JPH0982834A - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

半導体パッケージの製造方法

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JPH0982834A
JPH0982834A JP7241965A JP24196595A JPH0982834A JP H0982834 A JPH0982834 A JP H0982834A JP 7241965 A JP7241965 A JP 7241965A JP 24196595 A JP24196595 A JP 24196595A JP H0982834 A JPH0982834 A JP H0982834A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高い小型、超多ピン構造の半導体パ
ッケージの製造において、ソルダーレジスト膜の剥離を
防止し、突起電極のサイズの均一化を図る。 【解決手段】 金属ベース１の面上にメッキ法により複
数のリード６と、リード６の外周域において多数の微細
凸部９を形成する工程と、各リード６を保持する絶縁性
膜１３を形成する工程と、微細凸部９を有する外周域を
含んでソルダーレジスト膜１４を選択的に形成する工程
と、メッキ法により各リードのアウターリード部に突起
電極１５を形成すると同時にリードの外周域にダミー突
起電極１６を形成する工程と、金属ベースを外周の連結
部２１を残して選択的に除去して各リードを分離する工
程と、リード６のインナーリード部と半導体チップを接
合する工程と、ダミー突起電極１６と共に金属ベースに
よる連結部２１を切除する工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なリードフレ
ームに半導体チップを接合して超多ピン化構造とした半
導体パッケージの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップを半田ボールなどの突起電
極を備えた有機基板を介して配線基板等に接続できるよ
うにしたものとして図１０に示すものがある。同図にお
いて、ａは有機材料を用いた２乃至６層程度の多層有機
配線基板であり、その表面に半導体チップｂがマウント
されている。この半導体チップｂの電極と多層有機配線
基板ｂの表面に形成された配線膜ｃとが例えば金線ｄ等
によるワイヤボンディングによって接続される。
【０００３】多層有機配線基板ａの裏面にはスルーホー
ルｉを介して表面の配線膜ｃと電気的に接続されている
突起電極となる半田ボールｅが設けられており、この半
田ボールｅはソルダーレジスト膜ｆの開口より外部に臨
んでいる。半導体チップｂは金線ｄと共に封止用樹脂ｇ
にて封止されている。
【０００４】この半導体パッケージｊは、裏面に形成さ
れている半田ボールｅを回路配線基板ｈに接続するよう
にしている。上記の多層有機配線基板ａは、半田ボール
ｅが多数格子状に配設されていることからボールグリッ
トアレイ（ＢＧＡ）と称されることが多く、この多層有
機配線基板ａを用いた半導体パッケージｊをＢＧＡパッ
ケージと称している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このＢＧＡ
パッケージｊは、ワイヤボンディングを用いて半導体チ
ップｂの電極と多層有機配線基板ａの配線膜ｃとを接続
しているために、半導体チップｂにおける電極パッドの
ピッチを縮小するには限界があった。
【０００６】また、多層有機配線基板ａの突起電極ｅの
形成は、いわゆる半田ボールを物理的に置く方法を取る
ために、次のような問題があった。 （イ）半田ボールｅを所定位置にセットするときの位置
ずれが生じ易い。 （ロ）半田ボールｅはふるい、メッシュを用いて大きさ
を選別しているため、半田ボールｅのサイズがバラツキ
易い。 （ハ）半田ボールの配列ピッチの微細化に限界がある。 （ニ）多層有機配線基板ａのベースが絶縁性基板である
ため、半田ボールｅの形成として、サイズの均一化、ピ
ッチのより微細化が可能な電気メッキによる形成が出来
ない。 （ホ）半田ボール組成に制限がある。
【０００７】一方、本出願人は、先に新規なリードフレ
ームと半導体チップを接合して超多ピン化構造とした半
導体パッケージを提案した。この半導体パッケージは、
次のようにして構成される。即ち、金属ベースの面上に
多数のリードを形成し、インナーリード部を除く部分に
おいて各リードを保持するための絶縁性膜を形成し、さ
らにソルダーレジスト膜を形成し、各リードのアウター
リード部の端部に突起電極を形成した後、金属ベースを
その外周の連結部を残して選択的に除去し各リード部が
分離されて成るリードフレームを形成する。このリード
フレームのインナーリード部に半導体チップを接合し、
その後、アウターリード部の裏面に補強板を接着し、半
導体チップを樹脂封止して後、最終的にリードフレーム
の連結部を切除して構成される。突起電極は半導体チッ
プを中心にその周辺に格子状に多数配列形成される。
【０００８】この半導体パッケージによれば、金属ベー
スを用いることにより、リード及び突起電極を電気メッ
キで形成することが可能となり、その結果、リードのフ
ァインパターン化が図られ、また突起電極の位置ずれが
ないと共に、さらに各突起電極のサイズも均一化され突
起電極のピッチもより微細化することができ、ＬＳＩの
小型化、超多ピン化が可能となる。
【０００９】しかるに、この半導体パッケージの製造過
程において、次のような問題があったソルダーレジスト
膜の形成に際して、下地の化学処理が難しいために、ソ
ルダーレジスト膜と下地との密着性が悪く、半導体パッ
ケージの製造途中でソルダーレジスト膜が剥離する恐れ
があった。また、突起電極をメッキで形成するとき、外
周側の突起電極が内側の突起電極より大き目に形成さ
れ、突起電極のサイズの均一化が損なわれる恐れがあっ
た。
【００１０】本発明は、上述の点に鑑み、ソルダーレジ
スト膜の剥離を防止し、また突起電極のサイズの均一化
を可能にした半導体パッケージの製造方法を提供するも
のである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体パッ
ケージの製造方法は、金属ベースの面上にメッキ法によ
り複数のリードを形成する際に、之と同時にリードの外
周域において、多数の微細凸部を同時に形成し、その後
ソルダーレジスト層を形成する。このようにリードの外
周域においてのソルダーレジスト膜の下地となる部分に
多数の微細凸部を同時に形成することにより、下地が凹
凸となり、ソルダーレジスト膜の下地に対する密着性が
向上し、ソルダーレジスト膜の剥離が防止される。
【００１２】また、本発明に係る半導体パッケージの製
造方法は、金属ベースの面上に複数のリードを形成し、
この各リードのアウターリード部上とアウターリード部
の外側上に、メッキ法により夫々突起電極とダミー突起
電極を形成するようになす。アウターリード部上に本来
の突起電極を形成すると同時に、アウターリード部の外
側上にダミー突起電極を形成することにより、最外側の
ダミー突起電極のサイズが大きくなるだけで、之より内
側に位置する本来の各突起電極のサイズは均一化され
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体パッケージの
製造方法は、金属ベースの面上にメッキ法により複数の
リードと、該リードの外周域において多数の微細凸部を
形成する工程と、各リードを保持するための絶縁性膜を
形成する工程と、微細凸部を有する外周域を含んでソル
ダーレジスト膜を選択的に形成する工程と、各リードの
アウターリード部にソルダーレジストの開口を通じて突
起電極を形成する工程と、金属ベースを外周の連結部を
残して選択的に除去して各リードを分離する工程と、リ
ードのインナーリード部と半導体チップを接合する工程
と、金属ベースによる連結部を切除する工程を有する。
【００１４】また、本発明に係る半導体パッケージの製
造方法は、金属ベースの面上にメッキ法により複数のリ
ードを形成する工程と、各リードを保持するための絶縁
性膜を形成する工程と、ソルダーレジスト膜を選択的に
形成する工程と、各リードのアウターリード部上と、各
アウターリード部の外側上に、メッキ法により突起電極
とダミー突起電極を夫々形成する工程と、金属ベースを
外周の連結部を残して選択的に除去して各リードを分離
する工程と、リードのインナーリード部と半導体チップ
を接合する工程と、ダミー突起電極と共に金属ベースに
よる連結部を切除する工程を有する。
【００１５】更に、上記第１の半導体パッケージの製造
方法において、各リードのアウターリード部に突起電極
を形成する工程で同時にアウターリード部の外側にダミ
ー突起電極を形成し、金属ベースによる連結部を切除す
る工程でダミー突起電極と共に上記連結部を切除するよ
うになす。
【００１６】以下、図面を参照して本発明に係る半導体
パッケージの製造方法の実施例を説明する。
【００１７】図１及び図２は最終的に得られた半導体パ
ッケージの断面構造及びその平面構造を示し、図３〜図
５は製造工程を示す。本例においては、先ず図３Ａに示
すように、金属ベース１を用意する。この金属ベース１
は、厚さ例えば１５０μｍ程度の例えば銅又は銅合金か
らなる薄板（以下銅基板という）２の表面に例えば厚さ
３μｍ程度のアルミニウム膜３を形成し、更にこのアル
ミニウム膜３の表面に例えば厚さ２μｍ程度の薄い銅膜
４を形成した３層構造の積層板である。
【００１８】アルミニウム膜３は後に銅基板２をエッチ
ングするときにベース１の表面側がエッチングされない
ようにするためのエッチングストップ膜としての役割を
果たすと共に、インナーリード部先端のバンプの形成に
供される。薄い銅膜４はリードを形成するための銅メッ
キの下地としての役割を果たし、これがないと良好なメ
ッキが難しい。金属ベース１は、それ自身がリードとな
らず最終的には必要なくなるが、しかし非常に薄いリー
ドを形成するにあたって基板として、またその後におい
てリードフレームとして過度的に必要なものであり、い
わゆるリード形成用基板となるものである。
【００１９】次に、図３Ｂ及び図７に示すように、金属
ベース１の表面、即ち薄い銅膜４の表面に選択メッキ法
により銅からなる多数のリード即ち、先端に突起電極
（即ち半田ボール）形成用のパッド部７を一体に有する
多数のリード６を形成すると共に、この銅の選択メッキ
で同時にリード６の外周域にパッド部７に整列するよう
にダミーパッド部８とその外周に爾後に形成されるソル
ダーレジスト膜との密着性を良くするための微細な凸部
９を形成する。この微細凸部９によってその表面は凹凸
状になる。
【００２０】リード６は半導体チップの４辺に形成され
た電極に対応して四方に延長されるように多数形成さ
れ、その先端のパッド部７及びダミーパッド部８は外周
囲に格子状に配列されるように形成される。尚、図３で
は簡略化してあるためにパッド部７（図示せず）を２列
にしたが、図７では実際に合せてパッド部７を５列にし
て示してある。
【００２１】上記選択メッキは、表面をレジスト膜等に
より選択的に覆い、このレジスト膜をマスクとして電解
メッキすることにより行う。このように、金属ベース１
上に電解メッキ法により銅を選択メッキすることにより
膜質を良くしつつファインパターン化したリード６を形
成することができる。この場合、リード６は例えば１０
０μｍピッチで形成され、ダミーパターンの微細凸部９
は例えば５０μｍピッチで形成される。
【００２２】次に、図３Ｃに示すように、金属ベース１
の側縁部分に選択エッチングにより、製造をやり易くす
るための孔１０（図８参照）や、リードフレームのチッ
プ毎の外形を規定するためのスリット１１を形成する。
【００２３】次に、図４Ｄに示すように、金属ベース１
のリード６が形成された側の面上に、各リード６のイン
ナーリード部６ｉとアウターリード部６ｏの中間に位置
して最終的に各リード６を互いに保持するための絶縁性
膜、例えばポリイミド膜１３を積層する。このポリイミ
ド膜１３は図６に示すように四角形の枠状に形成され
る。
【００２４】さらに、インナーリード６ｉ、アウターリ
ード６ｏのパッド部７及びダミーパッド部８を除く全面
にソルダーレジスト膜１４を形成する。このとき、リー
ド６の外周域では微細凸部９によって下地が凹凸状に形
成されているので、ここにおけるソルダーレジスト膜１
４の密着性は良好となる。
【００２５】次に、図４Ｅ及び図６に示すように、各リ
ード６のアウターリード部先端のパッド部７上及びダミ
ーパッド部８上に電解メッキ法により半田ボールによる
突起電極１５及びダミー突起電極１６を形成する。
【００２６】突起電極１５及びダミー突起電極１６は、
図９Ａに示すように、銅のパッド部７及びダミーパッド
部８上に電解メッキ法により例えば銅（Ｃｕ）或はニッ
ケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の金属の下地膜１８を形成
し、この下地膜１８上にメッキ法によりＳｎＰｂ合金
（Ｓｎ：Ｐｂが１：９又は６：４等）の半田１９を形成
した後、図９Ｂに示すように半田１９をリフローしてボ
ール状に形成する。下地膜１８はパッド部７（又はダミ
ーパッド部９）よりソルダーレジスト膜１４の表面に跨
がるように形成され、この下地膜１８が突起電極１５即
ち半田ボールを形成する実質的なパッド部となる。即
ち、この下地膜１８によりパッド部が広くなり、この上
の突起電極１５との接合強度が向上する。また、図９に
示すように、突起電極１５は一部リード６上に跨がるよ
うに形成することができるので、突起電極１５のピッチ
をより縮小でき、突起電極１５の高密度形成ができる。
【００２７】尚、下地膜１８をＳｎＰｂ合金（Ｓｎ：Ｐ
ｂが１：９又は６：４等）で形成して、その上に同組成
の半田１９を形成して半田ボールを形成することもでき
る。
【００２８】次に、図４Ｆに示すように、外周の連結部
２１を残すように、金属ベース１の銅基板２を選択エッ
チングで除去する。このエッチング時、アルミニウム膜
３がエッチングストッパとして作用し、銅基板２のみを
除去することができる。
【００２９】続いて、図５Ｇに示すように、金属ベース
１のアルミニウム膜３及び薄い銅膜４を選択エッチング
にて除去し、各リード６を分離する。このアルミニウム
膜３及び薄い銅膜４のエッチング時、インナーリード部
６ｉの先端にアルミニウム膜によるバンプ２２が残るよ
うに選択エッチングする。
【００３０】ここで、金属ベース１による外周の連結部
２１は、ソルダーレジスト膜１４によって保持されてい
る。このようにして多数のリード６とそのアウターリー
ド部６ｏ端に形成した突起電極１５とダミー突起電極１
６を有するリードフレーム２４が形成される。
【００３１】次に、図５Ｈに示すように、このリードフ
レーム２４に、半導体チップ２５を接合する。即ち各イ
ンナーリード部６ｉの先端のバンプ２２を直接、半導体
チップ２５の電極に接続する。
【００３２】次に、図５Ｉに示すように、半導体チップ
２５を囲うようにリードフレーム２４のアウターリード
部６ｏに対応する裏面に接着剤２７を介して補強板、本
例では剛性板（例えばアルミニウム板）２８を接着す
る。
【００３３】なお、接着剤２７としては、放熱性にすぐ
れ、且つ剛性板２８と爾後実装される回路配線基板との
熱膨張差によるストレスを吸収し、突起電極１５の接合
劣化を回避できるように、熱伝導性がよく、且つ延性弾
性接着剤を用いるを可とする。
【００３４】そして、樹脂２９により半導体チップ２５
を封止した後、ダミー突起電極１６と共にリードフレー
ム２４の連結部２１が切除されるように、図６の鎖線位
置ａから切断する。これによって、図１及び図２に示す
目的の突起電極１５が格子状に多数形成された超多ピン
化された半導体パッケージ３１が得られる。
【００３５】尚、微細凸部９は、図６の例ではリード６
の外周域に設けるようにしたが、その他、例えば図９に
示すように、最終的にリードフレームを切断したときに
半導体パッケージの終端縁に微細凸部９が残るように形
成することもできる。
【００３６】上述の実施例によれば、ソルダーレジスト
膜１４の形成に際して、その前処理として少なくともリ
ード６の外周域に銅メッキにより微細凸部９を形成して
下地を凹凸状とすることにより、この上に形成されたソ
ルダーレジスト膜１４の密着性を向上することができ
る。
【００３７】これによって、図５Ｇの工程ではソルダー
レジスト膜１４によって連結部２１を保持しているが、
これ以後の工程でソルダーレジスト膜１４の端部からの
剥離が防止される。そして、この微細凸部９はリード６
の形成と同時にメッキ法により形成するので、工程数の
増加はない。
【００３８】半田ボールによる突起電極１５の形成に際
し、最外側の突起電極１５のさらに外側にダミー突起電
極１６を同時にメッキ法で形成することにより、最外周
のダミー突起電極１６のサイズがバラツクだけで、最端
の突起電極１５を含めて全ての突起電極１５のサイズを
同じに形成することができ、突起電極１５のサイズの均
一化が図れる。即ち突起電極１５のサイズのバラツキを
小さく抑えることができる。
【００３９】突起電極１５をメッキ法により形成するこ
とにより、突起電極１５の位置ずれも生じない。突起電
極１５をメッキ法で形成するとき、先ずリード端のパッ
ド部７より広い下地膜１８を形成した後、突起電極１５
となる半田１９を形成しているので、最終的に得られる
突起電極（即ち半田ボール）１５は、リード６上に一部
跨がるように形成され、突起電極１５のピッチをより縮
小することができる。これは、高密度実装パッケージと
して要求される微細ピッチ化に対応できる。
【００４０】面積の広い下地膜１８上に突起電極１５を
形成するので、この下地膜１８が実質的なパッド部とし
て作用し、パッド部と突起電極１５との接合の信頼性を
高めることができる。
【００４１】従って、本実施例では、信頼性の高い、且
つ小型、超多ピン構造の半導体パッケージを製造するこ
とができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、メッキ法によりリード
を形成すると同時にリードの外周域においても多数の微
細凸部を形成し、この微細凸部によって凹凸状とされた
下地にソルダーレジスト膜を形成するので、ソルダーレ
ジスト膜と下地との密着性を向上することができ、製造
工程中でのソルダーレジスト膜の剥離を防止することが
できる。
【００４３】また、メッキ法によりリードのアウターリ
ード部に突起電極を形成すると同時にアウターリードの
外側上、即ち最外側の突起電極のさらに外側に、ダミー
突起電極を形成することにより、このダミー突起電極の
サイズがバラツクだけで、最外側の突起電極も内側の突
起電極と同じサイズで形成することが可能となり、突起
電極のサイズの均一化が図れる。また、突起電極をメッ
キ法で形成するので、突起電極のより微細ピッチ化が可
能となる。
【００４４】従って、信頼性が高く且つ微細ピッチで超
多ピン化、小型化された半導体パッケージを製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体パッケージの一例を示す断
面図である。
【図２】本発明に係る半導体パッケージの一例を示す平
面図である。
【図３】Ａ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法
の一例を示す製造工程図である。 Ｂ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の一例を
示す製造工程図である。 Ｃ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の一例を
示す製造工程図である。
【図４】Ｄ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法
の一例を示す製造工程図である。 Ｅ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の一例を
示す製造工程図である。 Ｆ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の一例を
示す製造工程図である。
【図５】Ｇ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法
の一例を示す製造工程図である。 Ｈ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の一例を
示す製造工程図である。 Ｉ 本発明に係る半導体パッケージの製造方法の一例を
示す製造工程図である。
【図６】図４Ｅの工程図に対応する要部の平面図であ
る。
【図７】図３Ｂの工程に対応するリード，パッド部，ダ
ミーパッド微細凸部の具体的パターンを示す要部の平面
図である。
【図８】リードフレームの要部の平面図である。
【図９】Ａ 突起電極の形成工程図である。 Ｂ 突起電極の形成工程図である。
【図１０】従来のＢＧＡパッケージの断面図である。
【符号の説明】
１ 金属ベース ２ 銅基板 ３ アルミニウム膜 ４ 銅の薄膜 ６ リード ７ パッド部 ８ ダミーパッド部 ９ 微細凸部 １３ 絶縁性膜 １４ ソルダーレジスト膜 １５ 突起電極 １６ ダミー突起電極 ２１ 連結部 ２２ バンプ ２４ リードフレーム ２５ 半導体チップ ２７ 接着剤 ２８ 剛性板 ２９ 樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属ベースの面上にメッキ法により複数
    のリードと、該リードの外周域において多数の微細凸部
    を形成する工程と、 前記各リードを保持するための絶縁性膜を形成する工程
    と、 前記微細凸部を有する外周域を含んでソルダーレジスト
    膜を選択的に形成する工程と、 前記各リードのアウターリード部に前記ソルダーレジス
    トの開口を通じて突起電極を形成する工程と、 前記金属ベースを外周の連結部を残して選択的に除去し
    て前記各リードを分離する工程と、 前記リードのインナーリード部と半導体チップを接合す
    る工程と、 前記金属ベースによる連結部を切除する工程を有するこ
    とを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
  2. 【請求項２】 金属ベースの面上にメッキ法により複数
    のリードを形成する工程と、 前記各リードを保持するための絶縁性膜を形成する工程
    と、 ソルダーレジスト膜を選択的に形成する工程と、 前記各リードのアウターリード部上と、該各アウターリ
    ード部の外側上に、メッキ法により突起電極と、ダミー
    突起電極を夫々形成する工程と、 前記金属ベースを外周の連結部を残して選択的に除去し
    て前記各リードを分離する工程と、 前記リードのインナーリード部と半導体チップを接合す
    る工程と、 前記ダミー突起電極と共に前記金属ベースによる連結部
    を切除する工程を有することを特徴とする半導体パッケ
    ージの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記各リードのアウターリード部に突起
    電極を形成する工程で同時に各アウターリード部の外側
    にダミー突起電極を形成し、 前記金属ベースによる連結部を切除する工程で前記ダミ
    ー突起電極と共に前記連結部を切除することを特徴とす
    る請求項１に記載の半導体パッケージの製造方法。
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