JPS63304654A - リ−ドフレ−ム - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、Ｉ　Ｃ，ＬＳ　１．［ＬＳ　Ｉ等の半導体集
積回路（以下ＩＣと総称する）用のリードフレームに関
する。

〈従来の技術〉 リードフレームは、中央部にＩＣ素子を搭載する搭載台
（タブ）と、その周囲に搭載台に向って延出する複数の
リード部を有し、各リード部は、先端部にて搭載された
ＩＣ素子上の対応する電極とワイヤボンディングされる
インナーリードと、半導体装置（ＩＣパッケージ）の外
部端子となるアウターリードとで構成されている。

このリードフレームは、鉄、鉄系合金（例えば、４２ア
ロ仁コバール、ステンレス等）、銅、銅系合金（例えば
、リン青銅、ＣＡ１９４、Ｃ５０５等）等の板材を素材
とし、この素材にフォトエツチングまたはプレス打抜き
加工を施し、不要部分をくり抜いて所望７□ の形状に製造されるが、上記金属素材に対しては、搭載
台へのＩＣ素子の半［Ｈ付性およびホンディングワイヤ
であるＡｕ線やへ１線゛のインナーリード先端部への接
着性が悪いため、搭載台およびインナーリード先端部に
金、銀等の貴金属めっきを施している。

また、このようなリードフレームにＩＣ素子を搭載し、
所定のワイヤボンディングを行った後、エポキシ樹脂等
により樹脂モールドし、連結部の切断およびアウターリ
ードの曲げ加工等を行って半導体装置（ＩＣパッケージ
）とするが、−この半導体装置をプリント基板等に取り
付ける際にアウターリードの半田接続性を向上するため
にアウターリード先端部に半Ｉｌｌめっきや錫めっきを
施すことがある。　このめっきは、半導体装置の完成後
に行われるものであり、電気めっき、溶融めっきのいず
れでも可能である。　　しかしながら、上記アウターリ
ード先端部へのめっきは、半導体装置の完成後になされ
るため、半導体装置をめっき環境下に置くこととなり、
装置への悪影響を生じる。　即ち、めっき液またはめっ
き液から発生するガス（酸性またはアルカリ性雰囲気）
に曝され、それらがアウターリードを伝って樹脂モール
ド内部に侵入し、半導体装置の信頼性を低下せしめると
いう問題がある。　また、特に溶融めっきによる場合に
は、リードフレームが２５０℃程度の熱履歴を受けるた
め、内部に熱応力が生じ、こわによりモールド樹脂にク
ラックが入りあるいはＩＣ素子自体にクラックが入るこ
とがあり、半導体装置の信頼性を著しく低下させる。　
さらに、半導体装置の完成後にアウターリードに対して
半田めっきまたは錫めっきを行う工程を設けなければな
らず、生産性の低下を招いていた。

そこで、リードフレームのアウターソード部に予め半田
めっきまたは錫めっきを施したリードフレームが提案さ
れている（実開昭５５−１４１９５６号、特開昭５８−
１２３７４４号）。

しかるに、これらのリードフレームは、アウターリード
部への半田または錫めっきの他に、前述した理由から、
インナーリード部やＩＣ素子の搭載部に金または銀めっ
きが施されており、製造に際しリードフレームの各所に
おいてそれぞれ異なる種類のめっきを施さねばならず、
製造工程が複雑化し、リードフレームの生産性の低下お
よび製造コストの上昇を招く。

また、半田めっきおよび錫めっきは、溶融めっきの場合
はもちろん、電気めっきの場合でもめっき液噴射方式の
採用によるめっきの高速化ができないため、製造時間が
かかり生産性の低下につながるという欠点もある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、−ヒ述した従来技術の欠点を解消し、
半導体装置の信頼性を高めるとともに、製造工程を簡素
化し、生産性の向上およびコストダウンを図ることがで
きるリードフレームを提供することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的を達成するために、本発明者らは鋭意研
究の結果、半田付性に優れまためっき液の噴出の高速化
が可能なＡｇ−Ｐｄ系合金めっきを少なくともアウター
リードの先端部に予め施しておくことを見い出し本発明
に至った。

即ち、本発明は、中央部に半導体集積回路素子を搭載す
る搭載台と、その周囲に前記搭載台に向って延出する複
数のリード部を有するリードフレームにおいて、少なく
とも前記各リード部のアウターリード先端部にＡｇ−Ｐ
ｄ系合金またはＡｇ−Ｓｂ系合金のめっき層を有するこ
とを特徴とするリードフレームを提供するものである。

また、前記Ａｇ−Ｐｄ系合金またはＡｇ−Ｓｂ系合金中
のＰｄまたはＳｂの含有率は、２〜４０ｗｔ％であるの
がよい。

以下、本発明のリードフレームを添付図面に示す好適実
施例について詳細に説明する。

第１図は、本発明のリードフレームの好適例を示す平面
図である。

リードフレーム１は、その中央部に半導体集積回路（Ｉ
Ｃ）素子を搭載するための搭載台２を有する。この搭載
台２は目的とするＩＣ素子の大きさに対応した大きさを
有している。

搭載台２の周囲には、その搭載台２に向って延出する複
数のビン状のリード部３が形成されている。

リート部３は、後の実装工程で樹脂モールドされたとき
のモールド樹脂内に位置するインナーリード４と、モー
ルド樹脂外に半導体装置の外部端子として突出するアウ
ターリード５とで構成されている。これらの各リード部
３は、後工程で切断除去される一対のタイバー９．９に
よって連結されている。

各インナーリート４の先端部４１は搭載台２の近傍に位
置しており、ＩＣ素子上の対応する電極との間でワイヤ
ポンディングがなされ電気的に接続されるものである。

第２図は、第１図中のＡ−Ａ線での断面図である。　同
図に示すように、リードフレーム１は、リードフレーム
素地上に、まず、下地めっき層６が被覆形成され、その
上にＡｇ−Ｐｄ系合金またはＡｇ−Ｓｂ系合金のめっき
層７（以下、Ａｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層７とい
う）が被覆形成され、さらに塔載台２上およびインナー
リード先端部４１上にＡｇまたはＡｕめっき層８が形成
されている。

リードフレーム素地の構成材料は、特に限定されず、鉄
、鉄系合金（例えば、Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金〔４２アロ
イ）、Ｆｅ−３６，５％Ｎｉ合金〔インバー）、Ｆｅ−
３２％Ｎｉ−５％Ｃｏ（コバール）、各種ステンレス等
）、銅、銅系合金（例えば、リン青銅、錫入り銅、Ｆｅ
入り銅（ＣＡ１９４）、低銀リン青銅（Ｃ５０５）等）
等、一般的にリードフレームに用いられる材料が可能で
ある。

下地めっき層６は、目的に応じて種々の金属めっきが可
能であるが、第２図に示す実施例においては、Ｎｉまた
はＮｉ系合金めっきであるのが好ましい。　また、Ｎｉ
と同様の性質を有するＣｏまたはＣＯ系合金めっきでも
よい。

このＮｉまたはＮｉ系合金めっきによる下地めっき層は
、リードフレーム素地の金属に応じて次のような役割り
を果す。　リードフレーム素地が銅または銅系合金の場
合には、その表面の酸化、変色を防［［−するとともに
、−に層のＡｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層７へのＣ
ｕの拡散を防止する。リードフレーム素地が鉄または鉄
系合金の場合には、その表面に錆が発生するのを抑制す
る。

下地めっき層６に好適なＮｉ系合金としては、Ｎ　１−
Ｃｏ合金、Ｎ　ｉ−Ｐ合金、Ｎｉ−５ｎ合金、Ｎ　１−
Ｐｄ合金、Ｎ　１−Ｆｅ合金等を挙げることができる。

　また、Ｎｉ系合金の組成は、下地めっき層の形成［１
的に応じて適宜決定される。

ＮｉまたはＮｉ合金による下地めっき層６の好適な厚さ
は０．１〜４μｍである。　その理由は、厚さ０．１μ
ｍ未満では耐食性か劣り、また、厚さ４μｍを超えると
作業性の面で高価となるからである。

なお、本発明のリードフレームでは、上述したような下
地めっき層６の形成は必須のものてはないことはもちろ
んのことである。

Ａｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層７は、アウターリー
ド５の半田ぬれ性（半田付性）を向トさせる働きがある
。　従って、第２図に示す実施例のようにリードフレー
ム全体にＡｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層７を被覆形
成せず、第３図に示すようにリードフレーム１のアウタ
ーリード先端部５１にのみＡｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金
っき層７を被覆形成してもよい。

このようなＡｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層の形成は
、Ａｇめっきと同様めっき液噴射方式により行うことが
できるので、めっきの高速化が図れる。

なお、Ａｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層に代えて純Ａ
ｇめっき層とすることは、りｒましくない。　即ち、純
Ａｇは、マイグレーションを生じ短絡事故の原因となる
からである。

このようなＡｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層７中のＰ
ｄまたはＳｂの含有量は、２〜４０ｗｔ％であるのが好
ましい。　その理由は、含有量が２ｗｔ％未満では耐マ
イグレーシＥｌン特性が低下することとなり、また４０
ｗｔ％を超えると硬くて脆くなるからである。

また、Ａｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層７の好適な厚
さは０．１〜３μｍである。　その理由は、厚さ０．１
μｍ未満では半田ぬれ性が劣り、また、厚さ３μｍを超
えると脆くなるからである。なお、アウターリードの曲
げ加工を施す部分にＡｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金フき層
を形成しない場合には３μｍを超える厚さであってもよ
い。

第１図および第２図に示すように搭載台２上およびイン
ナーリード先端部４１上のＡｇまたはＡｕめっき層８は
、ＩＣ素子の搭載台２への固定における接着性の向上お
よびインナーリード先端部４１へのボンディングワイヤ
（Ａｕ細線、Ａ１細線等）の接着性の向上を図る目的で
形成されている。

このＡｇまたはＡｕめっき層８の好適な厚さは２〜１０
μｍである。、その理由は、厚さ２μｍ未満では耐熱性
が劣り、また、厚さ１１０Ａｔを超えると高価となるか
らである。

なお、本発明のリードフレームでは、このようなＡｇま
たはＡｕめっき層８の形成は必須のものではないことは
もちろんのことである。

特に第４図に示すように、Ａｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金
っき層７が搭載台２上およびインナーリード先端部４１
にも形成されている場合には、Ａｇを含有しているこの
層７がＩＣ素子の接着性、ワイヤボンディング性の向上
に寄与するため、ＡｇまたはＡｕめっき層８を設けなく
てもよい。　この場合には、アウターリード先端部５１
、搭載台２およびインナーリード先端部４１に１回の工
程で同時にＡｇ−Ｐｄまたはｓｂ金合金っき層７を形成
するので、工程数が減少し、生産性の向上が図れる。

〈実施例〉 （実施例１） リン青銅製の板材（厚さ０．２５ｍｍ）をプレス打抜き
加工して第１図に示す形状のリードフレームを作製した
。　このリードフレーム全体に１μｍ厚の光沢Ｎｉめっ
きを施し、次いで電気めっき法により厚さ０〜５μｍの
範囲で種々変更したＡｇ−５％Ｐｄ合金めっきを全体に
施し、さらにＩＣ素子の搭載台上および各インナーワー
ドの先端部に５μｍのＡｇ部分めっき施してリードフレ
ームを完成した。

このリードフレームの搭載台上にＩＣ素子１０をＡｇペ
ースト付により固定し、ＩＣ素子上の各電極と対応する
インナーリード先端部とをＡｕ線によるワイヤ１１をワ
イヤボンディングし、エポキシ樹脂１２により樹脂モー
ルドし、不要部分の切断を行ってＩＣパッケージを組み
立てた（第５図参照）。

一方、比較のために、従来のリードフレームとして、前
記と同様のリン青銅製リードフレームの全体に１μｍ厚
の光沢Ｎｉめっきを施し、次いでＩＣ素子の搭載台上お
よび各インナーリードの先端部４１に０．２μｍ厚の銅
下地めっき層１３を形成し、さらにこの銅下地めっき層
１３上に５μｍ厚のＡｇ部分めっきを施してリードフレ
ームを完成し、このリードフレームを用いて前記と同様
にしてＩＣパッケージを組み立て（第６図参照）、その
後モールド樹脂より露出したアウターリードの表面に溶
融めっき法により約１０μｍ厚の半田めっき１４を施し
た。

これらのＩＣパッケージについて、アウターリードの半
田ぬれ性をＭＩＬ−３ＴＤ−２０２Ｄ−２０８Ｂの方法
で調べるとともに、アウターリードに曲げ加工を施して
、その曲げ部分の表面のめっき層を観察し、クラックの
発生の有無を調べた。　その結果を下記表１に示す。

なお、Ａｇ−５％ｓｂ合金についても上記と同様の試験
を行なったが、この場合も上記Ａｇ−５％Ｐｄ合金の場
合と同様の結果か得らねたのて、その記載は省略する。

なお、半田ぬれ性および曲げテストの評価方法は、次の
通りである。

ｉ）半田ぬれ性 Ｏ：ぬれ９５％以上 △：ぬれ８０〜９４％ ×：ぬれ８０％未満 ｉｉ）曲げテスト Ｏ：良好（クラック発生なし） △：微小クりック有り ×：クラック発生 表　　　　　　　１ （実施例２） 実施例１と同様のリン青銅製リードフレームを作製し、
面記と同様の光沢Ｎｉめっきを施し、次いで電気め９き
法によりＰｄあるいはｓｂ含有率をθ〜１００ｗＬ％の
範囲で種々変更した０、５μｍ厚のＡｇ−Ｐｄ合金めっ
きあるいはＡｇ−Ｓｂ合金めっきを施し、さらに、前記
と同様のＡｇ部分めっきを施してリードフレームを完成
した。

このリードフレームを用いて実施例１と同様にしてＩＣ
パッケージを組み立て、同様の方法でアクタ−リードの
半田ぬれ性および曲げテストによるアウターリード曲げ
部のクラックの発生状況を調べた。その結果を下記表２
に示す。

表　　　　　　２ 表１および表２の結果より、本発明のリードフレームは
、アウターリードの半田ぬれ性が良好であり、特にＡｇ
−Ｐｄ合金（又はＡｇ−Ｓｂ合金）めっきの厚さが０．
１〜３．０μｍの範囲、または合金めっき中のＰｄまた
はｓｂ含有率が２〜４０ｗｔ％の範囲でアウターリード
の曲げに対するめっき層のクラックの発生もないことが
わかった。

〈発明の効果〉 本発明のリードフレームによれば、アウターリードの先
端部にＡｇ−Ｐｄ系合金またはＡｇ−Ｓｂ系合金のめっ
き層を形成したことにより、従来、半導体装置（ＩＣパ
ッケージ）の完成後にアウターリード部に行っていた電
気半田めっきまたは溶融半Ｆ（ｌめっきを省略すること
が可能となった。　その結果、■工程数が減少され生産
性の向上およびコストタウンが図れ、また、■完成した
半導体装置が半田めっきのめっき環境に置かれ、半田め
っき液やそのガスに接触したり、あるいは溶融半田めっ
きによる熱履歴を受けることがなくなり、半導体装置の
信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のリードフレームの構成例を示す平面
図である。 第２図は、第１図中のＡ−Ａ線での断面図である。 第３図および第４図は、それぞれ本発明のリードフレー
ムの構成例を示す断面側面図である。 第５図および第６図は、それぞれ実施例における、ＩＣ
パッケージの構造を示す部分断面側面図である。 符号の説明 １・・・リードフレーム、 ２・・・搭載台、 ３・・・リード部、 ４・・・インナーリード、 ４１−・・インナーリード先端部、 ５・・・アウターリード、 ５１−・・アウターリード先端部、 ６・・・下地めっき層、 ７−Ａ　ｇ　−Ｐ　ｄまたはｓｂ金合金っき層、８−Ａ
　ｇまたはＡｕめっき層、 ９−・・タイバーくダム）、 １０−Ｉ　Ｃ素子、 １１・・・ボンディングワイヤ、 １２・・・エポキシ樹脂、 １３・・・銅下地めっき層、 １４・・・半田めっき ＦＩＧ、２ Ｆ　Ｉ　Ｇ、　５ ＦＩＧ、６ ”０°′　　　と゛ 二一二二二

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中央部に半導体集積回路素子を搭載する搭載台と
   、その周囲に前記搭載台に向って延出する複数のリード
   部を有するリードフレームにおいて、少なくとも前記各
   リード部のアウターリード先端部にＡｇ−Ｐｄ系合金ま
   たはＡｇ−Ｓｂ系合金のめっき層を有することを特徴と
   するリードフレーム。
2. （２）前記Ａｇ−Ｐｄ系合金またはＡｇ−Ｓｂ系合金中
   のＰｄまたはＳｂの含有率は、２〜４０ｗｔ％であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のリードフ
   レーム。