JPS62173748A - 半導体用リ−ドフレ−ムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、めっきによる半導体用リードフレームの製造
方法に関し、特にＳｎ−Ｎｉ合金めっき表面ドフレーム
の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 一般に半導体装置は金属からなるリードフレーム材を基
体とし、半導体素子を取付けるタブ部、金属細線を用い
て半導体素子と内部リード端子部とを配線するボスト部
を有する形状からなっている。このリードフレーム材は
鉄素材では、Ｆｅ−Ｎｉ合金や、Ｆｅ−Ｎ１−Ｇｏ金合
金るいは銅素材では、Ｓｎ入り鋼や、Ｆｅ入り銅などの
各種合金が用いうわている。

これらの材料に半導体素子の固定やへｕ細線などによる
配線を行おうとする場合には、少なくともタブ部あるい
はボスト部を含む部分にＡｕ、Ａｇなどの貴金属めっき
を行ったものが用いられている。

これらのリードフレーム材は、半導体素子を固定するペ
レット付け、あるいはＡｕ線で配線するワイヤホンティ
ング作業などで３００℃を超える加熱処理を受ける。

づ、ｔ＋、イ　慣ごμムす’Ａ−ＩＩ　−Ｖ−７１／　
−人１．＝…１，１スＩ−ｈｎ熱処理で表面に厚い酸化
膜が形成され、外部端子部での半田付性の低下や、素子
を保護するために行う樹脂封止の際の樹脂とリードフレ
ーム材の接着性の低下などの問題を発生する。

そこで、銅フレームのこれら欠点を改良するため銅フレ
ーム材全面にＮｉめっきを設けたり、Ｎｉの半田付性を
改良したＳｎ−Ｎｉ合金めっきを設ける方法が行われて
いる。

しかし銅合金素材を前処理してからＮｉ系めっきし、さ
らに部分Ａｇめっきする作業を連続して行うのは工程か
多く、めっき装置に酸のラインとアルカリ、特にシアン
のラインが混じっており危険であり、めっき浴等の管理
が複雑である。

また、ユーザーにより各々のめっき仕様も若干変化し、
各ユーザーの要求を満足させるめっき装置構造とするに
は、装置が高価なものとなったり、生産性が低くなるな
どの欠点があった。

これらの欠点を解消する一つの方法は銅合金素材をＮｉ
系めっき後、一旦乾燥し、次の部分Ａｇめっきとの間で
めっきラインを非連続にし、てしまうことである。こう
することによフて酸のラインとアルカリのラインを切り
離し、Ｎｉ系めっき後に多数のユーザーの異なる要求使
用に応じられる種々の部分Ａｇめっき条件で部分Ａｇめ
っきすることができる。

ところが銅合金素材上のＮｉ系めっきの皮膜は、乾燥さ
せると表面に酸化膜が形成されてしまい、この酸化膜が
強固で取除きにくいため、次に部分ＡｇめっきするとＮ
ｉ上のめっき膜の密着性が低下してしまう。このためＮ
ｉ系めっき後一旦乾燥する工程は今まで採用されていな
かった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、半
導体用リードフレームの生産性を大幅に増加させるとと
もに、安価で信頼性の高いリードフレームを製造するこ
とのできる半導体用リードフレームの製造方法を提供す
ることにある。

く問題点を解決するための手段〉 銅系材を主体とするリードフレームの基体上にめっきさ
れるＮｉおよびＮｉを主体とするＮ１−Ｐ。

Ｎｉ　−Ｂ　、　Ｎｉ　−Ｓなどの合金めっき表面を大
気中で加熱処理したり乾燥放置すると、Ｎｉの緻密で強
固な酸化膜が形成されてしまい、この酸化膜の除去は非
常に困難である。

しかし、本発明者等は、Ｎｉ系合金のうちＳｎ−Ｎｉ合
金めつき皮膜は、大気中の加熱処理や乾燥放置によって
Ｓｎを主体とする酸化膜が形成され、このＳｎ酸化膜は
Ｎｉの酸化膜と比較して非常に薄くアルカリ水溶液中で
の活性化処理で除くことができることを知見し、本発明
に至ったものである。

本発明は、金属基体からなるリードフレーム上に、Ｓｎ
−Ｎｉ合金めっき層を設けた後に、Ｃｕ、八ｇおよび八
ｕめっき層の少なくとも一層を設ける際に、Ｓｎ−Ｎｉ
合金面を乾燥した後に予めアルカリ水溶液中で活性化処
理してからＣｕ、　ＡｇおよびＡｕめっき層の少なくと
も一層を設けることを特徴とする半導体用リードフレー
ムの製造方法を提供するものである。

ここで、面記アルカリ水溶液中での活性化処理ｉ＋＜　
　　　記ｈｇＩＫＬ　Ｔｍ　　七ｒ　　ｌ−ｙｆ　　／
　−ｋ　　ｆ−１，−）　Ｖｐ　ｋ；≦ノｎ　ＴＩＩＩ
　イｇ　　！、　−■ が好ましい。

以下に本発明を詳述する。

本発明のめつき方法は、半導体用リードフレーム基体上
にＳｎ−Ｎｉ合金めっき層を設けた後に、Ｓｎ−Ｎｉ合
金面を一旦乾燥した後に予めアルカリ水溶液中で活性化
処理し、好ましくは陰極処理して、次にＣｕ、　Ａｇお
よびＡｕめっき層の少なくとも一層を設けることに特徴
がある。

ここで活性化処理とは、アルカリ水溶液中への浸漬処理
をいう。

用いるアルカリはＮ　ａ　Ｏ１１、Ｈ０１１等の強アル
カリ塩や弱アルカリ塩であるＮａＣＮ、　Ｎａ２　ＣＯ
３、ＫＣＮ　。

Ｋ２　ＣＯ３等をあげることかできるが、こむ以外でも
５ｒｒＮｉ合金めっき上の酸化膜を効果的に除くことが
できるものであわばいかなるアルカリであってもよい。

これらのアルカリは単独で用いてもよいし、二種以上混
合して用いてもよい。

アルカリ水溶液には、必要に応じて、抑制剤。

緩衝剤、ｐｉ調整剤等の活性化処理助剤を用いてもよい
。

アルカリ水溶液濃度はＳｎ−Ｎｉ合金めつき表面の酸化
皮膜の状態によっても異な′るが、合計して０’、２　
ＮＡｌ１〜５Ｎ／λとする。活性化処理温度は１０℃（
常温）〜６０℃とし、２秒〜６０秒間浸漬処理する。

Ｓｎ−Ｎｉ合金めっき表面の酸化皮膜がＳｎが主体の薄
い酸化膜である場合には上述のようにアルカリ水溶液中
で浸漬すれば極〈薄い酸化膜は溶解する。

次にＳｎ−Ｎ　ｉ合金めっき表面の酸化皮膜が若干厚い
場合には、上記のアルカリ水溶液中で好ましくは陰極処
理することにより除くことができる。陰極処理はＳｎ−
Ｎｉ合金めっきされたリードフレーム用Ｃｕ系基体を陰
極として０．２　Ａ／ｄｒｎ’　〜１０　Ａ／ｄｒｎ”
の電流密度で２秒〜６０秒間陰極還元する。

活性化処理、陰極処理の条件は上述の条件に限定される
ものではなく、酸化皮膜の状態によって適切に選択され
る。

また活性化処理としての浸漬処理と陰極処理とを合わせ
て行うことも効果的である。

本発明方法によって酸化膜を除去することのできるＳｎ
−Ｎｉ合金めっきは、以下に説明する半導体素子製造工
程において設けらるＳｎ−Ｎｉ合金めっき上の酸化膜で
あり、組成はＳｎ６０重量％〜８０ｒ！Ｌ１％であるこ
とが好ましい。これはＳｎ６０重量％未満であると、Ｓ
ｎ−Ｎｉ合金膜の半田付性が低下するようになり、Ｓｎ
８０重量％超であると、Ｓｎ−Ｎｉ合金めつき膜の耐食
性が低下するからである。

半導体素子の製造工程を以下に簡単に説明する。

第１図はリードフレームの平面図を示し、第２図は第１
図の■−■線断面図を示すものであるが、リードフレー
ム用Ｃｕ系基体１は、半導体素子を取付けるタブ部２と
、金属細線で半導体素子と、インナーリード部５とを配
線するボスト部３と、ボスト部３を先端に有するインナ
ーリード部５と、リードフレームを他の機材と半田付け
する個所であるアウターリード部４とを有する。

リードフレーム用Ｃｕ系基体１には、Ｓｎ入り銅、Ｆｅ
入り銅等の各種合金が用いられる。銅系素材をリードフ
レーム用基体に用いると、加熱処理工程の際に表面に厚
い酸化膜が形成され、アウターリード部４での半田付性
の低下や、半導体素子を保護するために行う樹脂封止の
際の樹脂とリードフレーム材の接着性の低下などの問題
が発生する。これらの欠点を改良するためＣｕ系基体１
全面にＳｎ−Ｎｉ合金めっき６を設ける場合がある。次
に半導体素子との固定やＡｕ細線などによる配線を行う
ために、少なくともタブ部２あるいはポスト部３を含む
部分にＣｕ下地めっき７を設けて、その上にＣｕ、Ａｕ
、Ａｇなどの貴金属めっき８を設ける。

Ｓｎ−Ｎｉ合金めっき６を設けたアウターリード部５は
、半導体素子をタブ部２に取付け、ポスト部３と半導体
素子をワイヤボンディングした後、タブ部２とポスト部
３を樹脂封止した後、リードフレームを他の機材と取付
けるために、他の機材と溶融半田付される。

本発明方法は上記のような半導体素子製造に際して、以
下の（１）および（２）の場合に好適に用いられる。

（１）　基体１全面にＳｎ−Ｎｉ合金めつき６した後、
十分に水洗してから乾燥する。次に本発明方法の特徴で
あるアリカリ水溶液中に浸漬処理し、および／またはア
ルカリ水溶液中で陰極処理を行って、Ｓｎ−Ｎｉ合金め
っき６表面の酸化皮膜除去を行う。

その後、少なくともタブ部２あるいはボスト部３を含む
部分にＣｕ、ＡｇあるいはＡｕめっき層のいずれか一層
あるいは二層以上設ける。

このようなＳｎ−Ｎｉ合金めっき６後に水洗乾燥しても
、その後の活性化処理あるいは陰極処理でＳｎ−Ｎｉ合
金めっき６上の酸化膜が十分除去されているので、Ｃｕ
、Ａｇ、Ａｕめっき層とＳｎ−Ｎｉ合金めっきとのめっ
き密着性を良好にすることができる。

また、本発明方法、により、酸を使用するＳｎ−Ｎｉめ
っきラインとシアンを使用するＣｕ、Ａｇ、八ｕめつき
ラインを区別することが可能となり、めっき作業の安全
性が高まる。従来は、Ｎｉ合金めっき後、水洗乾燥する
と形成されてしまうＮｉ合金酸化膜が十分除去できない
ので、ＮｉめっきラインとＣｕ、Ａｇ。

Ａｕめっきライン、を区別することが不可能であった。

従来酸化皮膜を研磨除去する方法と過塩素酸等の酸性溶
液を用いて酸化皮膜を溶解除去する方法があったが、研
磨法はフレームの変形が起り、打壊フレームには適用で
きないし、溶解法ではＳｎ−Ｎｉ合金めっき層が薄すぎ
て、銅露出などの欠陥を生じてしまう。

さらにＮｉめつきラインとＡｇ、Ａｕめっき等の貴金属
めっきラインが一体化している装置の場合は、ラインス
ピードの遅い工程が律速段階となり、めっきの仕様によ
っては生産性が大幅に低下することがある。

本発明方法によれば、Ｓｎ−Ｎｉ合金めつき後乾燥処理
することができるので、Ｓｎ−ＮｉめつきラインとＡｇ
、Ａｕめっき等の貴金属めっきラインを分離することが
でき、生産性が一方によって律速されることかなく、装
置能力を十分に発揮できるので安価な製品を提供するこ
とができる。

（２）　上述の活性化処理あるいは陰極処理をめっき時
に用いるばかりでなく、上記めっき処理を行った後、半
導体素子をタブ部２に取付け、ボスト部３と半導体素子
をワイヤボンティグした後、タブ部２とボスト部３を樹
脂封止した後、アウターリード部５上のＳｎ−Ｎｉ合金
めっき表面の酸化皮膜を、本発明方法を用いて、アルカ
リ水溶液中で活性化処理し、あるいは好ましくはアルカ
リ水溶液中で陰極処理を行って、Ｓｎ−Ｎｉ合金めっき
表面の酸化皮膜除去を行う。その接地の機材と溶融半田
付すると溶融半田付性が大幅に向上する。

〈実施例〉 以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明する。

〈実施例１〉 低Ｓロリン青銅から成るリードフレーム用Ｃｕ系基体１
を用いて脱脂酸洗等の前処理を施した後、電解めっき法
によりフッ化物浴からなるＳｎ−Ｎｉ合金めっき層（Ｓ
ｎ７０重量％）６を約０．２μの厚さにめっきし、十分
水洗してから乾燥して１４日保管した。

その後別の装置を用いてＮａＯＨ（２０ｇ／ｆｌ　）と
Ｎａ２　Ｃ０３（４０ｇ／ｌ　）からなるアルカリ浴中
に１５秒間浸漬処理した後、シアン浴（ＮａＣＮ　５　
ｇ／　ｆｌ、ＮａＯＨ３０ｇ７ｆｔ　）中で陰極電解（
電流密度ＩＡ／ｄｒｎ”電解時間１０秒）してから、シ
アン化銅浴から厚さ０２μのＣＩＪめっき層７を中間層
として設け、さらにタブ部２とボスト部３を含む部分に
部分Ａｇめっき層８を４μ設けた。最後に八ｇめっき層
で覆われていない部分のＧｕめっき層をシアン浴中で陽
極的に溶解除去して第２図に示す半導体用リードフレー
ム材を作成した。

実施例２ 実施例１と同様にリードフレーム用Ｇｕ；ｆ、−基体１
上にＳｎ−Ｎｉ合金めっきをし、十分水洗乾燥後１４０
間保管した後、シアン浴（ＮａＣＮ　５　ｇ／　Ｑ　、
　Ｎａ０ｌ１３０　ｇ／ｌ　）に浸漬処理（浸漬時間１
５秒）する。

その後再び実施例１と同様の方法で部分Ａｇめっき層を
設け、半導体用ソートフレーム材を作成した。

従来例 Ｓｎ−Ｎｉ合金めつき面を一度乾燥してからさらに部分
めっきする例はないが、次の２法が考えられる。

く比較例１〉 実施例１と同様に、リードフレーム用Ｃｕ系基体１上に
、Ｓｎ−Ｎｉ合金めつきし、十分水洗乾燥後１４日保管
した後、研磨材を用いて機械研磨したところビンが変形
するなどの問題が発生し実用化できなかった。

く比較例２〉 実施例１と同様に、リードフレーム用Ｃｕ；１１Ｓ基体
上に、Ｓｎ−Ｎｉ合金めつきし、十分水洗乾燥後、１４
日保管した後、過塩素酸（３００ｍｏｌ／ｌ）の酸性水
溶液で酸化膜除去を行った。

結果はＳｎ−Ｎｉ厚が薄すぎて銅露出などの欠陥を生じ
使用できなかった。

以上の実施例１と比較例１および２について、特性を比
較して第１表にまとめた。

評価および判定は以下のとおりである。

リードフレームの変形二〇変形なし ×変形発生 銅素地の露出：　Ｑ　Ｓｎ−Ｎｉ面のみＸ　Ｓｎ−Ｎｉ
面の下の銅素地が露出 へｇめっき後加熱フクレ：４００℃２分大気中加熱後実
体顕微鏡観察 Ｏ：フクロなし △：微小フクレ数個 ×：フクロ多発 く比較例３〉 次に実施例１と同様の条件でＳｎ−Ｎｉめっき後、乾燥
作業を行わないで、連続して一気に部分式ｇめっきまで
完成する工程モ作成した。

めっき作業は実施例１と同じであるが、Ｓｎ−Ｎｉめっ
き後乾燥工程がないので、本発明方法のアルカリ浴中へ
の浸漬やシアン浴中での陰極処理はなく、Ｓｎ−Ｎｉ面
を水洗した後、シアン銅から厚さ０．２μのＣｕめっき
層７を設けてから部分Ａｇめっき８を行い、第２図に示
す半導体用リードフレームを作成した。

第２表にはＳｎ−Ｎｉめつきと八ｇめっきを分離した場
合と、−像装置の比較例３の場合の生産性を比較し、安
全性についてまとめた。生産性については、Ｓｎ−Ｎｉ
合金めっき糟長を同一とし、Ｓｎ−Ｎｉ　＠厚によるラ
インスピードから換算して比較した。

第　　　１　　　表 第　　　２　　　表 〈発明の効果〉 本発明のめっき方法によれば、Ｓｎ−Ｎｉ合金めつき表
面を、大気中で乾燥あるいは加熱処理する際に生ずる酸
化膜を、アルカリ水溶液中で浸漬処理および／または陰
極処理することによって効果的に除去してから、（：ｕ
、　ＡｇあるいはＡｕめっきを行うため、Ｓｎ−Ｎｉ合
金めっき上に、Ｃｕ、　Ａｇめっき等を設けて、リード
フレームを製造する際に、Ｃｕ、　ＡｇあるいはＡｕ等
のめっき密着性が良く、高品質のリードフレームを製造
することができる。

また、本発明の方法を採用することにより、リードフレ
ーム製造の際、酸を使用する前処理Ｓｎ−Ｎｉめっきラ
インとシアンを使用するＣｕめっき、Ａｇめっきライン
を区別することができる（従来の方法では、分離は不可
能であった）。

このことによりリードフレーム製造工程の安全性が高ま
った。

従来Ｓｎ−ＮｉめつきラインとＡｇめっきラインが一体
化している装置の場合いずれかのラインスピードで生産
性は決定され、めっき仕様によっては生産性が大幅に低
下することがあった。本発明方法を用いると、Ｓｎ−Ｎ
ｉめつきラインとＡｇめっきラインを分離できるので生
産性が一方により決まることはなく、装置能力を十分に
発揮てきるので、安価なリードフレーム製品を提供でき
る。

さらに本発明方法をリードフレームのアウターリードの
Ｓｎ−Ｎｉ合金めっき表面の酸化皮膜除去に用いれば、
アウターリードの溶融半田付性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を用いて製造したリードフレームの
一実施例を示す平面図である。 第２図は第１図ｎ−ｎ線での横断面図である。 符号の説明 １・”Ｃｕ系基体、２・・・タブ部　、３−・・ボスト
部、４・・・アウターリード部、５・・・インナーリー
ド部、６−Ｓｎ−Ｎｉめつき、７”Ｇｕ下地めっき、８
・・・貴金属めっき

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属基体からなるリードフレーム上に、Ｓｎ−Ｎ
   ｉ合金めっき層を設けた後に、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕめ
   っき層の少なくとも一層を設ける際に、Ｓｎ−Ｎｉ合金
   面を乾燥した後に予めアルカリ水溶液中で活性化処理し
   てからＣｕ、ＡｇおよびＡｕめっき層の少なくとも一層
   を設けることを特徴とする半導体用リードフレームの製
   造方法。
2. （２）前記アルカリ水溶液中での活性化処理が、浸漬処
   理および／または陰極処理である特許請求の範囲第１項
   に記載の半導体用リードフレームの製造方法。