JP2016143730A - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この種の半導体パッケージは、リードフレームのパッド上に半導体素子を搭載し、パッドの周辺に配置された端子と、半導体素子とを電気的に接続するボンディングワイヤとを備え、これらが封止された構造となっている。
そして、この種の半導体パッケージは、低コスト化のために複数のパッケージをまとめて樹脂封止する、いわゆるMAP(mold array package)技術を用いて製造され、樹脂封止後、ダムバーを切断ラインとして除去することにより、個々のリードフレームの単位に切断される。そのため、切断前のリードフレームは、複数の製品単位を構成するリードフレーム同士が接続され、隣り合う個々のリードフレームにおける端子部同士がダムバーを介して連結されたパターンを有している。
しかし、ダムバーには、端子部が片持ち状態で接続しており、ダムバーをハーフエッチングにより薄肉化すると、内部応力が開放され歪が発生易くなり、この歪によって、フレーム全体がうねりを起こし反りや変形を起こす現象が発生する。そして、ハーフエッチングの面積が広ければ広いほど、ハーフエッチングの深さが深ければ深いほど反りや変形の程度は大きくなる。
また、図7に示すような、ダムバー50の幅方向の中央部寄りの部位をハーフエッチング部とし、幅方向の端部寄りの周囲が、ハーフエッチングされずにハーフエッチング部よりも厚い部分とする構成では、ダムバー50に接続する部分の端子を薄肉化できないため、その分、ダムバー50を切断するブレードが目詰まりを起こし易くなり、連続加工時間が延び難い。しかも、従来一般に行われてきたダムバーの裏面全体をハーフエッチングするリードフレームに比べて、端子が太くなり、切断後の封止樹脂から露出した金属の面積が増えてしまう。
さらに、例えば、図8に示すような、ダムバー50の長手方向にわたってハーフエッチングを施す部位と施さない個所を設ける構成の場合であっても、ハーフエッチング部よりも厚い部分となる第2の部位52全てがハーフエッチングされずに残るため、その分、ダムバー50を切断するブレードが目詰まりを起こし易くなり、連続加工時間が延び難い。しかも、ハーフエッチングを施す面が、材料である金属板の一方の側の面に偏っているため、ダムバー50の変形を十分に抑えることができない。
本発明のリードフレームは、多列型リードフレームにおける製品単位を構成し、端子と接続する第1の部位と、第1の部位に隣接する端子と接続しない第2の部位を、夫々複数有する、ダムバーを備えた金属板より形成されるリードフレームにおいて、ダムバーは、第1の部位と第2の部位の夫々に、金属板の表面及び裏面のうちの少なくとも一方の側から異なる深さでハーフエッチングされた面を有し、ダムバーの厚さが、第1の部位と第2の部位とで異なる。
しかし、従来技術のように材料である金属板の片側のみからハーフエッチングを施すと、リードフレームの材料をなす圧延加工された金属板が持つ、圧延加工の際に生じた歪みが片側に集中する。その結果、ハーフエッチングにより生じる強度の低下と片側に残った歪みにより、反りや変形が大きくなり易い。
このようにすれば、ダムバーにおいて互いに隣接する第1の部位、第2の部位の夫々のハーフエッチング面が夫々金属板の異なる側から形成されるので、リードフレームの材料をなす金属基板の表裏の夫々の面にハーフエッチング面が同程度存在することとなる。このため、使用している材料の内部応力の開放が表裏両面で起こり、これによって、材料の内部応力が表裏でお互いに相殺しあって歪が発生しにくくなり、結果として歪による変形が発生し難くなる。
このように、端子と接続しない第2の部位が、金属板の表面及び裏面のうちの一方の側から所定の深さでハーフエッチングされた面に加えて、金属板の表面及び裏面のうちの他方の側から所定の深さでハーフエッチングされた面をさらに有するようにすれば、ダムバーにおける金属量をより一層少なくすることができ、切断加工性がより向上する。
このようにすれば、第2の部位における、凹状に形成された面の上端位置における金属の厚みを十分持たせて反りを抑制する効果を保持しながら、凹状に形成された面の上端位置以外の位置における金属の厚みをより薄肉化してダムバーにおける金属量をより一層少なくすることができ、切断加工性がより一層向上する。
第1実施形態
図1は本発明の第1実施形態にかかるリードフレームの要部構成を概念的に示す説明図で、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A断面図、(c)は(a)のB−B断面図である。図2は本実施形態のリードフレームにおける要部構成が設けられる箇所を例示的に示す説明図である。図3は第1実施形態のリードフレームにおけるダムバーの形成手順を示す説明図である。
ダムバー1は、図1(a)、図1(b)に示すように、端子2と接続する第1の部位1aと、第1の部位1aに隣接する、端子1と接続しない第2の部位1bを、夫々複数有している。
また、ダムバー1は、第1の部位1aと第2の部位1bの夫々に、リードフレームの表面及び裏面のうちの一方の側(図1の例では裏面の側)のみから異なる深さでハーフエッチングされた面4、5を有している。
また、ダムバー1の厚さは、第1の部位1aと第2の部位1bとで異なっており、第1の部位1aが第2の部位1bに比べて薄く形成されている。より詳しくは、第1の部位1aは、金属板の板厚t1の約40〜50%の厚さ、第2の部位1bは、ハーフエッチングされた面5が最大で金属板の板厚t1の約70〜80%の厚さに形成されている。また、図1(c)に示すように、第2の部位1bにおける、金属板の表面及び裏面のうち第1の部位1aにおけるハーフエッチングされた面4と同じ側(図1の例では裏面の側)にハーフエッチングされた面5は、凹状に形成されている。さらに、第2の部位1bは、凹状に形成された面5の上端51の位置における金属の厚さが、金属板の板厚t1の約70〜80%となっている。
なお、図1(b)、図1(c)中、d1は第1の部位1aに対するハーフエッチングの深さ、d2は第2の部位1bに対する、凹状に形成された面5の上端51の位置でのハーフエッチングの深さ、d2’は凹状に形成された面5の底面52の位置でのハーフエッチングの深さである。
まず、図3(a)、図3(a’)に示すリードフレーム材料をなす金属板(例えば、銅板)の両面にドライフィルムレジスト等のレジスト層を貼り付ける(図3(b) 、図3(b’)参照)。
なお、リードフレームの形状が形成されたガラスマスクとして、端子と接続する第1の部位と端子と接続しない第2の部位を対象に光透過部及び遮光部が交互に存在し、第1の部位が金属板の板厚の約50〜60%ハーフエッチングされるように、第2の部位が金属板の板厚の約20〜30%ハーフエッチングされるようにするためのパターンAのガラスマスクを作製しておく。図3の例では、パターンAのガラスマスクは、ダムバーの裏面における第1の部位と第2の部位を同時に形成するために用い、ダムバーの表面は全面を覆うために用いる。
次いで、パターンAのガラスマスクを用いて、露光・現像を行い(図3(c)、図3(c’)参照)、ダムバーの裏面における第1の部位と第2の部位が所定の範囲でレジスト層で覆われたレジストマスクを形成する(図3(d) 、図3(d’)参照)。なお、ダムバーの表面の側に対しては、面全体を露光・現像し、表側の面全体がレジスト層で覆われるパターンのレジストマスクを形成する。
次いで、塩化第二鉄溶液をスプレーし、ダムバーの裏面における第1の部位と第2の部位およびリードフレームの全体形状を形成する。このレジストマスクにより、第1の部位が、例えば、金属板の板厚の約40〜50%の厚さとなるようにハーフエッチングされ、第2の部位が約70〜80%の厚さとなるようにハーフエッチングされ、リードフレームの全体形状は、不要部が貫通されるようエッチングされる(図3(e) 、図3(e’)参照)。
次いで、洗浄処理やレジストマスクの剥離処理を行いリードフレームが得られる(図3(f) 、図3(f’)参照)。
図4は本発明の第2実施形態にかかるリードフレームの要部構成を概念的に示す説明図で、(a)は図1(a)のA−A断面に対応する断面図、(b)は図1(a)のB−B断面に対応する断面図である。第2実施形態のリードフレームにおけるダムバーの形成手順は、第1実施形態と同様であり、ガラスマスクに形成するパターンが異なり、よって露光・現像後のレジストマスクが異なるだけで手順は同じであるので図示および説明を省略する。
第2実施形態のリードフレームは、ダムバー1が、第1の部位1aに、金属板の表面及び裏面のうちの一方の側(図4の例では裏面の側(図4(a)における左側))のみからハーフエッチングされた面4と、第2の部位1bに、金属板の表面及び裏面のうちの他方の側(図4の例では表面の側(図4(a)における右側))のみから第1の部位1aに対するハーフエッチングとは異なる深さでハーフエッチングされた面5を有している。
その他の構成は、第1実施形態のリードフレームと略同じである。
その他の作用効果は、第1実施形態のリードフレームと略同じである。
図5は本発明の第3実施形態にかかるリードフレームの要部構成を概念的に示す説明図で、(a)は図1(a)のA−A断面に対応する断面図、(b)は図1(a)のB−B断面に対応する断面図である。第3実施形態のリードフレームにおけるダムバーの形成手順は、第1実施形態と同様であり、ガラスマスクに形成するパターンが異なり、よって露光・現像後のレジストマスクが異なるだけで手順は同じであるので図示および説明を省略する。
第3実施形態のリードフレームは、ダムバー1が、第1の部位1aに、金属板の表面及び裏面のうちの一方の側(図5の例では裏面の側(図5(a)における左側))のみからハーフエッチングされた面4と、第2の部位1bに金属板の表面及び裏面の両方の側からハーフエッチングされた面5b,5aを有している。また、第2の部位1bにおける、金属板の表面及び裏面のうち第1の部位1aにおけるハーフエッチングされた面4と同じ側(図5の例では裏面の側(図5(a)における左側))にハーフエッチングされた面5aは、凹状に形成されている。さらに、第2の部位1bは、凹状に形成された面5aの上端5a1の位置における金属の厚さが、金属板の板厚t1の約70〜80%となっている。
なお、図5中、d2aは第2の部位1bの裏面の側に対する、凹状に形成された面5aの上端5a1の位置でのハーフエッチングの深さ、d2a’は凹状に形成された面5aの底面5a2の位置でのハーフエッチングの深さ、d2bは第2の部位1bの表面の側に対する、面5bの底面位置でのハーフエッチングの深さである。なお、図5の例では、第2の部位1bの裏面の側に対する、凹状に形成された面5aの上端5a1の位置でのハーフエッチングの深さd2a、第2の部位1bの表面の側に対する、面5bの底面位置でのハーフエッチングの深さd2bを、夫々、金属板の板厚t1の約10〜15%としたが、第3実施形態にかかるリードフレームにおけるこれらのハーフエッチングの深さd2a、d2bは、第2の部位1bにおける凹状に形成された面5aの上端5a1の位置と、面5bの底面位置との間の金属の厚さが、金属板の板厚t1の約70〜80%の厚さを有するものであれば、任意の深さに設計可能である。例えば、第2の部位1bの裏面の側に対する、凹状に形成された面5aの上端5a1の位置でのハーフエッチングの深さd2aを0%、面5bの底面位置でのハーフエッチングの深さd2bを約20〜30%となるように設計してもよい。
その他の構成は、第1実施形態のリードフレームと略同じである。
その他の作用効果は、第1実施形態のリードフレームと略同じである。
第1実施形態の構成を備えた実施例1の製品単位のリードフレームを行列方向に多数個(例えば、行列方向に夫々20〜30個。ここでは、25個。)接続する多列型リードフレームと、比較例1として、切断加工対象位置に位置するダムバーが、材料である金属板の裏面全体にハーフエッチング面を形成した部位を有する製品単位のリードフレームを行列方向に多数個(例えば、行列方向に夫々20〜30個。ここでは、25個。)接続する多列型リードフレームを製造し、実施例1、比較例1の多列型リードフレームにおける夫々の歪みによる変形量を比較した。
リードフレーム材料の金属板としては、厚さが0.2mmの銅材(三菱TAMAC材)を用いて、両面にドライフィルムレジスト(旭化成イーマテリアル株式会社:AQ-2058)を貼り付けてレジスト層を形成した。
次に、リードフレームの形状が形成されたガラスマスクとして、端子と接続する第1の部位と端子と接続しない第2の部位を対象に光透過部及び遮光部が交互に存在し、第1の部位が金属板の板厚の約50%ハーフエッチングされるように、第2の部位が金属板の板厚の約25%ハーフエッチングされるようにするためのパターンAのガラスマスクを作製した。
詳しくは、まず、パターンAのガラスマスクを用いて、露光・現像を行い、レジストマスクを形成した。
次いで、塩化第二鉄溶液をスプレーし、ダムバーの第1の部位が、金属板の板厚の約50%の厚さとなるように、第2の部位が、金属板の板厚の約75%の厚さとなるようにエッチング加工を施した。このエッチング加工は、所定液温、所定比重の塩化第二鉄溶液を用いて揺動するスプレーノズルによって所定圧力で噴霧を行い所定秒間の処理を行った。
次いで、洗浄処理として、エッチング溶解面に付着した銅結晶をスプレー噴射による塩酸洗浄にて除去し、その後、水酸化ナトリウム水溶液を用いてレジストマスクの剥離処理を行った。
完成した実施例1のリードフレームのダムバーは、端子が接続する第1の部位が約0.1mmの厚さとなり、端子が接続しない第2の部位が約0.15mmの厚さとなった。
なお、実施例1、比較例1のリードフレームは、ダムバー以外の部位については、同じ形状、寸法に形成した。
歪みによる変形量の確認には、エッチング加工した多列型リードフレームの上方より光を照射し、斜め側方から光の反射度合いを目視で観察して行った。歪みによる変形量が大きい多列型リードフレームは、目視による観察において、多列型リードフレームの面で反射した照明光の形状に変形(不均一な反射)が認められた。
これに対し、比較例1のリードフレームでは、目視による観察において、多列型リードフレームの面で反射した照明光の形状に部分的に大きな変形が認められた。
1a 第1の部位
1b 第2の部位
2 端子
3 パッド部
4、5、5a、5b ハーフエッチング面
51、5a1 ハーフエッチングされて凹状に形成された面の上端
52、5a2 ハーフエッチングされて凹状に形成された面の底面
50 ダムバー
51 接続部
52 第2の部位
53 第1の部位
60 端子部
d1 第1の部位に対するハーフエッチングの深さ
d2 第2の部位に対する、ハーフエッチングされて凹状に形成された面の上端位置でのハーフエッチングの深さ
d2’ 第2の部位に対する、ハーフエッチングされて凹状に形成された面の底面位置でのハーフエッチングの深さ
d2a 第2の部位における、第1の部位におけるハーフエッチングされた面と同じ側に対する、ハーフエッチング゛されて凹状に形成された面の上端位置でのハーフエッチングの深さ
d2a’ 第2の部位における、第1の部位におけるハーフエッチングされた面と同じ側に対する、ハーフエッチング゛されて凹状に形成された面の底面位置でのハーフエッチングの深さ
d2b 第2の部位における、第1の部位におけるハーフエッチングされた面と異なる側に対する、ハーフエッチング゛された面の底面位置でのハーフエッチングの深さ
t1 材料板厚
Claims (13)
- 多列型リードフレームにおける製品単位を構成し、端子と接続する第1の部位と、前記第1の部位に隣接する前記端子と接続しない第2の部位を、夫々複数有する、ダムバーを備えた金属板より形成されるリードフレームにおいて、
前記ダムバーは、前記第1の部位と前記第2の部位の夫々に、金属板の表面及び裏面のうちの少なくとも一方の側から異なる深さでハーフエッチングされた面を有し、
前記ダムバーの厚さが、前記第1の部位と前記第2の部位とで異なることを特徴とするリードフレーム。 - 前記ダムバーの厚さは、前記第1の部位が前記第2の部位に比べて薄く形成されていることを特徴とする請求項1に記載のリードフレーム。
- 前記ダムバーは、前記第1の部位と前記第2の部位の夫々に、前記金属板の表面及び裏面のうちの一方の側のみから異なる深さでハーフエッチングされた面を有することを特徴とする請求項1または2に記載のリードフレーム。
- 前記ダムバーは、前記第1の部位に、前記金属板の表面及び裏面のうちの一方の側のみからハーフエッチングされた面と、前記第2の部位に、前記金属板の表面及び裏面のうちの他方の側のみから前記第1の部位に対するハーフエッチングとは異なる深さでハーフエッチングされた面を有することを特徴とする請求項1または2に記載のリードフレーム。
- 前記ダムバーは、前記第1の部位に、前記金属板の表面及び裏面のうちの一方の側のみからハーフエッチングされた面と、前記第2の部位に前記金属板の表面及び裏面の両方の側からハーフエッチングされた面を有することを特徴とする請求項1または2に記載のリードフレーム。
- 前記第1の部位が、前記金属板の板厚の約40〜50%の厚さを有し、
前記第2の部位が、最大で前記金属板の板厚の約70〜80%の厚さを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のリードフレーム。 - 前記第2の部位における、前記金属板の表面及び裏面のうち前記第1の部位におけるハーフエッチングされた面と同じ側の面が、ハーフエッチングされて凹状に形成され、
前記第2の部位は、前記凹状に形成された面の上端位置における金属の厚さが、前記金属板の板厚の約70〜80%となっていることを特徴とする請求項3又は5に従属する請求項6に記載のリードフレーム。 - 多列型リードフレームにおける製品単位を構成し、端子と接続する第1の部位と、前記第1の部位に隣接する前記端子と接続しない第2の部位を、夫々複数有する、ダムバーを備えた金属板より形成されるリードフレームの製造方法において、
前記ダムバーの前記第1の部位に対し、金属板の表面および裏面のうちの一方の側から、所定の深さのハーフエッチングを施し、
前記ダムバーの第2の部位に対し、前記一方の側から、前記第1の部位とは深さの異なるハーフエッチングを施すことによって、
前記ダムバーの厚さを、前記第1の部位と前記第2の部位とで異ならせることを特徴とするリードフレームの製造方法。 - 多列型リードフレームにおける製品単位を構成し、端子と接続する第1の部位と、前記第1の部位に隣接する前記端子と接続しない第2の部位を、夫々複数有する、ダムバーを備えた金属板より形成されるリードフレームの製造方法において、
前記ダムバーの前記第1の部位に対し、金属板の表面および裏面のうちの一方の側から、所定の深さのハーフエッチングを施し、
前記ダムバーの第2の部位に対し、前記金属板の表面および裏面のうちの他方の側から、前記第1の部位とは深さの異なるハーフエッチングを施すことによって、
前記ダムバーの厚さを、前記第1の部位と前記第2の部位とで異ならせることを特徴とするリードフレームの製造方法。 - 多列型リードフレームにおける製品単位を構成し、端子と接続する第1の部位と、前記第1の部位に隣接する前記端子と接続しない第2の部位を、夫々複数有する、ダムバーを備えた金属板より形成されるリードフレームの製造方法において、
前記ダムバーの前記第1の部位に対し、金属板の表面および裏面のうちの一方の側から、所定の深さのハーフエッチングを施し、
前記ダムバーの第2の部位に対し、前記金属板の表面および裏面の両方の側から、ハーフエッチングを施すことによって、
前記ダムバーの厚さを、前記第1の部位と前記第2の部位とで異ならせることを特徴とするリードフレームの製造方法。 - 前記ダムバーの厚さを、前記第1の部位の厚さが前記第2の部位の厚さに比べて薄くなるように形成することを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載のリードフレームの製造方法。
- 前記ダムバーの厚さを、前記第1の部位が前記金属板の板厚の約40〜50%の厚さを有し、前記第2の部位が最大で前記金属板の板厚の約70〜80%の厚さを有するように形成することを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載のリードフレームの製造方法。
- 前記第2の部位における、前記金属板の表面及び裏面のうち前記第1の部位におけるハーフエッチングを施す面と同じ側の面を、ハーフエッチングを施すことによって、凹状に形成し、かつ、該凹状に形成する面の上端位置における金属の厚さが、前記金属板の板厚の約70〜80%となるようにすることを特徴とする請求項8又は10に従属する請求項12に記載のリードフレームの製造方法。
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