JP6663294B2 - 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、特に樹脂パッケージの底面等から端子が露出する半導体装置の製造方法に関する。

近年、携帯電話、スマホ、タブレット等の通信機器等の小型化だけでなく、センサ搭載数の増加等で車載電子機器の小型化も進められており、特に車載電子機器では、高い実装信頼性を維持しながら、所定空間に搭載できる部品を作る必要があり、このために、ショートリードを具備した半導体装置が使用される。

この種の半導体装置においては、実装する際の容易性、信頼性を担保するために、リードと封止樹脂との間にスタンドオフを持たせており、このスタンドオフの形成には、封止シートが用いられる。この封止シートは、半導体チップが搭載された状態のリードフレームの少なくともリードの底面に密着し、かつ各リード間に流入する封止樹脂部分では僅かに樹脂側へ入り込むことで、このリード等の底面に封止樹脂が回り込まないように保護すると共に、リードの底面と封止樹脂（封止体）との間に所望の高さのスタンドオフを形成する。

図４及び図５に、従来の半導体装置の１例が示されており、これらの図において、符号の１はリードフレーム（ダイパット）、２はリード、３は半導体チップ、４は半導体チップ３とリード２を接続するボンディングワイヤ、５は封止樹脂である。この半導体装置は、ショートリードを具備した半導体装置であり、図５に示されるように、各リード２の一部が封止体の両側の端部（周縁部）に露出して配置され、これらがスタンドオフを持つ外部端子となる。

即ち、上記半導体装置の製造においては、半導体チップ３がリードフレーム１に搭載され、リード２と半導体チップ３をワイヤ４で接続し、複数のリード２のそれぞれの裏面と樹脂成形金型の下金型面に載置した封止用シートとを密着させた状態として樹脂封止が行われる。これにより、各リード２の裏面に封止用樹脂が付着するのを防ぐことができる。また、封止用樹脂の注入時に、各リード２を封止用シートにめり込ませておくことにより、樹脂封止後に、封止体の裏面から各リード２が僅かに突出した状態となるスタンドオフが確保される。

更に、この樹脂封止時には、樹脂成形金型の上金型面に離形用シートを配置することも行われており、この離形用シートは、封止用シートと同様、各リード２の表面に封止用樹脂が付着することを防ぐことができる。また、封止用樹脂の注入時に各リード２を離形用シートにめり込ませておくことにより、樹脂封止後に封止体の表面から各リード２が僅かに突出した状態となる。

また、半導体装置の製造は、上記各リード２を含むリードフレーム１が複数、連結・配置された集合リードフレームを用いて行われ、複数の半導体チップ３を搭載しそれぞれを樹脂封止した後の集合体を切断金型に配置し、半導体装置単位の各封止体の間のリード連結部（リード２が繋がる部分）や吊りリード（連結部）を切断パンチで切断することにより、図４，図５で示した個々の半導体装置（パッケージ）が製作される。

特開２００１−１２７０９０号公報 特開２００２−０２６２２３号公報 特開２０１４−１１２７１４号公報 特開平０６−１５１６８１号公報

しかしながら、従来の半導体装置の製造では、図５に示されるように、封止体において、各リード２の間、又はリード２の側面に充填される樹脂部の表面（上面）等に欠け６が生じるという問題があった。
即ち、樹脂封止の際には、上述したように、離形用シートや封止シートが用いられることから、樹脂成形状態がばらつき、例えば図５のように、僅かな凹部（段差）ｄ等ができ、この樹脂凹部が切断金型の受け部で良好に支持されないことで、樹脂部の欠け６が発生する。この樹脂部の欠け６は、リード切断方向に関わらず発生する。
電気的接続の端子として機能する各リード２間の樹脂部欠け６は、半導体装置の信頼性を低下させる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、リード連結部の切断時に発生する樹脂部の欠けを抑制し、品質の向上を図ることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る半導体装置の製造方法は、チップ単位のチップ実装領域が複数連結された集合リードフレームを用い、この集合リードフレームの複数の上記チップ実装領域の所定部位に半導体チップを搭載すると共に、これら半導体チップをリードに電気的に接続するチップ実装工程と、上記半導体チップ及びリードをチップ実装領域毎に封止し、このリードの一部が端部に露出し、それぞれのチップ実装領域との間がリード連結部で連結された複数のモールド中間体を形成する中間体形成工程と、上記モールド中間体間のリード連結部の切断方向の反対の面に加工溝を形成する溝形成工程と、上記加工溝より上記チップ実装領域側に露出する上記リード連結部を打ち抜き金型で挟持し、上記加工溝の上記チップ実装領域側の端部に切断パンチの両側の位置を合わせて上記モールド中間体間のリード連結部を上記加工溝が形成されていない面から上記切断パンチにて切断して個々の半導体装置を切り出す切断工程と、を含んでなることを特徴とする。
請求項２の発明に係る半導体装置の製造方法は、上記集合リードフレームのリード連結部の加工溝は、回転ブレードによって形成することを特徴とする。

上記の構成によれば、集合リードフレームに設けられた各チップ実装領域の所定部位に半導体チップを搭載し、半導体チップをリードに電気的に接続し、更にこの半導体チップ及びリードをチップ実装領域毎に封止することで、各リードの一部が端子として封止体の端部（例えば底面及び側面）に露出し、それぞれのチップ実装領域との間がリード連結部で連結される複数のモールド中間体が形成される。そして、この複数のモールド中間体間のリード連結部（リードが繋がる部分）の切断方向反対の面に、樹脂部の欠けを防止するための加工溝を形成し、このモールド中間体間のリード連結部を加工溝が形成されていない面から切断すれば、個々の半導体装置を製作することができる。
また、得られた半導体装置としての樹脂封止体には、その端部から端子部（リードの一部から構成された部分）が突出かつ露出し、この端子部の上下面のいずれか一方に段差が形成される。

本発明の半導体装置の製造方法によれば、リード連結部の切断時に発生する樹脂部の欠けを抑制し、半導体装置の品質の向上を図ることが可能となる。
また、本発明の半導体装置によれば、封止体の側面の底面側から端子部が突出するように構成されているため、突出した端子部が実装基板の変形に追従することによって、高い信頼性を達成することができるという効果がある。

本発明に係る実施例の半導体装置の製造においてモールド中間体間のリード連結部の切断工程を示す断面図（リードフレームのみハッチング）である。 実施例の半導体装置の構成を示す断面図（リードフレームのみハッチング）である。 実施例の半導体装置の外観斜視図である。 従来の半導体装置の構成を示す断面図（リードフレームのみハッチング）である。 従来の半導体装置の外観斜視図である。

図１（Ａ），（Ｂ）に、実施例の半導体装置の製造方法におけるリード連結部の切断の様子が示され、図２及び図３に、製造後の半導体装置の構成が示されている。各図において、符号の１はリードフレーム（ダイパッド）、３半導体チップ、４はボンディングワイヤ、５は封止樹脂、７はリードフレーム１の一部からなるリード連結部、７ａは各リード、８は加工溝、９は端子部、５ａはこの端子部９の樹脂、９Ｄは段差、１２は打ち抜き金型、１３は切断パンチである。
半導体装置の製造では、チップ単位のチップ実装領域が複数、連結・配列された集合リードフレーム１が用いられ、この集合リードフレーム１では、複数のリード７ａを規則的に配列したリード連結部７がチップ実装領域間において繋がる状態で配置されている。

半導体装置の製造は、リード７ａを有するリードフレーム１にチップ実装領域毎に半導体チップ３を実装するチップ実装工程、上記各リード７ａの一部が端子部９となるようにモールド中間体を形成する中間体形成工程、各モールド中間体間のリード連結部７の上下のいずれか一方の面に加工溝８を形成する溝形成工程、複数のモールド中間体間（それぞれの間）のリード連結部７を加工溝８が形成されていない面から切断する切断工程を有する。

例えば、上記チップ実装工程では、チップ実装を行う半導体製造装置のステージ上に、チップ搭載部（ダイパッド）、このチップ搭載部の周囲に配置されたリード連結部７及びチップ搭載部を接続する吊りリードを有するリードフレーム１が配置される。上記のチップ搭載部及び吊りリードは、必要に応じてハーフエッチング加工を施すこともできる。そして、このリードフレーム１のチップ搭載部に、半導体チップ３の裏面が接続されると共に、この半導体チップ３の表面の電極パッドと各リード７ａとが導電性のボンディングワイヤ４により接続される。

上記中間体形成工程では、上型と下型からなり、この上型と下型との間に形成されたキャビティ内に樹脂を注入するためのゲート部を有する樹脂成形金型を準備し、この樹脂成形金型の下型上に封止用シート、上型の内面に離型用シートを介してリードフレーム１を挟持する。そして、ゲート部からキャビティ内へ封止用樹脂を注入することにより、上記半導体チップ３、リード７ａ、上記チップ搭載部の一部を封止した封止（モールド）体、即ちモールド中間体を形成する。このモールド中間体では、図２のように、最終的な端子部９となるリード７ａが封止体の両側面の底面側から水平方向に突出かつ露出しており、このリード７ａは、図３にも示されるように、樹脂５ａ間に挟まれた（各リード７ａ間に樹脂５ａが挟まれた）ものとなる。

上記溝形成工程では、リードフレーム１の半導体チップ３を搭載した側の面を上とすると、モールド中間体間のリード連結部７の上面に、厚み方向の加工溝８を回転ブレード等で加工する。図１に示されるように、実施例の加工溝８は、切断パンチ１３の両端の位置に合わせて２箇所形成される。この加工溝８は、各種の形状とすることができ、例えば切断パンチ１３の幅の大きさの１箇所の溝としてもよい。

上記切断工程では、図１（Ａ）に示されるように、打ち抜き金型１２の所定位置に、上記溝形成工程後のモールド集合体を配置し、モールド中間体（封止体）のそれぞれの間のリード連結部７に加工溝８が設けられていない方向から切断（抜き打ち）パンチ１３を進入させ、複数のリード７ａが配列されたリード連結部７を切断することにより、半導体装置（パッケージ）が個片化される。

上記の加工溝８は、切断パンチ１３からモールド中間体のリード連結部７に加わる負荷を低減させ、従来のような樹脂部の欠け（６）の発生を抑制することができ、打ち抜き品質、ひいては半導体装置の品質を向上させるという利点がある。また、樹脂部の欠けが発生する場合でも、図１（Ｂ）の矢示３０で示されるように、切断パンチ１３が切断面に対して鈍角（従来は直角）で入ることになり、チッピングの抜ける位置を制御することが可能となる。

なお、樹脂部の欠け（６）を嫌って、半導体装置の完全切断を回転ブレードにて作業することも可能ではあるが、実施例は、打ち抜き用の金型１２及び切断パンチ１３を用いて一括にて製造できるので、コスト的な競争力、スループット的な競争力を持たせることが可能となる。

図２及び図３は、上述の製造方法によって製作された半導体装置であり、この半導体装置では、樹脂５ａとリード７ａが交互に配置される端子部９が封止体の端部（底面側）から突出かつ露出する構成となり、この端子部９の先端の上面側には、切断パンチ１３の切断により加工溝８の一部が残った段差９Ｄが設けられる。この突出した端子部９は、実装基板の変形に追従することで、装置としての信頼性が高くなる。

上記実施例では、リードフレーム１のリード連結部７の上面（半導体チップ搭載側）に加工溝８を設けたが、この加工溝８を半導体チップ３が搭載されない側の下面に形成し、上面側からリード連結部７を切断するようにしてもよい。
また、実施例は、端子部９が封止体（装置）の両側面から突出するショートリードを備えた構成としたが、端子部が突出せず、リード７ａからなる端子が封止体側面の例えば下側の底面と側面に露出するリードレス構成とすることもでき、この場合は、加工溝（８）及び段差（９Ｄ）が、図２の封止体において端子部を側面から突出させない状態の底面側に設けられる。

１…リードフレーム、 ２，７ａ…リード、
３…半導体チップ、 ４…ボンディングワイヤ、
５…封止樹脂、 ５ａ…樹脂、
６…樹脂欠け、 ７…リード連結部、
８…加工溝、 ９…端子部、
９Ｄ…段差、 １２…打ち抜き金型、
１３…切断パンチ。

Claims (2)

1. チップ単位のチップ実装領域が複数連結された集合リードフレームを用い、この集合リードフレームの複数の上記チップ実装領域の所定部位に半導体チップを搭載すると共に、これら半導体チップをリードに電気的に接続するチップ実装工程と、
   上記半導体チップ及びリードをチップ実装領域毎に封止し、このリードの一部が端部に露出し、それぞれのチップ実装領域との間がリード連結部で連結された複数のモールド中間体を形成する中間体形成工程と、
   上記モールド中間体間のリード連結部の切断方向の反対の面に加工溝を形成する溝形成工程と、
   上記加工溝より上記チップ実装領域側に露出する上記リード連結部を打ち抜き金型で挟持し、上記加工溝の上記チップ実装領域側の端部に切断パンチの両側の位置を合わせて上記モールド中間体間のリード連結部を上記加工溝が形成されていない面から上記切断パンチにて切断して個々の半導体装置を切り出す切断工程と、を含んでなる半導体装置の製造方法。
2. 上記集合リードフレームのリード連結部の加工溝は、回転ブレードによって形成す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。

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