JP2008041829A - 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】封止工程時にリードフレームに付着した樹脂バリを良好に除去する。
【解決手段】半導体製造装置１内において、リードフレーム２に搭載された半導体チップをモールド樹脂によりモールドした後、モールド処理時にリードフレーム２の片側長辺に付着した樹脂バリを１枚のリードフレーム２毎に除去し、さらにその後、リードフレーム２のモールド樹脂に対してキュアベーク処理を施す。半導体製造装置１内においては、モールド処理工程、樹脂バリ除去処理工程およびキュアベーク処理工程に渡って、リードフレーム２を可能な限り途切れることのないように連続的に流す。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および半導体製造装置技術に関し、特に、半導体装置の封止技術に関するものである。

半導体装置の製造工程における封止工程は、半導体チップやボンディングワイヤ等を樹脂により封止することで外部からの応力から守り、湿気や汚染物質などから保護するための工程である。封止工程は、複数の半導体チップが搭載されているリードフレームを金型に載置した後、金型により形成されるキャビティ内に樹脂を流し込むことで行われるが、金型内でのキュアベークでは封止樹脂を充分に硬化させるのに時間が不足するため封止工程後に封止樹脂をさらに高温状態でキュアベークするようにしている。

このキュアベーク工程は、封止工程後の複数枚のリードフレームの封止樹脂を一括してキュアベークするバッチ式としている。すなわち、封止工程が終了した複数枚のリードフレームを収容容器に集め、これを一括してキュアベーク用の熱処理室内に搬入し、さらに複数枚のリードフレームの封止樹脂に対して一括して熱処理を施すというものである。

封止工程については、例えば特開平９−１５３５０４号公報（特許文献１）に記載があり、モールド工程の後で、ポストキュア工程の前に、リードフレームに形成されたダム部を除去する技術が開示されている。

また、例えば特開平１０−３３５５６２号公報（特許文献２）には、樹脂成形済のリードフレームを繰り出す繰出部と、この繰出部から繰り出されたリードフレームの樹脂バリを除去するバリ取り部と、このバリ取り部から送出されたリードフレームを水洗する水洗部と、水洗済のリードフレームを収納する収納部とを備え、上記水洗部と、上記収納部との間にリードフレームを乾燥する乾燥部を設けたバリ取り装置が開示されている。

また、例えば特開平５−２９１４８８号公報（特許文献３）には、リードフレームのベーク炉内の高温雰囲気中において、リードフレームを昇降または回転させて搬送する構成が開示されている。
特開平９−１５３５０４号公報 特開平１０−３３５５６２号公報 特開平５−２９１４８８号公報

ところで、上記封止工程後のリードフレームの外周には不要な樹脂（樹脂バリ）が付着している。図２９は封止金型２００の平面図、図３０はその封止金型２００の部分断面図を示している。

上記樹脂バリは、カルブレイク処理した際に封止金型２００のポット２０１から供給された樹脂２０２がランナ２０３を通じてキャビティに向かって流れてくる途中でリードフレーム２０４の外周（片側長辺）と交差するところ（部分Ａ）に取り残しとして形成される。この樹脂バリは、そのままにしておくと異物となり問題を引き起こす原因となるので除去する必要がある。

このような樹脂バリの除去方法について本発明者が検討した方法によれば、上記キュアベーク工程後の複数枚のリードフレームを、その厚さ方向に積み重ねて保持した後、その複数枚のリードフレームの外周に付着した樹脂バリを作業者が一括して除去するようにしている。

しかし、この場合、キュアベーク工程後に樹脂バリを除去するので、樹脂バリがキュアベーク室内で剥離して飛散したり、キュアベーク後の搬送路で剥離したりする問題がある。また、キュアベーク工程後の樹脂バリは充分に硬化しているので除去が難しいという問題がある。ここで、キュアベーク工程の前に樹脂バリを除去することも考えられるが、封止工程直後、キュアベーク工程前の樹脂は柔らかいのでリードフレームを積み重ねると封止樹脂に傷が付き易く、また取り除いたバリの再付着も生じ易い。しかも、キュアベーク工程の前後を問わず複数枚のリードフレームの樹脂バリを一括して除去するのでリードフレーム毎に樹脂の硬化度が違う為、除去ムラが生じるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、封止工程によりリードフレームに付着した樹脂バリを良好に除去することのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明は、リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂により封止する工程と、その封止工程によりリードフレームに付着した樹脂バリを除去する工程と、その封止工程により形成された封止樹脂に熱処理を施す工程とを連続的に順に一貫して行うものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、封止工程においてリードフレームに付着した樹脂バリを除去した後、リードフレームを熱処理部に連続的に搬送し、リードフレームの封止樹脂に対して熱処理を施すことにより、樹脂バリを良好に除去することができる。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

まず、本実施の形態の半導体装置の製造方法で用いる半導体製造装置の構成を説明する。図１は本実施の形態の半導体製造装置１の構成の一例の説明図を示している。なお、図１の矢印Ｂは、リードフレーム（チップ搭載部材）２が搬送される方向を示している。

本実施の形態の半導体製造装置１は、リードフレーム２に実装された半導体チップを、例えば熱硬化性樹脂を主材料とするモールド材によりモールドする装置である。

この半導体製造装置１は、矢印Ｂに示す方向に沿って順に、モールド処理部３、回転テーブル４、樹脂バリ除去処理部５、搬送路６およびキュアベーク処理部（熱処理部）７を有しており、モールド処理、樹脂バリ除去処理およびキュアベーク処理（熱処理）を連続的に一貫して行うことが可能な構成になっている。

上記モールド処理部３は、矢印Ｂに示す方向に沿って順に、ローダ部１０、リードフレーム整列部（以下、単にフレーム整列部という）１１、モールド金型部１２およびカルブレイク部１３を有している。

ここでは、各部において１回で処理されるリードフレーム２の枚数（処理単位）が２枚の場合が例示されている。処理単位を２枚にしたことにより、１枚にした場合に比べて単位時間当たりの処理枚数を増やすことができる上、処理単位を２枚以上にした場合に比べて半導体製造装置１を小型にできる。

ただし、この処理単位は２枚に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば１枚でも良いし、例えば４枚のように２枚以上でも良い。処理単位が１枚の場合、２枚またはそれ以上の場合に比べて半導体製造装置１を小型にできる。また、処理単位が４枚の場合、１枚または２枚の場合に比べて単位時間当たりの処理枚数を増やすことができる。

上記回転テーブル４は、カルブレイク処理が終了したリードフレーム２を、樹脂バリ除去処理部５に引き渡すための構成部である。この回転テーブル４は、樹脂バリ除去処理部５の手前（カルブレイク部１３と樹脂バリ除去処理部５との間）に、半導体製造装置１の設置面内に矢印Ｃで示す方向に回転可能な状態で設置されている。

上記樹脂バリ除去処理部５は、上記モールド処理によりリードフレーム２の外周（片側長辺）に付着した不要な樹脂バリ（サイドバリ、枠バリ）を除去するための処理部である。樹脂バリ除去処理は、１枚のリードフレーム２毎に行われるようになっている。

また、ここでは、樹脂バリ除去処理部５が１台設置されている場合が例示されている。これは、主として半導体製造装置１を小型化するためであるが、本実施の形態の場合は、後述のように、搬送路６を１ラインにしているので、それに合わせたためでもある。すなわち、樹脂バリ除去処理部５は、モールド処理部３から２枚単位で流れてきたリードフレーム２を搬送路６に合わせて１枚だけ流すように調整する機能も有している。ただし、樹脂バリ除去処理部５をモールド処理時の処理単位に合わせて２台配置しても良い。２台配置した場合、１台に比べて単位時間当たりの処理枚数を増やすことができる。

上記搬送路６は、樹脂バリ除去処理が終了したリードフレーム２をキュアベーク処理部７まで自動的かつ連続的に搬送する構成部である。また、搬送路６は、樹脂バリ除去処理後のリードフレーム２をキュアベーク処理部７に搬入するタイミングを調整する機能も有している。すなわち、場合によっては搬送動作を一時的に停止することにより、処理がスムーズに進むように調整することが可能になっている。

また、ここでは、搬送路６が上記のように１ライン配置されている場合が例示されている。これは、主としてキュアベーク処理部７（半導体製造装置１）を小型化するためや搬送路６をキュアベーク処理部７のキュアベーク処理炉内に設置しないようにするためである。ただし、搬送路６をモールド処理単位に合わせて２ライン配置しても良い。この場合、２つの搬送路６を互いに沿うように（平行に）延在させた状態で配置すると良い。搬送路６を２ライン配置した場合、１ラインに比べて単位時間当たりの搬送枚数を増やすことができる。

上記キュアベーク処理部７は、リードフレーム２に形成されたモールド樹脂を充分に硬化させるとともに、モールド樹脂内に含まれる水分等を乾燥させるために、モールド樹脂に対して熱処理を施す処理部であり、キュアベーク処理炉１５と、リードフレーム搬入搬出部（以下、単にフレーム搬入搬出部という）１６と、アンローダ部１７とを有している。

上記キュアベーク処理炉１５は、上記樹脂バリ除去処理後の複数枚のリードフレーム２を収容可能な構成になっており、その複数枚のリードフレーム２のモールド樹脂に対して一括して熱処理を施すことが可能な構成になっている。ここでは、モールド能力（処理枚数／時間）と、キュアベーク能力（キュアベーク時間／収納枚数）との同期を取る（すなわち、モールド能力とキュアベーク能力とが等しくなるようにする）ことにより、モールド処理後のリードフレーム２を可能な限り途切れることなく連続的にキュアベーク処理に移動させることが可能になっている。

上記フレーム搬入搬出部１６は、搬送路６を通じて送られてきたリードフレーム２をキュアベーク処理炉１５内に自動的に搬入したり、キュアベーク処理が終了したリードフレーム２をキュアベーク処理炉１５の外部に自動的に搬出したりする構成部である。ここでは、リードフレーム２の搬入搬出部を共通にすることで半導体製造装置１の小型化を図っている。また、リードフレーム２の搬入搬出は、モールド処理の処理単位枚数に合わせて１回に２枚のリードフレーム２を搬入、搬出するようになっている。これにより、モールド処理からキュアベーク処理までを連続的に行うための初期条件を容易に設定することができる。ただし、モールド処理からキュアベーク処理までを連続的に行うためには、上記のようにモールド能力（処理枚数／時間）と、キュアベーク能力（キュアベーク時間／収納枚数）との同期を取れば良いので、リードフレーム２の搬入搬出を１回に１枚または２枚以上にしても良い。

上記アンローダ部１７は、キュアベーク処理後のリードフレーム２を半導体製造装置１の外部に搬出するための機構部である。通常は、例えば２枚のリードフレーム２を自動的に取り出すようになっているが、長時間ストック（例えば８０枚／１時間）も可能な構成となっている。

次に、上記モールド金型部１２の構成の一例を図２および図３により説明する。図２はモールド金型部１２の平面図、図３は図２のＸ１−Ｘ１の断面図である。

モールド金型部１２は、リードフレーム２に搭載された半導体チップをトランスファーモールド法によりモールドする構成部であり、下金型１２ａと、上金型１２ｂとを有している。

上金型１２ｂの中央（左右の２つのリードフレーム２の配置領域の間）には、リードフレームの長手方向に沿って複数のポット１２ｂ１が形成されている。各ポット１２ｂ１内には、プランジャ１２ｂ２がポット１２ｂ１の内壁面に沿って移動可能な状態で設置されている。

また、上金型１２ｂの成形面（下金型１２ａに対向する面）においてリードフレーム２の配置領域には、複数の上型キャビティ１２ｂ３が行列状に規則的に並んで形成されている。一方、下金型１２ａの成形面（上金型１２ｂに対向する面）には、上金型１２ｂの各ポット１２ｂ１から上型キャビティ１２ｂ３に向かって延在する複数のランナ１２ａ１が形成されている。

次に、上記樹脂バリ除去処理部５の構成の一例を図４、図５および図６により説明する。図４は樹脂バリ除去処理部５の平面図、図５は樹脂バリ除去処理部の側面図、図６は樹脂バリ除去処理時の除去チップの動作説明図である。

樹脂バリ除去処理部５は、リードフレーム２の片側長辺（上記ランナ１２ａ１が交差する部分）にモールド処理により付着した樹脂バリを除去する構成部であり、リードフレーム保持部（以下、単にフレーム保持部という）５ａと、除去チップ（除去部）５ｂと、除去チップ支持部５ｃと、付勢部と、駆動部と、スライダライン５ｄと、集塵ダクト５ｅとを有している。

フレーム保持部５ａは、リードフレーム２を挟み込むようにして保持する構成部である。フレーム保持部５ａは、リードフレーム２の厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面のメタル部分には接触するが、モールド樹脂２０には接触しない状態でリードフレーム２を保持するようになっている。

除去チップ５ｂは、リードフレーム２の片側長辺に直接接触し、その片側長辺に付着する樹脂バリを除去する部材であり、除去チップ支持部５ｃに支持されている。上記付勢部は、除去チップ５ｂがリードフレーム２の片側長辺に一定の圧力で押し当たるように付勢する部材であり、例えばコイルバネによって形成されている。

また、上記駆動部は、除去チップ５ｂおよび除去チップ支持部５ｃをスライダライン５ｄ（またはリードフレーム２の長辺）に沿って往復動作させたり、スライダライン５ｄ（またはリードフレーム２の長辺）に直交する方向に往復動作させたりする機構部である。ここでは、加工点（除去チップ５ｂ）を図６の矢印で示す方向に沿って動作（スクレープ動作）させることが可能となっている。加工点の開始位置は任意に設定可能である。上記集塵ダクト５ｅは、除去チップ５ｂによって削り取られた樹脂バリを集めて廃棄するダクトである。実施例の樹脂バリ除去処理は、固定刃方式の除去チップを使用したがこれは回転方式の切削刃あるいは砥石などを利用することもできる。

次に、上記キュアベーク処理炉１５の構成の一例を図７〜図１０により説明する。図７はキュアベーク処理炉１５の正面側の断面図、図８はキュアベーク処理炉１５の側面側の断面図、図９は図８の領域Ｄの平面図、図１０は図８の領域Ｄの側面図である。

キュアベーク処理炉１５は、その外観を形成する外壁１５ａと、その外壁１５ａで囲まれた室内に設けられた第１室１５ｂおよび第２室１５ｃと、その第１室１５ｂおよび第２室１５ｃを分離する分離壁１５ｄとを有している。なお、キュアベーク処理炉１５内には、例えば４６４枚のリードフレーム２を収容可能である。また、１回のキュアベーク処理時間は、例えば５．８時間程度である。キュアベーク処理温度は、例えば３０〜２００℃に設定可能である。

第１室１５ｂは、複数枚のリードフレーム２のモールド樹脂に対して一括してキュアベーク処理を施すための処理室であり、第２室１５ｃは、キュアベーク処理に必要な構成部を配置するための部屋である。このように第１室１５ｂと第２室１５ｃとを分けることにより、キュアベーク処理を行う第１室１５ｂ内の清浄度を高く保つことが可能になっている。

上記第１室１５ｂには、複数のフレーム保持部１５ｅと、回転ベルト（支持部）１５ｆと、補助ベルト１５ｇと、温度センサ１５ｈとが配置されている。

上記フレーム保持部１５ｅは、樹脂バリ除去処理後のリードフレーム２を保持する部材であり、回転ベルト１５ｆの延在方向に沿って所定の間隔毎に配置されている。各フレーム保持部１５ｅは、回転ベルト１５ｆに対して交差する方向に延びる複数の板状の部材で形成されており、リードフレーム２の第１主面および第２主面を挟み込むように、また、リードフレーム２の長手方向の３箇所を支持するように配置されている。

なお、リードフレーム２の搬入搬出は、図９および図１０に示すように、上記フレーム搬入搬出部１６の搬送アーム１６ａによって自動的に行われるようになっている。すなわち、搬入に際しては、回転ベルト１５ｆの回転動作を一時停止した上で搬送路６上のリードフレーム２を搬送アーム１６ａによって支持してキュアベーク処理炉１５のフレーム保持部１５ｅに収容する。一方、搬出に際しては、同様に回転ベルト１５ｆの回転動作を一時停止した上でフレーム保持部１５ｅ内のリードフレーム２を搬送アーム１６ａによって外部に取り出し、搬送路６に載せる。

上記回転ベルト１５ｆは、上記複数のフレーム保持部１５ｅを支持する部材であり、キュアベーク処理炉１５の設置面に対して交差する面内に沿って図８の矢印Ｅに示す方向に回転するようになっている。ここでは、回転ベルト１５ｆが、モールド処理の処理単位に合わせて、例えば２列並んで配置されている場合が例示されている。この回転ベルト１５ｆは、モータ（駆動部）１５ｉによって回転動作するようになっている。このモータ１５ｉは、第１室１５ｂ内の清浄度を高く保つ観点からキュアベーク処理炉１５の外壁１５ａの外に設置されている。

上記補助ベルト１５ｇは、回転ベルト１５ｆの回転動作により第１室１５ｂの下部に移動してきたリードフレーム２が落下しないように支えるための部材であり、回転ベルト１５ｆの下部側に配置されている。この補助ベルト１５ｇは、回転ベルト１５ｆの回転動作に同期して、リードフレーム２に接する部分において回転ベルト１５ｆの回転方向と同方向に回転するようになっている。補助ベルト１５ｇが固定されていると、回転ベルト１５ｆの回転動作により第１室１５ｂの下部に移動してきたリードフレーム２の外周が補助ベルト１５ｇに接触したときに擦れて異物が発生する場合がある。これに対して、本実施の形態においては、上記のように補助ベルト１５ｇを回転動作させることにより、リードフレーム２の外周が補助ベルト１５ｇとの接触により擦れて異物が発生する問題を抑制または防止することができるようになっている。なお，回転ベルト１５ｆの上昇および降下部分には、フレーム保持部１５ｅよりリードフレーム２が滑り出ないようにに回転ベルト１５ｆあるいはフレーム保持部１５ｅに沿って必要に応じ図示しないガイドが設置されている。

上記温度センサ１５ｈは、第１室１５ｂ内の温度を測定するための部品であり、例えば４箇所に分散されて配置されている。温度センサ１５ｈで測定された情報は、キュアベーク処理部７の主制御部に伝送されるようになっており、第１室１５ｂ内の温度が一定の値になるよう制御されている。

一方、第２室１５ｃには、ヒータ（熱源）１５ｊと、ファン（気流発生部）１５ｋとが配置されている。

ヒータ１５ｊは、複数枚のリードフレーム２のモールド樹脂２０に対して熱処理を施すための熱源であり、キュアベーク処理炉１５（回転ベルト１５ｆ）の上部に設置されている。なお、ヒータ１５ｊをキュアベーク処理炉１５の下部に設置しても良い。

また、ファン１５ｋは、第１室１５ｂ内および第２室１５ｃ内に矢印Ｇで示すような空気流（熱風）を形成する構成部である。このファン１５ｋにより、上記空気流の経路にあるヒータ１５ｊの熱を第２室１５ｃ内から分離壁１５ｄの側壁のフィルタ１５ｍを介して第１室１５ｂ内に運び、第１室１５ｂ内の複数のリードフレーム２のモールド樹脂２０を加熱してキュアベーク処理を施すようになっている（熱風循環加熱方式）。上記空気流（熱風）は、第１室１５ｂ内において複数のリードフレーム２の第１主面および第２主面に沿うように流れる。このファン１５ｋは、モータ１５ｎによって回転動作するようになっている。このモータ１５ｎは、第１室１５ｂ内の清浄度を高く保つ観点からキュアベーク処理炉１５の外壁１５ａの外に設置されている。

なお、フィルタ１５ｍは、異物や汚染物質（化学物質）を捕獲する構成部である。フィルタ１５ｍを用いることにより、第１室１５ｂ内の清浄度を保つことが可能になっている。また、第２室１５ｃ内の空気の一部はダクト１５ｐを通じて外部に排出されるようになっている。

次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法の一例を図１１のフロー図に沿って図１２〜図２３により説明する。

まず、図１２は、図１１のチップ実装工程１００後のリードフレーム２の要部断面図を示している。ここでは、リードフレーム２を用意し、そのチップ搭載部２ａ上に半導体チップ２１を実装する。リードフレーム２は、例えば４２アロイ等のような金属からなり、その厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有している。チップ搭載部２ａの外周の符号の２ｂはリードを示している。

半導体チップ２１は、例えばシリコン（Ｓｉ）単結晶のような半導体基板の主面に所望の集積回路が形成された平面矩形状の半導体小片からなり、その主面を上に向け、かつ、その裏面をチップ搭載部２ａに向けた状態で接着材を介してチップ搭載部２ａの第１主面に実装されている（図１１の工程１００）。

続いて、図１３は図１１のワイヤボンディング工程１０１後のリードフレーム２の要部断面図を示している。ここでは、半導体チップ２１の主面のボンディングパッドと、リードフレーム２のリード２ｂとをボンディングワイヤ２２によって電気的に接続する（図１１の工程１０１）。

その後、ワイヤボンディング工程後のリードフレーム２を上記図１に示した半導体製造装置１に搬送し、ローダ部１０を通じて半導体製造装置１内に搬入する。半導体製造装置１では、ローダ部１０を通じて搬入されたリードフレーム２をフレーム整列部１１に自動的に搬送し、リードフレーム２の配置を整えた後、モールド金型部１２に自動的に搬送する。図１４〜図１６は図１１のモールド工程１０２中のリードフレーム２の要部断面図を示している。

まず、図１４に示すように、リードフレーム２を下金型１２ａの成形面上に載せる。この時、リードフレーム２の半導体チップ２１およびボンディングワイヤ２２が上金型１２ｂの上型キャビティ１２ｂ３の平面範囲内に入るように位置合わせする。なお、下金型１２ａおよび上金型１２ｂは予め加熱されている。

続いて、図１５に示すように、リードフレーム２を下金型１２ａと上金型１２ｂとでしっかりと挟みこむように保持する。この時、下金型１２ａの成形面と、上金型１２ｂの上型キャビティ１２ｂ３との間に、半導体装置の外形を形どるキャビティが形成される。

その後、ポット１２ｂ１、ランナ１２ａ１、ゲートを通じて、図１６に示すように、モールド樹脂２０をキャビティ内に注入する。

次いで、リードフレーム２を図１のカルブレイク部１３に自動的に搬送し、カルブレイク部１３にてカルを除去する（図１１の工程１０２）。この段階で、２つのリードフレーム２の対向する長辺においてランナ１２ａ１と交差する部分に樹脂バリ（サイドバリ、枠バリ）が付着している。

図１７は図１１のモールド工程１０２後のリードフレーム２の要部断面図、図１８は図１１のモールド工程１０２後のリードフレーム２の全体平面図、図１９は図１８のリードフレーム２の側面図を示している。半導体チップ２１およびボンディングワイヤ２２はモールド樹脂２０によってモールドされている。この段階のモールド樹脂２０は重合が充分ではなく、樹脂特性も安定していない。

続いて、モールド工程後の２枚のリードフレーム２を図１の回転テーブル４上に自動的に載せる。回転テーブル４では、図１の下側の１枚目のリードフレーム２を樹脂バリ除去処理部５に自動的に搬送する。続いて、回転テーブル４を矢印Ｃで示す方向に１８０度回転させ、図１の上側の２枚目のリードフレーム２を図１の下側に位置させる。これにより、その２枚目のリードフレーム２の樹脂バリが付着された片側長辺を、樹脂バリ除去処理部５に向ける。その後、２枚目のリードフレーム２を樹脂バリ除去処理部５に自動的に搬送する。このような回転テーブル４を設けたことにより、モールド処理工程後のリードフレーム２を樹脂バリ除去工程に連続的に搬送することができる。また、この段階で、処理単位を２枚から１枚に自動的に変更することができる。

次いで、図２０は図１１の樹脂バリ除去処理工程１０３時の樹脂バリ除去処理部５の平面図、図２１は図２０の樹脂バリ除去処理部５の拡大側面図を示している。

まず、リードフレーム２を、フレーム保持部５ａで挟み込むようにして押さえ、しっかりと固定する。この際、フレーム保持部５ａは、リードフレーム２のメタル部分を押さえている。これは、この段階のモールド樹脂２０は充分に硬化しておらずフレーム保持部５ａで押さえると損傷等が生じてしまうからである。

続いて、除去チップ５ｂを上記付勢部によりリードフレーム２の長辺に押し当てた状態で、除去チップ支持部５ｃをリードフレーム２の長辺に沿って往復運動（スクレープ動作）させる。これにより、リードフレーム２の片側長辺に付着した樹脂バリを除去する（図１１の工程１０３）。

このように、本実施の形態においては、キュアベーク処理工程前に、リードフレーム２の樹脂バリを除去する。すなわち、樹脂が充分に硬化していない段階で樹脂バリを除去するので、樹脂バリを容易に除去することができる。

また、本実施の形態においては、１枚のリードフレーム２毎に樹脂バリを除去する。すなわち、樹脂バリ除去工程において、複数枚のリードフレーム２をその厚さ方向に重ねるようなことがないので、モールド樹脂２０に損傷等を生じさせることなく、樹脂バリを良好に除去することができる。

しかも、１枚のリードフレーム２毎に樹脂バリを除去することにより、複数枚のリードフレーム２の樹脂バリを一括して除去する場合に比べて樹脂バリの除去ムラを低減または無くすことができる。したがって、各々のリードフレーム２の樹脂バリを良好に除去することができる。

その後、樹脂バリ除去後のリードフレーム２を１枚ずつ搬送路６に自動的、かつ、連続的に搬送し、その搬送路６を通じて、図１のキュアベーク処理部７に自動的、かつ、連続的に搬送する。ここで、本実施の形態においては、リードフレーム２の樹脂バリが既に除去されているので、樹脂バリが搬送路６上に落ちて異物になることもないし、落ちた樹脂バリが他のリードフレーム２に再付着するようなこともない。したがって、半導体装置の歩留まりや信頼性を向上させることができる。

次いで、搬送路６を通じてフレーム搬入搬出部１６（図１参照）に送られてくるリードフレーム２をモールド処理工程時の処理単位に合わせて２枚ずつ搬送アーム１６ａ（図９および図１０参照）により取り上げて、キュアベーク処理炉１５内のフレーム保持部１５ｅに自動的に収容する。

この時、搬送路６を通じて送られてくるリードフレーム２のタイミングに応じて、キュアベーク処理炉１５内の回転ベルト１５ｆを回転させ、空のフレーム保持部１５ｅをフレーム搬入搬出部１６に連続的に移動させる。これにより、フレーム搬入搬出部１６に送られてきたリードフレーム２を可能な限り途切れることなく連続的にキュアベーク処理炉１５内に搬入することができる。

キュアベーク処理炉１５では、複数のフレーム保持部１５ｅの各々に収容されたリードフレーム２を回転ベルト１５ｆの回転動作により回転移動させた状態で、複数のリードフレーム２のモールド樹脂２０に対して熱処理を施す。これにより、モールド樹脂２０を充分硬化させる。なお、熱処理温度は、例えば１７５℃程度である（図１１の工程１０４）。

ここで、本実施の形態においては、リードフレーム２の樹脂バリが既に除去されているので、キュアベーク処理炉１５の第１室１５ｂ内で、その樹脂バリが剥離して飛散することもない。したがって、半導体装置の歩留まりや信頼性を向上させることができる。

その後、フレーム保持部１５ｅ内のキュアベーク処理終了後のリードフレーム２を２枚ずつ搬送アーム１６ａ（図９および図１０参照）により取り上げて、搬送路６に載せ、アンローダ部１７に自動的に搬送し、半導体製造装置１の外部に搬出する。

このように本実施の形態によれば、モールド処理工程１０２、樹脂バリ除去処理工程１０３およびキュアベーク処理工程１０４を順に可能な限り途切れることなく連続的に一貫して行うことができる。キュアベーク処理をバッチ式で行う場合、キュアベーク処理前に停滞が生じ、全体的な製造工程の短縮を阻害する。これに対して、本実施の形態では、例えば２枚または１枚のリードフレーム２を、モールド処理工程１０２、樹脂バリ除去処理工程１０３およびキュアベーク処理工程１０４に渡って、可能な限り途切れることなく連続的に流すことができる。このため、工程間の停滞を低減または無くすことができるので、半導体装置の製造時間を短縮することができる。

次いで、リードフレーム２の露出表面に半田や錫等のような金属膜をメッキ法により形成した後（図１１の工程１０５）、リードフレーム２の所定箇所を切断する（図１１の工程１０６）。

図２２は上記のようにして製造された半導体装置２５の全体斜視図、図２３は図２２の半導体装置２５の要部断面図を示している。ここでは、例えばＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）型の半導体装置２５が例示されている。モールド樹脂２０の四側面および裏面からは複数のリード２ｂの一部（電極）が露出されている。リード２ｂの露出表面（切断面を除く）には、上記した半田または錫等のような金属膜２６がメッキ法により形成されている。なお、符号の２７は上記接着材、符号のＢＰは上記ボンディングパッドを示している。

ただし、パッケージ構造はＱＦＮ型に限定されるものではなく種々変更可能であり、ＱＦＰ（Quad Flat Package）型またはＳＯＰ（Small Outline Package）型でも良い。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば本実施の形態の半導体装置の製造方法は、配線基板上に搭載された複数の半導体チップをモールド樹脂により一括してモールドした後、半導体チップ毎に配線基板およびモールド樹脂を切断して複数の半導体装置を製造する方法にも適用できる。

図２４は上記配線基板（チップ搭載部材）２８の全体平面図の一例を示している。配線基板２８は、例えばガラスエポキシ系の樹脂を絶縁基材とするプリント配線基板からなり、その主面上には複数の半導体チップ２１がバンプ電極を介して搭載されている。

図２５は上記配線基板２８をモールド金型部１２に配置した場合の金型の平面図の一例を示している。図２５では、図面を見易くするため配線基板２８上の半導体チップ２１を省略している。また、ここでは、下金型１２ａの中央（左右の配線基板の配置領域の間）に複数のポット１２ａ２が配置され、上金型１２ｂにランナ１２ｂ４が形成されている場合が例示されている。

図２６はモールド処理時の金型の平面図を示している。この場合もポット１２ａ２から供給された樹脂がランナ１２ｂ４を通じてキャビティに注入される途中において配線基板２８の外周（片側長辺）と交差するところ（部分Ａ）に樹脂バリが付着する。

そこで、この場合も、配線基板２８を上記半導体製造装置１に搬入し、前記実施の形態と同様に、モールド処理（図１１の工程１０２）、樹脂バリ除去処理（図１１の工程１０３）およびキュアベーク処理（図１１の工程１０４）を連続的に順に施す。すなわち、モールド処理部３にてモールド処理を施した後、樹脂バリ除去処理部５にて配線基板２８の片側長辺に付着した樹脂バリを除去し、その後、搬送路６を通じてキュアベーク処理部７に搬送して、キュアベーク処理炉１５内にて配線基板２８上のモールド樹脂２８に対してキュアベーク処理を施す。

これにより、前記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、モールド処理工程１０２、樹脂バリ除去処理工程１０３およびキュアベーク処理工程１０４において、配線基板２８を上記リードフレーム２と同様に、例えば２枚または１枚ずつ可能な限り途切れることなく連続的に流すことにより、前記実施の形態と同様に、半導体装置の製造時間を短縮することができる。

図２７はキュアベーク処理工程後の配線基板２８の平面図、図２８は図２７の配線基板２８の側面図を示している。配線基板２８上の複数の半導体チップ２１は１つのモールド樹脂２０によってモールドされている。この後は、半導体チップ２１毎に配線基板２８およびモールド樹脂２０を切断して複数の半導体装置を製造する。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体装置の製造方法に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく種々適用可能であり、例えばセンサ、マイクロマシンまたは液晶装置の製造方法にも適用できる。

本発明は、半導体装置の製造業に適用できる。

本発明の一実施の形態である半導体製造装置の構成例の説明図である。 図１の半導体製造装置のモールド金型部の平面図である。 図２のＸ１−Ｘ１の断面図である。 図１の樹脂バリ除去処理部の平面図である。 図１の樹脂バリ除去処理部の側面図である。 樹脂バリ除去処理時の除去チップの動作説明図である。 キュアベーク処理炉の正面側の断面図である。 キュアベーク処理炉の側面側の断面図である。 図８の領域Ｄの平面図である。 図８の領域Ｄの側面図である。 本実施の形態の半導体装置の製造工程のフロー図である。 図１１のチップ実装工程後のリードフレームの要部断面図である。 図１１のワイヤボンディング工程後のリードフレームの要部断面図である。 図１１のモールド工程中のリードフレームの要部断面図である。 図１４に続くモールド工程中のリードフレームの要部断面図である。 図１５に続くモールド工程中のリードフレームの要部断面図である。 図１１のモールド工程後のリードフレームの要部断面図である。 図１１のモールド工程後のリードフレームの全体平面図である。 図１８のリードフレームの側面図である。 図１１の樹脂バリ除去処理工程時の樹脂バリ除去処理部の平面図である。 図２０の樹脂バリ除去処理部の拡大側面図である。 本実施の形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の全体斜視図である。 図２２の半導体装置の要部断面図である。 本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造工程における配線基板の全体平面図である。 図２４の配線基板をモールド金型部に配置した場合の金型の平面図である。 モールド処理時の金型の平面図である。 キュアベーク処理工程後の配線基板の平面図である。 図２７の配線基板の側面図である。 封止金型の平面図である。 図２９の封止金型の部分断面図である。

符号の説明

１ 半導体製造装置
２ リードフレーム（チップ搭載部材）
２ａ チップ搭載部
２ｂ リード
３ モールド処理部（封止処理部）
４ 回転テーブル
５ 樹脂バリ除去処理部
５ａ リードフレーム保持部（保持部）
５ｂ 除去チップ（除去部）
５ｃ 除去チップ支持部
５ｄ スライダライン
５ｅ 集塵ダクト
６ 搬送路
７ キュアベーク処理部（熱処理部）
１０ ローダ部
１１ リードフレーム整列部
１２ モールド金型部
１２ａ 下金型
１２ａ１ ランナ
１２ａ２ ポット
１２ｂ 上金型
１２ｂ１ ポット
１２ｂ２ プランジャ
１２ｂ３ 上型キャビティ
１２ｂ４ ランナ
１３ カルブレイク部
１５ キュアベーク処理炉
１５ａ 外壁
１５ｂ 第１室
１５ｃ 第２室
１５ｄ 分離壁
１５ｅ リードフレーム保持部
１５ｆ 回転ベルト（支持部）
１５ｇ 補助ベルト
１５ｈ 温度センサ
１５ｉ モータ
１５ｊ ヒータ（熱源）
１５ｋ ファン（気流発生部）
１５ｍ フィルタ
１５ｎ モータ
１５ｐ ダクト
１６ リードフレーム搬入搬出部
１６ａ 搬送アーム
１７ アンローダ部
２０ モールド樹脂
２１ 半導体チップ
２２ ボンディングワイヤ
２５ 半導体装置
２６ 金属膜
２７ 接着材
２８ 配線基板（チップ搭載部材）
２００ 封止金型
２０１ ポット
２０２ 樹脂
２０３ ランナ
ＢＰ ボンディングパッド

Claims (21)

1. （ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有するリードフレームの一部および前記リードフレームの第１主面に搭載された半導体チップを樹脂により封止する工程、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記リードフレームに付着する樹脂バリを除去する工程、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記（ａ）工程により形成された封止樹脂に対して熱処理を施す工程を有し、
   前記（ａ）工程、前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程を一貫して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記樹脂バリは前記リードフレームの外周に付着したものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｂ）工程においては、１枚のリードフレーム毎に前記樹脂バリを除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記（ａ）工程のリードフレームを前記（ｂ）工程の樹脂バリ除去工程に連続的に搬送し、前記（ｂ）工程の樹脂バリ除去工程後のリードフレームを前記（ｃ）工程の熱処理工程に連続的に搬送することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｃ）工程においては、前記リードフレームを１枚ずつまたは２枚ずつ熱処理部に搬入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｃ）工程においては、前記リードフレームを、前記（ａ）工程での封止処理枚数に合わせて熱処理部に搬入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. （ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有するリードフレームの一部および前記リードフレームの第１主面に搭載された半導体チップを樹脂により封止する工程、
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記リードフレームに付着する樹脂バリを除去する工程、
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記（ａ）工程により形成された封止樹脂に対して熱処理を施す工程を有し、
   前記（ａ）工程、前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程は、半導体製造装置において一貫して行うものであり、
   前記半導体製造装置は、
   前記（ａ）工程を行う封止処理部と、
   前記封止処理部の後段に設置され、前記（ｂ）工程を行う樹脂バリ除去処理部と、
   前記樹脂バリ除去処理部の後段に設置され、前記（ｃ）工程を行う熱処理部と、
   前記樹脂バリ除去処理部および前記熱処理部の間に設置され、樹脂バリ除去工程後のリードフレームを前記熱処理部まで自動的に搬送する搬送部とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記樹脂バリは前記リードフレームの外周に付着したものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｂ）工程においては、１枚のリードフレーム毎に前記樹脂バリを除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記（ａ）工程のリードフレームを前記（ｂ）工程の樹脂バリ除去工程に連続的に搬送し、前記（ｂ）工程の樹脂バリ除去工程後のリードフレームを前記搬送路を通じて前記（ｃ）工程の熱処理工程に連続的に搬送することを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記（ａ）工程においては、前記リードフレームを１枚ずつまたは２枚ずつ熱処理部に搬入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｃ）工程においては、前記リードフレームを、前記（ａ）工程での封止処理枚数に合わせて熱処理部に搬入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
    前記熱処理部は、前記樹脂バリ除去工程後の複数枚のリードフレームを収容可能な構成とされており、
    前記（ｃ）工程においては、前記熱処理部に搬入された複数枚のリードフレームの封止樹脂に対して熱処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程においては、前記熱処理部に搬入された複数枚のリードフレームを、前記熱処理部の設置面に対して交差する面内に回転移動させた状態で、前記複数のリードフレームの封止樹脂に対して熱処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
15. （ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有するリードフレームの一部および前記リードフレームの第１主面に搭載された半導体チップを樹脂により封止する封止処理部と、
    （ｂ）前記封止処理部の後段に設置され、前記リードフレームに付着する樹脂バリを除去する樹脂バリ除去処理部と、
    （ｃ）前記樹脂バリ除去処理部の後段に設置され、前記封止処理部により形成された封止樹脂に対して熱処理を施す熱処理部と、
    （ｄ）前記樹脂バリ除去処理部および前記熱処理部の間に設置され、樹脂バリ除去工程後のリードフレームを前記熱処理部まで自動的に搬送する搬送部とを備えていることを特徴とする半導体製造装置。
16. 請求項１５記載の半導体製造装置において、
    前記樹脂バリ除去処理部は、
    前記リードフレームの第１主面および第２主面に接触した状態で前記リードフレームを挟み込むように保持する保持部と、
    前記リードフレームの外周の樹脂バリを除去する除去部と、
    前記除去部が前記リードフレームの外周に押し当たるように付勢する付勢部と、
    前記除去部を前記リードフレームの外周に押し当てた状態で前記リードフレームの外周に沿って往復運動させる駆動部とを有することを特徴とする半導体製造装置。
17. 請求項１５記載の半導体製造装置において、
    前記熱処理部は、
    前記複数枚のリードフレームを保持する複数のリードフレーム保持部と、
    前記複数のリードフレーム保持部を支持する支持部と、
    前記複数のリードフレーム保持部を、前記熱処理部の設置面に対して交差する面内に沿って回転移動させる駆動部と、
    前記複数枚のリードフレームの封止樹脂に対して熱処理を施すための熱源とを有することを特徴とする半導体製造装置。
18. 請求項１７記載の半導体製造装置において、
    前記熱処理部は、前記複数枚のリードフレームの第１主面および第２主面に沿って気流を生じさせる気流発生部を有することを特徴とする半導体製造装置。
19. 請求項１５記載の半導体製造装置において、前記搬送部は、前記樹脂バリ除去工程後のリードフレームを前記熱処理部まで連続的に搬送する構成を有することを特徴とする半導体製造装置。
20. 請求項１５記載の半導体製造装置において、前記搬送部は、前記樹脂バリ除去工程後のリードフレームを前記熱処理部に搬入するタイミングを調整する構成を有することを特徴とする半導体製造装置。
21. （ａ）厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する第１主面および第２主面を有するチップ搭載部材の一部および前記チップ搭載部材の第１主面に搭載された半導体チップを樹脂により封止する工程、
    （ｂ）前記（ａ）工程の後、前記チップ搭載部材に付着する樹脂バリを除去する工程、
    （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記（ａ）工程により形成された封止樹脂に対して熱処理を施す工程を有し、
    前記（ａ）工程、前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程を一貫して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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