WO2019181924A1 - リードフレーム材およびその製造方法、ならびにそれを用いた半導体パッケージ - Google Patents

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frame material
layer
roughened layer
conductive substrate
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達也 中津川
真 橋本
邦夫 柴田
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古河電気工業株式会社
古河精密金属工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a lead frame material, a manufacturing method thereof, and a semiconductor package using the lead frame material.
  • the resin-encapsulated semiconductor device is formed by sealing a semiconductor element and a lead frame material that are electrically connected to each other by a wire or the like with a mold resin.
  • the lead frame material is often subjected to exterior plating such as Au, Ag, and Sn in order to provide functions such as bonding properties, heat resistance, and sealing properties. .
  • PPF Pre-Plaated Frame
  • These techniques for roughening the plating surface include (1) the effect of increasing the bonding area between the lead frame material and the mold resin by roughening the plating surface of the lead frame material, and (2) the mold resin being roughened.
  • An effect that is, an anchor effect that can easily bite into the unevenness on the surface of the plated film is expected.
  • the adhesion of the mold resin to the lead frame material is improved, and it is possible to prevent peeling between the lead frame material and the mold resin, thereby improving the reliability of the resin-encapsulated semiconductor device. .
  • An object of the present invention is to provide a lead frame material having excellent resin adhesion even when used for a long time in a high temperature and high humidity environment, a method for manufacturing the same, and a semiconductor package using the lead frame material. It is.
  • the gist configuration of the present invention is as follows.
  • a lead frame material having a conductive substrate and a roughened layer formed on at least one surface of the conductive substrate, and is parallel to the surface of the conductive substrate when viewed in cross section of the lead frame material.
  • the lead frame material characterized in that the number of crystal grain boundaries existing on the surface of the roughened layer measured at a predetermined length is 20 / ⁇ m or less.
  • a height of the roughened layer is in a range of 0.1 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less when viewed in a cross section of the lead frame material.
  • the ratio of the corresponding grain boundary of ⁇ 5 or less in the total crystal grain boundary of the roughened layer existing in the roughened layer is 90.0% or more.
  • a lead frame material having excellent resin adhesion even when used for a long time in a high-temperature and high-humidity environment, a manufacturing method thereof, and a semiconductor package using the lead frame material are provided. Can do.
  • FIG. 2 schematically shows a lead frame material according to the present invention and is a diagram for explaining how to count crystal grain boundaries existing on the surface of a roughened layer.
  • FIG. 3 schematically shows a lead frame material according to the present invention and is a diagram for explaining the height of a roughened layer.
  • the present inventors have many grain boundaries in the roughened layer existing on the surface of the roughened layer (hereinafter also referred to as roughened layer). It was noticed that the resin peels easily after the high temperature and high humidity test. And, by controlling the number of crystal grain boundaries present on the surface of the roughened layer in the cross section of the lead frame material to a predetermined number or less, it is found that the shear strength of the resin can be maintained high even after the high temperature and high humidity test, As a result, we succeeded in obtaining a lead frame material with higher resin adhesion than before. The present invention has been completed based on this finding.
  • the lead frame material according to the present invention has a conductive substrate and a roughened layer formed on at least one surface of the conductive substrate.
  • the number of crystal grain boundaries existing on the surface of the roughened layer, measured at a predetermined length in parallel with the surface of the conductive substrate, as viewed in the cross section of the lead frame material, is 20 pieces / ⁇ m or less. is there.
  • the conductive substrate contains copper (Cu), iron (Fe), or aluminum (Al).
  • the conductive substrate is preferably made of a metal or alloy selected from the group consisting of copper, copper alloy, iron, iron alloy, aluminum, and aluminum alloy because of its excellent conductivity and heat dissipation.
  • CDA Copper Development Association listed alloys C18045 (Cu-0.3Cr-0.25Sn-0.5Zn), C19400 (Cu-2.3Fe-0.03P-0.15Zn) ).
  • An example of an iron alloy is 42 alloy (Fe-42Ni).
  • the number before each element shows the mass% in an alloy. Since these alloys and metals have different characteristics such as electrical conductivity, they are appropriately selected according to the characteristics required for the lead frame material.
  • the thickness of the conductive substrate is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0.03 mm to 1.00 mm, preferably 0.03 mm to 0.30 mm.
  • a roughened layer is formed on at least one side of the conductive substrate.
  • One side of the conductive substrate is the upper surface or the lower surface of the conductive substrate.
  • the roughening layer may be formed only on the upper surface or the lower surface of the conductive substrate, or may be formed on the upper surface and the lower surface.
  • FIG. 1 schematically shows a lead frame material according to the present invention and is a diagram for explaining how to count crystal grain boundaries existing on the surface of a roughened layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the lead frame material, hatched hatching is not given for convenience in order to explain the crystal grain boundaries.
  • the number of crystal grain boundaries existing on the surface of the roughened layer 30 measured in a predetermined length L in parallel with the surface of the conductive substrate 20 as viewed in the cross section of the lead frame material 10 is 20 / ⁇ m or less.
  • the crystal grain boundary 32 of the roughened layer 30 is indicated by a solid line in the roughened layer 30.
  • the crystal grain boundaries existing on the surface of the roughening layer 30 are solid lines indicating the crystal grain boundaries 32 existing inside the roughening layer 30 when viewed in the cross section of the lead frame material 10. Expressed as a point (intersection) that extends to the surface (contour line) of the roughening layer 30 and intersects, and the grain boundary 32 existing inside the roughening layer 30 and the surface (contour line) of the roughening layer 30 At the intersection position, a white circle is shown as a mark.
  • the number of intersections with the surface of the layer 30 is the number of crystal grain boundaries 32 of the roughening layer 30 existing on the surface of the roughening layer 30 measured at a predetermined length L.
  • the number of crystal grain boundaries 32 present on the surface of the roughened layer 30 measured at a predetermined length L is 17 / ⁇ m when the predetermined length L is 1 ⁇ m. is there.
  • the crystal grain boundary 32 present on the surface of the roughened layer 30 is the starting point, and the mold resin is cracked or the mold resin is separated from the lead frame material. May peel. Therefore, as the number of crystal grain boundaries 32 present on the surface of the roughened layer 30 is smaller, the occurrence of such cracks and the decrease in resin adhesion are suppressed.
  • the number (number density) of the crystal grain boundaries 32 existing on the surface of the roughening layer 30 is 20 / ⁇ m or less, preferably 18 / ⁇ m or less, more preferably 15 / ⁇ m or less. Generation
  • production of a crack and the fall of resin adhesiveness are fully suppressed as the number of the crystal grain boundaries 32 is 20 pieces / micrometer or less.
  • the grain boundary 32 of the roughened layer 30 existing on the surface of the roughened layer 30 is measured by observing the cross section of the lead frame material 10 using, for example, FIB-SIM (focused ion beam-scanning ion microscope). can do.
  • FIB-SIM focused ion beam-scanning ion microscope
  • the roughening layer 30 contains at least one element of copper and nickel (Ni).
  • the roughened layer 30 is preferably made of a metal or alloy selected from the group of copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, and copper-nickel alloy in order to form a roughened shape with excellent resin adhesion.
  • FIG. 2 schematically shows the lead frame material 10 according to the present invention, and is a view for explaining the height of the roughened layer 30. Similar to FIG. 1, FIG. 2 is a cross-sectional view of the lead frame material 10, but hatched lines are not hatched for convenience in order to explain the height of the roughened layer 30.
  • the height of the roughened layer 30 is preferably in the range of 0.1 ⁇ m to 5.0 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the height of the roughened layer 30 is 0.1 ⁇ m or more, the anchor effect on the resin increases and the specific surface area of the roughened layer 30 increases, so that the resin adhesion increases.
  • the height of the roughening layer 30 is 5.0 ⁇ m or less, so-called powder falling that a part of the roughening layer falls off can be suppressed, so that the maintenance frequency for removing the roughening material that has fallen during manufacturing is reduced. It becomes possible to improve productivity.
  • the height of the roughened layer 30 is within the above range, the above effect is sufficiently improved.
  • the height of the roughening layer 30 is as follows. As shown in FIG. 2, first, the bases 41a and 41b on both sides of the convex portion 40a of the roughening layer 30 and the apex portion 42 of the convex portion 40a are connected to draw a triangle. Next, for this triangle, the height H of the triangle is measured with the line connecting the base portions 41a and 41b as the base B and the vertex portion 42 as the vertices. That is, a perpendicular line is drawn from the vertex 42 to the base B, and the length of this perpendicular line (the height H of the triangle) is measured. And about the predetermined number of convex parts 40a, the height H of a triangle is measured and let the average value of the measured value be the height of the roughening layer 30.
  • the base portion 41a on one side of the convex portion 40a of the roughening layer 30 is between the convex portion 40b and the convex portion 40a adjacent to the convex portion 40a when viewed in the cross section of the lead frame material 10 shown in FIG. It is the lowest surface position (lowest point position) among the surface parts of the roughening layer 30 in (1).
  • the base portion 41b on the other side of the convex portion 40a is a surface portion of the roughening layer 30 between the convex portion 40c and the convex portion 40a located on the opposite side of the convex portion 40b across the convex portion 40a. Of these, the lowest surface position (the lowest point position).
  • the vertex 42 of the convex part 40a is the highest position in the convex part 40a.
  • the method for measuring the heights of the convex portions 40b and the convex portions 40c is the same as the method for the convex portions 40a.
  • the height of the roughened layer 30 can be measured by observing the cross section of the lead frame material 10 using, for example, a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • the specific surface area of the outermost surface of the lead frame material 10 is preferably 120% or more, more preferably 140% or more.
  • the specific surface area is a percentage of the three-dimensional surface area relative to the two-dimensional surface area ((three-dimensional surface area / two-dimensional surface area) ⁇ 100 (%)).
  • the specific surface area of the outermost surface (outermost layer) of the lead frame material 10 increases, the contact area with the resin increases, so that the resin adhesion improves.
  • the specific surface area of the outermost surface of the lead frame material is 120% or more, the resin adhesion is sufficiently large.
  • the specific surface area of the outermost surface of the lead frame material 10 can be obtained, for example, by observing the surface using a three-dimensional white light interference microscope and calculating the percentage (%) of the three-dimensional surface area relative to the two-dimensional surface area.
  • the ratio of the corresponding grain boundary of ⁇ 5 or less in the total crystal grain boundary existing in the roughened layer 30 is preferably 90.0% or more, more preferably 92.0. % Or more.
  • the greater the proportion of the corresponding grain boundary of ⁇ 5 or less the lower the resin adhesion of the lead frame after being left in a high temperature and high humidity environment for a long time.
  • the ratio of the corresponding grain boundary of ⁇ 5 or less is 90.0% or more, a decrease in resin adhesion is sufficiently suppressed.
  • Corresponding grain boundaries are special grain boundaries with high geometric consistency, and the smaller the ⁇ value defined as the reciprocal of the corresponding lattice point density, the higher the consistency.
  • the present inventors left the lead frame material before and after the heat test, that is, in a high-temperature and high-humidity environment when the ratio of the corresponding grain boundary having a ⁇ value of 5 or less was 90.0% or more. It has been found that the front and rear resin adhesion is well maintained.
  • the grain boundary with a large ⁇ value has a high energy structure, so that the grain boundary deterioration phenomenon is likely to occur, and peeling at the grain boundary is likely to occur due to heating, and a grain boundary with a small ⁇ value is formed.
  • the resin adhesion was maintained well after heating.
  • Electron backscatter diffraction can be used to analyze the corresponding grain boundary in the cross section of the lead frame material, that is, the cross section of the roughened layer.
  • EBSD is a crystal orientation analysis technique using reflected electron Kikuchi line diffraction (Kikuchi pattern) generated when a sample is irradiated with an electron beam in an SEM.
  • the lead frame material 10 is formed on the roughened layer 30 and has a composition different from that of the roughened layer 30, and nickel, palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), platinum (Pt). And one or more layers (not shown) containing one or more elements selected from the group consisting of iridium (Ir), gold (Au), silver (Ag), and tin (Sn). .
  • this layer that is, the outermost layer of the lead frame is the surface layer.
  • the material constituting the surface layer is appropriately selected according to the required characteristics of the lead frame material.
  • the surface layer is made of a metal or alloy containing one or more elements selected from the group consisting of gold, silver and tin. Since the surface layer is excellent in solder wettability, the surface layer is preferably made of a gold-cobalt alloy, gold, silver or tin.
  • the thickness of the surface layer is not particularly limited, but if the thickness is too large, the unevenness of the roughened layer 30 due to the height of the roughened layer 30 is filled, and the effect of improving resin adhesion may be reduced. Therefore, the upper limit of the thickness of the surface layer is preferably 3.00 ⁇ m or less. Further, when the material constituting the surface layer is mainly a noble metal such as gold, the cost of the material increases. Therefore, the upper limit of the thickness of the surface layer when using the noble metal is preferably 1.00 ⁇ m or less.
  • the outermost layer is a surface layer
  • the layer formed between the surface layer and the roughened layer 30 is an intermediate layer.
  • the intermediate layer may be one layer or two or more layers.
  • the layer on the roughening layer side is the intermediate lower layer
  • the layer on the surface layer side is the intermediate upper layer.
  • the intermediate layer improves adhesion between the roughened layer 30 and the surface layer and suppresses diffusion and oxidation of the conductive substrate 10 and the roughened layer 30 due to heat.
  • the intermediate layer is made of a metal or alloy containing one or more elements selected from the group consisting of nickel, palladium, rhodium, ruthenium, platinum and iridium.
  • the intermediate layer may be selected in terms of elements and thickness according to the required characteristics. If the intermediate layer is a single layer, if heat resistance is required, the thickness of nickel is 0.02 ⁇ m or more and 2.50 ⁇ m or less. Preferably, it is formed within a range of 0.08 ⁇ m or more and 2.00 ⁇ m or less. If adhesion to the surface layer or the roughened layer is required, it is desirable that the thickness of palladium, rhodium, ruthenium, platinum, iridium is within a range of 0.014 ⁇ m to 0.100 ⁇ m. When there are two intermediate layers, the elements and thickness of the intermediate layer may be determined by the above combination. When the intermediate layer is composed of three or more layers, it is desirable that the total thickness does not exceed the range of 2.5 ⁇ m or less from the viewpoint of workability and roughening shape maintenance.
  • the thickness of the surface layer and the intermediate layer can be measured by a film thickness meter such as a fluorescent X-ray film thickness meter.
  • the presence or absence of the surface layer and the intermediate layer and the number of intermediate layers are appropriately selected.
  • each layer can be formed by a film forming method such as plating, cladding, vapor deposition, sputtering, etc., from the productivity and controllability of the number of grain boundaries existing on the surface of the roughened layer,
  • a film forming method such as plating, cladding, vapor deposition, sputtering, etc.
  • Each layer, particularly the roughened layer is preferably formed by electroplating.
  • the composition of the electroplating solution and the plating conditions can be determined as appropriate.
  • single-sided plating and differential thickness plating are also effective means in order to reduce the amount of raw material used for manufacturing the lead frame material.
  • the voltage at the time of roughening may be appropriately adjusted so as to be 5 V or more and 10 V or less.
  • the flow rate of the plating solution around the conductive substrate is important for controlling crystal growth during electrodeposition. If the flow rate of the plating solution is high, many small crystal grains grow, so that adjustment may be made as appropriate.
  • the rotation speed of the stirrer may be adjusted as appropriate.
  • As a method for forming the roughened layer as other plating conditions, it is particularly effective to appropriately change the current density, the concentration of the conductive salt in the plating solution, the bath temperature, and the like.
  • the lead frame material is used for, for example, a semiconductor package as a connection terminal for supporting and fixing a semiconductor element and exchanging electricity and signals with the outside.
  • the lead frame material is suitably used for transistors, capacitors, LEDs, and the like.
  • the lead frame material is used for a long time in a high-temperature and high-humidity environment because the number of crystal grain boundaries existing on the surface of the roughened layer is controlled to a predetermined value or less. Even in this case, the resin adhesion is good.
  • Examples 1 to 19, Comparative Examples 1 to 5 After conducting cathode electrolytic degreasing and pickling as pre-treatment under the conditions shown below for a conductive substrate having the thickness shown in Table 1 and having a plate thickness, an electroplating method under the conditions shown in Table 1 and below, A roughened layer was formed on the conductive substrate. Subsequently, when an intermediate layer (intermediate lower layer or intermediate upper layer) or surface layer is formed, the intermediate layer or surface layer is formed so as to have the thickness shown in Table 1 by electroplating under the conditions shown in Table 1 and below. Was formed on the roughened layer. In this way, a lead frame material was obtained.
  • the roughening layer is formed by introducing a stirrer having a diameter of 5 mm and a length of 30 mm into a cylindrical plating electrolytic cell having an inner diameter of 80 mm, putting 1 L of plating solution, and rotating at 0 to 800 rpm with a magnetic stirrer.
  • the stirring state was adjusted by changing.
  • the conditions for forming the roughening layer are shown below, and the voltage (V) and the rotation speed (r.p.m.) of the roughening plating are shown in Table 1.
  • Nickel sulfate 10-50 g / L Boric acid: 10-30 g / L Sodium chloride: 30-g / L 25% aqueous ammonia: 10-30 mL / L Bath temperature: 50 ° C Current density: 4-10 A / dm 2
  • the formation conditions of the intermediate layer are as follows.
  • Nickel sulfamate 300 to 500 g / L Nickel chloride: 20-40g / L Boric acid: 20-40g / L Liquid temperature: 50 ° C Current density: 6-10 A / dm 2
  • Liquid composition Dichlorotetraammine palladium: 1-50 g / L Ammonium sulfamate: 0.1 to 300 g / L Glycolic acid: 0.001 to 100 g / L Ammonium phosphate: 0.1-50 g / L Ammonium chloride: 0.1 to 300 g / L Liquid temperature: 30-70 ° C Current density: 0.2 to 50 A / dm 2
  • the surface layer formation conditions are as follows.
  • Example 1 a Cu plating roughened layer was formed.
  • Example 2 a Ni plated roughened layer was formed, and the intermediate layer and the surface layer were not formed.
  • Comparative Example 1 only the surface layer of Cu plating was formed without forming the roughened layer and the intermediate layer.
  • Comparative Example 2 a roughened layer of Cu plating was formed, and the intermediate layer and the surface layer were not formed.
  • Comparative Example 5 the intermediate layer and the surface layer were plated without forming the roughened layer.
  • the thickness of the intermediate layer and the surface layer was measured by a fluorescent X-ray test method based on JIS H8501: 1999. Specifically, using a fluorescent X-ray film thickness meter (SFT9400, manufactured by SII NanoTechnology Inc.), the collimator diameter of 0.5 mm was measured at any 10 locations in each layer, and the average value of these measured values was calculated. By calculating, the thicknesses of the intermediate layer and the surface layer were obtained. Moreover, when the surface layer was copper, the thickness was measured by an electrolytic test method based on JIS H8501: 1999.
  • SFT9400 fluorescent X-ray film thickness meter
  • the thickness of the surface layer was obtained.
  • the electrolytic solution used in the electrolytic test method was K 52 manufactured by Denso Corporation.
  • the cross section of the produced lead frame material was microtome processed and observed at 20000 times using SEM.
  • the height of 10 convex portions randomly selected from the observed image of the roughened layer was measured, and the average value of these measured values was taken as the height of the roughened layer.
  • the convex portions were observed using two or three cross-sectional SEM images at different photographing locations.
  • EBSD Corresponding grain boundary
  • CP cross section polisher
  • Table 1 shows the ratio of the corresponding grain boundary of ⁇ 5 or less in the total grain boundary of the roughened layer existing in the roughened layer as the corresponding grain boundary.
  • Resin Sumicon G630L (trade name), manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Device: 4000 Plus (trade name), manufactured by Nordson Advanced Technology
  • 10 kgf / mm 2 or more is “A” (excellent)
  • 7 kgf / mm 2 or more and less than 10 kgf / mm 2 is “B” (good)
  • 0 kgf. / Cm 2 or more and less than 7 kgf / mm 2 was ranked as “C” (impossible). Ranks A and B are acceptable.

Abstract

本発明のリードフレーム材は、導電性基体と前記導電性基体の少なくとも片面に形成される粗化層とを有し、前記リードフレーム材の断面で見て、前記導電性基体の表面に平行に所定長さで測定した、前記粗化層の表面に存在する結晶粒界の数は、２０個／μｍ以下であって、高温高湿環境下で長時間に亘って使用された場合であっても、樹脂密着性に優れている。

Description

リードフレーム材およびその製造方法、ならびにそれを用いた半導体パッケージ
　本発明は、リードフレーム材およびその製造方法、ならびにそれを用いた半導体パッケージに関する。
　電子機器や電気機器などには、多くの樹脂封止型半導体装置が組み込まれている。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材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、リードフレーム材には、接合性、耐熱性、封止性などの機能付与のため、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎなどの外装メッキが施されていることが多い。
　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材の表面に、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材（Ｐｒｅ－Ｐｌａｔｅｄ　Ｆｒａｍｅ、以下ＰＰＦと略記する）が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
　また、樹脂封止型半導体装置におけるリードフレーム材とモールド樹脂との密着性を高めるために、リードフレーム材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、リードフレーム材のメッキ表面を粗化することによって、（１）リードフレーム材とモールド樹脂との接着面積が大きくなる効果、（２）モールド樹脂が粗化されたメッキ膜表面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。
　これらにより、モールド樹脂のリードフレーム材への密着性が向上し、リードフレーム材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。
特許第２５４３６１９号公報 特許第３２２８７８９号公報 特開平１０－２７８７３号公報
　上記のようなメッキ表面の粗化により、リードフレーム材の樹脂密着性は、確かに従来よりも向上した。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％の高温高湿の環境下で１６８時間の曝露試験を行った後において、リードフレーム材と樹脂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）タイプおよび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、リードフレーム材の樹脂密着性には、未だに改善の余地があることが分かった。
　本発明の目的は、高温高湿環境下で長時間に亘って使用された場合であっても、樹脂密着性に優れるリードフレーム材およびその製造方法、ならびにそれを用いた半導体パッケージを提供することである。
　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少なくとも片面に形成される粗化層とを有するリードフレーム材であって、前記リードフレーム材の断面で見て、前記導電性基体の表面に平行に所定長さで測定した、前記粗化層の表面に存在する結晶粒界の数は、２０個／μｍ以下であることを特徴とするリードフレーム材。
［２］　前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層の高さは０．１μｍ以上５．０μｍ以下の範囲内であることを特徴とする上記［１］に記載のリードフレーム材。
［３］　前記リードフレーム材の最表面の比表面積は１２０％以上であることを特徴とする上記［１］または［２］に記載のリードフレーム材。
［４］　前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層中に存在する前記粗化層の全結晶粒界に占めるΣ５以下の対応粒界の割合は９０．０％以上であることを特徴とする上記［１］～［３］のいずれか１つに記載のリードフレーム材。
［５］　前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金の群から選択される金属または合金からなることを特徴とする上記［１］～［４］のいずれか１つに記載のリードフレーム材。
［６］　前記粗化層は銅およびニッケルの少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする上記［１］～［５］のいずれか１つに記載のリードフレーム材。
［７］　前記粗化層の上に形成され、前記粗化層と異なる組成を有し、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀およびスズの群から選択される１種以上の元素を含む１つ以上の層をさらに有することを特徴とする上記［１］～［６］のいずれか１つに記載のリードフレーム材。
［８］　上記［１］～［７］のいずれか１つに記載のリードフレーム材の製造方法であって、前記粗化層は電気メッキにより形成されることを特徴とするリードフレーム材の製造方法。
［９］　上記［１］～［７］のいずれか１つに記載のリードフレーム材を用いた半導体パッケージ。
　本発明によれば、高温高湿環境下で長時間に亘って使用された場合であっても、樹脂密着性に優れるリードフレーム材およびその製造方法、ならびにそれを用いた半導体パッケージを提供することができる。
本発明に係るリードフレーム材を模式的に示したものであって、粗化層の表面に存在する結晶粒界の数え方を説明するための図である。 本発明に係るリードフレーム材を模式的に示したものであって、粗化層の高さを説明するための図である。
　以下、本発明を実施の形態に基づき詳細に説明する。
　本発明者らは、上記の問題点に対して鋭意研究開発を進めた結果、表面を粗化した層（以下、粗化層ともいう）の表面に存在する粗化層の結晶粒界が多いほど高温高湿試験後における樹脂の剥離が発生しやすいことに着目した。そして、リードフレーム材の断面における粗化層の表面に存在する結晶粒界の数を所定数以下に制御することで、高温高湿試験後においても樹脂のシェア強度を高く維持できることを見出し、その結果、従来よりも樹脂密着性の高い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。
　本発明に係るリードフレーム材は、導電性基体と前記導電性基体の少なくとも片面に形成される粗化層とを有する。そして、前記リードフレーム材の断面で見て、前記導電性基体の表面に平行に所定長さで測定した、前記粗化層の表面に存在する結晶粒界の数は、２０個／μｍ以下である。
　導電性基体は、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む。導電性基体としては、導電性や放熱性に優れることから、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金の群から選択される金属または合金からなることが好ましい。
　例えば、銅合金の例として、ＣＤＡ（Ｃｏｐｐｅｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）掲載合金であるＣ１８０４５（Ｃｕ－０．３Ｃｒ－０．２５Ｓｎ－０．５Ｚｎ）、Ｃ１９４００（Ｃｕ－２．３Ｆｅ－０．０３Ｐ－０．１５Ｚｎ）が挙げられる。また、鉄合金の例として、４２アロイ（Ｆｅ－４２Ｎｉ）が挙げられる。なお、各元素の前の数字は合金中の質量％を示す。これらの合金や金属は、それぞれ導電率などの特性が異なるため、リードフレーム材に要求される特性に応じて、適宜選択される。
　導電性基体の厚さは、特に限定されないが、例えば０．０３ｍｍ以上１．００ｍｍ以下、好ましくは０．０３ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下の範囲内である。
　導電性基体の少なくとも片面には、粗化層が形成される。導電性基体の片面とは、導電性基体の上面または下面である。例えば、粗化層は、導電性基体の上面のみもしくは下面のみに形成されてもよいし、上面と下面とに形成されてもよい。
　図１は、本発明に係るリードフレーム材を模式的に示したものであって、粗化層の表面に存在する結晶粒界の数え方を説明するための図である。なお、図１はリードフレーム材の断面図であるが、結晶粒界を説明するために、便宜上斜線のハッチングを施していない。
　図１に示すように、リードフレーム材１０の断面で見て、導電性基体２０の表面に平行に所定長さＬで測定した、粗化層３０の表面に存在する結晶粒界の数は、２０個／μｍ以下である。
　具体的に、粗化層３０の表面に存在する結晶粒界３２の数の数え方は次の通りである。粗化層３０の結晶粒界３２は、粗化層３０内において実線で示している。粗化層３０の表面に存在する結晶粒界は、図１に示すように、リードフレーム材１０の断面で見るとき、粗化層３０の内部に存在する結晶粒界３２を示す実線が、粗化層３０の表面（輪郭線）まで延在して交わる点（交点）として表され、粗化層３０の内部に存在する結晶粒界３２と、粗化層３０の表面（輪郭線）との交点位置に、目印として白抜き丸印で示している。そして、導電性基体２０の表面に平行な方向の所定長さＬの範囲内における、白抜き丸印の数、すなわち粗化層３０の内部に存在する結晶粒界３２を示す実線と、粗化層３０の表面との交点の数が、所定長さＬで測定した、粗化層３０の表面に存在する粗化層３０の結晶粒界３２の数である。図１に示すリードフレーム材１０では、所定長さＬで測定した、粗化層３０の表面に存在する結晶粒界３２の数は、所定長さＬが１μｍである場合、１７個／μｍである。
　リードフレーム材１０の表面にモールド樹脂を密着させたとき、粗化層３０の表面に存在する結晶粒界３２が起点となって、モールド樹脂にクラックが生じることや、モールド樹脂がリードフレーム材から剥離することがある。そのため、粗化層３０の表面に存在する結晶粒界３２の数が少ないほど、このようなクラックの発生や樹脂密着性の低下が抑制される。上記した粗化層３０の表面に存在する結晶粒界３２の数（個数密度）は、２０個／μｍ以下、好ましくは１８個／μｍ以下、より好ましくは１５個／μｍ以下であり、上記の結晶粒界３２の数が２０個／μｍ以下であると、クラックの発生や樹脂密着性の低下が十分に抑制される。
　粗化層３０の表面に存在する粗化層３０の結晶粒界３２は、例えばＦＩＢ－ＳＩＭ（集束イオンビーム－走査型イオン顕微鏡）を用いて、リードフレーム材１０の断面を観察することによって測定することができる。
　粗化層３０は、銅およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一方の元素を含む。粗化層３０としては、樹脂密着性に優れた粗化形状を形成するために、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、銅ニッケル合金の群から選択される金属または合金からなることが好ましい。
　図２は、本発明に係るリードフレーム材１０を模式的に示したものであって、粗化層３０の高さを説明するための図である。図１と同様に、図２はリードフレーム材１０の断面図であるが、粗化層３０の高さを説明するために、便宜上斜線のハッチングを施していない。
　リードフレーム材１０の断面で見て、粗化層３０の高さは、好ましくは０．１μｍ以上５．０μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内である。粗化層３０の高さが０．１μｍ以上であると、樹脂に対するアンカー効果が増加すると共に粗化層３０の比表面積が増加するため、樹脂密着性が増加する。また、粗化層３０の高さが５．０μｍ以下であると、粗化層の一部が脱落する所謂粉落ちを抑制できるため、製造時に粉落ちした粗化材料を除去するメンテナンス頻度を下げ、生産性を向上することが可能となる。粗化層３０の高さが上記範囲内であると、上記の効果が十分に向上する。
　具体的に、粗化層３０の高さは次の通りである。図２に示すように、まず、粗化層３０の凸部４０ａの両側の付け根部４１ａ，４１ｂ、および凸部４０ａの頂点部４２を結んで、三角形を描く。次に、この三角形について、付け根部４１ａ，４１ｂを結ぶ線を底辺Ｂおよび頂点部４２を頂点として、三角形の高さＨを測る。すなわち、頂点部４２から底辺Ｂに対して垂線を引き、この垂線の長さ（三角形の高さＨ）を測る。そして、所定数の凸部４０ａについて、三角形の高さＨを測り、その測定値の平均値を粗化層３０の高さとする。
　ここで、粗化層３０の凸部４０ａの一方側の付け根部４１ａは、図２に示すリードフレーム材１０の断面で見て、凸部４０ａに隣接する凸部４０ｂと凸部４０ａとの間にある粗化層３０の表面部分のうち、最も低い表面位置（最下点位置）である。また、凸部４０ａの他方側の付け根部４１ｂは、凸部４０ａを挟んで凸部４０ｂとは逆側に位置する凸部４０ｃと凸部４０ａとの間にある粗化層３０の表面部分のうち、最も低い表面位置（最下点位置）である。また、凸部４０ａの頂点４２は、凸部４０ａにおいて最も高い位置である。
　凸部４０ｂおよび凸部４０ｃの高さの測定方法についても、上記の凸部４０ａの方法と同様である。
　粗化層３０の高さは、例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、リードフレーム材１０の断面を観察することによって測定することができる。
　また、リードフレーム材１０の最表面の比表面積は、好ましくは１２０％以上、より好ましくは１４０％以上である。比表面積とは、２次元表面積に対する３次元表面積の百分率（（３次元表面積／２次元表面積）×１００（％））の値である。リードフレーム材１０の最表面（最表層）の比表面積が大きいほど、樹脂との接触面積が増加するため、樹脂密着性が向上する。リードフレーム材の最表面の比表面積が１２０％以上であると、樹脂密着性は十分に大きい。
　リードフレーム材１０の最表面の比表面積は、例えば３次元白色光干渉型顕微鏡を用いて表面を観察し、２次元表面積に対する３次元表面積の百分率（％）を算出することによって得ることができる。
　また、リードフレーム材１０の断面で見て、粗化層３０中に存在する全結晶粒界に占めるΣ５以下の対応粒界の割合は、好ましくは９０．０％以上、より好ましくは９２．０％以上である。上記Σ５以下の対応粒界の割合が大きいほど、高温高湿環境下に長時間放置させた後のリードフレームの樹脂密着性の低下が抑制される。上記Σ５以下の対応粒界の割合が９０．０％以上であると、樹脂密着性の低下が十分に抑制される。
　対応粒界とは、幾何学的に整合性の高い特殊な粒界であり、対応格子点密度の逆数として定義されるΣ値が小さい程、この整合性がより高いことを意味する。
　本発明者らは、種々の実験の結果、Σ値が５以下の対応粒界の割合が９０．０％以上となるときに、リードフレーム材の耐熱試験前後、すなわち高温高湿環境下に放置前後の樹脂密着性が良好に維持されることを見出した。ここで、Σ値が大きな粒界は、高エネルギー構造であるために粒界劣化現象が生じやすく、加熱により粒界での剥離が生じやすいと想定され、Σ値が小さな粒界を形成することで、加熱後も樹脂密着性が良好に維持されるものと考えた。そのため、高温高湿環境下に放置された後の樹脂密着性の低下抑制の観点から、対応粒界のΣ値は低いほど好ましい。また、Σ５以下の対応粒界の割合が高い程、上記の効果が高まる。
　リードフレーム材の断面、すなわち粗化層の断面における対応粒界の解析には、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂａｃｋ　Ｓｃａｔｔｅｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いることができる。ＥＢＳＤは、ＳＥＭ内で試料に電子線を照射したときに生じる反射電子菊池線回折（菊池パターン）を利用した結晶方位解析技術のことである。
　また、リードフレーム材１０は、粗化層３０の上に形成され、粗化層３０と異なる組成を有し、ニッケル、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）およびスズ（Ｓｎ）の群から選択される１種以上の元素を含む１つ以上の層（図示せず）をさらに有してもよい。
　粗化層３０の上に形成される層が１つである場合、この層、すなわちリードフレームの最表層は表面層である。表面層を構成する物質は、リードフレーム材の要求特性に応じて適宜選択される。表面層は、金、銀およびスズの群から選択される１種以上の元素を含む金属または合金からなる。表面層は、半田濡れ性に優れるため、金コバルト合金、金、銀またはスズからなることが好ましい。
　表面層の厚さは、特に限定されないが、厚さが大きすぎると、粗化層３０の高さに起因した粗化層３０の凹凸を埋めてしまい、樹脂密着性の向上効果が低下する可能性があることから、表面層の厚さの上限は３．００μｍ以下が好ましい。さらに、表面層を構成する材料が金などの貴金属を主としている場合には、材料のコストが増加することから、貴金属を使用する場合の表面層の厚さの上限は１．００μｍ以下が好ましい。
　粗化層３０の上に形成される層が複数である場合、最表層は表面層であり、表面層と粗化層３０との間に形成される層は中間層である。中間層は１層でも、２層以上でもよい。例えば中間層が２層である場合、粗化層側の層が中間下層であり、表面層側の層が中間上層である。中間層は、粗化層３０と表面層との密着性を向上させるとともに、導電性基体１０や粗化層３０の熱による拡散や酸化を抑制する。
　中間層は、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金およびイリジウムの群から選択される１種以上の元素を含む金属または合金からなる。
　中間層は必要特性に応じて元素や厚さを選択すればよく、中間層が１層の場合、耐熱性が要求されるのであればニッケルの厚さが０．０２μｍ以上２．５０μｍ以下、より好ましくは０．０８μｍ以上２．００μｍ以下の範囲内で形成することが望ましい。表面層や粗化層との密着性などが要求されるのであれば、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウムの厚さが０．０１４μｍ以上０．１００μｍ以下の範囲内で形成することが望ましい。中間層が２層の場合、中間層の元素と厚さは上記の組合せにより決定すれば良い。また、中間層が３層以上で構成されている場合には加工性や粗化形状維持の観点から合計厚さが２．５μｍ以下の範囲を超えないように形成することが望ましい。
　表面層および中間層の厚さは、蛍光Ｘ線膜厚計などの膜厚計によって測定することができる。
　リードフレーム材の用途に応じて、表面層および中間層の有無、ならびに中間層の数は適宜選択される。
　リードフレーム材の製造方法としては、各層をメッキ、クラッド、蒸着、スパッタ等の皮膜形成法で形成することができ、生産性や粗化層の表面に存在する結晶粒界数の制御性から、各層、特に粗化層を電気メッキ法で形成することが好ましい。電気メッキ液の組成およびメッキ条件は、適宜定めることができる。また、リードフレーム材の製造に必要な原料の使用量を抑えるために、片面メッキや、差厚メッキも有効な手段である。
　電気メッキ法で形成した粗化層（電気メッキ層）の表面に存在する結晶粒界の数（個数密度）を制御する方法としては、例えば電気メッキによる粗化層形成において、電析時の結晶成長を制御することが挙げられる。結晶粒界の数を上記の範囲内にするためには、粗化形成（電気メッキ）時の電圧を５Ｖ以上１０Ｖ以下になるように適宜調整すればよい。また、電析時の結晶成長を制御するために、導電性基体周りのメッキ液の流速が重要となる。メッキ液の流速が高いと小さな結晶粒が多く成長してしまうために適宜調整すればよい。ただし流速を定量的に測定することは難しく、撹拌子を用いてメッキ浴を撹拌しながら電気メッキ法で粗化層を形成する場合には、撹拌子の回転数を適宜調整すればよい。粗化層の形成方法として、その他のメッキ条件としては、電流密度、メッキ液中の導電性塩の濃度、浴温などを適宜変更することが特に有効である。
　リードフレーム材は、半導体素子を支持固定し、外部と電気、信号のやり取りを行うための接続端子として、例えば半導体パッケージに用いられる。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。
　以上説明した実施形態によれば、リードフレーム材は、粗化層の表面に存在する結晶粒界数が所定値以下に制御されているため、高温高湿環境下で長時間に亘って使用された場合であっても、樹脂密着性が良好である。
　以上、実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
　次に、実施例および比較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１～１９、比較例１～５）
　表１に示す種類であり板厚を有する導電性基体に対して、以下に示す条件で前処理としてカソード電解脱脂および酸洗を施した後、表１および以下に示す条件の電気メッキ法で、粗化層を導電性基体上に形成した。続いて、中間層（中間下層や中間上層）や表面層を形成する場合には、表１および以下に示す条件の電気メッキ法で、表１に示す厚さになるように中間層や表面層を粗化層上に形成した。こうして、リードフレーム材を得た。
　前処理条件は以下の通りである。
［カソード電解脱脂］
　液組成
　　水酸化ナトリウム：６０ｇ／Ｌ
　液温：６０℃
　電流密度：２．５Ａ／ｄｍ２
　処理時間：６０秒
［酸洗］
　液組成
　　１０％硫酸
　液温：室温
　処理時間：３０秒
　粗化層の形成は、内径８０ｍｍの筒状のめっき電解槽に、φ５ｍｍ、長さ３０ｍｍの撹拌子を投入し、１Ｌのメッキ液を入れ、マグネチックスターラーにて、回転数０～８００r.p.m.で変化させて撹拌状態を調整した。粗化層の形成条件は以下に示すとともに、粗化メッキ時の電圧（Ｖ）および撹拌子の回転数（r.p.m.）については表１に示す。
［粗化Ｃｕメッキ］
　液組成
　　硫酸銅：銅濃度として５～１０ｇ／Ｌ
　　硫酸：３０～１２０ｇ／Ｌ
　　モリブデン酸アンモニウム：Ｍｏ金属として０．１～５．０ｇ／Ｌ
　液温：２０～６０℃
　電流密度：１０～６０Ａ／ｄｍ２
［粗化Ｎｉメッキ］
　液組成
　　硫酸ニッケル：１０～５０ｇ／Ｌ
　　ホウ酸：１０～３０ｇ／Ｌ
　　塩化ナトリウム：３０～ｇ／Ｌ
　　２５％アンモニア水：１０～３０ｍＬ／Ｌ
　浴温：５０℃
　電流密度：４～１０Ａ／ｄｍ２
　中間層の形成条件は以下の通りである。
［Ｎｉメッキ］
　液組成
　　スルファミン酸ニッケル：３００～５００ｇ／Ｌ
　　塩化ニッケル：２０～４０ｇ／Ｌ
　　ホウ酸：２０～４０ｇ／Ｌ
　液温：５０℃
　電流密度：６～１０Ａ／ｄｍ２
［Ｐｄメッキ］
　液組成
　　ジクロロテトラアンミンパラジウム：１～５０ｇ／Ｌ
　　スルファミン酸アンモニウム：０．１～３００ｇ／Ｌ
　　グリコール酸：０．００１～１００ｇ／Ｌ
　　リン酸アンモニウム：０．１～５０ｇ／Ｌ
　　塩化アンモニウム：０．１～３００ｇ／Ｌ
　液温：３０～７０℃
　電流密度：０．２～５０Ａ／ｄｍ２
［Ｒｈメッキ］
　液組成
　　硫酸ロジウム：２～１０ｇ／Ｌ
　　硫酸：５０～９０ｇ／Ｌ
　液温：５０℃
　電流密度：０．１～５Ａ／ｄｍ２
［Ｒｕメッキ］
　液組成
　　ニトロソ塩化ルテニウム：２～２０ｇ／Ｌ
　　スルファミン酸：１０～３０ｇ／Ｌ
　液温：６０℃
　電流密度：０．１～５０Ａ／ｄｍ２
　表面層の形成条件は以下の通りである。
［Ａｕストライクメッキ］
　液組成
　　シアン化金カリウム：１～５ｇ／Ｌ
　　クエン酸：１０～６０ｇ／Ｌ
　　クエン酸カリウム：５０～１００ｇ／Ｌ
　液温：４０℃
　電流密度：０．１～１Ａ／ｄｍ２
［ＡｕＣｏメッキ］
　液組成
　　シアン化金カリウム：６～２０ｇ／Ｌ
　　クエン酸：６０～１２０ｇ／Ｌ
　　リン酸水素二カリウム：１０～３０ｇ／Ｌ
　　炭酸コバルト：０．１～２ｇ／Ｌ
　液温：４０℃
　電流密度：０．１～５Ａ／ｄｍ２
［Ａｕメッキ］
　液組成
　　シアン化金カリウム：８～２０ｇ／Ｌ
　　クエン酸：１０～１００ｇ／Ｌ
　　リン酸水素二カリウム：１０～１５０ｇ／Ｌ
　液温：６０℃
　電流密度：０．１～１０Ａ／ｄｍ２
［Ａｇストライクメッキ］
　液組成
　　シアン化銀カリウム：１～５ｇ／Ｌ
　　シアン化カリウム：５０～１５０ｇ／Ｌ
　液温：３０℃
　電流密度：１～５Ａ／ｄｍ２
［Ａｇメッキ］
　液組成
　　シアン化銀：１０～１００ｇ／Ｌ
　　シアン化カリウム：２０～１５０ｇ／Ｌ
　液温：３０℃
　電流密度：０．１～５Ａ／ｄｍ２
［Ｓｎメッキ］
　液組成
　　硫酸スズ：２０～１２０ｇ／Ｌ
　　硫酸：３０～１５０ｇ／Ｌ
　　クレゾールスルホン酸：１０～１００ｇ／Ｌ
　液温：２０℃
　電流密度：０．１～６Ａ／ｄｍ２
［Ｃｕメッキ］
　液組成
　　硫酸銅：２００ｇ／Ｌ
　　硫酸：５０ｇ／Ｌ
　液温：４０℃
　電流密度：５Ａ／ｄｍ２
　Ａｕストライクメッキは、実施例３～１５および比較例３～４で行い、Ａｕメッキは、実施例１５および比較例５で行った。また、ＡｇストライクメッキおよびＡｇメッキは、実施例１６～１７で行った。さらに、Ｓｎメッキは、実施例１８～１９で行った。実施例１は、Ｃｕメッキの粗化層、実施例２は、Ｎｉメッキの粗化層を形成し、中間層および表面層の形成は行なわなかった。比較例１は、粗化層および中間層を形成せずに、Ｃｕメッキの表面層のみの形成を行った。比較例２は、Ｃｕメッキの粗化層を形成し、中間層および表面層の形成は行なわなかった。比較例５は、粗化層を形成せずに、中間層および表面層のメッキを行った。
　＜評価方法＞
　次に、各層およびリードフレーム材の特性と評価について、以下のようにして行った。結果を表１および表２に示す。なお、各層の特性については、リードフレーム材の作製中に随時測定した。
　（結晶粒界数）
　ＦＩＢ－ＳＩＭ（集束イオンビーム－走査型イオン顕微鏡）により、作製したリードフレーム材の粗化層を断面観察した。断面観察において、導電性基体の表面に平行に所定長さＬを４μｍとして測定したときの、粗化層の表面に存在する粗化層の結晶粒界の数を計測し、上記の１μｍの長さあたりの結晶粒界の数（個／μｍ）を算出した。
　（中間層および表面層の厚さ）
　中間層および表面層の厚さは、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（ＳＦＴ９４００、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）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、中間層および表面層の厚さを得た。また、表面層が銅の場合、ＪＩＳ  Ｈ８５０１：１９９９に準拠した電解式試験方法によって厚さを測定した。具体的には、電解式膜厚計（ＣＴ－４、株式会社電測製）を用い、１ｃｍ２の領域（任意の５箇所）についてそれぞれ測定し、平均値（ｎ＝５）を算出して、表面層の厚さを得た。なお、電解式試験方法で用いた電解液は、株式会社電測製Ｋ５２とした。
　（粗化層の高さ）
　作製したリードフレーム材の断面をミクロトーム加工し、ＳＥＭを用い２００００倍で観察した。粗化層の観察像の中から無作為に選択した１０個の凸部の高さを測定し、これらの測定値の平均値を粗化層の高さとした。断面ＳＥＭ画像から１０個の凸部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、凸部を観察した。
　（リードフレーム材の最表面の比表面積）
　リードフレーム材の最表面の比表面積は、３次元白色光干渉型顕微鏡（ＣｏｎｔｏｕｒＧＴ－Ｋ、ＢＲＵＫＥＲ社製）を用い、２次元表面積に対する３次元表面積の百分率（（３次元表面積／２次元表面積）×１００（％））を測定（測定条件は、測定倍率１０倍、ハイレゾＣＣＤカメラを使用し、測定後に特別なフィルタをかけずに数値化した）し、その平均値（ｎ＝５）を比表面積（％）とした。
　（対応粒界）
　粗化層の断面における対応粒界の解析には、ＥＢＳＤを用いた。なお、ＥＢＳＤ測定では、鮮明な菊池線回折像を得るために、測定面に付着した異物を取り除くと共に測定面を鏡面仕上げする必要がある。そのため、測定試料を樹脂埋後にＣＰ（クロスセクションポリッシャ）加工を行い、粗化層断面の研磨加工を施し、観察面を得た。
　ＥＢＳＤ測定は、６μｍ×１６μｍの範囲を２５ｎｍのステップでスキャンし、粗化層のみが解析できるよう粗化層の厚さに応じて高さ方向をクロップした。解析用ソフトウェア（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｖ５、ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社（現 ＡＭＥＴＥＫ社）製）を用い、粗化層の断面を解析した。予め観察範囲内の樹脂の影響を排するため、０．１μｍ以下のグレインサイズのデータを除去し、粗化層のみを抽出したデータにて、Σ１～Σ４９までの対応粒界（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　Ｓｉｔｅ　Ｌａｔｔｉｃｅ：ＣＳＬ）を算出した。尚、測定対象において、隣り合うピクセルの方位差（ずれ）が１５°以上の場合に粒界として判断している。表１には、対応粒界として、粗化層中に存在する粗化層の全結晶粒界に占めるΣ５以下の対応粒界の割合を示した。
　（樹脂密着性）
　トランスファーモールド試験装置（Ｍｏｄｅｌ　ＦＴＳ、コータキ精機社製）を用い、作製したリードフレーム材の表面上に、直径２．６ｍｍの接触面を有する樹脂からなるプリン状試験片を射出成形した。リードフレーム材の最表面に密着させた試験片についてせん断力を測定する試験を行い、リードフレーム材と試験片との樹脂密着性を評価した。評価試験に使用した樹脂および装置を下記に示す。
　樹脂：スミコンＧ６３０Ｌ（商品名）、住友ベークライト社製
　装置：４０００Ｐｌｕｓ（商品名）、ノードソン・アドバンスト・テクノロジー社製
　また、評価試験の測定条件を以下に示す。
　ロードセル：Ｓ５０ＫＧ
　測定レンジ：５０ｋｇ
　テストスピード：１００μｍ/ｓ
　テスト高さ：２００μｍ
　評価試験回数：１２回
　まず、リードフレーム材に密着している試験片について、上記測定条件によりせん断力を測定し、その平均値（ｎ＝１２）を高温高湿試験前の樹脂密着強度とした。次に、試験片を密着させたリードフレーム材を高温高湿試験（８５℃、８５％ＲＨ、１６８時間）に投入した後、上記測定条件によりせん断力を測定し、その平均値（ｎ＝１２）を高温高湿試験後の樹脂密着強度とした。そして、高温高湿試験前および試験後の樹脂密着強度について、それぞれ、１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上を「Ａ」（優）、７ｋｇｆ／ｍｍ２以上１０ｋｇｆ／ｍｍ２未満を「Ｂ」（良）、０ｋｇｆ／ｍｍ２以上７ｋｇｆ／ｍｍ２未満を「Ｃ」（不可）とランク付けした。ＡおよびＢランクが合格である。また、高温高湿試験前後における樹脂密着強度の低下割合（樹脂密着強度の低下抑制性）について、（高温高湿試験後の樹脂密着強度／高温高湿試験前の樹脂密着強度）×１００（％）の値が、８０％以上を「Ａ」（優）、７０％以上８０％未満を「Ｂ」（良）、７０％未満を「Ｃ」（不可）とランク付けした。ＡおよびＢランクが合格である。
　次に、高温高湿試験後のリードフレーム材と樹脂からなる試験片との剥離界面の状態を目視観察した。そして、リードフレーム材上に樹脂が残存している場合を「○」、リードフレーム材上に樹脂が残存していない場合を「×」とした。
　実施例１～１９では、リードフレーム材上に樹脂が残存する状態が観察された。これは、粗化層を樹脂密着性に適した状態で形成することにより、リードフレーム材と樹脂との密着強度が上昇し、従来のようなリードフレーム材と樹脂との界面剥離が起こらずに樹脂の破壊が生じたものと推定される。粗化メッキ条件として、５～１０Ｖ、撹拌子回転数を１００～２５０r.p.m.の最適な条件で電析時の結晶成長を制御することによって、従来よりも樹脂密着性を向上したリードフレーム材を製造することができた。
　一方、比較例１～５のリードフレーム材では、特に高温高湿試験後の樹脂密着性が不合格で、高温高湿試験後のせん断時にリードフレーム材と樹脂（試験片）との界面から剥離が生じてリードフレーム材上に樹脂は観察されていなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　１０　リードフレーム材
　２０　導電性基体
　３０　粗化層
　３２　結晶粒界
　４０ａ、４０ｂ、４０ｃ　凸部
　４１ａ、４１ｂ　凸部の付け根部
　Ｂ　三角形の底辺
　Ｈ　三角形の高さ
　Ｌ　所定長さ

 

Claims (9)

  1. 　導電性基体と前記導電性基体の少なくとも片面に形成される粗化層とを有するリードフレーム材であって、
    　前記リードフレーム材の断面で見て、前記導電性基体の表面に平行に所定長さで測定した、前記粗化層の表面に存在する結晶粒界の数は、２０個／μｍ以下であることを特徴とするリードフレーム材。
  2. 　前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層の高さは０．１μｍ以上５．０μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム材。
  3. 　前記リードフレーム材の最表面の比表面積は１２０％以上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. 　前記リードフレーム材の断面で見て、前記粗化層中に存在する前記粗化層の全結晶粒界に占めるΣ５以下の対応粒界の割合は９０．０％以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
  5. 　前記導電性基体は、銅、銅合金、鉄、鉄合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金の群から選択される金属または合金からなることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
  6. 　前記粗化層は銅およびニッケルの少なくとも一方の元素を含む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. 　前記粗化層の上に形成され、前記粗化層と異なる組成を有し、ニッケル、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、白金、イリジウム、金、銀およびスズの群から選択される１種以上の元素を含む１つ以上の層をさらに有す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. 　請求項１～７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、前記粗化層は電気メッキにより形成されることを特徴とするリードフレーム材の製造方法。
  9. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のリードフレーム材を用いた半導体パッケージ。
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