JP4442210B2 - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプのリードフレームのダムバーを、リードフレームの表裏の向きに関係なく切断するようにした半導体パッケージの製造方法に関する。

半導体パッケージについて、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、リードフレーム１０に電子部品等が実装されて樹脂封止された状態を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の点線で囲んだ部分を拡大した透視図である。

半導体パッケージは、リードフレーム１０のアイランド２０に電子部品等が実装され、電子部品とリードフレーム１０のリード３０とがワイヤボンディングで電気的に接続された後、電子部品とリード３０のインナーリード３０ａとが包み込まれるように樹脂４０で封止され、樹脂４０に製造品名や製造番号等のマーキングがなされた後に、アウターリード３０ｂとアウターリード３０ｂとを繋ぐダムバー５０が切断されてアウターリード３０ｂが折り曲げられることで形成されている。

上記ダムバー５０は、アイランド２０の外縁に位置するリード３０のアウターリード３０ｂとアウターリード３０ｂとを繋ぐ連結ダムバー５０ａと、樹脂４０の四隅に位置し、アウターリード３０ｂとアウターリード３０ｂとを繋ぐコーナーダムバー５０ｂとから成る。

ダムバー５０は、上述のようにアウターリード３０ｂとアウターリード３０ｂとを繋ぐ役割を果たす他に、樹脂封止の際に樹脂成形金型から樹脂４０が漏れ出ないようにせき止め、大きな樹脂バリが形成されることを阻止する役割も果たす。このダムバー５０は、１枚の金型で構成されたダムバーパンチ６０で一度に切断され、これにより、ダムバー５０で繋がれていた各リード３０がそれぞれ電気的に絶縁されることになる。

このダムバー５０の切断方法について説明する。ダムバー５０は、ダムバーパンチ６０がリードフレーム１０に押し込まれることによって切断される。このダムバーパンチ６０は、アウターリード３０ｂとアウターリード３０ｂと隙間に配置されている。

具体的には、アイランド２０の外縁に位置するアウターリード３０ｂとアウターリード３０ｂとを繋ぐ連結ダムバー５０ａは、棒形状のダムバーパンチ６０ａで切断され、各コーナーに位置するコーナーダムバー５０ｂは、各コーナーに配置されたダムバーパンチ６０ｂで切断される。

ここで、上記のような半導体パッケージの構成では、図２（ａ）に示すように、樹脂４０の四隅のうち一カ所のみその形状が面取り形状となっている。これは、例えば、リードフレーム１０を樹脂封止するための樹脂成形金型の樹脂注入口（ゲート部分）が面取り形状になっているため、または、半導体パッケージ完成後に、半導体パッケージの向きがわかるようにするためである。

このため、上記各コーナーダムバー５０ｂを切断するときには、ゲート部分以外のコーナーダムバー５０ｂは、樹脂４０の矩形の形状に沿った形状のダムバーパンチで切断されることになるが、ゲート部分に位置するコーナーダムバー５０ｂは、図２（ｂ）に示す形状のダムバーパンチ６０ｂで切断されることとなる。すなわち、ゲート部分に位置するコーナーダムバー５０ｂは、樹脂４０の面取り形状に沿うような形状のダムバーパンチ６０ｂで切断される。これにより、樹脂封止の際に、樹脂成形金型からゲート部分に漏れ出る樹脂バリをコーナーダムバー５０ｂと共に切断されるようになっている。

以上のような形状のダムバーパンチ６０を用いることで、リードフレーム１０のダムバー５０が切断されるようになっている。

半導体パッケージには、電子部品の放熱のためのヒートシンクの一部が樹脂から露出するように形成されているものがある。このような半導体パッケージを基板等に実装した場合、ヒートシンクが基板側に向くようにするとヒートシンクから放出された熱が半導体パッケージと基板との間にこもるため、ヒートシンクの放熱の効率が下がる。このため、半導体パッケージのピンの向きを通常の向きとは反対方向に折り曲げて半導体パッケージをリバースパッケージとし、金属製ケースと接触させることでヒートシンクの放熱の効率を向上させることができる。

このようなリバースパッケージを製造する際には、電子部品を実装したリードフレーム１０を樹脂封止した後に、図３に示すように、リードフレーム１０の表裏を逆にし、マーク認識可能とすべく樹脂４０のうちヒートシンク７０側の面にマーキングを行い、さらにダムバーパンチ６０によりダムバー５０を切断して、アウターリード３０ｂを折り曲げることとなる。

しかしながら、ダムバー５０の切断をリードフレーム１０の表裏を逆にして樹脂４０にマーキングを行った後に行うと、ゲート部分の位置が図２（ａ）に示すゲート部分の位置から、図３に示すゲート部分の位置に移動してしまうこととなる。このような状態でダムバー５０を切断しようとすると、図２（ａ）に示すゲート部分の位置に、矩形の樹脂が位置することとなり、この矩形の樹脂が図２（ｂ）に示す樹脂バリを切断するためのダムバーパンチ６０ｂで切断されてしまうこととなる。また、樹脂４０を切断できずにダムバーパンチ６０ｂが破壊されてしまう可能性もある。

そこで、リバースパッケージの製造に対応するために、従来のダムバーパンチ６０の金型の表裏を逆にした金型を用意することが考えられる。しかしながら、リバースパッケージを製造するためのダムバーパンチの金型が新たに必要となる。また、新たな金型を用意したとしても、リバースパッケージを製造するたびにその金型をダムバーパンチの装置に設置させなければならない。

本発明は、上記点に鑑み、リードフレームのダムバーの切断において、リードフレームの表裏を逆転させても、共通のダムバーパンチでダムバーを切断することができる半導体パッケージの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、ゲート部分のダムバーパンチの形状を、他のコーナーに位置するコーナーダムバーを切断するためのダムバーパンチの形状と共通の形状とすることで、リードフレームの表裏を逆転させるとゲート部分に位置することとなる他のコーナーの樹脂を破壊せずにダムバーを切断できると考えた。

したがって、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、リードフレーム（１）のアイランド（２）に電子部品を実装して、電子部品とアイランド（２）の外縁に位置するインナーリード（３ａ）とを樹脂（４）で封止した後に、リードフレーム（１）のダムバー（５）をダムバーパンチ（６）で切断するようにした半導体パッケージの製造方法であって、リードフレーム（１）に電子部品を実装して、電子部品とインナーリード（３ａ）とを包み込むように樹脂封止する工程と、樹脂注入口側に位置すると共にアイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｂ）と樹脂注入口側以外に位置すると共にアイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｃ）とを、矩形の角が凹んだ形状のダムバーパンチ（６ｂ）で切断する工程とを有し、切断する工程では、コーナーダムバー（５ｂ、５ｃ）を切断するダムバーパンチ（６ｂ）として全て共通の形状のものを用いることを特徴としている。

このように、リードフレーム（１）の樹脂注入口側に位置するコーナーダムバー（５ｂ）を切断するためのダムバーパンチ（６ｂ）の形状を、樹脂注入口側以外に位置するコーナーダムバー（５ｃ）を切断するためのダムバーパンチ（６ｂ）と共通の形状とすることができる。これにより、リードフレーム（１）の表裏を逆転させても、樹脂注入口の位置に関係なくダムバー（５）を切断できる。

したがって、リードフレーム（１）の表裏を逆転させて製造するリバースパッケージのためのダムバーパンチ（６）の金型を必要とせず、リードフレーム（１）が表または裏のどちらの状態であっても、１枚のダムバーパンチ（６）の金型ですべてのダムバー（５）を切断することができる。したがって、１枚のダムバーパンチ（６）の金型のみで、通常の半導体パッケージおよびリバースパッケージを製造することができる。

また、上記のように、すべてのコーナーのダムバーパンチ（６ｂ）の形状を共通にしてしまうと、ダムバー（５）を切断する際にゲート部分の形成される樹脂バリが残ってしまう。そこで、本発明者らは、ゲート部分に位置するコーナーダムバー（５ｂ）の形状を、樹脂（４）の面取り形状に平行な形状とすることで樹脂バリを阻止することができると考えた。

したがって、請求項１に記載の発明では、樹脂注入口側に位置すると共にアイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｂ）が、樹脂（４）の面取り形状に沿った形成になっており、樹脂注入口側以外に位置すると共にアイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｃ）が、前記樹脂（４）の矩形形状に沿った形状になっているリードフレーム（１）を用意する工程を有することを特徴としている。

このように、樹脂注入口側に位置するコーナーダムバー（５ｂ）が、樹脂（４）の面取り形状に沿った形成、すなわち樹脂（４）の面取りの端面に平行な形状になっているので、樹脂封止の際に樹脂注入口に形成される樹脂バリの拡散を阻止することができる。したがって、リードフレーム（１）の表裏が逆転されて樹脂注入口側に位置するコーナーダムバー（５ｂ）がどの位置に移動しても、樹脂注入口から樹脂バリが拡散しないようにすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの製造方法を適用した半導体パッケージの一部透視図であり、図１（ａ）はリードフレーム１のうち樹脂成形のための樹脂注入口（ゲート部分）の透視図、図１（ｂ）はリードフレーム１のうちゲート部分以外のコーナーの透視図である。

図１に示す半導体パッケージは、リードフレーム１のアイランド２に図示しない電子部品等が実装され、電子部品とリード３の一部とが樹脂４で封止された構成になっている。以下に上記半導体パッケージについて説明する。

本実施形態では、半導体パッケージのリードフレーム１として、ＱＦＰタイプのものを採用している。リードフレーム１は、四角形状のアイランド２と、棒状のリード３とが形成された金属フレームである。

リードフレーム１のうち、アイランド２は、ＩＣチップ等の電子部品が実装されるものである。また、リード３は、前記ＩＣチップを外部と電気的に接続するためのインナーリード３ａとアウターリード３ｂとから成る。このリード３は、アイランド２の外縁に沿ってアイランド２を構成する四角形の各辺それぞれに対して、垂直に複数個ずつ配置されている。このとき、リード３は、リードフレーム１の表裏を逆転させたときに、一側縁に配置されたリード３と反対側の側縁に配置されたリード３との位置が一致するように配置されている。

リード３のうち、樹脂４にて封止される部分がインナーリード３ａ、樹脂封止後に折り曲げられてピンとして外部と電気的に接続される部分がアウターリード３ｂになっている。このアウターリード３ｂが通常の向きとは反対方向に折り曲げられると、リバースパッケージが形成されるようになっている。

上記リード３は、リードフレーム１が樹脂４で封止されるまで、ダムバー５で繋がれた状態になっている。具体的には、アイランド２の外縁に配置されているリード３は、アウターリード３ｂとアウターリート３ｂとの間に位置する連結ダムバー５ａで連結されており、アイランド２の四角形状の各辺の端に位置するリード３は、アイランド２のコーナー部分に位置するコーナーダムバー５ｂ、５ｃで連結されている。これらダムバー５は、リードフレーム１が樹脂４で封止された後に、ダムバーパンチ６で切断され、各リード３が電気的に絶縁される。

上記ダムバー５は、各リード３を連結する役割の他に、リードフレーム１を樹脂４で封止する際に、樹脂成型金型から樹脂４が漏れ出ることによって形成される樹脂バリを阻止するための役割も果たす。このため、ゲート部分に位置するコーナーダムバー５ｂは、図１（ａ）に示すように、ゲート部分に沿った形状になっており、ゲート部分から漏れ出る樹脂４をせき止め、樹脂バリの拡散を阻止するようになっている。具体的には、コーナーダムバー５ｂは、面取りされた樹脂４の端面に平行な辺を有しており、それらが所定間隔離れた状態になっている。このため、このコーナーダムバー５ｂの辺によってゲート部分に漏れ出る樹脂バリをせき止め、ゲート部分に樹脂バリが広がらないようにできる。

また、ゲート部分以外に位置する他の３つのダムバー５ｃは、図１（ｂ）に示すように、矩形の樹脂４に沿った形状になっており、上記と同様に、樹脂バリを阻止するようになっている。

半導体パッケージを構成する樹脂４としては、エポキシ系樹脂等、通常のモールド材料を採用することができる。

次に、半導体パッケージおよびリバースパッケージの製造において、リードフレーム１を樹脂４で封止した後に、リードフレーム１のダムバー５を切断する方法について説明する。

まず、リードフレーム１のアイランド２に電子部品を実装し、電子部品とインナーリード３ａとを包み込むように樹脂４で封止する。リバースパッケージを製造する場合、リードフレーム１を樹脂４で封止した後、リードフレーム１の表裏を逆転させる。そして、樹脂の部位に、製造品名や製造番号等のマーキングを行う。

次に、ダムバーパンチ６を用いてリードフレーム１のダムバー５を切断する。このダムバーパンチ６は、１枚の金型として形成されており、この金型をリードフレーム１に押しつけることで、リードフレーム１に形成されているすべてのダムバー５を一度に切断できるようになっている。

ダムバー５のうち、アウターリード３ｂとアウターリード３ｂとを繋ぐ連結ダムバー５ａは、棒形状のダムバーパンチ６ａで切断される。すなわち、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、アウターリード３ｂとアウターリード３ｂとの間に、棒形状のダムバーパンチ６ａが位置するようにして連結ダムバー５ａを押し込むことで、連結ダムバー５ａが切断されることとなる。

上記連結ダムバー５ａ以外のダムバー５であるコーナーダムバー５ｂ、５ｃは、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、角が凹んだ形状のダムバーパンチ６ｂで切断される。このダムバーパンチ６ｂは、樹脂成形のためのゲート部分の樹脂４の面取り形状に関係なく、すべて共通の形状になっている。

上記のような形状のダムバーパンチ６の金型がリードフレーム１に押し込まれることで、リードフレーム１のダムバー５が切断される。このとき、ダムバーパンチ６ｂの切断面は、図１（ｂ）に示すように、矩形形状の樹脂４と、樹脂４の矩形の形状に平行な形状のコーナーダムバー５ｃとの間の隙間に位置した状態、すなわちダムバーパンチ６ｂがコーナーダムバー５ｃを完全に覆った状態になっている。このため、このダムバーパンチ６ｂによってコーナーダムバー５ｃがリードフレーム１から完全に取り除かれる。したがって、アイランド２の外縁の各辺の端に位置するそれぞれのリード３が電気的に絶縁されることとなる。

また、ゲート部分のコーナーダムバー５ｂは、樹脂４の面取りの端面に平行な形状になっているが、ダムバーパンチ６ｂの切断面の端は、樹脂４とコーナーダムバー５ｂとの間に位置した状態になっている。したがって、このような状態でダムバーパンチ６ｂが押し込まれてもコーナーダムバー５ｂは切断される。

このとき、図１（ａ）に示すように、ダムバーパンチ６ｂがコーナーダムバー５ｂを完全に覆うようになっていない。したがって、ゲート部分に樹脂バリで繋がれたコーナーダムバー５ｂの一部が残る状態になるが、これはコーナーダムバー５ｂが切断される際に樹脂バリが折れると共に取り除かれる。もし、樹脂バリが折れずにこの一部が残ってしまったとしても、その一部が各リード３と繋がっていないので、各リード３はそれぞれ電気的に絶縁されることとなる。

以上が、本実施形態におけるダムバー５の切断方法である。そして、ダムバーパンチ６でリードフレーム１のダムバー５を切断した後、アウターリード３ｂを折り曲げてピンとすることで、半導体パッケージが完成する。また、樹脂封止されたリードフレーム１の表裏を逆にしてダムバー５を切断した後、アウターリード３ｂを折り曲げてピンとすることで、リバースパッケージが完成する。

本実施形態では、上記のように、すべてのコーナーのダムバーパンチ６ｂの形状が同一になっているので、リバースパッケージを製造するためにリードフレーム１の表裏を逆にしても、ゲート部分以外のコーナーの樹脂４を、従来のようなゲート部分の樹脂バリを切断するためのダムバーパンチで切断してしまうことはない。

また、ゲート部分のコーナーダムバー５ｂの形状は、ゲート部分の樹脂注入面に沿った形状になっているため、樹脂成形金型からゲート部分に漏れ出る樹脂バリを阻止することができる。したがって、本実施形態のように、すべてのコーナーのダムバーパンチ６ｂの形状を共通にしても、ゲート部分に形成される樹脂バリが残らないようにすることができる。

だたし、ダムバーパンチ６ｂがコーナーダムバー５ｂを完全に覆うことができないため、樹脂バリにコーナーダムバー５ｂの一部が残ることになる。しかし、その一部は樹脂バリに繋がれているのみであって各リード３と繋がっておらず、コーナーダムバー５ｂの切断の際に取り除かれる。したがって、各リード３をそれぞれ電気的に絶縁することができる。

以上のように、コーナーダムバー５ｂを切断するためのダムバーパンチ６ｂの形状をすべてのコーナーで共通の形状とし、ゲート部分のコーナーダムバー５ｂの形状を樹脂注入面に沿った形状とすることで、リードフレーム１の表裏を逆にして製造することになるリバースパッケージの製造にも対応することができる。したがって、リバースパッケージのためのダムバーパンチ６の金型を用意する必要はなく、１枚のダムバーパンチ６の金型で、通常のパッケージおよびリバースパッケージの両方を製造することができる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、ゲート部分に位置するコーナーダムバー５ｂは、面取りされた樹脂４の端面に沿った形状であるが、コーナーダムバー５ｂの形状はこれに限るものではない。すなわち、ゲート部分に位置するコーナーダムバー５ｂの形状は、ゲート部分以外のコーナーに位置するコーナーダムバー５ｃと同じ形状であってもよい。このようなリードフレーム１であっても、表裏を逆転させてダムバー５を切断することができる。

本発明の一実施形態におけるダムバーを切断する様子を示した図である。 リードフレームに電子部品を実装して樹脂封止した状態を示した図である。 図２（ａ）の点線で囲んだ部分を拡大した透視図である。 課題を説明するためにリードフレームの表裏を逆転させた様子を示した図である。

符号の説明

１…リードフレーム、２…アイランド、３…リード、３ａ…インナーリード、
３ｂ…アウターリード、４…樹脂、５…ダムバー、５ａ…連結ダムバー、
５ｂ…コーナーダムバー、６…ダムバーパンチ。

Claims (2)

1. リードフレーム（１）のアイランド（２）に電子部品を実装して、前記電子部品と前記アイランド（２）の外縁に位置するインナーリード（３ａ）とを樹脂（４）で封止した後に、リードフレーム（１）のダムバー（５）をダムバーパンチ（６）で切断するようにした半導体パッケージの製造方法であって、
   前記樹脂注入口側に位置すると共に前記アイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｂ）が、前記樹脂（４）の面取り形状に沿った形成になっており、前記樹脂注入口側以外に位置すると共に前記アイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｃ）が、前記樹脂（４）の矩形形状に沿った形状になっている前記リードフレーム（１）を用意する工程と、
   前記リードフレーム（１）に前記電子部品を実装して、前記電子部品と前記インナーリード（３ａ）とを包み込むように樹脂封止する工程と、
   前記樹脂注入口側に位置すると共に前記アイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｂ）と前記樹脂注入口側以外に位置すると共に前記アイランド（２）のコーナー部分に位置するコーナーダムバー（５ｃ）とを、矩形の角が凹んだ形状のダムバーパンチ（６ｂ）で切断する工程とを有し、
   前記切断する工程では、前記コーナーダムバー（５ｂ、５ｃ）を切断する前記ダムバーパンチ（６ｂ）として全て共通の形状のものを用いることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
2. 前記切断する工程では、前記ダムバーパンチ（６ｂ）は前記樹脂注入口側に位置するコーナーダムバー（５ｂ）を完全に覆っていない状態で前記樹脂注入口側に位置するコーナーダムバー（５ｂ）を切断することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの製造方法。

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