(57)【要約】【課題】全面がＰｄメッキ層などで覆われているリードフレームにおいても、外観検査で熱負荷の有無を判断することができるリードフレームを提供する。【解決手段】基材金属と、基材金属表面の一部に設けられたメッキ層１８と、その基材金属表面の他の一部に設けられた、その受ける熱負荷により変色する部位１５と、を有するリードフレームを提供する。また、半導体装置の製造方法は、第１の実施形態から第４の実施形態のリードフレームを用いて、そのリードフレームに半導体チップをマウントし、その半導体チップとそのリードフレームをワイヤでボンディングし、そのワイヤでボンディングされた半導体チップとリードフレームを樹脂封止する組み立て工程と、その組み立て工程の熱負荷によって熱履歴モニターが変色したかその組み立て工程後に外観チェックを行い、熱履歴の異常の有無を判定する半導体装置の製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームを構成する基材金属と、
前記基材金属表面に設けられた多層メッキ層と、
熱負荷によって変色する熱履歴モニター部と、
を有するリードフレーム。
【請求項２】
請求項１記載のリードフレームにおいて、
前記熱負荷によって変色する熱履歴モニター部が、銅または銅合金であるリードフレーム。
【請求項３】
請求項１記載のリードフレームにおいて、
前記熱負荷によって変色する熱履歴モニター部が、顔料を含んだエポキシ樹脂であるリードフレーム。
【請求項４】
請求項２に記載のリードフレームにおいて、
前記熱負荷によって変色する熱履歴モニター部が、前記基材金属表面であるリードフレーム。
【請求項５】
請求項２又は３記載のリードフレームにおいて、
前記熱負荷によって変色する熱履歴モニター部が、前記基材金属表面の前記多層メッキ層表面に設けられたリードフレーム。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれか１項記載のリードフレームにおいて、
前記基材金属は銅又は銅合金からなるリードフレーム。
【請求項７】
請求項１又は５記載のリードフレームにおいて、
前記多層メッキ層は、少なくともパラジウム層またはパラジウム合金層を含むリードフレーム。
【請求項８】
請求項１又は５記載のリードフレームにおいて、
前記多層メッキ層は、ニッケル層、パラジウム層及び金層からなるリードフレーム。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項記載のリードフレームにおいて、
前記熱負荷により変色する熱履歴モニター部が、前記リードフレームのうち半導体装置として用いられない部分に形成されているリードフレーム。
【請求項１０】
リードフレームを構成する基材金属のうち半導体装置として用いない部分の一部をマスク膜でマスクする工程と、
前記リードフレームの前記基材金属に対して、メッキ液を用いて、メッキを行い、多層メッキ層を形成する工程と、
前記マスク膜を除去する工程と、
を含むリードフレームの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のリードフレームの製造方法において、
前記マスク膜でマスクされていたリードフレーム基材の一部に顔料を含んだエポキシ樹脂を形成するリードフレームの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０記載のリードフレームの製造方法において、
前記メッキ液がパラジウムを含むリードフレームの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０記載のリードフレームの製造方法において、
前記メッキ液が銅メッキであるリードフレームの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至９記載のリードフレームに半導体チップをマウントし、前記半導体チップと前記リードフレームをワイヤでボンディングし、前記ワイヤでボンディングされた半導体チップとリードフレームとを樹脂封止する組立工程と、
前記組立工程の熱負荷によって熱履歴モニターが変色したか前記組立工程後に外観チェックを行い、熱履歴の異常の有無を判定する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の組立に使用するリードフレーム、リードフレームの製造方法及び半導体装置の製造方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体組み立て用リードフレームとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。同文献の段落[０００９」には、リードフレームの基材金属を十分にカバーできるような多層表面処理として、ニッケル層から昇順に、パラジウムまたは軟金ストライク層とパラジウムニッケル層とパラジウム層と金層とを有する、と記載されている。
【０００３】
また、特許文献２の段落[００１５]には、リードフレーム上のはんだ性能を確保しながら、貴金属の量を減少するあるいは金を使用しないリードフレームの処理のために、多層表面処理は、ニッケル層から外側へ順にパラジウム（軟金）ストライク層とパラジウム−ニッケル合金層とパラジウム層を有する、と記載されている。
【特許文献１】特開平０７−１６９９０１号公報
【特許文献２】特開平０９−０１７９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術のＰＰＦ（Pre Plated Lead−Frame）リードフレーム等の多層メッキ構造は、半導体の組立工程などで熱負荷をかけると、下地のＮｉなどの最表層以外の金属が粒界拡散を起し、最表層に出現することで、Ａｕワイヤの接合性劣化や、封止樹脂の密着性劣化などのいろいろな弊害を引き起こす要因となっていた。
【０００５】
しかし、特許文献１、特許文献２の様な多層表面処理の半導体用リードフレームは、その全面が上記Ｐｄメッキ層などで覆われているので、組立工程で熱負荷を受けても外観検査では熱負荷の有無の判断ができなかった。
【０００６】
従って、実際に組立を実施する際に、例えばＡｕワイヤが接合しないとか、接続不良として発現されることでしか異常に気付くことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、リードフレームを構成する基材金属と、その基材金属表面に設けられた多層メッキ層と、熱負荷によって変色する熱履歴モニター部と、を有するリードフレーム、が提供される。
【０００８】
この発明によれば、リードフレームを構成する基材金属のうち半導体装置として用いない部分の一部をマスク膜でマスクする工程と、そのリードフレームのその基材金属に対して、メッキ液を用いて、メッキを行い、多層メッキ層を形成する工程と、そのマスク膜を除去する工程と、を含むリードフレームの製造方法、が提供される。
【０００９】
この発明によれば、リードフレームを用いて、そのリードフレームに半導体チップをマウントし、その半導体チップとそのリードフレームをワイヤでボンディングし、そのワイヤでボンディングされた半導体チップとリードフレームとを樹脂封止する組立工程と、その組立工程の熱負荷によって熱履歴モニターが変色したかその組立工程後に外観チェックを行い、熱履歴の異常の有無を判定する工程と、を含む半導体装置の製造方法、が提供される。
【００１０】
本発明のリードフレームは、基材金属表面に多層メッキ層が設けられていても、熱負荷によって変色する熱履歴モニター部も有しているので、異常な熱負荷を受けた場合にその熱履歴モニター部が変色し、外観チェックで熱履歴の異常の有無を判定できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体組立工程の外観検査で、熱履歴の異常の有無を判断ができるリードフレームが提供される。
【００１２】
従って、本発明のリードフレームを用いて、実際に組立を実施する際に、例えばＡｕワイヤが接合しないとか、接続不良として発現される前に異常に気付くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１及び図２を用いて説明する。尚、図２は図１のＸ−Ｘ'断面図である。第１の実施形態にかかる（ＰＰＦ）リードフレーム１１は、（ＰＰＦ）リードフレーム１１を構成する基材金属（銅合金）１４と、その基材金属(銅合金）１４表面に設けられた多層メッキ層（１５，１６及び１７）と、熱負荷によって変色する熱履歴モニター部１８と、を有する。
【００１５】
ここで、その基材金属（銅合金）１４表面のメッキ層が設けられていない部分に設けられた熱履歴モニター部１８は、基材金属のＣｕ合金１４を露出させた部分であり、正常な半導体装置の組立時の熱負荷では、ほとんど変色することはないが、異常な高温や長時間の高温雰囲気での保管などにより、基材金属部Ｃｕ合金１４が酸化することで、黒色から紫色、そして最終的白色へ変化する。
【００１６】
この色の変化を確認することで当該ＰＰＦリードフレーム１１の熱履歴が正常であったか、異常だったかの判別が可能である。
【００１７】
これにより、半導体装置の各組立工程で該ＰＰＦリードフレーム１１が異常な熱負荷を受け、半導体装置となる部位のＰＰＦリードフレーム１１表面が変質し、最終的に半導体装置の品質に重篤な影響を及ぼしかねない変化が発生していることを熱履歴モニター部１８の変化で容易に確認できる機能を有することとなる。
【００１８】
また、本実施例のＰＰＦリードフレーム１１の熱履歴モニター部１８は、ＰＰＦリードフレーム１１のうち半導体装置として用いられない部分１３に形成され、また、個々の半導体装置が形成される前に削除されるので、製品への影響は全く存在しない。
【００１９】
次に第１の実施形態の製造方法を説明する。
第１の実施形態の製造方法は、ＰＰＦリードフレーム１１を構成する基材金属（銅合金）１４のうち半導体装置として用いない部分１３の一部をマスク膜１９でマスクする工程と、そのＰＰＦリードフレーム１１のその基材金属（銅合金）１４に対して、メッキ液を用いて、メッキを行い、多層メッキ層（１５、１６及び１７）を形成する工程と、そのマスク膜１９を除去する工程と、を含むＰＰＦリードフレーム１１の製造方法、を含んでいる。ここでマスク膜１９には、レジスト膜が用いることができる。
【００２０】
そのＣｕの下地が露出した熱履歴モニター部１８を有するＰＰＦリードフレーム１１の製造方法を図３に示す。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、基材金属部であるＣｕ合金１４の一部をマスクする。続いて、図３（ｂ）に示すように、そのＣｕ合金１４をＮｉメッキ液、Ｐｄメッキ液、さらにＡｕメッキ液に浸して、Ｎｉメッキ層１５、Ｐｄメッキ層１６及びＡｕメッキ層１７を形成する。
【００２２】
次いで、図３（ｃ）に示すように、多層メッキ終了後、Ｃｕ合金１４上のマスク膜１９を除けば、熱履歴モニター部１８を有するＰＰＦリードフレーム１１が完成する。
【００２３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態におけるＣｕ下地露出による熱履歴モニター部１８の代わりに熱発色性塗料による熱履歴モニター部２８を用いる点を除けば、第１の実施形態と同じである。
【００２４】
第１の実施形態で、ＰＰＦリードフレーム１１の基材金属にＣｕ合金以外の基材金属を用いた場合など、組立工程の熱負荷によっても外観変化を起こさない素材を利用した場合でも、第２の実施形態のように発色性塗料を熱履歴モニター部２８に塗布することにより、そのＰＰＦリードフレーム２１にかかった熱履歴を平易に表示でき、不良品の発生を未然に防止することが出来る。
【００２５】
図４は第２の実施形態を示すＰＰＦリードフレーム２１の平面図であり、図５は、図４のＹ−Ｙ'断面図である。本実施形態の場合、ＰＰＦリードフレームのうち最終的に半導体装置とならない部分２３に設けた熱履歴モニター部２８に熱により変色する顔料を含んだエポキシ樹脂塗料を塗布し、ＰＰＦリードフレーム２１が組立工程で受けた熱履歴を表示するものである。
【００２６】
さらに数種類の温度に反応する顔料を含んだ塗料を使って、熱履歴モニター部２８の平面形状を文字や特定パターンとすることで、第１の実施形態よりもさらに目視で判断しやすい高機能の熱履歴異常表示が可能となる。
【００２７】
これにより、半導体装置の各組立工程でＰＰＦリードフレーム２１が異常な熱負荷を受け、半導体装置となる部位のＰＰＦリードフレーム２１表面が変質し、最終的に半導体装置の品質に重篤な影響を及ぼしかねない変化が発生していることを熱履歴モニター部２８の変化で容易に確認できる機能を有する。
【００２８】
また、本実施例のＰＰＦリードフレーム２１の熱履歴モニター部２８も、ＰＰＦリードフレーム２１のうち半導体装置として用いられない部分２３に形成され、また、個々の半導体装置が形成される前に削除されるので、製品への影響は全く存在しない。
【００２９】
第２の実施形態の製造方法は、第１の実施形態で説明した銅合金による熱履歴モニター部に熱発色性エポキシ樹脂塗料を塗布することにより製造できる。
【００３０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態のＰＰＦリードフレーム３１は、その基材金属である銅合金３４と、銅合金３４表面に設けられたＡｕメッキ層３７と、そのＡｕメッキ層３７表面の一部に設けられた熱履歴モニター部３８と、を有する。
【００３１】
第３の実施形態を図面に従って説明する。図６は第３の実施形態にかかるＰＰＦリードフレーム３１の平面図であり、図７は図６のＺ−Ｚ'断面図である。第３の実施の形態の特徴は、熱履歴モニター部３８が、Ａｕメッキ層３７表面に設けられていることである。そして、この熱履歴モニター部３８には、第２の実施形態と同じように熱負荷よって変色する顔料を含んだエポキシ樹脂が形成されている。
【００３２】
本実施例の形態も数種類の温度に反応する顔料を含んだ塗料を使って、文字やパターンを描画することで、高機能の熱履歴異常表示が可能となる。
【００３３】
これにより、半導体装置の各組立工程で該ＰＰＦリードフレーム３１が異常な熱負荷を受け、半導体装置となる部位のＰＰＦリードフレーム３１表面が変質し、最終的に半導体装置の品質に重篤な影響を及ぼしかねない変化が発生していることを熱履歴モニター部３８の変化で容易に確認できる機能を有する。
【００３４】
また、本実施例のリードフレーム３１の熱履歴モニター部３８は、リードフレーム３１表面の半導体装置として用いられない部分３３に形成され、個々の半導体装置が形成される前に削除されるので、製品への影響は全く存在しない。
【００３５】
第３の実施形態の製法は、ＰＰＦリードフレーム３１のＡｕメッキ層３７表面の最終的に半導体装置とならない部分３３に熱発色性塗料を塗布すればよい。  従って、第２の実施形態のように、メッキ層を設けない部分を形成する必要がないので、簡単に熱履歴モニター部３８を形成できる。
【００３６】
（第４の実施形態）
図８は第４の実施形態を示すＰＰＦリードフレーム４１の平面図であり、図９は図８のＵ−Ｕ'断面図である。本実施形態の場合はＡｕメッキ表面であって最終的に半導体装置とならない部分４３に設けたＣｕメッキ層５０（図１０）を熱負荷により変色する熱履歴モニター部４８として設けている。
【００３７】
この熱履歴モニター部４８のＣｕメッキ層５０は、正常な半導体装置の組立時の熱負荷では、ほとんど変色することはないが、異常な高温や長時間の高温雰囲気での保管などにより、Ｃｕメッキ層が酸化することで、黒色から紫色、そして最終的白色へ変化する。
この色の変化を確認することで当該ＰＰＦリードフレーム４１の熱履歴が正常であったか、異常だったかの判別が可能である。
【００３８】
これにより、半導体装置の各組立工程で該ＰＰＦリードフレーム４１が異常なストレスを受け、半導体装置となる部位のＰＰＦリードフレーム４１表面が変質し、最終的に半導体装置の品質に重篤な影響を及ぼしかねない変化が発生していることを熱履歴モニター部４８の変化で容易に確認できる機能を有することとなる。
【００３９】
また、本実施例のＰＰＦリードフレーム４１の熱履歴モニター部４８は、ＰＰＦリードフレーム４１のうち半導体装置として用いられない部分４３に形成され、また、個々の半導体装置が形成される前に削除されるので、製品への影響は全く存在しない。
【００４０】
次に第４の実施形態のリードフレームの製造方法を図１０に示す。
まず、基材金属であるＣｕ合金４４表面にＮｉメッキ層４５、Ｐｄメッキ層４６及びＡｕメッキ層４７が施されたＰＰＦリードフレーム４１を用意する。図１０（ａ）は、ＰＰＦリードフレーム４１のＡｕメッキ層４７表面であって、半導体装置として用いない部分４３の一部を残し、マスク膜４９でマスクする工程を示す。上記、マスク膜４９には、レジスト膜を用いることができる。
【００４１】
次に、図１０（ｂ）は、Ｃｕメッキ液を用いてマスク膜４９でマスクされたＰＰＦリードフレーム４１にＣｕメッキを行う工程を示す。
【００４２】
図１０（ｃ）は、Ｃｕメッキ終了後、ＰＰＦリードフレーム４１表面のマスク膜４９を除き、Ｃｕメッキ層５０による熱履歴モニター部４８を有するＰＰＦリードフレーム４１が完成した図を示している。
【００４３】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。
第５の実施の形態の半導体装置の製造方法は、第１の実施形態から第４の実施形態のリードフレームを用いて、そのリードフレームに半導体チップをマウントし、その半導体チップとそのリードフレームをワイヤでボンディングし、そのワイヤでボンディングされた半導体チップとリードフレームを樹脂封止する組み立て工程と、その組み立て工程の熱負荷によって熱履歴モニターが変色したかその組み立て工程後に外観チェックを行い、熱履歴の異常の有無を判定する。
【００４４】
本実施の形態によれば、外観検査で異常な熱負荷の有無を判断することができる。
【００４５】
この検査方法により熱履歴の異常の有無の判定で有りとされたリードフレームが除くことができるので、付加価値が付加された後工程で製品または半製品を廃棄しないようにできるので、コストを低く抑えることができる。
【００４６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば、上記第４の実施形態では以下の発明も開示されている。
リードフレームの基材金属表面に設けられたメッキ層の半導体装置として用いない部分の一部を残し、マスク膜でマスクする工程と、銅メッキ液を用いてそのリードフレームの前記メッキ層に対してメッキを行う工程と、そのマスク膜を除去する工程と、を含む半導体装置形成用リードフレームの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施形態に係るＣｕ下地を露出させた熱履歴モニターを搭載したＰＰＦリードフレームの平面図である。
【図２】第１の実施形態に係るＣｕ下地を露出させた熱履歴モニター部の断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る熱履歴モニターの製造方法を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る熱発色性塗料を塗布した熱履歴モニターを搭載したＰＰＦリードフレームの平面図である。
【図５】第２の実施形態に係る熱履歴モニター部の断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る熱発色性塗料を塗布した熱履歴モニターを搭載したＰＰＦリードフレームの平面図である。
【図７】第３の実施形態に係る熱発色性塗料を塗布した熱履歴モニター部の断面図である。
【図８】第４の実施形態に係るＣｕメッキ層の熱履歴モニターを搭載したＰＰＦリードフレームの平面図である。
【図９】第４の実施の形態にかかるＣｕメッキ層を設けた熱履歴モニター部の断面図である。
【図１０】第４の実施形態に係る熱履歴モニターの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１、２１、３１、４１：ＰＰＦリードフレーム
１２、２２、３２、４２：ＰＰＦリードフレームの最終的に半導体装置となる部分
１３、２３、３３、４３：ＰＰＦリードフレームの最終的に半導体装置とならない部分
１４、２４、３４、４４：Ｃｕ合金
１５、２５、３５、４５：Ｎｉメッキ層
１６、２６、３６、４６：Ｐｄメッキ層
１７、２７、３７、４７：Ａｕメッキ層
１８、２８、３８、４８：熱履歴モニター部
１９、４９：マスク膜
５０：Ｃｕメッキ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010045140.tif 000009
【図８】
2010045140.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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