JPS6310547A - 半導体装置 - Google Patents

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、プラスチックパッケージ半導体装置に係り、
特に、耐湿性及び耐食性に優れたプラスチックパッケー
ジ半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

プラスチックパッケージ半導体のＡｆｉｆ！！極、ＡＱ
配線の表面に保護皮膜を形成して腐食を防止する方法と
して１例えば、特開昭４７−１２８６４号公報に示され
るようにＣｒ　Ｏａ　＋弗化アンモニア。

リン酸水溶液からなるリン酸塩化成処理液中に浸漬し、
Ａｕ表面をリン酸処理する方法がある。また、特開昭５
０−２３９７９号公報に示されるように、ＡＱ配線に導
線をボンディングした後に、リン酸−クロム酸混合水溶
液に浸漬してＡｕ表面に不働態皮膜を形成する方法があ
る。さらに、特開昭５６−１１６６３４号公報に記載さ
れているように、ワイヤボンディング後の半導体装置を
高温高圧の水蒸気中に曝してＡｕ表面に酸化膜を形成す
る方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、半導体構成材料の中でＡＱ配線及びＡ
ｌ１１ｉｌ！極の防食を主眼としており、リードフレー
ム及びリードフレームと半導体素子を接続するワイヤの
防食については考慮されておらず、半導体全体の耐湿信
頼性の点で問題があった。

特に、接続ワイヤが省資源の点から金線から銅線あるい
はアルミニウム線への代替化が進んでおり、この場合に
大きな問題となる。

また、上記従来技術は、いずれもワイヤボンディングの
処理法であり、製造工程が増え、生産性が低下する点に
ついては配慮されていなかった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
経済的且つ耐湿信頼性に優れたプラスチックパッケージ
半導体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的は、予め表面を防食処理すなわち表面保護
皮膜を形成しである半導体構成材料を用いて組立て、プ
ラスチックモールドすることにより達成される。すなわ
ち、ＡＱ配線、電極の腐食には金属イオンの存在が悪影
響を及ぼし、特に、銅イオンの存在がＡＱの腐食を促進
する。これはリードフレーム、及び、チップとリードフ
レームを接触するワイヤがＣｕで構成される半導体では
大きな問題である。すなわち、モールドしたプラスチッ
クとリードフレーム界面から水分が侵入し。

この水分によりリードフレーム及びワイヤの銅が腐食し
て水分中に銅イオンとして溶出し、これがワイヤとプラ
スチック界面を通ってチップのＡＱ電極に到達すると銅
イオンの存在により、ＡΩ電極の腐食が促進される。こ
れは防食処理をしたリードフレーム及びワイヤを用いる
ことにより解決できる。リードフレーム及びワイヤの防
食処理は表面に金属−有機物の化合物皮膜を形成する方
法が良い。

〔作用〕

予め、半導体構成材料、すなわち、リードフレーム及び
ワイヤの表面に金属−有機物の化合物皮膜を形成したプ
ラスチックパッケージ半導体装置は耐湿信頼性に対し、
次のような作用をする。

すなわち、表面に金属・有機化合物が生成するため、こ
れに伴って表面の幾何学的形状が異なる。

これにより半導体装置をプラスチックモールドした場合
のプラスチックとリードフレーム及びワイヤとの密着性
が向上し、半導体装置の内部への水分の侵入が防止され
る。

一般に、密着性は同種類、あるいは、同系統のもの同士
を相互に接合する場合に優れている。従って、リードフ
レーム及びワイヤ表面に金属−有機物の化合物皮膜、す
なわち、有機物が存在することにより同じ有機物である
モールドプラスチックとの密着性が向上する。この結果
、半導体装置の内部への水分の侵入が阻止される。

この作用によりプラスチックパッケージ半導体のＡＱ配
線、電極の腐食はその表面に水分が存在しないと発生せ
ず、この作用によって水分の侵入を阻止することにより
耐湿信頼性が著しく改善される。

予め、リードフレーム及びワイヤ表面に１分子中にＮ、
Ｏ，ＳＲ子を含む有機物と金属の化合物皮膜の作用は上
記のような、モールドプラスチックの密着性向上に加え
て次のような作用がある。

すなわち、素子上のＡＱ電極とリードフレームを接続す
る場合のワイヤのボンダビリティが良好なことである。

金属−有機物化合物は例えば、Ｃｕの融点（１０８３℃
）近辺、すなわち、１０００℃以上の温度では化合物が
分解して金属−有機物から有機物が揮散して消失し、Ｃ
ｕが露出するために通常のワイヤボンディングのボンダ
ビリティが何の支障もなく得られる。これはリードワイ
ヤにＡＩ２及びＡＩ２合金を用いた場合でも同様である
。

リードフレームについても同じ作用があり、Ｃｕ。

４２−ａｌｌｏｙ等の通常材料が同じ作用を示す。

しかし、従来提案されているようなリン酸塩処理、クロ
ム酸処理、高温高圧水蒸気処理などによる不１ｌＩ７！
！ｉｌ皮膜形成などの無機物による被覆の場合は、その
融点が通常は処理前の金属より高くなるためにボンダビ
リティが損なわれる。

さらに、半導体構成材料のリードフレーム及びワイヤ表
面に予め、金属−有機物皮膜を形成しておくことは、こ
れらの材料の保管性を著しく高める作用をする。すなわ
ち、金属−有機物化合物は大気中の酸素に対する活性度
が著しく小さいために酸化、変色などからの保護作用が
、さらに水分に対しても安定であるために腐食保護作用
が優れている。このため、真空パック、あるいは、Ａｒ
などの不活性ガス中への封入保管などが不用になる。

この作用は、有機物の分子中にＮ、ｓ、ｏの少なくとも
一種を含有する有機化合物により達成される。これらは
その原子の孤独電子対により金属と強固に結合し、安定
な高分子状の化合物を形成し、金属に対する被覆力が大
きい作用をする。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

〔実施例１〕 ＣｕリードフレームおよびＣｕリードワイヤを。

ベンゾトリアゾール（ＣａＨｓＮａ　）　、ドデシルメ
ルカプタン（ＣｚｔＨｚｓＳＨ）、あるいは、プロパル
ギルアルコール（Ｃａ　Ｈａ　ＯＨ）が０．１ｍｏｆｌ
／Ωの濃度に溶解しているエチルアルコール中に５０℃
で一分間浸漬し、フレームとワイヤ表面に保護皮膜を形
成させた。そして、この処理したフレームに、処理済の
ワイヤをボンディングし、そのボンダビリティを試験し
た。さらに、処理したフレームとシリコンペレットとを
、処理済のワイヤでボンディングしたものを、樹脂封止
した半導体装置について、１２０℃の飽和水蒸気中で耐
湿信頼性を試験し、断線不良発生時間を測定した。

その結果を１表−１に示す。

表−１ （０良好、ｘ不良） 表−１から明らかなように１本発明のＮ、Ｓ。

０を含む有機物で処理したリードフレームとワイヤとの
ボンダビリティも良好で、また、腐食による断線不良も
発生しにくい、一方、比較例−ｄ”ｉｂる。

無機物のＨａ　Ｐ　Ｏ４で処理したものや処理していな
いものは、各々ボンダビリティ、耐湿性が不良である。

従って、本発明になる有機物で処理し、表面に金属−有
機物化合物膜を形成させたリードフレームとリードワイ
ヤを用いれば、半導体装置のボンディング性および耐湿
信頼性が向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リードフレーム及びワイヤとモールド
するプラスチックとの密着性を高めて。

外部から半導体装置内部への水分の侵入を阻止できるの
で、耐湿性に優れた半導体装置ができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、表面に金属と有機物との化合物からなる保護皮膜を
   形成させたリードフレームおよびリードワイヤからなる
   ことを特徴とする半導体装置。 ２、前記金属と前記有機物との化合物は、水に難溶性の
   物質であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の半導体装置。 ３、前記有機物は、その分子中にＮ、Ｏ、Ｓ原子のうち
   、少なくとも一種類の原子を含む有機物であることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の半導体装置。 ４、前記金属と前記有機物との化合物の形成は、前記有
   機物を溶解した非水溶媒と前記金属とを接触することに
   より形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置。