JP2010186896A - 半導体装置用パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外形寸法を拡大することなく、低背化を実現することを目的とする。
【解決手段】少なくとも樹脂成形体形成予定部２にかかる第一の孔５と樹脂成形体形成予定部２外に形成される第二の孔６とが設けられたリード３を用い、成形金型７のリードフレーム１を挟持するパーティングラインから第一の孔５を介して樹脂を注入することにより、半導体装置用パッケージ底部にゲート逃がしを形成する必要がなくなり、リードフレーム１の折り曲げ部にゲート残り１４が残存するために、外形寸法を拡大することなく、低背化を実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子搭載領域を備え、樹脂成型された半導体装置用パッケージおよびその製造方法に関する。

一般に、半導体装置用パッケージ等の樹脂射出成形において、特に小型形状のものを樹脂射出成形する際には、成形後に金型プレートを開く際に、スプルー、ランナーと樹脂成形体とを該プレート間で自動的に分離させることが行われており、その方法として、ピンポイントゲート方式が採用されている。

この方式では、分離の際に、樹脂成形体側にゲート残りが発生する事を想定し、樹脂成形体のゲート部にゲート逃がしと称される凹部の底面に設け、ゲート残りがこのゲート逃がしの深さ範囲に収まり、樹脂成形体の外形の表面からはみ出す事を防止する形態が取られている。

以下、図４を用いて、上述のゲート逃がしを採用する半導体装置用パッケージの製造方法を説明する。
図４は従来の半導体装置用パッケージの製造方法を説明する図であり、図４（ａ）は成型金型にてリードをインサート成形する方法を示す断面で、図４（ｂ）は完成した半導体装置用パッケージを示す断面である。なお、この説明における半導体装置用パッケージ１００は、リードフレームに半導体素子搭載部となる収容部１０４ｃを設けた樹脂成形体１０４が形成される構造である。

図４において、１００は光半導体装置用パッケージ、１０３はリード、１０３ａは接続用電極、１０３ｂはアウターリード、１０４は樹脂成形体、１０４ａはゲート残り、１０４ｂはゲート逃がし、１０４ｃは収容部、１１０は成型金型、１１０ａは下型、１１０ｂは上型、１１１はスプルーを各々示している。

樹脂成形の際には、成型金型１１０である下型１１０ａと上型１１０ｂとでリード１０３を挟持し、成型金型１１０内部に形成される樹脂成形体１０４の成形領域となる空隙に熔融した成形樹脂を注入して樹脂成形体１０４がリード１０３と一体に成形される。

樹脂成形体１０４には半導体素子の搭載領域となる有底凹形状の収容部１０４ｃが形成され、リード１０３は収容部１０４ｃの底面から樹脂成形体１０４の外側へ延出する形状となる。

樹脂成形体１０４の、収容部１０４ｃを有する側と表裏反対側の面から熔融した成形樹脂が注入され、上金型１１０ｂにスプルー１１１と成る樹脂導入路が前記空隙と連通して設けられる。該スプルー１１１は樹脂成形体１０４の方向へ先細りしながら空隙に達してピンポイントゲートを成している。

樹脂成形体１０４において、前記ピンポイントゲートの端部には、凹形状のゲート逃がし１０４ｂが形成されている（図４（ａ））。
樹脂注入後、成形樹脂が固化した後に、下型１１０ａと上型１１０ｂとを型開きすると、樹脂成形体１０４の形状により、該樹脂成形体１０４は下型１１０ａに対する接触面積が上型１１０ｂに対する接触面積よりも大きいので、樹脂成形体１０４およびリード１０３は下型１１０ａと離れずに上型１１０ｂが離れることと成る。この際に、上型１１０ｂと共にスプルー１１１がピンポイントゲートにて切断され、樹脂成形体１０４側にはゲート逃がし１０４ｂの底面にゲート残り１０４ａとして痕跡が残る。

しかる後に、下型１１０ａから、一体に形成された樹脂成形体１０４およびリード１０３を取り出し、必要に応じて樹脂成形体１０４の外側に延出したリード１０３を曲げ加工して半導体装置用パッケージ１００を形成する。

即ち、従来の半導体装置用パッケージ１００は、半導体素子を収容する為の収容部１０４ｃを有する箱形の樹脂成形体１０４が包含する形で、収容部１０４ｃの底面に露出する接続用電極１０３ａと、樹脂成形体１０４の外側へ延出するアウターリード１０３ｂとから成るリード１０３を有し、樹脂成形体１０４の収容部１０４ｃが形成される側と表裏反対側の面にゲート逃がし１０４ｂが形成され、該ゲート逃がし１０４ｂの底面にゲート残り１０４ａが残る（図４（ｂ））。

このようにゲート逃がし１０４ｂを形成することにより、ピンポイントゲート方式によってスプルー１１１先端部に残るゲート残り１０４ａがゲート逃がし１０４ｂ内に収まることにより、パッケージの外寸から突出することを防止していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２５３７９号公報

ところで、近年は、光半導体素子を用いた光半導体装置の進歩が目覚しく、特にディスプレイのバックライトとしての使用拡大が予測されており、ディスプレイの薄型化を目的として光半導体装置に対しても低背化が求められている。

しかしながら、前記従来の構成では、樹脂成形体１０４の収容部１０４ｃと表裏反対側の面にゲート残り１０４ａを収める凹形状のゲート逃がし１０４ｂを設ける必要があり、リード１０３下部に設ける樹脂の厚みを確保するために、低背化が阻害される要因と成るという課題を有していた。

本発明の半導体装置用パッケージおよびその製造方法は、前記従来の課題を解決するもので、外形寸法を拡大することなく、低背化及び小型化を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置用パッケージの製造方法は、リードフレームを成型金型で挟持した状態で前記成形金型内部に形成される空隙に成形樹脂を注入して前記リードフレームと前記成形樹脂とを一体に形成するインサート成形の際に、前記成型金型のパーティングラインの、前記リードフレームのアウターリードが挟持される部分から前記空隙へ前記成形樹脂を注入することを特徴とする。

また、前記リードフレームが樹脂成型体形成予定部にかかって形成される１または複数の第一の孔と、前記アウターリードに形成される１または複数の第二の孔とを備え、前記第二の孔から前記第一の孔に渡るサイドゲートを備えるスプルーを前記第二の孔に接続し、前記スプルーから前記第二の孔を介して前記空隙へ前記成形樹脂を注入することを特徴とする。

また、前記サイドゲートの前記スプルーとの接続部分に前記第二の孔と繋がる樹脂溜めを設け、前記樹脂溜めから前記サイドゲートを介して前記第一の孔に渡る樹脂流路を形成することを特徴とする。

また、前記樹脂溜めにくびれ部を設けることを特徴とする。
また、前記第二の孔に前記樹脂溜めに近づくにつれて孔の径が広がるようにテーパーを設けることを特徴とする。

さらに、本発明の半導体装置用パッケージは、半導体素子を搭載する半導体装置用パッケージであって、前記半導体素子と接続する接続電極および外部端子となるアウターリードが一体形成される複数のリードと、前記リードに形成される樹脂成形体と、前記樹脂成形体に設けられて前記接続電極を露出して前記半導体素子の搭載領域となる収容部と、前記リードの前記樹脂成形体内から前記樹脂成形体の外側にかかって設けられる第一の孔と、前記アウターリード上の前記第一の孔に残るゲート残りとを有することを特徴とする。

また、前記アウターリードに第二の孔がさらに設けられることを特徴とする。
以上により、外形寸法を拡大することなく、低背化を実現することができる。

以上のように、本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、ゲート残りを収容するゲート逃がしが底部に不要になるため、外形寸法を拡大することなく、低背化を実現することができる。

本発明の半導体装置用パッケージの製造方法は、成形金型のリードフレームを挟持するパーティングラインから樹脂を注入することにより、半導体装置用パッケージ底部にゲート逃がしを形成する必要がなくなり、リードフレームの折り曲げ部にゲート残りが残存するために、外形寸法を拡大することなく、低背化を実現することができる。つまり、半導体装置用パッケージの側面から樹脂を注入するため、厚み方向にゲート逃がしを形成する必要がなくなり、少なくとも半導体装置用パッケージの低背化を実現することができる。さらに、アウターリードが存在する領域から樹脂を注入することにより、ゲート残りがアウターリードの曲げ領域に収まり外形寸法を拡大することもない。

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。
図１は本発明の半導体装置用パッケージに用いるリードフレームの構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図，図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２は本発明の半導体装置用パッケージの製造方法を示す工程断面図であり、図２（ａ）は図１（ｂ）と同様のリードフレームの断面図である。

図１，図２において、１はリードフレーム、２は樹脂成形体形成予定部、３はリード、３ａは接続用電極、３ｂはアウターリード、４はリードフレーム１を保持する枠体、５は第一の孔、６は第二の孔、６ａはテーパー面、７は成型金型、７ａは上型、７ｂは下型、８は樹脂成形体、９はサイドゲート、１０はスプルー、１１は樹脂溜め、１１ａはくびれ部、１２はエジェクターピン、１３はゲートパンチ、１４はゲート残り、１５は収容部を各々示している。

図１は製造に用いるリードフレーム１の構成を示し、１つの半導体装置用パッケージに用いるリード３が枠体４により複数接続された状態で樹脂成型される。リードフレーム１は搭載される半導体素子と接続される接続用電極３ａと外部端子となるアウターリード３ｂとからなる複数のリード３から構成され、リード３には、少なくとも樹脂成形体形成予定部２にかかる第一の孔５と樹脂成形体形成予定部２外に形成される第二の孔６とが設けられている。このリードフレーム１の樹脂成形体形成予定部２に樹脂成型体８を形成して半導体装置用パッケージとなる。

図２において、リードフレーム１は、上述のように、枠体４を形成する４辺のうちの対向する１組の２辺に各々リード３が支持されて形成されている。各々のリード３には各々のリード３を跨いで包含する樹脂成形体形成予定部２が想定され、樹脂成形体形成予定部２の内側から外側にかかる第一の孔５と、該第一の孔５よりも樹脂成形体形成予定部２から離れた位置に第二の孔６が開けられている（図２（ａ））。

本発明の半導体装置用パッケージの製造方法は、リードフレームを成型金型７で挟持して成形金型７の内部に形成された空隙に成形樹脂を注入してリードフレーム１と成形樹脂とを一体に形成するインサート成形を行なうもので、成型金型７の上型７ａと下型７ｂとのパーティングラインの、リードフレームのリード３が挟持される部分から成型金型７の空隙へ成形樹脂を注入するものである。

この時、リードフレームとして、上述のリードフレーム１を用いる事が好ましい。以下、リードフレーム１を用いた製造方法を説明する。
注入される成形樹脂の流路として、リードフレーム１を挟持する成型金型７の上型７ａに樹脂供給部（図示せず）から連通するスプルー１０がリードフレーム１に対して実質的に垂直に形成される。該スプルー１０はリードフレーム１であるリード３に近づくに従い先細りするピンポイントゲートの形態を成し、その先端は、樹脂注入時にリード３に開けられた第二の孔６に接続されるように位置し、下型７ｂの第二の孔６が接続される部分にはスプルー１０から第二の孔６を経て連続に繋がる所定の容量を有する円柱状の樹脂溜め１１が形成される。該樹脂溜め１１からリード３に沿って、下型７ｂ側表面を這う様に第一の孔５に達するサイドゲート９が形成されている。樹脂溜め１１の底面には下型７ｂに埋設されたエジェクターピン１２の頂面が位置している。これにより、樹脂供給部（図示せず）から圧送される成形樹脂はスプルー１０からリード３の第二の孔６を経て樹脂溜め１１に溜り、サイドゲート９内を通って第一の孔５に達し、成型金型７の空隙に充填される。

成型金型７の下型７ｂにはリード３の表面へ達する凸部が台形状に形成されており、凸部によって収容部１５が形成される。収容部１５の底部ではリード３が成形樹脂から露出しており、接続用電極３ａとなっている。以上のように、成型金型７の空隙に樹脂成形体８が形成される（図２（ｂ））。

次に、樹脂成形体８の成形が終了した後に、上型７ａと下型７ｂとを型開きさせる。この際には、樹脂成形体８の形状と樹脂溜め１１やサイドゲート９の存在により、上型７ａよりも下型７ｂに対する接触面積が大きく、密着力が大きいので樹脂成形体８とリード３は下型７ｂ側に残り、上型７ａとは離れることに成る（図２（ｃ））。

また、ピンポイントゲートであるスプルー１０の先端で成形樹脂が切断されて上型７ａと共にスプルー１０が離れる。
ここで、拡大図に示す様に、樹脂溜め１１の周部にくびれ部１１ａを設けた場合には、樹脂溜め１１と下型７ｂとのアンカー効果が得られて、型開きの際にスプルー１０によって樹脂溜め１１が下型７ｂから離れて浮き上がる事を確実に防止出来る。

次に、エジェクターピン１２で樹脂溜め１１を突き上げることで、一体に成形されたリード３と樹脂成形体８とサイドゲート９と樹脂溜め１１を下型７ｂから離型させて取りだす（図２（ｄ））。

次に、ゲートカット機（図示せず）のゲートパンチ１３にてリード３のサイドゲート９が形成された側の表裏反対面より第二の孔６を通して樹脂溜め１１を押圧することで該樹脂溜め１１とサイドゲート９とを共にカットする。

これにより、樹脂成形体８に残るゲート残り１４は、樹脂成形体８から外側へ位置する第一の孔５内または第一の孔５上に止めることが可能である。
ここで、拡大図に示す様に、第二の孔６の断面を樹脂溜め１１の側に拡がるテーパー面６ａとした場合には、ゲートカットが容易と成り、リード３にかかるストレスを軽減することが可能と成る（図２（ｅ））。

次に、必要に応じてリード３を定寸カットし、該リード３に、サイドゲート９が存在した面を外側として折り曲げてアウターリード３ｂを形成することにより半導体装置を形成する。アウターリード３ｂはガルウィング状に折り曲げても良いし、Ｊベンドを施してもよく、端子形状は任意である。

このように、パーティングラインから樹脂を注入することにより、半導体装置用パッケージの底部にゲート逃がし１０４ｂを設けることが不要となり、半導体装置用パッケージの厚みを薄くすることが可能となる。

また、リード３のサイドゲート９が存在した面を外側として樹脂成形体８の側面に沿って曲げることで、ゲート残り１４が第一の孔５からリード３の曲げの上側へ位置する関係と成るので、ゲート残り１４が曲げの妨げと成ることが無い。

また、樹脂成形体８に残るゲート残り１４は第一の孔５の範囲に止まるので樹脂成形体８の側面からリード３を超えて突出すること無く、パッケージ寸法に影響を与えることが無い（図２（ｆ））。

かかる構成によれば、樹脂成形体８のゲート残り１４を収めるためにゲート逃がし１０４ｂを底面に設ける必要が無いので、半導体装置用パッケージの肉厚を薄く形成可能となり、また、リード３の曲げ部分にゲート残り１４を納めることができるので、低背化や小型化が可能となる。

また、図１に示すリードフレーム１を用いない場合であっても、パーティングラインから樹脂を注入することにより、半導体装置用パッケージの底部にゲート逃がし１０４ｂを設けることが不要となり、少なくとも半導体装置用パッケージの厚みを薄くすることが可能となる。

また、１つの成形金型７で複数の半導体装置用パッケージを同時に樹脂成型する場合において、成形樹脂の流路のスペースとしてリード３の第一の孔５を利用することにより、成形金型７のパーティングラインである上型７ａと下型７ｂとの接合面から成形樹脂を注入する際に、樹脂流路を別途確保する必要がなくなるので、成形金型７とリードフレーム１の配列のスペース効率を向上でき、同じ大きさの成形金型７で同時に多くの半導体装置用パッケージを成形することができる。

本発明の光半導体装置用パッケージの製造方法から得られる半導体装置用パッケージは、図２（ｆ）に示すものである。
即ち、半導体素子を収容する為の収容部１５を備える箱型の樹脂成形体８と、該収容部１５の底面に露出する接続用電極３ａから樹脂成形体８の外側へ延出してアウターリード３ｂと成る一または複数対のリード３を備え、アウターリード３ｂには樹脂成形体８内から樹脂成形体８の外側にかかる第一の孔５と該第一の孔５よりも樹脂成形体８から離れた所に位置する第二の孔６が開けられ、アウターリード３ｂは樹脂成形体８の収容部１５が形成される表裏反対側方向へ樹脂成形体８の側面に沿って曲げられている。

また、樹脂成形体８の側面に残るゲート残り１４はアウターリード３ｂの第一の孔５上に位置する。
この様な半導体装置用パッケージを用いた半導体装置について、図３を用いて説明する。

図３は本発明の半導体装置用パッケージを用いた半導体装置の構成を示す図である。
図３においては、半導体素子として光半導体素子を用いた光半導体装置を例として説明し、図１，図２と同じ構成要素は同じ符合を用い、説明を省略する。

図３に示す光半導体装置は、収容部１５の底面に位置する接続用電極３ａの一方に光半導体素子１６が固着され、光半導体素子１６のボンディング電極（図示せず）と他方の接続用電極３ａとの間をワイヤー１７でワイヤーボンドされ、光半導体素子１６を含んで収容部１５に透光性の封止樹脂１８を満たしたものである。

なお、本発明の光半導体装置として、アウターリード３ｂの曲げ形状としては、樹脂成形体８の、収容部１５が形成される表裏反対側方向へ該成形体８の側面に沿って曲げられ、さらに樹脂成形体８の収容部１５が形成される面と平行な方向に曲げられているので、樹脂成形体８の収容部１５が形成される表裏反対面で実装基板（図示せず）に実装されて、該実装基板（図示せず）の実装面に対して実質的に垂直方向の光軸を有する光を発する、所謂トップビュータイプとして説明したが、これに限定されるものでは無く、アウターリード３ｂの形状や曲げ方向によっては、実装基板（図示せず）に対する樹脂成形体８の実装面を変更して、該実装基板（図示せず）の実装面に対して実質的に平行な光軸を有する光を発する、所謂サイドビュータイプとすることも可能である。

以上の説明では、外部端子となるアウターリード３ｂをガルウィング状に形成する例を図示して説明したが、Ｊベンドを施しても良く、端子形状は任意である。

本発明は、外形寸法を拡大することなく、低背化を実現することができ、半導体素子搭載領域を備え、樹脂成型された半導体装置用パッケージおよびその製造方法等に有用である。

本発明の半導体装置用パッケージに用いるリードフレームの構成を示す図 本発明の半導体装置用パッケージの製造方法を示す工程断面図 本発明の半導体装置用パッケージを用いた半導体装置の構成を示す図 従来の半導体装置用パッケージの製造方法を説明する図

１ リードフレーム
２ 樹脂成形体形成予定部
３、１０３ リード
３ａ、１０３ａ 接続用電極
３ｂ、１０３ｂ アウターリード
４ 枠体
５ 第一の孔
６ 第二の孔
６ａ テーパー面
７、１１０ 成型金型
７ａ、１１０ｂ 上型
７ｂ、１１０ａ 下型
８、１０４ 樹脂成形体
９ サイドゲート
１０、１１１ スプルー
１１ 樹脂溜め
１１ａ くびれ部
１２ エジェクターピン
１３ ゲートパンチ
１４、１０４ａ ゲート残り
１５、１０４ｃ 収容部
１６ 光半導体素子
１７ ワイヤー
１８ 封止樹脂
１００ 半導体装置用パッケージ
１０４ｂ ゲート逃がし

Claims (7)

1. リードフレームを成型金型で挟持した状態で前記成形金型内部に形成される空隙に成形樹脂を注入して前記リードフレームと前記成形樹脂とを一体に形成するインサート成形の際に、
   前記成型金型のパーティングラインの、前記リードフレームのアウターリードが挟持される部分から前記空隙へ前記成形樹脂を注入することを特徴とする半導体装置用パッケージの製造方法。
2. 前記リードフレームが樹脂成型体形成予定部にかかって形成される１または複数の第一の孔と、前記アウターリードに形成される１または複数の第二の孔とを備え、
   前記第二の孔から前記第一の孔に渡るサイドゲートを備えるスプルーを前記第二の孔に接続し、前記スプルーから前記第二の孔を介して前記空隙へ前記成形樹脂を注入することを特徴とする請求項１記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
3. 前記サイドゲートの前記スプルーとの接続部分に前記第二の孔と繋がる樹脂溜めを設け、前記樹脂溜めから前記サイドゲートを介して前記第一の孔に渡る樹脂流路を形成することを特徴とする請求項２記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
4. 前記樹脂溜めにくびれ部を設けることを特徴とする請求項３記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
5. 前記第二の孔に前記樹脂溜めに近づくにつれて孔の径が広がるようにテーパーを設けることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の半導体装置用パッケージの製造方法。
6. 半導体素子を搭載する半導体装置用パッケージであって、
   前記半導体素子と接続する接続電極および外部端子となるアウターリードが一体形成される複数のリードと、
   前記リードに形成される樹脂成形体と、
   前記樹脂成形体に設けられて前記接続電極を露出して前記半導体素子の搭載領域となる収容部と、
   前記リードの前記樹脂成形体内から前記樹脂成形体の外側にかかって設けられる第一の孔と、
   前記アウターリード上の前記第一の孔に残るゲート残りと
   を有することを特徴とする半導体装置用パッケージ。
7. 前記アウターリードに第二の孔がさらに設けられることを特徴とする請求項６記載の半導体装置用パッケージ。

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