(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を封止する樹脂パッケージを形成する封止工程を有し、
前記封止工程は更に、前記樹脂パッケージに接続されたランナー部と、前記ランナー部に接続され且つ前記樹脂パッケージの厚さ方向に延在する突起部とを形成し、
前記突起部は、前記樹脂パッケージの厚さより大きい高さを有し、
前記突起部は更に、リードフレームの上面及び下面の双方から突出し、前記突起部の上端は凸部及び凹部の一方を有し、前記突起部の下端は凸部及び凹部の他方を有し、前記突起部を備えた前記リードフレームの積み重ね時に、前記凸部が前記凹部に挿入される、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ランナー部に接続された前記突起部の個数は、前記ランナー部に接続された前記樹脂パッケージの個数より少ない、ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体素子は前記リードフレームのステージ部の上面に搭載され、前記ランナー部は前記リードフレームの上面及び下面の少なくとも一方に沿って形成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記突起部は、前記樹脂パッケージの下面より下方まで突出している、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記突起部は前記リードフレームの開口部を貫通するように形成される、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に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、樹脂封止された半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化及び多機能化などに伴い、それに搭載される半導体装置の多端子化が進められ、また、半導体装置の消費電力及び／又は発熱密度が増大している。半導体装置は、一般的に、樹脂モールドパッケージを有する。多端子化に適したパッケージとしては、例えば、パッケージの４辺にリード端子を配設するクワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）や、パッケージの下面にボール端子アレイを配設するボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）型パッケージが知られている。また、パッケージ内の半導体チップを効率的に冷却するため、パッケージ内に放熱板を配設し、その一面をパッケージから露出させるタイプのパッケージも知られている。さらに、ＴＥ（Thermally  Enhanced）ＱＦＰなど、半導体チップを搭載するリードフレームのステージ部をパッケージから露出させて低熱抵抗化を図ったパッケージが開発されている。
【０００３】
図１に、ＴＥＱＦＰ型パッケージ１０の概略構造を示す。図１（ａ）はパッケージを表面側から見た斜視図、図１（ｂ）はパッケージを裏面側から見た斜視図、図１（ｃ）はパッケージ内部を透視的に示す斜視図、図１（ｄ）は立断面図である。
【０００４】
ＴＥＱＦＰ型パッケージ１０は、半導体チップ２０を搭載したリードフレームを樹脂モールドすることにより製造される。ダイパッド又はダイステージなどとも称されるリードフレームのステージ部３１の上に半導体チップ２０が搭載され、半導体チップ２０上の電極パッドがリードフレームのリード部３２に例えば金（Ａｕ）ワイヤなどの導電体２１によって接続される。その後、半導体チップ２０及び導電体２１を封止するようにモールド樹脂４０が形成される。ＴＥＱＦＰ型パッケージ１０においては、ダイステージ３１の裏面がモールド樹脂４０から露出されており、例えばパッケージ１０を実装するマザーボード等にダイステージ３１を接合することにより、半導体チップ２０からの放熱を強化することができる。
【０００５】
ＴＥＱＦＰ型又はＢＧＡ型などの樹脂モールドパッケージを有する半導体装置の製造においては、一般的に、複数個取りのリードフレーム又は基板を用いて複数個の半導体装置を同時に製造する。すなわち、半導体装置は、複数個の半導体装置について同時に樹脂モールド及び端子めっきなどを行った後に個片化される。そして、樹脂モールドされた複数のパッケージを有する概してシート状の組立体は、一時保管及び／又は後続工程への搬送のため、一般的にスタックマガジン内で積み重ねて収容される。
【０００６】
このとき、図２に示すような問題が発生し得る。図２は、一例として、ＴＥＱＦＰ型パッケージの製造過程において、樹脂モールドと、リード及びステージの露出部のめっき処理とを終えた４つの組立体が、スタックマガジン６０に収納された様子を示している。スタックされたパッケージ間でダイステージ３１の露出面とモールド樹脂４０の頂面とが接触しており、例えば搬送時の振動などによって、これらが擦れ合ってダイステージのめっきが樹脂表面に付着する転写問題が生じ得る。このようなめっき転写は半導体装置の外観不良となり、半導体装置の歩留まりの低下及び製造コストの上昇をもたらす。また、ダイステージ３１のめっき剥がれの発生は、マザーボード上での実装信頼性を低下させ得る。このように、スタックされたパッケージ間でモールド樹脂と露出ステージ又は端子とが接触し合うことは、スタックマガジン収納時及び／又は搬送時の振動などにより、半導体装置の外観不良及び／又は実装信頼性を低下させる原因となり得る。
【０００７】
ＢＧＡ型、又は例えばクワッド・フラット・ノンリーディド（ＱＦＮ）パッケージなどのノンリード型パッケージに関し、樹脂モールド後の組立体のスタック時にパッケージ同士が接触することを防止する技術が提案されている。既知の技術においては、樹脂モールド時に、パッケージの１つ以上の隅部にパッケージ厚より高い樹脂突起が設けられる。それら樹脂突起は、モールド金型のパッケージ用キャビティの１つ以上の隅部に、エアベントに連通した樹脂溜まり又はキャビティを設け、その部分に樹脂を流し込むことによって形成される。これらの樹脂突起はまた、製品出荷に先立って樹脂パッケージ本体から切断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２７０６０３号公報
【特許文献２】特開２００２−１５１６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
既知の技術においては、スタックされるパッケージ間の接触を樹脂突起によって防止することができる。しかしながら、パッケージごとに１つ以上の突起が設けられることにより、樹脂の使用量が増大される。また、パッケージ用キャビティを介して樹脂溜まりなどに突起形成樹脂を圧送する必要があるため、突起を設けない場合に対して樹脂モールド時の加圧力及び／又は加圧速度などを変更する必要が生じ得る。さらに、樹脂パッケージに一体形成された突起を切断する際に、パッケージの外形バラつき、ひいては、新たな外観不良を生じさせる虞がある。
【００１０】
故に、半導体装置の製造プロセスにおいて、樹脂モールドされた組立体のスタック時にパッケージ同士の接触を防止することが可能な技術が依然として望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一観点によれば、半導体素子を封止する樹脂パッケージを形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。樹脂パッケージとともに、該樹脂パッケージに接続されたランナー部と、該ランナー部に接続された突起部とが形成される。突起部は、樹脂パッケージの厚さ方向に延在し、樹脂パッケージの厚さより大きい高さを有する。
【発明の効果】
【００１２】
パッケージから離隔して形成された突起部がスタックされた組立体を支持することにより、パッケージ同士の接触が防止され、半導体装置の外観不良及び／又は実装信頼性の低下が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＴＥＱＦＰ型半導体装置を概略的に示す図である。
【図２】従来の樹脂モールドされた組立体のスタックを示す断面図である。
【図３】半導体装置の製造方法の一典型例を示す図（その１）である。
【図４】半導体装置の製造方法の一典型例を示す図（その２）である。
【図５】実施形態に係る半導体装置の製造方法の封止工程の一例を示す図である。
【図６】図５の領域Ｃを拡大して示す図である。
【図７】ゲートブレイク後の組立体を示す図である。
【図８】図７の組立体のスタックを示す断面図である。
【図９】ランナー部の形成位置の変形例を示す断面図である。
【図１０】突起部の一例を示す断面図である。
【図１１】突起部の一変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、種々の構成要素は必ずしも同一の尺度で描いていない。また、図面全体を通して、同一あるいは対応する構成要素には同一あるいは類似の参照符号を付する。
【００１５】
先ず、図３及び４を参照して、図１に示したようなＴＥＱＦＰ型パッケージ１０を例に採り、実施形態に係る半導体装置の製造方法の基礎とし得る典型的な製造方法の一例を説明する。
【００１６】
ＴＥＱＦＰ型パッケージの製造は、典型的に、半導体ウェハから個片化されたチップ又はダイなどと呼ぶ複数の半導体素子２０と、複数の半導体素子２０を搭載可能な複数個取りのリードフレーム３０とを用いて開始される。リードフレーム３０は、その一部として、半導体素子２０が搭載されるステージ部（ダイステージ）３１と、ステージ部３１を取り囲むように配列された複数のリード部（リード）３２とを有する。先ず、各ダイステージ３１に接着剤２１を介して半導体素子２０を搭載するダイボンディングを行う（図３（ａ））。接着剤２１は、ダイステージ３１を介した半導体素子２０からパッケージ外部への放熱経路の一部を構成するため、好ましくは、例えば銀ペースト又ははんだなどの良熱伝導性接着剤とし得る。
【００１７】
次に、半導体素子２０上の各電極パッドとそれに対応するリード３２とを導電体２２によって電気的に接続する（図３（ｂ））。この工程は典型的に、Ａｕワイヤなどの金属ワイヤ２２をワイヤボンディングすることによって行われる。
【００１８】
そして、半導体素子２０及び導電体２２を封止する樹脂パッケージ４０をモールド形成する（図３（ｃ））。ＴＥＱＦＰ型パッケージにおいては、ダイステージ３１の下面は樹脂パッケージ４０から露出される。この封止工程は、樹脂パッケージ４０を画成するキャビティを有する上金型及び下金型でリードフレーム３０を挟持し、例えばエポキシ樹脂などのモールド樹脂を加熱・加圧してキャビティ内に注入することによって行われる。リード３２を挟んで両面にパッケージを形成する両面モールド型パッケージとすることにより、モールド樹脂の成形収縮による反りの発生を抑制することができる。図５に関連付けて更に詳細に後述するように、この封止工程は、キャビティ内に樹脂を供給する樹脂流路（ランナー）に対応して、樹脂パッケージ４０に接続されたランナー部を形成する。しかしながら、ランナー部は、一般的にゲート部と呼ばれる先細り形状の接続部を切断すること（ゲートブレイク）により除去される。
【００１９】
次に、樹脂パッケージ４０への半導体装置の型番などの捺印、及び樹脂パッケージ４０から露出したリードフレーム部分のめっき処理を行う（図４（ａ））。それにより、ダイステージ３１の下面及びリード３２のアウタリード部にめっき膜３５が形成され、マザーボードなどとの電気接続の低抵抗性及び／又は信頼性などが確保され得る。
【００２０】
最後に、複数個取りのリードフレーム３０からの個片化及びアウタリードの成形により個々の半導体装置１０が完成される（図４（ｂ））。
【００２１】
続いて、図５及び６を参照して、一実施形態に係る半導体装置の製造方法に特有の封止工程を更に詳細に説明する。図５（ａ）は、樹脂モールド後のリードフレーム３０の全体構成を模式的に示す上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ’断面を示している。ただし、図５（ｂ）においては、理解を容易にするため、図５（ａ）のＢ−Ｂ’断面にない構成要素（外形を破線で示す）をも示している。また、図６（ａ）は、図５（ａ）の領域Ｃを拡大して示す上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ’断面を示している。
【００２２】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、封止工程は、図示の例では２枚である１枚以上のリードフレーム３０に対して同時に実行することが可能である。各リードフレーム３０上に、例えば、複数の行及び列を構成するマトリクス状に配列された複数の樹脂パッケージ４０が形成される。樹脂パッケージ４０を形成する樹脂は、樹脂材料を収容したポットが配設されるカルから、リードフレームに沿うように形成されたモールド金型のランナーを介して供給される。故に、封止工程は、樹脂パッケージ４０とともに、該パッケージと同じ樹脂を有するカル部４１及びランナー部４２を形成する。好ましくは、樹脂の使用量を削減するため、複数の樹脂パッケージ４０に対して１つのランナー部４２が形成されるように金型が設計される。図５及び６に示した封止工程は更に、ランナー部４２に接続された突起部５０を形成する。突起部５０は、モールド金型に、ランナーに連通した突起部形成用キャビティを設けることによって、樹脂パッケージ４０及びランナー部４２と同時に形成され得る。
【００２３】
なお、モールド金型の樹脂パッケージ用キャビティには、例えば、ランナーと接続される１つの隅部以外の３つの隅部に、樹脂パッケージ４０内にボイドが発生することを防止するためのエアベントが形成される。本実施形態に従って形成される突起部形成用キャビティは、このようなパッケージ用キャビティに連通するエアベント近傍に形成されるものではない。故に、突起部５０の形成は、パッケージ用キャビティの設計や、該キャビティに圧入する樹脂量を変化させることなく、従来の金型に簡易な変更を加えるのみで実現することができる。また、モールド時の加圧力及び／又は加圧速度などの条件を有意に変更する必要もない。
【００２４】
また、突起部５０は、樹脂パッケージ４０から離隔して形成されるため、複数個取りのリードフレーム３０からのパッケージの個片化（例えば、図４（ｂ）参照）時に、半導体装置に不要なリードフレーム部分とともに除去される。故に、突起部５０は、パッケージの個片化に影響を及ぼさず、例えば樹脂バリなどのパッケージの外観不良を引き起こさない。
【００２５】
図６に拡大して示すように、突起部５０は、ランナー部４２と樹脂パッケージ４０との接続部のゲート（図示せず）と同様の先細り形状を有するゲート部４３を介して、ランナー部４２に接続され得る。ゲート部４３を設け、樹脂パッケージ４０のゲートブレイク時にゲート部４３を併せて切断することにより、ランナー部４２及びそれに連通したカル部４１を除去し、図７に示すように樹脂パッケージ４０及び突起部５０を残存させることが容易になる。このゲートブレイクにより、樹脂突起５０を有するリードフレーム組立体１５が得られる。
【００２６】
突起部５０は、図８に示すように、一時保管又は後続工程への搬送のために、リードフレーム組立体１５を積み重ねてスタックマガジン６０などに収容するとき、突起部５０同士が積み重なることで、パッケージが接触することを防止するよう作用する。そのため、突起部５０の高さはパッケージの厚さより大きくされる。故に、例えば、ダイステージ及びアウタリードのめっき処理（例えば図４（ａ）参照）後の組立体１５をスタックして搬送する際、上段の露出ダイステージ３１が下段の樹脂パッケージ４０の頂面に擦れて、めっきが転写される問題が回避される。
【００２７】
リードフレーム３０上の突起部５０のレイアウトは、概してシート状の組立体１５をバランスさせた姿勢で支持し、スタック時にパッケージ同士が接触することを防止し得るものであれば特に限定されない。例えば、図５及び７に示した例のように、４列に配置された樹脂パッケージ４０に対して２列に突起部５０を形成するなど、パッケージ数より少ない突起部５０を形成することも可能である。それにより、例えばパッケージごとに１つ以上の突起を設ける既知の技術と比較して、樹脂の使用量を削減することができる。
【００２８】
突起部５０は好ましくは、リードフレーム３０の両面側から突出するように形成される。リードフレーム３０の両面に突起部５０の一部を設けることにより、突起部５０によるリードフレーム３０の反りを抑制あるいは防止することができる。また、好ましくは、下面側から突出する部分がパッケージの下面より下方まで延在するように形成される。それにより、スタックの最下段の組立体１５においても、例えばめっきされたダイステージ３１の下面がスタックマガジン６０などに接触することを防止することができる。
【００２９】
さらに、突起部５０は、リードフレーム３０の開口部を貫通してリードフレーム３０の両面側から突出するように形成されることが好ましい。開口部を貫通させることにより、単にリードフレーム表面に接触させて形成する場合と比較して、突起部５０の強度を高めることができる。故に、樹脂モールドされたリードフレーム組立体１５を、より少数の突起部５０で支持することができ、樹脂の使用量を更に削減することが可能となり得る。
【００３０】
なお、図５及び６においては、リードフレーム３０の上面に沿うように樹脂ランナー部４２が形成されているが、図９に示すように、ランナー部４２はリードフレーム３０の下面側に沿って形成されてもよい。また、ランナー部４２をリードフレーム３０の両面側に形成することも可能である。
【００３１】
続いて、突起部５０の形状及び寸法について更に詳細に説明する。突起部５０は、樹脂の使用量を過度に増大させない形状及び寸法を有することが好ましく、例えば、概して円柱状又は四角柱状などのピン形状を有し得る。ただし、突起部５０の機械的強度を確保すること、及び、スタックマガジンなどを用いた搬送時に、上段の組立体１５の突起部５０が下段の組立体１５の突起部５０上から脱落することを防止することが必要である。このような観点から、突起部５０は、上述のようにリードフレーム３０の開口部を貫通して設けられることが好ましく、さらに、リードフレーム３０の少なくとも一方の面（図示の例では上面）で該開口の径より幅広に形成されることが好ましい。
【００３２】
好適な一例として、図１０に示すように、リードフレーム３０の開口径、及びそれを貫通してリードフレーム３０の一方側に突出する突起部の部分５１の径を２ｍｍ程度、リードフレーム３０の他方側に突出する突起部の幅広部分５２の径を２．５ｍｍ程度とし得る。突起部５０の高さは、製造される半導体装置のパッケージ厚に応じて決定されるが、例えば、突起部５０の上端の高さ位置をパッケージの頂面の高さ位置と同一とし、突起部５０の下端の高さ位置をパッケージの底面の高さ位置より０．５ｍｍ程度低い位置とし得る。また、突起部５０とゲート部４３との接続高さは、例えば０．１５ｍｍ程度とし得る。
【００３３】
また、突起部５０は、スタック時に上段と下段との間で脱落を防止する構造を有していてもよい。例えば、図１１に示すように、突起部５０’はその上端及び下端の一方に凸部５３、他方に凹部５４を有し得る。スタック時に凸部５３が凹部５４に挿入され、上段と下段との間での横滑りが防止される。このような脱落防止構造は、リードフレームのサイズに適合しないスタックマガジンの使用、及び／又はスタックマガジンなどを使用せずにリードフレーム組立体を積み重ねることを可能にする。
【００３４】
以上、実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。例えば、以上の説明では、ＴＥＱＦＰ型パッケージの製造方法に関連付けて特定の実施形態を詳述したが、ＢＧＡ型及びノンリード型などのその他のパッケージの製造においても同様に突起部を形成することができる。例えば、ＢＧＡ型パッケージの製造においては、インターポーザなどの基板に上述の突起部を設けることにより、製造過程でのスタック時におけるはんだボールなどの端子と樹脂パッケージとの接触、ひいては、パッケージの外観不良や端子の損傷などを防止し得る。
【００３５】
以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
半導体素子を封止する樹脂パッケージを形成する封止工程を有し、
前記封止工程は更に、前記樹脂パッケージに接続されたランナー部と、該ランナー部に接続され且つ前記樹脂パッケージの厚さ方向に延在する突起部とを形成し、
前記突起部は、前記樹脂パッケージの厚さより大きい高さを有する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）
前記ランナー部は複数個の樹脂パッケージに接続されていることを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
（付記３）
前記ランナー部に接続された前記突起部の個数は、前記樹脂パッケージの個数より少ない、ことを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
（付記４）
前記封止工程は更に、前記ランナー部と前記樹脂パッケージとの接続部、及び前記ランナー部と前記突起部との接続部にゲート部を形成する、ことを特徴とする付記１乃至３の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記５）
前記封止工程の後に、前記樹脂パッケージ及び前記突起部を残存させるように前記ランナー部を除去する工程、を更に有することを特徴とする付記１乃至４の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記６）
前記半導体素子はリードフレームのステージ部の上面に搭載され、前記ランナー部は前記リードフレームの上面及び下面の少なくとも一方に沿って形成され、前記突起部は、前記リードフレームの上面及び下面の双方から突出している、ことを特徴とする付記１乃至５の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記７）
前記突起部は、前記樹脂パッケージの下面より下方まで突出している、ことを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造方法。
（付記８）
前記突起部は前記リードフレームの開口部を貫通するように形成される、ことを特徴とする付記６又は７に記載の半導体装置の製造方法。
（付記９）
前記突起部の上端は凸部及び凹部の一方を有し、前記突起部の下端は凸部及び凹部の他方を有し、前記突起部を備えた前記リードフレームの積み重ね時に、前記凸部が前記凹部に挿入される、ことを特徴とする付記６乃至８の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１０）
前記半導体装置に不要な前記リードフレームの部分を、該部分に備えられた前記突起部とともに切断する工程、を更に有することを特徴とする付記６乃至９の何れか一に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００３６】
１０  半導体装置
１５  組立体
２０  半導体素子
２１  接着剤
２２  金属ワイヤ
３０  リードフレーム
３１  ダイステージ
３２  リード
３５  めっき膜
４０  樹脂パッケージ
４１  カル部
４２  ライナー部
４３  ゲート部
５０、５０’  突起部
５３  突起の凸部
５４  突起の凹部
６０  スタックマガジン
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図４】
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