JPS60119765A - 樹脂封止型半導体装置およびそれに用いるリ−ドフレ−ム - Google Patents

樹脂封止型半導体装置およびそれに用いるリ−ドフレ−ム

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JPS60119765A
JPS60119765A JP58226823A JP22682383A JPS60119765A JP S60119765 A JPS60119765 A JP S60119765A JP 58226823 A JP58226823 A JP 58226823A JP 22682383 A JP22682383 A JP 22682383A JP S60119765 A JPS60119765 A JP S60119765A
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JP
Japan
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resin
lead
copper
frame
semiconductor device
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JP58226823A
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Atsushi Nakamura
篤 中村
Kunihiko Nishi
邦彦 西
Yoshiaki Wakashima
若島 喜昭
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • H10W70/40Leadframes
    • H10W70/456Materials
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、半導体装置を構成するリードフレームの改良
、および、そのリードフレームを使用した樹脂封止型の
半導体装置の構造に関するものである。
[背景技術] 樹脂封止型半導体装置はリードフレームのタブ部にシリ
コン基板からなる半導体素子(以下ペレットと称する)
を搭載し、ペレットの電極部とリードをワイヤで接続し
、封止体から外部に延びるリード(以下、アウターリー
ドと称する)以外の部分をプラスチ7クパ7ケージ(樹
脂封止体)で封止することにより構成される。このよう
な半導体装置においてリードフレーム材料は、素子に発
生する熱を外部に逃し易くするため熱伝導率の高い材料
をリードフレームに使用することが要求される。さらに
、このリードフレーム材料は、樹脂封止体との熱膨張係
数差が出来る限り小さい材料に選択されなければならな
い。このため、リードフレームの材料として、銅(Cu
) 、あるいは銅を素材として、リン(P)、鉄(Fe
)、錫(Sn)等を微量添加した材料(以下、総称して
Cu系材料と称する)が用いられてきた。
しかし、銅(Cu)系の材料を用いた場合、次の欠点を
有する。すなわち、半導体装置の組立工程において、リ
ードフレームは200〜450℃程度の高温で加熱され
るため、その表面に酸化膜が形成される。この酸化膜は
樹脂との接着力を確保するため必要なものであるが、C
u系リードフレームの場合、その酸化膜とC’u系材の
接着力が小さいので、その界面に隙間が発生し、このた
め、樹脂封止半導体装置においては、耐湿性が劣化する
という問題が生ずる。この問題を防止する方法としてリ
ードフレーム表面に錫−ニソケルニ元材料の被膜を形成
し、タブリードおよびリード先端のワイヤを接続する部
分には更に銀(Ag)の被膜を形成する方法が従来から
知られている。たとえば、この技術は、特開昭54−1
29976号明細書に記載されている。
しかし、5n−Ni上にAgを被着する場合、5n−N
iに対するAgの接着力が弱いので、予め5n−Ni上
にCuを薄くメッキすること(銅ストライクメッキ)が
要求される。そのため、工程数が増大する上に、銅スト
ライクメッキの剥離時に5n−Niメッキの表面を変質
させ、またAgの粒界を腐食させるという問題があるこ
とが本発明者により見い出された。
さらに、5n−Ni表面に形成されたAgが半導体装置
動作中にマイグレーションを起こすことにより、絶縁さ
れている複数のリード間に絶縁不良が発生することがあ
るため、信頼性を充分確保できないということがわかっ
た。
[発明の目的] 従って、本発明の主目的は、Cu系材料を用いたプラス
チックパッケージにおいて、リードと樹脂封止体と接着
性を改善して耐湿信頼性を向上さ−せ、しかも、長期動
作信頼性を確保した樹脂封止型半導体装置を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、アウターリード製造時の工程数を
削減できるリードフレームを提供することにある。
[発明の概要コ 上記の目的を達成するために、本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば以下
のとおりである。
すなわち、銅(Cu)系金属からなるリードフレームを
錫−ニッケル(Sn−Ni)二元メッキで被覆し、樹脂
封止体とリードとの接着性を良くし、更に、リード先端
のワイヤボンディング部分には金(Au)の被膜を設け
ることにより、安定したポンディング性の確保と、動作
中に起こるリード間の絶縁不良の発生を防止したことを
特徴とする。
[実施例] 第1図は、本発明を適用した樹脂封止型(プラスチック
パンケージ)半導体装置の平面図、第2図は、第1図に
示した装置の側面図、第3図は、第1図のA−A’線に
沿う一部断面図である。
第1図および第2図において、1は、エポキシ樹脂など
の樹脂からなるパッケージ本体(樹脂封止体)、2は、
複数のリードで半導体素子の電極を封止体の外部に導出
させるためのものである。
これらのリードは、銅系材料からなり、その表面を錫−
ニッケル(Sn−N’i)二元メブキで被覆しである。
3はタブ付きリード部で他のリードと同様に、本体は銅
系材料からなり、その表面は錫−ニッケル(Sn−Ni
)二元メッキで被覆しである。4は、集積回路が形成さ
れたシリコン半導体素子(ペレット)で、図示されてい
ないが、このペレット表面には、複数の外部引き出し電
極(パッド)が形成されている。5は、金(Au)から
なるボンディングワイヤで、上記ペレット4の電極とリ
ード2とを電気的接続している。リード2.3は、第3
図に示すようにリード本体は銅系金属からなる母体6と
、その表面にメン”F−された錫−ニッケル(Sn−N
i)被ff18からなる。
このリード2は、樹脂から外部に伸びるアウターリード
部において、錫(Sn)10、または、半田10で被覆
されている。また、タブ3も同様に、銅系金属の母体6
と、その表面の錫−ニッケル(Sn−Ni)の被膜8が
ら形成されている。半導体素子(ペレット)4は、タブ
3上に搭載されるが、半導体素子(ペレット)4は、タ
ブ部3に銀−エポキシ樹脂ペーストなどの接着剤13を
介して固着されている。
また、リード2の上には、金(Au)からなるボンディ
ングワイヤ5を周知のボンディング技術により接続する
ために、金(Au)層11;6<形成されている。
リード2およびタブ3は、前述のように銅系金属を母体
としているため、樹脂との熱膨張率の差が小さく、さら
に、錫−ニッケル(Sn−Ni)被膜でその表面が覆わ
れているため、樹脂封止体1との接着性も良い。従って
、トランスファモールド技術による封止時、または、封
止完成後における動作状態における加熱冷却時において
、樹脂とリードに働く応力が緩和され、特に、タブ端部
において樹脂クランクが生じにくくなる。よって、チッ
プサイズの大きい半導体装置にも適用できる。
さらに、本発明によれば、リード先端のワイヤボンディ
ング部分に金(Au)の被膜を用いているため、安定し
たワイヤボンディングが可能である。
また、金の被膜を形成する部分は少なくともリード先端
のワイヤポンディングする部分としているため、金の使
用量を節減することができる。
更に、リードフレーム表面に銀(Ag)を使用していな
いため、半導体装置を長時間高湿度中で動作させても、
複数のリード間に絶縁不良が発生する可能性が極めて低
い。
次に、本発明の半導体装置の製造方法について説明する
まず、Cu系の細状板をプレス等で加工し、CU系母体
のリードフレームを形成する。このリードフレームは多
数のリード部(上記の2に該当する部分)と、タブ部(
上記の3に該当する部分)とを有するように加工される
次ニ、このCu系リードフレームに錫−ニレケル(Sn
−Ni)メッキを施し、上記したような錫−ニッケルの
被膜8を形成する。さらに、部分的に金(Au)被膜1
1を形成する。これによって得られたリードフレームの
形状を第4図に示す。
第4図において、2および3は前記第1図、第2図によ
って説明したリードおよびタブである。
リード2ばタブ吊りリード13を介して枠体7によって
、タブ3はタイバー9および枠体12によって支えられ
ている。
さらに、上記構成のリードフレームに半導体素子(ペレ
ット)3を樹脂ペースト等の接着剤によって固着させる
次に、半導体素子3の電極パッドとリードフレームのリ
ード部とをワイヤ5によって接続する。
この接続は周知のワイヤボンディング技術によって達成
される。
しかる後、トランスファモールド技術によって、樹脂封
止し、上記ペレットボンディング部分、ワイヤポジディ
ング部分、および、リードフレームの一部を含む部分を
樹脂等の封止体1で封止し、リードフレームの不必要な
部分を切断し、第1図に示すような半導体装置が完成さ
れる。
このような構造の半導体装置は、リード材と樹脂材の熱
膨張係数の差が小さいため、従来の樹脂の硬化応力によ
る接着剥離の問題が低減される。
さらに、リード表面が錫−ニッケル(Sn−Ni)被膜
で被覆しているため、従来のニッケル(Ni)被覆した
ものより、リードと樹脂界面の接着力は良い。これは赤
色に着色したインクによる隙間評価の結果、銅(Cu)
系金属素材、および鉄−ニッケル(Fe−Ni)被膜の
充分な接着力が証明される。また、アウターリードの錫
(S n)メッキ、あるいは、半田の処理も、鉄−ニソ
ケル(Fe−Ni)と同系のフラツクスを用い、均一完
全な被膜が形成できた。
[効果] +1)、 i〜Uを5n−Ni上に直接メッキすること
が可能であり、Agのように5n−Ni上にCuを薄く
ストライキメツキすることが不要となり、工程数を減少
できる。
+21.Cuのストライキメツキの剥離時に生じる可能
性のあった5n−Niメッキの表面の変質を防止できる
(3)、Auの使用により、Agの使用時の如<Agの
粒界の腐食を防止できる。
(4)、リードフレームがCu系材料よりなり、しかも
ペレットが接着剤で取り付けられることにより、樹脂と
リードフレームとの熱膨張差が小さく、樹脂割れを防止
できる。
(5)、熱抵抗の低い銅(Cu)系金属をフレーム本体
として用いているため、稼動時の素子に発生する熱を外
部に放出することを容易にし、素子温度を一定に保ち、
動作点をより広範囲な温度範囲で得ることができ・る。
(6)、銅(Cu)系フレームを錫−ニソケル(Sn−
N i)の二元金属で被覆しているため、樹脂とフレー
ムとの接着性が良(、フレームと樹脂との境界面からの
水の浸水を防ぐことができる。従って素子の耐湿性を向
上することができる。
(?) 、銀(Ag)を用いないため、動作中にリード
間の絶縁不良が起こる可能性が極めて低い。
(8)0表面Au層は、少なくともリード先端のワイヤ
ボンディング部に形成されていれば充分なため、Auの
使用量は僅かである。
(9)、上記1〜3の効果から、相乗効果として、発熱
量の大きい半導体装置の信頼性を向上させることができ
る。
00)、リードフレーム母体が銅(Cu)系金属からな
るため、リード材料の原価低減を達成することができる
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもな 。
い。
たとえば、金(Au)被膜はリード先端以外の部分で形
成されても良く、ボンディングワイヤは金(Au)以外
の金属であっても本発明の効果を妨げるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を適用したプラスチックパッケージ半
導体装置の平面図、 第2図は第1図に示した半導体装置の側面図、第3図は
第1図に示した半導体装置のA−A’線に沿う断面図、
 − 第4図は、リードフレームの平面図である。 1・・・樹脂パンケージ本体、2・・・リード、3・・
・タブ、4・・・半導体素子(ペレット)、5・・・ボ
ンディングワイヤ(金)、6・・・リード母体(銅系金
属)およびタブ付きリード母体(銅系金属)、7・・・
枠体、8・・・錫−ニソケル(Sn−Ni)被膜、9・
・・ダム、10・・・錫(S n)または半田被膜、1
1・・・金(Au)被膜、13・・・ (導電性)接着
剤。 第 1 図 第 2 図 / 第 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、リードの外部接続部以外の部分を樹脂により封止し
    た樹脂封止型半導体装置において、リードおよび半導体
    素子を固着すべきタブを銅系金属で形成し、樹脂封止さ
    れる前記リード部およびタブ部の表面に錫−ニッケル二
    元材料の被覆が形成され、更に前記リード部上面には全
    表面層を設けてなることを特徴とする半導体装置。 2、全表面層がリード部上面の一部分に直接被着されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置。 3、互いに平行に配列された一対の第1枠体部と、該一
    対の枠体部間を連結し、互いに平行に配設された一対の
    第2の枠体部と、前記第1および第2の枠体部によって
    区画された領域内に形成された半導体素子取付用のタブ
    付きリード部およびそのタブ付きリード部の周辺に配列
    された複数のり−ド部とを有するリードフレームにおい
    て、前記リードフレームは銅系材料の母体と、その表面
    に形成された錫−ニッケル二元材料からなる被膜と、複
    数のリード部先端に形成された金被膜とからなることを
    特徴とするリードフレーム。 4、全表面層がリード部先端の上面の一部分に直接被着
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載
    のリードフレーム。
JP58226823A 1983-12-02 1983-12-02 樹脂封止型半導体装置およびそれに用いるリ−ドフレ−ム Pending JPS60119765A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63160367A (ja) * 1986-12-24 1988-07-04 Hitachi Ltd 樹脂封止型半導体装置
US7462926B2 (en) * 2005-12-01 2008-12-09 Asm Assembly Automation Ltd. Leadframe comprising tin plating or an intermetallic layer formed therefrom
US8320083B1 (en) * 2007-12-06 2012-11-27 Magnecomp Corporation Electrical interconnect with improved corrosion resistance for a disk drive head suspension

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63160367A (ja) * 1986-12-24 1988-07-04 Hitachi Ltd 樹脂封止型半導体装置
US7462926B2 (en) * 2005-12-01 2008-12-09 Asm Assembly Automation Ltd. Leadframe comprising tin plating or an intermetallic layer formed therefrom
US8320083B1 (en) * 2007-12-06 2012-11-27 Magnecomp Corporation Electrical interconnect with improved corrosion resistance for a disk drive head suspension

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