JP2006339274A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔１４と共に、リードフレーム５の少なくとも一部を金属原板１に形成する。次に、パイロット孔１４を位置決め孔として利用し、リードフレーム５を完成させる。そして、パイロット孔１４を位置決め孔として利用し、完成したリードフレーム５を用いて半導体装置１３を組み立てる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、より特定的には、樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。

樹脂封止型の半導体装置は、一般的に、リードフレームを加工する工程と、リードフレームに半導体素子を搭載し、半導体装置に組み立てる工程とを備える製造方法によって製造される（例えば、特許文献１）。

図４（ａ）〜（ｇ）は、特許文献１に記載の従来の樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図である。以下、図４を参照して、従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。

まず、図４（ａ）に示す工程において、金属板材１０１に、パイロット孔１１１を打ち抜き加工する。パイロット孔１１１は、リードフレームを形成する際の位置決めのために用いられる位置合わせ孔であり、リードフレームの外枠部となる領域に形成される。

次に、図４（ｂ）に示す工程において、パイロット孔１１１に基づいてプレス加工する位置を決定し、リードフレーム１０５の外枠部１０２をプレス打ち抜き加工により形成する。

図４（ｃ）に示す工程において、パイロット孔１１１に基づいてプレス加工する位置を決定し、リードフレーム１０５及びパイロット孔１１２をプレス打ち抜き加工により形成する。これにより、外枠部１０２、リード部１０３ａ、リード部１０３ｂ、及びダイパッド部１０４を備えるリードフレーム１０５が形成される。パイロット孔１１２は、後述する半導体素子の実装や、樹脂封止など、半導体装置の組み立ての際の位置決めに用いられる位置決め孔であり、ここでは、外枠部１０２に形成される。

図４（ｄ）に示す工程において、パイロット孔１１２に基づき、半導体組立装置（図示せず）に載置するリードフレーム１０５の位置を決定し、決定した位置にリードフレーム１０５を載置する。そして、導電性ペースト（図示せず）を用いて、半導体素子１０６をダイパッド部１０４に搭載する。図４（ｅ）に示す工程において、リード部１０３ａ及び半導体素子１０６を金属細線１０９により接続する。

次に、図４（ｆ）に示す工程において、パイロット孔１１２に基づき、樹脂成型用金型（図示せず）内に載置するリードフレーム１０５の位置を決定する。その後、決定した位置にリードフレーム１０５を載置し、半導体素子１０６と金属細線１０９とを保護するための封止樹脂１１０により樹脂封止する。

次に、図４（ｇ）に示す工程において、リードフレーム１０５の外枠部１０２からリード部１０３ｂを分離し、半導体装置１１３を個片化する。

以上のように、特許文献１に記載の従来の製造方法により半導体装置１１３を製造することができる。
特開平１０−１５４７８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の製造方法では、リードフレームの形成に用いるパイロット孔と、半導体装置の組み立てに用いるパイロット孔とを別々に形成するため、以下に示す問題がある。

まず、リードフレームの形成に用いるパイロット孔を打ち抜き加工した後、複数の段階を経てリードフレームを形成するため、リード部の幅寸法が安定しない。次に、半導体装置の組み立てに用いるパイロット孔を、リードフレームの形成に用いるパイロット孔とは別の工程で打ち抜き加工するため、高い位置精度を保つことができない。これにより、樹脂封止時において、リード部と、射出成型に使用する金型溝部とのギャップが変化してしまうという問題が生じる。この場合、リード部と金型溝部との間で、擦れや樹脂バリが発生してしまう。

それゆえに、本発明の目的は、高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができる半導体装置の製造方法を提供することである。

本発明は、半導体装置の製造方法であって、製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの少なくとも一部を金属原板に形成する工程と、パイロット孔を位置決め孔として利用し、リードフレームを形成する工程と、パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームを用いて半導体装置を組み立てる工程とを備え、リードフレームを完成させる工程において用いられるパイロット孔と、半導体装置を組み立てる工程において用いられるパイロット孔とは、同一の孔であることを特徴とする。

また、半導体装置を組み立てる工程は、パイロット孔を位置決め孔として利用し、リードフレームに形成されたダイパッド部に半導体素子を搭載し、当該半導体素子とリードフレームに形成されたリード部とを電気的に接続する工程と、パイロット孔を位置決め孔として利用し、リードフレームを樹脂成型用金型に固定して、樹脂により封止する工程とを含んでいてもよい。

また、本発明は、半導体装置の製造方法であって、製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの全部を金属原板に形成する工程と、パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームを用いて半導体装置を組み立てる工程とを備える。

本発明によれば、高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができる半導体装置の製造方法が提供される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図である。以下、図１を参照して、第１の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。

まず、図１（ａ）に示す工程において、金属板材１の端部を基準とし、リードフレームの外枠部２及びパイロット孔１４をプレス加工により形成する。金属板材１は、例えば、銅及びその合金などの導電性金属からなる。パイロット孔１４は、リードフレームを形成する際の位置決めのために用いられる位置合わせ孔であり、リードフレームの外枠部となる領域に形成される。ここで、本発明の大きな特徴の１つは、パイロット孔１４が、プレス加工時の位置決めと、後述する半導体装置の組み立て時の位置決めとの双方に用いられる点である。

次に、図１（ｂ）に示す工程において、パイロット孔１４に基づき、リードフレーム５をプレス加工する位置を決定する。そして、リード部３ａ及びダイパッド部４をプレス打ち抜き加工により切り離し、リードフレーム５を形成する。これにより、外枠部２、リード部３ａ、リード部３ｂ、及びダイパッド部４を備えるリードフレーム５が形成される。

図１（ｃ）に示す工程において、パイロット孔１４に基づき、半導体組立装置（図示せず）に載置するリードフレーム５の位置を決定する。そして、決定した位置に完成したリードフレーム５を載置する。また、そして、導電性ペースト（図示せず）を用いて、半導体素子６をダイパッド部４に搭載する。図１（ｄ）に示す工程において、リード部３ａ及び半導体素子６を金属細線９により接続する。

次に、図１（ｅ）に示す工程において、パイロット孔１４に基づき、樹脂成型用金型（図示せず）内に載置するリードフレーム５の位置を決定する。その後、決定した位置にリードフレーム５を載置し、半導体素子６と金属細線９とを保護するための封止樹脂１１０により樹脂封止する。

次に、図１（ｆ）に示す工程において、リードフレーム５の外枠部２からリード部３ｂを分離し、半導体装置１３を個片化する。

以上のように、本実施形態によれば、パイロット孔が、リードフレームの外枠部と共に打ち抜き加工される。これにより、リードフレームの外枠部とパイロット孔とを別工程で加工する場合に比べ、寸法安定性に優れたリードフレームを製造することができる。したがって、高精度で樹脂バリの発生しない半導体装置を製造することができる。

また、半導体装置を組み立てる際の位置合わせに用いるパイロット孔は、プレス加工時の位置合わせに用いるパイロット孔と同一であるため、樹脂封止等の半導体装置の組み立て時の位置合わせを高精度に行うことができる。これにより、樹脂の成型工程で使用する金型とリードフレームとの隙間を最小限に抑えた状態で射出成型することが可能となるため、封止樹脂とリードフレームとの境界面からリード部側に沿って発生する封止樹脂の薄い残渣（樹脂バリ）を抑制することができる。さらに、本実施の形態によれば、寸法安定性に優れたリードフレームを製造することができるため、樹脂バリの発生の抑制により効果的である。

従来の半導体装置の製造においては、樹脂バリが発生してしまうため、樹脂成型工程の後に、サンドブラストやウォータージェット、エアジェット等の樹脂バリの除去工程が不可欠であった。しかしながら、本実施形態によれば、樹脂バリの発生を抑制することができるため、上述のような樹脂バリの除去工程を不要とすることができる。したがって、半導体装置の製造工程数を減少させ、生産効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、パイロット孔が、外枠部と共に打ち抜き加工される。これにより、打抜工程を集中させることができるため、金型の小型化を図ることが可能になる。

さらに、本実施形態によれば、寸法安定性に優れたリードフレームを製造することができ、さらに、樹脂封止時の位置決め精度を向上させることができるため、金型溝部とリード部との擦れの発生を抑制することができる。

図２は、月当たりの金型の補修回数を示すグラフである。図２に示すグラフにおいて、縦軸は樹脂封止時に用いる金型の補修回数を表し、横軸は金型の補修回数をカウントした月を表す。２００４年の１０月から２００５年１月の４ヶ月に渡って月当たりの金型の補修回数をカウントした。金型の月当たりの平均使用回数は、約１０万ショットである。１０月及び１１月は、特許文献１に記載の従来の製造方法を用いて半導体製造装置を製造した場合における金型の補修回数を示す。一方、１２月及び翌年１月は、本実施形態に係る製造方法を用いて半導体製造装置を製造した場合における金型の補修回数を示す。図２に示すグラフから、金型の補修回数は、５分の１程度に低減していることが分かる。したがって、本実施形態によれば、金型を製作したり補修したりするための材料費の低減に加え、メンテナンス性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、複数の工程を経てリードフレームを完成させていた。ここで、１つの工程でリードフレームを完成させてもよい。第２の実施形態は、１つの工程でリードフレームを完成させることを特徴とする。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図である。図３（ａ）において、金属板材１の端部を基準とし、リードフレーム５及びパイロット孔１５をプレス打ち抜き加工により形成する。これにより、外枠部２、リード部３ａ、リード部３ｂ、及びダイパッド部４を備えるリードフレーム５が形成される。また、パイロット孔１５は、第１の実施形態で説明したパイロット孔１４に相当し、リードフレームの形成時及び半導体装置の組み立て時の双方の工程において、位置決め孔として利用される。

図３（ｂ）〜（ｅ）に示す工程は、図１（ｃ）〜（ｆ）に示す工程と同様であるため、説明を省略する。以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、高精度で樹脂バリの発生しない半導体装置を製造することができる。また、第１の実施形態と比較し、打ち抜き工程をさらに減少させることができるため、リードフレームの寸法安定性をさらに向上させることができる。

なお、第１及び第２の実施形態では、リードフレームを形成する工程が、全て打ち抜きによるものであるとして説明したが、リードフレームの形成方法はこれに限られない。例えば、パイロット孔及び外枠部を形成後、エッチング等の手法を用いてリードフレームを形成することとしてもよい。

また、第１及び第２の実施の形態では、ワイヤボンディング方式と用い、半導体素子及びリード部が金属細線を介して電気的に接続されるものとして説明したが、半導体素子及びリード部を電気的に接続可能な方式であればよく、ワイヤボンディング方式に限られない。例えば、金属細線を介さずに接続可能なワイヤレスボンディング方式を用いて半導体素子及びリード部を電気的に接続してもよい。ワイヤレスボンディング方式には、例えば、フェイスダウンボンディング方式がある。また、例えば、金属片を用いて半導体素子及びリード部を挟持し、半導体素子及びリード部を電気的に接続してもよい。

本発明は、高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができる半導体装置の製造方法等として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図 月当たりの金型の補修回数を示すグラフ 本発明の第２の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図 従来の樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図

符号の説明

１，１０１ 金属原板
２，１０２ 外枠部２
３，１０３ リード部
４，１０４ ダイパッド部
５，１０５ リードフレーム
６，１０６ 半導体素子
９，１０９ 金属細線
１３，１１３ 半導体装置
１４，１５，１１１，１１２ パイロット孔

Claims (3)

1. 半導体装置の製造方法であって、
   製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの少なくとも一部を金属原板に形成する工程と、
   前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、前記リードフレームを完成させる工程と、
   前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームを用いて半導体装置を組み立てる工程とを備え、
   前記リードフレームを完成させる工程において用いられるパイロット孔と、前記半導体装置を組み立てる工程において用いられるパイロット孔とは、同一の孔であることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
2. 前記半導体装置を組み立てる工程は、
   前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、前記リードフレームに形成されたダイパッド部に半導体素子を搭載し、当該半導体素子と前記リードフレームに形成されたリード部とを電気的に接続する工程と、
   前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、前記リードフレームを樹脂成型用金型に固定して、樹脂により封止する工程とを含む、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 半導体装置の製造方法であって、
   製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの全部を金属原板に形成する工程と、
   前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームを用いて半導体装置を組み立てる工程とを備える、半導体装置の製造方法。

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