JP2002083917A

JP2002083917A - 表面に突起を有するリードフレーム、リードフレームの製造方法、半導体装置、および、半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2002083917A
Application number: JP2001197222A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Umeda; 泰梅田; Kenji Yanagisawa; 賢二柳沢; Masahito Koibuchi; 正仁鯉渕; Katsuhiro Iwadare; 克広岩垂; Toshio Noda; 利雄野田; Ryoichi Shigematsu; 亮一重松
Original assignee: NOGE DENKI KOGYO KK; NEC Corp; Noge Electric Industries Co Ltd
Current assignee: NOGE DENKI KOGYO KK; NEC Corp; Noge Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】銅もしくは銅合金を用いたリードフレームであ
りながら、樹脂との密着性の高いをリードフレームを提
供する。【解決手段】リードフレームの表面に表面処理を施すこ
とにより、複数の突起１０１を形成する。表面処理工程
は、リードフレームを溶解する性質を有する溶液に、リ
ードフレームの表面に吸着して前記溶液による溶解を妨
げる添加剤を添加したものをエッチング液として用い
る。これにより、リードフレームの表面のうち添加剤が
吸着していない部分を選択的にエッチングし、複数の突
起１０１を形成する。添加剤としては、界面活性剤およ
び金属イオンのうちの少なくとも一方を用いることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップ等の
半導体装置、ならびに、半導体装置に用いられるリード
フレームに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂でパッケージされた半導体チップ等
の半導体装置は、一般的に、リードフレーム上にベアチ
ップをマウントし、リードフレームの一部とベアチップ
とをモールド樹脂で封じ込めた構成である。リードフレ
ームの素材としては、古くから鉄ニッケル合金等が用い
られていたが、近年、電気伝導度や熱伝導度が高く、し
かも、低コストな銅や銅合金が多く使われるようになっ
てきている。その一方で、近年モバイル等の普及によ
り、半導体装置に対して、温度変化に対する耐性等の耐
環境的な要求が高くなってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅や銅
合金は、鉄ニッケル合金に比べると熱膨張率が大きいた
め、銅や銅合金製のリードフレームを用いた半導体装置
は、リードフレームと樹脂との熱膨張率の差が大きい。
このため、樹脂封止した半導体装置に、大きな温度変化
が加わると、リードフレームと樹脂との密着力が弱くな
って隙間が生じ、内部に水分等が進入しやすくなるとい
う問題が生じる。

【０００４】一方、銅膜を多く用いているプリント基板
等では、樹脂、特にソルダーレジストと銅膜との密着性
を高めるために、銅膜をアニールして結晶を粗大化させ
る方法が知られている。

【０００５】しかし、よく知られているように、銅材に
アニールを施すと、焼き鈍し効果により銅材の強度が低
下する。プリント基板の場合は、芯となるエポキシ等の
基板があるため、銅膜の強度低下は問題とならないが、
銅や銅合金そのものからなるリードフレームの場合は、
リードフレーム自体の強度が弱まってしまうという問題
が生じる。

【０００６】また、サンドブラスト法等のように固い粒
子を物体の表面に衝突させて物理的に表面を粗化させる
方法が知られている。この方法でリードフレームの表面
を粗化させてモールド樹脂との密着性を向上させること
も考えられるが、サンドブラスト等で得られる表面には
Ｓｉ等の残さがあるため、銅や銅合金製のリードフレー
ムとモールド樹脂との熱膨張率の差による密着力の低下
を補うのには限度がある。

【０００７】本発明は、銅もしくは銅合金を用いたリー
ドフレームでありながら、樹脂との密着性の高いリード
フレームを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、表面の一部分のみを選択的に窪ま
せることにより形成した複数の突起を有することを特徴
とするリードフレームが提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。

【００１０】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態のリードフレームを図３、図６，図７を用いて説
明する。

【００１１】第１の実施の形態のリードフレーム２０１
は、図３に示したように基材３０１が銅または銅合金か
らなる。基材３０１の表面には、リードフレームとモー
ルド樹脂との密着度を向上させるための表面粗化処理が
施され、この処理により、基材３０１の表面には、無数
の突起１０１が形成されている。基材３０１の上面に
は、純度の高い銅メッキ層３０２（厚さ約０．５μｍ）
が配置されている。銅メッキ層３０２は、基材３０１の
突起１０１の形状に沿うように形成され、突起１０１の
形状は、銅メッキ層３０２の上面に及んでいる。高純度
の銅は低純度の銅よりも表面の酸化膜が剥がれにくい性
質を有するため、純度の高い銅メッキ層３０２を配置す
ることにより、ボンディング時の予備加熱により銅メッ
キ層３０２の表面が酸化した場合であっても、酸化膜が
剥がれにくく、図６の半導体装置のモールド樹脂２０４
が銅の酸化膜ごとリードフレーム基材３０１から剥がれ
ることを防ぐことができる。

【００１２】また、リードフレーム２０１の基材３０１
の上面のうち、半導体装置のワイヤ２０３をボンディン
グする部分には、ボンディングパッドとして銀メッキ層
３０３が備えられている。

【００１３】突起１０１は、リードフレーム２０１の表
面粗度を大きくし、モールド樹脂２０４と噛み合って密
着度を高めるアンカーとして作用する。この突起１０１
を形成する表面粗化の加工を、本実施の形態ではエッチ
ングにより行う。エッチング液としては、銅を溶解する
酸性またはアルカリ性の溶解液に、界面活性剤および金
属イオンのうちの少なくとも一方を添加したものを用い
る。このようなエッチング液を用いた場合、添加した界
面活性剤や金属イオンが基材３０１の表面に部分的に吸
着し、その部分ではエッチングが妨げられるため、基材
３０１の表面が均一にエッチングされない状況をつくる
ことができる。これにより、界面活性剤や金属イオンが
吸着していない部分を選択的に深くエッチングして、ア
ンカーとして作用する突起１０１を形成することができ
る。突起１０１の高さｈは、２μｍ以上あることが望ま
しい。

【００１４】また、突起１０１の形状は、図１（ａ）、
（ｂ），（ｃ）および図２のような形状にすることが可
能であるが、図１（ｂ）、（ｃ）および図２の突起１０
１の形状のように、側面に複雑な凹凸がある方が、アン
カー効果が大きく望ましい。ただし、図１（ａ）のよう
に側面に凹凸がない突起１０１であっても、突起１０１
の間隔ｐが小さく、高さｈが上述のように高ければ、大
きなアンカー効果を得ることができる。間隔ｐは、１．
０μｍ以下であることが望ましい。また、突起１０１の
形状は、図１（ｃ）のように突起１０１と突起１０１の
間のエッチング部の断面形状が底面部の幅が開口部の幅
よりも広いすそ広がりの形状である方が、アンカー効果
が大きくなり望ましい。また、図２のように、エッチン
グがリードフレームの表面に対して斜め方向に進行し、
突起１０１の下部にエッチング部が入り込んだような形
状もアンカー効果が大きく望ましい。

【００１５】また、リードフレームの全面に表面粗化処
理を施して突起１０１を形成することももちろん可能で
あるが、図７のように、リードフレーム２０１上のモー
ルド樹脂２０４（図６）により封止される領域７２の内
側に、領域７３を設定し、この領域７３の内側のみに表
面粗化処理を施し、突起１０１を形成する構造とするこ
とが望ましい。というのは、表面粗化処理を施して突起
１０１を形成したリードフレーム２０１の表面は、モー
ルド樹脂２０４との密着度が大きいため、モールド樹脂
２０４を配置しないガイドレール部７１やアウターリー
ド部７４の表面にも突起１０１が形成されていると、モ
ールド樹脂で封止する工程でガイドレール部７１やアウ
ターリード部７４に付着した不要なモールド樹脂を除去
しにくくなる。ガイドレール部７１に残った不要なモー
ルド樹脂は、リードフレームの搬送の妨げとなる恐れが
ある。また、アウターリード部７４に残った不要なモー
ルド樹脂は、アウターリード部７４の成形の妨げになる
とともに、アウターリード部７４に施される半田メッキ
の付着不良の原因となる。そのため、封止領域７２より
も内側の領域７３のみに、表面粗化処理を施し突起１０
１を形成することが望ましい。内側の領域７３のみに突
起１０１を形成した場合、その外側の領域では、リード
フレームの表面は従来通り滑らかであるので、不要な部
分に付着したモールド樹脂を容易に除去できる。

【００１６】なお、封止領域７２の外周（モールドライ
ン）と表面粗化処理領域７３との距離ａは、近すぎると
樹脂バリが発生しやすくなるため、使用するモールド樹
脂ごとに予め実験により定めた距離ａに設定することが
望ましい。本実施の形態では、距離ａを０．３５ｍｍに
設定することにより、樹脂バリの発生の問題が生じず、
モールド樹脂外縁部の密着度の大きい半導体装置を容易
に製造することができた。

【００１７】ただし、本発明は、領域７３のみを表面粗
化処理したリードフレームに限定されるものではない。
全面を粗化処理を施したリードフレームであっても、封
止領域７２の外側の樹脂バリ等の問題を回避することは
可能である。例えば、樹脂の広がりをせき止めるため
に、リードフレームに設けられているダムバー７０と封
止領域７２までの距離を制御することにより、樹脂バリ
の問題を防ぐことができる。発明者らは、表１に示した
ように距離ｐと幅ｗが種々に異なるリードフレームを作
製し、モールド樹脂の縁の樹脂バリの発生を調べた。そ
の結果、表１に示したように距離ｐと幅ｗとの和（ｐ＋
ｗ）を０．９ｍｍ以上とすることにより、全面が粗化さ
れたリードフレームであっても、樹脂バリの発生の問題
を回避できた。このように、封止領域７２の外周（モー
ルドライン）からダムバー７０までの距離ｐおよびダム
バー７０の幅ｗを０．９ｍｍ以上とすることにより、全
面が粗化されたリードフレームを用いて、モールド樹脂
外縁部の密着度の大きい半導体装置を得ることができ
る。

【００１８】

【表１】第１の実施の形態のリードフレームの製造方法を具体的
に説明する。

【００１９】まず、銅もしくは銅合金の基材３０１を所
望のリードフレームの形状に加工する。銅合金として
は、例えば、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｚｎをそれぞれ１重量％未満
の割合で含み、残部が銅の銅合金や、Ｓｎを数重量％、
ＮｉおよびＰをそれぞれ１重量％未満の割合で含み、残
部が銅の銅合金を用いることができる。

【００２０】つぎに、表面処理工程の前処理として、基
材３０１に、電解脱脂処理および酸洗い処理を順に施
す。電解脱脂処理の溶液としては、ＮａＯＨ、オルソケ
イ酸ソーダ、炭酸水素ナトリウム、界面活性剤を溶媒に
溶解した溶液を用いることができ、溶液温度は５０℃と
することができる。また、酸洗い処理の溶液としは、１
５ｖｏｌ．％の塩酸溶液を用いることができ、溶液温度
は室温とすることができる。

【００２１】前処理後、基材３０１をエッチング溶液に
予め定めた時間だけ浸し、表面粗化処理を施し、突起１
０１を形成する。エッチング時間は、所望する突起１０
１の深さｈが得られる時間とし、エッチング液の種類ご
とに予め実験により求めておく。

【００２２】エッチング液としては、銅を溶解する酸性
またはアルカリ性の液を溶解液とし、これに界面活性剤
および金属イオンのうち少なくとも一方を添加したもの
を用いる。金属イオンは、溶解液に金属や金属塩を溶解
することによって添加する。よって、添加する金属イオ
ンとしては、溶解液に溶解可能である必要がある。ま
た、金属イオンは、イオン化傾向が銅よりも低いものが
望ましい。例えば、銀、金、パラジウム、白金、亜鉛等
のうちのから、少なくとも一つを選択して用いることが
できる。界面活性剤としては、種々のものを用いること
ができるが、例えば日進化成（株）のオルフィンＥ−１
０１０（商品名）を用いることができる。ここではエッ
チング液の溶解液として、硫酸と過酸化水素とをそれぞ
れ濃度５０ｇ／Ｌ、濃度１０ｖｏｌ％で含む溶液を用
い、これに界面活性剤、金属塩を適宜溶解したものエッ
チング液とした。

【００２３】本実施の形態の表面粗化処理工程に用いる
ことのできるエッチング液の具体例を４種類、下記
（１）〜（４）に示す。ただし、（１）〜（４）におい
て、括弧（）内は、エッチング液中での濃度を示す。

【００２４】（１）硝酸（濃度５vol％以上３０vol％以
下）と界面活性剤（濃度０．１vol％以上５vol％以下）
とを含む溶液（２）硫酸（濃度５vol％以上１５vol％以下）と過酸化
水素溶液（濃度０．５vol％以上３vol％以下）と界面活
性剤（濃度０．１vol％以上５vol％以下）と金属イオン
（濃度５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下）とを含む溶液（３）過硫酸アンモン（濃度３vol％以上１０vol％以
下）と過酸化水素溶液（濃度０．５vol％以上３vol％以
下）と界面活性剤（濃度０．１vol％以上５vol％以下）
と金属イオン（濃度５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下）と
を含む溶液（４）アンモニア（濃度５vol％以上１５vol％以下）と
塩化アンモニウム（濃度３vol％以上１０vol％以下）と
金属イオン（濃度５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下）とを
含む溶液ただし、（２）、（３）のエッチング液の金属イオンと
しては、硫酸に溶解可能で銅よりイオン化傾向が低いも
のを用いる。また、（４）のエッチング液の金属イオン
としては、アンモニア＋塩化アンモニウムに溶解可能で
銅よりイオン化傾向が低いものを用いる。

【００２５】エッチングにより表面粗化する工程におい
て、リードフレーム２０１の全面に突起１０１を形成す
る場合には、リードフレームの全面をエッチング液に浸
す。一方、領域７３のみに突起１０１を形成する場合に
は、図８（ｂ）に示したように、リードフレーム２０１
の基材３０１の領域７３の部分に開口８１ａを有するマ
スク８１を、リードフレーム２０１の上面と下面にあ
て、図８（ａ）のように治具８２、８３で上下から挟
み、治具プレス機８４により治具８２，８３を押圧す
る。この状態でエッチング液をリードフレーム２０１に
吹き付ける。これにより、マスク８１の開口から露出さ
れている領域７３のみがエッチング液に触れ、周囲の部
分はマスク８１により覆われてエッチング液には触れな
いようにする。エッチングの終了後は、マスク８１を付
けたまま基材３０１を水洗し、その後マスク８１をはず
す手順とすることが望ましい。エッチング液が付着した
まま、マスク８１をはずし、その後水洗する手順にした
場合には、領域７３の外側の領域にエッチング液が接触
し、領域７３の外側の領域が粗化されてしまうことがあ
る。そのため、マスク８１を付けたまま水洗することが
望ましい。なお、マスクを付けたまま水洗し、マスクを
はずし、その後さらに水洗する工程にすることも可能で
ある。

【００２６】水洗後、乾燥させた基材３０１を銅メッキ
の前処理として、酸洗い処理し、その後、銅メッキ層３
０２を形成する。酸洗い処理の溶液は、上述のエッチン
グの前処理に用いた酸洗い処理の溶液と同じ成分の溶液
を用いることができる。

【００２７】銅メッキ層３０２を形成する銅メッキ方法
を選択するため、発明者らは、シアン銅メッキと硫酸銅
メッキの２種類のメッキ方法を比較する実験を行った。
それぞれのメッキ方法で形成した銅メッキ層３０２に温
度を加え、銅メッキ層３０２の表面酸化膜の剥がれ易さ
を調べた。その結果を表２に示す。

【００２８】

【表２】表２のように、シアン銅メッキで形成した銅メッキ層３
０２は、４５０℃まで加熱しても表面酸化膜が剥がれな
いのに対し、硫酸銅メッキでは、２７０℃以上の加熱で
剥がれが生じた。これらのことから、銅メッキ層３０２
はシアン銅メッキにより形成することが望ましい。メッ
キ液の成分は、銅濃度３５ｇ／Ｌ、Ｆ−ＣＮ１５ｇ／
Ｌ、炭酸ソーダ５０ｇ／Ｌとすることができる。また、
銅メッキ層３０２の厚さは、０．２μｍ以上１．５μｍ
以下とすることができる。形成される銅メッキ層３０２
の純度は、９９．５％以上である。

【００２９】つぎに、銅メッキ層３０２に置換防止処理
を施した後、ボンディング部のみに中性銀メッキにより
銀メッキ層３０３を形成する。中性銀メッキのメッキ液
成分は、りん酸塩２５ｇ／Ｌ、クエン酸塩２５ｇ／Ｌ、
エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）２５ｇ／Ｌ、銀濃
度６０ｇ／Ｌ、Ｆ−ＣＮ０．５ｇ／Ｌ以下とすることが
できる。これにより、厚さ２．０μｍ以上１０．０μｍ
以下の銀メッキ層３０３をボンディング部のみに形成す
る。なお、銀メッキ層３０３の厚さが２．０μｍよりも
薄い場合には、ボンディングワイヤ２０３を銀メッキ層
３０３にボンディングすることが難しくなり、銀メッキ
層３０３が１０．０μｍよりも厚い場合には、ボンディ
ング後のボンディングワイヤ２０３と銀メッキ層３０３
との接着力が弱くなる。

【００３０】最後に、アルカリ洗浄処理および硫酸洗浄
処理を行い、本実施の形態のリードフレーム２０１を完
成させた。

【００３１】完成させたリードフレーム２０１を走査型
顕微鏡にて観察したところ、表面粗化処理を行っていな
いリードフレームと比較して表面粗さが大きいことが確
認された。また、原子間力顕微鏡（ＡｔｏｍｉｃＦｏ
ｒｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）による粗さおよび表面
積の測定を行なった。その測定結果を図９、図１０に示
す。図９、図１０のように平均粗さ（Ｒａ）、最大表面
粗さ（Ｒmax）ともに、本実施の形態のリードフレーム
は、表面粗化処理をしていない比較例のリードフレーム
と比べ、粗さが大きくなっている。また、図１１に示す
ように、本実施の形態のリードフレームは、表面粗化処
理をしていない比較例のリードフレームと比べ、表面積
が大幅に増加していることがわかる。ただし、図１１に
おいては、完全な平面の場合の表面積を１００と表して
いる。

【００３２】次に、上述のリードフレーム２０１と同様
の工程で作製した、全面に突起１０１を備える銅板試料
１２１を用いて、図１２に示したようにモールド樹脂１
２２のせん断の密着強度を測定した。この銅板の試料１
２１は、基材３０１の上に銅メッキ層３０２を備えるも
のであり、板厚約０．１５ｍｍである。この試料１２１
を先ず大気中２００℃で１分間加熱し、この上に、１７
５℃、９０秒にてプリン形状のモールド樹脂１２２を形
成した。その後、１７５℃、6時間のモールドエージン
グを行い、２６０℃で２０秒間加熱後にせん断の密着強
度を測定した。その結果を図１３に示す。図１３のよう
に本実施の形態の突起１０１を備える銅板試料１２１は
比較例の表面粗化処理を施していない銅板に比べて高い
値を示した。

【００３３】つぎに、第１の実施の形態のリードフレー
ム２０１を用いて、図６の半導体装置を製造する工程に
ついて説明する。まず、図６および図７のリードフレー
ム２０１のアイランド部２０１ａにベアチップ２０２を
搭載し、リードフレーム２０１のボンディング部である
銀メッキ層３０３とベアチップ２０２の電極パッドとを
ボンディングワイヤ２０３により接続する。つぎに、ベ
アチップ２０２とワイヤ２０３とアイランド部２０１ａ
とインナーリード部７５を含む領域７２を、金型を用い
てモールド樹脂２０４により封止する。ダムバー７０を
リード部２０１ｂのリードごとに切り離した後、モール
ド樹脂２０４の周囲に生じた樹脂バリを、アルカリ浸漬
とウエットホールニングにより除去する。その後、アウ
ターリード部７４に半田めっきを施し、ガイドレール部
７１を切り離し、アウターリード部７４を成形して、半
導体装置を完成させる。

【００３４】第１の実施の形態のリードフレームは、表
面粗化処理工程により、アンカー形状の突起１０１が表
面に無数に形成されている。図６の半導体装置に第１の
実施の形態のリードフレーム２０１を用いた場合、モー
ルド樹脂２０４が突起１０１と突起１０１との間に充填
されるため、突起１０１がリードフレーム２０１をモー
ルド樹脂に固定するアンカーボルトの作用をする。よっ
て、リードフレーム２０１とモールド樹脂２０４との密
着力を大幅に高めることができ、温度変化が繰り返し加
わった場合であっても、リードフレーム２０１とモール
ド樹脂２０４の熱膨張係数の差により両者の境界に隙間
が生じるのを防止することができる。したがって、耐環
境性に優れた半導体装置を提供することができる。

【００３５】なお、本実施の形態の表面粗化処理を施し
たリードフレーム２０１は、突起１０１が形成されてい
るため、表面積が非常に大きく、しかも突起１０１の間
の凹部の形状は表面部より深さ方向が広いくさび型であ
る。このため、粘度の高いモールド樹脂２０４を用いる
と、封止工程で、リードフレーム２０１表面の凹凸部に
モールド樹脂２０４が入り込まず、図１４のように空間
１４１が発生し、密着性が低下することがある。このた
め、モ−ルド樹脂２０４は、高化式粘度測定装置におい
て測定温度１７５℃のときの高化式粘度が３０poise以
下の粘度の低い樹脂を用いることが好ましい。高化式粘
度は荷重１０ｋｇ、ノズル径０．５ｍｍφ、ノズル長さ
１．０ｍｍを使用し、１７５℃で測定したときの粘度の
値である。このように粘度の低い樹脂を用いることによ
り、リードフレーム２０１の表面の凹凸に樹脂が充填さ
れ密着力が向上する。また、低い粘度の樹脂が成形時に
気泡１４２を取り込みボイド不良となることを防止する
ために、成形時の射出圧力は１５０ｋｇ／ｃｍ^２とする
ことが好ましい。通常モ−ルド樹脂成形時の射出圧力は
１００ｋｇ／ｃｍ^２前後であるが、射出圧力を１５０ｋ
ｇ／ｃｍ^２とすることで気泡１４２を押しつぶし、高い
密着力を確保し、かつ、ボイド不良を起こさないことが
可能となる。

【００３６】本実施の形態で製造した図６の半導体装置
に熱ストレスを加え、リードフレーム２０１とモールド
樹脂２０４との間に剥離が発生するかどうかを従来品と
比較した。

【００３７】半導体装置のパッケージの形状は、本実施
の形態および比較例ともに３７５ｍｉｌ４８ｐＳＳＯＰ
とした。本実施の形態および比較例の半導体装置に熱ス
トレスを印加し、超音波探傷装置を用いて半導体装置内
部の剥離有無を観察した。印加した熱ストレスの条件
は、温度サイクルを20サイクル（−６５〜１５０℃）、
半導体装置に吸湿させるために３０℃／７０％１９２時
間の処理をした後、半導体装置を基板へ実装する際の熱
ストレスを想定したＩＲリフローを２回行なった。尚、
リフロー時のピーク温度は２６０℃とした。剥離発生数
を表３に示す。リードフレーム２０１に表面粗化処理を
施している本実施の形態の半導体装置は、アイランド２
０１ａ裏面のモールド樹脂２０４の全面剥離、及び部分
的な剥離も皆無であり良好な結果を得た。これに対し、
表面粗化処理を施していない従来品の比較例は、全面剥
離や部分剥離が高い割合で発生していた。

【００３８】

【表３】また、熱ストレス印加後の本実施の形態および比較例の
半導体装置をそれぞれ切断し、断面を観察したところ、
表面粗化処理を施した本実施の形態の半導体装置は、モ
ールド樹脂２０４がアンカー効果によりリードフレーム
２０１と密着していることが観察された。

【００３９】また、本実施の形態の半導体装置は、リー
ドフレーム２０１の上面が純度の高い銅メッキ層３０２
により覆われているため、リードフレーム２０１表面の
酸化膜が剥がれにくく、モールド樹脂２０４がリードフ
レームの酸化膜と共に剥がれてしまう現象を防止するこ
とができる。さらに、ボンディング部に銀メッキ層３０
３を有しているため、ボンディングを良好に行うことが
できる。ただし、本発明は、銅メッキ層３０２および銀
メッキ層３０３を備えたリードフレームに限定されるわ
けではなく、銅メッキ層３０２および銀メッキ層３０３
を備えないリードフレームを用いることももちろん可能
である。銅メッキ層３０２および銀メッキ層３０３を備
えないリードフレームであっても、表面粗化処理により
形成された突起１０１のアンカー効果により、モールド
樹脂２０４との密着度の大きな半導体装置を製造するこ
とができる。

【００４０】また、第１の実施の形態のリードフレーム
２０１は、エッチングにより突起１０１を形成するた
め、表面粗化のために複雑な装置は不要であり、簡単な
工程で表面粗化処理をすることができるという利点もあ
る。

【００４１】なお、第１の実施の形態の図６の半導体装
置のパッケージ形状としては、ＳＯＰ型、ＱＦＰ型、Ｌ
ＯＣ構造ＴＳＯＰ型、ＤＩＰ型、ヒートスプレッダー付
きリードフレーム等を用いることができる。

【００４２】（第２の実施の形態）つぎに、第２の実施
の形態のリードフレームについて図４を用いて説明す
る。

【００４３】図４のリードフレームは、ボンディング部
に金メッキ層４０２を備えている。金メッキ層４０２の
下には、下地層としてニッケルメッキ層４０１が備えら
れている。ニッケルメッキ層４０１は、基材３０１の全
面に配置されている。また、ニッケルメッキ層４０１の
下には、第１の実施の形態と同様に銅メッキ層３０２が
基材３０１の全面に配置されている。基材３０１の上面
には、突起１０１が無数に形成されている。銅メッキ層
３０２およびニッケルメッキ層４０１は、いずれも、突
起１０１の形状に沿うように形成されている。これによ
り、ニッケルメッキ層４０１の上面にも突起１０１の形
状が及んでいる。なお、突起１０１を形成する領域は、
リードフレーム全面とすることも可能であるが、第１の
実施の形態で図７を用いて説明したように、領域７３の
内側のみにすることができる。

【００４４】図４のリードフレームの製造方法について
説明する。図４のリードフレームの製造方法は、銅メッ
キ層３０２の製造工程までは、第２の実施の形態と同じ
である。銅メッキ層３０２を形成した後、ニッケルメッ
キ層４０１を形成する。メッキ液の成分は、硫酸ニッケ
ル２８０〜４００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル５０〜１００ｇ
／Ｌ、ホウ酸５０ｇ／Ｌであり、ｐＨは４．５である。
メッキ液の温度は５０〜６０℃、電流密度はＤＫ１〜２
Ａとした。これにより、厚さ０．５μｍ以上５μｍ以下
のニッケルメッキ層４０１を形成した。

【００４５】このニッケルメッキ層４０１の上面のボン
ディング部のみに、中性金メッキにより金メッキ層４０
２を形成する。中性金メッキのメッキ液成分は、リン酸
塩２５ｇ／Ｌ、クエン酸塩２５ｇ／Ｌ、ＥＤＴＡ２５ｇ
／Ｌ、金濃度１０ｇ／Ｌ、Ｆ−ＣＮ０．５ｇ／Ｌ、硫酸
タリウム３０ｐｐｍとした。これにより、厚さ０．１μ
ｍ以上０．５μｍ以下の金メッキ層４０２を形成した。

【００４６】第２の実施の形態のリードフレームは、第
１の実施の形態と同様に図６の半導体装置を製造するこ
とができる。

【００４７】第２の実施の形態のリードフレームは、第
１の実施の形態と同様にリードフレームの上面に突起１
０１が無数に形成されているため、突起１０１がアンカ
ーボルトを作用をし、モールド樹脂との密着力が高い。
また、リードフレームの上面全体がニッケルメッキ層４
０１により覆われているため、銅酸化膜がモールド樹脂
２０４と共に剥がれるという問題が発生しない。さら
に、第２の実施の形態のリードフレームは、ボンディン
グ部に金メッキ層４０２を有しているため、ボンディン
グを良好に行うことができる。

【００４８】なお、第２の実施の形態のリードフレーム
では、金メッキ層４０２をボンディング部にのみ配置し
ているが、リードフレームの上面全体に配置することも
可能である。この場合、金メッキ層４０２が突起１０１
の形状に沿うように厚さやメッキ条件を定め、金メッキ
層４０２の上面が突起１０１の形状となるようにする。

【００４９】（第３の実施の形態）つぎに、本発明の第
３の実施の形態のリードフレームについて図５を用いて
説明する。

【００５０】図５のリードフレームは、第２の実施の形
態と同様に突起１０１が形成された基材３０１の上面全
体に銅メッキ層３０２を有する。そして、銅メッキ層３
０２の上に、さらに、ニッケルメッキ層５０１、パラジ
ウムメッキ層５０２、金メッキ層５０３の３層を積層し
た構成である。これら３つの層５０１，５０２，５０３
も、銅メッキ層３０２と同様に基材３０１の上面全体に
配置され、しかも、突起１０１の形状に沿うように形成
されている。よって、金メッキ層５０３の上面にも突起
１０１の形状が及んでいる。ニッケルメッキ層５０１の
厚さは、０．２μｍ以上１．５μｍ以下、パラジウムメ
ッキ層５０２の厚さは、０．０２μｍ以上０．１５μｍ
以下、金メッキ層５０３は、３０オングストローム以上
２００オングストローム以下である。なお、突起１０１
を形成する領域は、リードフレーム全面とすることも可
能であるが、第１の実施の形態で図７を用いて説明した
ように、領域７３の内側のみにすることができる。

【００５１】第３の実施の形態のリードフレームも、第
１の実施の形態と同様の工程で図６の半導体装置を製造
することができる。

【００５２】第３の実施の形態のリードフレームは、リ
ードフレームの金メッキ層５０３上面に第１の実施の形
態と同様に突起１０１が無数に形成されているため、突
起１０１がアンカーボルトを作用をし、モールド樹脂と
の密着力が高い。また、リードフレームの上面全体が金
メッキ層５０３により覆われているため、銅酸化膜の剥
がれの問題は発生せず、ボンディングも良好に行うこと
ができる。

【００５３】上述してきた第１〜第３の実施の形態のリ
ードフレームは、素材として銅もしくは銅合金を用いて
おり、電気伝導率および熱伝導率が大きい。しかも、表
面にアンカー作用を示す突起１０１を有しているためモ
ールド樹脂と強い密着性を示す。よって、第１〜第３の
実施の形態のリードフレームを用いて半導体装置を製造
することにより、耐環境性の大きな半導体装置を提供す
ることができる。

【００５４】なお、上述した第１〜第３の実施の形態で
は、図３〜図５のリードフレームの突起１０１の形状と
して図１（ｃ）の形状である場合について示している
が、突起の形状は図１（ｃ）の形状に限定されるもので
はなく、図１（ａ）、（ｂ）、図２等の他の形状にする
ことももちろん可能である。

【００５５】

【発明の効果】上述してきたように、本発明によれば、
銅もしくは銅合金を用いたリードフレームでありなが
ら、樹脂との密着性の高いリードフレームを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、本発明の第１
の実施の形態のリードフレームの表面に形成される突起
１０１の形状を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のリードフレームの
表面に形成される突起１０１の形状を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施の形態のリードフレームの
構造を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のリードフレームの
構造を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態のリードフレームの
構造を示す断面図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態のリードフレームを
用いた半導体装置の構成を示す断面図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態のリードフレームの
上面図である。

【図８】（ａ）本発明の第１の実施の形態のリードフレ
ームにおいて、表面粗化処理を施す領域を制限する場合
に、表面粗化する工程でリードフレーム２０１の基材３
０１をマスクで挟み、治具およびプレスで押圧しながら
エッチングすることを示す説明図である。（ｂ）本発明
の第１の実施の形態のリードフレームにおいて、表面粗
化処理を施す領域を制限する場合に、表面粗化する工程
でリードフレーム２０１の基材３０１をマスクで挟むこ
とを示す説明図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態のリードフレームに
ついて、原子間力顕微鏡で測定した表面の平均粗さを示
すグラフである。

【図１０】本発明の第１の実施の形態のリードフレーム
について、原子間力顕微鏡で測定した表面の最大表面粗
さを示すグラフである。

【図１１】本発明の第１の実施の形態のリードフレーム
について、原子間力顕微鏡で測定した表面積の増加割合
を示すグラフである。

【図１２】本発明の第１の実施の形態のリードフレーム
と同様に作製した銅板試料上に盛り上げたモールド樹脂
を示す説明図である。

【図１３】本発明の第１の実施の形態のリードフレーム
と同様に作製した銅板試料上に盛り上げたモールド樹脂
のせん断密着強度を示すグラフである。

【図１４】本発明の第１の実施の形態のリードフレーム
にモールド樹脂を射出成形する場合に発生する可能性の
ある空間１４１および気泡１４２を示す説明図である。

【符号の説明】

７０…ダムバー、７１…ガイドレール部、７２…モール
ド樹脂により封止される領域、７３…表面粗化処理を施
す領域、７４…アウターリード部、７５…インナーリー
ド部、８１…マスク、８１ａ…開口、８２，８３…治
具、８４…プレス機、１０１…突起、１２１…銅板試
料、１２２…プリン形状に盛り上げたモールド樹脂、１
４１…空間、１４２…気泡、２０１…リードフレーム、
２０１ａ…ランド部、２０１ｂ…リード部、２０２…ベ
アチップ、２０３…ワイヤ、２０４…モールド樹脂、３
０１…基材、３０２…銅メッキ層、３０３…銀メッキ
層、４０１…ニッケルメッキ層、４０２…金メッキ層、
５０１…ニッケルメッキ層、５０２…パラジウムメッキ
層、５０３…金メッキ層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２５Ｄ 7/12 Ｃ２５Ｄ 7/12 (72)発明者柳沢賢二神奈川県横浜市金沢区福浦二丁目10番地１株式会社野毛電気工業内 (72)発明者鯉渕正仁神奈川県横浜市金沢区福浦二丁目10番地１株式会社野毛電気工業内 (72)発明者岩垂克広神奈川県横浜市金沢区福浦二丁目10番地１株式会社野毛電気工業内 (72)発明者野田利雄東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者重松亮一東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 4K024 AA09 BA09 BB13 CA01 DA07 GA01 4K057 WA05 WB04 WC05 WE03 WE23 WE25 WF10 WG03 WK06 WM03 WM04 WN01 5F067 AA04 BB04 DE09 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に、該表面の一部分のみを選択的に窪
ませることにより形成した複数の突起を有することを特
徴とするリードフレーム。
【請求項２】表面に複数の突起を有し、該複数の突起
は、側面に凹凸が設けられていることを特徴とするリー
ドフレーム。
【請求項３】表面に複数の突起を有し、該複数の突起
は、高さが２μｍ以上であることを特徴とするリードフ
レーム。
【請求項４】請求項１、２または３に記載のリードフレ
ームにおいて、銅もしくは銅合金からなる基材を有し、
前記突起は前記基材の表面に設けられていることを特徴
とするリードフレーム。
【請求項５】請求項４に記載のリードフレームにおい
て、前記基材の表面には、メッキ膜が備えられ、該メッ
キ膜は、前記突起の形状に沿うように形成され、前記突
起の形状が前記メッキ膜の表面に及んでいることを特徴
とするリードフレーム。
【請求項６】請求項５に記載のリードフレームにおい
て、前記メッキ膜は、１以上の層からなり、前記１以上
の層うち、前記基材に接する層は、銅メッキ層であるこ
とを特徴とするリードフレーム。
【請求項７】請求項６に記載のリードフレームにおい
て、前記銅メッキ層は、シアン銅メッキにより形成され
たメッキ層であることを特徴とするリードフレーム。
【請求項８】請求項６または７に記載のリードフレーム
において、前記銅メッキ層は、銅純度が９９．５％以上
であることを特徴とするリードフレーム。
【請求項９】半導体装置に用いられた場合にモールド樹
脂と接するモールド領域と、外モールド領域の内側に設
定された表面粗化領域とを有し、該表面粗化領域には、
前記モールド樹脂との密着力を高めるために、表面の一
部のみを選択的に窪ませることにより形成した複数の突
起が設けられていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項１０】請求項９に記載のリードフレームにおい
て、前記モールド領域の外周と前記表面粗化領域の外周
とは、予め定めた距離だけ離れていることを特徴とする
リードフレーム。
【請求項１１】半導体装置に用いられた場合にモールド
樹脂と接するモールド領域と、前記モールド領域の外側
に配置されたダムバーとを有するリードフレームであっ
て、該リードフレームの表面には、前記モールド樹脂との密
着力を高めるために、表面の一部分のみを選択的に窪ま
せることにより形成した複数の突起が備えられ、前記モールド領域の外周と前記ダムバーとの距離、およ
び、前記ダムバーの幅とを加えあわせた長さが、０．９
ｍｍ以上であることを特徴とするリードフレーム。
【請求項１２】リードフレームの製造方法であって、該リードフレームの表面に複数の突起を形成する表面処
理工程を有し、該表面処理工程は、前記リードフレームを溶解する性質
を有する溶液に、前記リードフレームの表面に吸着して
前記溶液による溶解を妨げる添加剤を添加したものをエ
ッチング液として用い、前記リードフレームの表面のう
ち前記添加剤が吸着していない部分を選択的にエッチン
グすることにより前記複数の突起を形成する工程である
ことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項１３】請求項１２に記載のリードフレームの製
造方法であって、前記添加剤は、界面活性剤および金属イオンのうちの少
なくとも一方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１４】請求項１３に記載のリードフレームの製
造方法であって、前記リードフレームは銅もしくは銅合
金からなり、前記金属イオンは、銅イオンよりもイオン
化傾向が低いイオン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１５】請求項１２，１３、または、１４に記載
のリードフレームの製造方法であって、前記表面処理工
程の後に、前記リードフレームの表面にメッキを施す工
程を有することを特徴とするリードフレームの製造方
法。
【請求項１６】請求項１２、１３、１４、または、１５
に記載のリードフレームの製造方法であって、前記表面
処理工程は、前記リードフレームの予め定めた領域を露
出するマスクで前記リードフレームを覆い、前記マスク
から露出された前記領域のみに前記エッチング溶液を接
触させてエッチングを行い、前記領域のみに前記複数の
突起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。
【請求項１７】請求項１６に記載のリードフレームの製
造方法において、前記表面処理工程では、前記エッチン
グの後、前記マスクで前記リードフレームを覆ったま
ま、前記エッチング溶液を洗い落とし、その後で前記マ
スクをはずすことを特徴とするリードフレームの製造方
法。
【請求項１８】リードフレームと、前記リードフレーム
上に搭載された半導体チップと、前記半導体チップと前
記リードフレームの一部とを封止するモールド樹脂とを
有し、前記リードフレームは、表面に、該表面の一部分のみを
選択的に窪ませることにより形成した複数の突起を有す
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項１９】請求項１８に記載の半導体装置におい
て、前記リードフレームは、銅もしくは銅合金からなる
基材を有し、前記突起は前記基材の表面に設けられてい
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２０】請求項１８または１９に記載の半導体装
置において、前記リードフレームの前記複数の突起は、
前記リードフレームの前記モールド樹脂と接する領域の
内側に設定された表面粗化領域のみに形成されているこ
とを特徴とするを半導体装置。
【請求項２１】請求項２０に記載の半導体装置におい
て、前記リードフレームの前記モールド樹脂と接する領
域の外周と前記表面粗化領域の外周とは、予め定めた距
離だけ離れていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２２】請求項１８または１９に記載の半導体装
置において、前記複数の突起は、前記リードフレームの
全面に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２３】半導体装置の製造方法であって、リードフレームに半導体チップを搭載して、前記リード
フレームと前記半導体チップとを電気的に接続する工程
と、前記リードフレームの一部と前記半導体チップとをモー
ルド樹脂で覆うモールド工程とを有し、前記リードフレームとして、表面の一部分のみを選択的
に窪ませることにより形成した複数の突起を有するもの
を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２４】請求項２３に記載の半導体装置の製造方
法において、前記モールド工程では、前記リードフレー
ム上に前記モールド樹脂を射出し、前記モールド樹脂の粘度は、１７５℃における高化式粘
度で３０poise以下であり、前記射出の圧力は、１００
ｋｇ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項２５】請求項２３または２４に記載の半導体装
置の製造方法において、前記リードフレームとして、前
記複数の突起が予め定めた突起領域内にのみ形成されて
いるものを用い、前記モールド工程では、前記リードフ
レームの前記モールド樹脂で覆われる領域の外周が、前
記突起領域の外周よりも外側に位置するように前記モー
ルド樹脂で覆うことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項２６】請求項２３または２４に記載の半導体装
置の製造方法において、前記リードフレームは、前記モ
ールド樹脂で覆われる領域の外側にダムバーを有し、前
記複数の突起は前記リードフレームの全面に形成されて
おり、前記モールド樹脂で覆う工程は、前記モールド樹脂で覆
われる領域の外周と前記ダムバーとの距離、および、前
記ダムバーの幅とを加えあわせた長さが、０．９ｍｍ以
上となるように前記モールド樹脂で覆うことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。