JP2004103823A

JP2004103823A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004103823A
Application number: JP2002263614A
Authority: JP
Inventors: Motomasa Yokoyama; 横山　元聖; Jiro Tsunashima; 綱島　次郎; Mitsuru Kanai; 金井　満; Yutaka Hosooka; 細岡　裕
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】金型に挿入セットしたリードフレームが、樹脂注入時の成形圧力で定位置からずれ動くのを阻止して樹脂バリの発生を防止するように改良する。
【解決手段】半導体チップ２をリードフレーム１に搭載して樹脂封止した半導体装置の樹脂封止用成形金型で、該金型がキャビティブロック７を挟んでその両側にコネクタブロック８，タイバーブロック９を組合せたブロックビルド式のトランスファー成形金型になるものにおいて、下型６のタイバーブロックを固定ブロック１１とその外側に配してリードフレームの端面に当てがう可動式のフレーム押えブロック１２とに分割し、かつフレーム押えブロックには該ブロックを後退位置に付勢する復帰ばね１２，および上型５のタイバーブロック９に設けたカム部９ａに従動するカム部１２ａを設け、型締めの状態で金型に挿入セットしたリードフレームを定位置に保持し、成形圧力でずれ動かないようにする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形金型を用いてパッケージをモールド成形する樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、本発明の対象となる樹脂封止型半導体デバイス（ＴＯ外形）の構造を図４（ａ），（ｂ）　に示す。図において、１はリードフレーム、２はリードフレーム１のフレーム部（チップマウント部）１ａの上面にマウントした半導体チップ、３は半導体チップ２とリードフレーム１のリード部１ｂを接続したボンディングワイヤ、４は半導体チップ２，ボンディングワイヤ３の周域を封止してリードフレーム１に一体成形した樹脂パッケージであり、リードフレーム１のフレーム部１ａはその底面および後端部を放熱面部として樹脂パッケージ４の外面に露呈している。
【０００３】
次に、前記半導体デバイスの樹脂封止に使用する成形用金型の従来構造を図５，図６に示す。この成形用金型はいわゆるブロックビルド方式のトランスファー成形金型であり、金型の上型５，下型６はそれぞれキャビティブロック７を挟んでその両側にコネクタブロック８，タイバーブロック９を組合せ、チェース（型締め枠）１０を介して組立てた構造になる。なお、キャビティブロック７は図４に示した樹脂パッケージ４の外形に対応したキャビティが形成されており、コネクタブロック８，タイバーブロック９でそれぞれリードフレーム１のリード部，フレーム放熱部を押える。また、キャビティブロック７，タイバーブロック９には、後記するリードフレームのパターン形状に対応して仕切壁７ａ，９ａが、コネクタブロック８にはリードのガイド溝８ａが形成されている。なお、図中には表してないが、金型にはトランスファーポットとキャビティブロックとの間にランナーを備えている。
【０００４】
一方、図６の図中には、トランスファー成形工程で金型に挿入セットするリードフレーム１として複数のパターンが連続して連なった分割前の状態のリードフレームが描かれており、周知のようにリードフレームにはリード部１ｂの相互間を繋ぐダムバー１ｃおよび両サイドのタイバーを介して複数のパターンが連続的に形成されている。また、リードフレームのフレーム部１ａのパターン相互間には前記したタイバーブロック９に設けた仕切壁９ａに対応する切込溝１ｄが形成されている。
【０００５】
そして、このトランスファー成形金型を使って行う半導体デバイスのモールド工程では、図５で表すように上型５を開いた状態で、半導体チップを実装したリードフレーム１を送り込んで下型６に挿入セットし、その後に上型５を下降して型締めする。次に金型のトランスファーポットから溶融樹脂をランナーを通じてキャビティブロック７に注入してモールド成形を行うことは周知の通りである。なお、モールド成形後に金型から取出した成形品は、続く工程でダムバー，タイバーをカットし、図４に示した半導体デバイスの製品が完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来の成形金型を使用して量産した樹脂封止型半導体デバイスの製品の中には、フレーム放熱部の側縁に金型との齧りによって圧痕が生じたり，樹脂のバリが発生したりすることがある。しかも、フレームに生じた圧痕は外観不良となり、また、樹脂バリを取り除かずに製品を出荷すると、半導体デバイスをプリント板などに実装する際にバリが脱落してプリント板のトラブルを引き起こすおそれがある。
【０００７】
このような成形不良の生成要因としては、リードフレームの材料，およびその製造（プレス打ち抜き）工程で生じるパターン寸法精度のばらつき等が考えられる。このことから、従来では金型をリードフレームの形状，寸法に合わせるように定期的にチェックし、製品検査で圧痕，樹脂バリなどの成形不良が多く見られる場合には、金型を構成している前記の各ブロックについて、その仕切壁をミクロン単位の精度で修正加工するようにしているが、修正加工を施しても樹脂バリの発生を完全に解消するに至ってないのが現状である。
【０００８】
そこで、発明者等は樹脂バリの発生要因についてさらに究明したところ、次記のことが大きく関与していることが判明した。すなわち、図７（ａ）　で示すように下型６に対してリードフレーム１を所定の成形位置に位置決めして挿入セットし、この状態でキャビティに成形樹脂を注入すると、リードフレーム１は樹脂の注入圧力（成形圧力）を受けて図７（ｂ）　に示す位置にずれ動くことがある。しかも、このようにリードフレーム１の成形位置がずれると、図中に表したＰ部でキャビティブロック７の仕切壁７ａとリードフレーム１の切込溝１ｄとの間に隙間が生じ、この隙間を通じて溶融樹脂が切込溝１ｄに漏れ出してフレーム部１ａの側面に付着する。これが基で、図４（ａ）　に示したデバイス製品について、フレーム放熱部の側面に斜線で表した樹脂バリＱが発生する。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、金型に挿入セットしたリードフレームが成形圧力により所定の成形位置からずれ動くのを押えてパッケージに樹脂バリが発生するのを防止するよう改良した樹脂封止用成形金型を用いな樹脂封止する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体チップをリードフレームに搭載した上で、該リードフレームの放熱部を外部に露呈して樹脂封止したモールド構造になる半導体装置の製造方法であって、その製造に用いる樹脂封止用成形金型が、キャビティブロックを挟んでその両側にコネクタブロック，タイバーブロックを組合せたブロックビルド式のトランスファー成形金型になるものにおいて、
金型の下型における前記タイバーブロックを固定ブロックとその外側に配してリードフレームの端面に当てがう可動式のフレーム押えブロックとに分割し、該フレーム押えブロックを介して成形金型に挿入セットしたリードフレームを所定の成形位置に保持して樹脂封止するようにする（請求項１）ものとし、具体的には前記フレーム押えブロックを後退位置に付勢する復帰ばね、および型締めの際に上型の動きに従動してフレーム押えブロックを後退位置から前進させるカム部を設ける。そして、金型を開いた状態では前記復帰ばねの付勢によりフレーム押えブロックを後退位置に退避させ、型締めの際に前記カム部を介してフレーム押えブロックを前進移動させて金型に挿入セットしたリードフレームを押え込み、樹脂注入時にリードフレームが成形圧力を受けて所定の成形位置からずれ動かないようにする（請求項２）。これにより、図７で述べた樹脂漏れ、およびこの樹脂漏れに起因する樹脂バリの発生を防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図５〜図７に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
すなわち、本発明の製造方法に用いる図示実施例の樹脂封止用成形金型においては、図１，図２で示すように金型の下型６を構築しているキャビティブロック７，コネクタブロック８，タイバーブロック９のうち、タイバーブロック９を固定ブロック１１と、その外側に配した可動式のフレーム押えブロック１２とに分割されている。このフレーム押えブロック１２は、固定ブロック１１の上面からリードフレーム１のフレーム厚さ分だけ突き出すように設定されており、固定ブロック１１との間に復帰ばね（圧縮ばね）１３を介挿して図示の後退位置にばね付勢するようにし、さらにブロック上面には傾斜（後傾）したカム部１２ａを形成し、このカム部１２ａに対峙して上型５のタイバーブロック９には傾斜カム部９ｂを形成している。なお、固定ブロック１１の上面に形成した突起状の仕切壁１１ａについては、リードフレーム１を下型６に挿入セットする際にその切込溝１ｄとの干渉を避けるために、仕切壁１１ａの幅をキャビティブロック７の仕切壁７ａの幅よりも小さく設定している。
【００１２】
次に、前記構成の成形金型による半導体デバイスの生成方法を図３（ａ），（ｂ）　により説明する。図３（ａ）　は金型を開いて下型６にリードフレーム１を挿入セットした状態を表しており、この状態では前記したフレーム押えブロック１２が復帰ばね１３（図１参照）に付勢されて図示の後退位置に退避している。これにより、リードフレーム１を金型に挿入セットする際に、その位置決めに多少のずれがあっても図中のＰ部に余裕の隙間があるので、フレーム押えブロック１２および固定ブロック１１の仕切壁１１ａとの干渉を避けて挿入できる。
【００１３】
続いて上型５を図１の位置から下降（矢印Ｉ）操作して型締めを行うと、その過程で上型５のタイバーブロック９に形成した傾斜カム部９ｂが下型６のフレーム押えブロック１２の傾斜カム部１２ａに当たってこれを固定ブロック１１の方に向けて押す。これにより、フレーム押えブロック１２が図３（ｂ）　に示す位置に前進移動し、リードフレーム１のフレーム部１ａを背後から押してそのパターン相互間の切込溝１ｄの端面をキャビティブロック７に形成した仕切壁７ａの後端面に密着させ、前記Ｐ部（図３（ａ）　参照）の隙間が残らないようにリードフレーム１を所定の成形位置に拘束保持する。また、リードフレーム１を定位置に保持することで、上型５を閉じた際にリードフレーム１との間に齧りが生じてフレームに圧痕を生じるおそれもない。
【００１４】
そして、この状態で金型のランナーを通じて溶融樹脂をキャビティブロック７に注入することにより、リードフレーム１に図４に示した樹脂パッケージ４がモールド形成されるわけであるが、この場合に金型に挿入したリードフレーム１に成形圧力が加わっても、前記のようにリードフレーム１はフレーム押えブロック１２で所定の成形位置からずれ動かないように拘束保持されているので、樹脂がキャビティブロック７からリードフレーム１の切込溝１ａに漏れ出すことがなく、これにより従来の金型で問題となっていた樹脂バリの発生を防止できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、半導体チップをリードフレームに搭載した上で、該リードフレームの放熱部を外部に露呈して樹脂封止したモールド構造になる半導体装置の製造方法に用いる樹脂封止用成形金型が、キャビティブロックを挟んでその両側にコネクタブロック，タイバーブロックを組合せたブロックビルド式のトランスファー成形金型になるものにおいて、
金型の下型における前記タイバーブロックを固定ブロックとその外側に配してリードフレームの端面に当てがう可動式のフレーム押えブロックとに分割し、該フレーム押えブロックを介して成形金型に挿入セットしたリードフレームを所定の成形位置に保持して樹脂封止するものとし、具体的にはフレーム押えブロックに復帰ばね，および型締めの際に上型の動きに従動するカム部を設け、金型を開いた状態では前記復帰ばねの付勢によりフレーム押えブロックを後退位置に退避させておき、型締め操作により前記カムを介してフレーム押えブロックを前進移動させ、金型に挿入セットしたリードフレームを定位置に押え込んで金型に封止樹脂を注型するようにしたことにより、
従来の金型で問題となっていたリードフレームの位置ずれに起因する圧痕発生の防止と併せて、キャビティブロックからの樹脂漏れ、およびこの樹脂漏れによる樹脂バリ発生を防ぐことができて成形金型の信頼性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法に用いる樹脂封止用成形金型の型開き状態を表す略示構成図
【図２】図１における下型およびここに挿入セットするリードフレームの外形斜視図
【図３】図１に示した成形金型の動作説明図で、（ａ），（ｂ）　はそれぞれリードフレームを挿入した金型の型開き，および型締めの状態を表す下型の平面図
【図４】樹脂封止型半導体デバイスの構成図で、（ａ）　は外観斜視図、（ｂ）　は（ａ）　の断面図
【図５】図４の半導体デバイスの製造に用いる従来の樹脂封止用成形金型の型開き状態を表す略示構成図
【図６】図５における下型およびここに挿入セットするリードフレームの外形斜視図
【図７】図５に示した成形金型の動作説明図で、（ａ），（ｂ）　はそれぞれ金型にリードフレームを挿入した状態，および溶融樹脂を注入した状態を表す下型の平面図
【符号の説明】
１　　リードフレーム
１ａ　フレーム部
１ｂ　リード部
１ｄ　切込溝
２　　半導体チップ
４　　樹脂パッケージ
５　　上型
６　　下型
７　　キャビティブロック
８　　コネクタブロック
９　　タイバーブロック
１１　　固定ブロック
１２　　可動式のフレーム押えブロック
１２ａ　カム部
１３　　復帰ばね

Claims

半導体チップをリードフレームに搭載した上で、該リードフレームの放熱部を外部に露呈して樹脂封止したモールド構造になる半導体装置の製造方法であって、その製造に用いる樹脂封止用成形金型が、キャビティブロックを挟んでその両側にコネクタブロック，タイバーブロックを組合せたブロックビルド式のトランスファー成形金型になるものにおいて、
金型の下型における前記タイバーブロックを固定ブロックとその外側に配してリードフレームの端面に当てがう可動式のフレーム押えブロックとに分割し、該フレーム押えブロックを介して成形金型に挿入セットしたリードフレームを所定の成形位置に保持して樹脂封止するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１記載の製造方法において、フレーム押えブロックに復帰ばね，および型締めの際に上型の動きに従動するカム部を設け、金型を開いた状態では前記復帰ばねの付勢によりフレーム押えブロックを後退位置に退避させ、型締めにより前記カム部を介してフレーム押えブロックを前進移動させて、金型に挿入セットしたリードフレームを定位置に押え込むようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。