RU2183366C2 - Lead frame manufacturing process - Google Patents

Abstract

FIELD: semiconductor devices. SUBSTANCE: process includes batch fabrication of lead frames involving minimal number of operations and their manufacture from one layer of metal to reduce stresses in their structure. EFFECT: reduced labor consumption, simplified design. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления выводных рамок для полупроводниковых приборов. The invention relates to electronic equipment, in particular to a technology for manufacturing lead frames for semiconductor devices.

Известен способ изготовления выводных рамок, в котором слои фоторезиста, занесенные на верхнюю и нижнюю поверхности металлической полосы, проявляют, промывают водой и высушивают. Вслед за этим к указанной полосе с помощью роликов прижимают полосу защитного материала. Полученную структуру вводят в камеру и протравливают незащищенную поверхность полосы. Затем с помощью ролика полосы разделяют, последнюю вводят в камеру и протравливают вторую поверхность полосы. Остатки фоторезиста удаляют, полосу промывают и высушивают. Выводные рамки вырезают ножницами /1/. A known method of manufacturing the output frames, in which the layers of photoresist deposited on the upper and lower surfaces of the metal strip are developed, washed with water and dried. Following this, a strip of protective material is pressed against the indicated strip using rollers. The resulting structure is introduced into the chamber and the unprotected surface of the strip is etched. Then, using a roller, the strips are separated, the latter is introduced into the chamber and the second surface of the strip is etched. The residual photoresist is removed, the strip is washed and dried. Lead frames are cut with scissors / 1 /.

Недостатками данного технического решения являются сложность технологического процесса, большая трудоемкость и недостаточная точность изготовления. The disadvantages of this technical solution are the complexity of the process, the high complexity and insufficient manufacturing accuracy.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления выводных рамок, включающий нанесение медной фольги на диэлектрическую полиимидную подложку, формирование рисунка выводной рамки и покрытие слоем золота рисунка выводной рамки /2/. The closest technical solution is a method of manufacturing output frames, including applying copper foil to a dielectric polyimide substrate, forming a pattern of the output frame, and coating with a gold layer the pattern of the output frame / 2 /.

Недостатком данного способа является наличие в составе рамки ленточного носителя из полиимидной пленки и сравнительно высокая трудоемкость изготовления. The disadvantage of this method is the presence in the composition of the frame of a tape carrier of a polyimide film and the relatively high complexity of manufacturing.

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости изготовления и упрощение конструкции. The technical result of the invention is to reduce the complexity of manufacturing and simplifying the design.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления выводных рамок для полупроводниковых приборов, включающем нанесение слоя первого металла с хорошей электропроводностью на диэлектрическую подложку, формирование рисунка выводных рамок методами травления через защитную маску, удаление защитной маски, наращивание гальваническим методом второго слоя металла, обладающего хорошей проводимостью, паяемостью и свариваемостью, и отделение от диэлектрической подложки, толщина слоя первого металла составляет 0,5-5 мкм, толщина второго 1-30 мкм, а отделение выводных рамок от диэлектрической подложки осуществляют удалением селективным травлением слоя первого металла. This technical result is achieved by the fact that in the known method for manufacturing lead frames for semiconductor devices, including applying a layer of a first metal with good electrical conductivity to a dielectric substrate, forming a lead pattern by etching through a protective mask, removing the protective mask, and galvanizing the second metal layer, having good conductivity, solderability and weldability, and separation from the dielectric substrate, the thickness of the layer of the first metal is 0.5-5 microns, the thickness of the second 1-30 microns, and the separation of the output frames from the dielectric substrate is carried out by removal by selective etching of the layer of the first metal.

Перед нанесением слоя первого металла на подложку может быть нанесен адгезионный подслой. Prior to applying the first metal layer to the substrate, an adhesive sublayer may be applied.

Рамки на подложке могут быть соединены между собой технологическими проводниками, по краю поля, заполненного рядами рамок, выполнена технологическая рамка шириной 1±0,5 мм, соединенная с выводными рамками технологическими проводниками и имеющая контактную площадку. The frames on the substrate can be interconnected by technological conductors, along the edge of the field filled with rows of frames, a technological frame 1 ± 0.5 mm wide is made, connected to the lead frames by technological conductors and having a contact area.

Нанесение адгезионного подслоя перед нанесением слоя первого металла обеспечивает и улучшает сцепление наносимого металла с подложкой, что позволяет расширить ряд используемого оборудования и снизить требование к вакууму при нанесении методом вакуумного напыления. The application of an adhesive sublayer before applying the first metal layer provides and improves the adhesion of the applied metal to the substrate, which allows us to expand the range of equipment used and reduce the vacuum requirement when applied by vacuum deposition.

В случае изготовления рамок групповым методом рамки соединяют технологическими проводниками между собой и с внешней технологической рамкой, охватывающей поле, заполненное рядами выводных рамок, и с контактной площадкой для подвода электрического тока. In the case of manufacturing frames by a group method, the frames are connected by technological conductors with each other and with an external technological frame, covering a field filled with rows of lead frames, and with a contact area for supplying electric current.

Ограничение толщины слоя первого металла в пределах 0,5-5 мкм обеспечивает возможность гальванического наращивания для нанесения слоя второго металла и получения размеров выводной рамки с заданной точностью. The limitation of the thickness of the layer of the first metal in the range of 0.5-5 microns provides the possibility of galvanic growth for applying a layer of the second metal and obtain the dimensions of the output frame with a given accuracy.

Ограничение толщины второго слоя металла в пределах 1-30 мкм обеспечивает возможность непосредственной приварки выводной рамки к контактным площадкам кристалла полупроводникового прибора. The limitation of the thickness of the second metal layer within 1-30 microns provides the ability to directly weld the lead frame to the contact pads of the crystal of the semiconductor device.

Толщина слоя первого металла меньше 0,5 мкм увеличивает время бокового травления, а более 5 мкм не позволяет получать необходимую точность рисунка выводных рамок. The thickness of the layer of the first metal is less than 0.5 μm increases the time of side etching, and more than 5 μm does not allow to obtain the necessary accuracy of the picture output frames.

Толщина слоя второго металла менее 30 мкм обусловлена возможностью сварки на серийном сварочном оборудовании, а более 1 мкм условиями прочности и токопрохождения (т.е. возрастанием потерь при прохождении сигнала на СВЧ). The thickness of the second metal layer is less than 30 μm due to the possibility of welding on serial welding equipment, and more than 1 μm, by the conditions of strength and current passage (i.e., an increase in losses during the passage of the signal to the microwave).

Отделение выводных рамок от диэлектрической подложки путем удаления слоя первого металла селективным травлением позволит получать рамки из материала второго металла, заданной толщины, однородными и без излишних механических напряжений. Separation of the lead-out frames from the dielectric substrate by removing the first metal layer by selective etching will make it possible to obtain frames from the second metal material of a given thickness, uniform and without undue mechanical stress.

Объединение выводных рамок в ряды (поле, заполненное выводными рамками, соединенными технологическими проводниками) позволит изготавливать рамки групповым методом и тем самым снизить трудоемкость их изготовления, а наличие по краю поля, заполненного рамками, технологического проводника с технологической площадкой для крепления электрического контакта при гальваническом наращивании позволит стабилизировать толщину выводных рамок по полю за счет выравнивания электрического поля. The combination of the lead frames in rows (a field filled with lead frames connected by technological conductors) will make it possible to produce frames in a group way and thereby reduce the complexity of their manufacture, and the presence of a technological conductor with a technological platform along the edge of the field filled with frames for attaching an electrical contact during galvanic building will stabilize the thickness of the output frames on the field due to the alignment of the electric field.

Получение однослойной структуры рамки без элементов диэлектрической подложки позволит упростить конструкцию выводных рамок. Obtaining a single-layer frame structure without dielectric substrate elements will simplify the design of the output frames.

На чертеже представлена диэлектрическая подложка с полем, зaполненным выводными рамками, соединенными между собой технологическими проводниками, причем поле обрамлено технологической рамкой, соединенной с выводными рамками технологическими проводниками, а технологическая рамка имеет контактную площадку, изготовленными по предлагаемому способу, где: диэлектрическая подложка - 1; слой первого металла - 2; выводные рамки - 3; слой второго металла - 4; адгезионный подслой - 5; технологические проводники - 6; технологическая рамка - 7; контактная площадка - 8. The drawing shows a dielectric substrate with a field filled with lead frames connected by technological conductors, the field being framed by a technological frame connected to lead frames by technological conductors, and the technological frame has a contact pad made by the proposed method, where: dielectric substrate - 1; a layer of the first metal - 2; lead frames - 3; a layer of the second metal - 4; adhesive sublayer - 5; technological conductors - 6; technological frame - 7; Contact area - 8.

На диэлектрическую подложку 1, например поликоровую размером 48х60х0,5 мм, наносят слой первого металла 2 с хорошей электропроводностью, например меди толщиной 1 мкм. Формируют рисунок выводных рамок 3 методами травления через защитную маску фоторезиста, затем защитную маску фоторезиста ФП-383 удаляют. Наносят слой второго металла 4, обладающего хорошей проводимостью, паяемостью и свариваемостью, например золото толщиной 7 мкм, гальваническим методом. Затем отделяют рамки 3 от диэлектрической подложки 1 путем удаления слоя первого металла 2 селективным травлением, например в травителе (NH₄)₂S₂O₈+H₂SO₄+H₂O. При этом удаляется слой меди и золотые выводные рамки отделяются от подложки 1.A layer of the first metal 2 with good electrical conductivity, for example, copper with a thickness of 1 μm, is deposited on a dielectric substrate 1, for example, a multicore 48x60x0.5 mm. An output frame pattern 3 is formed by etching methods through a photoresist protective mask, then the photoresist protective mask FP-383 is removed. A layer of the second metal 4 is applied, which has good conductivity, solderability and weldability, for example, gold with a thickness of 7 μm, by the galvanic method. Then, the frames 3 are separated from the dielectric substrate 1 by removing the first metal layer 2 by selective etching, for example, in the etchant (NH ₄ ) ₂ S ₂ O ₈ + H ₂ SO ₄ + H ₂ O. The copper layer is removed and the gold lead frames are separated from substrates 1.

Перед нанесением слоя первого металла 2 на диэлектрическую подложку 1 может быть нанесен адгезионный подслой 5 (Cr). Prior to applying the first metal layer 2 to the dielectric substrate 1, an adhesive sublayer 5 (Cr) can be applied.

При групповом изготовлении выводных рамок 3 они могут быть соединены между собой технологическими проводниками 6. When group production of output frames 3, they can be interconnected by technological conductors 6.

По краю поля, заполненного рядами рамок, может быть выполнена технологическая рамка 7, соединенная с выводными рамками 3 технологическими проводниками 6, имеющая ширину 1 мм. Технологическая рамка 7 соединена с контактной площадкой 8 для крепления контакта при гальваническом наращивании. Отделение выводных рамок 3 осуществляют путем перерезания технологических проводников 6, например, скальпелем. On the edge of the field, filled with rows of frames, a technological frame 7 can be made connected to the lead frames 3 by technological conductors 6, having a width of 1 mm. The technological frame 7 is connected to the contact pad 8 for securing the contact during galvanic building. The separation of the output frames 3 is carried out by cutting technological conductors 6, for example, with a scalpel.

Использование предлагаемого способа изготовления выводных рамок позволит сократить трудоемкость их изготовления за счет группового изготовления и минимизации числа операций по изготовлению выводных рамок, а также упростить конструкцию выводных рамок и снизить напряжение в структуре рамок за счет их изготовления из одного слоя металла. Using the proposed method for manufacturing lead frames will reduce the complexity of their manufacture due to group manufacturing and minimize the number of operations for manufacturing lead frames, as well as simplify the design of lead frames and reduce the voltage in the frame structure due to their manufacture from one metal layer.

Источники информации
1. Заявка. Японии 63-142660, MKИ⁴ H 01 L 23/00, C 23 1/00. Приоритет 88.06.15.Sources of information
1. Application. Japan 63-142660, MKI ⁴ H 01 L 23/00, C 23 1/00. Priority 06/08/15.

2. Заявка Японии 1-135034, МКИ⁴ Н 01 L 21/60. Пр. 89.05.26.2. Application of Japan 1-135034, MKI ⁴ H 01 L 21/60. Etc. 05/05/26.

Claims (3)

1. Способ изготовления выводных рамок, включающий нанесение слоя первого металла с хорошей электропроводностью на диэлектрическую подложку, формирование рисунка выводных рамок методами травления через защитную маску, удаление защитной маски, наращивание гальваническим методом второго слоя металла, обладающего хорошей проводимостью, паяемостью и свариваемостью, и отделение рамки от диэлектрической подложки, отличающийся тем, что толщина слоя первого металла составляет 0,5-5 мкм, слоя второго металла 1-30 мкм, а отделение выводных рамок от диэлектрической подложки осуществляют удалением путем селективного травления слоя первого металла. 1. A method of manufacturing the output frames, including applying a layer of the first metal with good electrical conductivity to the dielectric substrate, forming a pattern of the output frames by etching through a protective mask, removing the protective mask, galvanizing the second layer of metal having good conductivity, solderability and weldability, and separating frames from the dielectric substrate, characterized in that the thickness of the layer of the first metal is 0.5-5 microns, the layer of the second metal is 1-30 microns, and the separation of the output frames from the dielectric substrate is removed by selective etching of the first metal layer. 2. Способ изготовления выводных рамок по п. 1, отличающийся тем, что перед нанесением слоя первого металла на подложку наносят адгезионный подслой. 2. A method of manufacturing an output frame according to claim 1, characterized in that before applying a layer of the first metal, an adhesive sublayer is applied to the substrate. 3. Способ изготовления выводных рамок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что рамки на подложке соединяют между собой технологическими проводниками, а по краю поля, заполненного рядами рамок, выполнена технологическая рамка шириной 1 ± 0,5 мм, соединенная с выводными рамками технологическими проводниками и имеющая контактную площадку. 3. A method of manufacturing output frames according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the frames on the substrate are interconnected by technological conductors, and along the edge of the field filled with rows of frames, a technological frame is made with a width of 1 ± 0.5 mm, connected to the output frames by technological conductors and having a contact area.