JP2543619C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体装置用リードフレームに関する。
（従来の技術とその問題点）
半導体装置用リードフレームは、半導体チップの良好な接合性、半導体チップ
とインナーリードを接続するワイヤの良好なワイヤボンディング性を有し、かつ
、アウターリードの外部機器との接続の際の良好なはんだ付け性を有することが
要求される。 そのため、従来は、半導体チップの良好な接合性、または良好なワイヤボンデ
ィング性を得るため、チップ搭載部、インナーリードに部分Agまたは部分Auめっ
き皮膜を形成し、一方アウターリードには良好なはんだ付け性を得るためはんだ
皮膜を形成するようにしている。しかしこのようにチップ搭載部、インナーリー
ドとアウターリードとに異種の金属皮膜を形成することは工数が増大し、甚だ不
経済であった。 そこで、近年ではチップ搭載部、インナーリード、アウターリードにPdまたは
Pd合金皮膜を形成したリードフレームが使われ始めている（特開昭59−168659号
）。 PdまたはPd合金皮膜は化学的に安定であるため、半導体チップの良好な接合性
、良好なワイヤボンディング性を有し、またはんだ濡れ性も良好なことからアウ
タ ーリードのはんだ付け性も良好である。またリードフレームの全面にPdまたはPd
合金皮膜を形成するので工程の簡略化も行なえる利点がある。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら上記半導体装置用リードフレームにも次のような問題点があるこ
とが判明した。 すなわち、昨今の半導体装置ではその特性に益々厳しいものが要求されるに至
っている。上記のようにPdまたはPdめっき皮膜は化学的に安定で、ワイヤボンデ
ィング性等の特性で一応満足しうるものの、上記の厳しい要求には応えられない
場合も生じるに至っている。例えば、半導体チップの接合性、ワイヤボンディン
グ性には問題がないが、半導体チップの接合の際等の熱履歴により、アウターリ
ードのPdまたはPd合金皮膜も酸化によりわずかながら劣化し、後工程となるはん
だ付け工程ではんだ濡れ性が低下する問題が生じた。このはんだの濡れ性は、は
んだの濡れ面積比の点でも、要求される濡れ面積比、例えば９０％以上を確保す
ることが困難であるばかりか、濡れ速度が遅く、従って長時間はんだ浴に浸漬せ
ねばならず、作業性に劣る問題が生じている。 本発明はこのような問題点を解消すべくなされたもので、その目的とするとこ
ろは、特にはんだ付け性を向上させることのできる半導体装置用リードフレーム
を提供するにある。 （課題を解決するための手段） 上記目的による本発明に係る半導体装置用リードフレームでは、CuまたはCu合
金素材全面にNi下地金属皮膜を介して厚さ０．３μｍ以下のPdまたはPd合金皮膜
が形成されているとともに、前記リードフレームのアウターリードに形成された
PdまたはPd合金皮膜上に、Auめっき皮膜が０．００１〜０．１μｍの厚さに形成
されていることを特徴としている。 （作用） 前記のようにPdまたはPd合金皮膜は、半導体チップの接合性、ワイヤボンディ
ング性、はんだ付け性に優れるが、熱履歴により劣化し、アウターリードのはん
だ付け性が低下する問題がある。 一方Auめっき皮膜は熱的安定性がありはんだ付け性に優れるが、厚付けすると コストが上昇し、これを回避するため薄く形成すると素材金属または下地金属の
酸化などによりはんだ付け性が阻害される。 本発明では、PdまたはPd合金皮膜上に薄くAuめっき皮膜を形成するようにした
。これにより双方の欠点が補填され、アウターリードのはんだ付け性が向上する
。すなわちAuめっき皮膜はPdまたはPd合金皮膜の保護層として作用し、Pdまたは
Pd合金皮膜の酸化による劣化が防止され、一方、Auめっき皮膜は薄くとも下地の
PdまたはPd合金皮膜からの悪影響がないので、両皮膜の本来的な良好なはんだ付
け性を維持できる。その結果、両皮膜の特性が最大限に発揮されることから、極
めて良好なはんだ付け性が得られるのである。また特にはんだ濡れ時間を短縮で
き、作業性が向上する。 （実施例） 以下には本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。 第１図に示すリードフレーム１０において、１２はアウターリード、１４はイ
ンナーリード、１６は半導体チップ（図示せず）が搭載されるチップ搭載部でサ
ポートバー１８によりレール２０、２０に接続されている。２２はダムバーであ
る。 リードフレーム１０上には後記する所要の金属皮膜が形成されてのち、チップ
搭載部１６に半導体チップが搭載され、この半導体チップとインナーリード１４
とがワイヤで接続され、半導体チップ、ワイヤおよびインナーリード１４が封止
樹脂により封止されて半導体装置が完成される。この半導体装置のアウターリー
ド１２上にはあらかじめはんだ皮膜が形成されるか、基板への実装時にはんだ皮
膜が形成されて基板上の所定位置にはんだ付けされる。 本発明ではリードフレーム素材上の全面にPdまたはPd合金皮膜を形成し、さら
にその上にAuめっき皮膜を薄く形成する。 リードフレームの素材はCuまたはCu合金素材を使用する。 第２図に示すようにPdまたはPd合金皮膜２４は、CuまたはCu合金素材上にNiめ
っき皮膜からなる下地めっき皮膜２６を介して形成される。Pd合金としは、Pd−
Ni合金、Pd−Co合金、Pd−Ag合金、Pd−Cu合金などが使用しうる。PdまたはPd合
金皮膜２４は、電解めっき、無電解めっきによる他、スパッタリングなどの薄膜 形成法によって形成でき、その厚さは、後述する実施例に示すように、０．３μ
ｍ以下とする。PdまたはPd合金皮膜２４の厚さが０．３μｍを越える場合には、
アウターリードを曲折する際に、PdまたはPd合金皮膜２４にクラックが発生し易
いためである。 Auめっき皮膜２８はリードフレーム１０の全面に形成するか、
あるいは少なくともアウターリード１２上に形成するようにする。 Auめっき皮膜２８は、単原子層（約０．００１μｍ）〜０．１μｍ程度の極め
て薄い皮膜に形成する。ここで、Auめっき皮膜２８が０．００１μｍ未満の場合
、PdまたはPd合金皮膜の酸化防止膜としての機能が不十分となり、他方、Auめっ
き皮膜２８が０．１μｍを越える場合、リードフレームのコストが高くなること
は勿論のこと、最終的に得られた半導体装置を実装基板に実装した際に、ろう材
として用いたはんだ中のSnとAu−Sn合金を形成し、リードフレームのアウターリ
ードと実装基板との接合が剥離し易くなるおそれがある。 Auめっき皮膜２８を薄く形成するには、通常濃度のめっき浴を用いたのではめ
っき条件の選定が難しくなるので、Au濃度が５〜１０００ｐｐｍ程度の極めて低
濃度のめっき浴を用いるようにするとよい。 上記のようにPdまたはPd合金皮膜２４の下地上に薄いAuめっき皮膜２８を形成
することで、リードフレーム１０がチップ搭載時等の熱履歴を経ても、Pdまたは
Pd合金皮膜２４の酸化による劣化を防止でき、またAuめっき皮膜自体も熱的に安
定であることから、アウターリード１２のはんだ付け性としては、はんだ濡れ面
積比を向上させることができると共に、必要な濡れ面積を濡らすまでの時間を大
幅に短縮でき、作業性を向上できた。 Auめっき皮膜２８は単原子層〜０．１μｍ程度の薄い皮膜であることから、リ
ードフレームの表面特性としては、PdまたはPd合金皮膜の特性とAuめっき皮膜の
特性を併せもった良好な特性となる。 Auめっき皮膜２８はもともとはんだ付け性に優れた特性を有しているが、コス
トの面で厚付けできない。一方、素材上に薄く形成した場合、例えば銅素材上に
薄く形成した場合には銅素材が酸化してはんだ付け性に悪影響を及ぼす。 この点本発明では、Auめっき皮膜２８が下地のPdまたはPd合金皮膜２４を保護
し、一方Auめっき皮膜２８は薄くとも下地に優れた特性を有するPdまたはPd合金 皮膜２４が存在することから、両皮膜の弱点が補填され、その相乗効果によりア
ウターリード１２のはんだ付け性を向上させることができるのである。 チップ搭載部１６、インナーリード１４上にAuめっき皮膜２８を形成した場合
には、Auめっき皮膜２８が薄いことから、インナーリード１４へのワイヤボンデ
ィング時にAuめっき皮膜２８は溶解し、PdまたはPd合金皮膜２４上にワイヤボン
ディングがなされる。 チップ搭載部１６、インナーリード１４上にはAuめっき皮膜２８を形成しなく
とも、いまだ熱履歴をほとんど経ていない段階であるからPdまたはPd合金皮膜２
４は劣化しておらずしたがってチップ搭載、ワイヤボンディングを良好に行うこ
とができる。 〔実施例〕 Cu素材のリードフレーム上に、Niめっき皮膜を１μｍ形成し、その上にPdめっ
き皮膜を０．１μｍ形成したものと、さらにその上にAuめっき皮膜を０．０１μ
ｍ形成したものについてはんだ付け性を比較した結果を表１に示す。 Auめっき浴は次の組成のものを用いた。 KAu(CN)2 １０〜２０００ｐｐｍ KCN １０〜５０ｇ／リットル 表１から明らかなようにPdめっき皮膜上にAuめっき皮膜を形成したものの方が
濡れ面積比が向上し、またそれに要する時間が大幅に短縮されている。 （発明の効果） 以上のように本発明に係る半導体装置用リードフレームによれば、はんだ濡れ
性の向上、濡れ時間の短縮が図れ、はんだ付け性に優れ、かつはんだ付けの作業 性が向上するという著効を奏する。
とインナーリードを接続するワイヤの良好なワイヤボンディング性を有し、かつ
、アウターリードの外部機器との接続の際の良好なはんだ付け性を有することが
要求される。 そのため、従来は、半導体チップの良好な接合性、または良好なワイヤボンデ
ィング性を得るため、チップ搭載部、インナーリードに部分Agまたは部分Auめっ
き皮膜を形成し、一方アウターリードには良好なはんだ付け性を得るためはんだ
皮膜を形成するようにしている。しかしこのようにチップ搭載部、インナーリー
ドとアウターリードとに異種の金属皮膜を形成することは工数が増大し、甚だ不
経済であった。 そこで、近年ではチップ搭載部、インナーリード、アウターリードにPdまたは
Pd合金皮膜を形成したリードフレームが使われ始めている（特開昭59−168659号
）。 PdまたはPd合金皮膜は化学的に安定であるため、半導体チップの良好な接合性
、良好なワイヤボンディング性を有し、またはんだ濡れ性も良好なことからアウ
タ ーリードのはんだ付け性も良好である。またリードフレームの全面にPdまたはPd
合金皮膜を形成するので工程の簡略化も行なえる利点がある。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら上記半導体装置用リードフレームにも次のような問題点があるこ
とが判明した。 すなわち、昨今の半導体装置ではその特性に益々厳しいものが要求されるに至
っている。上記のようにPdまたはPdめっき皮膜は化学的に安定で、ワイヤボンデ
ィング性等の特性で一応満足しうるものの、上記の厳しい要求には応えられない
場合も生じるに至っている。例えば、半導体チップの接合性、ワイヤボンディン
グ性には問題がないが、半導体チップの接合の際等の熱履歴により、アウターリ
ードのPdまたはPd合金皮膜も酸化によりわずかながら劣化し、後工程となるはん
だ付け工程ではんだ濡れ性が低下する問題が生じた。このはんだの濡れ性は、は
んだの濡れ面積比の点でも、要求される濡れ面積比、例えば９０％以上を確保す
ることが困難であるばかりか、濡れ速度が遅く、従って長時間はんだ浴に浸漬せ
ねばならず、作業性に劣る問題が生じている。 本発明はこのような問題点を解消すべくなされたもので、その目的とするとこ
ろは、特にはんだ付け性を向上させることのできる半導体装置用リードフレーム
を提供するにある。 （課題を解決するための手段） 上記目的による本発明に係る半導体装置用リードフレームでは、CuまたはCu合
金素材全面にNi下地金属皮膜を介して厚さ０．３μｍ以下のPdまたはPd合金皮膜
が形成されているとともに、前記リードフレームのアウターリードに形成された
PdまたはPd合金皮膜上に、Auめっき皮膜が０．００１〜０．１μｍの厚さに形成
されていることを特徴としている。 （作用） 前記のようにPdまたはPd合金皮膜は、半導体チップの接合性、ワイヤボンディ
ング性、はんだ付け性に優れるが、熱履歴により劣化し、アウターリードのはん
だ付け性が低下する問題がある。 一方Auめっき皮膜は熱的安定性がありはんだ付け性に優れるが、厚付けすると コストが上昇し、これを回避するため薄く形成すると素材金属または下地金属の
酸化などによりはんだ付け性が阻害される。 本発明では、PdまたはPd合金皮膜上に薄くAuめっき皮膜を形成するようにした
。これにより双方の欠点が補填され、アウターリードのはんだ付け性が向上する
。すなわちAuめっき皮膜はPdまたはPd合金皮膜の保護層として作用し、Pdまたは
Pd合金皮膜の酸化による劣化が防止され、一方、Auめっき皮膜は薄くとも下地の
PdまたはPd合金皮膜からの悪影響がないので、両皮膜の本来的な良好なはんだ付
け性を維持できる。その結果、両皮膜の特性が最大限に発揮されることから、極
めて良好なはんだ付け性が得られるのである。また特にはんだ濡れ時間を短縮で
き、作業性が向上する。 （実施例） 以下には本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。 第１図に示すリードフレーム１０において、１２はアウターリード、１４はイ
ンナーリード、１６は半導体チップ（図示せず）が搭載されるチップ搭載部でサ
ポートバー１８によりレール２０、２０に接続されている。２２はダムバーであ
る。 リードフレーム１０上には後記する所要の金属皮膜が形成されてのち、チップ
搭載部１６に半導体チップが搭載され、この半導体チップとインナーリード１４
とがワイヤで接続され、半導体チップ、ワイヤおよびインナーリード１４が封止
樹脂により封止されて半導体装置が完成される。この半導体装置のアウターリー
ド１２上にはあらかじめはんだ皮膜が形成されるか、基板への実装時にはんだ皮
膜が形成されて基板上の所定位置にはんだ付けされる。 本発明ではリードフレーム素材上の全面にPdまたはPd合金皮膜を形成し、さら
にその上にAuめっき皮膜を薄く形成する。 リードフレームの素材はCuまたはCu合金素材を使用する。 第２図に示すようにPdまたはPd合金皮膜２４は、CuまたはCu合金素材上にNiめ
っき皮膜からなる下地めっき皮膜２６を介して形成される。Pd合金としは、Pd−
Ni合金、Pd−Co合金、Pd−Ag合金、Pd−Cu合金などが使用しうる。PdまたはPd合
金皮膜２４は、電解めっき、無電解めっきによる他、スパッタリングなどの薄膜 形成法によって形成でき、その厚さは、後述する実施例に示すように、０．３μ
ｍ以下とする。PdまたはPd合金皮膜２４の厚さが０．３μｍを越える場合には、
アウターリードを曲折する際に、PdまたはPd合金皮膜２４にクラックが発生し易
いためである。 Auめっき皮膜２８はリードフレーム１０の全面に形成するか、
あるいは少なくともアウターリード１２上に形成するようにする。 Auめっき皮膜２８は、単原子層（約０．００１μｍ）〜０．１μｍ程度の極め
て薄い皮膜に形成する。ここで、Auめっき皮膜２８が０．００１μｍ未満の場合
、PdまたはPd合金皮膜の酸化防止膜としての機能が不十分となり、他方、Auめっ
き皮膜２８が０．１μｍを越える場合、リードフレームのコストが高くなること
は勿論のこと、最終的に得られた半導体装置を実装基板に実装した際に、ろう材
として用いたはんだ中のSnとAu−Sn合金を形成し、リードフレームのアウターリ
ードと実装基板との接合が剥離し易くなるおそれがある。 Auめっき皮膜２８を薄く形成するには、通常濃度のめっき浴を用いたのではめ
っき条件の選定が難しくなるので、Au濃度が５〜１０００ｐｐｍ程度の極めて低
濃度のめっき浴を用いるようにするとよい。 上記のようにPdまたはPd合金皮膜２４の下地上に薄いAuめっき皮膜２８を形成
することで、リードフレーム１０がチップ搭載時等の熱履歴を経ても、Pdまたは
Pd合金皮膜２４の酸化による劣化を防止でき、またAuめっき皮膜自体も熱的に安
定であることから、アウターリード１２のはんだ付け性としては、はんだ濡れ面
積比を向上させることができると共に、必要な濡れ面積を濡らすまでの時間を大
幅に短縮でき、作業性を向上できた。 Auめっき皮膜２８は単原子層〜０．１μｍ程度の薄い皮膜であることから、リ
ードフレームの表面特性としては、PdまたはPd合金皮膜の特性とAuめっき皮膜の
特性を併せもった良好な特性となる。 Auめっき皮膜２８はもともとはんだ付け性に優れた特性を有しているが、コス
トの面で厚付けできない。一方、素材上に薄く形成した場合、例えば銅素材上に
薄く形成した場合には銅素材が酸化してはんだ付け性に悪影響を及ぼす。 この点本発明では、Auめっき皮膜２８が下地のPdまたはPd合金皮膜２４を保護
し、一方Auめっき皮膜２８は薄くとも下地に優れた特性を有するPdまたはPd合金 皮膜２４が存在することから、両皮膜の弱点が補填され、その相乗効果によりア
ウターリード１２のはんだ付け性を向上させることができるのである。 チップ搭載部１６、インナーリード１４上にAuめっき皮膜２８を形成した場合
には、Auめっき皮膜２８が薄いことから、インナーリード１４へのワイヤボンデ
ィング時にAuめっき皮膜２８は溶解し、PdまたはPd合金皮膜２４上にワイヤボン
ディングがなされる。 チップ搭載部１６、インナーリード１４上にはAuめっき皮膜２８を形成しなく
とも、いまだ熱履歴をほとんど経ていない段階であるからPdまたはPd合金皮膜２
４は劣化しておらずしたがってチップ搭載、ワイヤボンディングを良好に行うこ
とができる。 〔実施例〕 Cu素材のリードフレーム上に、Niめっき皮膜を１μｍ形成し、その上にPdめっ
き皮膜を０．１μｍ形成したものと、さらにその上にAuめっき皮膜を０．０１μ
ｍ形成したものについてはんだ付け性を比較した結果を表１に示す。 Auめっき浴は次の組成のものを用いた。 KAu(CN)2 １０〜２０００ｐｐｍ KCN １０〜５０ｇ／リットル 表１から明らかなようにPdめっき皮膜上にAuめっき皮膜を形成したものの方が
濡れ面積比が向上し、またそれに要する時間が大幅に短縮されている。 （発明の効果） 以上のように本発明に係る半導体装置用リードフレームによれば、はんだ濡れ
性の向上、濡れ時間の短縮が図れ、はんだ付け性に優れ、かつはんだ付けの作業 性が向上するという著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図はリードフレームの説明図、第２図はアウターリードの断面図を示す。
１０・・・リードフレーム、 １２・・・アウターリード、 １４・・・イン
ナーリード、 １６・・・チップ搭載部、 ２４・・・PdまたはPd合金被膜、
２８・・・Auめっき被膜。
ナーリード、 １６・・・チップ搭載部、 ２４・・・PdまたはPd合金被膜、
２８・・・Auめっき被膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．CuまたはCu合金素材面に複数層の金属皮膜が形成された半導体装置用リー
ドフレームにおいて、 該CuまたはCu合金素材全面にNi下地金属皮膜を介して厚さ０．３μｍ以下のPd
またはPd合金皮膜が形成されているとともに、 前記リードフレームのアウターリードに形成されたPdまたはPd合金皮膜上に、
Auめっき皮膜が０．００１〜０．１μｍの厚さに形成されていることを特徴とす
る半導体装置用リードフレーム。
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