JP3112022B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであっ
て、より詳しくは、リードフレームをインサートして中
空封止体を一体成形した際に、リードフレーム上、とく
にリードフレームと樹脂との境界面上に発生するフラッ
シュバリを、成形体に何らの損傷も与えずに、効率的に
除去し、高品質の半導体装置を製造する方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for integrally molding a hollow sealing body by inserting a lead frame. The present invention relates to a method for manufacturing a high-quality semiconductor device by efficiently removing flash burrs generated on a lead frame, particularly on a boundary surface between the lead frame and a resin, without causing any damage to a molded body.
（従来の技術およびその問題点） IC、LSIなどの半導体素子は、周囲の温度や湿度の変
化、あるいは微細なゴミやほこりに影響され、その特性
が微妙に変化してしまうことや、機械的振動や衝撃によ
って破損し易いことなどの理由で半導体素子を封止した
パッケージとして使用に供されている。(Conventional technologies and their problems) Semiconductor devices such as ICs and LSIs are affected by changes in ambient temperature and humidity, or by minute dust and dirt, and their characteristics may change slightly, It is used as a package in which a semiconductor element is sealed because it is easily damaged by vibration or impact.
パッケージ方式としては、大別して気密封止方式と樹
脂封止方式とに分けられ、気密封止方式では、一般的に
はセラミックスが用いられているが、熱硬化性樹脂を用
いることも試みられている。熱硬化性樹脂を用いる場合
には樹脂中空封止体（箱型樹脂成形体）の中央部に設け
られたリードフレームのアイランドに接着剤によって固
着された半導体素子は、インサート成形によって樹脂中
空封止体内に封入され、その両端がパッケージの内側と
外側に開放されたリードフレームとボンディングワイヤ
ーによって連結されている。The package method is roughly classified into a hermetic sealing method and a resin sealing method. In the hermetic sealing method, ceramics are generally used, but it has also been attempted to use a thermosetting resin. I have. When a thermosetting resin is used, the semiconductor element fixed by an adhesive to the island of the lead frame provided in the center of the resin hollow sealing body (box-shaped resin molded body) is hollow-sealed by insert molding. The package is sealed in the body, and both ends are connected to a lead frame opened inside and outside the package by a bonding wire.
ところで、リードフレームをインサートして樹脂中空
封止体を一体成形するには、金型内にリードフレームを
インサートした後、この金型内で熱硬化性樹脂を射出成
形あるいはトランスファー成形することにより、リード
フレームと樹脂中空封止体とを一体成形するものである
が、この成形方法においては、リードフレームの表面、
とくにリードフレームと樹脂中空封止体との接点部分、
つまりリードフレームの内部リード部および外部リード
部のコーナー部に、樹脂のフラッシュバリが発生し、リ
ードフレームと半導体素子との電気的接続を妨げること
になり、また微細なゴミの混入さえきらう半導体装置に
とって、このようなフラッシュバリは完全に除去しなけ
ればならない問題である。By the way, in order to integrally mold the resin hollow sealing body by inserting the lead frame, after inserting the lead frame into the mold, injection molding or transfer molding the thermosetting resin in the mold, Although the lead frame and the resin hollow sealing body are integrally molded, in this molding method, the surface of the lead frame,
In particular, the contact part between the lead frame and the resin hollow sealing body,
In other words, resin flash burrs occur at the corners of the internal lead portion and the external lead portion of the lead frame, which hinders the electrical connection between the lead frame and the semiconductor element, and prevents the entry of fine dust. However, such flash burrs are a problem that must be completely removed.
従来より、このようなフラッシュバリを除去する方法
としては、たとえば砥粒を用いるブラスト法、薬品を用
いてフラッシュバリを溶解剥離する方法、あるいは液体
を高圧噴射してフラッシュバリを除去する方法などが知
られている。Conventionally, methods for removing such flash burrs include, for example, a blast method using abrasive grains, a method for dissolving and removing flash burrs using chemicals, and a method for removing flash burrs by injecting a high-pressure liquid. Are known.
しかしながら、上記ブラスト方法では、樹脂モールド
部の表面が損傷するため、樹脂モールド部分の表面をマ
スキングしなければならず、製造工程が複雑になるとい
う問題点があった。また、薬品を用いる方法では、フラ
ッシュバリを剥離させることは可能であっても、完全に
フラッシュバリを取除くことができず、さらにブラッシ
ングなどを行なう必要があるため、樹脂モールド部の表
面が損傷し、上記ブラスト法と同様の問題点があった。
また、液体を高圧噴射する方法では、リードフレームに
付着しているフラッシュバリを除去するためには、100k
g/cm2以上の高圧液体を噴射する必要があり、そのため
樹脂モールド部にクラックが生じ易いという問題点があ
った。However, in the above blast method, since the surface of the resin mold portion is damaged, the surface of the resin mold portion must be masked, and there is a problem that the manufacturing process becomes complicated. In addition, in the method using chemicals, even though flash burrs can be removed, flash burrs cannot be completely removed, and furthermore, brushing or the like must be performed. However, there is a problem similar to the blast method.
In addition, in the method of injecting a liquid at a high pressure, 100 k
It is necessary to inject a high-pressure liquid of g / cm 2 or more, which causes a problem that cracks easily occur in the resin mold portion.
本発明者らは、前記フラッシュバリの除去方法につい
て、研究を重ねてきたところであり、すでに、インサー
ト成形前のリードフレームの露出部分、すなわち樹脂中
空封止体と接触しない部分に、融点または軟化点が該封
止体の成形温度以上であって、かつ該封止体を溶解する
ことのない溶媒に可溶な有機高分子物質を塗布してお
き、このリードフレームを金型内に設置した状態で樹脂
を射出またはトランスファー成形によって一体成形し、
得られた樹脂封止体を前記溶媒に浸してリードフレーム
上の有機高分子物質を溶解除去することによって、その
上面に発生したフラッシュバリを同時に除去する方法を
先に開発した。The present inventors have been conducting research on the flash burr removal method, and have already added a melting point or softening point to an exposed portion of the lead frame before insert molding, that is, a portion not in contact with the resin hollow sealing body. Is a temperature higher than the molding temperature of the sealing body, and an organic polymer substance soluble in a solvent that does not dissolve the sealing body is applied, and the lead frame is placed in a mold. The resin is integrally molded by injection or transfer molding,
A method for previously removing a flash burr generated on the upper surface of the resin sealing body by immersing the obtained resin sealing body in the solvent to dissolve and remove the organic polymer substance on the lead frame was previously developed.
本発明者らは、前記発明をさらに改良する過程におい
て、さらに簡単な手段で確実にフラッシュバリのみを除
去する方法について研究を継続してきたところ、新た
に、42アロイ製のリードフレームを陰極として特定温度
で電解処理を行った後に高圧水を噴射することにより、
樹脂モールド部を損傷することなく、リードフレーム上
に発生するフラッシュバリを完全に除去することができ
るという新たな知見を得、この知見に基づいて本発明を
完成するに至ったものである。In the process of further improving the above invention, the present inventors have continued research on a method of reliably removing only flash burrs by simpler means, and newly specified a 42 alloy lead frame as a cathode. By injecting high-pressure water after performing electrolysis at temperature,
The present inventors have obtained a new finding that flash burrs generated on a lead frame can be completely removed without damaging the resin mold portion, and have completed the present invention based on this finding.
（発明の目的） そこで、本発明の目的は、リードフレームや樹脂モー
ルド部の損傷を伴うことなく、フラッシュバリを除去す
る方法を提供することにある。(Object of the Invention) It is an object of the present invention to provide a method for removing flash burrs without causing damage to a lead frame or a resin mold part.
（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するために提案されたもの
であって、リードフレームの材質として42アロイ製のも
のを採択し、かつ、特定温度で電解処理と高圧水噴射を
組み合わせた点に特徴を有するものである。(Means for Solving the Problems) The present invention has been proposed in order to achieve the above-mentioned object, and has adopted a 42-alloy lead frame as a material for a lead frame, and has been subjected to electrolytic treatment at a specific temperature. And a high-pressure water injection.
すなわち、本発明によれば、42アロイ製のリードフレ
ームをインサートして熱硬化性樹脂からなる中空封止体
を一体成形した後、42アロイ製のリードフレームを陰極
として電解処理を行い、さらに高圧水を噴射することに
よって42アロイ製のリードフレーム上に発生したフラッ
シュバリを除去することを特徴とする半導体装置の製造
方法、が提供される。That is, according to the present invention, after a 42 alloy lead frame is inserted and a hollow sealing body made of a thermosetting resin is integrally formed, electrolytic treatment is performed using the 42 alloy lead frame as a cathode, A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by removing flash burrs generated on a 42-alloy lead frame by injecting water.
この方法によれば、42アロイ製のリードフレーム（以
下、単に「リードフレーム」ということがある）を陰極
とすることにより、リードフレームより水素が発生し、
この水素の発生がリードフレーム上のフラッシュバリを
浮き上らせ、その後に高圧の水を噴射することにより、
該フラッシュバリを完全に除去することができるもので
ある。従来方法においては、リードフレームを陽極とし
て電解処理を行っており、この場合は、リードフレーム
が酸化して黒色化してしまい、しかも、フラッシュバリ
の除去もスムーズに行われない。According to this method, hydrogen is generated from the lead frame by using a 42 alloy lead frame (hereinafter, sometimes simply referred to as “lead frame”) as a cathode,
The generation of this hydrogen raises flash burrs on the lead frame, and then injects high-pressure water,
The flash burrs can be completely removed. In the conventional method, electrolytic treatment is performed using a lead frame as an anode. In this case, the lead frame is oxidized and blackened, and flash burrs are not removed smoothly.
また、本発明によれば、電解処理を行う際の電解液を
アルカリ性にすることにより、リードフレームや樹脂モ
ールド部の損傷を著しく防止することができる。Further, according to the present invention, by making the electrolytic solution alkaline at the time of performing the electrolytic treatment, it is possible to significantly prevent damage to the lead frame and the resin mold portion.
すなわち、本発明の重要な技術的特徴は、42アロイ製
のリードフレームをインサートして一体成形した樹脂中
空封止体のリードフレームを陰極として、かつ、特定温
度のアルカリ性の電解液で電解処理を行う点にある。That is, an important technical feature of the present invention is that a lead frame of a resin hollow sealing body integrally molded by inserting a lead frame made of 42 alloy is used as a cathode, and electrolytic treatment is performed with an alkaline electrolyte at a specific temperature. The point is to do.
電解処理 本発明の電解処理は、前述したように42アロイ製のリ
ードフレームを陰極とする。この際、電解液には、たと
えば、NaOHを主成分とし、これに少量のアニオン系、非
イオン系の界面活性剤およびEDTAなどのキレート剤など
を配合することができる。電流密度は１ないし30A/dc
m2、好ましくは３ないし10A/dcm2であり、処理温度は30
ないし50℃、処理時間は0.5ないし10分、好ましくは１
ないし３分である。Electrolytic treatment In the electrolytic treatment of the present invention, a lead frame made of 42 alloy is used as a cathode as described above. At this time, for example, the electrolyte solution may contain NaOH as a main component, and a small amount of an anionic or nonionic surfactant, a chelating agent such as EDTA, or the like. Current density is 1 to 30A / dc
m 2 , preferably 3 to 10 A / dcm 2 , and a treatment temperature of 30
To 50 ° C, the treatment time is 0.5 to 10 minutes, preferably 1 to 10 minutes.
Or 3 minutes.
このような条件で、電解処理を行うと、リードフレー
ム面、つまりフラッシュバリの下から水素が発生し、リ
ードフレーム上のフラッシュバリを浮き上らせる作用を
する。When the electrolytic treatment is performed under such conditions, hydrogen is generated from the surface of the lead frame, that is, under the flash burrs, and has an effect of raising the flash burrs on the lead frame.
高圧水噴射 前記電解処理によって浮き上ったフラッシュバリは、
噴射圧力100ないし1500kgf/cm2、好ましくは200ないし5
00kgf/cm2で、噴射ノズルより高圧水を噴射することに
より、容易に除去することができる。高圧水のの噴射時
間は１ないし30秒、好ましくは３ないし20秒で完全にフ
ラッシュバリを除去することができ、この方法によれ
ば、砥粒を用いたプラスト法にくらべてリードフレーム
の損傷が著しく抑制することができるとともに、粉塵の
発生が全くなく、薬品による溶解剥離方式と比べても、
樹脂モールドの損傷がないという点で、高度のクリーン
度ならびに精密度が要求される半導体装置の製造方法と
して適しているものであることが理解されよう。High-pressure water injection The flash burr that emerged by the electrolytic treatment
Injection pressure 100 to 1500 kgf / cm 2 , preferably 200 to 5
By injecting high-pressure water from the injection nozzle at 00 kgf / cm 2 , it can be easily removed. The flash burrs can be completely removed with a high-pressure water injection time of 1 to 30 seconds, preferably 3 to 20 seconds. According to this method, the damage to the lead frame is lower than that of the plast method using abrasive grains. Can be suppressed significantly, there is no generation of dust at all, even compared to the dissolution and peeling method using chemicals,
It will be understood that the resin mold is suitable as a method for manufacturing a semiconductor device that requires a high degree of cleanliness and precision in that there is no damage to the resin mold.
（発明の好適態様） リードフレームをインサートして樹脂で成形した状態
の中空封止体の断面の一例を示す第１図において、１の
中空封止体は、リードフレーム２と密着性のよい熱硬化
性樹脂、たとえば、ビスフェノールＡ型、ノボラック
型、グリシジルアミン型などのエポキシ樹脂、ポリアミ
ノビスマレイミド、ポリピロメリットイミドなどのイミ
ド系樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂な
どが使用され、射出成形、あるいはトランスファー成形
によってリードフレーム２をインサートした一体成形に
よって中空封止体が成形される。(Preferred Embodiment of the Invention) In FIG. 1 showing an example of a cross section of a hollow sealing body in a state where a lead frame is inserted and molded with a resin, one hollow sealing body has heat having good adhesion to the lead frame 2. Curable resins, for example, bisphenol A type, novolak type, epoxy resin such as glycidylamine type, imide resin such as polyaminobismaleimide, polypyromellitimide, phenolic resin, unsaturated polyester resin, etc. are used, and injection molding, Alternatively, the hollow sealing body is formed by integral molding with the lead frame 2 inserted by transfer molding.
インサート成形の条件は、使用する樹脂によっても異
るが、エポキシ樹脂を使用した場合には、10ないし500k
g/cm2、温度150ないし200℃で１ないし５分の成形条件
が好ましい。成形の際、このリードフレームの表面、と
くに、リードフレームの外部リード部2aおよび内部リー
ド部2bの樹脂中空封止体とのコーナー部にフラッシュバ
リ３が発生する。Insert molding conditions vary depending on the resin used, but when epoxy resin is used, 10 to 500k
Molding conditions at g / cm 2 and a temperature of 150 to 200 ° C. for 1 to 5 minutes are preferred. During molding, flash burrs 3 are generated on the surface of the lead frame, particularly on the corners between the outer lead portion 2a and the inner lead portion 2b of the lead frame and the resin hollow sealing body.
そこで、本発明においては、前述した方法によりリー
ドフレーム２を陰極として30ないし50℃の温度条件下で
電解処理を行い、ついで高圧水を噴射することによって
フラッシュバリ３を完全に除去するものである。Therefore, in the present invention, the electrolytic treatment is performed under the temperature condition of 30 to 50 ° C. using the lead frame 2 as a cathode by the above-described method, and then the flash burr 3 is completely removed by injecting high-pressure water. .
フラッシュバリを除去した後の樹脂中空封止体は、第
２図に示されるように、リードフレームのアイランド部
2cに半導体素子４が搭載され、ボンディングワイヤー５
でリードフレームと半導体素子が連結された後、透明な
いし透明の、プラスチック板、石英ガラス板、サファイ
ヤ板、アルミナ板などの蓋材６を接着することによって
気密封止された半導体装置となる。As shown in FIG. 2, the resin hollow sealing body after the flash burrs are removed
A semiconductor element 4 is mounted on 2c, and a bonding wire 5
After the lead frame and the semiconductor element are connected to each other, a transparent or transparent plastic plate, a quartz glass plate, a sapphire plate, an alumina plate or the like is adhered to a lid member 6 to obtain a hermetically sealed semiconductor device.
（発明の効果） 本発明によれば、リードフレーム上に発生したフラッ
シュバリを、樹脂モールドおよびリードフレームに損傷
を与えることなく、容易に、しかも確実に除去すること
ができ、高品質の半導体装置を提供することができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, flash burrs generated on a lead frame can be easily and reliably removed without damaging the resin mold and the lead frame, and a high-quality semiconductor device. Can be provided.
（実施例） 以下実施例により本発明を詳細に説明する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
第１図に示すリードフレームの内部リード部2bとアイ
ランド部2cに厚さ1.5μｍの金メッキを施した42アロイ
製のリードフレームをトランスファー成形機の金型内の
所定の位置にインサートした。次いでノボラック型エポ
キシ樹脂系成形材料を、温度175℃、圧力70kg/cm2、時
間2minの条件でインサート成形した後、温度175℃で４
時間の後硬化を行なって第１図に示すような樹脂中空封
止体を得た。該中空封止体のリードフレーム、とくに内
部リード部2bおよびアイランド部2cには樹脂のフラッシ
ュバリが発生しており、このまま半導体素子のボンディ
ングを実施することは不可能であった。A lead frame made of 42 alloy in which the inner lead portion 2b and the island portion 2c of the lead frame shown in FIG. 1 were plated with gold having a thickness of 1.5 μm was inserted into a predetermined position in a mold of a transfer molding machine. Then, a novolak-type epoxy resin-based molding material was insert-molded at a temperature of 175 ° C., a pressure of 70 kg / cm 2 , and a time of 2 min.
After post-curing for a time, a resin hollow sealing body as shown in FIG. 1 was obtained. Resin flash burrs were generated on the lead frame of the hollow sealing body, particularly on the inner lead portion 2b and the island portion 2c, and it was impossible to carry out bonding of the semiconductor element as it was.
そこで該中空封止体を50℃に加温した５％のNaOH水溶
液に浸し、リードフレームを陰極として水溶液中に陽極
をセットした。次いで、両極間に３ボルトの直流を電流
密度が10A/dm2になるように通電し、30秒間保持した。Then, the hollow sealing body was immersed in a 5% aqueous NaOH solution heated to 50 ° C., and an anode was set in the aqueous solution using a lead frame as a cathode. Next, a 3-volt direct current was applied between both electrodes so that the current density became 10 A / dm 2 , and the current was maintained for 30 seconds.
つぎに該中空封止体をとり出し水洗した後、口径0.5m
mのノズルから圧力300kg/cm2で水を噴射したところ、リ
ードフレーム上のフラッシュバリに３秒間噴射するだけ
でバリはリードフレームから完全に剥離し除去され、一
方リードフレームや樹脂モールド部の損傷は認められな
かった。Next, after taking out the hollow sealing body and washing it with water, a diameter of 0.5 m
When water is sprayed from the m nozzle at a pressure of 300 kg / cm 2 , the flash burrs on the lead frame are only sprayed for 3 seconds and the burrs are completely separated from the lead frame and removed, while the lead frame and the resin mold are damaged. Was not found.
以上のようにバリを除去した中空封止体を乾燥後、リ
ードフレームのアイランドに半導体素子をエポキシ系銀
ペーストでダイボンディングし、さらに内部リードと素
子の電極とを金線でボンディングを行った。ボンディン
グは支障なく実施でき、ボンディング強度も規格値を満
たしていた。After the hollow sealing body from which the burrs had been removed as described above, the semiconductor element was die-bonded to the island of the lead frame with an epoxy-based silver paste, and the internal lead and the electrode of the element were bonded with a gold wire. The bonding could be performed without any trouble, and the bonding strength also met the standard value.
このように、成形後リードフレームを陰極として特定
温度で電解処理を行なった後に高圧水を噴射する本発明
の方法では、噴射する水圧が比較的低圧で済む結果、リ
ードフレームや樹脂モールド部を損傷することなくフラ
ッシュバリを除去することができる。As described above, according to the method of the present invention in which high-pressure water is injected after performing electrolytic treatment at a specific temperature using the lead frame as a cathode after molding, the water pressure to be injected can be relatively low, resulting in damage to the lead frame and the resin mold portion. Flash burrs can be removed without performing.
第１図は、成形直後の樹脂中空封止体の状態の一例を示
す断面図であり、 第２図は、フラッシュバリを除去した後の気密封止され
た半導体装置の一例を示す断面図である。 図中、 １……樹脂中空封止体 ２……リードフレーム 2a……リードフレームの外部リード部 2b……リードフレームの内部リード部 2c……リードフレームのアイランド部 ３……フラッシュバリ ４……半導体素子 ５……ボンディングワイヤー ６……蓋材FIG. 1 is a sectional view showing an example of a state of a resin hollow sealing body immediately after molding, and FIG. 2 is a sectional view showing an example of a hermetically sealed semiconductor device after removing flash burrs. is there. In the figure, 1 ... hollow resin sealing body 2 ... lead frame 2a ... external lead part of lead frame 2b ... internal lead part of lead frame 2c ... island part of lead frame 3 ... flash burr 4 ... Semiconductor element 5: bonding wire 6: lid material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉武 順一 千葉県君津郡袖ケ浦町長浦字拓二号580 番32 三井石油化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−181337（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−165643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−183950（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−86973（ＪＰ，Ａ) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Yoshitake 580-32 Takuji Nagaura, Sodegaura-machi, Kimitsu-gun, Chiba Prefecture Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd. JP-A-2-165643 (JP, A) JP-A-61-183950 (JP, A) JP-A-60-86973 (JP, A)
Claims (2)
して熱硬化性樹脂からなる中空封止体を一体成形した
後、該リードフレームを陰極として、30ないし50℃の温
度条件下で電解処理を行い、さらに高圧水を噴射するこ
とによって該リードフレーム上に発生したフラッシュバ
リを除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A 42-alloy lead frame is inserted to integrally mold a hollow sealing body made of a thermosetting resin, and then electrolytically treated at a temperature of 30 to 50 ° C. using the lead frame as a cathode. And removing flash burrs generated on the lead frame by spraying high-pressure water.
って行われる請求項（１）記載の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein said electrolytic treatment is performed with an alkaline electrolytic solution.
Priority Applications (1)
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