CN1156330A - 树脂密封金属模和树脂密封型半导体器件及其制造方法 - Google Patents

树脂密封金属模和树脂密封型半导体器件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明谋求提高树脂密封型半导体器件的生产率和可靠性。所指示的是一种树脂密封金属模，用来以树脂将半导体芯片、引线框、连接该芯片电极端子与引线框内部引线的金属细线一体模压成型，制造所述器件。该金属模在可分开的上、下模相对部分上形成模腔，上、下模中的至少一方在相应的模腔平面上设置内埋孔，并将面对模腔的基准面上刻有标记的金属块装卸自如地嵌入该孔。在半导体器件成型的同时，其表面可立体刻印标记。

Description

树脂密封金属模和树脂 密封型半导体器件及其制造方法
本发明涉及具有模上刻印商标、品名、制造厂、生产日期和其他标记，并复制在树脂密封型半导体器件表面的树脂密封金属模、树脂密封半导体器件及其制造方法。
先用图7～图9说明以往的技术。图7(a)(b)分别示出以往树脂密封金属模的上、下模。图8(a)为图7(a)的E-E剖面图，图8(b)为图7(b)的F-F剖面图。图9表示出采用树脂密封金属模将树脂模压成形的树脂密封型半导体器件的剖面图。
树脂密封型半导体器件51用热硬化树脂或热可塑树脂在其熔化温度(150℃～400℃)的条件下，进行加压注入成形而制成。为了进行树脂加压注入成形，先将树脂密封的半导体芯片54用银糊、锡铅焊料、硅黄(金シリコソ)等粘合在导线框的模压片(die pat)53上，或使芯片和模片共晶结合。然后，半导体芯片54主面上的电极端子和引线52的前端镀金或银的部分，用超声波热压接，以金或铜等构成的金属细线55相连，并配置在由上模56和下模57组成的树脂密封金属模的下模57的规定位置上。在这一步，未将树脂外部的引线52折弯。
接着，使下模57上升到一定位置，直到下模57规定位置上所设引线框的表面夹在该模与上模56之间，加上规定的压力。在此状态下，上述密封树脂从金属模的树脂积存部，经过流道部、浇口部59加压注入模腔58内，使树脂密封半导体器件51形成模腔58的形状。树脂注入完毕，已封入内部引线，半导体芯片54和金属细线55的树脂密封型半导体器件51就在树脂密封金属模内保持一定时间，直到树脂的一次固化反射结束。
然后，使下模57下降，打开树脂密封模。与此同时，装入上模56的推针60伸出到模腔58内部，推顶已成形的树脂密封半导体器件51的上表面，使该器件脱离上模56。将下模57进一步降低，由装入下模57的推针60推顶树脂密封半导体器件51的下表面，使该器件脱离下模57。
具体地说，树脂密封半导体器件51在增加密封树脂暴露于室温中进行收缩脱模的效果的状态下，脱离下模57。虽然半导体器件51进行老化，以便退火和完成二次固化，但这时的条件是在超过该密封树脂固有玻化温度的环境下，加热规定的时间。然后在下一工序中，用电镀或熔化铅锡合金槽内浸渍的方法，在外部引线表面形成铅锡合金膜。再用切割模切断连接在外部引线之间的隔条后，用成形模将外部引线做成所需形状，完成规定外形的树脂密封型半导体器件51。
上述树脂密封型半导体器件51中已封入上述半导体芯片54，并在该器件51的上表面或下表面印刷该芯片54的品名。印刷方法是进行打标记作业，即在品名印戳上涂敷印油，复印在该器件51的上表面或下表面，再利用加热或紫外线反应加固复印的墨迹。上述打标记为了不导致油墨剥落和字迹模糊，要在复印前先去除树脂表面的油脂，其方法有用有机溶剂洗净去油，或用氢氧焰烧净去油。又，标记除品名外，也可印刷商标、制造厂、生产日期和其他信息。这样，树脂密封型半导体器件的打印就完成。
以往技术例中，如上所述，用密封树脂将引线52的内部引线、半导体芯片54、金属细线55一体模压成形，制作所希望外形的树脂密封型半导体器件51，然后用在树脂密封型半导体器件51表面复印半导体芯片54的品名、生产日期等，进行打标记。然而，以往技术例中，打标记工序必不可少，制造工序增加，而且存在该工序产生静电破坏的问题。还必须在打标记后进行文字粗细、缺损和是否发生错位等全面外观检查。
为了不产生标记剥落，用氢氧焰烧净树脂密封型半导体器件51的表面，但如果燃烧时间、焰炬高度等的设定不合适，树脂表面就暴露在高温下。近年树脂密封型半导体器件51正在进行轻量化、薄形化、缩小尺寸、小型化。因此，半导体芯片54的表面、金属细线55等的位置紧贴在上述树脂表面底下。倘若该树脂表面暴露在高温下，则会导致半导体芯片54的性能、品质等变坏，成为产生劣质品带来不经济、可靠性降低等的原因。
因此，本发明的目的是提供可谋求提高生产率和可靠性的树脂密封型金属模和树脂密封型半导体器件的制造方法及该方法所得的树脂密封型半导体器件。
权利要求1所述的树脂密封金属模是用树脂密封半导体芯，以制作树脂密封型半导体器件的金属模，此树脂密封金属模在可分开的上、下模相对部分上形成其模腔，而且上述上、下模中的至少一方设置在模腔端开口的内埋孔，上述内埋孔中装卸自如地配有将标记刻印在面对上述模腔一定基准面上的金属块。
上述结构的树脂密封金属模中，用密封树脂将半导体芯片、引线框、金属细线等组成被成形体一体模压成形，而且在成形的同时，将标记刻印在该树脂的正面或背面，可实现立体打标记。将装在内埋孔内刻印标记的金属块变换为刻印不同标记的金属块，因而也能方便地变换标记。
由此，可完全废弃以往用复印打标记的工序，降低成本。还可避免该以往工序中残留的油墨作为工业废料排出。又，所刻标记比薄印标记鲜明，而且内部的半导体芯片表面和金属细线不加热，对其品质没有影响。用树脂密封金属模的金属块11刻制标记，不存在以往复印产生的标印消失、标印墨洇、变形、错位等，可实现外观检查无人化或外观检查系统简化，降低成本。换品种时的金属块标记更替可保持在升温状态下进行。
权利要求2所述的树脂密封金属模是用树脂密封半导体芯片，以制作树脂密封型半导体器件的金属模，此树脂密封金属模在可分开的上、下模的相对部分上形成其模腔，而且上述上、下模中的至少一方设置在模腔端开口的内埋孔，并形成连通上述内埋孔的贯通孔，上述内埋孔中退出自如地嵌入将标记刻印在面对上述模腔的基准面上的金属块，同时将推针插入上述贯通孔，上述推针的前端和上述金属块连接，因而上述上、下模开放时，上述推针使上述金属块在上述模腔内伸去。
根据上述结构，在树脂密封型半导体器件树脂成形的同时，其表刻入标记，可刻印立体标记。树脂密封型半导体器件脱模时，用推针使金属块在模腔内伸出，从而半导体器件脱离金属模，所以可使金属块具有作为推针的功能。借此实现树脂成形品稳定脱模。
权利要求3所述的树脂密封金属模，其金属块基准面作镜面加工或暗光泽精加工。
根据上述结构，实现考虑树脂密封型半导体器件上对应于上述基准面的表面与其周围表面的对比度的外形精加工。又使标记区和其周围表面为相同的表面上，因而标记自然，与周围无不协调感。
权利要求4所述的树脂密封金属模将金属块基准面分成多个区域，分别刻印不同的标记。
根据上述结构，以围框等隔开各区域加以区分，则树脂密封型半导体器件表面刻印的标记多时，能容易观看。
权利要求5所述的树脂密封金属模将金属块分成多个区域，而且所分部分区域形成凹部，并在该凹部嵌入标记模。
根据上述结构，所分部分区域中可按需要改变标记，所以能简便地更改生产日期之类经常需要改变的标记，比较经济。
权利要求6所述的树脂密封金属模，其金属块基准面的形状或多个金属块组合成的基准面的形状取矩形、矩形四角形成R的形状、菱形、菱形的角形成圆度的形状、圆形、椭圆形、矩形的对边形成半圆或椭圆弧的形状等形状中的任一种。
根据上述结构，按照树脂密封型半导体器件的外形改变金属块基准面的形状，因而可做到表面形状对称良好。为了让树脂成形品脱模，用推针使金属块在模腔内伸出时，通过做成上述形状，可减小金属块的滑动阻力。
权利要求7所述的树脂密封金属模，其金属块的标记对无刻印该标记的基准面形成凹状或凸状。
根据上述结构，可在树脂密封型半导体器件表面刻印凹状或凸状的高质量鲜明标记。利用对金属块分别在薄型和厚型时刻印凹形和凸形标记，不会影响树脂密封型半导体器件的结构设计和可靠性。
权利要求8所述树脂密封金属模，其刻即标记的基准面的外周缘形成围框。
根据上述结构，使用半导体器件时，围框防上标记碰损。用器械作检查时，围框成为检查器械的识别基准，可在高精度检查时，作为位置标识使用。
权利要求9所述的树脂密封型半导体器件制造方法采用权利要求1或2所述树脂密封金属模，利用热可塑性或热硬性树脂使树脂密封型半导体器件成形。
根据上述结构，不存在以往必需的复印打标记工序，可提高生产率，实现外观检查无人化，或简化外观检查系统。与此同时，树脂表面也不必处于高温，可谋求维持高质量、提高可靠性。
权利要求10所述的树脂密封型半导体器件，在用树脂密封半导体芯片的半导体器件的正面和/或背面，刻印时基准面呈凹状或凸状的文字、符号所组成的标记。
根据上述结构，可克服起因于标记的许多半导体器件上的问题，能制造标记鲜明、价廉且可靠性高的半导体器件。
权利要求11所述的树脂密封型半导体器件与该器件一体地形成框部，以包围用树脂密封半导体芯片的该器件的正面和/或背面上带标记区域。
根据上述结构，围框防止标记碰损。用器械检查时，该框成为识别基准，可进行高精度检查。
下面结合附图详细说明本发明实施例。
图1(a)、(b)分别为本发明第1实施例的树脂密封金属模的上、下模平面图。
图2(a)、(b)分别为图1(a)的A-A剖面图和图1(b)的B-B剖面图。
图3为采用第一实施例树脂密封金属模树脂成形的树脂密封型半导体器件的剖面图。
图4(a)、(b)分别为采用第1实施例树脂密封金属模树脂成形后，刻印凸状和凹状标记的树脂密封型半导体器件的立体图。
图5(a)、(b)分别为本发明第2实施例的树脂密封金属模的上、下模平面图。
图6(a)、(b)分别为图5(a)的C-C剖面图和图5(b)的D-D剖面图。
图7(a)、(b)分别为以往技术例的树脂密封金属模的上、下模平面图。
图8(a)、(b)分别为图7(a)的E-E剖面图和图7(b)的F-F剖面图。
图9为采用以往技术例树脂密封金属模树脂成形的树脂密封型半导体器件的剖面图。
根据图1至图4说明本发明的第1实施例。
图1(a)、(b)分别示出本发明第1实施例树脂密封金属模的上、下模平面图，图2(a)为图1(a)的A-A剖面图，图2(b)为图1(b)的B-B剖面图，图3示出采用该树脂密封金属模树脂成形的树脂密封型半导体器件的剖面图，图4示出该树脂密封型半导体器件的立体图。
此树脂密封金属模利用密封树脂将半导体芯片4、固定该芯片4的引线框、该芯片4的电极端子、连接引线2中内部引线的金属细线5一体模压成形。该树脂密封金属模制作树脂密封型半导体器件1的模腔8形成在可分开的上模6和下模7的相对部分上。上模6和下模7的至少一方设置在模腔8端开口的内埋孔12，在上述内埋孔12中装卸自如地设有将标记14刻印在面对模腔8的基准面上的金属块11。按商标品名、性能等符号和文字群所需的大小和配置，刻印标记14。
此时，金属块11处于嵌入状态，金属块11的外壁面与内埋孔12的内侧面的间隔设定为2～15μm。金属块11上刻印标记14的基准面设定成与上模6的模腔8上部平面同高或相差±500μm的高度。其方法是结构上设计成内埋孔12的内部设有制动面17，使金属块11的底面接触制动面17，从而确定金属块11的高度。为了防止金属块11在密封树脂成形中脱落，结构上做成在上模6开穿到达内埋孔的贯通孔，将螺钉18穿过贯通孔固定金属块11。又，如图1(b)所示，下模7设置将树脂注入模腔8的浇口部9和排除空气的气孔13，还伸缩自如地设有成形品脱模用的推针10。制造厂、生产日期可包含在标记14中，但也可设于树脂密封型半导体器件1的上表面的别处或该器件的背面。
下面说明树脂密封型半导体器件1的制造方法。
为了采用上述结构的树脂密封金属模，以热硬化型密封树脂使树脂密封型半导体器件1成形，在酚醛环氧树脂、联苯类树脂等的熔化温度(150℃-200℃)下加热树脂密封金属模。然后，从树脂密封金属模的规定位置投入已预热密封树脂片，一边对该树脂加压，一边从模腔8入口处的浇口9注入。这时，模腔8内的空气通过气孔13排放到外部。上述已熔化的密封树脂覆盖设于下模7上规定位置的引线框的引线2、半导体芯片4和金属细线5组成的被密封体。于是，密封树脂变成矫形模腔8表面规定的形状并硬化，然后用推针10顶出。
这时，在树脂密封型半导体器件1的树脂面上刻印埋入上模6和/或下模7的金属块11表面的标记14(商标、文字等)。商标、文字等标记在金属块11的表面形成凹状或凸状。两种形状分别使用，薄型树脂密封半导体器件1上刻印凹状文字，标准和厚型树脂密封半导体器件1刻印凸状文字。凹凸尺寸在偏离基准面±500μm的范围内便于看清。这样，刻印标记14的树脂密封型半导体器件制造完毕。
树脂成形的树脂密封型半导体器件1的特定品名制造操作结束，则取出内埋孔12中的金属块11，接着埋入树脂密封器件品名的金属块11，此金属块11的交换作业，其进行无需将树脂密封金属模的温度降到室温。其后用与上文所述相同的步骤进行成形。
以往的树脂密封金属模利用密封树脂将引线框、半导体芯片和金属细线组成的被成形体一体模压成形，并进行外部引线的镀覆、成形加工后，在打标记工序将商标、品名、性能、制造厂、生产日期等复印在被形成体上。反之，根据本实施例，树脂密封金属模的上模6和/或下模7中装入刻有商标、品名、性能、制造厂、生产日期等的标记14的金属块11，用此树脂密封金属模，以密封树脂将引线框的引线2、半导体芯片4和金属细线5组成的被成形体一体模压成形，因而在树脂成形的同时，可对树脂密封型半导体器件1的表面进行标记14的打印。通过更换刻印不同的标记1 4的金属块11，可适应标记14的更改。
因此，本实例可完全废除以往用复印的打标记工序，降低成本。还可避免该以往工序中残留的油墨成为工业废料。所刻标记14比以往的薄印标记鲜明，而且内部的半导体芯片4的表面和金属细线5不加热，对其品质没有影响。由金属块11刻印标记14，所以可废除以往复印那样对标记碰损、标记墨洇、标记变形、错位等的外观检查。降低成本。再者，品种更换时，金属块11的标记14的交换可保持在升温的状态下进行。
下面根据图5和图6说明本发明的第2实施例。
图5(a)、(b)分别示出第2实施例中树脂密封金属模的上、下模平面图，图6(a)为图5(a)的C-C剖面图，图6(b)为图5(b)的D-D剖面图。
本实例的树脂密封金属模，其上模20和下模21中至少一方形成的模腔8端开口的内埋孔24，并设有将内埋孔24与外部连通的贯通孔25。将面对模腔8的基准面上刻印标记14的金属块22退出自如地嵌入上述内埋孔24中，同时贯通孔25内插入金属块22背面相连的推针23。上模20和下模21开放时，推针23使金属块22在模腔8内伸出。这样，金属块22在树脂密封金属模中，除具有第1实施例那样刻印立体标记的功能外，还具有树脂密封型半导体器件1树脂成形后，在脱离模腔8时作为推针的功能。
内埋孔24的平面形状和金属块22的平面形状大致相同，但内埋孔24的内壁面与金属块22的外侧面隔开2-15μm的间隙，金属块22在该间隙中向树脂密封金属模的模腔8内滑动。内埋孔24的深度设置得大致与金属块22的厚度相等。这时，金属块22的角部形成R，内埋孔24的棱部也做成与上述角部一致的形状。金属块22和内埋孔24也可根据标记14的大小和数量设置多个，图6中在上模6和下模7两部分都设置。
在内埋孔24的底面中央处设置贯通孔25，并穿通树脂密封金属模。插入此贯通孔25的推针23，其端部形成外螺纹，与金属块22的内螺纹配合固定。推针23在树脂成形后，树脂密封金属模打开时，向模腔8内滑动。设置在上模20和下模21各自的模腔8上的推针23和金属块22，做成合为一个整体地进行滑动，使树脂成形品从树脂密封金属模各模腔8同时脱模。
本实施例中树脂密封型半导体器件1的制造方法和第1实施例大致相同，但在树脂成形后，利用推针10和接在推针23上的金属块22，为上文所述，能使树脂成形品从树脂密封金属模各自的模腔8同时脱模。
本实施例中，树脂密封半导体器件1在树脂成形的同时，其表面刻上标记14，可实现立体打标记。树脂密封半导体器件1脱模时，用推针23使金属块22伸出到模腔8内，将该器件1推离金属模，所以金属块22具有作为推针的功能。其他结构上的效果与第1实施例相同。
接着说明第3实施例。本实施例考虑树脂密封型半导体器件1的表面状态与金属块11(22)的刻印基准面的对比度，对第1或第2实施例中金属块11(22)的刻印标记基准面进行镜面加工或暗光泽精加工。
本实施例中，对金属块11的基准面进行镜面加工或暗光泽精加工，所以可实现对树脂密封型半导体器件1上对应于该基准面的表面(即标记区)和其周围表面的对比度加以考虑的精加工。又使标记区和其周围表面为相同的表面，因而可做到标记14自然，与周围无不协调感。其他结构上的效果和第1、第2实施例一样。
说明第4实施例。本实施例将第1和第2实施例中的金属块基准面分成多个区域，设置隔框，分别刻印不同的标记。
本实施例将金属块22的基准表面分成多个区域，分别刻印不同的标记，所以刻印在树脂密封型半导体器件1表面上的标记14数量多时，或者需要想办法使标记14容易看清时，发挥作用。其他结构上的效果和第2实施例相同。
说明第5实施例。本实施例将金属块基准面分成多个区域，在所分部分区域形成凹部，并将标记模嵌入其中。
本实施例可在基准面所形成的凹部嵌入标记模，所以能按需要更改标记。可简便地变换象生产日期那样需要经常更改的标记，比较经济。
说明第6实施例。本实施例考虑树脂密封型半导体器件1的尺寸和形状，将第1或第2实施例中金属块11(22)的基准面形状或多个金属块11组合成的基准面形状取为矩形、矩形四角形成R的形状、菱形、菱形的角形成圆度的形状、圆形、椭圆形、矩形对边为半圆或椭圆弧等形状中的任一种。
本实施例利用金属块11(22)的基准面选择上述形状，可做到树脂密封型半导体器件的表面形状对称良好。对于第2实施例，当为了使树脂成形品脱离树脂密封金属模，而用推针让金属块伸出到模腔内时，可减小金属块的滑动阻力。其他结构上的效果和第1或第2实施例相同。
说明第7实施例。本实施例使第1或第2实施例中的金属块11(22)的基准面上刻的标记14对基准面为凹状或凸状。树脂密封型半导体器件1的厚度在1.0mm以上，取凸状，该器件1的厚度在1.0mm以下，取凹状，因而不影响该器件1的结构设计和可靠性。
本实施例中，金属块11的标记14对不刻该标记14的基准面呈凹状或凸状，所以能在树脂密封型半导体器件1的表面刻印凹状或凸状的高质量鲜明的标记。而且如上文所述，薄型时刻印对金属块基准面为凹状的标记，厚型则刻印凸状，因而不影响树脂密封半导体器件1的结构设计和可靠性。其他结构上的效果和第2实施例相同。
本实施例中，使用埋入上述金属块11的树脂密封金属模进行树脂密封成形，因而制成标记鲜明且可靠性高的树脂密封型半导体器件1。
此外，与树脂密封型半导体器件合为一体地形成围框部，围住该半导体器件正面和/或背面上赋予标记的区域，从而围框防止标记碰损。用器械检查时，围框成为该器械识别的基准，可进行高精度的检查。

Claims (11)

1.一种树脂密封金属模，该金属模利用密封树脂密封半导体芯片，以制造树脂密封型半导体器件，其特征在于，此树脂密封金属模在可分开的上、下模相对部分上形成其模腔，而且所述上模和下模中的至少一方设置在模腔端开口的内埋孔，所述内埋孔中装卸自如地配有将标记刻印在面对所述腔体的基准面上的金属块。
2.一种树脂密封金属模，该金属模利用密封树脂密封半导体芯片，以制造树脂密封型半导体器件，其特征在于，此树脂密封金属模在可分开的上、下模相对部分上形成其模腔，而且所述上模和下模中的至少一方设置在模腔端开口的内埋孔，并形成连通所述内埋孔的贯通孔，所述内埋孔中退出自如地嵌入将标记刻印在面对所述模腔的基准面上的金属块，同时将推针插入所述贯通孔，所述推针的前端与所述金属块连接，因而所述上模和下模开放时，所述推针使所述金属块在所述模腔内伸出。
3.如权利要求1或权利要求2所述的树脂密封金属模，其特征在于，金属块的基准面作镜面加工或暗光泽精加工。
4.如权利要求1或权利要求2所述的树脂密封金属模，其特征在于，将金属块的基准面分成多个区域，分别刻印不同的标记。
5.如权利要求1或权利要求2所述的树脂密封金属模，其特征在于，将金属块的基准面分成多个区域，而且所分部分区域形成凹部，并在该凹部嵌入标记模。
6.如权利要求1或权利要求2所述的树脂密封金属模，其特征在于，金属块基准面形状或多个金属块组合成的基准面形状取矩形、矩形四角为半径R的弧的形状、菱形、菱形诸角为圆度的形状、圆形、椭圆形和矩形对边为半圆或椭圆弧的形状中的任一种。
7.如权利要求1或权利要求2所述的树脂密封金属模，其特征在于，金属块上的标记呈凹状或凸状。
8.如权利要求7所述的树脂密封金属模，其特征在于，金属块上的刻印标记的基准面，其外周缘形成围框。
9.一种树脂密封型半导体器件制造方法，其特征在于，采用权利要求1或权利要求2所述的树脂密封金属模，以热可塑性或热硬化性树脂形成树脂密封型半导体器件。
10.一种树脂密封型半导体器件，其特征在于，将凹状或凸状的文字和符号组成的标记刻印到用密封树脂密封半导体芯片的半导体器件的正面和/或背面。
11.如权利要求10所述的树脂密封型半导体器件，其特征在于，与半导体器件合为一体地形成围框部，围住用密封树脂密封半导体芯片的半导体器件的正面和/或背面上赋予标记的区域。
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