(57)【要約】【課題】  リードフレームに搭載した半導体チップの樹脂封止後に、樹脂片がモールド金型のスルーゲート内に残ることを確実に防止する。【解決手段】  マトリクス配列された複数の半導体チップ８とほぼ同じ位置にそれぞれキャビティーが形成されかつそれらのキャビティー同士間にスルーゲートが形成された上金型および下金型からなるモールド金型によって挟持された状態で、予め加熱溶融された樹脂が、前記モールド金型内のゲートを通って所定のキャビティーに加圧・注入されるとともに、そのキャビティーから前記スルーゲートを通って他のキャビティーに加圧・注入されて固化することにより、各半導体チップと共に封止されるリードフレーム１であって、前記スルーゲート内に位置しかつそのスルーゲートに充填した前記樹脂によって外周全体から包み込まれる突起部４を備えている。【選択図】  図１
2005209946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス配列された複数の半導体チップとほぼ同じ位置にそれぞれキャビティーが形成されかつそれらのキャビティー同士間にスルーゲートが形成された上金型と下金型とからなるモールド金型内に、各半導体チップを搭載したリードフレームを配置してその上金型と下金型とによって挟持し、予め加熱溶融された樹脂を、前記モールド金型内のゲートを通して所定のキャビティーに加圧・注入するとともにそのキャビティーから前記スルーゲートを通して他のキャビティーに加圧・注入して固化させることにより、各半導体チップを前記リードフレームと共に封止する半導体装置の製造方法において、
前記スルーゲート内に位置する被包持部を前記リードフレームに予め設けておき、そのスルーゲートに充填した前記樹脂によって前記被包持部を外周全体から包み込んだ状態でその樹脂を固化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
マトリクス配列された複数の半導体チップとほぼ同じ位置にそれぞれキャビティーが形成されかつそれらのキャビティー同士間にスルーゲートが形成された上金型および下金型からなるモールド金型によって挟持された状態で、予め加熱溶融された樹脂が、前記モールド金型内のゲートを通って所定のキャビティーに加圧・注入されるとともに、そのキャビティーから前記スルーゲートを通って他のキャビティーに加圧・注入されて固化することにより、各半導体チップと共に封止されるリードフレームにおいて、
前記スルーゲート内に位置しかつそのスルーゲートに充填した前記樹脂によって外周全体から包み込まれる被包持部を備えていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項３】
前記被包持部が、前記スルーゲート内に突出した突起部と、前記スルーゲート内を横切るように形成されかつ前記リードフレームの上面側の樹脂と下面側の樹脂とを一体化させるように開口した切り欠き部を有する繋ぎ部との少なくともいずれかによって構成されている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もしくは請求項２に記載のリードフレーム。
【請求項４】
マトリクス配列された複数の半導体チップとほぼ同じ位置にそれぞれキャビティーが形成されかつそれらのキャビティー同士間にスルーゲートが形成された上金型と下金型とからなり、各半導体チップを搭載したリードフレームをその上金型と下金型とによって挟持し、予め加熱溶融された樹脂を、ゲートを通して所定のキャビティーに加圧・注入するとともにそのキャビティーから前記スルーゲートを通して他のキャビティーに加圧・注入して固化させることにより、各半導体チップを前記リードフレームと共に封止するモールド金型において、
前記上金型と下金型との前記スルーゲートに対応する部分に、前記リードフレームの上面側および下面側の両方に窪んで空間を形成する彫り込み部が形成されていることを特徴とするモールド金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂を用いて半導体チップを封止する半導体装置の製造方法、その半導体チップを搭載するリードフレーム、およびその半導体チップをリードフレームと共に樹脂によって封止するモールド金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂封止型半導体装置は、半導体チップをリードフレーム上にマトリックス配列し、これをモールド金型内に配置して樹脂を注入することにより製造される。これを簡単に説明すると、図６において符号１００は全体としてリードフレームを示し、その所定位置に半導体チップ１０１がマトリックス配列されて搭載されている。その半導体チップ１０１をリードフレーム１００と共に樹脂によって封止するためのモールド金型１０２は上金型１０３および下金型１０４を有し、マトリックス配列された半導体チップ１０１に対応する箇所に所定の容積および形状の空間であるキャビティー１０５を形成するように構成されている。加熱溶融させた樹脂１０６を最初に充填されるキャビティー１０５に対応してゲート１０７が形成されており、またこの第１番目のキャビティー１０５と他のキャビティー１０５との間、および他のキャビティー１０５同士の間には、スルーゲート１０８が形成されている。そのスルーゲート１０８は、図６に示すように、下金型１０４の一部をリードフレーム１００の下面から離隔させるようにして形成されたものであり、これに対して上金型１０３はリードフレーム１００の上面に密着している。
【０００３】
したがって加熱溶融させた樹脂１０６は、ゲート１０７から第１番目のキャビティー１０５に充填され、さらにその第１番目のキャビティー１０５からスルーゲート１０８を通って他のキャビティー１０５に流れ込み、最終的には全てのキャビティー１０５に樹脂１０６が充填され、その結果、半導体チップ１０１がリードフレーム１００と共に樹脂１０６によって包み込まれて封止される。その後、図７に示すように、先ず、下金型１０４が相対的に下降して型開きし、樹脂封止された半導体装置（リードフレーム１００）はエジェクターピン１０９によって下金型１０４から離型される。そのエジェクターピン１０９は、図７に示す例では、下金型１０４に設けられており、そのエジェクト位置は、キャビティー部やスルーゲート部あるいはリードフレーム１００などの適宜の位置となっている。また一方、リードフレーム１００における前記スルーゲート１０８に対応する箇所の形状は、樹脂１０６の流路を確保するために、図８に示すように、スルーゲート１０８の幅Ｗ8 より幾分広い幅Ｗ1 で、かつ直線的な開口部として構成されている。
【０００４】
なお、従来、スルーゲートの下金型面を梨地面に形成することにより、離型時にエジェクターピンの先端に樹脂が貼り付き難くなるように構成した半導体装置の製造方法が、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２００７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、昨今、樹脂封止半導体装置には、外装メッキの鉛（Ｐｂ）フリー化などが進められ、それに伴って、実装条件（特にリフロー温度の高温化等）が厳しくなり、それに対応すべく高耐熱性（高耐吸湿リフロークラック性）が求められている。その対応策として、高密着型のモールド樹脂を採用する等の手法が採られている。
【０００６】
しかしながら、高密着型樹脂を使用すると、モールド後の離型性等の点で作業性が損なわれる問題が生じている。具体的に説明すると、型開き後にエジェクターピン１０９で離型させる場合、そのエジェクターピン１０９が全ての箇所に設けられているわけではないので、エジェクターピン１０９によって押される箇所と、押されない箇所とが生じる。これに対して上記のような高密着型樹脂を使用した場合には、金型に対する密着力が大きいために、エジェクターピン１０９によって直接は押されない箇所が、エジェクターピン１０９によって直接押される箇所に対して遅れて離型する。その結果、リードフレーム１００に歪みもしくは撓み等の変形が生じ、特にスルーゲート１０８によって生じるランナー部に割れが生じやすい。前述したように、リードフレーム１００のスルーゲート１０８に対応する部分は、スルーゲート１０８の幅Ｗ8 より幾分広く開口しているので、そのスルーゲート１０８でのランナーは、固化した樹脂１０６のみからなる細い部分であるから、割れが生じることによりその破片がモールド金型１０２の内部に残ってしまい、図７に示すように、その破片Ｃがスルーゲート１０８の内部に残った場合には、スルーゲート１０８の詰まりの要因となり、再度のモールド作業に支障を来す問題があった。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、樹脂封止型半導体装置を製造するにあたり、スルーゲート内に樹脂の破片が残ったり、それに伴ってスルーゲートの詰まりが生じるなどの事態を未然に回避することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、マトリクス配列された複数の半導体チップとほぼ同じ位置にそれぞれキャビティーが形成されかつそれらのキャビティー同士間にスルーゲートが形成された上金型と下金型とからなるモールド金型内に、各半導体チップを搭載したリードフレームを配置してその上金型と下金型とによって挟持し、予め加熱溶融された樹脂を、前記モールド金型内のゲートを通して所定のキャビティーに加圧・注入するとともにそのキャビティーから前記スルーゲートを通して他のキャビティーに加圧・注入して固化させることにより、各半導体チップを前記リードフレームと共に封止する半導体装置の製造方法において、前記スルーゲート内に位置する被包持部を前記リードフレームに予め設けておき、そのスルーゲートに充填した前記樹脂によって前記被包持部を外周全体から包み込んだ状態でその樹脂を固化させることを特徴とする方法である。
【０００９】
また、請求項２の発明は、マトリクス配列された複数の半導体チップとほぼ同じ位置にそれぞれキャビティーが形成されかつそれらのキャビティー同士間にスルーゲートが形成された上金型および下金型からなるモールド金型によって挟持された状態で、予め加熱溶融された樹脂が、前記モールド金型内のゲートを通って所定のキャビティーに加圧・注入されるとともに、そのキャビティーから前記スルーゲートを通って他のキャビティーに加圧・注入されて固化することにより、各半導体チップと共に封止されるリードフレームにおいて、前記スルーゲート内に位置しかつそのスルーゲートに充填した前記樹脂によって外周全体から包み込まれる被包持部を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
それらの被包持部は、請求項３に記載されているように、前記スルーゲート内に突出した突起部と、前記スルーゲート内を横切るように形成されかつ前記リードフレームの上面側の樹脂と下面側の樹脂とを一体化させるように開口した切り欠き部を有する繋ぎ部との少なくともいずれかによって構成することができる。
【００１１】
さらに、請求項４の発明は、マトリクス配列された複数の半導体チップとほぼ同じ位置にそれぞれキャビティーが形成されかつそれらのキャビティー同士間にスルーゲートが形成された上金型と下金型とからなり、各半導体チップを搭載したリードフレームをその上金型と下金型とによって挟持し、予め加熱溶融された樹脂を、ゲートを通して所定のキャビティーに加圧・注入するとともにそのキャビティーから前記スルーゲートを通して他のキャビティーに加圧・注入して固化させることにより、各半導体チップを前記リードフレームと共に封止するモールド金型において、前記上金型と下金型との前記スルーゲートに対応する部分に、前記リードフレームの上面側および下面側の両方に窪んで空間を形成する彫り込み部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の方法の発明によれば、半導体チップを搭載したリードフレームを挟み込んで型閉じしたモールド金型内に加熱溶融した樹脂を注入すると、ゲートおよびスルーゲートを通って各キャビティーに樹脂が流入して充填される。その場合、スルーゲートの内部においては、リードフレームに形成されている被包持部を樹脂が包み込んで固化する。型開き後、離型する際に、エジェクターピンなどによる押圧箇所が散在することによってリードフレームに撓みや歪みなどの変形が生じ、それに伴ってスルーゲートの部分で形成された細いランナーに割れが生じても、その内部にリードフレームと一体の被包持部を包み込んでいるので、その被包持部によるいわゆるアンカー効果（投錨効果）によってランナーを形成している樹脂（もしくは樹脂片）がリードフレームに保持されたままとなり、その結果、スルーゲート内への樹脂残りが生じず、再度のモールディングの際にスルーゲートで樹脂が詰まるなどの支障を未然に防止することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明のリードフレームによれば、スルーゲートに充填された樹脂によって外周の全体から包み込まれる被包持部が一体に形成されているので、型開き後の離型時にリードフレームに撓みや歪みなどの変形が生じ、それに伴ってスルーゲートの部分で形成された細いランナーに割れが生じても、その内部にリードフレームと一体の被包持部を包み込んでいるので、その被包持部によるいわゆるアンカー効果（投錨効果）によってランナーを形成している樹脂（もしくは樹脂片）がリードフレームに保持されたままとなり、その結果、スルーゲート内への樹脂残りが生じず、再度のモールディングの際にスルーゲートで樹脂が詰まるなどの支障を未然に防止することができる。
【００１４】
さらに、請求項３の発明によれば、リードフレームの一部の形状を僅か変更することによって、上述したスルーゲートへの樹脂残りやそれに起因するスルーゲートの詰まりを確実に防止することができる。
【００１５】
そして、請求項４の発明によれば、モールド金型に注入した樹脂が、スルーゲートの部分で、リードフレームの上面側と下面側との両方に充填された状態となり、上記の被包持部などのリードフレームの一部を包み込むことができるので、樹脂の固化後の離型の際にリードフレームが歪む等のことがあっても、スルーゲートで形成されるランナーの割れによる金型内への樹脂残りを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。この発明に係るリードフレーム１は、図１および図２に示すように、モールディング時にスルーゲートとなるパスを形成するように互いに離隔して対向する一対のリード部２，３に、パスとなる離隔部分に突出したそれぞれ左右一対の突起部４を有している。この突起部４がこの発明の被包持部に相当している。なお、図２は、図１に示すII部を拡大した図である。
【００１７】
図３は、この発明に係る半導体装置を製造する具体例を示し、モールド金型５は上金型６と下金型７とで構成され、その上金型６と下金型７とによって複数の半導体チップ８などを搭載したリードフレーム１が挟持されている。また、この上金型６と下金型７とによって、いわゆるマトリクス配列（一定の間隔で縦横に並んだ状態）された各半導体チップ８とほぼ同じ位置に第１キャビティー９および第２キャビティー１０が形成され、それらのキャビティー９，１０同士間、および第２キャビティー１０同士間にスルーゲート１１が形成されている。このスルーゲート１１は、リードフレーム１の上面側と下面側との両方に樹脂が充填されるように構成されており、具体的には、上金型６と下金型７とのスルーゲート１１に対応する部分が、上下両方に窪むように彫り込み１２が形成されている。
【００１８】
この発明においても、半導体チップ８の樹脂封止は、半導体チップ８をリードフレーム１にマトリックス状に搭載し、これをモールド金型５の内部にセットして型閉じし、その状態で加熱溶融させた樹脂１３をモールド金型５の内部に注入することによりおこなわれる。その状態を図３に示してあり、各半導体チップ８は、上下の金型６，７によって形成されたキャビティー９，１０の内部に保持されており、これに対して突起部４はスルーゲート１１の内部に位置している。この状態で、加熱溶融した樹脂１３をモールド金型５の内部に加圧・注入すると、ゲート１４を通って第１のキャビティー９に樹脂１３が流入し、その第１のキャビティー９に充満した後に、スルーゲート１１を通って他のキャビティー１０に順次流入して充満する。
【００１９】
このような過程で、スルーゲート１１の内部に充填された樹脂１３は、前記彫り込み１２が形成されていることにより、突起部４の上下両面側（リードフレーム１の上下両面側）を埋めた状態となる。すなわち、突起部４がその外周全体から樹脂１３によって包み込まれる。その状態を図４に示してある。
【００２０】
各キャビティー９，１０およびスルーゲート１１に充填された樹脂１３が固化した後、モールド金型５が型開きされ、エジェクターピン１５によってリードフレーム１（樹脂封止された半導体装置）が離型される。その状態を図４に示してあり、ここに示す例では、下金型７に設けられたエジェクターピン１５が、リードフレーム１を下金型７から突き上げて離型させる。その場合、前記樹脂として高密着型のものが使用されていることにより、エジェクターピン１５によって押されない箇所が下金型７に密着し、遅れて離型することがある。その結果、リードフレーム１に歪みや撓みなどの変形が生じ、これが原因となってスルーゲート１１によって生じるランナー部が割れる場合がある。しかしながら、スルーゲート１１には上述した突起部４が突出していて樹脂１３によって包み込まれているから、その突起部４によるいわゆるアンカー効果（投錨効果）によって、破断して樹脂片がその突起部４を介してリードフレーム１と一体に保持される。そのために、スルーゲート１１によって形成されるランナー部の破断が生じても、樹脂片がスルーゲート１１などのモールド金型５の内部に残ることが回避される。
【００２１】
なお、この発明における被包持部は、要は、スルーゲート１１に充填された樹脂１３によって包み込まれてアンカー効果を奏するものであればよいのであり、その構造は上述した突起部４に限られない。図５は、被包持部の他の構造を示しており、リードフレーム１の一部分であってスルーゲート１１を横切るように形成された繋ぎ部１６が被包持部とされている。すなわち、前述した突起部４が形成されていたリード部２，３が繋がっており、その繋がっている部分の幅を減じるように切り欠き部１７が形成されている。その切り欠き部１７は、スルーゲート１１の内部に位置するように形成され、その結果、スルーゲート１１に充填された樹脂１３が、その切り欠き部１７を通って、リードフレーム１の上面側と下面側とで一体化するようになっている。したがって、切り欠き部１７を形成することによる残余の部分である繋ぎ部１６は、スルーゲート１１に充填された樹脂１３によって外周の全体から包み込まれるようになっている。
【００２２】
前記突起部４に替えて上記の繋ぎ部１６を形成した場合であっても、スルーゲート１１に充填されて固化した樹脂１３が、エジェクト時のリードフレーム１の変形によってたとえ割れが生じても、その樹脂片は繋ぎ部１６に保持され、スルーゲート１１などのモールド金型５の内部に残ることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明に係るリードフレームの具体例を示す平面図である。
【図２】図１に示すII部の拡大図である。
【図３】この発明に係るモールド金型の具体例を示す概略断面図である。
【図４】そのモールド金型からの離型時の状態を示す概略断面図である。
【図５】この発明における被包持部の他の例を示す部分図である。
【図６】従来のモールド金型の一例を示す概略断面図である。
【図７】その離型時の状態を示し、樹脂残りが生じている状態を示す概略断面図である。
【図８】従来のリードフレームの一部を示す部分図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…リードフレーム、  ４…突起部、  ５…モールド金型、  ６…上金型、  ７…下金型、  ８…半導体チップ、  ９…第１キャビティー、  １０…第２キャビティー、  １１…スルーゲート、  １２…彫り込み、  １３…樹脂、  １６…繋ぎ部、  １７…切り欠き部。
【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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