JP4205260B2 - 樹脂封止型半導体装置の製造方法及び半導体装置の中間体 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置の製造方法及び半導体装置の中間体 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子を搭載したリードフレームの外囲い、特に半導体素子が搭載された面を封止樹脂で封止し、底面に外部電極を露出させた樹脂封止型半導体装置の製造方法とその製造方法に適した半導体装置の中間体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に対応するために、半導体部品の高密度実装がますます要求されてきており、これに伴なって半導体装置の小型化及び薄型化が進展している。さらに、生産コスト、生産性向上のために種々の工夫がなされている。
【０００３】
以下、従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。図５は従来の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【０００４】
まず、図５（ａ）に示す工程で、信号接続用端子１０１（１０１ａ、１０１ｂ）、ダイパッド１０３を複数有するリードフレーム１０４を用意する。なお、図中、ダイパッド１０３は吊りリードによって支持されているものであるが、吊りリードの図示は省略している。また、吊りリードにはディプレス部が形成され、ダイパッド１０３はアップセットされている。なお、このリードフレーム１０４には、樹脂封止の際、封止樹脂の流出を止めるタイバーが設けられていない。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示す工程で、用意したリードフレーム１０４のダイパッド１０３の上に半導体チップ１０２を接着剤により接合する。この工程は、いわゆるダイボンド工程である。
【０００６】
そして、図５（ｃ）に示す工程で、ダイパッド１０３上に接合された半導体チップ１０２と信号接続用端子１０１とを金属細線１０５により電気的に接続する。この工程は、いわゆるワイヤーボンド工程である。金属細線１０５には、アルミニウム細線または金（Ａｕ）線などが適宜用いられる。
【０００７】
次に、図５（ｄ）に示す工程で、ダイパッド１０３、半導体チップ１０２、信号接続用端子１０１、吊りリード及び金属細線１０５を封止樹脂１０７により封止する。この場合、半導体チップ１０２が接合されたリードフレーム１０４が封止金型内に収納されて、トランスファモールドされるが、特に信号接続用端子１０１の裏面が封止金型の上金型または下金型に接触した状態で、樹脂封止が行われる。
【０００８】
そして、樹脂封止した成形品１０６を封止金型から取出し、図５（ｅ）に示す工程で硬化炉１０８に入れ、所定の加熱処理を行い、樹脂を完全に硬化させる。この工程はいわゆるポストキュア工程である。最後に、図５（ｆ）に示す工程で信号接続用端子１０１、また封止樹脂１０７を切断し、個々の樹脂封止型半導体装置を得る。
【０００９】
そして、従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法では、封止工程で封止金型より取出した成形品１０６は金型温度から常温に温度低下し、封止樹脂１０７とリードフレーム１０４との熱収縮差により図５（ｄ）に示すようにＡ１だけ反る。さらに、ポストキュア工程では、常温からポストキュア温度まで温度上昇し、封止樹脂１０７とリードフレーム１０４との熱膨張差で図５（ｅ）に示すようにＡ２だけ反り、最終的に、図５（ｆ）に示す切断工程では通常常温で行うため、成形品はＡ量反る(図示せず)。従って切断工程ではＡ量反っている成形品を矯正しながら、個々の樹脂封止型半導体装置に分断している。また、封止工程で、封止樹脂１０７が信号接続用端子１０１の裏面側に回り込んで、樹脂バリ（樹脂はみ出し分)を形成する場合があることから、通常では、樹脂封止工程の後、信号接続用端子１０１の切断工程の前に樹脂バリを吹き飛ばすためのウォータジェット工程または、ブラスト工程を導入している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法では、封止工程及びポストキュア工程での昇降温によるリードフレームと封止樹脂との熱膨張差及び熱収縮差で生じる成形品の反り量を切断工程で矯正しながら個々の樹脂封止型半導体装置に分断している為、樹脂封止型半導体装置に反り矯正時に外力が加わり外力で発生する成形品内部応力で図５（ｆ）に示すような、樹脂クラック１０９ａや信号端子剥離１０９ｂ、または金属細線の切断１０９ｃ、また最悪の場合、半導体チップのクラック１０９ｄといった品質上の大きな問題が発生する恐れがあった。
【００１１】
また、従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法の樹脂封止工程においては、半導体チップを封止金型のキャビティの凹部に入り込ませ、リードフレームのインナーリードを金型面に密着させた状態で樹脂封止しているが、それでも封止樹脂がインナーリードの裏面側に回り込んで、外部電極の表面に樹脂バリ（樹脂のはみ出し分）が発生する。そこで、従来は、外部電極上の樹脂バリを吹き飛ばすためにウォータージェット工程を導入していたが、このようなウォータージェット工程には多大の手間を要し、樹脂封止型半導体装置の量産工程における工程削減等の工程の簡略化の要請に反する。つまり、樹脂バリの発生は、そのような工程の簡略化のための大きな阻害要因となっていた。また、ウォータージェット工程によって、樹脂バリだけでなく柔らかい金属メッキも剥がれるという品質上の大きな問題が発生するおそれもあった。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は切断工程前に予め成形品の反りを低減し切断工程での成形品反り矯正時の外力で発生する成形品内部応力を小さくする事で品質の良い樹脂封止型半導体装置を提供し、更に封止シートを用いながら複数の半導体チップを共通のキャビティ凹部に収納して樹脂封止を行う事により、生産性が高く安価で品質の良い樹脂封止型半導体装置の製造方法と、この製造方法の実施に適した半導体装置の中間体とを提供する事にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、複数のチップ搭載領域の外周部から所定のモールドライン近傍まで設けられた開口部とを備えたリードフレームを準備する第１の工程と、複数のチップ搭載領域に半導体チップを搭載し、半導体チップの電極パッドと信号接続用端子とを電気的に接続して被成形品を形成する第２の工程と、封止用金型のキャビティ凹部に対向する金型面とリードフレームの裏面との間に封止シートを介在させた状態で、キャビティ凹部に各半導体チップが入り込むように被成形品を封止用金型にセットした後に、キャビティ凹部内に樹脂を充填し、リードフレームの開口部まで封止する第３の工程と、封止用金型から成形品を取出し封止シートを成形品の裏面から剥がす第４の工程と、成形品の表面および裏面側から加圧しながら、樹脂を加熱硬化させる第５の工程と、樹脂の硬化が完了した成形品を切断する第６の工程とを含むものである。
【００１４】
請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、モールドライン近傍まで設けられた開口部まで封止樹脂が充填されるため、リードフレームと封止樹脂との熱収縮差による成形品の反り量が緩和される。さらにポストキュア工程で封止金型内での成形品加圧保持状態（封止樹脂充填後のキュア保圧）と同様に成形品の表面側及び裏面側から加圧しながら樹脂の加熱硬化を行う為、成形品の反りが更に低減される。また封止金型に設けられた共通のキャビティ凹部内に多数の樹脂封止型半導体装置が形成されるが、第３の工程で封止シートを使用する事によって、信号接続用端子の裏面への樹脂バリの形成は阻止される。更に封止シートが信号接続用端子の下部より封止樹脂側に食い込む形となるので信号接続用端子の下部を外部電極として使用する際のスタンドオフも確保される。よって成形品の反りに起因する樹脂封止型半導体装置のクラックなどの品質不良が阻止され、切断工程を容易、迅速にでき、更に製造工程の簡素化を図りつつ、裏面側に突出した樹脂バリのない電極を有しながら、生産性の高く品質の良い樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供する事ができる。
【００１５】
請求項２記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１において、第３の工程における封止シートは、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等を主成分とする樹脂、または銅、アルミニウム、ステンレスもしくは鉄を含む導電性金属としたものである。
【００１６】
請求項２記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、多数の半導体チップを共通のキャビティ凹部内で封止しながら、各信号接続用端子のスタンドオフの確保と信号接続用端子の裏面の樹脂バリ防止ができる。またこれらスタンドオフの確保と樹脂バリ防止の役目を持つ封止シート基材及び接着剤の材質を目的、機能およびコストの観点から任意に組み合わせて選択することができる。例えば導電性金属基材は第４の工程で成形品の裏面から封止シートを剥がす際、封止シートの基材は導電性金属のため、貼付したフレームが樹脂基板であっても電解剥離法が使用でき、確実に成形品から封止シートを剥がす事ができる。更に剥がした後の封止シートの基材は金属なので廃材としてリサイクル可能であり、環境に優しくまた樹脂封止型半導体装置の製造コストも低減できる。また樹脂系基材は導電性金属基材に対して弾性率が大きいため少ない圧着力で信号接続用端子に食い込みさせやすくスタンドオフ確保が容易である。
【００１７】
請求項３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１または請求項２において、第３の工程における封止シートの接着剤が、シリコーン系、フェノール系またはエポキシ系の接着剤であり、加熱圧着されリードフレームに貼り付けられるものである。
【００１８】
請求項３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１または請求項２と同様な効果がある。
【００１９】
請求項４記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１において、第３の工程後に封止金型から成形品を取出し成形品の表面および裏面側から加圧しながら樹脂を加熱硬化させる第５の工程を行い、その後に、封止シートを成形品の裏面から剥がす第４の工程を行うものである。
【００２０】
請求項４記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、加熱硬化で樹脂が架橋した安定した状態になっているので、剥がし時に成形品を溶剤などに浸漬し封止シートを膨潤、または溶解させる方法が採用しやすくなり、より確実に容易に成形品から封止シートを剥がすことができる。また、製造工程順序の自由度が増し、製造方法を設備状況などに応じて任意に選択する事ができる。
【００２１】
請求項５記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１において、第５の工程において複数の成形品をタワー内に積層し、積層した最端の成形品を加圧蓋で押さえ、積層した成形品の全てを加圧するものである。
【００２２】
請求項５記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、構造がいたって単純な加圧方式のタワーを製作でき、さらに加圧方式のタワーを準備するだけで、既存の封止設備やポストキュア設備を改造せずに済み、反りの少ない成形品を大量に量産でき、高品質で安価な樹脂封止型半導体装置を製造できる。
【００２３】
請求項６記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１において、第５の工程において複数の成形品を立てた状態で加熱するものである。
【００２４】
請求項６記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１または請求項５と同様な効果のほか、成形品自体の重量による加圧量の変動を無視することができ、タワーに積層した成形品の表面側と底面側との加圧量の違いが無く、反り量の少ない安定した成形品を生産でき、高品質な樹脂封止型半導体装置を製造できる。
【００２５】
請求項７記載の半導体装置の中間体は、半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、複数のチップ搭載領域の外周部に設けられた開口部とを備えたリードフレームを備え、開口部の少なくとも一部が所定のモールドラインまで樹脂封止されることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項７記載の半導体装置の中間体によれば、モールドライン近傍まで設けられた開口部まで封止樹脂が充填されるため、リードフレームと封止樹脂との熱収縮差による成形品の反り量が緩和される。更にリードフレーム連結部の延長線上にスリットが設けられているので、特にワイヤーボンド工程等の高温時の連結部の熱膨張によるリードフレーム自体の熱変形がこのスリットで吸収される。また開口部をモールドラインよりも外に大きく開口したため、確実にリードフレームと封止樹脂の接触部が減少でき、かつリードフレームの板厚分のみの封止樹脂量のみで済み、高品質かつ経済的に成形品の反り量が緩和できる。
請求項８記載の半導体装置の中間体は、請求項７において、連結部の延長線上であり、モールドラインより外側に設けられたスリットをさらに有するものである。
請求項９記載の半導体装置の中間体は、請求項７において、開口部は複数のチップ搭載領域の外周部からモールドラインよりも外に大きく開口することを特徴とするものである。
請求項１０記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、複数のチップ搭載領域の外周部から所定のモールドライン近傍まで設けられた開口部とを備えたリードフレームを準備する第１の工程と、
複数のチップ搭載領域に半導体チップを搭載し、半導体チップの電極パッドと信号接続用端子とを電気的に接続して被成形品を形成する第２の工程と、
封止用金型のキャビティ凹部に各半導体チップが入り込むように被成形品を封止用金型にセットした後に、キャビティ凹部内に樹脂を充填し、リードフレームの開口部まで封止する第３の工程と、
成形品の表面および裏面側から加圧しながら、樹脂を加熱硬化させる第４の工程と、
樹脂の硬化が完了した成形品を切断する第５の工程とを含むものである。
請求項１１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１０において、第４の工程において複数の成形品をタワー内に積層し、積層した最端の成形品を加圧蓋で押さえ、積層した成形品の全てを加圧するものである。
請求項１２記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１１において、第４の工程において複数の成形品を立てた状態で加熱するものである。
請求項１３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、複数のチップ搭載領域の外周部から所定のモールドライン近傍まで設けられた開口部とを備えた基板を準備する第１の工程と、
複数のチップ搭載領域に半導体チップを搭載し、半導体チップの電極パッドと信号接続用端子とを電気的に接続して被成形品を形成する第２の工程と、
封止用金型のキャビティ凹部に対向する金型面と基板の裏面との間に封止シートを介在させた状態で、キャビティ凹部に各半導体チップが入り込むように被成形品を封止用金型にセットした後に、キャビティ凹部内に樹脂を充填し、基板の開口部まで封止する第３の工程と、
封止用金型から成形品を取出し封止シートを成形品の裏面から剥がす第４の工程と、
成形品の表面および裏面側から加圧しながら、樹脂を加熱硬化させる第５の工程と、
樹脂の硬化が完了した成形品を切断する第６の工程とを含むものである。
請求項１４記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１３において、第３の工程における封止シートは、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等を主成分とする樹脂、または銅、アルミニウム、ステンレスもしくは鉄を含む導電性金属である。
請求項１５記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１３または請求項１４において、第３の工程における封止シートの接着剤は、シリコーン系、フェノール系またはエポキシ系の接着剤であり、加熱圧着され基板に貼り付けられるものである。
請求項１６記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法において、第３の工程後に封止金型から成形品を取出し成形品の表面および裏面側から加圧しながら樹脂を加熱硬化させる第５の工程を行い、その後に、封止シートを成形品の裏面から剥がす第４の工程を行うものである。
請求項１７記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、第５の工程において複数の成形品をタワー内に積層し、積層した最端の成形品を加圧蓋で押さえ、積層した成形品の全てを加圧するものである。
請求項１８記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１７において、第５の工程において複数の成形品を立てた状態で加熱するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は本発明の一実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造工程であり、図２は本実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置に用いられるリードフレームである。まず図１（ａ）は、本実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置に用いられるリードフレーム４の断面図であり、図２（ａ）はそのリードフレーム４の全体構造を示す平面図である。なお、図中は破断線により示す右方の領域では、記載を簡略化している。また、図２（ｂ）、（ｃ）は、図２（ａ）の一部を拡大して示す部分平面図である。リードフレーム４には、半導体チップ２を実装するための領域である多数のチップ搭載領域Ｒｃｐが設けられており、各チップ搭載領域Ｒｃｐには、半導体チップ２を搭載する為のダイパッド３とダイパッド３を支持す為の吊りリード８と、チップ搭載領域Ｒｃｐの各４つの辺部から内方に延びる信号接続用端子１とが設けられている。なお、吊りリード８には、ダイパッド３を信号接続用端子１の位置よりも上方にアップセットする為のディプレス部が形成されている。各チップ搭載領域Ｒｃｐ間には、信号接続用端子１の付け根ともなる連結部Ａ１１が設けられている。なお、信号接続用端子１は後工程で樹脂封止型半導体装置の外部電極となるように切断されるために切断加工代を考慮した長さの延長分を含んでいる。
【００２９】
ここで、リードフレーム４の外枠９には、モールドライン近傍まで、またチップ搭載領域Ｒｃｐの１辺の長さに相当する開口部１０が設けられていて、封止樹脂７はこの開口部１０まで充填される。よって封止樹脂７に対するリードフレーム４の接触面積が低減される。従って、成形品２１の反りに大きく起因するリードフレーム４と封止樹脂７の熱収縮量の差は阻止できる。つまり、リードフレーム４の開口部１０は封止樹脂７のみとなるのでリードフレーム４の熱収縮量は無視できる。特に封止樹脂７に対するリードフレーム４の接触面積は外枠９に集中している為、開口部１０を有する本実施の形態に係るリードフレーム４は成形品２１の反りの低減に大きな効果を得られる。なお、本実施の形態では封止シート６を用いているためキャビティ凹部１４に充填される溶融した封止樹脂７の圧力によって連結部Ｂ１２は変形しない。封止シート６を用いず、チップ搭載領域Ｒｃｐの１辺の長さが長く封止樹脂７の圧力によって連結部Ｂ１２が変形する恐れがある場合は、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）開口部１０の中央に相当する箇所にサポート１３を設置してもよい。この実施の形態ではチップ搭載領域Ｒｃｐの１辺の長さが、１０ｍｍ以上の場合、サポート１３を設置した。なお、封止樹脂工程において溶融した封止樹脂の注入経路であるランナ（図２（ａ）の○で示す部分）は、リードフレーム４の外枠９のみに設けられており、チップ搭載領域Ｒｃｐ間の領域には設けられていない。
【００３０】
次に図１（ｂ）に示す工程で、用意したリードフレーム４のダイパッド３の上に半導体チップ２を接着剤により接合する。この工程はいわゆるダイボンド工程である。そして、ダイパッド３上に接合された半導体チップ２と、信号接続用端子１とを金属細線５により、電気的に接合する。この工程は、いわゆるワイヤーボンド工程である。この被成形品２０は、このリードフレーム４とリードフレーム４上に搭載された半導体チップ２と、金属細線５とからなっている。
【００３１】
次に図１（ｃ）に示す工程で、多数の半導体チップ２が接合されたリードフレーム４の裏面側に封止シート６を貼り付ける。この封止シート６はリードフレーム４の半導体チップ２が接合されている面に対向する面、つまりリードフレーム４の裏面全体に密着しているが、吊りリード８のディプレス部によってアップセットされた吊りリード８の一部やダイパッド３には密着していない。この封止シート６は、第一に信号接続用端子１の裏面側に樹脂封止時に封止樹脂７が回り込まないようにする役割を有し、信号接続用端子１の裏面に樹脂バリが形成されるのを防止する機能を果たす。第２に図１（ｃ）の部分拡大図に示すように、封止シート６が信号接続用端子１の裏面よりも上方に入り込み、その状態で樹脂封止されるため、スタンドオフが確保できる。上記封止シート６の接着剤６ａはシリコーン系接着剤で基材６ｂはポリイミド系のフィルムかあるいは、銅またはアルミニウムなどの導電性金属である。接着剤６ａ、基材６ｂともに封止工程またはポストキュア工程の際の高温時の耐熱性があり、さらに接着剤６ａは封止工程での樹脂封止圧力に耐える接着力を備える。さらに樹脂封止後は、成形品から容易に剥がすことができる。本実施の形態における封止シート６の厚みは例えば接着剤６ａが２５μｍ、基材６ｂが５０μｍである。封止シート６が信号接続用端子１の裏面よりも上方に入り込む量は封止シート６の厚さ、貼付圧力、時間、および温度で定まるが信号接続用端子１の裏面と封止樹脂７の裏面との間の段差の大きさは特に封止シート６の厚みと貼付圧力で定まる。本発明では、総厚７５μｍの封止シート６を用いているので、段差の大きさつまり、外部電極の突出量は、その半分程度であり、最大限封止シート６の厚みである。なお、本実施の形態ではワイヤーボンド工程後にリードフレーム４の裏面側に封止シート６を貼り付けたが、ダイボンド工程前のリードフレーム４の裏面側に封止シート６を貼付しておいても構わない。半導体チップ２や金属細線５がないリードフレーム状態なので、より容易に封止シートが貼り付けられる。
【００３２】
次に図１（ｄ）に示す工程でキャビティ凹部１４を有する下金型１５ａと、ほぼフラットな金型面を有する上金型１５ｂとからなる封止金型１５を用意する。そして、リードフレーム４上の多数の半導体チップ２が搭載されている側を下方に向けて、各半導体チップ２が下金型１５ａの共通のキャビティ凹部１４に入り込むように、リードフレーム４を下金型１５ａに位置合わせする。そして、この状態で、リードフレーム４及び封止シート６をキャビティ凹部１４の周囲のパーティング面１６で狭圧し、複数個の半導体チップ２を搭載した被成形物２０を封止樹脂７により樹脂封止を行う。この時、半導体チップ２の上面側、つまり金属細線５が接続されている面側とダイパッド３の下方とに封止樹脂７が充填されるとともに、半導体チップ２上方の封止樹脂７の上端面が金属細線５のループ高さ以上の高さ位置にあるように封止される。そして、ダイパッド３の下方の封止樹脂７の下端面と半導体チップ２の上方の封止樹脂７の上端面との間の寸法が封止樹脂７の厚みである。
【００３３】
ここで、リードフレーム４に形成した開口部１０にも封止樹脂７がキャビティ凹部１４を伝わり、樹脂封止される。上記までの封止樹脂７がキャビティ凹部１４と開口部１０のようなリードフレームのすきま（例えば信号接続用端子１どうしの間、ダイパッド３の下面部など）に充填される。その後、被成形品２０と封止樹脂７は一定時間圧力と熱を封止金型１５から与えられ封止樹脂７はある程度硬化し、被成形品２０と封止樹脂７は一体化し、成形品２１となる。
【００３４】
次に図１（ｅ）に示すように、上記の成形品２１を封止金型１５から取出す。この時、成形品２１は常温に戻され、封止樹脂７とリードフレーム４は熱収縮する。しかしながら封止樹脂７とリードフレーム４との間には熱収縮量の差があり、それが成形品２１の反りとなって不具合を生じる。ところが本実施の形態のリードフレーム４には開口部１０が設けられ、封止樹脂７が樹脂封止されている。従って成形品２１は殆どが封止樹脂７であり、特に熱収縮時、封止樹脂７がリードフレーム４に引っ張られやすいリードフレーム４の外枠９の部分が開口部１０によって樹脂封止されていることから、封止樹脂７とリードフレーム４との熱収縮差が緩和され、成形品２１の反り量が殆ど無くなる。
【００３５】
次に図１（ｆ）に示す工程でリードフレーム４の裏面に貼付された封止シート６をピールオフにより除去すると、信号接続用端子１の下部が封止樹脂７の裏面よりも突出した構造を有する成形品２１が得られる。ここで、封止シート６のピールオフは、接着剤６ａのガラス転移温度Ｔｇ以上に加熱すると、接着剤６ａが軟化し剥がしやすくなる。別の方法として、成形品２１をアルカリ電解液に浸漬させリードフレーム４を導通させることで、接着剤６ａが膨潤剥離し、封止シート６をピールオフすることもある。
【００３６】
次に図１（ｇ）に示す工程で、封止シート６をピールオフした成形品２１を裏面側押え治具１８ａの上にセットし、セットした成形品２１の表面側に表面側押え治具１８ｂを載せ、成形品２１の表面及び裏面側から加圧する状態をつくる。なお、裏面側押え治具１８ａの上は成形品２１の表面側がきても、成形品２１の表面及び裏面側から押さえ治具１８で加圧できればよい。
【００３７】
そして、この押え治具１８で加圧した成形品２１を硬化炉１７にセットし、一定時間、所定温度で加熱する。この工程は、いわゆるポストキュア工程である。成形品２１は上述した通り本実施の形態でリードフレーム４の開口部１０まで樹脂封止され反りの殆どない状態であるため、押え治具１８で加圧しても、クラックなどの不具合が生じることはない。さらに、押え治具１８で加圧された成形品２１の封止樹脂７は硬化炉１７からの加熱により、完全に硬化される。そして、完全に封止樹脂７が硬化した成形品２１は硬化炉から取出され、次工程に流されるが加熱時加圧していた為に封止樹脂７は異方的に熱膨張・収縮せずに、結果的に成形品２１は反りの殆ど無い状態となる。
【００３８】
次に、図１（ｈ）に示す工程で成形品２１をリードフレーム４の連結部Ａ１１や連結部Ｂ１２に沿ってダイシングソーや切断金型を用いてカットし、個々の樹脂封止型半導体装置を得る。ここで、成形品２１は反りの殆ど無い状態である為、カット時に成形品２１の反りを矯正する必要も無く、成形品２１に余分な応力を与えず、成形品の切断が容易にかつ迅速に対応でき、品質の良い樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【００３９】
なお、図１では成形品２１の裏面から封止シート６を剥がした（図１（ｆ））後に、ポストキュア（図１（ｇ））したがポストキュアした後に、成形品２１の裏面から封止シート６を剥がしても良く、樹脂封止型半導体装置の品質に何ら支障はない。ポストキュア時の加熱硬化で樹脂が架橋した安定した状態になっているので、剥がし時に成形品を溶剤などに浸漬し封止シートを膨潤、または溶解させる方法が採用しやすくなり、より確実に容易に成形品から封止シートを剥がすことができる。
【００４０】
また、本実施の形態で成形品２１の反り量をなくす構造をリードフレーム４に開口部１０を設置したことと、ポストキュア時に加圧する方法を採用したことで例えば、チップ搭載領域Ｒｃｐの大きさが変更となっても、つまり、樹脂封止型半導体装置の外形寸法が変わりリードフレーム４のレイアウトが変更となっても、封止金型１５のキャビティ凹部１４の平面サイズを変更しなくても成形品２１の反り量をなくすことができる。換言すれば１機種の封止金型１５でリードフレーム４の品種交換をするだけで、反りの無い成形品２１を製造でき新たに封止金型を製作せずに、封止金型投資を抑制し短納期で多品種の樹脂封止型半導体装置を生産できる。
【００４１】
図３に本実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置に用いられるリードフレーム変形形態を示す。図２と同様にリードフレーム４の外枠９には、モールドライン近傍まで、またチップ搭載領域Ｒｃｐの１辺の長さに相当する開口部１０が設けられていて、封止樹脂７はこの開口部１０まで充填される。よって封止樹脂７に対するリードフレーム４の接触面積が低減される。従って、成形品２１の反りに大きく起因するリードフレーム４と封止樹脂７の熱収縮量の差は阻止できる。更にリードフレーム４の連結部Ａ１１の延長線上にスリット１９が設けられているので、特にワイヤーボンド工程等の高温時の連結部Ａ１１の熱膨張によるリードフレーム自体の熱変形がこのスリット１９で吸収される。
【００４２】
図４に、本実施の形態に係る成形品の加圧例を示す。図４（ａ）に示すように封止工程で樹脂封止された成形品２１はタワー３１に積層される。その後、タワー３１に一定量の成形品２１をストックすると図４（ｂ）に示すように加圧蓋３５にて積層した最端の成形品２１を押しタワー３１に加圧蓋３５を固定する。加圧蓋３５は積層した最端の成形品２１の裏面側（表面側でも構わない）に加圧プレート３２が面接触し、加圧プレート３２と蓋３４との間に設置されたばね３３により発生した所定の圧力で加圧プレート３２とタワー３１間の積層された成形品２１の全体を所定の圧力で加圧することができる。さらに、図４（ｃ）に示すように図４（ｂ）で加圧した複数の成形品２１をタワー３１ごと硬化炉１７に入れ、所定時間加熱される。ここで、硬化炉１７のタワー３１は横に向けた状態で置かれる。つまり、加圧した成形品２１を立てた状態で硬化炉１７内に入れられる。これは、成形品２１自体に重量がありタワー３１の底面にある成形品２１は積層した成形品２１の重量が積み重なり、タワー３１の底面部と表面部の成形品２１に加わる圧力が異なってくるためである。
【００４３】
これらの構成により、複数の成形品２１を一定の圧力にて加熱でき、生産性を向上させ反りのない品質の良い樹脂封止型半導体装置を製造することができる。
【００４４】
上記実施の形態による本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法によると、半導体チップが接合されたリードフレームに対して封止金型内で封止シートを介在させ、多数の半導体チップを封止金型の共通のキャビティ凹部内で樹脂封止する際に、リードフレームに設置された開口部に封止樹脂を充填させて成形品の反りを低減させ、さらにポストキュア時に成形品を加圧し、その成形品の反りをなくすことで裏面側に突出した外部電極を有しながら品質の良いかつ、生産性の高い樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供することができる。また、本発明のリードフレームによると、上記樹脂封止型半導体装置の製造方法の実施に適したリードフレームを提供することができる
なお、前記実施の形態の封止シート６は、基材としてポリイミド系のフィルムあるいは銅またはアルミニウム等の導電性金属を用いたが、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等を主成分とする樹脂、またはステンレスもしくは鉄を含む導電性金属でもよい。封止シート６の接着剤は、シリコン系接着剤を用いたが、フェノール系またはエポキシ系の接着剤でもよく、加熱圧着されてリードフレーム４または基板に貼り付けられる。そして、少なくとも封止後にリードフレームまたは基板から封止シート６を取り除く。なお、基板についても樹脂バリの発生する形状、例えば穴などが存在しても封止シート６を用いて、樹脂バリを防止できる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、モールドライン近傍まで設けられた開口部まで封止樹脂が充填されるため、リードフレームと封止樹脂との熱収縮差による成形品の反り量が緩和される。さらにポストキュア工程で封止金型内での成形品加圧保持状態（封止樹脂充填後のキュア保圧）と同様に成形品の表面側及び裏面側から加圧しながら樹脂の加熱硬化を行う為、成形品の反りが更に低減される。また封止金型に設けられた共通のキャビティ凹部内に多数の樹脂封止型半導体装置が形成されるが、第３の工程で封止シートを使用する事によって、信号接続用端子の裏面への樹脂バリの形成は阻止される。更に封止シートが信号接続用端子の下部より封止樹脂側に食い込む形となるので信号接続用端子の下部を外部電極として使用する際のスタンドオフも確保される。よって成形品の反りに起因する樹脂封止型半導体装置のクラックなどの品質不良が阻止され、切断工程を容易、迅速にでき、更に製造工程の簡素化を図りつつ、裏面側に突出した樹脂バリのない電極を有しながら、生産性の高く品質の良い樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供する事ができる。
【００４６】
請求項２記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、多数の半導体チップを共通のキャビティ凹部内で封止しながら、各信号接続用端子のスタンドオフの確保と信号接続用端子の裏面の樹脂バリ防止ができる。またこれらスタンドオフの確保と樹脂バリ防止の役目を持つ封止シート基材及び接着剤の材質を目的、機能およびコストの観点から任意に組み合わせて選択することができる。例えば導電性金属基材は第４の工程で成形品の裏面から封止シートを剥がす際、封止シートの基材は導電性金属のため、貼付したフレームが樹脂基板であっても電解剥離法が使用でき、確実に成形品から封止シートを剥がす事ができる。更に剥がした後の封止シートの基材は金属なので廃材としてリサイクル可能であり、環境に優しくまた樹脂封止型半導体装置の製造コストも低減できる。また樹脂系基材は導電性金属基材に対して弾性率が大きいため少ない圧着力で信号接続用端子に食い込みさせやすくスタンドオフ確保が容易である。
【００４７】
請求項３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１または請求項２と同様な効果がある。
【００４８】
請求項４記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、加熱硬化で樹脂が架橋した安定した状態になっているので、剥がし時に成形品を溶剤などに浸漬し封止シートを膨潤、または溶解させる方法が採用しやすくなり、より確実に容易に成形品から封止シートを剥がすことができる。また、製造工程順序の自由度が増し、製造方法を設備状況などに応じて任意に選択する事ができる。
【００４９】
請求項５記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１と同様な効果のほか、構造がいたって単純な加圧方式のタワーを製作でき、さらに加圧方式のタワーを準備するだけで、既存の封止設備やポストキュア設備を改造せずに済み、反りの少ない成形品を大量に量産でき、高品質で安価な樹脂封止型半導体装置を製造できる。
【００５０】
請求項６記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、請求項１または請求項５と同様な効果のほか、成形品自体の重量による加圧量の変動を無視することができ、タワーに積層した成形品の表面側と底面側との加圧量の違いが無く、反り量の少ない安定した成形品を生産でき、高品質な樹脂封止型半導体装置を製造できる。
【００５１】
請求項７記載の樹脂封止型半導体装置のリードフレームによれば、モールドライン近傍まで設けられた開口部まで封止樹脂が充填されるため、リードフレームと封止樹脂との熱収縮差による成形品の反り量が緩和される。更にリードフレーム連結部の延長線上にスリットが設けられているので、特にワイヤーボンド工程等の高温時の連結部の熱膨張によるリードフレーム自体の熱変形がこのスリットで吸収される。また開口部をモールドラインよりも外に大きく開口したため、確実にリードフレームと封止樹脂の接触部が減少でき、かつリードフレームの板厚分のみの封止樹脂量のみで済み、高品質かつ経済的に成形品の反り量が緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造工程を順に示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置に用いられるリードフレームを示し、（ａ）は一部を簡略して全体を示す平面図、（ｂ）はその一部を拡大した図、（ｃ）は（ｂ）と同様な図であるが別の形態を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置に用いられるリードフレームの部分拡大平面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る成形品の加圧例を示し、（ａ）はタワーに成形品を挿入する状態の断面図、（ｂ）は加圧状態の断面図、（ｃ）は加圧加熱状態の断面図である。
【図５】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を順に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 信号接続用端子
２ 半導体チップ
３ ダイパッド
４ リードフレーム
５ 金属細線
６ 封止シート
７ 封止樹脂
８ 吊りリード
９ 外枠
１０ 開口部
１１ 連結部Ａ
１２ 連結部Ｂ
１３ サポート
１４ キャビティ凹部
１５ 封止金型
１６ パーティング面
１７ 硬化炉
１８ 押え治具
１９ スリット
２０ 被成形品
２１ 成形品
３１ タワー
３２ 加圧プレート
３３ ばね
３４ 蓋
３５ 加圧蓋

Claims (18)

  1. 半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、前記複数のチップ搭載領域の外周部から所定のモールドライン近傍まで設けられた開口部とを備えたリードフレームを準備する第１の工程と、
    前記複数のチップ搭載領域に前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップの電極パッドと前記信号接続用端子とを電気的に接続して被成形品を形成する第２の工程と、
    封止用金型のキャビティ凹部に対向する金型面と前記リードフレームの裏面との間に封止シートを介在させた状態で、前記キャビティ凹部に前記各半導体チップが入り込むように前記被成形品を前記封止用金型にセットした後に、前記キャビティ凹部内に樹脂を充填し、前記リードフレームの前記開口部まで封止する第３の工程と、
    前記封止用金型から成形品を取出し前記封止シートを前記成形品の裏面から剥がす第４の工程と、
    前記成形品の表面および裏面側から加圧しながら、樹脂を加熱硬化させる第５の工程と、
    前記樹脂の硬化が完了した成形品を切断する第６の工程とを含む樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  2. 第３の工程における封止シートは、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等を主成分とする樹脂、または銅、アルミニウム、ステンレスもしくは鉄を含む導電性金属である請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  3. 第３の工程における封止シートの接着剤は、シリコーン系、フェノール系またはエポキシ系の接着剤であり、加熱圧着されリードフレームに貼り付けられる請求項１または請求項２記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  4. 請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法において、第３の工程後に封止金型から成形品を取出し成形品の表面および裏面側から加圧しながら樹脂を加熱硬化させる第５の工程を行い、その後に、封止シートを成形品の裏面から剥がす第４の工程を行う樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  5. 第５の工程において複数の成形品をタワー内に積層し、積層した最端の成形品を加圧蓋で押さえ、積層した成形品の全てを加圧する請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  6. 第５の工程において複数の成形品を立てた状態で加熱する請求項５記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  7. 半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、前記複数のチップ搭載領域の外周部に設けられた開口部とを備えたリードフレームを備え、前記開口部の少なくとも一部が所定のモールドラインまで樹脂封止されることを特徴とする半導体装置の中間体。
  8. 前記連結部の延長線上であり、前記モールドラインより外側に設けられたスリットをさらに有する請求項７記載の半導体装置の中間体。
  9. 前記開口部は前記複数のチップ搭載領域の外周部から前記モールドラインよりも外に大きく開口することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の中間体。
  10. 半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、前記複数のチップ搭載領域の外周部から所定のモールドライン近傍まで設けられた開口部とを備えたリードフレームを準備する第１の工程と、
    前記複数のチップ搭載領域に前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップの電極パッドと前記信号接続用端子とを電気的に接続して被成形品を形成する第２の工程と、
    封止用金型のキャビティ凹部に前記各半導体チップが入り込むように前記被成形品を前記封止用金型にセットした後に、前記キャビティ凹部内に樹脂を充填し、前記リードフレームの前記開口部まで封止する第３の工程と、
    前記成形品の表面および裏面側から加圧しながら、樹脂を加熱硬化させる第４の工程と、
    前記樹脂の硬化が完了した成形品を切断する第５の工程とを含む樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  11. 第４の工程において複数の成形品をタワー内に積層し、積層した最端の成形品を加圧蓋で押さえ、積層した成形品の全てを加圧する請求項１０記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  12. 第４の工程において複数の成形品を立てた状態で加熱する請求項１１記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  13. 半導体チップを搭載するためのダイパッドおよび信号接続用端子を有する複数のチップ搭載領域と、この複数のチップ搭載領域同士の間に設けられた連結部と、前記複数のチップ搭載領域の外周部から所定のモールドライン近傍まで設けられた開口部とを備えた基板を準備する第１の工程と、
    前記複数のチップ搭載領域に前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップの電極パッドと前記信号接続用端子とを電気的に接続して被成形品を形成する第２の工程と、
    封止用金型のキャビティ凹部に対向する金型面と前記基板の裏面との間に封止シートを介在させた状態で、前記キャビティ凹部に前記各半導体チップが入り込むように前記被成形品を前記封止用金型にセットした後に、前記キャビティ凹部内に樹脂を充填し、前記基板の前記開口部まで封止する第３の工程と、
    前記封止用金型から成形品を取出し前記封止シートを前記成形品の裏面から剥がす第４の工程と、
    前記成形品の表面および裏面側から加圧しながら、樹脂を加熱硬化させる第５の工程と、
    前記樹脂の硬化が完了した成形品を切断する第６の工程とを含む樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  14. 第３の工程における封止シートは、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等を主成分とする樹脂、または銅、アルミニウム、ステンレスもしくは鉄を含む導電性金属である請求項１３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  15. 第３の工程における封止シートの接着剤は、シリコーン系、フェノール系またはエポキシ系の接着剤であり、加熱圧着され基板に貼り付けられる請求項１３または請求項１４記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  16. 請求項１３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法において、第３の工程後に封止金型から成形品を取出し成形品の表面および裏面側から加圧しながら樹脂を加熱硬化させる第５の工程を行い、その後に、封止シートを成形品の裏面から剥がす第４の工程を行う樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  17. 第５の工程において複数の成形品をタワー内に積層し、積層した最端の成形品を加圧蓋で押さえ、積層した成形品の全てを加圧する請求項１３記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  18. 第５の工程において複数の成形品を立てた状態で加熱する請求項１７記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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