JPH05302181A - 金属薄板のエッチング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ハーフエッチング深さを制御して、平滑な断面
形状で浅いハーフエッチング部を形成し、エッチング後
の変形不良を大幅に減少させる。 【構成】まず、ハーフエッチング部となるべき部分ｄと
貫通エッチング部となるべき部分ｆを除いて１度目のレ
ジストＲを塗布する。ハーフエッチング部および貫通エ
ッチング部となるべき部分ｄ、ｆを、深さ０．０５ｍｍ
程エッチングして、ハーフエッチング部Ｄおよび準貫通
エッチング部Ｆ１、Ｆ１を形成し、レジストＲを剥膜す
る。次に、ローラコータを使用し、２度目のレジストＥ
を塗布するが、凹んでいるハーフエッチング部Ｄには筆
を使ってレジストＥを塗布する。最後に２度目のエッチ
ングを貫通するまで行い、貫通部Ｆを形成し、レジスト
Ｅを剥膜することによりリードフレームを所定の寸法に
加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の薄い板にハーフ
エッチング部を形成する金属薄板のエッチング加工方法
に係り、特に板厚１／２以下の浅いハーフエッチングを
必要とするリードフレームに最適なエッチング加工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング加工は金属薄板に対する微細
な孔明け加工に最適な方法であり、例えばリードフレー
ムにあってはエッチング加工により、貫通エッチングの
みならずハーフエッチングも行われる。図２及び図３
は、リードフレーム１のアイランドをフレームに吊って
おくための吊りリード部等の特定部分２に、同図に示す
形状のハーフエッチング部３ａ、３ｂを形成した場合を
示している。図２のものは特定部分２の全幅に亘ってハ
ーフエッチング部３ａを形成する場合を、図３のものは
幅員を僅かに残してハーフエッチング部３ｂを形成する
場合を示している。

【０００３】このような図２及び図３に示すハーフエッ
チング部を形成するには、図４の（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように、ハーフエッチング部３となるべき部分の金属表
面が露出するように、斜線で示すパターン形状のマスキ
ングを行ってエッチングするのが一般的な方法である。
マスク寸法は、目標とするハーフエッチング部３の寸法
に対し、必要なエッチング代４ａ、４ｂをそれぞれ加え
たものである。ここで、図２の形状に仕上げようとする
場合には、図４の（Ａ）又は（Ｂ）のいずれかに示すマ
スクパターンを、図３の形状に仕上げようとする場合に
は、図４の（Ｂ）に示すマスクパターンを使用すること
になる。

【０００４】しかし、図４に示す方法でハーフエッチン
グ加工する場合には、他の貫通エッチング部分の貫通を
安定させる関係上、貫通後も更にエッチングを続行する
ためにハーフエッチング部の深さが大きくなり過ぎると
いう欠点があった。このため、さらに浅いハーフエッチ
ングを必要とする場合には、上述した方法は使えない。

【０００５】そこで、図４に示す方法でエッチング加工
するよりも、さらに浅いハーフエッチングを必要とする
場合のために、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す様なマスクパ
ターンを使用する方法が提案された（特開昭６３−４７
９６０号公報）。この従来の方法は、（Ａ）に示すもの
では、ハーフエッチング部の中央に、クロスハッチング
を施した狭幅のマスクパターン部（これを、以下Ａ部と
もいう）を走らせて金属露出部分を２本の細いレジスト
開口部（スリット）Ｂ、Ｂに分割することにより、エッ
チング後、図２又は図３の形状になるように設計されて
いる。なお設計上、必要に応じスリットＢの数を３本以
上に分割する場合もある。（Ｂ）に示すものでは、金属
露出部分を更に小さく分割して４つのレジスト開口部Ｂ
を設けた場合を示し、（Ｃ）は中央部にクロスハッチン
グで示す島状のＡ部を残し、環状にスリットＢを設計し
たパターンを示している。この他にも、必要に応じて小
さなスリットに分割し、所望の形状を得ることができる
ようになっている。

【０００６】この図５の従来方法は、いずれも小さな複
数ないし環状にしたスリットＢを、レジストで覆われな
いレジスト開口部の金属露出部分として形成し、このス
リットＢのエッチング速度が、より広い他の金属露出部
分（貫通エッチング部となるべき部分）と比較して遅く
なる性質を利用したものである。なお、この複数スリッ
トのある図５の方法に対して、図４の一般的な方法は、
レジストで覆われないスリットが唯一つであることか
ら、単一スリット法と呼ぶことにする。

【０００７】一般に、金属薄板をハーフエッチングする
場合、そのエッチング前のレジストで形成されるスリッ
トの縦横寸法が、それぞれ十分に大きい寸法の時、ハー
フエッチング部以外の他のエッチング部（貫通部）とほ
ぼ同じ深さのエッチングがなされることになる。ここに
十分に大きい寸法とは、レジストの種類やエッチング装
置により多少異なるが、目安として０．１１ｍｍぐらい
であることが経験的にわかっている。また最終的に金属
薄板を貫通することになる貫通部の１回のエッチング深
さは、両面からアンダーエッチングに仕上げる方法、片
面を深くエッチングする方法等により異なるが、ほぼ板
厚の７０％の深さになる。即ち、図６（Ａ）に示すよう
に、幅ｗが０．１１ｍｍより大きな寸法のスリットＢを
レジストＥで形成してエッチングした場合は、板厚ｔの
７０％の深さｄにエッチングされる。逆に、幅ｗを０．
１１ｍｍ以下にすることによりエッチング深さｄを浅く
することができるが、レジストの解像限界から、縦横寸
法ｗがそれぞれ０．０５ｍｍが限界であり、その時のエ
ッチング深さｄは図６（Ｂ）に示すように、板厚ｔの約
３０％となる。なお、図６の各図はそれぞれ上部分がエ
ッチング前の平面図を、下部分がエッチング後の断面図
を示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したこ
とから分かるように、図４の単一スリット方法でエッチ
ングする場合、エッチング後に必要とされるハーフエッ
チング部の寸法に、エッチング代を加えた寸法でレジス
トを形成するため、深さも一通りに決まってしまう。即
ち、マスクで０．１１ｍｍ以上に設計されたものは、板
厚の７０％に、それより小さなものは、その寸法に応じ
た深さになる。

【０００９】これに対して、既述した図５の従来方法
は、加工後の寸法（面積）が大きく一つのスリットでは
十分に浅くできない場合に、２個以上の小さなスリット
Ｂを組合せて深さを制御しようとする方法である。具体
的には図５（Ａ）の形状では、図６（Ｃ）に示すよう
に、板厚ｔ＝０．２ｍｍに０．０６ｍｍのエッチング代
を加えてエッチングする時、Ａ、Ｂの幅ｗをそれぞれ
０．０５ｍｍとすると、板厚ｔの約５０％の深さｄとな
る。この場合、断面形状は同図に示す様に凹凸になる傾
向があり、平滑な断面に近付けようとすればそれだけ深
くなり易い。

【００１０】しかし、図６（Ｃ）の断面形状では、ハー
フエッチングの使用目的によっては、実用上問題を生ず
る場合がある。例えば、その中央部で切断しようとする
時には、凹凸があるため切断位置がずれることがある。
このずれは、特に金属薄板がリードフレームのような極
細化傾向にある製品にとっては望ましくない。また、板
厚の薄いフレーム（例えば０．１ｍｍ）を製作する場合
にエッチング代が０．０３ｍｍ程度になるため、レジス
トの解像限界である０．０５ｍｍの幅でＡ部を残した場
合、上述した凹凸傾向が特に目立ち、図６（Ｄ）に示す
ようにＡ部が溶け切れずに平坦部として残ってしまう危
険もある。

【００１１】ここで、板厚の薄い０．１ｍｍのフレーム
を製作する場合に０．０６ｍｍのエッチング代が０．０
３ｍｍ程度になる理由を説明する。通常のリードフレー
ムをエッチングする場合、経験的にエッチング代＝板厚
×０．３としている。これは、図７を用いて説明する
と、エッチングが進むにつれレジストＹに上下を挟まれ
たエッチング材Ｘの断面形状は（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
の順にエッチングされていく。（Ａ）の形状に仕上げる
と、Ｐ部のエッチングが速いため寸法が安定しにくい
上、ボンディング時Ｐ部が出ていると２値化認識しにく
い等の問題がある。（Ｃ）の形状に仕上げると、強度が
弱く変形しやすい上、エッチング時間が長くなるため不
良の要因となる等の問題がある。このため、断面形状が
平坦な（Ｂ）になるまでエッチングし、そのときのＱ寸
法をエッチング代とする。この場合、Ｑ寸法は板厚によ
って違い、ほぼ板厚の０．３倍となる。したがって、エ
ッチング代は０．１ｍｍ（板厚）×０．３＝０．０３ｍ
ｍとなる。

【００１２】このように、図５に示す従来方法では、板
厚が薄くなるほど、強度上はハーフエッチングを浅く仕
上げる必要があるが、逆に薄くなればなるほど、浅く制
御することが難しくなるという問題があった。

【００１３】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、ハーフエッチングの深さを制御し、平滑な断
面形状で浅いハーフエッチング部を形成できる金属薄板
のエッチング加工方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の金属薄板のエッ
チング加工方法は２度に分けてエッチングするもので、
まず、金属薄板表面のエッチングすべき部分を除く他の
残部分をレジストでマスキングして、エッチングすべき
部分を一旦ハーフエッチングの深さにアンダーエッチン
グする。次に、アンダーエッチングした部分からハーフ
エッチング部となるべき部分以外のエッチングすべき部
分を残して全表面を再びレジストでマスキングして、ハ
ーフエッチング部となるべき部分以外のエッチングすべ
き部分を更にオーバーエッチングするようにしたもので
ある。

【００１５】

【作用】本発明はエッチング加工を２度行い、一度目は
アンダーエッチングに仕上げることでハーフエッチング
部を必要に応じ浅く加工する。即ち、エッチング部の深
さが金属薄板を貫通しない制御された深さとなるよう
に、エッチングを途中で中止するのである。２度目のエ
ッチングではハーフエッチング部以外を更にオーバーエ
ッチングして所定の寸法に仕上げるものである。これに
より、ハーフエッチング部の深さを従来以上に浅く制御
することができる。本発明は、図４の方法にも、図５の
方法にも適用でき、特に図５のレジストパターンを格子
状に並べてエッチングするような場合でも、その狭い部
分が溶け切れずに平坦部として残ってしまうことがな
く、エッチング断面形状も平滑にすることができる。こ
のように本発明は、ハーフエッチング部を浅く仕上げる
ことができるので、ハーフエッチング製品が増えている
現状にあってハーフエッチング対策に極めて有効であ
る。

【００１６】本発明はフォトエッチング可能な全ての金
属薄板に適応することができる。ここで、適用できる金
属薄板としては、０．０８ｍｍ位から０．２ｍｍ程度の
厚さのものが好ましく、代表的なものとしてリードフレ
ーム等がある。また、この方法で加えるべきエッチング
代は、制御しようとするハーフエッチング深さにより異
なるが、従来のものよりはエッチング代を大きく取る必
要がある。この理由は次の通りである。図８に示すよう
に、２回目のレジストの塗布では、１回目のエッチング
で形成された平坦部分の境界部にレジストの境界部が一
致する（Ｂ）。この時点で（Ｂ）の点線で示した長さだ
けレジストの長さが１回でエッチングする場合よりも短
いことになる。このためエッチング後の平坦部の境界
は、１回でエッチングする方法と同じ時間エッチングし
た場合、より平坦幅を狭くするように溶け過ぎ側に進む
ことになる。したがって断面形状が、側面の凹凸がなく
なるまでエッチングすると、より溶かし過ぎることにな
る。この分を補正する意味で、１回目のエッチング代を
大きく取る必要が出てくる。従ってレジストの解像限界
ギリギリのパターンでエッチングしなければならない程
微細な形状を有するものは、本発明の対象外である。

【００１７】

【実施例】以下、金属薄板としてリードフレームに適用
した本発明の実施例を説明する。

【００１８】（実施例）板厚０．１２５ｍｍの４２合金
材から半導体ＩＣ用のリードフレームを試作した。この
リードフレームは、そのインナーリードの途中に幅０．
２ｍｍのハーフエッチング部を有する。ハーフエッチン
グ部はリード強度上の問題から、ハーフエッチングの深
さをフレーム厚の半分程度の０．０６ｍｍ以下におさえ
る必要があった。このハーフエッチング形状は図２に示
す形状とし、図４（Ｂ）のマスクを使った。マスク寸法
は縦ａ＝０．０５ｍｍ、横ｂ＝０．５ｍｍとした。次に
図１を用いてエッチング加工工程を説明する。

【００１９】まず、フレーム表面の、ハーフエッチング
すべき部分ｄには通常の大きさのエッチング代を加え、
ハーフエッチング部以外の貫通エッチングすべき部分ｆ
には通常より大きなエッチング代を加えて、１度目のレ
ジストＲを塗布した（図１（Ａ））。この１度目に使う
レジストはネガ型を使用したが、ポジ型でもよい。そし
て、ハーフエッチング部および貫通エッチング部となる
べき部分ｄ、ｆを深さ０．０５ｍｍ程エッチングして、
ハーフエッチング部Ｄおよび準貫通エッチング部Ｆ１、
Ｆ１を形成し、レジストＲを剥膜した（図１（Ｂ））。
ここで、エッチングされていない平坦な残部分はＣ部と
してある。

【００２０】次に、ローラコータを使用して、２度目の
レジストＥを塗布した（図１（Ｃ））。このとき、エッ
チングされていない平坦なＣ部のみにレジストＥが塗布
され、凹んでいるエッチング部分にはレジストＥは塗布
されない。従って、当然ハーフエッチング部Ｄにもレジ
ストＥは塗布されないことになる。これを避けるため、
ハーフエッチング部Ｄには、筆などを使ってレジストＥ
を塗布する。

【００２１】その後、２度目のエッチングをフレームを
貫通するまで行い、貫通部Ｆを形成し、レジストを剥離
することによりリードフレームを所定の寸法に加工した
（図１（Ｄ））。これにより、ハーフエッチング部深さ
は従来技術で実現できなかった０．０５ｍｍとすること
ができ、リード変形を防ぐことができた。この時のエッ
チング代は１回のエッチングで仕上げる従来の場合は
０．０３５ｍｍであったのに対し、２回のエッチングで
行う本実施例の方法では０．０５ｍｍとした。また、２
度目のレジスト塗布にはポジ型レジストを使用し、露光
現像は行っていない。

【００２２】（比較例）実施例と同じ寸法のリードフレ
ームのインナーリードに、同一形状のハーフエッチング
部を一回のエッチングで製作した。このエッチングに
は、同じく図４（Ｂ）のマスクを使い、マスク寸法も同
じく最善な寸法となる縦ａ＝０．０５ｍｍ、横ｂ＝０．
５ｍｍとしたが、エッチング後のハーフエッチング深さ
は０．０７〜０．０８ｍｍと深く、強度上の問題があ
り、エッチング以後での変形も多発した。

【００２３】（変形例）先に述べた実施例では、２度目
のレジスト塗布でローラコータを使用し、ハーフエッチ
ング部には筆でレジストを塗布したが、別の方法として
２度目のレジスト塗布をディップ式で全面に塗布し、ポ
ジレジストの場合はハーフエッチング部の反対面を露
光、ネガレジストの場合は反対エッチング側の面を露光
し現像することで反対エッチング面の裏側のレジストを
剥離し、その後に裏側のみローラルコータでポジレジス
トを塗布することもできる。塗布後に行われる２度目の
エッチングは裏側からとなるため、裏のリード平坦幅が
小さくなるが、初めから裏側のエッチング代を大きく取
ることで表裏同じ幅にすることもできる。この方法は、
筆で塗布するにはハーフエッチング部が小さすぎたり、
大きすぎる場合には好適な方法となる。

【００２４】なお、本発明のハーフエッチング部となる
べき部分以外のエッチングすべき部分は、貫通エッチン
グ部に限定されるのもではなく、貫通エッチングとハー
フエッチングとの間の中間の深さのエッチング部として
もよい。また、リードフレーム以外の他の金属薄板のエ
ッチング品にも本発明を適用できることは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、エッ
チングを２度に分けてハーフエッチングの深さを制御す
るようにしたので、平滑な断面形状で浅いハーフエッチ
ング部を形成でき、エッチング後の変形不良を大幅に減
少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるリードフレームのエッチ
ング加工工程図。

【図２】エッチング後のハーフエッチング部の形状を示
す平面図及び断面図。

【図３】エッチング後のハーフエッチング部の他の形状
を示す平面図及び断面図。

【図４】エッチング前の一般的なレジストパターン（マ
スクパターン）を示す平面図。

【図５】エッチング前の従来のレジストパターン（マス
クパターン）を示す平面図。

【図６】エッチング前後の種々のハーフエッチング部を
示す平面図及び横断面図。

【図７】従来、板厚の薄いフレームを製作する場合にエ
ッチング代を通常の場合よりも小さく取る必要があるこ
とを示す説明図。

【図８】本発明のエッチング加工法が従来のものよりエ
ッチング代を大きく取る必要があることを示す説明図。

【符号の説明】

ａ レジストスリットの縦寸法 ｂ レジストスリットの横寸法 Ａ 狭幅のマスクパターン部（狭幅のレジスト） Ｂ レジスト開口部（スリット） Ｃ 平坦部 Ｄ ハーフエッチング部 Ｅ レジスト Ｆ 貫通部 Ｒ レジスト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属薄板のエッチングすべき部分を除く他
   の表面をレジストでマスキングして、エッチングすべき
   部分を一旦ハーフエッチングの深さにエッチングした
   後、エッチングした部分からハーフエッチング部となる
   べき部分以外のエッチングすべき部分を残して全表面を
   再びレジストでマスキングして、ハーフエッチング部と
   なるべき部分以外のエッチングすべき部分を更にエッチ
   ングするようにしたことを特徴とする金属薄板のエッチ
   ング加工方法。