JP2011171611A - 半導体装置の製造方法及びその方法に用いる部品 - Google Patents

Abstract

【課題】透明部材の剥離を軽減する技術を提供することを目的とする。
【解決手段】枠部と枠部から延びたリードとを含むリードフレームと、リードに結合した樹脂部材と、枠部と樹脂部材とを連結する連結部材とを備える部品を準備する第１工程と、樹脂部材に半導体素子を搭載し、半導体素子のパッドをリードに接続する第２工程と、リードを枠部から切り離す第３工程と、第３工程の後に、半導体素子を封止するように透明部材を樹脂部材に接着する第４工程と、第４工程の後に、連結部材を切断することによって、リード、樹脂部材、透明部材及び半導体素子を備える半導体装置を枠部から分離する第５工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。連結部材はリードよりも切断に要する荷重が小さい部分を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及びその方法に用いる部品に関する。

固体撮像装置の製造方法として、特許文献１は、リードフレームから切り離されたパッケージに固体撮像素子を搭載した後に、カバーガラスをパッケージに接着して固体撮像素子を封止することを提案する。しかしながら、この方法は、単体のパッケージをそれぞれ搬送して加工することになり、生産性が悪いことが知られている。一方で、固体撮像装置に限らない一般的な半導体装置の製造方法として、特許文献２は、リードフレームにパッケージを結合したまま各製造工程を行い、最終的にリードフレームから半導体装置を分離する技術を提案する。すなわち、リードフレームに複数の半導体素子をダイボンディングし、各半導体素子のパッドとリードとをボンディングワイヤで接続する。その後に半導体素子及びボンディングワイヤを樹脂で封止し、リードの曲げ加工及び切断を行ったあとに、半導体装置を支持する吊りピンを切断する。このように、半導体装置の各製造工程をリードフレームに保持された状態で各工程を行うことにより、生産性を向上させている。

特開平６−８５２２２号公報 特開昭５８−１２４２５６号公報

しかしながら、特許文献２に記載された方法で固体撮像装置を製造すると、リードフレームに保持された状態の樹脂部材にカバーガラス等の透明部材の接着までを行ってからリードの曲げ加工や切断を行い、吊りピンを切断することになる。リードや吊りピンは金属で形成されるため、これらの加工や切断によってガラスとパッケージと間の接着部に応力が加わってしまい、透明部材が剥離してしまう場合がある。そこで、本発明は、透明部材の剥離を軽減する技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の一つの側面に係る半導体装置の製造方法は、枠部と前記枠部から延びたリードとを含むリードフレームと、前記リードに結合した樹脂部材と、前記枠部と前記樹脂部材とを連結する連結部材とを備える部品を準備する第１工程と、前記樹脂部材に半導体素子を搭載し、前記半導体素子のパッドを前記リードに接続する第２工程と、前記リードを前記枠部から切り離す第３工程と、前記第３工程の後に、前記半導体素子を封止するように透明部材を前記樹脂部材に接着する第４工程と、前記第４工程の後に、前記連結部材を切断することによって、前記リード、前記樹脂部材、前記透明部材及び前記半導体素子を備える半導体装置を前記枠部から分離する第５工程とを有し、前記連結部材は前記リードよりも切断に要する荷重が小さい部分を含むことを特徴とする。

上記手段により、透明部材の剥離を軽減する技術が提供される。

第１の実施形態の半導体装置の製造方法の各工程を説明する図。 第１の実施形態の半導体装置の製造方法に用いる部品の断面図。 第２の実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図。 その他の実施形態の連結部材を説明する図。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
本実施形態に係る半導体装置の製造方法について図１及び図２を用いて説明する。図１は半導体装置の製造方法の各工程を説明する図であり、図２はこの製造方法に用いられる部品１００のＡＡ断面図である。第１工程において、図１（ｂ）に示される部品１００を準備する。部品１００は、図１（ａ）に示されるリードフレーム１０１と、リードフレーム１０１に結合した樹脂部材１０２及び連結部材１０３とを備え、例えば以下のように準備される。まず、図１（ａ）に示されたパターンになるように金属板をエッチング又はプレスすることによってリードフレーム１０１を形成する。リードフレーム１０１は、枠部１０４、リード１０５及び支持部１０６を含んでおり、リード１０５及び支持部１０６は枠部１０４から内側に向かって延びている。

次に、図１（ｂ）に示されるように、リードフレーム１０１に対して樹脂成形を行うことによって、樹脂部材１０２及び連結部材１０３を形成する。樹脂部材１０２は凹状に、すなわち、樹脂部材１０２の内側１０２ａの厚みが外側１０２ｂの厚みより薄くなるように形成される。リード１０５は樹脂部材１０２の外側１０２ｂを貫通しており、リード１０５の先端が樹脂部材１０２の内側１０２ａにおいて露出している。リード１０５の露出した部分はインナーリードとも呼ばれ、後の工程で半導体素子のパッドに接続される。支持部１０６は、その一部が樹脂部材１０２の内側に埋め込まれている。

連結部材１０３は、一端が樹脂部材１０２に結合するとともに、他端が枠部１０４に結合する。これにより、連結部材１０３は枠部１０４と樹脂部材１０２とを連結する。連結部材１０３は、リード１０５よりも切断に要する荷重が小さくなるように材料が選択される。例えば、リードフレーム１０１が金属で形成される場合に、連結部材１０３は樹脂で形成される。

部品１００において、枠部１０４と樹脂部材１０２とはどちらも、連結部材１０３、リード１０５及び支持部１０６のいずれにも結合しており、これにより樹脂部材１０２は枠部１０４に保持されている。図２（ｂ）の例では、樹脂部材１０２は、連結部材１０３により２箇所で枠部１０４に保持されており、支持部１０６により４箇所で枠部１０４に保持されている。

樹脂部材１０２は、例えばリードフレーム１０１を２枚の金型で挟み込み、金型の間から熱硬化型エポキシ樹脂などの樹脂を流し込むことによって成形される。連結部材１０３は、樹脂部材１０２と同じ種類の材料を用いて同じ樹脂成形工程において形成されてもよい。これによって、新たな種類の材料の用意や別の樹脂成形工程の実施の必要がなくなり、連結部材１０３を形成するために要する時間やコストを低減することが可能となる。これに代えて、連結部材１０３は、樹脂部材１０２とは異なる種類の材料を用いて異なる樹脂成形工程において形成されてもよい。これによって、樹脂部材１０２と連結部材１０３とをそれぞれの用途に適した材料で形成することが可能となる。連結部材１０３を樹脂部材１０２とは異なる種類の材料を用いて形成する場合であっても、連結部材１０３の材料はリード１０５よりも切断に要する荷重が小さくなるように選択する。

第２工程において、図１（ｃ）に示すように、樹脂部材１０２の内側１０２ａの上に半導体素子１０７を搭載し、半導体素子１０７のパッド１０８とリード１０５とを金属細線などのボンディングワイヤ１０９で電気的に接続する。半導体素子１０７はどのようなものであってもよく、例えば固体撮像素子を用いてもよい。

第３工程において、図１（ｄ）に示すように、リード１０５を枠部１０４から切り離すとともに、枠部１０４と樹脂部材１０２とを連結している支持部１０６を切断する。この結果として、樹脂部材１０２は、連結部材１０３のみによって枠部１０４に保持されることになる。切断された方のリード１０５の端部は樹脂部材１０２の外側１０２ｂから露出している。この露出した部分はアウターリードとも呼ばれ、製造された半導体装置を基板等に搭載する際に回路に接続される。製造される半導体装置の種類に応じて、この露出した部分を曲げる曲げ加工を行ってもよい。

第４工程において、図１（ｅ）に示すように、樹脂部材１０２の外側１０２ｂの上に透明部材１１０を接着して、半導体素子１０７を封止する。透明部材１１０は例えばガラスや水晶などからなる。図１（ｅ）では見易さのために透明部材１１０にハッチングを施しているため、半導体素子１０７が隠れているが、実際には透明部材１１０を通して半導体素子１０７をみることができるだろう。

第５工程において、図１（ｆ）に示すように、連結部材１０３を切断することによって、樹脂部材１０２を枠部１０４から分離する。これにより、リード１０５、樹脂部材１０２、透明部材１１０及び半導体素子１０７を備える半導体装置１１１が枠部１０４から分離され、半導体装置１１１が完成する。

本実施形態では、透明部材１１０の接着の前に、リード１０５の切り離し、支持部１０６の切断及び必要な場合にはリード１０５の曲げ加工が終了していればよく、その他の工程の順番はどのようなものであってもかまわない。例えば、第２工程における半導体素子１０７の搭載の前に第３工程のリード１０５の切断等を行ってもよい。また、樹脂部材１０２を形成し、その上に半導体素子１０７を搭載した後に、連結部材１０３を形成してもよい。

本実施形態によれば、第４工程において透明部材１１０を接着する前に、第３工程においてリード１０５の切り離し、支持部１０６の切断及び必要な場合にはリード１０５の曲げ加工が終了している。従って、これらの処理によって透明部材１１０が剥離する可能性はない。さらに、第５工程において半導体装置１１１を枠部１０４から分離するためには、連結部材１０３を切断するだけでよい。連結部材１０３はリードよりも切断に要する荷重が小さいため、透明部材１１０の接着部に加わる応力を低減することが可能となり、透明部材１１０の剥離が軽減される。

本実施形態において、一つのリードフレーム１０１が複数の半導体装置のためのリード１０５を含み、複数の樹脂部材１０２を備えてもかまわない。例えば、図２（ｂ）に示した部品１００において、樹脂部材１０２が一列に又は行列状に並んで成形されていてもよい。この場合には、第５工程において、一つのリードフレーム１０１から複数の半導体装置１１１が分離される。このように、複数の半導体装置を製造する場合に、本実施形態によれば、樹脂部材がリードフレームの枠部に保持されたまま、リードの切り離し及び透明部材の接着までを行うことが出来るため、生産効率を向上させることが可能となる。

＜第２の実施形態＞
図２を用いて第２の実施形態について説明する。図２は本実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を説明する図であり、第１の実施形態と同様の構成については図１と同じ参照符号を付して説明を省略する。本実施形態はリードフレーム３０１が支持部を含まない点で第１の実施形態とは異なり、他の構成や工程については第１の実施形態と同様である。そこで、以下では主に第１の実施形態との相違点を説明する。

前述のとおり、図３（ａ）に示されたリードフレーム３０１は、枠部１０４及びリード１０５を含むが、支持部は含まない。そのため、図３（ｂ）に示されるように、部品３００において、樹脂部材１０２は、連結部材１０３及びリード１０５によって、枠部１０４に保持される。そして、第３工程において、リード１０５を枠部１０４から切り離す。この結果として、樹脂部材１０２は、連結部材１０３のみによって枠部１０４に保持されることになる。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。第１の実施形態で説明した様々な変形例は、本実施形態においても適用可能である。

＜その他の実施形態＞
上記の各実施形態において、連結部材１０３は図１（ｂ）に示されるように直線状であってもよいが、図４で示される連結部４０１のようにくびれ部４０２を有してもよい。第５工程において、連結部４０１をくびれ部４０２で切断することにより、切断に要する荷重をさらに小さくすることが可能となるとともに、切断位置を安定させることが可能となる。さらに、くびれ部４０２は樹脂部材１０２の側近に形成されてもよい。これにより、分離された半導体装置１１１に残るバリを小さくすることが可能となる。

また、上記の実施形態において、連結部材１０３の本数は、樹脂部材１０２を安定的に保持できれば何本でもかまわない。連結部材１０３の本数が少なければ少ないほど、第５工程における連結部材１０３の切断に要する荷重は小さくてすむ。例えば、連結部材１０３の本数を２本とした場合に、樹脂部材１０２を安定的に保持しつつ、切断に要する荷重を小さくできる。また、連結部材１０３が形成される位置についても、枠部１０４と樹脂部材１０２とを連結していればどこに位置してもよい。例えば、連結部材１０３の切断の際にリード１０５に影響を及ぼさない位置に形成してもよい。樹脂部材１０２が長方形の場合に、リード１０５が形成されていない辺に連結部材１０３を形成してもよい。

Claims (8)

1. 半導体装置の製造方法であって、
   枠部と前記枠部から延びたリードとを含むリードフレームと、前記リードに結合した樹脂部材と、前記枠部と前記樹脂部材とを連結する連結部材とを備える部品を準備する第１工程と、
   前記樹脂部材に半導体素子を搭載し、前記半導体素子のパッドを前記リードに接続する第２工程と、
   前記リードを前記枠部から切り離す第３工程と、
   前記第３工程の後に、前記半導体素子を封止するように透明部材を前記樹脂部材に接着する第４工程と、
   前記第４工程の後に、前記連結部材を切断することによって、前記リード、前記樹脂部材、前記透明部材及び前記半導体素子を備える半導体装置を前記枠部から分離する第５工程と
   を有し、
   前記連結部材は前記リードよりも切断に要する荷重が小さい部分を含む
   することを特徴とする製造方法。
2. 前記リードフレームは金属で形成されており、
   前記連結部材と前記樹脂部材とは同じ種類の樹脂で形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記リードフレームは前記枠部と前記樹脂部材とを連結する支持部をさらに含み、
   前記第４工程の前に、前記支持部を切断する工程をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記樹脂部材はくびれ部を有し、
   前記第５工程において、前記連結部材の前記くびれ部を切断する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の製造方法。
5. 前記第４工程の前に、前記リードのうち前記樹脂部材から露出した部分を曲げる工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の製造方法。
6. 前記部品は一つの前記リードフレームに対して複数の前記樹脂部材を備え、
   前記第５工程において、前記一つのリードフレームから複数の前記半導体装置を分離する
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の製造方法。
7. 前記半導体素子は固体撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の製造方法。
8. 半導体装置の製造方法において用いられる部品であって、
   枠部と前記枠部から延びたリードとを含むリードフレームと、
   前記リードに結合した樹脂部材と、
   前記枠部と前記樹脂部材とを連結する連結部材と
   を備え、
   前記連結部材は前記リードよりも切断に要する荷重が小さい部分を含む
   ことを特徴とする部品。

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