JP2013197276A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パワートランジスタを構成する半導体装置の製造歩留りを向上させる。
【解決手段】第1リードの先端部LE1c、第2リードの先端部LE2c、および第3リードの先端部LE3cを、スパンキング金型SDM1を用いて成形する際、第1リードの先端部LE1c、第2リードの先端部LE2c、および第3リードの先端部LE3cを、下金型SD1の押圧面に設けられた突起部の上面と上金型SU1の押圧面に設けられた溝部の底面とで押圧し、第2リードの曲げ部および第3リードの曲げ部を、下金型SD1の平坦な押圧面と上金型SU1の平坦な押圧面とで押圧する。
【選択図】図24

Description

本発明は半導体装置の製造技術に関し、例えば複数のリード(外部端子)を有し、パワートランジスタを構成する半導体装置に好適に利用できるものである。
半導体装置に備わる複数のリード(外部端子)を配線基板に形成された複数の取り付け孔に差し込んで接続する際には、リードの形状を加工して、取り付け孔のピッチとリードのピッチとを一致させる必要がある。
例えば特開昭62−237717号公報(特許文献1)には、リードの根元を根元押さえ腕で押さえ、リードの先端を先端押さえ腕で押さえ、次に、リード支持台を左右に押し開きながら加工腕の先端が下降することにより、リードの中間部を加工腕で曲げるリードの加工方法が開示されている。リードを押さえる台座には、リードの根元、リードの中間部、およびリードの先端をそれぞれ固定する壁を有している。
また、特開平8−46106号公報(特許文献2)には、外部端子用曲げ加工装置において、下端のテーパ部が可動主体のテーパ孔に割り込み、可動主体を左右に押し広げることにより、係合部材の係合縁が半導体素子の外部端子に係合し、外部端子が凹部の折曲型部に沿ってクランク形状に塑性変形する方法が開示されている。
特開昭62−237717号公報 特開平8−46106号公報
例えば3本のリード(外部端子)を有する半導体装置において、外側の2本のリードは、半導体チップを封止する樹脂封止体から突き出た根元部、先端部、および根元部と先端部との間の曲げ部を有する。しかし、リードの形状を加工する際の先端部の変形により、リードの形状の製品規格が満足できず、半導体装置の製造歩留りが低下するという課題が生じていた。
その他の課題と新規な特徴は、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。
一実施の形態によれば、変形したリードの先端部を整列させる際に、リードの先端部だけでなく、リードの曲げ部も金型で押圧する。
一実施の形態によれば、半導体装置の製造歩留りを向上させることができる。
(a)および(b)はそれぞれ実施の形態1による3端子の半導体装置の正面図および背面図である。 実施の形態1による3端子の半導体装置の側面図である。 実施の形態1による3端子の半導体装置の底面図である。 実施の形態1による半導体装置の製造方法の工程図である。 実施の形態1によるリードフレームの外形の一例を示す要部平面図である。 (a)は実施の形態1によるリードフレームめっき工程における半導体装置の一部を拡大して示す要部平面図(正面図)、(b)は同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。 (a)は実施の形態1によるペレット付け工程における半導体装置の一部を拡大して示す要部平面図(正面図)、(b)は同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。 (a)は実施の形態1によるワイヤボンディング工程における半導体装置の一部を拡大して示す要部平面図(正面図)、(b)は同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。 (a)は実施の形態1によるモールド工程における半導体装置の要部平面図(正面図)、(b)は同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。 実施の形態1によるタイバー切断工程における半導体装置の要部平面図(正面図)である。 実施の形態1によるリード切断工程における半導体装置の要部平面図(正面図)である。 実施の形態1によるリードめっき工程における半導体装置の要部平面図(正面図)である。 実施の形態1によるマーキング工程における半導体装置の要部平面図(背面図)である。 実施の形態1によるリード曲げ工程における半導体装置の要部平面図(正面図)である。 実施の形態1によるリード曲げ工程における加工前の成形金型および半導体装置を示す要部平面図である。 実施の形態1によるリード曲げ工程における加工前の成形金型および半導体装置を示す要部断面図(図15のB−B線に沿った要部断面図)である。 実施の形態1によるリード曲げ工程における加工中の成形金型および半導体装置を示す要部平面図である。 実施の形態1によるリード曲げ工程における加工中の成形金型および半導体装置を示す要部断面図(図17のB−B線に沿った要部断面図)である。 実施の形態1によるリード曲げ工程における加工後の成形金型および半導体装置を示す要部平面図である。 実施の形態1によるリード曲げ工程における加工後の成形金型および半導体装置を示す要部断面図(図19のB−B線に沿った要部断面図)である。 実施の形態1によるリード先端整列工程における半導体装置の要部平面図(正面図)である。 実施の形態1によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型の下金型および半導体装置を示す要部平面図である。 実施の形態1によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型の上金型および半導体装置を、上金型を透かして示す要部平面図である。 実施の形態1によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの先端部を示す要部断面図である。 実施の形態1によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部を示す要部断面図である。 実施の形態1によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部の他の例を示す要部断面図である。 実施の形態2によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型の下金型および半導体装置を示す要部平面図である。 実施の形態2によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型の上金型および半導体装置を、上金型を透かして示す要部平面図である。 実施の形態2によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの先端部を示す要部断面図である。 実施の形態2によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部を示す要部断面図である。 実施の形態2によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部の他の例を示す要部断面図である。 (a)および(b)はそれぞれ実施の形態2の変形例による5端子の半導体装置の正面図および底面図である。 実施の形態2の変形例によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型の下金型および半導体装置を示す要部平面図である。 実施の形態2の変形例によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型の上金型および半導体装置を、上金型を透かして示す要部平面図である。 実施の形態2の変形例によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの先端部を示す要部断面図である。 実施の形態2の変形例によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部を示す要部断面図である。 実施の形態2の変形例によるリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部の他の例を示す要部断面図である。 (a)は本発明者らが検討したリード先端整列工程におけるスパンキング金型および半導体装置を、上金型を透かして示す要部平面図、(b)は同図(a)のC−C線に沿った要部断面図である。
以下の実施の形態において、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、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の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原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(詳細な課題、効果)
例えば3端子の半導体装置PT0は、図38に示すように、半導体チップ(図示は省略)を封止する樹脂封止体(封止体)RSの下面(底面、下端)から3本のリード(外部端子)、すなわち第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3が突き出した構造を有する。
半導体チップは、第1リードLE1と連結するチップ搭載部に搭載されており、半導体チップには、例えばパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が形成されている。第1リードLE1はパワーMOSFETのドレインと電気的に接続し、第2リードLE2はパワーMOSFETのゲートと電気的に接続し、第3リードLE3はパワーMOSFETのソースと電気的に接続している。
第2リードLE2および第3リードLE3は互いに離間して樹脂封止体RSの下面から突き出している。また、第2リードLE2と第3リードLE3との間に、第2リードLE2および第3リードLE3とそれぞれ離間して第1リードLE1が樹脂封止体RSの下面から突き出している。従って、第2リードLE2および第3リードLE3はそれぞれ第1リードLE1と離間して、第1リードLE1の外側に位置する。
第1リードLE1は、樹脂封止体RSの下面に接する直線的形状の根元部(第1部分)LE1a、および根元部LE1aと連結する直線的形状の先端部(第3部分)LE1cから構成される。
一方、第2リードLE2は、樹脂封止体RSの下面に接する直線的形状の根元部(第1部分)LE2a、直線的形状の先端部(第3部分)LE2c、および一端を根元部LE2aと連結し、他端を先端部LE2cと連結する曲げ部(第2部分)LE2bから構成される。第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ(間隔)は、第1リードLE1の根元部LE1aと第2リードLE2の根元部LE2aとのピッチよりも大きい。
同様に、第3リードLE3は、樹脂封止体RSの下面に接する直線的形状の根元部(第1部分)LE3a、直線的形状の先端部(第3部分)LE3c、および一端を根元部LE3aと連結し、他端を先端部LE3cと連結する曲げ部(第2部分)LE3bから構成される。第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチは、第1リードLE1の根元部LE1aと第3リードLE3の根元部LE3aとのピッチよりも大きい。
このように第2リードLE2および第3リードLE3に曲げ部を形成するのは、3端子の半導体装置PT0が実装される配線基板に形成された取り付け孔のピッチと、3端子の半導体装置PT0に備わる第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチとを同じにするためである。
しかしながら、上記3端子の半導体装置PT0を製造する際には、以下に説明する種々の技術的課題が存在する。
(1)第2リードLE2および第3リードLE3にそれぞれ曲げ部LE2b,LE3bを形成する際、その曲げ部LE2b,LE3bに残存した加工歪によって、第2リードLE2および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE2c,LE3cも変形する。そのため、その後の工程において、変形した先端部LE2c,LE3cを直線的形状に揃える必要がある。そこで、例えば前述した図38に示すように、下金型SD0および上金型SU0を備えるスパンキング金型SDM0を使用し、下金型SD0の平らな上面と上金型SU0の平らな下面とで第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3cを押圧する。これにより、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3cを揃えていた。
しかし、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の長さが長くなると、第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチを半導体装置PT0が実装される配線基板に形成された取り付け孔のピッチと同一にすることが難しくなる。
これは、以下の理由による。すなわち、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3cの不揃いは、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bに残存する加工歪により発生するものである。第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bに残存する加工歪量は、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の長さを長くしても著しい増加は見られず、ほぼ同じである。しかし、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の長さが長くなった分、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3c同士は段々離れていく(揃いにくくなっていく)。これがその理由である。
(2)また、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の断面形状は四角形である。そのため、第2リードLE2および第3リードLE3に曲げ部LE2b,LE3bを形成する際、第2リードLE2および第3リードLE3の曲げ部LE2b,LE3bの角部に加工歪が集中しやすくなるので、断面形状が円形のリード(例えば特許文献1参照)と比較すると、第2リードLE2および第3リードLE3の先端部LE2c,LE3cの変形量が大きくなる。
(3)さらに近年、半導体装置PT0の実装歩留りを確保するために、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3cのばらつきの管理値(規格)が小さくなりつつあり、前述したスパンキング金型SDM0では要求される管理値を満たすことができず、半導体装置PT0自体の製造歩留りの低下が顕著となってきた。
本実施の形態では、複数のリードを備える半導体装置、特に3端子のパワートランジスタおよび5端子のパワートランジスタにおいて、複数のリードの先端部の互いのピッチを規格値内とする(リード先端部の不揃いを小さくする)ことにより、半導体装置の製造歩留りを向上させることのできる技術を開示する。
(実施の形態1)
≪半導体装置≫
本実施の形態1による複数のリードを備える半導体装置の構造を図1〜図3を用いて説明する。ここでは、複数のリードを備える半導体装置として、3端子の半導体装置を例示する。図1(a)および(b)はそれぞれ3端子の半導体装置の正面図および背面図、図2は3端子の半導体装置の側面図、図3は3端子の半導体装置の底面図である。
図1〜図3に示すように、3端子の半導体装置PT1は、半導体チップ(図示は省略)を封止する樹脂封止体(封止体)RSの下面(底面、下端)から3本のリード(外部端子)、すなわち第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3が突き出した構造を有する。
半導体チップは、第1リードLE1と連結するチップ搭載部に搭載されており、半導体チップには、例えばパワートランジスタが形成されている。ここでは、パワートランジスタのうち、パワーMOSFETを例示する。従って、第1リードLE1はパワーMOSFETのドレインと電気的に接続し、第2リードLE2はパワーMOSFETのゲートと電気的に接続し、第3リードLE3はパワーMOSFETのソースと電気的に接続している。別の表現をすると、第1リードLE1はドレインリード、第2リードLE2はゲートリード、および第3リードLE3はソースリードとも言える。
第2リードLE2および第3リードLE3は互いに離間して樹脂封止体RSの下面から突き出している。また、第2リードLE2と第3リードLE3との間に、第2リードLE2および第3リードLE3とそれぞれ離間して第1リードLE1が樹脂封止体RSの下面から突き出している。従って、第2リードLE2および第3リードLE3はそれぞれ第1リードLE1と離間して、第1リードLE1の外側に位置する。なお、ここでは第1リードLE1が、第2リードLE2と第3リードLE3との間に配置された構造を例に挙げて説明しているが、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の配置は、これに限定されるものではない。
第1リードLE1は、樹脂封止体RSの下面に接する直線的形状の根元部(第1部分)LE1a、および根元部LE1aと連結する直線的形状の先端部(第3部分)LE1cから構成される。なお、先端部LE1cは配線基板に形成された取り付け孔に挿入され、半田等を介して電気的に接続される部位である。
一方、第2リードLE2は、樹脂封止体RSの下面に接する直線的形状の根元部(第1部分)LE2a、直線的形状の先端部(第3部分)LE2c、および一端を根元部LE2aと連結し、他端を先端部LE2cと連結する曲げ部(第2部分)LE2bから構成される。第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチは、第1リードLE1の根元部LE1aと第2リードLE2の根元部LE2aとのピッチよりも大きい。なお、先端部LE2cは配線基板に形成された取り付け孔に挿入され、半田等を介して電気的に接続される部位である。
同様に、第3リードLE3は、樹脂封止体RSの下面に接する直線的形状の根元部(第1部分)LE3a、直線的形状の先端部(第3部分)LE3c、および一端を根元部LE3aと連結し、他端を先端部LE3cと連結する曲げ部(第2部分)LE3bから構成される。第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチは、第1リードLE1の根元部LE1aと第3リードLE3の根元部LE3aとのピッチよりも大きい。なお、先端部LE3cは配線基板に形成された取り付け孔に挿入され、半田等を介して電気的に接続される部位である。
また、3端子の半導体装置PT1に備わる第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチは同じである。
このように第2リードLE2および第3リードLE3にそれぞれ曲げ部LE2b,LE3bを形成するのは、3端子の半導体装置PT1が実装される配線基板等に形成された取り付け孔のピッチと、3端子の半導体装置PT1に備わる第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチとを同じにするためである。
第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の断面形状は四角形である。以下の説明においては、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の各面を正面(第1面)、背面(第2面)、側面(第3面)、および底面(第4面)と言う。正面は図2および図3に符号Fで示す面である。背面は図2および図3に符号Rで示す面であり、正面の反対側の面である。側面は図1(b)および図3に符号Sで示す面であり、底面は図1(b)および図3に符号Bで示す面である。
第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を断面で見たときの正面側および背面側の一辺の長さ(図1(a)および図3に符号LEWで示すリード幅)は、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を断面で見たときの側面側の一辺の長さ(図2および図3に符号LETで示すリード厚さ(奥行き))よりも長い。例えば第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を断面で見たときの正面側および背面側の一辺の長さ(リード幅LEW)は、0.5mmである。また、例えば第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を断面で見たときの側面側の一辺の長さ(リード厚さLET)は、0.4mmである。
図1(a)に示すように、樹脂封止体RSの下面から突き出た第1リードLE1のリード長さL1は、第1リードLE1が延びる方向における樹脂封止体RSの封止体長さL2の2倍以上である。例えば樹脂封止体RSの下面から突き出た第1リードLE1のリード長さL1は12.5mmであり、樹脂封止体RSの封止体長さL2は5.0mmである。
また、図1(a)に示すように、第1リードLE1の断面における中心から第2リードLE2の先端部LE2cの断面における中心までのピッチP1は、例えば(2.5+0.4)mmから(2.5−0.1)mmの範囲である。同様に、第1リードLE1の断面における中心から第3リードLE3の先端部LE3cの断面における中心までのピッチP2は、例えば(2.5+0.4)mmから(2.5−0.1)mmの範囲である。
≪半導体装置の製造方法≫
次に、本実施の形態1による3端子の半導体装置PT1の製造方法を図4〜図26を用いて工程順に説明する。ここで説明する3端子の半導体装置PT1を構成する半導体チップとして、パワートランジスタが形成された半導体チップを例示する。さらに、そのパワートランジスタとして、パワーMOSFETを例示する。
図4は半導体装置の製造方法の工程図である。図5はリードフレームの外形の一例を示す要部平面図である。図6(a)および(b)はそれぞれリードフレームめっき工程における半導体装置の一部を拡大して示す要部平面図および同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。図7(a)および(b)はそれぞれペレット付け工程における半導体装置の一部を拡大して示す要部平面図および同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。図8(a)および(b)はそれぞれワイヤボンディング工程における半導体装置の一部を拡大して示す要部平面図および同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。なお、図6(a)、図7(a)、および図8(a)では、1個の単位フレームの樹脂封止部分に該当する領域のみを図示している。
図9(a)および(b)はそれぞれモールド工程における半導体装置の要部平面図および同図(a)のA−A線に沿った要部断面図である。図10はタイバー切断工程における半導体装置の要部平面図である。図11はリード切断工程における半導体装置の要部平面図である。図12はリードめっき工程における半導体装置の要部平面図である。図13はマーキング工程における半導体装置の要部平面図である。
図14はリード曲げ工程における半導体装置の要部平面図である。図15はリード曲げ工程における加工前の成形金型および半導体装置を示す要部平面図、図16はリード曲げ工程における加工前の成形金型および半導体装置を示す要部断面図(図15のB−B線に沿った要部断面図)である。図17はリード曲げ工程における加工中の成形金型および半導体装置を示す要部平面図、図18はリード曲げ工程における加工中の成形金型および半導体装置を示す要部断面図(図17のB−B線に沿った要部断面図)である。図19はリード曲げ工程における加工後の成形金型および半導体装置を示す要部平面図、図20はリード曲げ工程における加工後の成形金型および半導体装置を示す要部断面図(図19のB−B線に沿った要部断面図)である。
図21はリード先端整列工程における半導体装置の要部平面図である。図22はリード先端整列工程におけるスパンキング金型の下金型および半導体装置を示す要部平面図、図23はリード先端整列工程におけるスパンキング金型の上金型および半導体装置を、上金型を透かして示す要部平面図、図24はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの先端部を示す要部断面図、図25はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部を示す要部断面図である。図26はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部の他の例を示す要部断面図である。
<半導体チップ準備工程>
半導体ウエハの回路形成面(表面)に複数のパワーMOSFETを形成する。複数のパワーMOSFETは前工程または拡散工程と呼ばれる製造工程において、所定の製造プロセスに従って半導体ウエハにチップ単位で形成される。続いて、半導体ウエハに形成された各半導体チップの良・不良を判定した後、半導体ウエハをダイシングして、各半導体チップに個片化する。
半導体チップは、表面、およびこの表面とは反対側の裏面を有している。半導体チップの表面には、パワーMOSFETのゲートに電気的に接続されたボンディングパッド(電極パッド、表面電極)、およびパワーMOSFETのソースに電気的に接続されたボンディングパッド(電極パッド、表面電極)が形成されている。半導体チップの表面に形成されたボンディングパッドは、金属膜、例えばアルミニウム(Al)からなり、表面保護膜に形成された開口部により露出している。また、半導体チップの裏面には、パワーMOSFETのドレインに電気的に接続された裏面電極が形成されている。
<リードフレーム準備工程>
図5に示すように、第1面、およびこの第1面とは反対側の第2面を有し、金属製の枠組みであるリードフレーム(配線部材)LFを準備する。リードフレームLFは、例えば銅(Cu)合金などの導電性部材から成る。リードフレームLFは、図5に示す第2方向に、半導体製品1つ分に該当する単位フレームが複数配置された構成となっている。各単位フレームは、チップ搭載部SCB、ならびに第2方向と直交する第1方向に延びて、互いに離間して配置された第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を有している。第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の断面形状は四角形であり、例えば断面における正面(第1面)側および背面(第2面)側の一辺の長さ(前述のリード幅LEW)は0.5mm、この辺と直交する側面側の他辺の長さ(前述のリード厚さLET)は0.4mmである。
複数の単位フレームの第1方向の一方の端部は保持部LFHにより全て連結保持されている。従って、第1リードLE1の一端、第2リードLE2の一端、および第3リードLE3の一端は保持部LFHにより連結保持されている。また、複数の単位フレームの第1方向の一方の端部と他方の端部との間には、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を連結保持するタイバーTBが形成されている。
複数の単位フレームの第1方向の他方の端部は、後の工程において半導体チップが搭載され、樹脂封止体が形成される本体部となる部分である。複数の単位フレームの第1方向の他方の端部は個々に分離されており、第1リードLE1の他端は、後の工程において半導体チップが搭載されるチップ搭載部SCBと連結している。各単位フレームの本体部となる部分では、第2リードLE2および第3リードLE3が互いに離間して配置され、また、第2リードLE2と第3リードLE3との間に、第2リードLE2および第3リードLE3とそれぞれ離間して、チップ搭載部SCB、およびチップ搭載部SCBと連結した第1リードLE1が配置されている。
<リードフレームめっき工程>
図6(a)および(b)に示すように、リードフレームLFにめっき処理を施す。これにより、リードフレームLFの第1面に、例えば銀(Ag)からなるめっき膜AGを形成する。
<ペレット付け工程>
図7(a)および(b)に示すように、コレットCOによって半導体チップSCを搬送し、第1リードLE1の第1面と半導体チップSCの裏面とを対向させて、各単位フレームのチップ搭載部SCBの第1面上に半導体チップSCを搭載する。チップ搭載部SCBの第1面と半導体チップSCの裏面とを、例えば金−錫(Au−Sn)共晶接合など接合する。これにより、半導体チップSCに形成されたパワーMOSFETのドレインと第1リードLE1とが裏面電極を介して電気的に接続する。なお、ここでは、チップ搭載部SCBの第1面と半導体チップSCの裏面との接続を、金−錫(Au−Sn)共晶接合で行う方法について説明したが、これに限定されるものではない。チップ搭載部SCBの第1面と半導体チップSCの裏面との接続は、その他の導電性接着材(半田または銀(Ag)ペースト)で行ってもよい。
<ワイヤボンディング工程>
図8(a)および(b)に示すように、例えば熱圧着に超音波振動を併用したネイルヘッドボンディング(ボールボンディング)法により、半導体チップSCの表面に形成され、パワーMOSFETのゲートと電気的に接続するボンディングパッド(図示は省略)と、本体部となる部分の第2リードLE2の第1面とを導電性部材、例えばワイヤWGを介して電気的に接続する。これにより、パワーMOSFETのゲートと第2リードLE2とがボンディングパッドおよびワイヤWGを介して電気的に接続される。
同様に、半導体チップSCの表面に形成され、パワーMOSFETのソースと電気的に接続するボンディングパッド(図示は省略)と、本体部となる部分の第3リードLE3の第1面とを導電性部材、例えばワイヤWSを介して電気的に接続する。これにより、パワーMOSFETのソースと第3リードLE3とがボンディングパッドおよびワイヤWSを介して電気的に接続される。ワイヤWG,WSには、金(Au)、銅(Cu)、およびアルミニウム(Al)等の金属材料が用いられる。
<モールド工程>
図9(a)および(b)に示すように、半導体チップSCが配置されたリードフレームLFを金型成型機にセットし、温度を上げて液状化した封止樹脂を金型成型機に圧送して流し込み、本体部となる部分を封止樹脂で封入して、1個の樹脂封止体RSを形成する。続いて、例えば175℃の温度で5時間の熱処理(ポストキュアベーク)を施す。これにより、半導体チップSCの一部(上面および側面)、ワイヤWG,WS、チップ搭載部SCB、ならびに本体部となる部分の第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3などが樹脂封止体RSによって封止される。樹脂封止体RSは、低応力化を図ることを目的として、例えばフェノール系硬化剤、シリコーンゴム、および多数のフィラー(例えばシリカ)などが添加されたエポキシ系の熱硬化性絶縁樹脂からなる。
<タイバー切断工程>
図10に示すように、複数の単位フレームの第1方向の一方の端部と他方の端部との間に形成され、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を連結保持しているタイバーTBを、切断装置を用いて切断する。
<リード切断工程>
図11に示すように、複数の単位フレームの第1方向の一方の端部を連結保持している保持部LFHを、切断装置を用いて切断し、個々の半導体装置(半導体製品)PT1に切り分ける。この際、例えば切断装置に備わるダイ上に置かれたリードフレームLFに、切断装置に備わる切断パンチが打ち下ろされて、リードフレームLFの本体から各半導体装置PT1が切り離される。
<リードめっき工程>
図12に示すように、樹脂封止体RSから突き出している第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3にめっき処理を施す。これにより、樹脂封止体RSから突出した第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの表面(正面、背面、側面、および底面)に、例えば厚さ10μm以下の錫(Sn)系合金または錫−鉛(Sn−Pb)系合金からなるめっき膜(図示は省略)を形成する。錫(Sn)系合金の場合、錫−銀(Sn−Ag)系合金、錫−銅(Sn−Cu)系合金、または錫−ビスマス(Sn−Bi)系合金などがある。また、純錫(Sn)の場合もある。
<マーキング工程>
図13に示すように、レーザまたはインクなどを用いて樹脂封止体RSの背面に品名などを印字する。
<リード曲げ(フォーミング)工程>
図14に示すように、成形金型を用いて、樹脂封止体RSから突き出している第2リードLE2および第3リードLE3を所定の形状に加工する。
まず、加工前の状態を図15および図16を用いて説明する。図15および図16では半導体装置PT1を点線で示している。
成形金型には、別々の金型からなる曲げダイと曲げパンチとが備わっている。曲げダイは第1曲げダイFD1および第2曲げダイFD2から構成されている。第1曲げダイFD1と第2曲げダイFD2とのピッチは、成形後に、所望する第2リードLE2の先端部LE2cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチが得られるように設定されている。曲げパンチは第1曲げパンチFP1および第2曲げパンチFP2から構成されている。
曲げダイと曲げパンチとの間に、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3が位置するように、成形金型に半導体装置PT1を設置する。この際、半導体装置PT1の第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3が一列に並ぶ方向と、曲げダイと曲げパンチとが向き合う方向とが直交するように、半導体装置PT1は設置される。
次に、加工中の状態を図17および図18を用いて説明する。図17および図18では半導体装置PT1を点線で示している。
第1リードLE1と第2リードLE2との間に第1曲げパンチFP1の先端を挿入し、第1リードLE1と第3リードLE3との間に第2曲げパンチFP2の先端を挿入する。さらに、半導体装置PT1の両側面(第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3が一列に並ぶ方向の両側)に、第1曲げダイFD1および第2曲げ第FD2を移動させる。
次に、加工後の状態を図19および図20を用いて説明する。図19および図20では半導体装置PT1を点線で示している。
第1曲げパンチFP1を第1リードLE1から離れる方向に移動させ、同時に、第2曲げパンチFP2を第1リードLE1から離れる方向に移動させて、第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cを押し開く。これにより、第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチを所定のピッチとすることができる。この時、第2リードLE2の一部が曲って曲げ部LE2bが形成され、同時に、第3リードLE3の一部が曲がって曲げ部LE3bが形成される。
<リード先端整列(スパンキング)工程>
リード曲げ工程後の第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cでは、曲げた部分(曲げ部LE2b,LE3b)に生じた加工歪により、第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cが変形する(不揃いを起こす)場合がある。
そこで、第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cを直線的形状に揃えるために、スパンキング金型を用いて、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cを整列させる。これにより、図21に示すように、管理値(規格)に対して、第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチを満足した半導体装置PT1を得ることができる。
まず、図22〜図25を用いてスパンキング金型の上金型および下金型の形状を説明する。
図22に示す下金型(第2金型)SD1および図23に示す上金型(第1金型)SU1を備えるスパンキング金型SDM1を使用する。下金型SD1の押圧面と上金型SU1の押圧面との間に半導体装置PT1を挟み、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の曲げ部LE2bと先端部LE2c、および第3リードLE3の曲げ部LE3bと先端部LE3cを押圧する。これにより、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cを揃える。
図22、図23、および図24に示すように、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cを押圧する下金型SD1の下金型ガイド部(第2ガイド部)GSDの押圧面および上金型SU1の上金型ガイド部(第1ガイド部)GSUの押圧面は、櫛歯形状となっている。
具体的には、下金型SD1の下金型ガイド部GSDの押圧面には第1方向に延びる3個の突起部(凸部)が互いに離間して設けられている。突起部の側壁はその上面に対してほぼ垂直に形成されている。また、上金型SU1の上金型ガイド部GSUの押圧面には、下金型SD1の下金型ガイド部GSDに設けられた上記3個の突起部に対応するように、第1方向に延びる3個の溝部(凹部)が互いに離間して設けられている。溝部の側壁はその底面に対してほぼ垂直に形成されている。
下金型SD1の突起部の幅W1は一定であり、例えば第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の断面における正面側(または背面側)の一辺の長さ(リード幅LEW)以上、(リード幅LEW+(リード幅LEW×0.1)×2)以下に設定される。例えば上記リード幅LEWが0.5mmの場合、突起部の幅W1は0.5mm以上、0.6(=0.5+(0.5×0.1)×2)mm以下に設定される。また、上金型SU1の溝部の幅W2は一定であり、下金型SD1の突起部の幅W1よりも広く設定される。
一方、図22、図23、および図25に示すように、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bを押圧する下金型SD1の下金型固定部(第2固定部)FSDの押圧面および上金型SU1の上金型固定部(第1固定部)FSUの押圧面は、平坦である。
次に、前述の図22〜図25に示したスパンキング金型を用いて行うリード先端整列の手順を説明する。
まず、下金型SD1の下金型ガイド部GSDに設けられた3個の突起部の上面と、第1リードLE1の先端部LE1cの背面、第2リードLE2の先端部LE2cの背面、および第3リードLE3の先端部LE3cの背面とをそれぞれ対向させる。また、下金型SD1の下金型固定部FSDに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの背面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの背面とを対向させる。そして、下金型SD1の押圧面上に第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を搭載する。
次に、上金型SU1の上金型ガイド部GSUに設けられた3個の溝部の底面と、第1リードLE1の先端部LE1cの正面、第2リードLE2の先端部LE2cの正面、および第3リードLE3の先端部LE3cの正面とをそれぞれ対向させる。また、上金型SU1の上金型固定部FSUに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの正面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの正面とを対向させる。そして、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を押圧する。
このように、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cを整列させる際に、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cだけでなく、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bも押圧する。これにより、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cが揃わない原因と考えられる第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bの加工歪を解消する(極力小さくする、キャンセルする)ことができる。つまり、言い換えると、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bを押圧する行為により、各曲げ部LE2b,LE3bに蓄積している加工歪を強制的に第2リードLE2および第3リードLE3内に拡散させ、第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cにその加工歪の影響ができる限り及ばないようにしている。
その結果、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3cを揃えることができ、第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチを安定化させることができる。
前述した実施の形態1では、下金型SD1の下金型ガイド部GSDの押圧面に3個の突起部が設けられ、上金型SU1の上金型ガイド部GSUの押圧面に、下金型SD1の下金型ガイド部GSDに設けられた上記3個の突起部に対応するように、3個の溝部が設けられたスパンキング金型SDM1を用いたが、これに限定されるものではない。
例えば図26に示すように、下金型(第2金型)SD1aの下金型ガイド部GSDの押圧面に3個の溝部が設けられ、上金型(第1金型)SU1aの上金型ガイド部GSUの押圧面に、下金型SD1aの下金型ガイド部GSDに設けられた上記3個の溝部に対応するように、3個の突起部が設けられたスパンキング金型SDM1aを用いてもよい。
この場合、まず、下金型SD1aの下金型ガイド部GSDに設けられた3個の溝部の底面と、第1リードLE1の先端部LE1cの背面、第2リードLE2の先端部LE2cの背面、および第3リードLE3の先端部LE3cの背面とをそれぞれ対向させる。また、下金型SD1aの下金型固定部FSDに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの背面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの背面とを対向させる。そして、下金型SD1aの押圧面上に第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を搭載する。
次に、上金型SU1aの上金型ガイド部GSUに設けられた3個の突起部の上面と、第1リードLE1の先端部LE1cの正面、第2リードLE2の先端部LE2cの正面、および第3リードLE3の先端部LE3cの正面とをそれぞれ対向させる。また、上金型SU1aの上金型固定部FSUに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの正面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの正面とを対向させる。そして、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を押圧する。
以上、説明したように、下金型ガイド部GSDの押圧面および上金型ガイド部GSUの押圧面に、突起部または溝部のいずれかを設けるかは、限定されるものではない。
前述したスパンキング金型SDM1のように、下金型SD1の下金型ガイド部GSDの押圧面に突起部、上金型SU1の上金型ガイド部GSUの押圧面に溝部を設けた場合は、めっき屑や異物が発生しても下金型ガイド部GSDの押圧面側が突起形状になっているので、溝形状の場合に比べてメッキ屑や異物が下金型ガイド部GSDの押圧面に堆積しにくい。その結果、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を押圧する際、前述しためっき屑や異物の噛み込みを低減させることができる。
また、前述したスパンキング金型SDM1aのように、下金型SD1aの下金型ガイド部GSDの押圧面に溝部、上金型SU1aの上金型ガイド部GSUの押圧面に突起部を設けた場合は、下金型ガイド部GSDの押圧面側が溝形状となっているので、突起形状に比べて半導体装置PT1をセットする際、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の収まりがよくなる。その結果、安定して下金型SD1aと上金型SU1aとで第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を押圧することができる。
さらに、前述した実施の形態1では、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bを押圧する下金型SD1,SD1aの下金型固定部FSDおよび上金型SU1,SU1aの上金型固定部FSUの押圧面は、平面形状としたが、これに限定されるものではない。例えば下金型SD1,SD1aの下金型ガイド部GSDおよび上金型SU1,SU1aの上金型ガイド部GSUの押圧面のように櫛歯形状としてもよい。下金型SD1,SD1aの下金型固定部FSDおよび上金型SU1,SU1aの上金型固定部FSUの押圧面を櫛歯形状とした場合、上述した効果に加えて、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bの平面方向の曲げ精度も向上させることができる。
<選別工程および外観検査工程>
次に、製品規格に沿って選別し、さらに最終外観検査を経て製品(半導体装置PT1)が完成する。
<梱包工程>
次に、キャリアテープに予め形成されている窪みに製品(半導体装置PT1)を収納する。その後、例えばキャリアテープをリールに巻き取り、防湿された袋にリールを収納し、出荷する。
このように、本実施の形態1によれば、第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cを直線的形状に揃えることができる。これにより、第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチを安定化させることができる。
(実施の形態2)
前述した実施の形態1と相違する点は、半導体装置の一製造過程であるリード先端整列工程において使用するスパンキング金型の下金型(または上金型)に形成された突起部および上金型(または下金型)に形成された溝部の形状である。すなわち、前述した実施の形態1では、突起部の幅および溝部の幅はいずれも一定とした。以降に説明する本実施の形態2では、突起部の幅および溝部の幅はいずれも一定ではなく、突起部および溝部の断面形状はテーパ形状となっている。
以下に実施の形態2による半導体装置の製造方法について説明するが、リード先端整列工程以外の製造工程は、前述した実施の形態1と同様であることから、ここでは、リード先端整列工程についてのみ説明する。
≪半導体装置の製造方法≫
<リード先端整列(スパンキング)工程>
本実施の形態2による3端子の半導体装置の製造方法を図27〜図31を用いて説明する。図27はリード先端整列工程におけるスパンキング金型の下金型および半導体装置を示す要部平面図、図28はリード先端整列工程におけるスパンキング金型の上金型および半導体装置を、上金型を透かして示す要部平面図、図29はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの先端部を示す要部断面図、図30はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部を示す要部断面図である。図31はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部の他の例を示す要部断面図である。
前述したように、リード曲げ工程後の第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cでは、曲げた部分(曲げ部LE2b,LE3b)に生じた加工歪の影響により、第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cに不揃いが発生する場合がある。
そこで、第2リードLE2の先端部LE2cおよび第3リードLE3の先端部LE3cを直線的形状に揃えるために、スパンキング金型を用いて、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cを整列させる。
まず、図27〜図30を用いてスパンキング金型の上金型および下金型の形状を説明する。
図27に示す下金型(第2金型)SD2および図28に示す上金型(第1金型)SU2を備えるスパンキング金型SDM2を使用する。下金型SD2の押圧面と上金型SU2の押圧面との間に半導体装置PT1を挟み、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の曲げ部LE2bと先端部LE2c、および第3リードLE3の曲げ部LE3bと先端部LE3cを押圧する。これにより、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cを揃える。
図27、図28、および図29に示すように、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、および第3リードLE3の先端部LE3cを押圧する下金型SD2の下金型ガイド部GSDの押圧面および上金型SU2の上金型ガイド部GSUの押圧面は、櫛歯形状となっている。
具体的には、下金型SD2の下金型ガイド部GSDの押圧面には第1方向に延びる3個の突起部(凸部)が互いに離間して設けられている。また、上金型SU2の上金型ガイド部GSUの押圧面には、下金型SD2の下金型ガイド部GSDに設けられた上記3個の突起部に対応するように、第1方向に延びる3個の溝部(凹部)が互いに離間して設けられている。
下金型SD2の突起部の幅は一定ではなく、その断面形状はテーパ形状となっている。第1リードLE1の先端部LE1a、第2リードLE2の先端部LE2a、および第3リードLE3の先端部LE3aが置かれる突起部の上面は平坦であるが、突起部の上面から離れるに従って突起部の幅は広くなる。突起部の上面の幅W4は、例えば第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の断面における正面側(または背面側)の一辺の長さ(リード幅LEW)以上、(リード幅LEW+(リード幅LEW×0.1)×2)以下に設定される。例えば上記リード幅LEWが0.5mmの場合、突起部の上面の幅W4は0.5mm以上、0.6(=0.5+(0.5×0.1)×2)mm以下に設定される。
また、上金型SU2の溝部の幅は一定ではなく、その断面形状は、下金型SD2の突起部に対応するように、テーパ形状となっている。第1リードLE1の先端部LE1a、第2リードLE2の先端部LE2a、および第3リードLE3の先端部LE3aを押圧する溝部の底面は平坦であるが、溝部の底面から離れるに従って溝部の幅は広くなる。溝部の底面の幅W5は、リード幅LEWよりも広く設定される。
また、下金型SD2の突起部の両側壁が成す角度θ1、および上金型SU2の溝部の両側壁が成す角度θ2は0度よりも大きく、90度以下に設定される。
このように、上金型SU2の溝部がテーパ形状となっていることにより、前述した実施の形態1で説明したスパンキング金型SDM1のように、溝部の側壁がその底面に対してほぼ垂直になった形状に比べて、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の溝部への誘い込み性を向上させることができる。また、下金型SD2の突起部がテーパ形状となっていることにより、溝部と突起部とが噛み合った際、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を上金型SU2の溝部の底面へスムーズに送り込むことができる。これらの特徴は、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3の長さが長くなり、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1a,LE2a,LE3aのばらつき(不揃い)が大きくなってきた時に、特に効果を発揮する。
加えて、上記角度θ1およびθ2は90度よりも小さくする方がよい。そうすることにより、第1リードLE1の先端部LE1a、第2リードLE2の先端部LE2a、および第3リードLE3の先端部LE3aの誘い込み効果を確保することができる。
なお、図27、図28、および図30に示すように、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bを押圧する下金型SD2の下金型固定部FSDの押圧面および上金型SU2の上金型固定部FSUの押圧面は、平坦である。
次に、前述の図27〜図30に示したスパンキング金型を用いて行うリード先端整列の手順を説明する。
まず、下金型SD2の下金型ガイド部GSDに設けられた3個の突起部の上面と、第1リードLE1の先端部LE1cの背面、第2リードLE2の先端部LE2cの背面、および第3リードLE3の先端部LE3cの背面とをそれぞれ対向させる。また、下金型SD2の下金型固定部FSDに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの背面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの背面とを対向させる。そして、下金型SD2の押圧面上に第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を搭載する。
次に、上金型SU2の上金型ガイド部GSUに設けられた3個の溝部の底面と、第1リードLE1の先端部LE1cの正面、第2リードLE2の先端部LE2cの正面、および第3リードLE3の先端部LE3cの正面とをそれぞれ対向させる。また、上金型SU2の上金型固定部FSUに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの正面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの正面とを対向させる。そして、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を押圧する。
このように、スパンキング金型SDM2を使用することにより、前述した実施の形態1と同様に、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bの加工歪を解消する(極力小さくする、キャンセルする)ことができる。これにより、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3cを整列させることができ、第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、および第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチを安定化させることができる。
前述した実施の形態2では、下金型SD2の下金型ガイド部GSDの押圧面に3個の突起部が設けられ、上金型SU2の上金型ガイド部GSUの押圧面に、下金型SD2の下金型ガイド部GSDに設けられた上記3個の突起部に対応するように、3個の溝部が設けられたスパンキング金型SDM2を用いたが、これに限定されるものではない。
例えば図31に示すように、下金型(第2金型)SD2aの下金型ガイド部GSDの押圧面に3個の溝部が設けられ、上金型(第1金型)SU2aの上金型ガイド部GSUの押圧面に、下金型SD2aの下金型ガイド部GSDに設けられた上記3個の溝部に対応するように、3個の突起部が設けられたスパンキング金型SDM2aを用いてもよい。
この場合、まず、下金型SD2aの下金型ガイド部GSDに設けられた3個の溝部の底面と、第1リードLE1の先端部LE1cの背面、第2リードLE2の先端部LE2cの背面、および第3リードLE3の先端部LE3cの背面とをそれぞれ対向させる。また、下金型SD2aの下金型固定部FSDに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの背面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの背面とを対向させる。そして、下金型SD2aの押圧面上に第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を搭載する。
次に、上金型SU2aの上金型ガイド部GSUに設けられた3個の突起部の上面と、第1リードLE1の先端部LE1cの正面、第2リードLE2の先端部LE2cの正面、および第3リードLE3の先端部LE3cの正面とをそれぞれ対向させる。また、上金型SU2aの上金型固定部FSUに設けられた平坦な押圧面と、第2リードLE2の曲げ部LE2bの正面および第3リードLE3の曲げ部LE3bの正面とを対向させる。そして、第1リードLE1、第2リードLE2、および第3リードLE3を押圧する。
以上、説明したように、下金型ガイド部GSDの押圧面および上金型ガイド部GSUの押圧面に、突起部または溝部のいずれかを設けるかは、限定されるものではない。それぞれの場合の効果については、前述した実施の形態1において説明した通りである。
また、前述した実施の形態2では、第2リードLE2の曲げ部LE2bおよび第3リードLE3の曲げ部LE3bを押圧する下金型SD2,SD2aの下金型固定部FSDおよび上金型SU2,SU2aの上金型固定部FSUの押圧面は、平面形状としたが、これに限定されるものではない。例えば下金型SD2,SD2aの下金型ガイド部GSDおよび上金型SU2,SU2aの上金型ガイド部GSUの押圧面のように櫛歯形状とすることもできる。この効果についても、前述した実施の形態1において説明した通りである。
≪変形例≫
前述した実施の形態2では、複数のリードを備える半導体装置として、3端子の半導体装置を例示し、3端子の半導体装置に備わる3本のリードの先端部を成形するリード先端整列工程について説明した。ここでは、変形例として、5端子の半導体装置に備わる5本のリードの先端部を成形するリード先端整列工程について説明する。
まず、図32(a)および(b)を用いて、5端子の半導体装置の構造を説明する。図32(a)および(b)はそれぞれ5端子の半導体装置の正面図および底面図を示す。
図32(a)および(b)に示すように、5端子の半導体装置PT2は、半導体チップを封止する樹脂封止体RSの下面から5本のリード、すなわち第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5が突き出した構造を有する。
第4リードLE4および第5リードLE5は互いに離間して樹脂封止体RSの下面から突き出している。さらに、第4リードLE4と第5リードLE5との間に、第1リードLE1が第4リードLEおよび第5リードLE5とそれぞれ離間して樹脂封止体RSの下面から突き出している。さらに、第1リードLE1と第4リードLE4との間に、第2リードLE2が第1リードLE1および第4リードLE4とそれぞれ離間して樹脂封止体RSの下面から突き出している。さらに、第1リードLE1と第5リードLE5との間に、第3リードLE3が第1リードLE1および第5リードLE5とそれぞれ離間して樹脂封止体RSの下面から突き出している。
従って、第1リードLE1の外側に第2リードLE2および第3リードLE3が位置し、さらに、第2リードLE2および第3リードLE3の外側に第4リードLE4および第5リードLE5が位置している。
第1リードLE1は、樹脂封止体RSの下面に接する直線的形状の根元部(第1部分)LE1a、および根元部LE1aと連結する直線的形状の先端部(第2部分)LE1cから構成される。
一方、第2リードLE2は、根元部(第1部分)LE2aと、曲げ部(第2部分)LE2bと、先端部(第3部分)LE2cとから構成され、第3リードLE3は、根元部(第1部分)LE3aと、曲げ部(第2部分)LE3bと、先端部(第3部分)LE3cとから構成される。また、第4リードLE4は、根元部(第1部分)LE4aと、曲げ部(第2部分)LE4bと、先端部(第3部分)LE4cとから構成され、第5リードLE5は、根元部(第1部分)LE5aと、曲げ部(第2部分)LE5bと、先端部(第3部分)LE5cとから構成される。
第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5の断面形状は四角形である。以下の説明においては、第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5の各面を正面(第1面)、背面(第2面)、側面(第3面)、および底面(第4面)と言う。正面は図32(b)に符号F示す面、背面は図32(b)に符号Rで示す面(正面の反対側の面)、側面は図32(a)および(b)に符号Sで示す面、底面は図32(a)に符号Bで示す面である。
第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5を断面で見たときの正面側および背面側の一辺の長さ(リード幅)は、第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5を断面で見たときの側面側の一辺の長さ(リード厚さ(奥行))よりも長い。例えば第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5を断面で見たときの正面側および背面側の一辺の長さ(リード幅)は、0.5mmである。また、例えば第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5を断面で見たときの側面側の一辺の長さ(リード厚さ)は、0.4mmである。
樹脂封止体RSの下面から突き出た第1リードLE1の長さは、第1リードLE1が延びる方向における樹脂封止体RSの長さの2倍以上である。例えば樹脂封止体RSの下面から突き出た第1リードLE1のリード長さL1は12.5mmであり、第1リードLE1が延びる方向における樹脂封止体RSの封止体長さL2は5.0mmである。
前述した3端子の半導体装置PT1と同様に、スパンキング金型を用いて5端子の半導体装置に備わる第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3c,LE4c,およびLE5cを整列させる。
次に、5端子の半導体装置PT2の一製造過程であるリード先端整列工程において使用するスパンキング金型について図33〜図37を用いて説明する。図33はリード先端整列工程におけるスパンキング金型の下金型および半導体装置を示す要部平面図、図34はリード先端整列工程におけるスパンキング金型の上金型および半導体装置を、上金型を透かして示す要部平面図、図35はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの先端部を示す要部断面図、図36はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部を示す要部断面図である。図37はリード先端整列工程におけるスパンキング金型に押圧された各リードの曲げ部の他の例を示す要部平面図である。
図33に示す下金型(第2金型)SD3および図34に示す上金型(第1金型)SU3を備えるスパンキング金型SDM3を使用する。下金型SD3と上金型SU3との間に半導体装置PT2を挟み、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の曲げ部LE2bと先端部LE2c、第3リードLE3の曲げ部LE3bと先端部LE3c、第4リードLE4の曲げ部LE4bと先端部LE4c、および第5リードLE5の曲げ部LE5bと先端部LE5cを押圧する。これにより、第1リードLE1の先端部LE1c、第2リードLE2の先端部LE2c、第3リードLE3の先端部LE3c、第4リードLE4の先端部LE4c、および第5リードLE5の先端部LE5cを揃える。
図33、図34、および図35に示すように、下金型SD3の下金型ガイド部GSDの押圧面には第1方向に延びる5個の突起部(凸部)が互いに離間して設けられている。また、上金型SU3の上金型ガイド部GSUの押圧面には、下金型SD3の下金型ガイド部GSDに設けられた上記5個の突起部に対応するように、第1方向に延びる5個の溝部(凹部)が互いに離間して設けられている。
下金型SD3の突起部の断面形状はテーパ形状となっており、上金型SU3の溝部の断面形状は、下金型SD3の突起部に対応するように、テーパ形状となっている。突起部の上面の幅W6は、例えば第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5の断面における正面側(または背面側)の一辺の長さ(リード幅LEW)以上、(リード幅LEW+(リード幅LEW×0.1)×2)以下に設定される。溝部の底面の幅W7は、リード幅LEWよりも広く設定される。また、下金型SD3の突起部の両側壁が成す角度θ3、および上金型SU3の溝部の両側壁が成す角度θ4は0度よりも大きく、90度以下に設定される。
一方、図33、図34、および図36に示すように、第2リードLE2の曲げ部LE2b、第3リードLE3の曲げ部LE3b、第4リードLE4の曲げ部LE4b、および第5リードLE5の曲げ部LE5bを押圧する下金型SD3の下金型固定部FSDの押圧面および上金型SU3の上金型固定部FSUの押圧面は、平坦である。
このように、5端子の半導体装置においても、3端子の半導体装置と同様に、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5のそれぞれの曲げ部LE2b,LE3b,LE4b,LE5bの加工歪を解消する(極力小さくする、キャンセルする)ことができる。これにより、第1リードLE1、第2リードLE2、第3リードLE3、第4リードLE4、および第5リードLE5のそれぞれの先端部LE1c,LE2c,LE3c,LE4c,LE5cを整列させることができる。その結果、第1リードLE1の先端部LE1cと第2リードLE2の先端部LE2cとのピッチ、第2リードLE2の先端部LE2cと第4リードLE4の先端部LE4cとのピッチ、第1リードLE1の先端部LE1cと第3リードLE3の先端部LE3cとのピッチ、および第3リードLE3の先端部LE3cと第5リードLE5の先端部LE5cとのピッチを安定化させることができる。
前述した実施の形態2の変形例では、下金型SD3の下金型ガイド部GSDの押圧面に5個の突起部が設けられ、上金型SU3の上金型ガイド部GSUの押圧面に、下金型SD3の下金型ガイド部GSDに設けられた上記5個の突起部に対応するように、5個の溝部が設けられたスパンキング金型SDM3を用いたが、これに限定されるものではない。
例えば図37に示すように、下金型(第2金型)SD3aの下金型ガイド部GSDの押圧面に5個の溝部が設けられ、上金型(第1金型)SU3aの上金型ガイド部GSUの押圧面に、下金型SD3aの下金型ガイド部GSDに設けられた上記5個の溝部に対応するように、5個の突起部が設けられたスパンキング金型SDM3aを用いてもよい。
以上、本発明者ら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、本発明は前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いうまでもない。
例えば、前述したMOSFETは、そのゲート絶縁膜が酸化シリコン(SiO等)膜からなる構造の電界効果トランジスタであるが、これに限定されるものではなく、ゲート絶縁膜が酸化シリコン膜以外の絶縁膜からなる構造の電界効果トランジスタ(MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor))を除外するものではない。
AG めっき膜
B 底面(第4面)
CO コレット
F 正面(第1面)
FD1 第1曲げダイ
FD2 第2曲げダイ
FSD 下金型固定部(第2固定部)
FSU 上金型固定部(第1固定部)
FP1 第1曲げパンチ
FP2 第2曲げパンチ
GSD 下金型ガイド部(第2ガイド部)
GSU 上金型ガイド部(第1ガイド部)
L1 リード長さ
L2 封止体長さ
LE1 第1リード
LE2 第2リード
LE3 第3リード
LE4 第4リード
LE5 第5リード
LE1a,LE2a,LE3a,LE4a,LE5a 根元部(第1部分)
LE2b,LE3b,LE4b,LE5b 曲げ部(第2部分)
LE1c,LE2c,LE3c,LE4c,LE5c 先端部(第3部分)
LEW リード幅
LET リード厚さ(奥行き)
LF リードフレーム(配線部材)
LFH 保持部
P1,P2 ピッチ
PT0,PT1,PT2 半導体装置
R 背面(第2面)
RS 樹脂封止体(封止体)
S 側面(第3面)
SC 半導体チップ
SCB チップ搭載部
SD0,SD1,SD2,SD3 下金型(第2金型)
SD1a,SD2a,SD3a 下金型(第2金型)
SDM0,SDM1,SDM2,SDM3 スパンキング金型
SDM1a,SDM2a,SDM3a スパンキング金型
SU0,SU1,SU2,SU3, 上金型(第1金型)
SU1a,SU2a,SU3a 上金型(第1金型)
TB タイバー
W1 突起部の幅
W2 溝部の幅
W4,W6 突起部の上面の幅
W5,W7 溝部の底面の幅
WG,WS ワイヤ(導電性部材)
θ1,θ2,θ3,θ4 角度

Claims (12)

  1. 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
    (a)表面、および前記表面と反対側の裏面を有する半導体チップを準備する工程;
    (b)第1面、および前記第1面と反対側の第2面を有し、さらに、チップ搭載部、第1リード、および前記第1リードと離間して配置された第2リードを有し、前記第1リードの一端および前記第2リードの一端が保持部により連結保持され、前記第1リードの他端が前記チップ搭載部と連結したリードフレームを準備する工程;
    (c)前記チップ搭載部の前記第1面と前記半導体チップの前記裏面とを対向させて、前記チップ搭載部の前記第1面上に、前記半導体チップを搭載する工程;
    (d)前記半導体チップの前記表面に形成された表面電極と前記第2リードの前記第1面とを電気的に接続する工程;
    (e)前記半導体チップ、前記チップ搭載部、前記第1リードの一部、および前記第2リードの一部を樹脂で封止することにより、樹脂封止体を形成する工程;
    (f)前記保持部から、前記第1リードおよび前記第2リードを分離する工程;
    (g)前記樹脂封止体から突き出た前記第2リードの一部を前記第1リードから離れる方向に成形する工程;
    (h)前記樹脂封止体から突き出た前記第1リードの先端部および前記樹脂封止体から突き出た前記第2リードの先端部を揃える工程、
    さらに、前記(g)工程では、
    前記第2リードが第1部分、一端が前記第1部分と連結し、他端が前記第1部分よりも前記第1リードから離れて位置する第2部分、および前記第2部分の他端と連結する第3部分を有するように、前記第2リードは成形され、
    さらに、前記(h)工程では、
    前記第2リードの前記第2部分の前記第1面、および前記第2部分の前記第2面を金型で押圧する。
  2. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記金型は、前記第2リードの前記第1面を押圧する第1金型と、前記第2リードの前記第2面を押圧する第2金型とを有し、
    前記第1金型には、前記第2リードの前記第2部分を押圧する第1固定部と、前記第2リードの前記第3部分を押圧する第1ガイド部とを有し、
    前記第2金型には、前記第2リードの前記第2部分を押圧する第2固定部と、前記第2リードの前記第3部分を押圧する第2ガイド部とを有し、
    前記第2金型の前記第2ガイド部の押圧面には、第1方向に延びる突起部が設けられ、
    前記第1金型の前記第1ガイド部の押圧面には、前記突起部に対応して、前記第1方向に延びる溝部が設けられており、
    さらに、前記(h)工程では、
    前記第1金型に設けられた前記溝部の底面で、前記第2リードの前記第3部分の前記第1面を押圧し、
    前記第2金型に設けられた前記突起部の上面で、前記第2リードの前記第3部分の前記第2面を押圧する。
  3. 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1金型の前記第1固定部の押圧面は平坦であり、前記第2金型の前記第2固定部の押圧面は平坦である。
  4. 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2金型に設けられた前記突起部の上面の前記第1方向と直交する第2方向の幅は、前記第2リードのリード幅以上であり、(前記第2リードの前記リード幅+(前記第2リードの前記リード幅×0.1)×2)以下である。
  5. 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1方向と直交する第2方向に沿った断面では、前記第2金型に設けられた前記突起部の断面形状はテーパ形状であり、前記突起部の上面の前記第2方向の幅は、前記突起部の他の部分の前記第2方向の幅よりも小さい。
  6. 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1金型に設けられた前記溝部の底面の前記第1方向と直交する第2方向の幅は、前記第2リードのリード幅よりも大きい。
  7. 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1方向と直交する第2方向に沿った断面では、前記第1金型に設けられた前記溝部の断面形状はテーパ形状であり、前記溝部の底面の前記第2方向の幅は、前記溝部の他の部分の前記第2方向の幅よりも小さい。
  8. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2リードの断面形状は四角形である。
  9. 請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第2リードのリード幅は前記第2リードのリード厚さよりも大きい。
  10. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記第1リードの長さは、前記第1リードが延びる方向における前記樹脂封止体の長さの2倍以上である。
  11. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップには、ソース、ドレイン、およびゲートから構成されるパワーMOSFETが形成されており、
    前記第1リードは、前記半導体チップの前記裏面に形成された裏面電極を介して、前記パワーMOSFETの前記ドレインと電気的に接続し、
    前記第2リードは、前記半導体チップの前記表面に形成された前記表面電極および導電性部材を介して、前記パワーMOSFETの前記ソースまたは前記ゲートと電気的に接続されている。
  12. 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
    前記(d)工程では、前記半導体チップの前記表面電極と前記第2リードの前記第1面とをワイヤにより電気的に接続する。
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