JP6340204B2 - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関する。

近年、パッケージの実装面積の縮小要求により、ＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅｄ Ｎｏｎ−Ｌｅａｄｅｄ）パッケージと呼ばれるノンリードタイプのパッケージが利用されている。本パッケージのリードカットプロセスにおいては、リード上に形成された半田メッキを切断加工方向に延伸させることによって、リード切断端面にメッキを付着させている。しかし、この方法では、切断端面の約半分の領域しか、メッキによりカバーされないため、リード切断端面のリード母材が露出している部分は、半田で濡れずに実装フィレットが形成され難く、外観上の不良と判別される問題がある。

この課題を解決するために、半田が形成されたフレームのリードの実装面と反対側の面にノッチを形成し、ノッチ内に半田メッキ層を延伸させるとともに、リードの実装面とは反対側から切断ダイで押さえ、リードの実装面側から切断パンチで半田メッキ層を延伸させながらリードフレーム枠を切り落す製造方法が提案されている。リード切断端面のリード母材が露出する領域を小さくして、実装部の半田濡れ性を高め、実装品質を向上させている。（例えば、特許文献１参照）

特開平７−４５７６９号公報

しかしながら、従来提案されている手法の場合、半田メッキの素材が比較的やわらかく、かつ、半田の厚みが５〜１５μｍほどの時には、半田が容易に延伸されるため効果的であるが、先付けパラジウムフレームなどの比較的半田メッキの素材が硬く、かつ、半田メッキの厚みが５μｍ以下の薄い素材では、リード切断時に半田素材を延伸させることが困難になってしまう。そのため、リード切断端面のリード母材が露出する領域が大きくなり、実装部の半田濡れ性が阻害されて、実装フィレットが形成し難く、実装品質が低下する問題がある。また、実装後の自動外観検査装置では、リード部分の半田フィレットが検出されないこともあり、安定した検査が困難になり、実装歩留まりを低下させる問題が生じることもある。

上記課題解決のために、本発明では以下の手段を用いた。
まず、半導体チップを封止する封止樹脂と、前記封止樹脂から突出するリードからなる樹脂封止型半導体装置において、前記リードの実装面と反対側に設けられたテーパ部と、前記テーパ部表面に設けられた半田メッキ層と、前記実装面の半田メッキ層と、前記実装面の半田メッキ層からなる前記リード端面に折り曲げられて形成されたメッキ折り曲げ部と、からなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置とした。

また、前記リード側端面の折り曲げ部が前記リードの厚さの１０％〜８０％の範囲であることを特徴とする半導体装置とした。
また、前記半田メッキ層が、パラジウム、ニッケル、金、銀、スズからなるグループのいずれかの金属の単層膜もしくは複数金属膜の積層膜からなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置とした。

また、半導体チップを封止する封止樹脂と、前記封止樹脂から突出するリードからなる樹脂封止型半導体装置の製造方法において、前記リードに半田メッキ層を被覆する工程と、前記リードの実装面とは反対側にノッチを形成するとともに前記ノッチの中心に前記リードの母材を露出させる工程と、前記露出したリードの母材を選択的にエッチングにてバレル形状のリード母材除去部を形成するとともに、前記リード母材除去部内に前記実装面の半田メッキ層を露出する工程と、前記バレル形状のリード母材除去部に露出した半田メッキ層を実装面側から切断して前記リードの端面に折り曲げ部を形成する工程と、からなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法とした。

また、前記封止樹脂から突出するリードを切断する工程において、前記切断パンチの刃型の先端に微小なＲ加工を施したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法とした。
また、前記露出したリードの母材を選択的にエッチングにてバレル形状のリード母材除去部を形成する工程には、過硫酸アンモニウム水溶液を用いることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法とした。

本発明によれば、リード端面部のリード母材の露出領域が小さくなり、リード先端部分は十分な半田濡れ性が確保でき、安定的に半田フィレットが形成されるため、半田付け性品質を向上させることができる。

本発明の樹脂封止型半導体装置のリード切断方法により切断する半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の樹脂封止型半導体装置のリード切断方法を工程順に説明する図である。 本発明の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。 本発明の樹脂封止型半導体装置のリード切断方法により切断されたリードをプリント基板に実装した状態を示す断面図である。 従来の樹脂封止型半導体装置のリード切断方法により切断されたリードをプリント基板に実装した状態を示す断面図である。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の樹脂封止型半導体装置のリード切断方法により切断する半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のひとつのリードのＡ−Ａ線における断面図である。

図１（ａ）には、半導体チップを覆う封止樹脂１０と、封止樹脂１０から突出するリード２０を有するリードフレーム１が図示されている。図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断したものが図１（ｂ）である。封止樹脂１０から突出するリード２０の表面は半田メッキ層５で覆われ、その半田メッキ層５はリード２０の表面側からニッケル、パラジウム、金の３層の積層膜で形成されているが、パラジウム、ニッケル、金、銀、スズからなるグループのいずれかの金属の単層膜もしくは複数金属膜の積層膜であっても良い。なお、半田メッキ層５はリード２０全体を覆うように形成されており、リード２０上面のみならず、側面や底面（実装面）にも形成されている。このようなリードに以下に述べる処理を行って本発明の樹脂封止型半導体装置が完成する。

図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の樹脂封止型半導体装置のリード切断方法を工程順に説明する図である。図２（ａ）〜（ｃ）において、半導体装置のリードフレーム１が切断装置のノッチ成形用ダイ６０により下面、すなわちリードの実装面から、かつ、ノッチ成形用リードクランパ７０により上面、すなわちリードの実装面と反対側の面から固定された後、ノッチ成形用パンチ５０が下降することにより、図２（ａ）に示すように、リード２０の上面にＶノッチ３０が形成される。ノッチ成形用パンチ５０には、その先端に微小のＲ加工（曲面加工）を施してあり、ノッチの深さはリード厚の１／２から１／５程度である。下降するノッチ成形用パンチ５０がリードに接触してから下死点に至るまでの時間にリード２０の半田メッキ層５を上面側からＶノッチ３０の中に延伸させている。更に、Ｖノッチ３０を形成する際に、Ｖノッチの中心部４０にリード２０の母材（ここでは銅）の一部を露出させる。

次に、図２（ｂ）に示されるように、Ｖノッチの中心部４０に露出したリード２０の母材の一部をウエットエッチングにより除去し、そして、リードの実装面側に形成された半田メッキ層５を露出させる。このとき、実装面側の露出した半田メッキ層の上にはバレル形状のリード母材除去部８０が形成される。バレル形状のリード母材除去部８０は空隙であって、その上面は開放され、底面には半田メッキ層５、側面にはリード２０の母材である銅が露出している。

リード２０の母材が銅である場合には、銅を選択的にエッチングし、半田メッキ層をエッチングし難いエッチング液を利用する必要があり、本発明では過硫酸アンモニウム水溶液を用いた。

図２（ｃ）において、Ｖノッチ３０を備えた上記リード２０は、切断装置のリード切断用リードクランパ１００により下面から、かつ、切断ダイ１１０により上面から固定された後、切断パンチ９０が矢印で示すように、リード２０の下面から上昇することにより切断される。このとき、切断パンチ９０の切断端面は、底面の半田メッキ層５およびバレル形状のリード母材除去部８０内を通過することになる。

図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の樹脂封止型半導体装置を示す断面図であり、上記リード切断工程の後に、図３（ａ）に示す樹脂封止型半導体装置が得られる。切断パンチによって底面の半田メッキ層５が切断され、薄膜状の半田メッキ層５が下面側から切断面、すなわち、リード２０の端面側に折り曲げられて、半田メッキ折り曲げ部１２０が形成される。なお、リード２０の端面は、切断前のバレル形状のリード母材除去部の側面に相当し、曲面形状の凹部１５０を成している。
以上の工程を経て、封止樹脂１０に接続したリード２０からリードフレーム１が切り落とされる。

図３（ｂ）は、本発明の樹脂封止型半導体装置の変形例を示す断面図である。図３（ａ）の実施例に比べると、メッキ折り曲げ部１２０の長さが更に長くなっており、リード２０の切断端面の母材の露出面積をゼロにした実施例である。本構造は、リード母材除去工程におけるエッチング量やリード切断工程における切断位置を調整することで形成できる。すなわち、リード母材除去工程においては、エッチング量を増やし、大きめのリード母材除去部８０を形成する。また、リード切断工程においては、リード母材除去部８０の中心よりも右側、つまり、封止樹脂１０から離れた位置でリード切断を行うことで本構造のリード形状を得ることができるが、リード母材除去工程におけるエッチング量の調整とリード切断工程における切断位置の調整の両方を行っても構わない。

このように、本方法では、リード母材除去工程におけるエッチング量とリード切断工程における切断位置の調整の一方、又は両方を行うことでメッキ折り曲げ部１２０の長さを自在に変えることができ、リードの下端からリード厚の１０％〜８０％の範囲とすることが可能である。メッキ層の厚さを薄く、そしてノッチの深さを浅くすることでリード厚の８０％程度の範囲も可能となる。

図４は、図３（ａ）に示した本発明の樹脂封止型半導体装置を実装基板１４０に実装したときの断面図を示している。リード正面図に図示しているように、リードの上部にはＶノッチ３０が形成され、この表面はＶノッチ加工によって延伸された半田メッキ層５によって覆われている。また、リードの下部はリード切断工程によって形成された半田メッキ折り曲げ部１２０によって覆われており、それらの間に露出するリード２０の母材は僅かである。このようなリードを有する本発明の樹脂封止型半導体装置を実装基板１４０に半田接合すると、半田フィレット１３０がリード２０全体を隙間無く覆うように形成される。図３（ｂ）に示した本発明の樹脂封止型半導体装置を実装した場合は、その実装性が更に確実なものになることは言うまでもない。

対比のために、図５には、従来の樹脂封止型半導体装置のリード切断方法により切断されたリードをプリント基板に実装した状態を示す断面図を示した。リード正面図に図示しているように、リードの上部にはリード切断によって延伸された延伸された半田メッキ層５によって覆われている。しかしながら、リードの下部にはリード２０の母材が露出している。このようなリードを有する樹脂封止型半導体装置を実装基板１４０に半田接合しても、半田濡れ性が低く、半田フィレット１３０は十分に形成されない。それゆえ、樹脂封止型半導体装置と実装基板１４０との接合が不十分なものとなる。
このように、樹脂封止型半導体装置と実装基板との接合を確実なものとするためには、リード端面のメッキ被覆領域を十分に確保することが重要である。

以上のように、メッキ層を被覆したリードを有する樹脂封止型半導体装置のリード上面からノッチ加工を行って表面のメッキ層を延伸させ、ノッチ中心のメッキ層の無い部分からエッチングして部分的にリードを選択的に除去し、その後、リードした面からリード切断することで、基板実装時の半田濡れ性の良好な樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

１ リードフレーム
５ 半田メッキ層
１０ 封止樹脂
２０ リード
３０ Ｖノッチ（テーパ部）
４０ Ｖノッチ中心部
５０ ノッチ成形用パンチ
６０ ノッチ成形用ダイ
７０ ノッチ成形用リードクランパ
８０ リード母材除去部
９０ 切断パンチ
１００ リード切断用リードクランパ
１１０ 切断ダイ
１２０ メッキ折り曲げ部
１３０ 半田フィレット
１４０ 実装基板
１５０ 曲面形状の凹部

Claims (6)

1. 半導体チップと、
   前記半導体チップを封止する封止樹脂と、
   前記封止樹脂から突出しているリードと、
   からなる樹脂封止型半導体装置において、
   前記リードの実装面と反対側に設けられたテーパ部と、
   前記テーパ部の表面に設けられた第１の半田メッキ層と、
   前記実装面側の表面に設けられた第２の半田メッキ層と、
   前記第２の半田メッキ層からなる前記リードの端面に折り曲げられて形成されたメッキ折り曲げ部と、
   を有し、
   前記リードの端面に折り曲げられて形成されたメッキ折り曲げ部の第２の半田メッキ層の厚さは均一であることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. 前記リード端面の折り曲げ部の長さが前記リードの厚さの１０％〜８０％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記半田メッキ層が、パラジウム、ニッケル、金、銀、スズからなるグループのいずれかの金属の単層膜もしくは複数金属膜の積層膜からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 半導体チップと、
   前記半導体チップを封止する封止樹脂と、
   前記封止樹脂から突出しているリードと、
   からなる樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
   前記リードに半田メッキ層を被覆する被覆工程と、
   前記リードの実装面とは反対側にノッチを形成するとともに前記ノッチの中心に前記リードの母材を露出させる母材露出工程と、
   露出された前記母材を選択的にエッチングしてバレル形状のリード母材除去部を形成するとともに、前記リード母材除去部内に前記実装面の半田メッキ層を露出する半田メッキ層露出工程と、
   前記リード母材除去部に露出した前記半田メッキ層を前記実装面の側から切断して、前記半田メッキ層の残された部分により前記リードの端面に折り曲げ部を形成する切断折り曲げ工程と、
   を有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
5. 前記切断折り曲げ工程は、切断パンチがリードの下面から上昇することにより切断する工程を含み、前記切断パンチの刃型の先端には微小なＲ加工が施されていることを特徴とする請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
6. 前記半田メッキ層露出工程は、露出された前記母材を選択的にエッチングするために過硫酸アンモニウム水溶液を用いることを特徴とする請求項４または請求項５記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。

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