JP2008060193A - リードフレームおよびそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストを増加させることなく、封止樹脂部に欠けなどを生じさせないで、ゲートの部分だけをゲート残りが無いように完全に除去することができる構造の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の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体素子を複数個搭載して樹脂により一括封止する樹脂封止型の半導体装置の製造に用いられるリードフレームであって、樹脂により封止する際の金型のゲート５とキャビティ（封止樹脂部３の部分）との接合部の位置に一端部が一致し、幅ｗを介した他端部が封止樹脂部３側に位置するスリット１ｂまたは凹部が、位置決め孔１ａとは別に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数個の半導体素子（半導体チップ）を搭載し、一括で樹脂封止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の製造方法に関する。さらに詳しくは、樹脂封止後のゲートを除去する際に、ゲート残りや封止樹脂部の欠けなどを引き起こすことのないような構造に形成された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の製造方法に関する。

近年、電子機器の小形化および高機能化に伴い、半導体装置も小形化およびローコスト化が要求され、リードフレームに複数個の半導体素子を搭載して一括で樹脂封止し、切断して各半導体装置を製造する方法が採られている。この方法を採用することにより、半導体装置の種類が変っても、封止金型を共用しながら、分割時に所望の大きさの半導体装置を形成することができ、半導体装置の形状ごとに封止金型を用意する必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。

しかし、半導体装置の種類が異なり、リードフレームに搭載される複数個の半導体素子のピッチが異なると、リードフレーム１に設けられる位置決め孔１ａのピッチも変り、樹脂封止をする際にゲート５の下に位置決め孔１ａが来ることがある。そうすると、ゲート５の一部がその位置決め孔１ａ内に入り込んでリードフレーム１との密着性が強固になるため、図５（ａ）に示されるように、ゲート５を除去する際にゲート残り５ａが生じる。そのため、図５（ｂ）に示されるように、位置決め孔１ａが封止樹脂部３の中に位置するように、位置決め孔１ａをリードフレームの中心部側に形成することが行われている（たとえば特許文献１参照）。

しかし、ゲート５とリードフレーム１との接触部分は、接触部のゲートの全体に亘って同じ強度で接着しており、また、ゲート５と封止樹脂部３との接触部は同じ樹脂で一体であり、しかも近年の電子部品の小形化、薄型化に伴い、封止樹脂部３の厚さは０.３ｍｍ
程度で、ゲート５の厚さも０.１ｍｍ程度と非常に薄いため、ゲート５を除去する際に、
ゲート５部だけを完全に除去することはできず、図５（ｃ）に示されるように、一部が残存してゲート残り５ａが生じたり、図５（ｄ）に示されるように、封止樹脂部３の一部が欠けて樹脂欠け５ｂが生じたりすることがある。
特開２００２−２４６４０３号公報

前述のように、樹脂封止後にゲート部やランナー部を除去する際に、その一部が残存したり、封止樹脂部の一部が欠けたりすることがあるが、ゲートの一部が残存して樹脂バリができていると、レーザマーク装置によるマーキング工程で脱落することがあり、マーク対象の封止樹脂部の表面を汚染させるという問題を有している。とくに、前述のように、近年の半導体装置の超薄型化に伴い、僅かなゲート残りでも搬送時などに支障となり、完全に取り除くことが要求されている。

また、封止樹脂部に欠けが生じると、内部のワイヤボンディング部などに支障を来たすため、その影響を防止しようとすると、ゲート部側の樹脂封止部を多くする必要があり、半導体装置を形成するエリアが小さくなるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、製造コストを増加させる
ことなく、封止樹脂部に欠けなどを生じさせないで、ゲートの部分だけをゲート残りが無いように完全に除去することができる構造の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の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によるリードフレームは、半導体素子を複数個搭載して樹脂により一括封止する樹脂封止型の半導体装置の製造に用いられるリードフレームであって、前記樹脂により封止する際の金型のキャビティと樹脂注入用ゲートとの接合部に端部が位置し、該接合部から前記キャビティ内に幅を有するスリットまたは凹部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明による半導体装置の製造方法は、半導体素子を複数個搭載して樹脂により一括封止する樹脂封止型の半導体装置の製造方法であって、複数のダイパッド部、リード部およびこれらを支持するフレーム枠部が形成されると共に、樹脂封止されたときのゲートと封止樹脂部との境界に一端部を有し、該封止樹脂部内に幅を有するスリットまたは凹部が形成されるリードフレームを準備し、該リードフレームに半導体素子を搭載した後、前記スリットまたは凹部の一端部がゲートとキャビティの接合部にほぼ一致し、かつ、他端部が前記キャビティ内に位置するように封止金型で前記リードフレームを挟持し、該キャビティ内に封止用の樹脂を注入し、一括封止することを特徴とする。

本発明のリードフレームによれば、樹脂封止する際の金型のキャビティと樹脂注入用ゲートとの接合部に端部が位置し、その接合部からキャビティ内に幅を有するスリットまたは凹部を形成するのみで、このスリットまたは凹部に封止樹脂を埋め込み、樹脂封止部のゲート側の端部を確実に密着させることができる。

また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、そのようなリードフレームを用いて、スリットまたは凹部の一端部と封止金型のキャビティの端部とが一致するように金型にリードフレームをセッティングして樹脂の注入を行っているため、封止樹脂部のゲートとの接続部から封止樹脂部の一定の範囲は、確実にリードフレームのスリットまたは凹部内に埋め込まれることになり、リードフレーム上に密着しているだけのゲートに比べて密着強度が大きくなり、封止樹脂部の欠けが生じることなく、ゲートのみを確実に除去することができる。

つぎに、図面を参照しながら本発明の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の製造方法について説明をする。図１に、樹脂モールドした状態でモールド金型を除去した断面説明図が、図２に、リードフレームの長手方向の一部を金型のランナー６およびカル部７と共に示した平面説明図が、それぞれ示されている。本発明によるリードフレーム１は、図１および図２に示されるように、半導体素子（図示せず）を搭載して各リード１ｃと図示しないワイヤ等により接続され、図２（ａ）のラインＢで示される内部を樹脂により一括封止し、ラインＤで切断することにより個々の半導体装置を製造するものである。従って、縦横の分割ライン（幅をもたせて２本線で書かれている）Ｄで囲まれた四角い領域が製品エリアとなる。本発明のリードフレーム１は、図２（ａ）のＣ部が図２（ｃ）に拡大図で示されるように、金型のゲート５とキャビティ（ラインＢで囲まれる範囲）との接合部、すなわちゲート５の位置で封止樹脂部３の外周ラインであるラインＢの位置に一端部が一致し、幅ｗを介した他端部がラインＢよりも内部（キャビティ内）に位置するスリット１ｂが、位置決め孔１ａとは別に設けられている。

このスリット１ｂは、その長さＬ（図２（ａ）で上下の長さ）がゲート５の幅に合せて
、たとえば２〜６ｍｍ程度に形成され、その幅ｗ（封止樹脂部３の端部から封止樹脂部３の内部側に形成し得る長さ）は、通常０.２〜１ｍｍ程度に形成される。長さＬは、ゲー
ト５の幅と合っていなくても良いが、極端に短いとゲート残りや封止樹脂部３の欠けが生じやすいので、十分な密着性が得られる範囲でゲート幅以下とするのが好ましい。また、スリット１ｂの幅ｗは、大きくなるとリードフレームの幅を大きくする必要が出てくるため、前述程度の幅で形成される。なお、このスリット１ｂの位置は、ゲートの位置に合せて形成され、半導体素子の種類が変り、半導体素子のピッチが異なる場合でも、このスリット１ｂの位置はモールド用金型に対して、常に同じ位置に形成される。そうすることにより、異なる種類の半導体装置を樹脂モールドする場合でも、同じモールド金型を使用することができ、常にゲート残りや封止樹脂部の欠けを生じさせることなく、ゲートだけを確実に除去することができる。なお、このスリット１ｂは、リードフレームを形成する際のパンチングまたはエッチングの際に同時に形成することができるため、工数増を招くことなく形成することができる。

スリット１ｂ以外のリードフレームは従来のリードフレームと同じ構造であるが、たとえば０.２ｍｍ厚程度の銅合金または鉄およびニッケルの合金からなり、図２（ａ）に示
される幅Ｆが３０〜５０ｍｍ程度で、長さが１００〜２００ｍｍ程度のものが用いられ、両側にフレーム枠（サイドレール）１ｄが設けられ、そのフレーム枠１ｄには、インデックス孔１ｅが設けられている。そして、複数個形成されている製品エリア領域１ｆのそれぞれの中心部に、図示されていないが半導体素子をボンディングすることができるようにダイパッドが設けられ、その周囲にリード端子１ｃが設けられることにより形成されている。このようなリードフレーム１は、パンチングやエッチングなどにより一括して形成される。しかし、リードフレーム１は、このような構造には限定されず、種々の構造のリードフレームを用いることができる。

このようなリードフレームを用いて半導体装置を製造する方法について説明する。まず、ダイパッドに半導体素子（チップ）をダイボンディングし、図示されていないが、その電極端子をリードフレームのリード端子１ｃとワイヤ等により接続して、モールド用金型にセッティングする。図１および図２には金型が図示されていないが、図１および図２（ｂ）の上側に封止樹脂部３の部分をキャビティ（空洞）にすると共に、ゲート５およびランナー部６が空洞とされた上金型と、リードフレーム１の裏面およびリードフレームのない部分はリードフレームの上面に合せた下金型との間にリードフレーム１をセッティングする。この際、リードフレーム１に形成されたスリット１ｂのフレーム枠（サイドレール）１ｄ側の一端部が上金型のキャビティ端部（ゲートとの連結部）と一致するようにリードフレーム１をセッティングする。また、リードフレームの裏面に樹脂が流れ込んで付着しないように、リードフレーム１の裏面に予めバックテープ２を貼り付けておくか、下金型との間に介在させる。

そして、図２（ａ）に示されるカル部７で樹脂を溶融して、ランナー６およびゲート５を介して、モールド用金型のキャビティ内に溶融樹脂を流し込み、キャビティ内に溶融樹脂が充填され、温度を下げて固化した後に金型を除去することにより、図１に示されるように、リードフレーム１上の半導体素子およびワイヤボンディング部を被覆する封止樹脂部３が形成され、その封止樹脂部３と連結して固化したゲート５およびランナー部６が接続されている。

この溶融樹脂を流し込んで固化させる際、図１に断面説明図が示されるように、リードフレームの位置決め孔１ａおよびスリット１ｂ内にも樹脂が流れ込んで埋め込まれる。前述のように、半導体装置の薄型化に伴い、この封止樹脂部３の厚さｔは０.３ｍｍ程度で
、ゲート５の厚さは０.１ｍｍ程度と非常に薄いが、封止樹脂部３の端部のスリット１ｂ
に流れ込んでおり、リードフレーム１の厚さは、前述のように０.２ｍｍ程度あるため、
ゲート５との接続部では非常に堅固になる。その結果、ゲート５をリードフレーム１から引き離すと、ゲート５だけを確実に除去することができ、封止樹脂部３に欠けが生じることはない。すなわち、ゲート５と封止樹脂部３との境界部にスリットのフレーム枠１ｄ側の端部が設けられているため、ゲート５だけが薄くリードフレーム１上に密着した状態で、封止樹脂部３の端部はスリット１ｂ内に埋め込まれた樹脂と一体になっているため、ゲート５だけを容易に除去することができる。

このゲート５を除去した状態が図３に示されている（図３では、位置決め孔およびスリットに樹脂が充填されている部分の大きさが誇張して書かれている）。その後、図２（ａ）の切断線Ｄに沿って切断することにより、個々の半導体装置が得られる。なお、ゲート５を除去した後、バックテープ２が貼り付けられたままで、樹脂部およびリードフレーム１を切断分離した後に各半導体装置をバックテープ２から分離することにより、半導体装置を製造することができる。

前述の例では、リードフレーム１にスリット１ｂを形成したが、リードフレーム１を貫通するスリットでなくても、リードフレーム１の厚さは前述のように、０.２ｍｍ程度あ
るため、図４に示されるように、その半分ぐらいの深さの凹部１ｇでも、同様に封止樹脂部３のゲート５との接続部をしっかりとリードフレーム１と結合することができる。従って、前述のスリット１ｂに代えて、リードフレーム１の厚さの途中まで凹みを形成した凹部１ｇでも同様の効果がある。なお、凹部１ｇの長さおよび幅は、前述のスリット１ｂと同様の構造に形成することができる。このような凹部１ｂは、リードフレームをエッチングにより形成する際に、裏面側からのエッチングを抑制するため、フィルムレジスト等によりマスキングすることによりこの部分だけ途中までエッチングすることができ、リード端子などと同時に形成することができる。このようなハーフエッチングによる凹部１ｇとすることにより、リードフレーム１の機械的強度が向上し、金型に挟み込む際に安定性が向上するというメリットがある。

本発明は、各種電気機器の部品として用いられる種々の半導体装置の製造に利用することができる。

本発明によるリードフレームを用いて半導体素子を樹脂封止し、樹脂封止用の金型を除去した状態の部分断面説明図である。 図１のリードフレームを金型にセッティングした状態の金型を図示しない平面および側面の説明図である。 図１の状態から、ゲートを除去した状態の同様の断面説明図を示す図である。 図１の変形例を示す図１と同様の説明図である。 従来のリードフレームの構造およびそのリードフレームを用いた際のゲート除去の際の問題を説明する図である。

符号の説明

１ リードフレーム
１ａ 位置決め孔
１ｂ スリット
１ｃ リード端子
１ｄ フレーム枠
１ｆ 製品エリア
１ｇ 凹部
２ バックテープ
３ 封止樹脂部
５ ゲート
６ ランナー
７ カル部

Claims (2)

1. 半導体素子を複数個搭載して樹脂により一括封止する樹脂封止型の半導体装置の製造に用いられるリードフレームであって、前記樹脂により封止する際の金型のキャビティと樹脂注入用ゲートとの接合部に一端部が位置し、該接合部から前記キャビティ内に幅を有するスリットまたは凹部が形成されていることを特徴とするリードフレーム。
2. 半導体素子を複数個搭載して樹脂により一括封止する樹脂封止型の半導体装置の製造方法であって、
   複数のダイパッド部、リード部およびこれらを支持するフレーム枠部が形成されると共に、樹脂封止されたときのゲートと封止樹脂部との境界に一端部を有し、該封止樹脂部内に幅を有するスリットまたは凹部が形成されるリードフレームを準備し、
   該リードフレームに半導体素子を搭載した後、前記スリットまたは凹部の一端部がゲートとキャビティの接合部にほぼ一致し、かつ、他端部が前記キャビティ内に位置するように封止金型で前記リードフレームを挟持し、
   該キャビティ内に封止用の樹脂を注入し、一括封止する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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