができる。

【００５６】（６） ヒートシンク組立体１６ａにリー
ドフレーム１ａが結合されることにより、ペレット３１
およびインナリード９に対する各種作業が実施される際
や、その結合体２９が移送される際に、ヒートシンク組
立体１６ａの重量によるリードフレーム１ａの撓みや変
形が発生するのを防止することができる。

【００５７】（７） 結合前には、ヒートシンク組立体
１６ａはリードフレーム１ａと別体になっているため、
ヒートシンク２２をリードフレーム１ａに比べて厚く形
成することができ、その結果、放熱性能を簡単により一
層向上させることができる。他方、リードフレーム１ａ
は薄く形成することができるため、配線密度を高めるこ
とができる。

【００５８】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５９】例えば、樹脂封止体およびヒートシンクの
形状は、正方形に限らず、長方形等の四辺形に形成して
もよい。特に、ヒートシンクは正四辺形に限らず、円形
や多角形に形成してもよい。

【００６０】リードフレームは多連構造に構成するに限
らず、単体に構成して多連ヒートシンク組立体に順次組
み付けて行ってもよい。

【００６１】ヒートシンクは樹脂封止体の内部に一部が
埋め込まれるように構成するに限らず、全体が埋め込ま
れるように構成してもよい。ヒートシンクの一部が樹脂
封止体の一主面が露出される場合には、外付けの放熱フ
ィンを付設することができるように構成してもよい。こ
のような場合には、アウタリードはヒートシンクと反対
側の主面の方向に屈曲させてもよい。

【００６２】ヒートシンク組立体を形成する材料として
は、銅系材料を使用するに限らず、アルミニウム系材料
（アルミニウムまたはその合金）等の熱伝導性の良好な
他の金属材料を使用することができる。特に、炭化シリ
コン（ＳｉＣ）等のように熱伝導性に優れ、かつ、熱膨
張率がペレットの材料であるシリコンのそれと略等しい
材料を使用することが望ましい。

【００６３】前記実施形態では、ヒートシンクがプリン
ト配線基板のランドに半田付けされる場合について説明
したが、ヒートシンクは半田付けしなくとも充分な放熱
性能を発揮する。

【００６４】また、ヒートシンクはグランド端子や給電
端子等のための導電部材と使用してもよい。

【００６５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＱＦＰ
・ＩＣに適用した場合について説明したが、それに限定
されるものではなく、ＱＦＪ・ＩＣ、ＱＦＩ・ＩＣ、Ｓ
ＯＰ・ＩＣ等の表面実装形樹脂封止パッケージを備えた
ＩＣ、さらには、それらのパッケージを備えたパワート
ランジスタや、その他の電子装置全般に適用することが
できる。特に、本発明は、小型軽量、多ピンで、しか
も、低価格であり、高い放熱性能が要求される半導体装
置に利用して優れた効果が得られる。

【００６６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００６７】リードフレームを機械的強度の大きい多連
ヒートシンク組立体に結合することにより、結合工程以
後の組立作業において、リードフレームがヒートシンク
の重量によって変形されるのを防止することができる。
リードフレームを多連ヒートシンク組立体に機械的に結
合することにより、高価な接着テープを使用せずに済む
ため、コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるＨＱＦＰ・ＩＣの製
造方法の主要部を示す分解斜視図である。

【図２】多連リードフレームを示しており、（ａ）は一
部省略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図
である。

【図３】多連ヒートシンク組立体を示しており、（ａ）
は一部省略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断
面図である。

【図４】多連リードフレームと多連ヒートシンク組立体
の結合工程後の結合体を示しており、（ａ）は一部省略
平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図であ
る。

【図５】ペレットおよびワイヤ・ボンディング工程後の
組立体を示しており、（ａ）は一部省略平面図、（ｂ）
は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【図６】樹脂封止体成形工程を示しており、（ａ）は一
部省略正面断面図、（ｂ）はキャビティーの略対角線に
沿う縦断面図である。

【図７】樹脂封止体成形工程で使用される上型を示して
おり、（ａ）は一部省略底面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断
面図である。

【図８】同じく下型を示しており、（ａ）は一部省略平
面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）
は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。

【図９】樹脂封止体成形後を示しており、（ａ）は一部
省略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図で
ある。

【図１０】製造されたＨＱＦＰ・ＩＣを示しており、
（ａ）は一部切断平面図、（ｂ）は一部切断正面図、
（ｃ）は対角線に沿う断面図である。

【図１１】製造されたＨＱＦＰ・ＩＣの実装状態を示し
ており、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切断正面図であ
る。

【符合の説明】

１…多連リードフレーム、１ａ…単位リードフレーム
（リードフレーム）、２…リード群保持枠、３…トップ
レール、４…ボトムレール、５…フロントサイドレー
ル、６…リアサイドレール、７…ペレット配置用空所、
８…アウタリード、９…インナリード、１０…ダム・バ
ー、１１…フロント側スリット、１２…リア側スリッ
ト、１３…コ字形状孔、１３ａ…切り抜き孔、１３ｂ…
舌片、１４…位置決め孔、１５…切欠部、１６…多連ヒ
ートシンク組立体、１６ａ…単位ヒートシンク組立体
（ヒートシンク組立体）、１７…ヒートシンク保持枠、
１８…メイントップレール、１９…メインボトムレー
ル、２０…メインフロントサイドレール、２１…メイン
リアサイドレール、２２…ヒートシンク、２３…ヒート
シンク吊りバー、２４…段差部、２５…機械的結合用透
孔、２６…位置決め孔、２７…サブランナ配置用の突出
部、２８…爪部、２９…多連リードフレームと多連ヒー
トシンク組立体の結合体、３０…ボンディング層、３１
…ペレット、３２…ワイヤ、３３…結合体にペレット・
ワイヤボンディングされた組立体（成形ワーク）、３４
…樹脂封止体、３５…成形品、３６…ＨＱＦＰ・ＩＣ
（半導体装置）、４０…トランスファ成形装置、４１…
上型、４２…下型、４３…キャビティー、４３ａ…上型
キャビティー凹部、４３ｂ…下型キャビティー凹部、４
４…ポット、４５…プランジャ、４６…カル、４７…メ
インランナ、４８…サブランナ、４９…ゲート、５０…
レジン、５１…ヒートシンク吊りバー収容穴、５２…突
出部収容穴、５３…逃げ凹所、５４…ヒートシンク吊り
バー収容穴埋め戻し用の凸部、５５…突出部収容穴埋め
戻し用の凸部、５６…逃げ凹所、６０…プリント配線基
板、６１…基板本体、６２…マウントパッド、６３…ラ
ンド、６４、６５…半田付け部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ペレットがヒートシンクにボンデ
   ィングされているとともに複数本のインナリードに電気
   的に接続されており、ヒートシンクの少なくとも一部が
   ペレット、インナリード群と共に樹脂封止体によって樹
   脂封止されている半導体装置の製造方法は次の工程を備
   えている、（ａ） 前記インナリード群がアウタリード
   群と共にリード群保持枠に保持されたリードフレームが
   準備されるリードフレーム準備工程、（ｂ） 前記ヒー
   トシンクがヒートシンク保持枠に保持された単位ヒート
   シンク組立体が複数配列された多連ヒートシンク組立体
   が準備される多連ヒートシンク組立体準備工程、（ｃ）
   前記多連ヒートシンク組立体の各単位ヒートシンク組
   立体に前記リードフレームが前記ヒートシンク保持枠と
   リード群保持枠との間で機械的に結合されて結合体が製
   造される結合工程。
2. 【請求項２】 前記リードフレーム準備工程において、
   前記多連ヒートシンク組立体の単位ヒートシンク組立体
   の配置に対応して前記リードフレームが複数配列された
   多連リードフレームが準備されることを特徴とする請求
   項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記リード群保持枠にコ字形状孔が形成
   され、前記ヒートシンク保持枠に突設された段差部に透
   孔が形成され、前記コ字形状孔の舌片が前記透孔に挿入
   されて屈曲された爪部により、前記単位ヒートシンク組
   立体に前記リードフレームが結合されることを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方
   法。