JP7016677B2 - リードフレーム、半導体装置、リードフレームの製造方法 - Google Patents
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Description
なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材について複数の離散点からなるハッチングを付し、一部の部材のハッチングを省略している。
図1(b)及び図2に示すように、半導体装置10は、概略、複数のリード11と、半導体素子12と、はんだ13と、封止樹脂14と、外装めっき層15とを有している。この半導体装置10は、QFNパッケージ(Quad Flat Non-leaded Package)の半導体装置である。半導体装置10は、平面視して概略四角形板状に形成されている。
基材21の上面21aは、図3に示すフレーム部101から中央部に向かって延びる長手方向の長さが、その基材21の下面21bのそれよりも長くなっている。具体的には、各基材21の内側端部は、その基材21の下面21bの側から薄化されている。基材21は、導電性を有する。基材21の材料としては、例えば、銅(Cu)、Cu合金や、42アロイ(鉄とニッケルの合金)等の金属を用いることができる。
水酸化物を含む酸化膜24は、封止樹脂14との結合により、強力な密着力が得られる。十分な結合力を発揮させるために、封止樹脂14としては、分子中に水酸基を含む樹脂を用いることができる。この様な封止樹脂14としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、等を用いることができる。酸化膜24の水酸化物は、封止樹脂14に含まれる水酸基と水素結合を行い、強力な接着力を発揮する。
図4は、リードフレーム100を形成する工程図を示す。
ステップS1において、素材が用意される。素材は、図1(a)に示す基材21を形成するための金属板である。リードフレーム100に用いる素材(金属板)として、例えば、銅(Cu)、銅合金、42アロイ(鉄とニッケルの合金)等の金属を用いることができる。
図6(a)に示す工程では、金属板51を用意する。金属板51の材料としては、例えば、銅(Cu)、Cu合金、42アロイ等の金属を用いることができる。金属板51の厚さは、例えば、100~250μm程度とすることができる。なお、図6(a)に示す破線L1は、個片化により図1(b)に示す半導体装置10を得るための切断線を示す。
粗面めっき層22は、粗化処理により形成することができる。粗化処理としては、例えば、めっき液中にて極性反転電解法を用いることができる。極性反転電解法は、例えば、めっき液中のワークと、ワークの一方の主面に対向して配置された電極との間に極性反転電極を接続し、ワークと、ワークの他方の主面と対向して配置された電極とをの間に直流電源を接続する。そして、極性反転電極と直流電源により、ワーク及び各電極に印加して、ワークの一方の主面と他方の主面とのめっき処理を同時に行う。
この酸化膜24は、粗面めっき層22表面の酸化処理により得ることができる。酸化処理としては、例えば、黒化処理液中にリードフレームを浸漬して陽極酸化処理を行う強制酸化処理を用いることができる。黒化処理液は、例えば、強アルカリ化合物と酸化剤の混合液である。強アルカリ化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いることができ、これらの単体、又は2種以上を混合して用いることができる。酸化剤としては、例えば、亜塩素酸ナトリウム等を用いることができる。なお、任意の添加剤を追加的に用いることもできる。
次に、上述のリードフレーム100と半導体装置10の作用を説明する。
粗面めっき層22の表面は、酸化膜24により覆われている。酸化膜24は、めっき層23を除いて、粗面めっき層22の表面を覆っている。上述したように、図示しないが、基材21の側面は粗面めっき層により覆われている。この基材21の側面を覆う粗面めっき層の表面もまた、酸化膜24により覆われている。
図5(a)は、基材21を示す。この基材21に対して、上述の粗化処理を施すことにより、図5(b)に示す粗面めっき層22が得られる。さらに、この粗面めっき層22の表面に対して、上述の酸化処理を施すことにより、図5(c)に示す酸化膜24が得られる。
(1)リードフレーム100のリード11は、基材21と、粗面めっき層22と、めっき層23、酸化膜24とを有している。粗面めっき層22は、基材21の表面を覆うように形成されている。粗面めっき層22の表面は粗面化されている。粗面めっき層22の上面22aには、はんだ13を介して半導体素子12を接続するめっき層23が形成されている。酸化膜24は、めっき層23を除いて、粗面めっき層22の表面を覆っている。酸化膜24は、酸化銅の皮膜であり、針状結晶を持つ。このような酸化膜24では、はんだが濡れ難い。従って、リード11において、めっき層23の周囲が酸化膜24により覆われていることで、はんだ付けの際におけるはんだの必要以上の濡れ広がり(ブリードアウト)を抑制できる。そして、はんだ13によりリード11に接続する半導体素子12の位置ずれを抑制できる。
なお、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
なお、以下の説明において、上述の実施形態と同様の部材については同じ符号を付し、説明の一部または全てを省略することがある。
図10(a)は、第1変形例のリードフレーム120を示し、図10(b)はこのリードフレーム120を用いた半導体装置110を示す。この半導体装置110は、QFNパッケージ(Quad Flat Non-leaded Package)の半導体装置である。
図11(a)及び図12は、第2変形例のリードフレーム140を示し、図11(b)はこのリードフレーム140を用いた半導体装置130を示す。この半導体装置130は、QFNパッケージ(Quad Flat Non-leaded Package)の半導体装置である。
ダイパッド131は、基材151と、粗面めっき層152と、めっき層153と、酸化膜154とを有している。基材151は、上面の長さ(幅)が、下面の長さ(幅)よりも長くなっている。具体的には、基材151の端部は、基材151の下面の側から薄化されている。基材151の材料としては、例えば、銅(Cu)、Cu合金を用いることができる。
図13(a)は、第3変形例のリードフレーム170を示し、図13(b)はこのリードフレーム170を用いた半導体装置160を示す。この半導体装置160は、QFNパッケージ(Quad Flat Non-leaded Package)の半導体装置である。
ダイパッド161は、基材151と、粗面めっき層152と、めっき層153と、酸化膜154とを有している。リード162は、基材21と、粗面めっき層22と、めっき層23と、酸化膜24とを有している。
図14(a)及び図15は、第4変形例のリードフレーム190を示し、図14(b)はこのリードフレーム190を用いた半導体装置180を示す。
図16(a)は、第5変形例のリードフレーム230を示し、図16(b)はこのリードフレーム230を用いた半導体装置220を示す。
図17は、第6変形例のリードフレーム240を示す。このリードフレーム240は、SOPパッケージ(Small outline package)の半導体装置に用いられるリードフレームである。
・上記実施形態及び変形例は、QFN,QFP,SOPのリードフレーム及び半導体装置について開示したが、SOJやTSOP等の他の表面実装型のパッケージのリードフレーム及び半導体装置に適用してもよい。また、DIP等の挿入実装型のパッケージのリードフレーム及び半導体装置に適用してもよい。
11 リード
12 半導体素子
13 はんだ
14 封止樹脂
21 基材(導電材)
22 粗面めっき層(導電材)
23 めっき層(第1めっき層)
24 酸化膜
Claims (10)
- 基材と、前記基材の下面を露出し前記基材の上面及び側面に形成された粗化面を有する粗面めっき層と、を含む導電材と、
前記基材の前記上面の前記粗化面上に形成された、半導体素子を接続するためのめっき層と、
前記めっき層から露出する前記粗化面と前記基材の前記下面とを覆う酸化膜と、
を有することを特徴とするリードフレーム。 - 前記酸化膜は、水酸化物を含む酸化銅の皮膜からなることを特徴とする請求項1に記載のリードフレーム。
- 前記粗面めっき層の前記粗化面の粗度は、前記粗面めっき層に覆われる部分の前記基材の表面の粗度より大きい、請求項1又は2に記載のリードフレーム。
- 前記酸化膜は、前記粗面めっき層のめっき金属の酸化物、及び前記基材の金属の酸化物である、請求項1~3のいずれか1項に記載のリードフレーム。
- 前記半導体素子が搭載されるダイパッドと、
前記半導体素子の電極が接続されるリードとを備え、
前記ダイパッド及び前記リードはそれぞれ、前記導電材、前記めっき層、及び前記酸化膜を有する、
請求項1~4のいずれか1項に記載のリードフレーム。 - 半導体素子と、
リードと、
前記リードの一部と前記半導体素子とを覆う封止樹脂と、
を含み、
前記リードは、
基材と、前記基材の下面を露出し前記基材の上面及び側面に形成された粗化面を有する粗面めっき層と、を含む導電材と、
前記基材の前記上面の前記粗化面上に形成された、前記半導体素子を接続するためのめっき層と、
前記めっき層から露出する前記粗化面と前記基材の前記下面とを覆う酸化膜と、
を有し、
前記リードに、前記封止樹脂及び前記酸化膜から前記基材の前記下面の一部が露出する露出面が設けられ、
前記半導体素子の電極は、はんだにより前記めっき層と接続されたこと、
を特徴とする半導体装置。 - ダイパッドと、
リードと、
前記ダイパッドに搭載された半導体素子と、
前記半導体素子の電極と前記リードとを接続するワイヤと、
前記リードの一部と前記半導体素子と前記ダイパッドと前記ワイヤとを覆う封止樹脂と、を含み、
前記ダイパッドは、
基材と、前記基材の下面を露出し前記基材の上面及び側面に形成された粗化面を有する粗面めっき層と、を含む導電材と、
前記基材の前記上面の前記粗化面上に形成されためっき層と、
前記めっき層から露出する前記粗化面と前記基材の前記下面とを覆う酸化膜と、
を有し、
前記ダイパッドに、前記封止樹脂及び前記酸化膜から前記基材の前記下面の一部が露出する露出面が設けられ、
前記半導体素子は、はんだにより前記めっき層に接続されたこと、
を特徴とする半導体装置。 - 基材に粗面めっきを施し、前記基材の下面を露出し前記基材の上面及び側面に粗化面を有する粗面めっき層を形成する粗化処理工程と、
前記基材の前記上面の前記粗化面上に半導体素子を接続するためのめっき層を形成するめっき処理工程と、
前記めっき層から露出する前記粗化面と前記基材の前記下面とを覆う酸化膜を形成する酸化処理工程と、を含むことを特徴とするリードフレームの製造方法。 - 前記酸化処理工程は、黒化処理液中に前記粗面めっき層と前記めっき層とを形成した前記基材を浸漬して陽極酸化処理を行う強制酸化処理であることを特徴とする請求項8に記載のリードフレームの製造方法。
- 前記粗化処理工程は、前記基材をめっき液に浸漬して電解めっきを施し前記粗面めっき層を形成することを特徴とする請求項8又は9に記載のリードフレームの製造方法。
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