WO2017077903A1 - リードフレーム材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近年求められる高温・高湿環境における樹脂密着性を改善できるリードフレームを作成するのに好適なリードフレーム材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】導電性基体（１）上に粗化層を有するリードフレーム材において、その粗化層は、複数層の粗化層からなり、前記粗化層が、導電性基体の垂直方向に少なくとも１層からなる垂直粗化層（２）を有するとともに、さらにその垂直粗化層の上層に付加粗化層（３）を少なくとも１層以上有し、前記垂直粗化層及び付加粗化層がそれぞれ有する凹凸の内、前記垂直粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔と前記付加粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔とが異なる、リードフレーム材、およびその製造方法。

Description

リードフレーム材およびその製造方法

　本発明は、半導体素子とメッキ処理が施されたリードフレームとを互いに電気的に接続し、これらをモールド樹脂で封止してなる樹脂封止型半導体装置に用いられるリードフレーム材およびその製造方法に関する。

　この種の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、Ｓｎ－Ｐｂ、Ｓｎ－Ｂｉなどの外装メッキが施されているのが主流である。

　ここで、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、あらかじめリードフレーム表面に、プリント基板へのはんだなどによる実装において、はんだとの濡れ性を高めるような仕様のメッキ（たとえばＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ）を施しているリードフレーム（Ｐｒｅ　Ｐｌａｔｅｄ　Ｆｒａｍｅ、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）。

　また、一方で、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、リードフレームのメッキ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、特許文献３参照）。

　これらのメッキ表面を粗化する技術は、リードフレームのメッキ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、（２）粗化されたメッキ膜の凹凸に、モールド樹脂が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。

　これらにより、リードフレームのモールド樹脂への密着性が向上し、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が可能となり、樹脂封止型半導体装置の信頼性が向上している。

特開平４－１１５５５８号 特開平６－２９４３９号 特開平１０－２７８７３号

　これらの形状による粗化めっきは、確かに従来よりも樹脂密着性は向上することができた。しかしながら、近年要求される高信頼性の水準、例えば温度８５℃、湿度８５％の環境下で１６８時間後において、樹脂とリードフレームとの間に隙間が生じてしまうケースが散見されることが分かった。これは、従来にはあまり多用されていなかったＱＦＮ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｎｏｎ－Ｌｅａｄｅｄ　Ｐａｃｋａｇｅ）タイプやＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ等のパッケージが多く用いられるようになり、より密着性に対する要求レベルが高くなってきたためと考えられる。このように、未だに改善の余地があることが分かった。

　本発明は、近年求められる高温・高湿環境における樹脂密着性を改善できるリードフレームを作成するのに好適なリードフレーム材およびその製造方法を提供することを課題とする。

　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、導電性基体上に形成された粗化層の形状に着目し、リードフレーム材と樹脂とのアンカー効果を最大限出現できる形状について鋭意検討した。その結果、垂直粗化層（基体の垂直方向に少なくとも１層以上形成された粗化層）だけでなく、さらにその上層にも付化粗化層（粗化された形状）を少なくとも１層以上有し、前記垂直粗化層及び付加粗化層がそれぞれ有する凹凸の内、前記垂直粗化層の隣り合う凸部（凹凸の山）の頂点の間隔と前記付加粗化層の隣り合う凸部（凹凸の山）の頂点の間隔とが異なるようにすることで、樹脂密着性が従来よりも格段に向上し、高温高湿試験における樹脂密着性を確保できることを見出した。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、本発明は、以下の手段を提供する：
（１）導電性基体上に粗化層を有するリードフレーム材において、その粗化層は、複数層の粗化層からなり、前記粗化層が、導電性基体の垂直方向に少なくとも１層からなる垂直粗化層を有するとともに、さらにその垂直粗化層の上層に付加粗化層を少なくとも１層以上有し、前記垂直粗化層及び付加粗化層がそれぞれ有する凹凸の内、前記垂直粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔と前記付加粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔とが異なることを特徴とするリードフレーム材。
（２）最表層断面の線分長さ（最表層断面線分長さ。付加粗化層を含め、リードフレーム材の最表層の断面の線分長さである。）（Ａ）と導電性基体断面の線分長さ（導電性基体断面線分長さ）（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）の値が１．２以上４以下である（１）に記載のリードフレーム材。
（３）前記導電性基体は、銅または銅合金、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のリードフレーム材。
（４）前記複数の粗化層は２層からなり、導電性基体の垂直方向に粗化された第一の垂直粗化層と、その垂直粗化層の上層の第二の付加粗化層を有し、さらにその垂直粗化層と付加粗化層それぞれの成分が異なることを特徴とする、（１）から（３）のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
（５）前記付加粗化層の凸部の頂点の間隔は、第一の垂直粗化層の凸部の頂点の間隔よりも狭いことを特徴とする、（４）に記載のリードフレーム材。
（６）前記垂直粗化層の成分が、銅または銅合金からなることを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
（７）前記付加粗化層の成分が、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちのいずれかからなることを特徴とする、（１）～（６）のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
（８）前記導電性基体は、垂直方向に粗化された垂直粗化層を有するとともに、その垂直粗化層の上層として付加粗化層を有し、さらに付加粗化層の上層に、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀、銀合金のうちいずれかからなる表層を、リードフレーム材の全面あるいは部分的に、単層または複数層有することを特徴とする、（１）～（７）のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
（９）前記垂直粗化層および付加粗化層のうち、いずれかまたは双方とも電気めっきにより形成されることを特徴とする、（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。
（１０）前記（１）～（８）のいずれか１項に記載のリードフレーム材を使用した、半導体パッケージ。

　本発明者らは、導電性基体上に形成された粗化層を有するリードフレーム材において、その形成された粗化層は、複数層の粗化層からなり、前記粗化層が、導電性基体の垂直方向に形成した少なくとも１層以上からなる垂直粗化層を有するとともに、さらにその垂直粗化層の上層も粗化されている付加粗化層を少なくとも１層以上有し、前記垂直粗化層及び付加粗化層がそれぞれ有する凹凸の内、前記垂直粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔と前記付加粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔とが異なるようにすることで、樹脂が基体の垂直方向だけでなく水平方向にも侵入し、従来のような粗化処理により表面積を増大させるだけでなく、付加粗化層による楔作用により機械的な樹脂との接合強度が著しく増大することを見出した。この結果、従来では耐えられなかった樹脂の高温高湿密着性、例えば８５℃、８５％の環境において１６８時間もの高温高湿環境下においても、リードフレーム材と樹脂の間の隙間の発生が大幅に抑制され、優れた樹脂密着性が得られるものである。

図１は、本発明の一形態における概略断面模式図である。 図２は、本発明の別の形態における概略断面模式図である。 図３は、本発明のさらに別の形態における概略断面模式図である。 図４は、本発明の一形態における概略断面模式図の拡大図である。 図５は、本発明の、図４に示した前記一形態における概略断面模式図の拡大図である。 図６は、従来の一形態における概略断面模式図である。図６中、１１は導電性基体、１２は銅下地めっき層、１３はニッケル粗化めっき層、１４は表層を示す。

（垂直粗化層）
　本発明によれば、まず導電性基体（以下、単に基体という。）に対して垂直方向の粗化層、すなわち垂直粗化層を有している。このリードフレーム材が有する粗化層は複数層の垂直粗化層からなり、好ましくは一層の垂直粗化層を有する。この垂直粗化層は、基体の主表面に対して垂直方向に形成した粗化層を示し、概ね基体の主表面垂線方向に形成するものを意味する。基体に対して縦方向の垂直断面から観察したときに、その粗化層凸部の（山の頂点の）成長方向が基体主表面の垂線から２０°以内に形成されたものであることが好ましい。この垂直粗化層は、樹脂密着性を付与するための根幹となる粗化層となり、例えば銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金などからなることが好ましい。特に、基体と上層の皮膜（下記の付加粗化層など）に対する密着性を向上させる観点から、銅または銅合金からなる垂直粗化層であることがより好ましい。銅合金、ニッケル合金、コバルト合金としては、銅合金としては銅－錫合金、ニッケル合金としてはニッケル－亜鉛合金、コバルト合金としてはコバルト－錫合金などが挙げられる。

（垂直粗化層の膜厚）
　なお、垂直粗化層の厚みについて特に制限はないが、膜厚が大きければ大きいほど粗化による凹凸が大きくなる傾向にある。そのため、粗化形状を大きくするために垂直粗化層の被覆厚は、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上、さらに好ましくは０．８μｍ以上である。一方、被覆厚が３μｍを超えると、搬送時の粗化層の脱落、いわゆる「粉落ち」が多くなる懸念がある。このため、垂直粗化層の被覆厚は、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、さらに好ましくは１．５μｍ以下である。また、垂直粗化層の層数は２層以内であることが製造工程の煩雑性などを考慮すると好ましい。なお、これらの被覆厚は局所的では判断せず、少なくとも蛍光Ｘ線法（例えばＳＩＩ社製ＳＦＴ９４００（商品名）などの膜厚測定装置）によりコリメータ径０．２ｍｍ以上で任意の３点を測定した平均的な膜厚を示すものとする。

（付加粗化層）
　また本発明によれば、垂直粗化層の上層に、一層以上からなる付加粗化層を有してなり、好ましくは一層の付加粗化層を有する。この付加粗化層の存在により、従来の凹凸粗化のみ（例えば、図６参照）では達成しえなかった水準での樹脂密着性を付与することができる。この付加粗化層は、垂直粗化層の上層に、好ましくは垂直粗化層よりも山と山の間隔が狭く（小さく）なるように粗化された部分である。付加粗化層は、樹脂に対して楔作用を持たせるために形成される。付加粗化層は、基体の９０°垂線よりも±２０°以上の角度で形成されている部分を少しでも形成することが好ましい。つまり、基体の９０°垂線に対して、付加粗化層はより大きく傾いていることが好ましい。これによって、一層のアンカー効果が増大するだけでなく、高温環境下や高湿環境による樹脂の膨張収縮に対しても２次元のみならず３次元的に追従することができるため、従来よりも樹脂密着性が改善されるものとなる。付加粗化層は、垂直粗化層と密着性が良い材料からなることが好ましく、例えば銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金、銀、銀合金などが挙げられる。中でも基体成分の拡散を防止するバリア層としての機能も付与できることから、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちいずれかが好ましい。なお、付加粗化層は、垂直粗化層とは異なる成分からなることが好ましい。銅合金、ニッケル合金、コバルト合金、銀合金としては、銅合金としては銅－錫合金、ニッケル合金としてはニッケル－亜鉛合金、コバルト合金としてはコバルト－錫合金、銀合金としては銀－錫合金などが挙げられる。

（付加粗化層の膜厚）
　付加粗化層の厚みについては特に制限はないが、膜厚が大きければ大きいほど粗化による凹凸が大きくなる傾向にある。一方、厚すぎると垂直粗化層の凹凸を埋めてしまう懸念がある。このため、垂直粗化層被覆厚の１／１０以上、好ましくは１／５以上あることが好ましい。一方、付加粗化層の上限被覆厚としては、最大でも垂直粗化層の被覆厚と同厚以下が好ましく、さらに垂直粗化層厚の２／３以下であることがより好ましい。

（垂直粗化層と付加粗化層の形状（厚さ））
　また、本発明で得られる粗化層の形状は、付加粗化層による楔作用を利用しているため、表面からの粗度測定ではその度合いを表現することができない。このため、断面から観察した時のすべての皮膜層（前記の各粗化層）形成後の最表層の断面の線分長さ（最表層の断面の線分長さの総長）を測定し、その導電性基体断面の線分長さに対する比率の値を長さ指標として利用することができる。最表層断面の線分長さ（最表層断面線分長さ）（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）の値は、導電性基体断面の線分長さ（Ｂ）を１とした時、好ましくは１．２倍以上、より好ましくは２倍以上である。これによって、比表面積が増大して樹脂との密着性が増大する。一方、導電性基体断面の線分長さ（Ｂ）を１とした時、最表層断面の線分長さ（Ａ）の比（Ａ／Ｂ）の値が４倍程度を超えると粉落ちしやすい懸念があることから、好ましくは４倍以下、より好ましくは３．５倍以下である。
　本発明においては、垂直粗化層と付加粗化層で、封止材との樹脂密着性を改善することができる。

（各粗化層の形状）
　なお、本発明では垂直粗化層と付加粗化層を形成するため、それぞれの凹凸については最表層からの測定のみでは把握できず、断面から観察することによって各粗化層の隣り合った凸部の頂点間隔（各粗化層の凹凸）を観察することが可能である。これは、例えば任意の粗化層断面をＦｏｃｕｓｅｄ　Ｉｏｎ　Ｂｅａｍ：ＦＩＢにより加工後、Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｉｏｎ　Ｍｙｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＩＭ像により結晶粒径のコントラストから確認することができ、各粗化層の隣り合った凸部の頂点の間隔についてはスケールより判断することができる。各粗化層において、垂直粗化層および付加粗化層のそれぞれ隣り合う各凸部の頂点同士の平均間隔を「垂直粗化層の間隔（凸部の間隔）」および「付加粗化層の間隔（凸部の間隔）」というとき、垂直粗化層の間隔は付加粗化層のそれとは異なる。垂直粗化層の間隔の方が付加粗化層のそれよりも大きいことが好ましい。このことにより、垂直粗化層の間に樹脂が容易に入り込むため、樹脂密着性がより一層向上することができる。その間隔の比率としては、好ましくは付加粗化層の間隔が垂直粗化層の間隔の１／２以下、さらに好ましくは１／４以下である。一方１／２０を超えると、付加粗化層が細かくなりすぎて密着力が低下しつつあるため、好ましくは１／２０以上、さらに好ましくは１／１５以上である。なお、垂直粗化層が複数層ある時は、その最大の間隔となっている垂直粗化層をその対象とし、また付加粗化層が複数層ある時は、その最表面に形成された付加粗化層をその対象とする。またこの各粗化層の間隔比としては、断面から観察した任意の５箇所の隣り合った凸と凸の間隔の平均値を算出したものをいう。
　垂直粗化層において、電流密度や被覆厚を変えることにより、粗化層の結晶粒径が変化して付加粗化層の凸凸間隔を制御することができる。異なる成分の粗化層をそれぞれ粗化めっきすることで、凸凸の間隔比が変わってくることを制御することができる。具体的には、各粗化層の厚さと平均間隔は、高電流密度ほど間隔を狭く、低電流密度ほど間隔を広く作り分けることができる。

（導電性基体）
　また、使用する金属基体（導電性基体）成分としては、銅または銅合金、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等が好ましく、中でも導電率の良い銅または銅合金が好ましい。
　例えば銅合金の一例として、ＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）掲載合金である「Ｃ１４４１０（Ｃｕ－０．１５Ｓｎ、古河電気工業（株）製、商品名：ＥＦＴＥＣ（登録商標）－３）」、「Ｃ１９４００（Ｃｕ－Ｆｅ系合金材料、Ｃｕ－２．３Ｆｅ－０．０３Ｐ－０．１５Ｚｎ）」、「Ｃ１８０４５（Ｃｕ－０．３Ｃｒ－０．２５Ｓｎ－０．５Ｚｎ、古河電気工業（株）製、商品名：ＥＦＴＥＣ－６４Ｔ）」等を用いることができる。なお、各元素の前の数字の単位は質量％である。これら銅合金基体はそれぞれ導電率や強度が異なるため、適宜要求特性により選定されて使用されるが、導電率が５０％ＩＡＣＳ以上の銅合金の条材とすることが好ましい。
　また、鉄もしくは鉄合金としては、例えば、４２アロイ（Ｆｅ－４２ｍａｓｓ％Ｎｉ）やステンレス鋼などが用いられる。これらの鉄合金基体は、導電率はそれほど高くないが、導電率をそれほど要求せず、電気信号の伝達を目的とするようなリードフレームには適用することができる。
　また、アルミニウムもしくはアルミニウム合金としては、例えば、Ａ５０５２などが用いられる。
　基体の厚さには特に制限はないが、通常、０．０５ｍｍ～２ｍｍであり、好ましくは、０．１ｍｍ～１ｍｍである。

（粗化めっきの上層、表層）
　また本発明によれば、付加粗化層のさらに上層（表層）に、リードフレームの半田濡れ性やワイヤボンディング性、ダイボンディング性などの特性を付与するため、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀、銀合金のうちいずれかからなる皮膜が、リードフレーム材料の全面あるいは部分的に、単層または複数層で形成されていてもよい。この内、代表的な層構成としては、粗化層側から表面へ順に、Ｐｄ／Ａｕ被覆、Ｐｄ／Ａｇ／Ａｕ被覆、Ｐｄ／Ｒｈ／Ａｕ被覆、Ｒｕ／Ｐｄ／Ａｕ被覆などが挙げられる。これらの被覆厚に特に制限はないが、厚すぎると粗化層凹凸を埋めてしまい機能を果たさなくなる可能性があることや、貴金属を主としているためにコスト増の可能性がある。本書において、「貴金属を主としている」とは、構成成分の内、５０質量％以上が貴金属であることをいう。これらから、総被覆厚は１μｍ以下が好ましい。パラジウム合金、ロジウム合金、ルテニウム合金、白金合金、イリジウム合金、金合金、銀合金としては、パラジウム合金としてはパラジウム－銀合金、ロジウム合金としてはロジウム－パラジウム合金、ルテニウム合金としてはルテニウム－イリジウム合金、白金合金としては白金－金合金、イリジウム合金としてはイリジウム－ルテニウム合金、金合金としては金－銀合金、銀合金としては銀－錫合金などが挙げられる。

（粗化層の被覆部）
　なお、本発明における粗化層の形成箇所は、樹脂モールドされる部分の少なくとも一部が形成されていればよい。例えばリードフレームが樹脂モールドされる部分の少なくとも１／５以上であることが好ましく、さらに好ましくは１／２以上の面積に形成されることで密着性向上効果を発揮する。樹脂モールドされる全面に施されているものが最も好ましい。この部分的に設けられる粗化層の形状としては、ストライプ状、スポット状、リング状など、様々な形態をとることが可能である。さらに、樹脂モールドが片面だけであるような製品においては、例えば片面のみ前記粗化層を形成することも可能である。

　また本発明によれば、電流密度や攪拌により比較的容易に粗化めっきを制御することができ且つ簡便であることから、垂直粗化層および付加粗化層のうち、いずれかまたは双方とも形成する際には電気めっき法で形成することが好ましい。さらに双方を湿式めっきによって形成することが、生産性の観点からより好ましい。

　以下、本発明を、図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明の一形態における概略断面模式図である。導電性基体１の上層に、垂直粗化層２が形成されており、そのさらに上層に付加粗化層３が形成されている。付加粗化層３の上部は、樹脂モールドで覆われる（図示せず）。本態様のように、樹脂モールドが片面だけであるような製品（半導体パッケージ）においては、例えば片面のみ前記粗化層を形成することも可能であるし、もちろん両面に形成されていてもよい。

　図２は、本発明の別の形態における概略断面模式図である。導電性基体１の上層に、垂直粗化層２が形成されており、そのさらに上層に付加粗化層３が形成され、さらにその表層にリードフレームの半田濡れ性やワイヤボンディング性、ダイボンディング性などの特性を付与するため、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀、銀合金のうちいずれかからなる皮膜層（表層）４が全面的に単層で形成されている。皮膜層４の上部は、樹脂モールドで覆われる（図示せず）。この皮膜層４は、リードフレームの半田濡れ性やワイヤボンディング性、ダイボンディング性などの特性を付与するために形成される層であり、例えば樹脂モールドされる部分に部分的に形成されていてもよい。その形状もストライプ状、スポット状、リング状などで形成されていてもよい。

　図３は、本発明のさらに別の形態における概略断面模式図である。導電性基体１の上層に、垂直粗化層２が形成されており、そのさらに上層に付加粗化層３が形成され、さらにその表層にリードフレームの半田濡れ性やワイヤボンディング性、ダイボンディング性などの特性を付与するため、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀、銀合金のうちいずれかからなる皮膜層４’（第一表層）および皮膜層５（第二表層）が２層で形成されている。皮膜層５の上部は、樹脂モールドで覆われる（図示せず）。このとき、皮膜層４’および５は異なる金属種から形成されている。例えば皮膜層４’はＰｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒなどが好ましく、皮膜層５はＡｕ、Ａｇ、Ｐｔなどが好ましい。図３においては、皮膜層４’および５は全面的に形成されているが、貴金属使用量削減のため、皮膜層４’および５はワイヤボンディングやはんだ付け等の作用を必要とする部分にのみ形成することで、省貴金属化により環境にやさしく低コストな形態をとることも可能である。

　図４は、本発明の一形態における概略断面模式図の拡大図であり、導電性基体１の上層に、垂直粗化層２が形成されており、そのさらに上層に付加粗化層３が形成されているが、その垂直粗化層の間隔６と付加粗化層の間隔７を示す模式図である。このように、垂直粗化層２と付加粗化層３との間隔（それぞれ６および７）は、異なっている。また付加粗化層の間隔７の方が垂直粗化層の間隔６よりも小さい（狭い）ことが好ましい。これは、比較的大きな垂直粗化層２の間隙にモールドされる樹脂が入り込み、本発明により形成された付加粗化層３がその樹脂に対して楔作用を取ることにより、従来よりも強力に樹脂と密着し、その結果、高温高湿などの過酷な試験に対しても樹脂密着性を保持できることによる。

　図５は、本発明の、図４に示した前記一形態における概略断面模式図の拡大図であり、導電性基体１の上層に、垂直粗化層２が形成されており、そのさらに上層に付加粗化層３が形成されているが、その導電性基体断面線分長さ８（Ｂ）と最表層の断面線分長さ９（Ａ）を示す模式図である。ここで、最表層の断面線分長さ９とは、図示したギザギザ状の長さの総長（図５に示したギザギザを引き延ばした長さ９ａ）をいう。本発明では、この最表層の断面線分長さの総長９ａ（Ａ）を導電性基体断面線分長さ８（Ｂ）で除した値において、その比率（Ａ／Ｂ）の値（最表層断面線分長さの総長９ａ（Ａ）を導電性基体断面長さ８（Ｂ）で除した比の値）が好ましくは１．２以上、より好ましくは２以上であることで比表面積が増大して樹脂との密着性が増大する。一方、前記線分長さの比（Ａ／Ｂ）の値が４程度を超えると粉落ちしやすい懸念があることから、この線分長さの比（Ａ／Ｂ）の値は、好ましくは４以下、より好ましくは３．５倍以下である。

　以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

　予め試験片サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍに切断した板厚０．２ｍｍの表１に示す各種導電性基体を準備し、下記に示すカソード電解脱脂、酸洗工程の前処理を経たのち、発明例については垂直粗化層および付加粗化層を形成した。比較例としては垂直粗化層を形成後、通常Ｎｉ層を付加粗化層として形成した。さらに従来例としては、粗化層として粗化Ｎｉ層のみ形成したものを準備した。また、各試料のさらに上層として、付加粗化層の上層にＰｄめっきを０．０２μｍ形成した後、さらにその上層にＡｕめっきを０．０１μｍ形成して最表層とした。発明例１～１５は、図３に示した形態である。比較例１は、図６に示した形態においてＣｕ下地めっき１２を設けなかった形態である。従来例１は、図６に示した形態である。各粗化層の厚さと平均間隔は、高電流密度ほど間隔を狭く、低電流密度ほど間隔を広く作り分けることができた。
　垂直粗化層において、電流密度や被覆厚を変えることにより、垂直粗化層の結晶粒径が変化して付加粗化層の凸凸間隔を制御した。異なる成分の層をそれぞれ粗化めっきすることで、凸凸の間隔が変わってくることによって、間隔（比率）を制御した。粗化厚さは処理時間で、平均間隔は電流密度で作り分けることができた。また、最表層断面線分長さ（最表層断面線分長さの総長）（Ａ）と、導電性基体断面線分長さ（Ｂ）を測定し、その比率（最表層断面線分長さの総長９ａ（Ａ）を導電性基体断面線分長さ８（Ｂ）で除した値）（Ａ／Ｂ）の値を求めた。これを表中には「表層断面線分長さ比」として示す。

（前処理条件）
［カソード電解脱脂］
脱脂液：ＮａＯＨ　６０ｇ／リットル
脱脂条件：２．５Ａ／ｄｍ^２、温度６０℃、脱脂時間６０秒
［酸洗］
酸洗液：１０％硫酸
酸洗条件：３０秒、浸漬、室温

（粗化めっき条件）
［粗化Ｃｕめっき（垂直粗化層を形成）］
めっき液：硫酸銅：銅濃度として５～１０ｇ／リットル、硫酸：３０～１２０ｇ／リットル、モリブデン酸アンモニウム：Ｍｏ金属として０．１～５．０ｇ／リットル
めっき条件：浴温　２０～６０℃、電流密度　１０～６０Ａ／ｄｍ^２
［粗化Ｎｉめっき（付化粗化層を形成）］
めっき液：株式会社ワールドメタル社製　ＷＤＢ－３２１（商品名）
めっき条件：電流密度　８Ａ／ｄｍ^２、　温度　７０℃

（通常中間めっき条件）
［Ｎｉめっき］（通常Ｎｉめっき）
めっき液：Ｎｉ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ　５００ｇ／リットル、ＮｉＣｌ_２　３０ｇ／リットル、Ｈ_３ＢＯ_３　３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　１０Ａ／ｄｍ^２、温度　５０℃

［Ｃｏめっき（付化粗化層を形成）］
めっき液：Ｃｏ（ＳＯ_３ＮＨ_２）_２・４Ｈ_２Ｏ　５００ｇ／リットル、ＣｏＣｌ_２　３０ｇ／リットル、Ｈ_３ＢＯ_３　３０ｇ／リットル
めっき条件：電流密度　１０Ａ／ｄｍ^２、温度　５０℃

（Ｐｄめっき条件）
［Ｐｄめっき（第一表層を形成）］
めっき液：Ｐｄ（ＮＨ_３）_２Ｃｌ_２　４５ｇ／リットル、ＮＨ_４ＯＨ　９０ミリリットル／リットル、（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４　５０ｇ／リットル、パラシグマ光沢剤（商品名、松田産業株式会社製）　１０ミリリットル／リットル
めっき条件：電流密度　５Ａ／ｄｍ^２、温度　６０℃

（Ａｕめっき条件）
［Ａｕめっき（第二表層を形成）］
めっき液：ＫＡｕ（ＣＮ）_２　１４．６ｇ／リットル、Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７　１５０ｇ／リットル、Ｋ_２Ｃ_６Ｈ_４Ｏ_７　１８０ｇ／リットル
めっき条件：温度　４０℃

　それぞれ作成した発明例、比較例、従来例の試験片において、樹脂モールドをコータキ精機社製トランスファーモールド試験装置（製品名：Ｍｏｄｅｌ　ＦＴＳ）にて接触面積４ｍｍ^２のプリン状試験片を形成した。その試験片を高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、１６８時間）に投入し、その試験片について、樹脂密着性評価などを実施した。結果を表１に示す。

（樹脂密着性評価）
評価樹脂：Ｇ６３０Ｌ、住友ベークライト社製（商品名）
評価条件：装置：４０００Ｐｌｕｓ、ノードソン・アドバンスト・テクノロジー社製（商品名）、
　　　　　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
　「Ａ」（優）は平均で１０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上である場合、「Ｂ」（良）は平均で５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上１０ｋｇｆ／ｍｍ^２未満である場合、「Ｄ」（不可）は平均で０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上５ｋｇｆ／ｍｍ^２未満である場合、と示した。

（粉落ち性評価）
　目視により感応評価した。「Ａ」（優）は粉落ちが認められなかった場合、「Ｂ」（良）は粉落ちが少し発生した場合、「Ｃ」（可）は粉落ちが若干多く発生した場合、「Ｄ」（不可）は粉落ちが非常に多く発生した場合、と示した。Ａ～Ｃは実用に供するレベルである。

（平均間隔の評価）
　各粗化層の間隔の比としては、垂直断面から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した像において任意の各層の凸部を決め、そこから右方向に連続する１０か所の隣り合う凸と凸の間隔（頂点間隔）を測定し、その平均値から比を求めた。また、間隔比（付化／垂直）とは、付化粗化層の間隔の垂直粗化層の間隔に対する比率を算出した値をいう。なお、各凸凸間隔の測定は、図４に示すように、前記垂直断面観察により確認された凸部頂点と隣の凸部頂点との間隔（垂直粗化層の間隔６、付化粗化層の間隔７）の平均値を取って、「平均間隔」を表１に示した。また、条のＴＤ方向に略１０等分した各箇所においてＳＥＭ観察を行い、得られたＳＥＭ像から最表層の断面の線分長さ（最表層の断面の線分長さの総長）（Ａ）と、導電性基体断面の線分長さ（Ｂ）を測定し、その比率（最表層の断面の線分長さの総長９ａ（Ａ）を導電性基体断面の線分長さ８（Ｂ）で除した値）（Ａ／Ｂ）の値を求めた。これを表中には「表層断面線分長さ比」として示す。

　１　　導電性基体
　２　　垂直粗化層
　３　　付化粗化層
　４　　表層
　４’　第一表層
　５　　第二表層
　６　　垂直粗化層の間隔
　７　　付化粗化層の間隔
　８　　基体断面長さ
　９　　最表層断面長さ
　９ａ　　最表層断面長さの総長
１１　　導電性基体（銅、銅合金、鉄、鉄合金など）
１２　　銅下地めっき層
１３　　ニッケル粗化めっき層
１４　　表層（ニッケル粗化めっき層に沿って成長）

Claims (10)

1. 　導電性基体上に粗化層を有するリードフレーム材において、その粗化層は、複数層の粗化層からなり、前記粗化層が、導電性基体の垂直方向に少なくとも１層からなる垂直粗化層を有するとともに、さらにその垂直粗化層の上層に付加粗化層を少なくとも１層以上有し、前記垂直粗化層及び付加粗化層がそれぞれ有する凹凸の内、前記垂直粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔と前記付加粗化層の隣り合う凸部の頂点の間隔とが異なることを特徴とするリードフレーム材。
2. 　最表層断面の線分長さ（Ａ）と導電性基体断面の線分長さ（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）の値が１．２以上４以下である請求項１に記載のリードフレーム材。
3. 　前記導電性基体は、銅または銅合金、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１または２に記載のリードフレーム材。
4. 　前記複数の粗化層は２層からなり、導電性基体の垂直方向に粗化された第一の垂直粗化層と、その垂直粗化層の上層の第二の付加粗化層を有し、さらにその垂直粗化層と付加粗化層それぞれの成分が異なることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
5. 　前記第二の付加粗化層の凸部の頂点の間隔は、第一の垂直粗化層の凸部の頂点の間隔よりも狭いことを特徴とする、請求項４に記載のリードフレーム材。
6. 　前記垂直粗化層の成分が、銅または銅合金からなることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
7. 　前記付加粗化層の成分が、ニッケル、ニッケル合金、コバルト、コバルト合金のうちのいずれかからなることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
8. 　前記導電性基体は、垂直方向に粗化された垂直粗化層を有するとともに、その垂直粗化層の上層として付加粗化層を有し、さらに付加粗化層の上層に、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、白金、白金合金、イリジウム、イリジウム合金、金、金合金、銀、銀合金のうちいずれかからなる表層を、リードフレーム材の全面あるいは部分的に、単層または複数層有することを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
9. 　前記垂直粗化層および付加粗化層のうち、いずれかまたは双方とも電気めっきにより形成されることを特徴とする、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。
10. 　前記請求項１～８のいずれか１項に記載のリードフレーム材を使用した、半導体パッケージ。

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