JP3422929B2 - 半導体素子の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば樹脂成形に
より形成したパッケージを有する半導体素子をリードフ
レームから離脱させるために用いる半導体素子の製造装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、長尺のリードフレームに複数のト
ランジスタチップやダイオードチップ等の半導体チップ
を連続的に繰り返して固着し、さらに半導体チップを樹
脂成形により形成したパッケージ内に封止した後、所定
のリード加工を行い、リードフレームによるパッケージ
の保持を解除し、個々のものに切り離すようにして半導
体素子は製造される。

【０００３】以下、従来の半導体素子の製造方法及び製
造装置を図９乃至図１２を参照して説明する。図９はリ
ードフレームの要部を拡大して示す平面図であり、図１
０はパッケージを樹脂成形したリードフレームの平面図
であり、図１１はパッケージを樹脂成形したリードフレ
ームの要部を拡大して示す平面図であり、図１２はリー
ドフレームから樹脂成形したパッケージを離脱させる工
程を示す図で、図１２（ａ）は第１の工程を示す側面
図、図１２（ｂ）は第２の工程を示す側面図、図１２
（ｃ）は第３の工程を示す側面図である。

【０００４】図９乃至図１２において、１は長尺状の導
電性金属薄板でなるリードフレームで、２はリードフレ
ーム１の長尺方向に複数繰り返し形成された素子形成
部、３は素子形成部２の主部であるチップマウント部、
４ａ，４ｂはリード部である。また、５は素子形成部２
の両側部分に対し所定寸法の間隙を設けて対向するよう
リードフレーム１に形成された係止突起である。さら
に、チップマウント部３には図示しないがダイオード構
成の半導体チップが搭載され、半導体チップ上面と一方
のリード部４ｂの先端部分とがワイヤボンディングされ
る。その後、ワイヤボンディングされた半導体チップを
封止するよう合成樹脂材料によってパッケージ６が成形
され、リードフレーム１に接続されたままの半導体素子
７が形成される。このようにパッケージ６が成形された
状態では、パッケージ６の両方の側壁部８に係止突起５
が嵌入状態となっている。

【０００５】そして、リードフレーム１から個々の半導
体素子７の切り離しを行う工程は、下記のように行われ
る。すなわち、半導体素子７を接続したままの長尺状の
リードフレーム１を半導体素子の製造装置にかけ、長尺
方向に順送りしながら先行する工程でリード部４ａ，４
ｂをパッケージ６から所定長さ延出した状態になる位置
で切断する。

【０００６】次に、図１２（ａ）に示す第１の工程にお
いて、パッケージ６の両方の側壁部８に嵌入した状態の
係止突起５が設けられているリードフレーム１部分を、
製造装置の上クランパ９ａ、下クランパ９ｂの間に位置
させる。続いてリードフレーム１を下面側から持ち上げ
るよう下クランパ９ｂを上方向に駆動し、上クランパ９
ａとの間に半導体素子７の両側部分のリードフレーム１
を挟み、上下方向から押さえるようにして支持固定す
る。

【０００７】次に、図１２（ｂ）に示す第２の工程にお
いて、上クランパ９ａ、下クランパ９ｂでリードフレー
ム１を挟持した状態で半導体素子７の下方に設けられた
プッシャ１０を、これによって半導体素子７を突き上げ
るよう作動させる。

【０００８】次に、図１２（ｃ）に示す第３の工程にお
いて、さらにプッシャ１０を上端がリードフレーム１の
上方に突出するまで突き上げるよう作動させる。このプ
ッシャ１０による突き上げ動作によりパッケージ６の側
壁部８に嵌入していた係止突起５がパッケージ６を一部
砕くようにして外れ、これによりリードフレーム１から
半導体素子７が切り離される。そして、上記の工程を繰
り返すことによりリードフレーム１の長尺方向に連続し
て形成された半導体素子７が個々のものに切り離され
る。

【０００９】しかしながら上記の従来技術においては、
リードフレーム１から半導体素子７が切り離す際、プッ
シャ１０の突き上げ動作によりパッケージ６の側壁部８
に嵌入していた係止突起５を、その嵌入方向に直行する
方向の力を加えて外すことになるので、パッケージ６の
側壁部８の嵌入部分を一部砕くことになる。そして、こ
の時、場合によってはパッケージ６の側壁部８に無理な
力が加わり、パッケージ６に必要以上の欠けＡやクラッ
クＢ等を形成してしまったりする虞があり、大きな欠け
Ａや深く内部にまでいたるクラックＢが形成されてしま
うと、パッケージ６の内部に水分が入り込んだりして半
導体素子７の絶縁不良や特性の劣化を招き、また信頼性
が低くなってしまったり、パッケージ６の外観が悪くな
ってしまう等していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、リードフレームから半導
体素子を離脱させる際に、パッケージに欠けやクラック
等を生じさせることなく離脱を行わせ、形成される半導
体素子の絶縁不良や特性の劣化の虞をなくし、信頼性を
向上させるようにした半導体素子の製造装置を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子の製
造装置は、樹脂成形されたパッケージの側壁部に嵌入状
態となっているリードフレームに設けられた該リードフ
レームの主面方向に突出する係止突起を、リードフレー
ムの主面の直交方向に進退動作する係合解除機構によっ
てパッケージの側壁部から外し該リードフレームから半
導体素子を離脱させるようにした半導体素子の製造装置
において、係合解除機構が、リードフレームに設けられ
た弾性変形部を直交方向に該リードフレームの裏面側か
ら近付くように進出して弾性変形させ係止突起を嵌入方
向と逆方向に後退させるテーパーガイドと、リードフレ
ームの表面上方に所定の微小間隙を設けて配置されたル
ーズクランパとを具備していることを特徴とするもので
あり、さらに、テーパーガイド及びルーズクランパが、
長尺状のリードフレームの長尺方向に配列された複数の
パッケージを所定数ずつ同時に保持解除するよう備えら
れていることを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図８を参照して説明する。図１はリードフレームの
平面図であり、図２はリードフレームの要部を拡大して
示す平面図であり、図３はパッケージを樹脂成形したリ
ードフレームを示す平面図であり、図４はパッケージを
樹脂成形したリードフレームの要部を拡大して示す平面
図であり、図５はパッケージを樹脂成形したリードフレ
ームの部分拡大断面図であり、図６は半導体素子が接続
されているリードフレームに係合解除機構を対応させた
状態を示す平面図であり、図７はリードフレームから樹
脂成形したパッケージを離脱させる工程を示す図で、図
７（ａ）は第１の工程を示す側面図、図７（ｂ）は第２
の工程を示す側面図、図７（ｃ）は第３の工程を示す側
面図であり、図８は半導体素子の斜視図である。

【００１３】図１乃至図８において、１１は、例え幅が
約７０ｍｍ、板厚が０．１２ｍｍ程度の長尺状の銅（Ｃ
ｕ）薄板の表面に半田メッキを施す等して形成された導
電性金属薄板のリードフレームで、このリードフレーム
１１にはプレス加工等によって所定のパターンが幅方向
に２つ並べるようにして長尺方向Ｘに複数繰り返し形成
されており、そのパターンの素子形成部１２には、主部
となる矩形状のチップマウント部１３が形成されてい
る。また、１４ａ，１４ｂはリード部で、一方のリード
部１４ａはチップマウント部１３とリードフレーム１１
の縁部分とをつなぐように形成されており、他方のリー
ド部１４ｂは先端部分がチップマウント部１３に対向す
るように一方のリード部１４ａとは逆側のリードフレー
ム１１の縁部分から延び出るように形成されている。

【００１４】さらに、リードフレーム１１には、隣接す
る素子形成部１２の間に所定形状寸法の幅方向に長い切
り欠き部分１５が設けられるようにして弾性変形部１６
が形成されている。また弾性変形部１６の素子形成部１
２に対向する位置には、素子形成部１２の両側部分に対
し所定寸法の間隙を設けて対向しリードフレーム１１の
主面方向に突出するように係止突起１７が形成されてい
る、なお、１８，１９は共にリードフレーム１１を順送
りする送りピッチ孔で、異なる送り機構を有する半導体
素子の製造装置での加工が行えるようになっている。

【００１５】そして、チップマウント部１３にはダイオ
ード構成の半導体チップ２０が導電性の接着材料により
固着されることにより搭載されており、搭載された半導
体チップ２０の上面の電極部位と他方のリード部１４ｂ
の先端部分にはボンディングワイヤ２１の両端がそれぞ
れボンディングされている。その後、ワイヤボンディン
グされた半導体チップ２０を封止するようエポキシ系樹
脂等の合成樹脂材料によって樹脂パッケージ２２が成形
され、リードフレーム１１に接続され保持されたままの
半導体素子２３が形成される。このように樹脂パッケー
ジ２２が成形された状態では、樹脂パッケージ２２の両
方の側壁部２４に係止突起１７がリードフレーム１１の
面に平行な方向に嵌入した状態となっている。なお、半
導体素子２３はリードフレーム１１に接続されたままの
状態で、例えば樹脂パッケージ２２の形状が長さ１．６
ｍｍ、幅が０．８ｍｍ、高さが０．６〜０．７ｍｍ程度
の寸法の略直方体状で、長さ方向の両端面からリード部
１４ａ，１４ｂが延出しており、また長尺方向Ｘに隣接
する樹脂パッケージ２２の間の間隔寸法が１．７５ｍｍ
程度となっている。

【００１６】そして、リードフレーム１１からの個々の
半導体素子２３の切り離しを行う工程は、下記の通り半
導体素子の製造装置の係合解除機構２５によって行わ
れ、係合解除機構２５は、リードフレーム１１の幅方
向、長尺方向Ｘにそれぞれ隣接するように並べられた４
つの半導体素子２３が一度に切り離されるように構成さ
れたものとなっている。なお、以下に説明する係合解除
機構２５については、特記するものを除き長尺方向Ｘに
隣接する２つの半導体素子２３を切り離す構成を代表さ
せて説明をする。

【００１７】係合解除機構２５は、リードフレーム１１
が長尺方向Ｘに順送りされる加工空間２６を挟んで対を
なして対向する第１の上クランパ２７ａ、第１の下クラ
ンパ２７ｂと、同様に加工空間２６を挟んで対をなして
対向する第２の上クランパ２８ａ、第２の下クランパ２
８ｂとを、両者の間に長尺方向Ｘに隣接する２つの半導
体素子２３が配置可能な間隔をおいて設けられている。
第１の上クランパ２７ａと第２の上クランパ２８ａは静
止側となっているのに対し、第１の下クランパ２７ｂと
第２の下クランパ２８ｂはリードフレーム１１の主面に
直交する方向に進退動作するようになっている。

【００１８】そして、長尺方向Ｘに間隔をおいて設けら
れた第１の上下クランパ２７ａ，２７ｂと第２の上下ク
ランパ２８ａ，２８ｂの間には、４つのルーズクランパ
２９が加工空間２６の上方側で弾性変形部１６の係止突
起１７が形成されている部位の直上となる位置にそれぞ
れ設けられている。さらに、上端が先細となるテーパー
部３０が形成された８つのテーパーガイド３１が、加工
空間２６の下方側の半導体素子２３の下面４隅角近傍
に、リードフレーム１１の主面の直交方向に進退動作す
るよう設けられている。

【００１９】すなわち、１つのルーズクランパ２９は長
尺方向Ｘに隣接する２つのうちの一方の半導体素子２３
と第１の上下クランパ２７ａとの間に、また残りのうち
の２つのルーズクランパ２９は隣接する半導体素子２３
の間に、残り１つのルーズクランパ２９は他方の半導体
素子２３と第２の上クランパ２８ａとの間にそれぞれ配
置されている。また、テーパーガイド３１は、リードフ
レーム１１の裏面方向に進出動作した際に、各弾性変形
部１６の半導体素子２３に対向する側の縁部位を面方向
に弾性変形させるよう配列されている。

【００２０】そして、上記のように構成された半導体素
子の製造装置の係合解除機構２５によって、リードフレ
ーム１１からの半導体素子２３の切り離しが、以下に説
明する工程により行われる。先ず、半導体素子２３を接
続、保持したままの長尺状のリードフレーム１１を半導
体素子の製造装置にかけ、長尺方向Ｘに順送りしながら
先行する工程においてリード部１４ａ，１４ｂを樹脂パ
ッケージ２２から所定長さ延出した状態になる位置で切
断する。これにより半導体素子２３が、樹脂パッケージ
２２の側壁部２４に係合された係止突起１７のみによっ
てリードフレーム１１に保持された状態になる。

【００２１】次に、図７（ａ）に示す第１の工程におい
て、加工空間２６の所定位置に長尺方向Ｘに隣接する２
つ半導体素子２３を静止させる。続いて第１の下クラン
パ２７ｂと第２の下クランパ２８ｂを、実線矢印で示す
ようにリードフレーム１１の裏面方向に下方側から進出
動作させ、リードフレーム１１に当接させる。そして、
当接した後も、さらに第１の下クランパ２７ｂと第２の
下クランパ２８ｂを上昇させてリードフレーム１１を突
き上げ、第１の上クランパ２７ａ、第２の上クランパ２
８ａとの間に挟み込むようにしてリードフレーム１１が
動かないようしっかりと支持固定する。

【００２２】このように支持固定された状態で、リード
フレーム１１の上面と弾性変形部１６の直上に設けられ
たルーズクランパ２９の下端面との間に、例えば約１０
μｍ程度の微小間隙Ｇが設けられている。この微小間隙
Ｇは、次工程で弾性変形部１６を弾性変形させた際、こ
れによって生じる捩じれを制限しながらも円滑に弾性変
形部１６が変位する寸法となっている。

【００２３】次に、図７（ｂ）に示す第２の工程におい
て、テーパーガイド３１を、実線矢印で示すようにリー
ドフレーム１１の裏面方向に下方側から進出動作させ、
テーパーガイド３１のテーパー部３０の先細となってい
るテーパー面上部を、弾性変形部１６の半導体素子２３
に対向する側の縁部位に当接させる。さらにテーパーガ
イド３１を上昇させテーパー部３０によって弾性変形部
１６の縁部位を、リードフレーム１１の面に平行な方向
に切り欠き部分１５が狭まるよう弾性変形させる。

【００２４】この弾性変形の際に弾性変形部１６は、半
導体素子２３に対向する側の縁部位のみが上方に持ち上
げられるようにして捩じれるように変形するが、微小間
隙Ｇを間にして設けられたルーズクランパ２９によって
規制され、捩じれが最小限に止められる。そして、弾性
変形部１６はルーズクランパ２９によって規制されなが
ら円滑に切り欠き部分１５が狭まるよう変形する。

【００２５】次に、図７（ｃ）に示す第３の工程におい
て、さらにテーパーガイド３１を上昇させて弾性変形部
１６を弾性変形させ、樹脂パッケージ２２の側壁部２４
に嵌入状態となっている係止突起１７を、嵌入方向と逆
方向に後退させる。そして樹脂パッケージ２２の側壁部
２４と係止突起１７との係合が解除され、これによりリ
ードフレーム１１に保持された半導体素子２３を離脱、
分離させる。また上記の工程を繰り返すことにより、リ
ードフレーム１１の長尺方向に連続して形成された半導
体素子２３が同時に４つずつ個々のものに切り離され、
図示しない以降の工程に投入され、半導体素子２３が完
成する。

【００２６】また、上記のように構成されていることに
より、完成された半導体素子２３の樹脂パッケージ２２
には、その側壁部２４に係止突起１７が嵌入していた痕
跡である凹部２４ａが残されているのみで、リードフレ
ーム１１から半導体素子２３を離脱させる際に生じてい
た樹脂パッケージ２２の欠けやクラック等が大幅に減
じ、また欠けやクラック等が素子内部にまで達する虞が
なくなって、絶縁不良や特性不良が大幅に少なくなり製
造歩留まりが向上し、さらにまた経時的な特性の劣化が
なくなって信頼性が非常に向上する。さらに樹脂パッケ
ージ２２の外観が悪くなるようなこと等もなくなる。

【００２７】また、係合解除機構２５のルーズクランパ
２９を、リードフレーム１１の弾性変形部１６の直上に
所定寸法の微小間隙Ｇを間に設けるようにして配置した
ので、係止突起１７による係合を解除させる時に弾性変
形部１６に生じる捩じれが最小限のものとなって、円滑
な係合解除動作を行わせられる。さらに係合解除機構２
５の構成を、リードフレーム１１の幅方向に隣接し、さ
らに長尺方向Ｘに隣接する４つの半導体素子２３を同時
に分離、離脱させるものとしたので製造能率が向上した
ものとなる。

【００２８】なお、上記の実施形態では樹脂パッケージ
２２内に封止される半導体チップ２０をダイオード構造
のものとしたが、これに限られるものではなく、トラン
ジスタ構造でも、また他の複合構造のチップであっても
リード部１４ａ，１４ｂの構成が異なるのみで、樹脂パ
ッケージの保持構成が同じであれば上記実施形態と同様
の作用、効果を得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば半導体素子をリードフレームから離脱させる
際、樹脂パッケージを破損させてしまうことがなくなっ
て絶縁不良や素子特性不良などが大幅に少なくなり、半
導体素子の信頼性を非常に向上させることができる等の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るリードフレームの平
面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るリードフレームの要
部を拡大して示す平面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るパッケージを樹脂成
形したリードフレームを示す平面図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るパッケージを樹脂成
形したリードフレームの要部を拡大して示す平面図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態に係るパッケージを樹脂成
形したリードフレームの部分拡大断面図である。

【図６】本発明の一実施形態における半導体素子が接続
されているリードフレームに係合解除機構を対応させた
状態を示す平面図である。

【図７】本発明の一実施形態におけるリードフレームか
ら樹脂成形したパッケージを離脱させる工程を示す図
で、図７（ａ）は第１の工程を示す側面図、図７（ｂ）
は第２の工程を示す側面図、図７（ｃ）は第３の工程を
示す側面図である。

【図８】本発明の一実施形態に係る半導体素子の斜視図
である。

【図９】従来技術に係るリードフレームの要部を拡大し
て示す平面図である。

【図１０】従来技術に係るパッケージを樹脂成形したリ
ードフレームの平面図である。

【図１１】従来技術に係るパッケージを樹脂成形したリ
ードフレームの要部を拡大して示す平面図である。

【図１２】従来技術におけるリードフレームから樹脂成
形したパッケージを離脱させる工程を示す図で、図１２
（ａ）は第１の工程を示す側面図、図１２（ｂ）は第２
の工程を示す側面図、図１２（ｃ）は第３の工程を示す
側面図である。

【符号の説明】

１１…リードフレーム １５…切り欠き部分 １６…弾性変形部 １７…係止突起 ２２…樹脂パッケージ ２４…側壁部 ２５…係合解除機構 ２９…ルーズクランパ ３０…テーパー部 ３１…テーパーガイド Ｇ…微小間隙

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂成形されたパッケージの側壁部に嵌
   入状態となっているリードフレームに設けられた該リー
   ドフレームの主面方向に突出する係止突起を、前記リー
   ドフレームの主面の直交方向に進退動作する係合解除機
   構によって前記パッケージの側壁部から外し該リードフ
   レームから半導体素子を離脱させるようにした半導体素
   子の製造装置において、前記係合解除機構が、前記リー
   ドフレームに設けられた弾性変形部を前記直交方向に該
   リードフレームの裏面側から近付くように進出して弾性
   変形させ前記係止突起を前記嵌入方向と逆方向に後退さ
   せるテーパーガイドと、前記リードフレームの表面上方
   に所定の微小間隙を設けて配置されたルーズクランパと
   を具備していることを特徴とする半導体素子の製造装
   置。
2. 【請求項２】 テーパーガイド及びルーズクランパが、
   長尺状のリードフレームの長尺方向に配列された複数の
   パッケージを所定数ずつ同時に保持解除するよう備えら
   れていることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の
   製造装置。