JPH11111909A - 半導体装置用リードフレーム - Google Patents

半導体装置用リードフレーム

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JPH11111909A
JPH11111909A JP9274287A JP27428797A JPH11111909A JP H11111909 A JPH11111909 A JP H11111909A JP 9274287 A JP9274287 A JP 9274287A JP 27428797 A JP27428797 A JP 27428797A JP H11111909 A JPH11111909 A JP H11111909A
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JP
Japan
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layer
lead frame
intermediate layer
thickness
plating
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JP9274287A
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English (en)
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Seiichi Serizawa
澤 精 一 芹
Masahiro Igawa
川 匡 弘 井
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Individual
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only

Landscapes

  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理によって発生するPdの酸化物を極端
に減少させ、また下地NiのPd中への拡散を防ぎ、下
地NiとAgとの密着性に優れ、またPdめっき厚も薄
くて、ワイヤーボンディング性、半田濡れ性が熱処理工
程によって劣化しなくなり、経済的で信頼性の高い半導
体装置用リードフレームを提供する。 【解決手段】(1) リードフレーム素材上に、第1中
間層としてニッケル(Ni)またはニッケル合金層、第
2中間層としてパラジウム(Pd)、金(Au)または
銅(Cu)のいずれか1種のめっき層、第3中間層とし
て銀(Ag)めっき層、さらに最上層としてパラジウム
(Pd)またはパラジウム合金めっき層からなることを
特徴とする半導体装置用リードフレーム。 (2) 第2中間層の厚みが0.005〜0.1μmで
あり、その上に設けられた第3中間層の厚みが0.00
5〜5μmであり、さらにその上に設けられた最上層の
厚みが0.005〜1.0μm。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置用リー
ドフレームに関するものである。
【0002】
【従来の技術】リードフレームは、IC、LSI、個別
半導体などのリードを支えている枠構造である。図1に
示すように、ICチップを搭載するパット部、ワイヤー
ボンディングをするインナーリード部、プリント配線基
板へはんだ付けをするアウターリード部を基本構成と
し、インナーリード部とアウターリード部を分けるダン
パ、リードフレームの枠であるガイドレールから成って
いる。リードフレームには、電気伝導度が高いこと、熱
伝導度が高く熱膨張率が小さいこと、機械的強度が高い
ことなどの特性が要求される。
【0003】従来、半導体装置用リードフレームには、
リードフレームのチップ搭載部とワイヤーボンディング
部の最上層にAgまたはAg合金めっきが設けられ、ま
たアウターリード部の最上層にSnまたはSn合金層が
設けられた構造のものがある。このような構造のリード
フレームを作るにはめっきマスクが必要であるため製造
工程が複雑になり、製造コストも高くなる。
【0004】このため、これに代るものとしてリードフ
レーム全面に中間層としてNiめっき、また最外層とし
てPdめっきを施したものが特公昭63−49382号
公報に開示されている。しかしこの構造のものも、熱処
理工程を経ると表面層のPdが酸化したり、中間層のN
iが最上層のPdめっき層に拡散し、表面にNiの酸化
物を作り、ワイヤーボンディング性や半田濡れ性を劣化
させる。
【0005】また、このNiの拡散防止のためにNiや
Ni合金層上にAgめっきを施し、その上にPdめっき
を施した構造のものもある。しかし、NiやNi合金層
上にAgめっきを施すと、密着性が悪くなり、また、熱
処理工程を経るとNi、Ni合金層とAg層との間で剥
離が発生し、品質上問題となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱処
理によって発生するPdの酸化物を極端に減少させ、ま
た下地NiのPd中への拡散を防ぎ、下地NiとAgと
の密着性に優れ、またPdめっき厚も薄くて、ワイヤー
ボンディング性、半田濡れ性が熱処理工程によって劣化
しなくなり、経済的で信頼性の高い半導体装置用リード
フレームを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の事項を
その特徴としている。 (1) リードフレーム素材上に、第1中間層としてニ
ッケル(Ni)またはニッケル合金層、第2中間層とし
てパラジウム(Pd)、金(Au)または銅(Cu)の
いずれか1種のめっき層、第3中間層として銀(Ag)
めっき層、さらに最上層としてパラジウム(Pd)また
はパラジウム合金めっき層からなることを特徴とする半
導体装置用リードフレーム。 (2) パラジウム(Pd)、金(Au)または銅(C
u)のいずれか1種からなる第2中間層である薄層めっ
きの厚みが0.005〜0.1μmであり、その上に設
けられた第3中間層である銀(Ag)めっき層の厚みが
0.005〜5μmであり、さらにその上に設けられた
最上層であるパラジウム(Pd)又はパラジウム合金め
っき層の厚みが0.005〜1.0μmであることを特
徴とする前記(1)に記載の半導体装置用リードフレー
ム。 (3) 最上層であるパラジウム(Pd)合金層が、パ
ラジウム(Pd)を50重量%以上含む合金であること
を特徴とする前記(1)に記載の半導体装置用リードフ
レーム。
【0008】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
のリードフレームは、リードフレーム素材上全面もしく
は必要部分に、第一中間層、第二中間層、第三中間層、
最上層が順次形成されている。各々のめっき層は、電解
めっき方法、無電解めっき方法のいずれの方法によって
も良い。
【0009】リードフレーム素材としては、純Cu、C
u−Sn合金、Cu−Zr合金、Cu−Fe合金、Cu
−Zn合金、純Fe、Fe−Ni合金、普通鋼、Alク
ラッド材、第三元素を添加した三元合金などが用いられ
る。
【0010】第二中間層は、第一中間層のNiと第三中
間層のAgとの密着性を向上させ、熱処理工程を経て
も、Ni層とAg層との剥離発生を防止するために設定
された層である。第二中間層のPd、Au、Cuのいず
れか一種以上の薄層めっきの厚さは、0.005μm〜
0.1μmであり、0.005μmより薄いとピンホー
ルが多くなり、Ni層とAg層の密着向上層として機能
が発揮されない。
【0011】第三中間層は、第一中間層のNiが熱処理
によって最上層に拡散する事を抑制し、ワイヤーボンデ
ィング性、半田濡れ性が劣化しないために設けられた層
である。第三中間層のAgめっき層の厚さは0.005
μm〜5μmが好適であり、0.005μmより薄いと
ピンホールが多くなり、Niの熱拡散バリヤー層として
の機能が発揮されない。
【0012】最上層のPd又はPd合金めっき層の厚み
は0.005μm〜1.0μmが好適であり、0.00
5μmより薄いとワイヤーボンディング性が劣化し、
1.0μm以上では非経済的である。
【0013】Pd合金としては、Pd含有量が50重量
%以上のPd−Au、Pd−Ag及びPd含有量が95
%以上のPd−Bi、Pd−Pb、Pd−I、Pd−B
r、Pd−Sn、Pd−Fe等が最適である。
【0014】本発明のリードフレームは、めっき後その
まま半導体用リードフレームとしても良いし、まためっ
き後拡散のために熱処理を行なって半導体用リードフレ
ームとしても良い。
【0015】本発明のリードフレームは、熱処理工程を
経てもめっき密着性が良好であり、ワイヤーボンディン
グ性、半田濡れ性の劣化も少ない。その理由は、第三中
間層として設定したAgが第一中間層のNiの熱拡散を
抑制し、Agが最外層のPd又はPd合金に熱拡散して
Pdの酸化を防ぎ、また第二中間層として設定したP
d、Au、Cuのいずれか一種の薄層が第一中間層と第
三中間層の密着性を向上させるために、ワイヤーボンデ
ィング性と半田濡れ性が劣化しないためである。
【0016】
【実施例】以下に、本発明を実施例および比較例に基づ
いてさらに説明する。実施例1、比較例1 銅合金基材のリードフレームの表面に、常法により脱脂
及び活性化を行なった後、全面に第一中間層として厚さ
1μmのNiめっき、次に第二中間層として厚さ0.0
3μmのCuめっき、更に第三中間層として厚さ0.3
μmのAgめっき、更にその上に最上層として厚さ0.
05μmのPdめっきをしてリードフレームを得た(実
施例1)。
【0017】ここにおいて、AgおよびPdめっきは、
それぞれ一般に市販されている日本高純度化学株式会社
製めっき液のテンペレジストAGR、およびパラブライ
トSSTを用いた。
【0018】また、比較例1として、実施例1における
第二中間層を設けることなく、その他は実施例1と同様
にしてリードフレームを製作した。
【0019】得られたリードフレームについて、ワイヤ
ーボンディング性評価と半田濡れ性評価を行った。ワイ
ヤーボンディング性評価試験は、直径25μmの金線を
用いて、荷重90g、温度200℃、超音波950mW
(ミリワット)、30mS(ミリ秒)にて、350℃で
60秒加熱処理後のワイヤーボンディングを行ない、ピ
ールゲージで引張強度を測定した。
【0020】半田濡れ性評価試験は、350℃で60秒
の加熱処理後にメニスコグラフ法により行なった。半田
付け条件は、ロジン系非活性型のαメタル社のR−10
0フラックスを浸漬塗布して230±1℃の63%Sn
−37%Pb半田浴に浸漬して、ゼロクロス時間を測定
した。
【0021】試験を行なったリードフレームの構成を、
表1に示す。また、ボンディング性評価試験結果及び半
田濡れ性評価試験結果を、表2に示す。評価Aは優れた
もの、Bはやや良いもの、Cはやや悪いもの、Dは悪い
ものを表示する。
【0022】実施例2、比較例2 銅合金基材のリードフレームの表面に、常法により脱脂
及び活性化を行なった後、全面に第一中間層として厚さ
0.8μmのNiめっき、次に第二中間層として厚さ
0.02μmのPdめっき、更に第三中間層として厚さ
0.2μmのAgめっき、その上に最上層として厚さ
0.1μmのPd(80%)−Au(20%)めっきを
施してリードフレームを得た(実施例2)。
【0023】上記においてAg、Pd、Pd合金は、そ
れぞれ一般に市販されている日本高純度化学株式会社製
めっき液のテンペレジストAGR、パラブライトSS
T、パラブライトWGPでめっきした。
【0024】また、比較例2として、実施例2における
第二中間層を設けることなく、その他は実施例2と同様
にしてリードフレームを製作した。
【0025】得られたリードフレームについて、実施例
1と同様に、ワイヤーボンディング性評価と半田濡れ性
評価を行った。その結果を、表2に示す。
【0026】実施例3、比較例3 銅合金基材のリードフレームの表面に、常法により脱脂
及び活性化を行った後、全面に第一中間層として厚さ1
μmのNi−Snめっき、次に第二中間層として厚さ
0.02μmのAuめっき、更に第三中間層として厚さ
0.5μmのAgめっき、その上に最上層として厚さ
0.08μmのPd(99.5%)−I(0.5%)め
っきをしてリードフレームを得た(実施例3)。上記に
おいてAg、Au、Pd−1合金は、それぞれ一般に市
販されている日本高純度化学株式会社製めっき液のテン
ペレジストAGR、アシドストライク、パラブライトS
ST−Iを用いてめっきした。
【0027】また、比較例3として、実施例3における
第二中間層を設けることなく、その他は実施例3と同様
にしてリードフレームを製作した。
【0028】得られたリードフレームについて、実施例
1と同様に、ワイヤーボンディング性評価と半田濡れ性
評価を行った。その結果を、表2に示す。
【0029】実施例4、比較例4 第二中間層の厚みを0.001μm、0.005μm、
0.05μm、0.1μmと変化させ、第三中間層の厚
みを0.001μm、0.005μm、0.05μm、
0.5μm、5μm、10μmと変化させ、更に最上層
の厚みを0.001μm、0.005μm、0.05μ
m、0.5μm、5μmと変化させたリードフレームを
製作し、各々を前記当該実施例及び比較例と同一の条件
でワイヤーボンディング性と半田漏れ性試験をした。そ
の結果、第二中間層0.001μm、第三中間層0.0
01μm、最上層0.001μmのものを除き実施例と
比較して性能の変化は見られなかった。
【0030】第三中間層及び最上層めっきは貴金属であ
り、厚みをより大きくするとコスト高になるものであ
る。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【発明の効果】本発明のリードフレームは、従来品に比
べ耐熱密着性があり、ワイヤーボンディング性、半田濡
れ性が優れており、かつ製造工程が単純であり、経済性
と信頼性が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体リードフレームの実施例の一部
の拡大図である。
【図2】一般的なリードフレームの説明図である。
【符号の説明】 1 素材 2 第一中間層 3 第二中間層 4 第三中間層 5 最上層 6 パット部 7 アウターリード部 8 インナーリード部 9 ダムバー 10 ガイドレール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リードフレーム素材上に、第1中間層とし
    てニッケル(Ni)またはニッケル合金層、第2中間層
    としてパラジウム(Pd)、金(Au)または銅(C
    u)のいずれか1種のめっき層、第3中間層として銀
    (Ag)めっき層、さらに最上層としてパラジウム(P
    d)またはパラジウム合金めっき層からなることを特徴
    とする、半導体装置用リードフレーム。
  2. 【請求項2】パラジウム(Pd)、金(Au)または銅
    (Cu)のいずれか1種からなる第2中間層であるめっ
    き層の厚みが0.005〜0.1μmであり、その上に
    設けられた第3中間層である銀(Ag)めっき層の厚み
    が0.005〜5μmであり、さらにその上に設けられ
    た最上層であるパラジウム(Pd)又はパラジウム合金
    めっき層の厚みが0.005〜1.0μmであることを
    特徴とする請求項1に記載の半導体装置用リードフレー
    ム。
  3. 【請求項3】最上層であるパラジウム(Pd)合金層
    が、パラジウム(Pd)を50重量%以上含む合金であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置用リー
    ドフレーム。
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