(57)【要約】【課題】  高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができるリードフレームの製造方法を提供すること。【解決手段】  製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔５と共に、リードフレーム８の少なくとも一部を、所定のピッチで同一方向に移送される金属原板に形成する。次に、パイロット孔５を位置決め孔として利用し、リードフレーム８を完成させる。そして、パイロット孔５を位置決め孔として利用し、完成したリードフレーム８に外囲器９を形成する。リードフレームを完成させる工程において用いられるパイロット孔と、外囲器を形成する工程において用いられるパイロット孔とは、同一の孔である。【選択図】  図１
2006339273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームの製造方法であって、
製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの少なくとも一部を、所定のピッチで同一方向に移送される金属原板に形成する工程と、
さらに、前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、前記リードフレームを完成させる工程と、
前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームに外囲器を形成する工程とを備え、
前記リードフレームを完成させる工程において用いられるパイロット孔と、前記外囲器を形成する工程において用いられるパイロット孔とは、同一の孔であることを特徴とする、リードフレームの製造方法。
【請求項２】
半導体装置の製造方法であって、
製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの少なくとも一部を、所定のピッチで同一方向に移送される金属原板に形成する工程と、
さらに、前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、前記リードフレームを完成させる工程と、
前記パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームに外囲器を形成する工程と、
前記外囲器に半導体素子を固定し、当該半導体素子と、前記リードフレームに形成されたリードとを電気的に接続する工程と、
前記外囲器に樹脂を充填する工程とを備え、
前記リードフレームを完成させる工程において用いられるパイロット孔と、前記外囲器を形成する工程において用いられるパイロット孔とは、同一の孔であることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体素子が発光半導体素子であり、前記樹脂が透過性樹脂であることを特徴とする、請求項２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、リードフレームの製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関し、より特定的には、外囲器を備えるリードフレームの形成方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属原板を打ち抜き金型を用いて打ち抜くことによりリードフレームを製造する場合、一般的に、順送りプレス法を用いて製造される。順送りプレス法は、金型を等間隔に配置し、金属原板１０４を順に移送しながらプレス加工を施す方法である。
【０００３】
図９は、順送りプレス法を用いて製造される従来のリードフレームの製造に用いられる打ち抜き金型１０２の一例を示す図である。打ち抜き金型１０２は、４つの抜き型（抜き型１０２ａ〜１０２ｄ）からなる。また、図１０は、従来のリードフレームを製造する過程における各段階での断面図である。
【０００４】
抜き型１０２ａ〜１０２ｄは、金属原板の移動ピッチと合致する間隔で配置される。そして、金属原板１０４を所定のピッチで同一方向（図１０では右方向）へ移送し、抜き型１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの順で、繰り返し金属原板１０４に打ち抜き加工を施す。
【０００５】
図１０（ａ）に示す工程において、抜き型１０２ａにより、パイロット孔１３１を金属原板１０４に打ち抜き加工する。パイロット孔１３１は、リードフレームを形成する際の位置合わせに用いられる位置決め孔であって、リードフレームの外枠部となる領域に形成される。
【０００６】
次に、図１０（ｂ）に示す工程において、金属原板１０４を１ピッチ移送し、パイロット孔１３１に基づいてプレス加工する位置を決定する。そして、決定した位置において、抜き型２により、パイロット孔１３２を金属原板１０４にプレス打ち抜き加工する。パイロット孔１３１は、後述する外囲器形成や、半導体素子の実装など、半導体装置の組み立ての際の位置決めに用いられる位置決め孔である。パイロット孔１３２は、図１０（ａ）に示す工程においてパイロット孔１３１が形成された領域に隣接する領域に形成される。
【０００７】
図１０（ｃ）に示す工程において、金属原板１０４を１ピッチ移送し、パイロット孔１３１に基づいてプレス加工する位置を決定する。そして、決定した位置において、抜き型１０２ｃにより、リード部形成用の孔１０６（以下、リード部形成孔１０６と呼ぶ）を金属原板１０４にプレス打ち抜き加工する。また、このとき、抜き型１０２ａ及び１０２ｂによる打ち抜き加工も同時に行われる。
【０００８】
図１０（ｄ）に示す工程において、金属原板１０４を１ピッチ移送し、パイロット孔１３１に基づいてプレス加工する位置を決定する。そして、決定した位置において、抜き型４により、リード部形成用の孔１０７（以下、リード部形成孔１０７と呼ぶ）を金属原板１０４にプレス打ち抜き加工する。また、このとき、抜き型１０２ａ〜１０２ｃによる打ち抜き加工も同時に行われる。
【０００９】
図１０（ａ）〜（ｄ）の工程により、図１０（ｅ）に示すように、金属原板１０４の右端に位置する打ち抜き領域には、パイロット孔１３１、パイロット孔１３２、リード部形成孔１０６、及びリード部形成孔１０７が形成され、半導体装置の組み立てに用いるためのリードフレーム１０８が完成する。以上の打ち抜き工程により、打ち抜き加工の１サイクルが完了する。
【００１０】
図１０（ｆ）に示す工程において、金属原板１０４を１ピッチ移送し、パイロット孔１３２に基づき、リードフレーム１０８を外囲器形成用金型に固定する位置を決定する。そして、決定した位置において、複数箇所に形成されたリード部の各々を包囲する外囲器１０９を形成する。この工程により、半導体チップを実装するための外囲器付きリードフレーム１１０が完成する。また、この工程においても、抜き型１０２ａ〜１０２ｄによる打ち抜き加工も同時に行われる。この打ち抜き加工は、パイロット孔１３１を基準として打ち抜き加工する位置が決定される。
【００１１】
一般的に、外囲器形成に使用する金型には、半導体素子組立用のリード部と合致する幅寸法のキャビティが形成されている。そして、外囲器形成用のパイロット孔を利用して、金型のキャビティにリード部を嵌入する位置を決定する。これにより、キャビティとリード部との隙間をできる限りなくした状態で、樹脂により射出成型し、外囲器を完成させることができる。
【００１２】
また、上記では、抜き型１０２ａ〜１０２ｄがそれぞれ独立した金型であるものとして説明した。従来の方法では、隣り合う被打ち抜き加工部に対して同時に打ち抜き加工を施すことを極力避け、多数ある被打ち抜き加工部の中から、所定の間隔を隔てて位置する被打ち抜き加工部を選択して打ち抜き加工を施すことが一般的である。これは、金属原板の強度上の問題やプレス圧のバランスの均一化を維持するためである。しかしながら、近年、高い寸法精度を達成するために、近い間隔で隣り合う被打ち抜き加工に対して同時に打ち抜き加工を施す方法も行われるようになっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１５４７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、いずれの製造方法においても、半導体装置組み立て時に利用するパイロット孔と、リードフレーム形成時に利用するパイロット孔とを別々にプレス打ち抜きで形成するため、リード部の幅寸法やパイロット孔によるキャビティに対しての位置精度が安定しない。したがって、リード部及び射出成型に使用する金型溝部とのギャップが変化するため、リード部と金型溝部において擦れや樹脂バリが発生してしまう。
【００１４】
それゆえに、本発明の目的は、高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができるリードフレームの製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、リードフレームの製造方法であって、製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの少なくとも一部を、所定のピッチで同一方向に移送される金属原板に形成する工程と、さらに、パイロット孔を位置決め孔として利用し、リードフレームを完成させる工程と、パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームに外囲器を形成する工程とを備え、リードフレームを完成させる工程において用いられるパイロット孔と、外囲器を形成する工程において用いられるパイロット孔とは、同一の孔であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、半導体装置の製造方法であって、製造工程において位置決め孔として用いるパイロット孔と共に、リードフレームの少なくとも一部を、所定のピッチで同一方向に移送される金属原板に形成する工程と、さらに、パイロット孔を位置決め孔として利用し、リードフレームを完成させる工程と、パイロット孔を位置決め孔として利用し、完成したリードフレームに外囲器を形成する工程と、外囲器に半導体素子を固定し、当該半導体素子と、リードフレームに形成されたリードとを電気的に接続する工程と、外囲器に樹脂を充填する工程とを備え、リードフレームを完成させる工程において用いられるパイロット孔と、外囲器を形成する工程において用いられるパイロット孔とは、同一の孔であることを特徴とする。
【００１７】
例えば、半導体素子は発光半導体素子であり、樹脂は透過性樹脂であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができるリードフレームの製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るリードフレームの製造に用いられる打ち抜き金型１の一例を示す図である。本実施形態に係るリードフレームは、順送りプレス法を用いて製造される。図１に示す打ち抜き金型１は、２つの抜き型（抜き型２及び３）からなる。抜き型２及び３は、金属原板の移動ピッチと合致する間隔で配置されている。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係るリードフレーム及びそれを用いる半導体装置を製造する過程における各段階での断面図である。以下、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示す工程において、金属原板４を所定のピッチで同一方向（図２では右方向）へ移送し、抜き型２及び３により、金属原板４に打ち抜き加工を施す。抜き型２により、パイロット孔５及びリード部形成用の孔６（以下、リード部形成孔６と呼ぶ）が形成される。ここで、本発明の大きな特徴の１つは、パイロット孔５が、プレス加工時の位置合わせと、半導体装置の組み立て時の位置合わせとの双方に用いられる点である。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示す工程において、金属原板４を１ピッチ移送し、パイロット孔５に基づいてプレス加工する位置を決定する。そして、決定した位置において、抜き型２及び３により、金属原板４にプレス打ち抜き加工を施す。抜き型２により、パイロット孔５及びリード部形成孔６が形成され、抜き型３により、リード部形成用の孔７（以下、リード部形成孔７と呼ぶ）が形成される。抜き型３によってプレス打ち抜き加工される位置は、前記２（ａ）に示す工程において、抜き型２によってプレス打ち抜き加工された位置に合致する。
【００２４】
図２（ａ）及び（ｂ）に示す工程により、図２（ｃ）に示すように、パイロット孔５、リード部形成孔６、及びリード部形成孔７が形成され、金属原板１０４の右端に位置する打ち抜き領域において、半導体装置の組み立てに用いるためのリードフレーム８が完成する。以上の打ち抜き工程により、打ち抜き加工の１サイクルが完了する。
【００２５】
図２（ｄ）に示す工程において、金属原板４を１ピッチ移送し、パイロット孔５に基づき、外囲器を形成するための射出成型用金型に、リードフレーム８を固定する位置を決定する。そして、決定した位置において、複数箇所に形成されたリード部の各々を包囲する外囲器９を射出成型する。この工程により、半導体チップを実装するための外囲器付きリードフレーム１０が完成する。また、この工程においても、抜き型２及び３による打ち抜き加工が同時に行われてもよい。
【００２６】
図３は、図２に示す工程を経て形成されたリードフレーム１０を示す図である。図３において、リードフレーム１０には、４本の外部リード１１の先端部が内部に導出された外囲器９が形成されている。
【００２７】
図４は、図３に示すリードフレーム１０を用いて組み立てた光半導体装置を示す図である。リードフレーム１０の半導体素子組立領域、すなわち、外囲器９により囲まれた領域において、外部リード１１ａにボンディングされた半導体素子１２の一方の電極と、外部リード１１ｂとを、金属細線１３を介して電気的に接続する。例えば、半導体装置が発光ダイオードである場合、半導体素子１２は発光ダイオードチップである。その後、外囲器９の内部に樹脂を充填することにより、半導体装置が完成する。なお、半導体素子１２が発光ダイオードチップである場合、充填される樹脂は透光性樹脂である。
【００２８】
図５は、図４に示す半導体装置のＸ−Ｘ’断面を示す図である。外部リード１１ａにボンディングされた半導体素子１２の一方の電極と、外部リード１１ｂとは、金属細線１３を介して電気的に接続されている。外囲器９の内部には、樹脂１４が充填されている。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、パイロット孔が、リードフレームを形成するリード部形成孔と同時に打ち抜き加工される。これにより、リード部形成孔とパイロット孔とを別工程で加工する場合に比べ、寸法安定性に優れたリードフレームを製造することができる。したがって、高精度で樹脂バリの発生しない半導体装置を製造することができる。
【００３０】
また、半導体装置を組み立てる際の位置合わせに用いるパイロット孔は、プレス加工時の位置合わせに用いるパイロット孔と同一であるため、外囲器形成時の金型の位置合わせを高精度に行うことができる。これにより、樹脂の成型工程で使用する金型とリードフレームとの隙間を最小限に抑えた状態で射出成型することが可能となるため、封止樹脂とリードフレームとの境界面から外部リード部側に沿って発生する封止樹脂の薄い残渣（樹脂バリ）を抑制することができる。さらに、本実施の形態によれば、寸法安定性に優れたリードフレームを製造することができるため、樹脂バリの発生の抑制により効果的である。
【００３１】
従来の半導体装置の製造においては、樹脂バリが発生してしまうため、外囲器を成型する工程の後に、サンドブラストやウォータージェット、エアジェット等の樹脂バリの除去工程が不可欠であった。しかしながら、本実施形態によれば、樹脂バリの発生を抑制することができるため、上述のような樹脂バリの除去工程を不要とすることができる。したがって、半導体装置の製造工程数を減少させ、生産効率を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施形態では、パイロット孔とリード部形成孔とが同時に打ち抜き加工される。これにより、打抜工程を集中させることができるため、金型の小型化を図ることが可能になる。
【００３３】
さらに、本実施形態によれば、寸法安定性に優れたリードフレームを製造することができ、さらに、樹脂封止時の位置決め精度を向上させることができるため、金型溝部と外部リードとの擦れの発生を抑制することができる。
【００３４】
図６は、外囲器を形成するための射出成型用金型の月当たりの補修回数を示すグラフである。図６に示すグラフにおいて、縦軸は金型の補修回数を表し、横軸は金型の補修回数をカウントした月を表す。２００４年１０月から２００５年１月の４ヶ月に渡って月当たりの金型の補修回数をカウントした。金型の月当たりの平均使用回数は、約１０万ショットである。１０月及び１１月は、従来の製造方法を用いて半導体製造装置を製造した場合における金型の補修回数を示す。一方、１２月及び翌年１月は、本実施形態に係る製造方法を用いて半導体製造装置を製造した場合における金型の補修回数を示す。図６に示すグラフから、金型の補修回数は、５分の１程度に低減していることが分かる。したがって、本実施形態によれば、金型を製作したり補修したりするための材料費の低減に加え、メンテナンス性を向上させることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、リードフレーム形成時に用いるパイロット孔と、半導体装置の組立て時に用いるパイロット孔とは、同一の孔であった。ここで、これらの孔は、同一の孔でなくともよい。第２の実施形態は、リードフレーム形成時に用いるパイロット孔と、半導体装置の組立て時に用いるパイロット孔とが、異なる孔であることを特徴とする。
【００３６】
図７は、本発明の一実施形態に係るリードフレームの製造に用いられる打ち抜き金型２１の一例を示す図である。図７に示す打ち抜き金型２１は、２つの抜き型（抜き型２２及び２３）を備える。第１の実施形態と相違する点は、リードフレーム形成時に用いるパイロット孔、及び半導体装置の組立て時に用いるパイロット孔の２つが抜き型２２に形成されている点である。
【００３７】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図である。
【００３８】
まず、図８（ａ）に示す工程において、金属原板２４を所定のピッチで同一方向（図８では右方向）へ移送し、抜き型２２及び２３により、金属原板２４に打ち抜き加工を施す。抜き型２２により、パイロット孔２５ａ、パイロット孔２５ｂ及びリード部形成孔２６が金属原板１０４に打ち抜き加工される。パイロット孔２５ａは、リードフレーム形成時の位置合わせに用いられる位置決め孔であり、パイロット孔２５ｂは、半導体装置の組み立て時の位置合わせに用いられる位置決め孔である。
【００３９】
次に、図８（ｂ）に示す工程において、金属原板２４を１ピッチ移送し、パイロット孔２５ａに基づいてプレス加工する位置を決定する。そして、決定した位置において、抜き型２２及び２３により、金属原板２４にプレス打ち抜き加工を施す。抜き型２３により、リード部形成孔２７が形成され、抜き型２２により、パイロット孔２５ａ、パイロット孔２５ｂ、及びリード部形成孔２６が形成される。抜き型２３によってプレス打ち抜き加工される位置は、図８（ａ）に示す工程において、抜き型２２によってプレス打ち抜き加工された位置に合致する。
【００４０】
図８（ａ）及び（ｂ）に示す工程により、図８（ｃ）に示すように、パイロット孔２５ａ、パイロット孔２５ｂ、リード部形成孔２６、及びリード部形成孔２７が形成され、金属原板１０４の右端に位置する打ち抜き領域において、半導体装置の組み立てに用いるためのリードフレーム２８が完成する。以上の打ち抜き工程により、打ち抜き加工の１サイクルが完了する。
【００４１】
図８（ｄ）に示す工程において、金属原板２４を１ピッチ移送し、パイロット孔２５ｂに基づき、外囲器を形成するための射出成型用金型に、リードフレーム２８を固定する位置を決定する。そして、決定した位置において、複数箇所に形成されたリード部の各々を包囲する外囲器２９を形成する。この工程により、半導体素子を実装するための外囲器付きリードフレーム３０が完成する。また、この工程においても、抜き型２２及び２３による打ち抜き加工が同時に行われる。なお、図８（ｄ）に示す工程の後に行われる半導体装置を組み立てる工程は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、高精度で樹脂バリの発生しない半導体装置を製造することができる。
【００４３】
なお、第１及び第２の実施形態では、リードフレームを形成する工程が、全て打ち抜きによるものであるとして説明したが、リードフレームの形成方法はこれに限られない。例えば、パイロット孔及び外枠部を形成後、エッチング等の手法を用いてリードフレームを形成することとしてもよい。
【００４４】
また、第１及び第２の実施の形態では、ワイヤボンディング方式と用い、半導体素子及びリード部が金属細線を介して電気的に接続されるものとして説明したが、半導体素子及びリード部を電気的に接続可能な方式であればよく、ワイヤボンディング方式に限られない。例えば、金属細線を介さずに接続可能なワイヤレスボンディング方式を用いて半導体素子及びリード部を電気的に接続してもよい。ワイヤレスボンディング方式には、例えば、フェイスダウンボンディング方式がある。また、例えば、金属片を用いて半導体素子及びリード部を挟持し、半導体素子及びリード部を電気的に接続してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、高精度で、かつ樹脂バリの発生を抑制することができるリードフレームの製造方法及びそれを用いた半導体装置の製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリードフレームの製造に用いられる打ち抜き金型１の一例を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図
【図３】図２に示す工程を経て形成されたリードフレーム１０を示す図
【図４】図３に示すリードフレーム１０を用いて組み立てた半導体装置を示す図
【図５】図４に示す半導体装置のＸ−Ｘ’断面を示す図
【図６】外囲器を形成するための射出成型用金型の月当たりの補修回数を示すグラフ
【図７】本発明の第２の実施形態に係るリードフレームの製造に用いられる打ち抜き金型２１の一例を示す図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を製造する過程における各段階での断面図
【図９】従来のリードフレームの製造に用いられる打ち抜き金型１０２の一例を示す図
【図１０】従来のリードフレームを製造する過程における各段階での断面図
【符号の説明】
【００４７】
４，１０４  金属原板
５，２５，１３１，１３２  パイロット孔
６，７，１０６，１０７  リード部形成孔
８，２８  リードフレーム
９，１０９  外囲器
１０  外囲器が形成されたリードフレーム
１１  外部リード
１２  半導体素子
１３  金属細線
１４  外囲器充填用の樹脂
【図１】
2006339273.tif 000003
【図２】
2006339273.tif 000004
【図３】
2006339273.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006339273.tif 000007
【図６】
2006339273.tif 000008
【図７】
2006339273.tif 000009
【図８】
2006339273.tif 000010
【図９】
2006339273.tif 000011
【図１０】
2006339273.tif 000012