Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP5493257B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP5493257B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5493257B2
JP5493257B2 JP2007237077A JP2007237077A JP5493257B2 JP 5493257 B2 JP5493257 B2 JP 5493257B2 JP 2007237077 A JP2007237077 A JP 2007237077A JP 2007237077 A JP2007237077 A JP 2007237077A JP 5493257 B2 JP5493257 B2 JP 5493257B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plating layer
melting point
external connection
layer
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007237077A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009070997A (en
Inventor
充男 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007237077A priority Critical patent/JP5493257B2/en
Publication of JP2009070997A publication Critical patent/JP2009070997A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5493257B2 publication Critical patent/JP5493257B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/756Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

Landscapes

  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

本発明は、外部接続用リード上にめっき層を有する半導体装置に関し、特に、外部接続用リード上にPbフリーめっき層を有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a plating layer on an external connection lead, and more particularly to a semiconductor device having a Pb-free plating layer on an external connection lead.

樹脂封止型の半導体パッケージは、プリント基板と接続するための外部接続用リードを備える。外部接続用リードは、一般に、CuやFe−Ni合金で形成されるため、Snを含有する溶融半田に対する濡れ性が悪い。そこで、外部接続用リードには、めっき層が施される。外部接続用リードにSnを含むめっき層を施すことにより、半田付け性を改善することができ、外部接続用リードとプリント基板とを接続する緻密な半田層を形成することができる。   The resin-encapsulated semiconductor package includes external connection leads for connection to a printed circuit board. Since the external connection lead is generally formed of Cu or Fe—Ni alloy, the wettability with respect to the molten solder containing Sn is poor. Therefore, a plating layer is applied to the external connection lead. By applying a plating layer containing Sn to the external connection lead, the solderability can be improved, and a dense solder layer for connecting the external connection lead and the printed board can be formed.

このめっき層には、従来Sn−Pb合金が用いられてきたが、環境汚染等の理由から、近年ではPbフリー合金が用いられている。しかしながら、めっき層をPbフリー合金で形成した場合、Sn−Pb合金の場合と比較して、めっき層の表面から金属ウィスカーが発生、成長し易い。この金属ウィスカーは、主としてめっき層の内部応力によって発生、成長する。金属ウィスカーが成長して、隣接する外部接続用リード間が電気的に短絡すると、半導体パッケージが正常に動作しなくなるため、従来から、Pbフリーめっき層の内部応力を緩和できる半導体装置の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, Sn—Pb alloy has been used for this plating layer, but Pb-free alloy has been used in recent years for reasons such as environmental pollution. However, when the plating layer is formed of a Pb-free alloy, metal whiskers are likely to be generated and grow from the surface of the plating layer as compared with the case of the Sn—Pb alloy. This metal whisker is generated and grows mainly by the internal stress of the plating layer. When a metal whisker grows and an electrical connection between adjacent external connection leads is electrically short-circuited, the semiconductor package does not operate normally. Therefore, there has conventionally been a method for manufacturing a semiconductor device that can relieve internal stress of a Pb-free plated layer. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記従来の半導体装置の製造方法では、外部接続用リードをFe―Ni合金で形成し、その表面に、Sn―Cu合金からなるめっき層を形成する。次に、熱処理炉を用いて、めっき層の融点以上の温度で熱処理し、めっき層を溶融させる。このとき、めっき層の融点以上の温度が20秒以上保持されるようにする。この熱処理により、めっき層の粒界を消失させることができる。また、この熱処理により、めっき層の表面に形成された酸化膜を破壊することができる。これにより、めっき層の内部応力を緩和させ、ウィスカーの発生を抑制することができる。
特開2007−81235号公報
In the conventional method for manufacturing a semiconductor device, the lead for external connection is formed of an Fe—Ni alloy, and a plating layer made of an Sn—Cu alloy is formed on the surface thereof. Next, using a heat treatment furnace, heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the plating layer to melt the plating layer. At this time, a temperature equal to or higher than the melting point of the plating layer is maintained for 20 seconds or more. By this heat treatment, the grain boundary of the plating layer can be eliminated. Moreover, the oxide film formed on the surface of the plating layer can be destroyed by this heat treatment. Thereby, the internal stress of a plating layer can be relieved and generation | occurrence | production of a whisker can be suppressed.
JP 2007-81235 A

しかしながら、上記従来の製造方法で製造した半導体装置は、製造時に発生するめっき層の内部応力を緩和できるが、製造後に発生するめっき層の内部応力を緩和できない。   However, the semiconductor device manufactured by the above-described conventional manufacturing method can relieve the internal stress of the plating layer generated during manufacturing, but cannot relieve the internal stress of the plating layer generated after manufacturing.

図3は、従来の製造方法で製造した半導体装置の問題点を模式的に示しためっき層の断面図である。図3では、外部接続用リード14b上にめっき層6が積層されている。この場合、後述の第1〜第3の原因により、製造後にめっき層6で内部応力が発生する。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a plating layer schematically showing the problems of a semiconductor device manufactured by a conventional manufacturing method. In FIG. 3, the plating layer 6 is laminated on the external connection lead 14b. In this case, internal stress is generated in the plating layer 6 after manufacture due to first to third causes described later.

第1の原因は、めっき層6の熱膨張(矢印B)と外部接続用リード14bの熱膨張(矢印A)との差である。互いに熱膨張係数の異なるめっき層6(Sn23×10−6/℃)と外部接続用リード14b(Fe−42Ni合金(重量%、以下同じ)5×10−6/℃、Cu17×10−6/℃)とが連結されているので、温度が上昇すると、めっき層6では圧縮応力が発生し、外部接続用リード14bでは引張応力が発生する。 The first cause is the difference between the thermal expansion of the plating layer 6 (arrow B) and the thermal expansion of the external connection lead 14b (arrow A). Plating layer 6 (Sn23 × 10 −6 / ° C.) having different thermal expansion coefficient and lead 14 b for external connection (Fe-42Ni alloy (weight%, the same applies hereinafter)) 5 × 10 −6 / ° C., Cu 17 × 10 −6 / When the temperature rises, compressive stress is generated in the plating layer 6, and tensile stress is generated in the external connection lead 14b.

第2の原因は、めっき層6と外部接続用リード14bとの拡散反応である。めっき層6と外部接続用リード14bとは、互いに隣接しているため、拡散反応する。外部接続用リード14bにFe−Ni合金を用いた場合、Ni成分がめっき層6に拡散し、めっき層6にNiSn、NiSn、NiSn等のNi−Sn金属間化合物2が析出する。また、外部接続用リード14bにCuを用いた場合、Cu成分がめっき層6に拡散し、めっき層6にCuSn、CuSn等のCu−Sn金属間化合物2が析出する。これらの金属間化合物2は、矢印C方向に体積膨張しながら析出するため、めっき層6に圧縮応力を発生させる。また、金属間化合物2は、温度が上昇すると、めっき層6との熱膨張差によって、めっき層6に内部応力を発生させる。 The second cause is a diffusion reaction between the plating layer 6 and the external connection lead 14b. Since the plating layer 6 and the external connection lead 14b are adjacent to each other, they undergo a diffusion reaction. When an Fe—Ni alloy is used for the external connection lead 14 b, the Ni component diffuses into the plating layer 6, and the Ni—Sn intermetallic compound such as Ni 3 Sn, Ni 3 Sn 2 , Ni 3 Sn 4, etc. 2 precipitates out. When Cu is used for the external connection lead 14 b, the Cu component diffuses into the plating layer 6, and the Cu—Sn intermetallic compound 2 such as Cu 3 Sn and Cu 6 Sn 5 is deposited on the plating layer 6. Since these intermetallic compounds 2 precipitate while volume expansion in the direction of arrow C, compressive stress is generated in the plating layer 6. Further, when the temperature rises, the intermetallic compound 2 generates an internal stress in the plating layer 6 due to a difference in thermal expansion from the plating layer 6.

第3の原因は、めっき層6の腐食である。めっき層6の表面には、空気中の水分から保護するための有機物コーティング(図示せず)が施されているが、有機物コーティングが劣化すると、腐食される。めっき層6の表面が腐食されると、めっき層6の表面にSn酸化物を主成分とする微粒子4が析出する。このSn酸化物を主成分とする微粒子4は、矢印D方向に体積膨張しながら析出するため、めっき層6に圧縮応力を発生させる。また、Sn酸化物を主成分とする微粒子4は、温度が上昇すると、めっき層6との熱膨張差により、めっき層6に内部応力を発生させる。   The third cause is corrosion of the plating layer 6. The surface of the plating layer 6 is provided with an organic coating (not shown) for protecting it from moisture in the air, but is corroded when the organic coating is deteriorated. When the surface of the plating layer 6 is corroded, fine particles 4 containing Sn oxide as a main component are deposited on the surface of the plating layer 6. Since the fine particles 4 containing Sn oxide as a main component are deposited while volume-expanding in the direction of arrow D, compressive stress is generated in the plating layer 6. Further, the fine particles 4 containing Sn oxide as a main component generate internal stress in the plating layer 6 due to a difference in thermal expansion from the plating layer 6 when the temperature rises.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、製造後に発生するめっき層の内部応力を緩和でき、めっき層表面からのウィスカーの発生、成長を抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a semiconductor device that can alleviate internal stress of a plating layer generated after manufacturing and can suppress generation and growth of whiskers from the surface of the plating layer. Objective.

本発明の一態様によれば、
外部接続用リード上にめっき層を有する半導体装置の製造方法において、
前記めっき層は、第1層と、前記第1層上に形成された第2層とを有し、
前記第2層車載時の最高使用温度より高い固相線温度又は融点の、Snを含むPbフリー合金又はSnで形成し、
前記第1層前記車載時の最高使用温度より低い固相線温度又は融点の、Snを含むPbフリー合金で形成する、半導体装置の製造方法が提供される
According to one aspect of the invention ,
In a method for manufacturing a semiconductor device having a plating layer on a lead for external connection,
The plating layer has a first layer and a second layer formed on the first layer,
Wherein the second layer, the maximum operating temperature higher than the solidus temperature or melting point during vehicle, formed by Pb-free alloy or Sn containing Sn,
Said first layer, said vehicle when the maximum operating temperature lower than the solidus temperature or the melting point of, formed by Pb-free alloy containing Sn, the method of manufacturing a semiconductor device is provided.

本発明によれば、めっき層の温度が所定値以上に上昇すると、第1層の少なくとも一部が溶融して、第1層の粘性流動により、前述の第1の原因である外部接続用リードとめっき層との熱膨張差に起因する熱応力を緩和することができる。したがって、製造後に発生するめっき層の内部応力を緩和することができ、めっき層からのウィスカーの発生、成長を抑制することができる。 According to the present invention, when the temperature of the plating layer rises to a predetermined value or more, at least a part of the first layer is melted, and the external connection lead that is the first cause is due to the viscous flow of the first layer. And thermal stress due to a difference in thermal expansion between the plating layer and the plating layer can be reduced. Therefore, the internal stress of the plating layer generated after production can be relaxed, and the generation and growth of whiskers from the plating layer can be suppressed.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の半導体装置の構成の一実施例を示した図で、(a)は平面図、(b)は(a)のA−Aに沿った断面図である。   1A and 1B are diagrams showing an embodiment of a semiconductor device according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

本実施例の半導体装置は、図1に示すように、ダイパッド11上に半導体素子12を搭載する。半導体素子12は、ボンディングワイヤ13により、内部接続用リード14aへ電気的に接続されている。これらのダイパッド11、半導体素子12、ボンディングワイヤ13、及び内部接続用リード14aは、カーボンを含有するエポキシ樹脂15で封止され、光、空気中の水分等から保護されている。外部接続用リード14bは、内部接続用リード14aから延設され、封止樹脂15から外部に突出している。外部接続用リード14bの表面には、半田付け性改善のためのめっき層16が形成されており、外部接続用リード14bは、プリント基板(図示せず)に半田付けされている。このため、プリント基板からの信号を半導体素子12に伝え、半導体素子12で処理された結果を信号として取り出すことができる。   In the semiconductor device of this embodiment, a semiconductor element 12 is mounted on a die pad 11 as shown in FIG. The semiconductor element 12 is electrically connected to the internal connection lead 14 a by a bonding wire 13. The die pad 11, the semiconductor element 12, the bonding wire 13, and the internal connection lead 14a are sealed with an epoxy resin 15 containing carbon and protected from light, moisture in the air, and the like. The external connection lead 14b extends from the internal connection lead 14a and protrudes from the sealing resin 15 to the outside. A plating layer 16 for improving solderability is formed on the surface of the external connection lead 14b, and the external connection lead 14b is soldered to a printed board (not shown). For this reason, a signal from the printed circuit board can be transmitted to the semiconductor element 12 and a result processed by the semiconductor element 12 can be taken out as a signal.

半導体素子12には、例えば、多数のトランジスタをSiチップに組み込んだIC、LSIを用いることができる。半導体素子12は、プリント基板からの入力信号を処理し、処理された結果を出力信号としてプリント基板に出力する。   As the semiconductor element 12, for example, an IC or LSI in which a large number of transistors are incorporated in a Si chip can be used. The semiconductor element 12 processes an input signal from the printed circuit board and outputs the processed result to the printed circuit board as an output signal.

ダイパッド11、及びリード14には、導電性、放熱性に優れたCuや、半導体素子12との熱膨張差に優れたFe−42Ni合金が用いられ、これらの金属板を精密金型で打ち抜くこと、又はこれらの金属板をエッチングすることで形成される。   For the die pad 11 and the lead 14, Cu having excellent conductivity and heat dissipation and Fe-42Ni alloy having excellent thermal expansion difference from the semiconductor element 12 are used, and these metal plates are punched with a precision die. Or by etching these metal plates.

外部接続用リード14b上には、半田付け性の改善のため、電解めっき法を用いて、Pbフリーめっき層16が形成されている。   A Pb-free plating layer 16 is formed on the external connection lead 14b by using an electrolytic plating method in order to improve solderability.

本実施例のめっき層16は、その特徴的な構成として、図1(b)に示すように、低融点めっき層16aと、低融点めっき層16a上に形成された高融点めっき層16bとを有する。これら低融点めっき層16a、高融点めっき層16bは、電解めっき法で、それぞれ、0.5μm以上積層される。厚さ0.5μm未満の場合、低融点めっき層16a、高融点めっき層16bの厚みが十分でないため、後述の低融点めっき層16a、高融点めっき層16bの効果が十分に発現されない。   As shown in FIG. 1B, the plating layer 16 of the present embodiment includes a low melting point plating layer 16a and a high melting point plating layer 16b formed on the low melting point plating layer 16a. Have. These low melting point plating layer 16a and high melting point plating layer 16b are each laminated by 0.5 μm or more by electrolytic plating. When the thickness is less than 0.5 μm, the low melting point plating layer 16a and the high melting point plating layer 16b are not sufficiently thick, so that the effects of the low melting point plating layer 16a and the high melting point plating layer 16b described later are not sufficiently exhibited.

この高融点めっき層16bは、最高使用温度より固相線温度又は融点の高いPbフリー合金で形成される。尚、本実施例において、最高使用温度とは、半導体装置を実際に使用した場合のめっき層16の最高温度を意味する。最高使用温度は、車載用半導体装置の場合、車内の設置場所にもよるが、炎天下の太陽光の照射熱、他の車載部品の発熱等により、70℃以上に達することがある。   The high melting point plating layer 16b is formed of a Pb-free alloy having a solidus temperature or a melting point higher than the maximum use temperature. In the present embodiment, the maximum operating temperature means the maximum temperature of the plating layer 16 when the semiconductor device is actually used. In the case of an in-vehicle semiconductor device, the maximum use temperature may reach 70 ° C. or more due to the irradiation heat of sunlight under the sun, heat generation of other in-vehicle components, etc., depending on the installation location in the vehicle.

例えば、最高使用温度が120℃の場合、高融点めっき層16bには、Sn(融点232℃)、Sn−3.5Ag合金(融点221℃)、Sn−0.7Cu合金(融点227℃)、Sn−4Bi合金(固相線温度217℃)を用いることができる。   For example, when the maximum use temperature is 120 ° C., the high melting point plating layer 16b includes Sn (melting point 232 ° C.), Sn-3.5Ag alloy (melting point 221 ° C.), Sn-0.7Cu alloy (melting point 227 ° C.), An Sn-4Bi alloy (solidus temperature 217 ° C.) can be used.

高融点めっき層16bは、最高使用温度であっても溶融しないので、高融点めっき層16bの表面に施される有機物コーティングと反応しにくい。このため、有機物コーティングの劣化を抑制することができ、高融点めっき層16bを空気中の水分等から保護することができる。   Since the high melting point plating layer 16b does not melt even at the highest use temperature, it does not easily react with the organic coating applied to the surface of the high melting point plating layer 16b. For this reason, deterioration of the organic coating can be suppressed, and the refractory plating layer 16b can be protected from moisture in the air.

また、高融点めっき層16bは、最高使用温度であっても溶融しないので、固体の高融点めっき層16bの内壁と、固体の外部接続用リード14bの外壁とにより、溶融した低融点めっき層16aの流失を防止することができる。   Further, since the high melting point plating layer 16b does not melt even at the maximum use temperature, the molten low melting point plating layer 16a is formed by the inner wall of the solid high melting point plating layer 16b and the outer wall of the solid external connection lead 14b. Can be prevented.

この低融点めっき層16aは、最高使用温度より固相線温度又は融点の低いPbフリー合金で形成される。   The low melting point plating layer 16a is formed of a Pb-free alloy having a solidus temperature or a melting point lower than the maximum use temperature.

例えば、最高使用温度が120℃の場合、低融点めっき層16aには、120℃で全部溶融するSn−52In合金(融点117℃)、120℃で一部溶融するSn−48In合金(固相線温度117℃、液相線温度131℃)を用いることができる。   For example, when the maximum use temperature is 120 ° C., the low melting point plating layer 16 a includes an Sn-52In alloy (melting point 117 ° C.) that is completely melted at 120 ° C., and an Sn-48In alloy (solid phase wire that is partially melted at 120 ° C. Temperature 117 ° C., liquidus temperature 131 ° C.).

或いは、最高使用温度が150℃の場合、上記Sn−52In合金、Sn−48In合金の他にも、150℃で全部溶融するSn−58Bi合金(融点139℃)、150℃で一部溶融するSn−20Bi合金(固相線温度144℃、液相線温度208℃)を用いることができる。   Alternatively, when the maximum use temperature is 150 ° C., in addition to the above Sn-52In alloy and Sn-48In alloy, Sn-58Bi alloy (melting point 139 ° C.) that melts all at 150 ° C., Sn that partially melts at 150 ° C. A −20 Bi alloy (solidus temperature 144 ° C., liquidus temperature 208 ° C.) can be used.

このように、低融点めっき層16aは、少なくとも最高使用温度で一部溶融する。このため、前述した第1〜第3の原因により、製造後に発生するめっき層16の内部応力を緩和することができる。以下、図2を参照しながら、めっき層16の内部応力の緩和の詳細について説明する。   Thus, the low melting point plating layer 16a is partially melted at least at the maximum use temperature. For this reason, the internal stress of the plating layer 16 generated after manufacture can be relaxed due to the first to third causes described above. Hereinafter, the details of the relaxation of the internal stress of the plating layer 16 will be described with reference to FIG.

まず、第1の原因である、めっき層16と外部接続用リード14bとの熱膨張差について説明する。前述したように、温度が上昇すると、めっき層16と外部接続用リード14bとの熱膨張差により、めっき層16で圧縮応力が発生する。   First, the difference in thermal expansion between the plating layer 16 and the external connection lead 14b, which is the first cause, will be described. As described above, when the temperature rises, compressive stress is generated in the plating layer 16 due to the difference in thermal expansion between the plating layer 16 and the external connection lead 14b.

ここで、低融点めっき層16aの少なくとも一部が溶融すると、低融点めっき層16aの粘性流動により、めっき層16は、外部接続リード14bに拘束されることなく自由に熱膨張できるようになる。これにより、熱膨張差に起因してめっき層16で発生する圧縮応力を緩和することができる。   Here, when at least a part of the low melting point plating layer 16a is melted, the plating layer 16 can be freely thermally expanded without being constrained by the external connection leads 14b due to the viscous flow of the low melting point plating layer 16a. Thereby, the compressive stress which generate | occur | produces in the plating layer 16 due to a thermal expansion difference can be relieved.

この結果、製造後に発生するめっき層16の内部応力を緩和することができ、めっき層16からのウィスカーの発生、成長を抑制することができる。   As a result, the internal stress of the plating layer 16 generated after manufacture can be relaxed, and the generation and growth of whiskers from the plating layer 16 can be suppressed.

次に、第2の原因である、外部接続用リード14bとめっき層16との拡散反応について説明する。前述したように、外部接続用リード14bとめっき層16との拡散反応により、金属間化合物2が体積膨張しながら析出すると、めっき層16で圧縮応力が発生する。また、前述したように、析出した金属間化合物2は、温度が上昇すると、めっき層16との熱膨張差によって、めっき層16に内部応力を発生させる。   Next, the diffusion reaction between the external connection lead 14b and the plating layer 16, which is the second cause, will be described. As described above, when the intermetallic compound 2 precipitates while expanding in volume due to the diffusion reaction between the external connection lead 14 b and the plating layer 16, a compressive stress is generated in the plating layer 16. Further, as described above, the deposited intermetallic compound 2 generates an internal stress in the plating layer 16 due to a difference in thermal expansion with the plating layer 16 when the temperature rises.

ここで、低融点めっき層16aの少なくとも一部が溶融すると、図2に示すように、低融点めっき層16aの対流により、低融点めっき層16aに析出した金属間化合物2を分解して広範囲に分散することができる。低融点めっき層16aが凝固した後も、金属間化合物2が広範囲に分散しているので、めっき層16と金属間化合物2との熱膨張差に起因して発生する内部応力を分散することができる。これにより、金属間化合物の析出に起因してめっき層16で発生する圧縮応力を緩和することができる。   Here, when at least a part of the low-melting point plating layer 16a is melted, as shown in FIG. 2, the intermetallic compound 2 deposited on the low-melting point plating layer 16a is decomposed by the convection of the low-melting point plating layer 16a. Can be dispersed. Even after the low melting point plating layer 16a is solidified, the intermetallic compound 2 is dispersed in a wide range, so that the internal stress generated due to the difference in thermal expansion between the plating layer 16 and the intermetallic compound 2 can be dispersed. it can. Thereby, the compressive stress which generate | occur | produces in the plating layer 16 resulting from precipitation of an intermetallic compound can be relieved.

また、低融点めっき層16aの少なくとも一部が溶融すると、低融点めっき層16aの粘性流動により、金属間化合物2の析出によりめっき層16で発生した圧縮応力を解放することができる。これにより、金属間化合物の析出に起因してめっき層16で発生する圧縮応力を緩和することができる。   When at least a part of the low melting point plating layer 16a is melted, the compressive stress generated in the plating layer 16 due to the precipitation of the intermetallic compound 2 can be released by the viscous flow of the low melting point plating layer 16a. Thereby, the compressive stress which generate | occur | produces in the plating layer 16 resulting from precipitation of an intermetallic compound can be relieved.

この結果、製造後に発生するめっき層16の内部応力を緩和することができ、めっき層16からのウィスカーの発生、成長を抑制することができる。   As a result, the internal stress of the plating layer 16 generated after manufacture can be relaxed, and the generation and growth of whiskers from the plating layer 16 can be suppressed.

最後に、第3の原因である、めっき層16の腐食について説明する。前述したように、高融点めっき層16bの腐食により、Sn酸化物を主成分とする微粒子4が体積膨張しながら析出すると、めっき層16で圧縮応力が発生する。また、前述したように、析出したSn酸化物を主成分とする微粒子4は、温度が上昇すると、めっき層16との熱膨張差によって、めっき層16に内部応力を発生させる。   Finally, the corrosion of the plating layer 16 that is the third cause will be described. As described above, when the fine particles 4 containing Sn oxide as a main component are deposited while being expanded due to corrosion of the high melting point plating layer 16b, compressive stress is generated in the plating layer 16. Further, as described above, the fine particles 4 mainly composed of precipitated Sn oxide generate internal stress in the plating layer 16 due to a difference in thermal expansion from the plating layer 16 when the temperature rises.

ここで、低融点めっき層16aの少なくとも一部が溶融すると、図2に示すように、低融点めっき層16aの対流により、高融点めっき層16bに析出したSn酸化物を主成分とする微粒子4を分解して広範囲に分散することができる。低融点めっき層16aが凝固した後も、Sn酸化物を主成分とする微粒子4が広範囲に分散しているので、めっき層16と微粒子4との熱膨張差に起因して発生する内部応力を分散することができる。これにより、めっき層16の腐食に起因してめっき層16で発生する圧縮応力を緩和することができる。   Here, when at least a part of the low melting point plating layer 16a is melted, as shown in FIG. 2, fine particles 4 mainly composed of Sn oxide deposited on the high melting point plating layer 16b by convection of the low melting point plating layer 16a. Can be decomposed and dispersed in a wide range. Even after the low melting point plating layer 16a is solidified, the fine particles 4 mainly composed of Sn oxide are dispersed in a wide range, so that the internal stress generated due to the difference in thermal expansion between the plating layer 16 and the fine particles 4 is reduced. Can be dispersed. Thereby, the compressive stress which generate | occur | produces in the plating layer 16 due to corrosion of the plating layer 16 can be relieved.

また、低融点めっき層16aの少なくとも一部が溶融すると、低融点めっき層16aの粘性流動により、Sn酸化物を主成分とする微粒子4の析出によりめっき層16で発生した圧縮応力を解放することができる。これにより、めっき層16の腐食に起因してめっき層16で発生する圧縮応力を緩和することができる。   Further, when at least a part of the low melting point plating layer 16a is melted, the compressive stress generated in the plating layer 16 due to the precipitation of the fine particles 4 mainly composed of Sn oxide is released by the viscous flow of the low melting point plating layer 16a. Can do. Thereby, the compressive stress which generate | occur | produces in the plating layer 16 due to corrosion of the plating layer 16 can be relieved.

この結果、製造後に発生するめっき層16の内部応力を緩和することができ、めっき層16からのウィスカーの発生、成長を抑制することができる。   As a result, the internal stress of the plating layer 16 generated after manufacture can be relaxed, and the generation and growth of whiskers from the plating layer 16 can be suppressed.

このように、本実施例の半導体装置では、めっき層16は、低融点めっき層16aと、低融点めっき層16a上に形成された高融点めっき層16bとを有し、低融点めっき層16aは、最高使用温度より固相線温度又は融点の低い金属で形成される。これにより、めっき層16の温度が所定値以上に上昇すると、低融点めっき層16aの少なくとも一部が溶融して、低融点めっき層16aの粘性流動、対流により、製造後に発生しためっき層16の内部応力を緩和することができ、めっき層16からのウィスカーの発生、成長を抑制することができる。   Thus, in the semiconductor device of this example, the plating layer 16 has the low melting point plating layer 16a and the high melting point plating layer 16b formed on the low melting point plating layer 16a. , Formed of a metal having a solidus temperature or a melting point lower than the maximum use temperature. As a result, when the temperature of the plating layer 16 rises to a predetermined value or more, at least a part of the low melting point plating layer 16a is melted, and the plating layer 16 generated after the production due to the viscous flow and convection of the low melting point plating layer 16a. The internal stress can be relaxed, and the generation and growth of whiskers from the plating layer 16 can be suppressed.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

例えば、本実施例のめっき層16は、低融点めっき層16aと、低融点めっき層16a上に形成された高融点めっき層16bとを有するとしたが、少なくとも前述の第1の原因であるめっき層16と外部接続用リード14bとの熱膨張差に起因する内部応力を緩和することができる限り、その積層構造に制限はなく、例えば、低融点めっき層16aと高融点めっき層16bとの間に、第3のめっき層を形成しても良く、或いは、外部接続用リード14bと低融点めっき層16aとの間に第3のめっき層を形成しても良い。   For example, although the plating layer 16 of the present embodiment includes the low melting point plating layer 16a and the high melting point plating layer 16b formed on the low melting point plating layer 16a, the plating which is at least the first cause described above. As long as the internal stress caused by the difference in thermal expansion between the layer 16 and the external connection lead 14b can be alleviated, the laminated structure is not limited. For example, between the low melting point plating layer 16a and the high melting point plating layer 16b In addition, a third plating layer may be formed, or a third plating layer may be formed between the external connection lead 14b and the low melting point plating layer 16a.

また、本実施例では、低融点めっき層16aには、Sn−52In合金、Sn−48In合金、Sn−58Bi合金、Sn−20Bi合金を用いたが、最高使用温度より固相線温度又は融点の低いPbフリー合金である限り、その化学組成に制限はない。   In this example, Sn-52In alloy, Sn-48In alloy, Sn-58Bi alloy, and Sn-20Bi alloy were used for the low melting point plating layer 16a. As long as it is a low Pb-free alloy, its chemical composition is not limited.

本発明の半導体装置の構成の一実施例を示した図である。It is the figure which showed one Example of the structure of the semiconductor device of this invention. 低融点めっき層16aの少なくとも一部が溶融した状態の一例を示しためっき層16の断面図である。It is sectional drawing of the plating layer 16 which showed an example of the state which at least one part of the low melting-point plating layer 16a fuse | melted. 従来の製造方法で製造した半導体装置の問題点を模式的に示しためっき層6の断面図である。It is sectional drawing of the plating layer 6 which showed typically the problem of the semiconductor device manufactured with the conventional manufacturing method.

符号の説明Explanation of symbols

12 半導体素子
14a 内部接続用リード
14b 外部接続用リード
16 めっき層
16a 低融点めっき層
16b 高融点めっき層
12 Semiconductor element 14a Internal connection lead 14b External connection lead 16 Plating layer 16a Low melting point plating layer 16b High melting point plating layer

Claims (1)

外部接続用リード上にめっき層を有する半導体装置の製造方法において、
前記めっき層は、第1層と、前記第1層上に形成された第2層とを有し、
前記第2層車載時の最高使用温度より高い固相線温度又は融点の、Snを含むPbフリー合金又はSnで形成し、
前記第1層前記車載時の最高使用温度より低い固相線温度又は融点の、Snを含むPbフリー合金で形成する、半導体装置の製造方法
In a method for manufacturing a semiconductor device having a plating layer on a lead for external connection,
The plating layer has a first layer and a second layer formed on the first layer;
Wherein the second layer, the maximum operating temperature higher than the solidus temperature or melting point during vehicle, formed by Pb-free alloy or Sn containing Sn,
Said first layer, said vehicle when the maximum operating temperature lower than the solidus temperature or the melting point of, formed by Pb-free alloy containing Sn, a method of manufacturing a semiconductor device.
JP2007237077A 2007-09-12 2007-09-12 Manufacturing method of semiconductor device Active JP5493257B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007237077A JP5493257B2 (en) 2007-09-12 2007-09-12 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007237077A JP5493257B2 (en) 2007-09-12 2007-09-12 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009070997A JP2009070997A (en) 2009-04-02
JP5493257B2 true JP5493257B2 (en) 2014-05-14

Family

ID=40606955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007237077A Active JP5493257B2 (en) 2007-09-12 2007-09-12 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5493257B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010245217A (en) * 2009-04-03 2010-10-28 Kenichi Fuse Method of mounting semiconductor ic

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62219950A (en) * 1986-03-20 1987-09-28 Shinko Electric Ind Co Ltd Lead frame
JPH07273263A (en) * 1994-03-30 1995-10-20 Sony Corp External terminals of electronic parts
JPH08132277A (en) * 1994-11-01 1996-05-28 Ishikawa Kinzoku Kk Leadless solder
JP3040929B2 (en) * 1995-02-06 2000-05-15 松下電器産業株式会社 Solder material
JP3161443B2 (en) * 1998-12-09 2001-04-25 日本電気株式会社 External lead of semiconductor device
JP2002009428A (en) * 2000-06-16 2002-01-11 Fujitsu Ltd Electronic component mounting method and electronic component mounting structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009070997A (en) 2009-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4569423B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5811304B2 (en) Lead-free solder alloy and in-vehicle electronic circuit
CN101996969B (en) Semiconductor device and on-vehicle AC generator
CN104870673B (en) Lead-Free Solder Alloys
JP2019093450A (en) Solder material for semiconductor device
CN101393901B (en) Semiconductor device
WO2015075788A1 (en) Lead-free solder alloy and semiconductor device
JPWO2020158660A1 (en) Solder joint
JP6810915B2 (en) Solder material
JP6052381B2 (en) Lead-free solder alloy
JP5517694B2 (en) Semiconductor device
KR20240112763A (en) Solder alloy, solder paste, solder ball, solder preform, solder joint, automotive electronic circuit, ecu electronic circuit, automotive electronic circuit device, and ecu electronic circuit device
CA3225073C (en) Solder alloy, solder paste, solder ball, solder preform, solder joint, vehicle-mounted electronic circuit, ecu electronic circuit, vehicle-mounted electronic circuit device, and ecu electronic circuit device
KR20240112762A (en) Solder alloy, solder paste, solder ball, solder preform, solder joint, automotive electronic circuit, ecu electronic circuit, automotive electronic circuit device, and ecu electronic circuit device
JP5493257B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2016047555A (en) Lead-free solder alloy and on-board electric circuit
JP5310309B2 (en) Solder coat lid
JP2018011020A (en) Composite substrate and electronic device
JP5779666B2 (en) Automotive power modules, automobiles
JP6370458B1 (en) Lead-free solder alloy and electronic circuit board
US20260014652A1 (en) Electronic Device and Method For Manufacturing Electronic Device
JP2025025958A (en) Semiconductor Device
US9216478B2 (en) Solder and die-bonding structure
HK40106585A (en) Solder alloy, solder paste, solder ball, preformed solder, solder joint, vehicle-mounted electronic circuit, ecu electronic circuit, vehicle-mounted electronic circuit device and ecu electronic circuit device
JP2004197111A (en) Metal materials for electronic components that prevent whisker formation

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110816

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130423

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130501

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140217

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5493257

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151