JP4128088B2 - 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】
本発明は実装リードを樹脂封止体裏面に有する小型パッケージの半導体装置を製造する方法において、キャビティ内の空気を排出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、この傾向に伴ってリード端子が４方向より導出されるＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置およびＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置が使用されるようになってきている。その一方で、半導体装置では、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められている。そのため、実装面積の低減を求められる半導体装置では、樹脂封止体裏面からリードを露出させ、その実装面積をチップサイズと同等あるいはわずかに大きくするＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のパッケージが利用されている。
【０００３】
従来の樹脂封止金型内で封止シートを介して樹脂モールドを行う半導体装置の製造方法では、半導体素子が固着されたリードフレームの対向面全体に封止シートを貼り付け、封止シートの貼り付けられたリードフレームを樹脂封止金型内に設置し、樹脂モールドを行う技術が知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００４】
以下に、図８〜図１０を参照として、従来の樹脂封止金型内で封止シートを介して樹脂モールドを行う半導体装置の製造方法に関し簡単に説明する。図８は封止シートを貼り付けたリードフレームを説明するための断面図であり、図９はリードフレームを樹脂封止金型に設置した状況を説明するための断面図であり、図１０は樹脂パッケージ形成後の状況を説明するための断面図である。
【０００５】
図８に示すように、先ず、リードフレーム１に少なくとも信号接続用端子２、半導体チップ４を搭載するダイパッド３から成る搭載部を複数形成する。このとき、ダイパッド３が信号接続用端子２よりも上方に位置するように形成する。そして、リードフレーム１の裏面に封止シート６を貼り合わせた後、封止シート６を貼り合わせた面の対向面のダイパッド３に接着剤により半導体チップ４を接合する。その後、ダイパッド３上に接合された半導体チップ４と信号接続用端子２とを金属細線５により電気的に接合する。
【０００６】
図９に示すように、次に、封止シート６を貼り合わせ、半導体チップ４を接合したリードフレーム１を上金型７及び下金型８から成る樹脂封止金型のキャビティ９内に設置する。このとき、リードフレーム１及び封止シート６の端部を上金型７及び下金型８で狭持することで、キャビティ９を構成する。そして、図示していないが、樹脂封止金型に設けられた樹脂注入ゲートから封止樹脂を注入し、樹脂モールドを行う。
【０００７】
図１０に示すように、次に、樹脂封止金型内を封止樹脂で充填し、樹脂パッケージ１０を形成した後、共通の樹脂パッケージ１０が形成されたリードフレーム１を樹脂封止金型から離型する。その後、図示していないが、共通の樹脂パッケージ１０を個々の搭載部毎に切断し、半導体装置が完成する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２４００１号公報（第７−８頁、第１−２図）
【０００９】
【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、特に、下金型８がほぼその全面でリードフレーム１に貼り合わされた封止シート６と当接するように、下金型８のキャビティ９側の面はほぼ平坦面となっていた。そして、樹脂モールド時に、リードフレーム１、封止シート６を狭持する領域では、下金型８と封止シート６とが密接していた。そのため、リードフレーム１を樹脂封止金型に設置する際に、封止シート６と下金型８との間に存在する空気が、樹脂モールド時の樹脂の充填により、キャビティ９端部へと追いやられる。このとき、そのキャビティ９端部では、封止シート６と下金型８との間の密集した空気により、リードフレーム１及び封止シート６がばたついてしまう。そのことで、キャビティ９端部に位置する搭載部の金属細線５が上金型７へと押しつけられたりすることで、折れ曲がったり、倒されたりしてしまうという問題が発生した。
【００１０】
また、上述したように、リードフレーム１及び封止シート６がばたつくことで、リードフレーム１と封止シート６とが剥がれ、その間に樹脂が入り込み、薄いフラッシュバリが発生し、外部電極をそのバリで覆ってしまうという問題も発生した。
【００１１】
【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では、少なくともリードフレームの一部と該リードフレームの一主面上に形成された複数の搭載部にそれぞれ固着された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、前記リードフレームの他の主面には少なくともその一部に粘着シートが貼られ、前記下金型は該粘着シートとほぼその全面で当接し、且つ、前記上金型と前記下金型とにより前記リードフレーム及び前記粘着シートを狭持する前記下金型の狭持面には少なくとも１本の空気抜き溝を有し、該空気抜き溝は前記キャビティと連続していることを特徴とする。従って、本発明の樹脂封止金型は、キャビティ内の粘着シートと下金型との間に存在する空気をキャビティ端部に設けられた空気抜き溝を介して外部に排出することができ、金属細線の折れ曲がり、リードフレームと粘着シートとの剥がれを防止し、そのことでフラッシュバリの発生を抑制できる構造である。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、導電性材料から成り、少なくともアイランド及び該アイランドの周囲に形成されたリードとから成る搭載部を複数有するリードフレームを準備し、前記リードフレームの一主面の前記アイランドに半導体素子を固着し、前記リードフレームの他の主面に粘着シートを貼り付ける工程と、キャビティを構成する上金型及び下金型とを有し、前記上金型には前記キャビティと連続するエアベントが設けられ、前記下金型には前記キャビティと連続する空気抜き溝が設けられた樹脂封止金型を準備し、前記粘着シートがその少なくとも一部が前記下金型と当接するように前記リードフレームを前記樹脂封止金型に設置する工程と、前記キャビティ内に樹脂を注入し、注入される前記樹脂の押圧力により前記粘着シートと前記下金型との間の空気を前記空気抜き溝が配置された領域へと追いやり、前記空気が前記空気抜き溝を介してキャビティ外部へ排出されながら樹脂封止体を形成する工程とを有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、キャビティ内に存在する空気をキャビティ外部に排出する際に、粘着シートと上金型との間に存在する空気はエアベントから排出し、一方、粘着シートと下金型との間に存在する空気は空気抜き溝から排出する。そのことで、金属細線の折れ曲がり、樹脂モールド時に粘着シートとリードフレームとの剥がれを防止し、フラッシュバリの発生を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図７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。
【００１４】
先ず、図１〜図３を参照として、本発明の樹脂封止金型の実施に形態及びそれを用いた樹脂モールド工程について説明する。図１は樹脂封止金型を説明する概略図であり、図２（Ａ）はリードフレームを設置し、樹脂封止金型の空気抜き溝が配置された構造を説明する断面図であり、図２（Ｂ）は下金型のキャビティ側を説明する平面図であり、図３はリードフレームを設置し、樹脂封止金型の樹脂注入ゲートが配置された構造を説明する概略図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態での樹脂封止金型２１は、上金型２２と下金型２３とから構成されており、この樹脂封止金型２１に対し、樹脂注入ゲート２４、ランナー２５及び樹脂ポット２６が構成される。そして、樹脂の圧入口である樹脂ポット２６から樹脂が供給され、樹脂注入ゲート２４と樹脂ポット２６とを結ぶ樹脂の流路となるランナー２５を介して、樹脂封止金型２１内に樹脂が充填される。また、本実施の形態では、図示したように、共通の下金型２３に対し、２つの上金型２２が少し離間して配置されているが、上金型２２が１つの場合でも良いし、複数配置されても良い。そして、詳細は後述するが、樹脂封止金型２１内のリードフレーム２７（図２参照）には複数の搭載部４１（図４参照）が形成されており、複数の搭載部４１に対して共通の樹脂パッケージ４９（図６参照）を形成することができる。尚、本実施の形態では、半導体装置として、ＱＦＮ型のパッケージから成る場合について説明するが、特に限定する必要はない。
【００１６】
図２（Ａ）に示すように、本実施の形態では、リードフレーム２７の上面には半導体素子２８が導電ペースト３６を介して固着され、リードフレーム２７の下面には粘着シート２９が貼り合わされる。そして、キャビティ３０を構成する下金型２３の内面上に粘着シート２９が当接するように、リードフレーム２７が配置されている。つまり、キャビティ３０端部では上金型２２とリードフレーム２７とが当接し、下金型２３と粘着シート２９とが当接する。尚、図２（Ａ）では、上金型２２にエアベント３１が形成されている断面を示しているが、エアベント３１が形成されていない領域では、上述の如く、上金型２２とリードフレーム２７とが当接している。また、図では、粘着シート２９と下金型２３との間には隙間を有しているが、実際には、ほぼ全ての領域で両者は当接している。
【００１７】
そして、本実施の形態では、下金型２３のキャビティ３０端部及びその近傍領域に空気抜き溝３２を少なくとも１箇所配置している。例えば、本実施の形態では、図２（Ｂ）に示すように、下金型２３の樹脂注入ゲート２４が配置された側面３３と相対峙する側面３４に、均等な間隔で９箇所に空気抜き溝３２が配置されている。尚、空気抜き溝３２の配置数や配置間隔は所望の目的に応じて、任意の設計変更が可能である。例えば、側面３４のコーナー部の下金型２３に空気抜き溝３２を配置しても良く、また、側面３４と近傍の側面の下金型２３に空気抜き溝３２を配置しても良い。つまり、樹脂封止金型２１内に注入された樹脂の押圧力を介して空気が追いやられる領域に空気抜き溝３２が配置されていれば良い。
【００１８】
図示したように、空気抜き溝３２は、下金型２３の粘着シート２９との当接面から１０〜４０μｍ程度、凹部となっており、その一端３２１がキャビティ３０内に配置されている。一方、空気抜き溝３２の他端３２２は粘着シート２９の端部またはリードフレーム２７の端部よりも樹脂封止金型２１の外部側へ位置している。例えば、図２（Ｂ）では、実線で示した領域がキャビティ３０の領域であり、２点鎖線で示した領域が粘着シート２９が位置する領域である。そのことで、本実施の形態の樹脂封止金型２１では、以下に説明するように、キャビティ３０内に存在する空気をエアベント３１及び空気抜き溝３２により樹脂封止金型２１の外部に排出することができる。
【００１９】
本実施の形態では、ＱＦＮ型の樹脂パッケージから成る半導体装置を形成する樹脂封止金型２１であり、リードフレーム２７を支持する粘着シート２９と下金型２３が当接する。そして、粘着シート２９が貼られたリードフレーム２７を樹脂封止金型２１内に設置する際には、この段階では、粘着シート２９と下金型２３とは完全に当接しておらず、粘着シート２９と下金型２３との間には設置時等の空気が存在する。一方、同様に、リードフレーム２７と上金型２２との間のキャビティ３０内にも空気は存在する。樹脂注入ゲート２４から注入された樹脂は、キャビティ３０内を充填するが、このとき、本実施の形態では、リードフレーム２７の裏面には、粘着シート２９が貼られ、一体に支持されている。そのため、キャビティ３０内の樹脂はエッチング加工されたリードフレーム２７間及びリードフレーム２７上のキャビティ３０内を充填するが、粘着シート２９と下金型２３間には充填されない。そして、粘着シート２９上のキャビティ３０内に存在する空気は、上金型２２に設けられたエアベント３１を介してキャビティ３０外部に排出される。このとき、エアベント３１からは、樹脂の充填によりエアベント３１形成領域に追い込まれた空気と一緒に樹脂の一部も排出される。
【００２０】
一方、上述したように、粘着シート２９と下金型２３との間には、リードフレーム２７設置時の空気が存在するが、樹脂注入ゲート２４から注入される樹脂は充填されない。そして、粘着シート２９上に注入される樹脂により、粘着シート２９が樹脂注入ゲート２４の近傍領域から押圧され、その領域から粘着シート２９と下金型２３とは空気を追いやり、実質、当接する。そのことで、粘着シート２９上の空気と同様に、粘着シート２９と下金型２３との間の空気も、樹脂の流入に併せてキャビティ３０端部へと、つまり、空気抜き溝３２が配置された領域へと追いやられる。このとき、特に、キャビティ３０端部では、追いやられた空気が密集することで、リードフレーム２７及び粘着シート２９等が上下方向へとばたつき、金属細線３５が上金型２２に当たり折れ曲がったり、倒されたりする問題があった。また、リードフレーム２７及び粘着シート２９等が上下方向へとばたつくことで、リードフレーム２７と粘着シート２９とが剥がれ、そこへ樹脂が流れ込み、薄いフラッシュバリが発生する。そして、特に、キャビティ３０端部の搭載部では、このフラッシュバリにより外部電極が覆われ、外部電極が樹脂パッケージから露出しないという問題があった。
【００２１】
しかし、本実施の形態では、キャビティ３０の樹脂注入ゲート２４が設けられた側面３３の反対面に複数の空気抜き溝３２を有することで、上述した問題が発生するキャビティ３０端部での空気をキャビティ３０外部へと排出することを可能としている。つまり、本実施の形態の樹脂封止金型２１において、キャビティ３０端部へと追いやられる粘着シート２９と下金型２３との間の空気は、下金型２３の１０〜４０μｍ程度の凹部へと追いやられる。そして、粘着シート２９と下金型２３との間の空気が、粘着シート２９と当接する下金型２３の当接面よりも窪んでいる領域を経路として外部に排出される。そのことで、本実施の形態では、キャビティ３０端部に密集する粘着シート２９と下金型２３との間の空気により、リードフレーム２７及び粘着シート２９等が上下方向へとばたつくことを抑止することができる。その結果、本実施の形態の樹脂封止金型は、空気が密集するキャビティ３０端部の金属細線３５が上金型２２に当たり折れ曲がったり、倒されたりすることを防ぐことができる。また、リードフレーム２７と粘着シート２９とが剥がれることも抑止できるので、薄いフラッシュバリの発生も防ぐことができる。
【００２２】
図３に示すように、本実施の形態では、上金型２２に設けられる樹脂注入ゲート２４をキャビティ３０と連続して形成し、且つ、その注入領域を大きく形成している。具体的には、図１及び図２（Ｂ）に示すように、樹脂注入ゲート２４は、キャビティ３０を構成する上金型２２の１側面３３のほぼその幅全体に配置されている。そのことで、キャビティ３０では、そのＸ軸方向（図１参照）の幅に対しほぼ均一にＹ軸方向（図１参照）へと樹脂を注入することができ、粘着シート２９に対しても、流入する樹脂により均一に押圧することができる。その結果、特に、粘着シート２９と下金型２３との間に存在する空気は、流入する樹脂に併せて確実に空気抜き溝３２が配置されるキャビティ３０端部へと追いやられる。そして、上述したように、キャビティ３０端部では、空気は空気抜き溝３２を介して外部へと排出され、上述の効果をより確実に得ることができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、図示したように、樹脂注入ゲート２４の厚みｔ１をキャビティ３０の厚みｔ２に対し、ｔ２／２≦ｔ１＜ｔ２で形成している。そのことで、キャビティ３０内に樹脂をより迅速に注入することができる。一方、半導体装置の製造方法で後述するが、例えば、ダイシングブレードで複数の搭載部の共通の樹脂パッケージを切断し、個々の半導体装置とする。そのため、樹脂パッケージ端部に厚い樹脂注入ゲート２４状に樹脂が硬化しても、その領域は切断され、使用されないため、その硬化部分を除去する際に樹脂パッケージを欠き込む等の問題を発生しない。
【００２４】
尚、本実施の形態で示した図では、上金型のエアベント及び下金型の空気抜き溝は、それぞれ上金型及び下金型の途中までその凹部を形成しているが、この形状に限定する必要はない。例えば、エアベント及び空気抜き溝の凹部を上金型及び下金型の端部まで形成した場合でも良い。また、本実施の形態では、下金型の一端がキャビティ内に含まれている場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、キャビティ近傍のキャビティ外部から空気抜き溝の一端が位置するように形成された場合でも良い。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。
【００２５】
次に、図４〜図７を用いて、本発明の一実施の形態であるＱＦＮ型の半導体装置の製造方法について説明する。図４（Ａ）は本発明の半導体装置の製造方法に用いるリードフレームの平面図であり、図４（Ｂ）はリードフレーム上の１つの搭載部を説明する平面図であり、図５はダイボンド及びワイヤーボンディング工程を説明する図であり、図６（Ａ）は樹脂モールド工程を説明する図であり、図６（Ｂ）は個々の半導体装置へ切断する工程を説明する図であり、図７（Ａ）は本発明の半導体装置の斜視図であり、図７（Ｂ）は本発明の半導体装置裏面の斜視図である。尚、製造方法の説明にあたり、上述した樹脂封止金型の説明に用いた図面および符番で同一の構成要素については、同一の図面および符番を用いることとする。
【００２６】
第１の工程は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、リードフレームを準備する工程である。
【００２７】
図４（Ａ）に示すように、本実施の形態に用いるリードフレーム２７は、例えば、厚さが約１００〜２５０μｍ程度の銅を主材料とするフレームから成る。しかし、Ｆｅ―Ｎｉを主材料としても良いし、他の金属材料でも良い。そして、リードフレーム２７上には一点鎖線で示した１個の半導体装置に対応するユニットを示す搭載部４１が複数個形成されている。図４（Ａ）では、６つの搭載部４１を図示しているが、例えば、この４つの搭載部４１が１つの集合ブロックを形成し、この集合ブロック毎に一体の樹脂モールドされる。そして、リードフレーム２７上には、この集合ブロックが複数形成される。
【００２８】
具体的には、図４（Ｂ）に示すように、搭載部４１は、主に、アイランド４２とアイランド４２を支持する吊りリード４３と、アイランド４２の４側辺の近傍に位置し、この４側辺を囲み隣接する搭載部４１の共通のタイバー４４へと延在される複数のリード４５とから構成されている。そして、吊りリード４３はアイランド４２の４つのコーナー部から延在し、それぞれの方向のリード４５を支持するタイバー４４の交差する支持領域４６と連結する。支持領域４６はリードフレーム２７と一体となっており、この構造により、アイランド４２がリードフレーム２７に支持されている。
【００２９】
そして、本実施の形態では、リードフレーム２７の吊りリード４３でハッチング４７で示す領域は、リードフレーム２７の裏面からエッチングされ、例えば、０．０５〜０．１５μｍ程度、リードフレーム２７の裏面から窪んでいる。また、リード４５でハッチング４８で示す領域は、リードフレーム２７の表面からエッチングされ、例えば、０．０５〜０．１８μｍ程度、リードフレーム２７の表面から窪んでいる。
【００３０】
第２の工程は、図示していないが、リードフレーム２７の裏面に粘着シート２９を貼り合わせる工程である。
【００３１】
第１の工程において、リードフレーム２７にエッチングを行い、上述した構造を形成した後、リードフレーム２７の裏面には粘着シート２９（図２参照）を貼り合わせる。そのことにより、リードフレーム２７自体が薄く、選択的にエッチングされているが、リードフレーム２７は粘着シート２９上に一体に支持される。また、粘着シート２９は後工程の樹脂パッケージ４９（図６参照）形成時に絶縁性樹脂のストッパーとして用いられる。そして、本実施の形態では、粘着シート２９は、例えば、耐熱性に優れたポリイミドシートや耐熱ＰＥＴ等が用いられる。
【００３２】
第３の工程は、図５に示す如く、リードフレーム２７のアイランド４２上に半導体素子２８をダイボンドし、その半導体素子２８の電極パッド部（図示せず）とリード４５とを金属細線３５でワイヤーボンドし、電気的に接続する工程である。
【００３３】
本工程では、リードフレーム２７の各搭載部４１毎に、アイランド４２表面にＡｇペーストなどの導電ペースト３６によって半導体素子２８をダイボンドし固定する。その後、半導体素子２８の電極パッド部とリード４５とを金属細線３５にて接続する。そして、細線としては、例えば、Ａｕ線より成る。このとき、金属細線３５はワイヤーボンディングにより、電極パッド部にはボールボンディングし、リード４５側はステッチボンディングし接続する。尚、図示はしていないが、アイランド４２上には導電ペーストとの接着性を考慮して銀メッキや金メッキを施す場合もある。また、リード４５上には金属細線３５の接着性が考慮して銀メッキやニッケルメッキが施される。その他、使用用途に応じて半導体素子２８の接着手段としては、Ａｕ−Ｓｉ箔、半田等のロウ材、絶縁材料から成る接着材またはフィルム等も用いられる。
【００３４】
第４の工程は、図１〜図３及び図６（Ａ）に示す如く、本発明である樹脂封止金型を用いてリードフレーム上の搭載部を樹脂でモールドする工程である。
【００３５】
本発明の半導体装置の製造方法では、図１〜図３を用いて説明した樹脂封止金型２１を用いて、樹脂モールドを行う。そのため、樹脂封止金型で説明した効果は、半導体装置の製造方法においても得ることができ、本工程は、図１〜図３を用いて上述した説明を参照とし、ここでは、その詳細な説明を割愛する。
【００３６】
先ず、粘着シート２９が貼り合わされたリードフレーム２７を下金型２３の所望の位置に設置する。このとき、本実施の形態では、キャビティ３０内の下金型２３において、粘着シート２９と当接する面には吸引機構を有していない。そのため、リードフレーム２７を下金型２３上に設置する際には、粘着シート２７と下金型２３との間には、空気が存在する。また、下金型２３は、１７０〜１８０度程度に加熱されており、下金型２３上に設置されたリードフレーム２７及び粘着シート２９は伸縮する。このとき、リードフレーム２７及び粘着シート２９は、それぞれの線膨張係数に合わせ伸縮するが、下金型２３はそれらの伸縮を考慮され設計されている。そのため、伸縮後のリードフレーム２７及び粘着シート２９は、下金型２３の所望の位置に納まるが、設置時の粘着シート２９と下金型２３との間の空気は、依然、存在した状態である。その後、リードフレーム２７及び粘着シート２９は、上金型２２及び下金型２３により、キャビティ３０の外周部を一定の押圧力で狭持される。そして、図１〜図３を用いて上述した如く、樹脂モールド工程が行われる。
【００３７】
上述したように、本実施の形態では、樹脂モールド工程時に、上金型２２に設けられたエアベント３１及び下金型２３に設けられた空気抜き溝３２を介して、キャビティ３０内の空気をキャビティ３０外部に排出することができる。特に、キャビティ３０端部及びその近傍領域の下金型２３に空気抜き溝３２を設けることで、キャビティ３０端部に追いやられた空気によるリードフレーム２７及び粘着シート２９の上下方向へのばたつきを抑止できる。その結果、キャビティ３０端部に位置する搭載部４１においても、金属細線３５の折り曲がり、倒れ等の製品不良を防ぐことが出来、歩留まりも向上させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、キャビティ３０内に注入される樹脂の押圧力を利用して、粘着シート２９と下金型２３との間の空気を追いやり、粘着シート２９と下金型２３とを、実質、当接させる。つまり、本実施の形態では、キャビティ内の下金型２３を介して粘着シート２９を吸引することなく、樹脂モールド工程を実現している。そのため、粘着シート２９と下金型２３との間には、若干の空気が存在するが、本発明の課題である金属細線３５の折り曲がり、倒れ、または、半導体装置裏面のフラッシュバリ等の問題の起因となることはない。
【００３９】
また、本実施の形態では、特に、空気が追いやられるキャビティ３０端部において、樹脂モールド時の残存する空気による樹脂パッケージ４９裏面の凸凹を防ぐことができる。そのことで、研磨工程等のその他の工程による平坦性形成工程を用いることなく、樹脂パッケージ４９裏面の平坦性を確保することができる。
【００４０】
尚、本実施の形態では、例えば、図５に示したように、４つの搭載部４１を１つの集合ブロックとした共通の樹脂パッケージ４９をリードフレーム２７上に形成する。そして、図６（Ａ）に示すように、リードフレーム２７上には、複数の共通の樹脂パッケージ４９が形成される。
【００４１】
第５の工程は、樹脂パッケージ４９から露出しているリードフレーム２７にメッキを施す工程である。
【００４２】
本工程では、リードの酸化防止、半田濡れ性等が考慮されリードフレーム２７にメッキを施す。このときは、複数の搭載部４１が形成されたリードフレーム２７全体にメッキを施す。例えば、リードフレーム２７またはリードフレーム２７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２７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層のメッキ膜がリードフレーム２７に施される。尚、リードフレーム２７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２７が用いられる。
【００４３】
第６の工程は、図６（Ｂ）に示す如く、リードフレーム２７上に共通モールドされた樹脂パッケージ４９を切断し、個々の半導体装置に分離する工程である。
【００４４】
本工程では、リードフレーム２７から搭載部４１毎に樹脂パッケージ４９を切断して各々の半導体装置に分離する。切断にはダイシング装置のダイシングブレード５０を用い、ダイシングライン５１に沿って樹脂パッケージ４９とリードフレーム２７の一部とを同時にダイシングすることにより、搭載部４１毎に分割した半導体装置を形成する。このとき、本実施の形態では、空気抜き溝３２が配置されたキャビティ３０端部の粘着シート２９との当接面の樹脂パッケージ４９には多少のしわが入る場合があるが、この領域は、本工程により除去される領域であるので問題はない。
【００４５】
そして、切断工程により形成される半導体装置６１を図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すが、図示したように、樹脂パッケージ４９の側面６２及び裏面６４からリード４５が露出している。本実施の形態では、樹脂パッケージ４９の側面６２から露出するリード４５の露出面４５１は、その側面６２とほぼ同一面を形成している。そして、少なくともリード４５の露出面４５１の一部は、その露出する樹脂パッケージ４９の側面の１側辺６３まで露出しており、その側辺６３を介して樹脂パッケージ４９の裏面６４に露出するリード４５の露出面４５２と連続している。そして、本実施の形態では、樹脂パッケージ４９の裏面６４に露出するリード４５の露出面４５２も、その側面６２とほぼ同一面を形成している。
【００４６】
尚、本実施の形態では、複数の搭載部に対し共通の樹脂パッケージを形成する場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、１つの搭載部に対して、本発明の樹脂封止金型を用い樹脂パッケージを形成する場合に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。
【００４７】
【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、上金型と下金型とにより形成されるキャビティ端部及びその近傍領域の下金型に、空気抜き溝を少なくとも１つ設けている。そのことで、本発明では、リードフレーム裏面に貼り付けられた粘着シートと下金型との間に存在する空気が、キャビティ端部に追いやられる際に、該空気抜き溝を介して外部に排出することができる。その結果、本発明では、該空気が密集するキャビティ端部でのリードフレーム及び粘着シートのばたつきを抑制することができる。そして、キャビティ端部での金属細線の折れ曲がり、フラッシュバリの発生等の防止することができる。
【００４８】
第２に、本発明の半導体装置の製造方法では、複数の搭載部が形成されるリードフレーム裏面に粘着シートを貼り合わせ、粘着シートと上金型との間の空気及び樹脂の一部は、上金型に設けられたエアベントからキャビティ外部へ排出する。一方、粘着シートと下金型との間の空気は、下金型に設けられた空気抜き溝からキャビティ外部に排出する。そのことで、本発明の半導体装置の製造方法では、特に、粘着シートと下金型との間の空気が密集するキャビティ端部において、確実に該空気を空気抜き溝から排出できる。その結果、キャビティ端部に配置される搭載部の金属細線の折れ曲がり等を抑止でき、製品不良の発生を抑え、歩留まりを向上させることができる。
【００４９】
第３に、本発明の半導体装置の製造方法では、粘着シートと下金型との間の空気をキャビティ外部に排出する際に、キャビティ内に注入される樹脂により粘着シートが押圧される力を利用する。そのことで、粘着シートと下金型との間の空気は、確実にキャビティ端部の空気抜き溝が配置された領域に追いやることができる。また、該押圧力により、粘着シートと下金型とを、実質、当接させることができるので、樹脂パッケージ裏面の平坦性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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を説明するための平面図である。
【図２】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を説明するための（Ａ）断面図（Ｂ）平面図である。
【図３】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を説明するための断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための（Ａ）平面図（Ｂ）平面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための（Ａ）平面図（Ｂ）断面図である。
【図７】本発明の半導体装置を説明するための（Ａ）斜視図（Ｂ）斜視図である。
【図８】従来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を説明するための断面図である。
【図９】従来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を説明するための断面図である。
【図１０】従来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を説明するための断面図である。
【符号の説明】
２１ 樹脂封止金型
２２ 上金型
２３ 下金型
２４ 樹脂注入ゲート
２５ ランナー
２６ 樹脂ポット
２７ リードフレーム
２８ 半導体素子
２９ 粘着シート
３０ キャビティ
３１ エアベント
３２ 空気抜き溝
３３、３４ 側辺
４１ 搭載部
４２ アイランド
４３ 吊りリード
４４ タイバー
４５ リード
４６ 支持領域
４９ 樹脂パッケージ
５０ ブレード
５１ ダイシングライン
５２ 粘着シート
【発明の属する技術分野】
本発明は実装リードを樹脂封止体裏面に有する小型パッケージの半導体装置を製造する方法において、キャビティ内の空気を排出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、この傾向に伴ってリード端子が４方向より導出されるＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置およびＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置が使用されるようになってきている。その一方で、半導体装置では、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められている。そのため、実装面積の低減を求められる半導体装置では、樹脂封止体裏面からリードを露出させ、その実装面積をチップサイズと同等あるいはわずかに大きくするＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）型のパッケージが利用されている。
【０００３】
従来の樹脂封止金型内で封止シートを介して樹脂モールドを行う半導体装置の製造方法では、半導体素子が固着されたリードフレームの対向面全体に封止シートを貼り付け、封止シートの貼り付けられたリードフレームを樹脂封止金型内に設置し、樹脂モールドを行う技術が知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００４】
以下に、図８〜図１０を参照として、従来の樹脂封止金型内で封止シートを介して樹脂モールドを行う半導体装置の製造方法に関し簡単に説明する。図８は封止シートを貼り付けたリードフレームを説明するための断面図であり、図９はリードフレームを樹脂封止金型に設置した状況を説明するための断面図であり、図１０は樹脂パッケージ形成後の状況を説明するための断面図である。
【０００５】
図８に示すように、先ず、リードフレーム１に少なくとも信号接続用端子２、半導体チップ４を搭載するダイパッド３から成る搭載部を複数形成する。このとき、ダイパッド３が信号接続用端子２よりも上方に位置するように形成する。そして、リードフレーム１の裏面に封止シート６を貼り合わせた後、封止シート６を貼り合わせた面の対向面のダイパッド３に接着剤により半導体チップ４を接合する。その後、ダイパッド３上に接合された半導体チップ４と信号接続用端子２とを金属細線５により電気的に接合する。
【０００６】
図９に示すように、次に、封止シート６を貼り合わせ、半導体チップ４を接合したリードフレーム１を上金型７及び下金型８から成る樹脂封止金型のキャビティ９内に設置する。このとき、リードフレーム１及び封止シート６の端部を上金型７及び下金型８で狭持することで、キャビティ９を構成する。そして、図示していないが、樹脂封止金型に設けられた樹脂注入ゲートから封止樹脂を注入し、樹脂モールドを行う。
【０００７】
図１０に示すように、次に、樹脂封止金型内を封止樹脂で充填し、樹脂パッケージ１０を形成した後、共通の樹脂パッケージ１０が形成されたリードフレーム１を樹脂封止金型から離型する。その後、図示していないが、共通の樹脂パッケージ１０を個々の搭載部毎に切断し、半導体装置が完成する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２４００１号公報（第７−８頁、第１−２図）
【０００９】
【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、特に、下金型８がほぼその全面でリードフレーム１に貼り合わされた封止シート６と当接するように、下金型８のキャビティ９側の面はほぼ平坦面となっていた。そして、樹脂モールド時に、リードフレーム１、封止シート６を狭持する領域では、下金型８と封止シート６とが密接していた。そのため、リードフレーム１を樹脂封止金型に設置する際に、封止シート６と下金型８との間に存在する空気が、樹脂モールド時の樹脂の充填により、キャビティ９端部へと追いやられる。このとき、そのキャビティ９端部では、封止シート６と下金型８との間の密集した空気により、リードフレーム１及び封止シート６がばたついてしまう。そのことで、キャビティ９端部に位置する搭載部の金属細線５が上金型７へと押しつけられたりすることで、折れ曲がったり、倒されたりしてしまうという問題が発生した。
【００１０】
また、上述したように、リードフレーム１及び封止シート６がばたつくことで、リードフレーム１と封止シート６とが剥がれ、その間に樹脂が入り込み、薄いフラッシュバリが発生し、外部電極をそのバリで覆ってしまうという問題も発生した。
【００１１】
【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では、少なくともリードフレームの一部と該リードフレームの一主面上に形成された複数の搭載部にそれぞれ固着された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、前記リードフレームの他の主面には少なくともその一部に粘着シートが貼られ、前記下金型は該粘着シートとほぼその全面で当接し、且つ、前記上金型と前記下金型とにより前記リードフレーム及び前記粘着シートを狭持する前記下金型の狭持面には少なくとも１本の空気抜き溝を有し、該空気抜き溝は前記キャビティと連続していることを特徴とする。従って、本発明の樹脂封止金型は、キャビティ内の粘着シートと下金型との間に存在する空気をキャビティ端部に設けられた空気抜き溝を介して外部に排出することができ、金属細線の折れ曲がり、リードフレームと粘着シートとの剥がれを防止し、そのことでフラッシュバリの発生を抑制できる構造である。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、導電性材料から成り、少なくともアイランド及び該アイランドの周囲に形成されたリードとから成る搭載部を複数有するリードフレームを準備し、前記リードフレームの一主面の前記アイランドに半導体素子を固着し、前記リードフレームの他の主面に粘着シートを貼り付ける工程と、キャビティを構成する上金型及び下金型とを有し、前記上金型には前記キャビティと連続するエアベントが設けられ、前記下金型には前記キャビティと連続する空気抜き溝が設けられた樹脂封止金型を準備し、前記粘着シートがその少なくとも一部が前記下金型と当接するように前記リードフレームを前記樹脂封止金型に設置する工程と、前記キャビティ内に樹脂を注入し、注入される前記樹脂の押圧力により前記粘着シートと前記下金型との間の空気を前記空気抜き溝が配置された領域へと追いやり、前記空気が前記空気抜き溝を介してキャビティ外部へ排出されながら樹脂封止体を形成する工程とを有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、キャビティ内に存在する空気をキャビティ外部に排出する際に、粘着シートと上金型との間に存在する空気はエアベントから排出し、一方、粘着シートと下金型との間に存在する空気は空気抜き溝から排出する。そのことで、金属細線の折れ曲がり、樹脂モールド時に粘着シートとリードフレームとの剥がれを防止し、フラッシュバリの発生を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図１〜図７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。
【００１４】
先ず、図１〜図３を参照として、本発明の樹脂封止金型の実施に形態及びそれを用いた樹脂モールド工程について説明する。図１は樹脂封止金型を説明する概略図であり、図２（Ａ）はリードフレームを設置し、樹脂封止金型の空気抜き溝が配置された構造を説明する断面図であり、図２（Ｂ）は下金型のキャビティ側を説明する平面図であり、図３はリードフレームを設置し、樹脂封止金型の樹脂注入ゲートが配置された構造を説明する概略図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態での樹脂封止金型２１は、上金型２２と下金型２３とから構成されており、この樹脂封止金型２１に対し、樹脂注入ゲート２４、ランナー２５及び樹脂ポット２６が構成される。そして、樹脂の圧入口である樹脂ポット２６から樹脂が供給され、樹脂注入ゲート２４と樹脂ポット２６とを結ぶ樹脂の流路となるランナー２５を介して、樹脂封止金型２１内に樹脂が充填される。また、本実施の形態では、図示したように、共通の下金型２３に対し、２つの上金型２２が少し離間して配置されているが、上金型２２が１つの場合でも良いし、複数配置されても良い。そして、詳細は後述するが、樹脂封止金型２１内のリードフレーム２７（図２参照）には複数の搭載部４１（図４参照）が形成されており、複数の搭載部４１に対して共通の樹脂パッケージ４９（図６参照）を形成することができる。尚、本実施の形態では、半導体装置として、ＱＦＮ型のパッケージから成る場合について説明するが、特に限定する必要はない。
【００１６】
図２（Ａ）に示すように、本実施の形態では、リードフレーム２７の上面には半導体素子２８が導電ペースト３６を介して固着され、リードフレーム２７の下面には粘着シート２９が貼り合わされる。そして、キャビティ３０を構成する下金型２３の内面上に粘着シート２９が当接するように、リードフレーム２７が配置されている。つまり、キャビティ３０端部では上金型２２とリードフレーム２７とが当接し、下金型２３と粘着シート２９とが当接する。尚、図２（Ａ）では、上金型２２にエアベント３１が形成されている断面を示しているが、エアベント３１が形成されていない領域では、上述の如く、上金型２２とリードフレーム２７とが当接している。また、図では、粘着シート２９と下金型２３との間には隙間を有しているが、実際には、ほぼ全ての領域で両者は当接している。
【００１７】
そして、本実施の形態では、下金型２３のキャビティ３０端部及びその近傍領域に空気抜き溝３２を少なくとも１箇所配置している。例えば、本実施の形態では、図２（Ｂ）に示すように、下金型２３の樹脂注入ゲート２４が配置された側面３３と相対峙する側面３４に、均等な間隔で９箇所に空気抜き溝３２が配置されている。尚、空気抜き溝３２の配置数や配置間隔は所望の目的に応じて、任意の設計変更が可能である。例えば、側面３４のコーナー部の下金型２３に空気抜き溝３２を配置しても良く、また、側面３４と近傍の側面の下金型２３に空気抜き溝３２を配置しても良い。つまり、樹脂封止金型２１内に注入された樹脂の押圧力を介して空気が追いやられる領域に空気抜き溝３２が配置されていれば良い。
【００１８】
図示したように、空気抜き溝３２は、下金型２３の粘着シート２９との当接面から１０〜４０μｍ程度、凹部となっており、その一端３２１がキャビティ３０内に配置されている。一方、空気抜き溝３２の他端３２２は粘着シート２９の端部またはリードフレーム２７の端部よりも樹脂封止金型２１の外部側へ位置している。例えば、図２（Ｂ）では、実線で示した領域がキャビティ３０の領域であり、２点鎖線で示した領域が粘着シート２９が位置する領域である。そのことで、本実施の形態の樹脂封止金型２１では、以下に説明するように、キャビティ３０内に存在する空気をエアベント３１及び空気抜き溝３２により樹脂封止金型２１の外部に排出することができる。
【００１９】
本実施の形態では、ＱＦＮ型の樹脂パッケージから成る半導体装置を形成する樹脂封止金型２１であり、リードフレーム２７を支持する粘着シート２９と下金型２３が当接する。そして、粘着シート２９が貼られたリードフレーム２７を樹脂封止金型２１内に設置する際には、この段階では、粘着シート２９と下金型２３とは完全に当接しておらず、粘着シート２９と下金型２３との間には設置時等の空気が存在する。一方、同様に、リードフレーム２７と上金型２２との間のキャビティ３０内にも空気は存在する。樹脂注入ゲート２４から注入された樹脂は、キャビティ３０内を充填するが、このとき、本実施の形態では、リードフレーム２７の裏面には、粘着シート２９が貼られ、一体に支持されている。そのため、キャビティ３０内の樹脂はエッチング加工されたリードフレーム２７間及びリードフレーム２７上のキャビティ３０内を充填するが、粘着シート２９と下金型２３間には充填されない。そして、粘着シート２９上のキャビティ３０内に存在する空気は、上金型２２に設けられたエアベント３１を介してキャビティ３０外部に排出される。このとき、エアベント３１からは、樹脂の充填によりエアベント３１形成領域に追い込まれた空気と一緒に樹脂の一部も排出される。
【００２０】
一方、上述したように、粘着シート２９と下金型２３との間には、リードフレーム２７設置時の空気が存在するが、樹脂注入ゲート２４から注入される樹脂は充填されない。そして、粘着シート２９上に注入される樹脂により、粘着シート２９が樹脂注入ゲート２４の近傍領域から押圧され、その領域から粘着シート２９と下金型２３とは空気を追いやり、実質、当接する。そのことで、粘着シート２９上の空気と同様に、粘着シート２９と下金型２３との間の空気も、樹脂の流入に併せてキャビティ３０端部へと、つまり、空気抜き溝３２が配置された領域へと追いやられる。このとき、特に、キャビティ３０端部では、追いやられた空気が密集することで、リードフレーム２７及び粘着シート２９等が上下方向へとばたつき、金属細線３５が上金型２２に当たり折れ曲がったり、倒されたりする問題があった。また、リードフレーム２７及び粘着シート２９等が上下方向へとばたつくことで、リードフレーム２７と粘着シート２９とが剥がれ、そこへ樹脂が流れ込み、薄いフラッシュバリが発生する。そして、特に、キャビティ３０端部の搭載部では、このフラッシュバリにより外部電極が覆われ、外部電極が樹脂パッケージから露出しないという問題があった。
【００２１】
しかし、本実施の形態では、キャビティ３０の樹脂注入ゲート２４が設けられた側面３３の反対面に複数の空気抜き溝３２を有することで、上述した問題が発生するキャビティ３０端部での空気をキャビティ３０外部へと排出することを可能としている。つまり、本実施の形態の樹脂封止金型２１において、キャビティ３０端部へと追いやられる粘着シート２９と下金型２３との間の空気は、下金型２３の１０〜４０μｍ程度の凹部へと追いやられる。そして、粘着シート２９と下金型２３との間の空気が、粘着シート２９と当接する下金型２３の当接面よりも窪んでいる領域を経路として外部に排出される。そのことで、本実施の形態では、キャビティ３０端部に密集する粘着シート２９と下金型２３との間の空気により、リードフレーム２７及び粘着シート２９等が上下方向へとばたつくことを抑止することができる。その結果、本実施の形態の樹脂封止金型は、空気が密集するキャビティ３０端部の金属細線３５が上金型２２に当たり折れ曲がったり、倒されたりすることを防ぐことができる。また、リードフレーム２７と粘着シート２９とが剥がれることも抑止できるので、薄いフラッシュバリの発生も防ぐことができる。
【００２２】
図３に示すように、本実施の形態では、上金型２２に設けられる樹脂注入ゲート２４をキャビティ３０と連続して形成し、且つ、その注入領域を大きく形成している。具体的には、図１及び図２（Ｂ）に示すように、樹脂注入ゲート２４は、キャビティ３０を構成する上金型２２の１側面３３のほぼその幅全体に配置されている。そのことで、キャビティ３０では、そのＸ軸方向（図１参照）の幅に対しほぼ均一にＹ軸方向（図１参照）へと樹脂を注入することができ、粘着シート２９に対しても、流入する樹脂により均一に押圧することができる。その結果、特に、粘着シート２９と下金型２３との間に存在する空気は、流入する樹脂に併せて確実に空気抜き溝３２が配置されるキャビティ３０端部へと追いやられる。そして、上述したように、キャビティ３０端部では、空気は空気抜き溝３２を介して外部へと排出され、上述の効果をより確実に得ることができる。
【００２３】
また、本実施の形態では、図示したように、樹脂注入ゲート２４の厚みｔ１をキャビティ３０の厚みｔ２に対し、ｔ２／２≦ｔ１＜ｔ２で形成している。そのことで、キャビティ３０内に樹脂をより迅速に注入することができる。一方、半導体装置の製造方法で後述するが、例えば、ダイシングブレードで複数の搭載部の共通の樹脂パッケージを切断し、個々の半導体装置とする。そのため、樹脂パッケージ端部に厚い樹脂注入ゲート２４状に樹脂が硬化しても、その領域は切断され、使用されないため、その硬化部分を除去する際に樹脂パッケージを欠き込む等の問題を発生しない。
【００２４】
尚、本実施の形態で示した図では、上金型のエアベント及び下金型の空気抜き溝は、それぞれ上金型及び下金型の途中までその凹部を形成しているが、この形状に限定する必要はない。例えば、エアベント及び空気抜き溝の凹部を上金型及び下金型の端部まで形成した場合でも良い。また、本実施の形態では、下金型の一端がキャビティ内に含まれている場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、キャビティ近傍のキャビティ外部から空気抜き溝の一端が位置するように形成された場合でも良い。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。
【００２５】
次に、図４〜図７を用いて、本発明の一実施の形態であるＱＦＮ型の半導体装置の製造方法について説明する。図４（Ａ）は本発明の半導体装置の製造方法に用いるリードフレームの平面図であり、図４（Ｂ）はリードフレーム上の１つの搭載部を説明する平面図であり、図５はダイボンド及びワイヤーボンディング工程を説明する図であり、図６（Ａ）は樹脂モールド工程を説明する図であり、図６（Ｂ）は個々の半導体装置へ切断する工程を説明する図であり、図７（Ａ）は本発明の半導体装置の斜視図であり、図７（Ｂ）は本発明の半導体装置裏面の斜視図である。尚、製造方法の説明にあたり、上述した樹脂封止金型の説明に用いた図面および符番で同一の構成要素については、同一の図面および符番を用いることとする。
【００２６】
第１の工程は、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、リードフレームを準備する工程である。
【００２７】
図４（Ａ）に示すように、本実施の形態に用いるリードフレーム２７は、例えば、厚さが約１００〜２５０μｍ程度の銅を主材料とするフレームから成る。しかし、Ｆｅ―Ｎｉを主材料としても良いし、他の金属材料でも良い。そして、リードフレーム２７上には一点鎖線で示した１個の半導体装置に対応するユニットを示す搭載部４１が複数個形成されている。図４（Ａ）では、６つの搭載部４１を図示しているが、例えば、この４つの搭載部４１が１つの集合ブロックを形成し、この集合ブロック毎に一体の樹脂モールドされる。そして、リードフレーム２７上には、この集合ブロックが複数形成される。
【００２８】
具体的には、図４（Ｂ）に示すように、搭載部４１は、主に、アイランド４２とアイランド４２を支持する吊りリード４３と、アイランド４２の４側辺の近傍に位置し、この４側辺を囲み隣接する搭載部４１の共通のタイバー４４へと延在される複数のリード４５とから構成されている。そして、吊りリード４３はアイランド４２の４つのコーナー部から延在し、それぞれの方向のリード４５を支持するタイバー４４の交差する支持領域４６と連結する。支持領域４６はリードフレーム２７と一体となっており、この構造により、アイランド４２がリードフレーム２７に支持されている。
【００２９】
そして、本実施の形態では、リードフレーム２７の吊りリード４３でハッチング４７で示す領域は、リードフレーム２７の裏面からエッチングされ、例えば、０．０５〜０．１５μｍ程度、リードフレーム２７の裏面から窪んでいる。また、リード４５でハッチング４８で示す領域は、リードフレーム２７の表面からエッチングされ、例えば、０．０５〜０．１８μｍ程度、リードフレーム２７の表面から窪んでいる。
【００３０】
第２の工程は、図示していないが、リードフレーム２７の裏面に粘着シート２９を貼り合わせる工程である。
【００３１】
第１の工程において、リードフレーム２７にエッチングを行い、上述した構造を形成した後、リードフレーム２７の裏面には粘着シート２９（図２参照）を貼り合わせる。そのことにより、リードフレーム２７自体が薄く、選択的にエッチングされているが、リードフレーム２７は粘着シート２９上に一体に支持される。また、粘着シート２９は後工程の樹脂パッケージ４９（図６参照）形成時に絶縁性樹脂のストッパーとして用いられる。そして、本実施の形態では、粘着シート２９は、例えば、耐熱性に優れたポリイミドシートや耐熱ＰＥＴ等が用いられる。
【００３２】
第３の工程は、図５に示す如く、リードフレーム２７のアイランド４２上に半導体素子２８をダイボンドし、その半導体素子２８の電極パッド部（図示せず）とリード４５とを金属細線３５でワイヤーボンドし、電気的に接続する工程である。
【００３３】
本工程では、リードフレーム２７の各搭載部４１毎に、アイランド４２表面にＡｇペーストなどの導電ペースト３６によって半導体素子２８をダイボンドし固定する。その後、半導体素子２８の電極パッド部とリード４５とを金属細線３５にて接続する。そして、細線としては、例えば、Ａｕ線より成る。このとき、金属細線３５はワイヤーボンディングにより、電極パッド部にはボールボンディングし、リード４５側はステッチボンディングし接続する。尚、図示はしていないが、アイランド４２上には導電ペーストとの接着性を考慮して銀メッキや金メッキを施す場合もある。また、リード４５上には金属細線３５の接着性が考慮して銀メッキやニッケルメッキが施される。その他、使用用途に応じて半導体素子２８の接着手段としては、Ａｕ−Ｓｉ箔、半田等のロウ材、絶縁材料から成る接着材またはフィルム等も用いられる。
【００３４】
第４の工程は、図１〜図３及び図６（Ａ）に示す如く、本発明である樹脂封止金型を用いてリードフレーム上の搭載部を樹脂でモールドする工程である。
【００３５】
本発明の半導体装置の製造方法では、図１〜図３を用いて説明した樹脂封止金型２１を用いて、樹脂モールドを行う。そのため、樹脂封止金型で説明した効果は、半導体装置の製造方法においても得ることができ、本工程は、図１〜図３を用いて上述した説明を参照とし、ここでは、その詳細な説明を割愛する。
【００３６】
先ず、粘着シート２９が貼り合わされたリードフレーム２７を下金型２３の所望の位置に設置する。このとき、本実施の形態では、キャビティ３０内の下金型２３において、粘着シート２９と当接する面には吸引機構を有していない。そのため、リードフレーム２７を下金型２３上に設置する際には、粘着シート２７と下金型２３との間には、空気が存在する。また、下金型２３は、１７０〜１８０度程度に加熱されており、下金型２３上に設置されたリードフレーム２７及び粘着シート２９は伸縮する。このとき、リードフレーム２７及び粘着シート２９は、それぞれの線膨張係数に合わせ伸縮するが、下金型２３はそれらの伸縮を考慮され設計されている。そのため、伸縮後のリードフレーム２７及び粘着シート２９は、下金型２３の所望の位置に納まるが、設置時の粘着シート２９と下金型２３との間の空気は、依然、存在した状態である。その後、リードフレーム２７及び粘着シート２９は、上金型２２及び下金型２３により、キャビティ３０の外周部を一定の押圧力で狭持される。そして、図１〜図３を用いて上述した如く、樹脂モールド工程が行われる。
【００３７】
上述したように、本実施の形態では、樹脂モールド工程時に、上金型２２に設けられたエアベント３１及び下金型２３に設けられた空気抜き溝３２を介して、キャビティ３０内の空気をキャビティ３０外部に排出することができる。特に、キャビティ３０端部及びその近傍領域の下金型２３に空気抜き溝３２を設けることで、キャビティ３０端部に追いやられた空気によるリードフレーム２７及び粘着シート２９の上下方向へのばたつきを抑止できる。その結果、キャビティ３０端部に位置する搭載部４１においても、金属細線３５の折り曲がり、倒れ等の製品不良を防ぐことが出来、歩留まりも向上させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、キャビティ３０内に注入される樹脂の押圧力を利用して、粘着シート２９と下金型２３との間の空気を追いやり、粘着シート２９と下金型２３とを、実質、当接させる。つまり、本実施の形態では、キャビティ内の下金型２３を介して粘着シート２９を吸引することなく、樹脂モールド工程を実現している。そのため、粘着シート２９と下金型２３との間には、若干の空気が存在するが、本発明の課題である金属細線３５の折り曲がり、倒れ、または、半導体装置裏面のフラッシュバリ等の問題の起因となることはない。
【００３９】
また、本実施の形態では、特に、空気が追いやられるキャビティ３０端部において、樹脂モールド時の残存する空気による樹脂パッケージ４９裏面の凸凹を防ぐことができる。そのことで、研磨工程等のその他の工程による平坦性形成工程を用いることなく、樹脂パッケージ４９裏面の平坦性を確保することができる。
【００４０】
尚、本実施の形態では、例えば、図５に示したように、４つの搭載部４１を１つの集合ブロックとした共通の樹脂パッケージ４９をリードフレーム２７上に形成する。そして、図６（Ａ）に示すように、リードフレーム２７上には、複数の共通の樹脂パッケージ４９が形成される。
【００４１】
第５の工程は、樹脂パッケージ４９から露出しているリードフレーム２７にメッキを施す工程である。
【００４２】
本工程では、リードの酸化防止、半田濡れ性等が考慮されリードフレーム２７にメッキを施す。このときは、複数の搭載部４１が形成されたリードフレーム２７全体にメッキを施す。例えば、リードフレーム２７またはリードフレーム２７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２７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層のメッキ膜がリードフレーム２７に施される。尚、リードフレーム２７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２７が用いられる。
【００４３】
第６の工程は、図６（Ｂ）に示す如く、リードフレーム２７上に共通モールドされた樹脂パッケージ４９を切断し、個々の半導体装置に分離する工程である。
【００４４】
本工程では、リードフレーム２７から搭載部４１毎に樹脂パッケージ４９を切断して各々の半導体装置に分離する。切断にはダイシング装置のダイシングブレード５０を用い、ダイシングライン５１に沿って樹脂パッケージ４９とリードフレーム２７の一部とを同時にダイシングすることにより、搭載部４１毎に分割した半導体装置を形成する。このとき、本実施の形態では、空気抜き溝３２が配置されたキャビティ３０端部の粘着シート２９との当接面の樹脂パッケージ４９には多少のしわが入る場合があるが、この領域は、本工程により除去される領域であるので問題はない。
【００４５】
そして、切断工程により形成される半導体装置６１を図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すが、図示したように、樹脂パッケージ４９の側面６２及び裏面６４からリード４５が露出している。本実施の形態では、樹脂パッケージ４９の側面６２から露出するリード４５の露出面４５１は、その側面６２とほぼ同一面を形成している。そして、少なくともリード４５の露出面４５１の一部は、その露出する樹脂パッケージ４９の側面の１側辺６３まで露出しており、その側辺６３を介して樹脂パッケージ４９の裏面６４に露出するリード４５の露出面４５２と連続している。そして、本実施の形態では、樹脂パッケージ４９の裏面６４に露出するリード４５の露出面４５２も、その側面６２とほぼ同一面を形成している。
【００４６】
尚、本実施の形態では、複数の搭載部に対し共通の樹脂パッケージを形成する場合について説明したが、この場合に限定する必要はない。例えば、１つの搭載部に対して、本発明の樹脂封止金型を用い樹脂パッケージを形成する場合に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。
【００４７】
【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、上金型と下金型とにより形成されるキャビティ端部及びその近傍領域の下金型に、空気抜き溝を少なくとも１つ設けている。そのことで、本発明では、リードフレーム裏面に貼り付けられた粘着シートと下金型との間に存在する空気が、キャビティ端部に追いやられる際に、該空気抜き溝を介して外部に排出することができる。その結果、本発明では、該空気が密集するキャビティ端部でのリードフレーム及び粘着シートのばたつきを抑制することができる。そして、キャビティ端部での金属細線の折れ曲がり、フラッシュバリの発生等の防止することができる。
【００４８】
第２に、本発明の半導体装置の製造方法では、複数の搭載部が形成されるリードフレーム裏面に粘着シートを貼り合わせ、粘着シートと上金型との間の空気及び樹脂の一部は、上金型に設けられたエアベントからキャビティ外部へ排出する。一方、粘着シートと下金型との間の空気は、下金型に設けられた空気抜き溝からキャビティ外部に排出する。そのことで、本発明の半導体装置の製造方法では、特に、粘着シートと下金型との間の空気が密集するキャビティ端部において、確実に該空気を空気抜き溝から排出できる。その結果、キャビティ端部に配置される搭載部の金属細線の折れ曲がり等を抑止でき、製品不良の発生を抑え、歩留まりを向上させることができる。
【００４９】
第３に、本発明の半導体装置の製造方法では、粘着シートと下金型との間の空気をキャビティ外部に排出する際に、キャビティ内に注入される樹脂により粘着シートが押圧される力を利用する。そのことで、粘着シートと下金型との間の空気は、確実にキャビティ端部の空気抜き溝が配置された領域に追いやることができる。また、該押圧力により、粘着シートと下金型とを、実質、当接させることができるので、樹脂パッケージ裏面の平坦性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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を説明するための平面図である。
【図２】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を説明するための（Ａ）断面図（Ｂ）平面図である。
【図３】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を説明するための断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための（Ａ）平面図（Ｂ）平面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための（Ａ）平面図（Ｂ）断面図である。
【図７】本発明の半導体装置を説明するための（Ａ）斜視図（Ｂ）斜視図である。
【図８】従来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を説明するための断面図である。
【図９】従来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を説明するための断面図である。
【図１０】従来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を説明するための断面図である。
【符号の説明】
２１ 樹脂封止金型
２２ 上金型
２３ 下金型
２４ 樹脂注入ゲート
２５ ランナー
２６ 樹脂ポット
２７ リードフレーム
２８ 半導体素子
２９ 粘着シート
３０ キャビティ
３１ エアベント
３２ 空気抜き溝
３３、３４ 側辺
４１ 搭載部
４２ アイランド
４３ 吊りリード
４４ タイバー
４５ リード
４６ 支持領域
４９ 樹脂パッケージ
５０ ブレード
５１ ダイシングライン
５２ 粘着シート
Claims (4)
- 導電性材料から成り、少なくともアイランド及び該アイランドの周囲に形成されたリードとから成る搭載部を複数有するリードフレームを準備し、前記リードフレームの一主面の前記アイランドに半導体素子を固着し、前記リードフレームの他の主面に粘着シートを貼り付ける工程と、
キャビティを構成する上金型及び下金型とを有し、前記上金型には前記キャビティを構成する前記上金型の空間と連続するエアベントが設けられ、前記下金型には前記キャビティを構成する前記下金型の空間と連続する空気抜き溝が設けられた樹脂封止金型に、前記粘着シートの少なくとも一部が前記下金型と当接するように前記リードフレームを設置する工程と、
前記キャビティ内に樹脂を注入し、注入される前記樹脂の押圧力により前記粘着シートと前記下金型との間の空気を前記空気抜き溝が配置された領域へと追いやり、前記空気が前記空気抜き溝を介して前記キャビティ外部へ排出されながら樹脂封止体を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記樹脂封止体を形成する工程では、前記上金型に設けられたエアベントから前記粘着シートと前記上金型との間に存在する空気及び前記樹脂の一部を前記キャビティ外部へ排出することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記樹脂封止体を形成する工程では、前記空気抜き溝が配置された前記キャビティの第１の側面と相対峙する前記キャビティの第２の側面から前記キャビティ内に樹脂を注入し、注入される前記樹脂の押圧力により前記粘着シートと前記下金型とを当接させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記上金型には前記キャビティと連続する樹脂注入ゲートが設けられ、前記粘着シートが貼り付けられた前記リードフレーム上の前記樹脂注入ゲートの厚みをｔ１とし、前記粘着シートが貼り付けられた前記リードフレーム上の前記キャビティの厚みをｔ２とすると、前記厚みｔ１は、ｔ２／２≦ｔ１＜ｔ２の関係を有し、
前記樹脂封止体を切断する際には、前記樹脂注入ゲートに対応する領域の内側領域を切断することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
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