(57)【要約】【課題】  基板との接続強度を向上しつつ、信頼性が高い実装性に優れた半導体装置および半導体装置用リードフレームを提供する。【解決手段】半導体装置１００においては、外部リード１５は、端部の一部に外部端子部１５０を備えた端部側の第１の領域１５ａと、基部側の第２の領域１５ｂと、からなる。金属層１８に被覆される領域（第１の領域１５ａ）は、外部端子部１５０を一部として含む領域であって、下地めっき層１７に被覆される領域（第２の領域１５ｂ）よりも半田の濡れ性が高くなっている。【選択図】図１
2010103165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の外部リードを備えた表面実装型の半導体装置であって、
前記外部リードは、端部側の第１の領域と、基部側の第２の領域と、からなり、
前記第１の領域は、端部の一部に外部端子部を備え、かつ第１のめっきに被覆される領域であり、
前記第２の領域は、第２のめっきに被覆される領域であり、
前記第１のめっきは、前記第２のめっきよりも半田の濡れ性が高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記外部リードは、隣り合う前記外部リードの間を連結していたタイバーが存在していたタイバー部をさらに有し、
前記タイバー部は、前記第２の領域に含まれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記第１のめっきは、Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，またはＰｔの群から選ばれる少なくとも１種類を含む金属層、それらの合金からなる層、あるいはそれらの層を組み合せた積層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１のめっきが前記第２のめっきを被覆していることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置において、
前記第２のめっきは、Ｎｉ、Ｃｕのうちの少なくとも１種類を含む金属層、またはＳｎとの合金層であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の半導体装置において、
前記第２の領域は、端部側の少なくとも一部に半田フィレット形成領域を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体装置の内部であって、前記外部リードと接続する内部リードは、前記第１のめっきおよび前記第２のめっきに被覆されていないことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の半導体装置に用いられる半導体装置用リードフレームであって、
半導体チップが搭載されるアイランド部を有する内部リードと、前記外部リードと、
を備えることを特徴とする半導体装置用リードフレーム。
【請求項９】
前記外部リードを介して、配線基板上に実装された請求項１乃至７いずれかに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置用リードフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を基板等に実装する際、外部リードは、半田付けにより基板に固定される。半導体装置は、外部リードに半田付けが良好な金属層をめっき処理にて被覆している。リードフレームの状態では、内部端子の金属処理と兼ねてＮｉめっき、Ｐｄめっき、Ａｕめっきが順に施されている。半導体素子封止後にめっき被覆をする場合は、Ｓｎ系めっきが一般的でＳｎ、ＳｎＢｉ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、及びＳｎＰｂなどがある。
【０００３】
図６，７は、リードフレームの状態で外部リード４５に、下地めっき層４７と、その上に半田付けが良好な金属層４８をめっき処理にて施した場合の半導体装置を外部配線基板に実装した断面図とその平面図を示している。
【０００４】
図６に示すように、半導体装置を外部配線基板４２に半田付けする場合、半導体装置の実装時に半田ペースト（図示せず）が加熱され溶融した半田４３が、外部リード４５をはい上がり、タイバー部４５２に過剰な半田４３が広がり、半田ブリッジが発生することがあった。このような場合、図７に示すように、外部リード４５のタイバー部４５２に発生した半田ブリッジによって、隣り合う外部リード４５同士が半田４３を介して電気的に短絡し、半導体装置が動作しなくなるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、特許文献１には、外部リードが実装される部分に、半田付けなどの実装性の良好な表面処理が形成されることが記載されている。また、特許文献２には、外部端子部に、ＰｄまたはＰｄ合金めっき層を介してＡｕまたはＡｇめっき層を形成することが記載されている。
【特許文献１】特開平４−２７７６７２号公報
【特許文献２】特開平１０−７４８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、外部リードの外部端子部にのみ外装めっきが形成された場合の半導体装置について図８，９を用いて説明する。図８，９は、下地めっき層６７と、その上に外部端子部６５０にのみめっき層６８が形成された外部リード６５を備えた半導体装置を外部配線基板に実装した断面図とその平面図を示している。
【０００７】
図８に示すように、半導体装置を外部配線基板６２上に半田付けする場合、半導体装置の実装時の半田ペーストの供給量のバラツキにより、加熱溶融した半田６３のうち余分となった半田６３が、めっき層６８が形成された外部端子部６５０にはい上がってとどまる。そのため、加熱溶融後に外部端子部６５０間に半田ブリッジが発生することがあった。このような場合、図９に示すように、外部リード６５の外部端子部６５０間に発生した半田ブリッジによって、隣り合う外部リード６５が電気的に短絡してしまうことがあった。これは、外部リード６５で半田と濡れあう部分が外部端子部６５０に限定されるため、外部端子部６５０のサイズに対して半田ペーストの供給量がわずかに増えただけでも、外部端子部６５０間の半田ブリッジが発生しやすくなるためである。
【０００８】
したがって、特許文献１および２に記載された技術では、外部リード間に発生した半田ブリッジによって隣り合う外部リードが電気的に短絡し、半導体装置が動作しなくなるという問題があった。また、特許文献１および２では、外部端子部のみに溶融した半田がとどまる技術が記載されていたが、接続強度を高めようとすると、多くの半田を要すこととなり、加熱溶融された過剰な半田が外部端子部上にとどまり外部端子部間に半田ブリッジが発生するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による半導体装置は、複数の外部リードを備えた表面実装型の半導体装置であって、外部リードは、端部側の第１の領域と、基部側の第２の領域と、からなり、第１の領域は、端部の一部に外部端子部を備え、かつ第１のめっきに被覆される領域であり、第２の領域は、第２のめっきに被覆される領域であり、第１のめっきは、第２のめっきよりも半田の濡れ性が高いことを特徴とする。
【００１０】
本発明による半導体装置用リードフレームは、複数の外部リードを備えた表面実装型の半導体装置であって、外部リードは、端部側の第１の領域と、基部側の第２の領域と、からなり、第１の領域は、端部の一部に外部端子部を備え、かつ第１のめっきに被覆される領域であり、第２の領域は、第２のめっきに被覆される領域であり、第１のめっきは、第２のめっきよりも半田の濡れ性が高いことを特徴とする半導体装置に用いられ、半導体チップが搭載されるアイランド部を有する内部リードと、前記外部リードと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この半導体装置においては、外部リードは、端部の一部に外部端子部を備えた端部側の第１の領域と、基部側の第２の領域と、からなる。第１のめっきに被覆される領域は、外部端子部を一部として含む領域であって、第２のめっきに被覆される領域よりも半田の濡れ性が高くなっている。これにより、表面実装の際に用いられる半田が、端部の外部端子部から、第１の領域全体に広がるため、基板上面の半田電極との間で半田フィレットを形成し接続強度が高くできるとともに、外部端子部にとどまる半田が低減できる。さらに、第２の領域は第１の領域より濡れ性が低いため、半田が基部側まで濡れ広がりにくくなり、基端部側での半田ブリッジ発生も抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外部端子部の接続強度が向上し、信頼性の高い実装性に優れた半導体装置および半導体装置用リードフレームが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体装置および半導体装置用リードフレームの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面では、構成が同一の部分については、適宜省略して示している。また、図面の説明においては、適宜、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明による半導体装置１００の第１実施形態を示す部分断面図であるまた、図２および図３は、図１に示した半導体装置１００を外部配線基板１２上に実装した場合の部分断面図および部分平面図である。
【００１５】
図１および図２に示した半導体装置１００は、リードフレーム１１と、リードフレーム１１のアイランド部１０の上面に載置された半導体チップ１０１と、を備え、封止樹脂１０２により、樹脂封止されている。
【００１６】
リードフレーム１１は、アイランド部１０、相互に接続している内部リード１４と外部リード１５からなる複数のリードで構成されている。また、アイランド部１０の４コーナーは吊りピン（図示せず）と接続しており、吊りピンと外部リード１５はリードフレーム１１の枠体と接続している。
リードフレーム１１の材料としては、Ｃｕ合金またはＦｅ合金素材が挙げられる。
【００１７】
また、平面視において隣り合う外部リード１５間は、タイバー部１５２に存在するタイバー（図示せず）で一時的に連結されている。封止樹脂１０２によって封止された後に、タイバーは切断、除去される。図３の半導体装置１００は、タイバーを切断後の形態である
【００１８】
内部リード１４に形成された内部端子１９と半導体チップ１０１は金属線１６によって接続されている。内部リード１４は、半導体装置１００の内部であって、外部リード１５と接続している。
【００１９】
外部リード１５は、先端部の外部端子部１５０、外部端子部１５０と接続した外部リード導入部１５１を有する。
【００２０】
外部リード１５は、端部側の金属層１８（第１のめっき）でめっきされた第１の領域１５ａと、基部側の下地めっき層１７（第２のめっき）でめっきされた第２の領域１５ｂと、からなる。金属層１８は下地めっき層１７よりも半田の濡れ性が高い。また、リードフレーム１１の全面は、下地めっき層１７（第２のめっき）により被覆されている。金属層１８が下地めっき層１７を被覆している。
【００２１】
図２に示すように、第１の領域１５ａは、端部の外部端子部１５０を含んでいる。また、第２の領域１５ｂは、外部リード１５の第１の領域１５ａを除く領域であり、第１の領域１５ａよりも半田が濡れ広がりにくい領域である。図２に示すように、第１の領域１５ａに半田ペーストが加熱溶融した半田１３が濡れ広がり、半田フィレット３３が形成されている。
【００２２】
「半田の濡れ性」とは、半田の濡れやすさを意味する。測定方法、濡れ性の単位として、メニスコグラフ法によるゼロクロスタイムなどがある。端部側の金属層１８の濡れ性よりも基部側の下地めっき層１７の濡れ性が低いため、端部側から基部側への半田の濡れ広がりがより抑制される。
【００２３】
「半田フィレット３３」とは、外部配線基板１２の電極上に塗布された半田ペーストが加熱溶融した半田１３が外部リード１５の端部側から基部側に濡れ広がることによって形成されたものである。また、半田フィレット３３は外部リード１５と外部配線基板１２の上面との間で確認でき、外部配線基板１２と半導体装置１００の強固な接続に寄与する。半田フィレット３３の形状としては、富士山型が好ましい。
【００２４】
また、「半田フィレット形成領域１５３」は、金属層１８によって被覆された外部リード導入部１５１の端部側の領域である。すなわち、外部配線基板１２と半導体装置１００の実装時に用いた半田ペーストが加熱溶融した半田１３が外部端子部１５０から外部リード導入部１５１へ濡れ広がることによって、外部端子部１５０と外部配線基板１２との間に半田フィレット３３が形成される領域を意味する。
【００２５】
また、「被覆」とは、リードフレーム１１の表面を完全に覆った形態に限られず、一部に未被覆の領域を有していてもよい。
【００２６】
金属層１８（第１のめっき）は、半田実装を可能とする金属であって、例えば、Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，またはＰｔの群から選ばれる少なくとも１種類を含む金属層、それらの合金からなる層、あるいはそれらの層を組み合せた積層である。これにより、外部配線基板１２と半導体装置１００の実装時に用いた半田ペーストが加熱溶融された半田が、外部端子部１５０から外部リード導入部１５１へ濡れ広がり、半田フィレット３３の形成を可能とする。
【００２７】
下地めっき層１７（第２のめっき）はＮｉ、Ｃｕのうちの少なくとも１種類を含む金属層、またはＳｎとの合金層である。これにより、半田の濡れ広がりを抑制できる。
【００２８】
リードフレーム１１は、次のようにして製造できる。
まず素材金属（Ｃｕ合金またはＦｅ合金など）をプレスまたはエッチング加工により所定の形状に加工する。その後、リードフレーム１１の全面に素材金属との密着性の良い下地めっき層１７（第２のめっき）を被覆する。次に、外部リード１５の一部であって、外部端子部１５０を含む領域（第１の領域１５ａ）に半田実装可能な金属層１８（第１のめっき）を被覆する。これにより、端部側の金属層１８（第１のめっき）でめっきされた第１の領域１５ａと、基部側の下地めっき層１７（第２のめっき）でめっきされた第２の領域１５ｂと、からなる外部リード１５を有するリードフレーム１１が製造できる。
【００２９】
半導体装置１００は、次のようにして製造できる。
リードフレーム１１のアイランド部１０上に半導体チップ１０１を搭載し、内部端子１９と半導体チップ１０１を金属線１６で接続し、封止樹脂１０２によって樹脂封止する。次に、タイバーを切断、除去し、外部リード１５を所定の形状に成形することによって半導体装置１００が製造できる。
【００３０】
次に、図２に示すようにして、半導体装置１００を、リードフレーム１１を介して、外部配線基板１２上に実装する。半田ペーストが加熱溶融された半田１３が、外部配線基板１２と外部端子部１５０との接合部分から、外部端子部１５０上面にはい上がり、さらに金属層１８が形成された領域、すなわち第１の領域１５ａに濡れ広がる。これにより、半田フィレット３３が形成される。また、外部端子部１５０およびタイバー部１５２で半田ブリッジが発生していない。
【００３１】
本実施形態の効果を説明する。
この半導体装置１００においては、外部リード１５は、端部の一部に外部端子部１５０を備えた端部側の第１の領域１５ａと、基部側の第２の領域１５ｂと、からなる。金属層１８に被覆される領域（第１の領域１５ａ）は、外部端子部１５０を一部として含む領域であって、下地めっき層１７に被覆される領域（第２の領域１５ｂ）よりも半田の濡れ性が高くなっている。これにより、表面実装の際に用いられる半田ペーストが加熱溶融された半田１３が、端部の外部端子部１５０から、第１の領域１５ａ全体に広がるため、外部配線基板１２上の電極との間で半田フィレット３３を形成し接続強度が高くできるとともに、外部端子部１５０にとどまる半田１３が低減できる。さらに、第２の領域１５ｂにより、半田１３が基部側までが濡れ広がらないため、基部側での半田ブリッジ形成も抑制できる。
【００３２】
本発明において、外部端子部１５０の接続強度が向上し、信頼性の高い半導体装置１００および半導体装置用リードフレーム１１が実現できる。
【００３３】
また、タイバー部１５２は、金属層１８により被覆されていない領域であるため半田が濡れ広がらない（タイバーの切断面は素材金属が露出している）。このため、半田ブリッジの形成が抑制でき、リード間の間隔が特に狭くなるタイバー部１５２での半田ブリッジ形成による隣接外部リード間のショート不良といった問題の発生がさらに抑えられる。
【００３４】
（第２実施形態）
図４および図５は、本発明による半導体装置２００の第２実施形態を示す部分断面図および部分平面図である。第１実施形態は、下地めっき層がリードフレームの全面に形成された例であったのに対し、本実施形態は、下地めっき層がリードフレームの内部に形成されていない例である。
他の構成は、半導体装置１００と同様である。
【００３５】
かかる構成の半導体装置２００、およびリードフレーム２１は、次のようにして製造できる。
まず、めっきを被覆していないリードフレーム２１を用意する。
次に、リードフレーム２１を用いて、半導体装置１００の製造方法と同様にして製造し、樹脂封止された半導体装置２００を得る。続けて、樹脂封止された半導体装置２００から外側に突出したリードフレーム２１の外部リード２５に対し、下地めっき層１７を被覆する。続けて、外部リード２５の外部端子部２５０と半田フィレット形成領域１５３に半田実装可能な金属層１８を被覆する。その後、タイバー部１５２を切断、除去し、外部リードを所定の形状に成形することによって半導体装置２００が製造できる。
【００３６】
次に、図４に示すようにして、半導体装置２００を、外部配線基板１２上に実装する。
図４に示すように、本実施形態においても、半田が第１の領域１５ａに濡れ広がり、第２の領域では濡れ広がりにくいため、外部端子部２５０またはタイバー部１５２で半田ブリッジは発生しない。
本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００３７】
本発明による半導体装置および半導体装置用リードフレームは、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００３８】
本実施形態では、半田が第１の領域１５ａの基部側の端部まで濡れ広がり、第１の領域１５ａの基部側の端部と半田フィレット形成領域１５３の基部側の端部が一致する場合について説明したが、半田が第１の領域１５ａから第２の領域の一部まで広がってもよい。これにより、第２の領域１５ｂは、端部側の少なくとも一部に半田フィレット形成領域１５３を含む。
【００３９】
一方、半田が第１の領域１５ａの基部側の端部まで濡れ広がらなくてもよい。この場合、半田は外部端子部１５０と、外部リード導入部１５１の少なくとも一部まで濡れ広がればよい。
【００４０】
また、本実施形態では、第１の領域１５ａは、タイバー部１５２を除くすべての領域である場合について説明したが、外部端子部１５０と、外部リード導入部１５１の少なくとも一部とを含んでいればよい。
【００４１】
本実施形態では、第１の領域１５ａと第２の領域１５ｂは、半導体装置の外部リード長さ、高さ、および形状などに合わせて、形成位置を調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による半導体装置の第１実施形態を示す部分断面図である。
【図２】本発明による半導体装置の第１実施形態を示す部分断面図である。
【図３】本発明による半導体装置の第１実施形態を示す部分平面図である。
【図４】本発明による半導体装置の第２実施形態を示す部分断面図である。
【図５】本発明による半導体装置の第２実施形態を示す部分平面図である。
【図６】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図７】従来の半導体装置を示す平面図である。
【図８】従来の半導体装置を示す平面図である。
【図９】従来の半導体装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    アイランド部
１１    リードフレーム
１２    外部配線基板
１３    半田
１４    内部リード
１５    外部リード
１５ａ  第１の領域
１５ｂ  第２の領域
１６    金属線
１７    下地めっき層（第２のめっき）
１８    金属層（第１のめっき）
１９    内部端子
２１    リードフレーム
２５    外部リード
３３    半田フィレット
１００    半導体装置
１０１    半導体チップ
１０２    封止樹脂
１５０    外部端子部
１５１    外部リード導入部
１５２    タイバー部
１５３    半田フィレット形成領域
２００    半導体装置
２５０    外部端子部
【図１】
2010103165.tif 000003
【図２】
2010103165.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010103165.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2010103165.tif 000009
【図８】
2010103165.tif 000010
【図９】
2010103165.tif 000011