(57)【要約】【課題】半田フィレットの形成を容易にすると同時に、外部端子と実装基板との接合強度を高めた半導体パッケージの製造方法、および半導体パッケージを提供する。【解決手段】半導体パッケージのアウターリード３はプリント基板に対して平行に延出しており、その先端部に上面３ａから半分程度までの深さの溝を設けて、その底部５ｘと側壁５ｙによって区画される突起部１０が切断面６に対する段差部を構成している。また、アウターリード３の先端中央部には、上下面３ａ，３ｂを貫通して切断面６に対する半円形状の凹部４が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームの端子部を介してプリント基板上に実装される半導体パッケージの製造方法において、
前記複数のリードフレームが一体構成されたリードフレーム部材を用意する準備工程と、
該リードフレーム部材の前記端子部となる部分に、前記リードフレーム部材の一の面から前記リードフレーム部材の厚みの半分程度までの深さを有する溝と、前記一の面から該一の面に対向する他の面まで達する貫通孔とを形成する加工工程と、
前記リードフレーム部材を所定の金型にインサートするインサート工程と、
前記金型に樹脂を注入して、前記端子部となる部分を露出させて前記リードフレーム部材を封止するモールド工程と、
前記リードフレーム部材の前記端子部となる部分にめっきを施すめっき工程と、
前記溝の底部を該溝の幅より狭い幅で分割加工し、前記リードフレーム部材を前記半導体パッケージ毎に分離する分割工程と、
を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項２】
前記加工工程では、前記リードフレーム部材の前記端子部となる部分に最初に前記溝を形成し、その後に前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項３】
前記加工工程では、断面がＵ字形状をなすブレードを用いて前記溝をダイシング加工することを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項４】
前記加工工程では、断面がＶ字形状をなすブレードを用いて前記溝をダイシング加工することを特徴とする請求項２記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項５】
前記加工工程では、前記貫通孔の断面形状を円形に加工したことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項６】
前記分割工程では、前記溝の幅より狭い幅のブレードを用いて前記リードフレーム部材を分割加工したことを特徴とする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法。
【請求項７】
リードフレームの端子部を介してプリント基板上に実装される半導体パッケージにおいて、
前記リードフレームは、外形が略直方体をなす複数の端子部を有し、
該端子部には、その端面の底面側からそれぞれ前記プリント基板と接触するように２本の突起部が互いに離間して形成され、
前記端子部の上面視の形状がＵ字形状をなし、側面視の形状がＬ字形状をなすとともに、前記端子部の端面および前記突起部の上面には、それぞれめっきが施されていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項８】
前記リードフレームは、前記端子部および前記突起部が前記プリント基板の実装面に対して平行に延出していることを特徴とする請求項７記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
前記突起部は、前記端子部の一の面から前記端子部の厚みの半分程度までの深さを有する溝と、前記一の面から該一の面に対向する他の面まで達する貫通孔によって形成されていることを特徴とする請求項７記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレームの端子部を介してプリント基板上に実装される半導体パッケージの製造方法および半導体パッケージに関し、特に実装時に半田フィレットが確実に形成されるようにリードフレームを加工した表面実装型の半導体パッケージの製造方法および半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板等に実装される集積化された半導体パッケージは、近年、その高密度化が進んでいることから、底面の四辺に端子が並ぶ表面実装型の半導体パッケージ等が開発されている。表面実装型の半導体パッケージでは、リードフレームに搭載された半導体チップがモールド樹脂からなる封止体によって封止される。この種の半導体パッケージの一種に、ＱＦＮパッケージ(Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ)がある。
【０００３】
半導体パッケージを実装する際、リードフレームの端子部（すなわち、外部端子：outer lead）の相互の絶縁性を高めると同時に、プリント基板への実装状態の安定性等が要求されている。半導体パッケージのリードフレームは、一般に、半田付けによってプリント基板と接続される。その際、実装基板の電極部からリードフレームの端子部に半田が這い上がるように半田付け部が形成されることが望ましい。通常、この半田付け部は半田フィレットと呼ばれている。
【０００４】
半導体パッケージを安定して実装するには、半導体パッケージのプリント基板との接合強度を高めればよい。半田付け部の接合信頼性を向上させる一つの方法としては、半田フィレットを大きく形成することである。ところが、半導体パッケージの集積密度が高くなると、プリント基板の実装面積に制限が伴うために、プリント基板側の電極部面積を十分に確保することが困難になる。
【０００５】
外部端子の半田付け性を向上させるための代表的な外装処理方法は、リードフレームを介して通電する半田の電解めっきである。外部端子に電解めっきを行うためには、外部端子がリードフレームと電気的に接触した状態でなければ不可能である。したがって、リードフレームを切断して個片化する前に、端子部の先端にめっきが施されていることが好ましい。しかし、切断工程の前にめっきを施しても、切断によって外部端子の先端部（切断面）はめっきされていない状態となるために、その切断面が酸化しやすくなる。リードフレームの端子部の先端が酸化すれば、半田が外部端子の上面に殆ど這い上がらなくなり、半田フィレットの形成が困難になるという問題があった。
【０００６】
また、半導体パッケージの外部端子の接続では、温度管理が容易なリフロー半田付けが行われる。そうした場合に、リード端子の先端部を酸化させないためには、リフロー雰囲気を窒素雰囲気とし、酸素濃度を１００ｐｐｍ以下にする等の管理を行えばよい。しかし、現在でもコストの関係から、大気雰囲気中でのリフロー半田付けが多く実施されているため、半田フィレットが未形成になるという問題は解決していない。
【０００７】
さらに、リード端子の先端部分を斜め方向にカットすることで、接合面積を拡大する方法も考えられている。しかし、リードフレームが薄くカットされた先端部分では、その接合強度が低下するため、リード曲がり等の不具合が生じるおそれがあった。しかも、リードフレームのカットに特殊な装置が必要になる等の理由により、現実的な方法ではなかった。
【０００８】
表面実装型の半導体パッケージをプリント基板に実装するにあたり、外部端子の先端部の断面にめっきが施された凹部を有するようにしたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−１９４６５号公報（段落番号［００１５］〜［００２１］、および図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述した特許文献１の発明を、高密度に集積化された半導体パッケージに適用した場合には、リード端子部の厚みが薄くなって、実装基板との接合強度が低下する。しかも端子部の先端がいずれも垂直面であることから、先端部の断面にめっきが施されたとしても半田フィレットは形成し難く、実装基板とのはんだ接合における接合信頼性を十分に高めることができないという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、半田フィレットの形成を容易にすると同時に、外部端子と実装基板との接合強度を高めた半導体パッケージの製造方法および半導体パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、上記問題を解決するために、リードフレームの端子部を介してプリント基板上に実装される半導体パッケージの製造方法が提供される。この半導体パッケージの製造方法では、準備工程において、複数のリードフレームが一体構成されたリードフレーム部材を用意する。加工工程において、該リードフレーム部材の端子部となる部分に、リードフレーム部材の一の面からリードフレーム部材の厚みの半分程度までの深さを有する溝と、一の面から該一の面に対向する他の面まで達する貫通孔とを形成する。つぎのインサート工程では、リードフレーム部材を所定の金型にインサートする。つぎのモールド工程では、金型に樹脂を注入して、端子部となる部分を露出させてリードフレーム部材を封止する。つぎのめっき工程では、リードフレーム部材の端子部となる部分にめっきを施す。つぎの分割工程では、溝の底部を該溝の幅より狭い幅で分割加工し、リードフレーム部材を半導体パッケージ毎に分離する。
【００１２】
また、本発明によれば、リードフレームの端子部を介してプリント基板上に実装される半導体パッケージが提供される。
この半導体パッケージのリードフレームは、外形が略直方体をなす複数の端子部を有する。該端子部には、その端面の底面側からそれぞれプリント基板と接触するように２本の突起部が互いに離間して形成され、端子部の上面視の形状がＵ字形状をなし、側面視の形状がＬ字形状をなすとともに、端子部の端面および突起部の上面には、それぞれめっきが施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加工方法を工夫し、端子部の形状を上記のものとすることにより、半導体素子にダメージを与えないで、大気リフロー雰囲気中で半田接合を行っても、従来より優れた強度の半田フィレットを形成することができる。特に、リードフレームの端子部には、その端面および２本の突起部の上面にそれぞれめっきが施されているから、これに半田フィレットが形成されることによって、リード端子をプリント基板面に押さえ付ける効果が生じるため、プリント基板への実装強度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態に係るＱＦＮパッケージを示す概略平面図である。
本実施の形態のＱＦＮパッケージ１は、半導体チップを樹脂封止体によって封止した表面実装型のパッケージであり、その外形寸法は、たとえば縦×横＝７．０ｍｍ×７．０ｍｍ、厚さ＝０．９ｍｍである。リードフレームとしては、それぞれ複数本（たとえば１６本）の端子部（以下、アウターリードという。）３が樹脂封止されたパッケージ本体２の４辺からほぼ等間隔に配置される。なお、リードフレームにはたとえば厚み０．１〜０．２ｍｍ程度の銅系、あるいはその合金系の材料が使用され、また封止用樹脂にはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００１５】
以下では、半導体パッケージとしてＱＦＮパッケージ１について説明するが、アウターリード３が実装されるプリント基板に対して平行に延出しているＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの表面実装型パッケージであれば、本発明を適用することができる。
【００１６】
図２は、ＱＦＮパッケージに設けられたアウターリードを拡大して示す部分平面図である。アウターリード３は外形が略直方体をなし、その延出方向の先端部には、アウターリード３の両側面を含まない態様で上下面を貫いて形成された凹部４を有している。アウターリード３の端面には、アウターリード３の下面側に、それぞれプリント基板と接触する２本の突起部１０が互いに離間して形成されている。
【００１７】
図３は、アウターリードの先端部分を拡大して示す斜視図である。アウターリード３は図示しないプリント基板に対して平行に延出している。アウターリード３の先端部には、アウターリード３の半分程度の高さを有する溝の側壁５ｙが上面３ａ側から形成され、この下方、切断面６との間に溝の底部５ｘが構成されている。この底部５ｘ、切断面６等からなる突起部１０がアウターリード３の下面３ｂ側に２本、それぞれプリント基板と接触するように互いに離間して形成されている。また、アウターリード３の先端中央部の、２本の突起部１０の間には、上下面３ａ，３ｂを貫通して切断面６に対する半円形状の凹部４が形成されている。
【００１８】
すなわち、アウターリード３は、側面３ｃから視た形状がＬ字形状をなしており、上面３ａ又は下面３ｂから視た形状はＵ字形状をなしている。
後述する分割工程の前に実施されるめっき工程により、アウターリード３の上下面３ａ，３ｂや両側面３ｃだけでなく、凹部４、底部５ｘを含む側壁５ｙにそれぞれめっきが施される。そのため、プリント基板上にＱＦＮパッケージ１を半田実装する際には、アウターリード３の先端部が半田で濡れやすくなり、半田フィレットの形成が容易になる。これにより、たとえば低温半田を用いたアウターリード３の半田実装においても、プリント基板との接着強度に優れた実装が可能となる。特に、底部５ｘにもめっきが施されることにより、半田がこの部分にも付着しアウターリード３を上面３ａ側から下面３ｂ側へ押し付けるので接着強度が従来以上に増すことになる。
（第１の実施の形態）
つぎに、本発明の半導体パッケージの製造方法の一例について、図４ないし図７によって説明する。
【００１９】
図４は、第１の実施の形態に係る製造途中の半導体パッケージの一部分を拡大して示す概略平面図であり、モールド工程およびめっき工程後の状態を示すものである。各半導体パッケージ２ａ〜２ｄのアウターリード３は、これらアウターリード３を連結するダムバー１１および枠１２を有するリードフレーム部材として一体に接続されている。このリードフレーム部材には後述する形状の貫通孔７が複数形成されている。
【００２０】
図５は、リードフレーム部材を分割して半導体パッケージ２ａ，２ｂそれぞれに個片化する前の状態を示す平面図であって、図４の破線で囲んだ部分１３を拡大して示している。半導体パッケージ２ａ，２ｂのアウターリード３の先端となる切断線（二点鎖線）Ａ−Ａに対応する位置には、それぞれ所定幅の溝５ａ，５ｂがリードフレーム部材の厚みの半分程度の深さで形成され、さらに円形の貫通孔７ａ，７ｂがアウターリード３の幅より小さな径で形成されている。これらの貫通孔７ａと７ｂ、溝５ａと５ｂはダムバー１１に沿って並列するように形成されている。すなわち、貫通孔７ａは半導体パッケージ２ａの外周に沿って、アウターリード３とダムバー１１との連結部に形成される。また、溝５ａは各貫通孔７ａの略中心を結ぶ線に沿って形成されている。他方、貫通孔７ｂと溝５ｂも、半導体パッケージ２ｂの外周に沿って同様に形成されている。このように溝５ａ，５ｂと貫通孔７ａ，７ｂが加工されたリードフレーム部材により、ダムバー１１の強度を保ったまま、アウターリード３の高密度化が可能となる。
【００２１】
つぎに、半導体パッケージの製造工程を順に説明する。最初に複数のリードフレームが一体構成されたリードフレーム部材を用意する。リードフレーム部材はアウターリード３となる部分等を除いて、半導体チップとともに封止される。リードフレーム部材には以下のような加工が施される。すなわち、そのアウターリード３となる部分に、リードフレーム部材の上面からアウターリード３の厚みの半分程度の深さの溝５ａ，５ｂを形成するため、ダイシング加工又はハーフエッチングを行う。さらに、アウターリード３の図３に示す切断面６となる位置を中心として、その上面から下面まで達するように、円形状、楕円形状、長穴形状、菱形状、四角形状等の貫通孔７ａ，７ｂが切削される。
【００２２】
ここでは、最初に溝５ａ，５ｂの加工を行い、その後に貫通孔７ａ，７ｂを切削加工することが好ましい。この順番で加工することにより、貫通孔７にバリが発生せず、良好な半田フィレットを形成できる。
【００２３】
つぎに、上述したリードフレーム部材に半導体チップを配置した状態で、金型にインサートするインサート工程が実施される。さらに、この金型に樹脂を注入して、ＱＦＮ１のパッケージ本体２を封止成形するモールド工程が実施される。
【００２４】
つぎに、パッケージ本体２から露出するアウターリード３にめっきを施すめっき工程と、アウターリード３を所定位置で切断して、半導体パッケージ毎に分離して個片化する分割工程が実施される。溝５ａ、貫通孔７ａ等を形成した後にめっき工程を実施することによって、アウターリード３にはその上下面３ａ，３ｂや両側面だけでなく、図３に示す凹部４の内面や溝の底部５ｘおよび側壁５ｙにもめっきが施される。なお、アウターリード３の分割工程では、半導体チップが搭載されたリードフレームをトランスファー成形により樹脂封止した状態で、ダイシング装置によりパッケージの外形に合わせて樹脂封止部と一緒にリードを切断するようにしている。このときの切断線Ａ−Ａは、図５の二点鎖線で示すように、溝５ａ（５ｂ）の底部に沿って、半導体パッケージ２ａ（２ｂ）とダムバー１１の間を通り、各貫通孔７ａ（７ｂ）の略中心を結ぶよう形成される。
【００２５】
なお、アウターリード３の高さ、幅はそれぞれ０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。したがって、溝５ａ，５ｂの深さをアウターリード３の高さの半分程度（約３０％〜５０％）とし、かつ貫通孔７ａ，７ｂの直径をアウターリード３の幅の半分程度（約４０％〜６０％）に設定すれば、切断前のリードフレーム部材の強度が十分に保持されて、リード曲がり等の不具合が生じない。ダムバー１１の幅はアウターリード３の幅の１〜１．５倍である。
【００２６】
図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿って示す側面図である。
アウターリード３は、半導体パッケージ２ａ，２ｂの底面から外部に突出し、ダムバー１１を介して互いに接続された状態にある。リードフレーム部材の加工工程では、溝５ａ，５ｂの断面をＵ字形状とするようなブレードを用いてダイシング等を行う。これに対して、分割工程では溝５ａ等の切削幅より狭い幅のブレードを用いて切断面６ａ，６ｂで切断する。
【００２７】
このようにして図３のアウターリード３の先端形状が形成される。切断後は、溝５ａ等が底部５ｘと側壁５ｙに、貫通孔７ａ等が凹部４になり、分割工程により切断面６が形成され、突起部１０が現れる。分割工程前にめっき工程が実施されるので、アウターリード３は、その延出方向先端となる切断面６を除き、凹部４に加え底部５ｘと側壁５ｙにめっきが施される。アウターリード３でめっきが施されない面は切断面６だけとなる。
【００２８】
図７は、リードフレーム切断後のＱＦＮパッケージをプリント基板に実装した状態を示す側面図である。
ＱＦＮパッケージ１をプリント基板８に実装するとき、半導体パッケージ２ａ〜２ｄ毎に分離されたリードフレームには、アウターリード３の凹部４と溝５の側壁５ｙからなる端面と、溝５の底部５ｘからなる突起部１０の上面にめっきが施されている。そのため、大気雰囲気中でリフロー半田付けを実施しても、半田フィレット９を確実に形成することができる。特に、半田がアウターリード３の凹部４の広い面に付着するだけでなく、底部５ｘに乗り掛かった状態で付着し、半田フィレット９を形成する。したがって、プリント基板８へのアウターリード３のはんだ接合における接合信頼性を十分に高めることができる。
【００２９】
また、溝５の断面をＶ字形状とするようなブレードを用いてダイシングを行った場合は、めっきされたアウターリード３の凹部４と連続する傾斜面にもめっきが施されるから、確実に半田フィレット９を形成することができる。したがって、この場合でもプリント基板８とのはんだ接合の強度が十分に確保される。
（第２の実施の形態）
リードフレーム部材の形状と、溝および貫通孔の加工工程については、第１の実施の形態に代えて、図８に示すようにすることもできる。
【００３０】
図８は、第２の実施の形態に係る、半導体パッケージそれぞれに個片化する前の状態を示す平面図である。ここでは、図４に示した第１の実施の形態のものに代えて、溝５と貫通孔７がアウターリード３とダムバー１１の交差する部分にそれぞれ１つずつ形成される。このリードフレーム部材の形態によれば、溝５と貫通孔７の加工工数を減らすことができ、さらに、アウターリード３やダムバー１１の幅をある程度大きく取ることで、プリント基板への実装強度を高くできる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施の形態に係るＱＦＮパッケージを示す概略平面図である。
【図２】ＱＦＮパッケージに設けられたアウターリードを拡大して示す部分平面図である。
【図３】アウターリードの先端部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】第１の実施の形態に係る半導体パッケージの製造工程の一部分を拡大して示す概略平面図である。
【図５】リードフレーム部材を分割して半導体パッケージそれぞれに個片化する前の状態を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿って示す側面図である。
【図７】リードフレーム切断後のＱＦＮパッケージをプリント基板に実装した状態を示す側面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る、半導体パッケージそれぞれに個片化する前の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ＱＦＮパッケージ
２  パッケージ本体
２ａ〜２ｄ  半導体パッケージ
３  アウターリード
３ａ  アウターリードの上面
３ｂ    アウターリードの下面
４  凹部
５，５ａ，５ｂ  溝
５ｘ  （溝の）底部
５ｙ  （溝の）側壁
６  切断面
７，７ａ、７ｂ  貫通孔
８  プリント基板
９  半田フィレット
１０  突起部
１１  ダムバー
１２  枠
【図１】
2010067768.tif 000003
【図２】
2010067768.tif 000004
【図３】
2010067768.tif 000005
【図４】
2010067768.tif 000006
【図５】
2010067768.tif 000007
【図６】
2010067768.tif 000008
【図７】
2010067768.tif 000009
【図８】
2010067768.tif 000010