JPH08274231A

JPH08274231A - リードフレームおよびリードフレームの製造方法

Info

Publication number: JPH08274231A
Application number: JP7097461A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Momose; 輝寿百瀬
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体装置をプリント基板等へ実装する際に
リードフレームの外形加工後のエッジ部形状に起因して
発生していた封止樹脂のクラックを発生させないリード
フレームを提供しようとするものである。同時に、電着
レジストによりマスキングを行い、インナーリード先端
部等に貴金属めっきをする際、めっき不要箇所への異常
析出をなくし、樹脂封止した後の各種信頼性に耐えるリ
ードフレームを提供しようとするものである。【構成】半導体素子を搭載するダイパッド、半導体素
子の端子部と電気的に結線するためのインナーリード、
インナーリードに一体的に連結し外部回路と電気接続す
るためのアウターリード等を有するリードフレームであ
って、外形加工された際のエッジ部が、電解研磨処理に
より研磨して面取りされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，樹脂封止型半導体装置
用のリードフレームに関し、特に、パターンニングされ
た電着レジストをめっき用マスク（耐めっき保護膜）と
して、ワイヤボンデイング用等の貴金属めっきが施され
たリードフレームとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂封止型の半導体装置（プ
ラスチックパッケージ半導体装置）は、一般に、図６
（ａ）に示されるような構造であり、半導体装置６１０
は、半導体素子６１１をリードフレームのダイパッド６
１２に搭載し、半導体素子６１１の端子部（電極パッ
ド）６１６とリードフレームのインナーリード６１３の
先端部とをワイヤ（金線）６１７で接続し、樹脂６１５
により封止したもので、アウターリード６１４により外
部回路と電気的接続をはかるものである。そして、この
樹脂封止型の半導体装置の組立部材として用いられる
（単層）リードフレームは、プレス法もしくはエッチン
グ法により外形加工され、一般には図６（ｂ）に示すよ
うに、半導体素子を搭載するためのダイパッド６２２
と、ダイパッド６２２の周囲に設けられた半導体素子と
結線するためのインナーリード６２３と、該インナーリ
ードに連続して外部回路との結線を行うためのアウター
リード６２４、樹脂封止する際のダムとなるダムバー６
２５、リードフレーム６２０全体を支持するフレーム
（枠）部６２６等を備えている。このようなリードフレ
ーム（単層リードフレームと言う）は、通常、コバー
ル、４２合金（４２％ニッケル−鉄合金）、銅系合金の
ような導電性に優れた金属を用いており、ダイパッドに
半導体素子を搭載後、半導体素子とインナーリード先端
部とを金などのワイヤで結線を行う。このために、導電
性に優れ、該ワイヤとの結合力を備えた金、銀、パラジ
ウム及びこれらを含む合金等の貴金属からなる薄膜を半
導体素子搭載側のインナーリード先端部に形成していた
が、銀の使用率が高く、銀の部分めっき法により半導体
素子搭載側のインナーリード先端部に銀の薄膜を形成し
ていた。

【０００３】この部分銀めっきは、めっき部分以外をマ
スキング治具により覆いめっきするもので、通常は、図
５に示すようにして行われていた。一般には、このめっ
き方法をスパージャ式の治具めっきと言っている。この
めっき方法は、図５に示すように、リードフレーム５１
をマスキング治具５２上に載せ、プレス用治具５３との
間に挾みながら、マスキング治具５２面側からめっき液
５８を吹きつけながら、リードフレーム５１側を陰極、
めっき液５８を噴射するノズル（開口部）５４側を陽極
として、この間に所定の電圧をかけ、めっきを行うもの
である。尚、図５において、５３Ａはプレス材、５３Ｂ
は弾性材、５５は定電流源、５６は陽極電極、５７は陰
極電極である。

【０００４】このマスキング治具を用いためっき方法で
は、リードフレーム毎に治具を必要とし、めっき品質に
おいても、リードフレームの側面や裏面に不必要なめっ
きが付き易く、調整するためにも高度な経験的技術を必
要とされていた。特に、最近の半導体素子の入出力端子
の増大、また半導体装置のパッケージサイズのシュリン
ク化によるインナーリード部の狭ピッチ化により、めっ
き部の寸法精度（位置精度）が厳しくなってきた。この
為、スパージャ式のマスキング治具を用いためっきで
は、品質的に充分に対応できなくなってきた。また、こ
のめっき方法においては、マスキング治具は、製作に長
時間を要し、使用するにつれて摩耗や疲労を生じるため
に交換が必要で、生産性でもコスト面でも問題となって
いた。

【０００５】これらの問題に対応するため、最近では、
上記マスキング治具によるめっき方法に換え、めっき液
への耐性を備えた感光性レジストを用いてめっきのマス
キングを行う方法も検討され始めてきた。例えば、感光
性電着レジストをリードフレーム全面に被膜し、露光、
現像することによりめっき必要箇所のみを露出させて、
電着レジストを耐めっき液保護膜として銀めっきを行っ
た後、レジストを剥離することにより、所定の箇所のみ
に高い精度で銀めっきを行うことができるリードフレー
ムの部分めっき方法が、特開平１−２６１８５２等によ
り提案されている。

【０００６】この、電着レジストを用いマスキングする
方法の場合は、感光性電着レジストを形成するための前
処理として、電解脱脂、酸洗い、化学研磨等の表面処理
を行うが、リードフレームのエッジ部にバリがあった
り、エッジ部が鋭角であると、電着レジスト膜を成膜、
乾燥したときに、エッジ部の膜厚が薄くなり、めっきパ
ターンを形成してめっきを行ったときに、エッジのレジ
スト膜上やレジスト膜下にめっきの異常析出（付着）が
発生する。これらの異常析出した金属は、半導体装置作
製のための樹脂封止後に各種信頼性に悪影響を及ぼして
いた。一方、半導体装置をプリンド基板に半田接続する
際に、プリント基板上の接続ランドに半田ペーストを溶
融させ、リードフレームとランドとを半田接続するが、
この時に樹脂封止リードフレームは、半田溶融温度より
高温に加熱されることによって、封止樹脂中にクラック
の発生することがある。このクラックの発生は、半導体
素子、樹脂、およびリードフレームの熱膨張係数の差に
より、部分的に応力が集中することによって生じる為と
されている。応力集中の大きい箇所としては、半導体素
子を搭載しているダイパッドであり、特にエッジ部にバ
リがあったり、角が鋭角であったりするとクラックの起
点となり易く、実装後の各種不良の発生原因になるとい
う問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、スパージ
ャ式のマスキング治具を用いためっき方法の場合は、生
産性、コスト面、品質面に問題があり、電着レジストを
用いマスキングする方法の場合にも、半導体素子を搭載
し樹脂封止された際に品質面に問題があった。本発明
は、これらの問題を解決するためのものであり、特に、
マスキング治具を用いず、電着レジストによりマスキン
グを行いインナーリードのワイヤボンデイング部等へ貴
金属のめっきを行ったリードフレームにおいて、めっき
不要箇所へのめっき貴金属の異常析出をなくし、樹脂封
止した後の各種信頼性に耐えるようにするとともに、半
導体装置をプリント基板等へ実装する際にリードフレー
ムの外形加工後のエッジ部形状に起因して発生していた
封止樹脂のクラックを発生させなくしようとするもので
ある。同時に、その製造方法を提供しようとするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のリードフレーム
は、少なくとも半導体素子の端子部と電気的に結線する
ためのインナーリードと該インナーリードに一体的に連
結し外部回路と電気的に接続するためのアウターリード
とを有するリードフレームであって、外形加工された際
のエッジ部が、電解研磨処理により研磨して面取りされ
ていることを特徴とするものである。そして上記リード
フレームはエッチング加工により外形加工されたもの
で、電解研磨処理による研磨量が０．２μｍ以上である
ことを特徴とするものである。そしてまた、上記リード
フレームは、外形加工された際のエッジ部を電解研磨処
理により研磨して面取りした後に、電着レジストにより
リードフレームの所定の部分をマスキングして、めっき
必要箇所に、銀、金、パラジウムもしくはこれらの合金
からなる貴金属にて、めっきを施したものであることを
特徴とするものである。本発明のリードフレームの製造
方法は、少なくとも半導体素子の端子部と電気的に結線
するためのインナーリードと該インナーリードに一体的
に連結し外部回路と電気的に接続するためのアウターリ
ードとを有するリードフレームの、めっき必要箇所（イ
ンナーリード部やダイパッド部）に貴金属部分をめっき
形成する方法であって、エッチング加工等により外形加
工されたリードフレームに対し、電解研磨処理を施し、
リードフレームのエッジ部の面取りを行った後に、感光
性電着レジストをリードフレームに塗膜し、所定の形状
にパターニングしてリードフレームの所定の部分をマス
キングして、該パターニングされた感光性電着レジスト
を耐めっき保護膜（めっきマスク）としてリードフレー
ムのめっき必要箇所に貴金属のめっきを施すことを特徴
とするものである。そして、上記リードフレームの製造
方法において、リードフレームはエッチング加工により
外形加工されたもので、電解研磨処理による研磨量が
０．２μｍ以上であることを特徴とするものである。そ
してまた、上記リードフレームの製造方法において、貴
金属が銀、金、パラジウムもしくはこれらの合金である
ことを特徴とするものである。

【０００９】電解研磨処理とは、被処理物であるリード
フレームを陽極とし、対極に陰極を設けて、電気的にリ
ードフレームを溶解させることによって、該リードフレ
ームのエッジを選択的に面取りすることで、化学研磨よ
りもエッジの研磨量を選択的に大きくできることを特徴
とする。電解研磨液としては、各種導電塩、ｐＨ調整剤
を含み、電流密度が任意に設定できる浴組成であれば使
用できる。導電塩としては、各種無機化合物もしくは有
機化合物が使用できる。また、ｐＨ調整剤としては、各
種ｐＨ緩衝剤が使用できる。リードフレームの材質によ
っては、各種キレート剤を添加することによって、処理
条件を広範囲にしたり、浴を安定化させて使用すること
もできる。特に、エッチング加工により外形加工された
リードフレームに対しては、この電着レジストをめっき
レジストに使用するプロセスにおいて、電解研磨処理に
よるリードフレーム断面のエッジを０．２μｍ以上研磨
することによってリードフレーム上の電着レジスト膜に
部分的に薄い箇所が発生しにくくなる。

【００１０】

【作用】本発明のリードフレームは、このような構造に
することにより、半導体装置作製のために樹脂封止され
た際、各種信頼性に耐え、且つ、半導体装置を実装する
際に封止樹脂中にクラックを発生させないリードフレー
ムを提供しようとするものである。詳しくは、外形加工
された際のエッジ部が、電解研磨処理により研磨して面
取りされていることより、該面取りされた箇所が、樹脂
封止された後の、半導体装置を実装する際のクラック発
生の起点とならないようにしている。そしてリードフレ
ームはエッチング加工により外形加工されたもので、電
解研磨処理による研磨量が０．２μｍ以上であることに
より、この効果を充分なものとしている。そしてまた、
リードフレームが、外形加工された際のエッジ部を電解
研磨処理により研磨して面取りした後に、電着レジスト
によりリードフレームの所定の部分をマスキングして、
めっき必要箇所に、銀、金、パラジウムもしくはこれら
の合金からなる貴金属にて、めっきを施したものである
ことにより、従来の面取りしないでめっきした場合にエ
ッジ部でみられた、電着レジストが局部的に薄くなるこ
とに起因するめっきの異常析出（付着）発生を防止して
いる。これにより、異常析出した金属に起因した樹脂封
止後の各種信頼性への悪影響を除くことができる。本発
明のリードフレームの製造方法は、このような構成にす
ることにより、上記本発明のリードフレームを製造する
ことを可能とするもので、従来のスパージャ式のマスキ
ング治具を用いためっき方法の場合における、治具を用
いることによる生産性、コスト面、品質面の問題を解決
し、同時に、従来の電着レジストを用いたマスキング方
法の場合における、リードフレームのエッジ部における
不要のめっき析出（付着）とそれに起因する樹脂封止後
の信頼性の問題を解決するものである。詳しくは、電着
レジストを形成する前処理として、電解研磨処理を用い
ることにより、エッジ部に電着レジストの薄い膜厚の箇
所が発生し難いものとしており、めっきの異常析出がな
くなり、樹脂封止後の各種信頼性を向上させている。特
に、銀めっきにおいては、アウターリード部に銀が析出
がないことから銀のマイグレーションによるリード間の
リーク電流の増加やショートを無くしている。

【００１１】

【実施例】本発明のリードフレームの実施例を挙げ、図
に基づいて説明する。図１（ａ）は、本実施例リードフ
レームの要部を示した断面図であり、図１（ｂ）はリー
ドフレーム全体の平面図である。図１中、１０はリード
フレーム、１１はダイパッド、１２はインナーリード、
１３はアウターリード、１４はダムバー、１５はフレー
ム（枠）部であり、１７、１７Ａは銀めっき、１８は面
取り部である。本実施例のリードフレーム１０はＱＦＰ
（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）半導体装置用
の単層リードフレームで、０．１５ｍｍ厚の４２合金
（４２％ニッケル−鉄合金）からなり、エッチング加工
により外形加工されたものである。ダイパッド１１とイ
ンナーリード１２の先端部の、半導体素子（図示してい
ない）搭載側には銀めっき１７が施されている。本実施
例のリードフレームは、エッチング加工により外形加工
されたもので、外形加工後、電解研磨により約０．３μ
ｍだけ、リードフレーム全体を研磨してエッジ部を面取
りした後に、電着レジストをリードフレーム全面に塗布
し、電着レジストを所定形状に製版してめっき必要箇所
のみに銀めっきを施して形成されており、図１（ｂ）に
示すように面取り部１８を設けている。本実施例のリー
ドフレームは、このように外形加工後に電解研磨して面
取り部１８を設けているため、感光性電着レジストを用
い所定の部分をマスキングして銀めっきを行う際、面取
り部１８で電着レジストの厚さが薄くなることはなく、
従来の外形加工後に電解研磨しないでそのまま電着レジ
ストを用いめっきする方法の場合に見られた銀の異常析
出（付着）が無いものである。これにより、樹脂封止後
に、銀の異常析出（付着）による各種特性への悪影響が
ないものとしている。尚、銀めっき１７は半導体素子
（図示していない）の端子部（電極パッド）とインナー
リード先端部とをワイヤボンデイングするために設けた
もので、銀めっき１７Ａは半導体素子をダイパッド１１
へ搭載するダイボンデイングのために設けたものであ
る。そして、面取り部１８を設けていることにより、半
導体装置を実装する際、この部分への応力集中を減らし
クラックの起点となり難くしている。実際に、本実施例
を用いた半導体装置を用い、実装してみたが、面取り部
１８を起点とするクラックは見られなかった。

【００１２】比較例として、電解研磨による研磨量を５
μｍ、０．２５μｍ、０．２０μｍ、０．１５μｍ、
０．１０μｍのとして面取り部１８を形成したリードフ
レームを作り、半導体装置を作製し、実装してみたが、
５μｍ、０．２５μｍ、０．２０μｍのものは、実施例
１と同様に、面取り部を起点とするクラックは見られな
かったが、０．１５μｍのものと０．１０μｍのものの
場合には、若干面取り部を起点とするクラックが見られ
た。これより、電解研磨による研磨量は０．２０μｍ以
上必要と判断される。尚、上記５μｍ、０．２５μｍ、
０．２０μｍ、０．１５μｍ、０．１０μｍのものはい
ずれも面取り部には、不要のめっき付着（析出）が見ら
れなかった。実施例１においては、ワイヤボンデイング
ワイヤの結線のために銀めっきを施したが、これに限定
はされず、銀の他、金、パラジウムもしくはこれらの合
金でも良い。

【００１３】次いで、上記実施例リードフレームの作製
工程を図２を用いて簡単に説明する。先ず、リードフレ
ーム素材２１に対し洗浄処理等を施した後、重クロム酸
アンモニウムを添加したカゼインレジスト２２をリード
フレーム素材２１の両表面に塗布、乾燥し（図２
（ａ））、露光、現像等の工程を経て、所定の形状のレ
ジストパターン２２Ａを形成した。（図２（ｂ））次いで、塩化第二鉄水溶液により、レジストパターン２
２Ａを耐エッチング保護膜として、エッチング加工を行
った後、レジストパターン２２Ａの剥離、洗浄処理等を
経てリードフレーム２０を得た。（図２（ｃ））次いで、リードフレーム２０を電解脱脂し、酸洗いした
後に電解研磨を行い、面取り部２８Ａを形成した。（図
２（ｄ））電解研磨液としては電導度２５０ｍＳ／ｃｍの液を用
い、ｐＨを７に調整し、電流密度を５Ａ／ｄｍ²として
５秒間だけ導通し、約０．３０μｍだけ全体を研磨し
た。図３は、電解研磨処理を分かりやすく説明するため
の図で、図３（ａ）は図２（ｃ）に示すインナーリード
２４断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すエッ
ジ部２８を電解研磨処理した際の形状変化を分かり易く
拡大して示したものである。電解研磨処理によりリード
フレーム２０のエッジ２８が面取りされ、面取り部２８
Ａが形成される。尚、電解研磨の研磨量は、エッチング
加工のリードフレームの場合には０．２μｍ以上必要
で、スタンピング加工の場合には、そのバリ量に合わせ
た研磨量が必要となる。次いで電着レジスト槽に浸漬
し、導通することにより、リードフレーム２０表面全体
に電着レジスト２６を被膜した。（図２（ｅ））この電着レジスト２６が被膜されたリードフレーム２０
Ａに対し、所定のパターン版を用い、所定部分のみを露
光し、現像し、めっき必要箇所のみが露出するようにし
た後、露出しためっき必要箇所のみを脱脂洗浄処理し、
電着レジストの残渣を除去した後、銀めっきを施した。
（図２（ｆ））銀めっきは、リードフレーム２０Ａを銀めっき液中に浸
漬し、攪拌しながら所定の電流密度１０Ａ／ｄｍ²で５
０秒間行った。次いで、この電着レジストを剥離液で剥
離除去し、洗浄処理を経て、必要な箇所のみに銀めっき
２７が施されたリードフレーム２０Ｂを得た。（図２
（ｇ））

【００１４】次いで、比較例として、エッチング加工に
て外形加工されたリードフレーム４０に対し、電解研磨
をしないで、電着レジストにて所定の部分のみマスキン
グを行い、銀めっきを浸漬にて行う方法の場合につい
て、図４に基づいて説明する。先ず、図２に示す方法と
同様にして、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す工程を経
て、エッチングにより外形加工されたリードフレーム４
０を得た。（図４（ｃ））次いで、エッチング加工にて外形加工されたリードフレ
ーム４０に洗浄処理等を施した後、電着レジスト４６を
図２に示す方法と同様にしてリードフレーム４０全体に
被膜し（図４（ｃ））、所定部分のみを露光した後、現
像し、めっき必要箇所のみが露出させ、この部分に銀め
っきを施した。（図４（ｄ））リードフレーム４０のエッジ４８は鋭角であるため、こ
の部分で電着レジスト４６は、他の部分よりも厚さが薄
くなり、めっきの際、図４（ｅ）に示すように、不要の
銀４９が付着（析出）してしまった。次いで、電着レジ
スト４６を剥離液にて除去し、洗浄処理等を経て、所望
の箇所に銀めっきが施されたリードフレーム４０Ｂを得
た。（図４（ｅ））前述のようにこのリードフレーム４０Ｂには、エッジ部
４８に不要の銀４９が付着しており、樹脂封止した際に
は、これが不安定要因となる。

【００１５】上記実施例においては、リードフレーム素
材として４２合金（４２％ニッケル−鉄合金）を用いた
が、銅合金を素材として用いた場合についても同様の効
果を得ることができる。銅合金を素材とした場合には、
電解研磨液としては電導度３５０ｍＳ／ｃｍの液を用
い、ＰＨを７に調整し、電流密度を５Ａ／ｄｍ²として
５秒間だけ導通することにより、約０．３０μｍ全体を
研磨できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明のリードフレームは、上記のよう
に、面取り部を設けていることにより、半導体装置を実
装する際、この部分への応力集中を減らしクラックの起
点となり難くすることができるもので、面取り部を設け
た後に、ワイヤボンデイングやダイボンデイングのため
の貴金属のめっきを施し形成することにより、面取り部
への貴金属の異常析出（付着）を無くし、従来問題とな
っていた、電着レジストを用いた場合のエッジ部での貴
金属の異常析出（付着）による、樹脂封止した後の各種
不安定性を解消しているものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリードフレーム図

【図２】本発明のリードフレームの製造方法を説明する
ための工程図

【図３】電解研磨を説明するための図

【図４】従来の電着レジストを用いためっき方法を説明
するための工程図

【図５】部分めっき方法を説明するための図

【図６】樹脂封止型半導体装置および（単層）リードフ
レームの図

【符号の説明】

１０リードフレーム１１ダイパッド１２インナーリード１３アウターリード１４ダムバー１５フレーム（枠）部１７、１７Ａ銀めっき１８面取り部２０、２０Ａ、２０Ｂ４０、４０Ｂリードフレ
ーム２１、４１リードフレーム素材２２、４２カゼインレジスト２２Ａ、４２Ａレジストパターン２３、４３ダイパッド２４、４４インナーリード２５、４５アウターリード２６、４６電着レジスト２７、４７銀めっき２８、４８エッジ部２８Ａ面取り部５１リードフレーム５２マスキング治具５３プレス用治具５３Ａプレス材５３Ｂ弾性材５４ノズル（開口部）５５定電源５６陰極電極５７陽極電極５８めっき液６１０半導体装置６１１半導体素子６１２ダイパッド６１３インナーリード６１４アウターリード６１５樹脂６１６端子部（電極パッ
ド）６１７ワイヤ６２０（単層）リードフレ
ーム６２２ダイパッド６２３インナーリード６２４アウターリード６２５ダムバー６２６フレーム部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも半導体素子の端子部と電気的
に結線するためのインナーリードと該インナーリードに
一体的に連結し外部回路と電気的に接続するためのアウ
ターリードとを有するリードフレームであって、外形加
工された際のエッジ部が、電解研磨処理により研磨して
面取りされていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】請求項１記載のリードフレームはエッチ
ング加工により外形加工されたもので、電解研磨処理に
よる研磨量が０．２μｍ以上であることを特徴とするリ
ードフレーム。
【請求項３】請求項１ないし２記載のリードフレーム
は、外形加工された際のエッジ部を電解研磨処理により
研磨して面取りした後に、電着レジストによりリードフ
レームの所定の部分をマスキングして、めっき必要箇所
に、銀、金、パラジウムもしくはこれらの合金からなる
貴金属にて、めっきを施したものであることを特徴とす
るリードフレーム。
【請求項４】少なくとも半導体素子の端子部と電気的
に結線するためのインナーリードと該インナーリードに
一体的に連結し外部回路と電気的に接続するためのアウ
ターリードとを有するリードフレームの、めっき必要箇
所に貴金属部分をめっき形成するリードフレームの製造
方法であって、エッチング加工等により外形加工された
リードフレームに対し、電解研磨処理を施し、リードフ
レームのエッジ部の面取りを行った後に、感光性電着レ
ジストをリードフレームに塗膜し、所定の形状にパター
ニングしてリードフレームの所定の部分をマスキングし
て、該パターニングされた感光性電着レジストを耐めっ
き保護膜としてリードフレームのめっき必要箇所に貴金
属のめっきを施すことを特徴とするリードフレームの製
造方法。
【請求項５】請求項４記載のリードフレームの製造方
法において、リードフレームはエッチング加工により外
形加工されたもので、電解研磨処理による研磨量が０．
２μｍ以上であることを特徴とするリードフレームの製
造方法。
【請求項６】請求項４ないし５記載のリードフレーム
の製造方法において、貴金属が銀、金、パラジウムもし
くはこれらの合金であることを特徴とするリードフレ
ームの製造方法。