JPH10163401A - リードフレーム、半導体パッケージ及び半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性を低下させずに、耐パッケージクラッ
ク性を向上させる。 【解決手段】 半導体素子を搭載するためのダイパッド
１と、このダイパッド１の周囲に配列されたインナーリ
ード２とを備えたリードフレームに対し、ダイパッド１
の表裏面に粗面処理によって微小な凹凸１ａを形成し、
これを用いた半導体パッケージにて、ダイパッド１と素
子固定用のダイボンド材との接着力を高めるとともに、
ダイパッド１と樹脂封止用のモールド樹脂との接着力を
高めた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームと
これを用いた樹脂封止型の半導体パッケージ、及びその
半導体パッケージの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、樹脂封止型の半導体パッケージ
では、パッケージの小型・薄型化による高密度実装の必
要性から、それまでの挿入実装タイプから表面実装タイ
プへと移行している。ところが、表面実装の導入に伴
い、リフロー中の熱応力に起因したパッケージクラック
の発生が大きな問題となっている。このパッケージクラ
ックの発生メカニズムを図５を用いて説明する。先ず、
図５に例示したパッケージ構造では、半導体素子５１を
リードフレームのダイパッド５２上に搭載し、その周囲
に複数のインナーリード５３を配列している。また、ダ
イパッド５２に対してはダイボンド材５４を用いて半導
体素子５１を固定している。そして、これら全体をモー
ルド樹脂５５により一体的に封止している。

【０００３】こうしたパッケージ構造では、パッケージ
表面からパッケージ内部へと水分が入り込み、これがパ
ッケージ全体に拡散していく。一方、パッケージを構成
している半導体素子５１、ダイパッド５２、モールド樹
脂５５等の部品はそれぞれ異なった熱膨張係数を有し、
しかもこれらの部品が互いに貼り合わされているため、
半田リフロー時の熱で互いの界面に応力が生じととも
に、パッケージ中に吸湿した水分が急激に気化する。そ
うすると、パッケージ内部で接着力の最も低い界面（一
般的にはダイパッド／モールド樹脂の界面）が剥離し、
その剥離面への水蒸気圧の印加でパッケージが膨張し、
遂にはモールド樹脂５５にクラック５６が発生する。ち
なみに、ダイパッド／モールド樹脂の界面に次いで接着
力の低い界面は、半導体素子／ダイパッドの界面といわ
れている。

【０００４】また、一連のパッケージ製造に際しては、
さまざまな熱履歴を受けるため、これによってリードフ
レーム材料が酸化し、フレーム表面状態に大きなバラツ
キが生じる。特に、リードフレーム材料として銅合金系
を用いると酸化しやすくなるため、どうしてもフレーム
表面の酸化膜が厚くなり、モールド樹脂５５との接着性
が低下してしまう。さらに、ダイボンド材５４について
も、その硬化時に発生する有機物の付着等によってリー
ドフレーム（ダイパッド５２）の裏面（素子搭載面と反
対側の面）が汚染され、リードフレームとモールド樹脂
５５との接着力の低下を招く。

【０００５】そこで従来においては、パッケージクラッ
クの防止策として以下のような二つの提案がなされてい
る。一つは、図６に示すようにダイパッド５２の裏面に
ディンプル５７（又は溝）を形成しておき、図７に示す
最終パッケージ形態でディンプル５７にモールド樹脂５
５が埋め込まれることで、ダイパッド５２とモールド樹
脂５５との接着力を高めたものである。もう一つは、図
８に示すようにリードフレームのダイパッド５２に貫通
孔５８を形成しておき、図９に示す最終パッケージ形態
でダイパッド５２の貫通孔５８にモールド樹脂５５が埋
め込まれることで、ダイパッド５２とモールド樹脂５５
との接着力を高めたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のクラック防止策には以下のような問題があった。すな
わち、前者の場合は、ダイパッド５２の裏面にディンプ
ル５７を形成するにあたってハーフエッチング加工が必
要となるため、ディンプル５７の形状、特に深さの制御
が難しいという問題があった。また、ディンプル７５の
加工対象面がダイパッド５２の片面に限定されることか
ら、半導体素子５１とダイパッド５２との界面剥離によ
るクラック発生までは防止することができなかった。さ
らに、リードフレームの形状加工がエッチング法に限定
されるため、生産性が低下するという問題もあった。

【０００７】一方、後者の場合は、ダイパッド５２に貫
通孔５８を形成したことで、半導体素子５１の裏面の一
部が直にモールド樹脂５５に接するようになるため、貫
通孔５８を通して図１０に示すように半導体素子５１／
ダイパッド５２間のダイボンド材５４に水分が浸透して
接着力が低下し、半導体素子５２とダイパッド５２の界
面を起点とするパッケージクラック５６が発生するとい
う問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るリードフレ
ームは、半導体素子を搭載するためのダイパッドと、こ
のダイパッドの周囲に配列されたインナーリードとを備
えたもので、ダイパッド及びインナーリードのうち、少
なくともダイパッドの表裏面に微小な凹凸を形成した構
成となっている。

【０００９】このリードフレームにおいては、ダイパッ
ド及びインナーリードのうち、少なくともダイパッドの
表裏面に微小な凹凸を形成しているので、これに伴う接
着面積の拡大やアンカー効果により、ダイパッドの表面
にダイボンド材を介して半導体素子を搭載するにあたっ
ては、ダイパッドとダイボンド材との間に高い接着力が
得られ、樹脂封止に際してはダイパッドとモールド樹脂
との間に高い接着力が得られる。

【００１０】本発明に係る半導体パッケージは、ダイパ
ッド上に搭載された半導体素子と、この半導体素子に電
気的に接続されたインナーリードと、これらのダイパッ
ド、インナーリード及び半導体素子を一体的に封止する
モールド樹脂とを備えたもので、ダイパッド及びインナ
ーリードのうち、少なくともダイパッドの表裏面に微小
な凹凸を形成した構成となっている。

【００１１】この半導体パッケージにおいては、モール
ド樹脂によって封止されたダイパッド及びインナーリー
ドのうち、少なくともダイパッドの表裏面に微小な凹凸
を形成しているので、これに伴う接着面積の拡大やアン
カー効果により、ダイパッドと素子固定用のダイボンド
材との間に高い接着力が得られ、さらにダイパッドとモ
ールド樹脂との間にも高い接着力が得られる。

【００１２】本発明に係る半導体パッケージの製造方法
は、リードフレームの形状加工によって形成されたダイ
パッド及びインナーリードのうち、少なくともダイパッ
ドに粗面処理を施し、その後、ダイパッドに半導体素子
を搭載するとともに、これらのダイパッド、インナーリ
ード及び半導体素子をモールド樹脂にて一体的に封止す
るようにしたものである。

【００１３】この半導体パッケージの製造方法において
は、リードフレームの形状加工によりダイパッド及びイ
ンナーリードを形成したうえで、少なくとダイパッドに
粗面処理を施すことから、リードフレームの形状加工が
エッチング法、プレス法のいずれかに限定されることが
なくなる。また、上述のように粗面処理を施すことでダ
イパッドの表裏面に微小な凹凸が形成されるため、これ
に伴う接着面積の拡大やアンカー効果により、ダイパッ
ドにダイボンド材を介して半導体素子を搭載した際に
は、ダイパッドとダイボンド材との間に高い接着力が得
られ、さらにダイパッド、インナーリード及び半導体素
子をモールド樹脂で一体的に封止した際には、ダイパッ
ドとモールド樹脂との間に高い接着力が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係
るリードフレームの一実施形態を説明する図であり、図
中（ａ）はその要部平面図、（ｂ）はその一部を拡大し
た断面図である。図示したリードフレームは、半導体素
子を搭載するためのダイパッド１と、このダイパッド１
の周囲に配列された複数のインナーリード２と、これら
のインナーリード２を連結するタイバー３と、各々のイ
ンナーリード２から一体に延出したアウターリード４と
を備えている。ダイパッド１は平面視四角形をなすもの
で、その四隅からはそれぞれ吊りリード５が延出してい
る。各々の吊りリード５の延出端はいずれもフレーム本
体につながっており、これによってダイパッド１が吊り
リード５を介してフレーム本体に支持されている。

【００１５】ここで本実施形態のリードフレームでは、
タイバー３よりも内側の領域を樹脂封止領域としてい
る。そして、樹脂封止領域の中央に位置するダイパッド
１の表裏面に図１（ｂ）に示すように微小な凹凸１ａを
形成し、これによってダイパッド１の表裏面を微視的に
ザラザラの状態にしてある。具体的には、ダイパッド１
の表裏面を中心線平均粗さでＲａ＝０．１〜０．６μｍ
程度としている。

【００１６】このリードフレームを含めた一連のパッケ
ージ製造にあたっては、ベースとなる長尺状の金属フレ
ームにエッチング法又はプレス法によって形状加工を施
し、これによって上述のダイパッド１、インナーリード
２、タイバー３、アウターリード４、吊りリード５等を
形成する。その後、フレーム表面のメッキ処理に先立っ
て、又はメッキ処理後に、リードフレームの所定領域を
マスクし、これによってダイパッド１の部分だけを外部
に露出させる。そして、この状態の下で、物理的な処理
（例えば、液体ホーニング法等）又は化学的な処理（例
えば、電解析出法等）によりダイパッド１の表裏面に粗
面処理を施し、これによってダイパッド１の表裏面に微
小な凹凸を形成する。この粗面処理にあたっては、上記
マスクの開口径をダイパッド１の外形寸法よりも若干大
きめに設定することで、ダイパッド１の表裏面だけでな
く、ダイパッド１の側面にも微小な凹凸を形成すること
ができる。

【００１７】こうしてダイパッド１の表裏面を粗くした
リードフレームを作製したら、その後のダイボンディン
グ工程では、ダイパッド１の表面にダイボンド材７（図
３参照）を塗布し、その上から図２に示すように半導体
素子６を載せて、ダイパッド１上に半導体素子６を固定
する。このとき、ダイパッド１の表面には上述の粗面処
理によって微小な凹凸が形成されていることから、ダイ
パッド１とダイボンド材７（図３）との接着面積の拡大
や微小凹凸によるアンカ効果により、ダイパッド１とダ
イボンド材７との間に強い接着力が得られる。

【００１８】次に、ダイパッド１上の半導体素子６と、
その周囲に配列されたインナーリード２とを図示せぬワ
イヤで電気的に接続し、これによって得られたワイヤボ
ンディング済のリードフレームを樹脂封止工程に送る。
この樹脂封止工程では、トランスファモールド等の封止
技術を用いて、図３に示すように、ダイパッド１、イン
ナーリード２及び半導体素子６をモールド樹脂８によっ
て一体的に封止する。このとき、ダイパッド１の裏面に
上述の粗面処理によって微小な凹凸が形成されているこ
とから、上記同様の理由、すなわちダイパッド１とモー
ルド樹脂８との接着面積の拡大や微小凹凸によるアンカ
効果により、ダイパッド１とモールド樹脂８との間に強
い接着力が得られる。

【００１９】このようにして得られた半導体パッケージ
においては、ダイパッド１の表裏面に対してダイボンド
材７及びモールド樹脂８が強固に接着されているため、
それぞれの界面での剥離強度が格段に向上したものとな
る。したがって、表面実装時の半田リフローにおいて
も、ダイパッド１の表裏面における界面剥離やこれに伴
うパッケージクラックを効果的に防止することができ
る。また、上述のようにダイパッド１の側面にも粗面処
理による微小な凹凸を形成することで、より効果的にパ
ッケージクラックを防止することができる。さらに、一
連のパッケージ製造にあたっては、リードフレームの形
状加工がエッチング法に限定されず、量産性に優れたプ
レス法を採用できるようになるため、従来にように生産
性の低下を招くことなく、パッケージクラックの発生を
抑えることが可能となる。

【００２０】なお、上記実施形態においては、半導体素
子６が搭載されるダイパッド１だけを対象に粗面処理を
施して微小な凹凸を形成するようにしたが、これ以外に
も図４（ａ）に示すように、ダイパッド１の表裏面に加
えて、その周囲に配列されるインナーリード２の表裏面
に微小な凹凸を形成するようにしてもよい。この場合、
ダイパッド１の表面に半導体素子６を搭載し、さらに図
４（ｂ）に示すようにダイパッド１、インナーリード２
及び半導体素子６をモールド樹脂８で一体的に封止する
ことで、インナーリード２とモールド樹脂８との接着力
を高めることができる。これにより、インナーリード２
とモールド樹脂８の界面剥離についても効果的に防止す
ることが可能となる。

【００２１】また、この場合のパッケージ製造にあたっ
ては、リードフレームの形状加工後にダイパッド１とイ
ンナーリード２を除くフレーム部分をマスクし、この状
態で粗面処理を施すことにより、ダイパッド１及びイン
ナーリード２の表裏面に同時に微小凹凸を形成すること
ができる。その際、リードフレームをマスクせずその全
面に粗面処理を施すことも可能であるが、そうした場合
は組立上の不具合、例えば樹脂封止工程で成型金型によ
るモールディング後にリードフレームとランナーの接着
力が高くなり、ランナーを取り除く際にリードフレーム
を変形させてしまったり、モールディング装置の稼働を
停止させてしまうなどの不具合を招く。したがって、こ
うした不具合を回避するためにも、粗面処理を施す範囲
をタイバー３よりも内側の樹脂封止領域内に限定するこ
とが必要となる。

【００２２】さらに近年においては、半導体素子６の小
型化に伴ってインナーリード２が微細化の傾向にあるた
め、上述の粗面処理によってインナーリード２の寸法安
定性が損なわれるような場合には、先述の実施形態のよ
うにダイパッド１の表裏面にのみ粗面処理を施すことが
有効となる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るリード
フレームによれば、ダイパッド及びインナーリードのう
ち、少なくともダイパッドの表裏面に微小な凹凸を形成
した構成となっているので、ダイパッドの表面にダイボ
ンド材を介して半導体素子を搭載するにあたっては、ダ
イパッドとダイボンド材との間に高い接着力を得ること
が可能となり、また樹脂封止に際してはダイパッドとモ
ールド樹脂との間に高い接着力を得ることが可能とな
る。

【００２４】また本発明に係る半導体パッケージによれ
ば、モールド樹脂によって封止されたダイパッド及びイ
ンナーリードのうち、少なくともダイパッドの表裏面に
微小な凹凸を形成した構成となっているので、ダイパッ
ドと素子固定用のダイボンド材との間に高い接着力を得
ることができ、さらにダイパッドとモールド樹脂との間
にも高い接着力を得ることができる。これにより、ダイ
パッドの表裏面にわたって熱応力による界面剥離やこれ
に伴うパッケージクラックを効果的に防止することが可
能となるため、表面実装タイプの樹脂封止型半導体パッ
ケージの信頼性を向上させることができる。

【００２５】さらに本発明に係る半導体パッケージの製
造方法によれば、リードフレームの形状加工によりダイ
パッド及びインナーリードを形成したうえで粗面処理を
施すことから、リードフレームの形状加工として量産性
に優れたプレス法を採用することができる。また、少な
くともダイパッドの表裏面に粗面処理を施し、これによ
ってダイパッドの表裏面に微小な凹凸を形成すること
で、上記同様にダイパッドとダイボンド材との間に高い
接着力を得ることができ、さらにダイパッドとモールド
樹脂との間にも高い接着力を得ることができる。これに
より、一連のパッケージ製造において、生産性を低下さ
せることなく、半導体パッケージの耐クラック性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリードフレームの一実施形態を説
明する図である。

【図２】実施形態におけるパッケージ製造方法を説明す
る図である。

【図３】実施形態におけるパッケージ構造を説明する図
である。

【図４】本発明の他の実施形態を説明する図である。

【図５】パッケージクラックの発生メカニズムを説明す
るための図である。

【図６】従来のリードフレーム構造の一例を説明する図
である。

【図７】従来のパッケージ構造の一例を説明する図であ
る。

【図８】従来のリードフレーム構造の他の例を説明する
図である。

【図９】従来のパッケージ構造の他の例を説明する図で
ある。

【図１０】従来の課題を説明する図である。

【符号の説明】

１ ダイパッド １ａ 凹凸 ２ インナーリード
６ 半導体素子 ７ ダイボンド材 ８ モールド樹脂

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子を搭載するためのダイパッド
   と、このダイパッドの周囲に配列されたインナーリード
   とを備えたリードフレームにおいて、 前記ダイパッド及び前記インナーリードのうち、少なく
   とも前記ダイパッドの表裏面に微小な凹凸を形成してな
   ることを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】 ダイパッド上に搭載された半導体素子
   と、この半導体素子に電気的に接続されたインナーリー
   ドと、前記ダイパッド、前記インナーリード及び前記半
   導体素子を一体的に封止するモールド樹脂とを備えた半
   導体パッケージにおいて、 前記ダイパッド及び前記インナーリードのうち、少なく
   とも前記ダイパッドの表裏面に微小な凹凸を形成してな
   ることを特徴とする半導体パッケージ。
3. 【請求項３】 リードフレームの形状加工によって形成
   されたダイパッド及びインナーリードのうち、少なくと
   も前記ダイパッドに粗面処理を施し、 その後、前記ダイパッドに半導体素子を搭載するととも
   に、前記ダイパッド、前記インナーリード及び前記半導
   体素子をモールド樹脂にて一体的に封止することを特徴
   とする半導体パッケージの製造方法。