JPH08306848A

JPH08306848A - リードフレーム及びその製造方法並びに半導体装置

Info

Publication number: JPH08306848A
Application number: JP7103822A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Watanuki; 利昌綿貫; Yoshiki Takeda; 吉樹武田
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】放熱用金属板の側端面と封止樹脂との密着性
を容易に向上し得るリードフレームを提供する。【構成】半導体素子１６が搭載される放熱用金属板１
０の一面側に、絶縁層１２を介してインナーリード１４
の先端部が接着されているリードフレームにおいて、該
放熱用金属板１０に搭載された半導体素子１６が封止樹
脂によって封止されたとき、封止樹脂で覆われる放熱用
金属板１０の側端面が、封止樹脂と密着し得る樹脂層２
２、２２によって覆われていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリードフレーム及び半導
体装置に関し、更に詳細には半導体素子が搭載される放
熱用金属板の一面側に、絶縁層を介してインナーリード
の先端部が接合されているリードフレーム及びその製造
方法、並びに前記リードフレームを用いた半導体装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子で発生する熱の放散性を向上
させるべく、図５に示す放熱板露出型のリードフレーム
が半導体装置用に採用されることがある。図５に示す放
熱板露出型のリードフレームは、放熱用金属板１００の
一面側に、インナーリード１０２、１０２・・・の先端
部が、絶縁性接着剤によって形成された絶縁層１０４を
介して接合されている。このインナーリード１０２、１
０２・・・の先端部は、接着層１１４を介して放熱用金
属板１００の一面側に搭載される半導体素子１０６の端
子とワイヤ１０８によって接続される。この様に、放熱
用金属板１００に搭載され且つインナーリード１０２、
１０２・・・の先端部とワイヤ１０８によって接続され
た半導体素子１０６は、封止樹脂によって封止される。
図５に示す放熱用金属板１００の他面側は、封止樹脂層
１１０の底面側に実質的に露出しており、半導体素子１
０６の熱を放熱用金属板１００を経由して迅速に半導体
装置外に放散することができる。尚、封止樹脂層１１０
の底面側に実質的に露出している放熱用金属板１００の
他面側は、放熱用金属板１００の絶縁、或いは色彩等の
外観を封止樹脂層１１０と同一とすべく、絶縁層１１２
によって覆われる場合もある。

【０００３】図５に示すリードフレームに搭載した半導
体素子１０６を封止樹脂によって封止した半導体装置で
は、半導体素子１０６で発生した熱を迅速に半導体装置
外に放散でき、熱蓄積に起因する半導体素子１０６の誤
動作等を防止できる。ところで、放熱板露出型のリード
フレームは、通常、金属板から打ち抜いて成形した放熱
用金属板１００の所定位置に、インナーリード１０２の
先端部を絶縁性接着剤によって接合することによって形
成される。このため、図５に示すリードフレームの製造
工程においては、放熱用金属板１００及びインナーリー
ド１０２に熱を加えることなくインナーリード１０２の
先端部を放熱用金属板１００に接合できる。

【０００４】更に、このリードフレームを用いて半導体
装置を製造する際には、放熱用金属板１００の一面側に
接着層を介して半導体素子１０６を搭載した後、搭載し
た半導体素子１０６とインナーリード１０２の先端との
ワイヤボンディング等を施し、その後、半導体素子１０
６等を封止樹脂によって封止する。かかるリードフレー
ムを用いた半導体装置の製造工程において、ワイヤボン
ディング等は、放熱用金属板１００に熱が加えられつつ
行われる。しかし、ワイヤボンディング等の際に、熱が
加えられる放熱用金属板１００は、その側端面が露出状
態であり、ワイヤボンディング等が終了したとき、放熱
用金属板１００の側端面には酸化膜が形成される。この
様に、酸化膜が形成された放熱用金属板１００の側端面
は、半導体素子１０６等を封止する封止樹脂との密着性
が低く、放熱用金属板１００の側端面と封止樹脂層１１
０との剥離が発生し易い。

【０００５】特に、図５に示す様に、放熱用金属板１０
０の他面側が封止樹脂層１１０の底面側に実質的に露出
している場合には、放熱用金属板１００の側端面と封止
樹脂層１１０との剥離に因る隙間から水分等が侵入して
半導体素子１０６に誤動作等を惹起する原因となり易
い。この様に、広い放熱用金属板１００を具備する放熱
板露出型のリードフレームを半導体装置用に用いた場
合、放熱用金属板１００の側端面と封止樹脂層１１０と
の剥離を防止すべく、特開平６−５７４６号公報におい
ては、放熱用金属板の側端面にサンドブラスト等の粗面
加工を施したり、或いは放熱用金属板の側端面に突起部
や溝部を形成することが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記公報に提案されて
いる、側端面が粗面化されたり、或いは側端面に突起部
や溝部が形成された放熱用金属板を具備する放熱板露出
型のリードフレームによれば、封止樹脂と放熱用金属板
との密着性を向上できる。しかしながら、放熱用金属板
の側端面に、粗面加工を施したり、突起部や溝部を切削
加工等によって形成することは、リードフレームの製造
工程を複雑化するため好ましくない。特に、一枚の金属
板から複数枚の放熱用金属板を打ち抜いて形成する場合
には、得られた放熱用金属板ごとに、その側端面に粗面
加工を施したり、突起部や溝部を切削加工等によって形
成することは至難のことである。このため、一枚の金属
板から打ち抜いて形成された側端面が平坦面の放熱用金
属板であっても、封止樹脂との密着性を向上させ得るリ
ードフレームが要望されている。そこで、本発明の目的
は、放熱用金属板の側端面と封止樹脂との密着性を容易
に向上し得るリードフレーム及びその製造方法、並びに
前記リードフレームを使用した半導体装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記目的
を達成すべく検討した結果、金属板から打ち抜いた放熱
用金属板の側端面に、エポキシ樹脂を塗布して樹脂層を
形成することによって、最終的に得られた半導体装置に
おいて、封止樹脂と放熱用金属板の側端面との剥離を防
止できることを知り、本発明に到達した。すなわち、本
発明は、半導体素子が搭載される放熱用金属板の一面側
に、絶縁層を介してインナーリードの先端部が接合され
ているリードフレームにおいて、該放熱用金属板に搭載
された半導体素子が封止樹脂によって封止されたとき、
前記封止樹脂で覆われる放熱用金属板の側端面が、前記
封止樹脂と密着し得る樹脂層によって覆われていること
を特徴とするリードフレームにある。また、本発明は、
半導体素子が搭載される放熱用金属板の一面側に、絶縁
層を介してインナーリードの先端部が接合されているリ
ードフレームを製造するに際し、該放熱用金属板を打ち
抜いて所定形状に成形した後、前記放熱用金属板に搭載
した半導体素子を封止樹脂によって封止したとき、前記
封止樹脂と密着し得る樹脂層を放熱用金属板の側端面に
形成し、次いで、放熱用金属板の一面側に形成した絶縁
層に、インナーリードの先端部を接合することを特徴と
するリードフレームの製造方法にある。更に、本発明
は、リードフレームのインナーリードの先端部が絶縁層
を介して接合された放熱用金属板の一面側に搭載された
半導体素子が封止樹脂によって封止されている半導体装
置において、該放熱用金属板の側端面を覆う樹脂層と、
前記封止樹脂によって形成された封止樹脂層とが密着さ
れていることを特徴とする半導体装置でもある。

【０００８】かかる構成を有する本発明において、放熱
用金属板の側端面を覆う樹脂層を、エポキシ系の樹脂で
形成することによって、樹脂層を容易に形成することが
でき、放熱用金属板の側端面を平坦面することによっ
て、放熱用金属板を打ち抜きで容易に形成できる。更
に、インナーリードの先端部が接合された絶縁層を、絶
縁性接着剤又は絶縁性接着シートによって形成すること
により、放熱用金属板に熱を加えることなくインナーリ
ードの先端部を放熱用金属板に接合できる。また、半導
体素子を搭載した放熱用金属板の搭載面に対して反対側
面を、封止樹脂によって形成した封止樹脂層から露出す
ることによって、搭載した半導体素子で発生した熱を放
熱用金属板を経由して迅速に系外に放散できる。尚、イ
ンナーリードの先端部を、放熱用金属板に絶縁層を介し
て形成した導体パターンの中途部又は端部に設けた接続
パッドに接合することによって、半導体装置の多ピン化
を図ることができる。

【０００９】

【作用】本発明によれば、封止樹脂層を形成する封止樹
脂と接触する放熱用金属板の側端面を樹脂層によって覆
った後、放熱用金属板に熱を加えつつワイヤボンディン
グが施される。この様に、放熱用金属板に熱を加えられ
る際に、放熱用金属板の側端面が樹脂層によってシール
されているため、この側端面に酸化膜が形成されず、且
つ放熱用金属板の側端面に樹脂層が形成されているた
め、封止樹脂との密着性を向上できる。その結果、打ち
抜き加工によって容易に成形し得る、側端面が平坦面で
ある放熱用金属板であっも、封止樹脂との密着性を向上
させることができ、最終的に得られる半導体装置の信頼
性を向上させることができる。

【００１０】

【実施例】本発明を図面によって更に詳細に説明する。
図１は、本発明に係るリードフレームの一実施例を示す
断面図である。図１において、銅板から成る放熱用金属
板１０の半導体素子１６が搭載される一面側に、絶縁性
接着剤又は絶縁性接着シートによって形成された絶縁層
１２、１２・・を介してインナーリード１４の先端部が
接合されている。この様に、半導体素子１６が接着層１
８を介して搭載されている放熱用金属板１０において、
半導体素子１６の搭載面の反対面である他面側には、絶
縁性樹脂によって形成された絶縁層２０が設けられてい
る。この放熱用金属板１０は、インナーリード１０中の
電源リード又は接地リードと電気的に接続して電源電位
又は接地電位としてもよい。尚、絶縁層２０は、放熱用
金属板１０の絶縁の完全化、或いは色彩等の外観を後述
する封止樹脂層と同一とするためのものであり、必要に
応じて放熱用金属板１０の他面側の全面に亘って設けら
れる。

【００１１】この様な本実施例のリードフレームにおい
て、放熱用金属板１０の側端面は、エポキシ系樹脂から
成る樹脂層２２、２２によって覆われている。このた
め、図１に示すリードフレームに、放熱用金属板１０に
熱を加えつつ搭載された半導体素子１６とインナーリー
ド１４とのワイヤボンディング等を行っても、放熱用金
属板１０の側端面が樹脂層２２によって酸化雰囲気と遮
断されているため、放熱用金属板１０の側端面に酸化膜
が形成され難い。しかも、放熱用金属板１０の側端面
に、封止樹脂と密着性の高い樹脂層２２が形成されてい
るため、封止樹脂との密着性を更に一層向上し得る。特
に、図１に示す様に、放熱用金属板１０の他面側が樹脂
封止層２４の底面側に実質的に露出している半導体装置
の場合、放熱用金属板１０の側端面に形成された樹脂層
２２、２２によって、封止樹脂層２４と放熱用金属板１
０とを充分に密着させることができ、最終的に得られた
半導体装置の信頼性を向上させることができる。

【００１２】図１に示すリードフレームを用いた半導体
装置では、搭載された半導体素子１６とインナーリード
１４の先端部とが直接ワイヤボンディングされるもので
あったが、図２に示す様に、搭載された半導体素子１６
とインナーリード１４の先端との間の放熱用金属板１０
上に、絶縁層１２を介して導体パターン２８が形成され
ていてもよい。図２に示すリードフレームでは、搭載さ
れた半導体素子１６近傍の微細パターン部分が導体パタ
ーン２８によって形成されるため、リードフレームの多
ピン化を容易に図ることができる。

【００１３】かかる図２に示すリードフレームにおい
て、インナーリード１４の先端部は導体パターン２８の
途中又は端末に形成された接続パッドに接合され、且つ
半導体素子１６は放熱用金属板１０上に形成された搭載
パッド上に搭載される。かかる接続パッドや搭載パッド
は、銅箔等の金属箔で形成されているため、インナーリ
ード１４の先端部の接合や半導体素子１６の搭載は、通
常、放熱用金属板１０とインナーリード１４とを加熱雰
囲気下で熱圧着し、両者の接触面に合金層を形成して接
合する。このため、放熱用金属板１０の側端面には、イ
ンナーリード１４の先端部の接続や半導体素子１６の搭
載に先立って樹脂層２２を形成することが好ましい。

【００１４】図１及び図２に示すリードフレームを製造
する際には、先ず、金属板から放熱用金属板を打ち抜い
て所定形状に成形した後、放熱用金属板１０の側端面に
エポキシ系の樹脂を塗布して樹脂層２２を形成する。こ
の樹脂層２２は、図３に示す様に、複数枚の放熱用金属
板１０の各々を、マスク３０、３０の隙間から側端面が
露出するように並べた後、スキージ３２をマスク３０、
３０に沿って移動し、各放熱用金属板１０の側端面のみ
にエポキシ系樹脂３４を塗布することによって形成でき
る。この図３に示す塗布方法では、複数枚の放熱用金属
板１０の側端面に、同時に樹脂層２２を形成できる。こ
の様にして側端面に樹脂層２２が形成された放熱用金属
板１０の一面側の所定の位置に、所定形状の絶縁性接着
シートを載置し、インナーリード１４の先端部を接合す
ることによって、図１に示すリードフレームを得ること
ができる。

【００１５】得られたリードフレームに、半導体素子１
６を搭載する場合は、搭載する放熱用金属板１０の所定
箇所に接着剤を塗布した後、半導体素子１６を接合す
る。ところで、本実施例では、絶縁層１２を絶縁性接着
剤によって形成しているが、放熱用金属板１０の一面側
全面にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の耐
熱性に優れた耐熱性フィルムと銅箔とを積層した後、銅
箔にエッチングを施して導体パターン２８を形成しても
よい。かかる耐熱性フィルムによって絶縁層１２を形成
することによって、放熱用金属板１０に熱を加えつつワ
イヤボンディング等を容易に行うことができる。尚、半
導体素子１６は、銅箔をエッチングして形成された搭載
パッド上に、或いは耐熱性フィルム上に銀エポキシ樹脂
によって接合される。

【００１６】また、金属板の所定位置に絶縁層１２、２
０を形成すると共に、導体パターン等を形成した後、金
属板を打ち抜いて放熱用金属板１０を得た場合には、先
ず、図４に示す様に、得られた放熱用金属板１０の一面
側を真空吸引されている吸着パッド３６によって吸着す
る。次いで、放熱用金属板１０の側端面をマスク３０、
３０の隙間から露出し、スキージ３２をマスク３０、３
０に沿って移動させ、放熱用金属板１０の側端面のみに
エポキシ樹脂３４を塗布することによって樹脂層２２を
形成する。この様に、放熱用金属板１０の一側端面に樹
脂層２２を形成した後、吸着パッド３６を回転させて別
の側端面に樹脂層２２を形成することができる。この図
４に示す塗布方法によれば、放熱用金属板１０ごとに樹
脂層２２を各側端面に形成できる。更に、側端面に樹脂
層２２が形成された放熱用金属板１０の導体パターン２
８に形成された接続パッドに、インナーリード１４の先
端部を熱圧着することによって、リードフレームを得る
ことができる。この際に、接続パッドとインナーリード
１４の先端部との一方に金(Au)めっきを施すと共に、他
方に金(Au)めっき、銀(Ag)めっき、錫(Sn)めっき、或い
はパラジウム(Pd)めっき等の金属めっきを施しておくこ
とにより、これらの金属の共晶合金が熱圧着によって形
成されて両者を確実に接合できる。尚、放熱用金属板１
０の側端面にエポキシ樹脂を塗布した後、エポキシ樹脂
に含有されている溶媒を除去すべく、乾燥させることが
好ましい。

【００１７】本実施例のリードフレームに、半導体素子
１６に搭載した半導体素子１６とインナーリード１４の
先端部とをワイヤボンディングした後、封止樹脂によっ
て封止して得られた半導体装置に信頼性評価を試みた。
この信頼性評価では、温度８５℃で湿度３０％の室内に
テストサンプルを１６８時間放置する放置試験を３回行
うと共に、−６５℃〜１５０℃の熱サイクルを５００回
行う熱サイクル試験とを行った。かかる信頼性評価で
は、図１に示す本実施例に係る半導体装置では、放熱用
金属板１０の側端面と封止樹脂層２４との剥離は見られ
なかった。これに対し、図５に示す従来の半導体装置で
は、放熱用金属板１００の側端面と封止樹脂層との剥離
が見られた。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、最終的に得られる半導
体装置において、放熱用金属板の側端面と封止樹脂層と
の剥離を防止できるため、半導体装置の信頼性を向上す
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並びに半導体装置
の一実施例についての断面図である。

【図２】本発明に係るリードフレーム並びに半導体装置
の他の実施例についての断面図である。

【図３】本発明に係るリードフレームを構成する放熱用
金属板の側端面に、樹脂層を形成するための方法を説明
するための説明図である。

【図４】本発明に係るリードフレームを構成する放熱用
金属板の側端面に、樹脂層を形成するための他の方法を
説明するための説明図である。

【図５】従来のリードフレーム並びに半導体装置につい
ての断面図である。

【符号の説明】

１０放熱用金属板１２絶縁層１４インナーリード１６半導体素子２２樹脂層２４封止樹脂層

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【手続補正書】

【提出日】平成７年７月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】図５に示すリードフレームに搭載した半導
体素子１０６を封止樹脂によって封止した半導体装置で
は、半導体素子１０６で発生した熱を迅速に半導体装置
外に放散でき、熱蓄積に起因する半導体素子１０６の誤
動作等を防止できる。ところで、放熱板露出型のリード
フレームは、通常、金属板から打ち抜いて成形した放熱
用金属板１００の所定位置に、インナーリード１０２の
先端部を絶縁性接着剤によって接合することによって形
成される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】かかる構成を有する本発明において、放熱
用金属板の側端面を覆う樹脂層を、エポキシ系の樹脂で
形成することによって、樹脂層を容易に形成することが
でき、放熱用金属板の側端面を平坦面とすることによっ
て、放熱用金属板を打ち抜きで容易に形成できる。更
に、インナーリードの先端部が接合された絶縁層を、絶
縁性接着剤又は絶縁性接着シートによって形成する。ま
た、半導体素子を搭載した放熱用金属板の搭載面に対し
て反対側面を、封止樹脂によって形成した封止樹脂層か
ら露出することによって、搭載した半導体素子で発生し
た熱を放熱用金属板を経由して迅速に系外に放散でき
る。尚、インナーリードの先端部を、放熱用金属板に絶
縁層を介して形成した導体パターンの中途部又は端部に
設けた接続パッドに接合することによって、半導体装置
の多ピン化を図ることができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】得られたリードフレームに半導体素子１６
を搭載する場合は、搭載する放熱用金属板１０の所定箇
所に接着剤８を塗布した後、半導体素子１６を接合す
る。ところで、本実施例では、絶縁層１２を絶縁性接着
剤によって形成しているが、放熱用金属板１０の一面側
全面にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の耐
熱性に優れた耐熱性フィルムと銅箔とを積層した後、銅
箔にエッチングを施して導体パターン２８を形成しても
よい。かかる耐熱性フィルムによって絶縁層１２を形成
することによって、放熱用金属板１０に熱を加えつつワ
イヤボンディング等を容易に行うことができる。尚、半
導体素子１６は、銅箔をエッチングして形成された搭載
パッド上に、或いは耐熱性フィルム上に銀エポキシ樹脂
によって接合される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子が搭載される放熱用金属板の
一面側に、絶縁層を介してインナーリードの先端部が接
合されているリードフレームにおいて、該放熱用金属板に搭載された半導体素子が封止樹脂によ
って封止されたとき、前記封止樹脂で覆われる放熱用金
属板の側端面が、前記封止樹脂と密着し得る樹脂層によ
って覆われていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】放熱用金属板の側端面を覆う樹脂層が、
エポキシ系の樹脂から成る請求項１記載のリードフレー
ム。
【請求項３】放熱用金属板の側端面が平坦面である請
求項１又は請求項２記載のリードフレーム。
【請求項４】インナーリードの先端部が接合された絶
縁層が、絶縁性接着剤又は絶縁性接着シートによって形
成されている請求項１〜３のいずれか一項記載のリード
フレーム。
【請求項５】インナーリードの先端部が、放熱用金属
板に絶縁層を介して形成された導体パターンの中途部又
は端部に設けられた接続パッドに接合されている請求項
１〜３記載のいずれか一項記載のリードフレーム。
【請求項６】半導体素子が搭載される放熱用金属板の
一面側に、絶縁層を介してインナーリードの先端部が接
合されているリードフレームを製造するに際し、該放熱用金属板を打ち抜いて所定形状に成形した後、前
記放熱用金属板に搭載した半導体素子を封止樹脂によっ
て封止したとき、前記封止樹脂と密着し得る樹脂層を放
熱用金属板の側端面に形成し、次いで、放熱用金属板の一面側に形成した絶縁層に、イ
ンナーリードの先端部を接合することを特徴とするリー
ドフレームの製造方法。
【請求項７】放熱用金属板の側端面に、エポキシ系の
樹脂によって樹脂層を形成する請求項６記載のリードフ
レームの製造方法。
【請求項８】リードフレームのインナーリードの先端
部が絶縁層を介して接合された放熱用金属板の一面側に
搭載された半導体素子が封止樹脂によって封止されてい
る半導体装置において、該放熱用金属板の側端面を覆う樹脂層と、前記封止樹脂
によって形成された封止樹脂層とが密着されていること
を特徴とする半導体装置。
【請求項９】半導体素子が搭載された放熱用金属板の
搭載面に対して反対側面が、封止樹脂によって形成され
た封止樹脂層から露出している請求項８記載の半導体装
置。