专利名称：引线框基板以及该引线框基板的制造方法
技术领域：
本发明涉及封装半导体元件的半导体封装件基板，特别是涉及引线框基板以及该引线框基板的制造方法。本申请基于2008年9月30日在日本申请的专利申请2008-2M311号主张优先权， 并将其内容引用于此。
背景技术：
在利用以QFP(Quad Flat lockage 四面扁平封装)为代表的引线框的半导体封装件中，用于与印刷引线基板连接的外部引线配置于半导体封装件的侧面。引线框在金属板的两面形成所希望的光致抗蚀图案，并从两面蚀刻，由此能够得到半导体元件搭载部、与半导体元件电极连接的连接部即内部引线、外部引线以及用于固定它们的外框部。此外，除了蚀刻加工法，也能够由基于冲压的穿孔加工得到。作为半导体封装件的组装工序，在半导体元件搭载部管芯焊接半导体元件后，利用金丝等电连接半导体元件的电极与内部引线。然后，用树脂封固包括内部引线部的半导体元件的附近，并剪断外框部，并根据需要在外部引线实施弯曲加工。这样设置在侧面的外部引线，从精密加工能力的角度看来，对于约30mm见方封装尺寸所能够设置的管脚数上限为200至300个。近年来，随着半导体元件的电极数的增加，在侧面具有外部引线的引线框型半导体封装件已无法满足对端子数的要求，所以有一部分已被置换成特定的半导体封装件，该特定的半导体封装件的如BGA(Ball Grid Array 球阵列封装)或LGA(Land Grid Array 触电阵列封装)型等与印刷布线基板连接的外部连接端子在封装件基板底面配置为阵列状。用于这些封装的基板，通常是用钻孔器在两面覆铜环氧玻璃基板上打孔，并电镀孔内部而使其导电，在一个面上形成用于连接半导体元件的电极的端子，在另一个面上形成排列成阵列状的外部连接端子。然而，这些基板的制造工序复杂、成本高，并且，将电镀用于基板内的布线连接，所以与引线框型的封装件相比，存在可靠性低劣的问题。因此，已公开利用称为从两面蚀刻引线框的工序，使用引线框的BGA型的半导体封装件结构。(例如专利文献1)这是这样的方式改变表里的光致抗蚀图案来同时蚀刻，或者，蚀刻一侧后，在蚀刻面表层形成电沉积聚酰亚胺树脂膜或是涂敷预成型树脂之后，从另一面加以蚀刻，由此在一个面上形成半导体元件电极的连接端子，在另一面上形成阵列状的外部连接端子。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利第3642911号公报
发明内容
发明要解决的问题图5A及图5B示出了以往技术的剖面图。在BGA型的引线框中，如增加外部连接端子111的数量，则半导体元件电极连接端子109侧的引线110的长度变长。因为该引线是半蚀刻(half etching)金属板而制造的， 所以其宽度和厚度都小，由此在蚀刻以后的工序中存在发生折断及弯曲这样的生产率变得非常差的问题。在专利文献1中已公开这样的技术首先只对外部连接端子111侧进行半蚀刻，然后在蚀刻面形成电沉积聚酰亚胺层117之后，再通过蚀刻来形成半导体元件电极连接端子 109侧。由此，微细的布线110虽然是薄膜，但由电沉积聚酰亚胺层117支撑，因此可以避免制造引线框时的引线的折断或弯曲。然而，在本结构的引线框基板上搭载半导体元件，并通过引线接合来连接半导体元件电极与半导体元件电极连接端子109时，由于连接端子109的下部为中空，所以会有这样的问题因引线连接力不足而导致连接不良，明显地降低组装生产率。。此外，虽然专利文献1中没有记载，但也考虑了这样的一个对策用预成型树脂代替电沉积聚酰亚胺层来进行焊接(键合，bonding)，从而加厚树脂层的。可以推测到，若根据该对策，则能够在一定程度上避免焊接不良问题。但是，该方法也绝不可以说是能够满足要求的技术。原因是，即便如此也不能够完全避免中空状态。此外，调整预成型树脂的涂敷量非常难，如涂敷量变大则在外部连接端子 111上也形成树脂层，会导致需要增加一些除去工序的问题。此外，由于预成型树脂通常使用热固化环氧树脂类，所以不可避免固化收缩，在蚀刻后的金属表面上不能确保紧贴性，由此会导致如下问题在组装工序中的加热处理中发生剥离，或在热周期测试中也不能确保可靠性。本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的在于，提供一种能够应对半导体元件的电极数的增加、可靠性高，能够容易并且稳定地制造及组装半导体封装件的引线框基板以及该引线框基板的制造方法。用于解决问题的手段本发明的第一方式是一种引线框基板的制造方法，其特征在于，在金属板的第一面上形成光致抗蚀图案，形成在所述第一面上的光致抗蚀图案用于分别形成用于搭载半导体元件的半导体元件搭载部、用于与所述半导体元件的电极连接的半导体元件电极连接端子、第一外框部；在所述金属板的第二面上形成光致抗蚀图案，形成在所述第二面上的光致抗蚀图案用于分别形成外部连接端子、第二外框部、在所述第二外框部的至少一部分上的沟部；在所述第二面的露出金属板的金属板露出部，通过蚀刻来形成不贯通所述金属板露出部的孔部、从所述第二外框部的内侧横穿至外侧的沟部；在所述孔部与所述沟部，通过平板冲压来加热、加压、涂敷预成型树脂，从而形成树脂层；通过蚀刻所述第一面，来形成所述半导体元件搭载部、与所述外部连接端子电连接的所述半导体元件电极连接端子、所述第一外框部。本发明的第二方式是根据第一方式记载的引线框基板的制造方法，其特征在于， 在所述第二面的所述金属板露出部形成所述孔部和所述沟部之后，对所蚀刻的表面实施粗糙化处理。
本发明的第三方式是一种引线框基板，其特征在于，金属板，其具有第一面与第二面；半导体元件搭载部，其形成在所述第一面上，用于搭载半导体元件；半导体元件电极连接端子，其形成在所述第一面上，用于与所述半导体元件的电极连接；第一外框部，其形成在所述第一面上；外部连接端子，其形成在所述第二面上，与所述半导体元件电极连接端子电连接；树脂层，其形成在所述第二面上；第二外框部，其形成在所述第二面上，与所述第一外框部一体成形；沟部，其设置在所述第二面侧的至少一部分上，从所述第二外框部的内侧横穿至所述第二外框部的外侧；孔部，其设置在所述第二面侧，内部填充所述树脂层，不贯通所述金属板。本发明的第四方式是根据第三方式记载的引线框基板，其特征在于，所述孔部的表面已粗糙化。发明效果若采用本发明，则可以在引线框基板的内面的全面以阵列状配置用于连接印刷引线基板的外部连接端子，并能够对应半导体元件的多端子化。此外，因为基板以引线框为特征，而不使用电镀引线，所以能够确保对于热应力的可靠性。另一方面，在制造引线框基板时，不发生引线的折断或弯曲等不良现象，在半导体封装件组装工序进行的引线接合时，在引线接合连接端子的下部的预成型树脂层与外部连接端子表面平齐，由此可以稳定地连接。
图IA是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造方法的一个例子的剖面图。图IB是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造方法的一个例子，即图IA的下一个工序的剖面图。图IC是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造方法的一个例子，即图IB的下一个工序的剖面图。图ID是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造方法的一个例子，即图IC的下一个工序的剖面图。图IE是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造方法的一个例子，即图ID的下一个工序的剖面图。图IF是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造方法的一个例子，即图IE的下一个工序的剖面图。图IG是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造方法的一个例子，即图IF的下一个工序的剖面图。图2A是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的第一次蚀刻后的状态的一个例子的俯视图。图2B是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的第一次蚀刻后的状态的另一个例子的俯视图。图2C是图2A的B-B剖面图。图2D是图2A的A-A剖面图。
图3A是基于本发明的实施方式的引线框基板的半导体元件搭载部侧的俯视图。图;3B是基于本发明的实施方式的引线框基板的外部连接端子侧的俯视图。图4A是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的搭载半导体元件之后进行引线接合的状态的一个例子的剖面图。图4B是示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的图4A的之后的进行传递模塑成型封固的状态的一个例子的剖面图。图5A是以往的引线框基板的剖面图。图5B是专利文献1的引线框基板的剖面图。
具体实施例方式在图IA 图IG示出了基于本发明的实施方式的引线框基板的制造过程的概略的剖面图。在用于引线框的金属板1(图1A)的两面形成光致抗蚀图案2(图1B)。在图IA 图IG中，在金属板1的上表面形成半导体元件搭载部8、与半导体元件电极连接的连接端子 9、布线10、外框部12等的图案，在金属板1的下表面形成外部连接端子11、外框部等的图案。同时，为了在下表面的外框部的至少一个分形成从内侧到外侧的沟，蚀刻时在沟形成区域形成不至于残留光致抗蚀图案的微细图案(未图示)。作为金属板1，只要具有作为引线框的蚀刻加工性、机械强度、传热性、膨胀系数等即可，可以利用任何材料，但是普遍使用以42合金为代表的铁-镍系合金或为提高机械强度添加了各种金属元素的铜系合金等。利用氯化铁溶液等用于溶解金属板1的蚀刻溶液从金属板1的下表面进行蚀刻， 由此形成孔部3(图1C)。由于金属板的残留部最终成为布线，所以为了能够从上表面侧进行第二次蚀刻时形成微细布线，优选地使孔部3的深度保证金属板残留IOym至50μπι厚
度左右。此外，同时在外框部12的至少一部分上形成沟部4。如图2Α、图2Β所示，形成沟部4的区域，只要不影响机械强度即可，没有特别限定，但是由于在通常的外框部形成有称为引孔的用于定位的孔，所以优选选择不在该孔周边部位形成沟部。沟部4的深度优选设定在孔部3的深度的一半以下。图2C是图2Α的B-B剖面图。图2D是图2Α的A-A剖面图。 若沟部4的深度过深，则不能保证外框部的机械强度。沟部4的深度可以根据前述的光致抗蚀的微细图案的尺寸、间距的尺寸来调节。翻转蚀刻加工出的金属板的上下表面，在金属板1的上表面搭载薄膜型的预成型树脂5(图1D)。若考虑处理的容易性，则优选薄膜型的预成型树脂，但是在金属板上涂敷不溶解型或稀释溶解型的液态预成型树脂也无妨。接着，通过平板冲压从两侧加热、加压，由此熔融预成型树脂而使其假固化(图 1Ε)。预成型树脂熔融时，由于多余的树脂从沟部4流出金属板外部，所以没有被蚀刻的金属面(外部连接端子11、沟部以外的外框部1 与预成型树脂面能够形成为同一个面，且没有被蚀刻的金属面的上表面几乎没有残留预成型树脂。在没有形成沟部4的金属板的情况下，由于熔融的预成型树脂在外框部12的上表面流动，所以外框部12的上表面将残留树脂，且外部端子的上表面也将残留该厚度的树脂，其厚度为20至50 μ m左右，有必要加一些除去工序。进一步蚀刻相反的面，形成半导体搭载部8、半导体元件电极连接端子9、布线10， 来制造出引线框基板7 (图1G)。图3A示出了半导体元件搭载部8侧的俯视图，图:3B示出了外部连接端子侧的俯视图。能够以阵列状配置外部连接端子，从而可以应对半导体元件的多管脚化。图4A是示出了在在引线框基板搭载并引线接合半导体元件14的剖面图。用芯片固定材料(die attach material) 15粘贴半导体元件14，并用金丝15与半导体元件电极连接端子9连接。如有必要，对半导体元件电极连接端子实施镍-金电镀、锡电镀、银电镀、 镍-钯-金电镀。进行引线接合时，将本引线框基板放在微量恒温仪(heat block)上，一边加热一边进行接合，但由于在半导体元件电极连接端子9的下部存在与其处于同一个面的预成型树脂，不会构成中空结构，所以能够在不引起接合不良状态下组装半导体封装件。最后，以传递模塑法成型或灌注来封固半导体元件侧，并用金刚石刀片(diamond blade)等来分离外框部来进行小块化(图4B)。若是BGA型，在外部连接端子11搭载焊料球，由此得到利用引线框基板7的半导体封装件。实施例下面，作为基于本发明的引线框基板的制造方法的例子，取LGA(Land Grid Array 触电阵列封装)型的引线框基板为例子，利用图IA 图IG进行说明。制造的LGA的封装件是边长为IOmm见方的形状，封装件下表面具有168个脚的阵列状的外部连接端子。首先，准备宽度为150mm厚度为200 μ m的长条带状的铜合金製金属板(EFTEC64T， 古河电工(FURUKAWAELECTRICCO.，LTD)制造)，作为图IA所示的金属板1。接着，如图IB所示，用辊涂机(roll coater)在该金属板1的两面上将光致抗蚀剂(0FPR4000，东京应化株式会社(T0KY0U0HKAK0GY0C0.，LTD)制造)涂敷至5 μ m的厚度之后，以90°C进行预烤。接着，经由具有所希望的图案的光掩模从两面曝光图案，然后用碳酸钠水溶液进行显影处理，然后进行水洗及二次烘烤(post-baked)，从而得到如图IB所示的光致抗蚀图案2。作为第一光致抗蚀图案，在第一面上形成的图案用于生成半导体元件搭载部8、半导体元件电极连接端子9、布线10、外框部12，此外，在第二面形成的图案用于形成外部连接端子11、外框部12以及沟部4，该沟部4在外框部12上从内侧向外侧形成，宽度为5mm， 间隔大概10mm。并且以0. 8mm间距配置为阵列状的直径为30 μ m的点图案，作为用于形成沟部4的图案。接着，用背板覆盖金属板1的第一面侧来进行保护后(未图示)，利用氯化铁溶液从金属板1的第二面进行第一次的蚀刻处理，将从第二面侧的抗蚀图案露出的金属板部位蚀刻至其厚度薄到30 μ m(图1C)。此外，沟部4的深度为80至100 μ m。氯化铁溶液的比重为1.38，液温为50 0C ο将蚀刻了第二面的金属板1在30°C、50g/L的过硫酸铵水溶液中浸泡5分钟，对在第一次的蚀刻中形成的蚀刻面的表面进行粗糙化(未图示)。再将其浸泡于规定的氢氧化钠水溶液类剥离液中，剥离第二面的光致抗蚀图案(为图示)。接着，在由第一次的蚀刻形成的第二面上，设置薄膜状的热固性树脂5(ABFGX_13，味素法因德柯驽公司(味 素7飞)，Ajinomoto Fine-Techno Co. ,Inc.)制造) (图ID)，并利用真空平板冲压来进行120°C、5分钟的加热、加压处理，来进行假固化处理。 进一步进行180°C、3小时的固化处理来形成预成型层(图1E)。由于热固化树脂的埋置性良好，所以没有观察到孔隙等的不良。此外，通过在冲压板6与外框部12的之间形成的沟部4，将不需要的树脂挤压至外框部12的外侧。因此，在外部连接端子11、外框部12的没有被蚀刻的表面上几乎没有残留热固化树脂，但仍然兼作为表面洗净处理，利用60°C的高锰酸钾的碱性水溶液GOg/L高锰酸钾+20g/L氢氧化钠) 进行了 3分钟左右的处理。接着，除去第一面侧的背板后，用氯化铁溶液从金属板的第一面侧实施第二次蚀刻处理，由此溶解并除去从抗蚀膜露出的金属板部位，由此形成了半导体元件搭载部8、半导体元件电极连接端子9、布线10、外框部12 (图1F)。外部连接端子11从半导体元件电极连接端子9延伸出来。虽未图示，为了不在下表面侧进行不需要的蚀刻，第二次蚀刻处理时优选在第二面侧粘贴背板等。接着，剥离第一面的光致抗蚀图案2，得到所希望的引线框型LGA基板7 (图1G)。接着，剥离抗蚀膜之后，对露出的金属面实施电解镍-金电镀。镍的厚度为5 μ m，金的厚度为0. 1μπι(未图示)。接着，用芯片固定材料15在基于本发明的实施方式的引线框型LGA基板7上搭载半导体元件13，并对芯片固定材料进行150°C、1小时的固化处理。再用直径为30 μ m的金丝14引线接合连接半导体元件的电极与半导体元件电极连接端子9(图4A)。引线接合的加热温度为200°C，测定半导体元件电极连接端子侧的金丝的拉拔强度的结果，其拉拔强度为9g以上，得到了良好的连接效果。然后，如图4B所示，用传递模塑成型树脂16来封固包括半导体元件及半导体元件电极连接端子的区域，并剪断成小块而得到利用LGA型的引线框基板的半导体封装件。产业上的可利用性通过利用本发明的引线框基板的制造方法，可以降低制造时的不良及半导体封装件组装时的不良，且能够得到提高对于热应力的可靠性的引线框基板，特别是能够应用于在引线框型的半导体封装件中不能够对应的多管脚封装基板。附图标记的说明
1金属板，
2光致抗蚀图案，
3孔部，
4沟部，
5预成型树脂，
6平板冲压板，
7引线框基板，
8半导体元件搭载部，
9半导体元件电极连接端子，
10布线，
11外部连接端子，
12外框部，
13半导体元件，
14金丝，
15芯片固定材料，
16传递模塑成型树脂，
17电沉积聚酰亚胺层
权利要求
1.一种引线框基板的制造方法，其特征在于在金属板的第一面上形成光致抗蚀图案，形成在所述第一面上的光致抗蚀图案用于分别形成用于搭载半导体元件的半导体元件搭载部、用于与所述半导体元件的电极连接的半导体元件电极连接端子、第一外框部；在所述金属板的第二面上形成光致抗蚀图案，形成在所述第二面上的光致抗蚀图案用于分别形成外部连接端子、第二外框部、在所述第二外框部的至少一部分上的沟部；在所述第二面的露出金属板的金属板露出部，通过蚀刻来形成不贯通所述金属板露出部的孔部、从所述第二外框部的内侧横穿至外侧的沟部；在所述孔部与所述沟部，通过平板冲压来加热、加压、涂敷预成型树脂，从而形成树脂层；通过蚀刻所述第一面，来形成所述半导体元件搭载部、与所述外部连接端子电连接的所述半导体元件电极连接端子、所述第一外框部。
2.根据权利要求1记载的引线框基板的制造方法，其特征在于，在所述第二面的所述金属板露出部形成所述孔部和所述沟部之后，对所蚀刻的表面实施粗糙化处理。
3.一种引线框基板，其特征在于，具有 金属板，其具有第一面与第二面；半导体元件搭载部，其形成在所述第一面上，用于搭载半导体元件； 半导体元件电极连接端子，其形成在所述第一面上，用于与所述半导体元件的电极连接；第一外框部，其形成在所述第一面上；外部连接端子，其形成在所述第二面上，与所述半导体元件电极连接端子电连接； 树脂层，其形成在所述第二面上；第二外框部，其形成在所述第二面上，与所述第一外框部一体成形； 沟部，其设置在所述第二面侧的至少一部分上，从所述第二外框部的内侧横穿至所述第二外框部的外侧；孔部，其设置在所述第二面侧，内部填充所述树脂层，不贯通所述金属板。
4.根据权利要求3记载的引线框基板，其特征在于，所述孔部的表面被粗糙化。
全文摘要
在金属板的第一面形成光致抗蚀图案，该光致抗蚀图案用于各自形成用于搭载半导体元件的半导体元件搭载部、用于与半导体元件的电极连接的半导体元件电极连接端子、第一外框部；金属板的第二面形成光致抗蚀图案，该光致抗蚀图案用于各自形成外部连接端子、第二外框部、在第二外框部的至少一部分上的沟部。在第二面的金属板露出的金属板露出部用蚀刻的方法形成不贯通金属板露出部的孔部、横穿从第二外框部的内侧至外侧的沟部；在孔部与沟部通过以平板冲压来加热、加压、涂敷预成型树脂的方法形成树脂层。通过蚀刻第一面来形成半导体元件搭载部、与外部连接端子电连接的半导体元件电极连接端子、第一外框部。
文档编号H01L23/50GK102165586SQ20098013816
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者塚本健人, 户田顺子, 马庭进 申请人:凸版印刷株式会社