(57)【要約】  導電性基体（１）と、該導電性基体（１）の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して複数の粗化粒子の突起物（４）で形成された少なくとも１層の粗化層（２）を含む粗化皮膜（３）と、を備え、前記突起物（４）は、前記粗化皮膜（３）の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体（１）側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有するリードフレーム材（１０）。
2018123708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体と、
該導電性基体の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して複数の粗化粒子の突起物で形成された少なくとも１層の粗化層を含む粗化皮膜と、を備え、
前記突起物は、前記粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有するリードフレーム材。
【請求項２】
前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１に記載のリードフレーム材。
【請求項３】
前記粗化層は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、パラジウム、パラジウム合金、銀、銀合金、錫、錫合金、亜鉛、亜鉛合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、イリジウムおよびイリジウム合金の群から選択される金属または合金を含む、請求項１または２に記載のリードフレーム材。
【請求項４】
前記粗化皮膜の表面の少なくとも一部の上に、少なくとも１層の表面被覆層を含む表面皮膜をさらに備え、前記表面被覆層が、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀および銀合金の群から選択される金属または合金を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
【請求項５】
前記中間層は、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅または銅合金である、請求項４に記載のリードフレーム材。
【請求項６】
導電性基体の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して、電気めっきにより複数の粗化粒子の突起物で形成された少なくとも１層の粗化層を含む粗化皮膜を形成する工程を含み、
前記突起物は、前記粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有するリードフレーム材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリードフレーム材を有する半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子と、表面処理層を有するリードフレームとを互いに電気的に接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる樹脂封止型半導体装置に用いるのに好適なリードフレーム材およびその製造方法ならびに半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の樹脂封止型半導体装置は、ワイヤなどによって互いに電気的に接続された半導体素子とリードフレームとをモールド樹脂で封止した構造を有している。このような樹脂封止型半導体装置は、リードフレームに、外装めっきのような表面処理を施して、例えばＳｎ−Ｐｂ合金又はＳｎ−Ｂｉ合金などのＳｎ合金で表面皮膜を形成して製造するのが一般的である。【０００３】
ここで、近年では、組み付け工程の簡略化およびコストダウンのために、予めリードフレームの表面に、プリント基板へのはんだなどによる実装において、はんだとの濡れ性を高めるような仕様のめっき（例えばＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ）を施しているリードフレーム（Ｐｒｅ−Ｐｌａｔｅｄ  Ｆｒａｍｅ）が採用され始めている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、一方で、樹脂封止型半導体装置におけるリードフレームとモールド樹脂との密着性を高めるために、リードフレームのめっき表面を粗化する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
めっき表面を粗化する技術は、リードフレームに粗化めっきを施して表面を粗化することによって、（１）モールド樹脂が粗化されためっき皮膜の凹凸に入り込み強固な機械的接合を形成する効果（アンカー効果）、（２）モールド樹脂とめっき表面の接触面積が向上することによる化学的接合の向上、などを期待するものである。【０００６】
リードフレームの表面を粗化することにより、リードフレームに対するモールド樹脂の密着性が向上し、リードフレームとモールド樹脂との間の剥離が抑制される結果、樹脂封止型半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１１５５５８号公報
【特許文献２】特開平６−０２９４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
リードフレームの表面を粗化することによって、確かに従来の樹脂封止型半導体装置に比べると、リードフレームに対するモールド樹脂の密着性を向上させることができる。しかしながら、近年、信頼性に対する要求レベルが以前に比べてより一層厳しくなってきており、高温高湿の耐久性試験、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境にて１６８時間放置する過酷な条件下で高温高湿試験を行なった場合であっても、信頼性の合格基準をクリアする必要がある。一方、特許文献１のようにリードフレームの表面を単に粗化しただけの従来の構成は、樹脂とリードフレームとの間に隙間が生じ、信頼性の合格基準をクリアできない場合があった。これは、樹脂封止型半導体装置として、近年ではＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−Ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ及びＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ等のパッケージが多く用いられるようになったことに基づき、リードフレームに対する樹脂の密着性に対する要求レベルがより一層高くなってきたためと考えられる。このように樹脂封止型半導体装置では、リードフレームに対する樹脂の密着性に関しては、上述したような過酷な条件下であっても良好な密着性を維持することが求められようになってきたことから、更に改善する必要があった。【０００９】
本発明は、特に上述したような過酷な条件下で高温高湿試験を行なった場合であっても、良好な樹脂密着性を維持することができるリードフレーム表面を形成するのに好適なリードフレーム材およびその製造方法ならびに高信頼性を有する半導体パッケージを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するための鋭意検討を行ない、導電性基体上に形成される粗化皮膜の粗化層を構成する粗化粒子の突起物の断面形状が、樹脂密着性に大きく影響すると考え、リードフレーム材の表面に形成した突起物に起因した凹凸表面（特に凹部）に樹脂が充填形成されることによって生じる、いわゆるアンカー効果に起因して生じる良好な密着性が、上記過酷な条件下で高温高湿試験を行なった場合であっても維持できるか否かについて調査した。【００１１】
そして、本発明者らは、導電性基体上に形成された粗化皮膜の粗化層を形成する突起物を、粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、最大幅の測定位置よりも導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有するように制御することによって、特に粗化粒子の突起物の最小幅の箇所において、樹脂の膨張や収縮等により応力が集中してしまうことによって生じやすい、樹脂の剪断による剥離現象を有効に抑制できるという知見を得た。この結果、アンカー効果に起因した良好な密着性を粗化層によって最大限に引き出すことができ、さらに、粗化層を形成する突起物を上記の形状に制御することによって、従来では耐えられなかった、高温高湿の耐久性試験、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境にて１６８時間放置する過酷な条件下で高温高湿試験を行なった場合であっても、リードフレームに対する良好な樹脂密着性を維持できることを見出した。【００１２】
すなわち、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
（１）導電性基体と、該導電性基体の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して複数の粗化粒子の突起物で形成された少なくとも１層の粗化層を含む粗化皮膜と、を備え、
前記突起物は、前記粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有するリードフレーム材。
（２）前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金である、上記（１）に記載のリードフレーム材。
（３）前記粗化層は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、パラジウム、パラジウム合金、銀、銀合金、錫、錫合金、亜鉛、亜鉛合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、イリジウムおよびイリジウム合金の群から選択される金属または合金を含む、上記（１）または（２）に記載のリードフレーム材。
（４）前記粗化皮膜の表面の少なくとも一部の上に、少なくとも１層の表面被覆層を含む表面皮膜をさらに備え、前記表面被覆層が、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀および銀合金の群から選択される金属または合金を含む、上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載のリードフレーム材。
（５）前記中間層は、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅または銅合金である、上記（４）に記載のリードフレーム材。
（６）導電性基体の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して、電気めっきにより複数の粗化粒子の突起物で形成された少なくとも１層の粗化層を含む粗化皮膜を形成する工程を含み、前記突起物は、前記粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有するリードフレーム材の製造方法。
（７）上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載のリードフレーム材を有する半導体パッケージ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のリードフレーム材は、導電性基体と、該導電性基体の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して複数の粗化粒子の突起物で形成された少なくとも１層の粗化層を含む粗化皮膜と、を備え、前記突起物は、前記粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有することによって、高温高湿の耐久性試験、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境にて１６８時間放置する過酷な条件下で高温高湿試験を行なった場合であっても、リードフレームに対する良好な樹脂密着性をほとんど劣化させることなく維持することができ、このリードフレーム材を用いて構成した半導体パッケージは、高い信頼性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に従う代表的なリードフレーム材の概略断面図である。
【図２】図２は、粗化層の比表面積を算出する方法を説明するための図である。
【図３】図３は、１層の粗化層を構成する突起物の最大幅Ｗmaxと最小幅Ｗminを説明するための図である。
【図４】図４は、本発明に従う別のリードフレーム材の概略断面図である。
【図５】図５は、２層の粗化層を構成する突起物の最大幅Ｗmaxと最小幅Ｗminを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明に従うリードフレーム材について、具体的な実施形態の例を挙げ、図面を参照しながら以下で説明する。図１は、本発明に従う代表的なリードフレーム材の概略断面を示したものであり、図１中の符号１は導電性基体、２は粗化層、３は粗化皮膜、４は突起物、そして１０はリードフレーム材である。本発明のリードフレーム材１０は、導電性基体１と、少なくとも１層の粗化層２を含む粗化皮膜３とを備えている。
【００１６】
（導電性基体）
導電性基体１は、導電性を有する材料であればよく、例えば、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等が挙げられ、銅合金、鉄合金、またはアルミニウム合金が好ましい。リードフレーム材には、半導体素子との接合の際に曲げ加工等の変形に耐え得る強度が必要とされるために導電率と強度のバランスのよい銅合金の使用が特に好ましい。その中でも、銅合金としては、例えば、ＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）掲載合金である「Ｃ１４４１０（Ｃｕ−０．１５Ｓｎ、古河電気工業社製、商品名：ＥＦＴＥＣ（登録商標）−３）」、「Ｃ１９４００（Ｃｕ−Ｆｅ系合金材料、Ｃｕ−２．３Ｆｅ−０．０３Ｐ−０．１５Ｚｎ）」、「Ｃ１８０４５（Ｃｕ−０．３Ｃｒ−０．２５Ｓｎ−０．２Ｚｎ、古河電気工業社製、商品名：ＥＦＴＥＣ（登録商標）−６４Ｔ）」、「Ｃ５０７１０（Ｃｕ−２．０Ｓｎ−０．２Ｎｉ−０．０５Ｐ）、古河電気工業社製、商品名：ＭＦ２０２」、「Ｃ７０２５０（Ｃｕ−３Ｎｉ−０．６５Ｓｉ−０．１５Ｍｇ）、古河電気工業社製、商品名：ＥＦＴＥＣ（登録商標）−７０２５」等を挙げることができる。なお、各元素の直前に示す数字の単位はいずれも「質量％」である。これらの銅合金のように、引張り強さが３５０〜８００Ｎ／ｍｍ２、好ましくは５００〜８００Ｎ／ｍｍ２であり、かつ、導電率が３０〜９０％ＩＡＣＳ、好ましくは５０〜８０％ＩＡＣＳの銅合金の条材を使用することが好ましい。なお、上記の「％ＩＡＣＳ」は、万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｎｎｅａｌｅｄ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）の抵抗率１．７２４１×１０−８Ωｍを１００％ＩＡＣＳとした場合の導電率を表したものであり、例えば「５０％ＩＡＣＳ」の導電率は、万国標準軟銅の導電率の５０％であることを意味する。
また、鉄合金の場合は、例えば４２アロイ（Ｆｅ−４２質量％Ｎｉ）やステンレス鋼などが挙げられる。このような鉄合金を含む導電性基体１は、導電率はそれほど高くないが、導電率がそれほど要求されず、電気信号の伝達を目的とするようなリードフレーム材１０に適用することができる。
さらに、アルミニウム合金の場合は、例えばＡ５０５２などのＡｌ−Ｍｇ系合金が挙げられる。
樹脂封止型半導体装置は、モールド樹脂により内部に熱がこもりやすいため、導電性基体を伝って内部の熱を放熱することが重要となる。本発明では、導電性基体の表面に粗化皮膜を形成することにより、粗化皮膜が形成されていない場合に比べて放熱効果を向上させることができるとともに、０．０５ｍｍまで導電性基体の薄板化が可能になった。導電性基体の厚さが０．０５ｍｍより薄いと十分な放熱が達成できず、一方、導電性基体の厚さが２ｍｍ以上では、半導体装置の小型化が達成できない。このため導電性基体１の厚さは、０．０５〜２ｍｍが好ましく、０．１〜１ｍｍがより好ましい。
【００１７】
（粗化皮膜）
粗化皮膜３は、導電性基体１の少なくとも片面上に、直接または中間層（図示せず）を介して複数の粗化粒子の突起物４で形成された少なくとも１層の粗化層２で構成されている。
また、粗化皮膜３は、少なくとも１層の粗化層２で構成されていればよいが、製造工程の煩雑性などを考慮すると、１〜３層の粗化層２で構成すること好ましい。粗化皮膜３の形成方法は、１層目の粗化層２−１を形成後に、組成や形成条件等の１つ以上のファクタが１層目の粗化層２−１とは異なる２層目の粗化層２−２を１層目の粗化層２−１上に積層形成する、いわゆる多重粗化によって形成することにより、比較的薄い膜厚で比表面積を有効に増大させることができるためより好適である（図４参照）。なお、本発明では、粗化皮膜３の膜厚は、局所的に測定するのではなく、少なくとも蛍光Ｘ線法（例えばＳＩＩ社製のＳＦＴ９４００（商品名）などの膜厚測定装置）によりコリメータ径０．２ｍｍ以上で任意の３点で測定したときの平均的な膜厚で表すこととする。また、粗化皮膜３が複数の粗化層２で構成されている場合には、全層の総厚を粗化皮膜３の厚さと定義するものとする。
また、粗化皮膜３の膜厚は特に制限れるものではないが、膜厚が大きければ大きいほど粗化による凹凸が大きくなる傾向にある。そのため、粗化形状を大きくするために粗化皮膜３の膜厚の下限値は、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは０．８μｍ以上である。一方、粗化皮膜３の膜厚が３μｍを超えると、搬送時の粗化皮膜３の脱落、いわゆる「粉落ち」が多くなる懸念がある。このため、粗化皮膜３の膜厚の上限値は、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下である。
【００１８】
［粗化層］
粗化層２は、複数の粗化粒子の突起物４で形成されている。
粗化層２の形成方法としては、湿式めっきや乾式めっきなど種々の方法が挙げられるが、簡便かつ安価に形成できるなどの観点から、特に電気めっきにより形成することが好ましい。
粗化層２は、例えば銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、パラジウム、パラジウム合金、銀、銀合金、錫、錫合金、亜鉛、亜鉛合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、イリジウムおよびイリジウム合金の群から選択される金属または合金を含むことが好ましい。粗化層２は、特に粗化皮膜３上に、さらに後述する表面皮膜（図示せず）を形成する場合には、表面皮膜に対する密着性を向上させる観点から、銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金を含むことがより好ましい。銅合金としては銅−錫合金、銅−亜鉛合金、ニッケル合金としてはニッケル−亜鉛合金、ニッケル−錫合金などが挙げられる。
【００１９】
そして、本発明の構成上の主な特徴は、粗化層２を構成する粗化粒子の突起物４の断面形状の適正化を図ること、より具体的には、突起物４を、図３に示すように、粗化皮膜３の厚さ方向断面で測定したときの最大幅Ｗmaxが、該最大幅のＷmax測定位置よりも導電性基体１側に位置する下側部分で測定したときの最小幅Ｗminに対して１〜５倍となる形状を有するように制御することにある。
【００２０】
これは、本発明者らが鋭意研究した結果、仮に粗化層が同じ表面粗度で形成されていれば、シェア試験における樹脂のシェア強度（接合強度）は高く、良好な樹脂密着性が得られるが、高温高湿の耐久性試験、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境にて１６８時間放置する過酷な条件下で高温高湿試験を行なった後では、同じ表面粗度をもつ粗化層の中には、シェア強度が大きく低下して、良好な樹脂密着性を維持できないものが存在することが判明した。この点について調査をさらに進めた結果、粗化層を形成する粗化粒子の突起物の断面形状に大きく影響を受けるという知見を得、特に突起物の最小幅である箇所で、樹脂の熱膨張や収縮による応力が集中してしまい、密着性が低くなることが分かった。
【００２１】
このため、本発明者らはさらに詳細な検討を進めたところ、粗化皮膜の粗化層を形成する粗化粒子の突起物の最大幅と最小幅の比率を１〜５、つまり突起物を、粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有するように制御することにより、同じ程度の表面粗度を持つ粗化層の中でも、高温高湿の耐久性試験、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境にて１６８時間放置する過酷な条件下で高温高湿試験を行なった後でも、樹脂のシェア強度（接合強度）はほとんど低下することなく、良好な樹脂密着性が維持できることを見出したものである。
【００２２】
突起物において、最大幅が最小幅の１倍とは、最大幅と最小幅が同じであることを示しており、突起物の形状としては、ほぼ円柱状や角柱状の場合が挙げられる。一方、突起物の最大幅が最小幅の５倍を超えると、粗化層を形成する突起物の最小幅の箇所で、樹脂の膨張や収縮による応力の集中が増大するため、アンカー効果を有効に発揮することができず、突起物の最小幅の箇所において破断しやすくなる。このため、突起物は、最大幅が最小幅の１〜５倍とする。また、モールド樹脂がアンカー効果を発揮するだけではなく、樹脂が粗化層を形成する突起物の最小部の箇所での破断を生じにくくすることにより、リードフレーム材に対し、シェア強度を向上させるだけではなく、垂直方向の引張強度もより一層向上させる必要がある場合には、突起物の最小幅に対する最大幅の比率が１．１〜４．９倍とすることが好ましく、１．２〜４．８倍とすることがより好ましく、１．５〜４．０倍とすることがさらに好ましく、１．５〜３．０倍とすることが最も好ましい。なお、突起物における表面の形状であるが、鋭く尖っていても丸く滑らかであってもよく、突起物の最大幅と最小幅の比が重要である。
【００２３】
＜突起物の最大幅と最小幅の定義について＞
本発明における突起物の最大幅と最小幅は、例えばＦｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ（ＦＩＢ）や機械研磨等の方法により、粗化層が形成されたリードフレーム材を加工することによって垂直断面試料を作製し、次いで、垂直断面試料の粗化層について、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡等による断面観察を実施し、導電性基体の表面から粗化層の表面に向かって線分を平行移動させて、粗化層を形成する複数の突起物について、１個の突起物ごとに幅を測定し、最大値（最大幅）Ｗmaxと最小値（最小幅）Ｗminを決定する。より詳細に説明すると、図３に示すように、導電性基体１から粗化層の方向に垂線を引き、その頂点から導電性基体１に向かう方向に基体と平行な線（平行線）を走査させたときの突起物４の最大値を示す幅を最大幅としてＷmaxとし、さらに最大幅Ｗmax位置から導電性基体１に向かう方向にさらに平行線を走査させたときの突起物４の最小値を示す幅を最小幅としてＷminと決定する。そして、本発明では、その比率Ｗmax／Ｗminの値が１〜５であることが必要である。
なお、突起物４の最小幅Ｗminは、粗化皮膜３の厚さ方向断面で測定したときの突起物４の最大幅Ｗmaxの測定位置よりも導電性基体１側に位置する下側部分で測定したときの最小幅Ｗminを意味する。これは、シェア試験において導電性基体１側に位置する突起物４の下側部分（基端部分）の幅によって、シェア強度が左右されるという知見に基づくものである。なお、突起物４は任意の断面を観察するため、粗化層２の様々な位置にて観察される。これは、粗化層２は基本的には三次元的に形成されているのが常であるため、突起物４の最大幅Ｗmaxと最小幅Ｗminを測定する粗化層２としては、１層の粗化層２の場合や、図５に示すように２層以上の粗化層（例えば図５では２層の粗化層２−１、２−２）であって、かつ突起物４の最大幅Ｗmaxと最小幅Ｗminの測定ができる場合を測定対象とし、それ以外、例えば２層以上の粗化層であって粗化皮膜３の最表面輪郭が明確ではない場合や、導電性基体１から浮いて見えてしまう粗化層２の場合などは、本発明において測定の対象とはできない粗化層とする。これら手法によって、任意の断面にて、１つの粗化層２に存在する１０個の突起物４について、それぞれの最大幅Ｗmaxと最小幅Ｗminを測定し、最大幅Ｗmaxの最小幅Ｗminに対する比率Ｗmax／Ｗminを算出し、それらの比率の平均値が１〜５倍である粗化層２を有するリードフレーム材１０を、本発明のリードフレーム材として定義する。
【００２４】
＜突起物の最小幅および突起物同士の間隔について＞
また、本発明における粗化層２を形成する突起物４の最小幅Ｗminの大きさにおいては、特に規定するものではないが、最小幅Ｗminが小さすぎると、樹脂が粗化層２の突起物４、４間の隙間に流れにくくなる傾向があり、一方、最小幅Ｗminが大きすぎると、シェア強度を増大させる効果が小さくなる傾向がある。このため、突起物４の最小幅Ｗminは、平均で０．２μｍ〜３μｍの範囲であることが好ましく、０．５μｍ〜１μｍの範囲であることがより好ましい。また、突起物４、４同士の間隔については、特に限定するものではないが、突起物４、４の頂点同士の平均間隔にして０．２〜２０μｍの範囲が好ましく、０．５μｍ〜１０μｍの範囲がさらに好ましい。
【００２５】
＜粗化層の比表面積について＞
本発明のリードフレーム材１０は、まず導電性基体（以下、単に「基体」ともいう。）１に対して粗化層２を有している。この粗化層２は、比表面積が１１０％以上であることが好ましい。これは、比表面積が１１０％未満であると、十分にアンカー効果を得ることができないためである。なお、比表面積の上限については特に規制するものではないが、比表面積が大きすぎると粗化の凹凸が大きくなりすぎて粗化層が脱落しやすくなるため、比表面積は５００％以下とすることが好ましい。
【００２６】
なお、比表面積の算出方法としては、図２にリードフレーム材１０の断面を示すように、リードフレーム材１０の断面で見て、粗化皮膜３の最表層の線分長さ（図２では破線Ａで示す。）を、導電性基体１の表面の（直線）長さ（図２では太実線Ｂ）で除した比率Ａ／Ｂの百分率が比表面積（％）となり、例えば非接触式干渉顕微鏡等の測定装置（たとえばブルカー・エイ・エックス・エス社製）を用いて測定することができる。また、本発明における粗化層の形成箇所は、樹脂モールドされる部分の少なくとも一部に形成されていればよく、全面処理はもちろんのこと、部分的に粗化層２が形成されていてもよい。また、例えばリードフレーム材１０が樹脂モールドされる部分の少なくとも１／５以上であることが好ましく、さらに好ましくは１／２以上の面積に形成されることで密着性向上効果を発揮することができる。樹脂モールドされる全面に粗化層２が形成されていることが最も好ましい。この部分的に設けられる粗化層２の形状としては、ストライプ状、スポット状、リング状など、様々な形態をとることが可能である。さらに、樹脂モールドが片面だけであるような製品においては、例えば片面のみ粗化層２を形成することも可能である。
【００２７】
（中間層）
また、本発明のリードフレーム材１０は、導電性基体１と粗化皮膜３の間に、例えば導電性基体１を構成する組成成分の拡散抑制や密着性の改善のために中間層を形成してもよい。中間層は、例えばニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅または銅合金が挙げられる。
【００２８】
（表面皮膜）
また、本発明のリードフレーム材１０は、粗化皮膜３の表面の少なくとも一部の上に、直接又は中間層を介して少なくとも１層の表面被覆層を含む表面皮膜をさらに備えることが好ましく、表面被覆層は、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀および銀合金の群から選択される金属または合金を含むことが好ましい。
【００２９】
［表面被覆層］
表面被覆層を構成する各種合金としては、例えばパラジウム合金としてはパラジウム−銀合金、ロジウム合金としてはロジウム−パラジウム合金、ルテニウム合金としてはルテニウム−イリジウム合金、白金合金としては白金−金合金、イリジウム合金としては白金−イリジウム合金、金合金としては金−銀合金、銀合金としては銀−錫合金などが挙げられる。表面皮膜は１種類でもよいが、２層以上が好ましい。表面皮膜を構成する表面被覆層が２層以上である場合の代表的な層構成としては、粗化皮膜３側からの積層順で、Ｐｄ／Ａｕ、Ｒｈ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｇ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｒｕ／Ｐｄ／Ａｕなどが挙げられる。このように粗化皮膜の上に表面皮膜層を形成することにより、リードフレームの発熱に対して耐熱性が向上するとともに、粗化皮膜の粗化層を形成する粗化粒子の突起物の強度が向上し、突起物の破断を防ぎ、さらにアンカー効果を発揮することができる。また表面皮膜に対する密着性を向上させる観点から、粗化層が銅、ニッケルの２層に対して、表面皮膜層がＰｄ／Ａｕの２層又はＲｈ／Ａｕの２層であることがより好ましく、粗化層の層構成として下側粗化層が銅、上側粗化層がニッケルの２層に対して、表面皮膜層の層構成として下側表面皮膜層がＰｄで上側表面被覆層がＡｕの２層、又は下側表面皮膜層がＲｈで上側表面被覆層がＡｕの２層であることがさらに好ましい。
これらの表面被覆の膜厚は、厚すぎると粗化皮膜３の表面凹凸を埋めてしまい、上述した本発明の効果を十分に発揮できなくなるおそれがある他、表面皮膜が主として貴金属材料で構成されていることからコストの上昇を招く可能性がある。このため、各表面被覆層の膜厚は、積層された表面被覆層の総膜厚（表面皮膜の膜厚）として１μｍ以下であることが好ましく、０．０３以下であることがより好ましい。
【００３０】
（リードフレーム材の製造方法について）
次に、本発明のリードフレーム材１０の製造方法を以下で説明する。
導電性基体１を準備し、この導電性基体１に対し、カソード電解脱脂工程および酸洗工程を施す。次に、必要に応じて、電気めっきにより中間層を形成した後に、電気めっきにより、少なくとも１層の粗化層２を含む粗化皮膜３を形成し、その後、さらに必要に応じて、電気めっきにより、少なくとも１層の表面被覆層を含む表面皮膜を形成することによって、リードフレーム材１０を製造することができる。具体的な製造条件の代表例として、表１にカソード電解脱脂条件、表２に酸洗条件、表３に各種中間層の形成条件、表４に各種粗化層２の形成条件、そして、表５に各種表面被覆層の形成条件をそれぞれ示す。上述したリードフレーム材１０の製造方法では、中間層、粗化層２および表面被覆層を、いずれも電気めっきで製造した場合を例示した。粗化層２は、電流密度、攪拌、温度、処理時間等により比較的容易に突起物の形状を制御することができ且つ簡便であることから、電気めっき法で形成することが好ましく、さらに、中間層や表面被覆層についても、電気めっき法のような湿式めっき法によって形成することが、生産性の観点から好ましいが、乾式めっき法や他の製造方法で製造してもよく、特に限定はしない。
【００３１】
【表１】
2018123708.tif 000003
【００３２】
【表２】
2018123708.tif 000004
【００３３】
【表３】
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【００３４】
【表４】
2018123708.tif 000006
【００３５】
【表５】
2018123708.tif 000007
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
予め試験片サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍに切断した板厚０．２ｍｍの表６に示す各種導電性基体を準備し、前述した、表１に示す条件でカソード電解脱脂を行った。次いで、表２に示す条件で導電性基体の酸洗を行なった後に、表６に示す層構成で少なくとも１層の粗化層を導電性基体の表面に形成してリードフレーム材の試験片を得た。なお、粗化層の形成は、比表面積だけではなく、断面における粗化層の突起物における最大幅の最小幅に対する比率も制御した。実施例１〜３０のうち、実施例１１〜１３については、粗化皮膜が下側粗化層に加えて、さらに上側粗化層を形成して２層の粗化層で構成されており、また、実施例２２〜２４については、導電性基体と粗化皮膜の間に中間層がさらに形成されており、そして、実施例２９および３０については、粗化皮膜が下側粗化層に加えて、さらに上側粗化層を形成して２層の粗化層で構成されているとともに、下側表面被覆層と上側表面被覆層の２層を含む表面皮膜がさらに形成されている。参考のため、比較例１として、粗化層の比表面積が５５０％と非常に大きいものの、粗化層を形成する突起物の最大幅の最小幅に対する比率を制御せず、本発明の範囲外（５．２倍）であるリードフレーム材の試験片を作製した。【００３７】
上記各試験片において、樹脂モールドをコータキ精機社製トランスファーモールド試験装置（製品名：Ｍｏｄｅｌ  ＦＴＳ）にて、金型温度１３０℃、モールド後保持時間９０秒、注入圧力６．８６５ＭＰａの条件下で注入成形して、接触面積１０ｍｍ２のプリン状試験片を形成した。その各試験片を高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨで、１６８時間保持）に投入し、その試験片について、樹脂密着性および粉落ち性について以下に示す条件で評価した。それらの評価結果を表７に示す。【００３８】
（樹脂密着性評価）
評価樹脂：Ｇ６３０Ｌ、住友ベークライト社製（商品名）
評価条件：装置：４０００Ｐｌｕｓ、ノードソン・アドバンスト・テクノロジー社製（商品名）、
ロードセル：５０ｋｇ
測定レンジ：１０ｋｇ
テストスピード：１００μｍ／ｓ
テスト高さ：１０μｍ【００３９】
樹脂密着性の評価結果を表７に示す。なお、表７に示す樹脂密着性の評価は、シェア強度（剥離強度）が平均で９．８ＭＰａ以上である場合を樹脂密着性が優れているとして「Ａ」とし、シェア強度（剥離強度）が平均で４．９ＭＰａ以上９．８ＭＰａ未満である場合を樹脂密着性が良好であるとして「Ｂ」とし、そして、シェア強度（剥離強度）が平均で４．９ＭＰａ未満である場合を樹脂密着性が劣るとして「Ｃ」として示した。
樹脂密着性は、「初期のシェア強度」と「高温高湿試験後のシェア強度」の両方を測定することによってそれぞれ評価した。「高温高湿試験後のシェア強度」は、各試験片を樹脂モールドした後に、温度８５℃、湿度８５％の環境にて１６８時間放置した後の値である。また、「初期のシェア強度」とは、各試験片を樹脂モールドした直後（高温高湿試験前）のシェア強度である。【００４０】
（粉落ち性評価）
粉落ち性は、目視により感応評価した。その評価結果を表７に示す。なお、表７に示す粉落ち性は、表面からの粉落ちが認められなかった場合を「Ａ（優）」とし、粉落ちが少し発生した場合を「Ｂ（良）」とし、そして、粉落ちが非常に多く発生した場合を「Ｃ（不可）」として示し、「Ａ」および「Ｂ」は実用に供するレベルである。【００４１】
【表６】
2018123708.tif 000008
【００４２】
【表７】
2018123708.tif 000009
【００４３】
表７の評価結果から、実施例１〜３０はいずれも、初期のシェア強度および高温高湿試験後のシェア強度が「Ａ」または「Ｂ」であり、良好な樹脂密着性を維持しており、また、粉落ち性も「Ａ」または「Ｂ」と実用に供するレベルであった。これに対し、粗化層の比表面積が５５０％と非常に大きいものの、粗化層を形成する突起物の最大幅の最小幅に対する比率を制御せず、本発明の範囲外（５．２倍）である比較例１は、初期のシェア強度については「Ａ」であって、樹脂密着性に優れているものの、高温高湿試験後のシェア強度が「Ｃ」となり、樹脂密着性が大きく劣化しており、さらに、粉落ち性も、「Ｃ」と劣っていて、実用に供するレベルではなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のリードフレーム材は、高温高湿の耐久性試験、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境にて１６８時間放置する過酷な条件下で高温高湿試験を行なった場合であっても、リードフレームに対する良好な樹脂密着性をほとんど劣化させることなく維持することができ、このリードフレーム材を用いて構成した半導体パッケージは、高い信頼性を実現することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  導電性基体
２  粗化層
２−１  第１粗化層（基材側から１層目の粗化層）
２−２  第２粗化層（基材側から２層目の粗化層）
３、３−１  粗化皮膜
４、４−１  突起物
１０、１０Ａ  リードフレーム材
Ａ  粗化皮膜の最表面の断面線分長さ
Ｂ  導電性基体の表面の断面線分長さ
【図１】
2018123708.tif 000010
【図２】
2018123708.tif 000011
【図３】
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【図４】
2018123708.tif 000013
【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月18日(2018.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張り強さが３５０〜８００Ｎ／ｍｍ２、導電率が３０〜９０％ＩＡＣＳであり、厚さが０．１〜２ｍｍである導電性基体と、
該導電性基体の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して複数の粗化粒子の突起物で形成された少なくとも１層の粗化層を含む粗化皮膜と、を備え、
前記粗化層は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、錫合金、パラジウム、パラジウム合金の群から選択される金属または合金を含み、
前記突起物は、前記粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有し、
前記粗化皮膜の表面の少なくとも一部の上に、少なくとも１層の表面被覆層を含む表面皮膜をさらに備え、前記表面被覆層が、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀および銀合金の群から選択される金属または合金を含むリードフレーム材。
【請求項２】
前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金である、請求項１に記載のリードフレーム材。
【請求項３】
前記中間層は、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銅または銅合金である、請求項１または２に記載のリードフレーム材。
【請求項４】
引張り強さが３５０〜８００Ｎ／ｍｍ２、導電率が３０〜９０％ＩＡＣＳであり、厚さが０．１〜２ｍｍである導電性基体の少なくとも片面上に、直接または中間層を介して、電気めっきにより複数の粗化粒子の突起物で形成された少なくとも１層の粗化層を含む粗化皮膜を形成する工程を含み、
前記粗化層は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、錫合金、パラジウム、パラジウム合金の群から選択される金属または合金を含み、
前記突起物は、前記粗化皮膜の厚さ方向断面で測定したときの最大幅が、該最大幅の測定位置よりも前記導電性基体側に位置する下側部分で測定したときの最小幅に対して１〜５倍となる形状を有し、
前記粗化皮膜の表面の少なくとも一部の上に、少なくとも１層の表面被覆層を含む表面皮膜をさらに備え、前記表面被覆層が、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀および銀合金の群から選択される金属または合金を含むリードフレーム材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリードフレーム材を有する半導体パッケージ。
【国際調査報告】
2018123708.tif 000015
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