JP3026485B2 - リードフレーム材とその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等のリ
ードフレームの作製に好適なリードフレーム材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩの高集積化に伴ないピン数
が増加し、そのためリード部の微細化がますます必要と
されている。こうしたリードフレームは、リードフレー
ム材をエッチングして作製する方法がリード部の微細化
に適している。

【０００３】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層の金属層でサンドイッチ状に挟んだ３層構造のリー
ドフレーム材を用い、これをエッチングによりリードフ
レームを作製する方法が記載されている。

【０００４】この方法によれば、アルミニウムからなる
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層の金属層をそれぞれ選択的にエッチングすること
ができる。特に、リードフレームの母材となる厚い金属
層側を必要な機械的強度が得られる厚さとし、ＩＣ等と
直接接続される側の薄い金属層を接続に要求される微細
さに応じた厚さとすることにより、ＩＣとの微細な接続
部を有し、かつ、十分な機械的強度を有するリードフレ
ームが作製できる。

【０００５】しかし、上記の３層構造のリードフレーム
材では、一般に、中間層のエッチングストップ層が蒸着
によって形成されたアルミニウムからなる。こうした蒸
着によるアルミニウム層の形成は、工程が煩雑で、リー
ドフレーム材のコスト高につながると云った問題があ
る。

【０００６】また、この３層構造のリードフレーム材を
用いてリードフレームを作製する方法では、ＩＣ等と接
続される側のリード形成面上に、絶縁保護膜であるポリ
イミドフィルムを、ポリアミド酸系接着剤を用いて３５
０℃以上の温度で接着，硬化させる際に、リードフレー
ム材が高温にさらされる工程が必要となる。従って、中
間層のエッチングストップ層としては、こうした高温で
の耐熱性が要求される。

【０００７】また、電気めっき等により容易に形成し得
るニッケル等のエッチングストップ層は、３５０℃以上
の高温にさらされると、ＩＣと接続される側の薄い金属
銅層の銅がニッケル層中に拡散するために、エッチング
ストップ層としての役割を果たすことができない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、蒸着
等の煩雑な工程を必要とせず、めっきによりエッチング
ストップ層を設けた耐熱性に優れた２層構造のリードフ
レーム材とその製法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため検討を重ねた結果、リードフレーム材の
エッチングストップ層として、特定の合金層を、特定の
厚みに形成することにより、蒸着などの煩雑な工程を必
要とせず、めっきにより形成することで、優れた耐熱性
を有する２層構造のリードフレーム材が容易に得られる
ことを見出し、本発明に到達した。

【００１０】即ち、本発明の要旨は、厚さ３５〜３００
μｍの銅箔または銅合金箔の一方の面に、厚さ０.０４
〜７０μｍのニッケル−リン合金層がめっきにより設け
られていることを特徴とするリードフレーム材にある。

【００１１】前記ニッケル−リン合金層中のリンの含有
量が０.３〜１重量％である上記のリードフレーム材に
ある。

【００１２】前記銅合金箔は、銅と、Ｓｎ，Ｎｉ，Ｚ
ｎ，Ｐ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｃｒ，ＭｇまたはＳｉから選ばれ
る少なくとも１種との合金である上記のリードフレーム
材にある。

【００１３】また、前記銅箔または銅合金箔の表面粗さ
Ｒａが０.１〜２μｍである上記のリードフレーム材に
ある。

【００１４】さらにまた、厚さ３５〜３００μｍの銅箔
または銅合金箔の一方の面に、厚さ０.０４〜７０μｍ
のニッケル−リン合金層を電気めっき法により形成する
ことを特徴とするリードフレーム材の製法にある。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のリードフレーム材におい
て、厚さ３５〜３００μｍの銅箔または銅合金箔は、電
解法または圧延法で得られるものであり、これに制限さ
れるものではないが、リードフレームのアウターリード
等を形成するための部材となるものでる。

【００１６】その厚さは、３５μｍ未満ではアウターリ
ードとしての機械的強度が保持できなくなり、３００μ
ｍ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。該箔の特に好ましい厚さは５０〜２００μ
ｍである。

【００１７】上記の銅合金箔としては、例えば、銅と、
Ｓｎ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｐ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｍｇまたは
Ｓｉから選ばれる少なくとも１種との合金であって、銅
合金中の上記金属の含有量が０.０１〜５重量％のもの
が好適である。

【００１８】また、銅箔または銅合金箔は、その表面粗
さＲａが０.１〜２μｍが好ましく、特に、０.２〜０.
８μｍが好適である。０.１μｍ未満の場合にはニッケ
ル−リン合金層の密着性が悪化することがあり、２μｍ
を超える場合にはニッケル−リン合金層にピンホールが
発生することがあり不都合である。

【００１９】前記のニッケル−リン合金層（厚さ０.０
４〜７０μｍ）は、上記の銅箔または銅合金箔をエッチ
ングする通常のエッチング液ではエッチングされること
はない。

【００２０】上記ニッケル−リン合金層はめっき、例え
ば、電気めっきにより容易に形成できる。従って、従来
の蒸着により形成していたアルミニウム層に比べて、煩
雑な工程がなく、容易に形成することができる。

【００２１】また、ニッケル−リン合金は、リンを含有
するために、高温にさらされても隣接する銅箔または銅
合金箔中の銅がニッケル−リン合金層に拡散することが
なく、耐熱性に優れている。

【００２２】ニッケル−リン合金層中のリンの含有量
は、好ましくは０.３〜１重量％、更に好ましくは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重量％を超えるとニッケル−リン電析効率
が低下し、電気めっきによる生産性が低下する。

【００２３】ニッケル−リン合金層の厚さが０.０４μ
ｍ未満では、その上に半導体チップ等を搭載するにあた
り、インナーリード等を形成する際のエッチングストッ
プ層としての機能が十分に確保できない。また、７０μ
ｍを超えると、エッチング等が必要な場合に長時間を要
し、リードフレーム作製時の生産性が低下する。なお、
その厚さは１.６〜１０μｍが好ましく、更に２〜５μ
ｍが好ましい。

【００２４】また、ニッケル−リン合金層の表面粗さＲ
ａは、下地の銅箔または銅合金箔の表面粗さにある程度
影響を受けるが、０.１〜０.８μｍが望ましい。

【００２５】また、防錆を確保する上からは、リードフ
レーム材の表面にクロメート処理や亜鉛化合物を含むク
ロメート処理を施すことが好ましい。

【００２６】本発明のリードフレーム材は、厚さ３５〜
３００μｍの銅箔または銅合金箔の表面にめっきにより
厚さ０.０４〜７０μｍのニッケル−リン合金層を形成
したものであるが、このニッケル−リン合金層上にめっ
きレジストのパターンを形成して、ＩＣとの微細な銅接
続部をめっき形成することができる。また、必要に応じ
て銅層の表面にクロメート層を形成することができる。

【００２７】次に、本発明のニッケル−リン合金層を形
成するに好ましいめっき液組成およびめっき条件を示
す。

【００２８】 （１）めっき液組成 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）めっき条件 ｐＨ：１.６〜３.０、電流密度：１〜１０Ａ／ｄｍ²、
液温：２０〜７０℃。

【００２９】本発明のリードフレーム材が適用できる好
ましい半導体装置としてはＴＢＧＡ（Ｔape Ｂall Ｇri
d Ａrray），ＣＳＰ（Ｃhip Ｓize Ｐackage）等が挙げ
られる。

【００３０】

【実施例】本発明を実施例に基づき更に具体的に説明す
る。

【００３１】〔実施例 １〕厚さ１５０μｍの銅合金箔
〔銅−ニッケル−錫系合金、三菱伸銅（株）製のＴＡＭ
ＡＣ１５，表面粗さＲａ：０.２μｍ〕を用意し、該銅
合金箔の一方のめっき面を施さない面側を、プラスチッ
ク製のめっき析出防止板でカバーした。

【００３２】これを用いて下記の製造工程（工程１〜
５）を順次行い、銅合金箔の上にニッケル−リン合金層
（厚さ：２μｍ、リン含有量：０.８重量％、表面粗さ
Ｒａ：０.２μｍ）を形成し、２層構造のリードフレー
ム材を作製した。なお、工程１〜４の各工程終了後は水
洗した。

【００３３】工程１：脱脂工程 脱脂液 ｏ−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 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。

【００３４】工程２：酸洗処理 洗浄液 硫酸：２５ｇ／ｌ 洗浄条件 処理時間：３０秒、液温：２０℃。

【００３５】工程３：ニッケル−リン合金めっき層の形
成 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 めっき条件 陽極：酸化イリジウム、ｐＨ：２.５、電流密度：１.１
Ａ／ｄｍ²、時間：１０分、液温：３５℃。

【００３６】工程４：防錆層の形成 処理液 重クロム酸ナトリウム ３.５ｇ／ｌ 処理条件 浸漬処理時間：２５秒、液温：２０℃、ｐＨ：４.７。

【００３７】工程５：乾燥 温度：１００℃、時間：５分。

【００３８】上記の工程１〜５により作製した２層構造
のリードフレーム材を用いて、窒素ガス雰囲気中で加熱
（２００℃，３００℃，４００℃，５００℃）処理を３
０分間施し、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。

【００３９】上記の高温熱拡散試験は、それぞれ所定の
温度で加熱処理した試験片をＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）およ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（％）として求めた。その結果を表１に
示す。

【００４０】表１の熱拡散率が小さいほど金属相互の合
金化が進行していないことを示し、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。

【００４１】〔比較例 １〕実施例１と同様の銅合金箔
を用い、前記工程３を下記の工程３’に変更し、ニッケ
ル−リン合金層をニッケル層（厚さ２μｍ、表面粗さＲ
ａ：０.２μｍ）と変えた外は実施例１と同様にして、
リードフレーム材を作製した。

【００４２】工程３’：ニッケルめっき層の形成 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 めっき条件 陽極：酸化イリジウム、ｐＨ：２.５、電流密度：１.０
Ａ／ｄｍ²、時間：１０分、液温：３５℃。

【００４３】実施例１と同様に行った熱拡散試験の結果
を表１に併せて示した。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１から明らかなように、実施例１のリー
ドフレーム材は、耐熱性に優れていることが分かる。

【００４６】なお、前記ニッケル−リン合金層の形成に
は化学めっき法でも形成できることは述べるまでもな
い。しかし、形成するニッケル−リン合金層の膜厚等の
制御には電気めっき法が好適である。

【００４７】また、本実施例においては、工程４におい
て防錆層（クロメート処理）を形成したが、目的によっ
てはこの処理を省いてもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明のリードフレーム材は、銅箔また
は銅合金箔とニッケル−リン合金層からなる２層構造を
有しているため、微細なリード部の形成に適し、かつ、
耐熱性に優れている。

【００４９】また、ニッケル−リン合金層は蒸着などの
煩雑な工程を必要とせず、めっきにより容易に形成でき
ることから、生産性にも優れている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 昭55−111142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−236145（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/50 C25D 3/56 C25D 7/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さ３５〜３００μｍの銅箔または銅合
   金箔の一方の面に、厚さ０.０４〜７０μｍのニッケル
   −リン合金層がめっきにより設けられていることを特徴
   とするリードフレーム材。
2. 【請求項２】 前記ニッケル−リン合金層中のリンの含
   有量が０.３〜１重量％である請求項１に記載のリード
   フレーム材。
3. 【請求項３】 前記銅合金箔は、銅と、Ｓｎ，Ｎｉ，Ｚ
   ｎ，Ｐ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｃｒ，ＭｇまたはＳｉから選ばれ
   る少なくとも１種との合金である請求項１に記載のリー
   ドフレーム材。
4. 【請求項４】 前記銅箔または銅合金箔の表面粗さＲａ
   が０.１〜２μｍである請求項１に記載のリードフレー
   ム材。
5. 【請求項５】 厚さ３５〜３００μｍの銅箔または銅合
   金箔の一方の面に、厚さ０.０４〜７０μｍのニッケル
   −リン合金層を電気めっき法により形成することを特徴
   とするリードフレーム材の製法。