(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の領域内に配設されて、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された複数のランド構成体と、それらランド構成体に包囲され、半導体素子が搭載される素子搭載領域とよりなり、前記ランド構成体は前記フレーム本体から突出した方向への押圧力によってのみ前記薄厚部が破断されてランド構成体がフレーム本体より分離され、前記フレーム本体、素子搭載領域が除去される構成を有するフレーム部材を用意するフレーム部材用意工程と、
前記用意したフレーム部材の素子搭載領域に対して、半導体素子を仮固定する素子搭載工程と、
前記フレーム部材に搭載した半導体素子の表面の電極パッドと前記フレーム部材のランド構成体の表面とを金属細線により電気的に接続する接続工程と、
半導体素子を搭載、金属細線による電気的接続を行った前記フレーム部材の上面側に対して、封止樹脂により樹脂封止する封止工程と、
前記フレーム部材を固定した状態で前記フレーム部材の下方から前記ランド構成体の底面に対して押圧力を印加し、前記ランド構成体とフレーム本体とを接続している薄厚部を破断させ、前記ランド構成体と前記フレーム部材の前記素子搭載領域，フレーム本体とを分離し、外囲を封止した封止樹脂の底面からその底面が露出した半導体素子と、前記半導体素子の周囲に配置され、底面が前記封止樹脂底面から露出、突出したランド構成体より構成された外部電極と、前記外部電極と半導体素子の電極パッドとを接続した金属細線とよりなる樹脂封止型半導体装置が前記封止樹脂で一体で複数個接続している樹脂封止型半導体装置構成体を得る分離工程と、
前記樹脂封止型半導体装置構成体の全体厚をその底面側から研削部材により研削して所望とする厚みに薄厚加工し、封止樹脂の底面領域に半導体素子の底面が露出するとともに、前記半導体素子の周囲に外部電極の底面が露出して配置され、前記外部電極の上面と前記半導体素子の電極パッドとが金属細線で接続された薄厚化された樹脂封止型半導体装置構成体を得る研削工程と、
全体を薄厚加工した樹脂封止型半導体装置構成体に対して、個々の樹脂封止型半導体装置ごとの個片に分割する分割工程とよるなることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項２】
フレーム部材用意工程では、素子搭載領域に搭載する半導体素子の厚みと同等の厚み分の突出量を有したランド構成体を備えたフレーム部材を用意することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項３】
フレーム部材用意工程では、フレーム部材の初期厚みは３５０［μｍ］の厚型であり、ランド構成体の突出量は３００［μｍ］であり、薄厚部は５０［μｍ］程度のフレーム部材を用意することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項４】
素子搭載工程では、フレーム部材のランド構成体の突出高さと略同等高さの３００［μｍ］厚の半導体素子を搭載することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項５】
素子搭載工程では、熱可塑性の接着剤を用いて半導体素子を仮固定することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項６】
分離工程では、フレーム部材を加熱した状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項７】
研削工程では、樹脂封止型半導体装置構成体の底面領域の厚みを２５０［μｍ］研削して外部電極厚みを５０［μｍ］に薄厚加工するとともに、半導体素子の厚みも５０［μｍ］に薄厚加工することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項８】
樹脂封止型半導体装置構成体が所望の厚みであるならば、研削工程を省略し、分割工程を行い、個々の樹脂封止型半導体装置を得ることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項９】
構成した樹脂封止型半導体装置の外部電極の表面にボール電極を形成する補助電極形成工程を有することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型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、従来のビーム状のリードを備えたリードフレームに代えて、フレーム枠から分離可能な外部端子となるランド体を備えたフレーム部材を用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものであり、特に所望とする薄型の樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。また小型で薄型でありながら、多ピン化が進み、高密度の小型、薄型の樹脂封止型半導体装置が要望されている。
【０００３】
以下、従来の樹脂封止型半導体装置に使用するリードフレームについて説明する。
【０００４】
図１８は、従来のリードフレームの構成を示す平面図である。図１８に示すように、従来のリードフレームは、フレーム枠１と、そのフレーム枠１内に、半導体素子が載置される矩形状のダイパッド部２と、ダイパッド部２を支持する吊りリード部３と、半導体素子を載置した場合、その載置した半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的接続するビーム状のインナーリード部４と、そのインナーリード部４と連続して設けられ、外部端子との接続のためのアウターリード部５と、アウターリード部５どうしを連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとなるタイバー部６とより構成されていた。
【０００５】
なお、リードフレームは、図１８に示した構成よりなるパターンが１つではなく、複数個、左右、上下に連続して配列されたものである。
【０００６】
次に従来の樹脂封止型半導体装置について説明する。図１９は、図１８に示したリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【０００７】
図１９に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７が搭載され、その半導体素子７とインナーリード部４とが金属細線８により電気的に接続されている。そしてダイパッド部２上の半導体素子７、インナーリード部４の外囲は封止樹脂９により封止されている。封止樹脂９の側面からはアウターリード部５が突出して設けられ、先端部はベンディングされている。
【０００８】
従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、図２０に示すように、リードフレームのダイパッド部２上に半導体素子７を接着剤により接合した後（ダイボンド工程）、半導体素子７とインナーリード部４の先端部とを金属細線８により接続する（ワイヤーボンド工程）。その後、半導体素子７の外囲を封止するが、封止領域はリードフレームのタイバー部６で包囲された領域内を封止樹脂９により封止し、アウターリード部５を外部に突出させて封止する（樹脂封止工程）。そしてタイバー部６で封止樹脂９の境界部をカッティングし、各アウターリード部５を分離し、フレーム枠１を除去するとともに、アウターリード部５の先端部をベンディングすることにより（タイバーカット・ベンド工程）、図１９に示した構造の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。ここで図２０において、破線で示した領域が封止樹脂９で封止する領域である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のリードフレームでは、半導体素子が高集積化し、多ピンとなった場合、インナーリード部（アウターリード部）の幅の形成には限界があり、多ピンに対応しようとする場合は、インナーリード部（アウターリード部）の数が多くなるため、リードフレーム自体が大きくなり、結果として樹脂封止型半導体装置も大きくなり、要望される小型、薄型の樹脂封止型半導体装置は実現できないという課題があった。また、半導体素子の多ピン対応としてリードフレームのサイズを変更せず、インナーリード部を増加させる場合は、１本当たりのインナーリード部の幅を細くしなければならず、リードフレーム形成のエッチング等の加工で課題が多くなってしまう。
【００１０】
また最近は面実装タイプの半導体装置として、底面に外部電極を設けたキャリア（配線基板）上に半導体素子を搭載し、電気的接続を行った後、そのキャリアの上面を樹脂封止した半導体装置であるボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）タイプやランド・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）タイプの半導体装置がある。このタイプの半導体装置はその底面側でマザー基板と実装する半導体装置であり、今後、このような面実装タイプの半導体装置が主流になりつつある。したがって、このような動向に対応するには、従来のリードフレーム、そのリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置では、対応できないという大きな課題が顕在化してきている。
【００１１】
さらに近年は、素子搭載用のダイパッドを有さず、半導体チップを薄厚にし、そのチップ周囲に電極を配置し、外囲を封止樹脂で片面封止した小型薄型のパッケージ技術が開示されているが、そのような片面封止型の小型薄型パッケージの製法では、最初に設定した厚みのパッケージ形成は可能であるが、目的ごとの厚みに応じた可変な厚みのパッケージ形成はできず、要望される厚みのパッケージ形成にタイムリーに対応できない恐れがある。
【００１２】
本発明は前記した従来の課題および今後の半導体装置の動向に対応できる高密度実装型の半導体装置を提供するものであり、底面側で基板実装できる半導体装置を基板ではなく、フレーム部材を用いて構成することを目的とするものである。そしてさらに将来要望される極薄厚で多ピン対応可能、かつ高信頼性を有する樹脂封止型の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、金属板よりなるフレーム本体と、前記フレーム本体の領域内に配設されて、薄厚部により前記フレーム本体と接続し、かつ前記フレーム本体よりも突出して形成された複数のランド構成体と、それらランド構成体に包囲され、半導体素子が搭載される素子搭載領域とよりなり、前記ランド構成体は前記フレーム本体から突出した方向への押圧力によってのみ前記薄厚部が破断されてランド構成体がフレーム本体より分離され、前記フレーム本体、素子搭載領域が除去される構成を有するフレーム部材を用意するフレーム部材用意工程と、前記用意したフレーム部材の素子搭載領域に対して、半導体素子を仮固定する素子搭載工程と、前記フレーム部材に搭載した半導体素子の表面の電極パッドと前記フレーム部材のランド構成体の表面とを金属細線により電気的に接続する接続工程と、半導体素子を搭載、金属細線による電気的接続を行った前記フレーム部材の上面側に対して、封止樹脂により樹脂封止する封止工程と、前記フレーム部材を固定した状態で前記フレーム部材の下方から前記ランド構成体の底面に対して押圧力を印加し、前記ランド構成体とフレーム本体とを接続している薄厚部を破断させ、前記ランド構成体と前記フレーム部材の前記素子搭載領域，フレーム本体とを分離し、外囲を封止した封止樹脂の底面からその底面が露出した半導体素子と、前記半導体素子の周囲に配置され、底面が前記封止樹脂底面から露出、突出したランド構成体より構成された外部電極と、前記外部電極と半導体素子の電極パッドとを接続した金属細線とよりなる樹脂封止型半導体装置が前記封止樹脂で一体で複数個接続している樹脂封止型半導体装置構成体を得る分離工程と、前記樹脂封止型半導体装置構成体の全体厚をその底面側から研削部材により研削して所望とする厚みに薄厚加工し、封止樹脂の底面領域に半導体素子の底面が露出するとともに、前記半導体素子の周囲に外部電極の底面が露出して配置され、前記外部電極の上面と前記半導体素子の電極パッドとが金属細線で接続された薄厚化された樹脂封止型半導体装置構成体を得る研削工程と、全体を薄厚加工した樹脂封止型半導体装置構成体に対して、個々の樹脂封止型半導体装置ごとの個片に分割する分割工程とよりなる樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１４】
具体的には、フレーム部材用意工程では、素子搭載領域に搭載する半導体素子の厚みと同等の厚み分の突出量を有したランド構成体を備えたフレーム部材を用意する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１５】
またフレーム部材用意工程では、フレーム部材の初期厚みは３５０［μｍ］の厚型であり、ランド構成体の突出量は３００［μｍ］であり、薄厚部は５０［μｍ］程度のフレーム部材を用意する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１６】
また素子搭載工程では、フレーム部材のランド構成体の突出高さと略同等高さの３００［μｍ］厚の半導体素子を搭載する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１７】
また素子搭載工程では、熱可塑性の接着剤を用いて半導体素子を仮固定する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１８】
また分離工程では、フレーム部材を加熱した状態で行う樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００１９】
また研削工程では、樹脂封止型半導体装置構成体の底面領域の厚みを２５０［μｍ］研削して外部電極厚みを５０［μｍ］に薄厚加工するとともに、半導体素子の厚みも５０［μｍ］に薄厚加工する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００２０】
また樹脂封止型半導体装置構成体が所望の厚みであるならば、研削工程を省略し、分割工程を行い、個々の樹脂封止型半導体装置を得る樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００２１】
また構成した樹脂封止型半導体装置の外部電極の表面にボール電極を形成する補助電極形成工程を有する樹脂封止型半導体装置の製造方法である。
【００２２】
前記構成の通り、特徴的なフレーム部材を用いることにより、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法においては、半導体素子を搭載し、樹脂封止した後、ランド構成体、ダイパッド部分の下方からの突き上げによりフレーム自体を除去するだけで、樹脂封止型半導体装置の底面部分に半導体素子と電気的に接続したランド電極を配列することができる。また、本発明のフレーム部材を用いて樹脂封止型半導体装置を製造する際、樹脂封止時において、ランド底面部分への樹脂バリの進入を防止でき、加えて、ランド電極の外部電極としてのスタンドオフが確保できるものである。
【００２３】
また本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法では、樹脂封止型半導体装置構成体を形成した後、その底面全体を研削することにより、全体厚を所望とする厚みまで薄厚加工し、極薄厚の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。そのため、ユーザー要望に応じた厚みを有する樹脂封止型半導体装置を効率的に製造できるものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
まず本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法で用いる特徴的なフレーム部材の基本的構成について説明する。
【００２６】
図１は本実施形態のフレーム部材を示す平面図である。図２は本実施形態のフレーム部材を示す断面図であり、図１におけるＡ−Ａ１箇所の断面を示している。図３は図２におけるランド構成体部分を拡大して示す断面図である。
【００２７】
図示するように本実施形態のフレーム部材は、銅材または、４２−アロイ等の通常のリードフレームに用いられている金属板よりなるフレーム本体１０と、そのフレーム本体１０の領域内に格子状に配設されて、薄厚部１１によりフレーム本体１０と接続し、かつフレーム本体１０よりも突出して形成された複数のランド構成体１２とよりなるものである。すなわち、フレーム本体１０、ランド構成体１２および薄厚部１１は同一の金属板より一体で形成されているものである。そしてランド構成体１２はフレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離される構成を有するものである。ランド構成体１２の格子状の配列は、千鳥格子状、碁盤の目格子状、またはランダムに面配置してもよいが、搭載する半導体素子との金属細線による接続に好適な配置を採用する。
【００２８】
図３に示すように、ランド構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加することにより、薄厚部１１の破線部分で破断されることになり、フレーム本体１０からランド構成体１２が分離するものである。ここで、薄厚部１１はフレーム本体１０自体に対して、打ち抜き加工の半切断手段により形成される「繋ぎ部分」であり、フレーム本体１０のランド構成体を形成したい部分をパンチ部材を用いて打ち抜き加工し、完全に打ち抜かずに、途中、好ましくは半分程度の打ち抜きで止め、途中まで打ち抜かれた部分がフレーム本体１０から突出し、その突出した部分がランド構成体１２を構成するとともに、フレーム本体１０と切断されずに接続している繋ぎ部分が薄厚部１１を構成するものである。したがって、薄厚部１１は極薄であり、ランド構成体１２の底面部分１２ａに対して、突出した方向への押圧力を印加する程度で、薄厚部１１が破断する厚みを有するものである。
【００２９】
また、フレーム本体１０よりも突出して形成されたランド構成体１２は、その突出量はフレーム本体１０自体の厚みの過半数以上の突出量を有しており、ランド構成体１２がフレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離される構成を実現できるよう構成されている。例えば本実施形態では、フレーム部材自体の厚み、すなわちフレーム本体１０の厚みを２００［μｍ］とし、ランド構成体１２の突出量を１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（フレーム本体１０の厚みの７０［％］〜９０［％］）としている。なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、ランド構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上のフレーム本体厚みの７０［％］〜９０［％］の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。
【００３０】
また本実施形態のフレーム部材は、表面がメッキ処理されたものであり、必要に応じて例えば、ニッケル（Ｎｉ），パラジウム（Ｐｄ）および金（Ａｕ）の積層メッキ、またはＳｎ−Ｂｉ合金などの金属が適宜メッキされているものである。メッキ処理については、ランド構成体１２を成形した後に行ってもよく、または金属板へのランド構成体の成形前に行ってもよい。また本実施形態のフレーム部材の表面粗さとしては、０．１［μｍ］以下である。この表面粗さは、樹脂封止した際の樹脂との剥離性の点で影響があるため、ランド構成体以外の無用な凹凸をなくす必要がある。
【００３１】
また本実施形態のフレーム部材においては、ランド構成体１２の突出した上面部分は、コイニングと称されるプレス成形により、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するものである。このコイニングによる形状により、フレーム部材に対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構成体への食いつきを良好にし、封止樹脂との密着性を向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。また形状は上面平坦なキノコ状に限定されるものではなく、鍵状等の封止樹脂とのアンカー作用のある上面平坦な形状であればよい。
【００３２】
本実施形態のフレーム部材では、あえて半導体素子が搭載される部材であるダイパッド部を設けていないが、フレーム本体１０の領域内に設けたランド構成体１２の群の内、一部のランド構成体をダイパッド部として使用し、半導体素子の支持用のランド構成体とすることができる。このことにより、品種の違いにより、フレーム部材上に搭載する半導体素子の大きさに差があった場合でも、適宜、ランド構成体１２の群の一部を支持用のランド構成体として使用し、その他のランド構成体１２をその搭載した半導体素子との電気的な接続用のランド構成体として使用することにより、フレーム部材を共用することができ、１枚のフレーム中で複数の大きさの異なる半導体素子を搭載し、樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【００３３】
なお、ランド構成体１２の数は、搭載する半導体素子のピン数などにより、その数を適宜設定できるものである。そして図１に示すように、ランド構成体１２はフレーム本体１０の領域に形成するが、左右・上下に連続して形成できるものである。またランド構成体１２の形状は円形としているが、角形や長方形でもよく、また大きさは、フレーム部材内ですべて同一としてもよいし、樹脂封止型半導体装置を構成し、ランド電極とした場合、基板実装の際の応力緩和のために、周辺部に位置するランド構成体１２を大きくするようにしてもよい。本実施形態では、ランド構成体１２の上面の大きさは、半導体素子を搭載し、電気的接続手段として、金線等の金属細線により接続する際、ボンディング可能な大きさであればよく、本実施形態では１００［μｍ］φの大きさとしている。
【００３４】
また、本実施形態で示したフレーム部材は、従来のようなインナーリード部、アウターリード部、ダイパッド部などを有さず、ランド電極としてランド構成体１２を有し、そのランド構成体１２を半導体素子が搭載される面内に格子状、千鳥状に配列することにより、このフレーム部材を用いて樹脂封止型半導体装置を構成した場合、底面にランド電極を備えた樹脂封止型半導体装置を実現することができる。また従来のように電極となる構成が、ビーム状のリード構成ではなく、ランド構成体１２であるため、それらを面状に配置することができ、ランド構成体１２の配置の自由度が向上し、多ピン化に対応することができる。勿論、搭載する半導体素子のピン数により、ランド構成体１２の配置は設定するものであり、従来のような一連の配置でもよい。
【００３５】
次に本実施形態のフレーム部材の製造方法について説明する。
【００３６】
図４および図５は、フレーム部材の製造方法を示す断面図であり、ランド構成体部分を示す断面図である。
【００３７】
まず図４に示すように、フレーム部材のフレーム本体となる金属板１３を打ち抜き金型のダイ部１４に載置し、金属板１３の上方から押え金型１５により押さえる。ここで図４において、ダイ部１４には、打ち抜き用の開口部１６が設けられている。また、金属板１３に対して上方には、パンチ部材１７が設けられており、パンチ部材１７により金属板１３が押圧され打ち抜き加工された際、金属板１３の押圧された箇所が開口部１６に打ち抜かれる構造を有している。
【００３８】
次に図５に示すように、ダイ部１４上の所定の位置に固定した金属板１３に対して、その上方からパンチ部材１７により押圧による打ち抜き加工を行い、金属板１３の一部をダイ部１４側の開口部１６側に突出するように押圧して、金属板１３の所定箇所を半切断状態にし、ランド構成体１２を形成する。ここで薄厚部１１により金属板１３と接続されて残存し、かつ金属板１３の本体部よりも突出して形成されたランド構成体１２を形成するものである。
【００３９】
本実施形態では、パンチ部材１７により金属板１３の一部を打ち抜き加工する際、完全に打ち抜かず、途中でパンチ部材１７の押圧を停止させることで、半切断状態を形成し、金属板１３の押圧された部分を切り離すことなく、金属板１３の本体に接続させて残存させるものである。また、金属板１３のランド構成体１２を形成する部分に接触するパンチ部材１７の接触面積はダイ部１４に設けた開口部１６の開口面積よりも小さく、そのパンチ部材１７により、金属板１３の一部を押圧して金属板１３から突出したランド構成体１２を形成する工程においては、金属板１３から突出したランド構成体１２の上面部分１２ｂの面積が、金属板１３側に接続したランド構成体１２の底面部分１２ａの面積よりも大きく、ランド構成体１２の突出した側の上面のエッジ部は抜きダレによる曲面を有しているランド構成体１２を形成するものである。この構造により、形成されたランド構成体１２は、それが突出した方向に対しての押圧力、すなわちランド構成体１２の底面部分１２ａ側からの押圧力により、容易に分離されるものであり、またそれが突出した方向、すなわちランド構成体１２の上面部分１２ｂからの押圧力によっては分離しないものであり、一方向からの押圧力にのみ分離する構造となる。
【００４０】
また、ランド構成体１２の突出した上面部分に対して、コイニングと称されるプレス成形を行うことにより、その突出した上面形状が上面平坦なキノコ状を構成するようにしてもよい。このコイニングによる形状により、フレーム部材に対して、半導体素子を搭載し、樹脂封止した際、封止樹脂のランド構成体への食いつきを良好にし、アンカー効果を得て、封止樹脂との密着性をさらに向上させ、片面封止であっても樹脂封止の信頼性を得ることができるものである。
【００４１】
本実施形態において、金属板１３に対してランド構成体１２を形成する際、金属板１３の一部を突出させるその突出量については、金属板１３自体の厚みの過半数以上とし、本実施形態では、２００［μｍ］の金属板１３の厚みに対して、１４０［μｍ］〜１８０［μｍ］（金属板自体の厚みの７０［％］〜９０［％］）突出したランド構成体１２を形成している。したがって、突出した形成されたランド構成体１２は、金属板１３の本体に対して、極めて薄い厚みの薄厚部１１により接続されていることになる。本実施形態では、薄厚部１１の厚みとしては、２０［μｍ］〜６０［μｍ］（金属板自体の厚みの１０［％］〜３０［％］）であり、ランド構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、容易に分離されるものである。なお、フレーム本体の厚みは、２００［μｍ］に限定するものではなく、必要に応じて、４００［μｍ］の厚型のフレームとしてもよい。また、ランド構成体１２の突出量に関しても、実施形態では過半数以上の突出量としたが、半数以下の突出量としてもよく、薄厚部１１部分が破断される範囲で、突出量を設定できるものである。
【００４２】
ここで本実施形態のランド構成体１２を形成する際の半切断について説明する。図６は金属板１３に対して押圧し、半切断状態を構成した際のランド構成体１２と金属板１３、および薄厚部１１の部分の構造図である。
【００４３】
図６に示すように、金属板１３に対してランド構成体１２を形成した際、金属板１３のランド構成体１２部分は、図４，図５に示したパンチ部材１７による打ち抜き加工によって発生した抜きダレ部１８と、パンチ部材によりせん断されたせん断部１９と、ランド構成体１２自体が突出した方向に対しての押圧力により、容易にランド構成体１２が分離した際の破断面となる破断部２０を有している。
【００４４】
ランド構成体１２の形成としては、パンチ部材１７により打ち抜き加工した際、抜きダレ部１８，せん断部１９，破断部２０の順に形成されていくものである。破断部２０となる部分は薄厚部１１であり、図面上はモデル的に示している関係上、相当の厚みを有しているように示されているが、実質的には極めて薄い状態である。また金属板１３の打ち抜き加工においては、理想的な状態は、Ａ：Ｂ＝１：１であり、パンチ部材１７が金属板１３を打ち抜き、金属板１３の厚みの１／２を打ち抜いた時点でパンチ部材１７を停止させ、打ち抜きを完了させるものであるが、その条件は適宜、設定するものである。
【００４５】
また打ち抜き加工において、クリアランスの値を変更することにより、せん断部１９と破断部２０との長さを操作することができ、クリアランスを小さくすると、せん断部１９を破断部２０よりも大きくすることができ、逆にクリアランスを大きくすると、せん断部１９を破断部２０よりも小さくすることができる。したがって、クリアランスをゼロとし、破断部２０の長さを短く抑えることで、金属板１３の抜き完了のタイミングを遅らせ、パンチ部材が金属板１３の１／２以上入っても、抜きが完了しないようにできるものである。ここでクリアランスは、パンチ部材１７の大きさとダイ部１４の開口部１６の大きさとの差により形成された隙間の量を示している。
【００４６】
次に前記フレーム部材を用いた本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
なお、本実施形態では、用いるフレーム部材の基本構成は前記した構成と同様であるが、その板厚およびランド構成体の配置については一部改良し、目的とする樹脂封止型半導体装置を得るのに適した形態を採用している。図７は本実施形態のフレーム部材の構成を示す平面図、図８は図７におけるＢ−Ｂ１箇所の拡大した断面図である。
【００４８】
本実施形態で用いる樹脂封止型半導体装置用のフレーム部材は、図７に示すように、銅材または、４２−アロイ等の通常のリードフレームに用いられている金属板よりなるフレーム本体１０と、そのフレーム本体１０の領域内に配設されて、薄厚部１１によりフレーム本体１０と接続し、かつフレーム本体１０よりも突出して形成された複数のランド構成体１２と、それらランド構成体１２に包囲され、半導体素子が搭載される素子搭載領域２１とよりなるものである。すなわち、フレーム本体１０、薄厚部１１およびランド構成体、素子搭載領域２１は同一の金属板より一体で形成されているものである。そしてランド構成体１２はフレーム本体１０から突出した方向への押圧力により、薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離され、フレーム部材からフレーム本体１０、素子搭載領域２１が除去される構成を有するものである。ランド構成体１２の配列は、図示するように略格子状であり、千鳥格子状、碁盤の目格子状、またはランダムに面配置してもよいが、搭載する半導体素子との金属細線による接続に好適な配置を採用する。
【００４９】
本実施形態で用いるフレーム部材は、前記図１〜図６に示した構成と同様、ランド構成体１２の底面側からの押圧力によって薄厚部１１が破断して、ランド構成体１２が分離するものであり、ランド構成体１２の構成についても同様である。
【００５０】
また本実施形態では、後に底面領域の厚みを研削により薄厚とするため、３００［μｍ］厚の半導体素子を搭載することを狙って、フレーム部材の初期厚みは３５０［μｍ］の厚型のフレーム部材を用い、そのためランド構成体１２はその突出量が３００［μｍ］であり、薄厚部１１は５０［μｍ］程度としている。そして搭載する半導体素子の厚みに合わせてフレーム部材の初期厚み、ランド構成体１２の突出量を設定できるものであるが、底面研削によって、半導体素子を薄厚に加工した際、ランド構成体１２が残存するよう厚みは設定しておく必要がある。
【００５１】
以上のように構成されたフレーム部材を用いて樹脂封止型半導体装置を製造する工程について以下、説明する。
【００５２】
まず図９に示すように、フレーム部材用意工程として、金属板よりなるフレーム本体１０と、そのフレーム本体１０の領域内に配設されて、薄厚部１１によりフレーム本体１０と接続し、かつフレーム本体１０よりも突出して形成された複数のランド構成体１２と、それらランド構成体１２に包囲され、半導体素子が搭載される素子搭載領域２１とよりなり、各ランド構成体１２はフレーム本体１０から突出した方向への押圧力によってのみ薄厚部１１が破断されてランド構成体１２がフレーム本体１０より分離され、他のフレーム部材１０、素子搭載領域２１が除去される構成を有するフレーム部材を用意する。ここでは前述のように、フレーム部材の初期厚みは３５０［μｍ］の厚型であり、ランド構成体１２の突出量が３００［μｍ］であり、薄厚部１１は５０［μｍ］程度のフレーム部材を用意する。
【００５３】
次に図１０に示すように、素子搭載工程として、フレーム部材の素子搭載領域２１に対して、半導体素子２２を仮固定用接着剤（図示せず）で接着して搭載する。ここで搭載する半導体素子２２の厚みとしては、フレーム本体から突出したランド構成体１２の高さの略同等高さの３００［μｍ］厚とする。またここで用いる仮固定用の接着剤は、後工程の金属細線の接続時の押圧により半導体素子２２が移動、剥離せず、また樹脂封止時の注入された樹脂により半導体素子２２が流されたり、剥離することがない程度の接着力を有する接着剤であればよく、加熱により接着力が弱まる熱可塑性接着剤を用いたり、銀ペースト等のグルー剤を低温で仮硬化させてもよい。
【００５４】
次に図１１に示すように、接続工程として、フレーム部材に搭載した半導体素子２２の表面に配置された電極パッドとフレーム部材のランド構成体１２の表面とを金属細線２３により電気的に接続する。金属細線２３のループ高さとしては、１００［μｍ］程度として、極力、低ループで接続する。またここで用いる金属細線２３は通常の金線、アルミニウム線の他、表面を絶縁コートした絶縁被覆ワイヤーを用いてもよく、絶縁被覆ワイヤーを用いることにより、各ワイヤーが接触したり、半導体素子２２の端部と接触してもショート等の電気不良が発生することを防止でき、狭ピッチ接続に好適である。
【００５５】
次に図１２に示すように、封止工程として、半導体素子２２を搭載、金属細線２３による電気的接続を行ったフレーム部材の上面側に対して、封止樹脂２４を注入して樹脂封止する。通常は上下封止金型を用いたトランスファーモールドにより片面封止を行う。また樹脂封止する厚さとしては、金属細線２３のループの頭頂部を完全に覆うような厚みで封止する。また封止樹脂２４としては、通常のエポキシ系樹脂を用いてもよい。なお、各ランド構成体１２は突出して設けられているため、封止樹脂２４がその段差構造に対して食いつくため、片面封止構造であっても、フレーム部材と封止樹脂２４との密着性を得ることができる。
【００５６】
次に図１３に示すように、分離工程として、フレーム部材を固定した状態、例えばフレーム部材の端部を固定し、封止樹脂２４で封止した領域をフリーにした状態で、フレーム部材の下方からランド構成体１２の底面に対して、押圧力を印加する。ここでは、フレーム部材の端部を固定し、その下方から突き上げピンにより突き上げて押圧力を印加することにより、ランド構成体１２とフレーム本体１０とを接続している極薄の薄厚部１１が突き上げによる押圧力で破断されることにより、ランド構成体１２とフレーム部材の素子搭載領域２１，フレーム本体１０とが分離するものである。なお、この分離工程では半導体素子２２はフレーム部材の素子搭載領域２１に接着されているが、仮固定であり、半導体素子２２の表面側は封止樹脂２４と密着しているため、押圧力によって半導体素子２２の底面とフレーム部材の素子搭載領域２１とを分離させることができる。また半導体素子２２を仮固定している接着剤に熱可塑性の接着剤を用いた場合は、接着剤が軟化して低接着差となる温度で加熱した状態で、下方から押圧力を印加することにより、仮固定している接着剤の接着力を弱めて分離させることができる。また、突き上げる場合は、一部の例えば中央部付近の半導体素子２２の下方に位置するランド構成体１２のみを突き上げてもよく、または周辺部のランド構成体１２を突き上げてもよく、またはすべてのランド構成体１２を突き上げてもよい。ただし、部分的な突き上げによりランド構成体１２自体が封止樹脂２４から剥離して落下しない範囲で突き上げを行う。勿論、突き上げ以外の手段で分離してもよい。なお、図中、三角印は下方からの押圧力を示している。
【００５７】
図１４にはフレーム部材から破断分離させた状態の樹脂封止型半導体装置構成体２５を示す。この樹脂封止型半導体装置構成体２５は、封止樹脂２４の底面からその底面が露出した半導体素子２２と、その周囲に配置され、その底面が封止樹脂２４底面から露出、突出したランド構成体より構成された外部電極２６と、外部電極２６と半導体素子２２の電極パッドとを接続した金属細線２３とよりなり、樹脂封止型半導体装置を複数個、フレーム状態を構成して一体で封止樹脂２４で接続しているものである。この状態でおおよそ樹脂封止型半導体装置を構成しており、目的とする厚みであるならば、半導体素子２２の底面に残存した接着剤カスを除去した後、ブレードカットにより個々の樹脂封止型半導体装置ごとの個片に分割することで樹脂封止型半導体装置を得ることができる。ここでさらに樹脂封止型半導体装置として薄型化を図る場合は次工程に進むものである。
【００５８】
次に図１５に示すように、研削工程として、樹脂封止型半導体装置構成体２５の底面側をグラインダー等の研削部材２７により研削する。ここでは樹脂封止型半導体装置構成体２５の全体厚を底面側から薄くするものであり、封止樹脂２４とともに露出した外部電極２６の底面を研削し、また露出した半導体素子２２の底面も研削する。本実施形態では、底面領域の厚みを２５０［μｍ］研削するもので、外部電極２６（ランド構成体）は突出量が当初３００［μｍ］であり、５０［μｍ］に薄厚加工するとともに、半導体素子２２の厚みは当初３００［μｍ］から５０［μｍ］に薄厚加工し、全体として、素子厚５０［μｍ］＋素子上面の樹脂厚１００［μｍ］の計１５０［μｍ］厚に研削する。なお用いる研削部材２７の構成としては、通常、半導体ウェハーの裏面加工で用いているバックグラインダー機構を採用することにより構成が可能である。なお、研削量については、目的とする厚みを適宜設定できるものであり、半導体素子２２の厚みを１００［μｍ］程度にとどめてもよい。またこの工程で半導体素子の底面に残存した接着剤カスも研削により除去される。
【００５９】
そして分割工程として、全体を薄厚に加工した樹脂封止型半導体装置構成体に対して、ブレードカットにより個々の半導体装置ごとの個片に分割することで図１６に示すように、全体が極薄厚であって、封止樹脂２４の底面領域に半導体素子２２の底面が露出するとともに、その半導体素子２２の周囲に外部電極２６が露出して配置され、外部電極２６の上面と半導体素子２２の上面の電極パッドとが金属細線２３で接続された樹脂封止型半導体装置２８を得ることができる。なお、個片に分割する際、１つの半導体素子単位に分割せず、複数の半導体素子を１パッケージとして分割することにより、モジュール形態を構成することもできる。
【００６０】
また補助電極形成工程として、構成した樹脂封止型半導体装置２８の外部電極２６の表面にＳｎ（錫）−Ｂｉ（ビスマス）合金等の金属メッキ（図示せず）をディップ等により形成した後、図１７に示すように、半田ボール等のボール電極２９を形成し、要望される基板実装時の実装信頼性を得ることも可能である。
【００６１】
本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法により、金属板よりなるフレーム本体と、そのフレーム本体の領域内に配設されて、薄厚部によりフレーム本体と接続し、かつそのフレーム本体よりも突出して形成され、その底面の面積よりも上面の面積が大きい複数のランド構成体とよりなり、ランド構成体はフレーム本体から突出した方向への押圧力によってのみ、薄厚部が破断されてランド構成体がフレーム本体より分離される構成であるフレーム部材を用いて形成された樹脂封止型半導体装置であって、外囲を封止した封止樹脂２４の底面領域に薄厚加工された半導体素子２２の底面が露出するとともに、その半導体素子２２の周囲にランド構成体から構成され、薄厚加工された外部電極２６の底面が露出して配置され、外部電極２６の上面と半導体素子２２の上面の電極パッドとが金属細線２３で接続された樹脂封止型半導体装置を製造することができる。
【００６２】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、特徴的なフレーム部材を用いることにより、ユーザー要望の厚み等、目的に応じた厚みに設定可能な製造方法である。もちろん底面を研削せずにそのまま個片に分割し、樹脂封止型半導体装置を構成してもよい。
【００６３】
また本実施形態では、封止工程後に分離工程を経て、研削工程を行い、樹脂封止型半導体装置を得ているが、所望とする樹脂封止型半導体装置の全体厚が特定している場合は、封止工程後に分離工程を経ることなく、フレーム部材を付加した状態で研削工程を行い全体厚を所望とする厚みまで薄く加工し、樹脂封止型半導体装置を得てもよい。
【００６４】
さらに、本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法では、半導体素子の薄厚化はフレーム部材に搭載、金属細線接続、樹脂封止、およびフレーム部材からの破断分離後に一括で研削により行うため、組立工程前に予め半導体ウェハーを目的とする厚みまで薄厚に処理しておく必要はなく、半導体ウェハーとしての扱いが容易になり、製造効果が高まるものである。特に近年の１２インチ径の半導体ウェハーの状態で薄厚化した場合、その半導体ウェハーの製造工程での扱いは非常に慎重さが要求され、割れ、カケに多大な注意を要するとともに、その半導体ウェハーの搬送設備等の新規な設備投資が必要となる。しかし本実施形態ではその必要がないため、将来、１０インチ、１２インチ径と増大する半導体ウェハー径に対しても、必要以上の薄厚化は行わなくても、組立工程で半導体素子を効率よく薄厚化できるため、その取り扱いが容易である。
【００６５】
以上、本実施形態で示したようなフレーム部材を用いることにより、半導体素子を搭載し、樹脂封止した後、ランド構成体の下方からの突き上げによりフレーム自体を除去するだけで、樹脂封止型半導体装置の底面部分に半導体素子と電気的に接続したランド電極を配列して外部電極を構成することができる。そしてさらに底面全体を研削することにより、全体厚を所望とする厚みまで薄厚加工し、極薄厚の樹脂封止型半導体装置を得ることができる。その結果、面実装タイプの半導体装置が得られ、従来のようなリード接合による実装に比べて、基板実装の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
また本実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、ＢＧＡタイプの半導体装置のように、ランド電極を設けた基板を用いるものでなく、フレーム部材という金属板からなるフレーム本体から半導体装置を構成するので、量産性、コスト性などの面においては、従来のＢＧＡタイプの半導体装置よりも有利となる。さらに製品加工工程において、上述のごとく、フレーム本体の分離、研削を行えば、容易に完成体を得ることができるので、従来のようなフレームからの分離において必要であったリードカット工程、リードベンド工程をなくし、リードカットによる製品へのダメージやカット精度の制約をなくすことができ、製造工程の削減によってコスト力を強めた画期的な技術を提供できるものである。
【００６７】
【発明の効果】
以上、本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、特徴的なフレーム部材を用いることにより、従来のようなビーム状のリード電極に代えて、ランド電極（外部電極）を有した極薄厚の樹脂封止型半導体装置を効率的に実現することができる。そして本発明により、樹脂封止型半導体装置の底面のランド電極を基板等を用いることなく、フレーム状態から形成できるので、従来にないフレーム構造、工法によりランド電極を有したリードレスパッケージ型の樹脂封止型半導体装置を実現することができるものである。
【００６８】
また、従来のようにフレーム製作上のラインアンドスペース、設計仕様などの制約をなくし、リードがない分、リードカット工程、リードベンド工程が不要であって、樹脂封止後は突き上げ処理により、容易にフレーム本体を分離し、底面研削することにより、樹脂封止型半導体装置を得ることができ、工程削減による低コスト製造を実現できるものである。さらに、樹脂封止の際の樹脂モレがなく、またランド構成体上への樹脂バリの発生もないため、樹脂バリ除去工程等の後工程が不要である。
【００６９】
さらに本発明のフレーム部材と工法とを用いることにより、薄厚に加工していない大口径半導体ウェハーを用いて、極薄厚の樹脂封止型半導体装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す平面図
【図２】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す断面図
【図３】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す断面図
【図４】本発明の一実施形態のフレーム部材の製造方法を示す断面図
【図５】本発明の一実施形態のフレーム部材の製造方法を示す断面図
【図６】本発明の一実施形態のフレーム部材の製造方法を示す断面図
【図７】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す平面図
【図８】本発明の一実施形態のフレーム部材を示す断面図
【図９】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１０】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１１】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１２】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１３】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１４】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１５】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１６】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１７】本発明の一実施形態の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す断面図
【図１８】従来のリードフレームを示す平面図
【図１９】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図
【図２０】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す平面図
【符号の説明】
１  フレーム枠
２  ダイパッド部
３  吊りリード部
４  インナーリード部
５  アウターリード部
６  タイバー部
７  半導体素子
８  金属細線
９  封止樹脂
１０  フレーム本体
１１  薄厚部
１２  ランド構成体
１２ａ  底面部分
１２ｂ  上面部分
１３  金属板
１４  ダイ部
１５  押え金型
１６  開口部
１７  パンチ部材
１８  抜きダレ部
１９  せん断部
２０  破断部
２１  素子搭載領域
２２  半導体素子
２３  金属細線
２４  封止樹脂
２５  樹脂封止型半導体装置構成体
２６  外部電極
２７  研削部材
２８  樹脂封止型半導体装置
２９  ボール電極
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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