JP3125874B2 - 半導体装置の表面処理方法及び表面処理装置 - Google Patents
半導体装置の表面処理方法及び表面処理装置Info
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Description
ド端子が半導体装置本体に配設されて成る表面実装型半
導体装置を対象にして外部リード端子にメッキ処理を行
う半導体装置の表面処理方法及び表面処理装置に関す
る。
ード端子先端の半田付け性が実装時のフィレット形状を
決定するため、外部リード端子の形状やその母材である
リードフレームの切断等、様々な角度からの改善が行わ
れている。
を配設するリード端子配設工程では、二通りの工程手順
がある。即ち、半導体装置の種類や用途によって外部リ
ード端子の素材にさほど機械的強度が要求されない場合
には外部リード端子をリード端子成形工程で成形して仕
上げているが、これとは逆に外部リード端子の素材に或
る程度の機械的強度が要求される汎用的な場合には半導
体装置本体に外部リード端子の母材であるリードフレー
ムを組み込み封入して配設するリードフレーム配設工程
と、リードフレームの全体を外装メッキする外装メッキ
工程(外装メッキが電解メッキ液による電解メッキ浴で
行われる場合を含む)と、外装メッキ後のリードフレー
ムを所定の寸法で切断して外部リード端子と成すリード
切断工程と、外部リード端子を折り曲げ成形するリード
折り曲げ工程とを経て外部リード端子を仕上げている。
された表面実装型半導体装置並びに外部リード端子への
メッキ処理に関連する周知技術としては、例えば特開平
4−94563号公報に開示された表面実装型半導体装
置およびその製造方法や、特公平7−3850号公報に
開示された電子部品における外部リード端子の表面加工
方法等が挙げられる。
実装型半導体装置において外部リード端子へメッキ処理
を施す場合、電源を供給することで全体の電位を揃える
処理をコンタクト接点を単一にして簡易化できるよう
に、通常メッキ処理を外部リード端子の母材である一体
的に繋がったリードフレームを切断するリード切断工程
前に行っているが、こうした工程手順に従えばメッキ処
理された外部リード端子が切断面近傍でメッキが薄くな
ったり、或いは先端で素材が露出されてしまうため、耐
食性が劣化されてしまうという問題がある他、例えばメ
ッキ成分が硬質メッキである場合にその後のリード折り
曲げ工程によってクラック(亀裂)が生じ易く、こうし
た場合にはクラックを埋め難いためにメッキ成分が規制
されてしまうといった問題がある。
行うことも検討されているが、電源を供給することで全
体の電位を揃える処理を個別化された全ての外部リード
端子に対して多数のコンタクト接点を要して行うことは
その処理が煩雑であるばかりでなく、その処理で外部リ
ード端子が変形される危険があり、実施し難いものとな
っている。
体的に繋がった構成にした上、メッキ処理を施すように
しても、この後のリード切断工程でのリードフレーム切
断時に外部リード端子が変形され易いため、こうした構
成も採用し難いものとなっている。
なされたもので、その技術的課題は、メッキ成分が規制
されずに素材露出部分を無くしてメッキ処理し得る生産
性の高い半導体装置の表面処理方法及び表面処理装置を
提供することにある。
装置本体の所定箇所に所定の寸法で外部リード端子を配
設するリード端子配設工程後の半導体装置の表面処理方
法において、外部リード端子が遊離されるように半導体
装置本体を収納器に収納した状態で酸又はアルカリ水溶
液中に半田濡れ性の優れた金属イオンを存在させて成る
無電解メッキ液による無電解メッキ浴を行わせる無電解
メッキ浴工程を含む半導体装置の表面処理方法が得られ
る。
面処理方法において、無電解メッキ浴後の収納器に収納
された状態の半導体装置本体を洗浄水で洗浄する洗浄工
程と、洗浄後の収納器に収納された状態の半導体装置本
体を乾燥させる乾燥工程とを含む半導体装置の表面処理
方法が得られる。
おいて、リード端子配設工程は、外部リード端子を成形
して仕上げるリード端子成形工程であること、或いはリ
ード端子配設工程は、半導体装置本体に外部リード端子
の母材であるリードフレームを組み込み封入して配設す
るリードフレーム配設工程と、リードフレームの全体を
外装メッキする外装メッキ工程と、外装メッキ後のリー
ドフレームを所定の寸法で切断するリード切断工程と、
切断後のリードフレームを折り曲げ成形するリード折り
曲げ工程とから成ることは好ましい。
方法において、外装メッキ工程では外装メッキを電解メ
ッキ液による電解メッキ浴で行うこと、電解メッキ液と
無電解メッキ液とはメッキ成分が異なること、リード折
り曲げ工程後の無電解メッキ浴工程に先立つ前処理とし
て収納器に収納された状態の半導体装置本体を薬品液に
浸漬して電解メッキ浴によるメッキ表面を平滑化する薬
品処理を含むことは好ましい。
寸法で外部リード端子が配設された半導体装置本体を該
外部リード端子が遊離されるように収納器に収納した状
態で浸漬させて無電解メッキ浴を行わせるための酸又は
アルカリ水溶液中に半田濡れ性の優れた金属イオンを存
在させて成る無電解メッキ液を蓄えた無電解メッキ浴槽
と、無電解メッキ浴後の収納器に収納された状態の半導
体装置本体を洗浄水で洗浄するための洗浄浴槽と、洗浄
後の収納器に収納された状態の半導体装置本体を水切り
乾燥させるための水切り乾燥槽とがこの順で区切られて
隣接配備されて成る無電解メッキ槽を備えた半導体装置
の表面処理装置が得られる。
面処理装置において、外部リード端子は、予め電解メッ
キ液で電解メッキ浴されて電解メッキが施されると共
に、切断により先端が素材を露出したものであり、且つ
該電解メッキ液と無電解メッキ液とはメッキ成分が異な
るものである半導体装置の表面処理装置が得られる。
表面処理装置において、無電解メッキ浴に先立って電解
メッキ浴によるメッキ表面を薬品処理により平滑化する
ための薬品液を蓄えた薬品液浴槽を備えた半導体装置の
表面処理装置が得られる。
導体装置の表面処理方法及び表面処理装置について、図
面を参照して詳細に説明する。
法の概要を簡単に説明する。この半導体装置の表面処理
方法は、半導体装置本体の所定箇所に所定の寸法で外部
リード端子を配設する既存のリード端子配設工程後に行
われるもので、外部リード端子が遊離されるように半導
体装置本体を収納器に収納した状態で酸又はアルカリ水
溶液中に半田濡れ性の優れた金属イオンを存在させて成
る無電解メッキ液による無電解メッキ浴を行わせる無電
解メッキ浴工程を実行するものである。又、引き続いて
無電解メッキ浴後の収納器に収納された状態の半導体装
置本体を洗浄水で洗浄する洗浄工程と、洗浄後の収納器
に収納された状態の半導体装置本体を乾燥させる乾燥工
程とを実行するものである。
存の二通りの工程手順として、外部リード端子をリード
端子成形工程で成形して仕上げる場合と、半導体装置本
体に外部リード端子の母材であるリードフレームを組み
込み封入して配設するリードフレーム配設工程と、リー
ドフレームの全体を外装メッキする外装メッキ工程(外
装メッキが電解メッキ液による電解メッキ浴で行われる
場合を含む)と、外装メッキ後のリードフレームを所定
の寸法で切断して外部リード端子と成すリード切断工程
と、外部リード端子を折り曲げ成形するリード折り曲げ
工程とを経て外部リード端子を仕上げる場合との双方を
含むものとする。
用した表面処理装置では、所定箇所に所定の寸法で外部
リード端子が配設された半導体装置本体を外部リード端
子が遊離されるように収納器(トレー)に収納した状態
で浸漬させて無電解メッキ浴を行わせるための酸又はア
ルカリ水溶液中にSnやPb等の半田濡れ性の優れた金
属イオンを存在させて成る無電解メッキ液を蓄えた無電
解メッキ浴槽と、無電解メッキ浴後の収納器に収納され
た状態の半導体装置本体を洗浄水で洗浄するための洗浄
浴槽と、洗浄後の収納器に収納された状態の半導体装置
本体を水切り乾燥させるための水切り乾燥槽とがこの順
で区切られて隣接配備されて成る無電解メッキ槽(無電
解メッキ装置)を要する。
法及び表面処理装置で表面処理対象とする表面処理対象
とするトレー2に収納された状態の半導体装置本体1を
一部破断して示した側面断面図である。
り所定箇所に所定の寸法で外部リード端子1aが成形さ
れた半導体装置本体1を外部リード端子1aを遊離させ
た状態で収納器であるトレー2に収納した状態を示して
いる。ここでの半導体装置としてはIC(集積回路)を
例示することができ、トレー2は特に用途を問わず、例
えばメッキ専用のものや出荷用のものを利用して良い。
尚、半導体装置本体1はリード端子配設工程前にモール
ド材でモールドされている。
法を適用した表面処理装置で使用する無電解メッキ槽1
0の基本構成を例示した斜視図である。
構成に従うものであり、無電解メッキ浴槽10aと、2
つの洗浄浴槽(槽数は任意にして良い)10b,10c
と、水切り乾燥槽10dとが区切られて隣接配備されて
成っている。但し、ここでは半導体装置本体1を所定数
単位でトレー2(所定数のものが重ね合わされて積層さ
れる)に各外部リード端子1aが遊離されるように収納
した状態で使用するため、無電解メッキ浴槽10aでは
多数の半導体装置本体1(その外部リード端子1a)が
無電解メッキ液により所定の時間浸漬されて無電解メッ
キ浴され、各洗浄浴槽10b,10cや水切り乾燥槽1
0dでも多数の半導体装置本体1が洗浄並びに水切り乾
燥されることになる。無電解メッキ浴では、無電解メッ
キ液の置換によって各半導体装置本体1における外部リ
ード端子1aの切断面等の母材むき出しの部分にメッキ
される。
電解メッキ浴,洗浄,及び水切り乾燥のそれぞれの処理
が施された各半導体装置本体1は、その時点で完成製品
として出荷用に供される。
表面処理装置による半導体装置の表面処理工程を含む製
造工程を各段階別に示した簡易側面図であり、同図
(a)はリードフレーム配設工程に関するもの,同図
(b)は外装メッキ工程に関するもの,同図(c)はリ
ード切断工程に関するもの,同図(d)はリード折り曲
げ工程に関するもの,同図(e)は無電解メッキ浴工程
に関するものである。
既存のリード端子配設工程となっている。順番に説明す
れば、リードフレーム配設工程では図3(a)に示され
るように、半導体装置本体1に外部リード端子1aの母
材であるリードフレーム1a´を組み込み封入して配設
し、外装メッキ工程では図3(b)に示されるように、
リードフレーム1a´の全体を電解メッキ液による電解
メッキ浴で外装メッキMしてモールドし、リード切断工
程では図3(c)に示されるように、外装メッキM後の
リードフレーム1a´を所定の寸法で切断して外部リー
ド端子1aと成し、リード折り曲げ工程では図3(d)
に示されるように、外部リード端子1aを折り曲げ成形
しており、更に、無電解メッキ浴工程では図3(e)に
示されるように、無電解メッキ浴により外部リード端子
1aの切断面の露出部分に先端メッキM´を施す。
ドフレーム1a´に対する電解メッキ後にリードカット
を行って外部リード端子1aを得るため、その時点で外
部リード端子1aの端部は素材露出される状態となる
が、ここでは引き続く外部リード端子1aの折り曲げ成
形後に外部リード端子1aの端部を再度無電解メッキす
るため、素材露出する部分が無くなる。
工程で適用される電解メッキ浴槽の細部構成を例示した
側面図である。
導体装置本体1の外装メッキは電解メッキ液による電解
メッキ浴で行われている。無電解メッキ浴槽では、外部
電源3に接続されると共に、リードフレーム1a´が配
設された半導体装置本体1によるカソード(陰極)板4
及びSn−Pb板によるアノード(陽極)板5をSn+
イオン及びPb+ イオンで充満された電解メッキ液中に
浸漬し、各電極板に外部から電圧を加えることによって
強制的にSn+ イオン及びPb+ イオンを製品であるカ
ソード板4に析出させるようになっている。ここでは、
析出の駆動エネルギーが外部から供給されるため、非常
に高速メッキが可能であり、しかも大きなメッキ厚を得
ることができる。
工程及び図3(c)で説明したリード切断工程における
リード端子の状態推移を示した局部平面図で、同図
(a)はリード切断前に関するもの,同図(b)はリー
ド切断後に関するものである。
ことができない。この理由は、図5(a)に示されるリ
ード切断前において、半導体装置本体1から露出される
リードフレーム1a´は外部で繋がっており、少なくと
もその1点で電源を供給することで全体の電位を揃える
ことが可能であるのに対し、図5(b)に示されるリー
ド切断後において、リードフレーム1a´は繋がり部分
を含めて所定の寸法で切断されて外部リード端子1aと
なることでそれぞれが電気的に独立するため、全体に対
して個別にコンタクトを行う必要があることによる。
行うようにすれば、無電解メッキ浴は金属元素そのもの
が持つイオン化傾向を利用したものであるため、外部か
らの電源供給を必要とせずに簡単にメッキを施すことが
できる。
キ浴工程で適用される無電解メッキ浴槽10aの細部構
成を例示した側面図である。
ば、外部リード端子1aが銅(Cu)製である場合、無
電解メッキ液にはSnイオンやPbイオンが存在するた
め、外装メッキMが施された外部リード端子1aを有す
る半導体装置本体1を無電解メッキ液中に浸漬すると、
外部リード端子1aの素材である露出された銅が電子を
放出してイオン化し、無電解メッキ液中に溶け出す。逆
にSnイオンやPbイオンは放出された電子を受け取
り、露出された銅の表面上に析出する。これにより、銅
の露出面はSn/Pb皮膜によって完全に覆われて先端
メッキM´が施されるようになる。
及び水切り乾燥を経て半導体装置を製造する場合、搬送
機構を用いると自動化が可能になる。
解メッキ槽10´を含む他、搬送機構を含む半導体装置
の表面処理装置全体の簡易構成を示した側面図である。
有する半導体装置本体1(製品)を外部リード端子1a
が遊離された状態で収納したトレー2をバスケット6に
固定してロード位置E1でビーム7に掛け、ビーム7を
上昇位置E2に上昇させた後、バスケット6を水平方向
にプッシャで押し出して移動位置E3に移動させる。
せるとバスケット6は無電解メッキ槽10´の薬品液浴
槽10e内の薬品液に浸漬し、この状態で所定の時間保
持し、薬品処理として電解メッキ浴によるメッキ表面の
平滑化を行う。この間に次のバスケット6をロード位置
E1でビーム7に掛けると連続処理が可能となり、こう
した動作の繰り返すことによって製品を各槽で処理する
ことができる。
eに隣接して無電解メッキ浴槽10aが配備され、この
無電解メッキ浴槽10aに隣接して洗浄浴槽10b,1
0c並びに水切り乾燥槽10dがこの順で配備されて成
っている。
電解メッキ液が蓄えられており、製品はここで所定の時
間浸漬されて無電解メッキ浴が行われる。洗浄浴槽10
bには洗浄水が蓄えられており、製品は無電解メッキ浴
後に一旦この洗浄水に浸漬されて初期的な洗浄が行われ
る。洗浄浴槽10cにはシャワー部8が設けられてお
り、製品は再度シャワー部8からの洗浄水で洗浄され
る。水切り乾燥槽10dにはエアブロー部9が設けらて
おり、製品はエアブロー部9からの送風で水切りされ
る。
6をビーム7から取り外した後、オーブンで乾燥及びド
ライパックベークを行ってから出荷用に供する。尚、無
電解メッキ槽10´の細部構成はプロセスに合わせて自
由に組み合わせられるもので、図示したものに限定され
ない。
される半導体装置において、半導体装置本体1の外部リ
ード端子1aの素材とメッキ合金との組み合わせは、錯
化材を用いればイオン化傾向を調整できるため、自由に
設定することができる。例えば外部リード端子1aの素
材は銅の他にFe−42%Ni等の鉄系合金でも良く、
メッキ合金もSn−Pbに限らず、鉛フリーメッキ(S
n,Bi,Ag,In,Zn等を含むか或いはこれらの
何れかの組み合わせによる合金を含む)でも使用可能で
ある。又、電解メッキ浴に用いる電解メッキ液や無電解
メッキ浴に用いる無電解メッキ液を異なるメッキ成分に
よる合金で行えばメッキ特性を制御可能となり、濡れ性
や信頼性を向上させることが可能となる。更に、無電解
メッキ浴工程後の乾燥工程を出荷前のPKG乾燥工程
(ドライパックベーク)と兼用することも可能である。
加えて、リード端子配設工程において外部リード端子1
aがリード端子成形工程で成形されて仕上げられるよう
な電解メッキ浴を廃止した過程では、全体的なメッキ厚
が薄くなり、多少の濡れ性の劣化が懸念されるが、その
反面、TAT(応答時間)増加及びコストアップを回避
できる。
ば、既存のリード端子配設工程で得られる外部リード端
子が配設された半導体装置本体を外部リード端子が遊離
されるように収納器に収納した状態で酸又はアルカリ水
溶液中に半田濡れ性の優れた金属イオンを存在させて成
る無電解メッキ液による無電解メッキ浴を行わせ、その
後に洗浄並びに水切り乾燥を経て製品出荷するようにし
ているので、外部リード端子の先端が切断により露出部
を有する場合にもその露出部に先端メッキを施して露出
部を無くし、製造される製品の耐食性を優れたものにで
きるようになる。この場合、特に外部リード端子が予め
電解メッキ液で電解メッキ浴されて電解メッキが施され
ると共に、切断により先端が素材を露出した形態におい
ても、電解メッキ浴に用いる電解メッキ液や無電解メッ
キ浴に用いる無電解メッキ液を異なるメッキ成分による
合金で行うことでメッキ特性を制御できるため、濡れ性
や信頼性を向上させ、外部リード端子の先端以外の素材
露出(タイバー部やメッキクラック部)に対しても埋め
込み効果が得られるようになる。又、無電解メッキ浴に
先立って電解メッキ浴によるメッキ表面を薬品液により
薬品処理して平滑化させているので、無電解メッキ浴に
よってメッキを施す場合に適確に行い得るようになる。
ード端子がリード端子成形工程で成形されて仕上げられ
るような電解メッキ浴が不要な場合には無電解メッキ浴
を行うことによって、リードを切断する場合の欠点であ
ったリード単位でのコンタクトが不要になり、浸漬のみ
で済むために製造が極めて簡単になり、全体的なメッキ
厚が薄くなって多少の濡れ性の劣化が懸念されてもTA
T増加やコストアップの問題を回避できるようになる。
造工程に引き続く最終工程で行うため、リード汚染や傷
による濡れ性の劣化を防止でき、実装工程でのリード先
端の半田フィレット形状が優れたものになり、半田ペー
ストの吸い上がりが優れて高い接続信頼性が得られるよ
うになる。
理装置で製造対象とするトレーに収納された状態の半導
体装置本体を一部破断して示した側面断面図である。
表面処理装置で使用する無電解メッキ槽の基本構成を例
示した斜視図である。
装置による半導体装置の表面処理工程を含む製造工程を
各段階別に示した簡易側面図であり、(a)はリードフ
レーム配設工程に関するもの,(b)は外装メッキ工程
に関するもの,(c)はリード切断工程に関するもの,
(d)はリード折り曲げ工程に関するもの,(e)は無
電解メッキ浴工程に関するものである。
れる電解メッキ槽の細部構成を例示した側面図である。
(c)で説明したリード切断工程におけるリード端子の
状態推移を示した局部平面図で、(a)はリード切断前
に関するもの,(b)はリード切断後に関するものであ
る。
用される無電解メッキ槽の細部構成を例示した側面図で
ある。
む他、搬送機構を含む半導体装置の表面処理装置全体の
簡易構成を示した側面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体装置本体の所定箇所に所定の寸法
で外部リード端子を配設するリード端子配設工程後の半
導体装置の表面処理方法において、前記外部リード端子
が遊離されるように前記半導体装置本体を収納器に収納
した状態で酸又はアルカリ水溶液中に半田濡れ性の優れ
た金属イオンを存在させて成る無電解メッキ液による無
電解メッキ浴を行わせる無電解メッキ浴工程を含むこと
を特徴とする半導体装置の表面処理方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の表面処理方
法において、前記無電解メッキ浴後の前記収納器に収納
された状態の前記半導体装置本体を洗浄水で洗浄する洗
浄工程と、前記洗浄後の前記収納器に収納された状態の
前記半導体装置本体を乾燥させる乾燥工程とを含むこと
を特徴とする半導体装置の表面処理方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置の表面
処理方法において、前記リード端子配設工程は、前記外
部リード端子を成形して仕上げるリード端子成形工程で
あることを特徴とする半導体装置の表面処理方法。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載の半導体装置の表面
処理方法において、前記リード端子配設工程は、前記半
導体装置本体に前記外部リード端子の母材であるリード
フレームを組み込み封入して配設するリードフレーム配
設工程と、前記リードフレームの全体を外装メッキする
外装メッキ工程と、前記外装メッキ後の前記リードフレ
ームを所定の寸法で切断するリード切断工程と、前記切
断後の前記リードフレームを折り曲げ成形するリード折
り曲げ工程とから成ることを特徴とする半導体装置の表
面処理方法。 - 【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の表面処理方
法において、前記外装メッキ工程では、前記外装メッキ
を電解メッキ液による電解メッキ浴で行うことを特徴と
する半導体装置の表面処理方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の表面処理方
法において、前記電解メッキ液と前記無電解メッキ液と
はメッキ成分が異なることを特徴とする半導体装置の表
面処理方法。 - 【請求項7】 請求項5又は6記載の半導体装置の表面
処理方法において、前記リード折り曲げ工程後の前記無
電解メッキ浴工程に先立つ前処理として前記収納器に収
納された状態の前記半導体装置本体を薬品液に浸漬して
前記電解メッキ浴によるメッキ表面を平滑化する薬品処
理を含むことを特徴とする半導体装置の表面処理方法。 - 【請求項8】 所定箇所に所定の寸法で外部リード端子
が配設された半導体装置本体を該外部リード端子が遊離
されるように収納器に収納した状態で浸漬させて無電解
メッキ浴を行わせるための酸又はアルカリ水溶液中に半
田濡れ性の優れた金属イオンを存在させて成る無電解メ
ッキ液を蓄えた無電解メッキ浴槽と、前記無電解メッキ
浴後の前記収納器に収納された状態の前記半導体装置本
体を洗浄水で洗浄するための洗浄浴槽と、前記洗浄後の
前記収納器に収納された状態の前記半導体装置本体を水
切り乾燥させるための水切り乾燥槽とがこの順で区切ら
れて隣接配備されて成る無電解メッキ槽を備えたことを
特徴とする半導体装置の表面処理装置。 - 【請求項9】 請求項8記載の半導体装置の表面処理装
置において、前記外部リード端子は、予め電解メッキ液
で電解メッキ浴されて電解メッキが施されると共に、切
断により先端が素材を露出したものであり、且つ該電解
メッキ液と前記無電解メッキ液とはメッキ成分が異なる
ものであることを特徴とする半導体装置の表面処理装
置。 - 【請求項10】 請求項9記載の半導体装置の表面処理
装置において、前記無電解メッキ浴に先立って前記電解
メッキ浴によるメッキ表面を薬品処理により平滑化する
ための薬品液を蓄えた薬品液浴槽を備えたことを特徴と
する半導体装置の表面処理装置。
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