CN106575646B - 引线框及其制造方法 - Google Patents

Abstract

成为引线框的金属板(1)仅在其侧面和半蚀刻面(6)形成有Sn、Zn的镀层或含有这些金属的各种合金的镀层，在成为搭载半导体元件的面的表面形成有贵金属镀覆层。

Description

引线框及其制造方法

技术领域

本发明涉及引线框及其制造方法，特别是涉及与树脂的密合性优异的引线框。

背景技术

半导体封装体主要使用金属制的引线框和封装用树脂，引线框大多使用铜合金，对封装用树脂而言，环氧树脂等占主流。

此外，作为半导体封装体的散热用途，被称为散热器的部件的材料有时使用铜板或铜合金板，引线框和散热器用封装用树脂固定。

如上所述，在使用铜和铜合金的金属材料与树脂接合的制品中，其密合性经常有问题，作为使树脂密合性良好的对策，采用为了得到锚固效果(anchor effect)而对引线框和散热器的表面进行粗化处理的方法。

然而，作为这些方法的问题，例如在QFN(方形扁平无引脚(Quad Flat Non-Lead)型的半导体封装体中存在以下两难的困境：在封装用树脂的下表面连接端子会露出，若将金属材料的下表面粗化，则有时会引起树脂漏出，该漏出的树脂存在因粗化而导致变得难以剥离。因此，以往提出了局部粗化处理的方法，但这些处理方法还存在导致成本提高的问题。

此外，对于铜材料的粗化处理，通过高温加热铜材料，粗化面的铜氧化进行、变得容易发生氧化膜的剥离，并且树脂密合性与加热前相比降低，因此，无法得到作为半导体封装体的充分的可靠性。

作为代替这些粗化处理的对策，以往公开了专利文献1、专利文献2和专利文献3所示的技术。

专利文献1中公开了：在半导体装置等电子部件的散热板中，作为提高散热板与树脂系粘接剂的粘接性的方法，在含有0.001％以上胺基硅烷化合物的溶液中，浸渍带Ni或Ni合金镀层的金属板或棒材，用粘接剂在要与树脂粘接的部分的最表面形成胺基硅烷化合物覆膜。

专利文献2中公开了：将铜板作为基板，形成镍镀覆层，在其上形成硅烷偶联剂涂布层或聚丙烯酸的覆膜来作为半导体用散热板，在其上粘接半导体元件和印刷基板，用传递模塑树脂封装半导体元件，得到与粘接树脂的密合性优异的半导体用散热板。

专利文献3中公开了一种铜或铜合金板或棒材，其在最表面形成有以Si换算的附着量计为0.5mg/m²以上的硅烷化合物覆膜，在其下层形成有厚度为

的氧化覆膜，其中，将40℃～60℃的硅烷偶联剂水溶液涂布到铜或铜合金板或棒材的表面从而在该表面形成硅烷化合物覆膜，然后，对其进行加热处理，在前述硅烷化合物覆膜的下层以厚

的厚度形成前述铜或铜合金板或条状的氧化覆膜，得到与树脂的密合性优异的铜合金板或棒材。

在这些以往的铜和铜合金棒材的借助化学方法的表面处理中，难以充分提高与树脂的密合性，仍然需要提高引线框与树脂的密合性的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-342580号公报

专利文献2：日本特开2002-270740号公报

专利文献3：日本特开2005-226096号公报

发明内容

发明要解决的问题

另一方面，作为用于提高与树脂的密合性的其它对策，有对成为原材料的铜材料表面进行Sn或其合金镀覆、Zn或其合金镀覆处理的方法。

此时，首先，对材料整个表面进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理，其后，通过DFR对镀覆面实施掩模(masking)后进行蚀刻，由此制造所期望的引线框。并且，结果形成了未蚀刻溶解的材料面被Sn、Zn或含有这些金属的各种合金镀覆处理、被蚀刻的溶解面未被Sn、Zn或含有这些金属的各种合金镀覆处理的引线框。

或者还有如下方法：在通过蚀刻或压制成形的引线框上实施Sn、Zn或含有这些金属的各种的合金的镀覆处理，对整个框进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理。此时，蚀刻溶解面、压制的截面也全部进行了Sn、Zn或含有这些金属的各种的合金的镀覆处理。

如上所述，无论是在哪一种方法中，原本的材料表面均会进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆，因此在例如材料表面需要光泽的LED等照明用途的引线框的情形中，对材料表面进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆会导致在材料表面发生光的漫射，变得无法确保必要的光泽度。

因此，在LED等照明用途的引线框的情形中，即便想要提高树脂的密合性，也无法进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理。

此外，通过Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理，引线框的树脂密合性虽然提高，但与未进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理的引线框的材料表面相比，引线键合性会显著降低。

因此存在如下引线框：即便是原本期望进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理的引线框，也无法进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理。

鉴于上述实际情况，本发明的目的在于：提供一种引线框架，该引线框在例如原材料面需要光泽的LED用途的引线框的情况下，即便进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆加工，也能够不损害表面光泽且不降低引线键合性地提高与树脂的密合性；以及，提供一种该引线框的制造方法。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明的引线框的特征在于，仅在引线框的侧面和半蚀刻面形成有Sn、Zn或含有这些金属的如ZnNi、SnBi、SnCu或SnB这样的各种合金的镀覆层。

此时，其特征在于，Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆层的厚度为0.02～2.0μm。

此外，本发明的特征在于，在成为搭载半导体元件或LED元件的面的引线框的表面形成贵金属镀覆层，在除此之外的面金属板露出。

此时，其特征在于，贵金属镀覆层按Ni(或Ni合金)/Pd(或Pd合金)、Ni(或Ni合金)/Pd(或Pd合金)/Au(或Au合金)、Ni(或Ni合金)/Pd(或Pd合金)/Au(或Au合金)/Ag(或Ag合金)、Ni(或Ni合金)/Pd(或Pd合金)/Ag(或Ag合金)/Au(或Au合金)、Cu(或Cu合金)/Ag(或Ag合金)的顺序层叠。

此外，本发明的引线框的制造方法的特征在于，其包括以下工序：在作为引线框材料的金属板上形成基于抗蚀剂的镀覆用掩模的工序；在从镀覆用掩模露出的金属板部分形成镀层的工序；通过抗蚀剂覆盖所形成的镀层部分，形成用于得到所要求的引线框形状的蚀刻用掩模工序；通过蚀刻加工对金属板实施贯穿加工和半蚀刻加工的工序；以及，对经蚀刻加工的贯穿面和半蚀刻面实施Sn、Zn镀覆或含有这些金属的各种合金的镀覆的工序。

进而，根据本发明，Sn、Zn的镀覆或含有Sn、Zn的各种合金的镀覆优选为电镀，此外，只要是化学镀或真空蒸镀等可形成覆膜的镀覆就可以为任何镀膜，此外，在本发明的引线框中，镀层厚度为0.02～2.0μm左右时适当的。这是因为，镀层的厚度为0.02μm以下时效果不充分，反之，为2.0μm以上时镀层的效果不会增加。

发明的效果

根据本发明，仅限于蚀刻溶解面(产品侧面和半蚀刻部分)而布局地进行基于Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理，因此，使引线框与树脂的密合性提高一个等级。

即，以往，在需要表面光泽的引线框中，在对材料的整个表面进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆时，由于镀覆了Sn、Zn镀膜或含有这些金属的各种合金所造成的影响，无法确保镀覆后的表面光泽度，并且，引线键合性显著降低，因此，无法进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理，而通过应用基于本发明的、局部性Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆法，即便是LED等照明用途的引线框，由于Sn、Zn或含有这些金属的各种合金所镀覆的仅为蚀刻溶解面，因此，不会对镀覆后的光泽度带来影响，可提高引线框与反射体(reflector)树脂的密合性。

在此基础上，即便在QFN型的引线框、其它IC用引线框当中，也可以实现基于局部的Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆所带来的树脂密合性的提高，对作为蚀刻溶解面的产品侧面的Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆自不必说，通过在表面追加半蚀刻面、或增加现有的半蚀刻面的面积，Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆面积增加，可以提高树脂密合性。对无胶带(tapeless)QFN，由于端子侧面被Sn、Zn或含有这些金属的各种合金镀覆处理，因此也可提高树脂密合性。

此外，以往，在试图通过铜面的粗化处理等提高树脂密合性时，由于经时变化、基于组装(assembly)的加热处理等导致粗化面的铜氧化深化、变得容易发生氧化膜剥离、树脂密合性劣化的情形并不少见，但利用本发明方法时，使经时变化、加热处理等所形成的Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的氧化膜与树脂的密合性提高，并且，这些氧化膜不会因加热等使树脂密合性劣化。

进而，为了进行局部的Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆会需要Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆用的掩模，但本发明中，由于将蚀刻用的掩模原样用作Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆用的掩模，因而能够从蚀刻加工开始通过同一装置连续地进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理，即便是在局部地进行Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理的引线框的情况下，也能够以低成本进行生产。

此外，通过本发明方法，在引线框的形状、设计当中，通过局部地追加半蚀刻部分、或增加现有的半蚀刻面积，可以增大Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理面积、进一步提高树脂密合性，而与其用途(LED用途、IC用途)无关。

附图说明

图1是示出本发明的引线框的制造方法的实施例1的工序的图，(1)是在金属板上形成抗蚀剂层的图；(2)是形成镀覆掩模的图；(3)是形成镀覆层的图；(4)是剥离镀覆掩模的图；(5)是在形成有镀层的金属板的两面形成抗蚀剂层的图；(6)是形成蚀刻掩模的图；(7)是蚀刻后的图；(8)是利用蚀刻掩模进行局部Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀覆处理的图；(9)是剥离蚀刻掩模的图。

图2是示出实施例和比较例中制作的试验片的树脂密合强度的评价结果的表。

具体实施方式

以下，参照图1说明本发明的引线框的制造方法。

最初的工序是如下的工序：在应成为引线框原材料的金属板1的表面和背面层叠光致抗蚀剂从而设置光致抗蚀剂层2，在光致抗蚀剂层2上覆盖形成有镀覆图案的镀覆掩模3，通过光刻工序(曝光和显影)转印到抗蚀剂上，描绘镀覆图案。

该工序为如下工序：(1)在金属板1上层叠光致抗蚀剂(例如干膜抗蚀剂)；(2)通过光刻工序(曝光和显影)将形成有镀覆图案的玻璃掩模转印到抗蚀剂上，在金属板1上描绘镀覆图案；(3)接着，通过电镀法施加Ni/Pd/Au或Ag的镀层4，形成Ni/Pd/Au或Ag的覆膜。

(4)接着，通过氢氧化钠水溶液剥离形成于金属板1两面的镀覆掩模3；(5)其后，再次在金属板1上层叠光致抗蚀剂；(6)通过光刻工序将形成有引线框图案的玻璃掩模转印到抗蚀剂上；(7)通过使用了氯化铁液的蚀刻来去除多余的金属部分从而形成引线框形状。

(8)接着，通过电镀法进行Sn或Zn的镀覆处理。由此，仅限于蚀刻溶解面(金属板1的侧面和半蚀刻部分)地以0.02～2.0μm的厚度实施Sn或Zn的镀覆。

(9)最后，通过氢氧化钠水溶液剥离形成于金属板1两面的蚀刻掩模，由此形成本发明的引线框。

如此，根据本发明，可以提供提高了与封装树脂的密合性、进而引线键合性也与以往等同的引线框。需要说明的是，在本发明中，作为金属板1的材料，铜系的材料是适宜的，但并不限于该材料。

实施例1

作为金属板1使用厚度为0.150mm的铜材料，在两面贴附干膜抗蚀剂(ASAHI KASEIE-materials Corp：AQ-2058)，形成抗蚀剂层。接着，使用形成有用于形成镀层的图案的、上面侧用和背面侧用的玻璃掩模进行曝光和显影，从而去除要形成镀层部分的抗蚀剂，形成了使金属板表面局部露出的镀覆掩模。

接着，进行镀覆加工，在金属板表面的露出部分形成了镀层。在本实施例中，从金属板侧起按顺序实施设定值为1.0μm的Ni镀覆、设定值为0.02μm的Pd镀覆、设定值为0.007μm的Au镀覆，形成3层的镀层。

接着，通过3％的氢氧化钠水溶液剥离形成于金属板的两面的镀覆掩模，进而进行基于3％的硫酸的清洗处理。

接着，在形成有镀膜的金属板的两面贴附干膜抗蚀剂(ASAHI KASEI E-materialsCorp：AQ-44096)，形成抗蚀剂层，使用形成有引线框形状的玻璃掩模对两面进行曝光、显影，从而形成蚀刻掩模。

接着，使用氯化铁液进行喷雾蚀刻加工，进行引线框的形成。蚀刻加工使用液温为70℃、比重为1.47的氯化铁液，通过摇动的喷嘴以0.3MPa的设定压力使其喷射，进行约160秒的处理。

接着，通过基于喷雾喷射的硫酸清洗去除附着于蚀刻溶解面的铜晶体，然后，通过电镀法进行Zn的镀覆处理。该Zn电镀浴由NaOH 5g/l、NaCN 35g/l和Zn(CN)₂30g/l构成，以3A/dm²的电流密度进行Zn电镀，得到膜厚为1μm的Zn镀覆层。

接着，通过基于喷雾喷射的盐酸清洗去除附着于Zn镀覆面的Zn镀覆处理液的残渣物，其后，使用氢氧化钠水溶液剥离蚀刻掩模。然后，进行基于硫酸的酸处理使表面干燥，得到产品侧面和蚀刻溶解面局部地镀覆有Zn的实施例1的引线框。

实施例2

将Zn电镀的膜厚设为0.2μm，除此以外，通过与实施例1中进行的方法同样的方法得到实施例2的引线框。

实施例3

使用Sn镀覆而代替Zn，除此以外，通过与实施例1中进行的方法同样的方法得到实施例3的引线框。该Sn电镀浴由硫酸亚锡55g/l、硫酸100g/l、甲酚磺酸60g/l、明胶2g/l和β萘酚1g/l构成，以2A/dm²的电流密度进行Sn电镀，得到膜厚为1μm的Sn镀覆层。

实施例4

Zn镀覆使用Atotech公司制造的Zinni ST AF210锌镍合金(Ni共析率12-15wt％)镀覆，除此以外，通过与实施例1中进行的方法同样的方法得到实施例4的引线框。对于该Zinni ST AF210锌镍合金镀覆，由在氯化钾213g/l、氯化锌42g/l和氯化镍6水合物121g/l的基本液中添加作为添加剂的Zinni ACAF211 10ml/l、Zinni ACAF212 20ml/l、ZinniACAF214 20ml/l、Zinni ACAF216 70ml/l而得到的镀覆液构成，以2A/dm²的电流密度进行电镀，得到膜厚为1μm的ZnNi合金镀覆层。

实施例5

使用NiP镀覆代替Ni，除此以外，通过与实施例1中进行的方法同样的方法得到实施例5的引线框。该NiP电镀浴由硫酸镍250g/l、氯化镍50g/l、硼酸50g/l和Novoplate HS(Atotech Japan K.K.)30ml/l构成，以2A/dm²电流密度进行Sn电镀，得到膜厚为1μm的NiP镀覆层。

以上，说明了实施例，但本发明并不受这些实施例限定。

比较例1

在蚀刻后未使用Zn镀覆，除此以外，通过与实施例1中进行的方法同样的方法得到比较例1的引线框。

比较例2

在蚀刻后进行铜粗化处理而代替Zn镀覆，除此以外，通过与实施例1中进行的方法同样的方法得到比较例2的引线框。铜粗化处理通过喷雾喷射粗化处理液(MEC Co.,Ltd.：CZ8100)来进行。该粗化处理液制液为液温35℃、比重1.145、铜浓度35g/L，通过喷雾喷射进行粗化处理。粗化面的表面粗糙度为SRa0.2～0.4。

比较例3

使用Ag镀覆而代替Zn镀覆，除此以外，通过与实施例1中进行的方法同样的方法得到比较例3的引线框。Ag镀覆浴由KCN 40g/l、AgCN 35g/l、K₂CO₃22g/l构成，以3A/dm²的电流密度进行Ag电镀，得到膜厚为0.2μm的Ag镀覆层。

从这样形成的引线框切出用于树脂密合性评价试验的试验片。

为了判断这些试验片的树脂密合性，通过下述的方法评价了树脂密合强度。即，在金属制基材上，在模具注入压力为100kg/cm²、模具温度为175℃×90秒的条件下形成4个直径2mm大小的树脂，在175℃的烘箱中经8小时固化处理，形成4个点的评价用树脂样本。测定分别从正侧方按住这些评价用树脂样本并树脂剥离时的载荷，用该值除以树脂的粘接面积，换算成每单位面积的载荷。取这样操作得到的4个点载荷的平均值作为树脂密合强度。

如上述操作，对实施例和比较例中制作的各引线框评价树脂密合强度，结果如图2所示，实施例1的引线框的树脂密合强度为23MPa，实施例2的引线框的树脂密合强度也为23MPa，实施例3的引线框的树脂密合强度为19MPa，实施例4的引线框的树脂密合强度为19MPa，实施例5的引线框的树脂密合强度为19MPa，比较例1的引线框的树脂密合强度为10MPa，比较例2的引线框的树脂密合强度为13MPa，比较例3的引线框的树脂密合强度为12MPa。

从这些结果确认到，在仅对产品侧面和半蚀刻面进行薄层的Sn或Zn镀覆时，得到了不进行Sn或Zn镀覆时的2倍左右的密合强度。此外，Zn的镀层厚度为0.2～1μm的范围时密合强度没有变化，为充分高的水平。此外可知，在进行铜粗化处理代替Sn或Zn镀覆的情况、或进行Ag镀覆的情况下，得不到如Sn或Zn镀覆这样的高密合强度。

另一方面，可知在进行ZnNi镀覆和NiP镀覆时，得到了与Sn或Zn镀覆同等水平的高的密合强度。

附图标记说明

1 金属板

2 抗蚀剂层

3 镀覆掩模

4 镀层

5 蚀刻掩模

6 Sn或Zn的镀覆处理面

Claims (3)

1.一种引线框，其特征在于，该引线框由金属板形成，具有属于蚀刻溶解面的侧面和半蚀刻面以及除所述侧面和半蚀刻面以外的面，所述金属板由铜系材料构成，

仅在所述金属板的侧面和半蚀刻面形成有Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀层，并且，在所述金属板的侧面和半蚀刻面形成的镀层仅为所述Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀层，

所述金属板的除所述侧面和半蚀刻面以外的面平坦地形成，

在所述金属板的除所述侧面和半蚀刻面以外的面中的、成为搭载半导体元件或LED元件的面的引线框的表面中，在被形成有所述Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀层的侧面和形成有所述Sn、Zn或含有这些金属的各种合金的镀层的半蚀刻面包围的规定部位平坦地形成有贵金属镀层，

在所述金属板的除所述侧面和半蚀刻面以外的面中的、除形成有所述贵金属镀层的部位以外的所有部位，构成所述金属板的铜系材料露出，

相对于构成所述金属板的铜系材料，所述贵金属镀覆层

按照Ni或Ni合金/Pd或Pd合金/Au或Au合金的顺序层叠、

按照Ni或Ni合金/Pd或Pd合金/Au或Au合金/Ag或Ag合金的顺序层叠、或者

按照Ni或Ni合金/Pd或Pd合金/Ag或Ag合金/Au或Au合金的顺序层叠。

2.根据权利要求1所述的引线框，其特征在于，所述各种合金的镀层的厚度为0.02～2.0μm。

3.一种权利要求1或2所述的引线框的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下工序：

在引线框材料的金属板上形成基于抗蚀剂的镀覆用掩模的工序，和，

在从所述镀覆用掩模露出的所述金属板上形成镀层的工序；

通过抗蚀剂覆盖所形成的所述镀层部分，形成用于得到所要求的引线框形状的蚀刻用掩模的工序；

通过蚀刻对金属板实施贯穿加工和半蚀刻加工的工序；以及，

对蚀刻加工的贯穿面和半蚀刻面实施Sn、Zn的镀覆或含有这些金属的各种合金的镀覆的工序。

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