JP2016009746A - Lead frame substrate with resin and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead frame substrate with resin and a manufacturing method for the same that can enhance reliability of connection with solder.SOLUTION: Metal of a part on at least one surface of a metal base material 1 is removed so that the plate thickness of the metal base material 1 is reduced, thereby forming a prescribed wiring pattern. The metal-removed portion is substituted by insulation resin 9, and a lead frame substrate with resin in which the height of the insulation resin 9 is higher than the height of the wiring pattern by 3 μm or more is obtained. A lead 4 is formed on one of the metal base material 1, and an electrode pad 5 is formed on the other surface of the metal base material 1. A front surface die pad 7 is formed on the one surface of the metal base material 1, and a back surface die pad 8 is formed on the other surface of the metal base material 1. The insulation resin portion 9 is formed on the periphery of the metal base material 1. A plating layer 10 is formed on the lead 4, the electrode pad 5, and the surfaces of the front surface die pad 7 and the back surface die pad 8.

Description

本発明は、半導体素子を実装するための半導体基板に関し、特に、リードフレーム型基板及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor substrate for mounting a semiconductor element, and more particularly to a lead frame type substrate and a manufacturing method thereof.

ウェハープロセスで製造される各種のメモリー、CMOS、CPU、FPGA等の半導体素子は、電気的接続用端子を有する。
電気的接続用端子のピッチと、半導体素子が装着されるプリント基板側の接続部のピッチとは、工法の違いから、そのスケールが1〜2桁ほど異なる。そのため、インターポーザーと称される、ピッチ変換のための仲介用基板(半導体素子実装用基板)が使用される。
Various kinds of memories, semiconductors such as CMOS, CPU, and FPGA manufactured by the wafer process have terminals for electrical connection.
The scale of the electrical connection terminal and the pitch of the connection part on the printed circuit board side on which the semiconductor element is mounted differ by about 1 to 2 digits due to the difference in the construction method. Therefore, an intermediary substrate (semiconductor element mounting substrate) for pitch conversion called an interposer is used.

インターポーザーの一方の面には、半導体素子を実装し、インターポーザーの他方の面、または、基板の周辺部で、プリント基板との接続がとられる。
また、インターポーザーは、内部または表面に金属リードフレームを有しており、リードフレームにより電気的経路を引き回して、プリント基板との接続を行うことにより、外部接続端子のピッチを拡張している。
A semiconductor element is mounted on one surface of the interposer and is connected to the printed circuit board on the other surface of the interposer or on the periphery of the substrate.
In addition, the interposer has a metal lead frame inside or on the surface, and the pitch of the external connection terminals is expanded by connecting an electrical path by the lead frame to connect with the printed circuit board.

図17は、インターポーザーの一例として、QFN(Quad Flat Non−leaded)式リードフレームの構造を模式的に示す図である。
図17中に示すQFN式リードフレームは、まず、ポリイミドテープからなる保持材14に貼り付けられたリードフレームの所定箇所に、半導体素子11を、固定用樹脂16、または、固定用テープで固定する。その後、ワイヤーボンディングを行い、トランスファーモールド法で複数のチップ(半導体素子11)を、一括で樹脂モールドする。最後に、外装加工を施し、個々に切断、断裁して完成品となる。
FIG. 17 is a diagram schematically showing the structure of a QFN (Quad Flat Non-leaded) type lead frame as an example of an interposer.
In the QFN type lead frame shown in FIG. 17, first, the semiconductor element 11 is fixed to a predetermined portion of the lead frame affixed to the holding material 14 made of polyimide tape with the fixing resin 16 or the fixing tape. . Thereafter, wire bonding is performed, and a plurality of chips (semiconductor elements 11) are collectively resin-molded by a transfer molding method. Finally, exterior processing is performed, and individual products are cut and cut into finished products.

すなわち、図17(a)に示すように、QFN式リードフレームは、銅、アルミニウム等の金属からなるリードフレームの中央部に、半導体素子11を搭載する平坦部12を設け、外周部にピッチの広いリード4を配設したものであり、リード4と半導体素子11の電気的接続用端子との接続には、金線等のメタルワイヤー13によるボンディング法を使用する。
なお、図17(a)及び図17(b)中に示す保持材14は、リードフレームを保持するものであり、図17(c)中に示すように、樹脂によるモールド後に除去される。しかし、図17中に示すインターポーザーでは、電気的接続が半導体素子の外周部とリードフレームの外周部でしか行えないので、端指数が多い半導体基板には不向きといえる。
That is, as shown in FIG. 17A, the QFN type lead frame is provided with a flat portion 12 on which the semiconductor element 11 is mounted at the center portion of a lead frame made of metal such as copper or aluminum, and has a pitch on the outer peripheral portion. A wide lead 4 is provided, and a bonding method using a metal wire 13 such as a gold wire is used to connect the lead 4 and the electrical connection terminal of the semiconductor element 11.
Note that the holding member 14 shown in FIGS. 17A and 17B holds the lead frame, and is removed after molding with resin as shown in FIG. 17C. However, the interposer shown in FIG. 17 can be electrically connected only between the outer peripheral portion of the semiconductor element and the outer peripheral portion of the lead frame.

プリント基板とインターポーザーの接続は、端子数が少ない場合には、インターポーザーの外延部の取り出し電極15に、金属ピンを装着して行われる。また、端子数が多い場合には、外周部分の外部接続端子に、半田ボールをアレイ状に配置(Ball Grid Array)する。プリント基板側の接続ピッチは500μm程度と広く、半田量も多いので、Ball Grid Arrayは、安定した高信頼性の接続が可能である。   When the number of terminals is small, the connection between the printed board and the interposer is performed by attaching a metal pin to the take-out electrode 15 of the extension part of the interposer. If the number of terminals is large, solder balls are arranged in an array (Ball Grid Array) on the external connection terminals on the outer peripheral portion. Since the connection pitch on the printed circuit board side is as wide as about 500 μm and the amount of solder is large, the Ball Grid Array is capable of stable and reliable connection.

面積が狭く端子数が多い半導体素子に対しては、電気的経路が一層のインターポーザーでは、ピッチの変換が困難なので、電気的経路を有する層を、2層、3層と、多層で積層化している。
一方、面積が狭く端子数が多い半導体素子の場合、半導体素子の接続端子は、半導体素子の底面にアレイ状に配置して形成されることが多い。そのため、インターポーザー側の外部接続端子も、同一なアレイ状の配置として、インターポーザーとプリント基板との接続には、微小な半田ボールを用いるフリップチップ接続方式が採用される。
For semiconductor devices with a small area and a large number of terminals, it is difficult to change the pitch with an interposer with a single electrical path, so layers with electrical paths are laminated in two or three layers. ing.
On the other hand, in the case of a semiconductor element having a small area and a large number of terminals, the connection terminals of the semiconductor element are often formed in an array on the bottom surface of the semiconductor element. For this reason, the external connection terminals on the interposer side are also arranged in the same array, and a flip chip connection method using minute solder balls is adopted for the connection between the interposer and the printed circuit board.

インターポーザー内の配線は、上部から垂直方向にドリルまたはレーザーで窄孔し、孔内に金属めっきを行うことによって、上下の電気的導通がなされる。この方式のインターポーザーでは、外部接続端子のピッチは150μm以上200μm以下の範囲内程度まで微細化できるため、接続端子数は稼げるが、接合の信頼性や安定性は低下し、高い信頼性が要求される車載用等には向いていない。   The wiring in the interposer is drilled or drilled in the vertical direction from the upper part, and metal plating is performed in the hole, so that electrical conduction is made up and down. In this type of interposer, the pitch of the external connection terminals can be reduced to the range of 150 μm or more and 200 μm or less, so the number of connection terminals can be increased, but the reliability and stability of the joint are reduced, and high reliability is required. It is not suitable for in-vehicle use.

このようなインターポーザーは、使用する材料や構造により、リードフレーム部分が保持される基材がセラミックのもの、あるいは、P−BGA(Plastic Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)、LGA(Land Grid Array)等のように、基材が有機物のもの等、数種類あり、目的に応じて使い分けられている。   Depending on the material and structure used, such an interposer has a ceramic base material for holding the lead frame portion, or a P-BGA (Plastic Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), LGA (Land). There are several types of base materials such as organic ones such as (Grid Array) and the like, and they are properly used according to the purpose.

いずれの場合であっても、半導体素子の小型化、多ピン化、高速化に対応して、インターポーザーの半導体素子との接続部のファインピッチ化及び高速信号対応が進んでいる。微細化の進展を考慮すると、端子部分のピッチは、80μm以上100μm以下の範囲内が必要である。
導通部兼支持部材でもあるリードフレームは、薄い金属板をエッチングして製造する、いわゆるフォトエッチング法で形成されるが、安定したエッチング処理と、その後の加工での基材のハンドリングを容易にするには、金属板は、200μm程度の厚さを有することが望ましい。
In either case, in response to the miniaturization, the increase in the number of pins, and the speeding up of the semiconductor element, the fine pitch of the connection part of the interposer with the semiconductor element and the correspondence with the high-speed signal are progressing. Considering the progress of miniaturization, the pitch of the terminal portion needs to be in the range of 80 μm to 100 μm.
The lead frame, which is also a conductive part and supporting member, is formed by a so-called photo-etching method, which is manufactured by etching a thin metal plate, but facilitates stable etching and subsequent handling of the substrate. In addition, it is desirable that the metal plate has a thickness of about 200 μm.

また、ワイヤーボンディングの際に十分な接合強度を得るには、一定程度の金属層の厚みと、ランド面積が必要となる。これら双方の点を考慮すると、金属板の厚みとしては、200μm程度が必要最低といえる。その場合、金属板の両側から、エッチングを行うことが好適である。
また、リードフレームの裏面18(半導体素子11が搭載される面とは反対側の面)を被覆するポリイミドテープからなる保持材14は、リードフレームの裏面18がプリント基板との接続面となる場合、モールド時にモールド用樹脂がリード裏面の接続端子面に回りこみ付着しないようにするため、不可欠である。
Moreover, in order to obtain sufficient bonding strength during wire bonding, a certain degree of metal layer thickness and land area are required. Considering both of these points, it can be said that the required minimum thickness of the metal plate is about 200 μm. In that case, it is preferable to perform etching from both sides of the metal plate.
The holding material 14 made of polyimide tape that covers the back surface 18 of the lead frame (the surface opposite to the surface on which the semiconductor element 11 is mounted) is used when the back surface 18 of the lead frame serves as a connection surface with the printed circuit board. This is indispensable so that the molding resin does not wrap around and adhere to the connection terminal surface on the back surface of the lead during molding.

しかしながら、最終的には、ポリイミドテープからなる保持材14は不要であるので、モールド加工をした後は、取り外して捨てることになる。そのため、リードフレームを保持材14に貼り付けてインターポーザーを製造する方法は、コストがかかるという問題を抱えていた。
上記の問題を解決する技術として、パターンエッチング、ハーフエッチング等を用いて、金属板の両面に凹凸、または、貫通孔を形成し、形成した部分に絶縁性樹脂を成型して作るリードフレーム型基板が挙げられる(例えば、特許文献1を参照)。
この構造の基板であれば、絶縁性樹脂が、配線パターンを支持する機能を有するため、ポリイミドテープを貼付する必要がなく、コストダウンを実現することが可能となる。
However, since the holding material 14 made of polyimide tape is unnecessary in the end, it is removed and discarded after molding. Therefore, the method of manufacturing the interposer by attaching the lead frame to the holding material 14 has a problem that it is costly.
As a technology to solve the above problems, a lead frame type substrate made by forming irregularities or through holes on both sides of a metal plate using pattern etching, half etching, etc., and molding an insulating resin on the formed part (For example, refer to Patent Document 1).
In the case of a substrate having this structure, since the insulating resin has a function of supporting the wiring pattern, it is not necessary to affix a polyimide tape, and cost reduction can be realized.

特開2009−147117号公報JP 2009-147117 A

ところで、上記のように形成した電子基板に素子を実装する場合、従来技術のように、金属と樹脂の高さが揃っていると、接続信頼性等の観点から、望ましくない場合が多い。例えば、樹脂付リードフレーム基板の裏面の接続パッド上に、半田ボールを配置し、リフロー工程を経て半田バンプを形成する場合、接続パッドとその周りの樹脂が同一平面にあると、半田ボールの脱落が起こりやすく、接続信頼性を損なう可能性が高くなる。   By the way, when an element is mounted on the electronic substrate formed as described above, it is often not desirable from the viewpoint of connection reliability and the like if the height of the metal and the resin is equal as in the prior art. For example, when solder balls are formed on the connection pads on the back surface of the lead frame substrate with resin and solder bumps are formed through a reflow process, if the connection pads and the resin around them are on the same plane, the solder balls will fall off. Is likely to occur, and there is a high possibility that connection reliability will be impaired.

また、基板やそれを部品とする半導体パッケージの構造や要求品質によっては、半田ボールと接続パッドの接続強度や横方向からの応力に対するシェア強度を得るために、接続パッドと周囲の樹脂が同一面にあるのが適切でない場合もある。
また、この構造の樹脂付リードフレーム基板を得る場合に最も困難かつ重要なのは、金属除去部を確実に樹脂で代替することであり、そのための手段としてトランスファーモールド工法を使用した場合、その際に生じた樹脂バリをいかにして除去するかが問題となる。このため、簡便で安価で、かつ確実なバリ取り方法が必要である。
本発明は、上述した課題点を解決しようとするものであり、樹脂付リードフレーム基板と半田との接続信頼性を向上させることが可能な、樹脂付リードフレーム基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
Also, depending on the structure and required quality of the substrate and the semiconductor package that uses it, the connection pad and the surrounding resin are on the same surface in order to obtain the connection strength between the solder ball and the connection pad and the shear strength against lateral stress. In some cases it is not appropriate.
Also, the most difficult and important thing when obtaining a resin-attached lead frame substrate of this structure is to replace the metal removal part with resin without fail, and this occurs when the transfer mold method is used as a means for that purpose. How to remove the resin burrs is a problem. For this reason, a simple, inexpensive and reliable deburring method is required.
The present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a resin-equipped lead frame substrate capable of improving the connection reliability between the resin-equipped lead frame substrate and solder and a method for manufacturing the same. With the goal.

上記の目的を達成するために、本発明の一態様は、金属基材の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基材の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンが形成され、且つ前記金属を除去した部分は絶縁樹脂によって代替されており、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さが3μm以上高くなっていることを特徴とする樹脂付リードフレーム基板である。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a predetermined wiring pattern is formed by removing a metal on a part of at least one surface of a metal base so that the plate thickness of the metal base is reduced. And the portion from which the metal has been removed is replaced by an insulating resin, and the height of the insulating resin is 3 μm or more higher than the height of the wiring pattern. It is.

また、本発明の一態様は、前記配線パターンを形成した面のうち、露出した金属部分がめっき処理されていることを特徴とする樹脂付リードフレーム基板である。
また、本発明の一態様は、金属基板の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基板の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンを形成する配線パターン形成工程と、
前記金属を除去した部分を絶縁樹脂で代替して、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さを高くする絶縁樹脂部形成工程と、を含み、
前記絶縁樹脂部形成工程は、一部を除去した後の金属基板を上型及び下型で厚さ方向から型締めした状態において形成されるキャビティ内に溶融した絶縁樹脂を注入する絶縁樹脂充填工程と、前記絶縁樹脂充填工程で注入した絶縁樹脂を固化させる溶融絶縁樹脂固化工程と、を含むことを特徴とする樹脂付リードフレーム基板の製造方法である。
Another embodiment of the present invention is the leadframe substrate with resin, wherein an exposed metal portion of the surface on which the wiring pattern is formed is plated.
According to another aspect of the present invention, there is provided a wiring pattern forming step of forming a predetermined wiring pattern by removing a metal on a part of at least one surface of a metal substrate so that a plate thickness of the metal substrate is reduced.
Replacing the portion from which the metal has been removed with an insulating resin, and an insulating resin portion forming step for increasing the height of the insulating resin above the height of the wiring pattern,
The insulating resin portion forming step is an insulating resin filling step of injecting molten insulating resin into a cavity formed in a state where the metal substrate after removing a part thereof is clamped from the thickness direction with the upper die and the lower die. And a molten insulating resin solidifying step for solidifying the insulating resin injected in the insulating resin filling step.

また、本発明の一態様は、前記配線パターン形成工程において、金属を除去する部分以外にレジストパターンを形成してのエッチングを用いて金属基板の少なくとも一部を除去し、
前記絶縁樹脂部形成工程は、前記レジストパターンを残した状態で前記キャビティ内に注入した溶融絶縁樹脂を固化させた後にレジストパターンを除去するパターン除去工程を含むことを特徴とする樹脂付リードフレーム基板の製造方法である。
Further, according to one aspect of the present invention, in the wiring pattern formation step, at least a part of the metal substrate is removed by using etching that forms a resist pattern in addition to the part from which the metal is removed,
The insulating resin portion forming step includes a pattern removing step of removing the resist pattern after the molten insulating resin injected into the cavity is solidified with the resist pattern remaining. It is a manufacturing method.

本発明の一態様であれば、樹脂付リードフレーム基板の表面において、接続パッド部の高さを周りの樹脂よりも低くする、または、接続パッド部の高さをメッキによって周りの樹脂よりも高くするという調節が可能であるため、半田との接続信頼性を向上させることが可能な、樹脂付リードフレーム基板及びその製造方法を提供することが可能となる。   According to one aspect of the present invention, the height of the connection pad portion is lower than that of the surrounding resin on the surface of the lead frame substrate with resin, or the height of the connection pad portion is higher than that of the surrounding resin by plating. Therefore, it is possible to provide a resin-attached lead frame substrate and a method for manufacturing the same that can improve the connection reliability with the solder.

本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the lead frame board | substrate with resin of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の、隣り合う9ピース分について、一方の面(主面)を示す図である。It is a figure which shows one surface (main surface) about 9 pieces of adjacent lead frame substrates with resin of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の、隣り合う9ピース分について、他方の面(主面と反対の面)を示す図である。It is a figure which shows the other surface (surface opposite to a main surface) about 9 adjacent pieces of the lead frame board | substrate with resin of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の主面を構成する1ピースを示す図である。It is a figure which shows 1 piece which comprises the main surface of the lead frame board | substrate with resin of 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の主面と反対の面を構成する1ピースを示す図である。It is a figure which shows 1 piece which comprises the surface opposite to the main surface of the lead frame board | substrate with resin of 1st embodiment of this invention. 接続端子付近を示す図である。It is a figure which shows the connection terminal vicinity. 配線パターン形成工程を示す図である。It is a figure which shows a wiring pattern formation process. 絶縁樹脂充填工程を示す図である。It is a figure which shows an insulating resin filling process. 溶融絶縁樹脂固化工程を示す図である。It is a figure which shows a fusion | melting insulation resin solidification process. パターン除去工程を示す図である。It is a figure which shows a pattern removal process. 絶縁樹脂充填工程を示す図である。It is a figure which shows an insulating resin filling process. 本発明例1の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。Sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer with which the lead frame board | substrate with resin of the example 1 of this invention is provided is shown. 半田バンプ付近を示す図である。It is a figure which shows solder bump vicinity. 比較例1の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。Sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer with which the lead frame board | substrate with resin of the comparative example 1 is provided is shown. 比較例2の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。Sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer with which the lead frame board | substrate with resin of the comparative example 2 is provided is shown. 比較例3の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。Sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer with which the lead frame board | substrate with resin of the comparative example 3 is provided is shown. インターポーザーの一例の構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of an example of an interposer.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態(以下、本実施形態と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(樹脂付リードフレーム基板の構成)
以下、図1から図5を用いて、樹脂付リードフレーム基板の構成について説明する。
図1中に示すように、樹脂付リードフレーム基板RFBは、金属基材1と、リード4と、電極パッド5と、表面ダイパッド7と、裏面ダイパッド8と、絶縁樹脂部9と、めっき層10を備えている。なお、図1は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板RFBの断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described with reference to the drawings.
(Configuration of lead frame substrate with resin)
Hereinafter, the structure of the lead frame substrate with resin will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the lead frame substrate with resin RFB includes a metal substrate 1, leads 4, electrode pads 5, a front surface die pad 7, a back surface die pad 8, an insulating resin portion 9, and a plating layer 10. It has. FIG. 1 is a cross-sectional view of the resin-attached lead frame substrate RFB of this embodiment.

金属基材1は、銅等を用いて形成されている。
リード4は、金属基材1の一方の面(主面)に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
電極パッド5は、金属基材1の他方の面(主面と反対の面)に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
表面ダイパッド7は、金属基材1の一方の面(主面)に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
The metal substrate 1 is formed using copper or the like.
The lead 4 is formed on one surface (main surface) of the metal base 1 using a photosensitive resist, a dry film, or the like.
The electrode pad 5 is formed on the other surface (the surface opposite to the main surface) of the metal substrate 1 using a photosensitive resist, a dry film, or the like.
The surface die pad 7 is formed on one surface (main surface) of the metal substrate 1 using a photosensitive resist, a dry film, or the like.

裏面ダイパッド8は、金属基材1の他方の面(主面と反対の面)に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
絶縁樹脂部9は、例えば、後述するトランスファーモールド工法を用いて形成されている。
めっき層10は、リード4、電極パッド5、表面ダイパッド7及び裏面ダイパッド8の表面(金属基材1と対向する面と反対側の面)に形成されている。
The back surface die pad 8 is formed on the other surface (the surface opposite to the main surface) of the metal substrate 1 using a photosensitive resist, a dry film, or the like.
The insulating resin portion 9 is formed using, for example, a transfer mold method described later.
The plating layer 10 is formed on the surface of the lead 4, the electrode pad 5, the front surface die pad 7 and the back surface die pad 8 (surface opposite to the surface facing the metal substrate 1).

また、図2及び図3中に示すように、樹脂付リードフレーム基板RFBは、複数のピース(図中に示す例では、9ピース)を備えて形成されている。なお、図2は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板RFBの、隣り合う9ピース分について、一方の面(主面)を示す図である。また、図3は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板RFBの、隣り合う9ピース分について、他方の面(主面と反対の面)を示す図である。
隣り合う各ピース間には、感光性レジストやドライフィルム等を用いて、タイバー20のパターンが形成されている。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the resin-attached lead frame substrate RFB is formed to include a plurality of pieces (9 pieces in the example shown in the drawings). FIG. 2 is a diagram showing one surface (main surface) of nine adjacent pieces of the resin-attached lead frame substrate RFB of the present embodiment. Moreover, FIG. 3 is a figure which shows the other surface (surface opposite to a main surface) about 9 pieces of adjacent lead frame board | substrates RFB with resin of this embodiment.
A pattern of tie bars 20 is formed between adjacent pieces using a photosensitive resist, a dry film, or the like.

図4中に示すように、樹脂付リードフレーム基板RFBの主面を構成する1ピースには、感光性レジストやドライフィルム等を用いて、表面ダイパッド7のパターン、吊りリード19のパターン、リード4のパターンが形成されている。なお、図4は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板RFBの主面を構成する1ピースを示す図である。
図5中に示すように、樹脂付リードフレーム基板RFBの主面と反対の面を構成する1ピースには、感光性レジストやドライフィルム等を用いて、裏面ダイパッド8のパターン、電極パッド5のパターンが形成されている。なお、図5は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板RFBの主面と反対の面を構成する1ピースを示す図である。
樹脂付リードフレーム基板RFBの主面と反対の面に形成された裏面ダイパッド8のパターンの位置は、樹脂付リードフレーム基板RFBの主面のリード4の位置の裏側の一部、多くの場合は、リード4の一端の裏側とする。
As shown in FIG. 4, a pattern of the surface die pad 7, the pattern of the suspension lead 19, and the lead 4 are formed on one piece constituting the main surface of the resin-attached lead frame substrate RFB using a photosensitive resist or a dry film. Pattern is formed. FIG. 4 is a view showing one piece constituting the main surface of the resin-attached lead frame substrate RFB of the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the pattern of the back surface die pad 8 and the electrode pad 5 are formed on one piece constituting the surface opposite to the main surface of the resin-attached lead frame substrate RFB using a photosensitive resist, a dry film, or the like. A pattern is formed. FIG. 5 is a view showing one piece constituting the surface opposite to the main surface of the resin-attached lead frame substrate RFB of the present embodiment.
The pattern position of the back surface die pad 8 formed on the surface opposite to the main surface of the lead frame substrate RFB with resin is a part of the back surface of the lead 4 on the main surface of the lead frame substrate RFB with resin. The back side of one end of the lead 4 is used.

なお、図3及び4中に示す樹脂付リードフレーム基板RFBのように、表面ダイパッド7のパターンが金属基材1の中央に位置し、リード4のパターンがその付近から放射状に外側にのびる構造の場合、裏面ダイパッド8のパターンは、リード4のパターンの最も外側の位置の裏側に形成される場合が多い。
本実施形態の樹脂付リードフレーム基板RFBであれば、図6に示すように、基板裏面の接続用パッドに半田ボール6を搭載する際に、パッド上から半田ボール6が脱落することを防ぎ、半田との接続信頼性を向上させることが可能となる。
3 and 4, the pattern of the surface die pad 7 is located at the center of the metal base 1, and the pattern of the leads 4 extends radially outward from the vicinity thereof. In many cases, the pattern of the back surface die pad 8 is formed on the back side of the outermost position of the pattern of the leads 4.
In the lead frame substrate with resin RFB of this embodiment, as shown in FIG. 6, when mounting the solder ball 6 on the connection pad on the back surface of the substrate, the solder ball 6 is prevented from dropping off from the pad. Connection reliability with the solder can be improved.

(樹脂付リードフレーム基板の製造方法)
以下、図1から図6を参照しつつ、図7から図10を用いて、樹脂付リードフレーム基板の製造方法について説明する。
樹脂付リードフレーム基板の製造方法は、配線パターン形成工程と、絶縁樹脂部形成工程を含み、絶縁樹脂部形成工程は、絶縁樹脂充填工程と、溶融絶縁樹脂固化工程と、パターン除去工程を含む。
(Manufacturing method of lead frame substrate with resin)
Hereinafter, a method for manufacturing a resin-attached lead frame substrate will be described with reference to FIGS. 1 to 6 and FIGS.
The method for manufacturing a lead frame substrate with resin includes a wiring pattern forming step and an insulating resin portion forming step, and the insulating resin portion forming step includes an insulating resin filling step, a molten insulating resin solidifying step, and a pattern removing step.

配線パターン形成工程では、まず、エッチング等により、金属板の一部を除去する。具体的には、図7(a)中に示す金属基材1に対し、図7(b)中に示すように、金属基材1の両面に、ロールコーターにて感光性レジスト2をコーティングした後、プリベークをする。次に、所望のパターン(後述)を有するパターン露光用フォトマスクを介して両面からパターン露光を行い、その後、現像処理を行った後に、水洗及びポストベークを行い、図7(c)中に示すように、レジストパターン3を形成する。なお、図7は、配線パターン形成工程を示す図である。   In the wiring pattern forming step, first, a part of the metal plate is removed by etching or the like. Specifically, with respect to the metal substrate 1 shown in FIG. 7 (a), as shown in FIG. 7 (b), both sides of the metal substrate 1 were coated with the photosensitive resist 2 with a roll coater. After that, pre-bake. Next, pattern exposure is performed from both sides through a pattern exposure photomask having a desired pattern (described later), and after development processing, washing with water and post-baking are performed, as shown in FIG. Thus, the resist pattern 3 is formed. FIG. 7 is a diagram showing a wiring pattern forming process.

レジストパターン3を形成した後は、塩化第二鉄溶液等を用いて、図7(d)中に示すように、金属基材1の両面からエッチング加工を施す。なお、エッチング後のレジスト剥離は行わず、レジストパターン3を残したままで、次工程である絶縁樹脂部形成工程に進む。このエッチング処理によって、金属基材1の主面には、表面ダイパッド7と、リード4、吊りリード19、タイバー20(図示せず)が形成され、金属基材1の主面と反対の面には、裏面ダイパッド8と電極パッド5が形成される。
なお、配線パターン形成工程では、エッチング強度、時間等を適正に設定することにより、リード4、吊りリード19、タイバー20等、片面にのみレジストパターン3があり、反対面にはレジストパターン3がない部分に関しては、エッチングによって金属がすべて除去されて貫通をしないように、ハーフエッチングにとどめることが重要である。
After the resist pattern 3 is formed, etching is performed from both surfaces of the metal base 1 using a ferric chloride solution or the like as shown in FIG. Note that the resist removal after the etching is not performed, and the process proceeds to the insulating resin portion forming process which is the next process while the resist pattern 3 is left. By this etching process, the surface die pad 7, the lead 4, the suspension lead 19, and the tie bar 20 (not shown) are formed on the main surface of the metal substrate 1, and the surface opposite to the main surface of the metal substrate 1 is formed. The back die pad 8 and the electrode pad 5 are formed.
In the wiring pattern forming step, the resist pattern 3 is provided only on one side, such as the lead 4, the suspension lead 19, and the tie bar 20, by appropriately setting the etching strength, time, etc., and the resist pattern 3 is not provided on the opposite side. It is important for the portion to be half-etched so that all the metal is removed by etching and does not penetrate.

絶縁樹脂部形成工程では、配線パターン形成工程で形成した金属板の金属除去部を、絶縁樹脂にて埋め、絶縁樹脂部9を形成する。
絶縁樹脂部9を形成する方法として最も好適なものは、図8中に示すように、配線パターン形成工程で形成した金属板(金属基材1)を、上金型21と下金型22で挟み、型締めしたうえで、固形樹脂を過熱溶融させた状態(溶融させた絶縁樹脂23)で金型内に流し込み、金属板の金属除去部と上金型21及び下金型22の内壁が作るキャビティ部を満たす(絶縁樹脂充填工程)ようにしてから、樹脂を固化させる(溶融絶縁樹脂固化工程)工法、いわゆる、トランスファーモールド工法が挙げられる。
In the insulating resin portion forming step, the metal removal portion of the metal plate formed in the wiring pattern forming step is filled with insulating resin to form the insulating resin portion 9.
As shown in FIG. 8, the most preferable method for forming the insulating resin portion 9 is to form a metal plate (metal substrate 1) formed in the wiring pattern forming process using an upper mold 21 and a lower mold 22. After sandwiching and clamping, the solid resin is poured into the mold in the state of being heated and melted (melted insulating resin 23), and the metal removal portion of the metal plate and the inner walls of the upper mold 21 and the lower mold 22 are An example is a so-called transfer molding method in which the cavity portion to be formed is filled (insulating resin filling step) and then the resin is solidified (molten insulating resin solidifying step).

ここで、トランスファーモールド工法においては、金型(上金型21と下金型22)と金属板(金属基材1)が密着している場合、その間には樹脂(溶融させた絶縁樹脂23)が浸入しないのが理想であるが、実際には、僅かな隙間から、ごく僅かに溶融させた絶縁樹脂23が浸入し、バリとなるのが通常である。それについては、溶融させた絶縁樹脂23を充填、固化した後に、物理的あるいは化学的方法によって除去するのが通常である。その結果として得られた樹脂付リードフレーム基板の主面と裏面において、金属表面と樹脂表面は同じ高さとなり、同一の平面を形成する。   Here, in the transfer mold method, when the metal mold (upper metal mold 21 and lower metal mold 22) and the metal plate (metal base material 1) are in close contact with each other, a resin (molten insulating resin 23) is interposed therebetween. Ideally, the insulating resin 23 does not enter, but in reality, the insulating resin 23 melted slightly slightly enters from a slight gap, and usually becomes a burr. In general, the molten insulating resin 23 is filled and solidified and then removed by a physical or chemical method. As a result, the metal surface and the resin surface have the same height and form the same plane on the main surface and the back surface of the lead frame substrate with resin obtained as a result.

すなわち、本実施形態においては、絶縁樹脂部9の形成において、所定の部分の金属を除去した後の金属板(配線パターン形成工程で形成した金属板:リードフレーム)を、厚さ方向から型締めする上金型21と下金型22を備え、上述した型締めの状態において形成されるキャビティ内に、溶融した絶縁樹脂を注入した後に固化させる。
したがって、樹脂付リードフレーム基板の製造方法を用いることにより、金属フレーム(金属基材1)の金属除去部に対する絶縁樹脂の置き換えを、高い確実性と品質で実現することが可能となる。
That is, in this embodiment, in the formation of the insulating resin portion 9, the metal plate (metal plate formed in the wiring pattern forming process: lead frame) after removing a predetermined portion of the metal is clamped from the thickness direction. An upper mold 21 and a lower mold 22 are provided, and a molten insulating resin is injected into a cavity formed in the above-described mold clamping state, and then solidified.
Therefore, by using the resin-made lead frame substrate manufacturing method, it is possible to realize the replacement of the insulating resin for the metal removal portion of the metal frame (metal base 1) with high certainty and quality.

上述した絶縁樹脂充填工程と、溶融絶縁樹脂固化工程を行うと、図9中に示すように、レジストパターン3を残した状態で、金属基材1のうち金属を除去した部分に絶縁樹脂部9で置き換えられる。
パターン除去工程では、レジストパターン3を残した状態でキャビティ内に注入した溶融絶縁樹脂を固化させた後に、図10中に示すように、レジストパターン3を除去する。
When the insulating resin filling step and the molten insulating resin solidifying step described above are performed, as shown in FIG. 9, the insulating resin portion 9 is formed on the portion of the metal substrate 1 where the metal is removed while leaving the resist pattern 3. Is replaced by
In the pattern removing step, after the molten insulating resin injected into the cavity is solidified with the resist pattern 3 left, the resist pattern 3 is removed as shown in FIG.

以下、図1から図10を参照しつつ、図11から図16を用いて、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、実施例により限定されるものではない。
(本発明例1)
本発明例1の樹脂付リードフレーム型基板の製造方法として、LGA(Land Grid Array)タイプのリードフレーム型を例として説明する。
本発明例1で作製した個々のLGAの大きさは10mm角とし、64ピンの、平面視でアレイ状の外部接続端子を持つものであり、基板に多面付けして以下の製造工程を経た後に切断、断裁を行い、個々のLGAタイプの樹脂付リードフレーム型基板を得た(例えば、図7参照)。なお、図中においては、ピン数を省略して少なく表記している。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 11 to 16 and with reference to FIGS. 1 to 10, but the present invention is not limited to the examples.
(Invention Example 1)
As a manufacturing method of the resin-attached lead frame type substrate of Example 1 of the present invention, an LGA (Land Grid Array) type lead frame type will be described as an example.
The size of each LGA produced in Example 1 of the present invention is 10 mm square, and has 64 pins, arrayed external connection terminals in a plan view. Cutting and cutting were performed to obtain individual LGA type resin-attached lead frame type substrates (see, for example, FIG. 7). In the figure, the number of pins is omitted and the numbers are reduced.

まず、幅が90mmであり、厚さが200μmの長尺帯状である金属基材1を用意した(図7(a)参照)。次に、金属基材1の両面に、感光性レジスト2(東京応化(株)製、OFPR4000)を、ロールコーターにて10μmの厚さになるようにコーティングした後、90℃にてプリベークをした(図7(b)参照)。
次に、所望のパターン(後述)を有するパターン露光用フォトマスクを介して、金属基材1の両面からパターン露光を行い、その後、1%水酸化ナトリウム溶液で現像処理を行った後に、水洗及びポストベークを行ってレジストパターン3を得た(図7(c)参照)。なお、金属基材1の一方の面側(半導体素子が搭載される面であり、以下「主面側」と記す)には、半導体素子搭載用の表面ダイパッド7を形成するためのレジストパターン3と、配線パターンを形成するためのレジストパターン3を形成した。一方、金属基材1の他方の面(以下「反対面」と記す)には、電極パッド5を形成するためのレジストパターン3と、素子からの熱を逃がすための裏面ダイパッド8を形成するためのレジストパターン3を形成した。
First, a metal substrate 1 having a long strip shape having a width of 90 mm and a thickness of 200 μm was prepared (see FIG. 7A). Next, a photosensitive resist 2 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd., OFPR4000) was coated on both surfaces of the metal substrate 1 so as to have a thickness of 10 μm with a roll coater, and then prebaked at 90 ° C. (Refer FIG.7 (b)).
Next, pattern exposure is performed from both sides of the metal substrate 1 through a pattern exposure photomask having a desired pattern (described later), and then development with a 1% sodium hydroxide solution is performed. Post-baking was performed to obtain a resist pattern 3 (see FIG. 7C). Note that a resist pattern 3 for forming a surface die pad 7 for mounting a semiconductor element is formed on one surface side of the metal substrate 1 (a surface on which a semiconductor element is mounted, hereinafter referred to as “main surface side”). Then, a resist pattern 3 for forming a wiring pattern was formed. On the other hand, in order to form a resist pattern 3 for forming the electrode pad 5 and a backside die pad 8 for releasing heat from the element on the other surface (hereinafter referred to as “opposite surface”) of the metal substrate 1. The resist pattern 3 was formed.

ここで、上記のレジストパターン3について、図2〜図5を参照して詳述する。
主面の中央付近には、半導体素子搭載用の表面ダイパッド7のパターンを配置した。また、表面ダイパッド7は、半導体素子の発する熱を外部に放出する役割も担うため、基本的に、金属基材1を貫通して反対面に到達している。ただし、外周のサイズを僅かに変えて、表面ダイパッド7の断面にテーパーをつけ、絶縁樹脂部9との接触面積を増加させて密着性を高めるため、反対面において主面よりも僅かに寸法を小さくし、中央の位置を変えないで、裏面ダイパッド8としてレジストパターン3を形成している。主面のダイパッドの四隅からは、それぞれ、基板1ピースの最寄りの四隅の方向に、放射状に延びている吊りリード19のパターンを配置した。
Here, the resist pattern 3 will be described in detail with reference to FIGS.
Near the center of the main surface, a pattern of the surface die pad 7 for mounting a semiconductor element was arranged. Further, the surface die pad 7 also plays a role of releasing heat generated by the semiconductor element to the outside, and thus basically passes through the metal base 1 and reaches the opposite surface. However, the size of the outer periphery is slightly changed to taper the cross section of the surface die pad 7 and increase the contact area with the insulating resin portion 9 to improve adhesion. The resist pattern 3 is formed as the back die pad 8 without reducing the size and changing the center position. From the four corners of the die pad on the main surface, the patterns of the suspension leads 19 extending radially are arranged in the directions of the nearest four corners of one piece of the substrate.

吊りリード19については、金属基材1の厚さ方向中途までの厚さとするため、反対面のうち、吊りリード19と対応する位置には、レジストパターン3は入っていない。また、吊りリード19のパターンは、基板1ピースの外周の位置にて、タイバー20に接続している。
タイバー20は、基板1ピースの外周とその位置を同一とし、樹脂充填時の流路を確保するため、金属基材1の厚さ方向途中までの厚さとなっており、裏面に対応するレジストパターン3はない。主面において、タイバー20からつながった状態で、表面ダイパッド7の方向に逆放射状にリード4のレジストパターン3を配置した。
The suspension lead 19 has a thickness up to midway in the thickness direction of the metal substrate 1, so that the resist pattern 3 is not included in a position corresponding to the suspension lead 19 on the opposite surface. Further, the pattern of the suspension leads 19 is connected to the tie bar 20 at a position on the outer periphery of one piece of the substrate.
The tie bar 20 has a thickness equal to the middle of the thickness direction of the metal base 1 in order to secure the flow path at the time of resin filling, and the resist pattern corresponding to the back surface. There is no three. On the main surface, the resist pattern 3 of the leads 4 is arranged in a reverse radial direction in the direction of the surface die pad 7 in a state of being connected to the tie bar 20.

リード4は、表面ダイパッド7の方向には延びるが、表面ダイパッド7とは接続しない。リード4の厚さは、金属基材1の厚さよりも小さく設定され、裏面の対応する位置には、リード4のレジストパターン3は形成しなかった。また、リード4は、基板1ピースの4辺のそれぞれに対して、各16本の計64本を配置した。また、リード4の両端のうち、タイバー20に接続している端部に、電極パッド5のレジストパターン3を配置した。   The lead 4 extends in the direction of the surface die pad 7 but is not connected to the surface die pad 7. The thickness of the lead 4 was set smaller than the thickness of the metal substrate 1, and the resist pattern 3 of the lead 4 was not formed at the corresponding position on the back surface. Moreover, the lead 4 arrange | positioned a total of 64 each of 16 with respect to each of 4 sides of 1 piece of board | substrates. In addition, the resist pattern 3 of the electrode pad 5 is disposed at the end connected to the tie bar 20 among both ends of the lead 4.

電極パッド5の厚さは、金属基材1の厚さと同一とし、主面側においては、リード4のレジストパターン3は電極パッド5(の裏面)も兼ね、反対面においては、角を丸くした長方形の形状にてレジストパターン3を配置した。
レジストパターン3の形成後は、塩化第二鉄溶液を用いて、金属基材1の両面からエッチング加工を施した(図7(d)参照)。
The thickness of the electrode pad 5 is the same as the thickness of the metal substrate 1, and on the main surface side, the resist pattern 3 of the lead 4 also serves as the electrode pad 5 (the back surface thereof), and on the opposite surface, the corners are rounded. The resist pattern 3 was arranged in a rectangular shape.
After the formation of the resist pattern 3, etching was performed from both surfaces of the metal substrate 1 using a ferric chloride solution (see FIG. 7D).

エッチングする深さとしては、金属基板1の片面からエッチングした場合、金属基材1の厚さが200μmから90μmとなるように条件設定したうえで、両面を同時にエッチングした。その際、塩化第二鉄溶液の比重は1.38とし、温度は50℃とした。また、エッチング後のレジスト剥離は行わず、レジストパターン3を残したままで、次のトランスファーモールド法による絶縁樹脂部形成工程に進んだ。   The etching depth was set so that when the metal substrate 1 was etched from one side, the thickness of the metal substrate 1 was 200 μm to 90 μm, and both sides were etched simultaneously. At that time, the specific gravity of the ferric chloride solution was 1.38, and the temperature was 50 ° C. Moreover, the resist peeling after the etching was not performed, and the process proceeded to an insulating resin portion forming step by the next transfer molding method with the resist pattern 3 remaining.

上記のエッチング処理によって、金属基板1の主面には、表面ダイパッド7、リード4、吊りリード19、タイバー20が形成され、金属基板1の反対面には、裏面ダイパッド8と電極パッド5が形成された。
次に、トランスファーモールド工法による絶縁樹脂充填のため、金型の所定の位置に収まるように、金属基材1の断裁を行った。断裁の結果、金属基材1は、幅90mm、長さ300mmの短冊状のフレーム(基板フレーム)となった。
By the above etching process, the front surface die pad 7, the lead 4, the suspension lead 19 and the tie bar 20 are formed on the main surface of the metal substrate 1, and the back surface die pad 8 and the electrode pad 5 are formed on the opposite surface of the metal substrate 1. It was done.
Next, the metal substrate 1 was cut so as to fit in a predetermined position of the mold for filling the insulating resin by the transfer mold method. As a result of cutting, the metal substrate 1 became a strip-shaped frame (substrate frame) having a width of 90 mm and a length of 300 mm.

次に、上記の基板フレーム(金属基材1)に対して、以下に示す手順でトランスファーモールド加工を行った(図8参照)。
まず、基板フレーム(金属基材1)を、金属基材1の主面を下にした状態で、下金型22にセットする。下金型22には、基材フレーム(金属基材1)の厚さと同じ深さで、平面視での大きさもほぼ同じ(若干大きい)凹部と、この凹部に連結する、樹脂導入のための溝部が形成されている。
Next, transfer mold processing was performed on the substrate frame (metal base 1) according to the following procedure (see FIG. 8).
First, the substrate frame (metal base 1) is set in the lower mold 22 with the main surface of the metal base 1 facing down. The lower mold 22 has the same depth as the thickness of the base frame (metal base 1) and substantially the same size (slightly larger) in plan view, and is connected to the concave portion for introducing a resin. Grooves are formed.

そして、研磨した水平面を基板フレーム(金属基材1)に接触した面として持つ、蓋上の構造の上金型21を被せて、型締めをする。
次に、金型外部のプランジャー部に、固形のエポキシ樹脂をセットし、加圧加温しながら、金型内部に充填した。金型内の空隙の大きさ、厚さは、基板フレームとほぼ同一であるので、溶融した絶縁樹脂は、基板フレームのうち、前工程のエッチングにて金属が除去された部分を埋めるように充填される。
Then, the upper mold 21 having a structure on the lid having the polished horizontal surface as a surface in contact with the substrate frame (metal base material 1) is put on and clamped.
Next, a solid epoxy resin was set on the plunger portion outside the mold, and the mold was filled while being heated under pressure. Since the size and thickness of the voids in the mold are almost the same as the substrate frame, the molten insulating resin is filled to fill the portion of the substrate frame where the metal has been removed by the previous etching. Is done.

次いで、樹脂の固化を待って上金型21を開け、樹脂が充填された基板フレームを、下金型22から取り出した。基板フレームには、樹脂を、金型の外から金型内部、金型内の凹部へと誘導するための流路へ残った樹脂が固化して付着しているので、その部分は、手作業にて取り除いた。
続いて、基板フレームに充填された樹脂を完全に固化させるために、ポストベークを行った。ポストベークの条件としては、150℃のオーブン内で、2時間加熱した。
Next, after the resin was solidified, the upper mold 21 was opened, and the substrate frame filled with the resin was taken out from the lower mold 22. Since the resin remaining in the flow path for guiding the resin from the outside of the mold to the inside of the mold and to the recess in the mold is solidified and adhered to the substrate frame, the part is manually operated. Removed.
Subsequently, post-baking was performed to completely solidify the resin filled in the substrate frame. As a post-bake condition, heating was performed in an oven at 150 ° C. for 2 hours.

この状態の基板フレームにおいては、絶縁樹脂は、ほぼ面一の状態で基板フレームの金属除去部を埋めているが、金型内での基板表面への僅かな染み出しは、ほぼ不可避のものであり、図11中に示すように、金型内で染み出した溶融した絶縁樹脂23が樹脂バリ24となって、ごく薄く、基板フレーム上のレジストパターン3の各部に付着している。これは、後のメッキ工程や、基板が完成し、素子を実装してからの接続において、不良の発生原因となるため、除去しなければならない。本発明において、その除去は、レジストパターン3の剥離によって行った。   In the substrate frame in this state, the insulating resin fills the metal removal portion of the substrate frame in a substantially flush state, but slight exudation to the substrate surface in the mold is almost inevitable. As shown in FIG. 11, the melted insulating resin 23 that has oozed out in the mold becomes a resin burr 24 and is very thin and adheres to each part of the resist pattern 3 on the substrate frame. This causes a defect in the subsequent plating process or connection after the substrate is completed and the element is mounted, and must be removed. In the present invention, the removal was performed by peeling the resist pattern 3.

そこで、絶縁樹脂充填工程、ポストベークに続いて、パターン除去工程を行った。
パターン除去工程の工法としては、まず、アルカリ溶液(400gのNaOH/1Lを主成分とする)を95℃に加温した剥離液中を搬送し、その滞留時間が3分となるように搬送速度を調整した。剥離液は、レジストパターン3の剥離だけでなく、樹脂バリ24として、レジストパターン上にあるエポキシ樹脂の膨潤を促す効果もある。そして、インライン装置上で、連続した水圧10MPaの高圧水洗を1分間に亘って行い、レジストパターン3を、樹脂バリ24とともに洗い流した。
Then, the pattern removal process was performed following the insulating resin filling process and post-baking.
As a method for the pattern removal process, first, an alkaline solution (400 g of NaOH / 1 L as a main component) is conveyed in a stripping solution heated to 95 ° C., and the conveying speed is set so that the residence time is 3 minutes. Adjusted. The stripping solution not only strips the resist pattern 3 but also has an effect of promoting swelling of the epoxy resin on the resist pattern as the resin burr 24. Then, continuous high-pressure water washing with a water pressure of 10 MPa was performed for 1 minute on the inline device, and the resist pattern 3 was washed away together with the resin burr 24.

そして、各リードフレームに対し、露出した金属面に対して、無電解ニッケル/パラジウム/金めっき形成法による表面処理を施して、めっき層10を形成した。
リードフレームへのめっき層10の形成は、電解めっき法が適用可能である。しかしながら、電解めっき法では、めっき電流を供給するためのめっき電極の形成が必要になり、めっき電極を形成する分、配線領域が狭くなり、配線の引き回しが困難になる。そのため、本発明例1では、供給用電極が不要な、無電解ニッケル/パラジウム/金めっき形成法を採用した。
Then, for each lead frame, the exposed metal surface was subjected to a surface treatment by an electroless nickel / palladium / gold plating forming method to form a plating layer 10.
An electrolytic plating method can be applied to form the plating layer 10 on the lead frame. However, in the electroplating method, it is necessary to form a plating electrode for supplying a plating current, and the wiring region is narrowed by the formation of the plating electrode, making it difficult to route the wiring. Therefore, in Example 1 of the present invention, an electroless nickel / palladium / gold plating forming method that does not require a supply electrode is employed.

すなわち、金属面に対し、酸性脱脂、ソフトエッチング、酸洗浄、パラジウム触媒活性処理、プレディップ、無電解ニッケルめっき、無電解パラジウムめっき、無電解金めっきにより、めっき層10を形成した。
めっき層10の厚さは、ニッケルが3μm、パラジウムが0.2μm、金が0.03μmとした。また、使用しためっき液は、ニッケルがエンプレートNI(メルテックス社製)、パラジウムがパウロボンEP(ロームアンドハース社製)、金がパウロボンドIG(ロームアンドハース社製)である。
That is, the plating layer 10 was formed on the metal surface by acidic degreasing, soft etching, acid cleaning, palladium catalyst activation treatment, pre-dip, electroless nickel plating, electroless palladium plating, and electroless gold plating.
The thickness of the plating layer 10 was 3 μm for nickel, 0.2 μm for palladium, and 0.03 μm for gold. In addition, the plating solution used is Enplate NI (manufactured by Meltex), palladium is Paulobon EP (manufactured by Rohm and Haas), and gold is Paulobond IG (manufactured by Rohm and Haas).

また、レジストパターン3を剥離させた後の段階で、樹脂付リードフレームの金属部は、レジスト膜の分だけ、周囲の樹脂よりも低くなるため、メッキ層10を形成した後の段階においては、約7μmほど、周囲の樹脂から凹んだ状態となっている。
以上説明した手順により、所望の樹脂付リードフレーム基板RFBを得た。なお、図12中には、本発明例1の樹脂付リードフレーム基板RFBが備えるめっき層10の位置関係を表す断面図を示す。
Further, in the stage after the resist pattern 3 is peeled off, the metal portion of the resin-attached lead frame is lower than the surrounding resin by the amount of the resist film, so in the stage after the plating layer 10 is formed, About 7 μm is indented from the surrounding resin.
A desired resin-attached lead frame substrate RFB was obtained by the procedure described above. In addition, in FIG. 12, sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer 10 with which the lead frame board | substrate RFB with resin of the example 1 of this invention is provided is shown.

また、本発明例1においては、リードフレームの所定の金属部を除去する手段として、除去する部分以外にレジストパターンを形成してのエッチングを用い、さらに、絶縁樹脂部9を形成する工程を、レジストパターン3を残した状態で行った。
この製造方法によって、図11(b)に示すように、トランスファーモールド工法で発生する樹脂バリ24は、金属フレーム上のレジスト層の上に乗り上げることになり、絶縁樹脂を充填、硬化させた後に行うパターン除去工程において、レジストパターン3とともに除去される。
Further, in the present invention example 1, as a means for removing the predetermined metal portion of the lead frame, a step of forming a resist pattern other than the portion to be removed, and further forming the insulating resin portion 9 is performed. The process was performed with the resist pattern 3 left.
With this manufacturing method, as shown in FIG. 11B, the resin burr 24 generated in the transfer molding method runs on the resist layer on the metal frame, and is performed after filling and curing the insulating resin. In the pattern removing process, the resist pattern 3 is removed.

また、絶縁樹脂充填工程において、樹脂層は、金属上のレジスト層の表面と、その高さを同じに成型されるため、レジスト剥離後は、その厚さの分だけ、金属部の高さは樹脂よりも低くなる。
レジストの厚さは、3μm以上とする。これは、レジストの厚さが3μm未満であると、エッチングの際に、レジストの役割を果たさないためである。
In addition, in the insulating resin filling process, the resin layer is molded to have the same height as the surface of the resist layer on the metal, so that after the resist is peeled off, the height of the metal part is equal to the thickness. Lower than the resin.
The resist thickness is 3 μm or more. This is because when the thickness of the resist is less than 3 μm, it does not serve as a resist during etching.

また、本発明例1によれば、金属フレームのエッチング加工時のレジストパターン3を残したまま、トランスファーモールドによる絶縁樹脂充填加工を行うため、発生する樹脂バリ24がレジスト上に乗り上げ、後のパターン除去工程において、レジストパターン3とともに確実に除去され、バリ残りによるメッキ不良等が防止される。すなわち、樹脂付リードフレーム基板RFBの製造過程における樹脂バリ24の、簡便かつ確実な除去方法を提供することが可能となる。   Further, according to Example 1 of the present invention, since the insulating resin filling process by transfer molding is performed while the resist pattern 3 at the time of etching the metal frame is left, the generated resin burr 24 rides on the resist, and the subsequent pattern In the removing step, the resist pattern 3 is surely removed, and plating defects due to burrs are prevented. That is, it is possible to provide a simple and reliable method for removing the resin burr 24 in the manufacturing process of the resin-attached lead frame substrate RFB.

(本発明例2)
本発明例2では、本発明例1のサンプルに対して、主面およびその反対面において露出した金属部分にめっき処理を施し、その結果として、金属部分が、樹脂面に対して、高くなっているようにした。
これにより、図13中に示すように、半田ボール6と接続パッドの接続面積が広くなり、接続強度、シェア強度が向上する。これは、本発明例1の構造とは、金属と樹脂の高さの関係が逆になるが、接続信頼性を得るために要求される構造的特徴は、基板のパターン、基板を含むパッケージ全体の構造、素子の実装条件、パッケージの使用環境等によって異なるため、上述したように、金属を樹脂よりも低く作っておいて、その後に必要に応じて、めっき層10の厚さによって、金属部の高さを調節できるようにしておくのが有効である。
(Invention Example 2)
In Inventive Example 2, the sample of Inventive Example 1 is subjected to plating treatment on the metal portion exposed on the main surface and the opposite surface, and as a result, the metal portion becomes higher than the resin surface. I tried to be.
Thereby, as shown in FIG. 13, the connection area of the solder ball 6 and the connection pad is widened, and the connection strength and the shear strength are improved. This is because the relationship between the height of the metal and the resin is opposite to the structure of Example 1 of the present invention, but the structural features required to obtain connection reliability are the pattern of the substrate and the entire package including the substrate. Therefore, as described above, the metal is made lower than the resin, and then the metal portion is formed depending on the thickness of the plating layer 10 as necessary. It is effective to be able to adjust the height.

(比較例1)
比較例1では、金属基材1へのレジストパターン3の形成において、レジスト膜の厚さを5μmに設定し、さらに、めっき層10の厚さを、ニッケルが5μm、パラジウムが0.2μm、金が0.03μmとした。その結果、樹脂付リードフレームの表面において、金属面と樹脂面は、ほぼ同じ高さとなった。それ以外は、本発明例1と全く同じ方法を用いて、樹脂付リードフレーム基板RFBを得た。なお、図14中には、比較例1の樹脂付リードフレーム基板RFBが備えるめっき層10の位置関係を表す断面図を示す。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, in the formation of the resist pattern 3 on the metal substrate 1, the thickness of the resist film is set to 5 μm, and the thickness of the plating layer 10 is 5 μm for nickel, 0.2 μm for palladium, gold Was 0.03 μm. As a result, on the surface of the lead frame with resin, the metal surface and the resin surface were almost the same height. Otherwise, the resin-attached lead frame substrate RFB was obtained using exactly the same method as Example 1 of the present invention. In addition, in FIG. 14, sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer 10 with which the lead frame board | substrate RFB with resin of the comparative example 1 is provided is shown.

(比較例2)
比較例2では、金属基材1へのレジストパターン3の形成において、レジスト膜の厚さを5μmに設定し、さらに、めっき10の厚さを、ニッケルが8μm、パラジウムが0.2μm、金が0.03μmとした。その結果、樹脂付リードフレーム表面において、金属面は樹脂から、僅かに突出した構造となった。それ以外は、実施例と全く同じ方法にて、樹脂付リードフレーム基板RFBを得た。なお、図15中には、比較例2の樹脂付リードフレーム基板RFBが備えるめっき層10の位置関係を表す断面図を示す。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, in forming the resist pattern 3 on the metal substrate 1, the thickness of the resist film was set to 5 μm, and the thickness of the plating 10 was set to 8 μm for nickel, 0.2 μm for palladium, and gold for gold. It was 0.03 μm. As a result, on the surface of the lead frame with resin, the metal surface slightly protruded from the resin. Otherwise, a resin-attached lead frame substrate RFB was obtained by the same method as in the example. In addition, in FIG. 15, sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer 10 with which the lead frame board | substrate RFB with a resin of the comparative example 2 is provided is shown.

(比較例3)
比較例3では、金属基材1のエッチング工程後に、レジスト剥離を行った。剥離の条件は、本発明例1と同様である。その後、トランスファーモールド法による樹脂充填を行い、その後のレジスト剥離工程は行わなかった。それ以外は、本発明例1と全く同じ方法にて、樹脂付リードフレーム基板RFBを得た。なお、図16中には、比較例3の樹脂付リードフレーム基板RFBが備えるめっき層10の位置関係を表す断面図を示す。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, the resist was peeled after the etching process of the metal substrate 1. The conditions for peeling are the same as those of Example 1 of the present invention. Then, resin filling by a transfer mold method was performed, and the subsequent resist peeling process was not performed. Otherwise, a resin-attached lead frame substrate RFB was obtained by the same method as in Inventive Example 1. In addition, in FIG. 16, sectional drawing showing the positional relationship of the plating layer 10 with which the lead frame board | substrate RFB with resin of the comparative example 3 is provided is shown.

(評価)
<バリ除去の確実性>
ごく薄い樹脂バリ24の残留については、メッキ阻害の状況によって見分けるのがより簡便かつ確実であるため、本発明例、比較例ともに、めっき層10を形成する工程の後に、光学顕微鏡にて観察を行った。倍率は100倍として、1フレームの中で、バリ残りが原因と考えられるメッキ不良部の数をカウントした。結果として、本発明例、比較例1、比較例2においては、メッキ不良は認められなかったが、比較例3において、15箇所のメッキ不良部が観察された。
(Evaluation)
<Certainty of burr removal>
Since it is easier and more reliable to distinguish the very thin resin burr 24 depending on the state of plating inhibition, both the inventive example and the comparative example are observed with an optical microscope after the step of forming the plating layer 10. went. The magnification was set to 100 times, and the number of defective plating portions that were considered to be caused by burrs remaining in one frame was counted. As a result, no plating failure was observed in the present invention example, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, but 15 defective plating portions were observed in Comparative Example 3.

<素子との接続信頼性>
素子との接続信頼性を調べるため、本発明例、比較例の樹脂付リードフレーム基板に、評価用素子を実装した。この場合の評価は、樹脂付リードフレーム基板とマザーボードの間の半田ボールによる接続に関するものであるので、樹脂付リードフレーム基板に搭載する票用素子は、外形や材質のみを通常の素子と同一にして、内部の配線は、端子間をつなぐだけのものとした。
評価用素子は、ダイアタッチフィルムを使用して、樹脂付リードフレーム基板のダイパッド上に搭載され、さらに、直径25μmの金線を用いたワイヤーボンディングにて、基板との電気的接続がとられた。
これに加え、トランスファーモールド工法にて、評価用素子を樹脂封止し、半導体パッケージを得た。
<Connection reliability with elements>
In order to investigate the connection reliability with the element, the evaluation element was mounted on the resin-attached lead frame substrate of the present invention example and the comparative example. Since the evaluation in this case is related to the connection with the solder ball between the lead frame substrate with resin and the mother board, the voting element mounted on the lead frame substrate with resin has the same external shape and material as the normal element. Therefore, the internal wiring is just to connect the terminals.
The element for evaluation was mounted on a die pad of a lead frame substrate with a resin using a die attach film, and was further electrically connected to the substrate by wire bonding using a gold wire having a diameter of 25 μm. .
In addition to this, the evaluation element was resin-sealed by a transfer mold method to obtain a semiconductor package.

さらに、半導体パッケージの裏面、すなわち、樹脂付リードフレーム基板の裏面に露出した接続用パッド状にフラックスを塗布し、そこに半径300μmの半田ボールを乗せ、リフロー炉を通して、半田バンプを形成した。
この段階で、第一の評価として、半田バンプがきちんと接続パッド状に形成されているかどうかを調べた。本発明例、比較例ともに、100サンプルの観察を行い、脱落したパッドの数を調べた。その結果を、表1に示す。
Further, a flux was applied to the connection pad exposed on the back surface of the semiconductor package, that is, the back surface of the lead frame substrate with resin, a solder ball having a radius of 300 μm was placed thereon, and solder bumps were formed through a reflow furnace.
At this stage, as a first evaluation, it was examined whether the solder bumps were properly formed in the shape of connection pads. In both the inventive example and the comparative example, 100 samples were observed to examine the number of pads that were dropped. The results are shown in Table 1.

Figure 2016009746
Figure 2016009746

そして、第一の評価について、半田バンプの脱落なしと判断した基板に対してのみ、マザーボードへの二次実装を行った。
マザーボードにも、樹脂付リードフレーム基板と同様の半田バンプを同ピッチにて形成し、半田バンプ同士を接触させた状態で、再度リフロー炉を通し、半田バンプを溶融して、電気的導通をとった。
その後、マザーボードと半導体パッケージの、半田バンプの点在する空隙に、液状エポキシ樹脂を流しこみ、高温にて硬化させ、接続を補強した。
以上をもって、評価用サンプルを得た。本発明例、比較例ともに、10サンプルを用意し、評価を行った。
And about the 1st evaluation, secondary mounting to the motherboard was performed only to the board | substrate judged that there was no omission of a solder bump.
Also on the motherboard, the same solder bumps as the lead frame substrate with resin are formed at the same pitch, and with the solder bumps in contact with each other, the reflow furnace is passed again to melt the solder bumps for electrical continuity. It was.
After that, liquid epoxy resin was poured into the gaps between the solder bumps of the mother board and the semiconductor package and cured at a high temperature to reinforce the connection.
Thus, an evaluation sample was obtained. Ten samples were prepared and evaluated for both the inventive examples and comparative examples.

二次実装後の導通に関するテストは、マザーボードの端子の2点の間を調べることによって行い、その2点を選ぶことによって、任意の半田バンプに関する導通と破断が分かるように設計した。
サンプルの評価については、まず、初期評価として、すべての半田バンプについて、導通がとれていることを確認し、初期不良なしと判断されたサンプルのみを、TCT(温度サイクル試験)に投入した。
The test for continuity after the secondary mounting was performed by examining between two points on the terminals of the motherboard, and by selecting these two points, the design was made so that continuity and breakage for any solder bump could be seen.
Regarding the evaluation of samples, first, as initial evaluation, it was confirmed that all the solder bumps were electrically connected, and only the samples judged to have no initial failure were put into TCT (temperature cycle test).

TCTの条件としては、−55℃と125℃を10分ずつ切り替えて1000サイクルとした。TCT終了後に、再び、各バンプの導通を調べ、断線していた部位に関しては、サンプルをエポキシ樹脂で固めたうえで、断面の研磨加工を行い、半田の破壊と剥離等を観察した。
評価すべき半田バンプは、1サンプルにつき64個あり、そのうちの不良数を表2に示す。
The TCT conditions were 1000 cycles by switching between −55 ° C. and 125 ° C. for 10 minutes each. After the end of TCT, the conduction of each bump was examined again. Regarding the disconnected portion, the sample was hardened with an epoxy resin, the cross section was polished, and the destruction and peeling of the solder were observed.
There are 64 solder bumps to be evaluated, and the number of defects is shown in Table 2.

Figure 2016009746
Figure 2016009746

表中に示すとおり、一次実装において、メッキ層を含む金属部が、周りの絶縁樹脂層より低くなっている本発明例は、半田ボールの確実な配置ができている。
また、二次実装まで行ったサンプルの評価においては、比較例2、または、比較例3のように、メッキ層を含む金属部が、周りの絶縁樹脂層から突出しているほうが、接続信頼性が高くなっている。これは、図13中に示すように、半田バンプを形成する際に、突出した金属部の側面にも密着して、接着面積を上げるためである。
As shown in the table, in the primary mounting, the example of the present invention in which the metal portion including the plating layer is lower than the surrounding insulating resin layer enables reliable placement of the solder balls.
Moreover, in the evaluation of the samples that have been performed up to the secondary mounting, the connection reliability is higher when the metal part including the plating layer protrudes from the surrounding insulating resin layer as in Comparative Example 2 or Comparative Example 3. It is high. This is because, as shown in FIG. 13, when the solder bumps are formed, they are in close contact with the side surfaces of the protruding metal part to increase the bonding area.

本発明例においても、不良数はゼロであるが、これは上記の理由とは別であり、電極の周りにある絶縁樹脂の壁の存在が、今回の材料構成、基板構造においては、接続信頼性を高めるほうに働いたためである。
別の材料構成、基板構造であれば、金属部の高さと接続信頼性の関係は、今回とは変わる可能性があり、メッキ前の段階で、金属部の高さを、絶縁樹脂よりも低くしておき、状況によって、後のメッキ工程にて高さを調節できるようにするのが好ましい。
In the example of the present invention, the number of defects is zero, but this is different from the reason described above. The presence of the insulating resin wall around the electrode is based on the connection reliability in the current material configuration and substrate structure. This is because it worked to improve sex.
If the material structure and substrate structure are different, the relationship between the height of the metal part and the connection reliability may change from this time, and the height of the metal part is lower than that of the insulating resin before plating. In addition, it is preferable that the height can be adjusted in the subsequent plating step depending on the situation.

本発明は、半導体素子を実装するための半導体基板に関し、特に、リードフレーム型基板及びその製造方法に利用することが可能である。   The present invention relates to a semiconductor substrate for mounting a semiconductor element, and in particular, can be used for a lead frame type substrate and a manufacturing method thereof.

1…金属基材、2…感光性レジスト、3…レジストパターン、4…リード、5…電極パッド、6…半田ボール、7…表面ダイパッド、8…裏面ダイパッド、9…絶縁樹脂部、10…めっき層、11…半導体素子、12…平坦部、13…メタルワイヤー、14…保持材、15…取り出し電極、16…固定用樹脂、18…リードフレームの裏面、19…吊りリード、20…タイバー、21…上金型、22…下金型、23…溶融させた絶縁樹脂、24…樹脂バリ、RFB…樹脂付リードフレーム基板   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal base material, 2 ... Photosensitive resist, 3 ... Resist pattern, 4 ... Lead, 5 ... Electrode pad, 6 ... Solder ball, 7 ... Front surface die pad, 8 ... Back surface die pad, 9 ... Insulating resin part, 10 ... Plating Layer 11, Semiconductor element 12, Flat portion 13, Metal wire 14, Holding material 15, Extraction electrode 16, Fixing resin 18, Back surface of lead frame 19, Suspension lead, 20 Tie bar, 21 ... Upper die, 22 ... Lower die, 23 ... Molten insulating resin, 24 ... Resin burr, RFB ... Lead frame substrate with resin

Claims (4)

金属基材の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基材の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンが形成され、且つ前記金属を除去した部分は絶縁樹脂によって代替されており、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さが3μm以上高くなっていることを特徴とする樹脂付リードフレーム基板。   A predetermined wiring pattern is formed by removing the metal so that the plate thickness of the metal substrate is reduced on at least one surface of the metal substrate, and the part from which the metal is removed is replaced by an insulating resin. A resin-attached lead frame substrate, wherein a height of the insulating resin is 3 μm or more higher than a height of the wiring pattern. 前記配線パターンを形成した面のうち、露出した金属部分がめっき処理されていることを特徴とする請求項1に記載した樹脂付リードフレーム基板。   2. The lead frame substrate with resin according to claim 1, wherein an exposed metal portion of the surface on which the wiring pattern is formed is plated. 金属基板の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基板の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンを形成する配線パターン形成工程と、
前記金属を除去した部分を絶縁樹脂で代替して、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さを高くする絶縁樹脂部形成工程と、を含み、
前記絶縁樹脂部形成工程は、一部を除去した後の金属基板を上型及び下型で厚さ方向から型締めした状態において形成されるキャビティ内に溶融した絶縁樹脂を注入する絶縁樹脂充填工程と、前記絶縁樹脂充填工程で注入した絶縁樹脂を固化させる溶融絶縁樹脂固化工程と、を含むことを特徴とする樹脂付リードフレーム基板の製造方法。
A wiring pattern forming step of forming a predetermined wiring pattern by removing the metal so that the thickness of the metal substrate is reduced on a part of at least one surface of the metal substrate;
Replacing the portion from which the metal has been removed with an insulating resin, and an insulating resin portion forming step for increasing the height of the insulating resin above the height of the wiring pattern,
The insulating resin portion forming step is an insulating resin filling step of injecting molten insulating resin into a cavity formed in a state where the metal substrate after removing a part thereof is clamped from the thickness direction with the upper die and the lower die. And a molten insulating resin solidifying step in which the insulating resin injected in the insulating resin filling step is solidified.
前記配線パターン形成工程において、金属を除去する部分以外にレジストパターンを形成してのエッチングを用いて金属基板の少なくとも一部を除去し、
前記絶縁樹脂部形成工程は、前記レジストパターンを残した状態で前記キャビティ内に注入した溶融絶縁樹脂を固化させた後にレジストパターンを除去するパターン除去工程を含むことを特徴とする請求項3に記載した樹脂付リードフレーム基板の製造方法。
In the wiring pattern forming step, at least a part of the metal substrate is removed by using etching to form a resist pattern in addition to the part from which the metal is removed,
The said insulating resin part formation process includes the pattern removal process of removing a resist pattern, after solidifying the molten insulating resin inject | poured in the said cavity in the state which left the said resist pattern. Manufacturing method of lead frame substrate with resin.
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