專利名稱：引線框基板的制造方法及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于封裝半導(dǎo)體元件的優(yōu)選的半導(dǎo)體襯底的技術(shù)，特別涉及引線框基板的制造方法及半導(dǎo)體裝置。本申請基于2008年9月29日在日本申請的專利申請2008-250860號主張優(yōu)先權(quán)， 并將其內(nèi)容引用于此。
背景技術(shù)：
以晶片工藝制造的各種存儲器、CM0S、CPU等的半導(dǎo)體元件具有電連接用端子。對于其電連接用端子的間距(Pitch)與用于搭載半導(dǎo)體元件的印刷電路板側(cè)的連接部之間的間距，其尺寸的差異為數(shù)倍至數(shù)百倍左右。為此，在連接半導(dǎo)體元件與印刷電路板時，使用被稱為內(nèi)插器(interposer)的用于變換間距的調(diào)節(jié)用襯底(半導(dǎo)體元件封裝用襯底)。在該內(nèi)插器的一個面上安裝半導(dǎo)體元件，用另一個面或內(nèi)插器的周邊與印刷電路板連接。內(nèi)插器的內(nèi)部或表面具有金屬引線框，用引線框圈上電連接路徑，內(nèi)插器由此擴大外部連接端子的間距，所述外部連接端子用于與印刷電路板進行連接。在圖2A 圖2C示意地示出了作為內(nèi)插器的一例的QFN(Quad Flat Non-Lead 無引線方形扁平)式引線框基板的結(jié)構(gòu)。如圖2A所示，在鋁或銅構(gòu)成的引線框的中央部位設(shè)置用于搭載半導(dǎo)體元件22的引線框的平坦部分21，在引線框的外周部位配置間距寬松的引線23。應(yīng)用基于金絲等的金屬絲24的焊接法，來連接引線23與半導(dǎo)體元件22的電連接用端子。如圖2B所示，最終用成型用樹脂25來進行成型，以此將整體實現(xiàn)一體化。并且，圖2A及圖2B中的保持構(gòu)件(retaining member) 27用于保持引線框，用成型用樹脂25進行成型后，如圖2C所示那樣除去該保持構(gòu)件27。在圖2A 圖2C示出的內(nèi)插器中，只在半導(dǎo)體元件22的外周部及引線框的外周部的引線23上進行電連接，因此，不面向端子數(shù)多的半導(dǎo)體元件。在端子數(shù)少的情況下，將金屬插銷安裝到內(nèi)插器的外周部分的提取電極 (extraction electrodes) 26上，以此連接印刷電路板與內(nèi)插器。此外，在端子數(shù)多的情況下，采用BGA(Ball Grid Array 球陣列封裝)，其將焊料球以陣列狀配置在內(nèi)插器的外周部分的外部連接端子上。對于面積窄小且端子數(shù)多的半導(dǎo)體元件，由于在布線層僅為一層的內(nèi)插器中難以變換間距，所以采取將布線層多層化層疊的方法。在面積窄小且端子數(shù)多的半導(dǎo)體元件的情況下，多用將端子以陣列狀配置于半導(dǎo)體元件底面的方法來生成半導(dǎo)體元件的連接端子。因此，內(nèi)插器側(cè)的外部連接端子也配置為陣列狀，另外，在連接內(nèi)插器與印刷電路板時采用利用微量焊料球的倒裝片的連接方式。 采取用鉆孔器或激光從上部在垂直方向鉆出細孔，并在孔內(nèi)鍍金屬，從而使得內(nèi)插器內(nèi)的引線實現(xiàn)內(nèi)插器上下導(dǎo)電。在基于上述方式的內(nèi)插器中，外部連接端子的間距能夠小型化至150 200 μ m左右，因此，能夠增加連接端子的數(shù)量，但是接合的可靠性及穩(wěn)定性會降低，而不面向要求高可靠性的車載用途等。這樣的內(nèi)插器根據(jù)使用的材料及結(jié)構(gòu)，引線框部分所保持的結(jié)構(gòu)可以有多種，如陶瓷、P-BGA(Plastic Ball Grid Array 塑料球柵陣列封裝)、CSP(Chip Size Package 芯片尺寸封裝)、LGA (Land Grid Array 觸電陣列封裝)那樣，基體材料是有機物等，并基于目的與用途區(qū)分使用。不論任何時，為了應(yīng)對半導(dǎo)體元件的小型化、多管腳化、高速化，而在推進與內(nèi)插器的半導(dǎo)體元件的連接部分的小間距化(finer pitch)及對高速信號的對應(yīng)。如考慮小型化的進展，端子部分的間距有必要是80 100 μ m?？墒牵g刻薄金屬來生成導(dǎo)電部兼支持部件的引線框，為了進行穩(wěn)定的蝕刻處理以及然后加工中的搬運處理(handling)，優(yōu)選金屬板的厚度為120μπι左右。此外，引線接合(wire bonding)時為了得到充分的接合強度，需要一定程度的金屬層厚度與焊盤面積。 考慮這兩點，金屬板的厚度最低需要100 120 μ m左右。此時，從金屬板的兩側(cè)開始蝕刻， 小型化的限度是引線的間距為120 μ m左右、引線寬度為60 μ m左右。還有別的問題，在制造引線框的過程中使用保持構(gòu)件之后要廢棄保持構(gòu)件，隨之發(fā)生成本提高。以圖2A 圖2C說明此點。引線框粘貼在由聚酰亞胺帶構(gòu)成的保持構(gòu)件27上。用固定用樹脂28或固定用膠帶28在引線框的平坦部分21上固定半導(dǎo)體元件22。然后，進行引線接合，并用傳遞模塑成型法以成型用樹脂25 —并成型多個半導(dǎo)體元件22。最后，實施外部加工，按每半導(dǎo)體元件22進行切斷、剪斷從而完成。在引線框的內(nèi)面29作為與印刷電路板連接的連接面的情況下，成型時為了不使成型用樹脂25繞進引線23內(nèi)面的連接端子面而粘在該面上，保持構(gòu)件27必不可缺。但是，由于最終不需要保持構(gòu)件27而進行成型加工后卸下并扔掉，由此牽涉成本提尚。作為該領(lǐng)域的發(fā)明，例如在專利文獻1中已公開的發(fā)明中，在同一個引線框同時安裝半導(dǎo)體元件和被動器件，并將其成型，以此提供部件嵌入式半導(dǎo)體裝置。此外，作為解決所述問題的一種對策，提供能夠生成超小間距的引線，并能夠進行穩(wěn)定的引線接合加工，而且經(jīng)濟性優(yōu)越的引線框基板，(雖然在專利文獻1中沒有公開)例如，可以設(shè)想以預(yù)成型用樹脂作為引線支撐體的結(jié)構(gòu)的引線框基板。這一種對策是在制造出引線框基板的基礎(chǔ)上，在金屬板的第一面生成用于生成連接柱的第一抗蝕圖案，在第二面生成用于生成布線圖案的第二抗蝕圖案，從第一面上對銅進行蝕刻直到所希望的厚度，然后，在第一面涂敷預(yù)成型用樹脂而生成預(yù)成型層，然后進行第二面的蝕刻來生成引線(布線)，然后剝離兩個面上的第一及第二抗蝕圖案。這樣制造出的引線框基板可以推測能夠期待如下優(yōu)點。即，能夠使金屬的厚度薄至能夠精細蝕刻的程度，且由于支撐體為預(yù)成型用樹脂，因此能夠進行穩(wěn)定的蝕刻，此外， 由于超音波能量的擴散小，所以引線接合性也優(yōu)越。另外，由于不使用由聚酰亞胺帶生成的保持構(gòu)件27，所以也能夠控制由此產(chǎn)生的成本提高?，F(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻專利文獻1 JP特開2006-245618號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，若采用上述的一種對策，則會導(dǎo)致工序上的問題。S卩，在上述的一種對策中，在蝕刻至金屬板的厚度方向中途的面上涂敷預(yù)成型用樹脂的工序在技術(shù)層面上存在困難。涂敷的厚度必須是給予引線框充分所需剛性的程度， 而且，連接柱的底面必須完全露出。作為這樣控制厚度涂敷的方法，例如已舉出這樣的方法使用注射器等使樹脂流入涂敷面底的一點，并等待該樹脂擴散至整個涂敷面，但是預(yù)成型用樹脂有一定程度的粘性，為此，擴散到整個面花費時間，從而擔(dān)心生產(chǎn)層面上的問題。此外，有時因表面張力使樹脂成為球狀而停留在狹窄范圍內(nèi)，此時，即使注入少量的樹脂其高度也會變高，導(dǎo)致容易產(chǎn)生樹脂到達連接柱底面的不良后果。由此，也考慮利用分配器等的裝置，在涂敷面底設(shè)定多個注入部分的方法，但是依然由于預(yù)成型用樹脂的粘性，將分配器從一個注入位置移動到其他位置時樹脂會拉出絲， 從而容易產(chǎn)生其拉出的絲粘在連接柱底面的不良后果。本發(fā)明是為了解決上述的以往的技術(shù)中的問題而做出的，其目的在于，提供一種在制造帶有預(yù)成型的引線框的過程中，能夠簡便地以恰當(dāng)厚度配置預(yù)成型用樹脂的引線框基板的制造方法及半導(dǎo)體裝置。用于解決問題的手段本發(fā)明的第一方式是包括以下步驟的引線框基板的制造方法，這些步驟是(1)在金屬板的第一面與第二面上涂敷感光性抗蝕劑或粘貼干膜，(2)在所述第一面與第二面上，對所述感光性抗蝕劑或所述干膜進行圖案曝光后進行顯影，由此在所述第一面上生成用于生成連接柱的第一抗蝕圖案，而且，在所述第二面上形成用于生成布線圖案的第二抗蝕圖案；(3)對所述金屬板的所述第一個面蝕刻至所述金屬板的中途，生成所述連接柱；(4)用預(yù)成型用樹脂填充所述金屬板的所述第一個面，直到所填充的厚度能夠埋沒所述蝕刻所生成的面為止；(5)在所述預(yù)成型用樹脂的厚度方向?qū)λ鲱A(yù)成型用樹脂進行均勻地除去處理， 直到露出所述連接柱的底面為止；(6)蝕刻所述金屬板的所述第二面，來生成布線圖案；由此，預(yù)成型用樹脂的上面的高度大致等同于連接柱的底面高度，能夠可靠地達到保持引線框基板剛性并在該引線框基板上完全露出連接柱底面的目標。本發(fā)明的第二方式在本發(fā)明的第一方式記載的引線框基板的制造方法的基礎(chǔ)上， 所述預(yù)成型用樹脂為薄膜狀。由此，能夠比利用液狀樹脂的方式更簡便地制造所希望的引線框基板。本發(fā)明的第三方式在本發(fā)明的第一方式或本發(fā)明的第二方式記載的引線框基板的制造方法的基礎(chǔ)上，在真空腔內(nèi)進行所述預(yù)成型用樹脂的填充。
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由此，能夠減少填充預(yù)成型用樹脂時產(chǎn)生氣泡等的現(xiàn)象，能夠制造更高品質(zhì)的引線框基板。本發(fā)明的第四方式是一種引線框基板，具有金屬板，其具有第一面與第二面，連接柱，其形成在所述第一面上，布線，其形成在所述第二面上，預(yù)成型用樹脂層；所述預(yù)成型用樹脂層的厚度與所述連接柱的高度相同。本發(fā)明的第五方式是一種半導(dǎo)體裝置，在引線框基板上安裝半導(dǎo)體元件，用引線接合來電連接所述引線框基板與所述半導(dǎo)體元件；所述其引線框基板具有金屬板，其具有第一面與第二面，連接柱，其形成在所述第一面上，布線，其形成在所述第二面上，預(yù)成型用樹脂層；所述預(yù)成型用樹脂層的厚度與所述連接柱的高度相同。發(fā)明效果若采用本發(fā)明，則在制造帶有預(yù)成型的引線框基板時，能夠簡便地使預(yù)成型用樹脂的厚度大致等同于連接柱的高度。由此，作為引線框基板的支撐體，所述預(yù)成型用樹脂兼?zhèn)渚哂谐浞謩傂郧彝耆冻鲞B接柱的條件。因此，可以得到具有充分的機械強度，而且在連接方面也具有高可靠性的接合強度。


圖IA是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖IB是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖IC是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖ID是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖IE是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖IF是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖IG是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖IH是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖II是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的--個例子的剖面圖。
圖2A是示意地示出了以往的引線框基板的一個例子的剖面圖。
圖2B是示意地示出了以往的引線框基板的一個例子的剖面圖。
圖2C是示意地示出了以往的引線框基板的一個例子的剖面圖。
具體實施例方式下表面，利用圖IA 圖II，說明作為應(yīng)用本發(fā)明的引線框基板的制造方法的一個例子的LGA(Land Grid Array 觸電陣列封裝)型的引線框基板。圖IA 圖II是示意地示出了本發(fā)明的引線框基板的制造工序的一個例子的剖面圖。制造出的每個單位的LGA具有IOmm見方的尺寸，并具有俯視時呈現(xiàn)168管腳的陣列狀的外部連接部，襯底帶有多個面，并經(jīng)過以下的制造工序后進行切斷、剪斷，來得到各 LGA型的引線框基板。首先，如圖IA所示，準備寬度為150mm、厚度為150 μ m的長尺寸帶狀的銅襯底1。接著，如圖IB所示，用輥涂機(roll coater)在銅襯底1的雙面涂敷5 μ m厚的感光性抗蝕劑2 (0FPR4000,東京應(yīng)化株式會社(T0KY00HKAK0GY0C0.，LTD.)制造)后，以90°C 進行預(yù)烤(pre-baked)。此外，也可以粘貼干膜2，來代替涂敷感光性抗蝕劑2。接著，通過具有所希望圖案的圖案曝光用光掩模，對雙面的圖案進行曝光，然后用的氫氧化鈉溶液進行顯影處理后，進行水洗及二次烘烤(post-baked)，得出如圖IC所
示的抗蝕圖案3。并且，在銅襯底的一個面(與搭載有半導(dǎo)體元件的面相反側(cè)的面，在本實施例子中以下稱第一面)上生成用于生成連接柱的第一抗蝕圖案3，在另一個面(是搭載半導(dǎo)體元件的面，本實施例中以下稱第二面)上生成用于生成布線圖案的第二抗蝕圖案3。此外，如圖II所示，半導(dǎo)體元件10搭載在襯底中央部的引線上表面。在半導(dǎo)體元件10的外周的引線上表面生成引線接合用焊盤4。在引線的內(nèi)面，例如在俯視的陣列上配置連接柱5，該連接柱5用于將來自上部引線的電信號導(dǎo)入內(nèi)面。此外，有必要將半導(dǎo)體元件10周圍的焊盤4中的幾個焊盤電連接到位于半導(dǎo)體元件下表面的連接柱5上。為此，為了將分別與半導(dǎo)體元件10周邊的焊盤4中的幾個焊盤相連接的布線圖案6，以與位于半導(dǎo)體元件下表面的連接柱5相連接的方式，形成為從襯底的外周朝向中心方向例如形成為放射狀(未圖示)。接著，用背板(Back Sheet)覆蓋銅襯底1的第二面?zhèn)葋肀Ｗo該第二面后，利用氯化鐵溶液在銅襯底1的第一個面進行第一次蝕刻處理，并對在第一個面中從第一抗蝕圖案 3露出的銅襯底1的部位進行蝕刻，蝕刻至該部位的厚度變薄至3(^!11(圖10)。氯化鐵溶液的比重為1. 38，液溫為50°C。第一次蝕刻時，對銅襯底1上的形成了用于生成連接柱的第一抗蝕圖案3的部位，不進行蝕刻處理。由此，能夠生成與印刷電路板能夠進行外部連接的連接柱5，該連接柱5在銅襯底1的厚度方向上，從由第一次蝕刻處理生成的蝕刻面延伸至銅襯底1的下側(cè)面的高度。此外，在第一次蝕刻中，并不是用蝕刻處理將需要進行蝕刻處理的部位的銅襯底1 完全溶解除去，而是使蝕刻處理進行至中途為止，使得在蝕刻成所規(guī)定厚度的銅襯底1的階段結(jié)束蝕刻處理。接著，如圖IE所示，關(guān)于第一面，用20 %的氫氧化鈉水溶液剝離第一抗蝕圖案3， 剝離液的溫度為100°c。接著，如圖IF所示，利用薄膜狀的熱可塑性樹脂(NEX-130，新日鐵化學(xué)(Nippon Steel Chemical Co. ,Ltd.)制造)，沖壓加工生成預(yù)成型用樹脂層11。將薄膜狀的熱可塑性樹脂的厚度調(diào)整為能夠使預(yù)成型用樹脂層11填充至高出連接柱5的底面20 μ m的位置， 即，樹脂的厚度為130 μ m。沖壓時利用真空加壓式層壓裝置，沖壓部的溫度為100°C，真空腔內(nèi)的真空度為 0. 2t0rr，沖壓時間為30秒，以此進行預(yù)成型用樹脂層11的沖壓加工。這樣，作為預(yù)成型用樹脂層11，利用薄膜狀的熱可塑性樹脂有簡便加工的效果。此外，進行真空腔內(nèi)的沖壓加工，有除去在預(yù)成型用樹脂層11內(nèi)產(chǎn)生的空隙的效果，能夠抑制在預(yù)成型用樹脂層11內(nèi)產(chǎn)生孔隙。然后，在沖壓加工預(yù)成型用樹脂層11后，作為二次烘烤，以180°C進行60分鐘的加熱。在這個階段，因為第一面不區(qū)分蝕刻的部分與沒有蝕刻的部分，都處于覆蓋著預(yù)成型用樹脂層11的狀態(tài)，其實現(xiàn)保護膜的作用，所以下述中的第二面的蝕刻加工中不會蝕刻到第
二次烘烤預(yù)成型用樹脂層11之后，除去第二面的背板后進行蝕刻。利用氯化鐵溶液作為蝕刻溶液，該溶液的比重為1. 32，液溫為50°C。蝕刻目的為在第二面上生成布線圖案，溶解并除去第二面上的從第二抗蝕圖案3露出的銅。然后，如圖IG所示，對覆蓋第一面的預(yù)成型用樹脂層11進行研磨除去，研磨至露出連接柱5的底面為止。利用拋光輥旋轉(zhuǎn)式研磨裝置作為研磨裝置，拋光輥使用相當(dāng)于800 號的粗度(thickness) 0接著，如圖IH所示，剝離第二面的第二抗蝕圖案3，得到所希望的LGA型引線框基板。接著，剝離第二抗蝕圖案3之后，對于前述的通過研磨除去而露出底面連接柱5的金屬面，用無電解電鍍鎳/鈀/金生成法實施表面處理，而生成鍍層12。鍍層12的生成也可以應(yīng)用電解電鍍方法。但是，在電解電鍍方法中，需要生成用于供給電鍍電流的電鍍電極，但因用于生成電鍍電極的引線區(qū)域狹窄而引線較為困難。為此，在本實施例中采用不需要供給用電極的無電解電鍍鎳/鈀/金生成法。S卩，在連接柱5的金屬面實施酸性脫脂、軟蝕刻、酸洗、鉬催化劑活化處理、預(yù)浸、 無電解鍍鉬、無電解電鍍金，由此生成鍍層12。鍍層12的厚度是鎳為3 μ m、鉬金為0. 2 μ m、 金為0.03μπι。在所使用的電鍍液中，鎳為“Emplate Ni”(梅爾特斯會社(Meltexlnc) 制造)、鉬為“ PAUR0B0NDEP ”(勞姆安德哈斯會社(RohmandHaas Company)制造)、金為 "PAUR0B0NDIG"(勞姆安德哈斯會社(RohmandHaas Company)制造)。接著，在引線框上用固定用黏合劑13或固定用膠帶13黏合、搭載半導(dǎo)體元件10 之后，用金絲14對半導(dǎo)體元件10的電連接用端子與布線圖案的規(guī)定的部位(引線接合用焊盤4)進行引線接合之后，用預(yù)成型用樹脂15進行成型，使其覆蓋引線框與半導(dǎo)體元件 10，從而得到各半導(dǎo)體襯底。對拼版(imposition)的半導(dǎo)體襯底進行裁剪，得到各半導(dǎo)體襯底。產(chǎn)業(yè)上的可利用性能夠簡便地制造具有充分的機械強度而且在連接方面也具有高可靠性的引線框基板。附圖標記的說明1銅襯底2感光性抗蝕劑或干膜3抗蝕圖案4引線接合用焊盤5連接柱6布線圖案10半導(dǎo)體元件11預(yù)成型層12 鍍層13固定用黏合劑或固定用膠帶14 金絲15預(yù)成型用樹脂
21引線框的平坦部分
22半導(dǎo)體元件
23引線
24金屬絲
25成型用樹脂
26提取電極
27保持構(gòu)件
28固定用樹脂或固定用膠帶
四引線框的內(nèi)面
權(quán)利要求
1.一種引線框基板的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 在金屬板的第一面與第二面上涂敷感光性抗蝕劑或粘貼干膜，在所述第一面與第二面上，對所述感光性抗蝕劑或所述干膜進行圖案曝光后進行顯影，由此在所述第一面上生成用于生成連接柱的第一抗蝕圖案，而且，在所述第二面上生成用于生成布線圖案的第二抗蝕圖案，將所述金屬板的所述第一個面一側(cè)蝕刻至所述金屬板的中途，生成所述連接柱， 用預(yù)成型用樹脂填充所述金屬板的所述第一個面一側(cè)，直到所填充的預(yù)成型用樹脂的厚度達到能夠埋沒通過所述蝕刻生成的面的厚度為止，在所述預(yù)成型用樹脂的厚度方向上對所述預(yù)成型用樹脂進行均勻地除去處理，直到露出所述連接柱的底面為止，蝕刻所述金屬板的所述第二面一側(cè)，來生成布線圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的引線框基板的制造方法，其特征在于，所述預(yù)成型用樹脂為薄膜狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的引線框基板的制造方法，其特征在于，在真空腔內(nèi)進行所述預(yù)成型用樹脂的填充。
4.根據(jù)權(quán)利要求2記載的引線框基板的制造方法，其特征在于，在真空腔內(nèi)進行所述預(yù)成型用樹脂的填充。
5.一種引線框基板，其特征在于，具有 金屬板，其具有第一面與第二面，連接柱，其形成在所述第一面上， 布線，其形成在所述第二面上， 預(yù)成型用樹脂層；所述預(yù)成型用樹脂層的厚度與所述連接柱的高度相同。
6.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在引線框基板上安裝有半導(dǎo)體元件，所述引線框基板與所述半導(dǎo)體元件通過引線接合來電連接；所述引線框基板具有 金屬板，其具有第一面與第二面， 連接柱，其形成在所述第一面上， 布線，其形成在所述第二面上， 預(yù)成型用樹脂層；所述預(yù)成型用樹脂層的厚度與所述連接柱的高度相同。
全文摘要
提供引線框基板，其特征在于，具有金屬板，其具有第一面與第二面，連接柱，其形成在所述第一面上，布線，其形成在所述第二面上，預(yù)成型用樹脂層；所述預(yù)成型用樹脂的厚度與所述連接柱的高度相同。
文檔編號H01L23/12GK102165581SQ20098013796
公開日2011年8月24日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者塚本健人, 戶田順子, 馬庭進 申請人:凸版印刷株式會社