JP2012520564A - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】事前メッキリードフレームにおいて高価なメッキ層の厚さを減少させることができるリードフレーム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、リードフレーム及びその製造方法に関するものである。本発明のリードフレームは、下地金属層（１０）と、該下地金属層上に、銅層または銅を含む銅合金層で形成され、表面粗度が与えられた銅メッキ層と、該銅メッキ層上に、ニッケル、パラジウム、金、銀、ニッケル合金、パラジウム合金、金合金及び銀合金から選択された少なくとも一つの物質からなる金属薄膜を少なくとも一つ含む上部メッキ層（１００）と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレーム及びその製造方法に関するものである。

リードフレームは、半導体チップと共に半導体パッケージを構成する要素の一つである。例えば、リードフレームは、半導体パッケージの内部と外部とを連結する導線の役割、及び半導体チップを支持する支持体の役割を同時に担う。

一方、リードフレームとしては事前メッキ（Ｐｒｅ−Ｐｌａｔｅｄ）リードフレームが多く使用されてきている。事前メッキリードフレームは、半導体パッケージ工程前に、半田濡れ性に優れた多段階の金属層をあらかじめメッキすることによって、半導体の後工程における鉛メッキ工程を省くようにしたものである。

事前メッキリードフレームは、後工程を簡便にさせる他、半導体パッケージ工程において鉛メッキという環境汚染誘発工程を省くことができるという利点を有する。

しかしながら、事前メッキリードフレームは、高価な金属層をメッキしなければならず、高コストになるという問題がある。

本発明の実施例は、リードフレーム及びその製造方法を提供する。

本発明の実施例は、事前メッキリードフレームにおいて高価なメッキ層の厚さを減少させることができるリードフレーム及びその製造方法を提供する。

本発明の実施例は、低コストで特性を向上させることができるリードフレーム及びその製造方法を提供する。

本発明の実施例は、ワイヤーボンディング接合性、半田付け性、モールディング樹脂接着性、ラミネーション（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）品質に優れたリードフレーム及びその製造方法を提供する。

本発明は、下地金属層と、該下地金属層上に銅層または銅を含む銅合金層で形成され、表面粗度の与えられた銅メッキ層と、該銅メッキ層上に、ニッケル、パラジウム、金、銀、ニッケル合金、パラジウム合金、金合金及び銀合金から選択された少なくとも一つの物質からなる金属薄膜を少なくとも一つ含む上部メッキ層と、を含むリードフレームを提供する。

また、本発明は、下地金属層を用意する段階と、該下地金属層上に銅層または銅を含む銅合金層により、表面粗度の与えられる銅メッキ層を形成する段階と、該銅メッキ層上にニッケル、パラジウム、金、銀、ニッケル合金、パラジウム合金、金合金及び銀合金から選択された少なくとも一つの物質からなる金属薄膜を少なくとも一つ含む上部メッキ層を形成する段階と、を含むリードフレームの製造方法を提供する。

本発明の実施例は、リードフレーム及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施例は、事前メッキリードフレームにおいて高価なメッキ層の厚さを減少させることができるリードフレーム及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施例は、低コストで特性を向上させることができるリードフレーム及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施例は、ワイヤーボンディング接合性、半田付け性、モールディング樹脂接着性、ラミネーション品質に優れたリードフレーム及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施例に係るリードフレームを示す断面図である。 本発明の実施例に係る銅メッキ層の表面を拡大した写真である。 本発明の実施例に係るリードフレーム製造方法を説明する図である。

本発明による実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパターンの「上（ｏｎ）」にまたは「下（ｕｎｄｅｒ）」に形成されるという記載において、「上（ｏｎ）」と「下（ｕｎｄｅｒ）」は、「直接に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成される場合も、「別の層を介在して（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）」形成される場合も含む。また、各層の上または下は、図面を基準にして説明する。

図面において、各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張、省略または概略して図示した。なお、各構成要素の大きさは実際の大きさを全的に反映するものではない。

図１は、本発明の実施例に係るリードフレームを示す断面図である。
図１を参照すると、実施例に係るリードフレームは、下地金属層１０と、下地金属層１０の表面に形成された銅メッキ層２０と、銅メッキ層２０の表面に形成された上部メッキ層１００を含む。上部メッキ層１００は、銅メッキ層上に、ニッケル、パラジウム、金、銀、ニッケル合金、パラジウム合金、金合金及び銀合金から選択された少なくとも一つの物質からなる金属薄膜（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ）を少なくとも一つ含む。ここでは、三つの層が上部メッキ層１００を構成する場合としている。

上部メッキ層１００は、ニッケルメッキ層３０、ニッケルメッキ層３０の表面に形成されたパラジウムメッキ層４０、及びパラジウムメッキ層４０の表面に形成された金メッキ層５０を含む。

また、金メッキ層５０上に、銀メッキ層（図示せず）をさらに形成することができる。また、上部メッキ層１００は、ニッケル、パラジウム、金、銀、ニッケル合金、パラジウム合金、金合金及び銀合金のいずれかの物質を選択して一つの薄膜にすることもでき、複数の物質を用いて複数の薄膜にすることもできる。また、ここでは、ニッケルメッキ層３０、パラジウムメッキ層４０及び金メッキ層５０の順に積層したが、この順序は、場合によって変えてもよい。

なお、下地金属層１０は、リードフレームのボディーをなし、例えば、銅層、または銅を含む合金層から形成されるとよい。

銅メッキ層２０は、銅層または銅を含む合金層であり、硫酸銅メッキ工程によって粗い表面を持つようにし、０．３〜１．５μｍの厚さにすることができる。銅メッキ層２０は、１５０〜４００ｎｍの表面粗さを有する。すなわち、銅メッキ層２０は、表面粗度（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を有するものである。

図２は、銅メッキ層の表面を拡大した図（写真）である。同図に示すように、銅メッキ層２０は、結晶が大きく形成され、粗い表面を有するようになる。

ニッケルメッキ層３０は、ニッケル薄膜、またはニッケルを含む合金薄膜であり、０．２〜１μｍの厚さにすることができる。

パラジウムメッキ層４０は、パラジウム薄膜、またはパラジウムを含む合金薄膜であり、０．０２〜０．０８μｍの厚さにすることができる。

金メッキ層５０は、金薄膜、または金を含む合金薄膜であり、０．００３〜０．０１μｍの厚さにすることができる。

図１に示すように、銅メッキ層２０が１５０〜４００ｎｍの表面粗さを有するから、銅メッキ層２０上に形成されたニッケルメッキ層３０、パラジウムメッキ層４０、金メッキ層５０も、粗い表面を有する。

このように、実施例に係るリードフレームは、下地金属層１０上に、結晶が大きく、粗い表面を有する銅メッキ層２０を形成することによって、ワイヤーボンディング接合性、半田付け性、モールディング樹脂接着性、ラミネーション品質に優れたものとすることができる。

また、実施例に係るリードフレームは、銅メッキ層２０を形成することから、高価のニッケルメッキ層３０、パラジウムメッキ層４０及び金メッキ層５０の厚さを減らし、生産コストを低減できる。

一方、図１では、下地金属層１０の両面に、銅メッキ層２０、ニッケルメッキ層３０、パラジウムメッキ層４０及び金メッキ層５０が形成されているが、下地金属層１０のいずれか一面にのみ、銅メッキ層２０、ニッケルメッキ層３０、パラジウムメッキ層４０及び金メッキ層５０が形成されてもよい。

図３は、本発明の実施例に係るリードフレームの製造方法を説明する図である。
実施例において、リードフレームの製造方法は、リール・ツウ・リール（Ｒｅｅｌ−ｔｏ−ｒｅｅｌ）工程またはストリップ（Ｓｔｒｉｐ）単位の個別製品単位の工程が可能であり、インライン（ｉｎ−ｌｉｎｅ）工程でリードフレームの製作が可能である。

図３を参照すると、下地金属層１０を用意する。例えば、下地金属層１０は、銅層または銅を含む合金層とすることができ、実施例では、銅基板を用意する（Ｓ１００）。

銅基板は、メッキ層を形成する前に洗浄工程を経る。洗浄工程は、例えば、化学／電解脱脂工程、酸洗工程を含むことができる（Ｓ１１０）。

この銅基板に、硫酸銅メッキ工程によって銅メッキ層２０を形成する（Ｓ１２０）。硫酸銅メッキ工程は、硫酸銅（ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ）溶液中において電気メッキ方式で形成される。例えば、電気メッキは、銅イオンの濃度を５〜７０ｇ／Ｌにし、電流密度を３〜７ＡＳＤにして１０〜４０秒間行えばよく、銅メッキ層２０は、１５０〜４００ｎｍの表面粗さ、及び０．３〜１．５μｍの厚さにすることができる。

硫酸銅（ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ）溶液は、他の銅メッキ溶液、例えば、シアン化銅（ＣｕＣＮ）に比べて、表面粗度の大きいメッキ層を形成することができる。特に、本発明の実施例では、硫酸銅溶液に高い電流密度を用いてメッキを行うことによって、０．３μｍ〜１．５μｍ厚の銅メッキ層を形成することができる（Ｓ１２０）。

次に、銅メッキ層２０上に、上部メッキ層１００を形成する（Ｓ１３０）。
上部メッキ層の形成過程について説明すると、次の通りである。まず、ニッケルをメッキしてニッケルメッキ層３０を形成する（Ｓ１３１）。

また、ニッケルメッキ層３０上にパラジウムをメッキしてパラジウムメッキ層４０を形成する（Ｓ１３２）。

次に、パラジウムメッキ層４０上に金をメッキして金メッキ層５０を形成する（Ｓ１３３）。

金メッキ層５０を形成した後、銀メッキ層を形成する（Ｓ１３４）。続いて、洗浄工程を行うことができる（Ｓ１４０）。

ここでは、ニッケルメッキ層、パラジウムメッキ層、金メッキ層及び銀メッキ層が順次に形成されて上部メッキ層を構成するとしているが、場合によっては、これらの金属層の一部のみを形成してもよく、これらの層を交互に形成してもよい。また、これらの層の形成順序を変えて上部メッキ層を形成することもできる。また、各物質を単独でメッキするとしたが、各物質の合金をメッキすることもできる。

一方、実施例に係るリードフレームは、銅メッキ層２０の表面粗さによって接着力が変化する。

銅メッキ層２０の表面粗さが１５０〜２００ｎｍの場合、リードフレームは４．５〜６ｋｇ・ｆの接着力を有することができ、銅メッキ層２０の表面粗さが２００〜３００ｎｍの場合、リードフレームは６〜７ｋｇ・ｆの接着力を有することができ、銅メッキ層２０の表面粗さが３００〜４００ｎｍの場合、リードフレームは７〜９ｋｇ・ｆの接着力を有することができる。

以上では実施例を中心に説明してきたが、それらの実施例は単なる例示に過ぎず、本発明を限定するためのものではない。したがって、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で、言及していない様々な変形及び応用が可能であるということが明らかである。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素を変形して実施することができる。そして、それらの変形及び応用も、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。

本発明は、リードフレームを開発及び製造するのに適用可能である。

Claims (19)

1. 下地金属層と、
   前記下地金属層上に、銅層または銅を含む銅合金層で形成され、表面粗度の与えられた銅メッキ層と、
   前記銅メッキ層上に、ニッケル、パラジウム、金、銀、ニッケル合金、パラジウム合金、金合金及び銀合金から選択された少なくとも一つの物質からなる金属薄膜を少なくとも一つ含む上部メッキ層と、
   を含むリードフレーム。
2. 前記上部メッキ層は、ニッケル薄膜、またはニッケル合金薄膜を含むニッケルメッキ膜で構成された、請求項１に記載のリードフレーム。
3. 前記上部メッキ層は、パラジウム薄膜、またはパラジウム合金薄膜を含むパラジウムメッキ膜で構成された、請求項１に記載のリードフレーム。
4. 前記上部メッキ層は、金薄膜または金合金薄膜で形成された金メッキ膜で構成された、請求項１に記載のリードフレーム。
5. 前記上部メッキ層は、二つの金属薄膜を含み、
   該二つの金属薄膜は、
   ニッケル薄膜またはニッケル合金薄膜を含むニッケルメッキ膜と、
   前記ニッケルメッキ膜上に形成される、パラジウム薄膜またはパラジウム合金薄膜を含むパラジウムメッキ膜と、を含む、請求項１に記載のリードフレーム。
6. 前記上部メッキ層は、三つの金属薄膜を含み、
   該三つの金属薄膜は、
   ニッケル薄膜またはニッケル合金薄膜を含むニッケルメッキ膜と、
   前記ニッケルメッキ膜上に形成される、パラジウム薄膜またはパラジウム合金薄膜を含むパラジウムメッキ膜と、
   前記パラジウムメッキ膜上に形成される、金薄膜または金合金薄膜を含む金メッキ膜と、を含む、請求項１に記載のリードフレーム。
7. 前記下地金属層は、銅層または銅を含む銅合金層で形成された、請求項１に記載のリードフレーム。
8. 前記銅メッキ層は、１５０〜４００ｎｍの表面粗さを有し、０．３〜１．５μｍの厚さに形成された、請求項１に記載のリードフレーム。
9. 前記ニッケルメッキ薄膜は、０．２〜１μｍの厚さに形成された、請求項２に記載のリードフレーム。
10. 前記パラジウムメッキ薄膜は、０．０２〜０．０８μｍの厚さに形成された、請求項３に記載のリードフレーム。
11. 前記金メッキ薄膜は、０．００３〜０．０１μｍの厚さに形成された、請求項４に記載のリードフレーム。
12. 下地金属層を用意する段階と、
    前記下地金属層上に、銅層または銅を含む銅合金層により、表面粗度の与えられる銅メッキ層を形成する段階と、
    前記銅メッキ層上に、ニッケル、パラジウム、金、銀、ニッケル合金、パラジウム合金、金合金及び銀合金から選択された少なくとも一つの物質からなる金属薄膜を少なくとも一つ含む上部メッキ層を形成する段階と、
    を含むリードフレーム製造方法。
13. 前記上部メッキ層は、
    ニッケル薄膜またはニッケル合金薄膜を含むニッケルメッキ膜で構成された、請求項１２に記載のリードフレーム製造方法。
14. 前記上部メッキ層は、パラジウム薄膜またはパラジウム合金薄膜を含むパラジウムメッキ膜で構成された、請求項１２に記載のリードフレーム製造方法。
15. 前記上部メッキ層は、金薄膜または金合金薄膜で形成された金メッキ膜で構成された、請求項１２に記載のリードフレーム製造方法。
16. 前記銅メッキ層を形成する段階は、
    前記下地金属層上に、硫酸銅メッキ工程によって銅メッキ層を形成する段階である、請求項１２に記載のリードフレーム製造方法。
17. 前記銅メッキ層は、１５０〜４００ｎｍの表面粗度を有し、０．３〜１．５μｍの厚さに形成された、請求項１２に記載のリードフレーム製造方法。
18. 前記上部メッキ層を形成する段階は、
    ニッケル薄膜またはニッケル合金薄膜を含むニッケルメッキ膜を形成する段階と、
    前記ニッケルメッキ膜上にパラジウム薄膜またはパラジウム合金薄膜を含むパラジウムメッキ膜を形成する段階と、
    を含む、請求項１２に記載のリードフレーム製造方法。
19. 前記上部メッキ層を形成する段階は、
    ニッケル薄膜またはニッケル合金薄膜を含むニッケルメッキ膜を形成する段階と、
    前記ニッケルメッキ膜上に、パラジウム薄膜またはパラジウム合金薄膜を含むパラジウムメッキ膜を形成する段階と、
    前記パラジウムメッキ膜上に、金薄膜または金合金薄膜で形成された金メッキ膜を形成する段階と、
    を含む、請求項１２に記載のリードフレーム製造方法。

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