JPS61127155A - 半導体装置用リ−ドフレ−ム - Google Patents

半導体装置用リ−ドフレ−ム

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JPS61127155A
JPS61127155A JP59249247A JP24924784A JPS61127155A JP S61127155 A JPS61127155 A JP S61127155A JP 59249247 A JP59249247 A JP 59249247A JP 24924784 A JP24924784 A JP 24924784A JP S61127155 A JPS61127155 A JP S61127155A
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JP
Japan
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lead frame
coating layer
semiconductor device
aluminum coating
glass
Prior art date
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Pending
Application number
JP59249247A
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English (en)
Inventor
Nobuo Ogasa
小笠 伸夫
Akira Otsuka
昭 大塚
Kazuo Kanehiro
金廣 一雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Research Development Corp of Japan, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Research Development Corp of Japan
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Landscapes

  • 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】 11上裟μ月上! 本発明は半導体装置用リードフレームに係り、さらに詳
しくはパフケージ封止部の片面あるいは両面にイオンプ
レーティングにて形成したアルミニウム被覆層を有する
半導体装置用リードフレームに関するものである。
従来の技術 現在使用されている半導体集積回路装置のパッケージ法
は、樹脂封止型、ガラス−セラミック封止型、積層セラ
ミック型の3種に分類される。これら、パッケージ法は
、信頼性および価格の点て長短があり、両者を比較考量
し、用途に応じ゛て巧みに使い分けられている。
即ち、信頼性についてこれら3つの方法を比較してみる
と、積層セラミック型が最もすぐれており、次いでガラ
ス−セラミック封止型であり、その次が樹脂封止型であ
る。一方、価格の点ではこの逆の順序となる。この中で
ガラス−セラミック封止型は、信頼性、価格両者におい
て丁度中間的な位置を占めており、従って信頼性と低価
格化の両立が強く望まれているパッケージ法である。
第2図は、典型的なガラス−セラミック封止型パッケー
ジの分解部品配列斜視図であり、第3図は、第2図に示
したようなガラス−セラミック封止型パッケージに半導
体装置チップ1を配置した状態を示す断面図である。
このガラス−セラミック封止型パッケージAは、半導体
チップ1を収納し、そのメタライズ底面でグイポンディ
ングするための凹部2が中央部に形成されたアルミナな
どのセラミックベース3を有している。また、セラミッ
クベース3の上面周辺部には、鉛ガラスなどの低融点ガ
ラス層4が形成されている。
このようなセラミックベース3の凹部2を囲むように、
リードフレームから裁断されたリード5が載せられ、こ
れらリード5と半導体チップ1とはアルミニウムワイヤ
6の各端でワイヤボンディングされ、電気的に接続状態
とされている。
さらに、その上にアルミナなどのセラミックキャップ7
が載せられ、チップ1が気密々封されることになる。こ
のセラミックキャップ7には、半導体チップ1およびワ
イヤ6の部分を囲む凹部8が下側に形成されており、さ
らに、下面周囲には鉛ガラスなどの低融点ガラス層9が
形成されている。
従って、セラミックベース3とセラミックキャップ7と
は低融点ガラス層4と9とでリード5を間に挟むように
重ねられ、次いで加熱されて低融点ガラス層4と9とが
リード5を固定しつつ互いに融着して、セラミックベー
ス3とセラミックキャップ7とを封止する。
発明が解決しようとする問題点 ところで、現在の半導体集積回路装置においては、小型
化、多機能化の動向がみられ、上記のガラス−セラミッ
ク封止型パッケージの半導体集積回路においてもその影
響を受けている。
即ち、多機能化に応じて半導体集積回路チップそのもの
が大きくなり、小型化を指向してパッケージ形態がDI
P型(2方向外部リード)からQuad型(4方向外部
リード)へ移行するとともに、ガラス封止部面積を小さ
くする傾向を示している。
この傾向と前述の信頼性および価格と照らし合せると、
ガラス封止部面積の減少に伴う気密性の劣化を防止する
とともに、Quad型への対応を可能とする廉価なリー
ドフレームの開発が強く望まれているのである。本発明
の目的もこの点にある。
問題点を解決するための手段 そこで本発明者らは、ガラス封止部面積が減少してもパ
ッケージの気密性を十分確保でき、且つQuad型への
対応が十分に可能である廉価な半導体装置用リードフレ
ームを得るべく検討した結果、パッケージ封止部の片面
あるいは両面にアルミニウム被覆層をイオンプレーティ
ングにて形成せしめることが上記の目的とするリードフ
レームを開発する上で極めて有効であることを見出し、
本発明を完成するに・・至った。
即ち、本発明のリードフレームは半導体装置用リードフ
レームであって、リードフレーム本体と、そのパッケー
ジ封止部の少なくとも片面に設けられたアルミニウム被
覆層とで構成され、該アルミニウム被覆層は厚さが5μ
m以下であり、バイアス電圧1KV以上、蒸着速度20
0八/秒以下もしくは500八/秒以下の条件下でのイ
オンプレーティングにより形成されたものであることを
特徴とする。
本発明のリードフレームにおいて、リードフレーム本体
は、鉄、鉄−ニッケノペ銅合金などの従来公知の各種材
料から形成することができ、特に制限はない。
また、本発明のリードフレームは各種の半導体装置のパ
ッケージに有利に応用でき、特に低融点ガラス封止型半
導体装置、即ちいわゆるサーディツプ(CER−DIP
)ICなどに適用するのに適したものである。
イオンプレーティング法は、蒸着の際の付着強度が高く
、回り込み性が大きいなどの各種興味ある利点を有して
いることから最近注目されている薄膜形成技術であり、
直流法、高周波法、熱陰極法等各種の方法があり、いず
れの方法も本発明のリードフレームにおけるアルミニウ
ム被覆層形成のために利用することができる。
詐月 本発明は、最近のIC等の多機能化、小型化の動向に伴
う、パッケージ形態の変遷に応じたガラス封止部の面積
減少に十分対応し得るリードフレームを開発することを
意図するものであるが、この目的は上記のようにリード
フレーム本体のガラス封止部の少なくとも片面にアルミ
ニウム被覆層を設けることにより達成される。
本願出願人は、超音波ワイヤボンディングに対するリー
ドフレームの適合性、並びにガラス封止部面積の減少に
伴うパッケージ気密性の低下を改善する目的で、物理蒸
着法によりアルミニウム合金(CuSMnおよびSiの
少なくとも1種を含有する)膜をワイヤボンディング部
およびガラス封止部に設けたリードフレームを開発し、
既に特願昭59−60858号として出願しており、ガ
ラス封止部にアルミニウム合金膜を設けることに基きパ
ッケージの気密性、接合力が改善されることを立証して
いる。
本発明では更に研究を進めて特定の条件下においてイオ
ンプレーティングによりアルミニウム被覆層を設けるこ
とにより更に一層気密性、接合性において改善され、ひ
いてはパッケージの信頼性の向上を図ることができるこ
とを見出した。
該アルミニウム被覆層の厚さは5μm以下であることが
重要であり、これはパッケージの封着強度並びに気密性
等を確保する上で臨界的な条件である。
更に、該アルミニウム被覆層は所定の条件下でイオンプ
レーティングすることが最も望ましく、これら条件も臨
界的なものである。
このイオンプレーティング法における上記条件が臨界的
であることを示し、かつ従来汎用されていたロールクラ
ッド法、真空蒸着法と比較して、イオンプレーティング
法の有利さを実証するために以下の表1に示すような条
件下で上記薄膜形成法を実施し、結果を同表に併せて示
した。
表1 上記表の結果から、本発明において採用したイオンプレ
ーティング法、即ち、バイアス電圧が1KV以上で、ア
ルミニウム被覆層の厚さが5μm以下且つ、蒸着速度が
200八/秒以下若しくは500八/秒以上の場合、他
の方法、条件より封着強度及び気密性が著しく向上する
こと、またこれら条件が本発明において臨界的であるこ
とが判った。
表1の結果からはアルミニウム被覆層の厚さは上限であ
る5μmが規定されるのみであるが、一般にワイヤボン
ディング部にもAI被覆層を設け、ボンディング性の改
善を行っており、これを本発明のイオンプレーティング
法によるガラス封止部のアルミニウム被覆層の形成操作
とは別に実施すると、AIの被覆操作を2重に行わねば
ならない。
従って、好ましくはこれらのワイヤボンディング部およ
びガラス封止部の被覆を同時に行う。
ワイヤボンディング部にAI被被覆設け、ボンディング
特性を改善するためには該被覆の厚さは最低1.5μm
なければならない。従って、ワイヤボンディング部及び
ガラス封止部のアルミニウム被覆を同時に行う場合には
、アルミニウム被覆層の厚さを1.5〜5μmの範囲に
制限する必要があり、これによってガラス封止性とワイ
ヤボンディング性の改良を同時に行うことができる。尚
、ガラス封止部とワイヤボンディング部の被覆を別々に
実施する場合にはガラス封止部におけるアルミニウム層
の厚さは、当然のことながら、1.5μm以下であって
も有効である。
特に、現在広く行われているロールクラッド法では品質
面で問題があるだけでなく、アルミニウム被覆層がスト
ライブ状とならざるを得ず、今後のパッケージ形態であ
るQuad型にも追従できないという欠陥がある。
尚、上記表1の如き各種薄膜形成法、並びに条件下での
封止性の差異については、現在のところその原因は定か
ではないが、イオンプレーティング法で形成したアルミ
ニウム薄膜が他の方法より得られたものと比べて結晶粒
径が小さく、粒界が多いことによりアルミニウム被覆層
とガラスとの間の拡散が促進されるためであろうと考え
られる。
かくして、本発明によれば、該半導体装置用リードフレ
ーム上のガラス封止部に相当する位置にアルミニウム被
覆層を形成するが、これは、アルミニウムを所定の条件
下でイオンプレーティングすることにより実施でき、そ
れによって上述した欠点をことごとく解消した半導体装
置用リードフレームを提供することができるのである。
以下、本発明を第1図を参照しつつ更に詳細に説明する
。第1図は本発明によるリードフレームを使用した半導
体集積回路装置のパッケージを断面で示した図である。
同図において、第2図および第3図と同一部分について
は、同一番号を付してその説明を省略する。
即ち、本発明ではリードフレーム11のガラス封止部1
2に相当する部分に、バイアス電圧1KV以上、蒸着速
度20OA /秒以下もしくは500八/秒以上の条件
下で、イオンプレーティングにて馳被覆層13を厚さ1
.5〜5μmで形成したものである。
第1図においては、このアルミニウム被覆層13をパッ
ケージ封止部の片面にのみ設けた場合を示したが、この
被覆層は勿論両面に形成されていてもよい。
実施例 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。
板厚が0.25mmである42%Ni−Fe合金からな
るす−ドフレーム基材に高周波イオンプレーティング法
により、初期真空度を5 X 1O−6Torr、アル
ゴンガス導入後のガス圧を5 X 10−’Torrと
し、高周波出力200Wにてアルゴンガスを励起し、5
分間のイオンボンバードを施した後そのまま、バイアス
電圧を1.5KV、蒸着速度150八/秒の条件にて、
アルミニウム被覆層を3μm厚に形成した。
一方、同一基材に5 Xl0−6Torr、蒸着速度1
50八/秒の条件で真空蒸着法にて、同じ厚さのアルミ
ニウム被覆層を形成したリードフレームと、ロールクラ
ッド法による6μm厚のアルミニウム被覆層を形成した
リードフレームを用意した。
これら3つのリードフレームを用いてアルミナ基材、P
bOB2O3系低融点ガラスにより封止を行ない熱衝撃
サイクル試験後He1J−クチストを行なった結果、ロ
ールクラッド法、真空蒸着法によりアルミニウム被覆層
を形成したリードフレームについてはリークが認められ
たが、本発明に従ってイオンプレーティングによりアル
ミニウム被覆層を形成したリードフレームについては、
リ−りは全くS忍められなかった。
発明の効果 以上から明らかなように、半導体装置用リードフレーム
において、そのガラス封止部に対応する部分に、本発明
に従って上記所定のイオンプレーティング条件下で片面
あるいは両面にアルミニウム被覆層を形成せしめること
により、封止信頼性を著しく向上させることができ、且
つ今後のパッケージ形態の動向として注目されるQua
d型にも十分追従が可能な半導体装置用リードフレーム
を提供することができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるリードフレームを使用したガラス
−セラミック封止型パ゛ツケージの断面図であり、第2
図は従来のガラス−セラミック封止型パッケージの分解
部品配列斜視図であり、第3図は第2図のパッケージの
断面図である。 (主な参照番号) 1 半導体チップ、  2 凹部、 3 セラミックベース、 4.9 低融点ガラス層、 5 リード、6 アルミニ
ウムワイヤ、 7 セラミックキャップ、  8 凹部、11  リー
ドフレーム、 12  ガラス封止部、13  アルミ
ニウム被覆層、 14  ワイヤボンディング部 特許出願人 住友電気工業株式会社 新技術開発事業団 村山 洋−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リードフレーム本体と、そのパッケージ封止部の
    少なくとも片面に設けられたアルミニウム被覆層とを具
    備し、該アルミニウム被覆層は厚さが5μm以下であり
    、バイアス電圧1KV以上、蒸着速度200Å/秒以下
    もしくは500Å/秒以上なる条件下でのイオンプレー
    ティングによって形成されたものであることを特徴とす
    る半導体装置用リードフレーム。
  2. (2)半導体装置が低融点ガラス封止型であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置用リー
    ドフレーム。
  3. (3)前記リードフレームのワイヤボンディング部にも
    アルミニウム被覆層を設けたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項に記載の半導体装置用リード
    フレーム。
  4. (4)該アルミニウム被覆層の厚さが1.5〜5.0μ
    mの範囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第3
    項記載の半導体装置用リードフレーム。
JP59249247A 1984-11-26 1984-11-26 半導体装置用リ−ドフレ−ム Pending JPS61127155A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5063435A (en) * 1987-01-16 1991-11-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5063435A (en) * 1987-01-16 1991-11-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Semiconductor device

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