JP2018195720A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リード連結部の切断時に樹脂部の欠けを発生させない半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】リード表面とリード間に充填される封止樹脂５表面との間に段差が生じている半導体装置を個片化する際、段差に密着する凹凸を備えたワーク受けダイ９でリード２を隙間なく挟持し、段差のない裏面側から切断パンチ１１を用いてリード連結部７を切断する。【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の製造方法、特に樹脂封止体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、スマートフォン、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んでいる。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、ショートリードを具備した半導体装置が使用される。

図８及び図９に、従来の半導体装置の一例を示す。図において、１はダイパッド、２はリード、３は半導体素子、４は半導体素子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。この種の半導体装置では、リード２の一部が封止樹脂５の側面から水平方向に突出、露出し、リード２間には封止樹脂が充填された樹脂部５ａを備えている。

この種の半導体装置を製造する場合、まず、半導体素子３をリードフレームのダイパッド１上に搭載し、リード２と半導体素子３の電極をボンディングワイヤ４で接続する。その後図示しない、樹脂封止のための上金型と下金型とでリードフレームを挟持し、金型内部に形成されるキャビティ内にボンディングワイヤ４で接続された半導体素子３を配置し、キャビティ内に封止樹脂を注入し、圧縮成形することにより樹脂封止を行い、樹脂封止体を形成する。

ところで、一般的に樹脂封止時には、上金型の表面に離型用シートを配置することで上金型の表面に封止樹脂が付着することを防いでいる。この離型用シートは、上金型とリード２とに挟持される際、リード２間にわずかに入り込む。その結果、樹脂封止体のリード２表面とリード２間の樹脂部５ａ表面との間に段差ｄが形成される（図９）。

その後、半導体装置予定領域間のリード連結部７を切断することで、図８及び図９に示す個々の半導体装置が製造される。

ここで樹脂封止の際、上述したように離型用シートが用いられることから、図９に示すようにリード２表面とリード２間の樹脂部５ａ表面との間に段差ｄが形成される。この段差ｄは、リード連結部７を切断する際、平面形状の金型で挟持したときに、挟持部に隙間を生じさせ、密着した挟持ができない。そのため、樹脂部５ａの表面に欠け６を発生させてしまう（例えば、特許文献１）。

特開平０６−１５１６８１号公報

従来の半導体装置の製造方法では、図９に示すように、樹脂部５ａの表面に欠け６が生じるという問題があった。樹脂部５ａの表面の欠け６は、半導体装置の外観不良や実装時の樹脂片の脱落となり、歩留まりを低下させ、製造コストの上昇を招いてしまう。

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、樹脂部の欠けを発生させない半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、半導体素子搭載領域とリードがリード連結部により複数連結されたリードフレームを用意し、前記半導体素子搭載領域にそれぞれ半導体素子を搭載すると共に、各半導体素子を前記リードに接続する半導体素子搭載工程と、前記半導体素子と前記リードを封止樹脂で封止し、前記リードの一部を露出させた樹脂封止体を形成する樹脂封止工程と、前記リード連結部を切断して個々の半導体装置に個片化する切断工程と、を含み、前記樹脂封止工程は、前記露出するリード及び前記リード連結部のリード間に前記封止樹脂を充填し、少なくとも一方の面の前記リード間の封止樹脂表面が、前記一方の面の前記リード表面より低くなるように段差が形成される工程であることと、前記切断工程は、前記段差が形成された前記封止樹脂表面と前記リード表面とを隙間なく挟持し、該隙間なく挟持された前記一方の面の裏面側から、該裏面側の前記封止樹脂表面と前記リード表面に同時に接触する切断パンチを用いて切断する工程であることを特徴とする。

本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記切断工程は、前記段差を有する前記封止樹脂表面と前記リード表面とを隙間なく挟持する凹凸形状を表面に備えた金型により挟持する工程であることを特徴とする。

本願請求項３に係る発明は、請求項１又は２いずれか記載の半導体装置の製造方法において、前記切断工程は、前記切断パンチが接触する部分の前記裏面側の前記封止樹脂表面及び前記リード表面の一部を除去し、前記切断パンチの先端が、前記裏面側の前記封止樹脂表面及び前記リード表面に同時に接触する工程であることを特徴とする。

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、リード間の樹脂部に欠けが発生することがないので、半導体装置の外観不良や実装時の樹脂片の脱落をなくし、製造コストの低減を図ることが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法におけるリード連結部の切断方法の説明図である。 本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法におけるリード連結部の切断方法の説明図である。 本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法により形成した半導体装置の断面図である。 本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法により形成した半導体装置の斜視図である。 本発明の第２の実施例に係る半導体装置の製造方法におけるリード連結部の切断方法の説明図である。 本発明の第２の実施例に係る半導体装置の製造方法により形成した半導体装置の断面図である。 本発明の第２の実施例に係る半導体装置の製造方法により形成した半導体装置の斜視図である。 従来の半導体装置の構成を示す断面図である。 従来の半導体装置の斜視図である。

本発明の製造方法は、半導体素子搭載領域とリードがリード連結部により複数連結されたリードフレームを用いて、半導体素子搭載領域の所定の位置にそれぞれ半導体素子を搭載すると共に、半導体素子とリードとを電気的に接続して樹脂封止する。このとき、樹脂封止用の上金型の表面に離型用シートを用いて樹脂封止すると、リード表面とリード間の樹脂部表面との間に段差が生じる。そこで、この段差を隙間なく挟持し、その裏面側から段差のない樹脂部とリードとを切断パンチを用いて切断する。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の実施例１の半導体装置の製造方法におけるリード連結部の切断方法の説明図を示す。また、図３及び図４は、本発明の第１の実施例の半導体装置の製造方法により形成した半導体装置を示す。各図において、１はダイパッド、２はリード、３は半導体素子、４はボンディングワイヤ、５は封止樹脂、７は切断パンチ１１により切断されるリード連結部、８は端子、９はワーク受けダイ、９ａはワーク受けダイ９の凸部、１０はリード押え、１１は切断パンチ、１１ａは切断パンチ１１先端の切断刃、５ａは封止樹脂５の一部であり、端子８の一部を構成する樹脂部、ｄは端子８のリード２表面とリード２間の樹脂部５ａ表面との段差、Ｄはワーク受けダイ９の凸部９ａの段差である。

本実施例の半導体装置の製造方法では、半導体素子３をダイボンドするダイパッド１（半導体素子搭載領域に相当）とその周囲に配置したリード２との組が、複数リード連結部７によって連結されたリードフレームを用いる。

まず、リードフレームのダイパッド１に半導体素子３をダイボンドし、この半導体素子３の表面の電極パッドとリード２とを導電性のボンディングワイヤ４で接続する。

次に、樹脂封止用の金型を用意する。樹脂封止用の金型は上金型と下金型からなり、この上金型と下金型との間に形成されたキャビティ内に封止樹脂を注入する。一般的に、上金型の表面に離型用シートを配置して、半導体素子３をダイボンドし、必要な接続を形成したリードフレームを挟持する。そして、キャビティ内へ封止樹脂を注入することにより、ダイパッド１、リード２の一部、半導体素子３、ボンディングワイヤ４を封止した樹脂封止体を形成する。

また端子８は、図４に示すように封止樹脂５から露出したリード２と樹脂部５ａとが、交互に配置する構造となっている。ここで、リードフレームを樹脂封止用の金型で挟持する際、上金型の表面に離型用シートを配置して樹脂封止を行うため、挟持した際に離型用シートがリード２間に入り込み、リード２の表面よりリード２間の樹脂部５ａ表面が低くなり、段差ｄが形成される。

次に、段差ｄを有するリードフレームを切断することにより、個々の半導体装置に個片化する。まず図１に示すように、ワーク受けダイ９上に、リードフレームを載置し、反対面側からリード押え１０で挟持する。リード押え１０に当接するリード連結部７の当接面は、リード２表面と樹脂部５ａ表面とが段差のない形状となっているので、リード押え１０の当接面を平面形状とすることにより、隙間なく密接させることができる。

一方、図４で説明したように、ワーク受けダイ９に当接するリード２表面は、リード２間の樹脂部５ａ表面より高く、段差ｄが形成されている。図２にワーク受けダイ９でリード２と樹脂部５ａを挟持する状態の説明図を示す。この図２は、図１に示すワーク受けダイ９の凸部９ａとリード２の当接部分を、図１に直交する面から見た一部断面図である。図２に示すように、隣り合うリード２の間に、段差ｄ分だけ低くなった樹脂部５ａ表面にワーク受けダイ９の凸部９ａが当接し、リード２表面はワーク受けダイ９の凸部９ａ以外の部分が当接する構成としている。

このように構成したワーク受けダイ９とリード押え１０によりリードフレームを挟持すると、樹脂部５ａ表面と凸部９ａ表面とを隙間なく密接させることができる。

次に切断工程では、先端に切断刃１１ａを有する切断パンチ１１を用意する。まず切断刃１１ａについて詳細に説明する。図１に示すように切断刃１１ａを切断パンチ１１の両端に形成する。このように形成することで隣接する半導体装置の間に配置された、リード連結部７を同時に切断することができる。切断刃１１ａの刃先は、鋭角の片刃形状とするのが好ましく、図１に示すように、切断パンチ１１の両側面の延長に切断刃１１ａの刃先を配置することで、切断後に残るリード２や樹脂部５ａに不要な負荷をかけずに切断することが可能となっている。切断刃１１ａの刃先形状は、リード連結部７を良好に切断できれば、特に限定しない。

なお、切断刃１１ａを切断パンチ１１の先端面の一方端側のみに設けることも可能である。この場合は、切断後に残るリード２や樹脂部５ａに不要な負荷をかけずに切断できるようにすればよい。

切断を行う際には、リード２をワーク受けダイ９とリード押え１０とにより隙間なく挟持した後、上述の切断パンチ１１により切断する。切断パンチ１１の先端に設けた切断刃１１ａは、その先端がリード連結部７のリード２と樹脂部５ａに接触し、この接触部に剪断応力が集中することにより良好に切断される。特に本実施例では、リード連結部７のリード２と樹脂部５ａは、ワーク受けダイ９とリード押え１０によって隙間なく挟持しているため、切断されずに残る樹脂部５ａに、樹脂欠けを起こさせるだけの切断刃１１ａによる剪断応力が伝わらない。その結果、樹脂部５ａに欠けが生じることはない。

このように切断パンチを用いることにより、ダイシングソーを用いて切断する方法に比べて、一括で製造できるので、低コスト、高スループットが可能となる。

図３及び図４は、上述の製造方法によって形成した半導体装置であり、この半導体装置は樹脂部５ａが欠けることはない。

次に第２の実施例について説明する。上述の第１の実施例では、図４に示すように段差ｄは端子８の一方の面のみに形成される場合について説明した。本実施例では、端子８の表裏両面に段差ｄが形成される場合について説明する。

図５は、本発明の第２の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方法の説明図を示す。また図６及び図７は、本発明の第２の実施例の半導体装置の製造方法により形成した半導体装置を示す。

本実施例の半導体装置の製造方法では、上記第１の実施例同様、半導体装置をダイボンドするダイパッド１（半導体素子載置領域に相当）とその周囲に配置されたリード２の組が、複数リード連結部によって連結されたリードフレームを用いる。

まず、リードフレームのダイパッド１に半導体素子３をダイボンドし、この半導体素子３の電極パッドとリード２とを導電性のボンディングワイヤ４で接続する。

次に樹脂封止用の金型を用意する。上述の第１の実施例では、上金型の表面に離型用シートのみを配置する場合について説明したが、本実施例では、更に下金型の表面にも離型用シートを配置して、半導体素子３をダイボンドし、必要な接続を形成したリードフレームを挟持する。そして、キャビティ内へ封止樹脂を注入することにより、半導体素子３、リード２を封止した樹脂封止体を形成する。

また端子８は、図７に示すように封止樹脂５から露出したリード２と樹脂部５ａとが、交互に配置する構造となっている。ここで、リードフレームを樹脂封止用の金型で挟持する際、上金型の表面及び下金型の表面に離型用シートを配置して樹脂封止を行うため、挟持した際に離型用シートがリード２間に上下両側から入り込み、図６及び図７に示すようにリード２の表面及び裏面よりリード２間の樹脂部５ａの表面及び裏面がそれぞれ低くなり、両面に段差ｄが形成される。

次に本実施例では、半導体装置に個片化する工程の前に、切断パンチ１１の先端に設けた切断刃１１ａと接触するリード連結部７に、ダイシングソー等を用いて溝１２を形成する。図５に示すように溝１２は、切断パンチ１１の切断刃１１ａの先端が、切断時に溝１２の中でリード２及び樹脂部５ａに当接する位置に形成する。この溝１２は、図５及び図６に示す形状の他、種々変更した形状とすることができ、例えば、切断パンチ１１の幅の大きさの一個所の溝としてもよい。なお、溝１２の深さは、切断刃１１ａの先端が溝１２の内面に接触したときに、切断パンチ１１の切断刃１１ａ以外の部分が、リード連結部７と接触しないように形成するのが望ましい。

なお、溝１２には予めはんだめっきを施すことによって、リード２の一部が側面電極としても機能し、実装信頼性の向上、実装基板へ実装した後のはんだによる接合状態の可視化にも有効である。

続いて、上述の第１の実施例で説明したワーク受けダイ９、リード押え１０及び切断パンチ１１を用いて個片化する。まず、リード２と樹脂部５ａとをワーク受けダイ９とリード押え１０とにより挟持した後に、溝１２に切断刃１１ａを侵入させる。このとき切断刃１１ａは、その先端が溝１２の内に露出するリード２と封止樹脂５に同時に接触し、この接触部に剪断応力が集中することにより良好に切断される。特に本実施例では、リード２と樹脂部５ａが、少なくとも切断パンチ１１により応力が加わる側と反対側をワーク受けダイ９に密着させ、応力が加わる側はわずかに隙間（段差による隙間）がある状態でリード押え１０で挟持した場合であっても、溝１２を設けることで、切断されずに残る樹脂部５ａに、樹脂欠けを起こさせるだけの切断刃１１ａによる剪断応力が伝わらない。その結果、樹脂部５ａに欠けが生じることはない。

このようにして形成した半導体装置は、端子８の先端の底面側に、図６及び図７に示すように、溝１２の一部が残る構造となる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。例えば、上述の第１の実施例において、上述の第２の実施例同様、溝１２を形成したり、上述の第２の実施例においてリード押え１０にワーク受けダイ９に設けた凸部９ａに相当する凸部を形成し、溝１２を形成しない構成としたりしても、樹脂部５ａに欠けを発生させることなく、半導体装置を製造することができる。

１…ダイパッド、２…リード、３…半導体素子、４…ボンディングワイヤ、５…封止樹脂、５ａ…樹脂部、６…欠け、７…リード連結部、８…端子、９…ワーク受けダイ、９ａ…凸部、１０…リード押え、１１…切断パンチ、１１ａ…切断刃、１２…溝、ｄ，Ｄ…段差。

Claims (3)

1. 半導体素子搭載領域とリードがリード連結部により複数連結されたリードフレームを用意し、前記半導体素子搭載領域にそれぞれ半導体素子を搭載すると共に、各半導体素子を前記リードに接続する半導体素子搭載工程と、
   前記半導体素子と前記リードを封止樹脂で封止し、前記リードの一部を露出させた樹脂封止体を形成する樹脂封止工程と、
   前記リード連結部を切断して個々の半導体装置に個片化する切断工程と、を含み、
   前記樹脂封止工程は、前記露出するリード及び前記リード連結部のリード間に前記封止樹脂を充填し、少なくとも一方の面の前記リード間の封止樹脂表面が、前記一方の面の前記リード表面より低くなるように段差が形成される工程であることと、
   前記切断工程は、前記段差が形成された前記封止樹脂表面と前記リード表面とを隙間なく挟持し、該隙間なく挟持された前記一方の面の裏面側から、該裏面側の前記封止樹脂表面と前記リード表面に同時に接触する切断パンチを用いて切断する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記切断工程は、前記段差を有する前記封止樹脂表面と前記リード表面とを隙間なく挟持する凹凸形状を表面に備えた金型により挟持する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１又は２いずれか記載の半導体装置の製造方法において、前記切断工程は、前記切断パンチが接触する部分の前記裏面側の前記封止樹脂表面及び前記リード表面の一部を除去し、前記切断パンチの先端が、前記裏面側の前記封止樹脂表面及び前記リード表面に同時に接触する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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