JP4286242B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂封止により形成される半導体装置の生産効率、製品品質を向上させる半導体装置の製造方法に関する。
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型(Quad Flat Package)型の半導体装置が使用されるようになってきている(例えば、特許文献1参照。)。
以下、従来の実施例の図面を参照しながら説明する。図16はリードフレーム平面図、図17は金型斜視図、図18は樹脂封止後のリードフレーム平面図である。
図16に示すリードフレーム1は、プレス加工或いはエッチングにて形成されるものであり、ここでは6個のユニットが設けられ、各々に半導体素子が実装される。そして、それぞれのユニットは、半導体素子を搭載する略正方形のステージ(アイランド)2、ステージ2の外周囲4方向に延びるリード端子3を有する。また、金型を考えると、封止領域の角部に樹脂通路となるゲート部4、樹脂封止時の空気抜きを行う孔5を有している。
また、このリードフレーム1に対応する金型6は、図17に示すように、上型7及び下型8とから構成される。そして、これら上型7と下型8にはリードフレームのステージ2に対向するように複数のキャビティ9、樹脂の圧入口であるポット部10、キャビティ9とポット部10とを結びキャビティ9内に樹脂を充填させるための流路となるランナー11とを有している。
本実施例の場合、4キャビティに対して1箇所のポット部10を有しており、ランナー11はポット部10から放射状に各キャビティに向かって延びている。尚、上型のポット部10’は、樹脂を上方から注入するために貫通している。また、図17では隠れて見えない状態となっているが、上型7にもキャビティ等は備えられている。
続いて、半導体装置の製造方法を説明する。まず図16に示すリードフレーム1のステージ2上に接合剤である銀ペースト等を介して半導体素子を搭載する。半導体素子は、図示していないがその表面に複数の電極部を有しており、ステージ上に搭載し固着する。その後、この電極部とリード端子3とをワイヤーボンディングによって電気的に接続する。
以上のように半導体素子を搭載した後、リードフレーム1を図17に示す上型7と下型8との間に設置する。その後、型閉めすることによって注入領域であるキャビティが形成される。
そして、上型7のポット10’より溶融する樹脂を所定圧力にて注入する。樹脂は上型7のキャビティ、及び下型8にも流入してランナー11を介してキャビティ9に充填され、半導体素子が封止される。樹脂注入前にはキャビティ9内に空気が存在しているが、樹脂がキャビティ内に侵入する段階で、樹脂が空気を押すことにより、例えば、上金型7に設けられたエアベントへと抜けていく。尚、エアベントは樹脂を通過させない程度の隙間となっている。
充填後、樹脂が冷却固化したところで、金型を開いてリードフレーム1を取り出す。図18は、この時点でのリードフレームを示すものである。但し、樹脂の流路を分かりやすくするために、樹脂封止時にポット及びランナーが存在した部分を破線で示している。図18から明らかなように、4つの封止領域の中央部分に位置するポット部10からゲート部4を介して樹脂が流入する。そのことにより、ステージに搭載される半導体素子及びその周囲部分にあるリード端子3の一部が樹脂で覆われ、1パッケージ12と成る。
続いて、リード端子3の連結部分を切断し、必要によって、分離したそれぞれのリード端子3の曲げ加工を行うことにより、QFP型の半導体装置を完成させる。
特開平8−181160号公報(第4−6頁、第1−3図)
上述したように、従来における半導体装置の製造方法では、図17に示した如く、キャビティ9内に存在する空気はキャビティ9端部に追いやられ金型に設けられたエアベントを介してキャビティ9外部に抜ける。しかし、このエアベントを介して空気を押し出す際、リードフレーム1と上型7、またはリードフレーム1と下型8との間に樹脂がバリとして発生する。しかし、この樹脂バリ厚は30μm程度と薄いため、パッケージ12を金型6から離型するときに、この樹脂バリがパッケージ12と一体で離型せず、金型内に残存する事がある。この樹脂バリが金型内に残ることで、次回の樹脂モールドの際、キャビティ9内に存在する空気の経路を塞いでしまう。その結果、空気は外部に抜け出すことは無く、キャビティ9内に圧縮されて残存するため、パッケージにボイド、未充填領域を発生してしまうという問題が発生する。
また、逆に、金型側に設けられたエアベントを考える。このエアベントに対応する所には、本来リード端子とならないリードフレームの一部13があり、この上には上述した場合と同様に30μm程度の樹脂バリが発生する。そして、離型する際リード材の上に残って離型する場合もある。すると、次工程であるリード曲げ加工工程の際、リードフレーム13上に残存した樹脂バリが破砕し、リード曲げ加工において、曲げ加工金型上に残存してしまう。この曲げ加工金型は、次の曲げ加工において金型上にバリが残存するため、リードの曲げ加工を行う際、リードには破砕した樹脂バリにより打痕、リード変形等の不良を発生してしまうという問題が発生する。
更に、QFN(Quad Flat Non−leaded Package)型の半導体装置では裏面が実装面となり、その裏面に露出したリードで実装基板上の導電パターンと電気的に接続する。しかし、従来における製造方法では、少なくともパッケージと連続してなるリードフレーム13上には樹脂ばりが発生する。そのため、上記半導体装置を実装基板に実装する際、パッケージ端部に発生した樹脂ばり等により実装不良を起こすという問題が発生する。
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明の半導体装置の製造方法では、少なくとも複数のリードを一体に支持するタイバー、第1のエアベントおよび第2のエアベントが形成され、半導体素子が搭載されたリードフレームを準備し、前記リードフレームを上金型および下金型から構成され、実質6面体のキャビティと、前記リードフレームを介して前記上金型と前記下金型とが当接する面に形成される前記6面体の4つのコーナー部と、前記コーナー部から少なくとも前記上金型または前記下金型の当接面に空気抜き溝を有する樹脂封止金型に収納し、前記キャビティ内の空気が前記第1のエアベント、前記空気抜き溝および前記第2のエアベントを通過させて、前記キャビティ内に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。
更に、本発明の半導体装置の製造方法では、好適には、前記金型から前記リードフレームを離型した後、前記第1のエアベント内の樹脂は該第1のエアベント内に残存し、前記タイバーをカットする工程において、同時に前記第1および第2のエアベントを除去することを特徴とする。
第1に、本発明のリードフレームによれば、第1の連結条体と第2の連結条体との交差部近傍のエアベント形成領域に夫々独立して成る第1のエアベントおよび第2のエアベントを形成する。そして、第1のエアベントの一端は、樹脂モールドの際、キャビティと連続して成ることに特徴を有する。そのことにより、キャビティ内に存在する空気はこの第1のエアベントを介して確実にキャビティ外部に流出する。その結果、キャビティ内には空気が残存せず、樹脂が全てのキャビティ内に充填され、未充填領域のないパッケージを形成できるリードフレームを実現できる。
第2に、本発明のリードフレームによれば、第1および第2のエアベントはリードフレームとほぼ同等の厚さを有している。そして、樹脂モールドの際、キャビティ内に存在する空気を追い出すと同時に樹脂も流出するが、この樹脂を確実に第1および第2のエアベントおよび空気抜き溝内に溜めることができる。そのことにより、流出した樹脂が硬化してパッケージ外部の樹脂バリとなるが、この樹脂バリは第1および第2のエアベントおよび空気抜き溝を介してリードフレームと一体となっている。その結果、半導体装置の製造工程において、樹脂バリが破砕し製品品質を悪化させたり、離型の際金型内に残存させることないリードフレームを実現できる。
第3に、本発明のリードフレームによれば、第1および第2のエアベントを夫々独立して形成する。そして、第1のエアベントをパッケージ形成領域から外側に形成し、その先端側に第2のエアベントを形成することに特徴を有する。そのことにより、キャビティ内に存在する空気を出来る限りパッケージ外部に追いやることができる。その結果、第1のエアベントと第2のエアベントとの間の連結部が樹脂等により塞がれても、キャビティ外部に空気を確実に追い出すことができる。リードフレームを実現できる。
第4に、本発明の樹脂封止金型では、上述したリードフレームに形成された第1および第2のエアベントを連結させる空気抜き溝をキャビティ端部から離れた位置に形成することに特徴がある。そのことにより、パッケージ外側面に薄い樹脂バリが発生することをなくすことができる。そして、空気抜き溝内の硬化した樹脂は第1および第2のエアベント内の硬化した樹脂と一体に扱うことができる。その結果、パッケージ離型の際、金型内に樹脂バリが破砕し残存することがないので、製品品質を悪化させることのない樹脂封止金型を実現できる。
第5に、本発明の樹脂封止金型では、樹脂注入ゲート部の先端をキャビティから離間した上金型と下金型の当接面に位置させることに特徴がある。つまり、ゲート部においても上述した第1のエアベントを用いて樹脂を注入する構造を有している。そのことにより、ゲート部においてもパッケージ外側面に薄い樹脂バリが発生することをなくすことができる。その結果、特に、リードレス型の半導体装置における実装不良を低減する樹脂封止金型を実現できる。
第6に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、上述したリードフレームおよび樹脂封止金型を用いて、樹脂モールドを行うことに特徴がある。そのことにより、パッケージ外部の樹脂バリとリードとを一体に扱うことができるので、タイバーカット工程と第1および第2のエアベント形成領域をカットする工程を同時に行うことができる。その結果、次工程におけるリード曲げ加工工程時にはパッケージ外部の樹脂バリは全て除去されているので、リード曲げ加工時に破砕した樹脂バリによりリードに打痕や成型不良を起こすことがない。
第7に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、第5の効果で述べたように、タイバーカット工程とエアベントカット工程を同時行うことに特徴がある。そのことにより、後工程であるリード曲げ加工工程を一貫工程として行うことができる。その結果、作業時間の短縮および設備投資の削減等の達成することができる。
以下に、本発明におけるリードフレーム、樹脂封止金型およびそれらを用いた半導体装置の製造方法について、図1〜図15を参照にして詳細に説明する。
先ず、図1〜図3を用いて、リードフレームについて説明する。図1は、本発明の1実施の形態であるリードフレームの平面図である。図2は、図1に示したリードフレームの1ユニットを拡大した平面図である。図3は、本発明であるリードフレームの特徴部の拡大図である。
図1に示す如く、リードフレーム21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24が複数個形成されている。図1では、4つの搭載部24のみ図示しているが、少なくとも1個配置されていれば良い。この搭載部24は、紙面に対して左右方向に延在する一対の第1の連結条体22と紙面に対して上下方向に延在する一対の第2の連結条体23とにより囲まれている。そして、この第1および第2の連結条体22、23により、1枚のリードフレーム21上に複数の搭載部24が配置される。尚、リードフレーム21は、例えば、厚さが約100〜250μm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。
図2に示す如く、1つの搭載部24は、主に、アイランド26とアイランド26を支持する吊りリード31と、アイランド26の4側辺の近傍に位置し、この4側辺を囲むように第1および第2の連結条体22、23へと延在される複数のリード27と、吊りリード31の延在方向に位置し2又に分かれる吊りリード31と第1および第2の連結条体22、23と囲まれる領域32、または、吊りリード31の両側にある2本のリード27と第1および第2の連結条体22、23で囲まれる領域32に設けられる第1のエアベント29および第2のエアベント30とから構成されている。本実施の形態では、3つのエアベント形成領域32に夫々第1のエアベント29および第2のエアベント30を形成しているが、少なくとも1箇所に設けられれば良い。また、樹脂注入口は少なくとも1箇所必要であり、ここでは、○印33のある右下コーナーに設けられるため、ここには、エアベントは設けられていない。尚、樹脂注入口の位置は、必ずしも、4つのコーナー部に設ける必要はなく、4つのコーナー部の全てのエアベント形成領域32に夫々第1のエアベント29および第2のエアベント30を形成しても良い。
図3に、2つのエアベント29、30を拡大して示した。図3(A)は、吊りリード31が第1のエアベント29の両側に形成される場合の図である。図3(B)は、吊りリード31が第1のエアベント29の片側のみに形成される場合の図である。そして、図3(C)は、吊りリード31が第1のエアベント29内に形成される場合の図である。このエアベント形成領域32には、夫々独立した孔として第1のエアベント29および第2のエアベント30が形成されている。そして、2点鎖線で示すライン34が樹脂パッケージの外側のラインであるが、第1のエアベント29の一部がこのパッケージ内に含まれていることに特徴がある。つまり、本発明では、エアベント形成領域32に2つの第1および第2のエアベント29、30を形成し、第1のエアベント29をキャビティ46(図4参照)と連続させている。尚、本実施の形態では、リードフレームのエアベント形成領域に設けられた2つの孔をそれぞれ第1のエアベント29、第2のエアベント30と定義する。
具体的には、例えば、第1のエアベント29を“T”字型に形成しその一端の一部がキャビティ46内に含まれるようにする。つまり、第1のエアベント29が形成された部分のキャビティ46は、キャビティ46内に存在した空気および樹脂が外部へと流出する孔(隙間)が配置されることとなる。図4(B)では左側に示した2つの矢印の先に示された部分29Aである。そして、リードフレーム21の厚みは100〜250μm程度であるので、この孔29Aは、リードフレーム21の厚みの分上下に開いている。一方、第1のエアベント29の延長線上には、第2のエアベント30が第1のエアベント29とは独立して形成されている。そして、両者は、後述する樹脂封止金型に設けられた空気抜き溝44を介して連結される。
つまり、第2のエアベント30は従来例で示した孔5(図13参照)の機能を持たせ、基本的には、第2のエアベント30には、キャビティ46内の空気のみが流入し、外部に空気を抜き出すことを目的としている。しかし、本発明のリードフレーム21では、更に、第2のエアベント30にも樹脂を流入させることも目的としている。このとき、第2のエアベント30には、第1のエアベント29同様に全体に充填されても良いが、少なくとも空気抜き溝44との連結部を含む領域が充填されれば良い。このことは、以下の問題を解決するためである。
パッケージを構成する封止材には、エポキシ樹脂とフィラーを主材料としてワックス、難然材料等の微量成分が含まれている。そして、従来におけるリードフレームの一部13(図13参照)と同様に、空気抜き溝44は狭いためフィラーが充填され難く、この部分の硬化後の樹脂強度は低い。しかも、空気抜き溝44では、第2のエアベント30近傍のためモールド時の十分な圧力がかからず、低粘度で多孔質な、また、エポキシ樹脂とワックスとが分離した状態の樹脂バリとなる。そのため、この部分の樹脂バリはリードフレーム21に対しての密着性は低く、金型からの離型時には金型に張り付き易く、リードフレーム21からは剥がれやすい。
そこで、本発明のリードフレーム21では、第1および第2のエアベント29、30に樹脂を充填させ、空気抜き溝44内で硬化した樹脂を第1および第2のエアベント29、30内で硬化した樹脂と一体化させる。そのことで、空気抜き溝44内で硬化した樹脂だけでは剥離し易い等、非常に不安定な樹脂である。しかし、上記3者の樹脂を一体化させることで、確実にリードフレーム21から剥離することを防ぐことができる。その結果、金型から離型する際に、特に、空気抜き溝44内で硬化した樹脂が金型内に残存することを防ぐことができる。
その他、上述した構造を有することで、リードフレーム21からは、以下の特徴が得られる。
第1の特徴としては、図3に示す如く、リードフレーム21に設けられた第1のエアベント29の一部(HL1)がパッケージ内に含まれていることで、樹脂封止の際、キャビティ46内に存在した空気を確実にキャビティ46外部に抜き出すことができる。つまり、リードフレーム21の厚み29Aは、例えば、100〜200μm程度であるため、この厚みを有する第1のエアベント29からキャビティ46内の空気および樹脂は外部に抜き出される。そのことで、パッケージのコーナー部には樹脂の未充填領域を無くすことができる。たとえ、空気が残存しても未充填領域は、第1のエアベント29のHL2側に集中するからである。
第2の特徴としては、キャビティ46から直接第1のエアベント29内に樹脂が流出するため、第1のエアベント29内の硬化樹脂がリードフレーム21厚でパッケージ47と一体にされることである。つまり、パッケージ47を金型から離型する際も、第1のエアベント29内の樹脂は、従来の樹脂バリと比べ数倍の厚みをもってパッケージ47、リードフレーム21と一体で離型され、金型内に残存することはない。その結果、キャビティ46から流出した樹脂で金型内を汚すことのないリードフレームを実現できる。
第3の特徴としては、第1のエアベント29と第2のエアベント30とを独立して形成し、第2のエアベント30で、従来のエアベントの役割を担わせることである。つまり、後述する樹脂封止金型に第1のエアベント29と第2のエアベント30とを連結する空気抜き溝44(図4参照)を設け、第2のエアベント30からキャビティ46内に存在した空気を抜き出す。そして、この第1のエアベント29は、図3(A)に示す如く、L>Wとなるようにキャビティ46端部から出来る限り離れて形成される。そのことで、もし、空気抜き溝44に樹脂が残存し第1のエアベント29と第2のエアベント30が塞がれても、キャビティ46内の空気は第1のエアベント29の端部HL2に残存することとなる。その結果、パッケージは樹脂の未充填領域が無くなる。ここで、Wは第1のエアベント29の幅であり、Lは第1のエアベント29の延在方向の長さである。
尚、本実施の形態では、第1のエアベント29を“T”字型で示したが、特に限定される必要はなく、丸型でも四角型でも良く、一部が図3の一点鎖線で示すキャビティ46内に入っていれば、同様な効果が得られる。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。
次に、図4〜図10を用いて、樹脂封止金型について説明する。
先ず、第1の実施の形態について、図4〜図6を用いて説明する。図4(A)は、上金型内部の平面図であり、図4(B)は、樹脂モールド時におけるエアベント形成領域部の断面図である。
図4(A)に示す如く、上金型41のキャビティ46のコーナー部には、図2に示したエアベント形成領域32に合わせて当接面43が3箇所形成されている。そして、この当接面43は、下金型42と合わさることでリードフレーム21をキャビティ46内に支持する働きを示す。また、リードフレーム21に形成された第1および第2のエアベント29、30を空気抜き溝44を介して連結する働きがある。本発明では、第1および第2のエアベント29、30を連結するために、この上金型41の当接面43に空気抜き溝44を形成することに特徴がある。そして、図4(B)に示す如く、この空気抜き溝44は、第1のエアベント29と第2のエアベント30とを分離するリードフレーム21の一部35を覆うように位置する。具体的には、空気抜き溝44の深さは、例えば、当接面43から10〜50μm程度で構成するように形成されている。そして、空気抜き溝44の長さは第1のエアベント29と第2のエアベント30とを連結するように、両者と少し重なる程度の長さである。尚、図示の如く、下金型42にも、予め、上金型41と同様に、第1および第2のエアベント29、30を連結するための空気抜き溝を形成しても良い。また、図示の如く、上金型41では空気抜き溝44が第2のエアベント30を全て覆うように形成されても良いし、点線で示す如く、キャビティ46から連続して形成されても良い。この場合、点線で示す如く、空気抜き溝44と第1のエアベント29との幅はほぼ同一であり、かつ、空気抜き溝44は第1のエアベント29上下部の当接面43に位置する。そのことで、上述したように、空気抜き溝44により発生するバリは第1および第2のエアベント29、30内の樹脂と一体に硬化する。その結果、従来のように、空気抜き溝44により発生するバリは30〜50μm程度の樹脂ばりとなることはない。
次に、図4(B)を参照にして、キャビティ46内の空気の流れ、特に、第1および第2のエアベント29、30が形成された当接面43を有するキャビティ46のコーナー部における空気の流れについて説明する。図示の如く、樹脂モールドの際、キャビティ46内のコーナー部に追い込まれた空気および樹脂は、第1のエアベント29内へと流入する。このとき、リードフレーム21の厚さは、例えば、100〜250μm程度あるため、第1のエアベント29の幅も同様に、例えば、100〜250μm程度ある。そのため、第1のエアベント29内へはキャビティ46内の空気のみではなく、樹脂も一緒に流入する。そして、第1のエアベント29内では、空気がHL2近傍に集まり、上金型41または下金型42に設けられた空気抜き溝44を介して第2のエアベント30へと流入する。このとき、空気抜き溝44は、例えば、30〜50μm程度の幅で形成されている。そのため、リードフレーム21のところで説明した問題が発生するが、上述したように解決することができるので、ここでは、説明を割愛する。尚、図示の如く、金型41、42の側面には離型性が考慮され傾斜が設けられているが、キャビティ46は、実質6面体からなる。
そして、上述した樹脂封止金型を用いることで、図5および図6に示す如く、パッケージ47がリードフレーム21を覆うように各搭載部24毎に形成される。図5は、リードフレーム21上の1つの搭載部24を拡大した平面図であり、図6は、図5に示した搭載部24の第1および第2のエアベント29、30部における平面図ある。つまり、図6に示すように、本発明の樹脂封止金型を用いることで、キャビティ46から流出した樹脂は第1のエアベント29、空気抜き溝44および第2のエアベント30の少なくとも一部で硬化する。つまり、上述のように、パッケージの離型の際は、リードフレーム21および樹脂パッケージ47と一体で離型される。そして、キャビティ46内の空気は図4(B)の矢印の如く、空気抜き溝44を介して第2のエアベント30より外部に抜け出すことができる。本発明では、リードフレーム21に2つのエアベント29、30を設けることで、キャビティ46内の空気を本来のパッケージ領域外部に排除でき、更に、エアベントに対応する箇所の金型を樹脂で汚すことが少ない樹脂封止金型を実現できる。
次に、第2の実施の形態について、図7〜図9を用いて説明する。図7(A)は、上金型内部の平面図であり、図7(B)は、樹脂モールド時におけるエアベント形成領域部の断面図である。尚、第1の実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付すこととする。
先ず、第2の実施の形態では、図8に示したように樹脂注入ゲート45に対応したエアベント形成領域32にも第1および第2のエアベント29、30が形成されたリードフレーム49を用いる。そして、図7(A)に示す如く、上金型41のキャビティ46のコーナー部には、図8に示したエアベント形成領域32に合わせて当接面43が4箇所全てに形成されている。そして、この当接面43は、下金型42と合わさることでリードフレーム49をキャビティ46内に支持する働きを示す。また、リードフレーム49に形成された第1および第2のエアベント29、30を空気抜き溝44により連結する働きがある。そして、この構造は第1の実施の形態と同じ構造であるので、第1の実施の形態の説明を参照することとし、ここでは説明を割愛する。
第2の実施の形態での特徴は、樹脂注入ゲート部45の先端をキャビティ46と連続して形成せず、キャビティ46と離間した当接面43に位置するよう形成することである。具体的には、図7(B)に示す如く、上金型45に設けられたゲート部45は直接キャビティ46と連続して形成されず、第1のエアベント29のHL2側に先端部が位置している。そのことで、矢印で示したようにゲート部45から流入する樹脂は第1のエアベント29を介してキャビティ46内に流入する。そして、他のコーナー部と同様に、ゲート部45においても第1のエアベント29上面は上金型41の当接面43が位置する。その結果、図9に示す如く、ゲート部45においても、第1および第2のエアベント29、30が形成される領域32上は樹脂ばりが発生しない構造を実現できる。
つまり、本実施の形態のように、第1のエアベント29を空気抜きに用いるだけでなく、ゲート部45においても第1のエアベント29を用いて樹脂を注入することで、パッケージ47と連続する領域に樹脂ばりの発生を防ぐことができる。特に、パッケージ47の4つのコーナー部において樹脂ばりの発生を防ぐことができる。そのことで、QFN型の半導体装置のように、樹脂ばり等の多少のごみでも実装不良を起こし易い裏面実装型の場合に優れた効果をもたらすことができる。尚、本実施の形態では、第1および第2のエアベントが形成された場合について説明したが、この第2の実施の形態では、特に限定する必要はない。少なくとも第1のエアベントを有していれば同様な効果を得ることができる。
更に、上述した第1および第2の実施の形態において、例えば、図10(A)、(B)に示す如く、予め、メッキ膜50が形成されたリードフレーム21を用いる場合で、特に、例えば、20〜30μm程度の厚いメッキ膜50の場合、以下の問題が発生することが分かった。
樹脂モールドする際、金型41によりリードフレーム213を押圧するが、この時、金型41の圧力により、金型41との当接面のメッキ膜50が押しつぶされ、空気抜き溝44内のメッキ膜50が盛り上がってします。このことで、例えば、30〜50μm程度の溝が更に、狭い幅の溝となり、キャビティ46内の未充填領域を形成し易いという問題である。しかし、本発明の樹脂封止金型では、上述したリードフレームと伴に用いることで、少なくともリードフレーム21厚の空気通過経過は確実に確保できる。よって、パッケージ47端部に未充填領域を形成することはない。
最後に、図1〜図15を用いて、上述したリードフレーム、樹脂封止金型を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
ここで、上述したリードフレームおよび樹脂封止金型の説明で用いた図面および各構成要素の符番で共通のものは、本実施例の説明にも用いることとする。
図11に示す如く、本発明の半導体装置の製造方法では、図11(A)に示す如く、リードフレームを準備する工程、ダイボンドおよびワイヤーボンド工程、樹脂モールド工程、タイバーカットおよびエアベントカット工程、メッキ工程、リード曲げ工程よりなる製造方法と、図11(B)に示す如く、リードフレームを準備する工程、ダイボンドおよびワイヤーボンド工程、樹脂モールド工程、メッキ工程、タイバーカットおよびエアベントカット工程、リード曲げ工程よりなる製造方法がある。そして、詳細は後述するが、本発明における製造方法ではタイバーカット工程とエアベントカット工程を同時に行うことに最大の特徴がある。そして、以下に、この特徴により実現することができた図11(B)に示す製造方法について説明する。
第1の工程は、図1に示す如く、リードフレームを準備する工程である。
本実施の半導体装置の製造方法では、図1〜図3を用いて上述したリードフレーム21を用いる。そのため、この工程は、上述したリードフレーム21の説明を参照することとし、ここでは説明を割愛する。
第2の工程は、図12に示す如く、半導体素子51をリードフレーム21のアイランド26上にダイボンドし、その半導体素子51のボンディングパッドとリードフレーム21のリード27とを金属細線52でワイヤーボンドし、接続する工程である。
本工程では、リードフレーム21の各搭載部24毎に、アイランド26表面にAgペーストなどの導電ペーストによって半導体素子51をダイボンドし固定する。そして、前記細線としては、例えば、Au線より成る。このとき、金属細線52は超音波熱圧着ワイヤーボンディングにより、ボンディングパッド部にはボールボンディングし、リード27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26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27上には金属細線52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51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。
第3の工程は、樹脂封止金型を用いてリードフレームを樹脂でモールドする工程である。
本工程では、図1〜図3を用いて上述したリードフレーム21を用い、更に、図4〜図6を用いて上述した樹脂封止金型を用いて樹脂モールドを行うことに特徴がある。そして、リードフレーム21を金型から離型した後は図13に示す如く、リードフレーム21上にはパッケージ47、ランナー48部に樹脂が硬化している。本工程における詳細な説明は、上述した図1から図6の説明を参照とし、ここでは説明を割愛する。
尚、本実施の形態における半導体装置の製造方法の説明では、QFP型の半導体装置であるリード実装型の説明をしている。しかし、QFN型の半導体装置である裏面実装型の場合では、図7〜図9を用いて説明した樹脂モールド工程の方が優れている。この場合における説明も上述した図7〜図9の説明を参照とし、ここでは説明を割愛する。
第4の工程は、パッケージ47から露出しているリード27にメッキを施す工程である。
本工程では、リード酸化防止、半田濡れ性等が考慮されリード27にメッキを施す。このときは、複数の搭載部24が形成されたリードフレーム21全体にメッキを施す。例えば、リードフレーム21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21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27に施される。尚、リードフレーム21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21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21を用いる場合も同様である。
第5の工程は、図14に示す如く、リード27を一体に支持しているタイバーをカットし、同時に、第1および第2のエアベント29、30を除去する工程である。
本工程では、リード27を一体に支持しているタイバー28を打ち抜き、リード27を個々に独立させる。このとき、本発明の特徴としては、第1および第2のエアベント29、30を同時に打ち抜くことにある。上述したように、本発明の半導体装置の製造方法では、キャビティ46から流出する樹脂は第1のエアベント29内で硬化する。そのため、リードフレーム21上には樹脂バリは発生しない。また、リードフレーム21は、例えば、100〜250μm程度の厚みを有しているため、樹脂は第1のエアベント29、空気抜き溝44および第2のエアベント30内で一体化して硬化している。つまり、決められた位置に樹脂バリを形成することができる。その結果、第1および第2のエアベント29、30を打ち抜く際、リードフレーム21と一緒に樹脂バリも全て除去できるので、次工程のリードの曲げ加工に樹脂バリを持ち込むことをなくすことができる。尚、タイバー28を打ち抜く際に、リード27間に形成されていた樹脂バリも除去することができる。このとき、図示の如く、曲線を有するような形状53で第1および第2のエアベント29、30を打ち抜いても良いが、円形、四角形等の形状でも良い。しかし、リードフレーム21の一部54を残し、第1および第2の連結条体22、23と連結させておくことで、リードフレーム21から搭載部24は離間されない。
第5の工程は、図15に示す如く、リードの曲げ加工を行うと同時に、リードフレーム21から個々の半導体装置を分離する工程である。
本工程では、先ず、メッキが施されたリード27を台座56、57上に設置し、半導体装置のパッケージ47およびリード27を台座56およびリード支持手段58で固定する。このとき、リード27の先端を台座57上に設置する。そして、パンチ55にてリード27が切断され、その他の部分は曲げ加工される。しかし、本工程では、前工程において、パッケージ47外部の樹脂バリは全て除去しているため、この作業の衝撃等により破砕した樹脂バリが台座56上に点在することはない。そのことにより、このリードの曲げ加工において、破砕した樹脂バリによりリード27に打痕や成型不良を起こす現象は殆ど抑制される。その結果、図15(B)に示す如く、パッケージ47に未充填領域はなく、そして、リード27に打痕や成型不良がなく、製品品質の優れた半導体装置が完成する。特に、例えば、100μm以下の薄いリードフレームや、例えば、500μm以下のファインピッチリードの場合には、上述の効果が得られる。
上述したように、本発明の半導体装置の製造方法では、タイバーカット工程とエアベントカット工程を同時行うことに特徴がある。そのことにより、タイバーカット工程とリード曲げ加工工程とを一貫工程として行うことができる。その結果、作業時間の短縮および設備投資の削減等を達成することができる。
尚、本実施の形態では、図11(B)に示した半導体装置の製造方法について説明したが、図11(A)に示した半導体装置の製造方法でも、同様な効果を得ることができる。この図11(A)の場合では、メッキ工程がタイバーカットおよびエアベントカット工程とリード曲げ工程との間で行われるため、より確実に樹脂バリを除去した状態でリード曲げ工程を行うことができる。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。
本発明のリードフレームを説明する平面図である。 本発明のリードフレームを説明する平面図である。 本発明のリードフレームを説明する(A)平面図(B)平面図(C)平面図である。 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(A)平面図(B)断面図である。 本発明の第1の実施の形態における樹脂封止金型を用いて形成されたパッケージを説明する図である。 本発明の第1の実施の形態における樹脂封止金型を用いて形成されたパッケージを説明する図である。 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(A)平面図(B)断面図である。 本発明の第2の実施の形態における樹脂封止金型に用いられるリードフレームを説明する図である。 本発明の第2の実施の形態における樹脂封止金型を用いて形成されたパッケージを説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する(A)断面図(B)断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する(A)製造フロー図(B)製造フロー図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する(A)断面図(B)斜視図である。 従来における半導体装置の製造方法を説明する図である。 従来における半導体装置の製造方法を説明する図である。 従来における半導体装置の製造方法を説明する図である。

Claims (5)

  1. 少なくともアイランドと、前記アイランドを囲むように前記アイランド近傍から延在する複数のリードと、前記リードを一体に支持するタイバーと、前記アイランドのコーナー部から連続して延在する吊りリードと、前記吊りリードの延在方向で前記吊りリード及び前記タイバーと連結する領域に設けられたエアベント配置領域と、前記エアベント配置領域に独立した貫通孔として形成され、前記吊りリード側から外側に向かって設けられた第1のエアベント及び第2のエアベントとから構成され、前記アイランドに半導体素子が固着されたリードフレームを準備し、
    上金型と下金型とが当接することでキャビティを構成し、少なくとも前記上金型と下金型の当接面のいずれかに前記第1のエアベントと前記第2のエアベントとを連結させる溝を有する樹脂封止金型に、前記第1のエアベントの一部が前記キャビティ内に位置するように前記リードフレームを収納し、
    前記キャビティ内に樹脂を充填させながら、前記キャビティ内の空気を前記樹脂封止金型の溝を介して前記第1のエアベントから前記第2のエアベントへと排出させ、樹脂封止体を形成する半導体装置の製造方法において、
    前記第1のエアベントは、前記キャビティの境界から外部に幅Wをもって延在する領域を有し、前記幅Wは前記キャビティの境界に位置する前記第1のエアベントの幅よりも狭く、且つ、前記第1のエアベントの前記幅Wをもって延在する長さLは前記幅Wよりも長くなり、前記樹脂を前記第1のエアベントの幅Wをもって延在する長さLの領域、前記樹脂封止金型の溝及び少なくとも前記第2のエアベントの一部に充填させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記樹脂封止金型から前記リードフレームを離型した後、前記タイバーをカットする工程において、前記第1のエアベントと前記第2のエアベントとの間の前記リードフレーム上に硬化した樹脂と前記第1のエアベント及び第2のエアベント内に硬化した樹脂とを、前記第1及び第2のエアベントを除去する際に同時に除去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。
  3. 前記樹脂封止金型から前記リードフレームを離型した後、前記タイバーをカットした後、連続して前記リードを所望の形状に曲げ加工することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記キャビティは6面体であり、前記リードフレームと交差する前記6面体の4つのコーナー部に、前記リードフレームの前記エアベント配置領域を配置し、前記第1のエアベントを介して前記キャビティ内の空気を外部に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。
  5. 前記リードには、Pd、Sn、Sn−Pb、Sn−Bi、Sn−Ag、Sn−Cu、Au−Ag、Sn−Ag−Cuから選択される組み合わせにより、少なくとも1層のメッキ層が形成され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。
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