特許 6774785 リードフレームおよびリードフレームの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774785

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】リードフレームおよびリードフレームの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/50 20060101AFI20201019BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/50 D

   H01L23/50 H

   H01L23/50 R

   H01L23/50 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-100144(P2016-100144)

(22)【出願日】2016年5月19日

(65)【公開番号】特開2017-208461(P2017-208461A)

(43)【公開日】2017年11月24日

【審査請求日】2019年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】504178812

【氏名又は名称】ＳＨプレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(72)【発明者】

【氏名】加藤 治

【審査官】 平林 雅行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８２９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭６０−０３３３１２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１２−０２８８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１０９７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２４２３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００９７３６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

銅または銅合金を形成材料とする基材と、
前記基材の表面の一部に形成され、少なくとも表層部分がニッケルリンめっき層によって覆われている部分めっき層と、
前記部分めっき層が形成されていない前記基材の表面における前記部分めっき層の端縁に接するように位置する隣接領域に配された粗化面と、
を備えるリードフレーム。

【請求項2】

前記部分めっき層は、
下地めっき層としてのニッケルめっき層と、
前記ニッケルめっき層を覆うように形成された前記ニッケルリンめっき層と、
を有して構成される請求項１記載のリードフレーム。

【請求項3】

銅または銅合金を形成材料とする基材の表面の一部に、少なくとも表層部分がニッケルリンめっき層によって覆われている部分めっき層を形成するめっき工程と、
前記部分めっき層が形成されていない前記基材の表面における前記部分めっき層の端縁に接するように位置する隣接領域を含む被処理面に対して粗化処理を行う粗化工程と、
を備え、
前記粗化工程では、前記部分めっき層の形成箇所に対するマスキング処理を行わない、リードフレームの製造方法。

【請求項4】

前記粗化工程では、前記被処理面に対してエッチングを行う請求項３記載の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、リードフレームおよびリードフレームの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体パッケージを構成するリードフレームには、樹脂密着性を向上させるために、その表面の一部に粗化処理が施されたものがある。粗化処理は、エッチング液を用いて化学的に行われることが一般的である。その際に、粗化処理を施さない部分（例えば、ニッケルめっき層等からなる導電層の形成箇所）については、マスキングテープが貼付されて保護される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２６７７３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、半導体パッケージに関しては、小型化（ダウンサイジング化）が強く求められている。その要求に応えるためには、リードフレーム上における領域（面積）の有効活用を図ることが必要となる。

【0005】

しかしながら、銅または銅合金を形成材料とし、かつ、その表面にニッケルめっき層が部分的に形成されてなるリードフレームについては、以下に述べるように、領域有効活用の点では不利である。
例えば図３に示すように、銅または銅合金を形成材料とする基材２１の表面にニッケルめっき層２２が部分的に形成されてなるリードフレームを例に挙げて考える。かかるリードフレームにおいては、銅とニッケルの固有電位の関係（ニッケルが卑金属）により電解質中でのイオン化傾向に差が生じることから、ニッケルめっき層２２との境界近傍における銅のイオン化が抑制されてしまい、その境界近傍が粗化されないおそれがある。しかも、その場合に粗化がされない範囲を所望の通りに制御することは非常に困難である。そのために、かかるリードフレームに対して粗化処理を行う場合には、ニッケルめっき層２２の形成箇所を覆うようにマスキングテープ３０を貼付して、銅とニッケルが電解質中で接触しないようにすることが考えられる。ところが、マスキングテープ３０を貼付する場合においても、ニッケルめっき層２２を完全に覆うようにするためには、例えば少なくとも０．５ｍｍ程度の幅をマスキングテープ３０の貼付マージン幅（図中「Ｗ」参照）として確保しなければならず、その分だけニッケルめっき層２２との境界近傍に粗化処理がされない非粗化部分が存在してしまうことになる。
このような非粗化部分の存在は、リードフレーム上の領域有効活用を図る点では不利である。しかも、非粗化部分の存在は、樹脂密着性の向上には寄与しないので、樹脂密着性の向上を通じて半導体パッケージの信頼性を向上させる上では好ましくない。

【0006】

本発明は、表面に部分めっき層および粗化面を備えるリードフレームにおいて、そのリードフレーム上の領域有効活用を図ることができ、しかも樹脂密着性向上による信頼性向上が期待できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、
銅または銅合金を形成材料とする基材と、
前記基材の表面の一部に形成され、少なくとも表層部分にニッケルリンめっき層を有する部分めっき層と、
前記基材の表面における前記部分めっき層との隣接領域に配された粗化面と、
を備えるリードフレームである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、表面に部分めっき層および粗化面を備えるリードフレームにおいて、そのリードフレーム上の領域有効活用を図ることができ、しかも樹脂密着性向上による信頼性向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係るリードフレームの要部構成例を模式的に示す側断面図である。

【図2】本発明の実施例と参考例における粗化面の一具体例を示す説明図である。

【図3】従来におけるリードフレームの要部構成例を模式的に示す側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。

【0011】

＜１．リードフレームの概略構成＞
先ず、本実施形態に係るリードフレームの概略構成を説明する。
図１は、本実施形態に係るリードフレームの要部構成例を模式的に示す側断面図である。

【0012】

本実施形態で例に挙げて説明するリードフレーム１０は、半導体パッケージを構成する部材の一つであり、基材１１を備えて構成されるとともに、その基材１１の表面に部分めっき層１２が形成されてなり、さらには部分めっき層１２が形成されていない基材１１の表面に粗化面１３が配されてなるものである。

【0013】

（基材）
基材１１は、銅または銅合金を形成材料とする薄板状（例えば、板厚が０．０８〜３．０ｍｍ程度）のもので、半導体素子が搭載される素子搭載部やその周囲に配されるリード等を有する所定形状（以下「リードフレーム形状」という。）に成形されたものである。なお、リードフレーム形状の形状自体は、素子搭載部に搭載される半導体素子や当該半導体素子を備えて構成される半導体パッケージに応じて適宜決定されたものであればよく、特に限定されるものではない。

【0014】

（部分めっき層）
部分めっき層１２は、ダイやワイヤ等のボンディング性を向上させるべく、基材１１の表面の一部に形成されたものである。ここでいう「一部」とは、表面の全部ではなく部分的に形成されていることを意味する。したがって、基材１１の表面上において、部分めっき層１２は、部分的に形成されたものであれば、複数箇所に形成されていてもよい。部分めっき層１２が形成される箇所数や面積等は、素子搭載部に搭載される半導体素子や当該半導体素子を備えて構成される半導体パッケージに応じて適宜決定されたものであればよく、特に限定されるものではない。

【0015】

また、部分めっき層１２は、表層部分にニッケルリンめっき層１２ａを有している。ニッケルリンめっき層１２ａは、ニッケル（Ｎｉ）−リン（Ｐ）めっき処理によって形成され、Ｎｉを主な析出物としＰを２〜１５％程度を含む被膜からなる層である。ニッケルリンめっき層１２ａは、少なくとも部分めっき層１２の表層部分に形成されていればよい。つまり、部分めっき層１２は、その全部をニッケルリンめっき層１２ａによって形成することも考えられるが、必ずしもこれに限定されることはなく、少なくとも部分めっき層１２の表層部分（すなわち部分めっき層１２の露出表面を含む部分）を覆っていれば、ニッケルリンめっき層１２ａが一部分に形成されたものであってもよい。

【0016】

このことから、部分めっき層１２については、その全部をニッケルリンめっき層１２ａによって形成するのではなく、下地めっき層としてのニッケルめっき層１２ｂと、そのニッケルめっき層１２ｂを覆うように形成されたニッケルリンめっき層１２ａと、を有して構成することが考えられる。ニッケルめっき層１２ｂは、Ｎｉめっき処理によって形成されたＮｉ被膜からなる層である。このような構成とすれば、一般にＮｉ−Ｐめっき処理の析出スピードよりもＮｉめっき処理の析出スピードのほうが速いことから、部分めっき層１２を形成する際の効率向上が図れるようになる。

【0017】

部分めっき層１２をニッケルリンめっき層１２ａとニッケルめっき層１２ｂとの多層構造とする場合、ニッケルリンめっき層１２ａは、０．４μｍ以上の厚さで形成されているものとする。表層部分をニッケルリンめっき層１２ａが覆うことによる効果（詳細は後述）を、確実に得られるようにするためである。ただし、上述した効率向上の観点においては、ニッケルリンめっき層１２ａが極力薄いほうが好ましい。そこで、ニッケルリンめっき層１２ａの厚さは、例えば０．５μｍ程度とすることが考えられる。なお、ニッケルリンめっき層１２ａの厚さを０．５μｍ程度とした場合に、例えば、部分めっき層１２の全体の厚さが１．５μｍ程度であれば、ニッケルめっき層１２ｂの厚さは、１．０μｍ程度となる。

【0018】

（粗化面）
粗化面１３は、半導体パッケージを封止する樹脂材料の密着性を向上させるための粗化処理が施された面であり、アンカー効果が生じ得る程度（例えば、Ｒａ（算術平均粗さ）で０．２０μｍ以上程度、Ｒｚ（最大高さ）で２．０μｍ以上程度）の表面粗さを有する面である。

【0019】

また、粗化面１３は、基材１１の表面に粗化処理が施されてなる面であるから、基材１１の表面上で部分めっき層１２が形成されていない箇所（すなわち、部分めっき層１２の非形成箇所）に配されているが、特に部分めっき層１２との隣接領域にも配されている。ここでいう「隣接領域」とは、部分めっき層１２の端縁（すなわち、基材１１の露出表面との境界）に接するように位置する領域のことをいうが、部分めっき層１２の端縁に接する部分を有していればよく、その領域の平面視形状や大きさ（範囲）等が特に限定されるものではない。

【0020】

＜２．リードフレームの製造手順＞
次に、上述した構成のリードフレーム１０を製造する手順、すなわち本実施形態に係るリードフレームの製造方法の一例について、簡潔に説明する。ここでは、部分めっき層１２がニッケルめっき層１２ｂとニッケルリンめっき層１２ａとの多層構造である場合を例に挙げる。

【0021】

上述した構成のリードフレーム１０の製造にあたっては、少なくとも、部分めっき層１２を形成するめっき工程（ステップ１０、以下ステップを「Ｓ」と略す。）と、粗化処理を行う粗化工程（Ｓ２０）と、を経る。以下、これらの各工程について説明する。

【0022】

（めっき工程：Ｓ１０）
めっき工程（Ｓ１０）では、先ず、リードフレーム１０を構成する基材１１、または、その元になるリードフレーム形状成形前の銅条に対して、所定の前処理（脱脂、酸洗等）を行い、さらに部分めっき層１２の形成予定箇所のみを露出させるマスキング処理（マスキングテープの貼付等）を行う。

【0023】

その後、めっき工程（Ｓ１０）では、ニッケルめっき層１２ｂを形成するためのＮｉめっき処理を行う。具体的には、ニッケルめっき層１２ｂの厚さが例えば１．０μｍ程度となるような処理条件（処理時間、処理温度等）でＮｉめっき処理を行う。これにより、部分めっき層１２の形成予定箇所には、例えば１．０μｍ程度の厚さのニッケルめっき層１２ｂが下地めっき層として形成されることになる。なお、Ｎｉめっき処理の詳細な内容（使用するめっき浴の種類や具体的な手法等）は、公知技術を利用したものであればよく、ここではその説明を省略する。

【0024】

ニッケルめっき層１２ｂを形成したら、次いで、めっき工程（Ｓ１０）では、必要に応じて洗浄処理等を経た後に、ニッケルリンめっき層１２ａを形成するためのＮｉ−Ｐめっき処理を行う。具体的には、ニッケルリンめっき層１２ａの厚さが例えば０．５μｍ程度となるような処理条件（処理時間、処理温度等）でＮｉ−Ｐめっき処理を行う。これにより、部分めっき層１２の形成予定箇所には、例えば０．５μｍ程度の厚さのニッケルリンめっき層１２ａが、ニッケルめっき層１２ｂの表面を覆うように形成されることになる。つまり、表層部分にニッケルリンめっき層１２ａを有する多層構造の部分めっき層１２が形成されるのである。なお、Ｎｉ−Ｐめっき処理の詳細な内容（使用するめっき浴の種類や具体的な手法等）は、公知技術を利用したものであればよく、ここではその説明を省略する。

【0025】

部分めっき層１２の形成後は、マスキング処理の解除（マスキングテープの剥離等）を行って、マスキングされていた箇所（すなわち、部分めっき層１２の非形成箇所）を露出させる。

【0026】

（粗化工程：Ｓ２０）
めっき工程（Ｓ１０）の後に行う粗化工程（Ｓ２０）では、所定の前処理（脱脂、酸洗等）を経た後に、部分めっき層１２の非形成箇所に粗化面１３を形成するための粗化処理を行う。粗化処理は、エッチング液（エッチャント）である所定の粗化処理液を用いて化学的に行う。所定の粗化処理液は、基材１１の表面を粗化し得るものであれば特に限定されるものではないが、例えば、硫酸等の酸性水溶液と過酸化水素等の酸化溶液との混合液に添加材が含まれたものが一例として挙げられる。

【0027】

ところで、粗化工程（Ｓ２０）では、粗化処理にあたり、部分めっき層１２の形成箇所に対するマスキング処理を必要としない。粗化工程（Ｓ２０）で用いる粗化処理液は、部分めっき層１２の表層部分を覆うニッケルリンめっき層１２ａとは反応せず、その部分めっき層１２に対する保護を要さないからである。

【0028】

しかも、ニッケルリンめっき層１２ａを構成するＮｉ−Ｐは、非金属元素を含有するため、基材１１を構成する銅と電解質中に存在しても、電解質中でのイオン化傾向に差が生じてしまうことがない。そのため、部分めっき層１２の表層部分がニッケルリンめっき層１２ａによって覆われていれば、部分めっき層１２の形成箇所に対するマスキング処理を行わなくても、部分めっき層１２との境界近傍における銅のイオン化が抑制されてしまうことがなく、基材１１の表面における部分めっき層１２との隣接領域を含む被処理面に対しても粗化処理が行われることになる。

【0029】

つまり、粗化工程（Ｓ２０）においては、部分めっき層１２との隣接領域にも、粗化面１３が形成される。

【0030】

粗化面１３の形成後は、後処理として、粗化処理後の表面酸化物の除去や防錆処理等を行う。

【0031】

以上に説明した手順を経ることで、本実施形態に係るリードフレーム１０が製造される。

【0032】

＜３．本実施形態における効果＞
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。

【0033】

（ａ）本実施形態によれば、基材１１の表面に部分めっき層１２および粗化面１３を備えるリードフレーム１０において、部分めっき層１２の表層部分がニッケルリンめっき層１２ａによって覆われており、その部分めっき層１２との隣接領域に粗化面１３が配されている。つまり、粗化面１３の形成にあたり、マスキング処理を要することなく粗化処理を行うことができ、しかもその場合であっても、部分めっき層１２との境界近傍における銅のイオン化が抑制されてしまうことがない。したがって、部分めっき層１２との境界近傍における非粗化部分の存在を排除し得るようになり、リードフレーム１０上における領域（面積）の有効活用を図ることができる。しかも、非粗化部分の排除により粗化面１３を増大させ得るようになるので、樹脂密着性の向上を通じて半導体パッケージの信頼性を向上させる上で好ましいものとなる。
以上のように、本実施形態によれば、基材１１の表面に部分めっき層１２および粗化面１３を備えるリードフレーム１０において、そのリードフレーム１０上の領域有効活用を図ることができ、しかも樹脂密着性向上による信頼性向上が期待できる。

【0034】

（ｂ）本実施形態では、部分めっき層１２が、下地めっき層としてのニッケルめっき層１２ｂと、そのニッケルめっき層１２ｂを覆うように形成されたニッケルリンめっき層１２ａと、を有して構成されている。このような構成とすれば、一般にＮｉ−Ｐめっき処理の析出スピードよりもＮｉめっき処理の析出スピードのほうが速いことから、部分めっき層１２の全部をニッケルリンめっき層１２ａによって形成する場合に比べて、部分めっき層１２を形成する際の効率向上が図れるようになる。

【0035】

（ｃ）本実施形態では、ニッケルリンめっき層１２ａが０．４μｍ以上の厚さで形成されている。このような構成とすれば、部分めっき層１２の表層部分をニッケルリンめっき層１２ａが覆うことによる効果（すなわち、リードフレーム１０上の領域有効活用を図り、しかも樹脂密着性向上による信頼性向上が期待できるという効果）を、確実に得られるようになる。
特に、本実施形態で説明したように、ニッケルリンめっき層１２ａの厚さを０．５μｍ程度とした場合であれば、上述の効果を確実に得られるようにしつつ、ニッケルリンめっき層１２ａを極力薄くすることで、部分めっき層１２を形成する際の効率向上が図れるようになる。

【0036】

＜４．変形例等＞
以上に本発明の一実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態の一つを示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。

【0037】

例えば、上述した実施形態では、具体的な数値（ニッケルリンめっき層１２ａのＰ含有率や粗化面１３の表面粗さ等）を例に挙げて説明したが、本発明がこれらの数値に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更しても構わない。

【実施例1】

【0038】

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。ただし、本発明が、以下の実施例に限定されないことは勿論である。
図２は、本発明の実施例と参考例における粗化面の一具体例を示す説明図である。

【0039】

（参考例）
先ず、後述する実施例１，２と比較するための参考例について説明する。
参考例では、銅合金を形成材料とする基材上に、ニッケルめっき層を１．５μｍ厚で形成し、部分めっき層を構成した。つまり、参考例では、部分めっき層が多層構造ではなく、ニッケルめっき層のみからなる単層構造となっている。そして、部分めっき層に対するマスキング処理をせずに、粗化面を形成する粗化処理を行った。粗化処理は、粗化処理液としてアトテックジャパン株式会社製の「モールドプレップ」を用い、その粗化処理液に部分めっき層が形成された基材を６０秒、４０℃で浸漬させることによって行った。

【0040】

このようにして得られたリードフレームにおける部分めっき層と粗化面との境界近傍を平面視した様子を図２（ａ）に示す。図例によれば、部分めっき層と粗化面との境界近傍において、粗化未処理領域が広く存在していることがわかる（図中のＡ部における変色部分参照）。これは、銅とニッケルの固有電位の関係により電解質中でのイオン化傾向に差が生じることから、ニッケルめっき層からなる部分めっき層との境界近傍における銅のイオン化が抑制されてしまい、その境界近傍が粗化されないことによるものと推察される。

【0041】

（実施例１）
次に、実施例１について説明する。
実施例１では、部分めっき層１２の構成が参考例の場合とは異なる。すなわち、実施例１では、部分めっき層１２が参考例の場合のような単層構造ではなく、ニッケルリンめっき層１２ａとニッケルめっき層１２ｂとの多層構造となっている。具体的には、実施例１では、銅合金を形成材料とする基材１１上に、下地めっき層としてのニッケルめっき層１２ｂを１．３μｍ厚で形成し、そのニッケルめっき層１２ｂを覆うニッケルリンめっき層１２ａを０．２μｍ厚で形成して、部分めっき層１２を構成した。その他（マスキング処理および粗化処理等）については、参考例の場合と同様である。

【0042】

このようにして得られたリードフレーム１０における部分めっき層１２と粗化面１３との境界近傍を平面視した様子を図２（ｂ）に示す。図例によれば、上述した参考例の場合とは異なり、広い粗化未処理領域が存在していないことがわかる。これは、部分めっき層１２が多層構造でありニッケルリンめっき層１２ａによって覆われているためであると推察される。ただし、実施例１においては、部分めっき層１２と粗化面１３との境界近傍に、僅かながらの粗化未処理領域が残存している（図中のＢ部参照）。

【0043】

（実施例２）
続いて、実施例２について説明する。
実施例２では、実施例１の場合と同様に部分めっき層１２が多層構造であるが、その部分めっき層１２を構成するニッケルリンめっき層１２ａとニッケルめっき層１２ｂの厚さが実施例１の場合とは異なる。すなわち、実施例２では、下地めっき層としてのニッケルめっき層１２ｂを１．０μｍ厚で形成し、そのニッケルめっき層１２ｂを覆うニッケルリンめっき層１２ａを０．５μｍ厚で形成して、部分めっき層１２を構成した。その他（マスキング処理および粗化処理等）については、実施例１の場合と同様である。

【0044】

このようにして得られたリードフレーム１０における部分めっき層１２と粗化面１３との境界近傍を平面視した様子を図２（ｃ）に示す。図例によれば、部分めっき層１２との隣接領域にも粗化面１３が配されていることがわかる。

【0045】

（評価）
以上のような実施例１，２および参考例のそれぞれで得られた結果を比較すると、部分めっき層１２ｂの表層がニッケルリンめっき層１２ａによって覆われた多層構造であれば、部分めっき層１２と粗化面１３との境界近傍に広い粗化未処理領域が存在してしまうことがないので、リードフレーム１０上の領域（面積）の有効活用を図る上で有用であることがわかる。

【0046】

しかも、実施例２の場合のように、ニッケルリンめっき層１２ａが０．５μｍ厚で形成されていれば、表層部分をニッケルリンめっき層１２ａが覆うことによる効果が得られる厚さ（具体的には０．４μｍ厚）を超えているので、境界近傍に僅かながらの粗化未処理領域が残存してしまうこともなく、確実にリードフレーム１０上における領域（面積）の有効活用を図ることができる。

【符号の説明】

【0047】

１０…リードフレーム、１１…基材、１２…部分めっき層、１２ａ…ニッケルリンめっき層、１２ｂ…ニッケルめっき層、１３…粗化面

【図1】

【図2】

【図3】