JP3742211B2 - 半導体装置のモールド金型およびマーキング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にマーキングを施す樹脂モールドパッケージを製造するための半導体装置のモールド金型およびマーキング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、図13に示すような光結合素子が、樹脂モールドパッケージに封入された半導体装置の1種として広く用いられている。図13に示すような光結合素子を組立る前に、リードフレーム1,2には、発光素子3および受光素子4をそれぞれダイボンドで接合しておく。さらに各リードフレーム1,2と発光素子3および受光素子4との間に、金などのボンディングワイヤ5を用いてワイヤボンドを施し、さらに発光素子3の周囲にシリコン樹脂などのプリコート樹脂6をコーティングしておく。その後、これらのリードフレーム1,2をスポット溶接あるいはローディングフレームにセットすること等によって、発光素子3および受光素子4を対向させ、光学的に結合するような位置関係に保持する。その状態で、透光性エポキシ樹脂などの1次モールド樹脂7で封止し、さらにその周囲を遮光性エポキシ樹脂などの2次モールド樹脂8で封止する。
【0003】
1次モールド樹脂7および2次モールド樹脂8による樹脂封止は、トランスファモールド成形で行われる。成形後に、モールド樹脂の外部に露出しているリードフレーム1,2の部分に対して、外装メッキやフォーミングなどの後処理を施し、さらに光結合素子としての電気的な特性検査を行い、樹脂モールドパッケージの表面にマーク9を付加するマーキングを施している。
【0004】
図14は、図13に示す光結合素子の製造工程を示す。ステップa1からステップa3までは、発光素子3側の前処理を示し、ステップb1およびステップb2は受光素子4側の前処理を示す。ステップc1〜ステップc7までが、光結合素子としての製造工程を示す。
【0005】
ステップa1およびステップb1では、発光素子3および受光素子4のリードフレーム1,2の所定位置へのダイボンドをそれぞれ行う。なお、「発光素子」および「受光素子」は、以後「GL」および「PT」のように、それぞれ略称することもある。ステップa2およびステップb2では、発光素子3および受光素子4にそれぞれ形成されているボンディングパッドとリードフレーム1,2の所定の部分との間でのワイヤボンドをそれぞれ行う。発光素子3については、さらにステップa3で、プリコート樹脂6によるプリコートが行われる。
【0006】
ステップc1では、モールド金型に、発光素子3が装着されるリードフレーム1と、受光素子4が装着されるリードフレーム2とを、発光素子3および受光素子4が光学的に結合する状態となるようにセットし、1次成形金型を用いて1次モールドを行う。次にステップc2で、2次成形金型内に、1次モールド樹脂7の成形品をセットし、2次モールド樹脂8で封止する2次モールドを行う。2次モールドが終了すると、樹脂モールドパッケージの外部に出ているリードフレーム1,2に対して、外装メッキや曲げ加工のフォーミングなどが行われ、ステップc3で電気的特性などの検査が行われる。特性検査で良品と判断されれば、ステップc4で、樹脂モールドパッケージの表面にマーク9が施される。次にステップc5で、マーク9も含めた外観検査を行い、合格品をステップc6で梱包し、ステップc7で市場や客先などに出荷する。
【0007】
光結合素子としては、たとえばホトカプラやホトサイリスタなどが含まれ、図14のステップc1での1次モールドで透光性エポキシ樹脂などの1次モールド樹脂7で一旦成形してから、遮光性のエポキシ樹脂など2次モールド樹脂8で成形することが特徴である。トランジスタやダイオードなど、個別の半導体素子を封入する樹脂モールドパッケージや、半導体集積回路を封入する樹脂モールドパッケージでは、透光性の1次モールド樹脂を用いる必要がないので、トランスファモールド成形は1回だけ行われるけれども、図14のステップc3以降の処理は基本的に同等である。
【0008】
半導体装置のモールド成形用の金型にマーキング部を設け、マーキングをモールド成形と同時に行う先行技術は、たとえば特開平6−120281に開示されている。この先行技術のマーキング部では、モールド成形用金型の表面に、ピン状体の先端が突出または後退して、全体としてマーキング内容に対応する凹凸を形成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光結合素子などの半導体装置の製造工程では、モールドを行った後に、個別に設けられるマーキング工程で、スタンピングあるいはレーザ照射によって、品名、製造年月日、商標等を表すマーク9をパッケージの表面に付加している。このため工程が1つ余分に必要となり、製造効率が悪く、運用コストがかかるとともに、パッケージ表面の粉塵付着や汚れなどによるマーク消え、モールド品の位置決め精度に起因するマーク9の位置ずれ等の不具合が発生することになり、歩留り低下や再修正の手間の増加などによるコストアップの要因ともなっている。
【0010】
モールド成形金型自体にマーキング内容に応じた凹凸部を形成すれば、モールド成形とマーキングとを同時に行うことができ、前述の不具合やコストアップを回避することができる。しかしながら、光結合素子を含む半導体装置では、同一のモールド成形金型を、複数の品種に適用することもあり、また同一品種に対しても、製造年月日や製造ロットなどを表す部分はマーキング内容の変更が必要である。したがって、モールド成形用金型自体にマーキング内容に対応する凹凸を形成すると、マーキング内容の変更時に金型を交換しなければならず、作業性が悪くコストアップを招くことになる。
【0011】
モールド成形金型自体に凹凸を形成する方法として、特開平6−120281の先行技術のように、多数のピン状体を設けて、各ピン状体の出没状態の変化で凹凸を形成することも提案されているけれども、金型の構造が複雑となり、金型のコストも上昇して、最終的には製品のコストアップを招く。
【0012】
本発明の目的は、モールド成形後のマーキング工程を省略することができ、マーキング内容変更の作業も短時間で行うことができる半導体装置のモールド金型およびマーキング方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形するためのモールド金型であって、
半導体素子を収納して、合成樹脂を充填するためのキャビティを有し、分割可能な成形金型と、
該成形金型で、半導体装置の樹脂モールドパッケージのマーキングを施す表面を成形するキャビティ内壁の所定位置に配置され、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを付加するマスクと、
該マスクを該成形金型内の該所定位置に保持し、該キャビティ内壁から該成形金型の合わせ面にかけて覆い、該成形金型に対して着脱可能な治具とを含み、
該マスクは該治具に対して着脱可能であり、
マスクは感光性樹脂を用いて形成され、
マスクには、マーキングで表示すべき内容が凹凸で形成されていることを特徴とする半導体装置のモールド金型である。
【0014】
本発明に従えば、成形金型は、分割可能であり、半導体素子を収納して合成樹脂を充填するためのキャビティには、樹脂モールドパッケージのマーキングを施す表面を成形する所定位置に、マーキングを付加するマスクが装着される。マスクは、治具によって成形金型内の所定位置に保持され、半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形する際に同時に付加することができる。これによって、モールド後に行うマーキング工程を省略することができ、しかもマスクは治具に着脱可能であり、治具は成形金型に着脱可能であるので、マーキング内容の変更作業の時間短縮を図り、コストダウンを行うことができる。マスクを成形金型内の所定位置に保持する治具は、マスクによるマーキング内容が変更されても、そのまま用いることができるので、変更部分を最小限に留め、内容変更作業の時間短縮とコストダウンとを図ることができる。
【0016】
また、感光性樹脂のマスクに形成されている凹凸に従って、成形される樹脂モールドパッケージの表面には、凹凸でマークの内容を表示することができる。
【0021】
さらに本発明は、半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形する際に、
成形金型内に、感光性樹脂を用いて形成され、マークの内容を凹凸によって表すマーキング用のマスクを配置しておき、
該マスクが保持するマークの内容に従って、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを施すことを特徴とする半導体装置のマーキング方法である。
【0022】
本発明に従えば、マスクを感光性樹脂を用いて形成するので、成形金型に硬化前の感光性樹脂を装着し、光でマークの内容を表すように部分的に硬化させ、未硬化部分を溶剤などに溶質させて除去すると、マークの内容に応じた凹凸を形成することができる。
【0025】
また本発明で前記マスクによって成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングが施された後で、
マーキングが施された表面に、マーキング内容の視認性を高めるインクをスタンプすることを特徴とする。
【0026】
本発明に従えば、樹脂モールドパッケージの表面に凹凸で形成されるマークの視認性を、インクをスタンプすることによって高めることができるので、見やすいマークの付加を行うことができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の基礎となる形態で用いる成形金型10の概略的な構成を示す。成形金型10は、マーク面金型10aと裏面金型10bとから成り、中間にキャビティ10cを形成する。マーク面金型10aには、図2に示す凹凸マスク11が着脱可能に装着される。凹凸マスク11のマーク面金型10aへの装着のために、治具固定用溝12が形成されている。一般にキャビティ10cは複数個形成され、1回の成形で複数個のパッケージが得られる。
【0030】
図2に示すように、凹凸マスク11には、マーク内容13に応じた凹部または凸部が形成される。マーク内容13は、たとえば品名13a、商標13b、製造年月日コード13cおよび1番リード表示13dなどを含む。
【0031】
図3は、図2に示す凹凸マスク11を、マーク面金型10aに、マスクセット治具14を用いて装着している状態を示す。成形金型10やマスクセット治具14は、長期間にわたる多数回のモールド成形に使用するので、耐久性のある金属材料、たとえば鉄などを用いて形成する。凹凸マスク11は、短期間の比較的少数回のモールド成形に使用するので、比較的軟質でマーク内容の凹凸を形成しやすい材料、たとえば合成樹脂などを用いて形成することができる。
【0032】
図4は、本基礎形態で、光結合素子を製造する工程を示す。ステップa1からステップa3までとステップb1からステップb2までの工程は、図14に示す従来の製造工程と同様である。ステップd1も図14のステップc1と同様である。ステップd2では、2次モールドと同時にマーキングも行う。ステップd3の特性検査、ステップd4の外観検査、ステップd5の梱包およびステップd6の出荷は、図14のステップc3の特性検査、ステップc5の外観検査、ステップc6の梱包およびステップc7の出荷とそれぞれ同等であるので、重複した説明を省略する。ステップd2の2次モールドでは、図3に示すようなマーク面金型10aに凹凸マスク11をマスクセット治具14で装着した状態で、2次モールドを行う。これによって、光結合素子の2次モールドとその表面へのマーク内容13の付加とを同時に行うことができ、ステップd3の特性検査の後でステップd4の外観検査を直ちに行い、マーキング工程を省略することができる。
【0033】
図5は、図2の凹凸マスク11によって形成される光結合素子へのマーク付加状態を示す。図5(a)は、図2に示す凹凸マスク11にマーク内容13に対応する凹部を形成し、凸マーク15aを付加した光結合素子16aを示す。図5(b)は、図2に示す凹凸マスク11にマーク内容13に対応する凸部を形成し、凹マーク15bを形成した光結合素子16bを示す。
【0034】
図6は、本発明の実施の第1形態に用いる成形金型20の構成を示す。本実施形態の成形金型20のマーク面金型20aには、図7に示す感光性樹脂マスク21を形成し、裏面金型20bとの間に形成されるキャビティ20cで樹脂モールドパッケージの成形を行う。
【0035】
図7に示す感光性樹脂マスク21は、未硬化の光感光性樹脂をマーク面金型20aに塗布などによって装着し、紫外線やレーザ光を照射してマーク内容13に対応する部分的な硬化を生じさせ、未硬化部分を溶剤などで除去する。図7(a)は、図5(a)に示すような凸マーク15aを形成するための凹タイプマスク21aを示す。図7(b)は、図5(b)に示すような凹マーク15bを形成するための凸タイプマスク21bを示す。マークの内容変更時には、感光性樹脂の溶解剤入りの樹脂、あるいはシートで感光性樹脂マスク21の除去を行い、新たに感光性樹脂を塗布してマスク内容13に対応する凹凸を形成し、マーク内容の変更を行うことができる。本実施形態によれば、従来の成形金型に対する変更はほとんど必要なく、マスク21の着脱が可能となる。
【0036】
図8は、本発明に関連する形態の成形金型30の概略的な構成を示す。本実施形態の成形金型30のマスク面金型30aには、マーキングシート31を全面にわたって装着する。マーキングシート31が全面にわたって装着されたマーク面金型30aと裏面金型30bとの間のキャビティ30cで樹脂モールドパッケージを成形し、マーキングシート31の表面に形成されているマーク内容を成形される樹脂モールドパッケージの表面に転写することによって、モールド成形とマーキングとを同時に行うことができる。
【0037】
図9は、図8のマーキングシート30の表面に、複数のマーク内容13を形成して担持させている状態を示す。マーク内容13は、成形金型30のキャビティの配列ピッチに対応して配列し、複数のキャビティに対して同時にマスクのセットが可能にしている。本実施形態では、マーキングシート31を変えるだけでマーキング内容変更を容易に行うことができ、成形金型30にマーキングの汚れがつかないようにすることができる。
【0038】
図10は、本発明の実施の第2形態として、スタンプインク40でマークの視認性を向上させる状態を示す。図10(a)は、たとえば図5(a)に示す光結合素子16aのパッケージの表面の凸マーク15a上にスタンプインク40を塗布した状態を示し、図10(b)は図5(b)の光結合素子16bのパッケージの表面上に、凹マーク15bを避けてスタンプインク40を塗布した状態を示す。スタンプインク40は、白、シルバー等のパッケージに対する視認性の良好な色を有する紫外線硬化型あるいは熱硬化型樹脂を主成分とし、簡単な作業で塗布した後、硬化させれば、マーキングの視認性を向上させることができる。スタンプインク40は、パッケージの表面にマーク内容13が凹凸で形成されている状態の視認性を高めるために塗布するだけであるので、マーキングを施す場合よりも、簡単な作業で塗布可能である。
【0039】
図11は、本発明に関連する他の形態として、成形金型50の表面に、スタンプインク51でマーク内容13をスタンピングして付加している状態を示す。この成形金型50を用いて樹脂モールドパッケージを成形すると、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキング内容を表示するスタンプインク51が結合され、成形と同時にマーキングを行うことができるので、後から行うマーキング工程を省略することができる。マーキング内容の変更時には、スタンピングを行うマスクを変更すればよいので、容易に変更を行うことができる。
【0040】
図12は、本関連形態で、モールドパッケージ52の表面に図11のスタンプインク51によるマーク内容13を結合させた状態を示す。スタンプインク51は、紫外線硬化型樹脂あるいは熱硬化性樹脂であり、モールドパッケージ52の表面に結合させれば、別工程で付加されるマークと同等以上の耐久性を有する表示を行うことができる。
【0041】
以上説明した各実施形態では、光結合素子の樹脂モールドパッケージにマークを施しているけれども、一般の半導体装置の樹脂モールドパッケージにも同様に本発明を適用してマークをモールド成形と同時に付加することができる。光結合素子の場合には、モールド成形を1次と2次とに分けて行っているけれども、透光性の樹脂による1次モールドの必要がなければ、モールドを1回で行い、その際にマーキングを同時に施すことができる。
【0042】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、樹脂モールドパッケージを成形する成形金型に着脱可能なマスクでマークを形成することができるので、モールド工程とマーキング工程とを同時に行い、マーキング工程を省略することができる。
【0043】
また、成形される樹脂モールドパッケージの表面に凹凸でマーキングを施すことができる。
【0046】
さらに本発明によれば、感光性樹脂を用いて形成されるマスクで樹脂モールドパッケージの成形と同時にマークを付加することができる。
【0048】
また本発明によれば、樹脂モールドパッケージの成形と同時にマークを施した後、そのマークの視認性をインクをスタンプして高めることができる。インクのスタンプは、パッケージの表面にマークを付加する工程よりは簡単に行うことができ、簡単な作業で視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基礎となる形態の成形金型10の構成を示す簡略化した断面図である。
【図2】 図1の成形金型10内に装着する凹凸マスク11の平面図である。
【図3】 図1の成形金型10のマーク面金型10aに凹凸マスク11を装着する状態を示す簡略化した断面図である。
【図4】 図1の成形金型10を用いる光結合素子の製造工程を示すフローチャートである。
【図5】 図1の成形金型10を用いて成形される光結合素子16a,16bの簡略化した断面図である。
【図6】 本発明の実施の第1形態に用いる成形金型20の構成を示す簡略化した断面図である。
【図7】 図6の成形金型20に用いる感光性樹脂マスク21の簡略化した斜視図である。
【図8】 本発明に関連する形態に用いる成形金型30の構成を示す簡略化した断面図である。
【図9】 図8の成形金型30に用いるマーキングシート31の部分的な平面図である。
【図10】 本発明の実施の第2形態で行われるマーキングの状態を示す部分的な断面図である。
【図11】 本発明に関連する他の形態に用いる成形金型50の部分的な斜視図である。
【図12】 図11の関連形態で成形されるモールドパッケージ状のマークを示す部分的な断面図である。
【図13】 従来からの光結合素子の構造を示す簡略化した断面図である。
【図14】 図13の光結合素子を製造する工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10,20,30,50 成形金型
10a,20a,30a,50a マーク面金型
11 凹凸マスク
12 治具固定用溝
13 マーク内容
14 マスクセット治具
16a,16b 光結合素子
21 感光性樹脂マスク
31 マーキングシート
40,51 スタンプインク
52 モールドパッケージ
Claims (3)
- 半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形するためのモールド金型であって、
半導体素子を収納して、合成樹脂を充填するためのキャビティを有し、分割可能な成形金型と、
該成形金型で、半導体装置の樹脂モールドパッケージのマーキングを施す表面を成形するキャビティ内壁の所定位置に配置され、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを付加するマスクと、
該マスクを該成形金型内の該所定位置に保持し、該キャビティ内壁から該成形金型の合わせ面にかけて覆い、該成形金型に対して着脱可能な治具とを含み、
該マスクは該治具に対して着脱可能であり、
マスクは感光性樹脂を用いて形成され、
マスクには、マーキングで表示すべき内容が凹凸で形成されていることを特徴とする半導体装置のモールド金型。 - 半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形する際に、
成形金型内に、感光性樹脂を用いて形成され、マークの内容を凹凸によって表すマーキング用のマスクを配置しておき、
該マスクが保持するマークの内容に従って、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを施すことを特徴とする半導体装置のマーキング方法。 - 前記マスクによって成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングが施された後で、
マーキングが施された表面に、マーキング内容の視認性を高めるインクをスタンプすることを特徴とする請求項2記載の半導体装置のマーキング方法。
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