JP2850640B2 - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リードフレームを用い
て電子部品をリード付け組立し、樹脂封止してなる混成
集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、リードフレーム上に複数の電子部品
（ＩＣチップやチップコンデンサなど）をリード付け組
立し、樹脂封止した混成集積回路装置が知られている。
このリードフレームと電子部品とのリード付けでは、一
般的な導体ペースト材料であるＡg ペーストが用いられ
電気的に接合されている。そして、リードフレームには
外部ターミナルと接合するため、又、防錆のため表面に
電解Ｎi(ニッケル）メッキが施されていた。この場合
は、上記Ａg ペーストを用いてもリードフレームと電子
部品との電気的接合における抵抗値は１（Ω）以下とで
きる。ところで、近年、リードフレームのメッキとして
上述の電解Ｎi メッキに替えてリン還元無電解ニッケル
メッキ（以下、無電解Ｎi(Ｐ）メッキという）を用いる
ようになっている。この理由は、リードフレームのメッ
キを無電解Ｎi(Ｐ）メッキとすることによりＮi(ニッケ
ル）の融点がリードフレームのフレーム材料である例え
ば、Ｃu(銅）より下げることができ、後工程でリードフ
レームと外部ターミナルとの抵抗溶接が可能となるから
である。尚、以下フレーム材料がＣu から成るものをＣ
u リードフレームという。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、例えば、チッ
プコンデンサが混成集積回路装置におけるシリコンＩＣ
チップの出力端子に直列に接続され電気ノイズ除去用と
して設計され用いられる場合がある。ところが、リード
フレームに無電解Ｎi(Ｐ）メッキを施したものではその
リードフレームとチップコンデンサとの間の電気的接合
における抵抗値が、今までのＡg ペーストを用いたもの
では最大数百Ωにもなるという新たな問題が生じた。こ
のような場合には、チップコンデンサの容量が変化した
ことと同様で回路設計上の容量値が得られず電気ノイズ
除去が不十分なものとなってしまうのである。
【０００４】発明者らは、上述の無電解Ｎi(Ｐ）メッキ
により抵抗値が上昇するという問題について原因を究明
するために鋭意実験研究を重ね、先ず、図６に示したよ
うな結果を得た。無電解Ｎi(Ｐ）メッキを施したＣu リ
ードフレーム上にチップコンデンサをＡg ペーストによ
り電気的に接合する。尚、Ｃu リードフレーム表面に電
解Ｎi メッキを施した場合の抵抗値を比較のために示し
た。ここで、Ｃu リードフレームとチップコンデンサの
Ａg-Ｐd(銀−パラジウム）電極との間の抵抗値を○、Ｃ
u リードフレームとＡg ペーストとの間の抵抗値を□、
Ａg ペーストのみにおける抵抗値を△にて示した。図６
から、電解Ｎi メッキを施したＮi メッキ層を有する場
合には、○，□，△のいずれにおいてもその抵抗値は、
ほぼ零（Ω）を示した。一方、無電解Ｎi(Ｐ）メッキを
施したＮi メッキ層を有する場合、当然のことながら△
の抵抗値は上述と同様のほぼ零（Ω）を示した。これに
対して、○，□のときに抵抗値が10（Ω）以上となっ
た。このことから、Ｃu リードフレームとＡg ペースト
との間に抵抗値の高い部分が存在することが分かった。
【０００５】又、無電解Ｎi(Ｐ）メッキ表面、即ち、Ａ
g ペーストとの接合界面となる部分の超薄切片を電子顕
微鏡（倍率：×20〜100 万）により観察した結果、変質
層が確認された。図７は、上記変質層のＸ線分析結果を
示したものである。この結果、上記変質層は、主として
Ｐ（リン）、Ｏ（酸素）、Ｎi(ニッケル）から成り、無
電解Ｎi(Ｐ）メッキ層表面の酸化層であることが判明し
た。尚、Ｃ（炭素）及びＡg(銀）については、Ａg ペー
スト中の成分によるものである。即ち、無電解Ｎi(Ｐ）
メッキ層表面には、Ｎi-Ｐ-Ｏ から成る酸化層が存在
し、これが絶縁物として接合における抵抗値を上昇させ
ていることが分かった。
【０００６】図８は無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層中のＰ（リ
ン）濃度を変えた場合におけるチップコンデンサのＡg-
Ｐd 電極と無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層との間の抵抗値
（Ω）を測定した結果である。図８(a) に示したよう
に、Ｐ濃度が１％でも接合における抵抗値が大きいもの
がある。つまり、少なくとも、次亜リン酸ナトリウムを
還元剤とする無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層ではＡg ペースト
との間に高抵抗層が存在するものがあり、その抵抗値が
ばらついていることになる。このため、従来の構成にお
ける混成集積回路装置では、チップコンデンサなどの電
子部品に高抵抗が直列に入ってしまうことを回避するこ
とはできないことが分かった。即ち、本発明の混成集積
回路装置は、メッキ層とＡg ペーストとの界面における
酸化層（絶縁層）の存在を解明し、その対策を行ったも
のである。
【０００７】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、混成集積
回路装置において、メッキされたリードフレームと電子
部品との間の接合部分における抵抗値を小さくすること
により回路設計上の値が変化しないようにすることであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成における第１の特徴は、表面に無電解メッ
キ処理が施されたリードフレームと電子部品とをＡｇ
（銀）ペーストを用いて電気的な接合を行う混成集積回
路装置において、前記リードフレームの無電解メッキ層
の表面における絶縁性の酸化膜が少なくとも無電解メッ
キ層とＡｇペーストの接合部位において除去又は排除さ
れて前記無電解メッキ層と前記Ａｇペーストとが直接電
気的に接合された形で前記電子部品と前記リードフレー
ムとが電気的に接合されることを特徴とする。
【０００９】又、第２の特徴は、請求項１記載の混成集
積回路において、前記Ａg ペーストには前記無電解メッ
キ層の表面に形成された前記酸化層を除去又は排除すべ
く還元剤が添加されていることである。
【００１０】又、第３の特徴は、表面に無電解メッキ処
理が施されたリードフレームと電子部品とをＡg(銀）ペ
ーストを用いて電気的な接合を行う混成集積回路装置に
おいて、前記リードフレームの無電解メッキ層の表面上
に実質的に酸化しないメッキ層を積層し、該メッキ層を
介して前記電子部品と前記リードフレームとが電気的に
接合されることを特徴とする。
【００１１】
【作用及び効果】
【００１２】「第１の特徴の作用及び効果」 上記の手段によれば、リードフレームの無電解メッキ層
の表面における絶縁性の酸化層が少なくとも接合面にお
いて除去又は排除される。これにより、本発明の混成集
積回路装置では上記リードフレームの電子部品との接合
面における導通状態が良好となり、その間の抵抗値を抑
えることができると共に抵抗値のばらつきもなくすこと
ができる。
【００１３】「第２の特徴の作用及び効果」 第１の特徴におけるＡg ペーストに還元剤を添加したの
で、リードフレームの無電解メッキ層の表面における絶
縁性の酸化層が接合面において選択的に簡単に除去でき
る。このように形成された混成集積回路装置において
は、上記リードフレームの電子部品との接合面における
導通状態が良好となり、その間の抵抗値を抑えることが
できると共に抵抗値のばらつきもなくすことができる。
【００１４】「第３の特徴の作用及び効果」 リードフレームの無電解メッキ層の表面に酸化しないメ
ッキ層を積層したので、上記リードフレームの最表面に
絶縁性の酸化層が形成されることはない。このように形
成された混成集積回路装置においては、上記リードフレ
ームの電子部品との接合面における導通状態が良好とな
り、その間の抵抗値を抑えることができると共に抵抗値
のばらつきもなくすことができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図３は本発明に係る混成集積回路装置（以下、
「混成集積回路」）３０の構成を示した透視図である。
Ｃu リードフレーム１にはＳi(シリコン）ＩＣチップ２
０及びチップコンデンサ６が接合されている。Ｓi(シリ
コン）ＩＣチップ２０の一方の電極はＡg ペースト４、
他方の電極はＡu ワイヤ２１を介してＣu リードフレー
ム１と電気的に接続されている。又、チップコンデンサ
６の両端のＡg-Ｐd メッキ層５はＡg ペースト４を介し
てＣu リードフレーム１と電気的に接続されている。そ
して、混成集積回路３０はＣu リードフレーム１の一部
を露出させ、その他の構成部品はモールド樹脂２２にて
樹脂封止されている。
【００１６】図１はチップコンデンサ６がＣu リードフ
レーム１に接合された状態を示した混成集積回路３０の
部分断面を示した模式図である。このチップコンデンサ
６は外部からの電波ノイズや電源ラインにのる電気ノイ
ズを吸収する役目を果たすものである。従って、チップ
コンデンサ６がリードフレーム１と電気的な接続不十分
で抵抗値が大きくなると回路設計上の容量値が変化して
しまい上記役目を果たすことができないことになる。Ｃ
u リードフレーム１の表面に次亜リン酸ナトリウムを還
元剤とする無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層２を２〜６μm 形成
した。これにより、酸化され易いＣu リードフレーム１
表面が覆われて防錆効果が得られる。前述したように、
この無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層には、リン（Ｐ）が含まれ
るが、層中のリン濃度は約８〜12％にしてある。これ
は、混成集積回路のリードフレームの端子を後工程で外
部ターミナルに抵抗溶接するためである。そして、チッ
プコンデンサ６をＣu リードフレーム１にＡg ペースト
４を介して接合した。
【００１７】上記接合としては、先ず、無電解Ｎi(Ｐ）
メッキ層２表面にイミド化合物を添加したＡg ペースト
４をディスペンサにて少量(0.1〜0.35mg）のせ、両端に
通常の端子メッキとしてＡg-Ｐd メッキ層５を形成した
チップコンデンサ６を載置した。次に、上から圧力をか
けてＡg ペースト４がチップコンデンサ６の両端のＡg-
Ｐd メッキ層５と馴染むようにした。この後、 180℃で
120分間、Ａg ペースト４に対して熱硬化を行い、チッ
プコンデンサ６とリードフレーム１とを電気的及び機械
的に接合した。
【００１８】前述したように、Ｃu リードフレーム１の
表面に無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層２を形成すると、その無
電解Ｎi(Ｐ）メッキ層２表面にＰ（リン）とＮi(ニッケ
ル）との酸化層３が約10nm程度形成されている。この酸
化層３がイミド化合物を添加したＡg ペースト４により
取り除かれ、Ａg ペースト４は無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層
２と直接電気的に接合されることとなる。図２は、Ａg
ペースト４へのイミド化合物添加量（％）と抵抗値
（Ω）との関係を示した説明図である。この図から分か
るように、Ａg ペースト４にイミド化合物を添加しない
（零％）従来のものでは抵抗値が 0.4〜 120Ωまでばら
ついていた。これに対し、Ａg ペースト４にイミド化合
物を 2.5％又は５％添加したものでは抵抗値を 0.5Ω以
下に抑えることができると共にその抵抗値のばらつきも
なくすことができた。
【００１９】図４は、本発明の第２実施例に係る混成集
積回路であり、チップコンデンサ６がＣu リードフレー
ム１に接合された状態を示した混成集積回路４０の部分
断面を示した模式図である。チップコンデンサ６を接合
する前工程にて、図１における無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層
２表面に存在し、Ｎi-Ｐ-Ｏ から成る酸化層３を硝酸系
エッチング液で除去する。そして、従来からのイミド化
合物などを添加しないＡg ペースト４′をディスペンサ
にて少量(0.1〜0.35mg）のせ、両端にＡg-Ｐd メッキ層
５を形成したチップコンデンサ６を載置した。次に、上
から圧力をかけてＡg ペースト４′がチップコンデンサ
６の両端のＡg-Ｐd メッキ層５と馴染むようにした。こ
の後、 180℃で 120分間、Ａg ペースト４′に対して熱
硬化を行い、チップコンデンサ６とリードフレーム１と
を電気的及び機械的に接合した。このように形成された
混成集積回路４０においては、接合における抵抗値を
0.4Ω以下に抑えることができると共にその抵抗値のば
らつきもなくすことができた。
【００２０】図５は、本発明の第３実施例に係る混成集
積回路であり、チップコンデンサ６がＣu リードフレー
ム１に接合された状態を示した混成集積回路５０の部分
断面を示した模式図である。無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層２
（２〜６μm)の表面に上述の酸化膜３が形成されないよ
うに、連続工程にてＣu(銅）メッキ層７を 0.2μm 程度
形成し、更にその上に、Ａg メッキ層８を２μm 程度形
成した。そして、従来からのイミド化合物などを添加し
ないＡg ペースト４′をディスペンサにて少量(0.1〜0.
35mg）のせ、両端にＡg-Ｐd メッキ層５を形成したチッ
プコンデンサ６を載置した。次に、上から圧力をかけて
Ａg ペースト４′がチップコンデンサ６の両端のＡg-Ｐ
d メッキ層５と馴染むようにした。この後、 180℃で 1
20分間、Ａg ペースト４′に対して熱硬化を行い、チッ
プコンデンサ６とリードフレーム１とを電気的及び機械
的に接合した。このように形成された混成集積回路５０
においては、無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層２の表面に酸化膜
３がないため良好な導通状態とでき、Ｃu メッキ層７及
びＡgメッキ層８を介した接合では、抵抗値を 0.4Ω以
下に抑えることができると共にその抵抗値のばらつきも
なくすことができた。
【００２１】本発明は上述の実施例に限定されるもので
はなく、以下のような種々の変形が可能である。 (1) 上述の実施例では、Ｃu リードフレーム上の無電解
Ｎi(Ｐ）メッキについて記載したが、42アロイ等の他の
材料から成るリードフレームでも良い。 (2) 上述の実施例では、次亜リン酸ナトリウムを還元剤
とする無電解Ｎi メッキについて記載したが、次亜リン
酸ナトリウム以外のＰ（リン）を含む無電解Ｎi メッキ
を用いることができる。 (3) 第１の実施例では、Ａg ペーストに添加するものを
イミド化合物としているが、Ｎi-Ｐ-Ｏ から成る酸化層
を還元して除去できる還元剤であれば他の添加剤でも良
い。 (4) 第２の実施例では、無電解Ｎi メッキ層表面の絶縁
層を取り除くために硝酸系エッチング液を用いたが、Ｈ
Ｃl(塩酸）系エッチング液などを用いることもできる。 (5) 第３の実施例では、リードフレームの最表面にＡg
メッキ層を形成したが、その表面に絶縁層を形成しない
メッキ層であれば良く、例えば、Ａu メッキ層を用いる
こともできる。 (6) 上述の実施例では、リードフレームの無電解Ｎi
(Ｐ）メッキ層の表面に形成される絶縁層について記載
したが、Ｐ（リン）とＯ（酸素）による絶縁層が表面に
形成されるような他の無電解メッキ層にも適用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る混成集積回路
の部分断面を示した模式図である。
【図２】同実施例に係る混成集積回路のＡg ペーストへ
のイミド化合物添加量（％）と抵抗値（Ω）との関係を
示した説明図である。
【図３】同実施例に係る混成集積回路の構成を示した透
視図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る混成集積回路におけ
る部分断面を示した模式図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る混成集積回路におけ
る部分断面を示した模式図である。
【図６】Ｃu リードフレーム表面に無電解Ｎi(Ｐ）メッ
キ又は電解Ｎi メッキを施したものに対してチップコン
デンサをＡg ペーストにより電気的に接合したときの抵
抗値を示した説明図である。
【図７】変質層のＸ線分析結果を示した説明図である。
【図８】無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層中のＰ（リン）濃度を
変えた場合におけるチップコンデンサのＡg-Ｐd 電極と
無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層との間の抵抗値（Ω）を測定し
た結果である。
【符号の説明】
１−（Ｃu)リードフレーム ２−無電解Ｎi(Ｐ）メッキ層（リン還元無電解ニッケル
メッキ層） ３−酸化層（変質層） ４−Ａg ペースト ５−Ａg-Ｐd メッキ層 ６−チップコンデンサ ３０−混成集積回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 好 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 大見 裕司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−109756（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−36588（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−146864（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/50 H01L 25/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面に無電解メッキ処理が施されたリー
    ドフレームと電子部品とをＡｇ（銀）ペーストを用いて
    電気的な接合を行う混成集積回路装置において、 前記リードフレームの無電解メッキ層の表面における絶
    縁性の酸化膜が少なくとも無電解メッキ層とＡｇペース
    トの接合部位において除去又は排除されて前記無電解メ
    ッキ層と前記Ａｇペーストとが直接電気的に接合された
    形で前記電子部品と前記リードフレームとが電気的に接
    合されることを特徴とする混成集積回路装置。
  2. 【請求項２】 前記Ａｇペーストには前記無電解メッキ
    層の表面に形成された前記酸化膜を除去又は排除すべく
    還元剤が添加されていることを特徴とする請求項１に記
    載の混成集積回路装置。
  3. 【請求項３】 表面に無電解メッキ処理が施されたリー
    ドフレームと電子部品とをＡｇ（銀）ペーストを用いて
    電気的な接合を行う混成集積回路装置において、 前記リードフレームの無電解メッキ層の表面上に実質的
    に酸化しないメッキ層を積層し、該メッキ層を介して前
    記電子部品と前記リードフレームとが電気的に接合され
    ることを特徴とする混成集積回路装置。
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