JP2539093B2 - リ―ドフレ―ムとその製造方法及び半導体装置 - Google Patents
リ―ドフレ―ムとその製造方法及び半導体装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造に用いるリードフレー
ムの表面にメッキを施すことなく金属細線を直性接合す
ることを可能とするリードフレームの製造方法に関する
ものである。
ムの表面にメッキを施すことなく金属細線を直性接合す
ることを可能とするリードフレームの製造方法に関する
ものである。
従来、一般に半導体装置の製造に用いるリードフレー
ムは、ボンディングワイヤを接合する部分にAu,Ag等の
貴金属のメッキを施し、この部分にAu,Cu等の金属細線
を超音波併用熱圧着により接合している。
ムは、ボンディングワイヤを接合する部分にAu,Ag等の
貴金属のメッキを施し、この部分にAu,Cu等の金属細線
を超音波併用熱圧着により接合している。
しかし、金メッキは高価なため、コスト上から量産は
不可能である。また、最近のデバイスは、多ピン化によ
りインナーリードのピンピッチ間隔が狭くなっているた
め、銀メッキの場合、モールド樹脂中で銀がマイグレー
ションを起こし、隣接するリード間の短絡をもたらして
信頼性を低下させる問題がある。また、銅メッキでは、
従来の表面洗浄、梱包技術では酸化の影響で１週間以上
保管しておくと接合性が劣化する等の問題が発生する
し、また、ダイレクトボンディングに比較するとメッキ
コストの点で高価になる。
不可能である。また、最近のデバイスは、多ピン化によ
りインナーリードのピンピッチ間隔が狭くなっているた
め、銀メッキの場合、モールド樹脂中で銀がマイグレー
ションを起こし、隣接するリード間の短絡をもたらして
信頼性を低下させる問題がある。また、銅メッキでは、
従来の表面洗浄、梱包技術では酸化の影響で１週間以上
保管しておくと接合性が劣化する等の問題が発生する
し、また、ダイレクトボンディングに比較するとメッキ
コストの点で高価になる。
一方、リードフレーム表面にメッキを施さず、直接金
属細線を接合しようとすると、リードフレームのプレー
ス打抜き時に付着した油脂類や、リードフレーム表面の
酸化膜あるいは酸化防止のために塗布されている防錆剤
等の影響で接合性が悪く、実用化には至っていなかっ
た。
属細線を接合しようとすると、リードフレームのプレー
ス打抜き時に付着した油脂類や、リードフレーム表面の
酸化膜あるいは酸化防止のために塗布されている防錆剤
等の影響で接合性が悪く、実用化には至っていなかっ
た。
この発明は、上記のような従来のリードフレームのも
つ課題を解決し、リードフレーム表面にメッキを施すこ
となく金属細線を直接接合することを可能とし、もって
低価格で信頼性の高いリードフレームを供給することを
目的とするものである。
つ課題を解決し、リードフレーム表面にメッキを施すこ
となく金属細線を直接接合することを可能とし、もって
低価格で信頼性の高いリードフレームを供給することを
目的とするものである。
本発明者等は、上述の観点から、表面にメッキを施す
ことなく金属細線を接合することを可能とするリードフ
レームを得べく研究を行った結果、所定のパターンに形
成されたリードフレーム素体の表面にエッチングを施
し、席上した後梱包するようにして、一貫した工程によ
り、清浄な表面をそのまま保持することを骨子とするダ
イレクトボンディング用リードフレームの製造方法を発
明し、また、その各工程をそれぞれさらに効果有らしめ
るような方法を発明した。
ことなく金属細線を接合することを可能とするリードフ
レームを得べく研究を行った結果、所定のパターンに形
成されたリードフレーム素体の表面にエッチングを施
し、席上した後梱包するようにして、一貫した工程によ
り、清浄な表面をそのまま保持することを骨子とするダ
イレクトボンディング用リードフレームの製造方法を発
明し、また、その各工程をそれぞれさらに効果有らしめ
るような方法を発明した。
さらに、上記のような方法で製造されたダイレクトボ
ンディング用リードフレームを用い、Au,CuまたはAl及
びこれらの金属のうち少なくとも１種を含む合金より成
る金属細線を直接ボンデイングして製造した半導体装置
を発明した。
ンディング用リードフレームを用い、Au,CuまたはAl及
びこれらの金属のうち少なくとも１種を含む合金より成
る金属細線を直接ボンデイングして製造した半導体装置
を発明した。
以下、この発明の要旨をさらに詳しく述べる。
一般に、プレス打抜き等により所定のパターンに形成
されたリードフレーム素体の表面は、プレス打抜き時に
付着した油脂類や、リードフレーム表面の酸化膜等で覆
われている。このリードフレーム表面にボンディングワ
イヤを直接接合しようとすると、上記の付着物の影響で
良好な接合性は得られない。これらリードフレーム表面
の付着物を脱脂、酸洗等の方法で除去すると、処理直後
のリードフレームは良好な接合性を示すが、処理後数日
経過すると、再び表面が酸化してしまうため接合性が劣
化してしまう。そこで、この酸化を防止するため処理直
後のリードフレームに防錆剤を塗布すると、酸化は防止
できるが、この防錆剤の影響でやはり良好な接合性は得
られない。
されたリードフレーム素体の表面は、プレス打抜き時に
付着した油脂類や、リードフレーム表面の酸化膜等で覆
われている。このリードフレーム表面にボンディングワ
イヤを直接接合しようとすると、上記の付着物の影響で
良好な接合性は得られない。これらリードフレーム表面
の付着物を脱脂、酸洗等の方法で除去すると、処理直後
のリードフレームは良好な接合性を示すが、処理後数日
経過すると、再び表面が酸化してしまうため接合性が劣
化してしまう。そこで、この酸化を防止するため処理直
後のリードフレームに防錆剤を塗布すると、酸化は防止
できるが、この防錆剤の影響でやはり良好な接合性は得
られない。
そこで、本発明者等は、リードフレーム表面に付着し
ている油脂類や酸化膜等を除去し、清浄な金属表面を得
た後、この面に防錆剤等を塗布することなく清浄な金属
表面を長期間保持すべく研究を行った結果、プレス打抜
き等により所定のパターンに形成されたリードフレーム
素体の表面にエッチングを施し、洗浄した後乾燥し、梱
包することによりリードフレーム表面へボンディングワ
イヤの接合性を長期間良好に保つことを見い出した。
ている油脂類や酸化膜等を除去し、清浄な金属表面を得
た後、この面に防錆剤等を塗布することなく清浄な金属
表面を長期間保持すべく研究を行った結果、プレス打抜
き等により所定のパターンに形成されたリードフレーム
素体の表面にエッチングを施し、洗浄した後乾燥し、梱
包することによりリードフレーム表面へボンディングワ
イヤの接合性を長期間良好に保つことを見い出した。
好ましくは、上記のエッチング剤として、エタノール
中またはメタノール中にHClを0.1vol％以上含有する溶
液を用い、洗浄液にアセトン、エタノール、メタノール
等揮発性の親水性有機溶媒を用い、この洗浄液中で超音
波洗浄を行い、ドライエアーもしくは窒素によるブロー
を行うかまたは圧力が10-1torr以下の真空中での保持を
行った後、リードフレームを袋状の包装用フィルム内
に、酸素吸着剤または／および吸湿剤と共に収め、アル
ゴン等の不活性ガスまたは窒素等、銅と反応性をほとん
ど有しない気体を封入して密封することより、長期間リ
ードフレーム表面の酸化膜厚を極めて薄く保ち、良好な
ワイヤボンディング性、半田付性を得ることができる。
中またはメタノール中にHClを0.1vol％以上含有する溶
液を用い、洗浄液にアセトン、エタノール、メタノール
等揮発性の親水性有機溶媒を用い、この洗浄液中で超音
波洗浄を行い、ドライエアーもしくは窒素によるブロー
を行うかまたは圧力が10-1torr以下の真空中での保持を
行った後、リードフレームを袋状の包装用フィルム内
に、酸素吸着剤または／および吸湿剤と共に収め、アル
ゴン等の不活性ガスまたは窒素等、銅と反応性をほとん
ど有しない気体を封入して密封することより、長期間リ
ードフレーム表面の酸化膜厚を極めて薄く保ち、良好な
ワイヤボンディング性、半田付性を得ることができる。
なお、上記のエッチング剤を請求項１に示すように限
定した理由は、HClの濃度が0.1vol％未満ではリードフ
レーム表面の酸化膜を充分に除去できないためワイヤ接
合性、半田付性ともに満足できない。また、純水にHCl
を溶解した溶液ではプレス打抜き時に付着た油脂類を除
去できないため、エッチングが不均一となり同様に接合
性を害する。従って、リードフレーム表面に付着してい
る油脂類と酸化膜をともに除去でき、且つ洗浄または揮
発することにより容易に除去できるエッチング剤として
請求項１に記載のものを選定した。
定した理由は、HClの濃度が0.1vol％未満ではリードフ
レーム表面の酸化膜を充分に除去できないためワイヤ接
合性、半田付性ともに満足できない。また、純水にHCl
を溶解した溶液ではプレス打抜き時に付着た油脂類を除
去できないため、エッチングが不均一となり同様に接合
性を害する。従って、リードフレーム表面に付着してい
る油脂類と酸化膜をともに除去でき、且つ洗浄または揮
発することにより容易に除去できるエッチング剤として
請求項１に記載のものを選定した。
また、上記の洗浄方法を請求項２に示すよう限定した
理由は、洗浄方法が超音波洗浄によらず単に洗浄液中に
浸漬する場合には、エッチング時にリードフレーム表面
に付着したHCl成分を完全に除去しきれないため、これ
がリードフレーム表面に残留し、接合性を害する。ま
た、洗浄液がトリクロルエタンのように疎水性の有機溶
媒では、エッチング剤中にHClと共に混入している水分
を除去できないため、リードフレーム表面が再び酸化さ
れてしまい、同様に、接合性を害する。洗浄液に純水を
使用しても、この水分がリードフレーム表面に酸化膜を
生成させるため接合性を害する。従って、エッチング時
にリードフレーム表面に付着したHCl成分と水分を完全
に除去でき、且つ洗浄液自身は乾燥により容易に除去で
きる洗浄方法として請求項２に記載の方法を選定した。
理由は、洗浄方法が超音波洗浄によらず単に洗浄液中に
浸漬する場合には、エッチング時にリードフレーム表面
に付着したHCl成分を完全に除去しきれないため、これ
がリードフレーム表面に残留し、接合性を害する。ま
た、洗浄液がトリクロルエタンのように疎水性の有機溶
媒では、エッチング剤中にHClと共に混入している水分
を除去できないため、リードフレーム表面が再び酸化さ
れてしまい、同様に、接合性を害する。洗浄液に純水を
使用しても、この水分がリードフレーム表面に酸化膜を
生成させるため接合性を害する。従って、エッチング時
にリードフレーム表面に付着したHCl成分と水分を完全
に除去でき、且つ洗浄液自身は乾燥により容易に除去で
きる洗浄方法として請求項２に記載の方法を選定した。
また、上記の乾燥方法を請求項３に示すよう限定した
理由は、真空乾燥時、圧力が10-1torrより高い場合、リ
ードフレームの乾燥が不充分なまま包装用フィルム中に
密封されてしまうため、これを長期間保存しておくとリ
ードフレーム表面に残留していた洗浄液の影響で接合性
が劣化してくる。また、通常の大気でブローした場合、
大気中の酸素と水分の影響で乾燥中にリードフレーム表
面が再び酸化されてしまうため、接合性を害する。従っ
て、洗浄工程でリードフレーム表面に残留した洗浄液を
完全に除去し、且つ乾燥中にリードフレーム表面を酸化
することない乾燥方法として請求項３に記載の方法を選
定した。
理由は、真空乾燥時、圧力が10-1torrより高い場合、リ
ードフレームの乾燥が不充分なまま包装用フィルム中に
密封されてしまうため、これを長期間保存しておくとリ
ードフレーム表面に残留していた洗浄液の影響で接合性
が劣化してくる。また、通常の大気でブローした場合、
大気中の酸素と水分の影響で乾燥中にリードフレーム表
面が再び酸化されてしまうため、接合性を害する。従っ
て、洗浄工程でリードフレーム表面に残留した洗浄液を
完全に除去し、且つ乾燥中にリードフレーム表面を酸化
することない乾燥方法として請求項３に記載の方法を選
定した。
また、上記の梱包方法を請求項４に示すよう限定した
理由は、リードフレームを包装用フィルム内に酸素吸着
剤と通常の大気とともに密封した場合には、酸素吸着剤
が密封した袋内の大気中の酸素を全部吸着するのに数日
間を要するために、梱包初期にリードフレーム表面に酸
化膜を生成してしまうため接合性を害する。また、酸素
吸着剤や吸湿剤を使用せず、リードフレームを包装用フ
ィルム内にN2とともに密封した場合には、包装用フィル
ムを透過して徐々に混入してくる酸素や水分のために密
封後長期間経過するとリードフレーム表面が酸化され、
同様に接合性を害する。また、リードフレームを防錆紙
で包んで包装用フィルム内にN2と共に密封した場合、酸
化膜厚は成長しないが、防錆剤の影響でやはり接合性を
害する。従って乾燥後の清浄なリードフレームの金属面
に異物を付着させることなく長期間酸化を防止する梱包
方法として請求項４に記載の方法を選定した。
理由は、リードフレームを包装用フィルム内に酸素吸着
剤と通常の大気とともに密封した場合には、酸素吸着剤
が密封した袋内の大気中の酸素を全部吸着するのに数日
間を要するために、梱包初期にリードフレーム表面に酸
化膜を生成してしまうため接合性を害する。また、酸素
吸着剤や吸湿剤を使用せず、リードフレームを包装用フ
ィルム内にN2とともに密封した場合には、包装用フィル
ムを透過して徐々に混入してくる酸素や水分のために密
封後長期間経過するとリードフレーム表面が酸化され、
同様に接合性を害する。また、リードフレームを防錆紙
で包んで包装用フィルム内にN2と共に密封した場合、酸
化膜厚は成長しないが、防錆剤の影響でやはり接合性を
害する。従って乾燥後の清浄なリードフレームの金属面
に異物を付着させることなく長期間酸化を防止する梱包
方法として請求項４に記載の方法を選定した。
第１表に示す実施例中のNo.1〜４及びNo.17に示す成
分組成の合金条（0.25mm）を打抜いて、連続したIC用リ
ードフレームにし、それを第１表中No.1〜28に示す方法
でエッチング、洗浄、乾燥、梱包を行い、気温25℃、相
対湿度30％の大気中に１日間、７日間及び60日間保持し
た。これを開封し、リードフレーム表面の酸化膜厚、金
属細線とのワイヤボンディング性及び半田付性を評価し
た。
分組成の合金条（0.25mm）を打抜いて、連続したIC用リ
ードフレームにし、それを第１表中No.1〜28に示す方法
でエッチング、洗浄、乾燥、梱包を行い、気温25℃、相
対湿度30％の大気中に１日間、７日間及び60日間保持し
た。これを開封し、リードフレーム表面の酸化膜厚、金
属細線とのワイヤボンディング性及び半田付性を評価し
た。
酸化膜厚は、カソード還元法により測定した。ワイヤ
ボンディング性は、リードフレーム上に25μｍφの各種
金属細線を50本ずつボール−ウェッジボンディングによ
り接合し、その引張り強度により評価した。半田付性
は、該リードフレームを配合比が錫６、鉛４の半田を溶
かした温度230℃の半田槽に５秒間浸漬し、その時の外
観状況をもって評価した。
ボンディング性は、リードフレーム上に25μｍφの各種
金属細線を50本ずつボール−ウェッジボンディングによ
り接合し、その引張り強度により評価した。半田付性
は、該リードフレームを配合比が錫６、鉛４の半田を溶
かした温度230℃の半田槽に５秒間浸漬し、その時の外
観状況をもって評価した。
以上の評価結果を第１表に示す。この表から明確であ
るように、No.1〜16に示す本発明リードフレームはNo.1
7〜28に示す比較例に比し長期間にわたり酸化膜厚が薄
いままであり、ワイヤボンディング性半田付性いずれも
良好であった。
るように、No.1〜16に示す本発明リードフレームはNo.1
7〜28に示す比較例に比し長期間にわたり酸化膜厚が薄
いままであり、ワイヤボンディング性半田付性いずれも
良好であった。
〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明は、リードフレームに従
来のような高価で複雑な工程を必要とする貴金属メッキ
を施すことなく、素体に金属細線を直接接合することを
可能とし、ICやLSIの製造工程を大巾に合理化でき、低
価格で信頼性の高い半導体装置の供給を可能としたもの
である。
来のような高価で複雑な工程を必要とする貴金属メッキ
を施すことなく、素体に金属細線を直接接合することを
可能とし、ICやLSIの製造工程を大巾に合理化でき、低
価格で信頼性の高い半導体装置の供給を可能としたもの
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津村 清昭 兵庫県伊丹市瑞原４―１ 三菱電機株式 会社北伊丹製作所内 (72)発明者 藤本 仁士 兵庫県伊丹市瑞原４―１ 三菱電機株式 会社北伊丹製作所内 (72)発明者 大坂 修一 兵庫県伊丹市瑞原４―１ 三菱電機株式 会社北伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−78551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−18330（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】プレス打抜き等により所定のパターンに形
成されたリードフレーム素体の表面にエッチングを施
し、洗浄した後、乾燥し、梱包するリードフレームの製
造方法であって、 上記のエッチング剤として、エタノール中またはメタノ
ール中にHClを0.1vol％以上含有させることを特徴とす
るリードフレームの製造方法。 - 【請求項２】上記の洗浄方法として、アセトン、エタノ
ール、メタノール等の揮発性の親水性有機溶媒中でリー
ドフレームを超音波洗浄することを特徴とする請求項１
に記載のリードフレームの製造方法。 - 【請求項３】上記の乾燥方法として、ドライエアーもし
くは窒素によるブローを行うことまたは圧力が10-1torr
以下の真空中に保持することを特徴とする請求項１また
は２に記載のリードフレームの製造方法。 - 【請求項４】上記の梱包方法として、リードフレーム
を、袋状の包装用フィルム内に、酸素吸着剤または／お
よび吸湿剤と共に収め、アルゴン等の不活性ガスまたは
窒素等、銅と室温において反応性を有しない気体を封入
して密封する ことを特徴とする請求項１ないし３に記載のリードフレ
ームの製造方法。 - 【請求項５】上記リードフレーム素体の表面の組成が銅
または銅合金からなることを特徴とする請求項１ないし
４に記載のリードフレームの製造方法。 - 【請求項６】請求項１ないし５に記載の製造方法により
製造されたリードフレーム。 - 【請求項７】請求項６に記載のリードフレームに、Au,C
u又はAl及びこれらの金属のうち少なくとも一種を含む
合金より成る金属細線を直接ボンディングすることを特
徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2287878A JP2539093B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | リ―ドフレ―ムとその製造方法及び半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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