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JP2012049323A - リードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法 - Google Patents

リードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法 Download PDF

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JP2012049323A
JP2012049323A JP2010189797A JP2010189797A JP2012049323A JP 2012049323 A JP2012049323 A JP 2012049323A JP 2010189797 A JP2010189797 A JP 2010189797A JP 2010189797 A JP2010189797 A JP 2010189797A JP 2012049323 A JP2012049323 A JP 2012049323A
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清 松永
Takao Shioyama
隆雄 塩山
Tetsuyuki Hirashima
哲之 平島
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Abstract

【課題】樹脂からの端子の抜け落ちを防止して製品の品質低下を抑制できるリードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】リードフレーム16は、一方側に表面に第1のめっき部12が形成されたワイヤボンディング部13を備え、他方側にワイヤボンディング部13に対応し、表面に第2のめっき部14が形成された外部接続端子部15を備え、第1のめっき部12をワイヤボンディング部13の先端周囲より突出させ、かつ貴金属めっき層を除く第1のめっき部12の厚みT1を5〜50μmとして、ワイヤボンディング部13の先側周囲に第1の抜止め23を形成した。製造方法は、第1のめっき部12を、形成されるワイヤボンディング部13の先端面に厚めっき26を施し、更にリードフレーム材20をエッチング処理することにより形成する。また、半導体装置10は、このリードフレーム16を用いた。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、QFN(Quad Flat Non−leaded Package)の半導体装置に用いるリードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法に係り、特に、外部接続端子部を封止樹脂の底面側に突出(又は露出)させるリードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法に関する。
従来、銅又は銅合金等で構成されるリードフレーム材を用い、エッチング処理によってエリアアレイ状の端子を備えた半導体装置を製造する方法として、例えば、特許文献1に記載の方法が知られている。簡単に説明すると、リードフレーム材の表面側に形成されるワイヤボンディング部と、このワイヤボンディング部に対応して裏面側に形成された外部接続端子部とに、それぞれ貴金属めっき層を形成し、リードフレーム材に表面側から所定深さのエッチング加工を行ってワイヤボンディング部を突出させ、リードフレーム材に半導体素子を搭載した後、この半導体素子の電極パッド部とワイヤボンディング部との間をボンディングワイヤにより接続して、リードフレーム材の表面側を樹脂封止し、裏面側にエッチング加工を行って各外部接続端子部を分離し独立させる方法である。
この方法により製造された半導体装置の特徴は、ワイヤボンディング部と外部接続端子部とで構成される各端子が、モールド樹脂91中に島状に独立して配置されており、しかも、図10に示すように、各端子90は、その半分程度しかモールド樹脂91内に埋没していないため、端子90を基板92に接続した後、モールド樹脂91と基板92とが離れる方向に力が加わった場合、端子90がモールド樹脂91から抜け易く、製品の品質低下を招く恐れがある。なお、図10では、左から2番目と4番目の端子90がモールド樹脂91から抜けた状態を示している。
そこで、特許文献2に、リードフレーム材のハーフエッチング時に、その断面形状が円状になるようにエッチングすることにより、組み立て後の半導体装置において、各端子がモールド樹脂とのアンカー効果をもたらす方法(以下、このような形状によるアンカー機能をモールドロックと称する)が提案されている。
しかしながら、上記特許文献2には、モールドロックの形状を形成する具体的な手法が示されてなく、また、実際には、使用する材料や薬液、更にはモールド樹脂との間に、様々な制約がある。
例えば、端子径が大きく、又はリードフレーム材の厚みが厚い(0.2mm超)場合は、エッチングによりモールドロックの形状を形成し易いが、半導体装置のファインピッチ化や薄型化、更には高集積化の動きが進む近年では、特許文献2の手法が必ずしも有効な手段とはならない。
また、めっき層をレジストとしてエッチング加工を行うと、エッチングによって形成された端子がエッチング液によって浸食され(「サイドエッチング」と称されている)、めっきバリが発生してしまう。
このめっきバリは、後工程でめっき剥がれの原因となり、剥がれためっきバリが不純物として残留すると、レジストとして機能するめっき層に傷が付き、その後のエッチング精度にも影響を及ぼし、めっき金属によって回路のショート等が発生するなど、不良品の発生や半導体装置の信頼性の低下を引き起していた。
このめっきバリを除去する方法として、特許文献3には、ウォータージェットや超音波を用いる方法が記載されているが、この方法を用いても、めっきバリを完全に除去しきれず、また除去するために作用させる噴射圧力を強くすると、フレームが変形してしまう可能性があった。
特開2001−24135号公報(図1) 特許第3574026号公報(図4) 特開2007−48981号公報
上記したように、モールド樹脂からの端子の抜け落ち(欠落)は、特許文献2、3に記載の方法を用いても、十分な対応ができなかった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、樹脂からの端子の抜け落ちを防止して製品の品質低下を抑制できるリードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第1の発明に係るリードフレームは、一方側に表面に第1のめっき部が形成された複数のワイヤボンディング部を備え、他方側に前記ワイヤボンディング部に対応して設けられ、表面に第2のめっき部が形成された複数の外部接続端子部を備えた半導体装置に用いるリードフレームにおいて、
表面に貴金属めっき層を有する前記第1のめっき部を、前記ワイヤボンディング部の先端周囲より突出させ、かつ前記貴金属めっき層を除く前記第1のめっき部の厚みを5〜50μmとして、該ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを形成した。
前記目的に沿う第2の発明に係るリードフレームは、一方側に表面に第1のめっき部が形成された複数のワイヤボンディング部を備え、他方側に前記ワイヤボンディング部に対応して設けられ、表面に第2のめっき部が形成された複数の外部接続端子部を備えた半導体装置に用いるリードフレームにおいて、
表面に貴金属めっき層を有する前記第1のめっき部を、前記第2のめっき部の周囲より突出させ、かつ、前記貴金属めっき層を除く前記第1のめっき部の厚みを前記第2のめっき部の厚みより厚くして、該ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを形成した。
第1、第2の発明に係るリードフレームにおいて、前記ワイヤボンディング部の他に、中央の素子搭載部を囲むように形成され、表面に貴金属めっき層を有する第3のめっき部が形成されたグランドリング部を備え、該グランドリング部の先側には、前記第3のめっき部を拡幅した第2の抜止めが形成されていることが好ましい。
また、第1の発明に係るリードフレームにおいて、前記第2のめっき部の厚みは前記第1のめっき部の厚みと同じであることが好ましい。
そして、第1の発明に係るリードフレームにおいて、前記ワイヤボンディング部の他に、中央の素子搭載部を囲むように形成され、表面に貴金属めっき層を有する第3のめっき部が形成されたグランドリング部を備え、該グランドリング部の先側には、前記第3のめっき部を拡幅した第2の抜止めが形成され、更に前記第3のめっき部の厚みは、前記第1、第2のめっき部の厚みと同じであることが好ましい。
また、第1、第2の発明に係るリードフレームにおいて、前記第1のめっき部の突出幅を10〜100μmにするのがよい。
更に、第1、第2の発明に係るリードフレームにおいて、前記第1のめっき部の形状は、平面視して円形状又は四角形状にすることもできる。
前記目的に沿う第3の発明に係る半導体装置は、第1、第2の発明に係るリードフレームを用いた。
前記目的に沿う第4の発明に係るリードフレームの製造方法は、第1、第2の発明に係るリードフレームの製造方法であって、前記第1のめっき部は、形成される前記ワイヤボンディング部の先端に、下地めっきと貴金属めっきを順次行って形成される厚めっきを施し、更にリードフレーム材の一方側をアルカリエッチング処理することによって形成する。
前記目的に沿う第5の発明に係る半導体装置の製造方法は、一方側が、表面に第1のめっき部が形成されたワイヤボンディング部となって、他方側が、表面に第2のめっき部が形成された外部接続端子部となった複数の導体端子が配置され、前記ワイヤボンディング部と半導体素子の各電極パッド部がボンディングワイヤで電気的に連結され、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ、及び該半導体素子を搭載したリードフレームが、樹脂で樹脂封止されている半導体装置の製造方法であって、
前記ワイヤボンディング部と前記外部接続端子部に、下地めっきと貴金属めっきを順次行って、リードフレーム材の一方側に厚めっきを施すめっき工程と、
前記リードフレーム材の一方側をアルカリエッチング処理して、前記ワイヤボンディング部の先端周囲より突出させ、かつ下地めっき層の厚みを5〜50μmにして、前記ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを設けた前記第1のめっき部を形成する第1のエッチング工程と、
前記第1のエッチング工程を行ったリードフレーム材の素子搭載部に前記半導体素子を搭載して、該半導体素子の電極パッド部と前記ワイヤボンディング部とを電気的に接続するワイヤボンディング工程と、
前記ワイヤボンディング工程を行ったリードフレーム材の一方側を樹脂で封止する樹脂封止工程と、
前記樹脂封止工程を行ったリードフレーム材の他方側をエッチング処理して、前記外部接続端子部をそれぞれ独立させる第2のエッチング工程とを有する。
前記目的に沿う第6の発明に係る半導体装置の製造方法は、一方側が、表面に第1のめっき部が形成されたワイヤボンディング部となって、他方側が、表面に第2のめっき部が形成された外部接続端子部となった複数の導体端子が配置され、前記ワイヤボンディング部と半導体素子の各電極パッド部がボンディングワイヤで電気的に連結され、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ、及び該半導体素子を搭載したリードフレームが、樹脂で樹脂封止されている半導体装置の製造方法であって、
前記ワイヤボンディング部と前記外部接続端子部に、下地めっきと貴金属めっきを順次行って、リードフレーム材の一方側に厚めっきを施すめっき工程と、
前記リードフレーム材の一方側をアルカリエッチング処理して、前記第2のめっき部の周囲より突出させ、かつ、下地めっき層の厚みを前記第2のめっき部の厚みより厚くして、前記ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを設けた前記第1のめっき部を形成する第1のエッチング工程と、
前記第1のエッチング工程を行ったリードフレーム材の素子搭載部に前記半導体素子を搭載して、該半導体素子の電極パッド部と前記ワイヤボンディング部とを電気的に接続するワイヤボンディング工程と、
前記ワイヤボンディング工程を行ったリードフレーム材の一方側を樹脂で封止する樹脂封止工程と、
前記樹脂封止工程を行ったリードフレーム材の他方側をエッチング処理して、前記外部接続端子部をそれぞれ独立させる第2のエッチング工程とを有する。
本発明に係るリードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法は、ワイヤボンディング部の表面に形成された第1のめっき部を、ワイヤボンディング部の先端周囲より突出させ、かつ貴金属めっき層を除く第1のめっき部(下地めっき層)の厚みを厚くして、ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを形成するので、樹脂封止に使用される樹脂と第1のめっき部との接触面積を増大させることができる。
これにより、第1のめっき部が樹脂に密着されて引っ掛かりになると共に、第1のめっき部を厚くしたことでその強度も確保できるため、樹脂からの抜け落ちを防止でき、製品の品質低下を抑制できる。従って、半導体装置のファインピッチ化や薄型化、更には高集積化にも、十分に対応でき、更には、第1のめっき部の厚みを厚くすることでめっき剥がれ等の不良が発生しないので、従来行っていたバリ取り工程が不要となってリードフレームの生産性も向上できる。
ここで、リードフレームが、ワイヤボンディング部の他に、中央の素子搭載部を囲むように形成され、第3のめっき部が表面に形成されたグランドリング部を備え、このグランドリング部の先側に、第3のめっき部を拡幅した第2の抜止めが形成されている場合、第3のめっき部についても、樹脂との接触面積を増大させることができ、第3のめっき部が樹脂に密着されて引っ掛かりとなる。また、グランドリング部はアース機能を有しているため、製品品質の更なる向上が図れる。
また、第1のめっき部の突出幅を10〜100μmとした場合、第1の抜止めを、樹脂に密着されて引っ掛かりとなる十分な長さにできる。
本発明の第1の実施の形態に係るリードフレームを用いた半導体装置の側断面図である。 第1の変形例に係るリードフレームを用いた半導体装置の側断面図である。 (A)〜(E)は本発明の第1の実施の形態に係るリードフレームを用いた半導体装置の製造方法を示す説明図である。 (A)〜(D)は同半導体装置の製造方法を示す説明図である。 本発明の第2の実施の形態に係るリードフレームを用いた半導体装置の側断面図である。 同半導体装置の部分平面図である。 第2の変形例に係るリードフレームを用いた半導体装置の側断面図である。 (A)〜(E)は本発明の第2の実施の形態に係るリードフレームを用いた半導体装置の製造方法を示す説明図である。 (A)〜(D)は同半導体装置の製造方法を示す説明図である。 従来例に係る半導体装置の使用状態の説明図である。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1、図3、図4に示すように、本発明の第1の実施の形態に係るリードフレーム16を用いた半導体装置10は、上面側となる表面側(一方側)に、樹脂11により封止され、表面に第1のめっき部12が形成された複数のワイヤボンディング部13を備え、下面側となる裏面側(他方側)に、ワイヤボンディング部13に対応して設けられ、表面に第2のめっき部14が形成された複数の外部接続端子部15を備えたものであり、特に、ファインピッチ化や薄型化、更には高集積化に適したものである。以下、詳しく説明する。
半導体装置10は、リードフレーム16を用いて製造されたものであり、中央に素子搭載部17を配置し、その周辺にエリアアレイ状に、表面側がワイヤボンディング部13で裏面側が外部接続端子部15となった複数の棒状の導体端子18を配置して、素子搭載部17の表面側に半導体素子19を搭載したものである。
このリードフレーム16は、銅(Cu)又は銅合金で構成されたリードフレーム材20により形成され、中央に素子搭載部17を配置し、その表面側周辺に、表面に第1のめっき部12が形成された複数のワイヤボンディング部13を備えたものである(図4(A)参照)。なお、リードフレーム材20の厚み(導体端子18の厚みTに相当)は薄く、例えば、0.1〜0.3mm程度(特に、0.2mm以下)であるが、この厚みに限定されない。
上記したワイヤボンディング部13と半導体素子19の各電極パッド部21とは、金製又は銅製又はアルミニウム製の線からなるボンディングワイヤ22で電気的に連結され、半導体素子19、ボンディングワイヤ22、及びリードフレーム16の上半分が、樹脂11で封止されている。一方、半導体装置10の下半分は、樹脂11から突出して外部に露出している。つまり、ワイヤボンディング部13が樹脂封止され(封止側端子)、外部接続端子部15が樹脂から露出(露出側端子部)している。
ワイヤボンディング部13の表面に形成された第1のめっき部12の形状は、ワイヤボンディング部13(導体端子18)の形状に応じて、平面視して円形状又は四角形状になっているが、この形状に限定されるものではない。また、外部接続端子部15の表面に形成された第2のめっき部14の形状も、外部接続端子部15(導体端子18)の形状に合わせている。
第1のめっき部12は、ワイヤボンディング部13の先端面に形成される下地めっき層と、この表面に形成される貴金属めっき層とで構成され、また、第2のめっき部14も、外部接続端子部15の先端面に形成される下地めっき層と、この表面に形成される貴金属めっき層とで構成される。なお、下地めっき層は、エッチング液に浸食されない又は浸食されにくい耐エッチング金属(難エッチング金属)である、例えば、ニッケル(Ni)、すず(Sn)等で構成されている。また、貴金属めっき層は、厚みが、0.002〜0.5μm程度であり、例えば、金(Au)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)等のうち1種の貴金属で、又は2種以上(複数種)の貴金属又は合金めっきを積層して、構成されている。
第1のめっき部12は、平面視してワイヤボンディング部13の先端周囲より突出し、かつ、ワイヤボンディング部13に形成した貴金属めっき層を除く第1のめっき部12の厚み、即ち下地めっき層の厚みT1を従来よりも厚くしている。これにより、ワイヤボンディング部13の先側周囲に第1の抜止め23(突出部)が形成される。
この第1の抜止め23は、第1のめっき部12を樹脂11に密着させて引っ掛け、導体端子18が樹脂11から抜け落ちることを防止するものである。このため、平面視してワイヤボンディング部13の先端周囲から突出する第1のめっき部12の突出幅W1を10〜100μmにし、第1のめっき部12の幅W2をワイヤボンディング部13の先端幅W3よりも20〜200μm(例えば、幅W2を先端幅W3の1.1倍以上)広くすることが好ましい。なお、第1のめっき部12の形状が円形であれば、突出幅W1が径方向の突出量となる。
ここで、突出幅W1が10μm未満の場合、突出幅が狭くなって導体端子が樹脂から抜け落ち易くなり、100μmを超える場合、隣り合う端子の間隔が狭まり、エッチング時の液流れが悪くなるので、エッチング品質が悪くなる。また、端子間の間隔を十分に確保できなくなるため、端子間の絶縁性を保てなくなる。従って、上限を80μm、更には70μmにすることが好ましい。
なお、第1のめっき部12を上記した構造にすると、第1のめっき部12は第2のめっき部14の周囲より突出する。これは、ワイヤボンディング部13の先端幅W3が外部接続端子部15の先端幅と同一であり、第2のめっき部14の幅W4が、外部接続端子部15の先端幅と同一であることによる。
しかし、第1のめっき部12が、ワイヤボンディング部13の先端周囲より突出していれば、第1のめっき部の幅W2は、第2のめっき部の幅W4と同じでもよく、また狭くてもよい。つまり、ワイヤボンディング部13の先端幅W3と外部接続端子部15の先端幅とは、また第2のめっき部14の幅W4と外部接続端子部15の先端幅とは、必ずしも同一である必要はない。
また、ワイヤボンディング部13に形成した下地めっき層の厚みT1は、例えば、5〜50μmにするのが好ましい。
ここで、下地めっき層の厚みT1が5μm未満の場合、厚みが薄過ぎてエッチング液で浸食され易くなると共に、抜止めの強度が低下して曲がり易くなり、導体端子が樹脂から抜け落ち易くなる。一方、厚みT1が50μmを超える場合、強度は十分であるが、厚みが厚過ぎて製造コストがかかる。従って、抜止め強度を確保しつつ、製造コストの上昇を抑えるために、上限を、30μm、更には20μmにすることが好ましい。
このように、下地めっき層の厚みT1を厚くすることで、下地めっき層の強度が高くなるため、ワイヤボンディング部13の中心から少しずれても、ボンディングワイヤ22を連結することが可能となり、ボンディングワイヤ22の連結の自由度及び信頼性が増す。
なお、ワイヤボンディング部13に形成した下地めっき層を上記した構造にすると、この下地めっき層の厚みT1は、外部接続端子部15に形成した下地めっき層の厚みT2(例えば、2.0μm未満(ここでは、1.0μm)程度)より厚くなる。
また、図2に示す半導体装置23aのように、外部接続端子部15の表面に形成された第2のめっき部23bの厚みを、バリ取り工程が不要となる範囲内で、第1のめっき部12の厚みと同じ(T2=T1)にすることもできる。
これにより、ワイヤボンディング部13の形成時のみならず、外部接続端子部15を形成する際のバリの発生も防止できる。また、第2のめっき部23bの下地めっき層の厚みT2を厚くすることで、下地めっき層部分が撓むための自由度が増す。このため、半導体装置23aを基板に実装する際、貴金属めっき層に半田が濡れても、半導体装置23aが基板にガチガチに固定されず(実装状態を維持しようとする力を抑制でき)、外部から受ける振動を下地めっき層部分で緩和することができる。
更に、第2のめっき部23bの突出幅については、実装時に隣り合う外部接続端子部15同士が接触しない範囲で、第2のめっき部23bの幅W4が第1のめっき部12の幅W2よりも狭くなるように設定する(W2>W4)。
これにより、めっき層形成の際に、電流値や電極数の設定等が容易になる。
外部接続端子部15に形成された第2のめっき部14(第2のめっき部23bも同様)の表面側には、半田濡れ性の良いめっき(図示しない)が設けられ、他の基板上に設けられたクリーム半田の溶融によって、他の基板との電気的な接続が行われる。
なお、前記した素子搭載部17の裏面側には、第2のめっき部14と同一構造のめっきがなされているが、裏面側が樹脂11から外部に露出しているため、この素子搭載部17の表面側に半導体素子19を配置することで、半導体素子19からの熱放散を促進している。
以上の構成にすることで、半導体装置10は、薄型化(特に、リードフレームの厚みが0.2mm以下)に際して導体端子18と樹脂11との密着性を確保でき、高集積化に際して導体端子18のピッチが0.7mm以下(特に、0.5mm以下、更には0.4mm以下)でも対応可能である。
続いて、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置10の製造方法について、図3(A)〜(E)、図4(A)〜(D)を参照しながら説明する。
まず、図3(A)に示す準備工程では、銅又は銅合金等からなる板状のリードフレーム材20を用意する。
次に、めっき工程では、リードフレーム材20の表面側及び裏面側に、それぞれ耐めっき用レジスト膜を形成し、周知の露光処理及び現像を行って、図3(B)に示すように、回路パターンが形成されたレジスト膜24、25を形成する。なお、リードフレーム材20の表面側に形成するレジスト膜24は厚くし(形成する第1のめっき部12の厚みに応じて5〜50μm程度)、その開口部の内幅は、形成するワイヤボンディング部13の先端幅W3より広げる(ワイヤボンディング部13の先端幅W3よりも20〜200μm程度広くする)。
そして、リードフレーム材20を全面めっきし、図3(C)に示すように、レジスト膜24、25の開口部にめっきを形成する。この際、耐エッチング金属に使用できるめっき金属(ここでは、ニッケル)で下地めっき層を形成し、次に、貴金属めっき(ここでは、金、又はパラジウムと金を積層)を行って、貴金属めっき層を形成する。
ここで、リードフレーム材20の両面に対して同時にめっきを行い、しかも両面で厚みが異なる下地めっき層を形成する場合は、1)リードフレーム材20の表面側に配置される電極の数を裏面側より多くして、電流値を上げ、又は電極を通過する時間を長くし、2)リードフレーム材20の裏面側に配置される電極の数を表面側より少なくして、電流値を下げ、又は電極を通過する時間を短くする。
これにより、リードフレーム材20の表面側に、例えば、厚みが5〜50μm程度、幅がワイヤボンディング部13の先端幅W2よりも20〜200μm程度広い厚めっき26を形成できる。一方、リードフレーム材20の裏面側に、例えば、厚みが0.15〜3μm(好ましくは、上限を0.2μm)程度の薄めっき27を形成できる。
このように、下地めっき層を介して、金、パラジウム、銀等から選択された貴金属又はこれら貴金属の合金をめっきすることにより、リードフレーム材20に銅等を使用する場合のボンダビリティと半田濡れ性の確保を維持している。
そして、図3(D)に示すように、リードフレーム材20の両面からレジスト膜24、25を除去する。
次に、図3(E)に示す第1のエッチング工程では、リードフレーム材20の裏面側全部を、耐エッチングレジスト膜からなるカバーテープ28で覆った後、リードフレーム材20を浸食するアルカリエッチング液を使用して、図4(A)に示すように、表面側のハーフエッチング(ファーストエッチング)を行う。
このとき、厚めっき26はレジスト膜として機能するため、アルカリエッチング処理によりワイヤボンディング部13が形成され、その先端には、幅広で厚みが厚い第1のめっき部12が残存する。なお、このエッチング処理により、素子搭載部17も形成される。
これにより、リードフレーム16が製造される。
そして、図4(B)に示すように、リードフレーム16からカバーテープ28を除去する。
なお、ワイヤボンディング部13に形成した第1のめっき部12は、めっき厚が厚く形成されているので、めっき剥がれ等の不良が発生しない。従って、従来行っていたバリ取り工程が不要である。
続いて、図4(C)に示すワイヤボンディング工程では、ハーフエッチングが終了したリードフレーム16の素子搭載部17に半導体素子19を搭載した後、半導体素子19の電極パッド部21とワイヤボンディング部13との電気的連結を、ボンディングワイヤ22で行う。なお、半導体素子19の素子搭載部17への取付けは、Ag・エポキシ系樹脂からなる接着剤を使用できるが、その他の導電性の接着剤又は絶縁性の接着剤でもよい。
そして、樹脂封止工程では、半導体素子19とワイヤボンディング部13との接続が終了したリードフレーム16の表面側を樹脂11で封止する。
更に、第2のエッチング工程では、リードフレーム16を浸食するアルカリエッチング液を使用して、図4(D)に示すように、裏面側のハーフエッチング(セカンドエッチング)を行う。
このとき、薄めっき27はレジスト膜として機能するため、エッチング処理により外部接続端子部15(導体端子18)がそれぞれ独立し、その先端に第2のめっき部14が残存する。
なお、上記した第1、第2のエッチング工程の終了後は、エッチング液を除去するための水洗を行う。
また、第2のめっき部14は、第1のめっき部12のように厚みが厚くないため、裏面側のハーフエッチングを行った後は、例えば、特開2007−48981号公報に記載の方法を用いてバリ取り工程を行う。
そして、各半導体装置10を切断分離して、個々の半導体装置10を得る。
次に、図5、図6、図8、図9を参照しながら、本発明の第2の実施の形態に係るリードフレーム31を用いた半導体装置30について説明するが、前記した第1の実施の形態に係る半導体装置10と同一部材には同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図5、図6に示すように、半導体装置30は、表面側に、樹脂11により封止され、表面に第1のめっき部12が形成された複数のワイヤボンディング部13を備え、裏面側に、ワイヤボンディング部13に対応して設けられ、表面に第2のめっき部14が形成された複数の外部接続端子部15を備えたものであり、特に、ファインピッチ化や薄型化、更には高集積化に適したものである。
半導体装置30は、リードフレーム31を用いて製造されたものであり、中央に素子搭載部32を配置し、その周辺にエリアアレイ状に、表面側がワイヤボンディング部13で裏面側が外部接続端子部15となった複数の棒状の導体端子18を配置して、素子搭載部132の表面側に半導体素子19を搭載したものである。なお、リードフレーム31(図9(A)参照)は、前記したリードフレーム16と同様、銅又は銅合金で構成されている。
リードフレーム31の表面側には、ワイヤボンディング部13の他に、素子搭載部32を囲むように、断面山形状のグランドリング部33が連続して形成されている。
このグランドリング部33は、アース機能を備えるものであり、その高さはワイヤボンディング部13と同程度である。グランドリング部33の表面には、前記した第1のめっき部12と同一構造の貴金属めっき層を有する第3のめっき部34が形成されている。
上記したワイヤボンディング部13及びグランドリング部33と、半導体素子19の各電極パッド部21とは、金製の線からなるボンディングワイヤ35で電気的に連結され、半導体素子19、ボンディングワイヤ35、及びリードフレーム31の上半分が、樹脂11で封止されている。
第3のめっき部34は、前記した第1のめっき部12と同一構造であるため、簡単に説明すると、平面視してグランドリング部33の先端周囲より突出し、かつ、グランドリング部33に形成した貴金属めっき層を除く第3のめっき部34の厚み、即ち下地めっき層の厚みT3を従来よりも厚くしている。
これにより、グランドリング部33の先側周囲に、第3のめっき部34を拡幅した第2の抜止め36(突出部)が形成される。
なお、グランドリング部33の先端周囲からの第3のめっき部34の突出幅W5は、10〜100μmにし、グランドリング部33に形成した下地めっき層の厚みT3は、例えば、5〜50μmにするのが好ましい。
このように、第3のめっき部34の突出幅W5と下地めっき層の厚みT3の値を限定した理由は、前記した第1のめっき部12の限定理由と同様である。
なお、素子搭載部32の表面(半導体素子19の搭載面)37と、グランドリング部33の先端との距離(深さ)D1は、隣り合うワイヤボンディング部13とグランドリング部33との間にエッチングにより形成される凹部38の深さD2や、隣り合うワイヤボンディング部13間にエッチングにより形成される凹部39の深さD3よりも、短く(浅く)なっているが、同じでもよく、また長く(深く)てもよい。
これにより、半導体装置30の品質向上が図れる。
上記したように、第3のめっき部34は、前記した第1のめっき部12と同一構造であることから、第3のめっき部34の厚みは、第1のめっき部12の厚みと同一である。ここで、図7に示す半導体装置39aのように、第3のめっき部34の厚みを、バリ取り工程が不要となる範囲内で、同一厚みの第1、第2のめっき部12、23bの厚みと同じにすることもできる(図2参照)。
これにより、ワイヤボンディング部13や外部接続端子部15の形成時のみならず、グランドリング部33を形成する際のバリの発生も防止できる。
続いて、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置30の製造方法について、図8(A)〜(E)、図9(A)〜(D)を参照しながら説明する。
まず、図8(A)に示す準備工程で板状のリードフレーム材20を用意した後、めっき工程で、リードフレーム材20の表面側及び裏面側に、それぞれ耐めっき用レジスト膜を形成し、周知の露光処理及び現像を行って、図8(B)に示す回路パターンが形成されたレジスト膜40、25を形成する。なお、レジスト膜40は、グランドリング部33を形成するための開口部が形成されていること以外は、レジスト膜24と同様の構成である。
また、リードフレーム材20の表面側に形成するレジスト膜40は、例えば、形成する第1、第3のめっき部12、34の厚みに応じて5〜50μm程度厚くする。ここで、開口部の内幅は、形成するワイヤボンディング部13の先端幅W3より広げる(ワイヤボンディング部13の先端幅W3よりも20〜200μm程度広くする)と共に、形成するグランドリング部33の幅より広げる(グランドリング部33の先端幅よりも20〜200μm程度広くする)。
そして、リードフレーム材20を全面めっきし、図8(C)に示すように、レジスト膜40、25の開口部に、下地めっきと貴金属めっきを順次行う。
これにより、リードフレーム材20の表面側に、例えば、厚みが5〜50μm程度、幅がワイヤボンディング部13の先端幅W3よりも20〜200μm程度広く、グランドリング部33の幅よりも20〜200μm程度広い厚めっき41を形成でき、裏面側に薄めっき42を形成できる。
このように、第1〜第3のめっき部12、14、34を形成した後は、図8(D)に示すように、リードフレーム材20の両面からレジスト膜40、25を除去する。
次に、図8(E)に示す第1のエッチング工程で、リードフレーム材20の裏面側全部をカバーテープ28で覆った後、アルカリエッチング液を使用して、図9(A)に示す表面側のハーフエッチング(ファーストエッチング)を行う。
このとき、厚めっき41はレジスト膜として機能するため、アルカリエッチング処理によりワイヤボンディング部13及びグランドリング部33が形成され、その先端には、幅広で厚みが厚い第1、第3のめっき部12、34が残存する。このエッチング処理により、素子搭載部32も形成される。なお、素子搭載部32の深さD1は、例えば、素子搭載部32の形成部分へのエッチング液の液圧力と、リードフレーム材20の搬送速度を調整することで形成できる。
これにより、リードフレーム31が製造される。
そして、図9(B)に示すように、カバーテープ28を除去する。
続いて、図9(C)に示すワイヤボンディング工程では、リードフレーム31の素子搭載部32に半導体素子19を搭載した後、半導体素子19の電極パッド部21とワイヤボンディング部13及びグランドリング部33との電気的連結を、ボンディングワイヤ35で行う。
そして、樹脂封止工程では、半導体素子19とワイヤボンディング部13及びグランドリング部33との接続が終了したリードフレーム31の表面側を樹脂11で封止する。
更に、第2のエッチング工程では、アルカリエッチング液を使用して、図9(D)に示すように、裏面側のハーフエッチング(セカンドエッチング)を行う。
これにより、外部接続端子部15(導体端子18)がそれぞれ独立し、その先端に第2のめっき部14が残存する。
そして、各半導体装置30を切断分離して、個々の半導体装置30を得る。
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、ワイヤボンディング部と外部接続端子部とで構成される各端子がモールド樹脂内に埋没している(外部接続端子部の先端面のみがモールド樹脂から露出している)半導体装置等、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のリードフレーム及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、リードフレーム材の裏面側全部を覆ったカバーテープの除去を、第1のエッチング工程が終了した直後に行ったが、裏面側のハーフエッチングを行う前であれば、いつ行ってもよい。
10:半導体装置、11:樹脂、12:第1のめっき部、13:ワイヤボンディング部、14:第2のめっき部、15:外部接続端子部、16:リードフレーム、17:素子搭載部、18:導体端子、19:半導体素子、20:リードフレーム材、21:電極パッド部、22:ボンディングワイヤ、23:第1の抜止め、23a:半導体装置、23b:第2のめっき部、24、25:レジスト膜、26:厚めっき、27:薄めっき、28:カバーテープ、30:半導体装置、31:リードフレーム、32:素子搭載部、33:グランドリング部、34:第3のめっき部、35:ボンディングワイヤ、36:第2の抜止め、37:表面、38、39:凹部、39a:半導体装置、40:レジスト膜、41:厚めっき、42:薄めっき

Claims (11)

  1. 一方側に表面に第1のめっき部が形成された複数のワイヤボンディング部を備え、他方側に前記ワイヤボンディング部に対応して設けられ、表面に第2のめっき部が形成された複数の外部接続端子部を備えた半導体装置に用いるリードフレームにおいて、
    表面に貴金属めっき層を有する前記第1のめっき部を、前記ワイヤボンディング部の先端周囲より突出させ、かつ前記貴金属めっき層を除く前記第1のめっき部の厚みを5〜50μmとして、該ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを形成したことを特徴とするリードフレーム。
  2. 一方側に表面に第1のめっき部が形成された複数のワイヤボンディング部を備え、他方側に前記ワイヤボンディング部に対応して設けられ、表面に第2のめっき部が形成された複数の外部接続端子部を備えた半導体装置に用いるリードフレームにおいて、
    表面に貴金属めっき層を有する前記第1のめっき部を、前記第2のめっき部の周囲より突出させ、かつ、前記貴金属めっき層を除く前記第1のめっき部の厚みを前記第2のめっき部の厚みより厚くして、該ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを形成したことを特徴とするリードフレーム。
  3. 請求項1又は2記載のリードフレームにおいて、前記ワイヤボンディング部の他に、中央の素子搭載部を囲むように形成され、表面に貴金属めっき層を有する第3のめっき部が形成されたグランドリング部を備え、該グランドリング部の先側には、前記第3のめっき部を拡幅した第2の抜止めが形成されていることを特徴とするリードフレーム。
  4. 請求項1記載のリードフレームにおいて、前記第2のめっき部の厚みは前記第1のめっき部の厚みと同じであることを特徴とするリードフレーム。
  5. 請求項4記載のリードフレームにおいて、前記ワイヤボンディング部の他に、中央の素子搭載部を囲むように形成され、表面に貴金属めっき層を有する第3のめっき部が形成されたグランドリング部を備え、該グランドリング部の先側には、前記第3のめっき部を拡幅した第2の抜止めが形成され、更に前記第3のめっき部の厚みは、前記第1、第2のめっき部の厚みと同じであることを特徴とするリードフレーム。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のリードフレームにおいて、前記第1のめっき部の突出幅を10〜100μmとしたことを特徴とするリードフレーム。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のリードフレームにおいて、前記第1のめっき部の形状は、平面視して円形状又は四角形状であることを特徴とするリードフレーム。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のリードフレームを用いたことを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のリードフレームの製造方法であって、前記第1のめっき部は、形成される前記ワイヤボンディング部の先端に、下地めっきと貴金属めっきを順次行って形成される厚めっきを施し、更にリードフレーム材の一方側をアルカリエッチング処理することによって形成することを特徴とするリードフレームの製造方法。
  10. 一方側が、表面に第1のめっき部が形成されたワイヤボンディング部となって、他方側が、表面に第2のめっき部が形成された外部接続端子部となった複数の導体端子が配置され、前記ワイヤボンディング部と半導体素子の各電極パッド部がボンディングワイヤで電気的に連結され、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ、及び該半導体素子を搭載したリードフレームが、樹脂で樹脂封止されている半導体装置の製造方法であって、
    前記ワイヤボンディング部と前記外部接続端子部に、下地めっきと貴金属めっきを順次行って、リードフレーム材の一方側に厚めっきを施すめっき工程と、
    前記リードフレーム材の一方側をアルカリエッチング処理して、前記ワイヤボンディング部の先端周囲より突出させ、かつ下地めっき層の厚みを5〜50μmにして、前記ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを設けた前記第1のめっき部を形成する第1のエッチング工程と、
    前記第1のエッチング工程を行ったリードフレーム材の素子搭載部に前記半導体素子を搭載して、該半導体素子の電極パッド部と前記ワイヤボンディング部とを電気的に接続するワイヤボンディング工程と、
    前記ワイヤボンディング工程を行ったリードフレーム材の一方側を樹脂で封止する樹脂封止工程と、
    前記樹脂封止工程を行ったリードフレーム材の他方側をエッチング処理して、前記外部接続端子部をそれぞれ独立させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 一方側が、表面に第1のめっき部が形成されたワイヤボンディング部となって、他方側が、表面に第2のめっき部が形成された外部接続端子部となった複数の導体端子が配置され、前記ワイヤボンディング部と半導体素子の各電極パッド部がボンディングワイヤで電気的に連結され、前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ、及び該半導体素子を搭載したリードフレームが、樹脂で樹脂封止されている半導体装置の製造方法であって、
    前記ワイヤボンディング部と前記外部接続端子部に、下地めっきと貴金属めっきを順次行って、リードフレーム材の一方側に厚めっきを施すめっき工程と、
    前記リードフレーム材の一方側をアルカリエッチング処理して、前記第2のめっき部の周囲より突出させ、かつ、下地めっき層の厚みを前記第2のめっき部の厚みより厚くして、前記ワイヤボンディング部の先側周囲に第1の抜止めを設けた前記第1のめっき部を形成する第1のエッチング工程と、
    前記第1のエッチング工程を行ったリードフレーム材の素子搭載部に前記半導体素子を搭載して、該半導体素子の電極パッド部と前記ワイヤボンディング部とを電気的に接続するワイヤボンディング工程と、
    前記ワイヤボンディング工程を行ったリードフレーム材の一方側を樹脂で封止する樹脂封止工程と、
    前記樹脂封止工程を行ったリードフレーム材の他方側をエッチング処理して、前記外部接続端子部をそれぞれ独立させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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