JP6398143B2 - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リードフレーム及びその製造方法に関し、特に、半導体素子搭載用又は光半導体素子搭載用のリードフレーム及びその製造方法に関する。

近年、半導体装置の基材となるリードフレームへの要求として、半導体装置の小型高密度および集積化による高精細化、多列化および大判化は当然のことながら、多様な用途に合わせ、ダイパッドやリードその他のパーツの形状の多種多様化が挙げられる。更に、必要な期間に必要量だけを生産するために、少量多品種及び短納期も要求される。これらを満足するために、フォトエッチングで製造されるリードフレームへの需要が大幅に増加してきた。

そのような状況下で、半導体装置は、電子機器の短小軽薄化に伴い、小型化薄型化が求められている。その要求に応える一つの形態として、表面実装型のＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package)が用いられている。ＱＦＮは、小型化を目的に、外部電極と内部電極を、一つのリードの上端と下端で対応するタイプである。

この半導体装置は、中央部に配置された半導体素子を搭載するダイパッド部と、ダイパッド部を取り巻くように配置されたリード部とを備えている。ダイパッド部には半導体素子が搭載され、半導体素子の電極部は、ワイヤーボンディング等でリード部と電気的に接続される。リード部には、上面にある、ダイパッド部に近い一端にワイヤーボンディングされる内部電極部と、下面が外部機器とはんだ合金等で接続される外部電極部とがある。更に、リード部の下面及びダイパッド部の下面を除き、半導体素子を搭載したダイパッド部、ワイヤーボンディングされたリード部の接続部を含んでモールド樹脂で封止したモールド樹脂部を有し、半導体装置はこれらで構成されている。

特許文献１の図１０に記載されているように、集積回路の多機能化・高集積化により半導体装置の外部電極の多ピン化が進み、外部電極の複数列化が進んでいる。このような場合、ワイヤーボンディングされる内部電極部はダイパッド部に近い位置に配置し、外部電極は、パッケージ外形付近に複数列に配置するので、リードの形状は、外部電極部から内部電極部まで引き回した形状となる。外部機器と接続する外部電極部を除き、リードの引き回し部は外部電極部の厚さより薄い薄肉部となっており、外部電極部以外はモールド樹脂に覆われる。これは、リードの引き回し部を露出させず、外部機器を外部電極部に接合する際、半導体装置への余分な半田の付着を防止するためである。

このように、外部電極部と内部電極部が離れている場合は、細長いリード形状を有することになり、リードの下面側のみエッチング加工する構成となる。

半導体装置だけでなく、光半導体装置についても、この細長い形状が採用されるようになってきた。例えば、特許文献２の図１や図２に示されるように、ダイパッド部から延びる延伸部を設け、その先端部に保護素子を設けるタイプのものである。発光素子と保護素子との間隔を大きくすることができ、保護素子による光の吸収を軽減し、光の取り出し効率を高めることができる。保護素子は、静電気や高電圧サージから発光素子を保護するための素子である。具体的には、保護素子の一例としては、ツェナーダイオードが挙げられる。

このような保護素子を設けるタイプにおいては、特許文献２では一部が薄肉部になっているが、外部機器との接続の関係より、延伸部全体を薄肉部にするタイプも増えている。

また、特許文献２に記載されているように、ダイパッド部やリード部については、モールド樹脂との密着性を強化するために、素子搭載面と反対側の面よりダイパッド部やリード部の周縁の全周又は一部に薄肉部を形成している。

ダイパッド部やリード部の形状が矩形等単純形状の場合、モールド樹脂との密着性が低くなり、ダイパッド部やリード部が脱落しやすい。このため、形状を複雑化してモールド樹脂との密着性を強化することがある。この場合、ダイパッド部やリード部の一部に延伸部を設定し、かつ薄肉部に設定する手法が用いられることもある。

このように、半導体装置や光半導体装置では、ダイパッド部やリード部において、これらの一部が延伸した細長い延伸部において薄肉部を有するタイプのものが増加している。

特開２０１４−２２３９９号公報 特開２０１４−１３０９７３号公報

ところで、この薄肉部は一般的にエッチング加工にて製作されているが、細長い延伸部においてエッチング加工を行う場合、形状や薄肉部の設定にもよるが、強度が不足し、延伸部の重みで薄肉部が変形する不具合が発生する場合がある。特に、特許文献１に記載されているように、細長い形状の先端にバスバーと呼ばれる共通リードを設ける場合があり、この場合、バスバーの重みで変形が一層多発する。

また、同時に近年の半導体装置や光半導体装置では、薄型化、小型化が進み、当然ダイパッド部やリード部の形状も小さくなってきており、モールド樹脂との密着性がより強く要求されてきている。そこで、上述の特許文献２に記載されているように、ダイパッド部やリード部については、モールド樹脂との密着性を強化するため、素子搭載面と反対側の面において、ダイパッド部やリード部の周縁部の全周又は一部に薄肉部を設けることが多くなってきている。モールド樹脂との密着性を強化するためには、かかる薄肉部の厚さをある程度深くする必要がある。

特に、光半導体装置に関しては、パッケージ自体が小さく、ダイパッド部やリード部の周縁部の全周又は一部に薄肉部を設けることは必須となっている。

そこで、本発明は、ダイパッド部やリード部の周縁部の全周又は一部に薄肉部を設け、かつダイパッド部やリード部の一部より延伸した細長い延伸部において薄肉部を持つリードフレームにおいて、薄肉部によるモールド樹脂との密着性を維持しつつ、延伸部は延伸部自体の強度不足による加工中あるいは搬送中に延伸部が変形する不具合を防止するリードフレームを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るリードフレームは、半導体素子搭載用又は光半導体素子搭載用のリードフレームであって、
表面側に素子を搭載するためのダイパッド部と、
該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部と、を有し、
前記ダイパッド部及び前記リード部の少なくとも１つは、裏面側で外部機器と接続可能な電極部を含む本体部と、該本体部の所定箇所から該本体部よりも細長い形状を有して延伸した延伸部とを有し、
前記本体部は、前記裏面側からエッチングされた第１の薄肉部を、前記所定箇所以外の周縁部の少なくとも一部に有し、
前記延伸部は、前記裏面側からエッチングされた第２の薄肉部を有し、該第２の薄肉部は、少なくとも前記所定箇所を含む前記本体部との連結部が、前記第１の薄肉部よりも厚い肉厚を有し、
前記第２の薄肉部は、前記連結部から先端にかけて厚さがテーパー状になる形状を有する。

本発明の他の態様に係るリードフレームの製造方法は、表面側に半導体素子又は光半導体素子を搭載するためのダイパッド部と、該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部とを有し、該ダイパッド部及び該リード部の少なくとも１つは、外部機器と裏面側で接続可能な電極部を含む本体部と、該本体部の所定箇所から該本体部よりも細長い形状を有して延伸した延伸部とを有するリードフレームの製造方法であって、
金属板の表面側に、前記本体部及び前記延伸部を形成する部分を覆う第１のレジスト層を形成する工程と、
前記金属板の裏面側に、前記電極部を形成する部分を第２のレジスト層で覆うとともに、前記本体部の所定箇所を含む前記延伸部を、前記第２のレジスト層にスリットパターン又はドットパターンが形成された第３のレジスト層で覆う工程と、
前記金属板を両面からエッチングし、前記表面側に前記本体部及び前記延伸部を形成するとともに、前記本体部及び前記延伸部の裏面側に、前記第２のレジスト層で覆われてエッチングされていない前記電極部と、前記第２及び第３のレジスト層のいずれにも覆われずにエッチングされ、第１の薄肉部を構成する前記電極部及び前記所定箇所以外の前記本体部と、前記第３のレジスト層で覆われて前記第１の薄肉部よりも浅くエッチングされた前記延伸部と、を形成する工程と、を有する。

本発明によれば、モールド樹脂との密着性を維持しつつ、加工中あるいは搬送中に延伸部の変形する不具合を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係るリードフレームを用いた半導体装置の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係るリードフレームの一例のリード部の構成を示した図である。図２（ａ）は、リード部を裏面から示した平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ’断面における断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るリードフレームのリード部の一例を示した断面構成図である。 本発明の第３の実施形態に係るリードフレームのリード部の一例を示した断面構成図である。 本発明の第４の実施形態に係るリードフレームのリード部の一例を示した断面構成図である。図５（ａ）は、第４の実施形態に係るリードフレームのリード部の一例を示した断面構成図である。図５（ｂ）は、第４の実施形態に係るリードフレームの変形例となるリードフレームのリード部の一例を示した断面構成図である。 本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法の一例の一連の工程を示した図である。図６（ａ）は、金属板用意工程の一例を示した図である。図６（ｂ）は、レジスト層形成工程の一例を示した図である。図６（ｃ）は、エッチング工程の一例を示した図である。図６（ｄ）は、レジスト剥離工程の一例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るリードフレーム及びその製造方法は、半導体装置及び光半導体装置用の双方のリードフレームに適用可能であるが、以下、半導体装置用のリードフレームに適用する例を挙げて説明する。

先ず、本発明の第１の実施形態に係るリードフレームの説明に先立ち、本発明の実施形態に係るリードフレームを用いた半導体装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るリードフレーム３０を用いた半導体装置７０の一例を示した図である。半導体装置７０に用いられるリードフレーム３０は、半導体素子４０を搭載するダイパッド部１０と、ダイパッド部１０の周辺に空間を隔てて配置されたリード部２０とを有する。ダイパッド部１０の上面には半導体素子４０が搭載され、半導体素子４０の電極部４１とリード部２０とは、ボンディングワイヤー５０等により電気的に接続されている。また、半導体装置７０は、半導体素子４０、ボンディングワイヤー５０等の接続部、ダイパッド部１０及びリード部２０を封止したモールド樹脂部６０を備える。

半導体装置用リードフレーム３０は、金属板をエッチング加工し、ダイパッド部１０とリード部２０とを形成するが、金属板の材質としては、一般的に銅系合金が用いられる。板厚は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのものが用いられることが多い。リード部２０は、ダイパッド部１０に対応して一つ又は複数配置される。

図１に示されるように、ダイパッド部１０は、半導体素子４０が搭載される半導体素子搭載面１１を表面側に有し、裏面側にはモールド樹脂６０に覆われずに露出した電極部１２を有する。また、裏面側には、電極部１２よりも厚さが薄く、モールド樹脂６０に覆われている薄肉部１３を有する。

リード部２０は、表面側にワイヤーボンディング面２１を有し、ワイヤーボンディング面２１内に本体部２２を有する。また、リード部２０は、本体部２２から細長く延伸した延伸部２４を有する。なお、本体部２２は、本来的には断面図では境界を表現できないが、側面図で示した場合の仮想的な境界線を破線で表現して示している。なお、ワイヤーボンディング面２１は、リードフレーム３０の表面側という点で半導体素子搭載面１１と同じ側の面であり、以後の説明において、単に表面側を意味して半導体素子搭載面１１と表記した場合には、ワイヤーボンディング面２１も含む意図である。

本体部２２の中央領域の裏面側には、モールド樹脂６０から露出し、外部装置と接続可能な電極部２３が設けられる。本体部２２の周縁部の裏面には、裏面側からエッチング加工された本体薄肉部２５が形成され、延伸部２４の裏面側には、本体薄肉部２５よりも肉厚が厚い延伸薄肉部２７が形成されている。このように、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の全周又は一部に、半導体素子搭載面１１及びワイヤーボンディング面２１の反対面側よりエッチング加工されて、ダイパッド部１０及びリード部２０の縁より内側へ向けて板厚よりも厚みの薄い薄肉部１３、２５、及び延伸部２４の裏面側に薄肉部２７が形成されている。

半導体装置７０において、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の全周又は一部に薄肉部１３、２５を形成することにより、ダイパッド部１０及びリード部２０とモールド樹脂６０との密着性を向上させることができる。特に、表面実装型の半導体装置７０や光半導体装置については、ダイパッド部１０及びリード部２０の裏面がモールド樹脂６０から露出しており、かつ、パッケージの小型化により、形状が小さくなるに従い、ダイパッド部１０やリード部２０が脱落することがある。よって、ダイパッド部１０やリード部２０の周縁の全周又は一部に薄肉部１３、２５を形成することで、モールド樹脂６０からの抜け止めの効果があり、薄肉部１３、２５の形成は重要である。

また、ダイパッド部１０の全周又は一部に薄肉部１３を設けることで、ダイパッド部１０の表面面積が増加することにより、半導体素子４０からの熱放散性を向上させる効果もある。

なお、ダイパッド部１０やリード部２０を保持するため他のダイパッド部１０やリード部２０又はリードフレーム３０の外枠との連結部がある場合、その連結部近辺の薄肉部は除外されることもある。

本発明の第１の実施形態に係るリードフレーム３０においては、ダイパッド部１０に薄肉部１３が形成されており、リード部２０に本体部薄肉部２５及び延伸薄肉部２７が形成されているが、ダイパッド部１０の薄肉部１３とリード部２０の本体薄肉部２５は同じ肉厚を有し、リード部２０の延伸薄肉部２７は、ダイパッド部１０の薄肉部１３とリード部２０の本体薄肉部２５よりも厚い肉厚を有する。これらの厚さの相違と、延伸薄肉部２７の構成及び機能の詳細は後述することとし、まず、ダイパッド部１０の薄肉部１３とリード部２０の本体薄肉部２５について説明する。なお、以後、本体薄肉部２５、延伸薄肉部２７を、単に薄肉部２５、２７と表記する場合がある。

薄肉部１３、２５の厚さは、板厚（電極部１２、２３が存在する領域の厚さ）の１/４〜板厚−０．０３ｍｍ程度である。薄肉部１３、２５の厚さが板厚の１/４以下であると、ダイパッド部１０の強度が弱くなり、変形等を起こすおそれがある。また逆に、薄肉部１３、２５の厚さが板厚−０．０３ｍｍ以上であると、薄肉部１３、２５の下に充填されたモールド樹脂部６０の厚さが薄くなり、モールド樹脂６０の強度が弱く、樹脂自体が剥離する可能性が大きくなる。よって、薄肉部１３、２５の厚さは、板厚の１/２〜板厚の３５％の厚さが好ましい。

薄肉部１３、２５のダイパッド部１０及びリード部２０の周縁から内側への長さは、０．１ｍｍ以上必要である。０．１ｍｍ未満であるとモールド樹脂６０との密着の効果が小さくなる。上限は特にないが、ダイボンディングやワイヤーボンディングに不具合が起こらず、且つ外部接続用のエリアを確保できれば自由に設定できるが、好ましくは板厚程度である。

このように、本発明の第１の実施形態に係るリードフレーム３０は、裏面側に薄肉部１３、２５が形成されたダイパッド部１０及びリード部２０を有し、半導体装置７０の部品として用いられる。本実施形態に係るリードフレーム３０のダイパッド部１０及びリード部２０は、更に、本体部２２と本体部２２から細長く延伸した延伸部２４とを備える。本実施形態に係るリードフレーム３０は、ダイパッド部１０及びリード部２０の少なくとも１つに適用することができるが、以下、リード部２０に適用した例を挙げて説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るリードフレーム３０の一例のリード部２０の構成を示した図である。図２（ａ）は、リード部２０を裏面から示した平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ’断面における断面図である。なお、図２（ｂ）において、本体部２２を仮想的に示している。本体部２２は、本来は断面図では表現できないが、側面図ではその境界を表現できる。図２（ａ）との関連性を示すため、図２（ｂ）では、断面図では本来は現れない本体部２２の境界線を、仮想的に破線で表現して示している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、リード部２０は、ワイヤーボンディング面２１と、本体部２２と、外部電極部２３と、延伸部２４と、本体薄肉部２５と、連結部２６と、延伸薄肉部２７とを有する。

上述のように、リード部２０は、外部機器と接続する電極部２３を含む本体部２２と、本体部２２より細長く延伸した延伸部２４とを有する。延伸部２４は、本体薄肉部２５と同様、ワイヤーボンディング面２１と反対面（裏面側）からエッチングされた延伸薄肉部２７を有している。かつ、本体部の周縁の一部又は全周の本体薄肉部２５と延伸部の延伸薄肉部２７とを比較すると、少なくとも延伸部２４の本体部２２との連結部２６の厚さが、本体薄肉部２５よりも厚い構成を有する。

半導体装置７０のリード部２０では、外部機器と接続する電極部２３を含む本体部２２があり、このリード本体部２２を半導体素子４０と電気的に接続するために、半導体素子４０と近い位置にリード部２０を引き回す必要があり、本体部２２の所定箇所から本体部２２よりも細長い形状を有して延伸させた延伸部２４がある。半導体素子４０の周りに１列でリード部２０の上下に内部電極部と外部電極部を配置できる場合には、リード部２０の一部を延伸させる延伸部２４は必要ない。一方、多ピン化等により複数列の外部電極部を配置する場合等には、内部電極部を半導体素子４０の周りに配置し、外部電極部を半導体装置７０の外形に近い位置に配置するため、リード部２０の本体部２２の一部より延伸させた延伸部２４を設け、かつ、延伸部２４がモールド樹脂部６０より露出しないように、薄肉部２７に構成している。

また、ダイパッド部１０やリード部２０の形状が矩形等単純形状の場合、モールド樹脂６０との密着性が低いことよりダイパッド部１０やリード部２０が脱落し易い。このため、形状を複雑化してモールド樹脂６０との密着性を強化する手法が用いられることがある。この場合、ダイパッド部１０やリード部２０の一部に延伸部２４を設定し、かつ薄肉部２７に構成する手法が使用される。特に、光半導体装置に関しては、パッケージ自体が小さいため、ダイパッド部１０やリード部２０にこの手法を用いることが有効である。

しかしながら、延伸部２４は、細長い形状を有するため、強度が十分ではなく、自重により下方に垂れ下がるような変形を生じる場合がある。このような変形がリードフレーム３０の加工中や搬送中に発生すると、加工や搬送が困難となってしまう。また、このような変形は、リードフレーム３０自体を加工又は搬送する際にも生じ得るし、リードフレーム３０上に半導体素子４０を搭載し、ワイヤーボンディングしてから樹脂封止する後工程でも生じ得、両方の製造プロセスに悪影響を及ぼすおそれがある。

よって、このような延伸部２４の垂れ下がり変形を防止すべく、本実施形態に係るリードフレーム３０では、図２（ｂ）に示すように、延伸薄肉部２７により構成される延伸部２４のうち、少なくとも付け根部分に当たる連結部２６は本体薄肉部２５よりも厚く構成している。これにより、延伸部２４の強度を増加させ、延伸部２４の垂れ下がり変形を防止することができる。なお、延伸薄肉部２７は、少なくとも連結部２６は本体薄肉部２５よりも厚くする必要があるが、連結部２６よりも先端寄りの部分も本体薄肉部２５より厚く構成して一向に差し支えない。むしろ、延伸部２４の強度を高める観点からは、延伸薄肉部２７の付け根部分に当たる連結部２６のみならず、真中、先端寄りの部分でも本体薄肉部２５より厚く構成することが好ましく、先端を含む総ての領域で本体薄肉部２５よりも厚く構成してもよい。例えば、延伸部２４の延伸方向の断面形状は、図２（ｂ）に示すように設定してもよい。

図２（ｂ）においては、リード部２０の本体部２２の一部より延伸した延伸部２４において、延伸部２４の付け根部分の連結部２６と先端部とで、本体薄肉部２５よりも厚い肉厚を有するほぼ一定の延伸薄肉部２７として構成されている。つまり、延伸薄肉部２７の総ての領域を同じ厚さとし、本体薄肉部２５よりも厚く構成した例が示されている。このように、延伸薄肉部２７の下面を平坦面に構成し、総ての領域で本体薄肉部２５よりも厚い肉厚を有するように構成してもよい。延伸部２４自体の強度が確保でき、変形にも有効である。特に、延伸部２４の先端近傍で半導体素子４０とワイヤーボンディング等による接続を行う場合は、延伸部先端の強度を確保できるため、非常に有効である。

なお、本発明の第１の実施形態に係るリードフレームは、延伸部２４は、延伸の幅に対し、延伸した長さが３倍以上の細長形状を有する場合に用いることが好ましい。３倍未満では、従来の薄肉部１３、２５と同様の厚さ設定でも、延伸部２４の変形が少ないため、必ずしも本実施形態のように構成する必要が無い場合も多いからである。

また、延伸部の薄肉部２７は、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５に対し、０．０１ｍｍ以上厚くすることが好ましい。０．０１ｍｍ未満では、変形に対して効果がない。上限については、特に定めないが、延伸部がモールド樹脂部より露出しなく、かつ、延伸部の下側にモールド樹脂の厚みを確保する必要があり、延伸部の薄肉部の厚さは板厚−０．０２ｍｍ、好ましくは板厚−０，０３ｍｍ以内にする。

〔第２の実施形態〕
図３は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレーム３０ａのリード部２０ａの一例を示した断面構成図である。第２の実施形態に係るリードフレーム３０ａのリード部２０ａの裏面側の平面図は、図２（ａ）と同様となるので、その記載を省略する。また、第２の実施形態に係るリードフレーム３０ａのリード部２０ａにおいて、第１の実施形態に係るリードフレーム３０のリード部２０と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

図３に示すように、第２の実施形態に係るリードフレーム３０ａのリード部２０ａは、リード部２０ａの本体部２２の一部より延伸した延伸部２４ａにおいて、延伸部２４ａの付け根の連結部２６ａから延伸部先端にかけて、延伸部２４ａの厚さが徐々に薄くなるように傾斜を付けたテーパー状の延伸薄肉部２７ａを有する。

延伸薄肉部２７ａの傾斜は、延伸部２４ａの連結部２６ａが、ダイパッド部１０及びリード部２０ａの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５よりも０．０１ｍｍ以上厚く構成されることが好ましい。また、延伸部２４ａの先端は、ダイパッド部１０及びリード部２０ａの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５と同程度とすることが好ましい。この設定は、延伸部２４ａの付け根の連結部２６ａは強度を確保でき、かつ、延伸部２４ａの先端の延伸薄肉部２７ａの厚みをダイパッド部１０やリード部２０ａの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５と同程度にすることにより、モールド樹脂６０の密着性を強化することができる。特に、リード部２０ａの形状が単純形状で、モールド樹脂６０の密着性を強めるべく延伸部２０ａを設けた形状には有効である。

〔第３の実施形態〕
図４は、第３の実施形態に係るリードフレーム３０ｂのリード部２０ｂの一例を示した断面構成図である。第３の実施形態に係るリードフレーム３０ｂのリード部２０ｂの裏面側の平面図は、図２（ａ）と同様となるので、その記載を省略する。また、第３の実施形態に係るリードフレーム３０ｂのリード部２０ｂにおいて、第１の実施形態に係るリードフレーム３０のリード部２０と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

図４に示すように、リード部２０ｂの本体部２２の一部から延伸した延伸部２４ｂにおいて、延伸部２４ｂの付け根部分である連結部２６ｂ及び延伸部の先端部の延伸薄肉部２７ｂの厚さより、延伸部２４ｂの中央部の延伸薄肉部２７ｂの厚さを薄く構成してもよい。この場合、延伸部２４ｂの延伸薄肉部２７ｂの連結部２６ｂの厚さは、ダイパッド部１０及びリード部２０ｂの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５よりも０．０１ｍｍ以上厚くすることが好ましい。延伸薄肉部２７ｂの中央部の厚さは、延伸部２４ｂの連結部２６ｂの延伸薄肉部２７ｂの厚さより薄く、ダイパッド部１０及びリード部２０ｂの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５と同等まで設定することができる。好ましくは、ダイパッド部１０及びリード部２０ｂの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５と同等とする。延伸部２４ｂの先端部の延伸薄肉部２７ｂの厚さは特に定めないが、延伸部２４ｂの中央部の厚さより厚く、延伸部２４ｂの連結部２６ｂと同等までに設定するのが好ましい。

〔第４の実施形態〕
図５は、第４の実施形態に係るリードフレーム３０ｃのリード部２０ｃの一例を示した断面構成図である。第４の実施形態に係るリードフレーム３０ｃのリード部２０ｃの裏面側の平面図は、図２（ａ）と同様となるので、その記載を省略する。また、第４の実施形態に係るリードフレーム３０ｃのリード部２０ｃにおいて、第１の実施形態に係るリードフレーム３０のリード部２０と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

図５（ａ）に示すように、リード部２０の本体部２２の連結部２６ｃより延伸した延伸部２４ｃで、延伸部２４ｃの付け根の連結部２６ｃから延伸部先端にかけて、１つ以上の他より厚みが厚い突起形状からなる突起部２８を設定することもできる。この場合、延伸部２４ｃの薄肉部２７ｃの連結部２６ｃの厚さは、ダイパッド部１０及びリード部２０ｃの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５よりも０．０１ｍｍ以上厚くすることが好ましい。突起部２８の薄肉部２７ｃの厚さは、ダイパッド部１０及びリード部２０ｃの周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５と同等から、延伸部２４ｃの連結部２６ｃの薄肉部２７ｃの厚さまでの間で設定することができる。好ましくは、突起部２８の薄肉部２７ｃの厚みは、延伸部２４ｃの連結部２６ｃの薄肉部と同じ設定にする。

なお、図５（ａ）において、突起部２８の間の窪み部２９は、上に凸の曲面を有し、突起部２８は、波の頂上のような形状となっている。これは、突起部２８及び窪み部２９をエッチング加工する際、エッチングマスクの開口部の中央部の方が、開口部の端部付近よりもエッチング量が多くなる性質を利用して形成した断面形状であり、実際のエッチング加工の性質に合致し、容易に形成可能な形状となっている。

図５（ｂ）は、第４の実施形態に係るリードフレーム３０ｃの変形例となるリードフレーム３０ｄのリード部２０ｄの一例を示した断面構成図である。図５（ｂ）に係るリードフレーム３０ｄのリード部２０ｄにおいては、図５（ａ）に係るリードフレーム３０ｃのリード部２０ｃと同様、延伸部２４ｄの薄肉部２７ｄが、連結部２６ｄと同等の厚さを有する突起部２８を有するが、突起部２８の数が、図５（ａ）に係るリード部２０ｃでは３個であるのに対し、４個である点で異なっている。このように、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、突起部２８の数は、用途に応じて、種々設定することができる。

図４に示した第３の実施形態における延伸部２４ｂの薄肉部２７ｂの厚さが中央部付近を薄くする構成、及び図５に示した第４の実施形態における延伸部２４ｃ、２４ｄの付け根の連結部２６ｃ、２６ｄから延伸部２４ｃ、２４ｄの先端にかけて１つ以上の他より厚みが厚い突起部２８を有する構成は、延伸部２４ｂ、２４ｃ、２４ｄの形状が細長い形状である場合に適している。中央部付近を薄くする、又は１つ以上の突起部２８を設けることにより、モールド樹脂６０との接触する面積を増加させ、密着性をより強化することができる。

以上、第１乃至第４の実施形態に係るリードフレーム３０、３０ａ〜３０ｄについて、リード部２０、２０ａ〜２０ｄの形状を例に挙げて説明したが、本発明の実施形態に係るリードフレーム３０、３０ａ〜３０ｄは、延伸部２４、２４ａ〜２４ｄが細長い形状で、特に、延伸の幅に対し延伸した長さが３倍以上の細長形状に対して有効である。この場合は、延伸部２４、２４ａ〜２４ｄの連結部２６、２６ａ〜２６ｄの薄肉部２７、２７ａ〜２７ｄの厚みと、本体部２２と連結部２６、２６ａ〜２６ｄの境界の形状が重要となる。延伸部２４、２４ａ〜２４ｄの付け根部分の連結部２６、２６ａ〜２６ｄの薄肉部２７、２７ａ〜２７ｄの厚さを出来るだけ厚く、また、本体部２２と連結部２６、２６ａ〜２６ｄの境界は段差が出来ないように、Ｒ形状やＣ面形状になるように構成する。延伸部の変形は、主に延伸部の付け根の連結部２６より発生しており、この部分を強化することが重要となる。

なお、半導体素子搭載用のリードフレームのリード部を例に挙げて第１乃至第４の実施形態を説明したが、本発明の実施形態は、ダイパッド部にも適用可能であるし、更に、光半導体装置搭載用のリードフレームのダイパッド部及びリード部にも適用可能である。特に、光半導体装置搭載用のリードフレームにおいては、ダイパッド部から細長く延びる延伸部が形成され、延伸部の先端上に光半導体素子を保護する保護素子が搭載される場合がある。本実施形態に係るリードフレームは、このような用途にも好適に適用可能である。

また、第１乃至第４の実施形態においては、延伸部２４、２４ａ〜２４ｄの幅方向において同じ厚さを有する例を挙げて説明したが、連結部２６、２６ａ〜２６ｄの全領域において本体薄肉部１３、２５よりも厚く構成されていれば、延伸部２４、２４ａ〜２４ｄの他の領域の延伸薄肉部２７、２７ａ〜２７ｄは、任意の形状を有してよい。つまり、第１乃至第４の実施形態においても、中心の断面においては各図に示された形状を有しつつ、幅方向において傾斜を有して外側に行くにつれて薄くなるような形状とすることも可能である。

〔製造方法の実施形態〕
次に、図６を参照して、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法について説明する。図６は、本発明の実施形態に係るリードフレームの製造方法の一例の一連の工程を示した図である。

図６のリードフレームは、図１の半導体装置７０に使用するリードフレーム３０とした。図１のリードフレーム３０では、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の全周に半導体素子搭載面１１と反対側よりエッチング加工を行って薄肉部１３、２５を設けている。また、リード部２０は、半導体装置７０の両端付近の下側に外部機器と接続するための外部電極部２３が露出する本体部２２と、本体部２２のワイヤーボンディング面２１側より、ダイパッド部１１に向けて延伸部２４が延びている。この延伸部２４が、延伸部２４の付け根にある連結部２６と、延伸部２４の先端部がほぼ同一の厚さを有するときの製造方法について説明する。なお、この説明は、半導体装置７０のリード部２０に延伸部２４を設けた例についての説明であるが、リード部２０だけでなく、ダイパッド部１０や、光半導体装置のリード部やダイパッド部にも展開することができる。

図６（ａ）は、金属板用意工程の一例を示した図である。金属板用意工程においては、平板状の金属板５を用意する。金属板５の材質としては、銅又は銅合金を用いることができる。準備したこの金属板５を脱脂洗浄し、不要なごみや有機物を取り除く。

図６（ｂ）は、レジスト層形成工程の一例を示した図である。レジスト層形成工程においては、エッチング用レジストを用いて、ダイパッド部１０及びリード部２０の所定のパターンが形成されるようにレジスト層８０、８１、８２を作製する。詳しくは、金属板５の表面及び裏面に感光性レジストを塗布する。その後、所定のパターンを、フォトマスクを介して露光する。その後、現像してレジスト層８０〜８２を作製する。

図６（ｃ）は、エッチング工程の一例を示した図である。エッチング工程においては、レジスト層８０〜８２で覆われていない開口部８３、８４をエッチング液でエッチングする。これにより、ダイパッド部１０及びリード部２０が形成される。

なお、図６（ｂ）も参照すると、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５において、表面６の半導体素子搭載面１１はレジスト層８０で覆われており、半導体素子搭載面１１と反対側にある裏面７は、レジスト層８１は開口部８４となっている。そのため、半導体素子搭載面１１に対向する反対側にある裏面７はエッチングされ、これにより薄肉部１３、２５が形成される。薄肉部１３、２５の厚みの調整は、エッチング時間や、上下のエッチング液の噴出圧力や、エッチン液の流速及び流量等を調整することにより行われ得る。

一方、リード部２０の本体部２２よりダイパッド部１０側に延伸する延伸部２４の薄肉部２７は、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の一部又は全周の薄肉部１３、２５より厚くなるように設定する必要がある。このため、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の薄肉部１３、２５を形成する箇所の裏面７は、レジスト層８１、８２は開口部８４となっているが、延伸部２４の薄肉部２７は、エッチング速度制御レジスト８２を形成する。このエッチング速度制御レジスト８２は、エッチング速度を制御するため、スリット状又はドット状の開口パターンを有してレジストを配置し、この配置密度を変えることにより行う。エッチング速度制御レジスト８２において、スリット状又はドット状の開口の配置密度が低い場合、エッチング液が材料表面に到達する量が減少し、エッチング量が減少する。スリット状又はドット状の開口の配置密度が高い場合は、エッチング液が材料表面に到達する量が増加し、ダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の薄肉部１３、２５の厚さに近づく。また、エッチング液の濃度、エッチング液の吹き出し方向等各種条件を考慮し、薄肉部２７の厚さが適切になるように、開口の配置密度を設定する。

なお、図３に示した第２の実施形態に係るリードフレーム３０ａのように、延伸部２４ａの付け根の連結部２６から延伸部２４ａの先端にかけて厚さが徐々に薄くなるように傾斜を付けたテーパー形状とする場合は、このエッチング速度制御用レジスト８２のレジスト部分の配置密度を、延伸部２４ａの付け根の連結部２６側で低く設定し、延伸部２４ａの先端部にかけて徐々に配置密度を高く設定する。

図４に示した第３の実施形態に係るリードフレーム３０ｂのように、延伸部２４ｂの付け根の連結部２６及び延伸部２４ｂの先端部の薄肉部２７ｂより延伸部２４ｂの中央部の厚みを薄く設定する場合は、このエッチング速度制御用レジスト８２のレジスト部分の配置密度を、延伸部２４ｂの付け根の連結部２６及び延伸部の先端部は低く設定し、延伸部中央部付近の配置密度を高く設定する。

図５に示した第４の実施形態に係るリードフレーム３０ｃ、３０ｄのように、延伸部２４ｃ、２４ｄの付け根の連結部２６ｃ、２６ｄから延伸部２４ｃ、２４ｄの先端にかけて１つ以上の他より厚みが厚い突起部２８を形成する場合は、このエッチング速度制御用レジスト８２のレジスト部分の配置密度を、延伸部２４ｃ、２４ｄの付け根の連結部２６ｃ、２６ｄ及び突起部２８の頂上付近は高く設定し、その他の部分の配置密度を低く設定する。

ダイパッド部１０やリード部２０の形状及びダイパッド部１０及びリード部２０の周縁の薄肉部１３、２５の厚さ及び延伸部２４の薄肉部２７が所定の設定値になるように、エッチング速度制御用レジスト２８の配置密度を調整することが重要である。

図６（ｄ）は、レジスト剥離工程の一例を示した図である。レジスト剥離工程においては、レジスト８０〜８２を剥離し、リードフレーム３０が完成する。

なお、本実施形態に係るリードフレームの製造方法において、必要に応じて、リードフレームのダイパッド部１０やリード部２０には、全面めっき又は部分めっきが施される。

全面めっきについては、以上説明したリードフレームの形状が完成した後、リードフレームにそのまま全面めっきを行う。

部分めっきについては、二つの方法がある。即ち、全面めっきと同様リードフレーム３０の形状が完成した後、部分めっきが不必要な部分にめっきが付着しないようにカバーをして、必要な部分にのみめっきし、その後カバーを除去する方法と、もう一つの方法は、金属板５に先ず部分めっき用レジストを形成して、めっきし、その後めっき用レジストを剥離し、エッチング用レジストパターンを金属材料の表面上に形成し、その後エッチング処理することでエッチングパターンを形成する方法である。

この場合のエッチング用レジストパターンは、先に部分めっきした部位において３０〜５０μｍめっきパターンよりも大きなエッチングパターンを形成するのがよい。

また、ダイパッド部１０やリード部２０が形成され所定のめっきが施されたリードフレーム３０は、必要に応じて所定の数量毎にシート状に切断及び外部樹脂封止時の樹脂止め用の樹脂テープを半導体素子搭載面１１と反対面に貼り付けてもよい。

〔実施例〕
以上説明した製造方法により、半導体装置は作製されるが、次に、本発明に係るリードフレームの製造方法の実施例を説明する。

本実施例に係るリードフレームは、半導体装置用のリードフレームのパターンにおいて、ダイパッド部及びリード部の周縁に素子搭載面と反対面からエッチング加工された縁部より０．１５ｍｍの幅で全周薄肉部を設けた。また、リード形状の一部より、延伸部があり、延伸部付け根の連結部の幅が０．１５ｍｍ、延伸部の長さが０．６ｍｍ（延伸部の長さが延伸部付け根の連結部の幅の４倍）とした。また、延伸部は、素子搭載面と反対面からエッチング加工された薄肉部とした。

リードフレーム用の金属板としては、厚さ０．２ｍｍ、幅１８０ｍｍの帯状の銅材（株式会社神戸製鋼所製：ＫＬＦ−１９４）を用いた。先ず、リードフレーム用の金属板を、脱脂、洗浄した。その後、リードフレームのパターンを形成するためのレジスト層を作製した。具体的には、先ず、基材の表面に感光性レジストを厚さ０．０２ｍｍ塗布した。レジストとしては、ネガ型感光性レジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を使用した。次に、ダイパッド部１及びリード部２が所定のパターンになるようにガラスマスクを用いて、レジスト層を露光した。

ダイパッド部及びリード部の縁部周辺の薄肉部は、ダイパッド部及びリード部の縁部全周に亘って形成した。素子搭載面はレジストで覆い、反対面は開口部となるように設定した。また、エッチング速度等を考慮し、設定した形状寸法になるようにレジスト寸法を調整した。縁部周辺の薄肉部の厚さは、表１に示す値とした。

延伸部の薄肉部は、素子搭載面はレジストで覆い、反対面はエッチング速度制御レジストを形成した。このエッチング速度制御用レジストは、エッチング速度を制御するため、スリット状にレジストを配置した。スリットの配置密度は、エッチング液の濃度、エッチング液の吹き出し方向等各種条件を考慮し、薄肉部の厚さが表１に示す値となるように、スリットの配置密度を設定した。延伸部の薄肉部の厚さ及び延伸部と平行の断面形状は、表１に示した形状とした。

なお、実施例５の湾曲は、図４の第３の実施形態で示した形状を意味し、中央部の薄肉部の厚さは０．０７ｍｍとした。

また、実施例６、７における突起は、突起形状を３個形成し、突起部の最大と最小の高さの差は０．００２ｍｍに設定した。

なお、比較例１の延伸部の薄肉部は、素子搭載面の反対面はレジストで覆わず開口部とした。

表１に示した種々のパターンを露光した後、現像した。これにより、金属板にエッチングするべき箇所には開口部を、エッチングされてはならない部位にはレジスト層を配置した。

その後、エッチング液にてエッチングを行った。エッチング液としては、塩化第二鉄溶液を使用した。なお、薄肉部や突起の高さや形状を確保するため、必要に応じて、エッチング液の吹き出し方向や、吹き付け圧力等を適宜調整した。

そして、エッチングが終了した後レジストを剥離し、ダイパッド部及びリード部を形成した。

また、延伸部の変形を確認するため、簡易試験を行った。上記実施例及び比較例で作製したリードフレームを１００枚、水平な定盤上で延伸部付け根の連結部から延伸部先端の位置の高さの差を光学式焦点位置検出器で測定した。この高さの差が０．０２ｍｍ以内であれば：○、０．０２ｍｍを超える場合は：×と評価した。その結果を表１に記載している。

表１に示される通り、実施例１〜７は、変形の発生がなく良好であった。一方、比較例１は、延伸部付け根の連結部から延伸部先端の位置の高さの差が０．０２ｍｍ以上で、一部には０．０６５ｍｍを超えるものもあり、変形が多発した。

このように、本実施例に係るリードフレームでは、延伸部の変形を防止できることが示された。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

５ 金属板
１０ ダイパッド部
１１ 半導体素子搭載面
１２、２３ 電極部
１３、２５ 本体薄肉部
２０ リード部
２１ ワイヤーボンディング面
２２ 本体部
２４、２４ａ〜２４ｄ 延伸部
２６、２６ａ〜２６ｄ 連結部
２７、２７ａ〜２７ｄ 延伸薄肉部
２８ 突起部
２９ 窪み部
３０、３０ａ〜３０ｄ リードフレーム
４０ 半導体素子
５０ ボンディングワイヤー
６０ モールド樹脂
７０ 半導体装置

Claims (6)

1. 半導体素子搭載用又は光半導体素子搭載用のリードフレームであって、
   表面側に素子を搭載するためのダイパッド部と、
   該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部と、を有し、
   前記ダイパッド部及び前記リード部の少なくとも１つは、裏面側で外部機器と接続可能な電極部を含む本体部と、該本体部の所定箇所から該本体部よりも細長い形状を有して延伸した延伸部とを有し、
   前記本体部は、前記裏面側からエッチングされた第１の薄肉部を、前記所定箇所以外の周縁部の少なくとも一部に有し、
   前記延伸部は、前記裏面側からエッチングされた第２の薄肉部を有し、該第２の薄肉部は、少なくとも前記所定箇所を含む前記本体部との連結部が、前記第１の薄肉部よりも厚い肉厚を有し、
   前記第２の薄肉部は、前記連結部から先端にかけて厚さがテーパー状になる形状を有するリードフレーム。
2. 半導体素子搭載用又は光半導体素子搭載用のリードフレームであって、
   表面側に素子を搭載するためのダイパッド部と、
   該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部と、を有し、
   前記ダイパッド部及び前記リード部の少なくとも１つは、裏面側で外部機器と接続可能な電極部を含む本体部と、該本体部の所定箇所から該本体部よりも細長い形状を有して延伸した延伸部とを有し、
   前記本体部は、前記裏面側からエッチングされた第１の薄肉部を、前記所定箇所以外の周縁部の少なくとも一部に有し、
   前記延伸部は、前記裏面側からエッチングされた第２の薄肉部を有し、該第２の薄肉部は、少なくとも前記所定箇所を含む前記本体部との連結部が、前記第１の薄肉部よりも厚い肉厚を有し、
   前記第２の薄肉部は、延伸方向における中央部が、前記連結部よりも薄い肉厚を有するリードフレーム。
3. 半導体素子搭載用又は光半導体素子搭載用のリードフレームであって、
   表面側に素子を搭載するためのダイパッド部と、
   該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部と、を有し、
   前記ダイパッド部及び前記リード部の少なくとも１つは、裏面側で外部機器と接続可能な電極部を含む本体部と、該本体部の所定箇所から該本体部よりも細長い形状を有して延伸した延伸部とを有し、
   前記本体部は、前記裏面側からエッチングされた第１の薄肉部を、前記所定箇所以外の周縁部の少なくとも一部に有し、
   前記延伸部は、前記裏面側からエッチングされた第２の薄肉部を有し、該第２の薄肉部は、少なくとも前記所定箇所を含む前記本体部との連結部が、前記第１の薄肉部よりも厚い肉厚を有し、
   前記第２の薄肉部は、前記連結部から先端にかけて、他の箇所よりも肉厚が厚い突起部を２つ以上有するリードフレーム。
4. 前記第１の薄肉部は、前記所定箇所以外の周縁部の全ての領域に形成された請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリードフレーム。
5. 前記素子は、光半導体素子である請求項１乃至４のいずれか一項に記載のリードフレーム。
6. 表面側に半導体素子又は光半導体素子を搭載するためのダイパッド部と、該ダイパッド部の周辺に配置されたリード部とを有し、該ダイパッド部及び該リード部の少なくとも１つは、外部機器と裏面側で接続可能な電極部を含む本体部と、該本体部の所定箇所から該本体部よりも細長い形状を有して延伸した延伸部とを有するリードフレームの製造方法であって、
   金属板の表面側に、前記本体部及び前記延伸部を形成する部分を覆う第１のレジスト層を形成する工程と、
   前記金属板の裏面側に、前記電極部を形成する部分を第２のレジスト層で覆うとともに、前記本体部の所定箇所を含む前記延伸部を、前記第２のレジスト層にスリットパターン又はドットパターンが形成された第３のレジスト層で覆う工程と、
   前記金属板を両面からエッチングし、前記表面側に前記本体部及び前記延伸部を形成するとともに、前記本体部及び前記延伸部の裏面側に、前記第２のレジスト層で覆われてエッチングされていない前記電極部と、前記第２及び第３のレジスト層のいずれにも覆われずにエッチングされ、第１の薄肉部を構成する前記電極部及び前記所定箇所以外の前記本体部と、前記第３のレジスト層で覆われて前記第１の薄肉部よりも浅くエッチングされた前記延伸部と、を形成する工程と、を有するリードフレームの製造方法。

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