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JP4050199B2 - Lead frame, resin-encapsulated semiconductor device using the same, and manufacturing method thereof - Google Patents

Lead frame, resin-encapsulated semiconductor device using the same, and manufacturing method thereof Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム及びそれを用いた半導体装置及びその製造方法に係り、特に樹脂封止の底面に外部接続端子を有する樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄型・小型が進められている樹脂封止型半導体装置へ更に、特に電子機器の携帯化に対応した樹脂パッケージの薄型化と半導体装置基板実装への実装効率（チップ面積／パッケージ占有面積）と低コストが求められ、そのため樹脂封止型の半導体装置において新たな構造が必要となる。
【０００３】
樹脂封止型半導体装置の従来例として、図９に示す樹脂封止型半導体装置の構造のものがある。半導体素子４、半導体素子４を封止する封止体６、各々の信号用リード１２、１３が半導体素子４とボンディングワイヤ５により電気的に接続されると共に他端側が封止体６の底面に露出して外部接続用端子１０を形成する信号用リード１２、１３、半導体素子４が搭載されるダイパッド３、半導体素子４を接着する接着剤７により構成されている。（例えば、特許文献１参照）
従来の、一辺が約１ｍｍの半導体素子サイズを搭載できる一般的な樹脂封止型半導体装置の樹脂パッケージの大きさは、Ｘ軸方向の長さ３．０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さ１．６ｍｍ、Ｚ軸方向の長さ０．８ｍｍ程度であった。
【０００４】
樹脂パッケージの小型薄型化を更に進めるには、図９に示す形状の、ボンディングワイヤ５により電気的に接続される信号用リード１２、１３の接続用平坦上面部Ｄと、外部接続用端子１０平坦下面部長さＥとの必要寸法を維持し、Ａ、Ｂ、Ｃ寸法の極小化を図る必要がある。即ち、図９と図１０に示すように、図１０（ａ）の、信号用リード１２、１３と外部接続用端子１０との間の斜面部５０長さを排除して図９のＢ寸法短縮をはかり、図１０（ｂ）から図９のＤ、Ｅ必要寸法を維持すると共に図９のＡ寸法短縮をはかる。目標とする形状を図１０（ｃ）に示す。
【０００５】
しかし、従来のリードフレームは、厚さ１００μｍ以上のものが使用されていたので、図１０（ａ）形状から図１０（ｃ）形状へ小型化薄型化を更に進めるには次に示す課題があり、関連する従来例も加え、下記に示す。
【０００６】
第１の課題として折り曲げ外周部のクラック発生がある。クラック発生防止の従来例としては、例えば、リードフレーム曲げ部内側に溝部を形成して、このクラック、ひび割れを防止対策とする方法が開示されている。（例えば、特許文献２参照）
第２の課題としてワイヤボンディング時の振動受け部の形成がある。これに対する受け部形状の従来例としては、前記受け部に隣接して凹部を設け、ボンダビリティの低下を防止する方法が開示されている。（例えば、特許文献３参照）
第３の課題として樹脂バリ発生防止がある。樹脂バリ発生防止の従来例としては、例えば、この封止樹脂境界部に、凹部を形成して樹脂バリを抑制する方法が開示されている。（例えば、特許文献４参照）
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−１５４５３号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２０００−２９４７１１号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２０００−１９５８９４号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開２０００−１９６００５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂パッケージの小型化薄型化を図るための前記課題を具体的に以下に記す。第１の課題は、垂直へ曲げる際の折り曲げ外周部のクラック発生である。図１１に折り曲げ外周部１６クラック発生の説明図を示す。図１０（ａ）に示す形状から、無駄な斜面部５０の長さを排除して寸法極小化を図ろうとする際の、リードフレーム折り曲げ部の角度が従来４５°〜７０°から、折り曲げ内側表面の円弧形状部１８のＲ寸法を最少にして、垂直へ曲げる際のリードフレームクラック発生である。
【００１２】
リードフレームの折り曲げ加工は、金型に入れて押圧することにより、曲げ加工を施している。しかし、リードフレームは、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｕ合金等の金属で形成されているため、リードフレームの厚さが厚いと、例えば従来の１５０μｍ厚さで折り曲げ内側表面円弧形状部１８を０に近いＲ寸法で折り曲げると、曲げ部の外周１６で引っ張り応力が、曲げ部の内周１８で圧縮応力が生じ、クラック、ひび割れ等が外側表面円弧形状部１６に発生する。急激に加工すると折り曲げ形状部でリード折れが発生する。
【００１３】
即ち、図９に示すＤ、Ｅ必要寸法を維持すると共に、図１０（ｂ）における前記クラック発生を防止しながら小型化へ向けた折り曲げ外側表面円弧形状部１６寸法の極小化を同時に図らなければならない。
【００１４】
しかし、折り曲げ外側表面円弧形状部１６の範囲は、リードフレームの折り曲げ加工に使用される通常上下動だけのプレス折り曲げ方法であり、削除することは非常に困難である。即ち、通常のリードフレームの折り曲げ加工では、上下からの加圧される構造から、図１２に示すプレス金型３０、３１により、折り曲げ外側表面円弧形状部１６を形成する長さＬの範囲内には、上下から加わる力のみで、外側表面円弧形状部１６は引張合って塑性変形をおこし、外側表面円弧形状部１６寸法を小さくする力が作用しないからである。
【００１５】
第２の課題は、ボンダビリティの低下を招くおそれのあるワイヤボンディング振動受け部５１の形成である。図１３に示すように、通常はボンディングツールであるキャピラリ５２からの超音波振動を、ワイヤ接続される信号用リード１２、１３の平坦裏面部５３に配置した振動受け部５１で受けて、信号用リード１２、１３へ伝えて正常にボンディングされる。
【００１６】
振動受け部課題（１）として、リードフレームの製造上の誤差によって、振動受け部５１と信号用リードと１２、１３の間に隙間誤差が生じる場合があり、この状態でワイヤボンドを行うと、キャピラリ５２からの超音波振動力Ｆが、折り曲げ部を支点とした分力Ｆとなって逃げてしまい、キャピラリ５２から与える超音波振動が信号用リード１２、１３への伝達不足となり、ワイヤの接着不良などを招く。
【００１７】
また、振動受け部課題（２）として、振動受け部５１の大きさは、製造上の誤差（リードフレーム、リードフレーム位置決め、受け部加工）を加味した大きさにする必要がある。図１３に振動受け部５１とその大きさＬｗを示す。振動受け部５１に関わる製造上の精度が、例としてリードフレーム誤差±０．０３ｍｍ、位置決め±０．０３ｍｍ、振動受け部５１加工±０．０３ｍｍ、最少振動受け部長さ０．１０ｍｍとすると、ワイヤボンド振動受け部５１の設置大きさＬｗは１５０μｍ以上となる。信号用リード１２、１３の平坦裏面部５３は、この１５０μｍ以上の長さを必要とするため、信号用リード１２、１３平坦部の小型化を目指すことは困難であった。
【００１８】
振動受け部課題（１）を解決する従来例の１つとして、振動受け部５１に隣接して凹部を設けボンダビリティの低下を防止する方法は、隣接凹部を加えたフレームクランパ５４配置寸法の増加を必要として、リードフレーム上のフレーム連設数を減らし、フレーム材料コスト高をもたらすことになる。
【００１９】
第３の課題は、樹脂バリ発生である。折り曲げ部外側表面の円弧形状部１６は前述したように、リードフレームのプレス折り曲げ加工では、エッジ（角部）が得られず、Ｒ部（丸み）がついてしまうため、樹脂封止の際に、図１４（ａ）に示すリードフレームと封止樹脂の境界部に薄い樹脂バリ５５が不規則に発生し、外部接続用端子部１０の露出面の形状が安定せず、この樹脂バリ５５を抑制する必要がある。
【００２０】
この封止樹脂境界部に、図１４（ｂ）に示す凹部５６を形成して樹脂バリ５５を抑制する方法が開示されているが、凹部５６をエッチングまたはプレス法によってあらかじめ形成する必要を生じ工程増を伴う。
【００２１】
本発明の目的は、以上のような課題を解決し、樹脂パッケージの小型化薄型化と、半導体装置基板実装への実装効率（チップ面積／パッケージ占有面積）を上げることができる樹脂封止型半導体装置を提供することにある。また、信頼性を確保して低コストに生産できる製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題は上記の目的を達成するために、下記に記した手段により解決することができる。
【００２３】
本発明による樹脂封止型半導体装置では、半導体素子と、前記半導体素子を支持するダイパッドと、前記半導体素子と前記ダイパッドを接着する接着剤と、前記ダイパッドの辺に向かって延在する複数の信号用リードと、前記半導体素子と前記信号用リードを接続するボンディングワイヤと、封止樹脂で封止する封止体とを備え、前記ダイパッドと前記信号用リード中央部は、その周辺部からアップセットされ、前記信号用リードの他端部が封止体の下面に外部接続用端子として一部表面を露出させる樹脂封止型半導体装置において、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部と、前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部をつぶして、前記信号用リードのアップセットされた折り曲げ高さと前記アップセットされた信号用リード長さとが、その周辺部リードフレームの２倍の板厚寸法以内に収められていることを特徴とするものである。
【００２４】
ここで、アップセット折り曲げ高さ（縦寸法）とは、外部接続用端子の平坦下面部から信号用リードの接続用平坦上面部までの高さであり、アップセットされた信号用リード長さ（横寸法）とは、信号用リード先端部から折り曲げを形成している形状部までの長さである。
【００２５】
この構成により、不要なアップセット折り曲げ斜面形状の長さと折り曲げ外周円弧部の長さが削除され、アップセット高さを低くした極めて薄い小型なフレームとした樹脂封止型半導体装置とすることができる。
【００２６】
また、本発明の構成においては、前記アップセットされた信号用リード上面部と前記外部接続用端子上面部の間と、前記アップセットされた信号用リード下面部と前記外部接続用端子下面部の間には、前記外部接続用端子の上下面に対して垂直の形状部を設けるのが好ましい。ここで、前記垂直形状部は前記外部接続用端子に対して８５°〜９０°の角度を含む。
【００２７】
この構成にした場合には、前記信号用リードの接続用平坦部の直下に前記垂直形状部が形成され、前記垂直形状部すぐ上でのワイヤボンディング接続が可能となり、特別な下方からの受け部を不要にして小スペースでの、接続時のワイヤボンディング加重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られ、信頼性を高められる。
【００２８】
また、本発明の構成においては、前記アップセットされた信号用リードの平坦上面部長さは、前記アップセットされた信号用リードの平坦裏面部長さより長く、前記外部接続用端子の平坦下面部長さは、前記外部接続用端子の平坦上面部長さより長くするのが好ましい。
【００２９】
この構成にした場合には、封止樹脂境界部の樹脂バリ発生を抑制した樹脂封止型半導体装置とすることができる。即ち、外部接続用端子下面部をつぶして長さを延長させると、外部接続用端子のなだらかな外側円弧形状部が削除され、外部接続用端子下面部から前記垂直形状部への立上りが急な凸形の境界部形状となる。これにより、外部接続用端子下面部と封止樹脂の境界部が明瞭になり、前記なだらかな外側円弧形状部に発生する不規則な樹脂バリ発生を抑制することができる。
また、ワイヤボンド接続領域部としての前記信号用リードの平坦必要長さと、外部接続用端子上面部の封止体を形成するための平坦必要長さと、外部接続用端子下面部の平坦必要長さとの維持を図ると共に、前記ダイパッド両側に配置している、前記信号用リード上面部平坦長さ増加分と、外部接続用端子下面部平坦長さ増加分だけ、増加個所の４倍寸法のより小型の樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の構成においては、５０μｍから８０μｍの厚さのリードフレームを用いるのが好ましい。５０μｍ以下ではリードフレームの強度が弱くなる。これにより、縦、横寸法が１６０μｍ以下の極めて薄い小型な折り曲げ断面形状とすることができる。また、これによる曲げ塑性変形を従来より半減させることと、曲げの塑性変形率を低減させる複数のアップセット工程を経ることにより、クラック発生のない樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００３１】
また、本発明の構成においては、前記信号用リードが向かって延在する先の前記ダイパッドの辺の長さは、前記信号用リード配置の外側幅より大きくするのが好ましい。
【００３２】
この構成にした場合には、極めて薄い小型な折り曲げ断面形状部が形成されて、前記ダイパッドの２辺に前記信号用リードを配置できることから、前記ダイパッドの半導体素子搭載部の辺の長さを最大に設けられることにより、より大きな半導体素子を搭載することができる。
【００３３】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の好ましい構成においては、前記信号用リードは、前記ダイパッドの第１辺に向かって延在する第１、第２の信号用リードと、前記ダイパッドの対向する第２辺に向かって延在する第３、第４の信号用リードとを有し、前記ダイパッドは、前記信号用リードのいずれか一本と吊りリードを兼ね一体化して支持されている。
【００３４】
この構成にした場合には、前記ダイパッドを支持するための吊りリードが前記信号用リードの第１から第４のいずれか一本と兼ね一体化されていることにより、前記ダイパッドを吊るだけの特別なリードを有せず、第１〜第４の外部接続用端子を備える樹脂封止型半導体装置を得ることができる。特に、端子数が３から６端子の樹脂封止型半導体装置に適用した場合、極めて薄い小型な樹脂封止型半導体装置とするのに特に効果的である。
【００３５】
また、本発明の構成においては、前記アップセットされた信号用リード下面側の高さの半分以下の平均粒径を有するフィラーを含有するのが好ましい。
【００３６】
この構成にした場合には、アップセットされた前記信号用リードの下面部と、前記ダイパッドの端から前記封止体外形までの間隔に、封止樹脂が十分回り込み十分な密着性と成形強度が確保され、樹脂封止型半導体装置の耐湿性が向上して、極めて薄い小型なフレーム構造に特に効果的である。
【００３７】
また、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、ワイヤボンディング接続される信号用リード部と外部接続用端子部との間を折り曲げる工程と、前記信号用リード部と前記外部接続用端子部の間に垂直形状部を形成する工程と、前記信号用リードの上面部と前記外部接続用端子の下面部をつぶす工程とからなるアップセット工程を含むリードフレームを用意する工程と、前記リードフレーム上に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子と前記信号用リードとを互いにワイヤボンドで電気的に接続する工程と、封止樹脂を用いて前記半導体素子と前記ダイパッドと前記接着剤と前記ボンディングワイヤと前記信号用リードとを封止する工程と、前記リードフレーム本体から樹脂封止型半導体装置を分離する工程とを備えている。
【００３８】
この構成にした場合には、不要なアップセット折り曲げ斜面形状の長さと折り曲げ外周円弧部の長さを削除して、アップセット高さを低くした、極めて薄い小型な封止型半導体装置を低コストに製造することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、本実施例のリードフレームについて図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の製造に用いられるリードフレームの単位フレーム平面図である。まず、樹脂封止型半導体装置の製造に用いられるリードフレーム１の単位フレームの構成について説明する。
【００４０】
図１に示すように、リードフレーム１は、例えば鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）系合金からなる厚さが５０μｍから８０μｍの板状に、半導体チップ４を搭載しようとする領域に設けられたリードフレーム開口部２へ、リードフレーム開口部２内に配置された半導体素子４を支持するための略四辺形をしたダイパッド３が形成され、搭載しようとする半導体素子４の外形サイズよりも僅かに大きい外形サイズに形成されている。ダイパッド３の外周２辺には、リードフレーム開口部２の縁第１辺からダイパッド３の第１辺に向かって延びる第１、第２の信号用リード１１，１２と、リードフレーム開口部２の縁第１辺に対向する第２辺からダイパッド３の対向する第２辺に向かって延びる第３、第４の信号用リード１３，１４とをプレスして形成されている。信号用リードの第１から第４のいずれか一本はダイパッド３を支持するために吊りリードを兼ね、一体化されている。この実施例では、信号用リード１１がダイパッド３を支持するために吊りリードを兼ねている。
【００４１】
次に、図２に本発明の実施例であるリードフレーム１の周辺部からアップセットされた拡大詳細断面形状を示す。外部接続用端子１０の平坦下面部２１から信号用リードの接続用平坦上面部１５までのアップセット折り曲げ高さ（縦寸法）と、折り曲げ断面部の垂直形状部１７ａから信号用リード先端部５６までの前記アップセットされた信号用リード長さ（横寸法）とが、リードフレーム１の２倍の板厚寸法以内に収められている。
即ち、リードフレーム１の板厚寸法をＴとすると、その２倍の２Ｔの縦・横の中に、アップセットされた信号用リード１２，１３，１４と、アップセット折り曲げ部１７ａ、１７ｂが形成される。例えば、厚さが８０μｍとすると、縦・横１６０μｍ以内に収められている。
【００４２】
本発明の特徴である構成について、図３に示す折り曲げ断面形状を形成する工程図の一例をもとに説明する。図３（ａ）は、上部に折り曲げ形成上金型３０、下部に折り曲げ形成下金型３１、中央にリードフレーム１が配置された図を示す。図３（ｂ）は、折り曲げ形成上金型３０、折り曲げ形成下金型３１が塑性変形率緩和する概略の折り曲げ形状を形成するプレスした形態を示す。図３（ｃ）は、折り曲げ垂直形状１７ａ、１７ｂを形成するための折り曲げ形成上金型３０ａ、折り曲げ形成下金型３１ａがプレスした形態を示す。図３（ｄ）は信号用リードの上面部１５と外部接続用端子下面部２１をつぶすための折り曲げ形成上金型３０ｂ、折り曲げ形成下金型３１ｂがプレスした形態を示す。
【００４３】
図３（ｂ）の工程は、信号用リード折り曲げ部塑性変形率緩和するための工程として、また、垂直形状１７ａ、１７ｂの形成準備のアップセット工程として設定している。この工程は、信号用リード接続用上面部１５と信号用リード接続用平坦裏面部２０をクランプし、信号用リード１１〜１４の平面位置を保持できるクランプ力でアップセットされ、信号用リード１１〜１４と外部接続用端子１０の間で引き伸ばされる。初回曲げ時は、金型３０、３１の角部４０とリードフレーム１表面とのすべりを生じさせないと、リード折れ、リード破断になるおそれがある。リードフレーム１厚みが例えば従来の１５０μｍでは、０に近い１０μｍ以下のＲ部で折り曲げると、外側表面の円弧形状部１６においてクラック発生を伴い、垂直形状１７ａ、１７ｂの形成ができない。そのためリードフレーム１の急激な曲げを避け、型３０、３１の角部４０とリードフレーム１表面とのすべりをもちながら、信号用リード１１〜１４の外側表面の円弧形状部１６の塑性変形率を抑えた曲げを経て概略の折り曲げ形状が形成される。折り曲げ内側表面の円弧形状部１８を形成させる上金型３０と下金型３１の角部４０は大きいＲ部（曲率半径５０〜１００μ）にしている。
【００４４】
図３（ｃ）の工程は、垂直形状部１７ａ、１７ｂ形成の工程として設定している。垂直形状部１７ａ、１７ｂ形成時は、折り曲げ内側表面の円弧形状部１８を形成させる上金型３０ａと下金型３１ａの角部４１は０に近いＲ部で折り曲げられる。この実施例では曲率半径Ｒは１０μｍ以下である。これは、図３（ｂ）の塑性変形率を抑えた曲げ工程を経ることと、５０μｍから８０μｍの厚さのリードフレームを用いることと、リードフレーム厚みの２Ｔの縦横寸法内形状であることにより、折り曲げ内側表面の円弧形状部１８の曲率半径が１０μｍ以下にして、リード破断、クラック発生を伴うことなく、垂直形状部１７の形成が可能となる。垂直形状部１７ａ、１７ｂの角度は外部接続用端子１０の上下面１９、２１に対して８５°〜９０°を含む。垂直形状部１７の厚みは、信号用リード１１〜１４と外部接続用端子１０の間で、垂直形成時更に引き伸ばされ、この実施例では、リードフレーム１より２０〜５０％薄く形成される。
【００４５】
図３（ｄ）の工程は、アップセットされた信号用リードの上面部１５と外部接続用端子下面部２１をつぶす工程として設定している。アップセットされた信号用リード１１〜１４の外側表面の円弧形状部１６と、外部接続用端子１０の外側表面の円弧形状部１６を含む上面部１５と下面部２１を、上金型３０ｂと下金型３１ｂによりつぶして平坦部長さを拡大する。
【００４６】
リードフレーム１厚さＴのつぶし量は、前記リードフレーム１厚さＴの１０％から５０％が好ましい。５０％を越えるつぶし量は、前記平坦部長さ増加が少なく前記信号用リードの強度を損なうおそれがあり、リードフレーム１厚さＴの１０％のつぶし量で信号用リードの平坦上面部長さＬ１がリードフレーム１厚さＴの約５０％増加し、リードフレーム１厚さＴの５０％のつぶし量で約８５％増加する効果があるからである。
【００４７】
垂直形状部１７の厚みＴａと信号用リード１１〜１４の厚みＴｂと外部接続用端子１０の厚みＴｃは、Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃが好ましい。Ｔａ、ＴｂがＴｃより小さい程、信号用リード接続用平坦部裏面２０側と、垂直形状部１７ａと１７ｂ両側の封止樹脂体積増加による成形強度、リード抜け防止効果があるからである。垂直形状部１７の厚みＴａは、信号用リード１１〜１４の平面位置を保持できるクランプ力でアップセットするため、リードフレーム厚みの約５０％まで引き伸ばすことができる。信号用リード１１〜１４の厚みＴｂは、信号用リード１１〜１４のつぶし面積が少ないため、外部接続用端子１０より多くつぶすことができる。実施例では、リードフレーム１厚さを８０μｍとするとＴａ、Ｔｂ、Ｔｃの厚みはそれぞれ約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍであった。
【００４８】
前記図３の（ｃ）、（ｄ）工程は、１工程で同時に行うことも、それぞれを複数工程で行うことも可能である。
【００４９】
このようにして、図２に示すように、アップセットされた複数の信号用リード１１〜１４の折り曲げ断面形状が、折り曲げ部外側と内側表面の円弧形状部１６ａ、１６ｂ、１８と、垂直形状部１７ａ、１７ｂが形成され、リード曲げ部塑性変形率緩和工程の設定と、厚さ５０μｍから８０μｍのリードフレームを用いるにより、外側表面の円弧形状部１６ａの塑性変形が従来より半減して、折り曲げ部クラック発生を防止できると共に、折り曲げ断面形状がリードフレームの２倍の板厚寸法以内に収めることができる。
【００５０】
また、内側表面の円弧形状部１８の曲率半径を小さくして、前記信号用リードの接続用平坦部の直下に前記垂直形状部が形成され、図１３に示す従来形態をした構造のキャピラリからの荷重分力Ｆ１に比べ、図４に示すように、この直下部を支点にしたキャピラリからの荷重分力Ｆ２がはるかに小さくなり、前記垂直形状部すぐ上でのワイヤボンディング接続が可能となり、特別な下方からの受け部を不要にして小スペースでの、接続時のワイヤボンディング荷重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られ、信頼性を高められるリードフレームとすることができる。
【００５１】
また、前述した図３（ｄ）の工程により、図５に示すように、アップセットされた信号用リードの平坦上面部１５長さＬ１は、平坦裏面部２０長さＬ２より長く、外部接続用端子平坦下面部２１長さＬ３は、平坦上面部１９長さＬ４より長くつぶす長さにしている。
【００５２】
外部接続用端子下面部をつぶして長さを延長させると、外部接続用端子のなだらかな外側円弧形状部が削除され、外部接続用端子下面部から前記垂直形状部への立上りが急な凸形の境界部形状となる。これにより、外部接続用端子下面部と封止樹脂の境界部が明瞭になり、前記なだらかな外側円弧形状部に発生する不規則な樹脂バリ発生を抑制したリードフレームとすることができる。
【００５３】
また、垂直形状部１７ａ、１７ｂと円弧形状部１６ａ、１６ｂ、１８を含む前記折り曲げ形状を形成し、アップセットされた信号用リードの平坦上面部１５長さＬ１を形成する時に、図３（ｄ）のプレス加工によって同時に展延され、図５に示す前記平坦上面部１５長さＬ１が、ダイパッド３方向へ大きくなることにより、ダイパッド３とアップセットされた信号用リード１１〜１４との間隔を狭くすることができる。これは、ダイパッド３両側に信号用リード１１、１２と１３、１４を配置している樹脂パッケージにおいては、信号用リード上面部平坦長さＬ１増加分と、外部接続用端子下面部平坦長さＬ３増加分の、両側を合せて増加個所４倍のより小型にする効果がある。
【００５４】
次に、図６（ａ）平面図に示す、信号用リード１１〜１４が向かって延在する先のダイパッド３の辺の長さＬ５は、信号用リード配置１１、１２または、１３、１４の外側幅Ｌ６より大きく形成されている。これは、図１５に示す、ダイパッド３の樹脂パッケージＹ方向へ信号用リード１１〜１４を配置していた従来の方法に比べ、長さの短い本実施例の前記信号用リードを樹脂パッケージＸ方向へ配置できることにより、図６（ａ）に示すダイパッド３の大きさを大きくすることができる。これにより、小型で、外部基板実装への実装効率（チップ面積／パッケージ占有面積）を上げるリードフレームにすることができる。また、図６（ａ）に示す、吊りリード２２を兼ね一体化の信号用リード１１により、吊りリードのみの部材を省略でき、小型の樹脂封止型半導体装置ができる。
【００５５】
次に、図７は本発明の実施例である上記樹脂封止型半導体装置の製造に用いられる短尺リードフレームの例を示す平面図である。図１に示す、リードフレーム開口部２に形成され、中央部をアップセットされた第１〜第４信号用リード１１〜１４とダイパッド３で構成されるリードフレーム１の単位フレーム２３は、図７に示すように、樹脂封止型半導体装置製造工程の搬送方向に対して直角方向に、１２から１６個連設されている。また、リードフレーム１にはリードフレーム１の搬送及び位置決めをするための位置決め穴２５が所定の間隔で形成されている。また、樹脂封止型半導体装置製造工程の搬送方向へ６４単位に、直角方向へ１２から１６単位に連設した短尺リードフレームとする構成にしている。
【００５６】
これは、アップセットされた信号用リードの平坦長さと折り曲げ高さと（断面縦横寸法）をリードフレームの２倍の板厚寸法内にして、特別な下方からのワイヤボンディング振動受け部を不要にして小スペースでの小型な単位フレームに構成できたことから、１２から１６個の密度高く連設したリードフレームとすることができる。
【００５７】
これにより、リードフレーム単位面積当りの有効な単位フレーム数が従来の２〜４単位から１２から１６単位へ３倍〜４倍へ増加し、リードフレーム１の材料費を１／３〜１／４へ下げ、低コストとしての樹脂封止型半導体装置を提供することができる。
【００５８】
次に、前述のように構成したリードフレームを用いて、本発明の実施例の樹脂封止型半導体装置とその製造方法について説明する。
【００５９】
図６（ａ）、（ｂ）に示す、半導体素子４は、例えば単結晶珪素からなる半導体基板及びこの半導体基板上に形成された配線層を主体とする構成になっており、その平面形状は方形状で形成されている。半導体素子４には、回路システムが搭載されている。この回路システムは半導体基板の主面に形成された半導体素子及び配線層に形成された配線によって構成されている。半導体素子４の回路形成面には、半導体素子４の外周囲の各辺に沿って３〜４個の電極が形成されている。この３〜４個の電極の各々は半導体素子４の配線層のうちの最上位層の配線層に形成され、回路システムを構成する半導体素子に配線を介して電気的に接続されている。３〜４個の電極は例えばアルミニウム膜又はアルミニウム合金膜で形成されている。
【００６０】
リードフレーム１のダイパッド３に、半導体チップ４搭載用の接着剤７がディスペンサ等により供給される。半導体素子４が、例えばコレットにより一面側を真空吸着されることにより保持され、半導体素子４を保持した状態で前記コレットは所定の位置まで移動され、半導体素子４をリードフレーム１のダイパッド３に供給されることにより、前記ディスペンサ等によりダイパッド３に供給された接着剤７がダイパッド３上に押し広げられる。そして接着剤７が加熱により硬化されて半導体チップ４はダイパッド３上に接着固定され搭載される。ダイパッド３は搭載しようとする半導体素子４の外形サイズよりも僅かに大きいサイズで領域を確保した外形サイズで形成されていることから、接着剤供給量の確認が容易となり、素子搭載品質が向上できる。
【００６１】
第１〜第４信号用リード１１〜１４の各々は、半導体素子４の回路形成面に形成された３〜４個の電極の各々に導電性のボンディングワイヤ５を介して電気的に接続される。ボンディングワイヤ５としては、例えば金（Ａｕ）ワイヤを用いている。また、ボンディングワイヤ５の接続方法としては、例えば熱圧着に超音波振動を併用したボンディング法を用いている。具体的には、まず、半導体素子４の電極にボンディングワイヤ５の一端測をボンディングツールで熱圧着して接続し、次に、信号用リード１１〜１４のインナー部の先端部分にボンディングワイヤ５の他端側をボンディングツールであるキャピラリ５２で熱圧着して接続する。このボンディングワイヤ５の接続は超音波振動を与えながら行う。特別な下方からの振動受け部５１を不要にして、垂直形状部１７直上でのワイヤボンディング接続が可能となり、接続時のワイヤボンディング加重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られている。また、半導体チップ４の回路形成面に形成された３〜４個の電極の各々から前記第１〜第４信号用リードまでは、長さが短く、高さが低いワイヤループ形状を形成される。
【００６２】
その後、半導体素子４、ダイパッド３、信号用リード１１〜１４のインナー部及びボンディングワイヤ５を絶縁性の樹脂からなる封止体６で封止する。第１〜第４の４本の信号用リード１１〜１４の一方の端部は、封止体４の下面に一部表面を露出し、外部接続用端子１０を形成している。
【００６３】
封止体６の平面形状は方形状で形成されている。封止体６は、低応力化を図る目的として、例えばフェノール系硬化剤、シリコンゴム及びフィラー等が添加されたビフェニール系の絶縁性樹脂で形成されている。この種の封止方法である大量生産に好適なトランスファーモールディング法は、ポット、ランナー、流入ゲート、及びキャビティ等を備えた成形金型を使用し、ポットからランナー及び流入ゲートを通じてキャビティ内に絶縁性樹脂を加圧注入して封止体６を形成する方法である。
【００６４】
図８に示すように、モールディング成形金型３２の上型と下型とで形成されるキャビティ内に前記半導体チップ４、ボンディングワイヤ５、信号用リード１１〜１４のインナー部等が配置されるように、上型と下型との間に短尺リードフレームを配置し、その後、上型と下型とで短尺リードフレームをクランプする。次に、モールディング成形金型３２のポット３３に樹脂タブレットを投入し、その後、樹脂タブレットをトランスファーモールド装置のプランジャで加圧し、キャビティ内に樹脂を供給して封止体６を形成する。半導体素子４、ボンディングワイヤ５、信号用リード１１〜１４のインナー部等が封止体６で封止される。その後成形金型３２から短尺リードフレームを取り出す。
【００６５】
前記封止樹脂の中に、ボンディングワイヤ５を介して電気的に接続される信号用リードの接続用平坦部裏面２０側の封止樹脂の高さＬ７の半分以下の平均粒径を有するフィラーを含有することより、信号用リードの接続用平坦部裏面２０側に、封止樹脂が十分回り込み、十分な成形強度を確保することができ、樹脂封止型半導体装置高さを低くできる効果がある。また、ダイパッド３の端から封止体６外形までの間隔にも封止樹脂が十分回り込み、十分な成形強度を確保することができ、樹脂パッケージＹ方向の寸法を小さく抑えることができる。更に、信号用リード１１〜１４と封止体６との密着性が高くなり、樹脂封止型半導体装置の耐湿性が向上する。極めて薄い小型なフレーム構造には特に効果的である。
【００６６】
本実施例から極めて小型のフレーム構造とすることができることによって、前述した６４単位に連設した短尺リードフレームとすることにより、トランスファーモールド装置の最大能力を活用することができる。図１６に示す従来の方法は、少ない半導体個数しかモールディング形成できなかったものから、図８に示すように、トランスファーモールド装置へ前記短尺リードフレームを２枚同時に配置して、樹脂封止型半導体装置の個数にして１６×６４×２＝２０４８個へと一括的に形成遂行し、安価に製造することができる。
【００６７】
次に、封止体６の外部に位置するランナーを除去し、その後短尺リードフレームに半田メッキ処理を施す。その後短尺リードフレームから信号用リード部を切断することにより、樹脂封止型半導体装置が得られる。
【００６８】
本実施例の樹脂封止型半導体装置小型化への具体的な実施例を説明すると、厚さが８０μｍのリードフレームを用い、封止樹脂に含有するフィラー粒径を最大４０μｍ、その平均粒径約３０μｍ、ワイヤループを覆い隠すための封止樹脂厚み４０μｍ、ワイヤループ高さ９０μｍ、半導体素子の厚み１００μｍ、接着剤厚み１０μｍ、ダイパッドの厚み７０μｍ、ダイパッド下封止樹脂の厚み７０μｍの合計として、厚さ０．３８ｍｍにして極めて小型の樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
【００６９】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、下記のような種々の効果を実現できる。
【００７０】
第１に、極めて薄い小型の樹脂封止型半導体装置を提供することができる。即ち、厚さ５０μｍから８０μｍ以下のリードフレームを用い、アップセットされた信号用リードの長さと折り曲げ高さと（断面縦横寸法）をリードフレームの２倍の板厚寸法内にして、前記垂直部形成と、折り曲げ外周円弧部削減により、ワイヤボンド接続領域部としての前記信号用リード平坦寸法維持と、封止体を形成するための平坦部長さ維持と、外部接続用端子下面部の外部基板実装のための平坦長さ維持とをして、その他の不要な長さを排除することができるからである。パッケージ厚さ０．３８ｍｍは、ワイヤループを覆い隠すための封止樹脂厚み４０μｍ、ワイヤループ高さ９０μｍ、半導体素子の厚み１００μｍ、接着剤厚み１０μｍ、ダイパッドの厚み７０μｍ、ダイパッド下封止樹脂の厚み７０μｍとして、ダイパッドの辺から封止体外形までの長さ２００μｍは、ダイパッドと信号用リードの間隔８０μｍ、信号用リード裏面部長さ１００μｍ、垂直形状部厚み５０μｍ、垂直形状部と封止体外形の間隔７０μｍとした厚さなので、極めて薄い０．４ｍｍ以下の小型な樹脂封止型半導体装置を実現するのに特に効果的である。
【００７１】
第２に、（１）折り曲げ部のクラック、（２）ボンダビリティの低下、（３）封止樹脂境界部の樹脂バリの課題を解決した信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を提供することができる。
【００７２】
即ち、（１）リードフレーム５０μｍから８０μｍの厚さは曲げ塑性変形を従来より半減させ、曲げの塑性変形率を低減させる複数のアップセット工程を経ることにより、クラック発生を防止することができる。（２）前記垂直形状部すぐ上でのワイヤボンディング接続が可能となり、特別な下方からの受け部を不要にして小スペースでの、接続時のワイヤボンディング加重及び超音波振動が有効に伝わり良好なワイヤボンディング性が得られる。（３）外部接続用端子下面部をつぶして長さを延長することにより、外部接続用端子のなだらかな外側円弧形状部が削除され、外部接続用端子下面部から前記垂直形状部への立上りが急な凸形の境界部形状となる。これにより、外部接続用端子下面部と封止樹脂の境界部が明瞭になり、前記なだらかな外側円弧形状部に発生する不規則な樹脂バリ発生を抑制することができる。
【００７３】
第３に、低コストとしての樹脂封止型半導体装置を提供することができる。即ち、アップセットの縦横寸法をリードフレームの２倍の板厚寸法内にして極めて小型な単位フレームに形成することにより、リードフレームの列数を密度高くして、取り個数を多くすることができ、モールド工程では一括的に形成遂行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるリードフレームの一例の単位フレーム平面図である。
【図２】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例の概略構成を示した断面図と説明するための拡大詳細断面図である。
【図３】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例の製造方法を説明するための金型断面図である。
【図４】本発明の実施例であるリードフレームの一例のワイヤボンディング工程での作用を説明するための拡大詳細断面図である。
【図５】本発明の実施例であるリードフレームの一例の折り曲げ形状を示した図であり、各部長さを説明するための拡大詳細断面図である。
【図６】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例の平面図（ａ）と拡大詳細断面図（ｂ）である。
【図７】本発明の実施例であるリードフレームの一例の単位フレームが１６×６４単位の短尺リードフレーム平面図である。
【図８】本発明の実施例である樹脂封止型半導体装置の一例のモールディング製造方法を説明するための平面図である。
【図９】従来の樹脂封止型半導体装置の一例の概略構成を示した断面図である。
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置のリードフレームを小型化する課題を説明するための拡大詳細断面図である。
【図１１】従来の樹脂封止型半導体装置の折り曲げ工程での課題を説明するための拡大詳細断面図である。
【図１２】リードフレーム折り曲げ形状を小型化する課題を説明するための断面図である。
【図１３】従来の樹脂封止型半導体装置のワイヤボンディング工程での課題を説明するための拡大詳細断面図である。
【図１４】従来の樹脂封止型半導体装置の樹脂バリ課題を説明するための図であり、（ａ）は発生個所の拡大詳細断面図、（ｂ）は関連する従来例の拡大詳細断面図である。
【図１５】従来の樹脂封止型半導体装置の一例のリードフレームの単位フレームを示した平面図である。
【図１６】従来の樹脂封止型半導体装置のモールディング製造方法を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１・・・リードフレーム
２・・・リードフレーム開口部
３・・・ダイパッド
４・・・半導体素子
５・・・ボンディングワイヤ
６・・・封止体
７・・・接着剤
１０・・・外部接続用端子
１１・・・第１の信号用リード
１２・・・第２の信号用リード
１３・・・第３の信号用リード
１４・・・第４の信号用リード
１５・・・信号用リードの接続用平坦上面部
１６ａ、１６ｂ・・・外側表面の円弧形状部
１７ａ、１７ｂ・・・折り曲げ断面部の垂直形状部
１８・・・内側表面の円弧形状部
１９・・・外部接続用端子の平坦上面部
２０・・・信号用リードの接続用平坦裏面部
２１・・・外部接続用端子の平坦下面部
２２・・・ダイパッドを支持するための吊りリード
２３・・・リードフレームの単位フレーム
２５・・・リードフレーム搬送及び位置決め穴
３０、３０ａ、３０ｂ・・・折り曲げ形成上金型
３１、３１ａ、３１ｂ・・・折り曲げ形成下金型
３２・・・モールディング成型金型
３３・・・ポット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lead frame, a semiconductor device using the lead frame, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a resin-encapsulated semiconductor device having an external connection terminal on a bottom surface of resin sealing and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, resin-encapsulated semiconductor devices, which are becoming thinner and smaller, have been further thinned and mounting efficiency for mounting semiconductor device substrates (chip area / package occupation area) has been reduced, especially for electronic devices. Therefore, a new structure is required in the resin-encapsulated semiconductor device.
[0003]
As a conventional example of a resin-encapsulated semiconductor device, there is a resin-encapsulated semiconductor device structure shown in FIG. Semiconductor element 4, sealing body 6 for sealing semiconductor element 4, each signal lead 12, 13 is electrically connected to semiconductor element 4 by bonding wire 5, and the other end is on the bottom surface of sealing body 6 The signal leads 12 and 13 that are exposed to form the external connection terminals 10, the die pad 3 on which the semiconductor element 4 is mounted, and the adhesive 7 that bonds the semiconductor element 4 are configured. (For example, see Patent Document 1)
The size of a conventional resin package of a general resin-encapsulated semiconductor device capable of mounting a semiconductor element size having a side of about 1 mm is 3.0 mm in the X-axis direction and 1.6 mm in the Y-axis direction. The length in the Z-axis direction was about 0.8 mm.
[0004]
In order to further reduce the size and thickness of the resin package, the flat connection upper surface portion D of the signal leads 12 and 13 electrically connected by the bonding wire 5 and the flatness of the external connection terminal 10 are formed as shown in FIG. It is necessary to maintain the required dimension with the lower surface length E and to minimize the A, B, and C dimensions. That is, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, the dimension B in FIG. 9 is shortened by eliminating the length of the slope portion 50 between the signal leads 12 and 13 and the external connection terminal 10 in FIG. 10B, the required dimensions D and E of FIG. 9B are maintained, and the dimension A of FIG. 9 is shortened. The target shape is shown in FIG.
[0005]
However, since conventional lead frames having a thickness of 100 μm or more were used, there are the following problems to further reduce the size and thickness from the shape shown in FIG. 10A to the shape shown in FIG. In addition, related examples are also shown below.
[0006]
The first problem is the generation of cracks in the bent outer peripheral portion. As a conventional example of preventing the occurrence of cracks, for example, a method is disclosed in which a groove is formed inside the bent portion of the lead frame to prevent this crack and crack. (For example, see Patent Document 2)
A second problem is the formation of a vibration receiving portion during wire bonding. As a conventional example of the shape of the receiving portion in response to this, a method is disclosed in which a recess is provided adjacent to the receiving portion to prevent a decrease in bondability. (For example, see Patent Document 3)
The third problem is prevention of resin burr generation. As a conventional example of preventing the occurrence of resin burrs, for example, a method of suppressing resin burrs by forming a recess in the sealing resin boundary portion is disclosed. (For example, see Patent Document 4)
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-63-15453
[0008]
[Patent Document 2]
JP 2000-294711 A
[0009]
[Patent Document 3]
JP 2000-195894 A
[0010]
[Patent Document 4]
JP 2000-196005 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described problems for reducing the size and thickness of the resin package are specifically described below. The first problem is the generation of cracks in the outer periphery of the bent portion when bent vertically. FIG. 11 is an explanatory view of the occurrence of bending 16 cracks in the outer peripheral portion. From the shape shown in FIG. 10 (a), when the lead frame bending portion angle is 45 ° to 70 ° in the prior art when the length of the useless slope portion 50 is eliminated to minimize the size, the inner surface of the bending portion is bent. The lead frame crack is generated when the R-shaped portion 18 is bent to the minimum with the R dimension minimized.
[0012]
Bending of the lead frame is performed by placing it in a mold and pressing it. However, since the lead frame is formed of a metal such as an Fe—Ni alloy or a Cu alloy, if the thickness of the lead frame is large, for example, the conventional inner surface arc-shaped portion 18 is bent to a thickness of 150 μm and is close to zero. When bent at the R dimension, tensile stress is generated at the outer periphery 16 of the bent portion and compressive stress is generated at the inner periphery 18 of the bent portion, and cracks, cracks, and the like are generated in the outer surface arc-shaped portion 16. If it is processed rapidly, lead breakage occurs in the bent shape part.
[0013]
That is, the required dimensions D and E shown in FIG. 9 must be maintained, and the dimensions of the bent outer surface arc-shaped portion 16 for miniaturization should be minimized while preventing the occurrence of cracks in FIG. 10B. Don't be.
[0014]
However, the range of the bent outer surface arc-shaped portion 16 is a press bending method that is usually used only for vertical movement and used for bending a lead frame, and it is very difficult to delete. That is, in a normal lead frame bending process, the pressurization structure 30 and 31 shown in FIG. This is because only the force applied from above and below causes the outer surface arc-shaped portion 16 to be pulled and plastically deform, and the force to reduce the outer surface arc-shaped portion 16 does not act.
[0015]
The second problem is the formation of the wire bonding vibration receiving portion 51 that may cause a decrease in bondability. As shown in FIG. 13, the ultrasonic vibration from the capillary 52, which is normally a bonding tool, is received by the vibration receiving portion 51 disposed on the flat back surface portion 53 of the signal leads 12 and 13 to be connected to the signal. The signal is transmitted to the leads 12 and 13 to be normally bonded.
[0016]
As a vibration receiving portion problem (1), a gap error may occur between the vibration receiving portion 51 and the signal leads 12 and 13 due to an error in manufacturing the lead frame. When wire bonding is performed in this state, The ultrasonic vibration force F from the capillary 52 escapes as a component force F with the bent portion serving as a fulcrum, and the ultrasonic vibration applied from the capillary 52 becomes insufficiently transmitted to the signal leads 12 and 13, thereby bonding the wires. Invite defects.
[0017]
Further, as the vibration receiving section problem (2), the size of the vibration receiving section 51 needs to be a size that takes into account manufacturing errors (lead frame, lead frame positioning, receiving section processing). FIG. 13 shows the vibration receiving portion 51 and its size Lw. Assuming that the manufacturing accuracy of the vibration receiving portion 51 is, for example, lead frame error ± 0.03 mm, positioning ± 0.03 mm, vibration receiving portion 51 processing ± 0.03 mm, and minimum vibration receiving portion length 0.10 mm, the wire The installation size Lw of the bond vibration receiving portion 51 is 150 μm or more. Since the flat back surface portion 53 of the signal leads 12 and 13 requires a length of 150 μm or more, it is difficult to reduce the size of the flat portions of the signal leads 12 and 13.
[0018]
As one conventional example for solving the vibration receiving portion problem (1), a method of providing a concave portion adjacent to the vibration receiving portion 51 to prevent a decrease in bondability is to increase the arrangement size of the frame clamper 54 including the adjacent concave portion. Therefore, the number of continuous frames on the lead frame is reduced, and the cost of the frame material is increased.
[0019]
A third problem is the generation of resin burrs. As described above, the arc-shaped portion 16 on the outer surface of the bent portion cannot obtain an edge (corner portion) in the press bending process of the lead frame, and has an R portion (roundness). A thin resin burr 55 is irregularly generated at the boundary between the lead frame and the sealing resin shown in FIG. 14A, and the shape of the exposed surface of the external connection terminal portion 10 is not stable, and this resin burr 55 is suppressed. There is a need to.
[0020]
Although a method for suppressing the resin burr 55 by forming the concave portion 56 shown in FIG. 14B at the sealing resin boundary portion is disclosed, it is necessary to form the concave portion 56 in advance by etching or pressing. Accompanied by an increase.
[0021]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to make a resin package smaller and thinner and to increase mounting efficiency (chip area / package occupation area) for mounting on a semiconductor device substrate. To provide an apparatus. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of ensuring reliability and producing at low cost.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The above problems can be solved by the means described below in order to achieve the above object.
[0023]
In the resin-encapsulated semiconductor device according to the present invention, a semiconductor element, a die pad that supports the semiconductor element, an adhesive that bonds the semiconductor element and the die pad, and a plurality of signals that extend toward the side of the die pad. Lead, a bonding wire that connects the semiconductor element and the signal lead, and a sealing body that is sealed with sealing resin, and the die pad and the signal lead central portion are upset from the peripheral portion In the resin-encapsulated semiconductor device in which the other end portion of the signal lead is partially exposed on the lower surface of the sealing body as an external connection terminal, the bent outer circumferential arc portion of the upset signal lead is And crushing the lower surface portion including the outer peripheral arc portion of the external connection terminal and the bent height of the signal lead upset A chipset signal lead length, and is characterized in that housed within two times the plate thickness dimension of the perimeter lead frame.
[0024]
Here, the upset bending height (vertical dimension) is the height from the flat bottom surface portion of the external connection terminal to the flat top surface portion for connection of the signal lead, and the upset signal lead length ( The (lateral dimension) is the length from the leading end of the signal lead to the shape part forming the bend.
[0025]
With this configuration, the length of the unnecessary upset bending slope shape and the length of the bending outer peripheral arc portion are eliminated, and a resin-encapsulated semiconductor device having a very thin small frame with a low upset height can be obtained. .
[0026]
Further, in the configuration of the present invention, between the upset signal lead upper surface portion and the external connection terminal upper surface portion, the upset signal lead lower surface portion and the external connection terminal lower surface portion. It is preferable to provide a shape part perpendicular to the upper and lower surfaces of the external connection terminal. Here, the vertical shape portion includes an angle of 85 ° to 90 ° with respect to the external connection terminal.
[0027]
In this configuration, the vertical shape portion is formed immediately below the flat portion for connection of the signal lead, and wire bonding connection is possible immediately above the vertical shape portion, and a special receiving portion from below. The wire bonding weight and ultrasonic vibration at the time of connection can be effectively transmitted in a small space without the need for a good wire bonding property, and the reliability can be improved.
[0028]
In the configuration of the present invention, the flat upper surface portion length of the upset signal lead is longer than the flat back surface portion length of the upset signal lead, and the flat lower surface portion length of the external connection terminal is It is preferable that the length is longer than the length of the flat upper surface portion of the external connection terminal.
[0029]
In this configuration, a resin-encapsulated semiconductor device in which the occurrence of resin burrs at the encapsulating resin boundary portion is suppressed can be obtained. That is, when the external connection terminal lower surface portion is crushed and the length is extended, the gentle outer circular arc shape portion of the external connection terminal is deleted, and the rise from the external connection terminal lower surface portion to the vertical shape portion is abrupt. It becomes a convex boundary part shape. Thereby, the boundary between the lower surface of the external connection terminal and the sealing resin becomes clear, and irregular resin burrs that occur in the gentle outer arc-shaped portion can be suppressed.
Further, the required flatness of the signal lead as the wire bond connection region, the required flatness for forming the sealing body of the upper surface of the external connection terminal, and the required flatness of the lower surface of the external connection terminal In addition to the increase in the flat length of the upper surface of the signal lead and the increase in the flat length of the lower surface of the external connection terminal disposed on both sides of the die pad, the size is reduced by a factor of four times the increase. The resin-encapsulated semiconductor device can be realized.
[0030]
In the configuration of the present invention, it is preferable to use a lead frame having a thickness of 50 μm to 80 μm. If it is 50 μm or less, the strength of the lead frame becomes weak. Thereby, it can be set as the very thin small bending cross-sectional shape whose vertical and horizontal dimension are 160 micrometers or less. In addition, a resin-encapsulated semiconductor device free from cracks can be realized by halving the bending plastic deformation caused by this and by performing a plurality of upset processes that reduce the plastic deformation rate of bending.
[0031]
In the configuration of the present invention, it is preferable that the length of the side of the die pad where the signal lead extends toward the outside is larger than the outer width of the signal lead arrangement.
[0032]
In this configuration, an extremely thin and small bent cross-sectional shape portion is formed, and the signal leads can be arranged on two sides of the die pad, so that the length of the side of the semiconductor element mounting portion of the die pad is maximized. As a result, a larger semiconductor element can be mounted.
[0033]
In a preferred configuration of the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the signal lead is opposite to the first and second signal leads extending toward the first side of the die pad and the die pad. And the third and fourth signal leads extending toward the second side, and the die pad is integrally supported as one of the signal leads and the suspension lead.
[0034]
In this configuration, the suspension lead for supporting the die pad is integrated with any one of the first to fourth signal leads, so that the die pad is suspended. It is possible to obtain a resin-encapsulated semiconductor device having no first lead and having first to fourth external connection terminals. In particular, when it is applied to a resin-sealed semiconductor device having 3 to 6 terminals, it is particularly effective for making an extremely thin and small resin-sealed semiconductor device.
[0035]
Moreover, in the structure of this invention, it is preferable to contain the filler which has an average particle diameter below half of the height of the said upset signal lead lower surface side.
[0036]
In this configuration, the sealing resin sufficiently wraps around the lower surface portion of the up-set signal lead and the end of the die pad to the outer shape of the sealing body, and sufficient adhesion and molding strength are obtained. It is ensured and the moisture resistance of the resin-encapsulated semiconductor device is improved, which is particularly effective for an extremely thin and small frame structure.
[0037]
In the method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, a step of bending between the signal lead portion and the external connection terminal portion to be wire-bonded, and the signal lead portion and the external connection A step of preparing a lead frame including a step of forming a vertical shape portion between the terminal portions and a step of crushing the upper surface portion of the signal lead and the lower surface portion of the external connection terminal; A step of mounting a semiconductor element on a lead frame; a step of electrically connecting the semiconductor element and the signal lead to each other by wire bonding; and the semiconductor element, the die pad, and the adhesive using a sealing resin. And a step of sealing the bonding wire and the signal lead, and a step of separating the resin-encapsulated semiconductor device from the lead frame main body. .
[0038]
In this configuration, an extremely thin and small encapsulated semiconductor device with a reduced upset height can be obtained at a low cost by eliminating the length of the unnecessary upset bending slope shape and the length of the bending outer peripheral arc portion. Can be manufactured.
[0039]
【Example】
Hereinafter, the lead frame of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a unit frame plan view of a lead frame used for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to an embodiment of the present invention. First, the configuration of the unit frame of the lead frame 1 used for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device will be described.
[0040]
As shown in FIG. 1, the lead frame 1 is provided in a region where the semiconductor chip 4 is to be mounted in a plate shape made of, for example, an iron (Fe) -nickel (Ni) alloy and having a thickness of 50 μm to 80 μm. A die pad 3 having a substantially quadrangular shape for supporting the semiconductor element 4 arranged in the lead frame opening 2 is formed in the lead frame opening 2 and is slightly smaller than the outer size of the semiconductor element 4 to be mounted. It is formed in a large external size. The first and second signal leads 11, 12 extending from the first edge of the lead frame opening 2 toward the first edge of the die pad 3, and the lead frame opening 2 are formed on the outer peripheral two sides of the die pad 3. It is formed by pressing third and fourth signal leads 13 and 14 extending from the second side facing the first edge to the second side facing the die pad 3. Any one of the first to fourth signal leads also serves as a suspension lead to support the die pad 3 and is integrated. In this embodiment, the signal lead 11 also serves as a suspension lead to support the die pad 3.
[0041]
Next, FIG. 2 shows an enlarged detailed cross-sectional shape upset from the periphery of the lead frame 1 which is an embodiment of the present invention. Upset bending height (vertical dimension) from the flat lower surface portion 21 of the external connection terminal 10 to the signal connecting flat upper surface portion 15 and from the vertical shape portion 17a of the bent cross section to the signal lead tip portion 56 The up-set signal lead length (lateral dimension) is accommodated within a plate thickness dimension twice that of the lead frame 1.
That is, if the thickness of the lead frame 1 is T, the upset signal leads 12, 13, and 14 and the upset bent portions 17a and 17b are formed in the length and width of 2T, which is twice that of the lead frame 1. Is done. For example, when the thickness is 80 μm, the thickness is within 160 μm in the vertical and horizontal directions.
[0042]
The configuration that is a feature of the present invention will be described based on an example of a process chart for forming the bent cross-sectional shape shown in FIG. FIG. 3A shows a diagram in which a bent upper mold 30 is formed in the upper portion, a lower bent mold 31 is formed in the lower portion, and the lead frame 1 is disposed in the center. FIG. 3B shows a pressed form in which the upper mold 30 for bending formation and the lower mold 31 for bending formation form a general bent shape that relaxes the plastic deformation rate. FIG. 3C shows a form in which the bending upper mold 30a and the lower bending mold 31a are pressed to form the bent vertical shapes 17a and 17b. FIG. 3D shows a form in which the bending upper mold 30b and the bending lower mold 31b for pressing the upper surface portion 15 of the signal lead and the external connection terminal lower surface portion 21 are pressed.
[0043]
The process shown in FIG. 3B is set as a process for reducing the plastic deformation rate of the signal lead bent portion and as an upset process for preparing the vertical shapes 17a and 17b. In this process, the signal lead connection upper surface portion 15 and the signal lead connection flat back surface portion 20 are clamped, and the signal leads 11 to 14 are upset by a clamping force capable of holding the planar positions of the signal leads 11 to 14. 14 and the external connection terminal 10. At the time of the first bending, if the sliding between the corner portion 40 of the molds 30 and 31 and the surface of the lead frame 1 is not caused, there is a possibility that lead breaks or leads break. When the lead frame 1 has a thickness of 150 μm, for example, if it is bent at an R portion of 10 μm or less which is close to 0, cracks are generated in the arc-shaped portion 16 on the outer surface, and the vertical shapes 17 a and 17 b cannot be formed. Therefore, the plastic frame deformation ratio of the arc-shaped portion 16 on the outer surface of the signal leads 11 to 14 is reduced while avoiding sudden bending of the lead frame 1 and sliding between the corner portions 40 of the molds 30 and 31 and the surface of the lead frame 1. An approximate bent shape is formed through the suppressed bending. The corners 40 of the upper mold 30 and the lower mold 31 for forming the arc-shaped part 18 on the inner surface of the bent part are large R parts (curvature radius 50 to 100 μ).
[0044]
The step of FIG. 3C is set as a step of forming the vertical shape portions 17a and 17b. When the vertical shape portions 17a and 17b are formed, the corner portions 41 of the upper die 30a and the lower die 31a for forming the arc-shaped portion 18 on the inner surface of the bent portion are bent at an R portion close to 0. In this embodiment, the radius of curvature R is 10 μm or less. This is due to the bending process with the plastic deformation rate suppressed in FIG. 3B, the use of a lead frame having a thickness of 50 μm to 80 μm, and the internal shape of 2T in the vertical and horizontal dimensions of the lead frame thickness. By making the radius of curvature of the arc-shaped portion 18 on the inner surface of the bent portion 10 μm or less, the vertical-shaped portion 17 can be formed without causing lead breakage and cracking. The angles of the vertical shape portions 17 a and 17 b include 85 ° to 90 ° with respect to the upper and lower surfaces 19 and 21 of the external connection terminal 10. The thickness of the vertical portion 17 is further extended during vertical formation between the signal leads 11 to 14 and the external connection terminals 10. In this embodiment, the thickness is 20 to 50% thinner than the lead frame 1.
[0045]
The step of FIG. 3D is set as a step of crushing the upper surface portion 15 and the external connection terminal lower surface portion 21 of the up-set signal lead. The upper-surface portion 15 and the lower-surface portion 21 including the arc-shaped portion 16 on the outer surface of the upset signal leads 11 to 14, the arc-shaped portion 16 on the outer surface of the external connection terminal 10, the upper mold 30 b and the lower The flat part length is expanded by crushing with the mold 31b.
[0046]
The crushing amount of the lead frame 1 thickness T is preferably 10% to 50% of the lead frame 1 thickness T. If the amount of crushing exceeds 50%, the flat portion length increase is small, and the strength of the signal lead may be impaired, and the flat top surface portion length L1 of the signal lead is 10% of the lead frame 1 thickness T. This is because there is an effect that the lead frame 1 thickness T is increased by about 50%, and the crushing amount of 50% of the lead frame 1 thickness T is increased by about 85%.
[0047]
The thickness Ta of the vertical shape portion 17, the thickness Tb of the signal leads 11 to 14, and the thickness Tc of the external connection terminal 10 are preferably Ta <Tb <Tc. This is because the smaller the Ta and Tb are, the more effective the molding strength and the lead-out prevention effect are due to the increase in sealing resin volume on the signal lead connecting flat part back surface 20 side and on both sides of the vertical shape parts 17a and 17b. Since the thickness Ta of the vertical portion 17 is upset by a clamping force capable of holding the planar position of the signal leads 11 to 14, it can be extended to about 50% of the lead frame thickness. The thickness Tb of the signal leads 11 to 14 can be crushed more than the external connection terminals 10 because the crushing area of the signal leads 11 to 14 is small. In the example, assuming that the thickness of the lead frame 1 is 80 μm, the thicknesses of Ta, Tb, and Tc were about 50 μm, about 60 μm, and about 70 μm, respectively.
[0048]
The steps (c) and (d) in FIG. 3 can be performed simultaneously in one step, or can be performed in multiple steps.
[0049]
In this way, as shown in FIG. 2, the folded cross-sectional shapes of the plurality of signal leads 11 to 14 that are up-set are the arc-shaped portions 16a, 16b, and 18 on the outer and inner surfaces of the bent portion, and the vertical-shaped portion. 17a and 17b are formed, and by using the lead bending portion plastic deformation rate relaxation step setting and the lead frame having a thickness of 50 μm to 80 μm, the plastic deformation of the arc-shaped portion 16a on the outer surface is halved compared to the conventional case, and the bent portion The generation of cracks can be prevented, and the bent cross-sectional shape can be kept within a plate thickness dimension twice that of the lead frame.
[0050]
Further, the radius of curvature of the arc-shaped portion 18 on the inner surface is reduced, and the vertical-shaped portion is formed immediately below the flat portion for connection of the signal lead. From the capillary having the conventional structure shown in FIG. Compared with the load component force F1, as shown in FIG. 4, the load component force F2 from the capillary with the immediate lower part as a fulcrum is much smaller, and wire bonding connection is possible just above the vertical shape part. This eliminates the need for a receiving part from below, effectively transmits the wire bonding load and ultrasonic vibration during connection in a small space, provides a good wire bonding property, and can provide a lead frame that can improve reliability. .
[0051]
Further, as shown in FIG. 5, the flat upper surface portion 15 length L1 of the signal lead that has been set by the process of FIG. 3D described above is longer than the flat rear surface portion 20 length L2, and is used for external connection. The terminal flat lower surface portion 21 length L3 is longer than the flat upper surface portion 19 length L4.
[0052]
When the bottom surface of the external connection terminal is crushed and the length is extended, the gentle outer arc-shaped portion of the external connection terminal is deleted, and the convex shape has a steep rise from the bottom surface of the external connection terminal to the vertical shape portion. It becomes the boundary part shape. As a result, the boundary between the lower surface of the external connection terminal and the sealing resin becomes clear, and a lead frame can be obtained in which the occurrence of irregular resin burrs that occur in the gentle outer arc-shaped portion is suppressed.
[0053]
When the bent shape including the vertical shape portions 17a and 17b and the arc shape portions 16a, 16b and 18 is formed, and the flat upper surface portion 15 length L1 of the upset signal lead is formed, FIG. 5), the flat upper surface portion 15 length L1 shown in FIG. 5 is increased in the direction of the die pad 3, thereby increasing the distance between the die pad 3 and the upset signal leads 11-14. Can be narrowed. In the resin package in which the signal leads 11, 12, 13, 14 are arranged on both sides of the die pad 3, the signal lead upper surface portion flat length L 1 increases and the external connection terminal lower surface portion flat length L 3. There is an effect of making the size of the increase 4 times smaller by combining both sides.
[0054]
Next, the length L5 of the side of the die pad 3 to which the signal leads 11 to 14 extend toward the signal lead 11 shown in the plan view of FIG. It is formed larger than the outer width L6. This is because the signal leads of this embodiment having a shorter length than the conventional method in which the signal leads 11 to 14 are arranged in the resin package Y direction of the die pad 3 shown in FIG. The size of the die pad 3 shown in FIG. 6A can be increased. Thereby, it is possible to obtain a lead frame that is small in size and increases the mounting efficiency (chip area / package occupation area) for mounting on an external substrate. Further, the signal lead 11 integrated with the suspension lead 22 shown in FIG. 6A can omit the member of only the suspension lead, and a small resin-encapsulated semiconductor device can be obtained.
[0055]
Next, FIG. 7 is a plan view showing an example of a short lead frame used for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device according to the embodiment of the present invention. A unit frame 23 of the lead frame 1 formed of the first to fourth signal leads 11 to 14 and the die pad 3 formed in the lead frame opening 2 and upset in the center shown in FIG. As shown in FIG. 12, 12 to 16 pieces are connected in a direction perpendicular to the transport direction in the resin-encapsulated semiconductor device manufacturing process. In addition, positioning holes 25 for conveying and positioning the lead frame 1 are formed in the lead frame 1 at predetermined intervals. In addition, a short lead frame is provided in which 64 units are provided in the transport direction in the resin-encapsulated semiconductor device manufacturing process and 12 to 16 units are provided in the perpendicular direction.
[0056]
This is because the flat length and bending height (cross-sectional height and width dimensions) of the up-set signal leads are within twice the thickness of the lead frame, eliminating the need for special wire bonding vibration receivers from below. Since it can be configured as a small unit frame in a small space, 12 to 16 lead frames arranged with high density can be obtained.
[0057]
As a result, the number of effective unit frames per unit area of the lead frame increases from 3 to 4 times from 12 to 16 units from the conventional 2 to 4 units, and the material cost of the lead frame 1 is reduced to 1/3 to 1/4. The resin-encapsulated semiconductor device can be provided at low cost.
[0058]
Next, using the lead frame configured as described above, a resin-encapsulated semiconductor device of an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described.
[0059]
The semiconductor element 4 shown in FIGS. 6A and 6B has a configuration mainly composed of a semiconductor substrate made of, for example, single crystal silicon and a wiring layer formed on the semiconductor substrate. It is formed in a square shape. A circuit system is mounted on the semiconductor element 4. This circuit system is composed of semiconductor elements formed on the main surface of a semiconductor substrate and wirings formed on a wiring layer. On the circuit formation surface of the semiconductor element 4, three to four electrodes are formed along each side of the outer periphery of the semiconductor element 4. Each of the three to four electrodes is formed in the uppermost wiring layer of the wiring layers of the semiconductor element 4 and is electrically connected to the semiconductor elements constituting the circuit system via the wiring. Three to four electrodes are formed of, for example, an aluminum film or an aluminum alloy film.
[0060]
An adhesive 7 for mounting the semiconductor chip 4 is supplied to the die pad 3 of the lead frame 1 by a dispenser or the like. The semiconductor element 4 is held, for example, by being vacuum-sucked on one side by a collet, and the collet is moved to a predetermined position while holding the semiconductor element 4, and the semiconductor element 4 is supplied to the die pad 3 of the lead frame 1. As a result, the adhesive 7 supplied to the die pad 3 by the dispenser or the like is spread on the die pad 3. Then, the adhesive 7 is cured by heating, and the semiconductor chip 4 is bonded and fixed on the die pad 3 and mounted. Since the die pad 3 is formed with an outer size that is slightly larger than the outer size of the semiconductor element 4 to be mounted and the area is secured, it is easy to check the amount of adhesive supplied, and the element mounting quality can be improved. .
[0061]
Each of the first to fourth signal leads 11 to 14 is electrically connected to each of three to four electrodes formed on the circuit formation surface of the semiconductor element 4 via a conductive bonding wire 5. . For example, a gold (Au) wire is used as the bonding wire 5. Further, as a method for connecting the bonding wires 5, for example, a bonding method using ultrasonic vibration in combination with thermocompression bonding is used. Specifically, first, one end of the bonding wire 5 is connected to the electrode of the semiconductor element 4 by thermocompression bonding with a bonding tool, and then the bonding wire 5 is connected to the tip of the inner portion of the signal leads 11 to 14. The other end side is connected by thermocompression bonding with a capillary 52 as a bonding tool. The bonding wire 5 is connected while applying ultrasonic vibration. A special vibration receiving portion 51 from below is unnecessary, and wire bonding connection is possible directly above the vertical shape portion 17, and wire bonding weight and ultrasonic vibration at the time of connection are effectively transmitted, and good wire bonding property is obtained. ing. Further, a wire loop shape having a short length and a low height is formed from each of the three to four electrodes formed on the circuit forming surface of the semiconductor chip 4 to the first to fourth signal leads. .
[0062]
Thereafter, the semiconductor element 4, the die pad 3, the inner portions of the signal leads 11 to 14 and the bonding wire 5 are sealed with a sealing body 6 made of an insulating resin. One end portions of the first to fourth signal leads 11 to 14 are partially exposed on the lower surface of the sealing body 4 to form the external connection terminals 10.
[0063]
The planar shape of the sealing body 6 is a square shape. For the purpose of reducing the stress, the sealing body 6 is formed of, for example, a biphenyl insulating resin to which a phenolic curing agent, silicon rubber, filler, and the like are added. A transfer molding method suitable for mass production, which is this type of sealing method, uses a molding die having a pot, a runner, an inflow gate, a cavity, etc., and insulates from the pot to the cavity through the runner and the inflow gate. In this method, a sealing body 6 is formed by pressure injection of resin.
[0064]
As shown in FIG. 8, the semiconductor chip 4, the bonding wire 5, the inner portions of the signal leads 11 to 14 and the like are arranged in a cavity formed by the upper mold and the lower mold of the molding die 32. The short lead frame is disposed between the upper die and the lower die, and then the short lead frame is clamped between the upper die and the lower die. Next, the resin tablet is put into the pot 33 of the molding die 32, and then the resin tablet is pressurized with the plunger of the transfer molding device, and the resin is supplied into the cavity to form the sealing body 6. The semiconductor element 4, the bonding wire 5, the inner portions of the signal leads 11 to 14 and the like are sealed with a sealing body 6. Thereafter, the short lead frame is taken out from the molding die 32.
[0065]
In the sealing resin, a filler having an average particle diameter equal to or less than half of the height L7 of the sealing resin on the connecting flat portion back surface 20 side of the signal lead electrically connected via the bonding wire 5 By containing, the sealing resin sufficiently wraps around the connecting flat portion back surface 20 side of the signal lead, and sufficient molding strength can be secured, and the height of the resin-encapsulated semiconductor device can be reduced. . In addition, the sealing resin sufficiently wraps around the space from the end of the die pad 3 to the outer shape of the sealing body 6, so that sufficient molding strength can be ensured and the dimension in the resin package Y direction can be kept small. Furthermore, the adhesion between the signal leads 11 to 14 and the sealing body 6 is increased, and the moisture resistance of the resin-encapsulated semiconductor device is improved. This is particularly effective for an extremely thin and small frame structure.
[0066]
Since the frame structure can be made extremely small from the present embodiment, the maximum capacity of the transfer molding apparatus can be utilized by using the above-described short lead frame continuously provided in 64 units. Since the conventional method shown in FIG. 16 was able to mold only a small number of semiconductors, as shown in FIG. 8, two short lead frames are simultaneously arranged in a transfer mold device to form a resin-encapsulated semiconductor device. The total number of 16 × 64 × 2 = 2048 can be formed and manufactured at low cost.
[0067]
Next, the runner located outside the sealing body 6 is removed, and then the short lead frame is subjected to solder plating. Thereafter, by cutting the signal lead portion from the short lead frame, a resin-encapsulated semiconductor device is obtained.
[0068]
A specific example of downsizing the resin-encapsulated semiconductor device of this example will be described. Using a lead frame having a thickness of 80 μm, the filler particle size contained in the encapsulating resin is a maximum of 40 μm, and its average particle size As a total of about 30 μm, sealing resin thickness 40 μm to cover the wire loop, wire loop height 90 μm, semiconductor element thickness 100 μm, adhesive thickness 10 μm, die pad thickness 70 μm, die pad sealing resin thickness 70 μm, An extremely small resin-encapsulated semiconductor device can be realized with a thickness of 0.38 mm.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following various effects can be realized.
[0070]
First, an extremely thin and small resin-encapsulated semiconductor device can be provided. That is, a lead frame having a thickness of 50 μm to 80 μm or less is used, and the vertical portion is formed by setting the length and bending height of the upset signal lead (longitudinal and transverse dimensions) within the plate thickness twice that of the lead frame. Further, by reducing the bent outer peripheral arc part, the signal lead flat dimension maintenance as the wire bond connection region part, the flat part length maintenance for forming the sealing body, and the external substrate mounting on the external connection terminal lower surface part can be achieved. This is because it is possible to eliminate the other unnecessary length by maintaining the flat length for the purpose. The package thickness is 0.38 mm. The sealing resin thickness is 40 μm for covering the wire loop, the wire loop height is 90 μm, the semiconductor element thickness is 100 μm, the adhesive thickness is 10 μm, the die pad thickness is 70 μm, and the die pad sealing resin thickness. 70 μm, the length from the side of the die pad to the outer shape of the sealing body is 200 μm, the distance between the die pad and the signal lead is 80 μm, the length of the back surface of the signal lead is 100 μm, the thickness of the vertical shape portion is 50 μm, Since the thickness is 70 μm, it is particularly effective in realizing a small resin-encapsulated semiconductor device having a thickness of 0.4 mm or less.
[0071]
Second, the present invention provides a highly reliable resin-encapsulated semiconductor device that solves the problems of (1) cracks in the bent portion, (2) decrease in bondability, and (3) resin burrs at the boundary of the encapsulating resin. Can do.
[0072]
That is, (1) the thickness of the lead frame of 50 μm to 80 μm can prevent the occurrence of cracks through a plurality of upset processes that halve the bending plastic deformation and reduce the bending plastic deformation rate. (2) Wire bonding connection is possible immediately above the vertical shape portion, and a special receiving portion from below is not required, and the wire bonding weight and ultrasonic vibration during connection are effectively transmitted in a small space, and good. Wire bondability is obtained. (3) By squeezing the bottom surface of the external connection terminal and extending its length, the gentle outer arc-shaped portion of the external connection terminal is deleted, and the rising from the bottom surface of the external connection terminal to the vertical shape portion A steep convex boundary shape is formed. Thereby, the boundary between the lower surface of the external connection terminal and the sealing resin becomes clear, and irregular resin burrs that occur in the gentle outer arc-shaped portion can be suppressed.
[0073]
Third, a resin-encapsulated semiconductor device can be provided at a low cost. In other words, the vertical and horizontal dimensions of the upset are twice the thickness of the lead frame, and the unit is formed into an extremely small unit frame, so that the number of lead frames can be increased and the number of picked up parts can be increased. In the molding process, formation can be performed collectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a unit frame as an example of a lead frame according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of a resin-encapsulated semiconductor device that is an embodiment of the present invention and an enlarged detailed cross-sectional view for explanation.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a mold for explaining a method for manufacturing an example of a resin-encapsulated semiconductor device that is an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged detailed cross-sectional view for explaining the operation in the wire bonding process of an example of the lead frame according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a bent shape of an example of a lead frame that is an embodiment of the present invention, and is an enlarged detailed cross-sectional view for explaining the length of each part;
6A is a plan view of an example of a resin-encapsulated semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 7 is a plan view of a short lead frame in which a unit frame of an example of a lead frame according to an embodiment of the present invention is 16 × 64 units.
FIG. 8 is a plan view for explaining a molding manufacturing method of an example of a resin-encapsulated semiconductor device that is an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of a conventional resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 10 is an enlarged detailed sectional view for explaining a problem of downsizing a lead frame of a conventional resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 11 is an enlarged detailed cross-sectional view for explaining a problem in a bending process of a conventional resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a problem of downsizing the bent shape of the lead frame.
FIG. 13 is an enlarged detailed cross-sectional view for explaining a problem in a wire bonding process of a conventional resin-encapsulated semiconductor device.
14A and 14B are diagrams for explaining a resin burr problem in a conventional resin-encapsulated semiconductor device, in which FIG. 14A is an enlarged detailed cross-sectional view of an occurrence location, and FIG. 14B is an enlarged detailed cross-sectional view of a related example. It is.
FIG. 15 is a plan view showing a unit frame of a lead frame as an example of a conventional resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 16 is a plan view for explaining a conventional molding manufacturing method of a resin-encapsulated semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1 ... Lead frame
2 ... Lead frame opening
3 ... Die pad
4 ... Semiconductor element
5 ... Bonding wire
6 ... Sealing body
7 ... Adhesive
10 ... External connection terminal
11: First signal lead
12: Second signal lead
13: Third signal lead
14: Fourth signal lead
15: Flat top surface for connecting signal leads
16a, 16b ... arc-shaped portion on the outer surface
17a, 17b ... vertical shape part of the bending section
18 ... Arc-shaped part on the inner surface
19: Flat top surface of external connection terminal
20: Flat back surface for connecting signal leads
21: Flat bottom surface of external connection terminal
22 ... Hanging lead for supporting the die pad
23: Unit frame of lead frame
25 ... Lead frame transport and positioning hole
30, 30 a, 30 b...
31, 31a, 31b...
32 ... Molding mold
33 ... pot

Claims (14)

半導体素子と、前記半導体素子を支持するダイパッドと、前記半導体素子と前記ダイパッドを接着する接着剤と、前記ダイパッドの辺に向かって延在する複数の信号用リードと、前記半導体素子と前記信号用リードを接続するボンディングワイヤと、封止樹脂で封止する封止体とを備え、前記ダイパッドと前記信号用リード中央部は、その周辺部からアップセットされ、前記信号用リードの他端部が封止体の下面に外部接続用端子として一部表面を露出させる樹脂封止型半導体装置において、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部からみた板厚と、前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部からみた板厚とを減じて、前記信号用リードのアップセットされた折り曲げ高さと前記アップセットされた信号用リード長さとが、その周辺部リードフレームの２倍の板厚寸法以内に収められていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。A semiconductor element; a die pad that supports the semiconductor element; an adhesive that bonds the semiconductor element and the die pad; a plurality of signal leads extending toward a side of the die pad; the semiconductor element and the signal element A bonding wire for connecting the lead; and a sealing body for sealing with a sealing resin, wherein the die pad and the signal lead central portion are upset from the peripheral portion, and the other end portion of the signal lead is In a resin-encapsulated semiconductor device in which a part of a surface is exposed as an external connection terminal on a lower surface of a sealing body, a plate thickness viewed from an upper surface portion including a bent outer peripheral arc portion of the upset signal lead, and the external subtracting a lower surface portion viewed from the thickness including the outer circumferential arc bending the connection terminal, the height and the upset of bending which is upset in the signal lead And the signal leads length, resin-encapsulated semiconductor device characterized by being contained within two times the plate thickness dimension of the perimeter lead frame. 前記アップセットされた信号用リード上面部と外部接続用端子の上面部の間と、前記アップセットされた信号用リード下面部と前記外部接続用端子下面部の間には、前記外部接続用端子面に対して垂直の形状部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。  Between the upset signal lead upper surface portion and the upper surface portion of the external connection terminal, and between the upset signal lead lower surface portion and the external connection terminal lower surface portion, the external connection terminal. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein a shape portion perpendicular to the surface is formed. 前記アップセットされた信号用リードの平坦上面部長さは、前記アップセットされた信号用リードの平坦裏面部長さより長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。  3. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein a length of a flat upper surface portion of the upset signal lead is longer than a length of a flat back surface portion of the upset signal lead. 4. . 前記外部接続用端子の平坦下面部長さは、前記外部接続用端子の平坦上面部長さより長いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。  4. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein a length of the flat lower surface portion of the external connection terminal is longer than a length of the flat upper surface portion of the external connection terminal. 5. . 前記リードフレームの厚さは５０μｍから８０μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。  5. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein the lead frame has a thickness of 50 μm to 80 μm. 前記信号用リードが向かって延在する先の前記ダイパッドの辺の長さは、前記信号用リード配置の外側幅より大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。  The length of the side of the die pad to which the signal lead extends is larger than the outer width of the signal lead arrangement. 6. The resin-encapsulated semiconductor device described. 前記信号用リードは、前記ダイパッドの第１辺に向かって延在する第１、第２の信号用リードと、前記ダイパッドの対向する第２辺に向かって延在する第３、第４の信号用リードとを有し、前記ダイパッドは、前記信号用リードのいずれか一本と吊りリードを兼ね一体化して支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうち何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置。  The signal leads include first and second signal leads extending toward the first side of the die pad, and third and fourth signals extending toward the second side facing the die pad. 7. The device according to claim 1, wherein the die pad is supported by being integrated with any one of the signal leads and a suspension lead. 8. The resin-encapsulated semiconductor device described in 1. 前記アップセットされた信号用リード下面側の高さの半分以下の平均粒径を有するフィラーを含有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち何れか一項に記載の樹脂封止型半導体装置。  The resin sealing according to any one of claims 1 to 7, further comprising a filler having an average particle size that is not more than half of the height of the lower surface side of the upset signal lead. Type semiconductor device. 半導体素子を搭載しようとする領域に設けられたリードフレーム開口部と、前記リードフレーム開口部内に配置された前記半導体素子を支持するためのダイパッドと、前記リードフレーム開口部の対向する２辺から前記ダイパッドの辺へ向かって延在する複数の信号用リードを有し、前記信号用リードの中央部はその周辺部からアップセットされたリードフレームにおいて、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部からみた板厚と、前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部からみた板厚とを減じて、前記信号用リードのアップセットされた折り曲げ高さと、前記アップセットされた信号用リード長さとが、その周辺部リードフレームの２倍の板厚寸法以内に収められていることを特徴とするリードフレーム。A lead frame opening provided in a region on which the semiconductor element is to be mounted; a die pad for supporting the semiconductor element disposed in the lead frame opening; and two opposite sides of the lead frame opening. A plurality of signal leads extending toward the sides of the die pad, wherein the central portion of the signal leads is a lead frame that is upset from the peripheral portion thereof, and the outer circumferential arc of the upset signal leads is bent; and the plate thickness viewed from the upper surface portion containing section, said subtracting a lower surface portion viewed from the thickness including the outer circumferential arc bending of the external connection terminals, the height bent which is upset in the signal lead, the upset The measured signal lead length is accommodated within a plate thickness dimension twice that of the peripheral lead frame. De frame. 前記リードフレームは、請求項２乃至請求項７のうち何れか一項に記載しているリードフレームの構成を特徴とするリードフレーム。  The lead frame is characterized by the structure of the lead frame according to any one of claims 2 to 7. ワイヤボンディング接続される信号用リード部と外部接続用端子部との間を折り曲げる工程と、前記信号用リード部と前記外部接続用端子部との間に垂直形状部を形成する工程と、前記信号用リードの上面部からみた板厚と前記外部接続用端子の下面部からみた板厚とを減じる工程とからなるアップセット工程を含むリードフレームを用意する工程と、前記リードフレーム上に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子と前記信号用リードとを互いにワイヤボンドで電気的に接続する工程と、封止樹脂を用いて前記半導体素子と前記ダイパッドと前記接着剤と前記ボンディングワイヤと前記信号用リードとを封止する工程と、前記リードフレーム本体から樹脂封止型半導体装置を分離する工程とを備えたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。A step of bending between the signal lead portion to be wire-bonded and the external connection terminal portion, a step of forming a vertical shape portion between the signal lead portion and the external connection terminal portion, and the signal Preparing a lead frame including an upset process comprising a step of reducing a plate thickness viewed from the upper surface portion of the lead for use and a plate thickness viewed from the lower surface portion of the external connection terminal; and a semiconductor element on the lead frame. A step of mounting, a step of electrically connecting the semiconductor element and the signal lead to each other by wire bonding, a step of using a sealing resin, the semiconductor element, the die pad, the adhesive, the bonding wire, and the signal. A resin-encapsulated semiconductor device comprising: a step of encapsulating a lead for a semiconductor device; and a step of separating a resin-encapsulated semiconductor device from the lead frame body Manufacturing method of the device. 前記リードフレームを用意する工程は、請求項９又は請求項１０に記載のリードフレームを用意することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。  The method for preparing the lead frame comprises preparing the lead frame according to claim 9 or 10. 半導体素子と、前記半導体素子を支持するダイパッドと、前記半導体素子と前記ダイパッドを接着する接着剤と、前記ダイパッドの辺に向かって延在する複数の信号用リードと、前記半導体素子と前記信号用リードを接続するボンディングワイヤと、封止樹脂で封止する封止体とを備え、前記ダイパッドと前記信号用リード中央部は、その周辺部からアップセットされ、前記信号用リードの他端部が封止体の下面に外部接続用端子として一部表面を露出させる樹脂封止型半導体装置において、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部からみた板厚および前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部からみた板厚とが前記ダイパッドの板厚よりも薄いことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。A semiconductor element; a die pad that supports the semiconductor element; an adhesive that bonds the semiconductor element and the die pad; a plurality of signal leads extending toward a side of the die pad; the semiconductor element and the signal element A bonding wire for connecting the lead; and a sealing body for sealing with a sealing resin, wherein the die pad and the signal lead central portion are upset from the peripheral portion, and the other end portion of the signal lead is In the resin-encapsulated semiconductor device in which a part of the surface is exposed as an external connection terminal on the lower surface of the sealing body, the plate thickness viewed from the upper surface including the bent outer peripheral arc portion of the upset signal lead and the external connection A resin-encapsulated semiconductor device, characterized in that a thickness of a terminal viewed from a lower surface including a bent outer circumferential arc is thinner than a thickness of the die pad. 半導体素子を搭載しようとする領域に設けられたリードフレーム開口部と、前記リードフレーム開口部内に配置された前記半導体素子を支持するためのダイパッドと、前記リードフレーム開口部の対向する２辺から前記ダイパッドの辺へ向かって延在する複数の信号用リードを有し、前記信号用リードの中央部はその周辺部からアップセットされたリードフレームにおいて、前記アップセットされた信号用リードの折り曲げ外周円弧部を含む上面部からみた板厚および前記外部接続用端子の折り曲げ外周円弧部を含む下面部からみた板厚とが前記ダイパッドの板厚よりも薄いことを特徴とするリードフレーム。A lead frame opening provided in a region on which the semiconductor element is to be mounted; a die pad for supporting the semiconductor element disposed in the lead frame opening; and two opposite sides of the lead frame opening. A plurality of signal leads extending toward the sides of the die pad, wherein the central portion of the signal leads is a lead frame that is upset from the peripheral portion thereof, and the outer circumferential arc of the upset signal leads is bent; A lead frame characterized in that a plate thickness viewed from an upper surface portion including a portion and a plate thickness viewed from a lower surface portion including a bent outer peripheral arc portion of the external connection terminal are thinner than a plate thickness of the die pad.
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