JPH07335817A

JPH07335817A - リードフレーム部材

Info

Publication number: JPH07335817A
Application number: JP6151816A
Authority: JP
Inventors: Michihiko Morita; 道彦森田; Yuji Yamaguchi; 雄二山口
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】パッケージクラックや変形等の発生がすくな
い、品質的に信頼性の高いヒートスプレッダ付半導体装
置の作製を可能とするヒートスプレッダ付のリードフレ
ーム部材を提供する。【構成】ダイパッドを有する単層リードフレームの、
ダイパッドの半導体素子を搭載する側と反対側に、絶縁
性の樹脂または接着材を介して、金属放熱板を取りつけ
たヒートスプレッダー付きリードフレーム部材であっ
て、ダイパッドに、貫通孔を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートスプレッダー付
き半導体装置用のリードフレーム部材に関し、詳しく
は、ヒートスプレッダー付きのリードフレーム部材に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂封止型の半導体装置の組
立て部材として用いられているリードフレーム（単層リ
ードフレームと言う）は、一般に、図６に示すような形
状をしており、半導体素子を搭載するためのダイパッド
６２とダイパッド６２の周囲に設けられ、半導体素子と
結線を行うためのインナーリード６３と、該インナーリ
ード６３に連続し外部回路との結線を行うためのアウタ
ーリード６４を備えていた。このような単層リードフレ
ーム６１は、通常、コバール、４２合金（４２％Ｎｉ−
鉄）、銅系合金等の導電性に優れ、且つ強度が大きい金
属板をフオトリソグラフイー技術を用いたエッチング加
工方法やスタンピング法等により、図６に示すような形
状に加工して作製されていた。そしてこの単層リードフ
レーム６１を用いた半導体装置は、図７に示すように単
層リードフレーム７１のダイパット７２に半導体素子７
５（以下単に素子とも言う）を搭載するとともに、素子
のボンデイングパッド（図示せず）と、金や銀等の貴金
属のメッキを施してあるインナーリード７３ａ、７３ｂ
の先端部とを金等からなるワイヤ７６により電気的に接
続していた。しかしながら、近年、半導体装置は、電子
機器の高性能化と軽薄短小化の傾向（時流）からＬＳＩ
のＡＳＩＣに代表されるように、ますます高集積化、高
機能化になっている。このようなＬＳＩの大規模集積化
（高集積化）はウエハープロセスでの微細加工技術の進
歩の上に成り立っており、より多くのゲートを１チップ
に収容でき、さらにチップサイズを小さくすることがで
きるようになっている。ところが、半導体チップの高集
積化、高機能化は半導体チップの消費電力増大を招き、
発熱量が増加し、半導体チップの温度が上昇することに
よる、半導体装置の動作スピードの低下や信頼性の低下
が問題になってきて、パッケージの放熱（熱放散）の改
善が要求されてきた。これに対して、４２合金（４２％
Ｎｉ−鉄）等の鉄系合金に比べ熱伝導率で１桁高い銅系
合金を積極的にリードフレーム材として使用したりして
きたが、従来の図〜に示すような単層のリードフレーム
を用いた半導体装置では対応が難しくなってきた。この
ような状況のもと、半導体装置としては封止樹脂を介し
て金属の放熱板により放熱させるものが使用されるよう
になってきたが、充分対応できず、更に、積極的に熱放
散をするため、金属板をリードフレームに組み合わせ、
半導体装置の樹脂内に封止した状態で、主に、該金属板
を通し、半導体装置の外に熱を放散させるヒートスプレ
ッダー付半導体装置が提案されてきた。このヒートスプ
レッダー付半導体装置は、図８に示すような構造をして
おり、半導体素子８１にて発生した熱は、放熱板８２を
介して、主に熱伝導により、インナーリード８３を経
て、パッケージ外部へ熱が放散されるもので、一般に、
従来のダイパット部８６を有する単層リードフレーム８
４をそのまま用い、単層リードフレーム８４と、平らな
金属板から形成された放熱板８２と、単層リードフレー
ム８４と放熱板８２とを接続するための、絶縁性接着材
８５の３層構造からなるリードフレーム部材を用いて、
樹脂封止されている。このリードフレーム部材は、絶縁
性接着材８５を、予め所定の形状に金型打ち抜きにより
形成しておき、その絶縁性接着材８５と金属放熱板８２
と単層リードフレーム８４を熱圧着により張り合わせて
作製されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このヒ
ートスプレッダー付半導体装置において使用されていた
上記のような、リードフレーム部材においては、単層リ
ードフレームと金属放熱板とを張り合わせる際に、単層
リードフレームのダイパッド部分と絶縁性接着材の間
や、金属放熱板と絶縁性接着材の間に、空気の巻き込み
を発生することがあり、パッケージ形態となった時に、
この巻き込まれた空気によりパッケージクラックが発生
したり、変形が生じたりして、問題となっていた。別
に、上記リードフレーム部材を作製する際に、ダイパッ
ド周辺部分に、絶縁性接着材の一部が押し退けられて、
はみ出す場合があるが、このはみ出した分が、凹凸状に
なり、従来のヒートスプレッダー付半導体装置において
は、インナーリード先端部の平坦性に悪影響を及ぼし、
問題となっていた。ダイパッドが大きく、また、ダイパ
ッド周辺とインナーリード先端の距離が短いリードフレ
ーム部材の場合に、特に大きな問題となっていた。更
に、半導体素子搭載後の樹脂モールド時に金属放熱板と
モールド樹脂との間の密着性不足による、パッケージク
ラックの問題もあり、さらなる金属板とモールド樹脂と
の密着力の向上が求められていた。本発明のリードフレ
ーム部材は、このような状況のもと、ヒートスプレッダ
ー付半導体装置において、リードフレーム部材に起因す
るパッケージクラックを少なくし、リードフレーム部材
のダイパッド周辺部にはみ出した接着材に起因するイン
ナーリード先端部の問題を少なくし、更に、金属放熱板
とモールド樹脂との間の密着性不足を改善しようとする
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のリードフレーム
部材は、ダイパッドを有する単層リードフレームの、ダ
イパッドの半導体素子を搭載する側と反対側に、絶縁性
の樹脂または接着材を介して、金属放熱板を取りつけた
ヒートスプレッダー付きリードフレーム部材であって、
ダイパッドに、貫通孔を設けたことを特徴とするもので
ある。そして、上記において、金属放熱板に貫通孔を設
けたことを特徴とするものである。又、本発明のリード
フレーム部材は、上記において金属放熱板の半導体素子
搭載側と反対の面に、デインプル或いは格子模様等をハ
ーフエッチングにより設けたことを特徴とするものであ
る。

【０００５】

【作用】本発明のリードフレーム部材は、ダイパッド
に、貫通孔を設けたことにより、ダイパッドを絶縁性接
着材を介して金属放熱板と熱圧着した際、従来のスリッ
ト貫通孔を設けない場合には、ダイパッドの周辺部にし
か絶縁性接着材の逃げ場所がなかったのに対し、貫通孔
部分にも絶縁性接着材が逃げれるようにしており、従来
に比べ、ダイパッド周辺部への接着材のはみ出しを少な
くしている。このことにより、ダイパッド周辺部分の接
着材の集中による凹凸がなくなり、インナーリードの平
坦性への悪影響を無くしている。また、ダイパッドに、
貫通孔を設けたことにより、ダイパッドと絶縁性接着材
との間に空気が巻き込まれることも少なくなくなり、こ
れに起因する後工程におけるパッケージクラックや、変
形を少なくすることを可能とした。また、金属放熱板に
貫通孔を設けたことにより、金属放熱板と絶縁性接着材
との間に空気が巻き込まれることも少なくなり、これに
起因する後工程におけるパッケージクラックや、変形を
少なくすることを可能としした。また同時にパッケージ
モールド樹脂と金属放熱板との密着性も向上させてい
る。そして、金属放熱板の接着材側とは反対側の面にデ
インプル加工を施すことにより、金属放熱板とモールド
樹脂との密着性を向上させている。結局、このような構
成にすることにより、半導体装置において使用された場
合、従来の貫通孔を設けない場合に比べ、パッケージク
ラックの発生、変形の発生を少なくし、金属放熱板とモ
ールド樹脂との密着性を向上させ、品質的に信頼性の高
い半導体装置の提供を可能としている。

【０００６】

【実施例】本発明のリードフレーム部材の実施例１を以
下、図にそって説明する。図１（ａ）は本実施例のリー
ドフレーム部材を示す断面図で、図１（ｂ）は本実施例
の展開斜視図である。図１中、１０はリードフレーム部
材、１１は単層ードフレームで、１２はダイパッド部、
１３はインナーリード、１４は金属放熱板、１５は絶縁
性接着材で、１６はダイパッド部１２に形成された貫通
孔、１７はアウターリードである。本実施例のリードフ
レーム部材は、半導体素子をダイパッド部１２に搭載し
て樹脂封止してヒートスプレッダー付半導体装置を作製
するための部材で、単層リードフレーム１１と金属放熱
板１４を絶縁性接着材１５を介して一体化したもので、
半導体素子を搭載し、樹脂封止された半導体装置におい
ては、半導体素子からの熱は金属放熱板１４を介してイ
ンナーリード側に伝わり、外部へと熱放散がされるもの
である。本実施例のリードフレーム部材においては、ダ
イパット部１２にスリット（スロット）１６を設けてお
り、ダイパッド部１２、インナーリード１３と、金属放
熱板１４とを絶縁性接着材１５により接着して一体化し
ているが、一体化させる絶縁性接着材１５が、この貫通
孔１６に、接着時に入り込み易い構造となっている。こ
のため、接着時、ダイパッド部１２下の絶縁性接着材１
５材の一部は、この貫通孔１６に入り込み、ダイパッド
部１２周辺部にはみ出す絶縁性接着材１５材の量を、従
来の貫通孔１６のないダイパット部を用いた場合と比
べ、大きく減らしており、インナーリード１３への絶縁
性接着材１５の過度の集中をなくしている。本実施例の
リードフレーム部材の場合、このようにダイパッド部１
２周辺部にはみ出す絶縁性接着材１５材の量を貫通孔１
６により調整することのできる構造で、インナーリード
１３への絶縁性接着材１５の過度の集中をなくしてお
り、結果として、インナーリード１３の平坦性のよいも
のを提供できる。また、ダイパッド部１２に、貫通孔を
設けたことにより、ダイパッド部１２と絶縁性接着材１
５との間に空気が巻き込まれることも少なくなり、これ
に起因する後工程におけるパッケージクラックや、変形
を少なくしている。尚、本実施例においては、ダイパッ
ド部１２に形成した貫通孔１６は図１に示すように丸形
状であるが、特に丸に限定はされない。場合によって
は、スリット状、スロッド状のものでも良い。

【０００７】次いで、本発明のリードフレーム部材の実
施例２を挙げる。図２は本実施例のリードフレーム部材
を示す断面図で、図２中、２０はリードフレーム部材、
２１は単層ードフレームで、２２はダイパッド部、２３
はインナーリード、２４は金属放熱板、２５は絶縁性接
着材で、２６はダイパッド部２２に形成された貫通孔、
２７は金属放熱板２４に形成されたデインプル加工部で
ある。本実施例のリードフレーム部材は、実施例１のリ
ードフレーム部材の場合のように、ダイパッド部２２に
貫通孔２６を設けており、且つ、金属放熱板２４の絶縁
性樹脂２５側と反対側の面にデインプル加工をしている
ものである。貫通孔２６を設けた理由は実施例１の場合
と同じである。金属放熱板２４面にデイプル加工部２７
を設けることにより、樹脂封止してパッケージとなった
際の、樹脂と金属板との密着性を向上させている。結
局、このような構成にすることにより、半導体装置にお
いて使用された場合、従来の貫通孔を設けない場合に比
べ、パッケージクラックの発生、変形の発生を少なく
し、金属放熱板とモールド樹脂との密着性を向上させ、
品質的に信頼性の高い半導体装置の提供を可能としてい
る。

【０００８】次いで、本発明のリードフレーム部材の実
施例３を挙げる。図３（ａ）は本実施例のリードフレー
ム部材を示す断面図で、図３（ｂ）は本実施例の展開斜
視図である。図３中、３０はリードフレーム部材、３１
は単層ードフレームで、３２はダイパッド部、３３はイ
ンナーリード、３４は金属放熱板、３５は絶縁性接着材
で、３６はダイパッド部３２に形成された貫通孔、３７
は金属放熱板３４に形成された貫通孔、３８はアウター
リードである。本実施例のリードフレーム部材は、実施
例１のリードフレーム部材の場合のように、ダイパッド
部３２に貫通孔３６を設けており、且つ、金属放熱板３
４にも貫通孔３７を設けたものである。金属放熱板３４
にも貫通孔３７を設けたことにより、実施例１の場合よ
りも更に、ダイパッド３２周辺部にはみ出す絶縁性接着
材３５材の量を調整し易くしており、金属放熱板３４
に、貫通孔３７を設けたことにより、金属放熱板３４と
絶縁性接着材３５との間に空気が巻き込まれることも少
なくしており、これに起因する後工程におけるパッケー
ジクラックや、変形を少なくしている。尚、本実施例に
おいても、ダイパッド部３２や金属放熱板３４に形成さ
れた貫通孔は図３に示すように丸形状であるが、特に丸
に限定はされない。場合によっては、スリット状、スロ
ッド状のものでも良い。

【０００９】次いで、本発明のリードフレーム部材の製
造方法を述べる。金属放熱板部と絶縁性接着材部からな
るヒートスプレッダ部の作製をスタンピングにより行
い、そのヒートスプレッダ部を熱圧着により単層リード
フレームに接着して作製する方法につい図４をもとに簡
単に説明する。先ず、予め、金属板４１に絶縁性の樹脂
４２、４３が塗布されている素材４０を用い（図４
（ａ））、その素材４０を金型４５Ａ、４５Ｂにより所
定の形状に打ち抜い（図４（ｂ））て、金属板部と絶縁
性樹脂部からなるヒートスプレッダ部用の部材４０Ａ
（図４（ｃ））を作製した。次いで、部材４０Ａの金属
板４１側に加熱ツール４６をあて、絶縁性の樹脂４３側
をリードフレーム４７の半導体素子搭載側と向かい合わ
せて、熱と圧力を加える（図４（ｄ））ことにより、部
材４０Ａをリードフレーム４７に張り付けたて、本発明
のリードフレーム部材４８を得た。。（図４（ｅ））張
り付け後の状態は、図４（ｅ）のように、リードフレー
ム４７のインナーリード４７Ａ及びダイパッド部４７Ｂ
が熱可塑性の絶縁性樹脂４３に埋まった状態となる。イ
ンナーリード部４７Ａは絶縁性樹脂４３と埋まった状態
により密着力を大としている。上記製造方法において
は、金属板４１としては銅材を、絶縁性の樹脂４２、４
３としては、それぞれ非熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂の
ものが使用できるが、特にこれに限定されない。金属板
４１としては、ヒートスプレッダとして熱伝導性が充分
なもので、打ち抜きによる加工が可能なものであれば銅
に限られない。絶縁性の樹脂４２、４３としてはヒート
スプレッダとリードフレーム４７間の膜厚を確保でき絶
縁が充分果たせるもので、張り付け後にリードフレーム
４７とヒートスプレッダ用部材４０Ａとの接着力（密着
力）が充分にとることができれば、構成、材料は限定さ
れない。本製造方法においては、予め金属板４１と絶縁
性の樹脂４２、４３が一体となったものを使用したが、
他に金属板と絶縁性の樹脂材を各々別に設けラミネータ
等により張り合わせたものを使用してもよい。金属板４
１と絶縁性の樹脂４２、４３が一体となったものとして
は、具体的には三井東圧化学（株）製の銅−非熱可塑性
樹脂（非熱可塑性ポリイミド、型番ＭＮＥＸ−１２０）
−熱可塑性樹脂（熱可塑性ポリイミド、型番ＰＩ−Ｐ
ｍ）からなるもの（商品名ネオレックス）があるが、こ
れを使用した場合、張り付けは、熱可塑製樹脂４３が軟
化する温度３５０°Ｃにおいて１．５Ｋｇ／ｃｍ²の圧
力をかけ５秒間の熱圧着でをおこなえる。圧着条件とし
ては、リードフレーム４７と絶縁性樹脂４３との間に充
分な接着力が得られる条件であれば、圧力、時間及び温
度はこれに限定されるものではない。

【００１０】次いで、別の、本発明のリードフレーム部
材の製造方法を述べる。この方法の場合は、エッチング
等によりヒートスプレッダ部用の金属板を予め形成して
おき、絶縁性の樹脂等を介してリードフレームに接着一
体化して、リードフレーム部材を作製するものである
が、以下図５に基づいて簡単に説明する。先ず、非熱可
塑性樹脂の絶縁性の樹脂５２の表裏に熱可塑性樹脂の絶
縁性の樹脂５３を一体化させた、素材５０（図５
（ａ））を用い、金型５６Ａ、５６Ｂをにより所定の形
状に打ち抜い（図５（ｂ））て、リードフレームと金属
板部とを接着一体化させるための素材５０Ａ（図５
（ｃ））を作製した。又、別に、ヒートスプレッダ部用
のデインプル加工部５８を設けた金属板５１（図５
（ｄ））を別にエッチング加工等により作製しておく。
次いで、素材５０Ａを用い、金属板５１とリードフレー
ム５７との張り付け工程は、先ず金属板５１と素材５０
Ａとを張りつけた後、更にリードフレーム５７を重ね
て、熱圧着をおこなった。（図５（ｅ））熱圧着後の状
態は、リードフレーム５７のインナーリード５７Ａ及び
ダイパッド５７Ｂが熱可塑性樹脂の絶縁性の樹脂５２に
埋まり込んだ状態である本発明のリードフレーム部材５
９を得た。（図５（ｆ））本製造方法においても、金属
板としてはヒートスプレッダとして熱伝導性が充分なも
ので、エッチング加工、デインプル加工等ができるもの
であればよく、特に限定されないが、具体的には銅材等
が挙げられる。素材５０としては、金属板５１とリード
フレーム５７間の膜厚を確保でき絶縁が充分果たせるも
ので、張りつけにより金属板５１及びリードフレーム５
７との接着力（密着力）が充分にとることができれば、
特に限定はされないが、具体的には、熱可塑性の樹脂２
０μｍ−非熱可塑性の樹脂２５μｍ−熱可塑性の樹脂２
０μｍの３層タイプのものが挙げられる。

【００１１】

【発明の効果】本発明のリードフレーム部材は、以上の
ように、ダイパッド部や金属板部に貫通孔を設けること
により、絶縁性の樹脂とダイパッド間または絶縁性の樹
脂と金属板間との間に空気の巻き込みをなくし、且つ、
インナーリード部への絶縁性の樹脂のはみ出し量を調整
できるもので、ヒートスプレッダ付半導体装置に用いら
れてパッケージとなった際に、従来のものに比べ、パッ
ケージクラックや変形等の発生を少なくすることを可能
としており、又、金属板にデインプル加工部を設けるこ
とにより、封止樹脂と金属板の密着性を向上させてい
る。結局、品質的に信頼性の高いヒートスプレッダ付半
導体装置の提供を可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリードフレーム部材

【図２】本発明のリードフレーム部材

【図３】本発明のリードフレーム部材

【図４】リードフレーム部材の製造方法工程図

【図５】リードフレーム部材の製造方法工程図

【図６】単層リードフレーム図

【図７】単層リードフレームを用いた半導体装置の要部
を示す図

【図８】従来のヒートスプレッダー付半導体装置

【符号の説明】

１０リードフレーム部材１１単層ードフレーム１２ダイパッド部１３インナーリード１４金属放熱板１５絶縁性接着材１６貫通孔１７アウターリード２０リードフレーム部材２１単層ードフレーム２２ダイパッド部２３インナーリード２４金属放熱板２５絶縁性接着材２６貫通孔２７デインプル加工部３０リードフレーム部材３１単層ードフレーム３２ダイパッド部３３インナーリード３４金属放熱板３５絶縁性接着材３６貫通孔３７貫通孔３８アウターリード４０素材４０Ａ部材４１金属板４２絶縁性の樹脂４３絶縁性の樹脂４５Ａ、４５Ｂ金型４６加熱ツール４７リードフレーム４７Ａインナーリード部４７Ｂダイパッド部４８リードフレーム部材５０素材５０Ａ部材５１金属板５２絶縁性の樹脂５３絶縁性の樹脂５６Ａ、５６Ｂ金型５７リードフレーム５７Ａインナーリード部５７Ｂダイパッド部５８デインプル加工部５９リードフレーム部材６１（単層）リードフレーム６２ダイパッド６３インナーリード６４アウターリード７１（単層）リードフレーム７２ダイパッド７３Ａ、７３Ｂインナーリード７５半導体素子７６ワイヤ８１半導体素子８２放熱板８３インナーリード８４単層リードフレーム８５絶縁性接着材８６ダイパッド部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイパッドを有する単層リードフレーム
の、ダイパッドの半導体素子を搭載する側と反対側に、
絶縁性の樹脂または接着材を介して、金属放熱板を取り
つけたヒートスプレッダー付きリードフレーム部材であ
って、ダイパッドに、貫通孔を設けたことを特徴とする
リードフレーム部材。
【請求項２】請求項１において、金属放熱板に貫通孔
を設けたことを特徴とするリードフレーム部材。
【請求項３】請求項１ないし２において、金属放熱板
の半導体素子搭載側と反対の面に、デインプル或いは格
子模様等をハーフエッチングにより設けたことを特徴と
するリードフレーム部材。