JPH0653262A - 半導体デバイス等の金属表面からプラスチックのばり等を電解除去する方法及びその方法に使用する溶液組成物 - Google Patents

半導体デバイス等の金属表面からプラスチックのばり等を電解除去する方法及びその方法に使用する溶液組成物

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JPH0653262A
JPH0653262A JP5117163A JP11716393A JPH0653262A JP H0653262 A JPH0653262 A JP H0653262A JP 5117163 A JP5117163 A JP 5117163A JP 11716393 A JP11716393 A JP 11716393A JP H0653262 A JPH0653262 A JP H0653262A
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デル ヘイデン ファン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体デバイスまたは類似の電子部品の金属
表面に存在し、除去する必要のあるプラスチックのばり
またはブリードを電解除去する方法、及びこの方法に使
用する溶液組成物を提供する。 【構成】 半導体デバイスまたは類似の電子部品を水を
ベースにした１種または２種以上の有機溶媒、導電性
塩、湿潤剤の溶液に浸し、洗浄すべき部品等を、陽極を
同じ溶液中の対向電極に接続した直流電源の陰極に接続
することによって部品等の表面からプラスチックのブリ
ード等を電解除去する方法であって、電流が溶液を流れ
る際に、陰極の金属表面に直接隣接する液体皮膜のｐＨ
値を、溶液中の溶媒がプラスチックブリード等の軟化作
用を引き起こし、陰極で同時に発生する水素ガスが金属
表面からブリード等を除去することができるまで高める
ことによってブリード等を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスまたは
類似の電子部品を水をベースにした１種または２種以上
の有機溶媒、導電性塩、湿潤剤の溶液に浸し、洗浄すべ
きそれらの部品を、陽極を同じ溶液中の対向電極に接続
した直流電源の陰極に接続することによって、これら部
品の金属表面からプラスチックのばりまたはブリードを
電解除去するための方法に関する。また、本発明は部品
を浸すために使用する溶液の組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】大部分
の半導体、集積回路、トランジスター（簡単のため以降
はこれらを「半導体部品」と称す）の製造プロセスにお
いて、次の製造工程が識別できる。リードフレームと称
されるキャリヤーが銅合金、ニッケル鉄合金、その他の
金属よりスタンプまたはエッチングされる。一般にリー
ドフレームはパッドと多数のリード線を含む。
【０００３】パッドとリードチップからなるリードフレ
ームの中央部は金、銀、パラジウム、銅、ニッケルのよ
うな金属でその後選択的に電気メッキされる。次の工程
においてチップをリードフレームのパッドに接続し、電
線でチップとリードチップの間を接続し（ワイヤー接
続）、次いでチップとワイヤー接続したリードチップを
を含む中央部分をプラスチック（通常はエポキシをベー
スにしたプラスチック）で射出成形することにより単射
(bij) カプセル封じする。この製造工程は添付の図面に
より更に説明され、上記のようにして製造された集積回
路(IC)が示されており、外側のリード線はプラスチック
ブリードで汚れている。
【０００４】図面において、接続したチップとワイヤー
接続リードチップを含むプラスチックカプセル封じは番
号１で示され、外側のリード線は番号２で示される。番
号３は通常カプセル封じ１の成形の際にプラスチックで
満たすスペースを示し、一方、番号４はプラスチックの
極めて薄い皮膜（一般に「ブリード」と称す）が外側リ
ード線の金属表面を汚すことがあり除去する必要がある
場所を示す。番号５は製造の際に内部接続に役立つリー
ドフレームの部分を示し、ICを使用する前に除かれるで
あろう。
【０００５】本発明の方法は図面に番号４で示したよう
なプラスチックブリードを除去するために考案された。
リード線の金属表面上のこのようなプラスチックブリー
ドの皮膜は薄く、通常10ミクロン未満であるが、電子回
路の他の部分と信頼性のあるはんだ接続を可能とするに
必要な、以降の錫鉛メッキの際に被覆されない領域がな
いように注意深く除去する必要がある。
【０００６】成形した部品からプラスチックブリード皮
膜を除去するための従来の方法は、粉砕したサクランボ
の種やあんずの種、微細でかなり固いプラスチックの粒
子、またはガラスビーズ等のみがき粉の吹き付けに部品
を供することである。或る場合には、吹き付け操作の前
に有機溶媒中でのプラスチックブリードの軟化、希釈し
た温かい酸の中での長時間の処理を行う。微粒子の吹き
付けの欠点として、これらの粒子の或る量がリード線の
金属面の中に埋め込まれることがあり、はんだ付けでき
る層でメッキする前に注意深く除去する必要があり、ま
た吹き付け操作が金属表面を粗くしがちなことである。
【０００７】米国特許第 4968397号は埋め込まれた吹き
付け粒子を除くことができ、一方、プラスチックカプセ
ル封じの外側のリード線の上に広がる例えば銀の金属ブ
リードを同時に溶解し、リード線のきれいな表面が得ら
れる電解陽極プロセスを開示している。この効果を得る
ために乳酸と金属水酸化物の溶液を使用し、その中で部
品を直流電源の陽極に接続し、それにより銅をベースに
した金属リード線の改良された表面状態が同時に得られ
る。
【０００８】米国特許第 4781804号はアルカリ金属水酸
化物、洗浄剤、グリコール化合物、アルカリ金属重炭酸
塩、エトキシル化フルフリルアルコール、テトラヒドロ
フルフリルアルコール、フッ素化界面活性剤を水の中に
含む溶液中での電解処理を用い、それにより電流の通過
と同時に金属表面上で水素が発生するように部品を直流
電源の陰極として接続することによる半導体部品のリー
ド線からプラスチックブリードを除去する方法を開示し
ている。実際には、この溶液はプラスチックカプセル封
じの材料を攻撃する活性な成分を含むように思われる。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明にし
たがうと、カプセル封じした半導体部品の外側のリード
線からプラスチックブリードを除去するための改良方法
が提供され、カプセル封じ用材料は攻撃されず、従っ
て、以降のはんだメッキの前に付加的な表面処理を必要
としない。従来技術の工程においては、プラスチックブ
リードの除去後に金属表面を化学的研磨処理または電解
研磨処理に供する必要がしばしばあった。
【００１０】これらの目的は、本発明による方法を適用
することにより達成される。本発明による方法は、電流
が溶液を通過する際に、陰極の金属表面に直接隣接する
液体皮膜のｐＨを、溶液中の溶媒がプラスチックブリー
ドの軟化作用を引き起こす値まで高め、陰極で同時に発
生した水素ガスが金属表面からプラスチック型のばりま
たはブリードを除去することを可能にするに十分である
ことを特徴とする。金属−液体の層における高いｐＨに
おいて、電解質の中に存在し、湿潤剤によって支持され
た溶媒は、金属表面で発生した水素が同時に軟化したプ
ラスチックブリードの表面を機械的にきれいに洗い落と
すことができる程度までプラスチックブリードを軟化す
る。軟化したプラスチックブリードの生じることがある
残余は、以降の加圧水洗または圧力空気噴射によって容
易に除去できる。湿潤剤としては2-アミノ-2- メチルプ
ロパノールが優れた湿潤性と低泡立ち性を併せて有する
ため極めて適切であると実証された。この湿潤剤は0.5
〜2.5 体積％の濃度で使用できる。
【００１１】溶媒としては、乳酸のエステルが水をベー
スにした溶液に添加される。好ましいエステルはメチ
ル、エチル、イソプロピル、またはブチルの乳酸エステ
ルである。少ない炭素原子数のアルキルエステルが水中
では最も適切である。７より高いｐＨ値においては、乳
酸エステルのかなり速い加水分解が生じ、乳酸の形成と
なる。好ましくは、水をベースにした溶液に10〜20体積
％のアルキル乳酸エステルを含む。溶液の十分な導電率
を得るために添加されるべき塩は有機系または無機系で
あることができるが、好ましくは、酢酸または乳酸のカ
リウム、ナトリウム、アンモニウム塩であり、一方、適
切な無機塩は硫酸、リン酸、炭酸のカリウム、ナトリウ
ム、アンモニウム塩である。また塩化物も適切であろう
が、通常半導体の製造プロセスでは許されない。導電性
塩の濃度は、直流が25〜40A/dm2 の陰極電流密度で適用
されたときに陰極液で10〜13のｐＨを提供することが適
切なはずであり、そこで電解液の全体のｐＨは６〜７に
維持される。
【００１２】好ましくは、溶液中のイオンの数を下げる
ため及びアルキル乳酸エステルの加水分解を抑えるため
に乳酸エステルを導電性塩として使用する。プラスチッ
クブリードへの乳酸のアルキルエステルの軟化効果は、
他の水溶性溶媒の添加、特には4-メチル-2- ペンタノー
ルの0.5 〜2.5ml/リットルの添加によって更に改良でき
ることがある。
【００１３】次の例と実験によって本発明を更に説明す
る。
【００１４】
【実施例】例１ いくつかの溶液を調製し、添付の図面に示したような半
導体部品のプラスチックカプセル封じを軟化するそれら
の性能についてテストした。これらの部品は次の溶液に
浸した。
【００１５】1) 純粋な乳酸エチル 2) 98％の乳酸エチルと２％の4-メチル-2- ペンタノー
ル 3) 90％の乳酸エチルと10％の水 4) 90％の乳酸エチルと10％の濃厚 KOH溶液（約 250g/
リットルのKOH) 5) 88％の乳酸エチルと２％の4-メチル-2- ペンタノー
ルと10％の濃厚 KOH溶液 溶液１、２、３のｐＨは７よりかなり低かったが、溶液
４と５のｐＨは12より高かった。溶液中の部品の浸漬は
周囲温度で行った。
【００１６】１時間浸漬した後、部品を洗浄し、黒いカ
プセル封じプラスチックを柔らかな白いティッシュペー
パーでこすった。４回こすった後のティッシュペーパー
の黒い汚れの強さをプラスチックへの攻撃の度合いの尺
度と考えた。新しく調製した溶液１、２、３において
は、１分間及び１時間の浸漬で攻撃は観られなかった。
24時間の浸漬後だけは極めてわずかな攻撃がカプセル封
じ材料に観察された。
【００１７】新しく調製した溶液４と５では、１分間の
浸漬で既にプラスチックカプセル封じにかなりの攻撃が
観られた。攻撃の程度は溶液４で十分であり、溶液５で
は極めて良好と考えられた。溶液４と５のテストを翌日
繰り返した場合、１分間と１時間の浸漬でプラスチック
への攻撃は観られなかった。24時間の浸漬後でもプラス
チックへの攻撃は殆ど観られなかった。恐らくこの現象
は、乳酸エチルが溶液４と５の高いｐＨにおいて加水分
解し、不活性になることで説明できる。
【００１８】電解液に直流が流れるとき、溶液全体のｐ
Ｈに比較して陰極皮膜（陰極液）におけるｐＨは高くな
り、陽極皮膜（陽極液）におけるｐＨは低くなり、また
この偏りは溶液のタイプと局所的な電流密度(A/dm2) に
依存するであろう。電流密度が高くなると、溶液全体の
ｐＨと陰極液または陽極液のｐＨの差は大きくなるであ
ろう。
【００１９】本発明の方法は、ｐＨが6.5 〜7.5 の範囲
の溶液を採用することによって、金属表面からプラスチ
ックブリードを除去するためにこの現象を利用する。こ
のｐＨではアルキル乳酸エステルの加水分解は無視でき
る。直流が溶液を流れ、そこで部品が陰極であって電流
密度が30〜40A/dm2 の値であれば、陰極液のｐＨは12よ
りかなり高い値まで増加するであろう。これらの高いｐ
Ｈ値は、プラスチックブリードの気孔の中や気孔を囲む
中間領域のような金属が露出した領域においてのみ生じ
る。プラスチックカプセル封じ材料のバルクの表面では
ｐＨの増加は生じないであろう。この結果カプセル封じ
プラスチックへの攻撃はないが、通常10ミクロン未満の
厚さであり、このため極めて多孔質であるブリードは殆
ど直ちにブリードを軟化する高いｐＨの環境に暴露され
るであろう。同時に形成された微細な水素の泡の活発な
発生がスクラバーとして作用し、プラスチックブリード
を全体として除去する。弱く接着したプラスチックブリ
ードの全ての残余は、以降の加圧水洗浄または空気噴射
で完全に除去される。
【００２０】金属表面からプラスチックブリードを除去
するための方法は35〜50℃、好ましくは約45℃で１分間
溶液を使用する。長い浸漬時間の後であっても、除去さ
れるべきプラスチックブリード皮膜以外の領域でのプラ
スチックカプセル封じ材料への攻撃は生じないであろ
う。
【００２１】例２ 集積回路用のリードフレームを製造し、標準的な工業的
方法で組み立て、最終的にエポキシをベースにしたプラ
スチックでカプセル封じした。これらのリードフレーム
には外側のリード線金属表面の上にプラスチックブリー
ドが見られた。このプラスチックブリード皮膜を次に説
明する本発明の方法を用いて除去した。プラスチックブ
リードを除去するためのプロセス時間は１分15秒で、次
いで５秒間の加圧水洗浄を行い、その後錫鉛合金によっ
てカプセル封じした形態において最終的な処理を行っ
た。
【００２２】カプセル封じの後、サンプルをプラスチッ
クブリード皮膜の不完全な除去を示すであろう電気メッ
キ層の中の露出した箇所を検出するために検査した。金
属表面を電気洗浄するための既知の組成物（水酸化ナト
リウム、リン酸カリウム、グルコン酸ナトリウム、ピロ
リン酸ナトリウム）を用いた並行したテストにおいて
は、初期のプラスチックブリード面積の30〜40％が除去
されておらず、錫鉛メッキの後に露出した箇所を呈し
た。
【００２３】表に示したような本発明による異なる組成
物の溶液１〜４を使用した。
【００２４】 成分 溶液１ 溶液２ 溶液３ 溶液４ 乳酸エチル 10％ -- 10％ 20％ 乳酸イソプロピル -- 15％ -- -- リン酸三カリウム 60 g/l -- -- 12 g/l 酢酸ナトリウム -- 75 g/l -- -- 乳酸カリウム -- -- 20％ 20％ 2-アミノ-2- メチルプロパ １％ ２％ ２％ １％ ノール 4-メチル-2- ペンタノール 0.5 ml/l １ ml/l ２ ml/l １ ml/l
【００２５】リードフレームが表に示した溶液１〜４を
使用して得られ、これらには外側リード線の金属表面上
にプラスチックブリードが全く存在しなかった。処理の
間、溶液の温度は40〜50℃に保った。また、この方法は
うまく低温を使用することができ、そこでは高い浴電圧
を必要とした。40〜50℃の温度において適用した電流密
度は25〜35A/dm2 であった。20A/dm2未満の電流密度で
はプラスチックブリードの除去が不完全であった。
【００２６】全ての実験は6.5 〜７のｐＨ値にて行っ
た。ｐＨが6.5 未満のとき陽極材料の若干の攻撃が認め
られ、従って、6.5 未満でないｐＨ値に保つことが推奨
され、一方、7.5 より高いｐＨ値ではアルキル乳酸エス
テルの加水分解の危険がある。処理時間は30秒〜２分間
の間で変化させたが、30秒の処理で既に適切な結果が得
られた。
【００２７】比較例 外側のリード線金属表面上にプラスチックブリードを有
するカプセル封じしたリードフレームを直流電源の陽極
に接続し、従って陽極として供した他は、例２に記した
と同じ条件と溶液組成物の下でテストを繰り返した。金
属表面に直接隣接する電解液の皮膜である陽極液のｐＨ
は４よりかなり低いと推定された。
【００２８】処理の後リードフレームを錫鉛で電気メッ
キし、露出箇所について検査した。いずれのリードフレ
ームにも多数の露出箇所があり、ばり取り処理に供せず
に錫鉛でメッキしたサンプルと同等であった。また驚く
べきことに、プラスチックブリード残留物が硬化してい
ることが見られ、これは陽極表面で発現した酸素とエポ
キシブリード皮膜との反応によって生じたと考えられ
る。また、以降の錫鉛層は例２のリードフレーム上のそ
れよりも劣った粗い構造であることが認められ、これは
恐らく陽極処理の際に金属表面のエッチングによって生
じたのであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の方法で製造された集積回路を示す。
【符号の説明】
１…プラスチックカプセル封じ ２…外側リード線 ４…プラスチックブリード

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 洗浄すべき半導体デバイスまたは類似の
    電子部品を水をベースにした１種または２種以上の有機
    溶媒、導電性塩、湿潤剤の溶液に浸し、陽極を同じ溶液
    中の対向電極に接続した直流電源の陰極に接続すること
    によって該半導体デバイスまたは類似の電子部品の金属
    表面からプラスチック型のばりまたはブリードを電解除
    去する方法であって、電流が溶液を通過する際に、陰極
    の金属表面に直接隣接する液体皮膜のｐＨ値を、溶液中
    の溶媒がプラスチックブリードの軟化作用を引き起こ
    し、陰極で同時に発生する水素ガスが金属表面からプラ
    スチック型のばりまたはブリードを除去することを可能
    にするに十分な値まで高めることを特徴とするばりまた
    はブリードの電解除去方法。
  2. 【請求項２】 １〜４の炭素原子を含むアルキル基のア
    ルキル乳酸エステルの10〜20％を該溶液に添加すること
    を特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 有機溶媒として0.5 〜２ml/lの4-メチル
    -2- ペンタノールを添加することを特徴とする請求項１
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 該溶液に溶媒として10〜20体積％のアル
    キル乳酸エステルと0.5 〜２ml/lの4-メチル-2- ペンタ
    ノールを添加することを特徴とする請求項１〜３のいず
    れか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 無機酸のナトリウム塩、カリウム塩、ま
    たはアンモニウム塩を該溶液に添加することを特徴とす
    る請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 有機酸のナトリウム塩、カリウム塩、ま
    たはアンモニウム塩を該溶液に添加することを特徴とす
    る請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、または
    酢酸アンモニウムを導電性塩として使用することを特徴
    とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 乳酸ナトリウム、乳酸カリウム、または
    乳酸アンモニウムを導電性塩として使用することを特徴
    とする請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 導電性塩の濃度が、25〜40A/dm2 の電流
    密度を適用する際に陰極液のｐＨ値が10より高い値まで
    上がる濃度であることを特徴とする請求項１〜８のいず
    れか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 溶液のｐＨ値を6.5 〜7.5 に保持する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 0.5 〜2.5 体積％の湿潤剤を溶液に添
    加することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項
    に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 2-アミノ-2- メチルプロパノールを湿
    潤剤として添加することを特徴とする請求項１１に記載
    の方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１の方法に使用する水溶液の組
    成物であって、該水溶液が0.5 〜2.5ml/l の4-メチル-2
    - ペンタノール、0.5 〜2.5 体積％の2-アミノ-2- メチ
    ルプロパノール、１〜４の炭素原子を含むアルキル基の
    アルキル乳酸エステルの10〜20体積％、乳酸アンモニウ
    ム、乳酸カリウム及び／又は乳酸ナトリウムの形態の塩
    の５〜25重量％を含むことを特徴とする組成物。
  14. 【請求項１４】 乳酸塩が少なくとも部分的にリン酸塩
    で置換されたことを特徴とする請求項１３に記載の組成
    物。
  15. 【請求項１５】 乳酸塩が少なくとも部分的に酢酸塩で
    置換されたことを特徴とする請求項１３に記載の組成
    物。
JP5117163A 1992-05-21 1993-05-19 半導体デバイス等の金属表面からプラスチックのばり等を電解除去する方法及びその方法に使用する溶液組成物 Pending JPH0653262A (ja)

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NL9200898 1992-05-21

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