JP2009272578A - 樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】面実装型の樹脂封止型半導体装置を共通のリードフレームを用いて1アーム回路構成と2アーム回路構成とに造り分けるにあたり、切除するタイバーのプレスカットのために必要となるパンチ構成が多様化せず、製造の設備効率及び作業効率を良好にする。
【解決手段】タイバーカット工程において、2本の外部端子3L,3R間のタイバー11aのみを切除する特定パンチ及び必要により特定パンチと独立した他のパンチを付設したタイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより、2本の外部端子間のタイバー11aを切除して、2アーム回路構成を得る。別途、タイバーカット工程において、特定パンチを除去した状態のタイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより、2本の外部端子間のタイバー11aを残して、1アーム回路構成を得る。
【選択図】図4

Description

本発明は、半導体素子と、前記半導体素子を搭載するダイパッドと、前記半導体素子を封止する封止樹脂体と、外部と接続するための外部端子と、前記外部端子と前記半導体素子とをつなぐ内部リードとを有する樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。
かかる樹脂封止型半導体装置は、特許文献1にも記載されている。特許文献1にも記載されるように、金属板であるダイパッドの上面に半導体素子がダイボンディングされ、半導体素子の下面電極がダイパッドに接続される。ダイパッドの下面は、封止樹脂体から露出している。
外部端子は、ダイパッドより高い位置でダイパッドと平行にして封止樹脂体から延出し、クランク状に曲成される。これにより、外部端子の外端部の下面がダイパッドの下面と略同一平面に配置される。かかる構造により、樹脂封止型半導体装置の面実装が可能となる。すなわち、ダイパッドの下面と外部端子外端部の下面とを電気回路基板の電極面に合わせて本樹脂封止型半導体装置を電気回路基板上に配置し、外部端子とダイパッドとをそれぞれ電気回路基板に半田付けして電気回路基板に実装することができる。
特許文献1に記載の樹脂封止型半導体装置においては、ダイパッドに2つの半導体素子を搭載しており、外部端子は2本独立に設けられ、各外部端子が内部リードを介して各半導体素子の各上面電極に接続されている。
2つの半導体素子それぞれのカソード電極をダイパッドに接続することで、図13(a)に示すように、カソードコモン型の樹脂封止型半導体装置が構成される。図13(a)に示す樹脂封止型半導体装置101は、2つの半導体素子(ダイオード)c1,c2を封止樹脂体内に有しており、ダイパッドによるカソード電極Kと、2本独立の外部端子による各アノード電極A1,A2を半導体素子c1,c2の各アノードに対応して構成している。かかる樹脂封止型半導体装置101は、いわゆる2アーム回路構成に分類される。
一方、図13(b)に示すように、2つのアノード電極A1,A2を電気回路基板上の共通の電極102に接続して実質的に1アーム回路構成のものとして使用する場合がある。この場合、図13(c)に示す1アーム回路と回路的に等価である。もちろん、1アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置についても需要がある。
特許文献2には、樹脂封止型半導体装置を共通のリードフレームを用いて1アーム回路構成と2アーム回路構成とに造り分ける製造方法が記載されている。
特許文献2に記載の製造方法によれば、ダイパッドから延びる第1のリード片(同文献中符号2)の両側に、第2のリード片(3)、第3のリード片(4)を平行に配置し、第1のリード片(2)と第2のリード片(3)及び第3のリード片(4)とがタイバー(8)で連結されたリードフレームを使用し、第2のリード片(3)及び第3のリード片(4)のうちいずれか一方と第1のリード片(2)との連結タイバーを切除することで、1アーム回路構成を得、第2のリード片(3)及び第3のリード片(4)の双方と第1のリード片(2)との連結タイバーを切除することで、2アーム回路構成を得る。
特開2006−202976号公報 特開平6−5756号公報
リードフレームを用いた製造方法においてタイバーの切除は、一般的にプレスカットにより行われる。タイバーのプレスカットはタイバーカットプレス金型にセットされた上金型と下金型とによって行われる。封止樹脂体が形成されたリードフレームのタイバーを切除するには、封止樹脂体が形成されたリードフレームを下金型に載置し、上金型をリードフレームに押圧して、パンチによってタイバーを切除する。 パンチは、切除位置に予め金型に付設される。
特許文献2に記載の製造方法によれば、1アーム回路構成を得るときに切除しないで残すタイバーであって2アーム回路構成を得るときには切除する部分があるだけでなく、2アーム回路構成を得るときに切除せずに残すタイバーであって1アーム回路構成を得るときには切除する部分もある。すなわち、1アーム回路構成を得るためのパンチ構成の全部が2アーム回路構成を得るためのパンチ構成に含まれない。
したがって、特許文献2に記載の製造方法によれば、1アーム回路構成を得るときと、2アーム回路構成を得るときとで、それぞれに合ったパンチ構成を用意しなければならず、そのために製造の設備及び作業の面で負担がある。
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、面実装型の樹脂封止型半導体装置を共通のリードフレームを用いて1アーム回路構成と2アーム回路構成とに造り分けるにあたり、切除するタイバーのプレスカットのために必要となるパンチ構成が多様化せず、製造の設備効率及び作業効率が良好な樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。
以上の課題を解決するための請求項1記載の発明は、ダイパッドと、内端部を1つの前記ダイパッドに臨ませ、前記ダイパッドから離れる方向に延在し、互いに並列配置され互いにタイバーによって連結された2本の外部端子とを連結支持したリードフレームを用い、
(1)前記ダイパッドの上面に半導体素子の下面電極を接続させて当該半導体素子をダイボンディングするダイボンディング工程と、
前記半導体素子の上面電極と前記内端部とを内部リードで接続する内部接続工程と、
前記ダイパッドの下面、前記タイバー及び少なくともこれに結合する部分から外側の前記外部端子を露出して前記半導体素子、前記内部リード及び前記内端部を封止する封止樹脂体を形成する樹脂封止工程と、
タイバーカット工程とを備え、
(2)前記ダイボンディング工程において、少なくとも2つの半導体素子をダイボンディングし、前記内部接続工程において、2つの前記半導体素子の上面電極を異なる前記内端部に前記内部リードで接続し、かつ、前記タイバーカット工程において、前記2本の外部端子間の前記タイバーのみを切除する特定パンチ及び必要により前記特定パンチと独立した他のパンチを付設したタイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより、前記2本の外部端子間の前記タイバーを切除して、2アーム回路構成を得、
(3)前記タイバーカット工程において、前記特定パンチを前記タイバーカットプレス金型から除去した状態の当該タイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより、前記2本の外部端子間の前記タイバーを残して、1アーム回路構成を得る樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
請求項2記載の発明は、前記タイバーカットプレス金型の上金型に、前記特定パンチを付設して行う請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
請求項3記載の発明は、前記リードフレームは、第1サイドバーと第2サイドバーとを間隔隔てて平行に長手方向に延在させ、個々の製品に供される前記ダイパッド及び前記2本の外部端子を長手方向に並べて多数製品分連結支持し、前記ダイパッドが第1サイドバーに連結支持されて第2サイドバー側に延出し、前記外部端子が第2サイドバーに連結支持されて第1サイドバー側に延出し、隣り合う外部端子同士を多数製品分連続して連結するタイバーを備え、前記外部端子の下面が前記ダイパッドの下面の存在面より上側に存在するものであり、
前記タイバーカット工程においては、隣り合う製品相当部分間に配置されるタイバーの両端を前記外部端子から切断分離し、
第2サイドバーを前記外部端子から切断分離する第2サイドバーカット工程と、
プレス成形により、前記外部端子の外端部の下面が前記ダイパッドの下面と略同一平面に存在するように、前記外部端子を曲成するフォーミング工程と、
第1サイドバーから製品固体を切断分離して、個々の樹脂封止型半導体装置を得る固体分離工程と、
をさらに備える請求項1又は請求項2に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
本発明によれば、2本の外部端子間のタイバーのみを切除する特定パンチをタイバーカットプレス金型に付設するか、付設しないかを選択することによって、面実装型の樹脂封止型半導体装置を共通のリードフレームを用いて1アーム回路構成(特定パンチ不使用時)と2アーム回路構成(特定パンチ使用時)とに造り分けることができ、1アーム回路構成を得るためのパンチ構成の全部が2アーム回路構成を得るためのパンチ構成に含まれるから、切除するタイバーのプレスカットのために必要となるパンチ構成が多様化せず、製造の設備効率及び作業効率が向上するという効果がある。
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
ここで、図を参照して本樹脂封止型半導体装置の製造方法につき説明する。
図1(a)に示すリードフレーム10を用いる。
リードフレーム10は、Cuを主成分とする導電性材料からなる。リードフレーム10は、第1サイドバー10aと第2サイドバー10bとを間隔隔てて平行に長手方向に延在させ、その各端に連続するエンドバー10c,10dにより長尺四辺形枠状に構成されている。リードフレーム10は、その枠内にダイパッド1及び2本の外部端子3L,3Rを長手方向に並べて多数製品分連結支持している。
ダイパッド1,1,・・・は、第1サイドバー10aに連結支持されて第2サイドバー10b側に延出している。ダイパッド1は第1サイドバー10aから垂直方向内側に延びる支持リード10eによって第1サイドバー10aに連結され支持されている。
外部端子3L,3R,3L,3R,・・・は、第2サイドバー10bに連結支持されて第1サイドバー10a側に延出している。1つのダイパッド1に対して2本の外部端子3L,3Rが対向するように延出している。外部端子3L,3R,3L,3R,・・・は、第2サイドバー10bから垂直方向内側に延びる支持リード10fによって第2サイドバー10bに連結され支持されている。
また、外部端子3L,3R,3L,3R,・・・は、長手方向に延在するタイバー11によって隣り合う外部端子同士が連続して連結されている。一番端の外部端子3L,3Rに関しては、タイバー11により隣接するエンドバー10c,10dに連結される。外部端子3L,3R,3L,3R,・・・は、これらのタイバー11により、定位置に固定される。
外部端子3L,3Rの内端部3aはパッドエリアを形成している。外部端子3L,3Rは、その内端部3aをダイパッド1に臨ませ、ダイパッド1から離れる方向に延在し、互いに並列配置される。
まず、図1(b)に示すように、ダイパッド1の上面パッドエリアに半田を塗布して2つの半導体素子c1,c2をダイボンディングする(ダイボンディング工程)。なお、1アーム回路構成を作製する場合には、図1(c)に示すように、1つのダイパッド1に1つの半導体素子cをボンディングしても良い。
本実施形態では、半導体素子c1,c2のカソード電極を下面にしてダイパッド1に接続する。図1(b)に示すように、ダイパッド1に搭載された半導体素子c1,c2の上面にアノード電極cAが配置される。
半導体素子c1,c2としては、ショットキーバリアダイオード、高速、高耐圧PNダイオード等を適用する。
次に、図2に示すように、半導体素子c1,c2と外部端子3L,3Rの内端部3aとを内部リード4,4で接続する(内部接続工程)。
すわなわち、半導体素子c1,c2のアノード電極cAと、外部端子3L,3Rの内端部3aのパッドエリアとに半田を塗布し、これらの間に架け渡すように導電性の平板状の内部リード4,4,・・・を搭載する。
1半導体素子搭載の場合は、1つのアノード電極cAに2つの内部リード4,4を接続しても良いし、内部リード4,4が互いに連結されたごとくの一体で任意の形状のものを使用しても良い。
もちろん、内部リードとしてAlワイヤ等のボンディングワイヤを用いてもよい。
次に、図3に示すように、封止樹脂体2を形成する(樹脂封止工程)。すなわち、ダイパッド1の下面、タイバー11及び少なくともこれ(タイバー11)に結合する部分から外側の外部端子3L,3Rを露出して(すなわち、タイバー11に結合する部分も露出する)、半導体素子c1,c2、内部リード4,4及び内端部3a,3aを封止する封止樹脂体2を形成する。封止樹脂体2の形成は射出成形装置により行うことができる。内部リード4と内端部3aとの接合部も封止するので、内端部3aも封止樹脂体2内に封止される。なお、図3(c)に示すように、外部端子3L,3R及びタイバー11は、ダイパッド1より高い位置で、ダイパッド1と略平行に配置されている。この配置は、図1に示す状態からのものである。
次に、タイバーカット工程を行う。タイバーカット工程は、タイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより行う。上金型にパンチを付設する。パンチを、以下の切断するタイバーに対応した位置にそれぞれ付設する。下金型には、パンチの抜き孔が形成されたダイを付設する。そして、タイバーカットプレス金型に上金型と下金型とをセットする。その後、封止樹脂体2が形成されたリードフレーム10を下金型に載置し、上金型をリードフレームに押圧して、上金型に付設されたパンチによってタイバーを切除する。
1アーム回路構成を得る場合は、図4(a)(b)に示すように、隣り合う製品相当部分間に配置されるタイバー11bの両端を一の製品相当部分の外部端子3Lとその隣の製品相当部分の外部端子3Rとから切断分離する(タイバーカット工程−1アーム時)。なお、エンドバー10c,10dから延出するタイバー11も外部端子3L,3Rから切断分離する。したがって、これらの切除するタイバーに対応した位置にパンチを付設し、2本の外部端子3L,3R間のタイバー11aに対応した位置にはパンチを付設しない。タイバー11aを切除するパンチを除去した状態のタイバーカットプレス金型を用いる。しかし、上記ダイとしては、タイバー11aに対応した位置にもパンチの抜き孔が形成されたものを用いる。
図4(b)に示すように、一の製品相当部分内の外部端子3L,3R間に残存するタイバー11aは製品の一部を構成する。すなわち、タイバー11aは2本の外部端子3L,3R同士を連結する連結バーとなって、外部端子3L,3Rとともに一体のアノード電極部品となる。
次に、図4(c)に示すように、支持リード10fを切断して、第2サイドバー10bから外部端子3L,3R,3L,3R,・・・を切断分離する(第2サイドバーカット工程)。
次に、図5に示すように、外部端子3L,3R及びタイバー11aをフォーミング加工する(フォーミング工程)。フォーミング加工はプレス成型法の一つである。フォーミング装置の上型と下型とで、外部端子3L,3R及びタイバー11aを挟み込み押圧して、外部端子3L,3R及びタイバー11aを曲成する。曲成後の外部端子3L,3R及びタイバー11aの曲線形状は、図8に示したとおりである。2本の外部端子3L,3Rの間に残存するタイバー11aと結合する外部端子の部分を第1曲成部3bとして、当該タイバー11aもろとも曲成する。同時に、第1曲成部3bと逆折の第2曲成部3cを第1曲成部3bより外端側に形成する。これにより、外部端子の外端部3dの下面をダイパッド1の下面と略同一平面に存在させる。
次に、支持リード10eを切断して、第1サイドバー10aから製品固体を切断分離し、1アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置を得る(固体分離工程)。
以上のようにして得られた1アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置は、図6〜図8に示すように、外部端子3L,3Rは2本で、1本1本3L,3Rがそれぞれ、ダイパッド1より高い位置でダイパッド1と略平行にして封止樹脂体2から延出している。その延出方向、すなわち、外端方向に沿って連なる上面が凸の第1曲成部3b、下面が凸の第2曲成部3cを介してクランク状に曲成されることにより、第2曲成部3cに連なる外端部3dがダイパッド1と略平行に配置される。それとともに、外端部3dの下面がダイパッド1の下面と略同一平面に配置される。ここで、上下、高さの区別はダイパッドの下面を基準にしている。
2アーム回路構成を得る場合は、上記の1アーム回路構成製作時のタイバーカットプレス金型の上金型にタイバー11aを切除するパンチを加えて付設する。かかる状態のタイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより、図9(a)(b)に示すように、タイバー11b及びタイバー11aを切除する(タイバーカット工程−2アーム時)。なお、上記と同様にエンドバー10c,10dから延出するタイバー11も外部端子3L,3Rから切断分離する。上記ダイとしては、タイバー11aに対応した位置にもパンチの抜き孔が形成されたものを用いているから、このダイを変更する必要は無く、1アーム回路構成製作用から2アーム回路構成製作用にタイバーカットプレス金型を変更するためには、ただタイバー11aを切除するパンチを加えて付設するだけでよい。
その後、上記の第2サイドバーカット工程(図9(c))、フォーミング工程(図10)、固体分離工程を上述と同様に(但し、タイバー11aに関する部分を除く)実施して、2アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置を得る。
以上のようにして得られた2アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置は、図11、図12及び図8に示すように、外部端子3L,3Rは2本で、1本1本3L,3Rがそれぞれ、ダイパッド1より高い位置でダイパッド1と略平行にして封止樹脂体2から延出している。その延出方向、すなわち、外端方向に沿って連なる上面が凸の第1曲成部3b、下面が凸の第2曲成部3cを介してクランク状に曲成されることにより、第2曲成部3cに連なる外端部3dがダイパッド1と略平行に配置される。それとともに、外端部3dの下面がダイパッド1の下面と略同一平面に配置される。ここで、上下、高さの区別はダイパッドの下面を基準にしている。
その後、1アーム回路構成を得るためには、タイバー11aを切除するパンチを上金型から取り外しの上実施すればよいし、さらにその後、2アーム回路構成を得るためには、タイバー11aを切除するパンチを上金型に取り付けた上で実施すればよい。したがって、他の変更を要さず、製造の設備効率及び作業効率が良好である。
以上のようにして得られた樹脂封止型半導体装置は、いずれも面実装が可能である。
以上の製造方法によれば、2本の外部端子3L,3R間のタイバー11aのみを切除する特定パンチをタイバーカットプレス金型に付設するか、付設しないかを選択することによって、面実装型の樹脂封止型半導体装置を共通のリードフレーム10を用いて1アーム回路構成(特定パンチ不使用時)と2アーム回路構成(特定パンチ使用時)とに造り分けることができる。
本発明の一実施形態に係り、リードフレームの上面図(a)、1つのダイパッドに2つの半導体素子を搭載した状態のリードフレームの上面図(b)、及び1つのダイパッドに他の形態の1つの半導体素子を搭載した状態のリードフレームの上面図(c)である。 本発明の一実施形態に係り、1つのダイパッドに2つの半導体素子と外部端子とを内部リードで接続した状態のリードフレームの上面図である。 本発明の一実施形態に係り、樹脂封止工程を終えた樹脂封止型半導体装置の半完成体の上面図(a)、下面図(b)及び側断面図(c)である。 本発明の一実施形態に係り、1アーム回路構成を得るためのタイバーカット工程の実施前(a)及び実施後(b)、外部端子切り離し状態(c)を示す工程説明図である。 本発明の一実施形態に係り、1アーム回路構成に対するフォーミング工程実施後の状態を示す上面図(a)及び下面図(b)である。 本発明の一実施形態に係る1アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る1アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置の下面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の側面図である(1アーム回路構成及び2アーム回路構成共通)。 本発明の一実施形態に係り、2アーム回路構成を得るためのタイバーカット工程の実施前(a)及び実施後(b)、外部端子切り離し状態(c)を示す工程説明図である。 本発明の一実施形態に係り、2アーム回路構成に対するフォーミング工程実施後の状態を示す上面図(a)及び下面図(b)である。 本発明の一実施形態に係る2アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置の上面図である。 本発明の一実施形態に係る2アーム回路構成の樹脂封止型半導体装置の下面図である。 カソードコモン型の樹脂封止型半導体装置の構成図(a)、これを1アーム型として使用する場合の構成図(b)、及びその等価回路図(c)である。
符号の説明
1 ダイパッド
2 封止樹脂体
3L,3R 外部端子
4 内部リード
10 リードフレーム
10a 第1サイドバー
10b 第2サイドバー
11 タイバー
11a タイバー
11b タイバー
c 半導体素子
c1,c2 半導体素子

Claims (3)

  1. ダイパッドと、内端部を1つの前記ダイパッドに臨ませ、前記ダイパッドから離れる方向に延在し、互いに並列配置され互いにタイバーによって連結された2本の外部端子とを連結支持したリードフレームを用い、
    (1)前記ダイパッドの上面に半導体素子の下面電極を接続させて当該半導体素子をダイボンディングするダイボンディング工程と、
    前記半導体素子の上面電極と前記内端部とを内部リードで接続する内部接続工程と、
    前記ダイパッドの下面、前記タイバー及び少なくともこれに結合する部分から外側の前記外部端子を露出して前記半導体素子、前記内部リード及び前記内端部を封止する封止樹脂体を形成する樹脂封止工程と、
    タイバーカット工程とを備え、
    (2)前記ダイボンディング工程において、少なくとも2つの半導体素子をダイボンディングし、前記内部接続工程において、2つの前記半導体素子の上面電極を異なる前記内端部に前記内部リードで接続し、かつ、前記タイバーカット工程において、前記2本の外部端子間の前記タイバーのみを切除する特定パンチ及び必要により前記特定パンチと独立した他のパンチを付設したタイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより、前記2本の外部端子間の前記タイバーを切除して、2アーム回路構成を得、
    (3)前記タイバーカット工程において、前記特定パンチを前記タイバーカットプレス金型から除去した状態の当該タイバーカットプレス金型を用いてプレスカットすることにより、前記2本の外部端子間の前記タイバーを残して、1アーム回路構成を得る樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  2. 前記タイバーカットプレス金型の上金型に、前記特定パンチを付設して行う請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  3. 前記リードフレームは、第1サイドバーと第2サイドバーとを間隔隔てて平行に長手方向に延在させ、個々の製品に供される前記ダイパッド及び前記2本の外部端子を長手方向に並べて多数製品分連結支持し、前記ダイパッドが第1サイドバーに連結支持されて第2サイドバー側に延出し、前記外部端子が第2サイドバーに連結支持されて第1サイドバー側に延出し、隣り合う外部端子同士を多数製品分連続して連結するタイバーを備え、前記外部端子の下面が前記ダイパッドの下面の存在面より上側に存在するものであり、
    前記タイバーカット工程においては、隣り合う製品相当部分間に配置されるタイバーの両端を前記外部端子から切断分離し、
    第2サイドバーを前記外部端子から切断分離する第2サイドバーカット工程と、
    プレス成形により、前記外部端子の外端部の下面が前記ダイパッドの下面と略同一平面に存在するように、前記外部端子を曲成するフォーミング工程と、
    第1サイドバーから製品固体を切断分離して、個々の樹脂封止型半導体装置を得る固体分離工程と、
    をさらに備える請求項1又は請求項2に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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