JP7366480B1 - リードフレーム材およびその製造方法、ならびにリードフレーム材を用いた半導体パッケージ - Google Patents
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Abstract
高温及び高湿環境における樹脂密着性を改善し、加工時の粉落ちを防止できるリードフレーム材等を提供する。本発明のリードフレーム材は、導電性基体と表面被膜とを有し、表面被膜は粗化層を含み、表面被膜の表面について、導電性基体の圧延方向に対して直交する方向である圧延直角方向に沿って第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘをそれぞれ測定するとともに、導電性基体の圧延方向と平行な方向である圧延平行方向に沿って第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙをそれぞれ測定し、第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘに対する第１最大高さ粗さＲｚｘの比Ｒｚｘ／ＲＳｍｘをＸ、第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙに対する第２最大高さ粗さＲｚｙの比Ｒｚｙ／ＲＳｍｙをＹとするとき、Ｘ／Ｙ比が１．２０以上２．００以下の範囲である。
Description
本発明は、リードフレーム材およびその製造方法、ならびにリードフレーム材を用いた半導体パッケージに関する。
樹脂封止型半導体装置は、ワイヤなどによって互いに電気的に接続された半導体素子とリードフレームとがモールド樹脂で封止されてなるものである。このような樹脂封止型半導体装置において、リードフレームは接合性、耐熱性、封止性などの機能付与のため、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎなどの外装めっきが施されることが主流である。
近年では、組み付け工程の簡略化およびコストダウンのために、リードフレームをはんだなどでプリント基板に実装することを考慮して、はんだとの濡れ性を高めるような仕様のめっき（たとえば、Ｎｉ（下層）／Ｐｄ（中間層）／Ａｕ（上層））を施しているリードフレーム（Ｐｒｅ－Ｐｌａｔｅｄ Ｌｅａｄｆｒａｍｅ、以下ＰＰＦと略記する）が採用され始めている（例えば、特許文献１参照）。
それ以外には、樹脂封止型半導体装置におけるリードフレームとモールド樹脂との密着性を高めるために、リードフレームのめっき表面を粗化する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
これらのめっき表面を粗化する技術は、リードフレームのめっき表面を粗化することによって、（１）リードフレームにおけるモールド樹脂との接着面積が大きくなる効果、および（２）モールド樹脂が粗化されためっき膜の凹凸に食いつきやすくなる効果（つまり、アンカー効果）などを期待するものである。
これらの効果は、リードフレームのモールド樹脂への密着性を向上させ、リードフレームとモールド樹脂との間の剥離を防止することを可能とし、樹脂封止型半導体装置の信頼性向上に寄与している。
また、特許文献３では、めっき表面の粗面化において粗化粒子の幅を制御することにより、近年要求されるより過酷な使用環境、高信頼性の水準においてもモールド樹脂との密着性に優れるリードフレーム材が提案されている。
これらの形状による粗化めっきは、確かに樹脂密着性を向上させることができた。しかしながら、近年要求される小型低背化において、例えば、リードフレームの曲げ加工を伴うような半導体パッケージの組立て時に、リードフレームに形成した粗化層の一部が脱離する（所謂粉落ちと呼ばれる現象）が発生し、パッケージ内部に脱離した粉が残留したり、モールド樹脂との密着性が低下したりして不良の原因となるケースが散見されることが分かった。これは、より小型なＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ－Ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ及びＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプなどのパッケージが多く用いられるようになり、粗化層に対する曲げ加工性の要求レベルが高くなってきたためと考えられる。特に導電性基体の圧延方向（リードフレーム材の長手方向）に対し直角方向の曲げ加工において脱離が顕著になる。このように、未だに改善の余地があることが分かった。
一方で、曲げ加工性を向上させるため、粗化めっきを省くと、高信頼性の水準、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境下で１６８時間後において、モールド樹脂とリードフレームとの密着性が不十分となる。
本発明は、高温及び高湿環境における樹脂密着性を改善でき、かつ、加工時に粉落ちを防止できる好適なリードフレーム材およびその製造方法、ならびにリードフレーム材を用いた半導体パッケージを提供することを目的とする。
上記従来の問題点に対して鋭意研究開発を進めた結果、本発明者らは、表面被膜の最大高さ粗さＲｚと粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍの比を、圧延直角方向（ｘ方向）と圧延平行方向（ｙ方向）とで制御すること、より具体的には、表面被膜の表面について、導電性基体の圧延方向に対して直交する方向である圧延直角方向（ｘ方向）に沿って第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘをそれぞれ測定するとともに、導電性基体の圧延方向と平行な方向である圧延平行方向（ｙ方向）に沿って第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙをそれぞれ測定し、第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘに対する最大高さ粗さＲｚｘの比Ｒｚｘ／ＲＳｍｘをＸ、第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙに対する最大高さ粗さＲｚｙの比Ｒｚｙ／ＲＳｍｙをＹとするとき、Ｙに対するＸの比Ｘ／Ｙを１．２０以上２．００以下の範囲とすることによって、曲げ加工時における粗化層の脱離が抑制されることを確認し、その結果、樹脂密着性が高く、曲げ加工性に優れたリードフレーム材を得ることに成功した。本発明はこの知見に基づいて完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）導電性基体と、前記導電性基体の表面の少なくとも一部に形成される表面被膜と、を有するリードフレーム材であって、前記表面被膜は粗化層を含み、前記表面被膜の表面について、前記導電性基体の圧延方向に対して直交する方向である圧延直角方向（ｘ方向）に沿って第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘをそれぞれ測定するとともに、前記導電性基体の圧延方向と平行な方向である圧延平行方向（ｙ方向）に沿って第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙをそれぞれ測定し、前記第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘに対する第１最大高さ粗さＲｚｘの比Ｒｚｘ／ＲＳｍｘをＸ、前記第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙに対する第２最大高さ粗さＲｚｙの比Ｒｚｙ／ＲＳｍｙをＹとするとき、前記Ｙに対する前記Ｘの比Ｘ／Ｙが１．２０以上２．００以下の範囲である、リードフレーム材。
（１）導電性基体と、前記導電性基体の表面の少なくとも一部に形成される表面被膜と、を有するリードフレーム材であって、前記表面被膜は粗化層を含み、前記表面被膜の表面について、前記導電性基体の圧延方向に対して直交する方向である圧延直角方向（ｘ方向）に沿って第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘをそれぞれ測定するとともに、前記導電性基体の圧延方向と平行な方向である圧延平行方向（ｙ方向）に沿って第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙをそれぞれ測定し、前記第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘに対する第１最大高さ粗さＲｚｘの比Ｒｚｘ／ＲＳｍｘをＸ、前記第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙに対する第２最大高さ粗さＲｚｙの比Ｒｚｙ／ＲＳｍｙをＹとするとき、前記Ｙに対する前記Ｘの比Ｘ／Ｙが１．２０以上２．００以下の範囲である、リードフレーム材。
（２）前記Ｘが０．１０以上０．５０以下であり、かつ、前記Ｙが０．０７以上０．４０以下である、上記（１）に記載のリードフレーム材。
（３）前記第１最大高さ粗さＲｚｘおよび前記第２最大高さ粗さＲｚｙは、いずれも２．０μｍ以上９．０μｍ以下の範囲である、上記（１）または（２）に記載のリードフレーム材。
（４）前記導電性基体は、銅、鉄もしくはアルミニウム、または前記銅、鉄およびアルミニウムの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなる、上記（１）～（３）のいずれかに記載のリードフレーム材。
（５）前記粗化層は、銅もしくはニッケル、または前記銅およびニッケルの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなる、上記（１）～（４）のいずれかに記載のリードフレーム材。
（６）前記粗化層が、電気めっき層である、上記（１）～（５）のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
（７）前記表面被膜は、前記粗化層の表面に形成される少なくとも１層の表面被覆層をさらに有する、上記（１）～（６）のいずれかに記載のリードフレーム材。
（８）前記表面被覆層は、前記粗化層とは異なる組成を有する、少なくとも１層以上の金属または合金からなる層であって、銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀、スズもしくはインジウム、または前記銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀、スズおよびインジウムの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなる、上記（７）に記載のリードフレーム材。
（９）上記（１）～（８）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、電気めっきにより前記粗化層を形成する粗化工程を有する、リードフレーム材の製造方法。
（１０）上記（１）～（８）のいずれか１項に記載のリードフレーム材を用いて形成したリードフレームを有する、半導体パッケージ。
本発明によれば、高温及び高湿環境における樹脂密着性を改善でき、かつ、加工時に粉落ちを防止できる好適なリードフレーム材およびその製造方法、ならびにリードフレーム材を用いた半導体パッケージを提供することができる。
以下、本発明のリードフレーム材の好ましい実施形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
＜第１の実施形態＞
〔リードフレーム材〕
図１は、本発明に従う第１の実施形態に係るリードフレーム材を圧延直角方向（リードフレーム材の幅方向：ｘ方向）で切断したときの切断面（横断面）を示す概略断面図であり、図２は、第１の実施形態に係るリードフレーム材を圧延平行方向（ｙ方向）に沿って切断したときの切断面（縦断面）を示す概略断面図である。第１の実施形態に係るリードフレーム材１０は、図１に示すように、導電性基体１１と、導電性基体１１の表面の少なくとも一部に形成される表面被膜１４とを有する。
〔リードフレーム材〕
図１は、本発明に従う第１の実施形態に係るリードフレーム材を圧延直角方向（リードフレーム材の幅方向：ｘ方向）で切断したときの切断面（横断面）を示す概略断面図であり、図２は、第１の実施形態に係るリードフレーム材を圧延平行方向（ｙ方向）に沿って切断したときの切断面（縦断面）を示す概略断面図である。第１の実施形態に係るリードフレーム材１０は、図１に示すように、導電性基体１１と、導電性基体１１の表面の少なくとも一部に形成される表面被膜１４とを有する。
導電性基体１１の材料は、特に限定されず、用途または求められる特性に応じて、銅、鉄もしくはアルミニウム、または銅、鉄およびアルミニウムの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなる材料などを適宜選択することが可能である。導電性基体１１の材料の例として、純銅（無酸素銅（ＯＦＣ）：Ｃ１０２０またはタフピッチ銅（ＴＰＣ）：Ｃ１１００など）の他、Ｃｏｏｐｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＣＤＡ）掲載合金である、Ｃ１８０４５（Ｃｕ－０．３質量％Ｃｒ－０．２５質量％Ｓｎ－０．５２質量％Ｚｎ）、Ｃ１４４１５（Ｃｕ－２．３質量％Ｆｅ－０．０３質量％Ｐ－０．１５質量％Ｚｎ）、またはＦｅ－Ｎｉ系合金である４２アロイなどが挙げられる。
表面被膜１４は、粗化層１２を含む。粗化層１２は、導電性基体１１の表面に粗化粒子が付着することによって形成される。粗化層１２は、銅もしくはニッケル、または前記銅およびニッケルの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなることが好ましい。また粗化層１２は、例えば、電気めっき、Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ（ＦＩＢ）、または機械研磨により形成することができる。この中でも特に、粗化層１２は、電気めっきにより、電気めっき層として形成されることが好ましい。
粗化層１２の平均厚さは、０．５～１０．０μｍであることが好ましく、０．８～７．８μｍであることがより好ましい。粗化層１２の平均厚さを算出する方法の一例としては、例えば、リードフレーム材の断面をミクロトーム加工し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて２００００倍の倍率で観察した。粗化層の断面ＳＥＭ画像の中から無作為に１０個の粗化粒子を選択し、導電性基体１１と粗化層１２の境界線から、粗化粒子の頂点までの厚さの平均値を粗化層１２の平均厚さとした。１つの断面ＳＥＭ画像から１０個の粗化粒子の頂点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、粗化層１２の平均厚さを求めた。
本実施形態に係るリードフレーム材１０は、表面被膜１４の表面について、導電性基体１１の圧延方向に対して直交する方向である圧延直角方向（図１に示すｘ方向）に沿って第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘとをそれぞれ測定するとともに、導電性基体１１の圧延方向と平行な方向である圧延平行方向（図１に示すｙ方向）に沿って第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙとをそれぞれ測定し、第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘに対する第１最大高さ粗さＲｚｘの比Ｒｚｘ／ＲＳｍｘをＸ、第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙに対する第２最大高さ粗さＲｚｙの比Ｒｚｙ／ＲＳｍｙをＹとするとき、Ｙに対するＸの比Ｘ／Ｙが１．２０以上２．００以下の範囲である。
ここで導電性基体１１の圧延方向は、圧延平行方向、またはＲｏｌｌｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（ＲＤ）とも言い、圧延ロールによって、圧延された導電性基体１１の圧延（延伸）方向を指している。なお、導電性基体１１の圧延方向は、材料となった金属の切り出し方向や切り出しサイズ等にも依るが、通常は材料となった金属の長手方向に相当する。一方、圧延直角方向とは、導電性基体１１の幅方向、またはＴｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（ＴＤ）とも言い、導電性基体１１の圧延面内における、圧延平行方向に対して直角な方向を指す。なお、本発明でいう圧延直角方向は、導電性基体１１の圧延面に対して垂直な方向、すなわち、導電性基体１１の厚さ方向、圧延面垂直方向、またはＮｏｒｍａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ（ＮＤ）、と区別されるものである。
これまで、粗化粒子の幅と高さ、あるいはアスペクト比（高さと幅の比）を調整することによって、モールド樹脂との密着性を向上させることが提案されていたが、本発明者らは、曲げ時の粗化層１２の脱離抑制には、粗化粒子と粗化粒子の間隔と粗化粒子の高さが重要であると考え、鋭意検討を行った。その結果、粗化粒子同士の配設間隔が狭く、また、粗化粒子の高さが高くなるほど、曲げた際に粗化粒子同士が接触しやすくなって、導電性基体１１から粗化粒子が脱離する傾向があることが判明した。さらに、粗化粒子と粗化粒子の間隔と粗化粒子の高さは、粗化層１２が形成される導電性基体の表面状態、即ち導電性基体の表面の凹凸の間隔と高さの影響を受ける。本発明では、圧延によって導電性基体の表面は、圧延平行方向には平滑になり、一方、圧延直角方向には細かい凹凸が形成される。その結果、圧延平行方向では、粗化粒子の間隔を広く設けられやすく、粗化粒子が脱離しにくくなることが判明した。
粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３で定義されたものであり、形状解析レーザ顕微鏡などを用いて測定することが可能である。表面の粗さの要素の平均長さＲＳｍは、凹凸の一周期の長さを示すパラメータであり、粗化粒子の幅と、粗化粒子同士の間隔とを足し合わせたパラメータとなる。表面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、リードフレーム材１０の表面の測定方向によって異なる数値となる。最大の第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘとなるときの測定方向（ｘ方向）では、図１に示すように、粗化層１２の粗化粒子の横断面積が小さくなり、粗化粒子の幅寸法が小さくなる。一方、最小の第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙとなるときの測定方向（ｙ方向）では、図２に示すように、粗化層１２の粗化粒子の縦断面積が大きくなり、粗化粒子の幅寸法が大きくなる。
輪郭曲線の最大高さ粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に定義されたものであり、形状解析レーザ顕微鏡などを用いて測定することが可能である。最大高さ粗さＲｚは、輪郭曲線の山高さＺｐの最大値と輪郭曲線の谷深さＺｖの最大値との和でも表すことができる。
本実施形態に係るリードフレーム材１０は、圧延直角方向および圧延平行方向において、それぞれ測定した最大高さ粗さＲｚと粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍの比を取ることにより、樹脂密着性と曲げ加工性の双方への寄与を示すパラメータとしたものである。
表面被膜１４において、圧延直角方向に測定した、第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘに対する第１最大高さ粗さＲｚｘの比Ｒｚｘ／ＲＳｍｘをＸとし、圧延平行方向に測定した、第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙに対する第２最大高さ粗さＲｚｙの比Ｒｚｙ／ＲＳｍｙをＹとするとき、Ｘ／Ｙ比を１．２０以上２．００以下に制御することで、粗化粒子が圧延平行方向に扁平な形状かつ、圧延直角方向の粗化粒子同士の間隔が広い形状となり、圧延直角方向に曲げ加工をした際に粗化層の脱離が抑制される。一方で、Ｘ／Ｙ比が１．２０未満となると粗化粒子同士の間隔が広くなりすぎて、モールド樹脂との密着性が低下する虞があり、Ｘ／Ｙ比が２．００を超えると粗化粒子同士の間隔が狭まり、曲げ加工を行った際に、粗化粒子同士が接触し、脱離が発生する虞がある。
第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘは、１０．０～３０．０μｍであることが好ましく、１２．０～２０．０μｍであることがより好ましい。第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘを上記の数値範囲内とすることで、粗化粒子同士の間隔が広くなり、粗化層１２の曲げ加工性を向上させることができる。
第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙは、１５．０～３５．０μｍであることが好ましく、１８．０～２８．０μｍであることがより好ましい。第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙを上記の数値範囲内とすることで、粗化粒子が圧延平行方向に扁平な形状となり、粗化層１２の曲げ加工性を向上することに加え、樹脂密着性を向上させることができる。
表面被膜１４の圧延直角方向に測定した第１最大高さ粗さＲｚｘおよび、圧延平行方向に測定した第２最大高さ粗さＲｚｙのいずれも２．０～９．０μｍであることが好ましい。圧延直角方向に測定した第１最大高さ粗さＲｚｘおよび圧延平行方向に測定した第２最大高さ粗さＲｚｙをいずれも２．０～９．０μｍとすることにより、樹脂密着性が良好となる。２．０μｍ以上とすることで、アンカー効果が十分に発揮され、樹脂密着性が向上する。一方、９．０μｍ以下とすることで、粗化粒子の根元の強度が向上し、樹脂形成時に粗化粒子が折れ難く、樹脂密着性の向上に寄与する。
上記Ｘ（Ｒｚｘ／ＲＳｍｘ）が０．１０～０．５０であり、かつ、上記Ｙ（Ｒｚｙ／ＲＳｍｙ）が０．０７～０．４０であることが好ましい。ＸおよびＹを上記の数値範囲とすることで粗化粒子のアスペクト比と粗化粒子同士の間隔が良好となり、曲げ加工時、特に内曲げにおいて、粗化粒子同士の接触が抑制されることから、粗化層１２の脱離が抑制される。
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレーム材を圧延直角方向（リードフレーム材の幅方向）で切断したときの切断面（横断面）を示す概略断面図であり、図４は、第２の実施形態に係るリードフレーム材を圧延平行方向（ｙ方向）に沿って切断したときの切断面（縦断面）を示す概略断面図である。
図３は、本発明の第２の実施形態に係るリードフレーム材を圧延直角方向（リードフレーム材の幅方向）で切断したときの切断面（横断面）を示す概略断面図であり、図４は、第２の実施形態に係るリードフレーム材を圧延平行方向（ｙ方向）に沿って切断したときの切断面（縦断面）を示す概略断面図である。
第２の実施形態のリードフレーム材は、図３に示すように、表面被膜１４は、粗化層１２に加えて、粗化層１２の表面に形成される少なくとも１層の表面被覆層１３をさらに有する。表面被覆層１３を有することにより、リードフレーム材１０の耐食性を向上させることができる。表面被覆層１３は、電気めっきにより、電気めっき層として形成されることが好ましい。
表面被覆層１３は、粗化層１２とは異なる組成を有する、少なくとも１層以上の金属または合金からなる層であって、銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀、スズもしくはインジウム、または前記銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀、スズおよびインジウムの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなることが好ましい。
なお、表面被膜１４が、粗化層１２と表面被覆層１３とを有する場合であっても、第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘとなるときの測定方向（ｘ方向）では、図３で示すように、粗化層１２の粗化粒子の横断面積が小さくなり、粗化粒子の圧延直角方向の幅が狭くなる。一方で、第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙとなるときの測定方向では、図４に示すように、粗化層１２の粗化粒子の縦断面積が大きくなり、粗化粒子の圧延平行方向の幅が比較的広くなる。その結果、表面被膜１４の表面の粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍは、表面被覆層１３の有無に関わらず、リードフレーム材１０の表面の測定方向によって異なる数値となる。
＜リードフレーム材の用途＞
本発明のリードフレーム材１０は、リードフレーム材１０の少なくとも一部をモールド樹脂２０で封止することで樹脂封止型半導体装置とすることができる。特にリードフレーム材１０は、半導体素子（半導体チップ）とリードフレームとをワイヤなどによって互いに電気的に接続した状態でモールド樹脂２０によって封止して形成される樹脂封止型半導体装置である半導体パッケージに使用することができる。実装される半導体素子によって、リードフレーム材はトランジスタやキャパシタ、ＬＥＤなどに好適に用いられる。
本発明のリードフレーム材１０は、リードフレーム材１０の少なくとも一部をモールド樹脂２０で封止することで樹脂封止型半導体装置とすることができる。特にリードフレーム材１０は、半導体素子（半導体チップ）とリードフレームとをワイヤなどによって互いに電気的に接続した状態でモールド樹脂２０によって封止して形成される樹脂封止型半導体装置である半導体パッケージに使用することができる。実装される半導体素子によって、リードフレーム材はトランジスタやキャパシタ、ＬＥＤなどに好適に用いられる。
＜リードフレーム材の製造方法＞
次に、本発明のリードフレーム材１０の製造方法を以下で説明する。なお、本発明は、以下の製造方法に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
次に、本発明のリードフレーム材１０の製造方法を以下で説明する。なお、本発明は、以下の製造方法に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
導電性基体用板材１１１を圧延加工によって準備し、この導電性基体用板材１１１に対し、カソード電解脱脂工程、酸洗工程、および粗化工程をこの順に施す。必要に応じて、粗化工程の後に表面被覆工程を施してもよい。
カソード電解脱脂工程として、６０ｇ／Ｌの濃度の水酸化ナトリウム水溶液を脱脂液として電解槽に入れて加熱し、導電性基体用板材１１１を６０℃に加熱した脱脂液に浸漬して電解槽の陽極に接続し、２．５Ａ／ｄｍ２の電流密度で６０秒にわたり通電することで処理を行う。
酸洗工程として、室温の１０質量％の硫酸に、カソード電解脱脂を行った後の導電性基体用板材１１１を、３０秒にわたり浸漬することで行う。
粗化工程として、電気めっきにより、少なくとも１層の粗化層１２を含む表面被膜１４を形成する。電気めっきは、図５に示す電気めっき装置１００を使用して施すことができる。
電気めっき装置１００は、めっき電解槽１０１と、電気めっき液を循環するための循環ポンプ１０２と、めっき電解槽１０１および循環ポンプ１０２の間を接続する流路を形成するための排出管１０３および流入管１０４とによって主に構成されている。
めっき電解槽１０１に電気めっき液（ａ）を入れる。電気めっき液（ａ）としては、銅またはニッケルを含む水溶液を使用できる。導電性基体用板材１１１を、ワイヤなどの吊部材１０５によって、めっき電解槽１０１の内部に吊り下げる。循環ポンプ１０２を用いて電気めっき液（ａ）の流れＦを調整し、導電性基体用板材１１１の圧延平行方向に向けて相対速度１～１０ｍ／ｍｉｎで電気めっき液（ａ）が流れるようにする。ここに粗化Ｃｕめっきの場合は、例えば１０Ａ／ｄｍ２～６０Ａ／ｄｍ２、粗化Ｎｉめっきの場合は、例えば４Ａ／ｄｍ２～１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、導電性基体用板材１１１の表面に、電気めっきにより粗化層１２を形成する。
電気めっき液（ａ）の流れＦについては、相対速度が１ｍ／ｍｉｎ未満であると、均一に粗化層が形成されるため、圧延平行方向と圧延直角方向の粗化粒子と粗化粒子の間隔と粗化粒子の高さの差が小さくなり、Ｘ／Ｙ比が１．２０より小さくなり、一方で、相対速度が１０ｍ／ｍｉｎを超えると、異方性が強くなり過ぎるため、Ｘ／Ｙ比が２．００より大きくなる。
電流密度については、粗化Ｃｕめっきの場合は、電流密度が１０Ａ／ｄｍ２未満であると圧延並行方向と圧延直角方向のＲＳｍが共に大きくなりすぎ、一方、電流密度が６０Ａ／ｄｍ２を超えると圧延並行方向と圧延直角方向のＲＳｍが共に小さくなりすぎる傾向がある。また、粗化Ｎｉめっきの場合は、電流密度が４Ａ／ｄｍ２未満であると圧延並行方向と圧延直角方向のＲＳｍが共に大きくなりすぎ、一方、電流密度が１０Ａ／ｄｍ２を超えると圧延並行方向と圧延直角方向のＲＳｍが共に小さくなりすぎる傾向がある。
粗化工程を複数回繰り返し施すことで、２層以上の粗化層１２を形成することが可能である。なお、粗化工程を複数回繰り返しとき、電気めっき液（ａ）の種類は、連続して同じものを利用してもよく、異なるものを利用してもよい。
粗化工程の後、さらに表面被覆工程を施して、表面被覆層１３を形成する場合は、粗化工程で使用した電気めっき液（ａ）とは異なる組成を有する電気めっき液（ｂ）を使用して電気めっきを施す。電気めっき液（ｂ）として、銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀、スズ、インジウムを含む水溶液を使用できる。めっき電解槽１０１に電気めっき液（ｂ）を入れて、通電することで、電気めっきにより表面被覆層１３を形成する。
なお、表面被覆工程では、粗化工程と同じ電気めっき装置１００を使用することが可能である。しかし、表面被覆工程は、粗化工程と異なり電気めっき液（ｂ）の流れの調整を必須としないため、循環ポンプ１０２などを備えていない電気めっき装置を使用することも可能である。
表面被覆工程を複数回繰り返し施すことで、２層以上の表面被覆層１３を形成することが可能である。なお、粗化工程を複数回繰り返しとき、電気めっき液（ｂ）の種類は、連続して同じものを利用してもよく、異なるものを利用してもよい。
上記したように、粗化層１２および表面被覆層１３を、電気めっき法のような湿式めっき法によって形成することが、生産性の観点から好ましいが、乾式めっき法または他の製造方法で製造してもよく、特に限定はされない。
導電性基体用板材１１１に表面被膜１４を形成した後に、所望の寸法に加工するなどして、リードフレーム材１０を製造することができる。
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜実施例１～１３および比較例１～６＞
表１に示す組成の導電性基体を予め試験片サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍに切断し、カソード電解脱脂工程、酸洗工程の前処理を施した。
表１に示す組成の導電性基体を予め試験片サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍに切断し、カソード電解脱脂工程、酸洗工程の前処理を施した。
ここで、カソード電解脱脂工程は、６０ｇ／Ｌの濃度の水酸化ナトリウム水溶液を脱脂液として電解槽に入れて加熱し、導電性基体を６０℃に加熱した脱脂液に浸漬して電解槽の陽極に接続し、２．５Ａ／ｄｍ２の電流密度で６０秒にわたり通電することで処理を行った。また、酸洗工程は、導電性基体を、室温の１０質量％の硫酸に３０秒にわたり浸漬することで行った。
カソード電解脱脂工程および酸洗工程の後に、粗化工程として下記に詳述するめっき条件で表１に示す粗化層を形成した。実施例９～１３については、粗化層を形成した後に、さらに表面被覆工程を行うことによって、下記に詳述するめっき条件で表１に示す表面被覆層を形成した。比較例１は、粗化層および表面被膜層を形成していない場合の例、比較例２は、粗化層を形成せずに表面被膜層を形成した場合の例、比較例３は、粗化工程において導電性基体の圧延直角方向に向けた相対速度で３．０ｍ／ｍｉｎとして粗化層を形成し、表面被膜層を形成していない場合の例、比較例４では電気めっき液の流れを、導電性基体用板材の圧延平行方向に向けた相対速度で０．５ｍ／ｍｉｎとして粗化層を形成し、表面被膜層を形成していない場合の例、そして、比較例５、６では相対速度でそれぞれ１５．０ｍ／ｍｉｎおよび１２．０ｍ／ｍｉｎより大きくなるようにして粗化層を形成し、表面被膜層を形成した場合の例である。
〔粗化工程のめっき条件〕
以下のめっき条件により、粗化層を電気めっきにより形成した。
以下のめっき条件により、粗化層を電気めっきにより形成した。
［粗化Ｃｕめっき（表１に記載される粗化層の種類がＣｕの場合）］
電気めっき液（ａ）として、銅（Ｃｕ）金属の濃度として、１０ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌの範囲の金属濃度である硫酸銅と、６０ｇ／Ｌ～１８０ｇ／Ｌの硫酸と、モリブデン（Ｍｏ）金属の濃度として０．１ｇ／Ｌ～５．０ｇ／Ｌの金属濃度であるモリブデン酸アンモニウムとを含む水溶液を調製した。次いで、内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に、１Ｌの電気めっき液（ａ）を入れて、ポンプを用いて液の流れを調整し、導電性基体の圧延平行方向に向けて、相対速度１～１０ｍ／ｍｉｎで電気めっき液（ａ）が流れるようにした。ここに、２０℃～６０℃の温度（浴温）で、１０Ａ／ｄｍ２～６０Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより粗化層を形成した。
電気めっき液（ａ）として、銅（Ｃｕ）金属の濃度として、１０ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌの範囲の金属濃度である硫酸銅と、６０ｇ／Ｌ～１８０ｇ／Ｌの硫酸と、モリブデン（Ｍｏ）金属の濃度として０．１ｇ／Ｌ～５．０ｇ／Ｌの金属濃度であるモリブデン酸アンモニウムとを含む水溶液を調製した。次いで、内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に、１Ｌの電気めっき液（ａ）を入れて、ポンプを用いて液の流れを調整し、導電性基体の圧延平行方向に向けて、相対速度１～１０ｍ／ｍｉｎで電気めっき液（ａ）が流れるようにした。ここに、２０℃～６０℃の温度（浴温）で、１０Ａ／ｄｍ２～６０Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより粗化層を形成した。
［粗化Ｎｉめっき（表１に記載される粗化層の種類がＮｉの場合）］
電気めっき液（ａ）として、ニッケル（Ｎｉ）金属の濃度として、１０ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌの範囲の金属濃度である硫酸ニッケルと、１０ｇ／Ｌ～３０ｇ／Ｌのホウ酸と、３０ｇ／Ｌ～１００ｇ／Ｌの塩化ナトリウムと、１０ｍＬ／Ｌ～３０ｍＬ／Ｌの２５質量％アンモニア水とを含む水溶液を調製した。次いで、内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に、ポンプを用いて液の流れを調整し、導電性基体の圧延平行方向に向けて、相対速度１～１０ｍ／ｍｉｎで電気めっき液（ａ）が流れるようにした。ここに、５０℃～７０℃の温度（浴温）で、４Ａ／ｄｍ２～１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより粗化層を形成した。
電気めっき液（ａ）として、ニッケル（Ｎｉ）金属の濃度として、１０ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌの範囲の金属濃度である硫酸ニッケルと、１０ｇ／Ｌ～３０ｇ／Ｌのホウ酸と、３０ｇ／Ｌ～１００ｇ／Ｌの塩化ナトリウムと、１０ｍＬ／Ｌ～３０ｍＬ／Ｌの２５質量％アンモニア水とを含む水溶液を調製した。次いで、内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に、ポンプを用いて液の流れを調整し、導電性基体の圧延平行方向に向けて、相対速度１～１０ｍ／ｍｉｎで電気めっき液（ａ）が流れるようにした。ここに、５０℃～７０℃の温度（浴温）で、４Ａ／ｄｍ２～１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより粗化層を形成した。
〔表面被覆工程のめっき条件〕
実施例９～１３について、以下のめっき条件により、表面被覆層を電気めっきにより少なくとも１層形成した。なお、表１に示す表面被覆層の種類の欄に、複数の金属が記載されているものは、左に記載されている金属から順に、電気めっきを施した。
実施例９～１３について、以下のめっき条件により、表面被覆層を電気めっきにより少なくとも１層形成した。なお、表１に示す表面被覆層の種類の欄に、複数の金属が記載されているものは、左に記載されている金属から順に、電気めっきを施した。
［Ｎｉめっき（表１に記載される表面被覆層の種類がＮｉの場合）］
電気めっき液（ｂ）として、ニッケル（Ｎｉ）金属の濃度として５００ｇ／Ｌの金属濃度であるスルファミン酸ニッケルと、３０ｇ／Ｌの塩化ニッケルと、３０ｇ／Ｌのホウ酸とを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液を入れて、５０℃の温度（浴温）で、１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
電気めっき液（ｂ）として、ニッケル（Ｎｉ）金属の濃度として５００ｇ／Ｌの金属濃度であるスルファミン酸ニッケルと、３０ｇ／Ｌの塩化ニッケルと、３０ｇ／Ｌのホウ酸とを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液を入れて、５０℃の温度（浴温）で、１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
［Ｐｄめっき（表１に記載される表面被覆層の種類がＰｄの場合）］
電気めっき液（ｂ）として、パラジウム（Ｐｄ）金属の濃度として４５ｇ／Ｌの金属濃度であるジクロロテトラアンミンパラジウム（［Ｐｄ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２）と、９０ｍＬ／Ｌの２５質量％アンモニア水と、５０ｇ／Ｌの硫酸アンモニウムと、１０ｇ／ＬのパラシグマＬＮ光沢剤（松田産業株式会社製）とを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、６０℃の温度（浴温）で、５Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
電気めっき液（ｂ）として、パラジウム（Ｐｄ）金属の濃度として４５ｇ／Ｌの金属濃度であるジクロロテトラアンミンパラジウム（［Ｐｄ（ＮＨ３）４］Ｃｌ２）と、９０ｍＬ／Ｌの２５質量％アンモニア水と、５０ｇ／Ｌの硫酸アンモニウムと、１０ｇ／ＬのパラシグマＬＮ光沢剤（松田産業株式会社製）とを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、６０℃の温度（浴温）で、５Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
［Ａｕめっき（表１に記載される表面被覆層の種類がＡｕの場合）］
電気めっき液（ｂ）として、金（Ａｕ）金属の濃度として１４．６ｇ／Ｌの金属濃度であるシアン化金カリウムと、１５０ｇ／Ｌのクエン酸と、１８０ｇ／Ｌのクエン酸カリウムとを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、４０℃の温度（浴温）で、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
電気めっき液（ｂ）として、金（Ａｕ）金属の濃度として１４．６ｇ／Ｌの金属濃度であるシアン化金カリウムと、１５０ｇ／Ｌのクエン酸と、１８０ｇ／Ｌのクエン酸カリウムとを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、４０℃の温度（浴温）で、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
［ＡｕＣｏめっき（表１に記載される表面被覆層の種類がＡｕＣｏの場合）］
電気めっき液（ｂ）として、金（Ａｕ）金属の濃度として１０ｇ／Ｌの金属濃度であるシアン化金カリウムと、コバルト（Ｃｏ）金属の濃度として０．１ｇ／Ｌの金属濃度である炭酸コバルトと、１００ｇ／Ｌのクエン酸と２０ｇ／Ｌのリン酸水素二カリウムとを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、４０℃の温度（浴温）で、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
電気めっき液（ｂ）として、金（Ａｕ）金属の濃度として１０ｇ／Ｌの金属濃度であるシアン化金カリウムと、コバルト（Ｃｏ）金属の濃度として０．１ｇ／Ｌの金属濃度である炭酸コバルトと、１００ｇ／Ｌのクエン酸と２０ｇ／Ｌのリン酸水素二カリウムとを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、４０℃の温度（浴温）で、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
［Ａｇめっき（表１に記載される表面被覆層の種類がＡｇの場合）］
電気めっき液（ｂ）として、銀（Ａｇ）金属の濃度として９３ｇ／Ｌの金属濃度であるシアン化銀と、１３２ｇ／Ｌのシアン化カリウムとを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、２０℃の温度（浴温）で、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
電気めっき液（ｂ）として、銀（Ａｇ）金属の濃度として９３ｇ／Ｌの金属濃度であるシアン化銀と、１３２ｇ／Ｌのシアン化カリウムとを含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、２０℃の温度（浴温）で、１Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
［Ｓｎめっき（表１に記載される表面被覆層の種類がＳｎの場合）］
電気めっき液（ｂ）として、スズ（Ｓｎ）金属の濃度として８０ｇ／Ｌの金属濃度である硫酸スズと、５０ｍＬ／Ｌの硫酸と、５ｍＬ／ＬのＵＴＢ５１３Ｙと、を含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、２０℃の温度（浴温）で、５Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
電気めっき液（ｂ）として、スズ（Ｓｎ）金属の濃度として８０ｇ／Ｌの金属濃度である硫酸スズと、５０ｍＬ／Ｌの硫酸と、５ｍＬ／ＬのＵＴＢ５１３Ｙと、を含む水溶液を調製した。内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に１Ｌの電気めっき液（ｂ）を入れて、２０℃の温度（浴温）で、５Ａ／ｄｍ２の電流密度で通電することで、電気めっきにより表面被覆層を形成した。
＜最大高さ粗さ（Ｒｚ）と粗さ曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）の測定＞
形状解析レーザ顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製；ＶＫ－Ｘ１０００）を用い、得られたリードフレーム材の表面被膜について、測定倍率５０倍、測定回数ｎ＝５（回）の測定条件により、圧延直角方向および圧延平行方向のＪＩＳ Ｂ０６８１－２：２０１８（ＩＳＯ ２５１７８）に規定される、圧延直角方向の第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘ、および圧延平行方向の第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙを測定した。
形状解析レーザ顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ社製；ＶＫ－Ｘ１０００）を用い、得られたリードフレーム材の表面被膜について、測定倍率５０倍、測定回数ｎ＝５（回）の測定条件により、圧延直角方向および圧延平行方向のＪＩＳ Ｂ０６８１－２：２０１８（ＩＳＯ ２５１７８）に規定される、圧延直角方向の第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘ、および圧延平行方向の第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙを測定した。
測定した第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘの値から比Ｘ（Ｒｚｘ／ＲＳｍｘ）を算出した。また、測定した第２高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙの比Ｙ（Ｒｚｙ／ＲＳｍｙ）を算出した。さらに、算出したＸおよびＹからＸ／Ｙ比を算出した。求めた各数値は、表２に示す。
＜粗化層の平均厚さの測定＞
リードフレーム材の断面をミクロトーム加工し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて２００００倍の倍率で観察し、粗化層の平均厚さ（μｍ）を測定した。粗化層の断面ＳＥＭ画像の中から無作為に１０個の粗化粒子を選択し、導電性基体と粗化層の境界線から、粗化粒子の頂点までの厚さの平均値を粗化層の平均厚さとした。１つの断面ＳＥＭ画像から１０個の粗化粒子の頂点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、粗化層の平均厚さを求めた。測定した値は、表２に示す。
リードフレーム材の断面をミクロトーム加工し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて２００００倍の倍率で観察し、粗化層の平均厚さ（μｍ）を測定した。粗化層の断面ＳＥＭ画像の中から無作為に１０個の粗化粒子を選択し、導電性基体と粗化層の境界線から、粗化粒子の頂点までの厚さの平均値を粗化層の平均厚さとした。１つの断面ＳＥＭ画像から１０個の粗化粒子の頂点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、粗化層の平均厚さを求めた。測定した値は、表２に示す。
＜表面被覆層の厚さの測定＞
表面被覆層の厚さは、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（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製；ＳＦＴ９４００）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、表面被覆層の厚さ（μｍ）を得た。測定した値は、表２に示す。
表面被覆層の厚さは、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（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製；ＳＦＴ９４００）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、表面被覆層の厚さ（μｍ）を得た。測定した値は、表２に示す。
＜テープ剥離試験＞
リードフレーム材を５０ｍｍ角に切り出し、ＪＩＳ Ｈ ８５０４に規定されるテープ剥離試験を実施し、試験前後の重量減少分を脱離量（ｍｇ／ｄｍ２）として測定した。脱離量について、５ｍｇ／ｄｍ２未満であった場合を粉落ちが少なく、導電性基体に対する粗化層の密着性が優れているとして「◎（優）」と評価した。また、脱離量が５ｍｇ／ｄｍ２以上１５ｍｇ／ｄｍ２未満であった場合を、粉落ちが多少認められるものの、導電性基体に対する粗化層の密着性が良好であるとして「〇（良）」と評価した。他方で、脱離量が１５ｍｇ／ｄｍ２以上であった場合を、粉落ちが多く、導電性基体に対する粗化層の密着性が劣るとして「×（不可）」と評価した。
リードフレーム材を５０ｍｍ角に切り出し、ＪＩＳ Ｈ ８５０４に規定されるテープ剥離試験を実施し、試験前後の重量減少分を脱離量（ｍｇ／ｄｍ２）として測定した。脱離量について、５ｍｇ／ｄｍ２未満であった場合を粉落ちが少なく、導電性基体に対する粗化層の密着性が優れているとして「◎（優）」と評価した。また、脱離量が５ｍｇ／ｄｍ２以上１５ｍｇ／ｄｍ２未満であった場合を、粉落ちが多少認められるものの、導電性基体に対する粗化層の密着性が良好であるとして「〇（良）」と評価した。他方で、脱離量が１５ｍｇ／ｄｍ２以上であった場合を、粉落ちが多く、導電性基体に対する粗化層の密着性が劣るとして「×（不可）」と評価した。
＜曲げ試験＞
リードフレーム材を３０ｍｍ×１０ｍｍに切り出し、圧延直角方向に曲げ加工を実施した。曲げ加工の条件は、曲げ幅１０ｍｍ、曲げ角度９０度で、(曲げ加工治具の)曲げ半径Ｒを０．００ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍ、または０．２０ｍｍとして、試作回数３回で外曲げと内曲げをそれぞれ実施した。なお、表面被膜が形成されている面を外側になるようにして９０度曲げたときを外曲げとし、表面被膜が形成されている面を内側になるようにして９０度曲げたときを内曲げとする。加工後の曲げ部の粗化層の脱離状態を目視にて確認を行い、外曲げと内曲げのいずれの場合も、脱離が生じていない最小の曲げ半径Ｒが０．００ｍｍ、または０．０５ｍｍであるものを曲げ加工性が優れているとして「◎（優）」、外曲げと内曲げの少なくとも一方が、脱離が生じていない最小の曲げ半径Ｒが０．０５ｍｍよりも大きかったものの、０．１０ｍｍであるものを曲げ加工性が良好であるとして「〇（良）」と評価した。他方で、脱離が生じていない最小の曲げ半径Ｒが０．２０ｍｍであるものを曲げ加工時に粗化層の脱離が生じやすい点で望ましくないとして「×（不可）」と評価した。
リードフレーム材を３０ｍｍ×１０ｍｍに切り出し、圧延直角方向に曲げ加工を実施した。曲げ加工の条件は、曲げ幅１０ｍｍ、曲げ角度９０度で、(曲げ加工治具の)曲げ半径Ｒを０．００ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１０ｍｍ、または０．２０ｍｍとして、試作回数３回で外曲げと内曲げをそれぞれ実施した。なお、表面被膜が形成されている面を外側になるようにして９０度曲げたときを外曲げとし、表面被膜が形成されている面を内側になるようにして９０度曲げたときを内曲げとする。加工後の曲げ部の粗化層の脱離状態を目視にて確認を行い、外曲げと内曲げのいずれの場合も、脱離が生じていない最小の曲げ半径Ｒが０．００ｍｍ、または０．０５ｍｍであるものを曲げ加工性が優れているとして「◎（優）」、外曲げと内曲げの少なくとも一方が、脱離が生じていない最小の曲げ半径Ｒが０．０５ｍｍよりも大きかったものの、０．１０ｍｍであるものを曲げ加工性が良好であるとして「〇（良）」と評価した。他方で、脱離が生じていない最小の曲げ半径Ｒが０．２０ｍｍであるものを曲げ加工時に粗化層の脱離が生じやすい点で望ましくないとして「×（不可）」と評価した。
＜樹脂密着性試験＞
リードフレーム材について、トランスファーモールド試験装置（コータキ精機社製；Ｍｏｄｅｌ ＦＴＳ）を用いて、半導体封止用のエポキシ樹脂（スミコンＧ６３０Ｌ；住友ベークライト社製）を表面被膜に射出成形して、図６に示すように、直径２．６ｍｍの接触面を有する円錐台状のモールド樹脂片２０を、リードフレーム材の試験片１１ａの表面被膜に密着させた。試験片１１ａの表面被膜に密着させたモールド樹脂片２０について、８５℃、８５％ＲＨで１６８時間保持する高温高湿試験を行った後、シェア強度（せん断強度）を測定する試験を行い、リードフレーム材の試験片１１ａとモールド樹脂片２０の密着性を評価した。ここで、シェア強度（せん断強度）の測定条件は、以下のとおりである。
リードフレーム材について、トランスファーモールド試験装置（コータキ精機社製；Ｍｏｄｅｌ ＦＴＳ）を用いて、半導体封止用のエポキシ樹脂（スミコンＧ６３０Ｌ；住友ベークライト社製）を表面被膜に射出成形して、図６に示すように、直径２．６ｍｍの接触面を有する円錐台状のモールド樹脂片２０を、リードフレーム材の試験片１１ａの表面被膜に密着させた。試験片１１ａの表面被膜に密着させたモールド樹脂片２０について、８５℃、８５％ＲＨで１６８時間保持する高温高湿試験を行った後、シェア強度（せん断強度）を測定する試験を行い、リードフレーム材の試験片１１ａとモールド樹脂片２０の密着性を評価した。ここで、シェア強度（せん断強度）の測定条件は、以下のとおりである。
測定装置：ノードソン・アドバンスト・テクノロジー社製；４０００Ｐｌｕｓ
ロードセル：５０ＫＧ
測定レンジ：１０ｋｇ
テストスピード：１００μｍ／ｓ
テスト高さ：１０μｍ
評価試験回数：４回
ロードセル：５０ＫＧ
測定レンジ：１０ｋｇ
テストスピード：１００μｍ／ｓ
テスト高さ：１０μｍ
評価試験回数：４回
高温高湿試験後のシェア強度について、２５ＭＰａ以上であった場合を、樹脂との密着性が優れているとして「◎（優）」と評価した。他方で、高温高湿試験後のシェア強度について、２０ＭＰａ以上２５ＭＰａ未満であった場合を、樹脂との密着強度が良好であるとして「〇（良）」と評価した。また、高温高湿試験後のシェア強度について、２０ＭＰａ未満であった場合を、樹脂との密着強度が劣るとして「×（不可）」と評価した。シェア強度の測定結果と評価は、表３に示した。
＜総合評価＞
上記のテープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の結果から、総合評価を行なった。総合評価の評価基準は以下に示すとおりである。
上記のテープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の結果から、総合評価を行なった。総合評価の評価基準は以下に示すとおりである。
［総合評価の評価基準］
◎（優）：テープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の評価結果がいずれも◎（優）である場合
〇（良）：テープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の評価結果の少なくとも１つが〇（良）であり、×（不可）を含まない場合
×（不可）：テープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の評価結果の少なくとも１つが×（不可）である場合
◎（優）：テープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の評価結果がいずれも◎（優）である場合
〇（良）：テープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の評価結果の少なくとも１つが〇（良）であり、×（不可）を含まない場合
×（不可）：テープ剥離試験、曲げ試験、および樹脂密着性試験の評価結果の少なくとも１つが×（不可）である場合
表１～表３の結果から、表面被膜を有し、Ｘ／Ｙ比が１．２０以上２．００以下である実施例１～１３に係るリードフレーム材は、テープ剥離試験、曲げ試験、およびシェア強度の測定のいずれにおいても「◎（優）」または「〇（良）」であり、総合評価も「◎（優）」または「〇（良）」であった。高温及び高湿環境における樹脂密着性を改善でき、かつ、加工時に粉落ちを防止できる好適なリードフレーム材であった。このことから実施例１～１２は、半導体パッケージの材料として好適であると考えられる。
他方で、比較例１および比較例２は、粗化層を有していないため、シェア強度が「×（不可）」であり、リードフレーム材として、樹脂との密着性に優れたものではなかった。また、比較例３～６は、Ｘ／Ｙ比が本発明の範囲外であるため、曲げ試験の結果が外曲げおよび内曲げともに「×（不可）」であり、加工時に粗化層の脱離が起こりやすく加工性に優れたものではなかった。
１０ リードフレーム材
１１ 導電性基体
１２ 粗化層
１３ 表面被覆層
１４ 表面被膜
２０ モールド樹脂片
１００ 電気めっき装置
１０１ めっき電解槽
１０２ 循環ポンプ
１０３ 流路（または排出管）
１０４ 流路（または流入管）
１０５ 吊部材
１１１ 導電性基体用板材
１１ 導電性基体
１２ 粗化層
１３ 表面被覆層
１４ 表面被膜
２０ モールド樹脂片
１００ 電気めっき装置
１０１ めっき電解槽
１０２ 循環ポンプ
１０３ 流路（または排出管）
１０４ 流路（または流入管）
１０５ 吊部材
１１１ 導電性基体用板材
Claims (10)
- 導電性基体と、前記導電性基体の表面の少なくとも一部に形成される表面被膜と、を有するリードフレーム材であって、
前記表面被膜は粗化層を含み、
前記表面被膜の表面について、前記導電性基体の圧延方向に対して直交する方向である圧延直角方向（ｘ方向）に沿って第１最大高さ粗さＲｚｘと第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘをそれぞれ測定するとともに、
前記導電性基体の圧延方向と平行な方向である圧延平行方向（ｙ方向）に沿って第２最大高さ粗さＲｚｙと第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙをそれぞれ測定し、
前記第１粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｘに対する第１最大高さ粗さＲｚｘの比Ｒｚｘ／ＲＳｍｘをＸ、前記第２粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍｙに対する第２最大高さ粗さＲｚｙの比Ｒｚｙ／ＲＳｍｙをＹとするとき、
前記Ｙに対する前記Ｘの比Ｘ／Ｙが１．２０以上２．００以下の範囲である、リードフレーム材。 - 前記Ｘが０．１０以上０．５０以下であり、かつ、前記Ｙが０．０７以上０．４０以下である、請求項１に記載のリードフレーム材。
- 前記第１最大高さ粗さＲｚｘおよび前記第２最大高さ粗さＲｚｙは、いずれも２．０μｍ以上９．０μｍ以下の範囲である、請求項１に記載のリードフレーム材。
- 前記導電性基体は、銅、鉄もしくはアルミニウム、または前記銅、鉄およびアルミニウムの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなる、請求項１に記載のリードフレーム材。
- 前記粗化層は、銅もしくはニッケル、または前記銅およびニッケルの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなる、請求項１に記載のリードフレーム材。
- 前記粗化層が、電気めっき層である、請求項１に記載のリードフレーム材。
- 前記表面被膜は、前記粗化層の表面に形成される少なくとも１層の表面被覆層をさらに有する、請求項１に記載のリードフレーム材。
- 前記表面被覆層は、前記粗化層とは異なる組成を有する、少なくとも１層以上の金属または合金からなる層であって、銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀、スズもしくはインジウム、または前記銅、ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀、スズおよびインジウムの群から選択される少なくとも１種の元素を含む合金からなる、請求項７に記載のリードフレーム材。
- 請求項１～８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、
電気めっきにより前記粗化層を形成する粗化工程を有する、リードフレーム材の製造方法。 - 請求項１～８のいずれか１項に記載のリードフレーム材を用いて形成したリードフレームを有する、半導体パッケージ。
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