(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持板と、該支持板の縁部側に並列に配置された複数本のリード端子と、前記支持板の主面に固着された半導体素子と、該半導体素子の電極と前記リード端子とを電気的に接続する材質の異なる複数のリード細線とを備えたリードフレーム組立体において、
複数本の前記リード端子の少なくとも１つのパッド部の異なる位置に異なる金属の複数のメッキ面を形成し、
共通の前記パッド部において、前記メッキ面の１つに前記リード細線の１つを接続し、別の金属からなる前記メッキ面に別の材質からなる前記リード細線を接続したことを特徴とするリードフレーム組立体。
【請求項２】
平面的に見て交差しない前記複数のリード細線により前記半導体素子の電極と前記リード端子とを接続した請求項１に記載のリードフレーム組立体。
【請求項３】
前記各リード細線は、アルミニウムを主成分とする金属により形成された第１のリード細線と、金を主成分とする金属により形成された第２のリード細線とを備え、
前記パッド部は、ニッケルを主成分とする金属により形成された第１のメッキ面と、銀を主成分とする金属により形成された第２のメッキ面とを備え、
前記第１のリード細線は、前記第１のメッキ面に接続され、前記第２のリード細線は、前記第２のメッキ面に接続される請求項１又は２に記載のリードフレーム組立体。
【請求項４】
前記支持板及び前記リード端子は、銅を主成分とする金属により形成され且つそれらの表面がニッケルを主成分とする金属によりメッキされ、
前記パッド部の第２のメッキ面は、前記支持板の縁部寄りに形成された請求項３に記載のリードフレーム組立体。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のリードフレーム組立体の支持板、半導体素子、各リード細線及び各リード端子のパッド部を樹脂封止体により被覆し、個別化したことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材質の異なるリード細線とリード端子との機械的な接続強度を向上でき且つリード端子の本数を削減できるリードフレーム組立体及びそのリードフレーム組立体を使用した半導体装置に属する。
【０００２】
【従来の技術】
リードフレームの支持板上に電流容量の大きい電力用半導体素子及び電流容量の小さい小信号用半導体素子を搭載し、これらの半導体素子とリードフレームのリード端子との間をリード細線（ワイヤ）によって電気的に接続したリードフレーム組立体は公知である。例えば、図２に示す従来のリードフレーム組立体は、支持板(2)と、支持板(2)の縁部(2b)側に並列に配置された複数本のリード端子(3)と、支持板(2)の主面(2a)に固着された電力用半導体素子(5)及び小信号用半導体素子(6)と、各半導体素子(5,6)の電極とリード端子(3)とを電気的に接続する材質の異なる２種類のリード細線(7,8)とを備えている。支持板(2)及び各リード端子(3)は、連結細条(9)によりその長手方向に複数個連結され、リードフレーム(1)を構成する。リードフレーム(1)は、周知のプレス加工によって一体的に形成され、銅(Cu)を母材としてその表面がニッケル(Ni)メッキされている。リード端子(3)は、連結細条(9)の長手方向に等間隔で並行して延出する幅狭の導出部(10)と、導出部(10)の支持板(2)側の先端部に形成された幅広のパッド部(4)とを有し、各導出部(10)のうちの左端の一本は支持板(2)の縁部(2b)に連結されている。支持板(2)は、主面(2a)に固着された電力用半導体素子(5)の動作時に発生する熱を効率良く放出するため、リード端子(3)及び連結細条(9)よりも肉厚に形成されている。電力用半導体素子(5)は、背面に電極が形成され、この電極が導電性を有する接着剤又は半田により支持板(2)の主面(2a)の左側に固着される。したがって、電力用半導体素子(5)の背面電極の電位が支持板(2)の電位と同一となるため、支持板(2)に連結された左端のリード端子(3)から電力用半導体素子(5)の背面電極の出力を取り出すことができる。小信号用半導体素子(6)は、接着剤又は半田により支持板(2)の主面(2a)の右側に固着される。
【０００３】
図２に示すリードフレーム組立体は、図中の二点鎖線に示すように支持板(2)、各半導体素子(5,6)、各リード細線(7,8)及び各リード端子(3)のパッド部(4)が周知のトランスファモールド等によってエポキシ等の熱硬化性樹脂から成る樹脂封止体(11)で被覆され、各リード端子(3)の導出部(10)をリードフレーム(1)を構成する連結細条(9)から切り離して個別化することにより、ハイブリッドＩＣ（集積回路）等の半導体装置となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す従来のリードフレーム組立体では、電力用半導体素子(5)の電極とリード端子(3)のパッド部(4)とを接続するリード細線(7)に比較的大きな電流が流れるため、このリード細線(7)には電流容量の大きなものを使用する必要がある。一方、小信号用半導体素子(6)の電極とリード端子(3)のパッド部(4)とを接続するリード細線(8)には比較的大きな電流は流れないため、このリード細線(8)は電流容量の小さなものでもよい。一般的に、電流容量の大きなリード細線(7)はアルミニウム(Al)を主成分とする金属で形成され、電流容量の小さなリード細線(8)は金(Au)を主成分とする金属で形成される。ところで、各リード細線(7,8)とリード端子(3)のパッド部(4)とをボンディングにより固着する際に、各リード細線(7,8)とリード端子(3)のパッド部(4)との間に金属間化合物が形成され、この金属間化合物を介して各リード細線(7,8)とリード端子(3)のパッド部(4)とが電気的に接続される。この金属間化合物の種類によって、各リード細線(7,8)とリード端子(3)との機械的な接続強度が左右される。ところが、リードフレーム(1)を構成する各リード端子(3)は、全て同一の金属材料（図２では表面がニッケル(Ni)メッキされた銅(Cu)）で形成されるため、リード端子(3)に材質の異なる各リード細線(7,8)をボンディングすると、特定の金属（図２ではアルミニウム(Al)を主成分とする金属）で形成されたリード細線(7)では十分大きな接続強度が得られるが、他種の金属（図２では金(Au)を主成分とする金属）で形成されたリード細線(8)では十分な接続強度が得られない場合があった。
【０００５】
このため、図２に示すリードフレーム組立体では、銀(Ag)を主成分とする金属を含むメッキ液を一部のリード端子(3)のパッド部(4)の表面に塗布又は噴霧することにより、ハッチング部分に示すように金(Au)を主成分とする金属から成るリード細線(8)が接続されるリード端子(3)のパッド部(4)を銀(Ag)メッキしている。しかしながら、銀(Ag)メッキされたリード端子(3)のパッド部(4)にアルミニウム(Al)を主成分とする金属から成るリード細線(7)をボンディングすると十分な接続強度が得られないため、リード端子(3)のパッド部(4)にメッキする金属の種類を各リード細線(7,8)の材質毎に対応させる必要が生じ、リード端子(3)の本数が増加する欠点があった。また、リード端子(3)のパッド部(4)にメッキされた金属の種類により接続可能なリード細線(7,8)の材質が限定されるため、材質の異なる各リード細線(7,8)をリード端子(3)に自在に接続できない欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、材質の異なるリード細線とリード端子との機械的な接続強度を向上でき且つリード端子の本数を削減できるリードフレーム組立体及びそれを使用した半導体装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるリードフレーム組立体は、支持板(2)と、支持板(2)の縁部(2b)側に並列に配置された複数本のリード端子(3)と、支持板(2)の主面(2a)に固着された半導体素子(5,6)と、半導体素子(5,6)の電極とリード端子(3)とを電気的に接続する材質の異なる複数のリード細線(7,8)とを備える。複数本のリード端子(3)の少なくとも１つのパッド部(4)の異なる位置に異なる金属の複数のメッキ面(4a,4b)を形成し、共通のパッド部(4)において、メッキ面(4a,4b)の１つにリード細線(7,8)の１つを接続し、別の金属からなるメッキ面(4a,4b)に別の材質からなるリード細線(7,8)を接続するので、材質の異なる各リード細線(7,8)とリード端子(3)との機械的な接続強度を向上できる。また、材質の異なる複数のリード細線(7,8)を一本のリード端子(3)のパッド部(4)に共通に接続できるので、リード端子(3)の本数を削減して半導体素子(5,6)の実装密度を増加することができる。
【０００８】
本発明の実施の形態では、平面的に見て交差しない複数のリード細線(7,8)により半導体素子(5,6)の電極とリード端子(3)とを接続したので、各リード細線(7,8)が垂下してもそれら同士が接触せず、各リード細線(7,8)の電気的短絡を防止できる。本発明の実施の形態のリードフレーム組立体では、各リード細線(7,8)は、アルミニウム(Al)を主成分とする金属により形成された第１のリード細線(7)と、金(Au)を主成分とする金属により形成された第２のリード細線(8)とを備え、パッド部(4)は、ニッケル(Ni)を主成分とする金属により形成された第１のメッキ面(4a)と、銀(Ag)を主成分とする金属により形成された第２のメッキ面(4b)とを備え、第１のリード細線(7)は第１のメッキ面(4a)に接続され、第２のリード細線(8)は第２のメッキ面(4b)に接続されている。これにより、各リード細線(7,8)とリード端子(3)のパッド部(4)との間に金属間化合物が良好に生成されるので、材質の異なる各リード細線(7,8)とリード端子(3)との機械的な接続強度を向上できる。また、支持板(2)及びリード端子(3)は、銅(Cu)を主成分とする金属により形成され且つそれらの表面がニッケル(Ni)を主成分とする金属によりメッキされ、パッド部(4)の第２のメッキ面(4b)は、支持板(2)の縁部(2b)寄りに形成されている。これにより、半導体素子(6)の電極とリード端子(3)のパッド部(4)とを第２のリード細線(8)により最短距離で接続できるので、第２のリード細線(8)の垂下による短絡事故を防止できる。更に、本発明のリードフレーム組立体を使用した半導体装置は、支持板(2)、半導体素子(5,6)、各リード細線(7,8)及び各リード端子(3)のパッド部(4)を樹脂封止体(11)により被覆し、個別化することによって得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるリードフレーム組立体及びそれを使用した半導体装置の実施の形態を図１に基づいて説明する。但し、図１では図２に示す箇所と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本発明のリードフレーム組立体では、図１に示すように、複数本のリード端子(3)のパッド部(4)に異なる金属の複数のメッキ面(4a,4b)を有し、少なくとも一本のリード端子(3)のパッド部(4)に材質の異なる各リード細線(7,8)を共通に接続した点で図２に示す従来のリードフレーム組立体と相違する。図１に示す実施の形態では、各リード端子(3)のパッド部(4)の導出部(10)側の半分の領域にニッケル(Ni)を主成分とする金属から成る第１のメッキ面(4a)が形成され、パッド部(4)の支持板(2)の縁部(2b)寄りの半分の領域（ハッチング部分）に銀(Ag)を主成分とする金属から成る第２のメッキ面(4b)が形成されている。第２のメッキ面(4b)は、ニッケル(Ni)メッキされた各リード端子(3)のパッド部(4)の支持板(2)の縁部(2b)寄りの半分の領域に銀(Ag)を主成分とする金属を含むメッキ液を筆等で擦り付けるか又は前記のメッキ液をスプレー等で噴霧することにより形成することができる。
【００１０】
電力用半導体素子(5)の上面に形成された電極には、アルミニウム(Al)から成り且つ比較的電流容量の大きい第１のリード細線(7)が接続されている。一方、小信号用半導体素子(6)の上面に形成された電極には、金(Au)から成り且つ比較的電流容量の小さい第２のリード細線(8)が接続されている。電力用半導体素子(5)に接続された２本の第１のリード細線(7)は、電力用半導体素子(5)に対向する位置に配置されたリード端子(3)のパッド部(4)の第１のメッキ面(4a)に接続される。一方、小信号用半導体素子(6)に接続された５本の第２のリード細線(8)の内の４本は、小信号用半導体素子(6)の近傍に配置されたリード端子(3)のパッド部(4)の第２のメッキ面(4b)に接続される。また、第２のリード細線(8)の残りの１本は、第１のリード細線(7)が接続されたリード端子(3)のパッド部(4)の第２のメッキ面(4b)に接続される。
【００１１】
図１の二点鎖線に示すように、リードフレーム組立体の支持板(2)、各半導体素子(5,6)、各リード細線(7,8)及び各リード端子(3)のパッド部(4)を周知のトランスファモールド等によってエポキシ等の熱硬化性樹脂から成る樹脂封止体(11)で被覆し、各リード端子(3)の導出部(10)をリードフレーム(1)を構成する連結細条(9)から切り離して個別化すれば、樹脂封止されたハイブリッドＩＣ等の半導体装置が得られる。
【００１２】
本実施の形態のリードフレーム組立体及び半導体装置では、下記のような作用効果が得られる。
[１]  アルミニウム(Al)から成る第１のリード細線(7)がニッケル(Ni)を主成分とする金属から成る第１のメッキ面(4a)に接続され、金(Au)から成る第２のリード細線(8)が銀(Ag)を主成分とする金属から成る第２のメッキ面(4b)に接続されるので、各リード細線(7,8)とリード端子(3)のパッド部(4)との間に金属間化合物が良好に生成され、材質の異なる各リード細線(7,8)とリード端子(3)との機械的な接続強度を向上できる。
[２]  材質の異なる各リード細線(7,8)を一本のリード端子(3)に共通に接続できるので、リード端子(3)の本数を削減できる。
[３]  各リード端子(3)の全てのパッド部(4)に第１及び第２のメッキ面(4a,4b)を形成したので、複数本のリード端子(3)のそれぞれに材質の異なる各リード細線(7,8)を自在に接続できる。したがって、各リード細線(7,8)をリード端子(3)に結線する際の自由度が大きい利点がある。
[４]  平面的に見て、電力用及び小信号用半導体素子(5,6)の電極とリード端子(3)との間で第１及び第２のリード細線(7,8)を交差させずに接続したので、各リード細線(7,8)が垂下してもそれら同士が接触せず、各リード細線(7,8)の電気的短絡を防止できる。
[５]  各リード端子(3)のパッド部(4)の第２のメッキ面(4b)が支持板(2)の縁部(2b)寄りに形成されているので、小信号用半導体素子(6)の電極とリード端子(3)のパッド部(4)とを第２のリード細線(8)により最短距離で接続できる。したがって、ワイヤ強度が相対的に小さい第２のリード細線(8)の垂下による短絡事故を防止することができる。
【００１３】
本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、前記の実施の形態では複数本のリード端子(3)のパッド部(4)に２つのメッキ領域(4a,4b)を形成した形態を示したが、３つ以上のメッキ領域を形成してもよい。また、前記の実施の形態では各リード端子(3)のパッド部(4)の導出部(10)側の半分の領域に第１のメッキ面(4a)を形成し、パッド部(4)の支持板(2)の縁部(2b)寄りの半分の領域に第２のメッキ面(4b)を形成した形態を示したが、各リード端子(3)のパッド部(4)の中央から左半分（又は右半分）の領域に第１のメッキ面(4a)を形成し、パッド部(4)の中央から右半分（又は左半分）の領域に第２のメッキ面(4b)を形成してもよい。更に、支持板(2)の主面(2a)に３個以上の半導体素子が固着されたリードフレーム組立体や、材質の異なる複数のリード細線(7,8)が接続された半導体素子を有するリードフレーム組立体にも本発明を適用することが可能である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、リード細線とリード端子との機械的な接続強度の不足によるリード細線の離脱又は断線等のトラブルを防止できるので、多岐に亘る半導体素子の構成及びリード細線の配線に対応でき、高信頼性で適用範囲の広いリードフレーム組立体及び半導体装置を得ることが可能である。また、材質の異なる各リード細線を一本のリード端子に共通に接続できるので、リード端子の本数の削減が可能となり、設計の簡略化や製造コストの低減及び半導体素子の実装密度増加に大いに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示すリードフレーム組立体の平面図
【図２】  従来のリードフレーム組立体を示す平面図
【符号の説明】
(1)・・リードフレーム、  (2)・・支持板、  (2a)・・主面、  (2b)・・縁部、  (3)・・リード端子、  (4)・・パッド部、  (4a)・・第１のメッキ面、  (4b)・・第２のメッキ面、  (5)・・電力用半導体素子、  (6)・・小信号用半導体素子、  (7)・・第１のリード細線、  (8)・・第２のリード細線、  (9)・・連結細条、  (10)・・導出部、  (11)・・樹脂封止体、
【図１】
0003772744.tif 000002
【図２】
0003772744.tif 000003