JP2756857B2 - リードフレームの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、リードフレームの製造方法に係わり、特に
高密度リード配置のリードフレームを製造する方法に関
する。

（従来の技術） IC,LSIなどの半導体装置用リードフレームは、フォト
エッチング法またはプレス加工のいずれかの方法にょっ
て、0.25mmあるいは0.15mmの板厚の金属条材の不要部分
を除去することによって形状加工したのち、所定部分に
めっきを行うめっき工程、テープを貼着しインナーリー
ド相互間を固定するテーピング工程等を経て形成され
る。

ところで、半導体装置の高密度化および高集積化に伴
い、チップ面積が増大すると共にリードピン数が増加す
るものの、パッケージは従来通りかもしくは小型化の傾
向にある。

従って、同一面積内においてインナーリードの本数が
増加すれば、当然ながらインナーリードの幅および隣接
するインナーリードとの間隔は狭くなる。このため、強
度の低下によるインナーリードの変形およびその変形に
よるインナーリード間の短絡等の不良が問題となってい
る。

また、近年、アウターリードの先端を実装基板表面に
形成された配線パターン上に接続する面実装技術が盛ん
になってきているが、この場合、アウターリード相互間
の位置を高精度に制御する必要がある。

例えば、プレス加工においては、加工精度および経済
的な面からリード間隔Ｄと板厚ＴはＤ≧Ｔの関係を持た
せるのが望ましいことが良く知られている。

しかしながら、近年、半導体装置の高集積化は進む一
方であり、リード間隔が板厚以下となり、さらにリード
幅も微細なものが要求されるようになってきている。こ
のように、板厚以下であるようなリード間隔のプレス打
ち抜きに際しては、押さえ面積が狭くなり、押圧が低下
してインナーリードおよびアウターリードに捩じれが働
き、残留応力が滞留する。そしてこの傾向は、Ｄ＜Ｔの
関係とリード幅とが狭くなるとともに増大する。

このように残留応力が残ると後続の熱工程や曲げ工程
を減ると残留応力の影響を受けてリードの変形やより等
が発生し、上述したような強度の低下のみならず、変形
が生じ易く、短絡等の不良が生じ易いという問題があっ
た。

一方、エッチングによる加工においては、加工深さの
増大およびリード幅が狭くなると、アンダーカット現象
の影響が顕著となり、寸法精度および強度の低下が問題
となる。この現象は、加工深さと共に増大し、腐蝕係数
をＦ、深さをＤ、開孔幅をＷ、加工幅（リード幅）をｗ
としたとき、これらの間に次のような関係がある事が知
られている。

Ｗ−ｗ＝2D/F この式からも、深さＤすなわち板厚を小さくするのが
望ましいことがわかる。しかしながら、板厚を小さくし
た場合、機械的強度が小さくなり、枠部で支持も困難と
なる。このため工程間および工程中における搬送や位置
決めに際して基準ピンの挿入、抜き出し等で折れや曲が
り等の損傷が生じ易くリードフレームの歩留まりや信頼
性を低下させるという問題があった。

また、アウターリードの場合もパターン形成を高精度
に行おうとすると、板厚を薄くしなければならないのに
対し、板厚を薄くすると、前述したように実装基板上へ
の搬送や位置決めに際して折れや曲がり等の損傷が生じ
易く、半導体装置の歩留まりや信頼性を低下させるとい
う問題がある。

（発明が解決しようとする課題） このように、半導体装置の高集積化に伴い、リード間
隔およびリード幅は小さくなる一方であり、加工精度の
向上が大きな問題となっていた。

従って、リードフレーム全体の板厚を薄くする必要が
ある。しかしながら、リードフレーム全体を肉薄にする
と、全体の強度が低下して搬送、取扱いおよび位置決め
の際にリードフレームの変形、損傷が生じ半導体装置の
信頼性および歩留まり低下の原因となっていた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、リード
フレームの所要の強度を維持し得るとともに、製造を容
易かつ高精度に実施でき、半導体装置の信頼性を向上さ
せることの可能なリードフレームを製造し得る、リード
フレームの製造方法を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明におけるリードフレームの製造方法で
は、金属条材の所定の領域を残して表面に選択的にレジ
ストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
レジストパターンから露呈する領域を所定の深さまでエ
ッチング除去し肉薄部を形成するエッチング工程と、薄
肉部内に少なくともアウターリードが形成されるように
インナーリードアウターリードなどの形状加工を行なう
形状加工工程と、少なくともアウターリードの実装面側
をパラジウムまたはパラジウム合金めっき層で被覆する
めっき工程と、アウターリードにおける実装面と反対側
の面に絶縁性テープを貼着してリード間隔を固定するテ
ープ貼着工程とを含んでいる。

この形状加工にはプレス加工を用いるかまたはエッチ
ング加工を用いる。

エッチング加工を用いる場合には、望ましくは表面に
リードフレームのパターンを有するレジストパターンを
形成し、裏面には肉薄部形成領域に開口を有するレジス
トパターンを形成しておき、この状態で両面からエッチ
ングを行うようにする。

望ましくは、この形状加工に際し、インナーリード部
も肉薄となるように形成し、インナーリード先端部を互
いに連結する連結片を残して形状加工を行った後、この
連結片を除去し、個々のインナーリードに分割するよう
にしている。

また、連結片を残して形状加工を行った後、この連結
片の切除に先立ち、インナーリード相互間の位置を絶縁
性部材を用いて固定する固定工程を含むようにしてい
る。

さらにまた、連結片を残して形状加工を行った後、こ
の連結片の切除に先立ち、インナーリード先端部にめっ
きを行うようにしている。

また、肉薄部形成のためのエッチング工程後、形状加
工工程に先立ち、素子搭載領域をはじめインナーリード
先端部およびアウターリード部に相当する領域にパラジ
ウム（Pd）またはパラジウム合金めっきを行うようにし
ている。

（作用） 上記構成によれば、エッチングにより残留応力のない
肉薄部を形成するとともに、エッチングまたはプレス加
工により形状加工を行うようにしているため、外枠は、
肉厚で強固である一方、寸法精度の厳しいアウターリー
ド部等の領域は肉薄部からの加工であり、エッチングに
よる加工の場合も、プレス加工による打ち抜きの場合も
高精度の微細パターンの形成が可能となる。

そしてアウターリードの実装面側はパラジウム（Pd）
またはパラジウム合金めっきで被覆されておりかつ表面
は絶縁性テープによって相互の位置が高精度に維持され
ているため、直接高精度の面実装が可能である。また、
アウターリードが肉薄となるように形成されているため
曲げ加工が容易である。

また、アウターリードの表面のみならず、表面全体を
絶縁性テープで被覆するようにしてもよい。

また、絶縁性テープの貼着時に、180℃以上に昇温し
なければならないが、半田めっきの場合180℃以上とな
ると溶けてしまい、流れて隣接リードとの短絡等の不良
を生じ易いが、パラジウム（Pd）またはパラジウム合金
めっきを用いた場合、溶融することもなく良好に維持さ
れる。

ここで、肉薄部は外枠等の肉厚部の約1/2程度の肉厚
を有するように加工するのが望ましい。

形状加工にエッチングを用いた場合、出発材料が肉薄
となっているため、アンダーカットが少なく高精度のパ
ターン形成が可能となる。

またプレス加工による打ち抜きの場合も、前述した条
件式を満たすように、出発材料が肉薄となっているた
め、捩じれなどの加工応力の少ないリードフレームを得
ることができ、従って、後続工程における加熱工程を経
ても変形の少ないリードフレームを得ることが可能とな
る。

また、表面にリードフレームのパターンを有するレジ
ストパターンを形成し、裏面には肉薄部形成領域に開口
を有するレジストパターンを形成しておき、この状態で
両面からエッチングを行うようにしているため、肉薄部
の形成と形状加工とが同時に極めて高精度に行われ得
る。

さらにまた、インナーリードの先端に連結片を残して
形状加工し、連結片の切除に先立ち、インナーリード相
互間の位置を絶縁性部材を用いて固定するようにすれ
ば、リード間隔を良好に維持し、ボンディング性を高め
ることが可能となる。

また、肉薄部形成のためのエッチング工程後、形状加
工工程に先立ち、素子搭載領域をはじめインナーリード
先端部およびアウターリード部に相当する領域にパラジ
ウムまたはパラジウム合金めっきを行うようにすれば、
インナーリード側部へのめっき金属の付着を防止するこ
とができるため、寸法精度の低下やエレクトロマイグレ
ーション等を防止することが可能となる。

また、肉薄部の形成後、少なくともインナーリードお
よびアウターリード形成領域にPdまたはPd−Niめっきを
施し、プレス加工によって形状加工をおこなうようにす
れば、プレス加工のみで完成し、従来のようにめっきを
行う必要がないため、インナーリード側面へのめっき金
属の付着もなく、まためっき工程中のインナーリード先
端を変形を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。

本発明に関わる製造方法によって製造されるリードフ
レームは、第１図（ａ）に平面図、第１図（ｂ）にその
Ａ−Ａ断面図、第２図に斜視図を示す如く、サポートバ
ー17およびダイパッド11を除く内側領域を、サイドバー
などの外側領域の肉厚の1/2程度としたことを特徴とす
るものである。

すなわち、ダイパッド11のまわりにインナーリード12
が放射状に配列され、ダムバー13で連結されると共に、
各インナーリードにアウターリード14が連設されて、サ
イドバー15,16によって先端を支持せしめられている。
ここでサイドバー15,16、サポートバー17およびダイパ
ッド11は支持を強固にするために肉厚となるように形成
されている。18はアウターリード表面およびインナーリ
ード裏面に貼着されて肉薄部を補強するためのポリイミ
ドテープである。また、リードフレームのインナーリー
ド表面およびアウターリードの裏面にはパラジウムめっ
き層ｍが形成されている。

次に、このリードフレームの製造方法について説明す
る。

まず、第３図（ａ）に示すように、フォトリソ法を用
いて帯条材料Ｍのインナーリード12形成領域およびアウ
ターリード形成領域を除く領域をレジストパターンＲで
被覆する。ここでは、第４図（ａ）に示すように、帯条
材料Ｍを巻きだし装置21、間欠送り装置22、巻き取り装
置23を用いてレジストパターン形成装置24内を走行せし
めることによって形成する。

この後、第３図（ｂ）に示すように、このレジストパ
ターンＲをマスクとし、約1/2の深さまでエッチング
し、肉薄領域を形成する。ここでも第４図（ｂ）に示す
ようにレジストパターンの形成された帯条材料Ｍを巻き
だし装置21および巻き取り装置23を用いてエッチング装
置25内を走行せしめることによってエッチングが連続的
に施されるようになっている。

このようにして肉薄領域の形成された金属条材を順送
り金型に装着してプレス加工により、第３図（ｃ）およ
び第３図（ｄ）に示すように、所望の形状のインナーリ
ード（先端面を除く）12、ダムバー13、アウターリード
14の一部などを形成する、第１の打ち抜き領域A1を順次
形成し、インナーリードの先端面を残してインナーリー
ド部およびアウターリード部等をパターニングする。

この後、第３図（ｅ）に示すように、さらに順次所定
領域の打ち抜きを行い、インナーリードの先端にダイバ
ーＴを残してインナーリード12およびアウターリード14
のパターニングを完了する。

続いて、パラジウムめっき工程を経て、さらにインナ
ーリードおよびアウターリード固定用のポリイミドテー
プ18を貼着し、３図（ｆ）に示すように、前記工程で残
されたインナーリード端部の第２の打ち抜き領域A2（キ
ャビティ領域）を打ち抜き、ダイバーを切除しダイパッ
ド11とインナーリード先端とを分離し、リードフレーム
の加工が終了する。

このようにして形成されたリードフレームは、第５図
に示すように、ダイパッド11上に半導体チップ20を接続
し、ワイヤボンディング工程を経て樹脂封止を行い、サ
イドバー15,16およびダムバーを切除し、面実装用にア
ウターリードを折り曲げ、実装用基板の配線パターン上
に位置決めを行い、実装用基板側を加熱することにより
固着される。

このようにして、高密度にアウターリードが形成され
た半導体装置も、極めて容易に信頼性よく実装すること
が可能である。

特に、アウターリードが肉薄部を出発材料として高精
度に形成されており、インナーリードは表面にパラジウ
ムめっきを施されかつ裏面にポリイミドテープで補強さ
れており、アウターリードは実装面側がパラジウムめっ
きを施されかつその裏面がポリイミドテープで補強され
ているため、面実装が極めて容易に信頼性よく実現可能
である。

また、このようにして形成されたリードフレームは、
形状加工のためのプレス工程の出発材料が肉薄となって
いるため、歪の少ないリードフレームを得ることがで
き、従って、後続工程における加熱工程を経ても変形の
少ないリードフレームを得ることが可能となる。

さらにまた、インナーリードの先端に連結片を残して
形状加工し、連結片の切除に先立ち、インナーリード相
互間の位置をポリイミドープを用いて固定する固定工程
を含むようにしているため、リード間隔を良好に維持
し、ボンディング性を高めることが可能となる。

なお、前記実施例では、インナーリード間領域の打ち
抜き後、めっきを行うようにしたが、肉薄部形成のため
のエッチング工程後、インナーリード間領域の打ち抜き
工程に先立ち、素子搭載領域をはじめインナーリード先
端部に相当する領域にパラジウムめっきを行うようにし
てもよく、このようにすることによって、インナーリー
ドあるいはアウターリード側部全体にわたるめっき金属
の付着を防止することができるため、寸法精度の低下や
エレクトロマイグレーション（銀の場合）等を防止する
ことが完全なものとなる。

また、肉薄部の形成後、少なくともインナーリードお
よびアウターリード形成領域にPdまたはPd−Niめっきを
施し、プレス加工によって形状加工をおこなうようにす
れば、プレス加工のみで完成し、従来のように加工後め
っきを行う必要がないため、インナーリード側面へのめ
っき金属の付着もなく、まためっき工程中のインナーリ
ード先端の変形を防止することもできる。

また、前記実施例では肉薄部の形成後、プレス加工に
より形状加工を行う方法について説明したが、肉薄部の
形成後、エッチングにより形状加工を行うようにしても
よい。

すなわち、実施例１と同様にして肉薄領域の形成され
た金属条材の裏面全体、望ましくはインナーリード先端
からダイパッドまでの領域に固定用のポリイミドテープ
18を貼着したのち、フォトリソ法により、レジストパタ
ーンを形成し、これをマスクとして、所望の形状のイン
ナーリード12、ダムバー13、アウターリード14などを有
するパターンを形成する。

最後に、めっき工程を経て、リードフレームが完成す
る。

このリードフレームによれば、肉薄部の形成後エッチ
ングにより形状加工がなされるため、アンダーカットが
少なく高精度のパターン形成が可能となる。

また、プレス加工を用いていないため、残留応力がほ
とんどなく高精度のパターン形成が可能となる。

また、前記実施例では、リードフレームの裏面全体に
ポリイミド樹脂を貼着したが、一部でもよく、また、他
の固定手段を用いても良いことはいうまでもない。

さらに、実施例では、出発材料として肉薄部の形成と
形状加工を別々に行う方法について説明したが、肉薄部
の形成と形状加工を同時に行うようにしてもよい。

すなわち、まず、第６図（ａ）に示すように、フォト
リソ法を用いて帯条材料Ｍ裏面のインナーリード12形成
領域およびアウターリード形成領域14を除く領域をレジ
ストパターンR1で被覆すると共に、帯条材料Ｍ表面に所
望の形状のインナーリード12、ダムバー13、アウターリ
ード14などを有するレジストパターンR2を形成する。

そして、第６図（ｂ）に示すように、このレジストパ
ターンR1,R2をマスクとしてエッチング液に浸漬し、両
面からエッチングし、所望の形状の肉薄のインナーリー
ド12、ダムバー13、肉厚のアウターリード14などを有す
るパターンを形成する。ここでも第４図（ｂ）に示した
ようにレジストパターンの形成された帯条材料Ｍを巻き
だし装置21および巻き取り装置23を用いてエッチング装
置25内を走行せしめることによってエッチングが連続的
に施されるようになっている。

最後に、めっき工程を経て、第１図および第２図に示
したのと同様のリードフレームが完成する。

このリードフレームによれば、前記実施例の効果に加
えて、条材の両面からエッチングが進行し肉薄部の形成
と形状加工とがエッチングにより同時に行われるため、
パターン形成が容易となる。

また、この場合もプレス加工を用いていないため、残
留応力がほとんどなく高精度のパターン形成が可能とな
る。

このリードフレームは、半導体チップの搭載、ワイヤ
ボンディング、樹脂封止などの工程を経て半導体装置と
して完成されるが、極めて信頼性の高いものとなってい
る。

さらにまた、本発明の変形例として、第７図に示すよ
うに、アウターリードの先端をＵ字状に曲げて実装する
ものにも適用可能である。

この場合、第８図（ａ）および第８図（ｂ）に示すよ
うに、ポリイミドテープ18はリードフレーム裏面全体に
貼着されて肉薄部を補強している。また、リードフレー
ム表面全体にパラジウムめっき層ｍが形成されている。
この場合は、それぞれ一方の面全体に形成すれば良いた
め、形成が極めて容易である。

〔発明の効果〕

以上、詳述した如く、本発明に関わるリードフレーム
の製造方法によれば、レジストパターン形成工程に次い
で、エッチング工程により残留応力のない薄肉部を形成
したのち、形状加工工程によってインナーリードやアウ
ターリードなどを形状加工しているので、外枠は肉厚で
強固である一方、アウターリード部などの領域は、肉薄
部からの加工であるために、高精度での微細パターンの
形成が可能となり、さらに本発明によって製造されたリ
ードフレームを採用することで、半導体装置の信頼性を
向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明実施例のリードフレームを
示す図、第３図（ａ）乃至第３図（ｆ）は同リードフレ
ームの製造工程を示す図、第４図（ａ）および第４図
（ｂ）はそれぞれリードフレームの製造装置を示す図、
第５図は同リードフレームを用いて形成した半導体装置
を示す図、第６図（ａ）および第６図（ｂ）は同リード
フレームの製造工程を示す断面図、第７図は本発明の他
の実施例のリードフレームを用いて形成した半導体装置
を示す図、第８図（ａ）および第８図（ｂ）は第７図に
示した半導体装置に用いられるリードフレームを示す図
である。 11…ダイパッド、12…インナーリード、13…ダムバー、
14…アウターリード、15,16…サイドバー、17…サポー
トバー、18…ポリイミドテープ、Ｔ…ダイバー、Ｍ…帯
条材料、21…巻きだし装置、22…間欠送り装置、23…巻
き取り装置、24…レジストパターン形成装置、25…エッ
チング装置、R,R1,R2…レジストパターン、ｍ…めっき
層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属条材の所定の領域を残して表面に選択
   的にレジストパターンを形成するレジストパターン形成
   工程と、 前記レジストパターンから露呈する領域を所定の深さま
   でエッチング除去し肉薄部を形成するエッチング工程
   と、 前記薄肉部内に少なくともアウターリードが形成される
   ように、インナーリード、アウターリードなどの形状加
   工を行なう形状加工工程と、 少なくともアウターリードの実装面側を、パラジウムま
   たはパラジウム合金めっき層で被覆するめっき工程と、 前記アウターリードにおける実装面と反対側の面に絶縁
   性テープを貼着してリード間隔を固定するテープ貼着工
   程と、 を含むようにしたことを特徴とするリードフレームの製
   造方法。