JPH01257357A - Lead frame for semiconductor device - Google Patents

Lead frame for semiconductor device

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JPH01257357A
JPH01257357A JP8564788A JP8564788A JPH01257357A JP H01257357 A JPH01257357 A JP H01257357A JP 8564788 A JP8564788 A JP 8564788A JP 8564788 A JP8564788 A JP 8564788A JP H01257357 A JPH01257357 A JP H01257357A
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JP
Japan
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resin
lead frame
semiconductor device
plating
plated layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP8564788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masumitsu Soeda
副田 益光
Shin Ishikawa
伸 石川
Ryoichi Ozaki
良一 尾崎
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01257357A publication Critical patent/JPH01257357A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve a close adhesion property of a lead frame with reference to a resin after a resin sealing operation by installing and forming a Cu-plated layer containing Ag on a whole face or a resin-sealed part on the surface of the lead frame. CONSTITUTION:A Cu-plated layer containing Ag is formed on a whole face or a part on the surface of a lead frame 1. That is to say, sinde Ag is contained in the Cu-plated layer, it is possible to form an oxide film whose close adhesion property with reference to a substratum is good even when the layer is oxidized due to heating at a die bonding operation. In addition, it is especially preferable that an amount of Ag to be contained in the Cu-plated layer is 0.1-10wt.%. By this setup, it is possible to solve a conventional problem that the moisture creeps from a part between a resin 2 and the lead frame 1 after a resin sealing operation and that a semiconductor device operates defectively.

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係り、より詳し
くは樹脂封止後の樹脂との密着性を改善した半導体装置
用リードフレームに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a lead frame for a semiconductor device, and more particularly to a lead frame for a semiconductor device that has improved adhesion to a resin after resin encapsulation. .

〔従来の技術] トランジスタやIC等の半導体装置は、一般に以下の方
法で組立てられる。
[Prior Art] Semiconductor devices such as transistors and ICs are generally assembled by the following method.

まず、リードフレームに半導体素子を搭載し、該半導体
素子をAu−3i共晶、Agペースト、半田等によりリ
ードフレームに加熱接合(ダイボンディング)する0次
に、半導体素子の電極部とリードフレーム間をAuある
いはAItワイヤで配線した後、半導体素子部および配
線部を金属、セラミックス、樹脂等により封止する。最
後にアウターリード部を半田付けあるいは半田めっきす
ることにより組み立てられる。
First, a semiconductor element is mounted on a lead frame, and the semiconductor element is thermally bonded (die bonded) to the lead frame using Au-3i eutectic, Ag paste, solder, etc. Next, the electrode part of the semiconductor element and the lead frame are connected. After wiring with Au or AIt wires, the semiconductor element portion and the wiring portion are sealed with metal, ceramics, resin, or the like. Finally, the outer lead portion is assembled by soldering or solder plating.

リードフレーム材としては、Cu合金やFe−Ni合金
が一般に使用され、リードフレームの表面全面にNiめ
っきを行った後にさらにワイヤーボンディング部やダイ
ボンディング部に部分Agめフきを行フたものや、リー
ドフレームのダイボンディング部に直接あるいは下地C
uめっきを行った後に部分Agめっきを行ったものが用
いられている。このうち前者のリードフレームの全面に
Niめっきを行フたものは、半導体装置使用時の熱影響
により、アウターリード部の半田付は部の半田層が剥離
しやすい、したがって、後者のダイボンディング部に直
接あるいは下地Cuめつきを行った後に部分Agめっき
を行ったリードフレーム材が現在多用されている。
Cu alloys and Fe-Ni alloys are generally used as lead frame materials, and after the entire surface of the lead frame is plated with Ni, the wire bonding area and die bonding area are partially coated with Ag. , directly on the die bonding part of the lead frame or on the base C.
What is used is U plating followed by partial Ag plating. Among these, in the case of the former case where the entire surface of the lead frame is plated with Ni, the solder layer on the outer lead part tends to peel off due to the heat effect when the semiconductor device is used. Currently, lead frame materials that are partially Ag-plated directly or after base Cu plating are widely used.

また、半導体装置の封止方法としては、封止材として金
属、セラミックス、ガラス等を用いた気密封止方法と、
エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂等を用いた樹脂封止方
法とが採用されているが、大量生産性及び品質の安定性
の点で樹脂封止方法が主流となり今後使用量が増大する
ものと注目されている。
In addition, as a method for sealing a semiconductor device, there is a hermetic sealing method using metal, ceramics, glass, etc. as a sealing material;
Resin sealing methods using epoxy resins, silicone resins, etc. have been adopted, but resin sealing methods have become mainstream in terms of mass productivity and quality stability, and are expected to increase in usage in the future. has been done.

しかし、樹脂封止方法は樹脂の高分子主鎖間に空隙が存
在するため、この空隙を水の分子が透過しやすく、半導
体素子を完全な気密状態で保護することは困難であり、
金属、セラミックス等による封止方法に比べ気密性が劣
るという欠点がある。近年、樹脂材料を改善し、封止技
術を向上させることにより、前記気密封止方法と比較し
て遜色のないレベルまで到達しているが、リードフレー
ムと樹脂との接着部を通して樹脂封止内部に水分が浸入
して半導体素子や電極部周辺に腐食を生じ、半導体装置
の作動不良を起こしやすいという問題を依然として有し
ている。
However, in the resin sealing method, since voids exist between the polymer main chains of the resin, water molecules easily permeate through these voids, making it difficult to protect the semiconductor element in a completely airtight state.
It has the disadvantage of being inferior in airtightness compared to sealing methods using metals, ceramics, etc. In recent years, by improving resin materials and improving sealing technology, it has reached a level comparable to the hermetic sealing method described above. However, there is still a problem in that moisture intrudes into the semiconductor device and causes corrosion around the semiconductor element and electrode portion, which tends to cause malfunction of the semiconductor device.

特に、Cu合金の表面に直接あるいは下地Cuめっきを
行った後、ダイボンディング部に部分Agめっきを行っ
たリードフレームは、樹脂封止部分にCuが露出してい
るため、ダイボンディング時の加熱によりCu表面が酸
化され、剥れやすい酸化皮膜が形成される。樹脂がこの
剥れやすい酸化皮膜を介してCu合金の表面に密着して
いるため、樹脂封止内部への水分の浸入が著しい。
In particular, lead frames in which the die bonding area is partially plated with Ag after direct or base Cu plating on the surface of the Cu alloy have Cu exposed in the resin-sealed area, so heating during die bonding may cause The Cu surface is oxidized, forming an oxide film that easily peels off. Since the resin is in close contact with the surface of the Cu alloy through this easily peelable oxide film, moisture infiltrates into the interior of the resin seal.

従来、ダイボンディング時にCuの酸化を防止する対策
として、高価な不活性ガスや還元性ガスを大量に使用し
ていた。このガスの使用がコスト低減の大きな障害とな
っており、ダイボンディング時の加熱においても素地と
の良好な密着性を有する表面処理技術の開発が望まれて
いた。
Conventionally, large amounts of expensive inert gas and reducing gas have been used to prevent Cu from oxidizing during die bonding. The use of this gas has been a major obstacle to cost reduction, and there has been a desire to develop a surface treatment technology that provides good adhesion to the substrate during heating during die bonding.

[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、大量生産性及び品質の安定性に優れるにもか
かわらず樹脂封止部の気密性が劣るという、樹脂封止部
にCuが露出した樹脂封止型の半導体装置用リードフレ
ームの問題点を解決するためになされたものであって、
リードフレームと樹脂封止後の樹脂との密着性を改善し
た半導体装置用リードフレームを低コストに提供する目
的でなされたものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention is directed to a resin seal in which Cu is exposed in the resin seal part, which has poor airtightness in the resin seal part despite being excellent in mass productivity and quality stability. This was made to solve the problems of fixed-type lead frames for semiconductor devices,
This was done for the purpose of providing a lead frame for a semiconductor device at a low cost with improved adhesion between the lead frame and the resin after resin sealing.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、半導体素子を搭載して樹脂封止する半導体装
置用リードフレームにおいて、該リードフレームの表面
の全面あるいは樹脂封止部分にAgを含有するCuめつ
き層を設けてなることを特徴とする半導体装置用リード
フレームに要旨が存在する。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a lead frame for a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted and resin-sealed, in which Cu metal containing Ag is used on the entire surface of the lead frame or in the resin-sealed portion. There is a gist in a lead frame for a semiconductor device, which is characterized by being provided with a bonding layer.

[作用] 本発明者等は、樹脂封止した半導体装置の水分の浸入経
路はリードフレームと樹脂との接着部からが主であり、
水分の浸入量はリードフレームと樹脂との密着性の良否
に依存しているという事実に着目し、水分の浸入を防止
するためにはリードフレームと樹脂との密着性を改善す
ることが重要であると考えた。そこで、樹脂との密着性
に影響するリードフレーム側の要因について検討を行い
、素地との密着性がよく、酸化皮膜が比較的厚く形成さ
れたリードフレーム表面が好適との知見を得た。そこで
、樹脂との密着性に優れるCuめっきについて鋭意研究
を重ねた結果、リードフレーム表面の全面あるいは部分
にAgを含有するCuめっき層を設けることにより目的
が達成できると判明した。
[Function] The present inventors have discovered that the main path for moisture intrusion into a resin-sealed semiconductor device is through the bond between the lead frame and the resin.
Focusing on the fact that the amount of moisture infiltration depends on the adhesion between the lead frame and the resin, it is important to improve the adhesion between the lead frame and the resin in order to prevent moisture intrusion. I thought there was. Therefore, we investigated the factors on the lead frame side that affect the adhesion with the resin, and found that a lead frame surface with good adhesion to the substrate and a relatively thick oxide film is suitable. As a result of extensive research into Cu plating, which has excellent adhesion to resin, it was found that the objective could be achieved by providing a Cu plating layer containing Ag on the entire surface or part of the lead frame surface.

すなわち、CuめっきにAgを含有させることにより、
ダイボンディング時の加熱による酸化を受けても素地と
の密着性が良好な酸化皮膜を形成することを可能にした
のである。
That is, by incorporating Ag into Cu plating,
This makes it possible to form an oxide film that has good adhesion to the substrate even if it is oxidized by heating during die bonding.

また、本発明において、Cuめっき層に含有されるAg
量は0.1〜10wt%が特に好ましい。Ag含有量の
好適な下限をO,1wt%としたのは、樹脂との密着性
を特に好適に発揮できる下限がO,twt%であるから
である。また、Ag含有量の好適な上限を10wt%と
したのは、10wt%を越えても樹脂との密着性の向上
効果が発揮できないわけではないが、含有量の増加によ
るコスト増に見合う効果が得られないためである。この
点については、以下の実施例においてより具体的に述べ
る。
In addition, in the present invention, Ag contained in the Cu plating layer
The amount is particularly preferably 0.1 to 10 wt%. The reason why the preferable lower limit of the Ag content is set to O.1 wt.% is that O.twt.% is the lower limit at which adhesion to the resin can be particularly preferably exhibited. In addition, the reason why the preferable upper limit of the Ag content is 10 wt% is that although it does not mean that the effect of improving adhesion with the resin cannot be achieved even if it exceeds 10 wt%, the effect that increases the cost due to the increase in the content is not enough. This is because they cannot be obtained. This point will be described more specifically in the following examples.

[実施例] 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。[Example] The present invention will be specifically explained below with reference to Examples.

リードフレーム材料としてCu −2w t%5n−O
,1wt%Fe−0,03wt%P合金を用い、エツチ
ングにて第1図に示す形状の坏験片を作成した。
Cu-2wt%5n-O as lead frame material
, 1wt%Fe-0,03wt%P alloy was used to prepare a specimen having the shape shown in FIG. 1 by etching.

本試験片に、通常用いられるめっき前処理(アルカリ脱
脂−電解脱脂−酸洗)を行った後、以下の条件にてめフ
きを行った。
This test piece was subjected to a commonly used plating pretreatment (alkaline degreasing - electrolytic degreasing - pickling), and then plating was performed under the following conditions.

くめつき条件〉 1)本発明の実施例 液組成 :ピロリン酸銅  100 g/Itピロリン
酸カリ 350 g/I Agイオン 10〜110000pp 温   度  : 50℃ 電流密度 :4A/dm” めっき厚み二0.5μm 2)従来例 液組成 :CuCN    30g/ftNaCN  
    30g1ft N a2 co3   15 g/fl温   度  
: 40℃ 電流密度 :IA/dm2 めっき厚み=0.5μm めっき後、各試験片のめっき中のAg含有量の分析を行
い、次いで、ダイボンディングを想定した加熱(大気中
350℃×5分)によりめっき表面を酸化させた。その
後、第2図(a)、(b)に示すように、リードフレー
ム1上にエポキシ樹脂2を以下の条件でトランスファ成
形法により成形した。
Plating conditions> 1) Example liquid composition of the present invention: Copper pyrophosphate 100 g/It Potassium pyrophosphate 350 g/I Ag ion 10-110000 pp Temperature: 50°C Current density: 4 A/dm" Plating thickness 20. 5μm 2) Conventional example liquid composition: CuCN 30g/ftNaCN
30g1ft N a2 co3 15 g/fl Temperature
: 40°C Current density: IA/dm2 Plating thickness = 0.5 μm After plating, the Ag content in the plating of each test piece was analyzed, and then heated (350°C in air for 5 minutes) assuming die bonding. The plating surface was oxidized. Thereafter, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b), epoxy resin 2 was molded on lead frame 1 by transfer molding under the following conditions.

く樹脂成形条件〉 1、樹脂 エポキシ系樹脂: (住友ベークライト社製EME6100)2、成形条件 予熱温度:90℃  ゛ 金型温度:175℃ 樹脂注入圧カニ70kg/crn” 注入時間=20秒 硬化時間=90秒 ボストキュア:175℃×8時間 以上のようにして成形した試片について樹脂との密着性
の評価として接着強度の測定を行った。
Resin molding conditions> 1. Resin epoxy resin: (EME6100 manufactured by Sumitomo Bakelite) 2. Molding conditions Preheating temperature: 90℃ ゛Mold temperature: 175℃ Resin injection pressure 70kg/crn” Injection time = 20 seconds Curing time = 90 seconds Bot cure: The adhesive strength of the sample molded at 175° C. for 8 hours or more was measured to evaluate the adhesion to the resin.

測定は、樹脂成形後及びプレッシャークツカーテスト(
121℃、100%RH,2気圧、500時間)後の2
回行い、測定にはインストロンタイプ万能試験m<島津
製作所製オートグラフ)を使用した。
Measurements are made after resin molding and by pressure shoe test (
2 after 121°C, 100% RH, 2 atm, 500 hours)
An Instron type universal test m (Autograph manufactured by Shimadzu Corporation) was used for the measurement.

接着強度は、樹脂部2を樹脂が固定できる様に加工した
治具に固定し、リードフレーム1のリード部の片方を樹
脂接着面と平行に25 m m 7分の速度で引張り、
剥れるまでの最大荷重を測定する方法で得た値である。
The adhesive strength was determined by fixing the resin part 2 to a jig processed to fix the resin, and pulling one of the lead parts of the lead frame 1 parallel to the resin bonding surface at a speed of 25 mm/7 minutes.
This value was obtained by measuring the maximum load before peeling.

以上の試験により得られた結果を第1表に示す。The results obtained from the above tests are shown in Table 1.

第1表において、試料No、1〜No、7は本発明の実
施例で、特に、No、1〜No、5はAg含有量0.1
〜10%の場合、No、6゜No、7はそれ以外の場合
である。No、8゜No、9は比較のための従来例であ
る。
In Table 1, samples No. 1 to No. 7 are examples of the present invention, and especially No. 1 to No. 5 have an Ag content of 0.1.
~10%, No, 6°No, 7 is for other cases. No. 8° No. 9 is a conventional example for comparison.

No、1〜No、5の実施例ついては、いずれも樹脂成
形後23.0〜24.7k g / c rn’および
プレッシャークツカーテスト後19.5〜20.3kg
/err?の高い接着強度を示した。
For Examples No. 1 to No. 5, the weight was 23.0 to 24.7 kg/crn' after resin molding, and 19.5 to 20.3 kg after pressure shoe test.
/err? It showed high adhesive strength.

No、6の実施例については、Cuめっき中のAg含有
量が少いため実施例No、1〜No、5に比較すると若
干劣るものの、後述する従来例に比較すると非常に良好
な接着強度を示した。
Although Example No. 6 is slightly inferior to Examples No. 1 to No. 5 due to the low Ag content in the Cu plating, it exhibits very good adhesive strength when compared to the conventional examples described below. Ta.

一方、No、7の実施例は、Ag含有量が多い場合であ
り、接着強度としては実施例No、1〜No、5と同等
の値を示した。
On the other hand, Example No. 7 had a high Ag content, and exhibited a value equivalent to that of Examples No. 1 to No. 5 in terms of adhesive strength.

また、No、8及びNo、9の従来例について同様の試
験を行ったところ、No、8のAgを含有しないCuめ
っきでは樹脂成形後で12.5kg/cm”、プレッシ
ャークツカーテスト後で10.5kg/crn”の接着
強度であり、No。
In addition, when similar tests were conducted on conventional examples No. 8 and No. 9, it was found that the Cu plating that does not contain Ag in No. 8 had a weight of 12.5 kg/cm" after resin molding, and 10 kg/cm" after the pressure cutter test. It has an adhesive strength of .5kg/crn" and is No.

9のCu合金めっきでは樹脂成形後で12.8kg/c
rn”、プレッシャーフッカテスト後で9.8kg/c
rn’の接着強度で、ともに本発明の実施例に比べはる
かに低い接着強度を示した。
9 Cu alloy plating after resin molding 12.8kg/c
rn”, 9.8 kg/c after pressure hookah test
In terms of adhesive strength of rn', both exhibited much lower adhesive strength than the examples of the present invention.

なお、本発明におけるAgを含有するCuめっきは、電
解めりき、無電解めっきのいずれによる、ものでもよい
Note that the Cu plating containing Ag in the present invention may be either electrolytic plating or electroless plating.

第1表 [発明の効果] 以上で詳しく述べたように、本発明によれば、樹脂封止
後に樹脂とリードフレームとの間から水分が浸入して半
導体装置が作動不良を生じるといった従来の問題点を解
決できる半導体装置用リードフレームを低コストに提供
することができ、これによって半導体装置の信頼性を大
きく向上させることが可能となった。
Table 1 [Effects of the Invention] As described in detail above, the present invention solves the conventional problem of moisture infiltrating between the resin and the lead frame after resin sealing, causing malfunction of the semiconductor device. It has become possible to provide a lead frame for a semiconductor device at a low cost that can solve these problems, and thereby it has become possible to greatly improve the reliability of the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のリードフレームの形状を示す平面図、
第2図(a)、(b)は第1図のリードフレームを樹脂
封止した平面図および側面図である。 1・・・リードフレーム、2・・・樹脂。 (a)    (b)
FIG. 1 is a plan view showing the shape of the lead frame of the present invention;
2(a) and 2(b) are a plan view and a side view of the lead frame shown in FIG. 1 sealed with resin. 1...Lead frame, 2...Resin. (a) (b)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体素子を搭載して樹脂封止する半導体装置用
リードフレームにおいて、該リードフレームの表面の全
面あるいは樹脂封止部分にAgを含有するCuめっき層
を設けてなることを特徴とする半導体装置用リードフレ
ーム。
(1) A lead frame for a semiconductor device on which a semiconductor element is mounted and sealed with resin, characterized in that a Cu plating layer containing Ag is provided on the entire surface of the lead frame or on the resin-sealed part. Lead frame for equipment.
(2)Agを0.1〜10wt%含有するCuめっき層
を設けてなる請求項1記載の半導体装置用リードフレー
ム。
(2) The lead frame for a semiconductor device according to claim 1, further comprising a Cu plating layer containing 0.1 to 10 wt% of Ag.
JP8564788A 1988-04-07 1988-04-07 Lead frame for semiconductor device Pending JPH01257357A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0730296A2 (en) * 1995-03-02 1996-09-04 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Leadframe for plastic-encapsulated semiconductor device, semiconductor device using the same, and manufacturing method for the leadframe

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