JPH03222465A

JPH03222465A - リードフレームおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH03222465A
Application number: JP1814290A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ogawa; 義明小川; Hiroyuki Noguchi; 博之野口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-10-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、半導体装置のパッケージに用いられるリー
ドフレーム、特に樹脂封止パッケージの信頼性を向上さ
せるリードフレーム、およびその製造方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

集積回路、個別半導体等の半導体装置のパッケージの多
くは樹脂封止パッケージであり、銅または銅合金からな
るリードフレーム（銅系リードフレーム）が多用される
。

第４図は従来の銅系リードフレームを示す平面図である
。図において、（１）は銅または銅合金からなるリード
フレーム、（２）はリードフレーム（１）に形成された
半導体チップを載置するためのダイパッド、（３）は半
導体チップの電極と電気的接続をとるためのインナーリ
ードであり、ダイパッド（２）の全面とインナーリード
（３）の先端部にはＡｇめっき部（４）が形成されてい
る。Ａｇめっき部（４）の下には通常下地金属としてＣ
ｕあるいはＮｉなどの下地めっきが施されている。（５
）は外部との電気的、物理的接続をとるためのアウター
リードであり、アウターリード（５）はタイバー（６）
によって相互に連結されている。

このような従来の銅系リードフレーム（１）の製造方法
は、まず銅または銅合金のような銅系金属材料の板材を
、順送抜き型を用いてプレス打ち抜きするか、もしくは
銅または銅合金の板材表面にレジストをパターニングし
て、レジストで覆われていない部分をエツチングで溶解
除去することにより、リードフレームの形状が形成され
る。その後、ダイパッド（２）の全面およびインナーリ
ード（３）の先端部のＡｇめっき部（４）となる部分を
除いて、保護体により液密に遮蔽して、ＣｕあるいはＮ
ｉなどの下地めっき、Ａｇめっきの順にめっきを施すか
、もしくは全面にＣｕあるいはＮｉなどの下地めっきを
施した後、Ａｇめっき部（４）となる部分以外の部分を
保護体で液密に遮蔽してＡｇめっきを施した後、不要部
分の下地めっきを剥離するなどの方法がとられている。

このようにして製造されたリードフレーム（１）は、ダ
イパッド（２）の上に半導体チップを接着剤やはんだを
用いて接着し、半導体チップの各電極とインナーリード
（３）のＡｇめっき部（４）をボンディングワイヤで接
続して、タイバー（６）で囲まれた内側をモールド樹脂
で封止される。さらにモールド樹脂で封止されていない
リードフレーム（１）の露出部分にはんだめっきが施さ
れ、タイバー（６）を切断してアウターリード（５）を
分離し、最後にアウターリード（５）の曲げ加工を施し
て半導体装置のパッケージとして完成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の銅系リードフレームは、銅系金属材
料の素地表面に直接モールド樹脂で封止すると、リード
フレームとモールド樹脂との界面に強い結合が生じず、
モールド樹脂との密着性が悪い。また、半導体装置パッ
ケージの組立工程においては、２００〜３００℃の種々
の温度条件で加熱を受けるので、銅系金属材料が大気中
の酸素と化合して、表面に酸化被膜が形成される場合が
あるが、このような組立工程において形成される酸化被
膜は、−膜内にＣｕＯを主体とするものであって、緻密
さに欠け１機械的に脆く、モールド樹脂との密着性は悪
い。

そのため半導体装置パッケージに熱による膨張収縮が加
わる状況では、リードフレームとモールド樹脂との界面
の密着性が失われ、半導体装置パッケージを長期間保存
する間に、また吸湿が加速される状況下においてはより
短時間の間に、゛モールド樹脂の吸湿が起こるので、密
着性が失われた上記界面に水が凝結し、再び熱が加わる
ことにより凝結した水が気化して膨張し、パッケージに
クラックが発生するという問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
であり、モールド樹脂との密着性に優れ、耐熱衝撃性が
良好で、モールド樹脂の吸湿が起こってもパッケージク
ラックが発生し難いリードフレームおよびその製造方法
を提案することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は次のリードフレームおよびその製造方法である
。

（１）銅または銅合金を母材とし、モールド樹脂で封止
する部分の表面に、Ｃｕ２Ｏを主体とする銅の酸化被膜
を形成したリードフレーム。

（２）銅または銅合金からなるリードフレーム表面の一
部を耐熱性もしくは耐薬品性の保護体で被覆し、保護体
で被覆されていない部分の表面に、Ｃｕ２Ｏを主体とす
る銅の酸化被膜を形成するリードフレームの製造方法。

（３）銅または銅合金からなるリードフレームの全面に
、Ｃｕ、　Ｏを主体とする銅の酸化被膜を形成し、前記
リードフレーム表面の一部を耐薬品性の保護体で被覆し
、保護体で被覆されていない表面の銅の酸化被膜を溶解
除去するリードフレームの製造方法。

本発明において、Ｃｕ、Ｏを主体とする銅の酸化被膜を
形成する方法としては、アルカリ溶液中における陽極酸
化、アルカリ溶液中における過酸化水素による酸化、第
二銅イオンを含む電着液からの電着、ならびに大気中に
おける８０℃以上、２００℃未満の温度での熱処理によ
る酸化などがあげられる。

本発明におけるＣｕ、　Ｏを主体とする銅の酸化被膜は
、　Ｃｕ２Ｏのみからなるものでもよく、またＣｕ、０
を主体とし、一部、特に最外表面がＣｕＯからなる銅の
酸化被膜でもよい。

〔作　用〕

この発明によるリードフレームは、銅または銅合金から
なる母材の表面に、従来の組立工程で生成する銅の酸化
被膜とは異なるＣｕ、　０を主体とする緻密な銅の酸化
被膜を形成したものであって、その被膜の母材との密着
性は強固である。また、その機構は完全には解明されて
いないが、この発明によるＣｕ、　Ｏを主体とする銅の
酸化被膜は、モールド樹脂の基体樹脂あるいはカップリ
ング剤等の樹脂成分の一部を構成する官能基の上記被膜
への配位もしくは結合を容易にする働きがあると考えら
れ、表面に銅の酸化被膜を形成することにより、リード
フレームとモールド樹脂の密着性は強固になる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すリードフレームの平
面図、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は
Ｂ−Ｂ断面図であり１図において、第４図と同一符号は
同一または相当部分を示す、（７）は鋼または銅合金か
らなるリードフレーム（１）の母材であり、半導体チッ
プを載置する側の母材（７）の表面には、Ｎｉ下地めっ
き部（８）を介してＡｇめっき部（４）が形成されてい
る。（９）はＡｇめっき部（４）以外の表面に形成され
たＣｕ２Ｏを主体とする銅の酸化被膜である。

上記のリードフレーム（１）は、ダイパッド（２）の上
に半導体チップを接着剤あるいははんだ等を用いて接着
し、半導体チップの各電極とインナーリード（３）のＡ
ｇめっき部（４）をボンディングワイヤで接続して、タ
イバー（６）で囲まれた内側をモールド樹脂で封止され
る６さらにモールド樹脂で封止されていないリードフレ
ーム（１）の露出部分にはんだめっきが施され、タイバ
ー（６）を切断してアウターリード（５）を分離し、最
後にアウターリード（５）の曲げ加工を施して半導体装
置のパッケージとして完成する。

上記のように構成された半導体装置のパッケージは、リ
ードフレーム（１）表面に形成されたＣｕ、　０を主体
とする銅の酸化被膜（９）がモールド樹脂の密着性を強
化するため、長期保存やモールド樹脂の吸湿が加速され
る状況下で使用しても、また熱衝撃等を受けても、パッ
ケージクラックが発生しにくい。

次に実施例のリードフレームの製造方法について説明す
る。各例中、％は重量％である。

実施例１上記のリードフレームを得るための製造方法の一実施例
として、Ｎｉ　；　２．４％、Ｐ　３０．１６％、Ｓｉ
；０．４％、残部がＣｕからなる銅合金の板材を用いて
。

通常のエツチング法により第１図に示す形状のリードフ
レーム（１）を形成し、ダイパッド（２）の表面および
インナーリード（３）の先端部を耐薬品性を有するマス
キングテープからなる保護体で密着して被覆した。

第３図は実施例における酸化被膜形成装置の断面図であ
る。図において、（１１）はリードフレーム（１）の一
部（Ａｇめっき部（４）となる部分）を被覆する耐薬品
性のマスキングテープからなる保護体、（１２）はリー
ドフレーム（１）を浸漬する処理液、（１３）は処理液
（１２）中に配置された電極、（１４）はリードフレー
ム（１）、処理液（１２）、電極（１３）などを収容す
る処理槽である。

このような酸化被膜形成装置を用い、処理液（１２）と
して５０℃の１Ｍ水酸化ナトリウム溶液からなる電解液
を使用し、スイッチ（１５）を電源（１６）に接続して
、リードフレーム（１）を陽極として電解し、保護体（
１１）で被覆されていない表面にＣｕ、　Ｏを主体とす
る銅の酸化被膜（９）を形成した。続いて、上記保護体
（１１）を剥離液を用いて剥離し、ダイパッド（２）お
よびインナーリード（３）の先端のＡｇめっき部（４）
となる部分以外の部分をシリコーンゴムなどの耐薬品性
の保護体で密着して被覆し、Ｎｉ下地めっき部（８）と
Ａｇめっき部（４）を公知の方法で形成した。

実施例２実施例１と同様にエツチング加工およびマスキングテー
プからなる保護体（１１）による被覆を行ったリードフ
レーム（１）を用い、処理液（１２）として０．５Ｍ水
酸化ナトリウムと３％過酸化水素の３０℃の混合溶液か
らなる酸化処理液を用い、この酸化処理液中にリードフ
レーム（１）を浸漬して、電極（１３）への通電を行う
ことなく保護体（１１）で被覆されていない表面に、Ｃ
ｕ、　Ｏを主体とする銅の酸化被膜（９）を形成した。

続いて、実施例１と同様にＮｉ下地めっき部（８）とＡ
ｇめっき部（４）を形成した。

実施例３実施例１と同様にエツチング加工およびマスキングテー
プからなる保護体（１１）による被覆を行ったリードフ
レーム（１）を用い、第３図の装置で処理液（１２）と
して、硫酸鋼１００ｇ＃Ｉ、乳酸２５０ｇ／Ｑ、水酸化
ナトリウム１５０ｇ＃１からなる５０℃の電着液を用い
、スイッチ（１５）を電源（１７）に接続して、リード
フレーム（１）を陰極として電着を行い、保護体（１１
）で被覆されていない表面に、Ｃｕ２Ｏを主体とする銅
の酸化被膜（９）を形成した。続いて、実施例１と同様
にＮｉ下地めっき部（８）とＡｇめっき部（４）を形成
した。

実施例４通常のエツチング法により、第１図に示すリードフレー
ム（１）の形状を形成し、保護体（１１）で被覆するこ
となく、第３図の装置を使用して、実施例１と同様にリ
ードフレーム（１）を陽極として電解し、全面にＣｕ２
Ｏを主体とする銅の酸化被膜（９）を形成した。続いて
、ダイパッド（２）およびインナーリード（３）先端の
Ａｇめっき部（４）となる部分を除いてシリコーンゴム
などの耐薬品性の保護体を密着して被覆し、被覆されて
いない部分の銅の酸化被膜（９）を化学研磨により除去
して、Ｎｉ下地めっき部（８）とＡｇめっき部（４）を
公知の方法で形成した。

実施例５実施例４と同様にエツチング加工を行った上で。

リードフレーム（１）を大気中で１９０℃で加熱して、
全面にＣｕａＯを主体とする銅の酸化被膜（９）を形成
した。続いて、実施例４と同様の方法で、耐薬品性を有
する保護体（１１）を用いて、化学研磨により酸化被膜
を除去して、Ｎｉ下地めっき部（８）とＡｇめっき部（
４）を形成した。

このようにして製造した実施例１〜５のリードフレーム
（１）に対し、Ｓｉの半導体チップをダイボンディング
し、チップの電極とインナーリード（３）のＡｇめっき
部（４）をＡｕボンディングワイヤで結線して、エポキ
シ樹脂とシリカフィラーからなるモールド樹脂を加圧注
入して封止した。次にタイバー（６）等のリードフレー
ム（１）の不要部分を切断除去し、最後にアウターリー
ド（５）の曲げ加工を行ってパッケージを完成した。

これらのパッケージに対し、−１９０℃φ２６０℃の熱
衝撃を２００回繰り返してパッケージクラックの有無を
調べた。その結果、実施例１〜５のリードフレーム（１
）を用いたパッケージは、いずれもパッケージクラック
の発生は見られなかった。一方、これらのパッケージを
８５℃／相対湿度８５％で４８時間放置して吸湿させ、
その後２４０℃の溶融はんだ中に浸漬してパッケージク
ラックの有無を調べた。

その結果、実施例１〜５のリードフレーム（１）を用い
たパッケージはいずれもパッケージクラックの発生は見
られなかった。

ところで上記の各実施例で説明した銅の酸化被膜を形成
するための電気化学的処理条件、化学的処理条件および
熱処理条件は、必ずしもそ九ぞれ上記記載のとおり行わ
れる必要はなく、銅合金の酸化に対する反応性、製造に
おけるコストなどの観点から変更することを妨げない。

また母材としては、一般に半導体装置用リードフレーム
材料として用いられている鋼または銅合金であれば、上
記の方法の何れかの方法を適用することにより、Ｃｕ２
Ｏを主体とする銅の酸化被膜を形成することが可能であ
る。

【発明の効果〕

この発明によれば、リードフレーム表面にＣｕ、０を主
体とする銅の酸化被膜を形成したため、モールド樹脂と
の密着性が優れ、熱衝撃や吸湿が起こってもパッケージ
クラックの発生を効果的に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるリードフレームの平
面図、第２図（ａ）は第１図のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は
Ｂ−Ｂ断面図、第３図は実施例における酸化被膜形成装
置を示す断面図、第４図は従来のリードフレームの平面
図である。各図中、同一符号は同一部分あるいは相当部分を示し、
（１）はリードフレーム、（２）はダイパッド、（３）
はインナーリード、（４）はＡｇめっき部、（７）は母
材、（８）はＮｉ下地めっき部、（９）は銅の酸化被膜
、（１１）は保護体、（１３）は電極、（１４）は処理
槽である。１４：処遵趨

Claims

【特許請求の範囲】

（１）銅または銅合金を母材とし、モールド樹脂で封止
する部分の表面に、Ｃｕ＿２Ｏを主体とする銅の酸化被
膜を形成したことを特徴とするリードフレーム。
（２）銅または銅合金からなるリードフレーム表面の一
部を耐熱性もしくは耐薬品性の保護体で被覆し、保護体
で被覆されていない部分の表面に、Ｃｕ＿２Ｏを主体と
する銅の酸化被膜を形成することを特徴とするリードフ
レームの製造方法。
（３）銅または銅合金からなるリードフレームの全面に
、Ｃｕ＿２Ｏを主体とする銅の酸化被膜を形成し、前記
リードフレーム表面の一部を耐薬品性の保護体で被覆し
、保護体で被覆されていない表面の銅の酸化被膜を溶解
除去することを特徴とするリードフレームの製造方法。