JP4067386B2 - 樹脂封止金型およびそれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂封止により形成される半導体装置において、樹脂封止体と一体に形成される樹脂バリを除去するための樹脂封止金型及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は、年々大容量化されており、これに伴って各種信号線となるリード端子数も増加の傾向にある。そして、従来の半導体装置の製造方法では、リードフレームを準備し、少なくとも１個の半導体チップを前記リードフレーム上に固着し、ワイヤーボンディングし、樹脂封止金型に前記リードフレームを設置し、樹脂封止により樹脂封止体を形成する方法がある（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
また、従来の半導体装置の製造方法では、駆動回路を備える電子装置の場合、流れる電流値も大きくなり、発熱量が増加するため、電子装置を冷却するための放熱板が樹脂モールド工程において、駆動回路を構成するリードフレームと共に一体的に樹脂モールドされる。そして、前記放熱板は複数個が連結部を介して一体にリードフレームの各電子装置形成部と共に樹脂モールドされ、一度に多量の電子装置が形成される。このとき、前記連結部、アウタリード、タイバー等をリードフレームから切断する時期は自由であり、各工程における作業性を向上させている（例えば、特許文献２。）。
【０００４】
上述の如く、リードフレームから各半導体装置、電子装置等を切断し、個々に独立させる際には、パッケージと一体に形成された、各アウタリード間の樹脂バリを除去される。以下に、図６〜図８を参照とし、各アウタリード間の樹脂バリを除去する方法について説明する。
【０００５】
図６は樹脂封止金型の上金型を説明するための図であり、図７は樹脂封止工程を説明するための図であり、図８はアウタリード間の樹脂バリを除去方法を説明するための図である。
【０００６】
図６（Ａ）は上金型の端部周辺を内側から示した図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ線方向の断面図である。図６（Ａ）に示すように、ハッチング１０２で示す領域は上金型１０１と下金型１０６（図７参照）とが合わさることでキャビティを構成する領域である。ハッチング１０３で示す領域は、直接、下金型１０６と当接する領域であり、ハッチングなし１０４で示す領域は、直接、リードフレームと当接する領域である。そして、ハッチング１０５で示す領域は上金型１０１と下金型１０６とが合わさることで隙間となる領域であり、この領域は、上金型１０１と下金型１０６とによりアウタリード１０７を潰さない為のクリアランス領域である。つまり、この領域の隙間により、リードフレーム自体の設置位置またはリードフレームと上下金型１０１、１０６との設置位置に多少のばらつきが生じても、上下金型１０１、１０６により、特に、アウタリード１０７端部を潰してしまうことを防ぐことができる。尚、この隙間の領域はダムクリアランスと呼ばれており、樹脂モールド工程時に、この領域に流出し硬化する樹脂バリはダムバリと呼ばれている。以下の説明では、ムクリアランス、ダムバリを用いて説明する。
【０００７】
図６（Ｂ）に示すように、上金型１０２のリードフレーム挟持部において、ハッチング１０３で示す領域が最も高い凸部となり、ハッチングなし１０４で示す領域及びハッチング１０５で示す領域は、ハッチング１０３で示す領域より、ほぼリードフレームの厚み分だけ低い凸部となっている。
【０００８】
図７（Ａ）はリードフレームを樹脂封止金型に設置した図であり、図７（Ｂ）は樹脂封止金型を離型した後のアウタリード部周辺を示した図である。図７（Ａ）に示すように、図６に示す上金型１０１を用いることで、各アウタリード１０７の両側にダムクリアランス１０８が形成される。そして、このダムクリアランス１０８部分には、キャビティ内に充填される樹脂も多少排出される。その後、樹脂封止金型の離型すると、図７（Ｂ）に示すように、アウタリード１０７の両側には、ダムクリアランス１０８のスペース分のダムバリが形成される。
【０００９】
図８（Ａ）はアウタリード両側面のダムバリをレジンカットにより除去する方法を説明する図であり、図８（Ｂ）はアウタリード両側面のダムバリをバリクラッシュにより除去する方法を説明する図である。図８（Ａ）に示すように、アウタリード１０７間のダムバリ１０９を除去する場合には、アウタリード１０７間とほぼ等しい幅を有するパンチ１１０を準備し、アウタリード１０７間を打ち抜くことでダムバリ１０９を除去する。一方、図８（Ｂ）に示すように、複数のアウタリード１０７を有するが１本のアウタリード１０７に対して、その両側面に形成されるダムバリ１０９を除去する場合には、例えば、図示した逆Ｖ字型のパンチ１１１を押し込むことでダムバリ１０９を除去する。その他、ダムバリ１０９は、ウォータージェット、液体ホーニング等により除去することもできる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−３５００１１号公報（第５−７頁、第１図−第１６図）
【特許文献２】
特開平５−１３６３２号公報（第３−７頁、第１図−第５図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の樹脂封止金型では、例えば、上金型１０１の内側のキャビティ端部において、アウタリード１０７を固定し、且つアウタリード１０７端部を誤って潰さない為のダムクリアランス１０８を形成するために、凸部（図６（Ｂ）参照）が形成されている。一方、少なくとも上金型１０１の凸部が形成された領域と相対峙する下金型１０６の領域はほぼ平坦面に形成されている。そして、上金型１０１の凸部を利用してアウタリード１０７を固定し、樹脂モールドを行っていた。そのため、アウタリード１０７の両側に形成されるダムバリ１０９の厚みは、ほぼアウタリード１０７と同等の厚みを有しており、図８に示す如く、パンチ１１０、１１１によりそのダムバリ１０９を除去していた。
【００１２】
しかしながら、上述の如く、従来の樹脂封止金型を用いるとダムバリ１０９の厚みは、ほぼアウタリード１０７と同等の厚みを有していた。そのため、図８（Ａ）に示す如く、パンチ１１０を用いレジンカットによりダムバリを除去する場合には、アウタリード１０７間をパンチ１１０が通過する際に、アウタリード１０７が変形したり、アウタリード１０７の側面が削られるという問題があった。特に、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置ではアウタリード１０７の裏面が実装面となり、ダムバリ１０９の除去時の変形等により実装不良等の問題が発生する場合もあった。また、リード端子数も増加し、アウタリード１０７が狭ピッチで配置された場合には、パンチ１１０を用いてはダムバリ１０９を除去することが困難であるという問題もあった。
【００１３】
一方、図８（Ｂ）に示す如く、パンチ１１１を用いバリクラッシュによりダムバリを除去する場合には、例えば、逆Ｖ字型の端部が突出したパンチ１１１によりアウタリード７の両側面に形成されたダムバリ１０９を除去するため、ダムバリ１０９と境界近傍領域のアウタリード１０７がパンチ１１１により変形されたり、削られるという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の樹脂封止金型は、少なくともリードフレームの一部と半導体素子が収納されるキャビティを構成する上金型及び下金型とを有する樹脂封止金型において、前記上金型と前記下金型とはその内面が相対峙しており、前記上金型が前記リードフレームの一主表面と当接し、且つ前記下金型が前記リードフレームの他の主表面と当接するそれぞれの当接面において前記リードフレームを固定しており、前記上金型の当接面または前記下金型の当接面のどちらかには複数の凹部が形成されていることを特徴とする。従って、本発明の樹脂封止金型では、前記凹部により、アウタリードの側面に形成されるダムバリの厚みをアウタリードの厚みより厚く形成することができる。つまり、ダムバリが複数のアウタリードの表面または裏面からなるほぼ平坦面から突出する構造を成すことができる。
【００１５】
上記した課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、少なくともアイランドと、インナリードと、該インナリードと連続して形成されるアウタリードとを有し、半導体素子が前記アイランドに固着されたリードフレームを準備し、上金型及び下金型から構成され、該上金型及び下金型は少なくとも前記インナリード及び前記半導体素子を収納するキャビティを構成し、前記リードフレーム固定する前記上金型及び前記下金型の当接面にはそれぞれ複数の凸部または凹部のどちらかを有する樹脂封止金型に前記リードフレームを設置し、前記凸部及び前記凹部を前記アウタリード間に配置し、少なくとも前記キャビティ内の空気及び樹脂の一部は前記アウタリードと前記凸部との間の隙間を介して前記キャビティ外部に排出し、前記キャビティ内に前記樹脂を充填させ樹脂封止体を形成することを特徴とする。従って、本発明の半導体装置の製造方法では、樹脂封止体を形成する工程において、樹脂封止金型に設けられた凹部を利用しアウタリード側面に形成されるダムバリをアウタリードの平面または裏面より突出するように形成することができる。そのことで、ダムバリの除去工程では、この突出したダムバリ部をプレスすることでそのダムバリを除去できるので、アウタリードを変形したり、削ったりすることを大幅に低減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図５を参照として、本発明の樹脂封止金型及びそれを用いた半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
【００１７】
先ず、図１を参照として、本発明の樹脂封止金型の第１の実施に形態について説明する。図１は樹脂封止金型を説明する概略図であり、図１（Ａ）は上金型の一部の内側からの平面図であり、図１（Ｂ）はリードフレームを設置した後の樹脂封止金型の側面図であり、図１（Ｃ）は下金型の一部の内側からの平面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態での樹脂封止金型１は、図１（Ａ）に示す上金型２と図１（Ｃ）に示す下金型３とから構成される。そして、図１（Ｂ）に示すように、上金型２と下金型３とがリードフレームを挟持し、合わさることで樹脂封止金型１としての役割をなす。
【００１９】
先ず、図１（Ａ）に示すように、上金型２のハッチング４で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、下金型３と合わさることでキャビティ１３（図１（Ｂ）参照）を構成し、このキャビティ１３内に樹脂を充填することで、パッケージが形成される。上金型２のハッチング５で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、下金型３との当接面を示しており、この領域には樹脂が回り込まない構造となる。上金型２のハッチング無し６で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、リードフレームと当接する面である。特に、図で示す領域では、リードフレームの中で、リードフレームから切断後にアウタリード７となる部分であり、そのアウタリード７の実装面の反対面と上金型２が当接する。そして、上金型２のハッチング５で示す領域は、ハッチング無し６で示す領域に対してほぼアウタリード７の厚み分だけ凸部となっている。言い換えると、ハッチング無し６で示す領域は、ハッチング５で示す領域に対して凹部となっている。また、ハッチング８で示す領域は、ハッチング５で示す領域に対して凹部となる領域である。そして、ハッチング８で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時には、樹脂封止金型１のアウタリード７両側面に設けられたダムクリアランス１２として利用される。
【００２０】
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、アウタリード７が位置するキャビティ１３端部近傍領域において、ハッチング５で示す領域は符号９で示すラインに該当し、上金型２と下金型３との当接面である。そして、上金型２が凸部１０となっている。一方、ハッチング無し６で示す領域は、上金型２の凸部１０に対して、ほぼアウタリード７の厚み分だけ凹部となっており、その領域によりアウタリード７が挟持されている。そして、上金型２の凸部１０に対して凹部を成すハッチング無し６で示す領域は、符号１１で示すラインにおいて、アウタリード７の実装面の反対面と上金型２とが当接している。
【００２１】
また、ハッチング８で示す領域は上金型１と下金型３とが合わさることで隙間となる領域であり、この領域は、上金型１と下金型３とによりアウタリード７を潰さない為のクリアランス領域である。つまり、この領域の隙間により、リードフレーム自体の設置位置またはリードフレームと上下金型１、３との設置位置に多少のばらつきが生じても、上下金型１、３により、特に、アウタリード１０７端部を潰してしまうことを防ぐことができる。そして、ダムクリアランス１２には、樹脂モールド工程時に樹脂が流出し硬化することで、ダムバリが形成される。このダムバリは樹脂モールド工程後には、主に、パッケージと一体に残存する。
【００２２】
そして、本実施の形態の樹脂封止金型１のダムクリアランス１２は、図１（Ａ）に示す如く、キャビティ１３端部に位置し、キャビティ１３と連続する丸印１４で示す領域の幅を狭く形成している。一方、キャビティ１３端部と離間した丸印１５で示す領域の幅を広く形成している。具体的には、丸印１４で示す幅の狭い領域は、キャビティ１３端部から０．０１〜０．０３ｍｍ程度形成され、その後、丸印１５で示す幅の広い領域を形成されている。つまり、ダムクリアランス１２はアウターリード７と上金型２の凸部１０との空間領域であるため、上金型２の凸部１０をキャビティ１３端部で幅広く、キャビティ１３から離間した位置で幅狭く形成することで実現している。
【００２３】
次に、図１（Ｃ）に示すように、本実施の形態の下金型３は、ＱＦＮ型のパッケージに対応しており、その内側において、ほぼその全面を平坦面としている。そして、下金型３のハッチング１７で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、上金型２と合わさることでキャビティ１３を構成し、このキャビティ１３内に樹脂を充填することで、パッケージが形成される。下金型３のハッチング１８で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、上金型２との当接面を示しており、この領域には樹脂が回り込まない構造となる。下金型３のハッチング無し１９で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、リードフレームと当接する面である。特に、図で示す領域では、リードフレームの中で、リードフレームから切断後インナーリード及びアウタリード７となる部分であり、アウタリード７の実装面と下金型３が当接する。また、ハッチング２０で示す領域は、アウタリード７を挟持する下金型３の平坦面に凹部を形成している領域であり、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、上金型２のハッチング８で示す領域と相対峙する領域に形成されている。
【００２４】
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、樹脂封止金型１の内側となる下金型３の内面はほぼ平坦面からなり、また、アウタリード７を挟持するハッチング２０で示す領域に凹部を構成している。例えば、本実施の形態では、凹部２０は０．０５〜０．０７ｍｍ程度窪んでいる。そして、上金型２、リードフレームと当接する構造については、上述した説明を参照とし、ここでは省略する。本実施の形態では、上金型２のダムクリアランス１２形成領域に相対峙して、下金型３に凹部２０を形成し、アウタリード７の側面に両空間を利用したダムバリを形成することに特徴がある。そのことで、パッケージが形成されたリードフレームを樹脂封止金型１から離型後、アウタリード７側面に形成されるダムバリは、アウタリード７の実装面に対して凸部を有する形状となる。
【００２５】
更に、本実施の形態では、図１（Ａ）のライン１６と図１（Ｃ）のライン２２とが、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に一致するラインであり、キャビティ１３端部を示している。そして、図１（Ｃ）に示すように、下金型３に設けられる凹部２０の先端は、丸印２３で示すように、キャビティ１３端部から離間した位置に形成されている。具体的には、本実施の形態では、０．０１〜０．０３ｍｍ程度キャビティ１３端部から離間して形成されている。また、下金型３の凹部２０は、上金型２のダムクリアランス１２と同様に、キャビティ１３端部から離間するにつれて、その形成幅を広く形成している。この構造により、上金型２のダムクリアランス１２と下金型３の凹部２０との両空間を利用して形成される領域のダムバリは厚く形成される。しかし、上述の如く、本実施の形態では、アウタリード７が形成されるキャビティ１３端部では、上金型２のダムクリアランス１２のみが、最小限の幅を有して形成されている。そのことで、アウタリード７が形成されるキャビティ１３端部では、ダムバリも最小限の厚みでパッケージと一体に形成されるので、ダムバリの除去時に、パッケージを切り欠くことを抑止することができる。
【００２６】
次に、図１〜図３を参照として、上述した樹脂封止金型１を用いた半導体装置の製造方法の一実施の形態について説明する。図２は本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための斜視図であり、図３は本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【００２７】
先ず、図２に示す如く、第１の工程は、リードフレームを準備し、リードフレーム上に半導体素子を固着し、金属細線等により素子とインナリードとを電気的接続する工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００２８】
図に示したように、本実施の形態では、例えば、半導体素子３１としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｌｅｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）が用いられた場合について説明する。尚、図１では半導体素子３１等が実装された銅のリードフレームの一部のみを図示しているが、実際は１枚のリードフレームには、図示した複数の搭載部が形成されている。また、半導体素子としては、ＭＯＳＦＥＴに限定される必要は無い。
【００２９】
具体的には、例えば、リードフレームのアイランド３７上に、例えば、半田等の導電ペースト（図示せず）を介して半導体素子３１を固着する。また、この半導体素子３１表面には絶縁層としてシリコン酸化膜層（図示せず）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）層３３等が形成されている。本実施の形態では、例えば、アルミニウム（Ａｌ）から成るゲート電極３２、ソース電極３４の酸化防止、耐湿性向上等が考慮され、電極３２、３４上にはＳｉＮ層３３が形成されている。そして、このＳｉＮ層３３には２つの孔３８、３９が形成され、孔３８を介してソース電極３４が形成されており、孔３９を介してゲート電極３２が形成されている。
【００３０】
そして、本実施の形態では、ソース電極３４とＣｕフレームのポスト４０とを、例えば、金属細線３６により電気的に接続する。また、同様に、ゲート電極３２とＣｕフレームのポスト４１とを、例えば、金属細線３６により電気的に接続する。
【００３１】
また、リードフレームのアイランド３７からはドレイン端子４２が形成され、リードフレームのポスト４０、４１からはそれぞれソース端子４３、ゲート端子４４が形成されている。そして、上述したように、これらのドレイン端子４２、ソース端子４３およびゲート端子４４はパッケージからアウタリード７（図１参照）として導出する。
【００３２】
次に、図１に示す如く、第２の工程は、本発明の樹脂封止金型を用いた樹脂モールド工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００３３】
図１（Ｂ）に示すように、半導体素子３１等が固着されたリードフレームを上金型２及び下金型３から構成される樹脂封止金型１に設置する。そして、樹脂封止金型１に、一体に形成された樹脂ポット（図示せず）、ランナー（図示せず）を介して樹脂を充填することで樹脂モールドを行う。この工程において、リードフレームのアウタリード７と上金型２及び下金型３との位置関係、アウタリード７近傍でのダムクリアランス１２を介してキャビティ１３内の空気及び樹脂が排出される仕方は、上述した樹脂封止金型１の説明を参照することとし、ここではその説明を割愛する。
【００３４】
次に、図３に示す如く、第３の工程は、アウタリード側面に形成されたダムバリを除去する工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００３５】
図３（Ａ）に示すように、樹脂封止金型１から離型されたリードフレームには、搭載部毎に樹脂封止金型１のキャビティ１３の形状に基づきパッケージ５１が形成される。上述したように、ダムバリ５２はアウタリード７の両側面に形成され、上金型２に設けられたダムクリアランス１２を介してダムバリ５２がパッケージ５１と一体に形成される。一方、ダムバリ５２は下金型３に設けられた凹部２０をも介して形成され、ダムバリ５２は、アウタリード７の実装面５６に対して凸部５５を形成する。尚、ダムバリ５２の凸部５５は、下金型３の凹部２０が０．０５〜０．０７ｍｍ程度窪んで形成されていることに対応し、ほぼ同様な分だけ突出している。
【００３６】
本実施の形態では、ダムバリ５２を除去するために、ダムバリ５２の凸部５５が形成されたアウタリード７の実装面５６と反対面を当接面として台座５３上にリードフレームを配置する。そして、例えば、少なくともダムバリ５２の凸部５５が形成された領域に平坦面を有するパンチ５４を準備し、アウタリード７の実装面５６側からプレスする。しかし、本実施の形態では、図示の如く、パンチ５４の形状は、当接面がほぼ平坦面からなり、且つ、一回のプレスで全てのダムバリ５２を除去できる面積を有している。その後、図３（Ｂ）に示すように、この作業により、アウタリード７の両側面に形成されたダムバリ５２は、ダムバリ５２の凸部５５がパンチ５４によりプレスされることで、ダムバリ５２がアウタリード７の側面から剥離する。そして、パンチ５４はその形状により、アウタリード７間のスペースに入ることはできず、アウタリード７の実装面５６で止まることとなる。
【００３７】
そのことで、本実施の形態では、ダムバリ５２の凸部５５をパンチ５４でプレスしダムバリ５２を除去できるので、パンチ５４をアウトリード７間に入れることなく、アウトリード７両側面に形成されたダムバリ５２を除去することができる。その結果、ダムバリ５２を除去する時のパンチ５４により、アウタリード７の変形やアウタリード７を削ったりすることを大幅に低減することができる。
【００３８】
また、特に、ＱＦＮ型のパッケージでは、パッケージ５１端部の僅かに露出したアウタリード７により実装されるが、本実施の形態では、その領域でのアウタリード７の変形を防ぐことができる。そのことで、ＱＦＮ型のパッケージでの実装不良等も低減でき、実装強度も確保することができる。
【００３９】
更に、本実施の形態では、上述したように、ダムバリ５２とパッケージ５１とは、上金型２に設けられたダムクリアランス１２の形成領域を介して一体となっている。そして、ダムクリアランス１２は、丸印１４の領域では、必要最小限の幅で形成されている。且つ、下金型３の凹部２０はパッケージ５１の端部から離間した位置に形成されているので、パッケージ５１の端部において、ダムバリ５２とパッケージ５１とが一体となる領域は必要最小限の領域に抑えることができる。そのことで、パッケージ５１端部と一体となるダムバリ５２を除去する時に、一体となっている領域のパッケージ５１端部を欠き込むことも大幅に低減することができる。
【００４０】
更に、本実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、ダムバリ５２の凸部５５の形状において、ダムバリ５２の凸部５５の最頂部をアウタリード７の側面から遠方に、例えば、最遠方に設けるている。そのことで、本実施の形態では、ダムバリ５２の凸部５５をパンチ５４でプレスした時に、ダムバリ５２の凸部５５がアウタリード７側面と反対側に倒れ易くなる。その結果、ダムバリ５２はアウタリード７間の隙間に倒れ、より確実にダムバリ５２がアウタリード７の側面から剥離させることができる。
【００４１】
次に、図示はしないが、第４の工程は、パッケージ５１から露出しているアウタリード７にメッキを施す工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００４２】
本工程では、リード酸化防止、半田濡れ性等が考慮されアウタリード７にメッキを施す。このときは、複数の搭載部が形成されたリードフレーム全体にメッキを施す。例えば、リードフレームまたはリードフレームを乗せるメッキ補助ラック側をカソード電極、メッキ浴槽側にアノード電極を準備し、一度に複数のリードフレームにメッキを施す。このとき、メッキ浴槽には、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等のメッキ液を準備し、これらのメッキ液の組み合わせにより、少なくとも１層のメッキ膜がアウタリード７に施される。尚、リードフレームにＰｄメッキを採用する場合は、樹脂モールド工程前に、予め、Ｐｄメッキが施されたリードフレームが用いられる。その他、予め、メッキが施されたリードフレームを用いる場合も同様である。
【００４３】
最後に、図示はしないが、第５の工程は、リードフレーム上に複数形成された半導体装置をリードフレームから切断する工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００４４】
本実施の形態では、ＱＦＮ型のパッケージの場合について説明しており、パッケージ５１からアウタリード７が露出する境界部近傍でアウタリード７を切断する。そして、この工程において同時に個々の半導体装置をリードフレームから切断し、半導体装置が完成する。
【００４５】
次に、図４及び図５を参照として、本発明の樹脂封止金型及びそれを用いた半導体装置の製造方法について、その第２の実施の形態について説明する。図４は樹脂封止金型を説明する概略図であり、図５は本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。
【００４６】
先ず、第２の実施の形態における樹脂封止金型６１は、上述した第１の実施の形態における樹脂封止金型１と比較して、主に、下金型６３の凹部６５の形状を相違させる。そのため、第２の実施の形態における樹脂封止金型６１のその他の構成要素は、第１の実施の形態における樹脂封止金型１の説明を参照とし、ここではその説明を割愛する。
【００４７】
また、第２の実施の形態における樹脂封止金型６１を用いた半導体装置の製造方法では、第１の実施の形態における樹脂封止金型１を用いた半導体装置の製造方法と比較すると、主に、その第３の工程が相違する。そのため、本実施の形態では、第３の工程を説明し、その他の第１、第２、第４及び第５の工程の説明は、第１の実施の形態における説明を参照とし、ここではその説明を割愛する。
【００４８】
先ず、図４に示すように、本実施の形態における樹脂封止金型６１は、上金型６２と下金型６３とから構成される。そして、図４（Ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、上金型６２において、リードフレームを樹脂封止金型６１に設置時にはアウタリード７の両側面には、ハッチングで示すダムクリアランス６４が位置する。一方、図４（Ｃ）に示すように、下金型６３において、上金型６２のダムクリアランス６４形成領域とその形成領域の一部を重畳させるように、ハッチングで示す凹部６５が形成されている。そして、本実施の形態では、図４（Ｂ）に示すように、隣り合うアウタリード７間に位置する上金型６２のそれぞれのダムクリアランス６４に対して、下金型に設けられた１つの凹部６５が対応する。つまり、下金型６３の凹部６５は、アウタリード７間の幅とほぼ同等の幅を有している。また、本実施の形態では、凹部６５は０．２〜０．３程度窪んでいる。そして、凹部６５は、アウタリード７が露出するキャビティ６６端部から離間した位置に形成される。例えば、本実施の形態では、丸印７７で示す上金型６２の狭い幅の領域は、０．０１〜０．０３ｍｍ程度キャビティ６６端部から形成されている。一方、下金型６３の凹部６５は、キャビティ６６端部から０．０３〜０．０５ｍｍ程度離間して形成されている。
【００４９】
そのことで、本実施の形態における樹脂封止金型６１を用いると、丸印７８で示す上金型６２のダムクリアランス６４のその幅が広くなった領域と下金型６３の凹部６５の形成位置が一部重なり、ダムバリがその重畳領域で厚く形成される。その結果、ダムバリの除去時には、ダムバリが厚く形成される領域にパンチがプレスするので、その力は確実にダムバリに伝わり、ダムバリが確実にアウタリード７の側面から除去される。更に、第１の実施の形態と同様に、ダムバリとパッケージとが一体となる領域は、丸印７７で示す上金型６２のダムクリアランス６４の幅のみであるので、ダムバリ除去時にパッケージ自体を欠き込むことも防ぐことができる。その他、第２の実施の形態の樹脂封止金型の効果は第１の実施の形態の効果と同様である。
【００５０】
次に、図５に示すように、本実施の形態における樹脂封止金型を用いた半導体装置の製造方法では、ダムバリを除去する第３の工程に、第１の実施の形態と相違する点がある。
【００５１】
図５（Ａ）に示すように、本実施の形態における台座７３は、そのリードフレームを支える領域において、アウタリード７の幅に合わせて、台座７３の凸部７７及び凹部７８を有している。そして、本実施の形態では、ダムバリ７２を除去するために、ダムバリ７２の凸部７５が形成されたアウタリード７の実装面７６と反対面を当接面として台座７３上にリードフレームを配置する。そして、例えば、少なくともダムバリ７２の凸部７５が形成された領域に平坦面を有するパンチ７４を準備し、アウタリード７の実装面７６側からプレスする。しかし、本実施の形態では、図示の如く、パンチ７４の形状は、当接面がほぼ平坦面からなり、且つ、一回のプレスで全てのダムバリ７２が除去できる面積を有している。その後、図５（Ｂ）に示すように、この作業により、アウタリード７の両側面に形成されたダムバリ７２は、ダムバリ７２の凸部７５がパンチ７４によりプレスされることで、ダムバリ７２がアウタリード７の側面から剥離する。そして、パンチ７４はその形状により、アウタリード７間のスペースに入ることはできず、アウタリード７の実装面７６で止まることとなる。
【００５２】
そのことで、本実施の形態では、ダムバリ７２の凸部７５で対処することができるので、パンチ７４をアウトリード７間に入れることなく、アウトリード７両側面に形成されたダムバリ７２を除去することができる。その結果、ダムバリ７２を除去する時のパンチ７４により、アウタリード７の変形やアウタリード７を削ったりすることを大幅に低減することができる。
【００５３】
そして、本実施の形態では、台座７３の凸部７７とアウタリード７とを当接させ、台座７３の凹部７８とダムバリ７２形成領域とを対応させる。そのことで、ダムバリ７２の凸部７５はアウタリード７間の隙間に形成されているが、パンチ７４によりプレスされ、アウタリード７から剥離すると、ダムバリ７２は台座７３の凹部７８へと落下する。その結果、本実施の形態では、確実にダムバリ７２を除去することができる。その他、第２の実施の形態における効果は第１の実施の形態の効果と同様である。
【００５４】
尚、本実施の形態における樹脂封止金型は、パッケージから露出するアウタリードの側面に形成されるダムバリを除去する際に、パッケージの切り欠き、アウタリードの変形等を問題としている。従って、本実施の形態では、下金型の内面がほぼ平坦面の場合、例えば、ＱＦＮ型のパッケージについて説明したが、この場合に限定する必要はない。リードフレームの裏面側にも樹脂が充填された、例えば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型のパッケージを形成する際にも、本実施の形態の樹脂封止金型を用いることができる。また、本実施の形態における上金型の構造と下金型の構造が逆の構造となった場合においても、同様な効果を得ることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
上述したように、第１に、本発明の樹脂封止金型では、キャビティからアウタリードが露出するキャビティ端部近傍領域において、樹脂封止金型を構成する上金型または下金型のどちらかに、凹部が形成されている。そして、前記凹部はアウタリード間に位置し、前記凹部内にも樹脂が充填されるので、樹脂モールド後には、凹部内の硬化樹脂もアウタリードの両側面に形成されるダムバリとなる。そのことで、アウタリードの両側面に形成されるダムバリは、例えば、アウタリードの実装面に対して突出部を形成する。その結果、ダムバリ除去時には、パンチによりこのダムバリの突出部をプレスするので、アウタリードの変形、アウタリードの削り込みを防止できる樹脂モールドを実現できる。
【００５６】
第２に、本発明の樹脂封止金型では、キャビティからアウタリードが露出するキャビティ端部近傍領域において、樹脂封止金型を構成する上金型または下金型には、ダムクリアランスまたは凹部のどちらかが形成されている。そして、ダムクリアランスは、キャビティ端部と連続する領域の幅は狭く、その後、幅は広く形成されている。一方、凹部は、キャビティ端部とは離間した位置で、且つ、ダムクリアランスの幅が広く形成された領域に対応して形成されている。そのことで、パッケージと一体に形成されるダムバリは、必要最小限の幅でパッケージと一体となるので、ダムバリの除去時に、パッケージを欠き込むことを防止できる樹脂モールドを実現できる。
【００５７】
第３に、本発明の半導体装置の製造方法では、上述した本発明の樹脂封止金型を用いて樹脂モールドを行うことで、パッケージと一体に形成されるダムバリを除去する際に、例えば、アウタリードの実装面までパンチでプレスすることで、ダムバリを除去することができる。そのことで、アウタリード間にパンチを入れることなく、ダムバリが除去できるので、ダムバリ除去時に、アウタリードを変形させることを大幅に低減でき、また、アウタリードを削り込むことを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における樹脂封止金型を説明するための概略図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における樹脂封止金型を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【図６】従来の樹脂封止金型を説明するための概略図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１ 樹脂封止金型
２ 上金型
３ 下金型
７ アウタリード
１２ ダムクリアランス
２０ 凹部
５１ パッケージ
５２ ダムバリ
５５ 凸部
５４ パンチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂封止により形成される半導体装置において、樹脂封止体と一体に形成される樹脂バリを除去するための樹脂封止金型及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置は、年々大容量化されており、これに伴って各種信号線となるリード端子数も増加の傾向にある。そして、従来の半導体装置の製造方法では、リードフレームを準備し、少なくとも１個の半導体チップを前記リードフレーム上に固着し、ワイヤーボンディングし、樹脂封止金型に前記リードフレームを設置し、樹脂封止により樹脂封止体を形成する方法がある（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
また、従来の半導体装置の製造方法では、駆動回路を備える電子装置の場合、流れる電流値も大きくなり、発熱量が増加するため、電子装置を冷却するための放熱板が樹脂モールド工程において、駆動回路を構成するリードフレームと共に一体的に樹脂モールドされる。そして、前記放熱板は複数個が連結部を介して一体にリードフレームの各電子装置形成部と共に樹脂モールドされ、一度に多量の電子装置が形成される。このとき、前記連結部、アウタリード、タイバー等をリードフレームから切断する時期は自由であり、各工程における作業性を向上させている（例えば、特許文献２。）。
【０００４】
上述の如く、リードフレームから各半導体装置、電子装置等を切断し、個々に独立させる際には、パッケージと一体に形成された、各アウタリード間の樹脂バリを除去される。以下に、図６〜図８を参照とし、各アウタリード間の樹脂バリを除去する方法について説明する。
【０００５】
図６は樹脂封止金型の上金型を説明するための図であり、図７は樹脂封止工程を説明するための図であり、図８はアウタリード間の樹脂バリを除去方法を説明するための図である。
【０００６】
図６（Ａ）は上金型の端部周辺を内側から示した図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ線方向の断面図である。図６（Ａ）に示すように、ハッチング１０２で示す領域は上金型１０１と下金型１０６（図７参照）とが合わさることでキャビティを構成する領域である。ハッチング１０３で示す領域は、直接、下金型１０６と当接する領域であり、ハッチングなし１０４で示す領域は、直接、リードフレームと当接する領域である。そして、ハッチング１０５で示す領域は上金型１０１と下金型１０６とが合わさることで隙間となる領域であり、この領域は、上金型１０１と下金型１０６とによりアウタリード１０７を潰さない為のクリアランス領域である。つまり、この領域の隙間により、リードフレーム自体の設置位置またはリードフレームと上下金型１０１、１０６との設置位置に多少のばらつきが生じても、上下金型１０１、１０６により、特に、アウタリード１０７端部を潰してしまうことを防ぐことができる。尚、この隙間の領域はダムクリアランスと呼ばれており、樹脂モールド工程時に、この領域に流出し硬化する樹脂バリはダムバリと呼ばれている。以下の説明では、ムクリアランス、ダムバリを用いて説明する。
【０００７】
図６（Ｂ）に示すように、上金型１０２のリードフレーム挟持部において、ハッチング１０３で示す領域が最も高い凸部となり、ハッチングなし１０４で示す領域及びハッチング１０５で示す領域は、ハッチング１０３で示す領域より、ほぼリードフレームの厚み分だけ低い凸部となっている。
【０００８】
図７（Ａ）はリードフレームを樹脂封止金型に設置した図であり、図７（Ｂ）は樹脂封止金型を離型した後のアウタリード部周辺を示した図である。図７（Ａ）に示すように、図６に示す上金型１０１を用いることで、各アウタリード１０７の両側にダムクリアランス１０８が形成される。そして、このダムクリアランス１０８部分には、キャビティ内に充填される樹脂も多少排出される。その後、樹脂封止金型の離型すると、図７（Ｂ）に示すように、アウタリード１０７の両側には、ダムクリアランス１０８のスペース分のダムバリが形成される。
【０００９】
図８（Ａ）はアウタリード両側面のダムバリをレジンカットにより除去する方法を説明する図であり、図８（Ｂ）はアウタリード両側面のダムバリをバリクラッシュにより除去する方法を説明する図である。図８（Ａ）に示すように、アウタリード１０７間のダムバリ１０９を除去する場合には、アウタリード１０７間とほぼ等しい幅を有するパンチ１１０を準備し、アウタリード１０７間を打ち抜くことでダムバリ１０９を除去する。一方、図８（Ｂ）に示すように、複数のアウタリード１０７を有するが１本のアウタリード１０７に対して、その両側面に形成されるダムバリ１０９を除去する場合には、例えば、図示した逆Ｖ字型のパンチ１１１を押し込むことでダムバリ１０９を除去する。その他、ダムバリ１０９は、ウォータージェット、液体ホーニング等により除去することもできる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−３５００１１号公報（第５−７頁、第１図−第１６図）
【特許文献２】
特開平５−１３６３２号公報（第３−７頁、第１図−第５図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の樹脂封止金型では、例えば、上金型１０１の内側のキャビティ端部において、アウタリード１０７を固定し、且つアウタリード１０７端部を誤って潰さない為のダムクリアランス１０８を形成するために、凸部（図６（Ｂ）参照）が形成されている。一方、少なくとも上金型１０１の凸部が形成された領域と相対峙する下金型１０６の領域はほぼ平坦面に形成されている。そして、上金型１０１の凸部を利用してアウタリード１０７を固定し、樹脂モールドを行っていた。そのため、アウタリード１０７の両側に形成されるダムバリ１０９の厚みは、ほぼアウタリード１０７と同等の厚みを有しており、図８に示す如く、パンチ１１０、１１１によりそのダムバリ１０９を除去していた。
【００１２】
しかしながら、上述の如く、従来の樹脂封止金型を用いるとダムバリ１０９の厚みは、ほぼアウタリード１０７と同等の厚みを有していた。そのため、図８（Ａ）に示す如く、パンチ１１０を用いレジンカットによりダムバリを除去する場合には、アウタリード１０７間をパンチ１１０が通過する際に、アウタリード１０７が変形したり、アウタリード１０７の側面が削られるという問題があった。特に、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置ではアウタリード１０７の裏面が実装面となり、ダムバリ１０９の除去時の変形等により実装不良等の問題が発生する場合もあった。また、リード端子数も増加し、アウタリード１０７が狭ピッチで配置された場合には、パンチ１１０を用いてはダムバリ１０９を除去することが困難であるという問題もあった。
【００１３】
一方、図８（Ｂ）に示す如く、パンチ１１１を用いバリクラッシュによりダムバリを除去する場合には、例えば、逆Ｖ字型の端部が突出したパンチ１１１によりアウタリード７の両側面に形成されたダムバリ１０９を除去するため、ダムバリ１０９と境界近傍領域のアウタリード１０７がパンチ１１１により変形されたり、削られるという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した各事情に鑑みて成されたものであり、本発明の樹脂封止金型は、少なくともリードフレームの一部と半導体素子が収納されるキャビティを構成する上金型及び下金型とを有する樹脂封止金型において、前記上金型と前記下金型とはその内面が相対峙しており、前記上金型が前記リードフレームの一主表面と当接し、且つ前記下金型が前記リードフレームの他の主表面と当接するそれぞれの当接面において前記リードフレームを固定しており、前記上金型の当接面または前記下金型の当接面のどちらかには複数の凹部が形成されていることを特徴とする。従って、本発明の樹脂封止金型では、前記凹部により、アウタリードの側面に形成されるダムバリの厚みをアウタリードの厚みより厚く形成することができる。つまり、ダムバリが複数のアウタリードの表面または裏面からなるほぼ平坦面から突出する構造を成すことができる。
【００１５】
上記した課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、少なくともアイランドと、インナリードと、該インナリードと連続して形成されるアウタリードとを有し、半導体素子が前記アイランドに固着されたリードフレームを準備し、上金型及び下金型から構成され、該上金型及び下金型は少なくとも前記インナリード及び前記半導体素子を収納するキャビティを構成し、前記リードフレーム固定する前記上金型及び前記下金型の当接面にはそれぞれ複数の凸部または凹部のどちらかを有する樹脂封止金型に前記リードフレームを設置し、前記凸部及び前記凹部を前記アウタリード間に配置し、少なくとも前記キャビティ内の空気及び樹脂の一部は前記アウタリードと前記凸部との間の隙間を介して前記キャビティ外部に排出し、前記キャビティ内に前記樹脂を充填させ樹脂封止体を形成することを特徴とする。従って、本発明の半導体装置の製造方法では、樹脂封止体を形成する工程において、樹脂封止金型に設けられた凹部を利用しアウタリード側面に形成されるダムバリをアウタリードの平面または裏面より突出するように形成することができる。そのことで、ダムバリの除去工程では、この突出したダムバリ部をプレスすることでそのダムバリを除去できるので、アウタリードを変形したり、削ったりすることを大幅に低減できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図５を参照として、本発明の樹脂封止金型及びそれを用いた半導体装置の製造方法について詳細に説明する。
【００１７】
先ず、図１を参照として、本発明の樹脂封止金型の第１の実施に形態について説明する。図１は樹脂封止金型を説明する概略図であり、図１（Ａ）は上金型の一部の内側からの平面図であり、図１（Ｂ）はリードフレームを設置した後の樹脂封止金型の側面図であり、図１（Ｃ）は下金型の一部の内側からの平面図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態での樹脂封止金型１は、図１（Ａ）に示す上金型２と図１（Ｃ）に示す下金型３とから構成される。そして、図１（Ｂ）に示すように、上金型２と下金型３とがリードフレームを挟持し、合わさることで樹脂封止金型１としての役割をなす。
【００１９】
先ず、図１（Ａ）に示すように、上金型２のハッチング４で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、下金型３と合わさることでキャビティ１３（図１（Ｂ）参照）を構成し、このキャビティ１３内に樹脂を充填することで、パッケージが形成される。上金型２のハッチング５で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、下金型３との当接面を示しており、この領域には樹脂が回り込まない構造となる。上金型２のハッチング無し６で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、リードフレームと当接する面である。特に、図で示す領域では、リードフレームの中で、リードフレームから切断後にアウタリード７となる部分であり、そのアウタリード７の実装面の反対面と上金型２が当接する。そして、上金型２のハッチング５で示す領域は、ハッチング無し６で示す領域に対してほぼアウタリード７の厚み分だけ凸部となっている。言い換えると、ハッチング無し６で示す領域は、ハッチング５で示す領域に対して凹部となっている。また、ハッチング８で示す領域は、ハッチング５で示す領域に対して凹部となる領域である。そして、ハッチング８で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時には、樹脂封止金型１のアウタリード７両側面に設けられたダムクリアランス１２として利用される。
【００２０】
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、アウタリード７が位置するキャビティ１３端部近傍領域において、ハッチング５で示す領域は符号９で示すラインに該当し、上金型２と下金型３との当接面である。そして、上金型２が凸部１０となっている。一方、ハッチング無し６で示す領域は、上金型２の凸部１０に対して、ほぼアウタリード７の厚み分だけ凹部となっており、その領域によりアウタリード７が挟持されている。そして、上金型２の凸部１０に対して凹部を成すハッチング無し６で示す領域は、符号１１で示すラインにおいて、アウタリード７の実装面の反対面と上金型２とが当接している。
【００２１】
また、ハッチング８で示す領域は上金型１と下金型３とが合わさることで隙間となる領域であり、この領域は、上金型１と下金型３とによりアウタリード７を潰さない為のクリアランス領域である。つまり、この領域の隙間により、リードフレーム自体の設置位置またはリードフレームと上下金型１、３との設置位置に多少のばらつきが生じても、上下金型１、３により、特に、アウタリード１０７端部を潰してしまうことを防ぐことができる。そして、ダムクリアランス１２には、樹脂モールド工程時に樹脂が流出し硬化することで、ダムバリが形成される。このダムバリは樹脂モールド工程後には、主に、パッケージと一体に残存する。
【００２２】
そして、本実施の形態の樹脂封止金型１のダムクリアランス１２は、図１（Ａ）に示す如く、キャビティ１３端部に位置し、キャビティ１３と連続する丸印１４で示す領域の幅を狭く形成している。一方、キャビティ１３端部と離間した丸印１５で示す領域の幅を広く形成している。具体的には、丸印１４で示す幅の狭い領域は、キャビティ１３端部から０．０１〜０．０３ｍｍ程度形成され、その後、丸印１５で示す幅の広い領域を形成されている。つまり、ダムクリアランス１２はアウターリード７と上金型２の凸部１０との空間領域であるため、上金型２の凸部１０をキャビティ１３端部で幅広く、キャビティ１３から離間した位置で幅狭く形成することで実現している。
【００２３】
次に、図１（Ｃ）に示すように、本実施の形態の下金型３は、ＱＦＮ型のパッケージに対応しており、その内側において、ほぼその全面を平坦面としている。そして、下金型３のハッチング１７で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、上金型２と合わさることでキャビティ１３を構成し、このキャビティ１３内に樹脂を充填することで、パッケージが形成される。下金型３のハッチング１８で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、上金型２との当接面を示しており、この領域には樹脂が回り込まない構造となる。下金型３のハッチング無し１９で示す領域は、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、リードフレームと当接する面である。特に、図で示す領域では、リードフレームの中で、リードフレームから切断後インナーリード及びアウタリード７となる部分であり、アウタリード７の実装面と下金型３が当接する。また、ハッチング２０で示す領域は、アウタリード７を挟持する下金型３の平坦面に凹部を形成している領域であり、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に、上金型２のハッチング８で示す領域と相対峙する領域に形成されている。
【００２４】
具体的には、図１（Ｂ）に示すように、樹脂封止金型１の内側となる下金型３の内面はほぼ平坦面からなり、また、アウタリード７を挟持するハッチング２０で示す領域に凹部を構成している。例えば、本実施の形態では、凹部２０は０．０５〜０．０７ｍｍ程度窪んでいる。そして、上金型２、リードフレームと当接する構造については、上述した説明を参照とし、ここでは省略する。本実施の形態では、上金型２のダムクリアランス１２形成領域に相対峙して、下金型３に凹部２０を形成し、アウタリード７の側面に両空間を利用したダムバリを形成することに特徴がある。そのことで、パッケージが形成されたリードフレームを樹脂封止金型１から離型後、アウタリード７側面に形成されるダムバリは、アウタリード７の実装面に対して凸部を有する形状となる。
【００２５】
更に、本実施の形態では、図１（Ａ）のライン１６と図１（Ｃ）のライン２２とが、リードフレームを樹脂封止金型１に設置時に一致するラインであり、キャビティ１３端部を示している。そして、図１（Ｃ）に示すように、下金型３に設けられる凹部２０の先端は、丸印２３で示すように、キャビティ１３端部から離間した位置に形成されている。具体的には、本実施の形態では、０．０１〜０．０３ｍｍ程度キャビティ１３端部から離間して形成されている。また、下金型３の凹部２０は、上金型２のダムクリアランス１２と同様に、キャビティ１３端部から離間するにつれて、その形成幅を広く形成している。この構造により、上金型２のダムクリアランス１２と下金型３の凹部２０との両空間を利用して形成される領域のダムバリは厚く形成される。しかし、上述の如く、本実施の形態では、アウタリード７が形成されるキャビティ１３端部では、上金型２のダムクリアランス１２のみが、最小限の幅を有して形成されている。そのことで、アウタリード７が形成されるキャビティ１３端部では、ダムバリも最小限の厚みでパッケージと一体に形成されるので、ダムバリの除去時に、パッケージを切り欠くことを抑止することができる。
【００２６】
次に、図１〜図３を参照として、上述した樹脂封止金型１を用いた半導体装置の製造方法の一実施の形態について説明する。図２は本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための斜視図であり、図３は本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【００２７】
先ず、図２に示す如く、第１の工程は、リードフレームを準備し、リードフレーム上に半導体素子を固着し、金属細線等により素子とインナリードとを電気的接続する工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００２８】
図に示したように、本実施の形態では、例えば、半導体素子３１としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｌｅｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）が用いられた場合について説明する。尚、図１では半導体素子３１等が実装された銅のリードフレームの一部のみを図示しているが、実際は１枚のリードフレームには、図示した複数の搭載部が形成されている。また、半導体素子としては、ＭＯＳＦＥＴに限定される必要は無い。
【００２９】
具体的には、例えば、リードフレームのアイランド３７上に、例えば、半田等の導電ペースト（図示せず）を介して半導体素子３１を固着する。また、この半導体素子３１表面には絶縁層としてシリコン酸化膜層（図示せず）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）層３３等が形成されている。本実施の形態では、例えば、アルミニウム（Ａｌ）から成るゲート電極３２、ソース電極３４の酸化防止、耐湿性向上等が考慮され、電極３２、３４上にはＳｉＮ層３３が形成されている。そして、このＳｉＮ層３３には２つの孔３８、３９が形成され、孔３８を介してソース電極３４が形成されており、孔３９を介してゲート電極３２が形成されている。
【００３０】
そして、本実施の形態では、ソース電極３４とＣｕフレームのポスト４０とを、例えば、金属細線３６により電気的に接続する。また、同様に、ゲート電極３２とＣｕフレームのポスト４１とを、例えば、金属細線３６により電気的に接続する。
【００３１】
また、リードフレームのアイランド３７からはドレイン端子４２が形成され、リードフレームのポスト４０、４１からはそれぞれソース端子４３、ゲート端子４４が形成されている。そして、上述したように、これらのドレイン端子４２、ソース端子４３およびゲート端子４４はパッケージからアウタリード７（図１参照）として導出する。
【００３２】
次に、図１に示す如く、第２の工程は、本発明の樹脂封止金型を用いた樹脂モールド工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００３３】
図１（Ｂ）に示すように、半導体素子３１等が固着されたリードフレームを上金型２及び下金型３から構成される樹脂封止金型１に設置する。そして、樹脂封止金型１に、一体に形成された樹脂ポット（図示せず）、ランナー（図示せず）を介して樹脂を充填することで樹脂モールドを行う。この工程において、リードフレームのアウタリード７と上金型２及び下金型３との位置関係、アウタリード７近傍でのダムクリアランス１２を介してキャビティ１３内の空気及び樹脂が排出される仕方は、上述した樹脂封止金型１の説明を参照することとし、ここではその説明を割愛する。
【００３４】
次に、図３に示す如く、第３の工程は、アウタリード側面に形成されたダムバリを除去する工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００３５】
図３（Ａ）に示すように、樹脂封止金型１から離型されたリードフレームには、搭載部毎に樹脂封止金型１のキャビティ１３の形状に基づきパッケージ５１が形成される。上述したように、ダムバリ５２はアウタリード７の両側面に形成され、上金型２に設けられたダムクリアランス１２を介してダムバリ５２がパッケージ５１と一体に形成される。一方、ダムバリ５２は下金型３に設けられた凹部２０をも介して形成され、ダムバリ５２は、アウタリード７の実装面５６に対して凸部５５を形成する。尚、ダムバリ５２の凸部５５は、下金型３の凹部２０が０．０５〜０．０７ｍｍ程度窪んで形成されていることに対応し、ほぼ同様な分だけ突出している。
【００３６】
本実施の形態では、ダムバリ５２を除去するために、ダムバリ５２の凸部５５が形成されたアウタリード７の実装面５６と反対面を当接面として台座５３上にリードフレームを配置する。そして、例えば、少なくともダムバリ５２の凸部５５が形成された領域に平坦面を有するパンチ５４を準備し、アウタリード７の実装面５６側からプレスする。しかし、本実施の形態では、図示の如く、パンチ５４の形状は、当接面がほぼ平坦面からなり、且つ、一回のプレスで全てのダムバリ５２を除去できる面積を有している。その後、図３（Ｂ）に示すように、この作業により、アウタリード７の両側面に形成されたダムバリ５２は、ダムバリ５２の凸部５５がパンチ５４によりプレスされることで、ダムバリ５２がアウタリード７の側面から剥離する。そして、パンチ５４はその形状により、アウタリード７間のスペースに入ることはできず、アウタリード７の実装面５６で止まることとなる。
【００３７】
そのことで、本実施の形態では、ダムバリ５２の凸部５５をパンチ５４でプレスしダムバリ５２を除去できるので、パンチ５４をアウトリード７間に入れることなく、アウトリード７両側面に形成されたダムバリ５２を除去することができる。その結果、ダムバリ５２を除去する時のパンチ５４により、アウタリード７の変形やアウタリード７を削ったりすることを大幅に低減することができる。
【００３８】
また、特に、ＱＦＮ型のパッケージでは、パッケージ５１端部の僅かに露出したアウタリード７により実装されるが、本実施の形態では、その領域でのアウタリード７の変形を防ぐことができる。そのことで、ＱＦＮ型のパッケージでの実装不良等も低減でき、実装強度も確保することができる。
【００３９】
更に、本実施の形態では、上述したように、ダムバリ５２とパッケージ５１とは、上金型２に設けられたダムクリアランス１２の形成領域を介して一体となっている。そして、ダムクリアランス１２は、丸印１４の領域では、必要最小限の幅で形成されている。且つ、下金型３の凹部２０はパッケージ５１の端部から離間した位置に形成されているので、パッケージ５１の端部において、ダムバリ５２とパッケージ５１とが一体となる領域は必要最小限の領域に抑えることができる。そのことで、パッケージ５１端部と一体となるダムバリ５２を除去する時に、一体となっている領域のパッケージ５１端部を欠き込むことも大幅に低減することができる。
【００４０】
更に、本実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、ダムバリ５２の凸部５５の形状において、ダムバリ５２の凸部５５の最頂部をアウタリード７の側面から遠方に、例えば、最遠方に設けるている。そのことで、本実施の形態では、ダムバリ５２の凸部５５をパンチ５４でプレスした時に、ダムバリ５２の凸部５５がアウタリード７側面と反対側に倒れ易くなる。その結果、ダムバリ５２はアウタリード７間の隙間に倒れ、より確実にダムバリ５２がアウタリード７の側面から剥離させることができる。
【００４１】
次に、図示はしないが、第４の工程は、パッケージ５１から露出しているアウタリード７にメッキを施す工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００４２】
本工程では、リード酸化防止、半田濡れ性等が考慮されアウタリード７にメッキを施す。このときは、複数の搭載部が形成されたリードフレーム全体にメッキを施す。例えば、リードフレームまたはリードフレームを乗せるメッキ補助ラック側をカソード電極、メッキ浴槽側にアノード電極を準備し、一度に複数のリードフレームにメッキを施す。このとき、メッキ浴槽には、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等のメッキ液を準備し、これらのメッキ液の組み合わせにより、少なくとも１層のメッキ膜がアウタリード７に施される。尚、リードフレームにＰｄメッキを採用する場合は、樹脂モールド工程前に、予め、Ｐｄメッキが施されたリードフレームが用いられる。その他、予め、メッキが施されたリードフレームを用いる場合も同様である。
【００４３】
最後に、図示はしないが、第５の工程は、リードフレーム上に複数形成された半導体装置をリードフレームから切断する工程であり、以下に、その工程について説明する。
【００４４】
本実施の形態では、ＱＦＮ型のパッケージの場合について説明しており、パッケージ５１からアウタリード７が露出する境界部近傍でアウタリード７を切断する。そして、この工程において同時に個々の半導体装置をリードフレームから切断し、半導体装置が完成する。
【００４５】
次に、図４及び図５を参照として、本発明の樹脂封止金型及びそれを用いた半導体装置の製造方法について、その第２の実施の形態について説明する。図４は樹脂封止金型を説明する概略図であり、図５は本実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。
【００４６】
先ず、第２の実施の形態における樹脂封止金型６１は、上述した第１の実施の形態における樹脂封止金型１と比較して、主に、下金型６３の凹部６５の形状を相違させる。そのため、第２の実施の形態における樹脂封止金型６１のその他の構成要素は、第１の実施の形態における樹脂封止金型１の説明を参照とし、ここではその説明を割愛する。
【００４７】
また、第２の実施の形態における樹脂封止金型６１を用いた半導体装置の製造方法では、第１の実施の形態における樹脂封止金型１を用いた半導体装置の製造方法と比較すると、主に、その第３の工程が相違する。そのため、本実施の形態では、第３の工程を説明し、その他の第１、第２、第４及び第５の工程の説明は、第１の実施の形態における説明を参照とし、ここではその説明を割愛する。
【００４８】
先ず、図４に示すように、本実施の形態における樹脂封止金型６１は、上金型６２と下金型６３とから構成される。そして、図４（Ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、上金型６２において、リードフレームを樹脂封止金型６１に設置時にはアウタリード７の両側面には、ハッチングで示すダムクリアランス６４が位置する。一方、図４（Ｃ）に示すように、下金型６３において、上金型６２のダムクリアランス６４形成領域とその形成領域の一部を重畳させるように、ハッチングで示す凹部６５が形成されている。そして、本実施の形態では、図４（Ｂ）に示すように、隣り合うアウタリード７間に位置する上金型６２のそれぞれのダムクリアランス６４に対して、下金型に設けられた１つの凹部６５が対応する。つまり、下金型６３の凹部６５は、アウタリード７間の幅とほぼ同等の幅を有している。また、本実施の形態では、凹部６５は０．２〜０．３程度窪んでいる。そして、凹部６５は、アウタリード７が露出するキャビティ６６端部から離間した位置に形成される。例えば、本実施の形態では、丸印７７で示す上金型６２の狭い幅の領域は、０．０１〜０．０３ｍｍ程度キャビティ６６端部から形成されている。一方、下金型６３の凹部６５は、キャビティ６６端部から０．０３〜０．０５ｍｍ程度離間して形成されている。
【００４９】
そのことで、本実施の形態における樹脂封止金型６１を用いると、丸印７８で示す上金型６２のダムクリアランス６４のその幅が広くなった領域と下金型６３の凹部６５の形成位置が一部重なり、ダムバリがその重畳領域で厚く形成される。その結果、ダムバリの除去時には、ダムバリが厚く形成される領域にパンチがプレスするので、その力は確実にダムバリに伝わり、ダムバリが確実にアウタリード７の側面から除去される。更に、第１の実施の形態と同様に、ダムバリとパッケージとが一体となる領域は、丸印７７で示す上金型６２のダムクリアランス６４の幅のみであるので、ダムバリ除去時にパッケージ自体を欠き込むことも防ぐことができる。その他、第２の実施の形態の樹脂封止金型の効果は第１の実施の形態の効果と同様である。
【００５０】
次に、図５に示すように、本実施の形態における樹脂封止金型を用いた半導体装置の製造方法では、ダムバリを除去する第３の工程に、第１の実施の形態と相違する点がある。
【００５１】
図５（Ａ）に示すように、本実施の形態における台座７３は、そのリードフレームを支える領域において、アウタリード７の幅に合わせて、台座７３の凸部７７及び凹部７８を有している。そして、本実施の形態では、ダムバリ７２を除去するために、ダムバリ７２の凸部７５が形成されたアウタリード７の実装面７６と反対面を当接面として台座７３上にリードフレームを配置する。そして、例えば、少なくともダムバリ７２の凸部７５が形成された領域に平坦面を有するパンチ７４を準備し、アウタリード７の実装面７６側からプレスする。しかし、本実施の形態では、図示の如く、パンチ７４の形状は、当接面がほぼ平坦面からなり、且つ、一回のプレスで全てのダムバリ７２が除去できる面積を有している。その後、図５（Ｂ）に示すように、この作業により、アウタリード７の両側面に形成されたダムバリ７２は、ダムバリ７２の凸部７５がパンチ７４によりプレスされることで、ダムバリ７２がアウタリード７の側面から剥離する。そして、パンチ７４はその形状により、アウタリード７間のスペースに入ることはできず、アウタリード７の実装面７６で止まることとなる。
【００５２】
そのことで、本実施の形態では、ダムバリ７２の凸部７５で対処することができるので、パンチ７４をアウトリード７間に入れることなく、アウトリード７両側面に形成されたダムバリ７２を除去することができる。その結果、ダムバリ７２を除去する時のパンチ７４により、アウタリード７の変形やアウタリード７を削ったりすることを大幅に低減することができる。
【００５３】
そして、本実施の形態では、台座７３の凸部７７とアウタリード７とを当接させ、台座７３の凹部７８とダムバリ７２形成領域とを対応させる。そのことで、ダムバリ７２の凸部７５はアウタリード７間の隙間に形成されているが、パンチ７４によりプレスされ、アウタリード７から剥離すると、ダムバリ７２は台座７３の凹部７８へと落下する。その結果、本実施の形態では、確実にダムバリ７２を除去することができる。その他、第２の実施の形態における効果は第１の実施の形態の効果と同様である。
【００５４】
尚、本実施の形態における樹脂封止金型は、パッケージから露出するアウタリードの側面に形成されるダムバリを除去する際に、パッケージの切り欠き、アウタリードの変形等を問題としている。従って、本実施の形態では、下金型の内面がほぼ平坦面の場合、例えば、ＱＦＮ型のパッケージについて説明したが、この場合に限定する必要はない。リードフレームの裏面側にも樹脂が充填された、例えば、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型のパッケージを形成する際にも、本実施の形態の樹脂封止金型を用いることができる。また、本実施の形態における上金型の構造と下金型の構造が逆の構造となった場合においても、同様な効果を得ることができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００５５】
【発明の効果】
上述したように、第１に、本発明の樹脂封止金型では、キャビティからアウタリードが露出するキャビティ端部近傍領域において、樹脂封止金型を構成する上金型または下金型のどちらかに、凹部が形成されている。そして、前記凹部はアウタリード間に位置し、前記凹部内にも樹脂が充填されるので、樹脂モールド後には、凹部内の硬化樹脂もアウタリードの両側面に形成されるダムバリとなる。そのことで、アウタリードの両側面に形成されるダムバリは、例えば、アウタリードの実装面に対して突出部を形成する。その結果、ダムバリ除去時には、パンチによりこのダムバリの突出部をプレスするので、アウタリードの変形、アウタリードの削り込みを防止できる樹脂モールドを実現できる。
【００５６】
第２に、本発明の樹脂封止金型では、キャビティからアウタリードが露出するキャビティ端部近傍領域において、樹脂封止金型を構成する上金型または下金型には、ダムクリアランスまたは凹部のどちらかが形成されている。そして、ダムクリアランスは、キャビティ端部と連続する領域の幅は狭く、その後、幅は広く形成されている。一方、凹部は、キャビティ端部とは離間した位置で、且つ、ダムクリアランスの幅が広く形成された領域に対応して形成されている。そのことで、パッケージと一体に形成されるダムバリは、必要最小限の幅でパッケージと一体となるので、ダムバリの除去時に、パッケージを欠き込むことを防止できる樹脂モールドを実現できる。
【００５７】
第３に、本発明の半導体装置の製造方法では、上述した本発明の樹脂封止金型を用いて樹脂モールドを行うことで、パッケージと一体に形成されるダムバリを除去する際に、例えば、アウタリードの実装面までパンチでプレスすることで、ダムバリを除去することができる。そのことで、アウタリード間にパンチを入れることなく、ダムバリが除去できるので、ダムバリ除去時に、アウタリードを変形させることを大幅に低減でき、また、アウタリードを削り込むことを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における樹脂封止金型を説明するための概略図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における樹脂封止金型を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【図６】従来の樹脂封止金型を説明するための概略図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１ 樹脂封止金型
２ 上金型
３ 下金型
７ アウタリード
１２ ダムクリアランス
２０ 凹部
５１ パッケージ
５２ ダムバリ
５５ 凸部
５４ パンチ
Claims (6)
- 少なくともリードフレームの一部と半導体素子が収納されるキャビティを構成する上金型及び下金型とを有する樹脂封止金型において、
前記上金型と前記下金型とはその内面が相対峙し、前記上金型が前記リードフレームの一主面と当接し、且つ前記下金型が前記リードフレームの他の主表面と当接するそれぞれの当接面において前記リードフレームを固定し、
前記上金型の当接面または前記下金型の当接面のどちらかには、前記キャビティ端部から離間した位置に複数の凹部が形成され、且つ前記凹部が形成されない前記上金型の当接面または下金型の当接面には複数の凸部が形成され、
前記リードフレームを固定する前記キャビティ端部に位置する前記凸部の幅は、前記凹部上に位置する前記凸部の幅よりも広いことを特徴とする樹脂封止金型。 - 前記上金型及び前記下金型と当接する前記リードフレームには複数のアウタリードが形成され、前記凹部は前記アウタリード間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止金型。
- 前記凸部は、前記アウタリード間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止金型。
- 少なくともアイランドと、インナリードと、該インナリードと連続して形成されるアウタリードとを有し、半導体素子が前記アイランドに固着されたリードフレームを準備し、
上金型及び下金型から構成され、該上金型及び下金型は少なくとも前記インナリード及び半導体素子を収納するキャビティを構成し、前記リードフレームを固定する前記上金型及び前記下金型の当接面にはそれぞれ複数の凸部または凹部のどちらかを有し、前記リードフレームを固定する前記キャビティ端部に位置する前記凸部の幅は、前記凹部上に位置する前記凸部の幅よりも広い樹脂封止金型に前記リードフレームを設置し、
前記凸部を前記アウタリード間に配置し、少なくとも前記キャビティ内の空気及び樹脂の一部は前記アウタリードと前記凸部との間の隙間を介して前記キャビティ外部に排出することで、前記キャビティ内、前記凸部と前記アウタリード間及び前記凹部内に樹脂を充填し、
前記キャビティ内に硬化する樹脂封止体は、前記アウタリード間に位置し、前記凸部と前記アウタリード間に硬化する硬化樹脂と連続し、前記キャビティ端部に位置する前記アウタリード間の硬化樹脂の幅は、前記凹部上に位置する前記アウタリード間の硬化樹脂の幅よりも狭くなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記アウタリード間の硬化樹脂を除去する工程では、前記凹部内に硬化する硬化樹脂をその形成側から押し出すことで成すことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記アウタリード間の硬化樹脂を除去する工程では、前記凹部内に硬化する硬化樹脂を押し出すパンチはその当接面が平坦面から成り、前記パンチの当接面は前記アウタリードの当接面で止まることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
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