(57)【要約】【課題】ＪＣＲの吐出量のバラツキ、ＪＣＲの経時粘度変化にバラツキがあっても、ＪＣＲのはみ出しによる樹脂モールドパッケージの外観不良を低減することができるクランパー治具の提供。【解決手段】半導体チップ２がはんだ付けされるダイパッド部１ａを周辺の領域と区切るように設けられる第１の溝部７を有しているリードフレーム１を、前記半導体チップへのワイヤボンディングの際に固定するため、ダイパッド両端押さえ部４の上面をそれぞれ押圧するために二つの押圧端面５を有するクランパー治具３において、前記押圧端面５に前記リードフレームに第２の溝部８を形成するための凸部６を備えるクランパー治具。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップがはんだ付けされるダイパッド部を周辺の領域と区切るように設けられる第１の溝部を有しているリードフレームを、前記半導体チップへのワイヤボンディングの際に固定するため、ダイパッド両端押さえ部の上面をそれぞれ押圧するために二つの押圧端面を有するクランパー治具において、
前記押圧端面に前記リードフレームに第２の溝部を形成するための凸部を備えることを特徴とするクランパー治具。
【請求項２】
前記凸部は、前記リードフレームの第１の溝部に連続する位置に当接するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクランパー治具。
【請求項３】
前記凸部の先端が鋭角状であることを特徴とする請求項１または２に記載のクランパー治具。
【請求項４】
前記二つの押圧端面に設けられる凸部により形成される前記第２の溝部が前記リードフレームのダイパッド両端押さえ部の最外端部に到達しない長さであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のクランパー治具。
【請求項５】
クランパー治具の前記二つの押圧端面が前記リードフレームより高硬度の金属材料を主成分とする材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のクランパー治具。
【請求項６】
リードフレームに半導体チップをはんだ付けする工程、前記クランパー治具の前記二つの押圧端面により前記リードフレームのダイパッド両端押さえ部を押圧することにより前記第２の溝部を形成しながら、前記半導体チップの表面電極と外部接続端子とをワイヤボンディングにより接続する工程、前記半導体チップ上に該半導体チップの表面を保護するための樹脂を滴下する工程、モールド樹脂により前記半導体チップを封止する工程とを備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクランパー治具を用いた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、半導体装置のワイヤボンディング工程で、半導体チップが動かないようにリードフレームを固定するためのクランパー治具とこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体装置の製造工程のひとつとして、リードフレーム上にはんだ付けされた半導体チップの表面電極にリードワイヤの一端を固着接続し他端を外部接続端子に固着接続するためのワイヤボンディング工程がある。このワイヤボンディング工程では、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ２２表面の電極パッド（図示せず）にアルミニウムなどのワイヤ２９をボンディングする際に、半導体チップ２２がズレないように、リードフレーム２１の所定のダイパッド両端押さえ部２４（図２（ｂ）、図７）の上面をクランパー治具２３（図２（ａ））の押圧端面２５（図２（ｃ））で押さえて固定する必要がある。しかし、ボンディング作業に支障が無いように固定するためにはダイパッド両端押さえ部２４の面積はなるべく小さい方が好ましい。ところが、ダイパッド両端押さえ部２４の面積が小さいとリードフレーム２１がワイヤボンディング時に動かない程度の圧力で押圧する場合、ダイパッド両端押さえ部２４に加わる押圧力は非常に大きくなる。従って、このクランパー治具２３の押圧力によってリードフレーム２１の押さえられた部分にキズが付かないように、通常は、クランパー治具側の押圧端面２５（図２（ｃ））は平滑面にされている。図２（ｃ）は図２（ａ）の裏側を上側にして示す斜視図である。また、リードフレーム２１に半導体チップ２２をはんだ付けするダイパッド部２１ａと樹脂モールド後に外部に露出する放熱フィン部２１ｂの間のダイパッド部２１ａ側には溝部２７が設けられ、はんだ付けの際にはんだが流れて放熱フィン部２１ｂに及ぶことを防いでいる。
【０００３】
図８に示すように、半導体チップ２２表面の電極パッドと外部接続端子とをアルミニウムなどのワイヤ２９の超音波ボンディングで接続した後、モールド樹脂封止が行われる。モールド樹脂３０は、リードフレーム２１表面上の半導体チップ２２、アルミワイヤ２９およびバッファ材を樹脂内に閉じ込め、リードフレーム２１の半導体チップ２２とは反対側の裏面は露出させる形状で封止される。ただし、このモールド樹脂封止を行う前に、バッファ材としてポリアミド系樹脂などのジャンクション  コーティング  レジン（以下、ＪＣＲと略記する）３１が半導体チップ２２上にディスペンサー（図示しない）を用いて適量滴下される。これは、モールド樹脂３０の硬化応力が半導体チップ２２にヒビ、割れ、カケ等の悪影響を及ぼすことを抑制するためである。
【０００４】
このようなモールド樹脂の硬化時の応力が直接半導体チップに及ばないようにするために、半導体チップにＪＣＲを塗布することが知られている（特許文献１）。
リードフレームに半導体チップをはんだ付けするダイパッド部の周りに線状の溝部と突堤を設けることにより、はんだ流れを止めることが知られている（特許文献２，３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−４１１０号公報（段落０００２）
【特許文献２】特開平８−２０４０８３号公報（請求項１）
【特許文献３】特開平１１−１４５３６３号公報（段落００１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
同一サイズのリードフレームとモールド樹脂からなるパッケージを使用しながら、半導体チップサイズのみ変更して新たに電流容量の異なる半導体装置を開発することが行われることがある。この場合、同一サイズのリードフレームに搭載可能なチップサイズの最大サイズが搭載された状態では、バッファ材として半導体チップ上に滴下されるＪＣＲが図８の斜線で示す領域のようにモールド樹脂で封止される領域（破線で示す）から放熱フィン部へ、はみ出すことがある。しかも、このようなＪＣＲが放熱フィン部へはみ出す外観不良が多発することもある。同じサイズの樹脂モールドパッケージに搭載する半導体チップの面積を大きくしていくと、半導体チップとこの半導体チップを覆うモールド樹脂の外表面間の間隔はチップサイズの増大に反比例して小さくなる。かつＪＣＲの粘度のバラツキ、ＪＣＲディスペンサーによる吐出量のバラツキなどに起因して、ＪＣＲがモールド樹脂の外部にはみ出し易くなることが前述の外観不良の多発の原因である。
【０００７】
このような外観不良を低減するには、ＪＣＲの経時粘度変化の管理や、リードフレームの半導体チップ搭載箇所、すなわち半導体チップをはんだ付けするダイパッド部の周囲に、新たにコイニング（刻印加工）を施すことによってはみ出しＪＣＲを吸収する凹部（溝部）を形成する必要がある。同サイズのリードフレームを用い、チップサイズだけを大きくする場合、チップサイズに対応した位置に再度のコイニングを必要とすることになり、コストアップの要因となる。コイニングとは、金型で成型される金属素材に押型をプレスして、成型金属の表面に所定パターンの凹凸形状を形成する技法である。
【０００８】
本発明は、以上説明した点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、ＪＣＲの吐出量のバラツキ、ＪＣＲの経時粘度変化にバラツキがあっても、ＪＣＲのはみ出しによる樹脂モールドパッケージの外観不良を低減することができるクランパー治具とこ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】
【０００９】
本発明は、前記発明の目的を達成するために、半導体チップがはんだ付けされるダイパッド部を周辺の領域と区切るように設けられる第１の溝部を有しているリードフレームを、前記半導体チップへのワイヤボンディングの際に固定するため、ダイパッド両端押さえ部の上面をそれぞれ押圧するために二つの押圧端面を有するクランパー治具において、前記押圧端面に前記リードフレームに第２の溝部を形成するための凸部を備えるクランパー治具とする。前記凸部は、前記リードフレームの第１の溝部に連続する位置に当接するように形成されていることが好ましい。前記線状凸部の先端が鋭角状であることもより好ましい。前記二つの押圧端面に設けられる凸部により形成される前記第２の溝部が前記リードフレームのダイパッド両端押さえ部の最外端部に到達しない長さであることが望ましい。また、クランパー治具の前記二つの押圧端面が前記リードフレームより高硬度の金属材料を主成分とする材料で構成されていることが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明は、リードフレームに半導体チップをはんだ付けする工程、前記クランパー治具の前記二つの押圧端面により前記リードフレームのダイパッド両端押さえ部を押圧することにより前記第２の溝部を形成しながら、前記半導体チップの表面電極と外部接続端子とをワイヤボンディングにより接続する工程、前記半導体チップ上に該半導体チップの表面を保護するための樹脂を滴下する工程、モールド樹脂により前記半導体チップを封止する工程とを備えるクランパー治具を用いた半導体装置の製造方法とすることにより前記本発明の目的が達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＪＣＲの吐出量のバラツキ、ＪＣＲの経時粘度変化にバラツキがあっても、ＪＣＲのはみ出しによる樹脂モールドパッケージの外観不良を低減するクランパー治具とこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかるクランパー治具の先端部分の平面図（ａ）と同じく斜視図（ｃ）および第１の溝の両端の延長上のダイパッド両端押さえ部とこのダイパッド両端押さえ部に形成された第２の溝を有するリードフレームの平面図（ｂ）である。
【図２】従来のクランパー治具の先端部分の平面図（ａ）と同じく斜視図（ｃ）および第１の溝の両端の延長上にダイパッド両端押さえ部を備えるリードフレームを示す平面図（ｂ）である。
【図３】本発明（ｂ）と従来（ａ）との両方のクランパー治具の押圧端面を上側にして比較して示す斜視図である。
【図４】本発明にかかる半導体装置のモールド樹脂を透視させて示す平面図である。
【図５】本発明にかかるクランパー治具の押圧によりリードフレームのダイパッド両端押さえ部に第２の溝およびこの溝の形成時にできる突堤を示す断面図である。
【図６】本発明にかかるクランパー治具を用いて、リードフレームの第１の溝の両端の延長上のダイパッド両端押さえ部に第２の溝を設けることを示す斜視図である。
【図７】従来のクランパー治具を用いて、リードフレームの第１の溝の両端の延長上のダイパッド両端押さえ部を押圧することを示す斜視図である。
【図８】従来の樹脂モールド半導体装置にかかり、ＪＣＲが第１の溝の両端から放熱フィンへ流れた状態の外観不良を示す、モールド樹脂を透視させて示す平面図である。
【図９】第２の溝の変形例を説明するための、リードフレームの要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のクランパー治具とこれを用いた半導体装置の製造方法にかかる実施例について、図面を参照して詳細に説明する。以下の実施例の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。
【００１４】
図１は本発明のクランパー治具３およびこのクランパー治具３によってリードフレーム１のダイパッド両端押さえ部４に設けられる第２の溝８を示す図である。図１（ａ）はクランパー治具３の先端部分の平面図、同（ｂ）はリードフレーム１に半導体チップ２が実装された状態を示す平面図、同（ｃ）は、押圧端面５に先端の鋭角な線状凸部６が形成されていることを示すクランパー治具３の先端部分の裏側を示す斜視図である。
【００１５】
リードフレーム１に半導体チップ２がはんだ付けされ、半導体チップ２と外部接続端子１ｃとを接続するアルミワイヤ９は、前記クランパー治具でリードフレーム１を固定しながら超音波ボンディング装置（図示せず）により接続されるものである。
【００１６】
リードフレーム１には、第１の溝７が形成されている。第１の溝７は、例えば、リードフレーム１を所望の形状に打ち抜く際のプレス加工時に、同時に形成される。つまり、第１の溝７は、リードフレーム１に半導体チップ２を実装する前に形成されている。同図（ｂ）では、ダイパッド両端押さえ部４の、第１の溝７の両端の延長上となる部分に第２の溝８が形成されている。
【００１７】
この第２の溝８の形成工程については後述する。
図６は本発明にかかるリードフレーム１にクランパー治具３を押圧してリードフレーム１を固定する際の、クランパー治具３の動線を破線矢印で示す斜視図である。ただし、
以下、本発明の半導体装置の製造方法にかかる実施例について、半導体チップ２をリードフレーム１にはんだ付けする工程から半導体チップ２とリードフレーム１の外部接続端子とのワイヤボンディング工程と樹脂モールド工程までを、クランパー治具の説明を含めて説明する。本発明にかかるリードフレーム１は図１（ｂ）および図６に示すような所定の形状に型抜きされたものを用いる。銅板の表面にニッケルめっきが施されたものを用いるとよい。
【００１８】
リードフレーム１は、半導体チップ２がはんだ付けされる面積の広い平坦なダイパッド部１ａとこのダイパッド部１ａの一方の側辺側延長部である放熱フィン部１ｂと、この放熱フィン部１ｂとは反対側の側辺に設けられる外部接続端子１ｃとからなる。外部接続端子１ｃは最終工程で切り離されるまではバラバラにならないようにタイバー１ｄで結合されている。放熱フィン部１ｂと外部接続端子１ｃの外端部１ｅはモールド樹脂１０（図４に破線で示す）に封止されずに外部に露出する。
【００１９】
また、前記ダイパッド部１ａと放熱フィン部１ｂとは第１の溝７で区切られている。第１の溝７は、例えば、おおよそ０．２ｍｍの幅と０．２ｍｍの深さを有する断面Ｖ字形の溝である。この第１の溝７はダイパッド部１ａに半導体チップ２がはんだ付けされる際に、はんだが放熱フィン部１ｂに流れていくことを阻止する機能を有する。
【００２０】
さらに、はんだ付けされた半導体チップ２の表面電極と外部接続端子とがアルミワイヤ９でボンディングされた後、樹脂モールド工程の前に、半導体チップ２上にポリアミド系樹脂などのＪＣＲを滴下する。前記第１の溝７は、ＪＣＲが放熱フィン部１ｂに流れることを阻止する機能を有する。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、半導体チップ２がリードフレーム１のダイパッド部１ａによく知られた技術によりはんだ付けされる。このはんだ付け工程では、前述のように第１の溝７によりはんだが放熱フィン部に流れることが阻止される。半導体チップ２のはんだ付け後、半導体チップ２の表面上の電極（不図示）と外部接続端子１ｃとがアルミワイヤ９の超音波ボンディングにより接続される。このワイヤボンディングの際、半導体チップ２がズレないようにリードフレーム１のダイパッド両端押さえ部４が図１（ａ）に示すクランパー治具３により押圧されることにより固定される。
【００２２】
クランパー治具３がダイパッド両端押さえ部４を挟み込むことでリードフレーム１を押圧して固定する。このダイパッド両端押さえ部４は、図１（ｂ）および図６において破線で円形に囲んで示す。リードフレーム１のダイパッド両端押さえ部４にクランパー治具３の二股に分かれた先端の押圧端面５（図１（ｃ））を下側にして押し当てる（図６）。
【００２３】
図１（ｃ）は、先端の押圧端面５を見易くして示している。図３は、クランパー治具の押圧端面の形状の従来例と実施例を比較する図である。図３（ａ）は従来例を示し、押圧端面２５は平坦であり、図３（ｂ）は、本発明にかかるクランパー治具の押圧端面を示し、押圧端面５には先端が鋭角な線状凸部６を有する。
【００２４】
クランパー治具３の材料は、特に押圧端面５の部分はリードフレーム１の材料よりも硬度が高いものを選択する。また、耐摩耗性の高い材料を選択する。リードフレーム１に銅を用いた場合、これよりも硬度が高い材料として、例えば鉄−クロム鋼材で構成されることが好ましい。これは、鉄−クロム鋼材、例えばＳＵＳ４３０を用いるとよい。このような材料は、クランパー治具の加工性やコストの面でも好適である。
【００２５】
その結果、リードフレーム１のダイパッド両端押さえ部４の被押圧部には、図１（ｂ）、図６および図５に示すように、第１の溝７の両端の延長上に第２の溝８が形成されることになる。
【００２６】
この第２の溝８は第１の溝７の両端を延長する方向に形成するが、第２の溝８の最外端はダイパッド両端押さえ部４の最外端には到達させないことが好ましい。これは、第２の溝８は、第１の溝７と同程度の幅と深さとすることができる。より好ましくは、第２の溝８の深さは第１の溝７の深さより浅い方が好ましい。ＪＣＲが第１の溝７および第２の溝８に流れ込んだ場合、溝を伝って第１の溝７から第２の溝８への流入を少なくできるからである。第２の溝８の機能は、第１の溝７が、前述したようにシリコーンゴムなどのＪＣＲが半導体チップ２上に滴下される際に、ＪＣＲが、放熱フィン部１ｂに流れることを阻止する機能を補強するものである。リードフレーム１にはんだ付けされる半導体チップ２のサイズが大きくされたため、第１の溝７だけでは、図８に斜線で示すＪＣＲ３１が放熱フィン部１ｂに流れ出ること３１ａを防ぐことが難しくなるからである。
【００２７】
図８に示すように、第１の溝７だけでは、第１の溝の両端側のダイパッド両端押さえ部４からＪＣＲ３１が放熱フィン部１ｂに流れること３１ａを阻止する機能が不充分となる場合に、本発明が特に有効となる。そのような素子機能が不充分な場合とは、ダイパッド部１ａにはんだ付けされる半導体チップ２の大きさ（辺の長さ）が第１の溝７の長さに比べて相対的に大きくなった（長さに近づいた場合）場合である。第１の溝７に平行な半導体チップ２の一辺の長さが第１の溝７の長さに近く、例えば第１の溝７の９割以上の長さになると、第１の溝７の両端の延長上にあるダイパッド両端押さえ部４に第２の溝８が無いと、ＪＣＲがダイパッド両端押さえ部４から放熱フィン部１ｂへ流れ出る頻度が高くなる。このＪＣＲが放熱フィン部１ｂへ流出した場合、最終的にモールド樹脂封止後の半導体装置は外観不良となる。
【００２８】
本発明によれば、ダイパッド両端押さえ部４の前記第１の溝７の延長上に第２の溝８がクランパー治具により新たに形成され、ＪＣＲは第１の溝７および第２の溝８によって阻止されるので、放熱フィン部１ｂへの流出頻度は少なくなる効果が得られる。この第２の溝８の幅は第１の溝７の幅と深さは同じ程度とすることができる。しかし、前述のように第２の溝８の深さは第１の溝７の深さより少し浅くするほうが、溝を伝ってＪＣＲがリードフレーム１の両側面から下側に流出することを防ぐ効果があるので、より好ましい。さらに、第２の溝８の長さについても、ダイパッド両端押さえ部の最外側に達しない長さにすることが好ましい。前述と同様に、ＪＣＲが溝を伝ってリードフレーム１の両側面から下側に流出することを防ぐ効果があるからである。さらに、第２の溝８は、クランパー治具３により押圧されて形成される際に、図５に示すように、第２の溝８の岸に沿って堤防状に高さ数１０から数１００μｍの金属の突堤１１が形成されることもＪＣＲの流れ防止のためには好ましい。
【００２９】
従来は、同一サイズのリードフレーム１に半導体チップサイズを大きくした半導体装置を開発する際に、サイズの大きい半導体チップサイズに合わせて、リードフレームのダイパッド部の領域全体に、はんだ付けのはんだ流れ防止のための凹部（以降、はんだ付け用凹部）を設けるなどのコイニングを形成する必要が生じる場合があった。しかし、前述したように、本発明にかかるクランパー治具３を用いた半導体装置の製造方法とすることにより、リードフレームに新たなコイニング（はんだ付け用の凹部）を形成する必要が無くなり、半導体装置のコストを低減することができる。また、予めリードフレーム１のダイパッド部１ａにはんだ付け用の凹部を設けておくと、はんだ付け用凹部によって半導体チップの大きさの変更の自由度に制限を受けるデメリットがある。
【００３０】
また、前述の本発明にかかるリードフレーム１を用いると、半導体チップ２をはんだ付けするダイパッド部１ａに、予めコイニング技術により、はんだ付け用凹部を設けてはんだが放熱フィン部１ｂへ流れることを防止する構成をとる必要もなくなる。本発明にかかるリードフレーム１によれば、はんだ付けのための凹部状のダイパッド部を備えなくても、第１の溝７と第２の溝８が設けられているので、同一サイズのリードフレーム１にはんだ付けする半導体チップ２の大きさとして受ける制限が従来のリードフレームより小さくなるメリットがある。
【００３１】
なお、上記の説明では、第１の溝７の延長線上に第２の溝８を形成する例を用いて説明したが、第２の溝８については、この例に限るものではない。
図９は第２の溝８の変形例を説明するための、リードフレーム１の要部を示す図である。図９（ａ）は、第１の溝７に連続して第２の溝８を形成しているが、第２の溝８は第１の溝７の延長線に対して所定の角度だけ半導体チップ側にずれている。このように形成することで、ＪＣＲのはみ出しをリードフレーム１の端部から離れた部位でＪＣＲのはみ出しを抑制することができる。
【００３２】
図９（ｂ）も第１の溝７に連続して第２の溝８を形成しているが、第２の溝８は第１の溝７の延長線に対して途中で屈曲している。この場合も、ＪＣＲのはみ出しをリードフレーム１の端部から離れた部位でＪＣＲのはみ出しを抑制することができる。
【００３３】
図９（ｃ）は図１（ｂ）に示した例と同じである。
図９（ｄ）は、同（ａ）とは第２の溝８を第１の溝７からわずかに離して形成している構成が異なる。第１の溝７と第２の溝８との間に若干の隙間があっても、粘度のあるＪＣＲの表面張力により、隙間からはみ出すことはない。また、第１の溝７と第２の溝８との間に若干の隙間を許容することにより、第１の溝７と第２の溝８との位置あわせ精度に余裕を持たせることができる。
【００３４】
図９（ｅ）は、第２の溝８を、短く複数形成したものである。第２の溝８を円錐状や角錐状の複数の凹部として形成すればよい。この場合も、第１の溝７と第２の溝８との間、複数の各第２の溝間に若干の隙間があっても、粘度のあるＪＣＲの表面張力により、隙間からはみ出すことはない。また、第１の溝７と第２の溝８との間に若干の隙間を許容することにより、第１の溝７と第２の溝８との位置あわせ精度に余裕を持たせることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１      リードフレーム
１ａ    ダイパッド部
１ｂ    放熱フィン部
１ｃ    外部接続端子
１ｄ    タイバー
１ｅ    外部接続端子の外端部
２      半導体チップ
３      クランパー治具
４      ダイパッド両端押さえ部
５      押圧端面
６      線状凸部
７      第１の溝
８      第２の溝
９      ワイヤ
１０    樹脂モールド
１１    突堤
【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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