(57)【要約】【課題】本発明は、エッチングによりリードフレームの外周を形成しても、糸状の金属屑が発生しないリードフレーム及びそのようなリードフレームを用いた半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成されたリードフレーム１０を、銅合金の圧延材をエッチングして形成する。リードフレーム１０の表面１０ｂ及び裏面１０ｃの各々と長手方向に沿った側面１０ａとが交わる縁部の断面における角度は９０度以上である。また、リードフレーム１０の側面１０ａに、断面において端部より突出した部分が形成される。縁部以外の側面１０ａの少なくとも一部分が、断面において縁部より突出する。【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、
前記リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部の断面における角度が９０度以上であることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】
複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、
前記リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部以外の側面の少なくとも一部が、断面において該縁部より突出していることを特徴とするリードフレーム。
【請求項３】
複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、
前記リードフレームはエッチングにより形成され、且つ前記リードフレームの外周側面は機械的に切断された面であることを特徴とするリードフレーム。
【請求項４】
複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームの製造方法であって、
前記銅合金の圧延材の表面及び裏面に設けたエッチングマスクの前記リードフレームの長手方向に沿った外周の近傍に該外周に沿って互いに近接して整列した複数の開口を形成し、
前記エッチングマスクを介して前記リードフレームを形成し且つ前記リードフレームの前記外周側面をエッチングにより形成すると共に、該開口を介して前記表面及び裏面のエッチングを行なうことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項５】
複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームの製造方法であって、
前記リードフレームはエッチングにより形成し、且つ前記リードフレームの長手方向に沿った外周側面はスタンピングによる切断加工で形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に用いられるリードフレームに係り、特に、プラスチックＩＣパッケージの銅フレーム化、多ピン化を容易にする為のリードフレーム及びその製造方法に関する。
【０００２】
近年のプラスチックＩＣパッケージは、デバイスの高機能化、搭載機器の縮小化に伴い銅フレーム化や多ピン化、挟ピッチ化の必要性が強まっている。
【０００３】
【従来の技術】
半導体装置において半導体素子を搭載するためのリードフレームとして銅合金よりなるリードフレームが用いられている。従来の銅リードレームは、銅合金の板材をスタンピングまたはエッチングにて所定のパターンに形成したものであり、形成されたインナリードの先端部にワイヤー付けの為の銀（Ａｇ）メッキが施される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
半導体装置の製造工程を簡略化するために、図１に示すように複数の素子搭載パターンが繋がった状態の短冊状のリードフレーム１を用い、リードフレーム１の状態で半導体素子を搭載して半導体装置に仕上げ、その後個々の半導体装置に分離する方法が一般的である。
【０００５】
複数の素子搭載パターンが繋がった状態のリードフレーム１は、図２に示すようにコイル状に巻かれた状態で供給されるフレーム素材２から切り出される。すなわち、フレーム素材２にリードフレームのリード部やダイステージ等をパターン化するために、スタンピングやエッチングによりパターン化する際に、リードフレーム１として形成する。
【０００６】
フレーム素材２は例えばコイル状に巻かれた銅合金の帯状の板材として供給される。リードフレーム１を効率的にフレーム素材２から形成するために、リードフレーム１の長手方向はフレーム素材２の長手方向に一致した状態とされ、フレーム素材２の幅方向に複数の短冊状のリードフレーム１が整列した状態で形成される。
【０００７】
一般的に、フレーム素材２として圧延材が用いられており、リードフレーム１の長手方向（すなわちリードフレームが連続して形成されている方向）は、フレーム素材２の圧延方向に一致する。なお、図１及び２において、フレーム素材２の圧延方向を複数の平行な点線で示している。
【０００８】
半導体装置の製造工程では、半導体素子をリードフレーム１の各素子搭載パターンに搭載し、半導体素子と素子搭載パターンのインナリードとを電気的に接続し、半導体素子を樹脂封止してから個々の半導体装置に分離する。したがって、半導体装置の製造工程では、複数の素子搭載パターンが繋がったままのリードフレーム１が供給される。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−８５１２９号公報（第２頁、第１１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
エッチングによりパターン形成されたリードフレーム１の製造工程や、エッチングによりパターン形成されたリードフレーム１を用いた組み立て工程において、短冊状のリードフレーム１は工程内の搬送レール上を搬送される。この際、リードフレーム１の長手方向に沿った両側面１ａが搬送レールにより案内されながら、リードフレーム１を搬送する。
【００１１】
ところが、エッチングにより形成したリードフレーム１を用いて製造した半導体装置のうち、微細なリードフレームを有する半導体装置に不良品が多くなることが分かった。この不良品の原因を分析した結果、図３及び図４に示すように、リードフレーム上に金属屑が付着し、これがインナリード間の短絡を誘発することがわかった。なお、図３は完成した半導体装置の断面図であり、図４はリードフレームの平面図である。リードフレーム１のダイステージ４上に半導体素子５が搭載され、半導体素子５の電極とインナリード３とがボンディングワイヤ６により電気的に接続され、半導体素子５が封止樹脂７により封止された構成を示している。
【００１２】
上述の不良の原因と考えられる金属屑は、スタンピング等で打ち抜き加工したリードフレームを用いた場合には見られないような糸状の金属屑であり、長いものでは数ミリメートルの長さのものも見うけられた。このような、糸状の金属屑は、リードフレームがファインピッチとなると、図４に示すようにリードフレーム１に形成されたインナリード（インナパターン）３の間からこぼれ落ちることなく、インナリード３上に載った状態でそのまま樹脂封止されてしまう。糸状の金属屑は導電性があるため、インナリード３が短絡して不良が発生する。
【００１３】
そこで、糸状の金属屑が発生する原因を調べた結果、この糸状の金属屑はリードフレーム１が半導体製造工程において搬送される際に発生することがわかった。ここで、糸状の金属屑の発生原因について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５はリードフレーム１の側部１ａ付近の断面図を示し、図６はその平面図を示す。
【００１４】
図５（ａ）に示すように、エッチングにより外周を形成したリードフレーム１の側面１ａは、リードフレーム１の表面１ｂと裏面１ｃとの間の面であるが、表面１ｂと裏面１ｃに対して垂直な平面ではなく、中央部分がリードフレーム１に食い込んだような凹面となる。これは、リードフレーム１をエッチングしたために形成される形状である。
【００１５】
側面１ａが図５（ａ）に示す形状となると、側面１ａと表面１ｂ、裏面１ｃとが交わる縁部（エッジ）が鋭角となる。リードフレーム１が銅合金の圧延材で形成されている場合、銅合金の加工硬化などにより表面１ｂ及び裏面１ｃに硬くて脆い層が形成されるが、この脆い層が縁部において鋭角となって側部に突出した状態となる。
【００１６】
このような縁部を有するリードフレームが半導体製造工程において搬送される際、縁部が搬送レールなどに接触して擦られると、縁部の先端が図５（ｂ）に示すように剥がれ落ちて金属屑となる。金属屑はリードフレーム１の側部に沿って連続しては剥がれる傾向にあり、図６に示すように糸状の金属屑となる。金属屑が糸状となる要因は、リードフレーム１がエッチングにより外周が形成されて、側面１ａが凹状となること、及びリードフレーム１が圧延材であり且つ圧延方向がリードフレームの長手方向と一致していることによるものと考えられる。また、リードフレーム１が銅合金の圧延材により形成されている場合に、特に糸状の金属屑の発生が顕著となる。
【００１７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、エッチングによりリードフレームの外周を形成しても、糸状の金属屑が発生しないリードフレーム及びそのようなリードフレームの製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明によれば、複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、前記リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部の断面における角度が９０度以上であることを特徴とするリードフレームが提供される。
【００１９】
上述の発明によれば、リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部の断面における角度が９０度以上、すなわち鋭角ではないため、当該縁部が最大に突出する部分ではなくなり、当該縁部が搬送レール等と接触することがない。したがって、リードフレームの縁部に脱離しやすい層が形成されていたとしても、この層が擦れて脱離することを防止でき、糸状の金属屑の発生を防止することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、前記リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部以外の側面の少なくとも一部が、断面において該縁部より突出していることを特徴とするリードフレームが提供される。
【００２１】
上述の発明によれば、リードフレームの側面において、縁部以外の部分が最大に突出する部分となり、当該縁部が搬送レール等と接触することがない。したがって、リードフレームの縁部に脱離しやすい層が形成されていたとしても、この層が擦れて脱離することを防止でき、糸状の金属屑の発生を防止することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、前記リードフレームはエッチングにより形成され、且つ前記リードフレームの外周側面は機械的に切断された面であることを特徴とするリードフレームが提供される。
【００２３】
リードフレームを機械的に切断すると、その切断面は圧延材の表裏面に対した略垂直となり、側面と表裏面との交わる円部は鋭角とはならない。したがって、当該縁部が最大に突出する部分ではなくなり、当該縁部が搬送レール等と接触することがない。したがって、リードフレームの縁部に脱離しやすい層が形成されていたとしても、この層が擦れて脱離することを防止でき、針状の金属屑の発生を防止することができる。また、機械加工としてスタンピングを用いることにより、切断端部に必然的にだれが生じ、鋭角となることが一層防止される。
【００２４】
また、本発明によれば、複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームの製造方法であって、前記銅合金の圧延材の表面及び裏面に設けたエッチングマスクの前記リードフレームの長手方向に沿った外周の近傍に該外周に沿って互いに近接して整列した複数の開口を形成し、前記エッチングマスクを介して前記リードフレームを形成し且つ前記リードフレームの前記外周側面をエッチングにより形成すると共に、該開口を介して前記表面及び裏面のエッチングを行なうことを特徴とするリードフレームの製造方法が提供される。
【００２５】
上述の発明によれば、近接して整列した開口を介して、圧延材の表裏面の表面が脱離しやすい層と共にエッチングにより除去されるため、リードフレームの側面と端部が突出することがなく、端部の断面にける角度を９０度以上とすることができる。
【００２６】
また、本発明によれば、複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームの製造方法であって、前記リードフレームはエッチングにより形成し、且つ前記リードフレームの長手方向に沿った外周側面はスタンピングによる切断加工で形成することを特徴とするリードフレームの製造方法が提供される。
【００２７】
リードフレームを機械的に切断すると、その切断面は圧延材の表裏面に対した略垂直となり、側面と表裏面との交わる円部は鋭角とはならない。したがって、当該縁部が最大に突出する部分ではなくなり、当該縁部が搬送レール等と接触することがない。したがって、リードフレームの縁部に脱離しやすい層が形成されていたとしても、この層が擦れて脱離することを防止でき、針状の金属屑の発生を防止することができる。また、機械加工としてスタンピングを用いることにより、切断端部に必然的にだれが生じ、鋭角となることが一層防止される。
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２８】
まず、本発明の第１実施例によるリードフレームについて、図７及び図８を参照しながら説明する。図７に示す本発明の第１実施例によるリードフレームは、図１に示すリードフレーム１と同様な構成のリードフレーム１０に形成されるが、そのリードフレーム１０は、長手方向に沿った側面１０ａの形状がリードフレーム１の側面１ａとは異なる。なお、本実施例によるリードフレーム１０も、銅合金の圧延板からなるフレーム素材から形成され、リードフレーム１０の長手方向はフレーム素材の圧延方向と一致している。
【００２９】
図８にリードフレーム１０の側面１０ａ付近の拡大断面図を示す。図１０において、リードフレーム１０の側面１０ａは、その断面形状において、エッチングによる切断の際に形成される端部（図中点線で示す）が除去されたような形状である。したがって、リードフレーム１０の表面１０ｂ及び裏面１０ｃと側面１０ａとの交わる端部は、鋭角ではなく９０度以上となっている。また、側面における端部の以外の部分が突出することが好ましい。
【００３０】
ここで、側面１０ａが図８に示すような形状となるようにリードフレーム１０をエッチングにより形成するためのエッチングマスク１２のパターンの一部を図９に示す。図９に示す部分は、図７に示すリードフレーム１０の角部付近に対応するエッチングマスク１２の一部である。エッチングマスク１２はリードフレーム１０にリードフレームのパターンを形成するために、リードフレーム１０と同じ外形を有し、リードやステージのパターンを形成するための開口（図示せず）とガイド用のスプロケットホール１２ａ等の開口が設けられる。エッチングマスク１２が表裏両面に設けられたフレーム素材はエッチング液に浸されて、内部にリードパターンが形成されたリードフレーム１０がフレーム素材から形成される。
【００３１】
ここで、エッチングマスク１２の外周縁部でリードフレーム１０の側面１０ａを形成する縁部に沿って、多数の小さな開口１２ｂが設けられる。この開口１２ｂはリードフレーム１０の側面１０ａを図８に示す側面１０ａのような形状に形成するために設けられる開口であり、エッチング条件に基づいて最適な形状、寸法及び位置が決定される。すなわち、開口１２ｂは、丸い孔、楕円の孔、細長いスリット状の孔とすることができ、その形状の寸法及び縁部からの距離は、エッチングにより形成される側面１０ａの形状を考慮して決定される。
【００３２】
以上のように開口１２ｂを有するエッチングマスク１２を用いてエッチングすることにより、リードフレーム１０の縁部の表面付近が僅かにエッチングされて除去されることとなり、側面１０ａは図８に示すような形状となり、図６に示すような糸状の金属屑となる部分を予め除去しておくことができる。
【００３３】
また、側面１０ａの形状は、その端部以外の部分が最も突出した形状となり、リードフレーム１０を搬送するための搬送レールに接触する部分は、表面１０ｂ又は裏面１０ｃと側面１０ａとが交わる縁部ではなく、側面１０ａの凸状に突出した部分となる。したがって、糸状の金属屑となり得る層がリードフレーム１０の表面１０ｂ又は裏面１０ｃと側面１０ａが交わる縁部に形成されていたとしても、縁部が擦れることがないため、糸状の金属屑の発生を防止することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施例によるリードフレームについて、図１０を参照しながら説明する。図１０は本発明の第２実施例によるリードフレームが形成されたリードフレーム２０の側面付近を拡大して示す図である。
【００３５】
本実施例によるリードフレーム２０は、エッチングにより切り出すのではなく、スタンピング等の金型を用いた打ち抜き加工により切り出すことを特徴とする。すなわち、インナリード等のパターンはエッチングにより予め形成した後、個々のリードフレーム２０の外周を形成する。
【００３６】
スタンピング等の打ち抜き加工によりリードフレーム２０の外周を形成すると、側面２０ａＡはほぼ垂直な平面となるが、表面２０ｂとの縁部は変形して丸みを帯びる。したがって、図５（ａ）に示すような縁部の鋭角な突出部が形成されないため、糸状の金像屑の発生を防止することができる。
【００３７】
次に、本発明の第３実施例によるリードフレームについて、図１１及び１２を参照しながら説明する。図１１は本発明の第３実施例によるリードフレームが形成されたリードフレームの平面図であり、図１２は本発明の第３実施例によるリードフレームが形成されるフレーム素材の一部を示す平面図である。
【００３８】
本発明の第３実施例によるリードフレーム３０は、図１１に示すように形状としては図７に示すリードフレーム１０と同様であり、エッチングにより外周が形成されるが、リードフレーム３０の長手方向がフレーム素材の圧延方向に一致しないことが異なる。
【００３９】
すなわち、本実施例では、図１２に示すように、銅合金の圧延板によるフレーム素材２の圧延方向に対して、リードフレーム３０の長手方向（すなわちリードフレームが繋がった方向）が垂直となるように、リードフレーム３０が形成される。
【００４０】
このように、フレーム素材２の圧延方向とリードフレーム３０の長手方向とが一致しないように構成することにより、リードフレーム３０の側面の縁部が搬送レール等に擦られて脱離しても、脱離した金属屑は連続した糸状にはならず、細かな粒子状になる。したがって、細かな粒子状の金属屑はリードとリードの間に延在せずに、搬送中にリードフレーム３０からこぼれ落ちることとなる。したがって、糸状の金属屑のようにリード間を短絡することはなく、半導体装置の不良発生を防止することができる。
【００４１】
なお、上述の実施例によるリードフレームは、半導体装置の製造工程に用いられる。すなわち、リードフレームに形成された複数の素子搭載パターンの各々に対して半導体素子が搭載され、半導体素子の電極と対応するインナリードとがボンディングワイヤ等により電気的に接続され、半導体素子が樹脂封止されて半導体装置形成される。この状態では、リードフレーム上に半導体装置が繋がっているので、個々の半導体装置に分離して、図３に示すような（ただし、糸状の金属屑のない）半導体パッケージが完成する。
【００４２】
以上のように本明細書は以下の発明を開示する。
【００４３】
（付記１）  複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、
前記リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部の断面における角度が９０度以上であることを特徴とするリードフレーム。
【００４４】
（付記２）  複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、
前記リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部以外の側面の少なくとも一部が、断面において該縁部より突出していることを特徴とするリードフレーム。
【００４５】
（付記３）  複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、
前記リードフレームはエッチングにより形成され、且つ前記リードフレームの外周側面は機械的に切断された面であることを特徴とするリードフレーム。
【００４６】
（付記４）  複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームであって、
前記リードフレームの長手方向は、前記リードフレームの圧延方向と異なることを特徴とするリードフレーム。
【００４７】
（付記５）  複数のリードフレームが長手方向に繋がって形成され、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームの製造方法であって、
前記銅合金の圧延材の表面及び裏面に設けたエッチングマスクの前記リードフレームの長手方向に沿った外周の近傍に該外周に沿って互いに近接して整列した複数の開口を形成し、
前記エッチングマスクを介して前記リードフレームを形成し且つ前記リードフレームの前記外周側面をエッチングにより形成すると共に、該開口を介して前記表面及び裏面のエッチングを行なうことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【００４８】
（付記６）  複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって、エッチングにより形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームの製造方法であって、
前記リードフレームの表面及び裏面の長手方向に沿った端部近傍に相当する前記銅合金の圧延材の部分の表面層をエッチングにより除去し、
前記リードフレームをエッチングにより前記銅合金の圧延材から形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
【００４９】
（付記７）  複数の素子搭載パターンが長手方向に繋がって形成された銅合金の圧延材よりなるリードフレームの製造方法であって、
前記リードフレームはエッチングにより形成し、且つ前記リードフレームの長手方向に沿った外周側面はスタンピングによる切断加工で形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
【００５０】
（付記８）  付記１乃至４のうちいずれか一項記載のリードフレームの各素子搭載パターンに半導体素子を搭載し、各半導体素子を各素子搭載パターンのリードに電気的に接続した後に各半導体素子をリードフレーム上で樹脂封止して半導体装置を形成し、各半導体装置を個別に分離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００５１】
（付記９）  付記５乃至７のうちいずれか一項記載のリードフレームの製造方法により形成したリードフレームの各素子搭載パターンに半導体素子を搭載し、各半導体素子を各素子搭載パターンのリードに電気的に接続した後に各半導体素子をリードフレーム上で樹脂封止して半導体装置を形成し、各半導体装置を個別に分離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、リードフレームの表面及び裏面の各々と長手方向に沿った側面とが交わる縁部の断面における角度が９０度以上であり、当該縁部が最大に突出する部分ではなくなり、当該縁部が搬送レール等と接触することがない。したがって、リードフレームの縁部に脱離しやすい層が形成されていたとしても、この層が擦れて脱離することを防止でき、針状の金属屑の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のリードフレームの平面図である。
【図２】図１に示すリードフレームが形成されるフレーム素材の平面図である。
【図３】本発明が解決する問題点を説明するための半導体装置の断面図である。
【図４】本発明が解決する問題点を説明するためのリードフレームの平面図である。
【図５】本発明が解決する問題点を説明するためのリードフレームの断面図である。
【図６】本発明が解決する問題点を説明するためのリードフレームの平面図である。
【図７】本発明の第１実施例によるリードフレームの平面図である。
【図８】図７に示すリードフレームの側面付近の拡大断面図である。
【図９】図８に示す側面形状を形成するために設けられるエッチングマスクの一部の平面図である。
【図１０】本発明の第２実施例によるリードフレームの側面付近を拡大して示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施例によるリードフレームの平面図である。
【図１２】図１１に示すリードフレームが形成されるフレーム素材の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０  リードフレーム
２  フレーム素材
３  インナリード
４  ダイステージ
５  半導体素子
６  ボンディングワイヤ
７  封止樹脂
１０ａ，２０ａ，３０ａ  側面
１０ｂ，２０ｂ  表面
１０ｃ，２０ｃ  裏面
１２  エッチングマスク
１２ａ  スプロケットホール
１２ｂ  開口
【図１】
2004319816.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004319816.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004319816.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004319816.tif 000011
【図１０】
2004319816.tif 000012
【図１１】
2004319816.tif 000013
【図１２】
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