JP2007123571A - 半導体装置用リードフレームおよび半導体装置用パッケージならびに半導体装置用パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止樹脂との樹脂密着性がよく、かつバリ取りが容易で、耐湿性に優れた半導体装置用リードフレームを提供する。
【解決手段】フレーム部２から内向き突出した複数本のリード部３と、リード部３の少なくとも一つに形成されたダイパッド部４とからなり、リード部３の先端とダイパッド部４とに樹脂封止領域５を有するリードフレーム１において、該リードフレーム１の表面に、ニッケルやパラジウムなどの金属皮膜からなる第１の被膜８を形成し、リードフレーム１の樹脂封止領域５における第１の被膜８の表面に、シランカップリング剤の表面改質剤からなる表面改質皮膜９を形成し、非樹脂封止領域６における第１の被膜８の表面には単なる平滑面を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モールド（樹脂封止）によって成形された樹脂部と一体化され両端がパッケージの内側と外側に開放されるフレーム部を有する半導体装置用リードフレーム、および半導体装置用パッケージならびに半導体装置用パッケージの製造方法に関するものである。

従来のリードフレームと封止樹脂の樹脂密着性を向上させる方法としては、インナーリードにＶ溝やメッシュ加工を施したり、リードフレームに化学エッチングなどによって粗面化処理を施し表面を凸凹にする方法が知られている。しかし、粗面化処理を全領域に施すと樹脂封止の際に、封止領域外に発生した樹脂バリの剥離が困難であるため、粗面化処理と樹脂バリとの樹脂密着性が悪い鏡面加工を、リードフレームのインナーリード部に形成することがある（例えば、特許文献１参照）。

図４は特許文献１に記載の従来のプリモールドパッケージ用リードフレームの製造工程の一部を示す断面図である。

図４において、全面に粗面化処理が施されたリードフレーム２１は、底面部２６が鏡面加工されたダイ（固定側金型）２５を用いて、ダイパッド部２２およびインナーリード部２４の一部を鏡面加工することにより製造される。なお、２３はリードフレーム２１のリード部である。
特開２００４−１６５５６７号公報

しかしながら、図４に示す従来例では、まずリードフレーム２１の全面を粗面化し、ついでパンチ２７を用いてリードフレーム２１の一部を鏡面加工するため、パンチ２７により鏡面加工を行う際に加工部と非加工部間に段差が生じ、樹脂封止を行う際に樹脂バリが発生する要因となるという課題があった。

また、プレスにより表面状態をコントロールするため、ダイ２５やパンチ（可動側金型）２７の管理が難しく、樹脂バリの剥離工程において、樹脂バリと共にパッケージが剥離・損傷するという課題もあった。

さらに、例えば銅や銀のようにリードフレームの最表面を形成する材質によっては、金属と樹脂との接合力が強く、粗面領域だけでなく最表面の状態を鏡面とした領域でも、バリの剥離が非常に困難であるという課題もあった。

本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、リードフレームと封止樹脂との樹脂密着性がよく、かつバリ取りが容易で、耐湿性に優れた半導体装置用リードフレーム、および半導体装置用パッケージ、ならびに半導体装置用パッケージの製造方法を提供することにある。

前記従来の課題を解決するため、本発明に係る半導体装置用リードフレームは、フレーム部と、前記フレーム部から内向きに突出した複数本のリード部と、前記リード部の少なくとも一つのリード部に形成されたダイパッド部とからなり、前記リード部の先端と前記ダイパッド部とに樹脂封止領域を有する半導体装置用リードフレームにおいて、前記樹脂封止領域に表面改質皮膜を形成したものである。

また、本発明に係る半導体装置用パッケージは、フレーム部と、前記フレーム部から内向きに突出した複数本のリード部と、前記リード部の少なくとも一つのリード部に形成されたダイパッド部と、前記リード部の先端と前記ダイパッド部とにおける樹脂封止領域に樹脂外囲体を設けた半導体装置用パッケージにおいて、前記樹脂封止領域に表面改質皮膜を形成したものである。

また、本発明に係る半導体装置用パッケージの製造方法は、金属板材をフレーム部から内向きに突出した複数本のリード部と、前記リード部の少なくとも一つのリード部にダイパッド部を成形する工程と、前記リード部と前記ダイパッド部とに第一の皮膜を形成する工程と、前記リード部の前記ダイパッド部とに表面改質皮膜を形成する工程と、前記リード部の樹脂封止領域を除いた領域にプラズマガスを照射する工程と、前記樹脂封止領域に樹脂外囲体を成形する工程とを備えたものである。

前記構成により、封止樹脂が形成される樹脂封止領域は樹脂との密着力の大きな皮膜が形成されているため、樹脂封止後に良好な耐湿性が得られる。また、非樹脂封止領域に付着した樹脂バリの剥離除去が容易になり、バリ取り工程を簡略化することができる。

本発明によれば、樹脂封止領域に、それ以外の非樹脂封止領域（特に樹脂バリの生じやすい樹脂封止領域の周辺）よりも樹脂の密着力が大きな皮膜が形成されているため、樹脂封止された半導体装置の耐湿性が向上し、一方で、それ以外の非樹脂封止領域には樹脂封止領域よりも密着力が小さな皮膜が形成されているため、樹脂バリが生じても容易にバリの剥離を行うことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１における半導体装置用リードフレームの断面図である。

図１において、１は金属薄板材をプレス加工またはエッチング加工により成形されたリードフレームであり、複数のリードを連結するフレーム部２と、該フレーム部２から内方に突出したリード部３と、半導体チップが実装されるダイパッド部４とから構成されている。リード部３は、後に行われる樹脂封止により封止樹脂に内包される樹脂封止領域５のインナーリード３ａと、封止樹脂から突出する非樹脂封止領域６のアウターリード３ｂとに区分されており、また、ダイパッド部４は、後に行われる樹脂封止により封止樹脂に内包される。

以下に詳細な構成を説明する。

前記リードフレーム１は、銅また銅合金や鉄または鉄合金などの金属薄板材からなり、フレーム部２からリード部３と、ダイパッド部４とが内方に向けて突出して形成され、リードフレーム１としては、例えば、板厚が０．１５ｍｍ〜０．３５ｍｍ程度の銅材にプレス加工を施したものが挙げられる。

また、リードフレーム１の表面には第１の被膜８が形成されて、第１の被膜８としては、例えば、リードフレーム１の表面にニッケルやパラジウムなどの金属皮膜を形成する形態が挙げられる。

さらに、リードフレーム１における樹脂封止領域５の表面には、非樹脂封止領域６の表面に比べて封止樹脂との密着性に優れる皮膜（第二の皮膜）９が形成されている。例えば、リードフレーム１における樹脂封止領域５の表面に、シランカップリング剤の表面改質剤（水酸基を含有する表面改質剤など）からなる表面改質皮膜を形成し、非樹脂封止領域６の表面には単なる平滑面を形成する形態が挙げられる。

実施形態１によれば、前記皮膜９の存在により、樹脂封止領域５は従来行われていた機械的結合とは異なり、樹脂封止領域５と封止樹脂（図示せず）との間に化学結合を形成されることにより、樹脂封止領域５と封止樹脂との密着性と気密性を大きく向上することができ、一方、非樹脂封止領域６は、樹脂封止領域５に比べ封止樹脂との密着性に劣ることになるため、樹脂封止の際に発生する樹脂バリを比較的容易に取り除くことができる。

また、樹脂封止領域５の表面に予め選択的に粗面化処理を施すことにより、機械的結合と化学的結合との相乗効果を奏することができる。

なお、実施形態１では、ダイパッド部４全体とインナーリード３ａ全体とを封止樹脂により樹脂封止する形態を用いて説明したが、インナーリード３ａとアウターリード３ｂとを連結する連結部と、ダイパッド部４とアウターリード３ｂとを連結する連結部のみを樹脂封止領域５とすれば、封止樹脂からダイパッド部４を露出することもできる。

（実施形態２）
図２（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態２における半導体装置用パッケージを示した断面図である。なお、図２（ａ），（ｂ）において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。

図２（ａ）において、リードフレーム１は金属薄板材をプレス加工またはエッチング加工により、フレーム部２と、フレーム部２から内方に突出したリード部３とダイパッド部４とが形成されている。

リードフレーム１の表面には第一の被膜８が形成されている。また、リード部３のインナーリード３ａとアウターリード３ｂとを連結する連結部（図示せず）と、ダイパッド部４とアウターリード３ｂとを連結する連結部（図示せず）との表面には、封止樹脂との密着力が大きな表面改質皮膜としての皮膜９が形成されている。

前記連結部（図示せず）には、後に搭載される半導体素子（図示せず）を保護するシリコーンやエポキシ樹脂からなる樹脂外囲体１０が、皮膜９を介してリード部３上に形成されている。

また、インナーリード３ａおよびダイパッド部４には、半導体素子の実装性や金属細線との密着性に優れる金属皮膜が好適である。さらに、第一の皮膜８には、例えばニッケルなどの金属皮膜が挙げられる。アウターリード３ｂおよびアウターリード３ｂは、リードフレーム１の金属薄板材の防錆や外部回路（図示せず）との接続性に優れる金属皮膜が好適である。

実施形態２によれば、実施形態１と同様に、樹脂封止領域５は従来行われていた機械的結合とは異なり、樹脂封止領域５と封止樹脂（図示せず）との間に化学結合を形成することにより、樹脂封止領域５と封止樹脂（図示せず）との密着性と気密性を大きく向上することができ、非樹脂封止領域６は、樹脂封止領域５に比べ封止樹脂（図示せず）との密着性に劣るため、樹脂封止の際に発生する樹脂バリを比較的容易に取り除くことができる。さらに、樹脂封止領域５表面に予め選択的に粗面化処理を施すことで、機械的結合と化学的結合との相乗効果を奏することができる。

図２（ｂ）に示す構成例は、図２（ａ）に示す構成に加えて、樹脂封止後にバリ取り処理を施してから第三の皮膜１１として、銀または金めっきを施したものである。このように、バリ取り後に行う金または銀のめっき、もしくは、はんだめっきにより、ボンディング性や実装性が得られ、特にインナーリード部３ａの表面のめっき層として銀を用いると、光学素子に、当該プリモールドパッケージを使用した場合にはリフレクタ効果を期待できる。

（実施形態３）
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態３における半導体装置用パッケージの製造工程フローを説明するための断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｄ）において、図１，図２と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。

まず、銅または銅合金や鉄または鉄合金などの金属薄板材をプレス加工またはエッチング加工により、フレーム部２と、フレーム部２から内方に突出したリード部３，インナーリード３ａ，アウターリード３ｂと、半導体素子（図示せず）が搭載されるダイパッド部４とを形成する（図３（ａ））。次に、リードフレーム１の表面に第一の皮膜８としてニッケルめっき皮膜を０．５〜３μｍ形成する（図３（ｂ））。

リード部３のインナーリード３ａとアウターリード３ｂとを連結する連結部（図示せず）、およびダイパッド部４とアウターリード３ｂとを連結する連結部（図示せず）の表面に、封止樹脂との密着力が高い皮膜９を形成する。例えばシランカップリング剤の表面改質剤からなる表面改質皮膜を選択的に形成する（図３（ｃ））。

前記皮膜９は、リードフレーム１にシランカップリング剤に浸漬、あるいは溶液の塗布などの方法により皮膜を作成して乾燥させた後、インナーリード３ａとアウターリード３ｂ、およびダイパッド部４とアウターリード３ｂに、大気酸素プラズマからなるプラズマガスを照射し、不要な樹脂バリを取り除くことが可能なレベルに皮膜の表面状態を改質することにより形成することができる。

プラズマにより発生した活性度の高い酸素を照射することにより、フレーム表面に形成したシラノール単分子層のシラノール基を改質して、樹脂との接着強度を低下することが可能となる。

また、皮膜は０．５ｎｍ〜５００ｎｍの膜厚で均一に形成することが望ましく、ニッケルなどの金属皮膜が挙げられる。アウターリード３ｂはリードフレーム１の金属薄板材の防錆や外部回路（図示せず）との接続性に優れる金属皮膜が好適である。

以上を経て、皮膜９を形成した樹脂封止領域５と、第一の皮膜８を形成した非樹脂封止領域６を形成する。樹脂封止領域５にシリコーンまたはエポキシ樹脂からなる樹脂外囲体１０を成形した後、乾式ブラスト法や湿式ブラスト法を用いて非樹脂封止領域６に発生した樹脂バリ（図示せず）を除去する（図３（ｄ））。

また、ダイパッド部４において、樹脂封止領域５から０．１〜１．０ｍｍ程度離間した領域に、半導体素子（図示せず）との実装性に優れた皮膜、すなわち、図２（ｂ）に示すような第三の皮膜１１として、例えば銀めっき皮膜を０．５〜２μｍ選択的に形成する。このとき、リードフレーム１表面の非樹脂封止領域６に発生した樹脂バリ（図示せず）は、皮膜９が形成された領域に比べ容易に除去することができる。

また、樹脂封止領域５に形成した樹脂外囲体１０は、封止樹脂との密着性に優れる皮膜９が奏する作用により、強固に密着しており剥離することを防止している。さらに、樹脂封止領域５表面に予め選択的に粗面化処理を施すことにより、機械的結合と化学的結合との相乗効果を奏することができる。

また、樹脂封止後にバリ取り処理を施してから第三の皮膜１１として銀または金めっきを施すと、不要部への樹脂付着に起因するバリを考慮することなく、従来のリードフレームと同様のチップ接着性（ワイヤボンディング性，ダイスボンディング性）が期待できる。

また、光半導体に用いた場合には、銀めっきによるリフレクタ効果を得ることができる。さらに、封止樹脂に熱硬化性樹脂を用いることにより封止樹脂と樹脂封止領域との樹脂密着性が向上し、耐湿性が大幅に改善される。

なお、本実施形態としてはプリモールパッケージ用リードフレームを用いて説明したが、半導体素子を実装した後にモールドされるアフターモールド用リードフレームにも適用することが可能である。

本発明は、リードフレームと封止樹脂との樹脂密着性と耐湿性の向上が要求され、かつ不要部のバリ取り工程を簡略化することが要求される半導体装置用リードフレーム、および該リードフレームを用いる半導体装置用パッケージに実施して有効であり、プリモールドパッケージ用リードフレーム，アフターモールド用リードフレームに適用可能である。

本発明の実施形態１における半導体装置用リードフレームの断面図 （ａ），（ｂ）は本発明の実施形態２における半導体装置用パッケージの断面図 （ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態３における半導体装置用パッケージの製造工程を説明するための断面図 従来の半導体装置用リードフレームの製造工程の一部を示す断面図

符号の説明

１ リードフレーム
２ フレーム部
３ リード部
３ａ インナーリード部
３ｂ アウターリード部
４ ダイパッド部
５ 樹脂封止領域
６ 非樹脂封止領域
８ 第一の皮膜
９ 皮膜（表面改質皮膜）
１０ 樹脂外囲体
１１ 第三の皮膜

Claims (6)

1. フレーム部と、前記フレーム部から内向きに突出した複数本のリード部と、前記リード部の少なくとも一つのリード部に形成されたダイパッド部とからなり、前記リード部の先端と前記ダイパッド部とに樹脂封止領域を有する半導体装置用リードフレームにおいて、前記樹脂封止領域に表面改質皮膜を形成したことを特徴とする半導体装置用リードフレーム。
2. 前記表面改質皮膜が、水酸基を含有する皮膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用リードフレーム。
3. フレーム部と、前記フレーム部から内向きに突出した複数本のリード部と、前記リード部の少なくとも一つのリード部に形成されたダイパッド部と、前記リード部の先端と前記ダイパッド部とにおける樹脂封止領域に樹脂外囲体を設けた半導体装置用パッケージにおいて、前記樹脂封止領域に表面改質皮膜を形成したことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
4. 前記表面改質皮膜が、水酸基を含有する皮膜であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置用パッケージ。
5. 前記樹脂外囲体が、前記リード部の先端と前記ダイパッド部とを露出した状態に形成したことを特徴とする請求項３または４記載の半導体装置用パッケージ。
6. 金属板材をフレーム部から内向きに突出した複数本のリード部と、前記リード部の少なくとも一つのリード部にダイパッド部を成形する工程と、
   前記リード部と前記ダイパッド部とに第一の皮膜を形成する工程と、
   前記リード部の前記ダイパッド部とに表面改質皮膜を形成する工程と、
   前記リード部の樹脂封止領域を除いた領域にプラズマガスを照射する工程と、
   前記樹脂封止領域に樹脂外囲体を成形する工程と、
   を備えたことを特徴とする半導体装置用パッケージの製造方法。

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