JP3674238B2

JP3674238B2 - リードフレームの製造方法

Info

Publication number: JP3674238B2
Application number: JP10343597A
Authority: JP
Inventors: 久久野; 勇次郎森
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2017-04-21
Also published as: JPH10294414A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置等に用いるリードフレームの製造方法に係わり、特に、板厚が薄く、ピン数の多い、多ピンリードフレームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路装置等に用いるリードフレームの製造手段の一つに、フォトエッチング法があげられる。すなわち、金属素材１の両面にフォトレジスト液を塗布後、レジスト液の乾燥、また必要によりプレベーク等を行い、図７（ａ）に示すように、フォトレジスト膜（以下、単にレジスト膜２と記す）を形成する。次いで、図７（ｂ）に示すように、所定のパターンを有する露光用パターンマスク３を介し、前記レジスト膜２にパターン露光を行う。露光用パターンマスクは、表面用および裏面用の二枚のパターンマスク3a、3bを用いるものであり、各々のパターンマスクを金属素材１の表裏に密着したうえで、光照射を行うものである。
【０００３】
次いで、金属素材１に現像、硬膜処理等を行い、図７（ｃ）に示すように、所定のパターンに従って金属素材１を露出する開孔パターンをレジスト膜２に形成する。なお、図７の例においては、ネガ型（光硬化型）のレジスト膜としており、露光用パターンマスク３の遮光パターンに相対したレジスト膜２部位に開孔パターンが形成されるものである。
次いで、金属素材１の両面よりエッチングを行い、レジスト膜２より露出した金属素材部位を選択的に溶解除去することでエッチングパターンを形成し、図７（ｄ）を得る。なお、エッチングは、液温50〜55℃、ボーメ濃度47±0.2 °Ｂｅ’の塩化第二鉄液をエッチング液として用い、スプレー圧 2.0 Kgf／cm²程度のスプレーエッチングとすることが一般的といえる。
【０００４】
次いで、レジスト膜２を剥膜し、不要な金属素材部位の断裁除去等の、所定の後加工工程を行い図７（ｅ）に示すリードフレーム４を得る。フォトエッチング法を用いたリードフレームの製造方法では、以上の工程を少なくとも有するものである。
【０００５】
今日、リードフレームは、多ピン化が進んでおり、そのピン数は 200ピン以上のものが要求される場合が多い。
しかし、半導体集積回路装置の大きさは、半導体集積回路装置を組み込む最終製品の小型化が進んでいるため大きくできず、必然的にリードフレームの大きさも大きくすることができない。そのため、リードフレームの多ピン化を行うにあたり、リードのピッチ（リードの中心から隣り合うリードの中心までの距離）、特にインナーリードのピッチが狭くなっているものである。例えば、板厚0.15mmの金属素材を用いて 200ピン以上のリードフレームを製造した場合、インナーリードのピッチは、0.22mm以下が要求されるものである。
【０００６】
一方、半導体集積回路装置を得るにあたり、リードフレームに半導体集積回路チップをリードフレームに載置し、半導体集積回路チップの各接続用パッドと相対する各インナーリードとの電気的接続を行うものである。その際、金属性（例えば、金）の細線ワイヤーにて電気的接続を行う、いわゆるワイヤーボンディングを行うものである。ワイヤーボンディングを行うにあたり、ワイヤーを安定して接続するためには、インナーリードのボンディング部位の幅をある程度広くする必要がある。そのため、インナーリードのボンディング部位の幅を、0.10mm程度以上にすることが要求されるものである。なお、以下、リードフレームのワイヤーボンディングを行う面側を表面６、反対面側を裏面７と記す。
【０００７】
従来、多ピン化のため、インナーリードを狭ピッチ、かつ、インナーリードのボンディング部位の幅を0.10mm以上とするリードフレーム４においては、図７（ｅ）に示すように、ワイヤーボンディングを行う部位におけるインナーリード面、すなわちインナーリード５の表面６の幅を、ボンディングに必要な0.10mm以上とした場合、裏面７の幅は表面より狭くなっていたものである。
【０００８】
すなわち、フォトエッチング法にてリードフレームを製造するにあたり、前述したように、金属素材１面に所定の開孔部パターンを有するレジスト膜２を形成したうえで、金属素材１にエッチングを行うものである。このエッチングの際、レジスト膜２の開孔部から等方的に金属素材１にエッチングがなされる、すなわち、レジスト膜２の開孔部近傍の金属素材にサイドエッチングが生じつつ、金属素材１の表裏両面に各々凹部が形成される。エッチングが進行するにつれ、この表裏の凹部が拡大し結合することで金属素材１が貫通し、最終的に隣接するリードと分離したリードが得られるものである。
【０００９】
このため、インナーリードを狭ピッチ、かつ、インナーリード表面の幅を広くするには、インナーリード表面６のエッチング量を小さく、かつ、裏面７のエッチング量を大きくしていたものである。
【００１０】
なお、表裏面のエッチング量を変える手段として、金属素材１の表裏面にスプレーするエッチング液の量を変える方法があげられる。すなわち、図６の例に示すように、金属素材１の両面側に設けた複数のスプレーノズル９よりエッチング液を噴射し、搬送される金属素材１にエッチングを行う際、金属素材１の表面６側のスプレーノズル９の内、前半部のスプレーノズル９を閉とし、後半部のスプレーノズル９を開とする。裏面７側のスプレーノズル９は、全て開とする方法である。なお図７の例では、金属素材１は、開孔部を有するレジスト膜２が形成されており、表面６を上にして、搬送用ローラー10等の搬送手段にて図面上左から右に搬送されている。
【００１１】
これにより、インナーリード表面６側のサイドエッチング量が少なくなり、インナーリード先端近傍における表面６の幅を広くすることができる。また、インナーリード裏面７側はエッチング量が大きいためサイドエッチング量が大きくなり、リード間が狭ピッチであっても、リード同志の分離がなされるものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図７（ｅ）に示すように、従来のリードフレームにおいては、インナーリード５の先端近傍の表面６で幅が広く、裏面７で幅が狭いものであった。
このため、半導体集積回路装置を得るべく、リードフレームにワイヤーボンディングを行う際、ボンディング不良が発生していたものである。
【００１３】
すなわち、ワイヤーボンディングを行う際、例えば 230〜 250℃程度の温度としたヒータープレート11上にリードフレームを、表面６を上にして載置し、クランプ等にて固定した後、金属細線を有するワイヤーボンディング用ヘッダー８をインナーリード先端近傍に押し当て、金属細線をインナーリードに接合させるものである。なお、この時、接合部に超音波照射を行い、金属細線とインナーリードとの接合を助ける場合もある。
【００１４】
ワイヤーボンディング用ヘッダー８とインナーリードとが接触した際、インナーリードがワイヤーボンディング用ヘッダー８に押されるものである。
従来のリードフレームでは、上述したように、インナーリード先端近傍の裏面７の幅が狭くなっている。すなわち、インナーリード５の安定性が悪いといえ、図２に示すように、ワイヤーボンディング用ヘッダー８にて上から押された場合、インナーリード５が傾く、いわゆる転び現象が起こるものである。ワイヤーボンディング時にインナーリードが転んだ場合、ワイヤーボンディング用ヘッダー８が正しくインナーリード表面６に接触することができず、これがため、ボンディング不良が発生していたものである。
【００１５】
本発明は、上述した問題に鑑みなされたものであり、ワイヤーボンディング時に、ワイヤーボンディング用ヘッダーにて押されてもインナーリードが転ばないリードフレームの製造方法を提供することで、品質の良い半導体集積回路装置を得ることを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、金属薄板の表裏両面にフォトレジスト膜を形成する工程と、所定のパターンを有する表裏面用の２枚の露光用パターンマスクを用い、前記表裏両面のフォトレジスト膜に各々所定のパターンを露光後、現像を行い、所定のパターンに従って金属素材を露出したフォトレジスト膜とする工程と、両面側に設けた複数のスプレーノズルよりエッチング液を噴射して前記金属素材にエッチングを行い、エッチングパターンを形成する工程と、前記フォトレジスト膜を剥膜する工程とを少なくとも有する、フォトエッチング法を用いた、複数のインナーリードとインナーリードに延在するアウターリードとを少なくとも有するリードフレームの製造方法において、リードフレームのワイヤーボンディングを行う面側を表面、反対面側を裏面とし、リードフレーム裏面側に形成したフォトレジストパターンのインナーリード先端部近傍のフォトレジストパターンの幅を、相対する表面側に形成したフォトレジストパターンの幅より太くし、かつ、液温８０±５℃、ボーメ濃度４８±０．２°Ｂｅ’の塩化第二鉄液を液圧５．０〜６．０Ｋｇｆ／ｃｍ²にてスプレーし、かつ表面側のスプレーノズルの最前部は閉とし残りのノズルは開としてエッチングを行い、インナーリード先端部近傍の裏面の「エッチングしろ」を、表面の「エッチングしろ」より多くすることで、各インナーリード先端部近傍の裏面の幅を、金属細線にて半導体集積回路チップとワイヤーボンディングが行われる表面の幅と同等以上にしたことを特徴とするリードフレームの製造方法としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のリードフレームの一実施例を、以下の図面に基づき説明を行う。
【００１９】
図１の例は、本発明のリードフレームにおける、インナーリード先端部近傍の断面図を示している。
本発明のリードフレームの特徴は、図１に示すように、インナーリード５の先端部近傍、特にワイヤーボンディングを行う部位の裏面７の幅を広くしている。
さらにいえば、裏面７の幅を表面６と同等以上とするものである。
ちなみに、図１の例に示すリードフレームは、板厚0.15mmの鉄−ニッケル合金を金属素材とする、 208ピンのリードフレームであり、インナーリード先端部のピッチを0.22mmとし、ワイヤーボンディングを行うインナーリード先端部近傍の表面の幅を 0.1mm程度とし、また、裏面の幅を、表面と同じく 0.1mm程度としている。
【００２０】
図１の例に示すリードフレームとすることで、ワイヤーボンディングを行うインナーリード５の先端部近傍は安定性が良くなり、ワイヤーボンディング時に、ワイヤーボンディング用ヘッダー８にてインナーリード５が押されても、インナーリード５の転びを防止できる。
このため、ワイヤーボンディング用ヘッダー８とインナーリード表面６とが正しく接触でき、ボンディング不良が防止できる。
【００２１】
次いで、上述した本発明のリードフレームを製造する方法につき、以下に、製造工程を模式的に示す図３（ａ）〜（ｅ）に従って説明する。なお、図３は、ワイヤーボンディングが行われるインナーリード５の先端近傍の断面を示している。
図３（ａ）に示す金属素材１は、板厚0.15mmの鉄−ニッケル合金（ニッケル42重量％、残部鉄とした４２合金）であり、金属素材１両面へのフォトレジスト液の塗布、次いで乾燥、プレベーク等を行い、ネガ型のレジスト膜２を形成している。
【００２２】
次いで、図３（ｂ）に示すように、所定のパターンを有する露光用パターンマスク３を介し、レジスト膜２にパターン露光を行う。露光用パターンマスク３には、表面６用のパターンマスク3aおよび裏面７用のパターンマスク3bの二枚を用いるものであり、金属素材１のインナーリード５となる部位と相対するマスク部位を光透過部としている。パターン露光は、各々のマスクを金属素材１の表裏に密着したうえで、光照射を行う。
【００２３】
ここで、後述するように、リードフレームの裏面７となる側に形成したレジストパターンのインナーリード先端部近傍のパターンの幅を、相対する表面６側に形成したレジストパターンの幅より太くするものである。このため、裏面用露光用パターンマスク3bの光透過部の幅を、表面用露光用パターンマスク3aの光透過部の幅より太くしている。
【００２４】
パターン露光後、金属素材１に現像を行い、未露光未硬化のレジスト膜２部位を溶解除去し、図３（ｃ）に示すように、表裏にレジストパターンを有する金属素材１を得る。
【００２５】
なお、金属素材１の表裏に形成するレジストパターン幅は、エッチングの際のサイドエッチング量を考慮し、エッチング後に形成されるリード幅より太くしているものである。通常、リード幅とレジストパターン幅との差分を「エッチングしろ」と呼称しているが、本実施例では、インナーリード先端部近傍の裏面の「エッチングしろ」を、表面の「エッチングしろ」より多くとっている。
通常、インナーリード先端部近傍の表面の「エッチングしろ」を80〜 120μｍ程度としているが、本実施例では、裏面の「エッチングしろ」を、表面の「エッチングしろ」より10〜15μｍ程度大きくしてる。すなわち、表面の「エッチングしろ」を80μｍとした場合、裏面の「エッチングしろ」は90〜95μｍとしたものである。
【００２６】
次いで、レジストパターンを形成した金属素材１にエッチングを行い、図３（ｄ）を得る。ここで、図３（ｄ）の部分拡大図である図４に示すｋ部、ｌ部、ｍ部、ｎ部のレジスト膜２部位が、上述した「エッチングしろ」にあたり、表面６の「エッチングしろ」とは、ｋ部とｌ部を加えた部位であり、また、裏面７の「エッチングしろ」とは、ｍ部とｎ部を加えた部位である。
【００２７】
本発明の特徴として、エッチングの際、液温80±5 ℃、ボーメ濃度48±0.2 °Ｂｅ’の塩化第二鉄液を液圧 5.0〜 6.0 Kgf／cm²にてスプレーする、高温、高圧、高比重のエッチング液を用いたエッチングとしている。
また、エッチングの際、図５の例に示すように本実施例でも、金属素材１の両面側に設けた複数のスプレーノズル９よりエッチング液を噴射するが、表面６側のスプレーノズル９の内、例えば最前部のスプレーノズル９を閉とし、残りのスプレーノズル９を開としている。また、裏面７側のスプレーノズル９は全て開としており、金属素材１の表裏面へのエッチング量は略同一としている。
【００２８】
高温高圧エッチングとすることで、金属素材１には速やかにエッチングが行われ、サイドエッチングの量が小さくなる。しかも、エッチング深度が大きくなり、狭ピッチにて隣接するリード同志の分離も可能となる。また、金属素材１面に形成するレジストパターンを上記の構成とすることで、インナーリード裏面７のサイドエッチングが小さくなり、インナーリード裏面７の幅が、表面６の幅と同等もしくは広くなるものである。
【００２９】
次いで、エッチング後の金属素材１に対し、従来通り、レジスト膜２の剥膜を行った後、不要な金属素材部の断裁除去等の所定の後加工工程を行い、図３（ｅ）に示す本発明のリードフレーム４を得たものである。
【００３０】
上述した実施例では、ワイヤーボンディングを行うインナーリード５の先端部近傍の、表面６の幅が約 0.106mm、裏面７の幅が約 0.109mm、また、インナーリード先端部近傍におけるリード間のスリットが約 0.089mmとなったリードフレーム、すなわち、図１に示すリードフレームが得られた。
本実施例で得たリードフレームに、従来通り、半導体集積回路チップを載置した後、ボンディング用ヘッダー８にてワイヤーボンディングを行ったが、ボンディング時に発生するインナーリード５の傾きによるボンディング不良は認められなかった。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態例につき記述したが、本発明の実施の形態は、上述した記述および図面に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形を行っても構わないことは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のリードフレームの製造方法に係るリードフレームにおいては、インナーリード先端部近傍の裏面の幅を、表面の幅と同等以上に広くしている。このため、インナーリード先端部近傍の安定性が良くなり、ワイヤーボンディング時に、ワイヤーボンディング用ヘッダーにてインナーリード表面が押されても、インナーリードの転びが発生せず、インナーリードの転びに起因するボンディング不良が防止でき、品質の良い半導体集積回路装置を得ることが出来る。
【００３３】
また、本発明のリードフレームの製造方法に係るリードフレームによれば、インナーリード先端部近傍の表面が、ワイヤーボンディングに必要な幅となり、かつ、裏面の幅を表面の幅と同等以上に広くしても、狭ピッチにてリード同志の分離がなされたリードフレームが得られる。
【００３４】
さらに、本発明のリードフレームの製造方法では、エッチング中の金属素材の蛇行が防止でき、品質の良いリードフレームが得られるという新たな効果も得られるものである。
すなわち、（従来の技術）の項で記した図６に示すように、従来のリードフレームの製造においては、表裏面のエッチング量を変えるため、表面６側のスプレーノズル９の内、前半部のスプレーノズルを閉としていたものである。
すなわち、前半部のスプレーノズル９を閉とした部位においては、裏面７側からのスプレー圧によって搬送中の金属素材１が浮き上がり蛇行を生じるものである。このため、金属素材１裏面に当たるエッチング液の量が金属素材１部位によって異なる等、所望するエッチング精度が得られない等の問題が生じていたものである。
しかるに、本発明のリードフレームの製造方法では、金属素材の表裏に略同等のエッチングを行うものであり、表面６側で閉とするスプレーノズル９の数を従来より大幅に減らしているものである。このため、表裏のエッチング液の圧力差による金属素材１の蛇行が生じず、精度の高い品質の良いリードフレームが得られる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリードフレームの一実施例の要部を示す断面図。
【図２】従来のリードフレームへのワイヤーボンディング時に発生する転びの例を示す説明図。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明のリードフレームの製造方法の実施例を工程順に示す説明図。
【図４】レジスト膜につける「エッチングしろ」の一例を示す説明図。
【図５】本発明のリードフレームの製造方法におけるエッチング工程の例を示す説明図。
【図６】従来のリードフレームの製造方法におけるエッチング工程の例を示す説明図。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は従来のリードフレームの製造方法の一例を工程順に示す説明図。
【符号の説明】
１金属素材
２レジスト膜
３パターンマスク
４リードフレーム
５インナーリード
６表面
７裏面
８ボンディング用ヘッダー
９ノズル
10 搬送用ローラー
11 ヒータープレート

Claims

金属薄板の表裏両面にフォトレジスト膜を形成する工程と、所定のパターンを有する表裏面用の２枚の露光用パターンマスクを用い、前記表裏両面のフォトレジスト膜に各々所定のパターンを露光後、現像を行い、所定のパターンに従って金属素材を露出したフォトレジスト膜とする工程と、両面側に設けた複数のスプレーノズルよりエッチング液を噴射して前記金属素材にエッチングを行い、エッチングパターンを形成する工程と、前記フォトレジスト膜を剥膜する工程とを少なくとも有する、フォトエッチング法を用いた、複数のインナーリードとインナーリードに延在するアウターリードとを少なくとも有するリードフレームの製造方法において、
リードフレームのワイヤーボンディングを行う面側を表面、反対面側を裏面とし、リードフレーム裏面側に形成したフォトレジストパターンのインナーリード先端部近傍のフォトレジストパターンの幅を、相対する表面側に形成したフォトレジストパターンの幅より太くし、かつ、液温８０±５℃、ボーメ濃度４８±０．２°Ｂｅ’の塩化第二鉄液を液圧５．０〜６．０Ｋｇｆ／ｃｍ²にてスプレーし、かつ表面側のスプレーノズルの最前部は閉とし残りのノズルは開としてエッチングを行い、インナーリード先端部近傍の裏面の「エッチングしろ」を、表面の「エッチングしろ」より多くすることで、各インナーリード先端部近傍の裏面の幅を、金属細線にて半導体集積回路チップとワイヤーボンディングが行われる表面の幅と同等以上にしたことを特徴とするリードフレームの製造方法。