(57)【要約】【課題】端子と封止樹脂との密着性の向上を図ることにより信頼性の高い半導体装置を得ることを可能とするリードフレーム、このリードフレームを用いた半導体装置及びその中間製品、並びにこれらの製造方法を提供する。【解決手段】一方が樹脂封止される複数の端子１３を備えた半導体装置１０用のリードフレームにおいて、端子１３の樹脂封止される部分１６が、五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となっている。この樹脂封止される部分１６の形成はエッチング加工又はプレス加工によって行われ、端子１３の下半分の露出部分１８の形成はエッチング加工によって行われる。【選択図】図２
2010129591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方が樹脂封止される複数の端子を備えた半導体装置用のリードフレームにおいて、前記端子の少なくとも樹脂封止される部分が、五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となっていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】
請求項１記載のリードフレームにおいて、前記端子の表面から樹脂封止される前記端子の下端まで前記多角柱状又は異形柱状となっていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１記載のリードフレームにおいて、樹脂封止される前記複数の端子が、２種類以上の異なる形状の前記多角柱状又は異形柱状の端子を有していることを特徴とするリードフレーム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１記載のリードフレームにおいて、前記端子は前記樹脂封止される部分と樹脂封止されない部分とで異なる断面形状を有することを特徴とするリードフレーム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１記載のリードフレームを用いたことを特徴とする半導体装置の中間製品。      
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１記載のリードフレームを用いたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
一方が樹脂封止される複数の端子を備え、前記端子の少なくとも樹脂封止される部分が、五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となっているリードフレームの製造方法であって、
前記多角柱状又は異形柱状の端子は、エッチング加工又はプレス加工によって形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のリードフレームの製造方法において、前記端子の表面から樹脂封止される前記端子の下端まで前記多角柱状又は異形柱状となっていることを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項９】
請求項７及び８のいずれか１記載のリードフレームの製造方法において、樹脂封止される前記複数の端子が、２種類以上の異なる形状の前記多角柱状又は異形柱状の端子を有していることを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項１０】
リードフレーム材の上側に五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となった上側端子を形成する上側端子形成工程と、
前記リードフレーム材の素子搭載部に半導体素子を搭載して前記上側端子と前記半導体素子の電極との間をボンディングワイヤで連結した後、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ及び前記上側端子を樹脂封止して中間製品を製造する中間製品形成工程とを有することを特徴とする半導体装置の中間製品の製造方法。
【請求項１１】
リードフレーム材の上側に五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となった上側端子を形成する上側端子形成工程と、
前記リードフレーム材の素子搭載部に半導体素子を搭載して前記上側端子と前記半導体素子の電極との間をボンディングワイヤで連結した後、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ及び前記上側端子を樹脂封止して中間製品を製造する中間製品形成工程と、
前記中間製品の下側端子を独立させる端子独立工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止樹脂との密着性を高めた半導体装置に使用するリードフレーム、このリードフレームを用いた半導体装置及びその中間製品、並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、板状のリードフレーム材の表面に、ボンディング端子等を形成する領域に貴金属めっきを行ってレジスト膜を形成し、表面側から厚さの半分程度のエッチング（１ｓｔエッチング）を行って、半導体素子を搭載してワイヤボンディングを行い、リードフレーム材の裏半分を残して樹脂封止した後、裏面側から選択的にエッチング（２ｎｄエッチング）することによって、隣接した端子を切り離して半導体装置を製造するという方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の半導体装置は、平面状のリードフレーム材から独立した端子を形成することが特徴であり、各端子は封止樹脂で固定されており、端子と封止樹脂の密着強度は、端子と封止樹脂との接触面積に依存する。通常、端子の断面は円形又は四角形状を有している。
しかしながら、パッケージ厚やリードフレーム厚を薄くしたり、スタンドオフ（封止樹脂底面から実装基板表面までの距離をいう）を高くすると、樹脂と端子の密着性が減少してしまうため、端子強度が確保されず、端子が欠落して半導体装置の信頼性が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、端子と封止樹脂との密着性の向上を図ることにより、信頼性の高い半導体装置を得ることを可能とするリードフレーム、このリードフレームを用いた半導体装置及びその中間製品、並びにこれらの製造方法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】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係るリードフレームは、一方が樹脂封止される複数の端子を備えた半導体装置用のリードフレームにおいて、前記端子の少なくとも樹脂封止される部分が、五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となっている。
【０００７】
第２の発明に係るリードフレームは、第１の発明に係るリードフレームにおいて、前記端子の表面（上面）から樹脂封止される前記端子の下端まで前記多角柱状又は異形柱状となっている。
第３の発明に係るリードフレームは、第１、第２の発明に係るリードフレームにおいて、樹脂封止される前記複数の端子が、２種類以上の異なる形状の前記多角柱状又は異形柱状の端子を有している。
第４の発明に係るリードフレームは、第１〜第３の発明に係るリードフレームにおいて、前記端子は前記樹脂封止される部分と樹脂封止されない部分とで異なる断面形状を有している。
【０００８】
第５の発明に係る半導体装置の中間製品は、第１〜第４の発明に係るリードフレームを用いて半導体装置を構成している。ここで、半導体装置の中間製品とは、最終製品となる半導体装置を製造する場合の過程で生じる製品をいい、例えば、裏面側に突出するはずの端子が分離されておらず、最終工程で裏面側の板部分を予め形成されたレジスト膜を用いて、分離するエッチング等を必要とする製品をいう。
【０００９】
また、第６の発明に係る半導体装置は、第１〜第４の発明に係るリードフレームを用いて半導体装置を構成している。
【００１０】
第７の発明に係るリードフレームの製造方法は、一方が樹脂封止される複数の端子を備え、前記端子の少なくとも樹脂封止される部分が、五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となっているリードフレームの製造方法であって、
前記多角柱状又は異形柱状の端子は、エッチング加工又はプレス加工によって形成する。
【００１１】
第８の発明に係るリードフレームの製造方法は、第７の発明に係るリードフレームの製造方法において、前記端子の表面から樹脂封止される前記端子の下端まで前記多角柱状又は異形柱状となっている。
第９の発明に係るリードフレームの製造方法は、第７、第８の発明に係るリードフレームの製造方法において、樹脂封止される前記複数の端子が、２種類以上の異なる形状の前記多角柱状又は異形柱状の端子を有している。
【００１２】
そして、第１０の発明に係る半導体装置の中間製品の製造方法は、リードフレーム材の上側に五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となった上側端子を形成する上側端子形成工程と、前記リードフレーム材の素子搭載部に半導体素子を搭載して前記上側端子と前記半導体素子の電極との間をボンディングワイヤで連結した後、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ及び前記上側端子を樹脂封止して中間製品を製造する中間製品形成工程とを有する。
【００１３】
そして、第１１の発明に係る半導体装置の製造方法は、リードフレーム材の上側に五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状となった上側端子を形成する上側端子形成工程と、前記リードフレーム材の素子搭載部に半導体素子を搭載して前記上側端子と前記半導体素子の電極との間をボンディングワイヤで連結した後、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ及び前記上側端子を樹脂封止して中間製品を製造する中間製品形成工程と、前記中間製品の下側端子を独立させる端子独立工程とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るリードフレーム、このリードフレームを用いた半導体装置及びその中間製品、並びにこれらの製造方法においては、端子の樹脂封止される部分を五角以上の多角柱状、又は上下方向に沿って１又は複数の切欠き若しくは溝部を周囲に有する異形柱状としたので、端子と樹脂との接触面積を拡大させることができ、パッケージ厚を薄くしたり、リードフレーム厚を薄くしたり、スタンドオフを高くしたりしても、端子強度を確保することができ、端子の欠落を防止することができる。その結果、製品となる半導体装置の信頼性を向上させることができる。
また、本発明は、エッチングやプレスのパターンを変更することで、従来の工法や工程フローを変えることなく実施することができ、実装信頼性に悪影響を与えることなく、端子の接合強度の向上を図ることができる。
また、場合によっては、独立端子毎に形状を変えることで、特に封止樹脂との密着が劣る部位の接合強度を部分的に向上させることが可能となるほか、形状に特徴を有するため、ワイヤボンディングの際の半導体装置の画像認識が容易にとれ、配線ミスを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の正断面図、図２（Ａ）、（Ｂ）は同半導体装置の端子の斜視図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の正断面図、図４（Ａ）、（Ｂ）は同半導体装置の端子の斜視図、図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ他の実施の形態に係る半導体装置の端子の樹脂封止される部分の底面図及び斜視図、図６（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置に使用するリードフレームの表面図、図６（Ｂ）は同リードフレームの端子の拡大平面図、図６（Ｃ）は同リードフレームの端子の拡大斜視図、図６（Ｄ）は矢視ｂ−ｂの側面図、図７（Ａ）〜（Ｊ）は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【００１６】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１０は、中央の素子搭載部１１上に載置された半導体素子１２と、その周囲に複数配置された端子１３と、端子１３の表面と半導体素子１２の電極パッドをそれぞれ連結するボンディングワイヤ１４と、端子１３の略上半分、ボンディングワイヤ１４及び半導体素子１２を樹脂封止する封止樹脂１５とを有している。
【００１７】
ここで、端子１３の略上半分の封止樹脂１５で取り囲まれて樹脂封止される部分１６の形状は六角柱状（五角以上の多角柱状の一例）となって、略下半分の露出部分１８は円柱状となっている。なお、図２（Ａ）のように、樹脂封止される部分１６はエッチングによって形成されると、側面も浸食されて、上下方向中央部に向けて徐々に細くなる。このように、樹脂封止される部分１６が多角柱状となっているので、封止樹脂１５との接触面積が増加し、強固に封止樹脂１５に固定される。また、図２（Ｂ）には変形例に係る端子１３´を示す。樹脂封止される部分１６´の周囲に上下方向に沿って複数の凹部及び凸部からなる溝部３３が形成された異形柱状となっており、樹脂封止される部分１６´をエッチングによって形成することによって、側面も侵食されて、上下方向中央部に向けて徐々に細くなる。なお、１８´は端子１３´の円柱状の露出部分である。
【００１８】
なお、ワイヤボンディング部となる端子１３の上面（表面）１９には、例えば、ニッケルめっき下地の金めっき（貴金属めっきの一例）がなされ、端子１３及び素子搭載部１１の下面（底面）２１、２２には、例えば、ニッケル下地の金めっき（貴金属めっきの一例）がなされる。
また、この半導体装置１０においては、素子搭載部１１は厚みが端子１３の半分程度となって、導電性接着剤２３を介して半導体素子１２が搭載されている。
【００１９】
続いて、図３、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す第２の実施の形態に係る半導体装置２５について説明するが、第１の実施の形態に係る半導体装置１０と相違する点は、端子２６、２７が片側４列になっていること、及び異なる形状の端子２６、２７を有することであるので、同一の構成要素には同一の番号を付してその詳しい説明を省略する（以下、同じ）。
この半導体装置２５に使用する端子２６の樹脂封止される部分２８は六角柱状となり、上面２９の六角形の状態が樹脂封止される部分２６の断面形状と同一となっている。端子２７は上下方向に沿って複数の凹部及び凸部からなる溝部３３が形成された異形柱状となっている。露出部分３０、３４は断面円形状となって、その上下方向中央部分にかけて徐々に細くなっている。
【００２０】
このように、一つのリードフレーム及びこれを利用した半導体装置２５において、端子２６、２７の樹脂封止される部分２８、３２の断面形状を変えて、多角柱状又は異形柱状のうち２種類以上の異なる形状の端子とすることができ、用途に合わせてワイヤボンディング部の形状を変えることができる。
【００２１】
なお、以上に示す半導体装置１０、２５においては、端子１３、２６、２７において、樹脂封止される部分１６、２８、３２の形状を限定して説明したが、所定の端子高さ及び所定の端子ピッチにおいて、断面が円形（又は四角形）より周囲の長さが長いものであれば、如何なるものでも適用でき、樹脂との接触面積を増やすことができる。好ましくは、図５（Ａ）に示すように切欠き又は溝部４７が、図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように凹部（又は溝部）４８、４９が周囲に形成されているのがよい。なお、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、５０、５１、５２はそれぞれ樹脂封止される部分のみを示し、露出部分は省略されている。このように形成することによって、封止樹脂１５との密着性が向上する。
【００２２】
また、露出部分１８、３０、３４の断面形状は円形であったが、本発明は円形に限定されるものではなく、三角形、四角形を含む多角形、楕円、長円、周囲に凹部又は凸部を有する形状のいずれであってもよい。
【００２３】
図６（Ａ）は第３の実施の形態に係る半導体装置に使用するリードフレーム３６（材料は銅、又は銅合金）を示すが、素子搭載部１１を中央にして、エリアアレイ状に樹脂封止される端子３７が並んでいる。図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、樹脂封止される端子３７は、その断面が長方形の角に円形（１／４円）の切欠き３８を設けて形成される異形柱状となっている。なお、この実施の形態においては、リードフレーム３６の露出部分は形成されていないので、図６（Ｄ）に示すように、平板３９となっている。この後、中央の素子搭載部１１に半導体素子１２を搭載した後、ワイヤボンディングを行い、半導体素子１２、ボンディングワイヤ１４、端子３７を樹脂封止して、中間製品を形成する。その後、裏面側から各端子３７を独立化するエッチングを行って、半導体装置が完成する。
【００２４】
続いて、図７（Ａ）〜（Ｊ）を参照しながら、本発明の一実施の形態に係るリードフレームを用いた半導体装置１０の製造方法について説明する。
図７（Ａ）に示すように、板状のリードフレーム材４１を用意し、図７（Ｂ）に示すように、リードフレーム材４１の表裏に、端子１３の上面１９のパターン４２並びに端子１３の下面２１と素子搭載部１１の下面２２を有するパターン４３を、レジスト膜によって形成する。なお、この実施の形態においては、説明を容易にするため、一つの半導体装置について説明するが、実際は複数の半導体装置が一枚のリードフレーム材４１に縦横に並んで形成される。
【００２５】
ここで、端子１３の上面１９のパターンの空間部（即ち、パターンがない部分）の形状は、円形や四角形ではなく、五角形以上の多角形又は周囲に１又は複数の切欠き若しくは溝部を有する閉形状（即ち、ワイヤボンディング部を形成する領域）とする。
【００２６】
そして、図７（Ｃ）に示すように、このパターン４２、４３を利用して、下地めっき（通常ニッケルめっき）を行った後、耐エッチングめっき（通常、貴金属めっき）４４、４５を行う。なお、リードフレーム材４１の裏面については、裏面からのエッチングに耐えるものであれば、貴金属めっきの必要はなく、例えば、ニッケルめっき、錫めっき等でもよい。従って、耐エッチングめっき４４は、五角形以上の多角形又は周囲に１又は複数の切欠き若しくは溝部を有する閉形状となる。
【００２７】
次に、図７（Ｄ）に示すように、表裏のレジスト膜を除去して、耐エッチングめっき４４、４５を残して、リードフレーム材４１を露出させる。そして、図７（Ｅ）に示すように、リードフレーム材４１の裏面にカバーシート（耐エッチング膜）４６を貼り付け、リードフレーム材４１の裏面がエッチング液によって浸食されないようにする。
【００２８】
図７（Ｆ）に示すように、リードフレーム材４１の表面側にハーフエッチング（１ｓｔエッチング）を行い、樹脂封止される部分１６（端子１３の上半分、上側端子）を形成する。次に、図７（Ｇ）に示すように、カバーシート４６を外す。なお、カバーシート４６の除去は第２回目のエッチング（２ｎｄエッチング）の前であれば、いつ行ってもよい。ここで、リードフレームが製造される。
【００２９】
この後、図７（Ｈ）に示すように、リードフレーム材４１をハーフエッチングして形成した素子搭載部１１の中央に半導体素子１２を導電性接着剤２３を介して搭載し、周囲の端子１３の上面１９に形成されるワイヤボンディング部と、半導体素子１２の電極パッドとをワイヤボンディングする。
【００３０】
そして、図７（Ｉ）に示すように、リードフレーム材４１の上半分、即ち、端子１３の樹脂封止される部分１６、ボンディングワイヤ１４、半導体素子１２を樹脂封止する。各端子１３は下側半分の平板で繋がっており、本発明における中間製品となる。
【００３１】
次に、図７（Ｊ）に示すように、リードフレーム材４１の下半分をエッチング（２ｎｄエッチング）して、端子１３に露出部分１８（下側端子）を形成し、各端子１３を電気的に独立させる。これによって、図１に示す半導体装置１０となる。
【００３２】
なお、前記実施の形態においては、樹脂封止される部分１６の全部（即ち、端子１３の表面から封止樹脂１５の下端まで）が多角柱状又は異形柱状となって、封止樹脂１５より露出する部分は円柱状となっているが、端子１３の上端から下端まで全部を多角柱状又は異形柱状とすることもできる。
【００３３】
また、図７（Ｊ）の工程の後に、露出した端子１３を酸化から護るために、樹脂コーティング、無電解めっき等をすることもできる。
更には、前記実施の形態においては、端子１３の樹脂封止される部分１６の形成はエッチング加工によって行ったが、プレス加工によって形成することもできる。この場合、第２の実施の形態に係る半導体装置２５のようになる。
また、前記実施の形態では、素子搭載部の上部がハーフエッチングされているが、この形態に限られず、１ｓｔエッチングで素子搭載部をハーフエッチングせずに端子と同じ高さに残してもよい。この場合、素子搭載部の周囲も端子周囲と同じ形状に形成する。これにより、素子搭載部と封止樹脂との密着性が増して、より信頼性が向上する。
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更、改良した場合も本発明は適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の正断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は同半導体装置の端子の斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の正断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は同半導体装置の端子の斜視図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ他の実施の形態に係る半導体装置の端子の樹脂封止される部分の底面図及び斜視図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置に使用するリードフレームの表面図、（Ｂ）は同リードフレームの端子の拡大平面図、（Ｃ）は同リードフレームの端子の拡大斜視図、（Ｄ）は矢視ｂ−ｂの側面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｊ）は本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０：半導体装置、１１：素子搭載部、１２：半導体素子、１３、１３´：端子、１４：ボンディングワイヤ、１５：封止樹脂、１６、１６´：樹脂封止される部分、１８、１８´：露出部分、１９：上面、２１、２２：下面、２３：導電性接着剤、２５：半導体装置、２６、２７：端子、２８：樹脂封止される部分、２９：上面、３０：露出部分、３２：樹脂封止される部分、３３：溝部、３４：露出部分、３６：リードフレーム、３７：端子、３８：切欠き、３９：平板、４１：リードフレーム材、４２、４３：パターン、４４、４５：耐エッチングめっき、４６：カバーシート、４７：溝部、４８、４９：凹部（又は溝部）、５０、５１、５２：樹脂封止される部分
【図１】
2010129591.tif 000003
【図２】
2010129591.tif 000004
【図３】
2010129591.tif 000005
【図４】
2010129591.tif 000006
【図５】
2010129591.tif 000007
【図６】
2010129591.tif 000008
【図７】
2010129591.tif 000009