JP4118353B2 - 樹脂封止型半導体装置の製造方法およびモールド金型 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂封止型半導体装置の製造方法および装置製造のためのモールド金型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図18に示すように、モールドIC、即ち、樹脂40を用いたトランスファ成形法により樹脂封止されたモールド形パッケージ(樹脂封止型半導体装置)において、モールド樹脂40に封止できない素子43がある場合には、モールド成形後に窪み部41に素子43を配置するとともに窪み部41において露出させたリードフレーム42と素子43とをワイヤボンディングして結線することとなる。
【0003】
その場合、一般に以下の不具合が発生し良好なワイヤボンディングができないことがある。
(1)モールド成形後、露出したリードフレーム42上にモールド樹脂のバリが付着し、ワイヤボンディングができない。
(2)モールド成形時にリードフレーム42上にモールド金型が直接接触するため、金型に付いている離型剤がリードフレーム42に転写され、ワイヤボンディングができない。
(3)モールド成形時にリードフレーム42上にモールド金型が直接接触するため、リードフレーム42に傷が付き、良好なワイヤボンディングができない。
【0004】
この不具合を解消するために、以下の工程を追加することで対応することが可能である。
(1)例えば特開平6−85222号公報にて示されている技術を用いて、モールド成形工程後に、リードフレーム42上のモールド樹脂40のバリの除去を行ったり、離型剤の洗浄を行って良好なワイヤボンディング領域をリードフレーム42上に確保する。
(2)例えば特開平6−302744号公報にて示されている技術を用いて、事前にリードフレーム42上のワイヤボンディング領域に保護膜を形成しておき、モールド成形後にその保護膜をエッチング除去し、良好なワイヤボンディング領域を確保する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような手法を用いると工程の追加が必要となり、コストアップを招いてしまう。
【0006】
そこで、この発明の目的は、工程追加等によるコストアップを招くことなく良好なワイヤボンディング領域を確保することができるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、モールド金型における複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位が選択的にリードフレームと非接触状態となる状態で、それら複数のリードフレームをモールド金型にてクランプする。この状態から、モールド金型内にモールド樹脂を注入する。そして、複数のリードフレームの露出面のワイヤボンディング領域に対応する部位にワイヤボンディングを施す。
【0008】
よって、複数のリードフレームのワイヤボンディング領域がモールド金型と非接触状態となっているので、モールド成形後においてリードフレーム上のモールド樹脂のバリの除去を行ったり離型剤の洗浄を行ったり、又、リードフレーム上のワイヤボンディング領域に保護膜の形成および除去を行うことなく、良好なワイヤボンディング領域を得ることができる。その結果、良好なワイヤボンディング領域を得るための工程追加が必要なくコストアップを回避できる。
【0009】
請求項2に記載のように、モールド金型は、窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触部が、他の領域でのリードフレームとの接触部に比べ、突出しているものとすると、窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触部は突出分だけ押圧力が加わりシールすることができる。
【0010】
請求項3に記載のように、リードフレームにおいてその表面にシール性向上膜を形成すると、この膜の潰し代にてシール性の向上を図ることができる。
請求項4に記載のように、シール性向上膜をメッキ層とするとワイヤボンディングのための下地膜をシール性向上膜として使用することができる。
請求項5に記載の発明によれば、モールド金型における複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位が選択的にリードフレームと非接触状態となる状態で、それら複数のリードフレームをモールド金型にてクランプする。この状態から、モールド金型内にモールド樹脂を注入する。そして、複数のリードフレームの露出面のワイヤボンディング領域に対応する部位にワイヤボンディングを施す。
よって、複数のリードフレームのワイヤボンディング領域がモールド金型と非接触状態となっているので、モールド成形後においてリードフレーム上のモールド樹脂のバリの除去を行ったり離型剤の洗浄を行ったり、又、リードフレーム上のワイヤボンディング領域に保護膜の形成および除去を行うことなく、良好なワイヤボンディング領域を得ることができる。その結果、良好なワイヤボンディング領域を得るための工程追加が必要なくコストアップを回避できる。また、複数のリードフレームを挟み込む第1と第2の金型を備え、第1の金型には複数のリードフレームの表面に接する窪み部形成用突部を形成するとともに、第2の金型には少なくともリードフレームのワイヤボンディング領域の裏面に接する突起を形成すると、凹部又は貫通孔とリードフレームとの接触部におけるシール性が向上する。
請求項6に記載の発明も同様に、モールド金型における複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位が選択的にリードフレームと非接触状態となる状態で、それら複数のリードフレームをモールド金型にてクランプする。この状態から、モールド金型内にモールド樹脂を注入する。そして、複数のリードフレームの露出面のワイヤボンディング領域に対応する部位にワイヤボンディングを施す。
よって、複数のリードフレームのワイヤボンディング領域がモールド金型と非接触状態となっているので、モールド成形後においてリードフレーム上のモールド樹脂のバリの除去を行ったり離型剤の洗浄を行ったり、又、リードフレーム上のワイヤボンディング領域に保護膜の形成および除去を行うことなく、良好なワイヤボンディング領域を得ることができる。その結果、良好なワイヤボンディング領域を得るための工程追加が必要なくコストアップを回避できる。
【0011】
請求項7に記載のように、モールド金型として、窪み部において露出される複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位を選択的にリードフレームと非接触状態とする凹部又は貫通孔を設けたものを用いると、請求項1に記載の製造方法を容易に実現できる。
請求項8に記載のように、複数のリードフレームを挟み込む第1と第2の金型を備え、第1の金型には複数のリードフレームの表面に接する窪み部形成用突部を形成するとともに、第2の金型には少なくともリードフレームのワイヤボンディング領域の裏面に接する突起を形成すると、凹部又は貫通孔とリードフレームとの接触部におけるシール性が向上する。
【0012】
請求項10に記載のように、窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触面を平滑加工面とすると、窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触部におけるシール性が向上する。
【0013】
請求項11に記載のように、窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触面を鏡面加工面とすると、窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触部におけるシール性が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、この発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。
【0016】
図1にはモールドICの平面図を示し、図2は図1のII−II断面を示す。本実施形態においては気圧測定用圧力センサに具体化している。
リードフレーム(金属板)1a,1b,1c,1d,1e,1f,1gは42アロイよりなり、厚さは250μmである。リードフレーム1a〜1gの表面には、図2に示すように、ワイヤボンディングに必要なメッキ層2が形成されている。より詳しくは、メッキ層2は厚さ1〜5μmのAu(金)のメッキ層よりなる。ここで、リードフレーム1a〜1gはCu(銅)を用いてもよい。又、メッキ層2は、Agメッキ層やNiメッキ層やAg/Niメッキ層やAu/Niメッキ層を用いてもよい。さらに、メッキ層2は必ずしもリードフレーム1a〜1gの全域に形成する必要はなくボンディング箇所のみに形成してもよい。
【0017】
リードフレーム1dの上面(主表面)にはICチップ3が実装されており、ボンディングワイヤ4a,4bにてリードフレーム1a,1fと電気的に接続されている。ワイヤ4a,4bはAu(金)ワイヤ或いはAl(アルミ)ワイヤを用いている。又、リードフレーム1c,1dの下面(裏面)にはコンデンサチップ5が実装されており、同チップ5はリードフレーム1c,1dと電気的に接続されている。ICチップ3、ボンディングワイヤ4a,4b、コンデンサチップ5を含めてリードフレーム1a〜1gが樹脂(エポキシ系熱硬化性樹脂)6にてモールドされている。
【0018】
リードフレーム1a〜1gの上面における所定領域にはモールド樹脂6が形成されていない窪み部7が形成され、この窪み部7における底面には圧力センサチップ8が搭載されている。又、窪み部7における底面においてはリードフレーム1a,1b,1d,1e,1f,1gの一端部が露出しており、ボンディングワイヤ9a,9b,9c,9d,9e,9fにて圧力センサチップ8とリードフレーム1a,1b,1d,1e,1f,1gとが電気的に接続されている。ワイヤ9a〜9fはAu(金)ワイヤ或いはAl(アルミ)ワイヤを用いている。窪み部7内には保護材としてのシリコーンゲル10が配置され、このシリコーンゲル10によりセンサチップ8及びボンディングワイヤ9a〜9fが外気と遮断されている。そして、圧力センサチップ8により印加圧力が電気信号に変換されるとともに、ICチップ3及びコンデンサチップ5により増幅等の信号処理が行われる。
【0019】
次に、このように構成した半導体装置の製造工程を、図3〜図10に基づいて説明する。尚、工程説明においては図1のII−II断面である図2〜図10を用いている。
【0020】
まず、図3に示すように、表面にAuメッキ層2を有するリードフレーム1a〜1gを用意する。ここで、リードフレームは複数の圧力センサを製造すべく多連となっている。
【0021】
そして、図4に示すように、リードフレーム1a〜1gの上に、エポキシ系ダイボンド材18をディスペンサ或いはスタンピングで必要量塗布し、ICチップ3をマウントし、その後、ダイボンド材18の硬化を行う。さらに、リードフレーム1a〜1gにコンデンサチップ5をマウントする。
【0022】
引き続き、図5に示すように、ワイヤ4a,4bによるボンディングを行いICチップ3とリードフレーム1a,1fを結線する。
そして、図6に示すように、上下の金型11,12の間にリードフレーム1a〜1gを挟み込んでリードフレーム1a〜1gをクランプする。この状態から樹脂を注入して図7に示すように樹脂6によるモールドを行う。この工程を図11〜図13を用いて詳細に説明する。
【0023】
図11に示すように、金型は上金型11と下金型12とからなり、下金型12には凹部13が形成されるとともに凹部13の外周部には突条14が形成されている。又、上金型11には凹部15が環状に形成され、その凹部15で囲まれた領域が図2の窪み部7に対応する部位、即ち、窪み部形成用突部16となっている。窪み部形成用突部16の先端面(図11では下面)16aは鏡面加工が施され平滑化されている。より具体的には、表面粗さは、Rz (10点平均粗さ)=0.8μm以下となっている。
【0024】
さらに、窪み部形成用突部16はそれ以外の領域におけるリードフレーム1a〜1gとの接触部分よりも10μmだけ突出している。即ち、窪み部形成用突部16の先端面16aはそれ以外の領域におけるリードフレーム1a〜1gとの接触面(図11では凹部15の外周側)よりも10μmだけ下方に位置している。さらに、窪み部形成用突部16の先端面16aには凹部17が形成され、凹部17の開口部位置はリードフレーム1a〜1gでのワイヤボンディング領域に対応している。
【0025】
このような金型11,12を用いて、図12に示すように、モールドプレス機にセットされた上金型11と下金型12との間にリードフレーム1をクランプする。このクランプ状態において、リードフレーム1上のワイヤボンディング領域が上金型11に設けた凹部(逃がし部)17の開口部となる。このクランプ時に、上金型11の窪み部形成用突部16がリードフレーム1上のメッキ層2に食い込む。つまり、上金型11の窪み部形成用突部16の先端面16aがリードフレーム1に接触する他の金型面よりも10μm突き出ているので、リードフレーム1は変形せずに窪み部形成用突部16がメッキ層2に食い込む。このように凹部(逃がし部)17によりリードフレーム1と上金型11との間に閉空間が形成され、リードフレーム1のワイヤボンディング領域が保護される。
【0026】
図12の状態から図13に示すように、樹脂注入口19からモールド樹脂(エポキシ系熱硬化性樹脂)20を注入し加圧充填する(注入圧;70〜110kg/cm2 )。このとき、凹部(逃がし部)17により形成された閉空間によりワイヤボンディング領域への傷及び離型剤の付着・樹脂バリの発生を防止でき、良好なワイヤボンディング面を得ることができる。さらに、モールド樹脂20が硬化するまで加圧状態を保持した後(具体的には1分30秒〜5分間)、金型11,12を開き成形品を取り出す。このようにして、図7に示すモールド成形が行われる。
【0027】
引き続き、図8に示すように、窪み部7の底面における樹脂6の表面にディスペンサ或いはスタンピングで接着剤21を必要量塗布し、さらに、センサチップ8をマウントし、さらに接着剤21を硬化する。このようにして窪み部7の内部でのセンサチップ8のマウントが行われる。
【0028】
次に、図9に示すように、ワイヤ9a〜9fのボンディングを行ってセンサチップ8と窪み部7内のワイヤボンディング領域をワイヤ9a〜9fにより結線する。
【0029】
そして、図10に示すように、リードカット・成形用金型にリードフレーム状ワーク(中間製品)をセットし、各センサ毎にリードフレーム1a〜1gをカットするとともに、リードフレーム1a〜1gの先端を所定の形状に成形する。
【0030】
その後、図2に示すように、窪み部7にシリコーンゲル10をディスペンサにより注入して、保護剤コートを行う。
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
(イ)図12に示すように、上金型11に凹部17を設けることにより、モールド金型におけるリードフレーム1a〜1gでのワイヤボンディング領域に対応する部位がリードフレーム1a〜1gと非接触状態となった状態で、リードフレーム1a〜1gを金型11,12にてクランプする。この状態から、図13に示すように、金型11,12内にモールド樹脂20を注入する。
【0031】
よって、クランプ時に凹部(逃がし部)17により閉空間に形成され、リードフレーム1a〜1gでのワイヤボンディング領域がモールド金型11,12と非接触状態となっているので、ワイヤボンディング領域への傷及び離型剤の付着・樹脂バリの発生を防止でき、良好なワイヤボンディング面を得ることができる。その結果、モールド成形後においてリードフレーム1a〜1g上のモールド樹脂のバリの除去を行ったり離型剤の洗浄を行ったり、又、リードフレーム1a〜1g上のワイヤボンディング領域に保護膜の形成および除去を行う必要がなく、工程追加に伴うコストアップを回避できることとなる。
(ロ)図11に示すように、モールド金型11,12は、窪み部7の形成のための領域でのリードフレームとの接触部16aが、他の領域でのリードフレームとの接触部に比べ10μmだけ突出しているので、接触部16aは突出分だけ押圧力が加わりシールすることができる。
(ハ)リードフレーム1a〜1gにシール性向上膜としてのメッキ層2を形成したので、図12に示すように、この膜の潰し代にてシール性の向上を図ることができる。
(ニ)シール性向上膜をメッキ層2としたので、ワイヤボンディングのため下地膜をシール性向上膜として使用することができる。
(ホ)上金型11における窪み部7の形成のための領域でのリードフレームとの接触面16aを平滑加工面(鏡面加工面)としたので、窪み部7の形成のための領域でのリードフレームとの接触部16aにおけるシール性が向上する。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0032】
本実施形態においては、図14の(a)に示すように、上金型11に凹部17を有する窪み部形成用突部25を設けるとともに、下金型12に凹部17を有する窪み部形成用突部26を設けている。この場合、図14の(b)に示すように、リードフレーム1の上面と下面の両面にチップ27,28を配置した両面タイプのモールドICが形成される。
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0033】
図15の(a)に示すように、上金型11において窪み部形成用突部16の先端面に突起29が形成されている。この金型を用いてモールド成形することにより、図15の(b)に示すように、高さHが大きなチップ30をモールドする場合にリードフレーム1の高さよりも低い位置にチップ30の底面を位置させることができる。いわゆる嵌め込み穴タイプのモールドICに適用できる。
(第4の実施の形態)
次に、第4の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0034】
図16の(a)に示すように、リードフレーム1を挟み込む上下の金型11,12において、上金型11にはリードフレーム1の表面に接する窪み部形成用突部16が形成され、下金型12には少なくともリードフレーム1のワイヤボンディング領域の裏面に接する突起31が形成されている。この金型を用いたクランプの際には、リードフレーム1の剛性によりシールするのではなく下金型12の突起31によりリードフレーム1のワイヤボンディング領域を受けることとなり、シール性が向上して樹脂の漏れがない。
【0035】
モールド成形後のモールドICにおいては、図16の(b)に示すように、突起31に対応する部位には空間32が形成されることになる。
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
(イ)上金型(第1の金型)11の窪み部形成用突部16に対応して下金型(第2の金型)12に少なくともリードフレーム1のワイヤボンディング領域の裏面に接する突起31を形成したので、凹部17の開口部でのリードフレーム1との接触部におけるシール性を向上させることができる。
【0036】
本実施の形態において、図16の(a)の凹部17の代わりに図17の(a)に示すように上金型11を貫通する貫通孔33を用いてもよい。この貫通孔33を有する金型を用いても、図16の(b)に示すモールドICと同様な図17の(b)に示すモールドICを製造することができる。
【0037】
これまで説明してきた各実施形態の他にも、樹脂封止型半導体装置として気圧を測定する圧力センサの他にも、油圧を測定する圧力センサに適用したり、圧力センサの他にも光センサ、加速度センサ等にも適用できる。
【0038】
又、窪み部7内において素子がなく、ワイヤボンディングのみ行った半導体装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態におけるモールドICの平面図。
【図2】 図1のII−II断面図。
【図3】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図4】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図5】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図6】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図7】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図8】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図9】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図10】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図11】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図12】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図13】 モールドICの製造工程を説明するための断面図。
【図14】 第2の実施の形態におけるモールドICを説明するための断面図。
【図15】 第3の実施の形態におけるモールドICを説明するための断面図。
【図16】 第4の実施の形態におけるモールドICを説明するための断面図。
【図17】 第4の実施の形態におけるモールドICを説明するための断面図。
【図18】 モールドICを説明するための断面図。
【符号の説明】
1a〜1g…リードフレーム、2…メッキ層、6…樹脂、7…窪み部、11…上金型、12…下金型、17…凹部、31…突起、33…貫通孔。
Claims (11)
- モールド後カットされることによって電気的に分離される複数のリードフレームを樹脂にてモールドする際、樹脂の一部に、モールド後、前記複数のリードフレームに対するワイヤボンディングを施すための窪み部を形成し、この窪み部において露出される複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に選択的にワイヤボンディングを施す樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
モールド金型における前記複数のリードフレームの前記ワイヤボンディング領域に対応する部位が選択的にリードフレームと非接触状態となる状態で、それら複数のリードフレームをモールド金型にてクランプする工程と、
前記モールド金型内にモールド樹脂を注入する工程と、
前記複数のリードフレームの露出面の前記ワイヤボンディング領域に対応する部位にワイヤボンディングを施す工程とを備えたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - 前記モールド金型は、前記窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触部が、他の領域でのリードフレームとの接触部に比べ、突出している請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
- 前記リードフレームにはその表面にシール性向上膜が形成されている請求項2に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
- 前記シール性向上膜はメッキ層である請求項3に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
- モールド後カットされることによって電気的に分離される複数のリードフレームを樹脂にてモールドする際、樹脂の一部に、モールド後、前記複数のリードフレームに対するワイヤボンディングを施すための窪み部を形成し、この窪み部において露出される複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に選択的にワイヤボンディングを施す樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
前記複数のリードフレームに対してワイヤボンディングを施すための窪み部を形成する窪み部形成用突部と、前記複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位を選択的にリードフレームと非接触状態とする凹部又は貫通孔とを有する第1の金型と、少なくとも前記複数のリードフレームのワイヤボンディング領域の裏面に接する突起が設けられた第2の金型とで前記複数のリードフレームをクランプする工程と、
前記第1の金型と前記第2の金型との間にモールド樹脂を注入する工程と、
前記複数のリードフレームの露出面の前記ワイヤボンディング領域に対応する部位にワイヤボンディングを施す工程と
を備えたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - モールド後カットされることによって電気的に分離される複数のリードフレームを樹脂にてモールドする樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
モールド金型における前記複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位が選択的にリードフレームと非接触状態となる状態で、それら複数のリードフレームをモールド金型にてクランプする工程と、
前記モールド金型内にモールド樹脂を注入する工程と、
前記複数のリードフレームの露出面の前記ワイヤボンディング領域に対応する部位にワイヤボンディングを施す工程と
を備えたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - モールド後カットされることによって電気的に分離される複数のリードフレームを樹脂にてモールドする際に用いられるモールド金型であって、
前記複数のリードフレームに対してワイヤボンディングを施すための窪み部を形成する窪み部形成用突部と、
前記窪み部において露出される複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位を選択的にリードフレームと非接触状態とする凹部又は貫通孔とを設けたことを特徴とするモールド金型。 - モールド後カットされることによって電気的に分離される複数のリードフレームを樹脂にてモールドする際に用いられるモールド金型であって、
前記複数のリードフレームに対してワイヤボンディングを施すための窪み部を形成する窪み部形成用突部と、前記複数のリードフレームのワイヤボンディング領域に対応する部位を選択的にリードフレームと非接触状態とする凹部又は貫通孔とを有する第1の金型と、
少なくとも前記複数のリードフレームのワイヤボンディング領域の裏面に接する突起が設けられた第2の金型とを備え、
これら第1および第2の金型にて前記複数のリードフレームをクランプすることを特徴とするモールド金型。 - 前記窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触部が、他の領域でのリードフレームとの接触部に比べ、突出している請求項7又は8に記載のモールド金型。
- 前記窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触面を平滑加工面とした請求項7〜9のうちいずれか一項に記載のモールド金型。
- 前記窪み部の形成のための領域でのリードフレームとの接触面を鏡面加工面とした請求項7〜9のうちいずれか一項に記載のモールド金型。
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