JP4723776B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にリードレスによりパッケージ外形を縮小して実装面積を低減し、大幅なコストダウンが可能な半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来における回路素子では、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。そして、回路素子を導電箔等の導電部材上に高集積化して形成する場合については、以下に説明する製造方法により形成していた。
【0003】
先ず、従来の第1の工程は、図14から図16に示すように、導電箔1を用意し、少なくとも回路素子6(図17参照)の搭載部を多数個形成する導電パターン4を除く領域の導電箔1に導電箔1の厚みよりも浅い分離溝5をエッチングにより形成して導電パターン4を形成することにある。
【0004】
図14(A)に示す如く、導電箔の厚さは、後のエッチングを考慮すると10μm〜300μm程度が好ましく、ここでは70μm(2オンス)の銅箔を採用した。しかし300μm以上でも10μm以下でも基本的には良い。
【0005】
具体的には、図14(B)に示す如く、短冊状の導電箔1に多数の搭載部が形成されるブロック2が4〜5個離間して並べられる。
【0006】
続いて、導電パターンを形成する。
【0007】
先ず、図15に示す如く、Cu箔1の上に、ホトレジスト(耐エッチングマスク)PRを形成し、導電パターン4となる領域を除いた導電箔1が露出するようにホトレジストPRをパターニングする。そして、ホトレジストPRを介して導電箔1を選択的にエッチングする。ここで、図16に具体的な導電パターン4を示す。本図は図14(B)で示したブロック2の1個を拡大したものに対応する。点線で示した部分の1個が1つの搭載部3であり、導電パターン4を構成し、1つのブロック2には5行10列のマトリックス状に多数の搭載部3が配列され、各搭載部3毎に同一の導電パターン4が設けられている。
【0008】
従来の第2の工程は、図17に示す如く、所望の導電パターン4の各搭載部3に回路素子6を固着することにある。
【0009】
回路素子6としては、トランジスタ、ダイオード、ICチップ等の半導体素子、チップコンデンサ、チップ抵抗等の受動素子である。また厚みが厚くはなるが、CSP、BGA等のフェイスダウンの半導体素子も実装できる。
【0010】
ここでは、ベアのトランジスタチップ6Aが導電パターン4Aにダイボンディングされ、チップコンデンサまたは受動素子6Bは半田等のロウ材または導電ペースト4Bで固着される。
【0011】
従来の第3の工程は、図18に示す如く、各搭載部3の回路素子6の電極と所望の導電パターン4とをワイヤボンディングすることにある。
【0012】
本工程では、図18に示す如く、ブロック2内の各搭載部のエミッタ電極と導電パターン4B、ベース電極と導電パターン4Bを、熱圧着によるボールボンディング及び超音波によるウェッヂボンディングにより一括してワイヤボンディングを行う。
【0013】
従来の第4の工程は、図19に示す如く、各搭載部3の回路素子6を一括して被覆し、分離溝5に充填されるように絶縁性樹脂9で共通モールドすることにある。
【0014】
ここで、導電箔1表面に被覆された絶縁性樹脂9の厚さは、回路素子6のボンディングワイヤー8の最頂部から約100μm程度が被覆されるように調整されている。この厚みは、強度を考慮して厚くすることも、薄くすることも可能である。
【0015】
従来の第5の工程は、図20に示す如く、分離溝5を設けていない厚み部分の導電箔1を除去することにある。
【0016】
本工程は、導電箔1の裏面を化学的および/または物理的に除き、導電パターン4として分離するものである。この工程は、研磨、研削、エッチング、レーザの金属蒸発等により施される。
【0017】
更に、導電パターン4の裏面処理を行い、図20に示す最終構造を得る。すなわち、必要によって露出した導電パターン4に半田等の導電材を被着し、回路装置として完成する。
【0018】
従来の第6の工程は、図21に示す如く、絶縁性樹脂9(図20参照)を各搭載部3毎にダイシングにより分離することにある。
【0019】
本工程では、ブロック2をダイシング装置の載置台に真空で吸着させ、ダイシングブレード11で各搭載部3間のダイシングライン12に沿って分離溝5の絶縁性樹脂9(図20参照)をダイシングし、個別の回路装置10(図20参照)に分離する。
【0020】
上記した製造方法では、回路装置の場合について説明したが、半導体装置についても同様なことがいうことができる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の半導体装置の製造方法のように、CSP型の半導体装置で、かつ、小スペースに多数の搭載部3が集約して形成され複数の半導体素子が固着され、1回のトランスファーモールドにより絶縁性樹脂9が共通に形成される場合がある。このとき、導電パターン4は微細に形成され、更に、その微細の導電パターン4間には分離溝5が形成される。そのため、トランスファーモールドにより複数の半導体素子に対して一体の絶縁性樹脂9を形成する場合、例えば、微細の導電パターン4間の分離溝5底部に空気が溜まってしまう問題が発生する。
【0022】
上記した従来の実施の形態のように、トランスファーモールド工程の後、裏面からエッチング等により導電箔1を除去する場合は、空気が残存したことで凸凹になった部分まで余分に除去すれば良いが、これでも余分な作業を行うこととなり、余分な材料を用いることとなる。また、トランスファーモールドによる絶縁性樹脂9の裏面がそのまま半導体装置の裏面となる場合は、空気が残存したことで細部まで樹脂が充填されず半導体装置裏面の平坦性が維持されないという問題が発生する。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明である半導体装置の製造方法では、導電部材を準備し、前記導電部材を加工し、前記導電部材にアイランドと取り出し電極とを有する搭載部を複数形成し、前記導電部材の裏面側の前記アイランド及び取り出し電極にエッチングにより外部電極を形成する工程と、前記導電部材の裏面側に粘着シートを貼り付け、前記導電部材の表面側の前記アイランド上に半導体素子を固着し、前記半導体素子と前記取り出し電極とを電気的に接続する工程と、キャビティを構成する上金型及び下金型と、前記キャビティに通じる樹脂注入ゲートを有する樹脂封止金型に、前記粘着シートが貼り付けられた前記導電部材を配置し、前記キャビティ内に樹脂を注入する工程と、前記樹脂により被覆された前記導電部材を前記樹脂封止金型から取り出し、前記搭載部毎に前記樹脂を切断し、個片化する半導体装置の製造方法において、前記樹脂注入ゲートが配置された前記キャビティの側面と対向する側面側に位置する前記粘着シートには、前記粘着シートの一部を切断して設けられた空気通過孔が形成され、前記空気通過孔は、少なくとも前記キャビティの内部から外部へと通じる領域に配置され、少なくとも前記外部電極が形成された前記導電部材の裏面側であり、前記アイランド及び前記取り出し電極と前記粘着シートとの空間へ流れ込んだ樹脂及びその前記樹脂により追いやられた前記キャビティ内の空気は、前記空気通過孔を介して前記キャビティ外部へと排出されることを特徴とする。
【0024】
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記下金型には、前記対向する側面側に前記キャビティ外部へと通じる凹部が形成され、前記空気通過孔は、前記凹部上面に配置されることを特徴とする。
【0025】
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電部材の表面側であり、前記対向する側面側の前記上金型には、前記キャビティ内の空気を排出する貫通孔が配置されることを特徴とする。
【0026】
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、導電部材を準備し、前記導電部材
を加工し、前記導電部材にアイランドと取り出し電極とを有する搭載部を複数形成し、前記導電部材の裏面側の前記アイランド及び取り出し電極にエッチングにより外部電極を形成する工程と、前記導電部材の裏面側に粘着シートを貼り付け、前記導電部材の表面側の前記アイランド上に半導体素子を固着し、前記半導体素子と前記取り出し電極とを電気的に接続する工程と、キャビティを構成する上金型及び下金型と、前記キャビティに通じる樹脂注入ゲートを有する樹脂封止金型に、前記粘着シートが貼り付けられた前記導電部材を配置し、前記キャビティ内に樹脂を注入する工程と、前記樹脂により被覆された前記導電部材を前記樹脂封止金型から取り出し、前記搭載部毎に前記樹脂を切断し、個片化する半導体装置の製造方法において、前記樹脂注入ゲートが配置された前記キャビティの側面と対向する側面側に位置する前記導電部材には、前記導電部材の裏面側からエッチング加工して設けられた空気通過路が形成され、前記空気通過路は、少なくとも前記キャビティの内部から外部へと通じる領域に配置され、少なくとも前記外部電極が形成された前記導電部材の裏面側であり、前記アイランド及び前記取り出し電極と前記粘着シートとの空間へ流れ込んだ樹脂により追いやられた前記キャビティ内の空気は、前記空気通過路を介して前記キャビティ外部へと排出されることを特徴とする。
【0027】
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記空気通過路と通じ、前記キャビティ外部の前記樹脂封止金型には、前記空気通過路から流れ込む樹脂を溜める樹脂溜領域が形成されることを特徴とする。
【0028】
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記樹脂溜領域と通じる前記樹脂封止金型には、前記樹脂溜領域の空気を排出する空気抜き孔が配置されることを特徴とする。
【0029】
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、好適には、前記導電部材の表面側であり、前記対向する側面側の前記上金型には、前記キャビティ内の空気を排出する貫通孔が配置され、前記導電部材には、前記導電部材を貫通し、前記空気通過路と前記貫通孔とを連結する連結孔が配置されることを特徴とする。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明である半導体装置の製造方法の第1から第3の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0031】
第1の実施の形態
先ず、図1に示した本発明の半導体装置の製造方法により形成される半導体装置について簡単に説明する。
【0032】
図1に示すように、半導体装置21は導電部材から成るアイランド22上に固着された半導体素子24、取り出し電極23およびそれらを電気的に接続する金属細線25を絶縁性樹脂26で被覆され構成されている。
【0033】
そして、アイランド22および取り出し電極23裏面は同一の導電部材から成る外部電極27、28が形成されている。この外部電極27、28は、例えば、本実施の形態ではアイランド22裏面に2個、取り出し電極23裏面に1個ずつ全部で4個形成されているが、その外部電極27、28のみが絶縁性樹脂裏面から露出している。そして、外部電極27a、27b、28a、28b(図4参照)は絶縁性樹脂26裏面の4隅に、約0.2×0.2mm程度の大きさで配置されており、パッケージ外形の中心線に対して左右(上下)対象となるようなパターンで配置されている。この様な対称配置では電極の極性判別が困難になるので、絶縁性樹脂26の表面側に凹部を形成するか印刷するなどして、極性を表示するマークを刻印するのが好ましい。
【0034】
本実施例では、導電部材としては、例えば、厚みが約0.1〜0.2mmである銅のリードフレーム31(図3参照)である。詳細は半導体装置の製造方法で後述するが、リードフレーム31をパンチングやエッチングすることでアイランド22、取り出し電極23および外部電極27、28は形成されている。そして、アイランド22上の半導体素子24は銀(以下Agという)ペースト等の導電ペースト29を介して固着されている。そして、この半導体装置21は、縦×横×高さが、例えば、1.0mm×0.6mm×0.5mmのごとき大きさを有している。半導体チップ24は約150μm程度の厚みを有する。
【0035】
尚、図示はしていないが、アイランド22上には導電ペースト29との接着性を考慮して銀メッキや金メッキが施されている場合もある。また、取り出し電極23上には金属細線25の接着性が考慮され銀メッキやニッケルメッキが施されている。
【0036】
次に、図3〜図9を参照にして本発明である半導体装置の製造方法について説明する。
【0037】
本発明の第1の工程は、図3および図4に示すように、複数の搭載部を有するリードフレームを準備することにある。
【0038】
先ず、図3に示すように、リードフレーム31上には、1個の半導体装置21(図1参照)に対応する搭載部34(図4(A)参照)を複数個分、例えば30個分を3行10列に縦横に配置した島領域32を4行で1組とする集合ブロック33を複数形成する。このとき、リードフレーム31は、例えば、厚さが約0.1〜0.2mmの一枚の銅フレームから成る。
【0039】
そして、図4(A)はリードフレーム31に形成した導電パターンを示す平面図であり、図4(B)は図4(A)のリードフレーム31のA−A線方向断面図である。
【0040】
図4(A)に示した導電パターンをリードフレーム31の表面からパンチングにより打ち抜くことで形成する。この製造工程により、アイランド22、取り出し電極23、アイランド22間の第1の連結部35、アイランド22と取り出し電極23との第2の連結部36がリードフレーム31上に形成される。そして、リードフレーム31上には点線で囲んだ各搭載部34が、例えば長辺×短辺が1.0mm×0.8mmの矩形形状を有しており、これらは互いに0.02〜0.05μmの間隔を隔てて縦横に配置されている。前記間隔は後の工程でのダイシングライン40、41(図9参照)となる。
【0041】
そして、導電パターンは、各搭載部34内においてアイランド22と取り出し電極23を形成し、これらのパターンは各搭載部34内において同一形状である。アイランド22は半導体素子24(図1(A)参照)を搭載する箇所であり、取り出し電極23は半導体素子24の電極パッド30(図1(B)参照)とワイヤ接続する箇所である。アイランド22からは2本の第1の連結部35が連続したパターンで延長される。これらの線幅はアイランド22よりも狭い線幅で、例えば0.2mmの線幅で延在する。第1の連結部35はダイシングライン40(図9参照)を超えて隣の搭載部34のアイランド22に連結する。更に、取り出し電極23からは各々第2の連結部36が、第1の連結部35とは直行する方向に延在し、ダイシングライン41(図9参照)を越えて隣の搭載部34のアイランド22に連結する。そして、第1の連結部35は更に、搭載部34群の周囲を取り囲む共通連結部(図示せず)に連結する。このように第1と第2の連結部35、36が延在することによって、各搭載部34のアイランド22と取り出し電極23とを共通接続する。このことで、リードフレーム31をパンチングにより打ち抜くことで形成される各搭載部34のアイランド22および取り出し電極23は、リードフレーム31に固定される。
【0042】
ここで、エッチングによっても上記した各搭載部34のアイランド22と取り出し電極23を形成することができる。そして、主に、エッチングにより形成する場合は、導電パターンが細かくパンチングでは形成することができない場合に用いられる。
【0043】
次に、本発明の半導体装置の製造方法では、図4(B)に示したように、リードフレーム31表面からパンチングにより導電パターンを形成し、リードフレーム31裏面からハーフエッチングにより外部電極27、28を形成することである。このとき、外部電極27をアイランド22裏面の一部に2箇所程一体に形成するが、例えば、アイランド22の全面積が約300μm2に対して、外部電極27の絶縁性樹脂26(図1(A)参照)からの露出面積は約30μm2に成るように形成する。一方、取り出し電極23裏面には、裏面ほぼ全面に対応して外部電極28を形成する。
【0044】
そして、上記したように、外部電極27、28はエッチングにより形成されるので、外部電極27、28はアイランド22および取り出し電極23と外部電極27、28との一体面を底面として角錐または円錐状に形成される。そのことにより、アイランド22と取り出し電極23との離間領域下部には、外部電極27、28により更に広い樹脂充填領域を形成する。その結果、後工程の絶縁樹脂層形成工程において、絶縁性樹脂26がアイランド22および取り出し電極23裏面にも充填できる領域を確保することができる。実際には、外部電極27、28はエッチングにより形成するため、外部電極27、28の側面には図1(A)に示したように曲面を有する。この製造方法により、絶縁性樹脂26がリードフレーム31と確実にかみ合うので剥離しづらいアンカー効果を有する構造を実現できる。
【0045】
更に、本工程により外部電極27、28は、リードフレーム31裏面にそれぞれ島状に形成されるので、後工程の絶縁性樹脂層形成工程において、リードフレーム31裏面では絶縁性樹脂26は外部電極27、28間を流動することとなる。
【0046】
本発明の第2の工程は、図5に示すように、リードフレーム裏面にシートを貼り付ける工程である。
【0047】
第1の工程で説明したように、リードフレーム31をパンチングおよびエッチングすることにより、アイランド22、取り出し電極23、外部電極27、28等から成る複数の集合ブロック33が形成されたリードフレーム31裏面にシート37を貼り合わせる。そのことにより、複数の集合ブロック33が形成されたリードフレーム31はシート37上に一体に支持され、また、シート37は後工程の絶縁性樹脂26形成時に絶縁性樹脂26のストッパーとして用いられる。
【0048】
そして、図5(C)に示すように、本発明における半導体装置の製造方法の特徴としては、シート37の一部に空気通過孔371が数カ所形成されたシート37を準備することである。具体的には、本実施の形態では各集合ブロック33に1カ所の空気通過孔371を設ける。そして、空気通過孔371は集合ブロック33内の島領域32が形成されないリードフレーム31周端部に位置し、かつ、後工程におけるトランスファーモールド時の金型のゲート383(図7参照)が設置される場所と反対側の周端部に位置するようにリードフレーム31裏面に貼り合わせられる。そして、図5(A)にも示したように、リードフレーム31とシート37との幅はほぼ同等である。このことにより、詳細は後工程において説明するが、空気通過孔371が上記した位置にあることで、トランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気を外部に逃がすことができる半導体装置の製造方法を実現できる。
【0049】
ここで、シート37としては、後工程のダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程、絶縁性樹脂形成工程等を考慮して、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。
【0050】
次に、本発明の第3の工程は、図6に示したように、ダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程である。
【0051】
リードフレーム31の各搭載部34毎に、アイランド22表面にAgペーストなどの導電ペースト29によって半導体素子24をダイボンドし固定する。そして、半導体素子24の電極パッド30(図1参照)と取り出し電極23とを、例えば、Au線より成る金属細線25により電気的に接続する。このとき、金属細線25は超音波ワイヤーボンディングにより、ボンディングパッド部30にはボールボンディングし、取り出し電極23側はステッチボンディングし接続する。半導体素子24としては、バイポーラトランジスタ、パワーMOSFET等の3端子の能動素子を形成している。バイポーラ素子を搭載した場合は、アイランド22裏面に形成された外部電極27a、27b(図4(A)参照)がコレクタ端子であり、取り出し電極23裏面に各々形成された外部電極28a、28b(図4(A)参照)がベース・エミッタ電極となる。
【0052】
図示はしていないが、アイランド22上には導電ペースト29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、取り出し電極23上には金属細線25の接着性が考慮して銀メッキやニッケルメッキを施す。
【0053】
本発明の第4の工程は、図7および図8に示すように、基板上を樹脂層で被覆し、各搭載部に固着した半導体チップの各々を共通の樹脂層で被覆することにある。ここでは、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上に絶縁性樹脂26を形成する。
【0054】
先ず、トランスファーモールドに用いる金型38を準備する。上述したように、本発明の半導体装置の製造方法では、リードフレーム31上には、例えば、120個の搭載部34が集約して形成された集合ブロック33(図5(A)参照)が複数個形成されており、この集合ブロック33毎に共通の絶縁性樹脂26を形成する。そして、共通の絶縁性樹脂26を形成するために、シート37が貼り付けられたリードフレーム31を下金型384に設置する。このとき、図7(A)に示すように、下金型384には、複数の集合ブロック33が形成されたリードフレーム31の位置合わせのための位置合わせ孔386が形成されている。この下金型384に形成された位置合わせ孔386はリードフレーム31よりも僅かに大きい領域を有し、深さはシート37とリードフレーム31とを加えた厚さである。
【0055】
次に、図7(B)に示すように、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上の集合ブロック33毎に共通の絶縁性樹脂26を形成する場合について説明する。トランスファーモールドにより絶縁性樹脂26を形成する場合には、共通の金型38を準備し金型38のキャビティ内にシート37が貼られたリードフレーム31を設置する。
【0056】
具体的には、上述したように、リードフレーム31上には複数の集合ブロック33(図5(A)参照)が隣接して形成されており、リードフレーム31上に形成された集合ブロック33毎に対応した金型38を準備する。そして、リードフレーム31上に集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26を形成するために、リードフレーム31上の集合ブロック33の外周部およびシート37上を上金型381および下金型384で挟持する。上金型381は集合ブロック毎に対応して形成されている。その後、金型のランナー382を通過した樹脂がゲート383から注入され、絶縁性樹脂26を形成する。
【0057】
このとき、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、図8(A)に示すように、トランスファーモールド時における樹脂内に混在する空気を除去するために、金型38のゲート383と反対面に第1の貫通孔42を設けることである。そして、図に示すように、この第1の貫通孔42は、上述したシート37に設けられた空気通過孔371と下金型384に設けられた凹部385とにより形成される。
【0058】
そして、図に示すように、シート37に設けられた空気通過孔371は、金型38のキャビティー内と金型38の外部との間に第1の貫通孔42を形成するように設けられる。しかし、シート37の厚みは、例えば、10μm程度であり、上述したように、この程度の厚みではトランスファーモールド時の樹脂に混在した空気を金型38内から除去することは困難である。そのため、本発明の半導体装置の製造方法では、シート37に設けられた空気通過孔371の位置に対応するように、下金型384に凹部385を設け第1の貫通孔42の幅を20μm程度にする。そのことにより、トランスファーモールド時の樹脂に混在した空気は金型38内から確実に第1の貫通孔42へと移動する。そして、第1の貫通孔42内へと移動した空気は、図示したように、リードフレーム31と下金型384との間に出来た隙間を介して金型38外部へと除去される。上述したように、下金型384に形成された位置合わせ孔386はリードフレーム31よりも僅かに大きく形成されているため、例えば、0.5mm程度の空間は必ず存在する。
【0059】
ここで、トランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気の流れについて説明する。図8(A)を用いて上述したように、金型38のゲート383から注入された樹脂は、徐々に金型38のキャビティー内を充填される。このとき、図4(A)に示したように、リードフレーム31の裏面側はハーフエッチングにより外部電極27a、27b、28a、28bがそれぞれ島状に形成されている。そのため、リードフレーム31表面側を流れる樹脂の速度とリードフレーム31裏面側を流れる樹脂の速度とではリードフレーム31表面側の方が速い。そして、例えば、リードフレーム31裏面側での外部電極27では、ゲート383からの樹脂の流れとリードフレーム31表面側の樹脂がアイランド22と取り出し電極23間の分離部から流れ込む樹脂の流れが交差する。そのことで、外部電極27とシート37との接着部周囲にはトランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気が残存してしまう問題があった。
【0060】
しかし、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、図8(A)に示すように、金型38のゲート383の反対面に第1の貫通孔42を設けることで、以前は逃げる場所がないためそのまま外部電極27とシート37との接着部周囲に残存していたトランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気は、図中に示した矢印の如く、第1の貫通孔42へと移動する。
【0061】
その結果、図8(B)に示すように、トランスファーモールド工程だけで、半導体装置21裏面の平坦性を確保することができる製造方法を実現することができる。そして、シート除去後には、絶縁性樹脂26裏面からは外部電極27a、27b、28a、28b(図9参照)のみが露出する。一方、絶縁性樹脂26表面においては、金型により平坦面を形成することができ、また、絶縁性樹脂26の厚みも一回で確実に形成することができる。この工程では、絶縁性樹脂26の膜厚を0.3〜1.0mmに成形することができる。
【0062】
そして、トランスファーモールドにより絶縁性樹脂26を形成する場合のメリットとしては、上記したように、複数の集合ブロック33(図5(A)参照)を有するリードフレーム31の大きさを共通にしておけば、共通金型で行うことができる。つまり、例えば1つの集合ブロック33に120個の半導体素子24を搭載し、リードフレーム31上に5つの集合ブロック33が形成されている場合は、600個全ての半導体素子24を一回のモールド工程で被覆することができる。そのことにより、製造工程を短縮することができ、また、製造コストも大幅に低減することができる。
【0063】
尚、本実施の形態では、リードフレーム31上の各集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26を形成する場合について説明したがこの形態に限定する必要は無く、リードフレーム31上の全ての集合ブロック33を一体の絶縁性樹脂26で被覆しても良い。また、従来におけるトランスファーモールドでも行われているように、リードフレーム31上部の樹脂内に混在した空気が上金型381とリードフレーム31間に設けられた第2の貫通孔43から除去される。
【0064】
また、本実施の形態では、下金型に位置合わせ孔386が形成された場合について述べたが特に限定する必要はなく、下金型が平坦面であっても同等の効果を得ることができる。
【0065】
次に、本発明の第5の工程は、図9に示すように、基板の裏面側から、搭載部毎に、リードフレームと樹脂層とをダイシングして、個々の半導体装置に分離することにある。
【0066】
図9に示すように、シート37(図8(B)参照)が剥がされたリードフレーム31から搭載部34毎に第1および第2の連結部35、36(図4(A)参照)および絶縁性樹脂26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39を用い、ダイシングライン40、41に沿って絶縁性樹脂と第1および第2の連結部35、36とを同時にダイシングすることにより、搭載部34毎に分割した半導体装置を形成する。この時には、リードフレーム31の集合ブロック33(図5(A)参照)外周部に設けられた合わせマークをダイシング装置側で自動認識し、これを位置基準として用いてダイシングする。また、外部電極27a、27b、28a、28bやアイランド22(図4(A)参照)や取り出し電極23(図4(A)参照)がダイシングブレード39に接しないパターン設計としている。
【0067】
このとき、上述したように、ダイシングブレード39はほとんどを絶縁性樹脂26の領域を切断し、リードフレームとしては第1および第2の連結部35、36のみを切断する。その結果、ダイシングブレード39への負担を軽減させ、長期間の使用を可能とすることができる。
【0068】
更に、図2(A)、(B)に示したように、第1および第2の連結部35、36の周囲あるいはダイシング方向の第1および第2の連結部35、36の上下は絶縁性樹脂26で固定されているため、ダイシング時のバリの発生を最小限に抑制することができる。その結果、図2(C)に示したように、バリの発生が最小限に抑制される。また、バリの発生が最小限に抑制されることでショート等の問題も解決され製品品質上も優れた半導体装置の製造方法を実現することができる。
【0069】
最後に、上記した製造方法により完成された各半導体装置を図1を用いて説明する。パッケージの周囲4側面は、絶縁性樹脂26の切断面で形成され、パッケージの上面は平坦化した絶縁性樹脂26の表面で形成され、パッケージの下面は絶縁性樹脂26の裏面側および外部電極27a、27b、28a、28bで形成される。そして、パッケージ側面からは第1および第2の連結部35、36が露出するが微小領域なため、特に、製品品質上問題はない。
【0070】
上述した製造方法によって形成された半導体装置は、多数個の素子をまとめて樹脂でパッケージングするので、個々にパッケージングする場合に比べて、無駄にする樹脂材料を少なくでき、材料費の低減につながる。また、外部接続用の端子がアイランド22および
取り出し電極23の裏面に形成され、パッケージの外形から突出しないので、装置の実装面積を大幅に小型化できるものである。
【0071】
尚、上記実施例は3端子素子を封止して4個の外部電極を形成した例で説明したが、例えば2個の半導体チップを封止した場合や、集積回路を封止した場合も同様にして実施することが可能である。
【0072】
また、本発明の実施の形態では、リードフレーム31に導電パターンを形成した後にシート37を貼り付ける場合について説明したが、シート37を貼り付け工程は半導体素子24をアイランド22にダイボンディングした後でも問題はない。そのことにより、ダイボンディング工程における熱条件を緩和できるため、導電ペースト以外でも固着することができる。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。
【0073】
第2の実施の形態
次に、本発明の第2の実施の形態について、図1〜図11を参照にして説明する。ここで、本発明の第1の実施の形態と第2の実施の形態では、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上に絶縁性樹脂26を形成する工程における製造方法に大きな相違点を有する。そのため、その他の半導体装置の製造方法およびその半導体装置の製造方法における効果等は第1の実施の形態と同様である。従って、半導体装置の製造方法において、それらの対応箇所は第1の実施の形態を参照することとし、ここでは説明を割愛する。また、半導体装置の構成要素等において、第1の実施の形態と共通部分では同じ符号を用いることとする。
【0074】
先ず、半導体装置21については第1の実施の形態と同様であるので、第1の実施の形態を参照とし、ここでは説明を割愛する。
【0075】
次に、本発明である半導体装置の製造方法について説明する。
【0076】
本発明の第1の工程は、図3、図4および図10に示すように、複数の搭載部を有するリードフレームを準備することにある。
【0077】
先ず、図3に示すように、リードフレーム31上には、1個の半導体装置21(図1(A)参照)に対応する搭載部34を複数個分、例えば30個分を3行10列に縦横に配置した島領域32を4行で1組とする集合ブロック33を複数形成する。このとき、リードフレーム31は、例えば、厚さが約0.1〜0.2mmの一枚の銅フレームから成る。
【0078】
そして、図4(A)はリードフレーム31に形成した導電パターンを示す平面図であり、図4(B)は図4(A)のリードフレーム31のA−A線方向断面図である。
【0079】
図4(A)に示した導電パターンをリードフレーム31の表面からパンチングにより打ち抜くことで形成する。この製造工程により、アイランド22、取り出し電極23、アイランド22間の第1の連結部35、アイランド22と取り出し電極23との第2の連結部36がリードフレーム31上に形成される。そして、リードフレーム31上には点線で囲んだ各搭載部34が、例えば長辺×短辺が1.0mm×0.8mmの矩形形状を有しており、これらは互いに0.02〜0.05μmの間隔を隔てて縦横に配置されている。前記間隔は後の工程でのダイシングライン40、41(図9参照)となる。
【0080】
そして、導電パターンは、各搭載部34内においてアイランド22と取り出し電極23を形成し、これらのパターンは各搭載部34内において同一形状である。アイランド22は半導体素子24(図1(A)参照)を搭載する箇所であり、取り出し電極23は半導体素子24の電極パッド30(図1(B)参照)とワイヤ接続する箇所である。アイランド22からは2本の第1の連結部35が連続したパターンで延長される。これらの線幅はアイランド22よりも狭い線幅で、例えば0.2mmの線幅で延在する。第1の連結部35はダイシングライン40(図9参照)を超えて隣の搭載部34のアイランド22に連結する。更に、取り出し電極23からは各々第2の連結部36が、第1の連結部35とは直行する方向に延在し、ダイシングライン41(図9参照)を越えて隣の搭載部34のアイランド22に連結する。そして、第1の連結部35は更に、搭載部34群の周囲を取り囲む共通連結部(図示せず)に連結する。このように第1と第2の連結部35、36が延在することによって、各搭載部34のアイランド22と取り出し電極23とを共通接続する。このことで、リードフレーム31をパンチングにより打ち抜くことで形成される各搭載部34のアイランド22および取り出し電極23は、リードフレーム31に固定される。
【0081】
ここで、エッチングによっても上記した各搭載部34のアイランド22と取り出し電極23を形成することができる。そして、主に、エッチングにより形成する場合は、導電パターンが細かくパンチングでは形成することができない場合に用いられる。
【0082】
次に、本発明の半導体装置の製造方法では、図4(B)に示したように、リードフレーム31表面からパンチングにより導電パターンを形成し、リードフレーム31裏面からハーフエッチングにより外部電極27、28を形成することである。このとき、外部電極27をアイランド22裏面の一部に2箇所程一体に形成するが、例えば、アイランド22の全面積が約300μm2に対して、外部電極27の絶縁性樹脂26(図1(A)参照)からの露出面積は約30μm2に成るように形成する。一方、取り出し電極23裏面には、裏面ほぼ全面に対応して外部電極28を形成する。
【0083】
そして、上記したように、外部電極27、28はエッチングにより形成されるので、外部電極27、28はアイランド22および取り出し電極23と外部電極27、28との一体面を底面として角錐または円錐状に形成される。そのことにより、アイランド22と取り出し電極23との離間領域下部には、外部電極27、28により更に広い樹脂充填領域を形成する。その結果、後工程の絶縁樹脂層形成工程において、絶縁性樹脂26がアイランド22および取り出し電極23裏面にも充填できる領域を確保することができる。実際には、外部電極27、28はエッチングにより形成するため、外部電極27、28の側面には図1(A)に示したように曲面を有する。この製造方法により、絶縁性樹脂26がリードフレーム31と確実にかみ合うので剥離しづらいアンカー効果を有する構造を実現できる。
【0084】
更に、本工程により外部電極27、28は、リードフレーム31裏面にそれぞれ島状に形成されるので、後工程の絶縁性樹脂層形成工程において、リードフレーム31裏面では絶縁性樹脂26は外部電極27、28間を流動することとなる。
【0085】
そして、図10に示すように、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、リードフレーム31の搭載部34(図4(A)参照)形成領域の外周部、つまり、金型38のゲート383(図11(A)参照)が設置される側辺と反対の側辺を含むリードフレーム31に空気通過路51を1カ所形成する。この空気通過路51は上述した外部電極27、28を形成するエッチング工程と同工程で形成されるので、例えば、80μm程度の深さを有する。そして、空気通過路51を形成することでのメリットは後工程におけるトランスファーモールド工程のところで詳細する。
【0086】
本発明の第2の工程は、リードフレーム裏面にシートを貼り付ける工程である。
【0087】
図10に示すように、第1の工程と同様にリードフレーム31をパンチングおよびエッチングすることにより、アイランド22、取り出し電極23、外部電極27、28等から成る複数の集合ブロック33が形成されたリードフレーム31裏面にシート37を貼り合わせる。そのことにより、複数の集合ブロック33が形成されたリードフレーム31はシート37上に一体に支持され、また、シート37は後工程の絶縁性樹脂26(図8(B)参照)形成時に絶縁性樹脂26のストッパーとして用いられる。
【0088】
ここで、シート37としては、後工程のダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程、絶縁性樹脂形成工程等を考慮して、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。
【0089】
次に、本発明の第3の工程は、図6に示したように、ダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程である。
【0090】
本工程も、第1の実施の形態と同様であるので、第1の実施の形態を参照とし、ここでは説明を割愛する。
【0091】
本発明の第4の工程は、図7、図8および図11に示すように、基板上を樹脂層で被覆し、各搭載部に固着した半導体チップの各々を共通の樹脂層で被覆することにある。ここでは、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上に絶縁性樹脂26を形成する。
【0092】
先ず、トランスファーモールドに用いる金型38を準備する。上述したように、本発明の半導体装置の製造方法では、リードフレーム31上には、例えば、120個の搭載部34が集約して形成された集合ブロック33(図10(A)参照)が複数個形成されており、この集合ブロック33毎に共通の絶縁性樹脂26を形成する。そして、共通の絶縁性樹脂26を形成するために、シート37が貼り付けられたリードフレーム31を下金型384に設置する。このとき、図7(A)に示すように、下金型384には、複数の集合ブロック33が形成されたリードフレームの位置合わせのための位置合わせ孔386が形成されている。この下金型384に形成された位置合わせ孔386はリードフレーム31よりも僅かに大きい領域を有し、深さはシート37とリードフレーム31とを加えた厚さである。
【0093】
次に、図11(A)に示すように、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上の集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26を形成する場合について説明する。トランスファーモールドにより絶縁性樹脂26を形成する場合には、共通の金型38を準備し金型38のキャビティ内にシート37が貼られたリードフレーム31を設置する。
【0094】
具体的には、上述したように、リードフレーム31上には複数の集合ブロック33が隣接して形成されており、リードフレーム31上に形成された集合ブロック33毎に対応した金型38を準備する。そして、リードフレーム31上に集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26(図8(B)参照)を形成するために、リードフレーム31上の集合ブロック33の外周部およびシート37上を上金型381および下金型384で挟持する。上金型381は集合ブロック33毎に対応して形成されている。その後、金型のランナー382を通過した樹脂がゲート383から注入され、絶縁性樹脂26を形成する。
【0095】
このとき、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、図11(B)に示すように、トランスファーモールド時における樹脂内に混在する空気を除去するために、金型38のゲート383が設置される場所と反対側に第1の貫通孔42を設けることである。そして、図11(B)に示すように、この第1の貫通孔42は、上述したリードフレーム31にエッチングにより設けられた空気通過路51により形成される。この空気通過路51は、第1の工程でハーフエッチングにより外部電極27、28を形成する際に同時にリードフレーム31をハーフエッチングすることにより形成される。
【0096】
そして、図示したように、リードフレーム31にエッチングにより設けられた空気通過路51は、金型38のキャビティー内と金型38の外部との間に、例えば、80μm程度の厚みを有して設けられる。そのことにより、トランスファーモールド時の樹脂に混在した空気を金型38内から確実に除去することできる。しかし、空気通過路51は、例えば、80μm程度の厚みを有する。更に、リードフレーム31と下金型384との間に出来た空間は、上述したように、下金型384に形成された位置合わせ孔386がリードフレーム31よりも僅かに大きく形成されているため、例えば、0.5mm程度の空間は必ず存在する。そのため、樹脂に混在した空気のみならず樹脂も一緒に金型38外に流出してしまう。
【0097】
そこで、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、空気通過路51に対応する下金型384の一部に樹脂溜領域52を形成し、空気通過路51より流出した樹脂および空気を溜めることにある。そして、この樹脂溜領域52には空気抜き孔53が1ヶ所設けられており、空気のみを外部に確実に除去することにもある。
【0098】
具体的には、図11(B)にも示したように、金型38のキャビティーを形成するための上金型381と下金型384との接面部の下金型384を階段状に加工する。空気通過路51に対応させて、例えば、流出した樹脂および空気を溜める樹脂溜領域52では接面部から40μm程度の深さを有する領域を形成し、また、樹脂溜領域52の先端部には空気抜き孔53が接面部から20μm程度の深さを有し形成する。そのことにより、第1の貫通孔42より流出した樹脂および空気は樹脂溜領域52で堰き止められた後、空気のみが空気抜き孔53により金型38外部に除去される。その結果、金型38外部には樹脂が流出することも無くなり、作業スペースを樹脂で汚すことなく作業を行うことができる。
【0099】
ここで、トランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気の流れについて説明する。図11(B)を用いて上述したように、金型38のゲート383から注入された樹脂は、徐々に金型38のキャビティー内を充填される。このとき、図4(A)に示したように、リードフレーム31の裏面側はハーフエッチングにより外部電極27a、27b、28a、28b(図9参照)がそれぞれ島状に形成されている。そのため、リードフレーム31表面側を流れる樹脂の速度とリードフレーム31裏面側を流れる樹脂の速度とではリードフレーム31表面側の方が速い。そして、例えば、リードフレーム31裏面側での外部電極27では、ゲート383からの樹脂の流れとリードフレーム31表面側の樹脂がアイランド22と取り出し電極23間の分離部から流れ込む樹脂の流れが交差する。そのことで、外部電極27とシート37との接着部周囲にはトランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気が逃げる場所が無いため残存してしまう問題があった。
【0100】
しかし、本発明の半導体装置の製造方法では、図11(B)に示すように、金型38のゲート383の反対面に空気通過路51を設けることで、以前は外部電極27とシート37との接着部周囲に残存していたトランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気は、図中に示した如く、空気通過路51へと移動する。
【0101】
その結果、図8(B)に示すように、トランスファーモールド工程時の残存する空気による絶縁性樹脂26裏面の凸凹を防ぎ、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、半導体装置21裏面の平坦性を確保することができる製造方法を実現することができる。そして、シート除去後には、絶縁性樹脂26裏面からは外部電極27a、27b、28a、28b(図9参照)のみが露出する。一方、絶縁性樹脂26表面においては、金型により平坦面を形成することができ、また、絶縁性樹脂26の厚みも一回で確実に形成することができる。この工程では、絶縁性樹脂26の膜厚を0.3〜1.0mmに成形することができる。
【0102】
そして、トランスファーモールドにより絶縁性樹脂26を形成する場合のメリットとしては、上記したように、複数の集合ブロック33(図10(A)参照)を有するリードフレーム31の大きさを共通にしておけば、共通金型で行うことができる。つまり、例えば1つの集合ブロック33に120個の半導体素子24を搭載し、リードフレーム31上に5つの集合ブロック33が形成されている場合は、600個全ての半導体素子24を一回のモールド工程で被覆することができる。そのことにより、製造工程を短縮することができ、また、製造コストも大幅に低減することができる。
【0103】
尚、本実施の形態では、リードフレーム31上の各集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26を形成する場合について説明したがこの形態に限定する必要は無く、リードフレーム31上の全ての集合ブロック33を一体の絶縁性樹脂26で被覆しても良い。また、第2の実施の形態では第1の貫通孔42形成部と別の部分に、従来におけるトランスファーモールドでも行われているように、リードフレーム31上部の樹脂内に混在した空気が上金型381とリードフレーム31間に設けられた第2の貫通孔43から除去される。
【0104】
また、本実施の形態では、下金型に位置合わせ孔386が形成された場合について述べたが特に限定する必要はなく、下金型384が平坦面であっても同等の効果を得ることができる。
【0105】
本発明の第5の工程は、図9に示すように、基板の裏面側から、搭載部毎に、リードフレームと樹脂層とをダイシングして、個々の半導体装置に分離することにある。
【0106】
本工程も、第1の実施の形態と同様であるので、第1の実施の形態を参照とし、ここでは説明を割愛する。
【0107】
尚、上記実施例は3端子素子を封止して4個の外部電極を形成した例で説明したが、例えば2個の半導体チップを封止した場合や、集積回路を封止した場合も同様にして実施することが可能である。
【0108】
また、本発明の実施の形態では、リードフレーム31に導電パターンを形成した後にシート37を貼り付ける場合について説明したが、シート37を貼り付け工程は半導体素子24をアイランド22にダイボンディングした後でも問題はない。そのことにより、ダイボンディング工程における熱条件を緩和できるため、導電ペースト以外でも固着することができる。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。
【0109】
第3の実施の形態
最後に、本発明の第3の実施の形態について、図1〜図13を参照にして説明する。ここで、本発明の第3の実施の形態と第1または第2の実施の形態では、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上に絶縁性樹脂26を形成する工程における製造方法に大きな相違点を有する。そのため、その他の半導体装置の製造方法およびその半導体装置の製造方法における効果等は第1または第2の実施の形態と同様である。従って、半導体装置の製造方法において、それらの対応箇所は第1または第2の実施の形態を参照することとし、ここでは説明を割愛する。また、半導体装置の構成要素等において、第1または第2の実施の形態と共通部分では同じ符号を用いることとする。
【0110】
先ず、半導体装置21については第1の実施の形態と同様であるので、第1の実施の形態を参照とし、ここでは説明を割愛する。
【0111】
次に、本発明である半導体装置の製造方法について説明する。
【0112】
本発明の第1の工程は、図3、図4および図12に示すように、複数の搭載部を有するリードフレームを準備することにある。
【0113】
先ず、図3に示すように、リードフレーム31上には、1個の半導体装置21に対応する搭載部34(図4(A)参照)を複数個分、例えば30個分を3行10列に縦横に配置した島領域32を4行で1組とする集合ブロック33を複数形成する。このとき、リードフレーム31は、例えば、厚さが約0.1〜0.2mmの一枚の銅フレームから成る。
【0114】
そして、図4(A)はリードフレーム31に形成した導電パターンを示す平面図であり、図4(B)は図4(A)のリードフレーム31のA−A線方向断面図である。
【0115】
図4(A)に示した導電パターンをリードフレーム31の表面からパンチングにより打ち抜くことで形成する。この製造工程により、アイランド22、取り出し電極23、アイランド22間の第1の連結部35、アイランド22と取り出し電極23との第2の連結部36がリードフレーム31上に形成される。そして、リードフレーム31上には点線で囲んだ各搭載部34が、例えば長辺×短辺が1.0mm×0.8mmの矩形形状を有しており、これらは互いに0.02〜0.05μmの間隔を隔てて縦横に配置されている。前記間隔は後の工程でのダイシングライン40、41(図9参照)となる。
【0116】
そして、導電パターンは、各搭載部34内においてアイランド22と取り出し電極23を形成し、これらのパターンは各搭載部34内において同一形状である。アイランド22は半導体素子24(図1(A)参照)を搭載する箇所であり、取り出し電極23は半導体素子24の電極パッド30(図1(B)参照)とワイヤ接続する箇所である。アイランド22からは2本の第1の連結部35が連続したパターンで延長される。これらの線幅はアイランド22よりも狭い線幅で、例えば0.2mmの線幅で延在する。第1の連結部35はダイシングライン40(図9参照)を超えて隣の搭載部34のアイランド22に連結する。更に、取り出し電極23からは各々第2の連結部36が、第1の連結部35とは直行する方向に延在し、ダイシングライン41(図9参照)を越えて隣の搭載部34のアイランド22に連結する。そして、第1の連結部35は更に、搭載部34群の周囲を取り囲む共通連結部(図示せず)に連結する。このように第1と第2の連結部35、36が延在することによって、各搭載部34のアイランド22と取り出し電極23とを共通接続する。このことで、リードフレームをパンチングにより打ち抜くことで形成される各搭載部34のアイランド22および取り出し電極23は、リードフレーム31に固定される。
【0117】
ここで、エッチングによっても上記した各搭載部34のアイランド22と取り出し電極23を形成することができる。そして、主に、エッチングにより形成する場合は、導電パターンが細かくパンチングでは形成することができない場合に用いられる。
【0118】
次に、本発明の半導体装置の製造方法では、図4(B)に示したように、リードフレーム31表面からパンチングにより導電パターンを形成し、リードフレーム31裏面からハーフエッチングにより外部電極27、28を形成することである。このとき、外部電極27をアイランド22裏面の一部に2箇所程一体に形成するが、例えば、アイランド22の全面積が約300μm2に対して、外部電極27の絶縁性樹脂26(図1(A)参照)からの露出面積は約30μm2に成るように形成する。一方、取り出し電極23裏面には、裏面ほぼ全面に対応して外部電極28を形成する。
【0119】
そして、上記したように、外部電極27、28はエッチングにより形成されるので、外部電極27、28はアイランド22および取り出し電極23と外部電極27、28との一体面を底面として角錐または円錐状に形成される。そのことにより、アイランド22と取り出し電極23との離間領域下部には、外部電極27、28により更に広い樹脂充填領域を形成する。その結果、後工程の絶縁樹脂層形成工程において、絶縁性樹脂26がアイランド22および取り出し電極23裏面にも充填できる領域を確保することができる。実際には、外部電極27、28はエッチングにより形成するため、外部電極27、28の側面には図1(A)に示したように曲面を有する。この製造方法により、絶縁性樹脂26がリードフレーム31と確実にかみ合うので剥離しづらいアンカー効果を有する構造を実現できる。
【0120】
更に、本工程により外部電極27、28は、リードフレーム31裏面にそれぞれ島状に形成されるので、後工程の絶縁性樹脂層形成工程において、リードフレーム31裏面では絶縁性樹脂26は外部電極27、28間を流動することとなる。
【0121】
そして、図12に示すように、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、リードフレーム31の搭載部34形成領域の外周部、つまり、金型38(図13(A)参照)のゲート383(図13(A)参照)が設置される側と反対側のリードフレーム31に空気通過路51を1カ所形成する。しかし、本実施の形態における空気通過路51は上述した外部電極27、28を形成するエッチング工程と同工程で形成されるが、空気通過路51の部分のみ、例えば、30μm程度の深さを有するようにエッチングして形成する。また、本実施の形態では、第2の実施の形態とは異なり空気通過路51はリードフレーム31の端部までは形成されない。更に、外部電極27、28を形成するエッチング工程と同工程で形成されるが、別工程として形成されても良い。
【0122】
更に、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、上述したアイランド22および取り出し電極23形成工程と同工程で、空気通過路51と第2の貫通孔43(図13(B)参照)とをつなげる連結孔61を形成することにある。形成の順序としては、先に連結孔61が形成された後に空気通過路51が形成される。ここでも、空気通過路51と同様に、本実施の形態ではアイランド22および取り出し電極23を形成する工程と同工程で形成されるが、別工程として形成されても良い。
【0123】
そして、空気通過路51、連結孔61を形成し、空気通過路51と第2の貫通孔43(図13(B)参照)を結ぶことでのメリットは後工程におけるトランスファーモールド工程のところで詳細する。
【0124】
本発明の第2の工程は、図5に示すように、リードフレーム裏面にシートを貼り付ける工程である。
【0125】
本工程は、第2の実施の形態と同様であるので、第2の実施の形態を参照とし、ここでは説明を割愛する。
【0126】
次に、本発明の第3の工程は、図6に示したように、ダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程である。
【0127】
本工程も、第1の実施の形態と同様であるので、第1の実施の形態を参照とし、ここでは説明を割愛する。
【0128】
本発明の第4の工程は、図7、図8および図13に示すように、基板上を樹脂層で被覆し、各搭載部に固着した半導体チップの各々を共通の樹脂層で被覆することにある。ここでは、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上に絶縁性樹脂26を形成する。
【0129】
先ず、トランスファーモールドに用いる金型38を準備する。上述したように、本発明の半導体装置の製造方法では、リードフレーム31上には、例えば、120個の搭載部34が集約して形成された集合ブロック33(図12(A)参照)が複数個形成されており、この集合ブロック33毎に共通の絶縁性樹脂26(図8(B)参照)を形成する。そして、共通の絶縁性樹脂26を形成するために、シート37が貼り付けられたリードフレーム31を下金型384に設置する。このとき、図7(A)に示すように、下金型384には、複数の集合ブロック33が形成されたリードフレームの位置合わせのための位置合わせ孔386が形成されている。この下金型384に形成された位置合わせ孔386はリードフレーム31よりも僅かに大きい領域を有し、深さはシート37とリードフレーム31とを加えた厚さである。
【0130】
次に、図13(A)に示すように、トランスファーモールドにより一括してリードフレーム31上の集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26を形成する場合について説明する。トランスファーモールドにより絶縁性樹脂26を形成する場合には、共通の金型38を準備し金型38のキャビティ内にシート37が貼られたリードフレーム31を設置する。
【0131】
具体的には、上述したように、リードフレーム31上には複数の集合ブロック33が隣接して形成されており、リードフレーム31上に形成された集合ブロック33毎に対応した金型38を準備する。そして、リードフレーム31上に集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26を形成するために、リードフレーム31上の集合ブロック33の外周部およびシート37上を上金型381および下金型384で挟持する。上金型381は集合ブロック毎に対応して形成されている。その後、金型のランナー382を通過した樹脂がゲート383から注入され、絶縁性樹脂26を形成する。このとき、本発明の半導体装置の製造方法では、図13(B)に示すように、トランスファーモールド時における樹脂内に混在する空気を除去するために、従来のトランスファーモールド時においても用いられる第2の貫通孔43を利用する。そして、第2の貫通孔43と空気通過路51とは連結孔61を介して結ばれており、リードフレーム31の裏面側の空気は空気通過路51へ追いやられた後、連結孔61を介して第2の貫通孔43から金型38外部へ除去される。
【0132】
そして、第2の貫通孔43とは、従来におけるトランスファーモールドでも用いられていたようにリードフレーム31と上金型381により形成される空気除去手段である。また、本実施の形態では、空気通過路51、例えば、30μm程度の厚みによりを形成されるので、空気通過路51にはほぼ空気のみが追い込まれその空気を連結孔61を介して第2の貫通孔43から除去することである。そのことにより、トランスファーモールド時の樹脂に混在した空気を金型38内から確実に除去することできる。
【0133】
ここで、トランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気の流れについて説明する。図13(B)を用いて上述したように、金型38のゲート383から注入された樹脂は、徐々に金型38のキャビティー内を充填される。このとき、図4(A)に示したように、リードフレーム31の裏面側はハーフエッチングにより外部電極27a、27b、28a、28bがそれぞれ島状に形成されている。そのため、リードフレーム31表面側を流れる樹脂の速度とリードフレーム31裏面側を流れる樹脂の速度とではリードフレーム31表面側の方が速い。そして、例えば、リードフレーム31裏面側での外部電極27では、ゲート383からの樹脂の流れとリードフレーム31表面側の樹脂がアイランド22と取り出し電極23間の分離部から流れ込む樹脂の流れが交差する。そのことで、外部電極27とシート37との接着部周囲にはトランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気が逃げる場所が無いため残存してしまう問題があった。
【0134】
しかし、本発明の半導体装置の製造方法では、上述したように、金型38のゲート383が設置される側と反対側のリードフレーム31に空気通過路51および連結孔61を設ける。そのことで、以前は外部電極27とシート37との接着部周囲に残存していたトランスファーモールド時の樹脂内に混在した空気は、空気通過路51から連結孔61を介して第2の貫通孔43へ移動し金型38外部へと除去される。
【0135】
その結果、図8(B)に示すように、トランスファーモールド工程時の残存する空気による絶縁性樹脂26裏面の凸凹を防ぎ、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、半導体装置21(図1(A)参照)裏面の平坦性を確保することができる製造方法を実現することができる。そして、シート除去後には、絶縁性樹脂26裏面からは外部電極27a、27b、28a、28b(図9参照)のみが露出する。一方、絶縁性樹脂26表面においては、金型により平坦面を形成することができ、また、絶縁性樹脂26の厚みも一回で確実に形成することができる。この工程では、絶縁性樹脂26の膜厚を0.3〜1.0mmに成形することができる。
【0136】
そして、トランスファーモールドにより絶縁性樹脂26を形成する場合のメリットとしては、上記したように、複数の集合ブロック33(図12(A)参照)を有するリードフレーム31の大きさを共通にしておけば、共通金型で行うことができる。つまり、例えば1つの集合ブロック33に120個の半導体素子24を搭載し、リードフレーム31上に5つの集合ブロック33が形成されている場合は、600個全ての半導体素子24を一回のモールド工程で被覆することができる。そのことにより、製造工程を短縮することができ、また、製造コストも大幅に低減することができる。
【0137】
尚、本実施の形態では、リードフレーム31上の各集合ブロック33毎に絶縁性樹脂26を形成する場合について説明したがこの形態に限定する必要は無く、リードフレーム31上の全ての集合ブロック33を一体の絶縁性樹脂26で被覆しても良い。
【0138】
また、本実施の形態では、下金型に位置合わせ孔386が形成された場合について述べたが特に限定する必要はなく、下金型が平坦面であっても同等の効果を得ることができる。
【0139】
本発明の第5の工程は、図9に示すように、基板の裏面側から、搭載部毎に、リードフレームと樹脂層とをダイシングして、個々の半導体装置に分離することにある。
【0140】
本工程も、第1の実施の形態と同様であるので、第1の実施の形態を参照とし、ここでは説明を割愛する。
【0141】
尚、上記実施例は3端子素子を封止して4個の外部電極を形成した例で説明したが、例えば2個の半導体チップを封止した場合や、集積回路を封止した場合も同様にして実施することが可能である。
【0142】
また、本発明の実施の形態では、リードフレーム31に導電パターンを形成した後にシート37を貼り付ける場合について説明したが、シート37を貼り付け工程は半導体素子24をアイランド22にダイボンディングした後でも問題はない。そのことにより、ダイボンディング工程における熱条件を緩和できるため、導電ペースト以外でも固着することができる。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。
【0143】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、リードフレーム上の小面積に多数の搭載部を形成し、その搭載部上に固着された半導体素子等を一括して共通樹脂によりモールドするために、金型のゲートの設置位置と反対面に樹脂内に混在した空気を除去するために貫通孔を設けることにある。そのことにより、トランスファーモールド時に樹脂内に混在した空気は樹脂の流れにより貫通孔と追いやられ、貫通孔より金型外部へと除去される。その結果、本発明のように、微細な導電パターンを有する場合でも、特に、外部電極が形成される基板裏面側にも空気を残存させず、共通樹脂層形成工程のみで半導体装置裏面の平坦性を確保する半導体装置の製造方法が実現できる。
【0144】
更に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、リードフレーム上の小面積に多数の搭載部を形成し、その搭載部上に固着された半導体素子等を一括して共通樹脂によりモールドすることができる。そのことにより、無駄にする樹脂材料を少なくでき、材料費の低減につながる。更に、外部電極が半導体装置の裏面に形成され、パッケージの外形から突出しないので、装置の実装面積を大幅に小型化できるものである。このために極めて環境を配慮した製品が提供できる。
【0145】
更に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、微細な導電パターンが形成されたリードフレームを耐熱性シートに貼り付けることにより一体に支持した後に、樹脂モールド工程を行う。そのことにより、耐熱性シートで樹脂を堰き止め、更に、半導体装置裏面を平坦に形成することができる。更に、耐熱性シートを貼り付けた状態で作業が行えるので、微小パッケージ構造に拘わらず極めて量産性に富んだ半導体装置の製造方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置を説明するための(A)断面図(B)平面図である。
【図2】 本発明の半導体装置を説明するための図である。
【図3】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【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図である。
【図7】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図8】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図9】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図10】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図11】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図12】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図13】 本発明の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図14】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
【図15】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
【図16】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
【図17】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
【図18】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
【図19】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
【図20】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
【図21】 従来の回路装置の製造方法を説明するための図である。
Claims (7)
- 導電部材を準備し、前記導電部材を加工し、前記導電部材にアイランドと取り出し電極とを有する搭載部を複数形成し、前記導電部材の裏面側の前記アイランド及び取り出し電極にエッチングにより外部電極を形成する工程と、
前記導電部材の裏面側に粘着シートを貼り付け、前記導電部材の表面側の前記アイランド上に半導体素子を固着し、前記半導体素子と前記取り出し電極とを電気的に接続する工程と、
キャビティを構成する上金型及び下金型と、前記キャビティに通じる樹脂注入ゲートを有する樹脂封止金型に、前記粘着シートが貼り付けられた前記導電部材を配置し、前記キャビティ内に樹脂を注入する工程と、
前記樹脂により被覆された前記導電部材を前記樹脂封止金型から取り出し、前記搭載部毎に前記樹脂を切断し、個片化する工程と、を有する半導体装置の製造方法において、
前記樹脂注入ゲートが配置された前記キャビティの側面と対向する側面側に位置する前記粘着シートには、前記粘着シートの一部を切断して設けられた空気通過孔が形成され、前記空気通過孔は、少なくとも前記キャビティの内部から外部へと通じる領域に配置され、
少なくとも前記外部電極が形成された前記導電部材の裏面側であり、前記アイランド及び前記取り出し電極と前記粘着シートとの空間へ流れ込んだ樹脂及びその前記樹脂により追いやられた前記キャビティ内の空気は、前記空気通過孔を介して前記キャビティ外部へと排出されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記下金型には、前記対向する側面側に前記キャビティ外部へと通じる凹部が形成され、前記空気通過孔は、前記凹部上面に配置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。
- 前記導電部材の表面側であり、前記対向する側面側の前記上金型には、前記キャビティ内の空気を排出する貫通孔が配置され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。
- 導電部材を準備し、前記導電部材を加工し、前記導電部材にアイランドと取り出し電極とを有する搭載部を複数形成し、前記導電部材の裏面側の前記アイランド及び取り出し電極にエッチングにより外部電極を形成する工程と、
前記導電部材の裏面側に粘着シートを貼り付け、前記導電部材の表面側の前記アイランド上に半導体素子を固着し、前記半導体素子と前記取り出し電極とを電気的に接続する工程と、
キャビティを構成する上金型及び下金型と、前記キャビティに通じる樹脂注入ゲートを有する樹脂封止金型に、前記粘着シートが貼り付けられた前記導電部材を配置し、前記キャビティ内に樹脂を注入する工程と、
前記樹脂により被覆された前記導電部材を前記樹脂封止金型から取り出し、前記搭載部毎に前記樹脂を切断し、個片化する工程と、を有する半導体装置の製造方法において、
前記樹脂注入ゲートが配置された前記キャビティの側面と対向する側面側に位置する前記導電部材には、前記導電部材の裏面側からエッチング加工して設けられた空気通過路が形成され、前記空気通過路は、少なくとも前記キャビティの内部から外部へと通じる領域に配置され、
少なくとも前記外部電極が形成された前記導電部材の裏面側であり、前記アイランド及び前記取り出し電極と前記粘着シートとの空間へ流れ込んだ樹脂により追いやられた前記キャビティ内の空気は、前記空気通過路を介して前記キャビティ外部へと排出されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記空気通過路と通じ、前記キャビティ外部の前記樹脂封止金型には、前記空気通過路から流れ込む樹脂を溜める樹脂溜領域が形成され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。
- 前記樹脂溜領域と通じる前記樹脂封止金型には、前記樹脂溜領域の空気を排出する空気抜き孔が配置されることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記導電部材の表面側であり、前記対向する側面側の前記上金型には、前記キャビティ内の空気を排出する貫通孔が配置され、
前記導電部材には、前記導電部材を貫通し、前記空気通過路と前記貫通孔とを連結する連結孔が配置され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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