JP6667728B2 - リードフレーム材およびその製造方法、ならびにそれを用いた半導体パッケージ - Google Patents
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Description
[1] 導電性基体と前記導電性基体の少なくとも片面に形成される粗化層とを有するリードフレーム材であって、前記リードフレーム材の断面で見て、前記導電性基体の表面に平行に所定長さで測定した、前記粗化層の表面に存在する結晶粒界の数は、20個/μm以下であることを特徴とするリードフレーム材。
[2] 前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層の高さは0.1μm以上5.0μm以下の範囲内であることを特徴とする上記[1]に記載のリードフレーム材。
[3] 前記リードフレーム材の最表面の比表面積は120%以上であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載のリードフレーム材。
[4] 前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層中に存在する前記粗化層の全結晶粒界に占めるΣ5以下の対応粒界の割合は90.0%以上であることを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載のリードフレーム材。
[5] 前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金の群から選択される金属または合金からなることを特徴とする上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載のリードフレーム材。
[6] 前記粗化層は銅およびニッケルの少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載のリードフレーム材。
[7] 前記粗化層の上に形成され、前記粗化層と異なる組成を有し、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀およびスズの群から選択される1種以上の元素を含む1つ以上の層をさらに有することを特徴とする上記[1]〜[6]のいずれか1つに記載のリードフレーム材。
[8] 上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載のリードフレーム材の製造方法であって、前記粗化層は電気メッキにより形成されることを特徴とするリードフレーム材の製造方法。
[9] 上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載のリードフレーム材を用いた半導体パッケージ。
表1に示す種類であり板厚を有する導電性基体に対して、以下に示す条件で前処理としてカソード電解脱脂および酸洗を施した後、表1および以下に示す条件の電気メッキ法で、粗化層を導電性基体上に形成した。続いて、中間層(中間下層や中間上層)や表面層を形成する場合には、表1および以下に示す条件の電気メッキ法で、表1に示す厚さになるように中間層や表面層を粗化層上に形成した。こうして、リードフレーム材を得た。
液組成
水酸化ナトリウム:60g/L
液温:60℃
電流密度:2.5A/dm2
処理時間:60秒
液組成
10%硫酸
液温:室温
処理時間:30秒
液組成
硫酸銅:銅濃度として5〜10g/L
硫酸:30〜120g/L
モリブデン酸アンモニウム:Mo金属として0.1〜5.0g/L
液温:20〜60℃
電流密度:10〜60A/dm2
液組成
硫酸ニッケル:10〜50g/L
ホウ酸:10〜30g/L
塩化ナトリウム:30〜g/L
25%アンモニア水:10〜30mL/L
浴温:50℃
電流密度:4〜10A/dm2
液組成
スルファミン酸ニッケル:300〜500g/L
塩化ニッケル:20〜40g/L
ホウ酸:20〜40g/L
液温:50℃
電流密度:6〜10A/dm2
液組成
ジクロロテトラアンミンパラジウム:1〜50g/L
スルファミン酸アンモニウム:0.1〜300g/L
グリコール酸:0.001〜100g/L
リン酸アンモニウム:0.1〜50g/L
塩化アンモニウム:0.1〜300g/L
液温:30〜70℃
電流密度:0.2〜50A/dm2
液組成
硫酸ロジウム:2〜10g/L
硫酸:50〜90g/L
液温:50℃
電流密度:0.1〜5A/dm2
液組成
ニトロソ塩化ルテニウム:2〜20g/L
スルファミン酸:10〜30g/L
液温:60℃
電流密度:0.1〜50A/dm2
液組成
シアン化金カリウム:1〜5g/L
クエン酸:10〜60g/L
クエン酸カリウム:50〜100g/L
液温:40℃
電流密度:0.1〜1A/dm2
液組成
シアン化金カリウム:6〜20g/L
クエン酸:60〜120g/L
リン酸水素二カリウム:10〜30g/L
炭酸コバルト:0.1〜2g/L
液温:40℃
電流密度:0.1〜5A/dm2
液組成
シアン化金カリウム:8〜20g/L
クエン酸:10〜100g/L
リン酸水素二カリウム:10〜150g/L
液温:60℃
電流密度:0.1〜10A/dm2
液組成
シアン化銀カリウム:1〜5g/L
シアン化カリウム:50〜150g/L
液温:30℃
電流密度:1〜5A/dm2
液組成
シアン化銀:10〜100g/L
シアン化カリウム:20〜150g/L
液温:30℃
電流密度:0.1〜5A/dm2
液組成
硫酸スズ:20〜120g/L
硫酸:30〜150g/L
クレゾールスルホン酸:10〜100g/L
液温:20℃
電流密度:0.1〜6A/dm2
液組成
硫酸銅:200g/L
硫酸:50g/L
液温:40℃
電流密度:5A/dm2
次に、各層およびリードフレーム材の特性と評価について、以下のようにして行った。結果を表1および表2に示す。なお、各層の特性については、リードフレーム材の作製中に随時測定した。
FIB−SIM(集束イオンビーム−走査型イオン顕微鏡)により、作製したリードフレーム材の粗化層を断面観察した。断面観察において、導電性基体の表面に平行に所定長さLを4μmとして測定したときの、粗化層の表面に存在する粗化層の結晶粒界の数を計測し、上記の1μmの長さあたりの結晶粒界の数(個/μm)を算出した。
中間層および表面層の厚さは、JIS H8501:1999に準拠した蛍光X線式試験方法によって測定した。具体的には、蛍光X線膜厚計(SFT9400、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用い、コリメータ径0.5mmとして、各層の任意の10箇所を測定し、これらの測定値の平均値を算出することで、中間層および表面層の厚さを得た。また、表面層が銅の場合、JIS H8501:1999に準拠した電解式試験方法によって厚さを測定した。具体的には、電解式膜厚計(CT−4、株式会社電測製)を用い、1cm2の領域(任意の5箇所)についてそれぞれ測定し、平均値(n=5)を算出して、表面層の厚さを得た。なお、電解式試験方法で用いた電解液は、株式会社電測製K52とした。
作製したリードフレーム材の断面をミクロトーム加工し、SEMを用い20000倍で観察した。粗化層の観察像の中から無作為に選択した10個の凸部の高さを測定し、これらの測定値の平均値を粗化層の高さとした。断面SEM画像から10個の凸部を観察することができない場合には、撮影箇所の異なる断面SEM画像を2〜3枚用いて、凸部を観察した。
リードフレーム材の最表面の比表面積は、3次元白色光干渉型顕微鏡(ContourGT−K、BRUKER社製)を用い、2次元表面積に対する3次元表面積の百分率((3次元表面積/2次元表面積)×100(%))を測定(測定条件は、測定倍率10倍、ハイレゾCCDカメラを使用し、測定後に特別なフィルタをかけずに数値化した)し、その平均値(n=5)を比表面積(%)とした。
粗化層の断面における対応粒界の解析には、EBSDを用いた。なお、EBSD測定では、鮮明な菊池線回折像を得るために、測定面に付着した異物を取り除くと共に測定面を鏡面仕上げする必要がある。そのため、測定試料を樹脂埋後にCP(クロスセクションポリッシャ)加工を行い、粗化層断面の研磨加工を施し、観察面を得た。
トランスファーモールド試験装置(Model FTS、コータキ精機社製)を用い、作製したリードフレーム材の表面上に、直径2.6mmの接触面を有する樹脂からなるプリン状試験片を射出成形した。リードフレーム材の最表面に密着させた試験片についてせん断力を測定する試験を行い、リードフレーム材と試験片との樹脂密着性を評価した。評価試験に使用した樹脂および装置を下記に示す。
装置:4000Plus(商品名)、ノードソン・アドバンスト・テクノロジー社製
ロードセル:S50KG
測定レンジ:50kg
テストスピード:100μm/s
テスト高さ:200μm
評価試験回数:12回
20 導電性基体
30 粗化層
32 結晶粒界
40a、40b、40c 凸部
41a、41b 凸部の付け根部
B 三角形の底辺
H 三角形の高さ
L 所定長さ
Claims (9)
- 導電性基体と前記導電性基体の少なくとも片面に形成される粗化層とを有するリードフレーム材であって、
前記リードフレーム材の断面で見て、前記導電性基体の表面に平行に所定長さで測定した、前記粗化層の表面に存在する結晶粒界の数は、20個/μm以下であることを特徴とするリードフレーム材。 - 前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層の高さは0.1μm以上5.0μm以下の範囲内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材。
- 前記リードフレーム材の最表面の比表面積は120%以上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材。
- 前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層中に存在する前記粗化層の全結晶粒界に占めるΣ5以下の対応粒界の割合は90.0%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のリードフレーム材。
- 前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金の群から選択される金属または合金からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリードフレーム材。
- 前記粗化層は銅およびニッケルの少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のリードフレーム材。
- 前記粗化層の上に形成され、前記粗化層と異なる組成を有し、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀およびスズの群から選択される1種以上の元素を含む1つ以上の層をさらに有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のリードフレーム材。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のリードフレーム材の製造方法であって、前記粗化層は電気メッキにより形成されることを特徴とするリードフレーム材の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載のリードフレーム材を用いた半導体パッケージ。
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