JP3757539B2 - 半導体装置用ステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄または鉄系合金を素材金属とする半導体装置用ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置用ステムは、耐食性、半導体チップとのダイボンディング性、ワイヤボンディング性、あるいはプリント基板へのはんだ付け性などの特性が要求され、これらを満足させるために様々な表面処理が施されている。
【０００３】
従来、たとえば半導体装置用ステムの金属部表面にニッケルめっき皮膜を形成し、はんだ付け性確保のために、さらにアウターリードに形成されたニッケルめっき皮膜上にはんだディップまたは、はんだめっきによりはんだ皮膜を形成したものがある。また、半導体装置用ステムの金属部表面にニッケルめっき皮膜を形成し、その上に金、銀などの貴金属めっき皮膜が形成されたものも知られている。
【０００４】
前者においては、はんだディップまたははんだめっき工程を別工程で行う必要があるため作業性が悪いという問題や環境保護における鉛使用削減の観点からその見直しが迫られている。後者においては、金、銀などの貴金属はプリント基板実装時に使用するはんだと極めて易溶性であり、はんだ付け中に基体金属が露出して接着性を著しく阻害するため、コスト的にはできるだけ薄い金めっきが望まれながら、実際上には０．１〜２．０μｍという厚めっきを行う必要があり、コストが非常に高くなるという問題がある。
【０００５】
近年、これらに代わって比較的安価なパラジウムめっきが注目されている。パラジウムはダイボンディング性、ワイヤボンディング性、およびはんだ付け性などにも優れた特性を持っており、銅系素材のリードフレームではすでに実用化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記パラジウムめっきは素材金属が銅系素材のものに限定されており、半導体装置用ステムのように素材材料が鉄または鉄系合金に対しては困難とされている。この理由を以下に説明する。
【０００７】
（１）パラジウムは鉄、鉄−ニッケル合金と高い電位差を生じ、環境試験によって腐食が生ずる。また、鉄成分が拡散表出してはんだ付け性を劣化させる。
【０００８】
（２）下地ニッケルめっき上にパラジウムめっきした場合においても、ニッケルめっきのピンホールを消滅させるためには少なくとも５〜１０μｍのニッケルめっきが必要となるため、リード折り曲げ強度が弱くなる。なお、２〜５μｍ程度のニッケルめっき厚では、ニッケルめっきのピンホールを介して上記示したパラジウムとの電位差により腐食が生ずる。また、ボンディングなどの加熱処理工程で素材の鉄分がパラジウム表面に拡散表出しはんだ付け性を低下させる。
【０００９】
（３）下地ニッケルめっきの上に薄いパラジウムめっきを施し、さらにその表面にごく薄い金めっきを施す方法も見いだされているが、この方法によってもボンディング性、はんだ付け性は向上するが、環境試験において上記（２）の問題を完全に解消することはできない。
【００１０】
以上説明した鉄系素材へのパラジウムめっきに対する問題点は、たとえば「表面技術 Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１２，１９９３ Ｐ１１３〜１１９ パラジウムめっきリードフレームの熱処理後の特性」にも記載があり、現状技術では鉄系素材へのパラジウムめっきは困難であるため、これら素材へのパラジウムめっき方法の改善が強く要望されている。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するものであり、鉄系素材にパラジウムめっき皮膜を形成しても耐食性、ダイボンディング性、ワイヤボンディング性、およびはんだ付け性に優れた半導体装置用ステムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、鉄または鉄系合金を素材金属とする半導体装置用ステムの金属部表面に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を形成し、その上に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、さらにその上に無電解パラジウムめっきまたはパラジウム合金めっき皮膜を形成したものである。
【００１４】
また、本発明は、最上層の無電解パラジウムまたはパラジウム合金めっき上に、厚さ０．００５〜０．１μｍの無電解金めっき皮膜を形成したものである。
【００１５】
この本発明によれば、鉄系素材にパラジウムめっき皮膜を形成しても耐食性、ダイボンディング性、ワイヤボンディング性およびはんだ付け性に優れた半導体装置用ステムを提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、鉄または鉄系合金を素材材料とする半導体装置用ステムの金属部表面に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を形成し、その上に無電解ニッケル−リンまたは無電解ニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、さらにその上に無電解パラジウムめっきまたは無電解パラジウム合金めっき皮膜を形成したものである。この無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜は、０．１〜３μｍ、さらに好適には０．５〜１．５μｍ形成するのが好ましい。
【００２１】
鉄系素材の表面に、直接無電解銅めっき皮膜を形成すると、置換反応を生じ銅成分が表面に析出し、上層との密着性が悪くなることがある。しかしながら、素材表面にまず、無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を形成することにより、このような不都合を防止することができる。
【００２２】
本発明の請求項２記載の発明は、前記無電解パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウム合金めっき皮膜の表面にごく薄い無電解金めっき皮膜を形成したものである。この金めっき皮膜は、０．００５〜０．１μｍ程度形成すればよい。
【００２３】
金めっき皮膜は、パラジウムめっき皮膜の保護膜となり、パラジウムめっき皮膜の酸化およびパラジウムと有機物が反応してパラジウムめっき皮膜の表面にポリマー層を形成するブラウンパワード現象によるダイボンディング性、ワイヤボンディング性およびはんだ付け性の劣化を防止することができる。
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本実施の形態における半導体装置用ステムの断面図、（ｂ）はそのリード部を示す要部拡大断面図である。
【００２５】
ベース１に設けられた一対の孔部（図示せず）にはガラス４を介してリード２、２が絶縁封着され、ベース１下面に導かれている。ベース１上面に突出したヒートシンク３には半導体チップ（図示せず）がダイボンディングされ、そのボンディングパッド（図示せず）からインナーリード２ａ、２ａにワイヤボンディングによって接続されるようになっている。
【００２６】
ベース１は鉄により構成されており、リード２、２は鉄−ニッケル合金からなり、このベース１およびリード２、２の金属部表面には下地無電解銅めっき皮膜５を１．０〜２．０μｍ形成し、その上に無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜６を３〜５μｍ形成した。さらにその上に無電解パラジウム−リン合金めっき皮膜７を０．１〜０．２μｍ形成し、その上に無電解金めっき皮膜８を０．０１〜０．０５μｍ形成した。
【００２７】
次に、上記半導体装置用ステムの製造方法について説明する。
カーボン治具内でベースに設けられた透孔にガラスを介してリードを組み立て、シーリング炉で封着する。次いで、完成した半導体装置用ステムをめっき治具内に整列させた状態で無電解銅めっきを行う。次いで無電解ニッケルーリン合金めっきを行う。次いで、無電解パラジウムめっきを行う。次いで無電解金めっきを行う。このように、めっき工程を無電解めっき法で行うため、半導体装置用ステムを整列されたままの状態で行うことができ、作業性に優れると同時にバレルめっきのようにリードが折曲したりステム本体が変形、損傷するなどの不都合が起こらない。
【００２８】
なお、本実施の形態で設定した各めっき皮膜の厚みは、現状のめっき液で実用確認を行ったもので、ステム素材、めっき浴およびめっき方法などの変更により適宜設定することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したのと同じ半導体装置用ステムの金属部表面に、まず無電解ニッケル−リンめっき皮膜を１．０μｍ形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を１．０〜２．０μｍ形成し、その上に無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜を３〜５μｍ形成し、その上に無電解パラジウム−リン合金めっき皮膜を０．１〜０．２μｍ形成し、さらにその上に無電解金めっき皮膜を０．０１〜０．０５μｍ形成した。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、鉄系素材にパラジウムめっき皮膜を形成しても、耐食性、ダイボンディング性、ワイヤボンディング性およびはんだ付け性に優れた半導体装置用ステムを提供することができる。このため、金の使用量を低減することができる。また、はんだディップ工程を別工程で行うこともないため、作業性にも優れている。
【００３１】
さらに、全てのめっき工程を無電解めっきにより行うため、半導体装置用ステムを整列させたままの状態でめっきすることができ、リードが折曲するなどの不都合が起こることもなく、めっき治具への再整列も必要ないため作業性にも優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態を示す半導体装置用ステムの断面図
（ｂ）同リード部を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
１ ベース
２ リード
２ａ インナーリード
２ｂ アウターリード
３ ヒートシンク
４ ガラス
５ 無電解銅めっき皮膜
６ 無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜
７ 無電解パラジウムめっき皮膜
８ 無電解金めっき皮膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄または鉄系合金を素材金属とする半導体装置用ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置用ステムは、耐食性、半導体チップとのダイボンディング性、ワイヤボンディング性、あるいはプリント基板へのはんだ付け性などの特性が要求され、これらを満足させるために様々な表面処理が施されている。
【０００３】
従来、たとえば半導体装置用ステムの金属部表面にニッケルめっき皮膜を形成し、はんだ付け性確保のために、さらにアウターリードに形成されたニッケルめっき皮膜上にはんだディップまたは、はんだめっきによりはんだ皮膜を形成したものがある。また、半導体装置用ステムの金属部表面にニッケルめっき皮膜を形成し、その上に金、銀などの貴金属めっき皮膜が形成されたものも知られている。
【０００４】
前者においては、はんだディップまたははんだめっき工程を別工程で行う必要があるため作業性が悪いという問題や環境保護における鉛使用削減の観点からその見直しが迫られている。後者においては、金、銀などの貴金属はプリント基板実装時に使用するはんだと極めて易溶性であり、はんだ付け中に基体金属が露出して接着性を著しく阻害するため、コスト的にはできるだけ薄い金めっきが望まれながら、実際上には０．１〜２．０μｍという厚めっきを行う必要があり、コストが非常に高くなるという問題がある。
【０００５】
近年、これらに代わって比較的安価なパラジウムめっきが注目されている。パラジウムはダイボンディング性、ワイヤボンディング性、およびはんだ付け性などにも優れた特性を持っており、銅系素材のリードフレームではすでに実用化されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記パラジウムめっきは素材金属が銅系素材のものに限定されており、半導体装置用ステムのように素材材料が鉄または鉄系合金に対しては困難とされている。この理由を以下に説明する。
【０００７】
（１）パラジウムは鉄、鉄−ニッケル合金と高い電位差を生じ、環境試験によって腐食が生ずる。また、鉄成分が拡散表出してはんだ付け性を劣化させる。
【０００８】
（２）下地ニッケルめっき上にパラジウムめっきした場合においても、ニッケルめっきのピンホールを消滅させるためには少なくとも５〜１０μｍのニッケルめっきが必要となるため、リード折り曲げ強度が弱くなる。なお、２〜５μｍ程度のニッケルめっき厚では、ニッケルめっきのピンホールを介して上記示したパラジウムとの電位差により腐食が生ずる。また、ボンディングなどの加熱処理工程で素材の鉄分がパラジウム表面に拡散表出しはんだ付け性を低下させる。
【０００９】
（３）下地ニッケルめっきの上に薄いパラジウムめっきを施し、さらにその表面にごく薄い金めっきを施す方法も見いだされているが、この方法によってもボンディング性、はんだ付け性は向上するが、環境試験において上記（２）の問題を完全に解消することはできない。
【００１０】
以上説明した鉄系素材へのパラジウムめっきに対する問題点は、たとえば「表面技術 Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１２，１９９３ Ｐ１１３〜１１９ パラジウムめっきリードフレームの熱処理後の特性」にも記載があり、現状技術では鉄系素材へのパラジウムめっきは困難であるため、これら素材へのパラジウムめっき方法の改善が強く要望されている。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するものであり、鉄系素材にパラジウムめっき皮膜を形成しても耐食性、ダイボンディング性、ワイヤボンディング性、およびはんだ付け性に優れた半導体装置用ステムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、鉄または鉄系合金を素材金属とする半導体装置用ステムの金属部表面に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を形成し、その上に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、さらにその上に無電解パラジウムめっきまたはパラジウム合金めっき皮膜を形成したものである。
【００１４】
また、本発明は、最上層の無電解パラジウムまたはパラジウム合金めっき上に、厚さ０．００５〜０．１μｍの無電解金めっき皮膜を形成したものである。
【００１５】
この本発明によれば、鉄系素材にパラジウムめっき皮膜を形成しても耐食性、ダイボンディング性、ワイヤボンディング性およびはんだ付け性に優れた半導体装置用ステムを提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、鉄または鉄系合金を素材材料とする半導体装置用ステムの金属部表面に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を形成し、その上に無電解ニッケル−リンまたは無電解ニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、さらにその上に無電解パラジウムめっきまたは無電解パラジウム合金めっき皮膜を形成したものである。この無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜は、０．１〜３μｍ、さらに好適には０．５〜１．５μｍ形成するのが好ましい。
【００２１】
鉄系素材の表面に、直接無電解銅めっき皮膜を形成すると、置換反応を生じ銅成分が表面に析出し、上層との密着性が悪くなることがある。しかしながら、素材表面にまず、無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を形成することにより、このような不都合を防止することができる。
【００２２】
本発明の請求項２記載の発明は、前記無電解パラジウムめっき皮膜または無電解パラジウム合金めっき皮膜の表面にごく薄い無電解金めっき皮膜を形成したものである。この金めっき皮膜は、０．００５〜０．１μｍ程度形成すればよい。
【００２３】
金めっき皮膜は、パラジウムめっき皮膜の保護膜となり、パラジウムめっき皮膜の酸化およびパラジウムと有機物が反応してパラジウムめっき皮膜の表面にポリマー層を形成するブラウンパワード現象によるダイボンディング性、ワイヤボンディング性およびはんだ付け性の劣化を防止することができる。
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本実施の形態における半導体装置用ステムの断面図、（ｂ）はそのリード部を示す要部拡大断面図である。
【００２５】
ベース１に設けられた一対の孔部（図示せず）にはガラス４を介してリード２、２が絶縁封着され、ベース１下面に導かれている。ベース１上面に突出したヒートシンク３には半導体チップ（図示せず）がダイボンディングされ、そのボンディングパッド（図示せず）からインナーリード２ａ、２ａにワイヤボンディングによって接続されるようになっている。
【００２６】
ベース１は鉄により構成されており、リード２、２は鉄−ニッケル合金からなり、このベース１およびリード２、２の金属部表面には下地無電解銅めっき皮膜５を１．０〜２．０μｍ形成し、その上に無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜６を３〜５μｍ形成した。さらにその上に無電解パラジウム−リン合金めっき皮膜７を０．１〜０．２μｍ形成し、その上に無電解金めっき皮膜８を０．０１〜０．０５μｍ形成した。
【００２７】
次に、上記半導体装置用ステムの製造方法について説明する。
カーボン治具内でベースに設けられた透孔にガラスを介してリードを組み立て、シーリング炉で封着する。次いで、完成した半導体装置用ステムをめっき治具内に整列させた状態で無電解銅めっきを行う。次いで無電解ニッケルーリン合金めっきを行う。次いで、無電解パラジウムめっきを行う。次いで無電解金めっきを行う。このように、めっき工程を無電解めっき法で行うため、半導体装置用ステムを整列されたままの状態で行うことができ、作業性に優れると同時にバレルめっきのようにリードが折曲したりステム本体が変形、損傷するなどの不都合が起こらない。
【００２８】
なお、本実施の形態で設定した各めっき皮膜の厚みは、現状のめっき液で実用確認を行ったもので、ステム素材、めっき浴およびめっき方法などの変更により適宜設定することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
実施の形態１で説明したのと同じ半導体装置用ステムの金属部表面に、まず無電解ニッケル−リンめっき皮膜を１．０μｍ形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を１．０〜２．０μｍ形成し、その上に無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜を３〜５μｍ形成し、その上に無電解パラジウム−リン合金めっき皮膜を０．１〜０．２μｍ形成し、さらにその上に無電解金めっき皮膜を０．０１〜０．０５μｍ形成した。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、鉄系素材にパラジウムめっき皮膜を形成しても、耐食性、ダイボンディング性、ワイヤボンディング性およびはんだ付け性に優れた半導体装置用ステムを提供することができる。このため、金の使用量を低減することができる。また、はんだディップ工程を別工程で行うこともないため、作業性にも優れている。
【００３１】
さらに、全てのめっき工程を無電解めっきにより行うため、半導体装置用ステムを整列させたままの状態でめっきすることができ、リードが折曲するなどの不都合が起こることもなく、めっき治具への再整列も必要ないため作業性にも優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態を示す半導体装置用ステムの断面図
（ｂ）同リード部を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
１ ベース
２ リード
２ａ インナーリード
２ｂ アウターリード
３ ヒートシンク
４ ガラス
５ 無電解銅めっき皮膜
６ 無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜
７ 無電解パラジウムめっき皮膜
８ 無電解金めっき皮膜
Claims (2)
- 鉄または鉄系合金を素材金属とする半導体装置用ステムの金属部表面に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、その上に無電解銅めっき皮膜を形成し、その上に無電解ニッケル−リンまたはニッケル−ボロンめっき皮膜を形成し、さらにその上に無電解パラジウムまたはパラジウム合金めっき皮膜を形成したことを特徴とする半導体装置用ステム。
- 前記無電解パラジウムまたはパラジウム合金めっき皮膜上に厚さ０．００５〜０．１μｍの無電解金めっき皮膜を形成したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置用ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12064397A JP3757539B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-05-12 | 半導体装置用ステム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2492397 | 1997-02-07 | ||
| JP9-24923 | 1997-02-07 | ||
| JP12064397A JP3757539B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-05-12 | 半導体装置用ステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284640A JPH10284640A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3757539B2 true JP3757539B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=26362506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12064397A Expired - Fee Related JP3757539B2 (ja) | 1997-02-07 | 1997-05-12 | 半導体装置用ステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3757539B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4719424B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2011-07-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | パッド |
| JP6042739B2 (ja) * | 2013-02-08 | 2016-12-14 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータおよびセラミックヒータの製造方法 |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP12064397A patent/JP3757539B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10284640A (ja) | 1998-10-23 |
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