JP3066952B2 - リードフレーム材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のリー
ドフレームの製造に好適に用いられるリードフレーム材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩの高集積化に伴いピン数が
増加し、そのためリード部を微細化することが必要とさ
れている。リードフレーム材をエッチングしてリードフ
レームを製造する方法はリード部の微細化に好適な方法
であり、特開平３−１４８８５６号公報にはアルミニウ
ムからなるエッチングストップ層を厚さの異なる２層の
金属層によりサンドイッチ状に挟んだ三層構造のリード
フレーム材を用い、これをエッチングすることによりリ
ードフレームを製造する方法が記載されている。

【０００３】この方法によれば、エッチングストップ層
を設けたことにより厚さの異なる２層の金属層を選択的
にエッチングすることができ、リードフレームの母材と
なる厚い金属層を必要な機械的強度が得られるような厚
さとし、ＩＣとの接続部となる薄い金属層を接続部に要
求される微細さに応じた厚さとすることにより、ＩＣと
の微細な接続部と十分な機械的強度を有するリードフレ
ームが製造できる。

【０００４】しかしながら、この方法に用いられる三層
構造のリードフレーム材は、エッチングストップ層材料
が蒸着によって形成されたアルミニウムである。蒸着に
よるアルミニウム層の形成は、工程が煩雑で、リードフ
レーム材のコスト高につながるといった問題がある。

【０００５】また、この三層構造のリードフレーム材を
用いてリードフレームを製造する方法においては、リー
ドが形成された面の面上に絶縁保護膜であるポリイミド
フィルムをポリアミド酸系接着剤を用いて３５０℃以上
の温度で硬化させて接着するなど、リードフレーム材が
高温にさらされる工程が存在し、エッチングストップ層
にはこのような高温にも耐える耐熱性が要求される。電
気めっき等により容易に層形成しうるニッケル層など
は、３５０℃以上の高温にさらされると金属層の銅がニ
ッケル層に拡散し、エッチングストップ層としての役割
を果たすことができない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、蒸着
などの煩雑な工程を必要とせず電気めっきにより容易に
形成できるとともに、耐熱性に優れたエッチングストッ
プ層を中間層として有する三層構造のリードフレーム材
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を重ねた結果、三層構造のリ
ードフレーム材のエッチングストップ層として特定の厚
みの特定の合金層を採用することにより、蒸着などの煩
雑な工程を必要とせず電気めっきにより容易にエッチン
グストップ層を形成できるとともに、優れた耐熱性を有
する三層構造のリードフレーム材が得られることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、厚さ３５〜３００μ
ｍの銅又は銅合金層と厚さ０．２〜３０μｍの銅層の間
に厚さ１．６〜１０μｍ、リン含有量が０．３〜１．０
重量％のニッケル−リン合金層を設けたことを特徴とす
るリードフレーム材を提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のリードフレーム材におい
て、厚さ３５〜３００μｍの銅又は銅合金層はリードフ
レームのアウターリード等を形成するための部材となる
もので、厚さが３５μｍ未満であるとアウターリードと
しての機械的強度が保持できなくなり、厚さが３００μ
ｍを超えると長時間のエッチングが必要となり、生産性
が悪くなる。好ましい厚さは５０〜２００μｍである。
銅合金としては、例えば、銅と、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、
Ｐ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｇ及びＳｉから選ばれる少な
くとも１種の金属との合金であって、銅合金中、銅以外
の上記金属の含有量が０．０１〜５重量％であるものが
好適である。また、銅又は銅合金層は、表面粗さＲａが
０．１〜２．０μｍであることが好ましく、さらに好ま
しくは０．２〜０．８μｍである。

【００１０】厚さ０．２〜３０μｍの銅層は微細なパタ
ーンを形成するための部材となるもので、厚さが０．２
μｍ未満であったり３０μｍを超えたりすると微細なパ
ターンが形成できない。好ましい厚さは０．５〜１０μ
ｍである。

【００１１】厚さ１．６〜１０μｍ、リン含有量が０．
３〜１．０重量％のニッケル−リン合金層は銅又は銅合
金用のエッチング液にエッチングされない金属層であ
り、これを挟む金属層の一方に対するエッチングによっ
て他方がエッチングされることを阻む役割を果たす。ニ
ッケル−リン合金層は電気めっきにより容易に形成でき
るため、従来、蒸着により形成されていたアルミニウム
層と比べ、煩雑な工程なしに低コストのリードフレーム
材を得ることができるという利点がある。また、ニッケ
ル−リン合金はリンを含有していることにより高温にさ
らされても隣接する層の銅がニッケル−リン合金層に拡
散することがなく、耐熱性に優れている。ニッケル−リ
ン合金層中のリンの含有量は好ましくは０．３〜１．０
重量％、さらに好ましくは０．５〜０．８重量％であ
る。リンの含有量が０．３重量％未満では耐熱性が低下
し、銅のニッケル層への拡散が起こり、エッチングスト
ップ層としての役割を果たせなくなる。また、１．０重
量％を超えるとニッケル−リン電析効率が低下し、生産
性が低下する。

【００１２】ニッケル−リン合金層の厚さが０．０４μ
ｍ未満であると、エッチングストップ層としての機能、
すなわち、一方の金属層をエッチングする際に、他方の
金属層を保護する機能が十分に確保できなくなる。ま
た、７０μｍを超えると、最終的にエッチングストップ
層を除去する際に長時間を要し、リードフレーム作製時
の生産性が低下する。好ましい厚さは１．６〜１０μｍ
であり、さらに好ましくは２．０〜５．０μｍである。

【００１３】また、防錆性を確保する点から、リードフ
レーム材の表面にはクロメート処理や亜鉛化合物を含む
クロメート処理が施されていることが好ましい。

【００１４】本発明のリードフレーム材は、厚さ３５〜
３００μｍの銅又は銅合金層の表面にニッケル−リンめ
っきにより厚さ１．６〜１０μｍ、リン含有量が０．３
〜１．０重量％のニッケル−リン合金層を形成し、更に
ニッケル−リン合金層の表面に銅めっきにより銅層を形
成することにより製造することができる。必要に応じ、
銅層の表面にクロメート層を形成する。ニッケル−リン
めっきに用いられる好ましいめっき液組成及びめっき条
件を下記に記載する。 （１）めっき浴組成 硫酸ニッケル ２００〜３００ｇ／ｌ ホウ酸 １０〜１００ｇ／ｌ 亜リン酸 ０．２〜２０ｇ／ｌ ｏ−スルホ安息香酸イミドナトリウム １〜５０ｇ／ｌ 硫酸マグネシウム １０〜２００ｇ／ｌ （２）電解条件 ｐＨ：１．６〜３．０、電流密度：１〜１０Ａ／ｄ
ｍ²、液温：２０〜７０℃、 本発明のリードフレーム材を用いて製造できる好ましい
半導体装置としては、ＴＢＧＡ（ｔａｐｅ ｂａｌｌ
ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（ｃｈｉｐｓｉｚｅ
ｐａｃｋａｇｅ）などが挙げられる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって更
に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。

【００１６】実施例１ 厚さ１５０μｍの銅合金箔（三菱伸銅（株）製、銅−ニ
ッケル−スズ系合金、商品名：ＴＡＭＡＣ１５、表面粗
さＲａ：０．２μｍ）を用意し、その非めっき面にあら
かじめプラスチック製のめっき金属析出防止被膜を施し
た。

【００１７】これを用いて下記の製造工程（１〜５）を
順次行い、銅合金層の上に、ニッケル−リン合金層（厚
さ２μｍ、リン含有量０．８重量％、表面粗さＲａ：
０．２μｍ）及び銅層（厚さ２μｍ、表面粗さＲａ：
０．２μｍ）を形成し、三層構造のリードフレーム材を
製造した。なお、１〜５の各工程の終了後水洗を行っ
た。 製造工程 １．脱脂処理 （１）脱脂液 オルトケイ酸ナトリウム ３０ｇ／ｌ 炭酸ナトリウム ２０ｇ／ｌ 水酸化ナトリウム ２０ｇ／ｌ （２）電解脱脂条件 電流密度：５Ａ／ｄｍ²、処理時間：３０秒、液温：４
０℃、陰極：銅合金箔、陽極：酸化イリジウム ２．酸洗処理 （１）洗浄液 硫酸：２５ｇ／ｌ （２）洗浄条件 処理時間：３０秒、液温：２０℃ ３．ニッケル−リン合金めっき層の形成 （１）めっき液 硫酸ニッケル ３００ｇ／ｌ ホウ酸 ４０ｇ／ｌ 亜リン酸 ４ｇ／ｌ ｏ−スルホ安息香酸イミドナトリウム １０ｇ／ｌ 硫酸マグネシウム ８０ｇ／ｌ （２）電解条件 電流密度：１．１Ａ／ｄｍ²、電解時間：１０分、液
温：３５℃、ｐＨ：２．５、陽極：酸化イリジウム ４．銅めっき層の形成 （１）めっき液 硫酸銅 ２８０ｇ／ｌ 硫酸 ７０ｇ／ｌ 添加剤（ゼラチン） ３ｐｐｍ 添加剤（Ｃｌ^-） １０ｐｐｍ （２）電解条件 電流密度：３．５Ａ／ｄｍ²、電解時間：４分、液温：
３５℃、陽極：酸化イリジウム ５．防錆層の形成 （１）処理液 重クロム酸ナトリウム ３．５ｇ／ｌ （２）処理条件 浸漬処理時間：２５秒、液温：２０℃、ｐＨ：４．７ ６．乾燥 乾燥条件 温度：１００℃、時間：５分 上記工程により得られた三層構造のリードフレーム材を
使用して、Ｎ₂ガス雰囲気中で加熱処理（２００℃、３
００℃、４００℃、５００℃）を３０分間施し、下記の
高温熱拡散試験によりリードフレーム材の耐熱性を評価
した。

【００１８】高温熱拡散試験 それぞれの温度で加熱処理した試験片をＳＥＭ（走査型
電子顕微鏡）及びオージェ電子分光分析装置を用いリー
ドフレームの断面（ニッケル−リン合金層と薄い銅層の
接合部）の加熱温度による金属相互の熱拡散合金化の度
合いを分析し、熱拡散率（％）として求め、その数値を
表１に示した。熱拡散率（％）が小さい程、金属層相互
の合金化が進行していないことを意味しており、リード
フレーム材は耐熱性に優れ、選択エッチング性に優れた
ものとなる。

【００１９】比較例１ 実施例１と同様の銅合金箔を使用し、上記工程３を下記
のニッケルめっき層の形成工程３′に変更して、ニッケ
ル−リン合金層をニッケル層（厚さ２μｍ、表面粗さＲ
ａ０．２μｍ）に変えた以外は実施例１と同様にして、
リードフレーム材を作製し、実施例１と同様に熱拡散試
験を行いその結果を表１に示した。 ３′．ニッケルめっき層の形成 （１）めっき液 硫酸ニッケル ２８０ｇ／ｌ ホウ酸 ４０ｇ／ｌ ｏ−スルホ安息香酸イミドナトリウム ５ｇ／ｌ （２）電解条件 電流密度：１．０Ａ／ｄｍ²、電解時間：１０分、液
温：３５℃、ｐＨ：２．５、陽極：酸化イリジウム

【００２０】

【表１】 表１の結果より、実施例１のリードフレーム材は、耐熱
性に優れていることがわかる。

【００２１】

【発明の効果】本発明のリードフレーム材は、ニッケル
−リン合金からなるエッチングストップ層を中間層とし
て有する三層構造を有しているため、微細なリード部の
形成に適しているのみならず、耐熱性にも優れたもので
ある。また、本発明のリードフレーム材は、エッチング
ストップ層が電気めっきにより形成できるニッケル−リ
ン合金層であることから、蒸着などの煩雑な工程を必要
とせず容易に製造することができ、生産性にも優れたも
のである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿曽 和義 茨城県下館市下江連1226番地 日本電解 株式会社下館工場内 (56)参考文献 特開 昭61−80844（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−308115（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚さ３５〜３００μｍの銅又は銅合金層と
   厚さ０．２〜３０μｍの銅層の間に厚さ１．６〜１０μ
   ｍ、リン含有量が０．３〜１．０重量％のニッケル−リ
   ン合金層を設けたことを特徴とするリードフレーム材。