JP6357386B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、電気的テストをともなう半導体装置の製造方法に関するものである。

特開平１１−２９７４４２号公報（特許文献１）には、ＩＣのリード８を第１のコンタクトピン１０と第２のコンタクトピン１１で上下方向に挟持して電気的テストを行うＩＣソケットが記載されている（要約）。また、第２のコンタクトピン１１の弾性力で第１のコンタクトピン１０を下方へ撓み変形させ、リード８の下面を擦って酸化膜を破るという記載も有る（００２４段落）。

特開２０１２−１７３００３号公報（特許文献２）には、電子部品のリード部Ｓ１を上下方向から上側コンタクト２１と下側コンタクト２２で挟持して電気特性を測定することが記載されている。また、上側コンタクト２１と下側コンタクト２２は、リード部Ｓ１の手前でリード部Ｓ１に向かって折れ曲がり、先端がリード部Ｓ１に上面または下面から接触することが記載されている（０００１、００２３段落）。

特開平１１−２９７４４２号公報 特開２０１２−１７３００３号公報

本願発明者は、半導体装置のバーンインテスト（電気的テスト工程）により、半導体装置のリードの裏面を覆う半田（半田メッキ膜）が、リードの先端からひげ状に突出する現象を確認した。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態である半導体装置の製造方法は、封止体から突出したアウターリードの接続部が実装基板に対して傾斜している半導体装置をバーンインテストする際に、アウターリードの接続部を、上下方向からコンタクトピンの下接触部と上接触部とで挟持する。そして、アウターリードの裏面を覆う半田メッキ膜と下接触部との第１接触点は、アウターリードの先端よりも封止体に近く、アウターリードの主面を覆う半田メッキ膜と上接触部との第２接触点は、第１接触点よりも封止体に近い位置とするものである。

上記一実施の形態によれば、半導体装置の実装歩留りを向上できる高信頼性の半導体装置を提供することができる。

一実施の形態である半導体装置の平面図である。 図１に示す半導体装置の断面図である。 一実施の形態である半導体装置の製造工程フロー図である。 一実施の形態である半導体装置の製造工程であるテスト工程に用いるソケットの上面図である。 一実施の形態である半導体装置の製造工程であるテスト工程に用いるソケットの側面図である。 図４、５に示すソケットの動作を示す簡略的な断面図である。 図６に続くソケットの動作を示す簡略的な断面図である。 一実施の形態の半導体装置の製造工程中の断面図である。 図８に示す半導体装置の製造工程の変形例を示す断面図である。 比較例である半導体装置の製造方法中の断面図である。

（本願における記載形式・基本的用語・用法の説明）
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。

同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を含むものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、ＳｉＧｅ（シリコン・ゲルマニウム）合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、Ｃｕ層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、Ｃｕ、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。

さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。

また、実施の形態の各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。

また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するため、あるいは領域の境界を明示するために、ハッチングやドットパターンを付すことがある。

（実施の形態）
＜半導体装置＞
まず、本実施の形態の半導体装置ＳＤの構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は本実施の形態の半導体装置の平面図である。

本実施の形態の半導体装置ＳＤは、図１に示すように、略四角形の封止体１と複数本のリード２とを有する。封止体は、４つの辺を有し、各辺に直交する方向に延在するように複数本のリード２が封止体１から突出している。封止体１の中央部分には、半導体チップ３が配置されている。この半導体装置ＳＤは、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型半導体装置である。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図２において、直線Ｂ−Ｂは、半導体装置ＳＤが実装される実装基板の実装面ＭＢを表している。半導体装置ＳＤは、半導体チップ３、複数本のリード２および封止体１を有する。

半導体チップ３は、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板で構成され、複数の半導体素子、複数の配線、および、複数の端子（外部電極、外部引出電極）４を有する。半導体素子は、例えば、ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、配線および端子４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）を主成分とする金属からなる。半導体チップ３の主面３ａには、複数の半導体素子と複数の端子４が形成されている。複数の半導体素子は、複数の配線により接続されて回路ブロックを構成し、回路ブロックは、配線を介して端子４と電気的に接続されている。そして、複数の端子４は、複数のリード２と電気的に接続されている。端子４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）を主成分とするワイヤ５によりリード２に接続されている。端子４とリード２の接続には、金（Ａｕ）バンプまたは半田バンプ等を用いても良い。

封止体１は、半導体チップ３、ワイヤ５、リード２、ダイパッド６、および、接着層７を覆っている。半導体チップ３は、接着層７によりダイパッド６に接着されている。封止体１は、平坦な主面（封止体主面）１ａ、平坦な裏面（封止体裏面）１ｂ、および、主面１ａと裏面１ｂ間を繋ぐ側面（封止体側面）１ｃを有している。半導体装置ＳＤを実装基板に実装した状態で、主面（上面、表面）１ａおよび裏面（下面）１ｂは、実装面ＭＢに対して平行となる。なお、半導体装置ＳＤを実装基板に実装した状態で、実装面ＭＢに近い側を封止体裏面（下面）１ｂ、遠い側を封止体主面（上面、表面）１ａと定義する。

複数のリード２は、半導体チップ３を取り囲むように配置されており、半導体チップ３を中心に放射状に延在している。複数のリード２は、基材である銅（Ｃｕ）または４２アロイで構成されており、各々のリード２は、主面（上面、表面、リード主面）２ａと裏面（下面、リード裏面）２ｂとを有する。リード２は、封止体１の内部に位置するインナーリード部ＩＬとアウターリード部ＯＬとからなり、アウターリード部ＯＬの主面２ａおよび裏面２ｂは、半田メッキ膜２ｃで覆われている。アウターリード部ＯＬのリード２の側面も半田メッキ膜２ｃで覆われているが、アウターリード部ＯＬの先端２ｄは半田メッキ２ｃで覆われておらず、基材が露出する部分が存在する。ただし、先端２ｄの基材の周囲は、半田メッキ膜２ｃで覆われている。ワイヤ５は、リード２のインナーリード部ＩＬの主面２ａに接続されている。因みに、金（Ａｕ）バンプまたは半田バンプの場合、リード２の裏面２ｂに接続される。

また、アウターリード部ＯＬは、ガルウイング形状を有し、インナーリード部ＩＬから連続して、直線的に、封止体１の外部に突出する突出部Ｐ１、Ｐ１´と、突出部Ｐ１、Ｐ１´から実装面ＭＢに向かって延びる屈曲部Ｐ２、Ｐ２´と、実装面ＭＢに対してほぼ平行に屈曲部Ｐ２、Ｐ２´から延在し、実装半田を介して実装基板に接続される接続部Ｐ３、Ｐ３´とを有している。突出部Ｐ１、Ｐ１´、屈曲部Ｐ２、Ｐ２´、および、接続部Ｐ３、Ｐ３´は、半田メッキ膜２ｃを含めて定義しており、リード２の主面側と裏面側でその範囲が異なる為、別々に定義している。リード２の裏面２ｂにおいて、アウターリード部ＯＬは、突出部Ｐ１、屈曲部Ｐ２、および、接続部Ｐ３で構成され、リード２の主面２ａにおいて、アウターリード部ＯＬは、突出部Ｐ１´、屈曲部Ｐ２´、および、接続部Ｐ３´で構成されている。リード２および半田メッキ膜２ｃの膜厚により、突出部Ｐ１´の長さは突出部Ｐ１の長さよりも大きく、接続部Ｐ３の長さは接続部Ｐ３´の長さよりも大きい。また、接続部Ｐ３、Ｐ３´は、実装面ＭＢ（または封止体１の裏面１ｂ）に対して傾斜角θ１で傾斜しており、先端２ｄから封止体１に近づくにつれて実装面ＭＢから離れる構造となっている。接続部Ｐ３、Ｐ３´の傾斜角θ１は、２°≦θ１≦４°としている。因みに、ＪＥＩＴＡ（電子情報技術産業協会）規格では、０°≦θ１≦８°とされている。また、屈曲部Ｐ２、Ｐ２´は、実装面ＭＢ（または封止体１の裏面１ｂ）に対して傾斜角θ２（θ１＜θ２≦９０°）で傾斜している。屈曲部Ｐ２、Ｐ２´は、接続部Ｐ３、Ｐ３´に近い側ほど封止体１から離れる方向、言い換えると、突出部Ｐ１、Ｐ１´に近い側ほど封止体１に近づく方向に傾斜している。さらに、封止体１の主面１ａ、裏面１ｂは、実装面ＭＢと平行となるので、接続部Ｐ３、Ｐ３´は、封止体１の主面１ａ、裏面１ｂに対して傾斜角θ１、屈曲部Ｐ２、Ｐ２´は、封止体１の主面１ａ、裏面１ｂに対して傾斜角θ２で傾斜しているとも言える。

また、図２に示すように、半導体装置ＳＤを実装面に搭載した状態で、封止体１の裏面１ｂは、実装面ＭＢから所定の間隔を有しており、この間隔はスタンドオフＳＯＦと呼ばれる。スタンドオフは、半導体装置ＳＤを実装基板に実装する際の接続信頼性を確保するためのものであり、この値がマイナスになってはいけない。本実施の形態では、スタンドオフＳＯＦを、例えば、５０μｍ以上で１００μｍ以下としている（ＪＥＩＴＡ規格では、７０μｍ以上で１３０μｍ以下とされている）。

＜半導体装置の製造方法＞
次に、本実施の形態の半導体装置ＳＤの製造方法を、図３を用いて説明する。図３は、半導体装置ＳＤの製造工程フロー図である。

まず、基材準備工程（Ｓ１）では、基材として、リードフレームを準備する。銅（Ｃｕ）または４２アロイからなるリードフレームには、図１および図２で説明した、複数のリード２およびダイパッド６からなるデバイス形成領域が行列状に複数配置されている。また、基材の準備と合わせて、半導体チップ３も準備する。本実施の形態の半導体チップ３には、前述のＭＩＳＦＥＴおよび端子４が形成されており、半導体チップ３の主面３ａには、その外周に沿って複数の端子４が配置されている。なお、本実施の形態では、１つのリードフレームに複数のデバイス形成領域が設けられたものを用いる場合を例として説明するが、１つのリードフレームに１つのデバイス形成領域が設けられたものを用いてもよい。

次に、ダイボンディング工程（Ｓ２）では、半導体チップ３をリードフレームのダイパッド６上に搭載し、接着層７で半導体チップ３をダイパッド６に固定する。接着層７は、例えばエポキシ系の接着材、あるいは、エポキシ系の熱硬化性樹脂に、銀（Ａｇ）などから成る金属粒子を含有させた導電性接着材を用いる。

次に、ワイヤボンディング工程（Ｓ３）では、半導体チップ３の主面３ａに設けられた端子４とリード２とをワイヤ５で電気的に接続する。ワイヤ５は、リード２のインナーリード部ＩＬに接続される。

次に、樹脂封止工程（Ｓ４）では、半導体チップ３、ワイヤ５、リード２、ダイパッド６、および、接着層７を、封止樹脂で覆い（封止し）、封止体１を形成する。封止樹脂は、フィラーとして球形のシリカを含有するエポキシ樹脂等からなり、その線膨張係数は、およそ９ｐｐｍ／Ｋである。

次に、メッキ工程（Ｓ５）では、封止体から露出する複数のリード２のアウターリード部ＯＬに半田メッキ膜２ｃを形成する。半田メッキ膜２ｃは、アウターリード部ＯＬにおける、リード２の主面２ａ、裏面２ｂ、および、側面に形成される。半田メッキ膜２ｃは、純Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ系、または、Ｓｎ−Ｃｕ系の材料で構成される。

半田メッキ膜２ｃの形成後に、複数のリード２の先端２ｄをリードフレームの枠体から分離し、その後、リード成形工程（Ｓ６）を行う。各リード２のアウターリード部ＯＬは、前述のガルウイング形状に成形される。リード成形工程において、各リード２およびダイパッド６は、リードフレームの枠体に連結されている。

次に、個片化工程（Ｓ７）では、リードフレームから各デバイス形成領域を切断、分離する。デバイス形成領域は、複数のリード２およびダイパッド６を有し、ダイパッド６上には半導体チップ３が接着層７を介して固定されており、複数のリード２と半導体チップ３の主面３ａに設けられた端子４とは、電気的に接続されている。その結果、図１および図２に示す半導体装置ＳＤが得られる。ただし、半導体装置ＳＤは、テスト工程（Ｓ８）で良品判定されたものが出荷されるので、テスト工程（Ｓ８）の前の個片化された半導体装置ＳＤは、被検査体と呼ぶ。

次に、テスト工程（Ｓ８）では、例えば、バーンインテストが実施される。バーンインテストは、被検査体（半導体装置ＳＤ）を一定時間、高温環境で動作させることによって、出荷後に初期不良となる半導体装置ＳＤを事前に除去（スクリーニング）するものである。バーンインテストは、バーンインボード上に搭載された複数のソケット２０に被検査体（半導体装置ＳＤ）を挿入した後、そのバーンインボードをバーンイン装置内に収納して実施する。バーンインテストは、室温よりも高温である、例えば、１２５℃の設定温度で実施される。なお、バーンインテスト時の温度は、半田メッキ膜２ｃの融点よりも低いことは言うまでもないが、バーンインテスト時には、動作状態にある半導体装置ＳＤ自体も発熱するため、半導体装置ＳＤは、設定温度以上に上昇し、アウターリード部ＯＬの半田メッキ膜２ｃが軟化してしまう。因みに、純Ｓｎの融点は、約２３０℃、Ｓｎ−Ｂｉ系半田の融点は、約２２０℃、Ｓｎ−Ｃｕ系半田の融点は、約２２０℃である。バーンインテストの他にも、様々なテストが有るが、少なくともバーンインテストで良品判定された半導体装置ＳＤが出荷に繋がる。

＜テスト方法＞
次に、本実施の形態のテスト工程（Ｓ８）について、図４〜図８を用いて、詳細に説明する。図４および図５は、本実施の形態の半導体装置の製造工程であるテスト（バーンインテスト）工程に用いるソケット２０の上面図および側面図である。

ソケット２０は、カバー２１、スプリング２２、ソケット本体２３、および、複数のコンタクトピン３０を有する。図４に示すように、カバー２１の上面２１ａは、額縁状（額縁形状）になっており、上面（カバー上面）２１ａには、被検査体を挿入する略四角形の挿入窓２１ｂが形成されており、挿入窓２１ｂの各辺から複数のコンタクトピン３０が突出している。被検査体（半導体装置ＳＤ）がソケット２０に挿入された場合、半導体装置ＳＤのリード２と電気的接続を取れるように、リード２に対応する位置にコンタクトピン３０が配置されている。挿入窓２１ｂからソケット本体２３の上面（ソケット本体上面）２３ａが露出しており、挿入窓２１ｂの中央部には上面２３ａに設けられた突起状のストッパー２３ｂが配置されている。

図５に示すように、カバー２１とソケット本体２３との間には複数のスプリング２２が配置されており、ソケット本体２３に対してカバー２１が上下動出来るようになっている。因みに、スプリング２２は、平面視において、額縁状のカバー２１のコーナー部（４ヶ所）に配置されている。複数のコンタクトピン３０は、ソケット本体２３に支持されている。コンタクトピン３０の一端は、ソケット本体２３の下方に突出しており、バーンインテストで使用されるバーンインボード（テスト用基板）に挿入されることで、ソケット２０とバーンインボードとの電気的接続を取る。

図６および図７は、ソケット２０の動作を示す簡略的な断面図である。図６および図７を用いて、テスト工程におけるソケット２０の動きを説明する。図６および図７に示すように、コンタクトピン３０は、被検査体（半導体装置ＳＤ）のリード２の裏面２ｂ（正確には、半田メッキ膜２ｃ）と接触する下接触部（第１端子）３０ａと、リード２の主面２ａ（正確には、半田メッキ膜２ｃ）と接触する上接触部（第２端子）３０ｂと、カバー２１と一体に形成された押圧部２１ｃに接触する作用部３０ｃとを有している。さらに、コンタクトピン３０は、バーンインボード（テスト用基板）と電気的接続を取る挿入部３０ｄを有している。下接触部３０ａ、上接触部３０ｂ、作用部３０ｃ、および、挿入部３０ｄは、一体に形成されており、コンタクトピン３０の一部分である。なお、本実施の形態では、１つのコンタクトピン３０が、下接触部３０ａ、上接触部３０ｂ、作用部３０ｃ、および、挿入部３０ｄを備えているものについて説明するが、下接触部３０ａと上接触部３０ｂは、互いに異なる（独立した）コンタクトピンを用いてもよい。

図６に示すように、ソケット２０のカバー２１を下方に押し込む応力を加えることにより、カバー２１と一体形成（または連結）された押圧部２１ｃがコンタクトピン３０の作用部３０ｃを押し広げて、上接触部３０ｂが下接触部３０ａから離れ、下接触部３０ａと上接触部３０ｂとの間にスペースが出来る。これを解放状態と呼ぶ。解放状態では、カバー２１とソケット本体２３の間に設けられたスプリング２２は圧縮されて縮んだ状態となっている。

次に、図７に示すように、カバー２１に設けられた挿入窓２１ｂから被検査体（半導体装置ＳＤ）をソケット２０内部に挿入し、被検査体（半導体装置ＳＤ）のリード２を下接触部３０ａ上に載置する。そして、カバー２１（押圧部２１ｃ）を下方に押し込む応力を開放すると、圧縮されていたスプリング２２が伸長することで、被検査体（半導体装置ＳＤ）のリード２は、コンタクトピン３０の上接触部３０ｂと下接触部３０ａとで上下方向（Ｚ方向）から挟持される。これを挟持状態と呼ぶ。この状態（挟持状態）でバーンインテストが開始され、バーンインテストが完了すると、図６で説明したようにカバー２１を下方に押し込み、上接触部３０ｂをリード２から離した（解放状態）後に被検査体（半導体装置ＳＤ）をソケット２０から取り除き、次の被検査体をソケット２０内に挿入して次のバーンインテストを実施する。なお、コンタクトピン３０の下接触部３０ａは、ソケット本体２３の上面２３ａに対して、上下方向（Ｚ方向）の位置が変動しない構造となっている。つまり、解放状態から挟持状態、または、挟持状態から解放状態に遷移する際には、上接触部３０ｂが、下接触部３０ａに対して上下方向（Ｚ方向）および水平方向（Ｘ方向）に変位する。少なくとも、上下方向（Ｚ方向）において、下接触部３０ａは、上面２３ａに対して変位しない。上接触部３０ｂは、解放状態で圧縮されたスプリング２２が挟持状態で伸長することにより発生する応力で、被検査体（半導体装置ＳＤ）のリード２を下接触部３０ａの方向に押し付けることになる。下接触部３０ａは、ソケット本体２３に固定されていて、上下方向には変動しないので、上接触部３０ｂがリード２を押し付ける応力でリード２が挟持されることとなる。

また、バーンインテストの開始時には、ソケット本体２３の上面２３ａに設けられたストッパー２３ｂの主面（ストッパー主面）２３ｂｓ（図８）は、被検査体（半導体装置ＳＤ）の封止体１の裏面１ｂとは接触していない。

次に、バーンインテスト時におけるリード２とコンタクトピン３０との関係について、更に詳しく説明する。図８は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の断面図である。具体的には、テスト工程における断面図であり、図７の破線部Ｃの拡大図である。以下、図８および図２を参照しながら説明する。

ソケット本体２３は、上面２３ａから内部に亘って形成された階段状の支持部２３ｃを有し、支持部２３ｃは、上面２３ａに垂直な垂直部２３ｃｖ１、２３ｃｖ２と、上面２３ａに平行な水平部２３ｃｈとを有している。支持部２３ｃには、略Ｔ字状の断面を有する下接触部３０ａの横棒部分３０ａｈと縦棒部分３０ａｖが支持されている。下接触部３０ａの横棒部分３０ａｈは水平部Ｃｆと円弧部Ｃｒとからなり、水平部Ｃｆは、実装面ＭＢ（図２）、半導体装置ＳＤの裏面１ｂ、または、ソケット本体２３の上面２３ａに平行な水平面（平面）３０ａｆを有し、円弧部Ｃｒは、例えば、半径が０．８ｍｍの円弧面３０ａｒを有し、水平面３０ａｆと円弧面３０ａｒとは連続している。つまり、断面視において、下接触部３０ａの主面（端子主面）３０ａｓは、水平面３０ａｆと円弧面３０ａｒとで構成されており、水平面３０ａｆは、円弧面３０ａｒよりも半導体装置ＳＤの封止体１に近い側に配置されている。横棒部分３０ａｈは、垂直部２３ｃｖ１の深さよりも厚く、水平面３０ａｆは、上面２３ａよりもＺ方向に高い。つまり、水平面３０ａｆは、上面２３ａから突出している。なお、本実施の形態では、横棒部分３０ａｈの水平面３０ａｆが上面２３ａから突出している構成について説明したが、上面２３ａと同一平面であってもよい。

図２に示したアウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３、Ｐ３´は、図８に示すように、コンタクトピン３０の下接触部３０ａと上接触部３０ｂとで上下方向（ｚ方向）に挟持されている。アウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３において、半田メッキ膜２ｃを含めたアウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´は、接触点（第１接触点）Ｄで下接触部３０ａと接している。接触点Ｄは、水平面３０ａｆと円弧面３０ａｒとの境界でもある。そして、アウターリード部ＯＬの先端２ｄに位置するアウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´（言い換えると、半田メッキ膜２ｃ）は、円弧面３０ａｒから離間しており、下接触部３０ａ（言い換えると、下接触部３０ａの主面３０ａｓ）から離間している。したがって、アウターリード部ＯＬの先端２ｄと円弧面３０ａｒとの交点Ｆの高さ（Ｆｚ）は、接触点Ｄの高さ（Ｄｚ）よりも低い。また、接触点Ｄの水平方向の位置（Ｄｘ）は、交点Ｆの水平方向の位置（Ｆｘ）よりも封止体１に近い。

つまり、図２に示すように、アウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３、Ｐ３´が、実装面ＭＢ（または、封止体１の裏面１ｂ）に対して、傾斜角θ１を有する場合にも、図８に示すようにコンタクトピン３０の下接触部３０ａの主面３０ａｓを水平面３０ａｆと円弧面３０ａｒとで構成し、アウターリード部ＯＬの先端２ｄに位置するアウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´（言い換えると、半田メッキ膜２ｃ）が下接触部３０ａ（言い換えると、下接触部３０ａの主面３０ａｓ）から離間する構造としている。

アウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３´において、半田メッキ膜２ｃを含めたアウターリード部ＯＬの主面２ａ´は、接触点Ｅ（第２接触点）で上接触部３０ｂと接している。そして、接触点Ｅの水平方向の位置（Ｅｘ）は、接触点Ｄの水平方向の位置（Ｄｘ）よりも封止体１に近い。

つまり、アウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３´において、上接触部３０ｂは、接触点Ｄよりも封止体１に近い位置の接触点Ｅで、アウターリード部ＯＬの主面２ａ´を下接触部３０ａの方向に押さえつけている。

また、バーンインテスト工程においては、高温の動作環境で実施されるため、封止体１自体も高温となり、封止体１が、例えば、図８の水平方向（Ｘ方向）に体積膨張する。しかしながら、封止体１から周囲に突出しているリード２は、コンタクトピン３０で上下方向（ｚ方向）から挟持されているため、封止体１自体が、例えば、下側（実装面ＭＢ側）に凸の方向に反ってしまう。本実施の形態では、ソケット本体２３の上面２３ａにストッパー２３ｂを設けて、封止体１が過度に反ることを防止している。ここで、過度とは、スタンドオフＳＯＦが負の値になることを意味している。

ストッパー２３ｂは、平面視において、封止体１と重なるように配置することはもちろんであるが、封止体１の反り量は、周辺部分よりも中央部分で大となるため、封止体１の中央部に配置されている半導体チップ３に重なるように配置することが有効である。図８に示すように、接触点Ｄからストッパー２３ｂの主面（ストッパー主面）２３ｂｓまでの上下方向（Ｚ方向）の高さｔを、例えば、６０μｍ≦ｔ≦１１０μｍとすることで、バーンインテスト後に、所望のスタンドオフＳＯＦの量を確保することができる。

ストッパー２３ｂは、中央部に加え、封止体１の４つの角部に重なるように１〜４つのストッパー２３ｂを追加しても良い。

図１０は、本実施の形態に対する比較例である半導体装置の製造工程中の断面図である。具体的には、被検査体（半導体装置ＳＤ）のバーンインテスト時におけるリード２とコンタクトピン３０との関係を示している。

図８の本実施の形態とは異なり、コンタクトピン３０の下接触部３０ａ３の主面は水平面３０ａｆ３のみで構成されている。図２に示したアウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３、Ｐ３´は、封止体１の裏面１ｂまたはコンタクトピン３０の水平面３０ａｆ３に対して傾斜している（傾斜角θ１）。バーンインテストにおいて、アウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３、Ｐ３´をコンタクトピン３０の下接触部３０ａ３と上接触部３０ｂとで挟持した場合、アウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´は、その先端２ｄで、下接触部３０ａ３と接触している（接触点Ｇとする）。一方、主面２ａ´は、接触点Ｅで上接触部３０ｂから主面２ａ´に垂直な方向に応力Ｔを受ける。そして、接触点Ｅの応力Ｔは、Ｚ方向の応力ＴｚとＸ方向の応力Ｔｘに分解できる。応力Ｔｚは、アウターリード部ＯＬを下接触部３０ａ３方向に押す応力であるが、応力Ｔｘは、アウターリード部ＯＬを封止体１に近づく方向の応力である。つまり、接触点Ｇにおいて、アウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´である半田メッキ膜２ｃには、封止体１から離れる方向にＴｘ´の応力が加わることとなる。バーンインテスト工程は、室温よりも高温（約１２５℃）の雰囲気で実施され、半導体チップ３からの発熱もあるため、アウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´である半田メッキ膜２ｃが軟化している。本願発明者は、接触点Ｇにおいて、軟化した半田メッキ膜２ｃに、封止体１から離れる方向に応力Ｔｘ´がかかることにより、アウターリード部ＯＬの先端２ｄから半田メッキ膜２ｃがひげ状に突出するという現象を確認した。また、このひげ状に突出した半田（半田突起）は、半導体装置ＳＤを実装基板へ実装する工程において、異物となって半導体装置ＳＤのリード間ショートを引き起こすことで、実装工程の歩留り（実装歩留り）が低下することも確認している。

なお、この半田突起は、少なくとも、コネクタピン３０の下接触部３０ａ３が上下方向（Ｚ方向）において、固定されているために発生するものである。もし、下接触部３０ａ３が上下方向（Ｚ方向）および水平方向（Ｘ方向）に可動可能であったら、下接触部３０ａ３の水平面３０ａｆ３が、アウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３、Ｐ３´の傾斜角と等しく傾斜するため、半田突起は発生し難くなる。

この半田突起は、例えば、洗浄工程を追加して除去することも可能であるが、工程数が増加するという問題点があるのと、洗浄工程後の信頼性評価工程も追加する必要が有り、益々工程が増加するという欠点が有る。

＜本実施の形態の主要な特徴と効果＞
本実施の形態の半導体装置の製造方法、特に、バーンインテストにおける主要な特徴と効果を説明する。

コンタクトピン３０の下接触部３０ａと、接続部Ｐ３のアウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´（半田メッキ膜２ｃ）とは、アウターリード部ＯＬの先端２ｄよりも封止体１に近い位置（第１接触点Ｄ）で接触している。そして、アウターリード部ＯＬの先端２ｄは、下接触部３０ａの主面３０ａｓから離間しており、アウターリード部ＯＬの先端２ｄの裏面２ｂ´（半田メッキ膜２ｃ）には、封止体１から離れる方向の応力が掛からないため、アウターリード部ＯＬの先端２ｄで発生する半田突起を防止することができる。

コンタクトピン３０の下接触部３０ａと、接続部Ｐ３のアウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´（半田メッキ膜２ｃ）とは、アウターリード部ＯＬの先端２ｄよりも封止体１に近い位置（第１接触点Ｄ）で接触している。上接触部３０ｂと、接続部Ｐ３´のアウターリード部ＯＬの主面２ａ´（半田メッキ膜２ｃ）とは、第１接触点Ｄよりの封止体１に近い位置（第２接触点Ｅ）で接触している。したがって、先端２ｄが下接触部３０ａの主面３０ａｓから離間する方向に応力が発生し、より半田突起の発生が防止される。

ソケット本体２３に固定された下接触部３０ａと、下接触部３０ａに対して上下方向に可動する上接触部３０ｂとで、アウターリード部ＯＬを上下方向から挟持し、上接触部３０ｂにより、実装面ＭＢに対して傾斜した接触部Ｐ３、Ｐ３´に応力を加えた状態でバーンインテストを実施する。しかしながら、コンタクトピン３０の下接触部３０ａと、接続部Ｐ３のアウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´（半田メッキ膜２ｃ）とは、アウターリード部ＯＬの先端２ｄよりも封止体１に近い位置（第１接触点）で接触している。したがって、第１接触点において、半田メッキ膜２ｃに封止体１から離れる水平方向の応力が掛かったとしても、アウターリード部ＯＬの先端２ｄから半田突起が発生するのを防止できる。

ソケット本体２３の上面２３ａと封止体１の裏面１ｂとの間にストッパー２３ｂを設けているので、封止体１が下に凸となる方向に反ったとしても、適正なスタンドオフＳＯＦを確保することができる。

＜変形例＞
上記実施の形態では、コンタクトピン３０の下接触部３０ａの主面３０ａｓが、水平面３０ａｆと円弧面３０ａｒで構成された例で説明したが、下接触部３０ａの構成には変形例がある。図９は、図８に示す半導体装置の製造工程の変形例を示す断面図である。具体的には、コンタクトピン３０の下接触部３０ａに対する変形例を示している。

図９に示すコンタクトピン３０の下接触部３０ａ２の主面３０ａｓ２は、水平面３０ａｆと平面３０ａｆ２とで構成されている。平面３０ａｆ２は、水平面３０ａｆ（言い換えると、実装面ＭＢまたは封止体１の裏面１ｂ）に対して傾斜θ３を有し、傾斜θ３は、図２に示したアウターリード部ＯＬの接続部Ｐ３、Ｐ３´が実装面ＭＢに対する傾斜θ１よりも大である（θ３＞θ１）。つまり、アウターリード部ＯＬをコンタクトピン３０の下接触部３０ａ２と上接触部３０ｂとで上下方向から挟持した状態で、アウターリード部ＯＬの裏面２ｂ´（半田メッキ膜２ｃ）は、先端２ｄよりも封止体１に近い接触点Ｄで下接触部３０ａ２と接触する。接触点Ｄは、断面視において、水平面３０ａｆと平面３０ａｆ２の境界である。そして、アウターリード部ＯＬの先端２ｄに位置する裏面２ｂ´（半田メッキ膜２ｃ）は、平面３０ａｆ２（言い換えると、下接触部３０ａ２または下接触部３０ａ２の主面３０ａｓ２）から離間し、接触していない。

したがって、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

上記実施の形態および変形例では、ＱＦＰ型半導体装置を例に説明したが、ガルウイング形状のアウターリードを有するＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型半導体装置に適用できる。また、バーンインテスト工程を例に説明したが、同様のソケットに挿入して、室温よりも高温で行うテストに対しても適用できる。

以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

その他、上記実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。

［付記］
実装基板の実装面に実装される半導体装置のテスト方法であって、
（ａ）その主面に複数の外部電極を有する半導体チップと、前記半導体チップを覆う樹脂封止体と、インナーリード部およびアウターリード部を有し、前記インナーリード部で前記半導体チップの前記外部電極と電気的に接続され、前記アウターリード部が前記封止体から露出した複数のリードと、を有する半導体装置を準備する工程、
（ｂ）第１端子と第２端子を有するコンタクトピンを複数保持するソケットを準備する工程、
（ｃ）複数の前記アウターリード部の各々を、前記コンタクトピンの前記第１端子と前記第２端子で挟持した状態で、前記半導体装置を室温よりも高い設定温度に保持し、前記半導体装置を動作させながら前記半導体装置をテストする工程、
を有し、
前記アウターリード部において、前記複数のリードの主面および裏面は半田メッキ膜で覆われており、
前記アウターリード部は、前記封止体から突出する突出部と、前記突出部から前記実装面に向かって延びる屈曲部と、前記屈曲部から前記封止体から離れる方向に延び、前記実装基板に機械的に接続される接続部と、前記封止体から最も離れた先端と、を有し、
前記接続部は、前記先端よりも前記屈曲部側が前記実装面から離れるように、前記実装面に対して傾斜しており、
前記第１端子と前記接続部に位置する前記リード裏面の前記半田メッキ膜との第１接触点は、前記アウターリード部の前記先端よりも前記封止体に近く、
前記第２端子と前記接続部に位置する前記リード主面の前記半田メッキ膜との第２接触点は、前記第１接触点よりも前記封止体に近い、半導体装置のテスト方法。

１ 封止体
１ａ 主面（上面、表面、封止体主面）
１ｂ 裏面（下面、封止体裏面）
１ｃ 側面（封止体側面）
２ リード
２ａ 主面（上面、表面、リード主面）
２ｂ 裏面（下面、リード裏面）
２ｃ 半田メッキ膜
２ｄ 先端
３ 半導体チップ
３ａ 主面
４ 端子（外部電極、外部引出電極）
５ ワイヤ
６ ダイパッド
７ 接着層
２０ ソケット
２１ カバー
２１ａ 上面（カバー上面）
２１ｂ 挿入窓
２１ｃ 押圧部
２２ スプリング
２３ ソケット本体
２３ａ 上面（ソケット本体上面）
２３ｂ ストッパー
２３ｂｓ 主面（ストッパー主面）
２３ｃ 支持部
２３ｃｈ 水平部
２３ｃｖ１、２３ｃｖ２ 垂直部
３０ コンタクトピン
３０ａ 下接触部
３０ａｆ 水平面（平面）
３０ａｆ２ 平面
３０ａｆ３ 水平面
３０ａｈ 横棒部分
３０ａｒ 円弧面
３０ａｓ 主面（端子主面）
３０ａｖ 縦棒部分
３０ｂ 上接触部
３０ｃ 作用部
３０ｄ 挿入部
Ｃｆ 水平部
Ｃｒ 円弧部
Ｄ 接触点（第１接触点）
Ｅ 接触点（第２接触点）
Ｆ 交点
Ｇ 接触点
ＩＬ インナーリード部
ＭＢ 実装面
ＯＬ アウターリード部
Ｐ１、Ｐ１´ 突出部
Ｐ２、Ｐ２´ 屈曲部
Ｐ３、Ｐ３´ 接続部
ＳＤ 半導体装置
ＳＯＦ スタンドオフ

Claims (13)

1. （ａ）その主面に複数の外部電極を有する半導体チップと、インナーリード部とアウターリード部から成る複数のリードを有するリードフレームと、を準備する工程、
   （ｂ）前記複数のリードの前記インナーリード部と前記複数の外部電極とを電気的に接続する工程、
   （ｃ）前記半導体チップおよび前記複数のリードのそれぞれの前記インナーリード部を樹脂で封止し、表面と前記表面に対向する裏面とを有する封止体を形成する工程、
   （ｄ）前記アウターリード部において、前記複数のリードの主面および裏面に半田メッキ膜を形成する工程、
   （ｅ）前記リードフレームから前記アウターリード部を分離し、前記複数のリード、前記半導体チップおよび前記封止体を含む被検査体を準備する工程、
   （ｆ）複数の前記アウターリード部の各々を、第１端子と第２端子で挟持した状態で前記被検査体をテストする工程、
   を有し、
   前記（ｆ）工程において、
   前記アウターリード部は、前記インナーリード部から連続して前記封止体の外部に突出する突出部と、前記突出部から前記裏面に向かって延びる屈曲部と、前記屈曲部から前記封止体から離れる方向に延びる接続部と、前記封止体から最も離れた先端と、を有し、
   前記接続部は、前記先端よりも前記屈曲部側が前記裏面に近づくように、前記封止体の前記裏面に対して第１傾斜角を持って傾斜しており、
   前記第１端子と前記接続部に位置する前記リードの前記裏面の前記半田メッキ膜との第１接触点は、前記アウターリード部の前記先端よりも前記封止体に近く、
   前記第２端子と前記接続部に位置する前記リードの前記主面の前記半田メッキ膜との第２接触点は、前記第１接触点よりも前記封止体に近く、
   前記アウターリード部の前記先端において、前記リードの前記裏面の前記半田メッキ膜は、前記第１端子から離間しており、
   前記第１端子は端子主面を有し、前記端子主面は、第１平面と円弧面とで構成されている、半導体装置の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記第１接触点は、断面視において、前記第１平面と前記円弧面との境界点に位置する、半導体装置の製造方法。
3. 請求項１において、
   前記テストする工程は、室温よりも高い設定温度の環境で、前記半導体チップを動作させながら実施する、半導体装置の製造方法。
4. 請求項３において、
   前記設定温度は、前記半田メッキ膜の融点よりも低い、半導体装置の製造方法。
5. 請求項１において、
   前記第１端子および前記第２端子は、一体に形成されており、前記第１端子および前記第２端子は、電気的に接続されている、半導体装置の製造方法。
6. 請求項５において、
   前記第１端子および前記第２端子は、ソケット本体に支持されており、前記第１端子は前記ソケット本体に固定されている、半導体装置の製造方法。
7. 請求項６において、
   前記第２端子は、前記第１端子に対して、上下方向に可動する、半導体装置の製造方法。
8. 請求項１において、
   前記屈曲部は、前記裏面に対して第２傾斜角を持って傾斜しており、前記第１傾斜角は、前記第２傾斜角よりも小さい、半導体装置の製造方法。
9. 請求項１において、
   前記封止体の前記表面は、前記裏面と平行である、半導体装置の製造方法。
10. 請求項６において、
    前記ソケット本体は、前記封止体の前記裏面との間にストッパーを有する、半導体装置の製造方法。
11. 請求項１０において、
    前記ストッパーは、平面視において、前記ソケット本体の中央部に配置され、前記テストする工程において、前記封止体は前記ストッパーと重なる、半導体装置の製造方法。
12. 請求項１０において、
    前記ストッパーは、平面視において、前記半導体チップと重なる、半導体装置の製造方法。
13. （ａ）その主面に複数の外部電極を有する半導体チップと、インナーリード部とアウターリード部から成る複数のリードを有するリードフレームと、を準備する工程、
    （ｂ）前記複数のリードの前記インナーリード部と前記複数の外部電極とを電気的に接続する工程、
    （ｃ）前記半導体チップおよび前記複数のリードのそれぞれの前記インナーリード部を樹脂で封止し、表面と前記表面に対向する裏面とを有する封止体を形成する工程、
    （ｄ）前記アウターリード部において、前記複数のリードの主面および裏面に半田メッキ膜を形成する工程、
    （ｅ）前記リードフレームから前記アウターリード部を分離し、前記複数のリード、前記半導体チップおよび前記封止体を含む被検査体を準備する工程、
    （ｆ）複数の前記アウターリード部の各々を、ソケットに保持された第１端子と第２端子で上下方向から挟持した状態で前記被検査体をテストする工程、
    を有し、
    前記（ｆ）工程において、
    前記アウターリード部は、前記インナーリード部から連続して前記封止体の外部に突出する突出部と、前記突出部から前記裏面に向かって延びる屈曲部と、前記屈曲部から前記封止体から離れる方向に延びる接続部と、前記封止体から最も離れた先端と、を有し、
    前記接続部は、前記先端よりも前記屈曲部側が前記裏面に近づくように、前記封止体の前記裏面に対して第１傾斜角を持って傾斜しており、
    前記第１端子と前記接続部に位置する前記リードの前記裏面の前記半田メッキ膜との第１接触点は、前記アウターリード部の前記先端よりも前記封止体に近く、
    前記第２端子は、前記接続部に位置する前記リードの前記主面の前記半田メッキ膜と、第２接触点で接触し、
    前記第１端子は、前記ソケットに固定されており、前記第２端子のみが前記上下方向に可動し、
    前記アウターリード部の前記先端において、前記リードの前記裏面の前記半田メッキ膜は、前記第１端子から離間しており、
    前記第１端子は端子主面を有し、前記端子主面は、第１平面と円弧面とで構成されている、半導体装置の製造方法。

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