(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体装置の封止樹脂との密着性を向上させたリードフレームとその製造方法を提供する。【解決手段】複数層の金属被膜が形成された半導体装置用リードフレーム１０１の樹脂封止予定領域内で、第一主面及び第二主面の両方の最表層にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８を備え、その表面に選択的に酸化皮膜１０９が形成されている。これによって、半導体装置用リードフレーム１０１の最表層に選択的に形成された酸化皮膜１０９と樹脂封止２０１との密着性を高める。【選択図】図１
2007201421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膜構造の最表層にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を有する半導体装置用リードフレームであって、
前記半導体装置用リードフレームの樹脂封止予定領域内で、第一主面及び第二主面の両方の最表層に選択的に前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜の酸化皮膜が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】
最表層が金めっき皮膜であり、その一つ下の層がパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜である部分を樹脂封止予定領域内に有する複数層の皮膜をリードフレーム素材の上に形成する工程と、
前記樹脂封止予定領域内の部分において、前記金めっき皮膜を選択的にエッチング除去して前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を選択的に露出させるエッチング工程と、
前記金めっき皮膜をマスクとして前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を酸化させることにより、前記リードフレーム素材の第一主面及び第二主面の両方の最表層に選択的に前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜の酸化被膜を形成する酸化工程と
を有する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。
【請求項３】
前記エッチング工程において、前記金めっき皮膜の表面にマスキングを施して前記金めっき皮膜にエッチング液を吹きかける請求項２記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項４】
前記エッチング工程において、前記金めっき皮膜の表面にマスキングを施して、前記金めっき皮膜にエッチング液を吹きかけながら逆電界を印加する請求項２記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項５】
前記金めっき皮膜の表面にマスキングを施して前記金めっき皮膜に電界を印加せずにシアン化合物を含む溶液に酸化剤を添加した溶液からなるエッチング液を吹きかける請求項３記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項６】
前記マスキングのためにメカニカルマスクを使用する請求項３または４記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項７】
前記エッチング液が金めっき液である請求項３または４記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項８】
前記金めっき液がシアン化合物を含む溶液である請求項７記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項９】
前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜にアルカリ溶液を吹きかける請求項２記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項１０】
前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜にアルカリ溶液を吹きかけながら電界を印加する請求項２記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項１１】
前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を加熱して酸素または酸素を含むガスを吹き付ける請求項２記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項１２】
前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜にレーザー光を照射する請求項２記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
【請求項１３】
前記アルカリ溶液がＫＯＨ溶液またはＮａＯＨ溶液である請求項９または１０記載の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】
本発明は半導体装置用リードフレームにおいて、封止樹脂及びポッティング樹脂とリードフレームとの密着性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置用リードフレームとして、封止樹脂とリードフレームとの密着性を高めるためにインナーリード及び半導体素子搭載部の裏面最表層にパラジウムまたはパラジウム合金の被膜を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来のリードフレームとこれを用いた半導体装置の構成を示す断面図である。図５において、１１は半導体素子、１２は封止樹脂、１３はワイヤー、１４は半導体素子搭載部、１５はインナーリード、１６はアウターリードを各々示している。
【０００４】
図５に示す構成において、銅または銅合金を素材とするリードフレームのうち、封止樹脂１２で封止された部分である半導体素子搭載部１４及びインナーリード１５の裏面、すなわち半導体素子１１及びワイヤー１３と反対側の面に、パラジウムまたはパラジウム合金の膜（図示せず）が最表層として形成されている。これにより、リードフレームの半導体素子搭載部１４及びインナーリード１５の裏面と封止樹脂１２との接着性が良好になる。
【特許文献１】特開平９−３０７０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の構成で封止樹脂とリードフレームとの密着性が高くなるのは、パラジウムまたはパラジウム合金の膜の表面に酸化皮膜が形成され、この酸化皮膜を介して封止樹脂とリードフレームとの密着性が良好になるからである。したがって、パラジウムまたはパラジウム合金の膜の表面の酸化が進んでいることが必要である。この酸化はリードフレームとして完成された後の自然酸化や半導体装置の組立工程でリードフレームが使用されるときの加熱等によってもたらされる。したがって、自然酸化の進行度合いや組立工程の条件等によって酸化の程度にばらつきが有り、常に充分な密着性が得られるとは限らない。
【０００６】
また、上記のようにパラジウムまたはパラジウム合金の皮膜をリードフレームの下面（半導体素子とワイヤーとを有する側の反対側の面を意味する）に形成することは比較的容易であるが、上面（リードフレームの半導体素子とワイヤーとを有する側の面を意味する）に形成することは困難である。リードフレームの上面へパラジウムまたはパラジウム合金の皮膜を形成すると、リードフレームと半導体素子またはワイヤーとの接合に悪影響を及ぼすからである。
【０００７】
しかし、リードフレームと封止樹脂との密着性は半導体装置の信頼性を左右するものであり、特に、リードフレームの上面（半導体素子とワイヤーとを有する側の面）と封止樹脂との密着性は、リードフレームの下面（反対側の面）と封止樹脂との密着性よりも信頼性に与える影響度が大きい。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような従来の課題を解決し、封止樹脂とリードフレームとの密着性を向上させて機械強度と信頼性を高めることが可能な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。すなわち、半導体装置の半導体素子とワイヤーとを有するリードフレームの面とその反対側の面との両面にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を形成し、その表面に酸化皮膜を確実に形成した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が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による半導体装置用リードフレームは、皮膜構造の最表層にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を有する半導体装置用リードフレームであって、前記半導体装置用リードフレームの樹脂封止予定領域内で、第一主面及び第二主面の両方の最表層に選択的に前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜の酸化皮膜が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による半導体装置用リードフレームの製造方法は、最表層が金めっき皮膜であり、その一つ下の層がパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜である部分を樹脂封止予定領域内に有する複数層の皮膜をリードフレーム素材の上に形成する工程と、前記樹脂封止予定領域内の部分において、前記金めっき皮膜を選択的にエッチング除去して前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を選択的に露出させるエッチング工程と、前記金めっき皮膜をマスクとして前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を酸化させることにより、前記リードフレーム素材の第一主面及び第二主面の両方の最表層に選択的に前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜の酸化被膜を形成する酸化工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
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よれば、半導体素子とワイヤーとを有するリードフレームの面とその反対側の面との両面にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を形成し、その表面に酸化皮膜を確実に形成することができるので、封止樹脂とリードフレームとの密着性を向上させて機械強度と信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の半導体装置用リードフレームの製造方法の好ましい実施形態では、前記エッチング工程において、前記金めっき皮膜の表面にマスキングを施して前記金めっき皮膜にエッチング液を吹きかける。あるいは、前記金めっき皮膜の表面にマスキングを施して、前記金めっき皮膜にエッチング液を吹きかけながら逆電界を印加する。
【００１３】
また、前記金めっき皮膜の表面にマスキングを施して前記金めっき皮膜に電界を印加せずにシアン化合物を含む溶液に酸化剤を添加した溶液からなるエッチング液を吹きかけることが好ましい。また、前記マスキングのためにメカニカルマスクを使用することが好ましい。また、前記エッチング液が金めっき液であることが好ましく、シアン化合物を含む溶液が好適である。
【００１４】
また、前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜にアルカリ溶液を吹きかけることが好ましい。あるいは、前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜にアルカリ溶液を吹きかけながら電界を印加することが好ましい。あるいは、前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜を加熱して酸素または酸素を含むガスを吹き付けることが好ましい。あるいは、前記酸化工程において、前記パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜にレーザー光を照射することが好ましい。
【００１５】
また、前記アルカリ溶液がＫＯＨ溶液またはＮａＯＨ溶液であることが好ましい。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る半導体装置用リードフレームとそれを用いた半導体装置の例を示す図であり、（ａ）はリードフレームの上面図、（ｂ）は（ａ）のリードフレームを用いた半導体装置の断面をそれぞれ示している。図１（ｂ）に示す断面は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する。図２は、本発明に係る半導体装置用リードフレームの各部の断面構造を示す模式図であり、（ａ）は樹脂外囲器形成予定部の断面、（ｂ）はアウターリード部の断面、（ｃ）は半導体素子搭載部の断面を各々示している。
【００１７】
図１及び図２において、１０１はリードフレーム、１０２は半導体素子搭載部、１０３はインナーリード、１０４はアウターリード、１０５はハンガーリード、１０６は樹脂外囲器形成予定部、１０７はニッケルめっき皮膜、１０８はパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜、１０９はパラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化皮膜、１１０は金めっき皮膜、１１１は銀めっき皮膜、１１２はリードフレーム素材、２０１は樹脂外囲器、２０２はポッティング用透明樹脂、２０３は半導体素子、２０４はワイヤーを各々示している。
【００１８】
図１（ａ）は、繰り返しパターンを有する連続的な帯状のリードフレームの一部の平面視である。連続的な帯状のリードフレーム１０１の中に半導体素子搭載部１０２、インナーリード１０３、アウターリード１０４及びハンガーリード１０５が形成されている。半導体素子搭載部１０２の周辺とインナーリード１０３の周辺とを含む部分が樹脂外囲器形成予定部１０６である。
【００１９】
図１（ｂ）に示す半導体装置の断面において、銅や銅を含む合金であるリードフレーム素材１１２から成るリードフレーム１０１の半導体素子搭載部１０２に半導体素子２０３が搭載され、半導体素子２０３とインナーリード１０３とがワイヤー２０４で接続されている。半導体素子２０３及びワイヤー２０４とその周辺を含む樹脂外囲器形成予定部１０６を樹脂外囲器２０１の壁部が取り囲み、上方に開口した凹部空間を形成している。この凹部空間にはポッティング用透明樹脂２０２が充填されている。尚、半導体素子２０３が光半導体素子である場合に、図１（ｂ）に示す半導体装置は光半導体装置となる。
【００２０】
また、リードフレーム１０１は、リードフレーム素材１１２の上にニッケルめっき皮膜１０７が形成され、このニッケルめっき皮膜１０７の上にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８が形成された皮膜構造を有する。更に、めっき皮膜１０８の上には、リードフレーム１０１の部位に応じて、パラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化被膜１０９や金めっき皮膜１１０、あるいは銀めっき皮膜１１１が形成されている。
【００２１】
次に、図２を参照しながらリードフレーム１０１の皮膜構造を更に詳細に説明する。図２（ａ）は、リードフレーム１０１の樹脂外囲器２０１及びポッティング用透明樹脂２０２と接する部位の半導体素子２０３搭載側の面と、その反対側の面との皮膜構造を示している。リードフレーム素材１１２の上にニッケルめっき皮膜１０７が形成され、ニッケルめっき皮膜１０７の上にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８が形成されている。パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８の上には、パラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化皮膜１０９が形成されている。
【００２２】
このような皮膜構造を有するリードフレーム１０１の部位では、最表層のパラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化皮膜１０９が樹脂との高い密着性を有する。したがって、半導体装置として樹脂封止された際に高い気密性が得られるので、高い信頼性を有する半導体装置が得られる。
【００２３】
図２（ｂ）は、リードフレーム１０１のアウターリード１０４部の皮膜構造を示している。リードフレーム素材１１２の上にニッケルめっき皮膜１０７が形成され、ニッケルめっき皮膜１０７の上にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８が形成されている。パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８の上には、金めっき皮膜１１０が形成されている。
【００２４】
このような皮膜構造を有するリードフレーム１０１の部位では、最表層の金めっき皮膜１１０が半田との親和性に富んでいるので、半導体装置として実装され配線される際に良好な電気接続状態が得られる。
【００２５】
図２（ｃ）は、リードフレーム１０１の半導体素子搭載部１０２とインナーリード１０３部の皮膜構造を示している。リードフレーム素材１１２の上にニッケルめっき皮膜１０７が形成され、ニッケルめっき皮膜１０７の上にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８が形成されている。パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８の上には、金めっき皮膜１１０が形成され、金めっき皮膜１１０の上には銀めっき皮膜１１１が形成されている。
【００２６】
このような皮膜構造を有するリードフレーム１０１の部位は、最表層の銀めっき皮膜１１１によって、半導体素子２０３及びワイヤー２０４とリードフレーム１０１との良好な電気接続性を得る事ができる。また、半導体素子搭載部１０２の最表層を銀めっき皮膜１１１とすることにより、半導体素子２０３が発光素子である場合に、銀めっき皮膜１１１が高反射率の反射板として作用するので、前方に向かう光の投射効率を向上させる効果も得られる。
【００２７】
このような構成によれば、図１（ｂ）に示すように、リードフレーム１０１のポッティング用透明樹脂２０２で封止される樹脂外囲器形成予定部１０６の両面（半導体素子２０３が搭載される側の面とその反対側の面）の最表層にパラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化被膜１０９が形成されている。したがって、リードフレーム１０１と樹脂外囲器２０１及びポッティング用透明樹脂２０２との界面のうち、酸化被膜１０９によって密着性を向上させた界面の面積占有率を高めることができるので、半導体装置の信頼性と機械強度とを一層高めることができる。
【００２８】
次に、このような半導体装置用リードフレームの製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３及び図４は、本発明に係るリードフレームの製造方法における工程を説明するための図であり、特に、上記のような皮膜構造を得る工程を説明するための図である。
【００２９】
図３及び図４において、１０７はニッケルめっき皮膜、１０８はパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜、１０９はパラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化皮膜、１１０は金めっき皮膜、１１１は銀めっき皮膜、１１２はリードフレーム素材、３０１はメカニカルマスク、３０２はノズル、３０３はエッチング液を各々示している。
【００３０】
図３（ａ）に示す工程では、電解めっきにより、リードフレーム素材１１２の表面にニッケルめっき皮膜１０７を形成する。膜厚０．５〜３．５μｍになるように全面にニッケルめっき皮膜１０７を形成する。次に、電解めっきにより、ニッケルめっき皮膜１０７の全面にパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８を膜厚０．０１〜０．１５μｍになるように形成する。更に、電解めっきにより、パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８の全面に金めっき皮膜１１０を膜厚３から１０μｍになるように形成する。これらの皮膜が形成された状態の断面が図３（ａ）に示されている。
【００３１】
図３（ｂ）に示す工程では、図３（ａ）の金めっき皮膜１１０を選択的にエッチング除去して、パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８を選択的に露出させる。この露出部分は、図１（ａ）に示した樹脂外囲器２０１及びポッティング用透明樹脂２０２で封止される樹脂外囲器形成予定部１０６に対応する。
【００３２】
この際に、金めっき皮膜１１０のエッチングを選択的に行うために、図４に示すようなメカニカルマスク３０１を用いてマスキングを行い、ノズル３０２からエッチング液３０３を吹きかけながら逆電界（図示せず）を印加するスパージャー方法を用いるとよい。スパージャー方式を用いることにより、所望の部分を短時間で選択的にエッチングすることができる。また、金めっき皮膜１１０をエッチングする際に用いるエッチング液３０３として、金めっき液を用いるとよい。さらに、金めっき液としてはシアン化カリウム、シアン化ナトリウムなどのシアン化合物を含む溶液が好適である。王水などの強酸を用いることも可能であるが、その場合は金めっき皮膜１１０だけでなく、その下のパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８までエッチングされるおそれがある。金めっき液を用いることにより、金めっき被膜１１０のみをエッチング除去することが可能である。なお、逆電界を印加せずに金めっき被膜１１０をエッチングする場合、エッチング液としてシアン化合物を含む溶液に過酸化水素などの酸化剤を添加した溶液を吹きかければよい。
【００３３】
図３（ｃ）に示す工程では、図３（ｂ）におけるパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８の露出面を酸化させて酸化皮膜１０９を形成する。この酸化には、金めっき皮膜１１０の安定性を利用して、リードフレーム１０１上に残っている金めっき皮膜１１０をマスクとして使用する。つまり、金めっき皮膜１１０の選択的エッチングによって露出したパラジウムまたはパラジウムを含む合金めっき被膜１０８をＫＯＨやＮａＯＨなどを含むアルカリ溶液に晒して電界を印加する。あるいは、高温に加熱して酸素または酸素を含むガスを吹き付けることによってパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８の露出部の酸化を促進させる。このようにして、パラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化被膜１０９が形成される。
【００３４】
また、別の方法として、レーザーを照射して所望部分のパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８を積極的に加熱し、酸化させることによって、パラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化被膜１０９を形成してもよい。
【００３５】
図３（ｄ）に示す工程では、図３（ｃ）の金めっき皮膜１１０上の半導体素子搭載部１０２やインナーリード１０３のワイヤーボンディング領域を含む面に銀めっき皮膜１１１を形成する。この銀めっき皮膜１１１も選択的に形成する必要があるので、図４に示したようにメカニカルマスク３０１でマスキングを行い、ノズル３０２から銀めっき液３０３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ることができる。
【００３６】
この製造方法によれば、リードフレーム素材１１２の上に形成された最表層の金めっき皮膜１１０を選択的にエッチング除去して金めっき皮膜１１０の下に形成されたパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８を露出させ、残された金めっき皮膜１１０をマスクとしてパラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜１０８の露出面を選択的に酸化させることによって、パラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化被膜１０９を形成できる。したがって、リードフレーム１０１の最表層で、樹脂との高い密着性が要求される領域において、半導体素子２０３が搭載される第一主面とその反対面の第二主面との両面にパラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化被膜１０９が形成された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】
また、この製造方法において、マスキングと処理液を所望部分に吹きかけることと電界とを用いる方法は、マスキング状態と処理液の成分と電界条件とを変更することによって、選択的なエッチング除去、選択的な酸化、選択的なめっき等を同じ設備で自在に切り替えて実施できるので、製造設備のスペース効率の向上及び製造コストの低減を図ることが可能である。
なお、上記の実施の形態において、ニッケルめっき皮膜及び金めっき皮膜を形成する方法として電解めっき法を用いているが、無電解めっき、または他の皮膜形成方法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は樹脂封止を行う半導体装置用リードフレームに適用することができ、特に高い信頼性を要する半導体装置用リードフレーム及び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】本発明に係る半導体装置用リードフレームとそれを用いた半導体装置の例を示す図である。
【図２】本発明に係る半導体装置用リードフレームの各部の断面構造を示す模式図である。
【図３】本発明に係るリードフレームの製造方法における工程を説明するための図である。
【図４】本発明に係るリードフレームの製造方法における工程を説明するための図である。
【図５】従来のリードフレームとこれを用いた半導体装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１、２０３  半導体素子
１２  封止樹脂
１３、２０４  ワイヤー
１４、１０２  半導体素子搭載部
１５、１０３  インナーリード
１６、１０４  アウターリード
１０１  リードフレーム
１０５  ハンガーリード
１０６  樹脂外囲器形成予定部
１０７  ニッケルめっき皮膜
１０８  パラジウムまたはパラジウムを含む合金のめっき皮膜
１０９  パラジウムまたはパラジウムを含む合金の酸化被膜
１１０  金めっき皮膜
１１１  銀めっき皮膜
１１２  リードフレーム素材
２０１  樹脂外囲器
２０２  ポッティング用透明樹脂
３０１  メカニカルマスク
３０２  ノズル
３０３  エッチング液
【図１】
2007201421.tif 000003
【図２】
2007201421.tif 000004
【図３】
2007201421.tif 000005
【図４】
2007201421.tif 000006
【図５】
2007201421.tif 000007