JP2006210784A - リードフレームおよび半導体装置ならびに半導体装置製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーリードの表面におけるボンディングパッド上の樹脂の発生を防止して、歩留りを向上させる。
【解決手段】インナーリード１３のボンディングパッド部１１の裏面の先端形状を、先端へ行くほど、その厚み（Ｚ軸方向）を薄くする。このように構成したため、半導体装置製造過程における樹脂モールド時、すなわちモールド樹脂１２が加熱・加圧状態で流動するとき、そのモールド樹脂１２がインナーリード１３を容易に押し上げることができ、よって、封止金型とボンディングパッド部１１との密着力が大きくなるため、封止金型とボンディングパッド部１１との間隙にモールド樹脂１２が入らず、したがって、樹脂バリ，薄バリは発生しない。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子を搭載した半導体装置に使用するリードフレーム、およびそのリードフレームを用いた半導体装置、ならびにその半導体装置の製造方法に係り、特に、半導体装置のモールド工程において安定した生産と安定した歩留りを確保するための技術に関するものである。

図１５（ａ）〜（ｄ）は半導体装置の製造方法の工程を説明するための一部断面図であり、リードフレーム１８，封止金型２１を用いた封止プロセスでは、トランスファ成型装置に搭載した上下の封止金型２１に、リードフレーム１８をセットし、封止金型２１を型締めした後、プランジャーによって予めポット内にセットされたタブレット（樹脂）に高い圧力，高い温度を加えることにより、樹脂をキャビティ部２２へ圧送することにより成型が行われる。

従来、トランスファ成型装置に用いられるリードフレーム１８は、上下封止金型２１に挟まれることで保持され、樹脂中、ボイド対策などのために設置されたエアベントを除いた部分は、リードフレーム１８を封止金型２１が挟みこむ構造になっている。

図１６（ａ）はリードフレームのモールド状態を示す断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＡ部拡大図、図１７は図１６（ａ）の平面図、図１８は図１６（ａ）のリードフレームを用いた半導体装置の断面図である。

図１６（ａ）に示すように、イメージセンサなどのパッケージは中空になっており、リードフレーム１８とモールド樹脂１２によるモールド後の断面形状をなしており、半導体素子１４を搭載する容器を形成する封止工程が一番初めに行われる。そして、図１８に示すように、半導体素子１４をダイボンドした後、Ａｕ線（金線）１５をワイヤボンディングし、ガラス１６を封着することでパッケージングが完成する。

また、従来では図１６（ｂ）に示すように、リードフレーム１８のインナーリード１３の先端形状は四角形をしている。
特開平４−１１４４６０号公報

上述したように、イメージセンサなどの光学的半導体素子を用いた半導体装置を、封止金型２１，リードフレーム１８を用いて製造する場合、モールド後、ボンディングパッド部１１を露出させるため、モールド時、封止金型２１とリードフレーム１８とを接触させることにより、モールド樹脂１２が充填しないようにし、モールド後にボンディングパッド部１１が露出するようにしていた。

しかし、リードフレーム１８と封止金型２１の密着性がモールド時に十分でない場合、ボンディングパッド部１１の表面にモールド樹脂のバリ、あるいは薄バリが発生し、Ａｕ線１５をワイヤーボンディングする場合、ボンダビリティを低下させてしまうという課題があった。

従来、ボンディングパッド部１１の表面の薄バリは、サンドブラストなどの工法を用いて取り除いていたが、樹脂バリが厚い場合、バリを取り除くことができず、ボンディングパッド部１１上にはバリが残存して不良となり、これが歩留りを低下させる大きな要因になっていた。

本発明は、前記従来の課題を解決し、インナーリードの表面におけるボンディングパッド上の樹脂の発生を防止して、歩留りを向上することができるリードフレーム、およびそのリードフレームを用いた半導体装置、ならびにその半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明に係るリードフレームは、モールド時にボンディングパッド部と封止金型を密着させるため、ボンディングパッド部が存在するインナーリードの裏面に加わる樹脂の注入圧により、インナーリードが持ち上げられ、容易に封止金型に押し上げられるようになる構成にしている。このことにより、インナーリードと封止金型との密着力が高まり、樹脂バリの発生を防ぐことができる。

インナーリードの裏面が樹脂の注入圧を受け、封止金型に押し上げられるようになる構造としては、例えば以下の構成を挙げることができる。
（１）インナーリードの裏面にインナーリードの先端に向かって厚みが薄くなるように傾斜を形成した構成とする。
（２）インナーリードの裏面のコーナー角を落とした構成とする。
（３）インナーリードの裏面に複数のインナーリードを横切るように絶縁テープを貼り付した構成とする。
（４）インナーリードに山形のざぐりを入れる構成とする。

なお、（２）においてインナーリードの裏面のコーナー角を落とした部分は、モールド外形から露出しないサイズである。また、（３）における絶縁テープのサイズは、モールド外形サイズを超えず、モールド後のインナーリードの先端から露出しないサイズであって、モールド外形からも露出しないサイズである。

本発明に係るリードフレーム、およびそのリードフレームを用いた半導体装置、ならびにその半導体装置の製造方法によれば、リードフレームにおいて、モールド時にインナーリードの裏面におけるボンディングパッド部の下、すなわちボンディングパッド部の裏面で樹脂注入圧を受け、封止金型に向かって押し上げられる構成を具備させることにより、樹脂モールド時にインナーリードの表面と封止金型との密着性を向上させることができ、封止樹脂の浸入を防止することができるため、インナーリードのボンディングパッド上の樹脂バリの発生を防止することができる。これにより、ボンダビリティが高まり、半導体装置の歩留りを向上させることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態１を説明するためのリードフレームの外観図であり、（ａ）は平面外観図、（ｂ）は一部拡大図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ部拡大図である。本例は１列構造であるが、製品サイズなどにより多列構造の場合もある。なお、以下の説明において、既述した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図１（ｃ）に示すように、インナーリード１３のボンディングパッド部１１の裏面の先端形状は、先端へ行くほど厚み（Ｚ軸方向）が薄くなっている。このため、図１５（ａ）〜（ｄ）にて説明した樹脂モールド時、すなわちモールド樹脂１２が加熱・加圧状態で流動した場合、モールド樹脂１２がインナーリード１３を押し上げることができるようになる。

図２は実施形態１におけるリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図、図３は図２における平面図であり、ボンディングパッド部１１は、樹脂モールド時、モールド樹脂１２により既述したように封止金型２１へ押し上げられるため、封止金型２１とボンディングパッド部１１との密着力が大きくなるため、封止金型２１とボンディングパッド部１１との間隙にモールド樹脂１２が入らず、よって、樹脂バリ，薄バリは発生しない。

図３に示すように、ボンディングパッド部１１はモールド後に露出する。モールド樹脂１２が封止金型２１のキャビティ部２２に充填され、プリモールド状態のパッケージが得られる。

図４は本発明に係る実施形態１のリードフレームを用いた半導体装置の断面図であり、図２，図３に示すモールドパッケージが完成した後、半導体素子１４をダイボンドし、Ａｕ線１５をワイヤボンディングすることによって、半導体素子１４とインナーリード１８上のボンディングパッド部１１が接続される。最後に、ガラス１６が封着されることによって、実施形態１に係る半導体装置が得られる。

図５（ａ）は本発明の実施形態２を説明するためのリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図、図５（ｂ），（ｃ）は異なる構成例における図５（ａ）のＡ部拡大図、図６は図５における平面図であり、実施形態２において、インナーリード１３の先端形状は、インナーリード１３の裏面のコーナー角１３ａが除去された構成になっている。

インナーリード１３の表面の先端形状は、ボンディングパッド部１１となるためコーナー角はインナーリード１３の裏面のみが除去される。コーナー角１３ａが除去されている部分は、モールド樹脂１２により覆われており、モールド樹脂１２から外側にコーナー角１３ａが除去された部分が露出することはない。

実施形態２においても、既述したようにモールド樹脂が加熱・加圧状態で流動した場合、コーナー角が削られたところへモールド樹脂が流動し、インナーリード１３を封止金型２１へと押し上げる。ボンディングパッド部１１は、封止金型２１へ押し付けられ密着力が大きくなるため、封止金型２１とボンディングパッド部１１との間隙にモールド樹脂１２は入らず、樹脂バリ，薄バリは発生しない。ボンディングパッド部１１はモールド後に露出する。

図７は本発明に係る実施形態２のリードフレームを用いた半導体装置の断面図であり、図５，図６に示すモールドパッケージが完成した後、半導体素子１４をダイボンドし、Ａｕ線１５をワイヤボンディングすることによって、半導体素子１４とインナーリード１５上のボンディングパッド部１１が接続される。最後に、ガラス１６が封着されることによって、実施形態２に係る半導体装置が得られる。

図８は本発明の実施形態３を説明するためのリードフレームの外観図であって、（ａ）は平面外観図、（ｂ）は一部拡大図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ部拡大図である。本例は１列構造であるが、製品サイズなどにより多列構造の場合もある。

実施形態３では、リードフレーム１８のインナーリード１３の裏面に絶縁テープ１７を貼付されている。絶縁テープ１７は、複数のインナーリード１３を横切るように取り付ける。

図９は実施形態３におけるリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図、図１０（ａ）は図９における平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるインナーリード部分の詳細図である。

実施形態３では、ボンディングパッド部１１は、インナーリード１３に取り付けられた絶縁テープ１７により、モールド樹脂１２がキャビティ部２２に注入される時、モールド樹脂１２により封止金型２１へ押し上げられ、封止金型２１とボンディングパッド部１１は密着力が大きくなるため、封止金型２１とボンディングパッド部１１との間隙にモールド樹脂が入らず、樹脂バリ，薄バリは発生しない。

図１０（ａ）に示すように、ボンディングパッド部１１はモールド後に露出する。モールド樹脂１２が既述した封止金型２１のキャビティ部２２に充填され、プリモールド状態のパッケージが得られる。

図１１は本発明に係る実施形態３のリードフレームを用いた半導体装置の断面図であり、図９，図１０に示すモールドパッケージが完成した後、半導体素子１４をダイボンドし、Ａｕ線１５をワイヤボンディングすることによって、半導体素子１４とインナーリード１５上のボンディングパッド部１１とが接続される。最後に、ガラス１６が封着されることによって、実施形態３に係る半導体装置が得られる。

図１２は本発明の実施形態４におけるリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図、図１３は図１２における平面図である。

実施形態４では、図１２に示すように、インナーリード１３におけるボンディングパッド部１１の裏面に凹状山形のざぐり２０を形成した構成にしている。本例ではインナーリード１３の裏側が加工されるため、インナーリード１３の表面のボンディングパッド部１１は露出する。

図１４は本発明に係る実施形態４のリードフレームを用いた半導体装置の断面図であり、図１２，図１３に示すモールドパッケージが完成した後、半導体素子１４をダイボンドし、Ａｕ線１５をワイヤボンディングすることによって、半導体素子１４とインナーリード１５上のボンディングパッド部１１が接続される。最後に、ガラス１６が封着されることによって、実施形態４に係る半導体装置が得られる。

前記各実施形態のリードフレームを用いた本発明に係る半導体装置の製造方法の工程を図１５（ａ）〜（ｄ）の断面図を参照して説明する。本実施形態の製造方法は既に説明した従来の工程と基本的には同様であるが、前記各実施形態のリードフレームを用いる点が異なる。

まず、上下の封止金型２１に本実施形態のリードフレーム１８をセットする（図１５（ａ）。セットされたリードフレーム１８は上下の封止金型２１によりクランプされて保持される（図１５（ｂ））。その後、モールド樹脂１２が加熱・加圧されてキャビティ部２２に充填され、プリモールドの成型が行われる（図１５（ｃ））。このとき、ボンディングパッド部１１は、前記各実施形態の構成になっているためモールド樹脂１２により封止金型２１へ押し上げられ、封止金型２１とボンディングパッド部１１との密着力が大きくなるため、封止金型２１とボンディングパッド部１１との間隙にモールド樹脂１２が入らず、よって、樹脂バリは発生しない。

そして、モールド樹脂１２が加熱・加圧された状態でキュアが行われ、金型が開いて、図１５（ｄ）に示すリードフレーム１８とモールド樹脂１２で成型されたプリモールドパッケージが完成する。

その後、該プリモールドパッケージに半導体素子１４をダイボンディングし、Ａｕ線１５をワイヤボンディングした後、ガラス１６を封着し、図４，図７，図１１，図１４に示す実施形態１〜４に係る半導体装置が完成する。

本発明は、携帯電話、デジタルカメラなどに用いられるイメージセンサパッケージなどに適用され、特に本発明に係るリードフレームおよびリードフレームを用いた半導体装置は、安定した生産、高歩留りの半導体パッケージとして非常に有用である。

本発明の実施形態１を説明するためのリードフレームの外観図であり、（ａ）は平面外観図、（ｂ）は一部拡大図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ部拡大図 実施形態１におけるリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図 図２における平面図 本発明に係る実施形態１のリードフレームを用いた半導体装置の断面図 （ａ）は本発明の実施形態２を説明するためのリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図、（ｂ），（ｃ）は異なる構成例における（ａ）のＡ部拡大図 図５における平面図 本発明に係る実施形態２のリードフレームを用いた半導体装置の断面図 本発明の実施形態３を説明するためのリードフレームの外観図であって、（ａ）は平面外観図、（ｂ）は一部拡大図、（ｃ）は（ｂ）におけるＡ部拡大図 実施形態３におけるリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図 （ａ）は図９における平面図、（ｂ）は（ａ）におけるインナーリード部分の詳細図 本発明に係る実施形態３のリードフレームを用いた半導体装置の断面図 本発明の実施形態４におけるリードフレームとモールド樹脂のモールド後の断面図 図１２における平面図 本発明に係る実施形態４のリードフレームを用いた半導体装置の断面図 （ａ）〜（ｄ）は各実施形態のリードフレームを用いた本発明に係る半導体装置の製造方法の工程を示す断面図 （ａ）はリードフレームのモールド状態を示す断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図 図１６（ａ）の平面図 図１６（ａ）のリードフレームを用いた半導体装置の断面図

符号の説明

１１ ボンディングパッド部
１２ モールド樹脂
１３ インナーリード
１４ 半導体素子
１５ Ａｕ（金）線
１６ ガラス
１７ 絶縁テープ
１８ リードフレーム
１９ ダムバー
２０ ざぐり
２１ 上下の封止金型
２２ キャビティ部

Claims (9)

1. ダムバーとリードを有し、封止金型にセットされた状態で注入される樹脂にて半導体装置内部にモールドされるリードフレームにおいて、インナーリード先端のボンディングパッド部を、前記樹脂の注入時の注入圧により前記封止金型側に圧接される構造にしたことを特徴とするリードフレーム。
2. 前記インナーリードの裏面に該インナーリード先端に向かって厚さが薄くなるように傾斜を形成したことを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
3. 前記インナーリードの裏面のコーナー角部分を除去したことを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
4. 前記インナーリードの裏面のコーナー角部分における前記除去した部分を、モールド外形を超えて露出しないサイズにしたことを特徴とする請求項３記載のリードフレーム。
5. 前記インナーリードの裏面に絶縁テープを貼付したことを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
6. 前記絶縁テープを、複数の前記インナーリードを横切って連続して取り付けたことを特徴とする請求項５記載のリードフレーム。
7. 前記絶縁テープを、モールドサイズを超えず、かつモールド後の前記インナーリード先端から露出しないサイズにしたことを特徴とする請求項５または６記載のリードフレーム。
8. 中空構造であり、かつリードフレームがモールドされている半導体装置において、前記リードフレームとして請求項１〜７いずれか１項記載のリードフレームを用いたことを特徴とする半導体装置。
9. ダムバーとリードを有するリードフレームを封止金型にセットし、前記封止金型を型締めした状態で樹脂を注入して、前記リードフレームをモールドして中空構造の半導体装置を製造する半導体装置製造方法において、前記リードフレームとして請求項１〜７いずれか１項記載のリードフレームを用い、前記樹脂の注入時に、前記リードフレームにおけるインナーリード先端のボンディングパッド部を注入圧により前記封止金型側に圧接させることを特徴とする半導体装置製造方法。

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