(57)【要約】【課題】モールド金型のキャビティ内で硬化した樹脂封止体を破損させることなく、キャビティから取り出すことのできる技術を提供する。【解決手段】モールド金型のキャビティ内にある樹脂封止体１２ｃを下金型３から離型するときに、まず、下型エジェクタピン５ａにより樹脂封止体１２ｃを、その厚さの、例えば１〜２割程度押し上げた後、プランジャ１４を上昇させる。次に、プランジャ１４によりカル内の樹脂封止体１２ｃを押し上げることにより樹脂封止体１２ｃの全体を斜めに押し上げて、下型エジェクタピン５ａの先端部から剥離する。【選択図】図１０
2011040625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ、前記キャビティと連通し、モールドレジンの流入経路となるランナ、前記ランナと連通し、前記モールドレジンの流入源となるカル、および前記カルと連通し、前記モールドレジンが投入されるポットが形成された下金型と、前記下金型の上方に位置する上金型と、前記ポットに収容され、前記ポットに投入された前記モールドレジンを押し出すプランジャとを有するモールディング装置を用いて半導体チップを樹脂封止する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体チップを搭載した被モールド部材を用意する工程と、
（ｂ）前記下金型の前記キャビティ上に前記半導体チップが位置するように、前記被モールド部材を前記下金型と前記上金型とで挟む工程と、
（ｃ）前記ポット内に前記モールドレジンが収まる第１位置に置かれた前記プランジャを、前記第１位置から前記第１位置よりも高い第２位置へ押し上げて、前記ポットに投入された前記モールドレジンを前記キャビティ内に充填させる工程と、
（ｄ）前記下金型と前記上金型とを開く工程と、
（ｅ）前記プランジャを前記第２位置から前記第２位置よりも低い第３位置へ下降させる工程と、
（ｆ）下型エジェクタピンを上昇させて、前記キャビティ内の前記モールドレジンが硬化した樹脂封止体を前記下型エジェクタピンで押し上げる工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、前記プランジャを前記第３位置から前記下型エジェクタピンの先端部よりも高い第４位置まで上昇させて、前記カル内の前記モールドレジンが硬化した樹脂封止体を前記プランジャで押し上げて、前記キャビティ内の前記モールドレジンが硬化した樹脂封止体から前記下型エジェクタピンの先端部を離型する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記下型エジェクタピンの先端部のエッジは、丸い加工もしくはテーパ加工が施されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記キャビティは底面部とテーパ部とからなり、前記底面部の表面の粗さよりも前記テーパ部の表面の粗さが細かいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｆ）工程において、前記下型エジェクタピンが押し上げる高さは、前記キャビティ内の前記モールドレジンが硬化した樹脂封止体の厚さの１〜２割であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｆ）工程において、前記下型エジェクタピンが押し上げる高さは、１ｍｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｆ）工程において、前記下型エジェクタピンが押し上げる高さは、０．３〜０．４ｍｍであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｆ）工程において、前記下型エジェクタピンを上昇させる速度は０．３ｍｍ／秒以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｆ）工程において、前記下型エジェクタピンを上昇させる速度は０．１ｍｍ／秒であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｇ）工程において、前記プランジャが前記第３位置から前記第４位置へ上昇する時間は１〜２秒であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｇ）工程において、前記プランジャの前記第４位置は、前記下型エジェクタピンの先端部よりも１〜３ｍｍ高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記下型エジェクタピンの先端部のエッジが丸く加工されているときに、前記エッジの曲率半径は５０μｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記下型エジェクタピンの先端部のエッジがテーパ加工されているときに、前記エッジのテーパ角度は４５°であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体装置の製造方法において、４５°のテーパが施された前記下型エジェクタピンの先端部のエッジの長さは５０μｍ以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記被モールド部材は、リードフレームまたは配線基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記モールドレジンはハロゲンフリー部材であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記下金型の前記カルには同一方向に１つまたは２つ以上の前記ランナが連通し、各前記ランナにはゲートを介して１つの前記キャビティが連通していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記下金型の前記カルには同一方向に１つまたは２つ以上の前記ランナが連通し、各前記ランナにはゲートを介して２つ以上の前記キャビティが連通していることを特徴とする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、半導体装置の製造技術に関し、特に、モールド金型を用いて半導体装置を樹脂封止した樹脂封止体をモールド金型からエジェクトする方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特開２００２−３４７０８７号公報（特許文献１）には、エジェクトピンプレート駆動装置によりエジェクトピンプレートを上昇させ、成形品エジェクタ用突き上げピンにより成形品エジェクタピンを上昇させて、キャビティから成形品を離型させ、同時にゲート内の樹脂（ゲート樹脂）を成形品から分離する樹脂モールディング装置が開示されている。さらに、上記エジェクタピンプレートが上昇すると、ランナエジェクタ用突き上げピンがランナエジェクタピンを押し上げて、樹脂流路に成形されたランナ樹脂をゲート樹脂と共に支持部材から離型することが開示されている。
【０００３】
また、特開平７−１４８７７０号公報（特許文献２）には、プランジャにより成形品カル部分を突き出し、同時にエジェクタピンを突き出しすることによって、成形品カル部分と同時にパッケージ部等の成形品部分が突き出されて成形品を離型するトランスファモールディング装置が開示されている。
【０００４】
また、特開平７−２２４５１号公報（特許文献３）には、エポキシ系封止樹脂の硬化後の離型動作時に、エジェクタピンとプランジャとが、リニアエンコーダ（同期作動手段）によって、同時に同じ高さだけ成形品とポットに残ったカルとを押し上げるトランスファモールド用の半導体製造装置が開示されている。
【０００５】
また、特開平１１−２７７５８８号公報（特許文献４）には、単一のモータによりプランジャおよびエジェクタピンを同時に駆動し、これらにより原板を均一に押し出すようにした成形品のエジェクタ方法および機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４７０８７号公報
【特許文献２】特開平７−１４８７７０号公報
【特許文献３】特開平７−２２４５１号公報
【特許文献４】特開平１１−２７７５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、半導体チップが搭載されたリードフレームとモールドレジン（熱硬化性樹脂）との密着性の向上および半導体チップの耐湿性の向上等を図るために、半導体チップやリードフレームなどとの密着力の強いモールドレジンが使用されている。しかし、上記密着力の強いモールドレジンを使用すると、モールド金型からの樹脂封止体（成形品）の離型性も低下し、離型時に樹脂封止体に割れや欠けが生じてしまう。
【０００８】
そこで、本発明者らは、モールド金型のクリーニングの回数を増やしてモールド金型からの樹脂封止体の離型性を回復させると共に、モールディング装置に樹脂封止体の外周、すなわちリードフレームの外枠を押し上げるためのエジェクタピンを追加して、上記離型性の向上を図った。しかし、この場合は、モールド金型のキャビティとモールドレジンとの密着性が強いために、モールドレジンとリードフレームとの界面において剥離が生じる問題が発生した。
【０００９】
そこで、さらに本発明者らは、従来、トレーサビリティ（traceability）用のキャビティ番号を刻印するためのモールド金型のキャビティに固定されていたエジェクタピンを可動式とし、樹脂封止体をこの可動式エジェクタピンにより押し上げる（突き上げる）構造をモールディング装置に採用した。ところが、樹脂封止体はモールド金型のキャビティに密着しており、樹脂封止体の表面とキャビティの表面とはまばらに剥がれていくので、可動式エジェクタピンを押し上げた時に、樹脂封止体は真っ直ぐに上方に押し上げられずに斜めになってしまう。エジェクタピンは、その先端部分がモールドレジン内に埋まった状態であり、しかもモールドレジンと密着しているため、斜めになった樹脂封止体からエジェクタピンが離れる時に、エジェクタピンによってエジェクタピンの先端部周囲にあった樹脂封止体が欠けてしまう。
【００１０】
図１９〜図２１に、本発明者らが検討したモールディング装置の要部断面図を示す。図１９（ａ）は、エジェクタピンが樹脂封止体を押し上げ始めたときのキャビティ、ランナ、およびカルにおける樹脂封止体の状態を説明するモールディング装置の要部断面図、図１９（ｂ）は、エジェクタピンが樹脂封止体を押し上げ始めたときの複数のキャビティにおける樹脂封止体の状態を説明するモールディング装置の要部断面図である。また、図２０は、樹脂封止体の押し上げが終了したときのキャビティ、ランナ、およびカルにおける樹脂封止体の状態を説明するモールディング装置の要部断面図、図２１（ａ）および（ｂ）は、図１９（ａ）および（ｂ）において矢印で示した箇所の樹脂封止体の拡大図である。
【００１１】
図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、半導体チップ１およびリードフレーム２を樹脂封止した樹脂封止体１２ｃをモールド金型の下型３から離型する際には、キャビティへモールドレジンを押し出すプランジャ１４は、その役目を終え、次のモールドに備えてポット１３にタブレットが投入できる位置まで下降し、樹脂封止体１２ｃは下型エジェクタピン５ａによって押し上げられる。
【００１２】
しかし、樹脂封止体１２ｃとモールド金型の下金型３との密着性が強いために、樹脂封止体１２ｃの全体が下金型３から一度に剥がれるのではなく、樹脂封止体１２ｃが下金型３からまばらに（局所的に）剥がれていくので、樹脂封止体１２ｃが斜めになってしまう。最終的には、図２０に示すように、樹脂封止体１２ｃは下金型３から完全に剥離はするが、前述したように、樹脂封止体１２ｃと下金型３とが剥がれる過程で、樹脂封止体１２ｃは斜めになる。このため、斜めになった樹脂封止体１２ｃから下型エジェクタピン５ａが離れる時に、図２１（ａ）および（ｂ）に示すように、下型エジェクタピン５ａによって下型エジェクタピン５ａの先端部の周囲にある樹脂封止体１２ｃが欠けてしまう。
【００１３】
本発明の目的は、樹脂封止体を破損させることなく、樹脂封止体をモールド金型から取り出すことのできる技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
この実施の形態は、キャビティ、キャビティと連通し、モールドレジンの流入経路となるランナ、ランナと連通し、モールドレジンの流入源となるカル、およびカルと連通し、モールドレジンが投入されるポットが形成された下金型と、下金型の上方に位置する上金型と、ポットに収容され、ポットに投入されたモールドレジンを押し出すプランジャとを有するモールディング装置を用いて半導体チップを樹脂封止する半導体装置の製造方法である。まず、半導体チップを搭載したリードフレームを用意し、下金型のキャビティ上に半導体チップが位置するように配置し、製品領域の外側、すなわちリードフレームの外周部分を下金型と上金型とで挟む。続いてプランジャを第１位置から第１位置よりも高い第２位置へ押し上げて、ポットに投入されたモールドレジンをキャビティ内に充填させ、モールドレジンが硬化した後、下金型と上金型とを開き、プランジャを第２位置から第２位置よりも低い第３位置へ下降させる。続いて下型エジェクタピンを上昇させて、キャビティ内のモールドレジンが硬化した樹脂封止体を、キャビティ内のモールドレジンが硬化した樹脂封止体の厚さの１〜２割の高さまで下型エジェクタピンで押し上げた後、プランジャを第３位置から下型エジェクタピンの先端部よりも高い第４位置まで上昇させて、カル内のモールドレジンが硬化した樹脂封止体をプランジャで押し上げて、キャビティ内のモールドレジンが硬化した樹脂封止体から下型エジェクタピンの先端部を離型する。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの一実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１８】
樹脂封止体を破損させることなく、樹脂封止体をモールド金型から取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１によるモールディング装置の一例を示す要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるモールディング装置の下金型の一例を示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法の工程図である。
【図４】（ａ）はリードフレームの外形の一例を示す平面図、（ｂ）は半導体チップを搭載したリードフレームの外形の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態１による半導体装置のモールド工程中におけるモールディング装置の要部断面図である。
【図６】図５に続く半導体装置のモールド工程におけるモールディング装置の要部断面図である。
【図７】図６に続く半導体装置のモールド工程におけるモールディング装置の要部断面図である。
【図８】図７に続く半導体装置のモールド工程におけるモールディング装置の要部断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置のモールド工程におけるモールディング装置の要部断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置のモールド工程におけるモールディング装置の要部断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明の実施の形態１によるエッジを丸く加工した下型エジェクタピンの先端部の断面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１によるエッジをテーパ加工した下型エジェクタピンの先端部の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１によるモールディング装置おいて使用する下金型のキャビティの表面を拡大した断面図を示す。
【図１３】本発明の実施の形態１によるモールディング装置の下金型の他の例を示す上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による配線基板の表面の一例を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２による配線基板の裏面の一例を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２によるモールド後の配線基板の表面側の一例を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２によるＢＧＡパッケージの側面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２によるモールド後の配線基板の表面側の他の例を示す平面図である。
【図１９】（ａ）は本発明者らが検討したエジェクタピンが樹脂封止体の押し上げ始めたときのキャビティ、ランナ、およびカルにおける樹脂封止体の状態を説明するモールディング装置の要部断面図、（ｂ）は本発明者らが検討したエジェクタピンが樹脂封止体を押し上げ始めたときの複数のキャビティにおける樹脂封止体の状態を説明するモールディング装置の要部断面図である。
【図２０】本発明者らが検討した樹脂封止体の押し上げが終了したときのキャビティ、ランナ、およびカルにおける樹脂封止体の状態を説明するモールディング装置の要部断面図である。
【図２１】（ａ）は図１９（ａ）および（ｂ）において矢印で示す箇所の樹脂封止体の拡大平面図、（ｂ）は図１９（ａ）および（ｂ）において矢印で示す箇所の樹脂封止体の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２１】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２２】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態１では、被モールド部材としてリードフレームを例示し、主として複数の半導体チップが搭載されたリードフレームを樹脂封止するモールド工程について説明する。
【００２４】
半導体チップを封止する樹脂封止体または半導体チップが搭載される配線基板に使われるモールドレジン（樹脂部材）の難燃剤に含まれる臭素は欧州ＲｏＨＳ指令対象外ではあるが、環境に影響を与える可能性があると言われている。そこで、近年、このようなモールドレジンに対しては、環境保護および環境負荷物質低減の観点から臭素、塩素、アンチモンなどを含まないハロゲンフリー部材が使用されるようになってきている。
【００２５】
具体的には、電気・電子機器の廃棄物の収集および回収が規定され、さらに、分別回収された廃棄物から除外すべき物質に臭素系難燃剤を含有するプラスチックがＷＥＥＥ（Waste Electrical and Electronic Equipment）指令によって規定されている。このため、樹脂封止体または配線基板を構成するモールドレジンに対して、ハロゲンフリー部材を使用する要求が拡大している。樹脂封止体を構成するモールドレジンに使用するハロゲンフリー部材とは、塩素の含有率が０．０９重量％以下で、臭素の含有率が０．０９重量％以下であり、かつ、アンチモンの含有率が０．０９重量％以下である材料である。また、配線基板を構成するモールドレジンに使用するハロゲンフリー部材とは、塩素の含有率が０．０９重量％以下で、臭素の含有率が０．０９重量％以下であり、かつ、塩素と臭素の総量が０．１５重量％以下である材料である。つまり、樹脂封止体または配線基板を構成するモールドレジンにハロゲンフリー部材を使用した場合は、前述したＷＥＥＥ指令によって規定されている材料を使用していることになる。
【００２６】
ところが、前述したようなハロゲンフリー部材は、モールド樹脂を構成する材料が従来の材料と異なる部分がある。このような材料構成の違いにより、樹脂封止体を構成するモールドレジンにハロゲンフリー部材を使用すると、従来のモールドレジンと比べて、モールディング装置のモールド金型とモールドレジンとの密着性が強くなり、モールド金型からの樹脂封止体の離型性が悪くなる場合がある。
【００２７】
本願発明は、上記のような今後パッケージ材料として必要不可欠となると思われるハロゲンフリー部材や、ハロゲンフリー部材に限らず、従来のモールドレジン（ハロゲンフリーに対応していないモールドレジン）の中でもモールド金型との密着が高く、離型性が悪いものに対して、樹脂封止体のモールド金型からの離型性の向上を実現することのできる技術である。
【００２８】
本実施の形態１によるモールディング装置を図１および図２を用いて説明する。図１はモールディング装置の一例を示す要部断面図、図２はモールディング装置の下金型の一例を示す上面図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態１によるモールディング装置は、いわゆるロアプランジャ型トランスファモールド用の半導体製造装置である。ワイヤボンディングされた半導体チップ１を搭載したリードフレーム２が配置される下金型３と、下金型３の上方に位置し、この下金型３と係合してリードフレーム２を密閉する上金型４とを有している。
【００３０】
下金型３には、半導体チップ１を樹脂封止するパッケージ領域となるキャビティ３ａ、キャビティ３ａ内にモールドレジンを流入する際の入り口となるゲート３ｂ、ゲート３ｂを介してキャビティ３ａと連通し、モールドレジンの流入経路となるランナ３ｃ、ランナ３ｃと連通し、モールドレジンの流入源となるカル３ｄなどが形成されている。下金型３側には、半導体チップ１を樹脂封止した樹脂封止体をキャビティ３ａから押し上げるための下型エジェクタピン５ａおよびランナ３ｃから押し上げるためのランナエジェクタピン５ｂが設けられている。下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂの一端側は下型エジェクタプレート６に固定され、さらにこの下型エジェクタプレート６は、その下方に位置する固定された下型エジェクタロッド８に取り付けられている。下型エジェクタプレート６と下金型３との間には、下型圧縮バネ７が設けられている。また、下型エジェクタピン５ａの他の一端側は、キャビティ３ａの底面から３０〜５０μｍ程度突出するように設けられている。キャビティ３ａ内に突出したこの下型エジェクタピン５ａの先端部の内側には、例えば高さ２０μｍ程度のキャビティ番号等が刻印されている。このキャビティ番号は、製品である半導体装置の樹脂封止体に転写され、品質上の問題が生じた際のトレーサビリティ（traceability）に用いられる。
【００３１】
下金型３は、第１のモータ９によって上下動自在に動作させることができる。下金型３が下方に移動したときに、下型エジェクタピン５ａが樹脂封止体をキャビティ３ａから押し出すようになっている。
【００３２】
下金型３には、タブレット（モールドレジンを圧力で固めたもの）１２ａが投入されるポット１３が上記カル３ｄと連通して形成されている。ポット１３に投入されたタブレット１２ａは、プランジャ１４を第２のモータ１５によって上昇させることによって加圧され、溶融し流動化したモールドレジンは、カル３ｄ、ランナ３ｃ、およびゲート３ｂを介してキャビティ３ａ内に注入されるようになっている。
【００３３】
上金型４側には、半導体チップ１を搭載したリードフレーム２をモールドレジンによって封止した後に、上金型４を押し上げるための上型エジェクタピン１６および上型エジェクタロッド１７が設けられている。この上型エジェクタピン１６および上型エジェクタロット１７の一端側は上型エジェクタプレート１８に固定され、さらにこの上型エジェクタプレート１８と上金型４との間には、上型圧縮バネ１９が設けられている。
【００３４】
また、図２に示すように、下金型３は、その上面にキャビティ３ａ、ゲート３ｂ、ランナ３ｃ、およびカル３ｄが形成されたシングル型の金型である。すなわち、１つのカル３ｄには同一方向（図２では紙面左方向）に２つのランナ３ｃが連通されており、それぞれゲート３ｂを介してキャビティ３ａと連通されている。図２には、４つのキャビティ３ａを設けた下金型３を記載しているが、これに限定されるものではなく、例えば６つのキャビティ３ａを設けた下金型３を用いることもできる。さらに、図示は省略するが、下金型３の周辺部には複数のウエッジが形成されている。ウエッジは、例えば凸状の突起物から形成されており、下金型３と上金型４との位置合わせができるように構成されている。
【００３５】
次に、本実施の形態１による半導体装置の製造方法（リードフレームのモールド工程）について図３〜図１０を用いて説明する。図３は半導体装置の製造方法の工程図、図４（ａ）はリードフレームの外形の一例を示す平面図、図４（ｂ）は半導体チップを搭載したリードフレームの外形の一例を示す平面図、図５〜図１０はリードフレームのモールド工程におけるモールディング装置の要部断面図である。本願発明においては、リードフレームのモールド工程における樹脂封止体の取り出しが主要な特徴となっており、その詳細および効果等について以降の説明で明らかにする。
【００３６】
まず、リードフレーム２を用意する。例えば図４（ａ）に示すように、リードフレーム２は、シングル型のリードフレームであり、リードフレーム２の長手方向（ｘ軸方向）を列とし、この列の直交する方向（ｙ軸方向）を行とすると、半導体製品１つ分に該当する単位フレーム２０が４行１列に配置された構成となっている。リードフレームの片面（表面）に存在する各単位フレーム２０の中央部には、半導体チップを搭載するダイパッド２１が設けられ、ダイパッド２１を囲むように多数のリード２２が設けられている。また、リードフレーム２の周辺には、リードフレーム２の位置決めのための複数の孔２４が設けられている。
【００３７】
次に、図４（ｂ）に示すように、各単位フレーム２０のダイパッド２１上に、半導体チップ１を導電性の銀ペーストや絶縁性の接着剤を介して搭載する（図３のダイボンド工程）。さらに、半導体チップ１上のパッドとダイパッド２１を囲むように設けられた多数のリード２２とを金または銅等からなるワイヤ２３によって電気的に接続する（図３のワイヤボンディング工程）。
【００３８】
次に、リードフレーム２に搭載された各半導体チップ１を樹脂封止する（図３のモールド工程）。以下、モールド工程を図５〜図１０を用いて詳細に説明する。
【００３９】
まず、図５に示すように、下金型３の各キャビティ３ａ上に各半導体チップ１が位置するように、上記図４（ｂ）に示したワイヤボンディングまで施されたリードフレーム２を下金型３上に設置する。また、例えば高周波加熱機などで予備加熱され、ある程度軟化したタブレット１２ａをポット１３内に投入する。ここで、プランジャ１４は、ポット１３内にタブレット１２ａが収まる第１位置に置かれている。
【００４０】
次に、図６に示すように、下金型３、下型エジェクタピン５ａ、ランナエジェクタピン５ｂ、下型エジェクタプレート６、下型圧縮バネ７、およびプランジャ１４などのモールディング装置の下型全体を上昇させることにより、上金型３と下金型４とを閉じる。このとき、リードフレーム２を上金型３と下金型４との間にモールドレジンが洩れることのないように隙間無く挟み、リードフレーム２を固定する。この時点でも、プランジャ１４は、ポット１３内にタブレット１２ａが収まる第１位置に置かれている。
【００４１】
次に、図７に示すように、プランジャ１４を第２のモータ１５によって第１位置から上昇させて、溶融し流動化したモールドレジン１２ｂをポット１３から加圧移動させる。モールドレジン１２ｂはカル３ｄ、ランナ３ｃ、およびゲート３ｂを通ってキャビティ３ａ内に充填され、これによって半導体チップ１とリードフレーム２の一部がモールドレジン１２ｂで樹脂封止される。ここで、ポット１３内のモールドレジン１２ｂを押し出したプランジャ１４は、第１位置よりも高い第２位置に置かれている。
【００４２】
次に、図８に示すように、所定時間経過してモールドレジン１２ｂが硬化したところで、下金型３、下型エジェクタピン５ａ、ランナエジェクタピン５ｂ、下型エジェクタプレート６、下型圧縮バネ７、およびプランジャ１４などのモールディング装置の下型全体を下降させることにより、上金型３と下金型４とを開く。この型開きと同時に、またはこの型開きの後に、プランジャ１４を第２位置から下降させて、第２位置よりも低い第３位置に置く。この第３位置は上記第１位置であってもよい。
【００４３】
次に、図９に示すように、第１のモータ９によって下金型３を所定の位置まで下降させて、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂによりそれぞれキャビティ３ａ内およびランナ３ｃ内のモールドレジン１２ｂが硬化した樹脂封止体１２ｃを同時に押し上げる（第１回目の押し上げ動作）。下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂを押し上げる高さは製品によって異なるが、例えばキャビティ３ａ内の樹脂封止体１２ｃの厚さの１〜２割程度が望ましい。例えばキャビティ３ａ内の樹脂封止体１２ｃの厚さが３ｍｍ程度であれば、１ｍｍ以下の範囲が適切な範囲と考えられ、さらに、量産性を考慮した範囲としては０．３〜０．４ｍｍが最も好適と考えられる。また、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂを上昇させる速さは、例えば０．３ｍｍ／秒以下が適切な範囲と考えられ、さらに、量産性を考慮した範囲としては０．１ｍｍ／秒が最も好適と考えられる。
【００４４】
ここでは、まだ、下金型３から樹脂封止体１２ｃは完全に離型せずに、局所的に下金型３と樹脂封止体１２ｃとが密着している箇所がある。しかし、キャビティ３ａと樹脂封止体１２ｃとの距離は、前述したように、例えばキャビティ３ａ内の樹脂封止体１２ｃの厚さの１〜２割程度であるので、樹脂封止体１２ｃが斜めに傾いたとしても、樹脂封止体１２ｃから下型エジェクタピン５ａが離れることがないので、下型エジェクタピン５ａによって下型エジェクタピン５ａの先端部の周囲にあった樹脂封止体１２ｃが欠けることはない。
【００４５】
次に、図１０に示すように、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂがそれぞれキャビティ３ａ内およびランナ３ｃ内の樹脂封止体１２ｃを押し上げた後、第１ステップとして、第２のモータ（１５）によってプランジャ１４を１〜２秒程度の時間を掛けて、樹脂封止体１２ｃに接するまで上昇させ、さらに、第２ステップとして、プランジャ１４によりカル３ｄ内の樹脂封止体１２ｃを押し上げる（第２回目の押し上げ動作）。
【００４６】
上記第１ステップであるプランジャ１４を押し上げるこの１〜２秒程度の間に、前述した局所的に下金型３と樹脂封止体１２ｃとが密着している箇所において、下金型３と樹脂封止体１２ｃとの剥離を進行させておくことにより、樹脂封止体１２ｃは、下型エジェクタピン５ａの先端部およびランナエジェクタピン５ｂの先端部を除いて、下金型３から完全に離型する。ここでも、キャビティ３ａと樹脂封止体１２ｃとの距離は、前述したように、例えばキャビティ３ａ内の樹脂封止体１２ｃの厚さの１〜２割程度であるので、樹脂封止体１２ｃが斜めに傾いたとしても、樹脂封止体１２ｃから下型エジェクタピン５ａが離れることがないので、下型エジェクタピン５ａによって下型エジェクタピン５ａの先端部の周囲にあった樹脂封止体１２ｃが欠けることはない。
【００４７】
上記第２ステップであるプランジャ１４によりカル３ｄ内の樹脂封止体１２ｃを押し上げるときは、プランジャ１４は、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂの先端部よりも、例えば１〜３ｍｍ程度高い第４位置まで押し上げられる。これにより、樹脂封止体１２ｃの全体は斜めに押し上げられて、樹脂封止体１２ｃから下型エジェクタピン５ａの先端部およびランナエジェクタピン５ｂの先端部が剥離する。プランジャ１４により樹脂封止体１２ｃを押し上げるときには、すでに樹脂封止体１２ｃと下金型３とは完全に剥離しているので、樹脂封止体１２ｃから下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂは容易に離れる。従って、樹脂封止体１２ｃが斜めに傾いたとしても、下型エジェクタピン５ａによって下型エジェクタピン５ａの先端部の周囲にある樹脂封止体１２ｃが欠けることはない。
【００４８】
すなわち、溶融したモールドレジン１２ｂを硬化させて成形された樹脂封止体１２ｃを下金型３から離型するときには、まず、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂによりそれぞれキャビティ３ａ内およびランナ３ｃ内の樹脂封止体１２ｃを、例えばキャビティ３ａ内の樹脂封止体１２ｃの厚さの１〜２割程度押し上げ（第１回目の押し上げ動作）、次に、プランジャ１４をカル３ｄ内の樹脂封止体１２ｃに接するまで上昇させ、さらに、プランジャ１４によりカル３ｄ内の樹脂封止体１２ｃを押し上げることにより樹脂封止体１２ｃの全体を斜めに押し上げる（第２回目の押し上げ動作）。第１回目の樹脂封止体１２ｃの押し上げにより、下金型３から樹脂封止体１２ｃは離型し、局所的に下金型３と樹脂封止体１２ｃとが密着している箇所があっても、プランジャ１４を上昇させる間に剥離が進行することにより、完全に下金型３から樹脂封止体１２ｃは離型する。そして、次の第２回目の樹脂封止体１２ｃの押し上げ動作により、下型エジェクタピン５ａの先端部から樹脂封止体１２ｃを離型させるが、ここで、下金型３から樹脂封止体１２ｃは完全に離型しているので、樹脂封止体１２ｃを欠くことなく、下型エジェクタピン５ａの先端部を離型させることができる。
【００４９】
その後、モールド工程において半導体チップ１およびリードフレーム２の一部が樹脂封止された樹脂封止体１２ｃは、モールディング装置から取り出され、切断工程において切断金型により個々の半導体装置に切り分けられ、次に、成形工程において成形金型により成形される（図３のリード切断、成形工程）。組み立てが完了した半導体装置は、製品規格に応じた電気的検査や外観検査といった検査工程を経て良品と不良品とに選別され（図３の検査工程）、良品と判断された半導体装置は出荷される（図３の出荷工程）。
【００５０】
次に、樹脂封止体１２ｃの欠けをさらに低減するためのものについて、いくつか説明する。
【００５１】
図１１（ａ）および（ｂ）に、本実施の形態１によるモールディング装置において使用する下型エジェクタピン５ａの先端部の形状を示す。図１１（ａ）はエッジを丸く加工した下型エジェクタピン５ａの先端部の断面図、図１１（ｂ）はエッジをテーパ加工した下型エジェクタピン５ａの先端部の断面図である。
【００５２】
下型エジェクタピン５ａの先端部のエッジには、図１１（ａ）に示すように、丸い加工が施されている。丸い加工が施されている部分の曲率半径Ｒは、下型エジェクタピン５ａが封止樹脂体１２ｃに入り込んだ深さ以下、例えば５０μｍ以下である。または、下型エジェクタピン５ａの先端部のエッジには、図１１（ｂ）に示すように、４５°のテーパが施されている。テーパ部分の長さＬは、下型エジェクタピン５ａが封止樹脂体１２ｃに入り込んだ深さ以下、例えば５０μｍ以下である。
【００５３】
このように、下型エジェクタピン５ａの先端部のエッジに丸い加工を施す、またはテーパを施すことにより、前述のプランジャ１４による第２回目の押し上げ動作時に下型エジェクタピン５ａの先端部が樹脂封止体１２ｃに引っ掛かることが無くなり、離型性が向上するので、樹脂封止体１２ｃの欠けを防止することができる。
【００５４】
図１２に、本実施の形態１によるモールディング装置おいて使用する下金型３のキャビティ３ａの表面を拡大した断面図を示す。
【００５５】
下金型３のキャビティ３ａは、台形の断面形状を有しており、すなわち、パッケージ製品の上面となる底面部３ａ１とパッケージ製品の側面となるテーパ部３ａ２とからなる。本実施の形態１によるキャビティ３ａでは、図１２に示すように、底面部３ａ１の表面の粗さよりもテーパ部３ａ２の表面の粗さが細かくなるように、加工されている。例えば底面部３ａ１の表面の粗さＲ１（最大値と最小値との距離）が１０〜１５μｍ程度に対して、テーパ部３ａ２の表面の粗さＲ２（最大値と最小値との距離）は５μｍ程度である。
【００５６】
このように、キャビティ３ａのテーパ部３ａ２の表面の粗さをより細かくすることにより、樹脂封止体１２ｃのモールドレジン材の下金型３のテーパ部３ａ２の表面に対するアンカー効果（食い付き効果）が小さくなるので、下金型３と樹脂封止体１２ｃとの離型性が向上し、樹脂封止体１２ｃの欠けを防止することができる。
【００５７】
なお、前述した実施の形態１では、前記図２に示したように、下金型３は、シングル型の金型を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、図１３に示すように、マトリックス型の金型であってもよい。すなわち、１つのカル３ｄには同一方向（図１３では紙面左方向）に２つのランナ３ｃが連通しており、１つのランナ３ｃには３つのサブランナ３ｅが連通しており、それぞれのサブランナ３ｅにはゲート３ｂを介して３つのキャビティ３ａが連通している。
【００５８】
また、前述した実施の形態１では、下型エジェクタピン５ａはキャビティ３ａに２本ずつ設けられているが、これに限定されるものではなく、４本または５本であってもよい。
【００５９】
さらに、ここでは片面モールド構造のパッケージを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＱＦＰ（Quad Flat Package）のような両面モールド構造のパッケージに適用してもよい。この場合、上金型側にラミネートシートを併用すると、離型性の向上により効果的である。
【００６０】
さらに、ここではリードフレーム１枚取りの場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば２枚取りのような複数取りの場合にも適用することができる。リードフレームの枚数が増えると、金型に密着する部分の面積が1枚の場合に比べて増えるので、離型性が低下する確立は高くなる。そのような場合においても、ここで説明した主要なものは、離型性の向上に効果的である。
【００６１】
このように、本実施の形態１によれば、溶融したモールドレジン１２ｂを硬化させて成形された樹脂封止体１２ｃを下金型３から離型するときに、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂによりそれぞれキャビティ３ａ内およびランナ３ｃ内の樹脂封止体１２ｃを、キャビティ３ａ内の樹脂封止体１２の厚さの、例えば１〜２割程度押し上げて、キャビティ３ａおよびランナ３ｃから樹脂封止体１２ｃを剥離した後（第１回目の押し上げ動作）、プランジャ１４を上昇させる間に樹脂封止体１２ｃを下金型３から完全に剥離させ、その後、プランジャ１４によりカル３ｄ内の樹脂封止体１２ｃを押し上げることにより樹脂封止体１２ｃの全体を斜めに押し上げて、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂの先端部から樹脂封止体１２ｃを剥離する（第２回目の押し上げ動作）。これにより、樹脂封止体１２ｃに欠けを生ずることなく、樹脂封止体１２ｃを下金型３から離型することができる。
【００６２】
さらに、下型エジェクタピン５ａの先端部のエッジに丸い加工またはテーパを施すことにより、樹脂封止体１２ｃからの下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂの離型性を向上させることができる。また、キャビティ３ａのテーパ部３ａ２の表面の粗さを、例えば５μｍ程度と細かくすることにより、下金型３と樹脂封止体１２ｃとの離型性を向上させることができる。
【００６３】
（実施の形態２）
前述した実施の形態１では、複数の半導体チップ１が搭載されたリードフレーム２を樹脂封止する構造の半導体装置のモールド工程について説明した。本実施の形態２では、ＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージに代表されるような複数の半導体チップが表面に搭載され、各半導体チップに対応して裏面に半田ボール等の外部端子が形成される配線基板を樹脂封止するモールド工程について説明する。
【００６４】
本実施の形態２による半導体装置の製造方法（配線基板のモールド工程）について図１４〜図１７を用いて説明する。図１４は配線基板の表面側の一例を示す平面図、図１５は配線基板の裏面側の一例を示す平面図、図１６はモールド後の配線基板の表面側の一例を示す平面図、図１７はＢＧＡパッケージの側面図である。
【００６５】
まず、例えば図１４および図１５に示すような、表面に半導体チップ３１が搭載された単位フレーム３３が複数存在するシングル型の配線基板３２を用意する。この配線基板３２は、例えば配線基板３２の長手方向（ｘ軸方向）を列とし、この列の直交する方向（ｙ軸方向）を行とすると、半導体製品１つ分に該当する単位フレーム３３が５行１列に配置された構成となっている。
【００６６】
配線基板３２は、これに限定されないが、主に、コア材と、このコア材の主面を覆うようにして形成された保護膜と、このコア材の主面と反対側に位置する裏面を覆うようにして形成された保護膜とを有する構成になっており、コア材は、例えばその主面、裏面および内部に配線を有する多層配線構造になっている。コア材の各絶縁層は、例えばガラス繊維にエポキシ系またはポリイミド系の樹脂を含浸させた高弾性樹脂基板で形成されている。コア材の各配線層は、例えば銅を主成分とする金属膜で形成されている。コア材の主面上の保護膜は、主にコア材の最上層に形成された配線を保護する目的で形成されている。
【００６７】
配線基板３２の表面には、半導体チップ３１の端部から単位フレーム３３の端部の間の領域において、図示は省略するが、配線基板３２の各辺に沿って１列の複数のリード電極が配置されている。これらリード電極は、配線基板３２のコア材に形成された複数の最上層配線のそれぞれの一部分で構成され、コア材の主面上の保護膜にそれぞれのリード電極に対応して形成された開口部により露出している。
【００６８】
各単位フレーム３３のチップ搭載領域上には、半導体チップ３１が搭載されており、半導体チップ３１上のパッドと前記リード電極とがワイヤ（金線）３６によって電気的に接続されている。また、列方向に隣接する単位フレーム３３の間のモールドレジンの流入経路となる部分（メタルパターン部３８）には、ランナーブレイク時にモールドレジンが接着しないように、例えば金メッキ処理が施されている。モールド工程の後の切断工程において、このメタルパターン部３８を起点として個々の製品に切り分けられる。配線基板３２の周辺には、配線基板３２の位置決めのための複数の孔３７が設けられている。
【００６９】
配線基板３２の裏面には、複数の裏面パッド電極３９が配置されている。これら裏面パッド電極３９は、配線基板３２のコア材に形成された複数の最下層配線のそれぞれの一部分で構成され、コア材の裏面上の保護膜にそれぞれの裏面パッド電極３９に対応して形成された開口部により露出している。コア材に形成された複数の最上層配線と複数の最下層配線とは、コア材を貫通する複数の貫通孔の内部に形成される配線によってそれぞれ電気的に接続されている。
【００７０】
次に、図１６に示すように、モールディング装置を用いて配線基板３２を樹脂封止体１２ｃによって樹脂封止する。配線基板３２のモールド工程は、前述した実施の形態１において図５〜図１０を用いて説明したモールド工程と同様である。
【００７１】
すなわち、溶融したモールドレジン１２ｂを硬化させて成形された樹脂封止体１２ｃを下金型３から離型するときには、まず、下型エジェクタピン５ａおよびランナエジェクタピン５ｂによりそれぞれキャビティ３ａ内およびランナ３ｃ内の樹脂封止体１２ｃを、例えばキャビティ３ａ内の樹脂封止体１２ｃの厚さの１〜２割程度押し上げ（第１回目の押し上げ動作）、次に、プランジャ１４をカル３ｄ内の樹脂封止体１２ｃに接するまで上昇させ、さらに、プランジャ１４によりカル３ｄ内の樹脂封止体１２ｃを押し上げることにより樹脂封止体１２ｃの全体を斜めに押し上げる（第２回目の押し上げ動作）。第１回目の樹脂封止体１２ｃの押し上げ動作により、下金型３から樹脂封止体１２ｃは離型し、局所的に下金型３と樹脂封止体１２ｃとが密着している箇所があっても、プランジャ１４を上昇させる間に完全に下金型３から樹脂封止体１２ｃは離型する。次の第２回目の樹脂封止体１２ｃの押し上げ動作により、下型エジェクタピン５ａの先端部から樹脂封止体１２ｃを離型させるが、ここで、下金型３から樹脂封止体１２ｃは完全に離型しているので、樹脂封止体１２ｃを欠くことなく、下型エジェクタピン５ａの先端部を離型させることができる。
【００７２】
次に、図１７に示すように、配線基板３２の裏面に半田バンプ４０を形成する。例えば配線基板３２の裏面を上方に向けた状態で、配線基板３２の裏面に設けられた裏面パッド電極３９上に半田ボール４０を搭載し、例えば２４０°程度の温度でリフロー処理を行って、配線基板３２の裏面の裏面パッド電極３９に接合する半田バンプ４０を形成する。なお、ＬＧＡ（Land Grid Array）パッケージのときは、本工程は省略される。
【００７３】
その後、配線基板３２をモールディング装置から取り出し、切断工程で、配線基板３２を所定の位置で切断して個片に切り離し、半導体装置が得られる。製造された半導体装置は、半田バンプ４０によってマザーボードなどに搭載することができる。
【００７４】
なお、前述した実施の形態２では、シングル型のモールド金型を用いて樹脂封止される配線基板３２を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、マトリックス型のモールド金型を用いて樹脂封止される基板にも適用することができる。
【００７５】
図１８に、マトリックス型のモールド金型を用いて樹脂封止した後の配線基板の表面側の平面図の一例を示す。すなわち、モールド工程直後の樹脂封止体４１は、キャビティ部レジン４１ａ、ゲート部レジン４１ｂ、サブランナ部レジン４１ｃ、ランナ部レジン４１ｄ、およびカル部レジン４１ｅが繋がっている。１つのカル部レジン４１ｅには同一方向（図１８では紙面左方向）に２つのランナ部レジン４１ｄが繋がり、１つのランナ部レジン４１ｄには３つのサブランナ部レジン４１ｃが繋がり、さらに、それぞれのサブランナ部レジン４１ｃにはゲート部レジン４１ｂを介してキャビティ部レジン４１ａが繋がっている。
【００７６】
このように、本実施の形態２によれば、前述した実施の形態１で説明したリードフレーム２を樹脂封止するモールド工程と同様に、配線基板３２を樹脂封止するモールド工程にも適用することができて、樹脂封止体１２ｃに欠けを生ずることなく、樹脂封止体１２ｃを下金型３から離型することができる。
【００７７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、半導体チップ等を樹脂封止するモールド工程を含む半導体装置の製造方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  半導体チップ
２  リードフレーム
３  下金型
３ａ  キャビティ
３ａ１  底面部
３ａ２  テーパ部
３ｂ  ゲート
３ｃ  ランナ
３ｄ  カル
３ｅ  サブランナ
４  上金型
５ａ  下型エジェクタピン
５ｂ  ランナエジェクタピン
６  下型エジェクタプレート
７  下型圧縮バネ
８  下型エジェクタロッド
９  第１のモータ
１２ａ  タブレット
１２ｂ  モールドレジン
１２ｃ  樹脂封止体
１３  ポット
１４  プランジャ
１５  第２のモータ
１６  上型エジェクタピン
１７  上型エジェクタロッド
１８  上型エジェクタプレート
１９  上型圧縮バネ
２０  単位フレーム
２１  ダイパッド
２２  リード
２３  ワイヤ
２４  孔
３１  半導体チップ
３２  配線基板
３３  単位フレーム
３６  ワイヤ
３７  孔
３８  メタルパターン部
３９  裏面パッド電極
４０  半田バンプ
４１  樹脂封止体
４１ａ  キャビティ部レジン
４１ｂ  ゲート部レジン
４１ｃ  サブランナ部レジン
４１ｄ  ランナ部レジン
４１ｅ  カル部レジン
【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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【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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