JP6631476B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、両面冷却構造の半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device having a double-sided cooling structure.

ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を搭載した半導体装置（パワーモジュールもしくはパワーカード）は、コレクタリードフレームと半導体素子が接合材であるはんだ層を介して接合されて構成された積層体がケース内に収容され、さらにこのケース内に封止樹脂体が形成された構成のものや、ケースレス構造であって、比較的硬質の封止樹脂体で上記積層体が封止された構成のものなど、多様な形態が存在している。   2. Description of the Related Art A semiconductor device (power module or power card) equipped with a semiconductor element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is composed of a laminate formed by joining a collector lead frame and a semiconductor element via a solder layer as a joining material. It is housed in a case, and further has a structure in which a sealing resin body is formed in the case, or a caseless structure in which the laminate is sealed with a relatively hard sealing resin body. There are various forms, such as things.

なお、ケースレス構造のもの、ケースを具備する構造のもののいずれであっても、ヒートシンクや冷媒を還流させる冷却器などがさらに配されて半導体素子からの熱をこれらに放熱させる構造が一般に適用されている。   Regardless of the caseless structure or the structure having a case, a structure in which a heat sink or a cooler for circulating a coolant is further arranged to dissipate heat from the semiconductor element to these components is generally applied. ing.

さらに、コレクタリードフレームとエミッタリードフレームが上下に存在し、その間に半導体素子がはんだ層を介して配設されるとともに、これらの積層体が封止樹脂体で一体化された両面冷却構造の半導体装置も存在しており、たとえば特許文献１にこの形態の半導体装置が開示されている。   In addition, a collector lead frame and an emitter lead frame are provided above and below, and a semiconductor element is disposed between the collector lead frame and the solder lead layer between the collector lead frame and the emitter lead frame. A device also exists. For example, Patent Document 1 discloses a semiconductor device of this mode.

上記する両面冷却構造の半導体装置の構造として、コレクタリードフレーム、はんだ層、半導体素子、はんだ層、ターミナル（スペーサ）、はんだ層、エミッタリードフレーム、が順に積層され、封止樹脂体で全体が封止されてなる構造の半導体装置を挙げることができる。そして、このように両面冷却構造の半導体装置をたとえば２５０℃以上で作動させるべく、はんだ層にはＺｎ−Ａｌ系などの高融点素材のはんだ層が適用される必要がある。   As a structure of the semiconductor device having the double-sided cooling structure, a collector lead frame, a solder layer, a semiconductor element, a solder layer, a terminal (spacer), a solder layer, and an emitter lead frame are sequentially laminated, and the whole is sealed with a sealing resin body. A semiconductor device having a structure that is stopped can be given. In order to operate the semiconductor device having the double-sided cooling structure at, for example, 250 ° C. or higher, a solder layer made of a high melting point material such as Zn—Al must be applied to the solder layer.

上記構造の半導体装置では、一回目のリフロー工程にてコレクタリードフレームに半導体素子を接合し、半導体素子にターミナルを接合する。次いで、ワイヤボンドを施した後、二回目のリフロー工程にてエミッタリードフレームをターミナルに接合する。   In the semiconductor device having the above structure, the semiconductor element is joined to the collector lead frame and the terminal is joined to the semiconductor element in the first reflow step. Next, after wire bonding, the emitter lead frame is joined to the terminal in a second reflow step.

特開２０１４−１９２２０２号公報JP 2014-192202 A

上記する両面冷却構造の半導体装置の製造においては、一回目のリフロー工程の際に半導体素子とターミナルの間ではんだ層が濡れ上がり、ターミナルの上面まで広がる場合があったり、フィレット不良が生じる場合がある。したがって、これらはんだ層の濡れ上がりの解消やフィレット不良の解消が必要となる。   In the manufacture of the above-described semiconductor device having a double-sided cooling structure, in the first reflow step, the solder layer wets up between the semiconductor element and the terminal and may spread to the upper surface of the terminal, or a fillet defect may occur. is there. Therefore, it is necessary to eliminate the wetting of these solder layers and the fillet defect.

たとえば、上記する特許文献１に開示の半導体装置のように、ターミナルの全表面にＮｉ、Ａｌまたはそれらの酸化物からなる被膜を形成した場合、Ｚｎ−Ａｌはんだ層とターミナル側面との濡れ性が良好でないため、Ｚｎ−Ａｌはんだ層とターミナルの接合が十分になされず、フィレット不良が生じる可能性がある。   For example, when a coating made of Ni, Al, or an oxide thereof is formed on the entire surface of the terminal as in the semiconductor device disclosed in Patent Document 1 described above, the wettability between the Zn-Al solder layer and the side surface of the terminal is reduced. Because of the poor condition, the bonding between the Zn—Al solder layer and the terminal is not sufficiently performed, and fillet failure may occur.

そこで、ターミナルの全表面に対してＺｎ−Ａｌはんだ層と濡れ性の良好なＣｕ等からなる被膜を形成した場合、今度はターミナル側面と封止樹脂体の密着強度が低下してしまい、封止樹脂体が剥離する可能性がある。   Therefore, when a Zn-Al solder layer and a film made of Cu or the like having good wettability are formed on the entire surface of the terminal, the adhesion strength between the side surface of the terminal and the sealing resin body is reduced. The resin body may peel off.

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層を介して、コレクタリードフレーム、半導体素子、ターミナル、およびエミッタリードフレームが接合され、それらの周囲に封止樹脂体が形成されてなる半導体装置に関し、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層の濡れ上がりとフィレット不良の双方を解消することのできる半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a collector lead frame, a semiconductor element, a terminal, and an emitter lead frame are joined via a Zn-Al-based solder layer, and a sealing resin body is provided around the collector lead frame, the semiconductor element, the terminal, and the emitter lead frame. An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which both a wet-up of a Zn-Al-based solder layer and a fillet defect can be eliminated.

前記目的を達成すべく、本発明による半導体装置は、コレクタリードフレームと、半導体素子と、ターミナルと、エミッタリードフレームと、が順に積層され、前記コレクタリードフレームと前記半導体素子の間、および、前記半導体素子と前記ターミナルの間、および、前記ターミナルと前記エミッタリードフレームの間、にはそれぞれ、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層が介在して積層体が形成され、前記積層体の周囲に封止樹脂体が形成されてなる半導体装置において、前記ターミナルの側面には凸部もしくは凹部が形成されており、前記ターミナルのうち、前記封止樹脂体と接する表面には、Ｎｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物のいずれかからなる第一被膜が形成されており、前記ターミナルのうち、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層と接する表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなる第二被膜が形成されているものである。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a collector lead frame, a semiconductor element, a terminal, and an emitter lead frame, which are sequentially stacked, between the collector lead frame and the semiconductor element, and A laminate is formed between the semiconductor element and the terminal and between the terminal and the emitter lead frame with a Zn-Al-based solder layer interposed therebetween, and a sealing resin body is provided around the laminate. Is formed on the side surface of the terminal, a convex portion or a concave portion is formed, and a surface of the terminal that is in contact with the sealing resin body is formed of Ni, Al, or an oxide thereof. A first coating made of any one of the above, and a surface of the terminal that is in contact with the Zn-Al-based solder layer. Is to Au, Ag, Cu, Pt, a second coating of any one of Pd is formed.

本発明の半導体装置は、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層を介して、コレクタリードフレーム、半導体素子、ターミナル、およびエミッタリードフレームが接合され、それらの周囲に封止樹脂体が形成されてなる半導体装置に関し、ターミナルの構造に特徴を有するものである。   The semiconductor device of the present invention relates to a semiconductor device in which a collector lead frame, a semiconductor element, a terminal, and an emitter lead frame are joined via a Zn-Al-based solder layer, and a sealing resin body is formed around them. And the structure of the terminal.

具体的には、まず、ターミナルの側面において、凸部もしくは凹部が形成されている。ここで、「側面」とは、ターミナルの側方の表面で封止樹脂体と接する面のことである。なお、ターミナルのうち、側面以外の上面および下面にはＺｎ−Ａｌ系はんだ層が存在する。   Specifically, first, a convex portion or a concave portion is formed on the side surface of the terminal. Here, the “side surface” refers to a surface in contact with the sealing resin body on the side surface of the terminal. In the terminal, a Zn-Al-based solder layer exists on the upper surface and the lower surface other than the side surface.

また、「凸部」とは、ターミナルの側面の全周に亘って設けられる形態などが挙げられ、側面から突起が突出した形態や、側面がたとえば下端から上端に亘ってテーパー状に広がるように傾斜した形態（断面積が上方に向かって大きくなる形態）などが挙げられる。   In addition, the “protrusion” includes a form provided over the entire circumference of the side surface of the terminal, and a form in which a protrusion protrudes from the side surface, or a shape in which the side surface is tapered from the lower end to the upper end, for example. An inclined form (a form in which the cross-sectional area increases upward) is exemplified.

このように、ターミナルの側面において、突起や、上方に向かって広がるテーパー状の凸部があることで、この凸部によってＺｎ−Ａｌ系はんだ層の濡れ上がりを解消することができる。   As described above, since the protrusions and the tapered protrusions extending upward are provided on the side surfaces of the terminal, the protrusions can prevent the Zn-Al-based solder layer from getting wet.

また、「凹部」とは、たとえばターミナルの側面の全周に亘って設けられる溝であり、溝の断面形状は、三角形、矩形、楕円形など、任意の断面形状が挙げられる。   The “recess” is, for example, a groove provided over the entire periphery of the side surface of the terminal, and the cross-sectional shape of the groove may be an arbitrary cross-sectional shape such as a triangle, a rectangle, and an ellipse.

このように、ターミナルの側面において凹部が形成されていることで、この凹部にＺｎ−Ａｌ系はんだ層を入り込ませることができ、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層の濡れ上がりを解消することができる。   As described above, since the concave portion is formed on the side surface of the terminal, the Zn-Al-based solder layer can enter the concave portion, and the wetting of the Zn-Al-based solder layer can be prevented.

なお、ターミナルの側面の一部に凸部が形成され、他部に凹部が形成された、凸部と凹部の組み合わせ形態であってもよい。   Note that a combination of a convex portion and a concave portion in which a convex portion is formed on a part of the side surface of the terminal and a concave portion is formed on another portion may be used.

なお、半導体素子がＩＧＢＴからなる場合には、半導体素子から外側に向かって延びるボンディングワイヤが存在する。このようにボンディングワイヤが存在する場合に、ターミナルの側面に上記する凸部があると、この凸部とボンディングワイヤが接触する可能性があることから、半導体素子がＩＧＢＴからなる場合で、特にボンディングワイヤが存在する側には少なくとも凹部を設けておくのが望ましい。   When the semiconductor element is made of an IGBT, there is a bonding wire extending outward from the semiconductor element. In the case where the bonding wire is present, if the above-described protrusion is provided on the side surface of the terminal, there is a possibility that the protrusion and the bonding wire may come into contact with each other. It is desirable to provide at least a concave portion on the side where the wire exists.

一方で、半導体素子がダイオードの場合にはボンディングワイヤが存在しないことから、この場合にはターミナルの側面に凸部と凹部のいずれを設けてもよい。   On the other hand, when the semiconductor element is a diode, since there is no bonding wire, in this case, either the convex portion or the concave portion may be provided on the side surface of the terminal.

さらに、ターミナルの他の特徴として、ターミナルのうち、封止樹脂体と接する表面には、Ｎｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物のいずれかからなる第一被膜が形成され、ターミナルのうち、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層と接する表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなる第二被膜が形成されている。   Further, as another feature of the terminal, a first coating made of Ni, Al, or any of these oxides is formed on a surface of the terminal that is in contact with the sealing resin body. A second coating made of any of Au, Ag, Cu, Pt, and Pd is formed on a surface in contact with the Al-based solder layer.

Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層はリフロー工程の際に上方に持ち上がる濡れ上がりが生じ易いが、ターミナルの表面のうち、封止樹脂体と接する表面にＮｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物からなる第一被膜（たとえばめっき被膜）を形成しておくことで、第一被膜はＺｎ−Ａｌ系はんだ層との濡れ性が良好でないことからＺｎ−Ａｌ系はんだ層の濡れ上がりそのものを抑制できることに加えて、封止樹脂体との良好な密着性が得られる。   The Zn-Al-based solder layer is likely to be lifted upward during the reflow process, but the first coating made of Ni, Al, or an oxide thereof on the surface of the terminal that contacts the sealing resin body. By forming a plating film (for example, a plating film), the first film does not have good wettability with the Zn-Al-based solder layer. Good adhesion to the resin stopper is obtained.

一方で、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層と接する表面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなる第二被膜（たとえばめっき被膜）を形成しておくことで、第二被膜はＺｎ−Ａｌ系はんだ層との濡れ性が良好であることから当該Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層と良好に密着する。   On the other hand, by forming a second coating (for example, a plating coating) made of any of Au, Ag, Cu, Pt, and Pd on the surface in contact with the Zn-Al-based solder layer, the second coating is formed of Zn-Al Since it has good wettability with the system solder layer, it adheres well to the Zn-Al system solder layer.

たとえば、凸部や凹部が形成されているターミナルの側面の全面に第一被膜を形成しておき、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層と必ず接するターミナルの上面および下面に第二被膜を形成しておいてもよいし、ターミナルの下面から側面の凸部や凹部のある箇所に亘る下方領域とターミナルの上面に第二被膜を形成しておき、ターミナルの側面の凸部や凹部の上方領域にのみ第一被膜を形成しておいてもよい。   For example, the first coating is formed on the entire side surface of the terminal on which the protrusions and the depressions are formed, and the second coating is formed on the upper surface and the lower surface of the terminal which always contacts the Zn-Al-based solder layer. Alternatively, a second coating may be formed on a lower region extending from the lower surface of the terminal to a portion having a convex portion or a concave portion on the side surface and on the upper surface of the terminal, and the first film may be formed only on the upper region of the convex portion or the concave portion on the side surface of the terminal. A coating may be formed beforehand.

以上の説明から理解できるように、本発明の半導体装置によれば、両面冷却構造の半導体装置を構成するターミナルが、その側面に凸部もしくは凹部を有し、封止樹脂体と接する表面にＮｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物のいずれかからなる第一被膜を有し、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層と接する表面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなる第二被膜を有していることにより、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層の濡れ上がりとフィレット不良の双方を解消することができる。   As can be understood from the above description, according to the semiconductor device of the present invention, the terminal forming the semiconductor device having the double-sided cooling structure has a convex portion or a concave portion on the side surface, and has Ni on the surface in contact with the sealing resin body. , Al, or a first coating made of any of these oxides, and a second coating made of any of Au, Ag, Cu, Pt, and Pd on the surface in contact with the Zn-Al-based solder layer. By doing so, both the wetting up of the Zn-Al-based solder layer and the fillet failure can be eliminated.

本発明の半導体装置の実施の形態の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a semiconductor device of the present invention. ターミナルの他の実施の形態を示した縦断面図である。It is a longitudinal section showing other embodiments of a terminal. ターミナルのさらに他の実施の形態を示した縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the terminal. ターミナルのさらに他の実施の形態を示した縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing still another embodiment of the terminal.

以下、図面を参照して本発明の半導体装置の実施の形態を説明する。なお、図示するターミナルは、その側面に凸部を備えた形態、もしくは凹部を備えた形態であるが、これ以外にも、ターミナルの側面の一部に凸部が形成され、他部（たとえばボンディングワイヤが存在する領域）に凹部が形成された、凸部と凹部の組み合わせ形態であってもよい。   Hereinafter, embodiments of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. The illustrated terminal has a form in which a convex portion is provided on the side surface or a form in which a concave portion is provided. In addition, a convex portion is formed on a part of the side surface of the terminal, and other portions (for example, bonding) A combination of a convex portion and a concave portion in which a concave portion is formed in a region where a wire exists) may be used.

（半導体装置の実施の形態）
図１は本発明の半導体装置の実施の形態の縦断面図である。
図示する両面冷却構造の半導体装置１０は、コレクタリードフレーム１、半導体素子２、ターミナル３、エミッタリードフレーム６、が順に積層され、コレクタリードフレーム１と半導体素子２の間、半導体素子２とターミナル３の間、ターミナル３とエミッタリードフレーム６の間にそれぞれＺｎ−Ａｌ系はんだ層７が介在して積層体が形成され、この積層体の周囲に封止樹脂体９が形成されてその全体が構成されている。 (Embodiment of semiconductor device)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
The illustrated semiconductor device 10 having a double-sided cooling structure includes a collector lead frame 1, a semiconductor element 2, a terminal 3, and an emitter lead frame 6, which are sequentially stacked. Between the terminal 3 and the emitter lead frame 6, a Zn-Al-based solder layer 7 is interposed therebetween to form a laminate, and a sealing resin body 9 is formed around the laminate to form the entire structure. Have been.

コレクタリードフレーム１とエミッタリードフレーム６は、アルミニウムやその合金、銅やその合金などから形成されており、表面にＮｉめっき層１ａ、６ａがそれぞれ形成されている。   The collector lead frame 1 and the emitter lead frame 6 are formed of aluminum or an alloy thereof, copper or an alloy thereof, and have Ni plating layers 1a and 6a formed on surfaces thereof.

半導体素子２はＩＧＢＴやダイオードからなるが、図示例の半導体素子２はＩＧＢＴであり、したがって、半導体素子２からコレクタリードフレーム１に亘ってボンディングワイヤ８が配設されている。   Although the semiconductor element 2 is formed of an IGBT or a diode, the semiconductor element 2 in the illustrated example is an IGBT, and therefore, a bonding wire 8 is provided from the semiconductor element 2 to the collector lead frame 1.

各構成部材がＺｎ−Ａｌ系はんだ層７にて接合されていることで、半導体装置１０の作動によって２５０℃以上の高温環境下に置かれた場合でも、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７が溶融することなく、各構成部材の接合状態を保持することができる。なお、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７は、たとえば、Ｚｎ−５Ａｌ、Ｚｎ−２２Ａｌなどを具体的な合金素材とする。   Since the constituent members are joined by the Zn-Al-based solder layer 7, the Zn-Al-based solder layer 7 is melted even when the semiconductor device 10 is put in a high-temperature environment of 250 ° C. or more by operation. Thus, the joined state of each component can be maintained. The Zn-Al-based solder layer 7 is made of, for example, Zn-5Al or Zn-22Al as a specific alloy material.

また、封止樹脂体９の素材としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂やポリアミドイミド等の熱可塑性樹脂が挙げられ、これらの樹脂材の中に、熱伝導性と熱膨張の改善を目的としてシリカやアルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム等の無機フィラーが含有されていてもよい。   Examples of the material of the sealing resin body 9 include a thermosetting resin such as an epoxy resin and a thermoplastic resin such as a polyamide imide. Among these resins, the purpose is to improve thermal conductivity and thermal expansion. And inorganic fillers such as silica, alumina, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and magnesium oxide.

一方、ターミナル３は、主として封止樹脂体９と接する側面３ａと、上方のＺｎ−Ａｌ系はんだ層７と接する上面３ｂ、下方のＺｎ−Ａｌ系はんだ層７と接する下面３ｃを有しており、側面３ａにおいては、側面３ａの全周に亘って連続する凹部３ａ’が形成されている。   On the other hand, the terminal 3 has a side surface 3a mainly in contact with the sealing resin body 9, an upper surface 3b in contact with the upper Zn-Al-based solder layer 7, and a lower surface 3c in contact with the lower Zn-Al-based solder layer 7. In the side surface 3a, a concave portion 3a 'which is continuous over the entire periphery of the side surface 3a is formed.

さらに、側面３ａの表面には、Ｎｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物のいずれかからなる第一被膜４が形成され、上面３ｂと下面３ｃの表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなる第二被膜５が形成されている。   Further, a first coating 4 made of Ni, Al or any of these oxides is formed on the surface of the side surface 3a, and Au, Ag, Cu, Pt, Pd is formed on the surfaces of the upper surface 3b and the lower surface 3c. Is formed.

Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７と接するターミナル３の上面３ｂと下面３ｃの表面にＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなる第二被膜５を形成しておくことで、第二被膜５はＺｎ−Ａｌ系はんだ層７との濡れ性が良好であることからＺｎ−Ａｌ系はんだ層７と良好に密着する。   By forming the second coating 5 made of any of Au, Ag, Cu, Pt, and Pd on the surfaces of the upper surface 3b and the lower surface 3c of the terminal 3 in contact with the Zn-Al-based solder layer 7, the second coating 5 Has good wettability with the Zn-Al-based solder layer 7 and thus adheres well to the Zn-Al-based solder layer 7.

図示する半導体装置１０の製造においては、一回目のリフロー工程にてコレクタリードフレーム１に半導体素子２をＺｎ−Ａｌ系はんだ層７を介して接合し、半導体素子２にターミナル３をＺｎ−Ａｌ系はんだ層７を介して接合する。次いで、ワイヤボンドを施した後、二回目のリフロー工程にてエミッタリードフレーム６をターミナル３にＺｎ−Ａｌ系はんだ層７を介して接合する。この一回目のリフロー工程の際に半導体素子２とターミナルの間でＺｎ−Ａｌ系はんだ層７が濡れ上がり易く、ターミナルの上面まで広がる恐れがある。   In the manufacture of the illustrated semiconductor device 10, the semiconductor element 2 is joined to the collector lead frame 1 via the Zn-Al-based solder layer 7 in the first reflow step, and the terminal 3 is connected to the semiconductor element 2 by the Zn-Al-based solder. The bonding is performed via the solder layer 7. Next, after performing wire bonding, the emitter lead frame 6 is joined to the terminal 3 via the Zn-Al-based solder layer 7 in the second reflow step. In the first reflow step, the Zn—Al-based solder layer 7 easily wets between the semiconductor element 2 and the terminal, and may spread to the upper surface of the terminal.

しかしながら、半導体装置１０を構成するターミナル３では、その側面において凹部３ａ’が形成されていることで、この凹部３ａ’に濡れ上がろうとしたＺｎ−Ａｌ系はんだ層７を入り込ませることができ、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７の上方への濡れ上がりを解消することができる。   However, in the terminal 3 constituting the semiconductor device 10, the concave portion 3 a ′ is formed on the side surface, so that the Zn—Al-based solder layer 7 that is going to get wet can enter the concave portion 3 a ′, The upward wetting of the Zn-Al-based solder layer 7 can be prevented.

さらに、ターミナル３の側面３ａにＮｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物のいずれかからなる第一被膜４を形成しておくことで、第一被膜４はＺｎ−Ａｌ系はんだ層７との濡れ性が良好でないことからＺｎ−Ａｌ系はんだ層７の濡れ上がりそのものを抑制できることに加えて、封止樹脂体９との良好な密着性が保証される。   Furthermore, by forming the first coating 4 made of Ni, Al, or any of these oxides on the side surface 3 a of the terminal 3, the first coating 4 has a wettability with the Zn—Al-based solder layer 7. Is not good, so that wetting of the Zn—Al-based solder layer 7 itself can be suppressed, and good adhesion to the sealing resin body 9 is guaranteed.

このように、ターミナル３の側面３ａに凹部３ａ’を有し、かつ側面３ａの表面にＮｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物のいずれかからなる第一被膜４を有することで、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７の濡れ上がりを解消することができる。   As described above, by providing the terminal 3 with the concave portion 3a 'on the side surface 3a and having the first coating 4 made of Ni, Al, or any of these oxides on the surface of the side surface 3a, the Zn-Al-based The wetting of the solder layer 7 can be eliminated.

次に、図２〜４を参照して、ターミナルの他の実施の形態を説明する。まず、図２に示すターミナル３は、その下面３ｃから側面３ａの凹部３ａ’のある中段程度に亘る下方領域とターミナル３の上面３ｂに第二被膜５が形成され、ターミナル３の側面３ａの凹部３ａ’の上方領域にのみ第一被膜４が形成された形態である。   Next, another embodiment of the terminal will be described with reference to FIGS. First, in the terminal 3 shown in FIG. 2, a second coating 5 is formed on a lower region extending from the lower surface 3c to a middle area having a concave portion 3a 'of the side surface 3a and the upper surface 3b of the terminal 3, and the concave portion on the side surface 3a of the terminal 3 is formed. This is a form in which the first coating 4 is formed only in the upper region of 3a '.

リフロー工程の際にターミナル３の下方にあるＺｎ−Ａｌ系はんだ層７は上方に濡れ上がろうとするため、側面３ａの途中位置まではＺｎ−Ａｌ系はんだ層７と濡れ性の良好な第一被膜４を形成しておくことで、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７の上方への濡れ上がりの解消に加えて、フィレット不良も効果的に解消することができる。   In the reflow process, the Zn-Al-based solder layer 7 below the terminal 3 tends to wet upward, so that the Zn-Al-based solder layer 7 having good wettability with the Zn-Al-based solder layer 7 up to the middle position of the side surface 3a. By forming the coating 4, in addition to eliminating the wet-up of the Zn—Al-based solder layer 7, fillet defects can be effectively eliminated.

また、図３で示すターミナル３Ａは、側面３ａに外側に突出する突起状の凸部３ａ’’を備え、側面３ａの表面に第一被膜４が形成され、上面３ｂと下面３ｃの表面に第二被膜５が形成された形態である。   Further, the terminal 3A shown in FIG. 3 includes a projection 3a ″ protruding outward on the side surface 3a, the first coating 4 is formed on the surface of the side surface 3a, and the first coating 4 is formed on the surface of the upper surface 3b and the lower surface 3c. This is a form in which two coatings 5 are formed.

側面３ａが外側に突出する突起状の凸部３ａ’’を有することにより、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７の上方への濡れ上がりを効果的に解消することができる。   Since the side surface 3a has the protruding protrusions 3a '' protruding outward, the upward wetting of the Zn-Al-based solder layer 7 can be effectively eliminated.

一方、図４で示すターミナル３Ｂは、側面３ａにおいて、ターミナル３Ｂの下端から上端に亘ってテーパー状に広がるように傾斜したテーパー凸部３ａ’’’を備え、側面３ａの表面に第一被膜４が形成され、上面３ｂと下面３ｃの表面に第二被膜５が形成された形態である。   On the other hand, the terminal 3B shown in FIG. 4 has, on the side surface 3a, a tapered convex portion 3a '' 'which is inclined so as to spread in a tapered shape from the lower end to the upper end of the terminal 3B. Is formed, and the second coating 5 is formed on the surfaces of the upper surface 3b and the lower surface 3c.

側面３ａが上方に向かって外側に広がるテーパー凸部３ａ’’’を有することにより、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層７の上方への濡れ上がりを効果的に解消することができる。   Since the side surface 3a has the tapered convex portion 3a "" which spreads outward upward, the upward wetting of the Zn-Al-based solder layer 7 can be effectively eliminated.

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。   As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiments, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.

１…コレクタリードフレーム、１ａ，６ａ…Ｎｉめっき層、２…半導体素子、３，３Ａ，３Ｂ…ターミナル、３ａ…側面、３ａ’…凹部、３ａ’’…凸部、３ａ’’’…テーパー凸部、３ｂ…上面、３ｃ…下面、４…第一被膜、５…第二被膜、６…エミッタリードフレーム、７…Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層、８…ボンディングワイヤ、９…封止樹脂体、１０…半導体装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Collector lead frame, 1a, 6a ... Ni plating layer, 2 ... Semiconductor element, 3, 3A, 3B ... Terminal, 3a ... side surface, 3a '... Concave part, 3a "... Convex part, 3a'" ... Taper convex Part, 3b ... upper surface, 3c ... lower surface, 4 ... first coating, 5 ... second coating, 6 ... emitter lead frame, 7 ... Zn-Al based solder layer, 8 ... bonding wire, 9 ... sealing resin body, 10 ... Semiconductor devices

Claims (1)

コレクタリードフレームと、
半導体素子と、
ターミナルと、
エミッタリードフレームと、が順に積層され、
前記コレクタリードフレームと前記半導体素子の間、および、前記半導体素子と前記ターミナルの間、および、前記ターミナルと前記エミッタリードフレームの間、にはそれぞれ、Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層が介在して積層体が形成され、
前記積層体の周囲に封止樹脂体が形成されてなる半導体装置において、
前記ターミナルの側面には凸部もしくは凹部が形成されており、
前記ターミナルのうち、前記封止樹脂体と接する表面には、Ｎｉ、Ａｌ、もしくはこれらの酸化物のいずれかからなる第一被膜が形成されており、
前記ターミナルのうち、前記Ｚｎ−Ａｌ系はんだ層と接する表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄのいずれかからなる第二被膜が形成されており、
前記ターミナルは、該ターミナルの下面から前記側面の中段に亘る下方領域と前記ターミナルの上面に前記第二被膜が形成され、前記側面の上方領域に前記第一被膜が形成され、前記側面は、前記ターミナルの中段から上端に亘ってテーパー状に広がるように傾斜したテーパー面を有することを特徴とする半導体装置。 A collector lead frame,
A semiconductor element;
Terminal and
And an emitter lead frame are sequentially laminated,
Between the collector lead frame and the semiconductor element, and between the semiconductor element and the terminal, and between the terminal and the emitter lead frame, a Zn-Al-based solder layer is interposed to form a laminate. Is formed,
In a semiconductor device in which a sealing resin body is formed around the laminate,
A convex portion or a concave portion is formed on a side surface of the terminal,
A first coating made of Ni, Al, or any of these oxides is formed on a surface of the terminal in contact with the sealing resin body,
A second coating made of any of Au, Ag, Cu, Pt, and Pd is formed on a surface of the terminal that is in contact with the Zn-Al-based solder layer ,
In the terminal, the second coating is formed on a lower region extending from the lower surface of the terminal to the middle of the side surface and the upper surface of the terminal, the first coating is formed on an upper region of the side surface, A semiconductor device having a tapered surface inclined so as to spread in a tapered shape from a middle stage to an upper end of a terminal .
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