JPH06244340A - 半導体装置およびその製造方法並びにそれに使用されるリードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置においてリードのアウタ部に予め
被着されたはんだ被膜の表面状態が組立工程において変
化（酸化等）するのを防止する。 【構成】 樹脂封止パッケージ１４の外側に突出されて
いるリードのアウタ部９ｂに被着されているはんだ被膜
１０上にポリウレタン樹脂から成る耐熱保護層２０が形
成されている。半導体装置７０のプリント配線基板７１
へのはんだ付け実装に際しては、耐熱保護層２０は塩酸
や硫酸等の薬品によって除去される。 【効果】 はんだ被膜１０は耐熱保護層２０によって被
覆されているので、リードフレーム１が加熱されても酸
化したり変色したりしない。はんだ被膜１０は酸化した
りしないので、実装時に効果的にはんだ付けされる。予
め、はんだ被膜１０を被着しておくことができるので、
樹脂封止パッケージ成形後の湿式はんだ被着処理を省略
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造技
術、特に、半導体ペレットに作り込まれた電子回路を外
部に取り出すリードのアウタ部についてのはんだ技術に
関し、例えば、樹脂封止パッケージを備えている半導体
集積回路装置の製造に利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、樹脂封止型パッケージを備えて
いる半導体装置は、半導体ペレットと、半導体ペレット
の周囲に配設されている複数本のリードと、半導体ペレ
ットのボンディングパッドおよび各リードのインナ部に
両端部をボンディングされて橋絡されているワイヤと、
半導体ペレット、リードの一部、およびワイヤを樹脂封
止するパッケージとを備えている。

【０００３】この樹脂封止型パッケージを備えている半
導体装置においては、半導体装置のプリント配線基板へ
の実装時における接続性を向上させるために、樹脂封止
型パッケージの成形後、はんだ被膜がリード群のアウタ
部に、めっき処理、または、はんだディップ処理等のよ
うな適当な手段により被着されている。

【０００４】しかし、樹脂封止型パッケージの成形後
に、はんだめっき処理、またははんだディップ処理等の
ような湿式処理が実施されると、樹脂封止型パッケージ
の耐湿性能が低下され、また、製品完成までの時間が長
期化される。

【０００５】そこで、はんだ被膜をリード群のアウタ部
に、予め被着形成しておくことにより、樹脂封止パッケ
ージ成形後における湿式によるはんだ処理を省略化する
ことが考えられる。

【０００６】なお、はんだ被膜をリード群のアウタ部に
予め被着形成しておく技術を述べてある例としては、特
開昭６０−２４１２４１号公報、がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、はんだ被膜を
リード群のアウタ部に予め被着しておくと、後工程のワ
イヤボンディング工程やペレットボンディング工程がか
なりの高温度で実施されるために、はんだ被膜が後工程
において表面が酸化されたり、変色したりするなど、は
んだ被膜の表面状態が変化してしまう問題がある。

【０００８】本発明の目的は、予めリード群のアウタ部
に被着されたはんだ被膜が、後の組立工程において、表
面状態が変化（酸化等）するのを未然に防止することが
できる半導体装置の製造技術を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１１】すなわち、半導体ペレットと、半導体ペレ
ットの周囲に配設されており、半導体ペレットの電極に
電気的に接続されている複数本のリードと、半導体ペレ
ットおよびリードの一部を樹脂封止するパッケージとを
備えており、パッケージの外側に突出されている前記リ
ードのアウタ部にはんだ被膜が被着されている半導体装
置において、前記各リードのアウタ部のはんだ被膜にお
ける少なくとも実装に際してはんだ付けされる部分に耐
熱保護層が形成されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】前記した手段によれば、リード群の各アウタ部
に被着されているはんだ被膜上に耐熱保護層が形成され
ているため、ペレットボンディング工程などの組立工程
がかなりの高温度で実施されても、耐熱保護層によって
覆われているはんだ被膜はその表面状態が変化（酸化
等）するのは防止されることになる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例である樹脂封止型パ
ッケージをそなえている半導体装置を示す一部切断正面
図、図２〜図９は本発明の一実施例である半導体装置の
製造方法を示す各説明図である。

【００１４】本実施例において、本発明に係る半導体装
置は、高密度実装を実現するための半導体集積回路装置
（以下、ＩＣという。）である樹脂封止型ミニ・スクエ
ア・パッケージを備えているＩＣ（以下、ＭＳＰ・Ｉ
Ｃ、または、単に、ＩＣということがある。）として構
成されている。

【００１５】この樹脂封止型ＭＳＰ・ＩＣはシリコン半
導体ペレット（以下、ペレットという。）１２と、ペレ
ットの周囲に配設されている複数本のリード９と、ペレ
ットの各ボンディングパッド１２ａ、および各リード９
のインナ部９ａにその両端部をそれぞれボンディングさ
れて橋絡されているワイヤ１３と、これらを樹脂封止す
るパッケージ１４とを備えている。そして、各リード９
のパッケージ１４の周辺部よりも外側部分にははんだめ
っき被膜１０が被着され、かつ、はんだめっき被膜１０
の上に耐熱保護層２０が被着されている。

【００１６】以下、本発明の一実施例であるこの樹脂封
止型ＭＳＰ・ＩＣの製造方法を説明する。この説明によ
り、前記ＭＳＰ・ＩＣについての構成の詳細が共に明ら
かにされる。

【００１７】本実施例において、本発明に係る樹脂封止
型ＭＳＰ・ＩＣの製造方法には、図２および図３に示さ
れている多連リードフレーム１が使用されている。この
多連リードフレーム１は銅系（銅またはその合金）材料
からなる薄板を用いて、打ち抜きプレス加工またはエッ
チング加工等のような適当な手段により一体成形されて
いる。

【００１８】この多連リードフレーム１には複数の単位
リードフレーム２が横方向に１列に並設されている。単
位リードフレーム２は位置決め孔３ａが開設されている
外枠３を一対備えており、両外枠３は所定の間隔で平行
になるように配されて一連にそれぞれ延設されている。
隣り合う単位リードフレーム２、２間には一対のセクシ
ョン枠４が両外枠３、３間に互いに平行に配されて一体
的に架設されており、これら外枠、セクション枠により
形成される略正方形の枠体内に単位リードフレーム２が
構成されている。

【００１９】各単位リードフレーム２において、外枠３
およびセクション枠４の接続部にはダム吊り部材５が略
直角方向にそれぞれ配されて一体的に突設されており、
ダム吊り部材５には４本のダム部材６が略正方形の枠形
状になるように配されて、一体的に吊持されている。

【００２０】セクション枠４側の各ダム部材６にはタブ
吊りリード７が両端に配されて、略４５度方向に一体的
に突設されており、各タブ吊りリード７の先端には略正
方形の平板形状に形成されたタブ８が、ダム部材６群の
枠形状と略同心的に配されて一体的に吊持されている。

【００２１】ダム部材６には複数本のリード９が長手方
向に等間隔に配されて、互いに平行で、ダム部材６と直
交するように一体的に突設されており、各リード９の内
側端部は先端がタブ８に近接されてこれを取り囲むよう
に配されることにより、インナ部９ａをそれぞれ構成し
ている。他方、各リード９の外側延長部分は、その先端
が外枠３およびセクション枠４から離間して切り離さ
れ、アウタ部９ｂをそれぞれ構成している。

【００２２】そして、ダム部材６における隣り合うリー
ド９、９間の部分は後述するパッケージ成形時にレジン
の流れをせき止めるダム６ａを実質的に構成している。

【００２３】本実施例において、多連リードフレーム１
におけるリード９群のアウタ部９ｂには、はんだ被膜と
してのはんだめっき被膜１０が電解めっき処理等のよう
な適当な手段により被着されている。このはんだめっき
被膜１０は、リード９の表面における外側先端からダム
部材６よりも内側寄り位置にかけてを全体的に被覆する
ように形成されている。はんだめっき被膜１０がリード
９の表面におけるダム部材６の内側寄り位置まで形成さ
れている理由は、後述する樹脂封止型パッケージの成形
工程においてリードフレームと成形型との位置ずれを吸
収するための余裕を持たせることにある。

【００２４】また、このはんだめっき被膜の被着工程
は、多連リードフレーム１の打ち抜き工程以後に実施さ
れるように設定することが望ましい。けだし、打ち抜き
工程以後にはんだめっき処理することにより、アウタ部
９ｂに打ち抜きによって発生する切り口面にもはんだめ
っき被膜１０を形成させることができるためである。

【００２５】そして、このはんだめっき被膜１０を形成
する材料としては、融点が比較的高い温度、例えば、１
８０℃程度の融点を有するはんだ材料が使用されてい
る。これは、後述するようにワイヤボンディング工程に
おいてリードフレームが加熱される際に、リード群のア
ウタ部に形成されたはんだめっき被膜１０が当該加熱に
よって溶融されてしまう事態が発生するのを防止するた
めである。このような融点のはんだ材料としては、例え
ば、錫（Ｓｎ）７５〜９５％−鉛（Ｐｂ）２５〜５％、
を成分とするはんだ材料がある。

【００２６】ちなみに、本実施例において、リード９群
のインナ部９ａにははんだめっき被膜が形成されていな
いばかりでなく、通常、ボンダビリティーを向上させる
ために形成される銀（Ａｇ）めっき被膜も形成されてい
ない。したがって、リード９群のインナ部９ａにおいて
は、多連リードフレームの母材を形成している銅系材料
の表面が露出されていることになる。

【００２７】また、タブ８ははんだめっき被膜形成工程
以前または以後に、リード９群の面よりも半導体ペレッ
トの厚み分程裏面方向に下げられている（所謂タブ下
げ）。

【００２８】本実施例においては、はんだめっき被膜１
０の上に耐熱保護層２０が被着されている。耐熱保護層
２０は素材として、例えばポリウレタン樹脂が使用さ
れ、多連リードフレーム１のはんだめっき被膜１０以外
の部分をマスキングして、ポリウレタン樹脂が貯留され
た樹脂槽に浸漬されることによってはんだめっき被膜１
０上に被着される。

【００２９】浸漬後、取り出された多連リードフレーム
１は乾燥処理される。乾燥処理は加熱乾燥炉や温風乾燥
装置等が使用される強制乾燥によって実施してもよい
し、自然乾燥によって実施してもよい。これによって、
ポリウレタン樹脂が乾燥される。

【００３０】前記構成にかかる多連リードフレームには
各単位リードフレーム２毎にペレット・ボンディング作
業、続いて、ワイヤ・ボンディング作業が実施され、こ
れら作業により、図４および図５に示されているような
組立体が製造されることになる。これらのボンディング
作業は多連リードフレームが横方向にピッチ送りされる
ことにより、各単位リードフレーム２毎に順次実施され
る。

【００３１】まず、ペレットボンディング作業により、
前工程においてバイポーラ形の集積回路素子等（図示せ
ず）を作り込まれた半導体集積回路構造体としてのペレ
ット１２が、各単位リードフレーム２におけるタブ８上
の略中央部に配されて、銀ペースト等の適当なボンディ
ング材料を用いられて形成されるボンディング層１１を
介して固着される。銀ペーストは、エポキシ系樹脂接着
剤、硬化促進剤、および溶剤に銀粉が混入されて構成さ
れているボンディング材料であり、リードフレーム上に
塗布された銀ペーストにペレットが押接された後、適当
な温度により硬化（キュア）されることにより、ボンデ
ィング層１１を形成するようになっている。

【００３２】銀ペーストが硬化される際、リードフレー
ムが加熱されるが、はんだめっき被膜１０は耐熱保護層
２０によって被覆されているため、はんだめっき被膜１
０が酸化したり、変色することはない。つまり、はんだ
めっき被膜１０は耐熱保護層２０によって熱による悪影
響から保護されている。

【００３３】そして、タブ８に固定的にボンディングさ
れたペレット１２のボンディングパッド１２ａと、単位
リードフレーム２における各リード９のインナ部９ａと
の間に、金系材料、銅系材料およびアルミニウム系材料
等を使用されて形成されているワイヤ１３が、超音波熱
圧着式等のような適当なワイヤボンディング装置が使用
されることにより、その両端部をそれぞれボンディング
されて橋絡される。これにより、ペレット１２に作り込
まれている集積回路は、ボンディングパッド１２ａ、ワ
イヤ１３、リード９のインナ部９ａおよびアウタ部９ｂ
を介して電気的に外部に引き出されることになる。

【００３４】ワイヤボンディングが熱圧着式や超音波熱
圧着式によって実施される際、リードフレームは加熱さ
れるが、はんだめっき被膜１０は耐熱保護層２０によっ
て被覆されているため、酸化したり、変色したりするこ
とはない。

【００３５】このようにしてペレットおよびワイヤ・ボ
ンディングされた多連リードフレームには、各単位リー
ドフレーム毎に樹脂封止するパッケージ群が、図６に示
されているようなトランスファ成形装置を使用されて単
位リードフレーム群について同時成形される。

【００３６】図６に示されているトランスファ成形装置
５０はシリンダ装置等（図示せず）によって互いに型締
めされる一対の上型５１と下型５２とを備えており、上
型５１と下型５２との合わせ面には上型キャビティー凹
部５３ａと下型キャビティー凹部５３ｂとが互いに協働
してキャビティー５３を形成するようにそれぞれ複数組
没設されている。但し、一単位のみが図示されている。

【００３７】上型５１の合わせ面にはポット５４が開設
されており、ポット５４にはシリンダ装置（図示せず）
により進退されるプランジャ５５が成形材料としての樹
脂から成るタブレットが投入され、このタブレットが溶
融されて成る樹脂（以下、レジンという。）を送給し得
るようになっている。

【００３８】下型５２の合わせ面にはカル５６がポット
５４との対向位置に配されて没設されているとともに、
複数条のランナ５７がポット５４にそれぞれ接続するよ
うに放射状に配されて没設されている。各ランナ５７の
他端部は下側キャビティー凹部５３ｂにそれぞれ接続さ
れており、その接続部にはゲート５８がレジンをキャビ
ティー５３内に注入し得るように形成されている。ま
た、下型５２の合わせ面には逃げ凹所５９がリードフレ
ームの厚みを逃げ得るように、多連リードフレーム１の
外形よりも若干大きめの長方形で、その厚さと略等しい
寸法の一定深さに没設されている。

【００３９】前記構成にかかる多連リードフレーム１を
用いて樹脂封止型パッケージをトランスファ成形する場
合、上型５１および下型５２における各キャビティー５
３は各単位リードフレーム２における一対のダム６ａ、
６ａ間の空間にそれぞれ対応される。

【００４０】トランスファ成形時において、前記構成に
かかる多連リードフレーム１は下型５２に没設されてい
る逃げ凹所５９内に、各単位リードフレーム２における
ペレット１２が各キャビティー５３内にそれぞれ収容さ
れるように配されてセットされる。続いて、上型５１と
下型５２とが型締めされ、ポット５４からプランジャ５
５により成形材料としてのレジン６０がランナ５７およ
びゲート５８を通じて各キャビティー５３に送給されて
圧入される。

【００４１】注入後、レジンが熱硬化されて樹脂封止型
パッケージ１０が成形されると、上型５１および下型５
２は型開きされるとともに、エジェクタ・ピン（図示せ
ず）によりパッケージ１０群が離型される。このように
して、図７に示されているように、パッケージ１４群を
成形された多連リードフレーム１はトランスファ成形装
置５０から脱装される。

【００４２】そして、このように樹脂成形されたパッケ
ージ１４の内部には、ペレット１２、リード９のインナ
部９ａおよびワイヤ１３が樹脂封止されることになる。
また、各リード９に被着された耐熱保護層２０の一部は
はんだめっき被膜１０と共にパッケージ１４の外周辺部
に封止された状態になる。

【００４３】樹脂封止パッケージを成形された多連リー
ドフレーム１は、リード切断成形工程において各単位リ
ードフレーム毎に順次、リード切断装置（図示せず）に
より、外枠３およびダム６ａを切り落された後、リード
成形装置（図示せず）により、リード９のアウタ部９ｂ
を下向きに屈曲成形される（図８参照）。

【００４４】以上のようにして製造された樹脂封止型Ｍ
ＳＰ・ＩＣ７０は図９に示されているようにプリント配
線基板に実装される。

【００４５】このプリント配線基板への実装時に、リー
ド郡のアウタ部９ｂに形成されているはんだめっき被膜
１０上の耐熱保護層２０は取り除かれ、はんだめっき被
膜１０が露出される。

【００４６】耐熱保護層２０の除去作業は、塩酸あるい
は硫酸が貯留されている薬品槽にＩＣ７０が浸漬される
ことによって行われ、薬品槽から取り出されたＩＣ７０
は洗浄、乾燥後、プリント配線基板への実装作業に移さ
れる。

【００４７】図９において、プリント配線基板７１には
ランド７２が複数個、実装対象物となる樹脂封止型ＭＳ
Ｐ・ＩＣ７０における各リード９に対応するように配さ
れて、はんだ材料を用いて略長方形の薄板形状に形成さ
れており、このランド７２にこのＩＣ７０のリード９の
アウタ部９ｂ群がそこに整合されて当接されているとと
もに、各リード９のアウタ部９ｂとランド７２とがリフ
ローはんだ処理により形成されたはんだ盛り層７３によ
って電気的かつ機械的に接続されている。

【００４８】このとき、リードのアウタ部９ｂにははん
だめっき被膜１０が全体にわたって予め被着されている
ため、ランド７２のはんだ材料が効果的に吸い上がり、
はんだ盛り層７３はきわめて適正に形成されることにな
る。また、耐熱保護層２０は既に除去されているため、
耐熱保護層２０によってはんだ付け性能が低下されるこ
とはない。

【００４９】以上説明した前記実施例によれば次の効果
が得られる。 リードのアウタ部に被着されたはんだ被膜上に耐熱
保護層を形成することにより、ワイヤボンディング工程
やペレットボンディング工程がかなりの高温度で実施さ
れても、はんだ被膜は耐熱保護層によって保護されてい
るため、はんだ被膜の表面状態が酸化したり変色したり
するのを防止することができる。

【００５０】 半導体装置のプリント配線基板への実
装以前に耐熱保護層を除去することにより、耐熱保護層
によってはんだ被膜におけるはんだ付け性能が低下する
のを回避することができるため、実装時には所期のはん
だ付け性能を得ることができる。

【００５１】 リード群のアウタ部に予めはんだ被膜
を被着しておくことができるため、樹脂封止パッケージ
成形後の湿式処理によるはんだ被着処理を省略すること
ができ、樹脂封止パッケージの耐湿性能の低下を未然に
回避することができ、また、製品の完成までの時間の長
期化を抑制することができる。

【００５２】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５３】例えば、耐熱保護層を形成する材料はポリ
ウレタン樹脂に限定されるものではなく、他の耐熱性樹
脂を使用することができる。

【００５４】また、樹脂槽中に浸漬することによって耐
熱保護層を形成したが、スプレー法やスクリーン印刷
法、オフセット印刷法等によって形成するようにしても
よい。

【００５５】また、浸漬法やスプレー法、印刷法によっ
て耐熱保護層を形成するに限らず、耐熱性樹脂テープを
使用し、これを貼着することによって耐熱保護層を形成
するようにしてもよい。

【００５６】また、耐熱保護層を取り除くために使用さ
れる薬品は塩酸や硫酸に限定されるものではなく、樹脂
封止パッケージを溶解させずに耐熱保護層を溶解させる
薬品であればよい。

【００５７】耐熱保護層ははんだ被膜全体を被覆するよ
うに形成するに限らず、実装時にはんだ付けされる部分
にのみ被覆するように形成してもよい。

【００５８】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＩリー
デッド形状のリードを有する樹脂封止型ＭＳＰ・ＩＣに
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、ガルウイング形状やＪリーデッド形状のリ
ード等を有する樹脂封止パッケージや気密封止パッケー
ジを備えているＩＣやトランジスタ等のような半導体装
置全般に適用することができる。特に、本発明はリフロ
ーはんだ付け処理によって実装される場合の半導体装置
に使用して優れた効果が得られる。

【００５９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００６０】リードのアウタ部に被着されているはんだ
被膜上に耐熱保護層が形成されていることにより、ペレ
ットボンディング工程やワイヤボンディング工程等の組
立工程において、はんだ被膜の表面状態が変化（酸化
等）するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である樹脂封止型ＭＳＰ・Ｉ
Ｃを示す一部切断正面図である。

【図２】樹脂封止型ＭＳＰ・ＩＣの製造に使用される多
連リードフレームを示す一部省略平面図である。

【図３】図２のIII-III 線に沿う正面断面図である。

【図４】ペレットおよびワイヤボンディング後を示す一
部省略拡大部分平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う正面断面図である。

【図６】樹脂封止型パッケージの成形工程を示す縦断面
図である。

【図７】樹脂封止型パッケージ成形後の多連リードフレ
ームを示す一部省略平面図である。

【図８】樹脂封止型ＭＳＰ・ＩＣを示す一部省略一部切
断斜視図である。

【図９】その実装状態を示す一部省略拡大縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１…多連リードフレーム、２…単位リードフレーム、３
…外枠、４…セクション枠、５…ダム吊り部材、６…ダ
ム部材、６ａ…ダム、７…タブ吊りリード、８…タブ、
９…リード、９ａ…インナ部、９ｂ…アウタ部、１０…
はんだめっき被膜、１１…ボンディング層、１２…ペレ
ット、１３…ボンディングワイヤ、１４…樹脂封止型パ
ッケージ、２０…耐熱保護層、５０…トランスファ成形
装置、５１…上型、５２…下型、５３…キャビティー、
５４…ポット、５５…プランジャ、５６…カル、５７…
ランナ、５８…ゲート、５９…リードフレーム逃げ凹
所、６０…樹脂（レジン、成形材料）、７０…樹脂封止
型ＭＳＰ・ＩＣ（半導体装置）、７１…プリント配線基
板、７２…ランド、７３…はんだ盛り層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ペレットと、半導体ペレットの周
   囲に配設されており、半導体ペレットの電極に電気的に
   接続されている複数本のリードと、半導体ペレットおよ
   びリードの一部を樹脂封止するパッケージとを備えてお
   り、パッケージの外側に突出されている前記リードのア
   ウタ部にはんだ被膜が被着されている半導体装置におい
   て、前記各リードのアウタ部のはんだ被膜における少な
   くとも実装に際してはんだ付けされる部分に耐熱保護層
   が形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 リードフレームが製作される工程と、リ
   ードフレームの少なくともアウタ部にはんだ被膜が被着
   される工程と、少なくともアウタ部のはんだ被膜におけ
   る少なくとも実装に際してはんだ付けされる部分に耐熱
   保護層が形成される工程とを備えていることを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 各リードのアウタ部にはんだ被膜が被着
   されており、これらのはんだ被膜における少なくとも実
   装に際してはんだ付けされる部分に耐熱保護層が形成さ
   れていることを特徴とするリードフレーム。