(57)【要約】【課題】半導体装置のリードの端面にリードの素材が露出することなく、半導体装置の実装に際してのリードとろう材の濡れ性を改善し、実装の信頼性を改善する。【解決手段】半導体装置のパッケージ１から突出し、表面がメッキ等のろう材膜３で被覆され、かつその一部において切断されるリード２を有する半導体装置の製造方法において、ろう材３による被覆を施す以前に、リード２の切断部に沿う位置にレーザ照射等によりＶ字溝５を形成する。切断形成されたリード２の端面はろう材３で殆ど大部分を被覆され、リード２の素材が露出されないため、実装時におけるろう材６との濡れ性は改善される。【選択図】  図１
2006351846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が固定されたアイランドおよび半導体素子と電気的に接続されたリードを封止する工程と、
前記封止部の外部に位置するリードの表面をメッキする工程と、
前記リードの一部を切断して半導体装置を形成する工程と、
から成る半導体装置の製造工程において、
前記リードにＶ字溝を形成した後に、前記リードの表面をメッキし、前記Ｖ字溝が形成された面から前記Ｖ字溝の所を切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
プリント基板上の電極に、前記Ｖ字溝形成面が上になるようにリードを実装することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記Ｖ字溝はレーザ照射によって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
アイランド上に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子と電気的に接続され、前記封止部の外部に位置する部分がメッキされ、端面が切断されたリードと、
から成る半導体装置において、
前記リードの端面は、前記メッキ材が前記リードの素材との化学結合により被覆されている傾斜領域と、機械的な圧力により切断された切断面とから成り、
前記切断面はメッキ材が機械的に被膜されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリント基板への実装時の信頼性を改善したリードフレームを有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にリードフレームを使用した半導体装置は、図４に示す工程により製造される。まず、半導体素子をリードフレームのアイランド上に搭載し、半導体素子の電極とリードを金属細線等でボンディング接続した後、熱硬化性のエポキシ樹脂により封止し、パッケージ１が構成される（以上図４（ａ）参照）。ここでアイランドを含むリードフレームの全体構造、半導体素子、および金属細線は図面の都合上省略する。
【０００３】
パッケージ１から突出したリード２は、図４（ｂ）のように半田メッキ等３により被覆され、図４（ｃ）のようにプレス金型や切断パンチ４により所要箇所で切断される。以後、切断によって得られた面を「切断面」と呼ぶ。
【０００４】
ＳＯＰタイプまたはＱＦＰタイプの半導体装置については、リード２は、図４（ｄ）のようにプレスによって曲げ加工される。
【０００５】
またミニフラットパッケージ型半導体装置においては、上述のリード２の曲げ加工は成されず、図４（ｅ）のようにリード２の先端部とパッケージ１の底面はフラットに配置される。
【０００６】
以上の工程により完成した半導体装置は、プリント基板上の所定の位置に配置された後、リード２の先端部とプリント基板とが半田付けされ、実装される。
【特許文献１】特願２００１−０２３６８４
【特許文献２】特開平１−２０８１４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の半導体装置の製造において、半田メッキ３は、リード２の酸化や腐食を防止して電気伝導性を確保する目的の他、プリント基板実装時に、実装基板上の電極との半田付けの濡れ性を得る目的で被覆される。よってリード２の全体が半田メッキ３により被覆されていることが望ましい。
【０００８】
しかしながら、従来の方法では、切断されたリード２の切断面にはリード２の素材が露出していた。
【０００９】
またリード２を切断する際、当該切断箇所の表面を被覆していた半田３がプレス金型や切断パンチ４のエッジによって、機械的に切断面に擦り付けられることがある。この現象を以下「半田垂れ」と称する。従来の方法においても、図５に示すように、半田垂れにより切断面９の若干部分を被覆することができるが、切断面９の全体を確実に被覆することはできなかった。
【００１０】
このため、従来方法によって製造された半導体装置は、図６（ａ）に示すように、リード２の切断面９に酸化または腐食を生じることがあった。よって図６（ｂ）の如く、プリント基板７に半田等のろう材６を用いて実装する際、リード２の切断面９の素材が露出された箇所に対して半田等のろう材６が濡れ難くなり、プリント基板７とリード２との接続面積が低減され、半導体装置の実装の信頼性が低下されるという問題が生じていた。特に切断面９には半田フィレットが形成され難く、接続強度の低下も発生していた。
【００１１】
本発明の目的は、プリント基板への実装時のリード２の切断面９と半田等のろう材３との濡れ性を改善し、半導体装置の実装の信頼性を向上させた半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した課題を解決するための主たる本発明は、半導体素子が固定されたアイランドおよび半導体素子と電気的に接続されたリードを封止する工程と、前記封止部の外部に位置するリードの表面をメッキする工程と、前記リードの一部を切断して半導体装置を形成する工程と、から成る半導体装置の製造工程において、前記リードにＶ字溝を形成した後に、前記リードの表面をメッキし、前記Ｖ字溝が形成された面から前記Ｖ字溝の所を切断することを特徴とする。
【００１３】
また、前述の本発明は、プリント基板上の電極に、前記Ｖ字溝形成面が上になるようにリードを実装することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明においてＶ字溝はレーザ照射によって構成されることを特徴とする。
【００１５】
その他の、前述した課題を解決するための主たる本発明は、アイランド上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続され、前記封止部の外部に位置する部分がメッキされ、端面が切断されたリードと、から成る半導体装置において、前記リードの端面は、前記メッキ材が前記リードの素材との化学結合により被覆されている傾斜領域と、機械的な圧力により切断された切断面とから成り、前記切断面はメッキ材が機械的に被膜されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のリードフレームは、リードの切断面に沿う位置にＶ字溝を形成しているので、切断により形成されたリードの切断面の殆ど大部分がろう材により被覆され、リードの材料が殆ど露出しない。また切断面のうちＶ字溝の側面に相当する部分は傾斜となる。よって、半導体装置の実装に際してリードとろう材との濡れ性を改善し、信頼性を向上することができる。
【００１７】
また、Ｖ字溝の形成方法としてレーザー照射を用いた場合、パッケージに近い位置にＶ字溝を形成しリードを短くすることが可能であり、特にミニフラットパッケージ型半導体装置を製造する場合、小型化を図る上で有利となる。さらに、Ｖ字溝により切断部の断面積が小さいため、切断面の殆どを半田垂れで被覆することができ、しかも切断時の打ち抜き圧力を小さくすることが可能となり、切断パンチまたはプレス金型の磨耗等が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、本発明による半導体装置の製造方法を図１に沿って説明する。リードフレームは複数のアイランドを有し、そのアイランドの周囲にはその一端が近接して配置されたリード２、アイランドを固定するための吊りリード、およびリード２を固定するするためのダイバー等が設けられて構成されている。現在リードフレームはＣｕ等を素材とした厚さ０．２ｍｍ程度のものが一般に使用される。
【００１９】
まず、半導体素子をリードフレームの一構成であるアイランド上に搭載し、半導体素子の電極とリード２を金属細線等でボンディング接続した後、熱硬化性のエポキシ樹脂により封止し、パッケージ１が構成される（以上図１（ａ）を参照）。ここでアイランド、吊りリード、ダイバーを含むリードフレームの全体構造、半導体素子、および金属細線は図面の都合上、省略する。
【００２０】
次に、パッケージ１から突出したリード２上の所定の切断箇所にＶ字溝５が形成される。Ｖ字溝５は刃物によるプレス切り込みや、レーザーの照射によって形成することができる。Ｖ字溝５の深さは少なくともリードフレームの厚さの１／３程度以上とすることが望ましい。また、Ｖ字溝５は、後のプリント基板７への実装の際にプリント基板７と接する面とは逆側の表面に形成される。なお、以上のＶ字溝の形成条件の理由は以下に述べる実施例の効果によって明らかになる。（以上、図１（ｂ）を参照）
続いて、Ｖ字溝５が形成されたリード２の表面は、図１（ｃ）の如く半田メッキ３により被覆される。半田メッキ３の厚みは０．１ｍｍ程度が適切であるが、Ｖ字溝５の側面においては、半田３の表面張力等の作用によって半田３が密集し、局所的に半田３の厚みが増す。本工程によるメッキ膜３は、露出しているリード２の全域に被覆され、リード２の素材とメッキ膜３は化学的に結合されている。
【００２１】
次に、図１（ｄ）の如く、切断パンチ４またはプレス金型４よって、Ｖ字溝３を形成した位置でリード２が切断される。この時、Ｖ字溝５が形成されている面の方向から切断パンチまたはプレス金型４を用いて打ち抜かれる。
【００２２】
本打ち抜き工程において、本発明の特徴であるＶ字溝５は、以下に説明する効果を奏する。図２に示すように、Ｖ字溝５の略中央付近で打ち抜かれるため、切断されたリード２の先端は、Ｖ字溝５の側面８と、切断によって得られた切断面９と、から成る。ここで、Ｖ字溝の側面８と切断面９を合せて、説明の都合上「端面」と呼ぶことにする。本発明によるリード２は、切断面９の面積が、リード２の断面積の２／３以下に低減されているため、切断によって露出し得るリード素材の表面積は小さくなる。また、リード２の切断時には、切断面９の表面に半田垂れが生じるため、面積の小さくなった切断面９においては、半田メッキの被覆率が大きくなる。しかも、Ｖ字溝５の底部には半田３が密集し被覆厚が大きいため、より多くの半田垂れを得ることができ、切断面９は殆ど大部分が半田垂れにより被覆される。
【００２３】
この前記切断面９における半田３の被覆は、機械的に半田の薄バリが被覆されているものであり、化学的に被覆されるのと異なる被覆形態となっている。この様に半田垂れで切断面９が被覆されていることで、実装基板上の電極との半田付けの際に熱が加わるだけでその断面をカバーできる。また半田垂れが当接しているため、腐食等の防止にもその効果はある。
【００２４】
また、Ｖ字溝５により切断部の断面積が小さくなっているため、切断時の打ち抜き圧力を小さくすることが可能となり、切断パンチまたはプレス金型４の磨耗等が低減できる。
【００２５】
続いて、ＳＯＰタイプまたはＱＦＰタイプの半導体装置については、図１（ｅ）の如く、リード２はプレスによって曲げ加工され、ミニフラットパッケージ型半導体装置については、図１（ｆ）の如く、上述のリード２の曲げ加工は成されず、リード２の端部とパッケージ１の底面はフラットに配置される。ミニフラットパッケージ型半導体装置は、リード２の曲げ加工が不要であるため、以下の場合、リード２をより短い所で切断し、小型化することが可能となる。
【００２６】
まず、刃物によりＶ字溝５を形成する場合、刃物を保持または支持する手段があるため、Ｖ字溝５はパッケージ１の近い位置に形成しづらいことがある。一方、レーザー照射によりＶ字溝５を形成する場合には、このような制約がないため、リード２を極めて短くすることも可能となる。よって、レーザー照射によるＶ字溝５の形成は、特にミニフラットパッケージ型半導体装置の小型化を図る場合に有効となる。
【００２７】
以上の工程により、半導体装置は完成する。完成した半導体素子は、リードフレーム２の先端部をプリント基板上の所定の場所に半田付けされ、実装される。
【００２８】
次に、プリント基板７への実装工程における効果について、再度図２、図３および図５を用いて説明する。発明によるリード２の端面は、Ｖ字溝の側面８と、切断によって得られた切断面９と、から成り、各々ろう材３の被覆形態が異なることは既に述べた。
【００２９】
まず、従来方法による半導体装置のリード２の端面は、図５の如く、酸化や腐食の防止効果の弱い切断面９のみから成る。よって切断面９にはリード２の素材が露出しているため、酸化や腐食による半田不良が発生する。
【００３０】
一方、本発明によるリード２の端面は、図２の如く、酸化や腐食の防止効果の強い側面８を有しているだけでなく、切断面９の殆ど大部分が、ろう材３によって被覆されている。よってリード２の端面の酸化や腐食の発生を効果的に防止できるものとなる。以上より、半導体装置をプリント基板７上に実装する際、図３（ｂ）に示すように、半田等のろう材６がリード２の端面と十分な濡れ、実装性を向上させることができる。
【００３１】
なお、切断面９での、半田３の被膜による酸化や腐食の防止効果は、側面８での被覆に比べて化学的結合が弱いことが予想されるため、切断面９の面積をより小さくしている。しかも当該面積はＶ字溝５を形成する工程において、Ｖ字溝５をより深くすることで小さくできる。
【００３２】
また、リード２の端面において、前記切断面９はリードフレームの表面にほぼ垂直となっている。一方、前記側面８は、Ｖ字溝の形状に応じた傾斜を有し、前記切断面９と傾斜角度１０を成す。よって、図３（ｂ）の如く当該切断面９がプリント基板７に実装されることで、半田等のろう材６を表面張力により滑らかに、切断面８から傾斜面である側面８の上部へと流れるよう付着させることができる。よって、先端部における半田等のろう材６との濡れ性はより改善し、半導体装置の実装の信頼性を向上させたリードフレームを得ることができる。
【００３３】
なお、プリント基板７への半田付けによる実装は、半田等のろう材６の粘性等の特性に応じて、傾斜角度１０を調整することで、より信頼性を高めることができる。当該傾斜角度１０は、Ｖ字溝５の形成工程において、刃物のサイズやレーザーの強度や焦点を変更することで調整可能である。
【００３４】
また、ろう材として半田を用いるよう表現して来たが、Ｐｂ入りの半田、Ｓｕを主材料としたＰｂフリー半田等が適用できることはいうまでもない。その他、Ａｇ等のメッキでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の方法によって製造された半導体装置のリード先端部の拡大図である。
【図３】本発明の方法によって製造された半導体装置のリード先端部の斜視図である。
【図４】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】従来の方法によって製造された半導体装置のリード先端部の拡大図である。
【図６】従来方法によって製造された半導体装置のリード先端部の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  パッケージ
２  リードフレーム
３  半田メッキ等のろう材
４  金型または切断パンチ
５  Ｖ字溝
６  半田等のろう材
７  プリント基板
８  Ｖ字溝の側面
９  切断面
１０  傾斜角
【図１】
2006351846.tif 000003
【図２】
2006351846.tif 000004
【図３】
2006351846.tif 000005
【図４】
2006351846.tif 000006
【図５】
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【図６】
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