JP2011014691A - リードフレーム及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を低下させることなく、製造コストの削減を可能とするリードフレーム及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】素子搭載部、インナーリード及びアウターリードを備えたリードフレームの製造方法において、前記アウターリードの輪郭を形成する工程と、前記素子搭載部、前記インナーリード及び前記アウターリードの表面及び裏面、前記アウターリードの側面にめっき層を形成する工程と、前記めっき層をレジストマスクとして前記リードフレーム材にエッチング加工を行い凹部を形成する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレーム及び半導体装置の製造方法に関する。

近年、半導体デバイスにおいては、高集積化、高性能化が進み、これに伴って半導体パッケージの小型化・薄型化又は多ピン化の要求やコストの削減が望まれている。
例えば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの半導体装置のリードフレームでは、タイバーによりアウターリードとインナーリードとが連結されるとともに、アウターリードの先端でリードフレームが連結された構造となっており、特許文献１には、ＱＦＰをプレス加工とエッチング加工を組み合わせて安価に製造する方法が開示されている。また、特許文献２には、必要な部分のみ金属膜（めっき）を形成して、エッチングをすることで、めっき金属の使用量を削減して、コストを削減する半導体装置の製造方法が開示されている。

特開平６―９７３４０号公報 特開平１１−２５１５０５号公報 特開平１１−１４５３６６号公報

しかしながら、特許文献２のように必要な部分に金属膜を形成してエッチングをすると、エッチング後のリード側面は銅などのリードフレーム材が露出することとなり、特にアウターリードでは、実装までの間に露出面が酸化あるいは汚染されることがあり、このリードフレームを用いた半導体装置をプリント基板などの被実装物にはんだ接合する際、アウターリードの先端のはんだ濡れ量が不足するため、半導体装置のアウターリード部の先端部にはんだフィレットの形成不良やはんだ付け不良を生じることになり、結果として実装強度の不足となり、半導体装置の信頼性が低下するという問題を生じていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、半導体装置の信頼性を低下させることなく、製造コストの削減を可能とするリードフレーム及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るリードフレームの製造方法は、素子搭載部、インナーリード及びアウターリードを備えたリードフレームの製造方法において、リードフレーム材に前記アウターリードの輪郭を形成する工程と、前記素子搭載部、前記インナーリード及びアウターリードの表面及び裏面、前記アウターリードの側面にめっき層を形成する工程と、前記めっき層をレジストマスクとして前記リードフレーム材にエッチング加工を行う工程とを有する。
本発明によって、効率よくリードフレームを製造することができ、更に、めっき層を必要箇所のみに形成することで、めっき金属の使用量を減らすことができ、製造コストを削減することができる。

第１の発明に係るリードフレームの製造方法において、前記めっき層を形成する工程において、前記インナーリードにめっき層を形成しない領域を設け、前記領域にエッチング加工を施して凹部を形成することが好ましい。
これによって、インナーリードと封止樹脂との密着性を向上させるだけでなく、封止樹脂との密着性の低いめっき金属との接触面積を減らし、封止樹脂との密着性のよいリードフレーム材との接触面積を増やすことによって更にリードフレームと封止樹脂との密着性を向上させることができ、このリードフレームを用いた半導体装置の信頼性を向上させることができる。

第１の発明に係るリードフレームの製造方法において、インナーリードの上面又は下面にめっき層を形成しない領域を設けて、前記領域にエッチング加工を施して凹部を形成することが好ましい。
これによって、インナーリードに凹部を形成することによる封止樹脂との密着性を向上させるだけでなく、封止樹脂との密着性の低いめっき金属との接触面積を減らし、封止樹脂との密着性のよいリードフレーム材との接触面積を増やすことによって更にリードフレームと封止樹脂との密着性を向上させることができ、このリードフレームを用いた半導体装置の信頼性を向上させることができる。

第１の発明に係るリードフレームの製造方法において、インナーリード端部、素子搭載部側面及び凹部を粗面化させることが好ましい。
これによって、封止樹脂との密着性が更に向上し、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

第２の発明に係る半導体装置の製造方法は、素子搭載部、インナーリード及びアウターリードを備えたリードフレームと、前記素子搭載部に搭載された半導体素子と、前記半導体素子の素子搭載部とインナーリード先端とを電気的に接続したボンディングワイヤとを含むリードフレームの製造方法において、リードフレーム材に前記アウターリードの輪郭を形成する工程と、前記素子搭載部、前記インナーリード及び前記アウターリードの表面及び裏面、前記アウターリードの側面にめっき層を形成する工程と、前記めっき層をレジストマスクとして前記リードフレーム材にエッチング加工を行い、リードフレームを形成する工程と、前記リードフレームに前記半導体素子を搭載して、前記インナーリード先端とをボンディングワイヤで電気的に接続し、封止樹脂で封止する工程とを有する。
本発明によって、効率よくリードフレームを製造することができ、更に、めっき層を必要箇所のみに形成することで、めっき金属の使用量を減らすことができ、製造コストを削減することができる。

第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、前記インナーリードにめっき層を形成しない領域を設け、前記領域にエッチング加工を施して凹部を形成することが好ましい。
これによって、インナーリードと封止樹脂との密着性を向上させるだけでなく、封止樹脂との密着性の低いめっき金属との接触面積を減らし、封止樹脂との密着性のよいリードフレーム材との接触面積を増やすことによって更にリードフレームと封止樹脂との密着性を向上させることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、前記インナーリードの上面又は下面にめっき層を形成しない領域を設け、前記領域にエッチング加工を施して凹部を形成することが好ましい。
これによって、インナーリードに凹部を形成することによる封止樹脂との密着を向上させるだけでなく、封止樹脂と密着性の低いめっき金属との接触面積を減らし、封止樹脂との密着性のよいリードフレーム材との接触面積を増やすことによって更にリードフレームと封止樹脂との密着性を向上させることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、インナーリード端部、素子搭載部側面及び凹部を粗面化させることが好ましい。
これによって、封止樹脂との密着性が更に向上し、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

本発明によって、めっき層の形成を必要箇所のみに限定することができるため、めっき金属の使用量を削減し、コストの削減を可能とする。
予めアウターリードの輪郭を形成しておくことにより、アウターリードの側面にもめっき層を形成することができるので、はんだ濡れ量が向上して実装強度が向上し、はんだフィレットの形成不良やはんだ付け不良を防ぎ、その結果半導体装置の信頼性を向上させることができる。
また、インナーリードにエッチング加工を施して凹部を形成することによって、アンカー効果により封止樹脂との密着性が向上するだけでなく、封止樹脂との密着性の低いめっき層との接触面積を減らし、封止樹脂との密着性の良いリードフレーム材との接触面積を増やして、リードフレームと封止樹脂との密着性をより高めることができる。さらに、インナーリード端部、素子搭載部側面及び凹部を粗面化させることで、効果的に封止樹脂との密着性向上させることができるため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における各工程を示す平面図である。 （ｄ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における各工程を示す平面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における各工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。

添付した図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜４は本発明の第１の実施の形態の説明図である。

図１は、本発明の第１の実施例に係る半導体装置の断面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置１０は、素子搭載部１１、インナーリード１２、及びアウターリード１３を備えるリードフレーム１４と、前記素子搭載部１１に搭載された半導体素子１５と、前記半導体素子１５と前記インナーリード１２とを接続するボンディングワイヤ１６と、これらを封止する封止樹脂１７とを具備して構成される。

リードフレーム１４は、銅又は銅合金からなり、アウターリード１３はプレス加工又はエッチング加工により形成され、素子搭載部１１及び前記インナーリード１２はエッチング加工により形成されている。そして、リードフレーム１４には、素子搭載部１１、インナーリード１２及びアウターリード１３の上面に形成した表面めっき層１８、前記インナーリード１２及びアウターリード１３の下面に形成した裏面めっき層１９、アウターリード１３の側面に形成した形成した側面めっき層２０を有している。
この側面めっき層２０によって、半導体装置１０の実装時のはんだ濡れ性を向上させることができる。

また、インナーリード１２の下面については、裏面めっき層１９を形成しない領域を設けることで、裏面からのハーフエッチング加工を施して、リードフレーム材を露出させる。つまり、本実施の形態では、樹脂封止内においてめっき金属と封止樹脂との接触面積を減らし、封止樹脂とリードフレーム材との接触面積を増やすことによって、リードフレーム１４と封止樹脂１７との密着性を向上させることができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

図２、図３、図４は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の説明図である。図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ｄ）〜（ｆ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における各工程を示す平面図、図４（ａ）〜（ｆ）は半導体装置の製造方法における各工程を示す断面図である。

第１工程では、図２（ａ）及び図４（ａ）のように、リードフレーム材２１のアウターリードに該当する輪郭をプレス加工で打ち抜いて、開口部２２を形成し、この隣接する開口部２２間をアウターリードとする。本実施の形態ではプレスにて開口部２２を形成したが、エッチング等の他の方法で形成してもよい。

第２工程では、図２（ｂ）及び図４（ｂ）のように、リードフレーム材２１の全面にドライフィルム２３を貼付する。

第３工程では、図２（ｃ）及び図４（ｃ）のように、露光・現像処理を行い、レジスト２４によって、素子搭載部１１、インナーリード１２、タイバー２５及びダムバー２６、及び第１工程にて形成したアウターリード部１３を有する回路パターンを形成する。

第４工程では、図３（ｄ）及び図４（ｄ）のように、レジスト２４が開口された領域に表面めっき層１８、裏面めっき層１９、側面めっき層２０を形成して、その後レジスト２４を取り除く。
めっき層は、まず下地めっきとしてＮｉめっきを形成し、その上にＰｄめっき、Ａｕめっきを形成することが好ましい。

第５工程では、図３（ｅ）及び図４（ｅ）のように、レジスト２４を取り除いた非めっき領域をエッチングする。エッチングは、リードフレーム材２１の上面側からリードフレーム材の厚みの約６０％、リードフレーム材２１の下面からリードフレーム材の厚みの約５０％エッチング量に調整する。表面めっき層１８、裏面めっき層１９はエッチングレジストマスクとして機能する。
また、インナーリード１２の下面については、第４工程において裏面めっき層１９を形成しない領域を予め設けることで、エッチングレジストマスクである裏面めっき層１９が施されていない領域は、リードフレーム材２１がハーフエッチングされ、リードフレーム材２１の銅材が露出する。

第６工程では、図３（ｆ）及び図４（ｆ）のように、素子搭載部１１に半導体素子１５を搭載して、ボンディングワイヤ１６で電気的に接続し、封止樹脂１７で封止することで、半導体装置１０を得ることができる。
前工程のハーフエッチング加工を施した領域は、凹部を形成したことによる封止樹脂１７との密着性向上だけでなく、主に裏面めっき層１９と封止樹脂１７との接触面積を減らし、露出されたリードフレーム材２１と封止樹脂１７との接触面積を増やすことによって、リードフレーム１４と封止樹脂１７との密着性が向上して、半導体装置１０の信頼性が向上する。
その後、ダムバー２６をカットし、アウターリード１３を適宜曲げ加工を施すことで、実装可能な半導体装置とすることができる。

図５は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。インナーリード１２の上面に表面めっき層１８を形成しない領域を設けて、リードフレーム材２１の上面側からのハーフエッチング加工によりリードフレーム材の銅材を露出させる。
これによって、めっき金属に比べて封止樹脂との密着性の良いリードフレーム材との密着面積が増えるため、リードフレーム１４と封止樹脂１７との密着性が向上して、半導体装置の信頼性が向上する。

図６は本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。第１の実施の形態における第５工程にて、アルカリエッチング液を用いてリードフレームを形成することで、図のようにインナーリード先端部２７、素子搭載部側面２８及び凹部３０が粗面化することができる。
めっき金属には反応せず、リードフレーム材である銅材のみに反応するアルカリエッチング液等のエッチング液を用いることで、表面めっき層１８、裏面めっき層１９、側面めっき層２０がエッチングレジストとして機能する部分はアルカリエッチング液の影響を受けず、エッチング処理により形成された部分であるインナーリード先端部２７、素子搭載部側面２８及び凹部３０は、梨地状の粗面となる。
これによって、封止樹脂１７との密着性がアンカー効果でさらに向上し、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

本実施の形態では、アルカリエッチング液を用いてエッチング加工を行ったが、エッチング液はアルカリエッチング液に限らず、塩化第二鉄等のその他のエッチング液を用いてもよい。
さらに、第５工程のエッチング加工後、第６工程の半導体素子を搭載する前にリードフレーム材である銅材を選択的に粗面化処理を施す溶液に浸漬して、インナーリード先端部２７、素子搭載部側面２８及び凹部３０を梨地状にしてもよい。前記粗面化処理を施す溶液は、例えば、ＣＺ−８１００（（株）メック社）を用いて行うことができる。
封止樹脂１７内部のインナーリード先端部２７、素子搭載部側面２８及び凹部３０を粗面化することで、封止樹脂１７との密着性を向上させることができる。

本発明は、前記実施の形態に係るリードフレームや半導体装置の製造方法に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での改良や変更が可能である。例えば、本実施の形態ではＱＦＰについて説明したが、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等の半導体装置に適用可能である。また、めっき金属についても、Ｎｉ/Ｐｄ/Ａｕだけでなく、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ等の金属単体又は組み合わせて使用することが可能である。

本発明は、ＱＦＰ等の樹脂封止型半導体装置に適用可能である。

１０ 半導体装置
１１ 素子搭載部
１２ インナーリード
１３ アウターリード
１４ リードフレーム
１５ 半導体素子
１６ ボンディングワイヤ
１７ 封止樹脂
１８ 表面めっき層
１９ 裏面めっき層
２０ 側面めっき層
２１ リードフレーム材
２２ 開口部
２３ ドライフィルム
２４ レジスト（非めっき領域）
２５ サポートバー
２６ ダムバー
２７ インナーリード先端部
２８ 素子搭載部側面
３０ 凹部

Claims (10)

1. 素子搭載部、インナーリード及びアウターリードを備えたリードフレームの製造方法において、
   リードフレーム材に前記アウターリードの輪郭を形成する工程と、
   前記素子搭載部、前記インナーリード及び前記アウターリードの表面及び裏面、前記アウターリードの側面にめっき層を形成する工程と、
   前記めっき層をレジストマスクとして前記リードフレーム材にエッチング加工を行う工程と
   を有することを特徴とするリードフレームの製造方法。
2. 請求項１のリードフレームの製造方法において、
   前記インナーリードにめっき層を形成しない領域を設け、エッチング加工を施して凹部を形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
3. 請求項２又は３のリードフレームの製造方法において、
   前記インナーリードの上面にめっき層を形成しない領域を設け、エッチング加工を施して凹部を形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
4. 請求項２又は３のリードフレームの製造方法において、
   前記インナーリードの下面にめっき層を形成しない領域を設け、エッチング加工を施して凹部を形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
5. 請求項１〜４のリードフレームの製造方法において、
   前記インナーリード端部、素子搭載部側面及び凹部を粗面化させることを特徴とするリードフレームの製造方法。
6. 素子搭載部、インナーリード及びアウターリードを備えたリードフレームと、前記素子搭載部に搭載された半導体素子と、前記半導体素子の素子搭載部とインナーリード先端とを電気的に接続したボンディングワイヤとを含むリードフレームの製造方法において、
   リードフレーム材に前記アウターリードの輪郭を形成する工程と、
   前記素子搭載部、前記インナーリード及び前記アウターリードの表面及び裏面、前記アウターリードの側面にめっき層を形成する工程と、
   前記めっき層をレジストマスクとして前記リードフレーム材にエッチング加工を行い、リードフレームを形成する工程と、
   前記リードフレームに前記半導体素子を搭載して、前記インナーリード先端とをボンディングワイヤで電気的に接続し、封止樹脂で封止する工程と
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６の半導体装置の製造方法において、
   前記インナーリードにめっき層を形成しない領域を設け、エッチング加工を施して凹部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項６又は７の半導体装置の製造方法において、
   前記インナーリードの上面にめっき層を形成しない領域を設け、エッチング加工を施して凹部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項６又は７の半導体装置の製造方法において、
   前記インナーリードの下面にめっき層を形成しない領域を設け、エッチング加工を施して凹部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項６〜９の半導体装置の製造方法において、
    前記インナーリード端部、素子搭載部側面及び凹部を粗面化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
    

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