JP6693642B2 - リードフレーム - Google Patents
リードフレーム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6693642B2 JP6693642B2 JP2016191978A JP2016191978A JP6693642B2 JP 6693642 B2 JP6693642 B2 JP 6693642B2 JP 2016191978 A JP2016191978 A JP 2016191978A JP 2016191978 A JP2016191978 A JP 2016191978A JP 6693642 B2 JP6693642 B2 JP 6693642B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead frame
- copper oxide
- oxide film
- plating layer
- base material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 252
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 claims description 201
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 150
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 150
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 97
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 95
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 84
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 64
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 60
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 55
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 55
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 49
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 44
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 39
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 23
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 23
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229940112669 cuprous oxide Drugs 0.000 claims description 23
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 62
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 14
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 6
- 238000005011 time of flight secondary ion mass spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000002042 time-of-flight secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229910015365 Au—Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 235000019592 roughness Nutrition 0.000 description 2
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
この密着性の問題に着目した従来の技術として、例えば、次の特許文献1には、銅材で形成されたリードフレーム基材の面に黒化処理層を形成し、半導体装置の製造過程および実装時に高熱が加わっても封止樹脂とリードフレーム基材との密着力が低下しない、リードフレーム及び半導体装置、並びにそれらの製造方法が開示されている。
従来、樹脂封止型半導体装置の製造に際しては、リードフレーム基材に放熱性に優れた銅を用いるとともに、封止樹脂とリードフレーム基材との密着性を増すために、リードフレーム基材の面に黒化処理を施し、その後に封止樹脂層を形成していた。
特許文献1には、リードフレーム基材の面に黒化処理を施して酸化第二銅(CuO)層を形成した後、リードフレーム基材を加熱し、黒化処理層とリードフレーム基材との間を酸化させて、リードフレーム基材の面に、酸化第一銅(Cu2O)層を形成することにより、封止樹脂とリードフレームの密着性の低下を防止することが記載されている。
図1は本発明の一実施形態に係るリードフレームの一例を示す断面図である。なお、本実施形態に係るリードフレームは、種々の形状を有するリードフレームに適用することができ、リードフレームの形状は特に限定されないが、便宜上、図1に示す形状のリードフレームを一例として挙げて説明することとする。
なお、半導体素子を実装可能な半導体素子実装領域が確保されていれば、ダイパッド部は設けられていても設けられていなくてもよい。例えば、半導体素子の電極をリード部に直接接合するフリップチップ接続タイプのリードフレームでは、ダイパッド部は設けられないが、本発明のリードフレームは、そのようなタイプのリードフレームにも適用可能である。本実施形態では、便宜上、半導体素子実装領域にダイパッド部を設けるタイプのリードフレームについて説明することとする。
なお、図1の例では、製造工程の便宜上、めっき層20は、ダイパッド部11の他方の側(図1では下側)の面にも形成されている。
図2に示す半導体装置100では、図1に示したリードフレーム50におけるダイパッド部11の一方の側(図2では上側)の半導体素子搭載部11aに、半導体素子60が搭載されている。また、半導体素子60の電極は、ボンディングワイヤ70を介して、リード部12の一方の側(図2では上側)の面の内部端子部12aに電気的に接続されている。また、リードフレーム50の半導体素子搭載部11aは、半導体素子60及びボンディングワイヤ70も含めて、一方の側(図2では上側)の面及び側面が封止樹脂80で封止されている。また、リード部12の他方の側(図2では下側)の面のめっき層20bは、外部に露出し、外部機器が接続可能な外部端子部12aを構成している。
なお、図2に示した例は一例に過ぎず、本発明の実施形態に係る半導体装置100も種々の構成を有することが可能である。
上述したように、図1に示すリードフレームに形成される酸化銅の被膜30は、リードフレーム基材の面における、めっき層が形成されていない、一部もしくは全領域に形成される。
そして、図1に示すリードフレーム50は、酸化銅の被膜30が酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とが混在する、単層膜からなり、且つ、単層膜が平均長さ400nm以上の針状結晶構造を備えており、リードフレーム50を用いた半導体パッケージ100を実装時に、鉛フリー半田を用いてリフロー温度360℃で加熱しても、封止樹脂とリードフレーム基材の密着性を維持することができる。なお、効果の詳細については後述する。
陽極酸化法は、黒化処理液を使用し、リードフレームを浸漬し同時に陽極側に電流を流すことにより酸化銅の被膜を形成する。黒化処理液は、アルカリ系の液である。
黒化処理液に、リードフレーム基材をなす金属板であるCuまたはCu合金を浸漬し、金属板に電流を流す。
リードフレーム基材の表面には、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とからなる酸化銅の被膜が形成される。
その結果、特許文献1に記載の黒化処理と加熱による酸化処理により黒色酸化膜を形成する方法を用いて、酸化銅の被膜を形成した場合、樹脂封止されたリードフレームを270℃で加熱したときに、剥離することを確認した。
また、樹脂封止されたリードフレームを加熱する温度が300℃を上回る(例えば360℃)場合、リードフレーム基材の面に、特許文献2に記載の陽極酸化法を用いて酸化銅の被膜を形成しても、十分な樹脂密着性が得られないことが判明した。
その結果、特許文献2に記載の電流密度、処理時間とは異なる条件で、陽極酸化法を用いて酸化銅の被膜を形成すると、形成した酸化銅の被膜を樹脂封止したリードフレームを、360℃に加熱しても、リードフレーム基材における酸化銅の被膜と封止樹脂との密着性を良好に維持できる場合があることが判明した。
その結果、酸化銅の被膜を、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とが混在する単層膜からなり、且つ、単層膜が平均長さ400nm以上の針状結晶構造を備えるように形成すると、360℃に加熱してもリードフレーム基材における酸化銅の被膜と封止樹脂との密着性を良好に維持できることが判明した。
その結果、陽極酸化法を用いて形成する酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とからなる酸化銅の被膜を、被膜の構造が所定の条件を満足するように、陽極酸化処理における処理条件を適切に制御して形成することにより、360℃の加熱後でも密着力を良好に維持できることを見出し、本発明のリードフレームを導出するに至った。
図3はリードフレームに形成される酸化銅の被膜の構造を模式的に示す説明図で(a)は本発明のリードフレームに形成される酸化銅の被膜の構造を示す図、(b)は特許文献1に記載のリードフレームに形成される酸化銅の被膜の構造を示す図、(c)は特許文献2に記載のリードフレームに形成される酸化銅の被膜の構造を示す図である。
本件発明者は、試料3、5〜7のリードフレームにおけるリードフレーム基材に形成されている酸化銅の被膜の構造を深さ方向に分析した。その結果、試料3、5〜7のリードフレームにおけるリードフレーム基材をなす金属板10に形成されている酸化銅の被膜30の構造は、図3(a)に示すように、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とが混在する単層構造であることが判明した。
従来、特許文献1に開示の黒色処理液を用いた方法で形成した酸化銅の被膜30’は、リードフレーム基材をなす金属板10の面から順に、酸化第一銅(Cu2O)の層30’a、酸化第二銅(CuO)との層30’bの2層構造(図3(b)参照)、特許文献2に記載の陽極酸化法を用いて形成した酸化銅の被膜30”は、リードフレーム基材をなす金属板10の面から順に、酸化第一銅(Cu2O)の層30”aと酸化第二銅(CuO)の層30”b、水酸化第二銅(Cu(OH)2)の層30”cの3層構造(図3(c)参照)である。
図6に示すように、400nm〜900nmの深さにおいて、銅(Cu)の二次イオン信号強度が変化している。このことから、400nm〜900nmの範囲でリードフレームの基材をなすCu材の凹凸形状の面があると考えられる。しかるに、900nmの深さまで、酸化第一銅(Cu2O)、酸化第二銅(CuO)、水酸化第二銅(Cu(OH)2)が存在している。このことから、例えば、試料5のリードフレームに形成された陽極酸化膜は、酸化第一銅(Cu2O)、酸化第二銅(CuO)、水酸化第二銅(Cu(OH)2)が混在した単層構造の膜であることが判明した。
図7〜図10に、表1中に示される試料3、5、7、8に係るリードフレームにおけるリードフレーム基材に形成された酸化銅の被膜の構造を分析した結果を示す。図7は試料3、図8は試料5、図9は試料7、図10は試料8の夫々の酸化銅の被膜の構造を示す写真であり、(a)は酸化銅の被膜の断面を示す写真、(b)は(a)に示される針状結晶の分布を示すグラフである。表2は、図7〜図10に示した本発明の試料3、5、7、8のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜の針状結晶の長さについて400nm以下、400nm〜500nm、500nm以上の範囲に該当する本数、長さの平均を示す表である。
本件発明者は、SEM(scanning electron microscope:走査型電子顕微鏡)を用いて、試料3、5、7、8のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜の断面を30,000倍の倍率で撮像し、酸化銅の被膜の断面画像を解析した。その結果、図7(a)、図8(a)、図9(a)及び図10(a)に示すように、試料3、5、7、8のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜には、針状結晶が存在することが認められた。
次に、本件発明者は、試料3、5、7、8のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜の針状結晶の長さを測定した。その結果、図7(b)、図8(b)、図9(b)、図10(b)及び表2に示すように、試料3、5、7のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜の針状結晶の長さは、平均で400nm以上である一方、試料8のリードフレームにおけるリードフレーム基材に形成された酸化銅の被膜の針状結晶の長さは、平均で400nmを大きく下回った。(なお、夫々の針状結晶の長さは、図7(a)に矢印で例示した距離を測定した。)
さらに、本件発明者は、試料3、5〜7のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜の表面粗さを走査型共焦点レーザ顕微鏡(オリンパス社製 OLS3000)により測定した。その結果、上述のように、360℃に加熱したときでもシェア強度の低下が非常に少ない試料5〜7のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜の表面粗さは、Ra(算術平均粗さ)45nm〜65nmであることが判明した。
リードフレーム基材と封止樹脂との密着力は、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とからなる酸化銅の被膜と、封止樹脂との結合により強められるが、リードフレーム基材の面に形成される酸化銅の被膜の粗さ(形状)にも影響される。酸化銅の被膜における表面の粗さが小さいと、酸化銅の被膜の表面の引っ掛かりがなくなり密着力が弱くなる。一方、酸化銅の被膜の表面の粗さが大きいと、酸化銅の被膜の表面の引っ掛かりが多くなり密着力が大きくなる傾向にある。
即ち、試料3、5〜7のリードフレームは、表面粗さが夫々Ra130.5nm、Ra61nm、Ra63.1nm、Ra49.7nmであり、いずれもRa45nm以上であるのに対し、試料8のリードフレームは、表面粗さがRa35.1nmであり、Ra45nmを下回っている。また、表1に示したように、試料8のリードフレームは、360℃で10分間の加熱を行ったときのシェア強度が12.3MPaとなって20MPaを下回り、加熱前の34%程度に低下し、密着力を良好に維持できていない。つまり、360℃に加熱しても密着力を20MPa以上に維持できるリードフレームにするためには、リードフレーム基材の面に形成する酸化銅の被膜を、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とが混在する単層膜からなり、単層膜が平均長さ400nm以上の針状結晶構造を備えることに加えて、さらに、表面粗さRa45nm以上となるように構成することが重要であるといえる。
なお、リードフレーム基材の面に形成する酸化銅の被膜を、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とが混在する単層膜からなり、単層膜が平均長さ400nm以上の針状結晶構造を備え、さらに、表面粗さRa45nm〜Ra65nmの範囲となるように構成すれば、上述のように、10分間の加熱を行ったときのシェア強度が最低でも略25.0MPa程度を維持し、加熱前に対する加熱したときのシェア強度の比率が0.77(77%)以上となり、加熱後のシェア強度の低下が非常に少なく、密着力をより一層良好に維持できるといえる。
図6に示す酸化銅の被膜の表面分析結果から、本発明の試料3、5〜7のリードフレームは、400nm〜900nmの範囲でリードフレームの基材をなすCu材の凹凸形状の面があると考えられる。Cu材の凹凸を考慮すると、本発明のリードフレームにおいては、酸化銅の被膜の厚さは、400nm〜900nm程度であるものと推察される。
本発明のリードフレームにおける、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とが混在する単層膜からなり、且つ、単層膜が平均長さ400nm以上の針状結晶構造を備えた、酸化銅の被膜を構成するための、リードフレーム基材への陽極酸化処理は、以下の方法で行う。陽極酸化法で使用する液は、黒化処理用の液で、アルカリ系の液である。例えば、市販の黒化処理用の液でもよい。
本発明における陽極酸化法では、上記黒化処理液にリードフレームを浸漬し、同時に電流を流す。処理時間は、60秒〜120秒である。電流密度は、1.6A/dm2である。電流密度は、主に表面粗さ、処理時間は、酸化銅の被膜の厚さに影響を及ぼす。また、黒化処理液の濃度も重要な条件である。黒化処理液の温度は、50〜100℃である。そして、電流密度、処理時間、黒化処理液の温度を上記の範囲内で、上述した表面粗さ及び酸化銅の被膜厚さになるように適宜調整する。
リードフレーム基材の面に形成する、めっき層も、リードフレーム全体の耐熱性に重要な要件になる。
本発明のリードフレームに用いるめっき層は、360℃に加熱してもボンディング性や外部機器との接続性を低下させないことが必須条件となる。
また、本発明のリードフレームにおいてリードフレーム基材に酸化銅の被膜を形成するために用いる陽極酸化法では、めっき面をマスクとして処理を行う。このため、本発明のリードフレームに用いるめっき層は、上記条件に加えて、めっき面が陽極酸化処理の影響を受けないことが必須条件となる。
このため、本発明のリードフレームにおいてリードフレーム基材に形成する、めっきは、貴金属が好ましく、AgめっきやPdめっき、Auめっき等が良い。めっき厚さは、特に限定されない。
リードフレームの製造方法には、リードフレームの形状を形成した後に、めっき加工を施す後めっき方法と、金属材料にめっき加工を施した後に、リードフレームの形状を形成する先めっき方法とがある。ここでは、便宜上、先めっき方法によるリードフレームの製造方法ついて説明することとする。
まず、リードフレーム基材としての金属板10を用意する(図4(a)参照)。金属板10には、陽極酸化法で酸化銅の被膜を形成するため、Cu又はCu合金を用いる。金属板10の板厚は、特に限定されないが、例えば、0.1〜0.3mmであるものを用いる。
次に、金属板10の両面(図5における上側の面及び下側の面)にフォトレジスト(例えば、ドライフィルムレジスト)をラミネートしてフォトレジスト層を設け、その上にめっきパターンの形成されたマスクを被せ、フォトリソグラフィ工程(露光及び現像)でレジストに転写し、めっき用レジストマスク110を形成する(図4(b)参照)。
次に、電解めっき法によりめっき層20(めっき層20a、20b)を形成する(図4(c)参照)。めっき層20(めっき層20a、20b)を構成する金属は、後の工程で行う、陽極酸化法による酸化銅の被膜形成処理を行っても表面が酸化しづらく、かつ耐熱性があることが必要となる。このため、例えば、Ni/Pd/Au/Pdの順で、めっきを施して、Niめっき層とPdめっき層とAuめっき層とPdめっき層とからなる多層構造のめっき層20(めっき層20a、20b)を形成する。なお、各層のめっき厚さは、第一層のNiめっきが1.0〜3.0μm、第二層のPdめっきが0.01〜0.1μm、第三層のAuめっきが0.003〜0.015μm、第四層のPdめっきが0.003〜0.05μmである。
次に、金属板10の両面に形成されているめっき用レジストマスク110を水酸化ナトリウム水溶液により剥離する。これにより、金属板10上に所定の箇所のめっき層20が露出する(図4(d)参照)。
次に、塩化第二鉄液を用いたエッチングで余分な金属部分を除去してリードフレーム形状を形成する(図4(f)参照)。
次に、金属板10の両面(表側の面及び裏側の面)に形成されているエッチングマスクを水酸化ナトリウム水溶液により剥離する。これにより、リードフレーム形状が形成され、所定の箇所のめっき層20が露出する(図4(g)参照)。
これにより、本発明の一実施形態に係るリードフレーム50が完成する。
また、最初に金属板10の全面にNi/Pd/Au/Pdの順で、めっきを施して、Niめっき層とPdめっき層とAuめっき層とPdめっき層とからなる多層構造のめっき層20(めっき層20a、20b)を形成し、次に、図4(e)、図4(f)を参照して説明したエッチング加工と同様の手順によりリードフレーム形状を形成し、リードフレーム50を製造してもよい。
なお、これらの製造工程における酸化銅の被膜30の形成は、リードフレームの形状および所定の箇所にめっき層20(めっき層20a、20b)が形成された後に行う。酸化銅の被膜30の形成方法は、図4(h)を参照して説明した方法と同じである。
まず、ダイパッド部11における半導体素子搭載領域11a上に半導体素子60を搭載する(図4(a)参照)。
次に、ボンディングワイヤ70を介して半導体素子60の電極とリード部12における内部接続部12aとを電気的に接続する(図5(b)参照)。
次に、リードフレーム50における半導体素子60を搭載した側の面及び側面、半導体素子60及び半導体素子60と内部端子部12との接続部を、封止樹脂80により封止する(図5(c)参照)。
次に、所定の半導体装置100の寸法に切断する。これにより、半導体装置100が完成する(図5(d)参照)。
金属板として厚さが0.2mmの銅材を用いて、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た。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下面側用のガラスマスクを用いて、露光及び現像を行うことで、めっきを形成する部分のレジスト層を除去し、部分的に金属板表面を露出させためっき用レジストマスクを形成した(図4(a)、図4(b)参照)。
次に、めっき加工を行なって金属板表面の露出部分にめっきを形成した(図4(c)参照)。本試料では、金属板側から順に、設定値2.0μmのNiめっきを全面に施し、更にその上には設定値0.025μmのPdめっき、設定値0.008μmのAuめっき、設定値0.010μmのPdめっきを施して4層構造のめっき層を形成した。
次に、金属板の両面に形成されているめっきマスクを水酸化ナトリウム水溶液により剥離し(図4(d)参照)、更に所定濃度の硫酸による洗浄処理も行なった。
次に、めっきが形成された金属板の両面にドライフィルムレジストを貼り付けてレジスト層を形成し、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用レジストマスクを形成した(図4(e)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、リードフレーム形状の形成を行った(図4(f)参照)。
次に、水酸化ナトリウム水溶液を用いてエッチングマスクを剥離した(図4(g)参照)。
その後、陽極酸化処理として、90ml/lの濃度、液温70℃の黒化処理液に浸漬し、同時に、電流密度0.8A/dm2、処理時間90秒で陽極側に電流を流し、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)が混在する単層膜とからなり、且つ、単層膜が平均長さ400nm以上の針状結晶構造を備えた、酸化銅の被膜を形成し(図4(h)参照)、試料3のリードフレームを得た。
陽極酸化処理における、電流密度を1.6A/dm2、処理時間を夫々60秒、90秒、120秒とし、その他の条件は、試料3と同様に製造を行い、試料5〜7のリードフレームを得た。
陽極酸化処理における、電流密度を0.8A/dm2、処理時間を夫々30秒、60秒とし、その他の条件は、試料3と同様に製造を行い、試料1、2のリードフレームを得た。
試料4
陽極酸化処理における、電流密度を1.6A/dm2、処理時間を30秒とし、その他の条件は、試料3と同様に製造を行い、試料4のリードフレームを得た。
試料8、9
陽極酸化処理における、電流密度を2.4A/dm2、処理時間を夫々30秒、60秒とし、その他の条件は、試料3と同様に製造を行い、試料8、9のリードフレームを得た。
陽極酸化処理を行わない以外は、試料3と同様に製造を行い、試料10のリードフレームを得た。
陽極酸化処理の代わりに黒色処理液を用い、処理時間を20秒として、酸化第一銅(Cu2O)、酸化第二銅(CuO)の2層構造の酸化銅の被膜を形成し、その他の条件は、試料3と同様に製造を行い、試料11のリードフレームを得た。
各試料のリードフレームにおけるリードフレーム基材に対する封止樹脂の密着性について、夫々のリードフレームを(1)加熱しない状態、(2)200℃で120分間加熱したとき、(3)360℃で10分間加熱したとき、の夫々のシェア強度を測定した。
また、測定結果を用いて、加熱しない状態でのシェア強度に対する、360℃で10分間加熱したときにおける酸化銅の被膜の封止樹脂とのシェア強度の比率を算出した。
測定及び算出結果を表1に示す。
陽極酸化法を用いて酸化銅の被膜形成処理を行った試料1〜9のリードフレーム、酸化銅の被膜形成処理を行わない試料10のリードフレーム、黒化処理液を用いて酸化銅の被膜形成処理を行った試料11のリードフレームの夫々における、酸化銅の被膜の組成を、TOF−SIMS(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry:飛行時間型二次イオン質量分析法)を用いて分析した。
一例として、試料5のリードフレームの酸化銅の被膜構造についての分析結果を図6に示す。
SEM(scanning electron microscope:走査型電子顕微鏡)を用いて、試料1〜11のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々形成された酸化銅の被膜の断面を30,000倍の倍率で撮像し、酸化銅の被膜の断面画像を解析した。
そして、断面画像の解析により針状結晶の存在が認められた試料のリードフレームに対し、形成された酸化銅の被膜の針状結晶の長さを測定し、0nm〜1200nmまでを、100nmごとに区分けした範囲に分類した分布図を作成した。また、400nm以下、400nm〜500nm、500nm以上の範囲に分類し、夫々の範囲に該当する本数をカウントし、更に、当該試料のリードフレームに形成された酸化銅の被膜の針状結晶の長さの平均値を算出した。
針状結晶が認められた試料のうち、試料3、5、7、8のリードフレームにおける形成された酸化銅の被膜の断面画像を図7(a)、図8(a)、図9(a)、図10(a)に、針状結晶の分布を図7(b)、図8(b)、図9(b)、図10(b)に夫々示す。また、針状結晶が認められた試料のうち、試料3、5、6、8のリードフレームにおけるリードフレーム基材の夫々に形成された酸化銅の被膜の針状結晶の長さについて400nm以下、400nm〜500nm、500nm以上の範囲に該当する本数、長さの平均を表2に示す。
陽極酸化法を用いて酸化銅の被膜形成処理を行った試料1〜9のリードフレーム、酸化銅の被膜形成処理を行わない試料10のリードフレーム、黒化処理液を用いた酸化銅の被膜形成処理を行った試料11のリードフレームの夫々における、酸化銅の被膜の表面粗さを測定した。
測定結果を表1に示す。
陽極酸化法を用いて酸化銅の被膜形成処理を行った試料1〜9のリードフレーム、酸化銅の被膜形成処理を行わない試料10のリードフレーム、黒化処理液を用いて酸化銅の被膜形成処理を行った試料11のリードフレームの夫々における、酸化銅の被膜の厚さを測定した。
測定結果を表1に示す。
11 ダイパッド部
11a 半導体素子搭載領域
12 リード部
12a 内部端子部
12b 外部端子部
20 めっき層
20a 一方の面側に形成されためっき層
20b 他方の面側に形成されためっき層
30 酸化銅の被膜
50 リードフレーム
60 半導体素子
70 ボンディングワイヤ
80 封止樹脂
100 半導体装置
110 めっき用レジストマスク
111 エッチング用レジストマスク
Claims (7)
- 銅または銅合金からなるリードフレーム基材の面の少なくとも一部の領域に、酸化第一銅(Cu2O)と酸化第二銅(CuO)と水酸化第二銅(Cu(OH)2)とが混在する単層膜からなり、該単層膜が針状結晶構造を備えた、酸化銅の被膜が形成され、且つ、
前記酸化銅の被膜の針状結晶の平均長さが、400nm以上、
であることを特徴とするリードフレーム。 - 前記酸化銅の被膜の表面粗さが、Ra45nm〜65nm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。
- 前記リードフレーム基材の面における一部の領域にめっき層が形成され、前記めっき層が形成されていない領域に前記酸化銅の被膜が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のリードフレーム。
- 前記リードフレーム基材に形成された前記酸化銅の被膜を封止樹脂で封止し、360℃で10分間加熱したときの、該酸化銅の被膜の該封止樹脂とのシェア強度が、20MPa以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のリードフレーム。
- 前記リードフレーム基材に形成された前記酸化銅の被膜を封止樹脂で封止し、360℃で10分間加熱したときの、該酸化銅の被膜の該封止樹脂とのシェア強度が、加熱前の該酸化銅の被膜の該封止樹脂とのシェア強度の70%以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のリードフレーム。
- 前記リードフレーム基材の面における、少なくとも、半導体素子と接続するための内部端子部と外部機器と接続するための外部端子部に、Niめっき層とPdめっき層とAuめっき層とからなる多層構造のめっき層が形成され、めっき層が形成されていない領域に、前記酸化銅の被膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のリードフレーム。
- 半導体素子と接続するための内部端子部のめっき層と外部機器と接続するための外部端子部のめっき層とが前記リードフレーム基材の互いに異なる側の面に設けられ、前記外部端子部側の面には、前記酸化銅の被膜が形成されず、前記内部端子部側の面の、めっき層が形成されていない領域に、前記酸化銅の被膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のリードフレーム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016191978A JP6693642B2 (ja) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | リードフレーム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016191978A JP6693642B2 (ja) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | リードフレーム |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018056386A JP2018056386A (ja) | 2018-04-05 |
JP2018056386A5 JP2018056386A5 (ja) | 2019-07-04 |
JP6693642B2 true JP6693642B2 (ja) | 2020-05-13 |
Family
ID=61837016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016191978A Active JP6693642B2 (ja) | 2016-09-29 | 2016-09-29 | リードフレーム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6693642B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7304145B2 (ja) * | 2018-11-07 | 2023-07-06 | 新光電気工業株式会社 | リードフレーム、半導体装置及びリードフレームの製造方法 |
JP7409602B2 (ja) * | 2019-05-09 | 2024-01-09 | ナミックス株式会社 | 複合銅部材 |
JP7395331B2 (ja) * | 2019-11-27 | 2023-12-11 | 長華科技股▲ふん▼有限公司 | リードフレームの製造方法 |
-
2016
- 2016-09-29 JP JP2016191978A patent/JP6693642B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018056386A (ja) | 2018-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3841768B2 (ja) | パッケージ部品及び半導体パッケージ | |
TWI796386B (zh) | 導線架、半導體裝置和製造導線架的方法 | |
TWI591775B (zh) | 樹脂密封型半導體裝置及其製造方法 | |
TWI595620B (zh) | 引線框及其製造方法 | |
US9177833B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
KR20070046804A (ko) | 반도체장치 | |
JP4698708B2 (ja) | パッケージ部品及び半導体パッケージ | |
JP6863846B2 (ja) | 半導体素子搭載用基板及びその製造方法 | |
JP6693642B2 (ja) | リードフレーム | |
JP5264939B2 (ja) | パッケージ部品及び半導体パッケージ | |
JP2006093559A (ja) | リードフレームおよびその製造方法 | |
JP6685112B2 (ja) | リードフレーム及びリードフレームパッケージ、並びにこれらの製造方法 | |
JP6927634B2 (ja) | 半導体素子搭載用基板及びその製造方法 | |
JP3879410B2 (ja) | リードフレームの製造方法 | |
JP4628263B2 (ja) | パッケージ部品及びその製造方法ならびに半導体パッケージ | |
CN103887225B (zh) | 基于铝合金引线框架的半导体器件及制备方法 | |
JP6863819B2 (ja) | リードフレーム及びその製造方法 | |
JP5387374B2 (ja) | リードフレームの製造方法 | |
JP7494107B2 (ja) | リードフレーム、リードフレームの製造方法及び半導体装置 | |
JP3402228B2 (ja) | 鉛を含まない錫ベース半田皮膜を有する半導体装置 | |
JP7413626B1 (ja) | リードフレーム及びその製造方法 | |
JP7395331B2 (ja) | リードフレームの製造方法 | |
JPH10284666A (ja) | 電子部品機器 | |
JP2002110849A (ja) | 樹脂封止型半導体装置とそれに用いられる回路部材、および回路部材の製造方法 | |
KR102312529B1 (ko) | 리드프레임 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20180315 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20180525 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190405 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190603 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200317 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200403 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6693642 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |