JPS62104059A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS62104059A JPS62104059A JP60243552A JP24355285A JPS62104059A JP S62104059 A JPS62104059 A JP S62104059A JP 60243552 A JP60243552 A JP 60243552A JP 24355285 A JP24355285 A JP 24355285A JP S62104059 A JPS62104059 A JP S62104059A
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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。
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
本発明は半導体装置に関し、特にアウターリードの半田
接合強度の経時劣化を抑止したものである。
接合強度の経時劣化を抑止したものである。
従来の技術
トランジスター、IC,レーザーダイオード、LED、
A/D :Iンバーター等の半導体装置は金属基体上に
、半導体素子、例えば3iチツプを塔載してからレジン
によりモールド封止L;Affl、モールド外部の7ウ
ターリード(以下リードと略記9部に予備半田付け[、
て造られている。
A/D :Iンバーター等の半導体装置は金属基体上に
、半導体素子、例えば3iチツプを塔載してからレジン
によりモールド封止L;Affl、モールド外部の7ウ
ターリード(以下リードと略記9部に予備半田付け[、
て造られている。
近年、電子機器の小型化、高機能に伴って部品の小型化
、高密度化の要求が強く、面実装部品が従来のプリント
回路基板上の孔に挿入して半田付けする所謂インサージ
ョン型より実装密度が2倍以上も向上するところから普
及するようになった。従って半導体装置においてもDI
Pタイプから5DIO,フラットパッケージ(FP)、
更にはプラスチックチップキャリヤー(PLCC)など
のパッケージが用いられるようになった。
、高密度化の要求が強く、面実装部品が従来のプリント
回路基板上の孔に挿入して半田付けする所謂インサージ
ョン型より実装密度が2倍以上も向上するところから普
及するようになった。従って半導体装置においてもDI
Pタイプから5DIO,フラットパッケージ(FP)、
更にはプラスチックチップキャリヤー(PLCC)など
のパッケージが用いられるようになった。
PLCCIa第1図に示すように、タブ部(1)、イン
ナーリード部(2)及びリード部(31′f有する金属
基体のタブ部(1)に、接合剤(5) ?介して半導体
素子(6)ヲダイボンドし、素子(6)上の電極パッド
(7)とインナーリード部(3)全金属細線(8)によ
りワイヤーボンドしてレジン(9)によりモールド封止
したもので、レジン(9)より突出するリード部(3)
先端部を円弧状に折曲げてプリント基板との接合部(4
)を形成11、第2図に示すように接合部(4)をプリ
ント回路基板のCuバット部(10〕に半田(11〕に
より接合して面実装している。
ナーリード部(2)及びリード部(31′f有する金属
基体のタブ部(1)に、接合剤(5) ?介して半導体
素子(6)ヲダイボンドし、素子(6)上の電極パッド
(7)とインナーリード部(3)全金属細線(8)によ
りワイヤーボンドしてレジン(9)によりモールド封止
したもので、レジン(9)より突出するリード部(3)
先端部を円弧状に折曲げてプリント基板との接合部(4
)を形成11、第2図に示すように接合部(4)をプリ
ント回路基板のCuバット部(10〕に半田(11〕に
より接合して面実装している。
DIPタイプのインサージョン型においても半田接合部
の強度は信頼性の面から重要視されているが、面実装に
おいては半田接合部の強度が直接部品回路の信頼性を左
右する。一般に半導体装置とプリント回路基板とは熱膨
張を異にし、また温度変化を異にするため、複雑な熱歪
みが作用し、これが半田接合部にストレスとして作用す
る。小型部品には放熱性の優れたCu合金製リードを多
用し、機械的強度を上げる友め、Fes Ni、 p等
の強化成分を添加した合金、例えばCu−2,3wt%
Fe−0,12wt%Zr−P合金(以下wt%’e%
と略記)、Cu−9,5%N i−2,3%Sn合金、
Cu−2,0%Fe−0−5%Sn、 (:u−4,5
%Ni−0,7%Si合金、Cu−6%5n−P合金等
が用いられている。
の強度は信頼性の面から重要視されているが、面実装に
おいては半田接合部の強度が直接部品回路の信頼性を左
右する。一般に半導体装置とプリント回路基板とは熱膨
張を異にし、また温度変化を異にするため、複雑な熱歪
みが作用し、これが半田接合部にストレスとして作用す
る。小型部品には放熱性の優れたCu合金製リードを多
用し、機械的強度を上げる友め、Fes Ni、 p等
の強化成分を添加した合金、例えばCu−2,3wt%
Fe−0,12wt%Zr−P合金(以下wt%’e%
と略記)、Cu−9,5%N i−2,3%Sn合金、
Cu−2,0%Fe−0−5%Sn、 (:u−4,5
%Ni−0,7%Si合金、Cu−6%5n−P合金等
が用いられている。
発明が解決し、ようとする問題点
上記Cu合金の添加元素は何れもCuと半田中のSnと
の拡散反応に関与し、拡散反応部を著しく脆化する。即
ちCuと半田の接合強度は長期にわたり1〜0.5KI
I/−程度を示すのに対【、上記Cu合金では経時劣化
し、はなはだLい場合にはO,3K9/−又はこれ以下
に低下する。
の拡散反応に関与し、拡散反応部を著しく脆化する。即
ちCuと半田の接合強度は長期にわたり1〜0.5KI
I/−程度を示すのに対【、上記Cu合金では経時劣化
し、はなはだLい場合にはO,3K9/−又はこれ以下
に低下する。
このためリード部の半田被覆について、第1に半田接合
強度の経時的劣化を可及的に抑止することが求められて
おり、第2にリードは半田被覆径強度の曲げ加工を受け
るため、この曲げ加工に耐える軟質であることが求めら
れている。
強度の経時的劣化を可及的に抑止することが求められて
おり、第2にリードは半田被覆径強度の曲げ加工を受け
るため、この曲げ加工に耐える軟質であることが求めら
れている。
問題を解決するための手段
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、上記問題点を解消
した半導体装置を開発したものである。
した半導体装置を開発したものである。
がCu系部材からなるリード部に、Zn又はZn合金層
を形成し、その上にSn又H8n合金を被覆1.たこと
を特徴とするものである。
を形成し、その上にSn又H8n合金を被覆1.たこと
を特徴とするものである。
また本発明装置の他の一つは、金属基体上に半導体素子
を塔載1.て封止[−1た装置において、少なくとも表
層がCu系部材からなるリード部に、Ni、Co又はこ
れ等の合金層を介り、てzn又はZn合金層を形成し、
その上ICSn又にSn合金を被覆したことを特徴とす
るものである。
を塔載1.て封止[−1た装置において、少なくとも表
層がCu系部材からなるリード部に、Ni、Co又はこ
れ等の合金層を介り、てzn又はZn合金層を形成し、
その上ICSn又にSn合金を被覆したことを特徴とす
るものである。
表層がCu系部材からなるリード部に被覆するZn又は
Zn合金としては、Znf始めZn−Cu%Zn−3n
、 Zn−Fe、 Zn−Ni%Zn−Co、Z n−
P b−8n、 Z n −A g等の合金を用い、シ
アン浴、塩化物浴、硫酸浴、ピロリン酸浴、有機アミン
浴、ホウフッ化浴、有機酸塩浴などを用いる電気メッキ
法によりメッキする。まfcZn又H2n合金層上に被
覆するSn又USn合金例えば5n−Pb合金は常法に
より硫酸浴、ホウソ フツ化浴、了ルカサールスルホン酸浴などを用いて電気
メッキすればよい。
Zn合金としては、Znf始めZn−Cu%Zn−3n
、 Zn−Fe、 Zn−Ni%Zn−Co、Z n−
P b−8n、 Z n −A g等の合金を用い、シ
アン浴、塩化物浴、硫酸浴、ピロリン酸浴、有機アミン
浴、ホウフッ化浴、有機酸塩浴などを用いる電気メッキ
法によりメッキする。まfcZn又H2n合金層上に被
覆するSn又USn合金例えば5n−Pb合金は常法に
より硫酸浴、ホウソ フツ化浴、了ルカサールスルホン酸浴などを用いて電気
メッキすればよい。
−1とま−た表層がCu系部材からなるリード部とこれ
に被覆するZn又はZn合金層との間に介在させるNi
、CO又はこれ等の合金としては、Ni、COを始め、
Ni−Co、 Ni−Fe、 N1−P、 N1−Co
−P%Ni−Pd、Co−Pd、Co−B等の合金を用
い、硫酸浴、スルファミン酸浴、塩化物浴、ホウフッ化
浴など音用いる電気メツキ法によりメッキする。以上の
電気メッキの外、化学メッキ、ホットデツプ、蒸着、ス
パッターなども実施される。
に被覆するZn又はZn合金層との間に介在させるNi
、CO又はこれ等の合金としては、Ni、COを始め、
Ni−Co、 Ni−Fe、 N1−P、 N1−Co
−P%Ni−Pd、Co−Pd、Co−B等の合金を用
い、硫酸浴、スルファミン酸浴、塩化物浴、ホウフッ化
浴など音用いる電気メツキ法によりメッキする。以上の
電気メッキの外、化学メッキ、ホットデツプ、蒸着、ス
パッターなども実施される。
作用
リードの半田接合強度の劣化現象に必ずしも十分に解明
されていないが、前記の如<CuとSnとの拡散反応に
よる生成物(::u−8n金属間化合物の一部がミクロ
クラックやボイドを発生するもので、Cu合金の成分元
素であるNi、Fe、Pなどが主要因となっており、合
金成分の相互拡散速度に関係する現象であると推定され
ティる。znhこの脆化組織の発達を有効に抑止し1、
少量のznでも中間層として介在させることにより有効
に作用するもので、その厚さにZnの外前記Zn合金と
して0.1μ以上で十分であり、実用上は0.2〜2μ
とすることが望まり。
されていないが、前記の如<CuとSnとの拡散反応に
よる生成物(::u−8n金属間化合物の一部がミクロ
クラックやボイドを発生するもので、Cu合金の成分元
素であるNi、Fe、Pなどが主要因となっており、合
金成分の相互拡散速度に関係する現象であると推定され
ティる。znhこの脆化組織の発達を有効に抑止し1、
少量のznでも中間層として介在させることにより有効
に作用するもので、その厚さにZnの外前記Zn合金と
して0.1μ以上で十分であり、実用上は0.2〜2μ
とすることが望まり。
く、厚さが2μを越えてもより大きな効果が期待できな
いばかりか、曲げ加工時に割れを発生するようになる。
いばかりか、曲げ加工時に割れを発生するようになる。
ま7’CZ n合金としては軟質であることが望ましく
、例えばZn−Cu合金で:・−32n5〜40%、Z
n−Sn合金でZn1O〜90%のものを用いるとよい
。
、例えばZn−Cu合金で:・−32n5〜40%、Z
n−Sn合金でZn1O〜90%のものを用いるとよい
。
Ni、CO又はこれ等の合金層は、より過酷な拡散反応
を受ける使用条件において、表層がCu系部材からなる
アウターリード部とその上に被覆するzn又はzn合金
層の拡散バリヤーとし。
を受ける使用条件において、表層がCu系部材からなる
アウターリード部とその上に被覆するzn又はzn合金
層の拡散バリヤーとし。
て介在させるもので、その厚さHO,02〜0.2μと
することが望ましく、0.02μ未満でに効果が不十分
であり%0.2μを越えると曲げ加工時に割れを起すよ
うになる。またzn又はZn合金層上にSn又はSn合
金を被覆するのは従来同様プリント回路基板等のCuバ
ッド部との半田付けを容易にするためである。
することが望ましく、0.02μ未満でに効果が不十分
であり%0.2μを越えると曲げ加工時に割れを起すよ
うになる。またzn又はZn合金層上にSn又はSn合
金を被覆するのは従来同様プリント回路基板等のCuバ
ッド部との半田付けを容易にするためである。
実施例
(:u−4,5%Ni−0,7%Si合金カらナル厚さ
0.2mのリードフレームを用いたPLCCについて、
ノボラック型エポキシをトランスファモールド1.7て
第1図に示すPLCC半導体装置を作11i5EL、、
これについてダイパーカットしてから液体ホーニング法
でパリ取り加工した後、H,SO。
0.2mのリードフレームを用いたPLCCについて、
ノボラック型エポキシをトランスファモールド1.7て
第1図に示すPLCC半導体装置を作11i5EL、、
これについてダイパーカットしてから液体ホーニング法
でパリ取り加工した後、H,SO。
−H,0,混液で酸洗り、てリード表面を清浄活性化し
てから、下記メッキ条件で第1表に示す各種メッキを施
した。これについてリード曲げ加工し、モールド近傍の
最も厳しい曲げ部表面を1東鏡し、割れの発生を調べ友
。ま几リードの一部を厚さ0.4mの純りu飯に共晶半
田を用いて半田付けし、た後、大気中で150℃に10
00時間加熱し、これについて引張り試験により半田付
は強度を求めた。これ等の結果を第1表に併記した。
てから、下記メッキ条件で第1表に示す各種メッキを施
した。これについてリード曲げ加工し、モールド近傍の
最も厳しい曲げ部表面を1東鏡し、割れの発生を調べ友
。ま几リードの一部を厚さ0.4mの純りu飯に共晶半
田を用いて半田付けし、た後、大気中で150℃に10
00時間加熱し、これについて引張り試験により半田付
は強度を求めた。これ等の結果を第1表に併記した。
置 −03の啼クロト■■08へ0
−へ
−〇
z 0
第1表から明らかなように、Cu系部材からなるリード
上に直接5n−Pb合金を被覆した従来装置随10では
過酷な条件による半田付は強度の劣化が著しいのに対し
、本発明装置Nα1〜9は何れもリードに割れを発生す
ることなく、半田付は強度の劣化も小さいことが判る。
上に直接5n−Pb合金を被覆した従来装置随10では
過酷な条件による半田付は強度の劣化が著しいのに対し
、本発明装置Nα1〜9は何れもリードに割れを発生す
ることなく、半田付は強度の劣化も小さいことが判る。
特にリード上にNi、CO又はこれ等の合金層を介して
Zn又にZn合金層を形放し友本発明装置随4〜8では
初期の半田付は強度が1.3〜1.5Kg/mj程度で
あんのに比べて1.0〜1.21Kg/−と充分大きな
値を示す。
Zn又にZn合金層を形放し友本発明装置随4〜8では
初期の半田付は強度が1.3〜1.5Kg/mj程度で
あんのに比べて1.0〜1.21Kg/−と充分大きな
値を示す。
これに対し、Zn又はZn合金層を省略した比較装置の
内Ni、CO又はこれらの合金層の厚さが厚いもの(N
112)でfl IJ−ド表面に割れが発生し、薄いも
の(Nail、13)でに半田付は強度の劣化が著しい
ことが判る。
内Ni、CO又はこれらの合金層の厚さが厚いもの(N
112)でfl IJ−ド表面に割れが発生し、薄いも
の(Nail、13)でに半田付は強度の劣化が著しい
ことが判る。
発明の効果
このように本発明によれば、小型e高密度化に好適な面
実装型の半導体装置として、リード部及びその半田接続
性の信頼性を向上することができる顕著な効果を奏する
ものである。
実装型の半導体装置として、リード部及びその半田接続
性の信頼性を向上することができる顕著な効果を奏する
ものである。
第1図はプラスチックチップキャリヤー(PLCC)半
導体装置の一例を示す断面図、第2図に同装置の円弧状
に折り曲げたリード部の半田付は部を示す説明図である
。
導体装置の一例を示す断面図、第2図に同装置の円弧状
に折り曲げたリード部の半田付は部を示す説明図である
。
Claims (3)
- (1)金属基体上に半導体素子を塔載して封止した装置
において、少なくとも表層がCu系部材からなるアウタ
ーリード部に、Zn又はZn合金層を形成し、その上に
Sn又はSn合金を被覆したことを特徴とする半導体装
置。 - (2)金属基体上に半導体素子を塔載して封止した装置
において、少なくとも表層がCu系部材からなるアウタ
ーリード部に、Ni、Co又はこれ等の合金層を介して
Zn又はZn合金層を形成し、その上にSn又はSn合
金を被覆したことを特徴とする半導体装置。 - (3)Ni、Co又はこれ等の合金層の厚さを0.02
〜0.2μとする特許請求の範囲第2項記載の半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60243552A JPS62104059A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60243552A JPS62104059A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62104059A true JPS62104059A (ja) | 1987-05-14 |
Family
ID=17105558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60243552A Pending JPS62104059A (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62104059A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0298963A (ja) * | 1988-10-05 | 1990-04-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置 |
JPH03119712A (ja) * | 1989-10-02 | 1991-05-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 圧電部品用リードフレームの製造方法 |
US8884434B2 (en) | 2010-09-27 | 2014-11-11 | Infineon Technologies Ag | Method and system for improving reliability of a semiconductor device |
-
1985
- 1985-10-30 JP JP60243552A patent/JPS62104059A/ja active Pending
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