JPS63187655A - 電子部品用リ−ドフレ−ム - Google Patents

電子部品用リ−ドフレ−ム

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JPS63187655A
JPS63187655A JP1979487A JP1979487A JPS63187655A JP S63187655 A JPS63187655 A JP S63187655A JP 1979487 A JP1979487 A JP 1979487A JP 1979487 A JP1979487 A JP 1979487A JP S63187655 A JPS63187655 A JP S63187655A
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JP
Japan
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layer
thickness
coated
alloy containing
lead frame
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JP1979487A
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Shoji Shiga
志賀 章二
Toru Tanigawa
徹 谷川
Masaaki Kurihara
正明 栗原
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
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    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

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】 〔産業上の利用分野] 本発明は半導体などの電子部品の実装に用いるリードフ
レームの改良に関する。
〔従来の技術〕
一般にトランジスタ、IC,LSI、CCD、LEDな
どの電子部品の実装にはリードフレームが用いられてい
る。
リードフレームは第1図に平面図の一例を、第2図に断
面図の他の一例を示すように、Siチップ9を搭載する
タブ10の周囲にインナーリート′11を設け、その外
側にアウターリード12が設けられたもので、タブ10
に接着剤またはろう材からなる接合剤13を介してSi
チンブ9をグイポンドし、Stチ・ンプ9上に形成した
電極パッド14とインナーリード11をAuなどの細線
15によりワイヤーボンドしたのち、レジンによりモー
ルド16封止しており、タイバー17カツト、ハリとり
のあと露出するアウターリード12に半田付けのための
Snまたは5n−Pb合金の被覆を行っている。この被
覆厚さはSEMI規格(1; 20−84に5μ以上と
規定されている。またワイヤーボンドするタブ10およ
びインナーリード11先端には酸化防止のためAgなど
の貴金属が3〜5μの厚さにスポットメンキされている
このようなリードフレームは通常金属板条材よリプレス
加工やエツチングによって成型されるもので、金属基材
にはCu−Fe、Cu−3n、Cu−3n−Cr、、C
u−Ti−Ni、Cu−NiSnなどのCu合金やFe
−Ni合金(42Alloy )が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点] 半導体などの電子部品の組立て工程は、素子搭載・ワイ
ヤーボンディング・モールド封止・アウターリード被覆
の順で行われている。
上記においてアウターリードの被覆はホットディップも
しくは電気メッキによって行われるが、前者の場合は2
40〜300°Cに加熱されるのでヒートションクを受
けてモールドとリードフレーム基体(以下基体と略記)
との間に細隙が生じ、また後者の場合は、アルカリや酸
性薬液に長時間浸漬されるのでモールド内へイオンが侵
入して、いずれの場合も部品の信頼性が低下する。
このようなことから工程の最初にアウターリード被覆を
行う方法がとられているが、この場合は、あとに行われ
る実装工程での加熱によってアウターリードの被覆層が
、融解流出したり、基体のCUと反応して劣化し酸化す
るなどの問題が生している。
上記問題のうち前者はペーストダイボンディング、超音
波併用熱圧着ワイヤーボンディング、低温成型性レジン
モールドなどの採用により実装温度を180〜310’
C以下に低温化して解決されているが、後者は、基体成
分のCuなどとSnが拡;1ヶ反応してCuaSnsや
Cu3SnなどのCu・Sn化合物層を生成し、その一
部が表層に速しCuの酸化を招きデウェッティングによ
る半田濡れ不良を惹きおこすもので、被覆層の厚さを1
08以上に厚くして対処しているがコスト的に不利な状
況にある。
(問題点を解決するための手段] 本発明はかかる状況に浩みなされたものでその目的とす
るところは、半田付は性に優れ、信・顕性の高い電子部
品用リードフレームを廉価に提供することにある。即ち
第1発明はアウターリードの少なくとも実質必要部に、
Pbを60w t%(以下%と略記)以上含有するPb
またはPb合金が1.5μ以上の厚さに被覆され(以下
A層と略記)、その上にSnを40%以上含有するSn
またはSn合金が1μ以上の厚さに被覆されc以下B層
と略記)でいることを特徴とする電子部品用リードフレ
ームであり、第2発明は上記第1発明の電子部品用リー
ドフレームのアウターリードの被覆層の上に更にIn、
Ag、、Pd、、Auまたはこれらの合金の少なくとも
1種が0.03μ以上の厚さに被覆され(以下C層と略
記)でいることを特1枚とするものである。
上記において被覆範囲は必ずしもアウターリード全体で
ある必要はなく、少なくとも外部回路との半田接続に供
される実質必要部になされていればよい。
A層およびB層の被覆金属は、Sn、Pb、5n−Pb
合金以外に5n−Zrr、 5n−Pb −CuX S
n−Pb−Ag、5n−Ni、、Pb −Cu、Pb−
Ag、Pb−Ca、5n−Pb−3bなどの合金も有用
である。上記の被覆方法は電気メッキがもっとも実用的
であるか、蒸着、ホットディップ、ペースト溶射なども
有用である。
第2発明で被覆する0層の金属はIn、Ag、Pd、A
uの外にAg−Pd、Ag−3n、Ag−Zn、Ag−
In、Ag−3b、Ag−3e。
Ag−Ni−Co、Au−Co、Pd−Ni。
Pd−Co、Pd−Co−Ni、In−Zn、In−P
bなとの合金が有用である。
以上のように本第1、第2発明のリードフレームはアウ
ターリードの少なくとも実質必要部にA層、B層、更に
0層を順に被覆したものであるが、基体に下地メンキと
してNi、Co、Cuなどをメッキすることもでき、ま
たA層とB層の中間にAg、I’n、Co、Niなどを
介在させることも有用である。
〔作用〕
第1発明では基体上にA層その上にB層が被覆され、第
2発明ではA層、B層の上に更に0層が被覆されるが、
これらの被覆層の作用効果を図を参照して説明する。第
1図は第1発明の一例を示ずアウターリードの部分断面
図でaは実装前、bCは実装後である。
第1図aに示すように実装前は基体1の上にA層2その
上に8層3が被覆されており、実装時の加熱により同図
すに示すようにA層2のSn分が基体1のCuと反応し
てCuaSn5 、CurSnどのCu−3n化合物層
4を形成し、残りのPb分はPbリノ千石層5して上記
のCu−3n化合物層4の上を覆う。このPbリッチ層
5はPbまたは微量のSnを含有するα相からなりCu
の拡11′1.を抑えるバリヤーの作用をする。
8層3は上記のPbリッチN5との境界に、A層とB層
の反応層6を形成し、更に一部のSnがCuと化合物を
形成するが、前記のPbリッチ層5のバリヤー効果によ
りその反応は緩慢でCu・Sn化合物の影響が表面に及
ぶことはない。実装条件が高温、長時間の場合は、第1
図Cに示すようにA層とB層の反応層6が表面にまで形
成されるが、Cu・Sn化合物層4が表面にでることは
なく、良好な半田濡れ性が保持される。
上記の効果は、A層のPb量が60%以上、その厚さが
1.5μ以上、B層のSnlが40%以上、その厚さが
1μ以上の場合に十分に発現されるもので、特にA層は
Pbiが70〜100%、厚さが2〜6μ、B層はSn
lが60〜100%、厚さが1〜5μの範囲が実用上望
ましい。
第2発明の一例を示すアウターリードの部分断面図を第
2図a1bに示した。同図aは実装前のもので基体1′
にA層2′および3層3′更にC肩7が順に被覆されて
いる。同図すは実装後のもので、実装時の加熱により前
記の第1発明の場合と同様に基体上にCu−3n化合物
層4′、その上にPbリッチ層5′、その上にA層とB
層の反応層6′、その上の最外層にB層と0層の反応層
8が形成される。0層7の金属はSnと同等以上に耐酸
化性に優れているので、A層とB層の反応層6′にPb
が濃化して酸化黒化するような実装条件においても最外
層は非酸化性の状態に保たれ良好な半田濡れ性が得られ
る。
上記においてclの厚さは0.03μ未満ではその効果
が十分に発現されず、実用上は0.05〜1μの厚さが
特に望ましい。
0層をアウターリードのほかにインナーリードまたはリ
ードフレーム全体に被覆しておくとリードフレームの酸
化が防止され、レジンモールドとリードフレーム間の密
着性が向上するので、部品の信頼性が高まり、更にはワ
イヤーボンディングにおけるAuなどのスポットメンキ
が省略できる。
上記のように本発明によれば、半田付は性や信頬性が向
上するほかに、被覆厚さを薄くでき、更にAuなどのス
ポットメンキの省略が可能なので、工程の短縮・筒易化
がはかれ且つ経済的である。
(実施例] 以下に本第1発明を実施例により詳細に説明する。
Cu−1%F e −0,5%Sn合金条(0,251
umL)から第1図に示す形状のDIP型リードフレー
ムをプレス成形した。このリードフレームのタブ10お
よびインナーリード11先端には常法により厚さ2.5
μのAgをスポット状に被覆した。次いでタイバー17
より0.5oun内側のインナーリード11部分とタブ
10を軟質ゴムを圧接してマスキングしておいて、アウ
ターリード12にのみ5n−Pb合金をホウフッ化物浴
を用いて電気メンキした。析出メッキ組成はEPMAに
より定量し調整した。
上記サンプルのタブ10にSiチンブ9をAgtfl入
りエポキシ接着剤13でグイボンドし180℃10分間
加熱してキュアーした。次に205°Cで約1分間を要
して25μφのAuの細線15で超音波併用熱圧着式ボ
ンダーを用いてボンディングした。次に175°Cで約
5分間を要してエポキシトランスファーモールドしてか
ら150°Cでポストキュアーを続けた。このあとタイ
゛バーカット、パリとりし、リードに成型した。
上記サンプルについて、バーンインおよび保管時の劣化
条件を加速的にシュミレートするために、125°C×
24時間の大気加熱と100°cxi時間のスチーム加
熱の組み合わせ処理を施してから、半田濡れ性と故障率
を測定した。
半田濡れ性はRAM型フラックス(ムラタ製作所製ソル
ダーライ) L−35)を用い、235’Cの共晶半田
浴に3秒間ディップして半田付着面積を求め測定した。
故障率はプレッシャークツカーを用い131°Cで75
0時間保持してからIcテスターによりチェックした。
結果は第1表に従来品と併記して示した。
従来品はモールド後電気メッキしたちの00)とリード
成型後半口ホントディップしたもの(10の2通りにつ
いて示した。
第1表より明らかなように、第1発明品(1〜5)は半
田濡れ性がエージングの有無にかかわらず90%以上で
、故障0の()れたものである。
比較品(6〜9)は、合金組成または厚さの、いずれか
の条件を欠くもので、いずれも半田濡れ性が劣っている
従来品(10〜11)は故障率が高く、第1発明品にく
らべて著しく劣る。
次に第2発明の実施例について説明する。第2発明品は
第1発明品のアウターリード上に更にIn、Ag、、P
d、、Auまたはこれらの合金の少なくとも1種を電気
メッキしたもので、上記電気メッキ以外はサンプル31
81整条件が第1発明品と同しで、また同し条件で特性
調査を行った。結果は第1表に併記した。
第2発明品(12〜17)は、半田濡れ性がエージング
処理後も高い値を示しており、故障もOである。比較品
(18,19)は厚さが0.03μ未満のものであるが
半田濡れ性が劣っている。
尚本実施例では用いたメンキ条件は次の通りである。
5n−Pbメッキ:浴1ffl  S n (B F−
)t  O〜400g#!  Pb(BFg)z   
O〜40h/ 1)(BF、   5〜100g/ 1
.  Hs B O−30g/ l  ニカワ2.5g
/β β−ナフトール1.0g#!、浴温 15°C,
電流密度(以下Dkと略記)  4.5A/dm”。
Agメッキ:浴組成 AgCN  4.4g/IKCN
  40all  K2CO,Jogハ\浴温 ts’
c 、 Dk  3.5A/dm”。
Auメッキ:浴組成 日本エンゲルハード社+32N−
200浴 PH5,5、浴温 25°C1摺電圧5.5
■。
Inメッキ:浴組成 In(BFJz  250g/乏
HsBO*  30all  (NH4)BFa  4
0g/lPH1,0、浴温25°C、Dk  5 A、
/dm”ゆP d −2ON iメッキ:浴組成 日進
化成製PNP−80浴 PH9,0、浴温30°C1D
k  1.OA/dmξ 〔発明の効果] 以上述べたように、本発明の電子部品リードフレームに
よれば、電子部品の製造工程が短縮・簗易化され、また
電子部品の半田付は性ならびに信頼性が向上するので、
半導体装置をはしめ抵抗アレー、コンデンサ、センサー
などのリードフレームを用いる電子部品に広く使用でき
、工業上顕著な効果を奏する。
内本発明は、被覆組成や被1厚さによって品質や特性が
変わるので、目的に応して経済性、生産性を考慮して構
成を適宜選定する必要があり、例えばメッキを過剰に厚
くするなどは、本発明の効果を著しく減するものである
【図面の簡単な説明】
第1図は第1発明の一例を示すアウターリードの部分断
面図でaは実装前、b、cは実装後のもの、第2図は第
2発明の一例を示すアウターリードの部分断面図でaは
実装前すは実装後のもの、第3図はリードフレームの一
例を示す平面図、第4図はリードフレームの他の一例を
示す断面図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アウターリードの少なくとも実質必要部に、Pb
    を60wt%以上含有するPbまたはPb合金が1.5
    μ以上の厚さに被覆され、その上にSnを40wt%以
    上含有するSnまたはSn合金が1μ以上の厚さに被覆
    されていることを特徴とする電子部品用リードフレーム
  2. (2)アウターリードの少なくとも実質必要部に、Pb
    を60wt%以上含有するPbまたはPb合金が1.5
    μ以上の厚さに被覆され、その上にSnを40wt%以
    上含有するSnまたはSn合金が1μ以上の厚さに被覆
    され、更にその上にIn、Ag、Pd、Auまたはこれ
    らの合金の少なくとも1種が0.03μ以上の厚さに被
    覆されていることを特徴とする電子部品用リードフレー
    ム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6441252A (en) * 1987-08-06 1989-02-13 Nec Corp Semiconductor device
JPH07240488A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Nec Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010084228A (ja) * 2008-10-02 2010-04-15 Kyowa Densen Kk リードフレーム材、それを用いた半導体装置

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