JP2542735B2 - 半導体リ―ドフレ―ム材料及びその製造方法 - Google Patents
半導体リ―ドフレ―ム材料及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体に使用されるリードフレーム材料及び
その製造方法に関するものである。
その製造方法に関するものである。
[従来の技術] 従来より、導電性及び熱放散性の良さから各種銅合金
材料が半導体リードフレーム材料として使用されてい
る。
材料が半導体リードフレーム材料として使用されてい
る。
第1図はリードフレームを示す斜視図であり、第1図
においてリードフレーム(1)は半導体チップが載せら
れるダイパット部(2)、半導体チップとワイヤー(Au
線またはCu線)で結ばれるインナーリード部(3)、及
びプリント基板に接合されているアウターリード部
(4)からなる。
においてリードフレーム(1)は半導体チップが載せら
れるダイパット部(2)、半導体チップとワイヤー(Au
線またはCu線)で結ばれるインナーリード部(3)、及
びプリント基板に接合されているアウターリード部
(4)からなる。
この中で、通常インナーリード部(3)及びダイパッ
ト部(2)の半導体チップを載せる側の表面には厚さ4
μm以上のAgめっき(5)が施されている。これは半導
体チップとインナーリード部(3)とをAu線またはCu線
で接続する、いわゆるワイヤーボンディングを行う場
合、インナーリード部(3)にAgめっき(5)がないと
接合強度のバラツキが大きく、信頼性に欠けるからであ
る。ダイパット部(2)はAgめっき(5)の必要はない
が、インナーリード部(3)にだけAgめっき(5)を施
すことが困難なため、ダイパット部(2)にもAgめっき
(5)が施される。
ト部(2)の半導体チップを載せる側の表面には厚さ4
μm以上のAgめっき(5)が施されている。これは半導
体チップとインナーリード部(3)とをAu線またはCu線
で接続する、いわゆるワイヤーボンディングを行う場
合、インナーリード部(3)にAgめっき(5)がないと
接合強度のバラツキが大きく、信頼性に欠けるからであ
る。ダイパット部(2)はAgめっき(5)の必要はない
が、インナーリード部(3)にだけAgめっき(5)を施
すことが困難なため、ダイパット部(2)にもAgめっき
(5)が施される。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記のAgめっき加工には以下のような問題点
がある: 高価なAgを4μm以上の厚さでめっきするためにコス
トが高くなる。
がある: 高価なAgを4μm以上の厚さでめっきするためにコス
トが高くなる。
Agめっきを行う場合、母材とAgめっきとの密着性を高
めるため、CuまたはNi下地めっきが施されるが、この下
地めっきはリードフレーム(1)の成形後全面に施され
るため、モールド後アウターリード部(4)の下地めっ
きをはがす必要がある。これはアウターリード部(4)
にはSnまたははんだめっきが行われるが、下地めっきを
施した上にSnまたははんだめっきを行うと、下地めっき
との界面で剥離し易くなり、めっき信頼性が低下するた
めである。
めるため、CuまたはNi下地めっきが施されるが、この下
地めっきはリードフレーム(1)の成形後全面に施され
るため、モールド後アウターリード部(4)の下地めっ
きをはがす必要がある。これはアウターリード部(4)
にはSnまたははんだめっきが行われるが、下地めっきを
施した上にSnまたははんだめっきを行うと、下地めっき
との界面で剥離し易くなり、めっき信頼性が低下するた
めである。
このため、厚いAgめっきを行わず、母材表面のインナ
ーリード部に直接Au線またはCu線を接合する、いわゆる
ダイレクトワイヤーボンディング可能な材料が求められ
ている。現在、一部ではCu線を直接リードフレームに接
続することが実施されているが、現状では信頼性があま
り要求されない半導体に限定されており、高い信頼性が
要求される大部分の半導体については、まだ実施されて
いない。
ーリード部に直接Au線またはCu線を接合する、いわゆる
ダイレクトワイヤーボンディング可能な材料が求められ
ている。現在、一部ではCu線を直接リードフレームに接
続することが実施されているが、現状では信頼性があま
り要求されない半導体に限定されており、高い信頼性が
要求される大部分の半導体については、まだ実施されて
いない。
本発明は、上記のような問題点を解決するため、高信
頼性のダイレクトワイヤーボンディングが可能なリード
フレーム材料を安価に提供することを目的としている。
頼性のダイレクトワイヤーボンディングが可能なリード
フレーム材料を安価に提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明の半導体リードフレーム材料は、銅合金母材表
面にAgを0.005〜0.5μmの厚さにめっきした後、熱処理
によりAgを銅合金母材中に拡散させることにより得られ
る層を該母材表面に有することを特徴とする。
面にAgを0.005〜0.5μmの厚さにめっきした後、熱処理
によりAgを銅合金母材中に拡散させることにより得られ
る層を該母材表面に有することを特徴とする。
また、本発明の半導体リードフレーム材料の製造方法
は、最終圧延後の銅合金母材の表面に厚さ0.005〜0.5μ
mのAgめっきを施した後、熱処理によりAgを銅合金母材
中に拡散させることにより得られる層を該銅合金母材表
面に形成することを特徴とする。
は、最終圧延後の銅合金母材の表面に厚さ0.005〜0.5μ
mのAgめっきを施した後、熱処理によりAgを銅合金母材
中に拡散させることにより得られる層を該銅合金母材表
面に形成することを特徴とする。
更に、本発明の半導体リードフレーム材料の製造方法
は、最終圧延後の銅合金母材の表面を電解研磨し、次
に、該表面に厚さ0.005〜0.5μmのAgめっきを施した
後、熱処理によりAgを銅合金母材中に拡散させることに
より得られる層を該銅合金母材表面に形成することを特
徴とする。
は、最終圧延後の銅合金母材の表面を電解研磨し、次
に、該表面に厚さ0.005〜0.5μmのAgめっきを施した
後、熱処理によりAgを銅合金母材中に拡散させることに
より得られる層を該銅合金母材表面に形成することを特
徴とする。
Agは導電性が最も高く、貴金属として酸化しにくい金
属として知られており、前記のようにワイヤーボンディ
ングにおけるリードフレーム側の接合金属として広く使
用されているが、Agめっきのように単独層を造らなくて
も、銅合金中にある濃度以上含有されていれば、酸化を
抑制し、表面の清浄度を改善する効果がある。
属として知られており、前記のようにワイヤーボンディ
ングにおけるリードフレーム側の接合金属として広く使
用されているが、Agめっきのように単独層を造らなくて
も、銅合金中にある濃度以上含有されていれば、酸化を
抑制し、表面の清浄度を改善する効果がある。
また、銅合金は製造工程において、最終焼鈍後にバフ
研磨などの機械的研磨を行う場合もあるが、これは、焼
鈍中に非酸化雰囲気が完全でない場合に、焼鈍により形
成される表面の厚い酸化物を機械的に削り取るためであ
る。しかし、この機械的研磨を行うと、第2図(a)に
示すように、銅合金(6)の表面にはバリ(7)が形成
される。このバリ(7)は圧延により押し潰されて、第
2図(b)に示すように、材料表面に微細な隙間(8)
を形成する。この表面の隙間(8)は、機械的研磨の方
法及び最終圧延の加工率により大きく変わる。その中
で、隙間(8)が大きい場合、油・脱脂液などの処理液
が隙間(8)に残存するため、ワイヤーボンディングを
行った場合の接合部の強度や、めっきを行った場合のめ
っき密着性に悪影響を及ぼす。
研磨などの機械的研磨を行う場合もあるが、これは、焼
鈍中に非酸化雰囲気が完全でない場合に、焼鈍により形
成される表面の厚い酸化物を機械的に削り取るためであ
る。しかし、この機械的研磨を行うと、第2図(a)に
示すように、銅合金(6)の表面にはバリ(7)が形成
される。このバリ(7)は圧延により押し潰されて、第
2図(b)に示すように、材料表面に微細な隙間(8)
を形成する。この表面の隙間(8)は、機械的研磨の方
法及び最終圧延の加工率により大きく変わる。その中
で、隙間(8)が大きい場合、油・脱脂液などの処理液
が隙間(8)に残存するため、ワイヤーボンディングを
行った場合の接合部の強度や、めっきを行った場合のめ
っき密着性に悪影響を及ぼす。
ところが電解研磨はバリ(7)を優先的に溶かす作用
があるため、本発明では銅合金母材が第2図(b)のよ
うな表面状態の場合には、最終圧延後の銅合金(6)の
表面を電解研磨することにより、表面の1μm程度の微
細なバリ(7)を除去し、材料表面の改善を行うことも
可能である。最終圧延後の電解研磨により、銅合金
(6)の表面は第2図(c)に示すように、バリ(7)
が取り除かれ、平滑な表面(9)が形成される。
があるため、本発明では銅合金母材が第2図(b)のよ
うな表面状態の場合には、最終圧延後の銅合金(6)の
表面を電解研磨することにより、表面の1μm程度の微
細なバリ(7)を除去し、材料表面の改善を行うことも
可能である。最終圧延後の電解研磨により、銅合金
(6)の表面は第2図(c)に示すように、バリ(7)
が取り除かれ、平滑な表面(9)が形成される。
次に、本発明では銅合金の表面に、厚さ0.005〜0.5μ
mのAgめっきを施し、熱処理してAgを母材中に拡散させ
る。このとき銅合金母材表面に、0.005〜0.5μmのAgめ
っきを施すだけでは、ピンホールも多く、機械的にも簡
単に削り取られて母材が現れるが、熱処理により母材中
に拡散させることにより、均質なAgを含む層が母材表面
に形成される。熱処理の温度、時間等の条件は、銅合金
の種類などによって相違するが、Agが母材中に拡散する
範囲であればよい。Agめっきの厚さは、下限を0.005μ
mとし、上限は厚いとコストが高くなるため0.5μmと
した。
mのAgめっきを施し、熱処理してAgを母材中に拡散させ
る。このとき銅合金母材表面に、0.005〜0.5μmのAgめ
っきを施すだけでは、ピンホールも多く、機械的にも簡
単に削り取られて母材が現れるが、熱処理により母材中
に拡散させることにより、均質なAgを含む層が母材表面
に形成される。熱処理の温度、時間等の条件は、銅合金
の種類などによって相違するが、Agが母材中に拡散する
範囲であればよい。Agめっきの厚さは、下限を0.005μ
mとし、上限は厚いとコストが高くなるため0.5μmと
した。
また、母材表面に機械的研磨に起因する隙間がある場
合には、Agめっきを施す前に、電解研磨を行い表面を平
滑にする。
合には、Agめっきを施す前に、電解研磨を行い表面を平
滑にする。
このように銅合金表面にAgめっきを行った後、熱処理
によりAgを母材中に拡散させることにより、ダイレクト
ワイヤーボンディング性に優れ、且つ安価なリードフレ
ーム材料を提供できる。
によりAgを母材中に拡散させることにより、ダイレクト
ワイヤーボンディング性に優れ、且つ安価なリードフレ
ーム材料を提供できる。
[作用] Agめっき後、熱拡散を行った層は、従来の銅合金に比
較してAgを含有するため酸化されにくく、清浄な表面を
形成する。このため、ダイレクトワイヤーボンディング
を行った場合でも、厚さ4μm以上の厚いAgめっきと同
等のボンディング信頼性を示す。また、通常のめっきと
異なり、母材中にAgを拡散させるため、めっき層の剥離
を心配する必要がない。このため下地めっきをする必要
がなく、モールド後の下地めっき剥離工程を省略するこ
とができる。さらに、素材の段階でめっき加工ができ、
且つ極薄いAgめっきを施すだけなので、材料及び加工費
が安く、低コストである。
較してAgを含有するため酸化されにくく、清浄な表面を
形成する。このため、ダイレクトワイヤーボンディング
を行った場合でも、厚さ4μm以上の厚いAgめっきと同
等のボンディング信頼性を示す。また、通常のめっきと
異なり、母材中にAgを拡散させるため、めっき層の剥離
を心配する必要がない。このため下地めっきをする必要
がなく、モールド後の下地めっき剥離工程を省略するこ
とができる。さらに、素材の段階でめっき加工ができ、
且つ極薄いAgめっきを施すだけなので、材料及び加工費
が安く、低コストである。
また、電解研磨は機械的研磨に起因する母材表面のバ
リ、隙間を取り除き平滑な表面を形成することも可能で
あり、このため、電解研磨をAgめっき前に行うことによ
り、母材の表面状態に拘わらず、信頼性の高いダイレク
トワイヤーボンディングを行うことができる。
リ、隙間を取り除き平滑な表面を形成することも可能で
あり、このため、電解研磨をAgめっき前に行うことによ
り、母材の表面状態に拘わらず、信頼性の高いダイレク
トワイヤーボンディングを行うことができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例について説明する。実施例中、
銅合金の組成の%は重量%である。
銅合金の組成の%は重量%である。
代表的なリードフレーム用銅合金である。
CA151(0.1%Zr、残部不可避不純物及びCu) CA195(2.5%Fe、0.2%Zr、残部不可避不純物及びCu) MF202(2.0%Sn、0.2%Ni、残部不可避不純物及びCu) を母材とし、これを厚さ0.25mmとなるように仕上圧延し
て脱脂し、厚さ0.005μmまたは0.1μmのAgめっきを施
し、300℃で2時間加熱処理し、プレスにより成形加工
したものを試料(実施例1〜4)とした。
て脱脂し、厚さ0.005μmまたは0.1μmのAgめっきを施
し、300℃で2時間加熱処理し、プレスにより成形加工
したものを試料(実施例1〜4)とした。
比較例として、上記工程のうちAgめっき及び熱処理を
行わない素材そのままのもの(比較例1〜3)、熱処理
を行わないもの(比較例4)、仕上圧延、脱脂、成形加
工後厚さ0.3μmのCu下地めっき及び厚さ5μmのAgめ
っきを施した従来品(比較例5〜7)を同様に作成し
た。
行わない素材そのままのもの(比較例1〜3)、熱処理
を行わないもの(比較例4)、仕上圧延、脱脂、成形加
工後厚さ0.3μmのCu下地めっき及び厚さ5μmのAgめ
っきを施した従来品(比較例5〜7)を同様に作成し
た。
上記により作成した実施例と比較例の試料について、
下記試験条件でワイヤーボンディングの信頼性比較試験
を行った。
下記試験条件でワイヤーボンディングの信頼性比較試験
を行った。
試験条件 ボンディング条件 接合荷重:50gf ステージ温度:250℃ 超音波出力:0.2W 超音波印加時間:50msec 雰囲気:N2 ワイヤー:φ25μm 評価 ボンディング直後及びヒートサイクル試験後のプル試
験による破断強度及び次式に示すワイヤー破断率をもっ
て評価した。N=20実施した。
験による破断強度及び次式に示すワイヤー破断率をもっ
て評価した。N=20実施した。
ヒートサイクル試験 サイクル条件:−30℃×30分←→80℃×30分 サイクル回数:500回 試験結果を第1表に示す。
第1表の結果より、実施例1〜4のものは、破断強度
ではボンディング直後及びヒートサイクル試験後ともに
比較例5〜7の厚Agめっき材と同等の値を示し、比較例
1〜3の素材に比較して大幅な改善が認められた。ま
た、ワイヤー破断率では実施例1〜4のものは、ボンデ
ィング直後及びヒートサイクル試験後ともに100%と、
比較例1〜3の素材の5〜20%に比較して大幅な改善が
認められた。実施例5の電解研磨を施したものは、母材
の表面状態に拘わらず、実施例1〜4と同等の信頼性を
示し、電解研磨の効果を実証した。比較例4の熱処理を
行わないものは、ボンディング直後では実施例と同等の
信頼性を示したが、ヒートサイクル試験後では信頼性の
低下が認められた。
ではボンディング直後及びヒートサイクル試験後ともに
比較例5〜7の厚Agめっき材と同等の値を示し、比較例
1〜3の素材に比較して大幅な改善が認められた。ま
た、ワイヤー破断率では実施例1〜4のものは、ボンデ
ィング直後及びヒートサイクル試験後ともに100%と、
比較例1〜3の素材の5〜20%に比較して大幅な改善が
認められた。実施例5の電解研磨を施したものは、母材
の表面状態に拘わらず、実施例1〜4と同等の信頼性を
示し、電解研磨の効果を実証した。比較例4の熱処理を
行わないものは、ボンディング直後では実施例と同等の
信頼性を示したが、ヒートサイクル試験後では信頼性の
低下が認められた。
以上の結果より、本発明のように0.005μm以上のAg
めっきを行い、めっき後Agを母材中に拡散させる熱処理
が必要であることがわかる。
めっきを行い、めっき後Agを母材中に拡散させる熱処理
が必要であることがわかる。
また、母材の表面状態によっては、Agめっきの前に電
解研磨を行うことが効果的であることがわかる。
解研磨を行うことが効果的であることがわかる。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、銅合金の表面に所定
の厚さのAgめっきを施した後、熱処理によりAgを母材中
に拡散させ、また、母材の表面状況によってはその製造
工程に電解研磨を施すことにより、信頼性に優れ、且つ
安価なリードフレーム材料を製造することができる。
の厚さのAgめっきを施した後、熱処理によりAgを母材中
に拡散させ、また、母材の表面状況によってはその製造
工程に電解研磨を施すことにより、信頼性に優れ、且つ
安価なリードフレーム材料を製造することができる。
第1図はリードフレームの斜視図であり、第2図(a)
〜(c)は銅合金の表面を模式的に示す断面図である。 図中、1……リードフレーム、2……ダイパット、3…
…インナーリード部、4……アウターリード部、5……
Agめっき、6……銅合金、7……バリ、8……隙間。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
〜(c)は銅合金の表面を模式的に示す断面図である。 図中、1……リードフレーム、2……ダイパット、3…
…インナーリード部、4……アウターリード部、5……
Agめっき、6……銅合金、7……バリ、8……隙間。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- 【請求項1】半導体に使用されるリードフレーム材料に
おいて、銅合金母材表面にAgを0.005〜0.5μmの厚さに
めっきした後、熱処理によりAgを銅合金母材中に拡散さ
せることにより得られる層を該母材表面に有することを
特徴とする半導体リードフレーム材料。 - 【請求項2】半導体に使用されるリードフレーム材料の
製造方法において、最終圧延後の銅合金母材の表面に厚
さ0.005〜0.5μmのAgめっきを施した後、熱処理により
Agを銅合金母材中に拡散させることにより得られる層を
該銅合金母材表面に形成することを特徴とする半導体リ
ードフレームの製造方法。 - 【請求項3】半導体に使用されるリードフレーム材料の
製造方法において、最終圧延後の銅合金母材の表面を電
解研磨し、次に、該表面に厚さ0.005〜0.5μmのAgめっ
きを施した後、熱処理によりAgを銅合金母材中に拡散さ
せることにより得られる層を該銅合金母材表面に形成す
ることを特徴とする半導体リードフレームの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019910004698A KR950002746B1 (ko) | 1990-04-16 | 1991-03-25 | 반도체 리드프레임 재료 및 그 제조방법 |
US07/680,835 US5167794A (en) | 1990-04-16 | 1991-04-05 | Method for producing lead frame material |
DE4112416A DE4112416A1 (de) | 1990-04-16 | 1991-04-16 | Leiterrahmenmaterial fuer einen halbleiter und verfahren zur herstellung des leiterrahmenmaterials |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9762690 | 1990-04-16 | ||
JP2-106215 | 1990-04-21 | ||
JP2-97626 | 1990-04-21 | ||
JP10621590 | 1990-04-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04366A JPH04366A (ja) | 1992-01-06 |
JP2542735B2 true JP2542735B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=26438792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2287333A Expired - Fee Related JP2542735B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-10-26 | 半導体リ―ドフレ―ム材料及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2542735B2 (ja) |
KR (1) | KR950002746B1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20030070657A (ko) * | 2002-02-26 | 2003-09-02 | 주식회사 하이닉스반도체 | 리드프레임 및 이를 이용한 반도체 패키지의 제조 방법 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5916965A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Hitachi Cable Ltd | 耐熱性メツキ材料の製造方法 |
JPS60105259A (ja) * | 1983-11-11 | 1985-06-10 | Hitachi Cable Ltd | 半導体機器用リ−ドフレ−ム材 |
JPS62118554A (ja) * | 1985-11-19 | 1987-05-29 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体用フレ−ムの製造方法 |
JPH0674496B2 (ja) * | 1987-07-13 | 1994-09-21 | 株式会社神戸製鋼所 | リードフレーム材料の製造方法 |
JPH0254956A (ja) * | 1988-08-19 | 1990-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | リードフレームの製造方法 |
-
1990
- 1990-10-26 JP JP2287333A patent/JP2542735B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-25 KR KR1019910004698A patent/KR950002746B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR950002746B1 (ko) | 1995-03-24 |
KR910019191A (ko) | 1991-11-30 |
JPH04366A (ja) | 1992-01-06 |
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---|---|---|---|
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