JPH03222466A

JPH03222466A - リードフレームおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH03222466A
Application number: JP1814390A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ogawa; 義明小川
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、鉄合金からなるリード
フレーム（鉄系リードフレーム）が多用される。

第４図は従来の鉄系リードフレームを示す平面図である
。図において、（１）は鉄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）の下には下地金属としてＣｕあるいはＮ
ｉなどの下地めっきが施される場合がある。（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。

このような従来の鉄系リードフレーム（１）の製造方法
は、まず鉄合金の板材を順送抜き型を用いてプレス打ち
抜きするか、もしくは鉄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Ｎｉな
との下地めっき、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鉄系リードフレームは、鉄合金材料
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。

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）鉄合金を母材とし、モールド樹脂で封止する部分
の表面に、Ｃｕ、Ｏ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）鉄合金からなる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部分
の表面に、銅めっきを施し、続いてＣｕ、　Ｏ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）鉄合金からなるリードフレームの全面に、銅めっ
きを施し、続いてＣｕ、　０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、鉄合金母材の表面に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、母材表面
に銅めっきを施した後、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Ｃｕ２Ｏを主体とする銅の酸化被膜は、
Ｃｕ、Ｏのみからなるものでもよく、またＣｕ２Ｏ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、鉄合金からなる母材
の表面に、Ｃｕ２Ｏ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Ｃｕ２Ｏ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。

半導体装置パッケージの組立工程において、２００〜３
００℃の種。々の温度条件で加熱を受ける際、銅めっき
の表面に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、機械的に脆く、モ
ールド樹脂との密着性は悪いが、本発明におけるＣｕ２
Ｏを主体とする酸化被膜は優れた密着性を示す。

〔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、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）は鉄合金からなるリ
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めつき部（４）が形成されているが、Ｎ
ｉ下地めっき部（８）は省略することができる。（９）
はＡｇめっき部（４）以外の表面にＣｕめっき部（１０
）を介して形成されたＣｕ、Ｏ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。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Ｃｕ２Ｏ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。またＣｕ２Ｏを主体とす
る銅の酸化被膜（９）はＣｕめっき部（１０）を介して
母材（７）に接合しているので、母材（７）との密着性
が優れている。

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　；　４２％、残部がＦｅからなる鉄合金
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
て被覆した状態で、被覆されていない部分に公知の方法
により銅めっきを施し、Ｃｕめっき部（１０）を形成し
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めつき部（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、ソチ（１５）を電源（１６）に接続し
て、前記Ｃｕめっき部（１０）を形成したリードフレー
ム（１）を陽極として電解し、保護体（１１）で被覆さ
れていないＣｕめっき部（１０）の表面にＣｕ２Ｏを主
体とする銅の酸化被膜（９）を形成した。続いて。

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、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、マスキングテープか
らなる保護体（１１）による被覆およびＣｕめっき部（
１０）の形成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、　Ｃｕ、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Ａｇ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、マスキングテープか
らなる保護体（１１）による被覆およびＣｕめっき部（
１０）の形成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、硫酸銅１００ｇ／
Ω、乳酸２５０ｇ／ｆｌ、水酸化ナトリウム１５０ｇ＃
ｌ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、全面に銅めっきを施してＣｕめつき部（１０）
を形成した後、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
Ｃｕ、　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めつき部（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）およびＣｕめ
っき部（１０）を化学研磨により除去して、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およびＣｕめつき部（
ｌＯ）の形成を行った上で、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、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／（−（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、し１ずれもノ（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、必ずしもそれぞれ上記記載のとおり行わ
れる必要はなく、Ｃｕめっき部（ｌＯ）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鉄合金であれば、上記の方法
の何れかの方法を適用することにより、　Ｃｕ、Ｏを主
体とする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、同一符号は同一または相当部分を示し、（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、（
９）は銅の酸化被膜、（１０）はＣｕめっき部、（１１
）は保護体、（１３）は電極、（１４）は処理槽である
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鉄合金を母材とし、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）鉄合金からなる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部分
の表面に、銅めっきを施し、続いて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）鉄合金からなるリードフレームの全面に、銅めっ
きを施し、続いて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。