銅表面の処理方法
【課題】封止材等との接着性が良好であり、電気特性及び放熱性の低下を抑制することができ、低温処理可能であって、生産性に優れ、キズやコスレなどの痕が付きにくい、半導体実装用導電基材の表面処理方法を提供する。
【解決手段】腐食抑制剤、硫酸及び過酸化水素を含有する化学粗化液を接触させて銅表面に粗化形状を形成する粗化工程を有し、前記腐食抑制剤は、１，２，３−ベンゾトリアゾール及び５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを含有し、前記粗化工程の後に、前記粗化工程で表面に形成される有機皮膜を、アミン及び、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物を含有しているアルカリ性溶液に接触させて除去する皮膜除去工程を有する銅表面の処理方法。
【解決手段】腐食抑制剤、硫酸及び過酸化水素を含有する化学粗化液を接触させて銅表面に粗化形状を形成する粗化工程を有し、前記腐食抑制剤は、１，２，３−ベンゾトリアゾール及び５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを含有し、前記粗化工程の後に、前記粗化工程で表面に形成される有機皮膜を、アミン及び、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物を含有しているアルカリ性溶液に接触させて除去する皮膜除去工程を有する銅表面の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体実装用導電基材の表面処理方法、ならびにこの処理方法を用いてなる導電基材および半導体パッケージに関するものであり、特に銅または銅合金よりなるリードフレームの表面処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会の発展は目覚しく、民生機器ではパソコン、携帯電話などの小型化、軽量化、高性能化、高機能化が進められ、産業用機器としては無線基地局、光通信装置、サーバ、ルータなどのネットワーク関連機器など、大型、小型を問わず、同じように機能の向上が求められている。また、情報伝達量の増加に伴い、年々扱う信号の高周波化が進む傾向にあり、高速処理および高速伝送技術の開発が進められている。これを支えているのは、半導体チップ（ＬＳＩ）技術と実装技術である。
半導体チップの動作周波数や集積度は年々増加し、より高速で高機能な処理が可能となってきている。一方、実装技術についても小型化、軽量化、高密度実装化が進展している。現在最も一般的な実装形態としては、半導体チップをパッケージ化してマザーボードと呼ばれる配線基板上に実装する方法である。このように、半導体チップをパッケージ化する実装形態には、以下のようなメリットが挙げられる。
（１）半導体チップを熱や紫外線等の外的環境から保護することが容易である。
（２）半導体チップの取扱いが容易になり、半導体チップの検査（動作チェック等）および良品選別が容易になる。
（３）半導体チップの配線ルール（配線幅や配線間が数十ｎｍ〜数百ｎｍ）とマザーボードの配線ルール（配線幅や配線間隔が数十μｍ〜数百μｍ）には大きなギャップがあり、半導体チップとマザーボードの電気的な接続が容易になる。
【０００３】
以上のメリットから、半導体チップの実装方法として、初期から半導体パッケージによる実装形態が広く用いられ、半導体チップの種類、機能、性能に合わせた多種多様な半導体パッケージが考案、実用化された。現在、半導体パッケージは、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＯＣ（Ｌｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏ Ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ）等に代表されるリードフレームと呼ばれる導電基材を用いたタイプと、ＰＧＡ（Ｐｉｎ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等に代表される無機または有機配線基板を用いたタイプに大別される。図１にはリードフレームタイプとしてＱＦＰ、図３には配線基板タイプとしてＣＳＰの断面構造の一例を示す。リードフレームタイプは、価格が安価なことや生産性に優れることから、初期の半導体パッケージから実用化され、１９８５年以前は半導体パッケージのほとんどがリードフレームタイプであり、現在でもメモリ等の比較的低ピンの半導体パッケージに多用されている。一方配線基板タイプは、半導体チップの高機能化や多ピン化が進むに従って、多ピン化に適したＰＧＡが実用化され、現在ではさらに小型化されたＢＧＡやＣＳＰが多数製造されるようになった。なお、図３のＣＳＰ５０は、ポリイミドフィルム５１、接着剤５２、配線５３、ダイボンド材５４、金ワイヤ５５、半導体チップ５６、封止材５７、はんだボール５８より構成される。
【０００４】
前述のように、価格や生産性に優れることから、現在でもリードフレームタイプの半導体パッケージは多数製造されている。初期のリードフレームの基材には、半導体パッケージの各種信頼性を満足させるために、半導体チップの熱膨張率（約３ｐｐｍ／℃）に近い材質として４２アロイ（鉄とニッケルの合金）が使用されていた。その後、更なる低価格化、高速化、高放熱化の要求が高まり、金属銅や銅合金を基材とした銅リードフレームの実用化が強く望まれるようになった。しかし、銅リードフレームの熱膨張率は十数ｐｐｍ／℃と半導体チップに比べて非常に大きく、半導体チップとダイパッド間や銅リードフレームと封止材間で剥離やクラックが発生して、半導体パッケージの信頼性を充分に確保することができなかった。その後、ダイボンド材や封止材、銅リードフレーム基材の改良により、半導体パッケージの信頼性を確保することが可能になり、現在では銅リードフレームを使用するのが一般的となってきている。しかし、マザーボードへの実装が鉛フリー化されることによる高温での実装（リフロー温度の上昇）が必要になったことや、半導体チップの発熱量の増大などにより、より高い信頼性が求められ、銅リードフレームと封止材との更なる接着性向上が必要になっている。
【０００５】
銅リードフレームと封止材との接着性を向上させるために、従来、下記に示す銅リードフレームの表面処理方法が行われてきた。
第１の従来技術は、特許文献１に示すような、銅リードフレーム表面を有機アルカリ溶液中で陽極酸化させ、アルカリ金属残渣が１ｎｇ／ｃｍ２以下である黒色酸化膜を形成する方法である。
第２の従来技術は、特許文献２に示すような、銅リードフレーム表面を自己還元力に優れた酸化剤を添加した黒化処理液で処理することにより、銅リードフレーム表面に水酸化物を含む酸化銅の皮膜を形成する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４８５０９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１６３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来技術は以下のような課題がある。
アルカリ金属残渣が１ｎｇ／ｃｍ２以下である黒色酸化膜を形成する方法である第１の従来技術は、陽極酸化によって黒色酸化皮膜を形成するために、銅リードフレームを電源に接続した状態で処理することが必要であり、生産性が悪いという問題点がある。また、銅リードフレーム表面に厚い酸化銅の皮膜を形成するために、電気特性の低下や放熱性の低下という問題もある。
銅リードフレーム表面に水酸化物を含む酸化銅の皮膜を形成する方法である第２の従来技術は、酸化銅の皮膜を形成する処理工程の温度が５０〜８０℃と高温であり、高温に耐えうる高価な処理装置が必要である。また、酸化銅の皮膜を形成後の表面には、針状結晶が形成されるため、表面にキズやコスレなどの痕が付きやすく、生産性の低下や歩留まりの低下という問題がある。さらに、第１の従来技術と同様に、銅リードフレーム表面に酸化銅の皮膜を形成するために、電気特性の低下や放熱性の低下という問題もある。さらに、酸化銅皮膜を形成する際に酸化剤または酸化強化剤として使用される亜塩素酸ナトリウムや過マンガン酸ナトリウム等は、有害物質のため環境負荷が大きいという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、以下のように構成される。
（１）半導体実装用導電基材に腐食抑制剤を含有する化学粗化液を接触させて表面に粗化形状を形成する粗化工程を有する半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（２）前記化学粗化液は、さらに硫酸及び過酸化水素を含有している、（１）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（３）前記腐食抑制剤は、１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有している、（２）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（４）前記腐食抑制剤は、さらに５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを含有している、（３）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（５）前記粗化工程は、第１の化学粗化液に接触させる第１粗化工程と、前記第１粗化工程の後に第２の化学粗化液に接触させる第２粗化工程からなる、（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（６）前記粗化工程の後に、前記粗化工程で表面に形成される有機皮膜を除去する皮膜除去工程を有する、（１）〜（５）のいずれかに記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（７）前記除去工程は、アルカリ性溶液に接触させる工程からなる、（６）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（８）前記アルカリ性溶液は、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物と、トリエタノールアミンまたはモノエタノールアミンから選択されるエタノールアミンを含有している、（７）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の表面処理を行った半導体実装用導電基材。
（１０）（９）に記載の半導体実装用導電基材と半導体チップを接着し、その後封止材にて必要な箇所を封止して製造される半導体パッケージ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の処理方法により、銅リードフレーム等の表面に効率よく微細な凹凸を形成できるため、アンカー効果によって封止材との接着性を向上させることができる。
また、本発明の処理方法では、銅リードフレーム等の表面に酸化銅の皮膜は形成せず、電気特性および放熱性の低下を抑制することが可能である。
また、本発明の処理方法は低温での処理が可能である。よって、生産性に優れ、製造装置のコスト低減、製造コストの低減や歩留まりも向上できる。
また、本発明の処理方法は、従来技術のような有害物質を使用せずとも効果を得ることができ、環境負荷を低減できる。
また、本発明の半導体装置用導電基材は、封止材などとの接着性が良好であり、該導電基材を用いた半導体パッケージは信頼性、電気特性、放熱性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、銅リードフレームを用いたＱＦＰの構造の一例を示す断面概略図である。
【図２】図２は、銅リードフレームの構造の一例を示す平面概略図である。
【図３】図３は、配線基板を用いたＣＳＰの構造の一例を示す断面概略図である。
【図４】図４は、銅リードフレームおよびこれを用いた半導体パッケージの製造工程の一例を示す断面概略図である。
【図５】図５は、封止材との接着性を評価するための接着力測定サンプルの斜視図である。
【図６】図６は、ボンドテスタを用いたシェア強度測定方法の一例を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、半導体パッケージに用いられる銅系の半導体実装用導電基材の表面を、腐食抑制剤を含有する化学粗化液で処理し、粗化形状を形成することを特徴とする。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について、詳細に説明する。ここでは、本発明の適用例として、銅リードフレームの表面処理とこれを用いたＱＦＰを一例として説明するが、半導体用の放熱板の表面処理方法や、その他の半導体パッケージについても同様に適用することができる。
【００１２】
（半導体実装用導電基材）
半導体実装用導電基材とは、銅系の半導体実装用導電基材であり、例えば、銅または銅合金からなる金属製の放熱板やリードフレーム等が挙げられる。本願発明の方法を銅または銅合金からなる放熱板やリードフレームに使用した場合、顕著な効果が得られる。銅合金としては、銅を主成分として、クロム、ジルコニウム、亜鉛、鉄、チタン、リン等を含有したものが使用できる。
図１は、リードフレームを用いたＱＦＰの構造の一例を示す断面概略図である。図１において、ダイパット１２上にダイボンド材１７を介して半導体チップ１６が載置され、半導体チップ１６は金ワイヤ１８を介してインナーリード１３のめっき１５が形成された箇所と接続されており、これらは封止材１９により封止され、インナーリード１３から続くアウターリード１４が封止材の外に伸び、全体として半導体パッケージ１０を構成する。このうち、ダイパット１２、インナーリード１３及びアウターリード１４がリードフレームに該当する。
図２は、銅リードフレーム１１の構造の一例を示す平面概略図である。銅リードフレーム１１は、半導体チップが接着されるダイパッド１２、半導体パッケージの内側の配線であるインナーリード１３（封止材で封止される箇所）、半導体パッケージの外側に露出する配線であるアウターリード１４（封止材で封止されない箇所）等で構成される。ダイパッド１２の半導体チップが接着される面や、インナーリード１３の先端部（金ワイヤ１８の接続部）には、銀、錫、ニッケルおよび金めっき等が施されることが好ましい。インナーリード１３の先端部のめっき部を、めっき１５として示す。さらにアウターリード１４の外側には、半導体チップの接着（ダイボンド）、封止、外形加工等の際に使用されるガイド穴２０等が形成される。銅リードフレーム１１は、図２では１パッケージ分の構成を図示したが、これを基本単位として長手方向に複数個形成して短冊状に加工するのが一般的である。銅リードフレーム１１の製造方法としては、厚さ１００〜３００μｍのリール状の銅または銅合金条を用意し、まずガイド穴２０等の加工を行う。続いてガイド穴２０を用いて打ち抜き金型によって所定のパターンに打ち抜いて（スタンピング）、短冊状の銅リードフレーム１１に加工される。また、微細なインナーリード１３やアウターリード１４を加工する場合は、エッチングでパターン形成することもできる。次に、ダイパッド１２、及びインナーリード１３の金ワイヤ１８との接続部分に銀、錫、ニッケルおよび金めっき等を行ってめっき付き銅リードフレームが完成する。
【００１３】
（化学粗化液）
本発明における化学粗化液は、銅を溶解する溶液及び腐食抑制剤を含有することが好ましい。このような化学粗化液を半導体実装用導電基材に接触させることで、表面に粗化形状を形成できる。粗化形状が形成された表面は有機皮膜で覆われている。
（銅を溶解する溶液）
具体的には、銅を溶解する溶液としては、例えば、過硫酸塩、硫酸及び過酸化水素（硫酸と過酸化水素の混合液）、塩化第二鉄、塩化第二銅、塩化テトラアミン銅が挙げられる。中でも、硫酸及び過酸化水素が、低価格で入手がしやすく、生産性に優れ、環境への負荷も少ないことから特に好ましい。
化学粗化液中の、銅を溶解する溶液の濃度は、粗化処理のスピード及びランニングコストを考慮すると、１０〜４００ｇ／Ｌであり、より好ましくは、２０〜２００ｇ／Ｌである。
特に、銅を溶解する溶液が硫酸及び過酸化水素の場合は、硫酸の濃度としては、２０〜４００ｇ／Ｌであると好ましく、２０〜２００ｇ／Ｌであるとより好ましく、５０〜１００ｇ／Ｌであると特に好ましい。硫酸の濃度が２０ｇ／Ｌ以上であると、銅等の金属の溶解度が高いため結果的に液寿命が長くなり、４００ｇ／Ｌ以下であれば、ランニングコストを少なくすることができる。また、過酸化水素の濃度としては、１０〜２００ｇ／Ｌであると好ましく、１０〜１００ｇ／Ｌであるとより好ましく、１０〜５０ｇ／Ｌであると特に好ましい。過酸化水素の濃度が１０ｇ／Ｌ以上であると、粗化処理のスピードが大きいため処理時間が短くなり、生産性が高くなる傾向がある。また、２００ｇ／Ｌ以下だと、過酸化水素の自然分解が少ないので使用量を抑えることができ、ランニングコストを少なくすることができる。
【００１４】
（腐食抑制剤）
腐食抑制剤としては、半導体実装用導電基材の表面に所望の粗化形状を形成することができれば特に制限はないが、効率よく形成するためにはアゾール化合物を含有することが好ましい。アゾール化合物としては、例えば、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール、１，２，３−ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、１−メチルテトラゾール、２−メチルテトラゾール、５−メチルトリアゾール、１−フェニルテトラゾール、イミダゾール、５−フェニルテトラゾール、チアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、１，２，３−トリアゾール、インダゾール、１，２，４−トリアゾールなどが好適に使用できる。
腐食抑制剤として、少なくとも１，２，３−ベンゾトリアゾール及び５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールのいずれかを用いることが好ましく、これらを併用することがより好ましい。
腐食抑制剤として１，２，３−ベンゾトリアゾールを使用した場合に顕著な効果が得られ、つまり、効率よく粗化形状を形成できるとともに、封止材との接着性を向上させることができる。また、さらに５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを併用することにより、特に銅合金の銅リードフレームを処理した場合、化学粗化液中での沈殿物の発生を抑制でき、液寿命を長くすることができ、経済的面からも好ましい。また、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを使用することで、処理ムラを抑制することもできる。
この腐食抑制剤を含有する化学粗化液で処理することにより、半導体実装用導電基材が例えば銅リードフレームの場合には、銅リードフレーム表面に効率よく封止材との接着性に優れた粗化形状を形成でき、本発明による効果を更に確実に得ることができる。その理由は必ずしも明らかではないが、かかる化学粗化液においては、銅を溶解する溶液が半導体実装用導電基材の表面を酸化および溶解する一方、腐食抑制剤が半導体実装用導電基材表面の腐食を抑制すると考えられる。例えば、１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有する化学粗化液で粗化した銅リードフレーム表面上では、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）からＣｕ（Ｃ６Ｈ４Ｎ３）２と推定される銅及び１，２，３−ベンゾトリアゾールの化学結合が認められた。このため、銅リードフレーム表面にはＣｕ（Ｃ６Ｈ４Ｎ３）２に起因する有機皮膜が形成されると考えられる。このように互いに拮抗する成分を同時に半導体実装用導電基材の表面に接触させると、銅を溶解する溶液による表面の酸化および溶解が、部分的に腐食抑制剤によって防止されるものと考えられる。これにより、半導体実装用導電基材の表面に極めて複雑な粗化形状を形成できるものと推測される。
かかる効果を好適に得るためには、化学粗化液中の腐食抑制剤の濃度は、形成される粗化形状の大きさと処理ムラを低減することを考慮すると、０．５〜３０ｇ／Ｌが好ましく、より好ましくは０．５〜２０ｇ／Ｌである。中でも、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールそれぞれの濃度は、０．５〜２０ｇ／Ｌであると好ましく、０．５〜１０ｇ／Ｌであるとより好ましく、０．５〜７ｇ／Ｌであると特に好ましい。濃度を０．５ｇ／Ｌ以上とすることで、充分な粗化形状が得られやすくなり、２０ｇ／Ｌ以下とすることで、処理ムラの低減ができる。
【００１５】
（アルコール溶媒）
上記に加えて化学粗化液には、更にアルコール溶媒を含有していることが好ましい。これにより、沈殿物の発生をさらに抑制し、その結果、沈殿物の再付着による異物不良を低減することができる。更に、接着特性を損なうことなく、化学粗化液の液寿命を４倍程度に延命することができる。アルコール溶媒としては、特に限定されないが、グリコール系の溶媒であると好ましい。グリコール系の溶媒としては、例えば、アルキレングリコール、アルキレングリコールアルキルエーテル、グリコール酸、及び分子量２００〜２００００のポリエチレングリコールなどが挙げられる。アルキレングリコール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、メチルプロピレングリコールなどが挙げられる。アルキレングリコールアルキルエーテルとしては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。これらの溶媒は単独で使用してもよく、また、２種以上混合して使用することもできる。
化学粗化液中のアルコール溶媒の濃度は、沈殿物を低減することを考慮すると３〜７０ｍＬ／Ｌが好ましく、より好ましくは、３〜５０ｍＬ／Ｌである。
【００１６】
（化学粗化液による処理）
前述のような化学粗化液を用いて半導体実装用導電基材を処理する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、スプレー法、ディップ法によって、化学粗化液を半導体実装用導電基材に接触させる方法がある。
また、半導体実装用導電基材が、例えば銅リードフレームの場合は、処理温度及び処理時間については、銅リードフレームの粗化形状がＲｚ０．５〜５μｍとなるように適宜決定することが好ましい。Ｒｚは十点平均粗さであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１ １９９４に準拠して測定できる。Ｒｚを０．５μｍ以上とすることで、充分な封止材との接着力が得られ、さらに安定した接着力を得るためには０．７μｍ以上がより好ましい。また、Ｒｚが大きすぎるとエッチング量が大きくなって、微細なパターンではインナーリードやアウターリードの細りが問題になる場合があり、５μｍ以下とすることでこれらの問題が生じにくくなる。また、２．０μｍを越えるとワイヤボンド強度が低下する傾向があり、安定したワイヤボンド強度を得るためには、１．５μｍ以下が好ましい。したがって、安定した封止材との接着力とワイヤボンド強度を両立させるためには、Ｒｚは０．７〜１．５μｍであることが最も好ましい。これらのＲｚを満たすためには、温度は１０〜４０℃、時間は３０〜６００秒で処理することが好ましい。
【００１７】
（粗化工程）
粗化工程は、１回で行っても、複数回に分けて行ってもよい。複数回に分けて行う場合は、安価に生産性よく処理ムラを抑制し、安定して粗化するため、化学粗化液の濃度を順に高くしていくことが好ましい。
好ましくは、第１の化学粗化液に接触させる第１粗化工程と、第１粗化工程の後に第２の化学粗化液に接触させる第２粗化工程との２回に分けて行う。第１粗化工程で半導体実装用導体基板表面を若干粗化して銅表面の汚染等を除去し、第２粗化工程で所望の粗化形状を得る。これにより均一に処理が行えるため、処理ムラを低減できる。２回処理を行う場合、第１の化学粗化液および第２の化学粗化液は、少なくとも５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有することが好ましく、第１の化学粗化液および第２の化学粗化液が少なくとも５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有し、かつ第１の化学粗化液および前記第２の化学粗化液の少なくとも一方に、１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有していることがより好ましく、第１の化学粗化液および前記第２の化学粗化液の両方に、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールおよび１，２，３−ベンゾトリアゾールの両方を含有していることが最も好ましい。また、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールの濃度は、第１の化学粗化液より第２の化学粗化液を高くすることがより好ましい。具体的には、腐食抑制剤の合計濃度は、第１の化学粗化液中において０．５〜１０ｇ／Ｌが好ましく、第２の化学粗化液において１〜２０ｇ／Ｌが好ましい。粗化工程を複数回に分けて行うことにより、より安価に生産性よく、また処理ムラを抑制し安定して半導体実装用導体基板表面に有機皮膜付きの粗化形状を形成することができる。
【００１８】
（皮膜除去工程）
粗化工程の後に有機皮膜を除去する皮膜除去工程をさらに行うことが好ましい。前述の通り、腐食抑制剤を含有する化学粗化液で半導体実装用導電基材を処理すると、粗化形状の表面に有機被膜が形成される。半導体実装用導電基材を長期保存する場合は表面の防錆効果が期待できるために、有機皮膜が付いた状態で保存することが好ましく、実際に使用する直前に有機皮膜を除去することが好ましい。例えば、半導体実装用導電基材が銅リードフレームの場合は、半導体パッケージを組立てる直前に有機皮膜を除去することが好ましい。使用の直前に有機皮膜を除去することにより、汚染の少ない銅または銅合金の表面が得られ、封止材との接着性を向上することができる。
有機皮膜の除去方法は特に問わないが、アルカリ性溶液に接触させる処理方法が好ましく、スプレー法やディップ法で行うことが効率的で好ましい。アルカリ性溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物を溶解した水溶液が好ましく、特に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物が有機皮膜の除去性に優れていることから、より好ましい。
また、アルカリ性溶液は、さらにアミンを含有していることが好ましい。アミンを含有することで均一かつ容易に有機皮膜を除去できる。使用できるアミンは特に問わないが、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンから選択されるエタノールアミンが有機皮膜の除去性に優れており、より好ましい。
アルカリ金属化合物の濃度は、５〜１００ｇ／Ｌが好ましく、３０〜７０ｇ／Ｌがより好ましい。５ｇ／Ｌ以上にすることで、有機皮膜の除去性が充分に得られやすくなり、アルカリ金属化合物が高濃度の場合に半導体実装用導体基板が変色する場合があり、１００ｇ／Ｌ以下にすることで銅リードフレームは変色しにくくなる。また、アミンの濃度は、５〜１００ｇ／Ｌが好ましく、３０〜７０ｇ／Ｌがより好ましい。同様に、５ｇ／Ｌ以上とすることで、有機皮膜の除去性が充分に得られやすくなり、１００ｇ／Ｌ以下とすることでアミンによる半導体実装用導体基板の変色が起こりにくくなる。
処理温度及び処理時間は、有機皮膜が完全に除去可能な条件を適宜決定することができるが、温度は３０〜８０℃、時間は１０〜１００秒であることが好ましい。
【００１９】
（半導体パッケージ）
次に、本発明を適用した半導体パッケージについて説明する。ここでは、本発明の表面処理を行った銅リードフレームを用いたＱＦＰを一例として説明するが、その他の半導体パッケージについても同様に適用することが可能である。
【００２０】
（ダイボンド材）
半導体チップを銅リードフレームに接着するためのダイボンド材としては、半導体用のダイボンドペーストまたはダイボンドフィルムなどが使用できる。半導体パッケージの信頼性を向上させるためには、半導体チップと銅リードフレームの接着力が強い、ダイボンドフィルムを使用することが好ましい。ダイボンドフィルムは、熱可塑性と熱硬化性のものがあるが、低温接着可能な熱硬化性のものが好ましい。半導体チップの接着は、一般的な接着方法で行えば良い。例えば、所定のサイズのダイボンドフィルムを予め銅リードフレームのダイパッドに仮接着し、その後ダイボンダで半導体チップを熱圧着して接着することができる。また、半導体ウエハをダイボンドフィルム付きダイシングテープに貼り付けてダイシングすることで、半導体チップの裏面にダイボンドフィルムを仮接着し、これを銅リードフレームに熱圧着する方法もあり、この方法は効率的で好ましい。熱硬化性のダイボンド材を使用した場合は、半導体チップを搭載後にダイボンド材を加熱硬化するのが一般的であるが、特に熱硬化性のダイボンドフィルムを使用した場合は、封止材の後加熱時に同時に硬化することもできる。
【００２１】
（封止材）
封止材としては、半導体を封止できる材料であれば良いが、半導体封止用エポキシ系封止材が好ましい。エポキシ系封止材は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填剤、カップリング剤、難燃剤を含有しているものが好ましい。
エポキシ樹脂は、たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のフェノール類及び／又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの、アルキル置換、芳香環置換又は非置換のビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、ビフェノール等のジグリシジルエーテル、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンとフェノ−ル類の共縮合樹脂のエポキシ化物、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるアラルキル型フェノール樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂などが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化剤は、たとえば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び／又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とジメトキシパラキシレンやビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とシクロペンタジエンから共重合により合成される、ジクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等のジクロペンタジエン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂などが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて併用してもよい。
硬化促進剤は、たとえば、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザ−ビシクロ（４，３，０）ノネン、５、６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のシクロアミジン化合物及びこれらの化合物に無水マレイン酸、１，４−ベンゾキノン、２，５−トルキノン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルベンゾキノン、２，６−ジメチルベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−５−メチル−１，４−ベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−１，４−ベンゾキノン、フェニル−１，４−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン類及びこれらの誘導体、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類及びこれらの誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等のホスフィン化合物及びこれらのホスフィン化合物に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体などが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機充填剤は、たとえば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
カップリング剤は、たとえば、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を添加することができるが、アミノシランが好ましい。
難燃剤は、たとえば、リン化合物や赤リン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の無機物及び／又はフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等で被覆されたリン化合物、メラミン、メラミン誘導体、メラミン変性フェノール樹脂、トリアジン環を有する化合物、シアヌル酸誘導体、イソシアヌル酸誘導体等の窒素含有化合物、シクロホスファゼン等のリン及び窒素含有化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
更に、必要に応じて着色剤、可撓剤、イオン捕捉剤などその他添加剤を加えることが好ましい。
エポキシ系封止材を用いて半導体チップを封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法等を用いてもよい。
【００２２】
（めっき付き銅リードフレームおよび半導体パッケージの製造方法）
図４の（ａ）〜（ｄ）に本発明におけるめっき付き銅リードフレーム２２の製造方法を、図４の（ｅ）〜（ｈ）に本発明における半導体パッケージ１０の製造方法の一実施形態を断面模式図で示す。ただし、製造工程の順番は、本発明の目的を逸脱しない範囲では、特に限定しない。
【００２３】
（工程ａ）
（工程ａ）は、図４（ａ）に示すとおり、銅または銅合金条２１を準備する工程である。便宜上、短冊状に図示したが、実際はリール状のものを使用することが好ましい。
【００２４】
（工程ｂ）
（工程ｂ）は、図４（ｂ）に示すとおり、銅または銅合金条２１をフレーム形状に加工する工程である。まずリール状の銅または銅合金条２１の両端に、図２に示すようなガイド穴２０等を形成し、続いてガイド穴２０を用いて位置決めして、金型によって所定のパターンにスタンピングし、銅リードフレーム１１に加工する。また、微細パターンが必要な場合は、エッチングでフレーム形状に加工することもできる。
【００２５】
（工程ｃ）
（工程ｃ）は、図４（ｃ）に示すとおり、本発明の表面処理を行う工程である。
（工程ｃ−１）
（工程ｂ）まで作製した銅リードフレーム１１に、脱脂および酸洗浄処理を行う。脱脂処理は、酸性脱脂およびアルカリ性脱脂のいずれを用いても良いが、アルカリ性脱脂が好ましい。酸洗浄処理は、硫酸、塩酸、硝酸等が使用できるが、硫酸が好ましい。
（工程ｃ−２）
次に、銅リードフレーム１１を前述の化学粗化液に浸漬して、表面に有機皮膜付きの粗化形状を形成する（粗化工程）。粗化工程は、１段階で行っても、複数段階に分けて行っても良い。２段階で行う場合、すなわち、第１の化学粗化液に浸漬して第１粗化工程を行い、続けて第２の化学粗化液に浸漬して第２粗化工程を行う場合は、処理ムラを低減することができる。
（工程ｃ−３）
最後に、前述の通りアルカリ性溶液に浸漬して有機皮膜を除去して、粗化形状付の銅リードフレーム２２を得る。
【００２６】
（工程ｄ）
（工程ｄ）は、図４（ｄ）に示すとおり、めっきを行う工程である。前述のように、ダイパッド１２の半導体チップ１６が接着される面、及びインナーリード１３の先端部である金ワイヤ１８の接続部にめっき１５を施し、めっき付き銅リードフレームを製造する。めっきの種類としては、銀、錫、ニッケル及び金が使用できる。
【００２７】
以上の説明では、（工程ｃ）の表面処理後に（工程ｄ）のめっきを行う方法を説明したが、（工程ｄ）のめっきを行った後に（工程ｃ）の表面処理を行うこともできる。これにより、予めめっきされた金ワイヤ１８の接続部には、粗化形状が形成されないため、ワイヤボンド性が向上して好ましい。
また、（工程ｂ）をスタンピングで行うときは、（工程ｂ）を（工程ｃ）の後に行うことで、効率よく表面処理を行うことができ、さらに銅リードフレーム１１の変形を低減できるため好ましい。
また、（工程ｂ）を（工程ｄ）の後に行うことで、効率よくめっきおよび表面処理を行うことができ、さらに銅リードフレーム１１の変形が低減できるため好ましい。
また、（工程ｂ）でパターンのみ加工して、リール状に繋がった状態で（工程ｃ）および（工程ｄ）を行うことで、さらに効率よく表面処理およびめっきを行うことができるため、より好ましい。
【００２８】
（工程ｅ）
（工程ｅ）は、図４（ｅ）に示すとおり、銅リードフレームに半導体チップ１６を搭載する工程である。（工程ｄ）まで作製した銅リードフレームに、ダイボンド材１７を用いて半導体チップ１６を接着させる。熱硬化性のダイボンド材１７を使用した場合は、さらに加熱硬化することができる。
【００２９】
（工程ｆ）
（工程ｆ）は、図４（ｆ）に示すとおり、銅リードフレームと半導体チップ１６を電気的に接続する工程である。半導体チップ１６の電極と銅リードフレームのインナーリード１３のめっき１５の形成部分を、ワイヤボンダを用いて金ワイヤ１８で電気的に接続する。
【００３０】
（工程ｇ）
（工程ｇ）は、図４（ｇ）に示すとおり、半導体チップ１６を封止する工程である。半導体チップ１６が搭載された銅リードフレームを封止用金型に装填し、トランスファーモールドにて封止材１９で封止する。その後、封止材１９の後加熱を行う。
【００３１】
（工程ｈ）
（工程ｈ）は、図４（ｈ）に示すとおり、銅リードフレームのアウターリード１４部分を外形加工する工程である。複数の半導体パッケージが繋がった状態の銅リードフレームから、金型を用いてアウターリード１４の切断と外形加工を行い、更に、必要に応じてアウターリード１４にめっきを行い、本発明の半導体パッケージ１０が製造できる。
【実施例】
【００３２】
以下に、本発明を実施例に基づいて図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
本発明の半導体実装用導電基材の表面処理を適用して作製した半導体パッケージ（ＱＦＰ）の信頼性を評価するために、以下のようにして銅リードフレームおよび半導体パッケージのサンプルを作製した。
【００３４】
（工程ａ）
銅合金条２１として、幅３４．８ｍｍ、長さ２５ｍ、厚み１５０μｍのリール状ＭＦ２０２材（三菱電機メテックス社製、商品名）を用意した。（図４（ａ））
【００３５】
（工程ｂ）
リール状の銅合金条２１の両端に、図２に示すような、ガイド穴２０等を形成し、続いてガイド穴２０を用いて位置決めして、金型によってスタンピングし、幅３４．８ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚み１５０μｍの銅リードフレーム１１を作製した（図４（ｂ））。
【００３６】
（工程ｃ）
（工程ｃ−１）
（工程ｂ）まで作製した銅リードフレーム１１の表面を、２００ｍｌ／Ｌに調整した酸性脱脂液Ｚ−２００（ワールドメタル社製、商品名）に液温５０℃で２分間浸漬した後、液温５０℃の水に２分間浸漬することにより湯洗し、さらに水洗した。次いで、３．６Ｎの硫酸水溶液に浸漬し、水洗した。
【００３７】
（工程ｃ−２）
次に、銅リードフレーム１１を７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、および１，２，３−ベンゾトリアゾール３ｇ／Ｌからなる化学粗化液に液温３０℃で２分間浸漬し（粗化工程）、その後水洗して表面粗さ１．４μｍの有機皮膜付き銅リードフレームを作製した。
【００３８】
（工程ｃ−３）
皮膜除去工程として、水酸化ナトリウム４０ｇ／Ｌ、トリエタノールアミン５０ｇ／Ｌからなるアルカリ性溶液に４０℃で３分間浸漬し、さらに水洗した後８０℃で３０分間乾燥させ、銅リードフレーム表面の有機皮膜を除去して粗化形状付き銅リードフレーム２２を作製した（図４（ｃ））。
【００３９】
（工程ｄ）
粗化形状付き銅リードフレーム２２の表面にレジストを形成し、インナーリード１３の端子部とダイパッド１２を露出させて、銀めっき１５を露出部分に施した後、レジストを剥離した（図４（ｄ））。
【００４０】
（工程ｅ）
（工程ｄ）まで作製した銅リードフレームのダイパッド１２表面に、所定のサイズに切断したダイボンド材１７であるＤＦ−４０２（日立化成工業社製、商品名、ダイボンドフィルム）を１２０℃、１５秒で仮接着した後、ダイボンダを用いて半導体チップ１６を１５０℃、１５秒でダイパッド１２に接着した。その後、１８０℃、６０分の加熱処理を行い、ダイボンド材１７を硬化させた（図４（ｅ））。
【００４１】
（工程ｆ）
半導体チップ１６の電極と、銅リードフレームのインナーリード１３の銀めっき１５の形成部分とを、ワイヤボンダを用いてφ２５μｍの金ワイヤ１８で電気的に接続した（図４（ｆ））。
【００４２】
（工程ｇ）
（工程ｆ）まで作製した銅リードフレームを封止用金型に装填し、トランスファーモールドにて封止材１９であるＣＥＬ−９２４０ＨＦ１０（日立化成工業社製、商品名）を用いて１８０℃、９０秒で封止した。その後、１８０℃、５時間の加熱処理を行い、封止材１９を完全硬化させた（図４（ｇ））。
【００４３】
（工程ｈ）
複数の半導体パッケージが繋がった状態の銅リードフレームから、アウターリード加工用金型を用いてアウターリード１４の切断と外形加工を行い、本発明の半導体パッケージ１０を作製した（図４（ｈ））。
【００４４】
（実施例２）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、からなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．６μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４５】
（実施例３）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール３ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ１．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４６】
（実施例４）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール１ｇ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール２ｇ／Ｌ、およびプロピレングリコール２５ｍＬ／Ｌからなる第１の化学粗化液を用いて液温３０℃で１分間浸漬して第１の粗化工程を行い、続いて７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール３ｇ／Ｌ、およびプロピレングリコール２５ｍＬ／Ｌからなる第２の化学粗化液を用いて液温３０℃で１分間浸漬して第２の粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ１．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４７】
（実施例５）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、および１，２，３−ベンゾトリアゾール０．５ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．９μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４８】
（実施例６）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、および１，２，３−ベンゾトリアゾール６ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．１μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４９】
（実施例７）
（工程ｃ−２）の水洗後に、（工程ｃ−３）を行わずに８０℃で３０分間乾燥させ、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ１．４μｍの、有機皮膜付き銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５０】
（実施例８）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール２０ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．５μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５１】
（実施例９）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール２５ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５２】
（実施例１０）
（工程ａ）および（工程ｂ）を行い、次に（工程ｄ）の銀めっきを行った後に（工程ｃ）の表面粗化処理を行った。それ以外は実施例６と同様に行って表面粗さ２．１μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５３】
（比較例１）
（工程ｃ−２）および（工程ｃ−３）を行わずに、（工程ｃ）は（工程ｃ−１）のみを行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．２μｍの銅リードフレーム作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５４】
（比較例２）
（工程ｃ−２）において、リン酸三ナトリウム１０ｇ／Ｌおよび水酸化カリウム２５ｇ／Ｌを含むアルカリ性溶液に亜塩素酸ナトリウム１５ｇ／Ｌ添加した酸化処理液に８５℃で３分間浸漬し、水洗した後、８０℃で３０分間乾燥を行った。その後（工程ｃ−３）は行わず、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．７μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５５】
（比較例３）
（工程ｃ−２）において、マイクロエッチング剤であるメックエッチボンドＣＺ８１００（メック社製、商品名）に４０℃で１分３０秒間浸漬し、水洗した後、常温にて３．６Ｎの硫酸水溶液に浸漬し、水洗した後、８０℃で３０分間乾燥を行った。その後（工程ｃ−３）は行わず、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．１μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５６】
（比較例４）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌからなる混合液を用いて液温３０℃で２分間浸漬し、２分間水洗した後、８０℃で３０分間乾燥を行った。その後（工程ｃ−３）は行わず、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５７】
（実施例１１）
本発明の表面処理を行った銅リードフレームと封止材１９との接着性を評価するために、以下の評価サンプルを作製した。
厚み１５０μｍのリール状の銅合金条２１であるＭＦ２０２材（三菱電機メテックス社製、商品名）から、９ｍｍ角の被着体３０を切り出し、実施例１の（工程ｃ）に示す表面処理を行った。次に被着体３０をトランスファーモールド用金型に装填し、実施例１の（工程ｇ）と同様に封止材を硬化させ、図５に示すような、封止材３１の接着面積が１０ｍｍ２の接着力測定サンプルを作製した。
【００５８】
（実施例１２）
被着体３０に対して、実施例２の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００５９】
（実施例１３）
被着体３０に対して、実施例３の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６０】
（実施例１４）
被着体３０に対して、実施例４の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６１】
（実施例１５）
被着体３０に対して、実施例５の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６２】
（実施例１６）
被着体３０に対して、実施例６の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６３】
（実施例１７）
被着体３０に対して、実施例７の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６４】
（実施例１８）
被着体３０に対して、実施例８の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６５】
（実施例１９）
被着体３０に対して、実施例９の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６６】
（比較例５）
被着体３０に対して、比較例１の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６７】
（比較例６）
被着体３０に対して、比較例２の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６８】
（比較例７）
被着体３０に対して、比較例３の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６９】
（比較例８）
被着体３０に対して、比較例４の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００７０】
（半導体パッケージの信頼性評価）
実施例１〜１０および比較例１〜４で作製した各々２２個の半導体パッケージのサンプルに対して、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽中に１６８時間放置して吸湿処理を行った後、到達温度２６０℃、長さ２ｍのＩＲリフロー炉に０．５ｍ／分の条件で各サンプルを流して、リフロー試験を行った。その後、各サンプルについて剥離やクラック発生の有無を調べ、いずれかが発生した場合をＮＧとし、ＮＧとなる半導体パッケージ数を調べて、「フロー試験後のＮＧ数」として表１に示した。
また、各々２２個の半導体パッケージのサンプルを、−６５℃、３０分〜１５０℃、３０分の条件で温度サイクル試験を行い、５００サイクル目、１０００サイクル目、１５００サイクル目、２０００サイクル目に、各サンプルについて剥離やクラック発生の有無を調べ、いずれかが発生した場合はそのサンプルをＮＧとし、ＮＧとなるサンプル数を調べ、「温度サイクル試験後のＮＧ数」として表１に示した。
【００７１】
（銅リードフレームの外観評価）
実施例１〜１０および比較例１〜４で作製した各々２０枚の銅リードフレームの外観を目視で検査し、キズおよび処理ムラ発生の有無を調べ、いずれかが発生した場合はその銅リードフレームをＮＧとし、ＮＧとなる銅リードフレーム数を調べた。結果を表２に示す。また、処理後の各銅リードフレームの十点平均表面粗さを表２に示す。なお、「キズ」とは、粗化形状形成後の製造工程で主に接触やコスレなどの物理的要因で発生した銅リードフレームの全体に対する割合である。「処理ムラ」とは、粗化の程度が均一でない場合にリードフレームの表面の色合いに微妙な変化（色ムラ）が生じた銅リードフレームの全体に対する割合である。
【００７２】
（封止材との接着性評価）
実施例１１〜１９および比較例５〜８で作製した接着力測定サンプルを、図６に示すボンドテスタ ＢＴ２４００（Ｄａｇｅ社製、商品名）を用いてシェア強度を測定した。シェアツール３２は被着体３０から高さ１００μｍに固定し、試料台３３を測定スピード５０μｍ／秒で水平移動させて、封止材３１と被着体３０との接合面が破断されたときの強度を測定し、測定は各々５回測定して平均値を求め、「初期」の「シェア強度」として表３に示す。また、各接着力測定サンプルを２２０℃、２０分間熱処理した後、同様にシェア強度を測定し、「２２０℃、２０分熱処理後」の「シェア強度」として結果を表３に示す。
【００７３】
（ワイヤボンドプル強度の評価）
実施例１〜１０および比較例１〜４で作製した銅リードフレーム１１に、実施例１の（工程ｅ）（工程ｆ）を行い、半導体チップ１６の搭載およびワイヤボンドを行ったサンプルを作製し、ボンドテスタ ＢＴ２４００（Ｄａｇｅ社製、商品名）を用いて、ワイヤボンドプル強度を測定した。結果を表４に示す。なお、測定の条件はプルスピード０．５ｍｍ／秒であった。
【００７４】
以上の結果から、本発明の実施例では、封止材との接着力、ワイヤボンドプル強度、表面のキズ、処理ムラ等の特性に優れた銅リードフレームを製造することができ、この銅リードフレームを用いることで、信頼性に優れた半導体パッケージを製造することができた。一方、従来技術を用いた比較例では、上記特性の全てを満足できる銅リードフレームおよび半導体パッケージを製造することはできなかった。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
【表３】
【００７８】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、封止材との接着性を向上できる半導体実装用導電基材の表面処理方法を提供するものであり、特に銅または銅合金よりなる放熱板やリードフレーム、およびこれらを用いた半導体パッケージに好適に適用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 半導体パッケージ（ＱＦＰ）
１１ 導電基材（リードフレーム）
１２ ダイパッド
１３ インナーリード
１４ アウターリード
１５ めっき
１６、５６ 半導体チップ
１７、５４ ダイボンド材（ダイボンドフィルム）
１８、５５ 金ワイヤ
１９、５７ 封止材
２０ ガイド穴
２１ 銅または銅合金条
２２ 粗化形状付き銅リードフレーム
３０ 被着体
３１ 封止材（シェア強度測定用）
３２ シェアツール
３３ 試料台
３４ サンプル固定治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体実装用導電基材の表面処理方法、ならびにこの処理方法を用いてなる導電基材および半導体パッケージに関するものであり、特に銅または銅合金よりなるリードフレームの表面処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会の発展は目覚しく、民生機器ではパソコン、携帯電話などの小型化、軽量化、高性能化、高機能化が進められ、産業用機器としては無線基地局、光通信装置、サーバ、ルータなどのネットワーク関連機器など、大型、小型を問わず、同じように機能の向上が求められている。また、情報伝達量の増加に伴い、年々扱う信号の高周波化が進む傾向にあり、高速処理および高速伝送技術の開発が進められている。これを支えているのは、半導体チップ（ＬＳＩ）技術と実装技術である。
半導体チップの動作周波数や集積度は年々増加し、より高速で高機能な処理が可能となってきている。一方、実装技術についても小型化、軽量化、高密度実装化が進展している。現在最も一般的な実装形態としては、半導体チップをパッケージ化してマザーボードと呼ばれる配線基板上に実装する方法である。このように、半導体チップをパッケージ化する実装形態には、以下のようなメリットが挙げられる。
（１）半導体チップを熱や紫外線等の外的環境から保護することが容易である。
（２）半導体チップの取扱いが容易になり、半導体チップの検査（動作チェック等）および良品選別が容易になる。
（３）半導体チップの配線ルール（配線幅や配線間が数十ｎｍ〜数百ｎｍ）とマザーボードの配線ルール（配線幅や配線間隔が数十μｍ〜数百μｍ）には大きなギャップがあり、半導体チップとマザーボードの電気的な接続が容易になる。
【０００３】
以上のメリットから、半導体チップの実装方法として、初期から半導体パッケージによる実装形態が広く用いられ、半導体チップの種類、機能、性能に合わせた多種多様な半導体パッケージが考案、実用化された。現在、半導体パッケージは、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＯＣ（Ｌｅａｄ Ｏｎ Ｃｈｉｐ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏ Ｌｅａｄ Ｐａｃｋａｇｅ）等に代表されるリードフレームと呼ばれる導電基材を用いたタイプと、ＰＧＡ（Ｐｉｎ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等に代表される無機または有機配線基板を用いたタイプに大別される。図１にはリードフレームタイプとしてＱＦＰ、図３には配線基板タイプとしてＣＳＰの断面構造の一例を示す。リードフレームタイプは、価格が安価なことや生産性に優れることから、初期の半導体パッケージから実用化され、１９８５年以前は半導体パッケージのほとんどがリードフレームタイプであり、現在でもメモリ等の比較的低ピンの半導体パッケージに多用されている。一方配線基板タイプは、半導体チップの高機能化や多ピン化が進むに従って、多ピン化に適したＰＧＡが実用化され、現在ではさらに小型化されたＢＧＡやＣＳＰが多数製造されるようになった。なお、図３のＣＳＰ５０は、ポリイミドフィルム５１、接着剤５２、配線５３、ダイボンド材５４、金ワイヤ５５、半導体チップ５６、封止材５７、はんだボール５８より構成される。
【０００４】
前述のように、価格や生産性に優れることから、現在でもリードフレームタイプの半導体パッケージは多数製造されている。初期のリードフレームの基材には、半導体パッケージの各種信頼性を満足させるために、半導体チップの熱膨張率（約３ｐｐｍ／℃）に近い材質として４２アロイ（鉄とニッケルの合金）が使用されていた。その後、更なる低価格化、高速化、高放熱化の要求が高まり、金属銅や銅合金を基材とした銅リードフレームの実用化が強く望まれるようになった。しかし、銅リードフレームの熱膨張率は十数ｐｐｍ／℃と半導体チップに比べて非常に大きく、半導体チップとダイパッド間や銅リードフレームと封止材間で剥離やクラックが発生して、半導体パッケージの信頼性を充分に確保することができなかった。その後、ダイボンド材や封止材、銅リードフレーム基材の改良により、半導体パッケージの信頼性を確保することが可能になり、現在では銅リードフレームを使用するのが一般的となってきている。しかし、マザーボードへの実装が鉛フリー化されることによる高温での実装（リフロー温度の上昇）が必要になったことや、半導体チップの発熱量の増大などにより、より高い信頼性が求められ、銅リードフレームと封止材との更なる接着性向上が必要になっている。
【０００５】
銅リードフレームと封止材との接着性を向上させるために、従来、下記に示す銅リードフレームの表面処理方法が行われてきた。
第１の従来技術は、特許文献１に示すような、銅リードフレーム表面を有機アルカリ溶液中で陽極酸化させ、アルカリ金属残渣が１ｎｇ／ｃｍ２以下である黒色酸化膜を形成する方法である。
第２の従来技術は、特許文献２に示すような、銅リードフレーム表面を自己還元力に優れた酸化剤を添加した黒化処理液で処理することにより、銅リードフレーム表面に水酸化物を含む酸化銅の皮膜を形成する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４８５０９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１６３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来技術は以下のような課題がある。
アルカリ金属残渣が１ｎｇ／ｃｍ２以下である黒色酸化膜を形成する方法である第１の従来技術は、陽極酸化によって黒色酸化皮膜を形成するために、銅リードフレームを電源に接続した状態で処理することが必要であり、生産性が悪いという問題点がある。また、銅リードフレーム表面に厚い酸化銅の皮膜を形成するために、電気特性の低下や放熱性の低下という問題もある。
銅リードフレーム表面に水酸化物を含む酸化銅の皮膜を形成する方法である第２の従来技術は、酸化銅の皮膜を形成する処理工程の温度が５０〜８０℃と高温であり、高温に耐えうる高価な処理装置が必要である。また、酸化銅の皮膜を形成後の表面には、針状結晶が形成されるため、表面にキズやコスレなどの痕が付きやすく、生産性の低下や歩留まりの低下という問題がある。さらに、第１の従来技術と同様に、銅リードフレーム表面に酸化銅の皮膜を形成するために、電気特性の低下や放熱性の低下という問題もある。さらに、酸化銅皮膜を形成する際に酸化剤または酸化強化剤として使用される亜塩素酸ナトリウムや過マンガン酸ナトリウム等は、有害物質のため環境負荷が大きいという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、以下のように構成される。
（１）半導体実装用導電基材に腐食抑制剤を含有する化学粗化液を接触させて表面に粗化形状を形成する粗化工程を有する半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（２）前記化学粗化液は、さらに硫酸及び過酸化水素を含有している、（１）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（３）前記腐食抑制剤は、１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有している、（２）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（４）前記腐食抑制剤は、さらに５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを含有している、（３）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（５）前記粗化工程は、第１の化学粗化液に接触させる第１粗化工程と、前記第１粗化工程の後に第２の化学粗化液に接触させる第２粗化工程からなる、（１）〜（４）のいずれかに記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（６）前記粗化工程の後に、前記粗化工程で表面に形成される有機皮膜を除去する皮膜除去工程を有する、（１）〜（５）のいずれかに記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（７）前記除去工程は、アルカリ性溶液に接触させる工程からなる、（６）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（８）前記アルカリ性溶液は、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物と、トリエタノールアミンまたはモノエタノールアミンから選択されるエタノールアミンを含有している、（７）に記載の半導体実装用導電基材の表面処理方法。
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の表面処理を行った半導体実装用導電基材。
（１０）（９）に記載の半導体実装用導電基材と半導体チップを接着し、その後封止材にて必要な箇所を封止して製造される半導体パッケージ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の処理方法により、銅リードフレーム等の表面に効率よく微細な凹凸を形成できるため、アンカー効果によって封止材との接着性を向上させることができる。
また、本発明の処理方法では、銅リードフレーム等の表面に酸化銅の皮膜は形成せず、電気特性および放熱性の低下を抑制することが可能である。
また、本発明の処理方法は低温での処理が可能である。よって、生産性に優れ、製造装置のコスト低減、製造コストの低減や歩留まりも向上できる。
また、本発明の処理方法は、従来技術のような有害物質を使用せずとも効果を得ることができ、環境負荷を低減できる。
また、本発明の半導体装置用導電基材は、封止材などとの接着性が良好であり、該導電基材を用いた半導体パッケージは信頼性、電気特性、放熱性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、銅リードフレームを用いたＱＦＰの構造の一例を示す断面概略図である。
【図２】図２は、銅リードフレームの構造の一例を示す平面概略図である。
【図３】図３は、配線基板を用いたＣＳＰの構造の一例を示す断面概略図である。
【図４】図４は、銅リードフレームおよびこれを用いた半導体パッケージの製造工程の一例を示す断面概略図である。
【図５】図５は、封止材との接着性を評価するための接着力測定サンプルの斜視図である。
【図６】図６は、ボンドテスタを用いたシェア強度測定方法の一例を示す断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、半導体パッケージに用いられる銅系の半導体実装用導電基材の表面を、腐食抑制剤を含有する化学粗化液で処理し、粗化形状を形成することを特徴とする。
以下、図面を用いて本発明の実施形態について、詳細に説明する。ここでは、本発明の適用例として、銅リードフレームの表面処理とこれを用いたＱＦＰを一例として説明するが、半導体用の放熱板の表面処理方法や、その他の半導体パッケージについても同様に適用することができる。
【００１２】
（半導体実装用導電基材）
半導体実装用導電基材とは、銅系の半導体実装用導電基材であり、例えば、銅または銅合金からなる金属製の放熱板やリードフレーム等が挙げられる。本願発明の方法を銅または銅合金からなる放熱板やリードフレームに使用した場合、顕著な効果が得られる。銅合金としては、銅を主成分として、クロム、ジルコニウム、亜鉛、鉄、チタン、リン等を含有したものが使用できる。
図１は、リードフレームを用いたＱＦＰの構造の一例を示す断面概略図である。図１において、ダイパット１２上にダイボンド材１７を介して半導体チップ１６が載置され、半導体チップ１６は金ワイヤ１８を介してインナーリード１３のめっき１５が形成された箇所と接続されており、これらは封止材１９により封止され、インナーリード１３から続くアウターリード１４が封止材の外に伸び、全体として半導体パッケージ１０を構成する。このうち、ダイパット１２、インナーリード１３及びアウターリード１４がリードフレームに該当する。
図２は、銅リードフレーム１１の構造の一例を示す平面概略図である。銅リードフレーム１１は、半導体チップが接着されるダイパッド１２、半導体パッケージの内側の配線であるインナーリード１３（封止材で封止される箇所）、半導体パッケージの外側に露出する配線であるアウターリード１４（封止材で封止されない箇所）等で構成される。ダイパッド１２の半導体チップが接着される面や、インナーリード１３の先端部（金ワイヤ１８の接続部）には、銀、錫、ニッケルおよび金めっき等が施されることが好ましい。インナーリード１３の先端部のめっき部を、めっき１５として示す。さらにアウターリード１４の外側には、半導体チップの接着（ダイボンド）、封止、外形加工等の際に使用されるガイド穴２０等が形成される。銅リードフレーム１１は、図２では１パッケージ分の構成を図示したが、これを基本単位として長手方向に複数個形成して短冊状に加工するのが一般的である。銅リードフレーム１１の製造方法としては、厚さ１００〜３００μｍのリール状の銅または銅合金条を用意し、まずガイド穴２０等の加工を行う。続いてガイド穴２０を用いて打ち抜き金型によって所定のパターンに打ち抜いて（スタンピング）、短冊状の銅リードフレーム１１に加工される。また、微細なインナーリード１３やアウターリード１４を加工する場合は、エッチングでパターン形成することもできる。次に、ダイパッド１２、及びインナーリード１３の金ワイヤ１８との接続部分に銀、錫、ニッケルおよび金めっき等を行ってめっき付き銅リードフレームが完成する。
【００１３】
（化学粗化液）
本発明における化学粗化液は、銅を溶解する溶液及び腐食抑制剤を含有することが好ましい。このような化学粗化液を半導体実装用導電基材に接触させることで、表面に粗化形状を形成できる。粗化形状が形成された表面は有機皮膜で覆われている。
（銅を溶解する溶液）
具体的には、銅を溶解する溶液としては、例えば、過硫酸塩、硫酸及び過酸化水素（硫酸と過酸化水素の混合液）、塩化第二鉄、塩化第二銅、塩化テトラアミン銅が挙げられる。中でも、硫酸及び過酸化水素が、低価格で入手がしやすく、生産性に優れ、環境への負荷も少ないことから特に好ましい。
化学粗化液中の、銅を溶解する溶液の濃度は、粗化処理のスピード及びランニングコストを考慮すると、１０〜４００ｇ／Ｌであり、より好ましくは、２０〜２００ｇ／Ｌである。
特に、銅を溶解する溶液が硫酸及び過酸化水素の場合は、硫酸の濃度としては、２０〜４００ｇ／Ｌであると好ましく、２０〜２００ｇ／Ｌであるとより好ましく、５０〜１００ｇ／Ｌであると特に好ましい。硫酸の濃度が２０ｇ／Ｌ以上であると、銅等の金属の溶解度が高いため結果的に液寿命が長くなり、４００ｇ／Ｌ以下であれば、ランニングコストを少なくすることができる。また、過酸化水素の濃度としては、１０〜２００ｇ／Ｌであると好ましく、１０〜１００ｇ／Ｌであるとより好ましく、１０〜５０ｇ／Ｌであると特に好ましい。過酸化水素の濃度が１０ｇ／Ｌ以上であると、粗化処理のスピードが大きいため処理時間が短くなり、生産性が高くなる傾向がある。また、２００ｇ／Ｌ以下だと、過酸化水素の自然分解が少ないので使用量を抑えることができ、ランニングコストを少なくすることができる。
【００１４】
（腐食抑制剤）
腐食抑制剤としては、半導体実装用導電基材の表面に所望の粗化形状を形成することができれば特に制限はないが、効率よく形成するためにはアゾール化合物を含有することが好ましい。アゾール化合物としては、例えば、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール、１，２，３−ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、１−メチルテトラゾール、２−メチルテトラゾール、５−メチルトリアゾール、１−フェニルテトラゾール、イミダゾール、５−フェニルテトラゾール、チアゾール、ピラゾール、イソオキサゾール、１，２，３−トリアゾール、インダゾール、１，２，４−トリアゾールなどが好適に使用できる。
腐食抑制剤として、少なくとも１，２，３−ベンゾトリアゾール及び５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールのいずれかを用いることが好ましく、これらを併用することがより好ましい。
腐食抑制剤として１，２，３−ベンゾトリアゾールを使用した場合に顕著な効果が得られ、つまり、効率よく粗化形状を形成できるとともに、封止材との接着性を向上させることができる。また、さらに５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを併用することにより、特に銅合金の銅リードフレームを処理した場合、化学粗化液中での沈殿物の発生を抑制でき、液寿命を長くすることができ、経済的面からも好ましい。また、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを使用することで、処理ムラを抑制することもできる。
この腐食抑制剤を含有する化学粗化液で処理することにより、半導体実装用導電基材が例えば銅リードフレームの場合には、銅リードフレーム表面に効率よく封止材との接着性に優れた粗化形状を形成でき、本発明による効果を更に確実に得ることができる。その理由は必ずしも明らかではないが、かかる化学粗化液においては、銅を溶解する溶液が半導体実装用導電基材の表面を酸化および溶解する一方、腐食抑制剤が半導体実装用導電基材表面の腐食を抑制すると考えられる。例えば、１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有する化学粗化液で粗化した銅リードフレーム表面上では、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）からＣｕ（Ｃ６Ｈ４Ｎ３）２と推定される銅及び１，２，３−ベンゾトリアゾールの化学結合が認められた。このため、銅リードフレーム表面にはＣｕ（Ｃ６Ｈ４Ｎ３）２に起因する有機皮膜が形成されると考えられる。このように互いに拮抗する成分を同時に半導体実装用導電基材の表面に接触させると、銅を溶解する溶液による表面の酸化および溶解が、部分的に腐食抑制剤によって防止されるものと考えられる。これにより、半導体実装用導電基材の表面に極めて複雑な粗化形状を形成できるものと推測される。
かかる効果を好適に得るためには、化学粗化液中の腐食抑制剤の濃度は、形成される粗化形状の大きさと処理ムラを低減することを考慮すると、０．５〜３０ｇ／Ｌが好ましく、より好ましくは０．５〜２０ｇ／Ｌである。中でも、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールそれぞれの濃度は、０．５〜２０ｇ／Ｌであると好ましく、０．５〜１０ｇ／Ｌであるとより好ましく、０．５〜７ｇ／Ｌであると特に好ましい。濃度を０．５ｇ／Ｌ以上とすることで、充分な粗化形状が得られやすくなり、２０ｇ／Ｌ以下とすることで、処理ムラの低減ができる。
【００１５】
（アルコール溶媒）
上記に加えて化学粗化液には、更にアルコール溶媒を含有していることが好ましい。これにより、沈殿物の発生をさらに抑制し、その結果、沈殿物の再付着による異物不良を低減することができる。更に、接着特性を損なうことなく、化学粗化液の液寿命を４倍程度に延命することができる。アルコール溶媒としては、特に限定されないが、グリコール系の溶媒であると好ましい。グリコール系の溶媒としては、例えば、アルキレングリコール、アルキレングリコールアルキルエーテル、グリコール酸、及び分子量２００〜２００００のポリエチレングリコールなどが挙げられる。アルキレングリコール化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、メチルプロピレングリコールなどが挙げられる。アルキレングリコールアルキルエーテルとしては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。これらの溶媒は単独で使用してもよく、また、２種以上混合して使用することもできる。
化学粗化液中のアルコール溶媒の濃度は、沈殿物を低減することを考慮すると３〜７０ｍＬ／Ｌが好ましく、より好ましくは、３〜５０ｍＬ／Ｌである。
【００１６】
（化学粗化液による処理）
前述のような化学粗化液を用いて半導体実装用導電基材を処理する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、スプレー法、ディップ法によって、化学粗化液を半導体実装用導電基材に接触させる方法がある。
また、半導体実装用導電基材が、例えば銅リードフレームの場合は、処理温度及び処理時間については、銅リードフレームの粗化形状がＲｚ０．５〜５μｍとなるように適宜決定することが好ましい。Ｒｚは十点平均粗さであり、ＪＩＳ Ｂ０６０１ １９９４に準拠して測定できる。Ｒｚを０．５μｍ以上とすることで、充分な封止材との接着力が得られ、さらに安定した接着力を得るためには０．７μｍ以上がより好ましい。また、Ｒｚが大きすぎるとエッチング量が大きくなって、微細なパターンではインナーリードやアウターリードの細りが問題になる場合があり、５μｍ以下とすることでこれらの問題が生じにくくなる。また、２．０μｍを越えるとワイヤボンド強度が低下する傾向があり、安定したワイヤボンド強度を得るためには、１．５μｍ以下が好ましい。したがって、安定した封止材との接着力とワイヤボンド強度を両立させるためには、Ｒｚは０．７〜１．５μｍであることが最も好ましい。これらのＲｚを満たすためには、温度は１０〜４０℃、時間は３０〜６００秒で処理することが好ましい。
【００１７】
（粗化工程）
粗化工程は、１回で行っても、複数回に分けて行ってもよい。複数回に分けて行う場合は、安価に生産性よく処理ムラを抑制し、安定して粗化するため、化学粗化液の濃度を順に高くしていくことが好ましい。
好ましくは、第１の化学粗化液に接触させる第１粗化工程と、第１粗化工程の後に第２の化学粗化液に接触させる第２粗化工程との２回に分けて行う。第１粗化工程で半導体実装用導体基板表面を若干粗化して銅表面の汚染等を除去し、第２粗化工程で所望の粗化形状を得る。これにより均一に処理が行えるため、処理ムラを低減できる。２回処理を行う場合、第１の化学粗化液および第２の化学粗化液は、少なくとも５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有することが好ましく、第１の化学粗化液および第２の化学粗化液が少なくとも５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有し、かつ第１の化学粗化液および前記第２の化学粗化液の少なくとも一方に、１，２，３−ベンゾトリアゾールを含有していることがより好ましく、第１の化学粗化液および前記第２の化学粗化液の両方に、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールおよび１，２，３−ベンゾトリアゾールの両方を含有していることが最も好ましい。また、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールまたは１，２，３−ベンゾトリアゾールの濃度は、第１の化学粗化液より第２の化学粗化液を高くすることがより好ましい。具体的には、腐食抑制剤の合計濃度は、第１の化学粗化液中において０．５〜１０ｇ／Ｌが好ましく、第２の化学粗化液において１〜２０ｇ／Ｌが好ましい。粗化工程を複数回に分けて行うことにより、より安価に生産性よく、また処理ムラを抑制し安定して半導体実装用導体基板表面に有機皮膜付きの粗化形状を形成することができる。
【００１８】
（皮膜除去工程）
粗化工程の後に有機皮膜を除去する皮膜除去工程をさらに行うことが好ましい。前述の通り、腐食抑制剤を含有する化学粗化液で半導体実装用導電基材を処理すると、粗化形状の表面に有機被膜が形成される。半導体実装用導電基材を長期保存する場合は表面の防錆効果が期待できるために、有機皮膜が付いた状態で保存することが好ましく、実際に使用する直前に有機皮膜を除去することが好ましい。例えば、半導体実装用導電基材が銅リードフレームの場合は、半導体パッケージを組立てる直前に有機皮膜を除去することが好ましい。使用の直前に有機皮膜を除去することにより、汚染の少ない銅または銅合金の表面が得られ、封止材との接着性を向上することができる。
有機皮膜の除去方法は特に問わないが、アルカリ性溶液に接触させる処理方法が好ましく、スプレー法やディップ法で行うことが効率的で好ましい。アルカリ性溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物を溶解した水溶液が好ましく、特に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物が有機皮膜の除去性に優れていることから、より好ましい。
また、アルカリ性溶液は、さらにアミンを含有していることが好ましい。アミンを含有することで均一かつ容易に有機皮膜を除去できる。使用できるアミンは特に問わないが、トリエタノールアミン、モノエタノールアミンから選択されるエタノールアミンが有機皮膜の除去性に優れており、より好ましい。
アルカリ金属化合物の濃度は、５〜１００ｇ／Ｌが好ましく、３０〜７０ｇ／Ｌがより好ましい。５ｇ／Ｌ以上にすることで、有機皮膜の除去性が充分に得られやすくなり、アルカリ金属化合物が高濃度の場合に半導体実装用導体基板が変色する場合があり、１００ｇ／Ｌ以下にすることで銅リードフレームは変色しにくくなる。また、アミンの濃度は、５〜１００ｇ／Ｌが好ましく、３０〜７０ｇ／Ｌがより好ましい。同様に、５ｇ／Ｌ以上とすることで、有機皮膜の除去性が充分に得られやすくなり、１００ｇ／Ｌ以下とすることでアミンによる半導体実装用導体基板の変色が起こりにくくなる。
処理温度及び処理時間は、有機皮膜が完全に除去可能な条件を適宜決定することができるが、温度は３０〜８０℃、時間は１０〜１００秒であることが好ましい。
【００１９】
（半導体パッケージ）
次に、本発明を適用した半導体パッケージについて説明する。ここでは、本発明の表面処理を行った銅リードフレームを用いたＱＦＰを一例として説明するが、その他の半導体パッケージについても同様に適用することが可能である。
【００２０】
（ダイボンド材）
半導体チップを銅リードフレームに接着するためのダイボンド材としては、半導体用のダイボンドペーストまたはダイボンドフィルムなどが使用できる。半導体パッケージの信頼性を向上させるためには、半導体チップと銅リードフレームの接着力が強い、ダイボンドフィルムを使用することが好ましい。ダイボンドフィルムは、熱可塑性と熱硬化性のものがあるが、低温接着可能な熱硬化性のものが好ましい。半導体チップの接着は、一般的な接着方法で行えば良い。例えば、所定のサイズのダイボンドフィルムを予め銅リードフレームのダイパッドに仮接着し、その後ダイボンダで半導体チップを熱圧着して接着することができる。また、半導体ウエハをダイボンドフィルム付きダイシングテープに貼り付けてダイシングすることで、半導体チップの裏面にダイボンドフィルムを仮接着し、これを銅リードフレームに熱圧着する方法もあり、この方法は効率的で好ましい。熱硬化性のダイボンド材を使用した場合は、半導体チップを搭載後にダイボンド材を加熱硬化するのが一般的であるが、特に熱硬化性のダイボンドフィルムを使用した場合は、封止材の後加熱時に同時に硬化することもできる。
【００２１】
（封止材）
封止材としては、半導体を封止できる材料であれば良いが、半導体封止用エポキシ系封止材が好ましい。エポキシ系封止材は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填剤、カップリング剤、難燃剤を含有しているものが好ましい。
エポキシ樹脂は、たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のフェノール類及び／又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの、アルキル置換、芳香環置換又は非置換のビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、ビフェノール等のジグリシジルエーテル、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンとフェノ−ル類の共縮合樹脂のエポキシ化物、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるアラルキル型フェノール樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂などが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化剤は、たとえば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び／又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とジメトキシパラキシレンやビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とシクロペンタジエンから共重合により合成される、ジクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等のジクロペンタジエン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂などが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて併用してもよい。
硬化促進剤は、たとえば、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザ−ビシクロ（４，３，０）ノネン、５、６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のシクロアミジン化合物及びこれらの化合物に無水マレイン酸、１，４−ベンゾキノン、２，５−トルキノン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルベンゾキノン、２，６−ジメチルベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−５−メチル−１，４−ベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−１，４−ベンゾキノン、フェニル−１，４−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン類及びこれらの誘導体、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類及びこれらの誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等のホスフィン化合物及びこれらのホスフィン化合物に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体などが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機充填剤は、たとえば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
カップリング剤は、たとえば、エポキシシラン、メルカプトシラン、アミノシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物等の公知のカップリング剤を添加することができるが、アミノシランが好ましい。
難燃剤は、たとえば、リン化合物や赤リン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の無機物及び／又はフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等で被覆されたリン化合物、メラミン、メラミン誘導体、メラミン変性フェノール樹脂、トリアジン環を有する化合物、シアヌル酸誘導体、イソシアヌル酸誘導体等の窒素含有化合物、シクロホスファゼン等のリン及び窒素含有化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられ、これらの１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
更に、必要に応じて着色剤、可撓剤、イオン捕捉剤などその他添加剤を加えることが好ましい。
エポキシ系封止材を用いて半導体チップを封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法等を用いてもよい。
【００２２】
（めっき付き銅リードフレームおよび半導体パッケージの製造方法）
図４の（ａ）〜（ｄ）に本発明におけるめっき付き銅リードフレーム２２の製造方法を、図４の（ｅ）〜（ｈ）に本発明における半導体パッケージ１０の製造方法の一実施形態を断面模式図で示す。ただし、製造工程の順番は、本発明の目的を逸脱しない範囲では、特に限定しない。
【００２３】
（工程ａ）
（工程ａ）は、図４（ａ）に示すとおり、銅または銅合金条２１を準備する工程である。便宜上、短冊状に図示したが、実際はリール状のものを使用することが好ましい。
【００２４】
（工程ｂ）
（工程ｂ）は、図４（ｂ）に示すとおり、銅または銅合金条２１をフレーム形状に加工する工程である。まずリール状の銅または銅合金条２１の両端に、図２に示すようなガイド穴２０等を形成し、続いてガイド穴２０を用いて位置決めして、金型によって所定のパターンにスタンピングし、銅リードフレーム１１に加工する。また、微細パターンが必要な場合は、エッチングでフレーム形状に加工することもできる。
【００２５】
（工程ｃ）
（工程ｃ）は、図４（ｃ）に示すとおり、本発明の表面処理を行う工程である。
（工程ｃ−１）
（工程ｂ）まで作製した銅リードフレーム１１に、脱脂および酸洗浄処理を行う。脱脂処理は、酸性脱脂およびアルカリ性脱脂のいずれを用いても良いが、アルカリ性脱脂が好ましい。酸洗浄処理は、硫酸、塩酸、硝酸等が使用できるが、硫酸が好ましい。
（工程ｃ−２）
次に、銅リードフレーム１１を前述の化学粗化液に浸漬して、表面に有機皮膜付きの粗化形状を形成する（粗化工程）。粗化工程は、１段階で行っても、複数段階に分けて行っても良い。２段階で行う場合、すなわち、第１の化学粗化液に浸漬して第１粗化工程を行い、続けて第２の化学粗化液に浸漬して第２粗化工程を行う場合は、処理ムラを低減することができる。
（工程ｃ−３）
最後に、前述の通りアルカリ性溶液に浸漬して有機皮膜を除去して、粗化形状付の銅リードフレーム２２を得る。
【００２６】
（工程ｄ）
（工程ｄ）は、図４（ｄ）に示すとおり、めっきを行う工程である。前述のように、ダイパッド１２の半導体チップ１６が接着される面、及びインナーリード１３の先端部である金ワイヤ１８の接続部にめっき１５を施し、めっき付き銅リードフレームを製造する。めっきの種類としては、銀、錫、ニッケル及び金が使用できる。
【００２７】
以上の説明では、（工程ｃ）の表面処理後に（工程ｄ）のめっきを行う方法を説明したが、（工程ｄ）のめっきを行った後に（工程ｃ）の表面処理を行うこともできる。これにより、予めめっきされた金ワイヤ１８の接続部には、粗化形状が形成されないため、ワイヤボンド性が向上して好ましい。
また、（工程ｂ）をスタンピングで行うときは、（工程ｂ）を（工程ｃ）の後に行うことで、効率よく表面処理を行うことができ、さらに銅リードフレーム１１の変形を低減できるため好ましい。
また、（工程ｂ）を（工程ｄ）の後に行うことで、効率よくめっきおよび表面処理を行うことができ、さらに銅リードフレーム１１の変形が低減できるため好ましい。
また、（工程ｂ）でパターンのみ加工して、リール状に繋がった状態で（工程ｃ）および（工程ｄ）を行うことで、さらに効率よく表面処理およびめっきを行うことができるため、より好ましい。
【００２８】
（工程ｅ）
（工程ｅ）は、図４（ｅ）に示すとおり、銅リードフレームに半導体チップ１６を搭載する工程である。（工程ｄ）まで作製した銅リードフレームに、ダイボンド材１７を用いて半導体チップ１６を接着させる。熱硬化性のダイボンド材１７を使用した場合は、さらに加熱硬化することができる。
【００２９】
（工程ｆ）
（工程ｆ）は、図４（ｆ）に示すとおり、銅リードフレームと半導体チップ１６を電気的に接続する工程である。半導体チップ１６の電極と銅リードフレームのインナーリード１３のめっき１５の形成部分を、ワイヤボンダを用いて金ワイヤ１８で電気的に接続する。
【００３０】
（工程ｇ）
（工程ｇ）は、図４（ｇ）に示すとおり、半導体チップ１６を封止する工程である。半導体チップ１６が搭載された銅リードフレームを封止用金型に装填し、トランスファーモールドにて封止材１９で封止する。その後、封止材１９の後加熱を行う。
【００３１】
（工程ｈ）
（工程ｈ）は、図４（ｈ）に示すとおり、銅リードフレームのアウターリード１４部分を外形加工する工程である。複数の半導体パッケージが繋がった状態の銅リードフレームから、金型を用いてアウターリード１４の切断と外形加工を行い、更に、必要に応じてアウターリード１４にめっきを行い、本発明の半導体パッケージ１０が製造できる。
【実施例】
【００３２】
以下に、本発明を実施例に基づいて図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
本発明の半導体実装用導電基材の表面処理を適用して作製した半導体パッケージ（ＱＦＰ）の信頼性を評価するために、以下のようにして銅リードフレームおよび半導体パッケージのサンプルを作製した。
【００３４】
（工程ａ）
銅合金条２１として、幅３４．８ｍｍ、長さ２５ｍ、厚み１５０μｍのリール状ＭＦ２０２材（三菱電機メテックス社製、商品名）を用意した。（図４（ａ））
【００３５】
（工程ｂ）
リール状の銅合金条２１の両端に、図２に示すような、ガイド穴２０等を形成し、続いてガイド穴２０を用いて位置決めして、金型によってスタンピングし、幅３４．８ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚み１５０μｍの銅リードフレーム１１を作製した（図４（ｂ））。
【００３６】
（工程ｃ）
（工程ｃ−１）
（工程ｂ）まで作製した銅リードフレーム１１の表面を、２００ｍｌ／Ｌに調整した酸性脱脂液Ｚ−２００（ワールドメタル社製、商品名）に液温５０℃で２分間浸漬した後、液温５０℃の水に２分間浸漬することにより湯洗し、さらに水洗した。次いで、３．６Ｎの硫酸水溶液に浸漬し、水洗した。
【００３７】
（工程ｃ−２）
次に、銅リードフレーム１１を７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、および１，２，３−ベンゾトリアゾール３ｇ／Ｌからなる化学粗化液に液温３０℃で２分間浸漬し（粗化工程）、その後水洗して表面粗さ１．４μｍの有機皮膜付き銅リードフレームを作製した。
【００３８】
（工程ｃ−３）
皮膜除去工程として、水酸化ナトリウム４０ｇ／Ｌ、トリエタノールアミン５０ｇ／Ｌからなるアルカリ性溶液に４０℃で３分間浸漬し、さらに水洗した後８０℃で３０分間乾燥させ、銅リードフレーム表面の有機皮膜を除去して粗化形状付き銅リードフレーム２２を作製した（図４（ｃ））。
【００３９】
（工程ｄ）
粗化形状付き銅リードフレーム２２の表面にレジストを形成し、インナーリード１３の端子部とダイパッド１２を露出させて、銀めっき１５を露出部分に施した後、レジストを剥離した（図４（ｄ））。
【００４０】
（工程ｅ）
（工程ｄ）まで作製した銅リードフレームのダイパッド１２表面に、所定のサイズに切断したダイボンド材１７であるＤＦ−４０２（日立化成工業社製、商品名、ダイボンドフィルム）を１２０℃、１５秒で仮接着した後、ダイボンダを用いて半導体チップ１６を１５０℃、１５秒でダイパッド１２に接着した。その後、１８０℃、６０分の加熱処理を行い、ダイボンド材１７を硬化させた（図４（ｅ））。
【００４１】
（工程ｆ）
半導体チップ１６の電極と、銅リードフレームのインナーリード１３の銀めっき１５の形成部分とを、ワイヤボンダを用いてφ２５μｍの金ワイヤ１８で電気的に接続した（図４（ｆ））。
【００４２】
（工程ｇ）
（工程ｆ）まで作製した銅リードフレームを封止用金型に装填し、トランスファーモールドにて封止材１９であるＣＥＬ−９２４０ＨＦ１０（日立化成工業社製、商品名）を用いて１８０℃、９０秒で封止した。その後、１８０℃、５時間の加熱処理を行い、封止材１９を完全硬化させた（図４（ｇ））。
【００４３】
（工程ｈ）
複数の半導体パッケージが繋がった状態の銅リードフレームから、アウターリード加工用金型を用いてアウターリード１４の切断と外形加工を行い、本発明の半導体パッケージ１０を作製した（図４（ｈ））。
【００４４】
（実施例２）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、からなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．６μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４５】
（実施例３）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール３ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ１．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４６】
（実施例４）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール１ｇ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール２ｇ／Ｌ、およびプロピレングリコール２５ｍＬ／Ｌからなる第１の化学粗化液を用いて液温３０℃で１分間浸漬して第１の粗化工程を行い、続いて７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール３ｇ／Ｌ、およびプロピレングリコール２５ｍＬ／Ｌからなる第２の化学粗化液を用いて液温３０℃で１分間浸漬して第２の粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ１．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４７】
（実施例５）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、および１，２，３−ベンゾトリアゾール０．５ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．９μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４８】
（実施例６）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、５−アミノ−１Ｈ−テトラゾール２ｇ／Ｌ、および１，２，３−ベンゾトリアゾール６ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．１μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００４９】
（実施例７）
（工程ｃ−２）の水洗後に、（工程ｃ−３）を行わずに８０℃で３０分間乾燥させ、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ１．４μｍの、有機皮膜付き銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５０】
（実施例８）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール２０ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．５μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５１】
（実施例９）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌ、１，２，３−ベンゾトリアゾール２５ｇ／Ｌからなる化学粗化液を用いて液温３０℃で２分間浸漬して粗化工程を行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５２】
（実施例１０）
（工程ａ）および（工程ｂ）を行い、次に（工程ｄ）の銀めっきを行った後に（工程ｃ）の表面粗化処理を行った。それ以外は実施例６と同様に行って表面粗さ２．１μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５３】
（比較例１）
（工程ｃ−２）および（工程ｃ−３）を行わずに、（工程ｃ）は（工程ｃ−１）のみを行い、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．２μｍの銅リードフレーム作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５４】
（比較例２）
（工程ｃ−２）において、リン酸三ナトリウム１０ｇ／Ｌおよび水酸化カリウム２５ｇ／Ｌを含むアルカリ性溶液に亜塩素酸ナトリウム１５ｇ／Ｌ添加した酸化処理液に８５℃で３分間浸漬し、水洗した後、８０℃で３０分間乾燥を行った。その後（工程ｃ−３）は行わず、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．７μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５５】
（比較例３）
（工程ｃ−２）において、マイクロエッチング剤であるメックエッチボンドＣＺ８１００（メック社製、商品名）に４０℃で１分３０秒間浸漬し、水洗した後、常温にて３．６Ｎの硫酸水溶液に浸漬し、水洗した後、８０℃で３０分間乾燥を行った。その後（工程ｃ−３）は行わず、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ２．１μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５６】
（比較例４）
（工程ｃ−２）において、７５質量％硫酸水溶液８０ｍＬ／Ｌ、３５質量％過酸化水素水６０ｍＬ／Ｌからなる混合液を用いて液温３０℃で２分間浸漬し、２分間水洗した後、８０℃で３０分間乾燥を行った。その後（工程ｃ−３）は行わず、それ以外は実施例１と同様に行って表面粗さ０．４μｍの銅リードフレームを作製した。また、実施例１と同様にして半導体パッケージ１０を作製した。
【００５７】
（実施例１１）
本発明の表面処理を行った銅リードフレームと封止材１９との接着性を評価するために、以下の評価サンプルを作製した。
厚み１５０μｍのリール状の銅合金条２１であるＭＦ２０２材（三菱電機メテックス社製、商品名）から、９ｍｍ角の被着体３０を切り出し、実施例１の（工程ｃ）に示す表面処理を行った。次に被着体３０をトランスファーモールド用金型に装填し、実施例１の（工程ｇ）と同様に封止材を硬化させ、図５に示すような、封止材３１の接着面積が１０ｍｍ２の接着力測定サンプルを作製した。
【００５８】
（実施例１２）
被着体３０に対して、実施例２の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００５９】
（実施例１３）
被着体３０に対して、実施例３の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６０】
（実施例１４）
被着体３０に対して、実施例４の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６１】
（実施例１５）
被着体３０に対して、実施例５の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６２】
（実施例１６）
被着体３０に対して、実施例６の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６３】
（実施例１７）
被着体３０に対して、実施例７の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６４】
（実施例１８）
被着体３０に対して、実施例８の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６５】
（実施例１９）
被着体３０に対して、実施例９の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例１１と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６６】
（比較例５）
被着体３０に対して、比較例１の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６７】
（比較例６）
被着体３０に対して、比較例２の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６８】
（比較例７）
被着体３０に対して、比較例３の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００６９】
（比較例８）
被着体３０に対して、比較例４の（工程ｃ）と同じ表面処理を施した以外は、実施例８と同様に接着力測定サンプルを作製した。
【００７０】
（半導体パッケージの信頼性評価）
実施例１〜１０および比較例１〜４で作製した各々２２個の半導体パッケージのサンプルに対して、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽中に１６８時間放置して吸湿処理を行った後、到達温度２６０℃、長さ２ｍのＩＲリフロー炉に０．５ｍ／分の条件で各サンプルを流して、リフロー試験を行った。その後、各サンプルについて剥離やクラック発生の有無を調べ、いずれかが発生した場合をＮＧとし、ＮＧとなる半導体パッケージ数を調べて、「フロー試験後のＮＧ数」として表１に示した。
また、各々２２個の半導体パッケージのサンプルを、−６５℃、３０分〜１５０℃、３０分の条件で温度サイクル試験を行い、５００サイクル目、１０００サイクル目、１５００サイクル目、２０００サイクル目に、各サンプルについて剥離やクラック発生の有無を調べ、いずれかが発生した場合はそのサンプルをＮＧとし、ＮＧとなるサンプル数を調べ、「温度サイクル試験後のＮＧ数」として表１に示した。
【００７１】
（銅リードフレームの外観評価）
実施例１〜１０および比較例１〜４で作製した各々２０枚の銅リードフレームの外観を目視で検査し、キズおよび処理ムラ発生の有無を調べ、いずれかが発生した場合はその銅リードフレームをＮＧとし、ＮＧとなる銅リードフレーム数を調べた。結果を表２に示す。また、処理後の各銅リードフレームの十点平均表面粗さを表２に示す。なお、「キズ」とは、粗化形状形成後の製造工程で主に接触やコスレなどの物理的要因で発生した銅リードフレームの全体に対する割合である。「処理ムラ」とは、粗化の程度が均一でない場合にリードフレームの表面の色合いに微妙な変化（色ムラ）が生じた銅リードフレームの全体に対する割合である。
【００７２】
（封止材との接着性評価）
実施例１１〜１９および比較例５〜８で作製した接着力測定サンプルを、図６に示すボンドテスタ ＢＴ２４００（Ｄａｇｅ社製、商品名）を用いてシェア強度を測定した。シェアツール３２は被着体３０から高さ１００μｍに固定し、試料台３３を測定スピード５０μｍ／秒で水平移動させて、封止材３１と被着体３０との接合面が破断されたときの強度を測定し、測定は各々５回測定して平均値を求め、「初期」の「シェア強度」として表３に示す。また、各接着力測定サンプルを２２０℃、２０分間熱処理した後、同様にシェア強度を測定し、「２２０℃、２０分熱処理後」の「シェア強度」として結果を表３に示す。
【００７３】
（ワイヤボンドプル強度の評価）
実施例１〜１０および比較例１〜４で作製した銅リードフレーム１１に、実施例１の（工程ｅ）（工程ｆ）を行い、半導体チップ１６の搭載およびワイヤボンドを行ったサンプルを作製し、ボンドテスタ ＢＴ２４００（Ｄａｇｅ社製、商品名）を用いて、ワイヤボンドプル強度を測定した。結果を表４に示す。なお、測定の条件はプルスピード０．５ｍｍ／秒であった。
【００７４】
以上の結果から、本発明の実施例では、封止材との接着力、ワイヤボンドプル強度、表面のキズ、処理ムラ等の特性に優れた銅リードフレームを製造することができ、この銅リードフレームを用いることで、信頼性に優れた半導体パッケージを製造することができた。一方、従来技術を用いた比較例では、上記特性の全てを満足できる銅リードフレームおよび半導体パッケージを製造することはできなかった。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
【表３】
【００７８】
【表４】
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、封止材との接着性を向上できる半導体実装用導電基材の表面処理方法を提供するものであり、特に銅または銅合金よりなる放熱板やリードフレーム、およびこれらを用いた半導体パッケージに好適に適用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０ 半導体パッケージ（ＱＦＰ）
１１ 導電基材（リードフレーム）
１２ ダイパッド
１３ インナーリード
１４ アウターリード
１５ めっき
１６、５６ 半導体チップ
１７、５４ ダイボンド材（ダイボンドフィルム）
１８、５５ 金ワイヤ
１９、５７ 封止材
２０ ガイド穴
２１ 銅または銅合金条
２２ 粗化形状付き銅リードフレーム
３０ 被着体
３１ 封止材（シェア強度測定用）
３２ シェアツール
３３ 試料台
３４ サンプル固定治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食抑制剤、硫酸及び過酸化水素を含有する化学粗化液を接触させて銅表面に粗化形状を形成する粗化工程を有し、
前記腐食抑制剤は、１，２，３−ベンゾトリアゾール及び５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを含有し、
前記粗化工程の後に、前記粗化工程で表面に形成される有機皮膜を、アミン及び、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物を含有しているアルカリ性溶液に接触させて除去する皮膜除去工程を有する銅表面の処理方法。
【請求項２】
前記粗化工程は、第１の化学粗化液に接触させる第１粗化工程と、前記第１粗化工程の後に第２の化学粗化液に接触させる第２粗化工程からなる、請求項１に記載の銅表面の処理方法。
【請求項１】
腐食抑制剤、硫酸及び過酸化水素を含有する化学粗化液を接触させて銅表面に粗化形状を形成する粗化工程を有し、
前記腐食抑制剤は、１，２，３−ベンゾトリアゾール及び５−アミノ−１Ｈ−テトラゾールを含有し、
前記粗化工程の後に、前記粗化工程で表面に形成される有機皮膜を、アミン及び、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムから選択されるアルカリ金属化合物を含有しているアルカリ性溶液に接触させて除去する皮膜除去工程を有する銅表面の処理方法。
【請求項２】
前記粗化工程は、第１の化学粗化液に接触させる第１粗化工程と、前記第１粗化工程の後に第２の化学粗化液に接触させる第２粗化工程からなる、請求項１に記載の銅表面の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８２５２８（Ｐ２０１２−８２５２８Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２１９３２（Ｐ２０１２−２１９３２）
【出願日】平成２４年２月３日（２０１２．２．３）
【分割の表示】特願２００９−２７０３１０（Ｐ２００９−２７０３１０）の分割
【原出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月３日（２０１２．２．３）
【分割の表示】特願２００９−２７０３１０（Ｐ２００９−２７０３１０）の分割
【原出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００４４５５）日立化成工業株式会社 (4,649)
【Ｆターム（参考）】
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