(57)【要約】【課題】【解決手段】  金属基板の裏面上に第2フォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィを用いて第2のフォトレジスト膜中の裏面エッチングパターンを形成し、同時に金属基板の上面と裏面にエッチング処理を施し、上面エッチングパターン及び裏面エッチングパターンをそれぞれのマスクとして使用して金属基板、島と複数のリード線にエッチングされた領域を形成することを含む。さらに、この方法は金型にエッチングされた金属基板を配置し、島の上面と裏面と複数のリード線を露出しているときに成形化合物がエッチングされた領域、島と複数のリードの間の領域、そして複数のリード間の領域に充填されるように、金型を用いてエッチングされた金属基材を封入することを含む。この方法はまた、島と複数のリード線の露出した上面の上に第一の金属層と、島と複数のリード線の露出した裏面の上に第二の金属層を形成するため、カプセル化された金属基板上にめっき処理を施すことを含む。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージ用リードフレーム構造体の製造方法であって、
上面および裏面を有する金属基板を設ける工程；
金属基板の上面に第一フォトレジスト膜を形成する工程；
フォトリソグラフィを用いて第一フォトレジスト膜の上面エッチングパターンを形成する工程；
金属基板の裏面に第二フォトレジスト膜を形成する工程；
フォトリソグラフィを用いて第二フォトレジスト膜の裏面エッチングパターンを形成する工程；
同時に金属基板の上面と裏面にエッチング処理を施し、上面エッチングパターン及び裏面エッチングパターンをそれぞれのマスクとして使用して金属基板、島と複数のリード線にエッチングされた領域を形成する工程；
第一のフォトレジスト膜及び第二のフォトレジスト膜を除去する工程；
金型にエッチングされた金属基板を配置する工程；
島の表面と裏面と複数のリード線を露出しているときに成形化合物がエッチングされた領域、島と複数のリードの間の領域、そして複数のリード間の領域に充填されるように、金型を用いてエッチングされた金属基材を封入する工程；そして
島と複数のリード線の露出した上面の上に第一の金属層と、島と複数のリード線の露出した裏面の上に第二の金属層を形成するため、カプセル化された金属基板上にめっき処理を施す工程
を含む方法。
【請求項２】
エッチング工程は、完全なエッチング工程である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金型は、上型と下型を含む射出成形用金型であり；
エッチングされた金属基板は上型の平坦面と下型の平坦面との間に配置され；そして
複数の噴射孔は、上型と下型の平坦面の少なくとも一方に構成される
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
更にエッチングされた金属基材を封入することは、
上型と下型をクランプし、それゆえに金属基板の上面および裏面が上型と下型の平坦な表面と直接接触し、それぞれゆえに島と複数のリードの表面は金型表面によってカバーされ；そして
エッチングされた領域、島と複数のリード線の間の領域、エッチングされた金属基板上に平坦な上面と平坦な裏面を形成するための複数のリードとの間の領域内に成形化合物を注入することを含む
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
第一金属層が島の上の複数のインナー表面と複数のリード上のインナーリードの複数を含み；そして
第二金属層が島の上の複数のアウト表面と複数のリード上のアウターリードの複数を含む
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
めっき処理は、金、ニッケル・金、ニッケル・パラジウム・金、及びシルバーからめっき材料のいずれかを使用する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
半導体パッケージ用リードフレーム構造であって、
エッチング工程により金属基板に基づいて形成された複数のリードおよび島と、ここでエッチング処理は以下のことにより行われ、
金属基板を設ける工程；
金属基板の上面に第一フォトレジスト膜を形成する工程；
フォトリソグラフィを用いて第一フォトレジスト膜の上面エッチングパターンを形成する工程；
金属基板の裏面に第二フォトレジスト膜を形成する工程；
フォトリソグラフィを用いて第二フォトレジスト膜の裏面エッチングパターンを形成する工程；
同時に金属基板の上面と裏面にエッチングし、上面エッチングパターン及び裏面エッチングパターンをそれぞれのマスクとして使用して金属基板、島と複数のリード線にエッチングされた領域を形成する工程；そして
第一のフォトレジスト膜及び第二のフォトレジスト膜を除去する工程；
プレカプセル化工程によって島と複数のリードを有するエッチングされた金属基材をカプセル化するために使用される成形化合物と、ここでプレカプセル化処理は以下のことにより行われ、
金型にエッチングされた金属基板を配置する工程；そして
島の表面と裏面と複数のリード線を露出しているときに成形化合物がエッチングされた領域、島と複数のリードの間の領域、そして複数のリード間の領域に充填されるように、金型を用いてエッチングされた金属基材を封入する工程；
めっき処理によりカプセル化された金属基板上に形成される第一金属層と第二金属層とを含み、ここで第一金属層が島と複数のリード線の露出上面に形成され、第二金属層は、島と複数のリード線の露出裏面に形成される
リードフレーム構造。
【請求項８】
金型は、上型と下型を含む射出成形用金型であり；
エッチングされた金属基板は上型の平坦面と下型の平坦面との間に配置され；そして
複数の噴射孔は、上型と下型の平坦面の少なくとも一方に構成される
請求項７に記載のリードフレーム構造。
【請求項９】
上型と下型をクランプし、それゆえに金属基板の上面および裏面が上型と下型の平坦な表面と直接接触し、それぞれゆえに島と複数のリードの表面は金型表面によってカバーされ；そして
エッチングされた領域、島と複数のリード線の間の領域、エッチングされた金属基板上に平坦な上面と平坦な裏面を形成するための複数のリードとの間の領域内に成形化合物を注入する
請求項８に記載のリードフレーム構造。
【請求項１０】
第一金属層が島の上の複数のインナー表面と複数のリード上のインナーリードの複数を含み；そして
第二金属層が島の上の複数のアウト表面と複数のリード上のアウターリードの複数を含む
請求項７に記載のリードフレーム構造。
【請求項１１】
第1の金属層及び第2金属層は、金のいずれか、ニッケル−金、ニッケル−パラジウム−金、銀めっき材を用いためっき処理によって形成される
請求項７に記載のリードフレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体組み立ておよびパッケージングに関し、そして、より具体的には、フレーム構造リード及び製造工程に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージング工程において使用される従来リードフレーム構造は主に2つの種類がある。一つ目はクワッド・フラット・ノーリード（QFN）金属リードフレームである。この種類では、図11に示すように、リードフレームの上面にカプセル化工程中にリードフレームの裏面から成形化合物のオーバーフローを防ぐため、高価な高温耐熱性膜23の層がリードフレームの裏面に貼り付けられている。このようなリードフレームは、以下のように特定の欠点を有している。
【０００３】
1)高温耐熱性膜がリードフレームの裏面に貼り付けられているため、リードフレームのコストが大幅に増加する（少なくとも50％など）；
【０００４】
2)リードフレームの裏面に貼り付けられた接着フィルムは、多くの場合、柔らかい有機材料である。後続の組み立てとワイヤボンディング工程中に、高温焼成は、ワイヤとチップの上面との間およびワイヤとリードフレームの上面との間に結合特性に直接的な影響を与える可能性がある有機揮発性汚染を引き起こすことがある。それも、後のパッケージング工程において成形化合物とチップとリードフレームの上面との間に接着不良の原因となる可能性がある（いわゆるデラミネーション）；
【０００５】
3)後続のワイヤボンディング工程では、リードフレームの裏面が軟質の有機接着フィルムに貼付されるので、接合強度の一部は軟質の有機接着フィルムによって吸収する可能性がある。これは、ワイヤボンディングの難易度を増加させることができ、不安定なワイヤボンディング収率を引き起こし、そして信頼性の問題を引き起こす可能性がある;
【０００６】
4)リードフレームの裏面が軟質の有機接着フィルムに貼付されるので、ワイヤボンディング工程において使用される金属線材は、比較的より軟らかく高価な金ワイヤに制限することもある。他の比較的硬く、高価でない材料、例えば銅、アルミニウム、または他の金属線又はストリップなどは望ましくない；そして
【０００７】
5)後続の成形工程では、リードフレームの裏面が軟質の有機接着フィルムに貼付されるので、成形中の成形圧力は、リードフレームと接着フィルムとの間に特定の金型のブリージングを引き起こし、図12、13に示すように、リードパッド22またはダイパッド21と有機接着フィルムの間のブリージング材料を置く可能性がある（図の左側のダイパッドと特定の金属リード下の化合物を成形する）。
【０００８】
もう一つのタイプは、図14に示すように、両面エッチングとプレカプセル化のリードフレームである。このリードフレームを形成するために、まずエッチング工程は金属基板の裏面に行われ、裏面のエッチング領域は封止材料に封止される。また、インナーリードのエッチング及びめっき工程は、金属基板の上面に行われる。しかし、このようなリードフレーム構造は、以下の欠点を有している。
1)リードフレームの製造工程が複雑であるため、製造コストが増える可能性がある;
2)リードフレームが上面と裏面から別々にエッチングする必要があるため、上面および裏面のエッチング位置を設定するとき、再位置決め誤差に起因する脱臼を引き起こす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
開示された方法及びシステムは、一つ以上の上記の問題および他の問題を解決するためになされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様は、半導体パッケージ用のリードフレーム構造体の製造方法を含む。この方法は、上面および裏面を有する金属基板を提供し、金属基板の上面に第一のフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィを用いて第一のフォトレジスト膜の上面エッチングパターンを形成することを含む。この方法はまた、金属基板の裏面上に第2フォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィを用いて第2のフォトレジスト膜中の裏面エッチングパターンを形成し、 同時に金属基板の上面と裏面にエッチング処理を施し、上面エッチングパターン及び裏面エッチングパターンをそれぞれのマスクとして使用して金属基板、島と複数のリード線にエッチングされた領域を形成することを含む。さらに、この方法は、第一のフォトレジスト膜と第二のフォトレジスト膜を除去し、金型にエッチングされた金属基板を配置し、島の上面と裏面と複数のリード線を露出しているときに成形化合物がエッチングされた領域、島と複数のリードの間の領域、そして複数のリード間の領域に充填されるように、金型を用いてエッチングされた金属基材を封入することも含む。この方法はまた、島と複数のリード線の露出した上面の上に第一の金属層と、島と複数のリード線の露出した裏面の上に第二の金属層を形成するため、カプセル化された金属基板上にめっき処理を施すことを含む。
【００１１】
本開示の一態様は、半導体パッケージ用のリードフレーム構造体を含む。リードフレーム構造は、エッチング工程によって金属基板に基づいて形成された複数のリード線と島を含む。エッチング工程は、金属基板を提供し、金属基板の上面に第一のフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィを用いて第一のフォトレジスト膜の上面エッチングパターンを形成し、金属基板の裏面上に第二フォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィを用いて第二のフォトレジスト膜の裏面エッチングパターンを形成し、同時に金属基板の上面と裏面にエッチング処理を施し、上面エッチングパターン及び裏面エッチングパターンをそれぞれのマスクとして使用して金属基板、島と複数のリード線にエッチングされた領域を形成し、そして第一のフォトレジスト膜と第二のフォトレジスト膜を除去することによって行われる。リードフレームはまた、プレカプセル化工程によって島と複数のリード線とエッチングされた金属基材をカプセル化するために使用されるモールドコンパウンドを含む。プレカプセル化工程は金型にエッチングされた金属基板を配置し、島の上面と裏面と複数のリード線を露出しているときに成形化合物がエッチングされた領域、島と複数のリードの間の領域、そして複数のリード間の領域に充填されるように、金型を用いてエッチングされた金属基材を封入することにより行われる。また、リードフレーム構造は、めっき処理によりカプセル化された金属基板上に形成された第一の金属層と第二金属層を含む。第一の金属層は、島と複数のリード線の露出した上面の上に成型され、第二の金属層は、島と複数のリード線の露出した裏面の上に成型される。
【００１２】
本開示の他の態様は、本発明の説明書、特許請求の範囲、及び図面を考慮して解釈することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図２】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図３】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図４】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図５】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図６】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図７】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図８】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図９】開示された実施形態と一致するリードフレーム構造を製造するための例示的な工程を説明する図である。
【図１０】開示された実施形態と一致する例示的なリードフレーム構造を説明する図である。
【図１１】リードフレーム上に貼り付けられる高温耐熱性フィルムを示す図である。
【図１２】リードフレーム上に貼り付けられる高温耐熱性フィルムに浸透した成形材料示す図である。
【図１３】リードフレーム上に貼り付けられる高温耐熱性フィルムに浸透した成形材料示す図である。
【図１４】両面エッチングリードフレームを示す。
【図１５】開示された実施形態と一致する例示的なリードフレーム構造の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
参照は、今、添付の図面に示されているように本発明の例示的な実施形態を詳細に説明する。可能な限り、同じ参照番号は、同一又は同様の部品を指すために図面全体を通して使用される。
【００１５】
図10は、開示された実施形態と一致する例示的なリードフレーム構造100を説明する図である。図10に示すように、リードフレーム100は、ダイパッド又は島1、リード2の複数、島1とリード2の上面上に第一の金属層5、島1とリード2の裏面上に第二の金属層6、エッチング領域島1とリードの間及びリードとリード2の間のフィールドに充填された成形化合物4を含む。他の成分も含まれ、そして特定の構成要素が省略されることもある。島1とリード2は、金属基材から作られることもある（番号なし）。成形化合物4は、金属基板の上面と裏面に充填され（例えば、島1とリード2）、そのため金属基板の上面と裏面の両方が平坦である。
【００１６】
リードフレーム構造100は、エッチング封入めっき製造工程によって形成することができる。図15は、開示された実施形態と一致する例示的なエッチング封入めっき製造工程200を説明する図である。図1-9は、エッチング封入めっき工程の間に対応構造を示す。
【００１７】
図15に示すように、初めに、金属基板は設けられていた（202）。図1は、対応構造を示す。図1に示すように、金属基板9は設けられることもある。金属基板9は、上面と裏面を有し、そして所望の厚さを有することができる。金属基板9は、任意の適切な金属材料から作られることができ、例えば銅、アルミニウム、鉄、銅合金、ステンレス鋼、またはニッケル鉄合金などがある。金属基板9に使用される特定の金属は、包装されるチップの機能や特性に基づいて決定される。
【００１８】
図15に戻り、金属基板9が設けられた後（202）、接着フィルムは、金属基板9（204）の上面と裏面に取り付けられる。より具体的には、図2のように、フォトレジスト膜10が金属基板9の上面に取り付けられ、フォトレジスト膜11が金属基板9の裏面に取り付けられる。フォトレジスト膜10とフォトレジスト膜11は、後にエッチング工程から基板を保護するために、特定の膜装置を使用して取り付ける。また、フォトリソグラフィ工程においてフォトレジスト膜10とフォトレジスト膜11を使用することができ、フォトレジスト膜10及びフォトレジスト膜11のいずれもドライフォトレジスト膜又はウェットフォトレジスト膜であってもよい。フィルムの他のタイプを使用することもできる。
【００１９】
図15に戻り、フォトレジスト膜10とフォトレジスト膜11が金属基板9（204）に取り付けられた後にエッチングパターンがフォトレジスト膜10とフォトレジスト膜11（206）に基づいて形成される。具体的には、図3のように、上面エッチングパターンはフォトリソグラフィを介してフォトレジスト膜10を用いて形成され、そして裏面エッチングパターンはフォトレジスト膜11を用いて形成される。すなわち、エッチングパターンはフォトリソグラフィ工程を用いて形成することができる。上面エッチングマスクは開発に続いているフォトレジスト膜10を露光するために使用され、フォトレジスト膜10の特定の部分は、上面エッチングパターンを形成するために除去され、エッチングすべく金属基板9上の領域を露出する。同様に、裏面エッチングマスクは開発に続いているフォトレジスト膜11を露光するために使用され、フォトレジスト膜11の特定の部分は、裏面エッチングパターンを形成するために除去され、エッチングすべく金属基板9上の領域を露出する。
【００２０】
また、図15のように、エッチング工程は、金属基板9（208）の上面と裏面の上に実行される。対応構造は、図4に示されている。図4に示すように、エッチング工程は、フォトレジスト膜10と11の一部を除去することにより露出された金属基板9の上面と裏面の上に露出した領域で行われる。すなわち、金属基板9の上面は上面エッチングパターンをマスクとして用いてエッチングされ、金属基板9の裏面は裏面エッチングパターンをマスクとして用いてエッチングされる。エッチング工程は、ハーフエッチングまたはフルエッチングを使用することができ、上面と裏面の両方を同時に実行することができる。エッチング工程後、エッチングされた領域12は、金属基板9の上面と裏面に形成される。同時に、島1とリード2は、エッチング工程中に形成される。
【００２１】
エッチング処理後、図15に示すように、金属基板9の上面に残っている接着フィルム（210）を除去する。図5のように、金属基板9の上面に残っているフォトレジスト膜10と金属基板9の裏面に残っているフォトレジスト膜11は除去される。フィルムは、機械的手段または化学的手段によって除去することができる。
【００２２】
また、島1、リード2とエッチングされた領域12（すなわち、リードフレーム）を含む金属基板9は、成形工程またはプレカプセル化工程（212）によってカプセル化される。すなわち、成形化合物は金型を用いて金属基板9のエッチングされた領域12に充填される。用語「プレカプセル化」は、他の後続のパッケージング工程の前に、リードフレームをカプセル化するため、リードフレーム製造中に行われるカプセル化または成形工程を意味する。図6-8は、成形工程の間に成形された対応構造を示す。
【００２３】
図6に示すように、上面と裏面上に膜を除去した後、金属基板9は金型内に配置される。金型（番号なし）は、射出成形等ICパッケージング用の金型の任意の適切なタイプを含むことができる。また、金型は、上型7と下型8を含むこともある。上型7と下型8の両方は平坦な接触面を有し、金属基板9は上型7と下型8の平らな表面の間に配置される。
【００２４】
上型7の表面が下方に噴射孔を含むことができ、および/または下型8の表面は、上方に噴射孔を含むことができる。金属基板9は、上型7と下型8との間に配置された後、上型7と下型8は、金属基板9の上面および裏面にクランプされる。すなわち、射出成形金型は、上型7と下型8をクランプし、それゆえに金属基板の上面および裏面が上型と下型の平坦な表面と直接接触し、それぞれゆえに島と複数のリードの表面は金型表面によってカバーされる。
【００２５】
また、図7に示すように、上型7に下向きの噴射孔および/または下型8に上向きの噴射孔を用いて、成形化合物は、エッチングされた領域12、島1とリード2の間の領域、リード2のリード線の間の領域内に注入される。注入された成形化合物と島1の表面とリード2は一緒に封入された金属基板上に平坦な上面および平坦な裏面を形成する。
【００２６】
成形化合物が金属基板9内に注入された後、図8に示すように、つまりリードフレームはプレカプセル化され、金属基板9（つまり未完了がカプセル化されたリードフレーム）も金型から除去される。プレカプセル化されたリードフレームは、島1の露出された上面とリード2および成形化合物を含む平坦な上面を有し、島1の露出された裏面とリード2および成形化合物を含む平坦な裏面を有する。
【００２７】
また、図15に示すように、めっき工程は、プレカプセル化されたリードフレーム（214）上に実行される。図9に示すように、上面に第一金属層5と裏面に第二金属層6を形成するため、めっき工程はリードフレームの上面とリードフレームの裏面に行われる。第一金属層5と第二金属層6は、単一のめっき工程中に同時にめっきされることができる。別の方法として、第一金属層5と第二金属層6のめっきは順に行うことができる：第一金属層5を先にめっきし、または第二金属層6を先にめっきすることもできる。
【００２８】
めっき処理は、電気的又は化学的めっき工程の任意の適切なタイプを含むことができ、例えば多層の電気めっき工程などがある。第一金属層5は、島1にインナー接触面を提供し、そしてリード2にインナーリードを提供するため、島1とリード2の上面に形成される。第二金属層6は、島1にアウター接触面を提供し、そしてリード2にアウターリードを提供するため、島1とリード2の裏面に形成される。めっき材料は、金、ニッケル・金、ニッケル・パラジウム・金、またはシルバーを使用することができる。材料の他のタイプを使用することもできる。
【００２９】
めっき工程の後、図10に示すように、リードフレーム100は完成される。他の後続のパッケージング工程は、シングルチップまたはマルチチップ構造など様々なパッケージ構造を形成するため、リードフレーム100上で実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
特許請求の範囲および/または仕様を限定することなく、産業上の利用可能性と開示された実施形態の特定の有利な効果は、例示を目的として記載されている。開示された実施形態の技術的解決策の様々な代替、改変、または等価物は、当業者には明らかになるであろう。
【００３１】
開示されているリードフレーム構造及び製造方法は、異なる基板および充填材料で異なるキャリアのために、導体パッケージングの様々な用途に適用することができる。例えば、開示された構造および方法は、プラスチックリード付きチップキャリア（PLCC）、プラスチック・クワッド・フラット・パック（PQFP）、ボールグリッドアレイ（BGA）、システムインパッケージ（SIP）または3DのIC、マルチチップモジュールなどパッケージするために使用することができる。
【００３２】
開示された方法および構造を使用することにより、島状構造を有するリードフレームをエッチングカプセル化めっき工程を用いて作成することができ、リードフレームの裏面にソフト接着フィルムに関する必要性と高温耐熱性接着フィルムのすべての欠点を排除する。このようなリードフレーム構造及び方法は、製造工程の簡略化によりパッケージング工程の信頼性を高めながら、製造工程、生産性および包装材料のコストを低減することができる。
【００３３】
開示された方法および構造を用いることによって、リードフレームの上面と裏面の両方にエッチング処理を同時に行うことができる。両面エッチングとプレカプセル化されたリードフレームと比較すると、そのような工程は、工程の複雑さを少なくとも50％低減し、コストを低減することができる。また、再位置決め誤差も低減又は回避することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１００  リードフレーム構造
１  島
２  リード
４  成形化合物
５  第一金属層
６  第二金属層
７  上型
８  下型
１０  フォトレジスト膜
１１  フォトレジスト膜
１２  エッチングされた領域
２００  リードフレーム製造工程
２０２  金属基板を設ける
２０４  接着フィルムを取り付ける
２０６  エッチングパターンを成形する
２０８  エッチング工程を実行する
２１０  接着フィルムを除去する
２１２  リードフレームをプレカプセル化する
２１４  めっき工程を実施する
２１  島
２２  リード
２３  高耐熱性フィルム
２４  成型化合物
【図１】
2014526793.tif 000003
【図２】
2014526793.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014526793.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014526793.tif 000012
【図１１】
2014526793.tif 000013
【図１２】
2014526793.tif 000014
【図１３】
2014526793.tif 000015
【図１４】
2014526793.tif 000016
【図１５】
2014526793.tif 000017
【国際調査報告】
2014526793.tif 000018
2014526793.tif 000019
2014526793.tif 000020