(57)【要約】【課題】生産性が高く、かつ封止樹脂との密着性が高いリードフレームの製造方法を提供すること。【解決手段】プレス又はエッチングによる加工を施したＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板を用いたリードフレームの製造方法であって、前記金属板の最表面に部分的なＡｇめっき層を形成する工程と、前記Ａｇめっき層に対する粗化処理をする工程を備え、あるいは前記金属板の最表面に部分的なＡｇめっき層を形成する工程と、前記Ａｇめっき層に対する粗化処理をする工程と、前記金属板のＣｕ面又はＣｕ合金面の少なくとも一部に粗化面を形成する工程を備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス又はエッチングによる加工を施したＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板を用いたリードフレームの製造方法であって、前記金属板の最表面に部分的なＡｇめっき層を形成する工程と、前記Ａｇめっき層に対する粗化処理をする工程を備えたことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項２】
プレス又はエッチングによる加工を施したＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板を用いたリードフレームの製造方法であって、前記金属板の最表面に部分的なＡｇめっき層を形成する工程と、前記Ａｇめっき層に対する粗化処理をする工程と、前記金属板のＣｕ面又はＣｕ合金面の少なくとも一部に粗化面を形成する工程を備えたことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項３】
前記Ａｇめっき層の粗化処理は表面積比ＳＡ＝１．３０〜１．６５の範囲となるように行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項４】
プレス又はエッチングによる加工が施されたＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板に、部分的に粗化面を有するＡｇめっき層が最表面に形成されているとともに、前記金属板のＣｕ面又はＣｕ合金面の少なくとも一部に粗化面が形成されていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項５】
前記Ａｇめっき層の粗化面は表面積比ＳＡ＝１．３０〜１．６５の範囲であることを特徴とする請求項４に記載のリードフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の位置に半導体素子を載置した後に樹脂封止を行い、半導体パッケージを製造するためのリードフレームの製造方法、特に、封止樹脂と接触する領域に粗化面を形成するリードフレームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を用いた半導体パッケージの大多数は、モールドされたプラスチックパッケージを外郭としている。これは、プラスチックパッケージが小型、軽量であり、低コストで大量生産することができるためである。
【０００３】
そのような半導体パッケージの製造方法としては、Ｃｕ等の金属板から形成されるリードフレームの所定の位置にＩＣやＬＳＩといった半導体素子を載置し、その半導体素子とリードフレームの端子とをワイヤボンディングによって電気的に接続し、熱硬化性樹脂等によって樹脂封止を行う方法が知られている。
【０００４】
そして、そのような半導体パッケージの製造に用いられるリードフレームとしては、半導体パッケージ製造後に行われるリフローはんだ等の際にリードフレームと封止樹脂との界面に剥がれが生じないように、リードフレームの封止樹脂と接触する領域に粗化面が形成されたものが知られている。
【０００５】
その手法としては、特許文献１として示す特開２０１４−１１０３０２号公報に記載のリードフレームＣｕ素材へのエッチング処理を施すことにより粗化面を形成する手法が代表的なものである。
【０００６】
一方で、半導体チップとのボンディングに作用する部分Ａｇめっき部については、Ｃｕに比べＡｇが封止樹脂との密着性が弱いことが知られており、リードフレームと封止樹脂間の密着性向上においては改善が必要な部分である。
すなわち、封止樹脂との密着性を向上させるためにはＣｕ面との密着性を向上させることも重要ではあるが、面積的にはＣｕ面よりも小さいがＣｕに比べ封止樹脂との密着性が弱いＡｇ面の封止樹脂との密着性を向上させることも同様に重要なことである。
【０００７】
そして、例えば特許文献２として示す特開２０１０−２８７７４１号公報にはリードフレームにおける銀めっき層とモールド樹脂との密着性を向上させることを目的として、非シアン系溶液を使用してインナーリード部のワイヤボンディング部の表面に、銀の結晶核を析出する下地銀めっきと、本銀めっきの２段階銀めっきによる表面が粗面化された銀めっき層が形成されてなるリードフレームが開示されている。
【０００８】
また、例えば特許文献３として示す特開２００７−２５４８５５号公報には金属部材における銀めっき皮膜のワイヤボンディング性と樹脂接着性を両立させることを目的として、シアン系溶液を使用した２段階銀めっきにより粗大な粒子を凹凸に析出させた電子部品用銀めっき金属部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−１１０３０２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８７７４１号公報
【特許文献３】特開２００７−２５４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２記載のリードフレームは非シアン系溶液の使用による手法であるが、非シアン系溶液については液性が不安定であり、印加する電流値が低いことから、生産性が低い問題が存在する。
【００１１】
したがって、リードフレームの生産性を考慮した場合、液性が安定かつ瞬間的に大電流を印加でき、高い生産性を実現できるシアン系溶液の使用による部分Ａｇめっき部の形成が望まれる。
【００１２】
しかしながら、シアン系溶液における電解めっき法によって粗化面を形成する手法は、液の安定性が高く、平滑めっきを形成しやすいことから非常に困難である。
【００１３】
特許文献３記載の金属部材は、シアン系溶液を使用した電気銀めっきにより皮膜の平均結晶粒径が０．５〜１．５μｍで、かつ銀めっき皮膜の最大表面粗さＲmaxが１０〜４０μｍとなるようにするために、第２電気メッキ工程を第１電気めっき工程よりも低い電流密度で電気メッキを行って銀粒子を核として結晶成長させる製造法であるが、２段階めっきであるため製法が複雑であり、また樹脂との密着性を左右する表面積比ＳＡを考慮していないため封止樹脂との密着力も不十分である。
【００１４】
上述のことから、シアン系溶液における電解めっき法によって部分Ａｇめっき部を形成した後に、表面積比ＳＡを考慮しながら粗化処理を施すことが生産上有効なプロセスであると考えられる。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは生産性が高く、かつ封止樹脂との密着性が高いリードフレームの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明のリードフレームの製造方法は、プレス又はエッチングによる加工を施したＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板を用いたリードフレームの製造方法であって、前記金属板の最表面に部分的なＡｇめっき層を形成する工程と、前記Ａｇめっき層に対する粗化処理をする工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のリードフレームの製造方法は、プレス又はエッチングによる加工を施したＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板を用いたリードフレームの製造方法であって、前記金属板の最表面に部分的なＡｇめっき層を形成する工程と、前記Ａｇめっき層に対する粗化処理をする工程と、前記金属板のＣｕ面又はＣｕ合金面の少なくとも一部に粗化面を形成する工程を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のリードフレームの製造方法においては、前記Ａｇめっき層の粗化処理は表面積比ＳＡ＝１．３０〜１．６５の範囲となるように行うことが好ましい。
【００１９】
また、本発明のリードフレームは、プレス又はエッチングによる加工が施されたＣｕ又はＣｕ合金からなる金属板に、部分的に粗化面を有するＡｇめっき層が最表面に形成されているとともに、前記金属板のＣｕ面又はＣｕ合金面の少なくとも一部に粗化面が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のリードフレームにおいては前記Ａｇめっき層の粗化面は表面積比ＳＡ＝１．３０〜１．６５の範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、生産性が高く、かつ封止樹脂との密着性が高いリードフレームの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係るリードフレーム及び半導体パッケージの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図２】図１に示した製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明のリードフレームの製造方法及びそのリードフレームを用いた半導体パッケージの製造方法の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、各工程の説明及び図面は単純化したものである。また、使用する材料や薬液、めっきの厚さ等は、あくまでも本発明の態様の一例に過ぎず、本発明は例示される態様に限定されるものではない。
【実施例】
【００２４】
以下に、図１〜図２を用いて、実施例に係るリードフレームの製造方法及びそのリードフレームを用いた半導体パッケージの製造方法について説明する。 図１は、この実施例に係るリードフレーム及び半導体パッケージの製造方法を工程順に示す概略断面図である。図２は、図１に示した製造方法を示すフローチャートである。また、図中の符号のうち、１は金属板、２はＣｕストライクめっき層、３は置換Ａｇめっき層、４は部分Ａｇめっき層、５は粗化面、６は半導体素子、７はボンディングワイヤ、８は封止樹脂を示している。
なお、本実施例では最表面となる部分Ａｇめっき層４の下層として置換Ａｇめっき層３を施した例を示したが、金属板１の上の少なくとも一部に最表面がＡｇめっきとなる部分Ａｇめっき層４が形成されていればよい。
【００２５】
まず、図１（ａ）に示すようにプレスまたはエッチングによる加工を施した（図２のステップＳ１１）Ｃｕ又はＣｕ合金からなる金属板１の両面の全領域に、脱脂・酸洗浄などの前処理を施す（図２のステップＳ１２）。
【００２６】
その後、図１（ｂ）に示すようにＣｕ又Ｃｕ合金からなる金属板１に対して電解Ｃｕめっきによって、１層からなるＣｕストライクめっき層２（めっき厚約０.０１〜１.００μｍ）を両面の全領域に形成する（図２のステップＳ１３）。
【００２７】
なお、Ｃｕストライクめっき層２を形成する際に使用するＣｕストライクめっき浴としては、シアン化第一銅（ＣｕＣＮ）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。
【００２８】
次に、図１（ｃ）に示すように、Ｃｕストライクめっき層２の上に、置換めっきによって、１層からなる置換Ａｇめっき層３（めっき厚約０.０５〜０.５μｍ）を形成する（図２のステップＳ１４）。置換Ａｇめっき層３は後に施す部分Ａｇめっき層４との密着性をよくすることを目的としているため、図面では金属板１の全面に施す例を示したが、少なくとも部分Ａｇめっき層４を形成するところにあればよい。また、場合によっては置換Ａｇめっき層３は省略してもよい。
【００２９】
なお、置換Ａｇめっき層３を形成する際に使用する置換Ａｇめっき浴としては、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）２）などのＡｇ塩によって構成されるものが好ましく、直後に置換防止工程による処理を施すことが必要である。
【００３０】
また、置換Ａｇめっき層３の代わりに、電解めっきによる薄Ａｇめっき層を形成しても良い。その場合に使用するめっき浴としては、Ａｇストライクめっき浴が好ましく、直後の置換防止工程は不要である。なお、この場合の浴構成としてはシアン化銀（ＡｇＣＮ）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分とするものが好ましい。
【００３１】
次に、図１（ｄ）に示すように、置換Ａｇめっき層３上の所定の領域に、電解めっきによって、１層からなる部分Ａｇめっき層４を形成する（図２のステップＳ１５）。
【００３２】
なお、部分Ａｇめっき層４を形成する際に使用するめっき浴としては、シアン化銀カリウム（ＫＡｇ（ＣＮ）２）とシアン化カリウム（ＫＣＮ）を主成分として構成されるものが好ましい。
【００３３】
また、めっき厚さは以降の剥離処理により、処理時間３０ｓ〜９０ｓの条件下で約１．０〜３．０μｍのＡｇ膜厚の減少が見込まれるため、５．０〜１０．０μｍの厚さを形成することが望ましい。
【００３４】
部分Ａｇめっき層４を形成した後の処理としては、図１（ｅ）に示されるように、金属板１の全領域に対し、部分Ａｇめっき層４の形成されていない領域の置換Ａｇめっき層３の除去および部分Ａｇめっき層４の粗面化処理を行い粗化面５を形成するため剥離処理を行う（図２のステップＳ１６）。
【００３５】
この剥離液としては、電解または浸漬処理のどちらでも使用することが可能であるが、過酸化水素水と酢酸などの有機酸を主成分とした浸漬処理型の使用が望ましい。本実施例においては、佐々木化学薬品製エスバッグＡＧ−６０１を使用した。なお、剥離液の内容は後述する想定する表面積比ＳＡと処理時間との関係から適宜選択すればよい。
【００３６】
剥離処理により、部分Ａｇめっき層４の形成されていない領域の置換Ａｇめっき層３がすべて除去されるまで、常温で金属板１を電解剥離液に接触させることによって行う。このような処理を行えば、置換Ａｇめっき層３と部分Ａｇめっき層４の膜厚差によって、部分Ａｇめっき層４とその下に形成されている置換Ａｇめっき層３のみを、金属板１に残すことができる。
【００３７】
また、部分Ａｇめっき層４の粗面化については、部分Ａｇめっき層４と剥離液が接触することによるＡｇめっき部の剥離形態に従い、凹凸形状、すなわち粗化面５を形成することができる。また、この際に形成する粗化面５については、表面積比ＳＡ＝１．３０〜１．６５程度となることが好ましく、処理時間は６０ｓ程度が望ましい。
【００３８】
なお、表面積比ＳＡとは、表面に凹凸がない理想面の面積を１として、これと等しいＸＹ平面の面積を持つ粗化面の表面積（粗さがあるので１よりも大きくなる）が表面積比ＳＡとなる。一般に表面積が増える＝密着面積が増えることとなり密着力が向上するので、表面積比ＳＡは大きいほど望ましいが、一方大き過ぎるとリードフレームの組み立て工程において問題が生じることもあるため、表面積比ＳＡは上記の範囲とするのが好ましい。
【００３９】
ここで、本実施例における、剥離処理時間別の部分Ａｇめっき層４の表面積比およびめっき厚を表１に示す。なお、処理時間０秒時の表面積比１．１９の値は本実施例の場合における剥離処理前の測定値である。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１より、処理時間に従って、表面積比が増大しているのに対し、めっき厚が減少していることがわかる。また、めっき外観においても１２０ｓ処理ではＡｇめっきの変色が生じていることが確認できた。
一方で、剥離の処理時間として推奨される６０ｓ処理については、表面積比ＳＡ＝１．１９の部分Ａｇめっき層が表面積比ＳＡ＝１．４３まで上昇していることを確認できており、めっき厚の減少が確認できるものの、外観における変色等の異常は確認されなかった。
なお、市販されているリードフレーム用の部分Ａｇめっき層の表面積比は、ほとんどがＳＡ＝１．００〜１．２０程度である。表面積比ＳＡが１．００〜１．２０程度であると、封止樹脂との確実な密着性が得られない。
【００４２】
その後、金属板１の中和処理、洗浄および乾燥等の後処理を行うことにより、金属板１への表面処理は完結する（図２のステップＳ１７）。
【００４３】
その後、ダウンセット等の後加工工程を施すことで、金属板１は短冊状のリードフレームを形成することができる（図２のステップＳ１８）。
【００４４】
その後、図１（ｆ）に示すように、リードフレームの部分Ａｇめっき層４が形成されている領域の一つに半導体素子６を載置するとともに、その他の領域に形成された部分Ａｇめっき層４と半導体素子とをボンディングワイヤ７を用いてワイヤボンディングして電気的に接続する。そして、図１（ｇ）に示すように、封止樹脂８を用いて樹脂封止を行い（図２のステップＳ１９）、半導体パッケージを形成する。このとき、形成した粗化面５は封止樹脂の内側になる。
【００４５】
上記のように、本実施例の製造方法においては、部分Ａｇめっき層４を形成した後に、過酸化水素水と酢酸などの有機酸を主成分とした剥離液を使用してＡｇ層の剥離処理を実施することで、部分Ａｇめっき層４に粗化面５を形成できる。
【００４６】
また、本実施例の製造方法によって製造されたリードフレームは、従来の製造方法によって製造されたリードフレームよりも、部分Ａｇめっき層４の表面積比が大きいため、封止樹脂との密着性が向上している。
【００４７】
この点について、Ａｇめっき層の表面積比ＳＡと樹脂密着強度との関係を表２に示す実験データに基づき説明する。樹脂密着強度についての規格はないが、通常の表面積比（ＳＡ＝１．００〜１．２０）では樹脂密着強度は９．５〜９．７ＭＰａであるため、本発明では必要な最低樹脂密着強度を１０．０ＭＰａとし、これ以上であれば樹脂密着強度は良好であると判断した。一方、表面積比ＳＡの値が１．６５を超えると樹脂の密着が良すぎてバリ取りがしづらいという問題も生じるため１．６５程度を上限とするのが望ましいが、この上限値は絶対的なものではなく、場合によっては表面積比ＳＡは１．６５以上であってもよい。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
表２より、表面積比ＳＡが１．３０以上あれば樹脂密着強度は１０．０ＭＰａ以上となる。一方、表面積比ＳＡが１．６２の時に樹脂密着強度は１１．１ＭＰａとなり、通常は表面積比ＳＡを１．３０〜１．６５程度の範囲とするのが好ましい。
【００５０】
なお、上記実施例では、Ａｇ面における剥離処理による粗面化を実施しているが、その後の工程にＣｕ粗化工程を設けることにより、Ａｇ面だけではなくＣｕ面への粗面化も可能である。
【００５１】
このときのＣｕ粗化面は、金属板１の置換Ａｇめっき層３がない領域のＣｕストライクめっき層２を除去するとともに、その領域に粗化面を形成する。
【００５２】
Ｃｕ粗化液としては、金属板１を形成する金属系素材と反応してエッチングを抑制する有機化合物（例えば、銅と反応するベンゾトリアゾール等）を含むものが好ましい。本実施例においては、ベンゾトリアゾール、過酸化水素及び硫酸を粗化液の主成分としている。そのような有機化合物を含む粗化液であれば、その有機化合物が金属板１を形成する金属系素材と反応することによってエッチングが抑制され、金属板１の粗化液と接触した領域に微細な凹凸形状、すなわち粗化面を容易に形成することができるためである。
【００５３】
これらの手法によってＡｇおよびＣｕ面が粗化されたリードフレームについては、従来の製造方法にて製造されたリードフレームよりも、ＡｇおよびＣｕ面の表面積比ＳＡが大きいため封止樹脂との密着性がさらに向上する。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、リードフレーム及びそのリードフレームを用いた半導体パッケージの生産性や品質の向上に極めて有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１            金属板
２            Ｃｕストライクめっき層
３            置換Ａｇめっき層
４            部分Ａｇめっき層
５            粗化面
６            半導体素子
７            ボンディングワイヤ
８            封止樹脂
【図１】
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【図２】
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