(57)【要約】【課題】リードフレームを裏面からエッチッグして、隣接する実装端子を切り離した際に露出する実装端子側面（スタンドオフ側面）が酸化などによって汚染されることを防止することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】リードフレームを裏面からエッチングして、スタンドオフを備えた実装端子を形成した後、エッチングによって露出した実装端子の側面に、銅変色防止剤やプリフラックスなどの塗布や、AuやAgなどをめっき材料とした無電解めっき処理などを施し、保護膜を形成する。【選択図】  図１
2009016608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子と電気的に接続する導体端子と、
前記導体端子の一部及び前記半導体素子を封止する封止樹脂と、
前記導体端子の前記封止樹脂から突出した側面に形成された保護膜と
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子を搭載する素子搭載部をさらに具備し、
前記素子搭載部の前記半導体素子が搭載された表面側は、前記封止樹脂で封止され、
前記封止樹脂から露出した前記素子搭載部の側面は、前記保護膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導体端子は、前記封止樹脂から露出したリードフレーム材を選択的にエッチングして形成され、
前記保護膜は、前記リードフレーム材の前記エッチングによって露出した露出面に形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導体端子及び前記素子搭載部は、前記封止樹脂から露出したリードフレーム材を選択的にエッチングして形成され、
前記保護膜は、前記リードフレーム材の前記エッチングによって露出した露出面に形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記保護膜は、金属めっきであることを特徴とする請求項１乃至４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記保護膜は、有機皮膜であることを特徴とする請求項１乃至４記載の半導体装置。
【請求項７】
板状のリードフレーム材の表面側に選択的にハーフエッチングを施し、半導体素子を搭載する素子搭載部及びボンディング端子を形成する第１のエッチング工程と、
前記素子搭載部に半導体素子を載置し、該半導体素子と前記ボンディング端子を電気的に接続し、前記リードフレームの表面側を樹脂封止して、前記半導体素子及び前記ボンディング端子を封止する封止工程と、
前記リードフレーム材の裏面側から選択的にエッチングを施して、隣接する前記ボンディング端子を電気的に分離し、前記裏面側に封止樹脂から突出した接続端子を形成する第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程によって露出した前記接続端子の側面に保護膜を形成する保護膜形成工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記保護膜は、金属めっきであることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記保護膜は、有機皮膜であり、
前記保護膜形成工程は、前記接続端子側面に前記有機皮膜を形成する銅変色防止処理である
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記保護膜は、有機皮膜であり、
前記保護膜形成工程は、前記接続端子側面に前記有機皮膜を形成するプリフラックス処理である
ことを特徴とする請求項７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、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、実装時の信頼性を向上させることが可能な半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ(Integrated Circuit)パッケージの構造において、モールド樹脂下面から実装端子下面までの距離（図５(ａ)参照）を「スタンドオフ」といい、パッケージの基板実装時に求められる「実装の容易さ」および「実装信頼性」の確保を目的としている。
【０００３】
例えば、ＱＦＰ(Quad Flat Package)などのペリフェラルタイプ表面実装パッケージの場合、樹脂封止工程等で発生したパッケージ反りが基板実装時の端子未接合不良の原因となるが、アウターリードのスタンドオフによって緩和することが可能である（図５(ｂ)参照）。ＢＧＡ(Ball Grid Array)では、ハンダボールがこの役割を担い、非常に高い信頼性を保持している。また、ＱＦＰやＢＧＡ以外にも特許文献１のようなスタンドオフが形成されたパッケージが提案されている。
【０００４】
特許文献１においては、スタンドオフを備えた実装端子を形成する方法として、板状のリードフレーム材を表面側から厚さの半分程度、ボンディング端子などを形成する位置を残して選択的にエッチング(ファーストエッチング)し(図６(ａ)参照)、半導体素子を搭載し、リードフレーム材の裏面側半分程度を残して封止樹脂で封止した後(図６(ｂ)参照)、裏面側から選択的にリードフレーム材をエッチング(セカンドエッチング)することによって、隣接し合った端子を切り離し、実装端子を形成する(図６(ｃ)参照)方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１記載の実装端子は、セカンドエッチングで露出した側面（スタンドオフ側面）までハンダが這い上がるため(図６(ｄ)参照)、高い実装信頼性を得ていた。
【特許文献１】特開2001-024135号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、スタンドオフ側面は、セカンドエッチングで新たに露出した面であることから、Cuなどのリードフレーム材がむき出しであり、基板実装までの間にCu表面が酸化、あるいは汚染される恐れがあった(図７(ａ)参照)。
【０００７】
スタンドオフ側面に酸化膜などが形成されると、ハンダに対する濡れ性が極端に落ちるため、実装端子の側面でハンダ濡れ不良が生じるなど(図７(ｂ)参照)、基板実装時の実装信頼性に大きな影響を与えていた。
【０００８】
そこで本発明では、リードフレーム材を裏面からエッチングして、隣接する実装端子を切り離した際に露出する実装端子側面（スタンドオフ側面）が酸化などによって汚染されることを防止することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続する導体端子と、前記導体端子の一部及び前記半導体素子を封止する封止樹脂と、前記導体端子の前記封止樹脂から突出した側面に形成された保護膜とを具備することを特徴とする。
【００１０】
また、前記半導体素子を搭載する素子搭載部をさらに具備し、前記素子搭載部の前記半導体素子が搭載された表面側は、前記封止樹脂で封止され、前記封止樹脂から露出した前記素子搭載部の側面は、前記保護膜が形成されていることが望ましい。
【００１１】
さらに、前記導体端子は、前記封止樹脂から露出したリードフレーム材を選択的にエッチングして形成され、前記保護膜は、前記リードフレーム材の前記エッチングによって露出した露出面に形成されていることが望ましい。
【００１２】
加えて、前記保護膜は、金属めっき又は有機皮膜であることが望ましい。
【００１３】
次に、本発明における半導体装置の製造方法は、板状のリードフレーム材の表面側に選択的にハーフエッチングを施し、半導体素子を搭載する素子搭載部及びボンディング端子を形成する第１のエッチング工程と、前記素子搭載部に半導体素子を載置し、該半導体素子と前記ボンディング端子を電気的に接続し、前記リードフレームの表面側を樹脂封止して、前記半導体素子及び前記ボンディング端子を封止する封止工程と、前記リードフレーム材の裏面側から選択的にエッチングを施して、隣接する前記ボンディング端子を電気的に分離し、前記裏面側に封止樹脂から突出した接続端子を形成する第２のエッチング工程と、前記第２のエッチング工程によって露出した前記接続端子の側面に保護膜を形成する保護膜形成工程とを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、前記保護膜は、金属めっきであることが望ましい。
【００１５】
若しくは、前記保護膜は、有機皮膜であり、前記保護膜形成工程は、前記接続端子側面に前記有機皮膜を形成する銅変色防止処理あるいはプリフラックス処理であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、実装端子側面のハンダ濡れ性が酸化などによって低下することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す本発明を実施するための形態は、本発明の具体的態様の一例であり、当該形態に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本実施例における半導体装置の構成を示す図である。同図に示すように、本実施例に係る半導体装置は、素子搭載部１２の周囲に端子コラム１５が配置され、銀ペーストを介して素子搭載部１２上に半導体素子２０が載置されている。
【００１９】
ここで、素子搭載部１２及び端子コラム１５の少なくとも表面及び裏面には、ニッケル下地めっきを介して金めっき１８、１９が施されている。
【００２０】
また、端子コラム１５の表面には、ワイヤボンディング端子１３が形成され、裏面には、電極端子１４が形成されており、ボンディングワイヤ２１を介して、半導体素子２０の上部に備えられた電極パッドと、ワイヤボンディング端子１３とが電気的に接続している。
【００２１】
そして、半導体素子２０、ボンディングワイヤ２１、および端子コラム１５の表面側は、封止樹脂２２で覆われ、端子コラム１５の裏面側および素子搭載部１２の裏面側は、封止樹脂２２から下方に突出しているとともに、側面に保護膜３０が形成されている（図２参照）。
【００２２】
なお、本発明に係る半導体装置は、図１に示すように、素子搭載部１２の高さが端子コラム１５の高さと同じ程度のものに限られるものではなく、素子搭載部１２が端子コラム１５よりも高いものや、例えば、図３(ａ)に示すように、素子搭載部１２が端子コラム１５よりも低いものであっても良く、図３(ｂ)に示すように、半導体素子の裏面が封止樹脂から露出するものであってもよい。
【００２３】
次に、図４を用いて本実施例における半導体装置の製造方法の一例について説明する。
【００２４】
まず、金属などの導電性材料からなる板状のリードフレーム材１０を用意し、表面および裏面に感光性レジスト膜１１を塗布して、露光・現像を行い、素子搭載部表面、及びワイヤボンディング端子を有する表面パターン１６と、素子搭載部裏面、及び電極端子を有する裏面パターン１７を、複数の半導体形成領域毎に形成する（図４(ａ)参照）。
【００２５】
ここで、図１を用いて説明したように、ワイヤボンディング端子１３は、素子搭載部１２を囲んで形成される端子コラム１５の表面に形成され、電極端子１４は、当該端子コラムの裏面に形成されるものである。
【００２６】
そして、表面パターン１６及び裏面パターン１７をレジスト膜として、リードフレーム材１０に下地ニッケルめっき、及び金めっき１８、１９を施した後、表面パターン１６及び裏面パターン１７（レジスト膜１１）をリードフレーム材１０から除去する（図４(ｂ)参照）。
【００２７】
続いて、リードフレーム材１０の裏面側全体を耐エッチングレジスト膜(Cover film)２４で覆い、表面側から金めっき１８をレジスト膜として１回目のハーフエッチング（ファーストエッチング）を行って、素子搭載部１２及び複数の端子コラム１５を表面側に突出させる（図４(ｃ)参照）。
【００２８】
耐エッチングレジスト膜２４を除去した後、半導体秦子２０を素子搭載部１２に固着し、半導体素子２０の電極パッドとワイヤボンディング端子１３を、ボンデングワイヤ２１を介して接続し、半導体素子２０、ボンディングワイヤ２１、素子搭載部１２、及び端予コラム１５の突出部を図示しない金型を用いて封止樹脂２２で樹脂射止する（図４(ｄ)参照）。
【００２９】
そして、リードフレーム材１０の裏面側から金めっき１９をレジスト膜として２回目のハーフエッチング（セカンドエッチング）を行って、素子搭載部１２および端子コラム１５を封止樹脂２２から突出させた後（図４(ｅ)参照）、封止樹脂２２から突出した素子搭載部１２及び端子コラム１５の側面に保護膜３０を形成し（図４(ｆ)参照）、完成した各半導体装置２３を切り離して個別化する。
【００３０】
ここで、保護膜を形成する方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
【００３１】
（１）めっき層（保護膜）を形成する。
セカンドエッチングによって形成された端子コラムは、それぞれ切り離されていることから、例えば、無電解めっきを施すなどの方法を用いてめっき層を形成する。
【００３２】
めっきの種類としては、例えば、Au、Ag、Pt、Pdなど、対酸化性の高い材質が有効であり、例えばAuを用いる場合は、ピンホールの発生などを防止し、耐酸化効果を得るため、０.１μm以上の厚さであることが望ましく、また、めっきが成長する過程で、隣接する端子コラムや当該端子コラムのめっきと接触しない厚さ（例えば、０.３μm以下）であることが望ましい。
【００３３】
（２）酸化防止効果の高い有機皮膜（保護膜）を形成する。
一般的にリードフレーム等の酸化防止のための有機皮膜の形成には銅変色防止剤が用いられており、この銅変色防止剤には例えば、ＢＴＡ（ベンゾトリアゾール）が挙げられる。
【００３４】
しかし、基板実装時のリフロー温度が２００乃至２６０℃程度であるのに対して、ＢＴＡは、２００℃以上の高温となると皮膜効果が低減する。また、高温処理によって皮膜が揮発する際に金属と化合物（残渣）を形成するため、界面の脆弱性に対する懸念などの問題がある。
【００３５】
このため、２００℃以上の高温でも安定した皮膜を維持し、高い酸化抑制効果を得ることが可能な、高耐熱性を有する銅変色防止剤を用いることが望ましく、さらには、酸化防止効果のみならず、ハンダ濡れ性に対する優位性を有している物が望ましい。
【００３６】
具体的には、例えば、現行のリフロー温度である２３０℃に限らず、将来の鉛フリーに対応した２６０℃付近での耐熱性にも優れ、ハンダとの化合反応も少なく、高温での皮膜安定性が非常に高い「ＡＴ−２」（(株)日鉱マテリアル製）などを用いることが好ましい。また、同剤は、ハンダやフラックスとの相性も良く、酸化防止効果のみならず、ハンダ濡れ性に対する優位性を有している点からも望ましい。
【００３７】
なお、有機系の酸化防止剤にAg、Pdなどの金属を添加することによって、耐熱性及びハンダ濡れ性の向上を図ることが可能であり、「ＡＴ−２」にAg、Pdなどの金属を添加してもよい。
【００３８】
（３）プリフラックス処理を施して有機皮膜（保護膜）を形成する。
パッケージから露出した端子コラムをプリフラックスに浸漬して、端子コラム側面に有機皮膜（保護膜）を形成する。
【００３９】
プリフラックス処理は、酸化膜除去、再酸化防止などを目的として、通常、プリント配線板のCu回路などに施されるが、造膜される有機皮膜（フラックス膜）は、溶融したハンダの表面張力を低下させる働きもあり、スタンドオフ側面の対酸化保護にも有効である。
【００４０】
なお、造膜される有機皮膜は、常温では活性を失って絶縁性を示すため、図１に示した半導体装置のように、実装端子に金めっきが施されている場合は、金めっき表面に造膜作用のないフラックスを選択する。
【００４１】
具体的には、例えば、「SOLDERITE WPF-305」（タムラ化研(株)製）や「タフエースF２(LX)」（四国化成(株)製）など、Cu上に選択的に膜形成を行うものであれば、任意のフラックスを用いることが可能であり、また、鉛フリーハンダに対応すべく、当該製品のように、高耐熱性、高温耐劣化性、高温時の高活性といった特性を有するものが望ましい。
【００４２】
ここで、保護膜の一例として、金属めっき及び有機皮膜を挙げたが、無電解めっきによる金属めっき（保護膜）形成では、電解めっきに比べて皮膜の制御が難しいため、安定した品質の維持が難しい。
【００４３】
また、条件設定の自由度も乏しく、パーケージを強アルカリ性の薬品に長時間浸漬させるため、パッケージに対するダメージについても不安があり、さらに、モールド樹脂へのめっき付着が懸念され、特に、高出力、大電流のパッケージや、多ピン、多列（狭ピッチ）のパッケージでは、端子間で短絡が発生する可能性が高いことから、有機皮膜による保護膜が望ましい。
【００４４】
図４を用いて説明した半導体装置の製造方法では、図１に示すように、素子搭載部１２と端子コラム１５の高さが同程度の半導体装置を製造しているが、例えば、図３(ａ)に示すように、端子コラム１５よりも素子搭載部１２を低くする場合は、ファーストエッチングの際に素子搭載部１２にもハーフエッチングを施して深く掘り下げるなど、任意の方法で素子搭載部１２の高さを調節することによって、本発明にかかる半導体装置を製造することができる。
【００４５】
また、セカンドエッチングの際に裏面側から素子搭載部１２をエッチングするなどの方法を用いて、例えば、図３(ｂ)に示すように、半導体素子の裏面を封止樹脂から露出させることも可能であり、この場合は、保護膜を端子コラムに形成すればよい。
【００４６】
このように本発明では、リードフレーム材を裏面からエッチングして、隣接する実装端子（端子コラム）を切り離した後、直ちに、実装端子のスタンドオフ側面に保護膜を形成するため、基板実装作業までの間に、実装端子の切り離し時に露出したリードフレーム材の面（Cu面）の腐食が進行することを防止することができる。
【００４７】
また、表面処理により、基板実装時までにハンダ濡れ性が低下することが防止され、端子へのハンダ這い上りが期待されることから、「ハンダ／端子接合面積の増大」、「端子形状に対するハンダのアンカー効果」、「端子側面のハンダ濡れ性安定によるハンダ形状のばらつき減少」などの効果が得られ、実装信頼性の高いパッケージをメーカヘ供給することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る半導体装置の構成の一例を示す図である。
【図２】保護膜が形成された実装端子の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図５】スタンドオフを説明する図面である。
【図６】実装端子の従来の製造方法を示す図である。
【図７】従来の実装端子を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…リードフレーム材
１１、２４…レジスト膜
１２…素子搭載部
１３…ワイヤボンディング端子
１４…電極端子
１５…端子コラム
１６…表面パターン
１７…裏面パターン
１８、１９…金めっき
２０…半導体素子
２１…ボンディングワイヤ
２２…封止樹脂
２３…半導体装置
３０…保護膜
【図１】
2009016608.tif 000003
【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６】
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【図７】
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