半導体装置及びその製造方法
【課題】鉛フリーめっきにおけるウィスカ耐性の向上を図る。
【解決手段】半導体チップが固定されたタブと、複数のインナリードと、前記インナリードと一体に形成された複数のアウタリード２ｂと、前記半導体チップの電極パッドと前記インナリードとを接続する複数のワイヤと、前記半導体チップを封止する封止体とを有し、前記封止体から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれの表面に、鉛フリーめっきから成る外装めっき８が形成されており、この外装めっき８は、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっき８ａと、第１鉛フリーめっき８ａの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっき８ｂとを有し、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとが積層され、アウタリード２ｂ上にめっき形成条件の異なる２種類の鉛フリーめっきが積層されている。
【解決手段】半導体チップが固定されたタブと、複数のインナリードと、前記インナリードと一体に形成された複数のアウタリード２ｂと、前記半導体チップの電極パッドと前記インナリードとを接続する複数のワイヤと、前記半導体チップを封止する封止体とを有し、前記封止体から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれの表面に、鉛フリーめっきから成る外装めっき８が形成されており、この外装めっき８は、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっき８ａと、第１鉛フリーめっき８ａの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっき８ｂとを有し、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとが積層され、アウタリード２ｂ上にめっき形成条件の異なる２種類の鉛フリーめっきが積層されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造技術に関し、特に、鉛フリーめっきのウィスカ耐性向上に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置において、錫−鉛共晶はんだよりも融点が高く主要構成金属として鉛を含まない合金層が樹脂によって封止される部分より外の部分に設けられた構造が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３５２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リードフレームを用いた半導体装置の組み立て工程は、主に、半導体チップをリードフレームのダイパッドに搭載するダイボンディング、半導体チップの電極パッドとインナリードとを電気的に接続するワイヤボンディング、半導体チップやワイヤを封止するパッケージング（封止）、アウタリードをリードフレームから切断分離する個片化から成る。
【０００５】
さらに、パッケージング後、個片化の前に、各アウタリードに外装めっき処理を施す外装めっき工程がある。前記外装めっき工程では、半導体装置をプリント基板等の実装基板に取り付けるため、封止体から露出したアウタリードに外装めっきを形成する。
【０００６】
外装めっきとしては、近年、環境問題への対策が求められており、鉛を使用しない鉛フリーめっきが多く用いられている。鉛フリーめっきとしては、例えば、錫−銅、錫−ビスマス、錫−銀、純錫等が多く用いられている。
【０００７】
ところが、半導体装置の検査工程において温度サイクル試験を行うと、アウタリードの表面にウィスカと呼ばれる金属のヒゲ状の結晶生成物が形成されることがある。
【０００８】
温度サイクル試験でウィスカが生成されるメカニズムは、アウタリードの基材（例えば、鉄−ニッケル合金）と鉛フリーめっき（例えば、錫−銅めっき）とで、線膨張係数が異なるため、温度サイクルによる両者の熱収縮で歪みが発生し、鉛フリーめっきの中で次第に溜まっていった歪みが最終的にウィスカとなって外部に突出するものと考えられている。
【０００９】
このように、半導体装置のアウタリードにウィスカが生成されると、半導体装置が電気的ショートを引き起こすことが問題となる。
【００１０】
なお、前記特許文献１（特開２００６−３５２１７５号公報）に記載された構造の場合、アウタリードの表面の外装めっきが１種類のめっきのみで形成されており、外装めっき内に界面が形成されていないため、温度サイクル試験で発生する応力（歪み）がそのまま伝播し、ウィスカが生成される確率がかなり高い。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウィスカ耐性の向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１２】
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】
【００１３】
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、以下のとおりである。
【００１４】
すなわち、本発明は、複数の表面電極が設けられた半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたダイパッドと、前記半導体チップの周囲に配置された複数のインナリードと、前記半導体チップの前記複数の表面電極と前記複数のインナリードとをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤと、前記半導体チップ、前記複数のインナリード及び前記複数のワイヤを封止する封止体と、前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がり、前記封止体から露出する複数のアウタリードと、前記複数のアウタリードそれぞれの表面に形成された外装めっきと、を有し、前記外装めっきは、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっきと、前記第１鉛フリーめっきの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっきとを有し、前記第１鉛フリーめっきと前記第２鉛フリーめっきとが積層されているものである。
【００１５】
また、本発明は、（ａ）半導体チップを覆う封止体が形成されたリードフレームを準備する工程と、（ｂ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に前記リードフレームを配置して前記リードフレームの前記封止体から露出する複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、を有し、前記（ｂ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施すものである。
【００１６】
さらに、本発明は、（ａ）ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に配置された複数のインナリードと、前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がる複数のアウタリードとを有する薄板状のリードフレームを準備する工程と、（ｂ）前記ダイパッドに半導体チップを搭載する工程と、（ｃ）前記半導体チップの複数の電極パッドと前記複数のインナリードとをそれぞれワイヤで電気的に接続する工程と、（ｄ）前記半導体チップと前記複数のインナリードと複数の前記ワイヤとを封止体によって封止する工程と、（ｅ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に、前記封止体が形成された前記リードフレームを配置して前記封止体から露出する複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、（ｆ）前記複数のアウタリードを前記リードフレームから切断分離して個片化する工程と、を有し、前記（ｅ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施すものである。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【００１８】
温度サイクル試験においてアウタリードと外装めっきとの間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっきが有する第１鉛フリーめっきと第２鉛フリーめっきとにより形成された界面によって低減することができ、その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法によって組み立てられる半導体装置の構造の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図３】図２に示すＡ部におけるめっき構造の一例を示す部分断面図である。
【図４】図３に示すＢ部における外装めっきの詳細構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【図５】図３に示すＢ部における第１変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図である。
【図６】図３に示すＢ部における第２変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。
【図８】図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図である。
【図９】図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１１】図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１２】図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１３】図１に示す半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図である。
【図１４】図１３に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図である。
【図１５】図１４に示す給電方法で用いられるめっき用治具の構造の一例を示す構成概略図である。
【図１６】図１３に示すめっき装置を用いた鉛フリーめっき形成工程における各処理での使用液と目的の一例を示すめっき形成仕様図である。
【図１７】図１３に示すめっき装置を用いて形成した鉛フリーめっきに対して温度サイクル試験を行った際のウィスカの発生状況の試験結果の一例を示す結果図である。
【図１８】本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図である。
【図１９】図１８に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図である。
【図２０】図１９に示す給電方法で用いられる搬送ベルトの構造の一例を示す構成概略図である。
【図２１】本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられる変形例のめっき装置の構造を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態で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、補足説明などの関係にある。
【００２２】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）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などを除き、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ものとする。
【００２３】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２４】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２５】
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。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法によって組み立てられる半導体装置の構造の一例を示す平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図、図３は図２に示すＡ部におけるめっき構造の一例を示す部分断面図、図４は図３に示すＢ部における外装めっきの詳細構造の一例を示す拡大部分断面図、図５は図３に示すＢ部における第１変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図、図６は図３に示すＢ部における第２変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図である。
【００２７】
本実施の形態１の半導体装置は、リードフレームを用いて組み立てられる樹脂封止型の半導体パッケージであり、本実施の形態１では前記半導体装置の一例として、図１に示すような多ピンのＱＦＰ（Quad Flat Package)１を取り上げて説明する。
【００２８】
図１、図２に示すＱＦＰ１の構成について説明すると、半導体集積回路が形成された半導体チップ４と、半導体チップ４の周囲に放射状に配置された複数のインナリード２ａと、インナリード２ａと一体に形成された複数のアウタリード２ｂと、半導体チップ４の主面４ａに形成された表面電極である電極パッド４ｃとこれに対応するインナリード２ａとを電気的に接続する金線等の複数のワイヤ５とを有している。
【００２９】
さらに、ＱＦＰ１は、銀ペースト等のダイボンディング材７を介して半導体チップ４が固定されたチップ搭載部であるタブ（ダイパッド）２ｃと、樹脂モールディングによって封止用樹脂等から形成され、かつ半導体チップ４とタブ２ｃと複数のワイヤ５と複数のインナリード２ａを封止する封止体３とを有している。ＱＦＰ１であるため、複数のインナリード２ａそれぞれと一体に形成された複数のアウタリード２ｂは、封止体３の４辺それぞれから外部に向かって突出しており、各アウタリード２ｂは、ガルウィング状に曲げ成形されている。
【００３０】
ＱＦＰ１に搭載された半導体チップ４は、その主面４ａに形成された複数の電極パッド４ｃが、例えば、５０μｍ以下の狭パッドピッチで設けられている。これにより、ワイヤ５に、例えば、ワイヤ径が２０μｍ以下の金線を採用することができ、多ピン化も図ることができる。
【００３１】
また、インナリード２ａ、アウタリード２ｂ及びタブ２ｃは、鉄−ニッケル合金、あるいは銅合金等の薄板状の部材によって形成され、さらに、封止体３は、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂等から成り、樹脂モールディングによって形成されたものである。
【００３２】
また、半導体チップ４は、例えば、シリコン等によって形成され、その主面４ａには半導体集積回路が形成されているとともに、タブ２ｃの主面２ｈ上にダイボンディング材７によって固着されている。すなわち、半導体チップ４の裏面４ｂとタブ２ｃの主面２ｈとがダイボンディング材７を介して接合されている。
【００３３】
また、図３に示すように、複数のインナリード２ａのそれぞれの端部付近のワイヤ接合部２ｉには、銀めっき９が形成されており、金線等のワイヤ５との接続信頼性を高めている。銀めっき９は、インナリード２ａの表面に形成された下地銅めっき９ａ上に形成されている。
【００３４】
ここで、本実施の形態１のＱＦＰ１では、封止体３から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれの表面に、図２に示すように、鉛フリーめっきから成る外装めっき８が形成されている。この外装めっき８は、図３及び図４に示すように、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき：条件変更層）と、第１鉛フリーめっき８ａの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっき８ｂ（通常鉛フリーめっき）とを有しており、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとが積層されている。すなわち、アウタリード２ｂ上に、めっき形成条件の異なる２種類の鉛フリーめっきが積層されて外装めっき８として形成されている。
【００３５】
ただし、図３に示すように各アウタリード２ｂの先端部の切断面２ｊは、めっき形成後にリード切断によって形成された面であるため、外装めっき８は形成されていない。
【００３６】
なお、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとは、同系列の組成から成る鉛フリーめっきであっても、異なる組成からなる鉛フリーめっきであってもよい。例えば、種々の鉛フリーめっきの中で、錫（Ｓｎ）−銅（Ｃｕ）めっき、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）めっき、錫（Ｓｎ）−ビスマス（Ｂｉ）めっきもしくは純錫（Ｓｎ）等のうちの何れであってもよいが、両者が同じ鉛フリーめっきであることが好ましく、ここでは、第１鉛フリーめっき８ａ及び第２鉛フリーめっき８ｂが、錫−銅めっきの場合を一例として取り上げて説明する。
【００３７】
つまり、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂが、同じ錫−銅めっきである場合に、本実施の形態１のＱＦＰ１の外装めっき８の形成工程において、第１鉛フリーめっき８ａを形成する際に印加した電流密度の大きさと、第２鉛フリーめっき８ｂを形成する際に印加した電流密度の大きさとを変えてそれぞれ形成したものである。すなわち、同じ錫−銅めっきであっても、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとでは、印加する電流密度等のめっき形成条件を変えて形成している。
【００３８】
例えば、図４に示す外装めっき８では、まず、第１のめっき処理（１段階目のめっき処理）として、所望の第１の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第１鉛フリーめっき８ａを形成し、その後、第２のめっき処理（２段階目のめっき処理）として、前記第１の電流密度とは異なる大きさの第２の電流密度を印加して第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂを積層させて形成したものであり、これにより、２層の外装めっき構造を実現している。第２のめっき処理を複数回繰り返して行うことで、第１鉛フリーめっき８ａより第２鉛フリーめっき８ｂの方が厚く形成されている。
【００３９】
一例としては、第１のめっき処理として、所望の第１の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第１鉛フリーめっき８ａを形成し、その後、第２のめっき処理として、前記第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。
【００４０】
つまり、図４のアウタリード２ｂの表面上に直に形成する第１鉛フリーめっき８ａは、この第１鉛フリーめっき８ａ上に形成する第２鉛フリーめっき８ｂの電流密度より高い電流密度によって形成されためっきである。その結果、アウタリード２ｂの表面上に第１鉛フリーめっき８ａが形成され、さらに第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂが形成されている。言い換えると、第１鉛フリーめっき８ａは、外装めっき８の厚さ方向におけるリード側に配置されている。
【００４１】
これにより、外装めっき８の内部においては、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂの境界に界面８ｃが形成される。すなわち、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとでめっき形成の際の電流密度を変えた（めっき形成条件を変えた）ことにより、外装めっき８内に物性の異なる２層の鉛フリーめっき膜が形成され、そこに界面８ｃが形成される。
【００４２】
このように外装めっき８の内部に、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されたため、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっき８の内部に形成された界面８ｃによって低減することができる。
【００４３】
その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、錫の線膨張係数は、例えば、２３ｐｐｍ、銅の線膨張係数は、例えば、１７ｐｐｍ、鉄−ニッケル合金の線膨張係数は、例えば、５ｐｐｍである。したがって、錫−（鉄−ニッケル）合金間では、１８ｐｐｍの線膨張係数差があるため、温度変化が生じた場合には、歪み（応力）は大きくなる。しかしながら、本実施の形態１のＱＦＰ１では、外装めっき８内に第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されているため、歪み（応力）の伝播を界面８ｃによって抑制することができ、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。なお、錫−銅間では、６ｐｐｍの線膨張係数差があるが、その差が比較的小さいため、温度変化が生じても歪み（応力）が小さいため、ウィスカ発生までには至らない。
【００４５】
次に、図５に示す第１変形例と図６に示す第２変形例について説明する。
【００４６】
図５は、アウタリード２ｂ上に形成された外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき：条件変更層）が第２鉛フリーめっき８ｂ（通常鉛フリーめっき）によって挟み込まれためっき構造を示したものである。
【００４７】
すなわち、外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａが、外装めっき８の厚さ方向に対して第２鉛フリーめっき８ｂによって挟まれて配置されている。これは、外装めっき形成工程で、第１のめっき処理（１段階目のめっき処理）として、所望の第２の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第２鉛フリーめっき８ｂを形成し、その後、第２のめっき処理（２段階目のめっき処理）として、前記第２の電流密度とは異なる大きさの第１の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂ上に第１鉛フリーめっき８ａを積層させて形成したものであり、さらに、第３のめっき処理（３段階目のめっき処理）として、前記第２の電流密度を印加して第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂを積層して形成したものである。このように３段階でめっき形成を行うことで、図５に示すような第１鉛フリーめっき８ａを第２鉛フリーめっき８ｂで挟み込んだ３層の外装めっき構造を実現できる。
【００４８】
図６は、アウタリード２ｂ上に形成された外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき）が、外装めっき８の厚さ方向における表面側に配置されためっき構造を示したものである。
【００４９】
すなわち、外装めっき８において、アウタリード２ｂ上に第２鉛フリーめっき８ｂが形成され、さらに第２鉛フリーめっき８ｂ上に第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき）が配置されているものである。これは、外装めっき形成工程で、第１のめっき処理（１段階目のめっき処理）として、所望の第２の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第２鉛フリーめっき８ｂを形成し、その後、第２のめっき処理（２段階目のめっき処理）として、前記第２の電流密度とは異なる大きさの第１の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂ上に第１鉛フリーめっき８ａを積層させて形成したものであり、２層の外装めっき構造を実現できる。
【００５０】
なお、第１のめっき処理を複数回繰り返して行うことで、第１鉛フリーめっき８ａより第２鉛フリーめっき８ｂの方を厚く形成できる。
【００５１】
図５及び図６に示す外装めっき８の構造においても、その内部に、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されたため、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、界面８ｃによって低減することができ、その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【００５２】
次に、本実施の形態１の半導体装置（ＱＦＰ１）の製造方法を、図７に示す製造フロー図に沿って説明する。
【００５３】
図７は図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図、図８は図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図、図９は図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図、図１０は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。また、図１１は図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図、図１２は図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図、図１３は図１に示す半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図である。さらに、図１４は図１３に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図、図１５は図１４に示す給電方法で用いられるめっき用治具の構造の一例を示す構成概略図、図１６は図１３に示すめっき装置を用いた鉛フリーめっき形成工程における各処理での使用液と目的の一例を示すめっき形成仕様図、図１７は図１３に示すめっき装置を用いて形成した鉛フリーめっきに対して温度サイクル試験を行った際のウィスカの発生状況の試験結果の一例を示す結果図である。
【００５４】
まず、図７のステップＳ１に示すリードフレーム準備を行う。ここでは、図８に示すリードフレームの一例であるマトリクスフレーム２を準備する。マトリクスフレーム２には、半導体チップ４が搭載されるデバイス領域２ｄが複数個並んで形成されているとともに、それぞれのデバイス領域２ｄに複数のインナリード２ａやアウタリード２ｂが設けられている。
【００５５】
本実施の形態１で用いられる図８に示すマトリクスフレーム２には、１つのＱＦＰ１を形成するための領域であるデバイス領域２ｄが複数行×複数列（例えば、図８では２行×２列）に亘ってマトリクス配置で複数個形成されており、各デバイス領域２ｄに、１つのタブ（ダイパッド）２ｃ、タブ２ｃの周囲に配置された複数のインナリード２ａ及び複数のアウタリード２ｂ等が形成されている。
【００５６】
また、マトリクスフレーム２は、例えば、鉄−ニッケル合金または銅合金等によって形成された長方形の薄板材であり、タブ２ｃ、複数のインナリード２ａ及びアウタリード２ｂが一体に繋がって形成されている。図８に示すマトリクスフレーム２では、Ｘ方向が長方形の長手方向であり、Ｙ方向が長方形の幅方向である。
【００５７】
また、マトリクスフレーム２の幅方向の両端部の枠部２ｅには、処理の際の位置決め用の長孔２ｇやガイド用のスプロケットホール２ｆが複数個設けられている。
【００５８】
なお、図８に示すマトリクスフレーム２における１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、図１に示すＱＦＰ１におけるアウタリード２ｂの本数と異なっているが、これはマトリクスフレーム２のリード部分の形状をわかり易く示すためのものであり、ＱＦＰ１を組み立てるために用いられるマトリクスフレーム２の１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、ＱＦＰ１のアウタリード２ｂの本数と同じであることは言うまでもない。
【００５９】
その後、図７のステップＳ２に示すダイボンディングを行う。ここでは、マトリクスフレーム２の複数のデバイス領域２ｄのタブ２ｃに、ダイボンディング材７を介して図９に示すように半導体チップ４を搭載する。すなわち、図２に示すように半導体チップ４の裏面４ｂとタブ２ｃの主面２ｈとをダイボンディング材７によって接合する。
【００６０】
その後、図７のステップＳ３に示すワイヤボンディングを行う。すなわち、図１０に示すように、半導体チップ４の主面４ａの電極パッド４ｃとこれに対応する複数のインナリード２ａのそれぞれとをワイヤ５によって電気的に接続する。なお、ワイヤ５は、例えば、金線である。
【００６１】
ワイヤボンディング後、図７のステップＳ４に示す樹脂モールディングを行う。ここでは、図示しない樹脂成形金型を用いてマトリクスフレーム２のデバイス領域２ｄにおける図１１に示すタブ２ｃ、半導体チップ４、複数のインナリード２ａ及び複数のワイヤ５を封止用樹脂を用いて樹脂封止し、封止体３を形成する。なお、前記封止用樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等である。
【００６２】
その後、図７のステップＳ５に示す鉛フリーめっき形成を行う。ここでは、それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えた図１３に示すめっき装置６に、封止体３が形成されたマトリクスフレーム（リードフレーム）２を配置して、封止体３から露出する複数のアウタリード２ｂに鉛フリーめっき処理を行う。
【００６３】
ここで、ステップＳ５の鉛フリーめっき形成工程で使用される図１３に示すめっき装置６について説明する。
【００６４】
まず、めっき装置６の主要な処理部の構成について説明する。めっき装置６は、樹脂モールディング後のマトリクスフレーム２を所定の位置に載置するローダ６ａと、電気的にバリ取りを行う電解バリ取り部６ｂと、水圧でバリ取りを行う水圧バリ取り部６ｃと、化学的に研摩を行う化学研摩部６ｄと、めっき液の酸に馴染ませる酸活性部６ｅと、鉛フリーめっきを形成するめっき形成部６ｆと、めっき形成後に水洗いを行う水洗部６ｔと、水洗い後に乾燥する乾燥部６ｕと、マトリクスフレーム２を所定の位置から取り出すアンローダ６ｖとを備えている。
【００６５】
なお、本実施の形態１のめっき装置６のめっき形成部６ｆには、５つのステージ（めっき処理部）が設置されており、これら５つのステージが同一のめっき槽６ｇ内に配置されている。つまり、１つのめっき槽６ｇ内にめっき処理用の５つのステージが設置されている。さらに、それぞれのステージには整流器が電気的に接続されている。めっき処理用のステージは５つ固定である必要はなく、複数設置されていればよい。また、所望の位置に独立した電流密度が変更可能なステージが設置されていてもよい。
【００６６】
一例としては、図１３に示すように、めっき形成部６ｆに１つのめっき槽６ｇが設けられ、このめっき槽６ｇ内に第１のステージ（第１のめっき処理部）６ｈ、第２のステージ（第２のめっき処理部）６ｊ、第３のステージ（第２のめっき処理部）６ｍ、第４のステージ（第２のめっき処理部）６ｐ及び第５のステージ（第２のめっき処理部）６ｒが設置されている。さらに、第１のステージ６ｈには第１の整流器６ｉが接続され、第２のステージ６ｊには第２の整流器６ｋが接続され、第３のステージ６ｍには第３の整流器６ｎが接続され、第４のステージ６ｐには第４の整流器６ｑが接続され、第５のステージ６ｒには第５の整流器６ｓが接続されており、個々のステージごとに異なった電流密度が印加できるようになっている。
【００６７】
つまり、本実施の形態１のめっき装置６では、第１のめっき処理部（第１のステージ６ｈ）と、第２のめっき処理部（第２のステージ６ｊ、第３のステージ６ｍ、第４のステージ６ｐ、第５のステージ６ｒ）とで、２種類の異なった条件で鉛フリーめっきを形成できる。
【００６８】
また、１つのめっき槽６ｇ内に５つのステージ（第１のめっき処理部、第２のめっき処理部）が設置されているため、第１のめっき処理部で用いる第１の鉛フリーめっき液と、第２のめっき処理部で用いる第２の鉛フリーめっき液は同じである。
【００６９】
なお、各ステージの第１のめっき処理部と第２のめっき処理部に係るグループ分けについては、いずれのめっき処理部に属してもよい。例えば、第１のステージ６ｈが第２のめっき処理部に属しても良く、また、第２のステージ６ｊが第１のめっき処理部に属してもよい。
【００７０】
ただし、本実施の形態１のめっき装置６のめっき形成部６ｆにおいては、まず、第１のめっき処理部で所望の条件により鉛フリーめっきの形成を行い、その後、第２のめっき処理部で前記所望の条件とは異なった他の条件により鉛フリーめっきの形成を行う。
【００７１】
また、めっき装置６では、樹脂モールドが終了したマトリクスフレーム２は、図１５に示すめっき用治具６ｗに保持された状態で、図１３のフレーム搬送方向１０に沿って流れる。その際、図１４に示すように、複数のめっき用治具６ｗがバー部材６ｚｂに吊るされて保持された状態で治具接点６ｚを介して給電レール６ｘによって案内されて各処理部でめっき処理が施される。めっき処理時は、めっき用治具６ｗに保持されたマトリクスフレーム２に対して、アノード６ｚａと電気的に接続された整流器６ｚｃから給電を行う。すなわち、整流器６ｚｃから出力された電流は、給電レール６ｘ／治具接点６ｚを介して、めっき用治具６ｗの配線を通ってマトリクスフレーム２に供給される。
【００７２】
なお、めっき装置６の各処理部において、マトリクスフレーム２に給電を行う必要がない工程では、治具接点６ｚが非導電性レール６ｙ上に配置されるようになっており、その際は、マトリクスフレーム２への給電は行われない。
【００７３】
次に、図１７は、図４〜図６に示すアウタリード２ｂ上の外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を図４のリード側（内側）、図５の中央、図６の表面側にそれぞれ形成した際のウィスカの長さの減少率（％）、ウィスカの発生状況を調べたものである。図１７の評価では、２０Ａ／ｄｍ2 時のウィスカの長さを基準として、それぞれの場所及び電流密度でのウィスカの長さの減少率（％）を算出している。
【００７４】
図１７によれば、第１のめっき処理部での鉛フリーめっきの成膜速度（電流密度）を大きくし、さらに以後の（第２のめっき処理部での）鉛フリーめっきの成膜速度を小さくする組み合わせが、ウィスカの抑制効果が大きいことがわかった。
【００７５】
したがって、第１のめっき処理部で形成する第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）をリード側（内側、図４の構造）に形成し、かつ２０Ａ／ｄｍ2 より大きな電流密度を印加し、その後、第２のめっき処理部で前記第１のめっき処理部の電流密度より小さな電流密度を印加して表面側に第２鉛フリーめっき８ｂを形成した場合が、ウィスカの長さの減少率が大きく（マイナス（−）の％が大きい）、ウィスカが発生しにくいという結果が得られた。
【００７６】
図１７の結果を基に、先にめっき処理を行う第１のめっき処理部で図４に示すような第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）をリード側（内側）に２０Ａ／ｄｍ2 より大きな第１の電流密度を印加して形成し、その後、第２のめっき処理部で第１鉛フリーめっき８ａの上層の表面側に前記第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂを形成する場合を説明する。
【００７７】
まず、樹脂モールドを終えて、半導体チップ４を覆う封止体３が形成されたマトリクスフレーム２を準備し、図１３のめっき装置６において、ローダ６ａからマトリクスフレーム２をフレーム搬送方向１０に沿って電解バリ取り部６ｂに供給する。
【００７８】
その後、電解バリ取り部６ｂでは、図１６に示すように、アルカリ液を使ってアウタリード上に付着したモールド薄バリを浮かせる。
【００７９】
その後、マトリクスフレーム２を水圧バリ取り部６ｃに送り、そこでマトリクスフレーム２上で浮いた前記モールド薄バリを水によって洗い飛ばす。
【００８０】
その後、マトリクスフレーム２を化学研摩部６ｄに送る。そこでマトリクスフレーム２を化学研摩する。すなわち、マトリクスフレーム２の表面酸化膜の除去を行うとともに、表面の活性を図る。なお、マトリクスフレーム２の素材が鉄−ニッケル合金である場合には、硫酸によって表面酸化膜の除去を行い、表面の活性は硝酸によって行う。
【００８１】
また、マトリクスフレーム２の素材が銅合金である場合には、硫酸によって表面酸化膜の除去と表面の活性とを行う。
【００８２】
その後、マトリクスフレーム２を酸活性部６ｅに送る。ここでは、マトリクスフレーム２の酸活性を行う。すなわち、前記化学研摩の後で、かつめっき形成工程の前に、第１の鉛フリーめっき液を形成する際に用いられる酸と同じ酸でマトリクスフレーム２を洗う。本酸活性で用いられる酸の一例としては、図１６に示すように、メタンスルホン酸である。メタンスルホン酸は、第１の鉛フリーめっき液を形成する際に用いられる酸と同じ酸であり、めっき形成前のマトリクスフレーム２を予めメタンスルホン酸で洗うことにより、第１鉛フリーめっき８ａを形成する前にマトリクスフレーム２を第１の鉛フリーめっき液に馴染ませることができ、めっき形成の際に第１鉛フリーめっき８ａを均一な厚さに形成することができる。
【００８３】
また、酸活性工程では、アルキルスルホン酸を用いてマトリクスフレーム２の表面酸化膜の除去を行う。
【００８４】
その後、マトリクスフレーム２をめっき形成部６ｆに送って鉛フリーめっきを形成する。ここでは、第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液にマトリクスフレーム２を浸した状態で第１の電流密度を印加して複数のアウタリード２ｂに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、第２のめっき処理部で、第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液にマトリクスフレーム２を浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して複数のアウタリード２ｂに第２の鉛フリーめっき処理を施す。
【００８５】
本実施の形態１では、図４に示すような、リード側（内側）に第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を形成し、その後、第１鉛フリーめっき８ａの上層の表面側に第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。
【００８６】
また、図１３に示すめっき装置６のめっき形成部６ｆには、１つのめっき槽６ｇが設けられており、このめっき槽６ｇに５つのステージ（第１のめっき処理部と第２のめっき処理部）が設置されている。したがって、第１のめっき処理部で用いる第１の鉛フリーめっき液と、第２のめっき処理部で用いる第２の鉛フリーめっき液とは同一のめっき液である。
【００８７】
なお、５つのステージの内訳は、先に第１鉛フリーめっき８ａを形成する第１のめっき処理部として、第１のステージ６ｈが設置されており、後に第２鉛フリーめっき８ｂを形成する第２のめっき処理部として、第２のステージ６ｊ、第３のステージ６ｍ、第４のステージ６ｐ及び第５のステージ６ｒが設置されている。
【００８８】
これにより、めっき装置６では、第１のめっき処理部と第２のめっき処理部とで、同じ鉛フリーめっき液を用いるため、装置コストを低減することができる。
【００８９】
また、第１のステージ６ｈには第１の整流器６ｉが電気的に接続され、第２のステージ６ｊには第２の整流器６ｋが電気的に接続され、第３のステージ６ｍには第３の整流器６ｎが電気的に接続され、第４のステージ６ｐには第４の整流器６ｑが電気的に接続され、第５のステージ６ｒには第５の整流器６ｓが電気的に接続されている。すなわち、各ステージにそれぞれ独立した整流器が電気的に接続されているため、各ステージごとに独立した大きさの電流密度を印加可能な制御構造となっている。
【００９０】
なお、図１７に示す結果に基づいて、先に第１のステージ（第１のめっき処理部）６ｈで第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を外装めっき８のリード側（内側）に２０Ａ／ｄｍ2 より大きな第１の電流密度を第１の整流器６ｉから印加して形成し、その後、第２のめっき処理部で第１鉛フリーめっき８ａの上層の表面側に前記第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。つまり、第２のめっき処理部では、第１のめっき処理部で印加する第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。
【００９１】
例えば、めっき槽６ｇにおいて、第１のステージ（第１のめっき処理部）６ｈで３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で図４に示すように第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を外装めっき８のリード側（内側）に形成する。その後、第２のステージ（第２のめっき処理部）６ｊ〜第５のステージ（第２のめっき処理部）６ｒのそれぞれのステージで２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを表面側の第１鉛フリーめっき８ａ上に形成する。ここで、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件は、鉛フリーめっきを形成する上での標準的な条件である。この場合、条件変更層である第１鉛フリーめっき８ａは、大きな電流密度で先に形成して短めの時間（１０秒）で形成完了とし、標準的な電流密度（２０Ａ／ｄｍ2 ）による第２鉛フリーめっき８ｂは、後から時間を掛けて（１０秒×４回）じっくりと形成している。
【００９２】
なお、第１〜第５の各ステージで１０秒間ずつめっき処理を行うことで、各ステージごとに約２μｍの厚さで鉛フリーめっきを形成することができる。すなわち、図４に示すように、外装めっき８のリード側（内側）に第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を厚さ２μｍで形成し、その上層には第２鉛フリーめっき８ｂが、厚さ８μｍで形成され、合計１０μｍの厚さの鉛フリーめっきによる外装めっき８が形成される。
【００９３】
このように第１のめっき処理部と第２のめっき処理部とで２種類の条件で鉛フリーめっきを形成することで、アウタリード２ｂ上において、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとの間に界面８ｃを形成することができる。
【００９４】
なお、めっき形成部６ｆで用いられる鉛フリーめっき液は、図１６に示すように、酸成分として、メタンスルホン酸やアルキルスルホン酸であり、錫成分としては、酸成分に錫を溶解させたものである。さらに、添加剤として界面活性剤等を用いている。
【００９５】
ここで、図５に示す構造の外装めっき８を形成する場合には、第１のめっき処理部となる第１のステージ６ｈと第２のステージ６ｊのそれぞれで、例えば、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを４μｍの厚さで形成し、その後、第２のめっき処理部となる第３のステージ６ｍで、例えば、３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を２μｍの厚さで形成し、さらに、第３のめっき処理部となる第４のステージ６ｐと第５のステージ６ｒのそれぞれで、例えば、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを４μｍの厚さで形成し、これにより、第１鉛フリーめっき８ａが外装めっき８の厚さ方向において第２鉛フリーめっき８ｂによって挟まれた構造の外装めっき８を形成できる。この構造においても、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとの間に界面８ｃを形成することができる。
【００９６】
また、図６に示す構造の外装めっき８を形成する場合には、第１のめっき処理部となる第１のステージ６ｈ〜第４のステージ６ｐのそれぞれで、例えば、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを８μｍの厚さで形成し、その後、第２のめっき処理部となる第５のステージ６ｒで、例えば、３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を２μｍの厚さで形成し、これにより、第１鉛フリーめっき８ａが外装めっき８の表面側に配置された構造の外装めっき８を形成できる。この構造においても、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとの間に界面８ｃを形成することができる。
【００９７】
鉛フリーめっき形成後、マトリクスフレーム２を水洗部６ｔに送って、そこで水洗いする。水洗部６ｔでは、図１６に示すように、まず、純水を用いてマトリクスフレーム２を洗浄する。その後、同じく純水を用いてマトリクスフレーム２を超音波洗浄する。
【００９８】
水洗い後、マトリクスフレーム２を乾燥部６ｕに送って乾燥させる。
【００９９】
その後、アンローダ６ｖによってマトリクスフレーム２を取り出してめっき形成工程の完了となる。
【０１００】
めっき形成工程完了後、図７のステップＳ６に示す切断・成形を行う。ここでは、マトリクスフレーム２を切断して各パッケージ単位に個片化する。その際、図１２に示すように、封止体３から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれをガルウィング状に曲げ成形してＱＦＰ１の組立て完了となる。
【０１０１】
本実施の形態１の半導体装置の製造方法によれば、アウタリード２ｂ上の外装めっき８を第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとで構成することができる。
【０１０２】
これにより、外装めっき８の内部においては、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂの境界に界面８ｃが形成される。すなわち、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとで電流密度を変えた（めっき形成条件を変えた）ことにより、外装めっき８内に物性の異なる２層の鉛フリーめっき膜が形成され、そこに界面８ｃが形成される。
【０１０３】
したがって、外装めっき８の内部に、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されたため、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっき８の内部に形成された界面８ｃによって低減することができる。
【０１０４】
その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【０１０５】
（実施の形態２）
図１８は本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図、図１９は図１８に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図、図２０は図１９に示す給電方法で用いられる搬送ベルトの構造の一例を示す構成概略図、図２１は本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられる変形例のめっき装置の構造を示すブロック構成図である。
【０１０６】
本実施の形態２は、図１８に示す鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置１１におけるフレーム搬送が、図２０に示す搬送ベルト１１ａによって把持された状態で一周する方式のものである。さらに、めっき形成部１１ｃにおいてめっき槽が複数設けられ、処理部ごとにめっき槽が設置されているものである。
【０１０７】
すなわち、めっき装置１１は、図２０に示すように封止体３が形成されたマトリクスフレーム２を、搬送ベルト１１ａの把持部１１ｂによって把持した状態で搬送し、そのままの状態で各処理部で所定の処理を行ってローダ６ａからアンローダ６ｖまで搬送されるものである。搬送ベルト１１ａは、例えば、ステンレス鋼等の導体部材から成り、図１９に示すように搬送ベルト１１ａ自体が整流器６ｚｃと電気的に接続されており、めっき形成部１１ｃにおいては、アノード６ｚａ、搬送ベルト１１ａを介してマトリクスフレーム２に給電を行う。
【０１０８】
なお、めっき装置１１においては、搬送ベルト１１ａの把持部１１ｂに把持された状態のマトリクスフレーム２がローダ６ａから搬出され水圧バリ取り部６ｃ、化学研摩部６ｄ、酸活性部６ｅそれぞれで実施の形態１のめっき装置６と同様の処理が行われ、その後、めっき形成部１１ｃに送られる。
【０１０９】
めっき形成部１１ｃでは、第１のめっき処理部と第２のめっき処理部が、それぞれ異なっためっき槽に配置されている。
【０１１０】
すなわち、めっき形成部１１ｃにおいて、第１のめっき槽（第１のめっき処理部）１１ｄ、第２のめっき槽（第２のめっき処理部）１１ｆ、第３のめっき槽（第２のめっき処理部）１１ｈがそれぞれ個別に設けられ、それぞれ第１の整流器１１ｅ、第２の整流器１１ｇ、第３の整流器１１ｉが電気的に接続されている。
【０１１１】
したがって、例えば、３つのうちの何れかのめっき槽におけるめっき形成の条件を第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）形成用の条件とすることで、実施の形態１と同様に外装めっき８を第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとで構成することができる。
【０１１２】
これにより、実施の形態１と同様に、本実施の形態２のめっき装置１１においても、外装めっき８の内部に界面８ｃを形成することができ、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっき８の内部に形成された界面８ｃによって低減することができる。
【０１１３】
その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【０１１４】
次に、図２１に示す本実施の形態２の変形例のめっき装置１２について説明する。めっき装置１２は、めっき形成部１１ｃにおいて、第１のめっき槽１１ｄ、第２のめっき槽１１ｆ、第３のめっき槽１１ｈがそれぞれ個別に設けられているのに加えて、第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）形成用の専用のめっき槽である第４のめっき槽１１ｊがさらに設けられているものである。この第４のめっき槽１１ｊにも個別で第４の整流器１１ｋが電気的に接続されている。このように第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）形成用の専用のめっき槽（第４のめっき槽１１ｊ）が設けられためっき装置１２であっても、実施の形態１のめっき装置６や実施の形態２のめっき装置１１と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の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ことは言うまでもない。
【０１１６】
例えば、鉛フリーめっき形成工程において、第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を形成する処理部は第１のめっき処理部であっても、第２のめっき処理部であってもどちらでもよい。第１のめっき処理部及び第２のめっき処理部の切り分けは、めっき処理を行う順番を示すものであり、第１のめっき処理部でめっき形成を行った後で第２のめっき処理部でめっき形成を行うものであれば、第１鉛フリーめっき８ａ及び第２鉛フリーめっき８ｂの形成はそれぞれどちらで行ってもよい。
【０１１７】
さらに、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂのめっき形成条件においては、３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒や２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒等を一例として説明したが、電流密度の大小、あるいは、最初にめっき処理を行う際の成膜速度を小さくした場合、最後にめっき処理を行う際の成膜速度を大きくしたり小さくしたりした場合、中央の成膜速度を小さくした場合等、図１７に示す結果に基づいてウィスカの長さの減少率が大きく（マイナス（−）の％が大きい）、ウィスカが発生しにくい組み合わせで、かつ外装めっき８に界面８ｃが形成されるものであれば、何れの組み合わせを適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、鉛フリーめっきが形成される電子装置の組み立てに好適である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ ＱＦＰ（半導体装置）
２ マトリクスフレーム（リードフレーム）
２ａ インナリード
２ｂ アウタリード
２ｃ タブ（ダイパッド）
２ｄ デバイス領域
２ｅ 枠部
２ｆ スプロケットホール
２ｇ 長孔
２ｈ 主面
２ｉ ワイヤ接合部
２ｊ 切断面
３ 封止体
４ 半導体チップ
４ａ 主面
４ｂ 裏面
４ｃ 電極パッド（表面電極）
５ ワイヤ
６ めっき装置
６ａ ローダ
６ｂ 電解バリ取り部
６ｃ 水圧バリ取り部
６ｄ 化学研摩部
６ｅ 酸活性部
６ｆ めっき形成部
６ｇ めっき槽
６ｈ 第１のステージ（第１のめっき処理部）
６ｉ 第１の整流器
６ｊ 第２のステージ（第２のめっき処理部）
６ｋ 第２の整流器
６ｍ 第３のステージ（第２のめっき処理部）
６ｎ 第３の整流器
６ｐ 第４のステージ（第２のめっき処理部）
６ｑ 第４の整流器
６ｒ 第５のステージ（第２のめっき処理部）
６ｓ 第５の整流器
６ｔ 水洗部
６ｕ 乾燥部
６ｖ アンローダ
６ｗ めっき用治具
６ｘ 給電レール
６ｙ 非導電性レール
６ｚ 治具接点
６ｚａ アノード
６ｚｂ バー部材
６ｚｃ 整流器
７ ダイボンディング材
８ 外装めっき
８ａ 第１鉛フリーめっき
８ｂ 第２鉛フリーめっき
８ｃ 界面
９ 銀めっき
９ａ 下地銅めっき
１０ フレーム搬送方向
１１ めっき装置
１１ａ 搬送ベルト
１１ｂ 把持部
１１ｃ めっき形成部
１１ｄ 第１のめっき槽（第１のめっき処理部）
１１ｅ 第１の整流器
１１ｆ 第２のめっき槽（第２のめっき処理部）
１１ｇ 第２の整流器
１１ｈ 第３のめっき槽（第２のめっき処理部）
１１ｉ 第３の整流器
１１ｊ 第４のめっき槽（第１のめっき処理部）
１１ｋ 第４の整流器
１２ めっき装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造技術に関し、特に、鉛フリーめっきのウィスカ耐性向上に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置において、錫−鉛共晶はんだよりも融点が高く主要構成金属として鉛を含まない合金層が樹脂によって封止される部分より外の部分に設けられた構造が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３５２１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リードフレームを用いた半導体装置の組み立て工程は、主に、半導体チップをリードフレームのダイパッドに搭載するダイボンディング、半導体チップの電極パッドとインナリードとを電気的に接続するワイヤボンディング、半導体チップやワイヤを封止するパッケージング（封止）、アウタリードをリードフレームから切断分離する個片化から成る。
【０００５】
さらに、パッケージング後、個片化の前に、各アウタリードに外装めっき処理を施す外装めっき工程がある。前記外装めっき工程では、半導体装置をプリント基板等の実装基板に取り付けるため、封止体から露出したアウタリードに外装めっきを形成する。
【０００６】
外装めっきとしては、近年、環境問題への対策が求められており、鉛を使用しない鉛フリーめっきが多く用いられている。鉛フリーめっきとしては、例えば、錫−銅、錫−ビスマス、錫−銀、純錫等が多く用いられている。
【０００７】
ところが、半導体装置の検査工程において温度サイクル試験を行うと、アウタリードの表面にウィスカと呼ばれる金属のヒゲ状の結晶生成物が形成されることがある。
【０００８】
温度サイクル試験でウィスカが生成されるメカニズムは、アウタリードの基材（例えば、鉄−ニッケル合金）と鉛フリーめっき（例えば、錫−銅めっき）とで、線膨張係数が異なるため、温度サイクルによる両者の熱収縮で歪みが発生し、鉛フリーめっきの中で次第に溜まっていった歪みが最終的にウィスカとなって外部に突出するものと考えられている。
【０００９】
このように、半導体装置のアウタリードにウィスカが生成されると、半導体装置が電気的ショートを引き起こすことが問題となる。
【００１０】
なお、前記特許文献１（特開２００６−３５２１７５号公報）に記載された構造の場合、アウタリードの表面の外装めっきが１種類のめっきのみで形成されており、外装めっき内に界面が形成されていないため、温度サイクル試験で発生する応力（歪み）がそのまま伝播し、ウィスカが生成される確率がかなり高い。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウィスカ耐性の向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１２】
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】
【００１３】
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、以下のとおりである。
【００１４】
すなわち、本発明は、複数の表面電極が設けられた半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたダイパッドと、前記半導体チップの周囲に配置された複数のインナリードと、前記半導体チップの前記複数の表面電極と前記複数のインナリードとをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤと、前記半導体チップ、前記複数のインナリード及び前記複数のワイヤを封止する封止体と、前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がり、前記封止体から露出する複数のアウタリードと、前記複数のアウタリードそれぞれの表面に形成された外装めっきと、を有し、前記外装めっきは、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっきと、前記第１鉛フリーめっきの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっきとを有し、前記第１鉛フリーめっきと前記第２鉛フリーめっきとが積層されているものである。
【００１５】
また、本発明は、（ａ）半導体チップを覆う封止体が形成されたリードフレームを準備する工程と、（ｂ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に前記リードフレームを配置して前記リードフレームの前記封止体から露出する複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、を有し、前記（ｂ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施すものである。
【００１６】
さらに、本発明は、（ａ）ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に配置された複数のインナリードと、前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がる複数のアウタリードとを有する薄板状のリードフレームを準備する工程と、（ｂ）前記ダイパッドに半導体チップを搭載する工程と、（ｃ）前記半導体チップの複数の電極パッドと前記複数のインナリードとをそれぞれワイヤで電気的に接続する工程と、（ｄ）前記半導体チップと前記複数のインナリードと複数の前記ワイヤとを封止体によって封止する工程と、（ｅ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に、前記封止体が形成された前記リードフレームを配置して前記封止体から露出する複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、（ｆ）前記複数のアウタリードを前記リードフレームから切断分離して個片化する工程と、を有し、前記（ｅ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施すものである。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【００１８】
温度サイクル試験においてアウタリードと外装めっきとの間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっきが有する第１鉛フリーめっきと第２鉛フリーめっきとにより形成された界面によって低減することができ、その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法によって組み立てられる半導体装置の構造の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図３】図２に示すＡ部におけるめっき構造の一例を示す部分断面図である。
【図４】図３に示すＢ部における外装めっきの詳細構造の一例を示す拡大部分断面図である。
【図５】図３に示すＢ部における第１変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図である。
【図６】図３に示すＢ部における第２変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。
【図８】図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図である。
【図９】図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１１】図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１２】図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１３】図１に示す半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図である。
【図１４】図１３に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図である。
【図１５】図１４に示す給電方法で用いられるめっき用治具の構造の一例を示す構成概略図である。
【図１６】図１３に示すめっき装置を用いた鉛フリーめっき形成工程における各処理での使用液と目的の一例を示すめっき形成仕様図である。
【図１７】図１３に示すめっき装置を用いて形成した鉛フリーめっきに対して温度サイクル試験を行った際のウィスカの発生状況の試験結果の一例を示す結果図である。
【図１８】本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図である。
【図１９】図１８に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図である。
【図２０】図１９に示す給電方法で用いられる搬送ベルトの構造の一例を示す構成概略図である。
【図２１】本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられる変形例のめっき装置の構造を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態で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、補足説明などの関係にある。
【００２２】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）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などを除き、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ものとする。
【００２３】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２４】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２５】
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。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法によって組み立てられる半導体装置の構造の一例を示す平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図、図３は図２に示すＡ部におけるめっき構造の一例を示す部分断面図、図４は図３に示すＢ部における外装めっきの詳細構造の一例を示す拡大部分断面図、図５は図３に示すＢ部における第１変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図、図６は図３に示すＢ部における第２変形例の外装めっきの詳細構造を示す拡大部分断面図である。
【００２７】
本実施の形態１の半導体装置は、リードフレームを用いて組み立てられる樹脂封止型の半導体パッケージであり、本実施の形態１では前記半導体装置の一例として、図１に示すような多ピンのＱＦＰ（Quad Flat Package)１を取り上げて説明する。
【００２８】
図１、図２に示すＱＦＰ１の構成について説明すると、半導体集積回路が形成された半導体チップ４と、半導体チップ４の周囲に放射状に配置された複数のインナリード２ａと、インナリード２ａと一体に形成された複数のアウタリード２ｂと、半導体チップ４の主面４ａに形成された表面電極である電極パッド４ｃとこれに対応するインナリード２ａとを電気的に接続する金線等の複数のワイヤ５とを有している。
【００２９】
さらに、ＱＦＰ１は、銀ペースト等のダイボンディング材７を介して半導体チップ４が固定されたチップ搭載部であるタブ（ダイパッド）２ｃと、樹脂モールディングによって封止用樹脂等から形成され、かつ半導体チップ４とタブ２ｃと複数のワイヤ５と複数のインナリード２ａを封止する封止体３とを有している。ＱＦＰ１であるため、複数のインナリード２ａそれぞれと一体に形成された複数のアウタリード２ｂは、封止体３の４辺それぞれから外部に向かって突出しており、各アウタリード２ｂは、ガルウィング状に曲げ成形されている。
【００３０】
ＱＦＰ１に搭載された半導体チップ４は、その主面４ａに形成された複数の電極パッド４ｃが、例えば、５０μｍ以下の狭パッドピッチで設けられている。これにより、ワイヤ５に、例えば、ワイヤ径が２０μｍ以下の金線を採用することができ、多ピン化も図ることができる。
【００３１】
また、インナリード２ａ、アウタリード２ｂ及びタブ２ｃは、鉄−ニッケル合金、あるいは銅合金等の薄板状の部材によって形成され、さらに、封止体３は、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂等から成り、樹脂モールディングによって形成されたものである。
【００３２】
また、半導体チップ４は、例えば、シリコン等によって形成され、その主面４ａには半導体集積回路が形成されているとともに、タブ２ｃの主面２ｈ上にダイボンディング材７によって固着されている。すなわち、半導体チップ４の裏面４ｂとタブ２ｃの主面２ｈとがダイボンディング材７を介して接合されている。
【００３３】
また、図３に示すように、複数のインナリード２ａのそれぞれの端部付近のワイヤ接合部２ｉには、銀めっき９が形成されており、金線等のワイヤ５との接続信頼性を高めている。銀めっき９は、インナリード２ａの表面に形成された下地銅めっき９ａ上に形成されている。
【００３４】
ここで、本実施の形態１のＱＦＰ１では、封止体３から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれの表面に、図２に示すように、鉛フリーめっきから成る外装めっき８が形成されている。この外装めっき８は、図３及び図４に示すように、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき：条件変更層）と、第１鉛フリーめっき８ａの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっき８ｂ（通常鉛フリーめっき）とを有しており、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとが積層されている。すなわち、アウタリード２ｂ上に、めっき形成条件の異なる２種類の鉛フリーめっきが積層されて外装めっき８として形成されている。
【００３５】
ただし、図３に示すように各アウタリード２ｂの先端部の切断面２ｊは、めっき形成後にリード切断によって形成された面であるため、外装めっき８は形成されていない。
【００３６】
なお、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとは、同系列の組成から成る鉛フリーめっきであっても、異なる組成からなる鉛フリーめっきであってもよい。例えば、種々の鉛フリーめっきの中で、錫（Ｓｎ）−銅（Ｃｕ）めっき、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）めっき、錫（Ｓｎ）−ビスマス（Ｂｉ）めっきもしくは純錫（Ｓｎ）等のうちの何れであってもよいが、両者が同じ鉛フリーめっきであることが好ましく、ここでは、第１鉛フリーめっき８ａ及び第２鉛フリーめっき８ｂが、錫−銅めっきの場合を一例として取り上げて説明する。
【００３７】
つまり、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂが、同じ錫−銅めっきである場合に、本実施の形態１のＱＦＰ１の外装めっき８の形成工程において、第１鉛フリーめっき８ａを形成する際に印加した電流密度の大きさと、第２鉛フリーめっき８ｂを形成する際に印加した電流密度の大きさとを変えてそれぞれ形成したものである。すなわち、同じ錫−銅めっきであっても、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとでは、印加する電流密度等のめっき形成条件を変えて形成している。
【００３８】
例えば、図４に示す外装めっき８では、まず、第１のめっき処理（１段階目のめっき処理）として、所望の第１の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第１鉛フリーめっき８ａを形成し、その後、第２のめっき処理（２段階目のめっき処理）として、前記第１の電流密度とは異なる大きさの第２の電流密度を印加して第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂを積層させて形成したものであり、これにより、２層の外装めっき構造を実現している。第２のめっき処理を複数回繰り返して行うことで、第１鉛フリーめっき８ａより第２鉛フリーめっき８ｂの方が厚く形成されている。
【００３９】
一例としては、第１のめっき処理として、所望の第１の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第１鉛フリーめっき８ａを形成し、その後、第２のめっき処理として、前記第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。
【００４０】
つまり、図４のアウタリード２ｂの表面上に直に形成する第１鉛フリーめっき８ａは、この第１鉛フリーめっき８ａ上に形成する第２鉛フリーめっき８ｂの電流密度より高い電流密度によって形成されためっきである。その結果、アウタリード２ｂの表面上に第１鉛フリーめっき８ａが形成され、さらに第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂが形成されている。言い換えると、第１鉛フリーめっき８ａは、外装めっき８の厚さ方向におけるリード側に配置されている。
【００４１】
これにより、外装めっき８の内部においては、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂの境界に界面８ｃが形成される。すなわち、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとでめっき形成の際の電流密度を変えた（めっき形成条件を変えた）ことにより、外装めっき８内に物性の異なる２層の鉛フリーめっき膜が形成され、そこに界面８ｃが形成される。
【００４２】
このように外装めっき８の内部に、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されたため、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっき８の内部に形成された界面８ｃによって低減することができる。
【００４３】
その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、錫の線膨張係数は、例えば、２３ｐｐｍ、銅の線膨張係数は、例えば、１７ｐｐｍ、鉄−ニッケル合金の線膨張係数は、例えば、５ｐｐｍである。したがって、錫−（鉄−ニッケル）合金間では、１８ｐｐｍの線膨張係数差があるため、温度変化が生じた場合には、歪み（応力）は大きくなる。しかしながら、本実施の形態１のＱＦＰ１では、外装めっき８内に第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されているため、歪み（応力）の伝播を界面８ｃによって抑制することができ、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。なお、錫−銅間では、６ｐｐｍの線膨張係数差があるが、その差が比較的小さいため、温度変化が生じても歪み（応力）が小さいため、ウィスカ発生までには至らない。
【００４５】
次に、図５に示す第１変形例と図６に示す第２変形例について説明する。
【００４６】
図５は、アウタリード２ｂ上に形成された外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき：条件変更層）が第２鉛フリーめっき８ｂ（通常鉛フリーめっき）によって挟み込まれためっき構造を示したものである。
【００４７】
すなわち、外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａが、外装めっき８の厚さ方向に対して第２鉛フリーめっき８ｂによって挟まれて配置されている。これは、外装めっき形成工程で、第１のめっき処理（１段階目のめっき処理）として、所望の第２の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第２鉛フリーめっき８ｂを形成し、その後、第２のめっき処理（２段階目のめっき処理）として、前記第２の電流密度とは異なる大きさの第１の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂ上に第１鉛フリーめっき８ａを積層させて形成したものであり、さらに、第３のめっき処理（３段階目のめっき処理）として、前記第２の電流密度を印加して第１鉛フリーめっき８ａ上に第２鉛フリーめっき８ｂを積層して形成したものである。このように３段階でめっき形成を行うことで、図５に示すような第１鉛フリーめっき８ａを第２鉛フリーめっき８ｂで挟み込んだ３層の外装めっき構造を実現できる。
【００４８】
図６は、アウタリード２ｂ上に形成された外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき）が、外装めっき８の厚さ方向における表面側に配置されためっき構造を示したものである。
【００４９】
すなわち、外装めっき８において、アウタリード２ｂ上に第２鉛フリーめっき８ｂが形成され、さらに第２鉛フリーめっき８ｂ上に第１鉛フリーめっき８ａ（ウィスカ対策鉛フリーめっき）が配置されているものである。これは、外装めっき形成工程で、第１のめっき処理（１段階目のめっき処理）として、所望の第２の電流密度を印加してアウタリード２ｂの表面に第２鉛フリーめっき８ｂを形成し、その後、第２のめっき処理（２段階目のめっき処理）として、前記第２の電流密度とは異なる大きさの第１の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂ上に第１鉛フリーめっき８ａを積層させて形成したものであり、２層の外装めっき構造を実現できる。
【００５０】
なお、第１のめっき処理を複数回繰り返して行うことで、第１鉛フリーめっき８ａより第２鉛フリーめっき８ｂの方を厚く形成できる。
【００５１】
図５及び図６に示す外装めっき８の構造においても、その内部に、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されたため、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、界面８ｃによって低減することができ、その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【００５２】
次に、本実施の形態１の半導体装置（ＱＦＰ１）の製造方法を、図７に示す製造フロー図に沿って説明する。
【００５３】
図７は図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図、図８は図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図、図９は図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図、図１０は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。また、図１１は図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図、図１２は図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図、図１３は図１に示す半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図である。さらに、図１４は図１３に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図、図１５は図１４に示す給電方法で用いられるめっき用治具の構造の一例を示す構成概略図、図１６は図１３に示すめっき装置を用いた鉛フリーめっき形成工程における各処理での使用液と目的の一例を示すめっき形成仕様図、図１７は図１３に示すめっき装置を用いて形成した鉛フリーめっきに対して温度サイクル試験を行った際のウィスカの発生状況の試験結果の一例を示す結果図である。
【００５４】
まず、図７のステップＳ１に示すリードフレーム準備を行う。ここでは、図８に示すリードフレームの一例であるマトリクスフレーム２を準備する。マトリクスフレーム２には、半導体チップ４が搭載されるデバイス領域２ｄが複数個並んで形成されているとともに、それぞれのデバイス領域２ｄに複数のインナリード２ａやアウタリード２ｂが設けられている。
【００５５】
本実施の形態１で用いられる図８に示すマトリクスフレーム２には、１つのＱＦＰ１を形成するための領域であるデバイス領域２ｄが複数行×複数列（例えば、図８では２行×２列）に亘ってマトリクス配置で複数個形成されており、各デバイス領域２ｄに、１つのタブ（ダイパッド）２ｃ、タブ２ｃの周囲に配置された複数のインナリード２ａ及び複数のアウタリード２ｂ等が形成されている。
【００５６】
また、マトリクスフレーム２は、例えば、鉄−ニッケル合金または銅合金等によって形成された長方形の薄板材であり、タブ２ｃ、複数のインナリード２ａ及びアウタリード２ｂが一体に繋がって形成されている。図８に示すマトリクスフレーム２では、Ｘ方向が長方形の長手方向であり、Ｙ方向が長方形の幅方向である。
【００５７】
また、マトリクスフレーム２の幅方向の両端部の枠部２ｅには、処理の際の位置決め用の長孔２ｇやガイド用のスプロケットホール２ｆが複数個設けられている。
【００５８】
なお、図８に示すマトリクスフレーム２における１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、図１に示すＱＦＰ１におけるアウタリード２ｂの本数と異なっているが、これはマトリクスフレーム２のリード部分の形状をわかり易く示すためのものであり、ＱＦＰ１を組み立てるために用いられるマトリクスフレーム２の１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、ＱＦＰ１のアウタリード２ｂの本数と同じであることは言うまでもない。
【００５９】
その後、図７のステップＳ２に示すダイボンディングを行う。ここでは、マトリクスフレーム２の複数のデバイス領域２ｄのタブ２ｃに、ダイボンディング材７を介して図９に示すように半導体チップ４を搭載する。すなわち、図２に示すように半導体チップ４の裏面４ｂとタブ２ｃの主面２ｈとをダイボンディング材７によって接合する。
【００６０】
その後、図７のステップＳ３に示すワイヤボンディングを行う。すなわち、図１０に示すように、半導体チップ４の主面４ａの電極パッド４ｃとこれに対応する複数のインナリード２ａのそれぞれとをワイヤ５によって電気的に接続する。なお、ワイヤ５は、例えば、金線である。
【００６１】
ワイヤボンディング後、図７のステップＳ４に示す樹脂モールディングを行う。ここでは、図示しない樹脂成形金型を用いてマトリクスフレーム２のデバイス領域２ｄにおける図１１に示すタブ２ｃ、半導体チップ４、複数のインナリード２ａ及び複数のワイヤ５を封止用樹脂を用いて樹脂封止し、封止体３を形成する。なお、前記封止用樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等である。
【００６２】
その後、図７のステップＳ５に示す鉛フリーめっき形成を行う。ここでは、それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えた図１３に示すめっき装置６に、封止体３が形成されたマトリクスフレーム（リードフレーム）２を配置して、封止体３から露出する複数のアウタリード２ｂに鉛フリーめっき処理を行う。
【００６３】
ここで、ステップＳ５の鉛フリーめっき形成工程で使用される図１３に示すめっき装置６について説明する。
【００６４】
まず、めっき装置６の主要な処理部の構成について説明する。めっき装置６は、樹脂モールディング後のマトリクスフレーム２を所定の位置に載置するローダ６ａと、電気的にバリ取りを行う電解バリ取り部６ｂと、水圧でバリ取りを行う水圧バリ取り部６ｃと、化学的に研摩を行う化学研摩部６ｄと、めっき液の酸に馴染ませる酸活性部６ｅと、鉛フリーめっきを形成するめっき形成部６ｆと、めっき形成後に水洗いを行う水洗部６ｔと、水洗い後に乾燥する乾燥部６ｕと、マトリクスフレーム２を所定の位置から取り出すアンローダ６ｖとを備えている。
【００６５】
なお、本実施の形態１のめっき装置６のめっき形成部６ｆには、５つのステージ（めっき処理部）が設置されており、これら５つのステージが同一のめっき槽６ｇ内に配置されている。つまり、１つのめっき槽６ｇ内にめっき処理用の５つのステージが設置されている。さらに、それぞれのステージには整流器が電気的に接続されている。めっき処理用のステージは５つ固定である必要はなく、複数設置されていればよい。また、所望の位置に独立した電流密度が変更可能なステージが設置されていてもよい。
【００６６】
一例としては、図１３に示すように、めっき形成部６ｆに１つのめっき槽６ｇが設けられ、このめっき槽６ｇ内に第１のステージ（第１のめっき処理部）６ｈ、第２のステージ（第２のめっき処理部）６ｊ、第３のステージ（第２のめっき処理部）６ｍ、第４のステージ（第２のめっき処理部）６ｐ及び第５のステージ（第２のめっき処理部）６ｒが設置されている。さらに、第１のステージ６ｈには第１の整流器６ｉが接続され、第２のステージ６ｊには第２の整流器６ｋが接続され、第３のステージ６ｍには第３の整流器６ｎが接続され、第４のステージ６ｐには第４の整流器６ｑが接続され、第５のステージ６ｒには第５の整流器６ｓが接続されており、個々のステージごとに異なった電流密度が印加できるようになっている。
【００６７】
つまり、本実施の形態１のめっき装置６では、第１のめっき処理部（第１のステージ６ｈ）と、第２のめっき処理部（第２のステージ６ｊ、第３のステージ６ｍ、第４のステージ６ｐ、第５のステージ６ｒ）とで、２種類の異なった条件で鉛フリーめっきを形成できる。
【００６８】
また、１つのめっき槽６ｇ内に５つのステージ（第１のめっき処理部、第２のめっき処理部）が設置されているため、第１のめっき処理部で用いる第１の鉛フリーめっき液と、第２のめっき処理部で用いる第２の鉛フリーめっき液は同じである。
【００６９】
なお、各ステージの第１のめっき処理部と第２のめっき処理部に係るグループ分けについては、いずれのめっき処理部に属してもよい。例えば、第１のステージ６ｈが第２のめっき処理部に属しても良く、また、第２のステージ６ｊが第１のめっき処理部に属してもよい。
【００７０】
ただし、本実施の形態１のめっき装置６のめっき形成部６ｆにおいては、まず、第１のめっき処理部で所望の条件により鉛フリーめっきの形成を行い、その後、第２のめっき処理部で前記所望の条件とは異なった他の条件により鉛フリーめっきの形成を行う。
【００７１】
また、めっき装置６では、樹脂モールドが終了したマトリクスフレーム２は、図１５に示すめっき用治具６ｗに保持された状態で、図１３のフレーム搬送方向１０に沿って流れる。その際、図１４に示すように、複数のめっき用治具６ｗがバー部材６ｚｂに吊るされて保持された状態で治具接点６ｚを介して給電レール６ｘによって案内されて各処理部でめっき処理が施される。めっき処理時は、めっき用治具６ｗに保持されたマトリクスフレーム２に対して、アノード６ｚａと電気的に接続された整流器６ｚｃから給電を行う。すなわち、整流器６ｚｃから出力された電流は、給電レール６ｘ／治具接点６ｚを介して、めっき用治具６ｗの配線を通ってマトリクスフレーム２に供給される。
【００７２】
なお、めっき装置６の各処理部において、マトリクスフレーム２に給電を行う必要がない工程では、治具接点６ｚが非導電性レール６ｙ上に配置されるようになっており、その際は、マトリクスフレーム２への給電は行われない。
【００７３】
次に、図１７は、図４〜図６に示すアウタリード２ｂ上の外装めっき８において、第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を図４のリード側（内側）、図５の中央、図６の表面側にそれぞれ形成した際のウィスカの長さの減少率（％）、ウィスカの発生状況を調べたものである。図１７の評価では、２０Ａ／ｄｍ2 時のウィスカの長さを基準として、それぞれの場所及び電流密度でのウィスカの長さの減少率（％）を算出している。
【００７４】
図１７によれば、第１のめっき処理部での鉛フリーめっきの成膜速度（電流密度）を大きくし、さらに以後の（第２のめっき処理部での）鉛フリーめっきの成膜速度を小さくする組み合わせが、ウィスカの抑制効果が大きいことがわかった。
【００７５】
したがって、第１のめっき処理部で形成する第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）をリード側（内側、図４の構造）に形成し、かつ２０Ａ／ｄｍ2 より大きな電流密度を印加し、その後、第２のめっき処理部で前記第１のめっき処理部の電流密度より小さな電流密度を印加して表面側に第２鉛フリーめっき８ｂを形成した場合が、ウィスカの長さの減少率が大きく（マイナス（−）の％が大きい）、ウィスカが発生しにくいという結果が得られた。
【００７６】
図１７の結果を基に、先にめっき処理を行う第１のめっき処理部で図４に示すような第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）をリード側（内側）に２０Ａ／ｄｍ2 より大きな第１の電流密度を印加して形成し、その後、第２のめっき処理部で第１鉛フリーめっき８ａの上層の表面側に前記第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂを形成する場合を説明する。
【００７７】
まず、樹脂モールドを終えて、半導体チップ４を覆う封止体３が形成されたマトリクスフレーム２を準備し、図１３のめっき装置６において、ローダ６ａからマトリクスフレーム２をフレーム搬送方向１０に沿って電解バリ取り部６ｂに供給する。
【００７８】
その後、電解バリ取り部６ｂでは、図１６に示すように、アルカリ液を使ってアウタリード上に付着したモールド薄バリを浮かせる。
【００７９】
その後、マトリクスフレーム２を水圧バリ取り部６ｃに送り、そこでマトリクスフレーム２上で浮いた前記モールド薄バリを水によって洗い飛ばす。
【００８０】
その後、マトリクスフレーム２を化学研摩部６ｄに送る。そこでマトリクスフレーム２を化学研摩する。すなわち、マトリクスフレーム２の表面酸化膜の除去を行うとともに、表面の活性を図る。なお、マトリクスフレーム２の素材が鉄−ニッケル合金である場合には、硫酸によって表面酸化膜の除去を行い、表面の活性は硝酸によって行う。
【００８１】
また、マトリクスフレーム２の素材が銅合金である場合には、硫酸によって表面酸化膜の除去と表面の活性とを行う。
【００８２】
その後、マトリクスフレーム２を酸活性部６ｅに送る。ここでは、マトリクスフレーム２の酸活性を行う。すなわち、前記化学研摩の後で、かつめっき形成工程の前に、第１の鉛フリーめっき液を形成する際に用いられる酸と同じ酸でマトリクスフレーム２を洗う。本酸活性で用いられる酸の一例としては、図１６に示すように、メタンスルホン酸である。メタンスルホン酸は、第１の鉛フリーめっき液を形成する際に用いられる酸と同じ酸であり、めっき形成前のマトリクスフレーム２を予めメタンスルホン酸で洗うことにより、第１鉛フリーめっき８ａを形成する前にマトリクスフレーム２を第１の鉛フリーめっき液に馴染ませることができ、めっき形成の際に第１鉛フリーめっき８ａを均一な厚さに形成することができる。
【００８３】
また、酸活性工程では、アルキルスルホン酸を用いてマトリクスフレーム２の表面酸化膜の除去を行う。
【００８４】
その後、マトリクスフレーム２をめっき形成部６ｆに送って鉛フリーめっきを形成する。ここでは、第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液にマトリクスフレーム２を浸した状態で第１の電流密度を印加して複数のアウタリード２ｂに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、第２のめっき処理部で、第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液にマトリクスフレーム２を浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して複数のアウタリード２ｂに第２の鉛フリーめっき処理を施す。
【００８５】
本実施の形態１では、図４に示すような、リード側（内側）に第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を形成し、その後、第１鉛フリーめっき８ａの上層の表面側に第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。
【００８６】
また、図１３に示すめっき装置６のめっき形成部６ｆには、１つのめっき槽６ｇが設けられており、このめっき槽６ｇに５つのステージ（第１のめっき処理部と第２のめっき処理部）が設置されている。したがって、第１のめっき処理部で用いる第１の鉛フリーめっき液と、第２のめっき処理部で用いる第２の鉛フリーめっき液とは同一のめっき液である。
【００８７】
なお、５つのステージの内訳は、先に第１鉛フリーめっき８ａを形成する第１のめっき処理部として、第１のステージ６ｈが設置されており、後に第２鉛フリーめっき８ｂを形成する第２のめっき処理部として、第２のステージ６ｊ、第３のステージ６ｍ、第４のステージ６ｐ及び第５のステージ６ｒが設置されている。
【００８８】
これにより、めっき装置６では、第１のめっき処理部と第２のめっき処理部とで、同じ鉛フリーめっき液を用いるため、装置コストを低減することができる。
【００８９】
また、第１のステージ６ｈには第１の整流器６ｉが電気的に接続され、第２のステージ６ｊには第２の整流器６ｋが電気的に接続され、第３のステージ６ｍには第３の整流器６ｎが電気的に接続され、第４のステージ６ｐには第４の整流器６ｑが電気的に接続され、第５のステージ６ｒには第５の整流器６ｓが電気的に接続されている。すなわち、各ステージにそれぞれ独立した整流器が電気的に接続されているため、各ステージごとに独立した大きさの電流密度を印加可能な制御構造となっている。
【００９０】
なお、図１７に示す結果に基づいて、先に第１のステージ（第１のめっき処理部）６ｈで第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を外装めっき８のリード側（内側）に２０Ａ／ｄｍ2 より大きな第１の電流密度を第１の整流器６ｉから印加して形成し、その後、第２のめっき処理部で第１鉛フリーめっき８ａの上層の表面側に前記第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。つまり、第２のめっき処理部では、第１のめっき処理部で印加する第１の電流密度より低い第２の電流密度を印加して第２鉛フリーめっき８ｂを形成する。
【００９１】
例えば、めっき槽６ｇにおいて、第１のステージ（第１のめっき処理部）６ｈで３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で図４に示すように第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を外装めっき８のリード側（内側）に形成する。その後、第２のステージ（第２のめっき処理部）６ｊ〜第５のステージ（第２のめっき処理部）６ｒのそれぞれのステージで２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを表面側の第１鉛フリーめっき８ａ上に形成する。ここで、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件は、鉛フリーめっきを形成する上での標準的な条件である。この場合、条件変更層である第１鉛フリーめっき８ａは、大きな電流密度で先に形成して短めの時間（１０秒）で形成完了とし、標準的な電流密度（２０Ａ／ｄｍ2 ）による第２鉛フリーめっき８ｂは、後から時間を掛けて（１０秒×４回）じっくりと形成している。
【００９２】
なお、第１〜第５の各ステージで１０秒間ずつめっき処理を行うことで、各ステージごとに約２μｍの厚さで鉛フリーめっきを形成することができる。すなわち、図４に示すように、外装めっき８のリード側（内側）に第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を厚さ２μｍで形成し、その上層には第２鉛フリーめっき８ｂが、厚さ８μｍで形成され、合計１０μｍの厚さの鉛フリーめっきによる外装めっき８が形成される。
【００９３】
このように第１のめっき処理部と第２のめっき処理部とで２種類の条件で鉛フリーめっきを形成することで、アウタリード２ｂ上において、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとの間に界面８ｃを形成することができる。
【００９４】
なお、めっき形成部６ｆで用いられる鉛フリーめっき液は、図１６に示すように、酸成分として、メタンスルホン酸やアルキルスルホン酸であり、錫成分としては、酸成分に錫を溶解させたものである。さらに、添加剤として界面活性剤等を用いている。
【００９５】
ここで、図５に示す構造の外装めっき８を形成する場合には、第１のめっき処理部となる第１のステージ６ｈと第２のステージ６ｊのそれぞれで、例えば、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを４μｍの厚さで形成し、その後、第２のめっき処理部となる第３のステージ６ｍで、例えば、３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を２μｍの厚さで形成し、さらに、第３のめっき処理部となる第４のステージ６ｐと第５のステージ６ｒのそれぞれで、例えば、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを４μｍの厚さで形成し、これにより、第１鉛フリーめっき８ａが外装めっき８の厚さ方向において第２鉛フリーめっき８ｂによって挟まれた構造の外装めっき８を形成できる。この構造においても、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとの間に界面８ｃを形成することができる。
【００９６】
また、図６に示す構造の外装めっき８を形成する場合には、第１のめっき処理部となる第１のステージ６ｈ〜第４のステージ６ｐのそれぞれで、例えば、２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第２鉛フリーめっき８ｂを８μｍの厚さで形成し、その後、第２のめっき処理部となる第５のステージ６ｒで、例えば、３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒の条件で第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を２μｍの厚さで形成し、これにより、第１鉛フリーめっき８ａが外装めっき８の表面側に配置された構造の外装めっき８を形成できる。この構造においても、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとの間に界面８ｃを形成することができる。
【００９７】
鉛フリーめっき形成後、マトリクスフレーム２を水洗部６ｔに送って、そこで水洗いする。水洗部６ｔでは、図１６に示すように、まず、純水を用いてマトリクスフレーム２を洗浄する。その後、同じく純水を用いてマトリクスフレーム２を超音波洗浄する。
【００９８】
水洗い後、マトリクスフレーム２を乾燥部６ｕに送って乾燥させる。
【００９９】
その後、アンローダ６ｖによってマトリクスフレーム２を取り出してめっき形成工程の完了となる。
【０１００】
めっき形成工程完了後、図７のステップＳ６に示す切断・成形を行う。ここでは、マトリクスフレーム２を切断して各パッケージ単位に個片化する。その際、図１２に示すように、封止体３から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれをガルウィング状に曲げ成形してＱＦＰ１の組立て完了となる。
【０１０１】
本実施の形態１の半導体装置の製造方法によれば、アウタリード２ｂ上の外装めっき８を第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとで構成することができる。
【０１０２】
これにより、外装めっき８の内部においては、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂの境界に界面８ｃが形成される。すなわち、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとで電流密度を変えた（めっき形成条件を変えた）ことにより、外装めっき８内に物性の異なる２層の鉛フリーめっき膜が形成され、そこに界面８ｃが形成される。
【０１０３】
したがって、外装めっき８の内部に、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとによる界面８ｃが形成されたため、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっき８の内部に形成された界面８ｃによって低減することができる。
【０１０４】
その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【０１０５】
（実施の形態２）
図１８は本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置の構造の一例を示すブロック構成図、図１９は図１８に示すめっき装置における給電方法の一例を示す概略図、図２０は図１９に示す給電方法で用いられる搬送ベルトの構造の一例を示す構成概略図、図２１は本実施の形態２の半導体装置の組み立ての鉛フリーめっき形成工程で用いられる変形例のめっき装置の構造を示すブロック構成図である。
【０１０６】
本実施の形態２は、図１８に示す鉛フリーめっき形成工程で用いられるめっき装置１１におけるフレーム搬送が、図２０に示す搬送ベルト１１ａによって把持された状態で一周する方式のものである。さらに、めっき形成部１１ｃにおいてめっき槽が複数設けられ、処理部ごとにめっき槽が設置されているものである。
【０１０７】
すなわち、めっき装置１１は、図２０に示すように封止体３が形成されたマトリクスフレーム２を、搬送ベルト１１ａの把持部１１ｂによって把持した状態で搬送し、そのままの状態で各処理部で所定の処理を行ってローダ６ａからアンローダ６ｖまで搬送されるものである。搬送ベルト１１ａは、例えば、ステンレス鋼等の導体部材から成り、図１９に示すように搬送ベルト１１ａ自体が整流器６ｚｃと電気的に接続されており、めっき形成部１１ｃにおいては、アノード６ｚａ、搬送ベルト１１ａを介してマトリクスフレーム２に給電を行う。
【０１０８】
なお、めっき装置１１においては、搬送ベルト１１ａの把持部１１ｂに把持された状態のマトリクスフレーム２がローダ６ａから搬出され水圧バリ取り部６ｃ、化学研摩部６ｄ、酸活性部６ｅそれぞれで実施の形態１のめっき装置６と同様の処理が行われ、その後、めっき形成部１１ｃに送られる。
【０１０９】
めっき形成部１１ｃでは、第１のめっき処理部と第２のめっき処理部が、それぞれ異なっためっき槽に配置されている。
【０１１０】
すなわち、めっき形成部１１ｃにおいて、第１のめっき槽（第１のめっき処理部）１１ｄ、第２のめっき槽（第２のめっき処理部）１１ｆ、第３のめっき槽（第２のめっき処理部）１１ｈがそれぞれ個別に設けられ、それぞれ第１の整流器１１ｅ、第２の整流器１１ｇ、第３の整流器１１ｉが電気的に接続されている。
【０１１１】
したがって、例えば、３つのうちの何れかのめっき槽におけるめっき形成の条件を第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）形成用の条件とすることで、実施の形態１と同様に外装めっき８を第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂとで構成することができる。
【０１１２】
これにより、実施の形態１と同様に、本実施の形態２のめっき装置１１においても、外装めっき８の内部に界面８ｃを形成することができ、温度サイクル試験においてアウタリード２ｂと外装めっき８との間で応力が発生した際にもこの応力の伝播を、外装めっき８の内部に形成された界面８ｃによって低減することができる。
【０１１３】
その結果、ウィスカが発生するポテンシャルを低減してウィスカ耐性の向上を図ることができる。
【０１１４】
次に、図２１に示す本実施の形態２の変形例のめっき装置１２について説明する。めっき装置１２は、めっき形成部１１ｃにおいて、第１のめっき槽１１ｄ、第２のめっき槽１１ｆ、第３のめっき槽１１ｈがそれぞれ個別に設けられているのに加えて、第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）形成用の専用のめっき槽である第４のめっき槽１１ｊがさらに設けられているものである。この第４のめっき槽１１ｊにも個別で第４の整流器１１ｋが電気的に接続されている。このように第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）形成用の専用のめっき槽（第４のめっき槽１１ｊ）が設けられためっき装置１２であっても、実施の形態１のめっき装置６や実施の形態２のめっき装置１１と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の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ことは言うまでもない。
【０１１６】
例えば、鉛フリーめっき形成工程において、第１鉛フリーめっき８ａ（条件変更層）を形成する処理部は第１のめっき処理部であっても、第２のめっき処理部であってもどちらでもよい。第１のめっき処理部及び第２のめっき処理部の切り分けは、めっき処理を行う順番を示すものであり、第１のめっき処理部でめっき形成を行った後で第２のめっき処理部でめっき形成を行うものであれば、第１鉛フリーめっき８ａ及び第２鉛フリーめっき８ｂの形成はそれぞれどちらで行ってもよい。
【０１１７】
さらに、第１鉛フリーめっき８ａと第２鉛フリーめっき８ｂのめっき形成条件においては、３０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒や２０Ａ／ｄｍ2 ：１０秒等を一例として説明したが、電流密度の大小、あるいは、最初にめっき処理を行う際の成膜速度を小さくした場合、最後にめっき処理を行う際の成膜速度を大きくしたり小さくしたりした場合、中央の成膜速度を小さくした場合等、図１７に示す結果に基づいてウィスカの長さの減少率が大きく（マイナス（−）の％が大きい）、ウィスカが発生しにくい組み合わせで、かつ外装めっき８に界面８ｃが形成されるものであれば、何れの組み合わせを適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明は、鉛フリーめっきが形成される電子装置の組み立てに好適である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ ＱＦＰ（半導体装置）
２ マトリクスフレーム（リードフレーム）
２ａ インナリード
２ｂ アウタリード
２ｃ タブ（ダイパッド）
２ｄ デバイス領域
２ｅ 枠部
２ｆ スプロケットホール
２ｇ 長孔
２ｈ 主面
２ｉ ワイヤ接合部
２ｊ 切断面
３ 封止体
４ 半導体チップ
４ａ 主面
４ｂ 裏面
４ｃ 電極パッド（表面電極）
５ ワイヤ
６ めっき装置
６ａ ローダ
６ｂ 電解バリ取り部
６ｃ 水圧バリ取り部
６ｄ 化学研摩部
６ｅ 酸活性部
６ｆ めっき形成部
６ｇ めっき槽
６ｈ 第１のステージ（第１のめっき処理部）
６ｉ 第１の整流器
６ｊ 第２のステージ（第２のめっき処理部）
６ｋ 第２の整流器
６ｍ 第３のステージ（第２のめっき処理部）
６ｎ 第３の整流器
６ｐ 第４のステージ（第２のめっき処理部）
６ｑ 第４の整流器
６ｒ 第５のステージ（第２のめっき処理部）
６ｓ 第５の整流器
６ｔ 水洗部
６ｕ 乾燥部
６ｖ アンローダ
６ｗ めっき用治具
６ｘ 給電レール
６ｙ 非導電性レール
６ｚ 治具接点
６ｚａ アノード
６ｚｂ バー部材
６ｚｃ 整流器
７ ダイボンディング材
８ 外装めっき
８ａ 第１鉛フリーめっき
８ｂ 第２鉛フリーめっき
８ｃ 界面
９ 銀めっき
９ａ 下地銅めっき
１０ フレーム搬送方向
１１ めっき装置
１１ａ 搬送ベルト
１１ｂ 把持部
１１ｃ めっき形成部
１１ｄ 第１のめっき槽（第１のめっき処理部）
１１ｅ 第１の整流器
１１ｆ 第２のめっき槽（第２のめっき処理部）
１１ｇ 第２の整流器
１１ｈ 第３のめっき槽（第２のめっき処理部）
１１ｉ 第３の整流器
１１ｊ 第４のめっき槽（第１のめっき処理部）
１１ｋ 第４の整流器
１２ めっき装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表面電極が設けられた半導体チップと、
前記半導体チップが搭載されたダイパッドと、
前記半導体チップの周囲に配置された複数のインナリードと、
前記半導体チップの前記複数の表面電極と前記複数のインナリードとをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤと、
前記半導体チップ、前記複数のインナリード及び前記複数のワイヤを封止する封止体と、
前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がり、前記封止体から露出する複数のアウタリードと、
前記複数のアウタリードそれぞれの表面に形成された外装めっきと、
を有し、
前記外装めっきは、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっきと、前記第１鉛フリーめっきの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっきとを有し、前記第１鉛フリーめっきと前記第２鉛フリーめっきとが積層されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記複数のアウタリードそれぞれは、鉄−ニッケル合金から成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、前記外装めっきは、錫−銅めっきであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、前記複数のインナリードそれぞれのワイヤ接合部に銀めっきが形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記第２鉛フリーめっきを形成する際に印加する電流密度より高い電流密度が印加されて形成されためっきであることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記外装めっきの厚さ方向におけるリード側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項５記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記外装めっきの厚さ方向に対して前記第２鉛フリーめっきによって挟まれて配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項５記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記外装めっきの厚さ方向における表面側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
（ａ）半導体チップを覆う封止体が形成されたリードフレームを準備する工程と、
（ｂ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に前記リードフレームを配置して前記リードフレームの前記封止体から露出する複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、
を有し、
前記（ｂ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｂ）工程の前に、前記リードフレームを化学研摩することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、前記化学研摩の後、前記（ｂ）工程の前に、前記第１の鉛フリーめっき液を形成する際に用いられる酸と同じ酸で前記リードフレームを洗うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のめっき処理部で用いる前記第１の鉛フリーめっき液と、前記第２めっき処理部で用いる前記第２の鉛フリーめっき液は同じであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のめっき処理部で印加する前記第２の電流密度は、前記第１のめっき処理部で印加する前記第１の電流密度より低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のめっき処理部と前記第２のめっき処理部は、同一のめっき槽に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のめっき処理部と前記第２のめっき処理部は、それぞれ異なっためっき槽に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームは、鉄−ニッケル合金から成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、鉛フリーめっきは、錫−銅めっきであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームに設けられた複数のインナリードのワイヤ接合部に銀めっきが形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
（ａ）ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に配置された複数のインナリードと、前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がる複数のアウタリードとを有する薄板状のリードフレームを準備する工程と、
（ｂ）前記ダイパッドに半導体チップを搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップの複数の電極パッドと前記複数のインナリードとをそれぞれワイヤで電気的に接続する工程と、
（ｄ）前記半導体チップと前記複数のインナリードと複数の前記ワイヤとを封止体によって封止する工程と、
（ｅ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に、前記封止体が形成された前記リードフレームを配置して前記封止体から露出する前記複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、
（ｆ）前記複数のアウタリードを前記リードフレームから切断分離して個片化する工程と、
を有し、
前記（ｅ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
複数の表面電極が設けられた半導体チップと、
前記半導体チップが搭載されたダイパッドと、
前記半導体チップの周囲に配置された複数のインナリードと、
前記半導体チップの前記複数の表面電極と前記複数のインナリードとをそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤと、
前記半導体チップ、前記複数のインナリード及び前記複数のワイヤを封止する封止体と、
前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がり、前記封止体から露出する複数のアウタリードと、
前記複数のアウタリードそれぞれの表面に形成された外装めっきと、
を有し、
前記外装めっきは、所望の条件で形成された第１鉛フリーめっきと、前記第１鉛フリーめっきの組成と同系列の組成から成る第２鉛フリーめっきとを有し、前記第１鉛フリーめっきと前記第２鉛フリーめっきとが積層されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記複数のアウタリードそれぞれは、鉄−ニッケル合金から成ることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、前記外装めっきは、錫−銅めっきであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、前記複数のインナリードそれぞれのワイヤ接合部に銀めっきが形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記第２鉛フリーめっきを形成する際に印加する電流密度より高い電流密度が印加されて形成されためっきであることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記外装めっきの厚さ方向におけるリード側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項５記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記外装めっきの厚さ方向に対して前記第２鉛フリーめっきによって挟まれて配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項５記載の半導体装置において、前記第１鉛フリーめっきは、前記外装めっきの厚さ方向における表面側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
（ａ）半導体チップを覆う封止体が形成されたリードフレームを準備する工程と、
（ｂ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に前記リードフレームを配置して前記リードフレームの前記封止体から露出する複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、
を有し、
前記（ｂ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｂ）工程の前に、前記リードフレームを化学研摩することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、前記化学研摩の後、前記（ｂ）工程の前に、前記第１の鉛フリーめっき液を形成する際に用いられる酸と同じ酸で前記リードフレームを洗うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のめっき処理部で用いる前記第１の鉛フリーめっき液と、前記第２めっき処理部で用いる前記第２の鉛フリーめっき液は同じであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記第２のめっき処理部で印加する前記第２の電流密度は、前記第１のめっき処理部で印加する前記第１の電流密度より低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のめっき処理部と前記第２のめっき処理部は、同一のめっき槽に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のめっき処理部と前記第２のめっき処理部は、それぞれ異なっためっき槽に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームは、鉄−ニッケル合金から成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、鉛フリーめっきは、錫−銅めっきであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームに設けられた複数のインナリードのワイヤ接合部に銀めっきが形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
（ａ）ダイパッドと、前記ダイパッドの周囲に配置された複数のインナリードと、前記複数のインナリードそれぞれと一体で繋がる複数のアウタリードとを有する薄板状のリードフレームを準備する工程と、
（ｂ）前記ダイパッドに半導体チップを搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップの複数の電極パッドと前記複数のインナリードとをそれぞれワイヤで電気的に接続する工程と、
（ｄ）前記半導体チップと前記複数のインナリードと複数の前記ワイヤとを封止体によって封止する工程と、
（ｅ）それぞれ別々に整流器が接続された第１のめっき処理部と第２のめっき処理部を備えためっき装置に、前記封止体が形成された前記リードフレームを配置して前記封止体から露出する前記複数のアウタリードに鉛フリーめっき処理を行う工程と、
（ｆ）前記複数のアウタリードを前記リードフレームから切断分離して個片化する工程と、
を有し、
前記（ｅ）工程において、前記第１のめっき処理部で第１の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で第１の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第１の鉛フリーめっき処理を施し、その後、前記第２のめっき処理部で、前記第１の鉛フリーめっき液と組成が同系列の第２の鉛フリーめっき液に前記リードフレームを浸した状態で前記第１の電流密度と異なった第２の電流密度を印加して前記複数のアウタリードに第２の鉛フリーめっき処理を施す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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−２８３３０３（Ｐ２０１０−２８３３０３Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７６５４（Ｐ２００９−１３７６５４）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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