JPH04337658A - リードフレームとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はリードフレームとその
製造方法、特に半導体装置用リードフレーム及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の多くは樹脂封止型が
用いられている。図１１は従来例の半導体装置の側断面
図である。図１１において、１１は半導体素子、１２は
半導体素子１１を載置するダイパッド、１３は金属細線
よりなるボンディングワイヤ、１４は金属条よりなるイ
ンナーリード、１５は同じく金属条よりなるアウターリ
ード、１６はモールド樹脂である。

【０００３】半導体素子１１と外部との電気信号の伝達
はボンディングワイヤ１３とインナーリード１４とアウ
ターリード１５を介して行われる。ダイパッド１２とイ
ンナーリード１４とアウターリード１５は総称してリー
ドフレームといい、銅合金あるいは鉄合金の板状材料を
、プレスによる打抜きもしくはエッチングによる化学的
溶解によって加工される。

【０００４】エッチング加工によるリードフレームの一
般的な製造方法は、前記金属板材表面に、ドライフィル
ム状または液状の感光性樹脂を選択的に硬化もしくは分
解させて所望する耐食膜を設け、エッチング液を吹き付
けて金属板材を溶解し、耐食膜を剥離する工程からなっ
ていた。

【０００５】また、半導体装置用リードフレームは、半
導体及びその周辺技術の向上に伴って、電子機器の小型
化・高性能化の要求に応えるために、半導体装置のパッ
ケージの小型化や、高集積化による半導体素子の小型化
と半導体装置のピン数の増加等が年々進んでいる。この
結果、半導体装置に用いられるリードフレームのパター
ンは非常に微細になり、プレス加工では製造が困難なも
のが増えつつある。そこでこのような微細パターンを有
するリードフレームは、プレス加工よりも微細な加工が
可能であるエッチング加工によって製造されているのが
現状であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の半導体
装置の、特にゲートアレイにおける著しい多ピン化によ
り、従来の構造のリードフレームでは対応できないもの
も現れてきた。すなわち、ピン数の増加により、インナ
ーリード１４の先端のピッチが狭くなり、加工がきわめ
て困難になった。板厚を薄くすることにより微細加工を
行う方法も採られているが、ピンの強度面で問題があり
、曲がりやすいので実装が難しいという問題点があった
。

【０００７】そこでこのような多ピンの半導体装置には
主にＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉ
ｎｇ）方式が用いられているが、ＴＡＢ方式はＴＡＢテ
ープそのものが高価である上、半導体素子の機種による
汎用性に欠け、さらに製造ラインを大幅に変更しなけれ
ばならないので、コスト面で非常に不利であるという問
題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、従来例の多ピンリードフレーム
と比較して、強度及びパターン密度を飛躍的に向上し、
また非常にピン数の多い半導体装置を従来と同じように
組み立てることを可能とし、かつ、基板への実装も特別
な技術を必要とせず、さらに、ワイヤボンディング方式
を採用しているために１機種のリードフレームで、寸法
や電極の位置の異なる数機種の半導体素子に対応できる
汎用性を有することを目的とする。

【０００９】すなわち、専用の組み立てラインを必要と
し、汎用性を有しないＴＡＢ方式と比較して、安価な半
導体装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の請
求項１においては、半導体素子を搭載するリードフレー
ムであって、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、
板厚の厚い金属板からなる第１のリードフレームと、板
厚の薄い金属板からなり、絶縁物を介在して前記第１の
リードフレームに接着し、リードが前記半導体素子の搭
載方向に伸長している第２のリードフレームと、を有し
、かつ前記第１のリードフレームおよび前記ダイパッド
は前記第２のリードフレームを支持して成るリードフレ
ームにより、前記目的を達成しようとするものである。

【００１１】また、この発明の請求項２においては、半
導体素子を搭載するリードフレームとして十分な強度を
有する金属板をプレス加工もしくはエッチング加工をす
る第１加工工程と、前記第１加工工程により製造された
前記リードフレームの片面に絶縁物を介して前記リード
フレームより板厚が薄い金属板を接着する接着工程と、
前記薄い金属板のみをエッチング加工する第２加工工程
と、を有する請求項１記載のリードフレームの製造方法
により、前記目的を達成しようとするものである。

【００１２】また、この発明の請求項３においては、半
導体素子を搭載するリードフレームとして十分な強度を
有する金属をプレス加工もしくはエッチング加工する第
１加工工程と、前記第１加工工程により製造されたリー
ドフレームの片面に絶縁性を有する接着剤を塗布し、前
記リードフレームより板厚が薄い金属板を接着する接着
工程と、前記薄い金属板のみをエッチング加工する第２
加工工程と、を有する請求項１記載のリードフレームの
製造方法により、前記目的を達成しようとするものであ
る。

【００１３】

【作用】この発明の請求項１におけるリードフレームは
、第１のリードフレームと第２のリードフレーム間に介
在する絶縁物により電気的に絶縁され、また、第１のリ
ードフレームとダイパッドによる支持手段で第２のリー
ドフレームを支持する。

【００１４】また、この発明の請求項２におけるリード
フレームの製造方法は、第１加工工程で半導体素子を搭
載するリードフレームとして十分な強度を有する金属板
をプレスもしくはエッチング加工し、接着工程で、前記
リードフレームの片面に絶縁物を介して前記リードフレ
ームより板厚の薄い金属板を接着し、第２加工工程にお
いて前記薄い金属板のみをエッチング加工する。

【００１５】また、この発明の請求項３におけるリード
フレームの製造方法は、第１加工工程で半導体素子を搭
載するリードフレームとして十分な強度を有する金属板
をプレスもしくはエッチング加工し、接着工程で前記リ
ードフレームの片面に絶縁性を有する接着剤を塗布し、
前記リードフレームより板厚の薄い金属板を接着し、第
２加工工程で前記薄い金属板のみをエッチング加工する
。

【００１６】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。先ず、この発明の一実施例であるリードフレーム
について、図１ないし図６を用いて説明する。

【００１７】図１はこの発明の一実施例におけるリード
フレームの部分拡大図、図２はこの実施例であるリード
フレームの全体を示す平面図、図３はこの実施例のリー
ドフレームにおける半導体素子搭載面の部分拡大斜視図
、図４は図２の裏面の斜視図、図５はこの実施例におけ
るリードフレームを用いた半導体装置の側断面図、図６
はこの実施例におけるリードフレームを用いた半導体装
置の側断面図である。

【００１８】図１ないし図６において、１は半導体素子
を搭載するリードフレーム（図１）であり、板厚の異な
る２枚の金属板を絶縁物を介して接着した多層リードフ
レームでボンディング面側の板厚が薄い構成をしている
。

【００１９】１ａは第１のリードフレームのうちボンデ
ィング面側の板厚の厚いものである（図４）。１ｂは第
２のリードフレームであり、前記リードフレームのうち
板厚の薄いものである（図３）。この第２のリードフレ
ーム１ｂは電気的配線のために、半導体素子１１の搭載
方向に伸長したリード２ｂを有し、第１のリードフレー
ム１ａのリード２ａおよび半導体素子１１（図５）を搭
載するダイパッド３で支持されている。

【００２０】第１のリードフレーム１ａのリード２ａは
電気的配線には関与せず、第２のリードフレーム１ｂの
リード２ｂを支持し、半導体素子１１から発生する熱を
外部へ伝える作用をしている。

【００２１】次にこの実施例のリードフレームの２つの
製造方法について図７ないし図１０を用いて説明する。 図７はこの実施例の製造工程を示す工程図、図８はイン
ナーリード先端部分を示す拡大図、図９は第１リードフ
レームの部分拡大図、図１０は第２加工工程中のリード
フレームの側断面図である。

【００２２】図７において、７１は第１加工工程であり
、半導体素子を搭載するリードフレームとして十分な強
度を有する金属板をプレス加工もしくはエッチング加工
をする工程である。７２は接着工程であり、第１工程に
より製造されたリードフレームの片面に絶縁物を介して
前記リードフレームより板厚が薄い金属板を接着する工
程、又は前記リードフレームの片面に絶縁性を有する接
着剤を塗布し、前記リードフレームより板厚が薄い金属
板を接着する工程である。７３は第２加工工程であり、
前記薄い金属板のみをエッチング加工する工程である。 以上各工程についての詳細は後述する。

【００２３】以下、この製造方法を詳細に説明する。ま
ず外寸１０ｍｍ×１０ｍｍ、電極数４００個の半導体素
子を搭載することを想定して、ＶＱＦＰ用リードフレー
ム４をエッチング加工により試作した。このリードフレ
ーム４を構成する２枚のリードフレームのうち、板厚の
薄いリードフレーム４ｂのインナーリード５ｂ先端部分
の拡大図を図８に示す。インナーリード５ｂの先端はボ
ンディング部分６の面積を確保するため１本おきに長さ
を変えてあり、ボンディング部分６の幅は１００μｍ、
ピッチは２００μｍであり、インナーリード５ｂの最小
幅は４０μｍ、最小間隔３５μｍとした。

【００２４】素材にはＳｎ２％−Ｎｉ０．２％−Ｐ０．
０６％−残部Ｃｕからなる銅合金板材を選び、板厚の厚
い方のリードフレーム４ａ（図９）用には寸法３００ｍ
ｍ×４５０ｍｍ、板厚１５０μｍの定尺材を、リードフ
レーム４ｂ（図８）用には寸法３００ｍｍ×４００ｍｍ
、板厚３０μｍの定尺材を用いた。リードフレーム４は
寸法２４０ｍｍ×６０ｍｍであり、上記定尺材に６枚配
置するよう設計した。

【００２５】まず、上記の板厚１５０μｍの板材に、液
状の光硬化性樹脂を電着によって被覆し、これをあらか
じめ用意しておいたリードフレーム４ａのパターンのガ
ラスマスクにはさみ、両面から紫外線を照射して、耐食
膜とすべき部分を硬化させ、現像を行って所望する形状
の耐食膜を有する試料を得た。続いて当該試料の両面に
塩化第二鉄液を吹き付けてエッチング加工し、耐食膜を
剥離してリードフレーム４ａを完成させた。この拡大平
面図を図９に示す。半導体素子を搭載するダイパッド７
の寸法は３０ｍｍ×３０ｍｍとし、半導体素子の搭載部
の外周に幅０．３ｍｍのスリット８を設けた。インナー
リード５ａの先端とダイパッド７との距離は１５０μｍ
とし、インナーリード５ａのピッチは最小３００μｍと
した。

【００２６】このようにして得たリードフレーム４ａは
個々に分離せず、支持枠に付けた状態でボンディング面
にポリイミド樹脂シート９を張り付け（図１０）、さら
にその上にリードフレーム４ｂ用の銅合金板材を張り付
けた。次に、リードフレーム４ａを加工した時と同様に
液状の光硬化性樹脂１７を電着によって被覆し、リード
フレーム４ｂのパターン（ボンディング面側）のガラス
マスク１８に設けた位置合わせ用のピン１９にリードフ
レーム４ａの支持枠に設けた位置合わせ用の穴を嵌合さ
せ、断面が図１０のような状態で両面から紫外線２０を
照射して、耐食膜とすべき部分を硬化させ、現像を行っ
てボンディング面はリードフレーム４ｂのパターンであ
り、裏面はベタの耐食膜を有する試料を得た。続いて当
該試料に塩化第二鉄液を吹き付けてエッチング加工し、
耐食膜を剥離してリードフレーム４を完成させた。この
リードフレーム４を測定した結果、寸法誤差は１０μｍ
以内であった。

【００２７】本実施例ではリードフレーム４ａとリード
フレーム４ｂの間に用いる絶縁物としてポリイミド樹脂
シート９を採用したが、絶縁性が保証できれば、液状の
接着剤を両リードフレームの間に用いることも可能であ
る。またリードフレームの素材としては本実施例に用い
た銅合金に限定されず、他の銅合金や鉄合金等、様々な
金属材料を適用できる。ただし、熱膨張係数の違いによ
り歪みや内部応力等の悪影響がある場合も考えられるの
で、厚さの異なる２枚の素材には熱膨張係数の同等のも
のを用いることが好ましい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
２もしくは請求項３の製造方法により製造された請求項
１のリードフレームは、従来例の多ピンリードフレーム
と比較して、強度及びパターン密度の点で飛躍的に向上
した。また、このリードフレームにより、非常にピン数
の多い半導体装置を従来と同じように組み立てることが
可能であり、かつ基板への実装も特別な技術を必要とし
ない。

【００２９】さらに、ワイヤボンディング方式を採用し
ているために１機種のリードフレームで、寸法や電極の
位置の異なる数機種の半導体素子に対応できる汎用性を
有している。すなわち、専用の組み立てラインを新設す
る必要があり、汎用性を有しないＴＡＢ方式と比較して
、安価な半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例におけるリードフレームの
部分拡大図

【図２】この実施例であるリードフレームの全体を示す
平面図

【図３】この実施例のリードフレームの半導体素子搭載
面の部分拡大斜視図

【図４】図２の裏面の斜視図

【図５】この実施例におけるリードフレームを用いた半
導体装置の側断面図

【図６】この実施例におけるリードフレームを用いた半
導体装置の側断面図

【図７】この実施例の製造工程を示す工程図

【図８】イ
ンナーリード先端部分を示す拡大図

【図９】第１リード
フレームの部分拡大図

【図１０】第２加工工程中のリー
ドフレームの側断面図

【図１１】従来例の半導体装置の
側断面図

【符号の説明】

１　　リードフレーム １ａ　　第１のリードフレーム １ｂ　　第２のリードフレーム ２ａ　　１ａのリード ２ｂ　　１ｂのリード ３　　ダイパッド １１　　半導体素子 ２３　　絶縁物 ７１　　第１加工工程 ７２　　接着工程 ７３　　第２加工工程 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体素子を搭載するリードフレーム
   であって、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、板
   厚の厚い金属板からなる第１のリードフレームと、板厚
   の薄い金属板からなり、絶縁物を介在して前記第１のリ
   ードフレームに接着し、リードが前記半導体素子の搭載
   方向に伸長している第２のリードフレームと、を有し、
   かつ前記第１のリードフレームおよび前記ダイパッドは
   前記第２のリードフレームを支持して成ることを特徴と
   するリードフレーム。
2. 【請求項２】　　半導体素子を搭載するリードフレーム
   として十分な強度を有する金属板をプレス加工もしくは
   エッチング加工をする第１加工工程と、前記第１加工工
   程により製造された前記リードフレームの片面に絶縁物
   を介して前記リードフレームより板厚が薄い金属板を接
   着する接着工程と、前記薄い金属板のみをエッチング加
   工する第２加工工程と、を有することを特徴とする請求
   項１記載のリードフレームの製造方法。
3. 【請求項３】　　半導体素子を搭載するリードフレーム
   として十分な強度を有する金属をプレス加工もしくはエ
   ッチング加工する第１加工工程と、前記第１加工工程に
   より製造されたリードフレームの片面に絶縁性を有する
   接着剤を塗布し、前記リードフレームより板厚が薄い金
   属板を接着する接着工程と、前記薄い金属板のみをエッ
   チング加工する第２加工工程と、を有することを特徴と
   する請求項１記載のリードフレームの製造方法。