(57)【要約】      （修正有）【課題】半田との接続信頼性を向上させることが可能な、樹脂付リードフレーム基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】金属基材１の少なくとも一方の面上の一部を金属基材１の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンが形成され、金属を除去した部分は、絶縁樹脂９によって代替されており、配線パターンの高さよりも絶縁樹脂９の高さが３μｍ以上高くなっている樹脂付リードフレーム基板で、リード４は、金属基材１の一方の面に形成され、電極パッド５は、金属基材１の他方の面に形成され、表面ダイパッド７は、金属基材１の一方の面に形成され、裏面ダイパッド８は、金属基材１の他方の面に形成されている。また絶縁樹脂部９は、金属基材１の周囲に形成されている。めっき層１０は、リード４、電極パッド５、表面ダイパッド７及び裏面ダイパッド８の表面に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基材の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンが形成され、且つ前記金属を除去した部分は絶縁樹脂によって代替されており、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さが３μｍ以上高くなっていることを特徴とする樹脂付リードフレーム基板。
【請求項２】
前記配線パターンを形成した面のうち、露出した金属部分がめっき処理されていることを特徴とする請求項１に記載した樹脂付リードフレーム基板。
【請求項３】
金属基板の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基板の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンを形成する配線パターン形成工程と、
前記金属を除去した部分を絶縁樹脂で代替して、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さを高くする絶縁樹脂部形成工程と、を含み、
前記絶縁樹脂部形成工程は、一部を除去した後の金属基板を上型及び下型で厚さ方向から型締めした状態において形成されるキャビティ内に溶融した絶縁樹脂を注入する絶縁樹脂充填工程と、前記絶縁樹脂充填工程で注入した絶縁樹脂を固化させる溶融絶縁樹脂固化工程と、を含むことを特徴とする樹脂付リードフレーム基板の製造方法。
【請求項４】
前記配線パターン形成工程において、金属を除去する部分以外にレジストパターンを形成してのエッチングを用いて金属基板の少なくとも一部を除去し、
前記絶縁樹脂部形成工程は、前記レジストパターンを残した状態で前記キャビティ内に注入した溶融絶縁樹脂を固化させた後にレジストパターンを除去するパターン除去工程を含むことを特徴とする請求項３に記載した樹脂付リードフレーム基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を実装するための半導体基板に関し、特に、リードフレーム型基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェハープロセスで製造される各種のメモリー、ＣＭＯＳ、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ等の半導体素子は、電気的接続用端子を有する。
電気的接続用端子のピッチと、半導体素子が装着されるプリント基板側の接続部のピッチとは、工法の違いから、そのスケールが１〜２桁ほど異なる。そのため、インターポーザーと称される、ピッチ変換のための仲介用基板（半導体素子実装用基板）が使用される。
【０００３】
インターポーザーの一方の面には、半導体素子を実装し、インターポーザーの他方の面、または、基板の周辺部で、プリント基板との接続がとられる。
また、インターポーザーは、内部または表面に金属リードフレームを有しており、リードフレームにより電気的経路を引き回して、プリント基板との接続を行うことにより、外部接続端子のピッチを拡張している。
【０００４】
図１７は、インターポーザーの一例として、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ）式リードフレームの構造を模式的に示す図である。
図１７中に示すＱＦＮ式リードフレームは、まず、ポリイミドテープからなる保持材１４に貼り付けられたリードフレームの所定箇所に、半導体素子１１を、固定用樹脂１６、または、固定用テープで固定する。その後、ワイヤーボンディングを行い、トランスファーモールド法で複数のチップ（半導体素子１１）を、一括で樹脂モールドする。最後に、外装加工を施し、個々に切断、断裁して完成品となる。
【０００５】
すなわち、図１７（ａ）に示すように、ＱＦＮ式リードフレームは、銅、アルミニウム等の金属からなるリードフレームの中央部に、半導体素子１１を搭載する平坦部１２を設け、外周部にピッチの広いリード４を配設したものであり、リード４と半導体素子１１の電気的接続用端子との接続には、金線等のメタルワイヤー１３によるボンディング法を使用する。
なお、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）中に示す保持材１４は、リードフレームを保持するものであり、図１７（ｃ）中に示すように、樹脂によるモールド後に除去される。しかし、図１７中に示すインターポーザーでは、電気的接続が半導体素子の外周部とリードフレームの外周部でしか行えないので、端指数が多い半導体基板には不向きといえる。
【０００６】
プリント基板とインターポーザーの接続は、端子数が少ない場合には、インターポーザーの外延部の取り出し電極１５に、金属ピンを装着して行われる。また、端子数が多い場合には、外周部分の外部接続端子に、半田ボールをアレイ状に配置（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）する。プリント基板側の接続ピッチは５００μｍ程度と広く、半田量も多いので、Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙは、安定した高信頼性の接続が可能である。
【０００７】
面積が狭く端子数が多い半導体素子に対しては、電気的経路が一層のインターポーザーでは、ピッチの変換が困難なので、電気的経路を有する層を、２層、３層と、多層で積層化している。
一方、面積が狭く端子数が多い半導体素子の場合、半導体素子の接続端子は、半導体素子の底面にアレイ状に配置して形成されることが多い。そのため、インターポーザー側の外部接続端子も、同一なアレイ状の配置として、インターポーザーとプリント基板との接続には、微小な半田ボールを用いるフリップチップ接続方式が採用される。
【０００８】
インターポーザー内の配線は、上部から垂直方向にドリルまたはレーザーで窄孔し、孔内に金属めっきを行うことによって、上下の電気的導通がなされる。この方式のインターポーザーでは、外部接続端子のピッチは１５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内程度まで微細化できるため、接続端子数は稼げるが、接合の信頼性や安定性は低下し、高い信頼性が要求される車載用等には向いていない。
【０００９】
このようなインターポーザーは、使用する材料や構造により、リードフレーム部分が保持される基材がセラミックのもの、あるいは、Ｐ−ＢＧＡ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）等のように、基材が有機物のもの等、数種類あり、目的に応じて使い分けられている。
【００１０】
いずれの場合であっても、半導体素子の小型化、多ピン化、高速化に対応して、インターポーザーの半導体素子との接続部のファインピッチ化及び高速信号対応が進んでいる。微細化の進展を考慮すると、端子部分のピッチは、８０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内が必要である。
導通部兼支持部材でもあるリードフレームは、薄い金属板をエッチングして製造する、いわゆるフォトエッチング法で形成されるが、安定したエッチング処理と、その後の加工での基材のハンドリングを容易にするには、金属板は、２００μｍ程度の厚さを有することが望ましい。
【００１１】
また、ワイヤーボンディングの際に十分な接合強度を得るには、一定程度の金属層の厚みと、ランド面積が必要となる。これら双方の点を考慮すると、金属板の厚みとしては、２００μｍ程度が必要最低といえる。その場合、金属板の両側から、エッチングを行うことが好適である。
また、リードフレームの裏面１８（半導体素子１１が搭載される面とは反対側の面）を被覆するポリイミドテープからなる保持材１４は、リードフレームの裏面１８がプリント基板との接続面となる場合、モールド時にモールド用樹脂がリード裏面の接続端子面に回りこみ付着しないようにするため、不可欠である。
【００１２】
しかしながら、最終的には、ポリイミドテープからなる保持材１４は不要であるので、モールド加工をした後は、取り外して捨てることになる。そのため、リードフレームを保持材１４に貼り付けてインターポーザーを製造する方法は、コストがかかるという問題を抱えていた。
上記の問題を解決する技術として、パターンエッチング、ハーフエッチング等を用いて、金属板の両面に凹凸、または、貫通孔を形成し、形成した部分に絶縁性樹脂を成型して作るリードフレーム型基板が挙げられる（例えば、特許文献１を参照）。
この構造の基板であれば、絶縁性樹脂が、配線パターンを支持する機能を有するため、ポリイミドテープを貼付する必要がなく、コストダウンを実現することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−１４７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記のように形成した電子基板に素子を実装する場合、従来技術のように、金属と樹脂の高さが揃っていると、接続信頼性等の観点から、望ましくない場合が多い。例えば、樹脂付リードフレーム基板の裏面の接続パッド上に、半田ボールを配置し、リフロー工程を経て半田バンプを形成する場合、接続パッドとその周りの樹脂が同一平面にあると、半田ボールの脱落が起こりやすく、接続信頼性を損なう可能性が高くなる。
【００１５】
また、基板やそれを部品とする半導体パッケージの構造や要求品質によっては、半田ボールと接続パッドの接続強度や横方向からの応力に対するシェア強度を得るために、接続パッドと周囲の樹脂が同一面にあるのが適切でない場合もある。
また、この構造の樹脂付リードフレーム基板を得る場合に最も困難かつ重要なのは、金属除去部を確実に樹脂で代替することであり、そのための手段としてトランスファーモールド工法を使用した場合、その際に生じた樹脂バリをいかにして除去するかが問題となる。このため、簡便で安価で、かつ確実なバリ取り方法が必要である。
本発明は、上述した課題点を解決しようとするものであり、樹脂付リードフレーム基板と半田との接続信頼性を向上させることが可能な、樹脂付リードフレーム基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様は、金属基材の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基材の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンが形成され、且つ前記金属を除去した部分は絶縁樹脂によって代替されており、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さが３μｍ以上高くなっていることを特徴とする樹脂付リードフレーム基板である。
【００１７】
また、本発明の一態様は、前記配線パターンを形成した面のうち、露出した金属部分がめっき処理されていることを特徴とする樹脂付リードフレーム基板である。
また、本発明の一態様は、金属基板の少なくとも一方の面上の一部を前記金属基板の板厚が減少するように金属を除去して所定の配線パターンを形成する配線パターン形成工程と、
前記金属を除去した部分を絶縁樹脂で代替して、前記配線パターンの高さよりも前記絶縁樹脂の高さを高くする絶縁樹脂部形成工程と、を含み、
前記絶縁樹脂部形成工程は、一部を除去した後の金属基板を上型及び下型で厚さ方向から型締めした状態において形成されるキャビティ内に溶融した絶縁樹脂を注入する絶縁樹脂充填工程と、前記絶縁樹脂充填工程で注入した絶縁樹脂を固化させる溶融絶縁樹脂固化工程と、を含むことを特徴とする樹脂付リードフレーム基板の製造方法である。
【００１８】
また、本発明の一態様は、前記配線パターン形成工程において、金属を除去する部分以外にレジストパターンを形成してのエッチングを用いて金属基板の少なくとも一部を除去し、
前記絶縁樹脂部形成工程は、前記レジストパターンを残した状態で前記キャビティ内に注入した溶融絶縁樹脂を固化させた後にレジストパターンを除去するパターン除去工程を含むことを特徴とする樹脂付リードフレーム基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様であれば、樹脂付リードフレーム基板の表面において、接続パッド部の高さを周りの樹脂よりも低くする、または、接続パッド部の高さをメッキによって周りの樹脂よりも高くするという調節が可能であるため、半田との接続信頼性を向上させることが可能な、樹脂付リードフレーム基板及びその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の構成を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の、隣り合う９ピース分について、一方の面（主面）を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の、隣り合う９ピース分について、他方の面（主面と反対の面）を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の主面を構成する１ピースを示す図である。
【図５】本発明の第一実施形態の樹脂付リードフレーム基板の主面と反対の面を構成する１ピースを示す図である。
【図６】接続端子付近を示す図である。
【図７】配線パターン形成工程を示す図である。
【図８】絶縁樹脂充填工程を示す図である。
【図９】溶融絶縁樹脂固化工程を示す図である。
【図１０】パターン除去工程を示す図である。
【図１１】絶縁樹脂充填工程を示す図である。
【図１２】本発明例１の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。
【図１３】半田バンプ付近を示す図である。
【図１４】比較例１の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。
【図１５】比較例２の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。
【図１６】比較例３の樹脂付リードフレーム基板が備えるめっき層の位置関係を表す断面図を示す。
【図１７】インターポーザーの一例の構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態（以下、本実施形態と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
（樹脂付リードフレーム基板の構成）
以下、図１から図５を用いて、樹脂付リードフレーム基板の構成について説明する。
図１中に示すように、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢは、金属基材１と、リード４と、電極パッド５と、表面ダイパッド７と、裏面ダイパッド８と、絶縁樹脂部９と、めっき層１０を備えている。なお、図１は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの断面図である。
【００２２】
金属基材１は、銅等を用いて形成されている。
リード４は、金属基材１の一方の面（主面）に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
電極パッド５は、金属基材１の他方の面（主面と反対の面）に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
表面ダイパッド７は、金属基材１の一方の面（主面）に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
【００２３】
裏面ダイパッド８は、金属基材１の他方の面（主面と反対の面）に、感光性レジストやドライフィルム等を用いて形成されている。
絶縁樹脂部９は、例えば、後述するトランスファーモールド工法を用いて形成されている。
めっき層１０は、リード４、電極パッド５、表面ダイパッド７及び裏面ダイパッド８の表面（金属基材１と対向する面と反対側の面）に形成されている。
【００２４】
また、図２及び図３中に示すように、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢは、複数のピース（図中に示す例では、９ピース）を備えて形成されている。なお、図２は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの、隣り合う９ピース分について、一方の面（主面）を示す図である。また、図３は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの、隣り合う９ピース分について、他方の面（主面と反対の面）を示す図である。
隣り合う各ピース間には、感光性レジストやドライフィルム等を用いて、タイバー２０のパターンが形成されている。
【００２５】
図４中に示すように、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの主面を構成する１ピースには、感光性レジストやドライフィルム等を用いて、表面ダイパッド７のパターン、吊りリード１９のパターン、リード４のパターンが形成されている。なお、図４は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの主面を構成する１ピースを示す図である。
図５中に示すように、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの主面と反対の面を構成する１ピースには、感光性レジストやドライフィルム等を用いて、裏面ダイパッド８のパターン、電極パッド５のパターンが形成されている。なお、図５は、本実施形態の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの主面と反対の面を構成する１ピースを示す図である。
樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの主面と反対の面に形成された裏面ダイパッド８のパターンの位置は、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの主面のリード４の位置の裏側の一部、多くの場合は、リード４の一端の裏側とする。
【００２６】
なお、図３及び４中に示す樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢのように、表面ダイパッド７のパターンが金属基材１の中央に位置し、リード４のパターンがその付近から放射状に外側にのびる構造の場合、裏面ダイパッド８のパターンは、リード４のパターンの最も外側の位置の裏側に形成される場合が多い。
本実施形態の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢであれば、図６に示すように、基板裏面の接続用パッドに半田ボール６を搭載する際に、パッド上から半田ボール６が脱落することを防ぎ、半田との接続信頼性を向上させることが可能となる。
【００２７】
（樹脂付リードフレーム基板の製造方法）
以下、図１から図６を参照しつつ、図７から図１０を用いて、樹脂付リードフレーム基板の製造方法について説明する。
樹脂付リードフレーム基板の製造方法は、配線パターン形成工程と、絶縁樹脂部形成工程を含み、絶縁樹脂部形成工程は、絶縁樹脂充填工程と、溶融絶縁樹脂固化工程と、パターン除去工程を含む。
【００２８】
配線パターン形成工程では、まず、エッチング等により、金属板の一部を除去する。具体的には、図７（ａ）中に示す金属基材１に対し、図７（ｂ）中に示すように、金属基材１の両面に、ロールコーターにて感光性レジスト２をコーティングした後、プリベークをする。次に、所望のパターン（後述）を有するパターン露光用フォトマスクを介して両面からパターン露光を行い、その後、現像処理を行った後に、水洗及びポストベークを行い、図７（ｃ）中に示すように、レジストパターン３を形成する。なお、図７は、配線パターン形成工程を示す図である。
【００２９】
レジストパターン３を形成した後は、塩化第二鉄溶液等を用いて、図７（ｄ）中に示すように、金属基材１の両面からエッチング加工を施す。なお、エッチング後のレジスト剥離は行わず、レジストパターン３を残したままで、次工程である絶縁樹脂部形成工程に進む。このエッチング処理によって、金属基材１の主面には、表面ダイパッド７と、リード４、吊りリード１９、タイバー２０（図示せず）が形成され、金属基材１の主面と反対の面には、裏面ダイパッド８と電極パッド５が形成される。
なお、配線パターン形成工程では、エッチング強度、時間等を適正に設定することにより、リード４、吊りリード１９、タイバー２０等、片面にのみレジストパターン３があり、反対面にはレジストパターン３がない部分に関しては、エッチングによって金属がすべて除去されて貫通をしないように、ハーフエッチングにとどめることが重要である。
【００３０】
絶縁樹脂部形成工程では、配線パターン形成工程で形成した金属板の金属除去部を、絶縁樹脂にて埋め、絶縁樹脂部９を形成する。
絶縁樹脂部９を形成する方法として最も好適なものは、図８中に示すように、配線パターン形成工程で形成した金属板（金属基材１）を、上金型２１と下金型２２で挟み、型締めしたうえで、固形樹脂を過熱溶融させた状態（溶融させた絶縁樹脂２３）で金型内に流し込み、金属板の金属除去部と上金型２１及び下金型２２の内壁が作るキャビティ部を満たす（絶縁樹脂充填工程）ようにしてから、樹脂を固化させる（溶融絶縁樹脂固化工程）工法、いわゆる、トランスファーモールド工法が挙げられる。
【００３１】
ここで、トランスファーモールド工法においては、金型（上金型２１と下金型２２）と金属板（金属基材１）が密着している場合、その間には樹脂（溶融させた絶縁樹脂２３）が浸入しないのが理想であるが、実際には、僅かな隙間から、ごく僅かに溶融させた絶縁樹脂２３が浸入し、バリとなるのが通常である。それについては、溶融させた絶縁樹脂２３を充填、固化した後に、物理的あるいは化学的方法によって除去するのが通常である。その結果として得られた樹脂付リードフレーム基板の主面と裏面において、金属表面と樹脂表面は同じ高さとなり、同一の平面を形成する。
【００３２】
すなわち、本実施形態においては、絶縁樹脂部９の形成において、所定の部分の金属を除去した後の金属板（配線パターン形成工程で形成した金属板：リードフレーム）を、厚さ方向から型締めする上金型２１と下金型２２を備え、上述した型締めの状態において形成されるキャビティ内に、溶融した絶縁樹脂を注入した後に固化させる。
したがって、樹脂付リードフレーム基板の製造方法を用いることにより、金属フレーム（金属基材１）の金属除去部に対する絶縁樹脂の置き換えを、高い確実性と品質で実現することが可能となる。
【００３３】
上述した絶縁樹脂充填工程と、溶融絶縁樹脂固化工程を行うと、図９中に示すように、レジストパターン３を残した状態で、金属基材１のうち金属を除去した部分に絶縁樹脂部９で置き換えられる。
パターン除去工程では、レジストパターン３を残した状態でキャビティ内に注入した溶融絶縁樹脂を固化させた後に、図１０中に示すように、レジストパターン３を除去する。
【実施例】
【００３４】
以下、図１から図１０を参照しつつ、図１１から図１６を用いて、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、実施例により限定されるものではない。
（本発明例１）
本発明例１の樹脂付リードフレーム型基板の製造方法として、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）タイプのリードフレーム型を例として説明する。
本発明例１で作製した個々のＬＧＡの大きさは１０ｍｍ角とし、６４ピンの、平面視でアレイ状の外部接続端子を持つものであり、基板に多面付けして以下の製造工程を経た後に切断、断裁を行い、個々のＬＧＡタイプの樹脂付リードフレーム型基板を得た（例えば、図７参照）。なお、図中においては、ピン数を省略して少なく表記している。
【００３５】
まず、幅が９０ｍｍであり、厚さが２００μｍの長尺帯状である金属基材１を用意した（図７（ａ）参照）。次に、金属基材１の両面に、感光性レジスト２（東京応化（株）製、ＯＦＰＲ４０００）を、ロールコーターにて１０μｍの厚さになるようにコーティングした後、９０℃にてプリベークをした（図７（ｂ）参照）。
次に、所望のパターン（後述）を有するパターン露光用フォトマスクを介して、金属基材１の両面からパターン露光を行い、その後、１％水酸化ナトリウム溶液で現像処理を行った後に、水洗及びポストベークを行ってレジストパターン３を得た（図７（ｃ）参照）。なお、金属基材１の一方の面側（半導体素子が搭載される面であり、以下「主面側」と記す）には、半導体素子搭載用の表面ダイパッド７を形成するためのレジストパターン３と、配線パターンを形成するためのレジストパターン３を形成した。一方、金属基材１の他方の面（以下「反対面」と記す）には、電極パッド５を形成するためのレジストパターン３と、素子からの熱を逃がすための裏面ダイパッド８を形成するためのレジストパターン３を形成した。
【００３６】
ここで、上記のレジストパターン３について、図２〜図５を参照して詳述する。
主面の中央付近には、半導体素子搭載用の表面ダイパッド７のパターンを配置した。また、表面ダイパッド７は、半導体素子の発する熱を外部に放出する役割も担うため、基本的に、金属基材１を貫通して反対面に到達している。ただし、外周のサイズを僅かに変えて、表面ダイパッド７の断面にテーパーをつけ、絶縁樹脂部９との接触面積を増加させて密着性を高めるため、反対面において主面よりも僅かに寸法を小さくし、中央の位置を変えないで、裏面ダイパッド８としてレジストパターン３を形成している。主面のダイパッドの四隅からは、それぞれ、基板１ピースの最寄りの四隅の方向に、放射状に延びている吊りリード１９のパターンを配置した。
【００３７】
吊りリード１９については、金属基材１の厚さ方向中途までの厚さとするため、反対面のうち、吊りリード１９と対応する位置には、レジストパターン３は入っていない。また、吊りリード１９のパターンは、基板１ピースの外周の位置にて、タイバー２０に接続している。
タイバー２０は、基板１ピースの外周とその位置を同一とし、樹脂充填時の流路を確保するため、金属基材１の厚さ方向途中までの厚さとなっており、裏面に対応するレジストパターン３はない。主面において、タイバー２０からつながった状態で、表面ダイパッド７の方向に逆放射状にリード４のレジストパターン３を配置した。
【００３８】
リード４は、表面ダイパッド７の方向には延びるが、表面ダイパッド７とは接続しない。リード４の厚さは、金属基材１の厚さよりも小さく設定され、裏面の対応する位置には、リード４のレジストパターン３は形成しなかった。また、リード４は、基板１ピースの４辺のそれぞれに対して、各１６本の計６４本を配置した。また、リード４の両端のうち、タイバー２０に接続している端部に、電極パッド５のレジストパターン３を配置した。
【００３９】
電極パッド５の厚さは、金属基材１の厚さと同一とし、主面側においては、リード４のレジストパターン３は電極パッド５（の裏面）も兼ね、反対面においては、角を丸くした長方形の形状にてレジストパターン３を配置した。
レジストパターン３の形成後は、塩化第二鉄溶液を用いて、金属基材１の両面からエッチング加工を施した（図７（ｄ）参照）。
【００４０】
エッチングする深さとしては、金属基板１の片面からエッチングした場合、金属基材１の厚さが２００μｍから９０μｍとなるように条件設定したうえで、両面を同時にエッチングした。その際、塩化第二鉄溶液の比重は１．３８とし、温度は５０℃とした。また、エッチング後のレジスト剥離は行わず、レジストパターン３を残したままで、次のトランスファーモールド法による絶縁樹脂部形成工程に進んだ。
【００４１】
上記のエッチング処理によって、金属基板１の主面には、表面ダイパッド７、リード４、吊りリード１９、タイバー２０が形成され、金属基板１の反対面には、裏面ダイパッド８と電極パッド５が形成された。
次に、トランスファーモールド工法による絶縁樹脂充填のため、金型の所定の位置に収まるように、金属基材１の断裁を行った。断裁の結果、金属基材１は、幅９０ｍｍ、長さ３００ｍｍの短冊状のフレーム（基板フレーム）となった。
【００４２】
次に、上記の基板フレーム（金属基材１）に対して、以下に示す手順でトランスファーモールド加工を行った（図８参照）。
まず、基板フレーム（金属基材１）を、金属基材１の主面を下にした状態で、下金型２２にセットする。下金型２２には、基材フレーム（金属基材１）の厚さと同じ深さで、平面視での大きさもほぼ同じ（若干大きい）凹部と、この凹部に連結する、樹脂導入のための溝部が形成されている。
【００４３】
そして、研磨した水平面を基板フレーム（金属基材１）に接触した面として持つ、蓋上の構造の上金型２１を被せて、型締めをする。
次に、金型外部のプランジャー部に、固形のエポキシ樹脂をセットし、加圧加温しながら、金型内部に充填した。金型内の空隙の大きさ、厚さは、基板フレームとほぼ同一であるので、溶融した絶縁樹脂は、基板フレームのうち、前工程のエッチングにて金属が除去された部分を埋めるように充填される。
【００４４】
次いで、樹脂の固化を待って上金型２１を開け、樹脂が充填された基板フレームを、下金型２２から取り出した。基板フレームには、樹脂を、金型の外から金型内部、金型内の凹部へと誘導するための流路へ残った樹脂が固化して付着しているので、その部分は、手作業にて取り除いた。
続いて、基板フレームに充填された樹脂を完全に固化させるために、ポストベークを行った。ポストベークの条件としては、１５０℃のオーブン内で、２時間加熱した。
【００４５】
この状態の基板フレームにおいては、絶縁樹脂は、ほぼ面一の状態で基板フレームの金属除去部を埋めているが、金型内での基板表面への僅かな染み出しは、ほぼ不可避のものであり、図１１中に示すように、金型内で染み出した溶融した絶縁樹脂２３が樹脂バリ２４となって、ごく薄く、基板フレーム上のレジストパターン３の各部に付着している。これは、後のメッキ工程や、基板が完成し、素子を実装してからの接続において、不良の発生原因となるため、除去しなければならない。本発明において、その除去は、レジストパターン３の剥離によって行った。
【００４６】
そこで、絶縁樹脂充填工程、ポストベークに続いて、パターン除去工程を行った。
パターン除去工程の工法としては、まず、アルカリ溶液（４００ｇのＮａＯＨ／１Ｌを主成分とする）を９５℃に加温した剥離液中を搬送し、その滞留時間が３分となるように搬送速度を調整した。剥離液は、レジストパターン３の剥離だけでなく、樹脂バリ２４として、レジストパターン上にあるエポキシ樹脂の膨潤を促す効果もある。そして、インライン装置上で、連続した水圧１０ＭＰａの高圧水洗を１分間に亘って行い、レジストパターン３を、樹脂バリ２４とともに洗い流した。
【００４７】
そして、各リードフレームに対し、露出した金属面に対して、無電解ニッケル／パラジウム／金めっき形成法による表面処理を施して、めっき層１０を形成した。
リードフレームへのめっき層１０の形成は、電解めっき法が適用可能である。しかしながら、電解めっき法では、めっき電流を供給するためのめっき電極の形成が必要になり、めっき電極を形成する分、配線領域が狭くなり、配線の引き回しが困難になる。そのため、本発明例１では、供給用電極が不要な、無電解ニッケル／パラジウム／金めっき形成法を採用した。
【００４８】
すなわち、金属面に対し、酸性脱脂、ソフトエッチング、酸洗浄、パラジウム触媒活性処理、プレディップ、無電解ニッケルめっき、無電解パラジウムめっき、無電解金めっきにより、めっき層１０を形成した。
めっき層１０の厚さは、ニッケルが３μｍ、パラジウムが０．２μｍ、金が０．０３μｍとした。また、使用しためっき液は、ニッケルがエンプレートＮＩ（メルテックス社製）、パラジウムがパウロボンＥＰ（ロームアンドハース社製）、金がパウロボンドＩＧ（ロームアンドハース社製）である。
【００４９】
また、レジストパターン３を剥離させた後の段階で、樹脂付リードフレームの金属部は、レジスト膜の分だけ、周囲の樹脂よりも低くなるため、メッキ層１０を形成した後の段階においては、約７μｍほど、周囲の樹脂から凹んだ状態となっている。
以上説明した手順により、所望の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢを得た。なお、図１２中には、本発明例１の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢが備えるめっき層１０の位置関係を表す断面図を示す。
【００５０】
また、本発明例１においては、リードフレームの所定の金属部を除去する手段として、除去する部分以外にレジストパターンを形成してのエッチングを用い、さらに、絶縁樹脂部９を形成する工程を、レジストパターン３を残した状態で行った。
この製造方法によって、図１１（ｂ）に示すように、トランスファーモールド工法で発生する樹脂バリ２４は、金属フレーム上のレジスト層の上に乗り上げることになり、絶縁樹脂を充填、硬化させた後に行うパターン除去工程において、レジストパターン３とともに除去される。
【００５１】
また、絶縁樹脂充填工程において、樹脂層は、金属上のレジスト層の表面と、その高さを同じに成型されるため、レジスト剥離後は、その厚さの分だけ、金属部の高さは樹脂よりも低くなる。
レジストの厚さは、３μｍ以上とする。これは、レジストの厚さが３μｍ未満であると、エッチングの際に、レジストの役割を果たさないためである。
【００５２】
また、本発明例１によれば、金属フレームのエッチング加工時のレジストパターン３を残したまま、トランスファーモールドによる絶縁樹脂充填加工を行うため、発生する樹脂バリ２４がレジスト上に乗り上げ、後のパターン除去工程において、レジストパターン３とともに確実に除去され、バリ残りによるメッキ不良等が防止される。すなわち、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢの製造過程における樹脂バリ２４の、簡便かつ確実な除去方法を提供することが可能となる。
【００５３】
（本発明例２）
本発明例２では、本発明例１のサンプルに対して、主面およびその反対面において露出した金属部分にめっき処理を施し、その結果として、金属部分が、樹脂面に対して、高くなっているようにした。
これにより、図１３中に示すように、半田ボール６と接続パッドの接続面積が広くなり、接続強度、シェア強度が向上する。これは、本発明例１の構造とは、金属と樹脂の高さの関係が逆になるが、接続信頼性を得るために要求される構造的特徴は、基板のパターン、基板を含むパッケージ全体の構造、素子の実装条件、パッケージの使用環境等によって異なるため、上述したように、金属を樹脂よりも低く作っておいて、その後に必要に応じて、めっき層１０の厚さによって、金属部の高さを調節できるようにしておくのが有効である。
【００５４】
（比較例１）
比較例１では、金属基材１へのレジストパターン３の形成において、レジスト膜の厚さを５μｍに設定し、さらに、めっき層１０の厚さを、ニッケルが５μｍ、パラジウムが０．２μｍ、金が０．０３μｍとした。その結果、樹脂付リードフレームの表面において、金属面と樹脂面は、ほぼ同じ高さとなった。それ以外は、本発明例１と全く同じ方法を用いて、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢを得た。なお、図１４中には、比較例１の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢが備えるめっき層１０の位置関係を表す断面図を示す。
【００５５】
（比較例２）
比較例２では、金属基材１へのレジストパターン３の形成において、レジスト膜の厚さを５μｍに設定し、さらに、めっき１０の厚さを、ニッケルが８μｍ、パラジウムが０．２μｍ、金が０．０３μｍとした。その結果、樹脂付リードフレーム表面において、金属面は樹脂から、僅かに突出した構造となった。それ以外は、実施例と全く同じ方法にて、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢを得た。なお、図１５中には、比較例２の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢが備えるめっき層１０の位置関係を表す断面図を示す。
【００５６】
（比較例３）
比較例３では、金属基材１のエッチング工程後に、レジスト剥離を行った。剥離の条件は、本発明例１と同様である。その後、トランスファーモールド法による樹脂充填を行い、その後のレジスト剥離工程は行わなかった。それ以外は、本発明例１と全く同じ方法にて、樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢを得た。なお、図１６中には、比較例３の樹脂付リードフレーム基板ＲＦＢが備えるめっき層１０の位置関係を表す断面図を示す。
【００５７】
（評価）
＜バリ除去の確実性＞
ごく薄い樹脂バリ２４の残留については、メッキ阻害の状況によって見分けるのがより簡便かつ確実であるため、本発明例、比較例ともに、めっき層１０を形成する工程の後に、光学顕微鏡にて観察を行った。倍率は１００倍として、１フレームの中で、バリ残りが原因と考えられるメッキ不良部の数をカウントした。結果として、本発明例、比較例１、比較例２においては、メッキ不良は認められなかったが、比較例３において、１５箇所のメッキ不良部が観察された。
【００５８】
＜素子との接続信頼性＞
素子との接続信頼性を調べるため、本発明例、比較例の樹脂付リードフレーム基板に、評価用素子を実装した。この場合の評価は、樹脂付リードフレーム基板とマザーボードの間の半田ボールによる接続に関するものであるので、樹脂付リードフレーム基板に搭載する票用素子は、外形や材質のみを通常の素子と同一にして、内部の配線は、端子間をつなぐだけのものとした。
評価用素子は、ダイアタッチフィルムを使用して、樹脂付リードフレーム基板のダイパッド上に搭載され、さらに、直径２５μｍの金線を用いたワイヤーボンディングにて、基板との電気的接続がとられた。
これに加え、トランスファーモールド工法にて、評価用素子を樹脂封止し、半導体パッケージを得た。
【００５９】
さらに、半導体パッケージの裏面、すなわち、樹脂付リードフレーム基板の裏面に露出した接続用パッド状にフラックスを塗布し、そこに半径３００μｍの半田ボールを乗せ、リフロー炉を通して、半田バンプを形成した。
この段階で、第一の評価として、半田バンプがきちんと接続パッド状に形成されているかどうかを調べた。本発明例、比較例ともに、１００サンプルの観察を行い、脱落したパッドの数を調べた。その結果を、表１に示す。
【００６０】
【表１】
2016009746.tif 000003
【００６１】
そして、第一の評価について、半田バンプの脱落なしと判断した基板に対してのみ、マザーボードへの二次実装を行った。
マザーボードにも、樹脂付リードフレーム基板と同様の半田バンプを同ピッチにて形成し、半田バンプ同士を接触させた状態で、再度リフロー炉を通し、半田バンプを溶融して、電気的導通をとった。
その後、マザーボードと半導体パッケージの、半田バンプの点在する空隙に、液状エポキシ樹脂を流しこみ、高温にて硬化させ、接続を補強した。
以上をもって、評価用サンプルを得た。本発明例、比較例ともに、１０サンプルを用意し、評価を行った。
【００６２】
二次実装後の導通に関するテストは、マザーボードの端子の２点の間を調べることによって行い、その２点を選ぶことによって、任意の半田バンプに関する導通と破断が分かるように設計した。
サンプルの評価については、まず、初期評価として、すべての半田バンプについて、導通がとれていることを確認し、初期不良なしと判断されたサンプルのみを、ＴＣＴ（温度サイクル試験）に投入した。
【００６３】
ＴＣＴの条件としては、−５５℃と１２５℃を１０分ずつ切り替えて１０００サイクルとした。ＴＣＴ終了後に、再び、各バンプの導通を調べ、断線していた部位に関しては、サンプルをエポキシ樹脂で固めたうえで、断面の研磨加工を行い、半田の破壊と剥離等を観察した。
評価すべき半田バンプは、１サンプルにつき６４個あり、そのうちの不良数を表２に示す。
【００６４】
【表２】
2016009746.tif 000004
【００６５】
表中に示すとおり、一次実装において、メッキ層を含む金属部が、周りの絶縁樹脂層より低くなっている本発明例は、半田ボールの確実な配置ができている。
また、二次実装まで行ったサンプルの評価においては、比較例２、または、比較例３のように、メッキ層を含む金属部が、周りの絶縁樹脂層から突出しているほうが、接続信頼性が高くなっている。これは、図１３中に示すように、半田バンプを形成する際に、突出した金属部の側面にも密着して、接着面積を上げるためである。
【００６６】
本発明例においても、不良数はゼロであるが、これは上記の理由とは別であり、電極の周りにある絶縁樹脂の壁の存在が、今回の材料構成、基板構造においては、接続信頼性を高めるほうに働いたためである。
別の材料構成、基板構造であれば、金属部の高さと接続信頼性の関係は、今回とは変わる可能性があり、メッキ前の段階で、金属部の高さを、絶縁樹脂よりも低くしておき、状況によって、後のメッキ工程にて高さを調節できるようにするのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、半導体素子を実装するための半導体基板に関し、特に、リードフレーム型基板及びその製造方法に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…金属基材、２…感光性レジスト、３…レジストパターン、４…リード、５…電極パッド、６…半田ボール、７…表面ダイパッド、８…裏面ダイパッド、９…絶縁樹脂部、１０…めっき層、１１…半導体素子、１２…平坦部、１３…メタルワイヤー、１４…保持材、１５…取り出し電極、１６…固定用樹脂、１８…リードフレームの裏面、１９…吊りリード、２０…タイバー、２１…上金型、２２…下金型、２３…溶融させた絶縁樹脂、２４…樹脂バリ、ＲＦＢ…樹脂付リードフレーム基板
【図１】
2016009746.tif 000005
【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】
2016009746.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016009746.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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