(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを搭載するアイランドと前記アイランドに連続するリードからなるリードフレームを用意する工程と、
前記リードフレームをヒートブロックに設置する工程と、
フレームクランパにて前記リードフレームを押圧固定する工程と、
前記アイランド表面側に前記半導体チップをダイボンド又は、ワイヤボンドする工程とを有する半導体装置の製造方法であり、
前記リードフレームは、前記アイランドに接続する箇所の近傍で下方に延在させるように曲げられた第１の折り曲げ部と、再び水平方向に延在させるように曲げられた第２の折り曲げ部とを有し、
前記フレームクランパにて前記アイランドを前記ヒートブロックに密着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】
前記ヒートブロックは、前記リードと前記アイランドとの高さの差に相当する突出部と、前記突出部に連続する凹部を有す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】
前記フレームクランパの一部は、前記フレームクランパが前記リードを押圧固定する面よりも下方に延在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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法、特に実装面積を低減した半導体装置を製造するためのダイボンド又は、ワイヤボンド方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置の製造方法においては、樹脂モールドしたパッケージの側面から水平方向にリード端子を導出し、導出したリード端子を樹脂外部でＺ字型に折り曲げることで、リード端子の成形を行っていた。実装時には、リード端子の半田付け部が樹脂から離れた位置にあるので、実装占有面積が大きいという問題点がある。
【０００３】
そこで、リードの折り曲げ部を樹脂の内部に格納することで、実装時の占有面積を低減するようなパッケージが出現してきた（例えば、特開平３−３３５４号）。
【０００４】
図３は、斯かる装置を示す斜視図、図４と図５は各々側面図と裏面図である。この半導体装置は、半導体チップ１を搭載するアイランド２に対して近傍にリード端子３を配置し、アイランド２から連続するリード４とリード端子３にＺ字型の曲げ加工を施し、半導体チップ１とリード端子３とをワイヤ５で接続し、そしてリード端子３の裏面側の一部がパッケージの裏面と水平面を構成するように、周囲を樹脂６で封止したものである（図５参照）。リード端子３は樹脂６の内部からストレートに外部に導出される。
【０００５】
この半導体装置はリード端子３の折り曲げ部分を樹脂６内部に収納することから、既に折り曲げられた状態のリードを用いて製造工程が行われる。
【０００６】
図６（Ａ）（Ｂ）及び図７（Ａ）（Ｂ）を参照して、半導体装置の製造方法の工程の一つであるダイボンド工程の説明を行う。
【０００７】
図６（Ａ）に示すように、アイランド２とリード４との段差に相当する高さを設けた突出部７にアイランド２を設置し、フレームクランパ１０によってリードを押圧固定する。
【０００８】
次に図６（Ｂ）に示すように、ヒートブロック８によってアイランド２を加熱しながら、吸着コレット９で搬送した半導体チップ１をアイランド２の表面にダイボンドする。
【０００９】
次に図７（Ａ）に示すように、ボンディングツール３１によって金ボール３０を半導体チップ１の表面にワイヤボンディングする。
【００１０】
次に図７（Ｂ）に示すように、リード端子３を突出部７上に設置し、フレームクランパ１０によってリード端子３を押圧固定する。ボンディングツール３１によってワイヤ３２をリード端子３の表面にワイヤボンディングし、半導体チップ１とリード端子３を電気的に接続する。
【００１１】
ここで、リードの製造上の誤差によってアイランド２とリード４との段差に誤差が生じた場合、突出部７とアイランド２との間に隙間２４が生じる場合がある。
このような場合には、ボンディングを行う際に、ボンディング荷重によりアイランド２を突出部７の平坦面に押しつけ、ヒートブロックの突出部７とアイランド２とを密着させる。アイランド２を下方に押しつけることにより、下方に折り曲がるリード４の折り曲げ部２１は、ヒートブロックの凹部１１に逃げることができる。
【００１２】
また、同じ理由からリード端子３の段差にも誤差が生じ、隙間２４が生じる場合もあるが、このような場合もボンディング荷重によりリード端子３をヒートブロック８の突出部７に密着させる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、リードフレームの製造上の誤差によって、アイランド２とリード４との段差に誤差が生じた場合、ダイボンド又はワイヤボンド時のボンディング荷重のみによる押圧では押圧が不十分な場合がある。この状態でボンディングを行うと、アイランド２と突出部７の密着不足から加熱不足が生じ、半導体チップ１を固着するための接着剤の溶融不足等、ボンダビリティが低下する欠点があった。
【００１４】
同様にリード端子３にワイヤボンディングを行う場合でも加熱不足が生じ、ボンダビリティが低下する欠点があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した従来の問題に鑑みて為されたものであり、アイランド表面側に半導体チップをダイボンド又はワイヤボンドを行い、リード端子にワイヤボンドする半導体装置の製造方法に於いて、リードを押圧するフレームクランパに、ヒートブロックの凹部の中央付近にて前記リードを下方に折り曲げる作用を持つ第１の凸部と、前記ヒートブロックの押圧部と対面して前記リードを押圧固定する第２の凸部を設け、前記フレームクランパにて前記リードを押圧する際に、前記第１の凸部が前記リードと下方に押し込み、前記アイランドを前記ヒートブロックの突出部の平坦面に密着させることによって、安定したボンディングが行えると同時に半導体装置の品質の向上ができることに特徴を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明による半導体装置の製造方法のダイボンド工程を説明するための図である。図２(Ａ)（Ｂ）は本発明による半導体装置の製造方法のワイヤボンド工程を説明するための図である。図３は本発明の製造方法によって製造される半導体装置の斜視図である。図４は本発明の製造方法によって製造される半導体装置の側面図である。図５は本発明の製造方法によって製造される半導体装置の裏面図である。
【００１７】
本発明による半導体装置の製造方法である半導体チップ１をアイランド２にダイボンドするダイボンド工程又は、半導体チップ１の表面とリードフレーム３にワイヤボンディングを行うワイヤボンド工程を説明する。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、アイランド２とリード４から形成されるリードフレームはヒートブロック８の上に設置される。ヒートブロック８の内部には図示せぬ加圧ヒータが内蔵されており、ヒートブロック８自体を２００〜８００℃に加熱している。
【００１９】
図１（Ｂ）に示すように、ヒートブロック８の上に設置されたリードフレームのリード４をフレームクランパ１０に設けられた第２の凸部２６によって押圧固定し、フレームクランパ１０に設けられた第１の凸部２５によってリード４を下方に押し込み、アイランド２をヒートブロック８の突出部７に密着させる。
【００２０】
図１（Ｃ）に示すように、トランジスタなどの素子を形成した半導体チップ１を吸着コレット９によって搬送し、アイランド２の表面に半導体チップ１を押圧固定する。この接着は、銀メッキが施されたアイランド２表面に対して、半導体チップ１裏面側に金メッキ層を形成しておき、アイランド２と半導体チップ１とを金・シリコン共晶によって接着する。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、アイランド２上にダイボンドした半導体チップ１の電極パッド（図示せず）にボンディングツール３１を移送し、ワイヤーボンディングする。ボンディングツール３１は中心に数十μｍの貫通孔を持つ円筒状のツールで、該貫通孔には直径が数十μｍの金ワイヤ(図示せず)が挿入され、先端部には金ボール３０が形成されている。そして、ボンディングツール３１を押し下げると同時にツール３１を介して超音波振動を与え、金ボール部分を半導体チップ１の表面に固着する。
【００２２】
図２（Ｂ）に示すように、リード４と同じように２つの折り曲げ部４０，４１を有するリード端子３をヒートブロック８上に設置し、フレームクランパ１０により押圧固定する。そして、半導体チップ１へのワイヤボンドが終了したボンディングツール３１をリード端子３の上方に移送し、下降させて、ワイヤ３２をリード端子３表面に押圧固定する。同時に超音波振動を与えてワイヤ３２をリード端子３表面に接着・切断してワイヤボンディングを行う。
【００２３】
その後、フレームクランパ１０の押圧力を解除すれば、リードフレームはその機械的応力によって正常な位置まで変形が回復し、アイランド２上への半導体チップ１のダイボンドとワイヤボンドが終了する。
【００２４】
以上の工程でダイボンドとワイヤボンドを終えたリードフレームは、樹脂モールドされ、そしてリードフレームから各素子を切り離すカットベンド工程を経て、図３、図４及び図５に示したような半導体装置が完成する。
【００２５】
アイランド２とリード４は、枠体に保持されたリードフレームの状態で供給されている。リードフレームは、板厚０．１〜０．３ｍｍの鉄あるいは銅系の素材を打ち抜きあるいはエッチング加工したものである。該リードフレームの状態で、リード端子３とリード４に曲げ加工が施される。リード４に対する曲げ加工は、アイランド２の付け根付近で下方に曲げられる第１の折り曲げ部２０と、下方に延びたリード４を再びアイランド２表面と水平になるように曲げられた第２の折り曲げ部２１からなる。これらの加工によって、アイランド２の表面とリード４先端部分の表面には段差が存在する。
【００２６】
リード端子３は、アイランド２及びリード４と同じ前記枠体の状態で供給され、
リード端子３の先端部分にもリード４と同様の曲げ加工が施されており、第２の折り曲げ部４１より外側が、実装時における半田付け部分となる。
【００２７】
ヒートブロック８の表面には、リードフレームの段差に相当する高さの突出部７を形成している。突出部７は、アイランド２上に搭載する半導体チップ１のチップサイズよりは大きな面積でアイランド２の裏面側に接触可能な様に形成してあり、突出部７を経由して熱伝導によりアイランド２を加熱する役割を持つ。突出部７の高さは、アイランド２とリード４との段差の設計寸法において、許容誤差の最低の高さに合わせた高さに設計してある。即ち、突出部７の高さは段差の設計寸法が０．２ｍｍプラスマイナス３０μｍであれば、０．１７ｍｍの高さに設計してある。またヒートブロック８は、突出部７に連続して凹部１１を有し、凹部１１の幅はリード４が収容可能な大きさである。
【００２８】
フレームクランパ１０は、ヒートブロック８の凹部１１の中央付近に第１の凸部２５と、ヒートブロック８の凹部から離間して第２の凸部２６を有し、第１の凸部２５は第２の凸部２６よりも下方に延在されている。そして、第１の凸部２５と第２の凸部２６の２箇所によってリード４を押圧固定し、アイランド２をヒートブロック８の突出部７に密着させる働きを持つ。また、フレームクランパ１０は第１の凸部２５と第２の凸部２６の間に凹部２７を有する。
【００２９】
本発明による半導体装置の製造方法は、フレームクランパ１０の押圧力によりアイランド２又は、リード端子３をヒートブロック８の突出部７に密着させることに特徴を有する。
【００３０】
具体的に言うと、リードフレームの製造上の誤差によってアイランド２とリード４との段差に誤差が生じ、突出部７とアイランド２との間に隙間２４が生じる場合がある。このような場合、フレームクランパ１０は第１の凸部２５と第２の凸部２６を有し、第１の凸部２５は第２の凸部２６よりも下方に延在されているので、フレームクランパの第２の凸部２６によってリード４をヒートブロック８と共に押圧固定し、第１の凸部２５によってリード４の第２の折り曲げ部２１付近を下方に押し込む。そして、フレームクランパの第１の凸部２５によって下方に押し込まれたリード４の第２の折り曲げ部２１は、ヒートブロック８の凹部１１内に逃げるように変形し、同時にアイランド２の裏面はヒートブロック８の突出部７の平坦面に密着する。この押し込みによりリードフレーム４は変形するが、これは弾性変形なのでフレームクランパ１０の押圧力を解除すれば正常な位置まで変形が回復する。
【００３１】
このことにより、リードフレームの製造上の誤差によって突出部７とアイランド２との間に隙間２４が生じた場合でも、ヒートブロック８からアイランド２への熱伝達と、ボンディングツール３１から金ボール３０への超音波振動の伝達を効率よく行うことができ、ボンダビリティの低下を防止できる。加えて、アイランド２と半導体チップ１が傾斜せず、水平状態を維持できるので、半導体チップ１の破損も防止できる。
【００３２】
また、リード端子３にワイヤ３２をワイヤボンディングする場合でも、同様にリード端子３とヒートブロック８の突出部７との間に隙間２４が生ずる場合があるが、上記フレームクランパ１０の作用によりリード端子３とヒートブロック８の突出部を密着させることができる。このことによりボンディングツール３１からワイヤ３２への超音波振動の伝達と、ヒートブロック８からワイヤ３２への熱伝達を効率よく行うことができ、ボンダビリティの低下を防止できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の半導体装置の製造方法により次のような効果が得られる。
【００３４】
本発明の半導体装置の製造方法において、第１の凸部と第２の凸部を有するフレームクランパでアイランドに連続しているリードを押圧することにより、前記リードを押圧固定し、前記アイランドをヒートブロックの突出部に密着させた状態でダイボンド又は、ワイヤボンドすることが可能になる。またリード端子にワイヤボンドを行う場合でも、前記フレームクランパでリード端子を押圧する事により、リード端子を前記突出部に密着させた状態でワイヤボンドすることが可能になる。従って、ボンダビリティの低下を防止し、安定度の高い処理を行える。また、半導体チップ１の破損も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明及び従来の半導体装置を説明するための斜視図である。
【図４】本発明及び従来の半導体装置を説明するための右側面図である。
【図５】本発明及び従来の半導体装置を説明するための裏面図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【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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