JP2009200319A - リードフレーム及びそれを用いる半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードの傾斜の位置ズレが発生せずワイヤーボンディング品質とダイアタッチングの接着強度を改善するリードフレームを提供する。
【解決手段】複数のリード２１０、分岐片２２０及び連結バー２３０を備えるリードフレーム２００において、リード２１０は第一平面２０１に形成され、分岐片２２０は第二平面２０２に形成されることにより、分岐片２２０は下がり、連結バー２３０は第一平面２０１と第二平面２０２との間に形成されている。連結バー２３０は少なくとも２個或いはより多い折曲、例えば第一折り目２３１Ａおよび第二折り目２３１Ｂを有して、弾性的に分岐片２２０と付近のリード２１１とを連結している。
【選択図】図６

Description

本発明は半導体装置に適用するリードフレームに関し、特に、下がり分岐片を備えるリードフレーム及びこのリードフレームを使用する半導体装置に関する。

リードフレーム（leadframe）は既に半導体装置のチップ搭載体として広く採用され、完全に金属材質で形成されて複数のリードと分岐片とを有する。リードはチップ信号を転送し、分岐片はモールドレジンの流れを変えてさらに上下のモールドの流れのバランスを良くするためにそれぞれ設けられ、優れた品質でチップを密封可能なモールド封止体を製造するのに用いられる。従来のリードフレームは、ダイパッドの代わりにＬＯＣ（Lead-on-Chip）パッケージ構造のリードがチップ貼着の用途に提供されている。しかしながら、ダイパッドを用いるかＬＯＣリードを用いるかにかかわらず、モールド封止樹脂を注入するに際しては上下のモールドの流れのバランスを調整するため、通常、分岐片は下がり形態のように適当に調整され、リードと同一平面に位置することにならない。よって、分岐片の連結部は折り曲げられる必要があるので、連結されたリードは引っ張られることにより位置ズレと傾斜が起き、ダイアタッチが不確実になる、ワイヤーボンディング作業が困難になる等の問題がある。

図１に示すように、従来のリードフレーム１００は複数のリード１１０、分岐片１２０及び連結バー１３０を備える。リード１１０はリードフレーム１００の対向する長側辺の両方に配列され、分岐片１２０はリードフレーム１００の対向する短側辺の両方に設けられている。分岐片１２０は短吊りバー１２１を介しリードフレーム１００のダム１４０に連結され、さらに連結バー１３０を介し分岐片１２０を付近のリード１１１に連結させることにより、モールディング作業中に分岐片の位置ズレを防止している。連結バー１３０は完全に半導体パッケージ本体に被覆されるが、短吊りバー１２１の一端は半導体パッケージ本体から露出している。半導体実装作業の前にリード１１０、１１１と分岐片１２０とを連結してダム１４０に固定させる。図２及び図３に示すように、分岐片１２０が下がり形態に形成される際、折り目を有する下がり折曲部１３１が連結バー１３０と分岐片１２０との連結端に形成されることにより、リード１１０と分岐片１２０とはそれぞれ第一平面１０１と第二平面１０２とに位置する。また、図２に示すように、下がり折曲部１３１が形成される際、連結バー１３０は下方に引っ張る力を受けて位置ズレ量Ｄ１の位置ズレを生じると共に、リード１１１も引っ張られて傾斜の位置ズレ量Ｄ２が生じる。図示しないチップ貼着のため、リード１１０、１１１の下表面にダイアタッチングテープ１５０を貼着している。図２及び図３に示すように、上述の連結されたリード１１１は引っ張られて傾斜の位置ズレを発生し、他のリード１１０と同一平面に位置していない。また、ダイアタッチングテープ１５０をチップの面に平坦に接着させる。以上述べたように、ダイアタッチング工程において、ダイアタッチングテープ１５０はチップと緊密に貼着できないため、リード１１０、１１１とチップとの間の接着強度は低減されてチップの剥離が発生し易くなる。また、傾斜の位置ズレ量Ｄ２によりリード１１１の上表面には傾斜と位置ズレがおこる不都合があって、良好なワイヤーボンディング平面を提供できなくなり、ワイヤーボンディング作業が困難になる等の問題がある。

本発明の目的は、下がり分岐片を備えるリードフレームを提供し、分岐片を下がり形態に形成する際の分岐片と連結したリードに対する引っ張る力を減少させ、リードの傾斜の位置ズレの発生を避けてワイヤーボンディング品質とダイアタッチングの接着強度を改善することである。
本発明のもう一つの目的は、下がり分岐片を備えるリードフレームを提供することであり、該リードフレームに平たいチップ接着面を提供してダイアタッチング工程においてチップとリードとの間の接着強度を増加させることである。

上述した目的を達成するために本発明の下がり分岐片を備えるリードフレームは、複数のリード、分岐片、及び連結バーを備える。リードは第一平面に形成され、分岐片は第二平面に形成されることによりこの分岐片は下がり、かつ、連結バーは第一平面と第二平面との間に形成されて少なくとも二個以上の折曲部を有して弾性的にこの分岐片と付近のリードとを連結している。また、このリードフレームを使用する半導体装置は本発明の範囲に含まれる。

上述した目的を達するために本発明では、更に下記技術を採用しうる。
上述したリードフレームにおいて、連結バーをＳ字形のようにしてもよい。
上述したリードフレームにおいて、分岐片と連結する連結バーの一端に第一下がり折曲部を形成してもよい。
上述したリードフレームにおいて、連結バーはＵ字形可動部を有してもよく、該Ｕ字形可動部は該第一下がり折曲部と直接に連結している。

上述したリードフレームにおいて、さらにダムを有してもよく、該ダムを介して該リードと該分岐片とを連結している。
上述したリードフレームにおいて、該分岐片は複数の吊りバーを介して該ダムと連結し、各吊りバーには第二下がり折曲部を形成している。
上述したリードフレームにおいて、上述した連結バーと連結したリードをバスバー（bus bar）接地／電源リードにしてもよい。
上述したリードフレームにおいて、連結バーは三個以上の折曲を有するものでありうる。
上述したリードフレームは、さらにダイアタッチングテープを備えて該ダイアタッチングテープが該リードの下表面に貼着されたものでありうる。

（一実施形態）
本発明の一実施形態による下がり分岐片を備えるリードフレームについて図面を用いて説明する。一般に、リードフレームは、導電性の金属薄板の上に集積回路やトランジスター等の需要に応じエッチングまたはパンチングの方式で必要数量のリードを形成したものである。リードフレームはチップ設置として使用されると共に、素子の内部機能を外部プリント配線基板に転送することもできる。図４に示すように、本実施例によると、下がり分岐片を備えるリードフレーム２００は、複数のリード２１０、分岐片２２０及び連結バー２３０を備える。リードフレーム２００は鉄、銅或は他の金属材料から形成され、リード２１０、２１１はリードフレーム２００の対向する両方の長側辺にそれぞれ任意に配列され、分岐片２２０は対向する両方の短側辺に設けられて連結バー２３０を介してリード２１０と連結している。複数のリード２１０において、以下、連結バー２３０と連結したリードは図４に示すようにリード２１１と符号を付す。本実施形態において、チップの貼着用としてリード２１０はダイボンディングエリアへ伸びているが、分岐片２２０は伸びない。分岐片２２０を押圧することにより、分岐片２２０とリード２１０との間に図６に示すように段差図６参照を形成して、分岐片２２０により優れた上下のモールド流れのバランスを実現する。再び図６に示すように、リードフレーム２００は相互に平行となる第一平面２０１と第二平面２０２とを有する。リード２１０はリードフレーム２００の第一平面２０１に形成されてリードフレーム２００の両方の対向する長側辺にそれぞれ配列され、かつリード２１０の内端はリードフレーム２００のダイボンディングエリア中央に向かって延びフィンガーに形成されている。また、分岐片２２０はリードフレーム２００の第二平面２０２に形成されて整流効果を上げるために、複数の整流スルーホール２２３を備えている。第一平面２０１は第二平面２０２よりも高さが高くなるので、分岐片２２０は下がり形態となって例えばトランスファモールディング等によるモールド封止樹脂注入中に、上下のモールド流れのバランスを良くする。

図５及び図６に示すように、連結バー２３０は第一平面２０１と第二平面２０２との間に形成され、少なくとも二個以上の折曲２３３を有して弾性的に分岐片２２０と付近のリード２１１とを連結し、分岐片２２０を下がり形態に形成する際リード２１１を引っ張る力を減少させる。本実施形態において、連結バー２３０は３個の折曲２３３を有することによって図４に示すようなＳ字形に形成される。本実施例では、図５に示すように、連結バー２３０は三個以上の折曲２３３を有する。ここで折曲は、連結バー２３０の上や下表面ではなく側辺に位置する円弧状または角度のある屈曲である。分岐片２２０と連結する連結バー２３０の一端には第一下がり折曲部２３１を形成し、第一下がり折曲部２３１は９０°を越えない角度に折り曲げられ。ここで下がり折曲部２３１の複数の折り目により分岐片２２０は第一下がり折曲部２３１により下がって、連結バー２３０とリード２１０とは、第二平面２０２に形成されている。図４及び図５に示すように、第一下がり折曲部２３１の下表面には、第一平面２０１と第二平面２０２との間に形成された第一折り目２３１Ａ及び第二平面２０２に形成された第二折り目２３１Ｂを有する。また、図５に示すように、連結バー２３０はＵ字形可動部２３２を有し、かつＵ字形可動部２３２は第一下がり折曲部２３１と直接連結して適当な弾性伸縮を提供している。再び図５に示すように、分岐片２２０を下がり形態に形成する際Ｕ字形可動部２３２は弾性的に下方へ、図５に示すような位置ズレ量Ｄ３であるが、リード２１１に影響しない位置ズレをすることにより、分岐片２２０を下方へ位置ズレさせてもリード２１１が引っ張られて傾斜したり位置ズレしたりという現象が生じない。また、図８に示すように、連結バー２３０と連結した他の形態のリード２１１’をバスバー（bus bar）接地／電源リードにし、ハンドル形状のように形成する。

図４に示すように、リードフレーム２００はさらにダム２４０を有する。ダム２４０により、リード２１０、２１１と分岐片２２０とが連結される。具体的に言えば、分岐片２２０は複数の吊りバー２２１を介してダム２４０に連結され、各吊りバー２２１は第二下がり折曲部２２２を有するため、分岐片２２０は下がってダム２４０と異なる平面に形成されている。吊りバー２２１の両端は分岐片２２０とダム２４０とにそれぞれ連結される。これにより、モールド封止樹脂の注入工程中において分岐片２２０がモールドの流れからの衝突を受けて変形することを避けられる。また、図６に示すように、リードフレーム２００はさらにダイアタッチングテープ２５０を有する。図７に示すように、チップ１０を連結バー２３０と連結するリード２１１を含むリード２１０に固定させるため、ダイアタッチングテープ２５０はリード２１０、２１１の内端フィンガーの下表面に貼着され、第一平面２０１と第二平面２０２との間に位置している。半導体実装作業を行った後、吊りバー２２１を切断することによりダム２４０は半導体装置から除去されることとなる。

このように、連結バー２３０の設置により、分岐片２２０を下がり形態に形成する際リード２１１を引っ張る力は明らかに減少され、リード２１１に下方に向かう傾斜の位置ズレが発生するのを避けられる。さらに、分岐片２２０は下がり形態に形成された後、リード２１０、２１１と分岐片２２０とはそれぞれ依然として同一平面に位置し、特に図５及び図６に示すようにリード２１１に位置ズレ、傾斜等の現象が起きなくなって、ダイアタッチングテープ２５０を各リード２１０、２１１と水平に緊密に貼着させることができ、ダイアタッチング工程においてリード２１０、２１１とチップとの間の接着強度を増加できる。なお、リード２１１には傾斜の位置ズレの問題がないので、ワイヤーボンディング工程においてボンディングワイヤとリード２１１との接合強度を増加させると共に、ワイヤーボンディング作業が出来なくなる問題も防げる。

本実施形態によると、リードフレーム２００はさらに半導体装置に応用可能である。図７に示すように、半導体装置はリードフレーム２００にあるリード２１０と分岐片２２０、チップ１０、複数の電気連結素子２０及び封止体３０を備える。チップ１０は主面１１を有し、主面１１の上にはチップ１０の外部電極用として複数のボンディングパッド１２が設置され、ダイアタッチングテープ２５０を介してチップ１０の主面１１はリード２１０、２１１に貼着させられる。連結バー２３０により分岐片２２０を下がり形態に形成した後、リード２１１を含むリード２１０は依然として水平のダイアタッチング表面を提供することが可能となるゆえ、リード２１０とチップ１０との間の接着強度を増加することができ、かつチップ１０の剥離を避ける。図７に示すように、リードフレーム２００はＬＯＣパッケージに応用される場合、チップ１０の固定にはリード２１１を含むリード２１０が用いられるので、チップ１０のダイパッドを備えなくてもよい。なお、本発明においては、リードフレームはＬＯＣパッケージのみに応用されることに限らず、ＣＯＬ（Chip-on-Lead）パッケージにも応用できる。チップ１０のボンディングパッド１２とリード２１０、２１１との電気接続には電気連結素子２０が使用されている。本実施形態において、電気連結素子２０は複数のボンディングワイヤを有する。封止体３０はモールディング方式を用いて形成され、チップ１０、電気連結素子２０、分岐片２２０、連結バー２３０及びリード２１０、２１１の一部を密封して外部汚染物の侵入を避けることとなる。本実施形態において、封止体３０は吊りバー２２１の残る一端をも封止している。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は特許請求の範囲で限定されて、この保護範囲に基づいて、本発明の精神と範囲内に触れるものであればいかなる変更や修正も本発明の保護範囲に属する。

従来のリードフレームを示す平面図である。 従来のリードフレームを下がり形態に形成する際のリードの位置ズレ領域を示す模式図である。 従来のリードフレームを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームを示す平面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームにおいて、連結バーの位置ズレ領域を示す模式図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの分岐片に沿う断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームを使用する半導体装置の分岐片に沿う断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームにおいて、変化したリードの部分を示す模式図である。

符号の説明

１０：チップ、１１：主面、１２：ボンディングパッド、２０：電気連結素子、３０：封止体、２００：リードフレーム、２０１：第一平面、２０２：第二平面、２１０：リード、２１１：リード、２１１’：リード、２２０：分岐片、２２１：吊りバー、２２２：第二下がり折曲部、２２３：整流スルーホール、２３０：連結バー、２３１：第一下がり折曲部、２３１Ａ：第一折り目、２３１Ｂ：第二折り目、２３２：Ｕ字形可動部、２３３：折曲、２４０：ダム、２５０：ダイアタッチングテープ、Ｄ１：従来の連結バー１３０の位置ズレ量、Ｄ２：従来のリードの位置ズレ量、Ｄ３：連結バーの位置ズレ量

Claims (13)

1. 互いに平行である第一平面と第二平面とを有するリードフレームであって、
   前記第一平面に形成される複数のリードと、
   前記第二平面に形成される分岐片と、
   前記第一平面と前記第二平面との間に形成され、少なくとも二個以上の折曲部を有し弾性的に前記分岐片と分岐片付近のリードとを連結している連結バーと、
   を備えることを特徴とするリードフレーム。
2. 前記連結バーは三個の折曲部を有することによってＳ字形に形成され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. 前記分岐片と連結する前記連結バーの一端に第一下がり折曲部を形成していることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
4. 前記第一下がり折曲部は、前記第一平面と前記第二平面との間に形成された第一折り目及び前記第二平面に形成された第二折り目を有することを特徴とする請求項３に記載のリードフレーム。
5. 前記連結バーはＵ字形可動部を有し、前記Ｕ字形可動部は、前記第一下がり折曲部と直接連結していることを特徴とする請求項３に記載のリードフレーム。
6. さらにダムを有し、前記ダムを介して前記リードと前記分岐片とを連結していることを特徴とする請求項５に記載のリードフレーム。
7. さらに複数の吊りバーを有し、前記分岐片は前記吊りバーを介して前記ダムと連結し、各前記吊りバーには第二下がり折曲部を形成していることを特徴とする請求項５に記載のリードフレーム。
8. 前記連結バーと連結した前記分岐片付近のリードを、バスバー接地／電源リードにすることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
9. さらにダイアタッチングテープを有し、前記ダイアタッチングテープは前記リードの下表面に貼り着けられていることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
10. 互いに平行である第一平面と第二平面とを有するリードフレームであって、
    前記第一平面に形成される複数のリードと、
    前記第二平面に形成される分岐片と、
    前記第一平面と前記第二平面との間に形成され、少なくとも個以上の折曲部を有し弾性的に前記分岐片と分岐片付近のリードとを連結している連結バーと、
    を備えるリードフレームを用いる半導体装置であって、
    前記リードに貼着されるチップと、
    前記チップと前記リードとの電気接続に用いられる複数の電気連結素子と、
    前記チップ、前記電気連結素子、前記分岐片、前記連結バー、及び、前記リードにおける一部分を密封している封止体と、
    を備える半導体装置。
11. 前記電気連結素子は複数のボンディングワイヤを備えることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
12. 前記分岐片と連結する前記連結バーの一端に第一下がり折曲部を形成して、前記第一下がり折曲部は、前記第一平面と前記第二平面との間に形成された第一折り目と前期第二平面に形成された第二折り目とを有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
13. さらに複数の吊りバーを有し、前記分岐片と連結する各前記吊りバーの一端には前記封止体から露出される第二下がり折曲部が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。

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