JP4395986B2 - Bcc用リードフレームとその製造方法並びにそれを用いて得た半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置組み立てに用いるリードフレームとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置組み立てに用いられるリードフレームの一つに、いわゆる樹脂バンプの端子を特徴としたリードレスパッケージ(バンプ・チップ・キャリア BCC)用リードフレームがある。このBCC用リードフレームは、図1に示したように、リードフレーム材1に凹部形状の半導体チップを搭載するグランド部2と電極パッド部3が設けられたものであり、該凹部内面にはリードフレーム材と溶解特性の異なるメッキ層が設けられている。
【0003】
このBCC用リードフレームを用いて半導体チップを搭載して半導体装置を組み立てるに際しては、例えば、半導体チップをグランド部に接着剤で接合し、半導体チップの電極とBCC用リードフレームの電極パッド部とをワイヤーでボンディングし、その後半導体チップとボンディングワイヤーとを樹脂で封止し、その後リードフレーム材を溶解除去する。
【0004】
このようなBCC用リードフレームは、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、グランドパッドと電極パッドとが設けられたマスクを該レジスト層表面に例えば、密接し、露光し、現像し、露出したリードフレーム材部分をハーフエッチングして得ている。この結果、電極パッド部の深さとグランド部の深さはほとんど同一とならざるを得ない。
【0005】
しかしながら、このようにして得られた半導体装置を配線基板に搭載すると、半田リフロー時にグランド部がつかえ、配線基板の電極と半導体装置の電極パッドと必ずしも十分接合されず、接合不良が起きるという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、上記欠点のないBCC用リードフレームの提供を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、リードフレーム材に半導体チップが接合されるためのグランド部用凹部と該半導体チップの電極と接続される電極パッド部用凹部が設けられたBCC用リードフレームであり、前記電極パッド部用凹部の深さが、少なくとも前記グランド部用凹部の深さより5μm以上深く、且つ前記グランド部用凹部の開口部の面積よりも前記電極パッド部用凹部の開口部の面積の方が小さい。また、前記電極パッド部用凹部の深さは、前記グランド部用凹部の深さより8μm以上深いことが好ましい。
【0008】
また、本発明の別の態様は、前記BCC用リードフレームの前記各凹部に、前記リードフレーム材と溶解特性の異なる導電性材料で被膜が設けられたことを特徴とするBCC用リードフレームである。
【0009】
また、本発明の別の態様は上記BCC用リードフレームを用いて得た半導体装置である。
そして、本発明の別の態様は、上記BCC用リードフレームの製造方法であり、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記グランド部に相当する開口部を覆い、前記電極パッド部の深さが少なくとも5μm以上となるように前記リードフレーム材をハーフエッチングし、その後、前記開口部の覆いを取り除き、前記電極パッド部の深さが所望の値となるようにハーフエッチングし、前記レジスト層を除去するものである。また、前記グランド部に相当する開口部を覆った後、前記電極パッド部の深さが8μm以上となるように前記リードフレーム材をハーフエッチングすることが好ましい。
【0010】
また、別の態様は上記と同様にBCC用リードフレームの製造方法であり、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記電極パッド部と前記グランド部とを、前記グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後前記グランド部に相当する開口部を覆い、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より少なくとも5μm以上深くなるようにハーフエッチングし、その後、前記開口部の覆いを前記レジスト層とともに取り除くものである。また、前記グランド部に相当する開口部を覆った後、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より8μm以上深くなるようにハーフエッチングすることが好ましい。
【0011】
また、別の態様は上記と同様にBCC用リードフレームの製造方法であり、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記電極パッド部と前記グランド部とを、前記電極パッド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後前記電極パッド部に相当する開口部を覆い、前記グランド部底面に前記リードフレーム材と溶解特性が同じ素材のメッキ層を少なくとも5μm以上施し、その後、前記開口部の覆いを取り除くものである。
【0012】
また、本発明の別の態様は、上記と同様にBCC用リードフレームの製造方法であり、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記電極パッド部と前記グランド部とを、前記グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後前記レジスト層を除去し、再度前記リードフレーム材表面に第2のレジスト層を設け、所定のマスクを用いて露光、現像して前記電極パッド部の前記第2のレジスト層を除去し、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より少なくとも5μm以上深くなるようにハーフエッチングし、その後、前記第2のレジスト層を除去するものである。また、前記電極パッド部の前記第2のレジスト層を除去した後、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より8μm以上深くなるようにハーフエッチングすることが好ましい。
また、本発明の方法はBCC用リードフレームの製造方法であり、上記方法により得られたBCC用リードフレームに、前記リードフレーム材と溶解特性の異なる導電性材料被膜を設けるものである。さらに、前記導電性材料被膜の上に所望の金属被膜を設けてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明は、リードフレーム材に凹状の電極パッド部と、凹状のグランド部が設けられたBCC用リードフレーム、及び該凹状電極パッド部内面と凹状グランド部内面とにリードフレーム材と溶解特性の異なる金属皮膜が設けられたBCC用リードフレームであり、該電極パッド部用凹部の深さが、少なくとも該グランドパッド部用凹部の深さより、より正確には上記溶解特性の異なる金属皮膜を設ける前の電極パッド部用凹部の深さが、少なくとも溶解特性の異なる金属皮膜を設ける前の該グランドパッド部用凹部の深さより5μm以上、好ましくは8μm以上深くされているものである。また、グランド部用凹部の開口部の面積よりも電極パッド部用凹部の開口部の面積の方が小さいものである。こうすることにより、本発明のBCC用リードフレームを用いた最終組み立て品である半導体装置を配線基板に搭載する際に、半導体装置の電極パッドと配線基板の電極パッドを確実に半田接合させるものである。なお、上記深さの差の上限は用いる半導体チップにより異なる。
【0014】
また、本発明は上記BCC用リードフレームを用いた半導体装置である。このような半導体装置では、上記したように、半導体装置の電極パッド部と配線基板の電極パッド部との接合がより確実になる。
【0015】
本発明のBCC用リードフレームを製造するに際しては、以下に示す各種の方法が適用可能である。これらを構成する各単位操作はよく採用されているものであり、特に新規な方法を提案するものではない。すなわち、本発明の方法を発明とならしめるものは、上記本発明のBCC用リードフレームを得るための各単位操作の組み合わせ順にある。以下これについて説明する。
【0016】
まず、第一の方法は、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置のレジスト層を除去し、グランド部に相当する開口部を覆い、電極パッド部の深さが少なくとも5μm以上、好ましくは8μm以上となるようにリードフレーム材をハーフエッチングし、その後、前記開口部の覆いを取り除き、電極パッド部の深さが所望の値となるようにハーフエッチングし、レジスト層を除去するものである。
【0017】
本方法において、用いるレジスト層としては、塗布型のものを用いてもよく、ドライフィルムを用いてもよい。特にこだわるものでなく、全体の装置との兼ね合いでもっとも適したものを選定すればよい。露光条件、現像条件は用いるレジストに対して最適とされる条件で支障はない。
【0018】
エッチング条件は、用いるリードフレーム材とエッチング液とによりもっとも好ましいと推奨される組み合わせを用いればよい。例えば、リードフレーム材として銅を用いる場合、エッチング液としては塩化鉄系でもよく、塩化銅系でもよい。当然エッチング条件は用いるエッチング液に推奨される方法となる。
【0019】
グランド部に相当する部分の開口部を覆うのは、当該部位のエッチングを防止し、予め電極パッド部とグランド部との間に所望の差を付けておき、その後グランド部に必要とされる深さ得るためのエッチングを行うものである。こうすることにより、最初に設けた電極パッド部とグランド部との間の差が維持され、本発明のBCC用リードフレームが製造できる。なお、上記開口部を覆う方法としては、例えばテーピング等があげられる。
【0020】
次に第二の方法は、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置のレジスト層を除去し、電極パッド部とグランド部とを、グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後グランド部に相当する開口部を覆い、電極パッド部の深さがグランド部より少なくとも5μm以上、好ましくは8μm以上深くなるようにハーフエッチングし、その後、前記開口部の覆いをレジスト層とともに取り除くものである。
【0021】
本方法は、第一の方法と異なり、後で所望の差を得ようとするものである。第一の方法以上に付記することは特にないが、開口部を覆うことは上記と同様にテーピング等で可能である。
【0022】
第三の方法は、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置のレジスト層を除去し、電極パッド部とグランド部とを、電極バッド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後電極パッド部に相当する開口部を覆い、グランド部底面にリードフレーム材と溶解特性が同じ素材のメッキ層を少なくとも5μm以上施し、その後、前記開口部の覆いをレジスト層とともに取り除くものである。
【0023】
本方法は、第二の方法と同様に後で所望の差を設けるものであるが、その際にグランド部にリードフレーム材と溶解特性の同じ素材をメッキ等により肉盛りするものである。ここにおいて、溶解特性が同じとは、同じエッチング液で溶解できることを意味する。こうするのは、半導体素子実装後にリードフレーム材を溶解除去するが、この際に溶解特性が異なると余分な工程の追加が必要となるからである。
【0024】
第四の方法は、リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置のレジスト層を除去し、電極パッド部とグランド部とを、グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後レジスト層を除去し、再度リードフレーム材表面に第2のレジスト層を設け、所定のマスクを用いて露光、現像して電極パッド部の第2のレジスト層を除去し、電極パッド部の深さがグランド部より少なくとも5μm以上、好ましくは8μm以上深くなるようにハーフエッチングし、その後、第2のレジスト層を除去するものである。
【0025】
本方法は、レジスト層を設ける行程が増加するため上記第一〜第三の方法より不利であるが、開口部をテーピング等で覆うことのできない場合には有効である。
【0026】
本発明のBCC用リードフレームは凹部内面にリードフレーム材と溶解特性の異なる金属被膜を設けたものであるが、この金属被膜は、例えば電気メッキ法により容易に得られる。また、金属被膜を多層とし、リードフレーム材表面に作成される被膜のみを溶解特性のことなるものとしてもよい。
【0027】
【実施例】
次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
(実施例1)
厚さ0.125mm、幅35mm、長さ150mmの銅製リードフレーム材表面に市販のドライレジストフィルムを張り付け、一辺が20mmのグランドパッドと、その左右に直径0.1mm、総計225個の電極パッドとを有するBCCパターンを4個有するマスクを用いて焼き付け、現像し、グランド部と電極パッド部とに対応する位置のレジストを除去した。
【0028】
次に、グランド部に対応する開口部に接着剤付きポリイミドテープを貼り付け、塩化鉄を主成分とするエッチング液を用い、電極パッド部の深さが8μmとなるようにエッチング処理を行った。その後、該ポリイミドテープを除去し、同じエッチング液を用いてグランド部の深さが0.075mmとなるようにエッチング処理を施した。
【0029】
その後、レジスト層を除去し、電極パッド部とグランド部との深さの差を調べたところ、差はほぼ8μmであり、当初設けた差が維持されていることがわかった。
【0030】
次に、上記のようにして得られた本発明のBCC用リードフレームの表面に再度ドライレジストフィルムを張り付け、上記と同様にしてグランド部と電極パッド部とのレジスト層を除去し、まず、パラジウムメッキし、次いでニッケルメッキし、銅メッキし、金メッキを施した。これらのメッキは市販のメッキ液を用い、それぞれ推奨される条件で施した。その後、レジスト層を除去して本発明のBCC用リードフレームを得た。
【0031】
次に、半導体素子を接着材を用いてグランド部内に接合し、金線を用いて半導体素子の電極とリードフレームの電極パッド部とを電気的に接合し、電極パッド部、金線、半導体素子を樹脂封止した。その後、これをエッチング液中に浸漬してリードフレーム材を溶解除去して本発明の半導体装置(BCC)を得た。
【0032】
上記のようにして100個の半導体装置を作成し、これらを配線板に半田リフローして実装し、その後導通試験を行い接合不良の有無を調べたが、接合不良は検出されなかった。
【0033】
(実施例2)
リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置のレジスト層を除去し、電極パッド部とグランド部とを、グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後グランド部に相当する開口部を覆い、電極パッド部の深さがグランド部より8μm深くなるようにハーフエッチングした以外は実施例1と同様にして100個の半導体装置を作成し、これらを配線板に半田リフローして実装し、その後導通試験を行い接合不良の有無を調べたが、接合不良は検出されなかった。
【0034】
(実施例3)
リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置のレジスト層を除去し、電極パッド部とグランド部とを、電極バッド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後電極パッド部に相当する開口部を覆い、グランド部底面にリードフレーム材と同じ材質のメッキ層を8μm施した以外は実施例1と同様にして100個の半導体装置を作成し、これらを配線板に半田リフローして実装し、その後導通試験を行い接合不良の有無を調べたが、接合不良は検出されなかった。
【0035】
(実施例4)
リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置のレジスト層を除去し、電極パッド部とグランド部とを、グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後レジスト層を除去し、再度リードフレーム材表面に第2のレジスト層を設け、所定のマスクを用いて露光、現像して電極パッド部の第2のレジスト層を除去し、電極パッド部の深さがグランド部より8μm深くなるようにハーフエッチングした以外は実施例1と同様にして100個の半導体装置を作成し、これらを配線板に半田リフローして実装し、その後導通試験を行い接合不良の有無を調べたが、接合不良は検出されなかった。
【0036】
【発明の効果】
本発明に従えば、半導体装置の電極部がグランド部より高くなるため、該半導体装置が確実に配線基板に接合できるようになり、信頼性の高い電子機器の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 BCC用リードフレームの断面図である。
【符号の説明】
1―――リードフレーム材
2―――グランド部
3―――電極パッド部
Claims (13)
- リードフレーム材に半導体チップが接合されるためのグランド部用凹部と該半導体チップの電極と接続される電極パッド部用凹部が設けられたBCC用リードフレームであり、前記電極パッド部用凹部の深さが、少なくとも前記グランド部用凹部の深さより5μm以上深く、且つ前記グランド部用凹部の開口部の面積よりも前記電極パッド部用凹部の開口部の面積の方が小さいことを特徴とするBCC用リードフレーム。
- 前記電極パッド部用凹部の深さは、前記グランド部用凹部の深さより8μm以上深いことを特徴とする請求項1に記載のBCC用リードフレーム。
- 請求項1または請求項2記載のBCC用リードフレームの前記各凹部に、前記リードフレーム材と溶解特性の異なる導電性材料で被膜が設けられたことを特徴とするBCC用リードフレーム。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のBCC用リードフレームを用いて得たことを特徴とする半導体装置。
- リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記グランド部に相当する開口部を覆い、前記電極パッド部の深さが少なくとも5μm以上となるように前記リードフレーム材をハーフエッチングし、その後、前記開口部の覆いを取り除き、前記電極パッド部の深さが所望の値となるようにハーフエッチングし、前記レジスト層を除去することを特徴とするBCC用リードフレームの製造方法。
- 前記グランド部に相当する開口部を覆った後、前記電極パッド部の深さが8μm以上となるように前記リードフレーム材をハーフエッチングすることを特徴とする請求項5に記載のBCC用リードフレームの製造方法。
- リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記電極パッド部と前記グランド部とを、前記グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後前記グランド部に相当する開口部を覆い、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より少なくとも5μm以上深くなるようにハーフエッチングし、その後、前記開口部の覆いを前記レジスト層とともに取り除くことを特徴とするBCC用リードフレームの製造方法。
- 前記グランド部に相当する開口部を覆った後、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より8μm以上深くなるようにハーフエッチングすることを特徴とする請求項7に記載のBCC用リードフレームの製造方法。
- リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記電極パッド部と前記グランド部とを、前記電極パッド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後前記電極パッド部に相当する開口部を覆い、前記グランド部底面に前記リードフレーム材と溶解特性が同じ素材のメッキ層を少なくとも5μm以上施し、その後、前記開口部の覆いを取り除くことを特徴とするBCC用リードフレームの製造方法。
- リードフレーム材の表面にレジスト層を設け、電極パッドとグランドパッドを有する所望のマスクを用いてパターニングし、電極パッド部とグランド部とに相当する位置の前記レジスト層を除去し、前記電極パッド部と前記グランド部とを、前記グランド部の深さが所望の深さになるようにハーフエッチングし、その後前記レジスト層を除去し、再度前記リードフレーム材表面に第2のレジスト層を設け、所定のマスクを用いて露光、現像して前記電極パッド部の前記第2のレジスト層を除去し、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より少なくとも5μm以上深くなるようにハーフエッチングし、その後、前記第2のレジスト層を除去することを特徴とするBCC用リードフレームの製造方法。
- 前記電極パッド部の前記第2のレジスト層を除去した後、前記電極パッド部の深さが前記グランド部より8μm以上深くなるようにハーフエッチングすることを特徴とする請求項10に記載のBCC用リードフレームの製造方法。
- 請求項5〜11記載のいずれかの方法により得られたBCC用リードフレームに、前記リードフレーム材と溶解特性の異なる導電性材料被膜を設けることを特徴とするBCC用リードフレームの製造方法。
- 前記導電性材料被膜の上に所望の金属被膜を設けることを特徴とする請求項12に記載のBCC用リードフレームの製造方法。
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