JP2012074456A - リードフレーム、それを用いる半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部接続部での実装強度及び放熱性を向上させた半導体装置を提供する。
【解決手段】リードフレーム１９は、端子リード１８と、端子リード１８を囲む枠体４と、端子リード１８と枠体４とを接続するハンガーリード２とを備える。端子リード１８の側面のうち、ハンガーリード２が接続されていない側面に外部接続部７が設けられている。半導体装置は、このリードフレーム１９がハンガーリード２の位置で切断されてなる端子リード１８と、半導体チップ１２と、樹脂５とを備えている。外部接続部７にはハンガーリード２が設けられていないので、切断面が外部接続部７に形成されることがない。
【選択図】図１

Description

本明細書に記載の技術は、半導体装置用リードフレーム、それを用いる半導体装置およびその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化、高速化が進んでおり、半導体装置の高密度実装及び高放熱性が要求されてきている。そのため、半導体装置の実装形態は挿入タイプから表面実装へと変化しており、表面実装型の半導体パッケージが主流となっている。しかし、挿入タイプの実装形態に比べ、表面実装では、半導体装置の主面と実装基板の主面とを接続するため、接合信頼性が落ちるという不具合がある。このような表面実装型半導体装置において、例えばリード部（外部接続部）を有する半導体装置では、はんだ付けにより実装基板上に半導体装置を実装する時に、リード部の先端面にはんだフィレットを形成させることにより、半導体装置と実装基板との接合面積を増やし、半導体装置の接合信頼性を向上させることが可能となる。また同時に、リード部の先端面とはんだとが接触するため、リード部の先端面からのはんだ経由による放熱性も向上させることが出来る。

半導体装置の基板への実装は、具体的には、半導体装置のリード部と基板とを半田付けすることにより行われる。通常、リード部には銀などによるめっきがなされ、半田との密着性の向上が図られることが多い。ここで、半導体装置はその個片化前においては、リード部がリードフレームに接続された状態である。そしてその個片化は、リードフレームを切断することにより行われる。従って、リード部の切断面にはめっきされていない母材面が露出することとなる。このような状況では、半導体装置の基板への実装時に、リード部の母材が露出している部分が酸化され、はんだが濡れ広がりにくくなり、はんだの濡れ不良が起こってしまう。結果として、はんだフィレットの形成不良により、半導体装置の実装信頼性の低下及びリード先端からの放熱性の低下が生じるおそれがある。

このような課題に対し、従来技術においては、リード部とリードフレームとの接続部の幅をリード部の他の部分の幅よりも狭く形成することにより、リードカット後の母材面の剥き出し部分の面積を小さくし、半田付け性の低下の抑制を図っている。

特開２００５−３５３９１４号公報

しかしながら、従来の半導体装置では、リード部の側面部においてめっきがされていない領域を完全になくすことはできない。

本発明の目的は、半導体装置のはんだ付けによる基板上への実装時に、そのリード部の先端部でのフィレットの形成不良やはんだ付け不良を緩和し、リード部での実装強度及び放熱性を向上させた半導体装置等を提供することにある。

本発明の一例に係るリードフレームは、端子リードと、前記端子リードを囲む枠体と、前記端子リードと前記枠体とを接続するハンガーリードとを備え、前記端子リードの側面のうち、前記ハンガーリードが接続されていない側面に外部接続部が設けられている。

この構成によれば、リードフレームのうち外部部材に接続するための外部接続部にハンガーリードが形成されていないので、半導体装置を製造する際にハンガーリードを切断した場合でも、外部部材との接続するための接続部材（はんだ等）がハンガーリードの切断箇所上に設けられることがない。このため、例えばリードフレームが金属めっきを施されている場合などでは、外部接続部の先端面において接続部材の表面張力が向上し、先端面全面に接続部材のフィレットを形成することができる。このことにより、本リードフレームを用いて製造される半導体装置の実装強度や接続信頼性を向上させることができる。また、半導体装置において外部接続部の先端面から接続部材を経由した放熱効果を向上させることができる。

リードフレームの表面が金属めっきで覆われていれば、上述のように半導体装置を実装する際に接続部材の濡れ性を向上させることができるので、好ましい。

本発明の一例に係る半導体装置は、端子リードと、前記端子リードの側面に設けられ、母材が露出した断面を有するリード残存部と、前記端子リード上に搭載された半導体チップと、前記端子リード上に設けられ、前記半導体チップを覆う樹脂と備え、前記端子リードの側面のうち、前記残存部が形成されていない側面に外部接続部が設けられている。

この構成によれば、外部接続部に残存部が形成されていないので、例えば端子リード表面がめっきで覆われている場合などでは、外部接続部が設けられた側面において接続部材の表面張力が向上し、先端面全面に接続部材のフィレットを形成することができる。このことにより、半導体装置の実装強度や接続信頼性を向上させることができる。また、放熱性を向上させることもできる。

本発明のさらに別の一例に係る半導体装置は、外部接続部が設けられた側面を含む端子リードと、前記端子リード上に搭載された半導体チップと、前記端子リード上に設けられ、前記半導体チップを覆う樹脂と備え、前記端子リードの側面のうち、少なくとも前記外部接続部が設けられた側面は金属めっきで覆われている。

この構成によれば、外部接続部が金属めっきで覆われているので、実装基板上に半導体装置を搭載する際に接続部材の濡れ性を向上させることができ、接続部材のフィレットを外部接続部が設けられた側面に形成させることができ、接続の信頼性を向上させることができる。

本発明の一例に係る半導体装置の製造方法は、端子リードと、前記端子リードを囲む枠体と、前記端子リードと前記枠体とを接続するハンガーリードとを有し、前記端子リードの側面のうち前記ハンガーリードが接続されていない側面に外部接続部が設けられたリードフレームを準備する工程と、前記端子リード上に半導体チップを搭載する工程と、前記半導体チップを覆う樹脂を前記端子リード上に形成する工程と、前記ハンガーリードを切断することで、前記端子リードと、前記半導体チップと、前記樹脂とをそれぞれ備えた半導体装置を個片化する工程とを備えている。

この方法によれば、ハンガーリードが接続されていない端子リードの側面に外部接続部を形成することができる。そのため、外部接続部にハンガーリードの切断面が露出しないので、外部部材との接続時に接続部材の濡れ性を減少させるおそれがない。そのため、接続信頼性や放熱性を向上させた半導体装置を製造することが可能となる。

以上説明したように、本発明の一例に係る半導体装置によれば、ハンガーリードの切断面が外部接続部に露出することがないので、半導体装置を外部部材上に実装する際などに、接続部材の濡れ性を減少させるおそれがなく、良好な接続部材のフィレットが形成でき、接続信頼性や放熱性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るリードフレームを概略的に示す平面図である。 図１に示すリードフレームを用いる半導体装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の実装体の側面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の底面図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態の第１の変形例に係るリードフレームの平面図である。 第１の変形例に係るリードフレームを用いる半導体装置の斜視図である。 本発明の実施形態の第２の変形例に係るリードフレームの平面図である。 第２の変形例に係るリードフレームを用いる半導体装置の斜視図である。 本発明の実施形態の第３の変形例に係るリードフレームの平面図である。 図１１に示すリードフレームを用いる半導体装置の断面図である。 本発明の実施形態の第３の変形例に係る半導体装置の底面図である。 本発明の実施形態の第３の変形例に係る半導体装置の斜視図である。 本発明の実施形態の第３の変形例に係る半導体装置の断面図である。

（実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るリードフレームを概略的に示す平面図である。

本実施形態のリードフレーム１９は、端子リード１８、ハンガーリード２、及び枠体４を有している。端子リード１８は、ハンガーリード２により、枠体４に接続されている。言い換えれば、端子リード１８はハンガーリード２により支持されている。

通常、端子リード１８、ハンガーリード２、及び枠体４は同一平面を形成するように一体となって形成されている。端子リード１８は、チップ搭載側リード１６及びワイヤ接続側リード１とを有している。チップ搭載側リード１６には、後述する半導体チップ１２が搭載される。また、ワイヤ接続側リード１には、後述するワイヤ１３が接続される。図１に示す例では、チップ搭載側リード１６と、これと離間して設けられているワイヤ接続側リード１とは共に四辺形であり、チップ搭載側リード１６の一側面とワイヤ接続側リード１の一側面とは面一（つらいち）となっている。

チップ搭載側リード１６及びワイヤ接続側リード１にはそれぞれ、後述する実装基板１１（図４参照）との電気的接続のための外部接続部７が形成されている。ここで、外部接続部７とは、リードフレーム１９のうち、端子リード１８の所定の側面から一定の距離が離れた領域までを含む部分を指している。また、図１に示す点線で囲んだ領域３は、半導体装置をパッケージングする際に、後述するモールド樹脂５が形成される領域を表している。

リードフレーム１９には、Ｃｕ系素材や、Ｆｅ−４２％Ｎｉ（重量％）などのＦｅ系素材等、機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性などに優れた材料が母材として使用されている。リードフレーム１９の表面には、ボンディング部の接続抵抗を低下させるため、または実装基板とのはんだ付け性を改善するために例えばＡｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｂｉまたは上記金属の２種類以上の合金からなる金属めっきが施されている。

本実施形態のリードフレーム１９では、図１に示す面を上面とした場合、ハンガーリード２が、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に接続されている。すなわち、外部接続部７は、端子リード１８のうちハンガーリード２が設けられていない領域の端部に形成されていることになる。

このような構成をとることにより、半導体装置の製造工程において、端子リード１８の枠体４からの切り離しを行っても、はんだ付けの品質に影響を与える切断面が外部接続部７に形成されない。そのため、結果として、外部接続部７の全面がめっきに覆われた状態を維持できることとなり、はんだ付けの際、はんだの表面張力が向上し、外部接続部７の先端面８の全面にはんだが濡れ上がり、はんだフィレットの形成不良やはんだ付け不良の発生を効果的に抑えることができる。また、これにより、半導体装置の実装強度を増大させることができる。

さらなる効果としては、従来のリードフレームと比較し、ハンガーリード２の数を増やしたり、ハンガーリード２の太さを太くしたりできることが挙げられる。前述のように、従来のリードフレームにおいては、外部接続部における切断面の面積を小さくするために、ハンガーリードを細く形成していた。その結果、半導体チップ搭載等の際に外部から衝撃を受けた場合に、信頼性が低下するおそれがあった。しかしながら、本実施形態のリードフレーム１９を用いた場合、ハンガーリード２が、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に接続されているので、切断面の面積が大きくなっても問題がない。すなわち、本実施形態のリードフレーム１９では、半導体装置の信頼性向上のために、ハンガーリード２の数を増やしたり、ハンガーリード２の太さを太くしたりすることが可能となる。

上記をふまえて、ハンガーリード２の数は、適宜自由に設定してよい。図１では例えば、チップ搭載側リード１６の片方の側面に２本、反対側の側面に２本、ワイヤ接続側リード１の片方の側面に１本、反対側の側面に１本のハンガーリード２が接続されている。ここで、チップ搭載側リード１６にワイヤ接続側リード１よりも多くハンガーリード２が接続されているのは、後述する半導体チップ１２の搭載時の負荷及びチップ搭載側リード１６そのものの大きさを考慮したものである。半導体装置製造時の信頼性に足るならば、ハンガーリード２は例えばチップ搭載側リード１６の片方の側面に１本だけ形成されていてもよいし、その反対側の側面にはハンガーリード２が形成されていなくてもよい。

また、ハンガーリード２の太さは、適宜自由に設定してよい。ハンガーリード２が太ければ太いほど、後述する半導体チップ１２の搭載時の負荷等に対する耐久性が向上し、半導体装置の信頼性が向上する。

なお、ハンガーリード２を外部接続部７からできるだけ離れた位置に形成することが好ましい。なぜなら、リードフレーム１９の切断面を外部接続部７から遠ざけた方が、はんだ付けに悪影響を及ぼす可能性を減らすことができるからである。

次に、図２〜図５を用いて、上述のリードフレーム１９が用いられた本実施形態の半導体装置及びその実装体について説明する。

図２は、図１に示すリードフレームを用いる半導体装置の断面図である。同図は、図１におけるII-II断面に相当する断面を示している。また、図３は、本実施形態に係る半導体装置の実装体の側面図であり、図４は、本実施形態に係る半導体装置の底面図である。また、図５は、本実施形態に係る半導体装置の斜視図である。

図２に示すように、本実施形態の半導体装置１００は、ワイヤ接続側リード１とチップ搭載側リード１６とを有する端子リード１８と、半導体チップ１２と、モールド樹脂５とを備えている。ワイヤ接続側リード１は、ワイヤ接続部１４と、外部接続部７とを有している。チップ搭載側リード１６は、チップ搭載部６と、外部接続部７とを有している。

半導体チップ１２はチップ搭載部６の上面上に搭載されている。また、ワイヤ１３によって、半導体チップ１２（上の端子）とワイヤ接続側リード１（のワイヤ接続部１４）とは電気的に接続されている。チップ搭載側リード１６と半導体チップ１２（上の端子）とは半導体チップ１２の裏面に設けられた電極により電気的に接続されるが、ワイヤ又は貫通ビアによって接続されていてもよい。なお、チップ搭載側リード１６とワイヤ接続側リード１とが分離されているのは、半導体チップ１２の異なる端子に接続するためである。

モールド樹脂５は、半導体チップ１２及びワイヤ１３を覆うように形成されている。また、モールド樹脂５はチップ搭載側リード１６とワイヤ接続側リード１との間において半導体装置の底面に露出している。このモールド樹脂５が形成される領域は、図１に破線で示す領域３である。なお、結果として、図４からも分かるとおり、端子リード１８の外形サイズの方が、モールド樹脂５の底面サイズよりも大きくなっている。

端子リード１８には、Ｃｕ系素材や、Ｆｅ−４２％ＮｉなどのＦｅ系素材等、機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性などの優れた材料が母材として使用されている。端子リード１８の表面には、ボンディング部の接続抵抗を低下させるためまたは実装基板とのはんだ付け性を改善するため例えばＡｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｂｉまたは上記金属の２種類以上の合金により金属めっきされている。

ここで、図３、図４及び図５に示すように、本実施形態に係る半導体装置１００では、外部接続部７上に、ハンガーリード２の残存部（リード残存部）９が形成されていない。言い換えれば、ハンガーリード２の残存部９が、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に形成されている。

半導体装置１００が例えば半導体発光装置（ＬＥＤ）である場合には、チップ搭載側リード１６とワイヤ接続側リード１とは、それぞれ半導体発光素子（半導体チップ１２）のｎ側電極、ｐ側電極（図示せず）に電気的に接続される。しかし、半導体チップ１２は半導体発光素子に限られず、集積回路が形成されたものであってもよい。

図３に示すように、図２に示す半導体装置１００は実装基板１１上に端子リード１８を対向させた状態で搭載される。半導体装置１００と実装基板１１とは、はんだ１０等の接続部材によって固定され、端子リード１８の金属めっきで覆われた側面上の一部にはこのはんだ１０が回り込んでいる。また、金属めっきで覆われず、母材が露出したハンガーリード２の残存部９は、はんだで覆われていない。

このように、はんだ付けの際に悪影響を及ぼすリードフレームの切断面（ハンガーリード２の残存部９）が、外部接続部７上には形成されていない。すなわち、外部接続部７の全面がめっきに覆われた状態となっている。結果として、半導体装置１００をはんだ１０を介し、実装基板１１により確実に接続できるという効果を発揮する。

なお、残存部９の厚みはできるだけ薄くすることが好ましい。なぜなら、残存部９が厚くなることは、半導体装置全体の大型化につながるからである。究極的には、モールド樹脂５から突出した残存部９の厚みが０、すなわち、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面と、残存部９が同一平面であることが好ましい。

なお、残存部９の数は、複数個でも単数個でもよい。図１に示すリードフレーム１９を用いた場合、例えば、チップ搭載側リード１６の片方の側面に２箇所、反対側の側面に２箇所、ワイヤ接続側リード１の片方の側面に１箇所、反対側の側面に１箇所、残存部９が形成される。

また、残存部９の太さは、適宜自由に設定してよい。

なお、残存部９は、外部接続部７からできるだけ離れた位置に形成することが好ましい。なぜなら、切断面を外部接続部７から遠ざけた方が、はんだ付けに悪影響を及ぼす可能性を減らすことができるからである。具体的には、図３に示すように、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面において、はんだ１０が接しない位置に形成することが好ましい。このような構造をとることにより、ハンガーリード２の切断による切断面がはんだと接することを避けることができるので、リードフレームの母材の露出によるはんだ付けへの悪影響を防止あるいは低減することができる。

なお、図示しないが、外部接続部７はワイヤ１３及びワイヤ接続部１４を介して半導体チップ１２に接続される。外部接続部７は、例えばはんだ材料によって実装基板１１上の配線に接続される。このはんだは外部接続部７の裏面全体と先端面８に拡がっている。

次に、本実施形態の半導体装置およびその実装体の製造方法について説明する。図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。同図では、図１に示すVI-VI断面に相当する断面を示している。

まず、図６（ａ）に示すように、端子リード１８、ハンガーリード２、及び枠体４を有するリードフレーム１９を用意する。端子リード１８はハンガーリード２により枠体４に接続されている。通常、端子リード１８、ハンガーリード２、枠体４は同一平面を形成するように一体となっている。端子リード１８は、チップ搭載側リード１６及びワイヤ接続側リード１（図示せず）とを有している。リードフレーム１９には、Ｃｕ系素材や、Ｆｅ−４２％ＮｉなどのＦｅ系素材等、機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性などの優れた材料が母材として使用されている。リードフレーム１９の表面には、ボンディング部の接続抵抗を低下させるため、または実装基板とのはんだによる接着性等（はんだ付け性）を改善するため例えばＡｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｂｉまたは上記金属の２種類以上の合金により金属めっきされている。

次に、チップ搭載側リード１６のチップ搭載部６上に回路形成面を上にした状態で半導体チップ１２を搭載する。

次いで、半導体チップ１２上のパッドとワイヤ接続部１４（図示せず）とをワイヤボンディングにより接続する。チップ搭載側リード１６及びワイヤ接続部１４（ワイヤ接続側リード１）にはそれぞれ実装基板１１（図３参照）との電気的接続のための外部接続部７が形成されている。ここで、外部接続部７とは、端子リード１８のうち、端子リード１８の側面から一定の距離が離れた領域までの部分を指している。

次に、図６（ｂ）に示すように、半導体チップ１２及びワイヤ１３を覆うようにしてモールド樹脂５を形成する。このモールド樹脂５を形成する領域３は、図１において点線で囲まれた領域である。この結果、外部接続部７の先端面８がモールド樹脂５より露出した構造となる。

次に、図６（ｃ）に示すように、ハンガーリード２の切断部２０をカッター２３によって切断し、半導体装置を個片化する。結果として、この切断により、端子リード１８には、ハンガーリード２の残存部９が形成され、その切断面は、端子リード１８の母材となった金属が露出した構造となる。その後、外部接続部７にはんだ１０を塗布した状態で、半導体装置と実装基板１１とを電気的に接続させる。

ここで、図６（ｃ）に示すように、本実施形態の半導体装置の製造方法では、端子リード１８において、側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に形成されたハンガーリード２を切断する。このような構成及び方法をとることにより、はんだ付けに悪影響を及ぼす切断面が外部接続部７には形成されず、外部接続部７の全面がめっきに覆われた状態の半導体装置を製造することができる。この結果として、はんだ１０を介して、半導体装置１００が実装基板１１により確実に接続された半導体装置１００の実装体を製造することができる。

このように、本実施形態の半導体装置及びその製造方法によれば、外部接続部７の先端面８においてはんだフィレットを効果的に形成させることが可能であり、特に実装基板１１との接着強度の優れた半導体パッケージを作製することが出来る。このため、例えばはんだ強度の低い低温はんだ実装や、リフロー実装などにおいて、パッケージの信頼性を高めることが出来る。

なお、ハンガーリード２の切断は、枠体４の側面ぎりぎりで行うことが好ましい。なぜなら、完成品としての半導体装置１００において、小型化の観点から、ハンガーリード２の残存部９の厚みをできるだけ薄くすることが好ましいからである。究極的には、モールド樹脂５から突出した残存部９の厚みが０、すなわち、端子リード１８における外部接続部７が形成されていない側面と、残存部９とが同一平面となるよう切断することが好ましい。また、切断・個片化後に、残存部９に対して研磨等を行うことによって、残存部９の厚みを薄くしても構わない。

−実施形態の第１の変形例−
図７は、本発明の実施形態の第１の変形例に係るリードフレームの平面図である。図８は、第１の変形例に係るリードフレームを用いる半導体装置の斜視図である。

図７に示すように、本変形例に係るリードフレームは、チップ搭載側リード１６とワイヤ接続側リード１とを有する端子リード１８と、枠体４と、端子リード１８を枠体４に接続するハンガーリード２とを有している。また、ハンガーリード２が、チップ搭載側リード１６の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に接続されている。ハンガーリード２はまた、ワイヤ接続側リード１の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に接続されている。

ここで、本変形例に係るリードフレームでは、図１に示すリードフレームと異なり、チップ搭載側リード１６の側面のうちハンガーリード２が形成された側面と対向する側面にはハンガーリード２が形成されておらず、ワイヤ接続側リード１の側面のうちハンガーリード２が形成された側面と対向する側面にはハンガーリード２が形成されていない。つまり、ハンガーリード２は、ワイヤ接続側リード１及びチップ搭載側リード１６のそれぞれ１つの側面のみに接続されている。すなわち、チップ搭載側リード１６に接続されるハンガーリード２と、ワイヤ接続側リード１に接続されるハンガーリード２とは、端子リード１８の互いに対向する側面に接続されている。チップ搭載側リード１６に接続されるハンガーリード２と、ワイヤ接続側リード１に接続されるハンガーリード２とは端子リード１８の中心から見て互いに点対称の位置に設けられていることになる。

この構成によれば、ワイヤ接続側リード１の４つの側面のうちハンガーリード２が接続された側面以外の３つの側面ではハンガーリード２の切断後も金属めっきが施されたままとなる。また、チップ搭載側リード１６の４つの側面のうちハンガーリード２が接続された側面以外の３つの側面でもハンガーリード２の切断後に金属めっきが施されたままとなる。

すなわち、はんだ付けの際にワイヤ接続側リード１及びチップ搭載側リード１６におけるハンガーリード２が接続された側面と対向する側面に金属めっきが施された状態となっているので、この側面及び外部接続部７にも制限なく、はんだフィレットを形成することが可能となる。結果として、はんだフィレットの形成不良やはんだ付け不良の発生が防止または低減され、半導体装置の実装強度を増大させることができる。

なお、チップ搭載側リード１６と接続されているハンガーリード２と、ワイヤ接続側リード１と接続されているハンガーリード２が、端子リード１８の異なる側面に形成されていることにより、次のような効果が期待される。すなわち、ハンガーリード２が枠体４に対して互い違いに接続されているため、半導体チップ搭載時の負荷等を分散することができ、結果として、半導体装置製造の信頼性が向上する。

なお、図７に示すように、チップ搭載側リード１６に接続されるハンガーリード２については、ワイヤ接続側リード１と向かい合う側面と当該ハンガーリード２の側面とが同一平面を形成することが好ましい。同様に、ワイヤ接続側リード１に接続されるハンガーリード２については、チップ搭載側リード１６と向かい合う側面と当該ハンガーリード２の側面とが同一平面を形成することが好ましい。なぜなら、ハンガーリード２の切断面を外部接続部７から遠ざけた方が、はんだ付けに悪影響を及ぼす可能性を減らすことができるからである。

また、図８に示すように、本変形例に係るリードフレームを用いた半導体装置は、ワイヤ接続側リード１とチップ搭載側リード１６とを有する端子リード１８と、チップ搭載側リード１６上に搭載された半導体チップ（図示せず）と、半導体チップを覆うように形成されたモールド樹脂５とを備えている。本変形例に係る半導体装置は、図２に示す実施形態に係る半導体装置と同様の工程を経て作製される。

ハンガーリード２の残存部９は、外部接続部７が形成されていない領域に形成されている。外部接続部７が形成されているワイヤ接続側リード１とチップ搭載側リード１６の側面全体は、金属めっきで覆われている。このため、本変形例に係る半導体装置を実装基板上に搭載する場合に、はんだフィレットの形成不良やはんだ付け不良の発生が効果的に防止または低減できる。

−実施形態の第２の変形例−
図９は、本発明の実施形態の第２の変形例に係るリードフレームの平面図である。図１０は、第２の変形例に係るリードフレームを用いる半導体装置の斜視図である。

図９に示すように、本変形例に係るリードフレームは、チップ搭載側リード１６とワイヤ接続側リード１とを有する端子リード１８と、枠体４と、端子リード１８を枠体４に接続するハンガーリード２とを有している。また、ハンガーリード２が、チップ搭載側リード１６の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に接続されている。ハンガーリード２はまた、ワイヤ接続側リード１の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に接続されている。

ここで、本変形例に係るリードフレームでは、第１の変形例に係るリードフレームと異なり、チップ搭載側リード１６に接続されるハンガーリード２と、ワイヤ接続側リード１に接続されるハンガーリード２とが、端子リード１８の同じ側面に接続されている。すなわち、チップ搭載側リード１６に接続されるハンガーリード２と、ワイヤ接続側リード１に接続されるハンガーリード２とは端子リード１８の中心線から見て互いに線対称の位置に設けられていることになる。

チップ搭載側リード１６に接続されているハンガーリード２と、ワイヤ接続側リード１に接続されているハンガーリード２とが、端子リード１８の同一の側面に形成されていることにより、半導体装置全体の小型化の効果が期待できる。すなわち、半導体装置を個片化した際、半導体装置１００には、ハンガーリード２の残存部９が形成されることとなるが、本実施形態のようにハンガーリード２を端子リード１８の同一の側面に形成することにより、第１の変形例に係るリードフレームのようにハンガーリード２を互い違いに配置していた場合と比較し、残存部９の厚みによる大型化の影響を二分の一に抑えることができる。

−実施形態の第３の変形例−
図１１は、本発明の実施形態の第３の変形例に係るリードフレームの平面図である。図１２は、図１１に示すリードフレームを用いる半導体装置の断面図である。同図は、図１１におけるXII-XII断面に相当する断面を示している。また、図１３は、本変形例に係る半導体装置の底面図であり、図１４は、本変形例に係る半導体装置の斜視図である。

図１１に示すように、本変形例に係るリードフレームは、基本的には図１に示す実施形態に係るリードフレーム１９と同様の構成を有している。すなわち、ハンガーリード２が、端子リード１８における外部接続部７が形成されていない側面に接続されている。また、図１１において、点線で囲われた領域３がモールド樹脂５及び保護樹脂１７が後に形成される範囲を示している。

リードフレームは、Ｃｕ系素材や、Ｆｅ−４２％ＮｉなどのＦｅ系素材等、機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性などの優れた材料が母材として使用されている。端子リード１８の表面には、ボンディング部の接続抵抗を低下させるため、または実装基板とのはんだ付け性を改善するため、例えばＡｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｂｉまたは上記金属の２種類以上の合金により金属めっきされている。

図１２、図１３、及び図１４に示すように、本変形例に係る半導体装置は、本変形例のリードフレームを用いた半導体発光装置（ＬＥＤ等）である。

本変形例に係る半導体装置１００は、ワイヤ接続側リード１とチップ搭載側リード１６とを有する端子リード１８と、半導体発光素子が形成された半導体チップ１２と、モールド樹脂５と、保護樹脂１７とを備えている。ワイヤ接続側リード１は、ワイヤ接続部１４と、外部接続部７とを有している。チップ搭載側リード１６は、チップ搭載部６と、外部接続部７とを有している。

半導体チップ１２はチップ搭載部６の上面上に搭載されている。また、ワイヤ１３によって、半導体チップ１２とワイヤ接続側リード１（のワイヤ接続部１４）とは電気的に接続されている。保護樹脂１７は透光性樹脂で構成され、半導体チップ１２及びワイヤ１３を覆うように形成されている。モールド樹脂５はリフレクターとして機能し、保護樹脂１７を囲むように形成されている。

また、図１４に示すように、ハンガーリード２の残存部９が、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に形成されている。この残存部９の切断面は金属めっきが施されておらず、リードフレームの母材が露出している。これに対し、外部接続部７が形成された端子リード１８の側面は金属めっきで覆われている。

このような構成をとることにより、はんだ付けの際に悪影響を及ぼすリードフレームの切断面が、外部接続部７には形成されておらず、外部接続部７の全面がめっきに覆われた状態となっているので、半導体装置を、はんだを介して実装基板により確実に接続することができる。

ここで、本変形例に係る半導体装置では、図１３からも分かるとおり、モールド樹脂５の底面が端子リード１８の幅よりも広く、端子リード１８を覆うように形成されている。図１１に示す点線で囲まれた領域３がＰＫＧモールド部、すなわちモールド樹脂５が形成される領域である。この半導体装置は、モールド樹脂を５で端子リード１８を封止した後に保護樹脂１７を充填されることで形成される。

このような構成にすると、端子リード１８の側面もモールド樹脂５で覆われることとなり、端子リード１８がモールド樹脂５から脱落するのを防ぐ効果を高めることができる。

また、従来の半導体装置では、ハンガーリードの残存部は、外部接続部に形成されていたため、ハンガーリードの残存部はモールド樹脂に覆われることはなかった。しかしながら、本変形例に係る半導体装置においては、ハンガーリード２の残存部９が、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に形成されているので、残存部９の一部までもモールド樹脂５に覆われることとなり、結果として、端子リード１８の脱落を防止する効果をより高めることが可能となる。

なお、モールド樹脂５から突出した残存部９の厚みはできるだけ薄くすることが好ましい。なぜなら、残存部９の厚みが大きいと半導体装置全体の大型化につながってしまうからである。半導体装置の小型化を重視する場合には、モールド樹脂５から突出した残存部９の厚みが０であること、すなわち、モールド樹脂５の側面と、モールド樹脂５の側面に露出する残存部９の切断面とが同一平面内にあることが好ましい。

なお、ハンガーリード２の数は、複数個でも単数個でもよい。図１１では例えば、チップ搭載側リード１６の片方の側面に１本、反対側の側面に１本、ワイヤ接続側リード１の片方の側面に１本、反対側の側面に１本のハンガーリード２が形成されている。

また、ハンガーリード２の太さは、適宜自由に設定してよい。

なお、ハンガーリード２は、外部接続部７からできるだけ離れた位置に形成することが好ましい。なぜなら、リードフレームの切断面を外部接続部７から遠ざけた方が、はんだ付けに悪影響を及ぼす可能性を減らすことができるからである。

次に、本変形例に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１５は、本発明の実施形態の第３の変形例に係る半導体装置の断面図である。同図は、図１１におけるXV-XV断面に相当する断面を示している。

まず、図１１に示すようなリードフレーム１９を用意する。リードフレーム１９は、端子リード１８、ハンガーリード２、枠体４を有している。端子リード１８はハンガーリード２により枠体４に接続されている。通常、端子リード１８、ハンガーリード２、枠体４は同一平面を形成するように一体となっている。端子リード１８は、チップ搭載側リード１６及びワイヤ接続側リード１（図示せず）とを有している。

チップ搭載側リード１６及びワイヤ接続側リード１（図１２参照）にはそれぞれ、実装基板との電気的接続のための外部接続部７が形成されている。ここで、外部接続部７とは、端子リード１８の側面から一定の距離が離れた領域までの領域を指しており、実装基板上の配線と接続されている。

リードフレーム１９には、Ｃｕ系素材や、Ｆｅ−４２％ＮｉなどのＦｅ系素材等、機械的強度、電気伝導度、熱伝導度、耐食性などの優れた材料が母材として使用されている。リードフレーム１９の表面には、ボンディング部の接続抵抗を低下させるため、または実装基板とのはんだ付け性を改善するため例えばＡｇ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｂｉまたは上記金属の２種類以上の合金により金属めっきされている。

次に、チップ搭載側リード１６のチップ搭載部６上に半導体発光素子が形成された回路形成面を上にした状態で半導体チップ１２を搭載する。次いで、半導体チップ１２上のパッドとワイヤ接続部１４（図示せず）とをワイヤボンディングにより接続する。

続いて、端子リード１８の上面上に、半導体チップ１２及びワイヤ１３(図１２参照）を囲むようにモールド樹脂５を形成する。モールド樹脂５を形成する領域３は図１１に示す点線で囲まれた領域である。このとき、モールド樹脂５の底面の幅を端子リード１８の幅よりも広くして、ハンガーリード２の一部（残存部９）もモールド樹脂５で覆う。また、端子リード１８の側面のうち外部接続部７が設けられていない側面もモールド樹脂５で覆われる。

次に、モールド樹脂５により形成された凹部内に透光性の保護樹脂１７を充填、固化して半導体チップ１２及びワイヤ１３を封止する。

次に、ハンガーリード２をカッター２３によって切断し、半導体装置の個片化を行う。この切断により、端子リード１８には、ハンガーリード２の残存部９が形成され、その切断面には端子リード１８の母材が露出する。端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面に形成されたハンガーリード２を切断するので、はんだ付けの際に悪影響を及ぼす切断面が、外部接続部７には形成されないこととなる。すなわち、外部接続部７の全面がめっきに覆われた状態の半導体装置を製造することができる。

次に、外部接続部７にはんだを塗布した状態で、半導体装置と実装基板とを電気的に接続させる。

従来の方法では、ハンガーリードの残存部は、外部接続部上に形成されていたため、ハンガーリードの残存部はモールド樹脂に覆われることはなかった。しかしながら、本変形例に係る方法によれば、モールド樹脂５が端子リード１８の側面のうち外部接続部７が形成されていない側面を覆っているので、端子リード１８の脱落を効果的に防ぐことができる。

また、本変形例に係る方法でも、外部接続部７の全面がめっきに覆われた状態で実装基板上に半導体装置を搭載するので、はんだを介して、半導体発光装置を実装基板により確実に接合することができる。

なお、ハンガーリード２の切断は、モールド樹脂５の側面ぎりぎりで行うことが好ましい。なぜなら、完成品としての半導体発光装置において、小型化の観点から、モールド樹脂５から突出したハンガーリード２の残存部９の厚みをできるだけ薄くすることが好ましいからである。究極的には、モールド樹脂５から突出した残存部９の厚みが０、すなわち、モールド樹脂５の側面と残存部９とが同一平面となるよう切断することが好ましい。また、切断・個片化後に、モールド樹脂５から突出した残存部９に対して研磨等を行うことによって、残存部９の厚みを薄くしても構わない。

なお、上述した実施形態及びその変形例の構成は、各々自由に組み合わせてもよい。例えば、図２に示す実施形態、及びその第１の変形例に係る半導体装置において、モールド樹脂５を端子リード１８の側面を覆うように形成してもよい。また例えば、図１１に示す第３の変形例のリードフレームにおいて、ハンガーリード２の数をチップ搭載側リード１６の片方の側面に１本のみ、ワイヤ接続側リード１の片方の側面に１本のみ形成してもよい。また例えば、第３の変形例のリードフレームにおいて、チップ搭載側リード１６に接続されるハンガーリード２の側面を、ワイヤ接続側リード１と向かい合うチップ搭載側リード１６の側面と同一平面となるよう形成し、ワイヤ接続側リード１に接続されるハンガーリード２の側面を、チップ搭載側リード１６と向かい合うワイヤ接続側リード１の側面と同一平面となるよう形成してもよい。

また、以上で説明したリードフレーム及び半導体装置の実施形態及びその変形例は本発明の一例であって、各部材の形状や構成材料などは本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、端子リード１８の平面外形は四辺形でもよいし、それ以外の形状でもよい。

また、半導体装置の製造方法も上述した方法に限定されない。例えば、半導体装置の個片化を行わずに大きいサイズの実装基板上にリードフレームを搭載した後、ハンガーリード２をレーザー等でまとめて切断してもよい。

本発明の一例に係る半導体装置は、集積回路が形成された半導体チップやＬＥＤ素子等の発光素子、受光素子など種々の半導体素子の他、圧力センサ、圧電センサ、ジャイロセンサ、温度センサ、キャパシタ、マイクロモータなどのＭＥＭＳパッケージなどを搭載することもでき、それぞれ種々の用途の電子機器に用いることが出来る。

１ ワイヤ接続側リード
２ ハンガーリード
３ 領域
４ 枠体
５ モールド樹脂
６ チップ搭載部
７ 外部接続部
８ 先端面
９ 残存部
１０ はんだ
１１ 実装基板
１２ 半導体チップ
１３ ワイヤ
１４ ワイヤ接続部
１６ チップ搭載側リード
１７ 保護樹脂
１８ 端子リード
１９ リードフレーム
２０ 切断部
２３ カッター
１００ 半導体装置

Claims (19)

1. 端子リードと、
   前記端子リードを囲む枠体と、
   前記端子リードと前記枠体とを接続するハンガーリードとを備え、
   前記端子リードの側面のうち、前記ハンガーリードが接続されていない側面に外部接続部が設けられているリードフレーム。
2. 請求項１に記載のリードフレームにおいて、
   表面が金属めっきで覆われているリードフレーム。
3. 請求項１または２に記載のリードフレームにおいて、
   前記ハンガーリードとしては第１のハンガーリードと第２のハンガーリードとが設けられており、
   前記端子リードは、前記前記第１のハンガーリードに接続され、半導体チップを搭載するためのチップ搭載側リードと、前記前記第２のハンガーリードに接続されたワイヤ接続側リードとを有しており、
   前記第１のハンガーリードと前記第２のハンガーリードとは、端子リードの互いに対向する側面に接続されているリードフレーム。
4. 請求項１または２に記載のリードフレームにおいて、
   前記ハンガーリードとしては第１のハンガーリードと第２のハンガーリードとが設けられており、
   前記端子リードは、前記前記第１のハンガーリードに接続され、半導体チップを搭載するためのチップ搭載側リードと、前記前記第２のハンガーリードに接続されたワイヤ接続側リードとを有しており、
   前記第１のハンガーリードと前記第２のハンガーリードとは前記端子リードの同一側面に接続されているリードフレーム。
5. 端子リードと、
   前記端子リードの側面に設けられ、母材が露出した断面を有するリード残存部と、
   前記端子リード上に搭載された半導体チップと、
   前記端子リード上に設けられ、前記半導体チップを覆う樹脂と備え、
   前記端子リードの側面のうち、前記リード残存部が形成されていない側面に外部接続部が設けられている半導体装置。
6. 請求項５に記載の半導体装置において、
   前記端子リードの側面のうち、少なくとも前記外部接続部が設けられた側面は金属めっきで覆われている半導体装置。
7. 請求項５または６に記載の半導体装置において、
   前記半導体チップを搭載した前記端子リードを上面に搭載する実装基板と、
   前記実装基板と前記外部接続部とを接続する接続部材とをさらに備えている半導体装置。
8. 請求項７に記載の半導体装置において、
   前記接続部材は、前記外部接続部が設けられた前記端子リードの側面の少なくとも一部を覆っている半導体装置。
9. 請求項５〜８のうちいずれか１つに記載の半導体装置において、
   前記樹脂の底面外形は、前記端子リードの平面外形よりも小さい半導体装置。
10. 請求項５〜８のうちいずれか１つに記載の半導体装置において、
    前記樹脂の底面外形は、前記端子リードの平面外形よりも大きく、
    前記樹脂は、前記端子リードの側面のうち、前記リード残存部が設けられた側面の少なくとも一部を覆っている半導体装置。
11. 請求項５〜１０のうちいずれか１つに記載の半導体装置において、
    前記リード残存部としては、第１のリード残存部と、第２のリード残存部とが設けられており、
    前記端子リードは、側面に前記第１のリード残存部が設けられ、上面に前記半導体チップが搭載されたチップ搭載側リードと、側面に前記第２のリード残存部が設けられ、前記チップ搭載側リードと離間しつつ、前記半導体チップと電気的に接続されたワイヤ接続側リードとを有しており、
    前記第１のリード残存部と、前記第２のリード残存部とは、それぞれ前記端子リードの互いに対向する側面に接続されている半導体装置。
12. 請求項５〜１０のうちいずれか１つに記載の半導体装置において、
    前記リード残存部としては、第１のリード残存部と、第２のリード残存部とが設けられており、
    前記端子リードは、側面に前記第１のリード残存部が設けられ、上面に前記半導体チップが搭載されたチップ搭載側リードと、側面に前記第２のリード残存部が設けられ、前記チップ搭載側リードと離間しつつ、前記半導体チップと電気的に接続されたワイヤ接続側リードとを有しており、
    前記第１のリード残存部と前記第２のリード残存部とは、それぞれ前記端子リードの同じ側面に設けられている半導体装置。
13. 請求項１０に記載の半導体装置において、
    前記リード残存部は、前記樹脂の側面から突出している半導体装置。
14. 請求項５〜１３のうちいずれか１つの半導体装置において、
    前記半導体チップは半導体発光素子であり、
    前記樹脂は、前記半導体チップを覆う透光性の保護樹脂と、前記保護樹脂を囲むモールド樹脂とを有している半導体装置。
15. 外部接続部が設けられた側面を含む端子リードと、
    前記端子リード上に搭載された半導体チップと、
    前記端子リード上に設けられ、前記半導体チップを覆う樹脂と備え、
    前記端子リードの側面のうち、少なくとも前記外部接続部が設けられた側面は金属めっきで覆われている半導体装置。
16. 端子リードと、前記端子リードを囲む枠体と、前記端子リードと前記枠体とを接続するハンガーリードとを有し、前記端子リードの側面のうち前記ハンガーリードが接続されていない側面に外部接続部が設けられたリードフレームを準備する工程と、
    前記端子リード上に半導体チップを搭載する工程と、
    前記半導体チップを覆う樹脂を前記端子リード上に形成する工程と、
    前記ハンガーリードを切断することで、前記端子リードと、前記半導体チップと、前記樹脂とをそれぞれ備えた半導体装置を個片化する工程とを備えている半導体装置の製造方法。
17. 請求項１６に記載の半導体装置の製造方法において、
    少なくとも、前記端子リードの側面のうち前記外部接続部が設けられた側面は金属めっきで覆われており、
    前記半導体装置を個片化することで、前記端子リードの側面のうち前記外部接続部が設けられていない側面には母材が露出した断面を有する前記ハンガーリードの残存部が形成される半導体装置の製造方法。
18. 請求項１６または１７に記載の半導体装置の製造方法において、
    個片化された前記半導体装置を、前記外部接続部と実装基板とが電気的に接続するように前記実装基板上に搭載する工程をさらに備えている半導体装置の製造方法。
19. 請求項１８に記載の半導体装置において、
    前記半導体装置を前記実装基板上に搭載する際には、前記外部接続部と前記実装基板との間だけでなく、前記外部接続部が形成された前記端子リードの側面上にも接続部材が形成される半導体装置の製造方法。

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