JP2003209132A - リードフレーム組立体及びそれを使用した半導体装置 - Google Patents

リードフレーム組立体及びそれを使用した半導体装置

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Masanobu Sueishi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 本発明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
れた電力用及び小信号用半導体素子(5,6)と、各半導体
素子(5,6)の電極と各リード端子(3)とを電気的に接続す
る材質の異なる第１及び第２のリード細線(7,8)とを備
え、各リード端子(3)のパッド部(4)に異なる金属から成
る第１及び第２のメッキ面(4a,4b)を形成し、少なくと
も一本のリード端子(3)のパッド部(4)に第１及び第２の
リード細線(7,8)を共通に接続している。また、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、個別化すれば、本発明の半導体装置が得られる。

Description

【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(C
u)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、リード端
子(3)は各リード細線(7,8)を接続するパッド部(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)の前記パッド部(4)に材質の異なる
各リード細線(7,8)を共通に接続している。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,4
b)を形成したので、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)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、平面的に見て半
導体素子(5,6)の電極とリード端子(3)との間で複数のリ
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。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(N
i)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(1
0)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(1
0)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(4
b)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、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F044 AA01 AA19 AA20 FF04 FF05 5F067 AB01 AB10 BB10 DC13 DC17 DC18 EA04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 前記リード端子は、前記各リード細線を接続するパッド
    部に異なる金属の複数のメッキ面を有し、 少なくとも一本のリード端子の前記パッド部に前記材質
    の異なる各リード細線を共通に接続したことを特徴とす
    るリードフレーム組立体。
  2. 【請求項２】 平面的に見て、前記半導体素子の電極と
    前記リード端子との間で前記複数のリード細線を交差さ
    せずに接続した請求項１に記載のリードフレーム組立
    体。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
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