JP5706128B2 - 半導体装置の樹脂バリ除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイパッドがパッケージ裏面に露出する半導体装置の樹脂バリ除去方法に関する。

従来、半導体装置には、ダイパッド（素子搭載部）がパッケージ裏面から露出するタイプのものがある。この半導体装置の製造方法としては、通常、リードフレームの裏面にテープ等を貼り付け、複数の半導体チップを一括でモールドする工法と、リードフレームの裏面にテープ等を貼り付けることなく、複数の半導体チップを個別にモールドする工法とがある。この個別にモールドを行う工法は、詳細には、リードフレームの裏面（ダイパッドの裏面）にテープを貼り付けることなく、ダイパッドの裏面をモールド金型に押し付けて樹脂のモールドを行い、パッケージを形成している（例えば、特許文献１参照）。

しかし、モールド金型の上型と下型により、ダイパッドを上下から水平状態に固定して、モールド金型内にモールド樹脂（以下、単に樹脂ともいう）を注入しても、例えば、ダイパッド表面の微小な歪み、樹脂の流動性や注入圧の影響により、図３に示すように、半導体装置９０のダイパッド９１の裏面に樹脂が回り込んでしまい、ダイパッド９１の裏面に樹脂バリ９２（図３の斜線部）が形成されていた。
特に、製品によっては、パッケージの形成後に、ダイパッドの裏面にＳｎやＳｎ−Ｂｉ等の外装めっきを施すため、樹脂バリが存在することで、外装めっきの未付着が発生していた。

そこで、上記した樹脂バリを除去する方法として、図４に示すように、樹脂によるモールド後に電解脱脂を行って、ダイパッドの裏面に付着した樹脂バリを除去した後、化学研磨を行って整面し、更にダイパッド裏面の樹脂バリ以外のパッケージ周囲に発生するバリに対して水圧によるバリ取りを行った後に、外装めっきする方法が知られている。このように、外装めっきを形成した後は、ダイパッドの周囲に複数配置されたリードを、周囲の枠を形成するタイバーから切断することで、半導体装置を製造している。

特開２００１−３４５４１４号公報 特開平４−１９６２６１号公報 特開平７−１４２６６４号公報 特開２００２−２８９７５７号公報

しかしながら、電解脱脂のみで樹脂バリを完全に除去するには、電解脱脂の処理時間を長くしなければならず（例えば、１２０秒程度）、この処理時間が長くなると、ダイパッドとモールド樹脂の境目から電解脱脂液の水分が浸透し、ダイパッドからのモールド樹脂の剥離が発生するため、樹脂バリの除去方法の改善が必要となっていた。
また、樹脂バリの除去方法としては、例えば、特許文献２〜４に示すように、レーザーを用いる方法も考えられるが、従来は、リード間の樹脂を除去する方法として用いられていた。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、良好な品質の製品を、従来よりも短時間で経済的に製造可能な半導体装置の樹脂バリ除去方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る半導体装置の樹脂バリ除去方法は、ダイパッドがパケージの裏面に露出する半導体装置から、該ダイパッドの裏面に付着した樹脂バリを除去する方法であって、
前記樹脂バリが付着している前記ダイパッドの裏面側で前記ダイパッドの広さの８０％以上１２０％以下の領域に、０．２Ｗ以上０．８Ｗ以下の範囲のレーザーを照射して、該樹脂バリを炭化させた後、該樹脂バリを電解脱脂により除去し、前記ダイパッドに外装めっきを形成する。

本発明に係る半導体装置の樹脂バリ除去方法は、樹脂バリが付着しているダイパッドの裏面側にレーザーを照射し、この樹脂バリを炭化させた後、樹脂バリを電解脱脂により除去するため、レーザー照射と電解脱脂の併用効果により、樹脂バリの除去性能が向上する。
また、このように、電解脱脂の前にレーザー照射を行うことで、電解脱脂の処理時間を短縮することができるので、電解脱脂液の水分が、ダイパッドとモールド樹脂の境目に浸入することを抑制、更には防止でき、パッケージの信頼性が向上する（ダイパッドからのモールド樹脂の剥離防止）。
そして、レーザーによる樹脂バリの炭化は、レーザーによる直接照射のみならず、ダイパッドに使用するリードフレーム材の熱伝導性も利用できるので、樹脂バリの炭化を促進することができる。
更に、ダイパッドがパッケージ裏面から露出する半導体装置を製造するに際し、従来のように、シートモールドタイプの金型等（金型にシートを敷きモールドする工法）を使用する必要がなくなるので、その設備投資が不要になり、また様々なダイパッド形状にも適用できるので、製造コストの削減ができる。

ここで、レーザーの出力が、１Ｗの２０〜８０％であるので、レーザーの出力が弱く設定され、ダイパッド周辺の樹脂の炭化を招く恐れを低減でき、製品品質に悪影響を与えることを防止できる。また、前述したように、ダイパッドに使用するリードフレーム材の熱伝導性を利用できることから、レーザーの出力を弱く設定しても、樹脂バリの炭化促進を可能にしている。

そして、レーザーの照射範囲が、ダイパッドの広さの８０％以上１２０％以下の範囲であるので、レーザーの照射範囲を必要最小限に限定できるため、ダイパッド周辺の樹脂の炭化を招く恐れを低減でき、製品品質に悪影響を与えることを防止できると共に、レーザーの照射範囲の位置精度の自由度も確保できる。

本発明の一実施の形態に係る半導体装置の樹脂バリ除去方法の説明図である。 同半導体装置の樹脂バリ除去方法のフロー図である。 樹脂封止後のダイパッドの裏面図である。 従来例に係る半導体装置の樹脂バリ除去方法のフロー図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の樹脂バリ除去方法は、ダイパッド（素子搭載部）１０がモールド樹脂（以下、単に樹脂ともいう）で構成されたパッケージ１１裏面に露出する半導体装置１２から、ダイパッド１０の裏面に付着した樹脂バリ１３を除去する方法であり、この樹脂バリ１３が付着しているダイパッド１０の裏面側にレーザー照射装置１４からレーザーを照射し、樹脂バリ１３を炭化させた後、この炭化した樹脂バリ１３を電解脱脂により除去するものである（図３参照）。以下、詳しく説明する。

図１に示すように、半導体装置１２は、中央にダイパッド１０が、その周囲に隙間を有して複数のリード１５が配置された単位リードフレームを備えている。この単位リードフレームの製造過程にあっては、平面状に並べて配置された各単位リードフレームが、リード１５の外側にある図示しないタイバー（連結枠）を介して連結されている。なお、ダイパッド１０もサポートバーを介してタイバーに連結されている。
ダイパッド１０の表面（上面）側には、半導体素子１６が搭載され、半導体素子１６の電極端子部は、ボンディングワイヤ１７により、リード１５の接続端子部とワイヤボンディングされて電気的連結が行われ、このような状態で、ダイパッド１０の底面（裏面）を露出するようにして、リードフレーム及び半導体素子１６の全体が樹脂封止（モールド）されている。なお、図１は、パッケージ１１の裏面を上にして配置された半導体装置１２を示している。

この樹脂封止は、ダイパッド１０の裏面がパッケージ１１から露出するように、モールド金型（図示しない）の上型と下型により、ダイパッド１０を上下から水平状態に固定し、モールド金型内にモールド樹脂を注入して行っている。しかし、ダイパッド１０の裏面に樹脂が回り込んでしまい、ダイパッド１０の裏面に樹脂バリ１３が形成される。
そこで、図１、図２に示すように、樹脂バリ１３が付着しているダイパッド１０の裏面側に、レーザー照射装置１４によりレーザーを照射し、樹脂バリ１３を炭化させる。
このレーザーは、樹脂に吸収される波長を備えるものである。なお、ここでは、樹脂にエポキシ樹脂を使用しているが、半導体装置の製造に使用できる樹脂であれば、これに限定されない。また、レーザーの波長も、樹脂の種類に応じて適宜変更できる。

レーザーの出力は、樹脂バリ１３を炭化させ、ダイパッド１０周辺の樹脂の炭化を抑制できる出力、例えば、１Ｗ（ワット）以下であればよいが、１Ｗの２０％以上８０％以下（０．２Ｗ以上０．８Ｗ以下）の範囲に設定することが好ましい。
ここで、レーザーの出力が１Ｗの２０％未満の場合、出力が低過ぎて、樹脂バリの炭化速度が遅くなり、その後に行う電解脱脂の処理時間を長くしなければならなくなる。一方、レーザーの出力が１Ｗの８０％を超える場合、出力が高過ぎて、ダイパッド周辺の樹脂も炭化する恐れがあり、製品品質に悪影響を及ぼす可能性がある。
以上のことから、レーザーの出力を、１Ｗの２０〜８０％としたが、下限を３０％、更には３５％、上限を５０％、更には４５％とすることが好ましい。

このレーザーの出力は、基本的にはレーザーを照射するダイパッドの大きさ（広さ）に応じて変更しないが、レーザーの照射時間は、ダイパッドの大きさに応じて変更することが好ましい。
例えば、パッケージのサイズが４．４ｍｍ×６．５ｍｍで、ダイパッドのサイズが３．０ｍｍ×４．１ｍｍ（１２．３ｍｍ^２）の半導体装置のダイパッドに対し、レーザーを０．７〜１．２秒照射する。即ち、照射時間を、０．０６〜０．１０秒／ｍｍ^２程度とする。
従って、ダイパッドのサイズが、上記したサイズ（３．０ｍｍ×４．１ｍｍ）より小さい３．０ｍｍ×３．０ｍｍの場合は、照射時間が上記した照射時間よりも短くなり、一方、３．０ｍｍ×４．１ｍｍより大きい３．０ｍｍ×５．１ｍｍの場合は、照射時間が上記した照射時間よりも長くなる。なお、レーザーを照射するダイパッドの大きさに応じて、レーザーの出力を変更することも当然可能である。

そして、レーザーの照射範囲は、ダイパッド１０の広さ（面積）の８０％以上１２０％以下とすることが好ましい。
ダイパッドのサイズは、上記したように数ｍｍ程度であるため、レーザーの照射範囲をダイパッドのみに合わせることは難しい。そこで、レーザーの照射が、ダイパッドからはみ出しても製品品質に悪影響を及ぼすことなく、しかもレーザー照射の位置精度の自由度も確保できる範囲として、レーザー照射範囲の上限を、ダイパッド１０を含み、ダイパッド１０の外周から外方へはみ出す広さ、即ちダイパッド１０の広さの１２０％とした。
また、レーザー照射範囲の下限は、レーザーの照射が製品品質に悪影響を及ぼさない値として、ダイパッド１０の広さのうち、ダイパッド１０の外周から内方へ狭めて、その８０％とした。この場合、レーザーの照射時間を長くすることで、ダイパッド１０の熱伝導性を利用し、樹脂バリ１３を炭化させる。
なお、レーザーの照射範囲の制御は、ＣＡＤで作製した線で描かれた箇所を、レーザー照射することで行うが、この方法に限定されるものではない。

上記した方法で、樹脂バリ１３にレーザー照射を行った後は、外装めっきの前処理、即ち従来公知の電解脱脂（ダイパッド１０の裏面からの樹脂バリ１３の除去）、化学研磨（整面）、及び水圧によるバリ取りを順次行う。なお、樹脂バリ１３は、レーザーが照射されているため、電解脱脂の処理時間を、従来よりも短い時間（例えば、２０秒程度）にできる。
そして、外装めっきを形成した後は、例えば、回転刃を用いてタイバーを切断することにより、ダイパッド１０の周囲に複数配置されたリード１５を切り離して、半導体装置１２が製造される。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、縦横のサイズが３．０ｍｍ×４．１ｍｍのダイパッドを備えた半導体装置を使用し、この半導体装置のダイパッドの裏面側に照射するレーザーの出力、照射範囲、及び照射回数が、製品品質に及ぼす影響を調査した結果について、表１を参照しながら説明する。なお、製品品質は、レーザー照射後に、電解脱脂、化学研磨、及び水圧によるバリ取りを順次行い、ダイパッドの裏面から樹脂バリを除去したものについて評価した。

表１に示すように、レーザーの出力を、１Ｗの２０％、３０％、４０％、５０％、８０％にそれぞれ変化させた。なお、１回あたりの照射時間は０．９秒である。また、レーザーの照射範囲は、ダイパッドのみの場合、ダイパッドの広さの８０％以上、かつダイパッドの広さ未満の場合、ダイパッドの広さを超えダイパッドの広さの１２０％以下の場合の３種類とした。
そして、評価は、製品品質が良好なものを「○」、品質が多少劣化するが、製品として問題ない品質を備えるものを「△」、とした。

表１に示すように、レーザーの出力を、１Ｗの３０％又は４０％とした場合は、ダイパッド周辺の樹脂の炭化がなく、また電解脱脂の処理時間も従来と比較して短時間にできた。
このように、電解脱脂の処理時間を短時間にできることで、ダイパッドと樹脂の境目から電解脱脂液の水分が浸透することを抑制、更には防止できるため、製品品質を良好にできた。

一方、レーザーの出力が２０％以下の場合は、出力が低過ぎるため、レーザーの照射範囲に関係なく、樹脂バリの炭化が進行しにくくなり、その後に行う電解脱脂の処理時間が長くなった。また、レーザーの出力が５０％のうちレーザーの照射範囲がダイパッドの広さの１２０％までの場合と、レーザーの出力が５０％を超える場合は、ダイパッド周辺の樹脂が炭化し、製品品質が僅かに劣化する傾向にあった。
しかし、いずれの場合も、製品として問題ない品質を備えていた。

以上のことから、本発明の半導体装置の樹脂バリ除去方法を用いることで、良好な品質の製品を、従来よりも短時間で経済的に製造できることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の半導体装置の樹脂バリ除去方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、ダイパッドの裏面側へのレーザーの照射を、半導体装置の裏面（ダイパッドの裏面）を上にした状態で行った場合について説明したが、半導体装置の裏面を下にした状態で行ってもよい。

１０：ダイパッド、１１：パッケージ、１２：半導体装置、１３：樹脂バリ、１４：レーザー照射装置、１５：リード、１６：半導体素子、１７：ボンディングワイヤ

Claims (1)

1. ダイパッドがパッケージの裏面に露出する半導体装置から、該ダイパッドの裏面に付着した樹脂バリを除去する方法であって、
   前記樹脂バリが付着している前記ダイパッドの裏面側で前記ダイパッドの広さの８０％以上１２０％以下の領域に、０．２Ｗ以上０．８Ｗ以下の範囲のレーザーを照射して、該樹脂バリを炭化させた後、該樹脂バリを電解脱脂により除去し、前記ダイパッドに外装めっきを形成することを特徴とする半導体装置の樹脂バリ除去方法。

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