JP2001189411A - 樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレームを用いて半導体装置を構成し
た場合、薄型化には限界があった。 【解決手段】 複数のランド構成体と、半導体素子が搭
載される素子搭載領域とよりなるフレーム部材に半導体
素子を搭載し、電気的接続、樹脂封止した後にフレーム
部材から樹脂封止型半導体装置構成体25を分離し、そ
の樹脂封止型半導体装置構成体25の全体厚をその底面
側から研削部材27により研削して所望とする厚みに薄
厚加工し、封止樹脂24の底面領域に半導体素子22の
底面が露出するとともに、外部電極26の底面が露出し
て配置された樹脂封止型半導体装置を得る。これによ
り、極薄厚の樹脂封止型半導体装置を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、従来のビーム状の
リードを備えたリードフレームに代えて、フレーム枠か
ら分離可能な外部端子となるランド体を備えたフレーム
部材を用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する
ものであり、特に所望とする薄型の樹脂封止型半導体装
置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化に対応するため
に、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実
装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、
薄型化が進んでいる。また小型で薄型でありながら、多
ピン化が進み、高密度の小型、薄型の樹脂封止型半導体
装置が要望されている。
【0003】以下、従来の樹脂封止型半導体装置に使用
するリードフレームについて説明する。
【0004】図18は、従来のリードフレームの構成を
示す平面図である。図18に示すように、従来のリード
フレームは、フレーム枠1と、そのフレーム枠1内に、
半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部2と、ダ
イパッド部2を支持する吊りリード部3と、半導体素子
を載置した場合、その載置した半導体素子と金属細線等
の接続手段により電気的接続するビーム状のインナーリ
ード部4と、そのインナーリード部4と連続して設けら
れ、外部端子との接続のためのアウターリード部5と、
アウターリード部5どうしを連結固定し、樹脂封止の際
の樹脂止めとなるタイバー部6とより構成されていた。
【0005】なお、リードフレームは、図18に示した
構成よりなるパターンが1つではなく、複数個、左右、
上下に連続して配列されたものである。
【0006】次に従来の樹脂封止型半導体装置について
説明する。図19は、図18に示したリードフレームを
用いた樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【0007】図19に示すように、リードフレームのダ
イパッド部2上に半導体素子7が搭載され、その半導体
素子7とインナーリード部4とが金属細線8により電気
的に接続されている。そしてダイパッド部2上の半導体
素子7、インナーリード部4の外囲は封止樹脂9により
封止されている。封止樹脂9の側面からはアウターリー
ド部5が突出して設けられ、先端部はベンディングされ
ている。
【0008】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法
は、図20に示すように、リードフレームのダイパッド
部2上に半導体素子7を接着剤により接合した後(ダイ
ボンド工程)、半導体素子7とインナーリード部4の先
端部とを金属細線8により接続する(ワイヤーボンド工
程)。その後、半導体素子7の外囲を封止するが、封止
領域はリードフレームのタイバー部6で包囲された領域
内を封止樹脂9により封止し、アウターリード部5を外
部に突出させて封止する(樹脂封止工程)。そしてタイ
バー部6で封止樹脂9の境界部をカッティングし、各ア
ウターリード部5を分離し、フレーム枠1を除去すると
ともに、アウターリード部5の先端部をベンディングす
ることにより(タイバーカット・ベンド工程)、図19
に示した構造の樹脂封止型半導体装置を製造することが
できる。ここで図20において、破線で示した領域が封
止樹脂9で封止する領域である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のリ
ードフレームでは、半導体素子が高集積化し、多ピンと
なった場合、インナーリード部(アウターリード部)の
幅の形成には限界があり、多ピンに対応しようとする場
合は、インナーリード部(アウターリード部)の数が多
くなるため、リードフレーム自体が大きくなり、結果と
して樹脂封止型半導体装置も大きくなり、要望される小
型、薄型の樹脂封止型半導体装置は実現できないという
課題があった。また、半導体素子の多ピン対応としてリ
ードフレームのサイズを変更せず、インナーリード部を
増加させる場合は、1本当たりのインナーリード部の幅
を細くしなければならず、リードフレーム形成のエッチ
ング等の加工で課題が多くなってしまう。
【0010】また最近は面実装タイプの半導体装置とし
て、底面に外部電極を設けたキャリア(配線基板)上に
半導体素子を搭載し、電気的接続を行った後、そのキャ
リアの上面を樹脂封止した半導体装置であるボール・グ
リッド・アレイ(BGA)タイプやランド・グリッド・
アレイ(LGA)タイプの半導体装置がある。このタイ
プの半導体装置はその底面側でマザー基板と実装する半
導体装置であり、今後、このような面実装タイプの半導
体装置が主流になりつつある。したがって、このような
動向に対応するには、従来のリードフレーム、そのリー
ドフレームを用いた樹脂封止型半導体装置では、対応で
きないという大きな課題が顕在化してきている。
【0011】さらに近年は、素子搭載用のダイパッドを
有さず、半導体チップを薄厚にし、そのチップ周囲に電
極を配置し、外囲を封止樹脂で片面封止した小型薄型の
パッケージ技術が開示されているが、そのような片面封
止型の小型薄型パッケージの製法では、最初に設定した
厚みのパッケージ形成は可能であるが、目的ごとの厚み
に応じた可変な厚みのパッケージ形成はできず、要望さ
れる厚みのパッケージ形成にタイムリーに対応できない
恐れがある。
【0012】本発明は前記した従来の課題および今後の
半導体装置の動向に対応できる高密度実装型の半導体装
置を提供するものであり、底面側で基板実装できる半導
体装置を基板ではなく、フレーム部材を用いて構成する
ことを目的とするものである。そしてさらに将来要望さ
れる極薄厚で多ピン対応可能、かつ高信頼性を有する樹
脂封止型の製造方法を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法
は、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体
の領域内に配設されて、薄厚部により前記フレーム本体
と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成さ
れた複数のランド構成体と、それらランド構成体に包囲
され、半導体素子が搭載される素子搭載領域とよりな
り、前記ランド構成体は前記フレーム本体から突出した
方向への押圧力によってのみ前記薄厚部が破断されてラ
ンド構成体がフレーム本体より分離され、前記フレーム
本体、素子搭載領域が除去される構成を有するフレーム
部材を用意するフレーム部材用意工程と、前記用意した
フレーム部材の素子搭載領域に対して、半導体素子を仮
固定する素子搭載工程と、前記フレーム部材に搭載した
半導体素子の表面の電極パッドと前記フレーム部材のラ
ンド構成体の表面とを金属細線により電気的に接続する
接続工程と、半導体素子を搭載、金属細線による電気的
接続を行った前記フレーム部材の上面側に対して、封止
樹脂により樹脂封止する封止工程と、前記フレーム部材
を固定した状態で前記フレーム部材の下方から前記ラン
ド構成体の底面に対して押圧力を印加し、前記ランド構
成体とフレーム本体とを接続している薄厚部を破断さ
せ、前記ランド構成体と前記フレーム部材の前記素子搭
載領域,フレーム本体とを分離し、外囲を封止した封止
樹脂の底面からその底面が露出した半導体素子と、前記
半導体素子の周囲に配置され、底面が前記封止樹脂底面
から露出、突出したランド構成体より構成された外部電
極と、前記外部電極と半導体素子の電極パッドとを接続
した金属細線とよりなる樹脂封止型半導体装置が前記封
止樹脂で一体で複数個接続している樹脂封止型半導体装
置構成体を得る分離工程と、前記樹脂封止型半導体装置
構成体の全体厚をその底面側から研削部材により研削し
て所望とする厚みに薄厚加工し、封止樹脂の底面領域に
半導体素子の底面が露出するとともに、前記半導体素子
の周囲に外部電極の底面が露出して配置され、前記外部
電極の上面と前記半導体素子の電極パッドとが金属細線
で接続された薄厚化された樹脂封止型半導体装置構成体
を得る研削工程と、全体を薄厚加工した樹脂封止型半導
体装置構成体に対して、個々の樹脂封止型半導体装置ご
との個片に分割する分割工程とよりなる樹脂封止型半導
体装置の製造方法である。
【0014】具体的には、フレーム部材用意工程では、
素子搭載領域に搭載する半導体素子の厚みと同等の厚み
分の突出量を有したランド構成体を備えたフレーム部材
を用意する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【0015】またフレーム部材用意工程では、フレーム
部材の初期厚みは350[μm]の厚型であり、ランド
構成体の突出量は300[μm]であり、薄厚部は50
[μm]程度のフレーム部材を用意する樹脂封止型半導
体装置の製造方法である。
【0016】また素子搭載工程では、フレーム部材のラ
ンド構成体の突出高さと略同等高さの300[μm]厚
の半導体素子を搭載する樹脂封止型半導体装置の製造方
法である。
【0017】また素子搭載工程では、熱可塑性の接着剤
を用いて半導体素子を仮固定する樹脂封止型半導体装置
の製造方法である。
【0018】また分離工程では、フレーム部材を加熱し
た状態で行う樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【0019】また研削工程では、樹脂封止型半導体装置
構成体の底面領域の厚みを250[μm]研削して外部
電極厚みを50[μm]に薄厚加工するとともに、半導
体素子の厚みも50[μm]に薄厚加工する樹脂封止型
半導体装置の製造方法である。
【0020】また樹脂封止型半導体装置構成体が所望の
厚みであるならば、研削工程を省略し、分割工程を行
い、個々の樹脂封止型半導体装置を得る樹脂封止型半導
体装置の製造方法である。
【0021】また構成した樹脂封止型半導体装置の外部
電極の表面にボール電極を形成する補助電極形成工程を
有する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【0022】前記構成の通り、特徴的なフレーム部材を
用いることにより、本発明の樹脂封止型半導体装置の製
造方法においては、半導体素子を搭載し、樹脂封止した
後、ランド構成体、ダイパッド部分の下方からの突き上
げによりフレーム自体を除去するだけで、樹脂封止型半
導体装置の底面部分に半導体素子と電気的に接続したラ
ンド電極を配列することができる。また、本発明のフレ
ーム部材を用いて樹脂封止型半導体装置を製造する際、
樹脂封止時において、ランド底面部分への樹脂バリの進
入を防止でき、加えて、ランド電極の外部電極としての
スタンドオフが確保できるものである。
【0023】また本発明の樹脂封止型半導体装置の製造
方法では、樹脂封止型半導体装置構成体を形成した後、
その底面全体を研削することにより、全体厚を所望とす
る厚みまで薄厚加工し、極薄厚の樹脂封止型半導体装置
を得ることができる。そのため、ユーザー要望に応じた
厚みを有する樹脂封止型半導体装置を効率的に製造でき
るものである。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の樹脂封止型半導体
装置の製造方法の一実施形態について図面を参照しなが
ら説明する。
【0025】まず本実施形態の樹脂封止型半導体装置の
製造方法で用いる特徴的なフレーム部材の基本的構成に
ついて説明する。
【0026】図1は本実施形態のフレーム部材を示す平
面図である。図2は本実施形態のフレーム部材を示す断
面図であり、図1におけるA−A1箇所の断面を示して
いる。図3は図2におけるランド構成体部分を拡大して
示す断面図である。
【0027】図示するように本実施形態のフレーム部材
は、銅材または、42−アロイ等の通常のリードフレー
ムに用いられている金属板よりなるフレーム本体10
と、そのフレーム本体10の領域内に格子状に配設され
て、薄厚部11によりフレーム本体10と接続し、かつ
フレーム本体10よりも突出して形成された複数のラン
ド構成体12とよりなるものである。すなわち、フレー
ム本体10、ランド構成体12および薄厚部11は同一
の金属板より一体で形成されているものである。そして
ランド構成体12はフレーム本体10から突出した方向
への押圧力により、薄厚部11が破断されてランド構成
体12がフレーム本体10より分離される構成を有する
ものである。ランド構成体12の格子状の配列は、千鳥
格子状、碁盤の目格子状、またはランダムに面配置して
もよいが、搭載する半導体素子との金属細線による接続
に好適な配置を採用する。
【0028】図3に示すように、ランド構成体12の底
面部分12aに対して、突出した方向への押圧力を印加
することにより、薄厚部11の破線部分で破断されるこ
とになり、フレーム本体10からランド構成体12が分
離するものである。ここで、薄厚部11はフレーム本体
10自体に対して、打ち抜き加工の半切断手段により形
成される「繋ぎ部分」であり、フレーム本体10のラン
ド構成体を形成したい部分をパンチ部材を用いて打ち抜
き加工し、完全に打ち抜かずに、途中、好ましくは半分
程度の打ち抜きで止め、途中まで打ち抜かれた部分がフ
レーム本体10から突出し、その突出した部分がランド
構成体12を構成するとともに、フレーム本体10と切
断されずに接続している繋ぎ部分が薄厚部11を構成す
るものである。したがって、薄厚部11は極薄であり、
ランド構成体12の底面部分12aに対して、突出した
方向への押圧力を印加する程度で、薄厚部11が破断す
る厚みを有するものである。
【0029】また、フレーム本体10よりも突出して形
成されたランド構成体12は、その突出量はフレーム本
体10自体の厚みの過半数以上の突出量を有しており、
ランド構成体12がフレーム本体10から突出した方向
への押圧力により、薄厚部11が破断されてランド構成
体12がフレーム本体10より分離される構成を実現で
きるよう構成されている。例えば本実施形態では、フレ
ーム部材自体の厚み、すなわちフレーム本体10の厚み
を200[μm]とし、ランド構成体12の突出量を1
40[μm]〜180[μm](フレーム本体10の厚
みの70[%]〜90[%])としている。なお、フレ
ーム本体の厚みは、200[μm]に限定するものでは
なく、必要に応じて、400[μm]の厚型のフレーム
としてもよい。また、ランド構成体12の突出量に関し
ても、実施形態では過半数以上のフレーム本体厚みの7
0[%]〜90[%]の突出量としたが、半数以下の突
出量としてもよく、薄厚部11部分が破断される範囲
で、突出量を設定できるものである。
【0030】また本実施形態のフレーム部材は、表面が
メッキ処理されたものであり、必要に応じて例えば、ニ
ッケル(Ni),パラジウム(Pd)および金(Au)
の積層メッキ、またはSn−Bi合金などの金属が適宜
メッキされているものである。メッキ処理については、
ランド構成体12を成形した後に行ってもよく、または
金属板へのランド構成体の成形前に行ってもよい。また
本実施形態のフレーム部材の表面粗さとしては、0.1
[μm]以下である。この表面粗さは、樹脂封止した際
の樹脂との剥離性の点で影響があるため、ランド構成体
以外の無用な凹凸をなくす必要がある。
【0031】また本実施形態のフレーム部材において
は、ランド構成体12の突出した上面部分は、コイニン
グと称されるプレス成形により、その突出した上面形状
が上面平坦なキノコ状を構成するものである。このコイ
ニングによる形状により、フレーム部材に対して、半導
体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構
成体への食いつきを良好にし、封止樹脂との密着性を向
上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得るこ
とができるものである。また形状は上面平坦なキノコ状
に限定されるものではなく、鍵状等の封止樹脂とのアン
カー作用のある上面平坦な形状であればよい。
【0032】本実施形態のフレーム部材では、あえて半
導体素子が搭載される部材であるダイパッド部を設けて
いないが、フレーム本体10の領域内に設けたランド構
成体12の群の内、一部のランド構成体をダイパッド部
として使用し、半導体素子の支持用のランド構成体とす
ることができる。このことにより、品種の違いにより、
フレーム部材上に搭載する半導体素子の大きさに差があ
った場合でも、適宜、ランド構成体12の群の一部を支
持用のランド構成体として使用し、その他のランド構成
体12をその搭載した半導体素子との電気的な接続用の
ランド構成体として使用することにより、フレーム部材
を共用することができ、1枚のフレーム中で複数の大き
さの異なる半導体素子を搭載し、樹脂封止型半導体装置
を得ることができる。
【0033】なお、ランド構成体12の数は、搭載する
半導体素子のピン数などにより、その数を適宜設定でき
るものである。そして図1に示すように、ランド構成体
12はフレーム本体10の領域に形成するが、左右・上
下に連続して形成できるものである。またランド構成体
12の形状は円形としているが、角形や長方形でもよ
く、また大きさは、フレーム部材内ですべて同一として
もよいし、樹脂封止型半導体装置を構成し、ランド電極
とした場合、基板実装の際の応力緩和のために、周辺部
に位置するランド構成体12を大きくするようにしても
よい。本実施形態では、ランド構成体12の上面の大き
さは、半導体素子を搭載し、電気的接続手段として、金
線等の金属細線により接続する際、ボンディング可能な
大きさであればよく、本実施形態では100[μm]φ
の大きさとしている。
【0034】また、本実施形態で示したフレーム部材
は、従来のようなインナーリード部、アウターリード
部、ダイパッド部などを有さず、ランド電極としてラン
ド構成体12を有し、そのランド構成体12を半導体素
子が搭載される面内に格子状、千鳥状に配列することに
より、このフレーム部材を用いて樹脂封止型半導体装置
を構成した場合、底面にランド電極を備えた樹脂封止型
半導体装置を実現することができる。また従来のように
電極となる構成が、ビーム状のリード構成ではなく、ラ
ンド構成体12であるため、それらを面状に配置するこ
とができ、ランド構成体12の配置の自由度が向上し、
多ピン化に対応することができる。勿論、搭載する半導
体素子のピン数により、ランド構成体12の配置は設定
するものであり、従来のような一連の配置でもよい。
【0035】次に本実施形態のフレーム部材の製造方法
について説明する。
【0036】図4および図5は、フレーム部材の製造方
法を示す断面図であり、ランド構成体部分を示す断面図
である。
【0037】まず図4に示すように、フレーム部材のフ
レーム本体となる金属板13を打ち抜き金型のダイ部1
4に載置し、金属板13の上方から押え金型15により
押さえる。ここで図4において、ダイ部14には、打ち
抜き用の開口部16が設けられている。また、金属板1
3に対して上方には、パンチ部材17が設けられてお
り、パンチ部材17により金属板13が押圧され打ち抜
き加工された際、金属板13の押圧された箇所が開口部
16に打ち抜かれる構造を有している。
【0038】次に図5に示すように、ダイ部14上の所
定の位置に固定した金属板13に対して、その上方から
パンチ部材17により押圧による打ち抜き加工を行い、
金属板13の一部をダイ部14側の開口部16側に突出
するように押圧して、金属板13の所定箇所を半切断状
態にし、ランド構成体12を形成する。ここで薄厚部1
1により金属板13と接続されて残存し、かつ金属板1
3の本体部よりも突出して形成されたランド構成体12
を形成するものである。
【0039】本実施形態では、パンチ部材17により金
属板13の一部を打ち抜き加工する際、完全に打ち抜か
ず、途中でパンチ部材17の押圧を停止させることで、
半切断状態を形成し、金属板13の押圧された部分を切
り離すことなく、金属板13の本体に接続させて残存さ
せるものである。また、金属板13のランド構成体12
を形成する部分に接触するパンチ部材17の接触面積は
ダイ部14に設けた開口部16の開口面積よりも小さ
く、そのパンチ部材17により、金属板13の一部を押
圧して金属板13から突出したランド構成体12を形成
する工程においては、金属板13から突出したランド構
成体12の上面部分12bの面積が、金属板13側に接
続したランド構成体12の底面部分12aの面積よりも
大きく、ランド構成体12の突出した側の上面のエッジ
部は抜きダレによる曲面を有しているランド構成体12
を形成するものである。この構造により、形成されたラ
ンド構成体12は、それが突出した方向に対しての押圧
力、すなわちランド構成体12の底面部分12a側から
の押圧力により、容易に分離されるものであり、またそ
れが突出した方向、すなわちランド構成体12の上面部
分12bからの押圧力によっては分離しないものであ
り、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【0040】また、ランド構成体12の突出した上面部
分に対して、コイニングと称されるプレス成形を行うこ
とにより、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状
を構成するようにしてもよい。このコイニングによる形
状により、フレーム部材に対して、半導体素子を搭載
し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構成体への食い
つきを良好にし、アンカー効果を得て、封止樹脂との密
着性をさらに向上させ、片面封止であっても樹脂封止の
信頼性を得ることができるものである。
【0041】本実施形態において、金属板13に対して
ランド構成体12を形成する際、金属板13の一部を突
出させるその突出量については、金属板13自体の厚み
の過半数以上とし、本実施形態では、200[μm]の
金属板13の厚みに対して、140[μm]〜180
[μm](金属板自体の厚みの70[%]〜90
[%])突出したランド構成体12を形成している。し
たがって、突出した形成されたランド構成体12は、金
属板13の本体に対して、極めて薄い厚みの薄厚部11
により接続されていることになる。本実施形態では、薄
厚部11の厚みとしては、20[μm]〜60[μm]
(金属板自体の厚みの10[%]〜30[%])であ
り、ランド構成体12自体が突出した方向に対しての押
圧力により、容易に分離されるものである。なお、フレ
ーム本体の厚みは、200[μm]に限定するものでは
なく、必要に応じて、400[μm]の厚型のフレーム
としてもよい。また、ランド構成体12の突出量に関し
ても、実施形態では過半数以上の突出量としたが、半数
以下の突出量としてもよく、薄厚部11部分が破断され
る範囲で、突出量を設定できるものである。
【0042】ここで本実施形態のランド構成体12を形
成する際の半切断について説明する。図6は金属板13
に対して押圧し、半切断状態を構成した際のランド構成
体12と金属板13、および薄厚部11の部分の構造図
である。
【0043】図6に示すように、金属板13に対してラ
ンド構成体12を形成した際、金属板13のランド構成
体12部分は、図4,図5に示したパンチ部材17によ
る打ち抜き加工によって発生した抜きダレ部18と、パ
ンチ部材によりせん断されたせん断部19と、ランド構
成体12自体が突出した方向に対しての押圧力により、
容易にランド構成体12が分離した際の破断面となる破
断部20を有している。
【0044】ランド構成体12の形成としては、パンチ
部材17により打ち抜き加工した際、抜きダレ部18,
せん断部19,破断部20の順に形成されていくもので
ある。破断部20となる部分は薄厚部11であり、図面
上はモデル的に示している関係上、相当の厚みを有して
いるように示されているが、実質的には極めて薄い状態
である。また金属板13の打ち抜き加工においては、理
想的な状態は、A:B=1:1であり、パンチ部材17
が金属板13を打ち抜き、金属板13の厚みの1/2を
打ち抜いた時点でパンチ部材17を停止させ、打ち抜き
を完了させるものであるが、その条件は適宜、設定する
ものである。
【0045】また打ち抜き加工において、クリアランス
の値を変更することにより、せん断部19と破断部20
との長さを操作することができ、クリアランスを小さく
すると、せん断部19を破断部20よりも大きくするこ
とができ、逆にクリアランスを大きくすると、せん断部
19を破断部20よりも小さくすることができる。した
がって、クリアランスをゼロとし、破断部20の長さを
短く抑えることで、金属板13の抜き完了のタイミング
を遅らせ、パンチ部材が金属板13の1/2以上入って
も、抜きが完了しないようにできるものである。ここで
クリアランスは、パンチ部材17の大きさとダイ部14
の開口部16の大きさとの差により形成された隙間の量
を示している。
【0046】次に前記フレーム部材を用いた本実施形態
の樹脂封止型半導体装置の製造方法について図面を参照
しながら説明する。
【0047】なお、本実施形態では、用いるフレーム部
材の基本構成は前記した構成と同様であるが、その板厚
およびランド構成体の配置については一部改良し、目的
とする樹脂封止型半導体装置を得るのに適した形態を採
用している。図7は本実施形態のフレーム部材の構成を
示す平面図、図8は図7におけるB−B1箇所の拡大し
た断面図である。
【0048】本実施形態で用いる樹脂封止型半導体装置
用のフレーム部材は、図7に示すように、銅材または、
42−アロイ等の通常のリードフレームに用いられてい
る金属板よりなるフレーム本体10と、そのフレーム本
体10の領域内に配設されて、薄厚部11によりフレー
ム本体10と接続し、かつフレーム本体10よりも突出
して形成された複数のランド構成体12と、それらラン
ド構成体12に包囲され、半導体素子が搭載される素子
搭載領域21とよりなるものである。すなわち、フレー
ム本体10、薄厚部11およびランド構成体、素子搭載
領域21は同一の金属板より一体で形成されているもの
である。そしてランド構成体12はフレーム本体10か
ら突出した方向への押圧力により、薄厚部11が破断さ
れてランド構成体12がフレーム本体10より分離さ
れ、フレーム部材からフレーム本体10、素子搭載領域
21が除去される構成を有するものである。ランド構成
体12の配列は、図示するように略格子状であり、千鳥
格子状、碁盤の目格子状、またはランダムに面配置して
もよいが、搭載する半導体素子との金属細線による接続
に好適な配置を採用する。
【0049】本実施形態で用いるフレーム部材は、前記
図1〜図6に示した構成と同様、ランド構成体12の底
面側からの押圧力によって薄厚部11が破断して、ラン
ド構成体12が分離するものであり、ランド構成体12
の構成についても同様である。
【0050】また本実施形態では、後に底面領域の厚み
を研削により薄厚とするため、300[μm]厚の半導
体素子を搭載することを狙って、フレーム部材の初期厚
みは350[μm]の厚型のフレーム部材を用い、その
ためランド構成体12はその突出量が300[μm]で
あり、薄厚部11は50[μm]程度としている。そし
て搭載する半導体素子の厚みに合わせてフレーム部材の
初期厚み、ランド構成体12の突出量を設定できるもの
であるが、底面研削によって、半導体素子を薄厚に加工
した際、ランド構成体12が残存するよう厚みは設定し
ておく必要がある。
【0051】以上のように構成されたフレーム部材を用
いて樹脂封止型半導体装置を製造する工程について以
下、説明する。
【0052】まず図9に示すように、フレーム部材用意
工程として、金属板よりなるフレーム本体10と、その
フレーム本体10の領域内に配設されて、薄厚部11に
よりフレーム本体10と接続し、かつフレーム本体10
よりも突出して形成された複数のランド構成体12と、
それらランド構成体12に包囲され、半導体素子が搭載
される素子搭載領域21とよりなり、各ランド構成体1
2はフレーム本体10から突出した方向への押圧力によ
ってのみ薄厚部11が破断されてランド構成体12がフ
レーム本体10より分離され、他のフレーム部材10、
素子搭載領域21が除去される構成を有するフレーム部
材を用意する。ここでは前述のように、フレーム部材の
初期厚みは350[μm]の厚型であり、ランド構成体
12の突出量が300[μm]であり、薄厚部11は5
0[μm]程度のフレーム部材を用意する。
【0053】次に図10に示すように、素子搭載工程と
して、フレーム部材の素子搭載領域21に対して、半導
体素子22を仮固定用接着剤(図示せず)で接着して搭
載する。ここで搭載する半導体素子22の厚みとして
は、フレーム本体から突出したランド構成体12の高さ
の略同等高さの300[μm]厚とする。またここで用
いる仮固定用の接着剤は、後工程の金属細線の接続時の
押圧により半導体素子22が移動、剥離せず、また樹脂
封止時の注入された樹脂により半導体素子22が流され
たり、剥離することがない程度の接着力を有する接着剤
であればよく、加熱により接着力が弱まる熱可塑性接着
剤を用いたり、銀ペースト等のグルー剤を低温で仮硬化
させてもよい。
【0054】次に図11に示すように、接続工程とし
て、フレーム部材に搭載した半導体素子22の表面に配
置された電極パッドとフレーム部材のランド構成体12
の表面とを金属細線23により電気的に接続する。金属
細線23のループ高さとしては、100[μm]程度と
して、極力、低ループで接続する。またここで用いる金
属細線23は通常の金線、アルミニウム線の他、表面を
絶縁コートした絶縁被覆ワイヤーを用いてもよく、絶縁
被覆ワイヤーを用いることにより、各ワイヤーが接触し
たり、半導体素子22の端部と接触してもショート等の
電気不良が発生することを防止でき、狭ピッチ接続に好
適である。
【0055】次に図12に示すように、封止工程とし
て、半導体素子22を搭載、金属細線23による電気的
接続を行ったフレーム部材の上面側に対して、封止樹脂
24を注入して樹脂封止する。通常は上下封止金型を用
いたトランスファーモールドにより片面封止を行う。ま
た樹脂封止する厚さとしては、金属細線23のループの
頭頂部を完全に覆うような厚みで封止する。また封止樹
脂24としては、通常のエポキシ系樹脂を用いてもよ
い。なお、各ランド構成体12は突出して設けられてい
るため、封止樹脂24がその段差構造に対して食いつく
ため、片面封止構造であっても、フレーム部材と封止樹
脂24との密着性を得ることができる。
【0056】次に図13に示すように、分離工程とし
て、フレーム部材を固定した状態、例えばフレーム部材
の端部を固定し、封止樹脂24で封止した領域をフリー
にした状態で、フレーム部材の下方からランド構成体1
2の底面に対して、押圧力を印加する。ここでは、フレ
ーム部材の端部を固定し、その下方から突き上げピンに
より突き上げて押圧力を印加することにより、ランド構
成体12とフレーム本体10とを接続している極薄の薄
厚部11が突き上げによる押圧力で破断されることによ
り、ランド構成体12とフレーム部材の素子搭載領域2
1,フレーム本体10とが分離するものである。なお、
この分離工程では半導体素子22はフレーム部材の素子
搭載領域21に接着されているが、仮固定であり、半導
体素子22の表面側は封止樹脂24と密着しているた
め、押圧力によって半導体素子22の底面とフレーム部
材の素子搭載領域21とを分離させることができる。ま
た半導体素子22を仮固定している接着剤に熱可塑性の
接着剤を用いた場合は、接着剤が軟化して低接着差とな
る温度で加熱した状態で、下方から押圧力を印加するこ
とにより、仮固定している接着剤の接着力を弱めて分離
させることができる。また、突き上げる場合は、一部の
例えば中央部付近の半導体素子22の下方に位置するラ
ンド構成体12のみを突き上げてもよく、または周辺部
のランド構成体12を突き上げてもよく、またはすべて
のランド構成体12を突き上げてもよい。ただし、部分
的な突き上げによりランド構成体12自体が封止樹脂2
4から剥離して落下しない範囲で突き上げを行う。勿
論、突き上げ以外の手段で分離してもよい。なお、図
中、三角印は下方からの押圧力を示している。
【0057】図14にはフレーム部材から破断分離させ
た状態の樹脂封止型半導体装置構成体25を示す。この
樹脂封止型半導体装置構成体25は、封止樹脂24の底
面からその底面が露出した半導体素子22と、その周囲
に配置され、その底面が封止樹脂24底面から露出、突
出したランド構成体より構成された外部電極26と、外
部電極26と半導体素子22の電極パッドとを接続した
金属細線23とよりなり、樹脂封止型半導体装置を複数
個、フレーム状態を構成して一体で封止樹脂24で接続
しているものである。この状態でおおよそ樹脂封止型半
導体装置を構成しており、目的とする厚みであるなら
ば、半導体素子22の底面に残存した接着剤カスを除去
した後、ブレードカットにより個々の樹脂封止型半導体
装置ごとの個片に分割することで樹脂封止型半導体装置
を得ることができる。ここでさらに樹脂封止型半導体装
置として薄型化を図る場合は次工程に進むものである。
【0058】次に図15に示すように、研削工程とし
て、樹脂封止型半導体装置構成体25の底面側をグライ
ンダー等の研削部材27により研削する。ここでは樹脂
封止型半導体装置構成体25の全体厚を底面側から薄く
するものであり、封止樹脂24とともに露出した外部電
極26の底面を研削し、また露出した半導体素子22の
底面も研削する。本実施形態では、底面領域の厚みを2
50[μm]研削するもので、外部電極26(ランド構
成体)は突出量が当初300[μm]であり、50[μ
m]に薄厚加工するとともに、半導体素子22の厚みは
当初300[μm]から50[μm]に薄厚加工し、全
体として、素子厚50[μm]+素子上面の樹脂厚10
0[μm]の計150[μm]厚に研削する。なお用い
る研削部材27の構成としては、通常、半導体ウェハー
の裏面加工で用いているバックグラインダー機構を採用
することにより構成が可能である。なお、研削量につい
ては、目的とする厚みを適宜設定できるものであり、半
導体素子22の厚みを100[μm]程度にとどめても
よい。またこの工程で半導体素子の底面に残存した接着
剤カスも研削により除去される。
【0059】そして分割工程として、全体を薄厚に加工
した樹脂封止型半導体装置構成体に対して、ブレードカ
ットにより個々の半導体装置ごとの個片に分割すること
で図16に示すように、全体が極薄厚であって、封止樹
脂24の底面領域に半導体素子22の底面が露出すると
ともに、その半導体素子22の周囲に外部電極26が露
出して配置され、外部電極26の上面と半導体素子22
の上面の電極パッドとが金属細線23で接続された樹脂
封止型半導体装置28を得ることができる。なお、個片
に分割する際、1つの半導体素子単位に分割せず、複数
の半導体素子を1パッケージとして分割することによ
り、モジュール形態を構成することもできる。
【0060】また補助電極形成工程として、構成した樹
脂封止型半導体装置28の外部電極26の表面にSn
(錫)−Bi(ビスマス)合金等の金属メッキ(図示せ
ず)をディップ等により形成した後、図17に示すよう
に、半田ボール等のボール電極29を形成し、要望され
る基板実装時の実装信頼性を得ることも可能である。
【0061】本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造
方法により、金属板よりなるフレーム本体と、そのフレ
ーム本体の領域内に配設されて、薄厚部によりフレーム
本体と接続し、かつそのフレーム本体よりも突出して形
成され、その底面の面積よりも上面の面積が大きい複数
のランド構成体とよりなり、ランド構成体はフレーム本
体から突出した方向への押圧力によってのみ、薄厚部が
破断されてランド構成体がフレーム本体より分離される
構成であるフレーム部材を用いて形成された樹脂封止型
半導体装置であって、外囲を封止した封止樹脂24の底
面領域に薄厚加工された半導体素子22の底面が露出す
るとともに、その半導体素子22の周囲にランド構成体
から構成され、薄厚加工された外部電極26の底面が露
出して配置され、外部電極26の上面と半導体素子22
の上面の電極パッドとが金属細線23で接続された樹脂
封止型半導体装置を製造することができる。
【0062】また本実施形態の樹脂封止型半導体装置の
製造方法は、特徴的なフレーム部材を用いることによ
り、ユーザー要望の厚み等、目的に応じた厚みに設定可
能な製造方法である。もちろん底面を研削せずにそのま
ま個片に分割し、樹脂封止型半導体装置を構成してもよ
い。
【0063】また本実施形態では、封止工程後に分離工
程を経て、研削工程を行い、樹脂封止型半導体装置を得
ているが、所望とする樹脂封止型半導体装置の全体厚が
特定している場合は、封止工程後に分離工程を経ること
なく、フレーム部材を付加した状態で研削工程を行い全
体厚を所望とする厚みまで薄く加工し、樹脂封止型半導
体装置を得てもよい。
【0064】さらに、本実施形態の樹脂封止型半導体装
置の製造方法では、半導体素子の薄厚化はフレーム部材
に搭載、金属細線接続、樹脂封止、およびフレーム部材
からの破断分離後に一括で研削により行うため、組立工
程前に予め半導体ウェハーを目的とする厚みまで薄厚に
処理しておく必要はなく、半導体ウェハーとしての扱い
が容易になり、製造効果が高まるものである。特に近年
の12インチ径の半導体ウェハーの状態で薄厚化した場
合、その半導体ウェハーの製造工程での扱いは非常に慎
重さが要求され、割れ、カケに多大な注意を要するとと
もに、その半導体ウェハーの搬送設備等の新規な設備投
資が必要となる。しかし本実施形態ではその必要がない
ため、将来、10インチ、12インチ径と増大する半導
体ウェハー径に対しても、必要以上の薄厚化は行わなく
ても、組立工程で半導体素子を効率よく薄厚化できるた
め、その取り扱いが容易である。
【0065】以上、本実施形態で示したようなフレーム
部材を用いることにより、半導体素子を搭載し、樹脂封
止した後、ランド構成体の下方からの突き上げによりフ
レーム自体を除去するだけで、樹脂封止型半導体装置の
底面部分に半導体素子と電気的に接続したランド電極を
配列して外部電極を構成することができる。そしてさら
に底面全体を研削することにより、全体厚を所望とする
厚みまで薄厚加工し、極薄厚の樹脂封止型半導体装置を
得ることができる。その結果、面実装タイプの半導体装
置が得られ、従来のようなリード接合による実装に比べ
て、基板実装の信頼性を向上させることができる。
【0066】また本実施形態の樹脂封止型半導体装置の
製造方法は、BGAタイプの半導体装置のように、ラン
ド電極を設けた基板を用いるものでなく、フレーム部材
という金属板からなるフレーム本体から半導体装置を構
成するので、量産性、コスト性などの面においては、従
来のBGAタイプの半導体装置よりも有利となる。さら
に製品加工工程において、上述のごとく、フレーム本体
の分離、研削を行えば、容易に完成体を得ることができ
るので、従来のようなフレームからの分離において必要
であったリードカット工程、リードベンド工程をなく
し、リードカットによる製品へのダメージやカット精度
の制約をなくすことができ、製造工程の削減によってコ
スト力を強めた画期的な技術を提供できるものである。
【0067】
【発明の効果】以上、本発明の樹脂封止型半導体装置の
製造方法は、特徴的なフレーム部材を用いることによ
り、従来のようなビーム状のリード電極に代えて、ラン
ド電極(外部電極)を有した極薄厚の樹脂封止型半導体
装置を効率的に実現することができる。そして本発明に
より、樹脂封止型半導体装置の底面のランド電極を基板
等を用いることなく、フレーム状態から形成できるの
で、従来にないフレーム構造、工法によりランド電極を
有したリードレスパッケージ型の樹脂封止型半導体装置
を実現することができるものである。
【0068】また、従来のようにフレーム製作上のライ
ンアンドスペース、設計仕様などの制約をなくし、リー
ドがない分、リードカット工程、リードベンド工程が不
要であって、樹脂封止後は突き上げ処理により、容易に
フレーム本体を分離し、底面研削することにより、樹脂
封止型半導体装置を得ることができ、工程削減による低
コスト製造を実現できるものである。さらに、樹脂封止
の際の樹脂モレがなく、またランド構成体上への樹脂バ
リの発生もないため、樹脂バリ除去工程等の後工程が不
要である。
【0069】さらに本発明のフレーム部材と工法とを用
いることにより、薄厚に加工していない大口径半導体ウ
ェハーを用いて、極薄厚の樹脂封止型半導体装置を実現
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す平面
【図2】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す断面
【図3】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す断面
【図4】本発明の一実施形態のフレーム部材の製造方法
を示す断面図
【図5】本発明の一実施形態のフレーム部材の製造方法
を示す断面図
【図6】本発明の一実施形態のフレーム部材の製造方法
を示す断面図
【図7】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す平面
【図8】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す断面
【図9】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の
製造方法を示す断面図
【図10】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図11】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図12】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図13】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図14】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図15】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図16】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図17】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示す断面図
【図18】従来のリードフレームを示す平面図
【図19】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図20】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示
す平面図
【符号の説明】
1 フレーム枠 2 ダイパッド部 3 吊りリード部 4 インナーリード部 5 アウターリード部 6 タイバー部 7 半導体素子 8 金属細線 9 封止樹脂 10 フレーム本体 11 薄厚部 12 ランド構成体 12a 底面部分 12b 上面部分 13 金属板 14 ダイ部 15 押え金型 16 開口部 17 パンチ部材 18 抜きダレ部 19 せん断部 20 破断部 21 素子搭載領域 22 半導体素子 23 金属細線 24 封止樹脂 25 樹脂封止型半導体装置構成体 26 外部電極 27 研削部材 28 樹脂封止型半導体装置 29 ボール電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 修 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 野村 徹 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 4M109 AA01 BA01 CA21 DA01 DA02 DA05 DB17 DB20 FA01 5F067 AA01 AB04 BC12 DA01 DA11 DA13 DB06 DC16 DC17 EA02 EA04

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板よりなるフレーム本体と、前記フ
    レーム本体の領域内に配設されて、薄厚部により前記フ
    レーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出
    して形成された複数のランド構成体と、それらランド構
    成体に包囲され、半導体素子が搭載される素子搭載領域
    とよりなり、前記ランド構成体は前記フレーム本体から
    突出した方向への押圧力によってのみ前記薄厚部が破断
    されてランド構成体がフレーム本体より分離され、前記
    フレーム本体、素子搭載領域が除去される構成を有する
    フレーム部材を用意するフレーム部材用意工程と、 前記用意したフレーム部材の素子搭載領域に対して、半
    導体素子を仮固定する素子搭載工程と、 前記フレーム部材に搭載した半導体素子の表面の電極パ
    ッドと前記フレーム部材のランド構成体の表面とを金属
    細線により電気的に接続する接続工程と、 半導体素子を搭載、金属細線による電気的接続を行った
    前記フレーム部材の上面側に対して、封止樹脂により樹
    脂封止する封止工程と、 前記フレーム部材を固定した状態で前記フレーム部材の
    下方から前記ランド構成体の底面に対して押圧力を印加
    し、前記ランド構成体とフレーム本体とを接続している
    薄厚部を破断させ、前記ランド構成体と前記フレーム部
    材の前記素子搭載領域,フレーム本体とを分離し、外囲
    を封止した封止樹脂の底面からその底面が露出した半導
    体素子と、前記半導体素子の周囲に配置され、底面が前
    記封止樹脂底面から露出、突出したランド構成体より構
    成された外部電極と、前記外部電極と半導体素子の電極
    パッドとを接続した金属細線とよりなる樹脂封止型半導
    体装置が前記封止樹脂で一体で複数個接続している樹脂
    封止型半導体装置構成体を得る分離工程と、 前記樹脂封止型半導体装置構成体の全体厚をその底面側
    から研削部材により研削して所望とする厚みに薄厚加工
    し、封止樹脂の底面領域に半導体素子の底面が露出する
    とともに、前記半導体素子の周囲に外部電極の底面が露
    出して配置され、前記外部電極の上面と前記半導体素子
    の電極パッドとが金属細線で接続された薄厚化された樹
    脂封止型半導体装置構成体を得る研削工程と、 全体を薄厚加工した樹脂封止型半導体装置構成体に対し
    て、個々の樹脂封止型半導体装置ごとの個片に分割する
    分割工程とよるなることを特徴とする樹脂封止型半導体
    装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 フレーム部材用意工程では、素子搭載領
    域に搭載する半導体素子の厚みと同等の厚み分の突出量
    を有したランド構成体を備えたフレーム部材を用意する
    ことを特徴とする請求項1に記載の樹脂封止型半導体装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】 フレーム部材用意工程では、フレーム部
    材の初期厚みは350[μm]の厚型であり、ランド構
    成体の突出量は300[μm]であり、薄厚部は50
    [μm]程度のフレーム部材を用意することを特徴とす
    る請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 素子搭載工程では、フレーム部材のラン
    ド構成体の突出高さと略同等高さの300[μm]厚の
    半導体素子を搭載することを特徴とする請求項1に記載
    の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 素子搭載工程では、熱可塑性の接着剤を
    用いて半導体素子を仮固定することを特徴とする請求項
    1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 分離工程では、フレーム部材を加熱した
    状態で行うことを特徴とする請求項1に記載の樹脂封止
    型半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 研削工程では、樹脂封止型半導体装置構
    成体の底面領域の厚みを250[μm]研削して外部電
    極厚みを50[μm]に薄厚加工するとともに、半導体
    素子の厚みも50[μm]に薄厚加工することを特徴と
    する請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 樹脂封止型半導体装置構成体が所望の厚
    みであるならば、研削工程を省略し、分割工程を行い、
    個々の樹脂封止型半導体装置を得ることを特徴とする請
    求項1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 構成した樹脂封止型半導体装置の外部電
    極の表面にボール電極を形成する補助電極形成工程を有
    することを特徴とする請求項1に記載の樹脂封止型半導
    体装置の製造方法。
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