JPS5936425B2 - 中間層を有するリ−ドフレ−ム構造 - Google Patents
中間層を有するリ−ドフレ−ム構造Info
- Publication number
- JPS5936425B2 JPS5936425B2 JP14971377A JP14971377A JPS5936425B2 JP S5936425 B2 JPS5936425 B2 JP S5936425B2 JP 14971377 A JP14971377 A JP 14971377A JP 14971377 A JP14971377 A JP 14971377A JP S5936425 B2 JPS5936425 B2 JP S5936425B2
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- JP
- Japan
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- alloy
- lead frame
- layer
- plating layer
- plating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ＩＣ）トランジスタ、ダイオード等の半導
体装置用リードフレームに関し、特にＣｕ基質金属基板
にＡｇメッキ層を設けるに先立つて、Ｎｉメッキ層およ
び合金メッキ層を設けることにより、特にＡｇメッキ層
の厚みが薄いときのリードフレームの半田付性を改良せ
んとするものである。
体装置用リードフレームに関し、特にＣｕ基質金属基板
にＡｇメッキ層を設けるに先立つて、Ｎｉメッキ層およ
び合金メッキ層を設けることにより、特にＡｇメッキ層
の厚みが薄いときのリードフレームの半田付性を改良せ
んとするものである。
ＩＣ等の半導体装置のパッケージを製造するに際して、
Ｓｉ等の半導体装置の素子（以下、単に「半導体素子」
または「素子」という）と、外部端子を形成するリード
フレームを、Ａｕ、Ａｌ等の細線で結線（ワイヤーボン
ディング）することが多い。
Ｓｉ等の半導体装置の素子（以下、単に「半導体素子」
または「素子」という）と、外部端子を形成するリード
フレームを、Ａｕ、Ａｌ等の細線で結線（ワイヤーボン
ディング）することが多い。
このリードフレームとしては、従来、ガラス、セラミッ
クとの封着の必要上、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
）、４２合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金）など熱膨張特性がガラ
スに近似する素材が用いられてきた。しかし、近年、パ
ッケージ材料として安価なプラスチック材料が用いられ
始めたのに伴い、リードフレーム用素材も高価なコバー
ルや４゛２合金に限定する必要がなくなつた。そして、
安価でしかも熱伝導性の良いＣｕやＣｕ合金（リン青銅
、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金等）を素材とする基
板に、ＡｕやＡｇメッキ、特に安価なＡｇメッキをした
リードフレームが用いられている。また、この場合、更
に経済性を改善する目的でＡｇメッキ層を薄くすること
も試みられている。しかし、リードフレーにおいて要求
される基本的特性の一つとして、リードフレームとプリ
ント基板と結合のための半田付性があるところ、上記し
たようにＣｕ系金属基板上に設けるＡｇメッキ層を薄く
し過ぎると、リードフレームの半田付性が低下する難点
がある。
クとの封着の必要上、コバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
）、４２合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金）など熱膨張特性がガラ
スに近似する素材が用いられてきた。しかし、近年、パ
ッケージ材料として安価なプラスチック材料が用いられ
始めたのに伴い、リードフレーム用素材も高価なコバー
ルや４゛２合金に限定する必要がなくなつた。そして、
安価でしかも熱伝導性の良いＣｕやＣｕ合金（リン青銅
、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金等）を素材とする基
板に、ＡｕやＡｇメッキ、特に安価なＡｇメッキをした
リードフレームが用いられている。また、この場合、更
に経済性を改善する目的でＡｇメッキ層を薄くすること
も試みられている。しかし、リードフレーにおいて要求
される基本的特性の一つとして、リードフレームとプリ
ント基板と結合のための半田付性があるところ、上記し
たようにＣｕ系金属基板上に設けるＡｇメッキ層を薄く
し過ぎると、リードフレームの半田付性が低下する難点
がある。
本発明者らの研究によれば、この原因はＡｇ層が薄くな
ると、その下層のＣｕがＡｇ表面に一部拡散して露出し
酸化するためである。特にリードフレームは、半導体素
子（ｓｉ）とリードフレーム基板のボンディング：Ａｕ
等のリード線のボンディング；あるいはボンディング後
にプラスチック等のパッケージ被せる段階等の、半導体
装置パッケージ製造工程での加熱により熱酸化を起しや
すい状態になるため、特にこの点が問題となる。またＡ
ｇメッキ層を薄くすると、ピンホールの残存も問題とな
り、Ｃｕの表出の可能性は高くなる。そしてこのように
Ｃｕが一部酸化している所に半田を適用すると、Ａｇは
半田中への溶解速度が非常に大きいため、実際に半田付
強度に寄与するＣｕ系金属への半田の付着が悪くなるの
である。本発明者らは上述の知見をもとにして更に研究
を進めた結果、Ｓｎ−Ｎｉ合金およびＳｎ−Ｃｏ合金は
、熱酸化後も良好な半田付性を有するので、Ｃｕ基質金
属基板を一旦ＮｉメッキしてＣｕの拡散を防止し、更に
上記合金層を設けて半田付性を改良し、その上から表面
Ａｇ層を設けることにより、Ｃｕ系金属基板を用いつつ
、Ａｇメッキ層の厚みを薄くしてもリードフレームの熱
酸化による半田付性の低下を著しく緩和できることを見
出した。
ると、その下層のＣｕがＡｇ表面に一部拡散して露出し
酸化するためである。特にリードフレームは、半導体素
子（ｓｉ）とリードフレーム基板のボンディング：Ａｕ
等のリード線のボンディング；あるいはボンディング後
にプラスチック等のパッケージ被せる段階等の、半導体
装置パッケージ製造工程での加熱により熱酸化を起しや
すい状態になるため、特にこの点が問題となる。またＡ
ｇメッキ層を薄くすると、ピンホールの残存も問題とな
り、Ｃｕの表出の可能性は高くなる。そしてこのように
Ｃｕが一部酸化している所に半田を適用すると、Ａｇは
半田中への溶解速度が非常に大きいため、実際に半田付
強度に寄与するＣｕ系金属への半田の付着が悪くなるの
である。本発明者らは上述の知見をもとにして更に研究
を進めた結果、Ｓｎ−Ｎｉ合金およびＳｎ−Ｃｏ合金は
、熱酸化後も良好な半田付性を有するので、Ｃｕ基質金
属基板を一旦ＮｉメッキしてＣｕの拡散を防止し、更に
上記合金層を設けて半田付性を改良し、その上から表面
Ａｇ層を設けることにより、Ｃｕ系金属基板を用いつつ
、Ａｇメッキ層の厚みを薄くしてもリードフレームの熱
酸化による半田付性の低下を著しく緩和できることを見
出した。
本発明のリードフレームは、このような知見に基づくも
のであつて、Ｃｕ基質金属基板上に、Ｎｉ層と、Ｓｎ−
Ｎｉ合金およびＳｎ−ＣＯ合金から選ばれた少くとも一
種の合金層と、表面Ａｇ層とを順次に設けてなることを
特徴とするものである。以下、この発明を図面を参照し
つつ更に詳細に説明する。第１図は、ＩＣの一例につい
てリードフレームと半導体素子の配置を示す平面図であ
り、リード１ａに継がるステムＩｃ上には半導体素子２
をアロイングしてあり、素子２上のエミツタ一、ベース
あるいはその他の入出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等（一部の
み図示）はリードＩｂ（５Ａｕ線３（一部のみ図示）に
より結線される。
のであつて、Ｃｕ基質金属基板上に、Ｎｉ層と、Ｓｎ−
Ｎｉ合金およびＳｎ−ＣＯ合金から選ばれた少くとも一
種の合金層と、表面Ａｇ層とを順次に設けてなることを
特徴とするものである。以下、この発明を図面を参照し
つつ更に詳細に説明する。第１図は、ＩＣの一例につい
てリードフレームと半導体素子の配置を示す平面図であ
り、リード１ａに継がるステムＩｃ上には半導体素子２
をアロイングしてあり、素子２上のエミツタ一、ベース
あるいはその他の入出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等（一部の
み図示）はリードＩｂ（５Ａｕ線３（一部のみ図示）に
より結線される。
そして、１ａ，１ｂ，Ｉｃが全体としてリードフレーム
を形成する。第２図および第３図は、それぞれ第１図の
一線および□−□線に沿つて取つた端面図であり、同様
にリードフレーム１と半導体素子２の相互配置ならびに
Ａｕ線３による結線状態を側方から示すものである。こ
の発明は、リードフレーム１ａ，Ｉｂ，Ｉｃの材質に関
するものである。
を形成する。第２図および第３図は、それぞれ第１図の
一線および□−□線に沿つて取つた端面図であり、同様
にリードフレーム１と半導体素子２の相互配置ならびに
Ａｕ線３による結線状態を側方から示すものである。こ
の発明は、リードフレーム１ａ，Ｉｂ，Ｉｃの材質に関
するものである。
第４図および第５図は、リードフレームの積層構造をた
とえば第３図の０部の拡大図として示すものであり、第
４図は従来例、第５図は本発明の積層構造の例を示す。
第４図に示すように従来のリードフレームは、Ｃｕ基質
金属基板４上にＡｇメツキ層５を直接形成したものであ
る。これに対し、第５図に示すこの発明の例では、Ｃｕ
基質金属基板４上に、まずＮｉメツキ層６、次いでＳｎ
−Ｎｉ合金またはＳｎ−ＣＯ合金のいずれかのメツキ層
（以下しばしば合金メツキ層という）Ｔ、更にＡｇメツ
キ層５を形成してなる。この発明において基板４の素材
は従来より提案されているＣｕ基質金属、すなわち、Ｃ
ｕ単独またはリン青銅、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合
金などが用いられる。
とえば第３図の０部の拡大図として示すものであり、第
４図は従来例、第５図は本発明の積層構造の例を示す。
第４図に示すように従来のリードフレームは、Ｃｕ基質
金属基板４上にＡｇメツキ層５を直接形成したものであ
る。これに対し、第５図に示すこの発明の例では、Ｃｕ
基質金属基板４上に、まずＮｉメツキ層６、次いでＳｎ
−Ｎｉ合金またはＳｎ−ＣＯ合金のいずれかのメツキ層
（以下しばしば合金メツキ層という）Ｔ、更にＡｇメツ
キ層５を形成してなる。この発明において基板４の素材
は従来より提案されているＣｕ基質金属、すなわち、Ｃ
ｕ単独またはリン青銅、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合
金などが用いられる。
また合金メツキ層Ｔを形成する合金中のＳｎ含※一※量
は、（１）Ｓｎ−Ｎｉ合金について１０〜７３％（重量
％、以下同じ）（２）Ｓｎ−ＣＯ合金について１０〜８
０％である。
は、（１）Ｓｎ−Ｎｉ合金について１０〜７３％（重量
％、以下同じ）（２）Ｓｎ−ＣＯ合金について１０〜８
０％である。
上記において、Ｓｎ含量が下限未満では、半田付性が悪
化し、上限を超えると上記したようなＩＣ製造工程での
加熱によりメツキ層Ｔが溶けるおそれが生ずる。好まし
い合金中のＳｎ含有量の下限は２５％であり、更に好ま
しくは３５％である。通常Ｎｉメツキ層６は０．０１〜
３μｍ）合金メツキ層Ｔは０．５〜３μＭ，Ａｇメツキ
層５は０．５〜３μｍの範囲の厚みで設ける。
化し、上限を超えると上記したようなＩＣ製造工程での
加熱によりメツキ層Ｔが溶けるおそれが生ずる。好まし
い合金中のＳｎ含有量の下限は２５％であり、更に好ま
しくは３５％である。通常Ｎｉメツキ層６は０．０１〜
３μｍ）合金メツキ層Ｔは０．５〜３μＭ，Ａｇメツキ
層５は０．５〜３μｍの範囲の厚みで設ける。
なお、Ｎｉ層６、合金層Ｔ，Ａｇ層５については、メツ
キ層として上記したが、通常の電解メツキ以外にも真空
蒸着など任意の金属被膜形成手段が用いられることは明
らかであり、またこのような形成手段自体は周知のもの
であるので、改めてここに記載するまでもないことであ
ろう。
キ層として上記したが、通常の電解メツキ以外にも真空
蒸着など任意の金属被膜形成手段が用いられることは明
らかであり、またこのような形成手段自体は周知のもの
であるので、改めてここに記載するまでもないことであ
ろう。
上述したようにこの発明によれば、半導体装置用リード
フレームにおいて、安価なＣｕ基質金属基板を用い、そ
の上にＮｉ層を設けてＣｕの表面への拡散を防止し、更
に新規な合金層を設けてから表面Ａｇ層を設けることに
より、高価な表面Ａｇ層の厚みを減少しても必要な半田
付性を良好に保つことが可能になる。
フレームにおいて、安価なＣｕ基質金属基板を用い、そ
の上にＮｉ層を設けてＣｕの表面への拡散を防止し、更
に新規な合金層を設けてから表面Ａｇ層を設けることに
より、高価な表面Ａｇ層の厚みを減少しても必要な半田
付性を良好に保つことが可能になる。
したがつて半田付性の良好な・リードフレームが経済的
に提供される。以下実施例により、更に具体的にこの発
明を説明する。例 厚み０．２５４ｍ露のＣｕ基板および、これに厚み０．
５μｍのＮｉメツキ層ならびにそれぞれ下表に記す素材
の厚み０．２μｍの合金メツキ層を設けてなる大別して
三種の試験片に、それぞれ下表に記す厚みの表面Ａｇメ
ツキ層を設けた。
に提供される。以下実施例により、更に具体的にこの発
明を説明する。例 厚み０．２５４ｍ露のＣｕ基板および、これに厚み０．
５μｍのＮｉメツキ層ならびにそれぞれ下表に記す素材
の厚み０．２μｍの合金メツキ層を設けてなる大別して
三種の試験片に、それぞれ下表に記す厚みの表面Ａｇメ
ツキ層を設けた。
これらの試験片を、それぞれ、ロジン系フラツクス中に
５秒間浸漬後、Ｓｎ６Ｏ％−Ｐｂ４Ｏ％の溶融半田（２
３０℃）中に１０秒間浸漬し、各試験片について半田の
付着度を顕微鏡で観察した。上表を見れば、従来のＣｕ
基板に直接Ａｇメツキしたリードフレームは、Ａｇメツ
キ厚の低下と共に半田付着度が著しく低下するのに対し
て、この発明の合金中間層を用いる場合は、Ａｇメツキ
厚が低下しても半田付着度の低下はきわめてわずかなこ
とが判る。
５秒間浸漬後、Ｓｎ６Ｏ％−Ｐｂ４Ｏ％の溶融半田（２
３０℃）中に１０秒間浸漬し、各試験片について半田の
付着度を顕微鏡で観察した。上表を見れば、従来のＣｕ
基板に直接Ａｇメツキしたリードフレームは、Ａｇメツ
キ厚の低下と共に半田付着度が著しく低下するのに対し
て、この発明の合金中間層を用いる場合は、Ａｇメツキ
厚が低下しても半田付着度の低下はきわめてわずかなこ
とが判る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、リードフレームと半導体素子の配置の一例を
示す平面図、第２図および第３図は、それぞれ第１図の
一線およびＩ−線に沿つて取つた端面図、第４図および
第５図は、それぞれ従来例およびこの発明の例について
、リードフレーム材質の積層構成を示す拡大断面図。 １・・・・・・リードフレーム（１ａ，Ｉｂ・・・・・
・リード，１ｃ・・・・・・ステム）、２・・・・・・
半導体素子、３・・・・・・結線、４・・・・・・基板
層、５・・・・・・Ａｇ層、６・・・・・・Ｎｉ層、７
・・・・・・合金層。
示す平面図、第２図および第３図は、それぞれ第１図の
一線およびＩ−線に沿つて取つた端面図、第４図および
第５図は、それぞれ従来例およびこの発明の例について
、リードフレーム材質の積層構成を示す拡大断面図。 １・・・・・・リードフレーム（１ａ，Ｉｂ・・・・・
・リード，１ｃ・・・・・・ステム）、２・・・・・・
半導体素子、３・・・・・・結線、４・・・・・・基板
層、５・・・・・・Ａｇ層、６・・・・・・Ｎｉ層、７
・・・・・・合金層。
Claims (1)
- １ Ｃｕ基質金属板上に、（１）Ｎｉ層と、（２）Ｓｎ
−Ｎｉ合金およびＳｎ−Ｃｏ合金から選ばれた少くとも
一種の合金層と、（３）表面Ａｇ層とを順次に設けてな
る半導体機器用リードフレーム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14971377A JPS5936425B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 中間層を有するリ−ドフレ−ム構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14971377A JPS5936425B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 中間層を有するリ−ドフレ−ム構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5481777A JPS5481777A (en) | 1979-06-29 |
| JPS5936425B2 true JPS5936425B2 (ja) | 1984-09-04 |
Family
ID=15481186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14971377A Expired JPS5936425B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 中間層を有するリ−ドフレ−ム構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5936425B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59175754A (ja) * | 1983-03-26 | 1984-10-04 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 集積回路用リ−ドフレ−ム |
| JPS60147145A (ja) * | 1984-01-10 | 1985-08-03 | Hitachi Cable Ltd | 半導体用リ−ドフレ−ム |
| JPS60225456A (ja) * | 1984-04-24 | 1985-11-09 | Hitachi Cable Ltd | 半導体用リ−ドフレ−ム |
| JPH0612796B2 (ja) * | 1984-06-04 | 1994-02-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
| JPS6127252U (ja) * | 1984-07-19 | 1986-02-18 | 古河電気工業株式会社 | 半導体リ−ドフレ−ム用条材 |
| JPS6149451A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-11 | Hitachi Cable Ltd | 半導体用リ−ドフレ−ム |
| JPH11189835A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Jst Mfg Co Ltd | すず−ニッケル合金およびこの合金により表面処理を施した部品 |
-
1977
- 1977-12-13 JP JP14971377A patent/JPS5936425B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5481777A (en) | 1979-06-29 |
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