JPH05190725A

JPH05190725A - 半導体装置用リードフレーム及び半導体装置

Info

Publication number: JPH05190725A
Application number: JP247592A
Authority: JP
Inventors: Shin Ishikawa; 伸石川; Masumitsu Soeda; 益光副田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】耐酸化性、半田拡がり性及び曲げ加工性が優
れたリードフレーム及び信頼性が高い半導体装置を提供
することを目的とする。【構成】銅又は銅合金からなる下地の少なくとも半導
体素子接合部及びワイヤボンディング部上に 0.3乃至5
μｍの厚さで形成されたＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層を
有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層はそのＰ／Ｆｅ
比が重量比で5.0以下であり、且つ、Ｆｅ含有量が１乃
至３重量％、Ｐ含有量が３乃至９重量％である。又は、
銅又は銅合金からなる下地と、この下地の少なくとも半
導体素子接合部及びワイヤボンディング部上に形成され
たＮｉめっき層と、このＮｉめっき層上に 0.2乃至0.5
μｍの厚さで形成されたＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層と
を有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層はそのＰ／Ｆ
ｅ比が重量比で 5.0以下であり、且つ、Ｆｅ含有量が１
乃至３重量％、Ｐ含有量が３乃至９重量％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワートランジスタ及
びパワーＩＣ（集積回路）等に使用される銅又は銅合金
製の半導体装置用リードフレーム及びこのリードフレー
ムに半導体素子を搭載してなる半導体装置に関し、特に
半導体素子とリードフレームとの半田接合性及びリード
部の曲げ加工性が優れた半導体装置用リードフレーム及
び半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワートランジスタ及びパワーＩＣ等の
半導体装置のリードフレームとして、その表面にＮｉ又
はＮｉ合金がめっきされた銅又は銅合金部材が使用され
ている。

【０００３】半導体装置は、上述のリードフレームに半
導体素子を高温半田により半田接合（ダイボンディン
グ）する工程と、前記半導体素子に設けられた電極とリ
ードフレームのリード部とをアルミニウムワイヤ等のワ
イヤで配線（ワイヤボンディング）する工程と、前記半
導体素子を樹脂封止する工程と、前記リード部を予備半
田付けする工程とを順次経て製造される。そして、最終
的には、このようにして製造された半導体装置は所定の
プリント回路が形成された基板に実装され、半導体製品
が完成する。

【０００４】半導体装置は極めて高い信頼性が要求され
る製品であり、特に半導体素子をリードフレーム上に接
合する半田ダイボンディング時の半田付け性及びリード
部の曲げ加工性が半導体装置の信頼性に大きな影響を与
える。即ち、半田ダイボンディング工程において、半田
の拡がり不良及びボイドが発生すると、電気抵抗が増加
する。また、半導体装置を基板に実装する際にリードの
曲げ修正が必須であることから、リードの曲げ加工性が
悪いと、実装時にリード部の折損が発生したり、長期間
に亘る信頼性を確保することができなくなる。

【０００５】半田ダイボンディング方法としては、リー
ドフレーム表面のＮｉめっき層の半田接合面にフラック
スを塗布して大気中又は不活性ガス雰囲気中でダイボン
ディングする方法と、還元性ガス雰囲気又は不活性ガス
雰囲気中でフラックスを使用しないでダイボンディング
する方法とがあるが、半導体素子の汚染防止のため、後
者のフラックスを使用しないダイボンディング方法が主
流となっている。

【０００６】このフラックスを使用しない半田ダイボン
ディング方法においては、従来より半田ダイボンディン
グ時のＮｉめっき層表面の酸化皮膜を除去する方法とし
て、水素ガス又は水素ガスを含む雰囲気ガス中でダイボ
ンディングする方法が採用されていたが、水素ガスの爆
発に対する危険性及びコストの点から、現在は不活性ガ
ス雰囲気中でダイボンディングする方法が一般的になっ
ている。

【０００７】不活性ガス雰囲気中での半田ダイボンディ
ング方法を以下に説明する。

【０００８】先ず、Ｎｉめっきが施されたリードフレー
ムを酸素濃度が 100乃至200ppmに管理されたＮ₂ ガス雰
囲気中で 360乃至400 ℃の温度に加熱する。そして、こ
のリードフレーム上に、例えばＰｂ（95重量％）−Ｓｎ
（ 2.5重量％）−Ａｇ（ 2.5重量％）のようにＰｂを主
成分とする高温半田からなる半田ボール又は半田箔を置
き、次いで、この半田ボール又は半田箔上に半導体素子
を置いてスクラブ処理し、リードフレームと半導体素子
とを接合する。これにより、ダイボンディングが完了す
る。

【０００９】この半田ダイボンディング方法においては
リードフレームのＮｉめっき層表面と半田中のＳｎとが
合金層を形成することにより、強固な接合を得ることが
できる。しかし、上述のようにＳｎ含有量が少ない高温
半田を使用してリードフレームと半導体素子とを接合す
るためには、高度の技術が必要である。つまり、良好な
接合状態を得るためには、リードフレーム表面の酸化物
が少ないこと及び加熱時にリードフレームの酸化が進行
しないことが重要である。

【００１０】なお、良好な半田接合が可能なＮｉめっき
層表面の酸化状態として、ＥＳＣＡ分析（Ｘ線電子分光
法）によるNioxide/Ni⁰ 比が 0.7以下であればよいとさ
れている。

【００１１】不活性ガス雰囲気中でのダイボンディング
方法においては、水素ガス雰囲気の場合と異なり、雰囲
気によりリードフレーム表面の酸化皮膜を除去すること
ができないため、めっき層に酸化皮膜を還元する作用を
有する成分が含有されていることが必要である。このた
め、一般的に、リードフレーム表面にはＮｉ−Ｐ合金め
っき層が形成されている。Ｎｉ−Ｐ合金めっき層は、酸
素との親和力が極めて強いＰを含むため、めっき層表面
の酸化皮膜を除去する性質を有している。Ｎｉ−Ｐ合金
めっきを施したリードフレームは、安定した半田ダイボ
ンディング性を得ることができるため、広く用いられて
いる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｎｉ−
Ｐ合金めっき層は、半導体組み立て時の加熱により皮膜
が硬化するという欠点を有している。これは、半田ダイ
ボンディング時に 360乃至400 ℃に加熱する際に、Ｎｉ
−Ｐ合金めっき層中にＮｉ₃ Ｐが析出することによるも
ので、Ｎｉ₃ Ｐの析出反応は 300℃以上の温度から発生
し、特に半田ダイボンディング時の 360乃至400 ℃の温
度において急激に反応が促進され、皮膜硬さがＭHk 800
乃至1000に達する。この結果、リード部の曲げ加工時に
著しいクラックが発生し、リードの折損及び電気的な導
通不良等の問題点を生じることがある。なお、繰り返し
曲げ回数として、一般的に４回以上の曲げ加工性が要求
されている。

【００１３】曲げ加工性改善の対策として、下地にＰを
含まないＮｉめっき層を形成し、その上にＰを含むＮｉ
めっき層を形成した２層めっきが提案されている（特公
昭60-33312号）。

【００１４】この場合、下層の軟質のＮｉめっき層上
に、硬いＮｉ−Ｐめっき層を薄く構成することにより、
めっき層の曲げ加工性を改善することができるが、下層
めっき層と上層めっき層との間でめっき層が剥がれやす
いという難点がある。

【００１５】本願発明者等は、この原因を調査するため
に、めっき層の内部応力について調べた。その結果、Ｎ
ｉめっき層の内部応力が圧縮応力（-11.0 kg／mm² ，3
μｍ）であるのに対し、Ｎｉ−Ｐ合金めっき層は引張応
力（+2.5kg／mm² ，3 μｍ）であり、応力として相反す
る性質を有していることから、めっき中の層間剥離や、
リードフレーム形状にプレス加工する際の剪断面からの
剥がれ、さらには半導体組み立て工程におけるリード曲
げ加工時の剥がれ等を引き起こすことが判明した。従っ
て、層間剥離を防止するためには、下層のＮｉめっき層
の活性化処理又は酸化皮膜を除去する工程が必要となる
等の実用上困難な課題があり、実用化が遅れている原因
となっている。また、従来の半導体装置は、上述のリー
ドフレームを使用して形成されているため、製造歩留り
及び製品の信頼性が満足できるものではない。このた
め、Ｎｉ−Ｐめっき層が設けられたリードフレームと同
等以上のダイボンディング性を有すると共に、曲げ加工
性が優れたリードフレームが要望されている。

【００１６】なお、リードフレームに関して、以下に示
すように種々の提案がなされている。これらは、いずれ
もめっき層中にＦｅを含有するものである。（１）JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY（Janu
ary 1964）（２）金属表面技術協会第78回講演大会予稿集（３）特開昭61-42941号（４）特開平1-245551号

【００１７】（１）は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっきの10
00乃至3200Åの薄膜における磁性特性について検討した
ものであり、上述の問題点を解消するものではない。

【００１８】（２）は、Ｆｅ含有量が 0.5乃至40重量
％、Ｐ含有量が 2乃至8 重量％のＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金め
っき層を形成し、その結晶構造及び耐食性等について検
討したものであり、目的が異なると共に、この提案のみ
では上述の問題点を解消することができない。

【００１９】（３）は、半導体素子搭載部のリードフレ
ーム表面に、Ｐ、Ｂ、Ｆｅ及びＣｏからなる群から選択
された少なくとも１種以上の元素を含有するＮｉ層を設
け、その上に銅又は銅合金層及び銀層を順次設けた半導
体用リードフレームに係る提案である。この提案は銀め
っき層の密着性及び外部リードの半田の密着性を改善す
るためになされたものであり、上述の問題点を解消する
ものではない。

【００２０】（４）は、Ｆｅを含有するＮｉ合金めっき
に関する提案であるが、この提案のＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金
めっき層の構成のみでは前述の問題点を解消することが
できない。

【００２１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ダイボンディング性が優れていると共に曲
げ加工性が優れており、製品の信頼性を向上できる半導
体装置用リードフレーム及び半導体装置を提供すること
を目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明に係る半
導体装置用リードフレームは、その表面上に半導体素子
が搭載され、この半導体素子に設けられた電極とワイヤ
を介して電気的に接続される半導体装置に使用されるリ
ードフレームにおいて、銅又は銅合金からなる下地部材
と、この下地部材の少なくとも半導体素子接合部及びワ
イヤボンディング部上に 0.3乃至5 μｍの厚さで形成さ
れたＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層とを有し、前記Ｎｉ−
Ｆｅ−Ｐ合金めっき層はそのＰ／Ｆｅ比が重量比で 5.0
以下であり、且つ、Ｆｅ含有量が１乃至３重量％、Ｐ含
有量が３乃至９重量％であることを特徴とする。

【００２３】本願の第２発明に係る半導体装置用リード
フレームは、その表面上に半導体素子が搭載され、この
半導体素子に設けられた電極とワイヤを介して電気的に
接続される半導体装置に使用されるリードフレームにお
いて、銅又は銅合金からなる下地部材と、この下地部材
の少なくとも半導体素子接合部及びワイヤボンディング
部上に形成されたＮｉめっき層と、このＮｉめっき層上
に 0.2乃至0.5 μｍの厚さで形成されたＮｉ−Ｆｅ−Ｐ
合金めっき層とを有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき
層はそのＰ／Ｆｅ比が重量比で 5.0以下であり、且つ、
Ｆｅ含有量が１乃至３重量％、Ｐ含有量が３乃至９重量
％であることを特徴とする。

【００２４】本願の第３発明に係る半導体装置は、銅又
は銅合金からなる下地部材の少なくとも半導体素子接合
部及びワイヤボンディング部上に 0.3乃至5 μｍの厚さ
でＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層が設けられたリードフレ
ームと、このリードフレーム上に搭載された半導体素子
とを有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層はそのＰ／
Ｆｅ比が重量比で 5.0以下であり、且つ、Ｆｅ含有量が
１乃至３重量％、Ｐ含有量が３乃至９重量％であること
を特徴とする。

【００２５】本願の第４発明に係る半導体装置は、銅又
は銅合金からなる下地の少なくとも半導体素子接合部及
びワイヤボンディング部上に、Ｎｉめっき層及び 0.2乃
至0.5 μｍの厚さのＮｉ−Ｆｅ−Ｐめっき層が積層され
たリードフレームと、このリードフレーム上に搭載され
た半導体素子とを有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐめっき層は
そのＰ／Ｆｅ比が重量比で 5.0以下であり、且つ、Ｆｅ
含有量が１乃至３重量％、Ｐ含有量が３乃至９重量％で
あることを特徴とする。

【００２６】

【作用】本願発明者等は、ダイボンディング性及び曲げ
加工性が共に優れたリードフレームを得るべく、種々実
験研究を行なった。即ち、先ず、本願発明者等は、Ｎｉ
−Ｐ合金めっきが半田ダイボンディング性に優れるメカ
ニズムに着目し、Ｐと同様に酸素との親和力が強い元素
を含むＮｉ合金めっきについて研究を進めた。酸素との
親和力が強いＢ，Ｃｕ，Ｚｎ及びＦｅ等の元素について
Ｎｉ合金めっきを検討した結果、いずれも僅かながら効
果が認められたが、量産化を前提とした場合に、めっき
液の管理が難しく、実用的でないとの結論を得た。次
に、本願発明者等は、Ｎｉ−Ｐに添加元素を添加するこ
とにより曲げ加工性を改善できないか詳細に検討した。
その結果、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層を適正な層厚で
形成することにより、良好な結果を得ることができた。
また、このＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層上に酸化防止皮
膜を形成することにより、経時的な特性の変化を抑制で
きて、信頼性をより一層向上できるとの知見を得た。

【００２７】そして、本願発明者等は、最適なめっきの
構成を鋭意研究し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層中のＦ
ｅ及びＰ含有量を適正範囲にすること及び一層の信頼性
の改善を図るために酸化防止皮膜を形成することによ
り、半田接合性及び曲げ加工性の両特性を満足できると
の知見を得た。また、Ｎｉめっき層とＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合
金めっき層との２層構造とすることにより、曲げ加工性
をより一層改善することができることも判明した。即
ち、従来のＮｉ−Ｐ合金めっき層の内部応力が引張応力
であるのに対し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層の内部応
力は圧縮応力（-2.2乃至-7.1kg／mm² ,3μｍ）であり、
下層のＮｉめっき層と略等しい応力特性を有することか
ら、下層めっき層の活性化及び酸化物の除去等の煩雑な
処理を必要としないで密着性の優れた実用的な２層めっ
き構造を得ることができる。

【００２８】次に、成分の添加理由について説明する。

【００２９】Ｐ（りん）Ｐは、酸素との親和力が強いため、半田接合時にＰが優
先的に酸化され、その結果として半田接合時のＮｉ表面
の酸化物を除去する効果を有する。

【００３０】Ｆｅ（鉄）Ｆｅの詳細な作用については現時点では明確ではないも
のの、Ｎｉ−Ｐめっきの加熱による硬化の原因であるＮ
ｉ₃ Ｐの析出状況に差があるものと考え、Ｎｉ− 6％Ｐ
めっきとＮｉ− 1.5％Ｆｅ− 6％Ｐめっきとについて半
田ダイボンディングを想定した加熱（Ｎ₂ 雰囲気中、 3
50乃至40℃、５分間加熱）後のＮｉ₃ Ｐの析出状況をＸ
線回析にて確認した。その結果、Ｎｉ− 1.5％Ｆｅ− 6
％Ｐめっきは、Ｎｉ− 6％Ｐめっきに比してＮｉ₃ Ｐの
回折ピーク強度｛Ｎｉ（１１１）ピークに対する強度
比｝が低いことが認められた。このことから、Ｆｅは、
加熱硬化の原因であるＮｉ₃ Ｐの析出を抑制する作用を
有するものと推定される。

【００３１】なお、Ｆｅは酸化しやすい性質を有してお
り、めっき後比較的短時間で使用する場合には実用上差
支えないが、長期の保管においては、酸化が促進され、
Ｎｉめっき表面の酸化物濃度が増加するという問題点が
ある。このため、めっき層上には酸化防止皮膜を被着す
ることが好ましい。

【００３２】次に、数値の限定理由について説明する。

【００３３】下地部材上に直接Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっ
き層を形成する場合は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層の
層厚は 0.3乃至5 μｍとする。Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっ
き層の場合、層厚 0.3μｍが素地の拡散を防止するため
に必要な均一なめっき層を形成できる下限であると共
に、安定した半田接合性が得られる下限である。一方、
十分な曲げ加工性を得るためには、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金
めっき層の層厚は 5μｍ以下であることが必要である。
従って、下地部材上に直接Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層
を形成する場合は、その層厚を 0.3乃至5 μｍとする。

【００３４】下地部材上にＮｉめっき層を形成し、この
Ｎｉめっき層上にＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層を形成す
る場合は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層の層厚を 0.2乃
至0.5 μｍとする。Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層の層厚
が 0.2μｍ未満では酸化物を除去する作用が得られな
い。一方、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層の層厚が 0.5μ
ｍを超えると、曲げ加工性が低下する。従って、下地部
材上にＮｉめっき層を形成し、このＮｉめっき層上にＮ
ｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層を形成する場合は、Ｎｉ−Ｆ
ｅ−Ｐ合金めっき層の層厚を 0.2乃至0.5 μｍとするこ
とが必要である。

【００３５】また、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層におい
て、Ｐ／Ｆｅ比が重量比で 5.0を超える場合、Ｆｅ含有
量が１重量％未満の場合又はＰ含有量が９重量％を超え
る場合は、曲げ加工性が低下する。一方、Ｐ含有量が３
重量％未満の場合又はＦｅ含有量が３重量％を超える場
合は、半田接合性が低下する。従って、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ
合金めっき層において、Ｐ／Ｆｅ比が重量比で 5.0以下
であり、且つ、Ｆｅ含有量が１乃至３重量％、Ｐ含有量
が３乃至９重量％であることが必要である。

【００３６】酸化防止皮膜については、特にその成分等
を規制しないが、リードフレーム形状に成形した後の有
機溶剤による洗浄又は半田ダイボンディング時の加熱
（例えば、 300℃、１分間以上）で除去できることが必
要である。また、この酸化防止皮膜の層厚は数Å程度以
上あればよい。

【００３７】

【実施例】次に、本発明の実施例について比較例と比較
して説明する。

【００３８】先ず、銅合金製リードフレーム素材（ヒー
トシンク部の板厚が 2.0mm、リード部の板厚が 0.6mm）
を使用して、アルカリ脱脂、電解脱脂及び酸洗処理を順
次行なった後、下記表１，２に示す組成のめっき浴を用
いて前記リードフレーム素材上にＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金め
っき層又はＮｉ−Ｐ合金めっき層を直接形成し、その
後、純水洗浄を行なって供試材とした。次に、特定の供
試材については、めっき層上に酸化防止皮膜を形成し
た。

【００３９】次に、各供試材のめっき層中のＮｉ、Ｆｅ
及びＰ含有量を分析した。その結果を下記表３に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】次に、実施例、比較例及び従来例の各供試
材について、下記に示す酸化試験条件で加熱した後、Ｎ
ｉの酸化状態を調べ、ＥＳＣＡのＮｉ_2PスペクトルのNi
oxide/Ni⁰ 比により酸化状態を評価した。また、下記に
示す半田濡れ試験条件及び繰り返し曲げ試験条件で半田
拡がり性及び曲げ加工性を調べた。

【００４４】酸化試験条件Ｎ₂ 雰囲気中（酸素濃度100ppm）で温度が 380℃に維持
されたホットプレート上に各供試材を載置して１分間加
熱し、前記Ｎ₂ 雰囲気中で冷却した後、ＥＳＣＡ分析を
行なった。なお、各供試材は２種類づつ用意し、一方は
めっき後の耐酸化性を調べるのに使用し、他方は長期間
保管した後の状態を想定して、恒温恒湿試験（40℃，85
％ＲＨ、１時間）後の状態で耐酸化性を調べるのに使用
した。

【００４５】半田濡れ性試験条件各供試材をＮ₂ ガス雰囲気中（酸素濃度100ppm）で 380
℃に加熱されたヒータブロック上に置き、10秒後（試験
片が 380℃に昇温）に半田ボール（Ｐｂ含有量が92.5重
量％、Ｓｎ含有量が 5重量％、Ａｇ含有量が 2.5重量
％、直径が 1.6mm）を各供試材上に置いた。そして、10
秒間放置した後、ヒータブロックから各供試材を取って
冷却した。その後、半田の面積を画像解析装置にて測定
した。

【００４６】繰り返し曲げ試験条件リードフレームのリード部（板厚 0.6mm、幅 1.0mm）に
450ｇの荷重を加え、90°往復曲げを行ない、リードが
破断するまでの繰り返し曲げ回数を測定した。

【００４７】これらの試験結果を下記表４に示す。但
し、耐酸化性は、めっき後及び経時試験（40℃、85％Ｒ
Ｈ、１時間）後の試験材をＮ₂ （Ｏ₂ 100ppm）雰囲気中
で 380℃の温度で１分間加熱した後、ＥＳＣＡ分析によ
りＮｉ_2PスペクトルのNioxide/Ni⁰ 強度比を測定した。
また、半田拡がり性は、半田ボールの拡がった面積を測
定した。更に、曲げ加工性は、実施例、比較例及び従来
例の各供試材として各５本のリードを用意し、リードが
破断するまでの繰り返し曲げ回数を測定して、その平均
値を示した。

【００４８】

【表４】

【００４９】この表４から明らかなように、Ｆｅを含有
しないＮｉ−Ｐ合金めっき層を設けた従来例１，２は、
曲げ加工試験の繰り返し曲げ回数が少ない。また、経時
試験後の耐酸化性（Nioxide/Ni⁰ ）が半田接合可能なNi
oxide/Ni⁰ 0.7 以上であり、半田拡がり性もやや劣る。

【００５０】本発明の請求範囲から外れる組成のＮｉ−
Ｆｅ−Ｐ合金めっき層が設けられた比較例１〜４は、曲
げ加工性が従来例に比して若干改善されているものの、
実用限界の４回以下である。また、酸化防止皮膜が形成
されていないため、経時試験後の耐酸化性及び半田拡が
り性が劣る。

【００５１】一方、実施例１０〜１２は酸化防止皮膜を
形成しない実施例であり、耐酸化性が経時変化の影響を
受けるが、曲げ加工性は従来材より優れている。また、
実施例１〜９は酸化防止皮膜を形成した実施例であり、
恒温恒湿試験後における耐酸化性も、Nioxide/Ni⁰ が
0.7以下であり、半田拡がり性及び曲げ加工性（４回以
上）のいずれも優れている。

【００５２】次に、２層めっきした実施例、比較例及び
従来例について説明する。

【００５３】先ず、銅合金製リードフレーム素材（ヒー
トシンク部の板厚が 2.0mm、リード部の板厚が 0.6mm）
を使用して、アルカリ脱脂、電解脱脂及び酸洗処理を順
次行なった後、下記表５に示すめっき浴を用いて、下記
表６に示す層厚でＮｉめっき層を形成した。次に、この
Ｎｉめっき層上に、前記表１に示しためっき浴を用い
て、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層を表６に併せて示す層
厚で形成し、実施例、比較例及び従来例の各供試材とし
た。

【００５４】

【表５】

【００５５】

【表６】

【００５６】これらの各供試材について、前述した酸化
試験条件、半田濡れ性試験条件及び繰り返し曲げ試験条
件で、耐酸化性、半田拡がり性及び曲げ加工性を調べ
た。また、以下に示す方法により、めっき層の密着性を
調べた。

【００５７】めっき層の密着性２０本のリード部について、Ｎ₂ 雰囲気中で 380℃、１
分間の加熱後、0.5 Ｒ、90°曲げ戻し加工を行ない、め
っき層の剥がれの有無を実態顕微鏡（倍率10倍）で観察
した。

【００５８】これらの結果を下記表７に示す。但し、耐
酸化性、半田拡がり性、曲げ加工性は、前記表４の場合
と同様にして調べた。また、めっき層の密着性は、２０
本のリード部のめっきの剥がれた本数で判定した。そし
て、めっきが剥がれたものがない場合を○、めっきが剥
がれた本数が５本以下の場合を△、６本以上の場合を×
で示した。

【００５９】

【表７】

【００６０】この表７から明らかなように、上層のめっ
き層がＮｉ−Ｐ合金である従来例３〜５は、半田拡がり
性が良好であるものの、経時後の耐酸化性が劣ると共
に、曲げ加工性が4.25〜5.0 回であり、後述するの実施
例１３〜１８に比して劣る。更に、めっきの密着性も十
分であるとはいえない。

【００６１】比較例５〜７は、半田拡がり性が良好であ
るものの、経時後の耐酸化性及び曲げ加工性が満足でき
るものではない。

【００６２】一方、酸化防止皮膜を形成していない実施
例１６〜１８は、曲げ加工性が優れている。しかし、耐
酸化性においては、経時変化の影響を若干受ける。ま
た、酸化防止皮膜を形成した実施例１３〜１５は、半田
拡がり性及び曲げ加工性が優れていると共に、耐酸化性
においても経時変化がない。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
装置用リードフレームは、所定の組成のＮｉ−Ｆｅ−Ｐ
合金めっき層が所定の層厚で形成されているから、耐酸
化性、半田拡がり性及び曲げ加工性が優れている。

【００６４】また、本発明に係る半導体装置は、上述の
リードフレームを用いて製造されているからリードフレ
ームを含めたコスト低減が可能であると共に、半導体装
置の長期間に亘る信頼性を確保することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】その表面上に半導体素子が搭載され、こ
の半導体素子に設けられた電極とワイヤを介して電気的
に接続される半導体装置に使用されるリードフレームに
おいて、銅又は銅合金からなる下地部材と、この下地部
材の少なくとも半導体素子接合部及びワイヤボンディン
グ部上に 0.3乃至5 μｍの厚さで形成されたＮｉ−Ｆｅ
−Ｐ合金めっき層とを有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金め
っき層はそのＰ／Ｆｅ比が重量比で 5.0以下であり、且
つ、Ｆｅ含有量が１乃至３重量％、Ｐ含有量が３乃至９
重量％であることを特徴とする半導体装置用リードフレ
ーム。
【請求項２】前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層上に、
加熱又は有機溶剤での洗浄により除去可能の酸化防止皮
膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置用リードフレーム。
【請求項３】その表面上に半導体素子が搭載され、こ
の半導体素子に設けられた電極とワイヤを介して電気的
に接続される半導体装置に使用されるリードフレームに
おいて、銅又は銅合金からなる下地部材と、この下地部
材の少なくとも半導体素子接合部及びワイヤボンディン
グ部上に形成されたＮｉめっき層と、このＮｉめっき層
上に 0.2乃至0.5 μｍの厚さで形成されたＮｉ−Ｆｅ−
Ｐ合金めっき層とを有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっ
き層はそのＰ／Ｆｅ比が重量比で 5.0以下であり、且
つ、Ｆｅ含有量が１乃至３重量％、Ｐ含有量が３乃至９
重量％であることを特徴とする半導体装置用リードフレ
ーム。
【請求項４】前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層上に、
加熱又は有機溶剤での洗浄により除去可能の酸化防止皮
膜が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の
半導体装置用リードフレーム。
【請求項５】銅又は銅合金からなる下地部材の少なく
とも半導体素子接合部及びワイヤボンディング部上に
0.3乃至5 μｍの厚さでＮｉ−Ｆｅ−Ｐ合金めっき層が
設けられたリードフレームと、このリードフレーム上に
搭載された半導体素子とを有し、前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｐ合
金めっき層はそのＰ／Ｆｅ比が重量比で5.0以下であ
り、且つ、Ｆｅ含有量が１乃至３重量％、Ｐ含有量が３
乃至９重量％であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】銅又は銅合金からなる下地の少なくとも
半導体素子接合部及びワイヤボンディング部上に、Ｎｉ
めっき層及び 0.2乃至0.5 μｍの厚さのＮｉ−Ｆｅ−Ｐ
めっき層が積層されたリードフレームと、このリードフ
レーム上に搭載された半導体素子とを有し、前記Ｎｉ−
Ｆｅ−Ｐめっき層はそのＰ／Ｆｅ比が重量比で 5.0以下
であり、且つ、Ｆｅ含有量が１乃至３重量％、Ｐ含有量
が３乃至９重量％であることを特徴とする半導体装置。