(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅または銅合金系リードフレームにおいて、少なくとも銅合金表面に銅下地メッキを形成し、銀スポット又はリングメッキを行い、銅表面の漏れ銀を電気化学的に剥離した後、銀イオンを含む浸漬液に浸漬することにより、銅メッキ層表面に１〜３０ａｔ％と、０．０１〜０．００１μｍとの少なくとも一方、又は両方の条件を満たすように銀を残存させ、表面の硫黄の残存が２ａｔ％以下であることを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項２】
銅または銅合金系リードフレームにおいて、少なくとも銅合金表面に銅下地メッキを形成し、銀スポット又はリングメッキを行った後、銀フラッシュメッキを全面に行い、その後、銀フラッシュメッキでつけた銀を電気化学的に剥離した、表面の硫黄の残存が２ａｔ％以下であることを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項３】
銅または銅合金系リードフレームにおいて、少なくとも銅合金表面に銅下地メッキを形成し、銀スポット又はリングメッキを行い、銅表面の漏れ銀を電気化学的に剥離した後、少なくとも硫酸又は塩酸を含む浸漬液に浸漬することにより、銅メッキ層表面に２０ｎｍ以下の銅酸化膜を形成し、表面の硫黄の残存が２ａｔ％以下であ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】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣ等に使用される銅または銅合金系リードフレームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銅又は銅合金フレームは４２材に比べ、熱伝導率、電気伝導率が大きく、半導体パッケージに求められる、高放熱性、高動作性に優れている。近年、銅または銅合金系リードフレームはＩＣに多量に利用されている。ＩＣの組立工程であるダイアタッチ工程やワイヤーボンディング工程で２００℃〜３５０℃の熱履歴がかかりリードフレーム表面が酸化され表面に銅の酸化膜が形成される。この酸化膜の密着性が悪いと樹脂モールド時に酸化膜が剥がれリードフレームと樹脂の間に隙間が生じ、これがパッケージクラックやディラミネーションの発生原因となっている。パッケージクラックやディラミネーションが発生すると、空気中の水分がＩＣパッケージの中に進入し、表面実装時の半田リフローの熱によりＩＣパッケージが水蒸気により膨れポプコンと呼ばれる現象になる。この様な現象が発生すると表面実装基板からＩＣが外れリフトオフ現象と呼ばれる致命欠陥になる。銅の酸化膜剥がれを防止する方法としては、特開昭６２−１６３３５３号公報や特開平９−１９９６５５号公報、特開平９−１９５０６８号公報に開示されている表面にＡｇ等の貴金属の薄い層を形成する方法があるが、これらの方法では３００℃以下の耐熱性に効果を示すが３００℃以上の熱履歴による酸化膜剥がれには効果が薄い。また、メッキ直後の酸化膜剥がれを一時的に向上させることはできるが、メッキ後数日経過したフレームに関しては、経時変化を起こし耐熱性が劣化することがわかっておりこの経時劣化を抑え酸化膜の剥がれを防止することが困難である。特開昭６２−１６３３５３号公報で開示されているようにＡｇスポットメッキ時にメッキ液がフレーム全面に濡れるようにして表面に薄いＡｇメッキを残す方法は側面漏れが発生しＡｇマイグレーションの原因となる。更に、酸化膜剥がれの要因であるベンゾトリアゾール系の変色防止処理を行わない方法や、変色防止剤を界面活性剤系に変更する試みも行われているが経時変色がしやすいという欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の構成では、ダイアタッチ工程やワイヤーボンディング工程で３００℃以上の熱履歴がかかると、経時変化を起しリードフレームの表面の酸化膜が剥れるという問題点を有していた。
【０００４】
本発明は以上の従来の欠点を全面的に改善し、経時劣化を起こさない銅の酸化膜剥がれを防止する銅または銅合金系リードフレームの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
銅の酸化無剥れの要因としては、▲１▼銅合金に含まれる、亜鉛、錫、珪素、ニッケル等の添加金属が加熱する事により、銅酸化膜と銅合金生地の界面に偏析し、密着性の悪い層を形成する、▲２▼メッキ液や置換防止剤に含まれる硫黄を含む有機物が経時劣化を起こし、銅酸化膜と銅合金生地の間で、密着性の悪い層を形成する等が明らかになっている。
【０００６】
本発明は以上の銅酸化膜の剥れの要因を改善する事により、経時劣化を起こさない銅の酸化膜剥がれを防止する方法を提案するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は銅または銅合金系リードフレームにおいて、少なくとも銅合金表面に銅メッキを形成し、銀スポット又はリングメッキを行い、銅表面の漏れ銀を電気化学的に剥離した後、銀イオンを含む浸漬液に浸漬することにより、銅メッキ層表面に１〜３０ａｔ％と、０．０１〜０．００１μｍとの少なくとも一方、又は両方の条件を満たすように銀を残存させ、表面の硫黄の残存が２ａｔ％以下であるリードフレームの製造方法で酸化銅の密着性を向上するという作用を有する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は銅または銅合金系リードフレームにおいて、少なくとも銅合金表面に銅下地メッキを形成し、銀スポット又はリングメッキを行った後、銀フラッシュメッキを全面に行い、その後、銀フラッシュメッキでつけた銀を電気化学的に剥離した、表面の硫黄の残存が２ａｔ％以下であるリードフレームの製造方法で酸化銅の密着性を向上するという作用を有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は銅または銅合金系リードフレームにおいて、少なくとも銅合金表面に銅下地メッキを形成し、銀スポット又はリングメッキを行い、銅表面の漏れ銀を電気化学的に剥離した後、少なくとも硫酸又は塩酸を含む浸漬液に浸漬することにより、銅メッキ層表面に２０ｎｍ以下の銅酸化膜を形成し、表面の硫黄の残存が２ａｔ％以下であるリードフレームの製造方法で酸化銅の密着性を向上するという作用を有する。
【００１１】
以下本発明の形態について説明する。
（実施の形態１）
以下本発明の詳細な実施例を説明する。半導体リードフレームに使用される基板には低スズリン青銅またはアロイ１９４等の銅または銅合金が用いられる。最初、この銅合金の薄板をリードフレームの形状に加工する。加工する方法としては、感光レジストを表面に塗布し、パターンを焼付けた後、現像し感光レジストをリードフレームのポジパターンとして残し、塩化第二鉄又は塩化第二銅等のエッチング液で加工する方法と、リードフレームの形状を打ち抜くための金型を造りこの金型を用いてプレス装置により打ち抜き加工する方法がある。本発明では、エッチング法もプレス法も任意に選択できる。
【００１２】
銅又は銅合金の板をリードフレーム形状に加工した後、洗浄工程を経て、必要に応じて熱処理工程を通し、プレスで打ち抜いた時に基板に残った応力を除去する。その後、メッキ工程に入る。以下に本発明のメッキ工程の詳細を説明する。
【００１３】
洗浄工程により生地に付着したプレス工程や熱処理工程の油性分をアルカリ脱脂剤等により浸漬法又は電気的な方法の併用又は単独使用により除去した後、銅下地メッキを０．３μｍ形成する。銅の下地メッキの厚さは０．２μｍ以上であれば任意に選択できるが、通常工程の中では、メッキ時間が長いと生産性が低下する、また１μｍ以上になるとメッキ表面が荒れてくるため、０．２μｍから１μｍまでが適正な厚みである。銀のスポットメッキ工程の前に、銀の置換メッキを防止するため置換防止剤に浸漬し、その後スポットメッキ工程により銀メッキを行う。更に、リード側面に漏れた銀を除去するため電気的にフレーム表面の銀を除去する。その後、５ｗｔ％の硫酸によりフレーム表面の有機物を除去し、シアン化銀カリウム等の銀イオンを含む処理液に浸漬させた後、水洗、乾燥させ仕上げる。図１には本発明の実施の形態１に於ける銅または銅合金系リードフレームのオージェ分析による表面組成の分析結果を示す。また、以上の工程により形成されたリードフレームをホットプレートにより加熱後、スコッチ＃８１０テープにてテープ剥離試験を行った結果を（表１）に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
（実施の形態２）
実施の形態１と同様に半導体リードフレームに使用される基板である、銅又は銅合金の板をリードフレーム形状に加工した後、洗浄工程、熱処理工程を行った後、メッキ工程に入る。
【００１６】
メッキ工程では、洗浄工程後、銅下地メッキを０．２μｍ形成する。次に置換防止剤に浸漬し、その後スポットメッキ工程により銀メッキを行う。更に、リード側面に漏れた銀を除去するため電気的にフレーム表面の銀を除去する。その後、１０ｗｔ％の硫酸によりフレーム表面の有機物を除去し、シアン化銀カリウム等の銀イオンを含む処理液に浸漬させた後、変色防止剤を浸漬させた後、水洗、乾燥させ仕上げる。図２には本発明の実施の形態２に於ける銅または銅合金系リードフレームのオージェ分析による表面組成の分析結果を示す。また、以上の工程により形成されたリードフレームをホットプレートにより加熱後、テープ剥離試験を行った結果を（表１）に示す。
【００１７】
（実施の形態３）
実施の形態１と同様に半導体リードフレームに使用される基板である、銅又は銅合金の板をリードフレーム形状に加工した後、洗浄工程、熱処理工程を行った後、メッキ工程に入る。
【００１８】
メッキ工程では、洗浄工程後、銅下地メッキを０．４μｍ形成する。次に置換防止剤に浸漬し、その後スポットメッキ工程により銀メッキを行う。銀メッキ後、銅フレーム表面に残存する置換防止剤を除去するため、フレーム全面に銀フラッシュメッキを行い、更に、リード側面に漏れた銀を除去するため電気的にフレーム表面の銀を除去する。その後、変色防止剤に浸漬させた後、水洗、乾燥させ仕上げる。図３には本発明の実施の形態３に於ける銅または銅合金系リードフレームのオージェ分析による表面組成の分析結果を示す。また、以上の工程により形成されたリードフレームをホットプレートにより加熱後、テープ剥離試験を行った結果を（表１）に示す。
【００１９】
（実施の形態４）
実施の形態１と同様に半導体リードフレームに使用される基板である、銅又は銅合金の板をリードフレーム形状に加工した後、洗浄工程、熱処理工程を行った後、メッキ工程に入る。
【００２０】
メッキ工程では、洗浄工程後、銅下地メッキを０．３５μｍ形成する。次に置換防止剤に浸漬し、その後スポットメッキ工程により銀メッキを行う。更に、リード側面に漏れた銀を除去するため電気的にフレーム表面の銀を除去する。その後、１０ｗｔ％の硫酸によりフレーム表面の有機物を除去し、水洗、乾燥させ仕上げる。図４には本発明の実施の形態４に於ける銅または銅合金系リードフレームのＥＳＣＡ分析による表面組成の分析結果を示す。また、以上の工程により形成されたリードフレームをホットプレートにより加熱後、テープ剥離試験を行った結果を（表１）に示す。
【００２１】
（比較例１）
比較例１では、実施の形態１と同様に半導体リードフレームに使用される基板である、銅又は銅合金の板をリードフレーム形状に加工した後、洗浄工程、熱処理工程を行った後、メッキ工程に入る。
【００２２】
メッキ工程では、洗浄工程後、銅下地メッキを０．１５μｍ形成する。次に置換防止剤に浸漬し、その後スポットメッキ工程により銀メッキを行う。更に、リード側面に漏れた銀を除去するため電気的にフレーム表面の銀を除去する。その後、変色防止剤を浸漬する。次に水洗後、乾燥させ仕上げる。図５には比較例１に於ける銅または銅合金系リードフレームのオージェ分析による表面組成の分析結果を示す。また、以上の工程により形成されたリードフレームをホットプレートにより加熱後、テープ剥離試験を行った結果を（表１）に示す。
【００２３】
【発明の効果】
図１〜図５によれば、本発明の表面のリードフレームの銅表面には２％以上の硫黄は検出されない、また耐熱試験結果（表１）によれば耐熱性も良く、耐熱性の経時劣化も殆ど無い。
【００２４】
以上のように本発明によれば、ＩＣの組立工程であるダイボンディング工程やワイヤーボンディング工程で２００℃〜３５０℃の熱履歴がかかりリードフレーム表面が酸化され表面に銅の酸化膜が形成されても、酸化膜の密着性が良く、樹脂モールド時に酸化膜が剥がれが起こらないため、リードフレームと樹脂の間に隙間が生じる事も無く、これがパッケージクラックの発生を防止できという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１により形成した、リードフレーム表面のオージェ分析結果を示す図
【図２】本発明の実施の形態２により形成した、リードフレーム表面のオージェ分析結果を示す図
【図３】本発明の実施の形態３により形成した、リードフレーム表面のオージェ分析結果を示す図
【図４】本発明の実施の形態４により形成した、リードフレームのＥＳＣＡ分析結果を示す図
【図５】従来の方法により形成されたリードフレーム表面のオージェ分析結果を示す図
【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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