JPH08112686A - レーザ加工方法、リードフレームの製造方法及びリードフレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ照射による加工において、加工表面の
平坦性が確保され、かつ作業時間の短い微細加工が可能
な技術を提供する。 【構成】 加工部分に加工部分を包含する凹部を形成
し、この凹部が形成された領域内を、凹部を形成した面
にてビームが貫通する方向からレーザ照射によって加工
する。 【効果】 上述した手段によれば、予め加工領域に凹部
を設けることによって、加工の際に加工部分の金属が溶
融して生じるドロスは、この凹部に収容され、加工表面
から突出することがないので平坦性が確保される。ま
た、前記凹部によってレーザによる溶融加工部分が減少
し加工量が少なくなるので作業時間が短縮でき、加工量
の減少に伴って溶融によって発生するドロスが減少する
ので更に表面の平坦性を確保できるという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工方法に関
し、特に、半導体装置に用いられるリードフレーム及び
その製造方法に適用して有効な技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は、シリコンウェハ等の半導
体基板の素子形成面に複数の半導体素子を形成し、パタ
ーン形成した配線によってこれらの半導体素子を接続し
て構成した所定の回路システムを複数形成し、このウェ
ハを個々の半導体チップに分断し、半導体チップをリー
ドフレームと接続した後に通常樹脂等の封止体に封止
し、リードフレームの切断を行なって製品となる。この
ようにして製造された半導体装置がプリント基板等の実
装基板に実装され機能を発揮する。

【０００３】このリードフレームは、通常は、リードと
タブとをフレームによって一体化したものであり、金属
の薄板をスタンピング或いはエッチングによって加工成
形して各リードを分離形成する。

【０００４】タブには、半導体チップを載置固定し、タ
ブはタブ吊り用のリードによって支えられ、フレームに
固定されている。

【０００５】リードは、半導体チップのボンディングパ
ッドにボンディングワイヤ等によって接続されパッケー
ジ内部に収容されるインナーリードと、半導体装置の実
装時に他の装置・配線と接続するために外部に延出する
アウターリードとが一体となっており、リードフレーム
の状態では、各リードがフレームによって一体化されて
いる。

【０００６】他にリードフレームには封止体の側面に近
接する位置でリード及び金型との間に生じる隙間からの
樹脂の漏出を防止するためのダムバーが形成されてお
り、このダムバーは各リードを一体化する内枠の機能も
果たしている。

【０００７】ダムバー及びフレームは、樹脂モールドに
よって封止体を形成した後に、外部端子の端部に相当す
る位置及び外周面にて切断され、タブ及び各リードが各
々独立した状態となる。

【０００８】半導体装置は、微細加工技術の進歩によっ
て、高集積化高機能化が進み、これによってそのリード
数も増加する傾向にある。しかしながら、パッケージの
寸法はそれに応じて大きくなるものではない。

【０００９】そのために、限られたパッケージの寸法に
合わせて増加したリードを納める必要があり、リードフ
レームのリードの数を増加させるため、よりリードを細
くそのピッチも狭くする微細な加工が要求されている。

【００１０】従来用いられているスタンピング或いはエ
ッチング等のリードフレームの加工方法では、加工する
幅が板厚の１．６倍乃至１．４５倍程度までが加工の限
界となっている。そこでリードのピッチを狭くするため
には板厚を薄くすることも考えられるが、リードの剛性
を確保するために実用的には０．１ｍｍ程度が板厚を薄
くする限界である。

【００１１】従って、従来のスタンピング或いはエッチ
ング加工ではリードのピッチも０．１４５ｍｍ乃至０．
１６ｍｍ程度が限界となっており、よりリードのピッチ
を狭くするためには新たな加工方法が要求されている。
そのような新たな加工方法として、微細な切断の可能な
レーザ照射によって導体薄板を溶融切断加工してリード
フレームを形成することも考えられている。

【００１２】だが、レーザ加工によってリードを加工す
る場合にはビームを移動させて順次リードを形成するた
めに、加工に時間がかかる。このような問題を解決する
ために米国特許第５,２７０,５７０号では微細な部分の
加工をレーザによって行ない、他の部分を通常の加工に
よって行なう方法が開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなレ
ーザ加工には他にも解決しなければならない問題があ
る。例えば、レーザ加工では、レーザ照射によって溶融
したドロスと呼ばれる除去部分の金属が加工部分の端部
に付着する。このため加工表面の平坦性が確保できない
という問題がある。リードフレームの製造において、リ
ード表面の平坦性が確保できない場合には、リードフレ
ームの搬送時に異常が生じる或いはボンディング時にボ
ンディング不良が生じるなどの問題が発生する。

【００１４】本発明の目的は、表面の平坦性が確保さ
れ、かつ作業時間の短い微細加工が可能な技術を提供す
ることにある。

【００１５】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１７】溶断部分に溶断部分を包含する凹部を形成
し、この凹部が形成された領域内を、凹部を形成した面
にてビームが貫通する方向からレーザ照射によって溶断
する。

【００１８】

【作用】上述した手段によれば、予め加工領域に凹部を
設け、溶断の際に溶断部分の金属が溶融して生じるドロ
スは、この凹部に収容され、リードの表面から突出する
ことがないので平坦性が確保される。また、前記凹部に
よってレーザによる溶融加工部分が減少し溶断する加工
量が少なくなるので作業時間が短縮でき、加工量の減少
に伴って溶融によって発生するドロスが減少するので更
に表面の平坦性を確保できるという効果がある。

【００１９】以下、本発明の構成について、実施例とと
もに説明する。

【００２０】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）図１に示すのは、本発明の一実施例である
ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半
導体装置に用いるリードフレームを示す部分平面図、図
２に示すのは、その加工工程を示す部分断面図であり、
図１中Ａ−Ａ線に沿った部分を示している。尚、図１
中、右下のリードはレーザ加工前の状態を示し、左上の
リードはレーザ加工後の状態を示している。

【００２２】図中、１は半導体チップ(図示せず)を搭載
するタブ、２はリードである。

【００２３】タブ１はタブ吊り用のリード３によって四
隅を支えられ、タブ吊り用のリード３はフレーム４に固
定されている。リード２は、半導体チップ(図示せず)の
電極に電気的に接続されるインナーリード２ａと、半導
体装置の実装時に他の装置・配線と接続するためのアウ
ターリード２ｂとが一体となっている。

【００２４】各リード２とタブ４とはフレーム４によっ
て一体化したリードフレーム５となっている。リードフ
レーム５は、通常４２アロイ、銅系合金等の金属の薄板
を成形して形成する。

【００２５】他にリードフレーム５には封止体（図示せ
ず）の側面に相当する位置でリード２の相互間に生じる
隙間からの封止樹脂の流出を防止するためのダムバー６
が形成されている。

【００２６】樹脂モールド等によって封止体を形成した
後に、リードフレーム５は、外部端子２ｂの端部に相当
する位置及び外周面にてフレーム４及びダムバー６が切
断され、タブ１及び各リード２が各々独立した状態とな
る。

【００２７】通常ＱＦＰ用のリードフレームは、リード
数の多い半導体装置に採用され、封止体と半導体チップ
との寸法の違いから、封止体の寸法によって支配される
アウターリード２ｂの部分よりも、半導体チップの寸法
によって支配されるインナーリード２ａの部分でリード
を細くかつそのピッチも狭くせざるをえない。このため
インナーリード２ａ部分で、より微細な加工が要求され
る。本発明では、このような微細な加工をエッチングと
レーザ照射とによって行なうものである。

【００２８】以下、本実施例によるリードフレーム４の
加工方法を図２に従い説明する。

【００２９】先ずリードフレームとなる金属板７の表面
にレジストを形成し、レジストを露光・現像してリード
形成領域にレジストパターン８を形成する。

【００３０】次に、レジストパターン８を形成した金属
板７にエッチングを行なう。エッチングによって微細加
工を行なう場合に、エッチング加工の限界を越えてレジ
ストパターン８の間隔が狭くした場合には、間隔が広い
他の部分よりも微細加工部分のエッチングの進行が遅く
なり、他の部分が充分に除去を完了しても、微細加工部
分ではまだエッチングが完了していないハーフエッチ状
態となる。このハーフエッチ状態によって溝状に凹部９
を形成する。（図２中、（ａ）に示す状態） この後レジストパターン８を除去し、凹部９を形成した
面にてビームが貫通する方向、本実施例では凹部９を形
成した面とは反対側の面から、凹部９が形成された領域
内をレーザ照射によって金属板７を溶融する。（図２
中、（ｂ）に示す状態）レーザ加工には、波長が短くビ
ームを細くすることができるＹＡＧレーザ加工機を使用
する。

【００３１】やがて溶融が進行しレーザビームが金属板
７を貫通し、溶断によつてインナーリード２ａを分離形
成するが、溶断の際に溶断部分の金属が溶融して生じる
ドロス１０は、インナーリード２ａの端部に形成された
凹部９に収容される。（図２中、（ｃ）に示す状態） このように、本実施例ではドロス１０が凹部９に収容さ
れインナーリード２ａの表面から突出することがないの
でインナーリード２ａの平坦性が確保される。

【００３２】また、エッチングによるハーフエッチ状態
を利用してドロス１０を収容する凹部９を形成するので
凹部形成のための工程を新たに設ける必要がない。

【００３３】なお、本実施例では、エッチング加工後に
レジストパターン８を除去してレーザ加工を行なった
が、レジストパターン８を付着させたままでレーザ加工
を行なってもよい。レジストパターン８を残すことによ
って、レーザ加工時に生じる溶融金属の飛沫がインナー
リード２ａの表面に再付着するのを防止することができ
る。

【００３４】（実施例２）前記実施例では片面にハーフ
エッチ状態によって凹部９を形成したが、凹部９を、図
３に示すように薄板の両面に形成してもよい。

【００３５】以下、本実施例によるリードフレーム４の
加工方法を図３に従い説明する。

【００３６】先ずリードフレームとなる金属板７の両面
にレジストを形成し、レジストを露光・現像してリード
形成領域にレジストパターン８を形成する。

【００３７】次に、レジストパターン８を形成した金属
板７にエッチングを行なう。エッチングによって微細加
工部分はまだエッチングが完了していないハーフエッチ
状態とし、このハーフエッチ状態によって両面に溝状に
凹部９を形成する。（図３中、（ａ）に示す状態） この後レジストパターン８を除去し、凹部９が形成され
た領域内をレーザ照射によって金属板７を溶融する。
（図３中、（ｂ）に示す状態）レーザ加工には、波長が
短くビームを細くすることができるＹＡＧレーザ加工機
を使用する。

【００３８】やがて溶融が進行しレーザビームが金属板
７を貫通し、溶断によつてインナーリード２ａを分離形
成するが、溶断の際に溶断部分の金属が溶融して生じる
ドロス１０は、インナーリード２ａの端部に形成された
凹部９に収容される。（図３中、（ｃ）に示す状態） このように、本実施例ではドロス１０が凹部９に収容さ
れインナーリード２ａの表面から突出することがないの
でインナーリード２ａの平坦性が確保される。

【００３９】また、エッチングによるハーフエッチ状態
を利用してドロス１０を収容する凹部９を形成するので
凹部形成のための工程を新たに設ける必要がない。

【００４０】加えて、本実施例では凹部９を両面に形成
することによってレーザ加工の加工量が更に少なくなる
ので、ドロスの発生量もより少なくなり、作業時間が短
縮される。また、レーザ加工の初期に生じた溶融金属の
飛沫がリードの表面に付着することがないのでリードフ
レームの両面の平坦性が確保できる。

【００４１】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００４２】例えば、本発明は、ＱＦＰ型以外のパッケ
ージに用いる他のリードフレーム或いはリードフレーム
以外のものの微細加工に用いることも可能であり、さら
に溶断に限らずレーザ照射による孔明け加工等他の加工
に適用することも可能である。

【００４３】また、前述の実施例のエッチングに代え
て、スタンピング等のプレス加工を採用し、凹部をプレ
ス加工によって形成しても本発明は実施が可能であり、
レーザ加工機としてＣＯ₂レーザ等他のレーザを用いて
も本発明は実施が可能である。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００４５】（１）本発明によれば、予め凹部を設けた
加工領域を溶融除去加工するので、溶融加工部分が減少
し、これによって溶融によって発生するドロスが減少す
るという効果がある。

【００４６】（２）本発明によれば、ドロスが凹部に収
容され表面から出ないという効果がある。

【００４７】（３）本発明によれば、上記効果（１），
（２）によりきれいな加工ができ表面の平坦性を確保で
きるという効果がある。

【００４８】（４）本発明によれば、上記効果（１）に
より、溶断する加工量が少なくなるので、作業時間が短
縮できるという効果がある。

【００４９】（５）本発明によれば、上記効果（３）に
より、レーザによる微細加工を行なってもリード表面の
平坦性が確保されたリードフレームを得ることができる
という効果がある。

【００５０】（６）本発明によれば、上記効果（４）に
より、リードフレームにレーザによる微細加工を行なう
際に作業時間が短縮できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるリードフレームを示す
部分平面図である。

【図２】本発明の一実施例であるリードフレームの製造
工程を示す部分断面図である。

【図３】本発明の他の実施例であるリードフレームの製
造工程を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１…タブ、２…リード、２ａ…インナーリード、２ｂ…
アウターリード、３…タブ吊り用のリード、４…フレー
ム、５…リードフレーム、６…ダムバー、７…金属板、
８…レジストパターン、９…凹部、１０…ドロス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沖永 隆幸 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 林田 哲哉 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 白井 優之 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 小俣 誠 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 堀内 整 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 舘 宏 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ照射により所定の領域を溶融除去
   して材料を加工するレーザ加工方法において、加工領域
   を内包する凹部を形成する工程と、凹部を形成した面に
   てビームが貫通する方向からレーザを照射し前記加工領
   域を溶融除去する工程とを有することを特徴とするレー
   ザ加工方法。
2. 【請求項２】 エッチングによって前記凹部を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工方法。
3. 【請求項３】 微細加工部分のエッチング加工によって
   生じるハーフエッチ状態の溝によって前記凹部を形成す
   ることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工方法。
4. 【請求項４】 レーザ加工によって複数のリードを分離
   形成するリードフレームの製造方法において、加工領域
   を内包する溝状の凹部を形成する工程と、前記凹部を形
   成した面にてビームが貫通する方向からレーザを照射し
   凹部内の前記加工領域を溶融除去する工程とを有するこ
   とを特徴とするリードフレームの製造方法。
5. 【請求項５】 エッチング加工によって前記凹部を形成
   することを特徴とする請求項４に記載のリードフレーム
   の製造方法。
6. 【請求項６】 微細加工部分のエッチング加工によって
   生じるハーフエッチ状態の溝によって前記凹部を形成
   し、前記微細加工部分以外の加工部分をエッチング加工
   のみによって加工することを特徴とする請求項５に記載
   のリードフレームの製造方法。
7. 【請求項７】 前記微細加工部分がリードフレームのイ
   ンナーリード部分であることを特徴とする請求項６に記
   載のリードフレームの製造方法。
8. 【請求項８】 複数のリードをフレームによって一体化
   したリードフレームにおいて、該リード表面端部に凹部
   を形成し、この凹部に溶融切断時に生じたドロスを収容
   したことを特徴とするリードフレーム。
9. 【請求項９】 前記リードフレームのインナーリード部
   分に前記凹部を形成することを特徴とする請求項８に記
   載のリードフレーム。
10. 【請求項１０】 前記リードフレームがＱＦＰ型半導体
    装置に用いられるものであることを特徴とする請求項８
    又は請求項９に記載のリードフレーム。