JPS62105457A - 半導体装置 - Google Patents

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に関し、特に、リードフレームの表
面処理技術の改良およびワイヤボンディング技術の改良
に関する。

〔背景技術〕

樹脂封止型半導体装量の製法例の一例は次の通シである
。

すなわち、当該装置は、リードフレームのタブ上に半導
体素子を固着し、該素子の電極とリードフレームのリー
ドとの間をコネクタワイヤによυワイヤボンディングし
、樹脂封止を行ない、樹脂封止部外部のリードを表面処
理するという主要工程を経て得ることができる。

すなわち、従来の農法の一般的な例は、そのロイヤボイ
ング性を向上させるために、そのボンディング部に部分
的にＡｇまたはＡｕメッキを施したリードフレームに上
記のごとく半導体素子を固着し、ワイヤボンディングを
行ない、樹脂封止後に、実装時の半田付は性の向上など
のために、樹脂封止部外部のアウターリードに完成品処
理として半田コートを行っている。

このように、従来工程ではワイヤボンディング性の向上
のためにリードフレームに部分ＡｇまたはＡｕメッキを
施すことが必要であり、これに加えてさらに、完成品処
理としての半田メッキ工程を一工程設けており、工程数
が全体に多くなり、コスト高となるなどという難点があ
る。

かかるワイヤボンディングにおけるコネクタワイヤとし
ては従来からＡｕ線が主として使用されてきたが、Ａｕ
線は高価であるため、それに代ってＡ７線やＡｇ線を使
用することが提案され、銅線を使用することも提案され
ている（特開昭５８−３５９４９号、同５９−２８５５
３号、同５９−５２８４３号公報など）。

〔発明の目的〕

本発明の目的はかかる背景技術の下、工程数を低減し、
コストの低減を図ることのできる半導体装置製造技術を
提供することにある。

本発明の他の目的は低温でのボンディングが可能なワイ
ヤボンディング技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

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、下記のとおりである。

す々わち、本発明では、予じめリードフレームの表面全
体にＰｂ−Ｓｎ系合金メッキを施しておき、当該リード
フレーム上に半導体素子を固着させ、ＣＬＩワイヤの一
端部を当該素子の各電極と接続するとともに、上記のご
とくリードフレーム表面にＰｂ−Ｓｎ系合金メッキが施
されているのでこのメッキを利用してＣｕワイヤの他端
部を接続し、かかるワイヤボンディング後に、樹脂封止
を行うようにした。

これにより、予じめリードフレーム表面全体にＰｂ−ｆ
３ｎ系合金メッキが施されており、すなわち、リードフ
レームのインナーリード部のみならずアウターリード部
にもメッキが施されているので、従来の完成品処理とし
て半田コート工程が不要となり、また、当該インナーリ
ード部においては上記メッキを利用してＣｕワイヤとの
Ｃｕ−Ｓｎ合金形成によるボンディングが可能で、した
がって、従来のＡｇやＡｕによる部分メッキも不要とな
り、マた、ワイヤボンディングに際してはかかるメッキ
による合金形成により低温での超音波プロセスが可能と
なり、しかもＣｕワイヤの使用によりＡｕ線などを使用
する場合に比してコストも低減できる。

〔実施例〕

次に、本発明を、実施例を示す図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明による半導体装置の一例断面図を、第２
図はリードフレームの一例平面図を、第３図は同樹脂封
止後の平面図、！４図は本発明半導体装置の側面図を示
す。

本発明では予じめリードフレームの表面にＰｂ−Ｓｎ系
合金メッキを施しておく。当該メッキは半田メッキであ
ってもよ（、Ｐｂ−Ｓｎ以外のＰｂ−Ｓｎ−８ｂ％Ｐｂ
−Ｓｎ−Ｃｄ％Ｚｎ−Ｃｄなどの軟ろうであってもよい
。Ｐｂ−ｆ３ｎ３ｎはその成分比率により溶融温度が異
なシ、例えばＰｂ５０％−５ｎ５ｏ％ｏＰｂ−Ｓｎ合金
は２００℃である。

本発明では当該メッキに代えて半田槽中にＩＪ−ドフレ
ームをディグツブして、当該リードフレーム表面に半田
層を形成１７てもよい。

Ｐｂとｆ３ｎ各金属をメッキにより順次節して、Ｐｂと
７９ｎより成る二層メッキを施してもよく、Ｃｕとの合
金のし易さなどから表層をＳｎ金属層とするのが好まし
い。Ｓｎｌを表層とする限シ三層板上の金属層としても
よく、例えば５ｎ−Ｐｂ−Ｎｉとより成る三層構造の金
属層としてもよい。

また、例えばＳｎメッキによるＳｎ単独層でもよい。

リードフレームｕ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金やＣｕ系合金など
より成る、公知の各種のものが使用でき、例えばリード
フレーム１は第２図に例示するような、半導体素子を搭
載する搭載部（タブ）２と該タブの周辺に複数配設され
たリード３と該タブを支持しているタブ吊、Ｄ　ＩＪ−
ド４と樹脂封止の際に樹脂の流れをとめるダム５と枠６
とを備えて成る。

上記の如きＰｂ−Ｓｎメッキ層などの金属層（以下単に
Ｐｂ−Ｓｎ合金メッキという）７が被覆されたリードフ
レーム１のタブ２上に半導体素子（チップ）８を銀入す
エボキシ樹脂から成るような接合材料９により固着する
。なお接合材料９を介在させずに当該金属層７に直接当
該素子８をマウントし、固着させてもよい。

第１図にも示すように、当該素子８とリード３とをコネ
クタワイヤ１０により結線する。コネクタワイヤ１０は
、Ｃｕ線より成り、Ｃｕを主体としたＣＬＩ系合金より
構成されていてもよい。

当該ＣＬＩワイヤ１０のボール状にされた一端部を半導
体素子８のＡＡから成るようなポンディングパッド電極
１１とボンディング（以下これを第１のボンディングと
いう）する。ボンティングは、金属層の融点以下の温度
で行なわれる。

本発明ではり−ド３のインナーリード部１２にもｐ　ｂ
　−Ｓｎ合金メッキ７が施されているので、Ｃｕワイヤ
１０の他端部を、例えばＣｕ−Ｓｎ共晶合金の形成によ
り、当該インナーリード部１２にボンディング（以下こ
れを第２のボンディングという）する。

これら第１および第２のボンディングは熱圧着のみによ
るボンディング法によってもよい。しかしながら、本発
明では半導体チップ８のＡ７からなるようなポンディン
グパッド電極とＣｕワイヤとのボンディング性を良好処
させるために比較的高い熱圧着温度が必要とされる点、
Ｐｂ−Ｓｎ合金メッキ７の溶融温度が低い（例えばＰｂ
：５ｎ−１：１での溶融温度は２００°Ｃ）点、及びＣ
ＬＩとＳｎとがＣｕ−Ｓｎ共晶合金を形成し易い点が考
慮される。メッキ７の融点以下の比較的低温での良好な
ボンディングを可能とするように、本実施例によると超
音波振動の印加が併用される。なお、ポールボンディン
グの際にはＰ　ｂ　／　８　ｎの酸化を防止すべく、不
活性ガス吹付などによる不活性ガス雰囲気中・で行・う
のがよ−い。

かかるワイヤボンディング後、トランスファーモールド
法などにより第３図に示すように樹脂封止を行なう。第
３図にて、１３は当該樹脂封止部であり、例えばエポキ
シ樹脂により構成されている。

封止後にリードフレーム１の所定箇所を切断して個々の
リード３を分離形成しくリードカット）、さらに、該リ
ード３を所定方向に折り曲げする（リードフォーミング
）。

本発明では予じめリードフレーム表面にＰｂ−Ｓｎ合金
メッキが施されアウターリード部１４にも当該メッキが
施されているので、従来行ってきた完成品処理としての
核アウターリード部１４の半田コートを必要とし々い。

かくて、本発明によりアウターリード部１４のみならず
インナーリード部１２にもＰｂ−Ｓｎ合金メッキ７が施
されている々ど同じＣｕワイヤ１゜を使用してあっても
従来のものとは構造上具なる半導体装置が得られる。

〔効果〕

（１）本発明によれは予じめリードフレーム表面にｐ　
ｂ　−Ｓｎ合金メッキを施しであるので、従来の完成品
処理としての半田コートを不要とすることができる。ま
た、このメッキによりＣｕワイヤとノホンディングが可
能なので、従来のボンディング性を向上させるための部
分Ａｇ又はＡＬＪメ沙キ、を必要としない。したがって
、工程数を低減でき、上記ＡｇやＡｕメッキを不要とす
る々どからコストも低減できる。なおｓ　Ａ　ｇ　＋Ａ
　ｕワイヤを使用する場合、それ自体高価であるととも
に、それがｐ　ｂ　−Ｓ　ｎ合金属にボンディングされ
ると、半導体装置の加熱によってＰｂ−８ｕ合金属に食
われてしまう難点を持つ。

Ｃｕワイヤ使用の場合、ＣＬＩワイヤのＰｂ−３ｎ合金
属による侵食は、Ｃｕ５ｎ合金によって実質的に停止さ
れる。従って良好にボンディング状態が維持される。

（２）本発明によればＣｕワイヤの使用をも可能とし、
従来のＡｕ線線用用比してコストを低減できる。また、
本発明によればインナーリード部へもＰｂ−ｆ３ｎ３ｎ
メッキを施し、Ｃｕワイヤとのボンディングを可能とす
るもので、Ｃｕワイヤの使用の可能性をも一歩前進させ
ることができる。

（３）　　本発明によればリードフレームに予じめＰｂ
−Ｓｎ合金メッキが施されているので、Ｃｕワイヤをボ
ンディングする際、て低温でのプロセスを可能とするこ
とができた。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上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。必要ならば、Ｃｕワイ
ヤが接合されるり−ａυ 部、１４・・・アウターリード部。

ド部に、Ｐｂ−３ｎ系金属メツキの他に、　Ｎｒ−Ｓｎ
、、　Ａｇ　、Ａｕ　、Ａ１等の金属層が形成されても
良い。この場合は、Ｐｂ−Ｓｎ系金属メツキは、レジン
の外部に露出するリード部分に選択的に形成されても良
い。

〔利用分野〕

本発明はデーアルインラインパッケージ（ＤＩＬＰ）の
みならずフラットパックパッケージ（ＰＰＰ）などプラ
スチックパッケージ全般に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す要部断面図、第２図はリ
ードフレームの一例平面図、第３図は同樹脂封止後の平
面図、＠４図は本発明の実施例の側面図である。 １・・・リードフレーム、２・・・タブ、３・・・リー
ド、４・・・タブ吊シリード、５・・・ダム、６・・・
枠、７・・・Ｐｂ−Ｓｎ合金メッキ、８・・・半導体素
子、９・・・接合材料、１０・・・Ｃｕワイヤ、１１・
・・半導体素子の電極、１２・・・インナーリード部、
１３・・・樹脂封止代理人　４Ｐ皿＋　７１、　　川　
騰　川第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 ノＲ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、予じめその表面に半田層あるいはＳｎとＰｂとから
   なる二層構造の金属層あるいはＳｎ単独層あるいは表面
   にＳｎ層を有する少なくとも三層構造の金属層を形成し
   て成るリードフレームのタブ上に半導体素子を固着させ
   、銅あるいは銅系合金ワイヤの一端部を前記リードフレ
   ームの各リードと接続し、一方、当該ワイヤの他端部を
   前記素子の各電極と接続し、樹脂封止して成ることを特
   徴とする半導体装置。 ２、半田層の形成がＰｂ−Ｓｎ系合金より成る半田メッ
   キすることにより行われて成る、特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置。 ３、二層構造の金属層の形成が、リードフレームの表面
   に第１段階としてＰｂをメッキし、第二段階として該Ｐ
   ｂメッキ層の上にＳｎをメッキすることにより行われて
   成る、特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、半導体装置のリードフレームのリードが、樹脂封止
   部外部のみならず、当該封止部内部にもＰｂ−Ｓｎ系合
   金より成る半田メッキが施されており、該半田メッキが
   施されたリードフレームのインナーリード部に銅ワイヤ
   が接続されて成る、特許請求の範囲第１項記載の半導体
   装置。