KR100231836B1 - 리드프레임의 식각방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 장치의 조립공정에 사용되는 리드프레임(leadframe)의 식각방법에 관하여 개시한다. 이를 위하여 본 발명은 리드프레임 소재의 양면에 식각할 치수와 동일한 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 제1 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 리드프레임 소재의 양면에 식각완충용 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 제2 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 리드프레임 소재를 1차 식각하는 제3 단계와, 상기 1차 식각이 끝난 리드프레임 소재에서 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 제4 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 리드프레임 소재를 2차 식각하여 최종 식각 단면을 형성하는 제 5단계와, 상기 2차 식각이 끝난 리드프레임 소재에서 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 제6 단계를 구비하는 것을 특징으로 리드프레임의 식각방법을 제공한다.
Description
본 발명은 반도체 장치의 조립공정(assembly process)에 사용되는 리드프레임에 관한 것으로, 상세하게는 반도체 장치의 조립공정에 사용되는 리드프레임(leadframe)의 개선된 식각방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 조립공정에 사용되는 리드프레임은 패키지의 핵심 구성 재료의 하나로서, 반도체 패키지의 내부와 외부를 연결해 주는 도선(lead) 역할과, 반도체 칩을 지지해 주는 지지대 역할을 하는 것이다. 즉 이러한 리드프레임은 칩을 탑재하는 칩패드(chip pad)와 내부리드(inner lead) 및 외부리드(external lead)로 구성된다. 리드프레임의 제조공정은 크게 스탬핑 방식과 에칭 방식의 2가지로 나눌 수 있다. 이중, 스탬핑 방식은 금형으로 제조하는 방법으로서 순차 이송형 프레스 금형 장치에 의해 기판을 순차적으로 이송시키면서 타발함으로써 소정 패턴을 갖는 리드 프레임을 제조하는 방식이다. 이 방식은 초고속 생산으로 대량 생산이 가능하나, 금형 제작기간이 6개월에서 10개월 사이로 길고 , 초기 금형 투자 비용이 많이 소용되기 때문에 다품종 소량 생산에는 에칭 방식을 채용하고 있다. 이에 반하여 에칭 방식은 기판의 양면에 포토레지스트층을 형성한 후, 노광 및 현상 공정을 거친 다음 에칭하여 원하는 패턴대로 리드 프레임을 제조하는 방법으로서, 미세 패턴 형성에 적합하고 공정 소요시간이 짧다는 잇점이 있다. 그러나 경제성과 양산성이 다소 불량하기 때문에 그 개선책에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.
상술한 두가지 방법중에서 에칭방식에 의한 리이드 프레임 제조공정은 리드프레임의 설계가 완료된 상태에서 소재를 전처리 하는 전처리단계, 포토레지스트 코팅(PHOTORESIST COATING)단계, 노광단계, 현상단계, 에칭단계, 박리단계 그리고 후처리단계로서 프레이팅 단계 (plating step), 테이핑 단계(taping step) 등을 포함하는 공정을 연속적으로 수행하여 제조하게 된다.
상기 방법에 의한 리드 프레임의 제조는 전처리단계에서 포토레지스트 도포전에 소재에 부착된 불순물을 제거하고, 상기 레지스트 코팅단계에서 감광성 수지막인 포토레지스트를 소재의 표면에 균일하게 도포한다. 상기 포토레지스트는 광조사에 의해 감광부분이 현상액에 녹지 않게 되거나(네가티브형) 가용(可溶)되는 (포지티브형) 성질을 가진 수지성분이다. 상기와 같이 포토레지스트의 도포가 완료되면 노광단계에서 포토레지스트를 도포한 소재위에 제작하고자 하는 형상과 동일하게 패턴이 형성된 필름이나 유리로 된 포토 마스크를 올려 놓고 광을 조사하여 제품형상을 노광한다. 그리고 상기 현상단계에서 빛이 조사된 부분의 레지스트막을 소정의 패턴으로 현상시키고, 상기 에칭단계에서 화학적 식각방식으로 가공형태의 제품형상을 형성한 후, 상기 박리단계에서 리드 프레임에 잔존하는 레지스트를 제거한다 그리고 후처리 공정인 상기 프레이팅 단계에서 리드프레임의 내부리드 팁(inner lead tip)과 칩패드에 은도금을 하고, 테이핑 단계에서 리드 프레임의 변형 및 핀의 간격을 유지하기 위하여 테이프를 부착한다.
도 1은 종래기술에 의한 엣지드 리드프레임(etched leadframe)의 식각방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 1은 리드프레임 소재(1)의 양면에 포토레지스트(3)를 도포하고 현상(development) 공정을 진행한 후, 포토레지스트(3)를 식각마스크로 리드프레임 소재(1)에 식각(etching)을 진행하였을 때의 단면도이다. 상세히 설명하면, 하이핀(Hi-pin) 리드프레임 제작시에는 에칭단계에서 도 1에 도시된 바와 같이 에칭용액에 의해 리드프레임 소재의 측단부가 과대식각(undercut)되어 날카로운 형상(5)을 형성함으로써 정밀한 치수를 요구하는 리드프레임을 만드는데 많은 장해가 되어 왔다.
또한, 언더컷에 의한 리드프레임 소재 측단부의 날카로운 형상(5)은 후속공정이 진행되는 인너리드의 팁(tip)이나 칩 패드(chip pad)에 은도금(silver plating)을 하는 공정이나, 패키징 공정에서 외부 리드(external lead)에서 주석과 납(Sn/Pb)의 합금을 도금(plating)하는 공정에서 도금된 물질의 두께가 불균일해지는 요인이 되기도 한다
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 리드프레임 소재의 식각방법을 개선하여 리드프레임의 측단부에서 발생하는 날카로운 형상을 억제함으로써 리드프레임을 정밀한 치수로 제조할 수 있고, 리드프레임의 표면에 도금되는 물질의 두께의 균일성을 향상시킬 수 있는 리드프레임의 식각방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래기술에 의한 엣지드(etched) 리드프레임(etched leadframe)의 식각방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엣지드(etched) 리드프레임의 식각방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
100: 리드프레임 소재,102: 제1 포토레지스트 패턴,
104: 제2 포토레지스트 패턴,
106: 리드프레임 소재 측단부의 날카로운 형상,
108: 최종 식각 단면.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 리드프레임 소재의 양면에 식각할 치수와 동일한 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 제1 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 리드프레임 소재의 양면에 식각완충용 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 제2 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 리드프레임 소재를 1차 식각하는 제3 단계와, 상기 1차 식각이 끝난 리드프레임 소재에서 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 제4 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 리드프레임 소재를 2차 식각하여 최종 식각 단면을 형성하는 제 5단계와, 상기 2차 식각이 끝난 리드프레임 소재에서 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 제6 단계를 구비하는 것을 특징으로 리드프레임의 식각방법을 제공한다.
상기 리드프레임 소재는 구리(Cu), 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중에서 선택된 하나의 금속을 포함하여 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는데 사용되는 박리액은 수산화나트륨(NaOH) 용액을 사용하고, 제1 식각 및 제2 식각에 사용되는 식각액은 염화철(FeCL3) 용액을 사용하는 것이 적합하다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는데 사용되는 박리액인 수산화나트륨(NaOH) 용액은 PH의 농도가 각각 다른 것을 사용하는 것이 적합하다.
또한, 상기 제1 포토레지스트 패턴과 제2 포토레지스트 패턴은 수산화나트륨 용액의 PH의 농도에 따라 박리되는 특성이 변하는 카세인(Casein)이나 드라이 필름(dry film)을 재질로 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제2 포토레지스트 패턴의 폭은 리드프레임 소재 두께의 50∼100%의 범위에서 형성하는 것이 적합하고, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성되는 위치는 최종적인 식각이 이루어지는 곳에 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 리드프레임 소재를 2차에 걸쳐서 식각하여 언더컷의 발생을 억제함으로써 정밀한 치수를 갖는 리드프레임을 제조할 수 있고, 동시에 리드프레임 소재의 측단부에 발생되는 날카로운 형상을 방지하여 리드프레임의 외부 표면에 도금되는 물질 두께의 균일성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엣지드(etched) 리드프레임의 식각방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 동(Cu), 철(Fe) 및 니켈(Ni)을 포함하는 금속을 재질로 하는 리드프레임 소재(100)의 양면에 제1 포토레지스트 막을 도포(coating)하고, 현상공정을 진행하여 제1 포토레지스트 패턴(102)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(102)이 형성된 리드프레임 소재(100) 양면에 제2 포토레지스트 막을 도포하고 현상공정을 진행하여 제1 포토레지스트 패턴(102)의 안쪽으로 인접하여 소정의 폭을 갖는 제2 포토레지스트 패턴(104)을 형성한다. 이러한 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(102, 104)은 카세인(Casein)이나 드라이 필름(dry film)을 사용하여 조성을 다르게 구성한다. 그 이유는 카세인이나 드라이 필름은 박리액인 수산화나트륨(NaOH)액의 PH 농도에 따라 박리되는 특성이 변화하기 때문이다. 또한, 제2 포토레지스트 패턴의 소정의 폭은 리드프레임 소재 두께의 50∼100%의 범위에서 형성하여 후속되는 1차 식각시에 언더컷을 방지하기 위한 식각완충층으로 활용한다. 여기서, 제1 포토레지스트 패턴(102)이 형성되는 위치는 최종적으로 식각이 이루어져야 할 영역에 형성한다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴(102, 104)이 형성된 리드프레임 소재에 염화철(FeCl3) 용액을 식각액으로 사용하고, 제2 포토레지스트 패턴(104)을 식각마스크로 사용하여 하부의 리드프레임 소재(100)를 1차 식각한다. 상기 1차 식각은 습식식각이 적당하고 이때 종래의 기술과 동일하게 리드프레임 소재(100)의 측단부에 날카로운 형상(106)이 생기게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 1차 식각이 진행된 리드프레임 소제(100)에서 제2 포토레지스트 패턴(104)을 제거한다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(104)은 카세인이나 드라이 필름의 조성(composition)을 조절하여 제1 포토레지스트 패턴(102)의 조성과 다르게 구성하였기 때문에 박리액인 수산화나트륨(NaOH)의 PH 농도에 따라 박리되는 특성이 변한다. 따라서, 수산화나트륨(NaOH) 용액을 제1 PH 농도로 사용하여 제1 포토레지스트 패턴(104)을 제거한다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(102)을 식각마스크로 염화철(FeCl3)를 식각액으로 사용하여 2차 식각을 진행하여 리드프레임 소재의 측단부에 형성된 날카로운 형상(106)이 없어지고 직선에 가까운 최종 식각단면(108)을 형성한다. 상기 2차 식각은 리드프레임 소재의 단면을 관통되는 1차 식각이 이미 진행되었으므로 언더컷이나 날카로운 형상(106)의 발생을 1차 식각때보다 줄이고 최종 식각단면(108)이 직선에 가까워 진다. 여기서, 제1 포토레지스트 패턴(102)이 최종적으로 식각이 이루어지는 영역에 형성되었기 때문에, 식각된 최종 식각 단면(108)이 비교적 직선에 가깝고 종래의 기술에서와 같이 날카로운 형상의 발생으로 인한 리드프레임의 치수오차를 줄일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 2차 식각이 완료된 리드프레임 소재(100)에서 제2 포토레지스트 패턴을 제2 PH 농도를 갖는 수산화나트륨 용액을 박리액으로 사용하여 제거함으로써 리드프레임의 식각공정을 완료하였을 때의 단면도이다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.
따라서, 상술한 본 발명에 따르면, 2차에 걸쳐서 리드프레임 소재를 식각함으로써 리드프레임 소재의 단면을 직선에 가까운 식각 단면으로 형성하여 보다 정밀한 치수를 갖는 리드프레임을 제조할 수 있다.
Claims (8)
- 리드프레임 소재의 양면에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 제1 단계;상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성된 리드프레임 소재의 양면에 식각완충용 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 제2 단계;상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 리드프레임 소재를 1차 식각하는 제3 단계;상기 1차 식각이 끝난 리드프레임 소재에서 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 제4 단계;상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 리드프레임 소재를 2차 식각하여 최종 식각 단면을 형성하는 제 5 단계; 및상기 2차 식각이 끝난 리드프레임 소재에서 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 제6 단계를 구비하는 것을 특징으로 리드프레임의 식각방법.
- 제1항에 있어서, 상기 1차 식각과 2차 식각을 하는 방법은 염화철(FeCl3) 용액을 식각액으로 사용하는 것을 특징으로 리드프레임의 식각방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는데 사용되는 박리액은 수산화나트륨(NaOH) 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 식각방법.
- 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는데 사용되는 박리액인 수산화나트륨(NaOH) 용액은 PH의 농도가 각각 다른 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 식각방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴과 제2 포토레지스트 패턴은 수산화나트륨 용액의 PH의 농도에 따라 박리되는 특성이 변하는 카세인(Casein)이나 드라이 필름(dry film)을 재질로 사용하여 형성하는 것을 특징으로 리드프레임의 식각방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴의 폭은 리드프레임 소재 두께의 50∼100%의 범위에서 형성하는 것을 특징으로 리드프레임의 식각방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴이 형성되는 위치는 최종적인 식각이 이루어지는 곳에 형성하는 것을 특징으로 리드프레임의 식각방법.
- 제1항에 있어서, 상기 리드프레임 소재는 구리(Cu), 철(Fe) 및 니켈(Ni) 중에서 선택된 하나의 금속을 포함하여 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리드프레임의 식각방법.
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