(57)【要約】【課題】  銀めっき皮膜にムラが発生することを抑え、製造工程における画像認識時の誤認識の発生を防止することができる半導体装置用リードフレームとその製造方法を提供すること。【解決手段】  半導体素子２３が搭載される実装領域２ａとボンディング領域２ｂとを含むインナーリード部２と、前記インナーリード部２から延出したアウターリード３と、前記アウターリード３を連結するレール部４とを備え、前記実装領域２ａと前記ボンディング領域２ｂでは、最表層としての銀めっき皮膜１５がパラジウムめっき皮膜１３の上層として形成され、前記アウターリード３では、最表層としての金めっき皮膜１４が前記パラジウムめっき皮膜１３の上層として形成されている。【選択図】  図２
2008192837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が搭載される実装領域とボンディング領域とを含むインナーリード部と、前記インナーリード部から延出したアウターリードと、前記アウターリードを連結するレール部とを備え、前記実装領域と前記ボンディング領域では、最表層としての銀めっき皮膜がパラジウムめっき皮膜の上層として形成され、前記アウターリードでは、最表層としての金めっき皮膜が前記パラジウムめっき皮膜の上層として形成されていることを特徴とする半導体装置用リードフレーム。
【請求項２】
前記パラジウム皮膜の厚さが０．０１〜０．１５μｍであり、前記銀めっき皮膜の厚さが０．２〜８μｍであり、前記金めっき皮膜の厚さが０．００３〜０．１μｍである請求項１に記載の半導体装置用リードフレーム。
【請求項３】
搭載される前記半導体素子が発光ダイオード素子である請求項１または２に記載の半導体装置用リードフレーム。
【請求項４】
金属基材の表面にニッケルめっき皮膜とパラジウムめっき皮膜とを順次形成する工程と、
前記パラジウムめっき皮膜の表面に金めっき皮膜を形成する工程と、
半導体素子が搭載される実装領域とボンディング領域との前記金めっき皮膜を除去して前記パラジウムめっき皮膜を露出させる工程と、
露出させた前記パラジウムめっき皮膜上に銀めっき皮膜を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置用リードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インナーリード部を有する半導体装置用リードフレームに関し、特に、インナーリード部に部分めっきとして銀めっき皮膜を施した半導体装置用リードフレームとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置用のリードフレームとして、例えば、半導体素子としての発光ダイオード素子（以下，ＬＥＤと称する）を搭載した半導体装置に用いられるリードフレームでは、環境問題に配慮した無鉛化技術を採用しつつ発光効率の向上を図るために、表面に施す皮膜構成が検討されてきた。そして、鉛フリー化に対応し、ＬＥＤの白色発光の輝度や白色度に影響を与えない表面実装型白色ＬＥＤに用いられるリードフレームとして、Ｐｄ−Ｐ．Ｐ．Ｆ（パラジウム  プリプレーティング  リードフレーム（Ｐａｌｌａｄｉｕｍ  Ｐｒｅ  Ｐｌａｔｅｄ  Ｌｅａｄ  Ｆｒａｍｅ））と称されるリードフレーム上に部分的に銀めっきを施すものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、この特許文献１に記載された従来の半導体装置用リードフレームの要部断面図である。
【０００４】
図６に示すように、この従来のリードフレーム１０１は、銅からなるリードフレームの金属基材１０４上にニッケルめっき皮膜１０５が形成され、ニッケルめっき皮膜１０５上にパラジウムめっき皮膜１０６が形成されている。パラジウムめっき皮膜１０６上には金めっき皮膜１０７が形成されている。さらに、インナーリード部１０２のうち、図示しないＬＥＤが実装される実装領域１０２ａおよびＬＥＤとの間でワイヤボンディングが行われるボンディング領域１０２ｂには、銀めっき皮膜１０８が施されている。そして、このインナーリード部１０２の周囲には、樹脂製外囲器１２１が搭載される。
【特許文献１】特開２００６−６６５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の半導体装置用のリードフレーム１０１では、金めっき皮膜１０７上に銀めっき皮膜１０８を形成してＬＥＤの発光色を白色に保つというものであるが、銀めっき皮膜１０８を形成する際に必要な銀めっき液のシアン成分により金めっき皮膜１０６が部分的に浸食されて不均一な表面状態となってしまうという課題があった。
【０００６】
このような、不均一な表面状態となった金めっき皮膜１０７上に銀めっき皮膜１０８を形成した場合には、下地の表面状態の不均一性が銀めっき皮膜１０８表面のムラとなってしまい、リードフレームの光沢度が低下する。そして、結果として、ＬＥＤの発光効率が低下することとなる。
【０００７】
また、銀めっき皮膜１０８表面のムラが、リードフレーム上にＬＥＤ素子をはじめとする半導体素子を実装する工程や、ワイヤボンディング工程における画像認識の際に、誤認識の原因となってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の半導体装置用リードフレームの課題を解決するもので、銀めっき皮膜にムラが発生することを抑え、製造工程における画像認識時の誤認識の発生を防止することができる半導体装置用リードフレームとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置用リードフレームは、半導体素子が搭載される実装領域とボンディング領域とを含むインナーリード部と、前記インナーリード部から延出したアウターリードと、前記アウターリードを連結するレール部とを備え、前記実装領域と前記ボンディング領域では、最表層としての銀めっき皮膜がパラジウムめっき皮膜の上層として形成され、前記アウターリードでは、最表層としての金めっき皮膜が前記パラジウムめっき皮膜の上層として形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の半導体装置用リードフレームの製造方法は、金属基材の表面にニッケルめっき皮膜とパラジウムめっき皮膜とを順次形成する工程と、前記パラジウムめっき皮膜の表面に金めっき皮膜を形成する工程と、半導体素子が搭載される実装領域とボンディング領域との前記金めっき皮膜を除去して前記パラジウムめっき皮膜を露出させる工程と、露出させた前記パラジウムめっき皮膜上に銀めっき皮膜を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成を備えた、本発明にかかる半導体装置用リードフレームは、アウターリードを鉛フリーはんだとの接合性が良いものとするとともに、実装領域とボンディング領域との最表面の銀めっき皮膜のムラが解消され、半導体素子を搭載する際やこれにワイヤボンディングを行う際の画像認識に優れたものとすることができる。
【００１２】
また、上記した本発明の半導体装置用リードフレームの製造方法によれば、実装領域とボンディング領域との最表面を銀めっき皮膜とし、アウターリードの最表面を金めっき皮膜とするリードフレームを良好かつ容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
また、本発明にかかる半導体装置用リードフレームの好ましい実施形態としては、前記パラジウム皮膜の厚さが０．０１〜０．１５μｍであり、前記銀めっき皮膜の厚さが０．２〜８μｍであり、前記金めっき皮膜の厚さが０．００３〜０．１μｍであるようにする。このようにすることで、リードフレームの皮膜構成を強固かつ最適なものとすることができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置用リードフレームでは、搭載される前記半導体素子が発光ダイオード素子であることがより好ましい。インナーリード部最表面の好適な銀めっき皮膜が、発光ダイオード素子の発光に対する鏡面として、その光利用率の向上と発光色の色彩性を保つ効果が発揮されるからである。
【００１５】
以下、本発明の半導体装置用リードフレームとその製造方法についての実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる半導体装置用リードフレームを示した正面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態にかかる半導体装置用のリードフレーム１は、帯状のリードが繰り返しパターンとして形成された金属シートでできていて、中央部分の半導体素子の実装領域２ａとボンディング領域２ｂとを備えたインナーリード部２に、アウターリード３が接続される構成となっている。アウターリード３のインナーリード部２とは反対側の端部は、レール部４によって隣り合うアウターリード３同士が連結されていて、樹脂外囲器や半導体素子が搭載されてワイヤボンディング等を施された後に、このレール部４が切断されて個別の半導体装置となる。なお、図１では、インナーリード部２に搭載される樹脂製外囲器２１の位置を示すために点線で表している。この樹脂製外囲器２１は例えば搭載される半導体素子がＬＥＤの場合にはレンズホルダの役割をも果たすものである。
【００１７】
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った本発明の実施の形態１にかかる半導体装置用リードフレームの断面構成を示す図である。なお、図２では、半導体素子としてＬＥＤが搭載された状態を示している。また、形成される皮膜の積層構造をわかりやすくするために、図２，図３，および、図４では、各皮膜の厚み方向の大きさを適宜拡大して表示している。
【００１８】
図２に示すように、本実施形態にかかる半導体装置用のリードフレーム１は、リードフレームの金属基材１１のほぼ全表面にニッケルめっき皮膜１２が形成されている。なお、以下、ほぼ全表面というのは、めっき工程でのリードフレームの保持のために必要な部分などを除き、リードフレーム１の上面、下面、側面の全ての表面を指し示すものである。
【００１９】
ニッケルめっき皮膜１２の上層として、そのほほ全表面にパラジウムめっき皮膜１３が形成されている。さらに、パラジウムめっき皮膜１３の上層には、アウターリード３部分には金めっき皮膜１４が形成され、ＬＥＤが例示された半導体素子２３の実装領域２ａと、半導体素子２３へのボンディングワイヤ２４が接続されるボンディング領域２ｂとには、銀めっき皮膜１５が形成されている。
【００２０】
なお、実装領域２ａに搭載された半導体素子２３と、ボンディングワイヤ２４が接続されるボンディング領域２ｂとの周囲には、樹脂製外囲器２１が搭載されている。なお、この樹脂製外囲器２１は、リードフレーム１の半導体素子２３が搭載される実装領域２ａおよびボンディング領域２ｂの形成された面（図２における上側の面）とは反対側の面（図２における下側の面）にも、同じ大きさに形成され、さらに、図２に示すようにインナーリード部２の実装領域２ａとワイヤボンディング領域２ｂとの隙間部分にも充填されて形成されている。また、この樹脂製外囲器２１は、半導体素子２３が搭載される側の実装領域２ａとボンディング領域２ｂが形成された側では、より上方に行くに従ってその内面が広がって形成される方形のお椀型となっていて、その開口内部にはポッティング用透明樹脂２２が充填される。半導体素子２３がＬＥＤの場合はレンズが形成される場合もある。
【００２１】
次に、図３を用いて本実施形態にかかるリードフレーム１の皮膜構造を説明する。図３（ａ）は、アウターリード３の断面拡大図であり、図３（ｂ）はインナーリード部２の断面拡大図である。
【００２２】
図３（ａ）に断面を示す本実施形態にかかる半導体装置用リードフレーム１のアウターリード３部分の皮膜構造は、銅や銅を含む合金などからなる、厚さ０．０５〜１．０ｍｍの金属基材１１のほぼ全表面に、膜厚が０．５〜３．５μｍのニッケルめっき皮膜１２が形成され、ニッケルめっき皮膜１２のほぼ全表面に、膜厚が０．０１〜０．１５μｍのパラジウムめっき皮膜１３が形成されている。なお、このパラジウムめっき皮膜１３は、パラジウムそのものだけでなく、パラジウムを含む合金によって形成されていても良い。ここで、ニッケルめっき皮膜１２の膜厚が、０．５μｍよりも薄いとはんだ濡れ性が悪化する。また、パラジウムめっき皮膜１３の膜厚が０．０１μｍよりも薄くなると、耐酸化性が低下するため好ましくない。なお、パラジウムは貴金属であるので、あまり厚くなるとコスト高の要因となってしまう。
【００２３】
そして、図３（ａ）に示すアウターリード３部分では、パラジウムめっき皮膜１３の上層として、膜厚が０．００３〜１μｍの金めっき皮膜１４が形成されている。このように、最表層を金めっき皮膜１４とすることで、半導体装置用リードフレームの酸化を防止することができる。そして、アウターリード３の表面が酸化されないことにより、半導体装置として配線実装される際に、アウターリード３と周辺回路部分のはんだ接続が良好なものとなる。また、特にいわゆる鉛フリーはんだとの接合性を良好に確保することができる。なお、金めっき皮膜１４の厚さが０．００３〜１μｍの範囲よりも薄くなると耐酸化性が悪化し、また、厚くなるとはんだ濡れ性が悪くなってしまう。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に断面を示す本実施形態にかかる半導体装置用リードフレーム１のインナーリード部２のうち、少なくとも実装領域２ａおよびボンディング領域２ｂの皮膜構造は、銅や銅を含む合金などからなる厚さ０．０５〜１．０ｍｍのリードフレーム素材１１のほぼ全表面に、膜厚が０．５〜３．５μｍのニッケルめっき皮膜１２が形成され、ニッケルめっき皮膜１２のほぼ全表面に、膜厚が０．０１〜０．１５μｍのパラジウムめっき皮膜１３が形成されている。なお、このパラジウムめっき皮膜１３は、パラジウムそのものだけでなく、パラジウムを含む合金によって形成されていても良い。ここまでは、図３(ａ)で示した、アウターリード３部分と同じ皮膜の積層構成になっている。そして、図３（ｂ）に示すインナーリード部２では、パラジウムめっき皮膜１３の上層として、膜厚が０．２〜８μｍの銀めっき皮膜１５が形成されている点が、図３（ａ）で示したアウターリード３部分の皮膜構造と異なる。ここで、銀めっき皮膜１５は、銀単体だけでなく銀を含んだ合金としてもかまわない。なお、銀めっき皮膜１５の厚さが０．２〜８μｍの範囲よりも薄くなると皮膜の反射率が低下するため好ましくない。また、銀は貴金属であることから、必要以上に厚くすることはコストアップの要因となってしまう。
【００２５】
このように、最表層を銀または銀を含んだ合金の皮膜とすることで、インナーリード部２の実装領域２ａに搭載される半導体素子２３や、ワイヤボンディング領域２ｂにボンディングされるボンディングワイヤ２４との良好なボンダビリティーを得ることができる。また、実装領域２ａとボンディング領域２ｂの最表層を銀または銀合金からなる銀めっき皮膜１５とし、銀めっき皮膜１５の下層をパラジウムめっき皮膜１３としたので、半導体素子２３を搭載する際、および、搭載された半導体素子とボンディング領域とをワイヤボンディングする際の画像認識を良好に行うことができる。
【００２６】
さらに、搭載される半導体素子が、ＬＥＤである場合には、銀めっき皮膜１５が高効率な反射板として作用するので、ＬＥＤの発光効率を向上させることができ、また、例えば白色ＬＥＤなどの場合に、出射光の白色性を確保できるという効果を奏することができる。
【００２７】
以上述べたように、本実施形態にかかる半導体装置用リードフレームでは、パラジウムめっき皮膜１３の上層の最表層の皮膜として、アウターリード３部分には金めっき皮膜１４を形成し、インナーリード部２の少なくとも実装領域２ａとボンディング領域２ｂとには銀めっき皮膜１５を形成している。このため、表面光沢性が求められるインナーリード部２では、銀めっき皮膜１５の表面が下層皮膜の影響でムラとなるのを防止するとともに、半導体装置と回路基板などとの良好な接続性が求められるアウターリード３では、特に鉛フリーはんだに対する良好な接続性を確保することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
次に、本発明の半導体装置用リードフレームの製造方法を、第２の実施形態として、  図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態にかかる半導体装置用リードフレームの、工程フローに沿った断面構成図である。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すように、最初の工程として、銅または銅合金からなるリードフレーム素材１１のほぼ全表面に、電解めっきによってニッケルめっき皮膜１２を膜厚０．５〜３．５μｍになるように施す。その後、ニッケルめっき皮膜１２のほぼ全表面に、同じく電解めっきによって、パラジウムめっき皮膜１３を膜厚０．０１〜０．１５μｍになるように施す。パラジウムめっき皮膜１３は、パラジウム単体のめっきでも良いし、パラジウムを含む合金めっきでも良い。そして、その次の工程として、パラジウムめっき皮膜１３のほぼ全表面に、電解めっきによって金めっき皮膜１４を膜厚０．００３〜１μｍとなるように施す。なお、ここまでの工程では、半導体用リードフレーム１のほぼ全表面に順次皮膜を形成すればよいので、めっき材料を変えるだけで、手法としては同じ電解めっき法によって積層された皮膜構成を形成することができる。
【００３０】
次の工程として、図４（ｂ）に示すように、インナーリード部２に施されている金めっき皮膜１４を部分的に除去し、パラジウムめっき皮膜１３を露出させる。このとき用いられる、金めっき皮膜１４の除去方法を図５に示す。
【００３１】
図５は、金めっき皮膜１４を選択的に除去する方法を示す概念図である。図５に示すように、リードフレーム１の金めっき皮膜１４を除去しない部分を、耐熱性のフッ素樹脂等からなるメカニカルマスク３１でマスキングし、メカニカルマスク３１の開口部３１ｂからエッチング液３３を噴霧ノズル３２を用いて噴射する。このようにして、除去する部分の金めっき皮膜１４にエッチング液３３を吹き付けながら逆電界を印加するスパージャー方法を用いることで、容易に部分選択的に金めっき皮膜１４をエッチング除去することができる。
【００３２】
なお、金めっき皮膜１４をエッチング除去する際に用いるエッチング液３３としては、カルボン酸系の低濃度シアン金めっき液を用いるとよい。具体的な金めっき液組成の一例としては、カルボン酸塩濃度８０ｇ／Ｌ、金濃度０．８ｇ／Ｌ、シアン濃度０．２１ｇ／Ｌのものなどが挙げられる。このような、カルボン酸系の低濃度シアン金めっき液を用いることで、下地であるパラジウムめっき皮膜１３を侵食することなく、エッチング除去を行いたい金めっき被膜１４のみを選択的に除去することが可能となる。
【００３３】
なお、図５に示したメカニカルマスク３１は、マスクとしては一体化されていて、その開口部３１ｂからエッチング液３３を噴射するものを示したが、メカニカルマスクとしてはこのような形態のものに限定はされない。例えば、金めっき皮膜１４を除去しないアウターリード３部分のみを覆う、複数に分割されたメカニカルマスクを使って、マスクから露出している部分の金めっき皮膜１４を除去することも可能である。
【００３４】
次の工程として、図４（ｃ）に示すように、金めっき皮膜１４が除去されて、パラジウムめっき皮膜１３が露出したインナーリード部２の少なくとも、実装領域２ａとボンディング領域２ｂに相当する部分には、銀めっき皮膜１５を膜厚０．２〜８μｍとなるように施す。このとき、銀めっき皮膜１５を選択的に形成するために、図５を用いて説明したメカニカルマスク３１で銀めっき皮膜１５を形成しない領域をマスキングし、ノズル３２から銀めっき液３３を所望部分に吹きかけながら電界を印加するスパージャー方式を用いればよい。
【００３５】
銀めっき皮膜１５は、銀単体の皮膜でも良いし、銀を含む合金の皮膜でも良い。また、最表面の皮膜として銀めっき皮膜１５が必要なのは、インナーリード部２の実装領域２ａもしくはワイヤボンディング領域２ｂの部分だけであるので、図４（ｃ）に示すように、インナーリード部２の半導体素子２３の搭載側、すなわち、図４（ｃ）の上側部分と、その側方部分にのみ形成されていれば良く、半導体素子２３が搭載されない側、すなわち図４（ｃ）における下側部分は、最終的に樹脂製外囲器２１で覆われることとなるので、パラジウムめっき皮膜１３が露出している状態であっても問題はない。
【００３６】
このような製造方法を用いることで、リードフレーム素材１１上に形成された積層皮膜層の最表層として、アウターリード３では金めっき皮膜１４を、また、インナーリード部２では銀めっき皮膜１５を、選択的に形成することができる。特に、適切なエッチング液を用いることで、下地層となるパラジウム皮膜１３の表面を浸食することなく金めっき皮膜１４をきれいに除去することができる。その結果、インナーリード部２の最上層として形成される銀めっき皮膜１５の表面に、ムラが発生してその表面光沢性が失われるようなことはなく、良好な画像認識性を有する半導体装置用リードフレームを製造することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態において、銀めっき皮膜１５を選択的に形成する方法として、メカニカルマスク３１を用いて形成するスパージャー方式を例示したが、本発明にかかる半導体素子用リードフレームの製造方法としてはこれに限られるものではない。例えば、スクリーン印刷法を用いてリードフレーム表面にマスクを印刷し、めっき後に印刷したマスクを除去することで、微細領域に選択的に銀めっき皮膜１５を形成するという方法を用いることもできる。この場合には、０．５ｍｍφ程度の微少領域に対して、位置精度としては±２０μｍ程度での正確性を持って部分選択的に銀めっき皮膜１５を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は搭載された半導体素子を、ワイヤボンディングで接続する半導体装置用リードフレームとして適しており、特に画像認識によって半導体素子の搭載やワイヤボンディング工程を自動的に行う、半導体装置用のリードフレーム、また、その製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかる半導体装置用リードフレームの平面図
【図２】本発明にかかる半導体装置用リードフレームの要部を拡大した断面構成図
【図３】本発明にかかる半導体装置用リードフレームの皮膜構成を示す断面構成図
【図４】本発明にかかる半導体装置用リードフレームの製造過程を示す断面構成図
【図５】マスキングして皮膜を除去する方法を示す概念図
【図６】従来の半導体装置用リードフレームの要部を拡大した断面構成図
【符号の説明】
【００４０】
１        リードフレーム
２        インナーリード部
２ａ      実装領域
２ｂ      ボンディング領域
３        アウターリード
４        レール部
１１      金属基材
１２      ニッケルめっき皮膜
１３      パラジウムめっき皮膜
１４      金めっき皮膜
１５      銀めっき皮膜
２１      樹脂製外囲器
２２      ポッティング用透明樹脂
２３      半導体素子
２４      ボンディングワイヤ
３１      メカニカルマスク
３１ｂ    開口部
３２      噴射ノズル
３３      エッチング液
１０１    リードフレーム
１０２    インナーリード部
１０２ａ  実装領域
１０２ｂ  ボンディング領域
１０４    金属基材
１０５    ニッケルめっき皮膜
１０６    パラジウムめっき皮膜
１０７    金めっき皮膜
１０８    銀めっき皮膜
【図１】
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【図２】
2008192837.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008192837.tif 000006
【図５】
2008192837.tif 000007
【図６】
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