JP2016143731A - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａｇめっきが形成されるリードフレームにおいて、めっきブリードの問題がなく、またＣｕの拡散を十分に阻止し、さらにコストを低減でき、しかもめっき漏れを解消することでファインピッチの要求も満たすことの可能な信頼性の高いリードフレーム及びその製造方法を提供する。【解決手段】リードフレーム基材をなす銅等の金属板１にＮｉＰめっき層２、Ａｕめっき層３の順にめっき層を部分的に形成し、更にその上にＡｇめっき層４を形成する。ＮｉＰめっき層の厚さは０．２μｍ以上、Ａｕめっき層の厚さは０．００３μｍ以上、Ａｇめっき層の厚さは０．５μｍ以上に形成し、３層の厚さが３μｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体パッケージに用いられる多列型リードフレームであって、Ａｇめっき厚さを薄く形成してコストダウンを図ると共に形成するめっきのにじみや漏れ等を抑えためっきエリア精度が高いリードフレーム及びその製造方法に関する。

従来、半導体装置に使用されるリードフレームは、ボンディングを行うリード部および半導体素子を搭載するパッドにＡｇめっきが３〜７μｍ程度の厚さで形成されている。また、コストダウンのためにリードの一部のみにＡｇめっきを形成した、例えば、特許文献１に示すようなリードフレームもある。
近年、半導体装置の小型化から形成するめっきエリア精度の向上が要求され、規定のめっきエリアからめっき漏れやめっきにじみの無いリードフレームが必要とされている。

特開２０００−２６９３９９号公報

リードフレーム基材をなす金属板上にレジストマスクを形成してめっきエリアを設定し、Ａｇめっきを形成する場合は、めっきを形成する位置や形成する形状は精度良く設定することができるが、めっきエリアを形成しているレジストマスクの密着力が、シアン化Ａｇ浴でありｐＨ１１．５〜１３の強アルカリ性のＡｇめっき液によって低下し、その密着力が低下した部位からめっきが漏れる（にじみ込む）ことで、例えば、図６に示すような、設定されためっきエリアの範囲を超えてめっきが形成されるブリードが問題となる。
このレジストマスクの密着力の低下は、リードフレーム全体に発生した場合は検査によって検出が可能であるが、部分的に発生した場合では検出が不可能なリードフレーム製品もある。

また、Ａｇめっきは、めっき厚が薄いとワイヤーボンディングの際に、例えばリードフレーム基材がＣｕ材である場合は、Ｃｕの拡散の影響でボンディング不具合を起こし易い。このため、Ａｇめっきの厚さは一般的には３μｍ以上が必要となるが、厚くめっきを形成すると、上述のめっき漏れは更に広がることとなりめっきエリア精度の要求を満足できず、またコスト高となる。

本発明は上記従来の課題を鑑みてなされたものであり、Ａｇめっきが形成されるリードフレームにおいて、めっきブリードの問題がなく、またＣｕの拡散を十分に防止し、さらにコストを低減でき、しかもめっき漏れを解消することでファインピッチの要求も満たすことの可能な信頼性の高いリードフレーム及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明によるリードフレームは、リードフレーム基材をなす金属板にＮｉＰ／Ａｕの順にめっき層が部分的に形成され、その上にＡｇめっき層が形成されている。

また、本発明のリードフレームにおいては、好ましくは、ＮｉＰめっき層の厚さが０．２μｍ以上、Ａｕめっき層の厚さが０．００３μｍ以上、Ａｇめっき層の厚さが０．５μｍ以上に形成されている。

また、本発明のリードフレームにおいては、好ましくは、ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの３層の厚さが３μｍ以下である。

また、本発明によるリードフレームの製造方法は、所定のパターンに形成したレジストマスクから露出したリードフレーム基材をなす金属板に、ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの順にめっき層を形成する。

また、本発明のリードフレームの製造方法においては、好ましくは、ＮｉＰめっき層の厚さを０．２μｍ以上、Ａｕめっき層の厚さを０．００３μｍ以上、Ａｇめっき層の厚さを０．５μｍ以上に形成する。

また、本発明のリードフレームの製造方法においては、好ましくは、ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの３層の厚さを３μｍ以下に形成する。

また、本発明のリードフレームの製造方法においては、好ましくは、ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの３層のめっきを電気めっきにより連続的に形成する。

また、本発明のリードフレームの製造方法においては、好ましくは、ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇのめっき層が部分的に形成されたリードフレーム基材に、前記めっき層を覆い、且つリードフレーム形状のレジストマスクを形成し、エッチング加工によってリードフレーム形状を形成する。

本発明によれば、めっきブリードの問題がなく、Ｃｕの拡散を十分に防止し、さらにコストを低減でき、しかもファインピッチの要求を満たすことの可能なリードフレーム及びその製造方法が得られる。

本発明の一実施形態にかかるリードフレームにおける要部構成の一例を示す説明図である。 本発明の実施例１にかかるリードフレームの製造工程を示す説明図であって、リードフレーム基材をなす金属板の片側に３層めっき構成を形成するリードフレームの製造工程を示す図である。 本発明の実施例１の変形例にかかるリードフレームの製造工程を示す説明図であって、リードフレーム基材をなす金属板の両側に３層めっき構成を形成するリードフレームの製造工程を示す図である。 本発明の実施例２にかかるリードフレームの製造工程を示す説明図である。 本発明の実施例３にかかるリードフレームであって、ファインピッチ要求に対応した金属板上に微細な形状で多数のめっきエリアが設定され、金属板の片側に３層めっき構成を形成したリードフレームの一部を示す説明図である。 設定されためっきエリアからめっき漏れが生じた状態の一例を破線で概略的に示す説明図である。

実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明のリードフレームは、リードフレーム基材をなす金属板にＮｉＰ／Ａｕの順にめっき層が部分的に形成され、その上にＡｇめっき層が形成されている。

本発明のように、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成を備えると、Ａｇめっき１層構成の従来の３μｍ以上のめっき厚さを必要としたリードフレームに比べて、薄膜化が可能となり、ファインピッチ化が可能となる。また、めっきエリアを形成するレジストの密着力低下を抑え、めっきブリードの発生を防止することが可能となる。

例えば、従来、Ｃｕの拡散によるボンディング面の劣化を防止するためには一般的にリードフレーム基材をなすＣｕ板に施すＡｇめっき層のめっき厚は３μｍ以上必要であったが、本発明のリードフレームのようにＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成にすると、ＮｉＰめっき層の厚さを最小で０．２μｍ、Ａｕめっき層の厚さを最小で０．００３μｍ、Ａｇめっき層の厚さを最小で０．５μｍにしてもＣｕの拡散によるＡｇ面の劣化を防止することができる。
そして、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層構成により、めっき総厚さを薄くできることで、レジストマスクへ与える影響も少なくなり、また、後述のようにＮｉＰめっき液はレジストマスクの密着性を低下させないめっき液であるので、めっき漏れが無いめっきが形成できることから、リードフレームのファインピッチ化が可能となる。
また、Ａｇめっき層の薄膜化およびＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層構成によるめっき総厚さの薄化によりコスト低減も可能となる。
また、本発明のリードフレームは、製造に際し、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成以外は、Ａｇめっき１層構成の従来のリードフレームと比較して製造プロセスに違いは無く、めっきを施す際に基材の保護カバーとして使用するレジストも同様のものを用いることができるため、Ａｇめっき１層構成の従来のリードフレームと比較して、めっきを施すためのめっき液への漬浸時間も短縮化できる。
さらに、ＮｉＰめっき液はＡｇめっき液に比べて低ｐＨめっき液であるため、めっきエリアを形成するレジストの密着力の低下抑制が可能となり、めっきブリードの発生を防止できる。

その結果、本発明によれば、めっきブリードの問題がなく、Ｃｕの拡散を十分に防止し、さらにコストを低減でき、しかもファインピッチの要求を満たすことの可能なリードフレーム及びその製造方法が得られる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
第１実施形態
図１は本発明の一実施形態にかかるリードフレームにおける要部構成の一例を示す説明図である。

本実施形態のリードフレームは、多列型リードフレームにおける製品単位を構成するリードフレームであって、Ｃｕ等からなるリードフレーム基材をなす金属板１に対し、順に、ＮｉＰめっき層２、Ａｕめっき層３が部分的に形成され、その上にＡｇめっき層４が形成された３層めっき構成５を備えている。
なお、図１では３層めっき構成５を金属板１の両面に施した構成を示したが、３層めっき構成５は、金属板１の片側の面に施した構成であってもよい。
ＮｉＰめっき層２の厚さは、０．２μｍ〜０．５μｍ、Ａｕめっき層３の厚さは、０．００３μｍ〜０．０１μｍ、Ａｇめっき層４の厚さは、０．５μｍ〜１．０μｍに形成されている。そして、ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの３層の総厚さは、最大１．５１μｍであり、従来のＡｇめっき１層構成のリードフレームにおいて必要とされていたＡｇめっきの最小の厚さである３μｍを下回る薄さに形成されている。

本実施形態のリードフレームによれば、リードフレーム基材をなす金属板１にＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成５のめっきを施したので、Ａｇめっき１層構成の従来のリードフレームに比べて、薄膜化が可能となり、ファインピッチ化が可能となる。また、めっきエリアを形成するレジストの密着力低下を抑え、めっきブリードの発生を防止することが可能となる。
詳しくは、本実施形態のリードフレームによれば、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成５に関し、ＮｉＰめっき層２の厚さを最小で０．２μｍ、Ａｕめっき層３の厚さを最小で０．００３μｍ、Ａｇめっき層４の厚さを最小で０．５μｍにして薄膜化でき、リードフレームのファインピッチ化も可能となる。また、このように薄膜化しても、Ｃｕの拡散を阻止することができる。また、ボンディング性にも問題を生じない。
更に、めっき層の薄膜化によりコスト低減も可能となる。
本実施形態のリードフレームは、製造に際し、後述する実施例で示すように、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成以外は、Ａｇめっき１層構成の従来のリードフレームと比較して製造プロセスに違いは無く、めっきを施す際に基材の保護カバーとして使用するレジストも同様のものを用いることができる。このため、Ａｇめっき１層構成の従来のリードフレームと比較して、めっきを施すためのめっき液への漬浸時間も短縮化できる。
さらに、ＮｉＰめっき液が低ｐＨめっき液であるため、めっきエリアを形成するレジストの密着力の低下抑制が可能となり、めっきブリードの発生を防止できる。

その結果、本実施形態によれば、めっきブリードの問題がなく、Ｃｕの拡散を十分に防止し、さらにコストを低減でき、しかもファインピッチの要求を満たすことの可能なリードフレーム及びその製造方法が得られる。

実施例１
図２は本発明の実施例１にかかるリードフレームの製造工程を示す説明図であって、リードフレーム基材をなす金属板の片側に３層めっき構成を形成するリードフレームの製造工程を示す図である。図３は本発明の実施例１の変形例にかかるリードフレームの製造工程を示す説明図であって、リードフレーム基材をなす金属板の両側に３層めっき構成を形成するリードフレームの製造工程を示す図である。

本実施例では、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成が部分的に施されたリードフレームを製造した。
まず、リードフレーム基材をなす金属板１として厚さが０．１００ｍｍの銅材を用い、金属板１の両面にドライフィルムレジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社：ＡＱ−２５５８）を貼り付け、レジスト層１１を形成した（図２(a)、図３(a)参照）。
次に、めっきを形成するためのパターンが形成された上面側用と裏面側用のガラスマスクを用いて、露光・現像を行うことで、めっきを形成する部分のレジストを除去して部分的に金属板１を露出させためっきマスク１２（レジストマスク）を形成した（図２(b)、図３(b)参照）。
次に、めっき加工を行ない、金属板１の露出部分にめっきを形成した。本実施例では、金属板１の露出面から順に、設定値０．２μｍのＮｉＰめっき、設定値０．００３μｍのＡｕめっき、設定値０．５μｍのＡｇめっきを施して、３層めっき構成５を形成し（図２(c)、図３(c)参照）、その後、金属板１の両面に形成されているめっきマスク１２（レジストマスク）を水酸化ナトリウム水溶液により剥離した（図２(d)、図３(d)参照）。
次に、３層めっき構成５が形成された金属板１の両面にドライフィルムレジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社：ＡＱ−４０９６）を貼り付け、レジスト層１１’を形成し（図２(e)、図３(e)参照）、その後、リードフレームの形状が形成されたガラスマスクを用いて両面を露光し現像を行ってエッチングマスク１３（レジストマスク）を形成した（図２(f)、図３(f)参照）。
次に、塩化第二鉄液を用いてスプレーエッチング加工を行い、金属板１の露出部分を溶解し（図２(g)、図３(g)参照）、その後、エッチングマスク１３を水酸化ナトリウム水溶液により剥離して、金属板１の片側に３層めっき構成５を形成するリードフレーム、金属板１の両側に３層めっき構成５を形成するリードフレームを夫々完成させた（図２(h)、図３(h)参照）。
３層のめっきが形成されたシート状のリードフレームを５０枚抜き取り、めっき漏れを検査した結果、めっき漏れは無く良好な結果が得られた。また、２００℃で２時間の加熱処理後、φ２０μｍのＡｕワイヤによりボンディングし、めっき上のワイヤのピール強度を測定した結果、４．５〜５．６ｇ／Ｆであったことから、Ｃｕの拡散は抑制されていると判断した。

実施例２
図４は本発明の実施例２にかかるリードフレームの製造工程を示す説明図である。
本実施例では、ＮｉＰ、Ａｕ、Ａｇの３層めっき構成が全面に施されたリードフレームを製造した。
まず、リードフレーム基材をなす金属板１として厚さが０．１００ｍｍの銅材を用い、金属板１の両面にドライフィルムレジスト（旭化成イーマテリアルズ株式会社：ＡＱ−２０５８）を貼り付け、レジスト層１１を形成した（図４(a)参照）。
次に、リードフレームの形状が形成されたガラスマスクを用いて、両面を露光し現像を行い、エッチングマスク１３（レジストマスク）を形成した（図４(b)参照）。
次に塩化第二鉄液を用いてスプレーエッチング加工を行い、金属板１の露出部分を溶解し（図４(c)参照）、その後、エッチングマスク１３を水酸化ナトリウム水溶液により剥離して、リードフレームの形成を行った（図４(d)参照）。
次に、めっき加工を行なってエッチング加工したリードフレーム全面にめっきを形成した。本実施例では、金属板１の露出部から順に、設定値０．３μｍのＮｉＰめっき、設定値０．００７μｍのＡｕめっき、設定値０．８μｍのＡｇめっきを施して、３層めっき構成５を形成し、リードフレームを完成させた（図４(e)参照）。
本実施例で完成したリードフレームは、Ａｇのめっき量が、従来のＡｇめっき１層構成のリードフレームにおけるＡｇの最小めっき量に比べて４／１５（＝０．８／３）であり、またＡｇより高価なＡｕを使用しているがこれらの貴金属のめっき厚が非常に薄く、これら以外のめっき層には貴金属では無いＮｉＰを用いているため、コストの低減効果が大きく、３層めっき構成を全面に施しながらもコストの増加を抑制することができる。

実施例３
図５は本発明の実施例３にかかるリードフレームであって、ファインピッチ要求に対応した金属板上に微細な形状で多数のめっきエリアが設定され、金属板の片側に３層めっき構成を形成したリードフレームの一部を示す説明図である。

本実施例のリードフレームの製造工程における基本的な手順は、実施例１に記載した工程と略同様である。まず、リードフレーム基材をなす金属板として厚さが０．１５ｍｍの銅材を用い、金属板の両面にドライフィルムレジストを貼り付け、レジスト層を形成し、めっきを形成するためのパターンが形成された上面側用のガラスマスクと全面を覆う裏面側用のガラスマスクを用いて、露光・現像を行うことで、めっきを形成する部分のレジストを除去して部分的に金属板１を露出させためっきマスク（レジストマスク）を形成した。
次に、めっき加工を行ない、金属板の露出部分にめっきを形成した。本実施例では、金属板の露出面から順に、設定値０．５μｍのＮｉＰめっき、設定値０．００９μｍのＡｕめっき、設定値０．９μｍのＡｇめっきを施して、３層めっき構成を形成し、その後、金属板の両面に形成されているめっきマスク（レジストマスク）を水酸化ナトリウム水溶液により剥離した。
その後、実施例１と同様に、エッチングマスク（レジストマスク）の形成、エッチング加工、エッチングマスクの剥離を行い、金属板の片側に３層めっき構成を形成するリードフレームを夫々完成させた。
実施例１と同じく、３層のめっきが形成されたシート状のリードフレームを５０枚抜き取り、めっき漏れを検査した結果、めっき漏れは無く良好な結果が得られた。

本発明のリードフレームは、非磁性を必要とする半導体製品にも用いることができる。

１ 金属板（基材）
２ ＮｉＰめっき層
３ Ａｕめっき層
４ Ａｇめっき層
５ ３層のめっき構成
１１、１１’ レジスト層
１２ めっきマスク
１３ エッチングマスク

Claims (8)

1. リードフレーム基材をなす金属板にＮｉＰ／Ａｕの順にめっき層が部分的に形成され、その上にＡｇめっき層が形成されていることを特徴とするリードフレーム。
2. ＮｉＰめっき層の厚さが０．２μｍ以上、Ａｕめっき層の厚さが０．００３μｍ以上、Ａｇめっき層の厚さが０．５μｍ以上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
3. ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの３層の厚さが３μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のリードフレーム。
4. 所定のパターンに形成したレジストマスクから露出したリードフレーム基材をなす金属板に、ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの順にめっき層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。
5. ＮｉＰめっき層の厚さを０．２μｍ以上、Ａｕめっき層の厚さを０．００３μｍ以上、Ａｇめっき層の厚さを０．５μｍ以上に形成することを特徴とする請求項４に記載のリードフレームの製造方法。
6. ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの３層の厚さを３μｍ以下に形成することを特徴とする請求項５に記載のリードフレームの製造方法。
7. ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇの３層のめっきを電気めっきにより連続的に形成することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のリードフレームの製造方法。
8. ＮｉＰ／Ａｕ／Ａｇのめっき層が部分的に形成されたリードフレーム基材に、前記めっき層を覆い、且つリードフレーム形状のレジストマスクを形成し、エッチング加工によってリードフレーム形状を形成することを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のリードフレームの製造方法。

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