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JP2654872B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JP2654872B2
JP2654872B2 JP3135483A JP13548391A JP2654872B2 JP 2654872 B2 JP2654872 B2 JP 2654872B2 JP 3135483 A JP3135483 A JP 3135483A JP 13548391 A JP13548391 A JP 13548391A JP 2654872 B2 JP2654872 B2 JP 2654872B2
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JP
Japan
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layer
semiconductor device
lead
lead frame
semiconductor element
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JP3135483A
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JPH04335558A (ja
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昭二 川原
厚生 能隅
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MITSUI HAITETSUKU KK
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MITSUI HAITETSUKU KK
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    • H01L2924/181Encapsulation

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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係り、特に
金属の熱拡散、エレクトロ・マイグレーション及び電池
作用腐食の防止に有用な異種金属の多層被膜を備えたリ
ードフレームを使用して構成された半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスにおいては、高集
積化、高性能化が進みこれに伴って半導体パッケージの
小型化または同一サイズの多ピン化が行われている。そ
のため図2にその一部断面を示すようなQFP(Qua
d Flat Package)タイプの半導体装置1
0では、例えば、アウターリードピッチ0.3mm、ピ
ン数は200〜300ピンが要求されている。従って、
アウターリード11、インナーリード12のリード幅や
間隔を狭くし、更にアウターリード11、インナーリー
ド12の表面被膜層の厚みを薄くして前記同一サイズ内
の多ピン化に対応すると共に電気作用腐食、エレクトロ
・マイグレーションを防ぐ必要があった。また、従来の
チップ化された半導体装置10は、Cu−Fe系または
Ni−Fe系合金等の金属条材をエッチングまたはプレ
ス加工で所要の形状に形成したリードフレームの金属部
材が用いられている。前記リードフレームは、半導体素
子13を搭載する素子搭載部14と、前記半導体素子1
3のパッド部15をワイヤ16を介して接続して電気導
通回路を形成するインナーリード12と、これを保持す
る連結部で相互に連結され、前記インナーリード12に
対応して外部接続端子を構成するアウターリード11と
を備えている。前記リードフレームは、全面にNi等の
下地めっき層17を備えると共に、インナーリード12
のワイヤボンディング部18及び素子搭載部14にはA
g等の貴金属の部分めっき19が形成されている。従っ
て、該半導体装置10の製造にあっては、一般的にこの
リードフレームの素子搭載部14に半導体素子13をボ
ンディングし、該半導体素子13のパッド部15にワイ
ヤ16の一端をボンディングし、他端を前記インナーリ
ード12先端のワイヤボンディング部18に接続して電
気回路を構成した後、それらを絶縁性樹脂20で被覆封
止している。そして、該絶縁性樹脂20の周辺に突出し
たアウターリード11を備えた図示しない連結部を分離
成形した後、該突出したアウターリード11に半田被覆
層21を形成して半導体装置を製造している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来例に係る半導
体装置10に用いたリードフレームのめっき被覆構成で
は、前述した多ピン化に対応してアウターリード11や
インナーリード12の幅や間隔が狭くなり、それに伴っ
て表面のめっき被覆層の厚みを薄くする必要がある。し
かしながら、被覆層を薄くするとめっき液やめっき条件
によって、前記めっき被覆層の腐食に対して大きな欠陥
となるピンホールが多数発生する欠点がある。更に、前
記ピンホールが前記めっき被覆層に存在すると前記ピン
ホールを通って素地金属層と最上層のめっき金属層との
間に電位差が生じ局部電池が形成され、この局部電池の
構成によって、素地金属層とめっき金属層との間で電池
作用が起こり素地金属層の金属が溶解して前記ピンホー
ルを通って析出酸化して最上層のめっき金属の表面を汚
染し、半田ぬれ性を低下させ、且つ、前記素地金属層を
腐食させる欠点があった。また、前記多ピン化に対応し
てアウターリード11やインナーリード12のリード間
の間隔が狭くなり、インナーリード12の先端に形成さ
れた部分めっき層19を形成するAg等が前記絶縁性樹
脂20からなる被覆封止部に析出してエレクトロ・マイ
グレーションを引起しリードを短絡させる欠点があっ
た。そして、アウターリード11のリード間に半田のブ
リッジが形成される等の半導体装置の品質及び信頼性を
低下させる問題があった。従って、前記した従来例に係
る半導体装置10においては、半導体装置の品質、長期
信頼性を低下させ、歩留りの低下によるコストが上昇す
るという問題点があった。本発明は、半導体装置を用い
たリードフレームの被覆層を薄くすると共に局部電池作
用腐食や表面汚染に対して大きな欠陥となるピンホール
を減少させ、更にエレクトロ・マイグレーションを防
ぎ、しかも、半導体装置の必須条件である電気伝導性、
低接触性、ボンディング性、半田ぬれ性をも満たし長期
信頼性を維持できる高品質な半導体装置を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
項記載の半導体装置は、所要の形状加工が行われた素子
搭載部、インナーリード及びアウターリードとを備えた
金属部材からなるリードフレームと、前記素子搭載部に
搭載された半導体素子と、該半導体素子のパッド部と前
記インナーリード先端とを連結して電気導通回路を形成
するワイヤと、前記半導体素子、前記ワイヤ及び前記イ
ンナーリードを含む前記リードフレームの所定領域を被
覆封止する絶縁性合成樹脂とを有する半導体装置におい
て、前記リードフレームの金属部材の表面にはNiスト
ライク層が設けられ、該Niストライク層の上には、最
上部がPd層であって、Sn−Co合金層とPd層が順
次積層された2層構造の薄めっき層が複数形成されてい
る。また、請求項2記載の半導体装置は、所要の形状加
工が行われた素子搭載部、インナーリード及びアウター
リードとを備えた金属部材からなるリードフレームと、
前記素子搭載部に搭載された半導体素子と、該半導体素
子のパッド部と前記インナーリード先端とを連結して電
気導通回路を形成するワイヤと、前記半導体素子、前記
ワイヤ及び前記インナーリードを含む前記リードフレー
ムの所定領域を被覆封止する絶縁性合成樹脂とを有する
半導体装置において、前記リードフレームの金属部材の
表面にはNiストライク層が設けられ、該Niストライ
ク層の上には、最上部がPd層であって、Ni−Co合
金層とPd層が順次積層された2層構造の薄めっき層が
複数形成されている。
【0005】
【作用】請求項1及び2記載の半導体装置においては、
リードフレームを構成する金属部材には上部がPd層か
らなる2層構造の薄めっき層が複数形成されているの
で、これらの複数形成され2層構造の薄めっき層を備え
た金属被覆層を貫通して前記金属部材に達するピンホー
ルを減少でき、これによって、前記金属部材が拡散して
前記金属被覆層の表面を汚すことが極めて少なくなる。
そして、最上層がPd層となっているので、酸化被膜が
形成されず、半田ぬれ性が向上し、更にエレクトロ・マ
イグレーションによるリード間の短絡が防止される。そ
して、最上層と金属部材間には、最上層のPd層と該金
属部材との間の電位差を緩和するSn−Co合金層とP
d層またはNi−Co合金層とPd層からなる中間めっ
き層を備えているので、金属部材及び各めっき層間の電
池作用腐食及び最上層のPd層の析出酸化を防ぐ作用を
有する。また、金属部材の表面にNiストライク層を備
えているので、金属部材に含まれるCu等の金属被覆層
への熱拡散を防止でき、更に該Cu等の侵出によるめっ
き液の汚染を防止できる。更に、金属部材内の残留応力
を除去しておけば、応力腐食割れを防止する作用があ
る。
【0006】
【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図1には本発明の一実施例に係る半導体装
置23の部分断面図を示すが、本発明の一実施例に係る
半導体装置23は、素子搭載部24、インナーリード2
5及びアウターリード26を備えるリードフレームと、
前記素子搭載部24にボンディングされた半導体素子2
7と、該半導体素子27のパッド部28に一端が連結さ
れ他端が前記インナーリード25に連結して電気回路を
構成するワイヤ29と、これらを被覆封止する絶縁性合
成樹脂30とを有して構成されている。
【0007】前記リードフレームは、Cu−Fe系(ま
たはNi−Fe系)の金属部材からなって、プレス加工
またはエッチング加工によって素子搭載部24、インナ
ーリード25、アウターリード26が形成されている。
なお、プレス加工を施した場合には残留応力を除去する
ため、応力除去焼き鈍し処理が行われている。そして、
該リードフレームは、アウターリード26の外側に形成
される図示しない連結部と共にめっき処理による金属被
覆層31が形成されているが、該金属被覆層31は、そ
れぞれ薄めっき層からなる下地層を形成するNiストラ
イク層32と、Sn−Co合金層33とPd層34が順
次積層された2層構造の薄めっき層が複数形成されて、
最上部にはPd層が露出している。ここで、前記Niス
トライク層32は、金属部材に含有するCu等の熱拡散
及びめっき液汚染防止の為に設けられる。そして、中間
部のSn−Co合金層33とPd層34は、下地層のピ
ンホールを覆って確率的に金属部材と最上層のPd層3
4とによる局部電池の発生を防止する。そして、仮に上
下のピンホールが連続して局部電池が前記金属部材と最
上層との間に形成されても、中間層を設けることによっ
てそれらの電位差を緩和し、金属部材の電池作用腐食及
び最上層に金属の析出酸化を防止するようにすると共
に、エレクトロ・マイグレーションによるリード間の短
絡を無くし半導体装置の信頼性を向上している。
【0008】このように、金属被覆層31が形成された
リードフレームの素子搭載部24に半導体素子27をボ
ンディングした後、該半導体素子27のパッド部28と
インナーリード25の先端部35とをワイヤ29によっ
て連結して電気回路を形成するようにしている。この
後、前記素子搭載部24、半導体素子27、インナーリ
ード25及びアウターリード26の先部を、絶縁性合成
樹脂30によって被覆封止し、該被覆封止領域から突出
したアウターリード26の先端に一体として接合されて
いる図示しない連結部を分離して、半導体装置23が完
成している。
【0009】このように、中間層にSn−Co合金層3
3とPd層34からなる2層構造の薄めっき層を複数形
成したので、確率的にピンホールの貫通をなくすことが
できるために耐腐食性が向上し、最上層のPd層34が
汚染されないので半田ぬれ性が向上する。また、前記S
n−Co合金層の代わりにNi−Co合金層を形成する
ことも可能であり、これによっても同様の作用効果を期
待できる。
【0010】
【発明の効果】請求項1及び2記載の半導体装置は、以
上の説明からも明らかなように、中間にSn−Co合金
層とPd層またはNi−Co合金層とPd層からなる2
層構造の薄めっ層が複数形成されたリードフレームが使
用されているので、金属部材の被覆層を貫通するピンホ
ールが確率的に減少する。従って、ピンホールに起因す
る前記金属部材と最上層との局部電池作用による腐食を
防止できると共に、金属部材の最上層への析出酸化によ
る汚染を防止できる。従って、半導体装置の必須条件で
ある電気伝導性、低接触性、ボンディング性、半田ぬれ
性をも満たし長期信頼性を維持できる高品質な半導体装
置を提供することができる。そして、最上層にPd層が
形成されているので、酸化被膜が形成されず半田ぬれ性
が向上し、更にエレクトロ・マイグレーションによるリ
ード間の短絡を防止することができる。また、最下層に
Niストライク層を備えているので、金属部材に含まれ
るCu等の熱拡散を防止でき、更にはめっき処理工程に
おいて、めっき液の汚染を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る半導体装置の部分断面
図である。
【図2】従来例に係る半導体装置の部分断面図である。
【符号の説明】
23 半導体装置 24 素子搭載
部 25 インナーリード 26 アウター
リード 27 半導体素子 28 パッド部 29 ワイヤ 30 絶縁性合
成樹脂 31 金属被覆層 32 Niスト
ライク層 33 Sn−Co合金層 34 Pd層 35 先端部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所要の形状加工が行われた素子搭載部、
    インナーリード及びアウターリードとを備えた金属部材
    からなるリードフレームと、前記素子搭載部に搭載され
    た半導体素子と、該半導体素子のパッド部と前記インナ
    ーリード先端とを連結して電気導通回路を形成するワイ
    ヤと、前記半導体素子、前記ワイヤ及び前記インナーリ
    ードを含む前記リードフレームの所定領域を被覆封止す
    る絶縁性合成樹脂とを有する半導体装置において、 前記リードフレームの金属部材の表面にはNiストライ
    ク層が設けられ、該Niストライク層の上には、最上部
    がPd層であって、Sn−Co合金層とPd層が順次積
    層された2層構造の薄めっき層が複数形成されているこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 所要の形状加工が行われた素子搭載部、
    インナーリード及びアウターリードとを備えた金属部材
    からなるリードフレームと、前記素子搭載部に搭載され
    た半導体素子と、該半導体素子のパッド部と前記インナ
    ーリード先端とを連結して電気導通回路を形成するワイ
    ヤと、前記半導体素子、前記ワイヤ及び前記インナーリ
    ードを含む前記リードフレームの所定領域を被覆封止す
    る絶縁性合成樹脂とを有する半導体装置において、 前記リードフレームの金属部材の表面にはNiストライ
    ク層が設けられ、該Niストライク層の上には、最上部
    がPd層であって、Ni−Co合金層とPd層が順次積
    層された2層構造の薄めっき層が複数形成されているこ
    とを特徴とする半導体装置。
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JPH04335558A JPH04335558A (ja) 1992-11-24
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