(57)【要約】【課題】本発明は半導体装置の小型化、高集積化に際し、樹脂とリードフレームの密着性が高く、耐環境性に優れた信頼性の高い半導体装置用リードフレームを提供する事を目的とする。【解決手段】本発明の半導体装置用リードフレームは、リード部のそれぞれを包囲する形態で樹脂外囲器が形成された金属原板の表面のみを選択的にディンプル形成が施されており、前記ディンプルの表面には複数の突起が形成されている。また本発明の方法では前記樹脂外囲器が形成される前記金属原板の表面のみを選択的にプレス加工しディンプルを形成する第１工程と、前記ディンプルの表面をエッチング加工もしくはめっき工法により複数の突起を形成する第２工程を含む事を特徴とする。【選択図】図１
2008071886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が載置されるパット部と、前記パット部に載置される前記半導体素子と導通接続されるリード部とからなるリードフレームであって、前記パット部と前記リード部とを囲繞する領域にディンプルが形成され、前記ディンプル表面に複数の微小突起を有し、前記リードフレームの少なくとも前記ディンプル形成領域に樹脂外囲器が形成されたことを特徴とする樹脂外囲器付きリードフレーム。
【請求項２】
前記ディンプルが前記リードフレームの前記樹脂外囲器が形成される領域にのみ選択的に形成されたことを特徴とする請求項１記載の樹脂外囲器付きリードフレーム。
【請求項３】
前記樹脂外囲器形成領域の面積と比較して前記ディンプル形成領域の面積が小さいことを特徴とする請求項２に記載の樹脂外囲器付きリードフレーム。
【請求項４】
金属原板材料から半導体素子が載置されるパット部と、前記パット部に載置された前記半導体素子と導通接続されるリード部とを有したリードフレームを形成するリードフレーム形成工程と、前記リードフレーム表面にディンプルを形成するディンプル形成工程と、前記ディンプル部表面に微小突起を形成する突起形成工程と、前記リードフレームの前記パット部と前記リード部とを囲繞する領域に樹脂外囲器を形成する工程とを有したことを特徴とする樹脂外囲器付きリードフレームの製造方法。
【請求項５】
前記ディンプル形成工程が前記樹脂外囲器を形成する領域にのみ選択的に形成することを特徴とする請求項４記載の樹脂外囲器付きリードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に用いられる樹脂外囲器リードフレームに関し、特に樹脂とリードフレームの密着性を向上したリードフレーム及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等の半導体装置の実装に際して用いられるリードフレームは鉄系あるいは銅系等の金属原板をプレス加工またはエッチングにより所望のパターンに成形した後、トランスファ成形によって樹脂を一体成形する方法が広く用いられている。近年モバイル等の普及に伴い、半導体装置は温度変化に対する耐環境性の面で要求が高まってきている。しかし、銅や銅合金製のリードフレームを用いた半導体装置はリードフレームと樹脂との熱膨張率の差が大きい為、樹脂外囲器を備えた半導体装置に半田リフロー等により熱を加えるとリードフレームと樹脂との界面に生じる応力により剥離やクラックが発生し、そこから水分が浸入しやすくなり、半導体素子の信頼性が低下する問題が生じている。
【０００３】
このようなリードフレームと封止樹脂との界面の剥離やクラック防止対策として、図３に示すように、リードフレームのパッドの裏面にパンチングあるいはエッチングにより小孔、あるいは凹部９０８を形成するいわゆるディンプル加工を施しておき、外囲器樹脂を小孔あるいは凹部９０８を形成し、さらにパッドの一方向の先端部に括れ部を有する断面マッシュルーム状の突起部９０９を形成すると共にパッド部の多方面における突起物と対応した位置に凹部９０８を形成し樹脂を流しこんでいるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１５１６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の工法は樹脂密着領域に対するダイパッドの占有率が大きい半導体装置においては加工が比較的容易であり樹脂とリードフレームとの密着性は期待できるが、近年半導体装置の小型化、及び高集積化に伴い、あまり広い加工領域が確保できず、樹脂とリードフレームは十分な密着性を得る事が困難になってきている。またダイパッドのみならず、外囲器樹脂で周囲されたインナーリード部と樹脂部の密着性を向上させる際には、前記従来の工法では幅寸法の小さいリード部の捩れや反りが発生してしまい調整は極めて困難を要する。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、半導体装置の小型化、高集積化に際し、樹脂とリードフレームの密着性が高く、耐環境性に優れた信頼性の高い半導体装置用リードフレームを提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の樹脂外囲器付きリードフレームの製造方法は、半導体素子が載置されるパット部と、パット部に載置される半導体素子と導通接続されるリード部とからなるリードフレームであって、パット部とリード部とを囲繞する領域にディンプルが形成され、ディンプル表面に複数の微小突起を有し、リードフレームの少なくともディンプル形成領域に樹脂外囲器が形成されたものであり、ディンプルがリードフレームの樹脂外囲器が形成される領域にのみ選択的に形成されたものである。
【０００７】
また、その製造方法は、金属原板材料から半導体素子が載置されるパット部と、パット部に載置された半導体素子と導通接続されるリード部とを有したリードフレームを形成するリードフレーム形成工程と、リードフレーム表面にディンプルを形成するディンプル形成工程と、ディンプル部表面に微小突起を形成する突起形成工程と、リードフレームのパット部とリード部とを囲繞する領域に樹脂外囲器を形成する工程とを有するものである。
【０００８】
かかる構成によれば、ディンプルに形成された複数の突起によって半導体装置用リードフレームと樹脂との間に強力なアンカー効果が生まれ、密着性を強固にすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明の半導体装置用リードフレームによれば、前記樹脂外囲器が形成される前記金属原板に複数の突起を備えたディンプルを形成しているため、前記突起部の隙間に入り込んだ樹脂が極めて強硬なアンカー効果を発揮し、樹脂とリードフレームとの密着性を大幅に向上させることができる。また幅の狭いリード部においても捩れや変形を起こす事無く、突起を備えたディンプル形成が可能である為、半導体装置の小型化にも対応でき、かつ高い寸法精度及び密着性を備えた樹脂外囲器付きリードフレームを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（発明の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例におけるリードフレームの平面図（ａ）、背面図（ｂ）、ディンプルが形成された時点の中間生成品の断面図（ｃ）、微小突起が形成された時点の中間生成品の断面図（ｄ）、外囲器樹脂が形成された時点の中間生成品の断面図（ｅ）を示す。
【００１１】
本発明の実施の形態に係るリードフレーム１００は、樹脂外囲器とリードフレームが接する領域のうち半導体素子搭載領域のパッド部１０２とリード部１０３の上面、及びか下面にストライプ状のディンプル１０８を形成すると共に前記ディンプル表面に複数の突起１０９を形成したことを特徴とするもので、他部においては従来のリードフレームと同様に構成されている。
【００１２】
前記ディンプル１０８及び前記ディンプル表面に形成された複数の突起１０９はリードフレーム１００の表面積を大きくし、図１の（ｅ）に示す半導体装置用モールド樹脂（樹脂外囲器）１０４と噛み合って、密着性を高めるアンカー効果として作用する。
【００１３】
次にこのリードフレームの製造方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法について説明する。従来のリードフレームと同様に金属原板（図示せず）を用いてプレス加工もしくはエッチング加工によって半導体素子が搭載されるパッド部１０２及びリード部１０３を備えたリードフレームを形成する。
【００１４】
次いで、図２に示すようなストライプ形状のディンプルが形成可能な上金型２０１及び下金型２０２を用いてリードフレームのパッド部１０２とリード部１０３両面の樹脂外囲器１０４が接触する領域１１０にストライプ形状を備えたディンプル１０８を選択的に形成する。このとき、リードフレーム上面に形成されるディンプル１０８はリードフレーム裏面１０１ｂに形成されるディンプル１０８の位置関係は必ずしも対応する必要はない。
【００１５】
さらにディンプル１０８の外周が樹脂外囲器１０４の形成される領域の外周（モールドライン）よりも内側に位置しておりストライプ状に構成している。また、ストライプ形状のディンプル１０８は樹脂外囲器の外周（モールドライン）と並行であるほうが望ましい。さらにディンプル１０８の外周が樹脂外囲器１０４の形成される領域の外周（モールドライン）よりも内側に位置することが好ましい。
【００１６】
次いでディンプル１０８を形成した後、金属原板全面に粗化処理を施し複数の突起１０９を形成する。この複数の突起を形成する方法としては、エッチング処理が挙げられる。エッチング液としては、金属原板を溶解する酸性、またはアルカリ性の溶解液に腐蝕抑制剤及び金属イオンの内、少なくとも一方を添加したものを用いる。これらのエッチング液を用いた場合、添加した腐蝕抑制剤や金属イオンがリードフレームに部分的に吸着し、その部分ではエッチングが施されないため、ディンプル表面に高低差のある複数の突起を形成することが可能となる。
【００１７】
また、複数の突起を形成するもう一つの方法として、金属原板にディンプル１０８を形成した後、リードフレーム全面にめっき皮膜（図示せず）を形成し、つぎにめっき皮膜（図示せず）にエッチング処理を施し粗面化処理を行い複数の突起１０９を形成することもできる。さらに、複数の突起１０９を形成しためっき皮膜（図示せず）上に新たにめっき皮膜を鍍着させても良い。その際、新たに鍍着するめっき皮膜は、表面の複数の突起の表面に沿う程度の膜厚で形成し、最表面に突起の形状を有する必要がある。
【００１８】
以上のように本実施形態によれば、リードフレームにディンプルを形成し、前記ディンプル表面に複数の突起を形成する。これによりマッシュルーム形状を備えたディンプルをリードフレームに形成する場合に比べ、複数の突起を備えた比較的浅いディンプル形状を形成するため、リード部の幅が狭く、樹脂密着領域に対するパッド部の占有率が小さい半導体装置においても対応可能であり、強力なアンカー効果で半導体装置用リードフレームと樹脂との密着性を確保する事ができる。
【００１９】
なお、ディンプル形状はストライプ形状のみに限定されるのもではなく、図示しないがメッシュ形状にしても良く、より複雑な形状を形成することでさらにアンカー効果に優れる。また、複数の突起を形成する領域はリードフレーム全面に限定されるものではなく、リードフレームと封止樹脂とが接触する領域にのみ施すだけでも良い。
【００２０】
表１は表面形状を変化させたリードフレームに対する樹脂の密着強度をＳＡＴ評価機器（超音波探査映像装置）を用いて評価し、樹脂密着性を相対的に比較したものである。なお加速試験の規格として、ＪＥＤＥＣ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ２２−Ａ１１３Ｄのレベル３を使用し、詳細条件として湿度６０％  温度６０℃雰囲気中にサンプルを４０時間放置した。また鉛フリーはんだを実装するためのリフロー条件として２６０℃で４０秒のラインにサンプルを流した後、ＳＡＴ評価機器を用いて、リードフレームと樹脂との隙間を観察した。その結果表に示すよう、本発明の樹脂外囲器付きリードフレームが最も優れた密着性を得ることが確認できた。
【表１】
2008071886.tif 000003
【００２１】
本実施の形態では、ディンプルに複数の突起が形成されたリードフレームにおいて、半導体素子及び前記半導体素子搭載用パッド及び、前記半導体素子が接続されるリード部の領域を除いて囲うように構成した合成樹脂製の枠体、すなわち樹脂外囲器をトランスファ成形によって形成し、次いで前記パッド部に半導体素子を固着した後、前記半導体素子の一方の電極とリード部を金属細線を介して電気的に接続し、最後に樹脂外囲器の内部にポッティング樹脂を充填することによって半導体装置を完成させていたが、ここでトランスファ成形する樹脂の構成は外囲器でなくてもよい。すなわちディンプルに複数の突起が形成されたリードフレームにおいて、パッド部に半導体素子を固着した後、前記半導体素子の一方の電極とリード部を金属細線を介して電気的に接続し、最後にこれらを樹脂封止して半導体装置を完成させる場合においても、リードフレームと樹脂形成体が接する領域内でリードフレームに形成されたディンプルの外周が封止樹脂の外周より内側に構成されていれば、強力なアンカー効果で半導体装置用リードフレームと樹脂との密着性を確保できる事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の半導体装置用リードフレームによれば、樹脂と金属原板との密着性を大幅に向上させることができる。特にリード部の幅が狭く、樹脂密着領域に対するパッド部の占有率が小さい半導体装置においても従来の工法と比較して容易にディンプル形成が可能である為、高い量産性の確保及び樹脂剥がれによる不良率の低減等の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例におけるリードフレームの平面図（ａ）、背面図（ｂ）、ディンプルが形成された時点の中間生成品の断面図（ｃ）、微小突起が形成された時点の中間生成品の断面図（ｄ）、外囲器樹脂が形成された時点の中間生成品の断面図（ｅ）
【図２】本実施の形態におけるディンプル形成時に使用する金型の断面図
【図３】従来のリードフレームの正面図及び断面図
【符号の説明】
【００２４】
１００    リードフレーム
１０１ｂ    リードフレーム裏面
１０２    パッド部
１０３    リード部
１０４    樹脂外囲器
１０８    ディンプル
１０９    突起
２０１    上金型
２０２    下金型
９０８    凹部
９０９    突起部
【図１】
2008071886.tif 000004
【図２】
2008071886.tif 000005
【図３】
2008071886.tif 000006