TW201940743A - 引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體 - Google Patents

引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體 Download PDF

Info

Publication number
TW201940743A
TW201940743A TW108109707A TW108109707A TW201940743A TW 201940743 A TW201940743 A TW 201940743A TW 108109707 A TW108109707 A TW 108109707A TW 108109707 A TW108109707 A TW 108109707A TW 201940743 A TW201940743 A TW 201940743A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lead frame
frame material
roughened layer
layer
conductive substrate
Prior art date
Application number
TW108109707A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI788542B (zh
Inventor
中津川達也
橋本真
柴田邦夫
Original Assignee
日商古河電氣工業股份有限公司
日商古河精密金屬工業股份有限公司
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商古河電氣工業股份有限公司, 日商古河精密金屬工業股份有限公司 filed Critical 日商古河電氣工業股份有限公司
Publication of TW201940743A publication Critical patent/TW201940743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI788542B publication Critical patent/TWI788542B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49582—Metallic layers on lead frames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/615—Microstructure of the layers, e.g. mixed structure
    • C25D5/617—Crystalline layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D7/00—Fertilisers producing carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/10—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals
    • C25D5/12—Electroplating with more than one layer of the same or of different metals at least one layer being of nickel or chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/60—Electroplating characterised by the structure or texture of the layers
    • C25D5/605—Surface topography of the layers, e.g. rough, dendritic or nodular layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本發明的引線框架材料，其具有導電性基體與形成在前述導電性基體的至少單面上之粗化層，在前述引線框架材料的剖面作觀察，平行於前述導電性基體的表面而在預定長度內作測定所獲得之存在於前述粗化層的表面中的晶界數量為20個/微米以下。本發明的引線框架材料，其即使在高溫高濕環境下經過長時間使用的情況下，樹脂密接性也優良。

Description

引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體
本發明關於一種引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體。
在電子機器和電器設備中，組裝有大量的樹脂密封型半導體裝置。樹脂密封型半導體裝置是將藉由導線等而彼此電性連接之半導體元件與引線框架材料利用模塑樹脂加以密封而成。在這種樹脂密封型半導體裝置中，為了對引線框架材料賦予接合性、耐熱性、密封性等功能，大多施加有金（Au）、銀（Ag）、錫（Sn）等外裝鍍層。
近年來，為了簡化組裝步驟以及降低成本，使用一種引線框架材料（預鍍框架（Pre-Plated Frame），以下縮寫為PPF），其針對藉由焊料等來實行將半導體裝置構裝於印刷基板上，預先對引線框架材料的表面，施行可提高與焊料之間的潤濕性的作法的鍍覆（例如，施行Ni/Pd/Au鍍覆）（例如，參照專利文獻1）。
另外，為了提高樹脂密封型半導體裝置中的引線框架材料與模塑樹脂之間的密接性，提出有一種將引線框架材料的鍍覆表面作粗化之技術（例如，參照專利文獻2、專利文獻3）。
這些將鍍覆表面作粗化之技術，其藉由將引線框架材料的鍍覆表面作粗化，期待（1）增加引線框架材料與模塑樹脂之間的黏接面積的效果、（2）模塑樹脂成為容易咬合至粗化後的鍍膜表面的凹凸的效果（亦即，定錨效應（anchor effect））等。
藉此，成為可提升模塑樹脂對於引線框架材料的密接性，且可防止引線框架材料與模塑樹脂之間的剝離，並且可提升樹脂密封型半導體裝置的可靠度。
[先前技術文獻]
（專利文獻）
專利文獻1：日本特許第2543619號公報
專利文獻2：日本特許第3228789號公報
專利文獻3：日本特開平第10-27873號公報
[發明所欲解決的問題]
藉由如上所述的鍍覆表面的粗化，引線框架材料的樹脂密接性相較於以往確實有所提升。然而，已知近年所要求的高可靠度的水準，例如，在溫度85℃且濕度85%的高溫高濕環境下進行168小時的曝露試驗後，會散見有引線框架材料與樹脂之間產生間隙的案例。這被認為是因為變成大量使用以往不太使用之四方平面無引腳封裝（Quad Flat Non-Leaded Package，QFN）型以及小外形封裝（Small Outline Package，SOP）型等封裝，於是對於密接性的要求水準變得更高。由此可知，在引線框架材料的樹脂密接性方面尚有改善空間。
本發明目的在於提供一種引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體，該引線框架材料即使在高溫高濕環境下經過長時間使用的情況下，樹脂密接性也優良。
[用以解決問題的技術手段]
本發明的主要構成如下。
[1]一種引線框架材料，其具有導電性基體與形成在前述導電性基體的至少單面上之粗化層，該引線框架材料的特徵在於：在前述引線框架材料的剖面作觀察，平行於前述導電性基體的表面而在預定長度內作測定所獲得之存在於前述粗化層的表面中的晶界數量為20個/微米（個/µm）以下。
[2]如上述[1]所述之引線框架材料，其中，在前述引線框架材料的剖面作觀察，前述粗化層的高度在0.1微米（µm）以上且5.0µm以下的範圍內。
[3]如上述[1]或[2]所述之引線框架材料，其中，前述引線框架材料的最外表面的比表面積為120%以上。
[4]如上述[1]～[3]中任一項所述之引線框架材料，其中，在前述引線框架材料的剖面作觀察，Σ5以下的共位晶界佔存在於前述粗化層中的前述粗化層的全部晶界的比率為90.0%以上。
[5]如上述[1]～[4]中任一項所述之引線框架材料，其中，前述導電性基體是由從銅、銅合金、鐵、鐵合金、鋁及鋁合金之群組中選出的金屬或合金所構成。
[6]如上述[1]～[5]中任一項所述之引線框架材料，其中，前述粗化層包含銅及鎳中的至少一種元素。
[7]如上述[1]～[6]中任一項所述之引線框架材料，其中，進一步具有一個以上的下述層：形成在前述粗化層上，具有與前述粗化層不同的組成，且包含從鎳、鈀、銠、釕、鉑、銥、金、銀及錫之群組中選出的一種以上的元素。
[8]一種引線框架材料的製造方法，其為上述[1]～[7]中任一項所述之引線框架材料的製造方法，該製造方法的特徵在於：前述粗化層藉由電鍍形成。
[9]一種半導體封裝體，其使用上述[1]～[7]中任一項所述之引線框架材料製成。
[發明的功效]
依據本發明，則能夠提供一種引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體，該引線框架材料即使在高溫高濕環境下經過長時間使用的情況下，樹脂密接性也優良。
以下，基於實施型態來詳細說明本發明。
本發明人針對上述問題點而進行深入研究和開發的結果，注意到將表面作粗化後的層（以下，亦稱為粗化層）的表面中存在的粗化層的晶界越多，在高溫高濕試驗後越容易發生樹脂剝離。而且，發現藉由將引線框架材料的剖面中的存在於粗化層的表面中的晶界的數量控制在預定數量以下，即使在高溫高濕試驗後，也能夠維持樹脂的高度抗剪強度（shear strength），其結果，成功獲得一種引線框架材料，其樹脂密接性相較於以往更高。 本發明是基於該見解而完成。
根據本發明之引線框架材料，其具有導電性基體與形成在前述導電性基體的至少單面上之粗化層。而且，在前述引線框架材料的剖面作觀察，平行於前述導電性基體的表面而在預定長度內作測定所獲得之存在於前述粗化層的表面中的晶界數量為20個/µm以下。
導電性基體包含銅（Cu）、鐵（Fe）或鋁（Al）。作為導電性基體，較佳是由從銅、銅合金、鐵、鐵合金、鋁及鋁合金之群組中選出的金屬或合金所構成，因為導電性和散熱性優良。
例如，作為銅合金的示例，能夠舉出銅業發展協會（Copper Development Association，CDA）揭露之合金也就是C18045（Cu-0.3Cr-0.25Sn-0.5Zn）、C19400（Cu-2.3Fe-0.03P-0.15Zn）。另外，作為鐵合金的示例，能夠舉出42合金（Fe-42Ni）。並且，各元素前的數字表示合金中的質量百分率。這些合金和金屬的導電率等特性各自不同，因此會依據引線框架材料要求的特性來適當選擇。
導電性基體的厚度並無特別限定，但例如是在0.03毫米（mm）以上且1.00mm以下的範圍內，較佳是在0.03mm以上且0.30mm以下的範圍內。
在導電性基體的至少單面上形成粗化層。導電性基體的單面意謂導電性基體的頂面或底面。例如，粗化層可以僅形成在導電性基體的頂面或僅形成在導電性基體的底面上，也可以形成在頂面與底面上。
第1圖是示意性表示根據本發明之引線框架材料且用於說明存在於粗化層的表面中的晶界的計數方式之圖。並且，雖然第1圖是引線框架材料的剖面圖，但為了說明晶界，並未施加斜線也就是剖面線（hatching）以求簡便。
如第1圖所示，在引線框架材料10的剖面作觀察，平行於導電性基體20的表面而在預定長度L內作測定所獲得之存在於粗化層30的表面中的晶界數量為20個/µm以下。
具體而言，存在於粗化層30的表面中的晶界32的數量的計數方式如下。粗化層30的晶界32，其在粗化層30內是由實線來表示。存在於粗化層30的表面中的晶界，其如第1圖所示，表示為：在引線框架材料10的剖面作觀察時，用於表示存在於粗化層30的內部的晶界32之實線，延伸至粗化層30的表面（輪廓線）為止而相交的點（交點）；並且，存在於粗化層30的內部的晶界32與粗化層30的表面（輪廓線）之交點位置，由空心圓圈作為標記來表示。然後，在平行於導電性基體20的表面之方向的預定長度L的範圍內，空心圓圈的數量，也就是表示存在於粗化層30的內部的晶界32之實線與粗化層30的表面之交點的數量，即為在預定長度L內作測定所獲得之存在於粗化層30的表面中的粗化層30的晶界32的數量。在第1圖所示之引線框架材料10中，當預定長度L為1μm時，在預定長度L內測定所獲得之存在於粗化層30的表面中的晶界32的數量是17個/μm。
在使模塑樹脂密接於引線框架材料10的表面時，會有存在於粗化層30的表面中的晶界32成為起點，而在模塑樹脂中產生龜裂（crack）或模塑樹脂從引線框架材料剝離的情況。因此，存在於粗化層30的表面中的晶界32的數量越少，越會抑制這種龜裂的發生和樹脂密接性的下降。存在於上述粗化層30的表面中的晶界32的數量（個數密度）是20個/μm以下，較佳是18個/μm以下，更佳是15個/μm以下，若上述晶界32的數量是20個/μm以下，則會充分抑制龜裂的發生和樹脂密接性的下降。
存在於粗化層30的表面中的粗化層30的晶界32，其能夠藉由例如使用聚焦離子束掃描式離子顯微鏡（FIB-SIM）來觀察引線框架材料10的剖面而加以測定。
粗化層30包含銅及鎳（Ni）中的至少一種元素。作為粗化層30，為了形成樹脂密接性優良的粗化形狀，較佳是由從銅、銅合金、鎳、鎳合金及銅鎳合金之群組中選出的金屬或合金所構成。
第2圖是示意性表示根據本發明之引線框架材料10且用於說明粗化層30的高度之圖。與第1圖同樣地，雖然第2圖是引線框架材料10的剖面圖，但為了說明粗化層30的高度，並未施加斜線也就是剖面線以求簡便。
在引線框架材料10的剖面作觀察，粗化層30的高度較佳是在0.1μm以上且5.0μm以下的範圍內，更佳是在0.1μm以上且3.0μm以下的範圍內。若粗化層30的高度是0.1μm以上，則對於樹脂之定錨效應會增加，而且粗化層30的比表面積會增加，因此樹脂密接性會增加。另外，若粗化層30的高度是5.0μm以下，則能夠抑制粗化層的部分脫落也就是所謂的落粉，因此可降低用於去除製造時落粉之粗化材料之維護頻率，而提升生產性。若粗化層30的高度在上述範圍內，則上述效果會充分提升。
具體而言，粗化層30的高度如下。如第2圖所示，首先，連接粗化層30的凸部40a的二側的根部41a和41b、以及凸部40a的頂點部42而繪製三角形。隨後，針對此三角形，將根部41a和41b的連接線作為底邊B以及將頂點部42作為頂點，測量三角形的高度H。亦即，從頂點部42對底邊B拉垂直線，測量此垂直線的長度（三角形的高度H）。然後，針對預定數量的凸部40a，測量三角形的高度H，並將該測定值的平均值作為粗化層30的高度。
此處，粗化層30的凸部40a的一側的根部41a，其是在第2圖所示之引線框架材料10的剖面作觀察時，在相鄰於凸部40a之凸部40b、與凸部40a之間的粗化層30表面部分之中的最低的表面位置（最低點位置）。另外，凸部40a的另一側的根部41b，其是包夾凸部40a而位於與凸部40b相反側之凸部40c、與凸部40a之間的粗化層30表面部分之中的最低的表面位置（最低點位置）。另外，凸部40a的頂點42是凸部40a中的最高位置。
關於凸部40b及凸部40c的高度的測定方法，其亦與上述凸部40a的方法相同。
粗化層30的高度，其能夠藉由例如使用掃描式電子顯微鏡（SEM）來觀察引線框架材料10的剖面而加以測定。
另外，引線框架材料10的最外表面的比表面積，其較佳是120%以上，更佳是140%以上。比表面積意謂三維表面積相對於二維表面積之百分率（（三維表面積/二維表面積）×100（%））之數值。引線框架材料10的最外表面（最表層）的比表面積越大，與樹脂之間的接觸面積增加越多，因此提升了樹脂密接性。若引線框架材料的最外表面的比表面積是120%以上，則樹脂密接性足夠大。
引線框架材料10的最外表面的比表面積，其能夠藉由例如使用三維白光干涉型顯微鏡來觀察表面並算出三維表面積相對於二維表面積之百分率（%）來獲得。
另外，在引線框架材料10的剖面作觀察，Σ5以下的共位晶界佔存在於粗化層30中的全部晶界的比率，其較佳是90.0%以上，更佳是92.0%以上。上述Σ5以下的共位晶界的比率越大，越會抑制在高溫高濕環境下長時間放置後之引線框架的樹脂密接性的下降。若上述Σ5以下的共位晶界的比率是90.0%以上，則會充分抑制樹脂密接性的下降。
共位晶界意謂幾何學上整合性（coherency）高的特殊晶界，被定義為共位晶格點密度的倒數之Σ值越小，意謂該整合性越高。
本發明人由各種實驗的結果，發現在Σ值為5以下的共位晶界的比率成為90.0%以上時，在引線框架材料的耐熱試驗前後也就是在高溫高濕環境下，放置前後的樹脂密接性會良好地維持。此處，推定Σ值大的晶界因為是高能量構造，所以容易產生晶界劣化現象，容易因加熱而在晶界處產生剝離，並且，認為藉由形成Σ值小的晶界，在加熱後也能良好地維持樹脂密接性。因此，由抑制在高溫高濕環境下放置後的樹脂密接性的下降之觀點，共位晶界的Σ值越低越好。另外，Σ5以下的共位晶界的比率越高，上述效果越高。
在引線框架材料的剖面也就是粗化層的剖面中的共位晶界的分析時，能夠使用電子背向散射繞射法（Electron Back Scatter Diffraction，EBSD）。 EBSD是利用在SEM內對試料照射電子束時產生的反射電子菊池線繞射（菊池圖案）之結晶方位分析技術。
另外，引線框架材料10可進一步具有一個以上的下述層（未圖示）：形成在粗化層30上，具有與粗化層30不同的組成，且包含從鎳、鈀（Pd）、銠（Rh）、釕（Ru）、鉑（Pt）、銥（Ir）、金（Au）、銀（Ag）及錫（Sn）之群組中選出的一種以上的元素。
在粗化層30上形成之層為一層時，此層也就是引線框架的最外表層是表面層。構成表面層之物質，其依據引線框架材料的要求特性而適當選擇。表面層由包含從金、銀及錫之群組中選出的一種以上的元素之金屬或合金所構成。表面層較佳是由金鈷合金、金、銀或錫構成，因為焊料潤濕性優良。
表面層的厚度並無特別限定，但若厚度過大，則會掩埋源自於粗化層30的高度之粗化層30的凹凸，於是樹脂密接性的提升效果有可能會下降，所以表面層的厚度的上限較佳是3.00μm以下。進一步，在構成表面層之材料主要為金等貴金屬時，材料的成本會增加，所以在使用貴金屬時，表面層的厚度的上限較佳是1.00μm以下。
在粗化層30上形成之層為複數層時，最外表層是表面層，且形成在表面層與粗化層30之間的層是中間層。中間層可以是一層，也可以是二層以上。例如，在中間層是二層時，粗化層側的層是中間下層，表面層側的層是中間上層。中間層會提升粗化層30與表面層之間的密接性，而且會抑制導電性基體10和粗化層30的由於熱所造成的擴散和氧化。
中間層由包含從鎳、鈀、銠、釕、鉑及銥之群組中選出的一種以上的元素之金屬或合金所構成。
中間層可依據所需特性來選擇元素和厚度，在中間層是一層時，若是要求耐熱性，則期望鎳的厚度形成在0.02μm以上且2.50μm以下的範圍內，更佳是0.08μm以上且2.00μm以下的範圍內。若是要求與表面層或粗化層之間的密接性等，則期望鈀、銠、釕、鉑、銥的厚度形成在0.014μm以上且0.100μm以下的範圍內。在中間層是二層時，中間層的元素與厚度可藉由上述組合來決定。另外，在中間層由三層以上構成時，從加工性和維持粗化形狀的觀點來看，期望以合計厚度不超出2.5μm以下的範圍之方式來形成。
表面層及中間層的厚度，其能夠藉由螢光X射線膜厚計等膜厚計來加以測定。
依據引線框架材料的用途，適當選擇有無表面層及中間層、以及中間層的數量。
作為引線框架材料的製造方法，能夠利用鍍覆（plating）、披覆（clad）、蒸鍍、濺鍍等成膜方法來形成各層，由生產性和存在於粗化層的表面中的晶界數量的控制性來看，較佳是利用電鍍法來形成各層，特別是粗化層。電鍍液的組成及鍍覆條件能夠適當決定。另外，為了抑制引線框架材料的製造所需的原料使用量，單面鍍覆或厚度差異鍍覆（differential-thickness plating）也是有效的手段。
作為控制利用電鍍法形成的存在於粗化層（電鍍層）的表面中的晶界數量（個數密度）的方法，例如，能夠舉出在藉由電鍍形成粗化層時，控制電沉積（electrodeposition）時的結晶成長。為了使晶界數量在上述範圍內，可將粗化形成（電鍍）時的電壓以成為5V以上且10V以下的方式來適當調整。另外，為了控制電沉積時的結晶成長，導電性基體周圍的鍍液的流速會變得重要。若鍍液的流速高，則小的晶粒會大量成長，因此可適當調節。不過，流速難以定量測定，在一邊使用攪拌子來攪拌鍍浴，一邊利用電鍍法來形成粗化層的情況下，可適當調整攪拌子的轉速。作為粗化層的形成方法，作為其他鍍覆條件，適當變更電流密度、鍍液中的導電性鹽的濃度、浴溫等會特別有效。
引線框架材料，支撐並固定半導體元件，作為用於進行與外部電性和訊號交換之連接端子，例如用於半導體封裝體。依據要被安裝之半導體元件，引線框架材料可合適地用於電晶體和電容器、發光二極體（LED）等。
依據以上說明之實施型態，引線框架材料的存在於粗化層的表面中的晶界數量被控制在預定值以下，因此即使在高溫高濕環境下經過長時間使用的情況下，樹脂密接性也良好。
以上，已針對實施型態作說明，但本發明並非限定於上述實施型態，而包含本發明的概念及申請專利範圍所包含的所有態樣，在本發明的範圍內，能夠進行各種改變。
[實施例]
隨後，針對實施例及比較例作說明，但本發明並非限定於這些實施例。
（實施例1～19、比較例1～5）
對於表1所示的種類且具有板厚之導電性基體，在以下所示的條件下，作為預處理，施行陰極電解脫脂及酸洗後，利用表1及以下所示的條件之電鍍法，在導電性基體上形成粗化層。接著，在形成中間層（中間下層和中間上層）和表面層時，利用表1及以下所示的條件之電鍍法，以成為表1所示的厚度之方式，在粗化層上形成中間層、表面層等。如此，獲得了引線框架材料。
預處理條件如下。
[陰極電解脫脂]
>溶液組成>
氫氧化鈉：60g/L
液溫：60°C
電流密度：2.5A/dm2
處理時間：60秒
[酸洗]
>溶液組成>
10%硫酸
液溫：室溫
處理時間：30秒
關於粗化層的形成，在內徑為80mm之筒狀電鍍槽中，投入直徑φ為5mm且長度為30mm之攪拌子，並置入1L的鍍液，利用磁攪拌器，在轉速為0～800r.p.m.內變化來調整攪拌狀態。粗化層的形成條件如下所示，而且，關於粗化鍍覆時的電壓（單位：V）及攪拌子的轉速（單位：r.p.m.），表示於表1中。
[粗化Cu之鍍覆]
>溶液組成>
硫酸銅：作為銅濃度為5～10g/L
硫酸：30～120g/L
鉬酸銨：作為鉬（Mo）金屬為0.1～5.0g/L
液溫：20～60°C
電流密度：10～60A/dm2
[粗化Ni之鍍覆]
>溶液組成>
硫酸鎳：10～50g/L
硼酸：10～30g/L
氯化鈉：30～g/L
25%氨水：10～30mL/L
浴溫：50°C
電流密度：4～10A/dm2
中間層的形成條件如下。
[Ni之鍍覆]
>溶液組成>
胺磺酸鎳：300～500g/L
氯化鎳：20～40g/L
硼酸：20～40g/L
液溫：50°C
電流密度：6～10A/dm2
[Pd之鍍覆]
>溶液組成>
四氨基二氯化鈀（tetraammine palladium(Ⅱ)chloride）：1～50g/L
胺磺酸銨：0.1～300g/L
乙醇酸（glycolic acid）：0.001～100g/L
磷酸銨：0.1～50g/L
氯化銨：0.1～300g/L
液溫：30～70°C
電流密度：0.2～50A/dm2
[Rh之鍍覆]
>溶液組成>
硫酸銠：2～10g/L
硫酸：50～90g/L
液溫：50°C
電流密度：0.1～5A/dm2
[Ru之鍍覆]
>溶液組成>
亞硝基氯化釕：2～20g/L
胺磺酸：10～30g/L
液溫：60°C
電流密度：0.1～50A/dm2
表面層的形成條件如下。
[Au之衝擊電鍍（strike plating）]
>溶液組成>
金氰化鉀：1～5g/L
檸檬酸：10～60g/L
檸檬酸鉀：50～100g/L
液溫：40°C
電流密度：0.1～1A/dm2
[AuCo之鍍覆]
>溶液組成>
金氰化鉀：6～20g/L
檸檬酸：60～120g/L
磷酸氫二鉀：10～30g/L
碳酸鈷：0.1～2g/L
液溫：40°C
電流密度：0.1～5A/dm2
[Au之鍍覆]
>溶液組成>
金氰化鉀：8～20g/L
檸檬酸：10～100g/L
磷酸氫二鉀：10～150g/L
液溫：60°C
電流密度：0.1～10A/dm2
[Ag之衝擊電鍍]
>溶液組成>
氰化銀鉀：1～5g/L
氰化鉀：50～150g/L
液溫：30°C
電流密度：1～5A/dm2
[Ag之鍍覆]
>溶液組成>
氰化銀：10～100g/L
氰化鉀：20～150g/L
液溫：30°C
電流密度：0.1～5A/dm2
[Sn之鍍覆]
>溶液組成>
硫酸錫：20～120g/L
硫酸：30～150g/L
甲酚磺酸：10～100g/L
液溫：20°C
電流密度：0.1～6A/dm2
[Cu之鍍覆]
>溶液組成>
硫酸銅：200g/L
硫酸：50g/L
液溫：40°C
電流密度：5A/dm2
Au之衝擊電鍍在實施例3～15及比較例3～4中進行，Au鍍覆在實施例15及比較例5中進行。另外，Ag之衝擊電鍍及Ag鍍覆在實施例16～17中進行。進一步，Sn鍍覆在實施例18～19中進行。實施例1形成Cu鍍覆之粗化層，實施例2形成Ni鍍覆之粗化層，且不進行中間層及表面層的形成。比較例1不形成粗化層及中間層而僅進行Cu鍍覆的表面層的形成。比較例2形成Cu鍍覆之粗化層，而不進行中間層及表面層的形成。比較例5不形成粗化層而進行中間層及表面層的鍍覆。
>評估方法>
隨後，關於各層及引線框架材料的特性與評估，如下述般地進行。結果表示於表1及表2中。並且，針對各層的特性，在引線框架材料之製作中隨時作測定。
（晶界數量）
藉由聚焦離子束掃描式離子顯微鏡（FIB-SIM），將製作出的引線框架材料的粗化層作剖面觀察。在剖面觀察中，平行於導電性基體表面且將預定長度L設為4μm來作測定時，測量存在於粗化層的表面中的粗化層的晶界數量，而算出上述的每1μm長度的晶界數量（單位：個/μm）。
（中間層及表面層的厚度）
中間層及表面層的厚度，其藉由根據JIS H8501：1999之螢光X射線式試驗方法來測定。具體而言，使用螢光X射線膜厚計（SFT 9400，SII NanoTechnology Inc.製），將準直器（collimator）直徑設為0.5mm，測定各層的任意10處，並算出這些測定值的平均值，藉此獲得中間層及表面層的厚度。另外，在表面層是銅時，藉由根據JIS H8501：1999之電解式試驗方法來測定厚度。具體而言，使用電解式膜厚計（CT-4，Densoku Instruments Co.,Ltd.製），對1cm2 區域（任意五處）分別作測定，並算出平均值（n=5），而獲得表面層的厚度。並且，在電解式試驗方法中使用的電解液設為Densoku Instruments Co.,Ltd.製的K52。
（粗化層的高度）
將製作出的引線框架材料的剖面作切片加工，使用SEM並以20000倍作觀察。測定從粗化層的觀察圖像中隨機選擇的10個凸部的高度，將這些測定值的平均值作為粗化層的高度。在從剖面SEM圖像無法觀察到10個凸部的情況下，使用2～3張拍攝位置不同的剖面SEM圖像來觀察凸部。
（引線框架材料的最外表面的比表面積）
引線框架材料的最外表面的比表面積，其使用三維白光干涉型顯微鏡（Contour GT-K，BRUKER公司製）來測定三維表面積相對於二維表面積之百分率（（三維表面積/二維表面積）×100（%））（測定條件為測定倍率10倍且使用高解析度感光耦合元件（CCD）相機，且在測定後不加上特別濾鏡而作量化），並將其平均值（n=5）作為比表面積（%）。
（共位晶界）
在粗化層剖面中的共位晶界的分析中，使用EBSD。並且，在EBSD測定中，為了獲得清晰的菊池線繞射圖像，需要去除附著在測定面上之異物而且需要將測定面作鏡面最終處理。因此，在樹脂填埋測定試料後，進行剖面研磨（cross-section polisher，CP）加工，並施行粗化層剖面的研磨加工，而獲得觀察面。
關於EBSD測定，將6μm×16μm的範圍以25nm的步長（step）作掃描，並以能夠僅分析粗化層的方式，依據粗化層的厚度裁剪高度方向。使用分析用軟體（Orientation Imaging Microscopy v5，EDAX/TSL公司（現為AMETEK公司）製），分析粗化層的剖面。為了預先排除觀察範圍內的樹脂的影響，去除0.1μm以下的晶粒尺寸的數據，僅抽取粗化層的數據，藉此，算出Σ1～Σ49為止的共位晶界（Coincidence Site Lattice，CSL）。並且，在測定對象中，當相鄰像素（pixel）的方位差（偏差）是15°以上時，則判斷為晶界。表1表示了作為共位晶界，Σ5以下的共位晶界佔存在於粗化層中的粗化層的全部晶界的比率。
（樹脂密接性）
使用轉移模具試驗裝置（Model FTS，KOHTAKI Corporation製），在製作出的引線框架材料的表面上射出成形具有直徑2.6mm之接觸面且由樹脂構成之布丁狀試驗片。針對密接於引線框架材料的最外表面之試驗片，進行測定剪切力之試驗，並評估引線框架材料與試驗片之間的樹脂密接性。評估試驗所使用的樹脂及裝置如下所示。
樹脂：SUMIKON G630L（商品名），Sumitomo Bakelite Co., Ltd.製
裝置：4000 Plus（商品名），Nordson Advanced Technology製
另外，評估試驗的測定條件如下所示。
荷重元（load cell）：S50KG
測定範圍：50kg
測試速度：100μm/s
測試高度：200μm
評估試驗次數：12次
首先，針對已密接於引線框架材料上之試驗片，藉由上述測定條件來測定剪切力，並將其平均值（n=12）作為高溫高濕試驗前的樹脂密接強度。隨後，將已密接試驗片之引線框架材料投入至高溫高濕試驗（85℃，85%RH，168小時）後，藉由上述測定條件來測定剪切力，並將其平均值（n=12）作為高溫高濕試驗後的樹脂密接強度。然後，針對高溫高濕試驗前及試驗後的樹脂密接強度，分別將10kgf/mm2 以上排名為「A」（優良），將7kgf/mm2 以上且未滿10kgf/mm2 排名為「B」（良好），將0kgf/mm2 以上且未滿7kgf/mm2 排名為「C」（不可）。A及B排名為合格。另外，針對在高溫高濕試驗前後的樹脂密接強度的下降比率（樹脂密接強度的下降之抑制性），將（高溫高濕試驗後的樹脂密接強度/高溫高濕試驗前的樹脂密接強度）×100（%）的數值為80%以上排名為「A」（優良），70%以上且未滿80%排名為「B」（良好），未滿70%排名為「C」（不可）。A及B排名為合格。
隨後，目視觀察高溫高濕試驗後的引線框架材料與由樹脂構成之試驗片之間的剝離界面的狀態。然後，將引線框架材料上殘存有樹脂的情況作為「○」，將引線框架材料上沒有殘存樹脂的情況作為「×」。
在實施例1～19中，觀察到樹脂殘存在引線框架材料上的狀態。這被推測是因為，藉由在樹脂密接性適合的狀態下形成粗化層，引線框架材料與樹脂之間的密接強度會上升，於是不會引起如同以往的引線框架材料與樹脂之間的界面剝離而產生樹脂的破壞。作為粗化鍍覆條件，在5～10V且將攪拌子轉速設為100～250r.p.m.之最佳條件下，控制電沉積時的結晶成長，藉此，能夠製造一種引線框架材料，其樹脂密接性相較於以往更加提升。
另一方面，在比較例1～5的引線框架材料中，特別是高溫高濕試驗後的樹脂密接性不合格，且在高溫高濕試驗後的剪切時，會從引線框架材料與樹脂（試驗片）之間的界面產生剝離，於是在引線框架材料上沒有觀察到樹脂。
[表1]
[表2]
10‧‧‧引線框架材料
20‧‧‧導電性基體
30‧‧‧粗化層
32‧‧‧晶界
40a、40b、40c‧‧‧凸部
41a、41b‧‧‧(凸部的)根部
42‧‧‧頂點部
B‧‧‧三角形的底邊
H‧‧‧三角形的高度
L‧‧‧預定長度
第1圖是示意性表示根據本發明之引線框架材料且用於說明存在於粗化層的表面中的晶界的計數方式之圖。
第2圖是示意性表示根據本發明之引線框架材料且用於說明粗化層的高度之圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無

Claims (9)

  1. 一種引線框架材料，其具有導電性基體與形成在前述導電性基體的至少單面上之粗化層，該引線框架材料的特徵在於： 在前述引線框架材料的剖面作觀察，平行於前述導電性基體的表面而在預定長度內作測定所獲得之存在於前述粗化層的表面中的晶界數量為20個/微米以下。
  2. 如請求項1所述之引線框架材料，其中，在前述引線框架材料的剖面作觀察，前述粗化層的高度在0.1微米以上且5.0微米以下的範圍內。
  3. 如請求項1或2所述之引線框架材料，其中，前述引線框架材料的最外表面的比表面積為120%以上。
  4. 如請求項1～3中任一項所述之引線框架材料，其中，在前述引線框架材料的剖面作觀察，Σ5以下的共位晶界佔存在於前述粗化層中的前述粗化層的全部晶界的比率為90.0%以上。
  5. 如請求項1～4中任一項所述之引線框架材料，其中，前述導電性基體是由從銅、銅合金、鐵、鐵合金、鋁及鋁合金之群組中選出的金屬或合金所構成。
  6. 如請求項1～5中任一項所述之引線框架材料，其中，前述粗化層包含銅及鎳中的至少一種元素。
  7. 如請求項1～6中任一項所述之引線框架材料，其中，進一步具有一個以上的下述層：形成在前述粗化層上，具有與前述粗化層不同的組成，且包含從鎳、鈀、銠、釕、鉑、銥、金、銀及錫之群組中選出的一種以上的元素。
  8. 一種引線框架材料的製造方法，其為請求項1～7中任一項所述之引線框架材料的製造方法，該製造方法的特徵在於：前述粗化層藉由電鍍形成。
  9. 一種半導體封裝體，其使用請求項1～7中任一項所述之引線框架材料製成。
TW108109707A 2018-03-23 2019-03-21 引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體 TWI788542B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018055486 2018-03-23
JP2018-055486 2018-03-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201940743A true TW201940743A (zh) 2019-10-16
TWI788542B TWI788542B (zh) 2023-01-01

Family

ID=67986214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108109707A TWI788542B (zh) 2018-03-23 2019-03-21 引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6667728B2 (zh)
KR (1) KR102589528B1 (zh)
CN (1) CN111557043A (zh)
TW (1) TWI788542B (zh)
WO (1) WO2019181924A1 (zh)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2543619Y2 (ja) 1991-08-27 1997-08-13 中部電力株式会社 移動台車の押付装置
JPH06252311A (ja) * 1993-03-01 1994-09-09 Mitsubishi Electric Corp リードフレーム及びその製造方法、該リードフレームを使用した半導体装置
JPH1027873A (ja) 1996-07-11 1998-01-27 Nippon Koujiyundo Kagaku Kk 半導体装置用リードフレーム
WO1998034278A1 (fr) * 1997-02-03 1998-08-06 Nippon Denkai, Ltd. Materiau pour cadre de montage
KR100819800B1 (ko) * 2005-04-15 2008-04-07 삼성테크윈 주식회사 반도체 패키지용 리드 프레임
JP4628263B2 (ja) * 2005-12-05 2011-02-09 新光電気工業株式会社 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
JP5057932B2 (ja) * 2007-10-31 2012-10-24 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 圧延銅箔及びフレキシブルプリント配線板
JP5150597B2 (ja) * 2009-10-08 2013-02-20 新電元工業株式会社 半導体パッケージ及びその製造方法
JP5700834B2 (ja) * 2011-12-09 2015-04-15 株式会社神戸製鋼所 酸化膜密着性に優れた高強度銅合金板
JP6034233B2 (ja) * 2013-04-08 2016-11-30 古河電気工業株式会社 光半導体装置用リードフレームとその製造方法、および光半導体装置
JP6398596B2 (ja) * 2013-10-22 2018-10-03 住友金属鉱山株式会社 ２層フレキシブル配線用基板及びそれを用いたフレキシブル配線板
JP5766318B2 (ja) * 2014-02-17 2015-08-19 株式会社三井ハイテック リードフレーム
CN107532322B (zh) * 2015-04-28 2019-07-16 三井金属矿业株式会社 粗糙化处理铜箔及印刷电路板
JP6789965B2 (ja) * 2015-11-05 2020-11-25 古河電気工業株式会社 リードフレーム材およびその製造方法
WO2017179447A1 (ja) * 2016-04-12 2017-10-19 古河電気工業株式会社 リードフレーム材およびその製造方法
JP3228789U (ja) 2020-08-03 2020-11-12 一広株式会社 冷感マスク

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200135288A (ko) 2020-12-02
CN111557043A (zh) 2020-08-18
KR102589528B1 (ko) 2023-10-13
JPWO2019181924A1 (ja) 2020-04-30
TWI788542B (zh) 2023-01-01
WO2019181924A1 (ja) 2019-09-26
JP6667728B2 (ja) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI699458B (zh) 引線框架材及其製造方法
TW200536031A (en) Fretting and whisker resistant coating system and method
WO2007040191A1 (ja) ウィスカ抑制表面処理方法
CN101595248B (zh) Sn-B电镀液以及使用该电镀液的电镀方法
CN105492661A (zh) 银和锡合金的电镀浴
WO2017179447A1 (ja) リードフレーム材およびその製造方法
TWI762546B (zh) 導線架材料及其製造方法以及半導體封裝體
TW201940743A (zh) 引線框架材料及其製造方法、以及使用此引線框架材料之半導體封裝體
TWI557750B (zh) Electrical contact material and manufacturing method thereof
JP2010150647A (ja) はんだ濡れ性、挿抜性に優れた銅合金すずめっき条
JP7178530B1 (ja) リードフレーム材およびその製造方法、ならびに半導体パッケージ
JP7014695B2 (ja) 導電性材料、成型品及び電子部品
WO2023286697A1 (ja) リードフレーム材およびその製造方法、ならびに半導体パッケージ
JP7366480B1 (ja) 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
JP6805217B2 (ja) 導電性材料、成型品及び電子部品
JP2024021122A (ja) リードフレーム材、リードフレーム材の製造方法、および半導体パッケージ
JP2022148743A (ja) 導電性材料、成型品及び電子部品