JP2011228589A - Component for optical semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光半導体装置用リードフレームとその製造方法に関し、特に光半導体装置組立時におけるワイヤーボンディング性の向上と封止樹脂との密着性向上および光源として長期間使用した場合における光半導体装置の劣化を防止する技術に関する。 The present invention relates to a lead frame for an optical semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to an improvement in wire bonding at the time of assembling an optical semiconductor device, an improvement in adhesion to a sealing resin, and deterioration of the optical semiconductor device when used as a light source for a long time. It is related with the technology to prevent.
従来の光半導体装置用リードフレームでは、外囲樹脂に包囲された領域の最表層に、反射被膜として銀被膜が形成されている。この領域はリードフレームの外側に効率よく反射させて発光効率を向上させる役目をなす。銀被膜は長期間の使用により硫化、酸化等の化学変化を生じ、変色して反射率の低下を招く問題がある。この不都合を防止するために、反射被膜を外部から被覆して外気と遮断することで、反射特性を維持する特性維持層を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。 In a conventional lead frame for an optical semiconductor device, a silver coating is formed as a reflective coating on the outermost layer of the region surrounded by the surrounding resin. This region serves to improve the light emission efficiency by efficiently reflecting outside the lead frame. The silver coating has a problem in that it undergoes chemical changes such as sulfidation and oxidation due to long-term use and discolors, leading to a decrease in reflectance. In order to prevent this inconvenience, there is one in which a characteristic maintaining layer that maintains reflection characteristics is provided by covering the reflective coating from the outside and blocking the outside air (for example, see Patent Document 1).
図６（ａ）は、特性維持層を用いた従来の光半導体装置用リードフレームを示す断面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ部拡大図である。
図６（ａ）、（ｂ）において、リードフレーム１００は、例えば銅薄板であるリードフレーム素材１０１の略全面に、ニッケルめっき、パラジウムめっきなどからなる下地めっき１０２、金めっき１０３をこの順に施している。さらに外囲樹脂１０４に包囲される領域の最表層には、所定の波長の光に対して所定の反射率を示す特性を備えた、銀または銀合金からなる反射層１０５を選択的に形成している。また反射層１０５の表面には、当該反射層１０５が硫化や酸化による変色で反射率が低下する問題を防止するため、無機系材料または有機系材料からなる特性維持層１０６が形成されている。内部空間１０７には所定の光半導体素子及びワイヤーボンディングを行った後、封止樹脂が充填される。
FIG. 6A is a cross-sectional view showing a conventional lead frame for an optical semiconductor device using a characteristic maintaining layer. FIG. 6B is an enlarged view of a portion B in FIG.
6 (a) and 6 (b), the
ところで近年、光半導体装置は、電子機器の液晶表示部バックライト、照明用の各種光源などとして用いられている。光半導体装置は高輝度高出力化に伴い、光半導体素子を複数個搭載したり、面積の大きな光半導体素子が搭載されるようになり、光半導体素子を搭載する領域の面積が非常に大きくなっている。 In recent years, optical semiconductor devices have been used as liquid crystal display backlights for electronic equipment, various light sources for illumination, and the like. As optical semiconductor devices have higher brightness and higher output, multiple optical semiconductor elements or large-area optical semiconductor elements are mounted, and the area of the optical semiconductor element mounting area becomes very large. ing.
一方、小型化、薄型化、高密度実装化の市場要求は依然として高い。この要求を満たすため、光半導体素子を搭載する領域の面積を増すと、光半導体素子と導通接続するボンディングワイヤーの接続領域が狭くなる。具体的には、「ボンディングワイヤーの接続領域」と「光半導体素子を搭載する領域」との面積比が、従来は約１：１〜３未満であったのに対し、近年の小型化、薄型化、高密度実装化の市場要求に伴って約１：３〜１００もしくはそれ以上になる傾向にある。 On the other hand, the market demand for downsizing, thinning, and high-density mounting is still high. In order to satisfy this requirement, when the area of the region where the optical semiconductor element is mounted is increased, the connection region of the bonding wire that is conductively connected to the optical semiconductor element is narrowed. Specifically, the area ratio between the “bonding wire connection region” and the “region where the optical semiconductor element is mounted” has been less than about 1: 1 to 3 in the past. There is a tendency to become about 1: 3 to 100 or more in accordance with the market demand for high-density mounting.
ここで、前記した従来の光半導体装置用リードフレームでは、リードフレーム素材１０１の略全面に、下地めっき１０２、金めっき１０３、反射層１０５、特性維持層１０６をこの順に施した後、反射層１０５を包囲するように外囲樹脂１０４を形成している。このため、外囲樹脂１０４を構成する樹脂材料由来の主に有機成分からなるアウトガスが特性維持層１０６上に堆積し、アウトガスの塊が付着して黒点変色が発生するという問題がある。これは、特性維持層１０６の機能低下を招き、反射率の低下を誘発する原因となる。
Here, in the above-described conventional lead frame for an optical semiconductor device, after the base plating 102, the
また、前記堆積したアウトガスにより、光半導体素子と導通接続するボンディングワイヤーの接合不具合が発生するという問題もある。これは、装置の小型化、薄型化、高密度実装化の要求に伴って、ボンディングワイヤーの接続領域が狭くなるほど影響が顕著になる。
Another problem is that the deposited outgas causes a bonding failure of a bonding wire that is conductively connected to the optical semiconductor element. The effect of this becomes more conspicuous as the connection area of the bonding wire becomes narrower as the apparatus becomes smaller, thinner, and more densely mounted.
なお一般的に、ダイパッドエリアを拡大するためにワイヤーボンディングエリアを縮小する場合、面積比率に起因する電流密度のバラツキで発生するめっき不具合により、一定条件でワイヤーボンディングを実施することが出来ないという問題がある。これは、同一リードフレーム内であっても、局部的に見れば電流密度が均一にならず、ワイヤーボンディングエリアに対するダイパッドエリアの面積比率が大きくなるにつれて、ワイヤーボンディングエリアの電流密度が過度に高くなることや、ダイパッドエリアの電流密度が過度に低くなることにより、めっき不具合（ヤケ、色調異常、膜厚異常など）となり反射率の低下にも繋がる。この現象は、ワイヤーボンディングエリアとダイパッドエリアの面積比が１：３〜１００もしくはそれ以上になると発生する傾向にあり、ダイパッドエリアの比率が高くなるほどより顕著になる。 In general, when the wire bonding area is reduced in order to enlarge the die pad area, the wire bonding cannot be performed under a certain condition due to a plating defect caused by the variation in current density due to the area ratio. There is. This is because even in the same lead frame, the current density is not uniform when viewed locally, and as the area ratio of the die pad area to the wire bonding area increases, the current density of the wire bonding area becomes excessively high. Moreover, when the current density in the die pad area becomes excessively low, plating defects (discoloration, color tone abnormality, film thickness abnormality, etc.) are caused, and the reflectance is reduced. This phenomenon tends to occur when the area ratio between the wire bonding area and the die pad area is 1: 3 to 100 or more, and becomes more prominent as the ratio of the die pad area increases.
また、パッケージ開口部を拡大してダイパッドエリアを拡大する場合、パッケージ自体が大型化することやパッケージを形成する樹脂と封止樹脂との界面の面積が大きくなり、外部環境から浸入するガスや水分、さらには封止樹脂に含まれる物質により、ダイパッドエリアは硫化、酸化などによる変色が発生し信頼性が低下するという問題がある。 Also, when the die pad area is enlarged by enlarging the package opening, the size of the package itself increases, the area of the interface between the resin forming the package and the sealing resin increases, and gas and moisture entering from the external environment Furthermore, due to the substance contained in the sealing resin, there is a problem that the die pad area is discolored due to sulfidation, oxidation, etc., and reliability is lowered.
本発明は以上の各課題に鑑みてなされたものであって、外囲樹脂を配設する際に生じる当該樹脂材料由来のアウトガスによる悪影響を低減し、ダイパッドエリアとワイヤーボンディングエリアのめっき面積比が極めて大きくなってもワイヤーボンディング性の低下を効果的に防止するとともに、パッケージの大型化を図っても、反射面の変色等の問題による信頼性の低下を抑制することが期待できるリードフレームの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and reduces the adverse effects caused by the outgas derived from the resin material when the surrounding resin is disposed, and the plating area ratio between the die pad area and the wire bonding area is reduced. Providing a lead frame that can effectively prevent a decrease in wire bonding even if it is extremely large, and can be expected to suppress a decrease in reliability due to problems such as discoloration of the reflecting surface even if the package is enlarged. With the goal.
前記従来の課題を解決するために、本発明の光半導体装置は、光半導体素子の搭載領域と光半導体素子と接続する接続領域とを有した金属基材と、搭載領域と接続領域を囲繞するよう形成された樹脂外囲と、少なくとも搭載領域と接続領域に施された第一被膜（下地）と、第一被膜上に施された第二被膜（Ａｕ、Ｐｄ）と、搭載領域の第二被膜上の最表層に施された第三被膜（Ａｇ、Ａｇ合金）と、第二被膜上に施された機能性有機分子からなる第一有機被膜と、第三被膜上に施された機能性有機分子からなる第二有機被膜とからなる。さらに、その製造方法は、光半導体素子の搭載領域と光半導体素子と接続する接続領域とを有した金属基材に第一被膜を形成する第一被膜形成工程と、第一被膜上に第二被膜を形成する第二被膜形成工程と、第二被膜上に第一有機被膜を形成する第一有機被膜形成工程と、搭載領域に形成された第一有機被膜を選択除去する第一有機被膜除去工程と、第一有機被膜が除去された搭載領域に第三被膜を選択形成する第三被膜形成工程と、第三被膜上に第二有機被膜を形成する第二有機被膜形成工程と、搭載領域を接続領域とを囲繞する樹脂外囲を形成する樹脂外囲形成工程とを備える。 In order to solve the above-described conventional problems, an optical semiconductor device of the present invention surrounds a mounting substrate and a connection region, a metal substrate having a mounting region of the optical semiconductor element and a connection region connected to the optical semiconductor element. A resin coating formed as described above, a first coating (base) applied to at least the mounting region and the connection region, a second coating (Au, Pd) applied to the first coating, and a second mounting region. A third coating (Ag, Ag alloy) applied to the outermost layer on the coating, a first organic coating composed of functional organic molecules applied to the second coating, and a functionality applied to the third coating. It consists of a second organic coating made of organic molecules. Further, the manufacturing method includes a first film forming step of forming a first film on a metal substrate having a mounting region of the optical semiconductor element and a connection region connected to the optical semiconductor element, and a second coating on the first film. A second coating forming step for forming a coating; a first organic coating forming step for forming a first organic coating on the second coating; and a first organic coating removal for selectively removing the first organic coating formed on the mounting region. A step, a third film forming step of selectively forming a third film on the mounting area from which the first organic film has been removed, a second organic film forming process of forming a second organic film on the third film, and a mounting area A resin enclosure forming step of forming a resin enclosure surrounding the connection region.
以上のように本発明においては、半導体素子を搭載する搭載領域（ダイパッドエリア）と、金属ワイヤーの接続を行う接続領域（ワイヤーボンディングエリア）の最表面に、それぞれ異なるめっき被膜（第三被膜及び第二被膜）を形成する。これにより、ダイパッドエリアに最適化されためっき条件で、ダイパッドエリアにめっきを施し、ワイヤーボンディングエリアに最適化されためっき条件でワイヤーボンディングエリアにめっきを施すことができる。これにより、面積比率が極めて大きくなる場合であっても、例えばワイヤーボンディングエリアのように表面積の小さい部位の電流密度が高くなるなど、局部的に電流密度が不均一になる問題を回避できる。 As described above, in the present invention, different plating films (third film and second film) are formed on the outermost surfaces of the mounting area (die pad area) for mounting the semiconductor element and the connection area (wire bonding area) for connecting the metal wires. Two coatings) are formed. Accordingly, the die pad area can be plated under the plating conditions optimized for the die pad area, and the wire bonding area can be plated under the plating conditions optimized for the wire bonding area. Thereby, even when the area ratio becomes extremely large, it is possible to avoid a problem that the current density is locally non-uniform, for example, the current density of a portion having a small surface area such as a wire bonding area is increased.
一般にめっき被膜を構成する結晶粒径は、電流密度に依存することが多いが、本発明ではダイパッドエリアとワイヤーボンディングエリアの面積比が大きくなっても、搭載領域と接続領域の各めっき条件をそれぞれ最適化できるため、１製品内での電流密度のバラツキを抑制することができる。ダイパッドエリアとワイヤーボンディングエリアの面積比が今後ますます大きくなると予測される状況において、本発明では銀の結晶粒径や表面粗さをリードフレームデザインに合わせて調整でき、めっきヤケや、膜厚異常、色調異常などの異常析出がなく、ワイヤーボンディング性、樹脂密着性を低下させてしまうという不具合を解決することができる。 In general, the crystal grain size constituting the plating film often depends on the current density. However, in the present invention, even if the area ratio of the die pad area and the wire bonding area is increased, the plating conditions of the mounting region and the connection region are set respectively. Since optimization is possible, variation in current density within one product can be suppressed. In a situation where the area ratio between the die pad area and the wire bonding area is expected to increase in the future, the present invention can adjust the crystal grain size and surface roughness of silver to match the lead frame design. In addition, there is no abnormal precipitation such as abnormal color tone, and the problem that the wire bonding property and the resin adhesiveness are lowered can be solved.
さらに、ダイパッドエリアに形成される第三被膜上には、第二有機被膜が形成され、ワイヤーボンディングエリアに形成される第二被膜上には、第一有機被膜が形成される。ここで、ダイパッドエリアには塩化銀や硫化銀の抑制および樹脂密着性の向上を目的に最適化された第二有機被膜を形成し、またワイヤーボンディングエリアにはワイヤーボンディング性、樹脂密着性の向上に最適化された第一有機被膜を形成することができる。 Furthermore, a second organic film is formed on the third film formed in the die pad area, and a first organic film is formed on the second film formed in the wire bonding area. Here, a second organic coating optimized to suppress silver chloride and silver sulfide and improve resin adhesion is formed in the die pad area, and wire bonding and resin adhesion are improved in the wire bonding area. It is possible to form a first organic film optimized for the above.
このように、ダイパッドエリア、ワイヤーボンディングエリアそれぞれに最適化された各有機被膜を形成することで、光半導体装置にＬＥＤ素子を搭載し、実際に長時間点灯させた場合、ＬＥＤ素子搭載部であるシリコーン樹脂で封止されたリードフレーム上の銀めっき層表面の一部が、黒褐色に変色することがない。これは第一有機被膜が、金属硫化物や、塩化白金酸を代表とする金属塩化物等の樹脂硬化触媒が含まれるシリコーン樹脂と銀の反応を抑制し、塩化銀や硫化銀の生成を抑制する為である。発光素子が搭載されるダイパットエリア付近の銀めっき層表面が黒褐色等に変色することがない。従って反射率の高い本来の銀の特性が損なわれず、光半導体装置として十分な発光輝度が得られるという効果が奏される。 In this way, by forming each organic film optimized for each of the die pad area and the wire bonding area, the LED element is mounted on the optical semiconductor device, and when the LED element is actually lit for a long time, it is the LED element mounting portion. Part of the surface of the silver plating layer on the lead frame sealed with the silicone resin does not turn blackish brown. This is because the first organic coating suppresses the reaction of silver with a silicone resin containing a resin curing catalyst such as metal sulfide or metal chloride such as chloroplatinic acid, and suppresses the formation of silver chloride and silver sulfide. It is to do. The surface of the silver plating layer in the vicinity of the die pad area where the light emitting element is mounted does not change to black brown or the like. Therefore, the original silver characteristic having a high reflectance is not impaired, and an effect that a sufficient light emission luminance as an optical semiconductor device can be obtained.
以下、本発明の各実施の形態を添付の図面を参照しながら説明する。
尚、当然ながら本発明はこれらの実施形式に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
＜実施の形態１＞
（リードフレームの構成）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における半導体装置用リードフレーム２（以下、単に「リードフレーム２」と称する。）の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部拡大図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Needless to say, the present invention is not limited to these embodiments, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the technical scope of the present invention.
<
(Lead frame configuration)
FIG. 1A is a cross-sectional view of a
図１（ａ）において、リードフレーム２は、銅または鉄、ニッケルもしくはそれらを含む合金からなる金属基材１をプレスまたはエッチングなどの成型技術により所望の形状に加工し、所定の表面処理および外囲樹脂１０の樹脂成形を施すことで構成されている。
In FIG. 1A, a
本発明の構成では、半導体素子（図示せず）を搭載するダイパッドエリア（搭載領域）８には、光の反射率を向上させるための銀または銀を含む合金めっき層（３、４、６）を形成する。また、半導体素子を電気接続するためのワイヤーボンディングエリア（接続領域）９には、金属ワイヤー接続性および樹脂密着性に優れるパラジウムまたはパラジウムを含む合金めっき層（３、４）を形成している。 In the configuration of the present invention, the die pad area (mounting region) 8 on which a semiconductor element (not shown) is mounted is provided with silver or an alloy plating layer (3, 4, 6) containing silver for improving the light reflectivity. Form. Further, in the wire bonding area (connection region) 9 for electrically connecting the semiconductor elements, there are formed palladium or an alloy plating layer (3, 4) containing palladium excellent in metal wire connectivity and resin adhesion.
具体的には図１（ｂ）に示すように、ダイパッドエリア８では金属基材１の表面に対し、下地めっき層（第一被膜）３、第一めっき層（第二被膜）４、第二めっき層（第三被膜）６、第二有機被膜７を順次積層している。一方、ワイヤーボンディングエリア９では金属基材１の表面に下地めっき層３、第一めっき層４を順次形成し、その最表面に第一有機被膜５を形成している。このように、ダイパッドエリア８及びワイヤーボンディングエリア９では、それぞれ別々にめっき層の積層構造を形成している。
Specifically, as shown in FIG. 1B, in the
なお、製造工程の特性上、図１（a）に示すようにダイパッドエリア８においても外部（紙面上側）に露出しない領域（樹脂に埋設された側面及び下面領域）では、第一めっき層４の上に第一有機被膜５が形成されているが、この第一有機被膜５は必須ではない。
In addition, due to the characteristics of the manufacturing process, as shown in FIG. 1A, in the
このようにリードフレーム２は、ダイパッドエリア８とワイヤーボンディングエリア９の最表面に目的に応じた異なるめっき被膜を、段階的に形成した構成を持つ。このため、ダイパッドエリア８とワイヤーボンディングエリア９に銀めっき被膜を同時に形成する従来の方法に比べ、ダイパッドエリア８とワイヤーボンディングエリア９の面積比が大きくなっても、それぞれに最適な電流条件を設定することができ、局部的に電流密度が不均一になることを回避できる。
As described above, the
この効果により、例えばダイパッドエリア８のみに対し、選択的に高電流密度で部分銀めっき等を行うことが可能である。ダイパッドエリア８のみに選択的に銀または銀を含む合金めっきを形成することで、ワイヤーボンディングエリア９に当該めっき処理を行うための高密度な電流を流す必要がない。従って、たとえダイパッドエリア８の面積がワイヤーボンディングエリア９の面積に対して極めて大きい場合でも、面積の小さなワイヤーボンディングエリア９に局部的に電流が集中し、電流密度が不均一になる不具合の発生を効果的に回避できる。
By this effect, for example, it is possible to selectively perform partial silver plating or the like only at the
さらに、ダイパッドエリア８に形成される第２めっき被膜６上には、塩化銀や硫化銀の抑制および樹脂密着性の向上を目的とする第二有機被膜７が形成され、ワイヤーボンディングエリア９に形成される第１めっき被膜４上には、ワイヤーボンディングエリア９にはワイヤーボンディング性、電気特性、樹脂密着性の向上を目的とする第一有機被膜５がそれぞれ形成されている。
Further, on the
かかる構成によれば、ダイパッドエリア８の銀または銀を含む合金めっきが硫化、酸化による変色を防止し、ワイヤーボンディングエリア９にはワイヤーボンディング性を向上することができる。
According to this configuration, silver or an alloy plating containing silver in the
以下、本発明のリードフレーム２について、その全体的な製造工程とともに具体的に説明する。
金属基材１の表面に、第一被膜３としてニッケルめっきまたはニッケル合金めっきが施され（第一被膜形成工程）、さらに第一被膜３上には第二被膜４であるパラジウムまたはパラジウム合金めっきを施す（第二被膜形成工程）。さらにダイパッドエリア８には、第三被膜６である銀または銀を含む合金めっきを形成する。（第三被膜形成工程）
Hereinafter, the
The surface of the
（第一被膜形成工程について）
金属基材１の表面に第一被膜３としてニッケルめっきまたはニッケル合金めっきを施す。第一被膜３は０．１μｍ〜５．０μｍの厚さが好ましい。第一被膜３を形成することで、金属基材１の熱履歴による表面拡散が防止される。
(About the first film formation process)
Nickel plating or nickel alloy plating is applied to the surface of the
（第二被膜形成工程について）
第一被膜３の表面に、第二被膜４としてパラジウムまたはパラジウム合金めっきを施す。この第二被膜４は０．００３〜０．５μｍであることが好ましい。第二被膜４を設けることで、ワイヤーボンディングや半田付け性が向上する効果が奏される。なお、半導体組み立て工程で高温がかかる場合には、第二被膜４の表面に０．００１〜０．１μｍのフラッシュ金めっき（図示せず）を施してもよい。これによれば、パラジウムやパラジウム合金めっきの高温環境下での酸化が抑制され、ワイヤーボンディング性および半田濡れ性が大きく向上する。
(About the second film formation step)
Palladium or palladium alloy plating is applied to the surface of the
（第一有機被膜形成工程について）
ワイヤーボンディングエリア９では、少なくとも第二被膜４の上面に対し、後述する方法に基ついて第一有機被膜５を形成する。この段階では、ダイパッドエリア８にも第一有機被膜５を形成してもよい。このように第一有機被膜５を設けることで、外囲樹脂１０等に由来する樹脂材料から発せられるアウトガス等や大気中の汚染物質が第二被膜４に付着するのが抑制され、ワイヤーボンディング性が安定する効果が奏される。また、第一有機被膜５にシリコーン樹脂等の封止樹脂との結合機能を持たせることにより、内部空間１２に満たされる封止樹脂（不図示）等との樹脂密着性を向上させる効果も発揮される。
(About the first organic coating formation process)
In the wire bonding area 9, the first
（第三被膜形成工程について）
続いて、ダイパッドエリア８の少なくとも第二被膜４上面に、第三被膜６として銀または銀を含む合金めっきを形成する。第三被膜６の膜厚は０．００１〜５μｍであることが好ましい。第三被膜６を設けることで、これにより後に表面に実装する発光素子から発せられる光の反射率が向上する。
(About the third coating formation process)
Subsequently, silver or an alloy plating containing silver is formed as the
（第一有機被膜除去工程について）
ここでは、ダイパッドエリア８に付着した第一有機被膜５を除去する。この際、第一有機被膜５の第一官能基がアニオン性を持っていれば、電気めっきを行うことで、第一有機被膜５が第三被膜６を形成する部分のみ電気的に剥離する。これによりダイパッドエリア８表面のみ良好な密着性の第三被膜６が得られる。
(About the first organic coating removal process)
Here, the first
（第二有機被膜形成工程について）
次に、前記第一有機被膜５と同様の手法により、第三被膜６の表面に第二有機被膜７を形成する。第二有機被膜７を形成することで、第三被膜６のシリコーン樹脂中の硬化触媒による変色や大気中の硫化水素ガス等による銀めっきの変色を抑制する効果が奏される。更に、第二有機被膜７にシリコーン樹脂等の封止樹脂との結合機能を持たせることにより、樹脂密着性向上効果も発揮される。
(About the second organic coating formation process)
Next, the second
（樹脂外囲形成工程について）
続いて、フォトリソグラフィー等の手法に基づき、ダイパッドエリア８及びワイヤーボンディングエリア９の外周を囲うように外囲樹脂１０を形成する。外囲樹脂１０を設けることで、ダイパッドエリア８とワイヤーボンディングエリア９との絶縁および、発光素子から発せられる光のリフレクターとしての機能が発揮される。なお、外囲樹脂１０は光の反射率の高い白色顔料が含まれている事が好ましく、ポリアミドや液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いる事ができる。
(About resin envelope forming process)
Subsequently, the surrounding
以上の各工程を経ると、リードフレーム２が得られる。
次に、有機被膜５、７の構成について具体的に説明する。
（第一有機被膜５および第二有機被膜７の構成について）
図２（ａ）は機能性有機分子１１の模式的な構造図である。当図に示される機能性有機分子１１は、第一官能基Ａ１、主鎖部Ｂ１、第二官能基Ｃ１が同順に結合されてなる。
Through the above steps, the
Next, the configuration of the
(Regarding the configuration of the first
FIG. 2A is a schematic structural diagram of the functional
主鎖部Ｂ１は、グリコール鎖、メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、またはシロキサン鎖等から構成される。
第一官能基Ａ１は、金属との結合性を呈する一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体で構成された機能部である。
第二官能基Ｃ１は、熱硬化性樹脂との結合機能や成形樹脂等から発せられるアウトガス等の大気中の汚染物質の付着が抑制する一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体で構成された機能部である。
The main chain portion B1 is composed of a glycol chain, a methylene chain, a fluoromethylene chain, a siloxane chain, or the like.
The 1st functional group A1 is a functional part comprised by the compound, chemical structure, or derivative | guide_body containing 1 or more types which show the bondability with a metal.
The second functional group C1 is composed of a compound, a chemical structure, or a derivative containing one or more substances that suppress the adhesion of contaminants in the atmosphere such as outgas emitted from a molding resin or the like with a bonding function with a thermosetting resin. It is a functional part.
このような機能性有機分子１１の各々は、図３に示すように、金属材料からなるリードフレームの表面に第一官能基Ａ１が配向結合するので、主鎖部Ｂ１の他方末端に配された第二官能基Ｃ１が前記表面外方へ向けて配向される。これにより、分子配向性に係る化学特性（相互親和性）が整えられ、いわゆる自己組織化構造体としての単分子膜（有機被膜１１０）が自然に構成されている。当該有機被膜の膜厚は、前記機能性有機分子１１の大きさに依存し、ここでは数ｎｍオーダーに調整される（図３）。
As shown in FIG. 3, each of the functional
これにより有機被膜１１０は、リードフレーム表面を単分子レベルのサイズで緻密に保護することができるので、結果としてシリコーン樹脂が付加重合する際に必要な白金族触媒や腐食性ガスによるＡｇの変色および酸素ガスや水分付着による腐食の防止、良好な貴な金属塩との置換防止機能を発揮できる。 As a result, the organic coating 110 can densely protect the surface of the lead frame with a monomolecular size, and as a result, Ag discoloration caused by a platinum group catalyst or a corrosive gas required for addition polymerization of the silicone resin. Prevents corrosion due to oxygen gas and moisture adhesion, and good anti-replacement function with precious metal salts.
機能性有機分子１１の一般式は、Ａ１−Ｂ１−Ｃ１で表される。主鎖部Ｂ１を構成する鎖状の炭素数は４〜４０程度が好適である。この鎖状炭素数が小さ過ぎると主鎖部Ｂ１が短すぎ、第一官能基Ａ１がリードフレームに被着する際に複数の上記機能性有機分子１１間において、主鎖部Ｂ１の有する疎水性によって当該分子同士の疎水的親和作用が弱くなり、第二官能基Ｃ１の外方への配向性が失われ易くなる。また、鎖状炭素数が大き過ぎると主鎖部Ｂが長すぎ、リードフレームへのハンダ付け性、ワイヤーボンディング性、ダイボンディング性等が損なわれ易くなる。
なお、主鎖部Ｂ１には適宜側鎖が結合されていてもよい。
The general formula of the functional
Note that side chains may be appropriately bonded to the main chain portion B1.
以下、本実施の形態１の機能性有機分子１１として取りうる化学的構造について、詳細を説明する。
（第一官能基Ａ１について）
前記の通り第一官能基Ａ１には、金属材料に対する親和性、金属結合性（配位結合を含む）、金属結合性を有することが要求される。この特性を有するものであれば、第一官能基Ａ１は、一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体のいずれであってもよい。
例えばチオール及びこれを含むチオール化合物、スルフィド化合物（ジスルフィド化合物等）、含窒素複素環化合物（アゾール化合物、アジン化合物等）、またはこれらの一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体のいずれかであれば、金属原子に対して水素結合性又は配位結合性を有するので好適である。
Hereinafter, the chemical structure that can be taken as the functional
(Regarding the first functional group A1)
As described above, the first functional group A1 is required to have affinity for a metal material, metal bondability (including coordination bond), and metal bondability. As long as it has this characteristic, the first functional group A1 may be a compound, chemical structure or derivative containing one or more kinds.
For example, a thiol and a thiol compound containing the same, a sulfide compound (disulfide compound, etc.), a nitrogen-containing heterocyclic compound (azole compound, azine compound, etc.), or a compound, chemical structure or derivative containing one or more of these compounds For example, it is preferable because it has hydrogen bonding or coordination bonding to a metal atom.
第一官能基Ａ１がチオール基（Ｒ−ＳＨ、ただし、Ｒはアルカンやアルケン等の任意の官能基）を有する場合、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）など１価以上の陽イオンになりうる金属原子に配位し、Ａｕ−Ｓ−Ｒ又はＡｇ−Ｓ−Ｒ等の共有結合により、機能性有機分子１１が金属表面に被着される。同様に、第一官能基Ａ１がジスルフィド基（Ｒ１−Ｓ−Ｓ−Ｒ２）の場合、Ａｕ（−Ｓ−Ｒ１）（−Ｓ−Ｒ２）又はＡｇ（−Ｓ−Ｒ１）（−Ｓ−Ｒ２）等の共有結合がなされ、強固な結合構造が形成される。
第一官能基Ａ１が、アゾール化合物、アジン化合物を含む場合は、当該化合物をなす分子中の窒素原子の非共有電子対が２価以上の陽イオンになりうる金属に配位結合できる。例えば、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、チアゾール化合物、トリアジン化合物等は、主にＣｕ等の金属と配位結合を形成しやすいため好適である。
When the first functional group A1 has a thiol group (R-SH, where R is any functional group such as alkane or alkene), it is monovalent or higher such as gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), etc. The functional
When the first functional group A1 includes an azole compound or an azine compound, the unshared electron pair of the nitrogen atom in the molecule forming the compound can be coordinated to a metal that can be a divalent or higher cation. For example, an imidazole compound, a triazole compound, a thiazole compound, a triazine compound, and the like are preferable because they easily form a coordinate bond with a metal such as Cu.
上記化合物の種類によっては、共有結合や配位結合または水素結合等が同時に形成されうるが、このような複数種類の結合がなされることで、より強固な結合構造を期待できるものである。
（主鎖部Ｂ１について）
主鎖部Ｂ１は、一般的なメチレン系有機分子及びその類型種（メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖、グリコール鎖のうち一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体）等である。メチレン鎖は、分子間で互いに会合し、超分子的に炭化水素鎖の緻密な炭素鎖を形成できるので好適である。また、メチレン鎖を用いれば、比較的迅速に有機被膜を形成できることが発明者らの検討により明らかにされている。
Depending on the type of the compound, a covalent bond, a coordinate bond, a hydrogen bond, or the like can be formed at the same time, but by forming such a plurality of types of bonds, a stronger bond structure can be expected.
(About main chain part B1)
The main chain part B1 is a general methylene-based organic molecule and its type (a compound, chemical structure or derivative containing one or more of a methylene chain, a fluoromethylene chain, a siloxane chain, and a glycol chain). Methylene chains are preferred because they associate with each other between molecules and can form supramolecularly dense carbon chains of hydrocarbon chains. Further, it has been clarified by the inventors that a methylene chain can be used to form an organic coating relatively quickly.
主鎖部Ｂ１にフルオロメチレン鎖を用いた場合、疎水性がメチレン鎖よりも強いため、有機被膜形成後には金属表面と当該被膜との間への水分の浸入が強く抑制される。その結果、有機被膜と金属表面との良好な結合が保たれ、熱履歴によって有機被膜の剥離が生じにくくなるので好適である。 When a fluoromethylene chain is used for the main chain part B1, since the hydrophobicity is stronger than that of the methylene chain, the infiltration of moisture between the metal surface and the coating is strongly suppressed after the formation of the organic coating. As a result, a favorable bond between the organic coating and the metal surface is maintained, and the organic coating is less likely to peel off due to thermal history.
主鎖部Ｂ１にシロキサン鎖を用いた場合、耐熱性および耐候性に優れる有機被膜を形成できる。このため、例えば半導体素子等の実装工程において、有機被膜が比較的高温環境下に曝された場合にも、当該被膜自体の変質・損傷の防止効果が奏される。
主鎖部Ｂ１にグリコール鎖を用いた場合、水等の極性溶媒に簡単に溶解させることができるので、被膜を形成する上で利点を有する。従って、主鎖部Ｂ１に、グリコール鎖を用いること、あるいは、メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖の一種以上とグリコール鎖とで構成された構造を用いることも好ましい。
（第二官能基Ｃ１）について
第二官能基Ｃ１には、熱硬化性樹脂との結合機能や成形樹脂等から発せられる疎水性アウトガス等の大気中の汚染物質の付着を抑制する機能が要求される。当該性能を有すれば、一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体のいずれの構成であってもよい。
When a siloxane chain is used for the main chain part B1, an organic film having excellent heat resistance and weather resistance can be formed. For this reason, for example, in the process of mounting a semiconductor element or the like, even when the organic coating is exposed to a relatively high temperature environment, an effect of preventing the alteration and damage of the coating itself is exhibited.
When a glycol chain is used for the main chain portion B1, it can be easily dissolved in a polar solvent such as water, and thus has an advantage in forming a film. Therefore, it is also preferable to use a glycol chain for the main chain part B1 or a structure composed of one or more of a methylene chain, a fluoromethylene chain, and a siloxane chain and a glycol chain.
(Second Functional Group C1) The second functional group C1 is required to have a function of suppressing the adhesion of contaminants in the atmosphere such as a binding function with a thermosetting resin and a hydrophobic outgas emitted from a molding resin. The Any structure of a compound, a chemical structure, or a derivative including one or more may be used as long as it has the performance.
例えば、水酸基を有する化合物、カルボン酸を有する化合物、酸無水物を有する化合物、第一級アミンを有する化合物、第二級アミンを有する化合物、第三級アミンを有する化合物、第四級アンモニウム塩を有する化合物、アミド基を有する化合物、イミド基を有する化合物、ヒドラジド基を有する化合物、イミン基を有する化合物、アミジン基を有する化合物、イミダゾールを有する化合物、トリアゾールを有する化合物、テトラゾールを有する化合物のうちの一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体のいずれか等が挙げられる。これらの化合物又はその誘導体等を用いれば、熱硬化樹脂と接触した場合に瞬時に硬化反応を生じ、第二官能基Ｃ１と当該樹脂とが結合する。 For example, a compound having a hydroxyl group, a compound having a carboxylic acid, a compound having an acid anhydride, a compound having a primary amine, a compound having a secondary amine, a compound having a tertiary amine, and a quaternary ammonium salt Compound having amide group, compound having imide group, compound having hydrazide group, compound having imine group, compound having amidine group, compound having imidazole, compound having triazole, compound having tetrazole A compound containing one or more compounds, a chemical structure, a derivative, or the like can be given. When these compounds or derivatives thereof are used, a curing reaction occurs instantaneously when contacting with the thermosetting resin, and the second functional group C1 and the resin are bonded.
機能性有機分子１１以外に、図２（ｂ）に示す機能性有機分子１６を用いることもできる。
機能性有機分子１６の構造は、Ａ１−Ｂ１１（窒素を２原子以上含有する含窒素複素環化合物またはそれらの誘導体）−Ｂ１２（アリール骨格、アセン骨格、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格の一種以上から構成される化合物またはそれらの誘導体）−Ｃ１で表される。
In addition to the functional
The structure of the functional
主鎖部Ｂ１１には、窒素を２原子以上含有する含窒素複素環化合物（イミダソール、トリアゾール、テトラゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアジンまたはそれらの誘導体）の一種以上が含まれ、主鎖部Ｂ１２には、アリール骨格（フェニル、ビフェニル、ターフェニル、クオターフェニル、キンキフェニル、セキシフェニル）、アセン骨格（ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン）、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格またはそれらの誘導体の一種以上が含まれている。
The main chain part B11 contains one or more nitrogen-containing heterocyclic compounds containing 2 or more nitrogen atoms (imidasol, triazole, tetrazole, oxadiazole, thiadiazole, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, triazine or derivatives thereof). The main chain B12 includes an aryl skeleton (phenyl, biphenyl, terphenyl, quaterphenyl, quinkiphenyl, sexiphenyl), an acene skeleton (naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene), a pyrene skeleton, a phenanthrene skeleton, a fluorene skeleton, or the like. One or more of the derivatives are included.
一方、主鎖部Ｂ１２に含まれる芳香環の数は１〜１０であるのが好ましく、より好ましくは２〜６が好適である。主鎖部Ｂ１２を構成する芳香環の数が少な過ぎると主鎖部Ｂ１２が短すぎ、第一官能基Ａ１が金属表面に被着する際に複数の上記機能性有機分子１１どうしの間において、主鎖部Ｂ２の有する疎水性によって当該分子同士の疎水的親和作用が弱くなり、第二官能基Ｃ１の外方への配向性が失われ易くなる。一方、主鎖部Ｂ１２を構成する芳香環の数が多過ぎると主鎖部Ｂ２が長すぎ、金属表面すなわちリードフレーム表面のハンダ付け性、ワイヤーボンディング性等が損なわれ易くなる。
On the other hand, the number of aromatic rings contained in the main chain part B12 is preferably 1 to 10, and more preferably 2 to 6. When the number of aromatic rings constituting the main chain part B12 is too small, the main chain part B12 is too short, and when the first functional group A1 is deposited on the metal surface, the functional
なお、主鎖部Ｂ１１、Ｂ１２は、適宜側鎖が結合された構造であってもよい。
また、主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｂ１２との間、並びに、主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１との間に、メチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖またはグリコール鎖を導入してもよい。それによって、分子内の原子の回転が容易になり、主鎖がフレキシブルになる事により主鎖同士の緻密な強い配向性を得ることもできる。
また、主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、エーテル、チオエーテル、ケトン、チオケトン、第二級アミン、第三級アミン、アミド、スルホンが介在してもよく、同様に分子内の原子の回転を容易する事ができ、さらに水素結合等の分子間相互作用により主鎖部の配向性および緻密性を向上させることもできる。
以下、機能性有機分子１６として取りうる化学的構造についてさらに詳述する。
（主鎖部Ｂ１１について）
主鎖部Ｂ１１は、窒素を２原子以上含有する含窒素複素環系有機分子及びその類型種（イミダソール、トリアゾール、テトラゾール、チアジアゾール、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアジンのうち一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体のいずれか）等を利用できる。窒素を２原子以上含有する含窒素複素環化合物は、化合物自身の耐熱性が高く、第一官能基Ｃ１と金属との結合の熱安定性を向上させる事ができるので好適である。また、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、チアジアゾール等の五員環化合物を用いれば、有機被膜を形成した後に熱履歴を加えた場合、金属内部から表面拡散しようとする金属と窒素原子中の非共有電子対が表面で錯体を形成する事により拡散金属の最表面への露出をブロックする事が発明者らの検討により明らかにされている。
The main chain portions B11 and B12 may have a structure in which side chains are appropriately combined.
Further, a methylene chain, a fluoromethylene chain, a siloxane chain, or a glycol chain may be introduced between the main chain part B11 and the second functional group B12 and between the main chain part B11 and the second functional group C1. Good. Thereby, the rotation of atoms in the molecule becomes easy and the main chain becomes flexible, so that a dense and strong orientation between the main chains can be obtained.
Further, between the main chain part B11 and the main chain part B12, or between the main chain part B11 and the second functional group C1, ether, thioether, ketone, thioketone, secondary amine, tertiary amine, amide, A sulfone may be present, and similarly, the rotation of atoms in the molecule can be facilitated, and the orientation and denseness of the main chain portion can be improved by intermolecular interaction such as hydrogen bonding.
Hereinafter, the chemical structure that can be taken as the functional
(About main chain part B11)
The main chain part B11 is a nitrogen-containing heterocyclic organic molecule containing 2 or more nitrogen atoms and its type (imidasol, triazole, tetrazole, thiadiazole, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, a compound containing at least one triazine, chemical structure Body or derivative). A nitrogen-containing heterocyclic compound containing two or more nitrogen atoms is preferable because the compound itself has high heat resistance and can improve the thermal stability of the bond between the first functional group C1 and the metal. In addition, using a five-membered ring compound such as imidazole, triazole, tetrazole, thiadiazole, etc., when a thermal history is applied after forming an organic coating, the metal and nitrogen atoms that are trying to diffuse from the inside of the metal and the unshared electron pair in the nitrogen atom The inventors have clarified that the formation of a complex on the surface blocks the exposure of the diffusion metal to the outermost surface.
主鎖部Ｂ１１にピリミジン、ピリダジン、ピラジン、トリアジン等の六員環化合物を用いた場合、化学構造上、第一官能基Ａ１を２つ結合させる事が可能である為、第一官能基の結合力を五員環化合物の２倍相当にする事が可能となり、有機被膜自身の結合安定性を更に強くできる。その結果、有機被膜と金属表面との良好な結合が保たれ、熱履歴によって有機被膜の剥離が生じにくくなるので好適である。 When a six-membered ring compound such as pyrimidine, pyridazine, pyrazine, or triazine is used for the main chain B11, it is possible to bond two first functional groups A1 on the chemical structure. The force can be equivalent to twice that of the five-membered ring compound, and the bond stability of the organic coating itself can be further enhanced. As a result, a favorable bond between the organic coating and the metal surface is maintained, and the organic coating is less likely to peel off due to thermal history.
このような主鎖部Ｂ１１を用いれば、有機被膜１１０において隣接する機能性有機分子１６の主鎖部Ｂ１１同士の間に、強力な相互結合作用（水素結合やロンドン分散力によるスタッキング効果）が発揮され、これによって有機被膜１１体を強化することが可能となる。すなわち、高温環境下における有機被膜１１０の飛散が前記相互結合作用により効果的に防止されるので、有機被膜１１０の耐熱性を飛躍的に向上させることができる。
If such a main chain part B11 is used, a strong mutual bonding action (stacking effect by hydrogen bond or London dispersion force) is exerted between the main chain parts B11 of the functional
（主鎖部Ｂ１２について）
主鎖部Ｂ１２は、アリール骨格（フェニル、ビフェニル、ターフェニル、クオターフェニル、キンキフェニル、セキシフェニル）、アセン骨格（ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン）、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格またはそれらの誘導体のうち一種以上を含む化合物、化学構造体若しくは誘導体のいずれか）等の芳香族化合物を利用できる。
主鎖部Ｂ１２がアリール骨格の場合、芳香族環の数が増えるほど主鎖部Ｂ２同士の間に、強力な相互結合作用（ロンドン分散力によるπ−πスタッキング効果）が発揮され、さらに機能性有機分子自身の融点が高くなる為に熱安定性が著しく向上する。
(About main chain part B12)
The main chain part B12 is an aryl skeleton (phenyl, biphenyl, terphenyl, quaterphenyl, quinkiphenyl, sexiphenyl), an acene skeleton (naphthalene, anthracene, naphthacene, pentacene), a pyrene skeleton, a phenanthrene skeleton, a fluorene skeleton, or a derivative thereof. Aromatic compounds such as compounds containing any one or more of them, chemical structures or derivatives) can be used.
When the main chain part B12 is an aryl skeleton, the stronger the number of aromatic rings, the stronger the mutual bonding action (π-π stacking effect by London dispersion force) is exerted between the main chain parts B2, and further the functionality. Since the melting point of the organic molecule itself is increased, the thermal stability is remarkably improved.
また、主鎖部Ｂ１２がアセン骨格の場合、芳香環の数が増えるほどアリール骨格より強固な主鎖部Ｂ１２同士の間の相互結合作用が発揮される。それにより腐食性ガスや水分の透過性を大きく減少させる事ができる。更にアセン骨格は、芳香環の数が増加するにつれて共役系が大きくなり光の吸収スペクトルが長波長側にシフトする。それにより、銀などの短波長領域（紫外領域）に光吸収を持つ金属の変質（酸化銀の生成による黒変色等）をアセン骨格の光の吸収効果（紫外線カット効果）により抑制する事が可能になる。これは、アセン骨格で顕著に効果が表れるがアリール骨格も同様の効果を有する。 Further, when the main chain portion B12 is an acene skeleton, the mutual bonding action between the main chain portions B12 stronger than the aryl skeleton is exhibited as the number of aromatic rings increases. Thereby, the permeability of corrosive gas and moisture can be greatly reduced. Furthermore, in the acene skeleton, the conjugated system increases as the number of aromatic rings increases, and the absorption spectrum of light shifts to the longer wavelength side. This makes it possible to suppress the alteration of metals that absorb light in the short wavelength region (ultraviolet region) such as silver (black discoloration due to the formation of silver oxide, etc.) by the light absorption effect (ultraviolet cut effect) of the acene skeleton. become. This is remarkably effective in the acene skeleton, but the aryl skeleton has the same effect.
さらに、ピレン骨格、フェナントレン骨格、フルオレン骨格においては芳香族環同士の相互結合作用および紫外線カット効果に加え、その光エネルギーを蛍光または燐光発光に利用する効果が強く発揮される。
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、メチレン鎖が存在すれば、分子間で互いに会合し、超分子的に炭化水素鎖の緻密な炭素鎖を形成できるので好適である。また、メチレン鎖を用いれば、比較的迅速に有機被膜を形成できることが発明者らの検討により明らかにされている。
Furthermore, in the pyrene skeleton, phenanthrene skeleton, and fluorene skeleton, in addition to the mutual bonding action of the aromatic rings and the ultraviolet cut effect, the effect of utilizing the light energy for fluorescence or phosphorescence emission is exerted strongly.
If a methylene chain is present between the main chain part B11 and the main chain part B12 or between the main chain part B11 and the second functional group C1, they are associated with each other between the molecules, and the hydrocarbon chain is supramolecularly. This is preferable because a dense carbon chain can be formed. Further, it has been clarified by the inventors that a methylene chain can be used to form an organic coating relatively quickly.
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、フルオロメチレン鎖が存在すれば、疎水性がメチレン鎖よりも強いため、有機被膜形成後には金属表面と当該被膜との間への水分の浸入が強く抑制される。その結果、有機被膜と金属表面の良好な結合が保たれ、熱履歴によって有機被膜の剥離が生じにくくなるので好適である。 If a fluoromethylene chain is present between the main chain part B11 and the main chain part B12 or between the main chain part B11 and the second functional group C1, the hydrophobicity is stronger than the methylene chain. Is strongly suppressed from entering water between the metal surface and the coating. As a result, a favorable bond between the organic coating and the metal surface is maintained, and the organic coating is less likely to be peeled off due to thermal history.
主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、シロキサン鎖が存在すれば、耐熱性および耐候性に優れる特性が発揮される。このため、例えば半導体素子等の実装工程において、有機被膜が比較的高温環境下に曝された場合にも、当該被膜自体の変質・損傷の防止効果が奏される。 If a siloxane chain is present between the main chain part B11 and the main chain part B12, or between the main chain part B11 and the second functional group C1, characteristics excellent in heat resistance and weather resistance are exhibited. For this reason, for example, in the process of mounting a semiconductor element or the like, even when the organic coating is exposed to a relatively high temperature environment, an effect of preventing the alteration and damage of the coating itself is exhibited.
なお、主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、グリコール鎖が存在する場合、水等の極性溶媒に簡単に溶解させることができるという利点、並びに親水性基の相互作用による強固な有機被膜を形成できる利点を有する。 In addition, when a glycol chain exists between the main chain part B11 and the main chain part B12 or between the main chain part B11 and the second functional group C1, it can be easily dissolved in a polar solvent such as water. As well as the advantage that a strong organic film can be formed by the interaction of hydrophilic groups.
また、主鎖部Ｂ１１と主鎖部Ｂ１２との間、もしくは主鎖部Ｂ１１と第二官能基Ｃ１の間に、エーテル、チオエーテル、ケトン、チオケトン、第二級アミン、第三級アミン、アミド、スルホンが介されていても同様に分子内の原子の回転を容易する事ができ、さらに水素結合等の分子間相互作用により主鎖部の配向性および緻密性を向上させることもできる。
主鎖部Ｂ１にグリコール鎖を有する場合も、親水性の相互作用による有機被膜を形成でき、水等の極性溶媒に簡単に溶解させることができる利点を有する。従って、主鎖部Ｂ１に、グリコール鎖、またはメチレン鎖、フルオロメチレン鎖、シロキサン鎖の内の一種以上とグリコール鎖とで構成されたものを用いることも好適である。
Further, between the main chain part B11 and the main chain part B12, or between the main chain part B11 and the second functional group C1, ether, thioether, ketone, thioketone, secondary amine, tertiary amine, amide, Even if a sulfone is interposed, the rotation of atoms in the molecule can be facilitated, and the orientation and denseness of the main chain can be improved by intermolecular interaction such as hydrogen bonding.
Also when the main chain part B1 has a glycol chain, an organic film by hydrophilic interaction can be formed, and there is an advantage that it can be easily dissolved in a polar solvent such as water. Therefore, it is also preferable to use a main chain portion B1 composed of one or more of a glycol chain, a methylene chain, a fluoromethylene chain, and a siloxane chain and a glycol chain.
なお、以上説明した機能性有機分子１１における主鎖部Ｂ１、機能性有機分子１６における主鎖部Ｂ１１、Ｂ１２については、実施の形態１に限定されず、適宜、以下に述べるその他の実施の形態で用いる機能性有機分子の主鎖部として適用することも可能である。
The main chain part B1 in the functional
なお、第一有機被膜５については、機能性有機分子１１を用いる事が好ましいが、成形樹脂等から発せられるアウトガス等による大気中の汚染物質の付着抑制機能や樹脂密着性機能が必要ない場合は、機能性有機分子１１の第二官能基Ｃ１または主鎖部Ｂ１がなくても良く、第一官能基Ａ１を含む有機化合物であればよい。
In addition, about the 1st
さらに、第二有機被膜７については、機能性有機分子１６を用いる事が好ましく、封止樹脂との優れた密着性を確保すると共に銀の変色を防止して反射率を長期間維持することが可能になる。
＜実施の形態２＞
以下、本発明の実施の形態２の半導体装置用リードフレームの製造方法について説明する。
Furthermore, it is preferable to use the functional
<
A method for manufacturing the lead frame for a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described below.
図４（ａ）〜（ｇ）は半導体装置用リードフレームの製造方法の工程フローに沿った断面図である。図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 4A to 4G are cross-sectional views along the process flow of the method for manufacturing a lead frame for a semiconductor device. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図４において、銅または鉄、ニッケルもしくはそれらを含む合金からなる金属基材１を、プレスまたはエッチングなどの成型技術を用いてリードフレーム形状に加工する（図４（ａ））。
In FIG. 4, a
金属基材１表面に、第一被膜３として、ニッケルまたはニッケル合金めっきを施す（図４（ｂ）第一被膜形成工程）。このとき、第一被膜３の厚みは０．１〜５μｍが好適である。
Nickel or nickel alloy plating is applied to the surface of the
つぎに、第一被膜３表面に第二被膜４としてパラジウムまたはパラジウム合金めっきを０．００３〜０．５μｍの厚みで形成する。次に、前記形成した第二被膜４の表面に、第一有機被膜５を施す。（図４（ｃ）、（ｄ）に示す第二被膜形成工程、第一有機被膜形成工程）。
Next, palladium or palladium alloy plating is formed on the surface of the
ここで有機被膜の形成工程の詳細を下記に示す。なお、以下には第一有機被膜の形成工程を示すが、手順は第二有機被膜についても同様である。
［有機被膜形成工程］
有機被膜形成工程は、分散液調整サブ工程と、成膜サブ工程と、洗浄サブ工程とを順次経る（図５（ａ））。
（分散液調整サブ工程）
ここでは、機能性有機分子１１を用いて有機被膜を形成する場合について説明するが、機能性有機分子１６を用いる場合も同様に実施できる。
Here, the details of the step of forming the organic coating are shown below. In addition, although the formation process of a 1st organic film is shown below, the procedure is the same also about a 2nd organic film.
[Organic film forming process]
The organic film forming step sequentially undergoes a dispersion liquid adjusting sub-step, a film forming sub-step, and a cleaning sub-step (FIG. 5A).
(Dispersion adjustment sub-process)
Here, the case where an organic film is formed using the functional
まず、機能性有機分子１１を所定の溶媒に分散させ、分散液を作製する。溶媒は有機溶媒または水の少なくともいずれかが利用できる。水を溶媒に用いる際には、機能性有機分子１１の分散性を得るため、必要に応じてアニオン系、カチオン系またはノニオン系の界面活性剤を添加することが好適である。さらに機能性有機分子１１を安定化させるため、ホウ系、リン酸系等のｐＨ緩衝剤、酸化防止剤を添加しても良い。
（成膜サブ工程）
次に、上記作製した分散液中に、リードフレームの所定表面を浸漬させる。
分散液中では、各々の機能性有機分子１１は比較的高いギブス自由エネルギーを有するエネルギー準位にあり、単分子毎に反発方向への相互作用によりランダムな運動（所謂ブラウン運動）をしている。従って、当該分散液中に金属材料からなるリードフレームを浸漬すると、ミクロ的に機能性有機分子は第一官能基によりリードフレームと金属結合し、より安定な状態に移行しようとする。この安定状態への移行は、マクロ的には各機能性有機分子１１の各々が第一官能基をリードフレーム表面に結合させつつ、主鎖部Ｂ１及び第二官能基Ｃ１を同順に整列させた状態で互いに安定化し、単分子膜としての自己組織化形態をなす（図３（ｂ））。
First, the functional
(Deposition sub-process)
Next, the predetermined surface of the lead frame is immersed in the prepared dispersion.
In the dispersion, each functional
以上の原理で自己組織化膜が形成され、分散液から引き上げれば、リードフレーム上に有機被膜が形成された部材（以下、「リードフレーム１０ｘ」と称する。）が得られることとなる。なお説明上、図３ではリードフレーム表面全体に有機被膜を形成する場合を例示しているが、当然ながら所定形状の開口部を持つパターンマスクを予めリードフレームの表面に配設しておき、当該開口部に対応するリードフレーム表面部分のみに有機被膜を形成するようにしてもよい。
なお、分散液を利用した浸漬法を例示しているが、有機被膜の形成方法はこれに限定しない。例えば噴き付け等の他の方法を用い、同様の有機被膜を形成してもよい。
（洗浄サブ工程）
分散液中から得たリードフレーム１０ｘについて、有機溶媒または水の少なくともいずれかを洗浄媒体とし、余分な機能性有機分子１１を除去すべく洗浄処理する。リードフレームに直接第一官能基Ａ１で金属結合していない機能性有機分子１１は、本発明の効果を得ることができないので除去すべきである。当該洗浄サブ工程を行えば、リードフレームと金属結合していない機能性有機分子１１は簡単に除去することができる。
以上で有機被膜形成工程は終了する。
When a self-assembled film is formed on the principle described above and pulled up from the dispersion, a member having an organic film formed on the lead frame (hereinafter referred to as “
In addition, although the immersion method using a dispersion liquid is illustrated, the formation method of an organic film is not limited to this. For example, the same organic film may be formed using other methods such as spraying.
(Washing sub-process)
The
Thus, the organic film forming step is completed.
つぎに、ダイパッドエリア８表面に第三被膜６として銀または銀合金めっきを０．００１〜５μｍ施す（図４（ｅ）第三被膜形成工程）。この際、電気めっきを行えば第一有機被膜５の第一官能基がアニオン性を持つため、第一有機被膜５が第三被膜６を形成する部分のみ電気的に剥離する為、ダイパッドエリア８表面のみ良好な密着性の第三被膜６が得られる。（第一有機被膜除去工程）
つぎに、第三被膜６表面に第二有機被膜７を形成する（図４（ｆ）第二有機被膜形成工程）。この際、第三被膜６以外の表面には既に第一有機被膜５が形成されているため、リードフレーム全面に第二有機被膜７の形成処理を施しても第三被膜６表面のみに第二有機被膜７が形成されるため、部分的にマスキングする設備を導入する必要もなく、簡便なプロセスで部分的な第二有機被膜７の形成が可能となる。
Next, 0.001 to 5 μm of silver or silver alloy plating is applied to the surface of the
Next, the second
その後、半導体素子搭載エリアの外周を囲うように外囲樹脂８を成形する。（図４（ｇ）樹脂外囲形成工程）それによりダイパッドエリア８とボンディングエリア９との絶縁や搭載される発光素子から発光される光の集光が可能になる。
Thereafter, the surrounding
リードフレームのワイヤーボンディング性向上および封止樹脂とめっきとの密着性向上、およびめっき被膜の変色防止に有用であり、特に光半導体装置用リードフレームに適している。 It is useful for improving the wire bondability of the lead frame, improving the adhesion between the sealing resin and the plating, and preventing discoloration of the plating film, and is particularly suitable for a lead frame for an optical semiconductor device.
Ａ１ 第一官能基
Ｂ１、Ｂ１１、Ｂ１２ 主鎖部
Ｃ１ 第二官能基
１、１０１ 金属部材
２、１００ 光半導体装置用リードフレーム
３、１０２ 第一被膜（下地めっき層）
４、１０３ 第二被膜（第一めっき層）
５ 第一有機被膜
６ 第三被膜（第二めっき層）
７ 第二有機被膜
８ ダイパッドエリア（搭載領域）
９ ワイヤーボンディングエリア（接続領域）
１０ 外囲樹脂（リフレクター）
１０ｘ 有機被膜が形成されたリードフレーム部材
１１、１６ 機能性有機分子
１２、１０７ 内部空間
１０３ 金めっき
１０５ 反射層
１０６ 特性維持層
A1 First functional group B1, B11, B12 Main chain part C1 Second functional group 1,101 Metal member 2,100 Optical semiconductor device lead frame 3,102 First coating (undercoat layer)
4, 103 Second coating (first plating layer)
5 First
7 Second
9 Wire bonding area (connection area)
10 Enclosure resin (reflector)
10x lead frame member on which organic film is formed 11, 16 functional
Claims (6)
前記金属基材の前記搭載領域には、第一被膜及び第二被膜、並びに第三被膜が順次積層形成され、
前記接続領域には第一被膜及び第二被膜が順次積層形成されており、
前記接続領域における前記第二被膜の上には、第一有機被膜が形成され、
前記搭載領域における前記第三被膜の上には、第二有機被膜が形成されている
ことを特徴とする光半導体用リードフレーム。 A metal substrate having a mounting region for an optical semiconductor element and a connection region for electrical connection to the optical semiconductor element, and surrounding resin is formed so as to surround the mounting region and the connection region A lead frame for an optical semiconductor device,
In the mounting region of the metal substrate, a first coating, a second coating, and a third coating are sequentially laminated,
A first film and a second film are sequentially laminated in the connection region,
A first organic film is formed on the second film in the connection region,
A lead frame for optical semiconductors, wherein a second organic film is formed on the third film in the mounting region.
前記有機化合物の主鎖部は、窒素を２原子以上含有する含窒素複素環を有し、
前記第二有機被膜はチオール化合物、スルフィド化合物、含窒素複素環化合物から選択される一種以上を有する有機化合物からなる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光半導体装置用リードフレーム。 The first organic film has a first functional group that exhibits at least one of a metal bond, a hydrogen bond, and a coordinate bond by a metal complex with respect to the second film at one end of the main chain portion, and at the other end. It consists of a functional organic molecule having a chemical structure in which a second functional group exhibiting resin binding properties is arranged,
The main chain portion of the organic compound has a nitrogen-containing heterocycle containing 2 or more nitrogen atoms,
The lead for an optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second organic film is made of an organic compound having at least one selected from a thiol compound, a sulfide compound, and a nitrogen-containing heterocyclic compound. flame.
前記第一被膜上に第二被膜を形成する第二被膜形成工程と、
前記第二被膜上に第一有機被膜を形成する第一有機被膜形成工程と、
前記搭載領域に形成された第一有機被膜を選択除去する第一有機被膜除去工程と、
前記第一有機被膜が除去された前記搭載領域に第三被膜を選択形成する第三被膜形成工程と、
前記第三被膜上に第二有機被膜を形成する第二有機被膜形成工程と、
前記搭載領域を前記接続領域とを囲繞する樹脂外囲を形成する樹脂外囲形成工程とを経る
ことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 A first film forming step of forming a first film on a metal substrate having an optical semiconductor element mounting area and a connection area connected to the optical semiconductor element;
A second film forming step of forming a second film on the first film;
A first organic film forming step of forming a first organic film on the second film;
A first organic film removal step of selectively removing the first organic film formed in the mounting region;
A third film forming step of selectively forming a third film on the mounting region from which the first organic film has been removed;
A second organic film forming step of forming a second organic film on the third film;
A method of manufacturing an optical semiconductor device, comprising: a resin envelope forming step of forming a resin envelope surrounding the mounting region and the connection region.
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