JPH04184969A - 半導体装置リードフレーム材料及びその製造方法 - 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］ 本発明は半導体装置に使用されるリードフレーム材料及
びその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、導電性及び熱放散性の良さから各種銅合金材
料が半導体装置のリードフレーム材料として使用されて
いる。第１図はリードフレームを示す斜視図であり、図
において、リードフレーム（１）は半導体チップが載せ
られるグイバット部（２）、半導体チップとワイヤー（
Ａｕ線またはＣｕ線）で結ばれるインナーリード部（３
）、及びプリント基板に接合されるアウターリード部（
４）からなる。

この中で、通常インナーリード部（３）及びダイパッド
部（２）の半導体チップを載せる側の表面には厚さ４μ
ｍ以上のＡｇめつき（５）が施される。これは半導体チ
ップとインナーリード部（３）とをＡｕ線またはＣｕ線
で接続する、いわゆるワイヤーボンディングを行う場合
、インナーリード部（３）にＡｇめっき（５）がないと
接合強度のバラツキが大きく、信頼性に欠けるからであ
る。ダイパッド部（２）はＡｇめっき（５）の必要はな
いが、インナーリード部（３）にだけＡｇめっき（５）
を施すことが困難なため、グイバット部（２）にもＡｇ
めつき（５）が施される。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のＡｇめっき加工には以下のような問題点
がある： ■めっきの信頼性を確保するために、高価なＡｇを４μ
輸以上の厚さにめっきする必要がある。

■成形加工後に部分Ａｇめっきを行うため、生産性が低
く、コストが高くなる。

このため、成形加工後の厚い部分Ａｇめつきを行わず、
母材表面のインナーリード部に直接Ａｕ線またはＣｕ線
を接合する、いわゆるダイレクトワイヤーボンディング
が可能な材料が求められている。現在、一部ではＣｕ線
を直接リードフレームに接合することが実施されている
が、現状では信頼性が余り要求されない半導体装置に限
定されており、高い信頼性が要求される大部分の半導体
装置については、まだ実施されていない。

近年、上記問題点の解決策として、素条の状態で母材表
面に５μ−以上のＣｕめつきを行う方法が実施されてい
る。素条の状態でめっきが可能で、且つＡｇより安価な
Ｃｕをめっきするため低コストである。また、５μ輸以
上のＣｕめつきにより、成形加工後のＡｇめっきを行わ
ず、ワイヤーボンディングの信頼性を確保することがで
きる。しかし、このＣｕめつきにも以下の問題点がある
。

Ｃｕめつき層は非常に変色し易いため、めっき加工から
ワイヤーボンディングが行われるまでの間の管理が非常
に難しい。このため、めっき加工後すぐにワイヤーボン
ディングを行う必要がある。

長期保管をする場合には保管場所の温度、湿度などの条
件を整えるため設備及び包装コストが高くなる。

また、ボンディングの信頼性を保つため、ボンディング
直前にＣｕめつき層表面を洗う処理が必要となる。

本発明は上記のような問題点を解決し、高信頼性且つ安
価なリードフレーム材料を提供することを目的としてい
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体リードフレーム材料は、銅合金母材の表
面に厚さ０．５〜８μ−のＣｕめっき層を設け、該Ｃｕ
めっき上に厚さ０．００５〜０．５μｍのＡｇめっき層
を設け、熱処理により最表面のＡｇめっき層をＣｕめっ
き層中に拡散させることにより得られる層を該母材表面
に有することを特徴とする。

また、本発明に係る上記半導体リードフレーム材料のの
製造方法は、仕上前圧延後に銅合金母材の表面に厚さ０
．５〜８μ輸のＣｕめっきを施し、得られたＣｕめっき
層上に厚さ０．００５〜０．５μ輸のＡｇめっきを施し
、次に、熱処理により最表面のＡｇめっき層をＣｕめっ
き層中に拡散させた後、仕上圧延を行うことを特徴とす
る。

Ａｇは導電性が最も高く、貴金属として酸化しにくい金
属として知られており、前記のようにワイヤーボンディ
ングにおけるリードフレーム側の接合金属として広く使
用されているが、Ａｇめっきのように単独層を造らなく
ても、鋼中にある濃度以上含有されていれば、酸化を抑
制し、表面の清浄度を改善する効果がある。

また、銅合金は製造工程において、焼鈍と圧延を繰り返
して目的の板厚に加工するが、本発明では、仕上前圧延
後にめっき加工を行い、その後、最終焼鈍と仕上圧延を
行う、この場合、板厚の厚い状態でめっき加工ができ、
更にＡｇの拡散に必要な熱処理と最終焼鈍とを共用でき
るため低コストとなる。

従来のＣｕめつきを行ったままの状態では、圧延を行う
ため銅合金母材を軟化させる焼鈍（通常４００℃以上）
を行った場合、非酸化雰囲気を完全にしないと表面がか
なり酸化され、ワイヤーボンディング特性の信頼性低下
を招いた。しかし、本発明では表面にＡｇがあるため通
常行われている非酸化雰囲気焼鈍で表面が酸化され、ワ
イヤーボンディング特性の信頼性が低下することはない
。

このような銅合金表面にＣｕめつきを行い、その表面に
Ａｇめっきを行い、更に、熱処理を行ってＡｇｅＣｕ層
中に拡散させることにより、ダイレクトワイヤーボンデ
ィング性に優れ、且つ安価なリードフレーム材料を提供
できる。

また、その製造方法で、仕上前圧延後にめっき加工を行
い、その後、最終焼鈍と仕上圧延を行うことにより、更
に安価に提供することができる。

［作　　用］ ワイヤーボンディングの信頼性は、通常リードフレーム
側の金が清浄で、柔らかく、平滑なほど高くなる。

Ｃｕめっき後Ａｇめっきを行い、更に熱拡散を行った層
は以下の特性をもつ。

■従来の銅めっき層に比較してＡｇを含有するため、酸
化されに＜＜、清浄な表面を形成する；■［ＦｌいＡｇ
めっきを行うだけでは、ピンホールなどの心配があるが
、Ｃｕめっき層中に熱拡散させることにより均質な層を
形成する； ■Ｃｕめっき層を下地として行うことにより、めっき層
全体を柔らかく、平滑にする。

Ａｇめっきの厚さは、余り薄すぎると効果がなく、厚い
とコストが高くなるため、０．００５〜０．５μｍとし
た。同様にＣｕめっきの厚さは０．５〜８μｍとした。

このため、ワイヤーボンディングを行った場合でも、従
来のＣｕめっき以上で厚さ４μ幀以上の厚いＡｇめっき
と同等のボンディング信頼性を示す。

また、ワイヤーボンディング素条の段階でめっき加工が
でき、従来より薄いＣｕめっきと極薄いＡｇめっきを施
すだけなので、材料及び加工費が安く、低コストである
。更に、Ａｇを拡散させた層は従来のＣｕめっき層に比
較して、変色などが発生しにくいので保管・管理が容易
であり、特別の設備がなくても長期保存が可能であり、
ワイヤーボンディングの直前に表面を洗う処理工程も必
要ない。

Ｕ実　施　例コ 以下、本発明の実施例について説明する。実施例中、銅
合金の組成の％は重量％である。

代表的なリードフレーム用銅合金であるＣＤＡ１５１（
０，１％Ｚｒ、残部不可避不純物及びＣｕ）、ＣＤＡ１
９４（２，５％Ｆｅ、０．２％Ｚｎ、残部不可避不純物
及びＣｕ）及びＭＦ２０２（２，０％Ｓｎ、０．２％Ｎ
ｉ、残部不可避不純物及びＣｕ）を母材とし、これを下
記の製造工程でリードフレームに加工したものを実施例
１〜つとした。

製造工程 比較例として、上記工程のうちＡｇめっき及び熱処理を
行わないＣｕめっき層を最表面とするもの（比較例１〜
３）、Ａｇめっき後熱処理を行わないもの（比較例４〜
６）、仕上圧延、脱脂、成形加工後厚さ０．３μｍのＣ
ｕ下地めっき及び厚さ５μｍのＡｇめっきを施した従来
品（比較例７〜９）を同様に作製した。

作製した本発明品と比較品並びに従来品の試料について
、下記試験条件でワイヤーボンディングの信頼性比較試
験を行った。

試験条件 （１）ボンディング条件 接合荷重：　５０ｇｆ ステージ温度：２５０℃ 超音波比カニ０．２Ｗ 超音波印加時間：５０ｍ５ｅｃ 雰囲気：Ｎ２ ワイヤー：φ２５μｍ （２）評価 加工直後及び環境試験後のプル試験による破断強度及び
次式に示すワイヤー破断率をもって評価した。Ｎ＝２０
実施した。

（３）環境試験 温度：４０℃ 湿度：９０％ 期間＝１４日間 試験結果を第１表に示す。

第１表の結果より、実施例１〜９の本発明品は破断強度
及びワイヤー破断率では加工直後及び環境試験後ともに
比較例７〜９の厚Ａｇめっき材と同等の値を示した。

比較例１〜３のＣｕめっき材及び比較例４〜６のＡｇめ
っき後熱処理を行わないものは、加工直後では実施例及
び比較例７〜９の厚Ａｇめっき材と同等の値を示したが
、環境試験後では破断強度及びワイヤー破断率の大幅な
低下が認められた。

また、製造工程Ｂの実施例７〜９についても製造工程Ａ
の実施例１〜６と同等の値を示した。

以上の結果より、本発明のように０．５μｍ以上のＣｕ
めっき後０．００５μ翰以上のＡｇめっきを行い、更に
、ＡｇをＣｕめっき層に拡散させる熱処理が必要である
ことがわかる。また、仕上前圧延でめっき加工を行い、
その後焼鈍、仕上圧延することにより、より安価に製造
することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、銅合金母材の表面に所
定の厚さのＣｕめっき後、Ｃｕめっき表面に所定の厚さ
のＡｇめ・つきを施した後、熱処理によりＡｇをＣｕめ
っき層に拡散させることにより、信頼性に優れ、且つ安
価なリードフレーム材料を製造することができる。また
、仕上前圧延でめっき加工を行い、その後焼鈍、仕上圧
延することにより、より安価にリードフレーム材料を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はリードフレームの斜視図である０図中、１・・
・リードフレーム、２・・・ダイパッド、３・・・イシ
ナーリード部、４・・・アウターリード部、５・・・Ａ
ｇめっき。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体装置に使用されるリードフレーム材料にお
   いて、銅合金母材の表面に厚さ０．５〜８μｍのＣｕめ
   っき層を設け、該Ｃｕめっき上に厚さ０．００５〜０．
   ５μｍのＡｇめっき層を設け、熱処理により最表面のＡ
   ｇめっき層をＣｕめっき層中に拡散させることにより得
   られる層を該母材表面に有することを特徴とする半導体
   装置リードフレーム材料。
2. （２）半導体装置に使用されるリードフレーム材料の製
   造方法において、仕上前圧延後に銅合金母材の表面に厚
   さ０．５〜８μｍのＣｕめっきを施し、得られたＣｕめ
   っき層上に厚さ０．００５〜０．５μｍのＡｇめっきを
   施し、次に、熱処理により最表面のＡｇめっき層をＣｕ
   めっき層中に拡散させた後、仕上圧延を行うことを特徴
   とする半導体リードフレーム材料の製造方法。