WO2020235292A1 - 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および電気電子部品 - Google Patents

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lead frame
alloy
thickness
layer
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PCT/JP2020/017505
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French (fr)
Inventor
秀一 北河
親人 菅原
颯己 葛原
圭介 池貝
達也 中津川
Original Assignee
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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    • 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

Definitions

  • a lead frame of an electric / electronic component such as a resin-sealed semiconductor device (semiconductor package) formed by being electrically connected to a semiconductor element (semiconductor chip) by a wire or the like and sealed by a mold resin.
  • the present invention relates to a lead frame material used as a material, a method for manufacturing the same, and a lead frame and electrical and electronic components.
  • Lead frames used in electrical and electronic components are often made of conductive strips (hereinafter referred to as conductive strips) as a base material due to the requirements of performance, shape and processing method.
  • conductive strips conductive strips
  • the lead frame is also required to be thinned.
  • an ultrathin plate thickness of 0.10 mm or less is required.
  • stainless steel having high strength as a base material.
  • Patent Document 1 discloses a lead frame in which Ni plating is applied on a stainless steel base material.
  • the conventional copper alloy may be deformed due to insufficient strength, and even in such applications, it is made of stainless steel. It is preferable to use a lead frame.
  • composite contact materials such as copper alloys and stainless steel coated with silver, which has excellent electrical properties and solderability, are used on a base material with excellent corrosion resistance and mechanical strength. It is often used.
  • movable contact parts that are made of stainless steel as the base material and are Ag-plated for the purpose of making the surface conductive have better mechanical properties and fatigue life than those that use copper alloy as the base material.
  • the applicant has proposed in Patent Document 2 that the contacts can be miniaturized due to their superiority and can be applied to a long-life tactical push switch, a detection switch, or the like.
  • a plated stainless steel base material having Ag plating or the like formed on its surface When a plated stainless steel base material having Ag plating or the like formed on its surface is used for applications such as electrical contacts, it is usually pressed after forming Ag plating or the like on a strip made of stainless steel. It is common to punch into a desired shape.
  • the strip is wound on a roll, and then the strip (base material) unwound from the roll is continuously plated.
  • the adhesion is likely to decrease due to the warp of the strip material (base material) during transportation, and since the end face of the base material is not sufficiently covered, the Fe component in the base material is contained in the end face of the base material.
  • corrosion discoloration occurs due to diffusion.
  • an object of the present invention is to form appropriate coatings on both sides and end faces of a plate-shaped lead frame made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni).
  • a lead frame material that has excellent adhesion to the base material and heat adhesion, wire bonding and solder wettability, and can effectively suppress corrosion discoloration at the end face, its manufacturing method, and leads.
  • the gist structure of the present invention is as follows.
  • a plate-shaped base material made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni) has both sides and end faces, and Ni on at least one side of both sides of the base material.
  • a substrate for a lead frame material having both sides and end faces is formed by pressing or etching a strip made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni). And the formation of a base layer that forms a first Ni-based layer made of Ni or Ni alloy and having a thickness in the range of 0.05 to 1.00 ⁇ m on at least one of both sides of the base material. Step and intermediate layer forming step of forming a first Cu-based layer made of copper (Cu) or Cu alloy and having a thickness in the range of 0.01 to 0.30 ⁇ m on the first Ni-based layer.
  • Cu copper
  • a plate-shaped base material made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni) has both sides and end faces, and the lead frame material of the present invention has both sides and end faces.
  • a first Cu-based layer having a thickness in the range of 0.30 ⁇ m and a first Ag-based layer made of silver (Ag) or Ag alloy and having a thickness in the range of 0.30 to 2.00 ⁇ m are laminated in this order.
  • the method for producing a lead frame material of the present invention is to press or etch a strip material made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni) to both sides and end faces.
  • the electrical and electronic components of the present invention have a lead frame manufactured by using the above-mentioned lead frame material, so that the lead frame can be formed even if it is heated in a molding process of sealing a resin at the time of manufacturing a semiconductor device, for example. It has excellent heat adhesion to the base material, wire bonding and solder wettability, and can effectively suppress corrosion and discoloration at the end face, improving reliability. To do.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure (laminated structure) of the surface coating by enlarging the surface portion of the lead frame material in the X cross-sectional region surrounded by the square frame of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure (laminated structure) of the end face coating by enlarging the end face portion of the lead frame material in the Y cross-sectional region surrounded by the square frame of FIG.
  • a plate-shaped base material made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni) has both sides and end faces, and the lead frame material has both sides and end faces.
  • a first Ni-based layer made of Ni or Ni alloy and having a thickness in the range of 0.05 to 1.00 ⁇ m and copper (Cu) or Cu alloy having a thickness of 0.01 to 0.01 to
  • a first Cu-based layer having a thickness in the range of 0.30 ⁇ m and a first Ag-based layer made of silver (Ag) or Ag alloy and having a thickness in the range of 0.30 to 2.00 ⁇ m are laminated in this order.
  • a lead frame material having an end face coating formed by forming at least a second Ni-based layer among the second Ag-based layers.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a lead frame material according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 1
  • FIG. 3 is surrounded by a square frame shown in FIG.
  • FIG. 4 shows the Y cross-sectional region surrounded by the square frame shown in FIG. It is sectional drawing which enlarges the end face part of the lead frame material, and shows typically the structure (laminated structure) of the end face coating.
  • the lead frame material 10 shown in the figure a plurality of inner leads 2 are arranged around a die pad 1 on which a semiconductor chip (not shown) is mounted so as to be separated from each other, and the inner leads 2 are outer through a dam bar portion 3. It is configured by connecting with the lead 4.
  • the lead frame material 10 mainly includes a base material 5, a surface coating 6, and an end face coating 7.
  • the base material 5 has both sides, which are two surfaces, a front surface 8 and a back surface (not shown), and an end surface 9 for connecting both surfaces, and has a plate shape.
  • the base material 5 is made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni).
  • the iron-based alloy containing Ni include 42 alloy (Fe-42% by mass Ni), and examples of the iron-based alloy containing Cr (and Ni) include SUS301 and SUS304. Examples include stainless steel.
  • the iron-based alloy is used for a lead frame thinned to a plate thickness of 0.10 mm or less, for example, it is necessary to have sufficient strength as the lead frame.
  • the strength is preferably higher than the tensile strength of the copper-based alloy, and specifically, it is preferably 520 MPa or more.
  • the thickness of the base material 5 is not particularly limited, but is preferably 0.02 to 0.10 mm from the viewpoint of reducing the thickness of the device and reducing the thickness of the lead frame. Is 0.03 mm to 0.05 mm. This is because if the thickness of the base material 5 is less than 0.02 mm, sufficient strength as a lead frame cannot be obtained.
  • the surface coating 6 is formed on at least one of both sides of the base material 5, and is formed on at least one side of both sides of the base material 5 (surface 8 in FIG. 3) with a first Ni-based layer 11 which is a base layer.
  • the first Cu-based layer 12 which is an intermediate layer and the first Ag-based layer 13 which is a surface layer are laminated in this order.
  • the lead frame material of the present invention has a three-layer structure in which a first Ni-based layer 11, a first Cu-based layer 12, and a first Ag-based layer 13 are laminated in this order as a surface coating.
  • a first Cu-based layer 12 that is familiar with Ag and Ni is provided as a barrier layer (intermediate layer) at the interface between the first Ag-based layer 13 and the first Ni-based layer 11.
  • heat peeling is less likely to occur.
  • the first Ni-based layer 11 is made of Ni or a Ni alloy.
  • the first Ni-based layer 11 prevents heat diffusion of elements from the base material 5 to the intermediate layer 12, imparts excellent corrosion resistance, and improves the adhesion between the base material 5 and the intermediate layer 12. be able to.
  • the Ni alloy is not particularly limited, and examples thereof include Ni-P type and Ni-Fe type.
  • the thickness of the first Ni-based layer 11 needs to be in the range of 0.05 to 1.00 ⁇ m. This is because if the thickness is less than 0.05 ⁇ m, the effect of improving corrosion resistance and adhesion cannot be sufficiently obtained as described above, and if the thickness exceeds 1.00 ⁇ m, the lead portion is removed after chip mounting. When it is bent to form a desired shape, it becomes a starting point of plating cracks, and Ni diffuses in the first Cu-based layer 12 which is an intermediate layer and the first Ag-based layer 13 which is a surface layer. This is because the solderability is deteriorated.
  • the first Cu-based layer 12 is made of copper (Cu) or a Cu alloy.
  • the first Cu-based layer 12 is formed in order to improve the adhesion between the first Ni-based layer 11 and the first Ag-based layer 13. Compared with the case where the Ag-based layer 13 is directly formed on the Ni-based layer 11 by forming a solid solution between the Ni-based layer 11 and the Cu-based layer 12 and between the Cu-based layer 12 and the Ag-based layer 13. Adhesion can be improved.
  • the Cu alloy is not particularly limited, and examples thereof include a Cu—Zn type.
  • the thickness of the first Cu-based layer 12 needs to be in the range of 0.01 to 0.30 ⁇ m. This is because if the thickness is less than 0.01 ⁇ m, the effect of improving the adhesion cannot be sufficiently obtained, and if the thickness exceeds 0.30 ⁇ m, the first Cu-based layer 12 to the first Ag-based layer 12 to the first Ag-based layer. This is because the Cu diffusion into the layer 13 becomes remarkable, causing discoloration of the first Ag-based layer 13.
  • the first Ag-based layer 13 is made of silver (Ag) or an Ag alloy.
  • the first Ag-based layer 13 is formed in order to improve electrical characteristics, solderability, and wire bonding property.
  • the Ag alloy is not particularly limited, and examples thereof include an Ag—Sn type.
  • the thickness of the first Ag-based layer 13 needs to be in the range of 0.30 to 2.00 ⁇ m. This is because if the thickness is less than 0.30 ⁇ m, the effect of improving electrical characteristics and solderability cannot be sufficiently obtained, and if the thickness exceeds 2.00 ⁇ m, the plating adhesion is lowered. is there.
  • the end face coating 7 is formed on the end face 9 of the base material 5 with a second Ni-based layer made of Ni or a Ni alloy, a second Cu-based layer made of Cu or a Cu alloy (not shown), and silver (Ag) or Of the second Ag-based layer (not shown) made of an Ag alloy, at least the second Ni-based layer 14 is formed, and in FIG. 4, only the second Ni-based layer 14 is formed.
  • a second Ni-based layer made of Ni or a Ni alloy
  • a second Cu-based layer made of Cu or a Cu alloy not shown
  • silver (Ag) or Of the second Ag-based layer (not shown) made of an Ag alloy at least the second Ni-based layer 14 is formed, and in FIG. 4, only the second Ni-based layer 14 is formed.
  • the Fe component in the base material diffuses to the end face of the base material and causes corrosion discoloration.
  • the end face 9 of the base material 5 is the end face coating. Since it is completely covered with 7, it is possible to effectively suppress corrosion discoloration.
  • the end face coating 7 is formed by laminating a second Ni-based layer 14, a second Cu-based layer, and a second Ag-based layer in this order.
  • the end face coating 7 is formed by laminating a second Ni-based layer 14, a second Cu-based layer, and a second Ag-based layer in this order to form three layers, thereby suppressing corrosion discoloration.
  • the solderability can be further improved.
  • the crystal grain diameter D E of the end face coating 7 is preferably be at least equal to the grain size D S of surface coating 6, in particular, and more preferably greater than the crystal grain size D S of surface coating 6 ..
  • the method for producing a lead frame material of the present invention includes at least a molding step, a degreasing step, an activation step, a base layer forming step, an intermediate layer forming step, and a surface layer forming step. It is preferable to have a washing step as necessary between any one of the steps described above and the next step.
  • a strip material made of an iron-based alloy containing at least one of chromium (Cr) and nickel (Ni) is pressed or etched to obtain a base material for a lead frame material having both sides and end faces.
  • the degreasing process is As an example, the liquid composition and treatment conditions used in the cathode electrolytic degreasing step are shown below. [Liquid composition and treatment conditions for electrolytic degreasing treatment] Treatment liquid: Soda orthosilicate 100 g / liter Treatment temperature: 60 ° C Cathode current density: 2.5A / dm 2 Processing time: 10 seconds
  • the activation process is As an example, the liquid composition and treatment conditions used in the activation step are shown below. [Liquid composition and treatment conditions for activation treatment] Treatment liquid: 10% hydrochloric acid Treatment temperature: 30 ° C Immersion processing time: 10 seconds
  • a first Ni-based layer made of Ni or a Ni alloy and having a thickness in the range of 0.05 to 1.00 ⁇ m is formed on at least one of both surfaces of the base material. Further, in the base layer forming step, not only the first Ni-based layer is formed, but also a second Ni-based layer made of Ni or a Ni alloy is formed on the end face of the base material.
  • the liquid composition and treatment conditions used in the base layer forming step are shown below.
  • Treatment liquid Nickel chloride 250 g / liter, Free hydrochloric acid 50 g / liter Treatment temperature: 40 ° C Current density: 5A / dm 2 Plating thickness: 0.01-0.2 ⁇ m Processing time: Adjust the time for each plating thickness
  • a first Cu-based layer made of copper (Cu) or a Cu alloy and having a thickness in the range of 0.01 to 0.30 ⁇ m is formed on the first Ni-based layer.
  • the intermediate layer forming step not only the formation of the first Cu-based layer but also the second Cu-based layer made of Cu or a Cu alloy can be formed on the second Ni-based layer.
  • the liquid composition and treatment conditions used in the intermediate layer forming step are shown below.
  • Treatment liquid copper sulfate 150 g / liter, Free sulfuric acid 100 g / liter, Free hydrochloric acid 50 g / liter
  • Treatment temperature 30 ° C
  • Current density 5A / dm 2
  • Plating thickness 0.05-0.3 ⁇ m Processing time: Adjust the time for each plating thickness
  • a first Ag-based layer made of silver (Ag) or Ag alloy and having a thickness in the range of 0.30 to 2.00 ⁇ m is formed on the first Cu-based layer. Further, in the surface layer forming step, not only the formation of the first Ag-based layer but also the second Ag-based layer made of Ag or an Ag alloy can be formed on the second Cu-based layer.
  • the liquid composition and treatment conditions used in the surface layer forming step are shown below.
  • Treatment liquid silver cyanide 50 g / liter, Potassium cyanide 50 g / liter, Potassium carbonate 30 g / liter, Additive (here, sodium thiosulfate 0.5 g / liter) Processing temperature: 40 ° C Current density: Adjust the crystal grain size by changing in the range of 0.05 to 15 A / dm 2. Plating thickness: 0.5 to 2.0 ⁇ m Processing time: Adjust the time for each plating thickness
  • the lead frame material of the present invention has a lead frame made of the above-mentioned lead frame material, is electrically connected to a semiconductor element (semiconductor chip) by, for example, a wire, and is sealed with a mold resin.
  • a semiconductor element semiconductor chip
  • Examples thereof include electrical and electronic components such as resin-sealed semiconductor devices (semiconductor packages) that are formed.
  • Example 1 to 8 In Examples 1 to 8, the width is 100 mm and the thickness is the thickness shown in Table 1, and the base material made of SUS301 is subjected to the production method A shown below to obtain Ni / Cu / Ag shown in Table 1.
  • Example 9 to 16 In Examples 9 to 16, the width is 100 mm and the thickness is the thickness shown in Table 1, and the base material made of the material (type) shown in Table 1 is subjected to the production method B shown below to obtain Table 1.
  • Example 17 to 24 In Examples 17 to 24, the width is 100 mm and the thickness is the thickness shown in Table 1, and the base material made of the material (type) shown in Table 1 is subjected to the manufacturing method C shown below to obtain Table 1.
  • Comparative Example 1 a lead frame material having a width of 100 mm and a thickness of 0.05 mm was formed into a base material having a desired lead frame shape by stamping a base material made of SUS301. This lead frame material has no surface coating and end face coating.
  • Comparative Examples 2 and 3 have a width of 100 mm and a thickness of 0.05 mm, and the base material made of SUS301 is made of Ni single-layer plating shown in Table 1 by performing the manufacturing method A shown above. A lead frame material having an end face coating composed of a surface coating and Ni single-layer plating was produced. The surface coating was formed on both sides of the substrate.
  • Comparative Examples 4 to 11 have a width of 100 mm and a thickness of 0.05 mm, and a substrate made of SUS301 is subjected to the production method B shown above, and Comparative Examples 4 to 7 show the surface coating and the surface coating shown in Table 1.
  • Lead frame materials having an end face coating, Comparative Examples 8 to 11, produced lead frame materials having the surface coating shown in Table 1 and not forming an end face coating. The surface coating was formed on both sides of the substrate.
  • Comparative Examples 12 and 13 have a width of 100 mm and a thickness of 0.05 mm, and the base material made of SUS301 was subjected to the production method C shown above to obtain three layers of Ni / Cu / Ag shown in Table 1.
  • a lead frame material having a surface coating made of plating was produced. This lead frame material does not have an end face coating. The surface coating was formed on both sides of the substrate.
  • Comparative Examples 14 to 19 In Comparative Examples 14 to 19, a lead having a width of 100 mm and a thickness of 0.05 mm and having a surface coating and an end face coating shown in Table 1 by performing the production method B shown above on a substrate made of SUS301. A frame material was produced. The surface coating was formed on both sides of the substrate.
  • ⁇ Evaluation method> (Calculation method of crystal grain size of each film) To measure the crystal grain size of the plating film, prepare a cross-section sample perpendicular to the lead frame with a cross-section sample preparation device (cross-section polisher: manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.), and perform electron backscatter diffraction (EBSD). Observe by Diffraction) and obtain by the area method. Specifically, a rectangular measurement area is set so that 20 or more crystal grains can be contained in the visual field range, and the area of the rectangular measurement area is obtained from the vertical and horizontal line segments that divide the rectangular measurement area.
  • cross-section sample preparation device cross-section polisher: manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.
  • EBSD electron backscatter diffraction
  • the crystal grains in the rectangular measurement area are counted as one crystal grain that is not divided by the vertical and horizontal line segments that divide the rectangular measurement area, and the crystal grains that are divided by the line segment that divides the rectangular measurement area. Is counted as 1/2, and the area of the rectangular measurement area is divided by the total number of crystal grains counted in the rectangular measurement area to calculate the average (cut) area per crystal grain. Then, from the average (cut) area, the diameter when the crystal grains were assumed to have a perfect circular shape was calculated as the crystal grain size ( ⁇ m).
  • the crystal grain size of each coating is shown in Table 1.
  • each layer base layer, intermediate layer, surface layer
  • the thickness of each layer (base layer, intermediate layer, surface layer) forming the surface coating formed on each test material is In addition to measuring with a fluorescent X-ray film thickness meter (Hitachi High-Tech Science: FT9400), a cross-section sample preparation device (cross section polisher: manufactured by Nippon Denshi Co., Ltd.) is used to prepare a cross-section sample perpendicular to the lead frame, and an electron beam is used. It was observed by the backscatter diffraction method (EBSD) and measured by the direct indirect method. The end face coating was measured as the total thickness by the same measuring method as the thickness of each layer of the surface coating.
  • EBSD backscatter diffraction method
  • Heat adhesion For heat adhesion, heating was performed in an atmospheric heating furnace set at 300 ° C. for 5 minutes, and then a peeling test specified in JIS H8504: 1999 was conducted, and peeling of the surface coating on the substrate was observed. The case where the surface coating was not peeled off was evaluated as " ⁇ ", and the case where the surface coating was peeled off from the substrate was evaluated as "x". In addition, the sample that was " ⁇ " in the evaluation of heat adhesion was further heated in an atmospheric heating furnace set at 350 ° C. under the condition of 5 minutes, and no peeling of the surface coating on the substrate was observed. The case was evaluated as " ⁇ ". Table 1 shows the evaluation results of heat adhesion.
  • wire bonding (WB) property As for the wire bonding (WB) property, 10 points of wire bonding are carried out under the following conditions after performing atmospheric heating for 3 hours in an air bath set at 150 ° C. by simulating the heat history in the resin molding process. After the 10-point test, the joint strength is measured, and those with a value of (strength-3 ⁇ ) of 29.4 mN or more are judged as "excellent", marked with " ⁇ ” in Table 1, and less than 29.4 mN. However, those that can be joined without error are judged as "good”, marked with " ⁇ ” in Table 1, and those that cause an error at one point or do not join at all are marked as "impossible”.
  • solder wettability For solder wettability, after simulating the heat history in the resin molding process and heating in an atmospheric heating furnace for 3 hours, a solder checker (SAT-5100 (trade name, manufactured by Resuka Co., Ltd.)) was used. The solder wetting time was evaluated. The details of the measurement conditions are as follows. If the solder wetting time is less than 3 seconds, it is judged to be “excellent”, marked with " ⁇ ”, and if it is 3 seconds or more and less than 10 seconds, it is “excellent”. It is judged as "good”, marked with " ⁇ ", and if there is no solder that does not get wet and does not join even after being immersed for 10 seconds or more, it is judged as "impossible” and "x".
  • SAT-5100 trade name, manufactured by Resuka Co., Ltd.
  • solder wettability measurement conditions Solder type: Sn-3Ag-0.5Cu Temperature: 250 ° C Flux: Isopropyl alcohol-25% Rosin Immersion rate: 25 mm / sec. Immersion time: 10 seconds Immersion depth: 10 mm When the solder wettability was " ⁇ " or higher, it was evaluated as a practical level.
  • the base material includes a surface coating composed of three layers, a first Ni-based layer, a first Cu-based layer, and a first Ag-based layer, and one layer of the second Ni-based layer.
  • all of Examples 1 to 24 in which an end face coating composed of three layers of a second Ni-based layer, a second Cu-based layer, and a second Ag-based layer are formed have adhesion, heat adhesion, and wire bonding. It can be seen that the properties (WB properties), solder wettability, and end face discoloration are acceptable levels.
  • the lead frame material of Comparative Example 1 composed of only the base material (SUS301) and not forming the surface coating and the end face coating was inferior in wire bonding property (WB property), solder wettability and end face discoloration.
  • the base material (SUS301) has a surface coating composed of two layers of a first Ni-based layer and a first Ag-based layer, and an end face coating composed of two layers of a second Ni-based layer and a second Ag-based layer.
  • the lead frame materials of Comparative Examples 4 to 7 in which the above was formed were all inferior in heat adhesion.
  • the lead frame materials of Comparative Examples 10 and 11 which did not form an end face coating were inferior in adhesion, heat adhesion, and wire bonding property (WB property), and in addition, end face discoloration occurred.
  • the base material SUS301
  • the lead frame materials of Comparative Examples 14 to 19 having a thickness outside the appropriate range were inferior in at least one property of adhesion, heat adhesion, wire bonding (WB property), solder wettability, and end face discoloration.

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Abstract

本発明のリードフレーム材１０は、ＣｒおよびＮｉの少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる板状の基材５が、両面および端面を有し、基材５の両面のうちの少なくとも片面に、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層１１と、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層１２と、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層１３とを順に積層形成してなる表面被膜７を備え、基材５の端面に、第２のＮｉ系層１４、第２のＣｕ系層、および第２のＡｇ系層のうち、少なくとも第２のＮｉ系層１４を形成してなる端面被膜７を備え、基材５に対する被膜の密着性および加熱密着性に優れ、ワイヤボンディング性および半田濡れ性にも優れ、さらに端面での腐食変色も有効に抑制することができる。

Description

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および電気電子部品
　本発明は、例えばワイヤなどによって半導体素子（半導体チップ）に電気的に接続され、モールド樹脂によって封止して形成される樹脂封止型半導体デバイス（半導体パッケージ）のような電気電子部品のリードフレームとして用いられる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および電気電子部品に関する。
　電気電子部品、例えば半導体デバイスに用いられるリードフレームは、性能、形状および加工方法による要求から、導電性を持った条材（以下導電性条材）が基材として使用されていることが多く、通常は、電気伝導性に優れた銅または銅合金を使用するのが一般的である。
　しかしながら、近年では、デバイスの低背化や小型化が進んできており、これに伴って、リードフレームに対しても薄肉化が要求されるようになり、例えば０．１０ｍｍ以下の極薄板厚のリードフレームを作製するには、基材として、高強度を有するステンレス鋼を用いるのが有用である。
　例えば、特許文献１には、ステンレス鋼の基材上にＮｉめっきを施したリードフレームが開示されている。また、低背化に関わらず、リード部分が細長く形成されるような形状では、従来の銅合金では強度が足りずに変形してしまう恐れがあり、そのような用途においても、ステンレス鋼製のリードフレームを使用するのが好ましい。
　さらに、コネクターやスイッチ、端子などの電気接点などの用途では、銅合金やステンレス鋼などの耐食性や機械的強度に優れる基材に、電気特性とはんだ付け性に優れる銀を被覆した複合接点材料が多用されている。このうち、基材にステンレス鋼を用いて表面に通電性を持たせる目的でＡｇめっきを施した可動接点部品は、基材に銅合金を用いたものに比べて、機械的特性や疲労寿命に優れるため、接点の小型化が可能になり、長寿命のタクティルプッシュスイッチや検出スイッチなどに適用可能であることを、例えば本出願人は、特許文献２において提案した。
　表面にＡｇめっき等を形成しためっき付きステンレス鋼製基材を、電気接点などの用途に使用される場合、通常は、ステンレス鋼からなる条材上に、Ａｇめっき等を形成した後に、プレス加工により所望の形状に打ち抜くのが一般的である。
　一方、表面にＡｇめっき等を形成しためっき付きステンレス鋼製基材を、リードフレームなどの用途に使用される場合、ステンレス鋼からなる条材上に、Ａｇめっき等を形成した後に、プレス加工により所望の形状に打ち抜く例もなくはないが、多くは、スタンピング法またはエッチング法にて、所望の形状に加工した後に、基材の表面にＡｇめっき等を形成する、いわゆる、後めっき法で行われている。
特開２００９－７１０７３号公報 特許第５７０５７３８号公報
　特許文献１に記載のリードフレームのように、ステンレス鋼製の基材上に、例えば耐食性を有するＮｉめっきのみを形成した構成だと、ダイパッドに支持された半導体部品とインナーリードの接続に用いられるワイヤボンディング性が悪いといった問題がある。
　そのため、リードフレームの表面に、Ｎｉめっきを形成した後に、ワイヤボンディング性が良いＡｇめっきを積層形成することも考えられるが、この場合、半導体デバイス製造時に樹脂封止を行うモールド工程で加熱を受け、表面から結晶粒界を通じて酸素が侵入し、Ａｇ／Ｎｉ界面が酸化され、界面から剥離するといった問題が新たに生じるおそれがある。
　また、ステンレス鋼製の条材を、スタンピング加工やエッチング加工を施した後に、いったんロールに巻き取り、その後、ロールから巻き出した条材（基材）に対して連続的にめっきが施される場合、搬送時における条材（基材）の反りによって、密着性が低下しやすく、また、基材の端面を十分に被覆していなかったため、基材の端面で、基材中のＦｅ成分の拡散により腐食変色が生じるといった問題もある。
　そこで、本発明の目的は、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる板状のリードフレームの両面と端面のそれぞれに、適正な被膜を形成することにより、基材に対する被膜の密着性および加熱密着性に優れるとともに、ワイヤボンディング性および半田濡れ性にも優れ、さらに、端面での腐食変色も有効に抑制することができる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および電気電子部品を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる板状の基材が、両面および端面を有し、前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層と、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層と、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層とを順に積層形成してなる表面被膜を備え、前記基材の端面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層、および銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層のうち、少なくとも第２のＮｉ系層を形成してなる端面被膜を備える、リードフレーム材。
（２）前記端面被膜が、前記第２のＮｉ系層と、前記第２のＣｕ系層と、前記第２のＡｇ系層とを順に積層形成してなる、上記（１）に記載のリードフレーム材。
（３）前記端面被膜の結晶粒径が、前記表面被膜の結晶粒径よりも大きい、上記（１）または（２）に記載のリードフレーム材。
（４）前記端面被膜の結晶粒径が、前記表面被膜の結晶粒径に対する比が、１．１～２．０の範囲である、上記（３）に記載のリードフレーム材。
（５）前記基材の厚さが０．０２～０．１０ｍｍである、上記（１）～（４）のいずれか１項に記載のリードフレーム材。
（６）上記（１）～（５）のいずれか１項に記載のリードフレーム材からなるリードフレーム。
（７）上記（６）に記載のリードフレームを有する電気電子部品。
（８）クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる条材に、プレス加工またはエッチング加工を施すことによって、両面および端面を有するリードフレーム材用基材を形成する成形工程と、前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層を形成する下地層形成工程と、前記第１のＮｉ系層上に、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層を形成する中間層形成工程と、前記第１のＣｕ系層上に、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層を形成する表層形成工程とを有し、前記下地層形成工程では、前記第１のＮｉ系層の形成だけではなく、前記基材の端面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層も形成する、リードフレーム材の製造方法。
（９）前記中間層形成工程では、前記第１のＣｕ系層の形成だけではなく、前記第２のＮｉ系層上に、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層も形成し、かつ、前記表層形成工程では、前記第１のＡｇ系層の形成だけではなく、前記第２のＣｕ系層上に、ＡｇまたはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層も形成する、上記（８）に記載のリードフレーム材の製造方法。
　本発明のリードフレーム材は、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる板状の基材が、両面および端面を有し、前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層と、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層と、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層とを順に積層形成してなる表面被膜を備え、前記基材の端面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層、および銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層のうち、少なくとも第２のＮｉ系層を形成してなる端面被膜を備えることにより、基材に対する被膜の密着性および加熱密着性に優れるとともに、ワイヤボンディング性および半田濡れ性にも優れ、さらに、端面での腐食変色も有効に抑制することができる。
　また、本発明のリードフレーム材の製造方法は、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる条材に、プレス加工またはエッチング加工を施すことによって、両面および端面を有するリードフレーム材用基材を形成する成形工程と、前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層を形成する下地層形成工程と、前記第１のＮｉ系層上に、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層を形成する中間層形成工程と、前記第１のＣｕ系層上に、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層を形成する表層形成工程とを有し、前記下地層形成工程では、前記第１のＮｉ系層の形成だけではなく、前記基材の端面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層も形成することにより、上述した顕著な効果を奏するリードフレーム材を製造することができる。
　さらに、本発明の電気電子部品は、上述したリードフレーム材を用いて作製したリードフレームを有することにより、例えば半導体デバイス製造時に樹脂封止を行うモールド工程で加熱を受けたとしても、リードフレームを構成する、基材に対する被膜の加熱密着性に優れており、また、ワイヤボンディング性および半田濡れ性にも優れ、さらに、端面での腐食変色も有効に抑制することができるため、信頼性が向上する。
本発明の一の実施形態であるリードフレーム材の概略平面図である。 図１のＩ－Ｉ線上の断面を示すリードフレーム材のインナーリードの部分斜視図である。 図２の四角枠で囲ったＸ断面領域のリードフレーム材の表面部分を拡大し、表面被膜の構成（積層構造）を模式的に示す断面図である。 図２の四角枠で囲ったＹ断面領域のリードフレーム材の端面部分を拡大し、端面被膜の構成（積層構造）を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明のリードフレーム材の好ましい実施形態について、詳細に説明する。
＜リードフレーム材＞
　本発明に従うリードフレーム材は、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる板状の基材が、両面および端面を有し、前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層と、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層と、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層とを順に積層形成してなる表面被膜を備え、前記基材の端面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層、および銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層のうち、少なくとも第２のＮｉ系層を形成してなる端面被膜を備える、リードフレーム材である。
　図１は、本発明の一の実施形態であるリードフレーム材を示した概略平面図、図２は、図１のＩ－Ｉ線上の断面図、図３は、図２に示す四角枠で囲ったＸ断面領域のリードフレーム材の表面部分を拡大し、表面被膜の構成（積層構造）を模式的に示す断面図、そして、図４は、図２に示す四角枠で囲ったＹ断面領域のリードフレーム材の端面部分を拡大し、端面被膜の構成（積層構造）を模式的に示す断面図である。
　図示するリードフレーム材１０は、半導体チップ（図示せず）を搭載するダイパッド１の周囲に、複数本のインナーリード２が互いに離隔して配置され、このインナーリード２はダムバー部３を介してアウターリード４と連結して構成されたものである。
　リードフレーム材１０は、基材５と表面被膜６と端面被膜７とを主として備えている。
（基材）
　基材５は、図３に示すように、表面８と裏面（図示せず）の２つの面である両面と、両面同士を連結する端面９とを有し、板状をなしている。基材５は、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなっている。Ｎｉを含有する鉄基合金としては、例えば、４２アロイ（Ｆｅ－４２質量％Ｎｉ）等が挙げられ、また、Ｃｒ（およびＮｉ）を含有する鉄基合金としては、例えば、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が挙げられる。
　鉄基合金は、例えば０．１０ｍｍ以下の板厚まで薄肉化したリードフレームに使用される場合であっても、リードフレームとして十分な強度を有することが必要であることから、鉄基合金の引張強度としては、銅系合金の引張強度よりも高いことが好ましく、具体的には５２０ＭＰａ以上であることが好ましい。
　なお、基材５の厚さは、特に限定はしないが、デバイスの低背化や小型化に伴うリードフレームの薄肉化を図る観点から、０．０２～０．１０ｍｍとすることが好ましく、好ましくは、０．０３ｍｍ～０．０５ｍｍである。基材５の厚さが０．０２ｍｍ未満だと、リードフレームとして十分な強度が得られなくなるからである。
（表面被膜）
　表面被膜６は、基材５の両面のうちの少なくとも片面に形成され、基材５の両面のうちの少なくとも片面（図３では表面８）に、下地層である第１のＮｉ系層１１と、中間層である第１のＣｕ系層１２と、表層である第１のＡｇ系層１３とを順に積層することによって形成したものである。
　ところで、従来のリードフレーム材では、ステンレス鋼製の基材５の表面に、耐食性を有するＮｉ系層を形成しただけだと、ダイパッドに支持された半導体部品とインナーリードの接続に用いられるワイヤボンディング性が悪いといった欠点があった。そのため、ステンレス鋼製の基材５の表面に、Ｎｉ系層と、ワイヤボンディング性が良いＡｇ系層との２層で表面被膜を構成することが考えられるが、かかる構成を有する表面被膜を形成した場合には、半導体デバイス製造時に樹脂封止を行うモールド工程で加熱を受け、表面から結晶粒界を通じて酸素が侵入し、Ａｇ系層／Ｎｉ系層の界面が酸化され、界面から剥離する、いわゆる加熱剥離の問題があり、加えて、スタンピング加工やエッチング加工後にフープによって連続的にめっき加工がされる場合に搬送時の基材の反りによって密着性が低下するといった問題もあった。上記問題のうち、加熱剥離の問題は、表面側から侵入した酸素によってＮｉが酸化されることが直接の原因であると考えられる。
　このため、本発明のリードフレーム材は、表面被膜を、第１のＮｉ系層１１と、第１のＣｕ系層１２と、第１のＡｇ系層１３とを順に積層して３層構造で形成することによって、第１のＡｇ系層１３／第１のＮｉ系層１１の界面にＡｇおよびＮｉとなじみのよい第１のＣｕ系層１２をバリア層（中間層）として設けることで、表面から侵入した酸素を、第１のＣｕ系層１２中のＣｕ原子でトラップして、第１のＮｉ系層１１の界面での酸化を有効に防止することができる結果として、加熱剥離が生じにくくなるとともに、搬送時の基材の反り等による密着性の低下も抑制することができる。
　第１のＮｉ系層１１は、ＮｉまたはＮｉ合金からなっている。第１のＮｉ系層１１は、基材５から中間層１２への元素の熱拡散を防止し、優れた耐食性を付与するとともに、基材５と中間層１２との間の密着性を向上させることができる。Ｎｉ合金としては、特に限定されないが、例えばＮｉ－Ｐ系、Ｎｉ－Ｆｅ系などが挙げられる。
　第１のＮｉ系層１１の厚さとしては、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲であることが必要である。厚さが０．０５μｍ未満だと、上述したように、耐食性や密着性の向上効果が十分に得られないからであり、また、厚さが１．００μｍ超えだと、チップ実装後にリード部分を曲げ加工して所望の形状に加工する際に、めっき割れの起点になるとともに、Ｎｉが、中間層である第１のＣｕ系層１２と、表層である第１のＡｇ系層１３中を拡散して、はんだ付け性を悪化させるからである。
　第１のＣｕ系層１２は、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなっている。第１のＣｕ系層１２は、第１のＮｉ系層１１と第１のＡｇ系層１３との間の密着性を向上させるために形成したものである。Ｎｉ系層１１とＣｕ系層１２との間、Ｃｕ系層１２とＡｇ系層１３との間で固溶体を形成することでＮｉ系層１１に直接Ａｇ系層１３を成膜した場合に比べて密着力を向上できる。Ｃｕ合金としては、特に限定されないが、例えばＣｕ－Ｚｎ系などが挙げられる。
　第１のＣｕ系層１２の厚さとしては、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲であることが必要である。厚さが０．０１μｍ未満だと、密着性の向上効果が十分に得られないからであり、また、厚さが０．３０μｍ超えだと、第１のＣｕ系層１２から第１のＡｇ系層１３へのＣｕ拡散が顕著になり、第１のＡｇ系層１３の変色などを引き起こすためである。
　第１のＡｇ系層１３は、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなっている。第１のＡｇ系層１３は、電気特性やはんだ付け性、ワイヤボンディング性を向上させるために形成したものである。Ａｇ合金としては、特に限定されないが、例えばＡｇ－Ｓｎ系などが挙げられる。
　第１のＡｇ系層１３の厚さとしては、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲であることが必要である。厚さが０．３０μｍ未満だと、電気特性やはんだ付け性の向上効果が十分に得られないからであり、また、厚さが２．００μｍ超えだと、めっき密着性が低下するためだからである。
（端面被覆）
　端面被膜７は、基材５の端面９に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層（図示せず）、および銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層（図示せず）のうち、少なくとも第２のＮｉ系層１４、図４では第２のＮｉ系層１４のみを形成したものである。従来のリードフレーム材では、基材の端面を十分に被覆していなかったため、基材中のＦｅ成分が、基材の端面まで拡散して腐食変色が生じるといった問題もあった。このため、本発明のリードフレーム材は、端面被膜７の形成により、また、基材５中のＦｅ成分が、基材５の端面９まで拡散しても、基材５の端面９が端面被膜７で完全に覆われているため、腐食変色を有効に抑制することが可能になる。
　また、端面被膜７は、第２のＮｉ系層１４と、第２のＣｕ系層と、第２のＡｇ系層とを順に積層形成してなることが好ましい。このように端面被膜７を、第２のＮｉ系層１４と、第２のＣｕ系層と、第２のＡｇ系層とを順に積層形成して３層で構成することによって、腐食変色の抑制だけではなく、半田付け性をより一層向上させることができる。
　また、端面被膜７の結晶粒径ＤＥは、表面被膜６の結晶粒径ＤＳと同等以上にすることが好ましく、特に、表面被膜６の結晶粒径ＤＳよりも大きくすることがより好ましい。端面被膜７の結晶粒径ＤＥを、表面被膜６の結晶粒径ＤＳと同等以上にすることによって、めっき密着性が向上するとともに、表面へのＦｅ成分拡散を防止し、耐食性の向上が達成できる。端面被膜７の結晶粒径ＤＥは、具体的には表面被膜６の結晶粒径ＤＳに対する比（ＤＥ／ＤＳ比）が、１．１～２．０の範囲であることが好適である。
＜リードフレーム材の製造方法＞
　次に、本発明のリードフレーム材の製造方法の一例を以下で説明する。
　本発明のリードフレーム材の製造方法は、成形工程、脱脂工程、活性化工程、下地層形成工程、中間層形成工程および表層形成工程を少なくとも有する。なお、上述したいずれか一の工程と次の工程の間は、必要に応じて水洗工程を有するのが好ましい。
（成形工程）
　成形工程は、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる条材に、プレス加工またはエッチング加工を施すことによって、両面および端面を有するリードフレーム材用基材を形成する。
（脱脂工程）
　脱脂工程は、
一例として、カソード電解脱脂工程で用いる液組成および処理条件を以下に示す。
［電解脱脂処理の液組成および処理条件］
　処理液：オルソケイ酸ソーダ１００ｇ／リットル
　処理温度：６０℃
　陰極電流密度：２．５Ａ／ｄｍ２
　処理時間：１０秒
（活性化工程）
　活性化工程は、
　一例として、活性化工程で用いる液組成及び処理条件を以下に示す。
［活性化処理の液組成および処理条件］
　処理液：１０％塩酸
　処理温度：３０℃
　浸漬処理時間：１０秒
（下地層形成工程）
　下地層形成工程は、前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層を形成する。
　また、下地層形成工程では、前記第１のＮｉ系層の形成だけではなく、前記基材の端面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層も形成する。
　一例として、下地層形成工程で用いる液組成および処理条件を以下に示す。
［下地層形成処理の液組成および処理条件］
　処理液：塩化ニッケル２５０ｇ／リットル、
　　　　　遊離塩酸５０ｇ／リットル
　処理温度：４０℃
　電流密度：５Ａ／ｄｍ２
　めっき厚：０．０１～０．２μｍ
　処理時間：めっき厚毎に時間を調整
（中間層形成工程）
　中間層形成工程は、前記第１のＮｉ系層上に、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層を形成する。
　また、中間層形成工程では、前記第１のＣｕ系層の形成だけではなく、前記第２のＮｉ系層上に、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層も形成することができる。
　一例として、中間層形成工程で用いる液組成および処理条件を以下に示す。
［中間層形成処理の液組成および処理条件］
　　　　処理液：硫酸銅１５０ｇ／リットル、
　　　　遊離硫酸１００ｇ／リットル、
　　　　遊離塩酸５０ｇ／リットル
　　　　処理温度：３０℃
　　　　電流密度：５Ａ／ｄｍ２
　　　　めっき厚：０．０５～０．３μｍ
　　　　処理時間：めっき厚毎に時間を調整
（表層形成工程）
　表層形成工程は、前記第１のＣｕ系層上に、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層を形成する。
　また、表層形成工程では、第１のＡｇ系層の形成だけではなく、第２のＣｕ系層上に、ＡｇまたはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層も形成することができる。
　一例として、表層形成工程で用いる液組成および処理条件を以下に示す。
［表層形成処理の液組成および処理条件］
　処理液：シアン化銀５０ｇ／リットル、
　　　　　シアン化カリウム５０ｇ／リットル、
　　　　　炭酸カリウム３０ｇ／リットル、
　　　　　添加剤（ここではチオ硫酸ナトリウム  ０．５ｇ／リットル）
　　　　　処理温度：４０℃
　　　　　電流密度：０．０５～１５Ａ／ｄｍ２の範囲で変化させて結晶粒径を調整
　　　　　めっき厚：０．５～２．０μｍ
　　　　　処理時間：めっき厚毎に時間を調整
［その他の工程］
　ところで、リードフレームに半導体チップを接続するダイボンディング用樹脂は、低弾性化に伴って、リードフレームに樹脂が染み出す、いわゆるエポキシブリードアウト（ＥＢＯ）と呼ばれる現象が生じやすく、ＥＢＯの発生により樹脂密着性が低下し、パッケージの信頼性低下の原因となる。
　このため、このような場合には、表層形成工程後に、必要に応じて、エポキシブリードアウト防止処理（ＥＢＯ処理）工程を行ってもよい。
＜リードフレーム材の用途＞
　本発明のリードフレーム材の用途としては、例えば、上述したリードフレーム材からなるリードフレームを有し、例えばワイヤなどによって半導体素子（半導体チップ）に電気的に接続され、モールド樹脂によって封止して形成される樹脂封止型半導体デバイス（半導体パッケージ）のような電気電子部品が挙げられる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施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。
　以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
（実施例１～８）
　実施例１～８は、幅が１００ｍｍおよび厚さが表１に示す厚さであり、ＳＵＳ３０１からなる基材を、下記に示す製造方法Ａを行うことによって、表１に示すＮｉ/Ｃｕ/Ａｇの３層めっきからなる表面被膜、およびＮｉめっきのみからなる端面被膜を形成したリードフレーム材を作製した。表面被膜は、基材の両面に形成した。
［製造方法Ａ］
　基材にスタンピング加工を施すことにより、所望のリードフレーム形状の基材に成形した後、電解脱脂工程、水洗工程、活性化工程、水洗工程、Ｎｉめっき（下地層）形成工程、水洗、Ｃｕめっき（中間層）形成工程、水洗工程、Ａｇめっき（表層）形成工程、水洗工程、水洗工程および乾燥工程を施す。
（実施例９～１６）
　実施例９～１６は、幅が１００ｍｍおよび厚さが表１に示す厚さであり、表１に示す材質（種類）からなる基材を、下記に示す製造方法Ｂを行うことによって、表１に示すＮｉ/Ｃｕ/Ａｇの３層めっきからなる表面被膜、およびＮｉ/Ｃｕ/Ａｇの３層めっきからなる端面被膜を有するリードフレーム材を作製した。表面被膜は、基材の両面に形成した。
［製造方法Ｂ］
　基材にスタンピング加工を施すことにより、所望のリードフレーム形状の基材に成形した後、電解脱脂工程、水洗工程、活性化工程、水洗工程、Ｎｉめっき（下地層）形成工程、水洗、Ｃｕめっき（中間層）形成工程、水洗工程、Ａｇめっき（表層）形成工程、水洗工程、エポキシブリードアウト防止処理（ＥＢＯ処理）工程、水洗工程および乾燥工程を施す。
（実施例１７～２４）
　実施例１７～２４は、幅が１００ｍｍおよび厚さが表１に示す厚さであり、表１に示す材質（種類）からなる基材を、下記に示す製造方法Ｃを行うことによって、表１に示すＮｉ/Ｃｕ/Ａｇの３層めっきからなる表面被膜、およびＮｉめっきのみまたはＮｉ/Ｃｕ/Ａｇの３層めっきからなる端面被膜を有するリードフレーム材を作製した。表面被膜は基材の両面に形成した。
［製造方法Ｃ］
　基材にエッチング加工を施すことにより、所望のリードフレーム形状の基材に成形した後、電解脱脂工程、水洗工程、活性化工程、水洗工程、Ｎｉめっき（下地層）形成工程、水洗、Ｃｕめっき（中間層）形成工程、水洗工程、Ａｇめっき（表層）形成工程、水洗工程を施す。なお、必要に応じてエポキシブリードアウト防止処理（ＥＢＯ処理）工程と水洗工程を乾燥工程の前に行う。
（比較例１）
　比較例１は、幅が１００ｍｍおよび厚さが０．０５ｍｍであり、ＳＵＳ３０１からなる基材にスタンピング加工を施すことにより、所望のリードフレーム形状の基材に成形してリードフレーム材を作製した。このリードフレーム材は、表面被膜および端面被膜を有していない。
（比較例２および３）
　比較例２および比較例３は、幅が１００ｍｍおよび厚さが０．０５ｍｍであり、ＳＵＳ３０１からなる基材を、上記に示す製造方法Ａを行うことによって、表１に示すＮｉ単層めっきからなる表面被膜、およびＮｉ単層めっきからなる端面被膜を有するリードフレーム材を作製した。表面被膜は基材の両面に形成した。
（比較例４～１１）
　比較例４～１１は、幅が１００ｍｍおよび厚さが０．０５ｍｍであり、ＳＵＳ３０１からなる基材を、上記に示す製造方法Ｂを行い、比較例４～７が、表１に示す表面被膜および端面被膜を有するリードフレーム材、比較例８～１１が、表１に示す表面被膜を有し、端面被膜は形成しないリードフレーム材を作製した。表面被膜は基材の両面に形成した。
（比較例１２および１３）
　比較例１２および１３は、幅が１００ｍｍおよび厚さが０．０５ｍｍであり、ＳＵＳ３０１からなる基材を、上記に示す製造方法Ｃを行うことによって、表１に示すＮｉ/Ｃｕ/Ａｇの３層めっきからなる表面被膜を有するリードフレーム材を作製した。このリードフレーム材は、端面被膜を有していない。表面被膜は基材の両面に形成した。
（比較例１４～１９）
　比較例１４～１９は、幅が１００ｍｍおよび厚さが０．０５ｍｍであり、ＳＵＳ３０１からなる基材を、上記に示す製造方法Ｂを行うことによって、表１に示す表面被膜および端面被膜を有するリードフレーム材を作製した。表面被膜は基材の両面に形成した。
　作製した上記各供試材（リードフレーム材）について下記の性能評価を行った。
＜評価方法＞
（各被膜の結晶粒径の算出方法）
　めっき皮膜の結晶粒径の測定は、断面試料作製装置（クロスセクションポリッシャ：日本電子株式会社製）にてリードフレームに対して垂直断面試料を作製し、電子線後方散乱回折法（EBSD：Electron Backscatter Diffraction）にて観察し、面積法にて求める。具体的には視野範囲内に２０個以上の結晶粒が入るような矩形測定領域を設定し、矩形測定領域を区画する縦横の線分から、矩形測定領域の面積を求める。次に、矩形測定領域内にある結晶粒は、矩形測定領域を区画する縦横の線分で分断されていない結晶粒を１個と数え、矩形測定領域を区画する線分で分断された結晶粒を１／２個と数え、矩形測定領域の面積を、矩形測定領域内で数えた結晶粒の個数の総和で除することにより、結晶粒１個当たりの平均（断）面積を算出する。そして、平均（断）面積から、結晶粒が真円形状であるとしたときの直径を結晶粒径（μｍ）として算出した。各被膜の結晶粒径を表１に示す。
（各（めっき）層の厚さの測定方法）
　各供試材に形成した、表面被膜を構成する各層（下地層、中間層、表層）の厚さは、
蛍光Ｘ線膜厚計（日立ハイテクサイエンス：ＦＴ９４００）で測定する他に、断面試料作製装置（クロスセクションポリッシャ：日本電子株式会社製）にてリードフレームに対して垂直断面試料を作製し、電子線後方散乱回折法（EBSD：Electron Backscatter Diffraction）にて観察し、直接間接法により測定した。また、端面被膜は、表面被膜の各層の厚さと同様の測定方法で、合計厚さとして測定した。
（性能評価）
［密着性］
　密着性は、乾燥工程後のサンプルに対してＪＩＳ　Ｈ　８５０４：１９９９で規定する引き剥がし試験を行い、基材に対する表面被膜の剥離が認められない場合を「〇」、基材に対する表面被膜の剥離が認められる場合を「×」として評価した。密着性の評価結果を表１に示す。
［加熱密着性］
　加熱密着性は、３００℃に設定した大気加熱炉中で５分の条件で加熱を行い、そののちにＪＩＳ　Ｈ　８５０４：１９９９で規定する引き剥がし試験を行い、基材に対する表面被膜の剥離が認められない場合を「〇」、基材に対する表面被膜の剥離が認められる場合を「×」として評価した。また、加熱密着性の評価で「〇」であったサンプルについては、さらに、３５０℃に設定した大気加熱炉中で５分の条件で加熱を行い、基材に対する表面被膜の剥離が認められない場合を「◎」として評価した。加熱密着性の評価結果を表１に示す。
［ワイヤボンディング（ＷＢ）性］
　ワイヤボンディング（ＷＢ）性は、樹脂モールド工程における熱履歴を模擬して１５０℃に設定したエアバス中で３時間の大気加熱を行った後、下記の条件にてワイヤボンディングを１０点実施する。１０点テスト後に接合強度測定を行い、その（強度－３σ）の値が２９．４ｍＮ以上のものを「優」と判定して、表１中に「◎」印を付し、２９．４ｍＮ未満であるがエラー無く接合可能なものを「良」と判定して、表１中に「○」印を付し、そして、１点でもエラーが発生するかもしくはまったく接合しないものを「不可」と判定して、表１中に「×」印を付した。
＜ワイヤボンディング性の測定条件＞
ワイヤボンダ：ＳＷＢ－ＦＡ－ＣＵＢ－１０、（株）新川製
ワイヤ：２５μｍ 金ワイヤボンディング温度：１５０℃
キャピラリ：１５７０－１５－４３７ＧＭ
１ｓｔ条件：１０ｍｓｅｃ．、４５Ｂｉｔ、４５ｇ
２ｎｄ条件：１０ｍｓｅｃ．、１００Ｂｉｔ、１３０ｇ
　ワイヤボンディング（ＷＢ）性は、「○」以上である場合を、実用レベルであるとして評価した。
［はんだ濡れ性］
　はんだ濡れ性は、樹脂モールド工程における熱履歴を模擬して、大気加熱炉中で３時間の加熱を行った後、ソルダーチェッカー（ＳＡＴ－５１００（商品名、（株）レスカ製））を用いてはんだ濡れ時間を評価した。測定条件の詳細は、以下の条件とし、はんだ濡れ時間が３秒未満である場合を「優」であると判定し、「◎」印を付し、３秒以上１０秒未満であるものを「良」であると判定し、「○」印を付し、そして、１０秒以上浸漬してもはんだが濡れ上がらず接合しなかったものをなかったものを「不可」と判定し、「×」印を付した。
＜半田濡れ性の測定条件＞
はんだ種類：Ｓｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ
温度：２５０℃
フラックス：イソプロピルアルコール－２５％ロジン
浸漬速度：２５ｍｍ／ｓｅｃ．
浸漬時間：１０秒
浸漬深さ：１０ｍｍ
　はんだ濡れ性は、「○」以上である場合を、実用レベルであるとして評価した。
［端面での耐食性（端面変色）］
　端面での耐食性（端面変色）は、めっき後もしくはチップ実装後のリードフレームに対して、１０５℃で１００％ＲＨのプレッシャクッカー試験を９６時間実施し、端面をデジタルマイクロスコープで拡大して観察する。端面での変色がなかった場合を「〇」、端面での変色があった場合を「×」として評価した。表１に端面変色を評価した結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結果から、基材に、第１のＮｉ系層、第１のＣｕ系層および第１のＡｇ系層の３層からなる表面被膜と、第２のＮｉ系層の１層、または第２のＮｉ系層、第２のＣｕ系層および第２のＡｇ系層の３層からなる端面被膜とを形成した実施例１～２４はいずれも、密着性、加熱密着性、ワイヤボンディング性（ＷＢ性）、半田濡れ性および端面変色が合格レベルであることがわかる。
　一方、基材（ＳＵＳ３０１）のみからなり、表面被膜および端面被膜を形成しない比較例１のリードフレーム材は、ワイヤボンディング性（ＷＢ性）、半田濡れ性および端面変色がいずれも劣っていた。
　基材（ＳＵＳ３０１）に、第１のＮｉ系層の１層のみからなる表面被膜と、第２のＮｉ系層の１層のみからなる端面被膜とを形成した比較例２および３のリードフレーム材は、いずれもＷＢ性および半田濡れ性が劣っていた。
　基材（ＳＵＳ３０１）に、第１のＮｉ系層および第１のＡｇ系層の２層からなる表面被膜と、第２のＮｉ系層および第２のＡｇ系層の２層からなる端面被膜とを形成した比較例４～７のリードフレーム材は、いずれも加熱密着性が劣っていた。
　基材（ＳＵＳ３０１）に、第１のＮｉ系層および第１のＣｕ系層を形成せずに、第１のＡｇ系層のみからなる表面被膜を形成し、端面被膜は形成しない比較例８および９のリードフレーム材、および、基材（ＳＵＳ３０１）に、第１のＮｉ系層を形成せずに、第１のＣｕ系層および第１のＡｇ系層の２層からなる表面被膜を形成し、端面被膜は形成しない比較例１０および１１のリードフレーム材は、いずれも密着性、加熱密着性およびワイヤボンディング性（ＷＢ性）が劣り、加えて、端面変色が生じていた。
　基材（ＳＵＳ３０１）に、第１のＮｉ系層、第１のＣｕ系層および第１のＡｇ系層の３層からなる表面被膜を形成し、端面被膜は形成しない比較例１２および１３のリードフレーム材は、いずれも端面変色が生じていた。
　基材（ＳＵＳ３０１）に、第１のＮｉ系層、第１のＣｕ系層および第１のＡｇ系層の３層からなる表面被膜と、第２のＮｉ系層、第２のＣｕ系層および第２のＡｇ系層の３層からなる端面被膜を形成したものの、表面被膜を構成する、第１のＮｉ系層、第１のＣｕ系層および第１のＡｇ系層のいずれかの層の厚さが適正範囲外である比較例１４～１９のリードフレーム材は、密着性、加熱密着性、ワイヤボンディング性（ＷＢ性）、半田濡れ性および端面変色の少なくとも一つの特性が劣っていた。
　１　ダイパッド
　２　インナーリード
　３　ダムバー部
　４　アウターリード
　５　基材
　６　表面被膜
　７　端面被膜
　８　基材の表面
　９　基材の端面
　１０　リードフレーム材
　１１　第１のＮｉ系層
　１２　第１のＣｕ系層
　１３　第１のＡｇ系層
　１４　第２のＮｉ系層

Claims (9)

  1. 　クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる板状の基材が、両面および端面を有し、
    　前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、
    　ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層と、
    　銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層と、
    　銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層とを順に積層形成してなる表面被膜を備え、
    　前記基材の端面に、
    　ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層、および銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層のうち、少なくとも第２のＮｉ系層を形成してなる端面被膜を備える、リードフレーム材。
  2. 　前記端面被膜が、前記第２のＮｉ系層と、前記第２のＣｕ系層と、前記第２のＡｇ系層とを順に積層形成してなる、請求項１に記載のリードフレーム材。
  3. 　前記端面被膜の結晶粒径が、前記表面被膜の結晶粒径よりも大きい、請求項１または２に記載のリードフレーム材。
  4. 　前記端面被膜の結晶粒径が、前記表面被膜の結晶粒径に対する比が、１．１～２．０の範囲である、請求項３に記載のリードフレーム材。
  5. 　前記基材の厚さが０．０２～０．１０ｍｍである、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. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のリードフレーム材からなるリードフレーム。
  7. 　請求項６に記載のリードフレームを有する電気電子部品。
  8. 　クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含有する鉄基合金からなる条材に、プレス加工またはエッチング加工を施すことによって、両面および端面を有するリードフレーム材用基材を形成する成形工程と、
    　前記基材の両面のうちの少なくとも片面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなり、厚さが０．０５～１．００μｍの範囲である第１のＮｉ系層を形成する下地層形成工程と、
    　前記第１のＮｉ系層上に、銅（Ｃｕ）またはＣｕ合金からなり、厚さが０．０１～０．３０μｍの範囲である第１のＣｕ系層を形成する中間層形成工程と、
    　前記第１のＣｕ系層上に、銀（Ａｇ）またはＡｇ合金からなり、厚さが０．３０～２．００μｍの範囲である第１のＡｇ系層を形成する表層形成工程と
    を有し、
    　前記下地層形成工程では、前記第１のＮｉ系層の形成だけではなく、前記基材の端面に、ＮｉまたはＮｉ合金からなる第２のＮｉ系層も形成する、リードフレーム材の製造方法。
  9. 　前記中間層形成工程では、前記第１のＣｕ系層の形成だけではなく、前記第２のＮｉ系層上に、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２のＣｕ系層も形成し、かつ、
    　前記表層形成工程では、前記第１のＡｇ系層の形成だけではなく、前記第２のＣｕ系層上に、ＡｇまたはＡｇ合金からなる第２のＡｇ系層も形成する、請求項８に記載のリードフレーム材の製造方法。
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