JPH0870073A

JPH0870073A - リードフレームの加工方法及びリードフレーム並びに半導体装置

Info

Publication number: JPH0870073A
Application number: JP6203513A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Uno; 義幸宇野; Nobuhiko Tada; 信彦多田; Kojiro Ogata; 浩二郎緒方
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】リードフレームの加工方法において、レーザ加
工後に変形を与えずに微細かつ高精度の形状を維持しな
がら、ドロスやスパッタを容易に除去することができる
ようにする。【構成】金属板１の両面に耐電解加工性のレジスト膜２
を被覆しておき、レーザ光２０２を照射して金属板１を
貫通する切断溝３をリードフレーム１００の形状に従っ
て形成する。続いてレーザ加工後の金属板１に電解加工
を施し、組織の異なる金属板１の地金と加工変質層９の
界面を選択的に腐食（孔食）する。これにより、従来か
ら問題とされていたドロス５やスパッタ６だけでなく、
再凝固層７や熱影響部８等を含む切断溝３側壁に形成さ
れた加工変質層９の全てが金属板１の地金から分離及び
除去される。そして、最後にレジスト膜２を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を利用して金
属板を適宜に切り欠くことによりリードフレームを形成
するリードフレーム加工方法、及びこのリードフレーム
加工方法によって加工されたリードフレーム、並びにこ
のリードフレームを用いた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体チップの高密度実装化、高
集積化がより一層厳しく要求されてきており、これに対
応するために半導体チップを搭載するリードフレームも
狭ピッチ化、多ピン化することが要求されている。この
ようにリードフレームを微細かつ高精度に加工すること
は、従来のプレス加工やエッチング加工では困難であ
る。

【０００３】これに対し、レーザ光を利用した加工は、
高密度エネルギー熱源であるレーザビームを被加工材表
面上に集光し、被加工材を局部的かつ瞬時に溶融、溶断
する加工方法であるため、微細かつ高精度な加工が可能
な切断法であり、従来のリードフレーム加工に用いられ
ているプレス加工やエッチング加工では不可能であった
加工も可能である。

【０００４】レーザ光を利用したリードフレームの加工
方法としては、例えば、特開平２−２４７０８９号公報
や特開平３−１２３０６３号公報に開示されているよう
に、インナーリードの内方の狭ピッチ部分をレーザ加工
によって加工し、アウターリード等の狭ピッチでない部
分を従来のプレスまたはエッチングにより加工する方式
が提案されている。また、特開平２−３０１１６０号公
報に記載の方式では、リードフレームに所定の切断パタ
ーンを施したり、リードフレームのアウターリードを連
結するダムバーを切断するのにレーザ加工を利用してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、レーザ
加工によれば、レーザビームを細く集光して加工するこ
とができるので、微細かつ高精度のリードフレームを製
造することができるが、レーザ加工は、細く集光したレ
ーザビームによって金属板（被加工材料）を急速かつ瞬
時に加熱し、その加熱部分を溶融して排除し、金属板を
貫通する切断溝を形成する熱加工であるため、加工に伴
って溶融物がドロスやスパッタとして金属板に付着す
る。特に、ドロスは金属板のレーザ光を照射する面とは
反対側の面（以下、裏面という）の切断溝側壁に沿って
多く付着しやすく、スパッタは金属板の切断溝の周囲に
飛散して付着しやすい。また、一部のドロスやスパッタ
は切断溝側壁の壁面にも付着する。

【０００６】これらドロスやスパッタが製品たるリード
フレームに付着すると加工形状が悪化し、寸法精度が低
下する。とりわけ、リードフレームの場合には、後で剥
がれ落ちるなどして短絡等の性能欠陥の主因となり易い
ほか、後工程での他部品との接合時における密着性の悪
化にもつながり、品質を損う。

【０００７】これらのドロスやスパッタを除去するた
め、従来では、例えばワイヤブラシやバフ砥石や研削砥
石等によって機械的に切削または研削して除去する方法
が採用されていたのが一般的であり、また、超高圧水
（500〜1500kgf/cm²）の噴射によって除去するウォータ
ジェット法が一部で採用されることもあった。しかし、
これらの機械的な力によって強制的にドロスやスパッタ
を除去する方法は能率が悪く、しかも容易に除去するこ
とが困難であり、本発明が対象とするような微細かつ高
精度のリードフレームに対しては変形や歪みを残留させ
てしまう危険性があり、性能の悪化や製品歩留りの低下
を招く。従って、微細かつ高精度のリードフレームに付
着したスパッタやドロスを除去する際には、極力外力を
与えないことが望まれる。さらに、切断溝側壁の壁面に
付着したドロスやスパッタは機械的に除去することはほ
とんど不可能である。これは、切断溝の幅が極めて狭い
ためである。

【０００８】特開平２−２４７０８９号公報や特開平３
−１２３０６３号公報におけるレーザ加工においても上
記のような問題は存在するが、これらの従来技術ではそ
の問題に対する対策は何ら講じられていない。

【０００９】また、特開平２−３０１１６０号公報に記
載の方式においては、レーザビームと同軸的に噴出され
るアシストガスで溶融物を吹き飛ばすなどしてドロスや
スパッタの付着を抑えることが試みられている。しか
し、このような方法によってもドロスやスパッタの除去
は不完全であり、加工後にはどうしてもその溶融物が残
留してしまい、ドロスやスパッタが製品であるリードフ
レームに付着することは避けられない。

【００１０】本発明の目的は、レーザ加工後に変形を与
えずに微細かつ高精度の形状を維持しながら、ドロスや
スパッタを容易に除去することができるリードフレーム
の加工方法、及びそのリードフレーム加工方法によって
加工されたリードフレーム、並びにそのリードフレーム
を用いた半導体装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体チップを搭載すると共にそ
の半導体チップの各端子と接続される多数のリードを有
するリードフレームを金属板から形成する際に、前記リ
ードフレームの少なくとも一部をレーザ光照射によって
形成するリードフレームの加工方法において、前記金属
板にレーザ光を照射してその金属板を貫通する切断溝を
形成する第１の工程と、その第１の工程で前記切断溝側
壁に形成されたドロスを含む加工変質層を電解加工によ
って金属板の地金から電気化学的に分離及び除去する第
２の工程とを有することを特徴とするリードフレームの
加工方法が提供される。

【００１２】上記リードフレームの加工方法において、
好ましくは、第１の工程におけるレーザ光照射の前に、
金属板の両面に耐電解加工性のレジスト膜を形成する第
３の工程を有する。または、第１の工程におけるレーザ
光照射の後に、金属板の両面に耐電解加工性のレジスト
膜を形成する第４の工程を有する。

【００１３】また、本発明によれば、上記のようなリー
ドフレームの加工方法によって製造されたリードフレー
ム、及びそのリードフレームを用いた半導体装置が提供
される。

【００１４】

【作用】金属板にレーザ加工を施すと、レーザ光照射に
伴う入熱によって前述のドロスやスパッタ以外の生成物
も生じる。例えば、切断溝側壁にはレーザ加工時に排除
しきれなかった溶融物の一部が再凝固層となって付着す
ると共に、その付近は溶融状態にまで高温に加熱される
ため高温酸化被膜が形成される。上記再凝固層はドロス
に類似した組織で金属板地金とは組織の異なるものであ
り、その影響は現在明らかにはされていないが、ドロス
やスパッタと同様に加工精度を損ない、剥がれ落ちるな
どして短絡等の不具合の原因になることが懸念される。
特に、切断溝は幅が狭いため、その側壁に付着している
再凝固層等を機械的に除去することはほとんど不可能で
ある。一方、高温酸化被膜は端子接続時の接触不良の原
因となる。

【００１５】また、切断溝側壁はレーザ加工の際に急熱
及び急冷の履歴を経るため、その側壁には上記再凝固層
や高温酸化被膜とは別の、大きな残留熱歪みや熱応力を
内含した熱影響部が層状に形成される。この熱影響部も
金属板地金とは組織が異なるものである。そして、熱影
響部の熱歪みや熱応力がその後のリードフレーム製造工
程中や半導体装置の製造中に徐々に開放されると、微細
かつ高精度に加工したリードフレームの形状が変形して
しまい、その寸法精度が悪化する。

【００１６】以上のような再凝固層や高温酸化被膜や熱
影響部はレーザ加工によって不可避的に生じるものであ
り、本発明においてはこれらの生成物を前述のドロスや
一部のスパッタと共に加工変質層と称する。また、この
加工変質層はリードフレームの素材である金属板の地金
と化学的組成は類似しているが、先にも述べたように結
晶構造等の組織の異なるものである。

【００１７】前述のように構成した本発明においては、
レーザ光照射により金属板を貫通する切断溝を形成した
後、その金属板に電解加工を施す。これにより、組織の
異なる金属板地金と加工変質層との間で電極が形成さ
れ、電池作用によってその電極の間、即ち界面付近が選
択的にアタック（腐食）される。腐食が進んで組織の異
なる界面に隙間が形成されると、その隙間に腐食生成物
である水酸化物が生成されて水素イオンがリッチにな
り、反応がさらに促進される。これにより、一層その界
面が選択的に腐食（孔食）されることになる。この結
果、本発明によれば、従来から問題とされていたドロス
やスパッタだけでなく、再凝固層や熱影響部等を含むレ
ーザ光照射で切断溝側壁に形成された加工変質層全てが
金属板の地金から電気化学的に分離され、除去される。

【００１８】また、上記のように非接触の処理方法であ
る電解加工を利用するため、従来の機械的な除去処理方
法と異なって金属板には何らの外力が加わることもな
く、しかも熱歪みや熱応力を内含していた加工変質層の
熱影響部も同時に除去されるため、微細かつ高精度に加
工されたリードフレームに変形を与えずにその形状を維
持することができる。

【００１９】また、レーザ光照射の前、即ち電解加工前
に、金属板の両面に耐電解加工性のレジスト膜を形成し
ておくことにより、電解加工時における金属板素材の加
工すべきでない部分の肉やせが抑制される。さらに切断
溝近傍を微視的にみると、レジスト膜の上からレーザ光
を照射した時には、形成された切断溝より少し広い範囲
のレジスト膜が熱によって除去される。これにより、加
工変質層はその厚さ方向（切断溝側壁に垂直な方向）に
むき出しの状態となり、引き続いて行われる電解加工時
には金属板の地金と加工変質層の界面が電解処理液に接
触して界面の腐食（孔食）が起こり易くなる。その結
果、前述のように加工変質層が電気化学的に分離及び除
去される。

【００２０】一方、レーザ光照射の後に、金属板の両面
に耐電解加工性のレジスト膜を形成する場合には、例え
ばロ−ラ等によりレジスト剤を塗布することにより、切
断溝側壁の少なくとも一部はむき出しの状態となる。こ
の状態で電解加工を行うと、加工変質層の極わずかな欠
陥より電解処理液が侵入し金属板の地金と加工変質層の
界面にその電解処理液が達して腐食が進行するか、また
はレジスト膜の極わずかな欠陥から電解処理液が浸透し
金属板の地金と加工変質層の界面にその電解処理液が達
して腐食が進行する。これにより、前述と同様に加工変
質層が電気化学的に分離及び除去される。

【００２１】

【実施例】本発明によるリードフレームの加工方法及び
リードフレーム並びに半導体装置の一実施例について、
図１〜図１０を参照しながら説明する。

【００２２】まず、本実施例のリードフレームの構成を
図２により説明する。図２において、リードフレーム１
００の中央部分には、半導体チップを搭載するダイパッ
ド１０１が設けられており、このダイパッド１０１を囲
むようにして多数のインナーリード１０２と、これらイ
ンナーリード１０２に連続するアウターリード１０３が
配設されている。これら隣合うインナーリード１０２と
アウターリード１０３とはダムバー１０４により互いに
連結状に支持されている。また、ダイパッド１０４の周
辺は腕１０５以外は切欠き部１０６が設けられており、
この切欠き部１０６によりインナーリード１０２はダイ
パッド１０１と分離され、かつ隣合うインナーリード１
０２はこの切欠き部１０６によりそれぞれ分離されてい
る。さらに、リードフレーム１００の外周部分には半導
体チップの端子とインナーリード１０２との接続時の位
置決め用に位置決め穴１０７が設けられている。ダムバ
ー１０４は、半導体チップのモールド時にレジンを堰止
める役割とインナーリード１０２及びアウターリード１
０３を補強する役割を有し、モールド後に除去される。

【００２３】また、インナーリード１０２は、ダイパッ
ド１０１の方へ収束するように延びており、その先端部
は半導体チップ（図１０参照）をダイパッド１０１に搭
載した後に行われる電気的接続を行うのに十分な幅とな
っている。従って、インナーリード１０２の内側におけ
る相隣合うリード間の間隙１０８は特に狭く、極めて微
細な構造となっており、しかもこの部分の加工はリード
フレームの加工において最も寸法精度や清浄度が厳しい
部分である。

【００２４】次に、上記リードフレームの加工方法を説
明する。図３はその加工方法を説明するフローチャート
である。まず、図３のステップＳ１において、加工準備
が行われる。即ち、コイル状に巻かれた帯状の金属板、
例えば鋼、銅合金、４２アロイ、コバール等の金属板が
レベラーにかけられ、巻きぐせが取り除かれる。続い
て、その金属板の表面が洗浄され、汚れや油分等が除か
れる。上記のように素材としてコイル状に巻かれた帯状
の金属板を使用することにより、これを巻き出して多数
のリードフレームを連続的に加工することができ、大量
生産が可能となる。

【００２５】次に、ステップＳ２においてレジスト処理
が行われる。即ち、図１（ａ）に示すように、金属板１
の両面に耐電解加工性のレジスト剤が塗付され、乾燥さ
れる。これにより、耐電解加工性のレジスト膜２が金属
板１の両面に被覆される。この時使用するレジスト剤と
しては無機レジスト剤が好ましく、その被覆方法として
は、例えばロ−ラ等によってレジスト剤を塗布し乾燥す
る方法等を適用すればよい。本発明者が行った実験で
は、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）系の無機レジスト剤（東京
応化工業社製Ｓｉ−５９０００（商品名））を使用し、
ロ−ラでこの無機レジスト剤を金属板１の両面に塗布し
た。この他、水ガラス等を利用することもできる。

【００２６】次に、ステップＳ３において、レーザ加工
が行われる。このレーザ加工が施されるのは、リードフ
レーム形状の中で少なくとも、微細かつ高精度の寸法、
形状が必要であるインナーリード１０２の部分、即ち、
狭ピッチでしかも寸法精度や清浄度が厳しい部分であ
る。また、この時使用されるレーザ光を発生するレーザ
加工装置は、従来から知られている一般的なものでよ
い。このようなレーザ加工装置のレーザ光学系の一例を
図４に示す。

【００２７】図４に示すレーザ加工装置２００におい
て、レーザ発振器２０１で発生したレーザ光２０２は、
加工ヘッド２０３内に設けられたベンディングミラー２
０４に入射し、金属板１の方向へ誘導される。そして、
レーザ光２０２はノズル２０５内にある集光レンズ２０
６に入射し、加工を可能にする所要のエネルギ密度を有
するように十分に集光され、ノズル２０５の先端から金
属板１の加工位置Ａに照射される。また、ノズル２０５
にはアシストガス供給口２０７が設けられており、ノズ
ル先端からこのアシストガス２０８が上記レーザ光２０
２を包み込むように同軸的に噴出される。

【００２８】図３のステップＳ３においては、まず、上
記のようなレーザ加工装置において、レーザ光２０２の
発振周期やエネルギ密度、集光レンズ２０６の焦点位
置、アシストガス２０８の圧力、加工位置等の諸条件が
設定され、レーザ加工装置の準備が行われる。

【００２９】続いて上記レーザ加工装置によって金属板
１にレーザ加工が施される。図５は、この時のレーザ加
工される金属板１の断面を概念的に示した図である。図
５において、レーザ光２０２は充分な熱エネルギを供給
できるように集光レンズ２０６で集光されており、金属
板１表面の照射された部分が溶融し、これが熱源となっ
てこの溶融が表面から順次深さ方向に向って進行し、や
がて金属板１を貫通する。貫通した切断溝３は、集光さ
れるレーザ光２０２の形状の影響により、そのレーザ光
２の進行方向に向かって細くなるテーパが少しついた形
状となる。

【００３０】また、レーザ光２０２の照射による入熱に
より、レジスト膜２も加工される。即ち、表面のレジス
ト膜２がレーザ光２０２により加工されて表側の開口部
４ａが形成され、更に切断溝３が貫通してから裏面のレ
ジスト膜２が加工されて裏側の開口部４ｂが形成され
る。この表面側及び裏面側の開口部４ａ，４ｂの寸法は
ほぼ同じであって、図に示すように切断溝３よりも少し
大きくなる。

【００３１】さらに、レーザ照射によって発生した溶融
金属は大部分は金属板１の裏面から落下するが、一部分
の残留した溶融金属は金属板１裏面の側壁付近で雫状に
凝固してドロス５となる。一方、飛散した溶融金属はス
パッタ６として金属板１表面にレジスト膜２を介して付
着する。また、図示は省略したが、一部のドロス５やス
パッタ６は切断溝３側壁の壁面にも付着する。これらド
ロス５やスパッタ６は、熱加工であるレーザ加工に特有
のものであって、寸法精度の低下やリード間の短絡の原
因となる。

【００３２】上記に加え、切断溝３側壁には排除されず
に残留した溶融金属の一部が再凝固し再凝固層７が形成
される。この再凝固層７はドロス５に類似した組織で金
属板１の地金とは組織の異なるものであり、その影響は
現状では明らかではないが、ドロス５やスパッタ６と同
様に寸法精度の低下やリード間の短絡の原因となること
が懸念される。また、再凝固層７に隣接して金属板１の
地金側にはレーザ加工の際に受けた熱履歴により大きな
残留熱歪みや熱応力を内含した熱影響部８が層状に形成
される。この熱影響部８も金属板１の地金とは組織が異
なるものである。そして、熱影響部８の熱歪みや熱応力
は徐々に開放され、形状の変形を招くため寸法精度の悪
化の原因になる。但し、再凝固層７と熱影響部８の境界
は明確ではないと考えられる。しかも、金属板１のレー
ザ光２０２が照射された部分近傍は高熱になるため酸化
皮膜（図示せず）が形成され、端子接続時の接触不良の
原因となる。

【００３３】上記レーザ加工により、図１（ｂ）に示す
ような、金属板１を貫通する切断溝３がリードフレーム
形状に従って順次形成される。その後、この金属板１は
表面洗浄される。但し、図１（ｂ）では、上述したドロ
ス５、一部のスパッタ６（切断溝３側壁の壁面に付着し
たもの）、酸化皮膜、再凝固層７、及び熱影響部８を全
てまとめ、加工変質層９として表した（後述する図９に
おいても同様に表した）。

【００３４】ところで、本発明者の実験によると、スパ
ッタやドロスを機械的に切削または研削して除去する従
来からの方法を採用することにより、切断溝３周辺の金
属板１の表面に付着しているものは容易に除去できる
が、切断溝３側壁の壁面に付着しているものは、切断溝
３の幅が極めて狭いため、ほとんど不可能であった。特
に、超高圧水（500〜1500kgf/cm²）の噴射によって除去
するウォータジェット法によれば、切断溝３側壁の壁面
に付着しているスパッタやドロスを除去できると予想し
ていたが、実際には、切断溝３の幅（0.05〜0.1mm程
度）が金属板１の板厚（0.1〜0.25mm程度）よりも狭い
ため、切断溝３内部にまで水の噴射力が十分に及ばず、
ほとんど効果がなかった。

【００３５】これに対し、本実施例では、図３のステッ
プＳ４において電解加工を実施することによって上記の
ような切断溝３側壁に付着したドロス５やスパッタ６の
みならず、加工変質層全てを除去する。この時使用され
る電解加工装置の一例を図６に示す。図６に示す電解加
工装置３００おいて、レーザ加工が施された帯状の金属
板１は、送給ロール３０１ａ及びガイドロール３０１ｂ
によって電解処理槽３０２中に搬入される。電解処理槽
３０２中の電解処理液３０３には複数の電極（陰極）３
０４ａ〜３０４ｆが浸漬され、一方金属板１には通電接
触子（陽極）３１０が接触しており、電極３０４ａ〜３
０４ｆにはそれぞれ独立した直流電源３０５ａ〜３０５
ｆから電流が供給されて電気化学反応が生起され、電解
加工が連続的に施される。これにより金属板１に付着し
ていたドロスや再凝固組織を含む加工変質層は金属板地
金から分離させられ、電解処理液３０３で電解加工され
た金属板１はガイドロール３０１ｃ及び送給ロール３０
１ｄによって搬出され、次工程へと送給される。また、
電解処理槽３０２中の電解処理液３０３は適宜新しいも
のと交換される。

【００３６】上記電解加工における電解処理液３０３の
組成、電流密度、温度、処理時間の組合せの例を図７及
び図８に示す。図７はリードフレームの材料が鉄鋼等の
鉄系の材料の場合、図８はリードフレームの材料が銅及
び銅合金の場合である。但し、処理時間は図６の送給ロ
ール３０１ａ，３０１ｄ及びガイドロール３０１ｂ，３
０１ｃの送り速度により調節される。但し、この他の条
件でも電解加工は可能である。

【００３７】ここで、金属板１の素材を鉄系の材料とし
た場合、電解処理液３０３中の陽極、即ち金属板１にお
ける反応は、次のようになる。

【００３８】

【数１】

【００３９】

【数２】

【００４０】式（１）及び式（２）をまとめると式
（３）が得られる。

【００４１】

【数３】

【００４２】一方、陰極、即ち電極３０４ａ〜３０４ｆ
における反応は、次のようになる。

【００４３】

【数４】

【００４４】上記のように、電解処理槽３０２中の電解
処理液３０３と金属板１とが電気化学反応を起こし、金
属板１が溶解すると共に、電気化学反応を起こした部分
に水素ガスが生成される。この電気化学反応の過程は次
のようである。

【００４５】金属板１を電解処理液３０３に浸漬した状
態で電流を供給すると、組織の異なる金属板１の地金と
加工変質層９との間で電極が形成され、電池作用によっ
てその電極の間、即ち界面付近が選択的にアタック（腐
食）される。これにより、図９（ａ）のように密着して
いた金属板１の地金と加工変質層９の界面に図９（ｂ）
のような隙間１０が形成される。

【００４６】腐食が進んで組織の異なる金属板１の地金
と加工変質層９の界面に図９（ｂ）のような隙間１０が
形成されると、隙間１０に腐食生成物である水酸化物
（式（３）及び（４）の反応の場合は水酸化鉄、即ちＦ
ｅ（ＯＨ）₂）が生成されて水素イオンリッチになり、
ＰＨが下がり、式（３）の反応がさらに促進される。こ
れにより、一層金属板１の地金と加工変質層９の界面が
選択的に腐食（孔食）されることになる。この様子を図
９（ｃ）に示す。

【００４７】図９（ｃ）の状態からさらに腐食を進ませ
ることにより、従来から問題とされていたドロス５だけ
でなく、再凝固層７や熱影響部８等を含むレーザ光照射
で切断溝３側壁に形成された加工変質層９の全てが金属
板１の地金から電気化学的に分離され、除去される。以
上の電解加工が終了した金属板１の断面の状態を図１
（ｃ）に示す。

【００４８】加工変質層９の厚さは、金属板の材質や板
厚、及びレーザ加工条件などによって異なるが、例え
ば、パルス状のＹＡＧレーザを用いて板厚が0.15mmのス
テンレス金属板に0.05〜0.1mmの幅の切断溝を形成した
場合、加工変質層の厚さは0.05〜0.015mm程度と推定さ
れる。

【００４９】また、直流電源３０５ａ〜３０５ｆより与
える電解電圧には一般に適正な範囲が存在し、低すぎる
と電気化学反応が十分に進まなかったり、金属板１の表
面に不働態が形成されて電解加工には不適当であり、高
すぎると水の電気分解が強烈に進むため金属板１表面に
おける電気化学反応は進まない。さらに、適正な電解加
工条件は、電解処理液３０３の種類や温度、金属板１の
材質や表面積、または電極の大きさやその配置等によっ
て異なるため、予め適宜の試行実験を行っておき、最適
な条件を把握してから実際の電解加工を行う必要があ
る。

【００５０】上記電解加工が終了すると、金属板１の表
面に残っているレジスト膜２が適当な溶剤等により除去
され、その後、金属板１は洗浄、乾燥されて製品たるリ
ードフレーム１００となる（図１（ｄ））。

【００５１】以上で説明した電解加工は、本来は、金属
表面の凹凸を無くして鏡面状態に仕上げる電解研磨と呼
ばれる表面処理技術と同様のものである。しかし、本実
施例は、表面から徐々に電気化学的に腐食される上記電
解研磨とは異なった現象、即ち組織の異なる金属板１の
地金と加工変質層９の界面が選択的に腐食（孔食）され
る現象を利用するものである。従来、このような電解加
工をドロスやスパッタの除去処理のために利用する考え
は全く存在せず、金属板１の地金と加工変質層９の界面
が選択的に腐食（孔食）される現象は本発明者が実験に
より独自に見いだした現象である。これによって組織が
異なる界面部分が選択的に腐食（孔食）され、その結
果、従来から問題とされていたドロス５や一部のスパッ
タ６だけでなく、再凝固層７や熱影響部８等を含むレー
ザ光照射で切断溝３側壁に形成された加工変質層９の全
てが除去でき、従来予想もしなかった良好な効果を得る
ことができた。また、電解加工によれば加工変質層９を
比較的短時間で除去できるため、従来のドロスやスパッ
タの（機械的な）除去処理に比べその処理時間の短縮を
図ることも可能である。

【００５２】以上のようなリードフレームの加工方法で
加工するのは、前述のように少なくとも微細かつ高精度
の寸法、形状が必要であるインナーリード１０２（図２
参照）の部分、即ち、狭ピッチでしかも寸法精度や清浄
度が厳しい部分である。それ以外のアウターリード１０
３や外枠部分などの比較的大きな部分は、加工能率がよ
く加工コストの安い従来のプレス加工やエッチング加工
によって形成することができる。このように、リードフ
レーム１００の加工部分に応じて、適当な加工方法を適
宜選択し組み合せることにより、要求される加工寸法及
び加工精度を満たしつつ加工能率を向上させ、かつ加工
コストを低減することができる。

【００５３】次に、上記のようなリードフレームを用い
た半導体装置の構成を図１０により説明する。図１０に
示す半導体装置１５０において、ダイパッド１０１（図
２参照）には半導体チップ１３０が搭載され、インナー
リード１０２と半導体チップ１３０の端子とが金線等の
ワイヤ１４０により電気的に接続され、半導体チップ１
３０及びインナーリード１０２を含む部分が樹脂モール
ド１１０により封止されている。また、アウターリード
１０３はダムバー１０４（図２参照）が切除されること
によって個々に分割されており、さらに樹脂モールド１
１０の外側で前述のようにガルウィング状に折り曲げ成
形されている。このアウターリード１０３の曲げ成形さ
れた部分は、後ほど半導体装置１５０がプリント基板上
に搭載された時に、プリント基板の回路パターンに接続
される部分である。

【００５４】以上のような本実施例によれば、レーザ光
２０２の照射により金属板１を貫通する切断溝３をリー
ドフレーム１００の形状に従って形成した後、金属板１
に電解加工を施すので、組織の異なる金属板１の地金と
加工変質層９の界面が選択的に腐食（孔食）され、その
結果、従来から問題とされていたドロス５やスパッタ６
だけでなく、再凝固層７や熱影響部８等を含む切断溝３
側壁に形成された加工変質層９の全てを金属板１の地金
から分離及び除去することができる。

【００５５】また、非接触の処理方法である電解加工を
利用するので、金属板１には何らの外力が加わることも
なく、しかも熱歪みや熱応力を内含していた熱影響部９
も同時に除去されるため、微細かつ高精度に加工された
リードフレーム１００に変形を与えずにその形状を維持
することができる。

【００５６】また、レーザ光照射の前に、金属板１の両
面に耐電解加工性のレジスト膜２を形成するので、電解
加工時における金属板１の肉やせを抑えることができ
る。但し、多少の肉やせが許容される場合には必ずしも
レジスト膜を被覆する必要はない。

【００５７】さらに、レジスト膜２の開口部４ａ及び４
ｂが形成された切断溝３より少し大きくなるため、電解
加工時には金属板１の地金と加工変質層９の界面が電解
処理液３０３に接触して界面の腐食を促進することがで
きる。

【００５８】また、本実施例によれば、従来加工が難し
かった狭ピッチかつ多ピンのリードフレームを高品質か
つ高信頼性を損なうことなく製造することが可能であ
る。従って、ＴＡＢやＰＧＡやＢＧＡ等と同等またはそ
れ以上の小形化や多ピン化を、ＴＡＢやＰＧＡやＢＧＡ
等よりも安価に実現することができ、半導体装置（ＬＳ
Ｉ）のパッケージ費用を削減することができる。

【００５９】さらに、リードフレームを用いた半導体装
置は、従来から行われていた表面実装技術であるリフロ
ーはんだ付けが利用できるため、リフローはんだ付けが
実施困難なＴＡＢやＢＧＡ等を用いた半導体装置よりも
接合のためのコストが安くなり、しかも接合欠陥を減少
させることで接合部の信頼性が向上し、製造歩留りを向
上させることができる。

【００６０】さらに、狭ピッチかつ多ピンの半導体装置
が提供できるため、電子回路用基板の小形化や高密度実
装化が可能となると共に、そのような電子回路の製造コ
ストを大幅に削減することが可能である。

【００６１】次に、本発明によるリードフレームの加工
方法の他の実施例について、図１１を参照しながら説明
する。本実施例は、レーザ加工によってリードフレーム
形状を形成した後に金属板の両面に耐電解加工性のレジ
スト膜を形成し、続いて電解加工を行うものである。

【００６２】まず、図１１（ａ）のようなレジスト膜を
形成しない無垢の金属板３１に直接レーザ加工を施し、
図１１（ｂ）のように金属板３１を貫通する切断溝３３
をリードフレーム形状に従って順次形成する。このレー
ザ加工により、図１と同様にドロス３５、一部のスパッ
タ、酸化皮膜、再凝固層、及び熱影響部等を含む加工変
質層３９が切断溝３３側壁に沿って付着する。

【００６３】次に、上記のようにレーザ加工を施した金
属板３１の両面にレジスト膜３２を被覆する。その状態
を図１１（ｃ）に示す。この時のレジスト膜３２の被覆
方法としては、前述の実施例と同様にロ−ラ等によって
レジスト剤を塗布し乾燥する方法を適用すればよい。こ
のようにレーザ加工後にレジスト膜３２を被覆すること
により、切断溝３３側壁の少し内側までレジスト膜３２
が被覆され、切断溝３側壁裏面側のドロス３５の表面に
もレジスト膜３２が被覆される。しかし、切断溝３３側
壁のうち少なくとも一部（即ち、図１１（ｃ）において
は切断溝３３の深い部分の側壁）はむき出しの状態とな
る。

【００６４】尚、レーザ加工後に切断溝３３の内部にパ
ラフィン等の充填剤を充填しておいてからレジスト膜３
２を被覆し、その後上記充填剤を溶剤等によって除去し
てもよい。この方法によれば、切断溝３３側壁の内側ま
でレジスト膜３２が被覆されることがない。

【００６５】上記の状態で前述の実施例と同様に電解加
工を行う。この時、電解処理液は加工変質層３９の極わ
ずかな欠陥より侵入し金属板３１の地金と加工変質層３
９の界面にその電解処理液が達して腐食が進行するか、
またはレジスト膜３２の極わずかな欠陥から電解処理液
が浸透し金属板３１の地金と加工変質層３９の界面にそ
の電解処理液が達して腐食が進行する。これにより、金
属板３１の地金と加工変質層３９の界面が選択的に腐食
（孔食）され、加工変質層３９の全てが金属板３１の地
金から電気化学的に分離され、除去される。また、ドロ
ス３５の表面にもレジスト膜３２が被覆されているが、
電解加工時の分離、除去には何ら影響しない。この電解
加工が終了した金属板３１断面の状態を図１（ｄ）に示
す。

【００６６】そして、金属板３１の表面に残っているレ
ジスト膜３２が適当な溶剤等により除去され、その後、
金属板３１は洗浄、乾燥されて製品たるリードフレーム
１００となる（図１１（ｅ））。

【００６７】以上のような本実施例によれば、図１〜図
１０で説明した実施例と同様の効果が得られる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ加工後の金属板
に電解加工を施すので、組織の異なる金属板地金の表面
と加工変質層の表面の界面が選択的に腐食（孔食）さ
れ、従来から問題とされていたドロスやスパッタだけで
なく、再凝固層や熱影響部等を含む加工変質層全てを金
属板の地金から電気化学的に分離及び除去することがで
きる。

【００６９】また、非接触の処理方法である電解加工を
利用し、しかも熱歪みや熱応力を内含していた熱影響部
も同時に除去することができるので、微細かつ高精度に
加工されたリードフレームに変形を与えずにその形状を
維持することができる。

【００７０】また、電解加工前に、金属板の両面に耐電
解加工性のレジスト膜を形成するので、電解加工時にお
ける金属板素材の加工すべきでない部分の肉やせを抑制
することができる。

【００７１】また、本発明によれば、従来加工が難しか
った狭ピッチかつ多ピンのリードフレームを高品質かつ
高信頼性を損なうことなく製造することが可能であるた
め、ＴＡＢやＰＧＡやＢＧＡ等と同等またはそれ以上の
小形化や多ピン化をそれらよりも安価に実現することが
でき、半導体装置（ＬＳＩ）のパッケージ費用を削減す
ることができる。

【００７２】さらに、本発明のリードフレームを用いた
半導体装置はリフローはんだ付けが利用できるため、Ｔ
ＡＢやＢＧＡ等を用いた半導体装置よりも接合のための
コストが安くなり、しかも接合部の信頼性の向上及び製
造歩留りの向上を実現できる。

【００７３】さらに、狭ピッチかつ多ピンの半導体装置
が提供できるため、電子回路用基板の小形化や高密度実
装化が可能となると共に、電子回路の製造コストを大幅
に削減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるリードフレームの加工
方法により加工される金属板の断面図であり、（ａ）は
金属板の両面に耐電解加工性のレジスト膜が被覆された
状態を示す図、（ｂ）はレーザ加工により金属板に切断
溝が形成された状態を示す図、（ｃ）は電解加工後の金
属板断面の状態を示す図、（ｄ）はレジスト膜の除去と
洗浄及び乾燥が完了した状態を示す図である。

【図２】図１のリードフレームの加工方法により加工さ
れたリードフレームの構成を示す図である。

【図３】図１に示したリードフレームの加工方法を説明
するフローチャートである。

【図４】図３のレーザ加工において使用されるレーザ加
工装置のレーザ光学系の一例を示す図である。

【図５】図３のレーザ加工が施される金属板の断面を概
念的に示した図である。

【図６】図３の電解加工に使用される電解加工装置の一
例を示す図である。

【図７】電解加工における電解処理液の組成、電流密
度、温度、処理時間の組合せの例を示す図であって、リ
ードフレームの材料が鉄系の材料の場合の図である。

【図８】電解加工における電解処理液の組成、電流密
度、温度、処理時間の組合せの例を示す図であって、リ
ードフレームの材料が銅及び銅合金の場合の図である。

【図９】電気化学反応により加工変質層が分離及び除去
される過程を説明する図であって、（ａ）はレーザ加工
により金属板に形成された切断溝の断面図、（ｂ）は金
属板の地金と加工変質層の界面に隙間が形成された状態
を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の状態よりもさらに腐食
（孔食）が進んだ状態を示す断面図である。

【図１０】図２のようなリードフレームを用いた半導体
装置の構成を示す図である。

【図１１】本発明の他の実施例によるリードフレームの
加工方法により加工される金属板の断面図であり、
（ａ）はレジスト膜を形成しない無垢の金属板の断面
図、（ｂ）はレーザ加工により金属板に切断溝が形成さ
れた状態を示す図、（ｃ）は金属板の両面に耐電解加工
性のレジスト膜が被覆された状態を示す図、（ｄ）は電
解加工後の金属板断面の状態を示す図、（ｅ）はレジス
ト膜の除去と洗浄及び乾燥が完了した状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１金属板２レジスト膜３切断溝４ａ（表側の）開口部４ｂ（裏側の）開口部５ドロス６スパッタ７再凝固層８熱影響部９加工変質層１０（金属板１の地金と加工変質層９の）隙間３１金属板３２レジスト膜３３切断溝３５ドロス３９加工変質層１００リードフレーム１０２インナーリード１０３アウターリード１１０樹脂モールド１３０半導体チップ１４０ワイヤ１５０半導体装置２００レーザ加工装置２０１レーザ発振器２０２レーザ光２０３加工ヘッド２０５ノズル２０６集光レンズ２０７アシストガス供給口２０８アシストガス３００電解加工装置３０１ａ送給ロール３０１ｂガイドロール３０１ｃガイドロール３０１ｄ送給ロール３０２電解処理槽３０３電解処理液３０４ａ〜３０４ｆ電極（陰極）３０５ａ〜３０５ｆ直流電源３１０通電接触子（陽極）

フロントページの続き (72)発明者緒方浩二郎茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体チップを搭載すると共にその半導
体チップの各端子と接続される多数のリードを有するリ
ードフレームを金属板から形成する際に、前記リードフ
レームの少なくとも一部をレーザ光照射によって形成す
るリードフレームの加工方法において、前記金属板にレーザ光を照射して前記金属板を貫通する
切断溝を形成する第１の工程と、前記第１の工程で前記
切断溝側壁に形成されたドロスを含む加工変質層を電解
加工によって前記金属板の地金から電気化学的に分離及
び除去する第２の工程とを有することを特徴とするリー
ドフレームの加工方法。
【請求項２】請求項１記載のリードフレームの加工方
法において、前記第１の工程におけるレーザ光照射の前
に、前記金属板の両面に耐電解加工性のレジスト膜を形
成する第３の工程を有することを特徴とするリードフレ
ームの加工方法。
【請求項３】請求項１記載のリードフレームの加工方
法において、前記第１の工程におけるレーザ光照射の後
に、前記金属板の両面に耐電解加工性のレジスト膜を形
成する第４の工程を有することを特徴とするリードフレ
ームの加工方法。
【請求項４】請求項１から３記載のリードフレームの
加工方法によって製造されたリードフレーム。
【請求項５】請求項４記載のリードフレームを用いた
半導体装置。