JP7182374B2 - リードフレーム及びその製造方法 - Google Patents

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浩之佑 小林
晃士 阿藤
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Description

本発明は、リードフレーム及びその製造方法に関する。
従来、半導体チップなどの電子部品を実装するためのリードフレームがある。そのようなリードフレームでは、ダイパッドの上に搭載された半導体チップが周囲のリードにワイヤによって接続され、半導体チップ及びワイヤが封止樹脂で封止される。
特開2014-212207号公報 特開2014-212210号公報
後述する予備的事項で説明するように、金属板をハーフエッチングしてリードを形成するリードフレームがある。そのようなリードフレームでは、リードの裏面が凹状面となって形成されるため、リードの厚みが薄くなると、リードの断面積がかなり小さくなってしまう。
このため、リードに外力がかかるとリードが変形しやすいため、リードフレームのリードと半導体チップとをワイヤで信頼よく接続することが困難になる。
リードの変形を防止できる新規な構造のリードフレーム及びその製造方法を提供することを目的とする。
以下の開示の一観点によれば、枠部と、前記枠部から内側に延在し、表面と裏面とを有するリードと、前記リードの延在方向の一部分に形成され、前記リードの裏面から突出する外部接続端子とを有し、前記枠部、前記リード及び前記外部接続端子は単一の金属から構成され、前記リードは、前記外部接続端子よりも前記枠部の内側に、前記リードの表面を上側に向けた断面視で、本体部と、前記本体部の下面から突出する突出部とを有し、前記突出部は、前記リードの幅方向の中央部に設けられるとともに、前記リードの延在方向に延び、前記突出部と前記外部接続端子とは、連結部を介して繋がっており、前記連結部の幅は、前記突出部の幅よりも大きく、かつ前記外部接続端子の幅よりも小さく、前記連結部は、前記突出部及び前記外部接続端子に繋がる2つの曲面を有し、前記2つの曲面の間の距離は、前記突出部側から前記外部接続端子側にかけて大きくなり、前記外部接続端子は、前記リードの延在方向の中間に配置され、前記突出部は、前記枠部と前記外部接続端子との間の領域の前記リードにも形成されているリードフレームが提供される。
また、その開示の他の観点によれば、単一の金属から構成された金属板を用意する工程と、前記金属板をエッチング加工することにより、枠部と、前記枠部から内側に延在し、表面と裏面とを有するリードと、前記リードの延在方向の一部分に配置され、前記リードの裏面から突出する外部接続端子とを形成する工程とを有し、前記枠部と、前記リードと、前記外部接続端子とを形成する工程において、前記リードに、前記外部接続端子よりも前記枠部の内側において、前記リードの表面を上側に向けた断面視で、本体部と、前記本体部の下面から突出する突出部と、前記突出部と前記外部接続端子とを繋ぐ連結部とを形成し、前記突出部は、前記リードの幅方向の中央部に設けられるとともに、前記リードの延在方向に延び、前記連結部の幅は、前記突出部の幅よりも大きく、かつ前記外部接続端子の幅よりも小さく、前記連結部は、前記突出部及び前記外部接続端子に繋がる2つの曲面を有し、前記2つの曲面の間の距離は、前記突出部側から前記外部接続端子側にかけて大きくなり、前記外部接続端子は、前記リードの延在方向の中間に配置され、前記突出部は、前記枠部と前記外部接続端子との間の領域の前記リードにも形成されるリードフレームの製造方法が提供される。
以下の開示によれば、リードフレームでは、枠部から内側にリードが延在しており、リードの延在方向の一部分に、リードの裏面から突出する外部接続端子が形成されている。
そして、リードの表面を上側に向けた断面形状が、四角状の本体部と、本体部の下面から突出する三角状の突出部とを備えた五角状であり、本体部の下端の幅が上端の幅よりも小さく設定されている。
リードは裏面側に下側に突出する突出部を備えているため、リードの裏面が凹状に食い込んだ構造よりもリードの強度を強くすることができ、外力によるリードの変形が防止される。
また、断面形状が五角状のリードの下端の幅が上端の幅よりも小さく設定されることで断面積が小さくなるため、リードを切断する際にバリの発生が防止される。
図1は予備的事項のリードフレームを説明するための平面図(その1)である。 図2(a)及び(b)は予備的事項のリードフレームを説明するための断面図(その2)である。 図3(a)及び(b)は予備的事項のリードフレームを説明するための断面図(その3)である。 図4(a)及び(b)は予備的事項のリードフレームを説明するための断面図(その4)である。 図5は実施形態のリードフレームの全体を示す平面図である。 図6は図5の一つの製品領域のリードフレームを表面側からみた部分平面図である。 図7は図5の一つの製品領域のリードフレームを裏面側からみた部分平面図である。 図8は図7のリードフレームのAの領域を拡大した部分拡大平面図である。 図9(a)は図8のII-IIに沿った断面図、図9(b)は図8のIII-IIIに沿った断面図である。 図10は図8のリードフレームの別の態様を示す部分拡大平面図である。 図11(a)及び(b)は実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図(その1)である。 図12は実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図(その2)である。 図13は実施形態のリードフレームの製造方法を示す平面図(その3)である。 図14は実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図(その4)である。 図15は実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図(その5)である。 図16は実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図(その6)である。 図17は実施形態のリードフレームの製造方法を示す断面図(その7)である。 図18は実施形態の第1変形例のリードフレームの製造方法を示す平面図(その1)である。 図19(a)及び(b)は実施形態の第1変形例のリードフレームの製造方法を示す平面図及び断面図(その2)である。 図20(a)及び(b)は実施形態の第1変形例のリードフレームの製造方法を示す平面図及び断面図(その3)である。 図21は実施形態の第2変形例のリードフレームの製造方法を示す平面図(その1)である。 図22(a)及び(b)は実施形態の第2変形例のリードフレームの製造方法を示す平面図及び断面図(その2)である。 図23(a)及び(b)は実施形態の第2変形例のリードフレームの製造方法を示す平面図及び断面図(その3)である。 図24は実施形態のリードフレームを使用する電子部品装置の製造方法を示す断面図(その1)である。 図25は実施形態のリードフレームを使用する電子部品装置の製造方法を示す断面図(その2)である。 図26は実施形態のリードフレームを使用する電子部品装置の製造方法を示す断面図(その3)である。 図27は実施形態のリードフレームを使用する電子部品装置の製造方法を示す断面図(その4)である。 図28は実施形態の電子部品装置を示す断面図(その1)である。 図29は電子部品装置を裏面側からみた平面図である。 図30は実施形態の電子部品装置を示す断面図(その2)である。 図31は実施形態の電子部品装置を示す断面図(その3)である。 図32は他の実施形態における図8のII-II、III-IIIに沿った断面図である。
以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
実施形態を説明する前に、基礎となる予備的事項について説明する。
図1は、予備的事項に係るリードフレームを説明するための図である。予備的事項の記載は、発明者の個人的な検討内容であり、公知技術ではない技術内容を含む。
図1には、予備的事項に係るリードフレームの裏面側が示されており、ダイパッド100の一部と、その周囲に配置されたリード200の一部とが部分的に示されている。
図1に示すように、予備的事項に係るリードフレームでは、四角状のダイパッド100と、その周囲に並んで配置されたリード200とを備えている。リード200は、枠部300に繋がっており、第1リード200aと第2リード200bとを備えている。第1リード200aの延在方向の中央部に第1外部接続端子T1が配置されている。また、第2リード200bの枠部300との付け根部に第2外部接続端子T2が配置されている。
第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2は、第1リード200a及び第2リード200bの各裏面から突出して形成されている。これにより、第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2の外形パターンが区画されている。
図2(a)及び(b)は、図1のリードフレームの製造方法を示す断面図であり、図1のI-Iに沿った断面形状が得られる。また、図2(a)及び(b)では、金属板120の表面を上側に向けている。
図2(a)に示すように、まず、金属板120の表面に第1レジスト層400をパターニングする。第1レジスト層400は、図1の第1リード200a及び第1外部接続端子T1を得るための第1パターン400aと、図1の第2リード200b及び第2外部接続端子T2を得るための第2パターン400bとを備える。
さらに、金属板120の裏面に第2レジスト層500をパターニングする。第2レジスト層500は、第1レジスト層400の第2パターン400bに対応するように配置される。金属板120の裏面側では、第1レジスト層400の第1パターン400aに対応する領域には第2レジスト層500が配置されずに開口された状態となる。
そして、図2(b)に示すように、第1レジスト層400及び第2レジスト層500の開口領域を通して、金属板120を表面側及び裏面側からウェットエッチングする。
これにより、第1レジスト層400の第1パターン400aの周りの領域では、金属板120が背面側から等方的にハーフエッチングされて、図1の第1リード200aが得られる。このため、第1リード200aの背面が凹状面となってされる。
また同時に、第1レジスト層400の第2パターン400bの周りの領域では、金属板120が表面側及び裏面側からウェットエッチングによって貫通加工されて、図1の第2外部接続端子T2が得られる。
図3(a)には、図1のリードフレームを裏返して表面を上側に向けた様子が断面図で示されている。図3(a)は、図1の第1リード200aの縦方向に沿ったリードフレームの断面図である。図3(a)に示すように、第1外部接続端子T1が第1リード200aの裏面から下側に突出して配置されている。
そして、図3(b)に示すように、ダイパッド100の上に半導体チップ600が搭載され、半導体チップ600とリード200(第1、第2リード200a,200b)の先端部のワイヤボンディング部とがワイヤ620で接続される。
さらに、図1の第1、第2外部接続端子T1,T2の下面が露出するように、半導体チップ600、ワイヤ620及びリード200が封止樹脂(不図示)で封止される。
近年では、金からなるワイヤ620の削減によるコストダウン及びワイヤ620同士の電気ショートの防止を目的として、リード200の長さを長くしてリード200の先端のワイヤボンディング部とダイパッド100とを近づける要求がある。
しかし、前述したように、リード200は、金属板120がハーフエッチングされて形成されるため、厚みが薄くなっている。しかも、前述した図2(b)のように、リード200の下面は凹状面となって食い込んで形成されるため、リード200の断面積がかなり小さくなってしまう。
このため、図4(a)及び(b)に示すように、厚みが薄く、かつ長さが長くなった第1リード200aに外力がかかると、枠部300との付け根部で変形が起こりやすくなる。また同様に、図1の第2リード200bに外力がかかると、第2外部接続端子T2との付け根部で変形が起こりやすくなる。
よって、リードフレームのリード200と半導体チップ600とをワイヤ620で信頼よく接続することが困難になる。
このようなリードフレームのリード200の変形は、リードフレームを搬送する際、又は保護フィルムを介してリードフレームを積層してストッカーに保管する際などに、リード200が外部部品や保護フィルムに引っ掛かるなどして発生する。
この対策として、前述した図2(b)の製造工程で、金属板120の裏面からのハーフエッチングの深さを浅くすることにより、リード200の断面積を比較的大きく確保する方法が考えられる。
しかし、この手法では、金属板120を表面及び裏面からエッチングして貫通加工する領域でエッチング不足となりやすく、リード200間で電気ショートが発生しやすい。
さらには、リード200の断面積を大きく確保しすぎると、リード200を枠部300から切断する際にバリが発生しやすくなる。
以下に説明する実施形態のリードフレームでは、前述した課題を解消することができる。
(実施の形態)
図5~図10は実施形態のリードフレームを説明するための図、図11~図22は実施形態のリードフレームの製造方法を説明するための図である。
図5は、実施形態のリードフレームの全体の様子を表面側からみた平面図である。図5に示すように、実施形態のリードフレーム1は、金属板がエッチング加工されて形成され、外形が矩形状の外枠部10を備えている。そして、外枠部10の内部に3つのブロック領域Bが区画されている。各ブロック領域Bの間には外枠部10に連結された内枠部12が形成されている。
さらに、各ブロック領域Bに複数の製品領域Rがそれぞれ区画されている。図6は、図5のリードフレーム1のブロック領域B内の一つの製品領域Rを拡大した部分拡大平面図である。
図6に示すように、枠部20によって区画された各四角領域が一つの製品領域Rとなっている。枠部20は、図5のリードフレーム1の外枠部10及び内枠部12に連結されている。
なお、図5のリードフレーム1のブロック領域B及び製品領域Rの位置や数は任意に設定することができる。例えば、図5のリードフレーム1が縦方向に複数で繋がっていてもよい。
各製品領域Rの中央部には四角状のダイパッド22が配置されている。また、ダイパッド22の四隅にサポートバー24がそれぞれ繋がっており、サポートバー24は枠部20に連結されている。
このようして、ダイパッド22は、4本のサポートバー24によって枠部20に支持されている。
さらに、各製品領域Rのダイパッド22の四辺に対向する枠部20には5本のリード30がそれぞれ連結されている。各製品領域Rにおいて、リード30は枠部20の内壁から内側のダイパッド22側に向かって延在している。
リード30は、第1リード30a及び第2リード30bを備えている。第1リード30aの延在方向の中央部に第1外部接続端子T1が形成され、第1リード30aが枠部20の内壁に繋がっている。第1外部接続端子T1は枠部20から内側に離れた位置に配置されている。
また、第2リード30bの枠部20との付け根部に第2外部接続端子T2が形成されている。第2外部接続端子T2の一端が枠部20の内壁に繋がり、他端が第2リード30bに繋がっている。
第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2の各幅は、第1リード30a及び第2リード30bの各幅よりも大きく設定されている。
また、第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2の各表面は、第1リード30a及び第2リード30bの各表面と面一になっている。
さらに、第1リード30a及び第2リード30bの先端部がワイヤボンディング部WBとなっている。後述するように、リード30の各ワイヤボンディング部WBと半導体チップとがワイヤで接続される。
図7は、図6のリードフレーム1を裏返して、リードフレーム1の裏面側の様子をみた平面図である。
図7に示すように、図6のリードフレーム1を裏面側からみると、第1外部接続端子T1は第1リード30aの裏面から突出しており、第1外部接続端子T1の厚みは第1リード30aの厚みよりも厚く設定されている。また同様に、第2外部接続端子T2は第2リード30bの裏面から突出しており、第2外部接続端子T2の厚みは第2リード30bの厚みよりも厚く設定されている。
このように、第1外部接続端子T1が第1リード30aの裏面から突出することで、第1外部接続端子T1の外形パターンが画定されている。
また同様に、第2外部接続端子T2が第2リード30bの裏面から突出することで、第2外部接続端子T2の外形パターンが画定されている。
例えば、枠部20、第1外部接続端子T1、第2外部接続端子T2、及びダイパッド22は、同じ厚みで形成されている。また、後述するように、サポートバー24は裏面側がハーフエッチングされて形成されるため、枠部20などよりも厚みが薄く形成される。
図8は、図7のAで示される領域を拡大した部分拡大平面図である。図9(a)は図8のII-IIに沿った断面図、図9(b)は図8のIII-IIIに沿った断面図である。
図8に示すように、第1リード30aの延在方向の中間(例えば中央部)に第1外部接続端子T1が配置されている。そして、第1リード30aの裏面の幅方向の中央部に、延在方向に延びる突出部P1が形成されている。
第1リード30aでは、枠部20と第1外部接続端子T1との間の領域に突出部P1を備えている。第1リード30aの突出部P1は一端側が枠部20の内壁に繋がっており、他端側が第1外部接続端子T1の側壁に繋がっている。図7では、第1リード30aの突出部P1は太線で描かれている。
図9(a)に示すように、図8の第1リード30aの表面を上側に向けた断面形状は、四角状の本体部Mと、本体部Mの下面から突出する三角状の突出部P1とを備えた五角状である。さらに、図9(a)の第1リード30aの断面形状では、本体部Mの下端の幅W2が上端の幅W1よりも小さく設定されている。
第1リード30aの突出部P1の突出高さHは、例えば、20μm~30μmである。
また、図8に示すように、第2リード30bの枠部20との付け根部に第2外部接続端子T2が配置され、第2外部接続端子T2の一端側が枠部20の内壁に繋がっている。
また、図9(b)に示すように、第2リード30bにおいても、第1リード30aと同じ断面形状を有し、第1リード30aと同様な突出部P2が形成されている。第2リード30bの突出部P2は、第2外部接続端子T2の他端側から内側領域に形成されている。
第2リード30bの突出部P2は、第2外部接続端子T2の他端の側壁に繋がっている。
また、図7では、第2リード30bの突出部P2は、第1リード30aの突出部P1と同様に、太線で描かれている。
また、図8に示すように、第1リード30aでは、第1外部接続電極T1の外端からワイヤボンディング部WBが配置された領域に突出部P1が配置されない構造となっている。
また、第2リード30bの突出部P2は第2外部接続端子T2の他端側から第1外部接続端子T1の外端(ワイヤボンディング部WB側の端部)に対応する領域まで形成されており、それよりも先端側のワイヤボンディング部WBが配置される領域に突出部P2が配置されない構造となっている。
このように、第1外部接続端子T1よりも内側領域の第1、第2リード30a,30bの先端部にワイヤボンディング部WBが配置されるため、ワイヤボンディング部WBの裏面には突出部P1,P2を形成しないようにする。
これは、ワイヤボンディング部WBの裏面に断面形状が三角状の突出部P1,P2を配置すると、ワイヤボンディングする際に、ワイヤボンディング部WBが傾くおそれがあり、ワイヤボンディングの処理に支障をきたす場合があるからである。
後述する製造方法で説明するように、リードフレーム1のリード30は、金属板が裏面からハーフエッチングされて形成され、第1、第2外部接続端子T1,T2は金属板が表面及び裏面からウェットエッチングによって貫通加工されて形成される。このため、リード30の厚みは第1、第2外部接続端子T1,T2の厚みよりも薄くなる。
本実施形態では、第1リード30aの裏面に突出部P1を形成し、突出部P1が厚膜の枠部20の内壁に繋がっている。また、第2リード30bの裏面に突出部P2を形成し、突出部P2が厚膜の第2外部接続端子T2の外端に連結されている。
このため、前述した予備的に事項で説明したように、ワイヤの削減及びワイヤ同士の電気ショートの防止を目的として、リード30の長さを長くしても、リード30の強度を強くすることができる。
これにより、リード30に外力がかかるとしても、枠部20及び第2外部接続端子T2との付け根部での変形を防止することができる。よって、リードフレーム1のリード30のワイヤボンディング部WBと半導体チップとをワイヤで信頼よく接続することができる。
また、本実施形態では、リード30の表面を上側に向けた断面形状が、四角状の本体部Mと、本体部Mの下面から突出する三角状の突出部P1とを備えた五角状に設定されている。さらに、本体部Mの下端の幅W2が上端の幅W1よりも小さく設定されている。
これにより、本体部Mの下端の幅W2が上端の幅W1よりも大きい形状を採用する場合よりも断面積を小さくすることができる。
このため、リード30を切断して枠部20から切り離す際に、リード30にバリが発生することが防止される。
また、本実施形態では、後述する製造方法で説明するように、金属板の裏面からのエッチングレートを低く設定することにより、突出部P1,P2の高さを高くすることができる。例えば、第1、第2リード30a,30bの厚みを第1、第2外部接続端子T1,T2の厚み(金属板の厚み)の50%~70%に設定される。
このため、リード30の断面積を小さくしてバリの発生を防止しつつ、リード30の突出部P1,P2の高さを高くして強度を十分に補強することができる。
また、図9(a)及び(b)に示すように、第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2は、表面側の幅よりも裏面側の幅が大きくなって形成されている。このため、後述する図28及び図29での電子部品装置2において、第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2の裏面の封止樹脂50からの露出面積が大きくなる。従って、電子部品装置2が実装される実装基板のパッドと第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2との間のはんだ等による接合強度を向上することができる。
このような形状を得るため、後述する図14及び図15のエッチング工程で、金属板5の第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2を形成する部分において、第1レジスト層13aの幅よりも第2レジスト層13bの幅が大きく設定される。
さらに、後述する図26での封止樹脂50からの抜け落ち防止のため、ダイパッド22は、表面側の幅よりも裏面側の幅が小さくなって形成される(後述する図17参照)。ダイパッド22の裏面側の外周全体にわたって、ダイパッド22の中央部分よりも厚みが薄い段差部が設けられる。
このような段差部を形成するため、後述する図14及び図15のエッチング工程で、金属板5のダイパッド22を形成する部分(不図示)において、第1レジスト層13aの幅よりも第2レジスト層13bの幅が小さく設定される。
図10には、第1リード30a及び第2リード30bの長さがさらに長く設定される態様が示されている。図10に示すように、第1リード30aの長さがさらに長くなる場合、第1外部接続端子T1の外端から第1リード30aの先端に向けて突出部P1を形成してもよい。この突出部P1は、ワイヤボンディング部WBの手前の領域まで形成される。
また、第2リード30bの長さがさらに長くなる場合、第2リード30bの先端に向けて突出部P2を延長して形成してもよい。この突出部P2は、第1外部接続端子T1の外端を越えて、ワイヤボンディング部WBの手前の領域まで形成される。
次に、図11~図23を参照しなから、前述した図5~図10のリードフレーム1の製造方法について説明する。
図11(a)に示すように、まず、金属板5を用意する。金属板5は銅、銅合金、又は鉄・ニッケル合金などから形成され、厚みは0.1mm~0.25mmである。
図11(a)には、前述した図5で説明したリードフレーム1のブロック領域B内の一つの製品領域Rに対応する金属板5が部分的に示されている。
そして、図11(b)に示すように、金属板5の表面に第1レジスト層13aを形成し、裏面に第2レジスト層13bを形成する。第1レジスト層13a及び第2レジスト層13bの形成は、ドライフィルムレジストを貼付してもよいし、あるいは、液状レジストを塗布してもよい。
次いで、図12に示すように、金属板5の表面側の第1レジスト層13aをフォトリソグラフィに基づいて露光、現像することにより、第1レジスト層13aをパターニングする。
さらに同様に、金属板5の裏面側の第2レジスト層13bをフォトリソグラフィに基づいて露光、現像することにより、第2レジスト層13bをパターニングする。
図12の断面図では、前述した図6のリードフレーム1の第1リード30aを含むX1-X1に沿った断面に対応する領域の第1、第2レジスト層13a,13bのパターンが示されている。
また、図13は、図12の断面図の裏面側のBの領域の第2レジスト層13b及びその周りの様子を示す部分平面図である。図13のX2-X2に沿った断面が図12の断面図のBの領域に相当する。
図12の金属板5の表面側の第1レジスト層13aは前述した図5のリードフレーム1の各パターンに対応するパターンで形成される。具体的には、金属板5の表面に、外枠部10、内枠部12、枠部20、リード30、第1、第2外部接続端子T1,T2、ダイパッド22、及びサポートバー24の各パターンに対応するように、第1レジスト層13aをパターニングする。
また、図12の金属板5の裏面側の第2レジスト層13bは、リード30を形成するためのパターン以外は、基本的に、第1レジスト層13aのパターンに対応するパターンで形成される。
一方、図13に示すように、リード30が形成される領域では、突出部P1,P2が配置される部分に、第2レジスト層13bの補助パターンSPが配置される。また、リード30が形成される領域では、リード30に突出部P1,P2が形成されない領域には補助パターンSPが配置されず開口された状態となる。
図14は、図13のX3-X3に沿った部分断面図である、図14では、金属板5の表面が上側を向いた状態で描かれている。
このように、金属板5の裏面に、リード30以外のパターンに対応する主パターンMPと、リード30の突出部P1,P2に対応する補助パターンSPとを備えた第2レジスト層13bをパターニングする。リードフレーム1のリード30以外のパターンは、外枠部10、内枠部12、枠部20、第1、第2外部接続端子T1,T2、及びダイパッド22である。なお、サポートバー24は裏面側がハーフエッチングされて形成される。従って、第2レジスト層13bには、サポートバー24に対応するパターンは形成されない。
図13に図14を加えて参照すると、第2レジスト層13bの補助パターンSPの幅は、リード30を形成するため表面側の第1レジスト層13aのパターンの幅(図13の破線のパターン)よりも小さく設定される。
また、第2レジスト層13bの補助パターンSP内には、複数の孔部Hが格子状に配置されている。第2レジスト層13bの補助パターンSP内に複数の孔部Hを配置することにより、補助パターンSPが配置された部分からも金属板5がエッチングされるようになる。孔部Hは、例えば、30μm×30μmの四角状、直径が30μmの円形などで形成される。
第2レジスト層13bの補助パターンSPの開口率を調整することにより、補助パターンSPが配置された部分からの金属板5のエッチングレートを調整することができる。
これにより、リード30に形成される突出部P1,P2の高さや形状を制御することができる。
予備的事項で説明したように、図14において、金属板5の裏面側の第2レジスト層13bの補助パターンSPを配置しないと、リード30の裏面が凹状に食い込んだ形状になる。
また、図14に示すように、金属板5の裏面側の第2レジスト層13bの補助パターンSPと隣接する主パターンMPとの間の開口幅W4は、表面側の第1レジスト層13aのパターン同士の開口幅W3よりも広く設定される。第2レジスト層13bの主パターンMPはリードフレーム1のリード30以外のパターンを形成するためのものである。
次いで、図14の金属板5の第1レジスト層13a及び第2レジスト層13bの各開口領域を通して、金属板5を表面側及び裏面側からウェットエッチングする。
このとき、図15に示すように、金属板5の表面側の第1レジスト層13aの開口領域からのエッチング面と、裏面側の第2レジスト層13bの開口領域からのエッチング面とが連通して金属板5が貫通加工される。
また、裏面側の第2レジスト層13bの補助パターンSPが配置された領域の金属板5においても、裏面から補助パターンSPの孔部Hを通してウェットエッチングされる。このとき、補助パターンSPの孔部Hを通した金属板5のエッチング量は、開口領域を通した金属板5のエッチング量よりも少なくなる。このため、リード30の高さを金属板5の厚みの50%~70%に設定することができる。
また、リード30の裏面側は、補助パターンSPの孔部Hを通したエッチングレートが低いエッチング面と、開口領域を通したエッチングレートの高いエッチング面とが合成されて形成される。これにより、リード30の裏面に下側に突出する突出部P1,P2が形成される。
また、前述したように、裏面側の第2レジスト層13bの開口幅W4は、表面側の第1レジスト層13aの開口幅W3よりも広く設定されている(図14)。
このため、裏面側の第2レジスト層13bの開口領域からの金属板5のエッチング量が、表面側の第1レジスト層13aの開口領域からのエッチング量よりも多くなる。
これにより、断面形状が五角状のリード30の四角状の本体部Mが形成されるときに、本体部Mの側面の食い込みが抑えられ、本体部Mの下端の位置が内側に配置されるように形成される。このようにして、前述したように、断面形状が五角状の第1リード30aの本体部Mの下端の幅W2が上端の幅W1よりも小さくなって形成される(図9(a))。
図16には、以上の方法により、図12の金属板5が表面側及び裏面側からウェットエッチングされて貫通加工された様子が示されている。図16では、裏面側の第2レジスト層13bの補助パターンSPが配置された領域の第1リード30aの裏面に突出部P1が形成された様子が部分的に示されている。
以上のように、リード30が配置される領域では、金属板5の表面側にリード30に対応する第1レジスト層13aのパターンが配置され、金属板5が裏面からハーフエッチングされて、突出部P1,P2を備えたリード30が形成される。また、サポートバー24が配置される領域では、金属板5の表面側にサポートバー24に対応する第1レジスト層13aのパターンが配置され、金属板5が裏面からハーフエッチングされて、サポートバー24が形成される。
一方、リード30及びサポートバー24以外の第1、第2外部接続端子T1、T2や枠部20などが配置される領域では、金属板5の表面側の第1レジスト層13aのパターン及び裏面側の第2レジスト層13bのパターンが平面視で互いに重なり合うようにして配置される。そして、金属板5のこれらパターンから露出する部分が両側から貫通加工されて、第1、第2外部接続端子T1、T2や枠部20などが形成される。
このように、突出部P1,P2を備えたリード30は金属板5が裏面側からハーフエッチングされて得られ、枠部20や第1、第2外部接続端子T1,T2などは金属板5が表面側及び裏面側から貫通加工されて得られる。
以上のように、金属板5がエッチング加工されて、前述した図5及び図6のリードフレーム1の外枠部10、内枠部12、枠部20、第1、第2外部接続端子T1,T2、ダイパッド22、及びサポートバー24と、リード30とが同時に形成される。
なお、前述した図14~図16のエッチング工程において、エッチング量のコントロールが容易な場合は、第2レジスト層13bの補助パターンSPに孔部Hを設けなくてもよい。
次いで、図17に示すように、図16のエッチング加工された金属板5から第1レジスト層13a及び第2レジスト層13bを除去する。
以上により、前述した図5及び図6のリードフレーム1が製造される。
図17の工程の後に、リードフレーム1の第1外部接続端子T1、第2外部接続端子T2、ワイヤボンディング部WBなどの所要部分にめっき層を形成してもよい。めっき層としては、銀めっき層、又は、ニッケルめっき層/パラジウムめっき層/金めっき層からなる積層膜などが使用される。
図18~図20には、実施形態の第1変形例のリードフレームの製造方法が示されている。前述した図13の例では、金属板5の裏面側に形成される第2レジスト層13bにおいて、第1、第2外部接続端子T1,T2を得るための主パターンMPに補助パターンSPが繋がっている。
このような構造では、金属板5を裏面からハーフエッチングしてリード30を形成する際に、第1、第2外部接続端子T1,T2の突出部P1、P2との繋がり部分では金属板5が厚み方向に十分にエッチングされない。
その結果、第1、第2外部接続端子T1,T2の突出部P1、P2との繋がり部分が先細り形状となり、平面視で設計スペックの四角状の外形と異なる形状となるため、製品によっては好ましくない場合がある。
この対策として、図18に示すように、前述した図13の工程で、第2レジスト層13bの第1、第2外部接続端子T1,T2を得るための主パターンMPと、補助パターンSPとの間に隙間CLを空けて分離して配置する。
これにより、図19(a)及び(b)に示すように、第1リード30aでは、第1外部接続端子T1と第1リード30aの突出部P1との問に隙間CLが配置されて両者が分離されて形成される。図19(b)の断面図は、図19(a)のX4-X4に沿った断面に相当する。
また同様に、図20(a)及び(b)に示すように、第2リード30bにおいても、第2外部接続端子T2と第2リード30bの突出部P2との間に隙間CLが配置されて両者が分離されて形成される。図20(b)の断面図は、図20(a)のX5-X5に沿った断面に相当する。
このように、第1、第2外部接続端子T1、T2と突出部P1,P2との間の領域の金属板5が厚み方向に十分にエッチングされるため、平面視で設計スペックの第1、第2外部接続端子T1、T2の四角状の外形が得られる。
また、図21~図23には、実施形態の第2変形例のリードフレームの製造方法が示されている。図21に示すように、前述した図13において、金属板5の裏面側に第2レジスト層13bを形成する際に、第1、第2外部接続端子T1,T2を得るための主パターンMPに補助パターンSPよりも幅の大きい連結パターンCPを繋げて配置する。
そして、連結パターンCPを通した金属板5のエッチングレートが補助パターンSPを通したエッチングレートよりも高くなるようにする。具体的には、図21に示すように、連結パターンCPの孔部Hxのサイズを補助パターンSPの孔部Hのサイズよりも大きく設定する。
このとき、連結パターンCPを通した金属板5のエッチングレートが開口領域のエッチングレートよりも低くなるように、連結パターンCPの孔部Hxのサイズや開口率を調整する。
図22には、このような構造の第2レジスト層13bを形成して、金属板5をエッチング加工した様子が示されている。図22(b)の断面図は、図22(a)の平面図のX6-X6に沿った断面に相当する。
図22(a)に示すように、第1リード30aでは、第1外部接続端子T1と第1リード30aの突出部P1の間に、突出部P1よりも幅が大きく、かつ第1外部接続端子T1よりも幅が小さい連結部31が曲面状に形成される。
また、前述したように、第2レジスト層13bの連結パターンCPを通した金属板5のエッチングレートは、開口領域のエッチングレートよりも低く、補助パターンSPを通したエッチングレートよりも高い。
このため、図22(b)に示すように、連結部31の高さは、第1リード30aの突出部P1よりも高く、第1外部接続端子T1の高さよりも低く設定される。また、連結部31の断面形状は、第1外部接続端子T1から第1リード30aの突出部P1側になるにつれて高さが低くなる裾引き形状となり、曲面状に形成される。
これは、第2レジスト層13bの連結パターンCPにサイズが大きい孔部Hxを設けるとしても、第1外部接続端子T1側の領域で金属板5のエッチングレートが低くなるためである。
また同様に、図23(a)及び(b)に示すように、第2リード30bにおいても、第2外部接続端子T2と第2リード30bの突出部P2の間に、突出部P2よりも幅が大きく、かつ第2外部接続端子T2よりも幅が小さい連結部31が形成される。第2リード30bの連結部31においても、同様に、断面形状が裾引き形状になる。
図23(b)の断面図は、図23(a)の平面図のX7-X7に沿った断面に相当する。
このように、第1、第2リード30a,30bの突出部P1,P2はそれよりも幅が大きい連結部31を介して第1、第2外部接続端子T1,T2に繋がるため、リード30の強度をさらに強くすることができる。
さらに、第1、第2外部接続端子T1,T2の連結部31側の側壁が金属板5の上面から十分にエッチングされて区画されるため、設計スペックの第1、第2外部接続端子T1,T2の四角状の外形が得られる。
以上のように、連結部31の幅を突出部P1,P2の幅よりも大きくし、かつ連結部31の高さを第1、第2外部接続端子T1,T2の高さよりも低くする。これにより、リード30をより強く補強できると共に、設計スペックの第1、第2外部接続端子T1,T2の外形が得られる。
次に、図24~図29を参照して、前述した図17のリードフレーム1を使用して電子部品装置を製造する方法について説明する。
図24に示すように、表面に接続パッド42を備えた半導体チップ40を用意する。そして、リードフレーム1の各製品領域Rのダイパッド22の上に接着剤44により半導体チップ40の背面をそれぞれ接着する。
次いで、図25に示すように、ワイヤボンディング装置のステージ6の上に図24の半導体チップ40が搭載されたリードフレーム1を配置する。そして、ワイヤボンディング法により、金や銅などの金属ワイヤ46で半導体チップ40の接続パッド42とリード30のワイヤボンディング部WBとを接続する。
このとき、リード30のワイヤボンディングWBの裏面は、突出部P1,P2が形成されておらず平坦面となっているため、リード30のワイヤボンディング部WBが傾くことがなく、信頼性よくワイヤボンディングを行うことができる。
その後に、ワイヤボンディング装置のステージ6からリードフレーム1を取り外す。さらに、図26に示すように、リードフレーム1の全体に、各製品領域Rのダイパッド22、半導体チップ40、金属ワイヤ46及びリード30などを封止する封止樹脂50を形成する。
封止樹脂50は、リードフレーム1の上面側を被覆し、リード30に繋がる第1、第2外部接続端子T1,T2の下面が露出するように形成される。
続いて、図27に示すように、製品領域Rごとに封止樹脂50及びリードフレーム1を切断して、サポートバー24及びリード30から枠部20、外枠部10及び内枠部12を分離する。
このとき、前述したように、本実施形態のリード30の断面構造を採用することにより、リード30からのバリの発生が防止される。
これにより、図28に示すように、実施形態の電子部品装置2が得られる。半導体チップ40としては、例えば、メモリ、電源コントローラ、又はCPUなどのLSIチップが使用されるが、各種の電子部品を搭載してもよい。
図29は、図28の電子部品装置2を裏面側からみた平面図である。
図28に示すように、実施形態の電子部品装置2では、前述した図5のリードフレーム1が切断されて得られたダイパッド22、リード30、第1、第2外部接続端子T1,T2を備えている。ダイパッド22の上に半導体チップ40の背面が接着剤44で接着されている。
半導体チップ40の接続パッド42とリード30のワイヤボンディング部WBとが金属ワイヤ46で接続されている。さらに、リード30の表面/側面/裏面、ダイパッド22、半導体チップ40、及び金属ワイヤ46が封止樹脂50で封止されている。
図29を加えて参照すると、リード30の裏面から突出する第1、第2外部接続端子T1,T2の裏面が封止樹脂50から露出している。また、ダイパッド22の裏面が封止樹脂50から露出している。
また、内側に配置された第1外部接続端子T1と、外側に配置された第2外部接続端子T2とが交互に千鳥状に配置されている。図29の例では、複数の第1外部接続端子T1が並ぶ内側の列と、複数の第2外部接続端子T2が並ぶ外側の列とからなる2列になって配列されている。
外部接続端子の配列は3列又は4列であってもよく、任意の端子の列数に設定することができる。
前述したように、本実施形態のリードフレーム1のリード30は、突出部P1,P2を備えて強度が補強され、かつ、切断時にバリが発生しないように断面積が調整されている。このため、本実施形態のリードフレーム1を使用することにより、高い歩留りで信頼性よく電子部品装置2を構築することができる。
また、図30に示すように、図28の電子部品装置2からダイパッド22を省略してもよい。この場合は、半導体チップ40の裏面が封止樹脂50から露出するように電子部品装置2が構築される。
また、図31に示すように、リードフレームに半導体チップ40をフリップチップ接続して電子部品装置2が構築してもよい。この場合は、半導体チップ40の接続パッド42とリード30の先端上面とが、はんだバンプや金バンプなどのバンプ電極48により接続される。
次に、図32を参照して、リードフレームの他の実施形態について説明する。図32(a)は他の実施形態における図8のII-IIに沿った断面図、図32(b)は他の実施形態における図8のIII-IIIに沿った断面図である。
図32に示すように、本実施形態のリードフレームでは、図26での封止樹脂50からの抜け落ち防止のため、第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2は、表面側の幅よりも裏面側の幅が小さくなって形成されている。他の構成は、上記の実施形態と同様である。
このような形状を得るため、図14及び図15のエッチング工程で、金属板5の第1外部接続端子T1及び第2外部接続端子T2を形成する部分において、第1レジスト層13aの幅よりも第2レジスト層13bの幅が小さく設定される。
本実施形態に第1の実施形態の第1、第2の変形例が適用されてもよい。また、本実施形態のリードフレームを用いて電子部品装置2を構成してもよい。
1…リードフレーム、2…電子部品装置、5…金属板、6-ステージ、10…外枠部、12…内枠部、13a…第1レジスト層、13b…第2レジスト層、20…枠部、22…ダイパッド、24…サポートバー、30…リード、30a…第1リード、30b…第2リード、31…連結部、40…半導体チップ、42…接続パッド、44…接着剤、46…金属ワイヤ、48…バンプ電極、50…封止樹脂、B…ブロック領域、CL…隙間、CP…連結パターン、H,Hx…孔部、MP…主パターン、P1,P2…突出部、R…製品領域、SP…補助パターン、T1…第1外部接続端子、T2…第2外部接続端子。

Claims (14)

  1. 枠部と、
    前記枠部から内側に延在し、表面と裏面とを有するリードと、
    前記リードの延在方向の一部分に形成され、前記リードの裏面から突出する外部接続端子と
    を有し、
    前記枠部、前記リード及び前記外部接続端子は単一の金属から構成され、
    前記リードは、前記外部接続端子よりも前記枠部の内側に、前記リードの表面を上側に向けた断面視で、本体部と、前記本体部の下面から突出する突出部とを有し、
    前記突出部は、前記リードの幅方向の中央部に設けられるとともに、前記リードの延在方向に延び、
    前記突出部と前記外部接続端子とは、連結部を介して繋がっており、
    前記連結部の幅は、前記突出部の幅よりも大きく、かつ前記外部接続端子の幅よりも小さく、
    前記連結部は、前記突出部及び前記外部接続端子に繋がる2つの曲面を有し、
    前記2つの曲面の間の距離は、前記突出部側から前記外部接続端子側にかけて大きくなり、
    前記外部接続端子は、前記リードの延在方向の中間に配置され、
    前記突出部は、前記枠部と前記外部接続端子との間の領域の前記リードにも形成されていることを特徴とするリードフレーム。
  2. 前記本体部の断面形状が四角状であり、前記突出部の断面形状が三角状であり、前記リードの断面形状が五角状であり、
    前記本体部の下端の幅が上端の幅よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のリードフレーム。
  3. 記連結部の高さは、前記突出部の高さよりも高く、かつ前記外部接続端子の高さよりも低く、
    前記曲面の高さは、前記突出部側から前記外部接続端子側にかけて高くなることを特徴とする請求項1又は2に記載のリードフレーム。
  4. 前記外部接続端子の厚みは、前記リードの前記突出部が設けられた部分の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のリードフレーム。
  5. 前記外部接続端子の厚みは、前記枠部の厚みと等しいことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のリードフレーム。
  6. 前記リードは、前記枠部に接続された端部とは反対側の端部に、前記リードの表面にワイヤが接続されるワイヤボンディング部を有し、
    前記ワイヤボンディング部は前記突出部を有さず、
    前記ワイヤボンディング部の裏面は平坦であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のリードフレーム。
  7. 単一の金属から構成された金属板を用意する工程と、
    前記金属板をエッチング加工することにより、枠部と、前記枠部から内側に延在し、表面と裏面とを有するリードと、前記リードの延在方向の一部分に配置され、前記リードの裏面から突出する外部接続端子とを形成する工程と
    を有し、
    前記枠部と、前記リードと、前記外部接続端子とを形成する工程において、前記リードに、前記外部接続端子よりも前記枠部の内側において、前記リードの表面を上側に向けた断面視で、本体部と、前記本体部の下面から突出する突出部と、前記突出部と前記外部接続端子とを繋ぐ連結部とを形成し、
    前記突出部は、前記リードの幅方向の中央部に設けられるとともに、前記リードの延在方向に延び、
    前記連結部の幅は、前記突出部の幅よりも大きく、かつ前記外部接続端子の幅よりも小さく、
    前記連結部は、前記突出部及び前記外部接続端子に繋がる2つの曲面を有し、
    前記2つの曲面の間の距離は、前記突出部側から前記外部接続端子側にかけて大きくなり、
    前記外部接続端子は、前記リードの延在方向の中間に配置され、
    前記突出部は、前記枠部と前記外部接続端子との間の領域の前記リードにも形成されることを特徴とするリードフレームの製造方法。
  8. 前記本体部の断面形状が四角状であり、前記突出部の断面形状が三角状であり、前記リードの断面形状が五角状であり、
    前記本体部の下端の幅が上端の幅よりも小さいことを特徴とする請求項に記載のリードフレームの製造方法。
  9. 前記枠部と、前記リードと、前記外部接続端子とを形成する工程は、
    前記金属板の表面に、前記枠部と前記リードと前記外部接続端子とに対応する第1レジスト層をパターニングすると共に、前記金属板の裏面に、前記枠部と前記外部接続端子とに対応する主パターンと、前記リードの突出部に対応する補助パターンとを備えた第2レジスト層をパターニングする工程と、
    前記第1レジスト層及び前記第2レジスト層の各開口領域を通して、前記金属板を表面側及び裏面側からエッチングする工程と
    を有し、
    前記リードは前記金属板が裏面側からハーフエッチングされて得られ、前記枠部と前記外部接続端子とは前記金属板が表面側及び裏面側から貫通加工されて得られることを特徴とする請求項又はに記載のリードフレームの製造方法。
  10. 前記第2レジスト層の補助パターンに複数の孔部が配置されていることを特徴とする請求項に記載のリードフレームの製造方法。
  11. 前記枠部と、前記リードと、前記外部接続端子とを形成する工程において
    記連結部の高さは、前記突出部の高さよりも高く、かつ前記外部接続端子の高さよりも低く設定され
    前記曲面の高さは、前記突出部側から前記外部接続端子側にかけて高くなることを特徴とする請求項乃至1のいずれか一項に記載のリードフレームの製造方法。
  12. 前記外部接続端子の厚みは、前記リードの前記突出部が設けられた部分の厚みよりも厚いことを特徴とする請求項乃至1のいずれか1項に記載のリードフレームの製造方法。
  13. 前記外部接続端子の厚みは、前記枠部の厚みと等しいことを特徴とする請求項乃至1のいずれか1項に記載のリードフレームの製造方法。
  14. 前記リードは、前記枠部に接続された端部とは反対側の端部に、前記リードの表面にワイヤが接続されるワイヤボンディング部を有し、
    前記ワイヤボンディング部は前記突出部を有さず、
    前記ワイヤボンディング部の裏面は平坦であることを特徴とする請求項乃至1のいずれか1項に記載のリードフレームの製造方法。
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