JP2000095971A - 接着力を強化された金属材および高放熱性パッケージ用リードフレームおよび高放熱性半導体パッケージ - Google Patents

接着力を強化された金属材および高放熱性パッケージ用リードフレームおよび高放熱性半導体パッケージ

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JP2000095971A
JP2000095971A JP10268720A JP26872098A JP2000095971A JP 2000095971 A JP2000095971 A JP 2000095971A JP 10268720 A JP10268720 A JP 10268720A JP 26872098 A JP26872098 A JP 26872098A JP 2000095971 A JP2000095971 A JP 2000095971A
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JP
Japan
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inner lead
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lead frame
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Takaharu Yonemoto
隆治 米本
Isao Yamagishi
功 山岸
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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  • Paints Or Removers (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 封止用樹脂との間に良好な接着状態を作り出
し、これによって剥離あるいはクラックの発生を防止す
ることのできるリードフレーム用放熱部材として好適な
接着力を強化された金属材と、この金属材を放熱部材と
して使用した高放熱性パッケージ用リードフレームと、
このリードフレームを使用した高放熱性半導体パッケー
ジを提供する。 【解決手段】 インナーリード9に貼り付けられる放熱
部材6′の接着層5の表面をプラズマ処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、接着力を強化され
た金属材および高放熱性パッケージ用リードフレームお
よび高放熱性半導体パッケージに関し、特に、封止用樹
脂との間に良好な接着状態を作り出すことのできる接着
層を備えたリードフレーム用放熱部材として好適な接着
力を強化された金属材と、この金属材を放熱部材として
使用した高放熱性パッケージ用リードフレームと、この
リードフレームを使用した高放熱性半導体パッケージに
関する。
【0002】
【従来の技術】放熱性を向上させた半導体パッケージと
して、インナーリードに放熱部材を貼り付けた構造の半
導体パッケージが知られている。
【0003】図3は、この種半導体パッケージの断面構
造を示したもので、6′はインナーリード9の裏側に貼
り付けられた放熱部材を示す。この放熱部材6′は、厚
さ0.1〜0.3mm程度の銅板4と、厚さ20〜50
μm程度の接着層5とから構成されている。
【0004】10は接着層5あるいはこれとは別に塗布
される銀ペーストによって放熱部材6′に固着された半
導体チップ、11はインナーリード9と半導体チップ1
0の電極間を接続したボンディングワイヤー、12は加
熱モールドにより形成された封止用樹脂を示し、この封
止用樹脂12は、インナーリード9、半導体チップ10
およびボンディングワイヤー11の周辺を覆うように形
成されている。13は封止用樹脂12の形成後にリード
フレーム(図示せず)から切断され、所定の形に成形さ
れたアウターリードを示す。
【0005】以上のように構成される半導体パッケージ
は、はんだ付けによってプリント基板に接続されるが、
このはんだ付けの際の熱によって封止用樹脂12の内部
に水蒸気が発生し、封止用樹脂12に剥離あるいはクラ
ックを発生させることがある。
【0006】即ち、はんだ付け時の熱がパッケージ内に
伝導してパッケージ内の水分を蒸発膨張させ、この膨張
圧力のために放熱部材6′と封止用樹脂12との間に剥
離あるいはクラックが発生するもので、この現象は、放
熱部材6′のサイズが大きくなるほど多発する。
【0007】このため、これへの対策として、放熱部材
6′における銅板4の表面にメッキ処理、黒化処理ある
いは粗化処理等を施し、これによって表面を活性化さ
せ、封止用樹脂12との接着力を向上させることで剥離
あるいはクラックの発生を防止することが行われてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の高放熱
性パッケージによると、熱に対しての耐力が改善される
のは、あくまでも表面を処理された銅板4と封止用樹脂
12との間であって、放熱部材6′の接着層5と封止用
樹脂12との間には、依然として剥離あるいはクラック
発生の余地を内包させていた。
【0009】従って、本発明の目的は、封止用樹脂との
間に良好な接着状態を作り出し、これによってこれらの
部分における剥離あるいはクラックの発生を防止するこ
とのできるリードフレーム用放熱部材として好適な接着
力を強化された金属材と、この金属材を放熱部材として
使用した高放熱性パッケージ用リードフレームと、この
リードフレームを使用した高放熱性半導体パッケージを
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、金属材と、前記金属材の表面に形成され
た接着層とから構成され、前記接着層は、表面をプラズ
マ処理されたことを特徴とする接着力を強化された金属
材を提供するものである。
【0011】また、本発明は、上記の目的を達成するた
め、インナーリードを有するリードフレームと、表面に
接着層を有し、前記接着層を前記インナーリードに接着
させることによって前記インナーリードに貼り付けられ
た放熱部材とから構成され、前記接着層は、表面がプラ
ズマ処理されていることを特徴とする高放熱性パッケー
ジ用リードフレームを提供するものである。
【0012】さらに、本発明は、上記の目的を達成する
ため、インナーリードと、表面に接着層を有し、前記接
着層を前記インナーリードに接着させることによって前
記インナーリードに貼り付けられた放熱部材と、前記放
熱部材に固着されて前記インナーリードとの間を電気的
に接続された半導体チップと、前記インナーリードおよ
び前記半導体チップの周辺を覆うように形成された封止
用樹脂とから構成され、前記接着層は、前記封止用樹脂
と接している部分がプラズマ処理されていることを特徴
とする高放熱性半導体パッケージを提供するものであ
る。
【0013】上記接着層の構成材としては、熱可塑性樹
脂が好ましく、具体的にはポリイミドを主成分とした熱
可塑性樹脂などが使用される。金属材の構成材料として
は、熱伝導率に優れる銅あるいは銅合金等が好適であ
り、リードフレームの構成材にも銅あるいは銅合金等が
使用される。
【0014】プラズマ処理は、金属材の表面に接着層を
形成した後に行うのが普通であり、その場合、個々の放
熱部材を対象に行ってもよいが、個々の放熱部材に切断
する前の長尺の金属材の段階で行ってもよい。後者の方
法には、プラズマ処理を効率的に行える利点がある。金
属材を放熱部材としてインナーリードに貼り付けた後に
プラズマ処理を施すことは可能である。
【0015】プラズマ処理による接着効果をより高める
ためには、Ar、N2 、O2 、あるいはCF4 等のガス
雰囲気下でのプラズマ処理が望ましい。特に、O2 ある
いはCF4 雰囲気下でのプラズマ処理には大きな効果が
あり、高レベルの接着強度を確保することができる。
【0016】これらのガスを混合して使用することは差
し支えなく、たとえば、ArとN2、ArとO2 、ある
いはO2 とCF4 の組み合わせが考えられる。プラズマ
には、RF(高周波)プラズマ、マイクロ波プラズマ、
あるいはECR(電子サイクロトロン共鳴)プラズマ等
があり、いずれも本発明に適用可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明による接着力を強化
された金属材、高放熱性パッケージ用リードフレーム、
および高放熱性半導体パッケージの実施の形態について
説明する。図1は、プラズマ処理の効果を確認するため
に行った試験方法を示したもので、1は銅板、2は銅板
1の上に形成された接着層を示し、この接着層2は、ポ
リイミドを主成分としたガラス転移温度230℃の熱可
塑性樹脂を接着成分として含有した接着液を塗布乾燥す
ることにより形成されている。3は接着層2の上に加熱
モールドされたエポキシ樹脂系の封止用樹脂を示す。
【0018】試験は、銅板1を固定して封止用樹脂3に
矢印方向の力Fを作用させたときの銅板1と封止用樹脂
3間の剪断剥離強度を求めることによって行われた。試
験の結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】この表1によれば、プラズマ処理のないサ
ンプル6における剪断強度が0.5kgf/mm2 とい
う低いレベルでしかないのに比べ、プラズマ処理をした
サンプル1〜5の場合には、2.7〜6.2kgf/m
2 と格段に高い剪断強度を示しており、両者間には明
確な差が認められた。
【0021】なお、プラズマ処理をしたサンプルの中
で、プラズマ処理をO2 およびCF4雰囲気下で行った
サンプル4と5の場合が特に優れた剪断強度を示してい
ることも確認された。
【0022】以下、図2および図3により本発明の実施
例を説明する。
【実施例】図2において、表面を粗化処理した厚さ10
5μmの圧延銅板4に、ポリイミドを主成分としたガラ
ス転移温度230℃の熱可塑性樹脂を接着成分として含
む接着液を塗布し、これを加熱乾燥することによって溶
媒を揮散させ、接着層5を形成した。接着層5の厚さ
は、20〜30μmの範囲内に分布していた。
【0023】次いで、接着層5を対象としてプラズマ処
理を施し、その後、これを20mm角の大きさに切断す
ることにより所定の金属材6とした。7はプラズマ処理
面を示す。プラズマ処理は、圧力が30mTorrのO
2 雰囲気下で行われ、RF出力250Wおよび処理時間
1分の条件下に行われた。
【0024】図3において、9は銅合金製の208ピン
QFP用リードフレーム(図示せず)のインナーリード
を示し、その先端には、放熱部材6′として図2の金属
材6が接着層5を介して貼り付けられている。放熱部材
6′の貼り付けは、350℃に加熱することによって行
われ、貼り付け完了後、放熱部材6′の接着層5の上に
は銀ペーストが塗布され、Si半導体チップ10が固着
された。
【0025】次に、インナーリード9と半導体チップ1
0の電極(図示せず)をボンディングワイヤー11によ
り接続し、引き続き、これらインナーリード9、半導体
チップ10およびボンディングワイヤー11の周辺を覆
うようにしてエポキシ樹脂系の封止用樹脂12をモール
ド形成した後、アウターリード13の切断と成形とを行
い、これによって28mm角の所定の構造の半導体パッ
ケージを製造した。
【0026】
【従来例】実施例における接着層5へのプラズマ処理を
省略し、他を同一条件に設定することによって従来タイ
プの所定の半導体パッケージを製造した。
【0027】表2に、以上の実施例および従来例の半導
体パッケージを対象として実施した性能試験結果を示
す。試験は、両例のサンプルを85℃/85%RHの恒
温恒湿槽の中に24時間、48時間、および72時間放
置した後、これに240℃のIRリフロー処理を施した
ときの、封止用樹脂12の剥離あるいはクラックの発生
状況を確認することによって行われた。
【0028】
【表2】
【0029】表2によれば、本発明による実施例の場合
が、各放置時間当たり50個ずつの計150個のサンプ
ルにおいて、1個の剥離あるいはクラックも発生させて
いないのに比べ、従来例の場合には、24時間放置の場
合が6%、48時間放置の場合が36%と高い割合での
剥離あるいはクラックの発生が認められ、さらに、72
時間放置品に至っては、すべてのサンプルに剥離あるい
はクラックを発生させており、両例の間には明白な差が
認められた。従来例における剥離とクラックは、いずれ
も放熱部材の接着層と封止用樹脂の周辺部分に発生して
おり、プラズマ処理の効果が明白に確認された。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明による接着力を強
化された金属材、高放熱性パッケージ用リードフレー
ム、および高放熱性半導体パッケージによれば、インナ
ーリードに放熱部材として貼り付けられる金属材の接着
層表面にプラズマ処理を施すことによって、接着層と封
止用樹脂との間に強固な接着状態を作り出すことができ
るものであり、従って、これらの部分における剥離ある
いはクラックの発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】剪断強度の測定方法を示す説明図。
【図2】本発明による接着力を強化された金属材の実施
の形態を示す説明図。
【図3】高放熱性半導体パッケージの構造説明図。
【符号の説明】
1、4 銅板 2、5 接着層 3、12 封止用樹脂 6 金属材 6′ 放熱部材 7 プラズマ処理面 9 インナーリード 10 半導体チップ 11 ボンディングワイヤー 13 アウターリード
フロントページの続き Fターム(参考) 4J038 DJ001 NA13 PB09 PC02 4M109 AA01 BA01 CA21 DB04 EA02 EA12 FA04 FA10 GA05 5F067 AA03 AA04 AB03 BB08 BE10 CC02 CC07 EA04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属材と、前記金属材の表面に形成された
    接着層とから構成され、 前記接着層は、表面をプラズマ処理されたことを特徴と
    する接着力を強化された金属材。
  2. 【請求項2】前記接着層は、熱可塑性樹脂により構成さ
    れたことを特徴とする請求項第1項記載の接着力を強化
    された金属材。
  3. 【請求項3】前記プラズマ処理は、O2 あるいはCF4
    雰囲気下に行われたものであることを特徴とする請求項
    第1項あるいは第2項記載の接着力を強化された金属
    材。
  4. 【請求項4】インナーリードを有するリードフレーム
    と、表面に接着層を有し、前記接着層を前記インナーリ
    ードに接着させることによって前記インナーリードに貼
    り付けられた放熱部材とから構成され、 前記接着層は、表面がプラズマ処理されていることを特
    徴とする高放熱性パッケージ用リードフレーム。
  5. 【請求項5】インナーリードと、表面に接着層を有し、
    前記接着層を前記インナーリードに接着させることによ
    って前記インナーリードに貼り付けられた放熱部材と、
    前記放熱部材に固着されて前記インナーリードとの間を
    電気的に接続された半導体チップと、前記インナーリー
    ドおよび前記半導体チップの周辺を覆うように形成され
    た封止用樹脂とから構成され、 前記接着層は、前記封止用樹脂と接している部分がプラ
    ズマ処理されていることを特徴とする高放熱性半導体パ
    ッケージ。
JP10268720A 1998-09-22 1998-09-22 接着力を強化された金属材および高放熱性パッケージ用リードフレームおよび高放熱性半導体パッケージ Pending JP2000095971A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101958290A (zh) * 2009-07-14 2011-01-26 株式会社东芝 半导体器件及其制造方法

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