JP4151682B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は前記の課題を解決するためになされたものであって、従ってその目的は、樹脂注入時のボンディングワイヤの変形に伴う欠陥を排除し、生産性と信頼性を向上させる半導体素子の製造方法、この製造方法により製造される半導体素子、及びこの半導体素子を製造する半導体素子製造装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、半導体チップとリードの内側端末とがボンディングワイヤで接続され、前記リードの外側端末を外部に露出した状態で前記半導体チップと前記ボンディングワイヤと前記リードの内側端末とがパッケージ用の樹脂により一体に封止されてなる半導体素子を製造するに際して、前記半導体チップを載置するステージを有するフレームに前記半導体チップを載置しかつ前記半導体チップと前記リードの内側端末とを前記ボンディングワイヤで接続するフレーム組立工程と、前記フレーム組立工程により組み立てられたフレーム組立物における前記リードの外側端末を上型と下型の割り型からなる上下の割り面で支持することにより前記半導体チップと前記ボンディングワイヤと前記リードの内側端末とを前記型のキャビティ内に懸架する型セット工程と、前記型の上側の割り型の一部として設けられ、前記キャビティ内に出没自由とされ、前記キャビティ内に突出したときに前記ステージを支持するために前記フレームに形成されたステージバーのステージ近傍の傾斜面に一時的に当接し、該当接時に先端が前記傾斜面に当接するチップ固定子により、間接的に当該半導体チップを一時的に固定するチップ固定工程と、前記チップ固定工程により半導体チップが一時的に固定されたキャビティ内にパッケージ用の樹脂を注入し、かつ前記樹脂の充填が完了する前に前記チップ固定子を前記一方の型内に収納する樹脂充填工程と、前記キャビティ内に充填された前記樹脂を固化させる樹脂固化工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法である。
図1は本発明の製造方法により製造された半導体素子の一例を示す断面図である。図1においてこの半導体素子は、半導体チップ1上に形成されたパッド1pとリード2の内側端末2aとが金線からなるボンディングワイヤ3で接続され、前記リードの外側端末2bを外部に露出した状態で半導体チップ1とボンディングワイヤ3とリードの内側端末2aとがパッケージ4を形成する熱硬化性樹脂コンパウンドにより一体に封止されてなっている。この半導体チップ1はパッケージ4のほぼ中央部に配置され、一方の面(図の下面)はステージ6に接着され、他方の面(図の上面)には電気回路が形成されている。
図2に本製造方法の工程図を示す。すなわち本製造方法は(1)フレーム組立工程、(2)型セット工程、(3)チップ固定工程、(4)樹脂充填工程、及び(5)樹脂固化工程を含んでいる。このうち、(2)型セット工程〜(5)樹脂固化工程は型と型駆動装置とからなる本発明の製造装置を用いて行われる。以下、工程順に詳しく説明する。
図3は(1)フレーム組立工程によって組み立てられたフレーム組立物9を示す平面図である。このフレーム組立物9は半導体チップ1とボンディングワイヤ3とフレーム5とからなっている。フレーム5は、半導体チップ1を載置するステージ6と、このステージを懸架するステージバー7と、リード2の配列を支持するリードステー8とが一体に金属板の打ち抜きによって形成されている。
(1)フレーム組立工程では、先ず半導体チップ1をステージ6に載置し接着する。次に半導体チップ1のパッド1pとリード2の内側端末2aとをボンディングワイヤ3で接続し、フレーム組立物9を作成する。
図4は(2)型セット工程後の(3)チップ固定工程の最終段階を示す断面図である。これらの工程では本発明の型10とこの型を駆動する型駆動装置(図示せず)とを有する半導体素子製造装置が用いられる。
型10は、割り型11a,11bからなる型本体11と、この型本体11に形成されたキャビティ12と、チップ固定子13と、前記キャビティ12内にパッケージ用の樹脂を供給するランナー及びゲートを有している。割り型11a,11bは、図示しない型駆動装置によって温度が制御されると共に、リードの外側端末2bとステージバー7の外側端末を気密に挟み込めるように、割り面にそれぞれを収納する溝が形成されている。キャビティ12はパッケージ4の外形を規定する形状に形成されている。
チップ固定子13は、型10の上側の割り型11aに設けられている。チップ固定子13は円柱状のピンからなり、本実施形態では4本のチップ固定子13が用いられ、方形の台座18の4隅にそれぞれ立設されて4本が連動するようになっている。それぞれのチップ固定子13は割り型11aの所定の位置に形成された貫通孔16の壁面と摺動してキャビティ12内に出没自由とされ、型外部の台座18を押し下げると、それぞれのチップ固定子13の先端部がステージバー7のステージ6近傍に当接し、これを押さえるように構成されている。チップ固定子13の出没のタイミングやストロークは前記の型駆動装置により制御されている。ランナー及びゲートは未硬化の熱硬化性樹脂をキャビティ12内に注入するための通路であり、割り型11a,11bの割り面に形成され、ランナーの一方の端末は図示しないプランジャ付きの加熱ポットに連通しゲートはキャビティ12の所定の位置に開口している。
この樹脂充填工程では二つの操作、すなわち(A.樹脂注入)と(B.チップ固定子収納)とが行われる。先ず、前記により半導体チップ1が一時的に固定されたキャビティ12内に、ランナー及びゲートを通して未硬化の熱硬化性樹脂を注入する。そして、キャビティ12内が樹脂で完全に充填される前に、チップ固定子13を、その先端面がキャビティの内壁とほぼ面一となるまで割り型11a内に収納する。このチップ固定子の収納に伴ってキャビティ内は陰圧となるが直ちに樹脂で補完されるため、収納痕にボイドや穴が発生することはない。またこの段階で、半導体チップ1はすでに樹脂内に埋没していて周囲が均圧となっているので、チップ固定子による固定が解除されても樹脂の流動圧により移動することはない。樹脂の注入速度、注入圧力、チップ固定子13の収納開始タイミング、収納速度は、型温度と係わって最適となるように型駆動装置により制御される。
(5)樹脂固化工程ではキャビティ12内に充填された樹脂が型10の中で硬化される。この樹脂は熱硬化性であるから加熱の持続により不可逆的に固化し、パッケージ4を形成する。この際、ランナー及びゲートに残留した樹脂も硬化する。しかしランナー及びゲートはいずれも割り型11bの割り面に形成されているので、開型すればパッケージ4に伴って容易に除去できる。
Claims (1)
- 半導体チップとリードの内側端末とがボンディングワイヤで接続され、前記リードの外側端末を外部に露出した状態で前記半導体チップと前記ボンディングワイヤと前記リードの内側端末とがパッケージ用の樹脂により一体に封止されてなる半導体素子を製造するに際して、
前記半導体チップを載置するステージを有するフレームに前記半導体チップを載置しかつ前記半導体チップと前記リードの内側端末とを前記ボンディングワイヤで接続するフレーム組立工程と、
前記フレーム組立工程により組み立てられたフレーム組立物における前記リードの外側端末を上型と下型の割り型からなる上下の割り面で支持することにより前記半導体チップと前記ボンディングワイヤと前記リードの内側端末とを前記型のキャビティ内に懸架する型セット工程と、
前記型の上側の割り型の一部として設けられ、前記キャビティ内に出没自由とされ、前記キャビティ内に突出したときに前記ステージを支持するために前記フレームに形成されたステージバーのステージ近傍の傾斜面に一時的に当接し、該当接時に先端が前記傾斜面に当接するチップ固定子により、間接的に当該半導体チップを一時的に固定するチップ固定工程と、
前記チップ固定工程により半導体チップが一時的に固定されたキャビティ内にパッケージ用の樹脂を注入し、かつ前記樹脂の充填が完了する前に前記チップ固定子を前記一方の型内に収納する樹脂充填工程と、
前記キャビティ内に充填された前記樹脂を固化させる樹脂固化工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
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