(57)【要約】【課題】圧縮成形の樹脂封止パッケージにおいて、リードフレームなどに変形を防止できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】リードフレームを対向する２つのモールド金型に挟持し、圧縮成形法により樹脂封止する半導体装置の製造方法において、モールド金型内空間に圧縮成形により樹脂封止後、樹脂が半硬化状態時に位置決め可動ピンを封止樹脂の表面まで離反させ、位置決め可動ピンがモールド金型内で占めていた空間に、樹脂を充填した後、樹脂全体を硬化させることにより、樹脂封止をおこなう半導体装置の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームを対向する２つの成形金型に挟持し、前記成形金型のキャビティ部に板状樹脂を載置し、圧縮成形法により樹脂封止する半導体装置の製造方法において、前記リードフレームの一部を位置決め可動ピンにより前記板状樹脂を載置した面に対向する面から支持し、前記成形金型内空間に圧縮成形により樹脂封止後、樹脂が半硬化状態時に前記位置決め可動ピンを封止樹脂の表面まで移動させ、前期位置決めピンが前記成形金型内で占めていた空間に、樹脂を充填した後、樹脂全体を硬化させることにより、樹脂封止をおこなうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記リードフレームが薄部を持ち、前記薄部を前記位置決め可動ピンで支持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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に位置決め可動ピンを備えた成形金型を用いて樹脂封止する圧縮成形技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置の樹脂封止工程においては、移送成形金型を用いて、半導体素子、リードフレームを樹脂封止している。移送成形はトランスファーモールド法と言われている。年々、半導体装置の小型化が要求されており、通常、移送成形金型に対して、薄型の樹脂封止型半導体装置の製造においては、圧縮成形金型を用いて良好な樹脂封止する構成にしている。圧縮成形は、コンプレッションモールド法とも言う。
【０００３】
圧縮成形では、複数の半導体素子を搭載したリードフレームと樹脂材料を成形金型へ供給して、金型を型締め後、溶融した樹脂を金型内の動作により加圧させ成形する製造方法である。しかし、きわめて薄いリードフレームを用いる場合には、リードフレームの変形が懸念される。
【０００４】
金型の型締め以後、第１段階で金型の一部である可動キャビティを可動させて溶融した樹脂材料を半導体素子に接触した状態で一旦停止させ、その後、第２段階で可動キャビティを更に可動させて圧縮成形する製造方法により、リードフレームの変形、接続ワイヤの断線の防止させること。また、リードフレームに対し両面側が樹脂成形される場合には、上下それぞれの金型に可動部を有することが従来技術として知られている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１４２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、金型構造において、上下それぞれの金型に可動部構造を持っているので、樹脂封止型半導体装置の製造方法が複雑である。また、動作を一旦停止させるため、成形時間が長くなり、時間の短縮が考慮されていないという課題がある。
【０００７】
従って、本発明は、成形時間を長くすることなく、リードフレーム等の変形を防止する機能を有する簡易な成形金型を用いて半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる製造方法とした。リードフレームを対向する２つの成形金型に挟持し、成形金型のキャビティ部に板状樹脂を載置し、圧縮成形法により樹脂封止する半導体装置の製造方法において、リードフレームの一部を位置決め可動ピンにより板状樹脂を載置した面に対向する面から支持し、成形金型内空間に圧縮成形により樹脂封止後、樹脂が半硬化状態時に位置決め可動ピンを封止樹脂の表面まで移動させ、位置決めピンが成形金型内で占めていた空間に、樹脂を充填した後、樹脂全体を硬化させることにより、樹脂封止をおこなうことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、圧縮成形において、成形時間を長くすることなく、リードフレーム等の変形を防止することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる効果を奏する。また、簡易な構造の成形金型を用いて大型パッケージに適応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る成形金型の略断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る小型半導体装置の略断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る大型半導体装置の略断面図である。
【図４】本発明の実施例３に係る成形金型の略断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る薄型半導体装置の略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係、金型の各部の比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な寸法は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１に係わる半導体装置の製造方法について説明する。まず、図１に示す半導体装置を製造する圧縮成形金型５の構成を説明する。樹脂成形を行う上下一対の金型に半導体素子２等が搭載されたリードフレーム１を挟持する。下金型に下金型本体部１１と下金型可動部１４で空間凹部であるキャビティ１２を構成している。キャビティ１２には樹脂シート１３を載置することができる。下金型可動部１４はキャビティ１２の底面であり、加圧プランジャとして、成形時には下位置から挟持するリードフレーム１方向に上昇可動し、成形完了時には元の下位置に降下可動させるため、油圧、空気圧、モータ等による上昇下降機構（図示省略）を有する。
【００１３】
また、上金型は上金型本体部１５があり、一体固定式で、掘り込まれた空間凹部として、キャビティ１６を構成している。さらに、このキャビティ１６を貫通するように位置決め可動ピン１７を配置している。この位置決め可動ピン１７の位置、数量は製品形状及びリードフレーム１形状によって決定させる。位置決め可動ピン１７は挟持するリードフレーム１の半導体素子２搭載面に対向する面に接触させ固定をするように下降させる。下金型からの加圧に対して、リードフレーム１を押さえつける役目をする。成形途中ではリードフレーム固定を解除するために、キャビティ１６から引き抜くように上昇させる。これらの動作は下金型可動部１４と同様に油圧、空気圧、モータ等による上昇下降機構（図示省略）を有する。上下金型はヒータ等で、樹脂が流動しやすいようにあらかじめ加熱した状態で所定の温度、例えば１８５度に加熱保持されている。
【００１４】
次に製造工程を説明する。組み立て工程では、銅合金材料等からなるリードフレーム１を用いて、このリードフレーム１に半導体素子２を搭載し、ワイヤ３を配線する。樹脂封止工程では、キャビティ１２底面面積よりもやや小さいサイズの板状の樹脂シート１３を流動しやすいようにあらかじめ加熱した状態で、成形金型５のキャビティ１２に載置して、半導体素子２等が搭載されたリードフレーム１を上下一対の金型で挟持する。リードフレーム１は半導体素子２が搭載された面を下金型１１側へ向けられている。金型は樹脂が流動しやすいようにあらかじめ加熱した状態で保持されているので、樹脂シート１３は溶融状態になる。その後、下金型可動部１４が可動上昇し、半導体素子２を搭載したリードフレーム１へ溶解した樹脂を押し付ける。さらに、樹脂はリードフレーム１のパターン間隔を通って、半導体素子２搭載部の対向する面（裏面側）へも流動し、キャビティ１６へ加圧充填されていく。キャビティ１２、１６全体へ樹脂充填し、半硬化状態で、同時に位置決め可動ピン１７を上昇させ、そのピン空間部にも樹脂を充填させ、成形を完了させる。硬化のための加圧保持を行い、その後、上下金型を開き、半導体素子２、ワイヤ３、リードフレーム１の一部が成形樹脂４で覆われ、樹脂成形されたリードフレーム１を金型より取り出す。この時、リードフレーム１の外周部以外の全体は成形樹脂４で一括に覆われる。これは一括モールド（Ｍａｐモールド）とも言われ、一回の成形でリードフレーム１上に矩形配列された半導体装置６を一度に樹脂で覆うことができる。製品切断工程では、シンギュレーション装置等を用いて切断し、個々の樹脂封止型半導体装置６として形成し、製造が完成される。
【００１５】
図２に示すように、一括モールドとして製造する場合は外部端子にあたるリードフレーム１内部をデプレス加工等で曲げたものを用いることにより、樹脂封止後シンギュレーション装置にて、破線部Ａ位置で切断し半導体装置６を個片化する。例えば、ＱＦＮ、ＳＯＮタイプなどの半導体パッケージとすることができる。
【００１６】
金型構造としては、一般的な圧縮成形金型に可動ピンを追加するだけでよく、比較的簡易な構造である。可動ピンは移送成形（トランスファーモールド）金型で行われる手法である。このように圧縮成形で可動ピンを使うことにより、フレームの変形を防止し、樹脂の圧縮速度を調整することなく、短時間で樹脂成形が可能である。これらのことから、圧縮成形時間が長いという問題が解決できる。
【実施例２】
【００１７】
本発明の実施例２に係わる半導体装置の製造方法について説明する。まず、圧縮成形金型７の断面構造、成形方法及び効果は実施例１と同様である。相違点は金型におけるキャビティの数が実施例１では一つであったが、実施例２では一つから複数のキャビティとすることである。図３に示すように、キャビティ１２を一つの半導体装置とする個片モールドとして製造する場合は外部端子にあたるリードフレーム１を平坦のまま用いることにより、リードフレーム１に対して両面側を樹脂封止する。その後パンチングプレス装置にて、外部リードのカット及び破線部Ｂ位置で曲げ処理（リードフォーミング加工）することにより、半導体装置６とすることが可能である。例えば、ＤＩＰ、ＳＯＰタイプなどの大型形状の半導体モジュールとすることが可能である。
【実施例３】
【００１８】
本発明の実施例３に係わる半導体装置の製造方法について説明する。まず、図４に示す半導体装置を製造する圧縮成形金型７の構成を説明する。実施例１と同様であるが、樹脂成形を行う上下一対の金型に半導体素子２等が搭載されたリードフレーム１を挟持する。下金型に下金型本体部１１と下金型可動部１４で空間凹部であるキャビティ１２を構成している。キャビティ１２には樹脂シート１３を載置することができる。下金型可動部１４はキャビティ１２の底面であり、加圧プランジャとして、成形時には下位置から挟持するリードフレーム１方向に上昇可動し、成形完了時には元の下位置に降下可動させるため、油圧、空気圧、モータ等による上昇下降機構（図示省略）を有する。
【００１９】
また、上金型は上金型本体部１８があり、一体固定式で、キャビティ（空間凹部）が存在しない、平坦形状である。さらに、この上金型１８を貫通するように位置決め可動ピン１７を配置している。この位置決め可動ピン１７の位置、数量は製品形状及びリードフレーム１形状によって決定させる。位置決め可動ピン１７は挟持するリードフレーム１の半導体素子２搭載面に対向する面で、且つ板厚の薄い部分に接触させ固定をするように下降させる。下金型からの加圧に対して、リードフレーム１の薄い部分（空間１９）を押さえつける役目をする。成形途中ではリードフレーム１の薄い部分の固定を解除するために、上金型１８端面まで引き抜くように上昇させる。これらの動作は下金型可動部１４と同様に油圧、空気圧、モータ等による上昇下降機構（図示省略）を有する。上下金型はヒータ等で、樹脂が流動しやすいようにあらかじめ加熱した状態で所定の温度、例えば１８５度に加熱保持されている。
【００２０】
次に製造工程を説明する。組み立て工程では、銅合金材料等からなるリードフレーム１を用いる。このリードフレーム１は半導体素子２を搭載部の裏面をエッチング加工等により、板の厚みを薄くしている。樹脂封止後にリードフレーム部をパッケージ表面へ露出させないで絶縁性を確保する構造である。このリードフレーム１に半導体素子２を搭載し、ワイヤ３を配線する。樹脂封止工程では、キャビティ１２底面面積よりもやや小さいサイズの板状の樹脂シート１３を流動しやすいようにあらかじめ加熱した状態で、成形金型５のキャビティ１２に載置して、半導体素子２等が搭載されたリードフレーム１を上下一対の金型で挟持する。リードフレーム１は半導体素子２が搭載された面を下金型１１側へ向けられている。金型は樹脂が流動しやすいようにあらかじめ加熱した状態で保持されているので、樹脂シート１３は溶融状態になる。その後、下金型可動部１４が可動上昇し、半導体素子２を搭載したリードフレーム１へ溶解した樹脂を押し付ける。さらに、樹脂はリードフレーム１のパターン間隔を通って、半導体素子２搭載部の対向する面（裏面側）へも流動し、リードフレーム空間部１９へ加圧充填されていく。キャビティ１２、リードフレーム空間部１９全体へ樹脂充填し、半硬化状態で、同時に位置決め可動ピン１７を上昇させ、そのピン空間部にも樹脂を充填させ、成形を完了させる。硬化のための加圧保持を行い、その後、上下金型を開き、半導体素子２、ワイヤ３、リードフレーム１の一部が成形樹脂４で覆われ、樹脂成形されたリードフレーム１を金型より取り出す。この時、リードフレーム１の外周部以外の全体は成形樹脂４で一括に覆われる。これは一括モールド（Ｍａｐモールド）とも言われ、一回の成形でリードフレーム１上に矩形配列された半導体装置６を一度に樹脂で覆うことができる。製品切断工程では、シンギュレーション装置等を用いて切断し、個々の樹脂封止型半導体装置６として形成し、製造が完成される。
【００２１】
図５に示すように、一括モールドとして製造する場合は外部端子にあたるリードフレーム１を平坦のまま用いることにより、リードフレーム１に対して一方の面を樹脂封止する。その後シンギュレーション装置にて、破線部Ａ位置でダイシング加工し半導体装置６を個片化する。例えば、ＱＦＮ、ＳＯＮタイプなどの半導体パッケージとすることができ、薄型化、小型化パッケージにも対応することが可能である。
【００２２】
実施例３においても、金型構造としては、一般的な圧縮成形金型に可動ピンを追加するだけでよく、比較的簡易な構造である。このように圧縮成形で可動ピンを使うことにより、フレームの変形を防止し、樹脂の圧縮速度を調整することなく、短時間で樹脂成形が可能である。これらのことから、圧縮成形時間が長いという問題が解決できる。
【００２３】
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００２４】
例えば、実施例において、リードフレームは、ガラスエポキシ基板、セラミック基板等の配線基板であっても構わない。
【００２５】
例えば、実施例において、位置決め可動ピンは、離型時のエジェクト機能があっても構わない。また、先端（リードフレーム接触部）形状は平状でも突起状でも構わない。
【００２６】
これら実施形態にて製造される半導体装置の品質はいずれも同様である。
【００２７】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１、リードフレーム
２、半導体素子
３、ワイヤ
４、成形樹脂
５、７、成形金型
６、樹脂封止型半導体装置
１１、下金型本体部
１２、キャビティ（下型）
１３、樹脂シート
１４、下金型可動部
１５、上金型本体部
１６、キャビティ（上型）
１７、位置決め可動ピン
１８、上金型本体部
１９、リードフレーム空間部
Ａ、切断ライン（個片化）
Ｂ、曲げ加工（外部端子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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