JP2007266047A - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームに粗化部と非粗化部とを設けた樹脂封止型半導体装置において、アウターリードの曲げ部における粗化メッキ膜のクラックの発生を防止する。
【解決手段】アウターリード４２のうちモールド樹脂６０に最も近い箇所においてアウターリード４２の一面側が凸となり他面側が凹となるように曲げられた部位を、第１の曲げ部４２１としたとき、粗化部４０１を、インナーリード４１からアウターリード４２に渡って連続して設けるとともに、アウターリード４２の一面における粗化部４０１と非粗化部４０２との境界４０３を、モールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子をモールド樹脂にて封止してなる樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関する。

従来より、この種の半導体装置としては、半導体素子とリードフレームとを互いに電気的に接続し、これら電気的に接続された半導体素子およびリードフレームをモールド樹脂で封止してなるものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載されているものでは、リードフレームにおけるモールド樹脂に封止された部位であるインナーリードを、母材およびこの母材の表面に形成され母材の表面よりも粗化されたＮｉなどの粗化メッキ膜により構成している。そして、インナーリードをこのような粗化メッキ膜による粗化部として構成することにより、インナーリードとモールド樹脂との密着性、すなわち樹脂密着性を確保している。

また、この種の樹脂封止型半導体装置は、プリント基板上に、はんだなどを介して実装されるが、実装後には、モールド樹脂から突出するリードフレームのアウターリードの曲がり等の外観検査を行って出荷する必要がある。

この外観検査は、一般にレーザ照射装置によって自動で行っている。具体的には、アウターリードとプリント基板のソルダレジストとの双方にレーザを照射して、その反射光量の違いで両者を識別している。ここで、アウターリードのうちプリント基板への実装後における外観検査が行われる検査面が上記の粗化部であると、当該検査面の光沢度が下がって反射率も下がるため、外観検査が行いにくくなる。

そこで、上記特許文献１では、アウターリードのうちプリント基板への実装後における外観検査が行われる検査面を、粗化部よりも表面が平坦な非粗化部とすることにより、検査面の光沢性を確保し、上記した外観検査の容易性を確保している。
特開２００５−２２３３０５号公報

しかしながら、この種の樹脂封止型半導体装置においては、アウターリードは、モールド樹脂側を根元部としてその先端部に上記検査面を有しており、また、アウターリードは、その根元部と先端部との中間部にて曲げられた形状となっている。

本発明者の検討によれば、このアウターリードの曲げ部における粗化部にて、粗化Ｎｉメッキ膜にクラックが生じることがわかった。このようなクラックの発生は、たとえば、当該メッキ膜の脱落や腐食などの不具合を生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、インナーリードにおける樹脂密着性の確保およびアウターリードにおける外観検査の容易性の確保のために、リードフレームに粗化部と非粗化部とを設けた樹脂封止型半導体装置において、アウターリードの曲げ部における粗化メッキ膜のクラックの発生を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、鋭意検討を行った。アウターリードの曲げ部における粗化メッキ膜のクラックの発生を防止するためには、単純には、粗化部をインナーリード内にとどめ、アウターリードには設けないようにすればよいと考えられる。

しかし、このようにした場合、メッキマスク治具の合わせ公差などを鑑みて、粗化部と非粗化部の境界を、モールド樹脂の外形線よりも内側に設けることになる。そうすると、パッケージの中で最も応力が集中する部位であるモールド樹脂の外形線の近くにて、インナーリードに非粗化部が形成されてしまい、樹脂剥離が起こりやすくなる。

そこで、本発明者は、粗化部を、インナーリードからモールド樹脂の外形線を越えてアウターリードに渡って連続して設ける構成とし、この構成において、アウターリードにおける粗化部と非粗化部との境界の位置を検討した。その結果、後述する図６に示されるように、アウターリードの曲げ部において粗化メッキ膜がクラックを発生しないような当該境界の位置関係を、実験的に見出した。

すなわち、本発明は、アウターリード（４２）を、その中間部にて少なくとも１箇所曲げられた形状とし、アウターリード（４２）のうちモールド樹脂（６０）に最も近い箇所において当該アウターリード（４２）の一面側が凸となり他面側が凹となるように曲げられた部位を、第１の曲げ部（４２１）としたとき、粗化部（４０１）を、インナーリード（４１）からアウターリード（４２）に渡って連続して設けるとともに、アウターリード（４２）の一面における粗化部（４０１）と非粗化部（４０２）との境界（４０３）を、モールド樹脂（６０）の外形線と第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）との間に設定したことを、第１の特徴とする。

ここで、上記した粗化部（４０１）と非粗化部（４０２）との境界（４０３）がモールド樹脂（６０）の外形線と第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）との間に設定されているとは、当該境界（４０３）が、モールド樹脂（６０）の外形線よりも外側であって第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）自身を含むまでの間に位置することである。

当該境界（４０３）がこのような位置の範囲にあれば、後述する図６に示されるように、アウターリード（４２）の曲げ部における粗化メッキ膜（４０ｃ）のクラックの発生を防止することができる。

また、この構成の場合、第１の曲げ部（４２１）において凹となるアウターリード（４２）の他面では、第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）を越えてモールド樹脂（６０）から離れた部位まで、粗化部（４０１）となるようにしてもよい。

第１の曲げ部（４２１）において凹となるアウターリード（４２）の他面では、曲げ加工時に、粗化メッキ膜（４０ｃ）は収縮する方向となるため、粗化部（４０１）を第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）を越えた位置まで延長して存在させても、クラックは極力発生しない。

さらに、アウターリード（４２）におけるモールド樹脂（６０）側から２番目の第２の曲げ部が、アウターリード（４２）の他面側が凸となり一面側が凹となるように、第１の曲げ部（４２１）とは逆方向に曲げられたものである場合、アウターリード（４２）の他面における粗化部（４０１）と非粗化部（４０２）との境界（４０３）を、第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）と第２の曲げ部（４２２）の中央部（４２２ａ）との間に設定することが好ましい。

このように、アウターリード（４２）における第１の曲げ部（４２１）のさらに外側に第２の曲げ部（４２２）が設けられている場合、アウターリード（４２）の他面における粗化部（４０１）が、第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）を越えて延在しても、第２の曲げ部（４２２）の中央部（４２２ａ）までとすることにより、当該第２の曲げ部（４２２）における粗化メッキ膜（４０ｃ）のクラックの発生を防止できる。

また、アウターリード（４２）の一面における粗化部（４０１）と非粗化部（４０２）との境界（４０３）を、モールド樹脂（６０）の外形線より外側であって当該外形線から０．４ｍｍ以下の範囲に位置させることが好ましい（後述の図６参照）。

また、粗化部（４０１）の比表面積は１．３３以上であり、非粗化部（４０２）の比表面積は１．２以下であることが好ましい。

また、本発明は、リードフレーム（４０）に粗化部（４０１）と非粗化部（４０２）とを設けた樹脂封止型半導体装置の製造方法において、リードフレーム（４０）のうちアウターリード（４２）となる部位を、その中間部に曲げ部（４２１、４２２）を持つように曲げ加工した後、リードフレーム（４０）のうちインナーリード（４１）および曲げ部（４２１、４２２）を被覆し且つ検査面（４２４）を被覆しないように、リードフレーム（４０）の表面に、粗化された粗化メッキ膜（４０ｃ）を形成することを、第２の特徴とする。

それによれば、あらかじめ曲げ加工した後に、検査面（４２４）を被覆しないようにしつつインナーリード（４１）および曲げ部（４２１、４２２）に粗化メッキ膜（４０ｃ）を形成するため、できあがった樹脂封止型半導体装置において、インナーリード（４１）における樹脂密着性の確保とアウターリード（４２）における外観検査の容易性の確保を両立しつつ、アウターリード（４２）の曲げ部における粗化メッキ膜（４０ｃ）のクラックの発生を防止することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００の概略断面構成を示す図であり、この半導体装置１００をプリント基板２００にはんだ２１０を介して実装した状態を示す。なお、この図１（ａ）に示される粗化部４０１および非粗化部４０２の詳細は、図１（ｂ）に示してある。

また、図１（ｂ）は図１（ａ）中の丸で囲んだＡ部拡大図、すなわちリードフレーム４０の拡大概略断面図であり、図１（ｃ）は、この図１（ｂ）に示される部位におけるリードフレーム４０の概略平面図である。なお、図１（ｃ）においては、粗化部４０１には、非粗化部４０２と識別するため、便宜上ハッチングを施してあるが、断面を示すものではない。

図１に示されるように、半導体装置１００においては、アイランド部１０に、導電性接着剤やはんだなどのダイマウント材２０を介して、半導体素子としての半導体チップ３０が搭載されている。そして、この半導体チップ３０とリードフレーム４０とがボンディングワイヤ５０を介して結線され電気的に接続されている。

ここで、半導体チップ３０は、シリコン半導体基板に周知の半導体製造技術を用いてトランジスタ素子などを形成してなるものである。また、ボンディングワイヤ５０は、ワイヤボンディングにより形成された金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）などからなるワイヤである。

これら半導体チップ３０、ボンディングワイヤ５０、およびリードフレーム４０におけるインナーリード４１はモールド樹脂６０により包み込まれるようにモールドされ封止されている。

このモールド樹脂６０は、通常の樹脂封止型半導体装置に用いられるエポキシ系樹脂などのモールド材料を採用して、金型を用いたトランスファーモールド法などにより形成されるものである。そして、このモールド樹脂６０が、半導体装置の本体すなわちパッケージボディを構成している。

ここで、リードフレーム４０のうちアウターリード４２は、モールド樹脂６０から突出している。このアウターリード４２は、図１に示されるように、モールド樹脂６０側の根元部と先端部との中間部に少なくとも１箇所曲げられた形状となっている。

本実施形態では、アウターリード４２は２箇所曲げられた曲がり形状を有している。そして、このような曲がり形状のアウターリード４２における曲率を有する部位が、曲がり部４２１、４２２である。

ここにおいて、アウターリード４２のうちモールド樹脂６０に最も近い箇所、すなわち最も根元部側に位置する曲げ部４２１を、第１の曲げ部４２１とし、この第１の曲げ部４２１から数えてモールド樹脂６０側から２番目に近い箇所に設けられた曲げ部４２２を、第２の曲げ部４２２とする。

ここで、第１の曲げ部４２１は、アウターリード４２の一面側（図１（ａ）中の上面側）が凸となり他面側（図１（ａ）中の下面側）が凹となるように曲げられた部位である。また、第２の曲げ部４２２は、アウターリード４２の他面側が凸となり一面側が凹となるように曲げられた部位である。これら第１および第２の曲げ部４２１、４２２以外のアウターリード４２の部位は直線形状となっている。

さらに、アウターリード４２の他面のうち第２の曲げ部４２２よりも先端部に位置する面４２３は、プリント基板２００に対して、はんだ２１０を介して接続される接続面４２３である。

そして、アウターリード４２の一面のうちこの接続面４２３とは反対側の面４２４は、検査面４２４である。この検査面４２４は、上述したように、当該半導体装置１００をプリント基板２００へ実装した後において行われる外観検査にて、レーザ照射される面として構成される。

ここで、図１（ｂ）に示されるように、本実施形態のリードフレーム４０は、たとえば銅系金属や鉄系金属などの通常のリードフレーム材料を母材４０ａとしており、その母材４０ａの表面に、後述する各種のメッキ膜４０ｂ、４０ｃおよび４０ｄが形成されたものである。

たとえば、本例のリードフレーム４０では、母材４０ａは銅よりなる板材であり、その板厚は０．１２５ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度、幅は０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とすることができる。また、メッキ膜４０ｂ〜４０ｄは、リードフレームの素材板をエッチングやスタンピングなどで、リードフレーム形状にパターニングした後、メッキ処理することで形成されるものである。

ここで、リードフレーム４０におけるインナーリード４１は、母材４０ａおよびこの母材４０ａの表面に形成され母材４０ａの表面よりも粗化された粗化メッキ膜４０ｃにより構成された粗化部４０１となっている。また、リードフレーム４０におけるアウターリード４２のうち検査面４２４は、粗化部４０１よりも表面が平坦な非粗化部４０２となっている。

このように、本実施形態のリードフレーム４０においては、インナーリード４１における樹脂密着性を確保しつつ、アウターリード４２における外観検査の容易性を確保するために、１つのリードフレーム４０に粗化部４０１と非粗化部４０２とを同居させた構成としている。

ここで、本リードフレーム４０では、図１（ｂ）に示されるように、粗化部４０１は、インナーリード４１からモールド樹脂６０の外形線を越えてアウターリード４２に渡って連続して設けられている。そして、これら粗化部４０１と非粗化部４０２との境界４０３は、モールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定されている。

なお、第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとは、図１（ｂ）に一点鎖線４２１ａにて示されるように、曲率を持った部位である第１の曲げ部４２１における両端の中心に相当する。また、このことは、後述する第２の曲げ部４２２の中央部４２２ａ（後述の図９参照）についても同様である。

そして、本実施形態では、上記境界４０３は、アウターリード４２の一面および他面に両方において、モールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定されている。

ここで、粗化部４０１と非粗化部４０２との境界４０３がモールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定されているとは、当該境界４０３が、モールド樹脂６０の外形線よりも外側であって第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａ自身を含むまでの間に位置することである。

限定するものではないが、図１（ｂ）に示されるように、モールド樹脂６０の外形線から第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａまでの距離を曲げ部距離ａとし、モールド樹脂６０の外形線から境界４０３までの距離を境界距離ｂとしたとき、たとえば、境界距離ｂは曲げ部距離ａの丁度半分、すなわちモールド樹脂６０の外形線からａ／２の大きさにすることができる。

具体的に、この曲げ部距離ａは０．４ｍｍ以上である。つまり、当該曲げ部距離ａは最小で０．４ｍｍであるため、アウターリード４２の一面における粗化部４０１と非粗化部４０２との境界４０３は、モールド樹脂６０の外形線から０．４ｍｍ以下の範囲に位置するもの、すなわち境界距離ｂは０．４ｍｍ以下とするものである。

本実施形態では、図１（ｂ）に示されるように、リードフレーム４０における粗化部４０１のメッキ膜構成は、母材４０ａ側から順に、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂ、この非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂよりも表面が粗化された粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃ、Ｐｄメッキ膜、Ａｕメッキ膜よりなる。なお、Ｐｄメッキ膜、Ａｕメッキ膜の２層の膜は、非常に薄いため、図１（ｂ）において、１層のＰｄ／Ａｕメッキ膜４０ｄとして示してある。

ここで、この粗化部４０１における各メッキ膜すなわち非粗化Ｎｉメッキ／粗化Ｎｉメッキ／Ｐｄメッキ／Ａｕメッキの厚みは、それぞれ、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂが０．２μｍ〜２．５μｍ、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃが０．００２μｍ〜０．０２μｍ、Ｐｄメッキ膜が０．００２μｍ〜０．０２μｍ、Ａｕメッキ膜が０．００２μｍ〜０．０２μｍである。

また、図１（ｂ）に示されるように、非粗化部４０２のメッキ膜構成は、母材４０ａ側から順に、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂ、Ｐｄメッキ膜、Ａｕメッキ膜よりなる。なお、この場合も、Ｐｄメッキ膜とＡｕメッキ膜の２層の膜は、１層のＡｕ／Ｐｄメッキ膜４０ｄとして示してある。

ここで、この非粗化部４０２における各メッキ膜すなわち非粗化Ｎｉメッキ／Ｐｄメッキ／Ａｕメッキの厚みは、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂが０．２μｍ〜２．５μｍ、Ｐｄメッキ膜が０．００２μｍ〜０．０２μｍ、Ａｕメッキ膜が０．００２μｍ〜０．０２μｍである。

つまり、本例では、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂおよびＡｕ／Ｐｄメッキ膜４０ｄは、粗化部４０１および非粗化部４０２の両方、すなわちリードフレーム４０の表面全体に渡って設けられており、粗化部４０１では、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂとＡｕ／Ｐｄメッキ膜４０ｄとの間に、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃを設けた構成となっている。

これら粗化部４０１および非粗化部４０２における各メッキ膜４０ｂ〜４０ｄは、一般的なメッキ方法により形成できるものであり、電気メッキまたは無電解メッキのいずれの方法で形成してもよい。

また、粗化部４０１を構成する粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃは、図１（ｂ）に示されるように、その表面に凹凸を形成したものである。この粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃの粗化方法は公知である。たとえば、Ｎｉメッキのメッキ成膜時にメッキ条件や薬液成分を調整することなどにより粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃを形成できる。

ここで、非粗化部４０２の表面すなわち非粗化部４０２におけるＡｕ／Ｐｄメッキ膜４０ｄの表面は、母材４０ａの表面の粗さを実質的に承継しており、その比表面積は１．２以下である。

また、上述したが、粗化部４０１は、母材４０ａ表面よりも粗化された表面を持つもので、その比表面積すなわち粗化部におけるＡｕ／Ｐｄメッキ膜４０ｄの比表面積は１．３３以上である。

なお、この比表面積は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定することができる。図２は、粗化部４０１におけるリードフレーム４０の表面形状を模式的に示す図であり、ＡＦＭで観察した像を模式化したものである。

図２に示されるように、粗化されたリードフレーム４０の表面は、鋭い三角錐の突起が上方に向かっている凹凸形状となっている。そして、比表面積は、この凹凸面の表面積を表面が平坦である場合のリードフレーム４０の表面積で割った値である。

具体的には、比表面積は、図２中の長さｘの辺と長さｙの辺からなる四角形の面積（ｘ×ｙ）を用い、この四角形内の凹凸面の表面積を（ｘ×ｙ）で除した比率として表すことができる。このような比表面積は、原子間力顕微鏡の画像処理を行うことで求めることができる。

次に、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１００の製造方法について、説明する。まず、リードフレーム４０の母材４０ａをエッチングやスタンピングなどで、リードフレーム形状にパターニングした後、メッキ処理を行う。

このメッキ処理では、まず、リードフレーム４０の母材４０ａの全域に、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂを形成する。その後、上記した粗化部４０１および非粗化部４０２を形成するため、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃを部分的に形成する。この部分的なメッキはマスクを用いた方法により行うことができるが、その一例を図３に示す。

図３（ａ）に示されるように、合致することにより内部にキャビティを形成する第１の金型５１０および第２の金型５２０を用いる。これら両金型５１０および５２０の内面それぞれゴム膜５０１が固定されるとともに、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃを形成する部位に対応して開口する開口部５１１、５２１が設けられている。この開口部５１１、５２１により上記キャビティが構成される。

そして、第１の金型５１０には、メッキ液を貯留するタンク５００が供給路５１２を介して連結され、第２の金型５２０には、排出路５２２が連結されている。これら供給路５１２および排出路５２２には、メッキ液の供給量、排出量を調節するバルブ５１３、５２３が介在設定されている。

そして、図３（ｂ）に示されるように、第１の金型５１０と第２の金型５２０とをリードフレーム４０を挟んで合致させた状態で、上記開口部５１１、５２１よりなるキャビティ内へ、タンク５００からメッキ液を供給する。なお、メッキ液は、図３（ｂ）中の点ハッチングに示す。

それにより、リードフレーム４０のうち開口部５１１、５２１に位置する部位は、上記した粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃが形成されて粗化部４０１となり、それ以外の部位は、ゴム膜５０１によってマスキングされているため粗化メッキ膜４０ｃが形成されず、非粗化部４０２となる。使用後のメッキ液は排出路５２２から排出される。なお、図３（ｂ）では粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃの形成工程ではあるが、最終的に粗化部４０１、非粗化部４０２となる部分には、符号４０１、４０２を付してある。

こうして粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃをリードフレーム４０に部分的に形成した後、リードフレーム４０の全面にＰｄメッキ膜、Ａｕメッキ膜を順次形成することにより、上記図１（ｂ）に示したような粗化部４０１と非粗化部４０２とが形成されたリードフレーム４０ができあがる。

なお、本実施形態では、図示しないが、上記アイランド部１０は、リードフレーム４０に一体に連結されたものであって最終的にはカット工程で分断されるものであり、このリードフレーム４０のメッキ工程によって、アイランド部１０の表面も粗化部４０１となっている。

次に、このリードフレーム４０と、アイランド部１０に搭載された半導体チップ３０との間でワイヤボンディングを行ってボンディングワイヤ５０によって互いを電気的に接続する。その後、これら半導体チップ３０、ボンディングワイヤ５０およびリードフレーム４０をモールド樹脂６０で封止する。

その後、リードフレーム４０のうちモールド樹脂６０から突出する部位であるアウターリード４２を、プレス加工により切り離し、さらに曲げ加工を施す。このリードフレーム４０の成形工程について、図４を参照して説明する。

まず、図示しないパンチなどにより、タイバーにて連結されたアウターリード４２を切り離す。続いて、図４に示されるように、リード成形用パンチ６００、リード成形用アッパーアンビル６１０、リード成形用ダイ６２０を用いて、アウターリード４２の曲げ加工を行う。

この曲げ加工は、図４（ａ）に示されるように、リード成形用アッパーアンビル６１０およびリード成形用ダイ６２０により、アウターリード４２を押さえておき、図４（ｂ）に示されるように、アウターリード４２のうちこの押さえられている部位よりも外側の部位を、リード成形用パンチ６００によって押し曲げることで行える。

こうして、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。そして、この半導体装置１００は、アウターリード４２の先端部の接続面４２３において、はんだ２１０を介してプリント基板２００上に接続されることで実装され、上記図１（ａ）に示される状態となる。その後、アウターリード４２の検査面４２４にて従来と同様の外観検査を行い、実装の確認を行う。

ところで、本実施形態では、アウターリード４２の一面において、粗化部４０１と非粗化部４０２との境界４０３を、モールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定している。

このような構成としたのは、本発明者が行った実験検討により得られた結果を根拠とするものである。次に、この検討の一例について、具体的に述べる。

上述したように、粗化部４０１と非粗化部４０２の境界４０３は、上記図１（ｂ）に示される曲げ部距離ａにおいて０よりも大きく０．４ｍｍ以下までの範囲に設ける。すなわち、上記境界距離ｂは、０＜ｂ≦０．４ｍｍとする。

ここで、曲げ部距離ａが０．４ｍｍである場合、境界４０３の設計上の狙いは、モールド樹脂６０の外形線から０．２ｍｍのところである。すなわち、境界距離ｂの設計値は０．２ｍｍとする。

ここで、「狙い」と述べたのは次のような理由による。上記図３に示したように、部分メッキは、マスク治具５０１、５１０、５２０によってリードフレーム４０をクランプしてメッキしたい部分のみにメッキ液を流し込む。このクランプ時において、金型５１０、５２０の合わせの位置ずれや、ゴム膜５０１の固さが経時変化することでゴム膜５０１がリードフレーム４０に対してめり込む量のずれが生じるため、上記狙いに対して若干の公差を持つ。

そして、この公差は一般的に±０．２ｍｍであるため、境界４０３の設計上の狙いを、モールド樹脂６０の外形線から０．２ｍｍとすることによって、境界４０３の位置をモールド樹脂６０の外形線から０．４ｍｍ以内とすることを実現する。

また、曲げ部距離ａが、０．４ｍｍ以上である根拠について説明する。本発明者は、この種の樹脂封止型半導体装置において、曲げ部距離ａについて、複数個の半導体装置を試作して調査した。

図５は、この種の樹脂封止型半導体装置として、ＳＯＰ（スモールアウトラインパッケージ）、ＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）をいくつか試作し、各サンプルにおける曲げ部距離ａ（ｍｍ）をあらわしたものである。この図５に示されるように、曲げ部距離ａは、０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲にあることがわかる。つまり、最小のもので０．４ｍｍである。

これは、上記図４に示したように、リードフレーム４０の曲げ加工時には、アウターリード４２の根元部を押さえて押し曲げるのであるが、そのときのアウターリード４２の押さえ代（図４参照）として０．４ｍｍは必要だからである。この押さえ代は、上記したリード成形用アッパーアンビル６１０およびリード成形用ダイ６２０によりアウターリード４２を押さえるときの押さえ部の長さと位置合わせ公差との合計である。

つまり、この種の樹脂封止型半導体装置においては、上記曲げ部距離ａが０．４ｍｍ未満のものは基本的には存在しないと考えてよい。これが、上記曲げ部距離ａが０．４ｍｍ以上であることの根拠である。

そこで、次に、その曲げ部距離ａが最低限の大きさである０．４ｍｍの樹脂封止型半導体装置において、上記境界４０３の位置と粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃのクラックの発生率との関係を実験で確認した。

ここで、境界４０３の位置は、上記図１（ｂ）に示される境界距離ｂに相当するもので、曲げ部距離ａが０．４ｍｍのものにおいて、この境界距離ｂを種々変えて、クラックの発生率を調査した。

図６は、境界距離ｂ（ｍｍ）とクラック発生率（％）との関係を示す図である。この図６に示されるように、境界４０３がモールド樹脂６０の外形線から０．４ｍｍの位置まではクラックの発生はなく、それを超えたところから発生率が高まり、０．７ｍｍ以上では１００％発生している。

つまり、第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａまで粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃが延在していても、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃのクラックは発生せず、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃが第１の曲げ部４２１の全体を覆うと、クラックが発生することを意味している。

ここまでが、アウターリード４２の一面において、粗化部４０１と非粗化部４０２との境界４０３を、モールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定したことの根拠である。

こうして、本実施形態では、境界４０３を上記範囲に位置させることにより、アウターリード４２の曲げ部４２１における粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃのクラックの発生を防止することができる。そして、クラック発生がないことから、外観上でも瑕疵がなく、また、メッキ脱落や腐食などの不具合の発生の懸念もない優れた樹脂封止型半導体装置１００を提供することができる。

なお、上記したように、曲げ部距離ａは０．４ｍｍ以上であるが、この０．４ｍｍという値は、部分メッキの範囲の公差に等しいことから、製造上、特別な装置や工程管理が不要であり、コスト増大をもたらすこともない。

また、本実施形態においては、モールド樹脂封止部であるインナーリード４１の樹脂密着性については、インナーリード４１全体が粗化されて粗化部４０１となっているため、はんだリフロー時またはその後の市場の熱ストレスによる樹脂剥離の発生を未然に防止することができる。

特に、パッケージの中で最も応力の集中する部位であるモールド樹脂６０の外形線近くのインナーリード４１の部分も、粗化部となっているため、確実に樹脂の剥離を防止することができる。

本実施形態では、上述したように、粗化部４０１の粗化レベルは確実にモールド樹脂６０と密着するような比表面積（１．３３以上）に設定してあるため、高い信頼性をもつ樹脂封止型半導体装置を提供できる。粗化部４０１の比表面積を１．３３以上とした根拠について述べる。

図７は、粗化部４０１の比表面積ＳＡとインナーリード４１の樹脂剥離発生率（％）との関係を実験により求めた結果を示す図である。

これは、インナーリード４１の粗化レベルすなわち粗化部４０１の比表面積を変えた樹脂封止型半導体装置１００を試作し、これに吸湿させてから高温リフローにかけたときにインナーリード４１に樹脂剥離が発生した割合を示したものである。このときの条件は、吸湿が３０℃、７０％、２６４時間であり、高温リフローが２６３℃（２回）であり、試験のｎ数は１０台、パッケージ種類はＳＯＰ２４ピンである。

この図７に示される結果から、粗化部４０１の比表面積が１．３３を下回ってから急激に剥離が発生していることがわかる。また、粗化部４０１の比表面積が１．３３以上では剥離発生率は０である。つまり、比表面積１．３３以上に粗化してやれば、剥離はしないということがいえる。

次に、外観検査におけるリード認識性については、本実施形態では、上記図１に示したように、アウターリード４２の検査面４２４を非粗化部４０２としているため、問題なくアウターリード４２の認識を行うことができ、レーザによる自動外観検査を滞りなく実施することができる。

本実施形態では、上述したように、非粗化部４０２の粗化レベルを、確実にアウターリード４２が認識できるような比表面積（１．２以下）に設定してある。このように非粗化部４０２の比表面積を１．２以下とした根拠について述べる。

図８は、アウターリード４２の検査面４２４の比表面積ＳＡと外観検査時のアウターリード４２に対するリード認識エラー発生率（％）との関係を実験により求めた結果を示す図である。

これは、アウターリード４２における検査面４２４の粗化レベルすなわち非粗化部４０２の比表面積を変えた樹脂封止型半導体装置１００を試作し、実際に自動外観検査装置に通して認識エラーが発生した割合を示したものである。

この図８に示される結果から、非粗化部４０２の比表面積が１．２を上回ってから急激に認識エラーが発生していることがわかる。また、非粗化部４０２の比表面積が１．２以下では、認識エラー発生率は０である。つまり、比表面積１．２以下の粗化レベルに抑えてやれば、所定のレーザ反射率が得られ認識エラーの発生を防止できる。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１１０の要部の概略断面構成を示す図である。なお、この図９においては、粗化部４０１および非粗化部４０２のメッキ膜構成については、大幅に簡略化して示してある。以下、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。

ここで、図９に示されるように、本実施形態の半導体装置１１０においては、アイランド１０の表面にも、インナーリード４１と同様の粗化部４０１が形成されている。つまりアイランド１０もＣｕなどを母材としたものである。なお、このアイランド１０の粗化部４０１は、上記第１実施形態においても採用される。

また、本実施形態においても、上記第１実施形態のものと同様に、アウターリード４２は２箇所曲げられた曲がり形状を有しており、第１の曲げ部４２１、第２の曲げ部４２２の形状も同様である。

本半導体装置１１０においても、粗化部４０１は、インナーリード４１からアウターリード４２に渡って連続して設けられ、アウターリード４２の一面における粗化部４０１と非粗化部４０２との境界４０３は、モールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定されている。

しかし、上記実施形態では、アウターリード４２の他面における境界部４０３もモールド樹脂６０の外形線と第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａとの間に設定されていた（上記図１（ｂ）参照）。それに対して、本実施形態では、アウターリード４２の他面では、境界部４０３は第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａを越えて第２の曲げ部４２２の近傍に位置している。

つまり、本実施形態では、第１の曲げ部４２１において凹となるアウターリード４２の他面では、第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａを越えてモールド樹脂６０から離れた部位まで、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃが延在して粗化部４０１となっている。

曲げ部における粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃのクラックは、曲げ部の凸となる面側ではメッキ膜が拡張する方向に引っ張られるため、発生しやすいが、曲げ部の凹となる面側では、メッキ膜が伸びずに収縮する方向になる。

つまり、本実施形態のように、第１の曲げ部４２１において凹となるアウターリード４２の他面では、粗化部４０１を第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａを越えた位置まで延長して存在させても、曲げ加工時において、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃのクラックの発生を防止できる。

これにより、アウターリード４２の他面側の粗化については境界４０３の設定の自由度を上げることができるという効果を持つ。この場合の製造方法は、上記図３において、下側に位置する第２の金型５２０の開口部５２１を、上側の第１の金型５１０の開口部５１１よりも大きくすることによって行える。

ここで、図９に示されるように、アウターリード４２の他面では、粗化部４０１は、第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａを越えて第２の曲げ部４２２の近傍まで延びているが、アウターリード４２の他面における境界４０３は、第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａと第２の曲げ部４２２の中央部４２２ａとの間に設定する。

このことは、アウターリード４２の他面における境界４０３が、第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａを越えて第２の曲げ部４２２の中央部４２２ａ自身を含むまでの間に位置することである。

つまり、アウターリード４２の他面は、第２の曲げ部４２２においては凸となる面であり、もしも、上記第１実施形態における第１の曲げ部４２１の場合と同様、アウターリード４２の他面において第２の曲げ部４２２の中央部４２２ａを越えて、粗化部４０１が存在した場合には、クラックが発生しやすい。

そこで、本実施形態のように、アウターリード４２の他面における粗化部４０１を、第１の曲げ部４２１の中央部４２１ａを越えて第２の曲げ部４２２の中央部４２２ａを含む部位の間までに設定することにより、当該第２の曲げ部４２２における粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃのクラックの発生を防止できる。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置におけるモールド樹脂６０の外形線近傍のリードフレーム４０の概略断面図である。本実施形態では、リードフレーム４０における粗化部４０１のメッキ膜構成を、上記した各実施形態とは変えたものである。

図１０に示されるように、本実施形態の粗化部４０１のメッキ膜構成は、母材４０ａ側から順に、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃ、Ｐｄメッキ膜、Ａｕメッキ膜よりなる。なお、この図１０においても、Ｐｄメッキ膜、Ａｕメッキ膜はＰｄ／Ａｕメッキ膜４０ｄとして示してある。

また、非粗化部４０２のメッキ膜構成は、上記同様に、非粗化Ｎｉメッキ／Ｐｄメッキ／Ａｕメッキである。本実施形態における各部４０１、４０２における個々のメッキ膜４０ｂ〜４０ｄの厚みは、上記実施形態と同様である。

本実施形態では、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃだけでなく、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂも部分メッキとしたものであり、その製造方法は、上記図３に示した部分メッキの工程を、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃと非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂの２回に渡って行うものである。本実施形態によれば、粗化部４０１と非粗化部４０２との間で段差を極力低減した構成とすることができる。

なお、本実施形態の場合、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃと非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂとが、その境界でお互いに一部重なり合うようになっていてもよい。たとえば、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃの上に非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂが一部覆いかぶさったり、逆に、非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂの上に粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃが一部覆いかぶさった構成も、本実施形態は含むものである。

なお、本実施形態は、上記第１実施形態および第２実施形態のいずれに対しても適用してよい。たとえば、図１０において、アウターリード４２の他面の境界４０３を、上記図９に示されるように第２の曲げ部まで延長して位置させてもよい。

（第４実施形態）
図１１は、本発明の第４実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を断面的に示す工程図である。

本実施形態の製造方法では、まず、図１１（ａ）に示されるように、パターニングされたリードフレーム４０を用意する。ここでは、アイランド部１０も一体になった一般的なリードフレーム４０としている。

そして、図１１（ｂ）に示されるように、リードフレーム４０のうちアウターリード４２となる部位を、その中間部に曲げ部４２１、４２２を持つように曲げ加工する。この曲げ加工は、プレス加工などにより容易に行うことができる。

このように曲げ加工されたリードフレーム４０において、第２の曲げ部４２２よりも先端側は、上述したように、プリント基板２００への実装後における外観検査が行われる検査面４２４となる。

続いて、このリードフレーム４０の表面に、上記実施形態に示したものと同様の非粗化Ｎｉメッキ膜４０ｂを形成する。その後、リードフレーム４０の表面に、上記粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃを形成する。このとき、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃは、リードフレーム４０のうちインナーリード４１となる部位および第１の曲げ部４２１の全体を被覆し且つ検査面４２４を被覆しないように、形成する。

続いて、上記実施形態と同様のＰｄメッキ膜、Ａｕメッキ膜を形成する。こうして、図１１（ｃ）に示されるように、リードフレーム４０の一面と他面とにおいて、インナーリード４１および第１の曲げ部４２１の全体が粗化部４０１として形成され、検査面４２４は非粗化部４０２として形成される。

その後は、図１１（ｄ）に示されるように、半導体チップ３０をアイランド部１０上にダイマウント材２０を介して搭載し、半導体チップ３０とインナーリード４１とをボンディングワイヤ５０にて電気的に接続する。そして、これらをモールド樹脂６０によって封止すれば、本実施形態の樹脂封止型半導体装置ができあがる。

このように、上記実施形態がメッキ処理によって粗化部４０１、非粗化部４０２を形成した後にリードフレーム４０の曲げ加工を行っていたのに対し、本実施形態の製造方法では、あらかじめアウターリード４２となる部分を曲げ加工した後に、検査面４２４を被覆しないようにしつつインナーリード４１となる部分および曲げ部４２１に粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃを形成する。

そのため、本実施形態によれば、リードフレーム４０において、第１の曲げ部４２１の位置にこだわる必要はなくなり、アウターリード４２の一面における粗化部と非粗化部の境界設定の自由度を大幅に上げることができる。

そして、本実施形態においても、できあがった樹脂封止型半導体装置において、インナーリード４１における樹脂密着性の確保とアウターリード４２における外観検査の容易性の確保を両立しつつ、アウターリード４２の曲げ部における粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃのクラックの発生を防止することができる。

なお、本実施形態では、粗化部４０１の形成工程において、図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように、粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃは、検査面４２４を被覆しないようにしつつ、さらに、アウターリード４２の他面において第２の曲げ部４２２の全体を被覆するように形成してもよい。

つまり、リードフレーム４０の他面では、その全体を粗化Ｎｉメッキ膜４０ｃにより被覆するようにしてもよい。この場合、上記図３に示される第２の金型５２０において開口部５２１が不要となり、金型コストが低くなるという効果もある。

（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態では、アウターリード４２は、モールド樹脂６０側の根元部と先端部との中間部に２箇所曲げられ、第１の曲げ部４２１および第２の曲げ部４２２を有する形状となっていたが、アウターリード４２における曲げ部は少なくとも１箇所あればよい。

つまり、半導体装置がプリント基板上に実装可能であり、アウターリードが上記検査面を有して適切に外観検査が行われるものであれば、アウターリードにおける曲げ部は、１箇所でもよいし、さらに３箇所以上でもよい。

また、モールド樹脂６０内における半導体チップ３０とリードフレーム４０との電気的な接続形態は、上記した各図に限定されるものではなく、種々の形態が可能である。また、粗化メッキ膜は、Ｎｉよりなる粗化Ｎｉメッキ膜以外でもよい。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ部拡大図、（ｃ）は（ｂ）に示される部位におけるリードフレームの概略平面図である。 粗化部におけるリードフレームの表面形状を模式的に示す図である。 粗化メッキ膜の部分メッキ方法を示す工程図である。 リードフレームの曲げ加工方法を示す工程図である。 樹脂封止型半導体装置における曲げ部距離ａの調査結果を示す図である。 境界距離ｂとクラック発生率との関係を示す図である。 粗化部の比表面積と樹脂剥離発生率（％）との関係を示す図である。 検査面の比表面積と外観検査時のリード認識エラー発生率との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の要部概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置におけるモールド樹脂の外形線近傍のリードフレームの概略断面図である。 本発明の第４実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程図である。 第４実施形態の他の例を示す工程図である。

符号の説明

３０…半導体素子としての半導体チップ、４０…リードフレーム、
４０ａ…リードフレームの母材、４０ｃ…粗化メッキ膜としての粗化Ｎｉメッキ膜、
４１…インナーリード、４２…アウターリード、６０…モールド樹脂、
２００…プリント基板、４０１…粗化部、４０２…非粗化部、
４０３…粗化部と非粗化部との境界、４２１…第１の曲げ部、
４２１ａ…第１の曲げ部の中央部、４２２…第２の曲げ部、
４２２ａ…第２の曲げ部の中央部、４２４…アウターリードの検査面。

Claims (7)

1. 互いに電気的に接続された半導体素子（３０）とリードフレーム（４０）とがモールド樹脂（６０）で封止されてなり、
   前記リードフレーム（４０）におけるインナーリード（４１）は、母材（４０ａ）およびこの母材（４０ａ）の表面に形成され前記母材（４０ａ）の表面よりも粗化された粗化メッキ膜（４０ｃ）により構成された粗化部（４０１）となっており、
   前記リードフレーム（４０）におけるアウターリード（４２）のうちプリント基板（２００）への実装後における外観検査が行われる検査面（４２４）は、前記粗化部（４０１）よりも表面が平坦な非粗化部（４０２）となっている樹脂封止型半導体装置において、
   前記アウターリード（４２）は、前記モールド樹脂（６０）側の根元部と先端部との中間部に少なくとも１箇所曲げられた形状となっており、
   前記アウターリード（４２）のうち前記モールド樹脂（６０）に最も近い箇所において当該アウターリード（４２）の一面側が凸となり他面側が凹となるように曲げられた部位を、第１の曲げ部（４２１）としたとき、
   前記粗化部（４０１）は、前記インナーリード（４１）から前記アウターリード（４２）に渡って連続して設けられるとともに、前記アウターリード（４２）の前記一面における前記粗化部（４０１）と前記非粗化部（４０２）との境界（４０３）は、前記モールド樹脂（６０）の外形線と前記第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）との間に設定されていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. 前記第１の曲げ部（４２１）において凹となる前記アウターリード（４２）の前記他面では、前記第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）を越えて前記モールド樹脂（６０）から離れた部位まで、前記粗化部（４０１）となっていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 前記アウターリード（４２）においては、前記第１の曲げ部（４２１）から数えて前記モールド樹脂（６０）側から２番目に近い箇所に設けられた曲げ部として、前記アウターリード（４２）の前記他面側が凸となり前記一面側が凹となるように曲げられた第２の曲げ部（４２２）が設けられており、
   前記アウターリード（４２）の前記他面における前記粗化部（４０１）と前記非粗化部（４０２）との境界（４０３）は、前記第１の曲げ部（４２１）の中央部（４２１ａ）と前記第２の曲げ部（４２２）の中央部（４２２ａ）との間に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 前記アウターリード（４２）の前記一面における前記粗化部（４０１）と前記非粗化部（４０２）との境界（４０３）は、前記モールド樹脂（６０）の外形線より外側であって当該外形線から０．４ｍｍ以下の範囲に位置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。
5. 前記粗化部（４０１）の比表面積は１．３３以上であり、前記非粗化部（４０２）の比表面積は１．２以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。
6. 前記粗化メッキ膜（４０ｃ）は、Ｎｉメッキ膜よりなるものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。
7. 互いに電気的に接続された半導体素子（３０）とリードフレーム（４０）とをモールド樹脂（６０）で封止するとともに、前記リードフレーム（４０）におけるアウターリード（４２）のうちプリント基板（２００）への実装後における外観検査が行われる部位を、検査面（４２４）として構成する樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
   前記リードフレーム（４０）のうち前記アウターリード（４２）となる部位を、その中間部に曲げ部（４２１、４２２）を持つように曲げ加工した後、
   前記リードフレーム（４０）のうちインナーリード（４１）および前記曲げ部（４２１、４２２）を被覆し且つ前記検査面（４２４）を被覆しないように、前記リードフレーム（４０）の表面に、粗化された粗化メッキ膜（４０ｃ）を形成し、
   続いて、前記半導体素子（３０）と前記リードフレーム（４０）との電気的接続、および、前記モールド樹脂（６０）による封止を行うことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。

Images