(57)【要約】【課題】半導体装置のリードフレームにおいて、良好な半導体チップとの接合性、ワイヤボンディング性、及び外部機器との良好な半田付け性を持ち、工数を削減でき、経済性が高く、さらに水素の多い環境中でも腐食することなく使用することができるようにする。【解決手段】半導体装置のリードフレーム１において、リードフレームの素材表面に下地皮膜９を施し、この下地被膜９を介して、半導体チップ接合部３及びワイヤ接合部６にＡｇ又はＡｕの皮膜１０、１１を形成し、さらに、アウターリード部５に、ＳｎまたはＳｎ合金の皮膜１２を形成する。これにより、半導体チップとインナーリードを接合するワイヤ１６の良好なワイヤボインディング性を得ることができ、かつ、アウターリードの外部機器との接続の良好な半田付け性が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置に用いるリードフレームにおいて、リードフレームの素材表面に下地皮膜を施し、この下地被膜を介して該素材表面の、半導体チップ接合部及びワイヤ接合部にＡｇ又はＡｕの皮膜を形成し、さらに、アウターリード部に、ＳｎまたはＳｎ合金の皮膜を形成した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】
半導体装置に用いるリードフレームにおいて、リードフレームの素材表面の、半導体チップ接合部、及びワイヤ接合部に直接、厚さ０．１〜１μｍのＡｕの皮膜を形成し、さらに、該素材表面のアウターリード部に、厚さ０．００１〜０．１μｍのＡｕの皮膜を形成したことを特徴とする半導体装置用リードフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は集積回路を含む半導体装置のリードフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの半導体集積回路を樹脂等で封止する半導体装置のリードフレームでは、半導体集積回路をパッケージ内に実装する際、リードフレームと半導体チップとの接合性、半導体チップとインナーリードを接続するワイヤーボンディング性、更にはアウターリードと半導体装置のリードフレームを接続するプリント回路基板の端子との良好な半田付け性が求められる。
【０００３】
このため、従来より主として、リードフレームの半導体チップ接合部とインナーリード部の先端のワイヤボンディング接合部（以下、ワイヤ接合部と略す）にＡｇ又はＡｕ被膜を形成し、アウターリード部は、半導体チップ実装後、プラスチック等により封止樹脂成形した後、半田メッキを形成するという工法が用いられている。しかし、この工法は、リードフレームの状態でメッキ加工し、チップ実装してから成形後、さらにもう一度、メッキ工程を行う必要があって、工数が増え、不経済であるという問題があった。
【０００４】
さらに、近年、半導体集積回路の小型化高性能化が進むにつれて、リード間隔の微細化により、これら従来品はしばしばインナーリード部のＡｇが封止樹脂壁を伝わって拡散析出するマイグレーション現象により、隣接のアウターリード端子と短絡するという問題が発生していた。そのため、最近ではＡｇメッキの代わりに、半導体チップ接合部、及びワイヤ接合部、及びアウターリード部について、下地皮膜を介してＰｄ皮膜を形成し、さらに、半田付け性を良くするために、Ｐｄ皮膜上にＡｕメッキを形成するという工法が用いられている。しかしながら、この工法は、マイグレーション現象の発生を防止し、アウターリード部に外装半田メッキを施すことなく良好な半田付け性を示すが、使用する材料のＰｄ自体の供給国が限られており、供給不足のため価格が高騰し、コスト面で問題があり、さらにＰｄは、水素と非常に反応し易く、水素にふれると非常に脆くなるという性質から、水素の多い環境では使用できないという欠点があった。
【０００５】
なお、半導体装置のリードフレームの各部に表面処理層を施す工法として、アウターリードとワイヤ接合部外のインナーリード部、及び半導体素子搭載パッドの裏面をＮｉ又はＮｉ合金で皮膜し、樹脂封止領域外側のアウターリードをＳｎ又はＳｎ合金で皮膜し、更に半導体素子接合面とインナーリードのワイヤボンディング領域をＡｕ、又はＡｇ、又はＰｄ、又はそれらの合金で被覆する工法が知られているが、工数が多く、またＰｄ皮膜の利用も含まれていることから、上記の問題の解決を満たすものではなかった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−２８０４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、半導体装置のリードフレームにおいて、半導体チップとの良好な接合性、半導体チップとインナーリードを接続するボンディングワイヤの良好なワイヤボンディング性、及びアウターリードの外部機器との接続の際の優れた半田付け性を満たすことができると同時に、工数が少なく、経済性に優れ、さらに、水素の多い環境の中でも腐食することなく使用することができ、信頼性の高い半導体装置用リードフレームを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、半導体装置に用いるリードフレームにおいて、リードフレームの素材表面に下地皮膜を施し、この下地被膜を介して該素材表面の、半導体チップ接合部及びワイヤ接合部にＡｇ又はＡｕの皮膜を形成し、さらに、アウターリード部に、ＳｎまたはＳｎ合金の皮膜を形成したものである。
【０００８】
請求項２の発明は、半導体装置に用いるリードフレームにおいて、リードフレームの素材表面の、半導体チップ接合部、及びワイヤ接合部に直接、厚さ０．１〜１μｍのＡｕの皮膜を形成し、さらに、該素材表面のアウターリード部に、厚さ０．００１〜０．１μｍのＡｕの皮膜を形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、半導体チップとリードフレームの良好な接合性、半導体チップとインナーリードを接続するボンディングワイヤの良好なワイヤボンディング性が得られ、かつ、アウターリードの外部機器との接続の際、優れた半田付け性が得られ、信頼性が向上する。また、予め素材に下地皮膜を形成しておくことにより、工数を減少でき、これにより製作コストを削減でき、経済的効果を得ることができる。さらに、水素の多い環境の中でも腐食することなく使用することができるので、さらなる信頼性と安定性に優れたリードフレームが得られる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、リードフレームの素材への皮膜において、Ａｕメッキを行うことにより、このＡｕメッキ層とＡｕ線とによる良好なボンディングワイヤ性が得られ、かつ良好な半田付け性も得られ、上記と同様に、ボンディングワイヤ性、外部機器との接続の半田付け性が優れ、より安定性のある信頼性の高いリードフレームを得ることができる。また、下地皮膜を行わず素材に直接にＡｕメッキを行うので、工数がさらに削減でき、さらに、アウターリード部のメッキ厚を、半導体チップ接合部、及びワイヤ接合部のメッキ厚より１０分の１から１００分の１の厚さにすることにより、Ａｕの使用を必要最小限に抑えられ、経済性を高めることができ、マイグレーション弊害のない、より高品質のリードフレームが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置用リードフレーム（以下、リードフレームと略す）について図１（ａ）〜（ｄ）及び図２を参照して説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はリードフレームの製造工程を時系列で示している。
【００１２】
図１（ａ）は、リードフレームの素材を示し、リードフレーム１は、外枠部２、半導体チップ接合部３、インナーリード部４、アウターリード部５、インナーリード部４の先端に設けたボンディングワイヤ接合部６（以下、ワイヤ接合部と略す）、半導体チップ接合部３のサポートバー７、及びダムパー８で構成され、プレス加工によって成形されたものである。
【００１３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるリードフレーム１にメッキ加工を施した状態を示し、リードフレーム１において、半導体接合部３、ワイヤ接合部６、インナーリード部４、アウターリード部５の素材表面に各々下地皮膜９（図２に示す）を形成した後、下地皮膜９の形成された半導体チップ接合部３及びワイヤ接合部６の上に、Ａｇ又はＡｕの皮膜１０、皮膜１１をそれぞれ形成し、アウターリード部５の下地皮膜９の上に、半田付け性の良いＳｎまたはＳｎ合金の皮膜１２を形成する。それぞれの皮膜１０、１１、１２をハッチングで示している。ここで、図１（ｂ）における２点破線で囲んだ領域１３は、Ａｇ又はＡｕで皮膜される半導体チップ接合部３、及びワイヤ接合部６の領域を示し、２点破線で囲んだ領域１４は、Ｓｎ又はＳｎ合金で皮膜されるアウターリード部５の領域を示している。
【００１４】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）におけるリードフレーム１に半導体チップ１５を装着した状態を示し、Ａｇ又はＡｕで皮膜された半導体チップ接合部３の皮膜１０の上に、半導体チップ１５がダイボンディングで接合され、ボンディングワイヤ１６（以下、ワイヤと略す）により、半導体チップ１５と、Ａｇ又はＡｕで皮膜されたワイヤ接合部６の皮膜１１上で、ワイヤボンディングで接合されるボンディング接続により結線され、電気的導通回路が形成される状態を示している。
【００１５】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）におけるリードフレーム１において、半導体チップ１５とワイヤ１６を一体にして、樹脂１７で樹脂封止した状態を示している。ここで、皮膜１２の形成されたアウターリード部５は、樹脂１７との密着性を保持するため樹脂封止内に少しでも入っていればよい。樹脂１７内の部材は透視して示している。
【００１６】
図２は、図１（ｄ）におけるＡ−Ａ線断面を示す。リードフレーム１は、リードフレーム１の素材の上に、下地皮膜９を形成した後、Ａｇ又はＡｕの皮膜１０、皮膜１１をそれぞれ形成して、これらに半導体チップ１５をチップ接合及びワイヤ接合し、さらにアウターリード部５にＳｎまたはＳｎ合金の皮膜１２を形成して、半導体チップ１５及びワイヤ１６を含め樹脂１７で樹脂封止される。その後、リードフレーム１の不要となった外枠部２及びダンパー８を切断し、アウターリード部５の樹脂封止外部の折り曲げ加工を施し半導体装置が完成する。なお、図２では、図１（ｄ）において、アウターリード部５の樹脂封止外部の折り曲げ加工を施した後の状態を示している。
【００１７】
上記第１の実施形態に係るリードフレーム１によれば、リードフレーム１の状態において、半導体チップ１５との良好な接合性、半導体チップ１５とインナーリード部４の先端に設けたワイヤ接合部６を接続するワイヤ１６の良好なワイヤボンディング性を有し、かつ、アウターリード部５の外部機器との接続における優れた半田付け性等の製造上の必要な特性を満足させることができると同時に、工数を減少させることにより経済的な効果も得ることができる。さらに、皮膜材料として、水素と非常に反応し易いＰｄの使用をなくしたことから、水素の多い環境の中でも腐食することなく使用することができる信頼性の高い、高品質のリードフレームを提供することができる。
【００１８】
次に、本発明の第２の実施形態に係るリードフレームについて図３（ａ）〜（ｃ）と図４を参照して説明する。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はリードフレームの製造工程を時系列的に示している。
【００１９】
図３（ａ）は、リードフレームの素材を示し、リードフレーム２１は、先ず、その素材に外枠部２２、半導体チップ接合部２３、インナーリード部２４、アウターリード部２５、インナーリード部２４の先端に設けたボンディングワイヤ接合部２６、半導体チップ接合部２３のサポートバー２７、及びダムパー２８で構成され、プレス加工によって成形されたものである。
【００２０】
図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるリードフレーム２１にメッキ加工を施した状態を示し、リードフレーム２１の半導体チップ接合部２３、インナーリード部２４、アウターリード部２５、ワイヤ接合部２６の素材表面に直接、素材の酸化及び腐食を防ぐ程度に薄く、厚さ０．００１〜０．１μｍのＡｕの下地皮膜となる皮膜２９を形成し、さらに、半導体チップ接合部２３とワイヤ接合部２６とに、優れたチップ接合性とワイヤボンディング性の得られる、厚さ０．１〜１μｍのＡｕの皮膜３０、３１を形成する。ここで、同図における２点破線で囲んだ領域３２は、厚さ０．１〜１μｍのＡｕの皮膜３０、３１でメッキされる半導体チップ接合部２３、及びワイヤ接合部２６の領域を示し、２点破線で囲んだ領域３３は、厚さ０．００１〜０．１μｍのＡｕの皮膜２９でメッキされるアウターリード部２５の領域を示している。
【００２１】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）のリードフレーム２１に半導体チップ３４を装着し、樹脂封止した状態を示す。半導体チップ３４が、厚さ０．１〜１μｍのＡｕの皮膜３０でメッキされた半導体チップ接合部２３にダイボンディングで接合され、半導体チップ３４と、厚さ０．１〜１μｍのＡｕの皮膜３１でメッキされたワイヤ接合部２６は、ワイヤ３５によるボンディング接続により結線され、電気的導通回路が形成され、さらに、これらの半導体チップ３４とワイヤ３５を一体にして、樹脂３６で樹脂封止がなされる。ここで、樹脂３６内の部材は透視して示している。
【００２２】
図４は、図３（ｃ）におけるＢ−Ｂ線断面を示す。リードフレーム１は、リードフレーム２１の素材の上に直接、厚さ０．００１〜０．１μｍのＡｕの皮膜２９を形成して下地皮膜とし、さらに、半導体チップ接合部２３とワイヤ接合部２６とに、厚さ０．１〜１μｍのＡｕの皮膜３０、３１を形成し、その上に、半導体チップ３４をチップ接合及びワイヤ接合して、半導体チップ３４及びワイヤ３５を含めて樹脂３６で樹脂封止される。その後、リードフレーム２１の不要となった外枠部２２及びダンパー２８を切断し、アウターリード部２５の樹脂封止外部の折り曲げ加工を行い半導体装置が完成する。なお、図４では、図３（ｃ）において、アウターリード部２５の樹脂封止外部の折り曲げ加工を施した後の状態を示している。
【００２３】
上記第２の実施形態に係るリードフレーム２１によれば、リードフレーム２１の素材への皮膜を、下地皮膜を介さず全体をＡｕメッキすることにより、良好な半導体チップとの接合性、半導体チップとインナーリード部２４の先端に設けたワイヤ接合部２６を接続するワイヤボンディング性、及びアウターリード部２５の外部機器との接続の際の優れた半田付け性が得られ、安定した信頼性の高いリードフレームが得られる。さらに、下地皮膜を介さず直接にＡｕメッキを行うことにより、下地皮膜の工程が省け、その結果、工数が削減でき、一方、アウターリード部２５のメッキ厚を、素材の酸化及び腐食を防ぐ程度の厚みまで薄くし、また半導体チップ接合部２３、及びワイヤ接合部２６のＡｕメッキ厚も良好なチップ接合性、ワイヤボンディング性を保つ必要最小限の厚さにすることにより、経済性をさらに高めたリードフレームを提供することができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。ここでの皮膜処理は、メッキ処理だけでなく、蒸着その他の手法であってもよい。また、半導体チップの封止は樹脂封止でなくても、ガラス封止でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体用リードフレームの素材の平面図、（ｂ）は（ａ）においてメッキを施したリードフレームの平面図、（ｃ）は（ｂ）において半導体チップを実装したリードフレームの平面図、（ｄ）は（ｃ）において樹脂封止したリードフレームの平面図。
【図２】図１（ｄ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体用リードフレームの素材の平面図、（ｂ）は（ａ）においてメッキを施したリードフレームの平面図、（ｃ）は（ｂ）において半導体チップを含め樹脂封止したリードフレームの平面図。
【図４】図３（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１，２１  半導体装置用リードフレーム（リードフレーム）
３，２３  半導体チップ接合部
４，２４  インナーリード部
５，２５  アウターリード部
６，２６  ボンディングワイヤ接合部（ワイヤ接合部）
９  下地皮膜
１０  半導体チップ接合部のＡｇ又はＡｕの皮膜
１１  ワイヤ接合部のＡｇ又はＡｕの皮膜
１２  アウターリード部のＳｎ又はＳｎ合金の皮膜
１５，３４  半導体チップ
１６，３５  ボンディングワイヤ（ワイヤ）
１７，３６  樹脂
２９  Ａｕの皮膜（下地皮膜）
３０  半導体チップ接合部のＡｕの皮膜
３１  ワイヤ接合部のＡｕの皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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