JPH0370373B2 - - Google Patents
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- JPH0370373B2 JPH0370373B2 JP56133372A JP13337281A JPH0370373B2 JP H0370373 B2 JPH0370373 B2 JP H0370373B2 JP 56133372 A JP56133372 A JP 56133372A JP 13337281 A JP13337281 A JP 13337281A JP H0370373 B2 JPH0370373 B2 JP H0370373B2
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- plating
- semiconductor element
- layer
- pellet
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- H10W70/417—Bonding materials between chips and die pads
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
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- Wire Bonding (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
従来の半導体装置の製造方法を、第１図乃至第
２図を用いて説明する。まずリードフレーム１を
形成するために、金属薄片板を選択的にAgメツ
キする。このメツキ部分が素子載置部２とリード
先端部３に対応する。次にこの金属薄片板をプレ
スまたはエツチング加工して、所定のリードフレ
ーム型にする。このリードフレーム１を、N2な
どの不活性ガス中で約400℃で熱しながら、ペレ
ツト４を素子載置部２上にマウントする。ペレツ
ト４の接着面には極く薄いAu層が形成されてお
り、半田や金フオイル５で素子載置部２のAgメ
ツキ層６上に接合される。次に同じ雰囲気中にお
いて約300℃でペレツト４の電極７とリード３の
Agメツキされた部分を、Auワイヤー８で接続す
る。ワイヤー８とメツキ面との接着は、熱圧着を
した後水素トーチで切断する。次にモールド樹脂
９により、リードフレーム１の外部端子部分１０
を除いて、全体を封止する。最後にリード端部１
２を切断して、外部端子部分１０に半田又はメツ
キ１１を付ける。
２図を用いて説明する。まずリードフレーム１を
形成するために、金属薄片板を選択的にAgメツ
キする。このメツキ部分が素子載置部２とリード
先端部３に対応する。次にこの金属薄片板をプレ
スまたはエツチング加工して、所定のリードフレ
ーム型にする。このリードフレーム１を、N2な
どの不活性ガス中で約400℃で熱しながら、ペレ
ツト４を素子載置部２上にマウントする。ペレツ
ト４の接着面には極く薄いAu層が形成されてお
り、半田や金フオイル５で素子載置部２のAgメ
ツキ層６上に接合される。次に同じ雰囲気中にお
いて約300℃でペレツト４の電極７とリード３の
Agメツキされた部分を、Auワイヤー８で接続す
る。ワイヤー８とメツキ面との接着は、熱圧着を
した後水素トーチで切断する。次にモールド樹脂
９により、リードフレーム１の外部端子部分１０
を除いて、全体を封止する。最後にリード端部１
２を切断して、外部端子部分１０に半田又はメツ
キ１１を付ける。
以上のような従来の方法では、リードフレーム
としてAgメツキされたものが必要である。これ
はCuを材料としたリードフレームが酸化され易
いため、リードフレームと素子やワイヤーとの接
続が不良になるのを防ぐためである。しかし、こ
れには弊害が多い。第一に、Agは高価である。
またAgメツキのために、材料の安定性が悪くな
る。例えば、Agメツキを長時間空気中に放置す
ると硫化して、素子のマウントに悪影響を与え
る。あるいは、Agメツキが薄いと下地金属が酸
化し、メツキのフクレやハガレが発生する。ま
た、Auワイヤー切断用のトーチが当るとAgが変
色して、下地金属が酸化してしまう。このよう
に、Agメツキの管理に、十分な注意を払わなけ
ればならない。また、Agメツキを使用している
ことは、素子の信頼性を悪くする原因になつてい
る。つまり素子を高温中の雰囲気で使用すれば、
Agが水と反応してモールド樹脂内を拡散し、リ
ード間をシヨートさせるAgマイグレーシヨン現
象が発生する恐れがある。この現象が発生すると
製品が使用不能になつてしまう。その他、Agメ
ツキは製造工程の流れを悪くする原因にもなつて
いる。即ち最初のメツキを行なう工程は、メツキ
浴中にCu薄板を一定時間浸さなければならない
ので、非常に手間がかかる。またCu薄板の一部
にのみメツキを行なうため薄板上における素子配
置の位置が決定されるので、後の工程で、材料の
向きに留意する必要が生じてしまう。そのため、
工程の流れが滞ることがある。また、メツキ不良
はプレス中に取り出しを行なう為に、プレスの稼
動率が低下してしまう。また別の欠点としては、
モールドされた場合にも、封止樹脂とAgメツキ
との接合性が悪いため、これらの間にすき間を生
じることがある。またメツキ周辺部の金属表面は
酸化されやすいため、厚い酸化膜ができる。この
酸化膜に気泡が生じ、これが樹脂との間にすき間
を作ることがあり、装置の耐湿性を悪くする。ま
たAgメツキ上にモールドした場合外部から力を
うけるとAgにすべりが生じ、Agメツキ上に接合
されたペレツトがひずみを受けてペレツト割れを
生じることがある。これらの欠点は、製品の信頼
性を悪くしている。以上のように、Agメツキは、
従来の半導体装置の製造方法において、多くの弊
害を生みだしていた。
としてAgメツキされたものが必要である。これ
はCuを材料としたリードフレームが酸化され易
いため、リードフレームと素子やワイヤーとの接
続が不良になるのを防ぐためである。しかし、こ
れには弊害が多い。第一に、Agは高価である。
またAgメツキのために、材料の安定性が悪くな
る。例えば、Agメツキを長時間空気中に放置す
ると硫化して、素子のマウントに悪影響を与え
る。あるいは、Agメツキが薄いと下地金属が酸
化し、メツキのフクレやハガレが発生する。ま
た、Auワイヤー切断用のトーチが当るとAgが変
色して、下地金属が酸化してしまう。このよう
に、Agメツキの管理に、十分な注意を払わなけ
ればならない。また、Agメツキを使用している
ことは、素子の信頼性を悪くする原因になつてい
る。つまり素子を高温中の雰囲気で使用すれば、
Agが水と反応してモールド樹脂内を拡散し、リ
ード間をシヨートさせるAgマイグレーシヨン現
象が発生する恐れがある。この現象が発生すると
製品が使用不能になつてしまう。その他、Agメ
ツキは製造工程の流れを悪くする原因にもなつて
いる。即ち最初のメツキを行なう工程は、メツキ
浴中にCu薄板を一定時間浸さなければならない
ので、非常に手間がかかる。またCu薄板の一部
にのみメツキを行なうため薄板上における素子配
置の位置が決定されるので、後の工程で、材料の
向きに留意する必要が生じてしまう。そのため、
工程の流れが滞ることがある。また、メツキ不良
はプレス中に取り出しを行なう為に、プレスの稼
動率が低下してしまう。また別の欠点としては、
モールドされた場合にも、封止樹脂とAgメツキ
との接合性が悪いため、これらの間にすき間を生
じることがある。またメツキ周辺部の金属表面は
酸化されやすいため、厚い酸化膜ができる。この
酸化膜に気泡が生じ、これが樹脂との間にすき間
を作ることがあり、装置の耐湿性を悪くする。ま
たAgメツキ上にモールドした場合外部から力を
うけるとAgにすべりが生じ、Agメツキ上に接合
されたペレツトがひずみを受けてペレツト割れを
生じることがある。これらの欠点は、製品の信頼
性を悪くしている。以上のように、Agメツキは、
従来の半導体装置の製造方法において、多くの弊
害を生みだしていた。
本発明はこのような従来方法の欠点を改善し、
安価で信頼性の高い半導体装置を従来より容易に
製造できる製造方法を提供することを目的とす
る。
安価で信頼性の高い半導体装置を従来より容易に
製造できる製造方法を提供することを目的とす
る。
即ち、従来Cu系表面層に直接に半導体ペレツ
トを固着したり、リード線を熱圧着することは装
置の信頼性を損うとされていたのに対し、Cu系
表面層に適当な表面処理を施すことによつて前述
の適用が可能となる事実に基づいて本発明は完成
された。その具体的な手法としては、Cu系表面
層を還元することによつており、この結果リード
フレームに対するAgメツキ層形成を不要とした。
トを固着したり、リード線を熱圧着することは装
置の信頼性を損うとされていたのに対し、Cu系
表面層に適当な表面処理を施すことによつて前述
の適用が可能となる事実に基づいて本発明は完成
された。その具体的な手法としては、Cu系表面
層を還元することによつており、この結果リード
フレームに対するAgメツキ層形成を不要とした。
ところで、Cu又はCU系合金は酸化又は還元し
易い性質を持つていることは良く知られている
が、本発明においては、Cu系表面層に形成され
た酸化物層等を、特定の還元性雰囲気中で処理す
ることによつて化学的に除去してしまい、Au等
のリードとの熱圧着やペレツトの固定の際に接続
部に酸化物等を介在させることがないので、上記
従来の欠点を生ずることなく完成可能としたもの
である。また樹脂封止する際には、Cu系表面層
を再び薄い酸化膜で覆うことにより樹脂と金属表
面との密着性を向上させることができる。
易い性質を持つていることは良く知られている
が、本発明においては、Cu系表面層に形成され
た酸化物層等を、特定の還元性雰囲気中で処理す
ることによつて化学的に除去してしまい、Au等
のリードとの熱圧着やペレツトの固定の際に接続
部に酸化物等を介在させることがないので、上記
従来の欠点を生ずることなく完成可能としたもの
である。また樹脂封止する際には、Cu系表面層
を再び薄い酸化膜で覆うことにより樹脂と金属表
面との密着性を向上させることができる。
本発明におけるCu系表面層としては真鍮、燐
青銅及び無酸銅等の少なくとも一種からなるもの
と、更に鉄等の下地に前記Cu系表面層を構成す
る金属を蒸着、メツキ並びにスパツタリング等の
手段で被覆したものでも良い。
青銅及び無酸銅等の少なくとも一種からなるもの
と、更に鉄等の下地に前記Cu系表面層を構成す
る金属を蒸着、メツキ並びにスパツタリング等の
手段で被覆したものでも良い。
次に本発明の一実施例を、第３図乃至第４図を
用いて説明する。まずCu又は真ちゆうやりん青
銅などのCu合金の薄板を、プレス加工またはエ
ツチング加工して、リードフレーム３１を形成す
る。このリードフレーム３１を、N2にアルコー
ルを混入させた還元性雰囲気中で、300℃〜400℃
程度に加熱することによつて還元し、リードフレ
ーム表面の酸化物を除去する。またこの工程中に
ペレツト３２をリードフレーム３１の素子載置部
３３上にダイボンデイングする。ペレツト３２は
第５図のように、Si基板５１の下にパナジウム層
５２、Ni層５３、Au−Ge層５４、Au層５５が
形成されている。ここで、パナジウム層５２はSi
基板５１とNi層５３を接着する働きをし、Ni層
５３はペレツト割れの防止の役目をする。Au−
Ge層５４とAu層５５はろう材の働きをしてい
る。このためとくに半田等を用いなくても、ペレ
ツト３２をリードフレーム３１表面に接合させる
ことができる。AuとCuは全率固溶体であるため
接合し易い。次に、このリードフレームを同じガ
ス中で300℃程度に加熱し、ペレツト３２の電極
３４に、Auワイヤー又はAu合金ワイヤー３５
を、水素トーチを使つて接合し、続けて、リード
先端部３６のCu又はCu合金表面上に、前記Auワ
イヤー又はAu合金ワイヤー３５のもう一方の端
部を熱圧着させて接合し水素トーチで切断する。
次に、モールド樹脂３８によつて、リードフレー
ム３１の外部端子部分３７を除いて全体を封止
し、外囲器を作る。モールドは空気中で100℃〜
200℃の温度で行なう。これによりリードフレー
ム１の表面上に薄い酸化膜３９を形成してから樹
脂封止する。この酸化膜３９はCu又はCu合金面
がわずかに変色する程度とする。最後にリード端
部４０を切断して、外部端子部分３７に半田又は
メツキ４１をつける。
用いて説明する。まずCu又は真ちゆうやりん青
銅などのCu合金の薄板を、プレス加工またはエ
ツチング加工して、リードフレーム３１を形成す
る。このリードフレーム３１を、N2にアルコー
ルを混入させた還元性雰囲気中で、300℃〜400℃
程度に加熱することによつて還元し、リードフレ
ーム表面の酸化物を除去する。またこの工程中に
ペレツト３２をリードフレーム３１の素子載置部
３３上にダイボンデイングする。ペレツト３２は
第５図のように、Si基板５１の下にパナジウム層
５２、Ni層５３、Au−Ge層５４、Au層５５が
形成されている。ここで、パナジウム層５２はSi
基板５１とNi層５３を接着する働きをし、Ni層
５３はペレツト割れの防止の役目をする。Au−
Ge層５４とAu層５５はろう材の働きをしてい
る。このためとくに半田等を用いなくても、ペレ
ツト３２をリードフレーム３１表面に接合させる
ことができる。AuとCuは全率固溶体であるため
接合し易い。次に、このリードフレームを同じガ
ス中で300℃程度に加熱し、ペレツト３２の電極
３４に、Auワイヤー又はAu合金ワイヤー３５
を、水素トーチを使つて接合し、続けて、リード
先端部３６のCu又はCu合金表面上に、前記Auワ
イヤー又はAu合金ワイヤー３５のもう一方の端
部を熱圧着させて接合し水素トーチで切断する。
次に、モールド樹脂３８によつて、リードフレー
ム３１の外部端子部分３７を除いて全体を封止
し、外囲器を作る。モールドは空気中で100℃〜
200℃の温度で行なう。これによりリードフレー
ム１の表面上に薄い酸化膜３９を形成してから樹
脂封止する。この酸化膜３９はCu又はCu合金面
がわずかに変色する程度とする。最後にリード端
部４０を切断して、外部端子部分３７に半田又は
メツキ４１をつける。
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法
では、従来のように素子をマウントするために、
リードフレームをAgメツキする必要がないので
安価にできるし、Agマイグレーシヨン現象も発
生しない。またメツキ部分がないので、材料が安
定しており、コストも安価であるし、メツキに対
するフクレ、ハガレ試験やメツキ厚さ検査、メツ
キ不良検査等の複雑な工程を省略することができ
る。さらに材料にメツキによる方向性がないの
で、工程がスムーズになり自動化ができる。また
プレスの洗浄などにおいても、Agメツキはよご
れが落ちにくい上に、洗浄中にはAgとH2Oが反
応して電流が流れて酸化を起こすといつたことも
あつたが、Agメツキがないためそういう心配も
まつたく不要になつた。また、Cuは酸化し易い
が、還元もし易いため、還元して使用することで
常に安定したきれいな材料を用いることができ
る。したがつて、フレームを形成してから素子を
マウントするまでのフレームの保存期間中に、従
来のようにAgメツキ部分が硫化するような弊害
もなく、フレーム表面がある程度酸化しても、素
子をマウントする際に還元するので、フレームの
保存に特別に気を配る必要もない。また、Auワ
イヤーの切断にH2ガス系のトーチを使用すると、
H2とO2が反応して水ができる。この際、この水
が触媒として作用し金属の酸化が激しく起こる。
これは従来の方法の欠点の一つであつたが、本発
明では還元性ガスの雰囲気中でこの工程を行うた
めに、金属表面の酸化をおさえることができる。
また、素子のマウントや、ワイヤーボンデイング
の際に、還元性ガス中で行なうことにより、Cu
表面に酸化物がないため、少しの圧力と熱によつ
て容易に接合することができる。さらに、接合部
に用いられるAuとCuは、全率固溶体であるため
金属間化合物ができないので、電気抵抗が小さ
く、化学的に安定しており、機械的な強度も劣化
せず信頼性が高い。接合部ではAuがCu中に拡散
するため接合部全体が貴金属化して、酸化しにく
くなるということも起こる。またリードフレーム
のCu表面上にある程度の酸化膜ができているた
め封止樹脂との密着性がよくなる。さらに従来の
Agメツキの場合は、フレームに対し応力が加わ
るとAg層がすべりを生じ易く、ペレツトとフレ
ームの間で切断応力が発生してペレツト割れが生
じることがあつたが、本発明ではAgメツキを用
いていないのでその心配はない。本実施例の製品
をボイリングしてペレツト割れの発生率をテスト
した結果、従来のAgメツキのあるものは24時間
で3/50がペレツト割れを生じた。これに対し、本
実施例のものでは96時間までボイリングを行なつ
ても50サンプルのうちひとつもペレツト割れを発
生しなかつた。このように、本発明によれば、従
来の方法の欠点が改善できる上に、さらに信頼性
の高い素子を、安価に製造することができる。
では、従来のように素子をマウントするために、
リードフレームをAgメツキする必要がないので
安価にできるし、Agマイグレーシヨン現象も発
生しない。またメツキ部分がないので、材料が安
定しており、コストも安価であるし、メツキに対
するフクレ、ハガレ試験やメツキ厚さ検査、メツ
キ不良検査等の複雑な工程を省略することができ
る。さらに材料にメツキによる方向性がないの
で、工程がスムーズになり自動化ができる。また
プレスの洗浄などにおいても、Agメツキはよご
れが落ちにくい上に、洗浄中にはAgとH2Oが反
応して電流が流れて酸化を起こすといつたことも
あつたが、Agメツキがないためそういう心配も
まつたく不要になつた。また、Cuは酸化し易い
が、還元もし易いため、還元して使用することで
常に安定したきれいな材料を用いることができ
る。したがつて、フレームを形成してから素子を
マウントするまでのフレームの保存期間中に、従
来のようにAgメツキ部分が硫化するような弊害
もなく、フレーム表面がある程度酸化しても、素
子をマウントする際に還元するので、フレームの
保存に特別に気を配る必要もない。また、Auワ
イヤーの切断にH2ガス系のトーチを使用すると、
H2とO2が反応して水ができる。この際、この水
が触媒として作用し金属の酸化が激しく起こる。
これは従来の方法の欠点の一つであつたが、本発
明では還元性ガスの雰囲気中でこの工程を行うた
めに、金属表面の酸化をおさえることができる。
また、素子のマウントや、ワイヤーボンデイング
の際に、還元性ガス中で行なうことにより、Cu
表面に酸化物がないため、少しの圧力と熱によつ
て容易に接合することができる。さらに、接合部
に用いられるAuとCuは、全率固溶体であるため
金属間化合物ができないので、電気抵抗が小さ
く、化学的に安定しており、機械的な強度も劣化
せず信頼性が高い。接合部ではAuがCu中に拡散
するため接合部全体が貴金属化して、酸化しにく
くなるということも起こる。またリードフレーム
のCu表面上にある程度の酸化膜ができているた
め封止樹脂との密着性がよくなる。さらに従来の
Agメツキの場合は、フレームに対し応力が加わ
るとAg層がすべりを生じ易く、ペレツトとフレ
ームの間で切断応力が発生してペレツト割れが生
じることがあつたが、本発明ではAgメツキを用
いていないのでその心配はない。本実施例の製品
をボイリングしてペレツト割れの発生率をテスト
した結果、従来のAgメツキのあるものは24時間
で3/50がペレツト割れを生じた。これに対し、本
実施例のものでは96時間までボイリングを行なつ
ても50サンプルのうちひとつもペレツト割れを発
生しなかつた。このように、本発明によれば、従
来の方法の欠点が改善できる上に、さらに信頼性
の高い素子を、安価に製造することができる。
尚、本発明で用いる還元性ガスは、N2に20％
以下のH2を混入させたものでもよい。この際H2
の割合が多すぎるとH2トーチによる炎で燃えた
り、素子に形成されたSiO2膜に悪影響を与え素
子の特性に影響を与えることがあるが、20％以下
ならばほとんど問題はない。また本実施例では、
素子載置部とリード部分を一体化して形成したリ
ードフレームを用いたが、これらが分離されて形
成され、後の工程で組み合わされるものであつて
もよい。また、リードフレームを形成する金属薄
片は、Cu又はCu合金を他の金属表面にメツキや
スパツタリングしたものであつてもよい。また還
元する工程と素子やワイヤーの接合を行なう工程
は分離されていてもよい。その場合還元されたフ
レームが、接合の際に再び酸化されないように、
素子やワイヤーの接合の行程は不活性ガス中で行
なう必要がある。
以下のH2を混入させたものでもよい。この際H2
の割合が多すぎるとH2トーチによる炎で燃えた
り、素子に形成されたSiO2膜に悪影響を与え素
子の特性に影響を与えることがあるが、20％以下
ならばほとんど問題はない。また本実施例では、
素子載置部とリード部分を一体化して形成したリ
ードフレームを用いたが、これらが分離されて形
成され、後の工程で組み合わされるものであつて
もよい。また、リードフレームを形成する金属薄
片は、Cu又はCu合金を他の金属表面にメツキや
スパツタリングしたものであつてもよい。また還
元する工程と素子やワイヤーの接合を行なう工程
は分離されていてもよい。その場合還元されたフ
レームが、接合の際に再び酸化されないように、
素子やワイヤーの接合の行程は不活性ガス中で行
なう必要がある。
第１図は、従来用いられたリードフレームの平
面図で、第２図は、従来の半導体装置の横断面図
である。第３図は、本発明に用いるリードフレー
ムの平面図で、第４図は、本発明による半導体装
置の横断面図である。第５図は、本発明に用いる
半導体素子の断面図である。 ３１……リードフレーム、３２……ペレツト、
３４……電極、３５……ボンデイングワイヤー、
３６……樹脂、４０……酸化膜。
面図で、第２図は、従来の半導体装置の横断面図
である。第３図は、本発明に用いるリードフレー
ムの平面図で、第４図は、本発明による半導体装
置の横断面図である。第５図は、本発明に用いる
半導体素子の断面図である。 ３１……リードフレーム、３２……ペレツト、
３４……電極、３５……ボンデイングワイヤー、
３６……樹脂、４０……酸化膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 表面がCu又はCu合金からなり、半導体素子
載置部および金属細線接続用の先端部を有するリ
ードフレームを還元性雰囲気中で還元する工程
と、この還元工程で還元されたリードフレームの
表面が酸化されないように前記還元性雰囲気を保
ち、前記半導体素子載置部に半導体素子をろう材
で接合する工程と、前記還元工程で還元されたリ
ードフレームの前記先端部が酸化されないように
前記還元性雰囲気を保ち、前記半導体素子上の電
極および前記先端部間を金属細線によつて接続す
る工程と、前記半導体素子、リードフレームの先
端部および金属細線を覆うように樹脂封止する工
程とを具備することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 ２ 前記樹脂封止の工程に先立ち、リードフレー
ムの表面に薄い酸化膜を作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の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56133372A JPS5834930A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56133372A JPS5834930A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5834930A JPS5834930A (ja) | 1983-03-01 |
| JPH0370373B2 true JPH0370373B2 (ja) | 1991-11-07 |
Family
ID=15103181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56133372A Granted JPS5834930A (ja) | 1981-08-27 | 1981-08-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834930A (ja) |
-
1981
- 1981-08-27 JP JP56133372A patent/JPS5834930A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5834930A (ja) | 1983-03-01 |
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