(57)【要約】【課題】リードフレーム型基板においては、線幅で６０μｍ程度のファインピッチ化が限界であって、また、複数のチップを一括樹脂封止する場合、樹脂が裏面に回りこむのを防ぐためにポリイミドテープを貼り付ける必要がありコストがかかるという問題があった。【解決手段】少なくとも、金属板の両面に感光性レジストをコートする工程、前記感光性レジストをパターン露光して現像し、前記金属板の一方の面側に接続用ポストと他方に配線用のレジストパターンを形成する工程、前記金属板の一方の面よりエッチングを金属板の中途まで行い接続用ポストを形成する工程、該エッチングされた面にプリモールド用の液状樹脂を塗布しプリモールド層を形成する工程、前記金属板の他方の面をエッチングし配線パターンを形成する工程、及び前記レジストパターンを剥離する工程、とを含むことを特徴とするリードフレーム型基板の製造方法。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、金属板の両面に感光性レジストをコートする、もしくはドライフィルムを貼付する工程、前記感光性レジストもしくはドライフィルムにパターン露光して現像し、前記金属板の一方の面側に接続用ポスト形成用のレジストパターンを、他方の面側に配線パターン形成用のレジストパターンを形成する工程、前記金属板の一方の面よりエッチングを金属板の中途まで行い接続用ポストを形成する工程、該エッチングされた面にプリモールド用の液状樹脂を塗布しプリモールド層を形成する工程、前記金属板の他方の面をエッチングし配線パターンを形成する工程、及び前記レジストパターンを剥離する工程、とを含むことを特徴とするリードフレーム型基板の製造方法。
【請求項２】
前記プリモールド用の液状樹脂の塗布厚を、前記接続用ポストの高さより薄くすることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム型基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２に記載のリードフレーム型基板に半導体素子を実装後、ワイヤーボンディングにて基板と半導体素子との電気的接続を行ったことを特徴とする半導体基板。
【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係わり、特にはリードフレーム型基板の製造方法に関する。
【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。その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、工法が異なるためにそのスケールが１、２桁ほど違う。そのためインターポーザ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。このインターポーザの一方の面に半導体素子を実装し、他方の面もしくは基板の周辺でプリント基板との接続がとられる。インターポーザは内部もしく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接続経路を引き回して、プリント基板との接続を行う外部接続端子のピッチを拡張している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
第２図に、インターポーザの一例として、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄ）式リードフレームの構造を模式的に示した。図２（ａ）に示すように、アルミニウムあるいは銅からなるリードフレームの中央部に半導体素子２２を搭載する平坦部分２１を設け、外周部にピッチの広いリード２３を配設したもので、リード２３と半導体素子の電気的接続用端子との接続には金線などのメタルワイヤー２４によるボンディング法を使用したものである。図２（ｂ）に示すように、最終的には全体を樹脂でモールド２５して一体化する。
【０００４】
なお、図２（ａ）、図２（ｂ）中の保持材２７は、リードフレームを保持するもので、樹脂によるモールド後に図２（ｃ）に示すように除去される。しかし、図２のインターポーザでは、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分でしか行えないので、端子数が多い半導体素子には不向きといえる。
プリント基板とインターポーザの接続は、端子数が少ない場合にはインターポーザの外延部の取り出し電極２６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半田ボールを外周部分の外部接続端子にアレイ状に配置（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）する。プリント基板側の接続ピッチは０．５ｍｍ程度と広く、半田量も多いのでＢａｌｌ
Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙは安定した信頼性の高い接続が可能である。
【０００５】
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、積層化している。面積が狭く端子数が多い半導体素子の場合には、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。インターポーザ内の配線は上部から垂直方向にドリルもしくはレーザーで窄孔し、孔内に金属めっきを行うことにより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では外部接続端子のピッチは２００〜１５０μｍ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などには向いていない。
【０００６】
こうしたインターポーザ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
Ａｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）のように基材が有機物のものなど数種類あり、目的用途に応じて使い分けられている。
【０００７】
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分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１００μｍ〜８０μｍが必要である。
【特許文献１】特開平９−３０７０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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１２０μｍ程度の厚さを有することが望ましい。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１００〜１２０μｍが最低必要といえる。その場合、金属板の両側からエッチングするとした場合、リードのピッチで１２０μｍ、リード線幅で６０μｍ程度のファイン化が限界である。また、ボンディング性向上にはリード先端部分をコイニングする技術が開示されているが、コスト及び半導体実装時の歩留まりの問題が解消されていない。
【０００９】
さらに、別の問題がある。以下に、図２を用いこの問題につき記す。
【００１０】
前述したように図２は、リードフレーム型基板の構造を模式的に示したものである。まず、ポリイミドテープからなる保持材２７に貼り付けられたリードフレーム２１の所定箇所（平坦部分２１）に半導体素子２２を固定用樹脂２８もしく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２２）を一括で樹脂モールド２５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。リードフレームの裏面２９（半導体素子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２７は、リ−ドフレームの裏面２９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。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２７は不要であるので、モールド加工をした後は、取り外して棄てることになる。そのため、リードフレームを保持材に貼り付けてインターポーザを製造する方法はコストがかかるという問題があるといえる。
【００１１】
そこで、本発明の課題のするところは、超ファインピッチのリードフレームの製造が可能で、且つ、半導体装置の組み立て工程において、ワイヤーボンディングが安定して行え、モールド用樹脂の回り込みのないリードフレーム型基板の製造方法を提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明になるリードフレーム型基板の製造方法は、少なくとも、金属板の両面に感光性レジストをコートする、もしくはドライフィルムを貼付する工程、前記感光性レジスト、もしくはドライフィルムにパターン露光して現像し、前記金属板の一方の面側に接続用ポスト形成用のレジストパターンを、他方の面側に配線パターン形成用のレジストパターンを形成する工程、前記金属板の一方の面よりエッチングを金属板の中途まで行い接続用ポストを形成する工程、該エッチングされた面にプリモールド用の液状樹脂を塗布しプリモールド層を形成する工程、前記金属板の他方の面をエッチングし配線パターンを形成する工程、及び前記レジストパターンを剥離する工程、とを含むことを特徴とするものである。
【００１３】
この製造方法によれば、リードフレームの厚みをファインエッチングが可能なレベルまで下げても、支持部材として剛性のあるプリモールド樹脂が敷設されているので安定したエッチングが可能であり、且つ、超音波エネルギーの拡散も少ないためワイヤーボンディング性も優れる。また、後工程で一括モールド樹脂が入り込むことがない構造である。
【００１４】
また、本発明になるリードフレーム型基板の製造方法は、前記プリモールド用の液状樹脂の塗布厚を、前記接続用ポストの高さより薄くすることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに本発明は、上記の方法で製造したリードフレーム型基板に半導体素子を実装し、ワイヤーボンディングにて基板と半導体素子との電気的接続を行ったことを特徴とする半導体基板としたものである。
【００１６】
上記のリードフレーム型基板は、接続用のポストをプリモールド層から突き出た構造とすることが可能である。そのため対向するプリント基板との接続が容易で十分な接合強度を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上、本発明によれば、半導体素子実装後のモールド形成時にポリイミドフィルムを使用しないため、低コストのリードフレーム型基板が提供できる。このリードフレーム型基板は、金属層を薄くしても、プリモールド層が存在するため強度があり安定した微細加工が可能である。また、プリモールド層が存在し強度があり、かつ、配線パターンはプリモールド層で保持されているため、ワイヤーボンディングが行われる配線パターン部位にワイヤーボンディング時に外力が掛かっても配線パターンの転び、変形が防止される。そのためワイヤーボンディング性も優れることになる。さらにプリント基板との接続においても、接続用ポストとプリモールド層との段差調整が容易であり、プリント基板と信頼性の高い半田接合強度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明になるリードフレーム型基板の製造方法として、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）タイプのリードフレーム型基板を例にとり図１を用いて説明する。
【００１９】
製造した個々の単位のＬＧＡのサイズは１０ｍｍ角で、１６８ピンの平面視でアレイ状の外部接続部を持つもので、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タイプのリードフレーム型基板を得た。
【００２０】
まず、図1（ａ）に示すように、幅が１５０ｍｍ厚みが１５０μｍの長尺帯状の銅基板１を用意した。次いで、図１（ｂ）に示すように、銅基板１の両面に、ロールコーターで感光性レジスト２（東京応化（株）製、ＯＦＰＲ４０００）を５μｍの厚さになるようにコーティングした後、９０℃でプレベークをした。次に、所望のパターン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し、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い、図１（ｃ）に示すようにレジストパターン３を得た。なお、銅基板の一方の面側（半導体素子が搭載される側とは反対側の面であり、本実施例では以下、下面側と記す）には接続用ポスト形成用のレジストパターンを形成し、銅基板の他方の面側（半導体素子が搭載される側であり、本実施例では以下、上面側と記す）には配線パターンを形成するためのレジストパターンを形成した。
【００２１】
なお、図１（ｈ）に示すように半導体素子１０は基板中央部のリード上面に搭載されるので、本例の配線パターンに関しては、半導体素子１０の外周のリード上面にワイヤーボ
ンディング用のランド４が形成されている。リードの裏面には、上部配線からの電気信号を裏面に導くための接続用ポスト５が、例えば、平面視アレイ状に配置される。この他、半導体素子１０の周囲のランド４のうち幾つかを半導体素子の下面に位置する接続用ポスト５に電気的に接続させる必要がある。そのため、半導体素子１０周辺のランド４の幾つかと各々接続した配線パターン６を半導体素子下面に位置する接続用ポスト５と接続するよう基板の外周から中心方向に向けて、例えば放射状に、形成している（図示せず）。
【００２２】
次に、銅基板の上面側をバックシートで覆って保護した後（図示せず）、塩化第二鉄溶液を用いて銅基板の下側面より第１回目のエッチング処理を行い、下面側のレジストパターンから露出した銅基板部位の厚さを３０μｍまで薄くした（図１（ｄ））。塩化第二鉄溶液の比重は１．３８、液温５０℃とした。第１回目のエッチングの際、接続用ポスト形成用のレジストパターンが形成された部位の銅基板にはエッチング処理が行われない。そのため、銅基板の厚み方向に、第１回目のエッチング処理で形成されたエッチング面から銅基板下側面までの高さを有して延在する、プリント基板との外部接続を可能とした接続用ポストを形成することが出来る。
【００２３】
なお、第１回目のエッチングでは、エッチング処理を行う部位の銅基板をエッチング処理で完全に溶解除去するものではなく、所定の厚みの銅基板となった段階でエッチング処理を終了するよう、中途までエッチング処理を行う。
【００２４】
次に、液状の熱可塑性樹脂（信越化学（株）製、ＳＭＣ−３７６ＫＦ１）を用いて、第１回目のエッチングで形成された下面７にポッティング法によりプリモールド用樹脂を塗布し、プリモールド層１１を形成した（図１（ｅ））。樹脂の粘度として１０Ｐａ・ｓのものを使用したので空孔の発生がなく、下面全体で均一な厚みのプリモールド層の形成が可能であった。なお、樹脂の厚みは約７０μｍに設定した。接続用ポスト部分を観察したところ、プリモールト゛層１１は塗布時のプリモールド用樹脂の表面張力により、接続用ポストの周辺で平坦となったプリモールド層面から接続用ポスト５の側面に向かい弧を描いて接続用ポストの側面を被覆していた。言い換えると、図３に示すように、富士山状にプリモールド層が接続用ポストの基部を被覆している。また、プリモールド用の液状樹脂の塗布厚を接続用ポストの高さより薄くしたために、図３に示すように、プリモールド層の厚さは接続用ポストの高さより薄くなり、プリモールド層１１の山の頂上部から接続用ポスト５が突出している。なお、接続用ポストの高さとは、図３に示すように、第１回目のエッチングで形成されたエッチング面から接続用ポスト５の面までの高さＡを言うものである。
【００２５】
これによりプリント基板と接続用ポストとの接続時に高信頼性が期待できる。接続用ポスト間の平坦なプリモールド層の面から接続用ポストの面までの段差についてはプリモールド用樹脂の塗布厚さで調整が可能である。すなわち、下側レジストパターンを除去後に接続用ポストの下側銅基板面がプリモールド層より露出するか、または、プリモールド層の厚さは接続用ポストの高さより薄くし、プリモールド層から接続用ポストが突出するよう、プリモールド樹脂の塗布厚さは接続用ポストの高さより薄くするのが好ましい。これにより、接続用ポストをプリモールド層面より突出させることになるため、プリント基板とインターポーザとの接続時に位置合わせが容易になる。
【００２６】
プリント基板とインターポーザ基板とを接続させるにあたり、両基板の接続には半田を用いる場合が多い。そのため、本発明に係わるリードフレーム型基板をインターポーザ基板とした場合、接続用ポストと半田との密着性、電気的接続性を向上させるために、接続用ポストに金属めっきを行う。プリモールド層から接続用ポストを突出させた場合、接続用ポストへの金属めっきの際に、図４に示すように、銅基板の下側面である接続用ポスト５の面だけでなく、プリモールド層１１から露出した接続用ポスト５の側面にまで、めっ
き層１２を形成することができる。接続用ポストへのめっき形成面積が増えるため、半田との密着性、電気的接続性も向上し、また、接続用ポストと半田との接触面積も増えるためプリント基板とインターポーザとの接続信頼性が向上する。そのため、接続用ポストをプリモールド層面より突出させることは、本発明のリードフレーム型基板が従来のＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒａｙ）タイプの基板と同等か、それ以上にプリント基板との接続強度が得られるため、特に有効といえる。
【００２７】
さらにまた、図４に示すように、プリモールド層から接続用ポストを突出させた場合、プリント基板と本発明に係わるプリモールド層から接続用ポストを突出させたインターポーザとを実装させた際に、プリント基板とプリモールド層との間に隙間を持たせることが可能になる。隙間を持たせることは、プリント基板とインターポーザとの接続強度が向上し、また、隙間から熱が逃げるため放熱性が向上する等有効といえる。
【００２８】
なお、前述したようにプリモールド用樹脂の塗布時に表面張力によりプリモールド用樹脂が富士山状に接続ポストを被覆するように、塗布時のプリモールド用樹脂の粘度を調整するのが望ましい。
【００２９】
次に本実施例では、上面側のバックシートを除去後、塩化第二鉄溶液により銅基板の上面側より第２回目のエッチング処理を施し上側レジストパターンから露出した銅基板部位を溶解除去し、配線パターン６を形成した（図１（ｆ））。接続用ポスト５は配線パターン６から延在している。なお図示していないが、下面側に不要なエッチングが行われないよう、第２回目のエッチング処理時には下面側にバックシート等を貼り付けておくのが好ましい。
【００３０】
次いで、両面のレジストパターンの剥離を行い、所望のリードフレーム型ＬＧＡ基板を得た（図１（ｇ））。本発明では、第１回目のエッチングにより厚みが薄くなった銅基板部位に第２回目のエッチングを行い配線パターンを形成するもので、通常のリードフレームのように板厚が厚い部位に配線パターン形成を形成する場合と異なり、安定した状態で露光、現像及びエッチング処理が可能になる。そのため、レジスト層の剥離脱落などに起因するエッチング不良が非常に少いものであった。
【００３１】
次に、レジストの剥離後、露出した金属面に対し、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た。リードフレームへのめっき層の形成は電解めっき法が適用可能である。しかし、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、本実施例では、給電用電極が不要な、無電解ニッケル／パラジウム／金めっき形成法を採用した。
【００３２】
すなわち、金属面に酸性脱脂、ソフトエッチング、酸洗浄、白金触媒活性処理、プレディップ、無電解ニッケルめっき、白金触媒活性処理、プレディップ、無電解白金めっき、無電解金めっきにより、めっき層を形成した。めっき厚さは、ニッケルが3μｍ、白金が０．２μｍ、金が０．０３μｍとした。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）、白金がパウロボンＥＰ（ロームアンドハース電子材料社製）、金がパウロボンドＩＧ（ロームアンドハース電子材料社製）である。
【００３３】
なお、本実施例では、無電解ニッケル／パラジウム／金めっき形成法を採用したが、上述したように、電解めっき法を用いてめっき層を形成しても構わない。
【００３４】
次いで、リードフレーム上に半導体素子を固定用接着剤１３もしくは固定用テープで接着、搭載した後、半導体素子の電気的接続用端子と配線パターンの所定の部位（ワイヤボ
ンディング用ランド４）とを金細線を用いてワイヤーボンディングを行った後、リードフレームと半導体素子とを被覆するようモールディングを行い、半導体基板を得た。
【００３５】
次いで、面付けされた半導体基板に断裁を行い、個々の半導体基板を得た。
【００３６】
以上、本発明のリードフレーム型基板の製造方法の実施例につき説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形を行っても構わないことは言うまでもない。例えば、上述した実施例では、ＬＧＡ（ランド・グリッド・アレイ）タイプのリードフレーム型基板を例にしたが、本発明に係わるリードフレーム型基板を、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒａｙ）タイプ、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−ｌｅａｄ）タイプ、
ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ、ＳＯＮタイプ等のリードフレーム型基板としても構わない。
【００３７】
また、感光性レジストに変えて、感光性を有するドライフィルムを銅基板に貼り付け、パターン露光、現像を行って、耐エッチング層としてのレジストパターンを形成しても
構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）〜（ｈ）は、本発明になるリ−ドフレーム型基板の製造工程を模式的に説明する図。
【図２】従来のリ−ドフレーム型基板の構造を模式的に説明する図。
【図３】本発明になるリ−ドフレーム型基板の接続用ポスト部を模式的に示す部分断面図。
【図４】本発明になるリードフレーム型基板の接続用ポスト部へのめっきの様子を模式的に説明する部分断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１、銅基板
２、感光性レジスト
３、レジストパターン
４、ワイヤボンディング用ランド
５、接続用ポスト
６、配線パターン
７、下面
１１、プリモールド層
１２、めっき層
１３、固定用接着剤
２１、リードフレーム（平坦部分）
１０、２２、半導体素子
２３、リード
２４、メタルワイヤー
２５、モールド用樹脂
２６、取り出し電極
２８、固定用樹脂
２７、保持材
Ａ  、接続用ポストの高さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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