【解決手段】リードフレームは、ダイパッドと、ダイパッドの周囲に並んで設けられる複数のリードと、を備える。リードは、隣り合うリードに対して平面視で傾いて配置される第1部位と、隣り合うリードに対して平面視で略平行に配置される傾斜部を有する第2部位とを有する。また、第2部位は、第1部位に対して側面視で傾斜する傾斜部を有し、リードには、傾斜部に隣接して薄肉部が形成されている。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するリードフレームおよび半導体装置について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0010】
<リードフレームの概要>
最初に、
図1および
図2を参照しながら、実施形態に係るリードフレーム1の概要について説明する。
図1は、実施形態に係るリードフレーム1の模式図および拡大図であり、
図2は、
図1に示すA−A線の矢視断面図である。
図1に示すリードフレーム1は、QFPタイプの半導体装置の製造に用いられるリードフレームである。
【0011】
なお、実施形態ではQFPタイプの半導体装置の製造に用いられるリードフレームについて示すが、その他のタイプ、たとえばSOP(Small Outline Package)やSON(Small Outline Non-leaded package)、QFN(Quad Flat Non-leaded package)などの半導体装置の製造に用いられるリードフレームに適用するようにしてもよい。
【0012】
実施形態に係るリードフレーム1は、銅や銅合金、鉄ニッケル合金などで構成される金属板2(
図3参照)に金型装置100(
図3参照)でスタンピング加工が施されて、所定のパターンが形成されるとともに所定の形状に曲げ加工される。
【0013】
リードフレーム1は、たとえば平面視で帯形状を有し、長手方向に沿って複数の単位リードフレーム10が並んで形成されている。かかる単位リードフレーム10は、リードフレーム1を用いて製造される半導体装置3(
図5参照)の一つ一つに対応する部位である。
【0014】
図1の(a)に示すように、単位リードフレーム10は、ダイパッド11と、複数のリード12とを有する。なお、
図1の(a)には図示していないが、リードフレーム1における長辺側の側面にパイロット孔が並んで設けられていてもよい。
【0015】
ダイパッド11は、単位リードフレーム10の中央部分に設けられる。かかるダイパッド11のおもて面側には、半導体素子4(
図5参照)が搭載可能である。ダイパッド11は、ダイパッド支持部11aによって単位リードフレーム10の外縁部との間が連結され、単位リードフレーム10に支持される。かかるダイパッド支持部11aは、たとえば、ダイパッド11の四隅にそれぞれ設けられる。
【0016】
複数のリード12は、ダイパッド11の周囲に並んで配置されており、それぞれの先端部が単位リードフレーム10の外縁部からダイパッド11に向かって伸びている。かかるリード12は、ダイパッド11に配置される半導体素子4の電極とボンディングワイヤ5(
図5参照)などで電気的に接続されることにより、半導体装置3の外部端子として機能する。
【0017】
リード12は、隣り合うリード12に対して平面視で傾いて配置される第1部位12aと、隣り合うリード12に対して平面視で略平行に配置される第2部位12bとを有する。すなわち、リード12は、一部を除き平面視でくの字状に折れ曲がって形成される。また、単位リードフレーム10において、第1部位12aはダイパッド11の近傍に設けられ、第2部位12bはかかる第1部位12aの外側に設けられる。
【0018】
図1の(b)および
図2に示すように、リード12の第2部位12bは、内側に設けられる第1傾斜部13と、外側に設けられる第2傾斜部14とを有する。第1傾斜部13は、傾斜部の一例である。
【0019】
なお、以降の記載において、「内側」とは一つの単位リードフレーム10において中心部(すなわち、ダイパッド11)に近い側のことであり、「外側」とは一つの単位リードフレーム10において外縁部に近い側のことである。
【0020】
ここで、実施形態では、第1傾斜部13に隣接して薄肉部15、16が形成されており、第2傾斜部14に隣接して薄肉部17、18が形成されている。かかる薄肉部15〜18は、いずれもリード12におけるその他の部位(たとえば、第1部位12a)より薄い。たとえば、薄肉部15〜18は、リード12におけるその他の部位より5〜10(μm)程度薄いとよい。
【0021】
薄肉部15は第1傾斜部13に対して内側に形成され、薄肉部16は第1傾斜部13に対して外側に形成される。また、薄肉部17は第2傾斜部14に対して外側に形成され、薄肉部18は第2傾斜部14に対して内側に形成される。
【0022】
実施形態において、薄肉部15〜18は、いずれも金属板2のおもて面側を潰し加工して凹部15a〜18aを形成し、金属板2を塑性加工することにより形成される。これにより、曲げ加工で形成された第1傾斜部13および第2傾斜部14の周辺を、塑性加工で生じる加工硬化により強度を向上させることができる。
【0023】
したがって、実施形態によれば、第1傾斜部13および第2傾斜部14が形成されるように曲げ加工したリード12を所定の形状で保持させることができる。
【0024】
実施形態では、
図2などに示すように、薄肉部15、16を第1傾斜部13の周辺に限って形成し、薄肉部17、18を第2傾斜部14の周辺に限って形成するとよい。このように、塑性加工される部位をリード12の一部に限定することにより、組成加工されて押し出される金属の量を減らすことができることから、かかる金属によってリード12が変形することを抑制することができる。
【0025】
<金型装置の概要>
つづいて、
図3を参照しながら、実施形態に係る金型装置100の概要について説明する。
図3は、実施形態に係る金型装置100を示す断面図である。
【0026】
金型装置100は、上型101と、ダイ102と、ストリッパー103と、バネ104と、パンチ105とを備える。金型装置100でスタンピング加工が施される金属板2は、ダイ102とストリッパー103との間でまずクランプされる。
【0027】
この際、ストリッパー103の上方に配置されるバネ104でストリッパー103が下方に付勢されることにより、ダイ102とストリッパー103との間で金属板2が挟み込まれるように保持される。
【0028】
次に、金型装置100は、ダイ102およびストリッパー103で保持される金属板2に対して、パンチ105を下方に移動させることにより、金属板2の打抜き加工や曲げ加工を行う。
【0029】
図3では、金属板2がパンチ105で打抜き加工された例について示しているが、金属板2が打ち抜かれない程度にパンチ105を下方に移動させることにより、金型装置100は金属板2の曲げ加工を行うことができる。
【0030】
また、
図3には図示していないが、金型装置100は金属板2を所定の方向に順送りすることができることから、金型装置100内に複数のパンチ105を設けることにより、さまざまな打抜き加工や曲げ加工を連続的に行うことができる。
【0031】
<製造方法の詳細>
つづいて、
図4を参照しながら、実施形態に係るリードフレーム1の製造方法の詳細について説明する。
図4は、実施形態に係るリードフレーム1の製造方法を説明するための模式図であり、
図2に示した断面図と対応するように各処理を断面視した図面である。
【0032】
最初に、金型装置100は、所定のパンチ105を用いることにより、金属板2を上面視で
図1の(a)に示したようなパターンに打抜き加工する。これにより、上述の単位リードフレーム10内にダイパッド11およびリード12が形成される。そして、リード12には、上述の第1部位12aおよび第2部位12bが形成される。
【0033】
また、かかる打抜き加工後の状態では、
図4の(a)に示すように、金属板2においてリード12に対応する部位は断面視で略平坦である。
【0034】
次に、
図4の(b)に示すように、金型装置100は、金属板2の下方にダイ102を配置するとともに、上方からストリッパー103で金属板2を押圧し、金属板2を保持する。
【0035】
ここで、ストリッパー103における所定の位置には凸部103a、103bが形成されていることから、かかる凸部103a、103bによりリード12の第2部位12bの一部が潰し加工され、薄肉部15、17が形成される。
【0036】
また、ダイ102において、ストリッパー103の凸部103aと凸部103bとの間には、凹部102aが形成される。かかる凹部102aは、つづいて曲げ加工されるリード12の形状に対応する形状を有する。
【0037】
次に、
図4の(c)に示すように、凹部102aおよび金属板2の上方からパンチ105で金属板2を押圧し、リード12の第2部位12bの一部を曲げ加工する。これにより、第2部位12bには第1傾斜部13および第2傾斜部14が形成される。
【0038】
ここで、パンチ105の先端部に設けられ、凹部102aに対応する形状を有する凸部105aには、所定の位置に凸部105b、105cが形成されている。したがって、かかる曲げ加工の際に、凸部105a、105bによりリード12の第2部位12bの一部が潰し加工され、薄肉部16、18が形成される。
【0039】
ここまで説明した実施形態では、ストリッパー103に凸部103a、103bが形成されていることから、
図4の(b)に示した金属板2の保持工程の際に、かかる凸部103a、103bと金属板2とが噛み合うように金属板2が保持される。
【0040】
これにより、
図4の(c)に示した曲げ加工において、金属板2が金型装置100内で位置ズレすることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、リード12を所定の形状に安定して曲げ加工することができる。
【0041】
また、実施形態では、
図4の(c)などに示したように、ストリッパー103で形成される上側の薄肉部15、17が、パンチ105で形成される下側の薄肉部16、18より面積が大きいとよい。
【0042】
これにより、すべての薄肉部15〜18に求められる加工硬化の機能に加え、さらにストリッパー103で形成される薄肉部15、17に対して曲げ加工の際の位置ズレを抑制する機能が求められた場合でも、かかる位置ズレを抑制する機能を十分に付与することができる。
【0043】
このように、実施形態では、パンチ105で形成される薄肉部16、18は1つの機能だけを有するのに対し、ストリッパー103で形成される上側の薄肉部15、17は2つの機能を有することから、リード12に対して上側の薄肉部15、17だけが形成されていてもよい。
【0044】
一方で、第1傾斜部13の両側に一対の薄肉部15、16を形成し、第2傾斜部14の両側に一対の薄肉部17、18を形成することにより、第1傾斜部13周辺および第2傾斜部14周辺の強度をさらに向上させることができる。
【0045】
また、実施形態では、
図1の(b)に示したように、第1傾斜部13に対して内側に形成される薄肉部15の長さは、かかる薄肉部15の幅より長いとよい。これにより、薄肉部15の面積を容易に大きくすることができる。
【0046】
同様に、第2傾斜部14に対して外側に形成される薄肉部17の長さは、かかる薄肉部17の幅より長いとよい。これにより、薄肉部17の面積を薄肉部18の面積より容易に大きくすることができる。たとえば、薄肉部15、17の長さは0.5(mm)以上あるとよい。
【0047】
また、実施形態では、
図1の(b)に示したように、第1傾斜部13に対して内側に形成される薄肉部15が、リード12の第2部位12bに限って形成されているとよい。すなわち、実施形態において、薄肉部15は平面視で矩形状であるとよい。
【0048】
ここで仮に、第1傾斜部13に対して内側に形成される薄肉部15が、リード12の第2部位12bに限られず第1部位12aにも形成されている場合、ストリッパー103の凸部103aで潰し加工される範囲は、リード12がくの字状に屈曲する部分に及んでしまう。
【0049】
すなわちこの場合、凸部103aで潰し加工される範囲が平面視で非対称の形状となってしまうことから、潰し加工で押し出された金属が予期せぬ場所に移動する場合がある。そして、かかる予期せぬ場所に移動した金属に起因して、リード12が予期せぬ方向に変形する恐れがある。
【0050】
しかしながら、実施形態では、薄肉部15、すなわち凸部103aで潰し加工される範囲が平面視で矩形状であることから、上述の予期せぬ方向への変形を抑制することができる。
【0051】
つづいて、ここまで説明したリードフレーム1を用いて構成される半導体装置3の構成について、
図5を参照しながら説明する。
図5に示す半導体装置3は、QFPタイプの半導体装置である。
【0052】
半導体装置3は、リードフレーム1と、半導体素子4と、ボンディングワイヤ5と、封止樹脂6とを備える。半導体素子4は、ダイパッド11のおもて面に、はんだなどの接合材を用いて接合される。かかる半導体素子4のおもて面には図示しない電極が設けられ、かかる電極にボンディングワイヤ5の一端が接合される。
【0053】
また、ボンディングワイヤ5の他端は、リード12の第1部位12aに形成された図示しないめっき膜に接合される。これにより、半導体素子4の電極と、かかる電極に対応するリード12との間が電気的に接続される。
【0054】
ボンディングワイヤ5は、たとえば、CuやCu合金、Au、Au合金などで構成される。したがって、リード12の第1部位12aにめっき膜を形成することにより、リード12とボンディングワイヤ5との間の密着性を向上させることができる。
【0055】
封止樹脂6は、たとえば、エポキシ樹脂などで構成され、モールド工程などにより所定の形状に成型される。封止樹脂6は、半導体素子4やボンディングワイヤ5、ダイパッド11などを封止する。また、半導体装置3では、封止樹脂6からリード12の第1傾斜部13の外側の部位が突出する。
【0056】
かかる半導体装置3において、複数のリード12は、半導体装置3の製造工程において、第2部位12bの第1傾斜部13と第2傾斜部14(
図1参照)との間で切断されて個片化され、互いが短絡しないように処理されている。すなわち、実施形態の半導体装置3を製造する場合、第1傾斜部13は必要である一方で、第2傾斜部14は必ずしも必要でない。
【0057】
したがって、実施形態では、第2部位12bに第1傾斜部13のみを形成してリード12を構成してもよい。一方で、第2部位12bに第2傾斜部14をさらに設けることにより、リードフレーム1を全体的に略面一にすることができる。
【0058】
<変形例>
つづいて、実施形態の各種変形例について、
図6〜
図8を参照しながら説明する。なお、以降の説明においては、上述の実施形態と共通の構成については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【0059】
図6は、実施形態の変形例1に係るリード12の形状を示す拡大断面図であり、リード12の第1傾斜部13の周囲を拡大した図面である。
図6に示すように、変形例1では、第1傾斜部13の周辺に形成される薄肉部15および薄肉部16に加え、第1傾斜部13自体も潰し加工されて厚さが薄くなっている。
【0060】
これにより、第1傾斜部13自体の強度を加工硬化で向上させることができる。したがって、変形例1によれば、曲げ加工したリード12を所定の形状でさらに安定して保持させることができる。なお、
図6には図示していないが、第1傾斜部13と同様に、第2傾斜部14も潰し加工で厚さを薄くしてもよい。
【0061】
図7は、実施形態の変形例1に係るリード12の形状を示す拡大断面図である。
図7に示すように、変形例2では、薄肉部15がそれぞれ異なる厚さを有する薄肉部15bおよび薄肉部15cで構成される。たとえば、変形例2では、薄肉部15において、内側に形成される薄肉部15bの厚さより、外側に形成される薄肉部15cの厚さが薄くなっている。
【0062】
これにより、薄肉部15をさらに加工硬化することができる。したがって、変形例2によれば、薄肉部15の強度をさらに向上させることができることから、リード12をさらに安定して加工することができる。
【0063】
なお、変形例2に係るリードフレーム1は、
図8に示すように、薄肉部15bをストリッパー103の凸部103aで形成し、薄肉部15cをパンチ105に別途設けられる凸部105dで形成することにより製造することができる。
【0064】
<製造方法の処理手順>
つづいて、
図9を参照しながら、実施形態に係るリードフレーム1の製造方法の処理手順について説明する。
図9は、実施形態に係るリードフレーム1の製造方法の処理手順を示すフローチャートである。
【0065】
最初に、金型装置100は、ダイパッド11および複数のリード12を形成するように、所定のパンチ105で金属板2を打ち抜く(ステップS101)。次に、金型装置100は、金属板2をストリッパー103で押圧して凸部103aで潰し加工し、第2部位12bに内側の薄肉部15を形成する(ステップS102)。
【0066】
なお、かかるステップS102の際に、金型装置100は、金属板2をストリッパー103で押圧して凸部103bで潰し加工し、第2部位12bに別の薄肉部17を形成してもよい。
【0067】
次に、金型装置100は、金属板2をパンチ105で押圧して曲げ加工し、かかるパンチ105の凸部105bで金属板2を潰し加工することにより、外側の薄肉部16を形成する(ステップS103)。そして、一連の処理手順を終了する。
【0068】
なお、かかるステップS103の際に、金型装置100は、パンチ105の凸部105cで金属板2を潰し加工することにより、別の薄肉部18を形成してもよい。
【0069】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上述の実施形態では、すべてのリード12に曲げ加工が施されている場合について示したが、一部のリード12に上述の曲げ加工が施されていてもよい。
【0070】
また、上述の実施形態では、リード12が下方に突出するように曲げ加工された例について示したが、リード12が曲げ加工される方向は下方に限られず、上方や側方に向かって曲げ加工されていてもよい。
【0071】
また、上述の実施形態では、薄肉部15を形成するための潰し加工を第2部位12bの曲げ方向と同じ方向から(図では上側から)行った例について示したが、リード12の潰し加工は曲げ方向とは逆方向から(図では下側から)行ってもよい。
【0072】
以上のように、実施形態に係るリードフレーム1は、ダイパッド11と、ダイパッド11の周囲に並んで設けられる複数のリード12と、を備える。リード12は、隣り合うリード12に対して平面視で傾いて配置される第1部位12aと、隣り合うリード12に対して平面視で略平行に配置される第2部位12bとを有する。また、第2部位12bは、第1部位12aに対して側面視で傾斜する傾斜部(第1傾斜部13)を有し、リード12には、傾斜部(第1傾斜部13)に隣接して薄肉部15(16)が形成されている。これにより、曲げ加工したリード12を所定の形状で保持させることができる。
【0073】
また、実施形態に係るリードフレーム1において、薄肉部15は、リード12における傾斜部(第1傾斜部13)に対して内側に形成されている。これにより、金属板2を曲げ加工する際に、金属板2の位置ズレを抑制することができる。
【0074】
また、実施形態に係るリードフレーム1において、内側の薄肉部15は、平面視で矩形状である。これにより、薄肉部15を形成するために潰し加工された部位を起点にして、リード12が予期せぬ方向に変形することを抑制することができる。
【0075】
また、実施形態に係るリードフレーム1において、内側の薄肉部15の長さは、薄肉部15の幅より長い。これにより、薄肉部15の面積を容易に大きくすることができる。
【0076】
また、実施形態に係るリードフレーム1において、薄肉部15、16は、リード12における傾斜部(第1傾斜部13)に対して内側および外側に一対形成されている。これにより、第1傾斜部13周辺の強度をさらに向上させることができる。
【0077】
また、実施形態に係るリードフレーム1において、一対の薄肉部15、16のうち、内側の薄肉部15は外側の薄肉部16より面積が大きい。これにより、薄肉部15に対して曲げ加工の際の位置ズレを抑制する機能が求められた場合でも、かかる位置ズレを抑制する機能を十分に付与することができる。
【0078】
また、実施形態に係る半導体装置3は、上述のリードフレーム1と、ダイパッド11に接合される半導体素子4と、ダイパッド11および半導体素子4を封止する封止樹脂6と、を備える。これにより、曲げ加工したリード12が所定の形状で保持された半導体装置3を提供することができる。
【0079】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。