JP2015153946A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リードフレームと成形型の間のクリアランスを通して溶融樹脂が漏れ出ることをより好適に抑制することができる技術を提供する。
【解決手段】 半導体装置の製造方法であって、リードフレームと半導体チップを有する部品を成形型にセットする工程であって、成形型のキャビティの外側にリードフレームが部分的に突出するように部品をセットする工程と、キャビティの外側に突出するリードフレームを圧縮する工程であって、圧縮方向に沿って見たときに、圧縮する領域の幅がキャビティから遠い位置よりもキャビティに近い位置の方が広くなるようにリードフレームを圧縮することで、リードフレームの側面に凸部を形成する工程と、凸部を形成する工程の後に前記キャビティ内に溶融樹脂を充填する工程を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体装置の製造に用いる樹脂成形技術に関する。

特許文献１には、半導体チップがリードフレームに実装された部品を樹脂成形する技術が開示されている。この技術では、半導体チップがリードフレームに実装された部品を成形型にセットするとともに、成形型のキャビティの外側に位置するリードフレームの一部を圧縮する。これによって、リードフレームの側面に凸部を形成する。凸部は、リードフレームと成形型の間のクリアランス内に突出する。その後、キャビティに溶融樹脂を充填する際に、凸部によって、クリアランスを通して溶融樹脂が流れ出ることが抑制される。

特開平５−１８５４６７号公報

本発明は、リードフレームと成形型の間のクリアランスを通して溶融樹脂が漏れ出ることをより好適に抑制することができる技術を提供する。

本発明の半導体装置の製造方法は、リードフレームと前記リードフレームに接続された半導体チップを有する部品を、成形型のキャビティ内に前記リードフレームの前記半導体チップが接続されている部分と前記半導体チップが位置し、前記キャビティの外側に前記リードフレームが部分的に突出するように前記成形型にセットする工程と、前記キャビティの外側に突出する前記リードフレームを、圧縮方向に沿って見たときに、圧縮する領域の幅が前記キャビティから遠い位置の幅よりも前記キャビティに近い位置の幅の方が広くなるように前記リードフレームを圧縮することで、前記リードフレームの側面に凸部を形成する工程と、前記凸部を形成する工程の後に前記キャビティ内に溶融樹脂を充填する工程を有する。

なお、上記の「接続」は、半導体チップが何らかの手段によりリードフレームに電気的に接続されていることを意味する。したがって、「接続」は、はんだや導電性ペーストによる半導体チップの実装、及び、ボンディングワイヤ等による接続等を含む。したがって、上記「半導体チップが接続されている部分」は、半導体チップがはんだや導電性ペーストによって実装されている部分であってもよいし、ボンディングワイヤが接続されている部分であってもよい。また、上記の「圧縮方向」は、圧縮するための部材の移動方向を意味する。また、上記の凸部を形成する工程は、部品セット工程の後に実施してもよいし、部品セット工程の途中で実施してもよいし、部品セット工程と同時に実施してもよい。

この方法によれば、リードフレームと成形型の間のクリアランスを通して溶融樹脂が漏れ出ることをより好適に抑制することができる。

また、本発明は、新たな半導体装置を提供する。この半導体装置は、リードと、前記リードに接続された半導体チップと、前記リードの前記半導体チップが接続されている部分と前記半導体チップを覆っている樹脂層を有している。前記リードの一部が前記樹脂層の外側に突出している。前記リードのうちの前記樹脂層の表面を横切る部分が、前記横切る部分を厚み方向に沿って見たときに、前記樹脂層から離れるにしたがって幅が細くなる形状に形成されている。幅が細くなる前記形状を有する部分の一部に、幅が細くなる前記形状を有する部分の他部より薄い薄肉部が形成されている。薄肉部の側面が、幅が細くなる前記形状を構成する側面から突出している。

この半導体装置は、上述した製造方法により製造することができる。したがって、樹脂成形工程において、溶融樹脂の漏れを抑制できる。

また、本発明は、別の半導体装置を提供する。この半導体装置は、リードと、前記リードに接続された半導体チップと、前記リードの前記半導体チップが接続されている部分と前記半導体チップを覆っている樹脂層を有している。前記リードの一部が前記樹脂層の外側に突出している。前記リードのうちの前記樹脂層の表面を横切る部分が、前記横切る部分を厚み方向に沿って見たときに、一定の幅を有する形状に形成されている。一定の幅を有する前記形状を有する部分の一部に、一定の幅を有する前記形状を有する部分の他部より薄い薄肉部が形成されている。薄肉部の側面が、一定の幅を有する前記形状を構成する側面から突出している。前記厚み方向に沿ってみたときに、薄肉部の幅が、前記樹脂層から遠い位置の幅よりも前記樹脂層に近い位置の幅の方が広い。

半導体装置１０の平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線における半導体装置１０の縦断面図。 くびれ部２５の拡大図。 凸部２８ａ、２９ａの形成前のくびれ部２５の拡大図。 成形型６０内にセットされた実装部品を示す縦断面図。 成形型６０内にセットされたときのくびれ部２５の拡大図。 成形型６０内にセットされたときのくびれ部２５の拡大図。 実施例の凸部２８ａの拡大図。 比較例の凸部２８ａの拡大図。 比較例の凸部２８ａの拡大図。 第１変形例の半導体装置のくびれ部２５の拡大図。 第２変形例の半導体装置の凸部２８ａ、２９ａの拡大図。

最初に、実施形態の特徴について説明する。一実施形態の製造方法では、キャビティの外側に突出するリードフレームを圧縮することで、リードフレームの側面に凸部を形成する。この凸部が、リードフレームと成形型の間のクリアランス内に突出するので、溶融樹脂を充填する工程においてクリアランスから溶融樹脂が流れ出ることが抑制される。この製造方法では、凸部を形成する工程において、圧縮方向に沿って見たときに、圧縮する領域の幅がキャビティから遠い位置よりもキャビティに近い位置の方が広くなるようにリードフレームを圧縮する。このため、キャビティに近い位置ではキャビティから遠い位置よりも凸部の突出量が大きくなる。その結果、凸部よりもキャビティ側のリードフレームの側面と凸部の側面との間の角度が鋭くなる。このため、溶融樹脂を充填する工程において、凸部よりもキャビティ側のリードフレームの側面に沿って流れようとする樹脂が、凸部によって効果的に遮られる。

一実施形態の製造方法では、凸部を形成する工程において、圧縮方向に沿って見たときにキャビティから離れるにしたがって幅が細くなるテーパ形状を有する部分を圧縮してもよい。

また、一実施形態の製造方法では、凸部を形成する工程において、側面を含む領域を圧縮してもよい。

また、一実施形態の製造方法では、凸部を形成する工程において、圧縮方向に沿って見たときに一定の幅を有する部分を圧縮してもよい。

図１、２に示す半導体装置１０は、半導体チップ１２と、複数のリード２０ａ〜２０ｆと、樹脂層５０を有している。図２に示すように、リード２０ａは、厚みが厚いヒートシンク部２１と、厚みが薄い端子部２２を有している。ヒートシンク部２１上には、はんだ層１４を介して半導体チップ１２が実装されている。なお、はんだ層１４の代わりに導電性ペースト等が用いられてもよい。また、リード２０ｄは、リード２０ａから間隔を開けて配置されている。リード２０ｄは、ボンディングワイヤ１６によって半導体チップ１２に接続されている。半導体チップ１２、はんだ層１４、ボンディングワイヤ１６、ヒートシンク部２１及びリード２０ｄの一部（ワイヤ１６がボンディングされている部分）は、樹脂層５０によって覆われている。リード２０ａの端子部２２の一部は、樹脂層５０の外側に突出している。樹脂層５０の外側に突出している端子部２２には、図１の端子２４ａが形成されている。リード２０ｄの一部は、樹脂層５０の外側に突出して、端子を構成している。また、図示していないが、他のリード２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆも、リード２０ａ、２０ｄと同様に、樹脂層５０の内部で半導体チップ１２に接続されているとともに、樹脂層５０の外側に突出する部分が端子を構成している。

図１に示すように、リード２０ａには、くびれ部２５が形成されている。また、くびれ部２５は、リード２０ｂにも形成されている。リード２０ｂのくびれ部２５の構成はリード２０ａのくびれ部２５と等しいので、以下ではリード２０ａのくびれ部２５について詳細に説明する。図３は、リード２０ａのくびれ部２５の拡大図を示している。くびれ部２５は、端子２４ａと樹脂層５０との間に形成されている。くびれ部２５において、リード２０ａの幅が狭くなっている。リード２０ａは、樹脂層５０の表面５０ａを横切る部分において、樹脂層５０から離れるにしたがって（すなわち、端子２４ａに近づくにしたがって）幅が細くなるテーパ形状となっている（図３のテーパ形状部分２６参照）。テーパ形状部分２６よりも端子２４ａ側では、リード２０ａは、樹脂層５０から離れるにしたがって幅が太くなる逆テーパ形状となっている。テーパ形状部分２６の一部の領域２８、２９には、テーパ形状部分２６の他の領域よりも厚みが薄い薄肉部が形成されている。薄肉部２８の側面２８ａは、テーパ形状部分２６の一方の側面２６ａよりも突出する凸部となっている。薄肉部２９の側面２９ａは、テーパ形状部分２６の他方の側面２６ｂよりも突出する凸部となっている。

次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。最初に、上述したリード２０ａ〜２０ｆが外枠によって互いに接続されたリードフレーム３０（図５参照）を用意する。次に、このリードフレームのヒートシンク部２１上に半導体チップ１２をはんだ付けする。次に、半導体チップ１２をリード２０ｂ〜２０ｆにワイヤーボンディング等によって接続する。このようにして形成された部品（すなわち、リードフレームと半導体チップ１２を含む部品）を、以下では、実装部品と呼ぶ。この段階では、図４に示すように、リード２０ａのくびれ部２５には、薄肉部２８、２９及び凸部２８ａ、２９ａは形成されていない。すなわち、テーパ形状部分２６の全体において厚みが略均一であり、テーパ形状部分２６の側面２６ａ、２６ｂの全体がテーパ形状に沿って伸びている。

実装部品が完成したら、実装部品を図５に示す成形型６０内に載置し、その後、成形型６０を閉じる。これによって、図５に示すように、実装部品を成形型６０内にセットする。このとき、図５に示すように、実装部品のうち、半導体チップ１２、ヒートシンク部２１及びボンディングワイヤ１６を含む部分が成形型６０のキャビティ６２内に配置され、リード２０ａ、２０ｄの一部がキャビティ６２から外側に突出するように配置される。リード２０ａの一部は、キャビティ６２の外側の空間６４内に配置される。リード２０ｄの一部は、キャビティ６２の外側の空間６６内に配置される。その他の各リードも、リード２０ａ、２０ｄと同様に、一部がキャビティ６２の外側に突出するように配置される。空間６４の上面及び下面には、圧縮用突起７０、７２が形成されている。成形型６０を閉じる際に、圧縮用突起７０、７２が、リード２０ａのテーパ形状部分２６をその厚み方向に挟み込んで圧縮する。このとき、圧縮用突起７０、７２は、テーパ形状部分２６の側面２６ａを含む領域と側面２６ｂを含む領域とを、その厚み方向に圧縮すること塑性変形させる。これによって、圧縮された部分が薄くなり、図３の薄肉部２８、２９が形成される。また、圧縮された部分がテーパ形状部分２６の側面方向に膨らむため、凸部２８ａ、２９ａが形成される。

図６、７は、成形型６０内に載置された状態のくびれ部２５の様子を示している。図６は、薄肉部２８、２９（すなわち、凸部２８ａ、２９ａ）が形成される前（すなわち、成形型６０が完全に閉じる前）の状態を示しており、図７は、薄肉部２８、２９が形成された後の状態を示している。図６、７に示すように、リード２０ａの側面と空間６４の内面の間には、クリアランスが形成されている。図７に示すように、凸部２８ａ、２９ａが形成されると、凸部２８ａ、２９ａによってこのクリアランスが塞がれる。これによって、キャビティ６２から空間６４に繋がる流路が塞がれる。なお、図５に示すように、リード２０ａの上下面と空間６４の内面の間にもクリアランスが存在するが、このクリアランスは圧縮用突起７０、７２によって塞がれる。

実装部品を成形型６０内にセットしたら、ゲート７４からキャビティ６２内に溶融樹脂を充填する。凸部２８ａ、２９ａ及び圧縮用突起７０、７２によってクリアランスが塞がれているので、キャビティ６２から空間６４に樹脂が流入することが抑制される。このため、キャビティ６２の外側のリード２０ａに樹脂が付着することが防止される。

キャビティ６２内に溶融樹脂を充填したら、溶融樹脂が冷却して固化するまで待機する。樹脂が十分に固化したら、成形型６０を開いて成形済みの実装部品を取り出す。その後、リードフレームの外枠を切断して、リード２０ａ〜２０ｆを互いに分離させる。以上の工程によって、半導体装置１０が完成する。

図８は、実施例１の凸部２８ａを示している。また、図９、１０は、比較例として、リードの直線状の部分に形成された凸部２８ａと、逆テーパ形状部分に形成された凸部２８ａを示している。なお、図８〜１０において、上側が端子側であり、下側がキャビティ側である。また、図８〜１０の角度θは、凸部２８ａの側面と、凸部２８ａよりキャビティ側のリードフレームの側面とが成す角度を示している。

図８に示すように、実施例の方法では、薄肉部２８の幅（すなわち、圧縮する部分の幅）が、端子側よりもキャビティ側で広い（すなわち、図８に示すキャビティ側の幅Ｗ１が端子側の幅Ｗ２よりも広い）。このため、凸部２８ａの突出量が端子側よりもキャビティ側で大きくなり、角度θが小さくなる。これに対し、図９では、幅Ｗ１と幅Ｗ２が略等しいため、凸部２８ａの突出量はそのほぼ中央で最大となっており、角度θが図８よりも大きくなっている。また、図１０では、幅Ｗ２が幅Ｗ１よりも広いため、凸部２８ａの突出量が端子側で大きくなっており、角度θが図８、９よりも大きくなっている。以上に説明したように、図８に示す実施例の方法では、角度θが小さくなる。このように角度θが小さいと、樹脂成型時に、図８の矢印９０のようにクリアランスに沿って流れようとする溶融樹脂を効果的に堰き止めることができる。これに対し、図９、１０に示すように角度θが大きいと、矢印９０に示すようにクリアランスに沿って流れようとする溶融樹脂が凸部２８ａを乗り越えやすい。したがって、図８に示す実施例の方法によれば、凸部２８ａによって確実に溶融樹脂を堰き止めることができる。効率的に溶融樹脂を堰き止めることができるため、薄肉部２８、２９を形成する際の圧縮量を少なくすることが可能となる。したがって、実施例の方法では、端子の反り等の変形が生じ難くなり、端子形状をより高精度化することができる。

また、実施例の半導体装置１０では、図１に示すように、リード２０ａ、２０ｂにくびれ部２５が形成されていることで、樹脂層５０の表面５０ａにおけるリード２０ａとリード２０ｂの間の距離が長くなっている。これによって、これらのリード間の絶縁信頼性が向上されている。

なお、くびれ部２５は、図１１に示すように、折れ線状にくびれていてもよい。

また、図１２に示すように、くびれ部２５を形成せず、直線状に伸びる部分に薄肉部２８、２９を形成してもよい。この場合でも、樹脂層５０側（すなわち、キャビティ側）ほど薄肉部２８、２９の幅を広くすることで、樹脂層５０側ほど凸部２８ａの突出量を大きくすることができる。これによって、角度θを小さくすることができ、効果的に流動樹脂を堰き止めることが可能となる。

なお、上述した実施例では、リード２０ａに凸部２８ａ、２９ａを形成したが、他のリード２０ｂ〜２０ｆの何れかに凸部を形成してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：半導体装置
１２：半導体チップ
１４：はんだ層
１６：ボンディングワイヤ
２０ａ〜２０ｆ：リード
２１：ヒートシンク部
２２：端子部
２５：くびれ部
２６：テーパ形状部分
２８、２９：薄肉部
２８ａ、２９ａ：凸部
５０：樹脂層
６０：成形型
６２：キャビティ
７０、７２：圧縮用突起

Claims (6)

1. 半導体装置の製造方法であって、
   リードフレームと前記リードフレームに接続された半導体チップを有する部品を、成形型のキャビティ内に前記リードフレームの前記半導体チップが接続されている部分と前記半導体チップが位置し、前記キャビティの外側に前記リードフレームが部分的に突出するように前記成形型にセットする工程と、
   前記キャビティの外側に突出する前記リードフレームを、圧縮方向に沿って見たときに、圧縮する領域の幅が前記キャビティから遠い位置の幅よりも前記キャビティに近い位置の幅の方が広くなるように前記リードフレームを圧縮することで、前記リードフレームの側面に凸部を形成する工程と、
   前記凸部を形成する工程の後に前記キャビティ内に溶融樹脂を充填する工程、
   を有する製造方法。
2. 前記凸部を形成する工程において、前記圧縮方向に沿って見たときに前記キャビティから離れるにしたがって幅が細くなる形状を有する部分を圧縮する請求項１の製造方法。
3. 前記凸部を形成する工程において、前記側面を含む領域を圧縮する請求項１または２の製造方法。
4. 前記凸部を形成する工程において、前記圧縮方向に沿って見たときに一定の幅を有する部分を圧縮する請求項１または３の製造方法。
5. 半導体装置であって、
   リードと、
   前記リードに接続された半導体チップと、
   前記リードの前記半導体チップが接続されている部分と前記半導体チップを覆っている樹脂層、
   を有しており、
   前記リードの一部が前記樹脂層の外側に突出しており、
   前記リードのうちの前記樹脂層の表面を横切る部分が、前記横切る部分を厚み方向に沿って見たときに、前記樹脂層から離れるにしたがって幅が細くなる形状に形成されており、
   幅が細くなる前記形状を有する部分の一部に、幅が細くなる前記形状を有する部分の他部より薄い薄肉部が形成されており、
   薄肉部の側面が、幅が細くなる前記形状を構成する側面から突出している、
   半導体装置。
6. 半導体装置であって、
   リードと、
   前記リードに接続された半導体チップと、
   前記リードの前記半導体チップが接続されている部分と前記半導体チップを覆っている樹脂層、
   を有しており、
   前記リードの一部が前記樹脂層の外側に突出しており、
   前記リードのうちの前記樹脂層の表面を横切る部分が、前記横切る部分を厚み方向に沿って見たときに、一定の幅を有する形状に形成されており、
   一定の幅を有する前記形状を有する部分の一部に、一定の幅を有する前記形状を有する部分の他部より薄い薄肉部が形成されており、
   薄肉部の側面が、一定の幅を有する前記形状を構成する側面から突出しており、
   前記厚み方向に沿ってみたときに、薄肉部の幅が、前記樹脂層から遠い位置の幅よりも前記樹脂層に近い位置の幅の方が広い、
   半導体装置。

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