JPS6149450A - 半導体用リ−ドフレ−ム - Google Patents

半導体用リ−ドフレ−ム

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JPS6149450A
JPS6149450A JP59172048A JP17204884A JPS6149450A JP S6149450 A JPS6149450 A JP S6149450A JP 59172048 A JP59172048 A JP 59172048A JP 17204884 A JP17204884 A JP 17204884A JP S6149450 A JPS6149450 A JP S6149450A
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JP
Japan
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layer
alloy
lead frame
copper
semiconductor element
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JP59172048A
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Osamu Yoshioka
修 吉岡
Ryozo Yamagishi
山岸 良三
Norio Okabe
則夫 岡部
Hideaki Sato
英昭 里
Sadao Nagayama
長山 定夫
Yoshiaki Wakashima
若島 喜昭
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はIC等半導体装置に用いられる半導体用リード
フレームに関する。
[従来の技術] 一般に樹脂をモールドしてなるICパッケージを製造す
る場合、例えばSiチップからなる半導体素子をリード
フレームに接合するペレットボンディングおよびSiチ
ップとリードフレームとを金の極細線等で配線するワイ
ヤボンディングを行なう。そしてこれらの配線部に樹脂
をモールドしてICパッケージを製造する。リードフレ
ーム材には、アンバー(Fe −36%Ni)、コバー
ル(Fe、、−29%Nt−19%Co)、4270イ
(Fe−42%Ni>などの鉄系合金材が主に使用され
るが、これらの材料は比較的高価であることから、最近
はより安価な銅または銅合金材が使用されるようになっ
てきている。
一方リードフレームには、ペレットボンディングおよび
ワイヤボンディング時に安定した接合を得るため、一般
にめっき等により表面に銀層が設けられるが、貴金属の
量を減らす意味から最近はこの銀層をリードフレームの
必要部分く半導体素子固定部および内部リード端子部)
にのみ設けることが行なわれている。しかし、このため
、銅または銅合金材からなるリードフレームの場合、ペ
レットボンディング、ワイヤボンディングおよび樹脂モ
ールド時にそれぞれ熱処理を受けると、銀層て覆われた
部分以外の銅面において酸化が進行し、脆い酸化膜が形
成される。銅の酸化膜は、銅素地との密着性が弱く、こ
のため樹脂をモールドした場合湿気(水分)がすき間を
通って浸入し、半導体素子表面の配線を腐食しやすくす
る欠点がある。
この欠点を改良するため、銅表面に防錆効果を有するN
i層を設けて銅の酸化を防止した構造のリードフレーム
が提案されている。(特開昭54−34760)Lかし
、一般にI−Cパッケージは電子機器に組み込む際の接
合性を確保するため、リードフレームの外部リード端子
部に溶融半田あるいは錫めっき層を設けるが、前記リー
ドフレームによれば、Ni層がその表面に強固な酸化膜
を形成するため、外部リード端子部の溶融半田ぬれ性を
低下させる欠点がある。そこで、さらに前記Ni層を半
田ぬれ性の良好なNi−Sn合金層に替えたり、Ni層
上にNi −Sn合金層を設けた構造のリードフレーム
が提案されている。(特開昭54−81777) [発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、前記リードフレームによれば、Ni−S
n合金層は銀との密着性が悪く、特にめっきによる銀層
が剥離しやすい欠点がある。また、ICパッケージを低
温長時間劣化すると、銅とNiまたはNi−’Sn合金
との間に脆い金属間化合物が成長し、これが原因となっ
て曲げ等の加工が加わることにより外部リード端子部の
半田あるいは錫めっき層が剥離しやすい欠点があること
が分かった。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、銀
層および半田または銀めっき層との接合性を改良するこ
とにより著しく信頼性に優れたICパッケージを製造す
ることができる半導体用リードフレームを提供すること
にある。
[問題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明のリードフレームは、
銅または銅合金からなる金属基体上にBまたはPを含有
するN1合金層を下地層として設けた後、Ni−Sn合
金またはCo−Sn合金層を設け、次いで半導体素子固
定部および半導体素子と金属線で配線される内部リード
端子部に銅または銅合金層、および銀層を順次設けたも
のである。
[作用] 上記において、BまたはPを含有するNi合金層は普通
電気めっきまたは化学めっきにより設ける。その組成は
、Pを含有するNi合金層の場合は、Pの含有量は0.
3〜15重量%、通常は約8重量%である。また、Bを
含有するNi合金層の場合は、Bの含有量は0.1〜3
重量%、通常は約0.3重量%である。B、P以外には
、CO2Fe。
Sn、Wなどの元素を含有しても良い。このようにBま
たはPを含有するNi合金層は、低温長時間劣化しても
金属基体である銅または銅合金との間に脆い金属間化合
物を生成せず、前記鋼または銅合金およびNi −Sn
合金またはCo−Sn合金層とそれぞれ緊密に接合する
。また、溶融半日または錫に対するぬれ性もきわめて良
好である。
上記において、銅または銅合金層は、Ni−GO合金ま
たはC0−Sn含金層と銀層との間に存在して両金属と
容易に接着しやすいため、接着剤的な効果を発揮して銀
層の接合性、特に接合強度を著しく改善する。
Ni−Sn合金またはGO−Sn合金は、Niよりも半
田付性に優れた耐食性の合金であり、そして何よりも樹
脂との密着性に優れた合金である。
[実施例] 次に添付図面を参照し、本発明半導体用リードフレーム
の実施例を説明する。
第2図はプレスにより所望のパターンに打抜かれたIC
リードフレームの平面図、第1図はペレットボンディン
グおよびワイヤボンディング後のICリードフレームの
一部断面図である。
第1図によれば、銅合金からなる金属基体1上にその全
表面にp−N+合金層11を下地層として設けた後、N
i−Sn合金層2を設ける。そして、半導体素子固定部
7および3iペレツトの半導体素子4とAIJ線5で配
線される内部リード端子部8に、それぞれ銅層12を中
間層として設けた後、銀層3を表面に設ける。このあと
ICパッケージを製造する場合は、第3図のように配線
部を樹脂モールド21して製造する。なお、6は半導体
素子4をペレットボンディングするために使用されるA
Qペースト等のロウ材である。
この第1図の構造のリードフレームについて具体例を説
明すると、厚さ0,254.の銅合金からなる金属基体
1上に、P−Ni合金めつき浴(亜リン酸含有電気P−
Niめっき浴)を用いた電気めっき法により厚さ1μの
P−Ni合金層11を設け、ざらにNi −8μ合金め
つき浴(ビロリン酸浴)を用いた電気めっき法により厚
さ0゜5μのNi−8μ合金層2を設ける。次に、半導
体素子固定部7および内部リード端子部8に、それぞれ
シアン化銅めっき浴を用いた電気めっき法により厚さ0
.1μの銅層12を設けた後、この銅層12の上にシア
ン化銀めっき浴を用いた電気めっき法により厚さ3μの
銀層3を設ける。最後にシアン浴中で陽極的に余分、な
銅層12を溶解除去して、(リードフレームを作成する
。
一方、ここで上記実施例と比較するため、従来例に係る
リードフレームを作成したので、これを第3図を用いて
説明する。すなわち、第3図において、銅合金からなる
金属基体1上に電気めっきによりその全表面にNi−8
μ合金層2を設け、このNi−8μ合金層2上に電気め
っきにより部分的に銀層3を設けてリードフレームを作
成した。
第3図ではさらにロウ材6を用いて半導体素子4を半導
体素子固定部7にベレットボンディングし、前記半導体
素子4と内部リード端子部8の銀層3をAu線5で配線
し、これらの配線部を樹脂モールド21してICパッケ
ージを製造した。
ここで、上記実施例に係るリードフレームと従来例に係
るリードフレームの特性を比較するため、それぞれ次の
方法により評価を行ない結果を表に示した。
イ、リードフレームを大気中400″CX2分間加熱劣
化後、粘着テープビーリング法により銀層3の密着性を
調べた。判定は、Oが剥離せず、×が剥離したである。
口、樹脂モールド21により封止した後、外部端子部9
にこれを曲げて溶融半田めっき層を設けたICパッケー
ジを大気中150°CX100〜500hr加熱劣化し
、再び外部リード端子部9を曲げて前記半田めっき層が
剥離するか否かを調べると共に、金属間化合物の成長の
有無を確認した。判定は、Oが半田めっき層剥離せず、
△が半田めっき層一層剥離、×が半田めっき層剥離した
である。
ハ、大気中400℃×2分間加熱後のリードフレームを
樹脂モールドし、リードフレームと樹脂との密着性を引
張強さをもって調べた。判定は、○は引張強さ7に’j
f/cr1以上で密着性良好、△が引張強さ7〜5Kg
f/crJで密着性やや良、Xが引張強さ5に9f/c
M未満で密着性が不良である。
[発明の効果] 以上のように、本発明の半導体用リードフレームによれ
ば、Ni−Sn合金はCo−8l1合金層の下地層とし
てBまたはPを含有するNi層を設け、ざらにNi−S
n合金またはCo−Sn合金層と銀層との間に銅または
銅合金層を中間層として設けたから、上記表からも明ら
かなように従来のリードフレームと比較して高温短R間
または低温短時間加熱劣化後の特性の低下が著しく少な
く、銀層の密着性、半田の剥離強度および樹脂との密着
性を改善することによりIC等のパッケージの信頼性を
著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る半導体用リードフレー
ムの一部断面図、第2図は半導体用り一ドフレームの平
面図、第3図は従来例に係るICパッケージの一部断面
図である。 1;金属基体、2:1−Sn合金層、3;銀層、4:半
導体素子、5;Au線、6;ロウ材、7;半導体素子固
定部、8:内部り〜ド端子部、9;外部リード端子部、
11;P−N合金層、12;銅層、21;樹脂モールド
・。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)銅または銅合金からなる金属基体上にBまたはP
    を含有するNi合金層を下地層として設けた後、Ni−
    Sn合金またはCo−Sn合金層を設け、次いで半導体
    素子固定部および半導体素子と金属線で配線される内部
    リード端子部に銅または銅合金層、および銀層を順次設
    けてなることを特徴とする半導体用リードフレーム。
JP59172048A 1984-08-17 1984-08-17 半導体用リ−ドフレ−ム Pending JPS6149450A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH077116A (ja) * 1993-06-19 1995-01-10 Riidomitsuku Kk 半導体装置用リードフレーム
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