JP5893826B2 - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リードフレーム及びその製造方法に関し、詳細には、モールド部との結合性を向上させたリードフレーム及びその製造方法に関する。
リードフレームは、半導体チップと共に半導体パッケージを構成し、半導体チップを支持し、かつ半導体チップを外部回路（例えばＰＣＢ）に電気的に接続させる。
具体的には、半導体チップは、例えば接着剤を用いてリードフレームのダイパッド上に搭載される。そして、半導体チップは、ボンディングワイヤを用いてリードフレームのリードと接続される。半導体チップ、及び半導体チップとリードの間のボンディングされた部分は、外部環境からの絶縁及び保護のために、樹脂を含むモールド部により封止される。
しかし、モールド部とリードフレームとの結合性が低いためにモールド部とリードフレームの間に隙間が形成され、結果的に、半導体パッケージの耐久性が低下するという問題がある。
特に、半導体パッケージが高温環境に曝されるとき、モールド部に含まれる水分が膨脹し、
、互いに密接に接触しているモールド部とリードフレームとの間に剥離が生じて、結果的に、パッケージの構造的及び機能的信頼性が損なわれる。
大韓民国特許出願第１０−２００９−００９４０５１号明細書
本発明は、モールド部との結合性を向上させたリードフレーム及びその製造方法、並びに半導体パッケージの製造方法を提供する。
本発明の一態様によれば、リードフレームであって、半導体チップが搭載されるダイパッドと、半導体チップに接続されるように配置される複数のリード部と、ダイパッド及びリード部の少なくとも片面に形成されるメッキ層とを備え、メッキ層が、所定の表面粗さを有し、メッキ層が、銅（Ｃｕ）を含有する粗面Ｃｕメッキ層と、該粗面Ｃｕメッキ層上に形成される保護メッキ層とを含むような該リードフレームが提供される。
保護メッキ層は、Ｃｕを含有し得る。
保護メッキ層は、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉ合金を含有するＮｉメッキ層と、Ｎｉメッキ層上に形成され、パラジウム（Ｐｄ）またはＰｄ合金を含有するＰｄメッキ層と、Ｐｄメッキ層上に形成され、金（Ａｕ）またはＡｕ合金を含有するＡｕメッキ層とを含み得る。
保護メッキ層の厚さは、粗面Ｃｕメッキ層の厚さより大きいものであり得る。
ダイパッド及びリード部は、単体として一体化され得る。
保護メッキ層の厚さは、約０．１２５μｍないし約１．０μｍであり得る。
保護メッキ層の平均表面粗さ（Ｒａ）は、約０．１μｍないし約０．５μｍであり得る。
リード部の上部の保護メッキ層上に、銀（Ａｇ）メッキ層、金（Ａｕ）メッキ層、及びニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）積層構造を有するメッキ層からなる群から選択されるメッキ層をさらに含み得る。
保護メッキ層上に、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ積層構造を有するメッキ層をさらに含み得る。
本発明の他の側面によれば、リードフレームの製造方法であって、（ａ）原料基板をパターニングして、ダイパッド及び複数のリード部を形成するステップと、（ｂ）所定の表面粗さを有しかつ銅を含有する粗面Ｃｕメッキ層をダイパッド及び各リード部の少なくとも片面に形成し、粗面Ｃｕメッキ層上に保護メッキ層を形成するステップとを含む方法が提供される。
粗面Ｃｕメッキ層は、電解メッキ法を用いて硫酸銅溶液中で形成され得る。
硫酸銅溶液は、硫酸及び硫酸銅５水和物（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を含有し得る。
硫酸銅溶液中の硫酸の濃度は、約２０ｍｌ／ｌないし約６０ｍｌ／ｌであり得る。
硫酸銅溶液中の硫酸銅５水和物（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）の濃度は、約１０ｇ／ｌないし約３０ｇ／ｌであり得る。
粗面Ｃｕメッキ層は、約５秒ないし約２０秒間の電流印加によって形成され得る。
保護メッキ層は、Ｃｕを含有し得る。
保護メッキ層は、ニッケル（Ｎｉ）またはＮｉ合金を含有するＮｉメッキ層と、Ｎｉメッキ層上に形成され、パラジウム（Ｐｄ）またはＰｄ合金を含有するＰｄメッキ層と、Ｐｄメッキ層上に形成され、金（Ａｕ）またはＡｕ合金を含有するＡｕメッキ層とを含み得る。
保護メッキ層の厚さは、粗面Ｃｕメッキ層の厚さより大きいものであり得る。
保護メッキ層の厚さは、約０．１２５μｍないし約１．０μｍであり得る。
保護メッキ層の平均表面粗さ（Ｒａ）は、約０．１μｍないし約０．５μｍであり得る。
上記方法は、リード部の上部の保護メッキ層上に、銀（Ａｇ）メッキ層、金（Ａｕ）メッキ層、及びニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）積層構造を有するメッキ層からなる群から選択されるメッキ層を形成するステップをさらに含み得る。
保護メッキ層上に、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ積層構造を有するメッキ層がさらに形成され得る。
本発明によるリードフレーム及びその製造方法は、モールド部との接合性を向上させることができる。
本発明の一実施形態によるリードフレーム及びリードフレームを有する半導体パッケージを示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図２のＡ部分の拡大図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を用いて、半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を用いて、半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
以下、添付された図面に示した本発明による実施形態を参照して、本発明の構成及び作用を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるリードフレーム及びそれを利用した半導体パッケージを示す平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、図２のＡ部分の拡大図である。
図１に示した半導体パッケージ３００は、クワッド・フラット・ノンリード（ＱＦＮ）型パッケージである。図１及び図２を参照すると、半導体パッケージ３００には、リードフレーム１００と、リードフレーム１００上に搭載された半導体チップ２００とが含まれる。図示していないが、半導体チップ２００は、接着剤によりダイパッド１１０と接合され得る。
リードフレーム１００には、半導体チップ２００が取り付けられるダイパッド１１０と、複数のリード部１２０とが含まれる。複数のリード部１２０は、半導体チップ２００の周辺部に沿って均等に配列されており、入出力信号のための配線を提供するようにボンディングワイヤ２２０を用いて半導体チップ２００の電極パッドと接続されている。ボンディングワイヤ２２０は、Ａｕ素材で形成され、半導体チップ２００とリード部１２０とを電気的に接続させる。
複数のリード部１２０は、互いから均等に離間されるようにアウターフレーム（外枠部）１７０により支持され、アウターフレーム１７０の四隅から延出する支持部１８０が、ダイパッド１１０を均衡を保つように支持することができる。
半導体チップ２００は、モールド部２５０によって密封される。モールド部２５０は、エポキシ・モールディング・コンパウンド（ＥＭＣ）などの樹脂を含み、外部からの衝撃及び汚染から半導体チップ２００を保護する。半導体パッケージ３００の裏面は、外部に露出されており、回路基板（図示せず）に電気的に接続され得る。
ダイパッド１１０上及びリード部１２０の表面上に、メッキ層１５０が形成されている。メッキ層１５０は、粗面Ｃｕメッキ層１５１及び保護メッキ層１５２を含む。
粗面Ｃｕメッキ層１５１は、所定の平均表面粗さを有する凸凹した表面を呈する。保護メッキ層１５２は、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面上に形成され、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する凸凹表面を有する。
保護メッキ層１５２は、粗面Ｃｕメッキ層１５１をダイパッド１１０及びリード部１２０にしっかりと接着させるのに役立ち、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表面の剥離を防止する。シードメッキ層としての役割を果たす粗面Ｃｕメッキ層１５１は、高電流での急速な成長を通じて形成されるので、被メッキ物との接着性が損なわれる。換言すれば、粗面Ｃｕメッキ層１５１とダイパッド１１０及びリード部１２０との接着性が損なわれる。本実施形態においては、保護メッキ層１５２が粗面Ｃｕメッキ層１５１上に形成され、粗面Ｃｕメッキ層１５１とダイパッド１１０及びリード部１２０との接着性を向上させる。その結果、粗面Ｃｕメッキ層１５１は、容易に固定され、外部物質から保護される。保護メッキ層１５２は、Ｃｕメッキ層１５１の接着性を強化するのみならず、表面にでこぼこ部分を有し、でこぼこ部分は、リード部１２０及びダイパッド１１０の表面上において安定に形成される。
保護メッキ層１５２は、約０．１２５μｍないし約１．０μｍの厚さを有し得る。
保護メッキ層１５２の厚さが０．１２５μｍ未満であれば、粗面Ｃｕメッキ層１５１は容易に接着されることができない。したがって、保護メッキ層１５２の厚さは、０．１２５μｍに等しいかまたはそれ以上であることが望ましい。また、保護メッキ層１５２の厚さが１．０μｍを超えると、保護メッキ層１５２の表面が、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する平均表面粗さを有することが難しくなる。したがって、保護メッキ層１５２の厚さは、１．０μｍ以下であることが望ましい。
保護メッキ層１５２は、多様な金属を含有し得る。また、保護メッキ層１５２は、以下に述べる理由により銅を含有することが望ましい。
第一に、保護メッキ層１５２が銅でできている場合に、保護メッキ層１５２の下の粗面Ｃｕメッキ層１５１をシード層として用いることによって、メッキ工程が容易に行われる。さらに、保護メッキ層１５２と粗面Ｃｕメッキ層１５１との接着性が向上する。さらに、銅粒子は、凸凹表面を有する粗面Ｃｕメッキ層１５１をシード層として用いることによって成長し、保護メッキ層１５２を形成するので、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する所定の平均表面粗さ値を有するように保護メッキ層１５２の凸凹表面を形成することは容易である。
しかし、本発明は、これに限定されない。保護メッキ層１５２は、ＮｉまたはＮｉ合金を含有するＮｉメッキ層／ＰｄまたはＰｄ合金を含有するＰｄメッキ層／ＡｕまたはＡｕ合金を含有するＡｕメッキ層からなる積層構造の層であり得る。換言すれば、保護メッキ層１５２は、予めメッキされたフレームとして形成され得る。その結果、保護メッキ層１５２のはんだ付け性が向上するので、後の工程で鉛メッキなどの追加工程が不要になり得る。さらに、積層層構造を有する保護メッキ層１５２は、スモール・アウトライン集積回路（ＳＯＩＣ）やクワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）など外部リードを曲げる必要がある製品群において、はんだ付け不良を生じさせ得るクラックを減少させる。さらに、ボンディングワイヤ２２０がＣｕを含有する場合には、保護メッキ層１５２とボンディングワイヤ２２０との接着性も向上する。ここで、保護メッキ層１５２のＡｕメッキ層がＡｇまたはＰｄを含有する場合には、モールド部２５０と保護メッキ層１５２との接着性が向上し得る。
さらに、粗面Ｃｕメッキ層１５１は、Ｎｉなど他の金属に比べて優れた延性を有しているので、後の工程で形成されることになる保護メッキ層１５２のクラックを防止する。さらに、ボンディングワイヤ２２０がＣｕを含有する場合には、保護メッキ層１５２とボンディングワイヤ２２０との接着性も向上する。
粗面Ｃｕメッキ層１５１は、所定の平均表面粗さを有する凸凹表面を呈する。具体的には、粗面Ｃｕメッキ層１５１の平均表面粗さは、約０．１μｍないし約０．５μｍであり得る。
粗面Ｃｕメッキ層１５１の平均表面粗さが０．１μｍより小さい場合には、表面の凹部及び凸部は非常に小さくなり、その上に形成されることになる保護メッキ層１５２においても、形成される凹部及び凸部は非常に小さくなる。その結果、モールド部２５０との結合が弱くなり、ひいては保護メッキ層１５２とモールド部との接着性が低下する。したがって、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表平均面粗度は、０．１μｍであることが望ましい。
さらに、粗面Ｃｕメッキ層１５１の平均表面粗さが０．５μｍより大きい場合には、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表面が不安定になるので、粗面Ｃｕメッキ層１５１が部分的に剥離し得る。したがって、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表面粗さを０．５μｍに等しいかそれ以下であることが望ましい。
粗面Ｃｕメッキ層１５１は、所定の凸凹表面粗さを有する。保護メッキ層１５２は、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面上に形成され、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する凸凹表面を有する。換言すれば、保護メッキ層１５２の平均表面粗さは、約０．１μｍないし約０．５μｍであり得る。
半導体パッケージ３００において、リードフレーム１００及びモールド部２５０は、異なる表面特性を有するので、両者の間の接着性は弱い。さらに、半導体パッケージ３００内に外部から水分が浸透すると、モールド部２５０の成分に付着している水分が高温で膨脹するときにモールド部２５０とリードフレーム１００の間で層間剥離が生じることがある。
本発明によれば、メッキ層１５０の一部でありかつ凸凹表面を有する保護メッキ層１５２がモールド部２５０と接触するので、モールド部２５０とリードフレーム１００は、より広い面積で互いに接触する際に生じる結合特性のおかげで、分離しないようになっている。
半導体チップ２００及びリード部１２０は、ボンディングワイヤ２２０を用いて接続される。安定したボンディングのために、リード部１２０の上の保護メッキ層１５２上にＡｇメッキ層１６０が選択的に形成され得る。しかし、本発明はこれに限定されず、選択的メッキ層１６０は、Ａｕメッキ層であり得るか、またはニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）積層構造を有するメッキ層であり得る。特に、上記した構造を有するメッキ層は、保護メッキ層１５２がＣｕを含有する場合に保護メッキ層１５２上に形成され得る。ここで、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ積層構造を有するメッキ層は、保護メッキ層１５２の選択された部分上に形成される代わりに、リード部１２０上の保護メッキ層１５２の上面全体に形成され得る。ここで、Ａｕメッキ層とモールド部２５０との接合性向上のために、保護メッキ層１５２の上面上に形成されるＡｕメッキ層は、ＡｇまたはＰｄを含有し得る。
図示していないが、半導体パッケージ３００の底面上、すなわちダイパッド１１０及びリード部１２０の露出されている面上に、錫（Ｓｎ）メッキ層が形成され得る。後の工程で外部回路基板上に半導体パッケージ３００が搭載される時、Ｓｎメッキ層は、外部回路基板のランドパターンとの堅固な導電性結合を形成し得る。
上記した半導体パッケージ３００は、リードフレーム１００の裏面が露出されているＱＦＮ型半導体パッケージであるが、本発明はこれに限定されない。換言すれば、本発明は、リードフレーム１００がモールド部２５０によって囲繞されかつ封止されている半導体パッケージにも適用され得る。この場合、メッキ層１５０はリードフレーム１００の両面上に形成され得る。
図４Ａないし図４Ｅは、本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を説明するための断面図である。これらの図面を参照して、リードフレームの製造方法をステップ毎に説明する。
図４Ａを参照すると、金属を含有する原料基板をパターニングすることによって、ダイパッド１１０及びリード部１２０が形成される。具体的には、Ｃｕ、Ｃｕ合金、４２アロイなどの金属を含有する原料基板をパターニングすることによって、ダイパッド１１０及びリード部１２０が形成され得る。エッチング、スタンピング、パンチングなどの多様なパターニング方法が用いられ得る。
次に、図４Ｂ及び図４Ｃを参照すると、粗面Ｃｕメッキ層１５１が形成される。粗面Ｃｕメッキ層１５１は、電解メッキ法を用いて硫酸銅溶液中で形成される。電解メッキ中の電流密度は１５Ａ／ｄｍ２に等しいかまたはそれ以上であり得、それによって、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表面は所定の平均表面粗さを有し得る。
具体的には、硫酸銅溶液は、硫酸及び硫酸銅５水和物（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を含有する。硫酸及びＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏの濃度は、後述するように決定され得る。
ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏの濃度は、約１０ｇ／ｌないし約３０ｇ／ｌであり得る。ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏの濃度が１０ｇ／ｌより低ければ、溶液中で硫酸銅イオンが不足する。その結果、電解メッキに掛かる時間が長くなり、粗面Ｃｕメッキ層１５１を形成するために電流密度を上昇させる必要がある。この場合、粗面Ｃｕメッキ層１５１の成長は不安定であるので、粗面Ｃｕメッキ層１５１とダイパッド１１０及びリード部１２０との接合性が低下する。したがって、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏの濃度は、１０ｇ／ｌに等しいかまたはそれ以上であることが望ましい。
一方、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏの濃度が３０ｇ／ｌより高ければ、粗面Ｃｕメッキ層１５１が過度に成長し得、スマットが発生し得る。スマットのせいで、粗面Ｃｕメッキ層１５２がダイパッド１１０及びリード部１２０から分離され得るか、または粗面Ｃｕメッキ層１５２の表面が部分的に剥離し得る。さらに、粗面Ｃｕメッキ層１５２はリード部１２０から過度に成長し得るので、バリが発生し得る。したがって、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏの濃度は、３０ｇ／ｌに等しいかまたはそれ以下であることが望ましい。
硫酸の濃度は、約２０ｍｌ／ｌないし約６０ｍｌ／ｌであり得る。硫酸の濃度が２０ｍｌ／ｌより低ければ、導電性の塩が不足するので、電流の集中により焼けて黒くなった部分を有する粗面Ｃｕメッキ層１５１が形成される。この場合、粗面Ｃｕメッキ層１５１は、所望の平均表面粗さを有することができず、伝導度の低下を呈する。したがって、硫酸の濃度は、２０ｍｌ／ｌに等しいかまたはそれ以上であることが望ましい。
硫酸の濃度が６０ｍｌ／ｌより高ければ、導電性の塩が溶液中で過剰になる。その結果、メッキ層は研磨される。したがって、所定の平均表面粗さを有する凸凹表面を呈する粗面Ｃｕメッキ層１５１の形成が困難になる。したがって、硫酸の濃度は、６０ｍｌ／ｌに等しいかまたはそれ以下であることが望ましい。
粗面Ｃｕメッキ層１５１が、電解メッキ法を用いて形成される場合、電解メッキ工程は、約５秒ないし約２０秒間行われ得る。電解メッキ工程が５秒未満しか行われなければ、粗面Ｃｕメッキ層１５１はダイパッド１１０及びリード部１２０に付着され得ない。したがって、粗面Ｃｕメッキ層１５１を形成するための電解メッキ工程は、５秒間またはそれ以上の時間行われ得る。一方、電解メッキ工程が２０秒間より長く行われるならば、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表面は剥離し得る。したがって、Ｃｕメッキ層１５１を形成するための電解メッキ工程は、２０秒間またはそれ以下の時間行われ得る。
粗面Ｃｕメッキ層１５１は、所定の平均表面粗さを有する凸凹表面を呈する。具体的には、粗面Ｃｕメッキ層１５１の平均表面粗さ（Ｒａ）は、約０．１μｍないし約０．５μｍであり得る。
粗面Ｃｕメッキ層１５１の平均表面粗さが０．１μｍより小さい場合には、表面の凹部及び凸部は非常に小さくなり、その上に形成されることになる保護メッキ層１５２においても、形成される凹部及び凸部は非常に小さくなる。その結果、モールド部２５０との結合が弱くなり、ひいては保護メッキ層１５２とモールド部との接着性が低下する。したがって、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表平均面粗度は、０．１μｍであることが望ましい。
さらに、粗面Ｃｕメッキ層１５１の平均表面粗さが０．５μｍより大きい場合には、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表面が不安定になるので、粗面Ｃｕメッキ層１５１が部分的に剥離し得る。したがって、粗面Ｃｕメッキ層１５１の表面粗さを０．５μｍに等しいかそれ以下であることが望ましい。
図４Ｄ及び図４Ｅを参照すると、保護メッキ層１５２は、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面上に形成される。それにより、メッキ層１５０が完成し、リードフレーム１００が完成する。
粗面Ｃｕメッキ層１５１は、所定の平均表面粗さを有する凸凹表面を呈する。保護メッキ層１５２は、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面上に形成され、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する凸凹表面を有する。換言すれば、保護メッキ層１５２の平均表面粗さは、粗面Ｃｕメッキ層１５１と同様に、約０．１μｍないし約０．５μｍであり得る。
粗面Ｃｕメッキ層１５１は、高電流での急速な成長を通じて形成されるので、被メッキ物との接着性が損なわれる。換言すれば、粗面Ｃｕメッキ層１５１とダイパッド１１０及びリード部１２０との接着性が損なわれる。本実施形態においては、保護メッキ層１５２が粗面Ｃｕメッキ層１５１上に形成され、粗面Ｃｕメッキ層１５１とダイパッド１１０及びリード部１２０との接着性を向上させる。その結果、粗面Ｃｕメッキ層１５１は、容易に固定され、外部物質から保護される。Ｃｕメッキ層は、様々な金属元素で形成され得る。保護メッキ層１５２は、粗面Ｃｕメッキ層１５１上で成長しながら粗面Ｃｕメッキ層１５１の接着性を強化するので、メッキ層１５０の表面は、保護層なしでリードフレームの表面から直接成長させられる粗面メッキ層の表面と比較すると、よりフレキシブルであり得る。従って、メッキ層１５０は、ワイヤボンディング工程においてボンディング強度を強化し得る。
保護メッキ層１５２は、約０．１２５μｍないし約１．０μｍの厚さを有し得る。
保護メッキ層１５２の厚さが０．１２５μｍ未満であれば、粗面Ｃｕメッキ層１５１は容易に接着されることができない。したがって、保護メッキ層１５２の厚さは、０．１２５μｍに等しいかまたはそれ以上であることが望ましい。また、保護メッキ層１５２の厚さが１．０μｍを超えると、保護メッキ層１５２の表面が、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する平均表面粗さを有することが難しくなる。したがって、保護メッキ層１５２の厚さは、１．０μｍ以下であることが望ましい。
保護メッキ層１５２は、多様な金属を含有し得る。また、保護メッキ層１５２は、以下に述べる理由により銅を含有することが望ましい。
第一に、保護メッキ層１５２が銅でできている場合に、保護メッキ層１５２の下の粗面Ｃｕメッキ層１５１をシード層として用いることによって、メッキ工程が容易に行われる。さらに、保護メッキ層１５２と粗面Ｃｕメッキ層１５１との接着性が向上する。さらに、銅粒子は、凸凹表面を有する粗面Ｃｕメッキ層１５１をシード層として用いることによって成長し、保護メッキ層１５２を形成するので、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する所定の平均表面粗さ値を有するように保護メッキ層１５２の凸凹表面を形成することは容易かつ迅速にできる。換言すれば、保護メッキは、メッキされる物体の実質的に全表面上で迅速に行われる粗面シードメッキの後に行われるので、粗面メッキ層は、先行技術と比較して、より迅速に形成されることができ、かつより均一な表面粗さを有する。
しかし、本発明は、これに限定されない。保護メッキ層１５２は、ＮｉまたはＮｉ合金を含有するＮｉメッキ層／ＰｄまたはＰｄ合金を含有するＰｄメッキ層／ＡｕまたはＡｕ合金を含有するＡｕメッキ層からなる積層構造の層であり得る。これについての詳細な内容は、前述した通りである。本実施形態に従って製造されたリードフレーム１００は、多様な半導体パッケージに適用できる。
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の一実施形態によるリードフレームの製造方法を用いて、半導体パッケージの製造方法を説明するための断面図である。
半導体パッケージの製造方法は、図４Ａないし図４Ｅに示した工程を含むので、これらについての詳細な説明は省略し、その後の工程について以下に説明する。
図５Ａを参照すると、半導体チップ２００がダイパッド１１０上に搭載されている。図示していないが、半導体チップ２００を支障なく搭載するために、半導体チップ２００とメッキ層１５０の間に接着剤層を介在させることができる。
半導体チップ２００及びリード部１２０は、ボンディングワイヤ２２０を用いて接続される。安定したボンディングのために、リード部１２０の上の保護メッキ層１５２上にＡｇメッキ層１６０が選択的に形成され得る。Ａｇメッキ層１６０は、ボンディングワイヤ２２０と接触しているので、ボンディングワイヤ２２０とリード部１２０間の接着の信頼性が向上する。本発明はこれに限定されず、選択的メッキ層１６０は、選択的に、Ａｕメッキ層であり得るか、またはニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）積層構造を有するメッキ層であり得る。特に、上記した構造を有するメッキ層は、保護メッキ層１５２がＣｕを含有する場合に保護メッキ層１５２上に形成され得る。ここで、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ積層構造を有するメッキ層は、保護メッキ層１５２の選択された部分上に形成される代わりに、リード部１２０上の保護メッキ層１５２の上面全体に形成され得る。ここで、Ａｕメッキ層は、ＡｇまたはＰｄを含有し得る。その詳細な説明は、前述した通りである。
次に、図５Ｂを参照すると、モールド部２５０を用いて半導体チップ２００を封止することによって、半導体パッケージ３００が製造される。具体的には、半導体チップ２００が搭載されているリードフレーム１００を成形用樹脂の型内にセットし、ＥＭＣなどの樹脂を型内に注入し、樹脂を高温で硬化させる。それにより、モールド部２５０が形成される。リードフレーム１００の裏面を除いたリードフレーム１００の上面全体が樹脂で覆われるので、図５Ｂに示すような半導体チップ２００とリードフレーム１００とが互いと一体化した半導体パッケージ３００が形成される。
モールド部２５０は、保護メッキ層１５２と接触している。保護メッキ層１５２は、粗面Ｃｕメッキ層１５１の凸凹表面に対応する凸凹表面を有する。これにより、モールド部２５０と保護メッキ層１５２がより広い面積で互いに接触する際に生じる結合特性が増加し、モールド部２５０と保護メッキ層１５２間の接合性が向上する。その結果、モールド部２５０は封止性が向上し、ひいては半導体パッケージ３００の耐久性が向上する。
図示していないが、外部に露出されているダイパッド１１０及びリード１２０の底面にＳｎメッキ層が形成され得る。そのようなＳｎメッキ工程中には、一般的な電気メッキ法を用いてダイパッド１１０及びリード１２０の表面上にＳｎまたはＳｎ合金のいずれかがメッキされる。
一方で、本発明の実施形態についてＱＦＮパッケージ及びそれに適用されるリードフレームに基づいて説明してきたが、本発明の技術的原理は、多様な他のリードフレーム構造にも適用され得ることはいうまでもない。
本発明について例示的な実施形態を参照しながら図示及び説明を行ってきたが、当業者であれば、以下の請求項によって画定される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく多様な変形形態が可能であることが理解されよう。
本発明は、半導体パッケージ関連の技術分野に適用可能である。
１００ リードフレーム
１１０ ダイパッド
１２０ リード部
１５０ メッキ層
１５１ 粗面Ｃｕメッキ層
１５２ 保護メッキ層
１７０ アウターフレーム
１８０ 支持部
２００ 半導体チップ
２２０ ボンディングワイヤ
２５０ モールド部
３００ 半導体パッケージ

Claims (14)

  1. リードフレームであって、
    半導体チップが搭載されるダイパッドと、
    前記半導体チップに接続されるように配置される複数のリード部と、
    前記ダイパッド及び前記各リード部の少なくとも片面に形成されるメッキ層とを備え、
    前記メッキ層が、所定の表面粗さを有し、
    前記メッキ層が、銅（Ｃｕ）を含有する粗面Ｃｕメッキ層と、該粗面Ｃｕメッキ層上に形成される保護メッキ層とを含み、
    前記保護メッキ層が、Ｃｕを含有し、
    前記リード部の上部の前記保護メッキ層上に、金（Ａｕ）メッキ層、及びニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）積層構造を有するメッキ層からなる群から選択されるメッキ層をさらに備え、
    前記Ａｕメッキ層または前記積層構造のＡｕ層が、ＡｇまたはＰｄを含有することを特徴とするリードフレーム。
  2. 前記保護メッキ層の厚さが、前記粗面Ｃｕメッキ層の厚さより大きいことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
  3. 前記ダイパッド及び前記リード部が、単体として一体化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。
  4. 前記保護メッキ層の厚さが、０．１２５μｍ〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
  5. 前記保護メッキ層の表面粗さ（Ｒａ）が、０．１μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
  6. リードフレームの製造方法であって、
    （ａ）原料基板をパターニングして、ダイパッド及び複数のリード部を形成するステップと、
    （ｂ）所定の表面粗さを有しかつ銅を含有する粗面Ｃｕメッキ層を前記ダイパッド及び前記各リード部の少なくとも片面に形成し、前記粗面Ｃｕメッキ層上に、保護メッキ層を形成するステップとを含み、
    前記保護メッキ層が、Ｃｕを含有し、
    前記リード部の上部の保護メッキ層上に、金（Ａｕ）メッキ層、及びニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）積層構造を有するメッキ層からなる群から選択されるメッキ層を形成するステップをさらに含み、
    前記Ａｕメッキ層または前記積層構造のＡｕ層が、ＡｇまたはＰｄを含有することを特徴とする方法。
  7. 前記粗面Ｃｕメッキ層が、電解メッキ法を用いて硫酸銅溶液中で形成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 前記硫酸銅溶液が、硫酸及び硫酸銅５水和物（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を含有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 前記硫酸銅溶液中の前記硫酸の濃度が、２０ｍｌ／ｌ〜６０ｍｌ／ｌであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 前記硫酸銅溶液中の前記硫酸銅５水和物（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）の濃度が、１０ｇ／ｌ〜３０ｇ／ｌであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  11. 前記粗面Ｃｕメッキ層が、５秒〜２０秒間の電流印加によって形成されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  12. 前記保護メッキ層の厚さが、前記粗面Ｃｕメッキ層の厚さより大きいことを特徴とする請求項６に記載のリードフレームの製造方法。
  13. 前記保護メッキ層の厚さが、０．１２５μｍ〜１．０μｍであることを特徴とする請求項６に記載のリードフレームの製造方法。
  14. 前記保護メッキ層の表面粗さ（Ｒａ）が、０．１μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする請求項６に記載のリードフレームの製造方法。
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