JP2524645B2 - リ―ドフレ―ムおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、リードフレームに係り、特に高密度のリー
ドフレームに関する。

（従来の技術） IC,LSIなどの半導体装置用リードフレームは、フォト
エッチング法またはプレス加工のいずれかの方法によっ
て、0.25mmあるいは0.15mmの板厚の金属条材の不要部分
を除去することによって形状加工したのち、所定部分に
めっきを行うめっき工程、テープを貼着しインナーリー
ド相互間を固定する固定工程等を経て形成される。

ところで、半導体装置の高密度化および高集積化に伴
い、チップ面積が増大すると共にリードピン数が増加す
るものの、パッケージは従来通りかもしくは小型化の傾
向にある。

従って、同一面積内においてインナーリードの本数が
増加すれば、当然ながらインナーリードの幅および隣接
するインナーリードとの間隔は狭くなる。このため、強
度の低下によるインナーリードの変形およびその変形に
よるインナーリード間の短絡等の不良が問題となってい
る。

例えば、プレス加工においては、加工精度および経済
的な面からリード間隔Ｄと板厚ＴはＤ≧Ｔの関係を持た
せるのが望ましいことがて良く知られている。

しかしながら、近年、半導体装置の高集積化は進む一
方であり、リード間隔が板厚以下となり、さらにリード
幅も微細なものが要求されるようになってきている。こ
のように、板厚以下であるようなリード間隔のプレス打
ち抜きに際しては、押さえ面積が狭くなり、押圧が低下
してインナーリードおよびアウターリードに捩じれが働
き、残留応力が滞留する。そしてこの傾向は、Ｄ＜Ｔの
関係とリード幅とが狭くなるとともに増大する。

このように残留応力が残ると後続の熱工程や曲げ工程
を経ると残留応力の影響を受けてリードの変形やより等
が発生し、上述したような強度の低下のみならず、変形
が生じ易く、短絡等の不良が生じ易いという問題があっ
た。

一方、エッチングによる加工においては、加工深さの
増大およびリード幅が狭くなると、アンダーカット現象
の影響が顕著となり、寸法精度および強度の低下が問題
となる。この現象は、加工深さと共に増大し、腐食係数
をＦ、深さをＤ、開孔幅をＷ、加工幅（リード幅）をｗ
としたとき、これらの間に次のような関係がある事が知
られている。

Ｗ−ｗ＝2D/F この式からも、深さＤすなわち板厚を小さくするのが
望ましいことがわかる。しかしながら、板厚を小さくし
た場合、機会的強度が小さくなり、枠部で支持も困難と
なる。このため工程間および工程中における搬送や位置
決めに際して基準ピンの挿入、抜き出し等で折れや曲が
り等の損傷が生じ易くリードフレームの歩留まりや信頼
性を低下させるという問題があった。

そこで、特開昭60−103653号公報に示されているよう
に、インナーリード間をプレス加工した後にコイニング
を施して肉薄部を形成し、さらにコイニングによって生
じた余肉を除去して肉薄のインナーリードを形成する方
法も提案されている。

しかしながらこの方法では、コイニングによる製造コ
ストの上昇のみならず、コイニングによって生じた残留
応力によるインナーリード先端の変形に起因するリード
フレームの信頼性及び歩留まり低下並びに残留歪を除去
するための熱処理を必要とする等の問題がある。

また、ボランティング性の向上をはかるために、イン
ナーリード先端や半導体素子搭載部には一般的に貴金属
をめっきした構造がとられることが多い。

このため、めっき装置への搬送中にインナーリード先
端の変形を生じたり、インナーリード先端部の側面にも
銀（Ag）などのめっき金属が付着し、めっき領域とパッ
ケージラインとの距離が短かいために、実装後の半導体
装置においてマイグレーションが発生し、隣接するイン
ナーリード間で短絡を起こしたりし、これが信頼性低下
の原因となっていた。

このような問題を解決するために、帯状材料の所定位
置に金などの貴金属めっきを行った後、成形を行うこと
により、インナーリード側面へのめっき金属の付着を防
止すると共に、めっき工程中のインナーリード先端の変
形を防止するという方法も提案されている。

しかしながら、この方法では、アウターリードの先端
部などには、半田付け特性をよくするために、さらに半
田めっきを行わねばならない。

さらに、この方法では、不完全形状の帯状材料に対し
てめっきが行われるため、その位置ずれの確認が困難で
あり、不良品が多量に発生するという危険があった。

そこで、めっきに先立ち、位置決めのためのパイロッ
ト孔を設ける方法も提案されているが、パイロット孔形
成のためのスタンピング工程が必要であり、結果的にス
タンピングを２回行う必要があり、生産性が悪いという
問題があった。また、めっき部分をスタンピングするた
め、傷が付き易く、歩留まりが悪いと言う問題もあっ
た。

また通常の方法で成型したのち、めっき用マスクに突
出部を設け、この突出部がインナーリード間に嵌挿され
るようにし、インナーリード側面へのめっき液の侵入を
防止する方法も提案されているが、この方法もインナー
リードとマスクの突起部が合致しなかった場合、インナ
ーリードが変形する上、マスクの老巧化が早く、コスト
が高いという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、半導体装置の高集積化に伴い、リード間
隔およびリード幅は小さくなる一方であり、加工精度の
向上が大きな問題となっていた。また、インナーリード
先端の側面へのめっき金属の付着が、半導体装置の信頼
性低下の原因となっていた。

従って、リードフレーム全体の板厚を薄くする必要が
ある。しかしながら、リードフレーム全体を肉薄にする
と、全体の強度が低下して搬送、取扱いおよび位置決め
の際にリードフレームの変形、損傷が生じ半導体装置の
信頼性および歩留まり低下の原因となっていた。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、リード
フレームの所要の強度を維持し、製造が容易で高精度で
かつ信頼性の高いリードフレームを提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） そこで本発明のリードフレームでは、半導体素子搭載
部を囲むように配設された複数のインナーリードと、前
記インナーリードそれぞれに連続して形成されたアウタ
ーリードと、前記アウターリードを側縁から支持するよ
うに一体的に形成されたサイドバーとを具備したリード
フレームにおいて、前記インナーリードおよびアウター
リードがサイドバーよりも肉薄となるように構成される
とともに、前記リードフレームの裏面全体が絶縁性樹脂
膜に一体的に固着されていることを特徴とする。

また本発明のリードフレームの製造方法では、条材に
対し、サイドバー形成領域を除く領域を肉薄化する肉薄
化工程と、前記条材の裏面全体に絶縁性樹脂膜を貼着す
る貼着工程と、前記条材に対しフォトリソグラフィを用
いたエッチングを行うことにより、半導体素子搭載部を
囲むように配設された複数のインナーリードと、前記イ
ンナーリードそれぞれに連続して形成されたアウターリ
ードと、前記アウターリードを側縁から支持するように
一体的に形成されたサイドバーとを具備したリードフレ
ームの形状加工を行う形状加工工程とを含むことを特徴
とする。

（作用） 上記構成によれば、微細加工の必要なインナーリード
領域等は肉薄とし、加工精度を良好とする一方、支持強
度の必要なサイドバー領域等は肉厚としているため、高
精度でかつ強度の高いリードフレームを得ることが可能
となる。

特に、近年半導体集積回路の微細化が進むにつれてイ
ンナーリードのみならずアウターリードについても微細
化が進む一方であり、板厚に比べてパターン幅が著しく
小さいと、パターニング精度を得ることができないとい
う問題がある。そこで微細パターンを得るためには、イ
ンナーリードやアウターリードを肉薄にするのが望まし
い。しかしながら、リードフレーム全体を肉薄にすると
全体の強度が低下してしまい、めっき工程において変形
を生じたり、位置ずれが生じたり歩留まりが大幅に低下
する。

そこで本発明によれば、サイドバーやサポートバーな
どの肉厚をそのまま維持し、支持強度を維持した状態
で、高精度で微細なインナーリードあるいはアウターリ
ードをもつリードフレームを提供する。

すなわち、インナーリードもアウターリードも肉薄に
した場合、強度が大幅に低下し、そのままではねじれな
どの歪みが発生しやすいが、本発明によれば、少なくと
もサイドバーが肉厚で形成されるとともに、裏面全体が
絶縁性フィルムで支持されているため、ねじれの発生も
なく強度が維持され、インナーリードのみならずアウタ
ーリードも高精度で微細なパターン形状をもつリードフ
レームを得ることができる。

また、発明の方法によれば、肉薄化したのち、パター
ニングに先立ち、裏面全体に絶縁性フィルムを貼着し、
フォトリソグラフィによりパターニングを行うようにし
ているため、ねじれの発生もなく強度が維持され、イン
ナーリードのみならずアウターリードも高精度で微細な
パターン形状のリードフレームを得ることが可能とな
る。また、樹脂封止工程後に、切除されるサイドバーに
隣接するアウターリード先端は肉薄であるため、仕上げ
工程における切断が容易であるという効果がある。

製造に際しては、金属条材の所定の領域を残して表面
に選択的にレジストパターンを形成し、このレジストパ
ターンから露呈する領域を所定の厚さとなるまでエッチ
ング除去し肉薄部を形成したのち、この肉薄部内に少な
くともインナーリード部が形成されるように、インナー
リード、アウターリードなどの形状加工を行うようにし
ている。これにより、エッチングにより残留応力のない
肉薄部を形成したのち、形状加工を行うようにしている
ため、外枠では、肉厚で強固である一方、寸法精度の厳
しいインナーリード部等の領域は肉薄部からの加工であ
り、エッチングによる加工の場合も、プレス加工による
打ち抜きの場合も高精度の微細パターンの形成が可能と
なる。

この形状加工にはプレス加工を用いるかまたはエッチ
ング加工を用いる。

形状加工にエッチングを用いた場合、出発材料が肉薄
となっているため、アンダーカットが少なく高精度のパ
ターン形成が可能となる。

エッチング加工を用いる場合には、望ましくは表面に
リードフレームのパターンを有するレジストパターンを
形成し、裏面には肉薄部形成領域に開口を有するレジス
トパターンを形成しておき、この状態で両面からエッチ
ングを行うようにする。このように両面からエッチング
を行うようにしているため、肉薄部の形成と形状加工と
が同時に極めて高精度に行われ得る。

またプレス加工による打ち抜きの場合も、前述した条
件式を満たすように、出発材料が肉薄となっているた
め、捩じれなどの加工応力の少ないリードフレームを得
ることができ、従って、後続工程における加熱工程を経
ても変形の少ないリードフレームを得ることが可能とな
る。

望ましくは、この形状加工に際し、インナーリード先
端部を互いに連結する連結片を残して形状加工を行った
後、この連結片を除去し、個々のインナーリードに分割
するようにしている。

また、連結片を残して形状加工を行った後、この連結
片の切除に先立ち、インナーリード相互間の位置を絶縁
性部材を用いて固定する固定工程を含むようにしてい
る。これにより、リード間隔を良好に維持し、ボンディ
ング性を高めることが可能となる。

さらにまた、連結片を残して形成加工を行った後、こ
の連結片の切除に先立ち、インナーリード先端部にめっ
きを行うようにしている。

また、肉薄部形成のためのエッチング工程後、形状加
工工程に先立ち、素子搭載領域をはじめインナーリード
先端部に相当する領域にめっきを行うようにしている。
これにより、インナーリード側部へのめっき金属の付着
を防止することができるため、インナーリード間隔の減
少やエレクトロマイグレーションを防止することが可能
となる。

ここで、肉薄部は外枠等の肉厚部の約1/2程度の肉厚
を有するように加工するのが望ましい。

また、肉薄部は少なくともインナーリード部を含むよ
うに形成し、またダムバー、アウターリードも含むよう
に形成しても良い。

また、肉薄部の形成後、少なくともインナーリードお
よびアウターリード形成領域にPdまたはPd−Niめっきを
施し、プレス加工によって形状加工をおこなうようにす
れば、プレス加工のみで完成し、従来のようにめっきを
行う必要がないため、インナーリード側面へのめっき金
属の付着もなく、まためっき工程中のインナーリード先
端の変形を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳
細に説明する。

実施例１ 本発明の第１の実施例の方法によって形成されるリー
ドフレームは、第１図（ａ）に平面図、第１図（ｂ）に
そのＡ−Ａ断面図、第２図に斜視図を示す如く、パッケ
ージラインＰよりも内側を、サポートバー17およびダイ
パッド11を除いて、サイドバーなどの外側領域の肉厚1/
2程度としたことを特徴とするものである。

すなわち、ダイパッド11のまわりにインナーリード12
が放射状に配列されたパッケージラインＰの内側領域Q1
と、ダムバー13、アウターリード14、サイドバー15,16
などの形成された外側領域Q2とから構成されている。こ
こでサポートバー17およびダイパッド11は支持を強固に
するために肉厚となるように形成されている。18はポリ
イミドテープである。

次に、このリードフレームの製造方法について説明す
る。

まず、第３図（ａ）に示すように、フォトリソ法を用
いて帯条材料Ｍのインナーリード12形成領域を除く領域
をレジストパターンＲで被覆する。ここでは、第４図
（ａ）に示すように、帯条材料Ｍを巻きだし装置21、間
欠送り装置22、巻き取り装置23を用いてレジストパター
ン形成装置24内を走行せしめることによって形成する。

この後、第３図（ｂ）に示すように、このレジストパ
ターンＲをマスクとし、約1/2の深さまでエッチング
し、肉薄領域R1を形成する。ここでも第４図（ｂ）に示
すようにレジストパターンの形成された帯条材料Ｍを巻
きだし装置21および巻き取り装置23を用いてエッチング
装置25内を走行せしめることによってエッチングが連続
的に施されるようになっている。

このようにして肉薄領域の形成された金属条材を用い
て、第３図（ｃ）に示すように、リードフレーム単位の
４隅から所望の形状のインナーリード（先端面を除く）
12、ダムバー13、アウターリード14の一部などの抜き型
を具備した金型に装着し、プレス加工を行なうことによ
り、第１の打ち抜き領域A1を形成し、インナーリードの
先端面を残してインナーリード部11をパターニングす
る。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、同様に前記第１
の打ち抜き領域A1に並ぶ次の領域のインナーリード（先
端面を除く）12、ダムバー13、アウターリード14の一部
などの抜き型を具備した金型に装着し、プレス加工を行
なうことにより、第１の打ち抜き領域A1を形成し、イン
ナーリードの先端にタイバーＴを残してインナーリード
部１をパターニングする。

この後、第３図（ｅ）に示すように、さらに中央部の
第１の打ち抜き領域A1を形成し、インナーリードの先端
にタイバーＴを残してインナーリード部12のパターニン
グを完了する。

続いて、裏面全体にインナーリード固定用のポリイミ
ドテープ18を貼着し、めっき工程を経て３図（ｆ）に示
すように、前記工程で残されたインナーリード端部の第
２の打ち抜き領域A2（キャビテイ領域）を打ち抜き、タ
イバーＴを切除しダイパッド11とインナーリード先端と
を分離し、リードフレームの形状加工が終了する。

このようにして形成されたリードフレームは、形状加
工のためのプレス工程の出発材料が肉薄となっているた
め、捩じれなどの加工応力の少ないリードフレームを得
ることができ、従って、後続工程における加熱工程を経
ても変形の少ないリードフレームを得ることが可能とな
る。

さらにまた、インナーリードの先端に連結片を残して
形状加工し、連結片の切除に先立ち、インナーリード相
互間の位置をポリイミドープを用いて固定する固定工程
を含むようにしているため、リード間隔を良好に維持
し、ボンディング性を高めることが可能となる。

なお、前記実施例では、インナーリード間領域の打ち
抜き後、めっきを行うようにしたが、肉薄部形成のため
のエッチング工程後、インナーリード間領域の打ち抜き
工程に先立ち、素子搭載領域をはじめインナーリード先
端部に相当する領域にめっきを行うようにしてもよく、
このようにすることによって、インナーリード側部全体
にわたるめっき金属の付着を防止することができるた
め、寸法精度の低下、エレクトロマイグレーション（銀
の場合）の防止することが完全なものとなる。

また、肉薄部の形成後、少なくともインナーリードお
よびアウターリード形成領域にPdまたはPd−Niめっきを
施し、プレス加工によって形状加工をおこなうようにす
れば、プレス加工のみで完成し、従来のようにめっきを
行う必要がないため、インナーリード側面へのめっき金
属の付着もなく、まためっき工程中のインナーリード先
端の変形を防止することもできる。

実施例２ 前記実施例では肉薄部の形成後、プレス加工により形
状加工を行う方法について説明したが、本発明の第２の
実施例として、肉厚部の形成後、エッチングにより形成
加工を行う方法について説明する。

第３図（ｂ）に示す工程までは前記第１の実施例とま
ったく同様にして形成するが、ここではアウターリード
部まで肉薄となるように形成している。

すなわち本発明の第２の実施例の方法によってって形
成されるリードフレームは、第５図（ａ）に平面図、第
５図（ｂ）にそのＡ−Ａ断面図、第６図に斜視図を示す
如く、サポートバー17およびダイパッド11形成領域Q2を
除く他の領域Q1を肉厚の1/2程度としたことを特徴とす
るものである。

他部については前記実施例１と同様に形成されてい
る。

次に、このリードフレームの製造方法について説明す
る。

まず、実施例１と同様にして第７図（ａ）に示すよう
に、フォトリソ法を用いて帯条材料Ｍのインナーリード
12形成領域、アウターリード形成領域14などを除く領域
をレジストパターンＲで被覆する。

この後、第７図（ｂ）に示すように、このレジストパ
ターンＲをマスクとし、約1/2の深さまでエッチング
し、肉薄領域A1を形成する。ここでも第４図（ｂ）に示
すようにレジストパターンの形成された帯条材料Ｍを巻
きだし装置21および巻き取り装置23を用いてエッチング
装置25内を走行せしめることによってエッチングが連続
的に施されるようになっている。

このようにして肉薄領域の形成された金属条材の裏側
全体にインナーリード固定用のポリイミドテープ28を貼
着したのち、フォトリソ法により、レジストパターンを
形成し、これをマスクとして第７図（ｃ）に示すよう
に、所望の形状のインナーリード12、ダムバー13、アウ
ターリード14などを有するパターンを形成する。

最後に、めっき工程を経て、第５図（ａ）、第５図
（ｂ）および第６図に示したリードフレームが完成する
（第５図および第６図ではポリイミドテープ28は省略し
た）。

このリードフレームによれば、肉薄部の形成後エッチ
ングにより形状加工がなされるため、アンダーカットが
少なく高精度のパターン形成が可能となる。

また、プレス加工を用いていないため、残留応力がほ
とんどなく高精度のパターン形成が可能とうなる。

このリードフレームは、素子チップの搭載、ワイヤボ
ンディング、樹脂封止などの工程を経て半導体素子とし
て完成されるが、極めて信頼性の高いものとなってい
る。

なお、肉薄部の形成後、鉄−ニッケル合金板等の条材
の表面および裏面にパラジウムめっきを施すようにして
もよい。これにより、側面へのめっきもれもなく良好な
めっき領域を形成することができまた、スタンピング後
にめっきを行う必要がないため、めっき装置への搬送中
にインナーリード先端の変形を生じたりすることもなく
信頼性の高いリードフレームを得ることができる。ま
た、パラジウムめっきの存在により半田付着性が極めて
良好である上、インナーリード先端部側面はめっき金属
の付着しない状態で、得ることができ、寸法精度を良好
に維持することができる。まためっき層に銀を用いた場
合に起こりやすいマイグレーションの発生もこのように
することによって防止できる。

また、前記実施例では、出発材料として肉薄部の形成
と形状加工を別々に行う方法について説明したが、肉薄
部の形成と形状加工を同時に行うようにしてもよいこと
はいうまでもない。次に実施例３としてこの例について
説明する。

実施例３ 前記実施例では肉薄部の形成後、エッチング加工によ
り形状加工を行う方法について説明したが、本発明の第
３の実施例として、肉薄部の形成と形状加工とを同時に
行う方法について説明する。

すなわち本発明の第３の実施例の方法によってって形
成されるリードフレームは、第８図に平面図、第９図に
そのＡ−Ａ断面図を示す如く、インナーリード部を両面
エッチングにより肉薄としたことを特徴とするものであ
る。

他部については前記実施例１と同様に形成されてい
る。

次に、このリードフレームの製造方法について説明す
る。

まず、第10図（ａ）に示すように、フォトリソ法を用
いて帯条材料Ｍ裏面のインナーリード12形成領域を除く
領域をレジストパターンR1で被覆すると共に、帯条材料
Ｍ表面に所望の形状のインナーリード12、ダムバー13、
アウターリード14などを有するレジストパターンR2を形
成する。

そして、第10図（ｂ）に示すように、このレジストパ
ターンR1,2をマスクとしてエッチング液に浸漬し、両面
からエッチングし、所望の形状の肉薄のインナーリード
12、ダムバー13、肉厚のアウターリード14などを有する
パターンを形成する。ここでも第４図（ｂ）に示したよ
うにレジストパターンの形成された帯条材料Ｍを巻きだ
し装置21および巻き取り装置23を用いてエッチング装置
25内を走行せしめることによってエッチングが連続的に
施されるようになっている。

最後に、めっき工程を経て、第８図および第９図に示
したリードフレームが完成する。

このリードフレームによれば、条材の両方からエッチ
ングが進行し肉薄部の形成と形状加工とがエッチングに
より同時に行われるため、アンダーカットが少なく高精
度のパターン形成が可能となる。

また、この場合もプレス加工を用いていないため、残
留応力がほとんどなく高精度のパターン形成が可能とな
る。

このリードフレームは、素子チップの搭載、ワイヤボ
ンディング、樹脂封止などの工程を経て半導体素子とし
て完成されるが、極めて信頼性の高いものとなってい
る。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明のリードフレームに
よれば、外枠は、肉厚で強固である一方、寸法精度の厳
しいインナーリード部等の領域は肉薄部の加工であり、
裏面全体が絶縁性フィルムで支持された状態でエッチン
グされるため、ねじれの発生もなく強度が維持され、イ
ンナーリードのみならずアウターリードも高精度で微細
なパターン形状をもつリードフレームを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例のリードフ
レームを示す図、第３図（ａ）乃至第３図（ｆ）は同リ
ードフレームの製造工程を示す図、第４図（ａ）および
第４図（ｂ）はそれぞれリードフレームの製造装置を示
す図、第５図および第６図は本発明の第２の実施例のリ
ードフレームを示す図、第７図（ａ）乃至第７図（ｃ）
は同リードフレームの製造工程を示す断面図、第８図お
よび第９図は本発明の第３の実施例のリードフレームを
示す図、第10図（ａ）および第10図（ｂ）は同リードフ
レームの製造工程を示す断面図である。 11……ダイパッド、12……インナーリード、13……ダム
バー、14……アウターリード、15,16……サイドバー、1
7……サポートバー、18,28……ポリイミドテープ、Ｔ…
…ダイバー、Ｍ……帯条材料、21……巻きだし装置、22
……間欠送り装置、23……巻き取り装置、24……レジス
トパターン形成装置、25……エッチング装置、R,R1,R2
……レジストパターン。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子搭載部を囲むように配設された
   複数のインナーリードと、 前記インナーリードそれぞれに連続して形成されたアウ
   ターリードと、 前記アウターリードを側縁から支持するように一体的に
   形成されたサイドバーとを具備したリードフレームにお
   いて、 前記インナーリードおよびアウターリードがサイドバー
   よりも肉薄となるように構成されるとともに、 前記リードフレームの裏面全体が絶縁性樹脂膜に一体的
   に固着されていることを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】条材に対し、サイドバー形成領域を除く領
   域を肉薄化する肉薄化工程と、 前記条材の裏面全体に絶縁性樹脂膜を貼着する貼着工程
   と、 前記条材に対しフォトリソグラフィを用いたエッチング
   を行うことにより、半導体素子搭載部を囲むように配設
   された複数のインナーリードと、前記インナーリードそ
   れぞれに連続して形成されたアウターリードと、前記ア
   ウターリードを側縁から支持するように一体的に形成さ
   れたサイドバーとを具備したリードフレームの形状加工
   を行う形成加工工程とを含むことを特徴とするリードフ
   レームの製造方法。