(57)【要約】【課題】  金属リボンの超音波ボンディングを行う際、リードの根元部分をボンディング装置のクランパによってクランプしているが、リードの接続部のぐらつき、がたつきによって金属リボンの接着強度の低下やボンダビリティの低下を招く問題があった。【解決手段】  第１リードの先端部に先端部からアイランドと第２リードの先端の間の領域まで突出する突起部を設け、突起部に第２リードの先端に施した金属メッキと同じ金属メッキを部分的に施す。ボンディング時には第１リードのピン部と突起部をクランパで押下することでリードの接続部のぐらつき、がたつきを防止する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に電極が配置された半導体素子と、
該半導体素子が固着されるアイランドと、
それぞれが該アイランドと離間して対向配置され、前記半導体素子と電気的に接続されて一部が外部に導出する第１リードおよび第２リードと、
一端が前記半導体素子の前記電極と固着し、他端が前記第１リードと固着する金属リボンとを備え、
前記第１リードの先端部分に、当該先端部分から前記アイランドと前記第２リードの先端との間の領域にまで突出する突起部を設け、
当該突起部に、前記第２リードの先端部分に施した金属メッキと同じ金属メッキを、部分的に施したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２リードの先端に金属細線が固着されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１リードの先端部分には、前記金属メッキが施されない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。
【請求項４】
前記金属リボンがアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする金属材料であり、前記第１リードの素材は銅または銅を主体とする金属材料であり、前記第１リードの前記金属リボンとの接合部分の表面には前記第１リードの素材が露出していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記突起部は前記アイランドの１辺に沿うようにこれと平行に伸びるように配置したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１リードと前記アイランドとの間隔よりも前記第２リードと前記アイランドとの間隔が大となるように前記第２リードの先端部が後方に後退され、当該後退された領域に前記突起部を配置したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記突起部の金属メッキ表面の高さと、前記第２リードの金属メッキ表面の高さとが同一であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
アイランドと、それぞれ前記アイランドと離間して対向する第１リードおよび第２リードと、前記アイランドの主面に配置された半導体素子を有し、該半導体素子の電極と、前記第１リードとを金属リボンにて接続する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記第１リードの先端部分に、当該先端部分から前記アイランドと前記第２リードの先端との間の領域にまで突出する突起部を設け、
当該突起部に、前記第２リードの先端部分に施した金属メッキと同じ金属メッキを、部分的に施しており、
前記突起部の上をクランパの凸部で押圧した状態で前記金属リボンの一端を前記電極に固着し、他端を前記第１リードの先端部分に固着することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属リボンは前記第１リードに超音波接合されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２リードの先端に金属細線が固着されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１リードの先端部分には、前記金属メッキが施されないことを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記金属リボンがアルミまたはアルミを主体とする金属材料であり、前記第１リードの素材は銅または銅を主体とする金属材料であり、前記第１リードの前記金属リボンとの接合部分の表面には前記第１リードの素材が露出していることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記突起部は前記アイランドの１辺に沿うようにこれと平行に伸びるように配置したことを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１リードと前記アイランドとの間隔よりも前記第２リードと前記アイランドとの間隔が大となるように前記第２リードの先端部が後方に後退され、当該後退された領域に前記突起部を配置したことを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記突起部の金属メッキ表面の高さと、前記第２リードの金属メッキ表面の高さとが同一であることを特徴とする請求項８から請求項１４のいずれかに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】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、半導体素子の電極とリードとを接続する金属リボン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】
リードフレームに搭載した半導体素子の電極と、リードフレームの外部導出リードとを電気的に接続する手段としては、従来より金ワイヤで両者間を接続する手法が用いられてきたが、近年特に電力用途の半導体素子の場合等であって、電流経路の抵抗成分の減少を目的として、金ワイヤに代えてアルミ薄板による金属リボンを用いる手法が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８を参照して、従来の半導体装置１００について説明する。この半導体装置１００は、２個の縦型ＭＯＳＦＥＴ素子を１つのシリコンチップに形成し、ＳＯＰ８ピンタイプのリードフレームに搭載した例を示している。
図８（Ａ）は半導体装置１００の平面図であり、図８（Ｂ）は製造工程の一部を示す平面図である。
【０００４】
図８（Ａ）を参照して、従来の半導体装置１００は、アイランド１０１と、アイランド１０１の上面に固着された半導体素子１１０と、リード１０２Ａ、１０２Ｂ、１０３、１０４と、半導体素子１１０とリード１０２とを接続する金属リボン（例えばアルミニウム（Ａｌリボン）１０５Ａ、１０５Ｂを有している。これらの構成要素は更に不図示の封止樹脂により一体的に被覆されている。
【０００５】
半導体素子１１０の主面にはソース電極１０６Ａ、１０６Ｂが設けられ、金属リボン１０５Ａ、１０５Ｂの一端はそれぞれソース電極１０６Ａ、１０６Ｂに超音波ボンディングなどより固着され、他端はリード１０２に同じく超音波ボンディングなどにより固着される。これにより半導体素子１１０のソース電極１０６Ａ、１０６Ｂとリード１０２Ａ、１０２Ｂが、各々電気的に接続される。
【０００６】
図８（Ｂ）を参照して、この半導体装置１００の製造工程において、個別にダイシングされた半導体素子１１０は、リードフレームのアイランド１０１上に固着され、ボンディング装置にて電極１０６Ａ、１０６Ｂとリード１０２Ａ、１０２Ｂの電気的接続が行われる。
【０００７】
すなわち、金属リボン１０５Ａを電極１０６Ａ上に超音波接合した後、リード１０２Ａの接続部（ポスト）１１１と接合するため金属リボン１０５Ａを支持するキャピラリをリード１０２Ａ方向に移動させる。このとき、安定したボンディングを行うため、ボンディング装置のクランパ１２０でリード１０２Ａの接続部１１１以外のピン部１０２Ｐ（リードフレームの外枠との付け根に近い部分）を押下しつつ、金属リボン１０５Ａをリード１０２と固着する。同様に金属リボン１０５Ｂを電極１０６Ｂとリード１０２に固着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２０６４８２号公報（第２０頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
金属リボン１０５Ａ、１０５Ｂは、Ａｕからなる金属細線に比べて大きく素材的にも硬いので、リード接続部１１１との良好な接着強度を得るためには、接着部分にキャピラリを介して十分な超音波エネルギーを伝達することが不可欠となる。この場合、リード１０２Ａ，１０３の根元部分１０２Ｐをクランプする従来の手法では、接続部１１１、１１２の先端部分がクランプに対しては開放された状態でのボンディングとなるので、金線のボンディングには十分であっても、金属リボンのボンディングに対しては、接続部１１１のぐらつき、がたつきによる超音波エネルギーの逃げが許容できない範囲となり、結果として金属リボン１０５Ａ、１０５Ｂの接着強度の低下やボンダビリティの低下を招くことになる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第１に、主面に電極が配置された半導体素子と、該半導体素子が固着されるアイランドと、それぞれが該アイランドと離間して対向配置され、前記半導体素子と電気的に接続されて一部が外部に導出する第１リードおよび第２リードと、一端が前記半導体素子の前記電極と固着し、他端が前記第１リードと固着する金属リボンとを備え、前記第１リードの先端部分に、当該先端部分から前記アイランドと前記第２リードの先端との間の領域にまで突出する突起部を設け、当該突起部に、前記第２リードの先端部分に施した金属メッキと同じ金属メッキを、部分的に施すことにより解決するものである。
【００１１】
第２に、アイランドと、それぞれ前記アイランドと離間して対向する第１リードおよび第２リードと、前記アイランドの主面に配置された半導体素子を有し、該半導体素子の電極と、前記第１リードとを金属リボンにて接続する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、前記第１リードの先端部分に、当該先端部分から前記アイランドと前記第２リードの先端との間の領域にまで突出する突起部を設け、当該突起部に、前記第２リードの先端部分に施した金属メッキと同じ金属メッキを、部分的に施しており、前記突起部の上をクランパの凸部で押圧した状態で前記金属リボンの一端を前記電極に固着し、他端を前記第１リードの先端部分に固着することにより解決するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１３】
第１に、金属リボンが固着されるリード（第１リード）の接続部から、対向するアイランドの辺に沿って突出する突起部を設け、突起部をアイランドと、金属細線が接続されるリード（第２リード）との間に配置し、突起部と第２リードの先端に同じ厚みの銀メッキ層を設けることにより、両者の高さを一定とし、これにより安定したボンディングを可能とし、第１リードの接続部の変形や破損のない半導体装置を提供できる。
【００１４】
第１リードの突起部は、金属リボンのボンディング時に、クランパの凸部によって押圧される。つまり第１リードは、外部に導出するピン部のみならず、幅広の金属リボンが固着され、面積が大きい第１リードの接続部の近傍をクランパで押さえることができるので、金属リボンのボンディングを安定して行うことができる。
【００１５】
第１リードの接続部は、金属リボンの固着に必要十分な領域しか確保できないため、突起部は、アイランドと第２リードの先端の間に突出するように設ける。第２リードの先端は、金属細線（例えば金（Ａｕワイヤ）が固着される接続部であり、接着性を向上させるため主面に銀メッキ層が設けられている。
【００１６】
本実施形態ではクランパの凸部で第１リードの突起部を押厚するが、その領域は極小の領域であり、押さえ（凸部）の位置調整の精度がシビアである。つまり凸部の押圧位置がずれると、第２リードの先端（接続部）を押圧する可能性も考えられる。また、アイランド主面に銀メッキ層が施される場合も、同様である。この場合、突起部がリードフレーム基材（例えば銅フレーム）のままでは、銀メッキ層が施された第２リード（又はアイランド）と高さが異なり、クランパ（凸部）による押さえが不十分となる。
【００１７】
本実施形態では、突起部に、第２リードの接続部（およびアイランド）と同等の膜厚の銀メッキ層を設けることにより、凸部の押圧位置が第２リード（またはアイランド）にずれた場合であっても確実な押さえが可能となる。
【００１８】
第２に、突起部はリード側に突出し、封止樹脂で完全に封止されるため、外部に露出することがない。従って、押さえ用の突起部を設けることによる、半導体装置の耐圧や耐湿の劣化を回避できる。
【００１９】
本発明の製造方法によれば、クランパの凸部で第１リードの突起部を押さえることにより、幅広の金属リボンが固着される第１リードの接続部の振動等を防止し、安定した金属リボンの固着が可能な半導体装置の製造方法を提供できる。
【００２０】
また、突起部に第２リード（およびアイランド）と同等の膜厚の銀メッキ層を設けることにより、凸部が第２リードまたはアイランドにずれた場合であっても、これらと高さを同等にできるので、凸部で確実に押さえることができ、安定したボンディングが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体装置を説明する（Ａ）平面図、（Ｂ）要部拡大図、（Ｃ）断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の半導体装置を説明する平面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図８】従来技術を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を図１から図７を参照して詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の半導体装置１を示す図であり、図１（Ａ）が半導体装置１の平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）要部拡大図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のａ−ａ線断面図である。
【００２３】
図１を参照して、半導体装置１は、半導体素子２０と、アイランド１４と、第１リード１１と、突起部１５と、第２リード１２と、金属リボン２１と、封止樹脂２４とを有する。
【００２４】
半導体素子２０としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、ＩＣ、ダイオード等を採用可能である。ここでは、半導体素子２０としてＭＯＳＦＥＴを採用した場合を例に説明する。半導体素子２０の主面（上面）にはソース電極２５およびゲートパッド電極２６が設けられ、他の主面（下面）にドレイン電極（不図示）が設けられる。また、半導体素子２０としてバイポーラトランジスタが採用されると、半導体素子２０の主面にベース電極およびエミッタ電極が設けられ、下面にコレクタ電極が設けられる。
【００２５】
半導体素子２０のソース電極２５は、金属リボン２１を介して第１リード１１と電気的に接続する。金属リボン２１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）リボンであり、一端が半導体素子２０のソース電極２５と固着し、他端が第１リード１１の接続部１７と固着する。また、半導体素子２０のゲートパッド電極２６は、金属細線２２を介して第２リード１２と接続する。
【００２６】
半導体素子２０の下面は、半田等の導電性の固着材１９を介してアイランド１４の主面に固着される（図１（Ｃ））。ここで、半導体素子２０の下面が電極として機能しない場合は、エポキシ樹脂等を主材料とする絶縁性の固着材を介して半導体素子２０がアイランド１４の上面に固着されても良い。
【００２７】
アイランド１４および第１リード１１、第２リード１２、第３リード１３は例えば銅もしくは銅を主成分とする合金材料からなる素材からなるリードフレーム基材をエッチングまたは打ち抜き加工して設けられる。アイランド１４は、一例として、上面に実装される半導体素子２０よりも若干大きい程度である。第１リード１１、第２リード１２は、アイランド１４と離間して対向配置される。第１リード１１、第２リード１２は一端がアイランド１４の近傍に位置し、他端が封止樹脂２４から外部に露出している。第１リード１１のアイランド１４に接近する一端は幅広の接続部１７となる。第１リード１１の接続部１７は、Ａｌリボン２１の固着を可能とする接着面積を提供するように、第１リード１１の他の部分よりも幅広に形成されている。第１リード１１の根元部分（封止樹脂２４から外部に導出される部分）がピン部１１Ｐである。第２リード１２のアイランド１４に接近する一端は金属細線２２が固着する接続部１８となる。第２リード１２の根元部分（封止樹脂２４から外部に導出される部分）がピン部１２Ｐである。第３リード１３は、一端がアイランド１４に連続し、他端が封止樹脂２４から外部に導出され、ピン部１３Ｐとなる。
【００２８】
封止樹脂２４の側面から外部に露出する第１リード１１、第２リード１２、第３リード１３の他端（ピン部）は、折り曲げ加工される。第１リード１１、第２リード１２の先端（接続部１７、１８）、およびアイランド１４は、第１リード１１、第２リード１２の他端からの高さＨが同等である（図１（Ｃ））。すなわち、第１リード１１の接続部１７の主面Ｓｆ１と、第２リード１２の接続部１８の主面Ｓｆ２は、略同一平面上にある。
【００２９】
半導体素子２０がディスクリート型のトランジスタである場合は、第１リード１１、第２リード１２とアイランド１４の裏面に連続する第３リード１３が外部接続端子として機能する。一例として、半導体素子２０がＭＯＳＦＥＴの場合は、第１リード１１がソース電極２５と接続され、第２リード１２がゲートパッド電極２６と接続され、アイランド１４がドレイン電極と接続される。
【００３０】
金属リボン２１は、厚みが例えば０．１ｍｍ程度で幅が１．０ｍｍ程度のアルミニウムもしくはアルミニウムを主成分とする合金からなる導電材料で構成されたリボン状の配線材料である。金属リボン２１は、例えば金属板をプレス加工した金属接続板（クリップ）と比較してその厚みが薄く、ボンディング装置に対しては長尺リボン状の材料として供給され、キャピラリから必要量が繰り出されてそこで切断される。つまり通常の金属細線と同様に、例えば山状のボンディングループを形成して半導体素子２０と第１リード１１とを接続することが可能である。金属リボン２１の一端は半導体素子２０のアルミ材料からなるソース電極２５と、超音波接合（超音波ボンディング）によって同種金属接合（アルミ−アルミ）により接続される。また金属リボン２１の接合方式としてレーザ接合も採用できる。
【００３１】
金属リボン２１の他端は、リードフレーム基材である銅が露出した第１リード１１の接続部１７に、超音波接合（超音波ボンディング）により固着される。
【００３２】
金属リボン２１は、直径が０．５ｍｍ程度の金属細線と比較すると、電流が流れる方向に対する断面積が大きい。従って、金属リボン２１を採用することにより、接続手段の電気抵抗を低減して、電流容量を増大させることができる。例えば、半導体素子２０がＭＯＳＦＥＴの場合には、ソース電極２５が金属リボン２１を介して第１リード１１と接続されることにより、オン抵抗を低減させることができる。
【００３３】
更には、金属リボン２１は、半導体素子２０および第１リード１１と面的に接合しているので、熱の伝導が容易になり、半導体素子２０から発生した熱を金属リボン２１および第１リード１１を経由して、外部に良好に伝導させて放出させることができる。
【００３４】
封止樹脂２４は、半導体素子２０、金属リボン２１、金属細線２２、第１リード１１、第２リード１２、アイランド１４等を一括して被覆して全体を機械的に支持する機能を有する。封止樹脂２４の材料としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂から成り、放熱性を向上させるために粒子状または繊維状のフィラーが混入されても良い。
【００３５】
図１（Ｂ）を参照して、本実施形態では、第１リード１１にこれと連続した突起部１５が設けられる。突起部１５は、アイランド１４と第２リード１２の先端の接続部１８との間に配置され、第１リード１１の先端部分からアイランド１４と第２リード１２の先端との間の領域にまで突出する。すなわち、図１（Ｂ）に示す平面視において突起部１５の先端は、第２リード１２の接続部１８の側辺１８Ｓの延長線上付近まで達する。また、突起部１５は、第１リード１１と同様に板厚が一様なるリードフレーム基材から加工形成され、第１リード１１の接続部１７の先端部分から、対向するアイランド１４の一辺と平行に一定間隔で沿うようにして、第２リード１２の先端近傍まで形成する。このとき、第２リード１２先端の接続部１８は、従来よりもアイランド１４から後退させて両者間の距離を大きくすることにより、突起部１５を配置する空間を確保する。つまり、第１リード１１とアイランド１４との間隔よりも第２リード１２とアイランド１４との間隔が大となる。突起部１５とアイランド１４との間隔、及び突起部１５と第２リード１２先端の接続部１８との間隔は、共に打ち抜き又はエッチング加工時における最小設計寸法で設計するのが好ましい。突起部１５のアイランド１４の一辺に沿う方向の長さは、第２リード１２の幅と同等である。
【００３６】
尚、第１リード１１の接続部１７、第１リードの突起部１５、第２リードの接続部１８、およびアイランド１４は、それらの表面の高さＨ（図１Ｃ）が一様となるように必要箇所に曲げ加工が施されている。つまり突起部１５は、接続部１７の主面Ｓｆ１から同一平面上に延在し、第２リード１２の接続部１８の主面Ｓｆ２と略同一平面上に設けられる。
【００３７】
突起部１５は、アイランド１４と第２リード１２の先端の接続部１８との間に配置され、図１（Ｂ）に示す平面視において突起部１５の先端は、第２リード１２の接続部１８の側辺１８Ｓの延長線上付近まで達する。  
【００３８】
突起部１５の主面には、ハッチングで示す位置に部分的に、電界メッキ法による厚さ３μｍ〜１０μｍの銀メッキ層３１が設けられる。一方金属リボン２１が固着される第１リード１１の接続部１７表面には、銀メッキ層３１が設けられず、リードフレーム基材である銅素材が露出する。
【００３９】
後に詳述するが、第１リード１１の突起部１５は、金属リボン２１を固着する際、図１（Ｂ）に示す一点鎖線の押圧領域Ｐがボンディング装置のクランパ（の凸部）によって押圧される。第１リード１１は、外部に導出するピン部１１Ｐに加えて金属リボン２１が固着する接続部１７近傍の突起部１５をクランパで押さえることで、接続部１７のばたつきを防止し、金属リボン２１の安定したボンディングが可能となる。Ａｌリボン２１のアルミニウムと銀メッキ層３１の銀とは接着強度が弱く、ＰＣＴ（Pressure  Cooker  Test）に非常に弱いため、剥がれ易い。アルミと銅素材との組合わせであれば、前記ＰＣＴにも耐える良好な接着強度を得ることが可能である。
【００４０】
第２リード１２の接続部１８の主面にも銀メッキ層３２（ハッチングで示す）が設けられる。この銀メッキ層３２は、突起部１５の銀メッキ層３１と同じ厚みである。突起部１５と第２リード１２の接続部１８は、銅素材の打ち抜きと折り曲げ加工等によりその主面が同じ高さとなるように形成されている。従って、同じ厚みの銀メッキ層３１、３２が設けられた突起部１５の主面と接続部１８の主面も略同一平面上に存在する。更に本実施形態ではアイランド１４の主面にも銀メッキ層３１、３２と同等の膜厚の銀メッキ層３０が設けられる。従って突起部１５の主面と接続部１８の主面とアイランド１４の主面も略同一平面上に存在することになる。
【００４１】
第１リード１１の接続部１７のばたつきを防止するために、突起部１５をクランパで押さえるだけであれば、第１リード１１の主面には銀メッキ層３１を設けることは避けるべきものであるところ、本実施形態では、接続部１７から離れた箇所にある突起部１５の主面には銀メッキ層３１を設ける。以下これについて説明する。
【００４２】
第２リード１２の接続部１８は、半導体素子２０のゲートパッド電極２６に接続する金属細線（例えば金（Ａｕ）ワイヤ）２２の他端が、固着される。このため、第２リード１２先端のＡｕワイヤ２２の接続部１８は、接着性を向上させるため主面Ｓｆ２に銀メッキ層３２が施されている。
【００４３】
図１（Ｂ）を参照して、クランパの凸部は、突起部１５上の押圧領域Ｐ（一点鎖線）を押圧する。この領域は極小の領域であり、凸部の位置調整の精度がシビアである。つまり凸部の押圧位置がずれると、例えば第２リード１２の先端を同時に押圧する可能性も考えられる。この場合、突起部１５の主面Ｓｆ１がリードフレーム基材（例えば銅フレーム）のままでは、銀メッキ層３２が施された第２リード１２先端の方が高くなり、凸部による突起部１５の押さえが不十分となる。
【００４４】
本実施形態では、突起部１５に、第２リード１２の接続部１８の銀メッキ層３２と同等の膜厚の銀メッキ層３１を設けることにより、凸部の押圧位置が金属細線用の第２リード１２にずれた場合であっても確実な押さえが可能となる。
【００４５】
このことは、凸部がアイランド１４側にずれた場合も同様である。本実施形態ではリードフレームが、アイランド１４の主面と第１リード１１の主面が同一平面上になるように打ち抜きなどにより形成され（図１（Ｃ）参照）、アイランド１４主面にも半導体素子１８の密着性向上のため銀メッキ層３０が設けられる。銀メッキ層３０、３１、３２の膜厚を同一とすることで、凸部がアイランド１４側にずれた場合であっても、アイランド１４と突起部１５の高さを一定にできる。
【００４６】
本実施形態では、金属リボン２１を接続する第１リード１１の接続部１７にクランパ押圧用の突起部１５を設けたので、接続部１７の近傍をクランパで押さえることによりそのばたつきを抑制し、安定した金属リボン２１の固着が可能となる。加えて、本実施形態では、第１リード１１のうち突起部１５の主面のみに銀メッキ層３１を設けることにより、接続部１７としての面積と接着性を確保しつつ、クランプ押圧時における押圧力のばらつきの発生を抑えることができる。
【００４７】
更に、突起部１５は、封止樹脂で完全に封止される。押さえ用の突起部を樹脂封止後も側面から露出するように設けると、露出した突起部によって半導体装置１の耐圧や耐湿が劣化する原因となる。しかし本実施形態では、突起部１５が封止樹脂で完全に封止されるため、外部に露出することがなく、耐圧や耐湿の劣化を回避できる。
【００４８】
尚、金属リボン２１の他端が接続する第１リード１１は外部に導出するピン部１１Ｐが１本の場合を例に示したが、１つの接続部１７から複数本のピン部１１Ｐが導出するものであってもよい。
【００４９】
図２を参照して、他の実施形態について説明する。図２は本発明の第２の実施形態を示す平面図である。
【００５０】
図１に示す、金属リボン２１、および第１リード１１、第２リード１２は、１つのパッケージ（封止樹脂２４）内に複数設けられてもよい。
【００５１】
例えば図２では、図１に示す封止樹脂内の１組の金属リボン２１、および第１リード１１、第２リード１２を、１つ封止樹脂内に２組設けるものであり、詳細は図１と同様であるので説明を省略する。
【００５２】
アイランド１４の主面には、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが固着される。アイランド１４にそれぞれ対向して第１リード１１Ａ、１１Ｂ、第２リード１２Ａ、１２Ｂが配置される。それぞれの第１リード１１Ａ、１１Ｂの先端には突起部１５Ａ、１５Ｂが設けられる。突起部１５Ａ、１５Ｂの主面にはそれぞれ銀メッキ層３１Ａ、３１Ｂが設けられる。
【００５３】
金属リボン２１Ａ、２１Ｂは、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと、それぞれに対応する第１リード１１Ａ、１１Ｂとを接続する。
【００５４】
また、アイランド１４に対向して第２リード１２Ａ、１２Ｂが設けられる。第２リード１２Ａ、１２Ｂの接続部１８Ａ、１８Ｂはそれぞれ、銀メッキ層３１Ａ、３１Ｂと同等の膜厚の銀メッキ層３２Ａ、３２Ｂが設けられ、半導体素子２０Ａ、２０Ｂのゲートパッド電極２６Ａ、２６ＢとＡｕワイヤ２２Ａ、２２Ｂによって接続される。アイランド１４上にも銀メッキ層３１Ａ、３１Ｂと同等の膜厚の銀メッキ層３０が設けられる。
【００５５】
このように、１つのパッケージ内に複数の金属リボン２１Ａ、２１Ｂが設けられる場合、１つの金属リボン２１Ａ（２１Ｂ）に対応して１つの突起部１５Ａ（１５Ｂ）が設けられる。これは各組毎に金属リボン２１Ａ、２１Ｂのボンディングが行われるためである。すなわち、１組目（図２の左側）の半導体素子２０Ａと第１リード１１Ａに金属リボン２１Ａを固着する場合に、対応する突起部１５Ａがクランパの凸部によって押圧される。その後２組目（図２の右側）の半導体素子２０Ｂと第１リード１１Ｂに金属リボン２１Ｂを固着する場合に、対応する突起部１５Ｂがクランパの凸部によって押圧される。
【００５６】
尚、アイランド１４上の半導体素子２０は、図示の如く２つ個別のチップに限らず、１つのチップ（共通基板）に２つの例えばＭＯＳＦＥＴの素子領域が形成されたものであってもよい。いずれの場合も、金属リボン２１Ａ、２２が接続する半導体素子２０表面の電極（例えばソース電極）２５Ａ、２５Ｂは２つ設けられる。
【００５７】
次に、図３から図７を参照して、上記した構成の半導体装置の製造方法を説明する。
【００５８】
図３は、リードフレーム１０の一部を示す図である。
【００５９】
先ず、所定形状のリードフレーム１０を準備する。リードフレーム１０は、板厚が例えば１５０μｍ程度の銅もしくは銅を主成分とする合金からなる金属板である。リードフレーム１０は外形が短冊形状であり、後述する所望の位置に、選択的に金属メッキを施して銀メッキ層（ハッチングで示す）が形成される。
【００６０】
金属板のエッチング加工または打ち抜き加工によって枠状の外枠４０の内部に複数個のユニット４２が形成されている。ここでユニット４２とは、１つの半導体装置１を構成する（１つの封止樹脂２４で封止される）要素単位のことであり、ここでは一例として図２に示す半導体装置１のリードフレーム１０を示す。図３では、一例として、額縁状の外枠４０と連結された６個のユニット４２が示されている。尚、図３においては説明の便宜上、複数のユニット４２間で異なる構成を示しているが、以下の説明は全てのユニット４２について同様に設けられている。
【００６１】
１つのユニット４２は、１つのアイランド１４と、第１リード１１Ａ、１１Ｂ、第２リード１２Ａ、１２Ｂ、第３リード１３とから成る。アイランド１４は、主面に半導体素子２０が載置可能な大きさである。アイランド１４に接近する第１リード１１Ａ、１１Ｂの先端部を部分的に幅広とすることで接続部１７Ａ、１７Ｂが形成されている。第１リード１１Ａ、１１Ｂ、第２リード１２Ａ、１２Ｂは一端（接続部１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ側）がアイランド１４と近接して対向配置され、他端（ピン部１１ＰＡ、１１ＰＢ、１２ＰＡ、１２ＰＢ）が外枠４０と連続している。また第３リード１３は一端がアイランド１４と連続し、他端が外枠と連続している。
【００６２】
第１リード１１Ａ、１１Ｂの接続部１７Ａ、１７Ｂ端部には、第２リード１２Ａ、１２Ｂの接続部１８Ａ、１８Ｂ方向に突出する突起部１５Ａ、１５Ｂが設けられる。
【００６３】
アイランド１４および第１リード１１Ａ等の各リード形成前に選択的に形成される銀メッキ層は以下の通りである。すなわち、アイランド１４の全面には銀メッキ層３０が形成され、第１リード１１Ａ、１１Ｂの突起部１５Ａ、１５Ｂの主面にも銀メッキ層３１Ａ、３１Ｂが形成される。更に第２リード１２Ａ、１２Ｂの接続部１８Ａ、１８Ｂ主面にもそれぞれ、銀メッキ層３２Ａ、３２Ｂが形成される。尚、第１リード１１Ａ、１１Ｂの接続部１７Ａ、１７Ｂは、銅のリードフレーム基材が露出している。銀メッキ層３０、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂの厚みはいずれも同等であり、例えば３μｍ〜１０μｍである（ユニット４２Ａ参照）。
【００６４】
次に、アイランド１４の上面に固着材（不図示）を介して、半導体素子２０を実装する（ユニット４２Ｂ参照）。半導体素子２０としては、上記したように、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＩＣ、ダイオード等が採用される。ここでは、一例としてＭＯＳＦＥＴが半導体素子２０として採用され、上面にソース電極２５Ａ、２５Ｂおよびゲートパッド電極２６Ａ、２６Ｂが設けられ、裏面はドレイン電極が形成されている。より詳細には、半導体素子２０は、例えば共通基板（すなわち１チップ）に２つのＭＯＳＦＥＴの素子領域が平面視において左右に並んで形成され、左側の素子領域上にはこれと接続するソース電極２５Ａおよびゲートパッド電極２６Ａが設けられ、右側の素子領域上にはこれと接続するソース電極２５Ｂおよびゲートパッド電極２６Ｂが設けられている。あるいは２つの基板（２チップ）の半導体素子２０Ａ、２０Ｂが１つのアイランド１４に実装されるものであっても同様である。
【００６５】
以下半導体素子２０の平面視において左のソース電極２５Ａ側を一次側、右のソース電極２５Ｂ側を二次側と称する。
【００６６】
固着材としては、半導体素子２０の裏面が電極として用いられる場合は、半田や導電性Ａｇペースト等の導電性固着材が用いられる。一方、半導体素子２０の裏面が電極として用いられない場合は、エポキシ樹脂等の絶縁性の接着材を固着材として用いても良い。
【００６７】
図４から図７を参照してその後のボンディング工程について説明する。ボンディング装置（不図示）にてリボンボンディングを行うために、ボンディング装置の載置台（不図示）上にリードフレーム１０が位置合わせされる。
【００６８】
このとき、載置台上方に設置されたクランパ５０によってリードフレーム１０の一部が載置台表面に押さえられる。そして、半導体素子２０の電極と第１リード１１Ａ、１１Ｂとを、金属リボン２１Ａ、２１Ｂを介して接続する。
【００６９】
図４から図６を参照してクランパ５０について説明する。これらはクランパ５０の構成を示す図であり、図４は、アイランド１４の半導体素子の実装面（主面Ｓｆ１）側から見た平面図であり、図５は、クランパ５０に設けられた凸部のパターンを示す平面図である。また、図６は図５のｂ−ｂ線断面図であり、アイランド１４上の半導体素子は省略している。またこれらの図において、図４のユニット４２Ａの如く、全てのユニット４２に半導体素子２０が実装されている。
【００７０】
図４、図５では６つのユニット４２を一括で押さえるクランパ５０を１つのブロックＢとして示している。図４において左側の３つのユニット４２の列は、第１ブロックＢ１であり、半導体素子２０の一次側のソース電極２５Ａと第１リード１１Ａとが固着される。また右側の３つのユニット４２の列は、第２ブロックＢ２であり、一次側がボンディングされた同じ半導体素子２０の二次側のソース電極２５Ｂと第１リード１１Ｂとが固着される。
【００７１】
第１ブロックＢ１のクランパ５０には、少なくとも一次側のソース電極２５Ａと第１リード１１Ａが露出する第１開口部ＯＰ１が形成され、第１開口部ＯＰ１を介してクランパ５０上方からリボンボンディングを行う。クランパ５０のリードフレーム１０の突起部１５Ａに重畳する位置に、リードフレーム１０方向に突出する第１凸部５１（ハッチング）が設けられている（図５および図６参照）。
【００７２】
第２ブロックＢ２のクランパ５０には、少なくとも二次側のソース電極２５Ｂと第１リード１１Ｂとが露出する第２開口部ＯＰ２が形成され、第２開口部ＯＰ２を介してクランパ５０上方からリボンボンディングを行う。クランパ５０のリードフレーム１０の突起部１５Ｂに重畳する位置に、リードフレーム１０方向に突出する第２凸部５２（ハッチング）が設けられている（図５および図６参照）。
【００７３】
尚、図５および図６の如く、各リードのピン部１１ＰＡ、１１ＰＢ、１２ＰＡ、１２ＰＢ、１３Ｐは、幅広の第３凸部５３により一括で押圧される。また、前記ボンディング装置の載置台の表面は、折り曲げ加工を受けたリードフレーム１０の裏面側に当接するように段差が設けられている。即ち、アイランド１４、突起部１５Ａ、１５Ｂ及び第２リード１２Ａ、１２Ｂの先端部分が設置される作業台の表面は、第１リード１１、第２リード１２、及び第３リード１３が設置される作業台の表面よりも高さが高い。第１、第２凸部５１、５２と、第３凸部５３の高さも、前記リードフレームの折り曲げ加工の段差に準じた高さの差が設けられる。
【００７４】
図７を参照して、金属リボン２１Ａ、２１Ｂのボンディング工程について説明する。図７（Ａ）は、第１ブロックＢ１と第２ブロックＢ２の一部を示す平面図であり、図７（Ｂ）は第１ブロックＢ１において第１凸部５１が突起部１５Ａを押下する様子を示す拡大図であり、図７（Ｃ）は第２ブロックＢ２において第２凸部５２が突起部１５Ｂを押下する様子を示す拡大図である。
【００７５】
クランパ５０でリードフレーム１０を押圧すると、第１ブロックＢ１において第１凸部５１が、一次側の突起部１５Ａを押圧し、第２ブロックＢ２において第２凸部５２が二次側の突起部１５Ｂを押圧する。突起部１５Ａ、および突起部１５Ｂは、第２リード１２Ａ、１２Ｂの接続部１８Ａ、１８Ｂ、およびアイランド１４と同じ高さに形成され、それぞれの主面に同じ厚みの銀メッキ層３０、３１Ａ、３２Ａ、３１Ｂ、３２Ｂが形成されている。このため、第１凸部５１および第２凸部５２が若干ずれて接続部１８Ａ、１８Ｂやアイランド１４を突起部１５Ａ、１５Ｂと共に押下した場合であっても、両者の高さに差がないので突起部１５Ａ、１５Ｂをクランプする押圧力が低下することがない。クランパ５０からは不活性ガスとして、例えば、４リットル／分の窒素ガスが吹き込まれる。
【００７６】
この状態で、半導体素子２０の一次側に金属リボン２１Ａを支持するキャピラリ（不図示）を移動し、ソース電極２５Ａ上に金属リボンの一端を超音波接合（ウェッヂボンディング）する。その後、例えば山状など所望のボンディングループを形成するようにキャピラリを移動させ、金属リボンの他端を第１リード１１Ａの接続部１７Ａ上に同じく超音波接合（ウェッヂボンディング）により固着し、その後金属リボン２１Ａを切断する。接続部１７Ａは、銀メッキ層が設けられず、リードフレーム基材（銅）が露出しているため、金属リボン２１Ａと良好な接続性を保てる。
【００７７】
このとき、第１凸部５１が一次側の第１リード１１Ａの突起部１５Ａを確実に押圧し、同時に第３突起部５３がピン部１１ＰＡを押圧している。従って、第１リード１１の根元部分と先端部分との２箇所で押圧固定するので、金属リボン２１Ａを固着する接続部１７Ａのばたつきを防止し、安定して金属リボン２１Ａをボンディングできる。
【００７８】
半導体素子２０の一次側の金属リボン２１Ａのボンディングが終了すると、リードフレーム１０が水平に移動され、当該半導体素子２０について一次側と同様に、二次側の金属リボンボンディングが行われる。即ち、第２開口部ＯＰ２に一次側の金属リボン２１Ａの固着が終了した半導体素子２０を露出させ、２次側のリボンボンディングを行なう。
【００７９】
半導体素子２０の二次側に金属リボン２１Ｂを支持するキャピラリ（不図示）を移動し、ソース電極２５Ｂ上に金属リボン２１Ｂの一端を超音波接合する。その後、例えば山状など所望のボンディングループを形成するようにキャピラリを移動させ、金属リボン２１Ｂの他端を第１リード１１Ｂの接続部１７Ｂ上に固着し、金属リボン２１Ｂを切断する。
【００８０】
このとき、第２凸部５２が二次側の突起部１５Ｂを確実に押圧し、加えて第３突起部５３がピン部１１ＰＢを押圧している。従って、金属リボン２１Ｂを固着する接続部１７Ｂのばたつきを防止し、安定して金属リボン２１Ｂをボンディングできる。
【００８１】
更に、金属リボン２１Ａ、２１Ｂのボンディングが終了したリードフレームは、今度はＡｕワイヤ用のワイヤボンディング装置に移送され、既知の方法によって、図１に示したように、一次側のゲートパッド電極２６Ａと第２リード１２ＡとがＡｕワイヤ２２によって接続され、二次側のゲートパッド電極２６Ｂと第２リード１２Ｂとが同様にＡｕワイヤ２２によって接続される。Ａｕワイヤ２２は例えば熱圧着によるボールボンディングによって接続される。このＡｕワイヤ２２は、半導体素子２０のゲートパッド電極２６から突起部１５の上方を通過して、第２リード１２の接続部１８に固着される。
【００８２】
Ａｕワイヤが固着される第２リード１２Ａ、１２Ｂは先端の接続部１８Ａ（１８Ｂ）の主面に接着性を向上させるため銀メッキ層３２Ａ、３２Ｂが施されている。
【００８３】
その後、半導体素子２０等が被覆されるように、モールド金型を用いて樹脂封止を行う。このモールド金型は、上金型と下金型とから成り、両者を当接させることで、封止樹脂が注入されるキャビティが形成される。樹脂封止の方法としては、トランスファーモールド、インジェクションモールド、またはポッティングが採用できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで採用でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで採用できる。
【００８４】
本工程は既知の方法であり図示は省略して説明する。半導体素子２０が上面に実装されたアイランド１４と第１リード１１Ａ、１１Ｂ、第２リード１２Ａ、１２Ｂの端部を、キャビティに収納させる。次に、モールド金型に設けたゲートからキャビティの内部に封止樹脂を注入して、アイランド１４、半導体素子２０、金属リボン２１Ａ、２１Ｂおよび第１リード１１Ａ、１１Ｂ、第２リード１２Ａ、１２Ｂを樹脂封止する。リードフレーム１０に設けられた各ユニット４２は一括して同時に樹脂封止される。
【００８５】
キャビティの内部への樹脂の注入が終了した後は、モールド金型から樹脂封止体を取り出す。また、封止樹脂として採用された樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、加熱硬化の工程が必要となる。
【００８６】
その後、打ち抜き加工を行うことでリードフレーム１０から各ユニット４２を分離し、分離された半導体装置１を、例えば実装基板上に実装する。また、外部に露出する第１リード１１Ａ等の酸化を防止するために、第１リード１１Ａ等の表面を半田メッキ等のメッキ膜により被覆する。以上の工程により、図１に構造を示す半導体装置１が製造される。
【符号の説明】
【００８７】
１    半導体装置
１０  リードフレーム
１１、１１Ａ、１１Ｂ    第１リード
１２、１２Ａ、１２Ｂ    第２リード
１３  第３リード
１４    アイランド
１５    突起部
２０    半導体素子
２１、２１Ａ、２１Ｂ    金属リボン
１７、１７Ａ、１７Ｂ    接続部
１８、１８Ａ、１８Ｂ    接続部
３０    銀メッキ層
３１、３１Ａ、３１Ｂ    銀メッキ層
３２、３２Ａ、３２Ｂ    銀メッキ層
５０    クランパ
５１    第１凸部
５２    第２凸部
【図１】
2012015203.tif 000003
【図２】
2012015203.tif 000004
【図３】
2012015203.tif 000005
【図４】
2012015203.tif 000006
【図５】
2012015203.tif 000007
【図６】
2012015203.tif 000008
【図７】
2012015203.tif 000009
【図８】
2012015203.tif 000010