半導体装置の製造方法
【課題】連続方式のめっき層形成工程において、トラブル等によって搬送手段が停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内でめっき層を形成する。
【解決手段】リードフレーム１１に搭載された半導体素子を封止する封止体１から導出されるリード部にめっき装置３０を用いて錫系鉛フリー半田層をめっき形成する工程を備える半導体装置の製造方法で、めっき装置３０は、複数の半導体チップが搭載されたリードフレーム１１を保持しつつ、めっき処理部を所定の速度で、所定の方向に移動させる無端ベルト（リードフレーム搬送手段）３６と、リードフレーム１１の搬送中に、めっき処理部内に配置されためっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に第１電流量を通電させる電源４２とを備え、電源４２は、無端ベルト３６が停止している間は第１電流量よりも低い第２電流量をめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に通電させる。
【解決手段】リードフレーム１１に搭載された半導体素子を封止する封止体１から導出されるリード部にめっき装置３０を用いて錫系鉛フリー半田層をめっき形成する工程を備える半導体装置の製造方法で、めっき装置３０は、複数の半導体チップが搭載されたリードフレーム１１を保持しつつ、めっき処理部を所定の速度で、所定の方向に移動させる無端ベルト（リードフレーム搬送手段）３６と、リードフレーム１１の搬送中に、めっき処理部内に配置されためっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に第１電流量を通電させる電源４２とを備え、電源４２は、無端ベルト３６が停止している間は第１電流量よりも低い第２電流量をめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に通電させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体素子が封止された封止体から導出されるリード部の表面にめっき層を形成する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置として、半導体素子が封止体に封止され、この封止体から半導体素子に電気的に接続されたリード部が導出されるタイプの半導体装置がある。
【０００３】
このような半導体装置のリード部には、リード部の母材の酸化を防止するため、外装めっきと呼ばれるめっき層が形成される。また、このような半導体装置は、例えばＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）と呼ばれる実装基板に半田実装される。このため、リード部に形成されるめっき層の材料には、一般に半田が用いられる。
【０００４】
半導体装置のリード部に、半田のめっき層を形成する方法は種々提案されているが、大別すると、バッチ方式（ラック式と呼ばれる）のめっき層形成方法と、連続方式（ベルト式と呼ばれる）のめっき層形成方法とがある。
【０００５】
バッチ方式のめっき層形成方法は、リードフレーム支持部が形成された網状のラックに多数のリードフレームを支持させ、このラックをめっき処理槽に浸漬してめっき層を形成する方法である。
【０００６】
一方、連続方式のめっき層形成方法は、例えば、無端ベルトなどの搬送手段にリードフレームを吊り下げて、リードフレームを吊り下げた無端ベルトが所定の時間を掛けてめっき処理部を通過することによりめっき層を形成する方法である。
【０００７】
例えば、特開平６−２４０４９６号公報（特許文献１）には、リードフレームを無端ベルトに吊持させてリード部にめっき処理を行うめっき装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２４０４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記した連続方式のめっき層形成方法は、前記したバッチ方式のめっき層形成方法と比較して、めっき層の厚さ、あるいはめっき層の合金の組成を容易に制御することができるので、めっき層の品質を向上させることができる。また、電界めっきを行う際に、高密度電流を加えることができるので、リードフレームの搬送速度を向上させて製造効率を向上させることが可能となる。
【０００９】
ところで、半導体装置をＰＣＢなどの実装基板に接続する接合材料として用いられる半田には、Ｓｎ（錫）−Ｐｂ（鉛）の合金が一般に用いられていたが、近年、人体や地球環境への悪影響を排除するため、半田のＰｂフリー化が進められている。
【００１０】
このため、半導体装置のリード部に形成する半田めっき層に用いる半田もＰｂフリー化が要求される。本発明者は半導体装置のリード部に形成するＰｂフリーのめっき層を形成する技術について検討を行い、以下の課題を見出した。
【００１１】
Ｐｂフリー半田めっきとして、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）などの金属をＳｎとの合金化金属として共析させる錫系合金めっきがある。
【００１２】
ところが、Ｐｂフリー半田のめっき層を前記した連続方式で形成する場合、以下の問題がある。
【００１３】
すなわち、無端ベルトなどの搬送手段がトラブル等により一旦停止すると、リードフレームに形成されるめっき層の厚さが所定の厚さよりも厚くなってしまう問題である。めっき層としてＳｎ−Ｐｂの合金半田を形成する場合、搬送手段の停止を検出して、めっき処理部の電極間に流れる電流供給を停止すれば、めっき層の厚さが厚くなる現象を防止することができた。
【００１４】
しかし、めっき層として錫系合金のＰｂフリー半田を形成する場合、Ｂｉ、Ｃｕ、ＡｇなどはＳｎと比較して標準電位が高い貴な金属であるため、めっき処理部の電極間に流れる電流供給を停止すると、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇなどの金属がリードフレームに置換析出してめっき層の間に置換析出層が形成される。
【００１５】
置換析出層は、所定の合金組成の範囲内で形成されためっき層と比較して脆い。このため、リードフレームを個別の半導体装置に切断し、リード部を所望の形状に成形する際にクラックが発生し易い。
【００１６】
また、置換析出層が形成されると、めっき層の密着性が低下するため、リードフレームを個別の半導体装置に切断し、リード部を所望の形状に成形する際、あるいは実装基板に接続した後に剥離する可能性がある。
【００１７】
置換析出層は、所定の合金組成の範囲内で形成されためっき層と比較して脆く、密着性が低いため、半導体装置を実装基板に実装した後の接続強度が低下する。
【００１８】
このような問題が発生することから、リードフレームに置換析出層が形成された半導体装置は、不良品として廃棄処分されるか、あるいは、置換析出層を含むめっき層を一旦剥離して再生処理する必要があり、半導体装置の製造効率が著しく低下する。
【００１９】
置換析出層の生成は、搬送手段の停止に起因して発生するため、搬送手段の停止頻度を少なくすれば、ある程度製造効率を向上させることはできる。しかし、搬送手段の停止トラブルを完全に排除することは困難であり、置換析出層は、例えば数十秒程度の僅かな停止時間で生成されてしまう。このため、製造効率を向上させるためには、搬送手段がトラブル等により数十秒程度停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内でめっき層を形成することができる技術開発が必要となる。
【００２０】
本願に開示された一つの代表的な発明の目的は、連続方式のめっき層形成工程において、トラブル等によって搬送手段が停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内でめっき層を形成することができる技術を提供することにある。
【００２１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２３】
すなわち、リードフレームが備えるリード部に半導体素子を電気的に接続する工程と、前記半導体素子を封止体により封止する工程と、前記封止体から導出される前記リード部にめっき装置を用いて錫系鉛フリー半田層をめっき形成する工程とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記めっき装置は、複数の前記半導体素子が搭載された前記リードフレームを保持しつつ、めっき処理部を所定の速度で、所定の方向に移動させるリードフレーム搬送手段と、前記リードフレームの搬送中に、めっき電極間に単位時間当りの電流量である第１電流量を通電させる電源とを備え、
前記電源は、前記リードフレーム搬送手段が停止している間は前記第１電力量よりも低い単位時間当りの電流量である第２電流を前記めっき電極間に供給するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２５】
すなわち、トラブル等によって搬送手段が停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内でめっき層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２７】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２８】
本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
＜半導体装置の構造＞
まず、図１および図２を用いて本実施の形態１の半導体装置の構造について説明する。
【００３０】
図１は本実施の形態１の半導体装置の外観を示す平面図、図２は図１に示す半導体装置のリード部周辺の構造を示す要部拡大断面図である。
【００３１】
図１において、本実施の形態１の半導体装置１０は半導体チップが例えばレジンなどの封止体１により封止された構造となっている。また、封止体１からは、半導体装置１０の外部接続端子となる複数のリード部２が導出されている。
【００３２】
リード部２は導電性材料で構成されており、例えば４２アロイなどの合金やＣｕ（銅）などを用いることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態１では、図１に示すように半導体装置の側面から、各７本ずつのリード部２が導出された構造について示しているが、リード部２が導出される位置や、リード部２の本数はこれに限定される訳ではない。リード部２が導出される位置や、リード部２の本数は半導体装置１０に要求される機能に応じて適宜選択することができる。
【００３４】
次に、図２において、本実施の形態１の半導体装置１０は半導体チップ（半導体素子）３を備えている。半導体チップ３はダイパッド部４に樹脂、あるいは樹脂に導電性材料を混合した導電性樹脂などの接着材５を介して固着されている。
【００３５】
また、半導体チップ３の主面には、半導体チップ３の外部接続端子６が形成されている。外部接続端子６の材料としては、例えば、アルミニウムや、Ａｕなどの材料を例示することができる。
【００３６】
また、リード部２の封止体１に封止された領域には、例えばＡｇ（銀）などの金属材料で形成された銀めっき７が形成されている。半導体チップ３の外部接続端子６は、この銀めっき７に、例えばＡｕなどの金属細線であるワイヤ８を介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップ３はリード部２にワイヤ８を介して電気的に接続されている。
【００３７】
なお、リード部２に４２アロイやＣｕなどを用いる場合、ワイヤ８とリード部２との接触抵抗を小さくするために、図２に示すような銀めっき７を形成するが、銀めっき７は必ずしも形成しなくても良い。
【００３８】
例えば、リード部２として、Ｃｕの表面にＮｉ（ニッケル）／Ｐｄ（パラジウム）／Ａｕなどの金属層がめっき形成された材料を用いる場合、改めて銀めっき７を形成する必要はなく、ワイヤ８を直接リード部２に接触させても良い。
【００３９】
また、リード部２の封止体１から露出した領域には、半田めっき層（錫系鉛フリー半田層）９が形成されている。半田めっき層９はリード部２の封止体１から露出した領域のうち、端部の切断面を除いて全面を被覆するように形成されている。リード部２の酸化を防止するとともに、半導体装置１０を実装基板に実装する際の接続強度を向上させるためである。
【００４０】
この半田めっき層９は、例えば、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）などの金属をＳｎとの合金化金属として共析させたＰｂ（鉛）フリー半田めっきである。
【００４１】
＜めっき工程に供される中間品の構造＞
次に、めっき工程に供される半導体装置の中間品の構造について、図３および図４を用いて説明する。図３は本実施の形態１のリードフレームの要部を示す要部平面図、図４は図３に示すリードフレームに半導体チップが実装され、半導体チップが封止された状態を示す平面図である。
【００４２】
図３において、本実施の形態１の半導体装置の製造に用いられるリードフレーム１１は、複数（図３では３個）のダイパッド部４を備えている。ダイパッド部４は図２に示す半導体チップ３の搭載領域となっている。
【００４３】
また、各ダイパッド部４の周囲には、所定の本数（図３ではダイパッド部４の各辺に沿って７本ずつ）のリード部２が配置されている。各リード部２は、ダムバー１２によって接続され、一体構造となっている。
【００４４】
また、ダイパッド部４の各角部からは、ダイパッド部４を指示する吊りリード１３がダイパッド部４の対角線の方向に延在するように配置されており、ダイパッド部４は吊りリード１３とフレーム１４により一体構造となっている。
【００４５】
本実施の形態１の半導体装置１０の製造方法では、まず、図３に示すリードフレーム１１の各ダイパッド部４に図２に示すように半導体チップ３を固着させる。次に、半導体チップ３とダイパッド部４の周囲に配置された各リード部２とをワイヤ８によって電気的に接続する。次に、樹脂封止を行って半導体チップ３を封止体１により封止する。
【００４６】
半導体チップ３を封止体１により封止する工程が完了すると、図４に示すように、複数の半導体チップ３（図２参照）がそれぞれ封止体１に封止された半導体パッケージが複数連結された構造の中間品が得られる。
【００４７】
この中間品は、後で説明するめっき処理工程でリードフレーム１１の表面に図２に示す半田めっき層９が形成された後、個別の半導体装置に切断される。この切断工程では、図３に示すダムバー１２、吊りリード１３の一部、およびリード部２は切断される。また、切断時に、リード部２は例えば図２に示すような所定の形状に成形加工され、図１および図２に示すような半導体装置１０が得られる。
【００４８】
なお、本実施の形態１では、中間品の構造例として、３個の半導体パッケージが連結された構造の中間品について説明したが、半導体パッケージの数はこれに限定されないことは言うまでもない。このような中間品には、半導体装置の平面寸法に応じて数個〜数百個が連結された構造のものがあり、このいずれの中間品にも本実施の形態１の製造方法を適用することができる。
【００４９】
＜めっき装置の構造＞
次に、前記中間品のリードフレーム１１にめっき層を形成するためのめっき装置の構造について説明する。図５は本実施の形態１のめっき装置の全体構造の概要を示す平面図、図６は図５に示すめっき処理部内の状態を示す要部断面図である。
【００５０】
図５において、本実施の形態１のめっき装置３０は、前処理部３１、めっき処理部３２、および後処理部３３を備えている。また、めっき装置３０は前処理部３１の先頭にローダ３４、後処理部３３の最後にアンローダ３５を備えている。
【００５１】
また、めっき装置３０は、前処理部３１、めっき処理部３２、および後処理部３３の順に図４に示した中間品を保持した状態で搬送するリードフレーム搬送手段を備えている。このリードフレーム搬送手段には、例えば、図５に示すように前処理部３１、めっき処理部３２、および後処理部３３の各領域を周回する無端ベルト（リードフレーム搬送手段）３６を用いることができる。
【００５２】
図４に示した中間品は図５に示すめっき装置３０のローダ３４の所まで運搬され、無端ベルト３６に保持される。保持の方法は、例えば図６に示すように、無端ベルト３６に取り付けられたクリップなどの保持治具３７でリードフレーム１１の一部を挟み込んで狭持させる。
【００５３】
無端ベルト３６に保持されたリードフレーム１１（図６参照）には、図５に示す前処理部３１で前処理が施される。この前処理工程には、例えば、封止体１（図４参照）のバリ取りやリードフレーム１１の脱脂処理などが含まれる。
【００５４】
前処理工程を終えたリードフレーム１１（図６参照）は、無端ベルト３６に保持された状態で、図５に示すめっき処理部３２に搬送される。めっき処理工程では、リードフレーム１１の表面に、図２で説明した半田めっき層９が形成される。このめっき処理工程については後で詳細に説明する。
【００５５】
次に、表面に半田めっき層９（図２参照）が形成されたリードフレーム１１（図６参照）は、図５に示す後処理部３３に搬送され、後処理が施される。この後処理工程には、中和洗浄や、湯洗浄、乾燥などの工程が含まれる。
【００５６】
後処理工程が終了した後、リードフレーム１１（図６参照）は、アンローダ３５の所で無端ベルト３６から引き離され、次の工程に運搬される。
【００５７】
＜めっき処理工程＞
次に図５〜図８を用いて、本実施の形態１の半導体装置の製造方法におけるめっき処理工程について説明する。図７は図３に示すリードフレームの表面に半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図、図８は本実施の形態１の比較例であるリードフレームに半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図である。
【００５８】
図６において、本実施の形態１のめっき装置３０が備えるめっき処理部３２（図５参照）はめっき槽４０を備えている。また、めっき装置３０はめっき槽４０の両側壁の内面に沿ってそれぞれ陽極（めっき電極）４１が配置されている。
【００５９】
陽極４１は図５に示すように無端ベルト３６の進行方向に沿って延在するように配置しても良いし、無端ベルト３６の進行方向に沿って複数の陽極４１を並べて配置しても良い。陽極４１は例えばＳｎで構成されている。また、陽極４１は例えば直流電源である電源４２の＋電極４３に電気的に接続されている。
【００６０】
また、リードフレーム１１を保持する無端ベルト３６および保持治具３７は、例えば、ステンレスなどの導電性材料からなり、電源４２の−電極４４に電気的に接続されている。すなわち、無端ベルト３６は、めっき装置３０の陰極（めっき電極）としての機能も備えている。また、無端ベルト３６および保持治具３７は、リードフレーム１１の一部に接触して保持しているので、リードフレーム１１には、陰極としての無端ベルト３６を介して、−電極４４から供給される電位が伝達される。
【００６１】
また、めっき槽４０には、めっき液４５が充填されている。このめっき液４５はＳｎ２＋、あるいはＢｉ３＋などの金属塩の他、有効成分としての添加剤や有機酸が含まれている。なお、本実施の形態１では、Ｐｂフリー半田めっきの例としてＳｎ−Ｂｉの合金化金属めっきについて説明するが、ＢｉをＣｕやＡｇなどの金属に置き換えることができることは言うまでもない。
【００６２】
ここで、図６に示す電源４２の＋電極４３および−電極４４の各電極間に、所定の電圧（第１電圧）をかけると、めっき槽４０内の各陽極４１と、リードフレーム１１とにはそれぞれ所定の電位が供給される。陽極４１およびリードフレーム１１に所定の電位が供給されると、両めっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）には所定の電流量（単位時間当りに流れる電流量、第１電流量）で通電される。
【００６３】
このため、めっき液４５中のＳｎ２＋、およびＢｉ３＋が所定の割合でリードフレーム１１の表面に析出する。この状態で、所定時間（例えば１００秒）が経過すると図７に示すような、Ｓｎ−Ｂｉの半田めっき層９が形成される。
【００６４】
ところで、めっき装置３０の無端ベルト３６は、通常運転時は所定の速度で移動しているが、めっき装置３０内での軽度なトラブルにより、数秒〜数十秒程度停止することがある。この停止時間中に電源４２に前記第１電圧をかけ続けると、図７に示す半田めっき層９の厚さが厚くなりすぎるという問題がある。
【００６５】
しかし、半田めっき層９が厚くなり過ぎる問題を解消するために、電源４２からの電圧供給を完全にとめ、めっき電極間に電流を通電させないと別の問題が発生する。すなわち、図８に示すように既に形成されたＳｎ−Ｂｉの合金である半田めっき層９中のＳｎの一部が溶解し、代わりにめっき液４５中の貴な金属塩であるＢｉ３＋がＢｉとして置換析出する。このため、仮に前記した軽度のトラブルが解消した後、めっき処理を継続したとしても、図８に示すように半田めっき層９の間に置換析出層４６が形成された状態となる。
【００６６】
図８に示すように半田めっき層９の間に置換析出層４６が形成されると、置換析出層４６は、所定の合金組成の範囲内で形成された半田めっき層９と比較して脆く、密着性が低いため、図２に示す半導体装置１０のリード部２を成形する際にクラックなどの不良を発生しやすい。また、半導体装置１０を実装基板に実装する際の接続強度が低下する。
【００６７】
このＰｂフリー半田めっきにおいて、図８に示す置換析出層４６が形成される現象は、Ｐｂフリー半田に用いる金属イオンと錫イオン（Ｓｎ２＋）との標準電位の差が大きいことに起因する。例えばＳｎ２＋の標準電位は、−１３６ｍＶであるのに対して、Ｐｂ２+の標準電位は−１２５ｍＶと比較的近い値であるが、Ｂｉ３＋の標準電位は３１７ｍＶと非常に高い。また、Ｃｕ２＋、Ａｇ＋の標準電位もそれぞれ３４０ｍＶ、７９９ｍＶと非常に高い。したがってこの現象はＰｂフリー半田特有の問題である。
【００６８】
そこで、本実施の形態１では、めっき装置３０の無端ベルト３６が、めっき装置３０内でのトラブルにより停止した場合に、電源４２から通常運転時の電圧である第１電圧よりも低い第２電圧を供給することとした。
【００６９】
第２電圧を第１電圧よりも低くすることにより、停止時にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる単位時間当りの電流量（第２電流量）を、通常運転時の第１電流量よりも低減することができる。
【００７０】
第２電流量を第１電流量よりも低くすると、無端ベルト３６の停止時間中の半田めっき層９の形成速度が遅くなる。つまり、停止時間を含めためっき処理工程中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる積算の電流量を低減することができるので、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる現象を抑制することができる。
【００７１】
また、無端ベルト３６の停止時にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に電流を通電させることにより、図８に示すような置換析出層４６の形成を抑制することができる。すなわち、トラブル等によって無端ベルト３６が停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内で半田めっき層９を形成することができる。
【００７２】
また、本実施の形態１によれば、置換析出層４６の形成を抑制し、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる現象を抑制することができるので、トラブル発生時に図５に示すめっき処理部３２に供されていた製造工程中の中間品について、剥離再生処理、あるいは、廃棄処理を行うことなく救済することができるので、製造効率を向上させることが可能となる。
【００７３】
また、本発明者は第１電流量と第２電流量との割合について検討した。第２電流量を例えば第１電流量の９０％以上など高い値に設定すると、無端ベルト３６の停止時間によっては、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる可能性がある。また、第２電流量を例えば第１電流量の１０％以下など低い値に設定すると、所定の合金組成の範囲内で半田めっき層９を形成できない可能性がある。
【００７４】
本発明者が検討した結果によれば、第２電流量を第１電流量の６０％以下とすれば、６０秒以下の停止時間において、半田めっき層９の厚さを所定の範囲内に収めることができる。また、第２電流量を第１電流量の２０％以上とすれば、半田めっき層９の合金組成を所定の範囲内に収めることが可能となる。すなわち、第２電流量は第１電流量の２０％以上６０％以下の範囲に収めることが好ましい。
【００７５】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、無端ベルト３６が停止した場合に、通常運転時の第１電流量よりも低い第２電流量をめっき電極間に通電させる方法として、無端ベルト３６の停止時に、電源４２から通常運転時の第１電圧よりも低い第２電圧を供給する方法について説明した。本実施の形態２では、停止時の第２電流量を抑える他の方法について説明する。
【００７６】
なお、本実施の形態２の半導体装置の製造方法において、半導体装置の構造やめっき装置の構造は前記実施の形態１で説明した半導体装置の製造方法と同様である。したがって、本実施の形態２では、必要に応じて既に説明した図１〜図８を参照して説明する。
【００７７】
本実施の形態２の半導体装置の製造方法と、前記実施の形態１で説明した半導体装置の製造方法との相違点は、図６に示す電源４２によってめっき電極間に通電される電流がパルス電流である点である。
【００７８】
本実施の形態２では、図６に示す無端ベルト３６がトラブル等により停止した場合に、パルス電圧を供給する。ここで、パルス電流とは、周期的に通電状態をＯＮ−ＯＦＦ制御し、両めっき電極（陽極４１と無端ベルト３６）間に周期的に通電される電流である。
【００７９】
このようなパルス電流は、めっき処理工程においてめっき髭と呼ばれるめっき層の異常成長を防止するために用いられる場合がある。例えば、１秒間の内、ＯＮ時間（通電時間）を０．９秒、ＯＦＦ時間（非通電時間）を０．１秒程度としてこれを周期的に繰り返す方法がある。
【００８０】
前記実施の形態１で説明したように、図８に示す置換析出層４６はＰｂフリー半田に用いる金属イオンと錫イオン（Ｓｎ２＋）との標準電位の差が大きいことに起因して形成される。しかし、パルス電流のように１秒間の内にＯＮ−ＯＦＦが繰り返されるような通電状態で電流を流す場合は、置換析出層４６は形成され難い。
【００８１】
本実施の形態２では、無端ベルト３６の停止中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる電流の積算量を低減する方法として、このパルス電流のＯＮ時間の割合が通常運転時より停止時の方が小さくなるようにした。
【００８２】
具体的には、例えば、通常運転時のＯＮ時間とＯＦＦ時間の割合が９：１であったが、停止時にはその割合を５：５とした。
【００８３】
パルス電流のＯＮ時間を短くすることにより、無端ベルト３６が停止している間にめっき電極（陽極４１と無端ベルト３６）間に通電される第２電流量を通常運転時に通電される第１電流量よりも小さくすることができる。したがって、停止時間中の半田めっき層９の形成速度を遅くすることができるので、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる現象を抑制することができる。
【００８４】
＜第１の変形例＞
本実施の形態２では、置換析出層４６の形成を抑制する方法として、無端ベルト３６の停止時に、パルス電流のＯＮ時間を短くする方法について説明した。このパルス電流を通電させるために電源４２から供給する電圧の値は、無端ベルト３６の通常運転時の第１電圧と停止時の第２電圧とが同じ値としてもよいが、前記実施の形態１で説明したように無端ベルト３６の停止時に供給する第２電圧の値を通常運転時の第１電圧よりも低い値としても良い。
【００８５】
電圧値を第１電圧よりも低い第２電圧とすることにより、無端ベルト３６の停止中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる電流の積算量を更に低減することができる。このため、例えば１２０秒程度の停止時間があったとしても、置換析出層４６の形成を抑制し、半田めっき層９の厚さを所定の範囲内に収めることができる。
【００８６】
＜第２の変形例＞
本実施の形態２では、通常運転時および停止時にいずれもパルス電流を通電させる場合について説明した。しかし、通常運転時には例えば前記実施の形態１で説明した定常的に通電される電流を流しても良い。この場合、無端ベルト３６の停止中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる電流をパルス電流とすることにより、停止中に流れる電流の積算量を低減することができることは言うまでもない。
【００８７】
以上、本発明者によってなされた発明を発明に実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８８】
例えば、図１に示す半導体装置１０において、リード部２が封止体１から導出される方向は、図１に示すような４方向に限らず、対向する２方向に導出されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、半導体装置、特にリードフレームを用いて組立てられる半導体装置の製造技術に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の外観を示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置のリード部周辺の構造を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるリードフレームの要部を示す要部平面図である。
【図４】図３に示すリードフレームに半導体チップが実装され、半導体チップが封止された状態を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるめっき装置の全体構造の概要を示す平面図である。
【図６】図５に示すめっき処理部内の状態を示す要部断面図である。
【図７】図３に示すリードフレームの表面に半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図である。
【図８】本発明の比較例であるリードフレームに半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 封止体
２ リード部
３ 半導体チップ（半導体素子）
４ ダイパッド部
５ 接着材
６ 外部接続端子
７ 銀めっき
８ ワイヤ
９ 半田めっき層（錫系鉛フリー半田層）
１０ 半導体装置
１１ リードフレーム
１２ ダムバー
１３ 吊りリード
１４ フレーム
３０ めっき装置
３１ 前処理部
３２ めっき処理部
３３ 後処理部
３４ ローダ
３５ アンローダ
３６ 無端ベルト（リードフレーム搬送手段、めっき電極）
３７ 保持治具
４０ めっき槽
４１ 陽極（めっき電極）
４２ 電源
４３ ＋電極
４４ −電極
４５ めっき液
４６ 置換析出層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体素子が封止された封止体から導出されるリード部の表面にめっき層を形成する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置として、半導体素子が封止体に封止され、この封止体から半導体素子に電気的に接続されたリード部が導出されるタイプの半導体装置がある。
【０００３】
このような半導体装置のリード部には、リード部の母材の酸化を防止するため、外装めっきと呼ばれるめっき層が形成される。また、このような半導体装置は、例えばＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）と呼ばれる実装基板に半田実装される。このため、リード部に形成されるめっき層の材料には、一般に半田が用いられる。
【０００４】
半導体装置のリード部に、半田のめっき層を形成する方法は種々提案されているが、大別すると、バッチ方式（ラック式と呼ばれる）のめっき層形成方法と、連続方式（ベルト式と呼ばれる）のめっき層形成方法とがある。
【０００５】
バッチ方式のめっき層形成方法は、リードフレーム支持部が形成された網状のラックに多数のリードフレームを支持させ、このラックをめっき処理槽に浸漬してめっき層を形成する方法である。
【０００６】
一方、連続方式のめっき層形成方法は、例えば、無端ベルトなどの搬送手段にリードフレームを吊り下げて、リードフレームを吊り下げた無端ベルトが所定の時間を掛けてめっき処理部を通過することによりめっき層を形成する方法である。
【０００７】
例えば、特開平６−２４０４９６号公報（特許文献１）には、リードフレームを無端ベルトに吊持させてリード部にめっき処理を行うめっき装置が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２４０４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記した連続方式のめっき層形成方法は、前記したバッチ方式のめっき層形成方法と比較して、めっき層の厚さ、あるいはめっき層の合金の組成を容易に制御することができるので、めっき層の品質を向上させることができる。また、電界めっきを行う際に、高密度電流を加えることができるので、リードフレームの搬送速度を向上させて製造効率を向上させることが可能となる。
【０００９】
ところで、半導体装置をＰＣＢなどの実装基板に接続する接合材料として用いられる半田には、Ｓｎ（錫）−Ｐｂ（鉛）の合金が一般に用いられていたが、近年、人体や地球環境への悪影響を排除するため、半田のＰｂフリー化が進められている。
【００１０】
このため、半導体装置のリード部に形成する半田めっき層に用いる半田もＰｂフリー化が要求される。本発明者は半導体装置のリード部に形成するＰｂフリーのめっき層を形成する技術について検討を行い、以下の課題を見出した。
【００１１】
Ｐｂフリー半田めっきとして、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）などの金属をＳｎとの合金化金属として共析させる錫系合金めっきがある。
【００１２】
ところが、Ｐｂフリー半田のめっき層を前記した連続方式で形成する場合、以下の問題がある。
【００１３】
すなわち、無端ベルトなどの搬送手段がトラブル等により一旦停止すると、リードフレームに形成されるめっき層の厚さが所定の厚さよりも厚くなってしまう問題である。めっき層としてＳｎ−Ｐｂの合金半田を形成する場合、搬送手段の停止を検出して、めっき処理部の電極間に流れる電流供給を停止すれば、めっき層の厚さが厚くなる現象を防止することができた。
【００１４】
しかし、めっき層として錫系合金のＰｂフリー半田を形成する場合、Ｂｉ、Ｃｕ、ＡｇなどはＳｎと比較して標準電位が高い貴な金属であるため、めっき処理部の電極間に流れる電流供給を停止すると、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇなどの金属がリードフレームに置換析出してめっき層の間に置換析出層が形成される。
【００１５】
置換析出層は、所定の合金組成の範囲内で形成されためっき層と比較して脆い。このため、リードフレームを個別の半導体装置に切断し、リード部を所望の形状に成形する際にクラックが発生し易い。
【００１６】
また、置換析出層が形成されると、めっき層の密着性が低下するため、リードフレームを個別の半導体装置に切断し、リード部を所望の形状に成形する際、あるいは実装基板に接続した後に剥離する可能性がある。
【００１７】
置換析出層は、所定の合金組成の範囲内で形成されためっき層と比較して脆く、密着性が低いため、半導体装置を実装基板に実装した後の接続強度が低下する。
【００１８】
このような問題が発生することから、リードフレームに置換析出層が形成された半導体装置は、不良品として廃棄処分されるか、あるいは、置換析出層を含むめっき層を一旦剥離して再生処理する必要があり、半導体装置の製造効率が著しく低下する。
【００１９】
置換析出層の生成は、搬送手段の停止に起因して発生するため、搬送手段の停止頻度を少なくすれば、ある程度製造効率を向上させることはできる。しかし、搬送手段の停止トラブルを完全に排除することは困難であり、置換析出層は、例えば数十秒程度の僅かな停止時間で生成されてしまう。このため、製造効率を向上させるためには、搬送手段がトラブル等により数十秒程度停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内でめっき層を形成することができる技術開発が必要となる。
【００２０】
本願に開示された一つの代表的な発明の目的は、連続方式のめっき層形成工程において、トラブル等によって搬送手段が停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内でめっき層を形成することができる技術を提供することにある。
【００２１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００２３】
すなわち、リードフレームが備えるリード部に半導体素子を電気的に接続する工程と、前記半導体素子を封止体により封止する工程と、前記封止体から導出される前記リード部にめっき装置を用いて錫系鉛フリー半田層をめっき形成する工程とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記めっき装置は、複数の前記半導体素子が搭載された前記リードフレームを保持しつつ、めっき処理部を所定の速度で、所定の方向に移動させるリードフレーム搬送手段と、前記リードフレームの搬送中に、めっき電極間に単位時間当りの電流量である第１電流量を通電させる電源とを備え、
前記電源は、前記リードフレーム搬送手段が停止している間は前記第１電力量よりも低い単位時間当りの電流量である第２電流を前記めっき電極間に供給するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００２５】
すなわち、トラブル等によって搬送手段が停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内でめっき層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２７】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２８】
本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
＜半導体装置の構造＞
まず、図１および図２を用いて本実施の形態１の半導体装置の構造について説明する。
【００３０】
図１は本実施の形態１の半導体装置の外観を示す平面図、図２は図１に示す半導体装置のリード部周辺の構造を示す要部拡大断面図である。
【００３１】
図１において、本実施の形態１の半導体装置１０は半導体チップが例えばレジンなどの封止体１により封止された構造となっている。また、封止体１からは、半導体装置１０の外部接続端子となる複数のリード部２が導出されている。
【００３２】
リード部２は導電性材料で構成されており、例えば４２アロイなどの合金やＣｕ（銅）などを用いることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態１では、図１に示すように半導体装置の側面から、各７本ずつのリード部２が導出された構造について示しているが、リード部２が導出される位置や、リード部２の本数はこれに限定される訳ではない。リード部２が導出される位置や、リード部２の本数は半導体装置１０に要求される機能に応じて適宜選択することができる。
【００３４】
次に、図２において、本実施の形態１の半導体装置１０は半導体チップ（半導体素子）３を備えている。半導体チップ３はダイパッド部４に樹脂、あるいは樹脂に導電性材料を混合した導電性樹脂などの接着材５を介して固着されている。
【００３５】
また、半導体チップ３の主面には、半導体チップ３の外部接続端子６が形成されている。外部接続端子６の材料としては、例えば、アルミニウムや、Ａｕなどの材料を例示することができる。
【００３６】
また、リード部２の封止体１に封止された領域には、例えばＡｇ（銀）などの金属材料で形成された銀めっき７が形成されている。半導体チップ３の外部接続端子６は、この銀めっき７に、例えばＡｕなどの金属細線であるワイヤ８を介して電気的に接続されている。すなわち、半導体チップ３はリード部２にワイヤ８を介して電気的に接続されている。
【００３７】
なお、リード部２に４２アロイやＣｕなどを用いる場合、ワイヤ８とリード部２との接触抵抗を小さくするために、図２に示すような銀めっき７を形成するが、銀めっき７は必ずしも形成しなくても良い。
【００３８】
例えば、リード部２として、Ｃｕの表面にＮｉ（ニッケル）／Ｐｄ（パラジウム）／Ａｕなどの金属層がめっき形成された材料を用いる場合、改めて銀めっき７を形成する必要はなく、ワイヤ８を直接リード部２に接触させても良い。
【００３９】
また、リード部２の封止体１から露出した領域には、半田めっき層（錫系鉛フリー半田層）９が形成されている。半田めっき層９はリード部２の封止体１から露出した領域のうち、端部の切断面を除いて全面を被覆するように形成されている。リード部２の酸化を防止するとともに、半導体装置１０を実装基板に実装する際の接続強度を向上させるためである。
【００４０】
この半田めっき層９は、例えば、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）などの金属をＳｎとの合金化金属として共析させたＰｂ（鉛）フリー半田めっきである。
【００４１】
＜めっき工程に供される中間品の構造＞
次に、めっき工程に供される半導体装置の中間品の構造について、図３および図４を用いて説明する。図３は本実施の形態１のリードフレームの要部を示す要部平面図、図４は図３に示すリードフレームに半導体チップが実装され、半導体チップが封止された状態を示す平面図である。
【００４２】
図３において、本実施の形態１の半導体装置の製造に用いられるリードフレーム１１は、複数（図３では３個）のダイパッド部４を備えている。ダイパッド部４は図２に示す半導体チップ３の搭載領域となっている。
【００４３】
また、各ダイパッド部４の周囲には、所定の本数（図３ではダイパッド部４の各辺に沿って７本ずつ）のリード部２が配置されている。各リード部２は、ダムバー１２によって接続され、一体構造となっている。
【００４４】
また、ダイパッド部４の各角部からは、ダイパッド部４を指示する吊りリード１３がダイパッド部４の対角線の方向に延在するように配置されており、ダイパッド部４は吊りリード１３とフレーム１４により一体構造となっている。
【００４５】
本実施の形態１の半導体装置１０の製造方法では、まず、図３に示すリードフレーム１１の各ダイパッド部４に図２に示すように半導体チップ３を固着させる。次に、半導体チップ３とダイパッド部４の周囲に配置された各リード部２とをワイヤ８によって電気的に接続する。次に、樹脂封止を行って半導体チップ３を封止体１により封止する。
【００４６】
半導体チップ３を封止体１により封止する工程が完了すると、図４に示すように、複数の半導体チップ３（図２参照）がそれぞれ封止体１に封止された半導体パッケージが複数連結された構造の中間品が得られる。
【００４７】
この中間品は、後で説明するめっき処理工程でリードフレーム１１の表面に図２に示す半田めっき層９が形成された後、個別の半導体装置に切断される。この切断工程では、図３に示すダムバー１２、吊りリード１３の一部、およびリード部２は切断される。また、切断時に、リード部２は例えば図２に示すような所定の形状に成形加工され、図１および図２に示すような半導体装置１０が得られる。
【００４８】
なお、本実施の形態１では、中間品の構造例として、３個の半導体パッケージが連結された構造の中間品について説明したが、半導体パッケージの数はこれに限定されないことは言うまでもない。このような中間品には、半導体装置の平面寸法に応じて数個〜数百個が連結された構造のものがあり、このいずれの中間品にも本実施の形態１の製造方法を適用することができる。
【００４９】
＜めっき装置の構造＞
次に、前記中間品のリードフレーム１１にめっき層を形成するためのめっき装置の構造について説明する。図５は本実施の形態１のめっき装置の全体構造の概要を示す平面図、図６は図５に示すめっき処理部内の状態を示す要部断面図である。
【００５０】
図５において、本実施の形態１のめっき装置３０は、前処理部３１、めっき処理部３２、および後処理部３３を備えている。また、めっき装置３０は前処理部３１の先頭にローダ３４、後処理部３３の最後にアンローダ３５を備えている。
【００５１】
また、めっき装置３０は、前処理部３１、めっき処理部３２、および後処理部３３の順に図４に示した中間品を保持した状態で搬送するリードフレーム搬送手段を備えている。このリードフレーム搬送手段には、例えば、図５に示すように前処理部３１、めっき処理部３２、および後処理部３３の各領域を周回する無端ベルト（リードフレーム搬送手段）３６を用いることができる。
【００５２】
図４に示した中間品は図５に示すめっき装置３０のローダ３４の所まで運搬され、無端ベルト３６に保持される。保持の方法は、例えば図６に示すように、無端ベルト３６に取り付けられたクリップなどの保持治具３７でリードフレーム１１の一部を挟み込んで狭持させる。
【００５３】
無端ベルト３６に保持されたリードフレーム１１（図６参照）には、図５に示す前処理部３１で前処理が施される。この前処理工程には、例えば、封止体１（図４参照）のバリ取りやリードフレーム１１の脱脂処理などが含まれる。
【００５４】
前処理工程を終えたリードフレーム１１（図６参照）は、無端ベルト３６に保持された状態で、図５に示すめっき処理部３２に搬送される。めっき処理工程では、リードフレーム１１の表面に、図２で説明した半田めっき層９が形成される。このめっき処理工程については後で詳細に説明する。
【００５５】
次に、表面に半田めっき層９（図２参照）が形成されたリードフレーム１１（図６参照）は、図５に示す後処理部３３に搬送され、後処理が施される。この後処理工程には、中和洗浄や、湯洗浄、乾燥などの工程が含まれる。
【００５６】
後処理工程が終了した後、リードフレーム１１（図６参照）は、アンローダ３５の所で無端ベルト３６から引き離され、次の工程に運搬される。
【００５７】
＜めっき処理工程＞
次に図５〜図８を用いて、本実施の形態１の半導体装置の製造方法におけるめっき処理工程について説明する。図７は図３に示すリードフレームの表面に半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図、図８は本実施の形態１の比較例であるリードフレームに半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図である。
【００５８】
図６において、本実施の形態１のめっき装置３０が備えるめっき処理部３２（図５参照）はめっき槽４０を備えている。また、めっき装置３０はめっき槽４０の両側壁の内面に沿ってそれぞれ陽極（めっき電極）４１が配置されている。
【００５９】
陽極４１は図５に示すように無端ベルト３６の進行方向に沿って延在するように配置しても良いし、無端ベルト３６の進行方向に沿って複数の陽極４１を並べて配置しても良い。陽極４１は例えばＳｎで構成されている。また、陽極４１は例えば直流電源である電源４２の＋電極４３に電気的に接続されている。
【００６０】
また、リードフレーム１１を保持する無端ベルト３６および保持治具３７は、例えば、ステンレスなどの導電性材料からなり、電源４２の−電極４４に電気的に接続されている。すなわち、無端ベルト３６は、めっき装置３０の陰極（めっき電極）としての機能も備えている。また、無端ベルト３６および保持治具３７は、リードフレーム１１の一部に接触して保持しているので、リードフレーム１１には、陰極としての無端ベルト３６を介して、−電極４４から供給される電位が伝達される。
【００６１】
また、めっき槽４０には、めっき液４５が充填されている。このめっき液４５はＳｎ２＋、あるいはＢｉ３＋などの金属塩の他、有効成分としての添加剤や有機酸が含まれている。なお、本実施の形態１では、Ｐｂフリー半田めっきの例としてＳｎ−Ｂｉの合金化金属めっきについて説明するが、ＢｉをＣｕやＡｇなどの金属に置き換えることができることは言うまでもない。
【００６２】
ここで、図６に示す電源４２の＋電極４３および−電極４４の各電極間に、所定の電圧（第１電圧）をかけると、めっき槽４０内の各陽極４１と、リードフレーム１１とにはそれぞれ所定の電位が供給される。陽極４１およびリードフレーム１１に所定の電位が供給されると、両めっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）には所定の電流量（単位時間当りに流れる電流量、第１電流量）で通電される。
【００６３】
このため、めっき液４５中のＳｎ２＋、およびＢｉ３＋が所定の割合でリードフレーム１１の表面に析出する。この状態で、所定時間（例えば１００秒）が経過すると図７に示すような、Ｓｎ−Ｂｉの半田めっき層９が形成される。
【００６４】
ところで、めっき装置３０の無端ベルト３６は、通常運転時は所定の速度で移動しているが、めっき装置３０内での軽度なトラブルにより、数秒〜数十秒程度停止することがある。この停止時間中に電源４２に前記第１電圧をかけ続けると、図７に示す半田めっき層９の厚さが厚くなりすぎるという問題がある。
【００６５】
しかし、半田めっき層９が厚くなり過ぎる問題を解消するために、電源４２からの電圧供給を完全にとめ、めっき電極間に電流を通電させないと別の問題が発生する。すなわち、図８に示すように既に形成されたＳｎ−Ｂｉの合金である半田めっき層９中のＳｎの一部が溶解し、代わりにめっき液４５中の貴な金属塩であるＢｉ３＋がＢｉとして置換析出する。このため、仮に前記した軽度のトラブルが解消した後、めっき処理を継続したとしても、図８に示すように半田めっき層９の間に置換析出層４６が形成された状態となる。
【００６６】
図８に示すように半田めっき層９の間に置換析出層４６が形成されると、置換析出層４６は、所定の合金組成の範囲内で形成された半田めっき層９と比較して脆く、密着性が低いため、図２に示す半導体装置１０のリード部２を成形する際にクラックなどの不良を発生しやすい。また、半導体装置１０を実装基板に実装する際の接続強度が低下する。
【００６７】
このＰｂフリー半田めっきにおいて、図８に示す置換析出層４６が形成される現象は、Ｐｂフリー半田に用いる金属イオンと錫イオン（Ｓｎ２＋）との標準電位の差が大きいことに起因する。例えばＳｎ２＋の標準電位は、−１３６ｍＶであるのに対して、Ｐｂ２+の標準電位は−１２５ｍＶと比較的近い値であるが、Ｂｉ３＋の標準電位は３１７ｍＶと非常に高い。また、Ｃｕ２＋、Ａｇ＋の標準電位もそれぞれ３４０ｍＶ、７９９ｍＶと非常に高い。したがってこの現象はＰｂフリー半田特有の問題である。
【００６８】
そこで、本実施の形態１では、めっき装置３０の無端ベルト３６が、めっき装置３０内でのトラブルにより停止した場合に、電源４２から通常運転時の電圧である第１電圧よりも低い第２電圧を供給することとした。
【００６９】
第２電圧を第１電圧よりも低くすることにより、停止時にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる単位時間当りの電流量（第２電流量）を、通常運転時の第１電流量よりも低減することができる。
【００７０】
第２電流量を第１電流量よりも低くすると、無端ベルト３６の停止時間中の半田めっき層９の形成速度が遅くなる。つまり、停止時間を含めためっき処理工程中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる積算の電流量を低減することができるので、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる現象を抑制することができる。
【００７１】
また、無端ベルト３６の停止時にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に電流を通電させることにより、図８に示すような置換析出層４６の形成を抑制することができる。すなわち、トラブル等によって無端ベルト３６が停止した場合であっても、所定の合金組成の範囲内で半田めっき層９を形成することができる。
【００７２】
また、本実施の形態１によれば、置換析出層４６の形成を抑制し、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる現象を抑制することができるので、トラブル発生時に図５に示すめっき処理部３２に供されていた製造工程中の中間品について、剥離再生処理、あるいは、廃棄処理を行うことなく救済することができるので、製造効率を向上させることが可能となる。
【００７３】
また、本発明者は第１電流量と第２電流量との割合について検討した。第２電流量を例えば第１電流量の９０％以上など高い値に設定すると、無端ベルト３６の停止時間によっては、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる可能性がある。また、第２電流量を例えば第１電流量の１０％以下など低い値に設定すると、所定の合金組成の範囲内で半田めっき層９を形成できない可能性がある。
【００７４】
本発明者が検討した結果によれば、第２電流量を第１電流量の６０％以下とすれば、６０秒以下の停止時間において、半田めっき層９の厚さを所定の範囲内に収めることができる。また、第２電流量を第１電流量の２０％以上とすれば、半田めっき層９の合金組成を所定の範囲内に収めることが可能となる。すなわち、第２電流量は第１電流量の２０％以上６０％以下の範囲に収めることが好ましい。
【００７５】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、無端ベルト３６が停止した場合に、通常運転時の第１電流量よりも低い第２電流量をめっき電極間に通電させる方法として、無端ベルト３６の停止時に、電源４２から通常運転時の第１電圧よりも低い第２電圧を供給する方法について説明した。本実施の形態２では、停止時の第２電流量を抑える他の方法について説明する。
【００７６】
なお、本実施の形態２の半導体装置の製造方法において、半導体装置の構造やめっき装置の構造は前記実施の形態１で説明した半導体装置の製造方法と同様である。したがって、本実施の形態２では、必要に応じて既に説明した図１〜図８を参照して説明する。
【００７７】
本実施の形態２の半導体装置の製造方法と、前記実施の形態１で説明した半導体装置の製造方法との相違点は、図６に示す電源４２によってめっき電極間に通電される電流がパルス電流である点である。
【００７８】
本実施の形態２では、図６に示す無端ベルト３６がトラブル等により停止した場合に、パルス電圧を供給する。ここで、パルス電流とは、周期的に通電状態をＯＮ−ＯＦＦ制御し、両めっき電極（陽極４１と無端ベルト３６）間に周期的に通電される電流である。
【００７９】
このようなパルス電流は、めっき処理工程においてめっき髭と呼ばれるめっき層の異常成長を防止するために用いられる場合がある。例えば、１秒間の内、ＯＮ時間（通電時間）を０．９秒、ＯＦＦ時間（非通電時間）を０．１秒程度としてこれを周期的に繰り返す方法がある。
【００８０】
前記実施の形態１で説明したように、図８に示す置換析出層４６はＰｂフリー半田に用いる金属イオンと錫イオン（Ｓｎ２＋）との標準電位の差が大きいことに起因して形成される。しかし、パルス電流のように１秒間の内にＯＮ−ＯＦＦが繰り返されるような通電状態で電流を流す場合は、置換析出層４６は形成され難い。
【００８１】
本実施の形態２では、無端ベルト３６の停止中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる電流の積算量を低減する方法として、このパルス電流のＯＮ時間の割合が通常運転時より停止時の方が小さくなるようにした。
【００８２】
具体的には、例えば、通常運転時のＯＮ時間とＯＦＦ時間の割合が９：１であったが、停止時にはその割合を５：５とした。
【００８３】
パルス電流のＯＮ時間を短くすることにより、無端ベルト３６が停止している間にめっき電極（陽極４１と無端ベルト３６）間に通電される第２電流量を通常運転時に通電される第１電流量よりも小さくすることができる。したがって、停止時間中の半田めっき層９の形成速度を遅くすることができるので、半田めっき層９の厚さが過剰に厚くなる現象を抑制することができる。
【００８４】
＜第１の変形例＞
本実施の形態２では、置換析出層４６の形成を抑制する方法として、無端ベルト３６の停止時に、パルス電流のＯＮ時間を短くする方法について説明した。このパルス電流を通電させるために電源４２から供給する電圧の値は、無端ベルト３６の通常運転時の第１電圧と停止時の第２電圧とが同じ値としてもよいが、前記実施の形態１で説明したように無端ベルト３６の停止時に供給する第２電圧の値を通常運転時の第１電圧よりも低い値としても良い。
【００８５】
電圧値を第１電圧よりも低い第２電圧とすることにより、無端ベルト３６の停止中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる電流の積算量を更に低減することができる。このため、例えば１２０秒程度の停止時間があったとしても、置換析出層４６の形成を抑制し、半田めっき層９の厚さを所定の範囲内に収めることができる。
【００８６】
＜第２の変形例＞
本実施の形態２では、通常運転時および停止時にいずれもパルス電流を通電させる場合について説明した。しかし、通常運転時には例えば前記実施の形態１で説明した定常的に通電される電流を流しても良い。この場合、無端ベルト３６の停止中にめっき電極間（陽極４１と無端ベルト３６の間）に流れる電流をパルス電流とすることにより、停止中に流れる電流の積算量を低減することができることは言うまでもない。
【００８７】
以上、本発明者によってなされた発明を発明に実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８８】
例えば、図１に示す半導体装置１０において、リード部２が封止体１から導出される方向は、図１に示すような４方向に限らず、対向する２方向に導出されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、半導体装置、特にリードフレームを用いて組立てられる半導体装置の製造技術に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の外観を示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置のリード部周辺の構造を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるリードフレームの要部を示す要部平面図である。
【図４】図３に示すリードフレームに半導体チップが実装され、半導体チップが封止された状態を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるめっき装置の全体構造の概要を示す平面図である。
【図６】図５に示すめっき処理部内の状態を示す要部断面図である。
【図７】図３に示すリードフレームの表面に半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図である。
【図８】本発明の比較例であるリードフレームに半田めっき層が形成された状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１ 封止体
２ リード部
３ 半導体チップ（半導体素子）
４ ダイパッド部
５ 接着材
６ 外部接続端子
７ 銀めっき
８ ワイヤ
９ 半田めっき層（錫系鉛フリー半田層）
１０ 半導体装置
１１ リードフレーム
１２ ダムバー
１３ 吊りリード
１４ フレーム
３０ めっき装置
３１ 前処理部
３２ めっき処理部
３３ 後処理部
３４ ローダ
３５ アンローダ
３６ 無端ベルト（リードフレーム搬送手段、めっき電極）
３７ 保持治具
４０ めっき槽
４１ 陽極（めっき電極）
４２ 電源
４３ ＋電極
４４ −電極
４５ めっき液
４６ 置換析出層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームが備えるリード部に半導体素子を電気的に接続する工程と、
前記半導体素子を封止体により封止する工程と、
前記封止体から導出される前記リード部にめっき装置を用いて錫系鉛フリー半田層をめっき形成する工程とを備え、
前記めっき装置は、
複数の前記半導体素子が搭載された前記リードフレームを保持しつつ、めっき処理部を所定の速度で、所定の方向に移動させるリードフレーム搬送手段と、
前記リードフレームの搬送中に、めっき電極間に単位時間当りの電流量である第１電流量を通電させる電源とを備え、
前記電源は、前記リードフレーム搬送手段が停止している間は前記第１電流量よりも低い単位時間当りの電流量である第２電流量を前記めっき電極間に通電させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記第２電流量は前記第１電流量の２０％〜６０％の範囲であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電源は、
前記リードフレームの搬送中には、前記めっき電極間に第１電圧を供給し、
前記リードフレーム搬送手段が停止している間は、前記第１電圧よりも低い第２電圧を前記めっき電極間に供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記めっき電極間に通電される電流はパルス電流であり、
前記第２電流量を通電させる場合の前記パルス電流の単位時間当りのＯＮ時間の割合は、前記第１電流量を通電させる場合の前記パルス電流の単位時間当りのＯＮ時間の割合よりも短いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電源は、
前記リードフレームの搬送中には、前記めっき電極間に第１電圧を供給し、
前記リードフレーム搬送手段が停止している間は、前記第１電圧よりも低い第２電圧を前記めっき電極間に供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
リードフレームが備えるリード部に半導体素子を電気的に接続する工程と、
前記半導体素子を封止体により封止する工程と、
前記封止体から導出される前記リード部にめっき装置を用いて錫系鉛フリー半田層をめっき形成する工程とを備え、
前記めっき装置は、
複数の前記半導体素子が搭載された前記リードフレームを保持しつつ、めっき処理部を所定の速度で、所定の方向に移動させるリードフレーム搬送手段と、
前記リードフレームの搬送中に、めっき電極間に単位時間当りの電流量である第１電流量を通電させる電源とを備え、
前記電源は、前記リードフレーム搬送手段が停止している間は前記第１電流量よりも低い単位時間当りの電流量である第２電流量を前記めっき電極間に通電させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記第２電流量は前記第１電流量の２０％〜６０％の範囲であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電源は、
前記リードフレームの搬送中には、前記めっき電極間に第１電圧を供給し、
前記リードフレーム搬送手段が停止している間は、前記第１電圧よりも低い第２電圧を前記めっき電極間に供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記めっき電極間に通電される電流はパルス電流であり、
前記第２電流量を通電させる場合の前記パルス電流の単位時間当りのＯＮ時間の割合は、前記第１電流量を通電させる場合の前記パルス電流の単位時間当りのＯＮ時間の割合よりも短いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電源は、
前記リードフレームの搬送中には、前記めっき電極間に第１電圧を供給し、
前記リードフレーム搬送手段が停止している間は、前記第１電圧よりも低い第２電圧を前記めっき電極間に供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−８４６６９（Ｐ２００９−８４６６９Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５９５３１（Ｐ２００７−２５９５３１）
【出願日】平成１９年１０月３日（２００７．１０．３）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３日（２００７．１０．３）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
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