JP3965813B2 - ターミナルランドフレームの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来のビーム状のリードを備えたリードフレームに代えて、外部端子となるランド体を備えたフレームであるターミナルランドフレームおよびその製造方法に関するもので、それを用いて半導体素子を搭載し、外囲を樹脂で封止した樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。また小型で薄型でありながら、多ピン化が進み、高密度の小型、薄型の樹脂封止型半導体装置が要望されている。
【０００３】
以下、従来の樹脂封止型半導体装置に使用するリードフレームについて説明する。
【０００４】
図１８は、従来のリードフレームの構成を示す平面図である。図１８に示すように、従来のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１内に、半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部２と、ダイパッド部２を支持する吊りリード部３と、半導体素子を載置した場合、その載置した半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的に接続するビーム状のインナーリード部４と、そのインナーリード部４と連続して設けられ、外部端子との接続のためのアウターリード部５と、アウターリード部５どうしを連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとなるタイバー部６とより構成されていた。
【０００５】
なお、リードフレームは、図１８に示した構成よりなるパターンが１つではなく、複数個、左右、上下に連続して配列されたものである。
【０００６】
次に従来の樹脂封止型半導体装置について説明する。図１９は、図１８に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【０００７】
図１９に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７が搭載され、その半導体素子７とインナーリード部４とが金属細線８により電気的に接続されている。そしてダイパッド部２上の半導体素子７、インナーリード部４の外囲は封止樹脂９により封止されている。封止樹脂９の側面からはアウターリード部５が突出して設けられ、先端部はベンディングされている。
【０００８】
従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、図２０に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７を接着剤により接合した後（ダイボンド工程）、半導体素子７とインナーリード部４の先端部とを金属細線８により接続する（ワイヤーボンド工程）。その後、半導体素子７の外囲を封止するが、封止領域はリードフレームのタイバー部６で包囲された領域内を封止樹脂９により封止し、アウターリード部５を外部に突出させて封止する（樹脂封止工程）。そしてタイバー部６で封止樹脂９の境界部をカッティングし、各アウターリード部５を分離し、フレーム枠１を除去するとともに、アウターリード部５の先端部をベンディングすることにより（タイバーカット・ベンド工程）、図１９に示した構造の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。ここで図２０において、破線で示した領域が封止樹脂９で封止する領域である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のリードフレームでは、半導体素子が高集積化し、多ピンとなった場合、インナーリード部（アウターリード部）の幅の形成には限界があり、多ピン化に対応しようとする場合は、インナーリード部（アウターリード部）の数が多くなるため、リードフレーム自体が大きくなり、結果として樹脂封止型半導体装置も大きくなり、要望される小型、薄型の樹脂封止型半導体装置は実現できないという課題があった。また、半導体素子の多ピン化対応としてリードフレームのサイズを変更せず、インナーリード部を増加させる場合は、１本当たりのインナーリード部の幅を細くしなければならず、リードフレーム形成のエッチング等の加工で課題が多くなってしまう。
【００１０】
また最近は面実装タイプの半導体装置として、底面に外部電極を設けたキャリア（配線基板）上に半導体素子を搭載し、電気的接続を行った後、そのキャリアの上面を樹脂封止した半導体装置であるボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）タイプやランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）タイプの半導体装置がある。このタイプの半導体装置はその底面側でマザー基板と実装する半導体装置であり、今後、このような面実装タイプの半導体装置が主流になりつつある。したがって、このような動向に対応するには、従来のリードフレーム、そのリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置では、対応できないという大きな課題が顕在化してきている。
【００１１】
従来の樹脂封止型半導体装置では、封止樹脂の側面にアウターリード部よりなる外部リードが設けられており、その外部リードと基板電極とを接合して実装するものであるため、ＢＧＡタイプ，ＬＧＡタイプの半導体装置に比べて、基板実装の信頼性は低いものとなってしまう。また、ＢＧＡタイプ，ＬＧＡタイプの半導体装置は、配線基板を用いているため、コスト的に高価となるという課題がある。
【００１２】
本発明は前記した従来の課題および今後の半導体装置の動向に対応できるフレームタイプのパッケージ材を用いた樹脂封止型半導体装置を提供するものであり、底面側で基板実装できる半導体装置をフレーム体を用いて構成することを目的とするものである。そして従来のリードフレームに着目した発想から転換し、ビーム状の「リード」に代え、外部電極となる「ランド」をフレーム状で形成する点に主眼をおいたターミナルランドフレームとその製造方法、それを用いた各種信頼性の高い樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供するものである。さらに本発明は、従来のようにリードカット工程やリードベンド工程をなくし、容易に樹脂封止型半導体装置を得ることができ、樹脂封止型半導体装置を低コストで製造できる画期的な工法を提供できるものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のターミナルランドフレームの製造方法は、フレーム枠を構成する金属板に対して、上面と下面にそれぞれエッチングレジスト膜を形成する第１の工程と、前記金属板内に溝部を形成したい部分に対向する前記エッチングレジスト膜に対して、開口部を形成する第２の工程と、前記金属板をエッチングして、前記開口部から露出した金属板部分を加工して溝部を形成する第３の工程と、前記金属板の前記溝部を形成した所定の位置を金型で押圧し、半切断状態を形成して突出させ、ランド構成体を形成する第４の工程とよりなるターミナルランドフレームの製造方法である。
【００２７】
また、ターミナルランドフレームの製造方法においては、エッチング加工によりランド構成体、またはランド構成体およびダイパッド部に、上面には溝部あるいは下面には、突出部を加工し、前記加工した所定のランド構成体、またはランド構成体およびダイパッド部に金型により金属板の一部を打ち抜き加工する際、完全に打ち抜かず、途中でパンチ部材の押圧を停止させることで、半切断状態を形成し、金属板の押圧された部分を切り離すことなく、金属板の本体に接続させて残存させることができる。
【００２８】
また、金属板のランド構成体を形成する部分に接触するパンチ部材の接触面積はダイ部に設けた開口部の開口面積よりも小さく、金型により金属板の一部を押圧して金属板から突出したランド構成体、またはランド構成体およびダイパッド部を形成する工程においては、金属板から突出したランド構成体の上面部分の面積が、金属板側に接続したランド構成体の底面部分の面積よりも大きく、ランド構成体の突出した側の上面のエッジ部は抜きダレによる曲面を有しているランド構成体を形成するものである。
【００２９】
この構造により、形成されたランド構成体は、それが突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちランド構成体の上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のターミナルランドフレームおよびその製造方法ならびに樹脂封止型半導体装置およびその製造方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
まず本実施形態の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法で用いるターミナルランドフレームについて図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は本実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図である。図２は本実施形態のターミナルランドフレームを示す断面図であり、図１において、Ａ−Ａ１箇所の断面図を示している。図３は図１に示したターミナルランドフレームのランド構成体を示す図であり、図３（ａ）はランド構成体を示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のａ−ａ１箇所のランド構成体の断面図であり、図３（ｃ）はランド構成体を示す底面図である。
【００３６】
図１〜図３に示すように本実施形態のターミナルランドフレームは、銅材または４２−アロイ等の通常のリードフレームに用いられている金属板よりなるフレーム本体１０と、そのフレーム本体１０の領域内に格子状に配設されて、薄厚部１１によりフレーム本体１０と接続し、かつフレーム本体１０よりも突出して形成された複数のランド構成体１２とよりなるものである。すなわち、フレーム本体１０、ランド構成体１２および薄厚部１１は同一の金属板より一体で形成されているものである。そして本実施形態では、ランド構成体１２の上面には溝部１３が形成され、さらに突出部１４がエッチングあるいはプレス加工により形成されているものである。
【００３７】
そしてランド構成体１２は、フレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離される構成を有するものである。なお、ランド構成体１２の格子状の配列は、千鳥格子状、碁盤の目格子状、またはランダムに面配置してもよいが、搭載する半導体素子との金属細線による接続に好適な配置を採用する。
【００３８】
本実施形態のターミナルランドフレームは、ランド構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加することにより、薄厚部１１の破線部分で破断されることになり、フレーム本体１０からランド構成体１２が分離するものである。ここで、薄厚部１１はフレーム本体１０自体に対して、打ち抜き加工の半切断手段により形成される「繋ぎ部分」であり、フレーム本体１０のランド構成体を形成したい部分をパンチ部材を用いて打ち抜き加工し、完全に打ち抜かずに、途中、好ましくは半分程度の打ち抜きで止め、途中まで打ち抜かれた部分がフレーム本体１０から突出し、その突出した部分がランド構成体１２を構成するとともに、フレーム本体１０と切断されずに接続している繋ぎ部分が薄厚部１１を構成するものである。したがって、薄厚部１１は極薄であり、ランド構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加する程度で、薄厚部１１が破断する厚みを有するものである。
【００３９】
また、フレーム本体１０よりも突出して形成されたランド構成体１２の、その突出量はフレーム本体１０自体の厚みの過半数以上の突出量を有しており、ランド構成体１２がフレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離される構成を実現できるよう構成されている。例えば本実施形態では、ターミナルランドフレーム自体の厚み、すなわちフレーム本体１０の厚みを２００［μｍ］とし、ランド構成体１２の突出量を１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（フレーム本体１０の厚みの７０［％］〜９０［％］）としている。なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、ランド構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上のフレーム本体厚みの７０［％］〜９０［％］の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。
【００４０】
また本実施形態のターミナルランドフレームは、その表面がメッキ処理されたものであり、必要に応じて例えば、ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ）および金（Ａｕ）などの金属が積層されて適宜メッキされているものである。メッキ処理については、溝部１３あるいは突出部１４のエッチング加工後あるいは、ランド構成体１２を成形した後に行ってもよい。
【００４１】
また本実施形態のターミナルランドフレームにおいては、ランド構成体１２の突出した上面部分は、コイニングと称されるプレス成形により、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するものである。このコイニングによる形状と上部の溝部１３の働きにより、ターミナルランドフレームに対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構成体への食いつきを良好にし、封止樹脂との密着性を向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。
【００４２】
また本実施形態のターミナルランドフレームでは、あえて半導体素子が搭載される部材であるダイパッド部を設けていないが、フレーム本体１０の領域内に設けたランド構成体１２の群の内、一部のランド構成体を半導体素子の搭載部として使用し、半導体素子の支持用のランド構成体とすることができる。
【００４３】
なお、ランド構成体１２の数は、搭載する半導体素子のピン数などにより、その数を適宜設定できるものである。そして図１に示すように、ランド構成体１２はフレーム本体１０の領域に形成するが、左右・上下に連続して形成できるものである。またランド構成体１２の形状は角形としているが、円形や長方形でもよく、また大きさは、ターミナルランドフレーム内ですべて同一としてもよいし、樹脂封止型半導体装置を構成し、ランド電極とした場合、基板実装の際の応力緩和のために、周辺部に位置するランド構成体１２を大きくするようにしてもよい。本実施形態では、ランド構成体１２の上面の大きさは、半導体素子を搭載し、電気的接続手段として、金線等の金属細線により接続する際、ボンディング可能な大きさであればよく実装接続信頼性に適した１００［μｍ］φ以上の大きさとしている。
【００４４】
また、本実施形態で示したターミナルランドフレームは、従来のようなインナーリード部、アウターリード部、ダイパッド部などを有さず、ランド電極としてランド構成体１２を有し、そのランド構成体１２を半導体素子が搭載される面内に格子状、千鳥状に配列することにより、このターミナルランドフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を構成した場合、底面にランド電極を備えた樹脂封止型半導体装置を実現することができる。また従来のように電極となる構成が、ビーム状のリード構成ではなく、ランド構成体１２であるため、それらを面状に配置することができ、ランド構成体１２の配置の自由度が向上し、多ピン化に対応することができる。勿論、搭載する半導体素子のピン数により、ランド構成体１２の配置は設定するものであり、従来のような一連の配置でもよい。
【００４５】
さらに本実施形態のターミナルランドフレームは、半導体素子を搭載する以外、コンデンサ等の電子部品全般を搭載することができるものであり、利用分野は半導体分野に限定するものではない。
【００４６】
次に本実施形態のターミナルランドフレームの製造方法について説明する。
【００４７】
図４はターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図であり、エッチング工程を示す図である。図５はターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図であり、プレス工程を示す図である。なお、図４、図５はランド構成体部分の断面を示した工程ごとの断面図である。
【００４８】
まず図４（ａ）に示すように、第１の工程として、フレームを構成する銅材等よりなる金属板１５に対して、上面と下面にそれぞれエッチングレジスト膜１６，１７を形成する。
【００４９】
次に図４（ｂ）に示すように、金属板１５の上面に形成したエッチングレジスト膜１６に対して、少なくとも突出部を形成したい部分以外のエッチングレジスト膜を除去して開口部１８を形成する。これはいわゆるエッチングしない領域のマスクを形成するものである。また、金属板１５の下面に形成したエッチングレジスト膜１７に対して、少なくとも溝部を形成したい部分のエッチングレジスト膜を除去して開口部１９を形成する。これはいわゆるエッチングしたい領域の窓開けを行うものである。
【００５０】
次に図４（ｃ）に示すように、金属板１５に対してエッチング処理して、開口部１８，１９から露出した金属板部分を加工して溝部１３、突出部１４を形成する。
【００５１】
そして図４（ｄ）に示すように、金属板１５の上面、下面のエッチングレジスト膜を除去することにより、金属板１５に対して溝部１３と、突出部１４を有したフレーム構成体２０を形成するものである。
【００５２】
次に形成したフレーム構成体２０に対してプレス加工し、ターミナルランドフレームを完成する方法について説明する。
【００５３】
図５（ａ）に示すように、溝部１３、突出部１４が形成されたフレーム構成体２０を打ち抜き金型のダイ部２１に載置し、フレーム構成体２０の上方から押え金型２２により押さえる。ここでダイ部２１には、開口部２３が設けられている。また押え金型２２には、フレーム構成体２０に対してプレスするパンチ部材２４が設けられており、その先端部のフレーム構成体２０と接する部分には、フレーム構成体２０の突出部１４の突出量を吸収する凹部２５を有し、突出部１４の逃がし加工が施されている。すなわち、パンチ部材２４によりフレーム構成体２０が押圧され、打ち抜き加工された際、フレーム構成体２０の押圧された箇所が開口部２３に打ち抜かれる構造を有している。
【００５４】
次に図５（ｂ）に示すように、ダイ部２１上の所定の位置に固定したフレーム構成体２０に対して、その上方からパンチ部材２４により、押圧による打ち抜き加工を行い、フレーム構成体２０の溝部１３、突出部１４の領域をダイ部２１側の開口部２３側に突出するように押圧して、フレーム構成体２０の所定箇所を半切断状態にし、ランド構成体１２を形成する。すなわち、薄厚部１１によりフレーム構成体２０である金属板と接続されて残存し、かつ金属板の本体部よりも突出して形成されたランド構成体１２を形成するものである。
【００５５】
本実施形態では、パンチ部材２４によりフレーム構成体２０の一部を打ち抜き加工する際、完全に打ち抜かず、途中でパンチ部材２４の押圧を停止させることで、半切断状態を形成し、フレーム構成体２０の押圧された部分を切り離すことなく、フレーム構成体２０を構成する金属板の本体に接続させて残存させるものである。また、フレーム構成体２０のランド構成体１２を形成する部分に接触するパンチ部材２４の接触面積は、ダイ部２１に設けた開口部２３の開口面積よりも小さく、そのパンチ部材２４により、フレーム構成体２０の一部を押圧して、フレーム構成体２０から突出したランド構成体１２を形成する工程においては、フレーム構成体２０から突出したランド構成体１２の突出した側の上面部分の面積が、底面部分の面積よりも大きく、ランド構成体１２の突出した側の上面のエッジ部は抜きダレによる曲面を有しているランド構成体１２を形成するものである。この構造により、形成されたランド構成体１２は、それが突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体１２の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちランド構成体１２の突出した側である上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【００５６】
また、ランド構成体１２の突出した上面部分に対して、コイニングと称されるプレス成形を行うことにより、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するようにしてもよい。このコイニングによる形状により、ターミナルランドフレームに対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構成体への食いつきを良好にし、アンカー効果を得て、封止樹脂との密着性をさらに向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。
【００５７】
本実施形態において、金属板をエッチングして形成したフレーム構成体２０に対して打ち抜き加工し、ランド構成体１２を形成する際、その突出量については、フレーム構成体２０を構成している金属板自体の厚みの過半数以上とし、本実施形態では、２００［μｍ］の金属板の厚みに対して、１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（金属板自体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出したランド構成体１２を形成している。したがって、突出して形成されたランド構成体１２は、金属板の本体に対して、極めて薄い厚みの薄厚部１１により接続されていることになる。本実施形態では、薄厚部１１の厚みとしては、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（金属板自体の厚みの１０［％］〜３０［％］）であり、ランド構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、エッチングにより突出部が加工され薄く成っているため加工が容易で反りが少なくまた容易に分離されるものである。
【００５８】
なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、ランド構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。なお、エッチングの代わりにプレス加工により溝部１３、突出部１４を形成することもできる。
【００５９】
ここで本実施形態のランド構成体１２を形成する際の半切断について説明する。図６はフレーム構成体である金属板２６に対して押圧し、半切断状態を構成した際のランド構成体１２と金属板２６、および薄厚部１１の部分の構造図である。
【００６０】
図６に示すように、金属板２６に対して、溝部１３、突出部１４を有したランド構成体１２を形成した際、金属板２６のランド構成体１２部分は、図５に示したパンチ部材による打ち抜き加工によって発生した抜きダレ部２７と、パンチ部材によりせん断されたせん断部２８と、ランド構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、容易にランド構成体１２が分離した際の破断面となる破断部２９を有している。ランド構成体１２の形成としては、パンチ部材により打ち抜き加工した際、抜きダレ部２７、せん断部２８、破断部２９の順に形成されていくものである。破断部２９となる部分は薄厚部１１であり、図面上はモデル的に示している関係上、相当の厚みを有しているように示されているが、実質的には極めて薄い状態で形成されている。また金属板２６の打ち抜き加工においては、理想的な状態は、Ａ：Ｂ＝１：１であり、パンチ部材が金属板２６を打ち抜き、金属板２６の厚みの１／２を打ち抜いた時点でパンチ部材を停止させ、打ち抜きを完了させるものであるが、その条件は適宜、設定するものである。
【００６１】
また打ち抜き加工において、クリアランスの値を変更することにより、せん断部２８と破断部２９との長さを操作することができ、クリアランスを小さくすると、せん断部２８を破断部２９よりも大きくすることができ、逆にクリアランスを大きくすると、せん断部２８を破断部２９よりも小さくすることができる。したがって、クリアランスをゼロとし、破断部２９の長さを短く抑えることで、金属板２６の抜き完了のタイミングを遅らせ、パンチ部材が金属板２６の１／２以上入っても、抜きが完了しないようにできるものである。ここでクリアランスは、パンチ部材の大きさとダイ部の開口部の大きさとの差により形成された隙間の量を示している。
【００６２】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図７、図８は本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。なお、本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す平面図については、いわゆる矩形状を示すのみであり省略する。また底面図についても、ランド構成体が格子状に配列された矩形状を示す形状であるため省略する。
【００６３】
図７、図８に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、前述したような上部に溝部、下部に突出部を有したランド構成体よりなるターミナルランドフレームを用いて、半導体素子を搭載した半導体装置であり、ランド構成体３０の内、第１のランド構成体３０ａ，３０ｂ上に銀ペースト等の導電性接着剤３１、または絶縁性ペーストにより搭載、接合された半導体素子３２と、その半導体素子３２の周辺に配置され、半導体素子３２と金属細線３３により電気的に接続された第２のランド構成体３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆと、各ランド構成体３０の底面を突出させて半導体素子３２の外囲を封止した封止樹脂３４とよりなる樹脂封止型半導体装置であり、ランド構成体３０は突出部３５を有している樹脂封止型半導体装置である。なお、図７、図８においては、ランド構成体３０の上部の溝部の図示は省略している。
【００６４】
そして本実施形態において、ランド構成体３０の封止樹脂３４からの突出量は、使用したターミナルランドフレーム本体の厚み量からランド構成体３０がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量に対して、突出部３５を加えた量であり、基板実装時のスタンドオフを有しているものである。
【００６５】
また、図８に示すように、半導体素子３２を搭載するランド構成体３０ａ，３０ｂの高さと、半導体素子３２との電気的な接続用のランド構成体３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆの高さとに差を設けることにより、ランド構成体の一部を半導体素子３２の下面に容易に配することができ、半導体装置の小型化を達成できる。また、実装基板との間に空隙を確保しやすく機械的、熱的信頼性が向上する。そして半導体素子搭載用のランド構成体３０ａ，３０ｂの高さを高くすることにより、容易にランド構成体３０ｃ，３０ｄ上の一部に半導体素子３２をオーバーハングさせることができ、小型の半導体装置が可能になる。
【００６６】
本実施形態では、ランド構成体３０の一部を半導体素子３２を支持部として使用した構造であり、他のランド構成体３０は電極として使用し、底面配列においては、ランド・グリッド・アレイを構成しているものである。そして、搭載する半導体素子の大きさ、ピン数に応じて、半導体素子の支持用のランド構成体３０を適宜、設定することができる。また、従来のリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置とは異なり、ランド構成体３０の面積は、１００［μｍ］以上のワイヤーボンドができる大きさで、実装接続強度を有するランド底面面積であればよく言い換えれば底面の突出部３５は接続強度の向上が可能でランド寸法の縮小に貢献できる。
【００６７】
また、高さも１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］程度であるため、高密度な電極配列が可能であり、小型・薄型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。さらに本実施形態の構造により、多ピン化に対応でき、高密度面実装型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものであり、半導体装置自体の厚みとしても、１［ｍｍ］以下の５００［μｍ］程度の極めて薄型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。
【００６８】
また、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、封止樹脂３４に封止された側のランド構成体３０の上面の面積が、封止樹脂３４から露出、突出した側のランド構成体３０の底面の面積よりも大きく、封止された側のランド構成体３０の上面のエッジ部は曲面を有しており、ランド構成体３０は略逆台形状の断面形状を有しているものである。
【００６９】
この構造により、封止樹脂３４とランド構成体３０との食いつきを良好にし、さらにランド構成体３０の上部の溝部にも封止樹脂３４が充填され、密着性を向上させることができ、基板実装の際の各種応力に耐え信頼性を得ることができるものである。また上部の溝部にも封止樹脂３４が充填されているため、近傍に接続される金属細線の接続信頼性も向上する。
【００７０】
なお、用いるターミナルランドフレーム自体の板厚を厚く設定することで、ランド構成体３０と封止樹脂３４との食いつきエリアを拡大させ、アンカー効果が増大するため、一層の信頼性向上が図れる。
【００７１】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図９（ａ）〜（ｆ）は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。
【００７２】
まず図９（ａ）に示すように、フレーム本体３６と、そのフレーム本体３６の領域内に配設されて、薄厚部３７によりフレーム本体３６と接続し、かつフレーム本体３６よりも突出して形成された突出部３８、溝部（図示せず）を有する複数のランド構成体３９とよりなり、ランド構成体３９はフレーム本体３６からそれが突出した方向への押圧力により、薄厚部３７が破断されてランド構成体３９がフレーム本体３６より分離される構成を有するメッキがされたターミナルランドフレームを用意する。
【００７３】
次に図９（ｂ）に示すように、ターミナルランドフレームのランド構成体３９が突出した面側であって、ランド構成体３９の内、所定の第１のランド構成体３９ａ，３９ｂ上に導電性接着剤４０、または絶縁性ペーストにより半導体素子４１を載置、接合する。ただし、半導体素子搭載用のランド構成体３９ａ，３９ｂの上面には溝部は設けなくてもよい。
【００７４】
この工程は半導体装置の組立工程におけるダイボンド工程に相当する工程であり、ターミナルランドフレームへの導電性接着材４０の塗布、半導体素子４１の載置、加熱処理により半導体素子４１を接合するものである。ここで、ターミナルランドフレームは、ランド構成体３９が突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体３９の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであるが、それが突出した方向、すなわちランド構成体３９の上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、半導体素子４１を搭載する際、フレームに対して下方の押圧力が作用しても、ランド構成体３９は分離せず、安定してダイボンドできるものである。
【００７５】
次に図９（ｃ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子４１とランド構成体３９の内、外部ランド電極となる第２のランド構成体３９ｃ，３９ｄ，３９ｅ，３９ｆとを金属細線４２により電気的に接続する。したがって、ランド構成体３９は上面の金属細線４２が接続される面は１００［μｍ］□以上である。また、この工程においても、ランド構成体３９は一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、金属細線４２をランド構成体３９の上面に接続する際、下方に押圧力が作用しても、ランド構成体３９は分離せず、安定してワイヤーボンドできるものである。ランド構成体の上部の溝部と溝部との間にワイヤーボンドすることにより接続信頼性が向上する。これは応力を溝部が吸収するため、金属細線４２の接続部分に印加される応力をできるためである。
【００７６】
また、ランド構成体３９の上部の溝部は複数でなくてもよく、半導体素子４１がランド構成体にオーバーハング可能なようにランド構成体３９ｃ，３９ｄの外側部分の端部に接続することもできる。
【００７７】
次に図９（ｄ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子４１、および電気的接続手段である金属細線４２の領域を複数有する被成形部を封止装置内の大型キャビテー内の所定の位置に搭載し、封止樹脂４３により一括封止する。通常は上下封止金型を用いたトランスファーモールドによりターミナルランドフレーム内の前後左右に配した複数個の被成形部を一括で片面封止する。ここではターミナルランドフレームの半導体素子４１が搭載された面のみが封止樹脂４３により封止されるものであり、片面封止構造となっている。また、同じ金型で切断位置を変更することにより、ターミナルランドフレームを変えるだけで大きさの違う半導体装置が得られるため、金型を半導体装置ごとにより準備する必要がなく開発時間の短縮、金型費の削減稼働率の向上が可能になる。
【００７８】
そして各ランド構成体３９は突出して設けられているため、封止樹脂４３がその突出構造に対して食いつくため、片面封止構造であっても、ターミナルランドフレームと封止樹脂４３との密着性を得ることができ、ランド構成体の上面の溝部にも樹脂が充填されて接続強度が向上する。
【００７９】
次に図９（ｅ）に示すように、封止樹脂４３に対して、切断刃により所定の位置の切断部４４を切断する。ここでは封止樹脂を切断して個別に区切った樹脂封止型半導体装置を得る。またターミナルランドフレームの金属板であるフレーム本体３６の部分は後に分離できるため、ターミナルランドフレームの金属板の部分は切断する必要がなく、切断歯の寿命が長くなる。また切断刃の幅は、封止樹脂４３の切断に適した厚みとすることができるため、切断の生産性を向上させることもできる。
【００８０】
そしてターミナルランドフレームを固定した状態、例えばターミナルランドフレームの端部を固定し、封止樹脂４３で封止した領域をフリーにした状態で、ターミナルランドフレームの下方からランド構成体３９の底面に対して、押圧力を印加する。この場合、ターミナルランドフレームの端部を固定し、その下方から突き上げピン等により突き上げて押圧力を印加することにより、ランド構成体３９とターミナルランドフレームのフレーム本体３６とが分離するものである。これはランド構成体３９とフレーム本体３６とを接続している極薄の薄厚部３７が、突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されるものである。また、突き上げる場合は、一部の例えば中央部付近の半導体素子４１の下方に位置するランド構成体３９のみを突き上げてもよく、または半導体素子４１の周辺部のランド構成体３９を突き上げてもよく、またはすべてのランド構成体３９を突き上げてもよい。ただし、部分的な突き上げにより、ランド構成体３９が封止樹脂４３から剥離しない範囲で突き上げを行う。また突き上げ以外の手段により、ランド構成体３９が分離できるものであればよく、例えばフレーム本体３６に対してひねりを加えても分離させることができ、またフレーム本体自体３６を引き剥がすことによっても分離できるが信頼性を考慮して行う。
【００８１】
以上のような工程により、図９（ｆ）に示すように、ランド構成体３９とフレーム本体とを接続している極薄の薄厚部が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されて、樹脂封止型半導体装置４５を得ることができる。なお、分離工程において、封止樹脂とフレーム本体との剥離は、フレーム本体のランド構成体３９を形成した部分以外の領域と封止樹脂との密着性が弱く、ランド構成体３９が分離されることにより、樹脂封止型半導体装置を取り出すことができるものである。
【００８２】
またランド構成体３９部分は、その凹凸形状が封止樹脂に食い込み、ランド構成体３９の上面の溝部にも封止樹脂が充填され、接続強度が向上するため、剥離せずに封止樹脂内に形成されるものである。図示するように、樹脂封止型半導体装置４５は、ランド構成体３９がその底面に配列され、またランド構成体３９が封止樹脂４３の底面よりも突出して設けられ、突出部３８とともに突出し、基板実装時のスタンドオフが形成されているものである。スタンドオフはエッチングにより突出部３８を最適化でき、ランド構成体３９の突出部３８は、その突出部分で実装時に安定したはんだとの結合強度が得られるため、樹脂成形後は分離しやすい最小の寸法に設定でき、生産時に離れない強度であれば良い。
【００８３】
また、ランド構成体３９に設けた突出部３８および溝部は、すべてのランド構成体３９に配する必要はなく、要求信頼性に応じて、例えば溝部のみ、あるいは突出部３８のみでも良く。また、外側のランド構成体３９のみに配してもよく、種々の組み合わせが可能である。
【００８４】
ここで樹脂封止型半導体装置４５のランド構成体３９の突出量は、フレーム本体の厚み量からランド構成体３９が上方に突出した量を差し引いた量にエッチングで形成した突出部３８を加えた量となり、ランド構成体３９の外部ランド電極としてのスタンドオフが形成されるものである。本実施形態では、２００［μｍ］の厚みのフレーム本体に対して、ランド構成体３９を１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（フレーム本体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出させているため、スタンドオフ高さの量は、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（フレーム本体の厚みの１０［％］〜３０［％］）となり、基板実装時のスタンドオフを有したランド電極を得ることができる。また、エッチングにより突出部３８を適切な高さに選べるため、フレーム本体の厚みは生産に適し、封止樹脂４３との結合力を勘案した厚みとすることが出来る。
【００８５】
また、突出部３８を有しているため薄厚部３７は最小の寸法でよく、容易に分離されるためトレー等に一括で整列することができる特徴があり、生産性が向上する。また検査工程でもスタンドオフを容易に高くできるため検査のコンタクト信頼性が向上するものである。
【００８６】
次に本発明のターミナルランドフレームの別の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８７】
図１０は本実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図である。図１１は本実施形態のターミナルランドフレームを示す断面図であり、図１０のＢ−Ｂ１箇所の断面を示している。また基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームと同様である。
【００８８】
図示するように本実施形態のターミナルランドフレームは、銅材または、４２−アロイ等の通常のリードフレームに用いられている金属板よりなるフレーム本体４６と、そのフレーム本体４６の領域内に配設されて、薄厚部４７によりフレーム本体４６と接続し、かつフレーム本体４６よりも突出して形成された上面に溝部、底面に突出部４８を有する複数のランド構成体４９と、ダイパッド部５０よりなるものである。すなわち、フレーム本体４６、ランド構成体４９、ダイパッド部５０および薄厚部４７は、同一の金属板より一体で形成されているものである。そしてランド構成体４９はフレーム本体４６から突出した方向への押圧力により、薄厚部４７が破断されてランド構成体４９がフレーム本体４６より分離される構成を有するものである。
【００８９】
ここで本実施形態のターミナルランドフレームは、前述した実施形態の図１、図２および図３に示したターミナルランドフレームと同様な構成を有するものの、半導体素子を搭載するダイパッド部５０を設けたものである。
【００９０】
したがって、ランド構成体４９およびダイパッド部５０の底面部分に対して、突出した方向への押圧力を印加することにより、薄厚部が破断されることになり、フレーム本体４６からランド構成体４９とダイパッド部５０とが分離するものである。そして図１０に示すように、ランド構成体４９はフレーム本体４６の領域に形成するが、左右・上下に連続して形成できるものであり、従来のように個々の分離は必要なく、またタイバーを設ける必要もない。またランド構成体４９の形状は、角部を面取りした角形としているが、円形や長方形でもよく、また大きさは、ターミナルランドフレーム内ですべて同一としてもよいし、樹脂封止型半導体装置を構成し、ランド電極とした場合、基板実装の際の応力緩和のために、周辺部に位置するランド構成体４９を大きくするようにしてもよい。本実施形態では、ランド構成体４９の上面の大きさは、半導体素子を搭載し、電気的接続手段として、金線等の金属細線により接続する際、ボンディング可能な大きさで実装接続に適した大きさであればよく、１００［μｍ］φ以上の大きさとしている。
【００９１】
また、本実施形態で示したターミナルランドフレームは、従来のようなインナーリード部、アウターリード部を有さず、ランド電極としてランド構成体４９を有し、そのランド構成体４９を半導体素子が搭載される面内に格子状、千鳥状に配列することにより、このターミナルランドフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を構成した場合、底面にランド電極を面配置で備えた樹脂封止型半導体装置を実現することができる。また従来のように電極となる構成が、ビーム状のリード構成ではなく、ランド構成体４９であるため、それらを面状に配置することができ、ランド構成体４９の配置の自由度が向上し、多ピン化に対応することができる。
【００９２】
次に本実施形態のターミナルランドフレームの製造方法について説明する。ターミナルランドフレームの製造方法についても前述した実施形態のターミナルランドフレームの製造方法と同様であり、基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームの製造方法と同様であるが、ランド構成体を形成すると同時にダイパッド部も形成するものである。
【００９３】
まずフレーム枠を構成する金属板に対して、上面と下面にそれぞれエッチングレジスト膜を形成する。
【００９４】
次に金属板の上面に形成したエッチングレジスト膜に対して、少なくともダイパッド部およびランド構成体となり得る部分に対して、その上部に溝部を形成したい部分のエッチングレジスト膜を除去して開口部を形成する。また、少なくともダイパッド部およびランド構成体となり得る部分に対して、その底面に突出部を形成したい部分以外のエッチングレジスト膜を除去して開口部を形成する。
【００９５】
次に金属板をエッチングして、開口部から露出した金属板部分をエッチング加工して溝部、突出部を形成する。
【００９６】
そして金属板の上面、下面のエッチングレジスト膜を除去することにより、金属板に対して溝部と、突出部を有したフレーム構成体を形成するものである。
【００９７】
次に形成したフレーム構成体に対してプレス加工し、ターミナルランドフレームを完成する方法について説明する。
【００９８】
まず溝部、突出部を形成したターミナルランドフレームのフレーム構成体を打ち抜き金型のダイ部に載置し、フレーム構成体の上方から押え金型により押さえる。そしてダイ部上の所定の位置に固定したフレーム構成体に対して、その上方からパンチ部材により押圧による打ち抜き加工を行い、フレーム構成体の一部をダイ部側の開口部側に突出するように押圧して、フレーム構成体の所定箇所を半切断状態にし、ランド構成体およびダイパッド部を形成する。すなわち、打ち抜き金型のダイ部上の所定の位置に固定したフレーム構成体に対して、その上方からパンチ部材により押圧による打ち抜き加工を行い、フレーム構成体の一部をダイ部側の開口部側に突出するように押圧して、フレーム構成体の所定箇所を半切断状態にし、ランド構成体およびダイパッド部を形成する。
【００９９】
以上のようにして、金属板よりなるフレーム本体と、その領域内に配設されて、薄厚部によりフレーム本体と接続し、かつフレーム本体よりも突出して形成された上面に溝部、底面に突出部を有する複数のランド構成体と、ダイパッド部よりなるターミナルランドフレームを製造することができる。
【０１００】
なお、本実施形態のターミナルランドフレームにおいても同様に、形成されたランド構成体、ダイパッド部は、それらが突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体、ダイパッド部の各底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちランド構成体、ダイパッド部の各上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【０１０１】
本実施形態において、金属板に対してランド構成体、ダイパッド部を形成する際、突出させるその突出量については、金属板自体の厚みの過半数以上とし、本実施形態では、２００［μｍ］の金属板の厚みに対して、１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（金属板自体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出してランド構成体、ダイパッド部を形成している。したがって、突出して形成されたランド構成体、ダイパッド部は、金属板の本体に対して、極めて薄い厚みの薄厚部により接続されていることになる。本実施形態では、薄厚部の厚みとしては、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（金属板自体の厚みの１０［％］〜３０［％］）であり、ランド構成体、ダイパッド部が突出した方向に対しての押圧力により、容易に分離されるものである。
【０１０２】
次に本実施形態のターミナルランドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置について図面を参照しながら説明する。図１２は本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。また、基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の構造と同様である。
【０１０３】
図１２に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、前述した実施形態の図１０、図１１に示したターミナルランドフレームを用いて、半導体素子を搭載した半導体装置であり、ダイパッド部５１上に銀ペースト等の導電性接着剤５２により搭載、接合された半導体素子５３と、その半導体素子５３の周辺に配置され、半導体素子５３と金属細線５４により電気的に接続されたランド構成体５５と、各ランド構成体５５の底面を突出させて半導体素子５３の外囲を封止した封止樹脂５６とよりなる樹脂封止型半導体装置である。そして本実施形態において、ダイパッド部５１、ランド構成体５５の封止樹脂５６からの突出量は、使用したターミナルランドフレーム本体の厚み量からダイパッド部５１、ランド構成体５５がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量に突出部５７を加えた量であり、基板実装時のスタンドオフを有しているものである。また、ランド構成体５５、ダイパッド部５１は、その上面に複数の溝部（図示せず）を有し、底面には突出部５７を有しているものである。
【０１０４】
そして本実施形態では、ダイパッド部５１により半導体素子５３を支持する構造であるが、ランド構成体５５は電極として使用し、底面配列においては、ランド・グリッド・アレイを構成しているものである。
【０１０５】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、封止樹脂５６に封止された側のランド構成体５５、ダイパッド部５１の上面の面積が、封止樹脂５６から露出、突出した側のランド構成体５５、ダイパッド部５１の底面の面積よりも大きく、封止された側のランド構成体５５、ダイパッド部５１の上面のエッジ部は曲面を有しており、略逆台形状の断面形状を有しているものである。この構造により、封止樹脂５６とランド構成体５５、ダイパッド部５１との食いつきを良好にし、ランド構成体５５、ダイパッド部５１の各上面の溝部に封止樹脂５６が充填される働きとあわせ、密着性を向上させることができ基板実装の際の応力に対する耐性が向上する。
【０１０６】
またこの構造により、底面側で突出部５７のはんだとの信頼性の高い基板実装をすることができ、従来のようなビーム状のリードによる基板実装に比べて、実装の信頼性を格段に向上させることができ、ＢＧＡ型半導体装置と同等以上の信頼性を有するものである。
【０１０７】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態においても、基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法と同様である。図１３（ａ）〜（ｆ）は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。
【０１０８】
まず図１３（ａ）に示すように、フレーム本体５８と、そのフレーム本体５８の領域内に配設されて、薄厚部５９によりフレーム本体５８と接続し、かつフレーム本体５８よりも突出して形成された上面に溝部、底面に突出部６０を有する複数のランド構成体６１とダイパッド部６２とよりなり、ランド構成体６１、ダイパッド部６２はフレーム本体５８からそれが突出した方向への押圧力により、薄厚部５９が破断されてランド構成体６１、ダイパッド部６２がフレーム本体５８より分離される構成を有するメッキ処理されたターミナルランドフレームを用意する。
【０１０９】
次に図１３（ｂ）に示すように、ターミナルランドフレームのランド構成体６１、ダイパッド部６２が突出した面側であって、ダイパッド部６２上に導電性接着剤６３により半導体素子６４を載置、接合する。この工程は半導体装置の組立工程におけるダイボンド工程に相当する工程であり、ターミナルランドフレームへの導電性接着剤６３の塗布、半導体素子６４の載置、加熱処理により半導体素子６４を接合するものである。ここで、ターミナルランドフレームは、ダイパッド部６２が突出した方向に対しての押圧力、すなわちダイパッド部６２の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであるが、それが突出した方向、すなわちダイパッド部６２の上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、半導体素子６４を搭載する際、フレームに対して下方の押圧力が作用しても、ダイパッド部６２は分離せず、安定してダイボンドできるものである。なをダイパッド部６２には半導体素子６４が搭載されるため溝部は周辺部に設けるのがよい。また、小型の半導体装置では設けなくてもよい。ダイパット部６２をランド構成体６１より高く位置させることにより容易に半導体素子６４を容易にランド構成体６１上に配置できることは言うまでもなく、小型化が図れることは同様である。
【０１１０】
次に図１３（ｃ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子６４とランド構成体６１とを金属細線６５により電気的に接続する。したがって、ランド構成体６１は上面の金属細線６５が接続される面の大きさは１００［μｍ］□以上である。また、この工程においても、ランド構成体６１は一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、金属細線６５をランド構成体６１の上面に接続する際、下方に押圧力が作用しても、ランド構成体６１は分離せず、安定してワイヤーボンドできるものである。
【０１１１】
次に図１３（ｄ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子６４、および電気的接続手段である金属細線６５の領域を複数個を所定の大型キャビテー凹部に搭載し、封止樹脂６６により封止する。通常は上下封止金型を用いたトランスファーモールドにより片面封止を行う。ここではターミナルランドフレームの半導体素子６４が搭載された面のみが封止樹脂６６により封止されるものであり、片面封止構造となっている。そして各ランド構成体６１、ダイパッド部６２は突出して設けられているため、封止樹脂６６がその突出構造に対して、食いつくため片面封止構造であっても、ターミナルランドフレームと封止樹脂６６との密着性を得ることができる。また、金型構造も樹脂に接しない片側金型は焼き入れエジェクターピン等も必要なく簡素化でき安価になる。
【０１１２】
次に図１３（ｅ）に示すように、封止樹脂６６に対して、切断刃により所定の位置の切断部６７を順次切断する。またターミナルランドフレームのフレーム本体５８の部分は切断する必要がなく、切断刃の寿命が長くなりまた、切断生産性が向上する。
【０１１３】
そしてターミナルランドフレームを固定した状態、例えばターミナルランドフレームの端部を固定し、封止樹脂６６で封止した領域をフリーにした状態で、ターミナルランドフレームの下方からランド構成体６１およびダイパッド部６２の底面に対して、押圧力を印加する。この場合、ターミナルランドフレームの端部を固定し、その下方から突き上げピンにより突き上げて押圧力を印加することにより、ランド構成体６１、ダイパッド部６２とターミナルランドフレームのフレーム本体５８とが分離するものである。これはランド構成体６１、ダイパッド部６２とフレーム本体５８とを接続している極薄の薄厚部５９が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されるものである。
【０１１４】
そして図１３（ｆ）に示すように、ランド構成体６１、ダイパッド部６２とフレーム本体とを接続している極薄の薄厚部が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されて、樹脂封止型半導体装置６８を得ることができる。図示するように、樹脂封止型半導体装置６８は、ランド構成体６１がその底面に配列され、またランド構成体６１、ダイパッド部６２が封止樹脂６６の底面よりも突出して設けられ、基板実装時のスタンドオフが形成されているものである。
【０１１５】
次に本発明のターミナルランドフレームの他の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１６】
図１４は本実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図である。図１５はターミナルランドフレームのダイパッド部の詳細を示す図であり、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のａ−ａ１箇所の断面図である。図１６はターミナルランドフレームの補強ランド構成体の詳細を示す図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のａ−ａ１箇所の断面図である。図１７はターミナルランドフレームのランド構成体の詳細を示す図であり、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のａ−ａ１箇所の断面図であり、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のｂ−ｂ１箇所の断面図である。
【０１１７】
まず図１４に示すように本実施形態のターミナルランドフレームは、フレーム本体６９と、半導体素子が搭載されるダイパッド部７０と、ダイパッド部７０の周囲に配置され、外部ランド電極を構成するランド構成体７１とよりなるターミナルランドフレームであり、さらに１チップ領域の各角部に配置された補強ランド構成体７２より構成されるターミナルランドフレームである。図示するように補強ランド構成体７２は他のランド構成体７１よりも大きく構成されている。
【０１１８】
そして本実施形態のターミナルランドフレームのダイパッド部７０は、図１５に示すように、半導体素子が搭載される上面側に複数の溝部７３が設けられ、封止樹脂との密着性を向上できる構成を有している。
【０１１９】
また本実施形態のターミナルランドフレームの補強ランド構成体７２は、図１６に示すように、溝部７４が環状に設けられ、封止樹脂との密着性を向上し、応力を緩和することができる構成を有している。そして封止樹脂により封止された際、封止樹脂側の補強ランド構成体の上面の面積が、封止樹脂から露出した側の補強ランド構成体の底面の面積よりも大きく、封止された側の補強ランド構成体の上面の溝部７４のエッジ部は曲面を有しており、封止樹脂がランド同様に強く結合し、上部の溝部７４にも充填されるため基板実装信頼性が高く、ランド構成体７１およびダイパッド部７０を保護する。あるいは補強ランド構成体７２の下面部には突出部７５を有しているため、はんだとの接着力が向上し実装信頼性が向上する。
【０１２０】
すなわち補強ランド構成体７２を有することにより、はんだ部および封止樹脂部の結合力が強くなり、ランド構成体７１、あるいはダイパット部７０にかかる応力が少なくなり、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を供給することができる。
【０１２１】
また本実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体７１は、図１７に示すように、その上面に複数の溝部７６を有し、その形状は楕円状のものであり、溝部７６に封止樹脂が充填された際の応力を緩和できるよう構成されている。また底面部には突出部７７が設けられ、実装時のはんだとの接着力が向上し実装信頼性が向上する。
【０１２２】
以上、本実施形態で示したようなターミナルランドフレームを用いることにより、半導体素子を搭載し、樹脂封止した後、封止樹脂部を切断し、ランド構成体、ダイパッド部分の下方からの突き上げによりフレーム本体自体を除去するだけで、樹脂封止型半導体装置の底面部分に半導体素子と電気的に接続したランド電極を配列した樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【０１２３】
その結果、面実装タイプの半導体装置が得られ、従来のようなリード接合による実装に比べて、基板実装の信頼性を向上させることができる。さらに樹脂封止型半導体装置において、各ランド構成体の封止樹脂からの突出量は、使用したターミナルランドフレーム本体の厚み量から各ランド構成体自体がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量に突出部を加えた量であり、分離が容易な突出量を選択することができ、突出部によりスタンドオフの大半を確保するため生産性がよく、フレーム本体から製品を分離した時点で基板実装時のスタンドオフが構成されるものであり、突出部の働きではんだとの接続信頼性が向上し、あえて別工程でランド電極のスタンドオフを形成する必要がないものである。
【０１２４】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、ＢＧＡタイプの半導体装置のように、ランド電極を設けた基板を用いるものでなく、ターミナルランドフレームという金属板からなるフレーム本体から半導体装置を構成するので、量産性、コスト性などの面においては、従来のＢＧＡタイプの半導体装置よりも有利となる。さらに製品加工工程において、上述のごとく、切断歯による樹脂部の切断を行った後、フレーム本体の分離のみを行えば、容易に完成体を得ることができるので、従来のようなフレームからの分離において必要であったリードカット工程、リードベンド工程をなくし、リードカットによる製品へのダメージやカット精度の制約をなくすことができ、製造工程の削減によってコスト力の強めた画期的な技術を提供できるものである。
【０１２５】
【発明の効果】
以上、本発明のターミナルランドフレームにより、従来のようなビーム状のリード電極に代えて、ランド電極を有した樹脂封止型半導体装置を実現することができる。そして本発明により、樹脂封止型半導体装置の底面のランド電極を基板等を用いることなく、フレーム状態から形成でき、エッチング加工の特徴とプレス加工の利点を生かした加工法により、信頼性が高く、また自己整合的にランド電極のスタンドオフを形成でき、従来にないフレーム構造、工法によりランド電極を有したリードレスパッケージ型の樹脂封止型半導体装置を実現することができるものである。
【０１２６】
また樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、従来のようにフレーム製作上のラインアンドスペース、設計仕様などの制約をなくし、リードがない分、リードカット工程、リードベンド工程が不要であって、樹脂封止後樹脂部を切断し、突き上げ処理により、容易にフレーム本体を分離して、樹脂封止後の半導体装置を得ることができ、工程削減による低コスト製造を実現できるものである。さらに、樹脂封止の際の樹脂モレがなく、またランド構成体上への樹脂バリの発生もないため、樹脂バリ除去工程等の後工程が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図
【図２】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体を示す断面図
【図３】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体を示す図
【図４】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図
【図５】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図
【図６】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図
【図７】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図８】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図９】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１０】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図
【図１１】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す断面図
【図１２】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図１３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１４】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図
【図１５】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのダイパッド部を示す図
【図１６】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの補強ランド構成体を示す図
【図１７】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体を示す図
【図１８】従来のリードフレームを示す平面図
【図１９】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図２０】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す平面図
【符号の説明】
１ フレーム枠
２ ダイパッド部
３ 吊りリード部
４ インナーリード部
５ アウターリード部
６ タイバー部
７ 半導体素子
８ 金属細線
９ 封止樹脂
１０ フレーム本体
１１ 薄厚部
１２ ランド構成体
１２ａ 底面部分
１３ 溝部
１４ 突出部
１５ 金属板
１６ エッチングレジスト膜
１７ エッチングレジスト膜
１８ 開口部
１９ 開口部
２０ フレーム構成体
２１ ダイ部
２２ 押え金型
２３ 開口部
２４ パンチ部材
２５ 凹部
２６ 金属板
２７ 抜きダレ部
２８ せん断部
２９ 破断部
３０ ランド構成体
３１ 導電性接着剤
３２ 半導体素子
３３ 金属細線
３４ 封止樹脂
３５ 突出部
３６ フレーム本体
３７ 薄厚部
３８ 突出部
３９ ランド構成体
４０ 導電性接着剤
４１ 半導体素子
４２ 金属細線
４３ 封止樹脂
４４ 切断部
４５ 樹脂封止型半導体装置
４６ フレーム本体
４７ 薄厚部
４８ 突出部
４９ ランド構成体
５０ ダイパッド部
５１ ダイパッド部
５２ 導電性接着剤
５３ 半導体素子
５４ 金属細線
５５ ランド構成体
５６ 封止樹脂
５７ 突出部
５８ フレーム本体
５９ 薄厚部
６０ 突出部
６１ ランド構成体
６２ ダイパッド部
６３ 導電性接着剤
６４ 半導体素子
６５ 金属細線
６６ 封止樹脂
６７ 切断部
６８ 樹脂封止型半導体装置
６９ フレーム本体
７０ ダイパッド部
７１ ランド構成体
７２ 補強ランド構成体
７３ 溝部
７４ 溝部
７５ 突出部
７６ 溝部
７７ 突出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来のビーム状のリードを備えたリードフレームに代えて、外部端子となるランド体を備えたフレームであるターミナルランドフレームおよびその製造方法に関するもので、それを用いて半導体素子を搭載し、外囲を樹脂で封止した樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。また小型で薄型でありながら、多ピン化が進み、高密度の小型、薄型の樹脂封止型半導体装置が要望されている。
【０００３】
以下、従来の樹脂封止型半導体装置に使用するリードフレームについて説明する。
【０００４】
図１８は、従来のリードフレームの構成を示す平面図である。図１８に示すように、従来のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１内に、半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部２と、ダイパッド部２を支持する吊りリード部３と、半導体素子を載置した場合、その載置した半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的に接続するビーム状のインナーリード部４と、そのインナーリード部４と連続して設けられ、外部端子との接続のためのアウターリード部５と、アウターリード部５どうしを連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとなるタイバー部６とより構成されていた。
【０００５】
なお、リードフレームは、図１８に示した構成よりなるパターンが１つではなく、複数個、左右、上下に連続して配列されたものである。
【０００６】
次に従来の樹脂封止型半導体装置について説明する。図１９は、図１８に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【０００７】
図１９に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７が搭載され、その半導体素子７とインナーリード部４とが金属細線８により電気的に接続されている。そしてダイパッド部２上の半導体素子７、インナーリード部４の外囲は封止樹脂９により封止されている。封止樹脂９の側面からはアウターリード部５が突出して設けられ、先端部はベンディングされている。
【０００８】
従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、図２０に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７を接着剤により接合した後（ダイボンド工程）、半導体素子７とインナーリード部４の先端部とを金属細線８により接続する（ワイヤーボンド工程）。その後、半導体素子７の外囲を封止するが、封止領域はリードフレームのタイバー部６で包囲された領域内を封止樹脂９により封止し、アウターリード部５を外部に突出させて封止する（樹脂封止工程）。そしてタイバー部６で封止樹脂９の境界部をカッティングし、各アウターリード部５を分離し、フレーム枠１を除去するとともに、アウターリード部５の先端部をベンディングすることにより（タイバーカット・ベンド工程）、図１９に示した構造の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。ここで図２０において、破線で示した領域が封止樹脂９で封止する領域である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のリードフレームでは、半導体素子が高集積化し、多ピンとなった場合、インナーリード部（アウターリード部）の幅の形成には限界があり、多ピン化に対応しようとする場合は、インナーリード部（アウターリード部）の数が多くなるため、リードフレーム自体が大きくなり、結果として樹脂封止型半導体装置も大きくなり、要望される小型、薄型の樹脂封止型半導体装置は実現できないという課題があった。また、半導体素子の多ピン化対応としてリードフレームのサイズを変更せず、インナーリード部を増加させる場合は、１本当たりのインナーリード部の幅を細くしなければならず、リードフレーム形成のエッチング等の加工で課題が多くなってしまう。
【００１０】
また最近は面実装タイプの半導体装置として、底面に外部電極を設けたキャリア（配線基板）上に半導体素子を搭載し、電気的接続を行った後、そのキャリアの上面を樹脂封止した半導体装置であるボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）タイプやランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）タイプの半導体装置がある。このタイプの半導体装置はその底面側でマザー基板と実装する半導体装置であり、今後、このような面実装タイプの半導体装置が主流になりつつある。したがって、このような動向に対応するには、従来のリードフレーム、そのリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置では、対応できないという大きな課題が顕在化してきている。
【００１１】
従来の樹脂封止型半導体装置では、封止樹脂の側面にアウターリード部よりなる外部リードが設けられており、その外部リードと基板電極とを接合して実装するものであるため、ＢＧＡタイプ，ＬＧＡタイプの半導体装置に比べて、基板実装の信頼性は低いものとなってしまう。また、ＢＧＡタイプ，ＬＧＡタイプの半導体装置は、配線基板を用いているため、コスト的に高価となるという課題がある。
【００１２】
本発明は前記した従来の課題および今後の半導体装置の動向に対応できるフレームタイプのパッケージ材を用いた樹脂封止型半導体装置を提供するものであり、底面側で基板実装できる半導体装置をフレーム体を用いて構成することを目的とするものである。そして従来のリードフレームに着目した発想から転換し、ビーム状の「リード」に代え、外部電極となる「ランド」をフレーム状で形成する点に主眼をおいたターミナルランドフレームとその製造方法、それを用いた各種信頼性の高い樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供するものである。さらに本発明は、従来のようにリードカット工程やリードベンド工程をなくし、容易に樹脂封止型半導体装置を得ることができ、樹脂封止型半導体装置を低コストで製造できる画期的な工法を提供できるものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のターミナルランドフレームの製造方法は、フレーム枠を構成する金属板に対して、上面と下面にそれぞれエッチングレジスト膜を形成する第１の工程と、前記金属板内に溝部を形成したい部分に対向する前記エッチングレジスト膜に対して、開口部を形成する第２の工程と、前記金属板をエッチングして、前記開口部から露出した金属板部分を加工して溝部を形成する第３の工程と、前記金属板の前記溝部を形成した所定の位置を金型で押圧し、半切断状態を形成して突出させ、ランド構成体を形成する第４の工程とよりなるターミナルランドフレームの製造方法である。
【００２７】
また、ターミナルランドフレームの製造方法においては、エッチング加工によりランド構成体、またはランド構成体およびダイパッド部に、上面には溝部あるいは下面には、突出部を加工し、前記加工した所定のランド構成体、またはランド構成体およびダイパッド部に金型により金属板の一部を打ち抜き加工する際、完全に打ち抜かず、途中でパンチ部材の押圧を停止させることで、半切断状態を形成し、金属板の押圧された部分を切り離すことなく、金属板の本体に接続させて残存させることができる。
【００２８】
また、金属板のランド構成体を形成する部分に接触するパンチ部材の接触面積はダイ部に設けた開口部の開口面積よりも小さく、金型により金属板の一部を押圧して金属板から突出したランド構成体、またはランド構成体およびダイパッド部を形成する工程においては、金属板から突出したランド構成体の上面部分の面積が、金属板側に接続したランド構成体の底面部分の面積よりも大きく、ランド構成体の突出した側の上面のエッジ部は抜きダレによる曲面を有しているランド構成体を形成するものである。
【００２９】
この構造により、形成されたランド構成体は、それが突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちランド構成体の上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のターミナルランドフレームおよびその製造方法ならびに樹脂封止型半導体装置およびその製造方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３４】
まず本実施形態の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法で用いるターミナルランドフレームについて図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は本実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図である。図２は本実施形態のターミナルランドフレームを示す断面図であり、図１において、Ａ−Ａ１箇所の断面図を示している。図３は図１に示したターミナルランドフレームのランド構成体を示す図であり、図３（ａ）はランド構成体を示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のａ−ａ１箇所のランド構成体の断面図であり、図３（ｃ）はランド構成体を示す底面図である。
【００３６】
図１〜図３に示すように本実施形態のターミナルランドフレームは、銅材または４２−アロイ等の通常のリードフレームに用いられている金属板よりなるフレーム本体１０と、そのフレーム本体１０の領域内に格子状に配設されて、薄厚部１１によりフレーム本体１０と接続し、かつフレーム本体１０よりも突出して形成された複数のランド構成体１２とよりなるものである。すなわち、フレーム本体１０、ランド構成体１２および薄厚部１１は同一の金属板より一体で形成されているものである。そして本実施形態では、ランド構成体１２の上面には溝部１３が形成され、さらに突出部１４がエッチングあるいはプレス加工により形成されているものである。
【００３７】
そしてランド構成体１２は、フレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離される構成を有するものである。なお、ランド構成体１２の格子状の配列は、千鳥格子状、碁盤の目格子状、またはランダムに面配置してもよいが、搭載する半導体素子との金属細線による接続に好適な配置を採用する。
【００３８】
本実施形態のターミナルランドフレームは、ランド構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加することにより、薄厚部１１の破線部分で破断されることになり、フレーム本体１０からランド構成体１２が分離するものである。ここで、薄厚部１１はフレーム本体１０自体に対して、打ち抜き加工の半切断手段により形成される「繋ぎ部分」であり、フレーム本体１０のランド構成体を形成したい部分をパンチ部材を用いて打ち抜き加工し、完全に打ち抜かずに、途中、好ましくは半分程度の打ち抜きで止め、途中まで打ち抜かれた部分がフレーム本体１０から突出し、その突出した部分がランド構成体１２を構成するとともに、フレーム本体１０と切断されずに接続している繋ぎ部分が薄厚部１１を構成するものである。したがって、薄厚部１１は極薄であり、ランド構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加する程度で、薄厚部１１が破断する厚みを有するものである。
【００３９】
また、フレーム本体１０よりも突出して形成されたランド構成体１２の、その突出量はフレーム本体１０自体の厚みの過半数以上の突出量を有しており、ランド構成体１２がフレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離される構成を実現できるよう構成されている。例えば本実施形態では、ターミナルランドフレーム自体の厚み、すなわちフレーム本体１０の厚みを２００［μｍ］とし、ランド構成体１２の突出量を１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（フレーム本体１０の厚みの７０［％］〜９０［％］）としている。なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、ランド構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上のフレーム本体厚みの７０［％］〜９０［％］の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。
【００４０】
また本実施形態のターミナルランドフレームは、その表面がメッキ処理されたものであり、必要に応じて例えば、ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ）および金（Ａｕ）などの金属が積層されて適宜メッキされているものである。メッキ処理については、溝部１３あるいは突出部１４のエッチング加工後あるいは、ランド構成体１２を成形した後に行ってもよい。
【００４１】
また本実施形態のターミナルランドフレームにおいては、ランド構成体１２の突出した上面部分は、コイニングと称されるプレス成形により、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するものである。このコイニングによる形状と上部の溝部１３の働きにより、ターミナルランドフレームに対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構成体への食いつきを良好にし、封止樹脂との密着性を向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。
【００４２】
また本実施形態のターミナルランドフレームでは、あえて半導体素子が搭載される部材であるダイパッド部を設けていないが、フレーム本体１０の領域内に設けたランド構成体１２の群の内、一部のランド構成体を半導体素子の搭載部として使用し、半導体素子の支持用のランド構成体とすることができる。
【００４３】
なお、ランド構成体１２の数は、搭載する半導体素子のピン数などにより、その数を適宜設定できるものである。そして図１に示すように、ランド構成体１２はフレーム本体１０の領域に形成するが、左右・上下に連続して形成できるものである。またランド構成体１２の形状は角形としているが、円形や長方形でもよく、また大きさは、ターミナルランドフレーム内ですべて同一としてもよいし、樹脂封止型半導体装置を構成し、ランド電極とした場合、基板実装の際の応力緩和のために、周辺部に位置するランド構成体１２を大きくするようにしてもよい。本実施形態では、ランド構成体１２の上面の大きさは、半導体素子を搭載し、電気的接続手段として、金線等の金属細線により接続する際、ボンディング可能な大きさであればよく実装接続信頼性に適した１００［μｍ］φ以上の大きさとしている。
【００４４】
また、本実施形態で示したターミナルランドフレームは、従来のようなインナーリード部、アウターリード部、ダイパッド部などを有さず、ランド電極としてランド構成体１２を有し、そのランド構成体１２を半導体素子が搭載される面内に格子状、千鳥状に配列することにより、このターミナルランドフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を構成した場合、底面にランド電極を備えた樹脂封止型半導体装置を実現することができる。また従来のように電極となる構成が、ビーム状のリード構成ではなく、ランド構成体１２であるため、それらを面状に配置することができ、ランド構成体１２の配置の自由度が向上し、多ピン化に対応することができる。勿論、搭載する半導体素子のピン数により、ランド構成体１２の配置は設定するものであり、従来のような一連の配置でもよい。
【００４５】
さらに本実施形態のターミナルランドフレームは、半導体素子を搭載する以外、コンデンサ等の電子部品全般を搭載することができるものであり、利用分野は半導体分野に限定するものではない。
【００４６】
次に本実施形態のターミナルランドフレームの製造方法について説明する。
【００４７】
図４はターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図であり、エッチング工程を示す図である。図５はターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図であり、プレス工程を示す図である。なお、図４、図５はランド構成体部分の断面を示した工程ごとの断面図である。
【００４８】
まず図４（ａ）に示すように、第１の工程として、フレームを構成する銅材等よりなる金属板１５に対して、上面と下面にそれぞれエッチングレジスト膜１６，１７を形成する。
【００４９】
次に図４（ｂ）に示すように、金属板１５の上面に形成したエッチングレジスト膜１６に対して、少なくとも突出部を形成したい部分以外のエッチングレジスト膜を除去して開口部１８を形成する。これはいわゆるエッチングしない領域のマスクを形成するものである。また、金属板１５の下面に形成したエッチングレジスト膜１７に対して、少なくとも溝部を形成したい部分のエッチングレジスト膜を除去して開口部１９を形成する。これはいわゆるエッチングしたい領域の窓開けを行うものである。
【００５０】
次に図４（ｃ）に示すように、金属板１５に対してエッチング処理して、開口部１８，１９から露出した金属板部分を加工して溝部１３、突出部１４を形成する。
【００５１】
そして図４（ｄ）に示すように、金属板１５の上面、下面のエッチングレジスト膜を除去することにより、金属板１５に対して溝部１３と、突出部１４を有したフレーム構成体２０を形成するものである。
【００５２】
次に形成したフレーム構成体２０に対してプレス加工し、ターミナルランドフレームを完成する方法について説明する。
【００５３】
図５（ａ）に示すように、溝部１３、突出部１４が形成されたフレーム構成体２０を打ち抜き金型のダイ部２１に載置し、フレーム構成体２０の上方から押え金型２２により押さえる。ここでダイ部２１には、開口部２３が設けられている。また押え金型２２には、フレーム構成体２０に対してプレスするパンチ部材２４が設けられており、その先端部のフレーム構成体２０と接する部分には、フレーム構成体２０の突出部１４の突出量を吸収する凹部２５を有し、突出部１４の逃がし加工が施されている。すなわち、パンチ部材２４によりフレーム構成体２０が押圧され、打ち抜き加工された際、フレーム構成体２０の押圧された箇所が開口部２３に打ち抜かれる構造を有している。
【００５４】
次に図５（ｂ）に示すように、ダイ部２１上の所定の位置に固定したフレーム構成体２０に対して、その上方からパンチ部材２４により、押圧による打ち抜き加工を行い、フレーム構成体２０の溝部１３、突出部１４の領域をダイ部２１側の開口部２３側に突出するように押圧して、フレーム構成体２０の所定箇所を半切断状態にし、ランド構成体１２を形成する。すなわち、薄厚部１１によりフレーム構成体２０である金属板と接続されて残存し、かつ金属板の本体部よりも突出して形成されたランド構成体１２を形成するものである。
【００５５】
本実施形態では、パンチ部材２４によりフレーム構成体２０の一部を打ち抜き加工する際、完全に打ち抜かず、途中でパンチ部材２４の押圧を停止させることで、半切断状態を形成し、フレーム構成体２０の押圧された部分を切り離すことなく、フレーム構成体２０を構成する金属板の本体に接続させて残存させるものである。また、フレーム構成体２０のランド構成体１２を形成する部分に接触するパンチ部材２４の接触面積は、ダイ部２１に設けた開口部２３の開口面積よりも小さく、そのパンチ部材２４により、フレーム構成体２０の一部を押圧して、フレーム構成体２０から突出したランド構成体１２を形成する工程においては、フレーム構成体２０から突出したランド構成体１２の突出した側の上面部分の面積が、底面部分の面積よりも大きく、ランド構成体１２の突出した側の上面のエッジ部は抜きダレによる曲面を有しているランド構成体１２を形成するものである。この構造により、形成されたランド構成体１２は、それが突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体１２の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちランド構成体１２の突出した側である上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【００５６】
また、ランド構成体１２の突出した上面部分に対して、コイニングと称されるプレス成形を行うことにより、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するようにしてもよい。このコイニングによる形状により、ターミナルランドフレームに対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構成体への食いつきを良好にし、アンカー効果を得て、封止樹脂との密着性をさらに向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。
【００５７】
本実施形態において、金属板をエッチングして形成したフレーム構成体２０に対して打ち抜き加工し、ランド構成体１２を形成する際、その突出量については、フレーム構成体２０を構成している金属板自体の厚みの過半数以上とし、本実施形態では、２００［μｍ］の金属板の厚みに対して、１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（金属板自体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出したランド構成体１２を形成している。したがって、突出して形成されたランド構成体１２は、金属板の本体に対して、極めて薄い厚みの薄厚部１１により接続されていることになる。本実施形態では、薄厚部１１の厚みとしては、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（金属板自体の厚みの１０［％］〜３０［％］）であり、ランド構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、エッチングにより突出部が加工され薄く成っているため加工が容易で反りが少なくまた容易に分離されるものである。
【００５８】
なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、ランド構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。なお、エッチングの代わりにプレス加工により溝部１３、突出部１４を形成することもできる。
【００５９】
ここで本実施形態のランド構成体１２を形成する際の半切断について説明する。図６はフレーム構成体である金属板２６に対して押圧し、半切断状態を構成した際のランド構成体１２と金属板２６、および薄厚部１１の部分の構造図である。
【００６０】
図６に示すように、金属板２６に対して、溝部１３、突出部１４を有したランド構成体１２を形成した際、金属板２６のランド構成体１２部分は、図５に示したパンチ部材による打ち抜き加工によって発生した抜きダレ部２７と、パンチ部材によりせん断されたせん断部２８と、ランド構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、容易にランド構成体１２が分離した際の破断面となる破断部２９を有している。ランド構成体１２の形成としては、パンチ部材により打ち抜き加工した際、抜きダレ部２７、せん断部２８、破断部２９の順に形成されていくものである。破断部２９となる部分は薄厚部１１であり、図面上はモデル的に示している関係上、相当の厚みを有しているように示されているが、実質的には極めて薄い状態で形成されている。また金属板２６の打ち抜き加工においては、理想的な状態は、Ａ：Ｂ＝１：１であり、パンチ部材が金属板２６を打ち抜き、金属板２６の厚みの１／２を打ち抜いた時点でパンチ部材を停止させ、打ち抜きを完了させるものであるが、その条件は適宜、設定するものである。
【００６１】
また打ち抜き加工において、クリアランスの値を変更することにより、せん断部２８と破断部２９との長さを操作することができ、クリアランスを小さくすると、せん断部２８を破断部２９よりも大きくすることができ、逆にクリアランスを大きくすると、せん断部２８を破断部２９よりも小さくすることができる。したがって、クリアランスをゼロとし、破断部２９の長さを短く抑えることで、金属板２６の抜き完了のタイミングを遅らせ、パンチ部材が金属板２６の１／２以上入っても、抜きが完了しないようにできるものである。ここでクリアランスは、パンチ部材の大きさとダイ部の開口部の大きさとの差により形成された隙間の量を示している。
【００６２】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図７、図８は本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。なお、本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す平面図については、いわゆる矩形状を示すのみであり省略する。また底面図についても、ランド構成体が格子状に配列された矩形状を示す形状であるため省略する。
【００６３】
図７、図８に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、前述したような上部に溝部、下部に突出部を有したランド構成体よりなるターミナルランドフレームを用いて、半導体素子を搭載した半導体装置であり、ランド構成体３０の内、第１のランド構成体３０ａ，３０ｂ上に銀ペースト等の導電性接着剤３１、または絶縁性ペーストにより搭載、接合された半導体素子３２と、その半導体素子３２の周辺に配置され、半導体素子３２と金属細線３３により電気的に接続された第２のランド構成体３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆと、各ランド構成体３０の底面を突出させて半導体素子３２の外囲を封止した封止樹脂３４とよりなる樹脂封止型半導体装置であり、ランド構成体３０は突出部３５を有している樹脂封止型半導体装置である。なお、図７、図８においては、ランド構成体３０の上部の溝部の図示は省略している。
【００６４】
そして本実施形態において、ランド構成体３０の封止樹脂３４からの突出量は、使用したターミナルランドフレーム本体の厚み量からランド構成体３０がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量に対して、突出部３５を加えた量であり、基板実装時のスタンドオフを有しているものである。
【００６５】
また、図８に示すように、半導体素子３２を搭載するランド構成体３０ａ，３０ｂの高さと、半導体素子３２との電気的な接続用のランド構成体３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆの高さとに差を設けることにより、ランド構成体の一部を半導体素子３２の下面に容易に配することができ、半導体装置の小型化を達成できる。また、実装基板との間に空隙を確保しやすく機械的、熱的信頼性が向上する。そして半導体素子搭載用のランド構成体３０ａ，３０ｂの高さを高くすることにより、容易にランド構成体３０ｃ，３０ｄ上の一部に半導体素子３２をオーバーハングさせることができ、小型の半導体装置が可能になる。
【００６６】
本実施形態では、ランド構成体３０の一部を半導体素子３２を支持部として使用した構造であり、他のランド構成体３０は電極として使用し、底面配列においては、ランド・グリッド・アレイを構成しているものである。そして、搭載する半導体素子の大きさ、ピン数に応じて、半導体素子の支持用のランド構成体３０を適宜、設定することができる。また、従来のリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置とは異なり、ランド構成体３０の面積は、１００［μｍ］以上のワイヤーボンドができる大きさで、実装接続強度を有するランド底面面積であればよく言い換えれば底面の突出部３５は接続強度の向上が可能でランド寸法の縮小に貢献できる。
【００６７】
また、高さも１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］程度であるため、高密度な電極配列が可能であり、小型・薄型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。さらに本実施形態の構造により、多ピン化に対応でき、高密度面実装型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものであり、半導体装置自体の厚みとしても、１［ｍｍ］以下の５００［μｍ］程度の極めて薄型の樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。
【００６８】
また、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、封止樹脂３４に封止された側のランド構成体３０の上面の面積が、封止樹脂３４から露出、突出した側のランド構成体３０の底面の面積よりも大きく、封止された側のランド構成体３０の上面のエッジ部は曲面を有しており、ランド構成体３０は略逆台形状の断面形状を有しているものである。
【００６９】
この構造により、封止樹脂３４とランド構成体３０との食いつきを良好にし、さらにランド構成体３０の上部の溝部にも封止樹脂３４が充填され、密着性を向上させることができ、基板実装の際の各種応力に耐え信頼性を得ることができるものである。また上部の溝部にも封止樹脂３４が充填されているため、近傍に接続される金属細線の接続信頼性も向上する。
【００７０】
なお、用いるターミナルランドフレーム自体の板厚を厚く設定することで、ランド構成体３０と封止樹脂３４との食いつきエリアを拡大させ、アンカー効果が増大するため、一層の信頼性向上が図れる。
【００７１】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図９（ａ）〜（ｆ）は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。
【００７２】
まず図９（ａ）に示すように、フレーム本体３６と、そのフレーム本体３６の領域内に配設されて、薄厚部３７によりフレーム本体３６と接続し、かつフレーム本体３６よりも突出して形成された突出部３８、溝部（図示せず）を有する複数のランド構成体３９とよりなり、ランド構成体３９はフレーム本体３６からそれが突出した方向への押圧力により、薄厚部３７が破断されてランド構成体３９がフレーム本体３６より分離される構成を有するメッキがされたターミナルランドフレームを用意する。
【００７３】
次に図９（ｂ）に示すように、ターミナルランドフレームのランド構成体３９が突出した面側であって、ランド構成体３９の内、所定の第１のランド構成体３９ａ，３９ｂ上に導電性接着剤４０、または絶縁性ペーストにより半導体素子４１を載置、接合する。ただし、半導体素子搭載用のランド構成体３９ａ，３９ｂの上面には溝部は設けなくてもよい。
【００７４】
この工程は半導体装置の組立工程におけるダイボンド工程に相当する工程であり、ターミナルランドフレームへの導電性接着材４０の塗布、半導体素子４１の載置、加熱処理により半導体素子４１を接合するものである。ここで、ターミナルランドフレームは、ランド構成体３９が突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体３９の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであるが、それが突出した方向、すなわちランド構成体３９の上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、半導体素子４１を搭載する際、フレームに対して下方の押圧力が作用しても、ランド構成体３９は分離せず、安定してダイボンドできるものである。
【００７５】
次に図９（ｃ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子４１とランド構成体３９の内、外部ランド電極となる第２のランド構成体３９ｃ，３９ｄ，３９ｅ，３９ｆとを金属細線４２により電気的に接続する。したがって、ランド構成体３９は上面の金属細線４２が接続される面は１００［μｍ］□以上である。また、この工程においても、ランド構成体３９は一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、金属細線４２をランド構成体３９の上面に接続する際、下方に押圧力が作用しても、ランド構成体３９は分離せず、安定してワイヤーボンドできるものである。ランド構成体の上部の溝部と溝部との間にワイヤーボンドすることにより接続信頼性が向上する。これは応力を溝部が吸収するため、金属細線４２の接続部分に印加される応力をできるためである。
【００７６】
また、ランド構成体３９の上部の溝部は複数でなくてもよく、半導体素子４１がランド構成体にオーバーハング可能なようにランド構成体３９ｃ，３９ｄの外側部分の端部に接続することもできる。
【００７７】
次に図９（ｄ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子４１、および電気的接続手段である金属細線４２の領域を複数有する被成形部を封止装置内の大型キャビテー内の所定の位置に搭載し、封止樹脂４３により一括封止する。通常は上下封止金型を用いたトランスファーモールドによりターミナルランドフレーム内の前後左右に配した複数個の被成形部を一括で片面封止する。ここではターミナルランドフレームの半導体素子４１が搭載された面のみが封止樹脂４３により封止されるものであり、片面封止構造となっている。また、同じ金型で切断位置を変更することにより、ターミナルランドフレームを変えるだけで大きさの違う半導体装置が得られるため、金型を半導体装置ごとにより準備する必要がなく開発時間の短縮、金型費の削減稼働率の向上が可能になる。
【００７８】
そして各ランド構成体３９は突出して設けられているため、封止樹脂４３がその突出構造に対して食いつくため、片面封止構造であっても、ターミナルランドフレームと封止樹脂４３との密着性を得ることができ、ランド構成体の上面の溝部にも樹脂が充填されて接続強度が向上する。
【００７９】
次に図９（ｅ）に示すように、封止樹脂４３に対して、切断刃により所定の位置の切断部４４を切断する。ここでは封止樹脂を切断して個別に区切った樹脂封止型半導体装置を得る。またターミナルランドフレームの金属板であるフレーム本体３６の部分は後に分離できるため、ターミナルランドフレームの金属板の部分は切断する必要がなく、切断歯の寿命が長くなる。また切断刃の幅は、封止樹脂４３の切断に適した厚みとすることができるため、切断の生産性を向上させることもできる。
【００８０】
そしてターミナルランドフレームを固定した状態、例えばターミナルランドフレームの端部を固定し、封止樹脂４３で封止した領域をフリーにした状態で、ターミナルランドフレームの下方からランド構成体３９の底面に対して、押圧力を印加する。この場合、ターミナルランドフレームの端部を固定し、その下方から突き上げピン等により突き上げて押圧力を印加することにより、ランド構成体３９とターミナルランドフレームのフレーム本体３６とが分離するものである。これはランド構成体３９とフレーム本体３６とを接続している極薄の薄厚部３７が、突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されるものである。また、突き上げる場合は、一部の例えば中央部付近の半導体素子４１の下方に位置するランド構成体３９のみを突き上げてもよく、または半導体素子４１の周辺部のランド構成体３９を突き上げてもよく、またはすべてのランド構成体３９を突き上げてもよい。ただし、部分的な突き上げにより、ランド構成体３９が封止樹脂４３から剥離しない範囲で突き上げを行う。また突き上げ以外の手段により、ランド構成体３９が分離できるものであればよく、例えばフレーム本体３６に対してひねりを加えても分離させることができ、またフレーム本体自体３６を引き剥がすことによっても分離できるが信頼性を考慮して行う。
【００８１】
以上のような工程により、図９（ｆ）に示すように、ランド構成体３９とフレーム本体とを接続している極薄の薄厚部が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されて、樹脂封止型半導体装置４５を得ることができる。なお、分離工程において、封止樹脂とフレーム本体との剥離は、フレーム本体のランド構成体３９を形成した部分以外の領域と封止樹脂との密着性が弱く、ランド構成体３９が分離されることにより、樹脂封止型半導体装置を取り出すことができるものである。
【００８２】
またランド構成体３９部分は、その凹凸形状が封止樹脂に食い込み、ランド構成体３９の上面の溝部にも封止樹脂が充填され、接続強度が向上するため、剥離せずに封止樹脂内に形成されるものである。図示するように、樹脂封止型半導体装置４５は、ランド構成体３９がその底面に配列され、またランド構成体３９が封止樹脂４３の底面よりも突出して設けられ、突出部３８とともに突出し、基板実装時のスタンドオフが形成されているものである。スタンドオフはエッチングにより突出部３８を最適化でき、ランド構成体３９の突出部３８は、その突出部分で実装時に安定したはんだとの結合強度が得られるため、樹脂成形後は分離しやすい最小の寸法に設定でき、生産時に離れない強度であれば良い。
【００８３】
また、ランド構成体３９に設けた突出部３８および溝部は、すべてのランド構成体３９に配する必要はなく、要求信頼性に応じて、例えば溝部のみ、あるいは突出部３８のみでも良く。また、外側のランド構成体３９のみに配してもよく、種々の組み合わせが可能である。
【００８４】
ここで樹脂封止型半導体装置４５のランド構成体３９の突出量は、フレーム本体の厚み量からランド構成体３９が上方に突出した量を差し引いた量にエッチングで形成した突出部３８を加えた量となり、ランド構成体３９の外部ランド電極としてのスタンドオフが形成されるものである。本実施形態では、２００［μｍ］の厚みのフレーム本体に対して、ランド構成体３９を１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（フレーム本体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出させているため、スタンドオフ高さの量は、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（フレーム本体の厚みの１０［％］〜３０［％］）となり、基板実装時のスタンドオフを有したランド電極を得ることができる。また、エッチングにより突出部３８を適切な高さに選べるため、フレーム本体の厚みは生産に適し、封止樹脂４３との結合力を勘案した厚みとすることが出来る。
【００８５】
また、突出部３８を有しているため薄厚部３７は最小の寸法でよく、容易に分離されるためトレー等に一括で整列することができる特徴があり、生産性が向上する。また検査工程でもスタンドオフを容易に高くできるため検査のコンタクト信頼性が向上するものである。
【００８６】
次に本発明のターミナルランドフレームの別の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００８７】
図１０は本実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図である。図１１は本実施形態のターミナルランドフレームを示す断面図であり、図１０のＢ−Ｂ１箇所の断面を示している。また基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームと同様である。
【００８８】
図示するように本実施形態のターミナルランドフレームは、銅材または、４２−アロイ等の通常のリードフレームに用いられている金属板よりなるフレーム本体４６と、そのフレーム本体４６の領域内に配設されて、薄厚部４７によりフレーム本体４６と接続し、かつフレーム本体４６よりも突出して形成された上面に溝部、底面に突出部４８を有する複数のランド構成体４９と、ダイパッド部５０よりなるものである。すなわち、フレーム本体４６、ランド構成体４９、ダイパッド部５０および薄厚部４７は、同一の金属板より一体で形成されているものである。そしてランド構成体４９はフレーム本体４６から突出した方向への押圧力により、薄厚部４７が破断されてランド構成体４９がフレーム本体４６より分離される構成を有するものである。
【００８９】
ここで本実施形態のターミナルランドフレームは、前述した実施形態の図１、図２および図３に示したターミナルランドフレームと同様な構成を有するものの、半導体素子を搭載するダイパッド部５０を設けたものである。
【００９０】
したがって、ランド構成体４９およびダイパッド部５０の底面部分に対して、突出した方向への押圧力を印加することにより、薄厚部が破断されることになり、フレーム本体４６からランド構成体４９とダイパッド部５０とが分離するものである。そして図１０に示すように、ランド構成体４９はフレーム本体４６の領域に形成するが、左右・上下に連続して形成できるものであり、従来のように個々の分離は必要なく、またタイバーを設ける必要もない。またランド構成体４９の形状は、角部を面取りした角形としているが、円形や長方形でもよく、また大きさは、ターミナルランドフレーム内ですべて同一としてもよいし、樹脂封止型半導体装置を構成し、ランド電極とした場合、基板実装の際の応力緩和のために、周辺部に位置するランド構成体４９を大きくするようにしてもよい。本実施形態では、ランド構成体４９の上面の大きさは、半導体素子を搭載し、電気的接続手段として、金線等の金属細線により接続する際、ボンディング可能な大きさで実装接続に適した大きさであればよく、１００［μｍ］φ以上の大きさとしている。
【００９１】
また、本実施形態で示したターミナルランドフレームは、従来のようなインナーリード部、アウターリード部を有さず、ランド電極としてランド構成体４９を有し、そのランド構成体４９を半導体素子が搭載される面内に格子状、千鳥状に配列することにより、このターミナルランドフレームを用いて樹脂封止型半導体装置を構成した場合、底面にランド電極を面配置で備えた樹脂封止型半導体装置を実現することができる。また従来のように電極となる構成が、ビーム状のリード構成ではなく、ランド構成体４９であるため、それらを面状に配置することができ、ランド構成体４９の配置の自由度が向上し、多ピン化に対応することができる。
【００９２】
次に本実施形態のターミナルランドフレームの製造方法について説明する。ターミナルランドフレームの製造方法についても前述した実施形態のターミナルランドフレームの製造方法と同様であり、基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームの製造方法と同様であるが、ランド構成体を形成すると同時にダイパッド部も形成するものである。
【００９３】
まずフレーム枠を構成する金属板に対して、上面と下面にそれぞれエッチングレジスト膜を形成する。
【００９４】
次に金属板の上面に形成したエッチングレジスト膜に対して、少なくともダイパッド部およびランド構成体となり得る部分に対して、その上部に溝部を形成したい部分のエッチングレジスト膜を除去して開口部を形成する。また、少なくともダイパッド部およびランド構成体となり得る部分に対して、その底面に突出部を形成したい部分以外のエッチングレジスト膜を除去して開口部を形成する。
【００９５】
次に金属板をエッチングして、開口部から露出した金属板部分をエッチング加工して溝部、突出部を形成する。
【００９６】
そして金属板の上面、下面のエッチングレジスト膜を除去することにより、金属板に対して溝部と、突出部を有したフレーム構成体を形成するものである。
【００９７】
次に形成したフレーム構成体に対してプレス加工し、ターミナルランドフレームを完成する方法について説明する。
【００９８】
まず溝部、突出部を形成したターミナルランドフレームのフレーム構成体を打ち抜き金型のダイ部に載置し、フレーム構成体の上方から押え金型により押さえる。そしてダイ部上の所定の位置に固定したフレーム構成体に対して、その上方からパンチ部材により押圧による打ち抜き加工を行い、フレーム構成体の一部をダイ部側の開口部側に突出するように押圧して、フレーム構成体の所定箇所を半切断状態にし、ランド構成体およびダイパッド部を形成する。すなわち、打ち抜き金型のダイ部上の所定の位置に固定したフレーム構成体に対して、その上方からパンチ部材により押圧による打ち抜き加工を行い、フレーム構成体の一部をダイ部側の開口部側に突出するように押圧して、フレーム構成体の所定箇所を半切断状態にし、ランド構成体およびダイパッド部を形成する。
【００９９】
以上のようにして、金属板よりなるフレーム本体と、その領域内に配設されて、薄厚部によりフレーム本体と接続し、かつフレーム本体よりも突出して形成された上面に溝部、底面に突出部を有する複数のランド構成体と、ダイパッド部よりなるターミナルランドフレームを製造することができる。
【０１００】
なお、本実施形態のターミナルランドフレームにおいても同様に、形成されたランド構成体、ダイパッド部は、それらが突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体、ダイパッド部の各底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちランド構成体、ダイパッド部の各上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【０１０１】
本実施形態において、金属板に対してランド構成体、ダイパッド部を形成する際、突出させるその突出量については、金属板自体の厚みの過半数以上とし、本実施形態では、２００［μｍ］の金属板の厚みに対して、１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（金属板自体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出してランド構成体、ダイパッド部を形成している。したがって、突出して形成されたランド構成体、ダイパッド部は、金属板の本体に対して、極めて薄い厚みの薄厚部により接続されていることになる。本実施形態では、薄厚部の厚みとしては、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（金属板自体の厚みの１０［％］〜３０［％］）であり、ランド構成体、ダイパッド部が突出した方向に対しての押圧力により、容易に分離されるものである。
【０１０２】
次に本実施形態のターミナルランドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置について図面を参照しながら説明する。図１２は本実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。また、基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の構造と同様である。
【０１０３】
図１２に示すように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、前述した実施形態の図１０、図１１に示したターミナルランドフレームを用いて、半導体素子を搭載した半導体装置であり、ダイパッド部５１上に銀ペースト等の導電性接着剤５２により搭載、接合された半導体素子５３と、その半導体素子５３の周辺に配置され、半導体素子５３と金属細線５４により電気的に接続されたランド構成体５５と、各ランド構成体５５の底面を突出させて半導体素子５３の外囲を封止した封止樹脂５６とよりなる樹脂封止型半導体装置である。そして本実施形態において、ダイパッド部５１、ランド構成体５５の封止樹脂５６からの突出量は、使用したターミナルランドフレーム本体の厚み量からダイパッド部５１、ランド構成体５５がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量に突出部５７を加えた量であり、基板実装時のスタンドオフを有しているものである。また、ランド構成体５５、ダイパッド部５１は、その上面に複数の溝部（図示せず）を有し、底面には突出部５７を有しているものである。
【０１０４】
そして本実施形態では、ダイパッド部５１により半導体素子５３を支持する構造であるが、ランド構成体５５は電極として使用し、底面配列においては、ランド・グリッド・アレイを構成しているものである。
【０１０５】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、封止樹脂５６に封止された側のランド構成体５５、ダイパッド部５１の上面の面積が、封止樹脂５６から露出、突出した側のランド構成体５５、ダイパッド部５１の底面の面積よりも大きく、封止された側のランド構成体５５、ダイパッド部５１の上面のエッジ部は曲面を有しており、略逆台形状の断面形状を有しているものである。この構造により、封止樹脂５６とランド構成体５５、ダイパッド部５１との食いつきを良好にし、ランド構成体５５、ダイパッド部５１の各上面の溝部に封止樹脂５６が充填される働きとあわせ、密着性を向上させることができ基板実装の際の応力に対する耐性が向上する。
【０１０６】
またこの構造により、底面側で突出部５７のはんだとの信頼性の高い基板実装をすることができ、従来のようなビーム状のリードによる基板実装に比べて、実装の信頼性を格段に向上させることができ、ＢＧＡ型半導体装置と同等以上の信頼性を有するものである。
【０１０７】
次に本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態においても、基本概念は前記した実施形態のターミナルランドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法と同様である。図１３（ａ）〜（ｆ）は本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程ごとの断面図である。
【０１０８】
まず図１３（ａ）に示すように、フレーム本体５８と、そのフレーム本体５８の領域内に配設されて、薄厚部５９によりフレーム本体５８と接続し、かつフレーム本体５８よりも突出して形成された上面に溝部、底面に突出部６０を有する複数のランド構成体６１とダイパッド部６２とよりなり、ランド構成体６１、ダイパッド部６２はフレーム本体５８からそれが突出した方向への押圧力により、薄厚部５９が破断されてランド構成体６１、ダイパッド部６２がフレーム本体５８より分離される構成を有するメッキ処理されたターミナルランドフレームを用意する。
【０１０９】
次に図１３（ｂ）に示すように、ターミナルランドフレームのランド構成体６１、ダイパッド部６２が突出した面側であって、ダイパッド部６２上に導電性接着剤６３により半導体素子６４を載置、接合する。この工程は半導体装置の組立工程におけるダイボンド工程に相当する工程であり、ターミナルランドフレームへの導電性接着剤６３の塗布、半導体素子６４の載置、加熱処理により半導体素子６４を接合するものである。ここで、ターミナルランドフレームは、ダイパッド部６２が突出した方向に対しての押圧力、すなわちダイパッド部６２の底面部分側からの押圧力により、容易に分離されるものであるが、それが突出した方向、すなわちダイパッド部６２の上面部分からの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、半導体素子６４を搭載する際、フレームに対して下方の押圧力が作用しても、ダイパッド部６２は分離せず、安定してダイボンドできるものである。なをダイパッド部６２には半導体素子６４が搭載されるため溝部は周辺部に設けるのがよい。また、小型の半導体装置では設けなくてもよい。ダイパット部６２をランド構成体６１より高く位置させることにより容易に半導体素子６４を容易にランド構成体６１上に配置できることは言うまでもなく、小型化が図れることは同様である。
【０１１０】
次に図１３（ｃ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子６４とランド構成体６１とを金属細線６５により電気的に接続する。したがって、ランド構成体６１は上面の金属細線６５が接続される面の大きさは１００［μｍ］□以上である。また、この工程においても、ランド構成体６１は一方向からの押圧力にのみ分離する構造であるため、金属細線６５をランド構成体６１の上面に接続する際、下方に押圧力が作用しても、ランド構成体６１は分離せず、安定してワイヤーボンドできるものである。
【０１１１】
次に図１３（ｄ）に示すように、ターミナルランドフレーム上に接合した半導体素子６４、および電気的接続手段である金属細線６５の領域を複数個を所定の大型キャビテー凹部に搭載し、封止樹脂６６により封止する。通常は上下封止金型を用いたトランスファーモールドにより片面封止を行う。ここではターミナルランドフレームの半導体素子６４が搭載された面のみが封止樹脂６６により封止されるものであり、片面封止構造となっている。そして各ランド構成体６１、ダイパッド部６２は突出して設けられているため、封止樹脂６６がその突出構造に対して、食いつくため片面封止構造であっても、ターミナルランドフレームと封止樹脂６６との密着性を得ることができる。また、金型構造も樹脂に接しない片側金型は焼き入れエジェクターピン等も必要なく簡素化でき安価になる。
【０１１２】
次に図１３（ｅ）に示すように、封止樹脂６６に対して、切断刃により所定の位置の切断部６７を順次切断する。またターミナルランドフレームのフレーム本体５８の部分は切断する必要がなく、切断刃の寿命が長くなりまた、切断生産性が向上する。
【０１１３】
そしてターミナルランドフレームを固定した状態、例えばターミナルランドフレームの端部を固定し、封止樹脂６６で封止した領域をフリーにした状態で、ターミナルランドフレームの下方からランド構成体６１およびダイパッド部６２の底面に対して、押圧力を印加する。この場合、ターミナルランドフレームの端部を固定し、その下方から突き上げピンにより突き上げて押圧力を印加することにより、ランド構成体６１、ダイパッド部６２とターミナルランドフレームのフレーム本体５８とが分離するものである。これはランド構成体６１、ダイパッド部６２とフレーム本体５８とを接続している極薄の薄厚部５９が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されるものである。
【０１１４】
そして図１３（ｆ）に示すように、ランド構成体６１、ダイパッド部６２とフレーム本体とを接続している極薄の薄厚部が突き上げによる押圧力で破断されることにより分離されて、樹脂封止型半導体装置６８を得ることができる。図示するように、樹脂封止型半導体装置６８は、ランド構成体６１がその底面に配列され、またランド構成体６１、ダイパッド部６２が封止樹脂６６の底面よりも突出して設けられ、基板実装時のスタンドオフが形成されているものである。
【０１１５】
次に本発明のターミナルランドフレームの他の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１１６】
図１４は本実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図である。図１５はターミナルランドフレームのダイパッド部の詳細を示す図であり、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のａ−ａ１箇所の断面図である。図１６はターミナルランドフレームの補強ランド構成体の詳細を示す図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のａ−ａ１箇所の断面図である。図１７はターミナルランドフレームのランド構成体の詳細を示す図であり、図１７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のａ−ａ１箇所の断面図であり、図１７（ｃ）は図１７（ａ）のｂ−ｂ１箇所の断面図である。
【０１１７】
まず図１４に示すように本実施形態のターミナルランドフレームは、フレーム本体６９と、半導体素子が搭載されるダイパッド部７０と、ダイパッド部７０の周囲に配置され、外部ランド電極を構成するランド構成体７１とよりなるターミナルランドフレームであり、さらに１チップ領域の各角部に配置された補強ランド構成体７２より構成されるターミナルランドフレームである。図示するように補強ランド構成体７２は他のランド構成体７１よりも大きく構成されている。
【０１１８】
そして本実施形態のターミナルランドフレームのダイパッド部７０は、図１５に示すように、半導体素子が搭載される上面側に複数の溝部７３が設けられ、封止樹脂との密着性を向上できる構成を有している。
【０１１９】
また本実施形態のターミナルランドフレームの補強ランド構成体７２は、図１６に示すように、溝部７４が環状に設けられ、封止樹脂との密着性を向上し、応力を緩和することができる構成を有している。そして封止樹脂により封止された際、封止樹脂側の補強ランド構成体の上面の面積が、封止樹脂から露出した側の補強ランド構成体の底面の面積よりも大きく、封止された側の補強ランド構成体の上面の溝部７４のエッジ部は曲面を有しており、封止樹脂がランド同様に強く結合し、上部の溝部７４にも充填されるため基板実装信頼性が高く、ランド構成体７１およびダイパッド部７０を保護する。あるいは補強ランド構成体７２の下面部には突出部７５を有しているため、はんだとの接着力が向上し実装信頼性が向上する。
【０１２０】
すなわち補強ランド構成体７２を有することにより、はんだ部および封止樹脂部の結合力が強くなり、ランド構成体７１、あるいはダイパット部７０にかかる応力が少なくなり、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を供給することができる。
【０１２１】
また本実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体７１は、図１７に示すように、その上面に複数の溝部７６を有し、その形状は楕円状のものであり、溝部７６に封止樹脂が充填された際の応力を緩和できるよう構成されている。また底面部には突出部７７が設けられ、実装時のはんだとの接着力が向上し実装信頼性が向上する。
【０１２２】
以上、本実施形態で示したようなターミナルランドフレームを用いることにより、半導体素子を搭載し、樹脂封止した後、封止樹脂部を切断し、ランド構成体、ダイパッド部分の下方からの突き上げによりフレーム本体自体を除去するだけで、樹脂封止型半導体装置の底面部分に半導体素子と電気的に接続したランド電極を配列した樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【０１２３】
その結果、面実装タイプの半導体装置が得られ、従来のようなリード接合による実装に比べて、基板実装の信頼性を向上させることができる。さらに樹脂封止型半導体装置において、各ランド構成体の封止樹脂からの突出量は、使用したターミナルランドフレーム本体の厚み量から各ランド構成体自体がそのフレーム本体から突出した量を差し引いた量に突出部を加えた量であり、分離が容易な突出量を選択することができ、突出部によりスタンドオフの大半を確保するため生産性がよく、フレーム本体から製品を分離した時点で基板実装時のスタンドオフが構成されるものであり、突出部の働きではんだとの接続信頼性が向上し、あえて別工程でランド電極のスタンドオフを形成する必要がないものである。
【０１２４】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置は、ＢＧＡタイプの半導体装置のように、ランド電極を設けた基板を用いるものでなく、ターミナルランドフレームという金属板からなるフレーム本体から半導体装置を構成するので、量産性、コスト性などの面においては、従来のＢＧＡタイプの半導体装置よりも有利となる。さらに製品加工工程において、上述のごとく、切断歯による樹脂部の切断を行った後、フレーム本体の分離のみを行えば、容易に完成体を得ることができるので、従来のようなフレームからの分離において必要であったリードカット工程、リードベンド工程をなくし、リードカットによる製品へのダメージやカット精度の制約をなくすことができ、製造工程の削減によってコスト力の強めた画期的な技術を提供できるものである。
【０１２５】
【発明の効果】
以上、本発明のターミナルランドフレームにより、従来のようなビーム状のリード電極に代えて、ランド電極を有した樹脂封止型半導体装置を実現することができる。そして本発明により、樹脂封止型半導体装置の底面のランド電極を基板等を用いることなく、フレーム状態から形成でき、エッチング加工の特徴とプレス加工の利点を生かした加工法により、信頼性が高く、また自己整合的にランド電極のスタンドオフを形成でき、従来にないフレーム構造、工法によりランド電極を有したリードレスパッケージ型の樹脂封止型半導体装置を実現することができるものである。
【０１２６】
また樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、従来のようにフレーム製作上のラインアンドスペース、設計仕様などの制約をなくし、リードがない分、リードカット工程、リードベンド工程が不要であって、樹脂封止後樹脂部を切断し、突き上げ処理により、容易にフレーム本体を分離して、樹脂封止後の半導体装置を得ることができ、工程削減による低コスト製造を実現できるものである。さらに、樹脂封止の際の樹脂モレがなく、またランド構成体上への樹脂バリの発生もないため、樹脂バリ除去工程等の後工程が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図
【図２】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体を示す断面図
【図３】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体を示す図
【図４】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図
【図５】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図
【図６】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの製造方法を示す断面図
【図７】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図８】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図９】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１０】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図
【図１１】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す断面図
【図１２】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図１３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１４】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームを示す平面図
【図１５】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのダイパッド部を示す図
【図１６】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームの補強ランド構成体を示す図
【図１７】本発明の一実施形態のターミナルランドフレームのランド構成体を示す図
【図１８】従来のリードフレームを示す平面図
【図１９】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図２０】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す平面図
【符号の説明】
１ フレーム枠
２ ダイパッド部
３ 吊りリード部
４ インナーリード部
５ アウターリード部
６ タイバー部
７ 半導体素子
８ 金属細線
９ 封止樹脂
１０ フレーム本体
１１ 薄厚部
１２ ランド構成体
１２ａ 底面部分
１３ 溝部
１４ 突出部
１５ 金属板
１６ エッチングレジスト膜
１７ エッチングレジスト膜
１８ 開口部
１９ 開口部
２０ フレーム構成体
２１ ダイ部
２２ 押え金型
２３ 開口部
２４ パンチ部材
２５ 凹部
２６ 金属板
２７ 抜きダレ部
２８ せん断部
２９ 破断部
３０ ランド構成体
３１ 導電性接着剤
３２ 半導体素子
３３ 金属細線
３４ 封止樹脂
３５ 突出部
３６ フレーム本体
３７ 薄厚部
３８ 突出部
３９ ランド構成体
４０ 導電性接着剤
４１ 半導体素子
４２ 金属細線
４３ 封止樹脂
４４ 切断部
４５ 樹脂封止型半導体装置
４６ フレーム本体
４７ 薄厚部
４８ 突出部
４９ ランド構成体
５０ ダイパッド部
５１ ダイパッド部
５２ 導電性接着剤
５３ 半導体素子
５４ 金属細線
５５ ランド構成体
５６ 封止樹脂
５７ 突出部
５８ フレーム本体
５９ 薄厚部
６０ 突出部
６１ ランド構成体
６２ ダイパッド部
６３ 導電性接着剤
６４ 半導体素子
６５ 金属細線
６６ 封止樹脂
６７ 切断部
６８ 樹脂封止型半導体装置
６９ フレーム本体
７０ ダイパッド部
７１ ランド構成体
７２ 補強ランド構成体
７３ 溝部
７４ 溝部
７５ 突出部
７６ 溝部
７７ 突出部
Claims (1)
- フレーム枠を構成する金属板に対して、上面と下面にそれぞれエッチングレジスト膜を形成する第１の工程と、前記金属板内に溝部を形成したい部分に対向する前記エッチングレジスト膜に対して、開口部を形成する第２の工程と、前記金属板をエッチングして、前記開口部から露出した金属板部分を加工して溝部を形成する第３の工程と、前記金属板の前記溝部を形成した所定の位置を金型で押圧し、半切断状態を形成して突出させ、ランド構成体を形成する第４の工程とよりなることを特徴とするターミナルランドフレームの製造方法。
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