JPH05121638A - Icリードフレーム用複合材料 - Google Patents

Icリードフレーム用複合材料

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JPH05121638A
JPH05121638A JP3279278A JP27927891A JPH05121638A JP H05121638 A JPH05121638 A JP H05121638A JP 3279278 A JP3279278 A JP 3279278A JP 27927891 A JP27927891 A JP 27927891A JP H05121638 A JPH05121638 A JP H05121638A
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JP
Japan
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lead frame
silicon dioxide
insulating layer
composite material
synthetic resin
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JP3279278A
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English (en)
Inventor
Yuji Kawauchi
祐治 川内
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49109Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リード等を構成する導電層と樹脂で構成され
る絶縁層との剥離が発生しにくいICリードフレーム用
複合材料を提供する。 【構成】 合成樹脂からなる絶縁層を介したFe−Ni
系合金からなる導電層を積層したICリードフレーム用
複合材料において、前記絶縁層が二酸化珪素を添加した
合成樹脂で形成されていることを特徴とするICリード
フレーム用複合材料。この絶縁層は容積%で50%以上90%
以下の好ましくは粒径が0.1μm以下の二酸化珪素を添加
した合成樹脂で形成されていることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路用素子のリード
フレーム材料として、リードを構成する導電性金属シー
トと絶縁を保つ絶縁材料シートとが積層された複合構造
を有するICリードフレーム用複合材料に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】集積回路用素子のリードフレーム用材料
として、Cu系合金やFe−Ni系合金が広く使用され
ている。このうち、Fe−42%Ni,Fe−50%Ni,F
e−29%Ni−17Coで代表されるFe−Ni系合金
は、ICチップを構成するシリコンとの熱膨張係数が近
い材料として、特に高品質が要求されるICのリードフ
レーム用材料として使用されている。近年のICの高集
積化に伴い、リードフレーム用材料に対して、さらなる
多ピン化、高精細化の要求が強くなっている。このた
め、これまでのように単に1枚のFe−Ni系の合金シ
ートにリードを形成する方法では、リードが細かくなり
すぎ、リードの位置がずれたり、リードが曲がったりし
やすくなる。このため、リードフレームの多ピン化に対
して限界に達して来ている。
【0003】このようなICリードフレームの集積度の
向上への対応として、「日経マイクロデバイス」 1989年
6月号、PP103-109には図2に示すようなボンディングワ
イヤ6でICチップ5と接続されるリード用プレーン
2、電源用プレーン3および接地用プレーン4を有し、
各プレーン間には絶縁層1が形成されている積層タイプ
のICリードフレームを提案している。このような積層
タイプのリードフレームを使用したIC装置において
は、リード用プレーンのリードの数は、搭載したICチ
ップ上の総ボンディングパッド数より、電源パッドおよ
び接地パッドの数だけ少なくて良いから、それだけ総ボ
ンディングパッド数の多いICチップを搭載できる。上
記文献で提案されている多層構造のリードフレームで
は、リード用プレーンのリードは、予めリードをエッチ
ングにより形成した後に積層するものである。リード用
プレーンのリード数は、エッチング速度やサイドエッチ
等板厚に起因したエッチング精度に左右されることか
ら、従来の単一層リードフレーム材と同じ厚さの金属材
を使用する限りでは何ら変わることなく、多ピン化への
対応としては不十分である。また、リード用プレーンに
Cuを用いているため、実装後のCuのマイグレーション
の懸念を有する。すなわち、Cuでリードを形成した場
合、リード間の電位差と湿気によりCuがリード間で析
出・成長するというマイグレーションが発生する危険が
ある。多ピン化に対応したリードフレームは、リード同
士の間隔は非常に狭いものであるため、微小なCuの析
出であっても、リード同士の接触の原因となり、好まし
くない。
【0004】また、特開平02-94658号、特開平2-94659
号、特開平2-100354号、特開平2- 100355号に開示され
るように、図3に示すような合成樹脂でなる絶縁層1を
中間に配置して、Fe−Ni系合金の導電層2、絶縁層
1、Fe−Ni系合金の導電層3の積層構造としてか
ら、これをエッチング加工してICリードフレームを製
造しようする試みも行われている。この方法によれば、
絶縁層を形成する合成樹脂上にFe−Ni系合金シート
が保持されている構造のため、導電層を極めて薄いもの
とすることができ、しかもFe−Ni系合金シートが薄
くてもエッチングして形成したリードに曲がり、反りと
いった形状の不良が生じるのを防げるという効果が期待
できるものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この複合材料から、作
成されたICリードフレームを用いてSiチップを搭載
し、ワイヤーボンディングを行なった。ワイヤーボンデ
ィングにおいて、ICリードフレーム全体を250℃程度
まで加熱を行なったところ、リードの金属と合成樹脂が
剥離するという問題が起きた。そこで、本発明の目的
は、Fe−Ni系合金からなる導電層と合成樹脂との剥
離の発生が少ないICリードフレーム用複合材料を提供
しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この合成樹脂とFe−N
i系合金が剥離するのは、両者の熱膨張係数(合成樹脂
約11×10マイナス5乗(/℃)、Fe−Ni系合金 約0.4
×10マイナス5乗(/℃))差が大きいことが原因とわかっ
た。本発明者は、二酸化珪素を合成樹脂に添加すること
により、絶縁層の熱膨張係数を導電層のFe−Ni系合
金の熱膨張係数に近づけ、前記の剥離を防止できること
を見出した。すなわち本発明は、合成樹脂からなる絶縁
層を介したFe−Ni系合金からなる導電層を積層した
ICリードフレーム用複合材料において、前記絶縁層が
二酸化珪素を添加した合成樹脂で形成されていることを
特徴とするICリードフレーム用複合材料である。本発
明において、二酸化珪素を選択したのは、絶縁性に優
れ、樹脂との反応がないからである。また、二酸化珪素
が50〜90容積%の時、熱膨張係数が8×10マイナス5乗(/
℃)以下に下がり、かつ合成樹脂と導電層の接合強度が1
kgf/cm以上に保てるから特に好ましい。また、二酸化珪
素の粒径は、0.1μm以下にした場合、特に合成樹脂と導
電層の接合強度が向上し好ましい。
【0007】
【実施例】(実施例1)樹脂として、ニトリルゴムを30
%含有したエポキシ樹脂を用い、この樹脂に粒径 0.1μm
の二酸化珪素粒子を添加し、その時の二酸化珪素添加量
と熱膨張係数を測定した。その結果を図1に示す。これ
より、二酸化珪素の添加量が50%以上で熱膨張係数は約
6.0×10マイナス5乗(/℃)以下まで下がることがわか
る。この熱膨張係数は、二酸化珪素無添加の樹脂と比べ
て、1桁下がっており、Fe−Ni系合金の熱膨張係数
と1桁違いにまで縮まっている。よって、エポキシ樹脂
に二酸化珪素を添加することが熱膨張係数の低下には効
果的であることが判明した。
【0008】(実施例2)この二酸化珪素の含有量を種
々変化させた樹脂を厚さ 0.04mmのA4版のシート状と
し、これを絶縁層として、0.04mmと0.15mmの2枚のFe
−42%Ni合金のA4版シートの間に挿入して、ウレタ
ンロールで貼り合わせた。続いて、真空プレス機に挿入
し、約0.1torrの減圧下に2hr保持したのち、その減圧雰
囲気状態のままで165℃に加熱し圧力 4kgf/cm2で加圧し
つつ、2hr保持後放冷し、50℃まで冷却後、大気圧にも
どして、ICリードフレーム用複合材料を得た。この材
料に対して、合成樹脂とFe−42%Ni系合金シートと
の接着力をJISK6854-1977に基づき、ピーリングテスト
を行ない、接合強度として評価した。またICリードフ
レームを構成したときのリードの剥離性を評価するた
め、図3に示すICチップ5を接地用プレーン4に乗せ
た、リード用プレーン2、絶縁層1、接地用プレーン4
を有するICリードフレーム用として、リード用プレー
ン2となる0.04mmのFe−42%Ni合金シート部分に
ついて、リードピッチ 0.25mmのQFP(Quad Flat Pack
age)パターンにフォトエッチング加工し、ワイヤーボン
ディングを想定して250℃で5分間加熱を行なった後、常
温まで冷却した試料について、通常便宜的に行われてい
るリード面にセロハンテープを貼り付けた後、剥ぎとる
試験を行った。この試験で、形成したリードが1本でも
浮き上がるものは不良とし、このリード剥離試験を200
個の試料について行い、リード剥離発生率を求め評価し
た。
【0009】
【表1】
【0010】結果を表1に示す。表1の試料No.1と本発
明例である試料No.2〜6を比較すると二酸化珪素の添加
により、リード剥離が防止できることがわかる。また、
二酸化珪素の添加量が90%までは、2kgf/cm以上の接合強
度が得られ、まリード剥離発生率も小さいものである
が、二酸化珪素の添加量が90%を越える試料No.6では、
接合強度は急に低下することがわかる。これは、二酸化
珪素が多くなったため、樹脂自体の接合強度が低下した
ためと考えられる。したがって、接合強度が高い必要が
あるリード用プレーンに対しては、二酸化珪素が90vol%
以下が好ましいことがわかる。また、二酸化珪素の含有
量が50%より少ない試料No.2では、Fe−Ni合金と樹
脂との熱膨張係数に差がありすぎるために、リード剥離
発生率が高くなっている。よって、二酸化珪素の添加量
は、容積%で50〜90が最適であることがわかる。
【0011】(実施例3)ニトリルゴムを30%含有した
エポキシ樹脂に、粒径を1μmから0.01μmまで変化さ
せ、一定とした時の熱膨張係数を測定し、さらにこの樹
脂を厚さ 0.04mmのシート状とし、これを絶縁層とし
て、実施例2と同様に0.04mmと0.15mmの2枚のFe−N
i系合金シートの間に挿入して、ウレタンロールで貼り
合わせた。続いて、真空プレス機に挿入し、約0.1torr
の減圧下に2hr保持したのち、減圧雰囲気状態のままで1
65℃に加熱し、圧力 4kgf/cm2で加圧しつつ、2hr保持後
放冷し、50℃まで冷却後、大気圧に戻して、ICリード
フレーム用複合材料を得た。この材料に対して、実施例
2と同様に接合強度およびリード剥離発生率を求めた。
結果を表2に示す。表2の結果から明らかなように、本
発明の二酸化珪素の平均粒径を0.1μm以下とした試料N
o.3ないしNo.5は、比較例の二酸化珪素無添加材なみの
高い接合強度を有し、しかもリードを形成した時の剥離
が少ないものであることがわかる。
【0012】
【表2】
【0013】(実施例4)ニトリルゴムを30%含有した
エポキシ樹脂に、粒径 0.1μmの二酸化珪素を70容積%添
加した樹脂を、厚さ 0.04mmのシート状とし、これを絶
縁層として、図2に示すようなFe-Ni系合金シート、
樹脂、Fe-Ni系合金シート、樹脂、Fe-Ni系合金シ
ートの5層構造とし、ウレタンロールで貼り合わせた。
続いて、真空プレス機に挿入し、約0.1torrの減
圧下に2hr保持した後、減圧雰囲気状態のままで、165℃
に加熱し、圧力 4kgf/cm2で加圧しつつ、2hr保持後放冷
し、50℃まで冷却後、大気圧に戻して、ICリードフレ
ーム用複合材料を得た。この材料に対して、表層のFe-
Ni系合金シートに、実施例2と同様のQFPパターン
にフォトエッチングしてリード用プレーン2を形成し、
多層構造のリードフレームとした。これをヒーターで25
0℃まで加熱し、5分保持後、室温まで冷却し、実施例2
と同様のリード剥離試験とリード用プレーン2以外のF
e-Ni系合金シートと樹脂との剥離の発生の有無を調べ
た。これを100個のサンプルについて調査したところ、
リードの剥離は発生せず、リード用プレーン以外のFe-
Ni系合金と樹脂との剥離も全く見られず、良好な結果
が得られた。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、合成樹脂の熱膨張係数
を二酸化珪素を添加することで、Fe-Ni系合金のレベ
ルに近づけることが可能なために、樹脂とFe-Ni系合
金に作成したリードが剥離するのを防止できる。また、
二酸化珪素の粒径を適切に小さくすることで樹脂とFe-
Ni系合金との接着力を向上させることが可能となるた
め、積層タイプのリードフレーム材の信頼性向上にとっ
て極めて有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二酸化珪素の含有量と樹脂の熱膨張係
数を示す図である。
【図2】本発明のリードフレームの構成例を示す図であ
る。
【図3】本発明のリードフレームの構成の他の例を示す
図である。
【符号の説明】
1 絶縁層 2 リード用プレーン 3 電源用プレーン 4 接地用プレーン 5 ICチップ 6 ボンディングワイヤ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂からなる絶縁層を介したFe−
    Ni系合金からなる導電層を積層したICリードフレー
    ム用複合材料において、前記絶縁層が二酸化珪素を添加
    した合成樹脂で形成されていることを特徴とするICリ
    ードフレーム用複合材料。
  2. 【請求項2】 絶縁層は容積%で50%以上90%以下の二酸
    化珪素を添加した合成樹脂で形成されていることを特徴
    とするICリードフレーム用複合材料。
  3. 【請求項3】 請求項1ないし2に記載の二酸化珪素
    は、粒径が0.1μm以下であることを特徴とするICリー
    ドフレーム用複合材料。
JP3279278A 1991-10-25 1991-10-25 Icリードフレーム用複合材料 Pending JPH05121638A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009135406A (ja) * 2007-11-02 2009-06-18 Dainippon Printing Co Ltd 樹脂封止型半導体装置とそれに用いられるエッチング部材、樹脂封止型半導体装置の製造方法、および積層型樹脂封止型半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009135406A (ja) * 2007-11-02 2009-06-18 Dainippon Printing Co Ltd 樹脂封止型半導体装置とそれに用いられるエッチング部材、樹脂封止型半導体装置の製造方法、および積層型樹脂封止型半導体装置

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