JPWO2007077909A1 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

キャビティ部１２ａにゲート口およびエアベント部が形成されていない上金型と、キャビティ部１５ａのコーナの１箇所にゲート口１５ｆが形成され、エアベント部が形成されていない下金型との間にリードフレームを装着し、上金型と下金型とを中圧のクランプ圧力で締めてキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内を減圧した後、その型内にモールド樹脂を流入する。一旦、上金型と下金型とを低圧のクランプ圧力で締めてキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内にモールド樹脂を流入しながら、残存エアを排気した後、上金型と下金型とを高圧のクランプ圧力で締めてキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内に充填されたモールド樹脂を成形する。

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、トランスファモールド方式によって半導体装置を樹脂封止する方法に適用して有効な技術に関するものである。

例えば溶融樹脂の注入時に、上型キャビティブロックの接触面とリードフレーム上面との全域に隙間を形成し、キャビティ内に溶融樹脂に低圧をかけて溶融樹脂を移動充填し、上記隙間から排気して予備型締めを行い、その後に上型キャビティブロックの接触面とリードフレーム上面との全域の隙間をなくし、溶融樹脂の移送圧力を上げて溶融樹脂を加圧して封止する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。

また、被成形品をクランプするクランプ面圧を、キャビティからエアを排出可能とし、キャビティから樹脂が漏出することを阻止するクランプ圧力に設定し、このクランプ圧力によって被成形品をクランプした状態で、キャビティ内に樹脂が充填されるまで型締めしてキャビティ内からエアを排出し、クランプ圧面を、キャビティ内に充填された樹脂を成形する際の成形圧力によってキャビティから樹脂が漏出しない閉鎖圧に設定した後、樹脂に成形圧をかけて樹脂モールドする技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。

また、型開きした状態で、上型と下型の間に被成形品と樹脂を供給し、樹脂モールド領域をエアシールして真空排気した後、上型と下型とを型締めして被成形品を樹脂モールドするモールド方法が開示されている（例えば特許文献３参照）。

また、キャビティの外周部に設けられキャビティ内の空気を外界と通気させるエアベントと、このエアベントに連通するように設けられた吸引用通路と、吸引用通路に設けられ金型外部に通じる吸引口とを有する樹脂封止用金型が開示されている（例えば特許文献４参照）。

また、モールド金型は、基板をクランプし、樹脂充填部より封止樹脂をキャビティ凹部へ樹脂圧を印加しながら送出すると共に、エア吸引手段により半導体チップと基板との隙間部分のエアを基板排気孔より吸引して隙間部分を樹脂封止する樹脂封止装置が開示されている（例えば特許文献５参照）。

また、被成形品をモールド金型でクランプして樹脂充填する際に、トランスファ圧力を徐々に上昇させるとともに、トランスファ圧力の圧力増に従って被成形品に対する型締め力を徐々に上昇させて樹脂充填し、キュア時にはキュア開始時から所定時間経過した後、トランスファ圧力を徐々に緩和するとともに、トランスファ圧力に従って被成形品に対する型締め力を徐々に緩和させてキュアする樹脂モールド方法が開示されている（例えば特許文献６参照）。
特開２０００−１００８４５号公報（段落［００３３］〜［００４２］、図３〜図７） 特開２００５−８８３９５号公報（段落［００１９］〜［００２４］、図２〜図４） 特開２００５−５３１４３号公報（段落［００１８］〜［００２０］、図１〜図３） 特開平７−８８９０１号公報（段落［００１２］〜［００１４］、図１） 特開２００１−２６７３４５号公報（段落［００２１］〜［００２７］、図４） 特開平５−１４７０６３号公報（段落［００１０］〜［００１１］、図１）

トランスファモールド方式では、一般にモールド金型からのモールド樹脂（例えばエポキシレジン）の離型性を良くするために、モールド樹脂にはワックスが添加されている。しかし、抜き回数が増すに従いこのワックスがキャビティの表面に付着してモールド金型の熱により酸化し、この酸化したワックスに起因してモールド樹脂のモールド金型からの離型性が悪くなるという問題がある。そこで、モールド樹脂を用いた１０００〜１５００ショットのモールドを行った後、クリーニング樹脂（例えばメラミン系樹脂）を用いた５〜６ショットのクリーニングを行い、モールド金型に付着しているモールド樹脂を除去している。クリーニング樹脂は、酸化したワックスに起因してモールド金型に付着したモールド樹脂を強制的に剥ぎ取る性質を有している。

しかし、このクリーニングを実施しても、モールド金型からのモールド樹脂の離型性が充分に回復しないことから、上記クリーニングを行った後、さらにモールド金型からのモールド樹脂の離型性を向上させることのできる樹脂（例えばワックス系レジン；以下、単に離型用樹脂と記す）を用いた２〜３ショットのモールドを行い、モールド金型からのモールド樹脂の離型性向上を図っている。

ところで、モールド樹脂をモールド金型へ注入する際、モールド金型の流路部およびキャビティ部内にトラップしているエアがモールド樹脂内に巻き込まれないように、各キャビティ部の中央またはコーナにエアベント部（エアの逃げ通路）が設けられている。エアベント部の寸法はパッケージ仕様によって異なるが、例えばＱＦＰ（Quad Flat Package）では、幅０．５〜１ｍｍ程度、深さ３０〜４５μｍのエアベント部が３箇所のコーナ部に設けられている。

しかしながら、この狭いエアベント部には前述した離型用樹脂が付着した状態となりやすく、離型用樹脂が付着した状態でモールドを行うと、エアが除去できずにモールド樹脂内に巻き込まれて、モールド樹脂に未充填不良が発生する。そこで、手作業によりエアベント部に付着した離型用樹脂の除去を行っているが、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去には多大な時間が必要となる。例えばマトリックスフレームをモールドするモールド金型には１００〜３００個のエアベント部が備わっているため、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去に１回当り２時間程度を要する。

減圧モールドにより、キャビティ部内のエアをキャビティ部外へ強制的に排気する手段があるが、ほとんどのモールド金型ではエアの吸引にはエアベント部を利用している。このため、エアベント部が詰まった場合はキャビティ部内が減圧できず、キャビティ部外へのエアの排気ができなくなるので、モールド樹脂の未充填不良を解消する有効な手段とはなりにくい。

また、モールド金型の上金型と下金型との全域に３０〜４０μｍの隙間を形成した状態でモールド樹脂に低圧をかけてモールド樹脂をキャビティ部内に充填し、上記隙間から排気した後に上金型と下金型との全域の隙間をなくして封止する方式があるが、モールド樹脂は溶融樹脂であるため、隙間からモールド樹脂が漏れる、または排気されるエアがモールド樹脂内に巻き込まれてパッケージの内部および外部にボイドが発生するなどの問題が生じる。

また、減圧モールドを行うには、減圧箇所以外からのエアの侵入を防止するために、モールド金型にシーリング用の溝を加工し、加工した箇所に耐熱用Ｏ（オー）リングを設置する必要がある。しかし、リードフレーム面の外側にシーリング用のＯリングを組み付けるスペースが必要となるため、モールド金型が大型となり、これに伴いモールドプレスも大型となる。さらに、Ｏリングは通常シリコン系ゴムからなるため、強度が弱く、Ｏリングとシーリング用の溝との間に異物（例えばモールド後のレジン屑等）を挟み込んだ場合はＯリングが破損し、その箇所からエアが侵入して減圧量が低下する。よってＯリングの管理が必要となる。

本発明の目的は、半導体チップ封止用モールド金型のクリーニング時間の短縮を図ることのできる技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、モールド樹脂の未充填不良を防止することにより、半導体製品の製造歩留まりを向上させることのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明による半導体装置の製造方法は、キャビティ部にゲート口およびエアベント部が形成されていない上金型と、キャビティ部のコーナの１箇所にゲート口が形成され、エアベント部が形成されていない下金型との間に半導体チップがボンディングされたリードフレームを装着し、上金型と下金型とを中圧のクランプ圧力で締めて上金型のキャビティ部と下金型のキャビティ部とで形成される型内を減圧する工程、上金型と下金型とを中圧のクランプ圧力で締めた状態で、上金型のキャビティ部と下金型のキャビティ部とで形成される型内の減圧を止めて、その型内に前記半導体チップを封止するモールド樹脂を流入する工程、上金型と下金型とを低圧のクランプ圧力で締めて、上金型のキャビティ部と下金型のキャビティ部とで形成される型内にモールド樹脂を流入しながら、その型内の残存エアを排出する工程、上金型と下金型とを高圧のクランプ圧力で締めて、上金型のキャビティ部と下金型のキャビティ部とで形成される型内のモールド樹脂を成形する工程とを有する。

本発明による半導体装置の製造方法は、キャビティ部にゲート口およびエアベント部が形成されていない上金型と、キャビティ部のコーナの１箇所にゲート口が形成され、エアベント部が形成されていない下金型との間に、単位フレームのパッケージ領域の第１の角部に設けられたゲート部と、第１の角部と対称の位置にある第２の角に設けられ、ベントが形成されたフローキャビティ部とを有する半導体チップがボンディングされたリードフレームを、上金型のゲート口とリードフレームのゲート部とを対応させて装着する工程、上金型と下金型とを締めることにより形成される樹脂流入経路およびゲート口を経由してポット部からキャビティ部により形成される型内に半導体チップを封止するモールド樹脂を流入し、フローキャビティ部に形成されたベントからキャビティ部により形成される型内のエアを排気する工程とを有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

モールド金型の上金型および下金型にエアベント部を形成しないことにより、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去が不要となり、モールド金型のクリーニング時間を短縮することができる。また、エアベント部を形成しないことにより、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去の見逃しによるキャビティ内の減圧の不具合、あるいはエアベント部に付着した離型用樹脂の突発的な剥がれによる異物の発生とその異物の付着に起因したモールド樹脂の未充填不良がなくなり、半導体製品の製造歩留まりが向上する。

本実施の形態１によるリードフレームの外形の一例を示す平面図である。 本実施の形態１による半導体装置の製造方法の一例を示すフロー図である。 図２のモールド工程をリードフレームによって詳細に説明するための説明図であり、（ａ）は樹脂流入処理前のリードフレーム、（ｂ）は、樹脂流入処理後のリードフレーム、（ｃ）はゲートブレイク処理後にアンロード処理されるリードフレームである。 本実施の形態１によるモールド金型の概略構成例を示す平面図であり、（ａ）は上金型の平面図、（ｂ）は下金型の平面図である。 図４のモールド金型において、Ａ−Ａ’間の断面構成例を示す図であり、（ａ）は上金型の断面図、（ｂ）は下金型の断面図である。 図４のモールド金型のキャビティ部の拡大平面図であり、（ａ）は上金型の平面図、（ｂ）は下金型の平面図である。 本実施の形態１によるモールド金型の減圧部の概略構成例を示す断面図である。 本実施の形態１によるエア排気処理および樹脂流入処理における動作シーケンスの一例であり、（ａ）は下金型のピン持ち上げ用プランジャのプレス位置、（ｂ）はリードフレームを挟むクランプ圧力、（ｃ）は下金型のポット部からモールド樹脂を押し出すプランジャのトランスファ位置である。 本実施の形態１によるエア排気処理および樹脂流入処理を順次説明するモールド金型の概略構成例を示す図あり、（ａ）は減圧部の上金型および下金型の断面図、（ｂ）は樹脂流入部の上金型および下金型の断面図、（ｃ）はリードフレーム設置部の上金型および下金型が重なった要部平面図である。 図９に続くエア排気処理および樹脂流入処理における図９と同じ箇所のモールド金型の概略構成例を示す図である。 図１０に続くエア排気処理および樹脂流入処理における図９と同じ箇所のモールド金型の概略構成例を示す図である。 図１１に続くエア排気処理および樹脂流入処理における図９と同じ箇所のモールド金型の概略構成例を示す図である。 図１２に続くエア排気処理および樹脂流入処理における図９と同じ箇所のモールド金型の概略構成例を示す図である。 図１３に続くエア排気処理および樹脂流入処理における図９と同じ箇所のモールド金型の概略構成例を示す図である。 本実施の形態１によるエア排気処理および樹脂流入処理における動作シーケンスの他の例であり、（ａ）は下金型のピン持ち上げ用プランジャのプレス位置、（ｂ）はリードフレームを挟むクランプ圧力、（ｃ）は下金型のポット部からモールド樹脂を押し出すプランジャのトランスファ位置である。 半導体チップ上のパッドとリードフレームのリードとを接続するワイヤの流れの発生率を示すグラフ図である。 モールド樹脂に形成されるボイドおよび未充填箇所の発生率を示すグラフ図である。 本実施の形態２によるリードフレームの外形の一例を示す平面図である。 本実施の形態２によるリードフレームに形成されたフローキャビティ部の拡大平面図である。 本実施の形態２によるリードフレームに形成されたレジン溜め部の拡大図であり、（ａ）はレジン溜め部の拡大平面図、（ｂ）はレジン溜め部に形成されたベントの拡大断面図である。 本実施の形態２によるリードフレームに形成されたフローキャビティ部の第１の変形例の拡大平面図である。 本実施の形態２によるリードフレームに形成されたフローキャビティ部の第２の変形例の拡大平面図である。 本実施の形態２によるモールド工程をリードフレームの一例によって説明するための説明図であり、（ａ）はフレームのタブ上に半導体チップを搭載する前のリードフレーム、（ｂ）は半導体チップを搭載した後にモールド樹脂封止されたリードフレームを示すものである。 本実施の形態２によるモールド工程をリードフレームの他の例によって説明するための説明図であり、（ａ）はフレームのタブ上に半導体チップを搭載する前のリードフレーム、（ｂ）は半導体チップを搭載した後にモールド樹脂封止されたリードフレームを示すものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

本実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、本実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。

また、本実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１によるリードフレームにおいて、その外形の一例を示す平面図である。図１に示すリードフレームは、例えば、ＱＦＰ向けのマトリックス型のリードフレームとなっており、リードフレームの長手方向（ｘ軸方向）を列とし、この列の方向と直交する方向（ｙ軸方向）を行とすると、半導体製品１つ分に該当する単位フレーム１が６行２列に配置された構成となっている。なお、本実施の形態１におけるマトリックス型のリードフレームとは、行と列のそれぞれの中に単位フレーム１を２つ以上有するものである。また、本実施の形態１においては、前述したｘ軸とｙ軸に直行し、リードフレームの厚さの方向をｚ軸方向として用いる。

各単位フレーム１は、ダイボンディング工程によって半導体チップが搭載されるタブ２と、タブ２を囲むように設けられ、半導体チップ上のパッドとワイヤーボンディング工程によって接続される多数のリード３と、半導体チップを含む樹脂封止領域となるパッケージ領域（キャビティ部）の角部に設けられ、パッケージ領域内にモールド樹脂を流入する際の入口の領域となるゲート部４などを含んでいる。また、各単位フレーム１の間および各単位フレーム１の周辺には、複数の孔５やスリット６などが設けられているが、これらは、リードフレームの位置決めのためや、モールド樹脂の流入に伴うリードフレームの歪みを緩和するためのものである。そして、列方向に隣接する単位フレーム１の間には、樹脂流入経路となるランナ部７が設けられている。このランナ部７は、複数の孔８のパターンを有するものとなっている。

図２は、本実施の形態１による半導体装置の製造方法において、その工程フローの一例を示すフロー図である。図２においては、図１で示したようなリードフレームを用いて、モールディング装置によるモールド工程と、切断装置による切断工程と、めっき装置によるめっき工程とを順に行なっている。

モールド工程には、ボンディングされたリードフレームを装置内に搬入し、所定の位置にセットするロード処理（Ｓ２００）と、セットされたリードフレームに対して上金型および下金型を用いてモールド樹脂を流入する樹脂流入処理（Ｓ２０１）と、樹脂流入処理によって残存したカル部からランナ部のモールド樹脂を除去するゲートブレイク処理（Ｓ２０２）と、ゲートブレイク処理後のリードフレームを所定の位置から取り外し、次の装置へ搬出するアンロード処理（Ｓ２０３）などが含まれている。

切断工程には、前述した樹脂流入処理（Ｓ２０１）によって残存したゲート部のモールド樹脂を除去するゲートカット処理（Ｓ２０４）と、リードフレームのリード間を繋いでいるダムバーやこのダムバー周りに溜められた残存樹脂などを除去するダムカット処理（Ｓ２０５）などが含まれている。めっき工程には、モールド樹脂の外側のリードとなり、インナーリードに繋がるリードとなるアウターリードに対して半田めっきなどを行うめっき処理（Ｓ２０６）などが含まれている。

本願発明においては、リードフレームのモールド工程で上金型および下金型を用いて行う樹脂注入処理が主要な特徴となっており、その詳細および効果等については以降の説明で明らかにする。

まず、本実施の形態１によるモールド工程について、図３〜図５を用いて以下に説明する。図３は、図２のモールド工程をリードフレームによって詳細に説明するための説明図であり、（ａ）は樹脂流入処理前のリードフレーム、（ｂ）は、樹脂流入処理後のリードフレーム、（ｃ）は、ゲートブレイク処理後にアンロード処理されるリードフレームを示すものである。図４は、モールド金型の概略構成例を示す平面図であり、（ａ）は上金型の平面図、（ｂ）は下金型の平面図である。図５は、図４のモールド金型において、Ａ−Ａ’間の断面構成例を示す図であり、（ａ）は上金型の断面図、（ｂ）は下金型の断面図である。

図３（ａ）では、フレーム本体１００のタブ上に半導体チップ９がダイボンディングされ、この半導体チップ９とフレーム本体１００のリード３とがワイヤーボンディングされたリードフレームが示されている。このリードフレームは、図１のリードフレームの１行分を示したものであり、ゲート部４とランナ部７とを備えている。そして、このリードフレームに対して、上金型および下金型を用いてモールド樹脂を流入する。

そうすると、リードフレームは、図３（ｂ）に示すように、半導体チップ９およびリード３の一部の領域となるインナーリードを含んだキャビティ部のモールド樹脂１０ａと、ゲート部４の残存樹脂１０ｂと、ランナ部７の残存樹脂１０ｃと、図示しないカル部などの残存樹脂を有した状態となる。この内、ランナ部７の残存樹脂１０ｃは、リードフレームの片面だけに存在し、図３（ａ）に示すような樹脂除去用の孔８の上部に形成される。

次いで、ゲートブレイク処理として、樹脂除去用の孔８に向けて、装置に備え付けられているエジェクタピンを突き出すことで、ランナ部７の残存樹脂１０ｃから図示しないカル部の残存樹脂に至る部分を除去する。これによって、図３（ｃ）に示すように、リードフレームは、キャビティ部のモールド樹脂１０ａとゲート部４の残存樹脂１０ｂとを有する状態となる。その後、この状態でモールド工程を終え、アンロード処理を行う。アンロード処理では、リードフレームを、両サイドにガイドを備えた搬送レールなどに載せ、切断工程が行われる切断装置に向けて搬送する。

図４（ａ）に示す上金型は、例えば、１０行４列のマトリックス型リードフレームを２つ搭載可能な金型となっており、そのマトリックス型リードフレームの搭載エリア内に、凹形状の型となるキャビティ部１２ａとキャビティランナ部１２ｂとが設けられている。また、マトリックス型リードフレームの搭載エリアの外部には、モールド樹脂の供給源に対応するカル部１２ｃと、カル部１２ｃ間を連結する連結ランナ１２ｄとが設けられている。さらに、連結ランナ１２ｄの両端にはキャビティ部１２ａを減圧するための減圧カル部１２ｅが設けられている。なお、その他の構成として、モールド樹脂を流入した後に上金型を突き放す際に必要なリターンピン駆動用の孔１３や、上金型と下金型とを位置合せするための凸状のウエッジ１４などが設けられている。

図４（ｂ）に示す下金型は、前述した上金型に対応した構成となっている。上金型と同様、マトリックス型リードフレームの搭載エリア内に、凹形状の型となるキャビティ部１５ａとキャビティランナ部１５ｂとを有し、２行のリードフレームのキャビティランナ部１５ｂを繋ぐ流路としてブランチランナ部１５ｃが設けられている。また、下金型では、上金型のカル部１２ｃに対応するポット部１５ｄと、上金型の減圧カル部１２ｅに対応し、減圧開閉駆動ピンの持ち上げに用いられるピン持ち上げ部１５ｅとが設けられている。なお、その他の構成として、モールド樹脂を流入した後に下金型を突き放す際に必要なリターンピン駆動用の孔１６や、上金型と下金型を位置合せするための凹状のウエッジ１７などが設けられている。

モールド樹脂を流入する処理は、このような上金型および下金型によってリードフレームを挟み込み、ポット部１５ｄにモールド樹脂を供給することで行われる。ポット部１５ｄに供給されたモールド樹脂は、ブランチランナ部１５ｃを経由し、リードフレームの両面に位置するキャビティランナ部１２ｂ，１５ｂを経てキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内に流し込まれる。

ここで、図４（ａ），（ｂ）のカル部１２ｃおよびポット部１５ｄからキャビティ部１２ａ，１５ａに至るまでの樹脂流入経路であるＡ−Ａ’間の断面構成は、例えば図５（ａ），（ｂ）のようになっている。なお、図４におけるＡ−Ａ’間の線は、説明の便宜上、キャビティランナ部１２ｂ，１５ｂとブランチランナ部１５ｃとを通るものとする。

図５（ａ）に示す上金型は、キャビティ部１２ａと、キャビティランナ部１２ｂと、カル部１２ｃとを有し、さらに、キャビティ部１２ａに突出可能なように設けられたエジェクタピン１８ａと、キャビティランナ部１２ｂに突出可能なように設けられたエジェクタピン１８ｂと、カル部１２ｃに突出可能なように設けられたエジェクタピン１８ｃと、図４（ａ）の孔１３に対応するリターンピン１９とを有している。さらに、図示はしないが、減圧カル部１２ｅに突出可能なように設けられた減圧開閉駆動ピンを有している。

図５（ｂ）に示す下金型は、キャビティ部１５ａと、キャビティランナ部１５ｂと、ブランチランナ部１５ｃと、ポット部１５ｄと、ゲート口１５ｆとを有し、さらに、キャビティ部１５ａに突出可能なように設けられたエジェクタピン２０ａと、キャビティランナ部１５ｂおよびブランチランナ部１５ｃに突出可能なように設けられたエジェクタピン２０ｂと、ポット部１５ｄにセットしたモールド樹脂を送り出すためのピストンとなるプランジャ２１と、図４（ｂ）の孔１６に対応するリターンピン２２とを有している。さらに、図示はしないが、ピン持ち上げ部１５ｅに、減圧開閉駆動ピンを押し上げるピン持ち上げ用プランジャを有している。

モールド樹脂を流入する際には、このような上金型および下金型によってリードフレームを挟み込み、ポット部１５ｄにモールド樹脂を供給することで行われる。ポット部１５ｄに供給されたモールド樹脂は、プランジャ２１によって送り出され、ブランチランナ部１５ｃを経由し、リードフレームの両面に位置するキャビティランナ部１２ｂ，１５ｂを経てキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内に流し込まれる。そして、流入したモールド樹脂を硬化させた後、エジェクタピン１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，２０ａ，２０ｂおよびリターンピン１９，２２によって上金型と下金型とリードフレームを乖離させると、リードフレームは、図３（ｂ）に示すような状態となる。

次に、本実施の形態１による上金型および下金型の特徴的な形状について、図６を用いて以下に説明する。図６は、図４のモールド金型のキャビティ部の拡大平面図であり、（ａ）は上金型の平面図、（ｂ）は下金型の平面図である。

図６（ａ）に示す上金型のキャビティ部１２ａには、モールド樹脂を流入するゲート口およびエアの逃げ通路となるエアベント部が設けられていない。また、図６（ｂ）に示す下金型のキャビティ部１５ａには、モールド樹脂を流入するゲート口１５ｆがキャビティ部１５ａのコーナの１箇所に設けられているが、エアベント部は設けられていない。

前述したように、従来のモールド金型の１つのキャビティ部には１〜３箇所のエアベント部が設けられている。トランスファモールド方式では、複数回のモールドを行った後、クリーニング樹脂を用いたモールド金型のクリーニングと、モールド金型からのモールド樹脂の離型性の向上を図るための離型用樹脂を用いたモールドとを順次行っているが、エアベント部は狭く、このエアベント部に離型用樹脂が付着した状態となりやすい。このため、手作業によりエアベント部に付着した離型用樹脂を除去しているが、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去には多大な時間が必要となる。

しかし、図６（ａ），（ｂ）に示すように、本願発明によるモールド金型の上金型および下金型のキャビティ部にはエアベント部が形成されていないので、エアベント部の離型用樹脂の除去が不要となり、モールド金型のクリーニング時間を短縮することができる。

ところで、エアの逃げ通路となるエアベント部を形成しないことにより、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内に残存するエアはエアベント部を利用して排気することはできない。そこで、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内にモールド樹脂を流入する前に、ゲート口１５ｆと、キャビティランナ部１２ｂ，１５ｂと、連通ランナ１２ｄとを経由し、上金型の減圧カル部１２ｅおよび下金型のピン持ち上げ部１５ｅを用いてキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内を強制的に減圧することにより、その型内から排気する。

次に、本実施の形態１によるキャビティ部からのエアの排気方法およびキャビティ部へのモールド樹脂の流入方法について、図７〜図１４を用いて以下に説明する。図７は、モールド金型の減圧部の概略構成例を示す断面図である。図８は、エア排気処理および樹脂流入処理における動作シーケンスの一例であり、（ａ）は下金型のプレス位置、（ｂ）はリードフレームを挟むクランプ圧力、（ｃ）は下金型のポット部からモールド樹脂を押し出すプランジャのトランスファ位置である。図９〜図１４は、エア排気処理および樹脂流入処理を順次説明するモールド金型の概略構成例を示す図あり、（ａ）は減圧部の上金型および下金型の断面図、（ｂ）は樹脂流入部の上金型および下金型の断面図、（ｃ）はリードフレーム設置部の上金型および下金型が重なった要部平面図である。

図７に示す減圧部の上金型には、減圧カル部１２ｅに突き出ることが可能な減圧開閉駆動ピン２３と、減圧開閉駆動ピン２３に繋がるスプリング２４と、減圧開閉駆動ピン２３の側面に形成された凹部を経由して減圧カル部１２ｅからエアを吸引するエア吸引穴２５などが設けられている。エア吸引穴２５の他端は真空ポンプユニットに接続されている。また、減圧部の下金型には、ピン持ち上げ用プランジャ２６が設けられており、ブランジャホルダ２７およびＯリング２８により保持されている。

キャビティ１２ａ，１５ａにより形成される型内からエアを排気する場合は、減圧開閉駆動ピン２３を減圧カル部１２ｅに突き出して、減圧カル部１２ｅとエア吸引孔２５とを繋げる。これにより、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内からエアが排気され、この排気されたエアはキャビティランナ部１２ｂ，１５ｂと、連結ランナ１２ｄと、減圧カル部１２ｅなどを経由してエア吸引孔２５へと排気される。図７には、キャビティ１２ａ，１５ａにより形成される型内からエアを排気する場合におけるモールド金型の状態を示している。キャビティ１２ａ，１５ａにより形成される型内にモールド樹脂を流入する場合は、ピン持ち上げ用プランジャ２６を上昇させることにより減圧開閉駆動ピン２３を持ち上げて、減圧カル部１２ｅとエア吸引穴２５とを遮断し、エアの排気を止める。

次に、エア排気およびモールド樹脂流入の処理手順の一例について説明する。ここでは、キャビティ部により形成される型内のエアが完全に排気できない場合を想定し、キャビティ部により形成される型内を減圧した後、その型内へモールド樹脂を流入する中圧クランプ、キャビティ部により形成される型内へモールド樹脂を注入しながら、その型内の残存エアを排気する低圧クランプ、およびキャビティ部により形成される型内に充填したモールド樹脂を成形する高圧クランプの圧力の異なる３段クランプを用いる方法を採用した。

［動作手順１］まず、下金型の所定の位置にリードフレームを搭載する。この段階でのモールド金型の状態は図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される。図９（ａ）は、減圧部の上金型および下金型の断面図であり、図７に示した上金型と下金型とが離れた状態が示されている。また、図９（ｂ）は、樹脂流入部の上金型および下金型の断面図であり、上金型に設けられたキャビティ部１２ａと、キャビティランナ部１２ｂと、カル部１２ｃ、および下金型に設けられたキャビティ部１５ａと、ゲート口１５ｆと、モールド樹脂２９が投入されたポット部１５ｄと、ブランジャ部２１とが示されている。さらに、下金型にはリードフレームに搭載された半導体チップ９が示されている。また、図９（ｃ）は、リードフレーム設置部の上金型と下金型とが重なった平面図であり、上金型のキャビティ部１２ａと、キャビティランナ部１２ｂと、カル部１２ｃ、および下金型のキャビティ部１５ａと、キャビティランナ部１５ｂと、ポット部１５ｄが重なって示されている。

［動作手順２］続いて、上金型の下面と下金型の上面とが突き当たるまで下金型を上昇させて、型締めをする。この時、上金型と下金型との間にリードフレームが挟みこまれており、この挟み込まれたリードフレームの外枠フレームの平坦性が良好であることから、リードフレームが上金型と下金型との間でのシールリングの役割を果たしている。そのため、従来の真空引きモールド方法のようにモールド金型全体を真空引きする必要がなく、モールディング装置の小型化を実現することができる。この段階でのモールド金型の状態は図８のステップ１および図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される。図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）は図９（ａ），（ｂ），（ｃ）と同じ箇所を示している。

［動作手順３］続いて、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内の減圧を開始する。この段階でのモールド金型の状態は図８のステップ２および図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される。図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は図９（ａ），（ｂ），（ｃ）と同じ箇所を示している。リードフレームを挟むクランプ圧力は、例えば５５〜１５５ＭＰａ程度の第１の圧力に設定される（中圧クランプ）。

上金型に設けられた減圧開閉駆動ピン２３は、減圧カル部１２ｅに突き出している。減圧開閉駆動ピン２３を減圧カル部１２ｅに突き出すことにより、ゲート口１５ｆ、キャビティランナ部１２ｂ，１５ｂ、ブランチランナ部１５ｃ、連結ランナ１２ｄ、減圧カル部１２ｅ、そしてエア吸引穴２５を経由して、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内を減圧し、エアを排気する。モールド金型のシーリングには下金型に搭載したリードフレームを利用し、上金型と下金型とをクランプすることで、リードフレームと接する上金型のキャビティ部１２ａと下金型のキャビティ部１５ａとに隙間を空けずにキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内を減圧することができる。型内の減圧は、例えば−７０〜−１００ｋＰａ程度に設定される。この時、上金型と下金型との間のシールリングとしてリードフレームの外枠フレームを用いているために、従来のモールド金型全体を真空引きする方法と比較して本願のような減圧方法ではモールド金型内を十分に減圧するまでには至らないが、エアベントを用いたモールド方式のように、まったく上金型と下金型との間を減圧しない方式と比較すると、後の樹脂流入時のモールド金型内に残存するエアは非常に少なくなる。

［動作手順４］キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内を減圧した後、その型内へモールド樹脂を流入する。この段階でのモールド金型の状態は図８のステップ３および図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される。図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は図９（ａ），（ｂ），（ｃ）と同じ箇所を示している。リードフレームを挟むクランプ圧力は、例えば５５〜１５５ＭＰａ程度の第１の圧力に設定される（中圧クランプ）。

減圧部のピン持ち上げ用プランジャ２６を上昇させることにより減圧開閉駆動ピン２３を持ち上げて、その後、樹脂流入部のブランジャ２１を上昇させてポット部１５ｄに投入したモールド樹脂２９をカル部１２ｃ、ブランチランナ部１５ｃ、キャビティランナ部１２ｂ，１５ｂ、ゲート口１５ｆを通じて移送し、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内へ注入する。この時、モールド金型内は予め減圧してあるので、樹脂流入時には残存エアによる樹脂巻き込みなどは起こりにくく、モールド樹脂２９のモールド金型内への流入はスムーズになる。

［動作手順５］続いて、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内の残存エアを排気する。すでに述べたように本願においてはリードフレームの外枠フレームを上金型と下金型とのシールリングとして用いており、予めモールド金型内を減圧してあるが十分な減圧にまでなっていないため、モールド金型内への樹脂流入に伴いキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内のコーナ部分には少量のエアが残る可能性がある。この段階でのモールド金型の状態は図８のステップ４および図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される。図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は図９（ａ），（ｂ），（ｃ）と同じ箇所を示している。リードフレームを挟むクランプ圧力は、前記第１の圧力よりも低い、例えば１〜５５ＭＰａ程度の第２の圧力に設定される（低圧クランプ）。

クランプ圧力を第１の圧力よりも低い第２の圧力とすることで、上金型の下面のリードフレーム押さえ面とリードフレームの上面との間に、例えば２〜５μｍ程度の僅かな隙間を作り、その隙間からキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内に残存するエアを排気する。ここでクランプ圧力を第２の圧力に下げることにより、上金型と下金型との間に挟まれたリードフレームを挟む圧力は下がるが、リードフレームはその自重で下金型の上面に残されたままになり、その結果上金型の下面のリードフレーム押さえ面とリードフレームの上面との間に上記隙間が形成されるようになる。排気される残存エアは、モールド金型内を予め減圧しているので、従来のエアベントを用いたモールド方式のモールド金型と比較すると少ない体積である。この時、減圧部においては減圧カル部１２ｅとエア吸引穴２５とが遮断されて、エアの排気は止められている。しかし、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内へは引き続いてモールド樹脂２９が流入されており、流入されるモールド樹脂２９の圧力により、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内に残存しているエアが外へ排気され、さらにキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内にモールド樹脂２９が注入される。また、モールド金型内に残存するわずかのエアを排気するだけなので上金型と下金型との間に大きな隙間を開ける必要がなく、モールド樹脂がモールド金型から外に漏れ出すような隙間でないため、モールド樹脂はモールド金型からバリ状に漏れることはない。

［動作手順６］続いて、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内に充填したモールド樹脂２９を成形する。この段階でのモールド金型の状態は図８のステップ５および図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される。図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）は図９（ａ），（ｂ），（ｃ）と同じ箇所を示している。リードフレームを挟むクランプ圧力は、前記第１の圧力よりも高い、例えば１５５ＭＰａ以上の第３の圧力に設定される（高圧クランプ）。

クランプ圧力を第３の圧力としてリードフレームを挟むことにより、リードフレームの外にモールド樹脂２９が漏れることなくキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内に充填されたモールド樹脂２９を成形することができる。

［動作手順７］続いて、モールド樹脂２９の硬化を所定時間行った後、減圧部のピン持ち上げ用プランジャ２６および樹脂流入部のプランジャ２１を所定の位置まで下降させ、リターンピン１９，２２およびエジェクタピン１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，２０ａ，２０ｂを用いてモールド樹脂により封止されたリードフレームおよび樹脂流路内の硬化したモールド樹脂を剥離する。

なお、上記動作手順１〜７を行うモールド工程では、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内を減圧した後、その型内へモールド樹脂２９を流入する中圧クランプ、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内へモールド樹脂２９を流入しながら、その型内の残存エアを排気する低圧クランプ、およびキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内に充填したモールド樹脂２９を成形する高圧クランプの３つのクランプ圧力を用いたが、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内を減圧した後、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内にモールド樹脂２９を流入しながら、その型内の残存エアの排気を行う低圧クランプ、およびキャビティ部１２ａ，１５ａにより形成された型内に充填したモールド樹脂２９を成形する高圧クランプの圧力の異なる２段クランプを用いることもできる。

図１５は、エア排気処理および樹脂流入処理における動作シーケンスの他の例であり、（ａ）は下金型のピン持ち上げ用プランジャ部のプレス位置、（ｂ）はリードフレームを挟むクランプ圧力、（ｃ）は下金型のポット部からモールド樹脂を押し出すプランジャのトランスファ位置が示されている。

キャビティ部により形成された型内の減圧（図１５のステップ２）およびキャビティ部により形成された型内へのモールド樹脂の流入（図１５のステップ３、４）を行う際、例えば１〜５５ＭＰａ以下の一定のクランプ圧力を加える（低圧クランプ）。キャビティ部により形成された型内の減圧は、減圧部のエア吸引穴からキャビティ部により形成された型内のエアを強制的に排気して行う。この時も上金型と下金型との間のシールリングとしてリードフレームの外枠フレームを用いているために、従来のモールド金型全体を真空引きする方法と比較して本願のような減圧方法ではモールド金型内を十分に減圧するまでには至らないが、エアベントを用いたモールド方式のように、まったく上金型と下金型との間を減圧しない方式と比較すると、後の樹脂流入時のモールド金型内に残存するエアは非常に少なくなる。

キャビティ部により形成された型内の減圧を所定時間行った後、その型内へモールド樹脂が流入されるが、低圧クランプを採用することにより、モールド樹脂の流入と同時にキャビティ部により形成された型内に残存しているエアが外へ排気される。モールド金型内は予め減圧してあるので、樹脂流入時には残存エアによる樹脂巻き込みなどは起こりにくく、また、樹脂流入に伴い低圧クランプ時にモールド金型から排気される残存エアは、従来のエアベントを用いたモールド方式のモールド金型に比較すると少ない体積である。従って、上金型と下金型との隙間が小さいこともあり、モールド樹脂がモールド金型から外に漏れ出してバリ状に漏れることはない。

その後、キャビティ部により形成された型内に充填したモールド樹脂を成形する（図１５のステップ５）。この際、例えば１５５ＭＰａ以上の一定のクランプ圧力を加えることにより（高圧クランプ）、リードフレームの外にモールド樹脂が漏れることなくモールド樹脂を成形することができる。

図１６は、半導体チップ上のパッドとリードフレームのリードとを接続するワイヤの流れ特性を示すグラフ図であり、上金型および下金型にエアベント部を形成したモールド金型を用いてモールド樹脂を形成した場合、および上金型および下金型にエアベント部を形成しないモールド金型を用いてモールド樹脂を形成した場合のワイヤ流れ特性を示している。なお、図１６の横軸はワイヤ流れ率を示し、横軸はそのワイヤ流れ率の発生率を示しており、ここでのワイヤ流れ率とは最大変位量をループ長さで除した値である。図から、エアベント部を形成しないモールド金型を用いた場合のワイヤ流れ率の発生率は、エアベント部を形成したモールド金型を用いた場合のワイヤ流れ率の発生率とほぼ同等であることが分かる。

図１７は、モールド樹脂に形成されるボイドおよび未充填箇所の発生率を示すグラフ図であり、上金型および下金型にエアベント部を形成したモールド金型を用いてモールド樹脂を形成した場合、および上金型および下金型にエアベント部を形成しないモールド金型を用いてモールド樹脂を形成した場合のボイドおよび未充填箇所の発生率を示している。なお、図１７の横軸はボイドの大きさおよび未充填箇所を示し、縦軸にそれぞれの大きさのボイドおよび未充填箇所の発生率を示しており、ここでの発生率とは発生数／検査総数である。図から、エアベント部を形成しないモールド金型を用いても、ボイドおよびモールド樹脂の未充填箇所はほとんど発生せず、これらの発生率はエアベント部を形成したモールド金型を用いた場合とほぼ同等であることが分かる。

このように、本実施の形態１によれば、上金型および下金型にエアベント部を形成しないことにより、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去が不要となり、モールド金型のクリーニング時間を短縮することができる。また、エアベント部を形成しないことにより、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去の見逃しによるキャビティ部により形成された型内の減圧の不具合、あるいはエアベント部に付着した離型用樹脂の突発的な剥がれによる異物の発生とその異物の付着に起因したモールド樹脂の未充填不良がなくなり、半導体製品の製造歩留まりが向上する。

さらに、キャビティ部により形成された型内のエアを強制的に排気することにより、キャビティ部により形成された型内にモールド樹脂を注入する際のエアの巻き込みが無くなるので、５５ＭＰａ以下の低いクランプ圧力でリードフレームの押さえができて、モールドプレスの小型化が可能となる。また、キャビティ部により形成された型内を減圧する際のモールド金型のシーリングにリードフレームを利用することができるので、例えば設置されたリードフレームの外周部にＯリングを設ける等のシーリング機能を有する装備を付設する必要がなく、モールド金型が小型化できる。これによりモールドプレスの小型化が可能となる。また、Ｏリングを設けないことにより、Ｏリングの欠損等がないので、キャビティ部の減圧を安定して行うことができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２においては、前述した実施の形態１と同様に、リードフレームのモールド工程で上金型および下金型を用いて行う樹脂注入処理が主要な特徴となっており、上金型および下金型にエアベント部を形成しないモールド金型が用いられるが、キャビティ部により形成された型内のエアの排気方法が前述した実施の形態１と相違する。すなわち、本実施の形態２では、既存のモールド金型に設けられているエアベント部に類似するベントをリードフレームに形成し、そのベントを通してキャビティ部により形成された型内のエアを強制的に排気する。以下に、本実施の形態２によるモールド工程について詳細に説明する。

図１８は、本実施の形態２によるリードフレームにおいて、その外形の一例を示す平面図である。図１８に示すリードフレームは、例えば、前述した図１に示したＱＦＰ向けのマトリックス型のリードフレームと同様な構成となっており、半導体製品１つ分に該当する単位フレーム５１が６行２列に配置されている。なお、図１８には、リードフレームのうち３行２列のみを示している。また、各単位フレーム５１は、半導体チップが搭載されるタブ５２と、タブ５２を囲むように設けられた多数のリード５３と、パッケージ領域の角部に設けられ、パッケージ領域内にモールド樹脂を流入する際の入口の領域となるＹ字形状の吊りを備えるゲート部５４と、単位フレーム５１の間および各単位フレーム５１の周辺に設けられた複数の孔５５やスリット５６と、列方向に隣接する単位フレーム５１の間に設けられた樹脂流入経路となるランナ部５７とが設けられている。ゲート部５４に形成された吊りは、モールド工程においてこの部分に残る残留樹脂を補強するために設けられている。すなわち、吊りを形成しないと、モールド金型から取り出した際に残留樹脂が垂れ下がり、その後の搬送、さらには切断工程やめっき工程において使用される装置にひっかかるなどの不具合が生じる。

前述した図１に示したリードフレームと異なる点は、さらに、ゲート部５４が形成されたパッケージ領域の角部とパッケージ領域の中心を原点に対称の位置にある角部に、Ｙ字形状の吊りを備えるフローキャビティ部５８が設けられている。このフローキャビティ部５８のＹ字形状の吊りの周囲には、Ｙ字を残して３つの孔５９が形成されており、そのうち外側に位置する２つの孔にそれぞれ繋がって所定の深さのベント６０が形成されている。ベント６０はＸ方向（またはＹ方向）と４５度の角度を成して、リードフレームの表面（半導体チップが搭載される側）に形成されている。フローキャビティ部５８に形成されたＹ字形状の吊りは、ゲート部５４に形成された吊りと同様、モールド工程においてこの部分に残る残留樹脂を補強するために設けられている。

また、ゲート部５４およびフローキャビティ部５８以外の２箇所のパッケージ領域の角部には、キャビティ部により形成された型内に注入されるモールド樹脂が外部へ漏れるのを防ぐために、レジン溜め部６１が設けられている。このレジン溜め部６１には孔６２が形成されており、さらにこの孔６２にパッケージ領域の中心の方向から繋がる所定の深さのベント６３が形成されている。ベント６３はＸ方向（またはＹ方向）と４５度の角度を成して、リードフレームの表面に形成されている。

図１９は、リードフレームに形成されたフローキャビティ部５８の全体の拡大平面図である。フローキャビティ部５８に形成された２つのベント６０の深さは、例えばリードフレームの板厚、ベント６０の加工精度およびモールド金型によるつぶし量（例えば０．０１ｍｍ）を基に決定され、例えばリードフレームの厚さの５０％程度とすることができる。例えばリードフレームの板厚が０．１２５ｍｍである場合、ベントの深さは０．０６２５ｍｍとなる。ベント６０の幅は、所定の範囲内で任意に設定することが可能である。しかし、パッケージ領域の３箇所の角部からほぼ均一にエアが排気できるように、フローキャビティ部５８に形成されるベント６０の断面積とレジン溜め部６１に形成されるベント６３の断面積とをほぼ同じとすることが望ましい。依って、フローキャビティ部５８に形成されるベント６０の幅はレジン溜め部６１に形成されるベント６３の断面積を考慮して設定される。例えば、後述する理由からレジン溜め部６１に形成するベント６３の幅を０．２ｍｍとした場合、フローキャビティ部５８に形成される２つのベント６０のそれぞれの幅（図中の符号Ｈ／２）は０．１ｍｍとなる。以上のことから、本実施の形態２によるリードフレームでは、フローキャビティ部５８に形成されるベント６０の幅を０．１ｍｍ、ベント６０の深さを０．０６２５ｍｍとした。

図２０は、リードフレームに形成されたレジン溜め部６１の拡大図であり、（ａ）はレジン溜め部６１の全体の拡大平面図、（ｂ）はレジン溜め部６１に形成されたベント６３の拡大断面図を示す。レジン溜め部６１のベント６３の深さは、前述したフローキャビティ部５８のベント６０と同様に、例えばリードフレームの板厚、ベント６３の加工精度およびモールド金型によるつぶし量（例えば０．０１ｍｍ）を基に決定され、例えばリードフレームの厚さの５０％程度とすることができる。しかし、ベント６３の幅は、前述したフローキャビティ部５８のベント６０と異なり、任意に設定することはできない。すなわち、レジン溜め部６１のベント６３は、キャビティ部により形成された型内に注入されるモールド樹脂ではなく、上記型内に残存するエアを押し出すことが目的である。そのため、レジン溜め部６１のベント６３の幅を広くしすぎると、モールド樹脂が押し出されてしまう。従って、レジン溜め部６１のベント６３の幅（図中の符号Ｈ２）は最大でも０．２ｍｍとすることが望ましい。以上のことから、本実施の形態２によるレジン溜め部６１に形成されるベント６３の幅を０．２ｍｍ、ベント６３の深さを０．０６２５ｍｍとした。

但し、フローキャビティ部５８およびレジン溜め部６１のベント６０，６３をウエットエッチングにより形成する場合は、深さを一定とする断面形状が矩形のベント６０，６３を形成することは難しい。従って、０．０６２５ｍｍの深さを目標にベント６０，６３は形成されるが、図２０（ｂ）に示すように、ベント６０，６３の深さは、実際には０．０６２５ｍｍよりも深くなると考えられる。なお、前述したフローキャビティ部５８およびレジン溜め部６１のベント６０，６３の幅および深さの設定基準は一例であって、これに限定されるものではない。例えば前述したフローキャビティ部５８およびレジン溜め部６１のベント６０，６３の幅および深さの設定基準にモールド樹脂に含まれるフィラの粒径を加えることができる。

図２１は、フローキャビティ部５８に形成されたベントの第１の変形例である。前述した図１９では、フローキャビティ部５８のＹ字形状の吊りの周囲に形成された３つの孔５９のうち、外側に位置する２つの孔５９にそれぞれ繋がる２つのベント６０を示したが、上記外側に位置する２つの孔５９のいずれか一方の孔５９に繋がる１つのベント６０ａをＸ方向（またはＹ方向）と４５度の角度を成して形成してもよい。この場合、レジン溜め部６１に形成されるベント６３と断面積を同じとするため、ベント６０ａの幅を０．２ｍｍ、ベント６０ａの深さを０．０６２５ｍｍとする。

図２２は、フローキャビティ部５８に形成されたベントの第２の変形例である。前述した図２１では、フローキャビティ部５８のＹ字形状の吊りの周囲に形成された３つの孔５９のうち外側に位置する２つの孔５９のいずれか一方の孔５９に繋がる１つのベント６０ａを示したが、上記３つの孔５９のいずれにも繋がらず、外側に位置する２つの孔５９の間を通る１つのベント６０ｂをＸ方向（またはＹ方向）と４５度の角度を成して形成してもよい。この場合、レジン溜め部６１に形成されるベント６３と断面積を同じとするため、ベント６０ｂの幅を０．２ｍｍ、ベント６０ｂの深さを０．０６２５ｍｍとする。

なお、本実施の形態２では、パッケージ領域の３箇所の角部からエアを強制的に排気するとしたが、レジン溜め部６１にベントを形成しないで、フローキャビティ部５８の１箇所からエアを排気することもできる。また、本実施の形態２では、フローキャビティ部５８およびレジン溜め部６１に形成されるベント６０，６３はリードフレームの表面のみに形成したが、裏面のみ、または表面および裏面の両面に形成してもよい。

次に、本実施の形態２によるモールド工程について、図２３を用いて以下に説明する。図２３（ａ）はタブ５２上に半導体チップを搭載する前のフレーム１０１、（ｂ）は半導体チップを搭載した後にモールド樹脂封止されたフレーム１０１を示すものである。

図２３（ａ）に示すフレーム１０１のタブ５２上に半導体チップをダイボンディングした後、この半導体チップとフレーム１０１のリード５３とをワイヤーボンディングする。このフレーム１０１は、図１８のリードフレームの１単位フレーム５１を示したものであり、Ｙ字形状の吊りを備えるゲート部５４と、Ｙ字形状の吊りを備えるベント６０が形成された１箇所のフローキャビティ部５８と、ベント６３が形成された２箇所のレジン溜め部６１とを有している。

そして、このフレーム１０１に対して、上金型および下金型を用いてモールド樹脂を流入する。上金型および下金型には、例えば前述した図４（ａ）に示す上金型および図４（ｂ）に示す下金型を用いる。すなわち、前述した図６（ａ）に示すように、上金型のキャビティ部１２ａには、モールド樹脂を流入するゲート口およびエアの逃げ道となるエアベント部が設けられていない。また、前述した図６（ｂ）に示すように、下金型のキャビティ部１５ａには、モールド樹脂を流入するゲート口がキャビティ部１５ａのコーナの１箇所に設けられているが、エアベント部は設けられていない。従って、上金型および下金型にはエアの逃げ通路となるエアベント部を形成しないことにより、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内に残存するエアはエアベント部を利用して排気することはできない。しかし、リードフレームのフローキャビティ部５８に形成されたベント６０およびレジン溜め部６１に形成されたベント６３を利用して、キャビティ部１２ａ，１５ａにより形成される型内に残存するエアを排気することができる。

モールド樹脂を流入処理した後は、フレーム１０１は半導体チップおよびリード５３の一部の領域となるインナーリードを含んだキャビティ部のモールド樹脂６４ａと、ゲート部５４の残存樹脂６４ｂと、フローキャビティ部５８の残存樹脂６４ｃと、ランナ部５７の残存樹脂と、カル部などの残存樹脂とを有した状態となる。

次いで、ゲートブレイク処理として、樹脂除去用の孔に向けて、装置に備え付けられているエジェクタピンを突き出すことで、ランナ部５７の残存樹脂からカル部の残存樹脂に至る部分を除去する。これによって、図２３（ｂ）に示すように、フレーム１０１は、キャビティ部のモールド樹脂６４ａとゲート部５４の残存樹脂６４ｂとフローキャビティ部５８の残存樹脂６４ｃとを有する状態となる。その後、この状態でモールド工程を終え、アンロード処理を行う。

このように、本実施の形態２によれば、キャビティ部により形成される型内に残存するエアは、フローキャビティ部５８に形成されたベント６０およびレジン溜め部６１に形成されたベント６３を利用して排気することができるので、エアベント部が設けられていない上金型および下金型を用いることができる。これにより、前述した実施の形態１と同様に、エアベント部の離型用樹脂の除去が不要となり、モールド金型のクリーニング時間を短縮することができる。また、エアベント部に付着した離型用樹脂の除去の見逃しによるキャビティ部により形成された型内の減圧の不具合、あるいはエアベント部に付着した離型用樹脂の突発的な剥がれによる異物の発生とその異物の付着に起因したモールド樹脂の未充填不良がなくなり、半導体製品の製造歩留まりが向上する。

図２４は、ゲート部６５およびフローキャビティ部６６に十字形状の吊りを備えたフレーム１０２を示す。図２４（ａ）はタブ６７上に半導体チップを搭載する前のフレーム１０２、（ｂ）は半導体チップを搭載した後にモールド樹脂封止されたフレーム１０２を示すものである。

このフレーム１０２もリードフレームの１単位フレームを示したものであり、十字形状の吊りを備えるゲート部６５と、十字形状の吊りを備えるベント６８が形成された１箇所のフローキャビティ部６６と、ベント６９が形成された２箇所のレジン溜め部７０とを有している。従って、キャビティ部にモールド樹脂を流入するゲート口およびエアの逃げ道となるエアベント部が設けられていない上金型（前述した図４（ａ）および図６（ａ）参照）、およびキャビティ部にモールド樹脂を流入するゲート口がキャビティ部のコーナの１箇所に設けられているが、エアベント部は設けられていない下金型（前述した図４（ｂ）および図６（ｂ）参照）を用いても、リードフレームのフローキャビティ部６６に形成されたベント６８およびレジン溜め部７０に形成されたベント６９を利用して、キャビティ部により形成される型内に残存するエアを排気することができる。これにより、前述したＹ字形状の吊りを備えるリードフレームと同様の効果を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば前記実施の形態１において、図６に示すように、キャビティ部により形成された型内へモールド樹脂を流入するゲート口を下金型に設けたが、上金型に設けても良く、あるいは上金型と下金型の両面に設けてもよい。

本発明の半導体装置の製造方法は、特にＱＦＰ、Ｌ−ＱＦＰ（Low profile-QFP）およびＴ−ＱＦＰ（Thin-QFP）仕様等のマトリックス型のリードフレームをトランスファモールド方式により樹脂封止する半導体装置の製造方法に対して広く適用可能である。

Claims (29)

1. 
   以下の工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法；
   （ａ）複数の第１のキャビティ部と、前記第１のキャビティ部のコーナの１箇所に設けられた第１のゲート口とを備える第１の金型と、複数の第２のキャビティ部を備える第２の金型とを有するモールド金型を準備する工程、
   （ｂ）半導体チップがボンディングされたリードフレームを準備する工程、
   （ｃ）前記第１の金型と前記第２の金型との間に前記リードフレームを装着して前記第１の金型と前記第２の金型とを第１のクランプ圧力で締めて、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される排気経路および前記第１のゲート口を経由して前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内を減圧する工程、
   （ｄ）前記第１の金型と前記第２の金型とを前記第１のクランプ圧力で締めた状態で、前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内の減圧を止めて、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される樹脂流入経路および前記第１のゲート口を経由してポット部から前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内に、前記半導体チップを封止する樹脂を流入する工程、
   （ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第１の金型と前記第２の金型とを前記第１のクランプ圧力よりも低い第２のクランプ圧力で締めて、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される前記樹脂流入経路および前記ゲート口を経由して前記ポット部から前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内に前記樹脂を流入する工程、
   （ｆ）前記工程（ｅ）の後、前記第１の金型と前記第２の金型とを前記第１のクランプ圧力よりも高い第３のクランプ圧力で締める工程。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）では前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内の残存エアが排気されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 
   以下の工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法；
   （ａ）複数の第１のキャビティ部と、前記第１のキャビティ部のコーナの１箇所に設けられた第１のゲート口とを備える第１の金型と、複数の第２のキャビティ部を備える第２の金型とを有するモールド金型を準備する工程、
   （ｂ）半導体チップがボンディングされたリードフレームを準備する工程、
   （ｃ）前記第１の金型と前記第２の金型との間に前記リードフレームを装着して前記第１の金型と前記第２の金型とを第２のクランプ圧力で締めて、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される排気経路および前記第１のゲート口を経由して前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内を減圧する工程、
   （ｄ）前記第１の金型と前記第２の金型とを前記第２のクランプ圧力で締めた状態で、前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内の減圧を止めて、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される樹脂流入経路および前記第１のゲート口を経由してポット部から前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内に、前記半導体チップを封止する樹脂を流入する工程、
   （ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第１の金型と前記第２の金型とを前記第２のクランプ圧力よりも高い第３のクランプ圧力で締める工程。
4. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２のキャビティ部には、前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内のエアを逃がすエアベント部が形成されていないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記第２の金型に備わる前記第２のキャビティ部のコーナの１箇所に、前記第１の金型に備わる前記第１のキャビティ部のコーナに設けられた前記第１のゲート口と対応する位置に第２のゲート口が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の金型と前記第２の金型とを前記第２のクランプ圧力で締めた状態では、前記第２の金型の下面のリードフレーム押え面と前記リードフレームの上面との間に隙間が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、前記隙間の距離が２〜５μｍであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームを挟む前記第１のクランプ圧力は５５〜１５５ＭＰａであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームを挟む前記第２のクランプ圧力は１〜５５ＭＰａであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームを挟む前記第３のクランプ圧力は１５５ＭＰａ以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される前記排気経路は減圧カル部に接続し、前記工程（ｂ）では、ピン持ち上げ用ブランジャにより前記減圧カル部に備わる減圧開閉駆動ピンを上下駆動させることにより、前記排気経路が開閉することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される前記樹脂流入経路は前記ポット部に接続し、前記工程（ｄ）では、前記ポット部に投入された前記樹脂はブランジャにより前記樹脂流入経路へ押し出されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項１または３記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される前記排気経路は、前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される前記樹脂流入経路の一部を利用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 
    以下の工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法；
    （ａ）複数の第１のキャビティ部と、前記第１のキャビティ部のコーナの１箇所に設けられた第１のゲート口とを備える第１の金型と、複数の第２のキャビティ部を備える第２の金型とを有するモールド金型を準備する工程、
    （ｂ）単位フレームのパッケージ領域の第１の角部に設けられたゲート部と、前記第１の角部と前記パッケージ領域の中心を原点として対称の位置にある第２の角に設けられ、第１のベントが形成されたフローキャビティ部とを有し、前記パッケージ領域の中央に半導体チップがボンディングされたリードフレームを準備する工程、
    （ｃ）前記第１の金型の前記第１のゲート口と前記リードフレームの前記ゲート部との位置を対応させて、前記第１の金型と前記第２の金型との間に前記リードフレームを装着する工程、
    （ｄ）前記第１の金型と前記第２の金型とを締めることにより形成される樹脂流入経路および前記第１のゲート口を経由してポット部から前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内に前記半導体チップを封止する樹脂を流入し、前記リードフレームの前記フローキャビティ部に形成された前記第１のベントから前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内のエアを排気する工程。
15. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のベントの深さは前記リードフレームの板厚の５０％程度であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
16. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のベントは前記リードフレームの表面のみに形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
17. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のベントは前記リードフレームの裏のみに形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
18. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、前記第１のベントは前記リードフレームの表と裏の両面に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
    
19. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、さらに、前記リードフレームは、前記単位フレームの前記パッケージ領域の前記第１および前記第２の角部とは異なる他の角部に孔が形成され、前記孔に繋がる第２のベントが形成されたレジン溜め部を有し、
    前記（ｄ）工程において、前記リードフレームの前記フローキャビティ部に形成された前記第１のベントおよび前記リードフレームの前記レジン溜め部に形成された前記第２のベントから前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内のエアを排気することを特徴とする半導体装置の製造方法。
20. 請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、前記フローキャビティ部に形成される前記第１のベントの断面積と、前記レジン溜め部に形成される前記第２のベントの断面積とが同じであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
21. 請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２のベントの深さは前記リードフレームの板厚の５０％程度であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
22. 請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２のベントは前記リードフレームの表面のみに形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
23. 請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２のベントは前記リードフレームの裏のみに形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
24. 
    請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２のベントは前記リードフレームの表と裏の両面に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
25. 請求項１４または１９記載の半導体装置の製造方法において、前記第１および第２のキャビティ部には、前記第１のキャビティ部と前記第２のキャビティ部とで形成される型内のエアを逃がすエアベント部が形成されていないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
26. 請求項１４または１９記載の半導体装置の製造方法において、前記第２の金型に備わる前記第２のキャビティ部のコーナの１箇所に、前記第１の金型に備わる前記第１のキャビティ部のコーナに設けられた前記第１のゲート口と対応する位置に第２のゲート口が設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
27. 請求項１４または１９記載の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームの前記パッケージ領域の前記第１および第２の角部に、吊りが形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
28. 請求項２７記載の半導体装置の製造方法において、前記吊りはＹ字形状であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
29. 請求項２７記載の半導体装置の製造方法において、前記吊りは十字形状であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images