JP2016021515A - 半導体装置用リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部接続用端子となるめっき層の外周に、基材表面の露出がなく、より信頼性の高い半導体装置用リードフレームを提供する。
【解決手段】リードフレーム基材の、ダイパッド部と、半導体素子の電極とワイヤーを介して接続される内部接続端子部と、裏面側に設けられた外部接続端子部とに、それぞれ貴金属めっき層を形成する第１工程と、リードフレーム基材の表裏面に耐エッチング用レジスト膜を形成して、貴金属めっき層を残してパターンエッチング加工を行い、その後耐エッチング用のレジスト膜を部分的に残し得る、特殊な露光方法とレジスト膜の剥離方法を兼ね備えた第２工程と、貴金属めっき層と、部分的に残された耐エッチング用のレジスト膜をレジストマスクとして、リードフレーム基材のみを選択的にエッチングするエッチング液を使用して、露出したリードフレーム基材の表面および側面を全体的にマイクロエッチングする第３工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面実装タイプの半導体装置用リードフレーム及びその製造方法、特に樹脂封止後に外部接続端子となるめっき層がモールド樹脂から露出しているＱＦＮやＳＯＮなどの半導体装置に使用されるリードフレーム及びその製造方法に関する。

近年、この種半導体装置の小型高密度化および集積化による細密化、多列化および大判化は当然のことながら、多様な用途に合わせ半導体装置の基材となるリードフレームのダイパッド部やリード部その他の部分の形状も多種多様に要求されるようになっている。更に、必要な期間に必要量だけを生産するために、少量多品種及び短納期も要求されるようになっている。これらの要求を満足させるために、フォトエッチングにより製造されるリードフレームへの需要が大幅に増加してきた。

従来、リードフレームの基材となる金属板からリードフレームを形成する方法として、液状やフィルム状のフォトレジストで基材を被覆し、リソグラフィーを行って、部分的に必要なパターンにめっきを行うフォトフォーミングを利用し、リードフレームの表側に、半導体素子が搭載される部分や半導体素子と外部端子を接続するためのワイヤーボンディングを行う内部接続端子や、その他の配線パターン部分をめっきしたり、加えて或いは同時に、リードフレームの裏側に実装を行うための外部接続端子となる部分に、貴金属などのめっきを行い、次に、フォトフォーミングで形成された貴金属などのめっき層を残したまま、再度液状やフィルム状のフォトレジストで基材を被覆し、同じくリソグラフィーを行って、めっき層以外の金属板の部分をエッチングして、リードフレームとしての必要な形状を得る方法が用いられている。フォトレジストを使用して必要なパターンにめっきを行う方法は、一般的にフォトフォーミングと呼ばれるが、これに対してエッチングを行う方法は、フォトエッチングと呼ばれており、図１（ａ）に、従来の製造方法の工程フローが、また、図２にその詳細な説明図が示されている。

この最初にフォトフォーミングを行い、次にフォトエッチングを組み合わせる製造方法は、特許文献１に詳しく記載されている。

この製造方法によれば、リードフレームの側面がめっきで被覆されることはなく、リードフレームの表裏において、その面の必要な部分にだけめっきすることで、高価な貴金属めっきの面積や量を減らし、安価なリードフレームを供給することが可能であるとされている。

特許第４８５２８０２号公報

図１に示すように、フォトフォーミングは、最初にリードフレームの基材となる金属板にフォトレジストを被覆し、リードフレームに必要な所望のめっきパターンが形成されるように描画されたマスクを使用して露光する。その後、現像にて基材表面を露出させてめっきを積層し、その後レジストを剥離する。この際、めっきは基材の表面のみ、または裏面のみ、あるいは表裏面同時に、意図して必要な部分のみにめっきを形成することができる。かくして、めっきが形成された基材に、フォトレジストを再度被覆し、所望のリードフレーム形状を得るためのパターンが描画されたマスクを、先にリードフレームの所定の位置にめっきされたパターンに合わせ込み、露光を行ってから、現像にて基材表面を露出させてエッチングを行い、その後、レジストを剥離してリードフレームを得る。また、先にフォトフォーミングにてめっきパターンを形成して、その上にフォトレジストを被覆してエッチングを行うことにより、エッチング液からめっき面を保護する効果もある。また、特許文献１には、別の実施例として、基材表面に先にフォトフォーミングにてめっきパターンを形成し、２回目のフォトレジストを使用せずに、そのままエッチング液を照射し、めっき被膜をレジストマスクとして、エッチングを行いリードフレームを得ることも記載されている 。

フォトレジストを使用したフォトフォーミングでのめっき形状は、使用するレジスト層の厚みや解像度で形成可能な最小寸法と形状が決定される。一般的には、仮に厚さ２５μｍ程度のドライフィルムレジストを使用した場合、最小の幅寸法として、３０μｍ程度までは解像されるので、それ以上の寸法であれば、殆どの形状は露光後の現像パターンとして形成可能であり、半導体装置に要求される一般的なめっきの形状や寸法の殆どを網羅することが可能である。

ここで、先にフォトフォーミングされためっきパターンに、その後に行うフォトエッチングのパターンを重ね合わせる芯合わせ、いわゆるアライメントが非常に重要となってくる。この位置合わせの方法は様々であるが、近年の半導体装置の細密化、多列化およびリードフレームの大判化に伴い、非常に高度なアライメント技術が要求されるようになってきている。特に露光工程では、材料の位置決め方法も重要であるが、その他にも紫外線を使って露光を行うために、材料や露光マスクの熱膨張、リール材であれば材料の目に見えない蛇行など、様々な影響を受ける。そのため、リードフレームの製造分野では、このアライメント技術が一つの重要な工程能力を左右するファクターとなると言っても過言ではない。

また、フォトエッチングの露光で使用されるエッチング用のマスクパターンは、最終的な出来上がりのフレーム形状いわゆる製品図面の形状とは大きく異なる。その理由は、エッチングが深さ方向に進行するにつれて、横方向にも進行するためである。また、その横方向への進行量は、レジストマスクの開口幅やその形状、エッチング深さおよびエッチング条件でも変わってくる。そのため、エッチングマスクのデザインは、それらの特性を考慮し補正されたデザインを使用しなければならず、経験やデータに基づいた高度なマスクのデザインルールの技術が必要とされる。

また、フォトエッチングで作製可能な形状にも限界がある。例えば図６に示すように、図面上の輪郭１０１は、四角の形状であるが、実際エッチングを行うと、そのエッチングの深さや輪郭の大きさで異なるものの、コーナーの部分は、エッチングの仕上がり形状１０２によって示されるように、例外なく丸みを帯びる。これは先に記述したように、エッチングが縦と横方向に進行するためであり、薬液を使用したウェットエッチングでは不可避な現象であり、エッチング可能な形状にも限界があることを示している。

つまり、最初に行うフォトフォーミングでのめっきの形状や寸法の自由度およびその寸法の工程能力は高いももの、次に行うフォトエッチングでは、高度なアライメント技術やマスクのデザインルールの技術を必要とする。そして、そのエッチング形状にも限界があるので、完全にめっきの形状に追従して、エッチングを完成させることは不可能である。

また、例えば図７に示すように、めっきパターン１０３の中心である１０４と、エッチングパターン１０５の中心１０６がずれた場合、パターンの片側に基材表面の露出部分１０７が形成され、反対側ではめっきの下側までエッチングが進行してめっきバリ１０８が形成されてしまう。また、エッチングの進行の速さによっても、基材表面が露出したり、めっきバリになることもある。

また、例えば、図８（ａ）に示すように、一つのめっきパターン１０９と隣り合うめっきパターン１１０の間に、エッチングする部分１１１があり、このめっきパターンの間隔１１２が狭く、フォトレジストでの解像度が対応できない場合は、エッチングも不可能である。また、図８（ｂ）に示すように、解像度が対応可能であっても、エッチングの横方向への広がり１１３により、めっきバリ１１４になってしまう。

また、例えば、図９（ａ）に示すように、めっきの輪郭が四角のパターン１１５であり、その外周をエッチングする場合、エッチングでは輪郭１１６のように、四角のコーナーは丸みを帯びるので、めっきのコーナー部はめっきの下までエッチングがなされ、その部分がめっきバリ１１７となってしまう。そのため、めっきバリになることを防ぐために、図９（ｂ）に示すように、あらかじめめっきの輪郭１１８のようにコーナーを丸くしたり、エッチングの形状や寸法が、めっきの形状や寸法より大きくなるように、作製することもある。

以上のように、リードフレームの製品図面の中には、エッチングの影響を考慮しためっきパターンに修正されたり、めっきパターンの外周における基材表面の露出部分１１９の寸法の規格やめっきバリ１２０の寸法の規格を前以て設定することが一般的に行われている。しかしながら、本発明が成そうとする技術分野においては、モールド樹脂から露出する外部接続用端子となる貴金属めっき被膜の外周に、基材の表面が露出した場合、貴金属と基材金属との間で異種金属のイオン化傾向差から発生する基材金属の腐食が懸念される。

また、特許文献１に記載された実施例では、基材表面に先にフォトフォーミングにてめっきパターンを形成し、２回目のフォトレジストを使用せずに、そのままエッチング液を噴き付け、めっき被膜をレジストマスクとしてエッチングを行い、リードフレームを得ることが記述されているが、一般的なリードフレームの厚みは、０．１〜０．２５ｍｍであり、それを一般的なエッチング液である塩化第二鉄液や塩化第二銅液でエッチングして貫通させるためには数分の時間を要する。その間、めっき皮膜はエッチング液に晒され、化学的にアタックされることになるため、レジストマスクとして使用可能なめっき皮膜の貴金属の種類も限られ、またその厚みも、めっきがポーラス状にならないように、非常に厚くしなければならなくなる。また、エッチングでは、横方向への進行により、めっき被膜が庇状のバリとなって、そのバリが欠損して所望の面積が得られなかったり、組立工程でワイヤーボンディング不良やショート不良、更には実装での不良を起こすことが考えられるため、実際の作製は非常に難しい。

そこで本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、モールド樹脂から露出して外部接続用端子となるめっき被膜の外周には、基材表面の露出がなく、より信頼性の高いリードフレームを提供することを目的としている。

本発明は、上記の目的を達成するため、特許文献１に記載されているように、基材金属板に、最初にフォトフォーミングでめっきパターンを形成し、次にフォトエッチングにてリードフレームの形状を得る製造方法に対して、更に選択性のマイクロエッチング工程を追加した点に特徴を有する。

即ち、本発明による半導体装置用リードフレームは、半導体素子を搭載するためのダイパッド部と、前記半導体素子の電極とワイヤーを介して接続される内部接続端子部と、該内部接続端子部に対応してリードフレーム基材の裏面側に設けられた外部接続端子部の各表面上に、それぞれ形成された貴金属めっき層を有し、該各貴金属めっき層の端側面は隣接する前記リードフレーム基材部分よりも僅かに突出していて、前記ダイパッド部及び内部接続端子部が前記半導体素子及びワイヤーと共にモールド樹脂により封止されたとき、リードフレーム基材部分の露出がなく前記外部接続端子部の前記貴金属めっき層部分のみが外部に露出するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明によるリードフレームの製造方法は、リードフレーム基材の、半導体素子を搭載するためのダイパッド部と、前記半導体素子の電極とワイヤーを介して接続される内部接続端子部と、該内部接続端子部に対応して前記リードフレーム基材の裏面側に設けられた外部接続端子部とに、それぞれ貴金属めっき層を形成する第１工程と、第１工程において貴金属めっき層の形成されたリードフレーム基材の表裏面に耐エッチング用レジスト膜を形成して、第１工程で形成された貴金属めっき層を残してパターンエッチング加工を行い、その後耐エッチング用のレジスト膜を部分的に残すことが可能となるように、特殊な露光方法とレジスト膜の剥離方法を兼ね備えた第２工程と、第１工程で形成された貴金属めっき層と前記第２工程で部分的に残された耐エッチング用のレジスト膜をレジストマスクとして、リードフレーム基材のみを選択的にエッチングするエッチング液を使用して、露出したリードフレーム基材の表面および側面を全体的にマイクロエッチングする第３工程とを有することを特徴とする。

また、本発明によれば、前記貴金属めっき層は、Ag、Pd、Au、Ni／Ag、Ni／Au、Ni／Pd、Ni／Pd／Au、Ni／Pd／Ag、Pd／AuおよびPd／Agのめっきの中から選択された貴金属のめっき層で形成されていることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記第１工程におけるめっき層の形成には、感光性樹脂（フォトレジスト）をレジストマスクとして所定の部分にめっきを行うフォトフォーミング法が使用され、また、前記第２工程におけるハーフエッチングおよび貫通エッチング加工には、感光性樹脂をレジストマスクとして使用するフォトエッチング法が使用されることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記第２工程において、めっき形成済みのリードフレーム基材に耐エッチング用のレジスト膜として感光性樹脂を被覆し、エッチングパターン用の第１の露光マスクを介して露光を行う際に、感光性樹脂の光による重合反応量（または重合反応率）が小さくなるように露光し、その後感光性樹脂の剥離工程において、部分的に残すためのパターンを露光する際に使用する第２の露光マスクを介して、該部分の重合反応量が大きくなるように露光を行うようにしたことを特徴とする。

また、本発明によれば、前記第１の露光マスクと第２の露光マスクを介して露光された部分以外の未露光部分を第１の現像により除去し、リードフレーム基材金属を露出させてエッチングを行い、第２の現像にて、第１の露光マスクで露光した重合反応量が小さい部分の感光性樹脂膜のみを剥離し、第２の露光マスクで露光した重合反応量の大きい部分のみを残すようにしたことを特徴とする。

また、本発明によれば、前記第３工程において、前記リードフレーム基材の表面または裏面あるいは両面に形成された前記貴金属めっき層に加えて前記第２工程で部分的に残された感光性樹脂膜をエッチングマスクとして、リードフレーム基材の両側または片側からマイクロエッチングを行い、前記貴金属めっき層の周囲のリードフレーム基材金属の露出部分が除去されるようにしたことを特徴とする。

また、本発明によれば、リードフレームの表面または裏面あるいは両面において、リードフレーム基材金属が露出している部分と段差または凹部になっている部分とが併設されていることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記第３工程におけるマイクロエッチング液として、粗化処理を伴うエッチング液を使用した場合には、前記第３工程で作製された段差や凹部およびリードフレーム基材金属の側面は、粗化面となることを特徴とする。

また、本発明によれば、前記第２工程で形成されるリードフレームの形状は、前記第３工程おいて、所望のリードフレーム形状および寸法を得ることができるように少し大きめに作製されるが、同時に前記第１工程で形成されためっきパターンの周囲には、前記第３工程でめっきとの段差が形成されるように、リードフレーム基材金属の表面が少なくとも、０．００５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする。

また、本発明によれば、貴金属めっき層の周囲のリードフレーム基材表面をマイクロエッチングする深さは、０．００５ｍｍから０．０３０ｍｍとしたことを特徴とする。

また、本発明によれば、貴金属めっき層の周囲のリードフレーム基材表面をマイクロエッチングした際にできる貴金属めっき層のバリの大きさは、０．０２ｍｍ以下であるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ダイパッド部や内部接続端子部その他の配線パターンや、リードフレーム裏側のダイパッド部分や外部接続端子部などとなるめっき被膜の外周に、必要な部分だけを選択して基材金属の表面を除去することができる。また、半導体装置に機能上必要ではないが、半導体装置の組立てを行う際に、基材金属の表面を部分的に故意に露出させたり、隠したりすることを選択的に利用することもできる。また、リードフレームの側面を粗化することにより、封止樹脂との密着性を高めることも可能となる。また、これらにより、めっき皮膜と基材金属との間で生じる異種金属の電位差腐食がなくなり、組立工程で懸念されるめっき皮膜の欠損やバリの不具合がなく、耐湿信頼性の高い半導体装置を構成することができる。また、リードフレームの側面に貴金属めっきが施されないことで、めっきコストを低減し、基材金属表面を自由に選択し、自由度と利便性の高い形状を持ったリードフレームを提供することができる。

（a）は従来技術によるリードフレームの製造工程フローを、（b）は本発明によるリードフレームの製造工程フローをそれぞれ示す概略図である。 従来技術によるリードフレームの製造方法を説明するための工程図である。 本発明による製造方法を説明するための工程図である。 本発明で追加されたマイクロエッチング処理と処理後のリードフレーム端子の断面形状の例を示した図である。 本発明によるリードフレームを使用して組み立てられた半導体装置の一例を示す断面図である。 図面上の形状とフォトエッチング後の仕上り形状との差異を示した説明図である。 めっきパターンとエッチングパターンのずれを中心のずれとして例示した説明図である。 めっきパターンとエッチングパターンの配置の一例を示した説明図である。 めっきパターンとエッチングパターンの配置の他の例を示した説明図である。

本発明は、表面実装タイプの半導体装置に使用されるリードフレームの製造方法として、図１（b）に示すように、最初にフォトフォーミングでめっきを行う第１工程と、次にフォトエッチングを行う第２工程と、最後にマイクロエッチングにて最終的なリードフレームの形状を得る第３工程とからなり、それによって得られるリードフレームの形状を特徴とする。フォトエッチング工程においては、最初に、めっきされたパターンの外周に基材金属を露出させ、最終的にマイクロエッチングにてその基材金属の露出部分を除去して、半導体装置の組立工程においてめっきバリによる不具合を除去し、また外部接続端子部で基材金属の腐食を抑えた信頼性の高いリードフレームを提供するものである。

以下、添付した図面を参照して、本発明による製造方法の実施例を説明する。
図１（ｂ）に示すように、本発明による製造方法は、フォトフォーミングを行う第１工程と、フォトエッチングを行う第２工程と、選択性のマイクロエッチングを行う第３工程とで構成されている。

先ず、図２を参照して、第１工程であるフォトフォーミングについて説明する。図２（ａ）は、リードフレームの基材となる金属板１として、厚さ０．２ｍｍの銅合金である１９４アロイを使用し、フォトレジスト２に旭化成イーマテリアルズ株式会社製のＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）であるＡＱ−２５５８を金属板の表裏に専用のラミネート装置を使用して貼付し、ガラス乾板にリードフレームの表側と裏側のめっき用パターンを描画したそれぞれの露光マスク３および４を、露光装置においてＤＦＲを貼付した基材の上下に配置し、紫外光５を照射して露光を行っている状態を示している。

次に、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）でＤＦＲにめっき用パターンを露光した金属板１を、１重量％の炭酸ナトリウムで約６０秒間現像を行い、めっきパターンとなる部分のフォトレジストを取り除き、開口して基材の表面を露出させた。これは、露光により感光したフォトレジスト６およびフォトレジスト７が基材上に形成されている状態を示している。

次に、図２（ｃ）は、図２（ｂ）で開口された部分に貴金属めっきを施した図であるが、基材の表側にめっき層８を、裏側にめっき層９を積層した状態を示している。めっき層の金属としては、まず１μｍ厚のＮｉめっきを行い、その上に０．０５μｍ厚のＰｄめっきを行い、最後に０．０１μｍのＡｕめっきを行った。実施例としては、表裏両面に同じめっき金属を積層したが、必要に応じて、表側と裏側のめっき金属を変えることも可能であり、その場合、片側にプロテクトテープを貼付して各々めっきすることも可能であるし、片側の面にめっきパターンを露光し、反対側の面にはめっきパターンを露光せずに全面を露光して基材を隠し、それぞれ必要な金属をめっきするように、フォトフォーミングを繰り返し行うことも可能である。

次に、図２（ｄ）は、図２（ｃ）で示したようにめっきした後に、基材上のフォトレジスト６および７を、３重量％の水酸化ナトリウムで７０秒間処理して剥離を行い、金属板１の表裏にめっきパターン８および９が形成された状態を示している。

次に、第２工程であるフォトエッチングについて説明する。図２（ｅ）は、第１工程で作製されためっきパターン形成済みの基材表面に、第１工程と同じように、フォトレジスト２としてＡＱ−２５５８を両面に貼付し、エッチングパターンを描画した露光マスク１０および１１を、露光装置において材料の上下に配置し、紫外光５を照射して露光を行っている状態を示している。

次に、図２（ｆ）では、図２（ｅ）でエッチングパターンが露光された基材を、第１工程と同様に、１重量％の炭酸ナトリウムで６０秒間処理し、エッチングを行う部分のフォトレジストを現像して取り除き、開口させて金属板１の表面を露出させた。これは、露光で感光させたフォトレジスト１２および１３が、リードフレームの形状をエッチングで形成されるためのレジストパターンとして形成されている状態を示している。また、エッチングする部分は、第１工程で形成されためっきパターン以外の金属板部分であり、またおのずと、フォトレジストは第１工程で形成されためっきパターンを保護することになる.

次に、図２（ｇ）は、図２（ｆ）でエッチング用のレジストパターンが形成された基材に、エッチング液１４として塩化第ニ鉄液を噴射してエッチングを行っている状態を示している。この際、使用するエッチング液は、塩化第ニ銅液であってもよい。

図２（ｈ）は、図２（ｇ）で示したエッチング処理により、金属板１を表裏から溶解し、その後、３重量％の水酸化ナトリウムにて７０秒間処理してフォトレジストを剥離し、最終的なリードフレームの形状となった状態を示している。リードフレームの構成としては、図の中央にダイパット部１５、その両側に接続端子部１８が配置されている。各々の表裏面には第１工程で形成されためっきパターンである１６、１７、１９および２０が形成されている。

以上は従来技術に属する加工工程部分であるが、次に、本発明特有の加工工程部分について説明する。図３は、本発明の第１工程と第２工程を詳細に説明した図である。
先ず、第１工程であるフォトフォーミングについて説明する。図３（ａ）は、リードフレームの基材となる金属板２１として、厚さ０．２ｍｍの銅合金である１９４アロイを使用し、フォトレジスト２２に旭化成イーマテリアルズ株式会社製のＤＦＲであるＡＱ−２５５８を金属板２１の表裏に専用のラミネート装置を使用して貼付し、ガラス乾板にリードフレームの表側と裏側のめっき用のパターンを描画したそれぞれの露光マスク２３および２４を、露光装置においてフォトレジストを貼付された基材の上下に配置し、紫外光２５を照射して露光を行った。この際の露光量は、５５ｍＪ／ｃｍ^２であった。

次に、図３（ｂ）では、図３（ａ）でＤＦＲにめっき用パターンを露光した材料を、１重量％の炭酸ナトリウムで約６０秒間現像を行い、めっきパターンとなる部分のフォトレジストを取り除き、開口して金属表面を露出させた。これは、露光により感光したフォトレジスト２６および２７が基材の表面に形成されている状態を示している。

次に、図３（ｃ）では、図３（ｂ）で開口された部分に貴金属めっきを施した図であるが、基材の表側にめっき層２８を、基材の裏側にめっき層２９を積層した状態を示している。めっき層の金属としては、まず１μｍのＮｉめっきを行い、その上に０．０５μｍのＰｄめっきを行い、最後に０．０１μｍのＡｕめっきを行った。実施例として、表裏両面に同じめっき金属を積層したが、必要に応じて、表側と裏側のめっき金属を変えることも可能である。その場合は、片側にプロテクトテープを貼付して各々めっきすることも可能であるし、片側の面にめっきパターンを露光し、反対側の面にはめっきパターンを露光せずに全面を露光して基材を隠し、それぞれ必要な金属をめっきするように、フォトフォーミングを繰り返し行うことも可能である。

めっき金属としては、Ag、Pd、Au、Ni／Ag、Ni／Au、Ni／Pd、Ni／Pd／Au、Ni／Pd／Ag、Pd／AuおよびPd／Agの中から適宜選択することができる。

次に、図３（ｄ）では、図３（ｃ）でめっきした後に、基材上のフォトレジスト２６および２７を、３重量％の水酸化ナトリウムで７０秒間処理して剥離を行い、金属板の表裏にめっきパターン２８および２９が形成された状態を示している。ここまでが第１工程である。

次に、第２工程であるフォトエッチングについて説明する。図３（ｅ）は、第１工程で作製されためっきパターン形成済みの基板に、第１工程と同じように、フォトレジスト３２としてＡＱ−２５５８を両面に貼付し、露光マスク３３および３４を露光装置においてそれぞれ材料の上下に配置し、紫外光３５を照射して第１の露光を行っている状態を示している。この第１の露光で使用する露光マスクは、最終的に第２工程で得られる基板の形状を得るためのエッチング用パターンを描画したものである。露光量としては、１０ｍＪ／ｃｍ^２で露光を行った。この露光量は、後の第１の現像およびエッチングで使用が可能で、また後の第２の現像で剥離が可能となる条件であるが、使用するＤＦＲや厚みなどによっては露光量が異なるので、フォトレジスト毎に露光量を設定することが必要である。露光量の大まかな目安としては、一般的にメーカーから推奨される露光量の約２０％前後と考えてよい。

次に、図３（ｆ）では、図３（ｅ）で第１の露光を行った基板に、露光マスク３６および３７を、露光装置においてそれぞれ基板の上下に配置し、紫外光３８にて露光を行っている第２の露光状態を示している。この第２の露光では、第１の露光パターン３９および４０が露光されているフォトレジスト４１および４２に重ねて露光を行う。その際の露光量は、５５ｍＪ／ｃｍ^２であった。この第２の露光における露光量は、一般的にメーカーから推奨される露光量でもよいが、後の第２の現像において、第１の露光部分との耐アルカリ性の差を顕著にするために、推奨される露光量よりも大きい露光量にしてもよい。

次に、図３（ｇ）は、第２の露光が終了した状態を示している。フォトレジスト４６および４７には、未露光部４３と第１の露光パターン３９および４０と第２の露光パターン４４および４５が含まれている。

次に、図３（ｈ）は、図３（ｆ）で第２の露光を行った基板を、第１の現像液として３重量％の炭酸ナトリウムの現像液４８を使用して、約６０秒間照射して現像を行っている状態を示している。この第１の現像にて、フォトレジストの未露光部分４３が除去され、基材金属を露出させる。

次に、図３（ｉ）は、図３（ｈ）において現像を行った材料を、エッチング液４９として、塩化第ニ鉄液を噴射してエッチングを行っている状態を示している。この場合、使用するエッチング液は、塩化第ニ銅液を使用してもよい。

次に、図３（ｊ）は、図３（ｉ）で、エッチングを行った後の状態を示している。この時はまだ、第１の露光パターンである３９および４０と、第２のパターンである４４と４５のフォトレジストが残ったままである。

次に、図３（ｋ）は、図３（ｊ）においてエッチングされた基板を、第２の現像液５０として、０．５重量％の水酸化ナトリウム液に、約１２０秒間浸漬して処理している状態を示している。この第２の現像は、第１の露光パターンである３９および４０のフォトレジストを除去し、第２の露光パターンである４４および４５のフォトレジストを残すことが目的で行われる。

次に、図３（ｌ）は、第２工程において、最終的に作製された状態の基板を示している。

次に、第３工程であるマイクロエッチングについて説明する。図４（ａ）は、第２工程において作製された基板（図３（l）参照）の拡大図である。基板の構成としては、一般的な半導体装置の例として、中央にダイパッド５１が、その周囲にリード５３が配置されている。そして、その両サイドには、これらダイパッド５１とリード５３をフレーム内に保持するためのコネクティングバー５６および５７が配置されている。ダイパッド５１の表側には、第１工程で作製されためっき皮膜５２があり、その両側には、基材金属の露出部分５７および５８が形成され、そしてそれらをカバーするように、第２工程の第２の露光で露光された部分のフォトレジスト６５が被覆されている。

また、ダイパッド５１の裏側には、同じく第１工程で作製されためっき皮膜５２があり、その両側には、基材金属の露出部分５９および６０が形成されているが、表側とは異なり、裏側にはフォトレジストが被覆されていない。

次に、リード５３の表側には、第１工程で作製されためっき被膜５４があり、その両側には、基材金属の露出部分６１および６２が形成されている。また、リード５３の裏側には、同じく第１工程で作製されためっき被膜５５があり、その両側には、基材金属の露出部分である６３および６４が形成されている。

次に、コネクティングバー５６の表側には、第２工程の第２の露光で露光された部分のフォトレジスト６６が被覆され、裏側には基材金属の露出部分６７が形成されている。また、コネクティングバー５７の表裏には、第２の露光で露光された部分のフォトレジスト６８および６９が被覆されている。

次に、第３工程であるマイクロエッチング工程について説明する。図４（ｂ）は、マイクロエッチング液７０として、メック株式会社製のＣＺ−８１００を使用し、上下からシャワーにて約３０秒間処理を行っている状態を示している。ここで使用するマイクロエッチング液は、基材金属の種類に応じて選択されるエッチング液を使用するが、本実施例では、基材金属がＣｕ合金で、めっき皮膜の表面にＰｄおよびＡｕめっきを行い、選択的にＣｕをエッチングしている。また、Ｃｕ用として選択されるエッチング液は、前記エッチング液の他にも塩化アンモニウム液と塩化銅を使用したアルカリエッチャントや有機酸を使用したエッチング液なども使用可能であり、ランニングコストや排水処理などを考慮し、エッチング液を適宜選択することも可能である。

このマイクロエッチング工程では、第１工程で形成されためっき皮膜５２、５４および５５と、第２工程で形成されたフォトレジスト６５、６６、６８および６９がレジストマスクとして作用し、それ以外の露出している基材金属がエッチングされる。また、上下方向からシャワーを使用してマイクロエッチング液を照射することにより、基材金属の露出部分である６０、６１、６２、６３、６４、６５および６７が、基材金属の側面よりも優先的にエッチングされることになる。

図４（ｃ）は、マイクロエッチング後にＤＦＲを剥離し、最終的に完成されたリードフレームの断面形状を示している。まず、マイクロエッチング前のパッド部５１は、表側の基材金属の露出部分５８および５９はエッチングされず、裏側の基材金属の露出部分６０および６１はエッチングされて、深さ７２で示される段差７１が形成されたパッド部５１aが形成される。次に、マイクロエッチング前のリード部５３は、表側の基材金属の露出部分６２および６３と、裏側の基材金属の露出部分６４および６５がエッチングされ、表側に深さ７３の段差７１と、裏側に深さ７２の段差７１が形成されたリード部５３ａが形成される。次に、マイクロエッチング前のコネクティングバー５６は、裏側の基材金属の露出部分６７が深さ７４で示された分だけエッチングされて、コネクティングバー５６ａが形成される。次に、コネクティングバー５７は、表裏をレジストマスクでカバーされているため、基材金属の表裏面からはエッチングされない。また、基材金属の側面は、マイクロエッチング液が接触するため、全体的に横方向へのエッチングもされることになるが、基材金属の露出部分よりは、エッチング量は小さい。

この時の段差７１およびコネクティングバー５６ａの深さ７２、７３および７４は、それぞれ０．０１５から０．０２０ｍｍであった。また、マイクロエッチングにより形成されためっきバリ７５および７６の大きさは、０から０．００５ｍｍであった。

マイクロエッチングの深さについては、第１工程で形成されためっきパターンと第２工程で形成されたエッチングパターンのアライメントの精度により、また、設定する基材金属の露出部分の大きさにより、マイクロエッチングの深さを小さくすることも可能であるし、この基材金属の露出部の大きさが大きい場合、逆にこのマイクロエッチングの深さを少し大きくすることにより、モールド樹脂の充填性を上げることも可能である。

以上の工程を経ることにより製造されたリードフレームは、図５に示すごとく、ダイパッド部に半導体素子が搭載され、その半導体素子の端子部と内部接続端子部とがボンディングワイヤーで接続されて、これら全体がモールド樹脂で封止されたとき、リードフレームの表側および裏側のめっきパターンの周囲には、基材金属表面の露出が全くなく、めっきバリの大きさが極めて小さく、めっき層の欠損やこれによるショート不良その他組立てでの不具合のない信頼性の高いリードフレームを得ることができた。

１、２１ 金属板
２、２２、３２、４２，４６，４７、６５，６６、６８，６９ フォトレジスト膜
３、４、２３，２４、３３，３４，３６，３７ めっき用露光マスク
５、２５、３５、３８ 紫外光
１０、１１、１２、１３ エッチング用露光マスク
１４、４９ エッチング液
１５ ダイパッド
１８ リード
１９ 内部接続端子
２０ 外部接続端子
５２、５３、５４、５５ めっき被膜

Claims (13)

1. 半導体素子を搭載するためのダイパッド部と、前記半導体素子の電極とワイヤーを介して接続される内部接続端子部と、該内部接続端子部に対応してリードフレーム基材の裏面側に設けられた外部接続端子部の各表面上に、それぞれ形成された貴金属めっき層を有し、該各貴金属めっき層の端側面は隣接する前記リードフレーム基材部分よりも僅かに突出していて、前記ダイパッド部及び内部接続端子部が前記半導体素子及びワイヤーと共にモールド樹脂により封止されたとき、リードフレーム基材部分の露出がなく前記外部接続端子部の前記貴金属めっき層部分のみが外部に露出するように構成されていることを特徴とする半導体装置用リードフレーム。
2. リードフレーム基材の、半導体素子を搭載するためのダイパッド部と、前記半導体素子の電極とワイヤーを介して接続される内部接続端子部と、該内部接続端子部に対応して前記リードフレーム基材の裏面側に設けられた外部接続端子部とに、それぞれ貴金属めっき層を形成する第１工程と、
   前記第１工程において貴金属めっき層の形成されたリードフレーム基材の表裏面に耐エッチング用レジスト膜を形成して、前記第１工程で形成された貴金属めっき層を残してパターンエッチング加工を行い、その後耐エッチング用のレジスト膜を部分的に残すことが可能となるように、所定の露光方法とレジスト膜の剥離方法を兼ね備えた第２工程と、
   前記第１工程で形成された貴金属めっき層と前記第２工程で部分的に残された耐エッチング用のレジスト膜をレジストマスクとして、リードフレーム基材のみを選択的にエッチングするエッチング液を使用して、露出したリードフレーム基材の表面および側面を全体的にマイクロエッチングする第３工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置用リードフレームの製造方法。
3. 前記貴金属めっき層は、Ag、Pd、Au、Ni／Ag、Ni／Au、Ni／Pd、Ni／Pd／Au、Ni／Pd／Ag、Pd／AuおよびPd／Agのめっきの中から選択される貴金属のめっき層で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
4. 前記第１工程におけるめっき層の形成には、感光性樹脂をレジストマスクとして所定の部分にめっきを行うフォトフォーミング法が使用され、また、前記第２工程におけるハーフエッチングおよび貫通エッチング加工には、感光性樹脂をレジストマスクとして使用するフォトエッチング法が使用されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
5. 前記第２工程において、めっき形成済みのリードフレーム基材に耐エッチング用のレジスト膜として感光性樹脂を被覆し、エッチングパターン用の第１の露光マスクを介して露光を行う際に感光性樹脂の光による重合反応量（または重合反応率）が小さくなるように露光し、その後感光性樹脂の剥離工程において、部分的に残すためのパターンを露光する際に使用する第２の露光マスクを介して、該部分の重合反応量が大きくなるように露光を行うことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
6. 前記第１の露光マスクと第２の露光マスクを介して露光された部分以外の未露光部分を第１の現像により除去し、リードフレーム基材金属を露出させてエッチングを行い、第２の現像にて、第１の露光マスクで露光した重合反応量が小さい部分の感光性樹脂膜のみを剥離し、第２の露光マスクで露光した重合反応量の大きい部分のみを残すようにしたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
7. 前記第３工程において、前記リードフレーム基材の表面または裏面あるいは両面に形成された前記貴金属めっき層に加えて前記第２工程で部分的に残された感光性樹脂膜をエッチングマスクとして、リードフレーム基材の両側または片側からマイクロエッチングを行い、前記貴金属めっき層の周囲のリードフレーム基材金属の露出部分が除去されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
8. 樹脂パッケージから露出した外部接続端子の貴金属めっき層の周囲にリードフレーム基材金属が露出しないようになっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
9. リードフレームの表面または裏面あるいは両面において、リードフレーム基材金属が露出している部分と段差または凹部になっている部分とが併設されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
10. 前記第３工程におけるマイクロエッチング液として、粗化処理を伴うエッチング液を使用した場合には、前記第３工程で作製された段差や凹部およびリードフレーム基材金属の側面は、粗化面となることを特徴とする請求項２に記載のリードフレームの製造方法。
11. 前記第２工程で形成されるリードフレームの形状は、前記第３工程おいて、所望のリードフレーム形状および寸法を得ることができるように少し大きめに作製されるが、同時に前記第１工程で形成されためっきパターンの周囲には、前記第３工程でめっきとの段差が形成されるように、前記第２工程ではリードフレーム基材金属の表面が少なくとも、０．００５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
12. 貴金属めっき層の周囲のリードフレーム基材表面をマイクロエッチングする量は、０．００５ｍｍから０．０３０ｍｍとしたことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。
13. 貴金属めっき層の周囲のリードフレーム基材表面をマイクロエッチングした際にできる貴金属めっき層のバリの大きさは、０．０２ｍｍ以下であるようにしたことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置用リードフレームの製造方法。

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