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JP4332068B2 - Lead frame manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明はリードフレームの製造方法に関するものであり、特にリードフレームと封止樹脂との気密性の改良に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a lead frame, more particularly air-tightness improved between the lead frame and the sealing resin.

従来のリードフレームとその製造方法としては、慣用技術であるエッチング技術により、リードフレームの断面形状を丸みを帯びた形状とし、封止樹脂との密着性の改善、応力の均等化を図っているものがあった(例えば、特許文献1参照)。さらに、粗面化めっき技術により、リードフレーム表面を粗面化して封止樹脂とのアンカー効果(機械的結合)により密着性を改善しているものがあった(例えば、特許文献2参照)。   As a conventional lead frame and its manufacturing method, the cross-sectional shape of the lead frame is rounded by an etching technique which is a conventional technique to improve the adhesion with the sealing resin and equalize the stress. There was a thing (for example, refer to patent documents 1). Furthermore, there has been a technique in which the surface of the lead frame is roughened by a roughening plating technique and the adhesion is improved by an anchor effect (mechanical coupling) with a sealing resin (for example, see Patent Document 2).

図3は、特許文献1に記載された従来のリードフレームを示す断面図である。図3において、101はリードフレームであり、102は半導体素子などを搭載するダイパッド部であり、103は外部回路などとの接続に用いられるリードである。ダイパッド部102とリード103とは枠材(図示せず)で連結しリードフレーム101を構成する。ダイパッド部102とリード103の断面形状を丸みを帯びた形状とすることでダイパッド部102とリード103に加わる応力を低減することで封止樹脂(図示せず)とリードフレーム101との密着性を改善し耐湿性、密着性などの信頼性の向上を図っていた。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional lead frame described in Patent Document 1. As shown in FIG. In FIG. 3, 101 is a lead frame, 102 is a die pad portion on which a semiconductor element or the like is mounted, and 103 is a lead used for connection with an external circuit or the like. The die pad portion 102 and the lead 103 are connected by a frame material (not shown) to constitute the lead frame 101. By reducing the stress applied to the die pad portion 102 and the lead 103 by making the cross-sectional shape of the die pad portion 102 and the lead 103 round, the adhesion between the sealing resin (not shown) and the lead frame 101 is improved. Improvements were made to improve reliability such as moisture resistance and adhesion.

図4Aは、特許文献2に記載された従来のリードフレームを示す断面図である。図4Bは図4AのZ部分の拡大断面図である。図3と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。104はリードフレーム101表面を粗面化することを目的とした部分電解めっき技術を用い選択的に形成された粗面化めっき層である。これは少なくとも封止樹脂(図示せず)と接する表面に凹凸の激しい粗面化めっき層104を形成し、ワイヤーボンディングなどに必要な部分に接続用めっき105を形成することで封止樹脂(図示せず)とリードフレーム101との密着性を改善し耐湿性、密着性などの信頼性の向上を図っていた。
特開平10−270622号公報 特開2002−299538号公報
4A is a cross-sectional view showing a conventional lead frame described in Patent Document 2. FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of a Z portion in FIG. 4A. The same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. A roughened plating layer 104 is selectively formed using a partial electroplating technique for the purpose of roughening the surface of the lead frame 101. This is because a roughened plating layer 104 having severe irregularities is formed at least on the surface in contact with the sealing resin (not shown), and a connecting plating 105 is formed on a portion necessary for wire bonding or the like to form the sealing resin (see FIG. (Not shown) and the lead frame 101 have been improved to improve reliability such as moisture resistance and adhesion.
JP-A-10-270622 JP 2002-299538 A

しかし、前記従来の構成では、いずれもリードフレーム101と封止樹脂(図示せず)との密着性を改善し耐湿性、密着性などの信頼性の向上に一定の効果を有していたが、鉄や銅などの金属からなるリードフレーム101と封止樹脂(図示せず)と熱膨張率が異なり、リードフレーム101と封止樹脂(図示せず)との間に微少な隙間が発生し、耐湿性に劣るという問題を有していた。   However, each of the conventional configurations has improved the adhesion between the lead frame 101 and the sealing resin (not shown) and has a certain effect in improving reliability such as moisture resistance and adhesion. The lead frame 101 made of metal such as iron or copper and the sealing resin (not shown) have different thermal expansion coefficients, and a minute gap is generated between the lead frame 101 and the sealing resin (not shown). , Had a problem of poor moisture resistance.

本発明は、前記従来の問題を解決するもので、リードフレームと封止樹脂とを強固に密着させ、リードフレームと封止樹脂との間に隙間が生じないようにしたリードフレームの製造方法を提供する。
The present invention is the one that solves the conventional problems, it is strongly adhered to the lead frame and the sealing resin, the manufacturing method of leadframe which was not allowed to create a gap between the lead frame and the sealing resin I will provide a.

本発明のリードフレームの製造方法は、ダイパッド部とリードとを備えたリードフレームの製造方法において、前記リードフレームの平坦面から端面にかけて連続した面を形成すると同時に前記リードフレーム表面を算術平均粗さRaで30nm以上80nm以下の範囲に平滑処理する連続面形成平滑処理工程と、前記リードフレーム表面に表面改質層を形成する表面改質層形成工程とを含むことを特徴とする。
The lead frame manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a lead frame including a die pad portion and leads, and at the same time forming a continuous surface from a flat surface to an end surface of the lead frame, the surface of the lead frame is arithmetic mean roughness It includes a continuous surface forming smoothing process for smoothing in a range of 30 nm to 80 nm with Ra, and a surface modifying layer forming process for forming a surface modifying layer on the surface of the lead frame.

本発明のリードフレームの製造方法によれば、リードフレームと封止樹脂との界面が強固な化学結合により、耐湿性、密着性及び気密性を向上できる。さらに、その製造方法によれば、レジスト塗布やレジスト剥離などレジストを用いて選択的にエッチングを行う際の煩雑な工程を採用することなくリードフレームに発生した、ダレ、剪断面、破断面、バリの除去と同時に平坦部から端面にかけて連続した面を構成するとともにリードフレームの表面粗さをRa30nm以上80nm以下に備えたリードフレームを形成することができる。 According to the lead frame manufacturing method of the present invention, moisture resistance, adhesion, and airtightness can be improved by a chemical bond with a strong interface between the lead frame and the sealing resin. Further, according to the manufacturing method, sagging, shearing surface, fracture surface, burrs, and the like generated in the lead frame without adopting complicated steps for selective etching using resist such as resist coating and resist peeling. A lead frame having a continuous surface from the flat part to the end face and a surface roughness of the lead frame of Ra 30 nm or more and 80 nm or less can be formed at the same time as the removal.

本発明のリードフレーム表面は算術平均粗さRaで30nm以上80nm以下の範囲の平滑面に形成され、かつ前記リードフレーム表面の平滑面に表面改質層が形成されている。前記の平滑面と表面改質層との相乗作用により、前記リードフレーム表面と封止樹脂との界面を強固な化学結合により、耐湿性、密着性及び気密性を向上できる。算術平均粗さRaで30nm未満では、耐湿性、密着性及び気密性は低下する傾向となる。またRaが80nmを超えると、耐湿性、密着性及び気密性は低下する傾向となる。   The lead frame surface of the present invention is formed on a smooth surface with an arithmetic average roughness Ra in the range of 30 nm to 80 nm, and a surface modification layer is formed on the smooth surface of the lead frame surface. Due to the synergistic action of the smooth surface and the surface modification layer, moisture resistance, adhesion and airtightness can be improved by a strong chemical bond at the interface between the lead frame surface and the sealing resin. When the arithmetic average roughness Ra is less than 30 nm, the moisture resistance, adhesion and airtightness tend to decrease. On the other hand, when Ra exceeds 80 nm, the moisture resistance, adhesion and airtightness tend to decrease.

前記リードフレーム表面の平滑面の上に形成された表面改質層が、有機被膜層でシランカップリング剤層であることが好ましい。   The surface modification layer formed on the smooth surface of the lead frame surface is preferably an organic coating layer and a silane coupling agent layer.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1Aは、本発明の実施の形態1におけるリードフレームの断面図である。図1Bは図1AのX部分の拡大断面図である。図1において、リードフレーム1は銅や銅合金からなる薄板材をプレス加工又はエッチング加工したリードフレームであり、半導体素子(図示せず)を搭載するダイパッド部2と、半導体素子(図示せず)と外部回路(図示せず)とを導通接続するリード3とを備えている。リードフレーム1表面の少なくとも封止樹脂(図示せず)と接する部分に有機被膜層としてシリコンを含有した有機化合物のシランカップリング剤を含有する表面改質剤の表面改質層6を構成している。シランカップリング剤はアミノ官能性シランであり(構造式X−Si(OR)3)、用いる溶剤はエタノール、イソプロピルアルコールなどで、その被膜厚さ平均で50nm以下である。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a cross-sectional view of the lead frame according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of a portion X in FIG. 1A. In FIG. 1, a lead frame 1 is a lead frame obtained by pressing or etching a thin plate material made of copper or a copper alloy, a die pad portion 2 on which a semiconductor element (not shown) is mounted, and a semiconductor element (not shown). And an external circuit (not shown). A surface modifying layer 6 of a surface modifying agent containing a silane coupling agent of an organic compound containing silicon is formed as an organic coating layer on at least a portion of the surface of the lead frame 1 in contact with a sealing resin (not shown). Yes. The silane coupling agent is an amino-functional silane (structural formula X-Si (OR) 3 ), and the solvent used is ethanol, isopropyl alcohol or the like, and the average film thickness is 50 nm or less.

リードフレーム1は平坦面7から端面8にかけて連続した面で構成されており、その表面の表面粗さがRa(算術平均粗さ)30nm以上80nm以下に形成されている。例えば、シラン化合物を含有する表面改質剤を吹き付け法や浸漬法などにより表面改質層6を形成した場合、リードフレーム1表面の銅金属と表面改質剤成分との化学結合により気密性が著しく向上する。例えば、(表1)に従来技術を用いたリードフレームとしてRa(算術平均粗さ)100nmと200nmと本実施形態によるリードフレームとしてRa(算術平均粗さ)30nmと80nmとの試験結果(各100個)を示す。試験方法はPCT(飽和加圧蒸気試験)試験試験条件:121℃、2atm、1〜24時間飽和水蒸気での高温条件下に曝した後、MIL−STD−202E METHOD112B SEAL 試験条件Dに準じた気密性確認試験である。(表1)の通り、従来技術によるリードフレームに比べ、本実施形態によるリードフレームは、平滑面であるにもかかわらず、耐湿性、密着性及び気密性が顕著に向上することが確認できた。   The lead frame 1 is composed of a continuous surface from the flat surface 7 to the end surface 8, and has a surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of 30 nm or more and 80 nm or less. For example, when the surface modifying layer 6 is formed by spraying or dipping a surface modifying agent containing a silane compound, airtightness is achieved by the chemical bond between the copper metal on the surface of the lead frame 1 and the surface modifying component. Remarkably improved. For example, in Table 1, Ra (arithmetic mean roughness) 100 nm and 200 nm as the lead frame using the conventional technique, and Ra (arithmetic mean roughness) 30 nm and 80 nm as the lead frame according to the present embodiment (each 100 Number). The test method is PCT (saturated pressurized steam test) test test condition: 121 ° C., 2 atm, 1-24 hours after being exposed to high temperature conditions with saturated steam, and airtight according to MIL-STD-202E METHOD112B SEAL test condition D This is a sex confirmation test. As shown in Table 1, it was confirmed that the lead frame according to the present embodiment significantly improved in moisture resistance, adhesion, and airtightness in spite of the smooth surface as compared with the lead frame according to the prior art. .

Figure 0004332068
Figure 0004332068

本実施形態によれば、リードフレーム1の平坦面7から端面8にかけて連続した面で構成することにより、リードフレーム1に加わる応力を低減することで封止樹脂(図示せず)との密着性を改善し耐湿性、密着性などの信頼性の向上することができる。さらに、表面改質層6を形成する前処理でリードフレーム1の表面粗さRaを30nm以上80nm以下に形成することにより、表面改質剤が均一に被膜され、リードフレーム1と封止樹脂(図示せず。)との密着性を強くすることができる。   According to the present embodiment, it is constituted by a continuous surface from the flat surface 7 to the end surface 8 of the lead frame 1, thereby reducing the stress applied to the lead frame 1, thereby improving the adhesion with the sealing resin (not shown). It is possible to improve the reliability such as moisture resistance and adhesion. Further, by forming the surface roughness Ra of the lead frame 1 to 30 nm or more and 80 nm or less in the pretreatment for forming the surface modification layer 6, the surface modifier is uniformly coated, and the lead frame 1 and the sealing resin ( It is possible to strengthen the adhesiveness to the not shown.

(実施の形態2)
図2A−Cは、本発明の実施の形態2のリードフレームの製造方法の工程フローに沿った断面図である。図2Dは図2CのY部分の拡大断面図である。図2において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。
(Embodiment 2)
2A to 2C are cross-sectional views along the process flow of the lead frame manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. 2D is an enlarged cross-sectional view of a Y portion in FIG. 2C. In FIG. 2, the same components as those in FIG.

図2において、薄板材をプレス加工によりリードフレーム1を形成する(図2A)。プレス加工されたリードフレーム1には、ダレ、剪断面、破断面、バリが発生しており平滑な表面状態とは言い難い。   In FIG. 2, a lead frame 1 is formed by pressing a thin plate material (FIG. 2A). The pressed lead frame 1 has a sag, a sheared surface, a fracture surface, and burrs, and it is difficult to say that the surface is smooth.

リードフレーム1を水酸化ナトリウムを10質量%〜20質量%含んだ脱脂液に常温で30秒〜60秒間浸漬し、リードフレーム1に付着した余分な油成分を除去した後、硝酸10質量%〜30質量%からなる研磨液に浸漬する。(図2B)。このとき、リードフレーム1に発生した、ダレ、剪断面、破断面、バリの除去と同時に平坦部7から端面8にかけて連続した面を構成するとともにリードフレーム1の表面粗さをRa30nm以上80nm以下に形成する。これによれば、レジスト塗布やレジスト剥離などレジストを用いて選択的にエッチングを行う際の煩雑な工程を省略することができる。   The lead frame 1 is immersed in a degreasing solution containing 10% by mass to 20% by mass of sodium hydroxide at room temperature for 30 to 60 seconds to remove excess oil components adhering to the lead frame 1, and then nitric acid 10% by mass to It is immersed in a polishing liquid consisting of 30% by mass. (FIG. 2B). At this time, a continuous surface from the flat portion 7 to the end surface 8 is formed simultaneously with the removal of the sag, shear surface, fracture surface, and burr generated in the lead frame 1, and the surface roughness of the lead frame 1 is set to Ra 30 nm to 80 nm. Form. According to this, it is possible to omit complicated steps when performing selective etching using a resist, such as resist coating and resist peeling.

リードフレーム1の表面に表面改質層6として実施の形態1と同一のシランカップリング剤の表面改質剤からなる表面改質層6を形成する(図2C)。これによれば、後工程(説明省略)で行われる樹脂封止工程での封止樹脂(図示せず)とリードフレーム1との密着性を改善することができる。これは、従来行われていた機械的結合とは異なり、リードフレーム1と表面改質層6及び表面改質層6と封止樹脂(図示せず)との間に化学結合を形成することで、リードフレーム1と封止樹脂(図示せず)との密着性と気密性を大きく向上することができる。   The surface modification layer 6 made of the same surface modification agent of the silane coupling agent as that of Embodiment 1 is formed on the surface of the lead frame 1 as the surface modification layer 6 (FIG. 2C). According to this, it is possible to improve the adhesion between the sealing resin (not shown) and the lead frame 1 in the resin sealing process performed in a subsequent process (not shown). This is different from mechanical bonding conventionally performed by forming chemical bonds between the lead frame 1 and the surface modification layer 6 and between the surface modification layer 6 and the sealing resin (not shown). The adhesion and airtightness between the lead frame 1 and the sealing resin (not shown) can be greatly improved.

図3Dは、リードフレーム1の平坦部7から端面8にかけての連続した面と、表面改質層6を途切れることなく均一に形成した状態を示す。これは、リードフレーム1表面の表面粗さをRa30nm以上80nm以下に平滑に形成したことで表面改質層6を均一且つ平滑に形成することを可能とするものであり、表面改質層6表面を平滑にすることで封止樹脂(図示せず)とのリードフレーム1表面における化学結合を強固なものとすることができる。   FIG. 3D shows a state in which the continuous surface from the flat portion 7 to the end surface 8 of the lead frame 1 and the surface modification layer 6 are uniformly formed without interruption. This is because the surface modification layer 6 can be formed uniformly and smoothly by forming the surface roughness of the surface of the lead frame 1 smoothly to Ra 30 nm or more and 80 nm or less. By smoothing, the chemical bond on the surface of the lead frame 1 with the sealing resin (not shown) can be strengthened.

なお、本実施の形態では、銅又は銅合金のリードフレームを用いて説明したが、これに限ることは無い。   In this embodiment, the description has been given using the lead frame of copper or copper alloy, but the present invention is not limited to this.

本発明は、リードフレームと封止樹脂との密着性及び気密性を必要とするリードフレームに適用したが、その他にも、銅やアルミニウムなどの金属と樹脂との密着性改善の用途に適用できる。   The present invention is applied to a lead frame that requires adhesion and airtightness between the lead frame and the sealing resin, but can also be applied to applications for improving adhesion between a metal such as copper or aluminum and a resin. .

Aは本発明の実施の形態1におけるリードフレームの断面図、BはAのX部分の拡大断面図。A is a cross-sectional view of the lead frame in Embodiment 1 of the present invention, and B is an enlarged cross-sectional view of an X portion of A. A−Cは本発明の実施の形態2におけるリードフレームの製造方法の工程フローに沿った断面図、DはCのY部分の拡大断面図。AC is a cross-sectional view taken along the process flow of the lead frame manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, and D is an enlarged cross-sectional view of a Y portion of C. FIG. 従来の特許文献1のリードフレームの断面図。Sectional drawing of the lead frame of the conventional patent document 1. FIG. Aは従来の特許文献2のリードフレームの断面図、BはAのZ部分の拡大断面図。A is a sectional view of a conventional lead frame of Patent Document 2, and B is an enlarged sectional view of a Z portion of A. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,101 リードフレーム
2,102 ダイパッド部
3,103 リード
6 表面改質層
7 平坦面
8 端面
104 粗面化めっき層
105 接続用めっき

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Lead frame 2,102 Die pad part 3,103 Lead 6 Surface modification layer 7 Flat surface 8 End surface 104 Roughening plating layer 105 Connection plating

Claims (3)

ダイパッド部とリードとを備えたリードフレームの製造方法において、
前記リードフレームの平坦面から端面にかけて連続した面を形成すると同時に前記リードフレーム表面を算術平均粗さRaで30nm以上80nm以下の範囲に平滑処理する連続面形成平滑処理工程と、
前記リードフレーム表面に表面改質層を形成する表面改質層形成工程とを含むことを特徴とするリードフレームの製造方法。
In a method for manufacturing a lead frame including a die pad portion and leads,
Forming a continuous surface from the flat surface to the end surface of the lead frame, and at the same time smoothing the surface of the lead frame with an arithmetic average roughness Ra in a range of 30 nm to 80 nm,
And a surface modified layer forming step of forming a surface modified layer on the surface of the lead frame.
前記リードフレーム表面の平滑面の上に形成された表面改質層が、有機被膜層である請求項1に記載のリードフレームの製造方法The method for producing a lead frame according to claim 1, wherein the surface modification layer formed on the smooth surface of the lead frame surface is an organic coating layer. 前記リードフレーム表面の平滑面の上に形成された有機被膜層が、シランカップリング剤層である請求項2に記載のリードフレームの製造方法3. The lead frame manufacturing method according to claim 2, wherein the organic coating layer formed on the smooth surface of the lead frame surface is a silane coupling agent layer.
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