リードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法
【課題】粗化品質を確保しつつ安価に提供できるリードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るリードフレーム１は、金属材料からなる基材１０と、基材１０の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部２０と、基材１０の表面の一部であって、素子搭載部２０に搭載される半導体素子を封止する封止材が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面３０とを備える。
【解決手段】本発明に係るリードフレーム１は、金属材料からなる基材１０と、基材１０の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部２０と、基材１０の表面の一部であって、素子搭載部２０に搭載される半導体素子を封止する封止材が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法に関する。特に本発明は、粗化処理を施したリードフレーム、当該リードフレームを備える半導体装置、及びリードフレームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体パッケージの信頼性を向上させるために、リードフレームの表面に粗化処理を施してリードフレームと樹脂との密着性を向上させることに対する要求が高まっている。このようなリードフレームとして、半導体素子が搭載されるパット部と、半導体素子に電気的に接続されるリード部とからなり、パット部とリード部とを囲む所定の領域に、複数の微小突起を表面に有するディンプルが設けられたリードフレームが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のリードフレームは、パッド部とリード部とを有するリードフレームを金属原板から形成した後、形成したリードフレームの表面にディンプルと微小突起とを形成している。
【０００３】
特許文献１に記載のリードフレームは、金属原板に複数の突起を備えたディンプルを形成しているので、突起部の隙間に入り込んだ樹脂がアンカー効果を発揮して、樹脂とリードフレームとの密着性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７１８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のリードフレームは、リードフレームの形状を形成した後、リードフレームの表面にディンプル及びディンプル表面の微小突起を形成するので、当該リードフレームを製造するには、複数の短冊状のリードフレームのそれぞれについて個別にディンプル及び微小突起を形成することが要求される。したがって、特許文献１に記載のリードフレームでは、リードフレームに要求されるディンプル及び微小突起の品質を一定水準に維持したまま製造コストを低減させることが困難である。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、粗化品質を確保しつつ安価に提供できるリードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、金属材料からなる基材と、基材の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部と、基材の表面の一部であって、素子搭載部に搭載される半導体素子を封止する封止材が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面とを備えるリードフレームが提供される。
【０００８】
また、上記リードフレームは、粗化面は、基材の表面よりも基材の内側に位置することが好ましい。
【０００９】
また、上記リードフレームは、粗化面は、基材の表面の粗さより粗い粗さを有することが好ましい。
【００１０】
また、上記リードフレームは、基材の表面の一部に設けられる導電層を更に備えることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、金属材料からなる基材と、基材の一部に設けられる素子搭載部に搭載される半導体素子と、半導体素子を封止する封止部と、基材の表面の一部であって、封止部が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面と
を備える半導体装置が提供される。
【００１２】
また、上記半導体装置は、粗化面は、基材の表面よりも基材の内側に位置することが好ましい。
【００１３】
また、上記半導体装置は、粗化面は、基材の表面の粗さより粗い粗さを有することが好ましい。
【００１４】
また、上記半導体装置は、基材の表面の一部に設けられる導電層を更に備えることができる。
【００１５】
また、本発明は、上記目的を達成するため、金属材料からなる基材を準備する基材準備工程と、基材の表面の予め定められた領域にマスク部材を設けるマスク工程と、マスク部材をマスクとして基材の表面に粗化処理を施して粗化処理済み基材を形成する粗化工程と、粗化処理済み基材にプレス処理を施すプレス加工工程とを備えるリードフレームの製造方法が提供される。
【００１６】
また、上記リードフレームの製造方法は、粗化工程は、基材の表面よりも基材の内側に位置する粗化面を基材の表面の一部に形成することが好ましい。
【００１７】
また、上記リードフレームの製造方法は、粗化工程は、基材の表面の粗さより粗い粗さを有する粗化面を形成することが好ましい。
【００１８】
また、上記リードフレームの製造方法は、マスク工程は、マスク部材を基材の表面に設けるリールめっき装置にて実施され、粗化工程は、リールめっき装置内で実施されることが好ましい。
【００１９】
また、上記リードフレームの製造方法は、基材の表面の一部に導電層を形成する導電層形成工程を更に備えることができる。
【００２０】
また、上記リードフレームの製造方法は、基材準備工程は、基材がコイル状に巻かれたコイル状の基材を準備し、プレス加工工程後にプレス処理が施された粗化処理済み基材をコイル状に巻き取る巻取り工程を更に備えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るリードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法によれば、粗化品質を確保しつつ安価に提供できるリードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る基材の表面、及び粗化面の一部の拡大断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの断面図である。
【図５Ａ】本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図５Ｂ】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るリードフレームの断面の概要図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図７】実施例に係る粗化面付銅材に対する樹脂のカップリング試験の概要図である。
【図８】カップリング試験の結果を示す図である。
【図９】プレス加工を施した基材の上面視における概要図である。
【図１０】基材の表面の一部分に粗化処理を施した後、プレス加工を施した場合において、プレス機の金型と接触した領域と接触が少ない領域とのＳＥＭ観察の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの断面の概要の一例を示しており、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る基材の表面、及び粗化面の一部の拡大断面の概要の一例を示す。
【００２４】
（リードフレーム１の構成の概要）
第１の実施の形態に係るリードフレームは、リードフレームの素材として用いられる金属材料からなる基材１０と、基材１０の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部２０と、基材１０の表面の一部であって、素子搭載部２０に搭載される半導体素子を封止する封止材が接触する予定の領域の少なくとも一部に設けられる粗化面３０とを備える。また、リードフレーム１は、素子搭載部２０の外縁から所定の距離だけ離れた位置に、半導体素子に電力を供給可能なリード４０を備える。なお、図１の二点鎖線で示す領域は、リードフレーム１に封止材を設ける場合に封止部５０が形成され得る領域を一例として示している。
【００２５】
（基材１０）
基材１０は、一例として、用いられる半導体素子の特性に応じた所定の熱伝導率及び所定の電気伝導度を有する金属材料からなる薄板（一例として、板厚が０．０８ｍｍ以上３．００ｍｍ以下）から形成される。金属材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金等を用いることができる。更に、リードフレーム１に所定の強度、所定の耐熱性等の特性を発揮させることを目的として、所定量の鉄、亜鉛、リン、すず、ニッケル等の添加元素を金属材料に添加することもできる。また、基材１０として、所定の金属材料からなる薄板の両表面に所定の金属材料からなる薄板を金属学的に接合した材料を用いることもできる。本実施の形態に係る基材１０は、一例として上面視にて、後述する素子搭載部２０を有する略四角形状の領域と、リード４０を含む端部とを有して形成される。そして、基材１０の表面には、素子搭載部２０が設けられる側の表面１０ａと、表面１０ａの反対側の表面１０ｂとが含まれる。
【００２６】
（素子搭載部２０）
素子搭載部２０は、基材１０の表面１０ａの所定の領域に設けられる。素子搭載部２０が設けられる領域は、素子搭載部２０に搭載される半導体素子の形状に応じて決定される。素子搭載部２０に搭載される半導体素子としては、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路、発光素子、受光素子、小信号トランジスタ、又はパワートランジスタ等が挙げられる。
【００２７】
（粗化面３０）
粗化面３０は、基材１０の表面よりも基材１０の内側に形成される。具体的に、図２を参照する。図２において粗化面３０は、表面１０ａを基準面にした場合、表面１０ａよりも低い位置に形成される。なお、粗化面３０を表面１０ｂに設ける場合、当該粗化面３０は、表面１０ｂを基準面にした場合、表面１０ｂよりも低い位置に形成される。すなわち、本実施の形態に係る粗化面３０は、基材１０の板厚方向における中心線Ａ−Ａを基準にすると、基材１０の表面１０ａ及び表面１０ｂよりも中心線Ａ−Ａに近い位置に形成される。また、粗化面３０は、封止材と接触し得る基材１０の表面の領域であれば、リード４０と素子搭載部２０との間の領域、リード４０の近傍等に設けることもできる。
【００２８】
なお、粗化面３０は、基材１０の表面（すなわち、図２においては表面１０ａ及び表面１０ｂ）の粗さより粗い粗さを有して形成される。例えば、粗化面３０は、凸部３０ａと凹部３０ｂとを有して形成され、表面１０ａ及び表面１０ｂは、実質的な凹凸を有さずに形成される。すなわち、表面１０ａ及び表面１０ｂは目視にて光沢を有して形成される一方で、粗化面３０は光沢を有さずに形成される。なお、本実施の形態において「光沢を有さず」とは、粗化面３０にて光が乱反射されることにより、肉眼で「くすんだ」ように見えることをいう。また、凸部３０ａの先端が基材１０の表面よりも中心線Ａ−Ａに近い位置に形成される限り、当該表面と凸部３０ａとの距離Ｄは限定されることはないが、一例として、当該距離Ｄ（すなわち、図２において表面１０ａと凸部３０ａの先端との間の距離）は、１μｍ程度である。
【００２９】
（リード４０）
リード４０は、リードフレーム１の一端に設けられる。なお、本実施の形態の変形例に係るリードフレームにおいては、リードフレームの使用形態に応じて、リードフレームの一方の端、及び他方の端の双方に設けることもできる。更に、本実施の形態の他の変形例においては、リードフレームの周囲に複数のリード４０を設けることもできる。
【００３０】
（リードフレーム１の製造方法）
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要の一例を示す。具体的に図３Ａは、本実施の形態に係るリードフレームの粗化面を形成する工程の概要の一例を示しており、図３Ｂは、粗化面を形成する工程における銅条の部分断面の概要を示す。また、図３Ｃは、本実施の形態に係るリードフレームの製造工程におけるプレス加工の概要を示す。
【００３１】
まず、図３Ａに示すように、金属材料の薄板をコイル状に巻いた金属条を準備する。本実施の形態では、一例として、銅からなる銅条１５を基材の材料として準備する（基材準備工程）。次に、銅条１５の一端をリールめっき装置１００に通す。なお、リールめっき装置１００は、ストライプめっき装置、又は前めっき装置ということもある。また、基材準備工程の前又は後に、基材の表面を洗浄する工程を更に設けることもできる。更に、銅条１５は、厚みが一定の平条（すなわち、銅条の断面が長方形状である銅条）、又は複数の厚みを有する異形条（すなわち、銅条の断面形状が凸凹形状である銅条）のいずれも用いることができる。
【００３２】
次に、銅条１５の表面にマスク部材を貼り付けると同時に、又は貼り付けの直後に粗化処理を実施する。具体的に、図３Ｂの（ａ）に示すように、リールめっき装置１００内において、まず、マスク部材としてのマスキングテープ（図３Ｂのマスク６０）を基材としての銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの予め定められた領域に貼り付ける（マスク工程）。なお、表面１５ｂは、表面１５ａの反対側の表面である。そして、予め定められた領域は、製造すべきリードフレームに応じて適宜決定される。一例として、銅条１５の幅方向に予め定められた間隔をおいて、複数本のマスキングテープを銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに貼り付ける。
【００３３】
マスキングテープは、後述する粗化工程におけるエッチング処理に機械的・化学的に耐え得る材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料から形成される。なお、マスク部材として、ゴム等からなるマスクを銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに機械的に固定する機械マスクを用いることもできる。
【００３４】
続いて、図３Ｂの（ｂ）に示すように、リールめっき装置１００内において、マスキングテープをマスクとしてマスキングテープが設けられていない銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに粗化処理を施すことにより粗化面３０を形成して、粗化処理済み基材を製造する（粗化工程）。粗化処理は、基材の表面をエッチングして粗化することのできるエッチング液（以下、「エッチャント」という）を用いて実施する。例えば、銅条１５に対しては硫酸系エッチャントを用いることができる。これにより、基材になる銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂよりも銅条１５の内側に位置する粗化面３０が、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの一部に形成される。すなわち、粗化面３０は、銅条１５の厚さ方向の中心線を基準とすると、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂよりも当該中心線に近い位置に形成される。また、このような粗化処理により形成される粗化面３０は、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの粗さよりも粗い粗さを有することになる。
【００３５】
次に、リールめっき装置１００内においてマスキングテープが取り外される。そして、リールめっき装置１００から、銅条１５の予め定められた領域に粗化面３０が形成されると共に、マスキングテープによりマスクされた部分に対応する領域に銅条の表面１５ａ及び表面１５ｂ（なお、表面１５ｂについては図３Ａにおいて図示しない）を有する銅条が排出される。そして、当該銅条をコイル状に巻き取ることにより、粗化処理済み基材としての粗化済み銅条１７が製造される。
【００３６】
次に、図３Ｃに示すように、粗化済み銅条１７をプレス機１１０に投入して、粗化済み銅条１７にプレス処理を施すことによりリードフレームを製造する（プレス加工工程）。すなわち、本実施の形態では、粗化工程後にプレス加工工程を実施する。プレス機１１０は、所定の形状のリードフレーム用の金型を備えており、当該金型で粗化済み銅条１７にプレス加工を施す。本実施の形態において粗化面３０は、粗化面３０を除く粗化済み銅条１７の表面１５ａ及び表面１５ｂよりも粗化済み銅条１７の内側に位置している。したがって、粗化面３０においては、例えば、打ち抜き部分の外縁のごく限られた部分を除き、プレス機１１０の金型が粗化面３０に直接接触することが抑制されるので、プレス加工による粗化面３０への影響（すなわち、粗化面３０がつぶれるという影響）が表面１５ａ及び表面１５ｂに比べて極めて小さくなる。
【００３７】
なお、粗化済み銅条１７をプレス機１１０に投入する場合に、コイル状に巻かれていた粗化済み銅条１７を略水平にすることを目的として、レベラーを介してプレス機１１０に粗化済み銅条１７を投入することもできる。この場合においても、粗化面３０は表面１５ａ及び表面１５ｂよりも粗化済み銅条１７の内側に位置しているので、粗化面３０がレベラーに直接接触することが抑制され、粗化面３０が潰れることが抑制される。
【００３８】
続いて、プレス加工後、所定の長さ毎にプレス加工が施された粗化済み銅条１７を切断することにより、所定形状のリードフレームがシート状に形成されたシートタイプリードフレーム５が形成される（切断工程）。また、プレス加工後、所定の径を有するコイル状にプレス加工が施された粗化済み銅条１７を巻き取ることにより、リールタイプリードフレーム７を製造することもできる（巻取り工程）。
【００３９】
なお、リールタイプリードフレーム７を製造する場合であって、基材準備工程においてコイル状の銅条１５を準備する場合には、Ｒｅｅｌ ｔｏ Ｒｅｅｌにより本実施の形態に係るリードフレームが製造されることになる。また、プレス加工によりプレス機１１０に用いられる油がリードフレームに付着した場合、プレス加工工程後に洗浄工程を更に実施することもできる。
【００４０】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るリードフレーム１は、表面１０ａ及び表面１０ｂの一部であって、表面１０ａ及び表面１０ｂから基材１０の内側の位置に粗化面３０を備えているので、リードフレームの製造工程においてプレス加工を実施した場合であっても、表面１０ａの全体に粗化処理をした場合のようにプレス機１１０内で粗化面３０が潰されてしまうことを抑制できる。これにより、本実施の形態に係るリードフレーム１は、基材１０の厚さにかかわらず、当該リードフレーム１に要求される粗化面３０の品質を保つことができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係るリードフレーム１は、素材、すなわち、大きなコイル状の銅条１５の状態で、Ｒｅｅｌ ｔｏ Ｒｅｅｌにより銅条１５の表面に粗化面３０を連続的に形成することができる。そして、例えば、既存のストライプめっき装置を転用することができるので、粗化処理に要する費用の上昇を抑制することができる。そして、本実施の形態においては、銅条１５の表面に粗化面３０を部分的に形成するので、粗化処理に要する薬品のコストを低減させることができると共に、リードフレームの製造に用いる装置に起因してリードフレームの表面（表面１０ａ、表面１０ｂ、及び粗化面３０）が汚染されることを抑制することができ、例えば、アウターリードのはんだ濡れ性の低下を抑制できる。
【００４２】
更に、例えば、従来のように粗化面をニッケルめっき等により形成した場合には、粗化されていない面よりもニッケルめっきにより形成された粗化面の相対的な高さが高くなる。したがって、ニッケルめっきにより形成された粗化面がプレス機１１０等の設備に接触すると、スマット（微細な金属粉）が発生する。一方、本実施の形態に係るリードフレーム１は、粗化面３０を銅条１５の表面に部分的に形成すると共に、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに対する粗化面３０の相対的な高さが低い。したがって、本実施の形態においては、従来とは異なりニッケルめっきからなる粗化面がプレス機１１０等の設備に接触することに起因するスマットが発生しない。これにより、本実施の形態においては、製造されたリードフレーム１がスマットにより汚染されることを防止できる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの断面の概要の一例を示しており、図５Ａは、本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要の一部を示す。また、図５Ｂの（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るリードフレームの断面の概要の一例を示す。
【００４４】
第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、第１の実施の形態に係るリードフレーム１と比べて、リード４０の端部に導電層７０を備える点を除き、リードフレーム１と略同一の構成を備え、略同一の製造工程により製造される。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００４５】
第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、銅条１５の表面の少なくとも一部に、導電層７０を更に備える。例えば、リードフレーム１ａは、リードフレーム１ａに搭載されるべき半導体素子の電極とリード４０とを電気的に接続するワイヤーが接続される領域に、ニッケル、銀等の金属材料からなる導電層７０を備える。導電層７０は、めっき法、又は蒸着法（例えば、真空蒸着法、スパッタ法等）によって銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの一部分に形成される。一例として、導電層７０は、ニッケルめっき、銀めっき等により形成されるめっき層である。
【００４６】
例えば、導電層７０はリールめっき装置１００を用いて、図５Ａ（ａ）に示すように、粗化面３０が形成されるべき領域を除く銅条１５の所定の領域に形成される（導電層形成工程）。そして、粗化面３０が形成されるべき領域を除く銅条１５の所定の領域にマスキングテープ（図５Ａ中では、マスク６０）を設け、図５Ａ（ｂ）に示すように、マスク６０の開口領域に粗化処理を施す。これにより、銅条１５の表面１５ａには粗化面３０と導電層７０が形成され、表面１５ｂには粗化面３０が形成される。その他の工程は第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
（第２の実施の形態の変形例）
また、図５Ｂの（ａ）に示すように、導電層形成工程を先に実施して、その後、粗化処理を実施した場合、導電層７０の直下に粗化面は存在しない形態のリードフレーム１ａが形成される。一方、図５Ｂの（ｂ）に示すように、粗化処理を先に実施して、その後、導電層形成工程を実施した場合、導電層７０の直下に粗化面が存在する形態のリードフレーム１ａが形成される。
【００４８】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、Ｒｅｅｌ ｔｏ Ｒｅｅｌにより粗化面３０を形成できるだけでなく、例えば、既存のストライプめっき装置を転用することにより、ストライプめっき装置内にて粗化処理と部分めっきとを実施できる（すなわち、当該装置内にインラインに粗化処理と部分めっきとを組み込むことができる）。これにより、リードフレーム１ａの製造に要する費用を低減することができる。
【００４９】
更に、第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、基材の表面に導電層７０を更に備えるので、導電層７０の表面から粗化面３０までの距離は導電層７０が存在しない場合に比べて増大する。これにより、粗化面３０の導電層７０に対する高さを相対的に低くすることができるので、レベラーによるレベリング、及びプレス加工において粗化面３０が潰されることをより効果的に抑制することができる。
【００５０】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面の概要の一例を示す。
【００５１】
第３の実施の形態に係る半導体装置２は、第１の実施の形態に係るリードフレーム１に半導体素子８０を搭載した点を除いて、リードフレーム１と略同様の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００５２】
半導体装置２は、基材１０と、基材１０の一部に設けられる素子搭載部２０と、素子搭載部２０にダイボンディング材８５を介して搭載される半導体素子８０と、半導体素子８０を封止する封止部５０と、基材１０の表面の一部であって、封止部５０が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面３０と、素子搭載部２０の外縁から所定の距離だけ離れた位置に設けられ、半導体素子８０に電力を供給するリード４０と、リード４０と素子搭載部２０との間の所定の領域に設けられる導電層としてのめっき層７５と、半導体素子８０の電極とめっき層７５とを電気的に接続するワイヤー９０とを備える。
【００５３】
半導体素子８０は、導電性を有すると共に半導体素子８０を素子搭載部２０に固定させるダイボンディング材８５を介して素子搭載部２０上に搭載される。ダイボンディング材８５は、例えば、Ａｇペースト、鉛フリーはんだ、共晶はんだ等を用いることができる。また、めっき層７５は、例えば、ニッケルめっき、銀めっき等により所定の厚さを有して形成される。そして、ワイヤー９０は、例えば、金ワイヤー、アルミワイヤー等を用いることができる。更に、封止部５０は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料から、少なくとも半導体素子８０を被覆して形成される。
【００５４】
（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態に係る半導体装置２は、リードフレーム１を構成する基材１０の表面の一部分であって、封止部５０に接触する領域の一部にだけ粗化面３０を備えている。したがって、樹脂材料により半導体素子８０をモールドした場合に、樹脂材料のバリ（フラッシュバリ）が封止部５０を形成すべき場所以外に発生した場合であっても、当該バリは粗化面３０上ではなく基材１０の表面に発生しているので、容易に削除（デフラッシュ）することができる。
【００５５】
また、第３の実施の形態に係る半導体装置２は、封止部５０と基材１０の表面の一部に設けられた粗化面３０とが接触する。そして、粗化面３０と封止部５０との密着力は、基材１０の粗化面３０を除く表面と封止部５０との密着力よりも大きいので、封止部５０の基材１０への密着力を、粗化面３０が設けられていないリードフレームに比べて向上させることができる。これにより、本実施の形態に係る半導体装置２に低温と高温とのそれぞれに一定時間保持するヒートサイクル試験を実施した場合に、半導体素子８０の熱膨張係数とダイボンディング材８５の熱膨張係数の違い、又はダイボンディング材８５の熱膨張係数と基材１０の熱膨張係数の違いに起因してダイボンディング材８５に応力が発生したとしても、半導体素子８０の全体を覆った状態で封止部５０が基材１０に強固に密着しているので、ダイボンディング材８５が基材１０から剥離することを抑制することができる。
【実施例】
【００５６】
（カップリング試験）
図７は、実施例に係る粗化面付銅材に対する樹脂のカップリング試験の概要を示しており、図８は、カップリング試験の結果を示す。
【００５７】
具体的に、粗化面の有無による樹脂の密着性の相違をカップリング試験により評価した。まず、粗化処理を施した銅材（以下、「粗化面付銅材３」という）を準備した。具体的には、銅材として、Ｃ１９４及びＯＦＣ（いずれも、日立電線株式会社製）、並びにＭＦ２０２（三菱電機株式会社製）の銅材を準備した。次に、各銅材の表面を、硫酸系エッチャントを用いて粗面化することにより、粗化面を有する粗化面付銅材３を得た。次に、粗化面付銅材の表面の一部にトランスファーモールド用熱硬化樹脂（以下、「樹脂５５」という）を付着させた。付着条件は、樹脂５５を粗化面付銅材３の表面に接触させてホットプレート１２０上に載せ、１８０℃の温度で９０秒間保持して付着させた。なお、粗化面と樹脂５５との接触面積は、１０．７５ｃｍ２に規定した。
【００５８】
次に、図７に示すように樹脂５５の側面に所定のスピードで粗化面付銅材３の表面に平行に移動する部材を樹脂５５に接触させ続けることにより荷重を加え、樹脂５５が粗化面付銅材３から剥がれた時の荷重を測定した。なお、粗化面付銅材３はストッパー１２５にあて、樹脂５５の側面にストッパー１２５が存在する方向に向けて部材を移動させて荷重を加えた。部材の移動スピードは、５０μｍ／ｓｅｃに設定した。
【００５９】
その結果、図８に示すように、銅材としてＣ１９４、ＯＦＣ、及びＭＦ２０２のいずれを用いた場合であっても、粗化処理を施していない銅無垢の場合に比べて、銅材の表面を粗化した場合に樹脂５５の密着力が向上することが示された。
【００６０】
（プレス前後の粗化面の状態）
図９は、プレス加工を施した基材の上面視における概要を示し、図１０は、ＣＩＣからなる基材の表面の一部分に粗化処理を施した後、プレス加工を施した場合において、プレス機の金型と接触した領域と接触が少ない領域とのＳＥＭ観察の比較を示す。
【００６１】
具体的には、厚さ０．４ｍｍ、幅６５ｍｍ、長さ１００ｍｍのサイズを有する銅／インバー／銅クラッド材＝１：２：１（以下、「ＣＩＣ」という）からなる基材１１を準備して、基材１１の表面の一部の領域に粗化処理を施して粗化面３１を形成した後、プレス加工を施して、基材１１の表面の状態のＳＥＭ観察（倍率は５０００倍である）を実施した。観察した部分は、粗化面３１のバリ側のうち、プレス機の金型に対応する部分１１２内の粗化面３１の領域３１ａと、打ち抜き部１１５とである。
【００６２】
なお、プレス加工は、基材１１の所定の領域（具体的には、粗化面３１と領域１１ａとにまたがる領域と、粗化面３１と領域１１ｃにまたがる領域との２か所）に９ｍｍ角の開口１１ｂを形成する加工であり、使用したプレス加工の圧力は８０ｔである。また、粗化処理は硫酸系エッチャントを用いて実施した。そして、粗化面３１は上面視にてストライプ形状、具体的には、基材１１の２つある長辺のうち一辺から基材１１の中心に向かって２０ｍｍ±２までの領域１１ａ、及び当該一辺の対辺から基材１１の中心に向かって２９ｍｍ±２までの領域１１ｃは粗化処理を施さない領域にした。
【００６３】
具体的に図１０の（ａ）は、領域３１ａのＳＥＭ写真であり、（ｂ）は、打ち抜き部１１５のＳＥＭ写真である。図１０（ａ）及び（ｂ）を参照すると分かるように、領域３１ａにおいて粗化面３１は粗化の状態を保っていたが、打ち抜き部１１５では粗化された部分の大部分が潰れていた。これは、打ち抜き部１１５は金型が直接接触することにより粗化面３１が潰れた一方で、領域３１ａは粗化された領域、すなわち、エッチングされた領域であり、領域１１ａ及び領域１１ｃよりも相対的に低い位置に形成された領域であることに起因すると考えられた。つまり、基材１１の一部を粗化することにより、プレス加工を施しても粗化面３１が粗化された状態を維持することが示された。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６５】
１、１ａ リードフレーム
２ 半導体装置
３ 粗化面付銅材
５ シートタイプリードフレーム
７ リールタイプリードフレーム
８ 試験片
８ａ 試験片の表面
８ｂ プレス抜き部
１０、１１ 基材
１０ａ、１０ｂ 基材の表面
１１ａ、１１ｂ 領域
１５ 銅条
１５ａ、１５ｂ 表面
１７ 粗化済み銅条
２０ 素子搭載部
３０、３１ 粗化面
３０ａ 凸部
３０ｂ 凹部
３１ａ 領域
４０ リード
５０ 封止部
５５ 樹脂
６０ マスク
７０ 導電層
７４ めっき層
８０ 半導体素子
８５ ダイボンディング材
９０ ワイヤー
１００ リールめっき装置
１１０ プレス機
１１２ 部分
１１５ 打ち抜き部
１２０ ホットプレート
１２５ ストッパー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法に関する。特に本発明は、粗化処理を施したリードフレーム、当該リードフレームを備える半導体装置、及びリードフレームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体パッケージの信頼性を向上させるために、リードフレームの表面に粗化処理を施してリードフレームと樹脂との密着性を向上させることに対する要求が高まっている。このようなリードフレームとして、半導体素子が搭載されるパット部と、半導体素子に電気的に接続されるリード部とからなり、パット部とリード部とを囲む所定の領域に、複数の微小突起を表面に有するディンプルが設けられたリードフレームが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のリードフレームは、パッド部とリード部とを有するリードフレームを金属原板から形成した後、形成したリードフレームの表面にディンプルと微小突起とを形成している。
【０００３】
特許文献１に記載のリードフレームは、金属原板に複数の突起を備えたディンプルを形成しているので、突起部の隙間に入り込んだ樹脂がアンカー効果を発揮して、樹脂とリードフレームとの密着性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７１８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のリードフレームは、リードフレームの形状を形成した後、リードフレームの表面にディンプル及びディンプル表面の微小突起を形成するので、当該リードフレームを製造するには、複数の短冊状のリードフレームのそれぞれについて個別にディンプル及び微小突起を形成することが要求される。したがって、特許文献１に記載のリードフレームでは、リードフレームに要求されるディンプル及び微小突起の品質を一定水準に維持したまま製造コストを低減させることが困難である。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、粗化品質を確保しつつ安価に提供できるリードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、金属材料からなる基材と、基材の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部と、基材の表面の一部であって、素子搭載部に搭載される半導体素子を封止する封止材が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面とを備えるリードフレームが提供される。
【０００８】
また、上記リードフレームは、粗化面は、基材の表面よりも基材の内側に位置することが好ましい。
【０００９】
また、上記リードフレームは、粗化面は、基材の表面の粗さより粗い粗さを有することが好ましい。
【００１０】
また、上記リードフレームは、基材の表面の一部に設けられる導電層を更に備えることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、金属材料からなる基材と、基材の一部に設けられる素子搭載部に搭載される半導体素子と、半導体素子を封止する封止部と、基材の表面の一部であって、封止部が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面と
を備える半導体装置が提供される。
【００１２】
また、上記半導体装置は、粗化面は、基材の表面よりも基材の内側に位置することが好ましい。
【００１３】
また、上記半導体装置は、粗化面は、基材の表面の粗さより粗い粗さを有することが好ましい。
【００１４】
また、上記半導体装置は、基材の表面の一部に設けられる導電層を更に備えることができる。
【００１５】
また、本発明は、上記目的を達成するため、金属材料からなる基材を準備する基材準備工程と、基材の表面の予め定められた領域にマスク部材を設けるマスク工程と、マスク部材をマスクとして基材の表面に粗化処理を施して粗化処理済み基材を形成する粗化工程と、粗化処理済み基材にプレス処理を施すプレス加工工程とを備えるリードフレームの製造方法が提供される。
【００１６】
また、上記リードフレームの製造方法は、粗化工程は、基材の表面よりも基材の内側に位置する粗化面を基材の表面の一部に形成することが好ましい。
【００１７】
また、上記リードフレームの製造方法は、粗化工程は、基材の表面の粗さより粗い粗さを有する粗化面を形成することが好ましい。
【００１８】
また、上記リードフレームの製造方法は、マスク工程は、マスク部材を基材の表面に設けるリールめっき装置にて実施され、粗化工程は、リールめっき装置内で実施されることが好ましい。
【００１９】
また、上記リードフレームの製造方法は、基材の表面の一部に導電層を形成する導電層形成工程を更に備えることができる。
【００２０】
また、上記リードフレームの製造方法は、基材準備工程は、基材がコイル状に巻かれたコイル状の基材を準備し、プレス加工工程後にプレス処理が施された粗化処理済み基材をコイル状に巻き取る巻取り工程を更に備えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るリードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法によれば、粗化品質を確保しつつ安価に提供できるリードフレーム、半導体装置、及びリードフレームの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る基材の表面、及び粗化面の一部の拡大断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図３Ｂ】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図３Ｃ】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの断面図である。
【図５Ａ】本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要図である。
【図５Ｂ】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るリードフレームの断面の概要図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図７】実施例に係る粗化面付銅材に対する樹脂のカップリング試験の概要図である。
【図８】カップリング試験の結果を示す図である。
【図９】プレス加工を施した基材の上面視における概要図である。
【図１０】基材の表面の一部分に粗化処理を施した後、プレス加工を施した場合において、プレス機の金型と接触した領域と接触が少ない領域とのＳＥＭ観察の比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの断面の概要の一例を示しており、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る基材の表面、及び粗化面の一部の拡大断面の概要の一例を示す。
【００２４】
（リードフレーム１の構成の概要）
第１の実施の形態に係るリードフレームは、リードフレームの素材として用いられる金属材料からなる基材１０と、基材１０の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部２０と、基材１０の表面の一部であって、素子搭載部２０に搭載される半導体素子を封止する封止材が接触する予定の領域の少なくとも一部に設けられる粗化面３０とを備える。また、リードフレーム１は、素子搭載部２０の外縁から所定の距離だけ離れた位置に、半導体素子に電力を供給可能なリード４０を備える。なお、図１の二点鎖線で示す領域は、リードフレーム１に封止材を設ける場合に封止部５０が形成され得る領域を一例として示している。
【００２５】
（基材１０）
基材１０は、一例として、用いられる半導体素子の特性に応じた所定の熱伝導率及び所定の電気伝導度を有する金属材料からなる薄板（一例として、板厚が０．０８ｍｍ以上３．００ｍｍ以下）から形成される。金属材料としては、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金等を用いることができる。更に、リードフレーム１に所定の強度、所定の耐熱性等の特性を発揮させることを目的として、所定量の鉄、亜鉛、リン、すず、ニッケル等の添加元素を金属材料に添加することもできる。また、基材１０として、所定の金属材料からなる薄板の両表面に所定の金属材料からなる薄板を金属学的に接合した材料を用いることもできる。本実施の形態に係る基材１０は、一例として上面視にて、後述する素子搭載部２０を有する略四角形状の領域と、リード４０を含む端部とを有して形成される。そして、基材１０の表面には、素子搭載部２０が設けられる側の表面１０ａと、表面１０ａの反対側の表面１０ｂとが含まれる。
【００２６】
（素子搭載部２０）
素子搭載部２０は、基材１０の表面１０ａの所定の領域に設けられる。素子搭載部２０が設けられる領域は、素子搭載部２０に搭載される半導体素子の形状に応じて決定される。素子搭載部２０に搭載される半導体素子としては、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の集積回路、発光素子、受光素子、小信号トランジスタ、又はパワートランジスタ等が挙げられる。
【００２７】
（粗化面３０）
粗化面３０は、基材１０の表面よりも基材１０の内側に形成される。具体的に、図２を参照する。図２において粗化面３０は、表面１０ａを基準面にした場合、表面１０ａよりも低い位置に形成される。なお、粗化面３０を表面１０ｂに設ける場合、当該粗化面３０は、表面１０ｂを基準面にした場合、表面１０ｂよりも低い位置に形成される。すなわち、本実施の形態に係る粗化面３０は、基材１０の板厚方向における中心線Ａ−Ａを基準にすると、基材１０の表面１０ａ及び表面１０ｂよりも中心線Ａ−Ａに近い位置に形成される。また、粗化面３０は、封止材と接触し得る基材１０の表面の領域であれば、リード４０と素子搭載部２０との間の領域、リード４０の近傍等に設けることもできる。
【００２８】
なお、粗化面３０は、基材１０の表面（すなわち、図２においては表面１０ａ及び表面１０ｂ）の粗さより粗い粗さを有して形成される。例えば、粗化面３０は、凸部３０ａと凹部３０ｂとを有して形成され、表面１０ａ及び表面１０ｂは、実質的な凹凸を有さずに形成される。すなわち、表面１０ａ及び表面１０ｂは目視にて光沢を有して形成される一方で、粗化面３０は光沢を有さずに形成される。なお、本実施の形態において「光沢を有さず」とは、粗化面３０にて光が乱反射されることにより、肉眼で「くすんだ」ように見えることをいう。また、凸部３０ａの先端が基材１０の表面よりも中心線Ａ−Ａに近い位置に形成される限り、当該表面と凸部３０ａとの距離Ｄは限定されることはないが、一例として、当該距離Ｄ（すなわち、図２において表面１０ａと凸部３０ａの先端との間の距離）は、１μｍ程度である。
【００２９】
（リード４０）
リード４０は、リードフレーム１の一端に設けられる。なお、本実施の形態の変形例に係るリードフレームにおいては、リードフレームの使用形態に応じて、リードフレームの一方の端、及び他方の端の双方に設けることもできる。更に、本実施の形態の他の変形例においては、リードフレームの周囲に複数のリード４０を設けることもできる。
【００３０】
（リードフレーム１の製造方法）
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第１の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要の一例を示す。具体的に図３Ａは、本実施の形態に係るリードフレームの粗化面を形成する工程の概要の一例を示しており、図３Ｂは、粗化面を形成する工程における銅条の部分断面の概要を示す。また、図３Ｃは、本実施の形態に係るリードフレームの製造工程におけるプレス加工の概要を示す。
【００３１】
まず、図３Ａに示すように、金属材料の薄板をコイル状に巻いた金属条を準備する。本実施の形態では、一例として、銅からなる銅条１５を基材の材料として準備する（基材準備工程）。次に、銅条１５の一端をリールめっき装置１００に通す。なお、リールめっき装置１００は、ストライプめっき装置、又は前めっき装置ということもある。また、基材準備工程の前又は後に、基材の表面を洗浄する工程を更に設けることもできる。更に、銅条１５は、厚みが一定の平条（すなわち、銅条の断面が長方形状である銅条）、又は複数の厚みを有する異形条（すなわち、銅条の断面形状が凸凹形状である銅条）のいずれも用いることができる。
【００３２】
次に、銅条１５の表面にマスク部材を貼り付けると同時に、又は貼り付けの直後に粗化処理を実施する。具体的に、図３Ｂの（ａ）に示すように、リールめっき装置１００内において、まず、マスク部材としてのマスキングテープ（図３Ｂのマスク６０）を基材としての銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの予め定められた領域に貼り付ける（マスク工程）。なお、表面１５ｂは、表面１５ａの反対側の表面である。そして、予め定められた領域は、製造すべきリードフレームに応じて適宜決定される。一例として、銅条１５の幅方向に予め定められた間隔をおいて、複数本のマスキングテープを銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに貼り付ける。
【００３３】
マスキングテープは、後述する粗化工程におけるエッチング処理に機械的・化学的に耐え得る材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料から形成される。なお、マスク部材として、ゴム等からなるマスクを銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに機械的に固定する機械マスクを用いることもできる。
【００３４】
続いて、図３Ｂの（ｂ）に示すように、リールめっき装置１００内において、マスキングテープをマスクとしてマスキングテープが設けられていない銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに粗化処理を施すことにより粗化面３０を形成して、粗化処理済み基材を製造する（粗化工程）。粗化処理は、基材の表面をエッチングして粗化することのできるエッチング液（以下、「エッチャント」という）を用いて実施する。例えば、銅条１５に対しては硫酸系エッチャントを用いることができる。これにより、基材になる銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂよりも銅条１５の内側に位置する粗化面３０が、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの一部に形成される。すなわち、粗化面３０は、銅条１５の厚さ方向の中心線を基準とすると、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂよりも当該中心線に近い位置に形成される。また、このような粗化処理により形成される粗化面３０は、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの粗さよりも粗い粗さを有することになる。
【００３５】
次に、リールめっき装置１００内においてマスキングテープが取り外される。そして、リールめっき装置１００から、銅条１５の予め定められた領域に粗化面３０が形成されると共に、マスキングテープによりマスクされた部分に対応する領域に銅条の表面１５ａ及び表面１５ｂ（なお、表面１５ｂについては図３Ａにおいて図示しない）を有する銅条が排出される。そして、当該銅条をコイル状に巻き取ることにより、粗化処理済み基材としての粗化済み銅条１７が製造される。
【００３６】
次に、図３Ｃに示すように、粗化済み銅条１７をプレス機１１０に投入して、粗化済み銅条１７にプレス処理を施すことによりリードフレームを製造する（プレス加工工程）。すなわち、本実施の形態では、粗化工程後にプレス加工工程を実施する。プレス機１１０は、所定の形状のリードフレーム用の金型を備えており、当該金型で粗化済み銅条１７にプレス加工を施す。本実施の形態において粗化面３０は、粗化面３０を除く粗化済み銅条１７の表面１５ａ及び表面１５ｂよりも粗化済み銅条１７の内側に位置している。したがって、粗化面３０においては、例えば、打ち抜き部分の外縁のごく限られた部分を除き、プレス機１１０の金型が粗化面３０に直接接触することが抑制されるので、プレス加工による粗化面３０への影響（すなわち、粗化面３０がつぶれるという影響）が表面１５ａ及び表面１５ｂに比べて極めて小さくなる。
【００３７】
なお、粗化済み銅条１７をプレス機１１０に投入する場合に、コイル状に巻かれていた粗化済み銅条１７を略水平にすることを目的として、レベラーを介してプレス機１１０に粗化済み銅条１７を投入することもできる。この場合においても、粗化面３０は表面１５ａ及び表面１５ｂよりも粗化済み銅条１７の内側に位置しているので、粗化面３０がレベラーに直接接触することが抑制され、粗化面３０が潰れることが抑制される。
【００３８】
続いて、プレス加工後、所定の長さ毎にプレス加工が施された粗化済み銅条１７を切断することにより、所定形状のリードフレームがシート状に形成されたシートタイプリードフレーム５が形成される（切断工程）。また、プレス加工後、所定の径を有するコイル状にプレス加工が施された粗化済み銅条１７を巻き取ることにより、リールタイプリードフレーム７を製造することもできる（巻取り工程）。
【００３９】
なお、リールタイプリードフレーム７を製造する場合であって、基材準備工程においてコイル状の銅条１５を準備する場合には、Ｒｅｅｌ ｔｏ Ｒｅｅｌにより本実施の形態に係るリードフレームが製造されることになる。また、プレス加工によりプレス機１１０に用いられる油がリードフレームに付着した場合、プレス加工工程後に洗浄工程を更に実施することもできる。
【００４０】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るリードフレーム１は、表面１０ａ及び表面１０ｂの一部であって、表面１０ａ及び表面１０ｂから基材１０の内側の位置に粗化面３０を備えているので、リードフレームの製造工程においてプレス加工を実施した場合であっても、表面１０ａの全体に粗化処理をした場合のようにプレス機１１０内で粗化面３０が潰されてしまうことを抑制できる。これにより、本実施の形態に係るリードフレーム１は、基材１０の厚さにかかわらず、当該リードフレーム１に要求される粗化面３０の品質を保つことができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係るリードフレーム１は、素材、すなわち、大きなコイル状の銅条１５の状態で、Ｒｅｅｌ ｔｏ Ｒｅｅｌにより銅条１５の表面に粗化面３０を連続的に形成することができる。そして、例えば、既存のストライプめっき装置を転用することができるので、粗化処理に要する費用の上昇を抑制することができる。そして、本実施の形態においては、銅条１５の表面に粗化面３０を部分的に形成するので、粗化処理に要する薬品のコストを低減させることができると共に、リードフレームの製造に用いる装置に起因してリードフレームの表面（表面１０ａ、表面１０ｂ、及び粗化面３０）が汚染されることを抑制することができ、例えば、アウターリードのはんだ濡れ性の低下を抑制できる。
【００４２】
更に、例えば、従来のように粗化面をニッケルめっき等により形成した場合には、粗化されていない面よりもニッケルめっきにより形成された粗化面の相対的な高さが高くなる。したがって、ニッケルめっきにより形成された粗化面がプレス機１１０等の設備に接触すると、スマット（微細な金属粉）が発生する。一方、本実施の形態に係るリードフレーム１は、粗化面３０を銅条１５の表面に部分的に形成すると共に、銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂに対する粗化面３０の相対的な高さが低い。したがって、本実施の形態においては、従来とは異なりニッケルめっきからなる粗化面がプレス機１１０等の設備に接触することに起因するスマットが発生しない。これにより、本実施の形態においては、製造されたリードフレーム１がスマットにより汚染されることを防止できる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの断面の概要の一例を示しており、図５Ａは、本発明の第２の実施の形態に係るリードフレームの製造工程の概要の一部を示す。また、図５Ｂの（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るリードフレームの断面の概要の一例を示す。
【００４４】
第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、第１の実施の形態に係るリードフレーム１と比べて、リード４０の端部に導電層７０を備える点を除き、リードフレーム１と略同一の構成を備え、略同一の製造工程により製造される。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００４５】
第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、銅条１５の表面の少なくとも一部に、導電層７０を更に備える。例えば、リードフレーム１ａは、リードフレーム１ａに搭載されるべき半導体素子の電極とリード４０とを電気的に接続するワイヤーが接続される領域に、ニッケル、銀等の金属材料からなる導電層７０を備える。導電層７０は、めっき法、又は蒸着法（例えば、真空蒸着法、スパッタ法等）によって銅条１５の表面１５ａ及び表面１５ｂの一部分に形成される。一例として、導電層７０は、ニッケルめっき、銀めっき等により形成されるめっき層である。
【００４６】
例えば、導電層７０はリールめっき装置１００を用いて、図５Ａ（ａ）に示すように、粗化面３０が形成されるべき領域を除く銅条１５の所定の領域に形成される（導電層形成工程）。そして、粗化面３０が形成されるべき領域を除く銅条１５の所定の領域にマスキングテープ（図５Ａ中では、マスク６０）を設け、図５Ａ（ｂ）に示すように、マスク６０の開口領域に粗化処理を施す。これにより、銅条１５の表面１５ａには粗化面３０と導電層７０が形成され、表面１５ｂには粗化面３０が形成される。その他の工程は第１の実施の形態と同様である。
【００４７】
（第２の実施の形態の変形例）
また、図５Ｂの（ａ）に示すように、導電層形成工程を先に実施して、その後、粗化処理を実施した場合、導電層７０の直下に粗化面は存在しない形態のリードフレーム１ａが形成される。一方、図５Ｂの（ｂ）に示すように、粗化処理を先に実施して、その後、導電層形成工程を実施した場合、導電層７０の直下に粗化面が存在する形態のリードフレーム１ａが形成される。
【００４８】
（第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、Ｒｅｅｌ ｔｏ Ｒｅｅｌにより粗化面３０を形成できるだけでなく、例えば、既存のストライプめっき装置を転用することにより、ストライプめっき装置内にて粗化処理と部分めっきとを実施できる（すなわち、当該装置内にインラインに粗化処理と部分めっきとを組み込むことができる）。これにより、リードフレーム１ａの製造に要する費用を低減することができる。
【００４９】
更に、第２の実施の形態に係るリードフレーム１ａは、基材の表面に導電層７０を更に備えるので、導電層７０の表面から粗化面３０までの距離は導電層７０が存在しない場合に比べて増大する。これにより、粗化面３０の導電層７０に対する高さを相対的に低くすることができるので、レベラーによるレベリング、及びプレス加工において粗化面３０が潰されることをより効果的に抑制することができる。
【００５０】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面の概要の一例を示す。
【００５１】
第３の実施の形態に係る半導体装置２は、第１の実施の形態に係るリードフレーム１に半導体素子８０を搭載した点を除いて、リードフレーム１と略同様の構成を備える。したがって、相違点を除き詳細な説明は省略する。
【００５２】
半導体装置２は、基材１０と、基材１０の一部に設けられる素子搭載部２０と、素子搭載部２０にダイボンディング材８５を介して搭載される半導体素子８０と、半導体素子８０を封止する封止部５０と、基材１０の表面の一部であって、封止部５０が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面３０と、素子搭載部２０の外縁から所定の距離だけ離れた位置に設けられ、半導体素子８０に電力を供給するリード４０と、リード４０と素子搭載部２０との間の所定の領域に設けられる導電層としてのめっき層７５と、半導体素子８０の電極とめっき層７５とを電気的に接続するワイヤー９０とを備える。
【００５３】
半導体素子８０は、導電性を有すると共に半導体素子８０を素子搭載部２０に固定させるダイボンディング材８５を介して素子搭載部２０上に搭載される。ダイボンディング材８５は、例えば、Ａｇペースト、鉛フリーはんだ、共晶はんだ等を用いることができる。また、めっき層７５は、例えば、ニッケルめっき、銀めっき等により所定の厚さを有して形成される。そして、ワイヤー９０は、例えば、金ワイヤー、アルミワイヤー等を用いることができる。更に、封止部５０は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料から、少なくとも半導体素子８０を被覆して形成される。
【００５４】
（第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態に係る半導体装置２は、リードフレーム１を構成する基材１０の表面の一部分であって、封止部５０に接触する領域の一部にだけ粗化面３０を備えている。したがって、樹脂材料により半導体素子８０をモールドした場合に、樹脂材料のバリ（フラッシュバリ）が封止部５０を形成すべき場所以外に発生した場合であっても、当該バリは粗化面３０上ではなく基材１０の表面に発生しているので、容易に削除（デフラッシュ）することができる。
【００５５】
また、第３の実施の形態に係る半導体装置２は、封止部５０と基材１０の表面の一部に設けられた粗化面３０とが接触する。そして、粗化面３０と封止部５０との密着力は、基材１０の粗化面３０を除く表面と封止部５０との密着力よりも大きいので、封止部５０の基材１０への密着力を、粗化面３０が設けられていないリードフレームに比べて向上させることができる。これにより、本実施の形態に係る半導体装置２に低温と高温とのそれぞれに一定時間保持するヒートサイクル試験を実施した場合に、半導体素子８０の熱膨張係数とダイボンディング材８５の熱膨張係数の違い、又はダイボンディング材８５の熱膨張係数と基材１０の熱膨張係数の違いに起因してダイボンディング材８５に応力が発生したとしても、半導体素子８０の全体を覆った状態で封止部５０が基材１０に強固に密着しているので、ダイボンディング材８５が基材１０から剥離することを抑制することができる。
【実施例】
【００５６】
（カップリング試験）
図７は、実施例に係る粗化面付銅材に対する樹脂のカップリング試験の概要を示しており、図８は、カップリング試験の結果を示す。
【００５７】
具体的に、粗化面の有無による樹脂の密着性の相違をカップリング試験により評価した。まず、粗化処理を施した銅材（以下、「粗化面付銅材３」という）を準備した。具体的には、銅材として、Ｃ１９４及びＯＦＣ（いずれも、日立電線株式会社製）、並びにＭＦ２０２（三菱電機株式会社製）の銅材を準備した。次に、各銅材の表面を、硫酸系エッチャントを用いて粗面化することにより、粗化面を有する粗化面付銅材３を得た。次に、粗化面付銅材の表面の一部にトランスファーモールド用熱硬化樹脂（以下、「樹脂５５」という）を付着させた。付着条件は、樹脂５５を粗化面付銅材３の表面に接触させてホットプレート１２０上に載せ、１８０℃の温度で９０秒間保持して付着させた。なお、粗化面と樹脂５５との接触面積は、１０．７５ｃｍ２に規定した。
【００５８】
次に、図７に示すように樹脂５５の側面に所定のスピードで粗化面付銅材３の表面に平行に移動する部材を樹脂５５に接触させ続けることにより荷重を加え、樹脂５５が粗化面付銅材３から剥がれた時の荷重を測定した。なお、粗化面付銅材３はストッパー１２５にあて、樹脂５５の側面にストッパー１２５が存在する方向に向けて部材を移動させて荷重を加えた。部材の移動スピードは、５０μｍ／ｓｅｃに設定した。
【００５９】
その結果、図８に示すように、銅材としてＣ１９４、ＯＦＣ、及びＭＦ２０２のいずれを用いた場合であっても、粗化処理を施していない銅無垢の場合に比べて、銅材の表面を粗化した場合に樹脂５５の密着力が向上することが示された。
【００６０】
（プレス前後の粗化面の状態）
図９は、プレス加工を施した基材の上面視における概要を示し、図１０は、ＣＩＣからなる基材の表面の一部分に粗化処理を施した後、プレス加工を施した場合において、プレス機の金型と接触した領域と接触が少ない領域とのＳＥＭ観察の比較を示す。
【００６１】
具体的には、厚さ０．４ｍｍ、幅６５ｍｍ、長さ１００ｍｍのサイズを有する銅／インバー／銅クラッド材＝１：２：１（以下、「ＣＩＣ」という）からなる基材１１を準備して、基材１１の表面の一部の領域に粗化処理を施して粗化面３１を形成した後、プレス加工を施して、基材１１の表面の状態のＳＥＭ観察（倍率は５０００倍である）を実施した。観察した部分は、粗化面３１のバリ側のうち、プレス機の金型に対応する部分１１２内の粗化面３１の領域３１ａと、打ち抜き部１１５とである。
【００６２】
なお、プレス加工は、基材１１の所定の領域（具体的には、粗化面３１と領域１１ａとにまたがる領域と、粗化面３１と領域１１ｃにまたがる領域との２か所）に９ｍｍ角の開口１１ｂを形成する加工であり、使用したプレス加工の圧力は８０ｔである。また、粗化処理は硫酸系エッチャントを用いて実施した。そして、粗化面３１は上面視にてストライプ形状、具体的には、基材１１の２つある長辺のうち一辺から基材１１の中心に向かって２０ｍｍ±２までの領域１１ａ、及び当該一辺の対辺から基材１１の中心に向かって２９ｍｍ±２までの領域１１ｃは粗化処理を施さない領域にした。
【００６３】
具体的に図１０の（ａ）は、領域３１ａのＳＥＭ写真であり、（ｂ）は、打ち抜き部１１５のＳＥＭ写真である。図１０（ａ）及び（ｂ）を参照すると分かるように、領域３１ａにおいて粗化面３１は粗化の状態を保っていたが、打ち抜き部１１５では粗化された部分の大部分が潰れていた。これは、打ち抜き部１１５は金型が直接接触することにより粗化面３１が潰れた一方で、領域３１ａは粗化された領域、すなわち、エッチングされた領域であり、領域１１ａ及び領域１１ｃよりも相対的に低い位置に形成された領域であることに起因すると考えられた。つまり、基材１１の一部を粗化することにより、プレス加工を施しても粗化面３１が粗化された状態を維持することが示された。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６５】
１、１ａ リードフレーム
２ 半導体装置
３ 粗化面付銅材
５ シートタイプリードフレーム
７ リールタイプリードフレーム
８ 試験片
８ａ 試験片の表面
８ｂ プレス抜き部
１０、１１ 基材
１０ａ、１０ｂ 基材の表面
１１ａ、１１ｂ 領域
１５ 銅条
１５ａ、１５ｂ 表面
１７ 粗化済み銅条
２０ 素子搭載部
３０、３１ 粗化面
３０ａ 凸部
３０ｂ 凹部
３１ａ 領域
４０ リード
５０ 封止部
５５ 樹脂
６０ マスク
７０ 導電層
７４ めっき層
８０ 半導体素子
８５ ダイボンディング材
９０ ワイヤー
１００ リールめっき装置
１１０ プレス機
１１２ 部分
１１５ 打ち抜き部
１２０ ホットプレート
１２５ ストッパー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなる基材と、
前記基材の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部と、
前記基材の表面の一部であって、前記素子搭載部に搭載される前記半導体素子を封止する封止材が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面と
を備えるリードフレーム。
【請求項２】
前記粗化面は、前記基材の前記表面よりも前記基材の内側に位置する請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】
前記粗化面は、前記基材の前記表面の粗さより粗い粗さを有する請求項２に記載のリードフレーム。
【請求項４】
前記基材の前記表面の一部に設けられる導電層を更に備える請求項３に記載のリードフレーム。
【請求項５】
金属材料からなる基材と、
前記基材の一部に設けられる素子搭載部に搭載される半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止部と、
前記基材の表面の一部であって、前記封止部が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面と
を備える半導体装置。
【請求項６】
前記粗化面は、前記基材の前記表面よりも前記基材の内側に位置する請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記粗化面は、前記基材の前記表面の粗さより粗い粗さを有する請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記基材の前記表面の一部に設けられる導電層を更に備える請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
金属材料からなる基材を準備する基材準備工程と、
前記基材の表面の予め定められた領域にマスク部材を設けるマスク工程と、
前記マスク部材をマスクとして前記基材の表面に粗化処理を施して粗化処理済み基材を形成する粗化工程と、
前記粗化処理済み基材にプレス処理を施すプレス加工工程と
を備えるリードフレームの製造方法。
【請求項１０】
前記粗化工程は、前記基材の前記表面よりも前記基材の内側に位置する粗化面を前記基材の前記表面の一部に形成する請求項９に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１１】
前記粗化工程は、前記基材の前記表面の粗さより粗い粗さを有する前記粗化面を形成する請求項１０に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１２】
前記マスク工程は、前記マスク部材を前記基材の前記表面に設けるリールめっき装置にて実施され、
前記粗化工程は、前記リールめっき装置内で実施される請求項１１に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１３】
前記基材の表面の一部に導電層を形成する導電層形成工程
を更に備える請求項１２に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１４】
前記基材準備工程は、前記基材がコイル状に巻かれたコイル状の基材を準備し、
前記プレス加工工程後に前記プレス処理が施された前記粗化処理済み基材をコイル状に巻き取る巻取り工程
を更に備える請求項１３に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１】
金属材料からなる基材と、
前記基材の一部に設けられ、半導体素子を搭載可能な素子搭載部と、
前記基材の表面の一部であって、前記素子搭載部に搭載される前記半導体素子を封止する封止材が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面と
を備えるリードフレーム。
【請求項２】
前記粗化面は、前記基材の前記表面よりも前記基材の内側に位置する請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】
前記粗化面は、前記基材の前記表面の粗さより粗い粗さを有する請求項２に記載のリードフレーム。
【請求項４】
前記基材の前記表面の一部に設けられる導電層を更に備える請求項３に記載のリードフレーム。
【請求項５】
金属材料からなる基材と、
前記基材の一部に設けられる素子搭載部に搭載される半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止部と、
前記基材の表面の一部であって、前記封止部が接触する領域の少なくとも一部に設けられる粗化面と
を備える半導体装置。
【請求項６】
前記粗化面は、前記基材の前記表面よりも前記基材の内側に位置する請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記粗化面は、前記基材の前記表面の粗さより粗い粗さを有する請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記基材の前記表面の一部に設けられる導電層を更に備える請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
金属材料からなる基材を準備する基材準備工程と、
前記基材の表面の予め定められた領域にマスク部材を設けるマスク工程と、
前記マスク部材をマスクとして前記基材の表面に粗化処理を施して粗化処理済み基材を形成する粗化工程と、
前記粗化処理済み基材にプレス処理を施すプレス加工工程と
を備えるリードフレームの製造方法。
【請求項１０】
前記粗化工程は、前記基材の前記表面よりも前記基材の内側に位置する粗化面を前記基材の前記表面の一部に形成する請求項９に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１１】
前記粗化工程は、前記基材の前記表面の粗さより粗い粗さを有する前記粗化面を形成する請求項１０に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１２】
前記マスク工程は、前記マスク部材を前記基材の前記表面に設けるリールめっき装置にて実施され、
前記粗化工程は、前記リールめっき装置内で実施される請求項１１に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１３】
前記基材の表面の一部に導電層を形成する導電層形成工程
を更に備える請求項１２に記載のリードフレームの製造方法。
【請求項１４】
前記基材準備工程は、前記基材がコイル状に巻かれたコイル状の基材を準備し、
前記プレス加工工程後に前記プレス処理が施された前記粗化処理済み基材をコイル状に巻き取る巻取り工程
を更に備える請求項１３に記載のリードフレームの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２６７７３０（Ｐ２０１０−２６７７３０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１６７８８（Ｐ２００９−１１６７８８）
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（５０４１７８８１２）日立ケーブルプレシジョン株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（５０４１７８８１２）日立ケーブルプレシジョン株式会社 (21)
【Ｆターム（参考）】
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