JPH08115960A - 半導体素子用リード - Google Patents

半導体素子用リード

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JPH08115960A
JPH08115960A JP24950194A JP24950194A JPH08115960A JP H08115960 A JPH08115960 A JP H08115960A JP 24950194 A JP24950194 A JP 24950194A JP 24950194 A JP24950194 A JP 24950194A JP H08115960 A JPH08115960 A JP H08115960A
Authority
JP
Japan
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semiconductor element
coating layer
lead
probe pin
state
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP24950194A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Fujii
秀夫 藤井
Shigenori Kusumoto
栄典 楠本
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プローブピンへのSnの溶着を防止して、疑
似不良が発生することのない半導体素子用リードを提供
する。 【構成】 半導体素子の電気的特性を検査または測定す
る際に用いられる電極パッド部が、Cuからなる下地層
の上にSn含有被覆層が形成されていると共に、上記S
n含有被覆層の表面にはSn酸化膜が形成されて前記下
地層のCuが上記被覆層に拡散している半導体素子用リ
ードにおいて、上記被覆層中におけるCuとSnの平均
的組成比(Cu/Sn)が1.2以上3.0未満である
か、或いは0.2以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電極パッド部にSn含
有被覆層が形成されている半導体素子用リードに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子のパッケージには、フラット
パッケージ(FP)やテープキャリアパッケージ(TC
P)など種々の方式があるが、いずれのパッケージにお
いても、半導体素子用リード部の電極パッド部を介して
内部回路と外部回路が接続される。従って上記電極パッ
ドには、内部および外部への配線[ILB(inner lead
bonding)およびOLB(outer lead bonding)]の際
の接合性を確保する為に、予めSnメッキ処理またはハ
ンダ付け処理が施されてSn含有被覆層が形成されてい
る。
【0003】前記半導体素子の電気的特性を検査するに
あたっては、複数のプローブピンが配設されたプローブ
カードが用いられており、上記プローブピンを前記電極
パッド部に圧接することによって半導体素子とテスター
の導通が得られる様に構成されている。上記プローブカ
ードとして、例えば特開平1−128535には、図6
の(a),(b)に示すようなプローブカードが開示さ
れている。図6の(a)はプローブカードの平面図、
(b)はプローブカードの側面図であり、1がプローブ
ピン、2がカード基板、3がプローブピン取付部を夫々
示す。尚、上記プローブピン取付部においてはハンダ付
け処理がなされており、プローブピン1はカード基板2
に固着されている。上記プローブピンの材質としては、
高温強度に優れたWなどが用いられているが、Wに数%
のNi,Co,Feなどの元素を加えた合金を用いるこ
とによってWのハンダ濡れ性の向上を図ることも知られ
ている。
【0004】しかしながら、上記のようなプローブピン
を用いて検査を行うと、テスト回数が増えるにつれて、
電極パッド部のSn含有被覆層に由来するSnがプロー
ブピンの先端に溶着してSn酸化物を形成し、プローブ
ピンと電極パッド部間の接触抵抗が大きくなり、やがて
は良品も不良品と判定する疑似不良が発生し、安定した
検査結果が得られなくなるという問題を有していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、プローブピンへのSnの
溶着を防止して、疑似不良が発生することのない半導体
素子用リードを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の半導体素子用リードとは、半導体素子の電気的特性
を検査または測定する際に用いられる電極パッド部が、
Cuからなる下地層の上にSn含有被覆層が形成されて
いると共に、上記Sn含有被覆層の表面にはSn酸化膜
が形成されて前記下地層のCuが上記被覆層に拡散して
いる半導体素子用リードにおいて、上記被覆層中におけ
るCuとSnの平均的組成比(Cu/Sn)が1.2以
上3.0未満であるか、或いは0.2以下であることを
要旨とするものである。
【0007】
【作用】半導体素子用リードの電極パッド部は、パター
ン形成時や、集積回路を装着する為の熱硬化性樹脂の乾
燥や硬化等の製造工程において、種々の熱処理を受け
る。図1は上記電極パッドのCu下地層に形成されたS
nメッキ層にCuが拡散していく状態を模式的に示す図
である。図1のは熱処理前の状態を示しており、大気
と接触するSnメッキ層最表面には50Å程度のSn酸
化膜が形成されているが、該Sn酸化膜以外のSnメッ
キ層はSn単相である。熱処理を施すことによってCu
下地層のCuはSnメッキ層に拡散していき、まずSn
−Cu合金のη相(Cu6 Sn5 )が形成される(図1
の)。図1のはCuの拡散がSn酸化膜まで達して
いるが、まだSn単相も残っている状態を示すものであ
り、上記Sn酸化膜の直下にはSn単相とSn−Cu合
金のη相とが混在している。更にCuの拡散が進行する
とSn単相はすべてSn−Cu合金のη相となると共
に、Sn−Cu合金のε相(Cu3 Sn)が形成される
(図1の)。図1のの状態では、Sn−Cu合金の
η相はなく、Sn酸化膜以外はSn−Cu合金のε相だ
けである。
【0008】Snメッキ層におけるCuの拡散状態とプ
ローブピンへのSn溶着との関係について本発明者らが
調べた結果、図1におけるおよびの状態の電極パッ
ド部では良好な結果が得られるものの、図1のの状態
である電極パッド部では、プローブピンへのSn溶着に
起因する不良が発生しやすいことが分かった。
【0009】尚、図1のの状態は、Snメッキ層中の
CuおよびSnの平均的組成比Cu/Snが0.2以下
であり、図1のの状態では1.2以上3.0未満であ
る。従って本発明では、上記平均的組成比を1.2以上
3.0未満、又は0.2以下に設定した。1.5以上
2.5未満または0.05以下であるとより好ましい。
【0010】本発明は、膜厚または熱処理の条件によっ
て限定されるものではないが、図1のの状態を図1の
の状態にするには、膜厚を厚くするか、熱処理温度を
下げるか、或いは熱処理時間を短くすればよい。また、
図1のの状態を図1のの状態にするには、膜厚を薄
くするか、熱処理温度を上げるか、或は熱処理時間を長
くすればよい。
【0011】尚、図1の,の状態ではSn溶着が発
生せず、図1のの状態においてSn溶着が発生しやす
い理由としては、各相の融点と硬度から以下の様に考え
られる。
【0012】即ち、Snメッキ層がSn単相の場合は融
点が低く、硬度も低い。一方、η相やε相のSn−Cu
合金は融点が高く、しかも硬度が高い。図1のの状態
においては、Sn酸化膜の下側にSn単相とSn−Cu
合金のη相が混在しているので、プローブピンの先端が
Snメッキ層のSn酸化膜直下のη相に圧接された場
合、η層の硬度が高いことから接触面積が小さくなり、
単位面積当りの電流が比較的多くなってSnメッキ層の
温度が上がり、融点の低いSn単相が溶融するものと考
えられる。これに対して、図1のの状態では、Sn−
Cu合金のη相とε相が混在するだけで、融点の低いS
n単相は存在しないので、容易にはSn溶着は発生しな
い。またの状態では、Sn酸化膜の下側は、Sn単相
であるので、硬度が低く、接触面積が小さくなりにくい
ことから前記疑似不良の発生が抑制できるものと考えら
れる。
【0013】また、本発明は検査に用いるプローブピン
の材質を限定するものではなく、WやW合金以外にも、
Pd合金やBe−Cu合金など公知の材質のプローブピ
ンを用いることができる。
【0014】
【実施例】実施例1 Snメッキ処理を施して電極パッド部に厚さ1μmのS
nメッキ層を形成した半導体素子用リード(以下、比較
例1という)と、厚さ5μmのSnメッキ層を形成した
半導体素子用リード(以下、本発明例1という)を用意
して、それぞれの接触抵抗を測定した。尚、いずれの半
導体素子用リードとも、熱処理条件は同じに設定して、
Cu下地層からSnメッキ層へのCu拡散速度を同一に
することにより、比較例1のSnメッキ層は図1のの
状態に、本発明例1のSnメッキ層は図1のの状態と
した。
【0015】上記接触抵抗の測定は、抵抗測定計と微少
変位計を用いて以下の様に行った。即ちプローブピンを
半導体素子用リードの電極パッド部に向かって徐々に降
ろしていき、導通がとれた位置を0μmとして、25μ
mずつ押し込んでいき、それぞれの位置における抵抗値
を測定した。トータル200μmに達した後は、逆に2
5μmずつプローブピンを戻していき各位置における抵
抗値を測定した。尚、実際のテスト時に流れる電流は通
常3〜5mA程度であるが、本実施例では接触面積が小
さい場合と同様Snが溶融しやすい様に100mAの電
流を流して測定を行った。
【0016】以上の測定を1試料に対して2回行って、
1回目と2回目の接触抵抗値の比較を行った。図2に比
較例1の接触抵抗値の押し込み量による変化の測定結果
を示す。1回目に比べて2回目の接触抵抗値は増大する
ことが分かる。図3は本発明例1の接触抵抗値の押し込
み量による変化の測定結果を示す。1回目と2回目の接
触抵抗値にはほとんど変化がない。
【0017】接触抵抗測定後のプローブピンの先端部に
ついてSEM(走査型電極パッド部子顕微鏡)観察及び
EDX(エネルギー分散型X線分光法)分析を行った結
果、比較例1ではプローブピンの先端にSnの溶着が見
られたが、本発明例1の場合ではプローブピンの先端に
Snの溶着はほとんど認められなかった。
【0018】実施例2 電極パッド部にSnメッキ処理を施して厚さ3μmのS
nメッキ層を形成した半導体素子用リードを用いて、熱
処理条件を変えることによって上記Snメッキ層が図1
のの状態である半導体素子用リード(以下、比較例2
という)と、前記Snメッキ層が図1のの状態である
半導体素子用リード(以下、本発明例2という)を準備
して、実施例1と同様の方法で接触抵抗の測定を行っ
た。
【0019】図4に比較例2の測定結果を示す。1回目
の押し込み時に比べて2回目の押し込み時は接触抵抗値
は増大していることが分かる。図5は本発明例2の測定
結果を示す。1回目と2回目の接触抵抗値にほとんど変
化がないことが分かる。
【0020】接触抵抗測定後のプローブピン先端部のS
EM観察及びEDX分析の結果、比較例2に用いたプロ
ーブピンの先端部にはSnの溶着が見られたが、本発明
例2に用いたプローブピンの先端部にはSnの溶着はほ
とんど認められなかった。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、プローブピンへのSn溶着を抑制して疑似不良の発
生することのない半導体素子用リードが提供できること
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】Snメッキ層に、Cuが拡散する状態の変化を
示す図である。
【図2】比較例1の接触抵抗の変化を示したものであ
る。
【図3】本発明例1の場合の接触抵抗の変化を示したも
のである。
【図4】比較例2の接触抵抗の変化を示したものであ
る。
【図5】本発明例2の接触抵抗の変化を示したものであ
る。
【図6】プローブカードの概略説明図であって、(a)
は平面図、(b)は側面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子の電気的特性を検査または測
    定する際に用いられる電極パッド部が、Cuからなる下
    地層の上にSn含有被覆層が形成されていると共に、上
    記Sn含有被覆層の表面にはSn酸化膜が形成されて前
    記下地層のCuが上記被覆層に拡散している半導体素子
    用リードにおいて、上記被覆層中におけるCuとSnの
    平均的組成比(Cu/Sn)が1.2以上3.0未満で
    あることを特徴とする半導体素子用リード。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の平均的組成比が、0.
    2以下である半導体素子用リード。
JP24950194A 1994-10-14 1994-10-14 半導体素子用リード Withdrawn JPH08115960A (ja)

Priority Applications (1)

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JP24950194A JPH08115960A (ja) 1994-10-14 1994-10-14 半導体素子用リード

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JP24950194A JPH08115960A (ja) 1994-10-14 1994-10-14 半導体素子用リード

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JPH08115960A true JPH08115960A (ja) 1996-05-07

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ID=17193910

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24950194A Withdrawn JPH08115960A (ja) 1994-10-14 1994-10-14 半導体素子用リード

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JP (1) JPH08115960A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329722B1 (en) * 1999-07-01 2001-12-11 Texas Instruments Incorporated Bonding pads for integrated circuits having copper interconnect metallization
US6794680B2 (en) 2003-01-22 2004-09-21 Renesas Technology Corp. Semiconductor device having pad

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Effective date: 20020115