(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドと、リードと、ダイパッドとリードを接続固定する枠部とを有し、半導体素子を搭載する主面側とその反対の裏面側のうちの少なくとも主面側に絶縁性樹脂積層部を配設してなるリードフレームを製造する方法であって、（ａ）リードフレームのパターンが並んだ所定形状の基材を薄板状金属材料より製作する工程と、（ｂ）リードフレームの基材の少なくとも主面側に、所定の開口部を複数有する絶縁性樹脂積層部を形成する工程と、（ｃ）リード側面間の間隙部に絶縁性樹脂を埋め込む工程とを含み、（ｂ）の絶縁性樹脂積層部を形成する工程、及び（ｃ）の絶縁性樹脂を埋め込む工程を、リードフレームの基材の裏面側に漏れ防止用の剥離性部材を設置した後に、リードフレームの基材の全面に液状絶縁性樹脂を塗布することにより、主面側の絶縁性樹脂積層部の形成とリード側面間の間隙部への埋め込みを同時に行い、絶縁性樹脂の乾燥及び剥離性部材の取外し後に、絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける手順で行うことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【請求項２】
ダイパッドと、リードと、ダイパッドとリードを接続固定する枠部とを有し、半導体素子を搭載する主面側とその反対の裏面側のうちの少なくとも主面側に絶縁性樹脂積層部を配設してなるリードフレームを製造する方法であって、（ａ）リードフレームのパターンが並んだ所定形状の基材を薄板状金属材料より製作する工程と、（ｂ）リードフレームの基材の少なくとも主面側に、所定の開口部を複数有する絶縁性樹脂積層部を形成する工程と、（ｃ）リード側面間の間隙部に絶縁性樹脂を埋め込む工程とを含み、（ｂ）の絶縁性樹脂積層部を形成する工程、及び（ｃ）の絶縁性樹脂を埋め込む工程を、所定厚さのフィルム状樹脂をリードフレームの基材の主面側に位置合わせした後、リードフレームの基材の主面側及び各リード側面間の間隙部に、熱圧接及び加圧圧入することにより、絶縁性樹脂積層部と埋め込み部を同時形成し、その後に絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける手順で行うことを特徴とするリードフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージを構成するリードフレームの技術分野に属し、詳しくは、半導体素子を搭載して樹脂封止するタイプの樹脂封止型半導体パッケージに用いられるリードフレームの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板実装の高密度化に伴い、基板に実装される半導体パッケージの小型化・薄型化が要求されている。ＬＳＩも、高集積化によるチップ数の削減とパッケージの小型・軽量化が厳しく要求され、いわゆるＣＳＰ（Chip Size Package)の普及が急速に進んでいる。特に、リードフレームを用いた薄型の半導体パッケージの開発においては、リードフレームに半導体素子を搭載し、その搭載面をモールド樹脂で封止する片面封止タイプの半導体パッケージが開発されている。
【０００３】
図１は従来の半導体パッケージの一つであるＱＦＮ（Quad Flatpack Non-leaded package) の一例を示す断面図、図２はその封止樹脂を透視した状態で示す平面図である。これらの図に示される半導体パッケージは、リードフレーム１の吊りリード２で支持されたダイパッド３に搭載された半導体素子４と、この半導体素子４の上面の電極とリードフレーム１のリード５とを電気的に接続した金属細線６と、半導体素子４の上側とダイパッド３の下側とを含む半導体素子４の外囲領域を封止した封止樹脂７とを備えている。この半導体パッケージは、いわゆるアウターリードが突き出ておらず、インナーリードとアウターリードの両者がリード５として一体となったノンリードタイプである。また、用いられているリードフレーム１は、ダイパッド３がリード５より上方に位置するように、吊りリード２がアップセット処理されている。このようにダイパッド３は段差を有しているので、ダイパッド３の下側にも封止樹脂７を存在させることができる。
【０００４】
上記のようなノンリードタイプの薄型半導体パッケージ（ＱＦＮ）は、半導体素子のサイズが小型であるため、１枚のフレームの幅方向に複数列配列して製造するマトリックスタイプが主流である。そして、最近では、コストダウンの要求から、図３に示すような個別にモールドするタイプから、図４に示すような一括してモールドするタイプへ移行しつつある。
【０００５】
個別モールドタイプは、図３（Ａ）に示すように、１枚のフレームＦ内に小さなサイズの個々のモールドキャビティＣを分かれた状態で設けるようにし、モールド後は金型により個別に打ち抜いて図３（Ｂ）に示す半導体パッケージＳを得るものである。すなわち、半導体素子を銀ペースト等によりリードフレームのダイパッド上に搭載し、ワイヤーボンディングを実施した後、個々の半導体素子を個別にモールドしてから、金型により個々の半導体パッケージとして打ち抜くのである。
【０００６】
一括モールドタイプは、図４（Ａ）に示すように、１枚のフレームＦ内に大きなサイズの幾つかのモールドキャビティＣを設けるようにし、その一つ一つのモールドキャビティＣ内には多数の半導体素子をマトリックス状に配列し、それらの半導体素子を一括してモールドした後、各リードフレームのグリッドリードＬのところをダイシングソーで切断して図４（Ｂ）に示す半導体パッケージＳを得るものである。すなわち、半導体素子を銀ペースト等によりリードフレームのダイパッド上に搭載し、ワイヤーボンディングを実施した後、複数個配列されている半導体素子を所定のキャビティサイズで一括モールドしてから、ダイシングにより個片化するのである。
【０００７】
そして、最近では、通信機器に欠かせない高周波タイプの半導体素子についても上記のような半導体パッケージが採用されており、このように搭載する半導体素子が高集積化したものになると、発熱が問題となることから、ダイパッド露出型の半導体パッケージの開発が盛んとなっている。
【０００８】
また、搭載する半導体素子が高周波タイプになるのに対応して、半導体パッケージの電気特性も厳しい条件が要求されるようになり、現在では半導体素子とリードフレームの接合をワイヤーボンディング方式からフリップチップボンディング方式へ転換する傾向になっている。高周波タイプの半導体素子は、その特性上、材料が硬いＳｉから軟らかい化合物半導体へと移行しつつあるところ、現在はセラミック等の高価な基板にて実装されているが、上記したような安価な半導体パッケージへの変更が検討されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したノンリードタイプの半導体パッケージは、その製造工程での樹脂封止時においてリードに薄バリが発生するのを防止するため、リードフレームの裏面に予めテープを貼り付けておく必要がある。また、半導体パッケージの製造には熱を伴う工程があり、テープには耐熱性が要求される。ところが、この時に使用するテープは価格が高いという問題がある。また、テープからのコンタミネーションによりワイヤーボンディングを阻害すると言う問題点や封止樹脂の密着性が低下する問題点もあった。さらに、テープの貼り剥がしの際の応力が、半導体パッケージ内の層間剥離を発生させたり、剥がしの際の静電気によりチップが静電破壊される問題点もあった。
【００１０】
また、ダイパッド露出型の半導体パッケージでは、樹脂とリードフレームの熱膨張係数の違いから、樹脂とリードフレームの界面から剥離が発生するという問題点がある。
【００１１】
一方、材料に化合物半導体を用いた半導体素子は、その軟らかさから、フリップチップボンディングのような熱圧力のかかる方法を用いると壊れる恐れがあり、また生産性を向上させる観点からも半田接合による一括リフロー接合の要求が高いが、通常のＱＦＮでは半田接合を行うと、リフロー後に溶融した半田がリード間に流れ込み、ひどいときには端子面にまで回り込み、信頼性を阻害するという問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、樹脂封止前に裏面への高価なテープの貼り付けを省略でき、しかも封止樹脂の剥離を生じることがなく、さらには半田による一括リフローのフリップチップボンディングを可能としたリードフレームの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のリードフレームの製造方法は、ダイパッドと、リードと、ダイパッドとリードを接続固定する枠部とを有し、半導体素子を搭載する主面側とその反対の裏面側のうちの少なくとも主面側に絶縁性樹脂積層部を配設してなるリードフレームを製造する方法であって、（ａ）リードフレームのパターンが並んだ所定形状の基材を薄板状金属材料より製作する工程と、（ｂ）リードフレームの基材の少なくとも主面側に、所定の開口部を複数有する絶縁性樹脂積層部を形成する工程と、（ｃ）リード側面間の間隙部に絶縁性樹脂を埋め込む工程とを含み、（ｂ）の絶縁性樹脂積層部を形成する工程、及び（ｃ）の絶縁性樹脂を埋め込む工程を、リードフレームの基材の裏面側に漏れ防止用の剥離性部材を設置した後に、リードフレームの基材の全面に液状絶縁性樹脂を塗布することにより、主面側の絶縁性樹脂積層部の形成とリード側面間の間隙部への埋め込みを同時に行い、絶縁性樹脂の乾燥及び剥離性部材の取外し後に、絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける手順で行うことを特徴とするか、（ｂ）の絶縁性樹脂積層部を形成する工程、及び（ｃ）の絶縁性樹脂を埋め込む工程を、所定厚さのフィルム状樹脂をリードフレームの基材の主面側に位置合わせした後、リードフレームの基材の主面側及び各リード側面間の間隙部に、熱圧接及び加圧圧入することにより、絶縁性樹脂積層部と埋め込み部を同時形成し、その後に絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける手順で行うことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図５は本発明の方法で製造されたリードフレームの一例を示す平面図、図６は図５に示すリードフレームにおけるＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面の一部拡大図である。
【００１６】
図示のように、リードフレーム１は、周辺部からの４本の吊りリード２でダイパッド３を支持し、そのダイパッド３に向けて周囲４辺からそれぞれ４本ずつリード５が突き出た状態になっており、半導体素子を搭載する主面側に薄い積層部を形成した状態でリード５の側面間に絶縁性樹脂８が埋め込まれている。そして、半導体素子の電極とのワイヤー接続部分となる各リード５の先端付近のところで、絶縁性樹脂８の薄い積層部に開口が形成され、その開口した部位（図のハッチング部分）にワイヤーボンディング用のめっき９が施されている。さらに、半導体素子の搭載場所となるダイパッドのところで、絶縁性樹脂８の薄い積層部に開口部が形成されており、この開口部（図のハッチング部分）には必要に応じてダイボンディング用のめっき１０が施されている。
【００１７】
図５のリードフレーム１において、主面側に配設される絶縁性樹脂積層部の塗布乾燥後の厚さは、少なくとも５〜５０μｍであることが好ましい。また、リードフレーム１の反り改善の観点からすると、半導体素子を搭載する主面側とは反対の裏面側に、さらに所定の開口部を有する絶縁性樹脂積層部を配設することが好ましい。
【００１８】
そして、リードフレーム１の基材は、熱膨張係数の違いによる信頼性向上の観点から、絶縁性樹脂とは相性の悪い銅材を使用することとし、材質が重量９０％以上の銅を主体とした銅合金を用いることが好ましい。
【００１９】
絶縁性樹脂としては、アクリル樹脂及びポリマーアロイ樹脂系のソルダーレジストを使用するのが好適である。このソルダーレジストは弾性率が５×１０-9Ｐａ程度であり、線膨張係数はＴｇ前後においてα1 ＝５７ｐｐｍ／℃、α2 ＝１４１ｐｐｍ／℃である。具体的な製品としては、太陽インキ製造株式会社製「ＰＦＲ−８００  ＡＵＳ４０２」が挙げられる。
【００２０】
図５に示すリードフレーム１を製造するには、まず、薄板状の金属材料からリードフレームの基材を製作する。すなわち、リードフレームのパターンがマトリックス状に複数個並んだ状態の基材を薄板状金属材料から製作する。そして、このリードフレームの基材の少なくとも主面側に、所定の開口部を複数有する絶縁性樹脂積層部を形成する工程と、リード側面間の間隙部に絶縁性樹脂を埋め込む工程とを行う。
【００２１】
具体的には、リードフレームの基材の裏面側に漏れ防止用の剥離性部材を設置した後に、リードフレームの基材の全面に液状絶縁性樹脂を塗布することにより、主面側の絶縁性樹脂積層部の形成とリード側面間の間隙部への埋め込みを同時に行い、絶縁性樹脂の乾燥及び剥離性部材の取外し後に、絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける。
【００２２】
或いは、所定厚さのフィルム状樹脂をリードフレームの基材の主面側に位置合わせした後、リードフレームの基材の主面側及び各リード側面間の間隙部に、熱圧接及び加圧圧入することにより、絶縁性樹脂積層部と埋め込み部を同時形成し、その後に絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける。
【００２３】
通常、リードフレームの基材は、表裏両面から片面ずつハーフエッチングしてパターニングするので、側面は図６のように尖鋭形状を持つ断面形状になる。そして、この空間に埋め込まれた絶縁性樹脂８は側面がリードフレーム１に食い込んだ状態となる。なお、図６ではリードフレーム１の板厚の全体に渡って絶縁性樹脂８が埋め込まれているが、表面側から少なくとも板厚の１／３程度以上の深さで埋め込まれていればよい。
【００２４】
主面側の絶縁性樹脂８の積層部に設ける開口はフォトリソグラフィー法で形成する。具体的には、所定のマスクを介しての露光とそれに続く現像によりリード５及びダイパッド３の所定位置にて絶縁性樹脂８に開口をパターニングする。そして、その開口により露出した下の金属部分に銀、金、Ｐｄ等のボンディングに必要なめっきを施すのである。
【００２５】
このリードフレーム１を用いて半導体パッケージを製造する手順は次のようである。まず、ダイパッド３の上に銀ペーストにより半導体素子を搭載し、リード５に施しためっき９のところと半導体素子の上面の電極との間にワイヤーボンディングを実施した後、モールド型にセットして個別にモールドしてから、金型により個々の半導体パッケージに打ち抜く。このモールド時において、リード５間に絶縁性樹脂８が埋め込まれているので、従来のようにリードフレームの裏面にテープを貼り付けなくても、封止樹脂が裏側に回り込むことがない。
【００２６】
このようにして製造された半導体パッケージの断面図を図７に示す。この半導体パッケージは、図示のように、リードフレーム１のダイパッド３上に搭載された半導体素子４の電極とリードフレームのリード５に施しためっき９のところとが金属細線６により電気的に接合されており、リードフレーム１のリード５間に絶縁性樹脂８が埋め込まれ、かつリードフレーム１との間に絶縁性樹脂８を挟んだ状態で封止樹脂７が設けられている。そして、絶縁性樹脂８は、封止樹脂７との密着性が良好であるとともに、封止樹脂７より弾性率が低いためにリードフレーム１との熱膨張係数の差による応力が緩和されるので、剥離等の問題がなくなる。
【００２７】
また、ダイパッド上に搭載された半導体素子の電極とリードフレームのリードとの電気的な接合に、ワイヤーボンディングではなく、フリップチップ方式のワイヤレスボンディングを行う場合、リード５の先端付近に形成した開口のところに半導体素子のバンプを位置合わせし、熱による半田リフローにより接着・接続を行う。この時、開口の回りの絶縁性樹脂８が堰の役割を果たすため、半田流れが防止される。
【００２８】
なお、上記の説明では、個別モールドタイプについて述べたが、一括モールドタイプの半導体パッケージについても同様である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、ダイパッドと、リードと、ダイパッドとリードを接続固定する枠部とを有し、半導体素子を搭載する主面側とその反対の裏面側のうちの少なくとも主面側に絶縁性樹脂積層部を配設してなるリードフレームの製造方法であって、（ａ）リードフレームのパターンが並んだ所定形状の基材を薄板状金属材料より製作する工程と、（ｂ）リードフレームの基材の少なくとも主面側に、所定の開口部を複数有する絶縁性樹脂積層部を形成する工程と、（ｃ）リード側面間の間隙部に絶縁性樹脂を埋め込む工程とを含み、（ｂ）の絶縁性樹脂積層部を形成する工程、及び（ｃ）の絶縁性樹脂を埋め込む工程を、リードフレームの基材の裏面側に漏れ防止用の剥離性部材を設置した後に、リードフレームの基材の全面に液状絶縁性樹脂を塗布することにより、主面側の絶縁性樹脂積層部の形成とリード側面間の間隙部への埋め込みを同時に行い、絶縁性樹脂の乾燥及び剥離性部材の取外し後に、絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける手順で行うことを特徴とするか、（ｂ）の絶縁性樹脂積層部を形成する工程、及び（ｃ）の絶縁性樹脂を埋め込む工程を、所定厚さのフィルム状樹脂をリードフレームの基材の主面側に位置合わせした後、リードフレームの基材の主面側及び各リード側面間の間隙部に、熱圧接及び加圧圧入することにより、絶縁性樹脂積層部と埋め込み部を同時形成し、その後に絶縁性樹脂積層部に所定の開口部を設ける手順で行うことを特徴としているので、封止樹脂のモールドに際して裏面への高価なテープの貼付を省略できるため、製造コストの削減を図ることができる。
【００３０】
また、リードフレームの基材と接する絶縁性樹脂は弾性率が低く、熱膨張係数の違いによる応力が緩和されるため、また絶縁性樹脂と封止樹脂は密着性が非常に高いため、剥離の発生しない信頼性の高い半導体パッケージを提供することができる。
【００３１】
また、絶縁性樹脂積層部に開口を形成することにより、半田による一括リフローのフリップチップボンディングが可能となり、高周波タイプの半導体素子に対応したパッケージを安価なＱＦＮの形態で供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の半導体パッケージの一例を示す断面図である。
【図２】  図１に示す半導体パッケージをその封止樹脂を透視した状態で示す平面図である。
【図３】  個別モールドタイプの半導体パッケージを示す説明図である。
【図４】  一括モールドタイプの半導体パッケージを示す説明図である。
【図５】  本発明の方法で製造されたリードフレームの一例を示す平面図である。
【図６】  図５に示すリードフレームにおけるＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面の一部拡大図である。
【図７】  図５に示すリードフレームを使用して製造された半導体パッケージを示す断面図である。
【符号の説明】
１  リードフレーム
２  吊りリード
３  ダイパッド
４  半導体素子
５  リード
６  金属細線
７  封止樹脂
８  絶縁性樹脂
９  めっき
１０  めっき
Ｃ  モールドキャビティ
Ｆ  フレーム
Ｌ  グリッドリード
Ｓ  半導体パッケージ
【図１】
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【図２】
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【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】
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