(57)【要約】【課題】ベースに透光性キャップを封止する際、キャップの封止側に異物が付着していると、封止後にこれを除去することができない。特にこれが導電性の物質である場合には、不要な電気的接触を誘発し、リークやショートなどの不具合を引き起こす原因となった。【解決手段】キャップクリーナ部９の位置決めブロック２２に透光性キャップ５が搭載されて位置決めが行われた後、エア導入口２５から高圧エアを送り込むと、ノズル２４に形成された複数個の噴射口２８から透光性キャップ５に向け高圧エアが噴射される。噴射口２８は、透光性キャップ５の表面すべてに高圧エアが行き渡るように等間隔で１４個形成されている。噴射された高圧エアは、透光性キャップ５の表面に付着している塵埃などの異物を除去する。また、高圧エアの噴射と同時にエア排出口２７から吸引を行う。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂製のベース部材のキャビティ部に半導体素子を収容し、該キャビティ部を透光性キャップで封止してなる半導体装置の製造方法において、
リードフレームに一体的に並設した適宜数の合成樹脂製の前記ベース部材の各キャビティ部の周縁面に、紫外線硬化型封止剤を塗布する封止剤塗布工程と、
封止前の透光性キャップの封止面に高圧気体を吹き付けて該透光性キャップに付着した微小異物を除去する異物除去工程と、
前記キャビティ部の周縁面の所定位置に前記透光性キャップを載置するキャップ搭載工程と、
前記透光性キャップが載置されたリードフレームに紫外線を照射し、前記紫外線硬化型封止剤を硬化させて、該透光性キャップを封止する紫外線照射工程からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記異物除去工程が、
前記透光性キャップが載置されたリードフレームを位置決め固定する位置決め工程と、
前記位置決めされたリードフレームの前記透光性キャップの封止面側から前記高圧気体を吹き付けて該透光性キャップに付着した微小異物を吹き飛ばす工程と、
前記吹き飛ばされた微小異物を真空吸引する吸引工程によって構成され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。
【請求項３】
前記異物除去工程において、清浄な高圧気体を噴出して前記微小異物を除去することを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
熱硬化性合成樹脂製のベース部材のキャビティ部に半導体素子を収容し、該キャビティ部を透光性キャップで封止してなる半導体装置の製造装置において、
一体的に並設した適宜数の合成樹脂製の前記ベース部材を備えたリードフレームを毎葉に供給する供給手段と、
前記供給されたリードフレームに並設される前記ベース部材の各キャビティ部の周縁面に、紫外線硬化型封止剤を塗布する封止剤塗布手段と、
透光性キャップの封止面に高圧気体を噴射して該透光性キャップの封止面に付着した微小異物を除去する異物除去手段と、
前記キャビティ部の周縁面の所定位置に前記透光性キャップを載置するキャップ載置手段と、
前記透光性キャップが載置されたリードフレームに紫外線を照射して前記紫外線硬化型封止剤を硬化させ該透光性キャップを封止する紫外線照射手段と、
前記透光性キャップで封止されたリードフレームを所定の収容体に収容させる収容手段と、
前記供給手段によって供給されたリードフレームを前記封止剤塗布手段から収容手段まで搬送する搬送手段とからなることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項５】
前記異物除去手段が、
内部に中空刳抜空間が形成されるとともに、上面から前記刳抜空間まで貫通するよう穿設された空気吹出孔と、任意の面から前記刳抜空間まで貫通するよう穿設された空気注入孔を有してなる基台部と、
前記中空刳抜空間内に設置され、前記空気注入孔を介して吹き込まれる前記高圧空気を前記空気吹出孔に向けて噴出するノズル体と、
前記基台の上面に設置され、前記透光性キャップが前記空気吹出孔と当接する位置で前記リードフレームの位置決め固定を行う位置決め手段とによって構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項６】
前記刳抜空間に向けて貫通する空気吸引孔が前記基台部の任意の面から穿設され、前記ノズル体が前記高圧空気を前記空気吹出孔に向けて噴出すると同時に、前記吸引孔から前記刳抜空間内の空気を吸引する吸引手段を設けることを特徴とする、請求項５に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項７】
前記異物除去手段において用いられる高圧気体が、清浄な気体であることを特徴とする請求項４ないし請求項６に記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＣＤイメージセンサ用半導体装置の製造方法及び製造装置に関し、特に透明プラスティック製やガラス製の透光性キャップを用いて封止してなるＣＣＤイメージセンサ用半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の半導体装置の製造については、例えば特開昭５９−１１２６３５公報「半導体装置用セラミックパッケージの製造方法」に記載された技術や、特開昭６１−１６１７５３号公報「半導体装置の製造方法」に記載された技術に代表される製造方法が一般的に用いられている。以下この２件の従来技術について簡潔に説明する。
【０００３】
特開昭５９−１１２６３５号公報に記載された技術においては、まず低温で融解する結晶化ガラス粉末に有機バインダと溶剤とを加えたペーストをセラミックベース上に印刷し、溶剤と有機バインダとを飛ばした後に加熱、グレースする。これをリードフレームの内部リード結晶化ガラスの面上に載せ、約４５０℃に加熱してガラスを融解させた後、治具で位置決めを行い内部残留歪みによる変形や位置ズレを防止しながら固化させ、リードをベース面上に精度よく固着させる。このとき、結晶化によってガラスの融点が初期の融解時よりも上昇する。最後にベースに素子を載せて結線し、低融点ガラスを用いてキャップにより気密封入している。
【０００４】
これに対して特開昭６１−１６１７５３号公報に記載された技術においては、透光性キャップとセラミックフレームとを第１のガラスで固着する。続いてセラミック基板の略中央の細長いキャビティを除く部分に封止材料となる第２のガラスを形成し、その後外部リードを取り付け、さらに半導体素子の固着及び金属細線の配線を行うことで素子基板を得ている。キャップとフレームとを固着したキャップ・フレームと素子基板とをガラスを用いてキャップにより封止している構造である。
【０００５】
さらに、特開２０００−３１３１１号公報「半導体装置とその製造方法及びその製造装置」に記載された技術においては、半導体素子を収容するキャビティ部を備えた合成樹脂製のベース部材のキャビティ部周縁面を、合成樹脂製またはガラス製の透光性キャップで封止する構成が採られている。これにより、前に説明した２つの方法よりも安価な素材を用い、かつ製造工程を簡便化して生産コストの低減を図る半導体装置の製造方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の半導体装置の製造方法では、セラミックベースもしくは樹脂ベース上に透光性キャップを封止してなる構造であるため、セラミックベースもしくは樹脂ベースに透光性キャップを封止する際、透光性キャップの封止側に異物が付着していると、封止後にこれを除去することができなくなってしまう。異物の大きさはだいたい１０〜１００μｍ程度であり、特にこれが導電性を有する物質であった場合には、不要な電気的接触を誘発し、リークやショートなどの不具合を引き起こす原因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような課題を解消し、半導体素子を収容するキャビティ部を備えた合成樹脂製のベース部材と透光性キャップとを封止材料を用いて封止する半導体素子の製造において、透光性キャップの封止剤側表面の異物を除去する工程を設けることによって、キャビティ内に異物が混入したまま封止されてしまう不具合を防止し、歩留まりに優れた半導体製造を実現する製造方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を鑑み、合成樹脂製のベース部材のキャビティ部に半導体素子を収容し、該キャビティ部を透光性キャップで封止してなる半導体装置の製造方法において、リードフレームに一体的に並設した適宜数の合成樹脂製の前記ベース部材の各キャビティ部の周縁面に、紫外線硬化型封止剤を塗布する封止剤塗布工程と、透光性キャップに高圧気体を吹き付けて付着した微小異物を除去する異物除去工程と、前記キャビティ部の周縁面の所定位置に前記透光性キャップを載置するキャップ搭載工程と、前記透光性キャップが載置されたリードフレームに紫外線を照射し、前記紫外線硬化型封止剤を硬化させて該透光性キャップを封止する紫外線照射工程からなることを特徴としている。
【０００９】
続いて、本発明の製造方法の第二の態様では、上述の工程における前記異物除去工程が、さらに前記透光性キャップが載置されたリードフレームを位置決め固定する位置決め工程と、前記位置決めされたリードフレームの前記透光性キャップの封止面側から前記高圧気体を吹き付けて該透光性キャップに付着した微小異物を吹き飛ばす工程と、前記吹き飛ばされた微小異物を真空吸引する吸引工程によって構成されることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の製造方法の第三の態様では、前記異物除去工程において、清浄な高圧気体を噴出して前記微小異物を除去することを特徴としている。
【００１１】
また、熱硬化性合成樹脂製のベース部材のキャビティ部に半導体素子を収容し、該キャビティ部を透光性キャップで封止してなる半導体装置の製造装置において、一体的に並設した適宜数の合成樹脂製の前記ベース部材を備えたリードフレームを毎葉に供給する供給手段と、前記供給されたリードフレームに並設される前記ベース部材の各キャビティ部の周縁面に、紫外線硬化型封止剤を塗布する封止剤塗布手段と、透光性キャップに高圧気体を噴射して付着した微小異物を除去する異物除去手段と、前記キャビティ部の周縁面の所定位置に前記透光性キャップを載置するキャップ載置手段と、前記透光性キャップが載置されたリードフレームに紫外線を照射し前記紫外線硬化型封止剤を硬化させ該透光性キャップを封止する紫外線照射手段と、前記透光性キャップで封止されたリードフレームを所定の収容体に収容させる収容手段と、前記供給手段によって供給されたリードフレームを前記封止剤塗布手段から収容手段まで搬送する搬送手段により構成されることを特徴としている。
【００１２】
続いて、本発明の製造装置の第二の態様では、上述の第一の態様に加えてさらに、前記異物除去手段が、内部に中空刳抜空間が形成されるとともに、上面から前記刳抜空間まで貫通するよう穿設された空気吹出孔と、任意の面から前記刳抜空間まで貫通するよう穿設された空気注入孔を有してなる基台部と、前記中空刳抜空間内に設置され、前記空気注入孔を介して吹き込まれる前記高圧空気を前記空気吹出孔に向けて噴出するノズル体と、前記基台の上面に設置され、前記透光性キャップが前記空気吹出孔と当接する位置で前記リードフレームの位置決め固定を行う位置決め手段とにより構成されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の製造装置の第三の態様では、第二の態様に加えてさらに前記刳抜空間に向けて貫通する空気吸引孔が前記基台部の任意の面から穿設され、前記ノズル体が前記高圧空気を前記空気吹出孔に向けて噴出すると同時に、前記吸引孔から前記刳抜空間内の空気を吸引する吸引手段を構成したことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の製造装置の第四の態様では、第一ないし第三のいずれの態様に加えて、前記異物除去手段において用いられる高圧気体が、清浄な気体であることを特徴としている。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−３１３１１号公報
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明のＣＣＤイメージセンサ用半導体装置の製造装置によって製造される半導体装置１と透光性キャップ５を示す斜視図である。半導体装置１は、リードフレーム２上に熱硬化性樹脂によってパッケージ３が形成された構成となっている。このパッケージ３には、ＣＣＤ等の固体撮像素子からなる半導体素子ペレット４が搭載され、金属細線によってリードに電気的に接続されている。またこのパッケージ３は上面が開口されており、この開口部分を透光性キャップ５で、例えば紫外線硬化樹脂のような接着剤を用いて接着・封止することにより一つのユニットが構成されている。
【００１７】
図２は、このユニット構成の半導体装置１をリードフレーム２によって複数個連結させたもの（以下リードフレーム構体６と称す）を示す斜視図である。リードフレーム構体６は、後述するマガジンケース内に複数個収納されている。
【００１８】
図３及び図４は、本発明の実施形態における半導体装置１の製造装置の平面図及び正面図である。製造装置は、上述したリードフレーム構体６を枚葉に所定の位置へ供給するローダ部７、リードフレーム構体６上の半導体装置１に対して、封止剤である紫外線硬化樹脂を所定量塗布するディスペンサ部８、透光性キャップ５の洗浄を行うキャップクリーナ部９、所定の位置に位置決めされた透光性キャップ５を半導体装置１のキャビティ部上面へ搭載するキャップ搭載部１０、半導体装置に所定の紫外線光量を与えて紫外線硬化樹脂を硬化させ、透光性キャップ５を接着させるＵＶ（紫外線）照射部１１、透光性キャップ５によって封止された半導体装置１を所定のマガジンへ収納するアンローダ部１２、ローダ部７からアンローダ部１２までリードフレーム構体６を搬送する搬送部１３、そして装置全体を制御する制御部１４から構成されている。
【００１９】
最初に、ローダ部７のエレベータユニット１５に、リードフレーム構体６が収納されているマガジンが供給される。続いて装置起動指示が制御部１４より出力されると、マガジンは空圧アクチュエータにより駆動するチャックによって把持され、ＮＣモータの駆動によってパスラインへ移動する。パスラインまで移動するとチャックは一旦停止し、マガジンはその高さで保持される。その後プッシャユニット１６によりリードフレーム構体６が押し出される。押し出されたリードフレーム構体６は、続いて搬送部１３によりディスペンサ部８直下まで引き出される。全てのリードフレーム構体６を供給し終えると、空マガジンはエレベータユニット１５によって排出位置まで移動して排出され、制御部１４は次マガジンの供給を促す指示を出力し、これに応じてエレベータユニット１５は次に供給されるべきマガジンの把持を行うために移動を開始して、上述した一連の動作を繰り返す。
【００２０】
ディスペンサ部８では、搬送部１３により直下に搬送されたリードフレーム構体６に対して、搬送部１３の塗布保持ユニット１７が「位置決め」「リードフレームの下面受け（以下下面受けと称す）」「リードフレームの上面クランプ（以下上面クランプと称す）」を行う。
【００２１】
続いてディスペンサ部８は「位置決め」「下面受け」「上面クランプ」されたリードフレーム構体６上の半導体装置１に対し、紫外線硬化樹脂を上面側に塗布する。この塗布工程は、塗布ヘッド１８の上下動作と、ｘ方向（図３における装置左右方向）移動テーブル及びｙ方向（図３における装置上下方向）移動テーブルを微動に動作させ、任意のタイミングでディスペンサコントローラを制御し、定量的に紫外線硬化樹脂を塗布することにより行われる。また本実施形態では、半導体装置１の上面に紫外線硬化樹脂をオーバルに塗布し、これに４カ所のスリットを形成している。これは透光性キャップ５を封止したとき、中に残る空気泡をここから逃がすためのものであり、透光性キャップ５を封止すると、このスリットは埋まってキャビティ部が密閉される。塗布工程が終了した半導体装置１は、塗布保持ユニット１７による「上面クランプ」「下面受け」「位置決め」が解除され、搬送部１３によってキャップ搭載部１０の直下まで搬送される。
【００２２】
紫外線硬化樹脂の塗布が終了したリードフレーム構体６は、搬送部１３の搭載保持ユニット２４によって「位置決め」「下面受け」「上面クランプ」が行われる。
【００２３】
続いて図５に示すとおり、キャップ搭載部１０のキャップ供給ユニット１９により、透光性キャップ５が位置決めユニット２０へ供給されて位置決めが行われる。位置決めされた透光性キャップ５は、この状態のままキャップクリーナ部９において、封止面側に付着した粉塵など異物の除去処理が行われる。異物除去後、透光性キャップ５はキャップ搭載部１０によりリードフレーム構体６上の半導体装置１の上面に搭載される。キャップ搭載部１０は、リードフレーム構体６に対して透光性キャップ５を２個ずつ積載していき、搭載保持ユニット２４による「位置決め」「透光性キャップ５の供給」「位置決め」「異物の除去」「搭載」「リードフレーム６の搬送」という５つのステップを繰り返すことにより、リードフレーム構体６に連結された半導体装置１上へ透光性キャップ５を積載する。全ての半導体装置１へ透光性キャップ５が搭載された時点で、搭載保持ユニットによるリードフレーム構体６の「上面クランプ」「下面受け」「位置決め」が順に解除され、透光性キャップ５の搭載が完了したリードフレーム構体は搬送部１３によってＵＶ照射部１１の直下まで搬送される。
【００２４】
ＵＶ照射部１１では紫外線照射が行われ、塗布された紫外線硬化樹脂が硬化し、透光性キャップ５が半導体装置１の上面で固着（接着）される。その際、紫外線の照射光量が搬送部１３の定速搬送速度によって積算されており、異常が発生すると本装置は停止し、アラームコールが出力される。
【００２５】
紫外線照射が終了すると、リードフレーム構体６は搬送部１３により搬送され、アンローダ部１２に用意されている空マガジン内に収納される。収納処理が終わると、空マガジンはエレベータユニット２１によって排出位置まで移動して排出され、制御部１４は次マガジンの供給を促す。全てのリードフレーム構体６を供給し終えると、空マガジンはエレベータユニット２１によって排出位置まで移動して排出され、制御部１４は次マガジンの供給を促す。
【００２６】
製造装置中の搬送部１３を構成する搬送ユニット１３ａ〜１３ｄの動作は、その前後に設けられた各搬送ユニットの動作完了と連動している。まず搬送ユニット１３ａは、ローダ部７から押し出されたリードフレーム構体６をディスペンサ部８の直下へ搬送するが、この際のローダ部７における押出し動作の完了と、ディスペンサ部８における直前のリードフレーム構体６上の半導体装置１に対して、紫外線硬化樹脂の塗布する動作の完了は連動している。
【００２７】
搬送ユニット１３ｂは、ディスペンサ部８における紫外線硬化樹脂の塗布処理完了後に、キャップ搭載部１０直下へリードフレーム構体６を搬送するが、この際のディスペンサ部８における塗布動作の完了と、直前の半導体装置１がキャップ搭載部１０で透光性キャップ５を搭載される動作の完了は連動している。
【００２８】
同様に搬送ユニット１３ｃは、リードフレーム構体６上の半導体装置１へ透光性キャップ５の搭載処理が完了した後に、ＵＶ照射部１１のＵＶランプ直下を定速で搬送するが、この際の透光性キャップ５の搭載動作完了と、直前の半導体装置１がＵＶ照射部１１において紫外線を照射される動作の完了とは連動している。更に搬送ユニット１３ｄは、所定の紫外線光量が与えられて紫外線硬化樹脂が硬化し、透光性キャップが接着された後、アンローダ部１２の収納位置までリードフレーム構体を搬送するが、この際の紫外線照射動作の完了と、直前のリードフレーム構体６がアンローダ部１２のマガジンに収納される動作の完了は連動している。
【００２９】
図６はキャップクリーナ部９の詳細な構成を示す分解斜視図であり、図７はそのＡ−Ａ断面図、図８はＢ−Ｂ断面図である。
【００３０】
キャップクリーナ部９は、ベースブロック２２、透光性キャップ５をリードフレーム構体６上のケースの所定位置に搭載するための位置決めブロック２３、高圧エアを噴射するノズル２４によって構成されている。
【００３１】
位置決めブロック２３は内部がくり抜かれており、中には先端に噴射口２８が複数個形成されたノズル２４が設置されている。また位置決めブロック２３にはブロー用のエア導入口２５が設けられ、ノズル２４のエア導入口２６と繋げられている。さらにベースブロック２２には、バキューム用のエア排出口２７が設けられている。
【００３２】
キャップクリーナ部９の位置決めブロック２２に透光性キャップ５が搭載されて位置決めが行われた後、エア導入口２５から高圧エアを送り込むと、ノズル２４に形成された複数個の噴射口２８から透光性キャップ５に向け高圧エアが噴射される。本実施形態では２．０ｋｍ／ｃｍ２  の圧力を用い、噴射口２８の口径はφ０．５で、これが３ｍｍ間隔で１４個形成されている。これは、透光性キャップ５の表面すべてに高圧エアを行き渡らせるような構成とするためである。噴射された高圧エアは、透光性キャップ５の表面に付着している塵埃などの異物を除去する。また、高圧エアの噴射と同時にエア排出口２７から吸引を行う。こうしてベースブロック２２内空間の空気を強制排出させることにより、透光性キャップ５の表面から除去された異物の再付着が防がれるとともに、高圧エアの噴射効果も高められる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明してきたとおり、本発明によれば、半導体装置の製造装置内に、半導体素子を収容するキャビティ部を設けた合成樹脂製ベース部材を封止するのに用いる透光性キャップ封止面上の異物を除去するキャップクリーナ部を設けることにより、透光性キャップ上の異物を除去することができるという効果を奏する。
【００３４】
また、ベースブロック内空間の空気を強制的に排出させることにより、高圧エアの効果を増幅させるとともに、除去した異物を吸引して再付着を防ぐことができる。これにより製品の歩留まりが向上し、生産性が飛躍的に改善されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における半導体装置及び透光性キャップの構成を示す斜視図である。
【図２】半導体装置を複数個連結させたリードフレーム構体を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における半導体装置の製造装置の全体構成を示す平面図である。
【図４】同じく製造装置の正面図である。
【図５】製造装置中におけるキャップ搭載部の動作を示す外観斜視図である。
【図６】キャップクリーナ部の詳細な構成を示す分解斜視図である。
【図７】キャップクリーナ部のＡ−Ａ‘断面図である。
【図８】キャップクリーナ部のＢ−Ｂ‘断面図である。
【符号の説明】
１    半導体装置
２    リードフレーム
３    パッケージ
４    半導体素子ペレット
５    透光性キャップ
６    リードフレーム構体
７    ローダ部
８    ディスペンサ部
９    キャップクリーナ部
１０    キャップ搭載部
１１    ＵＶ照射部
１２    アンローダ部
１３    搬送部
１４    制御部
１５    エレベータユニット（ローダ部側）
１６    プッシャユニット
１７    塗布保持ユニット
１８    塗布ヘッド
１９    キャップ供給ユニット
２０    位置決めユニット
２１    エレベータユニット（アンローダ部側）
２２    ベースブロック
２３    位置決めブロック
２４    ノズル
２５    エア導入口（位置決めブロック側）
２６    エア導入口（ノズル側）
２７    エア排出口
２８    噴射口
【図１】
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【図２】
2005026376.tif 000004
【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】
2005026376.tif 000009
【図８】
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