JP2837068B2 - リードフレームの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置用のリード
フレームに係わり、特に多ピン化・微細ピッチ化されて
いるクワッドフラットパッケージ（以下ＱＦＰと呼ぶ）
に用いられるリードフレームの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置用リードフレームの一
般的な製造方法としては、写真手法による腐食処理を利
用したエッチング加工やプレス型を用いて打ち抜きする
プレス加工が知られている。両者とも能率のよい加工方
式であるが、一般にこれらは製品品質の安定状態や生産
量によって使い分けられている。

【０００３】近年、半導体素子の高密度実装化や高集積
化がより一層激しく要求されてきており、これに伴って
ＱＦＰの多ピン化が要求されてきている。ＱＦＰにおい
て多ピン化を実現する方法、即ち出力ピンを増やす方法
は２通りある。第１の方法はは外部リードピッチを固定
させピン数を増やす方法であるが、この方法では約３０
０ピンの正方形のＱＦＰの場合にその寸法は４０ｍｍ×
４０ｍｍ程度の大きなものとなって実装される回路基板
の高集積化を妨げ、さらにピン数を増やそうとしてもモ
ールドレジンの内部応力や重量の増加によってハンドリ
ング及び輸送上の不具合の原因になり、この方法は現実
的ではない。

【０００４】第２の方法は、ＱＦＰ外形寸法を固定し、
外部リードピッチを狭くしていく（狭ピッチ化してい
く）方法であり、この方法を採用すれば前述の第１の方
法の問題点はほぼ解決される。この場合は、インナーリ
ードと半導体チップを接続するワイヤにたるみが生じな
いようにインナーリードと半導体チップを近づけたり、
インナーリード部分に安定したワイヤーボンディングを
行うための約１００μｍ程度の平坦部を設けたり、半導
体チップと接続されたすべてのインナーリードをアウタ
ーリードとして外部へ接続できるようにすることが必要
である。以上のように、ＱＦＰの多ピン化のための大き
な課題は、リードフレームのリード間の隙間寸法をいか
に狭く、かつ安定した品質で製造できるかということで
ある。

【０００５】ところが、前述のエッチング加工やプレス
加工は、共に使用される金属板の板厚の８０％程度の隙
間しか製造できず、それ以下の隙間を良好に加工するこ
とは不可能である。つまり、現在最もよく使用されてい
る素材の板厚は０．１５ｍｍ〜０．１２５ｍｍ程度であ
り、その８０％の隙間は０．１２ｍｍ〜０．１ｍｍとな
るが、プレス加工の場合にはこの隙間を抜く為のパンチ
がプレス圧に耐えきれずに折れてしまうか、または折れ
なくても大きな加工歪が発生する。一方、エッチング加
工の場合には効率の良い両面からのエッチングでも、断
面方向の中央部が溶解しきれずにつながるか、これを無
理矢理エッチングして分離しようとしても加工すべきで
ない両横のリード部が必要以上にエッチングされ形状不
良となってしまう。

【０００６】これに対し、特開平３−１２３０６３号公
報においては、リードフレームの一部または全部の加工
にレーザビームを用いる方式が開示されている。このレ
ーザービームによる加工方式によれば、従来のエッチン
グ加工やプレス加工とは異なってインナーリード部分に
対して機械的歪を与えることなくリード間の隙間の加工
を行うことが可能である。さらに、レーザビームは極め
て小さなスポットに集光することができるので、極めて
微細な加工を行うことが可能である。従って、リード間
の隙間は使用される素材の板厚に関係なく、おそらく１
μｍ程度の隙間の加工も可能となり、インナーリード間
ピッチを格段に小さくすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように特開平３
−１２３０６３号公報に記載の方式によれば、レーザビ
ームを用いることで微細な加工を安定した品質で行うこ
とができるが、一般的に産業上実用化されているＣＯ₂
レーザやＹＡＧレーザによる加工は入熱による溶融を利
用した加工であるため、加工に伴って溶融した溶湯が飛
散してスパッタとしてリードフレーム表面に付着した
り、溶湯が凝集して再凝固しドロスとして切断された部
分の端面等に残留する。

【０００８】これらスパッタやドロスがリードフレーム
表面やリード端面に付着すると短絡等の性能欠陥の主因
となり易いほか、後工程での他部品との接合時における
密着性の悪化にもつながるため、これらスパッタやドロ
スの付着は極力回避されるべきものである。しかし、上
記レーザビームを利用した加工においてはスパッタやド
ロスの付着はある程度は避けられない現象である。

【０００９】本発明の目的は、スパッタやドロスのない
清浄な表面を有するリードフレームを製造することが可
能なリードフレームの製造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体チップの各端子と接続され
る多数のインナーリードと、前記インナーリードの外側
に連続するアウターリードとを有するリードフレームを
形成する際に、前記リードフレームの少なくとも一部を
レーザビームの照射によって形成するリードフレームの
製造方法において、前記レーザビームの照射による加工
後に、前記リードフレームの、前期レーザービームが照
射された面側とは反対側の面側から、前記リードフレー
ムに多数の微小粒状体を高速に衝突させることを特徴と
するリードフレームの製造方法が提供される。

【００１１】上記リードフレームの製造方法において、
好ましくは、前記微小粒状体の粒径が、前記リードフレ
ームにおける最小のリード間の幅以下である。

【００１２】

【００１３】

【００１４】また、好ましくは、前記微小粒状体を前記
リードフレームの両面側から、前記リードフレームにか
ら衝突させる。

【００１５】

【００１６】

【作用】上記のように構成した本発明では、リードフレ
ームにおけるレーザビームの照射によって形成された部
分に、リードフレームの、レーザービームが照射された
面側とは反対側の面側から、多数の微小粒状体を高速で
衝突させることにより、その運動エネルギによってリー
ドフレームに付着したドロス等が除去される。従って、
その後のリードフレームの表面はドロス等のない清浄な
表面となる。

【００１７】また、上記微小粒状体の粒径がリードフレ
ームにおける最小のリード間の幅以下であることによ
り、微小粒状体はいかなるリード間の隙間をも通過する
ことができ、例えば非常に大きなドロスがリードの端面
に付着していたとしてもこれを確実に除去することがで
きる。また、リードフレームの片面側から微小粒状体を
衝突させた場合でも微小粒状体はリード間の隙間を通過
してリードフレームの反対側にもまわりこみその面もあ
る程度清浄にする。

【００１８】また、微小粒状体をリードフレームの両面
側からリードフレームに衝突させることにより、リード
フレームの両面のスパッタやドロスが同時に除去され能
率よく確実に清浄な表面が得られる。

【００１９】

【００２０】

【実施例】本発明によるリードフレームの製造方法の一
実施例について、図１から図４を参照しながら説明す
る。図１は本実施例によって製造されるリードフレーム
の一例を示す図、図２は本実施例のリードフレームの製
造方法を示す工程図である。図１において、リードフレ
ーム３０１の中央部分には、半導体チップ（図示せず）
を搭載するダイパッド３０２が設けられており、このダ
イパッド３０２を囲むようにして多数のインナーリード
３０３と、これらインナーリード３０３に連続するアウ
ターリード３０４が配設されている。これら隣合うイン
ナーリード３０３とアウターリード３０４とはダムバー
３０５により互いに連結状に支持されている。また、ダ
イパッド３０２の周辺は腕３０２ａ以外は切欠き部３０
６が設けられており、この切欠き部３０６によりインナ
ーリード３０３はダイパッド３０２と分離され、かつ隣
合うインナーリード３０３はこの切欠き部３０６により
それぞれ分割されている。さらに、リードフレーム３０
１の外周部分には半導体チップの端子とインナーリード
３０３との接続時の位置決め用に位置決め穴３０７が設
けられている。尚、ダムバー３０５は、半導体チップの
モールド時にレジンを堰止める役割とインナーリード３
０３及びアウターリード３０４を補強する役割を有し、
モールド後に除去される。

【００２１】また、インナーリード３０３は、ダイパッ
ド３０２の方へ収束するように延びており、その先端部
は半導体チップ（図示せず）をダイパッド３０２に搭載
した後に行われるワイヤボンディング等の電気的接続を
行うのに十分な幅となっている。従って、相隣合うリー
ド間の隙間３０３ａは、特にインナーリード３０３の内
側が板厚よりも狭い極めて微細な構造となっており、し
かもこの部分の加工はリードフレームの加工において最
も寸法精度や清浄度が厳しい部分である。

【００２２】以下、本実施例の工程を説明する。まず、
図２のステップＳ１において、レーザビームの照射によ
り金属板を加工して図１のようなリードフレームを形成
する。この時のレーザビームによる加工は例えばＹＡＧ
レーザを用いた従来の方法で行えばよい。但し、レーザ
ビームで加工すべき部分は少なくともインナーリード３
０３の内側部分の微細な部分であって、それ以外のアウ
ターリード３０４等の大きな部分は従来のエッチング加
工やプレス加工により形成してもよい。

【００２３】上記レーザービームによる加工方式によれ
ば、従来のエッチング加工やプレス加工とは異なってイ
ンナーリード部分に対して機械的歪を与えることなくリ
ード間の隙間の加工を行うことが可能である。さらに、
レーザビームは極めて小さなスポットに集光することが
できるので、極めて微細な加工を行うことが可能であ
る。従って、リード間の隙間は使用される素材の板厚に
関係なく、おそらく１μｍ程度の隙間の加工も可能とな
り、インナーリード間ピッチを格段に小さくすることが
でき、微細な加工を安定した品質で行うことができる。

【００２４】しかし、一般的に産業上実用化されている
ＣＯ₂レーザやＹＡＧレーザによる加工は入熱による溶
融を利用した加工であるため、図３に示すように加工に
伴って溶融した溶湯が飛散してスパッタ１０としてリー
ドフレーム３０１表面に付着したり、溶湯が凝集して再
凝固しドロス１１として切断された部分の端面等に残留
する。特に、スパッタはリードフレームを支持している
ホルダー等で反射するなどしてリードフレームの反対側
の面にも付着する。これらスパッタ１０やドロス１１が
付着すると短絡等の性能欠陥の主因となり易いほか、後
工程での他部品との接合時における密着性の悪化にもつ
ながるため、このことは極力回避されなければならない
が、レーザビームを利用した加工においてはある程度は
避けられない現象である。

【００２５】次いで、ステップＳ２において、上記リー
ドフレームの一方の面から微小粒状体を高速で衝突させ
る。この時の状態を図４に示す。図４において、ステッ
プＳ１で加工されたリードフレーム３０１がホルダー２
００上に載置される。また、粒状体タンク１００に蓄え
られた微小粒状体１０１が管路１１０によって粒状体用
ノズル１２０に供給され、高圧空気源１３０からの高圧
空気１３１によって微小粒状体１０１は加速され粒状体
用ノズル１２０先端部より噴出する。そして、この微小
粒状体１０１はリードフレーム３０１表面に高速で衝突
し、レーザビームによる加工の際に付着したスパッタ１
０やドロス１１などがその運動エネルギにより除去され
る。この工程は精密機械加工部品のバリ取りなどに採用
されているショットブラストという技術の応用である。
さらに、粒状体用ノズル１２０をレーザビームで加工さ
れた部分全体に沿って移動（スキャン）させ、スパッタ
１０やドロス１１などを全て除去して表面を清浄にす
る。

【００２６】この時使用される微小粒状体１０１は、粒
径が約２００μｍ以下の樹脂またはガラス玉などの比較
的硬い粒状体である。また、これらの微小粒状体１０１
は、その粒径がリードフレーム３０１における最小のリ
ード間（インナーリードの隙間）の隙間３０３ａより小
さい。これにより、微小粒状体１０１はいかなるリード
間の隙間をも通過することができ、例えば非常に大きな
ドロスがリードの端面に付着していたとしてもこれを確
実に除去することができる。また、微小粒状体１０１は
リード間の隙間を通過し、ホルダー２００で反射するな
どしてリードフレームの反対側にもまわりこみその面に
あるスパッタも除去してある程度清浄にする。

【００２７】次いで、ステップＳ３において、リードフ
レーム３０１を裏返してホルダー２００上に載置し、他
方の面から微小粒状体を高速で衝突させる。これは上記
ステップＳ２と同様に行われる。このステップＳ３によ
り、ステップＳ２で十分除去しきれなかったリードフレ
ーム３０１の他方の面のスパッタ１０やドロス１１が確
実に除去される。

【００２８】最後に、ステップＳ４でリードフレーム３
０１の表面に残留した微小粒状体１０１が洗浄等により
除去され、製造が完了する。

【００２９】以上のような本実施例においては、リード
フレーム３０１におけるレーザビームの照射によって形
成された部分に、微小粒状体１０１を高速で衝突させる
ので、その運動エネルギによってリードフレーム３０１
に付着したスパッタ１０やドロス１１等が除去される。
従って、その後のリードフレーム３０１の表面はスパッ
タやドロスのない清浄な表面となる。

【００３０】また、微小粒状体１０１の粒径がリードフ
レーム３０１における最小のリード間（インナーリード
間）の隙間３０３ａの幅以下であるので、微小粒状体は
いかなるリード間の隙間をも通過することができ、例え
ば非常に大きなドロスがリードの端面に付着していたと
してもこれを確実に除去することができる。また、この
微小粒状体１０１はリード間の隙間を通過してリードフ
レームの反対側にもまわりこみその面もある程度清浄に
することもできる。

【００３１】尚、表面清浄度があまり厳しくないような
リードフレームの場合は、図２のステップＳ３を行う必
要はなく、片面のみから微小粒状体を衝突させるだけで
よい。この場合は、前述のようにリードフレームの反対
側にまわりこんだ微小粒状体１０１によってその面にあ
るスパッタが除去され反対側の面もある程度清浄にな
る。

【００３２】次に、本発明によるリードフレームの製造
方法の他の実施例について、図５を参照しながら説明す
る。本実施例では、図５に示すように、レーザビーム用
ノズル１５０と粒状体用ノズル１２０とは腕１５６によ
って近接して固定される。図５において、レーザ発振器
１５１より発生したレーザ光１５２は加工ヘッド１５３
に入射し、加工ヘッド１５３内に設けられたベンディン
グミラー１５４で方向が変られた後、加工ヘッド１５３
下部のレーザビーム用ノズル１５０内の集光レンズ１５
５で集光されてリードフレーム３０１となる金属板素材
に照射される。

【００３３】また、上記レーザビームによる加工の直後
に、レーザビーム用ノズル１５０に近接して固定された
粒状体用ノズル１２０から微小粒状体１０１が前述の実
施例と同様に噴出し、リードフレーム３０１に高速に衝
突する。但し、図５において、レーザビーム用ノズル１
５０及び粒状体用ノズル１２０は図中矢印１５０Ａ及び
１２０Ａでそれぞれ示すように紙面上を左方から右方へ
移動しており、レーザビーム用ノズル１５０よりも右側
の斜線部分はまだ加工されていない。これ以外の製造方
法は図１から図４で説明した実施例と同様である。

【００３４】以上のような本実施例によれば、図１から
図４で説明した実施例と同様の効果が得られると共に、
レーザビームによる加工と微小粒状体の衝突によるスパ
ッタやドロスの除去とを一つの工程で行うことができ、
製造の能率が向上する。

【００３５】次に、本発明によるリードフレームの製造
方法のさらに他の実施例について、図６及び図７を参照
しながら説明する。本実施例では、図６に示すように、
粒状体用ノズル１２０のリードフレーム３０１に関する
反対側の位置にも粒状体用ノズル１２０ａを配置する。
但し、リードフレーム３０１は図４や図５のホルダー２
００で支持されるのではなく、図示しないリードフレー
ム端部のみが支持される。また、粒状体用ノズル１２０
ａには粒状体タンク１００ａに蓄えられた微小粒状体１
０１ａが管路１１０ａによって運ばれ、高圧空気源１３
０ａからの高圧空気１３１ａによって微小粒状体１０１
ａは加速され粒状体用ノズル１２０ａ先端部より噴出す
る。即ち、リードフレーム３０１の両面から同時に微小
粒状体が衝突し、両面のスパッタやドロスが同時に除去
される。従って、能率よく確実に清浄な表面が得られ
る。

【００３６】以下、本実施例の工程を説明する。まず、
図７のステップＳ１１において、レーザビームの照射に
より金属板が加工されてリードフレームが形成される。
この工程は図２のステップＳ１と同様である。次に、ス
テップＳ１２において、上記リードフレームの両面から
同時に図６に示した方法で微小粒状体を高速で衝突させ
る。この工程は図２のステップＳ２とＳ３とを同時に行
うものである。最後に、ステップＳ１３でリードフレー
ム３０１の表面に残留した微小粒状体１０１が洗浄等に
より除去され、製造が完了する。

【００３７】以上のように本実施例によれば、図１から
図４で説明した実施例と同様の効果が得られると共に、
微小粒状体１０１及び１０１ａをリードフレーム３０１
の両面から衝突させるので、リードフレーム３０１の両
面のスパッタやドロスが同時に除去され、能率よく確実
に清浄な表面を得ることができる。

【００３８】尚、リードフレームを鉛直面内に縦向きに
吊り下げ、その両面から微小粒状体を衝突させ、吊り下
げたリードフレームを上下に移動させてもよい。

【００３９】次に、本発明によるリードフレームの製造
方法のさらに他の実施例について、図８を参照しながら
説明する。本実施例は、インナーリード等の微細な部分
以外の大きな部分を従来のエッチングによって加工する
場合において、エッチング液に微小粒状体を混入する実
施例である。但し、エッチングによって加工する部分の
エッチングパターンに基づくレジスト処理等は予め従来
の方法により行われているものとする。

【００４０】本実施例では、微小粒状体をエッチング液
に混合し、この混合物をリードフレームに衝突させる。
図８において、混合物タンク１６０に蓄えられた微小粒
状体とエッチング液との混合物１６１は管路１７０に設
けられたポンプ１７１によって混合物用ノズル１８０に
圧送され、高圧空気源１９０からの高圧空気１９１によ
って混合物１６１は加速され混合物用ノズル１８０先端
部より噴出する。そして、この混合物１６１はリードフ
レーム３０１表面に高速で衝突し、レーザビームによる
加工の際に付着したスパッタ１０やドロス１１などが混
合物１６１中の微小粒状体の運動エネルギにより除去さ
れると共に、混合物１６１中のエッチング液による腐食
によってもスパッタやドロスが除去され、リードフレー
ム表面がさらに清浄になる。さらに、混合物用ノズル１
８０はリードフレーム全体に沿って移動（スキャン）
し、レーザビームによる加工が行われた部分はスパッタ
１０やドロス１１などが除去されて表面が清浄になり、
エッチングパターンに基づくレジスト処理が行われた部
分は従来通りのエッチングが行われる。

【００４１】以上のように本実施例によれば、図１から
図４で説明した実施例と同様の効果が得られるだけでな
く、エッチング液による腐食によってもスパッタやドロ
スが除去され、リードフレーム表面がさらに清浄にな
る。

【００４２】尚、以上の４つの実施例では、微小粒状体
を噴出させるノズルをリードフレーム表面で移動（スキ
ャン）させたが、リードフレーム全体をカバーできるよ
うな噴出口を用いてリードフレーム全体に一度に微小粒
状体を衝突させてもよい。この場合は上記のような噴出
口を移動（スキャン）させる必要がない。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、リードフレームにおけ
るレーザビーム照射によって形成された部分に、微小粒
状体を高速で衝突させるので、リードフレームの表面を
スパッタやドロスのない清浄な表面とすることができ
る。

【００４４】また、微小粒状体の粒径がリードフレーム
における最小のリード間の幅以下であるので、微小粒状
体はいかなるリード間の隙間をも通過することができ、
スパッタやドロスを確実に除去することができる。ま
た、この微小粒状体リードフレームの反対側の面にもま
わりこんでその面もある程度清浄にすることができる。

【００４５】また、レーザビームの照射直後に、そのレ
ーザビームによって加工された部分に微小粒状体を衝突
させるので、レーザビームによる加工と微小粒状体の衝
突によるスパッタやドロスの除去とを一つの工程で行う
ことができ、製造の能率が向上する。

【００４６】また、微小粒状体をリードフレームの両面
から衝突させるので、リードフレームの両面のスパッタ
やドロスが同時に除去され、能率よく確実に清浄な表面
を得ることができる。

【００４７】また、微小粒状体をエッチング液に混合し
てリードフレームに衝突させるので、エッチング液によ
る腐食によってもスパッタやドロスが除去され、リード
フレーム表面がさらに清浄になる。

【００４８】また、本発明によれば、リードフレームの
各リード端部が面取りされた状態となり、リードフレー
ムへの半導体チップ搭載、ワイヤボンディング、モール
ド、アウターリードよりも外周部分のプレス切断、及び
アウターリード曲げなどの後工程において、角の部分の
引っかかりがなくなりハンドリングが容易になる。

【００４９】また、リードフレーム表面に微小粒状体の
衝突による無数の微細なくぼみが生じ、梨地状の表面と
なって後ほどハンダメッキを行う場合においてハンダの
濡れ性が向上する。さらに、上記梨地状の表面は残留圧
縮応力状態、即ち加工硬化した状態になっているため、
リードフレーム自体の強度が向上すると共に、疲労強度
も向上し、半導体装置が一層高密度化して内部発熱が起
こる場合でもリードフレームの熱疲労が問題とならな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によって製造されるリードフ
レームの一例を示す図である。

【図２】図１のリードフレームの製造方法を示す工程図
である。

【図３】レーザビームによる加工に伴ってスパッタやド
ロスがリードフレームに付着する状況を示す図である。

【図４】図２の製造工程において、レーザビームの照射
後のリードフレームの一方の面から微小粒状体を衝突さ
せる状況を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例によるリードフレームの製
造方法を説明する図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例によるリードフレー
ムの製造方法を説明する図である。

【図７】図６の場合のリードフレームの製造方法を示す
工程図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例によるリードフレー
ムの製造方法を説明する図である。

【符号の説明】

１０ スパッタ １１ ドロス １００，１００ａ 粒状体タンク １０１，１０１ａ 微小粒状体 １２０，１２０ａ 粒状体用ノズル １３０，１３０ａ 高圧空気源 １５０ レーザビーム用ノズル １５１ レーザ発振器 １５５ 集光レンズ １６０ 混合物タンク １６１ （微小粒状体とエッチング液との）混合物 １７１ ポンプ １８０ 混合物用ノズル １９０ 高圧空気源 ３０１ リードフレーム ３０３ インナーリード ３０３ａ （リード間の）隙間 ３０４ アウターリード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 23/50

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップの各端子と接続される多数
   のインナーリードと、前記インナーリードの外側に連続
   するアウターリードとを有するリードフレームを形成す
   る際に、前記リードフレームの少なくとも一部をレーザ
   ビームの照射によって形成するリードフレームの製造方
   法において、 前記レーザビームの照射による加工後に、前記リードフ
   レームの、前記レーザービームが照射された面側とは反
   対側の面側から、前記リードフレームに多数の微小粒状
   体を高速に衝突させることを特徴とするリードフレーム
   の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のリードフレームの製造方
   法において、前記微小粒状体の粒径が、前記リードフレ
   ームにおける最小のリード間の幅以下であることを特徴
   とするリードフレームの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のリードフレームの製造方
   法において、前記微小粒状体を前記リードフレームの両
   面側から、前記リードフレームに衝突させることを特徴
   とするリードフレームの製造方法。