(57)【要約】【課題】めっき後の超音波洗浄の洗浄力を確保しつつ、リードフレームの表面に残留する洗浄水の量を減らすことでめっき被膜の表面に厚い酸化膜が形成されるのを防ぐことができる半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】リードフレームの表面にめっき被膜を形成するめっき工程と、めっき工程の後に、リードフレームを温度が５０℃以下の洗浄水に浸して超音波洗浄を行う第１の超音波洗浄工程と、第１の超音波洗浄工程の後に、リードフレームを温度が６０℃以上の洗浄水に浸して超音波洗浄を行う第２の超音波洗浄工程と、第２の超音波洗浄工程の後に、リードフレームの水切り及び乾燥を行う工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームの表面にめっき被膜を形成するめっき工程と、
前記めっき工程の後に、前記リードフレームを温度が５０℃以下の洗浄水に浸して超音波洗浄を行う第１の超音波洗浄工程と、
前記第１の超音波洗浄工程の後に、前記リードフレームを温度が６０℃以上の洗浄水に浸して超音波洗浄を行う第２の超音波洗浄工程と、
前記第２の超音波洗浄工程の後に、前記リードフレームの水切り及び乾燥を行う工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記めっき工程において、アルキルスルホン酸ベースのめっき液を用いて、前記めっき被膜としてＳｎ−Ｃｕ合金めっき被膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の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、リードフレームの表面にめっき被膜を形成した後に超音波洗浄を行う半導体装置の製造方法に関し、特にめっき後の超音波洗浄の洗浄力を確保しつつ、リードフレームの表面に残留する洗浄水の量を減らすことでめっき被膜の表面に厚い酸化膜が形成されるのを防ぐことができる半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等が封止材によって封止された半導体パッケージにおいて、封止材から延出されたアウターリード部の表面にＳｎ−Ｃｕ合金めっき被膜が形成される（例えば、特許文献１参照）。そして、めっき被膜を均一に形成するために、めっき浴として、アルカンスルホン酸浴が用いられ、かつ特殊な光沢剤等の助剤が用いられる。しかし、アルカンスルホン酸を使用して無鉛スズ合金めっき被膜を形成すると、硫酸塩による変色や性能劣化を受けやすい。そこで、めっき被膜を形成した後に、リードフレームの超音波洗浄が行われる（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
超音波洗浄とは、洗浄すべき被処理体を洗浄水、通常はイオン交換水等の純度の高い水に浸漬した状態で超音波を照射して被処理体表面の不要物を除去する洗浄方法である。超音波洗浄による洗浄機構に関しては十分に解明されていないが、洗浄槽中の洗浄水に超音波が照射することで該洗浄水を攪拌して極めて迅速に被処理体表面の不要物が除去される。この攪拌に付帯してキャビテーション作用（液体に加えられた減圧力により空洞を生ずる現象）、洗浄水の加速、直進性が直接及び間接に不要物に作用して、不要物の剥離、分散、乳化等が生じて洗浄効果が増大すると考えられている。また、超音波洗浄は被処理体表面の細孔内の洗浄も行えるという利点がある。
【０００４】
また、超音波洗浄を行った後のリードフレームの表面に部分的に洗浄水が残ると、その水分付着部分には、非付着部分あるいは付着量の少ない部分よりも厚い酸化膜が生成する。これを防ぐため、リードフレームに付着する水分量を少なくかつ均一にする必要がある。これに対し、めっき後の超音波洗浄において、洗浄水の温度が高いほど水切れが良くなる傾向がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１５６６６号公報
【特許文献２】特開２００１−１４００９３号公報
【特許文献３】特開２００３−４１３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、水洗による超音波洗浄において、洗浄水の温度は５０℃付近が最適とされ、６０℃を超えると、洗浄力の低下が見られる。これは、洗浄液の温度が沸点に近づくことで目に見える大きい泡が発生し、その泡により超音波が減衰するためだと考えられる。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、めっき後の超音波洗浄の洗浄力を確保しつつ、リードフレームの表面に残留する洗浄水の量を減らすことでめっき被膜の表面に厚い酸化膜が形成されるのを防ぐことができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、リードフレームの表面にめっき被膜を形成するめっき工程と、めっき工程の後に、リードフレームを温度が５０℃以下の洗浄水に浸して超音波洗浄を行う第１の超音波洗浄工程と、第１の超音波洗浄工程の後に、リードフレームを温度が６０℃以上の洗浄水に浸して超音波洗浄を行う第２の超音波洗浄工程と、第２の超音波洗浄工程の後に、リードフレームの水切り及び乾燥を行う工程とを有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、めっき後の超音波洗浄の洗浄力を確保しつつ、リードフレームの表面に残留する洗浄水の量を減らすことでめっき被膜の表面に厚い酸化膜が形成されるのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る製造方法により製造される半導体装置の断面図である。リードフレーム１１の中央部にはダイパッド１２が形成され、ダイパッド１２には導電性ペースト１３を介して半導体素子１４がボンディングされている。この実施の形態では、リードフレーム１１にＣｕ合金又は鉄合金が用いられる。より具体的には、鉄の場合、４２Ａｌｌｏｙと称せられる材料が使用される。
【００１１】
リードフレーム１１のインナーリード部１５には金属ワイヤー接続用のめっき部１６が形成されている。この実施形態では、めっき部１６にＡｇが用いられる。また、めっき部１６は、インナーリード部１５のワイヤーボンディング領域に、電解めっきによってスポット的に形成されている。ダイパッド１２に搭載された半導体素子１４は、接続電極が金属ワイヤー１７によってめっき部１６にワイヤーボンディングされる。この金属ワイヤー１７には、Ａｕワイヤーが用いられている。
【００１２】
半導体素子１４、インナーリード部１５、金属ワイヤー１７等は、封止材１８によって封止されている。従って、リードフレーム１１は、外部機器と接続されるアウターリード部１９が、封止材１８から延出された状態となる。この封止構造は、半導体素子１４、インナーリード部１５、金属ワイヤー１７等をパッケージに収納した後、キャップで密封する気密封止構造や、半導体素子１４、インナーリード部１５、金属ワイヤー１７等に樹脂を密着して完全に被覆する樹脂封止構造のいずれであってもよい。なお、気密封止構造におけるキャップの封着方法としては、ろう接法、シーム溶接法、低融点ガラス法を採用することができる。また、樹脂封止構造における樹脂封止方法としては、ポッティング法、キャスティング法、トランスファモールド法を採用することができる。
【００１３】
封止材１８から延出されたアウターリード部１９には、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっき被膜２０が形成されている。このＳｎ−Ｃｕ合金めっき被膜２０は、例えば電解法によって形成される。この実施の形態において、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっき被膜２０の膜厚は、１０μｍ程度となる。この膜厚は、これより薄いと下地が露出し、これより厚いと加工時にめっき割れが発生し易くなる。
【００１４】
また、この実施の形態において、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっき被膜２０の合金比率（狙い値）は、Ｓｎが９８．５％、Ｃｕが１．５％となっている。アウターリード部にＳｎ−Ｃｕめっきを施す事により、外部機器接続時の良好な半田付け性が確保される。
【００１５】
以下、上記の半導体装置を製造するための本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
【００１６】
まず、図２に示すように、リードフレーム１１上に複数の半導体素子１４を搭載し、半導体素子１４、インナーリード部１５、金属ワイヤー１７等を封止材１８により封止する。ここで、リードフレーム１１には、複数のリードを所定の間隔幅で保持するタイバー２１が設けられている。そして、封止材１８により封止されたパッケージの側面とタイバー２１との間に樹脂バリ２２が発生している。
【００１７】
次に、リードフレーム１１の封止材１８から延出されたアウターリード部１９にＳｎ−Ｃｕ合金めっき被膜２０を形成する。これにより、図１に示す半導体装置を得ることができる。
【００１８】
ここで、本発明はリードフレームの表面にめっき被膜を形成した後に超音波洗浄を行う方法に特徴があり、これについて図３のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
まず、インローダにおいてリードフレームをマガジンからインロードして、リードフレームを治具で支持する（ステップＳ１）。次に、リードフレームを電解溶液に浸して、この電解溶液に電界を印加して樹脂バリを離脱させる電解バリ取りを行う（ステップＳ２）。そして、治具からリードフレームを取り外し、高水圧ジェットにより樹脂バリを除去する水圧バリ取りを行う（ステップＳ３）。さらに、アルカリ溶液によるアルカリ脱脂、素材表面の研摩及び酸活性処理などの前処理を行う（ステップＳ４）。
【００２０】
次に、図４に示すように、治具２３で支持したリードフレーム１１をめっき槽２４に浸して、リードフレーム１１の表面にＳｎ−Ｃｕ合金めっき被膜（めっき被膜）２０を形成する（ステップＳ５）。ここで、めっき液として、アルキルスルホン酸、錫溶液、銅溶液、及び添加剤を混合したアルキルスルホン酸ベースのめっき液を用いる。また、めっき方法として、電解めっき、溶融めっき、無電解めっき等を用いる。
【００２１】
次に、水洗液を洗浄水として再利用する回収水洗を行い（ステップＳ６）、続いて湯洗を行う（ステップＳ７）。
【００２２】
次に、第１の超音波洗浄工程として、超音波洗浄槽２５にリードフレーム１１を浸して超音波洗浄を行う（ステップＳ８）。ここで、超音波洗浄槽２５には、電圧印加により超音波を発振する超音波振動子２６が底部に設置され、温度が５０℃以下の洗浄水が充填されている。
【００２３】
次に、第２の超音波洗浄工程として、超音波洗浄槽２７にリードフレーム１１を浸して超音波洗浄を行う（ステップＳ９）。ここで、超音波洗浄槽２７には、超音波洗浄槽２７には、電圧印加により超音波を発振する超音波振動子２８が底部に設置され、温度が６０℃以上の洗浄水が充填されている。
【００２４】
次に、図７に示すように、治具２３で支持した状態で、リードフレーム１１の水切りを行う（ステップＳ１０）。そして、リードフレーム１１を治具２３から外して、図８に示すように、リードフレーム１１を搬送ローラ２９上に載せる。次に、吸水性を有する材質により成形された一対の脱水ローラ３０の間に、リードフレーム１１を通過させて表面に付着する洗浄水を拭き取る。そして、乾燥機３１により、リードフレーム１１を乾燥させる（ステップＳ１１）。
【００２５】
最後に、アンローダにおいてリードフレームを元のマガジンに収納する（ステップＳ１２）。以上の工程により、リードフレームの表面にめっき被膜を形成した後に超音波洗浄が行われる。
【００２６】
以上説明したように、第１の超音波洗浄工程として、リードフレームを温度が５０℃以下の洗浄水に浸して超音波洗浄を行うことで、めっき後の超音波洗浄の洗浄力を確保することができる。そして、第２の超音波洗浄工程として、リードフレームを温度が６０℃以上の洗浄水に浸して超音波洗浄を行うことで、その後のリードフレームの水切りを行う工程においてリードフレームの表面に残留する洗浄水の量を減らすことができるため、めっき被膜の表面に厚い酸化膜が形成されるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造方法により製造される半導体装置の断面図である。
【図２】リードフレーム上に複数の半導体素子を搭載し、封止材により封止した状態を示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るめっき方法を示すフローチャートである。
【図４】リードフレームの表面にＳｎ−Ｃｕ合金めっき被膜を形成する工程を説明するための断面図である。
【図５】第１の超音波洗浄工程を説明するための断面図である。
【図６】第２の超音波洗浄工程を説明するための断面図である。
【図７】リードフレームの水切りを行う工程を説明するための断面図である。
【図８】リードフレームの乾燥を行う工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  リードフレーム
１４  半導体素子
１８  封止材
１９  アウターリード部
２０  Ｓｎ−Ｃｕ合金めっき被膜（めっき被膜）
【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】
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【図８】
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