JPS639957A - 半導体リ−ドフレ−ム - 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） 本発明は半導体などの電子部品の実装に用いるリードフ
レーム、リード線、端子等のリード材に関するものであ
る。

（従来の技術） 一般にトランジスターやＩＣなどの電子部品の実装には
リードフレーム、リード線、端子等のリード材が用いら
れている。

この中でリードフレームは第１図に平面図の一例を、第
２図に断面図の他の一例を示すように、８１チツプ（ｌ
Ｉ）を塔載するタブ部（１）の周囲にインナーリード部
（２）ヲ設け、その′外側にアウターリード部（３）　
’５−設は念もので、タブ部（１）に接着剤又はろう材
からなる接合剤（５）ヲ介してＳ１チツプ（’＋）ｅダ
イボンドし、Ｓｉチップ０）上に形成した電唖パッド（
６）とインナーリード部（２）金金属細線（７）により
ワイヤボンドし念後、レジン（８）によりモールド封止
しており、露出するアウターリード部（３）（は多くの
場合半田付けのためのＳｎ又はＳｎ　−Ｐｂ合金の被覆
を行なっている。

このようなリードフレーム（以下フレームと略記）は通
常金属板条材よりプレス加工やエツチングによって成型
されるもので、金属基材には熱膨張の小さいＦａ　−Ｎ
ｉ−Ｃｏ合金（コパール）やＦｅ　−Ｎｉ合金が用いら
れてい友が、近年熱及び電気の良導体であるＣｕ合金が
用いられるようになっ之。これはセラミック封止にかわ
る量産向きのレジンモールド封止において、上記Ｃｕ材
はその大きな熱膨張率が使用上の制約とはならず、上記
コパールより安価で加工性に優れているためである。ま
次金属細線にはＡｕ線が用いられてい次が、近年Ｍ線又
はＣｕ線が用いられるようになった。

（発明が解決しようとする問題点） ワイヤーボンドするインナーリード部やタブ部（以下イ
ンナーリード先端部と称する）には酸化防止のためのＡ
ｇスポットメッキを施している。

スポットメッキは高価なＡｇの使用量を節約する几めで
あるが、安定したボンド強度を得る比めには、メッキ厚
さｆ、３〜５μと厚くする必要がある。

これはボンディング時の加熱により大気中の０１がＡｇ
中に拡散し、メッキが薄いとその界面を劣化し、安定し
念ボンド特性が得られない之めである。

″１次半導体は高集積化と共に小型、高密度化が強く望
まれ、例えば第４図に示すフレームのアウターリードの
ピッチは２．５４ｗ＋であるが、これを１２７鱈、更に
はα６５■に縮少できるチップキャリヤーやフラットパ
ックなどの面実装型に移行しつつあり、第５図に示す可
ペンド型面実装置Ｃによれば従来の数分の１に小型化す
ることができる。しかしながらこれ等小型レジンモール
ドはリードとモールドの界面から水分や不純物が浸入し
易く、信頼性が劣る欠点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これに鑑み種々検討の結果、リードフレーム
のインナーリード先端部以外の表面にも特定の金属を被
覆することにより、前記欠陥を解消できることを知見し
、開発されたものである。

即ち本発明はリードフレームの全表面にＡｇ％Ｐｄ。

Ｒｕ又はこれらの合金のいずれかを００２〜０２μ被覆
し、インナーリード先端部にＡｇ、　Ｐｄ、　Ｒｕのい
ずれかを１μ以上被覆したことを特徴とする半導体リー
ドフレーム、及びインナーリード先端部にＡｇ、　Ｐｄ
　、　Ｒｕのいずれかを１μ以上被覆し該被覆部を含む
リードフレームの全表面にＡｇ、Ｐｄ％Ｒｕ　又はこれ
らの合金のいずれかｉ　０．０２〜０．２μ被覆し次こ
とを特徴とする半導体リードフレーム、及びインナーリ
ード先端部にＡｇ１Ｐｄ、Ｒｕのいずれかを１μ以上被
覆し、残余のリード部にＡｇｌＰｄ％Ｒｕ又は、これら
の合金のいずれかを０．０２〜α２μ被覆し次ことを特
徴とする半導体リードフレームである。

父上記においてリードフレームの基材にＣｕ又はＣｕ合
金を用いたことを特徴とする半導体リードフレームで、
Ｃｕ合金にはＣｕ−３μ％Ｃｕ　−Ｆｓ、　Ｃｕ　−Ｎ
ｉ　−８μ％Ｃｕ　−０ｒ−Ｚｒ％Ｃｕ−３ｎ−Ｃ７ｒ
等が用いられる。

Ａｆ＃ｉ、Ｃｕ中を拡散しゃすく又Ｏｓを拡散させやす
いので特にフレームがＣｕ材の場合Ａｇヲ直接フレーム
に被覆するとその界面に合金層又は酸化物が生成しボン
ディング性を害する恐れがある。従ってフレーム全面’
ｉＰｄ、Ｒｕ又はこれらの合金をα０２〜０２μ被覆し
しかる後インナーリード先端部にＡｇを１μ以上被覆し
たものが特に適した被覆構成で、これによりＡｇのスポ
ット被覆をより薄くすることも可能になる。

被覆材は、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕの他にＡｇ　−Ｐｄ、　Ａ
ｇ　−８ｎ。

Ａｇ−３ｂ、　Ａｇ−ＣｕｌＡｇ　−Ｒｕ、　Ｐｄ−Ｎ
ｉ、Ｐｄ−Ｃｏ、Ｒｕ　−Ｐｄ、Ｒｕ−Ｎｉ等があり、
これらは湿式又は乾式メッキ法等により被覆される。

実際の被覆方法は、例えばインナーリード先端部をスポ
ット状に厚くメッキしてから全体をフラッシュメッキす
る方法又は逆て全表面を薄くメッキしてからリード先端
部全厚くメッキする方法等がある。

インナーリード先端部とリード残部又は全表面の被覆材
質は、同一でもよいが目的に応じて使いわけた方がよい
。特にＣｕ系フレームの場合は、リード残部又は、全表
面の被覆は、Ｐｄ％Ｒｕ又はこれらの合金が好ましい。

インナーリード先端部の被覆はボンディングワイヤがＡ
ｕ線の場合は、ｋｇが最適であるがＰｄ、　Ｒｕでもよ
い。ボンディングワイヤがＰｄ線又はＣｕ線の場合は、
Ｐｄ又は、Ｒｕが適している。

（作　用） インナーリード先端部にＡｇ、Ｐｄ又はＲｕヲ被覆する
理由はこれらの金属は酸化しにくいため金属細線等の接
合が高い信頼性のもとで安定して行える念めである。

被覆厚さを１μ以上に限定した理由は１μ未満では安定
した接合強度が得られないためであり、通常１〜５μの
被覆が施される。

インナーリード先端部以外の表面にもＡｇ、Ｐｄ。

Ｒｕ又はこれらの合金を被覆する理由は、これらの金属
又は合金は酸化しにくい友めボンディングの際の加熱に
よって酸化することがなく従ってモールドとの密着性を
高度に保持できる念めである。

この被覆はプリント基板への実装において予備半田の次
めのアウターリード部の強酸処理又は、活性フラックス
処理を軽減又は省略でき、場合によっては、予備半田そ
のものを省略することも可能である。

ここで被覆厚さを００２〜０．２μに限定した理由は、
０２μを超えると被覆がＡｇの場合はＡｇがマイグレー
ションして短絡事故をおこすためである。

被覆がＰｄ又はＲｕの場合は、リード材の曲げ加工時に
マイクロクラックが発生してリード材の強度が低下する
ためである。又被覆厚さが００２μ未満ではいずれの場
合も酸化防止が十分できない念めである。これらの被覆
厚さはα０５〜０１μが特に好ましい。

（実施例） 以下に本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例−１ Ｃｕ−２，１％５ｎ−０１８％Ｏｒ合金の条（α２５ｗ
ｔｘ２０．４＋ｍａｙ）から第１図に示す形状のリード
フレームをプレス成形した。このフレームの全表面に電
気メツキ法により各種金属を被覆してから、タブ部（１
）とインナーリード部（２）の先端に厚いスポットメッ
キを施した。第１表にメッキ構造を示した。このフレー
ムのタブ部（１）にＡｇエポキシペーストを用いて８１
チツプをダイポンドした。次に８１チツプ上の電極バッ
トとインナーリード部先端ヲ２５μφのＡｕ線により３
２０℃でワイヤーボンドした。

これらの作業は大気中で行った。ボンディング部分の欠
陥を肉眼及び顕微鏡により調ベワイヤーボンド不良率を
求めた。

次にこれらのうち健全なものについてエポキシのトラン
スファーモールドで封止し、２３５℃の半田浴に５秒間
ディップし１２０℃のプレッシャークツカーに３００時
間保持してからＩＣテスターにて動作テストヲ行い、Ｉ
Ｃ故障率？求めた。

以上の結果を第１表に示した。

第１表 メッキ浴組成及びメッキ条件は第２表に示す。

第２表 はワイヤボンド不良率及びＩＣ故障率が極めて低いが、
比較品（７，８）は全表面被覆が薄いため又従来品（９
，１０）は全表面被覆がしていないため発明品より劣っ
ている。

特にＡｇをＬ２μスポット被覆した場合を比較すると第
１発明品（２，３）は比較品（８）及び従来品α１にく
らべて著しく優れている。これは本発明によればＡｇの
スポット被覆厚を薄くできるということでもあり経済的
である。

実施例−２ Ｃｕ　−０，Ｉ　Ｆａ　−０，０３Ｐ合金の条（α２５
　ｍ　ｔ　Ｘ２α’＋　ｍ　ｗ　）から第１図に示す形
状のリードフレームをプレス成形し九〇このフレームの
タブ部（１）とインナーリード部（２）の先端部にスポ
レトメッキ法によりスポット被覆し、次に全表面被覆を
行った。このようにして得られたフレームについて実施
例−１と同様にしてＩＣを組立て、同様の方法で特性評
価を行なっ之。

第１表に第二発明品（７〜９）のメッキ条件と結果を示
した。

第１表より明らかなように第２発明品は、ワイヤボンド
不良率及びＩＣ故障率ともＯで極めて優れている。

実施例−５ Ｃｕ−α５５　Ｃｒ−０，１５Ｚｒ合金の条（α２５　
ｍ　ｔ　Ｘ２α４１！ＩＩＷ）から第１図に示す形状の
り−ドフレームをプレス成形した。このフレームのタブ
部（１）とインナーリード部（２］の先端部分をマスク
して残部をメッキ法により薄く被覆し次にマスクした部
分にスポット被覆しだ。このようにして得られたフレー
ムを実施例−１と同様にしてｚｃｉ＆：組みたて、同様
の方法で特性評価を行った。

第１表に第５発明品（１０〜１２）の被覆条件と結果を
示した。

第１表より明らかなように第５発明品によればワイヤボ
ンド不良率及びＩＣ故障率ともＯで極めて優れている。

（本発明の効果） 本発明によればポンディング性に優れ、モールド封止に
おいてフレームとモールドとの密着性が良好でＩＣの信
頼性が高く、又Ａｇ等の貴金属の使用量を低減でき、更
にプリント基板への実装においてアウターリード部の予
備半田付は又はその前処理が省略可能であり、特にフレ
ームにＣｕ材を用いた小型高密度化されたパッケージに
適用し顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はリードフレームの一例を示す平面図、第２図は
リードフレームの他の一例を示す断面図、第５図は可ペ
ンド型面実装置Ｃの一例を示す断面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）リードフレームの全表面にＡｇ、Ｐｄ、Ｒｕ又は
   これらの合金のいずれかを０．０２〜０．２μ被覆し、
   インナーリード先端部にＡｇ、Ｐｄ、Ｒｕのいずれかを
   １μ以上被覆したことを特徴とする半導体リードフレー
   ム。
2. （２）リードフレームの全表面にＰｄ、Ｒｕ又はこれら
   の合金のいずれかを０．０２〜０．２μ被覆し、インナ
   ーリード先端部にＡｇを１μ以上被覆したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の半導体リードフレーム
   。
3. （３）インナーリード先端部にＡｇ、Ｐｄ、Ｒｕのいず
   れかを１μ以上被覆し該被覆部を含むリードフレームの
   全表面にＡｇ、Ｐｄ、Ｒｕ又はこれらの合金のいずれか
   を０．０２〜０．２μ被覆したことを特徴とする半導体
   リードフレーム。
4. （４）インナーリード先端部にＡｇ、Ｐｄ、Ｒｕのいず
   れかを１μ以上被覆し、残余のリード部にＡｇ、ＰｄＲ
   ｕ又は、これらの合金のいずれかを０．０２〜０．２μ
   被覆したことを特徴とする半導体リードフレーム。
5. （５）リード部基材にＣｕ又はＣｕ合金を用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）、（３）、（４）項
   記載の半導体リードフレーム。