JP2018081967A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂バリによる不具合の発生を抑制することができる半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】一面２１、一面２１と反対側の他面２２、および、一面２１と他面２２とを連結する側面２３を有するリード２と、樹脂によってリード２と一体化された封止体と、樹脂の一部で構成されており、封止体に接続されるとともにリード２に付着した樹脂バリ４と、を備え、一面２１と側面２３との間の角部２４に、リード２と樹脂バリ４との密着性を高めて樹脂バリ４がリード２から剥落することを防止する剥落防止部２５が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものである。

半導体装置の製造では、半導体チップおよびダイパッド等を樹脂封止する工程の後に、封止体すなわちパッケージとリードとをダイによって支持し、リードを連結するタイバーをカットパンチによるせん断加工で切断するタイバーカット工程が行われる。

タイバーカット工程では、カットパンチが封止体に接触することを避けるために、封止体から少し離れた場所が切断される。封止体と、隣り合う２つのリードと、タイバーとで囲まれる領域には、樹脂封止の際に金型の間から流出した樹脂による樹脂バリが発生しており、樹脂バリの一部はタイバーカットにより除去され、残りの部分は封止体に接続されるとともにリードに付着して残留する。

残留樹脂バリは、せん断時の衝撃でクラックが発生し、欠けが発生しやすい状態となっている。特に、リードは金属で構成されているため、残留樹脂バリとリードとの界面では接着性が低く、残留樹脂バリとリードとの間で剥離が発生し、あるいは欠けが発生しやすくなる。

そのため、後工程のハンドリングや搬送等で加わる振動や衝撃により、残留樹脂バリがリードから容易に脱落するようになる。樹脂バリが脱落して、次製品のリードフレームやパッケージに付着すると、切断金型等でリードフレームをクランプした際、付着した樹脂の介在によって段差が生じ、リードの付け根のパッケージ部分に大きな力が作用してパッケージにクラックや欠け等を発生させる場合がある。

これについて、特許文献１では、タイバーカットの際に樹脂バリが残留することを抑制するための方法が提案されている。具体的には、ダイと樹脂バリとを互いに離された状態として、カットパンチでリード間の樹脂バリを叩いて切断する。すると、リードの側面に付着している樹脂バリはダイにより支持されていないため、リード側面との界面で剥離するようになる。

特開２００３−１７６４３号公報

しかしながら、樹脂バリは封止体と一体になっているため、リード側面からは剥離しても、封止体と接続されて残留する可能性がある。そして、これにより、後工程で樹脂バリが脱落しやすくなる可能性があり、異物噛み込み等の不具合が生じるおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、樹脂バリによる不具合の発生を抑制することができる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（２１）、一面と反対側の他面（２２）、および、一面と他面とを連結する側面（２３）を有するリード（２）と、樹脂によってリードと一体化された封止体（１）と、樹脂の一部で構成されており、封止体に接続されるとともにリードに付着した樹脂バリ（４）と、を備え、一面と側面との間の角部（２４）に、リードと樹脂バリとの密着性を高めて樹脂バリがリードから剥落することを防止する剥落防止部（２５）が形成されている。

これによれば、リードと樹脂バリとの密着性を高めて樹脂バリがリードから剥落することを防止する剥落防止部が形成されているため、樹脂バリの剥落による不具合の発生を抑制することができる。

また、請求項６に記載の発明では、一面（２１）、一面と反対側の他面（２２）、および、一面と他面とを連結する側面（２３）を有するリードフレーム（６）を形成することと、樹脂によってリードフレームと一体化された封止体（１）を形成することと、リードフレームのうちリード（２）を連結するタイバー（３）を、封止体を形成することによりリードフレームに付着する樹脂バリ（４）の一部と共に除去することと、を含み、封止体を形成することの前に、リードフレームのうち封止体の外側の部分において、一面と側面との間の角部（２４）に、樹脂バリとリードフレームとの密着性を高めて樹脂バリがリードフレームから剥落することを防止する剥落防止部（２５）を形成することを備える。

これによれば、樹脂バリとリードフレームとの密着性を高めて樹脂バリがリードフレームから剥落することを防止する剥落防止部が形成されるため、樹脂バリの剥落による不具合の発生を抑制することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態にかかる半導体装置の平面図である。 図１のII−II断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す平面図である。 第２実施形態にかかる半導体装置の断面図であって、第１実施形態の図２に相当する図である。 第３実施形態にかかる半導体装置の断面図であって、第１実施形態の図２に相当する図である。 図７に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、樹脂封止型の半導体装置であって、図１に示すように、封止体１と、リード２と、タイバー３と、樹脂バリ４と、を備える。

封止体１は、内部に半導体チップおよびダイパッド等を含む樹脂封止体である。封止体１は、一般的なエポキシ樹脂等で構成されるものであり、金型を用いたトランスファーモールド法等によって成形される。

半導体装置は、複数のリード２を備えており、封止体１は、樹脂によって複数のリード２と一体化されている。リード２は、封止体１に含まれる半導体チップを外部の回路に接続するためのものであり、封止体１の内側から外側へ延設されている。

リード２は、後述するリードフレーム６の一部であり、図２に示すように、一面２１、一面２１と反対側の他面２２、および、一面２１と他面２２とを連結する側面２３を有している。側面２３には樹脂バリ４が付着しており、一面２１と側面２３との間の角部２４には、リード２と樹脂バリ４との密着性を高めて樹脂バリ４がリード２から剥落することを防止する剥落防止部２５が形成されている。

本実施形態では、角部２４の表面は、一面２１および側面２３に対して傾斜している曲面状の傾斜面２６とされており、傾斜面２６には、微細な凹凸が形成されている。剥落防止部２５は、凹凸が形成された傾斜面２６により構成されている。このように、傾斜面２６に凹凸を形成することにより、リード２と樹脂バリ４との接触面積の増加と、凹凸に樹脂バリ４が入り込むことによるアンカー効果とによって、傾斜面２６に凹凸が形成されていない場合に比べてリード２と樹脂バリ４との密着性が向上する。

後述するように、リードフレーム６は金属板５をプレス加工して形成される。このプレス加工の際に生じる加工ダレによって、傾斜面２６が形成される。本実施形態では、傾斜面２６は、側面２３の法線方向の長さが０．２ｍｍ以下とされており、一面２１の法線方向の長さが０．１ｍｍ以下とされている。なお、このプレス加工によって、他面２２には、他面２２から一面２１とは反対側に突出する加工バリである突起部２７が形成される。

後述するように、リード２およびタイバー３は、タイバーカットが行われる間はリードフレーム６の一部として一体化されており、隣り合う２つのリード２はタイバー３によって連結されている。そして、タイバーカットによってタイバー３の一部は除去され、他の部分はリード２に接続された状態で残される。

図１に示すように、封止体１と、隣り合う２つのリード２と、タイバー３とで囲まれる領域には、樹脂バリ４が形成されている。樹脂バリ４は、封止体１の形成に用いられる樹脂の一部で構成されており、封止体１に接続されるとともにリード２およびタイバー３に付着している。リード２においては、樹脂バリ４は、側面２３、角部２４の表面、突起部２７の表面に付着している。

このような半導体装置は、図３〜図５に示す工程によって製造される。図３（ａ）に示す工程では、基材の表面に金属薄膜が形成された構成の金属板５を用意する。金属板５の基材は、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｎｉ、鉄系合金等で構成され、金属薄膜は、例えばＮｉ、Ａｕ、Ａｇ等で構成される。

図３（ｂ）に示す工程では、金属板５をプレス加工することにより、リード２およびタイバー３を有するリードフレーム６を形成する。本実施形態では、リード２の一面２１と側面２３との間の角部２４に曲面状の傾斜面２６が形成されるようにプレス加工を行う。これにより、他面２２の先端に一面２１とは反対側に突出する加工バリである突起部２７が形成される。

図３（ｃ）に示す工程では、角部２４の表面である傾斜面２６に微細な凹凸を形成し、これにより剥落防止部２５を形成する。本実施形態では、リードフレーム６に一面２１側からパルスレーザを照射する。具体的には、レーザ光の光源を周期的に点滅させながら、レーザ光の照射点が一面２１上および傾斜面２６上を移動するように光源もしくはリードフレーム６を移動させる。すると、レーザにより削られた部分と、レーザの照射によって生じた金属酸化物、もしくは、金属板５の基材の材料と金属薄膜の材料との合金が積もった部分とによって、一面２１および傾斜面２６に凹凸が形成される。

図３（ｃ）に示す工程の後、リードフレーム６に図示しない半導体チップを搭載し、金型を用いたトランスファーモールド法等によって半導体チップを樹脂封止し、リードフレーム６と一体化された封止体１を形成する。

このとき、金型から流出した樹脂によって、図４（ａ）、図５に示すように、封止体１、リード２、タイバー３で囲まれる領域に樹脂バリ４が形成される。樹脂バリ４は、側面２３、および、凹凸が形成された傾斜面２６に付着する。また、樹脂バリ４は、突起部２７を覆って他面２２の端部にも付着する。

図４（ｂ）に示す工程では、タイバー３の一部が一面２１から他面２２に向かって打ち抜かれるように、リードフレーム６をせん断加工する。具体的には、リードフレーム６、樹脂バリ４をダイ７によって支持し、リードフレーム６のうち一面２１側にカットパンチ８を当ててせん断加工を行う。なお、図４（ｂ）では図示していないが、封止体１もダイ７によって支持されている。これにより、タイバー３の一部が除去され、隣り合う２つのリード２が分離する。このとき、タイバー３と共に樹脂バリ４の一部も除去される。

樹脂バリ４の残りの部分は、封止体１に接続されるとともに、図４（ｃ）に示すようにリード２に付着した状態となる。本実施形態では、剥落防止部２５が形成されて樹脂バリ４とリードフレーム６との密着性が高くなっており、また、一面２１と他面２２のうち剥落防止部２５が形成された側からカットパンチ８が入る。これにより、封止体１と隣り合う２つのリード２とで囲まれた領域に残された樹脂バリ４の剥落が抑制される。

タイバーカットの後、半導体チップが搭載された図示しないアイランドとリード２とを分離するリードカット工程が行われる。以上のようにして半導体装置が製造される。

以上説明したように、本実施形態では、剥落防止部２５を形成することにより、タイバーカット後に残る樹脂バリ４の剥落が抑制される。したがって、樹脂バリ４の剥落による不具合の発生を抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して剥落防止部２５の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６に示すように、本実施形態では、角部２４に一面２１および側面２３に対して傾斜している平面状の傾斜面２８が形成されており、剥落防止部２５は、傾斜面２８により構成されている。傾斜面２８の面積は、加工ダレによって形成される傾斜面の面積よりも大きくされている。このような傾斜面２８は、第１実施形態と同様に図３（ａ）、（ｂ）に示す工程を行った後、封止体１を形成する前に、角部２４の研削等を行うことによって形成される。

本実施形態では、傾斜面２８の面積を大きくすることにより、リード２と樹脂バリ４との接触面積が増加し、樹脂バリ４の剥落が抑制される。なお、本実施形態では、一面２１および傾斜面２８に凹凸が形成されていないが、第１実施形態と同様に傾斜面２８に凹凸を形成してもよい。これにより、リード２と樹脂バリ４との密着性がさらに向上する。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対して剥落防止部２５の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態では、図７に示すように、角部２４の先端に一面２１から他面２２とは反対側に向かって突出した突起部２９が形成されている。本実施形態では、剥落防止部２５は突起部２９により構成されている。そして、他面２２と側面２３との間の角部の表面が、他面２２および側面２３に対して傾斜している曲面状の傾斜面とされている。

すなわち、本実施形態では、図８（ａ）に示すように、リードフレーム６を形成する際に、他面２２と側面２３との間の角部に加工ダレが発生し、角部２４に加工バリである突起部２９が形成されるように金属板５がプレス加工される。

そして、図８（ｂ）に示すように、リードフレーム６、樹脂バリ４をダイ７で支持し、リードフレーム６のうち突起部２９が形成された一面２１側にカットパンチ８を当てて、タイバー３が一面２１から他面２２に向かって打ち抜かれるようにせん断加工を行う。

このように、突起部２９が形成された側にカットパンチ８を当ててせん断加工を行う本実施形態では、突起部２９と樹脂バリ４との密着によって樹脂バリ４の剥落が抑制される。

なお、本実施形態では、一面２１、および、突起部２９の表面に凹凸が形成されていないが、第１実施形態と同様に突起部２９の表面に凹凸を形成してもよい。これにより、リード２と樹脂バリ４との密着性がさらに向上する。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態では、レーザ加工によって角部２４に凹凸を形成したが、角部２４をエッチングすることにより凹凸を形成してもよく、角部２４をブラスト処理することにより凹凸を形成してもよく、角部２４を粗化めっき処理することにより凹凸を形成してもよい。

また、リード２のうち封止体１の外側に位置する部分のみにおいて角部２４に凹凸を形成してもよい。また、リード２のうち樹脂バリ４が付着する領域の一部にのみ凹凸を形成してもよい。また、上記第１実施形態では、一面２１および傾斜面２６に凹凸を形成したが、傾斜面２６にのみ凹凸を形成してもよい。

１ 封止体
２ リード
２５ 剥落防止部
３ タイバー
４ 樹脂バリ
６ リードフレーム

Claims (14)

1. 一面（２１）、前記一面と反対側の他面（２２）、および、前記一面と前記他面とを連結する側面（２３）を有するリード（２）と、
   樹脂によって前記リードと一体化された封止体（１）と、
   前記樹脂の一部で構成されており、前記封止体に接続されるとともに前記リードに付着した樹脂バリ（４）と、を備え、
   前記一面と前記側面との間の角部（２４）に、前記リードと前記樹脂バリとの密着性を高めて前記樹脂バリが前記リードから剥落することを防止する剥落防止部（２５）が形成されている半導体装置。
2. 前記剥落防止部は、前記一面および前記側面に対して傾斜するとともに凹凸が形成された曲面状の傾斜面（２６）により構成されている請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記剥落防止部は、前記一面および前記側面に対して傾斜している平面状の傾斜面（２８）により構成されている請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記剥落防止部は、前記一面から前記他面とは反対側に向かって突出した突起部（２９）により構成されている請求項１に記載の半導体装置。
5. 前記剥落防止部の表面には、凹凸が形成されている請求項３または４に記載の半導体装置。
6. 一面（２１）、前記一面と反対側の他面（２２）、および、前記一面と前記他面とを連結する側面（２３）を有するリードフレーム（６）を形成することと、
   樹脂によって前記リードフレームと一体化された封止体（１）を形成することと、
   前記リードフレームのうちリード（２）を連結するタイバー（３）を、前記封止体を形成することにより前記リードフレームに付着する樹脂バリ（４）の一部と共に除去することと、を含み、
   前記封止体を形成することの前に、前記リードフレームのうち前記封止体の外側の部分において、前記一面と前記側面との間の角部（２４）に、前記樹脂バリと前記リードフレームとの密着性を高めて前記樹脂バリが前記リードフレームから剥落することを防止する剥落防止部（２５）を形成することを備える半導体装置の製造方法。
7. 前記剥落防止部を形成することの一部は、前記リードフレームを形成することと同時に行われ、
   前記リードフレームを形成することでは、金属板（５）をプレス加工することにより前記リードフレームを形成し、
   前記剥落防止部を形成することは、前記角部の表面に凹凸を形成することを含む請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記剥落防止部を形成することは、前記一面および前記側面に対して傾斜している平面状の傾斜面（２８）を形成することを含む請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記剥落防止部を形成することの一部は、前記リードフレームを形成することと同時に行われ、
   前記リードフレームを形成することでは、金属板（５）をプレス加工することにより前記角部に前記一面から前記他面とは反対側に向かって突出した突起部（２９）が形成されるように前記リードフレームを形成し、
   前記除去することでは、前記タイバーが前記一面から前記他面に向かって打ち抜かれるようにカットパンチ（８）を前記一面に当てて前記リードフレームをせん断加工する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記剥落防止部を形成することは、前記角部の表面に凹凸を形成することを含む請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記凹凸を形成することでは、前記角部にレーザを照射する請求項７または１０に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記凹凸を形成することでは、前記角部をエッチングする請求項７または１０に記載の半導体装置の製造方法。
13. 前記凹凸を形成することでは、前記角部をブラスト処理する請求項７または１０に記載の半導体装置の製造方法。
14. 前記凹凸を形成することでは、前記角部を粗化めっき処理する請求項７または１０に記載の半導体装置の製造方法。
    

Images