(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置を基板に実装する際、半田濡れ性がよく、基板と強固に接合する半導体装置を提供する。【解決手段】フラットリードパッケージの封止樹脂５から露出したアウターリード１１の先端に厚膜メッキ層で覆った貫通凹部２ｘを設け、さらに底面に厚膜メッキ層で覆った斜面部６を設けることでアウターリード先端の切断面積を小さくした。これにより半導体装置を基板実装するにあたり、アウターリード１１の先端およびアウターリード１１の下面に厚膜半田層を形成するための領域を有するため、基板との間に強固な接合を形成することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを覆う封止樹脂と、
前記封止樹脂から側面に延出したアウターリードと、
からなる半導体装置であって、
前記延出したアウターリードの底面に設けられた斜面部と、
前記アウターリードの先端となる端面に設けられた、前記アウターリードの上下を貫通する貫通凹部と、
前記斜面部および前記貫通凹部の内面を覆っている厚膜メッキ層と、
前記端面を覆う薄膜メッキ層と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記貫通凹部の開口端が先すぼみ形状であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記アウターリードに複数の前記貫通凹部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記貫通凹部内面および前記斜面部に前記アウターリードの側面よりも厚い半田層を設けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体チップを覆う封止樹脂と、前記封止樹脂から側面に延出するアウターリードとからなる半導体装置の製造方法であって、
前記アウターリードに貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を形成した後に前記アウターリードに外装メッキを形成する工程と、
前記外装メッキを形成した後に前記貫通孔の下面に斜面部を形成する工程と、
前記斜面部を形成した後に前記貫通孔を横断して前記アウターリードを切断すると同時に前記アウターリードの先端に貫通凹部を形成する工程と、
からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記貫通孔を横断する位置は、前記貫通孔の中心から離れていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記斜面部の形成は、一辺が垂直に立ち上がっている直角三角形の凸部を有するノッチ加工パンチにて形成することを特徴とする請求項６記載の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、リードフレームを用いた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電子機器の小型化に伴い、使用される半導体パッケージにも小型化、薄型化でなおかつ実装強度を確保した半導体パッケージが必要とされている。半導体パッケージを小型化する対策として、外部端子を基板実装面に対して平行に出す、表面実装型パッケージが知られている。このタイプのパッケージとしてはＳＯＮ（Small Outline Non-Lead Package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non-Lead Package）などがある。これらのパッケージは従来から使用されているＤＩＰ（Dual Inline Package）やＳＯＰ（Small Outline Package）と比較すると基板に実装する際の外部電極が小さいため、基板実装後の半田フィレット形成が少なく実装強度を十分に取るのが難しいという特徴がある。なお、これらのパッケージの製造はスタンピング金型、もしくはエッチングによる加工で作成されるリードフレームを用いることが多い。リードフレームの材料には194alloy材や銅合金を使用するのが一般的である。
【０００３】
このリードフレームを用いた半導体装置の製造ではリードフレーム上に半導体チップを搭載し、半導体チップとリードフレームを電気的にワイヤで接続し樹脂封止加工を行い。バリ処理を行った後に、銅面に対して外装メッキ処理を行う。外装メッキ処理後、半導体装置を所定のサイズでリードフレームから切り離す。このように外装メッキ後にリードフレームから半導体装置を切り離すため、外部電極切断面には外装メッキ皮膜が形成されない。そのため半導体装置を基板に実装する際、半田濡れ性が悪いという問題がある。そこでこれらの条件で作成された半導体パッケージの実装強度を向上させるため、リード先端部の、平面形状や断面形状を変更し基板実装後の半田濡れ性を向上させて、半田フィレットを形成しやすくし実装強度を上げる形状が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９４６５号公報
【特許文献２】特開平７−４５７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体装置の小型化、薄型化がすすむ中で、半導体装置の基板実装強度の更なる向上が求められている。本発明は、表面実装型パッケージを用いた半導体装置の基板への半田接着強度をさらに高めることを可能とする半導体装置およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、以下の手段を用いた。
まず、半導体チップを覆う封止樹脂と、前記封止樹脂から側面に延出するアウターリードとからなる半導体装置であって、前記延出するアウターリードの底面には斜面部を設け、延出方向の先端には前記アウターリードの上下を貫通する貫通凹部および端面を設け、前記斜面部および貫通孔内面は厚膜メッキ層で覆われ、前記端面は薄膜メッキ層で覆われていることを特徴とする半導体装置とした。
【０００７】
また、前記貫通凹部の開口端が先すぼみ形状であることを特徴とする半導体装置とした。
また、前記アウターリードに複数の前記貫通凹部が設けられていることを特徴とする半導体装置とした。
また、前記貫通凹部内面および前記斜面部に前記アウターリードの側面よりも厚い半田層を設けることを特徴とする半導体装置とした。
【０００８】
また、半導体チップを覆う封止樹脂と、前記封止樹脂から側面に延出するアウターリードとからなる半導体装置の製造方法であって、前記アウターリードに貫通孔を形成する工程と、前記アウターリードに外装メッキを形成する工程と、前記貫通孔の下面に斜面部を形成する工程と、前記貫通孔を横断して前記アウターリードを切断する工程と、からなり、前記貫通孔を横断する位置は、前記貫通孔の中心から離れていることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
また、前記斜面部の形成は、直角三角形の凸部を有するノッチ加工パンチにて形成することを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体装置を基板実装するにあたり、アウターリード先端およびアウターリード下面に厚膜半田層を形成するための領域を有するため、基板との間に強固な接合を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の半導体装置の第１の実施例を示す鳥瞰図である。（アウターリードを上にして図示）
【図２】本発明の半導体装置の第１の実施例を示す側面図（アウターリードを下にして図示）
【図３】図２のアウターリードおよびその近傍を拡大した側面図である。
【図４】本発明の半導体装置の第１の実施例の製造方法を示す平面図である。
【図５】本発明の半導体装置の第１の実施例の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の第１の実施例に半田付けした時の上面図である。
【図７】本発明の半導体装置の第２の実施例を示す断面図である。
【図８】本発明の半導体装置の第２の実施例に半田付けした時の上面図である。
【図９】本発明の半導体装置の第２の実施例の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置の第２の実施例の変形例に半田付けした時の上面図である。
【図１１】本発明の半導体装置の第３の実施例に半田付けした時の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の半導体装置の第１の実施例を示す鳥瞰図である。ここでは封止樹脂５から延出し、露出しているアウターリード１１を上側にして図示してある。各アウターリード１１の先端となる端面には貫通凹部２ｘが設けられ、アウターリード１１の先端に近い底面には斜面部６が形成されている。なお、アウターリード以外の構成物は封止樹脂５によって封止されている。
【００１２】
図２は、本発明に係る半導体装置の第１の実施例の側面図である。ここでは封止樹脂５から延出したアウターリード１１を下側にして図示しており、基板に実装される場合の実装面は本図の下面である。各アウターリード１１の下面は封止樹脂５から露出し、底面はほぼ同一形状に形成されている。また、封止樹脂５の側面から露出したアウターリード１１の先端に近い底面の一部が斜面部６となっている。
【００１３】
図３は、図２のアウターリードおよび近傍を拡大した側面図である。（ａ）は図２と同じ方向での拡大図、アウターリード１１の表面（上面、側面、底面）はメッキ皮膜１２で覆われている。さらにリード底面の斜面部６もメッキ皮膜１２で覆われている。このメッキ皮膜は半田実装するときの半田濡れ性を向上させるためのものである。（ｂ）は図２のＢ方向から見たものである。Ｂ方向から見た場合、矩形のアウターリード１１の端面にはアウターリード１１を上面から斜面部にかけて上下に貫通する貫通凹部２ｘが形成され、アウターリード１１の底面は斜面部６となっており、貫通凹部２ｘの内壁および斜面部６は厚膜のメッキ皮膜１２によって覆われている。端面をなす貫通凹部２ｘの両側はリード切断のときの切断面１５であって、ここには部分的に薄膜メッキ層１４が形成されている。これはリード切断時に、下方から這い上がったメッキ層である。
【００１４】
次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する。
図４は、本発明の半導体装置の第１の実施例の製造方法を示す平面図である。
図４（ａ）は、本実施例のリードフレームの平面を示す模式図である。半導体チップを搭載するアイランド１があり、アイランド１の周囲にはアウターリード１１が設けられ、アウターリードには上下を貫通する貫通孔２が設けられている。なお、通常アウターリードはリードのうち封止樹脂から露出している部分をさすが、ここではリード全体を指すものとする。貫通孔２は平面視的に円形で図示されているが、円形に限るものではなく、楕円や多角形であってもよい。図４（ｂ）は、アイランド１に半導体チップ３をダイボンドし、半導体チップ３の電極とリードとをワイヤ４を介して接続した状態を示す図である。図４（ｃ）は、アイランド１、半導体チップ３、ワイヤ４、そしてリードの一部を封止樹脂５によって封止した状態を示す上面図である。アウターリード１１と貫通孔２が封止樹脂５から露出している。この時点では、リードフレームの表面は銅、またはその酸化物で覆われているが、この後に基板実装時の半田濡れ性を向上させるための外装メッキを施す。図４（ｄ）は、外装メッキ後にアウターリード１１に貫通孔２を横断するノッチ形状６を形成した状態の裏面図である。ノッチ形状６に沿う切断面の断面積は、貫通凹部２ｘと斜面部６を設けたことにより、従来の同型のアウターリードの断面積の１／３程度になるため、アウターリードおよび封止樹脂５にかかる切断ストレスは大幅に低減することになり、アウターリードと封止樹脂の接合界面での剥がれも低減される。
【００１５】
図５は、本発明の半導体装置の第１の実施例の製造方法を示す断面図である。
図５（ａ）は、図４（ｃ）に対応するもので、アイランド、半導体チップ、ワイヤ、そしてリードの一部を封止樹脂５によって封止した状態を示す断面図である。上下に貫通する貫通孔２を設けたアウターリード１１が封止樹脂５から露出している。この時点では、リードフレームの表面は銅、またはその酸化物で覆われている。
図５(ｂ)は、アウターリード１１に外装メッキを施した状態を示す図で、アウターリード１１の上面、下面、側面だけでなく、貫通孔２の中もメッキ皮膜で覆われることになる。
【００１６】
図５（ｃ）は、アウターリード１１にノッチ形状を設ける加工を行っている状態を示す図である。アウターリード１１の上面をＶノッチ加工ダイ７で押さえ、貫通孔２の下面の中心付近にＶノッチ加工パンチ凸部１３が当接するようにＶノッチ加工パンチ８で押すと、アウターリード１１の下面にノッチ形状の斜面部６が形成される。ここでは、Ｖノッチ形状の凸部で押えた実施例を示したが、少なくとも封止樹脂５に近いほうに斜面部が設けられれば、いかなる凸部であっても構わない。
【００１７】
図５（ｄ）および図５（ｅ）は、アウターリード１１の貫通孔２を横断するように切断する工程を示した図である。個片切断ダイ９で封止樹脂５の上部を固定して、個片切断パンチ１０をアウターリード１１の下面から上方に移動することでアウターリード１１を切断することができる。この工程において、アウターリード１１の斜面部６を覆うメッキ層は個片切断パンチ１０の移動とともに切断面に延伸して再付着することになる。通常、小型薄型の半導体装置のリードを残してリードフレームを切り離す切断を行う際は、リードを固定して行い、切断時のストレスがリード部へ伝わり封止樹脂の破壊を回避するため、リード上面をクランプすることが多いが、近年の半導体装置の小型化によりリードの残し量は０．２ｍｍ以下となってきており、リードクランプが困難となっている。しかしながら、本実施例の切断工程では、切断時の断面積が本来の断面積の１／３程度になっているため、アウターリードおよび封止樹脂５にかかる切断ストレスは大幅に低減することになり、アウターリードと封止樹脂の接合界面での剥がれも低減できる。
【００１８】
図６は、本発明の半導体装置の第１の実施例に半田付けした時の上面図である。アウターリード１１の周囲には薄膜半田層１７が形成され、先端の貫通凹部２ｘの中には厚膜の半田層１６が保持される。図３には半田層が図示されていないが、斜面部６の下にも厚膜の半田層１６が形成されることになり、この部分を経由して大量の半田が貫通凹部２ｘに供給され、貫通凹部２ｘの中に厚膜半田層１６が形成されることになる。このため、アウターリード１１が短くなって基板との接触面積が小さくなっても本発明のアウターリード形状にすれば、半導体装置を基板に強固に接続することが可能となる。
【００１９】
図７は、本発明の半導体装置の第２の実施例を示す断面図である。
図３（ａ）に示す第１の実施例と比べると、アウターリード１１が長く、斜面部６も長くなっている。これは、アウターリード１１における貫通凹部の位置は変えずに斜面部６を延ばした形状である。これは以下に説明するようにノッチ形状およびノッチを形成する位置を変更することで容易に実施することができる。
【００２０】
図８は、本発明の半導体装置の第２の実施例に半田付けした時の上面図である。アウターリード１１の先端は貫通孔２の中心ではなく、貫通孔２の中心から少し外側を横断している。そのため、平面視的に貫通孔２は円形の半分未満を欠き、半分以上を残す形状となる。このような形状とすることで貫通凹部２ｘでの半田保持がより良好なものとなり、半導体装置と基板との接続がより強固なものとなる。
【００２１】
図９は、本発明の半導体装置の第２の実施例の製造方法を示す断面図である。
第２の実施例の製造方法は、図５（ａ）〜図５（ｂ）、そして、図９（ａ）〜図９（ｂ）という流れの工程であるので、図５（ａ）〜図５（ｂ）の説明は省略し、図９のみを説明する。
【００２２】
図９（ａ）は、アウターリード１１にノッチ形状を設ける加工を行っている状態を示す図である。アウターリード１１の上面をＶノッチ加工ダイ７で押さえ、貫通孔２の下面に一辺が垂直に立ち上がっている直角三角形の凸部１３が当接するようにＶノッチ加工パンチ８で押す。凸部１３の先端は貫通孔２の中心ではなく、外側になるようにしてアウターリード１１を加工する。その結果、アウターリード１１下面には斜面部６と垂直部からなるノッチ形状が形成されることになる。
【００２３】
図９（ｂ）は、アウターリード１１の貫通孔２を横断するように切断する工程を示した図である。図５（ｄ）との違いは貫通孔２の中心のやや外側でアウターリード１１を切断することである。この切断面は、先のノッチ形状を設ける加工で形成された垂直部よりも封止樹脂５に幾分近く、貫通孔２の中心よりも遠い位置に設けられることになる。より詳細に定義すれば、切断面は、貫通孔２の中心からその外側の貫通孔端部までの間に形成されることになる。この工程において、アウターリード１１の斜面部６を覆うメッキ層は個片切断パンチ１０の移動とともに切断面に延伸して再付着することになる。通常、小型薄型の半導体装置のリードを残してリードフレーム切り離す切断を行う際は、リードを固定して行い切断時のストレスがリード部へ伝わり封止樹脂の破壊を回避するため、リード上面をクランプすることが多いが、近年の半導体装置の小型化によりリードの残し量が０．２ｍｍ以下となってきており、リードクランプが困難となっている。しかしながら、この切断工程では、切断時の断面積が本来の断面積の１／３程度になっているため、アウターリードおよび封止樹脂５にかかる切断ストレスは大幅に低減することになり、アウターリードと封止樹脂の接合界面での剥がれも低減できる。
【００２４】
図１０は、本発明の半導体装置の第２の実施例の変形例に半田付けした時の上面図である。図１０（ａ）は、三角形の一部を欠いて台形とした貫通凹部２ｘである。台形の平行する２辺の長辺側を凹部内に設け、その短辺側をアウターリード先端としている。図１０（ｂ）は、六角形の一部を欠いた貫通凹部２ｘである。アフターリード１１先端の凹部の開口が六角形の対角線よりも短くなっている。図１０（ｃ）は、矩形の角を欠いた形状である。ここでも、アフターリード１１先端の凹部の開口が矩形の対角線よりも短く形成されている。
【００２５】
以上のように、これらの貫通凹部はアウターリード端面において凹部内の最大長よりも小さい開口となっている、すなわち、先すぼみとなっているため、貫通孔内での半田保持性が良好である。
【００２６】
図１１は、本発明の半導体装置の第３の実施例に半田付けした時の上面図である。第２の実施例を示す図８との違いは、一つのアウターリード１１に複数の貫通凹部２ｘを設けた点である。図１１（ａ）は三角形を２つ並べたものであり、図１１（ｂ）は六角形を２つ並べたものであり、図１１（ｃ）は矩形を２つ並べたものである。このような構成とすることによりアウターリードの長さを短くすることができ、より小さな半導体装置とすることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    アイランド
２    貫通孔
２ｘ  貫通凹部
３    半導体チップ
４    ワイヤ
５    封止樹脂
６    斜面部（ノッチ形状）
７    Ｖノッチ加工ダイ
８    Ｖノッチ加工パンチ
９    個片切断ダイ
１０  個片切断パンチ
１１  アウターリード
１２  メッキ皮膜
１３  Ｖノッチ加工パンチ凸部
１４  薄膜メッキ層（メッキ層這い上がり部）
１５  切断面（端面）
１６  厚膜半田層
１７  薄膜半田層
【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７】
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【図９】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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