(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱性及び半導体素子との接合性を確保して信頼性を向上させながら、反りを防止したリードフレームを用いたパッケージ集合体を提供する。【解決手段】第１金属層１１、第２金属層１２及び第３金属層１３がこの順に積層されたクラッド材１０を含み、第１金属層１１及び第３金属層１３の厚みが互いに異なるリードフレームと、該リードフレームの一部を埋設して固定する樹脂パッケージとを含み、前記リードフレームに配置される前記樹脂パッケージの樹脂材料の体積が７００〜２５００ｍｍ３であるパッケージ集合体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属層、第２金属層及び第３金属層がこの順に積層されたクラッド材を含み、前記第１金属層及び第３金属層の厚みが互いに異なり、複数の半導体素子を載置して電気的に接続するためのリードフレームと、
該リードフレームの一部を埋設して固定する樹脂パッケージと、を含み、
前記リードフレームに配置される前記樹脂パッケージの樹脂材料の体積が７００〜２５００ｍｍ３であるパッケージ集合体。
【請求項２】
前記樹脂パッケージは、１つの前記半導体装置に対する前記樹脂材料の体積が５〜３０ｍｍ３で、一部連結し又は互いに分離して前記リードフレームに配列される請求項１に記載のパッケージ集合体。
【請求項３】
前記樹脂パッケージは、長手方向及びこれに直交する短手方向に配列され、かつ該短手方向及び前記長手方向においては互いに分離して前記リードフレーム上に配列される請求項１又は２に記載のパッケージ集合体。
【請求項４】
前記樹脂パッケージは、前記樹脂材料の総厚みが０．５０ｍｍ〜２．０ｍｍである請求項１〜３のいずれか１つに記載のパッケージ集合体。
【請求項５】
前記リードフレームの総厚みが２５０〜１０００μｍである請求項１〜４のいずれか１つに記載のパッケージ集合体。
【請求項６】
前記第１金属層と第３金属層との厚み比が１：１．０５〜１．５である請求項１〜５のいずれか１つに記載のパッケージ集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の電子部品が提案、実用化されており、これらに求められる性能も高くなっている。特に、電子部品には、厳しい使用環境下でも長時間性能を維持し得ることが求められている。
特に、半導体装置及び発光ダイオードをはじめとする発光素子を用いた発光装置は、一般照明分野、車載照明分野等において、さらなる高出力（高輝度）化、高信頼性が要求されている。
そして、このような高出力化によって、高電力化が余儀なくされ、電子部品の使用時の発熱量の増加を招く。
【０００３】
これに対して、効果的に放熱するために、リードフレームの材料に、例えば、銅又は銅合金等の放熱性の高い材料が用いられている。また、このような放熱性の高い材料を用いたクラッド材が使用されている（例えば、特許文献１等）
あるいは、半導体素子をリードフレームにボンディングする際に、放熱性を確保するために、半田材料等による共晶接合が利用されている（例えば、特許文献２、３等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０３３０５号公報
【特許文献１】特開２００６−４９４４２号公報
【特許文献１】特開２００５−２５９９７２号公報
【０００５】
しかし、銅又は銅合金を用いたリードフレームに共晶接合を行うと高い放熱性が得られるが、半導体素子と銅合金との熱膨張係数の差異によって、半導体素子とリードフレームとの接合性が低下し、半導体素子がリードフレームから剥離しやすくなり、半導体装置の信頼性が低下する。
一方、半導体素子と熱膨張係数の近い鉄等の材料をリードフレーム材料として用いると、半導体素子とリードフレームとの接合信頼性は向上するが、十分な放熱性が得られない。
また、リードフレーム材料として、これらの積層構造を用いる場合には、半導体素子との熱膨張との整合性が図れ、放熱性を良好とすることができるが、リードフレームを固定及び埋設するパッケージ樹脂との熱膨張係数の差異によって、リードフレームの反りが大きくなり、半導体装置の生産性を低下させることとなる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、放熱性及び半導体素子との接合性を確保して信頼性を向上させながら、反りを防止したリードフレームを用いたパッケージ集合体を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の発明を含む。
第１金属層、第２金属層及び第３金属層がこの順に積層されたクラッド材を含み、前記第１金属層及び第３金属層の厚みが互いに異なり、複数の半導体素子を載置して電気的に接続するためのリードフレームと、
該リードフレームの一部を埋設して固定する樹脂パッケージとを含み、
前記リードフレームに配置される前記樹脂パッケージの樹脂材料の体積が７００〜２５００ｍｍ３であるパッケージ集合体。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のパッケージ集合体によれば、リードフレームを用いた、発光装置等の半導体装置の使用において、放熱性及び半導体素子との接合性を確保し、かつ反りを最小限にとどめることができ、信頼性が高いパッケージ集合体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のパッケージ集合体で用いるリードフレームの一実施形態を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明のパッケージ集合体で用いるリードフレームの一実施形態を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａのリードフレームの要部拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ａのリードフレームを用いたパッケージ集合体における樹脂材料の配置を説明するための平面図である。
【図３Ａ】本発明のパッケージ集合体で用いるリードフレームの一実施形態を示す要部平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａのリードフレームを用いたパッケージ集合体における樹脂材料の配置を説明するための平面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂのパッケージ重合体の要部拡大図である。
【図４Ａ】本発明のパッケージ集合体で用いるリードフレームのさらに別の実施形態を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ａのリードフレームを用いたパッケージ集合体における樹脂材料の配置を説明するための要部平面図である。
【図５Ａ】本発明のリードフレームを用いた半導体装置を示す概略平面図である。
【図５Ｂ】図５ＡにおけるＡ−Ａ’線断面を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るリードフレームを用いたパッケージ集合体及び半導体装置の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００１１】
本発明者は、上述した技術課題、つまり、リードフレームを用いたパッケージ集合体及び半導体装置における、温度変化による伸縮性、放熱性、パッケージ樹脂に起因する反り等の作用について鋭意研究を行った。その結果、これらの種々の作用に効果的に対応するために、リードフレームの材料、積層態様、厚み等の選択／組み合わせ、さらにパッケージ樹脂の体積に対するこれらの選択／組み合わせが有効であることを突き止め、これらの選択／組み合わせを適切に設定することによって、簡便な手法によって、効果的に、リードフレームにおいて、伸縮を低減し、放熱性を向上させ、反りを防止する等を実現することができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１２】
＜パッケージ集合体及び半導体装置＞
本発明のパッケージ集合体は、リードフレームと、樹脂パッケージとを含む。
通常、リードフレームの上には、複数の半導体素子が搭載され、半導体装置が構成される。
【００１３】
（リードフレーム）
リードフレームは、１つ以上の半導体素子を載置して電気的に接続するための部材である。
ここで説明するリードフレームは、１つの半導体装置に利用されるための一対の端子として機能する１単位の部位を含むのみならず、それらが行列方向（つまり長手方向及びこれに直交する短手方向）に複数連結されて、配列されたものを包含する。例えば、短手方向においては、１〜２０単位程度、４〜１０単位程度配列されているものが挙げられる。長手方向においては、１〜５００単位程度、３〜１００単位程度配列されているものが挙げられる。
別の観点から、リードフレームは、例えば、４０〜８０×１５０〜３００ｍｍ程度の大きさのものが挙げられる。この場合、リードフレームの基本形状は、板状、波形状等であり、これらが凹凸形状に屈曲されたもの等であってもよい。
例えば、リードフレームにおいて、１つのパッケージ集合体が占める占有面積は、１〜１５×１〜１５ｍｍ程度とすることができる。
【００１４】
リードフレームは、その一部が後述する樹脂パッケージに埋設されて半導体装置において機能する端子とするために、物理的に分離される正極端子及び負極端子に分離されるが、それらが離れないように固定されている。
リードフレームは、その上面の一部、端面の一部、底面の一部がそれぞれ、樹脂パッケージから露出しており、それ以外の部位が埋設され、固定されている。
リードフレームには、半導体装置に用いられる場合に、その１単位を構成する一対の端子形状にパターニングされている。その形状は特に限定されるものではなく、端子として機能し得る形状であればよい。さらに、１単位を連結するため、放熱又は補強等のために、特定形状にパターニングされていてもよい。このような形状は、当該分野でリードフレームとして通常使用される形状及びそれに準じた形状のいずれでもよい。
【００１５】
リードフレームは、第１金属層、第２金属層及び第３金属層がこの順に積層されたクラッド材を含むものが好ましい。
【００１６】
（クラッド材）
クラッド材を構成する第１金属層、第２金属層及び第３金属層のうち少なくとも１つが異なる組成を有していればよい。ただし、同じ金属元素をその一部に含む材料によって形成されているものでもよい。
異なる組成を有する層は、熱膨張係数、特定のエッチング液に対する溶解性、導電率、熱伝導率、反射率及び／又は硬度が異なることを意味する。なかでも、熱膨張係数及び特定のエッチング液に対する溶解性が異なるものが好ましい。
【００１７】
第１金属層、第２金属層及び第３金属層としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｎｂ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｌａ、Ｙ等の金属又はこれらの合金が挙げられる。
例えば、第１金属層及び／又は第３金属層は、第２金属層よりも熱膨張係数又は特定のエッチング液に対する溶解性が大きい特性を有するものが好ましい。この場合、第１金属層及び／又は第３金属層は、銅又は銅合金が好ましく、放熱性に優れる銅がより好ましい。また、第１金属層及び第３金属層が同一材料であることが好ましい。特に、不純物が少なく、熱伝導率が高い無酸素銅がさらに好ましい。例えば、電極端子として用いる部分にＣｕを用いることで、半田付けが容易かつ放熱性に優れた半導体装置、特に、発光装置とすることができる。また、後述するパッケージ樹脂との接合部分には無酸素銅を用いることで、パッケージ樹脂とリードフレームとの密着性を向上させ、これらの剥離を抑制することができる。
【００１８】
第２金属層は、鉄又は鉄合金であることが好ましく、Ｉｎｖｅｒ、ＳＰＣＣ、Ｋｏｖａｒ、ＳＵＳ等がより好ましく、汎用性や加工性に優れた又は常温付近での熱膨張率が小さいＦｅ−Ｎｉ系合金がさらに好ましい。
【００１９】
このように、積層構造のクラッド材を採用することにより、上述した各特性を適宜組み合わせて利用することができるために、リードフレームとして、さらにこれを用いた半導体装置において、それらの信頼性をより一層確保しながら、高品質を与えることが可能となる。
特に、第１金属層及び／又は第３金属層が、第２金属層よりも熱膨張係数が大きい特性を有するものである場合には、半導体素子等に対する線膨張係数の差を最小限に留めること、または半導体素子の接合に用いる接合部材の線膨張係数を半導体素子に近づけることができる。その結果、半導体素子とリードフレームとの接合破壊を有効に防止することが可能となる。この効果は、半導体素子の一対の電極に接合部材を介してリードフレームが電気的に接続されたフェイスダウンタイプの半導体装置に対して顕著である。
【００２０】
また、第１金属層及び／又は第３金属層が、第２金属層よりもエッチング液に対する溶解性が大きい特性を有する場合には、第１金属層及び／又は第３金属層ならびに第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出した形状の加工を容易に実現することができ、後述するパッケージ樹脂に対するアンカー効果を発揮させることができる。
【００２１】
なお、特定のエッチング液としては、代表的には、塩化第二鉄又は塩化第二銅の溶液が挙げられる。この溶液の濃度は特に限定されるものではなく、第１金属層、第２金属層及び第３金属層の種類、厚み、エッチングの際に用いるマスクパターン等を考慮して、通常の金属エッチングに使用される濃度に設定することができる。
【００２２】
クラッド材は、少なくとも第１金属層、第２金属層及び第３金属層がこの順に積層された積層構造を含んでいればよく、いわゆる全面においてオーバーレイ型であることが好ましいが、オーバーレイ型、インレイ型、エッジレス型の部分を一部含む構造を有していてもよい。
クラッド材は、さらに１層以上の金属層を有する４層以上の構造であってもよい。この場合、第１金属層、第２金属層及び第３金属層のいずれか又は複数が複数層積層された構造を含んでいてもよいし、これら金属層とは異なる第４、・・・第ｎ金属層等が、第１金属層〜第３金属層のいずれかの間に、これら積層構造の一面及び／又は両面にさらに積層された構造であってもよい。この場合の第４金属層等は、上述した第１金属層、第２金属層及び第３金属層の例示材料から選択することができる。
【００２３】
クラッド材は、第１金属層と第３金属層との厚みが互いに異なる。特に、半導体装置等に使用され、かつ、後述する樹脂パッケージに固定又は埋設される場合には、樹脂パッケージの樹脂材料が載置される側、樹脂材料が厚く配置される側、半導体素子が載置される側の金属層が薄いことが好ましい。
例えば、第１金属層と第３金属層との厚み比は、１：１．０５〜１．５が好ましく、１：１．０５〜１．２がより好ましい。
第１金属層と、第２金属層との厚み比は、第１金属層：第２金属層＝１：０．５〜５．０が好ましく、１：０．５〜３．０がより好ましい。
【００２４】
第１金属層、第２金属層及び第３金属層は、それぞれ、数十μｍ〜数百μｍ程度の厚みとすることができる。具体的には、第１金属層は５０〜２００μｍ程度、第２金属層は２０〜３００μｍ程度、第３金属層は５２．５〜３００μｍ程度の厚みとすることが挙げられる。
リードフレームの総厚みは、２５０〜１０００μｍ程度の厚みとすることが好ましい。このような総厚みとすることにより、上述した作用の相殺／均衡化を効果的に図ることができる。
【００２５】
クラッド材は、その表面に、いわゆるめっき膜が形成されていてもよい。
（めっき膜）
リードフレームは、上述した第１金属層及び第２金属層又は第３金属層等の他に、クラッド材の表面又は裏面の一方に、あるいは、表裏面の双方に、あるいはさらに端面に、めっき膜が被覆されていることが好ましい。めっき膜の材料としては、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ又はこれらの合金等が挙げられる。なかでも、Ａｇによるめっき膜が好ましい。これにより、発光素子からの光を効率よく取り出すことが可能となる。クラッド材において、第１金属層及び／又は第３金属層が最表面に存在しない場合には、めっき膜はこれら第１金属層及び第３金属層に接触して被覆されるものではなく、クラッド材の最表面に存在する層に接触して被覆される。
めっき膜は、後述するリードフレームを加工（パターン化）した後に形成することが好ましい。それによって、クラッド材の端面までをもめっき膜で被覆することができる。
めっき膜の厚みは特に限定されるものではなく、例えば、０．１μｍ〜５．０μｍ程度が挙げられる。
従って、めっき膜は、その厚みから、上述したリードフレーム及びパッケージ集合体の反りに対して、通常、実質的に影響を及ぼすには至らない。
【００２６】
積層構造を有するリードフレームは、公知の方法によって又はそれに準じて製造することができる。例えば、芯材及び皮材を固相状態において熱間圧延により高温下で加圧して接合する方法、肉盛溶接、鋳込み、鋳かけ等の溶融接合法、圧延接合、爆着接合、拡散接合等の非溶融接合法、焼結、溶射の半溶融接合法、等が挙げられる。具体的には、特開平５−１０２３８６号公報に記載された方法が挙げられる。特に、強磁性体であるフェライト系ステンレス鋼などの鉄系合金で形成された芯材の上に、銅または銅合金を接合したものが好ましい。
【００２７】
また、第１金属層及び／又は第３金属層ならびに第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出した形状とする方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、第１金属層又は第３金属層及び第２金属層に対するエッチングレートが異なるエッチング液を利用したウェットエッチング法が挙げられる。
この場合、リードフレームの一面に意図する形状をマスクする又は開口するマスクパターンを利用してエッチングすることが適しており、リードフレームの両面に意図する形状をマスクする又は開口するマスクパターンを利用してエッチングすることが好ましい。
これによって、加工時間及び加工コストを低減させることができる。
両面に形成するマスクパターンは、同一形状であってもよいし、異なる形状であってもよい。ただし、両面のマスクパターンにおいて、平面視、エッチングされる領域が重なっていることが好ましく、マスクパターンの中心線が一致することがより好ましい。これにより、意図するリードフレームの形状に、高精度に加工することができる。
【００２８】
あるいは、プレス、パンチ、ブラスト等の通常のリードフレームの加工に利用される方法によってリードフレームに所望のパターンに成形し、その後、第１金属層及び第２金属層等のうちの最表面に配置される金属層のみに開口を有するマスクパターンを形成し、ブラスト、エッチング等を行って、第１金属層又は第３金属層及び第２金属層の一方の端面が他方の端面よりも突出する形状に加工してもよい。
【００２９】
これらの加工方法では、クラッド材に対して、後述する一対のリードフレームに相当する形状（１単位）のみを加工してもよいが、通常、このような１単位が長手方向及び／又はこれに直交する方向に複数単位連結された形状で加工されることが好ましい。従って、本発明のリードフレームは、長手方向及び／又はこれに直交する方向に複数単位連結されたものをも包含する。
このような加工方法を利用することにより、容易に第１金属層又は第３金属層及び第２金属層の一方の端面を他方の端面よりも突出させることができ、容易に突出の程度を制御することができる。これによって、パッケージ樹脂に固定／埋設される場合に、後述するパッケージ樹脂に対して、よりアンカー効果を有効に発揮させることが可能となる。特に、チップサイズが極小であり、樹脂パッケージの高さが極めて低いものへの適用に対して、より有効に作用する。
【００３０】
上述したように、リードフレームが、その表面及び／又は裏面及び／又は端面にめっき膜を有する場合には、上述したクラッド材の加工の後にめっきを施すことが好ましい。この場合、リードフレームの加工された端面は、第１金属層及び第２金属層等が露出しない場合もある。
また、リードフレームは、めっき膜を施した後、切断される場合がある。この場合、リードフレームの端面の一部において、第１金属層及び第２金属層等が露出することがあり、それらの端面が面一又は略面一となることもある。
【００３１】
（樹脂パッケージ）
樹脂パッケージは、リードフレームを固定／埋設する部材である。
その樹脂材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの樹脂によって形成することができる。なかでも、熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等が挙げられる。これらは、１種又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、樹脂材料は、発光素子からの光に対する反射率が６０％以上であるものが好ましく、より好ましくは７０％、８０％又は９０％以上であるものが好ましい。あるいは、樹脂材料は、発光素子からの光に対する透光率が６０％以上であるものが好ましく、より好ましくは７０％、８０％又は９０％以上であるものが好ましい。
【００３２】
例えば、樹脂材料には、酸化チタン、二酸化ケイ素、二酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどの光反射材が含有されていてもよい。これにより、発光素子からの光を効率よく反射させることができる。光反射材は、樹脂成形法や樹脂流動性などの成形条件によって、また反射率や機械強度などの特性等によって適宜調整することができる。例えば、酸化チタンを用いる場合は、樹脂材料の全重量に対して、２０〜４０重量％、さらに２５〜３５重量％含有させることが好ましい。
【００３３】
樹脂材料は、上述した一対のリードフレーム（つまり、正負の端子として機能するもの）の間に配置され、両者を絶縁分離している。この場合、リードフレームの厚み方向の全端面を被覆することが好ましい。
これは、上述したように、リードフレームの一部の端面が突出した形状を有している場合に、リードフレームと樹脂材料との接触面積を増大させ、両者の密着性を向上させることができる。また、リードフレームの端面の部分的な突出によって、効果的にアンカー効果を発揮させることができる。
【００３４】
樹脂材料は、１つのリードフレームに、リードフレームに配置される樹脂パッケージとして、その体積が７００〜２５００ｍｍ３となるように配置されることが好ましい。
また、樹脂材料は、１つの半導体装置に対して、つまり、１単位の樹脂パッケージとして、その体積が５〜４０ｍｍ３となるように配置されることが好ましい。この場合、樹脂材料は、一部連結し又は互いに分離してリードフレームに配列されることが好ましい。具体的には、上述したように、半導体装置の１単位が、リードフレームに対して長手方向及び短手方向に配列されるために、短手方向においては互いに連結し、長手方向においては互いに分離するように、樹脂材料が成形され、配列されていてもよいし半導体装置の１単位がそれぞれ独立して成形、配列されていてもよい。
長手方向及び短手方向における樹脂材料の分離距離は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であることが適している。また、長手方向における分離では、樹脂材料の長手方向の幅：分離距離が０．１〜０．５程度で配置されることが適している。短手方向における分離では、樹脂材料の短手方向の幅：分離距離が０．１〜０．５程度で配置されることが適している。このような樹脂材料の配置により、上述したリードフレームの構造によって、効果的に反りを防止することができる。
【００３５】
樹脂パッケージは、樹脂材料の総厚みが０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度であることが好ましい。ここでの樹脂材料の総厚みとは、樹脂材料の最も厚い部分の厚みを意味し、リードフレームの表面側から裏面側に配置する場合には、その双方の厚み及びリードフレーム間に配置する厚みの合計厚みとなる。
また、別の観点から、樹脂材料は、リードフレームの一面、例えば、クラッド材において第１金属層と第３金属層との厚みの薄い面側、樹脂材料が多く／高く／厚く載置される側、半導体素子が載置される側の面において、リードフレームの一面からの高さが０．２ｍｍ〜１．２ｍｍ程度とすることが好ましい。
この範囲の厚みとすることにより、上述したリードフレームの構成によって効果的に反りを防止することができ、パッケージ集合体、ひいては半導体装置の生産性の低下を防止することができる。
【００３６】
樹脂パッケージは、１単位の半導体装置を構成するための外形は、通常、立方体又は直方体あるいは、これら形状において側面が傾斜するか、縁及び／又は角が丸められるなどの変形を含む形状であり、その一面（上面）において、半導体素子を搭載するための凹部が形成されている。凹部の底面には、リードフレームの一部が露出している。
【００３７】
パッケージ集合体は、当該分野で公知の方法を利用して製造することができる。例えば、上下金型の間にリードフレームを挟持したモールド法等を利用することができる。
【００３８】
（半導体素子）
リードフレームの上には、通常、複数の半導体素子が搭載される。ここで搭載される半導体素子は、当該分野で公知のいずれでもよい。なかでも、いわゆる発光ダイオード等の発光素子が好ましい。
１単位を構成する一対のリードフレームに対して、半導体素子は１つでもよいし、２〜数十個配列されたものでもよい。
また、保護素子等が搭載されていてもよい。
半導体素子は、半導体層の同一面側に正負電極を有するもの、異なる面にそれぞれ正負電極を有するもののいずれでもよい。また、リードフレーム上への搭載は、ワイヤ等によるボンディングでもよいし、共晶合金等の接合部材によるボンディングでもよい。また、フェイスアップ、フェイスダウンのいずれの実装形態でもよい。
【００３９】
実施形態１
この実施形態で用いるリードフレーム１０は、図１に示すように、第１金属層１１として銅層（厚み：１００μｍ）、第２金属層１２としてＦｅ−Ｎｉ層（Ｆｅ：Ｎｉ＝６４：３６、厚み：３００μｍ）及び第３金属層１３として、銅層（厚み：２００μｍ）がこの順に積層されたクラッド材を含んで構成される。
また、その上面には、Ａｇからなる３．０μｍ厚のめっき膜（図示せず）が形成されている。
【００４０】
リードフレームにこのような積層構造のクラッド材を採用することにより、生産性を損なうことなく、放熱性に優れたリードフレームが得られる。
さらに、半導体素子を搭載する場合には、半導体素子等に対する線膨張係数の差を最小限に留めること、または半導体素子の接合に用いる接合部材の線膨張係数を半導体素子に近づけることができる。その結果、半導体素子とリードフレームとの接合破壊を有効に防止することが可能となる。
【００４１】
このリードフレーム１０は、図２Ａ及び２Ｂに示すように、１つのパッケージ集合体を形成するための一対のリードを備える１単位Ｕが、行列方向に６×１６単位配列して構成されている。
リードフレーム１０の長手方向の長さは、例えば、２００ｍｍ程度であり、短手方向の長さは５０ｍｍ程度である。１単位のパターンは、１２．５ｍｍのピッチで長手方向に配列している。
【００４２】
樹脂パッケージを構成する樹脂材料は、エポキシ封止（ＥＭＣ）であり、フィラーとして二酸化珪素を３０重量％、反射材（拡散材）として二酸化チタンを３０重量％混入している。図２Ｃに示したように、平面視は、ほぼ正方形の形状の樹脂材料２１が、短手方向には、６行並べられている。
長手方向には、１６列並べられて配置されている。
なお、正方形の形状の樹脂材料の真ん中には半導体素子載置用の凹部が形成されている。
【００４３】
この場合の樹脂材料２１の総厚みは、１．３５ｍｍであり、リードフレーム１０上の高さは０．８５ｍｍである。
１つの樹脂パッケージを構成する樹脂材料２１のサイズは、５．０ｍｍ×５．０ｍｍ×１．３５ｍｍであり、その体積は１５ｍｍ３程度である。
リードフレームに配置された樹脂材料の総体積は、１４００ｍｍ３程度である。
【００４４】
このように、上述したリードフレームを樹脂パッケージに固定／埋設してパッケージ集合体としても、リードフレームを固定及び埋設するパッケージ樹脂との熱膨張係数の差異によって生じるリードフレームの反りを最小限に止めることができる。これによって、生産性を向上させて、品質の高い半導体装置を製造することに寄与することができる。
【００４５】
実施形態２
図３Ａ及び図３Ｂに示すリードフレーム２０は、上述したように、１つのパッケージ集合体を形成するための一対のリードを備える１単位のパターンが、行列方向に４×１６単位配列している以外、実質的にリードフレーム１０と同じ構成を有している。
リードフレーム２０の長手方向の長さは、例えば、２００ｍｍ程度であり、短手方向の長さは５０ｍｍ程度である。ここでの１単位のパターンは１２．５ｍｍのピッチで長手方向に配列している。
樹脂パッケージを構成する材料は、エポキシ樹脂（ＥＭＣ）であり、フィラーとして二酸化珪素を３０重量％、反射材（拡散材）として二酸化チタンを３０重量％混入している。図３Ｂに示したように、図３Ｂ及び３Ｃに示したように、平面視、ほぼ正方形の形状の樹脂材料２２が、短手方向には、９．１ｍｍの間隔で４行並べられている。
長手方向には、約１２．５ｍｍの間隔で、１６列並べられて配置されている。
なお、正方形の形状の樹脂材料の真ん中には半導体素子載置用の凹部が形成されている。
【００４６】
この場合の樹脂材料の総厚みは、１．３５ｍｍであり、リードフレーム２０上の高さは０．８５ｍｍである。
１つの樹脂パッケージを構成する樹脂材料２２のサイズは、８．５ｍｍ×８．５ｍｍ×１．３５ｍｍであり、その体積は５．５ｍｍ３程度である。
リードフレームに配置された樹脂材料の総体積は、８００ｍｍ３程度である。
【００４７】
このように、実施形態２において、上述したリードフレームを樹脂パッケージに固定／埋設してパッケージ集合体としても、それに起因する反りはほとんど発生せず、効果的に反りが防止される。
これに対して、従来のリードフレームを用いて樹脂パッケージに固定／埋設した場合には、０．数ｍｍから１．２ｍｍ程度の反りが発生し、製造効率を低下させる。
【００４８】
実施形態３
図４Ａに示すリードフレーム３０は、上述したように、１つのパッケージ集合体を形成するための一対のリードを備える１単位のパターンが、行列方向に６×２５単位配列している以外、実質的にリードフレーム１０と同じ構成を有している。長手方向の長さは、例えば、２００ｍｍ程度であり、短手方向の長さは５０ｍｍ程度である。
樹脂パッケージを構成する材料は、ポリフタルアミド樹脂（ＰＰＡ）であり、フィラーとして二酸化珪素を３５重量％、カーボンブラックを１重量％混入している。図４Ｂに示したように、平面視、ほぼ正方形の形状の樹脂材料２３が、短手方向には、５．９ｍｍ（一部７．３ｍｍ）の間隔で６行並べられている。
長手方向には、約８．０ｍｍの間隔で、２５列並べられて配置されている。
なお、正方形の形状の樹脂材料の真ん中には半導体素子載置用の凹部が形成されている。
【００４９】
この場合の樹脂材料の総厚みは、０．６ｍｍであり、リードフレーム３０上の高さは０．３５ｍｍである。
１つの樹脂パッケージを構成する樹脂材料２３のサイズは、４．５ｍｍ×４．３ｍｍ×０．６０ｍｍであり、その体積は３２ｍｍ３程度である。
リードフレームに配置された樹脂材料の総体積は、２０５０ｍｍ３程度である。
【００５０】
このように、実施形態３において、上述したリードフレームを樹脂パッケージに固定／埋設してパッケージ集合体としても、それに起因する反りはほとんど発生せず、効果的に反りが防止される。
【００５１】
実施形態４
この実施形態の半導体装置２０は、図５Ａ及び５Ｂに示すように、上述したリードフレーム１０に、発光素子１５が載置され、一対のリードフレーム１０を固定／埋設する樹脂パッケージ１４を備える。
樹脂パッケージ１４は、一部リードフレーム１０間に入り込み、その端面の全面を被覆するとともに、裏面では、リードフレーム１０を露出されている。また、表面では、発光素子１５の周囲を取り囲むリフレクタの機能を果たす側面を有する凹部を備える。
この凹部の底面には、一対のリードフレーム１０が露出しており、一方のリードフレーム１０上に、発光素子１５を載置している。
【００５２】
発光素子は、リードフレーム１０に、共晶合金によってボンディングされている。
発光素子１５は、一対のリードフレーム１０に、それぞれワイヤ１７によってワイヤボンディングされている。
また、発光素子１５が載置されていない側のリードフレーム１０上には、保護素子が載置され、発光素子１５が載置されている側のリードフレームとワイヤにより電気的に接続されている。
発光素子１５が収納された凹部内には、封止樹脂１８が充填されている。
発光素子１５のボンディング付近には、アンダーフィルとして反射性樹脂１６が充填されている。
リードフレーム１０は、その外形が略直方体の樹脂パッケージ１４の対向する側面からそれぞれ外部に突出されて、正負一対の電極端子を構成する。
【００５３】
この半導体装置は、例えば、図２Ｃ、図３Ｂ、図４Ｂに示したリードフレームと樹脂パッケージとを含むパッケージ集合体において、ここのパッケージに、３つの半導体素子を搭載し、行列方向に、一対の端子が分離されるようにリードフレームを切断することによって製造することができる。なお、図５Ａ及び５Ｂにおいては、半導体素子を３つ搭載した形態を示しているが、１つでも、２以上の複数の半導体素子でもよい。
【００５４】
このような半導体装置は、上述したパッケージ集合体を備えることにより、リードフレームと半導体素子との熱膨張との整合性が図れ、放熱性の良好な半導体装置を得ることができる。
また、リードフレームを固定及び埋設するパッケージ樹脂との熱膨張係数の差異によって生じるリードフレームの反りを最小限に止めることができ、生産性を向上して、品質の高い半導体装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る半導体装置は、メモリ、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機等、種々の発光装置をはじめとする半導体装置に使用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０、２０、３０  リードフレーム
１１  第１金属層
１２  第２金属層
１３  第３金属層
１４  樹脂パッケージ
１５  発光素子
１６  アンダーフィル
１７  ワイヤ
１８  透光性樹脂
２０  半導体装置
２１、２２、２３  樹脂材料
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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