JP4800141B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。詳細には、本発明は、樹脂封止された半導体装置の製造方法に関する。

半導体装置の製造方法は、一般的には、リードフレーム上に半導体チップを搭載する工程、半導体チップを樹脂封止してパッケージを作製する工程、及びリードを連結するタイバーを切断除去して個々の半導体装置を分離する工程を有する。図１に、複数個のパッケージをリードフレームに作製した半導体装置の中間製品の平面概略図を示す。図２に、図１に示す１つのパッケージ３部分の拡大概略図を示す。リードフレーム２は、パッケージ３から図面上横方向に延在する複数のリード２ｂ（縦線部分）と、複数のリード２ｂ間を連結して図面上縦方向に延在するタイバー２ａ（斜線部分）を有する。半導体チップを樹脂封止する工程においては、通常、タイバー２ａとリード２ｂによって囲まれる領域に樹脂バリ４が形成される。樹脂バリ４は、通常、リードフレーム２と同等の厚みを有している。

背景技術のタイバー切断形態について説明する。図８に、タイバーカットパンチでタイバーを切断する際の概略平面図を示す。タイバーを切断除去する工程においては、タイバーは、通常タイバーカットパンチ及びタイバーカットダイを使用して切断される。図８において、タイバーカットパンチ１５は、切断部の平面投影形状を示している。タイバーカットパンチ１５の平面投影形状は通常矩形となっている。タイバー１２ａを切断する際には、タイバー１２ａを確実に切断するために、タイバー１２ａとタイバーカットパンチ１５の位置ずれを考慮して、タイバーカットパンチ１５の一部を樹脂バリ１４にまでオーバーラップさせる。このため、タイバー１２ａの切断と同時に、樹脂バリ１４の一部も打ち抜かれることになる。

図９に、図８に示すタイバーカットパンチ１５を用いてタイバーを切断した後の半導体装置の部分概略図を示す。樹脂バリ１４は、タイバーカットパンチ１５とオーバーラップしていた部分が打ち抜かれるので、左右のリード１２ｂにおけるタイバーの切断線間を結ぶように、樹脂バリ１４の開放端の全面に亘って切断線１４ａが形成される。

また、タイバー１２ａとパッケージ１３との間隔が広い場合には、樹脂バリ１４の面積も大きくなるため、タイバー１２ａを切断する工程とは別に樹脂バリを除去する工程が必要となる。

特許文献１及び特許文献２に記載の半導体装置の製造方法においては、タイバーカット工程とバリ取り工程を同時に実施できるように、パッケージ外側のリードフレームに、パッケージに近接する部分のみにタイバーカット幅よりも広い幅で開口する開口部を設けてある。また、別の手段として、タイバーとパッケージ間の間隔を小さくする（例えば０．３ｍｍ以下）ことにより樹脂バリを小さくして、樹脂バリ除去工程を廃止している。また、特許文献３に記載のタイバー切断金型においては、樹脂バリ部分に掛かるタイバーカットパンチ部分の形状を根元から先端に行くほど幅狭となる台形にすることにより、タイバー切断時の樹脂バリの垂れ下がりを防止している。

特開昭６３−７３６５６号公報 特開平７−２９７３３９号公報 特開平１１−３４７６４５号公報

図８に示すような矩形のタイバーカットパンチや特許文献３に示すような台形の切断面を有するタイバーカットパンチを用いて、パッケージとの間隔が狭いタイバーを切断すると、パッケージの近傍で樹脂バリが打ち抜かれることになる。このとき、これらのタイバーカットパンチの形状では、樹脂バリとタイバーカットパンチがオーバーラップする面積が大きいため、樹脂バリを通じてパッケージに大きなストレスが掛かることになる。そのため、封止樹脂内部の半導体チップや封止樹脂にクラック等の欠陥が生じることがある。特に、近年、電子機器の小型化・薄型化に伴い、電子機器に使用される半導体装置も小型化・薄型化されているので、欠陥がより発生しやすくなっている。

さらに、樹脂バリとタイバーカットパンチがオーバーラップする面積が大きいと、発生する樹脂バリ屑の量が多くなる。そのため、タイバーカットの連続作業において、樹脂バリ屑が金型に入り込むなどしてタイバー切断に不具合を生じることもある。

本発明の目的は、タイバー切断時にパッケージにかかるストレスが小さく、かつ切断される樹脂バリ量が少ない半導体装置の製造方法を提供することである。

本発明の第１視点によれば、複数のリード及びリード間を連結するタイバーを備えるリードフレーム上に半導体チップを搭載する搭載工程と、半導体チップを樹脂封止してパッケージを作製する封止工程と、タイバーカットパンチを用いてリードフレームのタイバーを切断除去する切断工程と、を含み、タイバーを切断する際におけるタイバーカットパンチの切断部分の平面投影形状は、タイバーを横断し、かつパッケージ側の端部が、封止工程において形成された樹脂バリ上にある２つの第２輪郭線と、２つの第２輪郭線のパッケージ側の端部を結ぶ第１輪郭線と、第１輪郭線と第２輪郭線とが連続することによって形成された凸部と、凸部に挟まれることによって第１輪郭線に形成された凹部と、を有し、隣接する２つのリード間において、タイバーカットパンチのパッケージに面する部分のうち、凸部は、樹脂バリ上に掛かり、凹部は、樹脂バリ上に掛からないようにする半導体装置の製造方法を提供する。

本発明においては、パッケージに面する側のタイバーカットパンチの形状を全体として凹状にすることにより、パッケージに面する側の中央部分が樹脂バリに掛からないようにしている。これにより、タイバーカットパンチが樹脂バリに掛かる面積を小さくすることができるので、タイバーカット時に半導体チップや封止樹脂に掛かるストレスを低減することができる。これにより、小型化・薄型化された半導体装置であっても、半導体チップや封止樹脂にクラックを発生させることなく、タイバーを切断除去することができる。さらに、打ち抜かれる樹脂バリ量も少なくなるので、切断屑の量も低減することができる。

本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置について説明する。まず、複数のリード及びリード間を連結するタイバーを備えるリードフレーム上に半導体チップを搭載した後、半導体チップを樹脂封止する。これにより、図１に示すように、リードフレーム２に複数のパッケージ３が形成される。また、パッケージ３、タイバー２ａ及びリード２ｂで囲まれる領域に樹脂バリ４も形成される。

このとき、パッケージ３とタイバー２ａとの間隔ｄ（図３）は、樹脂封止工程において形成される樹脂バリ４の面積が小さくなるように、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、より好ましくは０．１５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下にすると好ましい。これにより、樹脂バリ４を除去する工程が不要になると共に、タイバーカット後に残存する樹脂バリ面積を小さくすることができる。

次に、半導体装置の製造装置が備えるタイバーカットパンチ５を使用してタイバー２ａを切断除去する。図３に、タイバー切断時の状態を示す平面概略図を示す。また、図４に、図３に示すタイバーカットパンチ５部分の拡大概略図を示す。なお、図３及び図４に示すタイバーカットパンチ５は、切断部の平面投影形状（輪郭線）である。タイバーカットパンチ５のパッケージ３側の領域においては、タイバー２ａを確実に切断するために、両側（リード２ｂ側）の領域（図４の斜線部分）は樹脂バリ４に掛かるように形成されているが、該両側の領域に挟まれた中間領域は樹脂バリ４に掛からないように形成されている。

タイバーの切断方法及びタイバーカットパンチの形状について、さらに詳細に説明する。タイバーカットパンチ５の平面投影形状におけるリード２ｂに面する第２輪郭線５ｂは、タイバー２ａを確実に切断するために、タイバー２ａ上を完全に横断させる。すなわち、第２輪郭線５ｂの両端部がタイバー２ａ上に位置しないようにする。したがって、図４に示すように、第２輪郭線５ｂのパッケージ３側の端部は、樹脂バリ４上に位置するようになる。第２輪郭線５ｂのパッケージ３側の両端部は、タイバーカットパンチ５の平面投影形状におけるパッケージ３に面する第１輪郭線５ａによって結ばれている。第１輪郭線５ａの両側（リード２ｂ側）部分にある第１輪郭線５ａ（１）（太線部分）は、第２輪郭線５ｂの端部が樹脂バリ４上にあるために当然に樹脂バリ４上に掛かることになる。一方、第１輪郭線５ａの中央（第１輪郭線５ａ（１）に挟まれた）部分の第１輪郭線５ａ（２）（細線）は、第１輪郭線５ａ全体が樹脂バリ４上に掛からないようにするために、樹脂バリ４上に掛かからずに、タイバー２ａ上に掛かっている。これにより、樹脂バリ４に掛かるタイバーカットパンチ５の面積を小さくすることができるので、樹脂バリ４を介して半導体チップや封止樹脂に掛かる応力を小さくすることができると共に、打ち抜かれる樹脂バリ４の量も削減することができる。

なお、第１輪郭線５ａ（１）、５ａ（２）、及び第２輪郭線５ｂは、それぞれが形状的に区分不可能な形態で連続して延在させることもできる。この場合、第２輪郭線５ｂとはタイバー２ａを横断する輪郭線部分のことを指し、第１輪郭線５ａ（１）とは、第２輪郭線５ｂと連続した、樹脂バリ４に掛かる輪郭線部分のことを指し、第１輪郭線５ａ（２）とは、第１輪郭線５ａ（１）に挟まれると共に、樹脂バリ４上から外れている輪郭線部分（タイバー２ａを横断してもよい）のことを指せばよい。

第１輪郭線５ａ（１）、５ａ（２）及び第２輪郭線５ｂの長さや樹脂バリ４に掛かるタイバーカットパンチ５の面積等は、リードフレーム等の設計に応じて適宜設定することができる。

図５に、図３及び図４に示すタイバーカットパンチを使用してタイバーを切断除去した本発明の半導体装置の部分概略図を示す。図６に、図５に示す樹脂バリ部分の拡大概略図を示す。リード２ｂには、タイバーを切断除去した切断線２ｃが形成されている。半導体装置１の樹脂バリ４は、パッケージ３及びリード２ｂに面していない開放端に、タイバーカットパンチによって形成された切欠き部４ａを少なくとも２つ有している。リード２ｂに隣接する切欠き部４ａの輪郭線は、リード２ｂの切断線２ｃと連続して延在している。

また、タイバー切断除去後、半導体装置１には、タイバー２ａの一部が、切欠き部４ａ間に、樹脂バリ４に接合したまま残存する。この残存タイバー２ａの輪郭線（切断線）は、切欠き部４ａの輪郭線と連続して延在している。残存タイバー２ａは、樹脂バリ４に強固に接着されているので、残存タイバー２ａを除去しようとすると、樹脂バリ４を通じて大きなストレスがパッケージ３に掛かったり、余計な樹脂バリ４の屑が発生したりする可能性が高い。したがって、残存タイバー２ａは、必要が無ければ、除去せずに残しておいたほうが好ましい。

図７に、本発明の半導体装置の製造装置におけるタイバーカットパンチの平面投影形状の例を示す。図７（ａ）〜（ｆ）に示すタイバーカットパンチ５の平面投影形状は、上記で説明したように、タイバーとリードとを分離するための第２輪郭線（切断線）５ｂと、両側の第２輪郭線５ｂを結び、パッケージに面する第１輪郭線５ａとを有する。第１輪郭線５ａにおいては、両端の部分は樹脂バリ上に掛かり、中央部分は樹脂バリ上に掛からない（例えばタイバー上に掛かる）ようになっている。詳細には、図７に示すように、タイバーカットパンチ５の平面投影形状は、パッケージに面する側の両側の領域に凸部５ｃを有し、中央の領域に、凸部５ｃに挟まれることによって形成された凹部５ｄを有する。タイバー切断時には、凸部５ｃの先端が樹脂バリに掛かり、凹部５ｄの底部が樹脂バリ上から外れることになる。これにより、樹脂バリに掛かるタイバーカットパンチの面積を小さくしながらも、タイバーを確実に切断することができる。

図７（ａ）に示す平面投影形状は、矩形状の凸部５ｃと、凸部５ｃによって形成された（第１輪郭線５ａがコの字状になった）凹部５ｄを有する。図７（ｂ）に示す平面投影形状は、山状の凸部５ｃと、凸部５ｃによって形成された凹部５ｄを有する。図７（ｃ）に示す平面投影形状は、第１輪郭線５ａがＶ字状となっており、山状の凸部５ｃと谷状の凹部５ｄを有している。図７（ｄ）に示す平面投影形状は、第１輪郭線５ａが弧状（Ｕ字状）となっており、曲線と直線からなる凸部５ｃと曲線の凹部５ｄを有している。図７（ｅ）に示す平面投影形状は、凸部５ｃと凹部５ｄによって全体として凹状（コ字状）に形成されている。図７（ｆ）に示す平面投影形状は、凸部５ｃと凹部５ｄによって全体として凹状（Ｕ字状）に形成されている。

本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内の種々の変更や改良を含むことは言うまでもない。例えば、タイバーカットパンチの形態は図７に示す形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において多種多様な形態が可能である。また、図７に示す形態は、切断部の平面投影形状を示すものであり、タイバーカットパンチの軸方向に沿った形状（例えば切断刃の形状等）を限定するものでもない。さらに、本発明の半導体装置の製造装置におけるタイバーカットダイは、タイバーカットパンチの形態に合わせて設計されることは言うまでもない。

半導体装置の中間製品の平面概略図。 図１に示す半導体装置の中間製品の拡大概略図。 本発明によってタイバーを切断する時の状態を示す平面概略図。 図３に示すタイバーカットパンチ部分の拡大概略図。 本発明の半導体装置の部分概略図。 図５に示す樹脂バリ部分の拡大概略図。 本発明のタイバーカットパンチにおける切断部の平面投影形状の例。 背景技術によってタイバーを切断する時の状態を示す平面概略図。 背景技術の半導体装置の部分概略図。

符号の説明

１ 半導体装置
２ リードフレーム
２ａ タイバー
２ｂ リード
２ｃ 切断線
３ パッケージ
４ 樹脂バリ
４ａ 切欠き部
５ タイバーカットパンチ
５ａ 第１輪郭線
５ｂ 第２輪郭線
５ｃ 凸部
５ｄ 凹部
１０ 半導体装置の中間製品
１１ 半導体装置
１２ リードフレーム
１２ａ タイバー
１２ｂ リード
１３ パッケージ
１４ 樹脂バリ
１４ａ 切断線
１５ タイバーカットパンチ

Claims (2)

1. 複数のリード及び前記リード間を連結するタイバーを備えるリードフレーム上に半導体チップを搭載する搭載工程と、
   前記半導体チップを樹脂封止してパッケージを作製する封止工程と、
   タイバーカットパンチを用いて前記リードフレームの前記タイバーを切断除去する切断工程と、を含み、
   前記タイバーを切断する際における前記タイバーカットパンチの切断部分の平面投影形状は、前記タイバーを横断し、かつ前記パッケージ側の端部が、前記封止工程において形成された樹脂バリ上にある２つの第２輪郭線と、前記２つの第２輪郭線の前記パッケージ側の端部を結ぶ第１輪郭線と、前記第１輪郭線と前記第２輪郭線とが連続することによって形成された凸部と、前記凸部に挟まれることによって前記第１輪郭線に形成された凹部と、を有し、
   隣接する２つの前記リード間において、前記タイバーカットパンチの前記パッケージに面する部分のうち、前記凸部は、前記樹脂バリ上に掛かり、前記凹部は、前記樹脂バリ上に掛からないようにすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記切断工程後に、前記樹脂バリを除去する工程を含まない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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