(57)【要約】      （修正有）【課題】基板等に実装する際のリードの良好な接合性を得ることが出来るリードフレームを提供する。【解決手段】リードフレーム１０のフレーム基材１１には、ダムバー１５により互いに接続された複数の接続リード１６が形成されている。接続リード１６は、ダムバー１５から内側に延びるインナーリード１７と、ダムバー１５より外側に延びるアウターリード１８を有している。アウターリード１８は、フレーム基材１１の下面１１ａ及び両側面１１ｂ，１１ｃを覆うめっき層２３を含む。そして、フレーム基材１１の上面１１ｄは、めっき層２３により覆われていないため、アウターリード１８の基材である銅又は銅合金が露出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を封止した半導体装置に用いられるリードフレームであって、
フレーム基材に形成された開口部により画定された複数の接続リードと、前記接続リードを互いに接続するダムバーを含み、
前記接続リードは、前記ダムバーより内側のインナーリードと、前記ダムバーより外側のアウターリードを含み、
前記アウターリードは、前記フレーム基材の上面及び下面の何れか一方と両側面に形成されためっき層を含み、前記フレーム基材の上面及び下面の何れか他方は露出していること、
を特徴とするリードフレーム。
【請求項２】
前記フレーム基材は、銅または銅合金からなり、
前記めっき層により被覆されていない前記フレーム基材の面には酸化被膜が形成されていること、
を特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】
前記めっき層は、前記半導体装置を実装対象に実装するために前記アウターリードの一部に形成され、前記実装対象にはんだにより接合される接合部に応じて形成されてなること、を特徴とする請求項１または２に記載のリードフレーム。
【請求項４】
前記インナーリードは前記フレーム基材先端の上面又は下面には前記半導体素子に接続される内部端子が形成され、
前記めっき層は、前記内部端子が形成された面と反対側の前記フレーム基材の面と両側面に形成されてなること、
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のリードフレーム。
【請求項５】
前記インナーリードは前記フレーム基材先端の上面又は下面には前記半導体素子に接続される内部端子が形成され、
前記めっき層は、前記内部端子が形成された面と同じ側の前記フレーム基材の面と両側面に形成されてなること、
を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のリードフレーム。
【請求項６】
前記めっき層は、前記フレーム基材の表面から順に、Ｎｉ又はＮｉ合金からなる第１めっき層と、Ｐｄ又はＰｄ合金からなる第２めっき層と、Ａｕ又はＡｕ合金からなる第３めっき層とが順に形成された３層構造であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のリードフレーム。
【請求項７】
半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と、
前記封止樹脂の端部から導出され、先端部が接続対象と接続される接合部として成型され、その接合部の下面と両側面に形成されためっき層を有し、前記接合部の上面はフレーム基材が露出する複数の接続リードと、
を有する半導体装置。
【請求項８】
前記フレーム基材は、銅または銅合金からなり、
前記めっき層により被覆されていない前記フレーム基材の面には酸化被膜が形成されていること、
を特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記接合部と前記接続リードの肩部の間の脚部には、前記接合部の下面から連続するめっき層が形成されてなることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
リードフレーム及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置用のリードフレームは、半導体装置を基板等に実装するのに使用される。半導体素子は、リードフレームに実装され、リードフレームとともに樹脂材料にて封止される。例えば、表面実装型の半導体装置に用いられるリードフレームは、半導体素子が実装されるダイパッド部と、半導体装置を基板等に実装するときの外部接続端子となるリード等を有する。半導体装置のリードは、実装相手の基板等に形成されたパッドにはんだ付けされる（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７８０９７号公報
【特許文献２】特開平１０−７４８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなリードフレームには、半導体装置を基板等に実装する際のリードの良好な接合性などが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、半導体素子を封止した半導体装置に用いられるリードフレームであって、フレーム基材に形成された開口部により画定された複数の接続リードと、前記接続リードを互いに接続するダムバーを含み、前記接続リードは、前記ダムバーより内側のインナーリードと、前記ダムバーより外側のアウターリードを含み、前記アウターリードは、前記フレーム基材の上面及び下面の何れか一方と両側面に形成されためっき層を含み、前記フレーム基材の上面及び下面の何れか他方は露出している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一観点によれば、良好な接合性を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）はリードフレームの一部を示す概略平面図、（ｂ）（ｃ）はリードフレームの一部拡大断面図。
【図２】（ａ）は半導体装置の概略断面図、（ｂ）（ｃ）はアウターリードの説明図。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は製造方法の一部を説明するための断面図。
【図４】（ａ）（ｂ）はアウターリードのはんだ付け状態を示す説明図。
【図５】（ａ）（ｂ）は比較例のリードのはんだ付け状態を示す説明図。
【図６】別の半導体装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、一実施形態を添付図面を参照して説明する。
なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際や他の図と異なる場合がある。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを省略している場合がある。
【０００９】
（リードフレームの概要）
図１（ａ）に示すように、リードフレーム１０は、ＱＦＰ（Quad Flat Package）の基板として用いられるフレーム基材１１を有している。フレーム基材１１の材料は、例えば銅（Ｃｕ）、Ｃｕをベースにした合金、鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）又はＦｅ−Ｎｉをベースにした合金等を用いることができる。このフレーム基材１１は、例えば金属板をプレス加工又はエッチング加工することにより得られる。
【００１０】
フレーム基材１１は、半導体素子３１が搭載されるダイパッド１２を有している。ダイパッド１２は、平面視矩形状に形成されている。このダイパッド１２は、フレーム基材１１の長手方向の側縁部両側に形成された一対のレール部１３に連結するサポートバー１４によって支持されている。ダイパッド１２の周囲には、ダムバー（又はタイバーという）１５により互いに接続された複数の接続リード１６が形成されている。接続リード１６は、矩形枠上に配置されたダムバー１５により内側つまりダイパッド１２に向って延びるインナーリード１７と、ダムバー１５により外側に向って延びるアウターリード１８を有している。アウターリード１８の先端は、一対のレール部１３又は一対の内フレーム１９に接続されている。なお、一対の内フレーム１９は、一対のレール部１３を連結するように、レール部１３が延在する方向と直交する方向に延在している。これらダイパッド１２、サポートバー１４、ダムバー１５、接続リード１６（インナーリード１７，アウターリード１８）は、フレーム基材１１に形成された開口部によって画定されている。なお、図１において、インナーリード１７の先端を囲む一点鎖線の矩形は封止樹脂３４（図２参照）によって樹脂封止される樹脂封止エリアを示している。すなわち、ダイパッド１２及びインナーリード１７は封止樹脂３４によって封止され、アウターリード１８は封止樹脂３４から露出される。
【００１１】
図１（ｂ）に示すように、ダイパッド１２は、フレーム基材１１の一主面（例えば上面）を覆うめっき層２１を含む。めっき層２１は、例えばニッケル（Ｎｉ）めっき層、銀（Ａｇ）めっき層である。このめっき層２１上に半導体素子３１が搭載される。リードフレーム１０において、半導体素子３１が搭載される面（図１（ｂ）において上面）を搭載面、半導体素子３１が搭載される面に対して反対側の面を非搭載面という。
【００１２】
インナーリード１７は、フレーム基材１１の搭載面先端１７ａに形成された内部端子部２２を含む。内部端子部２２は、ダイパッド１２に搭載される半導体素子３１のパッド部３１ａに一端が接続された金属線（ボンディングワイヤ）３３のワイヤボンディング部である。内部端子部２２は例えばめっき層により形成される。
【００１３】
図１（ｃ）に示すように、アウターリード１８は、フレーム基材１１の非搭載面（下面）１１ａ及び両側面１１ｂ，１１ｃ（アウターリード１８が配列された方向の面）を覆うめっき層２３を含む。そして、アウターリード１８の搭載面（上面）１１ｄは、めっき層２３により覆われていないため、アウターリード１８の基材である銅又は銅合金が露出している。
【００１４】
めっき層２３は、３層構造のめっき層である。アウターリード１８の下面及び側面は第１のめっき層２４により覆われ、第１のめっき層２４は第２のめっき層２５により覆われ、第２のめっき層２５は第３のめっき層２６により覆われている。本実施形態において、第１のめっき層２４は、ニッケル（Ｎｉ）めっき層、第２のめっき層２５はパラジウム（Ｐｄ）めっき層、第３のめっき層２６は金（Ａｕ）めっき層である。そして、アウターリード１８の上面（搭載面）１１ｄは、第１〜第３のめっき層２４〜２６の何れにも覆われていない。なお、第１のめっき層２４にニッケル合金を用いることもできる。また、第２のめっき層２５にパラジウム合金を用いることもできる。また、第３のめっき層２６に金合金を用いることもできる。
【００１５】
なお、図１（ｂ）に示す内部端子部２２は図では省略しているが、アウターリード１８のめっき層２３と同様に３層構造のめっき層であり、第１〜第３のめっき層２４〜２６を含む。なお、内部端子部２２を２層構造のめっき層、または銀（Ａｇ）めっき層を含む４層以上のめっき層としてもよい。同様に、図１（ｂ）に示すめっき層２１を、アウターリード１８のめっき層２３と同様に、３層構造のめっき層（ニッケルめっき層，パラジウムめっき層，金めっき層）としてもよい。また、めっき層２１を、２層構造のめっき層、４層以上のめっき層としてもよい。
【００１６】
（製造工程の概要）
次に、図１（ａ）に示すリードフレーム１０の製造工程の概略を説明する。
まず、銅又は銅をベースにした合金の金属板をスタンピングまたはエッチングしてフレーム基材１１を成型する（フレーム成型）。
【００１７】
次に、フレーム基材１１全体に液体レジストを塗布し、プリベークを行ってレジスト膜を形成する（レジスト塗布）。液体レジストは、所定波長の光（例えば紫外線）により硬化する性質を有する。
【００１８】
そして、フォトマスクを用いて液体レジストを露光する。
次に、レジスト膜を現像する。この現像により、所定波長の光が照射されていないレジスト膜の部分が除去され、めっき層を形成するフレーム基材１１の表面が部分的に露出する。
【００１９】
そして、露出する部分に、めっき層２３を形成する。
先ず、フレーム基材１１の露出する表面にニッケル（Ｎｉ）めっきを施す。めっきは、例えば電解めっき、無電解めっき、スパッタリング等により形成される。
【００２０】
次いで、ニッケルめっきの表面にパラジウム（Ｐｄ）めっきを施す。
さらに、パラジウムめっきの表面に金（Ａｕ）めっきを施す。
そして、上記のレジスト膜を剥離し、めっき層２３が形成箇所以外のフレーム基材１１の表面を露出する。
【００２１】
このような工程により、部分的にめっきが形成されたリードフレーム１０が完成する。このめっきが形成された部分は、アウターリード１８となるフレーム基材１１の下面１１ａ及び側面１１ｂ，１１ｃを含む。
【００２２】
次に、図３（ａ）〜図３（ｅ）にしたがって、アウターリード１８にめっき層２３を形成する工程を説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、液体レジストを塗布し、フレーム基材１１の全面にレジスト膜４１を形成する。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、マスク４２，４３を用い、マスク４２の開口部４２ａからフレーム基材１１の上面１１ｄ上のレジスト膜４１ａを紫外線により露光する。この露光により、上面１１ｄ上のレジスト膜４１ａが硬化する。
【００２４】
そして、図３（ｃ）に示すように、現像によってレジスト膜を除去し、フレーム基材１１の下面１１ａ及び側面１１ｂ，１１ｃを露出する。
次いで、図３（ｄ）に示すように、フレーム基材１１の下面１１ａ及び側面１１ｂ，１１ｃにめっき層２３を形成する。このめっき層２３は、上記したように、ニッケルめっき膜、パラジウムめっき膜、金メッキ膜を含む（図１（ｃ）参照）。
【００２５】
そして、図３（ｅ）に示すように、レジスト膜４１ａを剥離液を用いて剥離する。なお、アッシング等の処理によってレジスト膜４１ａを除去してもよい。これにより、フレーム基材１１の下面１１ａ及び側面１１ｂ，１１ｃがめっき層２３により覆われ、上面１１ｄが覆われていないアウターリード１８が形成される。
【００２６】
（半導体装置の概要）
次に、上記のリードフレーム１０を用いた半導体装置を説明する。
図２（ａ）に示すように、樹脂封止型の半導体装置３０は、上記のリードフレーム１０を用いて作成され、そのパッケージ構造は例えばＱＦＰ（Quad Flat Package）である。ダイパッド１２の上面には、半導体素子３１が接着剤（図示略）を介して接着されている。接着剤は、例えば銀（Ａｇ）ペーストである。
【００２７】
半導体素子３１のパッド部３１ａは、金属線（ボンディングワイヤ）３３を介してインナーリード１７の内部端子部２２に接続されている。金属線３３は例えば金、銅、アルミニウム（Ａｌ）等の細線である。
【００２８】
そして、半導体素子３１、金属線３３、ダイパッド１２、及びインナーリード１７の先端部を含む一部分は、封止樹脂３４により封止されている。そして、この半導体装置３０では、インナーリード１７の基端部とアウターリード１８が封止樹脂３４から露出を含む接続リード１６が４から露出している。
【００２９】
なお、半導体素子３１は、例えばＬＳＩチップである。図示の例では、１つの半導体素子が搭載されているが、必要に応じて、２個もしくはそれ以上の半導体素子を搭載するようにしてもよい。また、このような半導体素子に代えて、あるいは半導体素子と組み合わせて、任意の能動素子あるいは受動素子を搭載してもよい。金属線３３としては、例えばＣｕワイヤ、Ａｕワイヤやアルミニウム（Ａｌ）ワイヤなどを用いることができる。封止樹脂３４の材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂やアクリル樹脂などを用いることができる。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、アウターリード１８は、インナーリード１７側から第１の屈曲部１８ａと第２の屈曲部１８ｂが形成されている。アウターリード１８は、第１及び第２の屈曲部１８ａ，１８ｂによりいわゆるガルウイング状に形成されている。第１の屈曲部１８ａは、所定の位置、例えばダムバー１５（図１（ａ）参照）が設定された位置に設定されている。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、封止樹脂３４から導出され、水平方向に沿って延びる接続リード１６の部分を肩部５１とよぶ。第２の屈曲部１８ｂから先端までの部分を接合部５２とよぶ。この接合部５２の非搭載面は、プリント配線板等の実装用基板のパッドにはんだ実装される実装面である。そして、肩部５１と接合部５２の間の接続リード１６の部分を脚部５３とよぶ。この脚部５３によって封止樹脂３４が実装対象の基板から所定の高さに支持される。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように、脚部５３には、接合部５２の下面から連続するようにめっき層２３が形成されている。
図２（ｃ）に示すように、接合部５２において、フレーム基材１１の下面１１ａ及び両側面１１ｂ，１１ｃはめっき層２３により被覆されている。そして、接合部５２の上面はアウターリード１８の基材であるフレーム基材１１が露出している。この露出したフレーム基材１１の表面は、樹脂封止等の工程による熱履歴によって酸化する。これにより、アウターリード１８において、フレーム基材１１の上面１１ｄには酸化銅の膜が形成されている。
【００３３】
次に、上記のリードフレーム１０及び半導体装置３０の作用を説明する。
図４（ａ）に示すように、アウターリード１８は、図示しない基板等のパッド６１に対して、はんだ６２により接合される。このアウターリード１８において、フレーム基材１１の下面１１ａ及び側面１１ｂ，１１ｃにはめっき層２３が形成されている。このため、アウターリード１８の下面及び側面は、はんだの濡れ性が良い。
【００３４】
また、アウターリード１８の側面は、上端までめっき層２３により覆われているため、はんだ６２がアウターリード１８の上端まで這い上がり易い。これにより、好適なはんだフレットを有するはんだ６２が形成される。このようなはんだ６２は、接続信頼性が高い。
【００３５】
また、アウターリード１８の上面、つまりフレーム基材１１の上面１１ｄにはめっき層２３が形成されていない。また、この上面１１ｄは、樹脂封止等の工程による熱履歴により酸化銅の膜が形成されている。このような被膜は、はんだの濡れ性が良くないため、はんだの這い上がりを阻害する。したがって、アウターリード１８の上面にはんだが這い上がらないため、無駄なはんだ６２の這い上がりを抑制することができる。
【００３６】
また、図４（ｂ）に示すように、アウターリード１８の第２の屈曲部１８ｂから第１の屈曲部１８ａの間において、フレーム基材１１の下面に形成されためっき層２３によりはんだ６２が第１の屈曲部１８ａに向って這い上がる。このため、好適なフィレットを形成する。
【００３７】
なお、アウターリード１８において、フレーム基材１１の先端面１１ｅにはめっき層２３が形成されていない。しかし、アウターリード１８は、半導体装置３０を個片化する際に切断される。このため、この先端面１１ｅは、フレーム基材１１の上面１１ｄと比べ、熱履歴が少ない。したがって、フレーム基材１１の先端面１１ｅには、酸化による十分な皮膜が形成されていない。酸化による十分な皮膜が形成されていない面は、酸化による部分的な被膜が形成された面や、はんだの濡れ性を阻害しない程度の薄い皮膜が形成されている面を含む。このような場合、はんだ付け工程において、フレーム基材１１の先端面１１ｅにはんだ６２がフレーム基材１１上端に向って這い上がり、好適なフィレットを形成する。
【００３８】
次に、比較例を説明する。なお、比較例の説明において、同様の部材については上記実施形態と同じ符号を用いて説明する。
図５（ａ）に示すように、比較例のリード７１は、基材７２の下面（実装面）にめっき層７３が形成されている。この比較例では、リード７１（基材７２）の側面にめっき膜が形成されていない。そして、このように露出する基材７２の側面は、樹脂封止等による熱履歴によって酸化膜（例えば酸化銅）が形成されている。このような酸化膜は、はんだ６２の濡れ性を阻害する要因となる。したがって、リード７１（記載７２）の側面にはんだ６２が這い上がらないため、はんだ６２はフィレットを形成しない。従って、このリード７１による接合は接続信頼性が低い。
【００３９】
また、図５（ｂ）に示すように、リード８１は、基材８２全体にめっき層８３が形成されている。この比較例では、リード８１上面にはんだ６２が這い上がる。このため、リード８１の下面とパッド６１の間やリード８１の側面のはんだ６２の量が不足し、好適なフィレットが形成されない場合がある。このような場合、接続信頼性が低くなる。
【００４０】
また、リード（基材８２）全面を覆うめっき層８３を、下地層としてのニッケルめっき層とパラジウムめっき層と金メッキ層とする。このようなめっき層８３は、このリード８１により伝達される信号の高周波成分における抵抗値を増大させる。したがって、リード（基材８２）全面を覆うめっき８３は、リード８１における信号品質の低下を招く。
【００４１】
これに対し、本実施形態の接続リード１６は、接合部５２におけるフレーム基材１１の下面１１ａ及び側面１１ｂ、１１ｃがめっき層２３により覆われたアウターリード１８と、先端上面が内部端子部２２（めっき層）により覆われたインナーリード１７（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）を含む。したがって、めっき層２３により全面が覆われたリード８１（図５（ｂ）参照）と比べ、高周波領域における抵抗値が低い。したがって、本実施形態の接続リード１６は、めっき層２３による信号品質の低下を抑制し、高品質な信号伝達を行うことが可能となる。
【００４２】
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）リードフレーム１０のフレーム基材１１には、ダムバー１５により互いに接続された複数の接続リード１６が形成されている。接続リード１６は、ダムバー１５から内側に延びるインナーリード１７と、ダムバー１５より外側に延びるアウターリード１８を有している。アウターリード１８は、フレーム基材１１の下面１１ａ及び両側面１１ｂ，１１ｃを覆うめっき層２３を含む。そして、フレーム基材１１の上面１１ｄは、めっき層２３により覆われていないため、アウターリード１８の基材である銅又は銅合金が露出している。
【００４３】
アウターリード１８の一部は、リードフレーム１０を用いて製造される半導体装置３０を実装対象に実装するための接合部５２となる。この接合部５２において、フレーム基材１１の下面１１ａ及び両側面１１ｂ，１１ｃはめっき層２３により覆われている。したがって、半導体装置３０を実装するとき、はんだ６２はめっき層２３により接合部５２の側面を這い上がり、良好なフィレットを形成する。このため、半導体装置３０の実装において、高い接続信頼性を得ることができる。
【００４４】
（２）接合部５２において、フレーム基材１１の上面１１ｄはめっき層２３により覆われていないため、樹脂封止等の熱履歴により酸化膜が形成されている。この酸化膜は、はんだ６２の濡れ性が低い。したがって、はんだ６２が接合部５２の上面に這い上がらないため、接合のためのはんだ６２が不足することが無く、好適なフィレットを形成することができる。
【００４５】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態に対し、めっき層２３（図１（ｃ）参照）の形成方法を適宜変更してもよい。例えば、開口部を設けたマスクにフレーム基材１１を挟み込み、必要な部分のみにめっきを施しても良い。例えば、図１（ａ）に示すように、アウターリード１８は、フレーム基材１１に形成された開口部によって画定されている。従って、フレーム基材１１の上面を覆うマスクと、アウターリード１８を画定する開口部に応じた開口部を有するマスクとによりフレーム基材１１を挟むことにより、フレーム基材１１の下面１１ａ及び側面１１ｂ，１１ｃにめっきを施すことができる。なお、めっき層２３に含まれる第１〜第３のめっき層２４〜２６毎に設定されたマスクを用いるとよい。
【００４６】
・上記実施形態のめっき層２３を含む接続リード１６を、ダイパッドの無いリードフレーム，半導体装置に適用しても良い。
・上記実施形態に対し、半導体装置の構成を適宜変更してもよい。
【００４７】
例えば、図６に示すように、半導体装置３０ａは、ダイパッド１２の下面に半導体素子３１が接続されている。そして、インナーリード１７の先端下面に内部端子部２２が形成されている。さらに、アウターリード１８は、内部端子部２２が形成された面と同じ側のフレーム基材１１の面と、フレーム基材１１の側面を覆うめっき層２３を含む。このような半導体装置３０ａにおいても、上記実施形態と同様に、良好なフィレットのはんだ６２を形成し、接続信頼性の低下を抑制することができる。また、必要な部分にのみめっき層２３を形成しているため、接続リード１６における抵抗値の増加を抑制して信号品質の低下を抑制することができ、高品質な信号伝達を可能とすることができる。
【００４８】
・アウターリード１８に形成するめっき層２３の層数や材質を適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、アウターリード１８の先端を一対のレール部１３又は一対の内フレーム１９に接続したが、接続しなくてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０  リードフレーム
１１  フレーム基材
１５  ダムバー
１６  接続リード
１７  インナーリード
１８  アウターリード
２３  めっき層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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