JPS62291951A - 耐半田剥離性を有する耐酸化性ニツケルめつき付きリ−ドフレ−ム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐半田剥離性を有する耐酸化性ニッケルめっき
付きリードフレームに係り、特にＩＣ、トランジスタ等
の半導体装置を組立てる際の加熱を行なっても良好な半
田付は性が得られ、且つその半田付は部が他の半導体組
立て工程中における加熱や曲げ加工においても剥離する
ことがないように構成したものに関する。

［従来の技術］ 半導体装置のリードフレームにはＣｕ合金や４２合金、
コバール等のＦｅ合金及び純鉄等が用いられている。

これらのリードフレーム材料を使用して半導体装置を組
立てるに際しては、半導体素子とリードフレームの接合
及び接合後の半導体素子とリードフレームの電気的接続
を行なう必要がある。このような組立て工程において、
リードフレームは通常２００℃〜４００℃に加熱される
ため１通常行なわれているＮｉめっきではリードフレー
ム表面に強固な酸化皮膜が形成され、リードフレームの
ワイヤーポンディングやリード部の半田付けを行なう場
合に満足し得る結果を得ることができない。

このための対策として、リードフレームに耐酸化性を付
与する方法として、Ｎｔ−Ｂ合金めっきが行なわれてい
る。

しかし、Ｎ１−Ｂ合金めつきは１通常のＮｉめっきと比
較して処理コストが高くなり、生産性が劣るため、一般
的にはＮｉめつきを施した後にＮ１−Ｂめっきを０．１
〜０．３ｐｍ程度の厚みで施す二層めっきを行なう手段
が採用されている。

このように二層めっきを施す結果、リードフレームの耐
酸化性の向上が図られ、半導体組立て工程における加熱
による酸化皮膜の生成に伴なう問題点は解消されること
になる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、二層めっきを施すことにより酸化皮膜の
生成に伴なう問題は解消されても、逆に二層としたこと
に基づいて半田剥離性の問題が生じることになる。

即ち、リード部の半田付けを行なった後にリード部を曲
げ加工することによって半田層が二層めっきの接合部か
ら剥離する現象が生じる。　そして、この現象は半導体
装置の機能を損なうという大きな問題となる。

本発明は上記の問題点に着目し、半導体装この組立て工
程における熱影響を受けた後でも良好なワイヤーポンデ
ィング性及び半田付は性が得られるとともに、半田付は
部の半田剥離現象が生じないリードフレームを提供する
ことを目的として創作された。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ニッケルめっき皮膜の外側に耐酸化性ニッケ
ル合金めっきを積層させることにより、二層のめっき層
を形成したリードフレームであって、該二層めっきにお
ける外側層の耐酸化性ニッケル合金めっき層の厚みを０
．７〜２．０４ｍに設定したことを特徴とする耐半田！
［性を有する耐酸化性ニッケルめっき付きリードフレー
ムに係る。

［作用］ 上記の問題点である半田付は部の半田剥離を防止し、そ
の改善を図るためには、先ず半田剥離現象が如何なる原
因で生じるかが問題となる。

この原因について種々の検討を加えた結果。

半田剥離は半田付は時及びその後の熱影響により生成・
成長したＮｉ−５ｎ合金の厚みに起因することを発見し
た。従って、改善策としては、二層めっきの外側層の耐
酸化Ｎｉ合金めっきの厚みを半田付は時及びその後の熱
影響により生成するＮｉ−５ｎ合金層の厚みより厚く形
成しておくことにより半田剥離の問題を解消できるとい
う結論を得、各種の確認試験を行なった結果、その事実
を実証的に確認するとともに、半田剥離が生じないリー
ドフレームを得ることに成功した。

以下、その事実を詳細に説明する。

半田剥離の機構については、次のように解析できる。

リード部を半田付けする場合には通常５ｎ−Ｐｂの共晶
半田が使用され、２３０〜２６５℃の温度で半田付けが
行なわれている。

この場合、半田付は時の影響により、Ｎｉめっきと半田
との接触界面でＮｉ−５ｎ合金層が生成され、その厚み
は０．１〜０．３ｐＬｍに達する。そして更に、半田付
は後の熱経時によりその厚みは成長し、一般に行なわれ
る実際の使用環境を想定した信頼性試験（１２５〜１５
０℃、１６〜２５Ｈｒ）においては、その合金層は０．
３〜０．５ｐｍ程度に成長するとされている。

この成長した合金層はＮｉめっき層及び半田層と物理的
性質が大きく異なるため、合金層の厚みが二層めっきの
層間に達した場合に、居間における応力集中により居間
３１Ｍを生じることになる。

以上が半田剥離現象の機構であるが、この現象分析に基
づくと、外側層のめっき層の厚みをＮｉ−５ｎ合金層が
生成し得る厚みより厚くしておくと、半田剥離を有効に
防止することができることになる。

次に外側層の耐酸化性ニッケル合金めっき層の厚みを０
．７〜２．０ｐｍに規定した理由について説明する。

二層めっきにおける外側層のめっきの厚みが０．７以下
では、前記の半田剥離現象の機構の説明から明らかなよ
うにＮｉ−５ｎ合金の成長により剥離を完全に防止でき
ないことになるからである。

一方、その厚みの上限を２．０７ｐｍと規定したのは、
２．ＯＩＬｍを越えると剥離に対しては前記の半田剥離
現象の機構からみるとより安全な領域になることになる
が、経済的な点で好ましくないため同厚みを上限とした
のである。

一方、下地めっき厚みについて規定していないが、これ
は半田剥離に影響しないことが確認されたためであり、
リードフレームの目標めっき厚みに応じてその厚みを設
定し、経済的な二層めっき層を構成すれば良いといえる
。

［実施例］ りん脱酸間のトランジスタリードフレームを用い、一般
的なめっき前処理を行なった後、下記■のＮｉめっき浴
を用いて種々のめっき厚みのめっきを行ない、次いで下
記■の耐酸化Ｎｉ合金めっき浴を用いて同様に種々のめ
っき厚みのめっきを行ない、各種めっき厚みの組合せの
異なるめっきサンプルを作成した。

■ニッケルめっき浴条件 ＮｉＳＯ４−６Ｈｚ　Ｏ：２５０　（ｇ／１）ＮｉＣ１
ｚ　　−６Ｈ２０：　　４５　（ｇ／１）Ｈ３ＢＯ３：
　　３０　（ｇ／ｌ） 光沢剤　　：Ｏ〜２（ｃｃ／１） 温度　　　：５５℃ 電流密度　：　２　（Ａ／ａｍ”） ■ニッケルー硼素めっき浴条件 Ｎ　ｉ　Ｓ　０４　　・６Ｈ２０：　２００　（ｇ／ｌ
）ＨＢＯ３：　　３０（ｇ／ｌ） トリメチルアミンポラン：１０（ｇ／Ｉ）温度　　　：
４０℃ 電流密度　：　２　（Ａ／ｄｒｒｒ’）次に、上記サン
プルをグイポンディングを想定した大気中で３６０℃、
５分間加熱を行ない、リード部に田村化研製ＴＦ−３０
フラックスを用いて共晶半田にて２６０℃で５ｓｅｃ間
半田付けした。

更に、半田付は後のサンプルを大気中１２５℃で１６Ｈ
ｒ加熱し、その後リード部を曲げ加工（内半径０．５ｍ
ｍ、９０”曲げ）を行ない、半田剥離の有無を調べた。

この結果は、内側層Ｎｉめっきの厚み及び外側層耐酸化
性Ｎｉ合金めっきの厚みと併せて第１表に示される。

尚、半田剥離状況は、１０個の試片について前記曲げ加
工後に剥離が発生している試片が何個あるかをその指数
とした。

同表から明らかなように、従来の方法によると外側層の
めっきの厚みが０．１〜０．３７℃ｍであるため、全て
剥離を発生しているが、本発明の範囲内であると、何れ
の場合も全く剥離が生じなかった。

尚、外側層耐酸化性Ｎｉ合金めっきの厚みを２．５７ｚ
ｍとすると剥離は生じていないものの著しいクラックが
発生している。これは耐酸化性Ｎｉ合金めっき層の硬さ
に起因しているものと推測される。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は熱＃響を受けた後でも良好なワ
イヤーポンディング性及び半田付は性が得られるととも
に、半田付は部の半田剥離現象が生じないという効果を
有するリードフレームであり、より実用的な半導体装置
のリードフレームを提供することを可能とした。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ニッケルめっき皮膜の外側に耐酸化性ニッケル合金め
   っきを積層させることにより、二層のめっき層を形成し
   たリードフレームであって、該二層めっきにおける外側
   層の耐酸化性ニッケル合金めっき層の厚みを０．７〜２
   ．０μｍに設定したことを特徴とする耐半田剥離性を有
   する耐酸化性ニッケルめっき付きリードフレーム。