JP2004165692A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 １本の搬送レールで連続して複数の組み合わせのメッキ膜を形成し、かつ、リードフレームおよびリード表面には、高品質で膜厚が均一なメッキ膜が形成されることが要望されている。
【解決手段】メッキ装置では、搬送レールの下方に複数のメッキ浴槽４４、４５、４６が設置される。そして、メッキ浴槽４５、４６には、液移動手段４８により繋がれたメッキ液収納浴槽４９、５０が設置される。メッキ浴槽４５、４６とメッキ液収納浴槽４９、５０でメッキ液を移動させることで、導電部材に形成されるメッキ膜を選択できる。そのことで、１本の搬送レール４２で、連続して、導電部材に複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレームに、少なくとも２層のメッキ膜を形成する半導体装置の製造方法に関する。

従来の半導体装置では、導電性基体の表面に、例えば、Ｓｎ単体から成る第１メッキ膜と、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｚｎの中から選ばれる少なくとも１種類を含有するＳｎ合金から成る第２メッキ膜が形成されている。そして、第１メッキ膜の半田付け温度が、第２メッキ膜の半田付け温度よりも高く、半田付け性に優れた構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の多層メッキ鋼板の製造方法では、不溶性陽極を用いた電気ブリキラインに関し、Ｓｎメッキの上に、種類の異なる金属を重ねて連続メッキする外観均一性に優れた多層メッキ鋼板の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

以下に、メッキ装置に関し、図６から図９を参照とし説明する。

図７は、図６に示した半導体リードフレームにおけるＡ−Ａ断面図である。例えば、導電部材２１はＣｕ系合金またはＦｅ−Ｎｉ系合金で構成されている。そして、それらの導電部材２１の表面には、異なる材料の２層のメッキ膜が施されている。

図８は、自動メッキ装置全体のレイアウトである。先ず、アルカリ電解洗浄浴槽３１において、導電部材２１表面の前処理が行われ、半田メッキ皮膜の密着性や半田付け性を阻害する有機性の汚染物質が除去される。次に、導電部材２１は、水洗用浴槽３２で洗浄された後、化学エッチング浴槽３３において、化学エッチング処理（基本的には酸化―還元反応を利用した処理）が行われる。

次に、導電部材２１は、水洗用浴槽３４において洗浄された後、酸活性化浴槽３５で、水洗用浴槽３４で付着した酸化膜が除去される。次に、水洗用浴槽３６において洗浄された後、半田メッキ装置３７で、メッキ処理が施される。半田メッキ液は強酸性のため、メッキ処理後のメッキ膜表面は酸性になっている。そのような表面では時間の経過とともに、メッキ膜が変色し、半田付け性が劣化する。そのため、水洗用浴槽３８、中和処理浴槽３９において、メッキ膜表面に残留する酸を中和し、吸着している有機物を除去する。その後、導電部材２１は、水洗用浴槽４０、湯洗用浴槽４１で洗浄され、乾燥装置４２で、乾燥される。

図９は、図８に示した化学エッチング浴槽３３のＢ−Ｂ方向における断面図である。

この化学エッチング浴槽３３の働きは、上述した通りである。ここでは、このメッキ装置における仕組みについて説明する。このメッキ装置では、横送り式プッシャー３３１と搬送レール３３２は、共に上下方向に可動できるようになっている。そして、それらの可動範囲の上限位置および下限位置が決められており、その間を繰り返し動いている。吊り下げ用フック３３３は、作業目的に応じ、適した間隔で搬送レール３３２に掛けられる。通常は、隣り合った浴槽のセンター間の距離である。そして、メッキされる導電部材２１を吊っているメッキ補助ラック３３４は、この吊り下げ用フック３３３に掛けられ、このメッキ装置にセットされる。

次に、横送り式プッシャー３３１について述べる。横送り式プッシャー３３１間の距離は、基本的には、隣り合った浴槽のセンター間の距離とほぼ等しい。そして、この横送り式プッシャー３３１は、１本のアームに設置されており、作業方向へ吊り下げ用フック３３３を１スパン送ると、その分戻るようになっている。そして、この横送り式プッシャー３３１は、搬送レール３３２が上限位置で、吊り下げ用フック３３３を１スパン送り、搬送レール３３２が下限位置で、その分横送り式プッシャー３３１が戻るようになっている。また、搬送レール３３２は、上下方向には動くが進行方向には動かない。この作業の繰り返しにより、このメッキ装置は機能している。
特開平１０−２２９１５２号公報（第３−４頁、第１図） 特開平７−３０５１９３号公報（第６−１２頁、第１図）

リードフレーム等の導電部材表面に、例えば、Ｓｎ金属とＢｉ金属とのようにイオン化傾向の異なる合金メッキ膜を形成する場合、イオン化傾向の大きいＢｉが優先的に析出されてしまう。そして、この現象により、第１メッキ膜の表面は、非平滑な析出粒子で皮膜形成され、第１メッキ膜の表面に、第２メッキ膜を形成した場合にも、該析出粒子により、非平滑なメッキ膜表面が形成されてしまう。

メッキ処理が施されたリードフレームの表面が、非平滑なメッキ膜表面の状態で、例えば、リードの曲げ加工が行われると、該析出粒子が脱落し、脱落した粒子がリード間に付着する。そして、リードに通電端子を当接し、ＩＣの良否判定する工程では、リード間に付着した粒子により、不良と判定されてしまうという問題があった。

本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明の半導体装置の製造方法では、ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉを主材料とするリードにＳｎ金属を主金属材料とする第１のメッキ膜を形成し、リード最表面には前記Ｓｎ金属とＢｉ金属との合金から成る第２のメッキ膜を形成し、前記リードを導電手段に固着する半導体装置の製造方法において、前記第１のメッキ膜は、前記Ｓｎ金属に対して０〜１重量％程度の前記Ｂｉ金属を含むことを特徴とする。従って、本発明の半導体装置の製造方法では、第１メッキ膜層を形成するメッキ液に関し、Ｓｎに対して０〜１重量％程度のＢｉが含まれるようにすることで、メッキ膜表面に形成される析出粒子を抑制することができる。

また、本発明の半導体装置の製造方法では、ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉを主材料とするリードを用意し、前記リードに回路装置を電気的に接続し、前記リードの一部が露出するように封止体により封止し、前記リードを導電手段に固着する半導体装置の製造方法において、前記リードの表面には、Ｓｎ金属を主金属材料とし、前記Ｓｎ金属に対して０〜１重量％程度のＢｉ金属が含まれる第１のメッキ膜が形成され、最表面には前記Ｓｎ金属と前記Ｂｉ金属との合金から成る第２のメッキ膜が形成されることを特徴とする。従って、本発明の半導体装置の製造方法では、第１メッキ膜層を形成するメッキ液に関し、Ｓｎに対して０〜１重量％程度のＢｉが含まれるようにすることで、メッキ膜表面に形成される析出粒子を抑制することができる。そして、リードの曲げ加工等での析出粒子の脱落を防止し、ＩＣ判定での誤認を低減させることができる。

第１の効果としては、このメッキ装置は、メッキ液が両浴槽間を移動される機能を有する。そのことにより、１本の搬送レールで連続して単層のまたは複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。そして、導電部材に形成するメッキ膜が変わるごとにメッキ液を交換することがなくなり、メッキ装置を一時停止することがない。このことにより、１本の搬送レールで連続して、導電部材に複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。そのため、作業時間を大幅に短縮させることができ、かつ、メッキ液を入れ換える手間を省くことができる。また、同一の浴槽でのメッキ液の入れ換えのとき、それぞれのメッキ液どうしが混入することがなくなる。そのため、メッキ液の管理およびメッキ浴槽、メッキ用設備などのメンテナンスにおける労力も大幅に減らすことができる。

第２の効果としては、本発明のメッキ方法でメッキ作業を行うことにより、表面積等の異なる様々な導電部材に対して、強い電流密度の大部分を導電部材から逃がしてメッキすることができる。そのことにより、表面積やデザイン等の異なる導電部材に対して、使用するメッキ液の好適な範囲内の電流密度で、メッキ処理を行うことができる。更に、メッキ液内の電界がコントロールされ、導電部材の全ての表面に、より均一に電流密度がかかるようになる。その結果、様々な導電部材に対してメッキ膜厚およびメッキ膜組成分布の最適化と均一性のとれたメッキ膜を形成できるようになる。

第３の効果としては、導電材質の部材で構成された４本の主柱から成る直方体の形をしたメッキ補助ラックを使用する。そのことで、表面積等の異なる様々な導電部材に対しても高品質なメッキ膜を形成することができる。

第４の効果としては、Ｃｕ単体、Ｃｕ合金またはＦｅ―Ｎｉ合金のような導電部材の表面に複数層のメッキ膜が施される半導体装置の製造方法において、第１メッキ膜がＳｎ−Ｂｉの金属材料、特に、微量のＢｉが混入するＳｎを主金属材料とするメッキ液を用いてメッキ膜が形成される。そのことで、第１メッキ膜の表面には析出粒子が発生しないか、または、発生しても極微細な析出粒子である良好なメッキ膜を有する半導体装置の製造方法を実現することができる。

先ず、第１の実施の形態として、図１、図２および図７を参照し、メッキ前処理ラインとメッキラインとを有するメッキ装置を説明する。メッキラインには複数のパターンのメッキ膜層を形成するためのメッキ浴槽を有し、そのメッキ浴槽にはそれぞれメッキ液収納浴槽を設けたことを特徴とする。

図１は、本発明であるメッキ装置を実施するためのメッキラインの機能を簡略に示したレイアウトである。このメッキラインでは、プレディップ浴槽４３、第１メッキ浴槽４４、第２メッキ浴槽４５、第３メッキ浴槽４６、水洗用浴槽４７が搬送レール４２の下に設置される。そして、横送り式プッシャー４１により１ピッチずつ送られ、それらの浴槽を用いて導電部材２１（図４参照）にメッキ膜を形成する。この機構は、従来と同様である。

本発明は、メッキ浴槽に対応して必要なだけメッキ液収納浴槽を設置する形態である。例えば、図１に示したように、第１メッキ浴槽４４には、メッキ液収納浴槽を設置しない。第２メッキ浴槽４５には、第１メッキ液収納浴槽４９を設置し、第３メッキ浴槽４６には、第２メッキ液収納浴槽５０を設置する。この場合、作業スペースを効率的に活用するためにも、また、メッキ液収納時、メッキ液が短時間に収納できるようにメッキ浴槽の下にメッキ液収納浴槽（以下、メッキ液収納浴槽を収納浴槽と呼ぶ。）を設置した。そのことにより、このメッキラインにおいて、１本の搬送レールで、導電部材２１に、連続して複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができることに特徴を有する。

図２は、本発明であるメッキ装置を実施するためのメッキラインの機能を簡略に示したレイアウトである。このメッキラインでは、プレディップ浴槽５３、第１メッキ浴槽５４、第２メッキ浴槽５５、第３メッキ浴槽５６、水洗用浴槽５７が搬送ライン５２の下に設置される。そして、横送り式プッシャー５１により１ピッチずつ送られ、それらの浴槽を用いて導電部材２１にメッキ膜を形成する。

そして、全てのメッキ浴槽に対して収納浴槽を設置している。例えば、図２では、第１メッキ浴槽５４に第１収納浴槽５９を、第２メッキ浴槽５５に第２収納浴槽６０を、第３メッキ浴槽５６に第３収納浴槽６１を、それぞれ設置する。この場合も、図１を用いて上述したように、メッキ浴槽の下に収納浴槽を設置した。そのことにより、このメッキラインでは、連続して複数の組み合わせのメッキ膜を、使用用途に応じて形成することができることに特徴を有する。

第１の形態について具体的に述べる。このメッキラインの搬送の仕組みは上記した図９と同様である。例えば、この図１のメッキラインでは、第１メッキ浴槽４４にはＳｎのメッキ液が入れられ、第２メッキ浴槽４５にはＳｎ―Ｂｉのメッキ液が入れられ、第３メッキ浴槽４６にはＳｎ―Ａｇのメッキ液が入れられている。そして、これらのメッキ浴槽は、メッキされた導電部材２１の使用用途に応じて必要なメッキ浴槽が選択される。一方、必要でないメッキ浴槽では、浴槽内のメッキ液は、収納浴槽へと移動される。しかし、この形態では、Ｓｎのメッキ液が入った第１メッキ浴槽４４には、常に、メッキ液が入れられ、導電部材２１は、このＳｎのメッキ液に浸漬される。この結果、導電部材２１にＳｎの単層のメッキ膜が形成されたり、１層目がＳｎで２層目がＳｎ―ＢｉまたはＳｎ―Ａｇのメッキ膜が形成される。なおリード材の構造は、図７と同じであるので符号を共通とした。

第１に、導電部材２１にＳｎ単層の第１メッキ膜２２のみを形成するケースについて述べる。ここでは、Ｓｎのメッキ液が入れられた第１メッキ浴槽４４には、常に、Ｓｎのメッキ液が入っており、導電部材２１には、Ｓｎのメッキ膜が形成される。まず、上記したメッキ前処理ラインで処理された導電部材２１は、プレディップ浴槽４３で表面の水酸膜の除去を行い、第１メッキ浴槽４４のＳｎのメッキ液へと浸漬する。そして、その間に第２メッキ浴槽４５および第３メッキ浴槽４６では、導電部材２１にメッキ膜を形成しないので、浴槽内のメッキ液は第１収納浴槽４９および第２収納浴槽５０へと移動する。第１メッキ浴槽４４でＳｎのメッキ膜を形成した導電部材２１は、第２メッキ浴槽４５、第３メッキ浴槽４６へと搬送される。しかし、それらのメッキ浴槽４５、４６には、メッキ液が入っていないためメッキ膜は形成されない。次に、水洗用浴槽４７で、メッキ膜を形成した導電部材２１の表面を洗浄する。この結果、導電部材２１にＳｎの単層メッキ膜が形成される。

第２に、導電部材２１に第１メッキ膜２２および第２メッキ膜２３を形成するケースについて述べる。先ず、第１メッキ浴槽４４には、常に、Ｓｎのメッキ液が入っているため、導電部材２１にはＳｎの第１メッキ膜２２が形成される。そして、その導電部材２１の使用用途に応じて、第２メッキ膜２３を形成するメッキ浴槽を選択する。ここで、最初にＳｎ―Ｂｉの第２メッキ膜２３を形成する場合は、第３メッキ浴槽４６のＳｎ―Ａｇのメッキ液を第２収納浴槽５０に移動させる。そして、Ｓｎ―Ａｇの第２メッキ膜を形成する場合は、第２メッキ浴槽４５のＳｎ―Ｂｉのメッキ液を第１収納浴槽４９に移動させ、第３メッキ浴槽４６へ第２収納浴槽５０からＳｎ―Ａｇのメッキ液を戻す。この結果、導電部材２１には、ＳｎとＳｎ―ＢｉまたはＳｎとＳｎ―Ａｇの２層のメッキ膜が形成される。

ここで、図１のメッキ装置では、第１メッキ浴槽４４のメッキ液の金属材料はＳｎであり、第２メッキ浴槽４５のメッキ液の金属材料はＳｎ―Ｂｉであり、第３メッキ浴槽４６のメッキ液の金属材料はＳｎ―Ａｇである。そして、それらの金属とそれを溶かす溶剤を除いた溶液が同一の液構成であるため、導電部材２１に連続してメッキ膜を形成することができる。しかし、液構成の異なるメッキ液で導電部材２１にメッキ膜を形成する場合もある。このときは、メッキ浴槽間に純水を入れたメッキ浴槽を用意し、メッキされた導電部材２１の表面を洗浄することで、異なるメッキ液同士が混ざるのを防止する。そして、この純水が必要でないときは、メッキ液収納浴槽に入れておく。このことにより、メッキ液の液構成に関係なく１本の搬送レールで連続して複数の組み合わせのメッキ膜を導電部材２１に形成することができる。

第２の形態について具体的に述べる。例えば、この図２の半田メッキラインでは、第１メッキ浴槽５４にはＳｎのメッキ液が収納され、第２メッキ浴槽５５にはＳｎ：Ｂｉ＝９８（重量％）：２（重量％）のメッキ液が収納され、第３メッキ浴槽５６にはＳｎ：Ｂｉ＝４３（重量％）：５７（重量％）のメッキ液が収納されている。そして、これらのメッキ浴槽は、導電部材２１の使用用途に応じて必要なメッキ浴槽が選択され、必要でないメッキ浴槽のメッキ液は収納浴槽へと移動する。この結果、導電部材２１にＳｎまたはＳｎ：Ｂｉ＝９８（重量％）：２（重量％）単層のメッキ膜が形成されたり、１層目がＳｎで２層目がＳｎ：Ｂｉ＝４３（重量％）：５７（重量％）の２層のメッキ膜が形成されたり、１層目がＳｎ：Ｂｉ＝９８（重量％）：２（重量％）で２層目がＳｎ：Ｂｉ＝４３（重量％）：５７（重量％）の２層のメッキ膜などが形成されたりする。

この形態では、導電部材２１に第１メッキ膜２２を形成するためにＳｎ：Ｂｉ＝９８（重量％）：２（重量％）のメッキ液を使用することができる。このとき、メッキ液に数％程度のＢｉを含むことにより、第１メッキ膜２２では、ウイスカー（針状結晶）の発生が、顕著に抑制される。

よって、本発明では、メッキ液構成の異なる複数のメッキ液が入れられたメッキ浴槽と、そのメッキ浴槽に必要に応じて、または、全てに収納浴槽が設置される。そして、導電部材２１の使用用途に応じて、メッキ液は上下の両浴槽に移動させられる。その結果、１本の搬送レールで連続して、複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。

つまり、連続して１本の搬送レールで複数の組み合わせのメッキ膜を導電部材２１に形成することができる。このことにより、従来では、メッキ膜の組み合わせに応じてメッキ装置を一時停止させていたが、本発明では、浴槽内のメッキ液を入れ換える必要がなくなる。この結果、作業時間を大幅に短縮させることができ、かつ、メッキ液を入れ換える手間を省くことができる。また、従来では、同一の浴槽でのメッキ液の入れ換えのとき、それぞれのメッキ液同志が混入する。しかし、本発明では、上述したように、液構成が同じである。その為、メッキ液の混入があっても、液構成の変化が抑制でき、メッキ液の管理およびメッキ浴槽、メッキ用設備などのメンテナンスにおける労力も大幅に減らすことができる。

他にも、１本の搬送レールで連続して複数の組み合わせのメッキ膜を形成できる。例えば、第１メッキ浴槽ではメッキ液を第１収納浴槽に移動させ、第２および第３メッキ浴槽でメッキ膜を形成する場合や第１および第２メッキ浴槽では、メッキ液を第１および第２収納浴槽に移動させ、第３メッキ浴槽のみで単層のメッキ膜を形成する場合などがある。また、隣り合ったメッキ浴槽に同一組成のメッキ液を入れることにより、導電部材２１に厚いメッキ膜を形成することができる。

いずれの場合にしても、上記したように、メッキ液が両浴槽間を移動させられることにより、１本の搬送レールで連続して複数の組み合わせのメッキ膜を形成することが可能である。

上記したように、半田メッキの場合を例として説明してきたが、このメッキ装置は半田メッキに限らず利用することができる。例えば、Ｓｎメッキ、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなどがある。これらの場合にも、このメッキ装置を用いて１本の搬送レールで連続して導電部材２１に複数の組み合わせのメッキ膜を形成することができる。

次に、図３、図４および図７を用いて、４本の主柱を有し、直方体構造であるメッキ補助ラックおよびこのメッキ補助ラックを用いたメッキ方法について記載する。

図３は、本発明であるメッキ方法を実施するためのメッキ補助ラックを簡単に表したレイアウトである。そして、図４は、図３に示したメッキ補助ラック７２に設置された導電部材２１（図７参照）が、メッキ浴槽７１に浸漬されているレイアウトである。ここで、電気メッキでは、主に導電部材２１を陰極にするため、電極７３がアノード７３の場合として説明する。

本発明では、導電部材２１にメッキ膜を形成するとき、４本の主柱から成る直方体のメッキ補助ラック７２を用いる。そのことにより、表面積等の異なる様々な導電部材２１に対しても、より均一に電流密度がかかるようになることに特徴を有する。

具体的に言うと、メッキ液は、メッキ作業を行うときそれぞれのメッキ液に適した電流密度の範囲がある。その適した範囲内の電流密度でメッキ作業を行うことで、高品質のメッキ膜を形成することができる。そして、４本の主柱から成る直方体のメッキ補助ラック７２に導電部材２１を設置して、このメッキ補助ラック７２と一緒に、メッキ浴槽７１のメッキ液に浸漬する。このメッキ補助ラック７２は、導電材から形成されているため、導電部材２１と一体で陰極を形成する。そして、図４にも示したように、導電部材２１は、メッキ補助ラック７２のセンターに位置するように設置するので、メッキ補助ラック７２の主柱は、アノード７３と導電部材２１の間に位置することになる。そのことで、大部分の電流密度の強い部分は、メッキ補助ラック７２の主柱へと向かう。一方、それ以外の電流密度の弱いところで、導電部材２１にメッキ膜を形成するようになる。その結果、表面積の大きい導電部材２１や表面積の小さい導電部材２１等、表面積の異なる様々な導電部材２１に対して、均一なメッキ膜厚で、均一なメッキ膜組成分布のメッキ膜を形成することができる。

例えば、表面積の大きい導電部材２１にメッキ膜を形成する場合がある。表面積が大きい場合、導電部材２１の中央部と端部では、電流密度のかかり方にも差がある。しかしながら、上記したように、メッキ補助ラック７２の主柱が導電部材２１とアノード７３との間に入ることにより、メッキすべき部分が、電流密度の強い部分を避けることができる。その結果、アノード７３に近い導電部材２１の中心の部分とアノード７３に遠い導電部材２１の端部では、電流密度の差が小さくなる。そして、この導電部材２１の表面には均一な膜厚で、均一メッキ膜組成のメッキ膜が形成される。

また、Ｐｂフリーメッキである一層目がＳｎで、二層目がＳｎ―Ｂｉのメッキ膜が形成される場合がある。このとき、二層目のＳｎ―Ｂｉのメッキ膜は、約１〜５μｍの範囲でメッキされる。ここで、メッキ補助ラック７２を使用せずにメッキを行う。この場合、上述した電気メッキ特性により、薄いＳｎ―Ｂｉのメッキ膜では特に導電部材２１の端部と中央部ではメッキ膜厚のばらつきが生じる。あるいは、導電部材２１の中央部では、メッキ膜が形成されない部分が生じてしまう。しかし、メッキ補助ラック７２を用いることで、導電部材２１の表面には、均一な膜厚で、均一メッキ膜組成のメッキ膜が形成される。

ここで、本発明のメッキ装置について説明する。このメッキ装置では、導電材質の部材からなるメッキ補助ラック７２を用いる。このメッキ補助ラック７２は、４本の主柱から成り、直方体形状をしている。そして、このメッキ補助ラック７２は、導電部材２１を中心部に設置し、導電部材２１とアノード７３との間に位置しメッキ膜を形成するのを補助する。そのとき、メッキ補助ラック７２は導電部材２１と一体に陰極を形成し、均一な膜厚で均一メッキ膜組成のメッキ膜が形成されるようにメッキ液内の電界調整を補助する。

つまり、メッキ補助ラック７２を用いて導電部材２１にメッキ膜を形成することにより、メッキ膜厚およびメッキ膜組成分布の最適化と均一性のとれたメッキ膜を形成できるようになる。

また、上記したように、電極７３がアノードの場合の実施例について説明したが、電極７３がカソードの場合でも、同様に、導電部材２１にメッキ膜を形成することができる。

最後に、図５から図７を用いて、半導体装置に用いられるリードのメッキ方法について記載する。

まず、Ｃｕ単体、Ｃｕ合金またはＦｅ―Ｎｉ合金のような導電部材２１の表面にメッキされる第１メッキ膜２２において、主金属材料がＳｎ単体からなるメッキ液がメッキされた場合は、特に、第１メッキ膜２２表面は平滑な皮膜が形成される。しかし、第１メッキ膜２２としてＳｎ−Ｂｉのような２種類の金属がメッキされた場合、第１メッキ膜はイオン化傾向の大きいＢｉが優先的に析出される特徴をもつ。この現象により、第１メッキ膜２２の表面は、非平滑な析出粒子で皮膜形成される。

その結果、リードフレームと加工装置が接触する作業が加わった場合、後述の問題が発生する。例えば、曲げ加工する工程において、リードフレームに通電端子を当接しＩＣの良否判定する工程がある。この工程において、上述の優先的に析出した非平滑な粒子が脱落することにより、脱落した粒子がリード間に付着する。そのことで、ＩＣの良否判定において、不良を招く場合がある。また、リードフレームを搬送する際、その表面の摩擦抵抗が減少しから回りして、リードフレームに当接する搬送手段の上にとどまるような場合がある。

ここで、具体的に曲げ加工において発生する問題を述べる。図５は、リードフレームを曲げ加工する金型の概略図である。そして、図示するように、半導体装置８１のリードフレーム８２をパンチ８３で切断・曲げ加工する際に問題が発生する。

先ず、メッキが施されたリードフレーム８２を台座８４Ａ、Ｂ上に設置する。そして、半導体装置８１の封止体およびリードフレーム８２を台座８４Ａおよびリード支持手段８５で固定する。このとき、リードフレーム８２の先端を台座８４Ｂ上に設置するそして、パンチ８３にてリードフレーム８２が切断され、その他の部分は曲げ加工される。この時、パンチ８３の底面とリードフレーム８２の表面は接触し、粗大化した析出粒子がパンチ８３の底面にくずとして付着する。あるいは、析出粒子が、リードフレーム８２に付着してしまう現象が発生する。

しかも、現在使われているリードフレームは、２００ピン程度を有し、狭いものでは０．４ｍｍと狭ピッチ化している。また、半導体装置自体も大幅に小さくなっているため、前記付着物により品質不良を招くことが推測される。このことより、前述したような主金属材料が、Ｓｎ単体等からなるメッキ液によりメッキされることが半導体の製造工程において望ましい。

一方、主金属がＳｎ単体からなるメッキ膜において、以下の述べる製造方法では微量のＢｉが混入することがわかった。

第１の実施の形態で説明したように、本発明のメッキ装置では、メッキ液を自由に選択することが可能であり、導電部材２１の表面にＳｎ単体の第１メッキ膜２２を形成することが可能である。しかし、第２の実施の形態で述べたように、導電部材２１にメッキする際にメッキ補助ラック７２を使用するため、メッキ補助ラック７２の表面にもメッキ膜が形成される。そして、メッキ補助ラック７２はその後の工程で洗浄等が施され、メッキ補助ラック７２自身のメッキ膜は落とされる。しかし、１つの搬送ラインでメッキ補助ラック７２を繰り返し利用する。そのため、どうしてもＳｎ単体の金属材料からなるメッキ液内にも、極微量のＢｉが混入してしまう。また、電極７３として用いるアノードにも極微量のＢｉが不純物として混入している。よって、Ｓｎ単体のメッキ液内にもＳｎに対してＢｉがある程度混入してしまう。実際には、第１メッキ膜２２がＳｎ単体からなるメッキ膜といえども、皮膜内には極微量のＢｉが存在して形成される可能性がある。

そのため、第１メッキ膜２２にどの程度のＢｉが混入すると問題が発生するか調査した。Ｓｎに対して、Ｂｉが０〜０．５重量％含まれている場合には析出粒子は発生しない。また、Ｓｎに対して、Ｂｉが０．５〜１．０重量％含まれている場合には、析出粒子の粗大化はほとんど発生しない。しかし、析出粒子が、問題ないレベルで微量に発生する場合もある。一方、Ｓｎに対して、Ｂｉが１．０〜３．０重量％含まれている場合には、問題となるレベルの析出粒子の粗大化が発生する。そして、第１メッキ膜表面に析出粒子の粗大化が発生した場合には、当然ながら第２メッキ膜２３表面も析出粒子の粗大化が発生する。

このことから、第１のメッキ膜２２がＳｎ単体もしくは１重量％以下（特に０〜０．５重量％）のメッキ膜が形成されれば、その第１のメッキ膜２２上にいかなる濃度のＳｎ−Ｂｉメッキ膜２３が形成されても粒子の粗大化は発生しないことがわかった。

以下にリードフレームを使用する半導体装置は、一般には、リードフレームに半導体チップを搭載し、金属細線による配線を行う。その後、封止され封止部から露出したリードが曲げ加工される。そして、この単体となった半導体装置は、リードを介して電気的な測定がなされユーザへ供給される。そして、ユーザ側では、実装基板上の電極にろう材を介して固着される。

ここにおいてメッキ処理は、半導体チップ搭載前と封止後にその処理が可能である。半導体チップ搭載前にメッキ処理する場合は、金属細線の接続部にはメッキ皮膜が施されないような処理が必要である。一方、封止後に処理する場合は、封止部より露出している金属導電部をメッキ薬品に浸漬可能であり、選択的な被着が不要なメリットがある。なお、回路装置として半導体チップで説明したが、受動素子やこれらの複合物が封止されてもよい。また、封止材料としては、熱可塑性，熱硬化性樹脂やセラミックなどが対象として処理できる。

また、支持基板上の電極にマトリックス状に半導体チップを固着し、その後封止した後に個別化するようなＣＳＰなどの電極にも適用できる。この場合には全ての電極に通電可能な手段が必要である。

本発明のメッキ装置に用いるメッキラインを説明する図である。 本発明のメッキ装置に用いるメッキラインを説明する図である。 本発明のメッキ装置に用いるメッキ補助ラックを説明する図である。 本発明のメッキ装置に用いるメッキ浴槽でメッキ作業を行う図を上から見たレイアウトである。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明および従来のメッキを施す半導体チップを説明する図である。 本発明および従来の２層メッキ膜からなる図３に示した半導体リードフレームのＡ−Ａ方向からみた断面を説明する図である。 本発明および従来の自動メッキ装置全体のレイアウトを説明する図である。 本発明および従来の図５に示した自動メッキ装置全体の化学エッチング浴槽のＢ−Ｂ方向からみた断面を説明する図である。

Claims (7)

1. ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉを主材料とするリードにＳｎ金属を主金属材料とする第１のメッキ膜を形成し、リード最表面には前記Ｓｎ金属とＢｉ金属との合金から成る第２のメッキ膜を形成し、前記リードを導電手段に固着する半導体装置の製造方法において、
   前記第１のメッキ膜は、前記Ｓｎ金属に対して０〜１重量％程度の前記Ｂｉ金属を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記Ｂｉ金属は、前記Ｓｎ金属に対して０〜０．５重量％程度含まれることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記リード表面に前記第１のメッキ膜と前記第２のメッキ膜との２層のメッキ膜を形成する半導体装置の製造方法において、前記リードを前記第１のメッキ膜を形成する第１メッキ液に浸漬させた後、前記リードを水洗することなく、前記リードに前記第１メッキ液を付着させた状態で、前記リードを前記第２のメッキ膜を形成する第２メッキ液に浸漬させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. ＣｕまたはＦｅ−Ｎｉを主材料とするリードを用意し、前記リードに回路装置を電気的に接続し、前記リードの一部が露出するように封止体により封止し、前記リードを導電手段に固着する半導体装置の製造方法において、
   前記リードの表面には、Ｓｎ金属を主金属材料とし、前記Ｓｎ金属に対して０〜１重量％程度のＢｉ金属が含まれる第１のメッキ膜が形成され、最表面には前記Ｓｎ金属と前記Ｂｉ金属との合金から成る第２のメッキ膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記第１のメッキ膜及び前記第２のメッキ膜は、前記封止体から露出した前記リードに形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記リード表面に前記第１のメッキ膜と前記第２のメッキ膜との２層のメッキ膜を形成する半導体装置の製造方法において、前記リードを前記第１のメッキ膜を形成する第１メッキ液に浸漬させた後、前記リードを水洗することなく、前記リードに前記第１メッキ液を付着させた状態で、前記リードを前記第２のメッキ膜を形成する第２メッキ液に浸漬させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記封止体から露出した前記リードを折り曲げたり、または前記リードを介して電気的に測定を行うことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。

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