JP2014167977A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームに搭載した半導体素子を、樹脂封止して成る半導体装置の製造方法において、モールド金型に対する封止樹脂の付着・残留を未然に防止することにより、モールド金型の清掃作業の頻度を可及的に低減させることの可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、帯状のリードフレーム材１Ｍに対して、エッチング加工によってリードパターンを形成するとともに、モールド金型のエアベントに臨む部位１ｇにディンプル１ｄを形成することで、リードフレーム１を形成するエッチング工程と、このエッチング工程の後に、リードフレーム１におけるモールド金型のエアベントに臨む側の縁部１ｇをサイドカットするサイドカット工程と、このサイドカット工程の後に、モールド金型においてリードフレーム１に対して樹脂封止を行うモールド工程とを含んで成ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、エッチング加工によって形成したリードフレームを用い、該リードフレームに半導体素子を搭載したのち、モールド金型において樹脂封止を行う半導体装置の製造方法に関する。

図７は、半導体装置の製造に関わる一連の工程のうち、モールド金型において樹脂封止を実施するモールド工程を示している。

上記モールド金型Ｍは、下型Ｍｂおよび上型Ｍｔを具備しており、その内部にはモールドゲートＭｇとキャビティＭｃとエアベントＭａとが設けられ、図７(ａ)，(ｂ)に示す如く、半導体素子Ｄを搭載したリードフレームＬを下型Ｍｂと上型Ｍｔとの間にセットしたのち、モールドゲートＭｇからキャビティＭｃ内に封止樹脂Ｐ(図７(ｃ)参照)を注入することでモールド工程が実施される。

ここで、上述の如くモールド金型Ｍにおいては、封止樹脂Ｐの注入とともにキャビティＭｃの空気を外部に排出し、封止樹脂Ｐの充填を完全なものとするためのエアベントＭａが設けられており、このためモールド工程の最終段階においては、図７(ｃ)に示すように上記エアベントＭａにも封止樹脂Ｐが流入することとなる。

このとき、モールド金型ＭとリードフレームＬとを形成する金属材料の相違等から、リードフレームＬと封止樹脂Ｐとの密着性よりも、モールド金型Ｍと封止樹脂Ｐとの密着性が高いため、モールド工程においてモールド金型ＭのエアベントＭａに流入した封止樹脂Ｐは、リードフレームＬ側ではなくモールド金型Ｍ側に付着してしまい、上記モールド金型Ｍに残留してエアベントＭａを塞ぐことがあった。

上述のようにエアベントＭａが塞がれた状態のまま、後続のリードフレームＬに対してモールド工程を実施した場合、封止樹脂Ｐを注入した際にキャビティＭｃの空気が排出されずに留まることで、キャビティＭｃ内における封止樹脂Ｐの流れが阻害され、樹脂不足による製品の欠陥を生ずるため、モールド金型Ｍを頻繁に清掃する必要があった。

そこで、モールド金型Ｍを頻繁に清掃する必要を回避するべく、図８に示す如く、リードフレームＬにおけるモールド金型ＭのエアベントＭａに臨む表面に、複数個のディンプル(凹み)Ｌｄ、Ｌｄ…を形成し、リードフレームＬと封止樹脂Ｐとの密着性を高めることによって、エアベントＭａに流入した封止樹脂Ｐを可及的にリードフレームＬ側に付着させ、モールド金型Ｍへの封止樹脂の付着・残留を防止する方法が提供されている(例えば、特許文献１参照)。

特開平０６−０３７２３１号公報

一方、半導体装置の製造に用いられるリードフレームＬは、先ず、図９(ａ)に示す如き帯状のリードフレーム材ＬＭを用意し、次いで、該リードフレーム材ＬＭをエッチング加工し、図９(ｂ)の如くリードパターンＬｐを形成することによって製造されている。

ここで、図１０(ａ)の如くリードフレーム材ＬＭの端面ＬＭｅは平坦であるものの、エッチング加工においてエッチング液に浸漬される等の工程を経ることで、図１０(ｂ)の如くリードフレームＬの端面Ｌｅは中央の抉られた形状を呈することとなり、図１１(ａ)に示す如く端面Ｌｅにおいて尖った縁部Ｌｃは、エッチング加工に次ぐメッキ工程や搬送の途中、不用意な外力が加わることで図１１(ｂ)の如く潰れることが往々に生じる。

このように、リードフレームＬの端面Ｌｅが変形した状態では、モールド金型ＭにリードフレームＬをセットした際、下型Ｍｂに対して上型Ｍｔが完全に下がり切らず、エアベントＭａの空間が仕様よりも拡大することで、モールド金型Ｍに封止樹脂Ｐを注入した際、上記エアベントＭａに多くの封止樹脂Ｐが流入することとなる。

このため、モールド金型ＭのエアベントＭａに臨む表面にディンプルＬｄを形成したリードフレームＬでも、エアベントＭａ内の多くの封止樹脂Ｐを付着させることができず、上記エアベントＭａに封止樹脂Ｐが付着・残留することとなり、もってモールド金型Ｍを頻繁に清掃せざるを得ない不都合を招いていた。

本発明の目的は、上記実状に鑑みて、モールド金型に対する封止樹脂の付着・残留を未然に防止し、もってモールド金型に対する清掃作業の頻度を可及的に低減させることの可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するべく、請求項１の発明に係る半導体装置の製造方法は、帯状のリードフレーム材に対して、エッチング加工によってリードパターンを形成するとともに、モールド金型のエアベントに臨む部位にディンプルを形成することでリードフレームを形成するエッチング工程と、このエッチング工程の後に、リードフレームにおけるモールド金型のエアベントに臨む側の縁部をサイドカットするサイドカット工程と、このサイドカット工程の後に、モールド金型においてリードフレームに対して樹脂封止を行うモールド工程とを含んで成ることを特徴としている。

請求項２の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１の発明に係る半導体装置の製造方法において、半導体素子が、発光ダイオードであることを特徴としている。

請求項３の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１の発明に係る半導体装置の製造方法において、サイドカット工程におけるサイドカット寸法が、０．５mm以上であることを特徴としている。

請求項１の発明に係る半導体装置の製造方法によれば、リードフレームにディンプルを形成したことで、リードフレームに対する封止樹脂の密着性が増大し、併せてリードフレームの縁部をサイドカットして端面を平坦としたことで、モールド金型のエアベントに多くの封止樹脂が流入することを防止でき、これによってモールド金型に封止樹脂が付着・残留することがなくなり、上記モールド金型に対する清掃作業の頻度を可及的に低減させることが可能となる。

請求項２の発明に係る半導体装置の製造方法によれば、請求項１の構成に基づいてリードフレームに対する封止樹脂の密着性が増大し、かつモールド金型のエアベントに多くの封止樹脂が流入することを防止できるため、一般的な半導体装置よりもリードフレームと封止樹脂との密着性が悪く、封止樹脂がモールド金型に付着・残留し易いＬＥＤパッケージ、すなわち半導体素子が発光ダイオードである半導体装置を製造する場合でも、上記モールド金型に対する清掃作業の頻度を可及的に低減させることが可能となる。

請求項３の発明に係る半導体装置の製造方法によれば、サイドカット工程におけるサイドカットの寸法を０．５mm以上としたことで、エッチング工程においてリードフレームの端面に形成された抉れた部位を確実に除去することができ、もってモールド金型のエアベントに多くの封止樹脂が流入することを防止でき、上記モールド金型に対する清掃作業の頻度を可及的に低減させることが可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造方法においてリードフレームを製造する工程を示し、(ａ)は帯状を呈するリードフレーム材の平面図、(ｂ)はエッチング加工によってリードパターンとディンプルとを形成したリードフレームの平面図、(ｃ)は縁部におけるサイドカットラインを示すリードフレームの平面図、(ｄ)は縁部をサイドカットしたリードフレームの平面図。 (ａ)は図１の(ｂ)に示したリードフレームの要部平面図、(ｂ)は(ａ)中のｂ−ｂ線断面図。 (ａ)は図１の(ｃ)に示したリードフレームの要部平面図、(ｂ)は(ａ)中のｂ−ｂ線断面図。 (ａ)は図１の(ｄ)に示したリードフレームの要部平面図、(ｂ)は(ａ)中のｂ−ｂ線断面図。 (ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、ディンプルの変形例を示すリードフレームの要部平面図。 本発明に係る半導体装置の製造方法において樹脂封止を行う工程を示し、(ａ)はモールド金型にリードフレームをセットした状態の要部側面断面図、(ｂ)はモールド金型に封止樹脂を充填した状態の要部側面断面図。 従来の半導体装置の製造方法を示し、(ａ)はモールド金型にリードフレームをセットした状態の平面図、(ｂ)はモールド金型にリードフレームをセットした状態の側面断面図、(ｃ)はモールド金型に封止樹脂を充填した状態の側面断面図。 従来の半導体装置の製造方法を示し、(ａ)はモールド金型にリードフレームをセットした状態の平面図、(ｂ)は(ａ)中のｂ−ｂ線断面図。 従来の半導体装置の製造方法における工程を示し、(ａ)は帯状を呈するリードフレーム材の平面図、(ｂ)はエッチング加工によりリードパターンを形成したリードフレームの平面図。 (ａ)は図９(ａ)におけるリードフレーム材の縁部を示すａ−ａ線断面図、(ｂ)は図９(ｂ)におけるリードフレームの縁部を示すｂ−ｂ線断面図。 (ａ)は端面が潰れていないリードフレームの要部断面図、(ｂ)はダメージにより端面が潰れたリードフレームの要部断面図。

以下、本発明に係る半導体装置の製造方法について、実施例を示す図面を参照しつつ詳細に説明する。
因みに、本実施例においては、半導体装置の一態様であるＱＦＮタイプ（Quad Flat Non-leaded Package）のＬＥＤパッケージを、リードフレーム上に搭載した複数の発光ダイオード（半導体素子）を一括して樹脂封止したのち、ダイシングにより個々のＬＥＤパッケージに個別化するＭＡＰ（Molded Array Process）方式の製造方法に本発明を適用した例を示している。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、エッチング加工によってリードフレームを形成する工程と、モールド金型を用いて樹脂封止を行う工程とを含んでおり、リードフレームを形成する工程においては、先ず、図１(ａ)に示す如く、帯状のリードフレーム材１Ｍを用意する。

次いで、図１(ｂ)に示す如く、上記リードフレーム材１Ｍに対して、エッチング加工により、リードパターンとしての複数の単位リードフレーム群１ｕ，１ｕ…を形成すると同時に、複数個のディンプル１ｄ，１ｄ…を形成することによって、所期の形状を呈するリードフレーム１の作成を行う《エッチング工程》。

ここで、上記単位リードフレーム群１ｕは、複数の単位リードフレーム１ｓ，１ｓ…をマトリクス状に配置したもので、個々の単位リードフレーム１ｓは、１つのＬＥＤパッケージにおけるリードフレームを構成する。

また、上記ディンプル１ｄ，１ｄ…は、リードフレーム１の表面において、モールド金型１０のエアベント１０ａ（図６参照）に臨む部位１ａに形成され、詳しくは、図２(ａ)，(ｂ)、および図３(ａ)，(ｂ)に示す如く、リードフレーム１の幅方向に延在するとともに、かつリードフレーム１の長手方向に並列しており、その横断面（図２(ｂ)参照）は半円形状を呈している。

上述の如く、エッチング加工によってリードフレーム１を形成したのち、図１(ｃ)および図３に示す如く、上記リードフレーム１におけるモールド金型１０のエアベント１０ａ（図６参照）に臨む側の縁部１ｇを、サイドカットラインｌ−ｌ上においてサイドカットする《サイドカット工程》。

ここで、図３(ｂ)に示す如く、エッチング加工によって形成されたリードフレーム１の端面１ｅは、エッチング液に浸漬される等の工程を経ることで、中央の抉られた形状を呈しているが、リードフレーム１をサイドカットラインｌ−ｌ上でサイドカットすることにより、上記端面１ｅは除去されることとなる。

このとき、図３(ａ)，(ｂ)に示す如く、リードフレーム１の端面１ｅからカットラインｌ−ｌまでのサイドカット寸法ｃを、０．５ｍｍ以上に設定することで、エッチング工程において形成された端面１ｅの抉れた部位を確実に除去することができる。

図１(ｄ)は、リードフレーム１の縁部１ｇをサイドカットして成るリードフレーム１であり、図４(ａ)，(ｂ)に示す如く、上記端面１ｅを切除したのちのリードフレーム１の端面１Ｅは、不用意に抉れた部位の存在しない平坦な面を呈するものとなっている。

図１(ｄ)に示したリードフレーム１に対して、メッキ工程等の周知の処理を施すことによって、上記リードフレーム１は完成した最終的な製品となる。

ここで、リードフレーム１の端面１Ｅが平坦な面を呈していることで、上述したメッキ工程や搬送の途中に不用意な外力が加わった場合でも、上記端面１Ｅが容易に潰れて変形してしまうことはない。

なお、上述した実施例においては、個々のディンプル１ｄ，１ｄ…を、リードフレーム１の幅方向に延びる長溝としたが、リードフレーム１と封止樹脂３（図５参照）との密着性を向上させ得る形状であれば、図５(ａ)に示す如く×形状を呈するディンプル１ｄを縦横に配列形成する、図５(ｂ)に示す如く＋形状を呈するディンプル１ｄを縦横に配列形成する、図５(ｃ)に示す如く矩形状を呈するディンプル１ｄを縦横に配列形成する等、様々な形態を採用し得ることは勿論である。

完成したリードフレーム１に対して、個々の単位リードフレーム１ｓに半導体素子としての発光ダイオード２（図６参照）を搭載する工程、ボンディングワイヤ（図示せず）を介して単位リードフレーム１ｓと発光ダイオード２とを接続する工程等を経たのち、図６に示す如く、モールド金型１０においてリードフレーム１に対する樹脂封止を行う《モールド工程》。

上記リードフレーム１に対して樹脂封止を行うには、先ず、図６(ａ)に示す如く、モールド金型１０における下型１０Ｂと上型１０Ｔとの間に、発光ダイオード２を搭載したリードフレーム１をセットする。

このとき、上述した如く平坦な面を呈しているリードフレーム１の端面１Ｅは、不用意な外力が加わった場合でも容易に潰れて変形しないので、上記リードフレーム１を挟持する下型１０Ｂと上型１０Ｔとは、互いに正規な相対位置において閉じることとなり、エアベント１０ａも所期の大きさ(容積)に画成されることとなる。

次いで、図６(ｂ)に示す如く、モールド金型１０のモールドゲート(図示せず)からキャビティ１０ｃ内に封止樹脂３を注入することで、リードフレーム１に対する樹脂封止が実施され、最終段階においてエアベント１０ａに封止樹脂３が流入することとなる。

このとき、エアベント１０ａに流入した封止樹脂３の一部が、リードフレーム１における複数のディンプル１ｄにも流入することで、リードフレーム１と封止樹脂３との密着性が高まることは言うまでもない。

一方、モールド金型１０におけるエアベント１０ａは、リードフレームの変形に起因して仕様よりも拡大するといった従来の問題を生じることなく、上述したように所期の大きさに画成されることから、不用意に多量の封止樹脂３が流入することはない。

このように、本実施例によれば、リードフレーム１にディンプル１ｄを形成したことで、リードフレーム１に対する封止樹脂３の密着性が増大し、併せてリードフレーム１の縁部１ｇをサイドカットして、上記リードフレーム１の変形を抑えたことにより、モールド金型１０のエアベント１０ａに多くの封止樹脂３が流入することを防止でき、かくしてモールド金型１０に封止樹脂３が付着・残留することがなくなり、上記モールド金型１０に対する清掃作業の頻度を可及的に低減させることが可能となる。

上記モールド金型１０に注入した封止樹脂３が固化したのち、ダイシングにより個々のＬＥＤパッケージに個片化することで、半導体装置であるＬＥＤパッケージが製品として完成する。

なお、上述した実施例においては、半導体装置の一態様であるＱＦＮタイプのＬＥＤパッケージを、ＭＡＰ方式によって製造する方法に本発明を適用した例を示したが、本発明に係る製造方法は、“半導体装置としてのＬＥＤパッケージ”や“ＱＦＮタイプの半導体装置”、さらには“ＭＡＰ方式によって製造される半導体装置”のみを対象とするものではなく、様々な半導体装置の製造方法としても有効に適用し得ることは勿論である。

１Ｍ…リードフレーム材、
１…リードフレーム、
１ｓ…単位リードフレーム、
１ｕ…単位リードフレーム群、
１ａ…部位(エアベントに臨む部位)、
１ｄ…ディンプル、
１ｇ…縁部(エアベントに臨む側の縁部)、
１ｅ…端面(サイドカット前の端面)、
１Ｅ…端面(サイドカット後の端面)、
２…発光ダイオード(半導体素子)、
３…封止樹脂、
１０…モールド金型、
１０Ｔ…上型、
１０Ｂ…下型、
１０ｃ…キャビティ、
１０ａ…エアベント、
ｌ…サイドカットライン、
ｃ…サイドカット寸法。

Claims (3)

1. エッチング加工によってリードフレームを形成し、前記リードフレームに半導体素子を搭載したのち、モールド金型において樹脂封止を行う半導体装置の製造方法であって、
   帯状のリードフレーム材に対して、エッチング加工によってリードパターンを形成するとともに前記モールド金型のエアベントに臨む部位にディンプルを形成することでリードフレームを形成するエッチング工程と、
   前記エッチング工程の後に、前記リードフレームにおける前記モールド金型のエアベントに臨む側の縁部をサイドカットするサイドカット工程と、
   前記サイドカット工程の後に、前記モールド金型において前記リードフレームに対して樹脂封止を行うモールド工程と、
   を含んで成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記半導体素子が、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記サイドカット工程におけるサイドカット寸法が、０．５mm以上であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。

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