JP4360625B2 - Electronic component storage package - Google Patents
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Description
本発明は、主にCCD、C−MOS等の半導体素子で成る素子や電子部品を収納するための、リード端子を有する電子部品収納用パッケージに関する。 The present invention relates to an electronic component storage package having lead terminals for storing elements and electronic components mainly composed of semiconductor elements such as CCD and C-MOS.
近年、地球環境問題への取り組みは必要不可欠な課題となっており、電子部品に使用されている鉛の使用量を削減または廃止することは環境負荷物質の使用量を削減する対策として必須課題となっている。 In recent years, dealing with global environmental issues has become an indispensable issue, and reducing or eliminating the use of lead in electronic components is an essential issue as a measure to reduce the use of environmentally hazardous substances. It has become.
従来、電子部品収納用パッケージとしては、リード端子を電子部品搭載用の基板および枠体で挟んで酸化鉛を主成分とする低融点ガラスを介してこれらを接合したサーディップタイプの電子部品収納用パッケージが主に使用されていた。しかし、最近では環境負荷物質である鉛の使用を廃止するために低融点ガラスを熱硬化性樹脂に置き換えた構造の電子部品収納用パッケージが検討されつつある。 Conventionally, as a package for storing electronic components, a lead terminal is sandwiched between a substrate for mounting electronic components and a frame body, and these are joined via a low melting point glass mainly composed of lead oxide for storing electronic components The package was mainly used. However, recently, in order to abolish the use of lead, which is an environmentally hazardous substance, an electronic component storage package having a structure in which a low melting point glass is replaced with a thermosetting resin is being studied.
この熱硬化性樹脂を用いた鉛フリーの電子部品収納用パッケージ(以下、パッケージともいう)を図2に示す。図2において11はセラミックスから成る枠体、12は熱硬化性樹脂、13はセラミックスから成る電子部品搭載用の基板、14は電子素子、15はリード端子を示す。 FIG. 2 shows a lead-free electronic component storage package (hereinafter also referred to as a package) using this thermosetting resin. In FIG. 2, 11 is a frame made of ceramics, 12 is a thermosetting resin, 13 is a substrate for mounting electronic components made of ceramics, 14 is an electronic element, and 15 is a lead terminal.
このパッケージは従来低融点ガラスを使用していた部位に熱硬化性樹脂12を使用したもので、次の方法によって作製される。基板13の上面の枠体11と接合する部位に予めペースト状の熱硬化性樹脂12をスクリーン印刷法またはディスペンス法等の方法で塗布し、その上面にリード端子15を載置後、オーブン等で加熱することで熱硬化性樹脂12を仮硬化し、基板13にリード端子15を仮固定する。次に、リード端子15の上面に熱硬化性樹脂12をスクリーン印刷法またはディスペンス法等の方法で塗布し、その上面に枠体11を載置後、リード端子15を基板13と枠体11とで挟み込んだ状態でトンネル式の雰囲気炉またはオーブン等に通炉させることにより熱硬化性樹脂12を完全に硬化させ、基板13,枠体11およびリード端子15を強固に接合してパッケージを作製する。
This package uses a
なお、予めリード端子15には表面の下層に電解ニッケルめっき層、上層に電解金めっき層が施されている。この電解ニッケルめっき層は、従来、光沢剤の添加されない無光沢めっきが使用されている。光沢めっきの場合は、一般的に、ニッケルめっき層の光沢剤に高分子の有機物や硫黄が用いられ、この有機物や硫黄がニッケルめっき層の粒成長を阻害することで、被着するニッケル結晶粒を細かく緻密にすることが可能になり、光沢のあるめっき層が得られる。しかしながら、同時にめっき層中に有機物や硫黄を微量に共析することがあり、この不純物がリード端子に接続するワイヤボンディングによる接合の信頼性を劣化させる要因となる。反対に、光沢剤を添加しない無光沢めっきではこれらの不純物が共析することはなくワイヤボンディングによる接合の信頼性の高いめっき層が得られる。
しかしながら、無光沢電解ニッケルめっきにおいて、同一電流密度のめっき条件下ではニッケルめっき層の結晶粒の成長を妨げるものがないため、光沢電解ニッケルめっき層に比較してニッケルの結晶粒が大きく粗くなり、この結晶粒の上面に被着する金めっき層の結晶粒は連動して粗くなるので、熱硬化性樹脂を塗布した後に熱硬化させる過程において熱硬化性樹脂の低分子成分が結晶粒の粒界に沿って毛細管現象等で不規則に流動(ブリード)してリード端子のワイヤボンディングのための領域に到達し、ワイヤボンディングができなくなる場合があるという問題点があった。 However, in matte electroless nickel plating, there is nothing that hinders the growth of crystal grains in the nickel plating layer under plating conditions of the same current density, so the nickel crystal grains become larger and rougher than the bright electrolysis nickel plating layer, Since the crystal grains of the gold plating layer deposited on the upper surface of the crystal grains become interlockingly rough, the low molecular components of the thermosetting resin are dispersed in the grain boundaries in the process of thermosetting after applying the thermosetting resin. There is a problem in that it may flow irregularly (bleed) due to a capillary phenomenon or the like to reach the region for wire bonding of the lead terminal and wire bonding may not be possible.
従って、本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、リード端子のワイヤボンディングのための領域に熱硬化性樹脂が流動(ブリード)せず信頼性の高いワイヤボンディングが可能な鉛フリーの電子部品収納用パッケージを提供することにある。 Therefore, the present invention has been completed in view of the above-mentioned conventional problems, and the object thereof is high reliability because the thermosetting resin does not flow (bleed) in the region for wire bonding of the lead terminal. A lead-free electronic component storage package capable of wire bonding is provided.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面の中央部に電子部品が搭載される搭載部が形成されたセラミックスから成る基板と、該基板の上面の外周部にそれぞれ取着された複数のリード端子と、該複数のリード端子を挟んで前記基板の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂で接合されたセラミックスから成る枠体とを具備している電子部品収納用パッケージにおいて、前記リード端子は、表面にニッケルめっき層および金めっき層が順次形成されており、該金めっき層の表面の、屈折率が1.567であるガラス表面において可視光の全波長領域の光が60°の入射角で入射された場合に、前記ガラス表面で反射される反射率が10%の場合を光沢度1と定義した光沢度が0.8以上1.3以下であることを特徴とする。 An electronic component storage package according to the present invention includes a substrate made of ceramics on which a mounting portion on which an electronic component is mounted at the center of the upper surface, and a plurality of lead terminals attached to the outer peripheral portion of the upper surface of the substrate. And an electronic component storage package comprising: a frame body made of ceramic bonded with a thermosetting resin over the entire periphery of the outer peripheral portion of the upper surface of the substrate across the plurality of lead terminals. In this case, a nickel plating layer and a gold plating layer are sequentially formed on the surface, and light in the entire wavelength region of visible light has an incident angle of 60 ° on the glass surface having a refractive index of 1.567 on the surface of the gold plating layer. A glossiness of 0.8 or more and 1.3 or less is defined as a glossiness of 1 when the reflectivity reflected by the glass surface is 10% when incident .
本発明の電子部品収納用パッケージによれば、金めっき層の結晶粒を細かく緻密にしてその表面の、屈折率が1.567であるガラス表面において可視光の全波長領域の光が60°の入射角で入射された場合に、ガラス表面で反射される反射率が10%の場合を光沢度1と定義した光沢度を0.8以上1.3以下にしたことにより、金めっき層の結晶粒の大きさが小さく緻密になり、熱硬化性樹脂が金めっき結晶粒の粒界に沿ってリード端子のワイヤボンディングのための領域に流動(ブリード)してワイヤボンディングによる接合を妨げることがないとともに、金めっき層に共析される不純物もなく、ボンディング接合の劣化を生じることがないことから、信頼性の高いワイヤボンディングによる接合をすることができる。すなわち、これによって、収納された電子部品を長期間にわたって安定して動作させることができる信頼性の高い電子部品収納用パッケージを提供することができる。 According to the electronic component storage package of the present invention, the crystal grain of the gold plating layer is made fine and dense, and the incident angle of 60 ° of light in the entire wavelength region of visible light on the surface of the glass surface having a refractive index of 1.567. If the reflectance reflected on the glass surface is 10%, the glossiness defined as glossiness 1 is 0.8 or more and 1.3 or less, so that the crystal grain size of the gold plating layer is small. It becomes dense and the thermosetting resin does not flow (bleed) along the grain boundary of the gold plating crystal grains to the area for wire bonding of the lead terminal and does not hinder the bonding by wire bonding. impurities eutectoid even without, since it does not cause degradation of the bonding junction may be a joining by reliable wire bonding. That is, it is possible to provide a highly reliable electronic component storage package that can stably operate the stored electronic component over a long period of time.
以下、本発明の電子部品収納用パッケージを添付図面に基づき詳細に説明する。図1は本発明の電子部品収納用パッケージの実施の形態の一例を示す図であり、(a)はパッケージの平面図、(b)は(a)のA−A'線における断面図、(c)は(a)のB−B’線における断面図である。 Hereinafter, an electronic component storage package according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view showing an example of an embodiment of an electronic component storage package according to the present invention, in which (a) is a plan view of the package, (b) is a cross-sectional view taken along line AA ′ of (a), (c) is sectional drawing in the BB 'line of (a).
本発明の電子部品収納用パッケージは、CCD(Charge Coupled Device)やC-MOS(Complementary Metal Oxide Semicondactor)センサー,発光ダイオード,受光ダイオード等の半導体素子や圧電素子等の電子部品のパッケージに採用可能であるが、以下、具体的な電子部品としてCCDまたはC-MOS等の撮像素子に採用した場合を代表例として説明する。 The electronic component storage package of the present invention can be used for electronic components such as semiconductor devices such as CCD (Charge Coupled Device) and C-MOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensors, light emitting diodes, and light receiving diodes, and piezoelectric devices. However, a case where it is adopted as an image sensor such as a CCD or C-MOS as a specific electronic component will be described as a representative example.
本発明の電子部品収納用パッケージは、上面の中央部にCCDまたはC-MOS等の半導体素子による撮像素子としての電子部品4が搭載される搭載部が形成された四角平板状等のセラミックスから成る基板3と、この基板3の上面の外周部の対向する一対の辺部にそれぞれ取着された金属から成るリード端子5と、リード端子5を挟んで基板3の上面の外周部の全周にわたって熱硬化性樹脂2で接合されたセラミックスから成る枠体1とを具備している。
The electronic component storage package of the present invention is made of a ceramic such as a square plate having a mounting portion on which an electronic component 4 as an image pickup element made of a semiconductor element such as CCD or C-MOS is mounted at the center of the upper surface. A substrate 3, a
図1において、リード端子5は表面の下層にニッケルめっき層、上層に金めっき層が被着されており、その金めっき層の表面の、屈折率が1.567であるガラス表面において可視光の全波長領域の光が60°の入射角で入射された場合に、ガラス表面で反射される反射率が10%の場合を光沢度1と定義した光沢度が0.8以上であることで、金めっき層表面が緻密で平滑になり、その結果、熱硬化性樹脂2の低分子成分が金めっき層の結晶粒の粒界に沿ってリード端子5のワイヤボンディングのための領域(枠体1の内側のリード端子5の端部)に流動(ブリード)することがないとともに、めっき層にワイヤボンディングによる接合の強度劣化を生じさせる不純物が共析することもないことから、ワイヤボンディングによる接合の強度や信頼性の高いワイヤボンディングが可能な電子部品収納用パッケージを提供することができる。
In FIG. 1, the
なお、上記光沢度はJIS規格(JIS Z8741)に従って定義され、屈折率が1.567であるガラス表面において可視光の全波長領域の光が60°の入射角で入射された場合に、ガラス表面で反射される反射率が10%の場合を光沢度1と定義し、この原理指標を用いて光沢度が測定可能な光沢度計にて測定することができる。この光沢度の値が高いことは光が乱反射しにくいことを意味し、すなわち表面の粒子が緻密で平滑であることを意味する。一般的に、めっきの光沢度の場合は、光沢度が1.2以上が光沢めっき、光沢度が0.8を超えて1.2未満が半光沢めっき、光沢度が0.8以下が無光沢めっきと呼ばれる。また、ニッケルめっきの光沢度の制御は、添加する光沢剤の量や成分の調整により可能である。 The glossiness is defined in accordance with the JIS standard ( JIS Z 8741). When light in the entire wavelength region of visible light is incident at an incident angle of 60 ° on a glass surface having a refractive index of 1.567, A case where the reflected reflectance is 10 % is defined as a glossiness of 1, and can be measured with a glossmeter capable of measuring the glossiness using this principle index. A high glossiness value means that light is difficult to diffusely reflect, that is, the surface particles are dense and smooth. Generally, in the case of the glossiness of the plating, it is 1.2 or higher glossiness gloss plating, gloss of less than 1.2 more than 0.8 semigloss plating, glossiness is 0.8 or less called matte plating. The control of the gloss nickel plating is possible by adjusting the amount and components of the gloss agent added.
また、本発明を為すにおいて種々試験の結果、熱硬化性樹脂2のブリードと金めっき層の表面の光沢度との間で良好な関連があることが見られ、屈折率が1.567であるガラス表面において可視光の全波長領域の光が60°の入射角で入射された場合に、ガラス表面で反射される反射率が10%の場合を光沢度1と定義した光沢度(以下、単に光沢度という。)が0.8以上のときにブリードが良好に抑制されることが見出された。また、この際の金めっき表面の状態を1000倍の電子顕微鏡にて観察したところ、光沢度が0.8未満の場合には、金めっき層の表面に粒径が1〜5μm程度の粗い結晶粒の凹凸が観察されるが、光沢度が0.8以上の場合は、緻密かつ平滑であり、認識できる結晶粒の凹凸が存在しないことが確認された。 Further, as a result of various tests in making the present invention, it was found that there was a good relationship between the bleed of the thermosetting resin 2 and the glossiness of the surface of the gold plating layer, and the glass surface having a refractive index of 1.567. Glossiness defined as Glossiness 1 (hereinafter simply referred to as Glossiness) when the reflectance of light reflected by the glass surface is 10% when light in the entire wavelength region of visible light is incident at an incident angle of 60 ° that.) it is Heading that bleed when 0.8 or more is favorably suppressed. Moreover, when the state of the gold plating surface at this time was observed with an electron microscope of 1000 times, when the glossiness was less than 0.8, the surface of the gold plating layer had coarse crystal grains with a grain size of about 1 to 5 μm. Although unevenness is observed, glossiness in the case of 0.8 or more, a dense and smooth, the crystal grains of uneven that can recognize the absence is confirmed.
枠体1および基板3は絶縁体であり、例えば酸化アルミニウム質焼結体(アルミナセラミックス)やムライト質焼結体,ステアタイト焼結体,窒化アルミニウム質焼結体等のセラミックスから成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化マグネシウム,酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ,溶剤および可塑剤,分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のスプレイドライ法を用いて顆粒化し、この顆粒を所定の形状のプレス金型によりプレス成形した後、約1500℃の高温で焼成することにより作製される。 The frame 1 and the substrate 3 are insulators, and are made of ceramics such as an aluminum oxide sintered body (alumina ceramics), a mullite sintered body, a steatite sintered body, an aluminum nitride sintered body, and the like, for example, oxidized In the case of an aluminum-based sintered body, an appropriate organic binder, solvent, plasticizer, and dispersant are added to and mixed with raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide to make a mud. Is granulated using a well-known spray-drying method, and the granules are press-molded with a press mold having a predetermined shape and then fired at a high temperature of about 1500 ° C.
熱硬化性樹脂2は熱硬化性のエポキシ樹脂であり、例えばビスフェノールA型液状エポキシ樹脂,ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂,フェノールノボラック型液状樹脂等から成る主剤に、球状の酸化珪素等から成る充填材,テトラヒドロメチル無水フタル酸等の酸無水物などを主とする硬化剤および着色剤としてカーボン紛末等を添加し遠心攪拌機等を用いて混合,混練してペースト状とする。次にこのペースト状の熱硬化性樹脂2をスクリーン印刷法やディスペンス法等で基板3等の必要部分に塗布した後に150℃の雰囲気で90分程度加熱することで硬化させる。 The thermosetting resin 2 is a thermosetting epoxy resin, for example, a main agent made of bisphenol A type liquid epoxy resin, bisphenol F type liquid epoxy resin, phenol novolac type liquid resin, etc., and a filler made of spherical silicon oxide or the like. Then, a hardener mainly composed of acid anhydride such as tetrahydromethylphthalic anhydride and the like and carbon powder as a coloring agent are added and mixed and kneaded using a centrifugal stirrer to obtain a paste. Next, the paste-like thermosetting resin 2 is applied to a necessary portion of the substrate 3 or the like by a screen printing method, a dispensing method, or the like, and then cured by heating at 150 ° C. for about 90 minutes.
熱硬化性樹脂2としては、この他にも例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノールA変性エポキシ樹脂,ビスフェノールF型エポキシ樹脂,フェノールノボラック型エポキシ樹脂,クレゾールノボラック型エポキシ樹脂,特殊ノボラック型エポキシ樹脂,フェノール誘導体エポキシ樹脂,ビスフェノール骨格型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂にイミダゾール系やアミン系,リン系,ヒドラジン系,イミダゾールアダクト系,アミンアダクト系,カチオン重合系,ジシアンジアミド系等の硬化剤を添加したもの等を使用することができる。 Other examples of the thermosetting resin 2 include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol A modified epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, special novolac type epoxy resins, and phenols. Derivative epoxy resin, epoxy resin such as bisphenol skeleton type epoxy resin, etc. with addition of curing agent such as imidazole, amine, phosphorus, hydrazine, imidazole adduct, amine adduct, cationic polymerization, dicyandiamide, etc. Can be used.
リード端子5は、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金や42アロイ(Fe58−Ni42合金),銅(Cu),銅合金等の金属から成る。リード端子5は、これらの金属の一種から成る板材を、従来周知のスタンピング金型を用いた打ち抜き加工により、外周部に枠を有するとともにその枠の内周から内側に延出するようにリード端子5が展開された形状のリードフレームを形成後、この展開されたリード端子5を曲げ金型を用いた曲げ加工により、所望のL字状に曲げて形成され、しかる後、その表面にニッケルめっき層および金めっき層が被着される。
The
そして、このリード端子5が形成されているリードフレームをペースト状の熱硬化性樹脂2が塗布された基板3に載置後、オーブン等で加熱して仮硬化することでリードフレームを基板3に仮固定する。しかる後、その上にさらにペースト状の熱硬化性樹脂2をスクリーン印刷法またはディスペンス法等の方法で塗布し、この熱硬化性樹脂2の上に枠体1を載置してリードフレームに形成されたリード端子5を挟み込み、組み上げた状態でトンネル式の雰囲気炉またはオーブン等に通炉させて熱硬化性樹脂2を完全に硬化させる。これにより、基板3,枠体1およびリード端子5は熱硬化性樹脂2を介して強固かつ一体に接合されてパッケージが完成する。
Then, after placing the lead frame on which the
リード端子5には、打ち抜きされ曲げ加工された後に、さらに、リード端子5の表面に、下層に2乃至15μm程度の厚みのニッケルめっき層およびその上層に0.03乃至0.3μmの厚みの金めっき層が被着される。これらめっき層が被着されることにより、撮像素子としての電子部品4とリード端子5とを金線やアルミニウム線によるボンディングワイヤ(図示せず)によって電気的に接続することが容易となり、また、パッケージの外部に延出されたリード端子5の部位と外部電子回路基板の配線導体(図示せず)とを半田接合することが容易となる。
After being punched and bent, the
ニッケルめっき層の厚みが2μm未満の場合、外部電子回路基板の配線導体との半田接合強度の劣化の原因となりやすく、15μmを超える場合、ワイヤボンディングによる接合部の接合性が悪くなる原因となりやすい。 If the thickness of the nickel plating layer is less than 2 μm, the solder joint strength with the wiring conductor of the external electronic circuit board tends to be deteriorated, and if it exceeds 15 μm, the bondability of the joint by wire bonding tends to be deteriorated.
また、金めっき層の厚みが0.03μm未満の場合、ワイヤボンディングによる接合部の接合強度が劣化し易くなり、0.3μmを超える場合、外部電子回路基板の配線導体との半田接合強度の劣化の原因となりやすい。 Also, if the thickness of the gold plating layer is less than 0.03μm, the bonding strength of the joint due to wire bonding tends to deteriorate, and if it exceeds 0.3μm, the cause of deterioration of the solder bonding strength with the wiring conductor of the external electronic circuit board It is easy to become.
そして、下層のニッケルめっき層には半光沢性のめっきが施されるのがよい。半光沢めっきではニッケルめっき液中に、めっき層に共析しにくい有機性高分子や硫黄を主成分とした光沢剤を添加することができるので、電解めっきで被着されるニッケルめっき層の結晶粒の成長を抑制することが可能になり、ニッケルめっき層の結晶粒が細かく緻密になる。めっき層に共析しにくい有機性高分子の光沢剤としては、例えば、ベンゼン、ナフタレンスルフホン酸,アクリルアルデヒドのスルフォン化物等が挙げられ、硫黄が共析しにくい光沢剤としては、サッカリン,カドミニウム等の金属塩等が挙げられる。 The lower nickel plating layer is preferably subjected to semi-gloss plating. In semi-bright plating, it is possible to add an organic polymer that does not easily co-deposit into the plating layer or a brightener based on sulfur in the nickel plating solution, so the crystals of the nickel plating layer deposited by electrolytic plating Grain growth can be suppressed, and the crystal grains of the nickel plating layer become fine and dense. Examples of organic polymer brighteners that are difficult to eutect in the plating layer include benzene, naphthalene sulphonic acid, and sulfonated acrylic aldehydes. Brighteners that are difficult to eutect sulfur include saccharin, Examples thereof include metal salts such as cadmium.
なお、ニッケルめっき層の光沢度は主に光沢剤の成分やめっきの電流密度の条件に依存し、これら条件を金めっき層の表面の光沢度が0.8以上1.3以下となるような条件の組合せによって、ニッケルめっき層および金めっき層が順次形成される。具体的には、例えば、H 2 SO 4(265g/L(リットル)),NiCl 2(57.5g/L),H 2 BO 4(42.5g/L)からなる電解ニッケルめっき液に対して荏原ユージライト株式会社製のニッケル光沢剤キャリアレベラー(1mL/L),NL−DL(4mg/L)、湿潤剤として荏原ユージライト株式会社製♯82(2mg/L)を添加しためっき液を用い、電流密度4.67A/dm2でニッケル電解めっきを施すことにより、ニッケルめっき層の光沢度が0.9から1.0となる半光沢性のニッケルめっき層が形成される。さらに、ニッケルめっき層の上層に電解めっき法等により厚みが0.03〜0.3μmの金めっき層を形成することで、金めっき層の表面の光沢度を0.8以上1.3以下にすることができる。 The glossiness of the nickel plating layer depends mainly on the brightener composition and plating current density conditions, and these conditions are determined by a combination of conditions such that the glossiness of the gold plating layer surface is 0.8 or more and 1.3 or less. A nickel plating layer and a gold plating layer are sequentially formed. Specifically, for example, Ebara Yuji is used for an electrolytic nickel plating solution composed of H 2 SO 4 (265 g / L (liter)), NiCl 2 (57.5 g / L), and H 2 BO 4 (42.5 g / L). Using a plating solution with nickel brightener carrier leveler ( 1 mL / L), NL-DL (4 mg / L) manufactured by Wright Co., Ltd., and # 82 (2 mg / L) manufactured by Sugawara Eugelite Co., Ltd. as a wetting agent , by a current density 4.67A / dm 2 subjected to nickel electroplating, semi-gloss nickel plating layer is formed gloss nickel plating layer is 1.0 to 0.9. Furthermore, by forming a gold plating layer having a thickness of 0.03 to 0.3 μm on the nickel plating layer by electrolytic plating or the like, the glossiness of the surface of the gold plating layer can be made 0.8 to 1.3.
さらに、金めっき層の表面には界面活性剤の塗布を施さない方が好ましい。界面活性剤を塗布することにより金めっきと熱硬化樹脂との密着が劣化し接合信頼性が悪くなりやすい。 Furthermore, it is preferable not to apply a surfactant to the surface of the gold plating layer. By applying the surfactant, the adhesion between the gold plating and the thermosetting resin deteriorates, and the bonding reliability tends to deteriorate.
つまり、ニッケルめっき層の上に金めっき層を施すことにより金めっき層の結晶粒がニッケルめっき層の結晶粒の細かさと緻密さに倣って緻密になることで表面が平滑になり、熱硬化性樹脂2が硬化する過程において金めっき層の結晶粒の粒界に沿って熱硬化性樹脂2の低分子成分が流動(ブリード)することを防止できる。 In other words, by applying a gold plating layer on a nickel plating layer, the crystal grain of the gold plating layer becomes dense following the fineness and fineness of the crystal grain of the nickel plating layer, so that the surface becomes smooth and thermosetting. It is possible to prevent the low molecular components of the thermosetting resin 2 from flowing (bleeding) along the grain boundaries of the crystal grains of the gold plating layer in the process of curing the resin 2.
ニッケルめっき液に添加する光沢剤の量や内容を調整し、その上に被着される金めっき層の表面の光沢度を0.8未満にすると、金めっき層の結晶粒の大きさは粗くなり、熱硬化性樹脂2が金めっき層の結晶粒の粒界に沿って不規則に流動すると考えられ、リード端子5のワイヤボンディングのための領域が熱硬化性樹脂2で覆われてしまい、良好なワイヤボンディングができない場合がある。また、ニッケルめっき液に添加する光沢剤の量や内容を調整しその上に被着される金めっき層の表面の光沢度が1.3を超える場合、すなわち、金めっき層の光沢度を1.3を超えるようにするためには、半光沢めっきに使用する有機性高分子や硫黄の共析しにくい光沢剤を選択することができず、その結果、電解ニッケルめっき液に光沢剤として添加された有機性高分子成分や硫黄がニッケルめっき層の被着と同時に共析してニッケルめっき層と金めっき層との間の密着不良を引き起こし、ワイヤボンディングによる接合の強度劣化を引き起こす。従って、金めっき層の表面の光沢度を0.8以上1.3以下とすることが重要である。
Adjust the amount and content of brightener added to the nickel plating solution, when the glossiness of the surface of the on applied to the gold-plated layer to less than 0.8, the crystal grain size of the gold plating layer is rough, It is considered that the thermosetting resin 2 flows irregularly along the grain boundaries of the crystal grains of the gold plating layer, and the region for wire bonding of the
本発明のパッケージの実施例を以下に説明する。
酸化アルミニウム質焼結体から成る基板3および枠体1を、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化マグネシウム,酸化カルシウムの原料粉末に、有機バインダ,溶剤,可塑剤,分散剤を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物をスプレイドライ法を用いて顆粒化し、この顆粒を所定形状のプレス金型によりプレス成形した後、約1500℃で焼成することによって作製した。基板3は縦56mm×横9.65mm×厚さ1.02mmの直方体形状、枠体1は縦57mm×横9.65mm×厚さ0.9mmの外形寸法とし、対向する一対の長辺の枠部(図1(a)では横方向の枠部)の幅が2.75mm、これと隣接する一対の短辺の枠部(図1(a)では縦方向の枠部)の幅が2.68mmである四角枠状の物とした。
Examples of the package of the present invention are described below.
The substrate 3 and the frame body 1 made of an aluminum oxide sintered body are mixed with an organic binder, a solvent, a plasticizer, a dispersant and mixed with raw material powders of aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide to produce a slurry. The slurry was granulated using a spray drying method, and the granule was press-molded with a press mold having a predetermined shape and then fired at about 1500 ° C. The substrate 3 has a rectangular parallelepiped shape of 56 mm in length, 9.65 mm in width, and 1.02 mm in thickness, and the frame 1 has an outer dimension of 57 mm in length, 9.65 mm in width, and 0.9 mm in thickness. In (a), the width of the horizontal frame portion is 2.75 mm, and a pair of adjacent short side frame portions (vertical frame portion in FIG. 1A) has a width of 2.68 mm. It was a thing of.
リード端子5を有するリードフレームは、厚み0.25mmの42アロイの薄板を従来周知のスタンピング金型で打ち抜いた後に、曲げ金型でL字状に折り曲げ加工する連続金型を用いて加工した。このリードフレームに形成されたリード端子5の表面には電気めっきにより下層に厚み2〜3μmのニッケルめっき層を形成し、このニッケルめっき層の光沢度を光沢剤の添加量等を変化させることで、このニッケルめっき層の上層に施された厚み0.07〜0.09μmの金めっき層の表面の光沢度を0.6から1.4まで0.1ずつ段階的に変化させたものを各40パッケージ準備した。
The lead frame having the
熱硬化性樹脂2となる樹脂ペーストは、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂が3.3質量%,ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂が5.9質量%およびフェノールノボラック型液状樹脂が9.9質量%から成る主剤に球状の酸化珪素からなる充填材を72.1質量%,テトラヒドロメチル無水フタル酸を主とする硬化剤を7.9質量%,イミダゾール系硬化剤を0.5質量%、着色剤としてカーボン紛を0.4質量%添加し遠心攪拌機を用いて混合、混練して作製した。 The resin paste used as the thermosetting resin 2 is composed of bisphenol A type liquid epoxy resin 3.3% by mass, bisphenol F type liquid epoxy resin 5.9% by mass and phenol novolac type liquid resin 9.9% by mass in the form of spherical silicon oxide. Using a centrifugal stirrer, 72.1% by mass of a filler composed of 77.9% by mass, 7.9% by mass of a curing agent mainly composed of tetrahydromethylphthalic anhydride, 0.5% by mass of an imidazole-based curing agent, and 0.4% by mass of carbon powder as a colorant It was prepared by mixing and kneading.
この樹脂ペーストをスクリーン印刷法を用いて基板3の外周部全周に厚み0.03mmで、長辺側は外周から内側へ幅2.25mm、短辺側は外周から内側へ幅4.03mmに印刷塗布した後にリード端子5のリードフレームを所定の位置に載置した後、150℃の雰囲気のオーブン中で10分間、仮硬化させた。その後、樹脂ペーストをディスペンサー法を用いて基板3の上部に載置されたリード端子5の上部から先の仮硬化した樹脂ペーストに重なるように基板3の外周部に沿ってφ(直径)1.4mmのノズルから環状に塗布し、その後に枠体1を塗布した樹脂ペーストの上に載置した。
This resin paste was printed and applied to the entire outer periphery of the substrate 3 with a thickness of 0.03 mm using a screen printing method, with a long side of 2.25 mm wide from the outer periphery to the inside and a short side of 4.03 mm wide from the outer periphery to the inside. Later, after the lead frame of the
しかる後、熱硬化性樹脂2を介して基板3,リード端子5,および枠体1が組み上げられた状態のものを150℃のオーブン中で90分加熱することで熱硬化性樹脂2を完全に硬化させて一体に接合させ、この得られたパッケージの試料について下記の各評価を行なった。
Thereafter, the substrate 3, the
まず、得られたパッケージの試料を、500倍の電子顕微鏡を用いて観察し、リード端子5の金めっき層の表面の熱硬化性樹脂2の流動(ブリード)の有無、および基板3と枠体1との間の空隙が熱硬化性樹脂2で完全に充填されていることの確認を行なった。
First, a sample of the obtained package was observed using a 500 × electron microscope, whether or not the thermosetting resin 2 flowed (bleeded) on the surface of the gold plating layer of the
また、これによって作製されたパッケージの任意の隣接リード端子5間において、リード端子5の撮像素子搭載面側の端部から0.5mmの部位に直径30μmのアルミワイヤを超音波ボンディング法により、パッケージ1個に対して4箇所×20個のパッケージ、計80本のボンディングワイヤを結線し、このうち10個のパッケージは、結線後に全40本のボンディングワイヤについてMIL STD 883E METHOOD2011.5の2点ボンドの引っ張り試験の方法に従いワイヤーのループの中心部を任意の鉤型構造の針金で引っかけ支持し接合部間を結ぶ直線に対して垂直上方側に引っ張りあげることでワイヤーが破断または接合部が剥離する状態を実体顕微鏡によって観察した。
In addition, an aluminum wire having a diameter of 30 μm is placed by ultrasonic bonding between the arbitrary
また残る10個のパッケージは、雰囲気温度150度のオーブン中に1.5時間放置し、その後前述の10個のサンプルと同様に40本のボンディングワイヤに同様の引っ張り試験を行なった後に、ボンディングワイヤの接合部のめっきの剥離の有無を観察した。 The remaining 10 packages are left in an oven at an ambient temperature of 150 ° C. for 1.5 hours, and then the same tensile test is performed on 40 bonding wires in the same manner as the above 10 samples, and then bonding wires are bonded. The presence or absence of peeling of the plating on the part was observed.
金めっき層の表面の光沢度を変化させた各々の場合における熱硬化性樹脂2の流動(ブリード)の発生率およびボンディング接合部の強度比較を表1に示す。
表1に示すように、電子顕微鏡を用いた観察の結果、金めっき層の表面の光沢度が0.8以上のサンプルは、熱硬化性樹脂2の硬化の過程で樹脂ペーストがゲル化し粘度が低下して、リード端子5の金めっき層の表面を流動(ブリード)することなく基板3と枠体1との間の空隙が熱硬化性樹脂2で完全に充填されていることが確認された。そして、このサンプルでは、熱硬化性樹脂2の硬化が完了し、基板3と枠体1とが隙間なく接合固定されたことを確認できた。
As shown in Table 1, as a result of observation using an electron microscope, the sample with a gold plating layer surface glossiness of 0.8 or more gels during the curing of the thermosetting resin 2 and the viscosity decreases. Thus , it was confirmed that the gap between the substrate 3 and the frame 1 was completely filled with the thermosetting resin 2 without flowing (bleeding) the surface of the gold plating layer of the
ボンディングワイヤの引っ張り試験においては、金めっき層の表面の光沢度が1.4以上であるとボンディング接合部に剥がれが確認され、ボンディング接合部の強度劣化を引き起こすことが分かった。また、その剥がれ部をオージェ分析で解析したところ、硫黄および炭素が確認され、光沢剤の成分が共析していることが確認された。 In the bonding wire tensile test, it was found that if the glossiness of the gold plating layer surface was 1.4 or more, peeling was observed at the bonding joint, resulting in deterioration of the strength of the bonding joint. Moreover , when the peeling part was analyzed by Auger analysis , sulfur and carbon were confirmed and it was confirmed that the component of a brightener co-deposited.
なお、金めっき層の表面の光沢度が1.3以下では、すべてアルミワイヤの破断のみであり、ボンディング接合部の剥がれの発生はないことが確認された。 Incidentally, it is more than 1.3 gloss of the surface of the gold plating layer, all is only breaking of the aluminum wire, it was confirmed not occurrence of peeling of the bonding joint.
また、金めっき層の表面の光沢度が0.7以下では、ワイヤボンディングのための領域に熱硬化性樹脂2が存在したため、ワイヤボンディングができなかった。 Also, the glossiness of the surface of the gold plating layer is 0.7 or less, since the thermosetting resin 2 is present in a region for wire bonding could not wire bonding.
以上の結果により、金めっき層の表面の、屈折率が1.567であるガラス表面において可視光の全波長領域の光が60°の入射角で入射された場合に、ガラス表面で反射される反射率が10%の場合を光沢度1と定義した光沢度が0.8以上1.3以下であると、金めっき層の結晶粒の粒界に沿ってワイヤボンディングのための領域に至る熱硬化性樹脂2の流動(ブリード)がないとともに、光沢剤の成分が共析することによるボンディング接合部の強度劣化がない、ボンディング接合強度に優れるパッケージを形成することが可能なことが分かった。 From the above results, when the surface of the gold plating layer, a refractive index of light of the entire wavelength range of visible light is incident at an incident angle of 60 ° in the glass surface is 1.567, the reflectivity is reflected by the glass surface When the glossiness is 0.8 or more and 1.3 or less, where the glossiness is defined as 1 glossiness of 10%, the flow of the thermosetting resin 2 that reaches the region for wire bonding along the grain boundary of the crystal grain of the gold plating layer It has been found that it is possible to form a package having excellent bonding joint strength without any (bleed) and no deterioration of the bonding joint strength due to the eutectoid of the brightener component.
なお、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例えば、リード端子5は基板の上面の外周部の周囲のすべてに取着されていてもよいし、任意の1辺にのみ取着されていてもよい。また、基体1は四角平板状を例としたが、多角形状や円盤状等でも構わない。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, the
1:枠体
2:熱硬化性樹脂
3:基板
4:電子部品
5:リード端子
1: Frame 2: Thermosetting resin 3: Substrate 4: Electronic component 5: Lead terminal
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