JP2017168690A - 多列型リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの半導体装置において、薄型化や量産化等の要請に応えるべく開発されてきたものとして、従来、電気的に絶縁されたパッド部とリード部を有するリードフレームに半導体素子が搭載され、半導体素子が搭載された側のパッド部とリード部を封止する封止樹脂部が形成され、下面側からのハーフエッチングにより各導体端子が独立し、下面側に外部接続端子部を形成するようにして製造された半導体装置がある。
この種の半導体装置では、外部接続端子部となる箇所は、上面側からも下面側からもエッチングされずリードフレーム基材をなす金属板の厚さがそのまま残り、封止樹脂部よりも下面側に突出している。
このような構成を備えた従来の半導体装置は、例えば次の特許文献1に記載されている。
リードフレーム全体の反り及び変形を抑制するためには、連結部にはある程度の強度を持たせることが要求され、そのためには、連結部の幅や厚さを大きくする必要がある。しかも、連結部に変形が生じ難いように、パッド部及びリード部の形状、連結部との接続位置を工夫する必要があり、パッド部やリード部の設計の自由度も制限される。
その結果、連結部が多列型リードフレームに占める専有面積は無視できない大きさになる。しかも、上述のように、連結部に変形が生じ難いように、パッド部及びリード部の形状、連結部との接続位置を工夫する必要がある。
このため、多列型リードフレーム形成エリア内において形成しうる個々のリードフレームの数が制限されて、多列型半導体装置製造時における半導体装置領域の集積化を阻害する。
そして、本件発明者が、更に検討・考察を重ねたところ、着想した前段階の発明の半導体装置及び多列型リードフレーム、並びにその製造方法には、半導体素子搭載部を封止する封止樹脂部のエッチング用薬液との接触による影響、半導体素子搭載部へのエッチング用薬液の浸入、封止樹脂部を形成後のリードフレーム基板における封止樹脂部形成側への反り、リードフレーム基材の下面側をエッチングすることに伴い生じる下面側のめっきバリ、リードフレーム基板に形成した樹脂部の密着性、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリード等の改良すべき課題があることが判明した。
さらに、本件発明者が、上記改良すべき課題を解決しうる多列型リードフレーム及びそれらの製造方法、並びに半導体装置の製造方法を導出する過程において、リードフレームの製造工程におけるレジスト膜の使用量の増加に伴うコスト高といった更なる改良すべき課題も出てきた。
上述のように、本件発明者は、試行錯誤を重ねた末に、本発明を導出する以前に、製品化された個々の半導体装置の切断面での金属バリの発生による接触不良の虞や切断面からの水分の浸入の虞がなく、製造に際しては、個々に配置される半導体装置の集積化を促進し、パッド部やリード部の段差、変形や反り等を阻止して、下面側に露出する外部接続用端子面の平坦性を良好に保って生産性を向上させることができ、また、高価な樹脂テープの貼り付けが不要でコストを低減でき、さらには、個々の半導体装置を得るために切断するブレードの連続生産性と寿命を延ばすことの可能な半導体装置及び多列型リードフレーム、並びにその製造方法の発明として、図9に示す半導体装置及び多列型リードフレーム、並びにその製造方法を着想した。
本発明を導出する以前に着想した発明にかかる半導体装置は、図9(f)に示すように、半導体装置領域がマトリックス状に複数配列された多列型半導体装置を切断することによって形成された個々の半導体装置であって、金属板10から、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状に形成されたパッド部11及びリード部12と、パッド部11とリード部12との間に介在するとともに、パッド部11及びリード部12の外周を囲んで、パッド部11及びリード部12を固定し、且つ、半導体素子20が搭載された金属板10の上面側を封止する封止樹脂部15を有している。また、多列型半導体装置を切断することによって形成された切断面が、樹脂部(封止樹脂部15、補強用樹脂部15’)のみで構成され、且つ、パッド部11及びリード部12の一部が、封止樹脂部15における半導体素子20を搭載する側とは反対側において封止樹脂部15の外周面に形成された切断面よりも内側の領域に露出している。なお、図9中、14はボンディングワイヤである。
このため、切断面での金属バリの発生の虞や切断面からの水分の浸入の虞がなく、金属が腐食して半導体装置製品の品質を劣化させる等の不具合を生じない。
このため、半導体装置領域がマトリックス状に複数配列された多列型半導体装置から個々の半導体装置を得る際におけるブレードの切断対象部位は、外枠部の一部を除き、殆ど全てが封止樹脂部15や補強用樹脂15’等の樹脂部のみとなる。
その結果、リードフレームの基材をなす金属を切断する量を、特許文献1に記載の半導体装置のような連結部を有する従来の半導体装置に比べて、大幅に減らすことができ、切断加工する際のブレードに与える悪影響を格段に低減し、ブレードの連続生産性と寿命を延ばすことができる。
その結果、個々のリードフレーム領域におけるパッド部11やリード部12と、他のリードフレーム領域におけるパッド部11又はリード部12と、多列型リードフレーム製造用の金属板における外枠部(不図示)とを固定する封止樹脂部15や補強用樹脂部15’等の樹脂部の幅を狭くすることができ、多列型リードフレーム形成エリア内において形成しうる個々のリードフレームの数を増やすことができ、製造時において格段の集積化が可能となる。しかも、特許文献1に記載の半導体装置とは異なり、連結部に変形が生じ難いように、パッド部及びリード部の形状、連結部との接続位置を工夫する必要がないため、パッド部やリード部の設計の自由度が大きくなる。
本件発明者が、更に検討・考察を重ねたところ、図9に示す半導体装置及び多列型リードフレーム、並びにその製造方法には、後述するように、半導体素子搭載部を封止する封止樹脂部のエッチング用薬液との接触による影響、半導体素子搭載部へのエッチング用薬液の浸入、封止樹脂部を形成後のリードフレーム基板における封止樹脂部形成側への反り、リードフレーム基材の下面側をエッチングすることに伴い生じる下面側のめっきバリ、リードフレーム基板に形成した樹脂部の密着性、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリード等の改良すべき課題があることが判明した。
さらに、本件発明者が、上記改良すべき課題を解決しうる多列型リードフレーム及びそれらの製造方法、並びに半導体装置の製造方法を導出する過程において、リードフレームの製造工程におけるレジスト膜の使用量の増加に伴うコスト高といった更なる改良すべき課題も出てきた。
図9に示す半導体装置の製造方法においては、半導体素子20を搭載するとともにワイヤボンディングし、次いで、半導体素子20が搭載された上面側を封止する封止樹脂部15を設け(図9(c)参照)、その後に金属板の下側部分で繋がっているパッド部11とリード部12とを分離するために、下面側から封止樹脂部15が露出するようにエッチングを行っている(図9(d)参照)。
しかるに、封止樹脂部15を設けた後にエッチングを行うと、封止樹脂部15がエッチング液と接触することにより、その表面が変質して、製造後の半導体装置の品質劣化が懸念される。
また、封止樹脂部15を設けた後にエッチングを行うと、エッチング液が封止樹脂部15と端子部との界面から半導体素子搭載領域に浸入して、半導体装置の回路に悪影響を及ぼすことが懸念される。
また、封止樹脂は、固化する際の収縮度合いが大きい。しかるに、半導体装置の製造に図9(a)に示す多列型リードフレームを用いた場合、半導体装置の製造工程において、図9(c)に示すように、封止樹脂部15が金属板の上面側に偏って形成される。このため、封止樹脂部を形成する際における封止樹脂の収縮による金属板の封止樹脂部形成側(半導体素子搭載側)への反りが大きくなり易い。
また、図9に示す半導体装置の製造工程においては、図9(d)に示すように、金属板10の下面に形成された外部接続用めっき層13bをエッチングマスクとして、下面側から封止樹脂部15が露出するようにエッチングを行っている。
しかるに、外部接続用めっき層13bをエッチングマスクとしてエッチングを行うと、外部接続用めっき層13b直下の金属が溶解除去されて、外部接続用めっき層13bが庇形状のめっきバリとなって割れや欠けを生じ易い。
外部機器と接続する側の外部接続用めっき層に形成されためっきバリが割れると、半導体装置の製造工程中に割れためっきバリがリード部とパッド部とに接触してリード部とパッド部がショートする虞が生じる。
上述のように、図9(a)に示す多列型リードフレームには、金属板の上面側からのハーフエッチングにより、金属板の厚さの50〜75%の深さの凹部19a,19bが形成されている。そして、図9に示す半導体装置の製造方法においては、凹部19a,19bに封止樹脂を充填して封止樹脂部15を形成し(図9(b)参照)、封止樹脂部15を形成後に、金属板の下面側から金属板の厚さの25〜50%の深さでエッチングを施して封止樹脂部15を露出させ(図9(d)参照)、金属板の下面側からエッチングされて凹んだ部分に補強用樹脂を充填して補強用樹脂部15’を形成している(図9(e)参照)。
図9に示す半導体装置の製造方法のように、金属板の上面側から所定深さのハーフエッチングにより形成された凹部19a,19bに対し、下面側から所定深さのエッチンングを施して、凹部19a,19bに連通する凹部を形成すると、連通する位置で(封止樹脂部15を露出させる部位の近傍)が側方に突出した突起部が形成され易い。この側方に突出した突起部は、半導体装置に形成される樹脂部(封止樹脂部15と補強用樹脂部15’)の上方への抜けを阻止するアンカーとして、金属板に対する樹脂部の密着度を高める作用を奏する。
しかし、封止樹脂は、金属板に対する密着度が高くない。図9に示す半導体装置の製造方法のように、金属板の上面側から50〜75%のエッチングを施して形成された凹部に封止樹脂を充填した場合、密着性の弱い樹脂が金属板と密着する面積の割合が大きくなる。
そして、図9に示す半導体装置の製造方法のように、金属板の上面側から50〜75%、金属板の裏側から25〜50%のエッチングを施して夫々の側の凹部を連通させた場合、側方に突出した突起部が形成される位置が金属板の下面側に偏り、上方への抜けを阻止する対象となる樹脂部(補強用樹脂部15’)の体積が小さくなるため、樹脂部に対する側方に突出した突起部のアンカー効果が小さくなる。
その結果、金属板に対する樹脂部の密着度が弱くなり易い。
また、図9に示す半導体装置の製造方法においては、外部接続用めっき層の間の凹んだ部分に樹脂を充填することによって形成された補強用樹脂部15’が、外部接続用めっき層と略面一となっている(図9(e)参照)。しかし、パッド部に形成された外部接続用めっき層とリード部に形成された外部接続用めっき層との間隔が狭く設計された半導体装置においては、補強用樹脂部15’が外部接続用めっき層と略面一に形成されていると、外部接続用端子部を外部機器と半田接合させる際に半田ブリードを生じてリード部とパッド部がショートする虞が生じる。更には、パッド部11を持たずリード部12を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部12が狭い間隔で配列されているので、外部接続用端子部を外部機器と半田接合させる際に半田ブリードを生じてリード部同士がショートする虞がより高まる。
さらに、図9に示す半導体装置の製造過程においては、半導体素子接続用めっき層13a,外部接続用めっき層13bの形成や、凹部19a,19bの形成に際し、レジスト膜を用いてレジストマスクを形成している。しかし、レジストマスクをそれぞれ異なる加工処理ごとに別個に形成・除去するのでは、レジストマスクの形成回数が増えて工程が煩雑化し、しかもレジスト膜の使用量が増えてコスト高となる。
そこで、本件発明者は、図9に示した発明における上記(1)〜(6)の課題を鑑み、更なる検討・考察、試行錯誤を重ねた結果、図9に示した発明による上述の効果を維持し、且つ、上記(1)〜(6)の課題を解決する本発明を着想した。また、本発明の導出過程において上記(7)の課題を鑑み、さらに、上記(7)の課題も解決する本発明を着想した。
その結果、図9に示した発明の半導体装置と同様、切断面での金属バリの発生の虞や切断面からの水分の浸入の虞がなく、金属が腐食して半導体装置製品の品質を劣化させる等の不具合を生じない。
このため、半導体装置領域が複数配列された多列型半導体装置から個々の半導体装置を得る際におけるブレードの切断対象部位は、外枠部の一部を除き、殆ど全てが樹脂部(封止樹脂部及び固定用樹脂部)となる。
その結果、図9に示した発明の半導体装置と同様、リードフレームの基材をなす金属を切断する量を、特許文献1に記載の半導体装置のような連結部を有する従来の半導体装置に比べて、大幅に減らすことができ、切断加工する際のブレードに与える悪影響を格段に低減し、ブレードの連続生産性と寿命を延ばすことができる。
その結果、図9に示した発明の半導体装置と同様、個々のリードフレーム領域におけるパッド部やリード部と、他のリードフレーム領域におけるパッド部又はリード部と、多列型リードフレーム製造用の金属板における外枠部とを固定する樹脂部(封止樹脂部及び固定用樹脂部)の幅を狭くすることができ、多列型リードフレーム形成エリア内において形成しうる個々のリードフレームの数を増やすことができ、製造時において格段の集積化が可能となる。しかも、特許文献1に記載の半導体装置とは異なり、連結部に変形が生じ難いように、パッド部及びリード部の形状、連結部との接続位置を工夫する必要がないため、パッド部やリード部の設計の自由度が大きくなる。
その結果、封止樹脂部がエッチング液と接触することがなく、その表面が変質して、製造後の半導体装置の品質劣化の懸念もなくなる。
また、半導体装置の製造工程において、封止樹脂部を設けた後にエッチングを行う必要がなくなる結果、エッチング液が封止樹脂部とリードフレーム基材との界面から封止樹脂部を封止している半導体搭載領域に浸入して半導体装置の回路に悪影響を及ぼす虞がなくなる。
また、固定用樹脂部の形成に用いる液状の樹脂は、一般に、封止樹脂に比べて固化時の収縮率が低く、固化したときに硬くなる。
しかるに、本発明の多列型リードフレームのように、固定用樹脂部を、金属板の板厚の約70〜90%の深さで介在させて形成する構成にすれば、固定用樹脂部が金属板に介在する体積が大きくなる。
このため、封止樹脂部を形成する際に生じる封止樹脂の収縮に伴う金属板の変形を、固定用樹脂部で抑え易くなり、金属板の封止樹脂部形成側(半導体素子搭載側)への反りを軽減できる。
このようにすれば、固定用樹脂部及び封止樹脂部の密着性が向上する。
このようにすれば、固定用樹脂部を、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリードを防止するのに好適な仕切りとして機能させることができる。更には、パッド部11を持たずリード部12を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部12が狭い間隔で配列されているので、前記固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。
このようにすれば、第1の凹部に固定用樹脂部を形成したときの固定用樹脂部の密着性が向上する。
このようにすれば、第2の凹部に封止樹脂部を形成したときの封止樹脂部の密着性が向上する。
その他の効果は、上述した第1の多列型リードフレームの製造方法と略同じである。
このようにすれば、固定用樹脂部を、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリードを防止するのに好適な仕切りとして機能させることができる。更には、パッド部11を持たずリード部12を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部12が狭い間隔で配列されているので、前記固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。このようにすれば、上記と同様、半田ブリードに起因するリード部同士のショートを未然に防ぐことができる。
このようにすれば、第1の凹部に固定用樹脂部を形成したときの固定用樹脂部の密着性が向上する。
このようにすれば、第2の凹部に封止樹脂部を形成したときの封止樹脂部の密着性が向上する。
その他の効果は、上述した第1の多列型リードフレームの製造方法と略同じである。
このようにすれば、固定用樹脂部を、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリードを防止するのに好適な仕切りとして機能させることができる。更には、パッド部11を持たずリード部12を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部12が狭い間隔で配列されているので、前記固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。このようにすれば、上記と同様、半田ブリードに起因するリード部同士のショートを未然に防ぐことができる。
このようにすれば、第1の凹部に固定用樹脂部を形成したときの固定用樹脂部の密着性が向上する。
このようにすれば、第2の凹部に封止樹脂部を形成したときの封止樹脂部の密着性が向上する。
その他の効果は、上述した第1の多列型リードフレームの製造方法と略同じである。
このようにすれば、固定用樹脂部を、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリードを防止するのに好適な仕切りとして機能させることができる。更には、パッド部11を持たずリード部12を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部12が狭い間隔で配列されているので、前記固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。このようにすれば、上記と同様、半田ブリードに起因するリード部同士のショートを未然に防ぐことができる。
このようにすれば、第1の凹部に固定用樹脂部を形成したときの固定用樹脂部の密着性が向上する。
このようにすれば、第2の凹部に封止樹脂部を形成したときの封止樹脂部の密着性が向上する。
図1は本発明の第1実施形態にかかる多列型リードフレームを用いて製造された半導体装置の概略構成を示す図で、(a)は切断されて一個の製品となった状態の半導体装置の断面図、(b)は切断される前の一括製造された多列型半導体装置における切断部を示す部分断面図である。図2は図1に示す半導体装置の製造に用いる多列型リードフレームの概略構成を示す図で、(a)は個々のリードフレーム領域におけるパッド部とリード部の配置を上面側からみた部分平面図、(b)は図1(a)に示す半導体装置に用いる多列型リードフレームの個々のリードフレーム領域における構成を示す断面図である。図3は本発明の第1実施形態にかかる多列型リードフレームの製造工程の一例を示す説明図である。なお、便宜上、パッド部の形状、数等は簡略化して示してある。また、便宜上、図3では一つのリードフレーム領域のみを示してある。
パッド部11及びリード部12は、リードフレームの基材をなす金属板から、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状に形成されている。
半導体素子接続用めっき層13aは、パッド部11及びリード部12の上面側に形成されている。
外部接続用めっき層13bは、パッド部11及びリード部12の下面側に形成されている。
封止樹脂部15は、図2(a)においてハッチングで示した領域に固定用樹脂部15”とは反対側から形成された後、固定用樹脂部15”と同様、パッケージの外形ラインが残るように切断されている。また、封止樹脂部15は、図1(a)に示すように、金属板の上面側から、金属板の厚さの約10〜30%、下面側に入り込んで金属板の側面と密着している。そして、封止樹脂部15は、パッド部11とリード部12との間に介在するとともに、パッド部11及びリード部12の外周を囲んで、パッド部及びリード部を固定し、且つ、半導体素子20が搭載された金属板の上面側を、パッド部11の半導体素子搭載面に搭載する半導体素子20よりも上方に突出するように囲み、金属板の下面側から介在する固定用樹脂部15”と一体化して、パッド部11及びード部12を固定している。
ボンディングワイヤ14は、半導体素子20と半導体素子接続用めっき層13aが形成されたリード部12の面とを接合している。
そして、第1実施形態の半導体装置では、半導体装置領域が複数配列された多列型半導体装置を切断することによって形成された切断面は、封止樹脂部15及び固定用樹脂部15”のみで構成されている。
なお、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔がある程度離れている場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成されているのが好ましい。一方、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔が狭い半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのが好ましい。更には、パッド部11を持たずリード部12を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部12が狭い間隔で配列されているので、前記固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。
また、パッド部11の側面とリード部12の側面は、粗化処理が施されている。
個々のリードフレーム領域は、図2(b)に示すように、パッド部11と、リード部12と、半導体素子接続用めっき層13aと、外部接続用めっき層13bと、固定用樹脂部15”を有して構成されている。
パッド部11、リード部12、半導体素子接続用めっき層13a、外部接続用めっき層13b、固定用樹脂部15”の構成は、上述した半導体装置におけるものと、同様である。
なお、図2(a)中、18は多列型リードフレーム製造用の金属板における外枠部である。
なお、第1実施形態及び後述の実施例の半導体装置、多列型リードフレームの製造工程において用いるレジストマスクの形成は、金属板の両面に例えばドライフィルムレジストをラミネートし、両面のドライフィルムレジストに対し、所定パターンが形成されたガラスマスクを用いて、両面を露光・現像することによって行う。なお、露光・現像は従来公知の方法により行う。例えば、ガラスマスクで覆った状態で紫外線を照射し、ガラスマスクを通過した紫外線が照射されたドライフィルムレジストの部位の現像液に対する溶解性を低下させて、それ以外の部分を除去することで、レジストマスクを形成する。なお、ここでは、レジストとしてネガ型のドライフィルムレジストを用いたが、レジストマスクの形成には、ネガ型の液状レジストを用いてもよい。さらには、ポジ型のドライフィルムレジスト又は液状レジストを用いて、ガラスマスクを通過した紫外線が照射されたレジストの部分の現像液に対する溶解性を増大させて、その部分を除去することでレジストマスクを形成するようにしてもよい。
露出した金属板をハーフエッチングしたときに、外部接続用めっき層13b直下の金属が溶解除去されて、金属が溶解除去された部位の外部接続用めっき層13bが露出すると、外部接続用めっき層13bは薄いため,露出した部分がめっきバリとなって割れや欠けを生じ易くなる。そして、めっきバリが割れると、めっきバリ近傍の外部接続用めっき層13bも一緒に剥がれて、リード部とパッド部がショートする等の製品の品質劣化を招く虞がある。
そこで、好ましくは、外部接続用めっき層13b直下の金属が溶解除去されない程度、外部接続用めっき層13bを覆うように下面側の第1のエッチング用のレジストマスク31を形成することによって、ハーフエッチングしたときの、めっきバリの発生を防止する。
なお、金属板の下面側からのハーフエッチングは、好ましくは、形成される第1の凹部19a、19bの面を粗化処理するように行う。
なお、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔がある程度離れた半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成する(図3(i-1)参照)。
一方、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔が狭い半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成する(図3(i-2)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、外部接続用めっき層13bの表面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成されている場合(図3(j-2a)参照)、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨する(図3(j-2b)参照)。
このとき、第1の凹部19a,19bと第2の凹部19c,19dとが連通し、側方に突出した突起部19eが、金属板の上方の偏った位置に形成される(図3(m’)参照)。
なお、金属板の上面側からのハーフエッチングは、好ましくは、形成される第2の凹部19c,19dの面を粗化処理するように行う。
図4は図3に示す製造工程を経て得た多列型リードフレームを用いた半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。なお、便宜上、図4では一つの半導体装置領域のみを示してある。
まず、図2(b)に示した多列型リードフレームを準備し(図4(a)参照)、金属板の上面側においてパッド部11の面にLED素子20を搭載する(図4(b)参照)とともに、リード部12とLED素子20とをボンディングワイヤ14を介して接続する(図4(c)参照)。
次に、封止樹脂を用いて、パッド部11とリード部12との間に介在するとともに、パッド部11及びリード部12の外周を囲んで、パッド部11及びリード部12を固定し、且つ、半導体素子20が搭載された金属板の上面側を封止する封止樹脂部15を設ける(図4(d)参照)。
次に、封止樹脂部15における、パッド部11及びリード部12の外周を囲む部位を切断する(図4(e)参照)。これにより、図1(a)に示した第1実施形態の半導体装置が完成する。
その結果、図9に示した発明の半導体装置と同様、切断面での金属バリの発生の虞や切断面からの水分の浸入の虞がなく、金属が腐食して半導体装置製品の品質を劣化させる等の不具合を生じない。
このため、半導体装置領域が複数配列された多列型半導体装置から個々の半導体装置を得る際におけるブレードの切断対象部位が、外枠部18の一部を除き、殆ど全てが樹脂部(封止樹脂部15及び固定用樹脂部15”)となる。
その結果、図9に示した発明の半導体装置と同様、リードフレームの基材をなす金属を切断する量を、特許文献1に記載の半導体装置のような連結部を有する従来の半導体装置に比べて、大幅に減らすことができ、切断加工する際のブレードに与える悪影響を格段に低減し、ブレードの連続生産性と寿命を延ばすことができる。
その結果、図9に示した発明の半導体装置と同様、個々のリードフレーム領域におけるパッド部11やリード部12と、他のリードフレーム領域におけるパッド部11又はリード部12や、多列型リードフレーム製造用の金属板における外枠部18とを固定する樹脂部(封止樹脂部15及び固定用樹脂部15”)の幅を狭くすることができ、多列型リードフレーム形成エリア内において形成しうる個々のリードフレームの数を増やすことができ、製造時において格段の集積化が可能となる。しかも、特許文献1に記載の半導体装置とは異なり、連結部に変形が生じ難いように、パッド部11及びリード部12の形状、連結部との接続位置を工夫する必要がないため、パッド部11やリード部12の設計の自由度が大きくなる。
その結果、封止樹脂部がエッチング液と接触することがなく、その表面が変質して、製造後の半導体装置の品質劣化の懸念もなくなる。
また、半導体装置の製造工程において、封止樹脂部を設けた後にエッチングを行う必要がなくなる結果、エッチング液が封止樹脂部とリードフレーム基材との界面から封止樹脂部を封止している半導体搭載領域に浸入して半導体装置の回路に悪影響を及ぼす虞がなくなる。
しかも、封止樹脂に比べて固化時の収縮率が低く、固化したときに硬くなる固定用樹脂部15”が金属板に介在する体積が大きくなる。
このため、封止樹脂部15を形成する際に生じる封止樹脂の収縮に伴う金属板の変形を、固定用樹脂部15”で抑え易くなり、金属板の封止樹脂部形成側(半導体素子搭載側)への反りを軽減できる。
図5は本発明の第2実施形態にかかる多列型リードフレームの製造工程を示す説明図である。図6は図5の製造工程における要部の処理を概念的に示す説明図である。
第2実施形態の多列型リードフレームの製造工程では、レジスト膜の露光対象部位に対する露光量を異ならせ、露光量の異なる部位に応じて現像液に対する溶解量を異ならせて、1回設けたレジスト膜に対し、1回の露光と2回の現像で異なるエッチング用のレジストマスクを形成することで、エッチングに用いるレジスト膜の使用量を抑えている。
なお、図6では便宜上、エッチング対象材料に対するエッチング処理を、露光により硬化するタイプのレジスト膜を用いて説明することとする。
まず、図6(a)に示すエッチング対象材料となる基材mの両面に、夫々、全面を覆うレジスト膜Rを設ける(図6(b)参照)。
次に、基材mの上面側に設けたレジスト膜Rに対し、基材mにおいて上面側からのエッチングを行なわない部位(ここでは第1の部位P1とする)と第1の部位以外の部位(ここでは第2の部位P2とする)とに対する露光量を異ならせて露光を行う。例えば、第1の部位P1と第2の部位P2とに応じて光の透過量が異なるパターンを形成したガラスマスク(図示省略)を用いて露光を行い、第1の部位P1に対する露光量を100%とした場合、第2の部位P2に対する露光量を、例えば、露光量10%等、第1の部位P1よりも少なくなるようにする。なお、基材mの下面側に設けたレジスト膜Rに対しては、通常の露光を行い、エッチングを行なわない部位(ここでは第3の部位P3とする)に対し100%の露光を行い、第3の部位P3以外の部位(ここでは第4の部位P4とする)に対し露光を行わないようにする(図6(c)参照)。
次に、基材mの両側に第1回目の現像を行う。このとき、基材mの上面側における、100%露光された第1の部位P1のレジスト膜は、十分に硬化されており溶解しない。一方、第1の部位P1に比べて露光量の少ない第2の部位P2のレジスト膜は、硬化が不十分であるため、表層部分は溶解され、基材mの表面近傍の深層部分が残留する。また、基材mの下面側における、100%露光された第3の部位P3のレジスト膜は、十分に硬化されており溶解しない。一方、未露光の第4の部位P4のレジスト膜は、硬化されていないため全て溶解される。
これにより、図6(d)に示すように、基材mの上面側には、第2の部位P2が第1の部位P1に比べて薄肉化した、全面を覆うエッチング用のレジストマスク31が形成され、基材mの下面側には、第4の部位P4の基材mの面を露出させ、第3の部位P3を覆うエッチング用のレジストマスク31が形成される。
次に、基材の下面側からハーフエッチングを施し、第1の凹部19a,19bを形成する(図6(e)参照)。
次に、第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、固化させることで固定用樹脂部15”を形成する(図6(f)参照)。
次に、基材mの両側に第2回目の現像を行う。このとき、基材mの上面側における、第1の部位P1のレジスト膜は、溶解しない。一方、基材mに残留していた第2の部位P2のレジスト膜は、全て溶解される。また、基材mの下面側における、第3の部位P3のレジスト膜は、溶解しない。
これにより、図6(g)に示すように、基材mの上面側のエッチング用のレジストマスク31が、第2の部位P2の基材mの面を露出させるように加工される。
次に、基材mの上面側から固定用樹脂部15”が露出するようにエッチングを施し、第2の凹部19c,19dを形成する(図6(h)参照)。
次に、基材の両面に形成されているエッチング用のレジストマスク31を除去する(図6(i)参照)。
このように、1回設けたレジスト膜Rに対し、1回の露光と2回の現像で異なるエッチング用のレジストマスクを形成することで、エッチングに用いるレジスト膜の使用量を抑えながら、基材mの下面側に第1の凹部19a,19bが形成され、第1の凹部19a,19bに固定用樹脂部15”が形成され、基材mの上面側に固定用樹脂部15”が露出する第2の凹部19c,19dが形成される構成が得られる。
まず、第1のレジスト膜R1を用いためっき用レジストマスク30の形成(図5(a)〜図5(c)参照)、金属板の面への必要なめっき層13a,13bの形成(図5(d)参照)、めっき用レジストマスク30の除去(図5(e)参照)を、図3(a)〜図3(e)に示した第1実施形態の多列型リードフレームの製造工程と略同様に行う。
次に、金属板の両面に、夫々、全面を覆う第2のレジスト膜R2を設け(図5(f)参照)、金属板の上面側に設けた第2のレジスト膜R2に対し、形成した半導体素子接続用めっき層13aに対応する第1の部位と第1の部位以外の第2の部位とに対する露光量を異ならせて露光を行うとともに第1の現像を行い、第2の部位が第1の部位に比べて薄肉化した、全面を覆うエッチング用のレジストマスク31を形成するとともに、金属板の下面側に設けた第2のレジスト膜R2に対し、露光を行うとともに第1の現像を行い、形成した外部接続用めっき層13bを覆い、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状のパッド部11とリード部12とに区画しうるエッチング用のレジストマスク31を形成する(図5(g)参照)。
次に、金属板の下面側から金属板の板厚の約70〜90%の深さでハーフエッチングを施し、金属板におけるハーフエッチングを施した深さにおいてパッド部11とリード部12とに区画する第1の凹部19a,19bを形成する(図5(h)参照)。
次に、金属板におけるハーフエッチングにより形成された第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、パッド部11とリード部12との間と、当該リードフレーム領域と隣り合う他のリードフレーム領域との間に介在する固定用樹脂部15”を形成する(図5(i)参照)。
なお、外部接続端子側の隣り合う外部接続端子部同士の間隔がある程度離れた半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成する(図5(i-1)参照)。
一方、外部接続端子側の隣り合う外部接続端子部同士の間隔が狭い半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成する(図5(i-2)参照)。
次に、金属板の上面側から固定用樹脂部15”が露出するようにエッチングを行い、金属板におけるパッド部11とリード部12及び隣り合う他のリードフレーム領域におけるパッド部11又はリード部12とを分離し、パッド部11とリード部12及び隣り合う他のリードフレーム領域におけるパッド部11又はリード部12が固定用樹脂部15”のみで固定されるように第2の凹部19c,19dを形成する(図5(k)参照)。
次に、金属板に形成したエッチング用のレジストマスク31を除去する(図5(l)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、外部接続用めっき層13bの表面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成されている場合(図5(l-2a)参照)、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨する(図5(l-2b)参照)。
これにより、図2(b)に示した多列型リードフレームが完成する。
その他の効果は、上述した第1実施形態の多列型リードフレームの製造方法と略同じである。
図7は本発明の第3実施形態にかかる多列型リードフレームの製造工程を示す説明図である。
第3実施形態の多列型リードフレームの製造工程では、先に金属板の両面の全面にめっき層を形成しておき、次いで、第2実施形態と同様、レジスト膜の露光対象部位に対する露光量を異ならせ、露光量の異なる部位に応じて現像液に対する溶解量を異ならせて、1回設けたレジスト膜に対し、1回の露光と2回の現像で異なるエッチング用のレジストマスクを形成し、さらに、エッチングに際し、めっき層を金属板とともに溶解しうるエッチング液を用いて金属板をエッチングすることで、パッド部及びリード部に対応する位置へのめっき層の形成とエッチングに用いるレジスト膜の使用量を大幅に削減している。
次に、金属板の両面に、夫々、全面を覆う第1のレジスト膜R1を設け(図7(c)参照)、金属板の上面側に設けた第1のレジスト膜R1に対し、金属板の上面に形成されている半導体素子接続用めっき層13aにおけるパッド部11及びリード部12に対応する第1の部位と第1の部位以外の第2の部位とに対する露光量を異ならせて露光を行うとともに第1の現像を行い、第2の部位が第1の部位に比べて薄肉化した、全面を覆うエッチング用のレジストマスク31を形成するとともに、金属板の下面側に設けた第1のレジスト膜R1に対し、露光を行うとともに第1の現像を行い、金属板の下面に形成されている外部接続用めっき層13bにおけるパッド部11及びリード部12に対応する第3の部位を覆い、第3の部位以外の第4の部位を露出させた、エッチング用のレジストマスク31を形成する(図7(d)参照)。
次に、金属板の下面側から外部接続用めっき層13bを金属板とともに溶解しうるエッチング液を用いて金属板の板厚の約70〜90%の深さでハーフエッチングを施し、金属板におけるハーフエッチングを施した深さにおいてパッド部11とリード部12とに区画する第1の凹部19a,19bを形成する(図7(e)参照)。
次に、金属板におけるハーフエッチングにより形成された第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、パッド部11とリード部12との間と、当該リードフレーム領域と隣り合う他のリードフレーム領域との間に介在する固定用樹脂部15”を形成する(図7(f)参照)。
なお、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔がある程度離れた半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成する(図7(f-1)参照)。
一方、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔が狭い半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成する(図7(f-2)参照)。
次に、金属板の上面側から半導体素子接続用めっき層13aを金属板とともに溶解しうるエッチング液を用いて固定用樹脂部15”が露出するようにエッチングを行い、金属板におけるパッド部11とリード部12及び隣り合う他のリードフレーム領域におけるパッド部11又はリード部12とを分離し、パッド部11とリード部12及び隣り合う他のリードフレーム領域におけるパッド部11又はリード部12が固定用樹脂部15”のみで固定されるように第2の凹部19c,19dを形成する(図7(h)参照)。
次に、金属板に形成したエッチング用のレジストマスク31を除去する(図7(i)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、外部接続用めっき層13bの表面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成されている場合(図7(i-2a)参照)、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨する(図7(i-2b)参照)。
これにより、図2(b)に示した多列型リードフレームが完成する。
その他の効果は、上述した第1実施形態の多列型リードフレームの製造方法と略同じである。
図8は本発明の第4実施形態にかかる多列型リードフレームの製造工程を示す説明図である。
第4実施形態の多列型リードフレームの製造工程では、金属板の下面側からハーフエッチングを行って凹部を形成し、凹部に液状の樹脂を充填して、固定用樹脂部を形成した後に、金属板の所定位置にめっき層を形成することにより、金属板の下面側のめっき用のレジスト膜の形成を不要化し、その分、レジスト膜の使用量を抑えている。
次に、金属板の上面側は全面、下面側はパッド部及びリード部、に夫々対応する所定のパターンを形成したガラスマスクを用いて露光・現像を行い、上面側には全面を覆う第1のエッチング用のレジストマスク31を形成するとともに、下面側には金属板の下面におけるパッド部11及びリード部12に対応する第1の部位を覆い、第1の部位以外の第2の部位を露出させた第1のエッチング用のレジストマスク31を形成する(図8(c)参照)。
次に、金属板の下面側から金属板の板厚の約70〜90%の深さでハーフエッチングを施し、金属板におけるハーフエッチングを施した深さにおいてパッド部11とリード部12とに区画する第1の凹部19a,19bを形成する(図8(d)参照)。
次に、金属板におけるハーフエッチングにより形成された第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、パッド部11とリード部12との間と、当該リードフレーム領域と隣り合う他のリードフレーム領域との間に介在する固定用樹脂部15”を形成する(図8(e)参照)。
なお、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔がある程度離れたLEDパッケージに適用する場合、固定用樹脂部15”は、金属板の下面と面一あるいは金属板の下面よりも凹んだ状態に形成する(図8(e-1)参照)。
一方、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔が狭い半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、金属板の下面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成する(図8(e-2)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、金属板の下面から所定長、例えば0.06mmよりも長く突出した状態に形成されている場合(図8(f-2a)参照)、固定用樹脂部15”を、後述の工程において形成される外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨する(図8(f-2b)参照)。
次に、上面側めっき用のレジストマスク30を用いて金属板の上面における第3の部位に半導体素子接続用めっき層13aを形成するとともに、金属板の下面における第1の部位に外部接続用めっき層13bを形成する(図8(i)参照)。
次に、金属板に形成した上面側めっき用のレジストマスク30を除去する(図8(j)参照)。
以後、図3(k)〜図3(n)に示した第1実施形態の多列型リードフレームの製造工程と略同様に、金属板の両面へ第3のレジスト膜R3を設け(図8(k)参照)、第2のエッチング用のレジストマスク31’を形成し(図8(l)参照)、エッチングを行い第2の凹部19c,19dを形成し(図8(m)参照)、第2のエッチング用のレジストマスク31’を除去する(図8(n)参照)。これにより、図2(b)に示した多列型リードフレームが完成する。
その他の効果は、上述した第1実施形態の多列型リードフレームの製造方法と略同じである。
次に、本発明の実施例について、説明する。
以下の各実施例では、洗浄処理や乾燥処理など各工程の前処理、後処理は、一般的な処理であることから記載を省略する。
最初に、帯状で厚さ0.2mmのCu材をリードフレームの基材として準備し(図3(a)参照)、外枠部における縁部にパイロットホールを形成した後、両面に第1のレジスト層R1を形成した(図3(b)参照)。
次に、リードフレームの基材の上面側には、半導体素子接続用めっき層13aを形成するためのレジストマスクを得るために必要なパターンが描画されたガラスマスクを用意し、下面側には、外部接続用めっき層13bを形成するためのレジストマスクを得るために必要なパターンが描画されたガラスマスクを用意し、先に形成したパイロットホールを基準にガラスマスクの位置を決定して露光・現像を行うことでリードフレームの基材の両面にめっき用のレジストマスク30を形成した(図3(c)参照)。
次に、Cuが露出しているリードフレームの基材の上側の面に半導体素子接続用めっき層13aを形成するとともに、下側の面に外部接続用めっき層13bを形成し(図3(d)参照)、めっき層を形成後、両面に形成されためっき用のレジストマスク30を剥離した(図3(e)参照)。
なお、半導体素子接続用のめっき層13aは、まず設定厚さ2.0μmのNiめっきを形成し、その上に設定厚さ0.03μmのPdめっきを形成し、次に設定厚さ0.01μmのAuめっきを形成、最後に設定厚さ2.0μmのAgめっきを形成することによって得た。
また、外部接続用めっき層13bは、まず設定厚さ2.0μmのNiめっきを形成し、その上に設定厚さ0.03μmのPdめっきを形成し、最後に設定厚さ0.01μmのAuめっきを形成することによって得た。
次に、第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、固定用樹脂部15”を形成した(図3(i)参照)。
なお、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔がある程度離れた半導体装置に適用する第1のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成した(図3(i-1)参照)。
一方、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔が狭い半導体装置に適用する第2のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成したものも得た(図3(i-2)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、外部接続用めっき層13bの表面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成された第2のタイプのリードフレーム(図3(j-2a)参照)においては、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨した(図3(j-2b)参照)。
次に、モールド金型を用いて多列型リードフレームに封止樹脂部15を形成した(図4(d)参照)。
封止樹脂をリードフレームの基材の上面側のエッチング加工部分に充填することで、封止樹脂部15は固定用樹脂部15”と一体化するとともに、区画されたパッド部11とリード部12との間に介在し、パッド部11とリード部12の外周を囲んで、パッド部11及びリード部12を固定し、且つ、半導体素子20が搭載されたリードフレーム基材の上面側を封止するように形成される。
第1のレジスト膜R1を用いためっき用レジストマスク30の形成(図5(a)〜図5(c)参照)、金属板の面への必要なめっき層の形成(図5(d)参照)、めっき用レジストマスク30の除去(図5(e)参照)までは、実施例1の多列型リードフレームの製造工程と略同様に行った。
次に、第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、固定用樹脂部15”を形成した(図5(i)参照)。
なお、外部接続端子側の隣接する外部接続用端子部同士の間隔がある程度離れた半導体装置に適用する第1のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成した(図5(i-1)参照)。
一方、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔が狭い半導体装置に適用する第2のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成したものも得た(図5(i-2)参照)。
次に、両面に形成したエッチング用のレジストマスク31を剥離した(図5(l)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、外部接続用めっき層13bの表面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成された第2のタイプのリードフレーム(図5(l-2a)参照)においては、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨した(図5(l-2b)参照)。
これにより、多列型リードフレームを得た。
最初に、帯状で厚さ0.2mmのCu材をリードフレームの基材として準備し(図7(a)参照)、外枠部における縁部にパイロットホールを形成した後、上面における全面に半導体素子接続用めっき層13aを形成するとともに、下面における全面に外部接続用めっき層13bを形成した(図7(b)参照)。
なお、半導体素子接続用のめっき層13aは、まず設定厚さ2.0μmのNiめっきを形成し、その上に設定厚さ0.03μmのPdめっきを形成し、次に設定厚さ0.01μmのAuめっきを形成、最後に設定厚さ2.0μmのAgめっきを形成することによって得た。
また、外部接続用めっき層13bは、まず設定厚さ2.0μmのNiめっきを形成し、その上に設定厚さ0.03μmのPdめっきを形成し、最後に設定厚さ0.01μmのAuめっきを形成することによって得た。
次に、リードフレームの基材の両面に第1のレジスト層R1を形成した(図7(c)参照)。
次に、リードフレームの基材の上面側には、半導体素子接続用めっき層13aを形成するためのレジストマスクを得るために必要なパターンが描画されたガラスマスクを用意し、下面側には、外部接続用めっき層13bを形成するためのレジストマスクを得るために必要なパターンが描画されたガラスマスクを用意し、先に形成したパイロットホールを基準にガラスマスクの位置を決定して、上面に形成されている半導体素子接続用めっき層13aにおけるパッド部11及びリード部12に対応する第1の部位と第1の部位以外の第2の部位とに対する露光量を異ならせて露光を行うとともに第1の現像を行い、第2の部位が第1の部位に比べて薄肉化した、全面を覆うエッチング用のレジストマスク31を形成するとともに、金属板の下面側に設けた第1のレジスト膜R1に対し、露光を行うとともに第1の現像を行い、金属板の下面に形成されている外部接続用めっき層13bにおけるパッド部11及びリード部12に対応する第3の部位を覆い、第3の部位以外の第4の部位を露出させた、エッチング用のレジストマスク31を形成した(図7(d)参照)。
次に、第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、固定用樹脂部15”を形成した(図7(f)参照)。
なお、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔がある程度離れた半導体装置に適用する第1のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成した(図7(f-1)参照)。
一方、外部接続端子側の隣り合う外部接続用端子部同士の間隔が狭い半導体装置に適用する第2のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成したものも得た(図7(f-2)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、外部接続用めっき層13bの表面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成された第2のタイプのリードフレーム(図7(i-2a)参照)においては、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨した(図7(l-2b)参照)。
これにより、多列型リードフレームを得た。
最初に、帯状で厚さ0.2mmのCu材をリードフレームの基材として準備し(図8(a)参照)、外枠部における縁部にパイロットホールを形成した後、両面に第1のレジスト層R1を形成した(図8(b)参照)。
次に、リードフレームの基材の上面側には、全面を覆うレジストマスクを得るために必要なパターンが描画されたガラスマスクを用意し、下面側には、パッド部11及びリード部12に対応する第1の部位を覆い、第1の部位以外の第2の部位を露出させたレジストマスクを得るために必要なパターンが描画されたガラスマスクを用意し、先に形成したパイロットホールを基準にガラスマスクの位置を決定して露光・現像を行うことでリードフレームの基材の両面に第1のエッチング用のレジストマスク31を形成した(図8(c)参照)。
次に、リードフレームの基材の下面側からエッチング処理を行って0.14mm〜0.18mmの深さとなるハーフエッチング加工を行い(図8(d)参照)、リードフレームの基材におけるハーフエッチングを施した深さにおいてパッド部11とリード部12とが区画されるように第1の凹部19a,19bを形成した。このとき、リードフレームの基材は、上面側が0.02mm〜0.06mmの厚さで複数のパッド部とリード部とが繋がった状態であるので、特許文献1に記載の半導体装置のような連結部を有する従来の半導体装置の製造に用いる多列型リードフレームの形成において、リードフレームの基材を貫通エッチング加工する場合に必要な連結部が存在しない。
次に、第1の凹部19a,19bに液状の樹脂を充填し、固定用樹脂部15”を形成した(図8(e)参照)。
なお、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔がある程度離れた半導体装置に適用する第1のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、リードフレームの基材の下面と面一あるいはリードフレームの基材の下面よりも凹んだ状態に形成した(図8(e-1)参照)。
一方、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔が狭い半導体装置に適用する第2のタイプのリードフレームとして、固定用樹脂部15”を、リードフレームの基材の下面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成したものも得た(図8(e-2)参照)。
なお、固定用樹脂部15”が、リードフレームの基材の下面から0.06mmよりも長く突出した状態に形成された第2のタイプのリードフレーム(図8(f-2a)参照)においては、固定用樹脂部15”を、外部接続用めっき層13bの表面からの突出長が約0.01〜0.06mmとなるように研磨した(図8(f-2b)参照)。
次に、Cuが露出しているリードフレームの基材の上側の面に半導体素子接続用めっき層13aを形成するとともに、下側の面に外部接続用めっき層13bを形成し(図8(i)参照)、めっき層を形成後、上側面に形成されためっき用のレジストマスク30を剥離した(図8(j)参照)。
以後、第3のレジスト層R3を用いた第2のエッチング用のレジストマスク31’の形成(図8(k)、図8(l)参照)、エッチング加工(図8(l)参照)による第2の凹部19c,19dの形成(図8(m)参照)、第2のエッチング用のレジストマスク31’の剥離(図8(n)参照)を、実施例1の多列型リードフレームの製造工程と略同様に行い、多列型リードフレームを得た。
11 パッド部
12 リード部
13 めっき層
13a 半導体素子接続用めっき層
13b 外部接続用めっき層
14 ボンディングワイヤ
15 封止樹脂部
15’ 補強用樹脂部
15” 固定用樹脂部
17 連結部
18 外枠部
19a、19b 第1の凹部
19c、19d 第2の凹部
19e 突起部
20 半導体素子
30 めっき用のレジストマスク
31、31’ エッチング用のレジストマスク
m リードフレームの基材
P1 第1の部位
P2 第2の部位
P3 第3の部位
P4 第4の部位
R レジスト膜
R1 第1のレジスト膜
R2 第2のレジスト膜
R3 第3のレジスト膜
このようにすれば、固定用樹脂部を、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリードを防止するのに好適な仕切りとして機能させることができる。更には、パッド部を持たずリード部を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部が狭い間隔で配列されているので、固定用樹脂部は、外部接続用めっき層の表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。このようにすれば、上記と同様、半田ブリードに起因するリード部同士のショートを未然に防ぐことができる。
このようにすれば、固定用樹脂部を、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリードを防止するのに好適な仕切りとして機能させることができる。更には、パッド部を持たずリード部を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部が狭い間隔で配列されているので、固定用樹脂部は、外部接続用めっき層の表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。このようにすれば、上記と同様、半田ブリードに起因するリード部同士のショートを未然に防ぐことができる。
このようにすれば、固定用樹脂部を、端子間隔が狭く設計された半導体装置の外部接続用端子側における、外部機器と半田接合する際のリード部とパッド部間の半田ブリードを防止するのに好適な仕切りとして機能させることができる。更には、パッド部を持たずリード部を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部が狭い間隔で配列されているので、固定用樹脂部は、外部接続用めっき層の表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。このようにすれば、上記と同様、半田ブリードに起因するリード部同士のショートを未然に防ぐことができる。
ボンディングワイヤ14は、半導体素子20と半導体素子接続用めっき層13aが形成されたリード部12の面とを接合している。
そして、第1実施形態の半導体装置では、半導体装置領域が複数配列された多列型半導体装置を切断することによって形成された切断面は、封止樹脂部15及び固定用樹脂部15”のみで構成されている。
なお、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔がある程度離れている場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面と面一あるいは外部接続用めっき層13bの表面よりも凹んだ状態に形成されているのが好ましい。一方、外部接続端子側のパッド部11とリード部12との間隔が狭い半導体装置に適用する場合、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのが好ましい。更には、パッド部11を持たずリード部12を複数個にまたがって半導体素子が搭載されるフリップチップ実装方式の場合(図示せず)には、リード部12が狭い間隔で配列されているので、固定用樹脂部15”は、外部接続用めっき層13bの表面から約0.01〜0.06mmの突出長で突出しているのがより好ましい。
また、パッド部11の側面とリード部12の側面は、粗化処理が施されている。
Claims (8)
- リードフレーム領域がマトリックス状に複数配列された多列型リードフレームであって、
個々のリードフレーム領域は、
金属板から、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状に形成されたパッド部及びリード部と、
少なくとも前記リード部の上面に形成されためっき層と、
前記パッド部と前記リード部との間、並びに該パッド部及び該リード部の外周に前記金属板の下面側から該金属板の板厚の約70〜90%の深さで介在し、該パッド部及び該リード部を固定する固定用樹脂部と、
を有する
ことを特徴とする多列型リードフレーム。 - 前記パッド部の側面と前記リード部の側面は、粗化処理が施されていることを特徴とする請求項1に記載の多列型リードフレーム。
- パッド部とリード部を有するリードフレーム領域がマトリックス状に複数配列された多列型リードフレームの製造方法であって、
少なくとも金属板の上面における前記リード部に対応する所定位置にめっき層を形成する工程と、
前記金属板の上面側に、全面を覆う第1のエッチング用のレジストマスクを形成するとともに、該金属板の下面側に、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状の前記パッド部と前記リード部とに区画しうる第1のエッチング用のレジストマスクを形成する工程と、
前記金属板の下面側から該金属板の板厚の約70〜90%の深さでハーフエッチングを施し、該金属板におけるハーフエッチングを施した深さにおいて前記パッド部と前記リード部とに区画する第1の凹部を形成する工程と、
前記金属板における前記ハーフエッチングにより形成された前記第1の凹部に液状の樹脂を充填し、前記パッド部と前記リード部との間と、当該リードフレーム領域と隣り合う他のリードフレーム領域との間に介在する固定用樹脂部を形成する工程と、
前記金属板に形成した前記第1のエッチング用のレジストマスクを除去する工程と、
前記金属板の上面側に、形成した前記めっき層を覆い、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状の前記パッド部と前記リード部とに区画しうる、第2のエッチング用のレジストマスクを形成するとともに、該金属板の下面側に、全面を覆う第2のエッチング用のレジストマスクを形成する工程と、
前記金属板の上面側から前記固定用樹脂部が露出するようにエッチングを行い、該金属板における前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部とを分離し、前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部が前記固定用樹脂部のみで固定されるように第2の凹部を形成する工程と、
前記金属板に形成した前記第2のエッチング用のレジストマスクを除去する工程と、
を有することを特徴とする多列型リードフレームの製造方法。 - 前記金属板の下面側からの前記ハーフエッチングにより、形成される前記第1の凹部の面を粗化処理することを特徴とする請求項3に記載の多列型リードフレームの製造方法。
- 前記金属板の上面側からの前記エッチングにより、形成される前記第2の凹部の側面を粗化処理することを特徴とする請求項3又は4に記載の多列型リードフレームの製造方法。
- パッド部とリード部を有するリードフレーム領域がマトリックス状に複数配列された多列型リードフレームの製造方法であって、
少なくとも金属板の上面における前記リード部に対応する所定位置にめっき層を形成する工程と、
前記金属板の両面に、夫々、全面を覆うレジスト膜を設ける工程と、
前記金属板の上面側に設けたレジスト膜に対し、形成した前記めっき層に対応する第1の部位と前記第1の部位以外の第2の部位とに対する露光量を異ならせて露光を行うとともに第1の現像を行い、前記第2の部位が前記第1の部位に比べて薄肉化した、全面を覆うエッチング用のレジストマスクを形成するとともに、該金属板の下面側に設けたレジスト膜に対し、露光を行うとともに第1の現像を行い、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状の前記パッド部と前記リード部とに区画しうるエッチング用のレジストマスクを形成する工程と、
前記金属板の下面側から該金属板の板厚の約70〜90%の深さでハーフエッチングを施し、該金属板におけるハーフエッチングを施した深さにおいて前記パッド部と前記リード部とに区画する第1の凹部を形成する工程と、
前記金属板における前記ハーフエッチングにより形成された前記第1の凹部に液状の樹脂を充填し、前記パッド部と前記リード部との間と、当該リードフレーム領域と隣り合う他のリードフレーム領域との間に介在する固定用樹脂部を形成する工程と、
前記金属板の上面側に形成したエッチング用のレジストマスクに対し、第2の現像を行って前記第2の部位に残存するレジスト膜を除去し、該金属板の上面側に形成したエッチング用のレジストマスクを、形成した前記めっき層を覆い、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状の前記パッド部と前記リード部とに区画しうるように加工する工程と、
前記金属板の上面側から前記固定用樹脂部が露出するようにエッチングを行い、該金属板における前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部とを分離し、前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部が前記固定用樹脂部のみで固定されるように第2の凹部を形成する工程と、
前記金属板に形成した前記エッチング用のレジストマスクを除去する工程と、
を有することを特徴とする多列型リードフレームの製造方法。 - パッド部とリード部を有するリードフレーム領域がマトリックス状に複数配列された多列型リードフレームの製造方法であって、
少なくとも金属板の上面における全面にめっき層を形成する工程と、
前記金属板の両面に、夫々、全面を覆うレジスト膜を設ける工程と、
前記金属板の上面側に設けたレジスト膜に対し、該金属板の上面に形成されている前記めっき層における少なくとも前記リード部に対応する第1の部位と前記第1の部位以外の第2の部位とに対する露光量を異ならせて露光を行うとともに第1の現像を行い、前記第2の部位が前記第1の部位に比べて薄肉化した、全面を覆うエッチング用のレジストマスクを形成するとともに、該金属板の下面側に設けたレジスト膜に対し、露光を行うとともに第1の現像を行い、該金属板の下面における前記パッド部及び前記リード部に対応する第3の部位を覆い、前記第3の部位以外の第4の部位を露出させた、エッチング用のレジストマスクを形成する工程と、
前記金属板の下面側から該金属板の板厚の約70〜90%の深さでハーフエッチングを施し、該金属板におけるハーフエッチングを施した深さにおいて前記パッド部と前記リード部とに区画する第1の凹部を形成する工程と、
前記金属板における前記ハーフエッチングにより形成された前記第1の凹部に液状の樹脂を充填し、前記パッド部と前記リード部との間と、当該リードフレーム領域と隣り合う他のリードフレーム領域との間に介在する固定用樹脂部を形成する工程と、
前記金属板の上面側に形成したエッチング用のレジストマスクに対し、第2の現像を行って前記第2の部位に残存するレジスト膜を除去し、該金属板の上面側に形成したエッチング用のレジストマスクを、該金属板の上面における前記第1の部位に形成した前記めっき層を覆い、前記第2の部位に形成した前記めっき層を露出させるように加工する工程と、
前記金属板の上面側から前記めっき層を該金属板とともに溶解しうるエッチング液を用いて前記固定用樹脂部が露出するようにエッチングを行い、該金属板における前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部とを分離し、前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部が前記固定用樹脂部のみで固定されるように第2の凹部を形成する工程と、
前記金属板に形成した前記エッチング用のレジストマスクを除去する工程と、
を有することを特徴とする多列型リードフレームの製造方法。 - パッド部とリード部を有するリードフレーム領域がマトリックス状に複数配列された多列型リードフレームの製造方法であって、
金属板の上面側に、全面を覆う第1のエッチング用のレジストマスクを形成するとともに、該金属板の下面側に、該金属板の下面における前記パッド部及び前記リード部に対応する第1の部位を覆い、前記第1の部位以外の第2の部位を露出させた第1のエッチング用のレジストマスクを形成する工程と、
前記金属板の下面側から該金属板の板厚の約70〜90%の深さでハーフエッチングを施し、該金属板におけるハーフエッチングを施した深さにおいて前記パッド部と前記リード部とに区画する第1の凹部を形成する工程と、
前記金属板における前記ハーフエッチングにより形成された前記第1の凹部に液状の樹脂を充填し、前記パッド部と前記リード部との間と、当該リードフレーム領域と隣り合う他のリードフレーム領域との間に介在する固定用樹脂部を形成する工程と、
前記金属板に形成した前記第1のエッチング用のレジストマスクを除去する工程と、
少なくとも前記金属板の上面側に、該金属板の上面における前記リード部に対応する第3の部位を露出させ、前記第3の部位以外の第4の部位を覆う、上面側めっき用のレジストマスクを形成する工程と、
前記上面側めっき用のレジストマスクを用いて前記金属板の上面における前記第3の部位にめっき層を形成する工程と、
前記金属板に形成した前記上面側めっき用のレジストマスクを除去する工程と、
前記金属板の上面側に、形成した前記めっき層を覆い、連結部を備えることなく、夫々分離した所定形状の前記パッド部と前記リード部とに区画しうる第2のエッチング用のレジストマスクを形成するとともに、該金属板の下面側に、全面を覆う第2のエッチング用のレジストマスクを形成する工程と、
前記金属板の上面側から前記固定用樹脂部が露出するようにエッチングを行い、該金属板における前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部とを分離し、前記パッド部と前記リード部及び隣り合う他のリードフレーム領域における前記パッド部又は前記リード部が前記固定用樹脂部のみで固定されるように第2の凹部を形成する工程と、
前記金属板に形成した前記第2のエッチング用のレジストマスクを除去する工程と、
を有することを特徴とする多列型リードフレームの製造方法。
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