JPS63187656A - 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］ 本発明は封止体から外部に突出するリードを有する半導
体装置の改良に関するもので、特に装置の信頼性と経済
性を向上せしめたものである。

〔従来の技術とその問題点］ ＩＣ，ＬＳＩ、トランジスタ、ダイオードなどの半導体
装置は、Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金またはステンレス鋼などからなるリードフレームに
半導体素子をマウントし、結線したのち封止し、この封
止体から外部に突出するリード部（以下アウターリード
部と略記）にＳｎまたは５ｎ−Ｐｂ合金が被覆されて構
成されたものである。

上記においてアウターリード部にＳｎ、５ｎ−Ｐｂ合金
を被覆する理由は、半導体装置をプリント配線基板など
に半田付けする際アウターリード部が加熱されて酸化す
るのを防止するためで、通常ホットディップ法または電
気メツキ法により５〜１５μ程度の厚い被覆が施される
。。

このように従来アウターリード部には厚い金属被覆が施
されているが、このために次のような弊害が生している
、即ちホントディップ法で被覆する場合は２５０°Ｃ前
後のヒートションクを受けてリードフレームと封止体の
間に細隙が生じ、また電気メッキの場合は強酸性薬液に
長時間浸漬されるためリードフレームと封止体の間にイ
オンが侵入するなどの弊害でこれらはいずれも被覆が厚
い程おきやすく、装置の信頼性を著しく）貝うものであ
不一 更にアウターリード部への金属被覆が厚いと、その分リ
ードピッチが挟まり半田付けの際にリード間に半田ブリ
ッジを生じ短絡事故がおきやすくなる。この問題は半導
体装置の小型化、高密度化に伴なってリードピンチが一
層狭まる傾向にあるため特に重要視されている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる状況に恵みなされたもので、その目的は
信頼性と経済性に優れた半導体装置を提供することにあ
る。

即ち、半導体装置のアウターリード部表面に貴金属、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂまたはこれらの金属の少な
くとも１種を被覆し、その上に実用半田付温度で融解ま
たは分解する有機質皮膜を０．１〜５０μの厚さに形成
したことを特徴とするものである。

（作用］ 本発明に用いられる貴金属、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｎ、Ｚｎ、
Ｐｂはいずれも酸化劣化しにくいものである。

ここで貴金属とはＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ５ＰＬなどであり、
Ｐｄ−Ｎｉ、、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金なども含まれる。

これらの金属または合金の被覆厚さは通常１μ以下で望
ましく０．０２〜０．５μである。

Ｎｉ、Ｃｏまたはこれらの合金たとえばＮ１−Ｐ、Ｎｉ
−Ｃｏ、Ｎ１−Ｂ、、Ｃｏ−Ｐなどの被覆厚さは０゜０
５〜１μが望ましい。

ＩｎまたはＩｎ−Ｚｎ、Ｉｎ−Ａｇ合金などの被覆厚さ
は０，１〜２μが望ましい。

ＺｎまたはＺｎ−Ｃｕ、Ｚｎ−３ｎ、Ｚｎ−Ｎｉ合金な
どの被ｒｉｆｆさは０．１〜５μが望ましい。

ＰｂまたはＰｂ−Ｚｎ、、Ｐｂ−Ａｇ、Ｐｂ−３ｎ　−
Ａ　ｇ合金などの被覆厚さは０．１〜５μが望ましい。

これら種々の被覆層はたとえばＮｉ−Ｃｏ−Ｃｕ合金を
下層とし、その上に貴金属やＩｎを被覆するなど組み合
わせて用いることもできる。

上記において各種金属または合金の望ましい被覆厚さの
範囲を示したが、いずれも下限未満では十分な半田付性
が得られず、上限を超えると１収化による経済性もしく
は信頼性の効果が十分得られなくなる。

有機質皮膜は上記の被覆金属を外気から物理的に遮断し
て上記被覆金属の劣化を防止するもので、有機質皮膜と
しては実用半田付温度即ち２１０〜３５０°Ｃで融解ま
たは分解する物質であり、例えばパラフィン、ナフチイ
ン、塩素化パラフィン、ロジン、ウレタンレジン、ポリ
エチレングリコール、ポリオキシエチレン誘導体、高級
脂肪酸、脂肪酸エステル、セルローズエステル、ポリビ
ニルアルコール、アビエチン酸等である。また上記の有
機質皮膜物質に有機アミン塩類、例えばアニリン塩酸、
臭化セチルピリジン、トリエタノールアミン塩酸などを
含有させることも有効であり、これらはフランクス作用
を有し、半田付は性を向上させる。更にインヒビター成
分、例えばベンゾトリアゾール、トリルトリアゾールま
たはこれらのアミン塩類、ドデシルアミン、メルカプト
ベンゾチアゾール、オクタデシルメルカプタン、ステア
リン酸、オレイン酸、ヘンゾイミダールなどを含有させ
ることも有効であり、これらは耐食性を向上して半田付
は性に寄与する。

これらの添加成分は前記有機質皮膜物質に対し０．１〜
２０ｗｔ％（以下％と略記）程度の割合で加えられる。

このように有機質皮膜物質の形成は被覆金属を外気から
遮断するので、被覆金属を薄くすることができ、従って
被覆に要する時間が短縮されてリードフレームと封止体
の間に細隙を生じたりまたはイオンが侵入したりするこ
とが少なくなる。

更にフランクスまたはインヒビター作用を有する上記成
分を含有させると半田付性が改善され半田ブリッジなど
がおきにくくなる。

有機質皮膜の厚さ：よ０．１〜５０μ、望ましくは０．
５〜２０μであり、下限未満では保護作用が不十分で、
半田付は性が劣化する。また上限を超えると保護作用が
飽和し不経済なばかりか、逆に高速半田付は性が損われ
る。

本発明において、アウターリード部へ金属を被覆する手
順は、封止前に被覆してもよいが、封止してからアウタ
ーリード部にだけ被覆した方が被覆面積が必要最小限に
おさえられるので経済的である。

有機質皮膜の形成は、例えば有機質を溶剤に溶解した溶
液を浸漬、スプレー、塗布などにより被着してから乾燥
して行われ、この乾燥温度は通常、常温〜１００°Ｃ以
下のため半導体装置がヒートショックを受ける危険は少
ない。

〔実施例］ 以下に本発明を実施例により説明する。

Ｃｕ−２％Ｓ　ｎ−０，１５％Ｃｒ合金からなるリード
フレーム（厚さ０．２５ｎ＋ｎ＋、　ｌ１ｉ２５画、１
６ピン、ＤＩＰタイプ）を用い、標準ロジソクスＩＣを
マウントし、結線してから外部リードが突出するように
エポキシレジンで封止し、パリ取りしてからアウターリ
ード部を酸洗し、このリード表面に各種金属または合金
をメッキにより被覆し、次いでこの被覆層に各種の有機
質皮膜を形成して第１表に示すような各種の半導体装置
を作成した。

尚従来装置においてＳｎは電気メツキ法によりまたＳ　
ｎ−４０％Ｐｂ合金はホントディップ法により被覆した
。

上記の各半導体装置について故障率とリード部の半田濡
れ性を調べた。故障率はプレッシャークンカーを用い、
１２０°Ｃ２気圧で１５００時間保持してから動作テス
トを行って求めた。また半田濡れ性は温度６０°Ｃ，？
Ｗ度９０％の加湿チャンバー内に１６８時間保持（加湿
処理）した後、Ｓ　ｎ　−４０％ｐｂ合金浴（２６５°
Ｃ）に３秒間ディップして半田濡れ面積を実測した。ま
た大気汚染の影響をみるため、Ｌｏｐ　ｐ　ｂ　ＨｚＳ
、　　２００ｐ　ｐ　ｂ　Ｎｏｔ、１０ｐｐｂＣＩｚを
含ム７５％ＲＨ（Ｄ　ｉ昆合ガス中ニ２４時間保持（混
合ガス処理）してから、５ｎ−４０％Ｐｂ合金浴（２６
５’Ｃ）に３秒間ディップして半田濡れ面積を実測した
。結果を第１表に併記して示した。

第１表より明らかなように、本発明の装置（１〜１４）
は故障発生がなく、半田付性も優れている。

これに対し比較装置は被覆金属上の有機質皮膜の形成を
省略したもの、（１７，１８）、有機質皮膜の厚さが０
．１μ未満のもの（１５）および有機質皮膜の厚さが５
０μを超えるものく１６）はいずれも半田付性が著しく
低下している。

一方、従来装置（１９，２０）は被覆が厚いために故障
が発生しており、半田付性も本発明装置に比べると劣る
ものである。

尚、本実施例で用いた金属のメッキ条件および有機質被
膜の形成条件は次の通りである。

（金属のメッキ条件〕 Ａｕメッキ二日本エンゲルハード社袈Ｅ　−５５浴（Ｐ
Ｈ５，５）、浴温　６５°Ｃ１電流密度　０．４Ａ／ｄ
ｍ２゜ Ａｇメンキ：浴組成　ＡｇＣＮ’　３ｇ＃！　　ＫＣＮ
３０ｇ／　ｌ　、浴温　２０°Ｃ１電？ＪＥ　密度　３
．５　Ａ／ｄｍ２゜Ａｕ−１０％Ａ　ｇメンキ：浴組成
　Ｋ　Ａ　ｕ　（ＣＮ）ｚ１５ｇ／ｆｆｉ　　ＫＡｇ（
ＣＮ）ｚ　　Ｉｇ／ｆｆ　　ＫＣＮ２０ｇ＃！　　Ｋ、
Ｃｏｓ　　３０ｇ／ｌ、浴温５０’Ｃ，電流密度　０．
５Ａ／ｄｍ２゜ Ｐｄ２０Ｎｉメッキ：日進化成（株）製ＰＮＰ−８０浴
　（ＰＨ８，９）、浴温２８°Ｃ５電流密度Ｌ　Ａ／ｄ
ｍ”。

Ｉｎメッキ：浴組成　Ｉ　ｎ　ＣＩ　３２０ｇ／　ＩＫ
　ＣＮ　　１５０ｇ／　ｌ　　Ｋ　ＯＨ３０ｇ／β　デ
キストローゼ　３０ｇ／　ｆ、浴温　２０’Ｃ，電流密
度Ｌ５Ａ／ｄｍ２゜ Ｎｉ−１０％Ｃｏメッキ：浴組成　Ｎ　＋　Ｓ　Ｏ４２
４０ｇ／Ｉ！、Ｎ　ｉ　ＣＩ　ｚ　　３０ｇ／ｌ　　Ｈ
ｚＢ○３３０ｇ／ｊ２Ｃｏ　Ｓ　Ｏ，１５ｇ／ｌ　　蟻
酸　２０ｇ／　Ｅホルマリン　２ｇ／ｊ２　　ＰＨ３，
６、浴温　６０’Ｃ１電流密度　５　Ａ／ｄｍ２゜ Ｎｉ−１３％Ｐメッキ：奥野製薬（株）製　トソプニコ
ロン　Ｐ−１３浴、浴温９０’Ｃ。

Ｎ　ｉ　−１％Ｂメノキニ日本カニゼン（株）類５Ｂ−
５５浴、浴温６５°Ｃ０ Ｃｏ−３，５％Ｐメッキ：奥野製薬（株）装　デスクラ
ッド　６０１浴、浴９Ｈ８０°Ｃ０ Ｚ　ｎ−５０％Ｓｎメンキ：浴組成　５ｎＳ０．１９ｇ
＃！　　ＺｎＳＯ４７Ｈｚ０　８８ｇ／ｊ！　　ヂプソ
ール社製　Ｓ　Ｚ−２４０Ｂ　　１２０ｇ＃！　　同Ｃ
８０ｇ／　ｌ　　同Ａ　　２ｇ＃！　　アンモニア　３
０ｃｃ／　ＥＰＨ７，１浴温　２５°Ｃ電流密度　３Ａ
／ｄｍ”。

Ｐｂメッキ：浴組成　Ｐ　ｂ　　（Ｂ　Ｆ　、）ｚ　　
２５０ｇ＃！ＨＩ　Ｂ　０３　３０ｇ／　４２、ＰＨ１
，３、浴温１５°Ｃ１電流密度　２．５Ａ／ｄｍ”。

Ｓｎメッキ：浴組成　Ｓ　ｎ　（Ｂ　Ｆ　４ｈ　　１４
８ｇ／　ＩＰｂ（ＢＦ、）ｚ　　４２ｇ／ｌ　　Ｈ２Ｂ
Ｏ３３０ｇ／ＩＨＢ　Ｆ　、　　２５ｇ／　ｌ　　ニカ
ワ　４ｇ／ｌ　　浴温１６°Ｃ，電流密度　４．５Ａ／
ｄｍ”。

〔有機質皮膜形成条件〕

Ａ処理；アウターリード部にメッキしてからロジン系プ
リフランクスであるソルダーライトＢ１ｏ　Ｒ（田村化
研製）の４０°Ｃ浴中にディプし、ソルダーライトを１
１μの厚さに被着した。

Ｂ処理：Ａ処理においてソルダーライトをキシレン）８
／夜により１／４に希釈し、これにメルカプ。

トヘンゾチアソヅールを１．０％添加した２０°Ｃ浴中
にディプし、メルカプトペンゾチアソゾールを含むソル
ダーライトを１．１μの厚さに被着した。

Ｃ処理：Ａ処理において、ソルダーライトに替えてベン
ゾトリアゾール０．５％、ドデシルアミン０．１％、メ
チルセルローズ１％のキシレン溶液（６５’Ｃ）中にデ
ィプし、ヘンシトリアゾール、ドデシルアミン、メチル
セルローズを含むキシレンを０，５μの厚さに被着した
。

Ｄ処理；アウターリード部にメンキしてからウレタンレ
ジンｕ３００−１（日東電工製）で処理し、これを２５
μの厚さに被着した。

Ｅ処理：Ｄ処理において、ウレタンレジンをフェノール
で１７８に希釈して処理し、合金皮膜上に９μの厚さに
被着した。

Ｆ処理：封止体から突出するリードに、メンキしてから
固形パラフィン（融点５８“Ｃ）　１０％、ステアリン
酸０．８％のトリクロロエチレン）容液（４５°Ｃ）で
処理し、これを５．４μの厚すに被着した。

Ｇ処理；アウターリード部にメンキしてから固形パラフ
ィン（融点５８’Ｃ）　　１．９％、オクタデシルメル
カプタン０．３％、オクチルアミン０．１％、トリクロ
ルエチレン熔液（２１°Ｃ）で処理し、これを０．３μ
の厚さに被着した。

Ｈ処理：前記Ａ処理において、ソルダーライトをアセト
ンにより１／１０に希釈し、ソルダーライトの被着厚さ
を０．０６μとした。

ｌ処理：前記Ａ処理において、ソルダーライト浴の温度
を１２゛Ｃに低温化して３回処理し、ソルダーライトの
被着厚さを７２μとした。

（発明の効果） 本発明の半導体装置は、半田付は性が良好で、信頼性と
経済性に優れており、小型・高密度化に基づくヒートシ
ョンクやソルダーブリッジ等を解消することができ、工
業上顕著な効果を奏するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 封止体から外部に突出するリードを設けた半導体装置に
   おいて、突出するリード表面に貴金属、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉ
   ｎ、Ｚｎ、Ｐｂまたはこれらの合金の少なくとも１種を
   被覆し、その上に実用半田付温度で融解または分解する
   有機質皮膜を０．１〜５０μの厚さに形成したことを特
   徴とする半導体装置。