(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅／ニッケル／銅の３層からなるリードフレーム用クラッド板の製造方法であって、
１×１０−１  〜１×１０−４  Ｔｏｒｒの極低圧不活性ガス雰囲気中で、
ニッケル層を表面に有する銅箔材と銅箔材とをそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、
絶縁支持された他の電極を電極Ｂとし、
前記電極Ａと電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、
かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が前記電極Ｂの面積の１／３以下になるようにし、
前記ニッケル層を表面に有する銅箔材のニッケル層及び前記銅箔材をスパッタエッチング処理することによって活性化処理を行い、
該活性化処理を行った面同士を圧延ユニットによって０．１〜３％の圧下率で冷間圧接することを特徴とするリードフレーム用クラッド板の製造方法。
【請求項２】
銅／ニッケル／アルミニウムの３層からなるリードフレーム用クラッド板の製造方法であって、
１×１０−１  〜１×１０−４  Ｔｏｒｒの極低圧不活性ガス雰囲気中で、
ニッケル層を表面に有する銅箔材とアルミニウム箔材とをそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、
絶縁支持された他の電極を電極Ｂとし、
前記電極Ａと電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、
かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が前記電極Ｂの面積の１／３以下になるようにし、
前記ニッケル層を表面に有する銅箔材のニッケル層及び前記アルミニウム箔材をスパッタエッチング処理することによって活性化処理を行い、
該活性化処理を行った面同士を圧延ユニットによって０．１〜３％の圧下率で冷間圧接することを特徴とするリードフレーム用クラッド板の製造方法。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の製造方法によって作成されたリードフレーム用クラッド板に対して、
前記ニッケル層をエッチングストップ層として前記銅層をエッチング処理し、
前記銅層からなるバンプを形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、リードフレームの製造方法、特に冷間圧接することによって形成されたクラッド板を用いることによって製造することができるリードフレームに関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、半導体デバイスの高集積化、多ピン化、小型化、また、電子機器の小型・軽量化に伴い、高密度の実装基板が要求されるようになっている。
半導体チップとリードフレームとの接続にも、従来のワイヤーボンディングよりも組立工程、パッケージサイズ、コスト等を小とすることが可能なバンプ付き金属リードに関する研究・開発が行われてきた。つまり、リードの先端に突起するバンプを形成し、このバンプを介して半導体チップと接合するのである。これにより、パッケージの薄型化も可能となる。
【０００３】
そして、バンプ形成の方式の一つとして、３層クラッド板をリードフレーム製造用の金属材料として使用することが試みられている。
特開平９−１１５９６５号公報にこのような３層クラッド板を用いてリードフレームを製造する方法が開示されている。この製造方法では、高硬度銅板を純銅板ではさんでクラッド板を作成するものである。
しかし、上記した方法においては、クラッド板内部にエッチングストップ層が存在しないため、化学エッチングの制御が難しいという問題点があった。
また、エッチングストップ層として、アルミニウムや鉄系合金を用いた３層クラッド板によるリードフレームの製造方法もあるが、これらは、通常の冷間圧延法により形成されるため、圧下率が高くとらなければならず、このため接合面の平坦性が悪くなり、また、熱処理時に銅板とエッチングストップ層との界面に合金層が生成してしまい、選択エッチングに劣るという問題点があった。
さらに、リードフレームを製造する他の方法として金属薄膜を蒸着法によって被着する方法があるが、この方法では、被膜の形成が薄い（数μｍ）場合にはポアが生じやすく、厚い（１０μｍ以上）場合には作業性が悪く、コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決しようとするものであり、安価に製造することができかつ良好な選択エッチング性を有するリードフレーム用クラッド板、それを用いたリードフレーム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【発明の開示】
請求項１のリードフレーム用クラッド板の製造方法は、銅／ニッケル／銅の３層からなるリードフレーム用クラッド板の製造方法であって、１×１０−１  〜１×１０−４  Ｔｏｒｒの極低圧不活性ガス雰囲気中で、ニッケル層を表面に有する銅箔材と銅箔材とをそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極を電極Ｂとし、前記電極Ａと電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が前記電極Ｂの面積の１／３以下になるようにし、前記ニッケル層を表面に有する銅箔材のニッケル層及び前記銅箔材をスパッタエッチング処理することによって活性化処理を行い、該活性化処理を行った面同士を圧延ユニットによって０．１〜３％の圧下率で冷間圧接することを特徴とする。
請求項２のリードフレーム用クラッド板の製造方法は、銅／ニッケル／アルミニウムの３層からなるリードフレーム用クラッド板の製造方法であって、１×１０−１  〜１×１０−４  Ｔｏｒｒの極低圧不活性ガス雰囲気中で、ニッケル層を表面に有する銅箔材とアルミニウム箔材とをそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極を電極Ｂとし、前記電極Ａと電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が前記電極Ｂの面積の１／３以下になるようにし、前記ニッケル層を表面に有する銅箔材のニッケル層及び前記アルミニウム箔材をスパッタエッチング処理することによって活性化処理を行い、該活性化処理を行った面同士を圧延ユニットによって０．１〜３％の圧下率で冷間圧接することを特徴とする。
請求項３のリードフレームの製造方法は、前記請求項１又は２に記載の製造方法によって作成されたリードフレーム用クラッド板に対して、前記ニッケル層をエッチングストップ層として前記銅層をエッチング処理し、前記銅層からなるバンプを形成することを特徴とする。
【０００６】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図に示す一実施の形態を参照して、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの構造について、図７を参照して説明する。図示するように、銅箔材又はアルミニウム箔材２０からなるアウターリード層１０（厚み１０〜１００μｍ）の片面にはニッケル箔材（厚み５〜１０μｍ）又はニッケルめっきからなるエッチングストップ層１１（厚み０．５〜３μｍ）が接合され、リードを形成している。さらにインナーリード層の銅箔材２４からなるバンプ１２（厚み１０〜１００μｍ）及び外部端子１３が形成されている。そして、半導体チップ１４とバンプ１２と接合させることでリードフレームを形成している。
【０００７】
次に、上記したリードフレームの製造方法について説明する。まず、リードフレームを製造した際にアウターリード層１０となる銅箔材２０（厚み１０〜１００μｍ）の片面にエッチングストップ層１１となるニッケルめっき２１（厚み０．５〜３μｍ）を施してニッケルめっき銅箔材２２を製造する（図１参照）。
ニッケルめっき銅箔材２２を、図８に示すクラッド板製造装置における巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、インナーリード層となる銅箔材２４を巻き戻しリール２５に巻き付ける。
巻き戻しリール２３、２５からニッケルめっき銅箔材２２と銅箔材２４を同時に巻き戻し、その一部をエッチングチャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャンバ２６内において、スパッタエッチング処理して活性化する。
【０００８】
この際、活性化処理は、本出願人が先に特開平１−２２４１８４号公報で開示したように、（１）１×１０−１〜１×１０−４Ｔｏｒｒの極低圧不活性ガス雰囲気中で、（２）接合面を有するニッケルめっき銅箔材２２と銅箔材２４をそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、（３）かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、（４）スパッタエッチング処理することによって行う。その後、真空槽２９内に設けた圧延ユニット３０によって冷間圧接し、３層構造を有するリードフレーム用クラッド板３１を巻き取りロール３２に巻き取って製造する。
【０００９】
なお、上記においては、銅箔材に予めニッケルめっきをしたものを圧接する例を説明したが、ニッケルめっきに代えて上記設備を用いて銅箔材又はアルミニウム箔材にニッケル箔材を圧接したものを用いることもできる。この場合、上記設備を使用して圧接を繰返し行うことにより、銅／ニッケル／銅または銅／ニッケル／アルミニウムという順番で、中間層にニッケル層を介した３層のクラッド板を製造することができる。
【００１０】
この場合の製造法を述べる。まず、リードフレームを製造した際にアウターリード層１０となる銅箔材又はアルミニウム箔材２０（厚み１０〜１００μｍ）（図１参照）を、図８に示すクラッド板製造装置における巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、エッチングストップ層１１となるニッケル箔材２１（厚み５〜１０μｍ）を巻き戻しリール２５に巻き付ける。
巻き戻しリール２３、２５から銅箔材又はアルミニウム箔材２０とニッケル箔材２１を同時に巻き戻し、その一部をエッチングチャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャンバ２６内において、スパッタエッチング処理して接合面を活性化する。その後、この活性化面どうしを接合面とし圧延ユニット３０によって冷間圧接し、２層構造を有するニッケル箔付き銅箔材又はアルミニウム箔材２２とする。その後この２層構造を有するクラッド板を巻き取りロール３２に巻き取って製造する。
【００１１】
次に、この２層構造を有するニッケル箔付き鋼箔材又はアルミニウム箔材２２を再度巻き戻しリール２３に巻き付ける。また、インナーリード層となる銅箔材２４を巻戻しリール２５に巻き付ける。巻き戻しリール２３、２５からニッケル箔付き銅箔材又はアルミニウム箔材２２と銅箔材２４をそれぞれ巻き戻し、その一部をエッチングチャンバ２６内に突出した電極ロール２７、２８に巻き付け、エッチングチャンバ２６内において、スパッタエッチング処理し活性化する。
【００１２】
この場合も、活性化処理は、同様に、（１）１×１０−１〜１×１０−４Ｔｏｒｒの極低圧不活性ガス雰囲気中で、（２）接合面を有するニッケル箔付き銅箔材又はアルミニウム箔材２２と銅箔材２４をそれぞれアース接地した一方の電極Ａとし、絶縁支持された他の電極Ｂとの間に１〜５０ＭＨｚの交流を印加してグロー放電を行わせ、（３）かつ、前記グロー放電によって生じたプラズマ中に露出される電極の面積が、電極Ｂの面積の１／３以下で、（４）スパッタエッチング処理することによって行い、図１に示すように、３層構造を有するリードフレーム用クラッド板３１を製造する。
さらに、上記巻き戻しリールを３台以上設けこれらのリールに銅箔材またはアルミニウム箔材やニッケル箔材などを設置し、３台以上のリールから箔材の供給を同時に受けることにより、１回の圧接で多層構造のクラッド板を製造することができる。
【００１３】
次に、リードフレーム用クラッド板３１を所望の大きさに切断した後、図２〜図７を参照して説明する以下の工程を経てリードフレーム及びバンプを製造する。
まず、図２に示すように、銅箔材２４の表面にフォトレジストを塗布した後、露光・現像を行い、フォトレジスト膜４０を形成する。
図３に示すように、硫酸＋過酸化水素を用いて銅箔材２４の選択エッチングを行い、銅箔材２４をバンプ１２、外部端子１３を残して除去する。エッチング時間は例えば４分間程度である。なお、アルミニウム箔をエッチングする場合は、水酸化ナトリウム液を用いる。
図４に示すように、バンプ１２、外部端子１３の表面にフォトレジスト膜４１を、さらに、アウターリード層１０となる銅箔材又はアルミニウム箔材２０の表面にフォトレジストを塗布し、露光・現像を行い、フォトレジスト膜４２を形成する。
次に、図５に示すように、塩化第二鉄又は塩化第二銅等を用いてアウターリード層１０となる銅箔材２０及びニッケルめっき又はニッケル箔材２１をエッチング処理し、その後フォトレジスト膜４１、４２を除去して導体回路４３を形成する。
【００１４】
また、アルミニウム箔材２０をエッチングする場合には、エッチング液に５％水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム（５０℃）を用いる。エッチング時間は、例えば２分間程度である。さらに塩化第二鉄又は塩化第二銅等を用いてニッケルめっき又はニッケル箔材２１をエッチング処理して導体回路４３を形成する。
あるいは、図４に示すようなアウターリード層側からの選択エッチングを行う替わりに、図６に示すように、バンプ間の谷底を避けるようにバンプ１２、外部端子１３の表面及び側面にフォトレジスト膜４１を、さらに、アウターリード層１０となる銅箔材又はアルミニウム箔材２０の表面にフォトレジスト膜４２を形成してもよい。
この場合、塩化第二鉄又は塩化第二銅等を用いてニッケルめっき又はニッケル箔材２１側からアウターリード層側の銅箔材２０に向かってエッチング処理を行ってもよい。
そして、アルミニウム箔材２０が形成されている場合には、まず塩化第二鉄又は塩化第二銅等でニッケルめっき又はニッケル箔材２１をエッチング後、５％水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム（５０℃）でアルミニウム箔材２０のエッチングを行う。
そして、図７に示すように、半導体チップ１４をバンプ１２と接合させる。
【００１５】
【産業上の利用可能性】
以上説明してきたように、本発明のリードフレーム用クラッド板の製造方法は、蒸着法におけるポアの発生をなくすことができ品質を向上できると共に、積層して圧接するだけで製造できるのでリードフレーム用クラッド板の製造コストの低減も図ることができる。
また、０．１〜３％の低圧下率で圧接するため、接合界面のストレスを低く抑えることによって接合界面の平坦度を保持でき、かつ、加工性回復のための熱処理も不要であり界面に合金属は生成しないので、このリードフレーム用クラッド板を用いて選択エッチング性に優れたリードフレームを製造することができ、産業上の利用可能性が高い。
また、本発明のリードフレームの製造方法は、前記の製造方法によって作成されたリードフレーム用クラッド板に対して、前記ニッケル層をエッチングストップ層として前記銅層をエッチング処理し、前記銅層からなるバンプを形成するので、均一のバンプを有する薄型のリードフレームを効率よくかつ安価に製造することができ、産業上の利用可能性が高い。
【００１６】
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの製造方法の工程説明図である。
図２は、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの製造方法の工程説明図である。
図３は、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの製造方法の工程説明図である。
図４は、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの製造方法の工程説明図である。
図５は、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの製造方法の工程説明図である。
図６は、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの製造方法の工程説明図である。
図７は、本発明の一実施の形態に係るリードフレームの製造方法の工程説明図である。
図８は、クラッド金属板の製造装置の断面正面図である。
【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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