JPH0834276B2 - リードフレームの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はリードフレームの製造方法に係り、特に樹脂
封止を完全にするためのリードフレームの表面処理に関
する。

（従来の技術） 半導体素子の実装方法としては、封止用のパッケージ
材料として金属を用いる方法、セラミックを用いる方
法、樹脂を用いる方法等がある。

これらの方法のうち、樹脂を用いる方法では、例え
ば、第４図に示すように、リードフレーム１のダイパッ
ド２に、半導体素子３を固着し、この半導体素子３のボ
ンディングパッドとリードフレームのインナーリード４
とを金線あるいはアルミ線のボンディングワイヤ５によ
って結線し、更にこれらを樹脂パッケージ６内に封止す
ることにより製造されている。

また、ここで用いられるリードフレームは、第５図に
１例を示す如く、半導体素子を搭載するためのダイパッ
ド２と、先端が該ダイパッドをとり囲むように延在せし
められたインナーリード４と、該インナーリードとほぼ
直交する方向に延びこれらインナーリードを一体的に支
持するタイバー７と、該タイバーの外側に前記各インナ
ーリードに接続するように配設せしめられたアウターリ
ード８とダイパッド２を支持するサポートバー９とから
構成されている。

このような樹脂による封止方法は、安価でかつ実装作
業性が良好であることから、広く利用されている。

このとき、樹脂封止は完全パッケージではないため、
樹脂とリードフレーム材料との熱膨張率の違いにより、
リードフレームと樹脂パッケージとの間に間隙が生じ、
ここから水分がパッケージ内に侵入し、半導体素子の特
性の劣化を生じたり、また特性の劣化を生じないまでも
リードフレームのダイパッドと樹脂との界面に水分がた
まるなどの問題があった。

ところで、現在のICパッケージ、特にSOJやQFPなどの
表面実装パッケージは、半田付け等の方法による回路へ
の装着に際し、高温雰囲気にさらされる。

この熱により、このダイパッドの裏面側に付着した水
分が気化膨脹し、樹脂パッケージにクラックを生じる等
の問題があった。

また、リードフレーム素材が銅を主成分とするもので
ある場合、表面に酸化膜が生じ、これがリードフレーム
と樹脂パッケージとの間の密着性を低下させる原因とな
っていた。

そこで、封止樹脂とリードフレームとの密着性を向上
するために、リードフレームの表面および裏面を粗面化
したり、インナーリードの一部にアンカーホールと呼ば
れる小孔をあけ、樹脂を充填させるなどの対策が行われ
ているが、リードフレームの寸法精度が低下し、歩留ま
りが悪くなるという欠点があった。

さらに、銅材の酸化防止のために表面をニッケルめっ
き層で被覆する方法も提案されているが、半導体装置組
み立て後、アウターリードのハンダディップ工程の直前
でニッケルめっき層を剥離する必要があるなど製造コス
トの上昇につながるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、樹脂封止型半導体装置用のリードフレー
ムにおいては、封止樹脂とリードフレームとの密着性が
あまりよくないため、信頼性の低下の原因となってい
た。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、封止樹
脂との密着性が高く、経時的変化が小さく信頼性の高い
リードフレームを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明では、銅を素材とする条材を出発材料と
し、半導体素子搭載部分を囲むように形成された複数の
インナーリードと、前記インナーリードに対して連続的
に形成された複数のアウターリードとを有するリードフ
レームの形状加工を行う形状加工工程と、前記リードフ
レームのパッケージエリア内に相当する領域をシランカ
ップリング剤でプライマー処理する処理工程とを含むこ
とを特徴とする。

また本発明の第２では、さらに前記リードフレームに
半導体素子を搭載し、前記半導体素子およびインナーリ
ードを覆うように樹脂封止領域を形成する樹脂封止工程
と、前記樹脂封止領域から露呈するアウターリードに半
田膜を形成する半田被覆工程とを含むことを特徴とす
る。

ここで、シランカップリング剤とは、分子中に、メト
キシ基、エポキシ基、セロソルブ基等の無機質と化学結
合する反応基と、ビニル基、エポキシ基、メタクリル
基、アミノ基、メルカプト基等の有機材料と化学結合す
る反応基とを具備した有機ケイ素単量体をいう。

（作用） 本発明の方法によれば、銅製のリードフレームのパッ
ケージエリア内に相当する領域をシランカップリング剤
でプライマー処理するようにしているため、リードフレ
ーム表面に形成されたカップリング剤被膜が樹脂および
リードフレーム表面の両方に対してカップリング反応を
起こし、リードフレーム表面と樹脂との間に中間物質が
生成され、密着性が大幅に向上する。

また、銅素材をリードフレーム材料として用いている
ため、酸化され易いという問題があり、従来は、この問
題を避けるため、ニッケルめっきを行う必要があった
が、このシランカップリング剤被膜が酸化防止作用をも
つため、ニッケルめっきを行う必要がなくなる。

すなわち、本発明の方法によれば、リードフレームを
シランカップリング剤でプライマー処理するようにして
いるため、実装に際し、樹脂封止工程において、リード
フレーム表面に形成されたカップリング剤の被膜が樹脂
およびリードフレーム表面の両方に対してカップリング
反応を起こし、リードフレーム表面と樹脂との間に中間
物質が生成され、密着性が大幅に向上する。

さらにまた、銅素材のリードフレームにおいてもこの
カップリング剤の被膜が酸化防止作用をもつため、ニッ
ケルメッキの必要もなく、従ってハンダディップ工程に
先立ち剥離する必要もない。

また上記効果に加えて、パッケージエリアに相当する
領域をシランカップリング材でプライマー処理し、樹脂
封止を行った後、樹脂封止領域から露呈するアウターリ
ードに半田膜を形成するようにしているため、半田ディ
ップに先立ちシランカップリング剤を剥離する必要もな
い。

したがって、工数が簡略化され極めて作業性よく面実
装型のリードフレームを形成することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。

第１図は、本発明実施例のリードフレームの製造工程
を示すフローチャート図である（図中ステップ104,105
はこのリードフレームを用いた実装工程を示す）。

まず、第２図（ａ）に示すように、スタンピング法あ
るいはエッチング法により、銅を素材とする条材を加工
しリードフレーム１を形成する（ステップ101）。

次いで、第２図（ｂ）に示すように、コイニング処理
を行い、インナーリード４先端部の平坦幅を確保したの
ち、先端部にめっきＭを行う（ステップ102）。

さらに、第２図（ｃ）に示すように、このリードフレ
ームをテフロン製のラックに載置し、全体を、ヘキサン
とイソプロピルアルコールにシランカップリング剤を数
％溶かしたプライマー溶液に、数秒間浸漬したのち、常
温で４〜５時間放置して乾燥し、表面に膜厚Åオーダー
の被膜10を形成する。このとき、アウターリード先端部
の半田付け領域はシランカップリング剤に浸漬されない
ようにするか、またはマスクで被覆した状態で浸漬する
ようにする。図中斜線で示した領域r1は表面側のプライ
マー処理領域を示し、裏面側はパッケージエリア全域に
おいてプライマー処理を行う（ステップ103）。

このようにしてプライマー処理が施され、封止樹脂と
の密着性が高く、信頼性の高いリードフレームが完成す
る。

次に、このリードフレームを用いた半導体装置の実装
工程について説明する。

まず、第３図（ａ）に示すように、プライマー処理が
施され被膜10の形成されたリードフレームのダイパッド
２上に半導体素子チップ３を固着し、各インナーリード
４先端部のボンディングエリアと半導体素子チップ３の
ボンディングパッドとをワイヤボンディング法によりワ
イヤ５を介して結線する（第３図（ｂ））（ステップ10
4）。

そして、第３図（ｃ）に示すように、樹脂封止を行
い、アウターリード先端部を残して該リードフレーム構
体を封止する。

最後に、タイバー７を切除し、アウターリード８の先
端を分離すると共に、所望の方向に折り曲げ成型し、第
３図（ｄ）に示すように、半導体装置が完成する。

このようにして形成された半導体装置では、封止領域
のリードフレーム構体全体がシランカップリング剤の被
膜で覆われた状態で、樹脂封止がなされるため、このシ
ランカップリング剤と封止樹脂およびリードフレーム表
面とが反応し、界面に中間物質が生成された状態で封止
がなされているため、極めて密着性が良好であり耐湿性
が大幅に向上する。

なお、前記実施例ではリードフレーム素材として銅を
用いているが、このカップリング剤の被膜が酸化防止作
用をもつため、従来は銅の場合不可欠であったニッケル
メッキの必要もなく、従ってハンダディップ工程に先立
ち剥離する必要もない。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の方法によれば、リ
ードフレームをカップリング剤に浸漬するようにしてい
るため、封止樹脂とリードフレームとの密着性が向上
し、耐湿性が良好で信頼性の高い半導体装置を得ること
ができる。

また、銅素材をリードフレーム材料として用いている
ため、酸化され易いという問題があり、従来は、この問
題を避けるため、ニッケルめっきを行う必要があった
が、このシランカップリング剤被膜が酸化防止作用をも
つため、ニッケルめっき等を行う必要がなくなる。

さらにまた、パッケージエリアに相当する領域をシラ
ンカップリング材でプライマー処理し、樹脂封止を行っ
た後、樹脂封止領域から露呈するアウターリードに半田
膜を形成するようにしているため、半田ディップに先立
ちシランカップリング剤を剥離する必要もない。

従って、工数が簡略化され極めて作業性よく面実装型
のリードフレームを形成することが可能となる。

特に、近年パッケージの薄型化が急速に進められてお
り、使用目的も多様化し、今までにない特性が要求され
ているが、本発明の方法により、封止樹脂とリードフレ
ームの密着性が向上することにより、パッケージ自体の
強度が飛躍的に上昇するという効果が奏功される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のリードフレームの製造工程を示
すフローチャート図、第２図は同リードフレームの製造
工程を示す図、第３図（ａ）乃至第３図（ｄ）は同リー
ドフレームを用いた半導体装置の実装工程を示す図、第
４図は従来例の半導体装置の実装状態を示す説明図、第
５図は従来例のリードフレームを示す図である。 １……リードフレーム、２……ダイパッド、３……半導
体素子、４……インナーリード、５……ボンディングワ
イヤ、６……樹脂、７……タイバー、８……アウターリ
ード、９……サポートバー、10……シランカップリング
剤被膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅を素材とする条材を出発材料とし、半導
   体素子搭載部分を囲むように形成された複数のインナー
   リードと、前記インナーリードに対して連続的に形成さ
   れた複数のアウターリードとを有するリードフレームの
   形状加工を行う形状加工工程と、 前記リードフレームのパッケージエリア内に相当する領
   域をシランカップリング剤でプライマー処理する処理工
   程とを含むことを特徴とするリードフレームの製造方
   法。
2. 【請求項２】銅を素材とする条材を出発材料とし、半導
   体素子搭載部分を囲むように形成された複数のインナー
   リードと、前記インナーリードに対して連続的に形成さ
   れた複数のアウターリードとを有するリードフレームの
   形状加工を行う形状加工工程と、 前記リードフレームのパッケージエリア内に相当する領
   域をシランカップリング剤でプライマー処理する処理工
   程と、 前記リードフレームに半導体素子を搭載し、前記半導体
   素子およびインナーリードを覆うように樹脂封止領域を
   形成する樹脂封止工程と、 前記樹脂封止領域から露呈するアウターリードに半田膜
   を形成する半田被覆工程とを含むことを特徴とする半導
   体装置の製造方法。