JPH09116064A - リードフレーム材 - Google Patents
リードフレーム材Info
- Publication number
- JPH09116064A JPH09116064A JP29762295A JP29762295A JPH09116064A JP H09116064 A JPH09116064 A JP H09116064A JP 29762295 A JP29762295 A JP 29762295A JP 29762295 A JP29762295 A JP 29762295A JP H09116064 A JPH09116064 A JP H09116064A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper
- lead frame
- plating
- frame material
- solder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｇめっきを施すことなく直接にＡｕ線及び
Ｃｕ線を信頼性高く接合でき、かつ高温保持後もはんだ
の剥離を防止できるリードフレーム材を安価に得る。 【構成】 表面に０．５μｍ以上の厚みで形成された銅
めっき層を有し、２５０℃以上の温度で少なくとも５秒
以上の熱処理をしたことを特徴とする銅合金リードフレ
ーム材。
Ｃｕ線を信頼性高く接合でき、かつ高温保持後もはんだ
の剥離を防止できるリードフレーム材を安価に得る。 【構成】 表面に０．５μｍ以上の厚みで形成された銅
めっき層を有し、２５０℃以上の温度で少なくとも５秒
以上の熱処理をしたことを特徴とする銅合金リードフレ
ーム材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリードフレーム材に
関し、さらに詳しくはトランジスタやＩＣ等の半導体装
置のリードフレーム材であり、特にボンディングワイヤ
のＡｕ線あるいはＣｕ線を直接接合することができ、か
つはんだの剥離を防止できる銅めっきしたリードフレー
ム材に関する。
関し、さらに詳しくはトランジスタやＩＣ等の半導体装
置のリードフレーム材であり、特にボンディングワイヤ
のＡｕ線あるいはＣｕ線を直接接合することができ、か
つはんだの剥離を防止できる銅めっきしたリードフレー
ム材に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の組立工程は、チップをリー
ドフレームに接着するダイボンディング、チップ上の電
極とインナリード端部間をワイヤーで接続するワイヤボ
ンディング、それらを樹脂で封止してパッケージを形成
するモールディング、この後、アウタリード部へのはん
だめっき、折り曲げ加工、パッケージ表面へのマーキン
グの各工程からなる。
ドフレームに接着するダイボンディング、チップ上の電
極とインナリード端部間をワイヤーで接続するワイヤボ
ンディング、それらを樹脂で封止してパッケージを形成
するモールディング、この後、アウタリード部へのはん
だめっき、折り曲げ加工、パッケージ表面へのマーキン
グの各工程からなる。
【０００３】ワイヤボンディングのワイヤーとしてはＡ
ｕ線あるいはＣｕ線が用いられ、インナーリードの接合
部には接合強度の向上と接合界面の剥離防止のため、従
来Ａｇめっきが施されていた。しかしＡｇめっきは高価
であるので、Ａｇめっきを銅めっきに代えかつＡｇめっ
きと同等の接合部信頼性を得ようという研究が多くなさ
れている（特開昭５８−６７０５３号公報、特開昭５９
−５８８３３号公報、特公平１−６０９４８号公報、特
開昭６２−１８７４４号公報参照）。
ｕ線あるいはＣｕ線が用いられ、インナーリードの接合
部には接合強度の向上と接合界面の剥離防止のため、従
来Ａｇめっきが施されていた。しかしＡｇめっきは高価
であるので、Ａｇめっきを銅めっきに代えかつＡｇめっ
きと同等の接合部信頼性を得ようという研究が多くなさ
れている（特開昭５８−６７０５３号公報、特開昭５９
−５８８３３号公報、特公平１−６０９４８号公報、特
開昭６２−１８７４４号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、銅合金リード
フレーム材に銅めっきを施す方法では、アウターリード
に施されるはんだめっきが、半導体としての必須特性で
ある１５０℃の温度で１０００時間を満足できずに剥離
をおこしてしまうことがある。そして、その原因とし
て、銅めっき層とはんだ層との間に、表層側にη相（Ｃ
ｕ6Ｓｎ5）、その下にε相（Ｃｕ3Ｓｎ）が生じ、ε相
と銅めっき層の界面にボイドが発生し、これらのボイド
が連なり剥離を生ずるものであることが判明している。
フレーム材に銅めっきを施す方法では、アウターリード
に施されるはんだめっきが、半導体としての必須特性で
ある１５０℃の温度で１０００時間を満足できずに剥離
をおこしてしまうことがある。そして、その原因とし
て、銅めっき層とはんだ層との間に、表層側にη相（Ｃ
ｕ6Ｓｎ5）、その下にε相（Ｃｕ3Ｓｎ）が生じ、ε相
と銅めっき層の界面にボイドが発生し、これらのボイド
が連なり剥離を生ずるものであることが判明している。
【０００５】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、銅めっきした銅合金リードフレーム材におい
て、Ａｇめっきを施すことなく直接にＡｕ線及びＣｕ線
を信頼性高く接合でき、かつ高温保持後もはんだの剥離
を防止できるリードフレーム材を安価に得ることを目的
とする。
たもので、銅めっきした銅合金リードフレーム材におい
て、Ａｇめっきを施すことなく直接にＡｕ線及びＣｕ線
を信頼性高く接合でき、かつ高温保持後もはんだの剥離
を防止できるリードフレーム材を安価に得ることを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、銅めっき
した銅合金リードフレーム材において、はんだ層の剥離
に及ぼす銅めっきの表面性状や処理条件等の要因影響に
ついて詳細な研究を行い、その結果、銅めっき層の熱処
理条件とはんだ層の剥離に密接な関係があることを見い
だした。本発明者らはその知見に基づき、熱処理条件に
つきさらに研究を重ねた結果、銅合金リードフレーム材
のはんだ層の剥離を防止するためには、銅めっき後のリ
ードフレーム材に対し２５０℃以上の温度で少なくとも
５秒以上の熱処理を行う必要があることを見いだした。
すなわち、本発明に関わる銅合金リードフレーム材は、
銅合金の表面に０．５μｍ以上の厚みで形成された銅め
っき層を有し、２５０℃以上の温度で少なくとも５秒以
上の熱処理をしたことを特徴とするものである。
した銅合金リードフレーム材において、はんだ層の剥離
に及ぼす銅めっきの表面性状や処理条件等の要因影響に
ついて詳細な研究を行い、その結果、銅めっき層の熱処
理条件とはんだ層の剥離に密接な関係があることを見い
だした。本発明者らはその知見に基づき、熱処理条件に
つきさらに研究を重ねた結果、銅合金リードフレーム材
のはんだ層の剥離を防止するためには、銅めっき後のリ
ードフレーム材に対し２５０℃以上の温度で少なくとも
５秒以上の熱処理を行う必要があることを見いだした。
すなわち、本発明に関わる銅合金リードフレーム材は、
銅合金の表面に０．５μｍ以上の厚みで形成された銅め
っき層を有し、２５０℃以上の温度で少なくとも５秒以
上の熱処理をしたことを特徴とするものである。
【０００７】本発明において、２５０℃以上の温度で少
なくとも５秒以上の熱処理を行うこととしたのは、銅め
っき層が有するボイドやポロシティ及び水素ガス等の内
部欠陥を低減し、これらに起因するはんだの剥離を防止
するためである。Ｃｕめっき層中にボイドがあると、金
属間化合物が生成する過程でこれがＣｕめっき層と金属
間化合物層界面に移動し、あるいはそのボイドが核とな
ってさらに大きなボイドに成長して、これが剥離の原因
となる。銅めっきのまま熱処理を行わないのであれば、
はんだが剥離する問題を解決することができない。ま
た、熱処理温度が２５０℃未満又は保持時間が５秒未満
では上記の効果は不十分である。なお、上限温度は特に
規定しないが、使用するリードフレーム母材の軟化温度
以下に設定するのが望ましい。上記熱処理は、Ｃｕメッ
キの酸化を抑制するため、還元雰囲気中（Ｈ2、ＣＯな
ど）で行うのが望ましい。酸化した場合は酸洗を行うと
よい。
なくとも５秒以上の熱処理を行うこととしたのは、銅め
っき層が有するボイドやポロシティ及び水素ガス等の内
部欠陥を低減し、これらに起因するはんだの剥離を防止
するためである。Ｃｕめっき層中にボイドがあると、金
属間化合物が生成する過程でこれがＣｕめっき層と金属
間化合物層界面に移動し、あるいはそのボイドが核とな
ってさらに大きなボイドに成長して、これが剥離の原因
となる。銅めっきのまま熱処理を行わないのであれば、
はんだが剥離する問題を解決することができない。ま
た、熱処理温度が２５０℃未満又は保持時間が５秒未満
では上記の効果は不十分である。なお、上限温度は特に
規定しないが、使用するリードフレーム母材の軟化温度
以下に設定するのが望ましい。上記熱処理は、Ｃｕメッ
キの酸化を抑制するため、還元雰囲気中（Ｈ2、ＣＯな
ど）で行うのが望ましい。酸化した場合は酸洗を行うと
よい。
【０００８】本発明において、銅めっき層の厚さを０．
５μｍ以上としたのは、安定しためっき性状と安定した
ボンディング性を得るためには、最低０．５μｍの厚さ
が必要なためである。めっき層の厚さの上限は特に規定
する必要はないが、経済性を考えて１０μｍ以下とする
のが望ましい。
５μｍ以上としたのは、安定しためっき性状と安定した
ボンディング性を得るためには、最低０．５μｍの厚さ
が必要なためである。めっき層の厚さの上限は特に規定
する必要はないが、経済性を考えて１０μｍ以下とする
のが望ましい。
【０００９】
【実施例】表１に示すＡ〜Ｄの組成の銅合金に対し熱間
圧延、冷間圧延および及び焼鈍を行い、それぞれ０．１
５ｍｍの厚さの板を得た。
圧延、冷間圧延および及び焼鈍を行い、それぞれ０．１
５ｍｍの厚さの板を得た。
【００１０】
【表１】
【００１１】この板に対し下記条件で種々の厚さに銅め
っきを施した後、温度及び保持時間を変えて熱処理を行
い、これをリードフレーム材（Ｎｏ．１〜１７）とし
た。その後、それぞれにつき下記要領でワイヤボンディ
ング強度の測定及びはんだの剥離試験を行った。その結
果を表２に示す。 （銅めっき条件） 浴組成：硫酸銅２００ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌ、塩素イ
オン４０ｐｐｍ 電流密度：４〜１０Ａ／ｄｍ2 浴温度：２５〜６０℃ （ワイヤボンディング強度）超音波併用熱圧着式ワイヤ
ボンダーのホルダーにリードフレーム材を装置し、５０
ｐｐｍのＨ2を含むＮ2ガスでシールドし、ホルダーのス
テージ温度を２７０℃、接圧荷重を１２０ｇの条件下で
直径３０μｍのＡｕ線で接合間距離を１ｍｍとして接合
を行った。その後、プルテスターで接合強度を測定し
た。なお、ワイヤの破断強度は１５ｇである。 （はんだの剥離試験）はんだの剥離試験は、はんだめっ
き（Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ、非活性フラックス使用、は
んだ槽温度２４５℃、浸漬時間５秒）後に１５０℃の温
度で２５０〜１０００時間恒温保持し、２５０時間、５
００時間及び１０００時間の高温保持後試験片の１８０
゜曲げ戻しを行い、その部位のはんだ剥離の有無を黙視
判定により評価した。それぞれ剥離なしは○、部分剥離
は△、全面剥離は×で示す。
っきを施した後、温度及び保持時間を変えて熱処理を行
い、これをリードフレーム材（Ｎｏ．１〜１７）とし
た。その後、それぞれにつき下記要領でワイヤボンディ
ング強度の測定及びはんだの剥離試験を行った。その結
果を表２に示す。 （銅めっき条件） 浴組成：硫酸銅２００ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌ、塩素イ
オン４０ｐｐｍ 電流密度：４〜１０Ａ／ｄｍ2 浴温度：２５〜６０℃ （ワイヤボンディング強度）超音波併用熱圧着式ワイヤ
ボンダーのホルダーにリードフレーム材を装置し、５０
ｐｐｍのＨ2を含むＮ2ガスでシールドし、ホルダーのス
テージ温度を２７０℃、接圧荷重を１２０ｇの条件下で
直径３０μｍのＡｕ線で接合間距離を１ｍｍとして接合
を行った。その後、プルテスターで接合強度を測定し
た。なお、ワイヤの破断強度は１５ｇである。 （はんだの剥離試験）はんだの剥離試験は、はんだめっ
き（Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ、非活性フラックス使用、は
んだ槽温度２４５℃、浸漬時間５秒）後に１５０℃の温
度で２５０〜１０００時間恒温保持し、２５０時間、５
００時間及び１０００時間の高温保持後試験片の１８０
゜曲げ戻しを行い、その部位のはんだ剥離の有無を黙視
判定により評価した。それぞれ剥離なしは○、部分剥離
は△、全面剥離は×で示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】表２に示す通り、本発明に関わるリードフ
レーム材Ｎｏ．１〜９はワイヤボンディング強度が１１
ｇ以上と十分高い値である。また１０００時間保持後も
はんだの剥離は起こっていない。これに対し、比較例Ｎ
ｏ．１０〜１１は銅めっき層の厚さが０．５μｍ以下で
あるため、添加元素が表面に拡散して安定したボンディ
ング強度を得ることができない。Ｎｏ．１２〜１３は銅
めっきのままであるため、２５０時間の経時ではんだが
剥離を起こしている。また、ワイヤボンディング強度が
実施例のＮｏ．１〜９より劣る。Ｎｏ．１４〜１７は加
熱温度が２５０℃未満あるいは加熱保持時間が不十分な
ため、銅めっき層中の内部欠陥の低減が十分でなくはん
だが剥離した。
レーム材Ｎｏ．１〜９はワイヤボンディング強度が１１
ｇ以上と十分高い値である。また１０００時間保持後も
はんだの剥離は起こっていない。これに対し、比較例Ｎ
ｏ．１０〜１１は銅めっき層の厚さが０．５μｍ以下で
あるため、添加元素が表面に拡散して安定したボンディ
ング強度を得ることができない。Ｎｏ．１２〜１３は銅
めっきのままであるため、２５０時間の経時ではんだが
剥離を起こしている。また、ワイヤボンディング強度が
実施例のＮｏ．１〜９より劣る。Ｎｏ．１４〜１７は加
熱温度が２５０℃未満あるいは加熱保持時間が不十分な
ため、銅めっき層中の内部欠陥の低減が十分でなくはん
だが剥離した。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、銅メッキした銅合金リ
ードフレーム材において、Ａｇめっきを施すことなく優
れたワイヤボンディング性を得ることができ、かつ高温
保持後のはんだの剥離を防止することができる。
ードフレーム材において、Ａｇめっきを施すことなく優
れたワイヤボンディング性を得ることができ、かつ高温
保持後のはんだの剥離を防止することができる。
Claims (1)
- 表面に０．５μｍ以上の厚みで形成された銅めっき層を
有し、２５０℃以上の温度で少なくとも５秒以上の熱処
理をしたことを特徴とする銅合金リードフレーム材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29762295A JPH09116064A (ja) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | リードフレーム材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29762295A JPH09116064A (ja) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | リードフレーム材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09116064A true JPH09116064A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17848951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29762295A Pending JPH09116064A (ja) | 1995-10-19 | 1995-10-19 | リードフレーム材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09116064A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11011476B2 (en) | 2018-03-12 | 2021-05-18 | Stmicroelectronics International N.V. | Lead frame surface finishing |
| US11735512B2 (en) | 2018-12-31 | 2023-08-22 | Stmicroelectronics International N.V. | Leadframe with a metal oxide coating and method of forming the same |
-
1995
- 1995-10-19 JP JP29762295A patent/JPH09116064A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11011476B2 (en) | 2018-03-12 | 2021-05-18 | Stmicroelectronics International N.V. | Lead frame surface finishing |
| US11756899B2 (en) | 2018-03-12 | 2023-09-12 | Stmicroelectronics S.R.L. | Lead frame surface finishing |
| US11735512B2 (en) | 2018-12-31 | 2023-08-22 | Stmicroelectronics International N.V. | Leadframe with a metal oxide coating and method of forming the same |
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