JP2000232196A - リードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸着などの煩雑な工程を必要とせず電気めっ
きにより容易に形成できるとともに、耐熱性に優れた金
属層からなるエッチングストップ層を中間層として有す
るが故に、低価格で高信頼度化を図ることのできる三層
構造のリードフレームを提供する。 【解決手段】 厚さ例えば３５〜３００μｍの銅又は銅
合金層により構成したアウターリードと、それより薄い
厚さ例えば０．２〜３０μｍの銅層により構成したイン
ナーリードとの間に厚さ例えば０．０４〜７０μｍのニ
ッケル系金属層、例えばニッケル−リン合金層からなる
エッチングストップ層を有するリードフレーム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のリー
ドフレームに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩの高集積化に伴いピン数が
増加し、そのためリード部を微細化することが必要とさ
れている。そして、リード部を微細化したリードフレー
ムは、リードフレーム材をエッチングするという方法で
製造することができ、この方法はリード部の微細化に好
適な方法であり、特開平３−１４８８５６号公報にはア
ルミニウムからなるエッチングストップ層を厚さの異な
る２層の金属層によりサンドイッチ状に挟んだ三層構造
のリードフレーム材を用い、これをエッチングすること
によりリードフレームを製造する方法が記載されてい
る。

【０００３】この方法によれば、エッチングストップ層
を設けたことにより厚さの異なる２層の金属層を選択的
にエッチングすることができ、リードフレームの母材と
なる厚い金属層を必要な機械的強度が得られるような厚
さとし、ＩＣとの接続部となる薄い金属層を接続部に要
求される微細さに応じた厚さとすることにより、ＩＣと
の微細な接続部と十分な機械的強度を有するリードフレ
ームが製造できる。具体的には、このようなリードフレ
ームは、厚い方の金属層によりアウターリードが、薄い
方の金属層によりインナーリードが構成される。

【０００４】しかしながら、このようなリードフレーム
は、その製造に用いられる三層構造のリードフレーム材
のエッチングストップ層材料が蒸着によって形成された
アルミニウムであるので、コストが高くなるという問題
があった。というのは、アルミニウム層は蒸着により形
成することが必要であり、そして、アルミニウム層の形
成は、工程が煩雑であるので、リードフレーム材がコス
ト高になるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、蒸着
などの煩雑な工程を必要とせず電気めっきにより容易に
製造することができるとともに、耐熱性に優れたエッチ
ングストップ層を中間層として有するが故に、製造過程
で材質が劣化して信頼性が低下する虞がない三層構造の
リードフレームを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、リードフレー
ムの製造に用いる三層構造のリードフレーム材の中間層
を成すエッチングストップ層として特定の材料の金属層
を採用することにより、蒸着などの煩雑な工程を必要と
せず電気めっきにより容易にエッチングストップ層を形
成できるとともに、優れた耐熱性を有する三層構造のリ
ードフレーム材が得られ、そのリードフレーム材を用い
て低コストで信頼度の高いリードフレームを得ることが
できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成
するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、銅又は銅合金層によ
り構成されたアウターリードとそれより薄い銅層により
構成されたインナーリードとの間にニッケル系金属層を
設けたことを特徴とするリードフレームを提供するもの
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のリードフレームにおい
て、リードフレームの銅又は銅合金層により構成された
アウターリードは、厚さが３５μｍ未満であるとアウタ
ーリードとしての機械的強度が保持できなくなり、厚さ
が３００μｍを超えると長時間のエッチングが必要とな
り、生産性が悪くなる。従って、厚さは３５〜３００μ
ｍが好ましいといえるが、より好ましい厚さは５０〜２
００μｍである。銅合金としては、例えば、銅と、Ｓ
ｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ及びＳｉ
から選ばれる少なくとも１種の金属との合金であって、
銅合金中、銅以外の上記金属の含有量が０．０１〜５重
量％であるものが好適である。また、銅又は銅合金層
は、表面粗さＲａが０．１〜２．０μｍであることが好
ましく、さらに好ましくは０．２〜０．８μｍである。

【０００９】上記銅又は銅合金層より薄いは別の銅層に
より形成されたインナーリードは、厚さが０．２μｍ未
満であったり３０μｍを超えたりすると微細なパターン
を形成することが難しいので、０．２〜３０μｍが好ま
しいといえるが、より好ましい厚さは０．５〜１０μｍ
である。

【００１０】上記アウターリードとインナーリードとの
間に介在する上記ニッケル系金属層は、銅又は銅合金用
のエッチング液にエッチングされない金属層であり、本
発明のリードフレームの製造過程において、これを挟む
金属層の一方に対するエッチングによって他方がエッチ
ングされることを阻む役割を果たすものである。このニ
ッケル系金属層は電気めっきにより容易に形成できるた
め、従来、蒸着により形成されていたアルミニウム層と
比べ、煩雑な工程なしに低コストのリードフレーム材を
得ることができるという利点がある。ニッケル系金属層
はニッケルのみで形成しても良いが、例えばリンを含有
したニッケル−リン合金等の合金で形成しても良い。そ
して、ニッケル−リン合金を用いた場合、リンを含有し
ていることにより高温にさらされても隣接する層の銅が
ニッケル−リン合金層に拡散することがなく、耐熱性に
優れているという利点がある。このように、ニッケル系
金属層としてニッケル−リン合金層をとった場合、この
合金層中のリンの含有量は好ましくは０．３〜１．０重
量％、さらに好ましくは０．５〜０．８重量％である。
リンの含有量が０．３重量％未満では耐熱性が低下し、
銅のニッケル層への拡散が起こり、エッチングストップ
層としての役割を果たせなくなる。また、１．０重量％
を超えるとニッケル−リン電析効率が低下し、生産性が
低下する。

【００１１】ニッケル−リン合金層の厚さが０．０４μ
ｍ未満であると、エッチングストップ層としての機能、
すなわち、一方の金属層をエッチングする際に、他方の
金属層を保護する機能が十分に確保できなくなる。ま
た、７０μｍを超えると、最終的にエッチングストップ
層を除去する際に長時間を要し、リードフレーム作製時
の生産性が低下する。好ましい厚さは１．６〜１０μｍ
であり、さらに好ましくは２．０〜５．０μｍである。

【００１２】また、防錆性を確保する点から、リードフ
レームの製造に用いるリードフレーム材の表面にはクロ
メート処理や亜鉛化合物を含むクロメート処理が施され
ていることが好ましい。

【００１３】本発明のリードフレームの製造に用いるリ
ードフレーム材は、厚さ例えば３５〜３００μｍの銅又
は銅合金層の表面にめっきにより厚さ例えば０．０４〜
７０μｍのニッケル系金属層を形成し、更にこのニッケ
ル系金属の表面に銅めっきにより銅層を形成することに
より製造することができる。必要に応じ、銅層の表面に
クロメート層を形成する。ニッケル−リンめっきに用い
られる好ましいめっき液組成及びめっき条件を下記に記
載する。 （１）めっき浴組成 硫酸ニッケル ２００〜３００ｇ／ｌ ホウ酸 １０〜１００ｇ／ｌ 亜リン酸 ０．２〜２０ｇ／ｌ ｏ−スルホ安息香酸イミドナトリウム １〜５０ｇ／ｌ 硫酸マグネシウム １０〜２００ｇ／ｌ （２）電解条件 ｐＨ：１．６〜３．０、電流密度：１〜１０Ａ／ｄ
ｍ²、液温：２０〜７０℃、本発明のリードフレーム材
を用いて製造できる好ましい半導体装置としては、ＴＢ
ＧＡ（ｔａｐｅ ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）、Ｃ
ＳＰ（ｃｈｉｐｓｉｚｅ ｐａｃｋａｇｅ）などが挙げ
られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００１５】実施例１ 厚さ１５０μｍの銅合金箔（三菱伸銅（株）製、銅−ニ
ッケル−スズ系合金、商品名：ＴＡＭＡＣ１５、表面粗
さＲａ：０．２μｍ）を用意し、その非めっき面にあら
かじめプラスチック製のめっき金属析出防止被膜を施し
た。

【００１６】これを用いて下記の製造工程（１〜５）を
順次行い、銅合金層の上に、ニッケル−リン合金層（厚
さ２μｍ、リン含有量０．８重量％、表面粗さＲａ：
０．２μｍ）及び銅層（厚さ２μｍ、表面粗さＲａ：
０．２μｍ）を形成し、三層構造のリードフレーム材を
製造した。なお、１〜５の各工程の終了後水洗を行っ
た。 製造工程 １．脱脂処理 （１）脱脂液 オルトケイ酸ナトリウム ３０ｇ／ｌ 炭酸ナトリウム ２０ｇ／ｌ 水酸化ナトリウム ２０ｇ／ｌ （２）電解脱脂条件 電流密度：５Ａ／ｄｍ²、処理時間：３０秒、液温：４
０℃、陰極：銅合金箔、陽極：酸化イリジウム ２．酸洗処理 （１）洗浄液 硫酸：２５ｇ／ｌ （２）洗浄条件 処理時間：３０秒、液温：２０℃ ３．ニッケル−リン合金めっき層の形成 （１）めっき液 硫酸ニッケル ３００ｇ／ｌ ホウ酸 ４０ｇ／ｌ 亜リン酸 ４ｇ／ｌ ｏ−スルホ安息香酸イミドナトリウム １０ｇ／ｌ 硫酸マグネシウム ８０ｇ／ｌ （２）電解条件 電流密度：１．１Ａ／ｄｍ²、電解時間：１０分、液
温：３５℃、ｐＨ：２．５、陽極：酸化イリジウム ４．銅めっき層の形成 （１）めっき液 硫酸銅 ２８０ｇ／ｌ 硫酸 ７０ｇ／ｌ 添加剤（ゼラチン） ３ｐｐｍ 添加剤（Ｃｌ-） １０ｐｐｍ （２）電解条件 電流密度：３．５Ａ／ｄｍ²、電解時間：４分、液温：
３５℃、陽極：酸化イリジウム ５．防錆層の形成 （１）処理液 重クロム酸ナトリウム ３．５ｇ／ｌ （２）処理条件 浸漬処理時間：２５秒、液温：２０℃、ｐＨ：４．７ ６．乾燥 乾燥条件 温度：１００℃、時間：５分 上記工程により得られた三層構造のリードフレーム材を
使用して、Ｎ2ガス雰囲気中で加熱処理（２００℃、３
００℃、４００℃、５００℃）を３０分間施し、下記の
高温熱拡散試験によりリードフレーム材の耐熱性を評価
した。

【００１７】高温熱拡散試験 それぞれの温度で加熱処理した試験片をＳＥＭ（走査型
電子顕微鏡）及びオージェ電子分光分析装置を用いリー
ドフレームの断面（ニッケル−リン合金層と薄い銅層の
接合部）の加熱温度による金属相互の熱拡散合金化の度
合いを分析し、熱拡散率（％）として求め、その数値を
表１に示した。熱拡散率（％）が小さい程、金属層相互
の合金化が進行していないことを意味しており、リード
フレーム材は耐熱性に優れ、選択エッチング性に優れた
ものとなる。

【００１８】本実施例１のリードフレームは、そのよう
なリードフレーム材を用いて製造される。即ち、該リー
ドフレーム材の上記エッチングストップ層の両側の金属
層に対して選択的にエッチングすることにより、銅又は
銅合金層からなるアウターリードとそれより薄い銅層か
らなるインナーリードとを形成することでリードフレー
ムが得られるのである。

【００１９】実施例２ 実施例１と同様の銅合金箔を使用し、上記工程３を下記
のニッケルめっき層の形成工程３′に変更して、ニッケ
ル−リン合金層をニッケル層（厚さ２μｍ、表面粗さＲ
ａ０．２μｍ）に変えた以外は実施例１と同様にして、
リードフレーム材を作製し、実施例１と同様に熱拡散試
験を行いその結果を表１に示した。 ３′．ニッケルめっき層の形成 （１）めっき液 硫酸ニッケル ２８０ｇ／ｌ ホウ酸 ４０ｇ／ｌ ｏ−スルホ安息香酸イミドナトリウム ５ｇ／ｌ （２）電解条件 電流密度：１．０Ａ／ｄｍ²、電解時間：１０分、液
温：３５℃、ｐＨ：２．５、陽極：酸化イリジウム

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の結果より、実施例１のリードフレー
ムの製造に用いたリードフレーム材は、耐熱性に優れて
いることがわかる。

【００２２】本実施例、即ち実施例２のリードフレーム
も、実施例１のリードフレームの製造方法と同様に、上
記リードフレーム材の上記エッチングストップ層の両側
の金属層に対して選択的にエッチングすることにより、
製造されることは言うまでもない。

【００２３】

【発明の効果】本発明のリードフレームは、ニッケル系
金属からなるエッチングストップ層を中間層として有す
る三層構造を有し、そのニッケル系金属が銅又は銅合金
のエッチングに対して強い耐エッチング性を有している
ので、アウターリードをつくる選択的エッチングの影響
がインナーリードをつくる薄い銅層に及ぶことを確実に
防止することができ、延いては、微細なリード部の形成
に適しているので、微細なリード部を形成することが可
能である。

【００２４】また、エッチングストップ層を成すニッケ
ル系金属は、耐熱性にも優れ、電気めっきにより形成で
きるニッケル系金属層であることから、蒸着などの煩雑
な工程を必要とせず容易に製造することができ、生産性
にも優れたものである。

フロントページの続き (72)発明者 野口 昌巳 茨城県下館市下江連1226番地 日本電解株 式会社下館工場内 (72)発明者 阿曽 和義 茨城県下館市下江連1226番地 日本電解株 式会社下館工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅又は銅合金層からなるアウターリード
   とそれより薄い銅層からなるインナーリードとの間にニ
   ッケル系金属層を有することを特徴とするリードフレー
   ム。