JPH11238840A - リードフレーム - Google Patents

リードフレーム

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JPH11238840A
JPH11238840A JP10037684A JP3768498A JPH11238840A JP H11238840 A JPH11238840 A JP H11238840A JP 10037684 A JP10037684 A JP 10037684A JP 3768498 A JP3768498 A JP 3768498A JP H11238840 A JPH11238840 A JP H11238840A
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JP
Japan
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film
alloy
lead frame
alloy film
thickness
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JP10037684A
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Inventor
Manabu Honda
学 本田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages

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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Pbを使用せずに、半導体装置のリード部と
プリント配線板などの基板との接合信頼性を向上させ
る。 【解決手段】 Cu素材により構成されたリードフレー
ム基材10と、リードフレーム基材10の表面に設けら
れたSn−Ni合金膜12と、Sn−Ni合金膜12の
表面に設けられたPd膜14と、から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームに
関し、特に、Pdよりなる金属膜またはPdを含む合金
よりなる金属膜が施されたリードフレームに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体素子が装着されるリード
フレームは、図6に示したように、中央に半導体素子を
載置するダイパッド40が連結されたダイパッドサポー
ト44と、複数のリード部(インナーリード42aとア
ウターリード42bとから構成されている。)とをフレ
ーム部46により一体化して複数個連結した金属製のリ
ボンで構成されている。このリードフレームには、電流
の導通作用の他に、放熱作用や、構造保持等の役割があ
り、これらのことから電気伝導率や熱伝導率の高いFe
素材やCu素材(Cuと微量の他の金属成分からなる金
属)が用いられ、目的に応じて選択されている。
【0003】従来より半導体装置は、リードフレームに
半導体素子を搭載して樹脂やセラミックで封止し、半導
体装置の外部端子となるアウターリードをフレームから
分離した後、メッキ或いはコーティングによりSnまた
はSn−Pb合金膜を設けることにより接合信頼性を向
上させ、アウターリードを所望の形状となるように折り
曲げることにより製造されている。この様な半導体装置
は、端子部が実装基板の接合端子部に半田付けされて実
装される。
【0004】近年、環境や人体に対する影響を考慮して
Pbを用いない方法が提案されており、その中でも予め
リードフレームにPd膜を形成してから半導体装置を組
み立てることにより端子部表面にSnまたはSn−Pb
合金膜を形成させる必要のない方法が脚光を浴びてい
る。
【0005】この方法でCu素材を用いる場合には、図
7に示したように、Cu素材60の表面に局部電池の発
生を抑えるバリアメタルとして膜厚1μm程度のNi膜
70をメッキにより形成してから、膜厚0.1μm程度
のPd膜64を形成した二膜の金属膜を形成する方法
や、図8に示したように、Cu素材60の表面にメッキ
により膜厚1μm程度ののNi膜62と膜厚0.1μm
のPd膜64とを形成した後に膜厚数nmのAu膜66
を形成してさらにリード部と基板との接合信頼性を向上
させたものが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Pdや
Auは高価であり、あまり膜を厚く形成するとコストが
掛かるという難点がある。
【0007】また、プリント配線板などの実装基板との
接合信頼性(または実装信頼性)においても、Snまた
はSn−Pb合金を用いた場合と比べて劣るという欠点
がある。さらに、半導体装置製造工程中における端子部
の折り曲げ工程において、端子部表面のAu膜などの耐
食性の良い金属膜が剥がれて、端子部が部分的に腐食が
進んでしまい、接合信頼性を損ねる場合がある。
【0008】また、Pd膜をFe素材の基材に設けた場
合、Cu素材の基材に設けた場合と比較して密着性、お
よび耐食性が悪く劣化か速いため、Niを42wt%含
む42アロイ材等のFe素材の基材には、Pd膜を設け
ることができないという難点もある。
【0009】以上のことから本発明は、Pbを使用せず
に、半導体装置のリード部とプリント配線板などの実装
基板との接合信頼性(または実装信頼性)を向上したリ
ードフレームを提供することを第1の目的とする。ま
た、製造コストを抑えることができるリードフレームを
提供することを第2の目的とする。さらに、Pdまたは
Pd合金よりなる膜をを表面に備え、基材としてCu素
材を用いた場合はもちろんFe素材を用いた場合であっ
ても良好な膜密着性及び耐食性を有するリードフレーム
を提供することも第3の目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、請求項1の発明のリードフレームは、Cu素
材からなる基材と、前記基材の表面に形成されSnとN
iとからなるSn−Ni合金膜と、前記Sn−Ni合金
膜の表面に形成されPd膜または表面にAu膜が形成さ
れたPd膜と、を備えている。
【0011】上記Sn−Ni合金膜はレベリング効果が
ないため、表面に微少な凹凸が形成されやすく、この微
少な凹凸によるアンカー効果によって密着力が高くな
る。そのため、Sn−Ni合金からなる膜を、リードフ
レームの基材であるCu素材とPd膜、または表面にA
u膜が形成されたPd膜との間に設けることにより、基
材の表面とPd膜との両方に対してSn−Ni合金膜が
良好に密着してPd膜の剥離を防ぐ働きをする。従っ
て、実装基板の接合信頼性を向上したリードフレームを
提供することができる。
【0012】また、Sn−Ni合金からなる膜を用いて
いることからPd膜が剥離する厚さ分を考慮してPd膜
の膜厚を厚くする必要がないため、Pd膜の膜厚を薄く
しても、従来と同様の接合信頼性を得ることができる。
従って、材料コストを低くできるという利点がある。ま
た、表面にPd膜が良好に維持されることとなるので、
十分に良好な耐食性および耐摩耗性を確保できる。さら
に、Pd膜の表面にAu膜を設ける場合では、Au膜の
膜厚も薄くすることができるのでその分コストを低くで
きる。
【0013】なお、Sn−Ni合金膜の表面に設けたP
d膜が何らかの理由で剥離したり、クラックが生じた場
合であってもSn−Ni合金膜はNi膜よりも耐食性お
よび耐摩耗性が優れているため、従来のNi膜を施した
場合と比較して端子の寿命を延ばすことができる。
【0014】また、Sn−Ni合金は、標準電極電位
が、基材を構成するCu素材の標準電極電位とPdの標
準電極電位との中間の値であるので、Sn−Ni合金か
らなる膜を、リードフレームの基材であるCu素材とP
d膜との間、またはCu素材と表面にAu膜が形成され
たPd膜との間に設けることにより、基材とSn−Ni
合金膜との間、及びSn−Ni合金膜とPd膜、または
表面にAu膜が形成されたPd膜との間における局部電
池の発生が抑えられ、これに起因して生じる腐食を抑え
ることができる。したがって、リードフレームの寿命が
従来よりも長くでき、半導体装置の端子部の接合信頼性
を長い期間確保できる。
【0015】また、請求項2の発明のリードフレーム
は、Cu素材からなる基材と、前記基材の表面に形成さ
れNi膜またはSnとNiとからなるSn−Ni合金膜
からなる下地膜と、前記下地膜の表面に形成されPdと
AuとからなるPd−Au合金膜と、を備えている。
【0016】すなわち、請求項2の発明では、PdとA
uとをPd−Au合金膜として同じ膜内に含む構成とす
ることにより、端子折り曲げ工程などでPd−Au合金
膜が多少剥がれても残留したPd−Au合金膜内には耐
食性及び耐摩耗性が良好なAuも含まれることとなる。
そのため、Pd膜とAu膜とを重ねて形成したときに最
表面となるAu膜が剥がれた場合と比べて、十分にその
接合信頼性を確保できる。また、膜形成処理工程がPd
膜とAu膜とを重ねて形成する場合と比べて少ないので
その分のコストを抑えることができるという利点もあ
る。
【0017】また、Sn−Ni合金膜をPd−Au合金
膜の下地膜として設ける場合では、上記請求項1におい
て説明したように接合信頼性を向上することができると
共に、接合信頼性を従来と同程度とする場合にPd−A
u合金膜の膜厚を従来のPd膜及びAu膜の合計の膜厚
よりも薄くすることができるので材料コストが抑えられ
るという利点もある。
【0018】さらに、請求項3の発明のリードフレーム
は、Fe素材またはCu素材からなる基材と、前記基材
の表面に形成されCuとSnとからなるCu−Sn合金
膜と、前記Cu−Sn合金膜の表面に形成されSnとN
iとからなるSn−Ni合金膜またはNi膜からなる下
地膜と、Pd−Au合金膜、Pd膜、及び表面にAu膜
を備えたPd膜の何れか1つの膜と、を備えている。
【0019】すなわち、請求項3の発明では、リードフ
レームの基材を構成するFe素材及びCu素材と、リー
ドフレームの最表面となる膜(すなわち、Pd−Au合
金膜または、Pd膜または、表面にAu膜を備えたPd
膜)との間に、Sn−Ni合金膜またはNi膜からなる
下地膜を設けることに加えて、標準電極電位が前記基材
と前記下地膜との間の値を持つCu−Sn合金からなる
膜を設けているので、基材とCu−Sn合金膜との間、
下地膜としてSn−Ni合金膜を用いた場合ではSn−
Ni合金膜とCとu−Sn合金膜との間、下地膜として
Ni膜を用いた場合ではNi膜とCu−Sn合金膜との
間、の標準電極電位差がそれぞれCu−Sn合金膜を設
けずに基材表面に下地膜を設けた場合の標準電極電位差
に比較して小さくなる。これにより、基材と下地膜との
間での局部電流の発生が抑えられ、これに起因する腐食
が防止されて耐食性を高めることができる。
【0020】特に、Cu素材よりも下地膜との標準電極
電位差の大きいFe素材を基材とした場合に、Fe素材
とSn−Ni合金膜との間の異種金属接触部、またはF
e素材とNi膜との間の異種金属接触部での標準電極電
位差が局部電池の発生を抑える範囲内となるので、従来
では電気的な腐食が激しくて設けることのできなかった
42アロイ材などのFe素材の基材に対してもPd膜や
Pd−Au合金膜等のPdを含む金属を設けることがで
きる。そのため、Fe素材の基材の使用可能範囲を従来
よりも広げることができる。
【0021】また、下地膜としてSn−Ni合金膜を選
択すれば、請求項1と同様に、接合信頼性を向上させる
ことができると共に、接合信頼性を向上する場合に最表
面に設けられる膜の膜厚を従来より薄くできるという利
点がある。また、最表面に設ける膜としてPd−Au合
金膜を選択すれぱ、請求項2と同様に、Pd膜とAu膜
とを重ねて形成する場合に比べて耐食性および耐摩耗性
が保持され、十分にその接合信頼性を確保することがで
きる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図1か
ら図5を参照して説明する。
【0023】(第1の実施形態)図1に示したリードフ
レーム基材10は、Cu素材(Cuと10wt%程度の
微量の他の金属成分からなる金属)より構成されてい
る。本第1の実施形態では、リードフレーム基材10の
表面にSnを50wt%含有するSn−Ni合金膜12
をメッキにより1〜2μm程度施し、さらにその表面に
Pd膜14をメッキにより0.1μm程度施している。
【0024】本第1の実施形態では、リードフレーム基
材10とPd膜14との間にSn−Ni合金膜12を設
けることにより、良好な密着性を確保しているので、耐
食性および耐摩耗性を向上でき、従って実装基板との接
合信頼性を向上することができる。
【0025】下地膜としてSn−Ni合金膜12を施し
た場合、下地膜としてNi膜をSn−Ni合金膜12と
同じ膜厚に施すよりも良好な膜密着性が得られる。その
ため、Sn−Ni合金膜12の膜厚を1〜2μm程度と
した場合、Pd膜14の膜厚を従来より薄くしても従来
と同程度の接合信頼性を得ることが可能である。すなわ
ち、Pd膜の剥離する厚さ分を考慮して膜厚を厚くしな
くても従来と同程度の接合信頼性が得られるのでその分
Pd膜の膜厚を薄くすることができ、材料コストを低く
できる。
【0026】(第2の実施形態)図2は、第1の実施形
態で示したリードフレームの表面膜であるPd膜の表面
に厚さ数nmのAu膜16を形成した構成のリードフレ
ームを示している。この構成の場合、Sn−Ni合金膜
12の良好な耐食性および耐摩耗性とAu膜の耐食性と
によって接合信頼性をさらに向上することができる。
【0027】また、Sn−Ni合金膜12の膜厚を1〜
2μm程度とした場合、Pd膜14の膜厚を薄くしても
従来と同程度の接合信頼性を得ることができる。すなわ
ち、Pd膜及びAu膜の剥離する厚さ分を考慮して膜厚
を厚くしなくても従来と同程度の接合信頼性が得られる
ので、高価なPd膜14及びAu膜16の膜厚を薄くで
きでき、コストを抑えることができる。
【0028】(第3の実施形態)図3に示したリードフ
レーム基材10は、Cu素材により構成されている。本
第3の実施形態では、リードフレーム基材10の表面に
Ni膜20をメッキにより1〜2μm程度施し、さらに
その表面に厚さ0.1μmのAuを少なくとも10wt
%含有するPd−Au合金膜18をメッキにより施して
いる。
【0029】この構成によれば、PdとAuとをPd−
Au合金膜18として同時に形成しているため、端子折
り曲げ工程などでPd−Au合金膜18の表膜部分が多
少剥がれてもリードフレーム基材に密着して残っている
膜にはPdもAuも含まれる。そのため、Pd膜14と
Au膜16とを重ねて形成する場合に最表面となるAu
膜16が剥がれた場合と比べて耐食性および耐摩耗性を
良好に維持でき、十分にその接合信頼性を確保すること
ができる。
【0030】もちろん、Pd膜14とAu膜16とを重
ねて形成する場合は2工程の膜形成工程が必要である
が、本第3実施例のようにPdとAuとをPd−Au合
金膜18として同時に形成する場合は1工程で済むので
その分のコストを抑えることができるという利点もあ
る。
【0031】(第4の実施形態)図4は、第3の実施形
態で示したリードフレームにおいてNi膜20の代わり
に厚さ1〜2μm程度のSnを50wt%含有するSn
−Ni合金膜12をメッキにより施したものである。こ
の構成の場合は、上記第3の実施形態で得られる効果に
加えて、Sn−Ni合金膜12の良好な耐食性および耐
摩耗性によってSn−Ni合金膜12の表面のPd−A
u合金膜18の膜厚を薄くしても従来と同程度の接合信
頼性を得ることができる。
【0032】すなわち、Pd膜の剥離する厚さ分を考慮
して膜厚を厚くしなくても従来と同程度の接合信頼性が
得られるのでその分Pd膜の膜厚を薄くすることがで
き、材料コストを低くできる。
【0033】(第5の実施形態)図5に示したリードフ
レーム基材30は、Fe素材としてNiを42wt%の
含むFe−Ni合金、すなわち、42アロイ材により構
成されている。本第5の実施形態では、リードフレーム
基材30の表面に、厚さ1〜3μm程度のCu−Sn合
金膜32と、その表面に厚さ1〜2μm程度のSnを5
0wt%含有するSn−Ni合金膜12とをメッキによ
り施し、さらにその表面にAuを少なくとも10wt%
Pd−Au合金膜18を厚さ0.1μm程度となるよう
にメッキにより施している。
【0034】リードフレーム基材30とSn−Ni合金
膜12との間に設けたCu−Sn合金膜32により、リ
ードフレーム基材30とCu−Sn合金膜32との間及
びSn−Ni合金膜12とCu−Sn合金膜32との間
での標準電極電位差が小さくなるので局部電流の発生が
抑えられ、これに起因する腐食が防止されて耐食性が高
まる。
【0035】また、下地膜としてSn−Ni合金膜12
を用いているので接合信頼性を向上でき、Sn−Ni合
金膜12の表面のPd−Au合金膜18の膜厚を薄くし
ても従来と同程度の接合信頼性が得られるので、コスト
を低減することができる。
【0036】さらに、最表面にPd−Au合金膜18を
設けているため、端子折り曲げ工程などでPd−Au合
金膜18の表膜部分が多少剥がれても耐食性および耐摩
耗性を良好に維持でき、十分にその接合信頼性を確保す
ることができる。もちろんPd−Au合金膜としてPd
とAuとを同じ膜内に形成するため、膜形成工程が1工
程で済むのでその分のコストを抑えることができるとい
う利点もある。
【0037】なお、この実施形態において特定の比率の
Cu−Sn合金に対するSn−Ni合金の比率およびP
d−Au合金の比率の組み合わせについては限定的では
なく、熱膨張率等を考慮して必要に応じ比率と組み合わ
せとを適宜選択することができる。
【0038】さらに、第5の実施形態では基材としてF
e素材である42アロイ材を用いたが他のFe素材を用
いても良い。また、別の基材として上述した第1から第
4の実施形態のように、Cu素材を用いることもでき
る。
【0039】また、第5の実施形態では、42アロイ材
よりなる基材にPd−Au合金膜を施す場合に、基材の
表面にCu−Sn合金膜、Cu−Sn合金膜の表面にS
n−Ni合金膜を施してからPd−Au合金膜を施して
いるが、この他の構成として、42アロイ材よりなる基
材の表面に1μm程度のCu−Sn合金膜、1μm程度
のNi膜、0.1μm程度のPd−Au合金膜をメッキ
により設けるようにしてもよい。
【0040】また、42アロイ材よりなる基材の表面に
1μm程度のCu−Sn合金膜、1μm程度のNi膜、
0.1μm程度のPd膜をメッキにより設けるようにし
ても、42アロイ材に1μm程度のCu−Sn合金膜、
1μm程度のNi膜、0.1μm程度のPd膜、数nm
のAu膜をメッキにより設けるようにしてもよい。
【0041】さらに、42アロイ材に1μm程度のCu
−Sn合金膜、1μm程度のSn−Ni合金膜、0.1
μm程度のPd膜をメッキにより設けるようにしても、
42アロイ材に1μm程度のCu−Sn合金膜、1μm
程度のSn−Ni合金膜、0.1μm程度のPd膜、数
nmのAu膜をメッキにより設けるようにしてもよい。
【0042】なお、以上説明した第1の実施形態から第
5の実施形態において、Cu素材としては、銅と微量の
金属成分からなる合金であればよく、例えば、CuとZ
rとからなるCu−Zr合金や、CuとZnとからなる
Cu−Zn合金などが挙げられる。
【0043】なお、上記第1、第2、第4及び第5の実
施形態ではSn−Ni合金膜12を構成するSn−Ni
合金として、Snを50wt%含有するSn−Ni合金
を使用しているが、この組成のSn−Ni合金に限ら
ず、Snを30〜70wt%程度含有するSn−Ni合
金を使用できる。
【0044】また、上記第3、第4及び第5の実施形態
ではPd−Ni合金膜18を構成するPd−Au合金と
して、Auを少なくとも10wt%含有するPd−Au
合金を使用しているが、この組成のPd−Au合金に限
らず、Pdを30〜70wt%程度含有するPd−Au
合金を使用できる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、基材の表面とPd膜との両方に対してSn−N
i合金膜が良好に密着してPd膜が剥がれ落ちるのを防
ぐので接合信頼性を向上することができる、という効果
がある。
【0046】また、請求項2の発明によれば、端子折り
曲げ工程などでPd−Au合金膜の表膜部分が多少剥が
れても残留した膜内にはPdもAuも含まれるので、P
d膜とAu膜とを重ねて形成する場合に最表面となるA
u膜が剥がれた場合と比べて耐食性および耐摩耗性が保
持され、十分にその接合信頼性を確保できる、という効
果がある。
【0047】さらに、請求項3の発明によれば、基材と
下地膜との間での局部電流の発生が抑えられ、これに起
因する腐食が防止されて耐食性がより一層高まったもの
とできる。これにより、Cu素材はもちろん、42アロ
イ材などのFe素材からなる基材には設けられなかった
Pd膜やPd合金膜を設けることが可能となる、という
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるリードフレー
ムの部分断面図である。
【図2】本発明の第2の実施形態におけるリードフレー
ムの部分断面図である。
【図3】本発明の第3の実施形態におけるリードフレー
ムの部分断面図である。
【図4】本発明の第4の実施形態におけるリードフレー
ムの部分断面図である。
【図5】本発明の第5の実施形態におけるリードフレー
ムの部分断面図である。
【図6】リードフレームを示す上面図である。
【図7】従来のリードフレームの部分断面図である。
【図8】従来のリードフレームの別の部分断面図であ
る。
【符号の説明】
10、30 リードフレーム基材 12 Sn−Ni合金膜12 14 Pd膜 16 Au膜 18 Pd−Au合金膜 20 Ni膜 32 Cu−Sn合金膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cu素材からなる基材と、 前記基材の表面に形成されSnとNiとからなるSn−
    Ni合金膜と、 前記Sn−Ni合金膜の表面に形成されたPd膜または
    表面にAu膜が形成されたPd膜と、 を備えたリードフレーム。
  2. 【請求項2】 Cu素材からなる基材と、 前記基材の表面に形成されNi膜またはSnとNiとか
    らなるSn−Ni合金膜からなる下地膜と、 前記下地膜の表面に形成されたPdとAuとからなるP
    d−Au合金膜と、 を備えたリードフレーム。
  3. 【請求項3】 Fe素材またはCu素材からなる基材
    と、 前記基材の表面に形成されCuとSnとからなるCu−
    Sn合金膜と、 前記Cu−Sn合金膜の表面に形成されSnとNiとか
    らなるSn−Ni合金膜またはNi膜からなる下地膜
    と、 Pd−Au合金膜、Pd膜、及び表面にAu膜を備えた
    Pd膜の何れか1つの膜と、 を備えたリードフレーム。
JP10037684A 1998-02-19 1998-02-19 リードフレーム Pending JPH11238840A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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