JP4294034B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は裏面実装型の半導体装置である。

半導体装置は、年々大容量化されており、これに伴って各種信号線となるリード端子数も増加の傾向にある。そして、この傾向に伴ってリード端子が４方向より導出されるＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置およびＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）型の半導体装置が使用されつつある（例えば、特許文献１参照。）。

以下、従来の実施例における製造方法ついて図面を参照しながら説明する。図１２はリードフレーム平面図、図１３は金型斜視図、図１４は樹脂封止後のリードフレーム平面図である。

先ず、図１２に示すリードフレーム１のステージ２上に接合剤である銀ペースト等を介して半導体素子を搭載する。半導体素子は、図示していないがその表面に複数の電極部を有しており、ステージ上に搭載し固着する。その後、この電極部とリード端子３とをワイヤーボンディングによって電気的に接続する。

以上のように半導体素子を搭載した後、リードフレーム１を図１３に示す上型７と下型８との間に設置する。その後、型閉めすることによって注入領域であるキャビティが形成される。

そして、上型７のポット１０’より溶融する樹脂を所定圧力にて注入する。樹脂は上型７のキャビティ、及び下型８にも流入してランナー１１を介してキャビティ９に充填され、半導体素子が封止される。樹脂注入前にはキャビティ９内に空気が存在しているが、樹脂がキャビティ内に侵入する段階で、樹脂が空気を押すことによりエアベントへと抜けていく。そして、その空気はリードフレーム１に形成された孔５を介して外部へと抜けていく。尚、エアベントは金型７、８に形成されており、樹脂を通過させない程度の隙間となっている。

充填後、樹脂が冷却固化したところで、金型を開いてリードフレーム１を取り出す。図１４は、この時点でのリードフレームを示すものである。但し、樹脂の流路を分かりやすくするために、樹脂封止時にポット及びランナーが存在した部分を破線で示している。図１４から明らかなように、４つの封止領域の中央部分に位置するポット部１０からゲート部４を介して樹脂が流入する。そのことにより、ステージに搭載される半導体素子及びその周囲部分にあるリード端子３の一部が樹脂で覆われ、１パッケージ１２と成る。その後、リード端子３の連結部分を切断し、必要によって、分離したそれぞれのリード端子３の曲げ加工を行うことにより、ＱＦＰ型の半導体装置を完成させる。

次に、図１５は、上述したＱＦＰ型の半導体装置の製造方法と同様な方法により形成されたＱＦＮ型の半導体装置である。

図１５（Ａ）はリード１５形成部を含む半導体装置の断面図である。図示の如く、従来における半導体装置では、Ｃｕフレーム等から成るアイランド１４上には半導体素子１６が銀（以下Ａｇという）ペースト等の導電ペースト１７を介して固着されている。そして、半導体素子１６の電極パッド（図示せず）とリード１５とは金属細線１８を介して電気的に接続している。そして、Ｃｕフレームから成るアイランド１４およびリード１５上には、半導体素子１６等を一体に被覆する樹脂封止体１９が形成されている。そして、アイランド１４およびリード１５の裏面側には酸化防止および半田の濡れ性が考慮され鍍金が施されている。この構造により、例えば、実装基板（図示せず）に対して、半田を介してリード１５を実装する。このとき、半導体装置の裏面側はほぼ同一平面を有するように形成されており、半導体装置は実装基板上に安定して実装される。

次に、図１５（Ｂ）は吊りリード１３形成部を含む半導体装置の断面図である。図示の如く、樹脂封止体１９の側面から露出する吊りリード１３の上面には、樹脂ばり１９が樹脂封止体１９の側面に連続して形成されている。これは金型に設けられたエアベント部に流入した樹脂が硬化したものであり、例えば、３０μｍ程度で形成されている。
特開平８−１８１１６０号公報（第４−６頁、第１−３図）

上述したように、従来におけるＱＦＮ型の半導体装置では、図１５（Ａ）に示す如く、半導体装置の実装面側はほぼ同一の平面を有するように形成されていた。そのため、半導体装置を実装基板への実装する際、基板と半導体装置の実装面との間に樹脂くず等のゴミが入ると実装不良を起こすという問題が発生する。

更に、上述したように、従来における半導体装置の製造方法では、図１３に示した如く、キャビティ９内に存在する空気はキャビティ９端部に追いやられ金型に設けられたエアベントを介してキャビティ９外部に抜ける。しかし、このエアベントを介して空気を押し出す際、リードフレーム１と上型７、またはリードフレーム１と下型８との間に樹脂がバリとして発生する。そして、パッケージ１２をリードフレーム１からカッティングする際、パッケージ１２周辺部を固定してからカッティングする。しかし、図１５（Ｂ）に示す如く、この固定領域、特に、吊りリード１３表面には、樹脂ばり１９Ａが発生しており、この樹脂バリ１９Ａによる凹凸により、リード３を確実に固定することができない。その結果、リード３間に形成される樹脂の切断面にマイクロクラックが発生する。そして、その後の工程においてこのクラックが悪化し樹脂くずとなるが、特に、実装工程では、この樹脂くず等により実装不良を誘発する問題が発生する。

また、従来における半導体装置の製造方法では、キャビティ９内に存在する空気はキャビティ９端部に追いやられ金型７に設けられたエアベントを介してキャビティ９外部に抜ける。しかし、このエアベントを介して空気を押し出す際、リードフレーム１と上型７、またはリードフレーム１と下型８との間に樹脂がバリとして発生する。しかし、この樹脂バリ厚は３０μｍ程度と薄いため、パッケージを金型６から離型するときに、この樹脂バリがパッケージと一体で離型せず、金型内に残存する事がある。この樹脂バリが金型内に残ることで、次回の樹脂モールドの際、キャビティ９内に存在する空気の経路を塞いでしまう。その結果、空気は外部に抜け出すことは無く、キャビティ９内に圧縮されて残存するため、パッケージにボイド、未充填領域を発生してしまうという問題が発生する。

上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、
第一に、少なくともアイランドと、前記アイランドに固着された半導体素子と、前記アイランドの周囲に一方の端部が設けられた複数のリードと、前記アイランドの各部より延在された吊りリードと、前記アイランド、前記半導体素子、前記複数のリードおよび前記吊りリードを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置に於いて、
前記樹脂封止体の裏面は、その中央に凹部が設けられ、その凹部の周囲に相当する前記樹脂封止体の４側辺には、前記リードの裏面が露出し、前記４側辺と交わるコーナーには前記吊りリードの裏面が露出し、
前記４側辺のリードの密集よりも、前記コーナー部の前記吊りリードと前記コーナー部のリードとの密集が緩和されている事で解決するものである。
第二に、前記吊りリードと前記コーナー部のリードとの密集の緩和は、前記凹部から前記リードの露出部分よりも、前記凹部から前記吊りリードの露出部分の方が外側に位置することで解決するものである。
第三に、少なくともアイランドと、前記アイランドに固着された半導体素子と、前記アイランドの周囲に一方の端部が設けられた複数のリードと、前記アイランドの各部より延在された吊りリードと、前記アイランド、前記半導体素子、前記複数のリードおよび前記吊りリードを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置に於いて、
前記樹脂封止体の裏面は、その中央に凹部が設けられ、その凹部の周囲に相当する前記樹脂封止体の４側辺には、前記リードの裏面が露出し、前記４側辺と交わるコーナーには前記吊りリードの裏面が露出し、
前記４側辺のリードの密集よりも、前記コーナー部の前記吊りリードと前記コーナー部のリードとの密集が緩和され、前記吊りリードと前記リードに設けられた半田のブリッジを抑止した事で解決するものである。
第四に、前記リード、前記吊りリードには、半田の濡れ性が考慮されて、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの組み合わせにより、少なくとも一層のメッキ膜が施されることで解決するものである。

第１に、本発明の半導体装置によれば、半導体装置の実装面である樹脂封止体の裏面に、リードが露出する外周部の実装領域を除いた領域に凹部を形成することに特徴がある。そのことで、半導体装置の実装時に実装基板と半導体装置の実装面に樹脂バリ等のゴミが入っても、前記ゴミを凹部形成領域に位置することで実装不良を起こす確率を大幅に改善することができる。

第２に、本発明の半導体装置によれば、樹脂封止体側面から露出する吊りリードおよびその近傍の樹脂の厚みを吊りリードとほぼ同じ厚みで形成することに特徴がある。そのことで、吊りリードおよびその近傍の樹脂の上面をほぼ同一平面にすることができ、リード切断時にリード固定領域として用いることができる。その結果、リードおよびその近傍の樹脂の切断面を安定させることができる。

第３に、本発明の半導体装置によれば、吊りリードの一端を半導体装置の実装面に露出させることに特徴がある。そのことで、半導体装置の実装面積を増加させることができ、実装強度を向上させることができる。

第４に、本発明の半導体装置によれば、半導体装置の実装面と反対面である樹脂封止体表面からアイランドを露出している。そのことで、半導体素子から発生する熱をアイランドから直接外部に発散することができ、放熱性を向上させることができる。

第５に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、樹脂封止体形成工程において、キャビティ内への樹脂の注入、キャビティ内からの空気および樹脂の排出をほぼリードフレームに形成された第１のエアベントのみを介して行う。そのことで、樹脂封止体の側面と連続して形成される外周面上には樹脂ばりによる凹凸がないほぼ同一の平坦面を形成することができる。

第６に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、リードフレームから個々の半導体装置を切断する際に、樹脂封止体と樹脂封止体側面から露出するリードの境界近傍を確実に固定して切断することに特徴がある。そのことで、リードおよびリード周辺の樹脂の切断面を安定させることができる。その結果、切断面に位置する樹脂へのマイクロクラックを抑制し、そのクラックの成長による樹脂ゴミをも抑制し、半導体装置の実装不良等を起こす可能性を大幅に低減することができる。

第７に、本発明の半導体装置の製造方法によれば、リード、吊りリードおよびその周辺の樹脂を切断する際に、半導体装置の実装面側から切断することに特徴がある。そのことで、それら３者の打ち抜き面は実装面側に形成される。一方、それら３者のバリは実装面と反対面側に形成される。その結果、半導体装置の実装面に凹凸を形成することはなく、半導体装置の実装精度および安定性を向上させることができる。

以下に、本発明における半導体装置およびその製造方法において、図１〜図１１を参照として説明する。

先ず、図１〜図３を用いて、本発明の一実施の形態であるＱＦＮ型の半導体装置について説明する。

図１（Ａ）は本発明の半導体装置の斜視図であり、図１（Ｂ）は本発明の半導体装置裏面の平面図である。図１（Ａ）に示すように、本実施の形態における半導体装置２１の表面側では、パッケージを構成する絶縁性樹脂からなる樹脂封止体２２の表面側２２１にアイランド２３および吊りリード２４の一端２４１の一部が露出している。また、樹脂封止体２２の側面側２２２からはリード２６の一端が僅かに露出している。後述の製造方法において詳細は説明するが、露出領域としてはリード２６をリードフレーム４１（図４参照）から切断する際にリード２６をリード切断治具で固定できる領域を有していれば良い。具体的には、樹脂封止体２２から５０〜２００μｍ程度露出している。また、リード２６を露出する４つの側面２２２がそれぞれ交わる樹脂封止体２２の４つのコーナー側面２２３からは、吊りリード２４の他端２４２が僅かに露出している。この場合もリード２６の場合と同様に、露出領域としては吊りリード２４をリードフレーム４１から切断する際に吊りリード２４を固定する領域を有していれば良い。ここでも、同様に、具体的には、樹脂封止体２２から５０〜２００μｍ程度露出している。

ここで、本実施の形態では、樹脂封止体２２の表面２２１にアイランド２３を露出することで、半導体素子から発生する熱の放熱性を向上させることができる。また、樹脂封止体２２の表面２２１とアイランド２３および吊りリード２４の一端２４１の裏面とをほぼ同一平面に位置させることで、半導体装置２１自体の薄型化を実現している。尚、アイランド２３の位置は特に限定する必要ななく、後述する凹部２５が形成できる位置であれば良い。

一方、図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態における半導体装置２１の裏面側は、半導体装置２１の実装領域としての機能を果たしている。樹脂封止体２２の裏面２２４側の外周部には、吊りリード２４の他端２４２およびリード２６の一端の実装面（実装基板との当接面）が、樹脂封止体２２の裏面２２４とほぼ同一平面を共有するように露出している。そして、この吊りリード２４の他端２４２およびリード２６の一端の実装面に半田等の固着材を介して実装基板（図示せず）に実装する。このとき、本発明の半導体装置では、吊りリード２４の他端２４２をも樹脂封止体２２の裏面２２４側に露出させることに特徴がある。この構造により、実装面積を増やすことができ、実装強度を向上させることができる。ここで、樹脂封止体２２の裏面２２４において、吊りリード２４の他端２４２の露出領域を凹部２５の周囲に配置させ、リード２６の露出領域よりも外側に位置させている。この構造を採用することにより、樹脂封止体２２の裏面２２４のコーナー部における実装領域の密集を緩和する。そして、お互いに隣接する吊りリード２４およびリード２６が半田ブリッジすることを防ぎ、個々のリード２６と実装基板側の所望の導電パターン（図示せず）とを確実に電気的接続することができる。また、吊りリード２４露出領域において、実装領域の密集が緩和されている場合では、吊りリード２４の露出領域を増大することで、更に、実装強度を向上させることができる。これは、増大した露出領域と実装基
板の導電パターンとが半田を介して固着するからである。

更に、本発明の半導体装置では、樹脂封止体２２の裏面２２４に凹部２５を設けることにも特徴がある。この構造の詳細については、図２を参照にして以下に説明する。

図２（Ａ）は図１（Ａ）に示した本発明の半導体装置のＸ−Ｘ線方向の断面図であり、図２（Ｂ）は図１（Ａ）に示した本発明の半導体装置のＹ−Ｙ線方向の断面図である。先ず、図２（Ａ）に示すように、本実施の形態における半導体装置２１の断面構造について説明する。上述したように、樹脂封止体２２の表面２２１にはアイランド２３がほぼ同一平面を共有するように露出している。このアイランド２３の露出面と反対面には、例えば、Ａｇペースト等の導電ペースト２７を介して半導体素子２８が固着されている。そして、半導体素子２８の電極パッド部（図示せず）とリード２６とは金属細線２９を介して電気的に接続している。この金属細線２９と接続するリード２６の他端２６１は樹脂封止体２２内に位置するが、リード２６の一端２６２は樹脂封止体２２の裏面２２４とほぼ同一平面を共有するように露出している。

そして、上述したように、本発明の半導体装置の特徴としては、樹脂封止体２２の裏面２２４に凹部２５を設けることである。具体的には、樹脂封止体２２の裏面２２４にはリード２６の一端２６２が露出し、更に、半導体装置２１の実装時の安定性を考慮して樹脂封止体２２自体が平坦面を有している。そして、その領域よりも内側に、例えば、樹脂封止体２２の裏面２２４の２／３程度の面積を占めるように凹部２５が形成されている。本実施の形態では、この凹部２５の深さは、例えば、１０〜２００μｍ程度で形成されている。しかし、凹部２５の深さは半導体装置２１自体の厚み、樹脂封止体２２内のアイランド２３の位置、その他、使用目的に応じて自由に変更することができる。つまり、この構造を有することで、半導体装置２１を実装基板等に実装する際に、樹脂ばり等のゴミが半導体装置２１と実装基板との間に存在しても、凹部２５形成領域に位置することで実装不良を大幅に改善することができる。尚、凹部２５の形成領域も深さと同様に変更可能であり、使用目的に応じて樹脂封止体２２の裏面２２４に複数個形成しても良い。

次に、図２（Ｂ）に示すように、本実施の形態における半導体装置２１では、樹脂封止体２２の表面２２１からアイランド２３を露出させる。そのことで、半導体素子２８表面から樹脂封止体２２の裏面２２４までの樹脂厚を確保し、半導体装置２１の実装面に凹部２５形成領域を確保している。また、本実施の形態では、アイランド２３を樹脂封止体２２の表面２２１から露出させ、半導体素子２８から発生する熱の放熱性を向上させている。更に、本実施の形態では、ＱＦＮ型の半導体装置２１の実装面積を増大させるために、吊りリード２４の他端２４２を樹脂封止体２２の裏面２２４から露出させている。このとき、上述したように、半導体装置２１の実装強度の向上を図るために、吊りリード２４の他端２４２も樹脂封止体２２の裏面２２４から露出させる。そして、吊りリード２４が露出する樹脂封止体のコーナー部では、実装領域の密集による半田ブリッジによりショートを起こすことがある。そのため、吊りリード２４の露出領域はコーナー部におけるリード２６との実装領域の密集を考慮して決められる。

尚、図示はしていないが、アイランド２３の固着領域には導電ペースト２７との接着性を考慮して銀メッキや金メッキが施されている場合もある。また、リード２６上には金属細線２９の接着性が考慮され銀メッキやニッケルメッキが施されている。

次に、図３（Ａ）は本発明の半導体装置の特徴部の斜視図であり、図３（Ｂ）は本発明の半導体装置のリードの拡大図である。図３（Ａ）に示すように、実際は、樹脂封止体２２から露出するリード２６の一端２６２間には樹脂が一体に形成されている。また、リード２６の一端２６２と吊りリード２４の他端２４２との間にも樹脂が一体に形成されている。これは、樹脂封止体２２の側面２２２、２２３から露出するリード２６および吊りリード２４はごく僅かである。そして、吊りリード２４、リード２６自体の厚みも、例えば、１００〜２５０μｍ程度あるため、この吊りリード２４、リード２６の間の樹脂２２Ａは樹脂封止体２２自体と一体化しているためである。そして、本発明の半導体装置の特徴としては、吊りリード２４、リード２６および吊りリード２４とリード２６との間の樹脂２２Ａで形成される外周面３０がほぼ同一面、かつ、同一の厚みで形成されていることである。後述する製造方法で詳細は説明するが、この構造により、半導体装置２１をリードフレーム４１から切断する際、リード切断治具で確実に吊りリード２４、リード２６を固定することができる。

更に、図３（Ｂ）に示すように、本発明の半導体装置は、リード２６の一端２６２において、打ち抜き面３２を樹脂封止体２２の裏面２２４側に有し、リード２６のバリ３１発生側を樹脂封止体２２の表面２２１側に有することに特徴がある。もし、逆に、バリ３１発生側を樹脂封止体２２の裏面２２４側に有していると、半導体装置２１を実装基板に実装する際にバリ３１が破砕し、その破砕したバリ３１により実装不良を起こす可能性がある。また、バリ３１が破砕せず残っている場合では、樹脂封止体２２の裏面２２４の平坦性が悪化し、実装精度および実装強度を低下させることとなる。つまり、上述した構造を有することで、半導体装置の実装精度および実装強度を向上させることができる。尚、図示の如く、打ち抜き面３２は曲面を有している。そして、吊りリード２４においても同様なことがいえ、吊りリード２４も同様な構造を有している。

尚、上述した説明では、ＱＦＮ型の半導体装置について説明したが、特に限定する必要はなく、ＱＦＰ型等のその他の半導体装置についても同様な効果を得ることができる。そして、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

次に、図４〜図１０を用いて、本発明の一実施の形態であるＱＦＮ型の半導体装置の製造方法について説明する。尚、製造方法の説明にあたり、上述した半導体装置の説明に用いた図面および符番で同一の構成要素については、同一の図面および符番を用いることとする。

第１の工程は、図４および図５に示すように、リードフレームを準備する工程である。

図４は、本発明の半導体装置に用いられるリードフレームの平面図である。図示の如く、本実施の形態に用いるリードフレーム４１は、例えば、厚さが約１００〜２５０μｍの銅を主材料とするフレームから成る。しかし、Ｆｅ―Ｎｉを主材料としても良いし、他の金属材料でも良い。そして、リードフレーム４１上には一点鎖線で示した１個の半導体装置に対応するユニットを示す搭載部４２が複数個形成されている。図４では、４つの搭載部４２のみ図示しているが、少なくとも１個配置されていれば良い。この搭載部４２は、紙面に対して左右方向に延在する一対の第１の連結条体４３と紙面に対して上下方向に延在する一対の第２の連結条体４４とにより囲まれている。そして、この第１および第２の連結条体４３、４４により、１枚のリードフレーム４１上に複数の搭載部４２が位置される。

そして、図５は図４に示したリードフレームの１つの搭載部を拡大した平面図である。具体的には、図示の如く、搭載部４２は、主に、アイランド２３とアイランド２３を支持する吊りリード２４と、アイランド２３の４側辺の近傍に位置し、この４側辺を囲み第１および第２の連結条体４３、４４へと延在される複数のリード２６と、吊りリード２４の延在方向に位置し吊りリード２４と第１および第２の連結条体４３、４４と囲まれる領域４７、領域４７に設けられる第１のエアベント４５および第２のエアベント４６とから構成されている。本実施の形態では、３つのエアベント形成領域４７に夫々第１のエアベン
ト４５および第２のエアベント４６を形成しているが、少なくとも１箇所に設けられれば良い。また、樹脂注入口は少なくとも１箇所必要であり、ここでは、第２のエアベント４６が形成されていない右下コーナー領域４８に設けられる。尚、樹脂注入口の位置は、必ずしも、４つのコーナー部に設ける必要はなく、４つのコーナー部の全てのエアベント形成領域４７に夫々第１のエアベント４５および第２のエアベント４６を形成しても良い。また、本実施の形態では、リードフレーム４１に設けられた２種類の孔をそれぞれ第１のエアベント４５および第２のエアベント４６と定義することとする。以下同様とする。

第２の工程は、図６に示す如く、リードフレーム４１のアイランド２３上に半導体素子２８をダイボンドし、その半導体素子２８の電極パッド部（図示せず）とリード２６とを金属細線２９でワイヤーボンドし、電気的に接続する工程である。

本工程では、リードフレーム４１の各搭載部４２毎に、アイランド２３表面にＡｇペーストなどの導電ペースト２７によって半導体素子２８をダイボンドし固定する。その後、半導体素子２８の電極パッド部とリード２６とを金属細線２９にて接続する。そして、前記細線としては、例えば、Ａｕ線より成る。このとき、金属細線２９はワイヤーボンディングにより、電極パッド部にはボールボンディングし、リード２６側はステッチボンディングし接続する。尚、図示はしていないが、アイランド２３上には導電ペーストとの接着性を考慮して銀メッキや金メッキを施す場合もある。また、リード２６上には金属細線２９の接着性が考慮して銀メッキやニッケルメッキが施される。その他、使用用途に応じて半導体素子２８の接着手段としては、Ａｕ−Ｓｉ箔、半田等のロウ材、絶縁材料から成る接着材またはフィルム等も用いられる。

第３の工程は、図７〜図９に示す如く、樹脂封止金型を用いてリードフレーム上の個々の搭載部を樹脂でモールドする工程である。

図７（Ａ）は、上金型内部の平面図であり、図７（Ｂ）は、樹脂モールド時におけるエアベント形成領域部の断面図である。そして、図７（Ｃ）はゲート部における樹脂注入部の断面図である。

図７（Ａ）に示す如く、上金型５０のキャビティ５１の各コーナー部には、図５に示したエアベント形成領域４７に合わせて当接面５２が形成されている。そして、この当接面５２は、下金型５４と合わさることでリードフレーム４１をキャビティ５１内で支持する働きを示す。また、リードフレーム４１に形成された第１および第２のエアベント４５、４６は上金型５０に設けられた空気抜き溝５５により連結される。そして、図７（Ｂ）に示す如く、この空気抜き溝５５は、第１のエアベント４５と第２のエアベント４６とを分離するリードフレーム２１の一部５６を覆うように位置する。具体的には、空気抜き溝５５の深さは、例えば、当接面５２から１０〜５０μｍ程度で構成するように形成されている。そして、空気抜き溝５５の長さは第１のエアベント４５と第２のエアベント４６とを連結すればよく、両者と少し重なる程度の長さである。尚、下金型５４にも、予め、上金型５０と同様に、第１および第２のエアベント４５、４６を連結するための空気抜き溝を形成しても良い。

次に、図７（Ｂ）を参照にして、キャビティ５１内の空気の流れ、特に、第１および第２のエアベント４５、４６が形成された当接面５２を有するキャビティ５１のコーナー部における空気の流れについて説明する。図示の如く、樹脂モールドの際、キャビティ５１内のコーナー部に追い込まれた空気および樹脂は、第１のエアベント４５内へと流入する。このとき、リードフレーム４１の厚さは、例えば、１００〜２５０μｍ程度あるため、第１のエアベント４５の深さも同様に、例えば、１００〜２５０μｍ程度ある。そのため、第１のエアベント４５内へはキャビティ５１内の空気のみではなく、樹脂も一緒に流入
する。そして、第１のエアベント４５内では、空気がＨＬ２近傍に集まり、上金型５０または下金型５４に設けられた空気抜き溝５５を介して第２のエアベント４６へと流入する。このとき、空気抜き溝５５は、例えば、３０〜５０μｍ程度の幅で形成されている。尚、上述のように、第１のエアベント４５は１００〜２５０μｍ程度の深さを有するので、外周面３０を構成する樹脂の切断面よりも手前で見充填領域を形成することはほとんどない。

そして、本発明の製造方法では、図７（Ｃ）に示す如く、ゲート部５７においても、第１のエアベント４５を用いて樹脂をキャビティ５１内に注入することにも特徴がある。図示の如く、上金型５０に設けられたゲート部５７は直接キャビティ５１と連続して形成されず、第１のエアベント４５のＨＬ２側に先端部が位置している。そのことで、矢印で示したようにゲート部５７から流入する樹脂は第１のエアベント４５を介してキャビティ５１内に流入する。そして、他のコーナー部と同様に、ゲート部５７においても第１のエアベント４５上面は上金型５０の当接面５２が位置する。その結果、樹脂封止体２２の側面２２２、２２３と連続して形成される外周面３０（図３参照）上面には、従来の構造における樹脂バリ１９Ａ（図１５（Ｂ）参照）が発生することなく、外側面３０はほぼ同一平面を形成することができる。

つまり、本発明の製造方法では、キャビティ５１は金型５１、５４の当接面５２によりほぼ密閉されており、キャビティ５１内への樹脂の注入およびキャビティ５１外への樹脂および空気の排出は第１のエアベント４５を介して行う。この構造は、従来において、キャビティと連続して金型に設けられたエアベントおよびゲート部を有さない点と大きく異なる。そのことで、上述した樹脂封止体２２と連続して形成された外周面３０を樹脂による凹凸を有さないほぼ同一平坦面に形成できる。そして、上述の如く、ゲート部５７も同様にすることで、樹脂封止体２２側面の外周面３０全てをほぼ同一平坦面に形成できる。

上述した樹脂封止金型５０、５４を用いることで、図８および図９に示す如く、樹脂封止体２２がリードフレーム４１を覆うように各搭載部４２毎に形成される。図８は、リードフレーム４１上に形成された樹脂封止体２２を示した平面図であり、図９は、図８に示した搭載部４２の第１および第２のエアベント４５、４６部に形成された樹脂封止体２２の平面図ある。図７に示す樹脂封止金型５０、５４を用いることで、キャビティ５１から流出した樹脂は第１のエアベント４５、空気抜き溝５５および第２のエアベント４６の少なくとも一部で硬化する。よって、パッケージの離型の際は、リードフレーム４１および樹脂封止体２２と一体で離型される。そして、キャビティ５１内の空気は図７（Ｂ）の矢印の如く、空気抜き溝５５を介して第２のエアベント４６より外部に抜け出すことができる。この本発明の製造方法により、キャビティ５１内の空気を図５に点線で示した本来の樹脂封止体２２形成領域外部に排除できる。その結果、第１のエアベント４５ではリードフレーム４１厚の空気通過経路は確実に確保でき、樹脂封止体２２端部に未充填領域を形成することはない。尚、図示はしていないが、樹脂封止体２２の裏面２２４側に凹部２５を形成するために、下金型５４のキャビティ５１側には凹部２５に対応した凸部が形成されている。

第４の工程は、樹脂封止体２２から露出しているリードフレーム４１にメッキを施す工程である。

本工程では、リード酸化防止、半田濡れ性等が考慮されリードフレーム４１にメッキを施す。このときは、複数の搭載部４２が形成されたリードフレーム４１全体にメッキを施す。例えば、リードフレーム４１またはリードフレーム４１を乗せるメッキ補助ラック側をカソード電極、メッキ浴槽側にアノード電極を準備し、一度に複数のリードフレーム４１にメッキを施す。このとき、メッキ浴槽には、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等のメッキ液を準備し、これらのメッキ液の組み合わせにより、少なくとも１層のメッキ膜がリードフレーム４１に施される。尚、リードフレーム４１にＰｄメッキを採用する場合は、樹脂モールド工程前に、予め、Ｐｄメッキが施されたリードフレーム４１が用いられる。

第５の工程は、図１０および図１１に示す如く、リードフレーム４１上に複数形成された半導体装置２１をリードフレーム４１から切断する工程である。

図１０は、第１および第２のエアベント形成領域を切断したリードフレームの平面図である。そして、図１１（Ａ）は、吊りリード２４またはリード２６切断時の斜視図であり、図１１（Ｂ）は、本発明の特徴であるリード２６切断時の固定領域を示した平面図である。先ず、図９に示すように、上述したように、本発明の半導体装置の製造方法では、キャビティ５１から流出する樹脂は第１のエアベント４５内で硬化する。そのため、樹脂封止体２２近傍ではリードフレーム４１上を含む外周面３０上には樹脂バリは発生しない。

また、リードフレーム４１は、例えば、１００〜２５０μｍ程度の厚みを有しているため、キャビティ５１から流出した樹脂は第１のエアベント４５、空気抜き溝５５および第２のエアベント４６内で一体化して硬化している。つまり、第１および第２のエアベント４５、４６内の樹脂はリードフレーム４１の厚みで強固に硬化し、空気抜き溝５５内の樹脂は両者と一体化する。そのため、キャビティ５１から流出した樹脂は決められた位置に樹脂を硬化することができる。その結果、第１および第２のエアベント４５、４６を打ち抜く際、第１および第２のエアベント４５、４６間のリードフレーム５６上の樹脂バリも全て除去することができる。そして、吊りリード２４部を切断する工程では、樹脂封止体２２と連続した外周面３０上を確実に固定した状態で吊りリード２４および樹脂を切断することができる。つまり、図３（Ａ）に示す如く、外周面３０上には樹脂による凹凸が形成されないので、支持手段６２（図１１参照）で吊りリード２４および樹脂２２Ａを確実に固定し、それらを切断できる。尚、切断形状は、外周面３０を残して各側辺のリード２６端の際まで切断するので、図示の如き形状となる。そして、リードフレーム４１の一部を残し、第１および第２の連結条体４３、４４と連結させておくことで、リードフレーム４１から搭載部４２は離間されない。

次に、図１１に示すように、本発明の半導体装置２１はＱＦＮ型の半導体装置であるので、樹脂封止体２２からリード２６が露出する境界部近傍でリード２６を切断する。そして、この工程において同時に個々の半導体装置２１をリードフレーム４１から切断する。図１１（Ａ）に示すように、先ず、メッキが施された半導体装置２１を台座５９、６０上に設置する。そして、半導体装置２１のリード２６の露出境界部を支持手段６２で固定し、一方、リード２６の先端部も支持手段６３で固定する。そして、パンチ６４にてリード２６を切断し、リードフレーム４１から半導体装置２１を独立される。

そして、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、図示の如く、リード２６切断時に半導体装置２１の実装面側からパンチ６４を入れ、リード２６およびその周辺の樹脂２２Ａ（図３参照）を切断することである。この製造方法により、図３（Ｂ）に示すように、リード２６の打ち抜き面３２（図３参照）を半導体装置２１の実装面側に形成する。一方、リード２６のバリ３１（図３参照）は、半導体装置２１の実装面と反対面に形成する。そして、この構造を有することによる効果は上述したので、ここでは割愛することとする。尚、吊りリード２４を切断する際も同様に実装面側から切断するので、同様な効果を得ることができる。つまり、本発明の半導体装置では、打ち抜き面３２は実装面側に形成される。

更に、本発明の半導体装置の製造方法の特徴としては、吊りリード２４およびリード２６を切断する時に、リード２６を支持手段６２により確実に固定してからパンチ６４で切断することである。図１１（Ｂ）に示す如く、切断後の樹脂封止体２２近傍のハッチングで示した、例えば、５０〜２００μｍ程度の固定領域６５を支持手段６２で固定する。そして、図からも分かるように、吊りリード２４露出領域の周辺も固定する。このとき、第３工程の樹脂封止体２２形成工程でも上述したが、樹脂封止体２２の側面２２２、２２３と連続する外周面３０には凹凸は形成されない。特に、上述の如く、エアベント形成領域４７（図５参照）においても、樹脂封止体２２の側面２２３と連続する外周面３０上には樹脂バリは発生しない。そして、樹脂を注入するゲート部５７（図７参照）においても外周面３０上には樹脂ばりは発生しない。そのため、本発明では、○印６６で示した領域において、従来における樹脂ばり１９Ａ（図１５（Ｂ）参照）は形成されず、外周面３０に位置する固定領域６５には樹脂バリによる凹凸はなくほぼ同一平坦面から成る。そして、上述の如く、支持手段６２によりリード２６を確実に固定し、リード２６およびその周辺の樹脂２２Ａを切断する。その結果、リード２６間のおよび吊りリード２４とリード２６との間の樹脂２２Ａの切断面にはマイクロクラックの発生を抑制することができ、安定した一定の形状に形成される。そして、後工程における半導体装置の特性判定工程、ラッピング工程、実装工程において、マイクロクラックが成長し樹脂２２Ａがくずれることはない。そして、特に、実装工程において、樹脂くず等による実装不良を誘発することのない半導体装置を実現できる。また、パンチ６４のライフサイクルも向上させることができる。その後、図１に示した半導体装置２１が完成する。

つまり、上述の工程をまとめると、本発明の半導体装置の製造方法では、吊りリード２４が樹脂封止体２２から露出する側面２２３を挟んで第１のエアベント４５が形成されたリードフレームを使用する。そして、この第１のエアベント４５形成領域では金型５０、５４の当接面５２により吊りリード２４を挟持する。この当接面５２では、キャビティ５１内への樹脂の注入、キャビティ５１内からの空気および樹脂の排出はほぼ第１のエアベント４５のみを介して行う。そのことで、樹脂封止体２２の側面２２２、２２３に連続して形成される外周面３０は、ほぼ同一の平面を有し、かつ、その表面には樹脂ばりによる凹凸は形成されない。そして、この構造を有することで、吊りリード２４およびリード２６をリードフレーム４１から切断する際、樹脂封止体２２側面と連続した外周面をリード切断治具の支持手段６２で確実に固定し切断できる。その結果、切断時における外周面３０の樹脂２２Ａへのマイクロクラックの発生を最小限に抑制することができ、それに伴い、半導体装置２１の実装不良も最小限に抑制することができる。

尚、本実施の形態では、本実施の半導体装置の製造方法では２つのエアベントが形成された場合について説明したが、特に限定する必要はない。少なくともキャビティと連続した第１のエアベントがあれば同様な効果を得ることができる。また、予め、メッキが施されたリードフレームを用いる場合も同様な効果を得ることができる。そして、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明の半導体装置を説明する（Ａ）斜視図（Ｂ）平面図である。 本発明の半導体装置を説明する（Ａ）断面図（Ｂ）断面図である。 本発明の半導体装置を説明する（Ａ）斜視図（Ｂ）斜視図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する（Ａ）平面図（Ｂ）断面図（Ｃ）断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の半導体装置の製造方法を説明する（Ａ）斜視図（Ｂ）平面図である。 従来における半導体装置の製造方法を説明する図である。 従来における半導体装置の製造方法を説明する図である。 従来における半導体装置の製造方法を説明する図である。 従来における半導体装置を説明する（Ａ）断面図（Ｂ）断面図である。

Claims (4)

1. アイランドと、前記アイランドに固着された半導体素子と、前記アイランドの周囲に一方の端部が設けられた複数のリードと、前記アイランドの角部より延在された吊りリードと、前記アイランド、前記半導体素子、前記複数のリードおよび前記吊りリードを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置に於いて、
   前記樹脂封止体は、前記樹脂封止体の表面、前記表面と対向して配置された裏面及び前記表面の周囲と前記裏面の周囲に配置された側面とを有し、
   前記アイランドの表面及び前記吊りリードの表面は、前記樹脂封止体の表面から露出し、前記半導体素子は前記アイランドの裏面に固着され、
   前記リード及び前記吊りリードは、前記樹脂封止体の側面の裏面側から外方に突出して露出して配置され、前記露出したリードの側面と隣り合う前記露出したリードの側面との間及び前記露出したリードの側面と隣接する前記露出した吊りリードの側面との間には、前記樹脂封止体と同一材料の樹脂が一体で硬化し、
   前記露出したリード表面、前記露出した吊りリード表面及び前記硬化した樹脂の表面から成る外周面は、前記樹脂封止体の側面と連続する平坦面で、且つ前記樹脂封止体の裏面の周囲に配置された側面から突出した部分となり、
   前記樹脂封止体の裏面は、その中央に凹部が設けられ、その凹部の周囲に相当する前記樹脂封止体の４側辺には、前記リードの裏面が露出し、前記４側辺と交わるコーナー部には前記吊りリードの裏面が露出し、
   前記４側辺のリードの密集よりも、前記コーナー部の前記吊りリードと前記コーナー部のリードとの密集が緩和され、
   前記露出したリード及び前記露出した吊りリードは、前記樹脂封止体の裏面側から打ち抜かれる事を特徴とした半導体装置。
2. 前記吊りリードと前記コーナー部のリードとの密集の緩和は、前記樹脂封止体の裏面の中央に設けられた凹部から前記リードの露出部分よりも、前記凹部から前記吊りリードの露出部分の方が外側に位置する事により成される請求項１に記載の半導体装置。
3. アイランドと、前記アイランドに固着された半導体素子と、前記アイランドの周囲に一方の端部が設けられた複数のリードと、前記アイランドの角部より延在された吊りリードと、前記アイランド、前記半導体素子、前記複数のリードおよび前記吊りリードを封止する樹脂封止体とを有する半導体装置に於いて、
   前記樹脂封止体は、前記樹脂封止体の表面、前記表面と対向して配置された裏面及び前記表面の周囲と前記裏面の周囲に配置された側面とを有し、
   前記アイランドの表面及び前記吊りリードの表面は、前記樹脂封止体の表面から露出し、前記半導体素子は前記アイランドの裏面に固着され、
   前記リード及び前記吊りリードは、前記樹脂封止体の側面の裏面側から外方に露出して配置され、前記露出したリードの側面と隣り合う前記露出したリードの側面との間及び前記露出したリードの側面と隣接する前記露出した吊りリードの側面との間には、前記樹脂封止体と同一材料の樹脂が一体で硬化し、
   前記露出したリード表面、前記露出した吊りリード表面及び前記硬化した樹脂の表面から成る外周面は、前記樹脂封止体の側面と連続する平坦面で、且つ前記樹脂封止体の裏面の周囲に配置された側面から突出した部分となり、
   前記樹脂封止体の裏面は、その中央に凹部が設けられ、その凹部の周囲に相当する前記樹脂封止体の４側辺には、前記リードの裏面が露出し、前記４側辺と交わるコーナー部には前記吊りリードの裏面が露出し、
   前記４側辺のリードの密集よりも、前記コーナー部の前記吊りリードと前記コーナー部のリードとの密集の方が緩和され、前記吊りリードと前記リードに設けられた半田のブリッジを抑止した事を特徴とした半導体装置。
4. 前記リード、前記吊りリードには、半田の濡れ性が考慮されて、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｕ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕの組み合わせにより、少なくとも一層のメッキ膜が施される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。