(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形するためのモールド金型であって、
半導体素子を収納して、合成樹脂を充填するためのキャビティを有し、分割可能な成形金型と、
該成形金型で、半導体装置の樹脂モールドパッケージのマーキングを施す表面を成形するキャビティ内壁の所定位置に配置され、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを付加するマスクと、
該マスクを該成形金型内の該所定位置に保持し、該キャビティ内壁から該成形金型の合わせ面にかけて覆い、該成形金型に対して着脱可能な治具とを含み、
該マスクは該治具に対して着脱可能であり、
マスクは感光性樹脂を用いて形成され、
マスクには、マーキングで表示すべき内容が凹凸で形成されていることを特徴とする半導体装置のモールド金型。
【請求項２】
半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形する際に、
成形金型内に、感光性樹脂を用いて形成され、マークの内容を凹凸によって表すマーキング用のマスクを配置しておき、
該マスクが保持するマークの内容に従って、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを施すことを特徴とする半導体装置のマーキング方法。
【請求項３】
前記マスクによって成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングが施された後で、
マーキングが施された表面に、マーキング内容の視認性を高めるインクをスタンプすることを特徴とする請求項２記載の半導体装置のマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面にマーキングを施す樹脂モールドパッケージを製造するための半導体装置のモールド金型およびマーキング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図１３に示すような光結合素子が、樹脂モールドパッケージに封入された半導体装置の１種として広く用いられている。図１３に示すような光結合素子を組立る前に、リードフレーム１，２には、発光素子３および受光素子４をそれぞれダイボンドで接合しておく。さらに各リードフレーム１，２と発光素子３および受光素子４との間に、金などのボンディングワイヤ５を用いてワイヤボンドを施し、さらに発光素子３の周囲にシリコン樹脂などのプリコート樹脂６をコーティングしておく。その後、これらのリードフレーム１，２をスポット溶接あるいはローディングフレームにセットすること等によって、発光素子３および受光素子４を対向させ、光学的に結合するような位置関係に保持する。その状態で、透光性エポキシ樹脂などの１次モールド樹脂７で封止し、さらにその周囲を遮光性エポキシ樹脂などの２次モールド樹脂８で封止する。
【０００３】
１次モールド樹脂７および２次モールド樹脂８による樹脂封止は、トランスファモールド成形で行われる。成形後に、モールド樹脂の外部に露出しているリードフレーム１，２の部分に対して、外装メッキやフォーミングなどの後処理を施し、さらに光結合素子としての電気的な特性検査を行い、樹脂モールドパッケージの表面にマーク９を付加するマーキングを施している。
【０００４】
図１４は、図１３に示す光結合素子の製造工程を示す。ステップａ１からステップａ３までは、発光素子３側の前処理を示し、ステップｂ１およびステップｂ２は受光素子４側の前処理を示す。ステップｃ１〜ステップｃ７までが、光結合素子としての製造工程を示す。
【０００５】
ステップａ１およびステップｂ１では、発光素子３および受光素子４のリードフレーム１，２の所定位置へのダイボンドをそれぞれ行う。なお、「発光素子」および「受光素子」は、以後「ＧＬ」および「ＰＴ」のように、それぞれ略称することもある。ステップａ２およびステップｂ２では、発光素子３および受光素子４にそれぞれ形成されているボンディングパッドとリードフレーム１，２の所定の部分との間でのワイヤボンドをそれぞれ行う。発光素子３については、さらにステップａ３で、プリコート樹脂６によるプリコートが行われる。
【０００６】
ステップｃ１では、モールド金型に、発光素子３が装着されるリードフレーム１と、受光素子４が装着されるリードフレーム２とを、発光素子３および受光素子４が光学的に結合する状態となるようにセットし、１次成形金型を用いて１次モールドを行う。次にステップｃ２で、２次成形金型内に、１次モールド樹脂７の成形品をセットし、２次モールド樹脂８で封止する２次モールドを行う。２次モールドが終了すると、樹脂モールドパッケージの外部に出ているリードフレーム１，２に対して、外装メッキや曲げ加工のフォーミングなどが行われ、ステップｃ３で電気的特性などの検査が行われる。特性検査で良品と判断されれば、ステップｃ４で、樹脂モールドパッケージの表面にマーク９が施される。次にステップｃ５で、マーク９も含めた外観検査を行い、合格品をステップｃ６で梱包し、ステップｃ７で市場や客先などに出荷する。
【０００７】
光結合素子としては、たとえばホトカプラやホトサイリスタなどが含まれ、図１４のステップｃ１での１次モールドで透光性エポキシ樹脂などの１次モールド樹脂７で一旦成形してから、遮光性のエポキシ樹脂など２次モールド樹脂８で成形することが特徴である。トランジスタやダイオードなど、個別の半導体素子を封入する樹脂モールドパッケージや、半導体集積回路を封入する樹脂モールドパッケージでは、透光性の１次モールド樹脂を用いる必要がないので、トランスファモールド成形は１回だけ行われるけれども、図１４のステップｃ３以降の処理は基本的に同等である。
【０００８】
半導体装置のモールド成形用の金型にマーキング部を設け、マーキングをモールド成形と同時に行う先行技術は、たとえば特開平６−１２０２８１に開示されている。この先行技術のマーキング部では、モールド成形用金型の表面に、ピン状体の先端が突出または後退して、全体としてマーキング内容に対応する凹凸を形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光結合素子などの半導体装置の製造工程では、モールドを行った後に、個別に設けられるマーキング工程で、スタンピングあるいはレーザ照射によって、品名、製造年月日、商標等を表すマーク９をパッケージの表面に付加している。このため工程が１つ余分に必要となり、製造効率が悪く、運用コストがかかるとともに、パッケージ表面の粉塵付着や汚れなどによるマーク消え、モールド品の位置決め精度に起因するマーク９の位置ずれ等の不具合が発生することになり、歩留り低下や再修正の手間の増加などによるコストアップの要因ともなっている。
【００１０】
モールド成形金型自体にマーキング内容に応じた凹凸部を形成すれば、モールド成形とマーキングとを同時に行うことができ、前述の不具合やコストアップを回避することができる。しかしながら、光結合素子を含む半導体装置では、同一のモールド成形金型を、複数の品種に適用することもあり、また同一品種に対しても、製造年月日や製造ロットなどを表す部分はマーキング内容の変更が必要である。したがって、モールド成形用金型自体にマーキング内容に対応する凹凸を形成すると、マーキング内容の変更時に金型を交換しなければならず、作業性が悪くコストアップを招くことになる。
【００１１】
モールド成形金型自体に凹凸を形成する方法として、特開平６−１２０２８１の先行技術のように、多数のピン状体を設けて、各ピン状体の出没状態の変化で凹凸を形成することも提案されているけれども、金型の構造が複雑となり、金型のコストも上昇して、最終的には製品のコストアップを招く。
【００１２】
本発明の目的は、モールド成形後のマーキング工程を省略することができ、マーキング内容変更の作業も短時間で行うことができる半導体装置のモールド金型およびマーキング方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形するためのモールド金型であって、
半導体素子を収納して、合成樹脂を充填するためのキャビティを有し、分割可能な成形金型と、
該成形金型で、半導体装置の樹脂モールドパッケージのマーキングを施す表面を成形するキャビティ内壁の所定位置に配置され、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを付加するマスクと、
該マスクを該成形金型内の該所定位置に保持し、該キャビティ内壁から該成形金型の合わせ面にかけて覆い、該成形金型に対して着脱可能な治具とを含み、
該マスクは該治具に対して着脱可能であり、
マスクは感光性樹脂を用いて形成され、
マスクには、マーキングで表示すべき内容が凹凸で形成されていることを特徴とする半導体装置のモールド金型である。
【００１４】
本発明に従えば、成形金型は、分割可能であり、半導体素子を収納して合成樹脂を充填するためのキャビティには、樹脂モールドパッケージのマーキングを施す表面を成形する所定位置に、マーキングを付加するマスクが装着される。マスクは、治具によって成形金型内の所定位置に保持され、半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形する際に同時に付加することができる。これによって、モールド後に行うマーキング工程を省略することができ、しかもマスクは治具に着脱可能であり、治具は成形金型に着脱可能であるので、マーキング内容の変更作業の時間短縮を図り、コストダウンを行うことができる。マスクを成形金型内の所定位置に保持する治具は、マスクによるマーキング内容が変更されても、そのまま用いることができるので、変更部分を最小限に留め、内容変更作業の時間短縮とコストダウンとを図ることができる。
【００１６】
また、感光性樹脂のマスクに形成されている凹凸に従って、成形される樹脂モールドパッケージの表面には、凹凸でマークの内容を表示することができる。
【００２１】
さらに本発明は、半導体素子を合成樹脂中に封止して半導体装置の樹脂モールドパッケージを成形する際に、
成形金型内に、感光性樹脂を用いて形成され、マークの内容を凹凸によって表すマーキング用のマスクを配置しておき、
該マスクが保持するマークの内容に従って、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングを施すことを特徴とする半導体装置のマーキング方法である。
【００２２】
本発明に従えば、マスクを感光性樹脂を用いて形成するので、成形金型に硬化前の感光性樹脂を装着し、光でマークの内容を表すように部分的に硬化させ、未硬化部分を溶剤などに溶質させて除去すると、マークの内容に応じた凹凸を形成することができる。
【００２５】
また本発明で前記マスクによって成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキングが施された後で、
マーキングが施された表面に、マーキング内容の視認性を高めるインクをスタンプすることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、樹脂モールドパッケージの表面に凹凸で形成されるマークの視認性を、インクをスタンプすることによって高めることができるので、見やすいマークの付加を行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の基礎となる形態で用いる成形金型１０の概略的な構成を示す。成形金型１０は、マーク面金型１０ａと裏面金型１０ｂとから成り、中間にキャビティ１０ｃを形成する。マーク面金型１０ａには、図２に示す凹凸マスク１１が着脱可能に装着される。凹凸マスク１１のマーク面金型１０ａへの装着のために、治具固定用溝１２が形成されている。一般にキャビティ１０ｃは複数個形成され、１回の成形で複数個のパッケージが得られる。
【００３０】
図２に示すように、凹凸マスク１１には、マーク内容１３に応じた凹部または凸部が形成される。マーク内容１３は、たとえば品名１３ａ、商標１３ｂ、製造年月日コード１３ｃおよび１番リード表示１３ｄなどを含む。
【００３１】
図３は、図２に示す凹凸マスク１１を、マーク面金型１０ａに、マスクセット治具１４を用いて装着している状態を示す。成形金型１０やマスクセット治具１４は、長期間にわたる多数回のモールド成形に使用するので、耐久性のある金属材料、たとえば鉄などを用いて形成する。凹凸マスク１１は、短期間の比較的少数回のモールド成形に使用するので、比較的軟質でマーク内容の凹凸を形成しやすい材料、たとえば合成樹脂などを用いて形成することができる。
【００３２】
図４は、本基礎形態で、光結合素子を製造する工程を示す。ステップａ１からステップａ３までとステップｂ１からステップｂ２までの工程は、図１４に示す従来の製造工程と同様である。ステップｄ１も図１４のステップｃ１と同様である。ステップｄ２では、２次モールドと同時にマーキングも行う。ステップｄ３の特性検査、ステップｄ４の外観検査、ステップｄ５の梱包およびステップｄ６の出荷は、図１４のステップｃ３の特性検査、ステップｃ５の外観検査、ステップｃ６の梱包およびステップｃ７の出荷とそれぞれ同等であるので、重複した説明を省略する。ステップｄ２の２次モールドでは、図３に示すようなマーク面金型１０ａに凹凸マスク１１をマスクセット治具１４で装着した状態で、２次モールドを行う。これによって、光結合素子の２次モールドとその表面へのマーク内容１３の付加とを同時に行うことができ、ステップｄ３の特性検査の後でステップｄ４の外観検査を直ちに行い、マーキング工程を省略することができる。
【００３３】
図５は、図２の凹凸マスク１１によって形成される光結合素子へのマーク付加状態を示す。図５（ａ）は、図２に示す凹凸マスク１１にマーク内容１３に対応する凹部を形成し、凸マーク１５ａを付加した光結合素子１６ａを示す。図５（ｂ）は、図２に示す凹凸マスク１１にマーク内容１３に対応する凸部を形成し、凹マーク１５ｂを形成した光結合素子１６ｂを示す。
【００３４】
図６は、本発明の実施の第１形態に用いる成形金型２０の構成を示す。本実施形態の成形金型２０のマーク面金型２０ａには、図７に示す感光性樹脂マスク２１を形成し、裏面金型２０ｂとの間に形成されるキャビティ２０ｃで樹脂モールドパッケージの成形を行う。
【００３５】
図７に示す感光性樹脂マスク２１は、未硬化の光感光性樹脂をマーク面金型２０ａに塗布などによって装着し、紫外線やレーザ光を照射してマーク内容１３に対応する部分的な硬化を生じさせ、未硬化部分を溶剤などで除去する。図７（ａ）は、図５（ａ）に示すような凸マーク１５ａを形成するための凹タイプマスク２１ａを示す。図７（ｂ）は、図５（ｂ）に示すような凹マーク１５ｂを形成するための凸タイプマスク２１ｂを示す。マークの内容変更時には、感光性樹脂の溶解剤入りの樹脂、あるいはシートで感光性樹脂マスク２１の除去を行い、新たに感光性樹脂を塗布してマスク内容１３に対応する凹凸を形成し、マーク内容の変更を行うことができる。本実施形態によれば、従来の成形金型に対する変更はほとんど必要なく、マスク２１の着脱が可能となる。
【００３６】
図８は、本発明に関連する形態の成形金型３０の概略的な構成を示す。本実施形態の成形金型３０のマスク面金型３０ａには、マーキングシート３１を全面にわたって装着する。マーキングシート３１が全面にわたって装着されたマーク面金型３０ａと裏面金型３０ｂとの間のキャビティ３０ｃで樹脂モールドパッケージを成形し、マーキングシート３１の表面に形成されているマーク内容を成形される樹脂モールドパッケージの表面に転写することによって、モールド成形とマーキングとを同時に行うことができる。
【００３７】
図９は、図８のマーキングシート３０の表面に、複数のマーク内容１３を形成して担持させている状態を示す。マーク内容１３は、成形金型３０のキャビティの配列ピッチに対応して配列し、複数のキャビティに対して同時にマスクのセットが可能にしている。本実施形態では、マーキングシート３１を変えるだけでマーキング内容変更を容易に行うことができ、成形金型３０にマーキングの汚れがつかないようにすることができる。
【００３８】
図１０は、本発明の実施の第２形態として、スタンプインク４０でマークの視認性を向上させる状態を示す。図１０（ａ）は、たとえば図５（ａ）に示す光結合素子１６ａのパッケージの表面の凸マーク１５ａ上にスタンプインク４０を塗布した状態を示し、図１０（ｂ）は図５（ｂ）の光結合素子１６ｂのパッケージの表面上に、凹マーク１５ｂを避けてスタンプインク４０を塗布した状態を示す。スタンプインク４０は、白、シルバー等のパッケージに対する視認性の良好な色を有する紫外線硬化型あるいは熱硬化型樹脂を主成分とし、簡単な作業で塗布した後、硬化させれば、マーキングの視認性を向上させることができる。スタンプインク４０は、パッケージの表面にマーク内容１３が凹凸で形成されている状態の視認性を高めるために塗布するだけであるので、マーキングを施す場合よりも、簡単な作業で塗布可能である。
【００３９】
図１１は、本発明に関連する他の形態として、成形金型５０の表面に、スタンプインク５１でマーク内容１３をスタンピングして付加している状態を示す。この成形金型５０を用いて樹脂モールドパッケージを成形すると、成形される樹脂モールドパッケージの表面にマーキング内容を表示するスタンプインク５１が結合され、成形と同時にマーキングを行うことができるので、後から行うマーキング工程を省略することができる。マーキング内容の変更時には、スタンピングを行うマスクを変更すればよいので、容易に変更を行うことができる。
【００４０】
図１２は、本関連形態で、モールドパッケージ５２の表面に図１１のスタンプインク５１によるマーク内容１３を結合させた状態を示す。スタンプインク５１は、紫外線硬化型樹脂あるいは熱硬化性樹脂であり、モールドパッケージ５２の表面に結合させれば、別工程で付加されるマークと同等以上の耐久性を有する表示を行うことができる。
【００４１】
以上説明した各実施形態では、光結合素子の樹脂モールドパッケージにマークを施しているけれども、一般の半導体装置の樹脂モールドパッケージにも同様に本発明を適用してマークをモールド成形と同時に付加することができる。光結合素子の場合には、モールド成形を１次と２次とに分けて行っているけれども、透光性の樹脂による１次モールドの必要がなければ、モールドを１回で行い、その際にマーキングを同時に施すことができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、樹脂モールドパッケージを成形する成形金型に着脱可能なマスクでマークを形成することができるので、モールド工程とマーキング工程とを同時に行い、マーキング工程を省略することができる。
【００４３】
また、成形される樹脂モールドパッケージの表面に凹凸でマーキングを施すことができる。
【００４６】
さらに本発明によれば、感光性樹脂を用いて形成されるマスクで樹脂モールドパッケージの成形と同時にマークを付加することができる。
【００４８】
また本発明によれば、樹脂モールドパッケージの成形と同時にマークを施した後、そのマークの視認性をインクをスタンプして高めることができる。インクのスタンプは、パッケージの表面にマークを付加する工程よりは簡単に行うことができ、簡単な作業で視認性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基礎となる形態の成形金型１０の構成を示す簡略化した断面図である。
【図２】  図１の成形金型１０内に装着する凹凸マスク１１の平面図である。
【図３】  図１の成形金型１０のマーク面金型１０ａに凹凸マスク１１を装着する状態を示す簡略化した断面図である。
【図４】  図１の成形金型１０を用いる光結合素子の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】  図１の成形金型１０を用いて成形される光結合素子１６ａ，１６ｂの簡略化した断面図である。
【図６】  本発明の実施の第１形態に用いる成形金型２０の構成を示す簡略化した断面図である。
【図７】  図６の成形金型２０に用いる感光性樹脂マスク２１の簡略化した斜視図である。
【図８】  本発明に関連する形態に用いる成形金型３０の構成を示す簡略化した断面図である。
【図９】  図８の成形金型３０に用いるマーキングシート３１の部分的な平面図である。
【図１０】  本発明の実施の第２形態で行われるマーキングの状態を示す部分的な断面図である。
【図１１】  本発明に関連する他の形態に用いる成形金型５０の部分的な斜視図である。
【図１２】  図１１の関連形態で成形されるモールドパッケージ状のマークを示す部分的な断面図である。
【図１３】  従来からの光結合素子の構造を示す簡略化した断面図である。
【図１４】  図１３の光結合素子を製造する工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，２０，３０，５０  成形金型
１０ａ，２０ａ，３０ａ，５０ａ  マーク面金型
１１  凹凸マスク
１２  治具固定用溝
１３  マーク内容
１４  マスクセット治具
１６ａ，１６ｂ  光結合素子
２１  感光性樹脂マスク
３１  マーキングシート
４０，５１  スタンプインク
５２  モールドパッケージ
【図１】
0003742211.tif 000002
【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】
0003742211.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003742211.tif 000013
【図１３】
0003742211.tif 000014
【図１４】
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