JP6494465B2

JP6494465B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP6494465B2
Application number: JP2015153577A
Authority: JP
Inventors: 晋也窪田
Original assignee: Ablic Inc
Current assignee: Ablic Inc
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2035-08-03
Also published as: US20170040186A1; CN106409694B; CN106409694A; TWI689063B; KR20170016283A; TW201707165A; JP2017034130A

Description

本発明は、半導体装置を載置するアイランドの裏面が封止樹脂から露出する半導体装置およびの製造方法に関する。

通常、半導体チップを載せるアイランドの裏面が封止樹脂から露出している高放熱タイプの半導体装置では、素子搭載部の裏面を封止金型に押し当てて封止樹脂を充填する際に、封止樹脂が素子搭載部の裏面と封止金型との間に流れ込み、アイランドの裏面側に薄バリが発生することがある。この場合、アイランドの裏面側の露出部の実効的な面積が減少して放熱効果が低下するという問題が生じる。

そこで、アイランドの裏面側に凹形（くりぬき）とアイランド裏面の突出壁を形成することで、封止時の突出壁の下金型への押圧を向上させて、アイランドの裏面部の中央部までの薄バリの侵入を防ぐ対策を講じている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１７５７９５号公報

しかしながら、特許文献１に示すように、アイランドの裏面側に凹形（くりぬき）を形成することで、アイランドの裏面への薄バリの侵入をある程度抑制することは可能であるが、完全に抑制されるわけではない。また、凹形の形状によっては、樹脂バリ除去工程において凹部に入り込んだ樹脂バリが十分に除去できずに、基板実装時に樹脂バリが起因となるボイドが発生し、放熱特性が低下する可能性があった。
本発明は、上記不具合に鑑みなされたもので、アイランド裏面への薄バリ付着を防止する半導体装置の製造方法を提供することを課題とするものである。

上記課題解決のために以下の手段を用いた。
まず、半導体チップを載置するアイランドの裏面が封止樹脂から露出する半導体装置の製造方法において、前記アイランドとインナーリードとアウターリードからなるリードフレームを成形する工程と、前記アイランド上に半導体チップを載置する工程と、前記半導体チップと前記インナーリードとをワイヤーを介して接続する工程と、前記アイランドと前記半導体チップと前記インナーリードとワイヤーとを樹脂封止する工程とからなり、前記リードフレームを成形する工程は、アイランドとなるシート材をダイに置き、インナーパンチとパンチガイドとアウターパンチからなる成形金型を押し当てインナーパンチと当接する凹部と、パンチガイドと当接する突出壁と、アウターパンチと当接する薄肉部と、を同時に成形することを特徴とする半導体装置の製造方法とした。

また、前記リードフレームを成形する工程において、前記インナーパンチと前記パンチガイドとの段差が可変である成形金型を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。

また、前記リードフレームを成形する工程において、前記インナーパンチと前記アウターパンチとの間隔が可変である成形金型を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法とした。

また、前記樹脂封止する工程において、金型内のキャビティの中央にゲートと、前記キャビティの中央より下方に前記薄肉部を設け、前記ゲートから樹脂注入することを特徴とする半導体装置の製造方法とした。

上記手段を用いることにより、アイランドの裏面側に発生する薄バリを抑制し、アイランドの露出部の実効的な面積が確保されて、高い放熱特性を得ることができる。

本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。本発明の第一の実施形態に係る半導体装置に使用するリードフレーム（アイランド）の製造工程を示す側面図である。本発明の第一の実施の形態に係わる半導体装置の（透過）平面図である。本発明の第一の実施の形態に係わる半導体装置の裏面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
半導体チップ２がアイランド７上に載置され、半導体チップ２上の電極（図示せず）はワイヤー３を介してインナーリード５と電気的に接続されている。アイランド７、半導体チップ２、ワイヤー３は封止樹脂４によって覆われている。そして、放熱性を向上させるためにアイランド７の裏面は封止樹脂４から露出している。インナーリード５から延伸されたアウターリード６もまた封止樹脂４から露出して、その端部が配線基板等に接続される。

ここで、本発明の半導体装置１の特徴とするところは、アイランド７は、裏面の周囲の全周に渡って下方に突出する突出壁８とそれに囲まれた凹部１４を有するとともに、アイランド７の側面の上端部に側方に突出する薄肉部９を有する点である。アイランド７の表面と薄肉部９の上面とは同じ高さであり、平面を形成している。突出壁８は、その高さが０.０５〜０.１０ｍｍ、幅は０.０５〜０.２０ｍｍの範囲で制御可能である。アイランド７の裏面の周囲にこのような高さを有する突出壁７を設けることで、アイランド７上に載置された半導体チップ２を樹脂封止する際に突出壁８が樹脂封止用の下金型（図示せず）に押圧され、以下の理由により封止樹脂の浸入を防ぎ薄バリの発生を抑制することが可能になる。

即ち、本発明ではアイランド７の側面の上端部に側方に突出する薄肉部９が設けられており、この薄肉部９は樹脂封止の際にアイランド７を下金型に押し付けるという役目を果たす。図示されていないが、樹脂を注入するゲートは上金型と下金型によって形成されるキャビティの縦方向の中央付近に設けられ、ここから周囲の金型に向かって樹脂が供給される。アイランド７の薄肉部９は上記中央付近よりも下方にあるため薄肉部９の上方の樹脂体積が下方の樹脂体積に比べはるかに大きく、アイランド７を下金型に押し付けるので、突出壁８の下を通って凹部１４へ樹脂が浸入することを防ぐことになる。

以上説明したように、本発明では、アイランドの周囲の下端部に下方に突出する突出壁とそれに囲まれた凹部を設けるとともにアイランド７の周囲の上端部に側方に突出する薄肉部を設けてあるので、アイランドの裏面に薄バリが発生するのを抑制し、露出部の実効面積が縮小される懸念を減らして、高い放熱性を確保できる。

図２は、半導体装置のアイランド部の成形工程を示す側面図である。
ここでは、図１に示すアイランド７を上下逆に図示している。アイランド７の厚さを誇張して描いている。ダイ１３の平坦面上にアイランドの材料である銅または銅合金からなるシート材を、アイランド７の半導体チップ載置面が下になるように置かれ、アイランド７の裏面は成形金型によって成形されている。成形金型はインナーパンチ１０とパンチガイド１１とアウターパンチ１２からなり、インナーパンチ１０によってアイランド７の裏面に凹部１４が形成される。インナーパンチ１０の両端にはパンチガイド１１が設けられ、これによって突出壁８の高さが決められ、パンチガイド１１の外側に設けられたアウターパンチ１２によって薄肉部９が形成される。

すなわち、凹部１４がインナーパンチ１０と当接し、突出壁８がパンチガイド１１と当接し、薄肉部９がアウターパンチ１２と当接するように成形される。本発明ではインナーパンチ１０とアウターパンチ１２の両方からアイランド７が押されるためガイドパンチ１１部には大量の銅部材がせり上がることになる。このため、突出壁８は最大０.１０ｍｍまでの高さとすることが可能であること、そして、この突出壁８と同時に形成された薄肉部９の存在によって樹脂封止時に封止樹脂の浸入を防ぎ薄バリの発生を抑制することが可能となる。

なお、成形金型のインナーパンチ１０とパンチガイド１１とアウターパンチ１２の相互高さと成形金型のシート材への押し当て圧の調整により、凹部１４の深さと突出壁８の高さと薄肉部９厚さを調整することが可能となる。ここで用いる成形金型はインナーパンチ１０とパンチガイド１１との段差を可変とし、また、インナーパンチ１０とアウターパンチ１２との間隔を可変とすることができ、これにより、所望の高さと幅の突出壁が得られる。

また、銀めっきを施した銅または銅合金からなるシート材からインナーリード５、アウターリード６、アイランド７を打ち抜きにより形成する。アイランド７は打ち抜き後にディプレス加工を行う。アイランド７は打ち抜き後に必要に応じて反り矯正を行う。シート材をディプレス加工後にフレームサイズにカットし、リードフレームの製作が完了する。

図３は、本発明の第一の実施の形態に係わる半導体装置の透視平面図である。アイランド７の上には、導電性または絶縁性接合膜を介して半導体チップ２が載置され、半導体チップ２上の電極（図示せず）は金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）からなるワイヤー３を介してインナーリード５と電気的に接続されている。アイランド７、半導体チップ２、ワイヤー３は封止樹脂４によって覆われている。インナーリード５から延伸されたアウターリード６は封止樹脂４から露出して、その端部が配線基板等に接続される構成である。また、薄肉部９はアイランド７の全周囲に設けられることで封止樹脂４とアイランド７の接触面積を増加させ、密着性を向上させることでアイランド７が封止樹脂４から抜け落ちることを防止するという役目も果たしている。

図４は、本発明の第一の実施の形態に係わる半導体装置の裏面図である。
封止樹脂４の側面から複数のアウターリード６が出て、封止樹脂の中央領域には全周囲に突出壁８を設けたアイランド７が配置されている。このアイランド７裏面の凹部１４は露出しており、高い放熱性を確保できるようになっている。

１半導体装置
２半導体チップ
３ワイヤー
４封止樹脂
５インナーリード
６アウターリード
７アイランド
８突出壁
９薄肉部
１０インナーパンチ
１１パンチガイド
１２アウターパンチ
１３ダイ
１４凹部

Claims

半導体チップを載置するアイランドの裏面が封止樹脂から露出している半導体装置の製造方法において、
アイランドとインナーリードとアウターリードからなるリードフレームを成形する工程と、
前記アイランド上に半導体チップを載置する工程と、
前記半導体チップと前記インナーリードとをワイヤーを介して接続する工程と、
前記アイランド、前記半導体チップ、前記インナーリードおよび前記ワイヤーを樹脂封止する工程とからなり、
前記リードフレームを成形する工程は、アイランドとなるシート材をダイに置き、インナーパンチとパンチガイドとアウターパンチからなる成形金型を押し当て前記インナーパンチと当接する凹部と、前記パンチガイドと当接する突出壁と、前記アウターパンチと当接する薄肉部と、を同時に成形することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記リードフレームを成形する工程において、前記インナーパンチと前記パンチガイドとの段差が可変である成形金型を用いることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法
前記リードフレームを成形する工程において、前記インナーパンチと前記アウターパンチとの間隔が可変である成形金型を用いることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
前記樹脂封止する工程において、金型内のキャビティの縦方向の中央にゲートと、前記キャビティの縦方向の中央より下方に前記薄肉部を設け、前記ゲートから樹脂注入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。