(57)【要約】【課題】半導体リードフレームと、それを備える半導体パッケージと、それをメッキする方法を提供する。【解決手段】鉄−ニッケル合金からなる基底素材と、基底素材上にメッキされ、結晶粒径が１ミクロン以下のメッキ層と、を備える半導体リードフレームである。これにより、鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）からなる基底素材上に錫でメッキするときに、結晶粒径を最小化させてウィスカの成長を抑制できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄−ニッケル合金からなる基底素材と、
前記基底素材上にメッキされ、結晶粒径が１ミクロン以下のメッキ層と、を備えることを特徴とする半導体リードフレーム。
【請求項２】
前記メッキ層は、錫層から形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体リードフレーム。
【請求項３】
前記メッキ層は、錫合金層から形成されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体リードフレーム。
【請求項４】
前記錫合金層は、銀、ビスマス、銅、亜鉛からなる群から選択されたいずれか一つの金属材を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体リードフレーム。
【請求項５】
前記錫合金層は、銀、ビスマス、銅、亜鉛からなる群から選択されたいずれか一つの金属材の含有量比が５ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項４に記載の半導体リードフレーム。
【請求項６】
半導体チップと、
前記半導体チップの各端子と電気的に連結される複数のリードと、
前記リードと連結され、外部端子に接続される複数の外部接続リードと、
前記半導体チップと、リードと、外部接続リードの一部とをモールディングするモールディング樹脂と、
前記外部接続リードの少なくとも露出面にメッキされ、結晶粒径が１ミクロン以下であるメッキ層と、を備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項７】
前記リード及び外部接続リードは、鉄−ニッケル合金から形成されたことを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
前記メッキ層は、錫層から形成されたことを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
前記メッキ層は、錫合金層から形成されたことを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記錫合金層は、ビスマス、銅、亜鉛からなる群から選択されたいずれか一つの金属材を含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体パッケージ。
【請求項１１】
前記錫合金層は、銀、ビスマス、銅、亜鉛からなる群から選択されたいずれか一つの金属材の含有量比が５ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体リードフレーム。
【請求項１２】
前記リードの外面には、メッキ層がさらに形成されたことを特徴とする請求項６に記載の半導体パッケージ。
【請求項１３】
鉄−ニッケル合金からなる基底素材を備えるステップと、
前記基底素材の外面に結晶粒径が１ミクロン以下になるように錫または錫合金メッキ層を形成するステップと、を含むことを特徴とする半導体リードフレームのメッキ方法。
【請求項１４】
錫または錫合金メッキ層を形成するステップでは、
少なくとも３０ ＡＳＤ以上の電流密度を印加する電気メッキ法によって、メッキ層を形成することを特徴とする請求項１３に記載の半導体リードフレームのメッキ方法。
【請求項１５】
ノズルを利用してメッキ液を基底素材上に高速噴射して、メッキ層を形成することを特徴とする請求項１４に記載の半導体リードフレームのメッキ方法。
【請求項１６】
メッキ液が噴射される速度は、少なくとも１ｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１５に記載の半導体リードフレームのメッキ方法。
【請求項１７】
鉄−ニッケル合金からなる基底素材を備えるステップと、
前記基底素材上に錫ストライキングメッキ層を部分メッキするステップと、
前記基底素材上に結晶粒径が１ミクロン以下になるように錫及び／または錫合金層からなるメッキ層を部分メッキするステップと、
前記メッキ層が形成された基底素材を洗浄して完成するステップと、を含むことを特徴とする半導体リードフレームのメッキ方法。
【請求項１８】
鉄−ニッケル合金からなる基底素材を備えるステップと、
前記基底素材上に錫ストライク層を前面メッキするステップと、
前記基底素材上に結晶粒径が１ミクロン以下になるように錫及び／または錫合金層からなるメッキ層を部分メッキするステップと、
メッキされる部分以外のメッキ層を剥離するステップと、
前記メッキ層が形成された基底素材を洗浄して完成するステップと、を含むことを特徴とする半導体リードフレームのメッキ方法。
【請求項１９】
メッキされた錫ストライク層は、０．２ミクロンの厚さを持ち、半導体リードフレームの外部接続リード上にメッキされることを特徴とする請求項１８に記載の半導体リードフレームのメッキ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶粒径を減少させてウィスカの形成を最小化した錫を利用した半導体リードフレームと、それを備える半導体パッケージと、それをメッキする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体リードフレームは、半導体チップと半導体パッケージをなす核心構成要素の一つであり、半導体パッケージの内部と外部とを連結するリードの役割を行う。このような半導体リードフレームは、スタンピング工程や、エッチング工程を通じて多様な構造及び形態を持つように製作され、半導体チップなどの他の部品と組立てられる過程を経て半導体パッケージをなす。
このような半導体リードフレームは、基板の中央に半導体チップが搭載されるダイパッドが形成され、ダイパッドの角はタイバーによって支持される。インナーリードは、ダムバーによって連続的に連結されている。アウターリードは、ダムバーを中心にインナーリードと逆の所に配置されて、半導体パッケージの組立て時に外部端子と接続される。また、インナーリードの端部側には、今後実装される半導体チップの各端子と接続されるように、ワイヤーがボンディングされる領域が形成されている。
このとき、リードフレームのアウターリードは、直接的に外部端子と電気的に連結されるが、外部端子との連結時にハンダ付けが容易になるように、ハンダ湿潤性及び耐腐食性を確保する必要がある。ハンダ付け性のために、アウターリードの所定領域に錫（Ｓｎ）と鉛（Ｐｂ）との合金（Ｓｎ−Ｐｂ）からなるソルダリング基礎メッキを行う。
ところが、最近には環境に対する規制によって、電子部品で重金属である鉛を使用できなくなることにより、従来の錫−鉛合金でメッキしていたものを、純粋な錫に替えている勢いである。このように半導体リードフレームに錫メッキ層を適用するに当って最も大きい障害は、ウィスカが発生するということである。ウィスカは、その長さが最大数ｍｍであり、１ないし５ミクロンの幅を持つ単結晶のひげ状である。それの成長によって外部端子との短絡が発生するか、折れて異物として存在することによって、精密な電子部品に障害を起こす恐れがある。
特許文献１には、錫メッキ層に鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、タリウム（Ｔｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、カドミウム（Ｃｄ）などのイオンをインプラントしてウィスカを最小化する方法を開示している。特許文献２には、錫や錫合金メッキ層でウィスカを最小化するために、結晶面間の角度を５゜ないし２２゜に制御する方法を開示している。特許文献３には、錫や錫合金メッキ層を引張応力状態にしてウィスカ成長を最小化する方法を開示している。特許文献４には、下地メッキ層を形成して錫のウィスカを最小化した方法を開示している。
図１は、銅からなる基底素材１１０上に錫メッキ層１２０を形成させた場合のウィスカ１３０の発生を概略的に図示したものである。
図面を参照すれば、銅からなる基底素材１１０上に錫メッキ層１２０を形成させる場合に発生したウィスカ１３０は、内部ストレスによるものと推定されている。常温で原子の拡散は、結晶粒の内部よりは結晶粒界を通じて起きるが、メッキ用原素材である錫と基板用原素材である銅とを比較した時、銅原子の拡散速度が相対的にさらに速い。このために、基板の銅原子がメッキ層の錫結晶粒界に優先的に拡散して、結晶粒界で銅−錫金属間化合物（Ｃｕ６Ｓｎ５）を生成する。これによって、結晶粒界で約４５％の体積膨脹が起き、結果的に結晶粒が圧縮応力を受けてウィスカ１３０が成長する。
従来には、このようなウィスカ１３０を減少させるために常温で銅原子が結晶粒界に優先拡散する現象を防止するために、アニーリング、下地メッキ層、リフローのような工程を通じて拡散防止層を形成させるか、拡散の優先経路を提供する結晶粒界自体の分率を低めるか、結晶粒界の拡散能力を減少させるか、メッキ層と原素材との界面で発生する圧縮応力を全体的に低める方案を講じてきた。
図２は、鉄−ニッケル合金（Ｆｅ−４２％Ｎｉ、ａｌｌｏｙ ４２）の基底素材２１０上に錫メッキ層２２０を形成した時のウィスカが発生する場合を概略的に図示したものである。
図面を参照すれば、鉄−ニッケル合金からなる基底素材２１０上に錫メッキ層２２０を形成する場合、ウィスカは、錫メッキ層２２０と鉄−ニッケル合金２１０との熱膨張係数差によって発生する。温度サイクルが印加される時、高温領域でメッキ層と基板との界面で圧縮応力が印加され、反復的に温度サイクルが印加されることによってウィスカが成長する。それを防止するために、銅基板が適用される場合と類似したウィスカ低減策は、ウィスカ発生メカニズム自体が異なるために効果が不十分である。
また、アニーリング、下地メッキ層、リフローなどを適用するためには別途の工程を追加せねばならないので、コストアップになり、工程時間が延び、工程管理に多くの手間がかかる。
さらに、結晶粒を粗大にするか、結晶粒に特定の方向性を付与することも、工程条件を厳しく調節せねばならないという難しさがある。
特に、通常的なメッキ層のメッキ厚さである１０ミクロンを達成するためには、２０ ＡＳＤ（Ａｍｐｅｒｅ ｐｅｒ Ｓｑｕａｒｅ Ｄｅｃｉ−ｍｅｔｅｒ）で６０秒間メッキが行われねばならないが、錫先メッキリードフレームの場合に、前記メッキ条件を満足させるためには、メッキ装備全体の長さが長くるか、または、メッキ進行速度が１／２程度に遅くなる。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，３９３，５７３号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００３−０２２６７５８号公報
【特許文献３】米国特許公開第２００３−００２５１８２号公報
【特許文献４】米国特許公開第２００２−０１８７３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであり、ノズルを利用した高速噴射方式で高い電流密度を印加することによって、結晶粒径を小さくしてウィスカを最小化し、メッキ時間を短縮させた半導体リードフレームと、それを備える半導体パッケージと、それをメッキする方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記のような目的を達成するために、本発明の一側面による半導体リードフレームは、鉄−ニッケル合金からなる基底素材と、前記基底素材上にメッキされ、結晶粒径が１ミクロン以下のメッキ層と、を備えることを特徴とする。
また、前記メッキ層は、錫層及び／または錫合金層から形成されたことを特徴とする。
さらに、前記錫合金層は、銀、ビスマス、銅、亜鉛からなる群から選択されたいずれか一つの金属材を含むことを特徴とする。
本発明の他の側面による半導体リードフレームを備える半導体パッケージは、半導体チップと、前記半導体チップの各端子と電気的に連結される複数のリードと、前記リードと連結され、外部端子に接続される複数の外部接続リードと、前記半導体チップと、リードと、外部接続リードの一部とをモールディングするモールディング樹脂と、前記外部接続リードの少なくとも露出面にメッキされ、結晶粒径が１ミクロン以下であるメッキ層と、を備えることを特徴とする。
また、前記リード及び外部接続リードは、鉄−ニッケル合金から形成されたことを特徴とする。
さらに、前記メッキ層は、錫層及び／または錫合金層から形成されたことを特徴とする。
本発明のさらに他の側面による半導体リードフレームのメッキ方法は、鉄−ニッケル合金からなる基底素材を備えるステップと、前記基底素材の外面に結晶粒径が１ミクロン以下になるように錫または錫合金メッキ層を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
また、錫または錫合金メッキ層を形成するステップでは、少なくとも３０ ＡＳＤ以上の電流密度を印加する電気メッキ法によって、メッキ層を形成することを特徴とする。
さらに、ノズルを利用してメッキ液を基底素材上に高速噴射して、メッキ層を形成することを特徴とする。
本発明のさらに他の側面による半導体リードフレームのメッキ方法は、鉄−ニッケル合金からなる基底素材を備えるステップと、前記基底素材上に錫ストライキングメッキ層を部分メッキするステップと、前記基底素材上に結晶粒径が１ミクロン以下になるように錫及び／または錫合金層からなるメッキ層を部分メッキするステップと、前記メッキ層が形成された基底素材を洗浄して完成するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明のさらに他の側面による半導体リードフレームのメッキ方法は、鉄−ニッケル合金からなる基底素材を備えるステップと、前記基底素材上に錫ストライク層を前面メッキするステップと、前記基底素材上に結晶粒径が１ミクロン以下になるように錫及び／または錫合金層からなるメッキ層を部分メッキするステップと、メッキされる部分以外のメッキ層を剥離するステップと、前記メッキ層が形成された基底素材を洗浄して完成するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の半導体リードフレームと、それを備える半導体パッケージと、それをメッキする方法は、次のような効果を得られる。
第１に、鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）からなる基底素材上に錫でメッキするときに、結晶粒径を最小化させてウィスカの成長を抑制できる。
第２に、鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）からなる基底素材に錫メッキ層を形成するときに発生するウィスカの成長を抑制することによって、外部端子間の短絡を未然に防止でき、ウィスカが折れて異物として存在して精密な半導体部品の障害を起こす現象を防止できる。
第３に、鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）からなる基底素材上への錫メッキ層の形成が高い電流密度を印加する方式によって可能であって、メッキ時間が短くなって製品生産性が向上する。
第４に、鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）からなる基底素材上に、ノズルを利用した高速噴射方法を使用してメッキ溶液を強く攪拌させるので、メッキ層が焼ける現象を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明すれば次の通りである。
図３は、本発明による半導体リードフレーム３００の一例を示したものである。
図面を参照すれば、前記半導体リードフレーム３００には、プレート３０１の中央部に半導体チップが搭載されるダイパッド３０２が形成されている。前記ダイパッド３０２の角はタイバー３０３によって支持されている。
ダイパッド３０２の端部にはリード３０４が複数配置されている。それぞれのリード３０４は、ダムバー３０５によって連続的に連結された状態である。前記リード３０４の端部には、今後搭載される半導体チップの各端子と接続されるようにワイヤーがボンディングされる領域が形成されている。そして、前記リード３０４の逆の位置には、前記ダムバー３０５を中心に外部接続リード３０６が設置されて、半導体パッケージの実装時に外部端子と接続可能である。
一方、半導体パッケージの組立てが完了すれば、タイバー３０３及びダムバー３０５は除去される。
図４は、図３の半導体リードフレーム３００を適用した半導体パッケージ４００を図示したものである。
図面を参照すれば、前記ダイパッド３０２上には、接着部材４０１を媒介として半導体チップ４０２が付着されている。前記リード３０４は、ワイヤー４０４によって前記半導体チップ４０２のボンディングパッド４０３とワイヤーボンディングされている。前記外部接続リード３０６は、外部回路の端子と電気的に連結されている。前記半導体チップ４０２及びリード３０４は、モールディング樹脂４０５によってモールディングされて半導体パッケージ４００をなす。
このとき、前記半導体チップ４０２及びリード３０４はワイヤーボンディング性を向上させる必要があるので、リード３０４の端部には銀（Ａｇ）メッキ層４０６が形成されている。また、前記外部接続リード３０６の表面には、外部基板とのハンダ湿潤性を向上させるために、所定領域に錫（Ｓｎ）メッキ層４０７が形成されている。
このとき、錫メッキ層４０７は純粋な錫であるが、錫との合金として少量の金属元素、例えば、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）が添加されてもよい。添加された金属元素の含有量比は５ｗｔ％未満が望ましい。
一方、メッキ層を形成させる方法に、先メッキフレーム（Ｐｒｅ−Ｐｌａｔｅｄ Ｆｒａｍｅ、ＰＰＦ）法がある。先メッキフレーム法は、半導体組立て工程以前にハンダ湿潤性に優れた素材を半導体リードフレームの表面にあらかじめメッキを施すことである。例えば、先メッキフレーム法によれば、基底素材上にメッキ層を形成するときにワイヤーボンディング及び基板実装のためのメッキ工程が、一つのメッキ工程で解決されるという長所がある。  また、リードフレーム用の基底素材において、リード３０４に対応する部分と、外部接続リード３０６に対応する部分とを、相異なる金属を利用してそれぞれ独立的にメッキする方法、いわゆる、２色先メッキフレーム法がある。このような２色先メッキフレーム法では、基底素材において、リード３０４の表面にはメッキ層４０６を形成し、外部接続リード３０６の表面には錫メッキ層４０７を形成する。したがって、鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）からなる半導体リードフレーム３００（図３参照）を使用できるので、素材に対する適用性を広げることができる。
前記のような構成を持つ半導体パッケージ４００の組立て過程には、半導体チップの付着工程、ワイヤーボンディング工程、モールディング工程などが含まれる。
半導体チップ４０２の付着工程は、半導体チップ４０２を半導体リードフレーム３００のダイパッド３０２に付着させる工程であり、ワイヤー４０４のボンディング工程は、半導体チップ４０２の端子と半導体リードフレーム３００のリード３０４とを金またはアルミニウムワイヤーで接合して連結させる工程であり、モールディング工程は、ＥＭＣ樹脂などの絶縁体４０５で半導体チップ４０２とワイヤー４０４及びリード３０４を密封させる工程である。
このとき、半導体チップ４０２との接着力及びリード３０４のワイヤーボンディング性を改善するために、ダイパッド３０２及びリード３０４には，銀（Ａｇ）のように所定特性を持つ金属素材を利用してメッキ層４０６を形成させる。
また、前記外部接続リード３０６の表面には、モールディング工程後、モールディング部４０５の外部に露出される外部接続リード３０６が、基板の実装時にハンダ湿潤性を向上させるために錫（Ｓｎ）及び／または錫合金からなるメッキ層４０７を形成させる。
本発明の特徴は、鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）からなる基底素材を使用する場合、ウィスカを最小化するために結晶粒径を最小化させるところにある。このとき、前記鉄−ニッケル合金（ａｌｌｏｙ ４２）は、通常Ｎｉ ４２％、Ｆｅ ５８％及び少量の他の元素で構成される金属である。
図５を参照すれば、鉄−ニッケル合金からなる基底素材３００と錫メッキ層４０７との拡散速度を比較すれば、錫が鉄−ニッケル合金より速いので、常温で拡散によるウィスカは発生しない。したがって、結晶粒界の分率の高低差は、常温拡散によるウィスカ成長に影響を及ぼさない。
一方、温度サイクルが印加される場合には、錫の熱膨張係数が鉄−ニッケル合金からなる基底素材３００の熱膨張係数より相対的にさらに高いので、高温で錫が膨脹しようとする傾向がさらに強いが、基底素材の膨脹がより小さいために圧縮応力状態となる。結晶粒界は、結晶粒よりさらに不均一な組織であるために拡散や変形がさらに容易である。したがって、圧縮応力は結晶粒界で一定部分解消されうるが、結晶粒界分率が高ければ、すなわち、結晶粒径が小さければ、このような効果がさらに高いと予想される。
また、図６の写真のように、温度サイクルの印加時に、錫メッキ層４０７と、鉄−ニッケル合金からなる基底素材３００との熱膨張係数差による圧縮応力のために、錫メッキ層４０７でウィスカが成長するが、それと同時に結晶粒界に沿って破壊することを確認できる。
ウィスカが成長し続けるためには、錫原子が供給され続ける必要があるが、メッキ層で錫原子の供給源は制限されているので、ウィスカの成長につれて錫原子供給源が順次に減少し、結局ウィスカの成長は止まる。
結晶粒径が小さければ、温度サイクルによって破壊が発生する度に破壊地点が多くなる。破壊地点では錫イオンが供給される経路が切れるので、破壊地点が多くなるという意味は、温度サイクルを加えたときにウィスカの成長が制限されるということである。結果的に、結晶粒径を小さくすれば、ウィスカの成長を抑制できる。
本発明の特徴によれば、従来の半導体パッケージで錫メッキの結晶粒径は２ないし１０ミクロン程度であるのに対し、本発明では、錫メッキの結晶粒径は１ミクロン以下に形成してウィスカの成長を抑えられる。すなわち、鉄−ニッケル合金からなる基底素材３００において、錫ウィスカの直径は１ないし５ミクロン程度、結晶粒を微細に調節する場合には、ウィスカの最大長を２０ミクロン以下に制御可能である。
このように電気メッキによる方式で結晶粒径を小さくする方法は、第１に、金属イオン濃度を減らすか、第２に、添加剤を増加させるか、第３に、電流密度を増やすか、第４に、温度を低めるか、第５に、攪拌速度を低めるか、第６に、分極作用を高める方法などを挙げられる。
このうち、本発明では、電流密度を増やすことによって結晶粒径を小さくしている。その他の方法は、結晶粒径を小さくするには効果があるが、メッキ速度を低めるという副作用が存在する。
電流密度を従来の場合より２倍以上増やせば、結晶粒径の縮小に非常に効果的であるので、温度サイクル条件下でウィスカ成長が抑制されるという効果がある。それに追加して、メッキ厚さが一定である場合には高い電流密度を適用すれば、メッキ時間が短くなるので、メッキの進行速度が速くなって生産性が向上するという長所がある。なぜなら、メッキの厚さは電流密度とメッキ時間とを乗じたものに比例するためである。
しかし、単純に電流密度のみ増やせば、錫メッキ層４０７が燃える現象、いわゆるバーニング現象が発生するので、限界電流密度を増やすための方案が必要である。限界電流密度の向上に最も効果的な方法は、ノズルを利用した高速噴射方法を利用してメッキ溶液を強く攪拌させることである。
これを通じて、鉄−ニッケル合金層からなる基底素材３００と錫メッキ溶液との界面で金属イオンの濃度が円滑に補充されるので、高い電流密度を適用できる。特に、錫先メッキリードフレームは、外部接続リード３０６の一部のみメッキするためにマスクを利用してメッキをするが、このような構造では、ノズルを利用した高速噴射方式を適用するのがさらに容易である。
このようなメッキ溶液が噴射される速度は１ｍ／ｓｅｃ以上にならねばならず、電流密度は最小限３０ ＡＳＤ以上にならねばならない。一方、鉄−ニッケル合金からなる基底素材３００上に形成された錫または錫合金メッキ層４０７には、前述したように銀、ビスマス、銅、亜鉛などが添加され、その添加量は５ｗｔ％未満である。
このような結晶粒径を小さくする他の方法として、ストライクメッキを施すこともできる。
すなわち、半導体リードフレーム３００は、その表面についている油や汚物を除去するために脱脂した後に、表面に存在する酸化物、水酸化物及びその他の腐食環境で形成された化合物の錆を除去して表面をきれいにするために酸洗い工程を行う。
次いで、半導体リードフレーム３００の外部接続リード３０６には、５ ＡＳＤで５秒程度メッキを施す、いわゆるストライキング部分メッキを施す。これによるメッキ層の厚さは約０．２ミクロン程度である。このとき、錫ストライクメッキ液は、金属イオン濃度が２０ｇ／Ｌ程度であり、酸濃度は８０ｍｌ／Ｌ程度であり、初期濃度は４０ｍｌ／Ｌ程度であり、光沢剤のような添加剤は３０ｍｌ／Ｌ程度であり、酸化防止剤のような添加剤は５ｍｌ／Ｌ程度が望ましい。
ストライキング部分メッキが完了した後には、半導体リードフレーム３００の外部接続リード３０６に錫メッキ層４０７の部分メッキを形成させる。このとき、錫メッキは、５０ ＡＳＤで２５秒程度で施す。これによるメッキ厚さは１０ミクロン程度である。また、錫メッキ層４０７を形成させるメッキ液は、純粋錫、または銀、ビスマス、銅、亜鉛などの添加量が５ｗｔ％未満である錫合金溶液からなっている。
このとき、錫メッキ液は、金属イオンとしてメッキされる間に層を構成する役割を行う金属イオン濃度が６０ｇ／Ｌ程度であり、メッキ液の伝導性を付与し、かつ金属イオンを溶解させる役割を行う酸濃度は１００ｍｌ／Ｌ程度であり、界面活性剤を含む初期濃度は６０ｍｌ／Ｌ程度であり、光沢剤のような添加剤は４０ｍｌ／Ｌ程度であり、酸化防止剤のような添加剤は１０ｍｌ／Ｌ程度が望ましい。
次いで、半導体リードフレーム３００を中和処理させた後、洗浄及び乾燥を実施する。
一方、装備の複雑性を避けるために、半導体リードフレーム３００にストライキング全面メッキを実施する場合には、外部接続リード３０６に錫メッキ層４０７を部分的に形成した後、薄い硝酸などを利用して外部接続リード３０６以外の部分の錫メッキ層を剥離すればよい。これによる工程順序は、脱脂→酸洗い→錫ストライキング全面メッキ→錫部分メッキ→剥離→中和→最終洗浄／乾燥の順である。
本実施形態では先メッキリードフレームを例としたが、半導体パッケージ組立て工程のメッキ工程でも、このような方式を利用してウィスカを最小化させるために、半導体パッケージの外部リードを、微細な結晶粒を持つようにメッキしてもよい。
本発明は図面に図示された実施形態を参考として説明されたが、それは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【０００８】
本発明は、半導体リードフレームと、それを備える半導体パッケージの関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】通常的な銅を基底素材として錫メッキを施した場合のウィスカが発生した状態を示す概念図である。
【図２】通常的な鉄−ニッケル合金を基底素材として錫メッキした場合のウィスカが発生した状態を示す概念図である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体リードフレームを示す平面図である。
【図４】図３の半導体リードフレームが適用された半導体パッケージを示す断面図である。
【図５】通常的な鉄−ニッケル合金を基底素材として錫メッキを施した場合に発生する圧縮応力が結晶粒界で解消される機構を示す概念図である。
【図６】図５のウィスカが成長した状態を示す写真である。
【符号の説明】
【００１０】
３０２  ダイパッド
３０４  リード
３０６  外部接続リード
４００  半導体パッケージ
４０１  接着部材
４０２  半導体チップ
４０３  ボンディングパッド
４０４  ワイヤー
４０５  モールディング樹脂
４０６  銀メッキ層
４０７  錫メッキ層
【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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