TW391042B - Lead frame material - Google Patents

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經滴部中央標準局負工消费合作社印製 A7 ______B7_五、發明説明ί ) (技術領域） 本發明係關於一種適用於半導體裝置等之導線框架之 製造的導線框架材。 (背景技術） 〃 隨著I C，L S I之高積體化而梢數增加，所以必須 微細化導線部。蝕刻導線框架材而製造導線框架之方法係 適用於導線部之微細化的方法，在日本專利公報特開平3 -1 4 8 8 5 6號記載使用由厚度不同之兩層的金屬層以 三明治狀地夾住鋁所成之蝕刻停止層之三層構造的導線框 架材，並將該材蝕刻來製造導線框架之方法。 依照該方法，由於設置蝕刻停止層可選擇性地蝕刻厚 度不同之兩層金屬層，將成爲導線框架之母材的厚金屬層 作成可得到必需機械強度的厚度，並藉將成爲與I C之連 接部的薄金屬層作成隨著連接部所要求之微細度的厚度， 可製造出IC及微細連接部間具有充分之機械強度的導線 框架。 _ 然而，使用於該方法之三層構造的導線框架材，係蝕 刻停止層材料爲藉由蒸鍍所形成的鋁。依蒸鍍之鋁層的形 成，係製程煩雜，是有關連於導線框架材之成本高的問題 〇 又，在使用該之層構造之導線框架材來製造導線框架 之方法中，使用聚醯胺酸系黏接劑在3 5 0 °C以上之溫度 硬化並黏接絕緣保護膜的聚醯亞胺薄膜於形成有導線之面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

'1T -象-- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） -4- 經满部中央標準局員工消f合作社印製 A7 __B7___五、發明説明) 的面上等，存有導線框架材曝露於高溫之製程，而在蝕刻 停止層被要求也耐於高溫之耐熱性。由電鍍等容易地層形 成之鎳層等，若曝露於3 5 0 °C以上高溫時，則金屬層之 銅會擴散至鎳層，而無法發揮作爲蝕刻停止層之作用。 又，在日本專利公報特開平5 — 1 2 1 6 1 7號記載 '有在厚度8 0〜1 5 Ο μηι之第一銅層與厚度1 0〜5 0 V m之第2鋁層所成的兩層構造之導線框架材的鋁層上藉 選擇性電鍍形成第3銅層，然後，圖形形成第1銅層，形 成內部導線而製造導線框架之方法。在該方法中，蝕刻停 止層也是鋁層，具有與三層構造之導線框架材同樣之問題 1^1 rn —^i HI , n (請先閱讀背面之注f項再填寫本頁)

,1T (發明之揭示） 本發明之目的係在於提供一種不需要蒸鍍等煩雜之製 程而藉電鍍可容易地形成，同時具有優異耐熱性之蝕刻停 止層之三層構造及兩層構造的導線框架材。 本案發明人等係爲了解決上述課題而經銳意檢討之結 果，作爲三層構造及兩層構造之導線框架材的蝕刻停止層 ，藉採用特定厚度之特定合金層，發現不需要蒸鍍等煩雜 之製程而藉電鍍可容易地形成蝕刻停止層，同時，可得到 < 具有優異耐熱性之三層構造及二層構造的導線框架材，而 依據該知識完成本發明。 亦即，本發明係提供一種在厚度3 5〜3 0 0 之 銅或銅合金層（A)上設置厚度1 · 6〜1 Oym之磷含 線丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐〉 -5- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明6 ) 有量爲0 . 3〜1 · 〇重量％的鎳—磷合金層（B)，在 該鎳—磷合金層（B)上設置厚度〇 · 2〜30vm的銅 層（C )所成的導線框架材者。 本發明係又提供一種在厚度3 5〜3 〇 〇 之銅或 銅合金層（A)上設置厚度1 . 6〜1〇 之磷含有量 爲0 . 3〜1 . 0重量％的鎳一磷合金層（B)所成的導 線框架材者。 (實施發明所用的最佳形態） 在本發明之導線框架材，由於厚度3 5〜3 0 Oem 之銅或銅合金層（A )係成爲用於形成導線框架材之外部 導線等的構件者，若厚度不足3 5 # m時，則無法保持作 .爲外部導線之機構強度；若厚度超過3 〇 〇 ^ m時。則需 長時間之蝕刻，而生產性變壞。最佳厚度係5 〇〜2 〇 〇 m。作爲銅合金，係例如銅，及由S η，n i ，Ζ η , Ρ，Fe ’ Zr ’ Cr ’Mg及S i所選擇之至少—種之 金屬的合金，銅合金中，銅以外之上述金屬之含有量爲 0 . 0 1〜5重量％者最適用，又，銅或銅合金層（A) 係表面粗糖度Ra爲0·1〜2.Oym較理想，又更理 想爲0 . 2〜0 . 8 # m。表面粗糙度R a不足0 . 1 // m時，則鎳一磷合金層（B )之密接性會聚化，而超過 2 " m時，則在鎳—磷合金層（B )會發生針孔。 三層構造之導線框架材之厚度0 . 2〜3 Ο V m的銅 層（C )係成爲用於形成微細之圖形的構件者，若厚度不 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0X297公1 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-6- 經濟部中央標準局—工消费合作社印裝 A7 ______B7 ____ 五、發明説明& ) 足0 . 2 a m或超過3 0 v m時，則無法形成微細之圖形 。較理想之厚度係〇 . 5〜1 0 A m。 厚度1 . 6〜l〇/zm之鎳一磷合金層（B)係不會 被銅或銅合金層（A )用之蝕刻液蝕刻的金屬層。在三層 構造之導線框架材，藉對於夾持該材之金屬層之一方的蝕 刻，另一方具有防止被蝕刻之作用。由於鎳-磷含金屬（ B )係可藉電鍍容易地形成，因此，與以往藉蒸鍍所形成 的鋁層相比較，具有無煩雜之製程而可得到低成本之導線 框架材之優良。又，由於鎳-磷合金係含有磷，即使曝露 於高溫，相鄰接層'之銅也不會擴散至鎳一磷合金層（B ) ，而具有優異耐熱性。鎳—磷合金層（B )中之磷含有量 係0 · 3〜1 . 0重量％，較理想是0 . 5〜0 . 8重量 %，在磷含有量不足0 . 3重量％時，則降低耐熱性，若 生銅擴散至鎳-磷合金層（B )，無法發揮作爲蝕刻停止 層之作用，又，若超過1.0重量％時，則降低鎳-磷電 析效率，而降低生產性。 鎳一磷合金層（B )之厚度不足1 . 6以m時，則無 法充分地護保作爲蝕刻停止層之功能，亦即，蝕刻一方之 金屬層時，無法充分地確保保護另一方之金屬層的功能。 又，若超過1 Ο μηι時，最後在除去蝕刻停止層時需要較 < 久時間，降低製作導線框架時之生產性。較佳厚度係 2 · 0 〜5 . Ο μ m。 又，鎳一磷合金層層（B )之表面粗糙度R a，係在 底子之銅或銅合金層（A )之表面粗糙度上會受到某些程 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -7- A7 B7 經濟部中央榡準局負工消费合作社印製 五、發明説明fc ) 度之影響，較理想是〇.1〜〇·8#m。 又’從確保防銹性上，在導線框架材之表面施以鉻酸 鹽處理或包括鋅化合物之鉻酸鹽處理者較理想。 本發明之導線框架材，在由在厚度3 5〜3 0 0 vm 之銅或銅合金層（A )之表面藉由鍍鎳一磷形成厚度 1 . 6〜ΙΌ/zm的鎳—磷合金層（b)，而在三層構造 之導線框架時，在鎳-磷合金層（B )之表面藉由鍍銅又 形成厚度0 . 2〜3〇μπι之銅層（C)可製造。視需要 ’在銅層（C )之表面形成鉻酸鹽層。 在兩層構造之導線框架材時，在鎳一磷合金層（Β ) 上形成電鍍光阻劑之圖形，可.電鍍形成與I C之微細之銅 連接部。在三層構造之導線框架材時，由蝕刻銅層（C ) 可形成與I C之微細的銅連接部。 將使用於鍍鎳-磷之較佳電鍍液組成及電鍍條件如下 所述。 (1 )鍍浴組成 硫酸鎳 200〜300g/l 硼酸 10〜100g/l 亞磷酸 0.2~20g/l 磺基苯甲酸亞胺鈉 卜50g/l 硫酸鎂 10~200g/l (2 )電解條件 --：--— 1—-J— —l· -— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 本紙张尺度適用中國國家樣準（CNS > Α4規格（210Χ297公嫠） -8- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 —__^_B7_五、發明説明)pH: 1 . 6〜3 . 0、電流密度：1〜l〇A/ d m 2、液溫：2 0 〜7 (KC、 作爲使用本發明之導線框架材可製造的較佳半導體裝 置，有 T B GA ( tape ball grid array) ，C S P ( Chip size package ).等 ° 以下，藉由實施例及比較例更具體地說明本發明，惟 本發明係並不被限定於此等之實施例。 實施例1 準備厚度1 5 0 /zm之銅合金箔〔曰本三菱伸銅股份 有限公司製，銅一鎳一錫系合金，商品名稱：TAMAC 1 5，表面粗糙度Ra : 0 . 2//m〕，在其非鍍面事先 .施行塑膠製的鍍金屬析出防止被膜。 使用該材依次實行下述之製程（1〜5)，在銅合金 層上，形成鎳—磷合金層（厚度2vm，磷含有量0 . 8 重量％，表面粗糙度Ra : 〇 . 及銅層（厚度2 β m，表面粗糙度R a : 〇 . 2 // m )，製造三層構造的 導線框架材。又，結束1〜5之各製程後實行水洗。 製程 1 .脫脂處理 (1 )脫脂液 原矽酸鈉 30g/l 碳酸鈉 20g/l (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公楚） -9- 經濟部中央標準局員工消费合作社印^ A7 B7五、發明説明$ ) 氫氧化鈉 20g/l (2 )電解脫脂條件 電流密度：5 A / d m 2、處理時間：3 0秒、液 溫：4 0 °C、陰極：銅合金箔、陽極： 氧化銦 2 .酸洗處理 (1 )洗淨液 硫酸：2 5 g / 1 (2 )洗淨條件 處理時間：3 0秒、液溫：2 0 °C 3 .鎳-磷合金電鍍層之形成 1ΓΙ · ! . . |丨 ί-q- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) )電鍍液 硫酸鎳 300g/l 硼酸 40g/l 亞磷酸 4g/l 0 -磺基苯甲酸亞胺鈉 l〇g/l 硫酸鎂 80g/l (2 )電解條件 電流密度：1 . 1 A / d m 2、電解時間：1 〇分、 液溫：3 5 °C、p Η : 2 . 5、陽極：氧化銦 4 .鍍銅層之形成 (1 )電鍍液 ' 硫酸銅 280g/l 硫酸 7〇g/l 本紙張尺廋適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） ---訂 線 -10- 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 — _B7__ 五 '發明説明) 添加劑（明膠） 3ppm 添加劑（C 1 ) l〇PPm (2 )電解條件 電流密度：3 · 5 A / d m 2、電解時間：4分' 液 溫：3 5 °C、陽極：氧化銦 5 ·防銹層之形成 (1 )處理液 重鉻酸鈉 3.5g/l (2 )處理條件 浸漬處理時間：2 5秒、液溫：2 0 °C、p Η : 4.7 6 .乾燥 乾燥條件溫度：1 Ό 0 nC、時間：5分 使用由上述製程所得到之三層構造的導線框架材。在 1^2氣體氣氛中施行3 0分鐘之加熱處理（2 0 0 °C， 300 〇C，400°C，500 °C)，利用下述之高溫熱擴 散試驗來評價導線框架材之耐熱性。 高溫熱擴散試驗 將在各該溫度加熱處理之試驗片使用SEM(掃描型 < 電子顯微鏡）及奧格（Auger )電子分光分析裝置分析導線 框架之剖面（鎳-磷合金層與薄銅層之接合部）之加熱溫 度所引起的金屬互相的熱擴散合金化之程度，求出作爲熱 擴散係數（％ )，將其數値表示於表1。熱擴散係數（％ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -In -11 - 391042 ；7 - _____ . - ____ -- 五、發明説明6 ) )愈小，係指未進行金屬層互相之合金化之情形，導線框 架材係成爲耐熱性上優異，選擇蝕刻性優異者。 比較例1 使用與實施例1同樣之銅合金箔，將上述製程3變更 成下述之鍍鎳層之形成製程3 >，將鎳一磷合金層變爲鎳 層（厚度2//m ’表面粗糙度Ra 0 . 2/zm)之外係與 實施例1同樣，製作導線框架材，與實施例1同樣地實行 熱擴散試驗，將其結果表示於表1 3 ^ 鍍鎳層之形成 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (1 )電鍍液 硫酸鎳 280g/l 硼酸 40g/l 〇 -磺基苯甲酸亞胺鈉 5g/l 訂 (2 )電解條件 電流密度：1 . 0 A / d m 2、電解時間：1 〇分， 線 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 液溫：3 5 °C、p Η : 2 . 5、陽極： 氧化銦 表1 熱 擴散係數（％ ) 200 °C 300 °C ΐ 400 °C 500 °C 實施例1 0 0 0 50 比較例1 0 25 75 100 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2Ι0Χ297公釐） -12- 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 391042 A7 _______B7_ 五、發明説明（10 ) 一 由表1之結果，可知實施例1之導線框架材係具有優 異耐熱性。 實施例2 在實施例1 :未實行上述製程4之以外係與實施例工 同樣，製作導線框架材，與實施例1同樣地實行熱擴散試 驗，將其結果表示於表2。 比較例2 在比較例1，未實行上述製程4之以外係與比較例1 同樣，製作導線框架材，與實施例1同樣地實行熱擴散試 驗，將其結果表示於表2 » 表2 熱擴散係數（％ ) 200 °C 30CTC 400 °C 500 °C 實施例2 0 0 0 50 比較例2 0 25 75 100 由表2之結果，可知實施例2之導線框架材係具有優 異耐熱性。 < (產業上之利用可能性） 本發明之導線框架材，係具有鎳-磷合金所成的蝕刻 停止層，故不但適用於微細之導線部的形成’還具有優異 1：---ο------^.--訂 l·-----·1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） -13- 391042 A7 B7 五、發明説明（|1 ) 之耐熱性者。又’由於本發明之導線框架材係蝕刻停止層 爲由電鐽可形成之鎳-磷合金層，故不需要蒸鍍等之煩雜 製程而可容易地製造，生產性也優異者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消f合作社印聚 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 591042 六、申請專利範圍 1 · 一種導線框架材，其特徵爲：在厚度3 5〜 3 0 〇从m之銅或銅合金層（a )上設置厚度1 . 6〜 1〇Wm之磷含有量爲〇.3〜1 〇重量％的鎳—磷合 金層（B) ’在該鎳—磷合金層（B)上設置厚度〇.2 〜'3〇ym的銅層（c)所成者。 2 ‘·如申請專利範圍第1項所述之導線框架材，其中 ’錬-碟合金層（B )中之磷含有量爲〇 . 5〜〇 . 8重 量％者。 3 .如申請專利範圍第1項庸述之導線框架材，其中 ’銅.—’酹，合金層（A)係銅及從Sn，Ni，Zn，P， Fe ’ Zr ’ Cr，Mg與S i所選擇之至少一種金屬之 合金所成的銅合金層者。 4 .如申請專利範圍第丨項所述之導線框架材，其中 ’銅或銅合金層（A)之秦面粗糙度Ra係0 . 1〜2 // m 者。 '5 .如申請專利範圍第1項所述之導線框架材，其中 1鎳-磷合金層（B)係由電鍍所形成者。 6 ..如申請專利範圍第1項所述之導線框架材，其中 ’銅層（C)之厚度係〇.5〜10//m者。 7 · —種導線框架材，其特徵爲：在厚度3 5〜 300vm之銅或銅合金層（A)上設置厚度1 . 6〜 l〇gm之磷含有量爲〇.3〜1.〇重量％的鎳一磷合 金層（B )所成者。 r二. 8 %如申請專利範圍第7項所述之導線框架材，其中 ^^^1 H^N n HI r·^— 1_1 I (請先聞讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印裝 本紙張尺度逋用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15 - 391042 六、申請專利範圍 ，鎳一 f合金層（B)中之磷含有量爲〇 . 5〜0 . 8重 量％者。. 9 .如申請專利範圍第7項所述之導線框架材，其中 ，銅.—銅合金層（A )係銅及從S η，N i ，Ζ η，P， F e ，Z r ，C r ，Μ g—與S i所選擇之至少一種金屬之 贪金所成的銅合金層者。 1 0 .如申請專利範圍第7項所述之導線框架材，其 ί 中'，、銅或銅合金層（Α)之表面粗糙度Ra係〇 . 1〜2 Αί 1Ή 者。 1 1 ·如申請專利範圍第7項所述之導線框架材，其 中，鎳-磷合金層（B )係由竜v鍍所形成者。 (請先Μ讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -16 -