JP2008187045A

JP2008187045A - 半導体装置用リードフレームとその製造方法、半導体装置

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Publication number: JP2008187045A
Application number: JP2007019927A
Authority: JP
Inventors: Koji Takasago; 宏司高砂; Takahiro Fukunaga; 隆博福永
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-14

Abstract

【課題】リード部の下面をパッケージから露出させて外部接続面とする半導体装置において、するリードフレームおよび半導体装置を提供する。
【解決手段】実装する際の接合部となるリードフレーム下面、および半導体素子搭載部、ワイヤーボンド部であるリードフレーム上面には粗化処理を行わず、リードフレームの側面部にのみ樹脂との密着性を高める粗化処理を行うことで、リードフレームと封止樹脂との密着性を向上させつつ、はんだ付け性を阻害する樹脂バリ発生抑制し、且つペースト状接続材のブリードアウトを抑制し、ワイヤーボンド性の低下も抑制できる。
【選択図】図３

Description

本発明はモールド樹脂との密着性を向上した半導体装置用リードフレームとその製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化が進んでいる中で、半導体装置においても小型化、薄型化が求められており、例えば、ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ＬｅａｄｅｄＰａｃｋａｇｅ（以下、ＱＦＮと称す）という、樹脂モールド底面から外部回路と接続するリード端子部を露出する形態のものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図４は、前記特許文献１に記載された従来のＱＦＮを示した断面図である。図４において、素子搭載部１０２とリード部１０３とを有するリードフレーム１０１の素子搭載部１０２の上面に接続材１０４を介して半導体素子１０５を搭載し、半導体素子１０５は金属細線１０６を介してリード部１０３の接続部１０３ａと電気的に接続し、リード部１０３の接続部１０３ａの背面に位置する外部端子部１０３ｂが露出するようにこれらをモールド樹脂１０７で封止し、リードフレーム１０１の表面のうちモールド樹脂１０７の内部に位置する部位には、モールド樹脂１０７との密着性を高めるための粗化処理を施し、外部端子部１０３ｂに発生する樹脂バリ発生を抑制していた。
特開２００６−１４０２６５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、半導体素子搭載部まで粗化処理が施されているため、半導体素子を搭載する際に用いられる接続材が主にペースト状であることから、粗化した表面の凹凸の凹部に沿って毛細管現象を起こしブリードアウトを発生させてしまう。さらに、リードフレームの接続部表面も粗化処理が施されているため、例えばＰｄ−Ｐ．Ｐ．Ｆ（ＰａｌｌａｄｉｕｍＰｒｅＰｌａｔｅｄＬｅａｄＦｒａｍｅ）の場合、粗化ニッケル上に薄膜のパラジウムおよび金の貴金属皮膜を施すが、前記粗化ニッケルの凹凸部の凹部に前記貴金属皮膜が形成されにくく、ピンホールが多く形成されるため、熱履歴によって粗化ニッケル層が酸化し、金属細線をワイヤーボンディングする際に悪影響を及ぼす。

また、エッチングで粗化処理を施す場合、粗化処理領域以外を例えばメカニカルマスクもしくはレジスト膜などでマスキングする必要があり、粗化めっきで粗化処理を施す場合、粗化めっき用の特殊なめっき液やダミー電極で行う必要があり、何れの方法も生産コスト増加の一因となるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リードフレームとモールド樹脂との密着性に優れるとともに、ペースト状接続材のブリードアウトを防止する。さらに、金属細線接続部においてもワイヤーボンディング性に優れるとともに、外部端子に発生する樹脂バリを抑制する半導体装置用リードフレームとその製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体装置用リードフレームは、実装する際の接合部となるリードフレーム下面、および半導体素子搭載部、ワイヤーボンド部であるリードフレーム上面には粗面化処理を行わず、リードフレームの側面部にのみ樹脂との密着性を高める粗面化処理を行う。

以上のように、本発明によれば、リードフレームと封止樹脂との密着性を向上させつつ、はんだ付け性を阻害する樹脂バリ発生抑制し、且つペースト状接続材のブリードアウトを抑制し、ワイヤーボンド性にも悪影響を及ぼさない半導体装置用リードフレームを提供する事ができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態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は銅または銅合金や鉄または鉄合金からなる金属板材（図示せず）をプレス加工やエッチング加工などにより形成され素子搭載部２とリード部３とを有した半導体装置用リードフレームであり、リードフレーム１の素子搭載部２の上面には接続材４を介して半導体素子５が搭載される。

半導体素子５は金属細線６を介してリード部３の接続部３ａと電気的に接続され、リード部３の接続部３ａの背面に位置する外部端子部３ｂが露出するようにこれらをモールド樹脂７で封止されている。

リードフレーム１の表面には、通常、機能めっき皮膜が形成されている。機能めっき皮膜としては、最表面には金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、錫またはその合金からなる機能めっき皮膜が好ましい。

このとき、リードフレーム１の表面のうちモールド樹脂７の内部に位置し、且つ、素子搭載部２および接続部３ａならびに外部端子部３ｂを除いた部位３ｃには、モールド樹脂７との密着性を高めるための粗化処理が施されている。粗化処理された部位３ｃの表面は、比表面積が１．３〜１．６が好適であり、１．３以下であれば、リードフレームとモールド樹脂との密着性が不十分であり、１．６以上であってもそれ以上の効果は認められない。

これによれば、リードフレーム１の部位３ｃには粗化処理が施しモールド樹脂７とのアンカー効果を高めることでリードフレーム１とモールド樹脂７との密着性を向上することができる。また、半導体素子搭載部２および接続部３ａならびに外部端子部３ｂは粗化処理が施されておらず略平坦な表面状態となっているので、半導体素子搭載部２は半導体素子５が搭載された場合にも、毛細管現象によるペースト状接続材４のブリードアウトを防止でき、接続部３ａは、例えばＰｄ−Ｐ．Ｐ．Ｆの場合、貴金属めっき層にピンホール形成されにくいため、熱履歴によって下地めっき層も酸化せず、ワイヤーボンディング性の低下を防止でき、外部端子部３ｂは毛細管現象により発生する樹脂バリを抑制することができる。

なお、比表面積とは、凹凸を有する表面積と表面が平坦である場合の表面積との比率であり、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：ＡｔｏｍｉｃＦｏｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、レーザー顕微鏡、三次元接触式表面粗さ測定器を使って測定することが可能である。

（実施の形態２）
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態における半導体装置用リードフレームの製造方法の工程フローに沿った断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）において、図１と同じ構成においては詳細な説明は省略する。

図２（ａ）〜（ｃ）において、銅または銅合金若しくは鉄または鉄合金からなる金属板材８の表面に機能めっき皮膜９を形成する（図２（ａ））。

このとき、機能めっき皮膜９は最表面に、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、錫もしくはその合金を少なくとも１種類含む事が好ましい。これによれば、素子とのダイスボンディング性、素子−リードフレーム間のワイヤーボンディング性、およびリードフレームのはんだ付け性を向上させる機能を付加することが可能になる。

つぎに、機能めっき皮膜９を施した金属板材８をプレス加工またはエッチング加工などにより素子搭載部２とリード部３とを有した半導体装置用リードフレーム１を形成する（図２（ｂ））。このとき、素子搭載部２とリード部３との側面から金属板材８の素地面が露出している。これによれば、素地面が外気に晒され素地面の酸化を促進させることができ、その表面酸化物とモールド樹脂７の硬化剤との化学的結合により密着性を向上することができる。

つぎに、金属板材８の組成のみのエッチングを可能とするエッチング液を用いて、機能めっき皮膜９から露出した素地面をエッチングして粗化処理を施す（図２（ｃ））。このとき、例えば、銅または銅合金からなる金属板材８に機能めっき皮膜９としてニッケルめっき皮膜を施した場合には、エッチング液として、金属を溶解させる酸化防止剤を有する酸性の溶解液に、腐食抑制剤を添加したものを用い、２０℃〜６０℃の浴温において３０秒〜９０秒程度浸漬を行うことで、比表面積で１．３〜１．６の粗化処理を施すことができる。これによれば、素地面のみを選択的にエッチングし粗化処理を施すことで、粗化処理を施した部位３ｃとモールド樹脂７とはアンカー効果による機械的接続により、密着性を向上することができる。

かかる構成によれば、この粗化処理はプレス後の洗浄工程等に追加するだけで良いため、コストの増加も抑制でき、かつリードフレーム側面のみを確実に粗化できる。

（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３における半導体装置を示した断面図である。図３において、図１、図２（ａ）〜（ｃ）と同じ構成においては詳細な説明は省略する。

図３において、実施の形態１で説明した半導体装置用リードフレーム１の素子搭載部２に例えば銀ペーストや金錫共晶はんだからなる接続材４を介して半導体素子５が搭載され、半導体素子５は金の金属細線６を介して接続部３ａとワイヤーボンディングされ電気的に接続されている。

リード部３の接続部３ａの背面に位置する外部端子部３ｂが露出するようにこれらをモールド樹脂７で封止され、リードフレーム１の表面のモールド樹脂７の内部に位置する部位の内部位３ｃには、モールド樹脂７との密着性を高めるための粗化処理が施されている。

このとき、粗化処理はリードフレームの側面部の部位３ｃのみに形成されており、素子搭載部および接続部ならびに外部端子部には形成されていない。これによれば、側面部の部位３ｃの粗化処理によりアンカー効果の作用を奏しリードフレーム１とモールド樹脂７との密着性を向上することができる。また、素子搭載部および接続部ならびに外部端子部は略平坦であり、素子搭載部の毛細管現象によるブリードアウトを防止することができる。さらに、例えばＰｄ−Ｐ．Ｐ．Ｆの場合、貴金属めっき層にピンホール形成されにくいため、熱履歴によって下地めっき層も酸化せず、ワイヤーボンディング性の低下を防止でき、外部端子部でのはんだ付け性を阻害する樹脂バリ発生を抑制することができる。

封止樹脂と金属素材からなる板材との密着性向上として有用であり、特に半導体装置用リードフレーム、半導体装置用パッケージ部品および半導体装置に適している。

本発明の実施の形態１における半導体装置用リードフレームの断面図（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態２における半導体装置用リードフレームの製造工程フローに沿った断面図本発明の実施の形態３における半導体装置の断面図従来の半導体装置を示した断面図

符号の説明

１リードフレーム
２素子搭載部
３リード部
３ａ接続部
３ｂ外部端子部
３ｃ部位
４接続材
５半導体素子
６金属細線
７モールド樹脂
８金属板材
９機能めっき皮膜
１０１リードフレーム
１０２素子搭載部
１０３リード部
１０３ａ接続部
１０３ｂ外部端子部
１０４接続材
１０５半導体素子
１０６金属細線
１０７モールド樹脂

Claims

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、樹脂によりモールドした際に半導体装置の実装面側に露出したリード部が外部接続端子として用いられる半導体装置用リードフレームであって、前記リードフレームの表面のうち、素子搭載部、ワイヤーボンディング部であるリードフレーム上面と外部接続端子部として用いるリードフレーム下面は平滑であり、リードフレーム側面の少なくとも一部が粗面であることを特徴とする、半導体装置用リードフレーム。
前記粗面は、比表面積が１．３〜１．６であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置用リードフレーム。
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、樹脂によりモールドした際に半導体装置の実装面側に露出したリード部が外部接続端子として用いられる半導体装置であって、前記リードフレームの表面のうち、素子搭載部、ワイヤーボンディング部であるリードフレーム上面と外部接続端子部として用いるリードフレーム下面は平滑であり、リードフレーム側面の少なくとも一部が粗面であることを特徴とする、半導体装置。
前記粗面は、比表面積が１．３〜１．６であることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
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、樹脂によりモールドした際に半導体装置の実装面側に露出したリード部が外部接続端子として用いられる半導体装置用リードフレームの製造方法であって、金属材料に一層または多層の導電性皮膜を形成する第一工程と前記導電性皮膜が形成された金属材料をフレーム部と、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へ形成する第二工程と前記フレームの側面の少なくとも一部に粗面化処理を施す第三工程を有することを特徴とする、半導体装置用リードフレームの製造方法。
前記第二工程は、プレス加工であることを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。