JP2007109900A

JP2007109900A - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造設備

Info

Publication number: JP2007109900A
Application number: JP2005299481A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Hara; 泰秀原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】半導体装置の反り量が小さく、基板実装工程時のリフローによる高温状態でアウターリードのコプラナリティが悪化しない半導体装置の製造方法および製造設備を提供する。
【解決手段】封止工程後に、封止樹脂の硬化温度より高く半導体装置の基板実装工程時のリフローによる温度より低い高温の温度領域内で、半導体装置の周囲でアウターリード１５を連結するタイバー１９と、アウターリード１５のリード保持部１５ａとリードフレーム１０とを連結するリード接続部１７とを切断する高温分断工程と、アウターリード１５をガルウイング形状などに折り曲げ加工する高温加工工程とを行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に半導体装置の反りと反り量の変化が少なく、アウターリードのコプラナリティ（平坦度）が悪化しない半導体装置の製造方法と、この製造方法に用いる半導体装置の製造設備に関する。

従来の半導体装置２０の製造方法は、図８に示すステップに沿って実施されており、図８〜図１５を参照して説明する。
ステップ１（以下、ステップをＳと省略する）のダイスボンド工程では、図９に示すリードフレーム１０のアイランド１３に、図１０に示すように、半導体素子１１を接着剤などにより取り付ける。

Ｓ２のワイヤーボンド工程では、図１０に示すように、半導体素子１１上の電極パッド１２とインナーリード１４とを金属細線２１で接続する。
Ｓ３の封止工程では、図１１に示すように、半導体素子１１、アイランド１３、金属細線２１およびインナーリード１４を封止樹脂１８で樹脂封入する。この際、図示するように封止樹脂１８は、その周囲を囲むタイバー１９によって封止領域１８ａ内に塞き止められる。

Ｓ４のアフターキュア工程では、樹脂封止された半導体装置２０を１６０〜１８０℃前後の高温槽内にて２〜８時間程度放置し、封止樹脂１８の完全硬化を行う。
Ｓ５のタイバー切断工程では、図１２に示すように、タイバー１９の、各アウターリード１５間と、アウターリード１５と吊りリード１６間とをそれぞれ切断装置を用いて切断し、各アウターリード１５を電気的に独立させる。

Ｓ６のリード加工工程では、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、各アウターリード１５の先端部を連結するリード保持部１５ａとリードフレーム１０とを連結するリード接続部１７を切断して切り離し、次にアウターリード１５をガルウイング形状などに折り曲げ加工する。

Ｓ７の個片化工程では、図１４（ａ）（ｂ）および図１５に示すように、個片化装置２５の個片化金型２５ｕ，２５ｄにより、半導体装置２０のアウターリード１５を規定のリード長さに切断するとともに、吊りリード１６を切断してリードフレーム１０から半導体装置２０を分離する。

Ｓ８の検査工程では、半導体装置２０の電気的検査を実施する。
Ｓ９の基板実装工程では、半導体装置２０を基板２２に実装する。この際、リフロー（２２０〜２５０℃前後）により半田等の接合材を溶融させ、基板２２の電極と半導体装置２０のアウターリード１５とを接続する。

従来の各工程はそれぞれ独立しており、特に封止工程とアフターキュア工程では半導体装置２０の温度変化が激しい。すなわち、Ｓ３の封止工程では封止樹脂１８より封止を実施し、Ｓ４のアフターキュア工程では、樹脂封止済の半導体装置２０を高温状態でマガジン等の収納ＢＯＸに収納し、収納ＢＯＸごと高温槽に入れ、規定の時間経過後に常温環境下にさらして冷却する。そしてＳ５のタイバー切断工程では、常温状態でタイバー１９、アウターリード１５の切断、アウターリード１５の曲げ加工が実施される。

このＳ３の封止工程後からＳ４のアフターキュア工程の前後の工程間の移動、保管時に温度差が発生し、高温状態（１６０〜１８０℃）から常温状態（２０〜３５℃の温度）への温度変化に伴う封止樹脂１８の内部応力（樹脂封止された半導体装置２０とリードフレーム１０の線膨張係数の差による応力と、封止樹脂１８の硬化時の収縮特性により発生する半導体装置２０自身の応力）により半導体装置２０に反りが発生する。その反りの影響を受けたままＳ６のリード加工工程において半導体装置２０のアウターリード１５の加工が実施される。このリード加工工程では、常温状態でコプラナリティが規格（たとえば６０〜８０μｍ以下）に入るようにリード加工工程を実施するが、Ｓ９の基板実装工程においてリフローにより半導体装置２０が加熱されて高温状態（２２０〜２５０℃前後）となり熱膨張する。ここで封止樹脂１８とリードフレーム１０とは線膨張係数が異なるため、半導体装置２０の反りが増加し、反りの増加と共にアウターリード１５のコプラナリティが規格外に外れてしまい、半田付け不良となるという問題がある。

この問題は特に昨今の薄型で多ピンのサイズの大型な半導体装置、たとえばＱＦＰ（ＱｕａｒｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）パッケージと呼ばれ大きさが２４ｍｍ×２４ｍｍ角で２１６ピンタイプなどの半導体装置に顕著に発生する。

図１６に従来の半導体装置２０の製造方法における半導体装置２０の反りによるアウターリード１５のコプラナリティを示している。すなわち、図１６（ａ）に示すように、常温状態で基板２２に半導体装置２０を実装したときは、基板２２上に塗布された半田２３の上に半導体装置２０のアウターリード１５が完全に密着している。しかし、リフローによる高温状態になると、図１６（ｂ）に示すように、半導体装置２０に反りが発生する。その結果、半導体装置２０が常温に冷却されると、図１６（ｃ）に示すように、アウターリード１５のコプラナリティが悪化してアウターリード１５が半田２３から浮き上がる現象が発生する。

この問題に対処するためにたとえば特許文献１に提案された製造方法があり、これを図１７，図１８に示す。この製造方法では、個片化工程と検査工程の間にエージング工程を追加している。このエージング工程において、半導体装置２０を基板（またはステンレス製ジグ）上に載せてリフローを行い、リフローから出た時に半導体装置２０の上面が早く冷却されて収縮し、下面は基板との間にこもる熱により冷却が遅いため、半導体装置２０の反りが下向きに変化する。その反りの状態でアウターリード１５のコプラナリティを修正し、コプラナリティの精度を向上させる。

以上が従来の半導体装置の製造方法であり、ここでアウターリード１５のコプラナリティは、たとえば常温時に６０〜８０μｍ、実装時８０〜１００μｍである。
特開２０００−１２５６５

上述した従来の図１６（ａ）〜（ｃ）では、基板実装工程時のリフローによる高温（２２０〜２５０℃）状態で、半導体装置２０の内部応力の変化により常温時と異なる半導体装置２０の反りが発生し、これによりアウターリード１５のコプラナリティが悪化する。

また特許文献１に記載されたエージング工程では、図１８（ａ）〜（ｆ）に示すように、半導体装置２０のリフロー後の冷却速度により生じる半導体装置２０の反り状態で、アウターリード１５のコプラナリティを修正し揃えることにより、リフロー時の半導体装置２０の反りの影響を受けにくくしている。しかし、実際の基板実装工程におけるリフローの高温状態（２２０〜２５０℃）で発生する半導体装置２０の反りについては配慮されていない。すなわち、図１８（ｅ），（ｆ）に示すように、基板実装工程時のリフローによる高温状態で半導体装置２０に反りが発生した場合、半田２３が硬化する前にアウターリード１５が基板２２から浮き上がり、半田２３はアウターリード１５側と基板２２側とに一旦分離される。そして半導体装置２０がリフロー後に冷却されて常温へ戻り、半導体装置２０の反りがリフロー前の水平に戻った時には、基板２２の半田２３とアウターリード１５の半田２３が硬化した状態で水平に戻ることになり、接触はしているが半田付けとしては不良となってしまう。このように、半導体装置２０のアウターリード１５のコプラナリティは、リフローによる高温状態の半導体装置２０の反り変化時においても、従来のコプラナリティの規格以内でなければ半導体装置２０の実装性は改善されず、したがって、高温状態でのコプラナリティも常温時のレベルの６０〜８０μｍが必要となる。

そこで本発明は、反りの発生の原因となる半導体装置の封止樹脂とリードフレームの線膨張係数の差による応力の緩和を実現することで、基板実装工程時のリフローによる高温状態の半導体装置の反りを減少させて、アウターリードのコプラナリティの精度を向上させ、半田の密着性がよく実装による歩留の向上を図ることができる半導体装置の製造方法および製造設備を提供することを目的とする。

請求項１記載の半導体装置の製造方法は、リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止して半導体装置を形成した後、樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリード間を連結するタイバーを切断する高温分断工程を行うものである。

請求項２記載の半導体装置の製造方法は、リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止して半導体装置を形成した後、樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリードと前記リードフレームとを接続するリード接続部を切断する高温分断工程を行うものである。

請求項３記載の半導体装置の製造方法は、リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止して半導体装置を形成した後、樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリードを折り曲げる高温加工工程を行うものである。

請求項４記載の半導体装置の製造方法は、リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止して半導体装置を形成した後、樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリード間を連結するタイバーを切断するとともに、前記アウターリードと前記リードフレームとを接続するリード接続部を切断する高温分断工程を行い、さらに前記高温の温度領域内で、前記アウターリードの折り曲げを行う高温加工工程を行うものである。

請求項５記載の半導体装置の製造方法は、高温加工工程を行った後、半導体装置を常温に戻して封止樹脂を完全に硬化するアフターキュア工程を行うものである。
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を実施するための半導体装置の製造設備であって、高温分断工程でタイバーとリード接続部とを切断する切断金型と、高温加工工程でアウターリードの折り曲げを行う加工金型のそれぞれの上型と下型の少なくとも一方に、封止樹脂の硬化温度より高くかつ半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持可能な熱源装置を設けたものである。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を実施するための半導体装置の製造設備であって、高温分断工程でタイバーとリード接続部とを切断する切断装置と、高温加工工程でアウターリードの折り曲げを行う加工装置とを閉鎖された空間内に設置し、前記空間に、その雰囲気温度を封止樹脂の硬化温度より高くかつ半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持可能な熱源装置を設けたものである。

請求項８記載の発明は、空間内が不活性ガスに満たされたものである。

請求項１記載の発明によれば、高温分断工程において、封止樹脂の硬化温度より高く半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内で、封止樹脂を囲むタイバーの切断を行ってアウターリードをそれぞれ分断するので、樹脂封止された半導体装置とリードフレーム間に発生する最大応力を緩和して、高温状態の半導体装置の反り量を減少させることができる。また前記高温の温度領域は、半導体装置を基板に実装する時のリフローによる高温状態と酷似しており、リフローによる高温状態においても半導体装置の反り量を減少でき、リフロー時のアウターリードのコプラナリティの精度を向上することができる。これにより半田の密着性が良好となり、実装による歩留の向上を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、高温分断工程において、封止樹脂の硬化温度より高く半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内で、リード接続部の切断を行って封止樹脂部分とリードフレームとを分断するので、樹脂封止された半導体装置とリードフレーム間に発生する最大応力を緩和して、高温状態の半導体装置の反り量を減少させることができる。また前記高温の温度領域は、半導体装置を基板に実装する時のリフローによる高温状態と酷似しており、リフローによる高温状態においても半導体装置の反り量を減少でき、リフロー時のアウターリードのコプラナリティの精度を向上することができる。これにより半田の密着性が良好となり、実装による歩留の向上を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、高温加工工程において、封止樹脂の硬化温度より高く半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域で、アウターリードの折り曲げ加工を行う。前記高温の温度領域は、半導体装置を基板に実装する時のリフローによる高温状態と酷似しているため、リフローによる高温状態の半導体装置の反り状態を再現しながらアウターリードの折り曲げを実施していることになる。したがって、実際に基板に半導体装置を実装する時のリフローによる高温状態で、アウターリードのコプラナリティの精度を向上させることができ、これにより半田の密着性が良好となり、実装による歩留の向上を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、封止樹脂の硬化温度より高く半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い温度領域で、高温分断工程でタイバーとリード接続部とをそれぞれ切断することにより、樹脂封止された半導体装置とリードフレーム間に発生する最大応力を効果的に緩和して、高温状態の半導体装置の反り量を減少させることができる。また前記高温の温度領域は、半導体装置を基板に実装する時のリフローによる高温状態と酷似しており、リフローによる高温状態の半導体装置の反り状態を再現しながら高温分断工程でタイバーおよびリード接続部の切断を行し、高温加工工程でアウターリードの曲げ加工を実施していることになる。したがって、実際に前記半導体装置を基板に実装する時のリフローによる高温状態で、半導体装置の反り変化を減少させて規格以内とすることができ、さらにアウターリードのコプラナリティを向上させることができる。これにより半田の密着性が良好となり、実装による歩留の向上を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、アフターキュア工程において、半導体装置を高温状態から常温に戻して封止樹脂を硬化する時に、半導体装置の周囲を囲むタイバーが切断されるとともに、リード接続部が切断されてアウターリードとリードフレームとが分断されているので、半導体装置とリードフレームの間に収縮により発生する応力を、アウターリードとタイバーとが連結されかつリード接続部が連結された従来の半導体装置に比較して小さくすることができ、常温状態における半導体装置の反り量を小さくすることができる。これにより、常温状態とリフローの高温状態との間で半導体装置の反り量の変化を減少させて半田の密着性を向上させ、実装による歩留の向上を図ることができる。

請求項６記載の発明によれば、切断金型および加工金型のそれぞれの上型と下型の少なくとも一方に熱源装置を設けて、半導体装置を封止樹脂の硬化温度より高く半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域に保持するので、タイバーとリード接続部を切断する高温分断工程と、アウターリードを折り曲げる高温加工工程とを良好に実施することができる。

請求項７記載の発明によれば、切断金型および加工金型が設置された空間に熱源装置を設けて、前記空間の雰囲気温度を半導体装置を封止樹脂の硬化温度より高く半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域を保持するので、半導体装置の工程間の移動時の温度低下をなくし、タイバーおよびリード接続部を切断する高温分断工程と、アウターリードを折り曲げる高温リード折り曲げ工程とを良好に実施することができる。

請求項８記載の発明によれば、空間を不活性ガス雰囲気とすることで、アウターリードの酸化を防止することができ、基板実装工程において半田による接続不良を防止することができる。

［実施の形態］
本発明に係る半導体装置の実施の形態を図１〜図７を参照して説明する。なお、従来例の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略し、また従来例と同一となる図９〜図１４を参照して説明する。

図１に示すように、Ｓ１１のダイスボンド工程，Ｓ１２のワイヤーボンド工程、Ｓ１３の封止工程は、従来のＳ１のダイスボンド工程、Ｓ２のワイヤーボンド工程、Ｓ３の封止工程とそれぞれ同様に実施される。また本発明に係るＳ１４の高温分断工程とＳ１５の高温加工工程は、封止樹脂１８の硬化温度（たとえば１６０〜１８０℃）以上で基板実装工程のリフローによる温度（たとえば２２０〜２５０℃）以下の高温の温度領域で行われる。さらにＳ１６のアフターキュア工程、Ｓ１７の個片化工程、Ｓ１８の検査工程およびＳ１９の基板実装工程は、Ｓ４のアフターキュア工程、Ｓ７の個片化工程、Ｓ８の検査工程およびＳ９の基板実装工程とそれぞれ同様に行われる。

ここでＱＦＰパッケージの半導体装置２０の製造方法を説明する。
Ｓ１１のダイスボンド工程では、図９に示すたとえば厚さが０．１５ｍｍ程度の薄板状の部材で、鉄や銅、または鉄とニッケルの合金などによって形成されたリードフレーム１０が使用され、図１０に示すように、このリードフレーム１０に形成されたアイランド１３に半導体素子１１を接着剤などにより取り付ける。

Ｓ１２のワイヤーボンド工程では、半導体素子１１の電極パッド１２とインナーリード１４とを金属細線２１で接続する。
Ｓ１３の封止工程では、図４（ａ）に示す前記封止装置３１を用いて、図１１に示すように、アイランド１３、半導体素子１１、電極パッド１２、金属細線２１およびインナーリード１４を封止樹脂（エポキシ等の熱硬化性樹脂）１８で封入する。このときの封止金型３２の温度は、エポキシ等の熱硬化性樹脂の場合１６０〜１８０℃で封止樹脂１８の硬化温度と等しく、封止樹脂１８を封止金型３２内に注入後、樹脂硬化が完了するまで封止金型３２内で封止樹脂１８を保持し封止工程が完了する。この封止工程が完了された封止樹脂１８は、内部に至るまでほぼ固体化している状態にあるが、重合反応が完全に完了していない状態にある。

また封止樹脂１８により封止された半導体装置２０（ここでは封止樹脂１８により封止されたアイランド１３、半導体素子１１、電極パッド１２、金属細線２１およびインナーリード１４と、封止樹脂１８の周囲のアウターリード１５をいい、パッケージともいう）は、図１１に示すように、アウターリード１５間と、アウターリード１５と吊りリード１６の間にそれぞれタイバー１９が連結されて半導体装置２０の外周を囲み、封止樹脂１８の流れを止める封止領域１８ａを形成している。またアウターリード１５の先端部の変形をなくすために、各アウターリード１５の先端部が四辺の対応部分ごとに先端保持部１５ａを介して一体に連結されている。さらに前記各先端保持部１５ａとリードフレーム１０とが単数または複数（図ではそれぞれ２個）のリード接続部１７により連結されている。

Ｓ１４の高温分断工程およびＳ１５の高温加工工程では、樹脂封止された半導体装置２０の温度を、封止樹脂１８の硬化温度より高く、かつ基板実装工程において半導体装置２０を基板２２に実装する時のリフローの温度以下の高温の温度領域、たとえば１６０℃〜２５０℃の範囲に保ち、この高温の温度領域内で実施される。

Ｓ１４の高温分断工程では、前記高温の温度領域内で、タイバー１９を切断すると同時にリード接続部１７を切断する。さらにＳ１５の高温加工工程では、同様の高温の温度領域内でアウターリード１５をガルウイング形状などに適宜折り曲げ加工する。

すなわち、Ｓ１４の高温分断工程において、封止樹脂１８とリードフレーム１０との線膨張係数の差がもっとも大きくなる高温の温度領域内でタイバー１９を切断し、さらにリード接続部１７を切断することにより、半導体装置２０は四隅位置の４本の吊りリード１６のみでリードフレーム１０に連結されることになる。これにより前記線膨張係数の差に起因して封止樹脂１８とリードフレーム１０の間に発生する応力、すなわち、線膨張係数がリードフレーム１０より大きい封止樹脂１８を有する半導体装置２０がリードフレーム１０に拘束されて生じる応力を緩和することができ、これにより高温状態の半導体装置２０の反り量を減少させることができる。

さらにＳ１５の高温加工工程では、Ｓ１９の基板実装工程でのリフローによる高温状態と酷似した高温の温度領域として、リフローによる高温状態の半導体装置２０の反り状態を再現しながら、アウターリード１５の曲げ加工を実施している。したがって、高温分断工程時および高温加工工程時における半導体装置２０の反り量から、基板実装工程時のリフローによる高温状態の半導体装置２０の反り量への変化を大幅に減少させることができる。これによりアウターリード１５のコプラナリティの精度を向上させることができ、基板実装工程における半田２３の密着性が改善されて実装による歩留の向上を図ることができる。

Ｓ１６のアフターキュア工程では、封止樹脂１８の重合反応を完了させて完全硬化を行う工程であり、たとえば１６０〜１８０℃前後の高温槽内にて２〜８時間程度放置して実施する。この時の半導体装置２０は、図３に示すように、既にタイバー１９とリード接続部１７が切断されてアウターリード１５とリードフレーム１０が分断され、半導体装置２０が四隅の吊りリード１６でのみ連結されているため、高温状態から常温状態に冷却されることにより、リードフレーム１０と半導体装置２０の間に生じる応力が大幅に減少されて、常温時の半導体装置２０の反り量が低減される。

これは、図１１に示す従来のリードフレーム１０と半導体装置２０のように、半導体装置２０の外周でタイバー１９により、アウターリード１５間とアウターリード１５および吊りリード１６間がそれぞれに連結され、さらにアウターリード１５の先端保持部１５ａとリードフレーム１０とがリード接続部１７を介して連結された状態で高温から常温に冷却されるのに比較して、冷却される時にリードフレーム１０と半導体装置２０の線膨張係数の差により発生する応力を大幅に減少させることができるためである。

Ｓ１７の個片化工程では、先端保持部１５ａを含むアウターリード１５の先端部が切断されて所定の長さに切り揃えられ、さらに吊りリード１６が基端部で切断されて半導体装置２０がリードフレーム１０から完全に切り離される。

Ｓ１８の検査工程では、半導体装置２０の電気特性を測定して良品、不良品の分離を実施する。さらにＳ１９の基板実装工程では、半導体装置２０を基板２２に実装する。この時、リフローにより半田（接合材）２３を溶融させ、基板２２とアウターリード１５とを接続する。

上記半導体装置２０の製造方法に使用する製造設備を説明する。
図４（ａ）に示すように、Ｓ１３の封止工程を行う封止装置３１の封止金型３２は、上型３２ｕ内および下型３２ｄ内に、封止金型３２を封止樹脂１８の硬化温度以上に加熱可能な熱源装置３３がそれぞれ設けられている。

またＳ１４の高温分断工程を行う切断装置４１は、図４（ｂ）に示すように、半導体装置２０を封止樹脂１８の硬化温度以上で、基板実装工程でのリフローの温度以下の高温の温度領域（たとえば１６０〜２５０℃）に加熱可能な高温の温度領域に保持するために、切断金型４２内に熱源装置４３が設けられており、前記熱源装置４３は、切断金型４２の上型４２ｕおよび下型４２ｄの両方にそれぞれ設けられている。なお、図５（ａ）に示すように、下型４２ｄにのみ熱源装置４３を設けてもよいし、図示しないが上型４２ｕにのみ熱源装置４３を設けてもよい。また図２は、切断金型４２の下型４２ｄ上に配置した切断前の半導体装置２０の平面図であり、切断金型４２には、タイバー１９を切断するタイバー切断刃４２ａと、リード接続部１７を切断するリード接続部切断刃４２ｂが上型４２ｕおよび下型４２ｄにそれぞれ設けられている。

Ｓ１５の高温加工工程を行う加工装置５１は、図４（ｃ）に示すように、半導体装置２０を封止樹脂１８の硬化温度以上で、基板実装工程でのリフローの温度以下の高温の温度領域（たとえば１６０〜２５０℃）に加熱可能な高温の温度領域に保持するために、リード加工金型５２内に熱源装置５３が設けられており、熱源装置５３はリード加工金型５２の上型５２ｕおよび下型５２ｄの両方にそれぞれ設けられている。なお、図６（ｂ）に示すように、下型５２ｄにのみ熱源装置５３を設けてもよいし、図示しないが上型５２ｕにのみ熱源装置５３を設けてもよい。またここでは熱源装置４３，５３により金型４２，５２の全体を加熱するようにしたが、半導体装置２０と接触する部分のみを加熱するように構成してもよい。

前記熱源装置４３，５３は、高温分断工程および高温加工工程における要求温度が最大２５０℃であるため、温度制御の必要範囲を考慮して最大３００℃に加熱可能な能力を有するものであればよく、たとえば電熱ヒータやカートリッジヒータ、シートヒータ、赤外線ヒータ、電磁誘導式ヒータが採用される。

また前記記封止装置３１、切断装置４１および加工装置５１は、それぞれ通常の作業室に設置してもよいが、ここでは図５に示すように、閉鎖された高温作業室（空間）６１内に設置している。そしてこの高温作業室６１には、高温作業室６１の雰囲気温度を、封止樹脂１８の硬化温度以上で基板実装工程のリフローによる温度以下の高温の温度領域（たとえば１６０〜２５０℃）に保持できる熱源装置６２を設けている。これにより、封止装置３１と切断装置４１の間、および切断装置４１と加工装置５１の間の搬送時や加工時に半導体装置２０が冷却されるのが防止され、封止工程の終了後から高温切断工程および高温加工工程において、半導体装置２０の温度を安定して前記高温の温度領域に保持することができる。ここで高温作業室６１を加熱する熱源装置６２は、高温作業室６１の空気を高温に加熱し前記温度領域に保持可能なものであればどのような形式であってもよく、特に限られるものではない。

さらに図７に示すように、前記高温作業室６１に不活性ガス供給装置７１を設けて、たとえば窒素ガスなどの不活性ガス７２の雰囲気にするようにしてもよい。前記熱源装置６２により前記高温の温度領域に保持された不活性ガス７２の雰囲気下で封止工程、高温切断工程および高温加工工程を実施することで、アウターリード１５の酸化防止の効果を持たせることができ、Ｓ１９の基板実装工程におけるアウターリード１５と基板２２との半田２３による接続を良好に行うことができる。

なお、封止装置３１、切断装置４１および加工装置５１が高温作業室６１に設置されていない場合には、半導体装置２０を封止金型３２から切断金型４２に、また切断金型４２から加工金型５２に移動させる時に、半導体装置２０の温度が周辺温度（常温２０〜３５℃）により冷却されない時間内（たとえば１〜２sec程度）で移動させる。

上記実施の形態によれば、封止樹脂１８の硬化温度以上で基板実装工程のリフローによる温度以下の高温の温度領域（たとえば１６０〜２５０℃）内で、Ｓ１４の高温分断工程において、半導体装置２０の周囲を囲みアウターリード１５間を連結するとともにアウターリード１５と吊りリード１６とを連結するタイバー１９を切断するとともに、アウターリード１５のリード保持部１５ａとリードフレーム１０とを連結するリード接続部１７を切断することにより、半導体装置２０とリードフレーム１０とを四隅の吊りリード１６のみで連結する。したがって、リードフレーム１０より半導体装置２０が拘束されることがほとんどなくなねので、リードフレーム１０と半導体装置２０の間で線膨張係数の差による生じる応力の影響が緩和されて半導体装置２０の反り量が減少される。さらに、基板実装工程においてリフローによる高温状態にすると半導体装置２０に反りが生じるが、このリフローの高温状態は前記高温の温度領域と酷似しており、リフローの高温状態における半導体装置２０の反り量の変動を減少させることができる。これにより、半導体装置２０の反りによるアウターリード１５の浮きを防止できて半田２３の密着性を向上し、基板実装工程における製品の歩留を向上させることができる。

またユーザーにより行われる基板実装工程であっても、リフローによる高温状態において半導体装置の反り量の変化によるアウターリード１５のコプラナリティの変化を小さくでき、半導体装置２０の反りによりアウターリード１５に浮きが生じて引き起こされる半田付け不良が解決される。

また高温加工工程において、基板実装工程のリフローの高温状態と酷似している前記高温の温度領域において、リフローの高温状態における半導体装置２０の反り状態を再現しながら、アウターリード１５の曲げ加工を実施しているので、基板実装工程時のリフローによる高温状態でアウターリード１５のコプラナリティを向上させることができる。したがって、半田２３の密着性を向上して基板実装工程における製品の歩留を向上させることができる。

さらにＳ１６のアフターキュア工程で封止樹脂１８の完全硬化を行う時に、Ｓ１４の高温分断工程が有効に働く。すなわち、半導体装置２０とリードフレーム１０とをつなぐ部位を４本の吊りリード１６のみとしているので、封止樹脂１８とリードフレーム１０との収縮量との差により発生する応力が減少されて半導体装置２０に影響することがほとんどなくなり、さらに封止樹脂１８と半導体素子１１、アイランド１３の線膨張係数の差により発生する応力が減少されて半導体装置２０自身に影響を与えることがほとんどなくなるので、反りの少ない半導体装置２０を製造することができる。

本発明は、リードフレームを用いてダイスボンド工程や封止工程、リード加工工程、基板実装工程などにより製造される半導体装置において、半導体装置の反りを少なくし、アウターリードのコプラナリティを向上させることが必要な全ての製造方法と製造設備に有効である。

本発明に係る半導体装置の製造方法を示すフロー図である。同製造方法の高温分断工程前で、切断金型の下型上に配置した切断前の半導体装置と、切断装置の下型の切断刃を示す平面図である。同製造方法の高温分断工程後の半導体装置を示す平面図である。同半導体装置の製造設備のうち、封止装置と切断装置と加工装置の他の実施の形態を説明する概略側面図で、（ａ）は樹脂封止を行う封止装置を示し、（ｂ）はタイバーおよびリード接続部を切断する切断装置を示し、（ｃ）はアウターリードを加工する加工装置を示す。同半導体装置の製造設備のうち、封止装置と切断装置と加工装置を高温作業室に設置した状態を説明する概略側面図である。同半導体装置の製造設備のうち、封止装置と切断装置と加工装置を説明する概略側面図で、（ａ）はタイバーを切断する切断装置を示し、（ｂ）はアウターリードを加工する加工装置を示す。同半導体装置の製造設備のうち、封止装置と切断装置と加工装置を、不活性ガス供給装置を有する高温作業室に設置した状態を示す概略側面図である。従来の半導体装置の製造方法を示すフロー図である。従来のリードフレームを示す平面図である。従来のダイスボンド工程を説明する半導体装置とリードフレームの平面図である。従来の封止工程後の半導体装置とリードフレームを説明する平面図である。従来のタイバー切断工程後の半導体装置とリードフレームを説明する平面図である。従来のリード加工工程後の半導体装置とリードフレームの説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＸ−Ｘ矢視図である。従来の個片化工程後の半導体装置とリードフレームの説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＸ−Ｘ矢視図である。従来の個片化工程に使用する個片化装置の説明図である。従来の製造方法による半導体装置の基板実装工程を説明する側面図で、（ａ）は常温の配置状態を示し、（ｂ）はリフローによる高温状態を示し、（ｃ）は基板実装工程後の常温状態を示す。特許文献に記載された従来の半導体装置の製造方法を示すフロー図である。特許文献に記載された従来の半導体装置の製造方法を説明する側面図で、（ａ）は個片化工程後の状態を示し、（ｂ）はエージング工程のリフロ−状態を示し、（ｃ）はエージング工程後の常温状態を示し、（ｄ）はコプラナリティの常温状態での修正状態を示し、（ｅ）は基板実装工程のリフローによる高温状態を示し、（ｆ）は基板実装工程後の常温状態を示す。

符号の説明

１０リードフレーム
１１半導体素子
１３アイランド
１５アウターリード
１５ａリード保持部
１６吊りリード
１７リード接続部
１８封止樹脂
１８ａ封止領域
１９タイバー
２０半導体装置
２１金属細線
２２基板
２３半田
３１封止装置
３２封止金型
３３熱源装置
４１切断装置
４２切断金型
４３熱源装置
５１加工装置
５２加工金型
５３熱源装置
６１高温作業室
６２熱源装置
７１不活性ガス供給装置
７２不活性ガス

Claims

リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止して半導体装置を形成した後、
樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリード間を連結するタイバーを切断する高温分断工程を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止して半導体装置を形成した後、
樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリードと前記リードフレームとを接続するリード接続部を切断する高温分断工程を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止して半導体装置を形成した後、
樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリードを折り曲げる高温加工工程を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
リードフレームのアイランド上に取り付けられた半導体素子を封止樹脂により封止しして半導体装置を形成した後、
樹脂封止された前記半導体装置を、前記封止樹脂の硬化温度より高くかつ当該半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持しつつ、前記封止樹脂の外周に設けられたアウターリード間を連結するタイバーを切断するとともに、前記アウターリードと前記リードフレームとを接続するリード接続部を切断する高温分断工程を行い、
さらに前記高温の温度領域内で、前記アウターリードの折り曲げを行う高温加工工程を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
高温加工工程を行った後、
半導体装置を常温に戻して封止樹脂を完全に硬化するアフターキュア工程を行う
ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を実施するための半導体装置の製造設備であって、
高温分断工程でタイバーとリード接続部とを切断する切断金型と、高温加工工程でアウターリードの折り曲げを行う加工金型のそれぞれの上型と下型の少なくとも一方に、封止樹脂の硬化温度より高くかつ半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持可能な熱源装置を設けた
ことを特徴とする半導体装置の製造設備。
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を実施するための半導体装置の製造設備であって、
高温分断工程でタイバーとリード接続部とを切断する切断装置と、高温加工工程でアウターリードの折り曲げを行う加工装置とを閉鎖された空間内に設置し、
前記空間に、その雰囲気温度を封止樹脂の硬化温度より高くかつ半導体装置を基板に実装する時のリフローの温度より低い高温の温度領域内に保持可能な熱源装置を設けた
ことを特徴とする半導体装置の製造設備。
空間内が不活性ガスに満たされた
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造設備。