(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム上に半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子と、複数のリードとを結線する工程と、
パッケージの一辺の長さが１４ｍｍ以上となるように、前記半導体素子をモールド樹脂で封止する工程と、
前記複数のリードを連結するタイバーを切断する工程と、
前記タイバーを切断した後、所定の温度で熱処理を行う工程と、
前記熱処理を行う工程後に、前記複数のリードのリード加工を行う工程とを含む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に記載の製造方法において、
前記熱処理を行う工程後、かつ、前記リード加工を行う工程前に、前記複数のリードのメッキを行う工程を更に含む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１又は２に記載の製造方法において、
前記所定の温度が１７５℃±１０℃であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
フレーム上に半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子と、複数のリードとを結線する工程と、
パッケージの一辺の長さが１４ｍｍ以上となるように、前記半導体素子をモールド樹脂で封止する工程と、
前記モールド樹脂で封止する工程後に、所定の温度で熱処理を行う工程と、
前記熱処理を行う工程後に、前記複数のリードを連結するタイバーを切断する工程と、
前記タイバーを切断する工程後に、前記複数のリードのメッキを行う工程と、
前記メッキを行う工程後に、１００℃以上１４０℃以下の温度で熱処理を行う工程とを含む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１から４の何れかに記載の製造方法において、
前記タイバーを切断するとともに、又は前記タイバーを切断した後で熱処理を行う前に、
前記パッケージのコーナー部分とフレーム枠とを繋ぐピンチカット部を切断す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１から５の何れかに記載の製造方法において、
前記タイバーが、前記パッケージのモールドラインから０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ離れた位置に、且つ前記モールドラインと平行に設けられた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から６の何れかに記載の製造方法において、
前記タイバーは、前記パッケージのモールドラインと平行なフレーム枠から１．７ｍｍ以上離れた位置に設けられた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１から７の何れかに記載の製造方法において、
前記パッケージが、ＴＱＦＰ又はＬＱＦＰ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１から８の何れかに記載の製造方法において、
前記フレームは、銅又は鉄を主成分とす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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードを有する半導体装置の製造方法に係り、特にリードの平坦度向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の半導体装置を説明するための図である。図１１において、参照符号１はフレーム、２は半導体素子が樹脂封止されてなるパッケージ、３はリード、４は複数のリード３を連結するタイバー、５はパッケージ２のコーナー部分とフレーム枠１１とを繋ぐピンチカット部を示している。
【０００３】
次に、従来の半導体装置の製造方法について説明する。
図１２は、従来の半導体装置の製造方法（アッセンブリフロー）を説明するための図である。
先ず、ダイシング（ステップＳ４１）された半導体素子を、フレーム１のダイパッドにダイボンドする（ステップＳ４２）。
次に、半導体素子とリード３とを金線等でワイヤボンドする（ステップＳ４３）。
そして、モールド樹脂で半導体素子を封止する（ステップＳ４４）。これにより、パッケージ２が成型される。
【０００４】
次に、熱処理（アフターキュア）を行って、モールド樹脂の硬化を完了させる（ステップＳ４５）。
そして、タイバー４を切断（タイバーカット）し（ステップＳ４６）、ピンチカット部５を切断（ピンチカット）する（ステップＳ４７）。
さらに、リード３の外装メッキを行い（ステップＳ４８）、リード加工を行う（ステップＳ４９）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、パッケージの機能向上、多ピン化、多列化、薄型化に伴い、パッケージの大型化が進んでおり、パッケージのリード平坦度が要求されている。特に、ＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）／ＬＱＦＰ（Low profile Quad Flat Package）のようなパッケージに対して、実装歩留まり向上のため、リード平坦度が高く要求されている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の製造方法では、リード加工（ステップＳ４９）の終了後、平坦度不良が１〜３％も発生してしまう問題があった。特に、大型パッケージであるＴＱＦＰ／ＬＱＦＰでは、突発的なリード平坦度不良率が最大で３０％に至る場合もあった。
【０００７】
かかる平坦度不良が発生する原因の１つとして、モールドアフターキュア（ステップＳ４５）の終了後に、図１３に示すようにパッケージにおいてねじれ反り部分Ａが発生することが挙げられる。このねじれ反りは、モールドアフターキュア後に高温のパッケージ２が常温に冷却される際に、モールド樹脂とフレーム材の熱線膨張係数の違いによりパッケージ２の自由伸縮が拘束されることによって起こる。
【０００８】
図１４は、パッケージのねじれ反りとリード平坦度との関係を示した図である。図１４に示すように、パッケージのねじれ反りの度合いが大きくなると、リード平坦度が悪くなってしまう。従って、リード平坦度を向上させるためには、パッケージのねじれ反りを低減する必要がある。
【０００９】
図１５は、ねじれ反りの発生とパッケージサイズとの関係を示した図である。図１５に示すように、パッケージの一辺の長さが１４ｍｍ以上になると、ねじれ反りの最大値が１００μｍ以上となる。すなわち、パッケージの一辺の長さが１４ｍｍ以上になると、ねじれ反りが急激に大きくなってしまい、リード平坦度も劣悪になってしまう。このため、半導体装置の実装歩留まりが低下してしまう。
【００１０】
以上より、特にパッケージ一辺の長さが１４ｍｍ以上の大型パッケージにおいて、パッケージのねじれ反りを低減する必要がある。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、パッケージのねじれ反りを低減して、優れたリード平坦度の半導体装置を製造することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る半導体装置の製造方法は、フレーム上に半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子と、複数のリードとを結線する工程と、
パッケージの一辺の長さが１４ｍｍ以上となるように、前記半導体素子をモールド樹脂で封止する工程と、
前記複数のリードを連結するタイバーを切断する工程と、
前記タイバーを切断した後、所定の温度で熱処理を行う工程と、
前記熱処理を行う工程後に、前記複数のリードのリード加工を行う工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１に記載の製造方法において、
前記熱処理を行う工程後、かつ、前記リード加工を行う工程前に、前記複数のリードのメッキを行う工程を更に含むことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１又は２に記載の製造方法において、
前記所定の温度が１７５℃±１０℃であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４の発明に係る半導体装置の製造方法は、フレーム上に半導体素子を固定する工程と、
前記半導体素子と、複数のリードとを結線する工程と、
パッケージの一辺の長さが１４ｍｍ以上となるように、前記半導体素子をモールド樹脂で封止する工程と、
前記モールド樹脂で封止する工程後に、所定の温度で熱処理を行う工程と、
前記熱処理を行う工程後に、前記複数のリードを連結するタイバーを切断する工程と、
前記タイバーを切断する工程後に、前記複数のリードのメッキを行う工程と、
前記メッキを行う工程後に、１００℃以上１４０℃以下の温度で熱処理を行う工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１から４の何れかに記載の製造方法において、
前記タイバーを切断するとともに、又は前記タイバーを切断した後で熱処理を行う前に、
前記パッケージのコーナー部分とフレーム枠とを繋ぐピンチカット部を切断することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１から５の何れかに記載の製造方法において、
前記タイバーが、前記パッケージのモールドラインから０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ離れた位置に、且つ前記モールドラインと平行に設けられたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１から６の何れかに記載の製造方法において、
前記タイバーは、前記パッケージのモールドラインと平行なフレーム枠から１．７ｍｍ以上離れた位置に設けられたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１から７の何れかに記載の製造方法において、
前記パッケージが、ＴＱＦＰ又はＬＱＦＰであることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項９の発明に係る半導体装置の製造方法は、請求項１から８の何れかに記載の製造方法において、
前記フレームは、銅又は鉄を主成分とすることを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による半導体装置を説明するための図である。図１において、参照符号１は、フレーム（リードフレーム）、１１はフレーム枠、２は半導体素子をモールド樹脂で封止してなるパッケージであって、その一辺の長さが１４ｍｍ以上であるパッケージ、２１はモールドライン、３は半導体素子と金線等で結線されたリード、４は複数のリード３を連結するタイバー、５はパッケージ２のコーナー部とフレーム枠１１とを繋げるためのピンチカット部を示している。
【００２３】
図１において、フレーム１は、所望の熱線膨張係数を有する銅又は鉄を主成分とした材料で形成されている。パッケージ２は、例えばＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）又はＬＱＦＰ（Low profile Quad Flat Package）の大型パッケージである。なお、パッケージサイズの上限は、公知のパッケージ２が通常有する大きさ（長さ）とする。
タイバー４は、モールド樹脂注入時の樹脂漏れを防止するためのものであり、パッケージ２のモールドライン２１と平行に設けられている。タイバー４は、モールドライン２１から０．２〜０．３ｍｍ離れた位置に形成されている。また、タイバー４は、フレーム枠１１から１．７ｍｍ以上離れた位置に形成されている。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法（アッセンブリフロー）を説明するための図である。
【００２５】
先ず、所定の処理が施された半導体基板をダイシングすることによって、半導体素子を形成する（ステップＳ１１）。次に、ダイシングされた半導体素子を、フレーム１のダイパッドにダイボンドする（ステップＳ１２）。
【００２６】
次に、半導体素子と、フレーム１上のリード３とを金線等でワイヤボンドする（ステップＳ１３）。
そして、モールド樹脂で半導体素子を封止する（ステップＳ１４）。これにより、フレーム１上にパッケージ２が形成される。
【００２７】
次に、パッケージ２のモールドライン２１と平行に設けられ、複数のリード３を連結するタイバー４を切断する（ステップＳ１５）。これにより、個々のリード３がそれぞれ切り離されて、独立する。
そして、パッケージ２のコーナー部分とフレーム枠１１とを繋ぐピンチカット部５を切断する（ステップＳ１６）。
【００２８】
次に、１７５℃±１０℃の温度で熱処理（アフターキュア）を行って、モールド樹脂の硬化を完了させる（ステップＳ１７）。
そして、リード３の表面に半田メッキ処理（外装メッキ）を行う（ステップＳ１８）。
最後に、リード加工を行う（ステップＳ１９）。これにより、例えば図３又は図４に示すような半導体装置が製造される。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態１の半導体装置の製造方法では、半導体素子をモールドし、タイバー４を切断した後に、熱処理（アフターキュア）を行った。この製造方法によれば、熱処理前に、パッケージ２内部の応力を緩和可能な状態、すなわちパッケージ２を拘束の少ない状態にすることができる。よって、モールド時にパッケージ２内部に生じた応力を、熱処理（アフターキュア）によって、パッケージ２に対して拘束が少ない状態で低減することができ、さらにパッケージ２を拘束の少ない状態で常温に冷却することができる。
従って、パッケージ２のねじれ反りを低減することができ、これによりパッケージ２のリード平坦度を向上させることができる。よって、信頼性の高い半導体装置を製造することができるとともに、実装歩留まりを向上させることができる。
【００３０】
また、本実施の形態１では、キュア温度を１７５℃±１０℃とした。この温度でキュアすることにより、モールド時にパッケージ２の内部で生じた応力を最大限緩和することができる。
【００３１】
また、本実施の形態１では、タイバー４を切断した後、熱処理を行う前に、ピンチカット部５を切断した。これにより、熱処理によってパッケージ２内部の応力をより低減でき、さらにパッケージ２をより拘束の少ない状態で常温に冷却することができる。
【００３２】
また、本実施の形態１では、タイバー４の形成位置をモールドライン２１から０．２〜０．３ｍｍ離れた位置とした。ここで、タイバー４がモールドライン２１に近いほどパッケージ２のねじれ反りが発生しやすく、本願発明の適用効果が大きくなる。しかし、タイバーカット金型の位置精度とモールド金型の位置精度とを考慮した結果、上述のように、モールドライン２１から０．２〜０．３ｍｍ離れた位置にタイバー４を形成することとした（後述する実施の形態２についても同様とする）。
【００３３】
さらに、本実施の形態１では、フレーム枠１１から１．７ｍｍ以上離れた位置にタイバー４を形成した。ここで、タイバー４とフレーム枠１１との距離が長いほど、パッケージ２はフレーム形状による拘束を受けにくく、ねじれ反りを発生しにくい。しかし、アウトリードの長さとリード加工精度を考慮した結果、上述のように、フレーム枠１１から１．７ｍｍ以上離れた位置にタイバー４を形成することとした（後述する実施の形態２についても同様とする）。
【００３４】
実際に、パッケージ１辺の長さが２４ｍｍのＬＱＦＰを上記製造方法によって製造し、その製造されたパッケージのねじれ反りおよびリード平坦度を測定した。その測定結果を下記の表１、並びに図５および図６に示す。図５は、実施の形態１と従来のパッケージで、ねじれ反りの測定結果を比較した図である。図６は、実施の形態１と従来のパッケージで、リード平坦度の測定結果を比較した図である。
【００３５】
【表１】
0004015490.tif 000002
【００３６】
表１および図５に示すように、本実施の形態１による製造方法によれば、パッケージのねじれ反りを、従来よりも約５０％低減することができた。
また、表１および図６に示すように、本実施の形態１による製造方法によれば、リード平坦度を、従来よりも約４０％低減することができた。
従って、本実施の形態１による製造方法によれば、パッケージのねじれ反りを低減でき、優れたリード平坦度の半導体装置を製造することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態１では、タイバー４を切断した後にピンチカット部５を切断しているが、タイバー４を切断すると同時にピンチカット部５を切断してもよい。
【００３８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２による半導体装置は、前述した実施の形態１によるものと同一であるため、説明を省略する。なお、同一又は相当する部分の説明は、実施の形態１と同一の符号を用いる。
図７は、本発明の実施の形態２による半導体装置の製造方法（アッセンブリフロー）を示す図である。
【００３９】
先ず、所定の処理が施された半導体基板をダイシングすることによって、半導体素子を形成する（ステップＳ２１）。次に、ダイシングされた半導体素子を、フレーム１のダイパッドにダイボンドする（ステップＳ２２）。
【００４０】
次に、半導体素子と、フレーム１上のリード３とを金線等でワイヤボンドする（ステップＳ２３）。
そして、モールド樹脂で半導体素子を封止する（ステップＳ２４）。これにより、フレーム１上に、図８に示すようなパッケージ２が形成される。ここまでは、実施の形態１による製造方法と同じである。
【００４１】
次に、熱処理（アフターキュア）を行って、モールド樹脂の硬化を完了させる（ステップＳ２５）。なお、この熱処理は、モールド樹脂の硬化のみを目的とするものであり、パッケージ２内部の応力緩和を目的とするものではない。
そして、パッケージ２のモールドライン２１と平行に設けられ、複数のリード３を連結するタイバー４を切断する（ステップＳ２６）。これにより、個々のリード３がそれぞれ切り離されて、独立する。
【００４２】
次に、パッケージ２のコーナー部分とフレーム枠１１とを繋ぐピンチカット部５を切断する（ステップＳ２７）。
そして、リード３の表面に半田メッキ処理（外装メッキ）を行う（ステップＳ２８）。
さらに、リード加工を行う（ステップＳ２９）。
【００４３】
最後に、１００℃〜１４０℃の温度で、単体製品の熱処理（キュア）を行う（ステップＳ３０）。
ここで、キュア温度を実施の形態１（１７５℃±１０℃）よりも低くした理由を、図９を参照して説明する。
外装メッキである半田の融点は一般的に１８０℃程度であり、図９に示すように、温度上昇につれて外装メッキ層の酸化の度合いが大きくなる。そこで、この外装メッキ層が酸化するのを防止するために、マージンをもってキュア温度の上限値を１４０℃に設定した。
また、発明者による実験によれば、約８０℃でキュアした場合に、内部応力によりパッケージ２が容易に変形した。すなわち、図９に示すように、キュア温度が低い場合には、内部応力緩和効果の度合いが小さくなる。そこで、マージンをもってキュア温度の下限値を１００℃に設定した。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態２の半導体装置の製造方法では、半導体素子をモールドし、タイバー４を切断し、リード３に外装メッキを施した後に、熱処理（キュア）を行った。この製造方法によれば、熱処理前に、パッケージ２を拘束の少ない状態にすることができる。よって、モールド時にパッケージ２内部に生じた応力を、熱処理（アフターキュア）によって、パッケージ２に対して拘束が少ない状態で低減することができ、さらにパッケージ２を拘束の少ない状態で常温に冷却することができる。
従って、パッケージ２のねじれ反りを低減することができ、これによりパッケージ２のリード平坦度を向上させることができる。よって、信頼性の高い半導体装置を製造することができるとともに、歩留まりを向上させることができる。
【００４５】
また、本実施の形態２では、タイバー４を切断した後、熱処理を行う前に、ピンチカット部５を切断した。これにより、熱処理によってパッケージ２内部の応力をより低減でき、さらにパッケージ２をより拘束の少ない状態で常温に冷却することができる。
【００４６】
また、本実施の形態２では、タイバー４切断後の熱処理の温度を、実施の形態１の熱処理温度よりも低い１００℃〜１４０℃とした。これにより、リード３表面に形成されたメッキ層の酸化を防止することができる。
【００４７】
実際に、パッケージ１辺の長さが２４ｍｍのＬＱＦＰを上記製造方法によって製造し、その製造されたパッケージのねじれ反りを測定した。その測定結果を下記の表２に示す。
【００４８】
【表２】
0004015490.tif 000003
【００４９】
表２に示すように、本実施の形態２による製造方法によれば、パッケージのねじれ反りを、従来よりも大幅に低減することができた。
また、パッケージ１辺の長さが２０ｍｍのＬＱＦＰについても、同様の測定を行った。この場合も、上記２４ｍｍのＬＱＦＰと同様に、パッケージのねじれ反りを低減できることを確認した。
【００５０】
図１０は、実施の形態２と従来のパッケージで、リード平坦度不良率を比較した図である。図９に示すように、従来７．３％であったリード平坦度不良率を、０．１％にまで大幅に低減することができた。
従って、本実施の形態２による製造方法によれば、パッケージのねじれ反りを低減でき、優れたリード平坦度の半導体装置を製造することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態２では、タイバー４を切断した後にピンチカット部５を切断しているが、タイバー４を切断すると同時にピンチカット部５を切断してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、パッケージのねじれ反りを低減することができ、優れたリード平坦度の半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による半導体装置を説明するための図である。
【図２】  本発明の実施の形態１による半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】  本発明の実施の形態１による半導体装置を説明するための上面図である。
【図４】  本発明の実施の形態１による半導体装置を説明するための上面図である。
【図５】  本発明の実施の形態１と従来のパッケージで、ねじれ反りの測定結果を比較した図である。
【図６】  本発明の実施の形態１と従来のパッケージで、リード平坦度の測定結果を比較した図である。
【図７】  本発明の実施の形態２による半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図８】  本発明の実施の形態２において、キュア前のパッケージを示す外観図である。
【図９】  本発明の実施の形態２において、パッケージ内部の応力緩和度合いとキュア温度の関係、並びに、外装メッキ層の酸化度合いとキュア温度との関係を示す図である。
【図１０】  本発明の実施の形態２と従来のパッケージで、リード平坦度不良率を比較した図である。
【図１１】  従来の半導体装置を説明するための図である。
【図１２】  従来の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１３】  平坦度不良のパッケージの表面状態を示す図である。
【図１４】  パッケージのねじれ反りとリード平坦度との関係を示した図である。
【図１５】  パッケージサイズとパッケージのれじれ反りとの関係を示した図である。
【符号の説明】
１  フレーム（リードフレーム）、  ２  パッケージ、  ３  リード、  ４  タイバー、  ５  ピンチカット部、  １１  フレーム枠、  ２１  モールドライン。
【図１】
0004015490.tif 000004
【図２】
0004015490.tif 000005
【図３】
0004015490.tif 000006
【図４】
0004015490.tif 000007
【図５】
0004015490.tif 000008
【図６】
0004015490.tif 000009
【図７】
0004015490.tif 000010
【図８】
0004015490.tif 000011
【図９】
0004015490.tif 000012
【図１０】
0004015490.tif 000013
【図１１】
0004015490.tif 000014
【図１２】
0004015490.tif 000015
【図１３】
0004015490.tif 000016
【図１４】
0004015490.tif 000017
【図１５】
0004015490.tif 000018