JP2017201675A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 実装強度を高めることが可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】 半導体素子４と、各々がｚ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有し且つ半導体素子４に導通するとともに第３主面３０１によって半導体素子４を支持する第１リード１、第２リード２および第３リード３と、第１リード１、第２リード２および第３リード３の一部ずつおよび半導体素子４を覆う封止樹脂６と、を備える半導体装置Ａ１であって、第１リード１、第２リード２および第３リード３は、封止樹脂６に覆われた部分を除き、封止樹脂６から露出する部分の少なくとも一部に、表層めっき層が形成されている。【選択図】 図８

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
トランジスタに代表される半導体素子を備えた半導体装置は、様々な構成が提案されている。特許文献１には、従来の半導体装置の一例が開示されている。同文献に開示された半導体装置は、半導体素子、複数のリードおよび封止樹脂を備えている。半導体素子は、複数のリードのいずれかに支持されており、複数のリードに導通している。封止樹脂は、複数のリードの一部ずつと半導体素子とを覆っている。複数のリードのうち封止樹脂から露出した部分は、回路基板等に実装される際に用いられる複数の端子部を構成している。複数の端子部は、たとえばはんだによって回路基板に接合される。
半導体装置の仕様や使用環境に応じて、複数の端子部と回路基板とを接合するはんだには応力が生じる。この応力によってはんだに亀裂が生じたり、はんだが剥離してしまうことは好ましくない。
特開２００９−７１０３３号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、実装強度を高めることが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
本発明の第１の側面によって提供される半導体装置は、半導体素子と、各々が厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有し且つ前記半導体素子に導通するとともにいずれかの前記主面によって前記半導体素子を支持する複数のリードと、前記複数のリードの一部ずつおよび前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、前記複数のリードは、前記封止樹脂に覆われた部分を除き、前記封止樹脂から露出する部分の少なくとも一部に、表層めっき層が形成されていることを特徴としている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層は、前記複数のリードのうち前記封止樹脂から露出するすべての部分に形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層は、前記リードの母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードの前記母材は、Ｃｕである。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層は、Ａｕからなる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層は、置換型の無電解めっきによって形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層の少なくとも一部は、前記リードの母材に直接形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードには、前記表層めっき層の一部と前記リードの前記母材との間に介在する中層めっき層が形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードには、前記表層めっき層から露出する中層めっき層が形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記中層めっき層は、前記主面および前記裏面に形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層のすべては、前記リードの前記母材に直接形成されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂は、前記厚さ方向において互いに反対側を向く封止樹脂主面および封止樹脂裏面と、当該封止樹脂主面および当該封止樹脂裏面を繋ぐ封止樹脂側面を有し、前記複数のリードの少なくともいずれかは、前記封止樹脂側面と面一である端子端面を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のリードのすべては、前記端子端面を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂の前記封止樹脂裏面と前記複数のリードの少なくともいずれかの前記裏面とは、互いに面一である。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂裏面と前記複数のリードのすべての前記裏面とは、互いに面一である。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂は、前記厚さ方向において互いに反対側を向く封止樹脂主面および封止樹脂裏面と、当該封止樹脂主面および当該封止樹脂裏面を繋ぐ封止樹脂側面を有し、前記複数のリードの少なくともいずれかは、前記厚さ方向視において前記封止樹脂側面から突出している。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のリードのすべては、前記厚さ方向視において前記封止樹脂側面から突出している。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードは、前記封止樹脂側面から突出する方向を向く端子端面と、前記端子端面と前期封止樹脂側面との間に位置し且つ前記主面と前記裏面とを繋ぐ端子側面とを有している。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のリードの少なくともいずれかは、前記裏面から前記主面側に凹み且つ前記封止樹脂に覆われた裏面側凹部を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、前記厚さ方向視において前記裏面側凹部を避けた位置に配置されている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子と前記複数のリードのいずれかとにボンディングされたワイヤを備えており、前記ワイヤは、前記リードのうち前記厚さ方向視において前記裏面側凹部を避けた位置にボンディングされている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂は、前記厚さ方向において互いに反対側を向く封止樹脂主面および封止樹脂裏面と、当該封止樹脂主面および当該封止樹脂裏面を繋ぐ封止樹脂側面を有し、前記複数のリードのいずれかは、前記封止樹脂側面から露出し且つ前記裏面に繋がるとともに前記表層めっき層が形成された端子端面を有し、前記複数のリードのいずれかは、前記封止樹脂側面から露出し且つ前記裏面から離間するとともに前記表層めっき層が形成されていない端子端面を有する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層が形成された前記端子端面が露出する前記封止樹脂側面は、前記表層めっき層が形成された前記端子端面よりも厚さ方向視において外方に位置する第１部と前記表層めっき層が形成された前記端子端面に滑らかに繋がる第２部とを有する。
本発明の第２の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、各々が厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有するリードフレームを用意する工程と、前記リードフレームの主面に半導体素子を搭載する工程と、前記リードフレームの一部および前記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、前記リードフレームのうち前記封止樹脂から露出した部分の少なくとも一部に、置換型の無電解めっきにより表層めっき層を形成する工程と、を備えることを特徴としている。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂を形成する工程の後であって、前記表層めっき層を形成する工程の前に、前記リードフレームを切断することにより、いずれかに前記半導体素子が搭載され且つ一部ずつが前記封止樹脂に覆われた複数のリードを形成する工程を備える。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂を形成する工程の後であって、前記表層めっき層を形成する工程の前に、前記封止樹脂および前記リードフレームの前記裏面に少なくとも開口するスリットを形成する工程を備え、前記表層めっき層を形成する工程においては、前記リードフレームのうち前記スリットから露出した部位に、前記表層めっき層を形成する。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層は、前記リードの母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなる。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードの前記母材は、Ｃｕである。
本発明の好ましい実施の形態においては、前記表層めっき層は、Ａｕからなる。
本発明によれば、半導体装置の実装強度を高めることができる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す要部平面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す背面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す左側面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す右側面図である。 図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。 図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置の製造方法を示す要部平面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置の製造方法を示す要部平面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置の製造方法を示す要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に基づく半導体装置を示す要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に基づく半導体装置の変形例を示す要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示す正面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示す背面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示す左側面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示す右側面図である。 図１６のＸＸ−ＸＸ線に沿う断面図である。 図１６のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置の製造方法を示す要部平面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置の製造方法を示す要部平面図である。 図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う要部断面図である。 図２４に続く工程を示す要部断面図である。 図２４に続く工程を示す要部断面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示す要部平面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示す正面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示す背面図である。 本発明の第４施形態に基づく半導体装置を示す左側面図である。 本発明の第４施形態に基づく半導体装置を示す右側面図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
図１〜図９は、本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、複数のリード１，２，３、半導体素子４および封止樹脂６を備えている。
図１は、半導体装置Ａ１を示す要部平面図である。図２は、半導体装置Ａ１を示す正面図である。図３は、半導体装置Ａ１を示す底面図である。図４は、半導体装置Ａ１を示す背面図である。図５は、半導体装置Ａ１を示す左側面図である。図６は、半導体装置Ａ１を示す右側面図である。図７は、図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図８は、図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。図９は、図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。なお、図２〜図６においては、後述する第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が形成された領域に、複数の離散点からなるハッチングを施している。
半導体装置Ａ１の大きさは特に限定されず、本実施形態においては、たとえばｘ方向寸法が１．８ｍｍ〜２．６ｍｍ、ｙ方向寸法が１．８ｍｍ〜２．６ｍｍ、ｚ方向寸法が０．７ｍｍ〜１．０ｍｍである。
複数のリード１，２，３は、半導体素子４を支持するとともに、半導体素子４と導通している。以降の説明においては、第１リード１、第２リード２および第３リード３と称する。第１リード１、第２リード２および第３リード３は、たとえば、金属板に打ち抜き加工や折り曲げ加工等を施すことにより形成されている。第１リード１、第２リード２および第３リード３は、金属からなり、好ましくはＣｕおよびＮｉのいずれか、またはこれらの合金や４２アロイなどからなる。本実施形態においては、第１リード１、第２リード２および第３リード３が、Ｃｕからなる場合を例に説明する。第１リード１、第２リード２および第３リード３の厚さは、たとえば０．０８ｍｍ〜０．３ｍｍであり、本実施形態においては０．１２５ｍｍ程度である。
図１に示すように、第１リード１および第２リード２は、ｘ方向に並べられている。第３リード３は、第１リード１および第２リード２に対して、ｙ方向に離間して配置されている。ｚ方向視寸法は、第３リード３が最大であり、第１リード１が最小である。
第１リード１は、第１主面１０１、第１裏面１０２および第１裏面側凹部１８０を有する。第１主面１０１および第１裏面１０２は、ｚ方向において互いに反対側を向いている。第１裏面側凹部１８０は、第１リード１の一部が第１裏面１０２からｚ方向に凹んだ部分である。
第１リード１は、第１端子部１１０および第１連結部１２０を有する。
第１端子部１１０は、ｚ方向視において第１裏面側凹部１８０を避けた位置に設けられており、ｚ方向視矩形状である。第１端子部１１０は、第１端子端面１１１および第１端子裏面１１２を有する。第１端子端面１１１は、ｘ方向を向いており、封止樹脂６から露出している。第１端子裏面１１２は、第１裏面１０２の一部であり、封止樹脂６から露出している。
第１連結部１２０は、ｚ方向視において第１裏面側凹部１８０に含まれる部位である。第１連結部１２０は、第１連結端面１２１を有する。第１連結端面１２１は、ｙ方向を向いており、封止樹脂６から露出している。
第１リード１のうち、封止樹脂６に覆われたすべての部分を除き、封止樹脂６から露出したすべての部分に、第１表層めっき層１９１が形成されている。本実施形態においては、第１端子部１１０の第１端子端面１１１および第１端子裏面１１２と第１連結部１２０の第１連結端面１２１のすべてに第１表層めっき層１９１が形成されている。第１表層めっき層１９１は、第１リード１の母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなり、本実施形態においては、たとえばＡｕからなる。第１表層めっき層１９１は、後述する製造方法において置換型の無電解めっきによって形成されている。
第２リード２は、第２主面２０１、第２裏面２０２および第２裏面側凹部２８０を有する。第２主面２０１および第２裏面２０２は、ｚ方向において互いに反対側を向いている。第２裏面側凹部２８０は、第２リード２の一部が第２裏面２０２からｚ方向に凹んだ部分である。
第２リード２は、第２端子部２１０、第２連結部２２０および第２ワイヤボンディング部２３０を有する。
第２端子部２１０は、ｚ方向視において第２裏面側凹部２８０を避けた位置に設けられており、ｚ方向視矩形状である。第２端子部２１０は、第２端子端面２１１および第２端子裏面２１２を有する。第２端子端面２１１は、ｘ方向を向いており、封止樹脂６から露出している。第２端子裏面２１２は、第２裏面２０２の一部であり、封止樹脂６から露出している。
第２連結部２２０は、ｚ方向視において第２裏面側凹部２８０に含まれる部位である。第２連結部２２０は、第２連結端面２２１を有する。第２連結端面２２１は、ｙ方向を向いており、封止樹脂６から露出している。
第２ワイヤボンディング部２３０は、ｚ方向視において第２裏面側凹部２８０に囲まれた部位であり、本実施形態においては、ｚ方向視矩形状である。第２ワイヤボンディング部２３０は、第２ワイヤボンディング裏面２３２を有する。第２ワイヤボンディング裏面２３２は、第２裏面２０２の一部であり、封止樹脂６から露出している。
第２リード２のうち、封止樹脂６に覆われたすべての部分を除き、封止樹脂６から露出したすべての部分に、第２表層めっき層２９１が形成されている。本実施形態においては、第２端子部２１０の第２端子端面２１１および第２端子裏面２１２と、第２連結部２２０の第２連結端面２２１と、第２ワイヤボンディング部２３０の第２ワイヤボンディング裏面２３２とのすべてに第２表層めっき層２９１が形成されている。第２表層めっき層２９１は、第２リード２の母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなり、本実施形態においては、たとえばＡｕからなる。第２表層めっき層２９１は、後述する製造方法において置換型の無電解めっきによって形成されている。
第３リード３は、第３主面３０１、第３裏面３０２および第３裏面側凹部３８０を有する。第３主面３０１および第３裏面３０２は、ｚ方向において互いに反対側を向いている。第３裏面側凹部３８０は、第３リード３の一部が第３裏面３０２からｚ方向に凹んだ部分である。
第３リード３は、第３端子部３１０、第３連結部３２０および素子ボンディング部３３０を有する。
第３端子部３１０は、ｚ方向視において第３裏面側凹部３８０を避けた位置に設けられており、ｚ方向視矩形状である。第３端子部３１０は、第３端子端面３１１および第３端子裏面３１２を有する。第３端子端面３１１は、ｘ方向を向いており、封止樹脂６から露出している。第３端子裏面３１２は、第３裏面３０２の一部であり、封止樹脂６から露出している。
第３連結部３２０は、ｚ方向視において第３裏面側凹部３８０に含まれる部位である。第３連結部３２０は、第３連結端面３２１を有する。第３連結端面３２１は、ｙ方向を向いており、封止樹脂６から露出している。
素子ボンディング部３３０は、ｚ方向視において第３裏面側凹部３８０に囲まれた部位であり、本実施形態においては、ｚ方向視矩形状である。素子ボンディング部３３０は、素子ボンディング裏面３３２を有する。素子ボンディング裏面３３２は、第３裏面３０２の一部であり、封止樹脂６から露出している。
第３リード３のうち、封止樹脂６に覆われたすべての部分を除き、封止樹脂６から露出したすべての部分に、第３表層めっき層３９１が形成されている。本実施形態においては、第３端子部３１０の第３端子端面３１１および第３端子裏面３１２と、第３連結部３２０の第３連結端面３２１と、素子ボンディング部３３０の素子ボンディング裏面３３２とのすべてに第３表層めっき層３９１が形成されている。第３表層めっき層３９１は、第３リード３の母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなり、本実施形態においては、たとえばＡｕからなる。第３表層めっき層３９１は、後述する製造方法において置換型の無電解めっきによって形成されている。
半導体素子４は、半導体装置Ａ１の電気的機能を発揮する要素である。半導体素子４の種類は特に限定されず、本実施形態においては、半導体素子４は、トランジスタとして構成されている。半導体素子４は、素子本体４０、第１電極４１、第２電極４２および第３電極４３を有する。
第１電極４１および第２電極４２は、素子本体４０のうち第３主面３０１と同じ側を向く面に設けられている。第３電極４３は、素子本体４０のうち第３裏面３０２と同じ側を向く面に設けられている。本実施形態においては、第１電極４１は、ゲート電極であり、第２電極４２は、ソース電極であり、第３電極４３は、ドレイン電極である。
半導体装置Ａ１は、第１ワイヤ５１および複数の第２ワイヤ５２を有する。第１ワイヤ５１は、第１電極４１と第１リード１の第１端子端面１１１とに接続されている。複数の第２ワイヤ５２は、第２電極４２と第２リード２の第２ワイヤボンディング部２３０とに接続されている。
第３電極４３は、導電性接合材４９を介して第３リード３の素子ボンディング部３３０に搭載されている。より具体的には、導電性接合材４９は、第３電極４３と素子ボンディング部３３０の第３主面３０１とを接合している。
封止樹脂６は、第１リード１、第２リード２および第３リード３の一部ずつと、半導体素子４と、第１ワイヤ５１と、複数の第２ワイヤ５２とを覆っている。封止樹脂６は、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。
封止樹脂６は、封止樹脂主面６１、封止樹脂裏面６２および封止樹脂側面６３を有する。封止樹脂主面６１と封止樹脂裏面６２とは、ｚ方向において反対側を向いている。封止樹脂主面６１は、第１主面１０１、第２主面２０１および第３主面３０１と同じ側を向く。封止樹脂裏面６２は、第１裏面１０２、第２裏面２０２および第３裏面３０２と同じ側を向く。封止樹脂側面６３は、封止樹脂主面６１および封止樹脂裏面６２に繋がっており、ｘ方向およびｙ方向を向いている。
本実施形態においては、第１リード１の第１端子端面１１１および第２連結端面２２１と、第２リード２の第２端子端面２１１および第２連結端面２２１と、第３リード３の第３端子端面３１１および第３連結端面３２１とが、封止樹脂６の封止樹脂側面６３と互いに面一である。また、第１リード１の第１端子裏面１１２と、第２リード２の第２端子裏面２１２および第２ワイヤボンディング裏面２３２と、第３リード３の第３端子裏面３１２および素子ボンディング裏面３３２とが、封止樹脂６の封止樹脂裏面６２と互いに面一である。
次に、半導体装置Ａ１の製造方法について、図１０〜図１２を参照しつつ以下に説明する。
まず、図１０に示すようにリードフレーム１０を用意する。リードフレーム１０は、第１リード１、第２リード２および第３リード３となる板状の材料である。リードフレーム１０の主面１０１０は、第１主面１０１、第１裏面１０２およびリードフレーム１０３となる面である。図中の比較的粗であるハッチングが施された領域は、その一部が第１裏面側凹部１８０、第２裏面側凹部２８０および第３裏面側凹部３８０となる領域である。図中の比較的密であるハッチングが施された領域は、第１端子部１１０、第２端子部２１０、第２ワイヤボンディング部２３０、第３端子部３１０および素子ボンディング部３３０となる部分である。本実施形態においては、リードフレーム１０の母材は、Ｃｕからなる。
次いで、図１１に示すように、リードフレーム１０の素子ボンディング部３３０に半導体素子４を導電性接合材４９によってボンディングする。また、第１ワイヤ５１を第１電極４１と第１端子部１１０とにボンディングし、複数の第２ワイヤ５２を第２電極４２と第２ワイヤボンディング部２３０とにボンディングする。ついで、図示しない樹脂材料を硬化させることにより、リードフレーム１０の一部、半導体素子４、第１ワイヤ５１および複数の第２ワイヤ５２を覆う封止樹脂６（図示略）を形成する。本実施形態においては、封止樹脂６は、図１１に示された全領域に形成される。次いで、リードフレーム１０および封止樹脂６を、切断線８１に沿って切断する。これにより、半導体装置Ａ１となる個片が形成される。
次いで、切断によって得られた個片に第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１を形成する。図１２は、図８と同様の断面図である。本実施形態においては、個片を所定のめっき液に浸漬させた状態で、置換型の無電解めっきを施す。これにより、図示された部位においては、第３リード３のうち封止樹脂６から露出した部分の表面である第３端子端面３１１および第３端子裏面３１２から、第３リード３の母材であるＣｕがリード母材イオン３０００（Ｃｕイオン）となって離脱する。これに対応して、めっき液中に含まれた表層めっきイオン３９１０（Ａｕイオン）が、リード母材イオン３０００と置換されて、第３端子端面３１１および第３端子裏面３１２の表層に結合する。このリード母材イオン３０００と表層めっきイオン３９１０との置換によって、第３端子端面３１１および第３端子裏面３１２に第３表層めっき層３９１が形成される。なお、置換型の無電解めっきの場合、リード母材イオン３０００が表層めっきイオン３９１０に置き換えられると、当該部位における置換は終了する。このため、置換型の無電解めっきによって形成された第３表層めっき層３９１は、第３リード３の表面を隆起させたりするような有意な厚さを有するものとはならない。したがって、第３端子端面３１１が封止樹脂側面６３と面一であり、第３端子裏面３１２が封止樹脂裏面６２と面一である構成は、第３表層めっき層３９１が形成された後も維持される。
第３表層めっき層３９１の形成とあわせて、第１表層めっき層１９１および第２表層めっき層２９１が形成される。第１表層めっき層１９１および第２表層めっき層２９１が、第１リード１および第２リード２の表面を隆起させるような有意な厚さを有するものとはならない点は同様である。このため、第１端子端面１１１、第１連結端面１２１、第２端子端面２１１および第２連結端面２２１と封止樹脂側面６３とが面一である構成や第１端子裏面１１２、第２端子裏面２１２および第２ワイヤボンディング裏面２３２と封止樹脂裏面６２とが面一である構成は、第１表層めっき層１９１および第２表層めっき層２９１が形成された後も維持される。
以上の工程を経ることにより、上述した半導体装置Ａ１が得られる。
次に、半導体装置Ａ１および半導体装置Ａ１の製造方法の作用について説明する。
本実施形態によれば、第１リード１、第２リード２および第３リード３のうち封止樹脂６から露出するすべての部分に、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が形成されている。第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１は、第１リード１、第２リード２および第３リード３の母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなる。したがって、半導体装置Ａ４を回路基板等にはんだによって実装する場合に、第１リード１、第２リード２および第３リード３のうち封止樹脂６から露出するすべての部分にはんだを付着させることが可能である。これにより、半導体装置Ａ１の実装強度を高めることができる。
置換型の無電解めっきによって第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１を形成することにより、図１１に示すリードフレーム１０を切断した後の個片において、第１リード１、第２リード２および第３リード３のうち封止樹脂６から露出するすべての部分に第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１を確実に形成することができる。これは、実装強度の向上に好ましい。また、置換型の無電解めっきであるため、第１リード１、第２リード２および第３リード３を、たとえば電解めっきを施せるように、めっき電極と導通可能な形状とする必要が無い。また、第１リード１、第２リード２および第３リード３のうち封止樹脂６によって覆われた部分に、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１は形成されない。これは、半導体装置Ａ１の製造コストの低減に好ましい。
第１端子端面１１１、第１連結端面１２１、第２端子端面２１１、第２連結端面２２１、第３端子端面３１１および第３連結端面３２１が、封止樹脂側面６３と面一である。これにより、第１リード１、第２リード２および第３リード３は、ｚ方向視において封止樹脂６から突出しない。したがって、半導体装置Ａ１の実装に必要な面積を縮小しつつ、半導体装置Ａ１の実装強度の向上を図ることができる。
第１端子裏面１１２、第２端子裏面２１２および第３端子裏面３１２が、封止樹脂側面６３と面一であり、且つ第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が形成されている。これにより、図８に例示されるように、第３端子端面３１１と第３端子裏面３１２とに跨るように、第３表層めっき層３９１が形成される。これは、半導体装置Ａ１を実装する際に、第３端子端面３１１から第３端子裏面３１２にかけて連続してはんだを確実に付着させるのに適している。
図１３〜図３３は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
図１３は、本発明の第２実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ２においては、第３リード３に第３中層めっき層３９２が形成されている。
第３中層めっき層３９２は、第３主面３０１、第３裏面３０２および第３裏面側凹部３８０に形成されている。一方、第３中層めっき層３９２は、第３端子端面３１１および第３連結端面３２１には、形成されていない。すなわち、第３中層めっき層３９２は、図１０に示すリードフレーム１０の全面に形成されたものである。このため、リードフレーム１０を切断することによって形成される第３端子端面３１１および第３連結端面３２１には、第３中層めっき層３９２は形成されていない。
第３中層めっき層３９２は、たとえば、Ｎｉめっき層、Ｐｄめっき層およびＡｕめっき層が積層されたものである。Ｎｉめっき層の厚さは、たとえば０．５μｍ〜２．０μｍであり、Ｐｄめっき層は、たとえば０．０２μｍ〜０．１５μｍであり、Ａｕめっき層は、たとえば０．００３μｍ〜０．０１５μｍである。また、第３中層めっき層３９２の他の例としては、たとえば、Ｎｉめっき層とＡｕめっき層とが積層された構成が挙げられる。
第３端子裏面３１２においては、第３端子裏面３１２と第３表層めっき層３９１との間に第３中層めっき層３９２が介在している。この場合、第３中層めっき層３９２のＡｕ層と第３表層めっき層３９１とは同化した構成となる。
このような実施形態によっても、半導体装置Ａ２の実装強度を高めることができる。
図１４は、半導体装置Ａ２の変形例を示している。本変形例においては、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が設けられている領域が、上述した例と異なっている。
図１４に例示されたように、第３リード３においては、第３表層めっき層３９１は、第３端子裏面３１２に設けられた第３中層めっき層３９２を覆っていない。第３表層めっき層３９１は、第３リード３の母材が露出した第３端子端面３１１に形成されている。第１表層めっき層１９１および第２表層めっき層２９１も同様であり、第１端子端面１１１および第２端子端面２１１を覆う一方、第１端子裏面１１２および第２端子裏面２１２には形成されていない。 このような変形例によっても、半導体装置Ａ２の実装強度を高めることができる。
図１５〜図２１は、本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ３は、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が形成されている領域が、上述した半導体装置Ａ１および半導体装置Ａ２と異なっている。
図１５は、半導体装置Ａ３を示す正面図である。図１６は、半導体装置Ａ３を示す底面図である。図１７は、半導体装置Ａ３を示す背面図である。図１８は、半導体装置Ａ３を示す左側面図である。図１９は、半導体装置Ａ３を示す右側面図である。図２０は、図１６のＸＸ−ＸＸ線に沿う断面図である。図２１は、図１６のＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿う断面図である。なお、半導体装置Ａ３を示す要部平面図は、図１と同様である。
本実施形態においては、図１５に示す第１連結端面１２１および第２連結端面２２１には、第１表層めっき層１９１および第２表層めっき層２９１が形成されていない。これらの第１連結端面１２１および第２連結端面２２１は、第１裏面１０２および第２裏面２０２に繋がっていない。
また、図１７に示す第３連結端面３２１には、第３表層めっき層３９１が形成されていない。同図に示す第３連結端面３２１は、第３裏面３０２に繋がっていない。
一方、図１８および図１９に示す第１端子端面１１１および第３端子端面３１１には、第１表層めっき層１９１および第３表層めっき層３９１が形成されている。これらの第１端子端面１１１および第３端子端面３１１は、第１裏面１０２および第３裏面３０２に繋がっている。
また、図１８および図１９に示す封止樹脂側面６３は、第１部６３１および第２部６３２を有する。図２０に示すように、第１部６３１は、ｚ方向において封止樹脂主面６１側に位置しており、ｚ方向視において第１表層めっき層１９１および第３表層めっき層３９１が形成された第１端子端面１１１および第３端子端面３１１よりも外方に位置している。第２部６３２は、第１部６３１に対してｚ方向において封止樹脂裏面６２側に位置している。第２部６３２は、第１表層めっき層１９１および第３表層めっき層３９１が形成された第１端子端面１１１および第３端子端面３１１に滑らかに繋がっている。また、第２部６３２のうちｚ方向上側部分は、凹曲面とされている。そして、第１部６３１と第２部６３２とは、角度をなして繋がっている。
次に、半導体装置Ａ２の製造方法について、図２２〜図２６を参照しつつ以下に説明する。
まず、図２２に示すようにリードフレーム１０を用意する。このリードフレームは、図１０に示したリードフレーム１０と同様の構成であり、複数の半導体装置Ａ４を製造可能な大きさおよび形状とされている。
次いで、図２３および図２４に示すように、リードフレーム１０の素子ボンディング部３３０に半導体素子４を導電性接合材４９によってボンディングする。また、図１１に示した場合と土曜に、第１ワイヤ５１を第１電極４１と第１端子部１１０とにボンディングし、複数の第２ワイヤ５２を第２電極４２と第２ワイヤボンディング部２３０とにボンディングする。ついで、図示しない樹脂材料を硬化させることにより、リードフレーム１０の一部、半導体素子４、第１ワイヤ５１および複数の第２ワイヤ５２を覆う封止樹脂６０を形成する。本実施形態においては、封止樹脂６０は、図２３に示された全領域に形成される。
次いで、図２３および図２５に示すように、スリット８０１を形成する。スリット８０１は、ｘ方向に隣り合う素子ボンディング部３３０の間に設けられ、ｙ方向に長く延びている。スリット８０１は、少なくとも封止樹脂裏面６２側に開口するものである。図示された例においては、スリット８０１は、封止樹脂裏面６２側にのみ開口し、封止樹脂主面６１には到達していない。ただし、スリット８０１の深さは、リードフレーム１０の厚さよりも大である。スリット８０１を形成することにより、図１８および図１９に示す第１端子端面１１１および第３端子端面３１１が形成される。
次いで、スリット８０１が形成されることにより封止樹脂６０から露出した第１端子端面１１１および第３端子端面３１１に、第１表層めっき層１９１および第３表層めっき層３９１を形成する。第１表層めっき層１９１および第３表層めっき層３９１の形成は、半導体装置Ａ１の製造方法において説明した手法と同様の手法によってなされる。また、この際に、封止樹脂裏面６２側の第１表層めっき層１９１および第３表層めっき層３９１が形成される。
次いで、図２３および図２６に示すように、リードフレーム１０および封止樹脂６０を切断線８０２および切断線８０３に沿って切断する。切断線８０２は、スリット８０１に平行であり、スリット８０１よりも幅が狭く、ｚ方向視においてスリット８０１に内包される。また、切断線８０３は、ｙ方向に隣り合う素子ボンディング部３３０の間に位置し、ｘ方向に沿っている。これらの切断により、複数の半導体装置Ａ３が得られる。なお、半導体装置Ａ３の第２部６３２は、スリット８０１の痕跡であり、第１部６３１は、切断線８０２に沿った切断の痕跡である。また、切断線８０２に沿った切断によって形成される第１連結端面１２１、第２連結端面２２１および第３連結端面３２１には、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１は形成されない。
このような実施形態によっても、半導体装置Ａ３の実装強度を高めることができる。第１裏面１０２、第２裏面２０２および第３裏面３０２に繋がっていない第１連結端面１２１、第２連結端面２２１および第３連結端面３２１は、半導体装置Ａ３の実装においてはんだ等によって接合される部位としては利用されない。このため、これらの部位に第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が形成されていなくても、半導体装置Ａ３の実装強度が低下するおそれは少ない。
また、図２５に示す状態においては、リードフレーム１０および封止樹脂６０が、全域にわたって繋がっている状態であり、意図的な貫通部分は形成されていない。このため、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１の形成等の構成において、リードフレーム１０および封止樹脂６０の剛性を比較的高いものとして維持することが可能であり、製造工程をより確実かつスムーズに行うことができる。
また、スリット８０１に露出した第１端子端面１１１および第３端子端面３１１に第１表層めっき層１９１および第３表層めっき層３９１を形成するためのめっき液を付着させる際には、このめっき液を毛細管現象によってスリット８０１に沿ってスムーズに浸透させることが可能である。
なお、スリット８０１をｚ方向に貫通するものとして形成する手法によっても、半導体装置Ａ３を形成することが可能である。この手法によって形成された半導体装置Ａ３においては、封止樹脂側面６３は、第１部６３１および第２部６３２を有する構成ではなく、平坦な面によって構成されたものとなる。
図２７〜図３３は、本発明の第４実施形態に基づく半導体装置Ａ４を示している。図２７は、半導体装置Ａ４を示す平面図である。図２８は、半導体装置Ａ４を示す要部平面図である。図２９は、半導体装置Ａ４を示す正面図である。図３０は、半導体装置Ａ４を示す底面図である。図３１は、半導体装置Ａ４を示す背面図である。図３２は、本発明の第３施形態に基づく半導体装置を示す左側面図である。図３３は、本発明の第３施形態に基づく半導体装置を示す右側面図である。図２７および図２９〜図３３においては、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が形成された領域に、複数の離散点からなるハッチングを施している。
本実施形態においては、ｚ方向視において、第１端子部１１０、第２端子部２１０、第３端子部３１０および第３連結部３２０が、封止樹脂６から突出している。ただし、第１リード１、第２リード２および第３リード３のち、封止樹脂６によって覆われたすべての部分を除き、封止樹脂６から露出したすべての部分に第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１が形成されている点は、上述した実施形態と同様である。
第１端子部１１０は、第１端子端面１１１、第１端子裏面１１２、第１端子側面１１３および第１端子主面１１４を有する。第１端子端面１１１は、ｙ方向を向いている。第１端子裏面１１２は、第１裏面１０２の一部である。第１端子主面１１４は、第１主面１０１の一部である。第１端子側面１１３は、第１端子裏面１１２と第１端子主面１１４とを繋いでおり、ｘ方向を向いている。第１端子端面１１１、第１端子裏面１１２、第１端子側面１１３および第１端子主面１１４には、第１表層めっき層１９１が形成されている。
第２端子部２１０は、第２端子端面２１１、第２端子裏面２１２、第２端子側面２１３および第２端子主面２１４を有する。第２端子端面２１１は、ｙ方向を向いている。第２端子裏面２１２は、第２裏面２０２の一部である。第２端子主面２１４は、第２主面２０１の一部である。第２端子側面２１３は、第２端子裏面２１２と第２端子主面２１４とを繋いでおり、ｘ方向を向いている。第２端子端面２１１、第２端子裏面２１２、第２端子側面２１３および第２端子主面２１４には、第２表層めっき層２９１が形成されている。
第３端子部３１０は、第３端子端面３１１、第３端子裏面３１２、第３端子側面３１３および第３端子主面３１４を有する。第３端子端面３１１は、ｙ方向を向いている。第３端子裏面３１２は、第３裏面３０２の一部である。第３端子主面３１４は、第３主面３０１の一部である。第３端子側面３１３は、第３端子裏面３１２と第３端子主面３１４とを繋いでおり、ｘ方向を向いている。第３端子端面３１１、第３端子裏面３１２、第３端子側面３１３および第３端子主面３１４には、第３表層めっき層３９１が形成されている。
第３連結部３２０は、第３連結端面３２１、第３連結裏面３２２、第３連結側面３２３および第３連結主面３２４を有する。第３連結端面３２１は、ｘ方向を向いている。第３連結裏面３２２は、第３裏面３０２の一部である。第３連結主面３２４は、第３主面３０１の一部である。第３連結側面３２３は、第３連結裏面３２２と第３連結主面３２４とを繋いでおり、ｙ方向を向いている。第３連結端面３２１、第３連結裏面３２２、第３連結側面３２３および第３連結主面３２４には、第３表層めっき層３９１が形成されている。
このような実施形態によっても、半導体装置Ａ４の実装強度を高めることができる。また、本実施形態から理解されるように、第１端子部１１０、第２端子部２１０、第３端子部３１０および第３連結部３２０が、封止樹脂６から突出する構成であっても、第１表層めっき層１９１、第２表層めっき層２９１および第３表層めっき層３９１を形成することは、実装強度の向上に寄与する。
本発明に係る半導体装置および半導体装置の製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置および半導体装置の製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
Ａ１〜Ａ４ ：半導体装置
１ ：第１リード
２ ：第２リード
３ ：第３リード
４ ：半導体素子
６ ：封止樹脂
１０ ：リードフレーム
４０ ：素子本体
４１ ：第１電極
４２ ：第２電極
４３ ：第３電極
４９ ：導電性接合材
５１ ：第１ワイヤ
５２ ：第２ワイヤ
６１ ：封止樹脂主面
６２ ：封止樹脂裏面
６３ ：封止樹脂側面
８１ ：切断線
１０１ ：第１主面
１０２ ：第１裏面
１０３ ：リードフレーム
１１０ ：第１端子部
１１１ ：第１端子端面
１１２ ：第１端子裏面
１１３ ：第１端子側面
１１４ ：第１端子主面
１２０ ：第１連結部
１２１ ：第１連結端面
１８０ ：第１裏面側凹部
１９１ ：第１表層めっき層
２０１ ：第２主面
２０２ ：第２裏面
２１０ ：第２端子部
２１１ ：第２端子端面
２１２ ：第２端子裏面
２１３ ：第２端子側面
２１４ ：第２端子主面
２２０ ：第２連結部
２２１ ：第２連結端面
２３０ ：第２ワイヤボンディング部
２３２ ：第２ワイヤボンディング裏面
２８０ ：第２裏面側凹部
２９１ ：第２表層めっき層
３０１ ：第３主面
３０２ ：第３裏面
３１０ ：第３端子部
３１１ ：第３端子端面
３１２ ：第３端子裏面
３１３ ：第３端子側面
３１４ ：第３端子主面
３２０ ：第３連結部
３２１ ：第３連結端面
３２２ ：第３連結裏面
３２３ ：第３連結側面
３２４ ：第３連結主面
３３０ ：素子ボンディング部
３３２ ：素子ボンディング裏面
３８０ ：第３裏面側凹部
３９１ ：第３表層めっき層
３９２ ：第３中層めっき層
６３１ ：第１部
６３２ ：第２部
８０１ ：スリット
８０２，８０３：切断線
１０１０ ：主面
１０２０ ：裏面
３０００ ：リード母材イオン
３９１０ ：表層めっきイオン

Claims (29)

  1. 半導体素子と、
    各々が厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有し且つ前記半導体素子に導通するとともにいずれかの前記主面によって前記半導体素子を支持する複数のリードと、
    前記複数のリードの一部ずつおよび前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、
    前記複数のリードは、前記封止樹脂に覆われた部分を除き、前記封止樹脂から露出する部分の少なくとも一部に、表層めっき層が形成されていることを特徴とする、半導体装置。
  2. 前記表層めっき層は、前記複数のリードのうち前記封止樹脂から露出するすべての部分に形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記表層めっき層は、前記リードの母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなる、請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記リードの前記母材は、Ｃｕである、請求項３に記載の半導体装置。
  5. 前記表層めっき層は、Ａｕからなる、請求項４に記載の半導体装置。
  6. 前記表層めっき層は、置換型の無電解めっきによって形成されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。
  7. 前記表層めっき層の少なくとも一部は、前記リードの母材に直接形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 前記リードには、前記表層めっき層の一部と前記リードの前記母材との間に介在する中層めっき層が形成されている、請求項７に記載の半導体装置。
  9. 前記リードには、前記表層めっき層から露出する中層めっき層が形成されている、請求項７に記載の半導体装置。
  10. 前記中層めっき層は、前記主面および前記裏面に形成されている、請求項８または９に記載の半導体装置。
  11. 前記表層めっき層のすべては、前記リードの前記母材に直接形成されている、請求項７に記載の半導体装置。
  12. 前記封止樹脂は、前記厚さ方向において互いに反対側を向く封止樹脂主面および封止樹脂裏面と、当該封止樹脂主面および当該封止樹脂裏面を繋ぐ封止樹脂側面を有し、
    前記複数のリードの少なくともいずれかは、前記封止樹脂側面と面一である端子端面を有する、請求項７ないし１１のいずれかに記載の半導体装置。
  13. 前記複数のリードのすべては、前記端子端面を有する、請求項１２に記載の半導体装置。
  14. 前記封止樹脂の前記封止樹脂裏面と前記複数のリードの少なくともいずれかの前記裏面とは、互いに面一である、請求項１２または１３に記載の半導体装置。
  15. 前記封止樹脂裏面と前記複数のリードのすべての前記裏面とは、互いに面一である、請求項１４に記載の半導体装置。
  16. 前記封止樹脂は、前記厚さ方向において互いに反対側を向く封止樹脂主面および封止樹脂裏面と、当該封止樹脂主面および当該封止樹脂裏面を繋ぐ封止樹脂側面を有し、
    前記複数のリードの少なくともいずれかは、前記厚さ方向視において前記封止樹脂側面から突出している、請求項７ないし１１のいずれかに記載の半導体装置。
  17. 前記複数のリードのすべては、前記厚さ方向視において前記封止樹脂側面から突出している、請求項１６に記載の半導体装置。
  18. 前記リードは、前記封止樹脂側面から突出する方向を向く端子端面と、前記端子端面と前期封止樹脂側面との間に位置し且つ前記主面と前記裏面とを繋ぐ端子側面とを有している、請求項１６または１７に記載の半導体装置。
  19. 前記複数のリードの少なくともいずれかは、前記裏面から前記主面側に凹み且つ前記封止樹脂に覆われた裏面側凹部を有する、請求項７ないし１８のいずれかに記載の半導体装置。
  20. 前記半導体素子は、前記厚さ方向視において前記裏面側凹部を避けた位置に配置されている、請求項１９に記載の半導体装置。
  21. 前記半導体素子と前記複数のリードのいずれかとにボンディングされたワイヤを備えており、
    前記ワイヤは、前記リードのうち前記厚さ方向視において前記裏面側凹部を避けた位置にボンディングされている、請求項２０に記載の半導体装置。
  22. 前記封止樹脂は、前記厚さ方向において互いに反対側を向く封止樹脂主面および封止樹脂裏面と、当該封止樹脂主面および当該封止樹脂裏面を繋ぐ封止樹脂側面を有し、
    前記複数のリードのいずれかは、前記封止樹脂側面から露出し且つ前記裏面に繋がるとともに前記表層めっき層が形成された端子端面を有し、
    前記複数のリードのいずれかは、前記封止樹脂側面から露出し且つ前記裏面から離間するとともに前記表層めっき層が形成されていない端子端面を有する、請求項１に記載の半導体装置。
  23. 前記表層めっき層が形成された前記端子端面が露出する前記封止樹脂側面は、前記表層めっき層が形成された前記端子端面よりも厚さ方向視において外方に位置する第１部と前記表層めっき層が形成された前記端子端面に滑らかに繋がる第２部とを有する、請求項２２に記載の半導体装置。
  24. 各々が厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有するリードフレームを用意する工程と、
    前記リードフレームの主面に半導体素子を搭載する工程と、
    前記リードフレームの一部および前記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、
    前記リードフレームのうち前記封止樹脂から露出した部分の少なくとも一部に、置換型の無電解めっきにより表層めっき層を形成する工程と、
    を備えることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
  25. 前記封止樹脂を形成する工程の後であって、前記表層めっき層を形成する工程の前に、前記リードフレームを切断することにより、いずれかに前記半導体素子が搭載され且つ一部ずつが前記封止樹脂に覆われた複数のリードを形成する工程を備える、請求項２４に記載の半導体装置の製造方法。
  26. 前記封止樹脂を形成する工程の後であって、前記表層めっき層を形成する工程の前に、前記封止樹脂および前記リードフレームの前記裏面に少なくとも開口するスリットを形成する工程を備え、
    前記表層めっき層を形成する工程においては、前記リードフレームのうち前記スリットから露出した部位に、前記表層めっき層を形成する、請求項２４に記載の半導体装置の製造方法。
  27. 前記表層めっき層は、前記リードの母材よりもはんだ濡れ性が高い材質からなる、請求項２４ないし２６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  28. 前記リードの前記母材は、Ｃｕである、請求項２７に記載の半導体装置の製造方法。
  29. 前記表層めっき層は、Ａｕからなる、請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
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