JPS6142941A - 半導体用リ−ドフレ−ム - Google Patents

半導体用リ−ドフレ−ム

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JPS6142941A
JPS6142941A JP59165490A JP16549084A JPS6142941A JP S6142941 A JPS6142941 A JP S6142941A JP 59165490 A JP59165490 A JP 59165490A JP 16549084 A JP16549084 A JP 16549084A JP S6142941 A JPS6142941 A JP S6142941A
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copper
lead frame
layer
alloy
alloy layer
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Osamu Yoshioka
修 吉岡
Ryozo Yamagishi
山岸　良三
Hideaki Sato
英昭 里
Sadao Nagayama
長山　定夫
Yoshiaki Wakashima
若島　喜昭
Toru Kawanobe
川野辺　徹
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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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］ 本発明はＩＣ等半導体装置に用いられる半導体用リード
フレームに関する。
［従来の技術］ 一般に樹脂をモールドしてなるＩＣパッケージを製造す
る場合、例えばＳｉチップからなる半導体素子をリード
フレームに接合するペレットボンディングおよびＳ１チ
ツプとリードフレームとを金の極細線等で配線するワイ
ヤボンディングを行・なう。そしてこれらの配線部に樹
脂をモールドしてＩＣパッケージを製造する。リードフ
レーム材には、アンバー（Ｆｅ−３６％Ｎｉ）、コバー
ル（１：ｅ−２９％Ｎｉ−１９％Ｃｏ　）、４２７０イ
（１：ｅ−４２％Ｎｉ）などの鉄系合金材が主に使用さ
れるが、これらの材料は比較的高価であることから、最
近はより安価な銅または銅合金材が使用されるようにな
ってきている。
一方リードフレームには、ベレットボンディングおよび
ワイヤボンディング時に安定した接合を得るため、一般
にめっき等により表面に銀層が設けられるが、貴金属の
量を減らす意味から最近はこの銀層をリードフレームの
必５ａＩ部か（半導体素子固定部および内部リード端子
部）にのみ設けることが行なわれている。しかし、この
ため、銅または銅合金材からなるリードフレームの場合
、ペレットボンディング、ワイヤボンディングおよび樹
脂モールド時にそれぞれ熱処理を受けると、銀層で覆わ
れた部分以外の銅面にｄ５いて酸化が進行し、脆い酸化
膜が形成される。銅の酸化膜は、銅素地との密む性が弱
く、このため樹脂をモールドした場合湿気（水分）がす
き間を通って浸入し、半導体素子表面の配線を腐食しゃ
ずくづる欠点がある。
この欠点を改良するため、銅表面に防錆効果を有するＮ
ｉ層を股番プて銅の酸化を防止した構造のリードフレー
ムが提案されている。（特開昭５４−３４７６０）Ｌか
し、一般にＩＣパッケージは電子機器に組み込む際の接
合性を確保するため、リードフレームの外部リード端子
部に溶融半田あるいは錫めっき層を設けるが、前記リー
ドフレームによれば、Ｎｉｆｆ１がその表面に強固な酸
化膜を形成するため、外部リード端子部の溶融半田ぬれ
性を低下させる欠点がある。そこで、前記Ｎｉ層を半田
ぬれ性の良好なＮｉ−３ｎ合金層に替えたり、Ｎｉ層上
にざらにＮｉ−３ｎ合金層を設けた構造のリードフレー
ムが提案されている。（特開昭５４−８１７７７） ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記リードフレームによれば、Ｎｉ−３
ｎ合金層は銀との密着性が悪く、特に銀めっき層が剥離
しやすい欠点がある。また、金属基体が銅または銅合金
の場合は、ＩＣパッケージを１５０’Ｃ程度の低温で長
ＦＲ間劣化すると、銅または銅合金とＮｉ−３ｎ合金と
の間に脆い金属間化合物が早く成長し、これが原因とな
って曲げ等の機械加工が加わることにより前記金属間化
合物が割れ、外部リード端子部に設けられた半田あるい
は錫めっき層が剥離するという欠点があることが分かっ
た。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、銀
層の密着性および外部リード端子部に設けられる半日ま
たは錫めっき層の密着性を改良することにより信頼性に
優れたＩＣパッケージを製造することができる半導体用
リードフレームを提供することにある。
［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明のリードフレームは、
全屈基体表面にＰ、Ｂ、Ｆｅ　、Ｃｏ元素のうち少なく
とも１つ以“上含有するＮｉ合金層を設け、その上の少
なくとも半導体素子固定部および半導体素子と全屈線で
配線される内部リード端子部に銅または銅合金層、およ
び銀層を順次設けてなるものである。
し作用］ Ｐ、Ｂ、Ｆｅ　、Ｃｏ元素を含有するＮｉ合金層は電気
めつぎ、無電解めっき、あるいは気相めっきなどにより
設けられる。このＮｉ合金層の具体例としては、Ｎｉ　
−Ｐ、　Ｎｉ　−Ｐ−８ｎ　、　Ｎｉ　−ＧＯ−Ｐ、Ｎ
ｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｂ−Ｗ、Ｎｔ　−Ｇ。
−Ｆｅ　、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの合金層があげられる
。このようなＮｉ合金層は、金属基体が銅または銅合金
の場合に、ｌｌ）いて低温長時間劣化しても金属間化合
物を成長が著しく遅いことがら、Ｍまたは銅合金ときわ
めて強固に密着接合し、これによりこのＮｉ合金層上に
設けられる半田あるいは錫めっき層の剥離の問題を解消
することができる。
金属基体が４２アロイ等の鉄系合金の場合は、上記Ｎｉ
合金層は、従来のＮｉあるいはＮｉ−３ｎ合金と同様に
防錆効果を有するものであり、半田付性についてもＮｉ
−８ｎ合金と同様に良好であることから、このような意
味で金属基体上にＮｉ合金層が設けられる。なお、この
場合鉄系合金からなる金ｊｆｉ１体と上記Ｎｉ合金とは
、金属基体が銅または銅合金の場合と比較して密着性が
悪いことから、この密着性を安定化するためには銅また
は銅合金層を上記Ｎｉ合金層の下地として設けると良い
。
本発明において、Ｎｉ合金層上に設けられる銅または銅
合金層は、Ｎｉ合金層および銀層との間にあってそれぞ
れに接着しやすい金属の接着剤としての効果を発揮する
ものであり、これにより銀層の密着性が著しく改善され
ることになる。
［実施例］ 実施例１ 第２図はプレスにより所望のパターンに打抜かれたＩＣ
リードフレームの平面図、第１図は前記リードフレーム
を用いて作成されたＩＣバッグージの部分断面図である
。
第２図において、ＩＣリードフレームは、内部リード６
外部リード７、およびＳ１チツプを取り付ける半導体素
子固定部５から構成される。　リードフレームは、４２
７０イからなる金ＦＸＷ体１を脱脂、酸洗等の前処理後
、電気めっきにより厚さ０．５μの８％Ｐ−Ｎｉ合金層
２を前記金属基体１の全表面に設ける。次いで、８％Ｐ
−Ｎｉ合金層２を設けた金属基体１の全表面に、シアン
化銅浴を用いた電気めっきにより厚さ０．１μのｔＭＪ
ｉＪ３を中間層として設け、ざらにリードフレームの半
導体素子固定部５および内部リード６の端子部８に電気
めっきにより厚さ４μの銀＃！４を設ける。
このあと、銀層４で覆われていない部分の銅層をシアン
浴中で陽極的に溶解除去して作成する。
このようなリードフレームを用いてＩＣパッケージを作
成する場合、第１図に示されるように半導体素子固定部
５に例えばＡｇベーストなどのロウ材９を介して３ｉチ
ツプ１０と金属基体１の内部リード端子部８の銀１１Ｊ
４をＡｕ線１１で配線し、これをモールド樹脂２１で樹
脂封止する。最後にモールド樹脂２１から露出された外
部リード７の端子部に、半田付性を確保するために溶融
めっき法により半田ＪＩ２２を設け、これによりＩＣパ
ッケージを完成する。
なお、第３図は、従来のリードフレームを用いて作成さ
れたＩＣパッケージを示し、リードフレームは、４２７
０イからなる金属基体１の上に、直接その半導体素子固
定部５および内部リードの端子部８にそれぞれ上記実施
例１と同様のめつき法により銅層３（厚さ約０．１μ）
および銀Ｊｉ４（厚さ４μ）を設けてなる。ＩＣパッケ
ージのその他の構成は実施例１と同様である。
実施例２ 銅合金からなる金属基°体１を第２図のようなパターン
に打抜いた後、脱脂、酸洗等の前処理後、第４図におい
て、無電解めっきにより前記金属基体１の全表面に０．
５μの０．３％Ｂ−Ｎｉ合金ＮＪ１６を設け、次いでシ
アン化銅浴を用いて電気めっきにより厚さ約０．１μの
銅Ｊｉ３を中間層として設け、さらにリードフレームの
半導体素子固定部５および内部リードの端子部８にそれ
ぞれ厚さ４μの銀層４を設ける。このあと、銀Ｉｍ４で
覆われていない部分の銅層をシアン浴中で陽極的に溶解
除去してリードフレームを作成する。
このようなリードフレームを用いてＩＣパッケージを作
成するのは実施例１と同様な方法で行ない、その要部断
面図を第４図に示ず。
なお、第５図は従来のリードフレームを用いて作成され
たＩＣパッケージの要部断面図を示す。
同図において、リードフレームは、銅合金からなる金属
基体１を前処理後、その全表面に電気めっきにより厚さ
０．５μのＮｉまたはＮｉ−８ｎ合金層２３を設け、次
いでリードフレームの半導体素子固定部５および内部リ
ードの端子ａＩ１８にそれぞれ上記実施例２と同様の方
法により銅層３（厚さ約０．１μ）および銀層４（厚さ
４μ）を設けてなる。ＩＣパッケージのその他の構成は
実施例２と同様である。
評価試験 上記により作成したリードフレームあるいはＩＣパッケ
ージを用い、それぞれ下記方法により評価試験を行なっ
た。
イ、樹脂封止性 ＩＣ作成工程の促進模擬として、リードフレームを大気
中４００℃×２分間加熱処理し１、樹脂封止後３０気圧
の水中での水の侵入状況から樹脂封止性を調べた。判定
は、○が封止住良、×が封止性不良である。
口、半田付性 リードフレームを大気中で４００℃×２分間加熱処理し
、外部リードをフラックス（タムラ化研製Ｆ−３″００
ｖ）中に５秒間浸漬後、５ｎ６０％−Ｐｂ４０％の溶融
半田中に５秒間浸漬して、半田のぬれ面積および外観か
ら半田付性を調べた。判定は、０が９５％以上のぬれ、
Δが９４〜８０％のぬれ、×が８０％未満のぬれである
。
ハ０曲げによる半田の剥離状況 上記により溶融半田めっきしたリードフレームを、大気
中で１５０″ＣＸ２００時間低温劣化を行ない、その後
外部リード９０”に曲げ半田の剥離状況を調べた。判定
は、○が半田剥離無し、×が半田剥離発生である。
試験結果を表に示すと、次のとおりである。
［発明の効果］ 以上のように、本発明のリードフレームによれば、金属
基体の表面にＰ、Ｂ、Ｆｅ　、　ｃｏ元素のうち少なく
とも１つ以上含有するＮｉ合金層を設けたから、このＮ
ｉ合金層の存在にＪ−り上記表からも明らかなように、
リードフレームの樹脂」」正性を改善し、従来樹脂封止
性が良いとされていた４２７０イからなるリードフレー
ムの樹脂封止性をさらに向上させることができると共に
、銅または銅合金からなるリードフレームの樹脂封止性
を著しく向上させることができる。また、上記Ｎｉ合金
層は半田付性に優れた合金であることから、錫または半
田層の形成を容易とし、その密谷接合を良好なものとす
ることができる。ざらに、銅または銅合金からなるリー
ドフレームの場合において、錫または半田層形成後の低
温劣化にＪ５１＝プる銅および錫の金属間化合物の形成
に対して、その形成速度を著しく制御し、これにより錫
または半田層の曲げ笠の加工による剥離の問題を解消づ
ることができる。
一方、このように樹脂封止性に優れた本発明のリードフ
レームによれば、信頼性の向上によりセラミック封止ど
比較して安価な樹脂封止製品の適用範囲を拡大すること
ができる。
なお、樹脂封止性が向上した理由には不明な点が多いが
、合金層の結晶構造および合金層の表面に形成される酸
化膜の質が関係しているものと思われる。
また、本発明のリードフレームによれば、半導体素子固
定部および内部リード端子部に銅または銅合金層および
銀層を順次設けたから、銅または銅合金層の存在により
銀層の密着性を著しく改善し、これによりベレットボン
ディングおよびワイヤボンディングを確実に行なうこと
ができ、信頼性に優れたＩＣパッケージを作成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係るｔＣパンケージの部分
断面図、第２図は所定のパターンに打扱かれたリードフ
レームの平面図、第３図は従来例に係るＩＣパッケージ
の部分断面図、第４図は本発明の他の実施例に係るＩＣ
パッケージの要部断面図、Ｎ５図は他の従来例に係るＩ
Ｃパッケージの要部断面図である。 °１；金属基体、２；８％Ｐ−Ｎｉ、３：銅層、″　　
４；銀層、５；半導体素子固定部、６；内部リード、７
；外部リード、 ８；内部リードの端子部。 Ｍ　ｉ　図 冨　４− 見Ｓ口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）金属基体の表面にＰ、Ｂ、Ｆｅ、Ｃｏ元素のうち
    少なくとも１つ以上含有するＮｉ合金層を設け、その上
    の少なくとも半導体素子固定部および半導体素子と金属
    線で配線される内部リード端子部に銅または銅合金層、
    および銀層を順次設けてなることを特徴とする半導体用
    リードフレーム。（２）上記金属基体が鉄系合金からな
    る場合、上記Ｎｉ合金層の下地として銅または銅合金層
    を設けてなることを特徴とする半導体用リードフレーム
    。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5424578A (en) * 1993-01-29 1995-06-13 Sharp Kabushiki Kaisha Lead frame for use in a semiconductor device and a semiconductor device using the same
US5889317A (en) * 1997-04-09 1999-03-30 Sitron Precision Co., Ltd. Leadframe for integrated circuit package
US20210341366A1 (en) * 2019-06-29 2021-11-04 Kunshan Go-Visionox Opto-Electronics Co., Ltd Bending test device
WO2023218931A1 (ja) * 2022-05-13 2023-11-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体電解コンデンサおよび固体電解コンデンサの製造方法

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