(57)【要約】      （修正有）【課題】リードフレームの各種材料的特性が優れ、かつ、リードフレームが安価で製造及び供給できる半導体デバイス用リードフレーム及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体デバイス用リードフレームは、鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）からなる合金母材と、前記合金母材の少なくとも一面に所定厚さでメッキされて密着力を向上させる第１メッキ層と、前記第１メッキ層の表面に、前記第１メッキ層の厚さより厚くメッキされると共に、半導体ダイ及びワイヤーがボンディングされて所定の電流が流れるようにする第２メッキ層からなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）からなる合金母材と、
前記合金母材の少なくとも一面に所定厚さでメッキされて密着力を向上させる第１メッキ層と、
前記第１メッキ層の表面に、前記第１メッキ層の厚さより厚くメッキされると共に、半導体ダイ及びワイヤーがボンディングされて所定電流が流れるようにする第２メッキ層と、
を含んでなることを特徴とする半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項２】
前記合金母材は、鉄８０〜８４ｗ％であり、クロム１３〜１８ｗ％であると共に、炭素（Ｃ）０．１２〜０．１５ｗ％、シリコン（Ｓｉ）０．８〜１．０ｗ％、マンガン（Ｍｎ）０．８〜１．２ｗ％、燐（Ｐ）０．０２０〜０．０６０ｗ％、硫黄（Ｓ）０．０１５〜０．０４５ｗ％及びニッケル（Ｎｉ）０．１〜０．７ｗ％からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項３】
前記合金母材は、ニッケル（Ｎｉ）を更に含み、この際、前記鉄は６５．５〜７２．０ｗ％、前記クロムは１８〜２０ｗ％、前記ニッケルは８〜１２％であると共に、炭素（Ｃ）０．０６〜０．１０ｗ％、シリコン（Ｓｉ）０．８〜１．０ｗ％、マンガン（Ｍｎ）１〜３ｗ％、燐（Ｐ）０．０２０〜０．０６０ｗ％、硫黄（Ｓ）０．０１５〜０．０４５ｗ％及び窒素（Ｎ）０．０８〜０．１０ｗ％からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項４】
前記合金母材は、厚さが０．１〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項５】
前記第１メッキ層は、ニッケルからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項６】
前記第１メッキ層は、厚さが０．２〜０．８μｍであることを特徴とする請求項５に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項７】
前記第２メッキ層は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）またはパラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）中から選択されたいずれか１つからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項８】
前記第２メッキ層は、厚さが３〜６μｍであることを特徴とする請求項７に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項９】
前記合金母材は、引張強度２６０〜６５０Ｎ／ｍｍ２、延伸率１０〜３５％、硬度１１０〜２１０Ｈｖ、電気伝導度３〜９２％ＩＡＣＳ、熱膨張係数４〜２１（×１０−６）Ｋ、熱伝導度１２〜３９０Ｗ／Ｍｋ、比重７〜９ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項１０】
前記合金母材は、ステンレス鋼系列からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項１１】
前記合金母材は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）４３０、ステンレス鋼（ＳＵＳ）４１０Ｌまたはステンレス鋼（ＳＵＳ）３０４の中から選択されたいずれか１つからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項１２】
前記第２メッキ層上にＮＰＮまたはＰＮＰトランジスタが搭載された場合、Ｉｃ−ｈＦＥ特性曲線、Ｉｃ−Ｖｃｅ（ｓａｔ）特性曲線及びＰＴ−Ｒｔｎ特性曲線は、前記合金母材がアロイ（alloy）４２の場合と誤差範囲±１％内で一致することを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイス用リードフレーム。
【請求項１３】
鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）からなる合金母材を準備する合金母材準備ステップと、
前記合金母材を化学溶液に所定時間浸漬した後に取り出すことによって、前記合金母材の表面に形成された不動態酸化被膜を除去する不動態酸化被膜除去ステップと、
前記不動態酸化被膜が除去された合金母材を第１メッキ溶液に浸漬した後に取り出すことによって、所定厚さの第１メッキ層が形成されるようにする第１メッキ層形成ステップと、
前記第１メッキ層が形成された合金母材を第２メッキ溶液に浸漬した後に取り出すことによって、所定厚さの第２メッキ層が形成されるようにする第２メッキ層形成ステップと、
を含んでなることを特徴とする半導体デバイス用リードフレームの製造方法。
【請求項１４】
前記不動態酸化被膜除去ステップは、前記合金母材を常温で濃度３５〜４５ｖｏｌ％の塩酸（ＨＣｌ）溶液に５分乃至１０分間浸漬してなされることを特徴とする請求項１３に記載の半導体デバイス用リードフレームの製造方法。
【請求項１５】
前記第１メッキ層形成ステップは、前記合金母材を常温でＨＣｌ１２５ｇ／ｌ溶液とＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ ２４０ｇ／ｌ溶液が混合されてなされたメッキ液に浸漬し、陰極電流密度は５〜１０Ａ／ｄｍ２、電圧は６Ｖ、陽極はニッケル板と炭素板である条件で、２０〜１２０秒間遂行してなされることを特徴とする請求項１３に記載の半導体デバイス用リードフレームの製造方法。
【請求項１６】
前記第２メッキ層形成ステップは、前記第１メッキ層が形成された合金母材を常温でＨ２ＳＯ４４５〜８０ｇ／ｌ溶液とＣｕＳＯ４１５０〜２５０ｇ／ｌ溶液が混合されてなされたメッキ液に浸漬し、陰極電流密度は１〜８Ａ／ｄｍ２、陽極電流密度は０．５〜５Ａ／ｄｍ２、陽極は含燐銅板、塩素イオン濃度は２０〜１２０ｐｐｍの条件で１０分〜３０分間遂行してなされることを特徴とする請求項１３に記載の半導体デバイス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、半導体デバイス用リードフレーム及びその製造方法に関し、より詳しくは、各種材料的特性が優れ、かつ、安価で製造及び供給できる半導体デバイス用リードフレーム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイス用リードフレームは、連続された金属ストリップ（Ｓtrip）を機械的スタンピング（Ｓtamping）または化学的エッチング（etching）方法により製造したものであって、その役割は半導体ダイと外部装置を連結させる電線（lead）の役割と、半導体デバイスを外部装置に固定させる支持台（frame）の役割を同時に遂行することをいう。
【０００３】
このような半導体デバイス用リードフレームは、銅系列（銅：鉄：燐=９９．８：０．０１：０．０２５）、銅アロイ系列（銅：クロム：錫：亜鉛=９９：０．２５：０．２５：０．２２）、アロイ４２系列（鉄：ニッケル＝５８：４２）などに大別できる。ここで、前記銅系列は主に厚さ０．１５ｍｍ以上のリードフレームに利用され、銅アロイ系列及びアロイ４２系列は主に０．１〜０．１５ｍｍのリードフレームに利用され、アロイ４２系列は主に０．１ｍｍ内外のリードフレームに利用される。しかしながら、前記リードフレームの厚さにより前記金属系列が絶対的に決定されるのではなく、各種材料的特性によって、前記リードフレームとして適切な金属系列が決定される。
【０００４】
一方、このようなリードフレームを利用した半導体デバイスは、原価中、前記リードフレームが略３０〜６０％の比率を占めている。さらに、最近の軽薄短小化を追求する半導体デバイスに主に使われるアロイ４２からなるリードフレームは、非常に高価であるので、前記半導体デバイスの原価中の大部分を占めると言っても言い過ぎでない。ここで、前記半導体デバイスの原価をなす材料は、主にリードフレームの他にもエポキシモールディングコンパウンド及びゴールドワイヤーなどがある。
【０００５】
したがって、最近には前記のような高価のリードフレーム材質を変更することによって、原価比重を減らすと共に、各種材料的特性は従来と等しいかより優れるリードフレームの新規材質を探そうとする多くの研究及び開発が進行している。
【０００６】
現在、産業的に利用されている金属の数は数えられないほど多いけれど、このような全ての金属がリードフレームに使用可能であるのではない。したがって、どんな金属がリードフレームに利用されるためには、リードフレームまたは半導体デバイスの要求によって所定の条件を満たさなければならない。
【０００７】
上記のように、所定の金属がリードフレームに利用されるためには、下記のように大きく２つの条件を満たされなければならない。
【０００８】
第１に、リードフレームに適切な優れる材料的特性を持たなければならない。このような材料的特性は、機械的特性、物理的特性、電気的特性、熱的特性に大別可能である。前記機械的特性には、引張強度、延伸率、弾性係数及び硬度が含まれ、電気的特性には、電気伝導度が含まれ、熱的特性には、熱膨張係数、熱伝導率及び軟化温度が含まれ、物理的特性には、比重及び鉛貼付性が含まれる。即ち、どんな金属がリードフレームに利用されるためには、前記の１０種類に該当する項目またはスペックを全て満たさなければならない。
【０００９】
第２に、所定の金属が前記のような各種材料的特性を満足するとしても、従来のリードフレーム（例えば、アロイ４２）が有する価格より高くてはいけない。即ち、前記所定の金属は従来のリードフレームよりかなり安い価格で製造及び供給できなければならない。例えば、アロイ４２からなるリードフレームを半導体デバイスに利用する場合、その半導体デバイスで前記アロイ４２からなるリードフレームが占める原価の比重はかなり高くて、結局前記半導体デバイス自体の原価も上昇する。したがって、前記半導体デバイスの価格を下げるためには、原価比重が最も大きい前記アロイ４２からなるリードフレームより略１０〜６０％程度は安い価格で新規リードフレームが製造及び供給できなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記のような従来の要求を勘案したものであって、各種材料的特性が優れ、かつ、安価で製造及び供給できる半導体デバイス用リードフレーム及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体デバイス用リードフレームは、鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）からなる合金母材と、前記合金母材の少なくとも一面に所定厚さでメッキされて密着力を向上させる第１メッキ層と、前記第１メッキ層の表面に、前記第１メッキ層の厚さより厚くメッキされると共に、半導体ダイ及びワイヤーがボンディングされて所定電流が流れるようにする第２メッキ層と、を含んでなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体デバイス用リードフレームの製造方法は、鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）からなる合金母材を準備する合金母材準備ステップと、前記合金母材を化学溶液に所定時間浸漬した後に取り出すことによって、前記合金母材の表面に形成された不動態酸化被膜を除去する不動態酸化被膜除去ステップと、前記不動態酸化被膜が除去された合金母材を第１メッキ溶液に浸漬した後に取り出すことによって、所定厚さの第１メッキ層が形成されるようにする第１メッキ層形成ステップと、前記第１メッキ層が形成された合金母材を第２メッキ溶液に浸漬した後に取り出すことによって、所定厚さの第２メッキ層が形成されるようにする第２メッキ層形成ステップと、を含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記のようにして本発明によるリードフレームは従来の、例えば、アロイ４２からなるリードフレームと類似するか、より優れる材料特性、即ち、機械的特性（引張強度、延伸率、弾性係数及び硬度）及び物理的特性（比重及び鉛貼付性）を有する効果がある。
【００１４】
さらに、本発明によるリードフレームは、従来の、例えば、アロイ４２からなるリードフレームに比べてより優れる電気的特性（電気伝導度）及び熱的特性（熱伝導率）を有する効果がある。即ち、前記電気的特性（電気伝導度）の向上により本発明によるリードフレームは半導体ダイの応答速度が速くなるようにするだけでなく、ジュール熱の発生を減少させて熱効率を高めることになる。勿論、これによって、半導体ダイの熱による劣化を減少させてハイパワーデバイスの実装を可能にする。また、前記熱的特性（熱伝導率）の向上により本発明によるリードフレームは半導体ダイの動作中に発生するジュール熱を最大限速く外部に放出することによって、半導体ダイの性能低下を最小化することになる。
【００１５】
さらに、本発明によるリードフレームは、例えば従来のアロイ４２からなるリードフレームに比べてほとんど５０％以上安価で購入できることになる。したがって、半導体デバイスのうち、最も多い原価を占めるリードフレームの価格をほとんど半分以下に落とすことによって、全体的な半導体デバイスの価格もかなり落とせることになる経済的な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を添付の図面を参照しつつ詳細に説明すれば次の通りである。
【００１７】
図１ａを参照すれば、本発明に係る半導体デバイス用リードフレームの断面図が図示されており、図１ｂを参照すれば、スタンピングまたはエッチングされたリードフレームの一例が平面図として図示されている。
【００１８】
図１ａに示すように、本発明による半導体デバイス用リードフレーム１００は、所定厚さの合金母材１１０、前記合金母材１１０の少なくとも一面に所定厚さで形成された第１メッキ層１２０及び前記第１メッキ層１２０の表面に所定厚さで形成された第２メッキ層１３０を含む。
【００１９】
図１ｂに示すように、スタンピングまたはエッチングされたリードフレーム１００は、所定の形態を維持するようにするフレーム１７１、前記フレーム１７１に連結されると共に、半導体デバイス製造工程中、半導体ダイがボンディングされるダイパドル１７２及び前記フレーム１７１に連結されると共に、半導体デバイス製造工程中、ワイヤーがボンディングされるリード１７３を含むことができる。しかしながら、図１ｂに図示されたリードフレームの形態に本発明を限るのでなく、本発明によるリードフレームはどんな形態にも製造できることは当然である。
【００２０】
前記合金母材１１０は、鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）からなることができる。ここで、前記合金母材１１０は、鉄が８０〜８４ｗ％であり、クロムが１３〜１８ｗ％であり得る。前記クロムが１３ｗ％以下であれば、リードフレーム１００の耐食性及び高温硬度が悪くなり、また前記クロムが１８ｗ％以上であれば、リードフレーム１００の機械的特性、電気的特性、熱的特性及び物理的特性が全般的に低下することができる。
【００２１】
併せて、前記合金母材１１０には、炭素（Ｃ）０．１２〜０．１５ｗ％、シリコン（Ｓｉ）０．８〜１．０ｗ％、マンガン（Ｍｎ）０．８〜１．２ｗ％、燐（Ｐ）０．０２０〜０．０６０ｗ％及び硫黄（Ｓ）０．０１５〜０．０４５ｗ％、ニッケル（Ｎｉ）０．１〜０．７ｗ％が更に含まれることができる。周知されたように、前記炭素は量が多くなれば硬化能が良くなるが、耐食性が落ちるので、前記合金母材１１０では小さいほど良い。また、前記シリコンは量が多いほど強度が増加するが、これは鉄鉱石から鉄を取る際、鉱石中に含まれていたシリコンが鉄に溶けて形成されたものであるので、これもやはり小さいほど良い。前記マンガンは量が多いほど硬度と高温強度を良くするが、ここでも小さいほど良い。前記燐と硫黄は元は鉄から取り除くべき不純物であるが、前記マンガンを除去するための製錬過程中、やむを得ず添加されたものであって、これもやはり小さければ小さいほど良い。
【００２２】
併せて、前記合金母材１１０は、鉄、クロム及びニッケルからなることができる。この際、前記合金母材１１０は、鉄６５．５〜７２．０ｗ％、クロム１８〜２０ｗ％及びニッケル８〜１２ｗ％を含むことができる。ここで、前記クロムが１８ｗ％以下であるとか、前記ニッケルが８ｗ％以下であれば、耐食性及び高温硬度が悪くなる。また、前記クロムが２０ｗ％以上であるとか、前記ニッケルが１２ｗ％以上であれば、リードフレーム１００の機械的特性、電気的特性、熱的特性及び物理的特性が全般的に低下しうる。併せて、前記合金母材１１０には、炭素（Ｃ）０．０６〜０．１０ｗ％、シリコン（Ｓｉ）０．８〜１．０ｗ％、マンガン（Ｍｎ）１〜３ｗ％、燐（Ｐ）０．０２０〜０．０６０ｗ％及び硫黄（Ｓ）０．０１５〜０．０４５ｗ％、窒素（Ｎ）０．０８〜０．１ｗ％が更に添加されることができる。
【００２３】
また、前記合金母材１１０は、通常的に、市中に流通されているステンレス鋼（ＳＵＳ）をそのまま利用することができる。例えば、オーステナイト系のＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０５、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１、フェライト系のＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、マルテンサイト系のＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４４０を合金母材１１０として用いることができる。特に、前記ステンレス鋼のうち、フェライト系のＳＵＳ４３０は、鉄及びクロムの比率が略８２ｗ％と１８ｗ％からなって、本発明の合金母材１１０として利用し良い。併せて、前記フェライト系のＳＵＳ４１０Ｌやはり鉄及びクロムの比率が略８８ｗ％と１２ｗ％からなって本発明の合金母材１１０として利用し良い。勿論、前記ステンレス鋼のうち、オーステナイト系のＳＵＳ３０４は、鉄、クロム及びニッケルの比率が略７４ｗ％、１８ｗ％及び８ｗ％からなって、又別の合金母材１１０にも利用することができる。
【００２４】
また、前記合金母材１１０は、多くのリードフレーム１００または半導体デバイスが必要とする厚さを満たすことができるように、厚さが０．１〜０．１５ｍｍ程度になるようにすることが好ましい。即ち、前記合金母材１１０の厚さが０．１ｍｍ以下であるとか、０．１５ｍｍ以上になれば、リードフレーム１００のスタンピング工程中、加工性に問題が生じるので好ましくない。
【００２５】
前記第１メッキ層１２０は、前記合金母材１１０の少なくとも一面に所定厚さで形成されている。このような第１メッキ層１２０は、下記する第２メッキ層１３０と合金母材１１０間の密着力がよくないので、密着力向上用に形成したものである。このような第１メッキ層１２０は、前記合金母材１１０及び下記する第２メッキ層１３０との密着力が非常に優れるニッケルを利用することが好ましい。また、前記第１メッキ層１２０の厚さは略０．２〜０．８μｍ程度で形成することが好ましい。前記第１メッキ層１２０の厚さが０．２μｍ以下であれば、第２メッキ層１３０との密着力が落ち、前記第１メッキ層１２０の厚さが０．８μｍ以上であれば、密着力を十分に確保するにも関わらず、高価なニッケルが使われ過ぎで良くない。
【００２６】
前記第２メッキ層１３０は、前記第１メッキ層１２０の表面に所定厚さで形成されている。このような第２メッキ層１３０は実際に半導体ダイ及びワイヤーなどを通じて所定の電流が流れる領域であるので、電気伝導度が非常に優れる銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、パラジウム／金（Ｐｄ／Ａｕ）またはその等価物中から選択されたいずれか１つまたはそれらの合金で形成されることができる。
【００２７】
また、前記第２メッキ層１３０の厚さは略３〜６μｍ程度で形成することが良い。前記第２メッキ層１３０の厚さが３μｍ以下であれば、電流効率があまりよくないで、前記第２メッキ層１３０の厚さが６μｍ以上であれば、電流効率を十分に確保するにも関わらず、高価の銅または銀が使われ過ぎで良くない。
【００２８】
一方、前記のようなリードフレーム１００の物性と従来のアロイ４２または銅系列の合金素材に対する物性を比較すると下記表の通りである。
【００２９】
ここで、前記リードフレーム１００のうち、最も厚い部分は合金母材１１０であるので、下記の表１で各種物性は合金母材１１０の物性と見ても良い。また、下記の表１において、アロイ４２は従来に代表的で使われるリードフレーム１００の材質であり、本発明１は合金母材１１０が鉄とクロムからなる場合であり、本発明２は合金母材１１０が鉄、ニッケル及びクロムからなるものを表す。また、第１比較例、第２比較例及び第３比較例は主に低価抗半導体デバイスで使われる銅素材合金系列である。
【００３０】
【表１】
2007110085.tif 000002
【００３１】
前記の表１に記載された“選定基準”は代表的に利用されるリードフレーム１００の条件を表すものである。前記選定基準は、引張強度の場合５００以上、延伸率の場合１０以上、硬度の場合１８０以上、電気伝導度の場合３０以上、熱膨張係数の場合４．３近く、熱伝導度の場合１２以上、比重の場合８近く、材料費の場合２００以下であることを要求している。このような全ての条件を最も理想的に満しているものは表１に記載されたように、合金母材１１０が鉄及びクロム（本発明１）からなる場合であることが分かる。勿論、合金母材１１０が鉄、ニッケル及びクロム（本発明２）からなる場合も可能である。
【００３２】
前記合金母材１１０が鉄及びクロムからなる場合を例として、より具体的に説明する。
【００３３】
機械的特性の１つの引張強度において、アロイ４２と本発明両方とも５００以上の基準を満たす。また、機械的特性の１つの延伸率においては、アロイ４２の場合には８であるが本発明は２２であって、本発明が１０以上の選定基準を満たしている。また、機械的特性の１つの硬度において、アロイ４２及び本発明両方とも１８０以上の基準を満たしている。
【００３４】
一方、電気的特性の１つの電気伝導度において、アロイ４２は３であって選定基準である３０を満たしていないが、本発明は３０であって選定基準である３０を満している。勿論、このような電気伝導度によって、半導体ダイの電気的特性を向上させることができることが分かる。
【００３５】
また、熱的特性の１つの熱膨張係数において、本発明がたとえアロイ４２に比べて劣る値を有するが、これは半導体ダイの大きさが小さくなるほど半導体デバイスで問題発生確率が低くなることによって、大きく心配しなくてもよい。また、熱的特性の１つの熱伝導度において、アロイ４２及び本発明の全ての選定基準である１２以上を満しているが、本発明はアロイ４２に比べて格段に大きい２６．１を有することによって、半導体ダイの動作中に発生するジュール熱を速かに外部に排出できることが分かる。
【００３６】
最後に、材料費において、アロイ４２は４６９であるが、本発明は１６３であって、本発明によるリードフレーム１００を利用する場合、材料費をほとんど５０％以下にダウンさせることができることが分かる。
【００３７】
参考に、表１に太い字体で記載された部分は本発明による選定基準と符合しない数値を表すものであって、このような数値が１つでもある素材はリードフレーム１００に適切でないことを意味する。
【００３８】
次に、本発明による半導体デバイス用リードフレーム１００の製造方法を説明する。
【００３９】
図２を参照すれば、本発明に係る半導体デバイス用リードフレーム１００の製造方法がフローチャートで図示されており、図３ａ乃至図３ｄを参照すれば、本発明に係る半導体デバイス用リードフレーム１００の製造方法が説明図として図示されている。
【００４０】
図示されたように、本発明に係る半導体デバイス用リードフレーム１００の製造方法は、合金母材用意ステップ（Ｓ１）、不動態酸化被膜除去ステップ（Ｓ２）、第１メッキ層形成ステップ（Ｓ３）及び第２メッキ層形成ステップ（Ｓ４）を含む。
【００４１】
前記合金母材用意ステップ（Ｓ１）では、鉄（Ｆｅ）及びクロム（Ｃｒ）からなる合金母材１１０を用意する。このような合金母材１１０は、前述したように、厚さが０．１〜０．１５ｍｍになるようにする。また、前記合金母材１１０は、鉄、クロムの他にもニッケルが更に含まれることができる。併せて、このような合金母材１１０はステンレス鋼を利用することができる。このような合金母材１１０の種類及び組成比等は前述したので、ここではこれ以上の説明を省略する。（図３ａ参照）
【００４２】
次に、前記不動態酸化被膜除去ステップ（Ｓ２）では、前記合金母材１１０の表面に形成された薄い不動態酸化被膜１１２を所定の化学溶液を利用して除去する。即ち、前記合金母材１１０の表面にはＣｒ２Ｏ３により形成されると知られた略２０〜４０ｎｍの不動態酸化被膜（passive oxide film）１１２が形成されているが、これを所定の化学溶液を利用して除去する。このような、不動態酸化被膜１１２を除去する理由は、半導体デバイス製造工程中、ダイボンディングやワイヤーボンディング工程を不可能にするためである（図３ｂ参照）。例えば、前記不動態酸化被膜１１２は、前記合金母材１１０を濃度３５〜４５ｖｏｌ％の塩酸（ＨＣｌ）溶液に常温で略５分乃至１０分間浸漬することによって除去することができる。
【００４３】
次に、前記第１メッキ層形成ステップ（Ｓ３）では、前記不動態酸化被膜が除去された合金母材１１０を第１メッキ溶液に所定時間浸漬した後に取り出すことによって、所定厚さの第１メッキ層１２０が合金母材１１０の少なくとも一面に形成されるようにする（図３ｃ参照）。一例として、このような第１メッキ層１２０は密着力が優れるニッケルにより形成されることができる。また、前記第１メッキ層１２０の厚さは０．２~０．８μｍになるようにする。併せて、このような第１メッキ層１２０はニッケルメッキの種々方法のうち、比較的均一な厚さが得られるニッケルストライクメッキ方法を利用することができる。下記の表２はニッケルストライクメッキのための化学溶液、温度、陰極電流密度、電圧、時間及び陽極の条件を記載したものである。
【００４４】
【表２】
2007110085.tif 000003
【００４５】
次に、第２メッキ層形成ステップ（Ｓ４）では、前記第１メッキ層１２０の上に所定厚さの第２メッキ層１３０が形成されるようにする。一例として、このような第２メッキ層１３０は電気伝導度が非常に優れる銅、銀、または、その等価物中から選択されたいずれか１つまたは合金により形成されることができる。また、第２メッキ層１３０の厚さは略３~６μｍになるようにする（図３ｄ参照）。併せて、このような第２メッキ層１３０は銅メッキの種々方法のうち、公害が少ないし、費用が少なくかかり、平滑性が優れる硫酸銅メッキ方法を使用する。このような硫酸銅メッキ方法は、アルカリ性（シアン化銅等）メッキ方法より被覆力が落ちるが、本発明は前述したように、先にニッケルで第１メッキ層１２０が形成されているので、このような短所が解決できる。下記の表３は、硫酸銅メッキのための各種化学溶液、温度、陰極電流密度、陽極電流密度、陽極及び時間などを記載したものである。
【００４６】
【表３】
2007110085.tif 000004
【００４７】
以下、前記のように合金母材１１０が略ステンレス鋼（ＳＵＳ）であり、その表面にはニッケルストライクメッキ法による第１メッキ層１２０が形成され、前記第１メッキ層１２０の上には硫酸銅メッキ法により第２メッキ層１３０が形成されたリードフレーム１００の各種テスト結果を説明する。
【００４８】
まず、メッキの厚さに対する評価方法及びその結果を説明する。
【００４９】
図４ａに示すように、メッキ厚さの評価は略５０ｃｍ間隔で３部分、各部分に対して両端部と中心に３ポイントずつ総９箇所を進行したのであり、その結果を下記の表４に整理した。
【００５０】
【表４】
2007110085.tif 000005
【００５１】
前記の表４に記載されたように、合金母材１１０の上に形成された第１メッキ層１２０及び第２メッキ層１３０は、その見掛け及びメッキ厚さが全て満足に表れたことを確認することができる。
【００５２】
次に、ピーリング評価方法及び結果に対して説明する。
【００５３】
表５は、第１メッキ層１２０及び第２メッキ層１３０が正しく形成されたかどうかを確認するピーリング評価方法を順次に記載したものである。
【００５４】
【表５】
2007110085.tif 000006
【００５５】
一方、図４ｂを参照すれば、本発明に係る半導体デバイス用リードフレーム中、第１メッキ層１２０形成後のピーリング評価（メッキ密着性評価）結果が写真で図示されており、図４ｃを参照すれば、第２メッキ層１３０形成後のピーリング評価結果が写真で図示されている。図面中、部号１２２は第１メッキ層１２０が刃物により引かれた跡であり、符号１３２は第２メッキ層１３０が刃物により引かれた跡である。
【００５６】
前記図４ｂ及び図４ｃに示すように、第１メッキ層１２０または第２メッキ層１３０の剥離された状態をほとんど発見できないことにより、前記ピーリング評価結果が全て良好なことと観察された。
【００５７】
次に、スタンピング工程性評価方法及び結果に対して説明する。
【００５８】
スタンピング工程性評価は、材料の引張強度、硬度、弾性率などの機械的特性と関連した特性で左右される項目である。本発明のリードフレーム１００に対するスタンピング結果、従来のリードフレームに対する基本特性を全て満たすことと観察された。
【００５９】
下記の表６はスタンピング後、寸法及び見掛け検査結果を記載したものである。
【００６０】
【表６】
2007110085.tif 000007
【００６１】
次に、ボンディング工程性評価及び結果に対して説明する。
【００６２】
図５ａ及び図５ｂは本発明に係る半導体デバイス用リードフレーム１００にダイボンディング工程を遂行した後、ダイオフテスト結果を示す写真であり、図５ｃ及び図５ｄはワイヤーボンディング工程を遂行した後、ワイヤープルテスト結果を示す写真である。ここで、図５ａの写真は半導体ダイのサイズが０．２９×０．２９ｍｍ２であり、図５ｂの写真は半導体ダイのサイズが０．６５×０．６５ｍｍ２である。
【００６３】
ボンディング工程性評価は、リードフレーム１００の熔接性及び工程管理（ＱＣ：Quality Control）項目の場合、メッキ特性及び材料の加工性に関連する項目であって、ダイボンディングの場合、ダイオフテスト結果、破断位置がバルクと表れたのであり、破断後、シリコンの残量が７０％以上であった。図５ａ及び図５ｂのうち、図面符号１４０’がシリコン残量である。
【００６４】
また、ワイヤープルの場合、破断形態はＣ−ｍｏｄｅ（ワイヤーのボールボンディング領域やウェッジボンディング領域でないワイヤーループの略中間部分が破断された形態であって、ワイヤーボンディングが最も強力になったことを意味する）破断であったのであり、破断強度は略５ｇ以上で、通常の半導体デバイスで要求する水準を満たした。また、半導体ダイのサイズが大きい場合、発生が予想されたチップポップピング（chip poping）も発生しなかった。図５ｃ及び図５ｄの中、図面符号１４０は半導体ダイであり、１５０はワイヤーである。
【００６５】
次に、モールディング工程性評価及び結果に対して説明する。
【００６６】
モールディング工程性評価のうち、主要な評価項目は、リード押さえ及びブリード／フラッシュ（bleed/flash）発生状態である。リード押さえは熱膨張係数差の大きい場合にリード押さえが発生することになる。ブリード／フラッシュは、合金素材及びメッキ厚さの低い際、モールド作業後、リードフレームの表面にエポキシモールディングコンパウンドのレジン（resin）またはフィラー（filler）成分が金型の外に過度に漏れて出ることになる。本発明によるリードフレーム１００は、このようなリード押さえ及びブリード／フラッシュ状態が従来と同一な水準に観察された。
【００６７】
次に、フォーミング工程性評価及び結果に対して説明する。
【００６８】
フォーミングは、リードフレームの引張強度、硬度、弾性率、延伸率などの機械的特性に関係する項目であって、リードフレーム１００の引張強度が基準スペック以下の場合、フォーミング時にリードの途絶え現状が発生できるので、一定値以上の強度が維持されなければならない。硬度の場合、硬度が基準スペック以下の場合、フォーミング時にリードフレームの形状異常（押さえ等）が発生しうるし、硬度が基準スペック以上に高ければ破れ現象が発生しうる。弾性率があまり高ければ、フォーミング工程進行後にも一定の形態を維持できず、元の状態に戻ったり、希望する形状を維持することが困難である。延伸率の場合、基準スペックより低ければ、リード途絶えが発生することになる。本発明によるリードフレーム１００はこのような全ての基準スペックを満足したのであり、フォーミング結果、フォーミングスペックも全て満たした。表７にこのような結果を整理したのであり、図６ａ（従来技術）と図６ｂ（本発明）によるリードフレームを利用した半導体デバイスの側面図が各々図示されている。図面中、図面符号１６０はエポキシモールディングコンパウンドである。
【００６９】
【表７】
2007110085.tif 000008
【００７０】
最後に、電気的及び熱的特性評価結果に対して説明する。
【００７１】
電気的及び熱的特性評価結果を確認した結果、従来のアロイ４２で作られたリードフレーム１００対比電気的特性の全体項目に対して同等またはその以上の水準特性を表した。これは前述したように、本発明に利用された合金母材１１０の電気伝導度が従来のアロイ４２のそれより若干優れるので、電気的な劣化が発生しないことと判断される。また、優れるＰｄｍａｘ（周辺温度（Ｔａ）が略２５℃である状態で製品の最大消費電力）の場合、従来のアロイ４２より熱伝導度が高いことに起因したことと判断され、このような内容を総合して見れば、電気的及び熱的特性で本発明によるリードフレーム１００が従来のアロイ４２からなるリードフレーム１００に対して同等または優れることと判断される。下記の表８は、従来のアロイ４２からなるリードフレームを利用した半導体デバイス及び本発明によるリードフレームを利用した半導体デバイスの電気的特性を比較したものである。また、下記の表９は従来のアロイ４２からなるリードフレームを利用した半導体デバイス及び本発明によるリードフレームを利用した半導体デバイスの熱的特性を比較したものである。
【００７２】
【表８】
2007110085.tif 000009
【００７３】
ここで、前記表８の中、特性を表す略字を簡単に説明すれば次の通りである。
VFBE：ベース−エミッタ間フォワード電圧
BVCEO：ベース開放コレクタ−エミッタ降伏電圧
BVCBO：エミッタ開放コレクタ−ベース降伏電圧
BVEB：コレクタ開放エミッタ−ベース降伏電圧
ICBO：エミッタ開放コレクタ−ベース間電流
IEB：コレクタ開放エミッタ−ベース間電流
HFE：出力電流（ＩＣ）／入力電流（ＩＢ）と規定され、トランジスタの増幅度
VECsat：コレクタ−エミッタ間電圧で、ベース電流ＩＢとコレクタ電流ＩＣが一般的にＩＣ／ＩＢ＝１０の条件でのＶＣＥ値
VBEsat：ベース−エミッタ間飽和電圧
VFBC：ベース−コレクター間フォワード電圧
ICER：コレクタ−エミッタ間逆方向電流
【００７４】
【表９】
2007110085.tif 000010
【００７５】
図７ａ乃至図７ｃを参照すれば、本発明に係る半導体デバイス用リードフレームを利用した半導体デバイスと、従来のリードフレームを利用した半導体デバイスの各種特性を比較したグラフが図示されている。
【００７６】
ここで、本発明によるリードフレーム１００には、例えば第２メッキ層１３０の上にＮＰＮまたはＰＮＰトランジスタが搭載された後、トランジスタとリードフレーム１００の所定の領域がワイヤーでボンディングされて半導体デバイスをなすことができる。
【００７７】
図７ａに図示されたＩｃ−ｈＦＥ特性曲線、図７ｂに図示されたＩｃ−Ｖｃｅ（ｓａｔ）特性曲線、図７ｃに図示されたＰＴ−Ｒｔｎ特性曲線でのように、本発明によるリードフレーム１００を利用した半導体デバイスと従来のアロイ４２からなるリードフレーム１００を利用した半導体デバイスは、誤差範囲±１％内で全ての特性が一致することを確認することができる。ここで、前記ＰＴはPower Duration Timeの略字であって、Ｒｔｈ（熱抵抗）を測定するために印加する電力持続時間を意味する。また、前記ＲｔｎはRoutineの略字であって、“現在適用中の”を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１ａ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームを示す断面図である。
【図１ｂ】スタンピングまたはエッチングされたリードフレームの一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームの製造方法を示すフローチャートである。
【図３ａ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームの製造方法を示す説明図である。
【図３ｂ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームの製造方法を示す説明図である。
【図３ｃ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームの製造方法を示す説明図である。
【図３ｄ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームの製造方法を示す説明図である。
【図４ａ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームのうち、メッキ厚さ測定位置を示す図である。
【図４ｂ】第１メッキ層形成後のピーリングテスト結果を示す写真である。
【図４ｃ】第２メッキ層形成後のピーリングテスト結果を示す写真である。
【図５ａ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームにダイボンディング工程を遂行した後、ダイオフテスト結果を示す写真である。
【図５ｂ】本発明に係る半導体デバイス用リードフレームにダイボンディング工程を遂行した後、ダイオフテスト結果を示す写真である。
【図５ｃ】ワイヤーボンディング工程を遂行した後、ワイヤープルテスト結果を示す写真である。
【図５ｄ】ワイヤーボンディング工程を遂行した後、ワイヤープルテスト結果を示す写真である。
【図６ａ】従来の半導体デバイス用リードフレームにフォーミング工程を遂行した後の写真である。
【図６ｂ】本発明による半導体デバイス用リードフレームにフォーミング工程を遂行した後の写真である。
【図７ａ】本発明に係るリードフレームを利用した半導体デバイスと従来のリードフレームを利用した半導体デバイスの各種特性を比較したグラフである。
【図７ｂ】本発明に係るリードフレームを利用した半導体デバイスと従来のリードフレームを利用した半導体デバイスの各種特性を比較したグラフである。
【図７ｃ】本発明に係るリードフレームを利用した半導体デバイスと従来のリードフレームを利用した半導体デバイスの各種特性を比較したグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１００  本発明による半導体デバイス用リードフレーム
１１０  合金母材
１１２  不動態酸化被膜
１２０  第１メッキ層
１３０  第２メッキ層
【図１ａ】
2007110085.tif 000011
【図１ｂ】
2007110085.tif 000012
【図２】
2007110085.tif 000013
【図３ａ】
2007110085.tif 000014
【図３ｂ】
2007110085.tif 000015
【図３ｃ】
2007110085.tif 000016
【図３ｄ】
2007110085.tif 000017
【図４ａ】
2007110085.tif 000018
【図７ａ】
2007110085.tif 000019
【図７ｂ】
2007110085.tif 000020
【図７ｃ】
2007110085.tif 000021
【図４ｂ】
2007110085.tif 000022
【図４ｃ】
2007110085.tif 000023
【図５ａ】
2007110085.tif 000024
【図５ｂ】
2007110085.tif 000025
【図５ｃ】
2007110085.tif 000026
【図５ｄ】
2007110085.tif 000027
【図６ａ】
2007110085.tif 000028
【図６ｂ】
2007110085.tif 000029