JP5689514B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置(または半導体集積回路装置)の製造方法におけるパッケージング技術に適用して有効な技術に関する。
日本特開2000−299400号公報(特許文献1)には、ノンリードフラットパッケージ(Non−Leaded Flat package)において、実装時のリード間短絡を防ぐために、リード間の封止材をパンチング金型により除去し、露出したリードに半田被着性を高める金属被膜をメッキする技術が開示されている。
日本特開平4−157761号公報(特許文献2)には、リードフレームを用いたレジン封止において、樹脂ダム部にできたレジン片をレーザ照射によって除去する技術が開示されている。
特開2000−299400号公報 特開平4−157761号公報
QFN(Quad−Flat Nonleaded Package)型の半導体装置または、その一変形であるPQF(Protruded−leads Quad−Flat Package with Heat Die−pad、なお、現在の暫定的な英文正式名称は”Protruded−leads Quad−Flat Package”となっている)型の半導体装置(以下「QFN型等」という)は、QFP(Quad−Flat Package)型の半導体装置に比べ、封止体の側面からのリード(アウタリード部)の突出量が短い分だけ実装領域を低減できるため、電子システムの小型化に有効とされている。なお、現時点において、PQF型パッケージは「Protruded−leads Quad」と呼ばれることがある。
しかしながら、QFN型等の半導体装置の場合、実装基板の電極パッドと接続するリードの長さがQFP型の半導体装置に比べて短いため、実装強度が低い。これは、アウタリード部となる封止体から露出する複数のリードのうち、隣り合うリード間にも封止体の一部が形成されている。そのため、実装基板上に実装する際に使用する導電性部材(例えば、半田)と、封止体から露出するリードとの接触面積もQFP型の半導体装置に比べて小さいことから、実装強度が低い。
そこで、本願発明者は、封止体から露出するリードの面積を向上させるために、日本特開2000−299400号公報(特許文献1)に示すような方法により、リード間に形成された樹脂を除去することについて検討した。しかし、日本特開2000−299400号公報(特許文献1)のようにパンチング金型を用いてリード間の樹脂を除去する場合、パンチング金型の位置ずれを考慮して、リード間の距離よりも狭い幅から成るパンチング金型を使用しなければならず、リードの側面に形成された樹脂を除去することが困難である。
そこで、本願発明者は、日本特開平4−157761号公報(特許文献2)のように、リード間に形成された樹脂にレーザ光を照射することで、この樹脂を除去する方法について検討した。しかしながら、リードの側面に形成された樹脂を完全に除去することは出来ないことがわかった。この原因について本願発明者が検討した結果、以下のことがわかった。すなわち、リードの側面がリードの上面(又は、下面)に対して垂直に形成されていると、レーザガン(レーザビームデリバリヘッド)から第1方向(例えば、リードの上面側から下面側に向かう方向)にのみレーザ光を照射した場合、リードの側面にレーザ光が十分に照射されない。また、エッチング方式により形成されたリードフレームの場合、リードの側面のエッチング面は平坦とならず、エッチングにより形成された小さな***が障害となり、レーザ光がこの***の裏側(レーザが照射される側とは反対側)の側面に照射されない。すなわち、リードの側面に付着した樹脂を、一回のレーザ照射工程で除去することが困難となる。
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、本願発明は、レジン封止を用いる半導体装置の製造方法において、レジンモールド工程の後、レーザビームを照射することにより、レジン封止体から突出した複数のアウタリード間(側面を含む)のレジン部材を除去するに際して、レーザビームの照射角度をアウタリードの側面と平行な面との間で傾斜させるものである。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、レジン封止を用いる半導体装置の製造方法において、レジンモールド工程の後、レーザビームを照射することにより、レジン封止体から突出した複数のアウタリード間(側面を含む)のレジン部材を除去するに際して、レーザビームの照射角度をアウタリードの側面と平行な面との間で傾斜させることにより、残留レジン部材の除去特性を向上させることができる。
本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置のQFN型類似のパッケージ構造の一例を示すパッケージ上面図である。 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置のパッケージ構造の一例を示すパッケージ下面図である。 図2の封止体裏面コーナ部R1のパッケージ拡大下面図である。 図1のX−X’断面に対応するパッケージ断面図である。 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するリードフレームの上面図である。 図5にリードフレームの各部と封止体、ハーフエッチング領域、最終的にカットされるべき部分等との関係を説明したリードフレームの上面図である。 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組立工程(一部実装工程含む)の流れを示すプロセスブロックフロー図である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(ダイボンディング中)である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(ダイボンディング完了時点)である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(ワイヤボンディング完了時点)である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(モールド金型内において型締めされた時点)である。 図7に対応するデバイス断面(図6のP−P’断面)プロセスフロー図(モールド金型内において型締めされた時点)である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(レーザレジン除去中)である。 図13に対応するリードフレーム上面図である(図13はX−X’断面に対応し、P−P’断面は図21のP−P’断面に対応する)。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(半田メッキ完了時点)である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(レーザマーキング中)である。 図7における切断工程を説明するための図14の封止体裏面コーナ部R1に対応するリードフレーム下面拡大図である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(切断工程完了時点)である。 図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(半田リフロー実装完了時点)である(実際には、半田メッキ層と再凝固半田層は渾然一体化して半田フィレットを構成しているが、説明の都合上、半田メッキ層を独立した層として示した)。 図19のZ−Z’断面図である。 図14の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(リード間レジン突出部除去前)である。 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザレジン除去工程に使用するレーザ照射装置の正面模式図である。 図21のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(リード間レジン突出部除去前または除去開始直後)である。 図14の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(リード間レジン突出部除去後または除去完了直前)である。 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるアウタリードおよびインナリードの断面詳細構造を説明するための封止体周辺部の要部拡大上面図(リード間レジン突出部除去後または除去完了直前)である。 図25のA−A’断面(インナリード内端)に対応するインナリードの断面図である。 図25のB−B’断面(インナリード主要部)に対応するインナリードの断面図である。 図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの断面図(背景はレジン封止体である)である。 図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの断面図(リード間レジン突出部除去の初期段階を説明)である。 図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの断面図(リード間レジン突出部除去の最終段階を説明)である。 図30のアウタリード間領域R2における残留レジン除去のメカニズムを説明するためのアウタリードの断面図である。 図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの変形例(図28の変形例)である。 本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるリードフレームの各部と封止体、ハーフエッチング領域、最終的にカットされるべき部分等との関係を説明したリードフレームの上面図(セクション2に説明した図6に対応)である。 本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザ1次除去プロセスを説明するリードフレーム上面図(セクション2に説明した図14に対応)である。 本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状(アウタリードおよびバンパー等間隔)を説明するためのパッケージコーナ部の裏面図(セクション1の図3に対応)である。 本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザ1次除去プロセスを説明する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射中)である。 図36の1次レーザビーム照射サブ領域のレイアウトの詳細平面図である。 図36のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(1次レーザビーム照射中)である。 図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射完了時点)である。 図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射中)である。 図40におけるビーム照射部分のみを拡大した照射状況説明図である。 図40のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射中)である。 図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 図43のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 図44に示す2次レジン除去部周辺パッケージ側面局部拡大図である。 図43に対応する2次レジン除去変形例(貫通除去)における図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 図46のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 図47に示す2次レジン除去部周辺パッケージ側面局部拡大図である。 本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)の上面斜視図である。 本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)の下面斜視図である。 図49及び図50のパッケージに関するレーザ1次除去プロセスを説明する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射中)である。 図49及び図50のパッケージに関する図51のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(1次レーザビーム照射中)である。 図49及び図50のパッケージに関する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射完了時点)である。 図49及び図50のパッケージに関する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射中)である。 図54のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射中)である。 図49及び図50のパッケージに関する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 図56のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 図46に対応する2次レジン除去変形例(貫通除去)における図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 図58のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。 本願の各実施の形態におけるアウタリード断面形状(正台形断面)とレーザ照射方法の関係を説明するパッケージ局所側面図である。 本願の各実施の形態におけるアウタリード断面形状(矩形断面)とレーザ照射方法の関係を説明するパッケージ局所側面図である。 本願の各実施の形態におけるアウタリード形状又はその形成方法に関する変形例(エッチング及び金型成形を併用した例)を説明するアウタリード断面および成形金型の断面図(成形前)である。 本願の各実施の形態におけるアウタリード形状又はその形成方法に関する変形例(エッチング及び金型成形を併用した例)を説明するアウタリード断面図(成形後)である。 レーザによるレジン除去プロセスの変形例(1次&2次一体局所レーザスキャン方式)である図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(局所レーザスキャン中)である。 レーザによるレジン除去プロセスの変形例(1次局所レーザスキャン方式)である図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(局所レーザスキャン中)である。 本願の各実施の形態におけるレーザ照射時の周辺ガス系を説明するレーザ照射装置要部及びパッケージ局所側面図(通常パッケージ)である。 図66のZ−Z’に対応する模式断面図である。 本願の各実施の形態におけるレーザ照射時の周辺ガス系を説明するレーザ照射装置要部及びパッケージ局所側面図(下面シートモールドパッケージ)である。
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
1.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)半導体チップが固定されたリードフレームをモールド金型にセットして、前記半導体チップを封止レジンにより封止することにより、前記リードフレーム上にレジン封止体を形成する工程、
ここで、前記リードフレームは、以下を含む:
(i)前記半導体チップが固定された、ダイパッド;
(ii)前記ダイパッドの外部周辺から、前記レジン封止体の底面と、ほぼ同一平面を形成するように延びて前記レジン封止体の側面に達する複数のインナリード、および、前記複数のインナリードの各々に連結して前記レジン封止体の前記側面から突出した複数のアウタリード;
(iii)前記複数のアウタリードの外端部の近傍を連結するダムバー;
(iv)前記複数のアウタリード間を充填し、前記レジン封止体の前記側面から突出するリード間レジン突出部、
更に、前記半導体装置の製造方法は以下の工程を含む:
(b)前記工程(a)の後、前記リード間レジン突出部にレーザ光を照射することによって、前記リード間レジン突出部を除去する工程、
ここで、前記工程(b)は、以下の工程を含む:
(b1)前記複数のアウタリードの側面に対して、前記レーザ光を、傾斜して照射する工程。
2.前記1項の半導体装置の製造方法において、前記複数のアウタリードの長手方向に垂直な断面は、正立した、ほぼ台形状を呈する。
3.前記1または2項の半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光は、前記リードフレームの上面側から照射される。
4.前記1から3項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光は、前記リードフレームの上面または下面に対して、ほぼ垂直な方向から照射される。
5.前記1から4項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記リードフレームの上面または下面は、ほぼ水平に保持されている。
6.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、6度以上、30度以下である。
7.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、25度以下である。
8.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、20度以下である。
9.前記1から8項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記複数のインナリードの内端側の長手方向に垂直な断面は、倒立した、ほぼ台形状を呈する。
10.前記1から9項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記リードフレームは、その上下両面からのウエットエッチングによってパターニングされている。
11.前記1から10項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(c)前記工程(b)の後、前記複数のアウタリードの露出部表面に半田層を形成する工程。
12.前記1から11項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(d)前記工程(c)の後、前記レジン封止体に対して、レーザマーキングを実行する工程。
13.前記12項の半導体装置の製造方法において、前記レーザマーキングにおけるレーザパワーは、前記工程(b1)におけるレーザパワーよりも弱い。
14.前記1から13項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(e)前記工程(d)の後、前記複数のアウタリードの前記外端部を切断することによって、前記複数のアウタリードと前記ダムバーを分離するとともに、前記レジン封止体を前記リードフレームから分離する工程。
15.前記1から14項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記複数のアウタリードにも前記レーザ光を照射することによって、前記複数のアウタリード上のレジンバリを除去する。
16.前記1から15項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レーザ光は、近赤外光である。
17.前記1から16項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レーザ光は、YAGレーザから得られるものである。
18.前記1から17項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レーザ光の波長は、1064nmである。
19.前記11から18項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(f)前記工程(b)の後で前記工程(c)の前に、前記複数のアウタリードの表面に対して、ウォータジェット処理を実行する工程。
20.前記1から19項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(a)の封止は、トランスファモールドによって実行される。
21.前記1から20項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、6度以上、120度以下である。
22.前記1から20項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、100度以下である。
23.前記1から20項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、60度以下である。
次に、本願において開示される発明のその他の実施の形態について概要を説明する。
1.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)半導体チップが固定されたリードフレームをモールド金型にセットして、前記半導体チップを封止レジンにより封止することにより、前記リードフレーム上にレジン封止体を形成する工程、
ここで、前記リードフレームは、以下を含む:
(i)前記半導体チップが固定された、ダイパッド;
(ii)前記ダイパッドの外部周辺から、前記レジン封止体の底面と、ほぼ同一平面を形成するように延びて前記レジン封止体の側面に達する複数のインナリード;
(iii)前記複数のインナリードの各々に連結して前記レジン封止体の前記側面から突出した複数のアウタリード、
更に、前記半導体装置の製造方法は以下の工程を含む:
(b)前記工程(a)の後、前記複数のアウタリードにレーザ光を照射することによって、前記複数のアウタリード間または、それらの側面のレジン部材を除去する工程、
ここで、前記工程(b)は、以下の工程を含む:
(b1)前記複数のアウタリードの前記側面に対して、前記レーザ光を、傾斜して照射する工程。
2.前記1項の半導体装置の製造方法において、前記複数のアウタリードの長手方向に垂直な断面は、正立した、ほぼ台形状を呈する。
3.前記1または2項の半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光は、前記リードフレームの上面側から照射される。
4.前記1から3項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光は、前記リードフレームの上面または下面に対して、ほぼ垂直な方向から照射される。
5.前記1から4項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記リードフレームの上面または下面は、ほぼ水平に保持されている。
6.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、6度以上、300度以下である。
7.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、25度以下である。
8.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、20度以下である。
9.前記1から8項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記複数のインナリードの内端側の長手方向に垂直な断面は、倒立した、ほぼ台形状を呈する。
10.前記1から9項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記リードフレームは、その上下両面からのウエットエッチングによってパターニングされている。
11.前記1から10項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(c)前記工程(b)の後、前記複数のアウタリードの露出部表面に半田層を形成する工程。
12.前記1から11項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(d)前記工程(c)の後、前記レジン封止体に対して、レーザマーキングを実行する工程。
13.前記12項の半導体装置の製造方法において、前記レーザマーキングにおけるレーザパワーは、前記工程(b1)におけるレーザパワーよりも弱い。
14.前記1から13項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記複数のアウタリードにも前記レーザ光を照射することによって、前記複数のアウタリード上のレジンバリを除去する。
15.前記1から14項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レーザ光は、近赤外光である。
16.前記1から15項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レーザ光は、YAGレーザから得られるものである。
17.前記1から16項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レーザ光の波長は、1064nmである。
18.前記11から17項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、更に以下の工程を含む:
(e)前記工程(b)の後で前記工程(c)の前に、前記複数のアウタリードの表面に対して、ウォータジェット処理を実行する工程。
19.前記1から18項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(a)の封止は、トランスファモールドによって実行される。
20.前記1から19項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、6度以上、120度以下である。
21.前記1から19項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、100度以下である。
22.前記1から19項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(b1)において、前記レーザ光の傾斜角は、10度以上、60度以下である。
次に、本願において開示される発明の更に、その他の実施の形態について概要を説明する。
1.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)半導体チップが固定されたリードフレームをモールド金型にセットして、前記半導体チップを封止レジンにより封止することにより、前記リードフレーム上にレジン封止体を形成する工程、
ここで、前記リードフレームは、以下を含む:
(i)前記半導体チップが固定された、ダイパッド;
(ii)前記ダイパッドの外部周辺から、前記レジン封止体の底面と、ほぼ同一平面を形成するように延びて前記レジン封止体の側面に達する複数のインナリード、および、前記複数のインナリードの各々に連結して前記レジン封止体の前記側面から突出した複数のアウタリード;
(iii)前記複数のアウタリードの外端部の近傍を連結するダムバー;
(iv)前記複数のアウタリード間を充填し、前記レジン封止体の前記側面から突出するリード間レジン突出部、
更に、前記半導体装置の製造方法は以下の工程を含む:
(b)前記工程(a)の後、前記リード間レジン突出部にレーザ光を照射することによって、前記リード間レジン突出部を除去する工程;
(c)前記工程(b)の後、前記リード間レジン突出部を除去することで露出した表面と残存するレジン表面の境界周辺のレジンの第1部分にレーザ光を照射することによって、前記レジンの前記第1部分の表面を除去する工程;
(d)前記工程(c)の後、前記レジン封止体から突出した前記リードフレームの表面に金属被膜を形成する工程。
2.前記1項の半導体装置の製造方法において、前記工程(b)では、前記リード間レジン突出部と前記複数のアウタリードのそれぞれにレーザ光を照射することによって、前記リード間レジン突出部を除去し、前記複数のアウタリードのそれぞれの側面を露出させる。
3.前記1または2項の半導体装置の製造方法において、前記工程(b)では、前記複数のアウタリードのそれぞれの側面に対して、前記レーザ光を傾斜して照射する。
4.前記1から3項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記複数のアウタリードの長手方向に垂直な断面は、正立した、ほぼ台形状を呈しており、前記工程(b)において、前記レーザ光は、前記リードフレームの上面側から照射される。
5.前記1から4項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(c)における前記レジンの前記第1部分の除去は、前記レーザ光をスポット照射して、前記レジンの上面側を除去することにより行われる。
6.前記1から4項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(c)における前記レジンの前記第1部分の除去は、前記レーザ光をスポット照射して、前記レジンの上面側から下面側へ貫通するように行われる。
7.前記1から6項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レジンの前記第1部分は、前記レジン封止体の一部である。
8.前記1から6項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記レジンの前記第1部分は、前記リード間レジン突出部の残存部である。
9.前記1から8項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(c)において、前記レーザ光は、前記レジン封止体の中央部側に傾斜した状態でスポット照射される。
〔本願における記載形式、基本的用語、用法の説明〕
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
2.同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。
また、「銅」、「金」、「エポキシ樹脂」、「錫」等といっても、特にそうでない旨、明示した場合又は明らかにそうでない場合を除き、純粋な部材に限定するものではなく、それらを主要な構成要素とする部材を示すものとする。
3.同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
4.さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
5.「ウエハ」というときは、通常は半導体装置(半導体装置、電子装置も同じ)をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、SOI基板、LCDガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。そして、このウエハを個々の集積回路装置に分割したものを、「半導体チップ」または単に「チップ」という。なお、本願において、基板としての半導体は、主にシリコン系半導体をさすが、GaAs系その他の化合物系半導体であってもよい。
6.なお、本願におけるQFN型等のプラスチックパッケージの定義については、実施の形態の詳細のセクション1において、具体的に説明する。
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
なお、QFN型パッケージ類似の半導体パッケージに関するレーザによる不要レジン部分除去の詳細については、日本特願第2008−164388号(日本出願日2008年6月24日)すなわち、日本特開第2010−10187号公報に詳しく記載されているので、本願では原則として、それらの部分の説明は繰り返さない。また、QFN型パッケージ類似の半導体パッケージに関するリードフレーム構造、パッケージングプロセス等については、国際出願第PCT/JP2006/074942号(国際公開第2009/81494号パンフレット)に詳しく記載されているので、本願では原則として、それらの部分の説明は繰り返さない。
1.本願の一実施形態の半導体装置の製造方法による半導体装置のパッケージ構造の説明(主に図1から図4)
図1は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置のQFN型類似のパッケージ構造の一例を示すパッケージ上面図である。図2は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法により製造された半導体装置のパッケージ構造の一例を示すパッケージ下面図である。図3は図2の封止体裏面コーナ部R1のパッケージ拡大下面図である。図4は図1のX−X’断面に対応するパッケージ断面図である。これらに基づいて、本願の一実施形態の半導体装置の製造方法による半導体装置のパッケージ構造等を説明する。
まず、QFN型等のプラスチックパッケージについて説明する。QFN型プラスチックパッケージは、QFP(Quad Flat Package)と類似したプラスチックパッケージであるが、本来はパッケージ上面の各辺に対応した側面の底面端部から0.1から0.5ミリメートル程度、突出した多数のアウタリードを有し、それらの間がリード間レジン突出部により、封止されている。従って、パッケージの側面から比較的長く伸びるアウタリードを有するQFPと比較して、実装面積を節約できるメリットがある。
しかし、アウタリードの側面が、ほとんどレジンに覆われている状態では、半田リフロー実装が上手く行えないので、実際には、パンチング金型等を用いて、機械的にリード間レジン突出部を削り落として、アウタリードの側面の一部又は全部を露出させる等の対策を施していた。従って、以下ではリード間レジン突出部を何らかの方法で取り除いた形態のQFN型類似のプラスチックパッケージについて説明する。なお、この種のQFN型類似のプラスチックパッケージは、将来的には「PQF(Protruded−leads Quad−Flat Package)型」と呼ばれることとされている。
最初にパッケージ上面を説明する。図1に示すように、パッケージ2(レジン封止体)の上面2aは、ほぼ矩形(この場合は、ほぼ正方形)をしている。コーナの面取り部2cがあるので、8角形であるが、コーナの面取り部2cのサイズは、パッケージの差し渡しと比較して小さいので、基本的には矩形(正方形又は長方形)と見ることができる。パッケージ上面2aの各辺に対応した側面2dの底面端部からアウタリード4が、たとえば0.3ミリメートル程度、突出している。コーナの面取り部2cの底面端部から冷却及び実装時の外観検査用のバンパー7が突出している。なお、パッケージ上面2aの四隅にある円形のものはエジェクタピン跡2eである。
このバンパー7は導電性部材(例えば、半田)を介して実装基板上の電極パッドと接続するため、半導体装置の実装強度を向上できる。また、半導体チップ1(図4)から発生する熱を、ダイパッド3(図4)、ダイパッド3と一体に形成された吊りリード9(図5)、およびダイパッド3の一部であり、吊りリード9(ダイパッドサポートリード)よりも広い幅を有するこのバンパー7を介して、外部(実装基板側)に逃がすことができるため、半導体装置の信頼性の低下(熱による誤動作)を抑制できるメリットがある。
次に、パッケージ下面を説明する。図2および図3に示すように、パッケージ2の下面2bの中央には、放熱のためダイパッド3の下面3bが露出している。このダイパッド3の下面3bの形状は、通常、パッケージ2の平面形状とほぼ同一であり、この場合は、ほぼ正方形(一般に長方形等を含む矩形)であり、4個の辺を有する。バンパー7の近傍に吊りリード9(ダイパッドを吊るリード、すなわち、ダイパッドサポートリード)の一部が露出している。
次に、図1及のX−X’断面を説明する。図4に示すように、パッケージ(レジン封止体)2の底面2bの中央にあるダイパッド3の上面3aには、たとえば、DAF(Die Attach Film)等の接着剤層8(銀ペースト層等でもよい)を介して半導体チップ1の裏面が固着されている。レジン封止体2の各側面2dの底面端部からアウタリード4が突出しており、半導体チップ1の上面1a(半導体チップ1の裏面の反対の面)のボンディングパッド14とインナリード5の内端部5i(ダイパッド3の周辺と、インナリード5の内端部5iのそれに対向する部分の下面はハーフエッチング処理が施されており、ハーフエッチ部15となっている)間は金を主要な成分とする金ワイヤ6(金系ワイヤに限らず、アルミニウム系、銅系、銀系ワイヤでもよい)で接続されている。QFPと比較したときのQFN型プラスチックパッケージの一つの特徴は、インナリード5の露出している部分の下面と封止体2の下面2bが、ほぼ同一の平面を形成しており、アウタリード4がその外端部まで、ほぼ直線状に、封止体2の側面2dの底面端部から突出しているところにある。製法上、リードフレームの下面がパッケージの下面と一致するので、通常、ダイパッド3の下面3bがパッケージの下面2bの中心部を構成することとなる。すなわち、ダイパッド3の下面3bとリード等(インナリード5、アウタリード4、吊りリード9、バンパー7等)の下面露出部並びに封止体底面2bとが、ほぼ同一平面を形成しており、同様に、ダイパッド3の上面3aとリード等(インナリード5、アウタリード4、吊りリード9バンパー7等)の上面とが、ほぼ同一平面を形成している。
また、後ほど説明するように、本実施の形態においては、アウタリード4の横幅が上面と下面で相違しており、下面が広くなっている。すなわち、側面が傾斜している。すなわち、垂直面を基準として、鋭角的に傾斜している。
これに対して、インナリード5の少なくとも一部は、アウタリード4と逆に傾斜している。すなわち、その上面の横幅の方が、その下面の横幅よりも広くなっている。この傾斜角も鋭角的である。このようにしているのは、封止体からインナリード5から脱落するのを防ぐためである。また、インナリード5の上面を広くしておくと、確実なワイヤボンディング性を確保する効果もある。
ここで説明するパッケージの基本的寸法を例示すると、たとえば、以下のごとくである。リードフレーム厚さは0.2mm程度(好適な範囲としては0.1mm以上、0.3mm以下である)、リードピッチ(アウタリード及びインナリードのピッチ)は、0.5mm程度(好適な範囲としては0.2mm以上、0.8mm以下である)、リード突出長さ、すなわち、アウタリード長さは、0.3mm程度(好適な範囲としては0.1mm以上0.5mm以下であり、もっとも好適な範囲としては0.2mm以上0.4mm以下である)、パッケージ幅(封止体の幅)は8mm程度(好適な範囲としては3mm以上、10mm以下である)、パッケージ厚さ(封止体の厚さ)は0.8mm程度(好適な範囲としては0.3mm以上、1.2mm以下である)、リード数(ピン数)64本程度(適用して有益な範囲としては20本以上150本以下程度の範囲であるが、40本以上で好適であり、50本以上で特に好適である)である。
なお、本願発明は、ここに具体的に例示したパッケージ形状にのみ適用できるものではなく、少なくとも、レジン封止体からリードが突出している半導体装置(電子装置)に広く適用できることは言うまでもない。
2.本願の一実施形態の半導体装置の製造方法に使用するリードフレームの構造および、半導体装置の製造方法における組み立てプロセスの流れの説明(主に図5から図20)
このセクションでは、セクション1で説明した半導体装置の製造方法に使用するリードフレームの構造および、当該半導体装置の製造方法における組み立てプロセスの流れを説明する。
図5は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するリードフレームの上面図である。図6は図5にリードフレームの各部と封止体、ハーフエッチング領域、最終的にカットされるべき部分等との関係を説明したリードフレームの上面図である。図7は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法における組立工程(一部実装工程含む)の流れを示すプロセスブロックフロー図である。図8は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(ダイボンディング中)である。図9は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(ダイボンディング完了時点)である。図10は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(ワイヤボンディング完了時点)である。図11は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(モールド金型内において型締めされた時点)である。図12は図7に対応するデバイス断面(図6のP−P’断面)プロセスフロー図(モールド金型内において型締めされた時点)である。図13は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(レーザレジン除去中)である。図14は図13に対応するリードフレーム上面図である(図13はX−X’断面に対応し、P−P’断面は図21のP−P’断面に対応する)。図15は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(半田メッキ完了時点)である。図16は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(レーザマーキング中)である。図17は図7における切断工程を説明するための図14の封止体裏面コーナ部R1に対応するリードフレーム下面拡大図である。図18は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(切断工程完了時点)である。図19は図7に対応するデバイス断面(図6のX−X’断面)プロセスフロー図(半田リフロー実装完了時点)である(実際には、半田メッキ層と再凝固半田層は渾然一体化して半田フィレットを構成しているが、説明の都合上、半田メッキ層を独立した層として示した)。図20は図19のZ−Z’断面図である。
まず、図5及び図6に基づいて、本願の一実施形態の半導体装置の製造方法に使用するリードフレームの構造(主に平面構造、特に上面構造であるが微小なエッチング構造等は図示の都合上、省略している)を説明する。図5及び図6にしめしたリードフレーム12は、組立工程に導入された当初の形態である。一般にここに示したものは、単位デバイス領域(1個の半導体装置に対応するリードフレーム上の領域)であり、通常は複数の単位デバイス領域がマトリクス状に連結されたマトリクス状リードフレームの形態で使用されるが、ここでは、煩雑を避けるため、単一の単位デバイス領域のみについて説明する。
リードフレームの材料は、たとえば錫およびニッケル等を含有する銅を主要な成分とする銅系材料であるが、Zr添加の銅系材料、鉄添加の銅系材料、またはその他の銅系材料でもよい。なお、ここでは、リードフレームはエッチングによりパターニングされている。打ち抜きでも可能であるが、エッチングの方が微細加工精度に優れるほか、ハーフエッチ等の組み合わせに有効である。また、エッチングの方がアウタリードの側面に傾斜を付ける等の加工等にも適合している。
次に、単位デバイス領域の内部について、詳述する。図5または図6に示すように、中央部はダイパッド3であり、それを周辺のバンパー7に固定しているのが、吊りリード9である。周辺部には、熱応力によりダイパッド3がそらないように、そり防止スリット16が設けられている。
ハーフエッチ部15内の吊りリード9、インナリード内端5i(ボンディング部)、ダイパッド周縁等は裏面からハーフエッチされている(これは、必須ではないが、リード等の抜け防止に有効である)。
インナリード内端5の上面の先端部5iには、(必須ではないが)ワイヤボンディング性を向上するため、たとえば銀等を主要な成分とするボンディング金属層がメッキ等により形成されている。複数のアウタリード4の外端部の近傍がタイバー11(ダムバー)により連結されている。ここで、2点破線はレジン封止後に、タイバー部分を封止体から分離するためのパンチング金型21の投影パターンである。同じく、各コーナの破線は、封止体2とともにバンパー7を周辺のリードフレーム本体12(リードフレームの枠部12c)から分離するためのパンチング金型22の投影パターンである。また、リードフレーム12の各コーナ部には、レジン注入時に使用するコーナ開口17(実際に使用するのは、一般にどれか一つ)が設けられている。図6における略正方形の破線は、レジン封止体(またはモールドキャビティ)の外周23を表す。
図7のプロセスフロー100に従って、順に組み立てプロセス(主に組み立てフローを示す)を説明する。先ず、ウエハ工程において、半導体チップ1を製造する。半導体チップ1は、たとえば、一般的な集積回路チップを例にとると、半導体チップ1の上面1aに設けられた複数のボンディングパッド14(図4)、周辺回路ブロック、およびMIS(Metal Insulator Semiconductor)型ロジック&メモリ回路ブロック等から構成される。なお、ここでは、単位デバイス領域に対して、1個のチップを取り付ける例について説明するが、これは複数個固着(固定)してもよい。また、ここでは、ダイパッド3上に固定する例を示すが、複数のチップを固定する場合は、直接でも他のチップを介して間接に固定してもよい。また、ここではダイパッド3が半導体チップ1よりも大きな例を示したが、半導体チップ1の方が大きくてもよいし、両方がほぼ同一の大きさでもよい。また、このことは水平方向におけるX,Y各軸の一方についても言える。以下では、主に図6のX−X’断面について説明するが、必要に応じて、図6のP−P’断面についても説明する。
チップ1が完成すると、図8および図9に示すように、図5及び図6に示したリードフレーム12の単位デバイス領域ごとに、チップ1をダイボンディングする。すなわち、リードフレーム12の上面12a(裏面12bの反対の主面)のダイパッド3の上面3a(下面3bの反対の主面)に接着剤層8を介して、チップ1の裏面1bを熱圧着する(図7のダイボンディング工程101)。
その後、図10に示すように、ボンディングワイヤ(たとえば、金線)をたとえばボール&ウエッジボンディングにより、チップ1のデバイス面1a上のボンディングパッド14とインナリード5との間に接続する(図7のワイヤボンディング工程102)。
次に、図11(図6のX−X’断面に対応)及び図12(図6のP−P’断面に対応)に示すように、封止領域23(図6の点線)をトランスファモールドにより、レジン封止することにより、レジン封止体2とする(図7の樹脂封止工程103)。具体的には、図11及び図12に示すように、ワイヤボンディングが完了したリードフレーム12を、上下金型51間のモールドキャビティ53に単位デバイス領域の主要部が一致するように、セットする。次に、封止レジンをキャビティ53内に注入する。その際、図12からわかるように、レジンは、本来のモールドキャビティ53の境界を越えて、ダムバー11を頂点とするリード間へも充填され、そこで硬化してリード間レジン突出部54(図21)を形成する。このリード間レジン突出部54は、充填後の加圧期間(封止加圧)を経て、十分に圧縮されているので、強固な構造体となっている。この点、リードと金型51のわずかな隙間からリークしたレジンが封止加圧を受けずに硬化したレジンバリ(いわゆるフラッシュバリ)とは性質が若干異なる。
ここで、封止に使用する封止レジンは、たとえば、主要樹脂成分を低分子量エポキシ樹脂、シリカ系充填材80重量%程度等を主要な成分として、全体として、ハロゲンフリーな構成としている(環境的に問題のない分野では、ハロゲン系難燃剤を添加することも可能である)。
金型51から取り出されたリードフレーム12(正確には、封止体2を含む封止体リードフレーム複合体)は、ゲートおよびランナブレーク処理(ゲート部及びランナ部の不要なレジンを封止体2およびリードフレーム12から分離する)を施す。その後、レジン封止体2の樹脂キュア処理を実施する。
この状態で、リードフレーム12の単位デバイス領域の封止体2の側面2d周辺のアウタリード4上には、金型51の隙間から漏れた封止レジンによるレジンバリが薄く形成されている(リード間レジン突出部54と比較して薄い)。
ここで、図13に示すように、リードフレーム12のアウタリード間開口10に形成されたリード間レジン突出部54にレジン除去用レーザビームデリバリヘッド62により、レーザ光61を照射して、リード間レジン突出部54を除去する(図7のレーザ樹脂除去工程104)。このとき、図14(図13は、このX−X’断面)に示すように、アウタリード4上面のレジンバリにも、同一のレーザ光61を照射して、ほぼ同時にレジンバリも除去してもよい(これにより、後の電解処理やウォータジェットの効果を高める働きがある)。こうすることで、図14のレジン封止体2の外周と略正方形の破線で囲まれた環状のレーザ照射域24全体にレーザ光を照射することができるので、照射装置の制御が簡単で、処理速度も向上する。このように、アウタリード4上面のレジンバリ(キャビティから漏れ出した微細なレジン片)も同時に除去することにより、スキャンニングが簡単になるほか、実装時に、半田の上面への回り込みを良好にする効果もある。
ここで使用するレーザは、たとえば、YAGレーザ(Nd:YAGなど)で、レーザ光61は、たとえば基本波長の1064nmである。近赤外光であり、熱的にレジンを除去するためである。また、近赤外光は、若干ずれて、パッケージ本体に当たったとしても、激しい損傷を与えず、少量であれば逆に、パッケージのひずみを緩和する効果がある。レーザ出力は、たとえば40W程度であり、20kHz程度のパルス動作である。焦点は除去しようとするレジン部材表面に合わせる。レーザ線幅及びレーザ間隔は、たとえば40マイクロメートル程度であり、スキャンスピードは、たとえば300mm/秒程度である。照射回数は、たとえば3回程度(封止体2の周りを3周する)である。近赤外光を用いる理由は、封止レジンは、多数の物質の組成物であり、選択性のない熱作用で、目的物を全体として除去するのが効率的だからである。このレーザ照射により、リード間レジン突出部54は、レジンバリ化すると考えられる。そのことによって、後の電解処理やウォータジェット処理等(ただし、これらの後続工程は必ずしも必須ではない)のレジンバリ除去に有効な手段により、効率的に除去できると考えられる。
なお、レーザ光61の波長としては、同じYAGレーザであれば、532nmの可視光域または355nmの紫外域が使用可能である。また、二酸化炭素ガスレーザであれば、10.6マイクロメートルの波長(中間赤外域)が利用可能である。中間赤外域は、光自体はエネルギー的に不利であり、パワー、処理時間等を考慮する必要がある。可視光域または紫外域は、高調波等であるためパワー面で高価となる。また、光自体としてエネルギーが高いので、樹脂の除去性は良好であるが、パッケージ本体にダメージを与える可能性があるので、照射位置精度の管理が重要である。
このレーザ樹脂除去工程104(図7)が完了した時点でのリードフレーム12の封止体2の側面2d周辺のアウタリード4の側面には、若干、残存レジン(取りきれなかったリード間レジン突出部54)が存在する可能性がある。一方、レジンバリは薄くなっているが完全には取れていないことがある。なお、この時点で、水圧バリ取り、または単純な水洗等(薬液洗浄を含む)を経て半田メッキ工程106(図7)へ移行してもよい。
しかし、更に高い実装信頼性を確保するためには、電解バリ取り処理を施すことが望ましい。電解バリ取り処理は、リードフレーム12をカソードとして、ソーダ灰(主に無水炭酸ナトリウム)等を溶解した電解質水溶液中で水の電気分解を実行するものである(たとえば溶液温度は摂氏50度程度、処理時間は、たとえば15分程度、電流密度は、たとえば10A/dm2程度である)。すなわち、アウタリード4と、残存レジンまたはレジンバリ(あわせて残留レジン片)の間において、水素ガスバブルを生成させて、その力により、残留レジン片をリフトオフさせることができる。なお、この時点で、単純な水洗等(薬液洗浄を含む)を経て半田メッキ工程106(図7)へ移行してもよい。
しかし、更に高い実装信頼性を確保するためには、水圧バリ取り処理105(図7)を施すことが望ましい。水圧バリ取り処理105は、図22に示すように、リードフレーム12に対して、ノズルから高圧の洗浄水または洗浄液(このとき、洗浄水または洗浄液に粒子を添加する液体ホーニング処理をしてもよい。また、水圧バリ取り処理に代えて、又はこれと併用して、薬液処理やブラスト処理を実行してもよい)等の流体ジェットを供給することによって、残存する残留レジン片を最終的に除去する処理である。
ここまでの処理により、リードフレーム12の封止体2の側面2d周辺のアウタリード4表面及び側面等は、清浄な状況にある。ここで、図15に示すように、半田メッキ処理106(実装性を改善するための表面処理、図7の半田メッキ工程106)を、たとえば酸性錫(ビスマス)メッキ液中での電気メッキ等により実行する(アルカリメッキ液も可能であるが、酸性メッキ液は高純度メッキであるメリットがある)。非電解メッキや半田ディップ等でもよいが、経済性&信頼性等から電気メッキが好適である。半田層25の材料としては、たとえばビスマス2%、残り錫(融点は摂氏217度)からなる錫系鉛フリー半田等が好適である(環境面で問題のない場合は鉛系半田も使用可能である)。その他の鉛フリー半田としては、錫-銀系半田、錫-ビスマス-銀-銅系半田、錫-ビスマス-銀-アンチモン系半田等がある。
次に、図16に示すように、マーキング用レーザビームデリバリヘッド72からのマーキング用レーザ光(レーザビーム)71を用いて、主にレジン封止体2の上面2aに対して、レーザマーキング工程107(図7)を実施する。このときのレーザ光は、レジン除去用レーザ光と同じものでもよいが、出力は、たとえば、7ワット程度と、レジン除去用レーザ光よりも微弱なもので十分である(これは、レジン除去用のレーザビームと同程度のパワーを供給すると、下層のチップ1上のレジン層を破壊する可能性があるからである)。また、YAGレーザではなく、炭酸ガスレーザ等も使用可能である。
次に、図6及び図17に示すように、下方からパンチング金型21により、リード4の外端部に対応する切断面21で、リードフレーム12を切断することで、封止体2とタイバー11を分離する。続いて、残りの連結部分をパンチング金型22により切断分離することで、図18に示すように、封止体2(デバイス)をリードフレーム本体12(枠部12c)から分離する(図7の切り離し工程108)。
前記のように、下方からパンチング金型21により、アウタリード4の外端部を切断することによって、リード4の下面上の半田層がリード先端面に移動してリード先端面半田領域を形成する(物理的には下面自体が流動してリード先端面の下半部となる)。このように、アウタリード4の上面、下面、両側面、および先端面に半田層(半田領域)25が形成されているので、図19および図20に示すように、配線基板45上のランド46に半田リフロー実装した際に(図7の実装工程109)、アウタリード4の先端部を含めて半田フィレット42が正常に形成される。また、アウタリード4の断面が、ほぼ正立した略台形形状を呈しているので、半田のアウタリード4の上面への這い上がりがスムーズに行われる結果、強固な形の半田フィレット42(または再凝固半田層)が形成される。
3.本願の一実施形態の半導体装置の製造方法の要部プロセスであるレーザ樹脂除去工程の詳細説明(主に図21から図31)
このセクションでは、セクション2で説明したレーザ樹脂除去工程104(図7)の詳細および、その工程を効率よく実施できるアウタリード構造について説明する。
図21は図14の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(リード間レジン突出部除去前)である。図22は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザレジン除去工程に使用するレーザ照射装置の正面模式図である。図23は図21のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(リード間レジン突出部除去前または除去開始直後)である。図24は図14の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(リード間レジン突出部除去後または除去完了直前)である。図25は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるアウタリードおよびインナリードの断面詳細構造を説明するための封止体周辺部の要部拡大上面図(リード間レジン突出部除去後または除去完了直前)である。図26は図25のA−A’断面(インナリード内端)に対応するインナリードの断面図である。図27は図25のB−B’断面(インナリード主要部)に対応するインナリードの断面図である。図28は図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの断面図(背景はレジン封止体である)である。図29は図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの断面図(リード間レジン突出部除去の初期段階を説明)である。図30は図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの断面図(リード間レジン突出部除去の最終段階を説明)である。図31は図30のアウタリード間領域R2における残留レジン除去のメカニズムを説明するためのアウタリードの断面図である。図32は図25のC−C’断面(アウタリード)に対応するアウタリードの変形例(図28の変形例)である。
先ず、レーザ樹脂除去工程104(図7)に使用するレーザ照射装置59の基本的構造を説明する。図22に示すように、レーザ装置基台60上に、レーザ用Xテーブル63およびレーザ用Yテーブル(合わせてレーザ用XYテーブル)64があり、その上に、Z移動機構66が乗り、その頂上に水平回転φ移動機構67(水平回転アーム)が取り付けられている。この水平回転アーム67の先端部には、θ移動機構68(垂直からの傾きを変更できる機構)を介して、レジン除去用レーザビームデリバリヘッド62(レーザガン)が通常、垂直真下方向にレーザビーム61を向けた状態で保持されている。一方、レーザ装置基台60上の他の場所には、被処理物用Xテーブル69および被処理物用Yテーブル70(合わせて被処理物用XYテーブル)があり、それらの上に、θテーブル65(リードフレーム12の上面12a又は下面12bを水平面から傾斜させることができる傾斜テーブルで、セクション2で説明した前記実施の形態では、このテーブルは水平にセットされている。なお、以下の各セクションにおいても、特にそうでない旨明示した場合を除き、このテーブルは水平にセットされている。)が固定されている。このθテーブル65上に被処理物であるリードフレーム12が、上面12aを上に向けて保持されている。この装置にあっては、レーザビームデリバリヘッド62に取り付けられた位置認識光学系58によって、レジン封止体2の外周を認識することにより、レーザスキャンすべき部分を位置決めするようになっている。
ここに示した実施の形態では、レーザ照射時には、θテーブル65を水平に保ち(リードフレーム12はその上面を上に向けて、水平に保持されている)、被処理物用XYテーブルも停止させて、レーザ用XYテーブル等を移動させて、レーザビームスキャンニングを実行している。これは、装置の構成及び制御が単純になるからである。しかし、レーザ用XYテーブルには、レーザ発信器が搭載されている場合が多いので、水平移動は、被処理物用XYテーブルで担当して、その他の角度調整をレーザ用XYテーブル等で担当するようにしてもよい。
また、レーザ照射角度θは、θテーブル65を傾けて、リードフレーム12側で調整し、レーザビーム61自体は、垂直照射するようにしてもよい。
次に、図21から図24に基づいて、セクション2で説明したレーザ樹脂除去工程104(図7)の詳細を説明する。図21(全体は図14を参照)および図23に示すように、レーザ照射域24のレジン除去用レーザビームデリバリヘッド62によりレーザビーム61を照射してリード間レジン突出部54を除去すると、比較的早期に図24のようにアウタリード間開口10が再び現れるが、この段階ではアウタリード側面4sには、レジン部材が残留している。ここで、更にレーザビーム61を照射して、残留レジン部材54をほぼ完全に除去する。この残留レジン部材54を効率よく除去するためには、図25および図28に示すように、アウタリード4の長手方向に直行する断面(横断面)をほぼ正立した略台形形状とすることが有効である。
ここで、先ず、セクション2で説明した本願の一実施の形態におけるリードフレーム12のリード部分(アウタリード4およびインナリード5)の断面構造の詳細について説明する。図25に図14の封止体周辺部R3とほぼ同様な領域の拡大上面図を示す。この図のA−A’断面を図26(図中に寸法の一例を示す。寸法表記はミリメートル単位である。図27および図28も同じ)に示す。図26よりインナリード内端5i(ボンディング部)の横断面はほぼ倒立した略台形形状を呈していることがわかる。もっとも、ウエットエッチングによってリードフレーム12をパターニングした場合には、インナリード内端部側面の実形状5irは、破線のような曲線状を呈する。また、図27に示す図25のB−B’断面より、インナリード主要部5pの横断面は、ほぼ矩形を呈している。この場合も、ウエットエッチングによってリードフレーム12をパターニングした場合には、インナリード主要部側面の実形状5rは、破線のような曲線状を呈する。一方、図28に示す図25のC−C’断面より、アウタリード4の横断面は、ほぼ正立した略台形形状を呈している。この場合も、ウエットエッチングによってリードフレーム12をパターニングした場合には、アウタリード側面の実形状4rは、破線のような曲線状(中央に小***を有する)を呈する。このときのせり出し量Wを50マイクロメートル程度とすると、アウタリード側面傾斜角θは、14度程度となる。このように、アウタリード4の横断面をほぼ正立した略台形形状とすると、半田リフロー実装時の半田の這い上がりを容易にし、アウタリード4の上面に至る良好な半田フィレット形成を促進する効果がある。また、その形状から、実装時の応力を緩和する効果もある。
図29にレーザ樹脂除去工程104(図7)の初期段階における図25のC−C’断面の様子を示す。この段階では、リード間レジン突出部54は、急速に消滅して、アウタリード側面4sに残留した比較的薄いレジン層又は分散的なレジン片という状態を呈する。この状態で、図30に示すように、アウタリード4の横断面がほぼ正立した略台形形状を呈しているので、レーザビーム61を垂直にスキャンニング照射しても、全側面にほぼ均等に照射されるので、残留レジン部材の除去効率が格段に向上する。なお、図28及び図29に示すように、アウタリード4における一方の面(レーザが照射される側の面であり、本実施の形態では、上面)の幅を、他方の面(本実施の形態では、下面)の幅よりも細くしておく構造であれば、ウエットエッチングによって形成されたアウタリード4の全側面に対してレーザを照射することは可能である。更に、図32に示すように、一方の面(上面)の幅を、他方の面(下面)の幅の半分よりさらに狭くなるように、ウエットエッチングによりリードフレーム12をパターニングすることで、より確実にアウタリード4の全側面に対してレーザを照射することができる。図32の例は、図28の例で、アウタリード4の上面の幅を0.05ミリメートル程度としたものである。この例では、せり出し量W0.075ミリメートル程度であり、傾斜角θは、20.6度程度となる。
図30のアウタリード間領域R2部分の拡大図を図31に示す。ここで、レーザビームと平行な線91(この例では垂線)と(図25C−C’断面の)アウタリードの側面に略平行な面92(統計学的には実際の曲面の回帰平面)の成す角(すなわち、レーザビーム61と平行な線91と、そのアウタリードの側面への正射影の間の角)を傾斜角θとする。この傾斜角θは、前記実施の形態のように、レーザビーム61をほぼ垂直に、リードフレーム12の上面12aから照射する場合は、アウタリード側面4sの垂直面からの傾き角となる。前記実施の形態では、アウタリード側面傾斜角θをたとえば、14度程度に設定している。この場合は、対象面(アウタリード側面4s)に対してレーザビーム61を垂直入射させた場合の光強度を1(基準光強度)とすると、ほぼ0.25程度の強度となり、実用的な強度を確保できる。好適なアウタリード側面傾斜角θの下限値は、基準光強度の10%以上の光強度を確保できるように、たとえば、6度程度を提示することができる。また、好適なアウタリード側面傾斜角θの上限値は、アウタリード4のピッチ、厚さ、幅の制約から、通常の条件では、30度程度となる。
しかし、アウタリード側面傾斜角θの下限値は、照射効率を考慮すると、10度程度(大雑把に言って、光強度が6度の場合の2倍程度となる)が量産上、好適である。一方、アウタリード側面傾斜角θの上限値は、リードピッチの狭隘化および信頼性を考慮すると、25度程度が量産上、好適である(更に、量産の効率を考慮すると、アウタリード側面傾斜角θの上限値は、20度程度が特に好適である)。
4.前記実施の形態(後続の実施形態を含む)に関する考察および種々の変形例の説明
セクション2および3で説明した実施の形態(主実施形態)では、主に、リードフレームをほぼ水平に保持した状態で、その上面又は下面にほぼ垂直に上方からレーザビームを照射する例(垂直照射方式)を示したが、これは、現在のレーザ照射装置の現状から最も実用的だからである。すなわち、アウタリード側に傾斜が付いているので、XYテーブル等の制御がやりやすい水平動作が可能である。また、レーザビームを垂直照射するので、途中でレーザビームの方向を変更する必要がないので、走査効率がよい。リードフレームの上方からレーザビームを照射するので、既存の汎用装置を利用できる。リードフレームの上面側からレーザビームを照射するメリットは、上面側の方が、封止体の端部を認識しやすいからである。
しかし、たとえば、リードフレームの下方からレーザビームを照射できる装置を利用すれば、アウタリードの横断面を倒立した略台形形状として、主実施形態と同様に処理することもできる。
また、アウタリード側面に傾斜角を設けるか、設けないかに係らず、レーザビームの方向自体を垂直方向から傾斜させることによって、アウタリード側面に直接レーザビームが入射するようにしてもよい(非垂直照射方式)。非垂直照射方式では、初期的な強固なレジン片を効率的に除去できるように、また、アウタリードの両側の側面に直接レーザビームが入射するように、たとえば、3回スキャンする場合を例にとると、1回目の照射は垂直に行い、2度目と3度目の照射では、相互に逆側に傾斜したレーザビーム照射を行う等の対策が有効である。
また、非垂直照射方式におけるアウタリード側面に対するレーザビームの傾斜角θ、すなわち、アウタリード側面レーザビーム傾斜角の上限値は、先のアウタリード側面傾斜角θの上限値を考慮すると、理論的に、120度程度となる。しかし、実用性を考慮すると、90度を超えても照射効率を下げるだけなので(実用上鋭角照射が有効である)、実用的な上限値としては、100度程度が好適である。また、量産性を考慮すると、量産上、好適な上限値としては、60度程度を例示することができる。一方、アウタリード側面レーザビーム傾斜角の下限値は、前記アウタリード側面傾斜角と同じである。
また、非垂直照射方式において、アウタリードの側面をほぼ垂直とすることで、アウタリードの上面と下面をほぼ同じ幅にできるので、アウタリードの剛性を高く保持することができる。
なお、インナリード5の一部を逆台形とする例を示したが、垂直照射方式であるか、非垂直照射方式であるかにかかわらず、レジンとの密着性に問題がないときは、インナリード5の全長に渡って矩形断面としてもよい。
なお、本セクションで述べたことは、以下のセクションでも、ほぼそのまま当てはまる。
5.本願の前記の実施の形態における技術課題の説明
セクション1から4に説明したプロセスにおいては、以下のような問題があることが、本願発明者らによって明らかにされた。すなわち、リードにレーザ光が照射(1次レーザ照射)されると、リードから金属異物(元素)が周囲に飛散する。この飛散した金属異物が、リード間レジン突出部を除去する工程(図7のダムレジン除去工程104)により露出したレジンの表面(端部)に付着する。すなわち、リード間レジン突出部を除去する工程(図7のダムレジン除去工程104)を実施することにより飛散する金属異物は、本除去工程での除去部分に近接する周辺のレジン表面に付着する。そして、この状態でメッキ工程106(図7)を行うと、この付着した金属異物上にも金属被膜(メッキ層)25が形成され、隣り合うアウタリードが短絡する。なお、金属被膜(メッキ層)25(図15)がレジンの表面に形成されるもう一つの理由は、端部に電界が集中し易いため、レジンの表面(端部)に付着する金属異物の量が少ない(薄い)場合でも、メッキ工程において金属被膜25が形成されてしまうからである。
また、セクション3に説明した例のうち、正台形の断面を有するアウタリードを使用するものでは、レーザビームのリード側面への投影断面積が大きくなるため、特に、リードフレーム構成金属の飛散が多くなるものと考えられる。これは、正台形の断面を有するアウタリードを使用する場合に限らず、アウタリードの側面にレーザビームを傾斜して照射する場合に共通している。
更に、アウタリードの断面が矩形であり、レーザビームをリードフレームの主面(上主面又は下主面)に対して垂直に照射する場合においても、アウタリードの側面についたレジンを除去するためには、アウタリード間開口10またはリード間レジン突出部54とその周りのアウタリード4(図39)またはタイバー11に跨って照射する必要があるため、1次レーザ照射によるリード部材の飛散という問題は、依然として存在する。
6.本願の前記他の実施の形態に関する発明の概要の説明
このような問題を解決するためには、以下のような対策が考えられる。すなわち、1次レーザ照射工程の後、この1次レーザ照射工程により露出したレジン表面と残存するレジン表面の境界周辺の一部(第1部分)にレーザ光を照射(スポット照射)する工程(2次レーザ照射工程)により、レジンの一部(金属異物が付着したレジンの表面における一部)を除去することが有効である。このとき、前記実施の形態のように、リードフレームの上面側からレーザ光を照射する場合は、図44又は図57に示すように、レジンの上面側の一部のみ除去することも可能である。これは、上記のように、1次レーザ照射工程においてレーザ光をリードフレームの上面側から照射すると、飛散した金属異物がリードフレームおよびレジンの上面(レーザが照射される面)側に主に付着するためである。このプロセスによれば、2次レーザ照射工程の短時間化を図ることができる。
なお、この2次レーザ照射工程では、図47または図59に示すように、レジンの上面側から下面側まで貫通するように、レーザ光を照射し、1次レーザ照射工程により露出したレジンの一部(第1部分)を除去してもよく、このような方法であれば、隣り合うアウタリード間を跨ぐように金属被膜(メッキ層)25が形成されるという上記の課題を、より確実に抑制することができる。
また、2次レーザ照射工程によって除去するレジン部材は、レジン封止体2(図40)自体である場合と、レジン残存部37(図54)である場合が、想定される。
以下で説明する例では、1次レーザ照射工程を複数のアウタリード間開口10(図39)に亘って、連続的に(たとえば、パルスモードで)スキャンし、2次レーザ照射工程では、単位アウタリード間開口10ごとのスポット照射を移動させながら繰り返す方式としている。この方式のメリットは、時間のかかる1次レーザ照射工程の短縮と、2次レーザ照射工程では、できる限り、リード上にレーザを照射したくないという要請を満足させられる利点がある。なお、1次レーザ照射工程および2次レーザ照射工程は、連続スキャンやスポット照射に限らず、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
7.本願の前記他の実施の形態に関する技術的効果等の説明
前記又は以下に説明するいずれかの方法を選択することにより、隣り合うアウタリード間を跨るように、レジンの表面(端部)に金属被膜(メッキ層)が形成されないため、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
8.本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるリードフレーム及びパッケージ形状の一例の説明(主に図33から図35)
以下に説明する例は、基本的部分は、セクション1から3に説明したところと、ほぼ同一であるので、以下では、原則として、異なる部分及び説明を省略した部分について説明する(以下のセクションにおいても同じ)。
ここで説明するリードフレーム及びパッケージ形状は、図1から図4に説明したものと、バンパー部分周辺を除き、全く同一である。
図33は本願の他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるリードフレームの各部と封止体、ハーフエッチング領域、最終的にカットされるべき部分等との関係を説明したリードフレームの上面図(セクション2に説明した図6に対応)である。図34は本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザ1次除去プロセスを説明するリードフレーム上面図(セクション2に説明した図14に対応)である。図35は本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状(アウタリードおよびバンパー等)を説明するためのパッケージコーナ部の裏面図(セクション1の図3に対応)である。これらに基づいて、本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるリードフレーム及びパッケージ形状の一例を説明する。
セクション1と同様に、図33、図34および図35(特に本図に注目)に示すように、このパッケージでは、アウタリード4のピッチPは一定とされており、その結果、リード間隔LLも一定となる。しかし、セクション1では、バンパー7と最端部のアウタリード4が不整列(または不正規)の位置関係にあることから、バンパー7と最端部のアウタリード4の間隔については、(形状的な相違もある)同一か否かが不明確であった。これに対して、図33、図34および図35に示すものでは、バンパー7と最端部のアウタリード4が比較的整列された(または正規)位置関係に来るようにレイアウトしているため、バンパー7と最端部のアウタリード4の間隔LBとリード間隔LLが、同一となっている。なお、本願においては、特に区別しないときは、この間隔も、「リード間隔」という。このようにすると、セクション2の図13及び図14で説明したようなレーザ照射工程(本実施の形態では、「1次レーザ照射工程」に対応する)において、レーザビームが、レジン封止体2の周辺を一定速度(スキャン速度)で周回する際に、連続パルスモード(一定のパルス発信を維持して、出力ビーム自体をオンオフしない)でレーザスキャンを実行しても、リード間隔LL、LBが全て一定となるので、一つのアウタリード間開口10(バンパー7と最端部のアウタリード4の間も含めて)すなわちリード間レジン突出部54に照射されるレーザビームのエネルギーを一定にすることができる。このことは、このような平面形状のリードフレームを使用する限り、本願のいずれの実施形態でも享受できるメリットである。
9.本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザ処理プロセスの説明(主に図36から図48)
このセクションで説明するレーザ処理プロセス(レジン部材処理)は、基本的にセクション3と同じであり、以下では、原則として、異なる部分(追加された部分又は置換された部分)及び説明を省略した部分を説明する。
ここで説明するレーザ照射によるレジン部材除去プロセスの特徴は、主にリード間レジン突出部54の除去を目的とする1次レーザ照射工程と、この1次レーザ照射工程中に飛散した金属系付着物の除去を目的とする2次レーザ照射工程を有するところにある。
図36は本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザ1次除去プロセスを説明する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射中)である。図37は図36の1次レーザビーム照射サブ領域のレイアウトの詳細平面図である。図38は図36のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(1次レーザビーム照射中)である(なお、図23では、レジン封止体内部の構造は模式的に示したが、本図及び以下の同様の図では、必要性を考慮してより実態に即して表示した)。図39は図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射完了時点)である。図40は図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射中)である。図41は図40におけるビーム照射部分のみを拡大した照射状況説明図である。図42は図40のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射中)である。図43は図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。図44は図43のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。図45は図44に示す2次レジン除去部周辺パッケージ側面局部拡大図である。図46は図43に対応する2次レジン除去変形例(貫通除去)における図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。図47は図46のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。図48は図47に示す2次レジン除去部周辺パッケージ側面局部拡大図である。これらに基づいて、本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレーザ処理プロセス(図7のレーザによるダムレジン除去工程104)を説明する。
1次レーザビーム照射工程は、先にセクション3で説明したところと同じであるが、後に説明する2次レーザビーム照射工程との対比のために、更に詳しく説明する。図36及び図38に示すように、図13、図21及び図24で説明したレーザ照射域24は、たとえば複数の同一幅の1次レーザビームスキャン経路18(18a,18b,18c)等から構成されている。この例では、内側から外側に向けて1次レーザビームスキャン経路シフト方向19のように、スキャン経路をシフトさせて、レーザ照射域24の全体をカバーしている。この例では、隣接する1次レーザビームスキャン経路は、相互に逆方向を向いているが、同方向でもよいことはいうまでもない。なお、内側から外側に向けて1次レーザビームスキャン経路シフト方向19のように、スキャン経路を外側にシフトさせることによって、金属及びレジン等の異物又は塵埃のレジン封止体2の本体への付着を低減することができる。しかし、スキャン経路を外側から内側へシフトすることも可能であり、また、スキャン経路をランダムに配置して、全体として、レーザ照射域24の全体をカバーすることもできる。一般的には、連続的又は断続的に一方向へシフトさせる方が、制御は簡単である。
図37に示すように、これらの各1次レーザビームスキャン経路18a,18b,18cは、それぞれ、レーザビーム断面30と同じ幅(レーザビームの径とは、円形断面のビームについて、振幅強度が中心の1/eとなる円の直径を言う。ここで、eは自然対数の底である)を有する1次レーザビーム照射サブ領域20(20a,20b,20c)に対応しており、隣接する1次レーザビーム照射サブ領域20a,20b,20c同士は、相互に、たとえば50%程度の重なりを有している。
この例では、図38に示すように、レジン除去用レーザ光61(レーザビーム)は、リードフレーム12の上面12aに対して、垂直に入射している。この入射角度については、セクション1から4に説明したように(後にまとめて説明する)、種々の変更が可能である。
1次レーザビーム照射工程におけるレーザ照射条件の一例を示すとすれば、以下のごとくである。すなわち、レーザの種類:たとえば、YAGレーザ(Nd:YAGなど)、レーザ光の波長:たとえば基本波長の1064nm(近赤外光)、リードフレーム上面(焦点面)におけるビーム径:たとえば100マイクロメートル程度、レーザ出力:たとえば20W程度、パルス繰り返し周波数:たとえば20kHz程度(たとえば、Qスイッチングによるパルス動作)、パルス継続時間すなわちパルス長:たとえば40n秒程度(これより、単位パルスあたりのエネルギは、たとえば1mJ程度)、スキャンスピード:たとえば300mm/秒程度、封止体2の周回数すなわち1次レーザビーム照射サブ領域20の数:たとえば、8本から12本程度、照射方式:たとえば、(Qスイッチング以外のビームのオン/オフを伴わない)連続的パルスモードによる連続スキャン方式である。
この1次レーザビーム照射工程が完了した時点のリードフレーム上面の様子を図39に示す。ここでは、リード間レジン突出部54が除去されて、当該部分がアウタリード間開口10となっている。しかし、この状態では、1次レーザビーム照射工程中に飛散したリードフレームを構成する金属部材(たとえば、銅)がレジン部材表面に付着しているので、1次レーザビーム照射工程の後であって、リード半田メッキ工程106(図7)前に、2次レーザビーム照射工程を実行する必要がある(リード半田メッキ工程106の前に、ウォータジェット工程等の洗浄工程がある場合は、更にその前が望ましい)。
図40、図41及び図42に示すように、2次レーザビーム照射工程は、1次レーザビーム照射工程と同様に、レーザビームによるスキャンニングによって行われるが、スキャンニングの方法が若干異なる。なお、同一のスキャンニング方法でも良いが、以下に説明するスポット方式の方が、確実に不所望な金属付着物を除去することができる。すなわち、2次レーザビーム照射工程に対応する2次レーザビームスキャン経路33は、1次レーザビーム照射工程と同様に直線状の経路であるが、1次レーザビーム照射工程の場合と相違して、経路の数は1本のみである。これは、金属付着物が主に問題となるのは、レジン封止体2(パッケージ)の側面2dの下端部及びその周辺のみだからである。しかも、スポット方式として、相互に分離した各レーザビームスポット照射領域32(32a,32b,32c)のみに照射することで、再度、金属付着物が形成されるのを回避している。そのため、レーザビームをたとえば、液晶マスク、あるはメカニカルシャッタ等により、オン/オフしている。このように、レジン封止体2の外周をたとえば1周させ、金属付着物が堆積している近傍のレジンと共に除去することで、この不所望な金属付着物を確実に除去することができる。
なお、図40及び図42に示すように、各レーザビームスポット照射領域32(32a,32b,32c)の位置、すなわち、2次レーザビーム照射工程によりレーザ光を照射すべき部分は、パッケージ2の側面2dの第1の部分34であり、ここには1次レーザビーム照射工程によって新たにレジン表面が露出した部分、すなわちレジン露出部36を含む。なお、実際に照射される部分は、第1の部分34の内、主にレーザソース側の一部である。すなわち、リード間レジン突出部54を除去することで露出したレジン表面と残存するレジン表面の境界周辺の第1部分34にリードフレームの上面側から2次レーザビームをスポット照射する。
この照射方式を図41に図示している。図41に示すように、各レーザビームスポット照射領域32は、楕円類似(正確には多数の同一系の円を重ね合わせたOR図形)の平面形状をしており、そのスポット照射長Sは、リード間隔LL、LBよりも少し短い程度が好適である(金属付着物の再形成回避)。一方、各レーザビームスポット照射領域32のピッチは、リードピッチPと同一である。
ここで、2次レーザビーム照射工程におけるレーザ照射条件の一例を示すとすれば、以下のごとくである。すなわち、レーザの種類:たとえば、YAGレーザ(Nd:YAGなど)、レーザ光の波長:たとえば基本波長の1064nm(近赤外光)、リードフレーム上面(焦点面)におけるビーム径:たとえば100マイクロメートル程度、レーザ出力:たとえば20W程度、パルス繰り返し周波数(パルス繰り返し間隔Tr:たとえば50マイクロ秒程度):たとえば20kHz程度(たとえば、Qスイッチングによるパルス動作)、パルス継続時間Tdすなわちパルス長:たとえば40n秒程度(これより、単位パルスあたりのエネルギは、たとえば1mJ程度)、スキャンスピード:たとえば300mm/秒程度、封止体2の周回数すなわち1次レーザビーム照射サブ領域20の数:たとえば、1本程度(複数回に分けても良い)、照射方式:たとえば、(Qスイッチング以外のビームのオン/オフを伴う)断続的パルスモードによるスポット照射方式である。
なお、2次レーザビーム照射工程におけるレーザ照射は、図42に破線で示すように、レーザビーム61をレジン封止体2の中心部側に傾けて実行することも可能である。このようにすることで、レジン封止体2本体への照射ダメージを低減することが可能である。
次に、2次レーザビーム照射工程の完了時点のパッケージの状態を図43、図44及び図45に示す。図43、図44及び図45に示すように、2次レーザビーム照射工程によって、表面の金属付着物とともにレジン表面が削り取られて、2次レジン除去部35が形成されている。このように2次レジン除去部35が形成されることによって、隣接したアウタリード4間で、リードメッキ時に導体ブリッジが形成されるのを有効に防止することが可能となる。これは、封止体側面上部2dの下端とレジン露出部36の境界付近に金属付着物があると、メッキ時の電界集中によって、それを起点として両側に導体ブリッジが形成され易くなるからである。また、金属付着物は、主に、レジン露出部36の上端付近から上に付着しやすいからである。このように、スポット照射による2次レジン除去部35を上面側のみ(上半型2次レジン除去部)とすることで、レジン封止体2の本体へのダメージを最小限にすることができる。
また、2次レジン除去部35は、図46、図47及び図48に示すようにすることもできる。すなわち、2次レジン除去部35をパッケージ下面2bまで貫通させる(貫通型2次レジン除去部)ことによって、隣接したアウタリード4間での短絡経路をほぼ完全にブロックすることができる。
10.本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)の説明(主に図49及び図50)
図49は本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)の上面斜視図である。図50は本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)の下面斜視図である。これらに基づいて、本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)を説明する。
このパッケージ形状は、セクション8に説明したもの(通常型パッケージ)と、基本的に同じであるが、周辺下端部のアウタリード4間にレジンテラス37(図49及び図50)がある点(レジンテラス付パッケージ)が異なっている。このようなレジンテラス37(レジン残存部)の存在は、先にセクション3、9で説明したレーザ照射レジン除去プロセスに適合したものとなっている。次セクションでこのパッケージ構造に対応するレーザダムレジン除去工程104(図7)を説明する。
11.本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)に対応するレーザ処理プロセスの説明(主に図51から図59)
このレーザ処理プロセスは、セクション9で説明したものと基本的に同じであり、その変形例であるので、原則として、異なる部分のみを説明する。
図51は図49及び図50のパッケージに関するレーザ1次除去プロセスを説明する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射中)である。図52は図49及び図50のパッケージに関する図51のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(1次レーザビーム照射中)である。図53は図49及び図50のパッケージに関する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(1次レーザビーム照射完了時点)である。図54は図49及び図50のパッケージに関する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射中)である。図55は図54のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射中)である。図56は図49及び図50のパッケージに関する図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。図57は図56のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。図58は図46に対応する2次レジン除去変形例(貫通除去)における図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。図59は図58のP−P’断面に対応する封止体周辺部の要部拡大断面図(2次レーザビーム照射完了時点)である。これらに基づいて、本願の前記他の実施の形態の半導体装置の製造方法におけるパッケージ形状の変形例(周辺ダムレジン残存型)に対応するレーザ処理プロセスを説明する。
図51及び図52に示すように、図38から図38の場合と異なり、最初の1次レーザビームスキャン経路18aの位置をレジン封止体2から離れた位置とすることで、レーザの位置ずれによるレジン封止体2に対するダメージを低減したものである。
次に、図53に1次レーザビーム照射完了時点のパッケージ上面の様子を示す。図53に示すように、アウタリード間開口10のない端部に、レジンテラス37(レジン残存部)が形成されていることがわかる。たとえば、セクション1に示したリードフレーム寸法をベースとして、レジン封止体側面2dからタイバー11までの距離を、たとえば、0.5ミリメートル程度とすると、このテラスの幅は、その約1/5から1/3程度で、たとえば、0.1ミリメートル程度から0.15ミリメートル程度を例示することができる。
次に、2次レーザビーム照射工程を図54及び図55に示す。図54及び図55に示すように、図40および図42の場合と相違して、2次レーザビームスキャン経路33をレジン封止体2の端部ではなく、レジンテラス37(レジン残存部)の端部(たとえば、レーザビームの中心を端部に合わせる)とすることで、実質的にレジン封止体2すなわちパッケージ本体には、レーザ照射のダメージを与えることなく、付着した金属異物等を除去可能としている。なお、金属異物等は主にレジンテラス37(レジン残存部)の外端付近の上面に多量に付着する傾向があるので、当該部分にレーザエネルギを集中させることが有効である。
次に、図56及び図57に2次レーザビーム照射工程完了時点のパッケージの状態を示す。図56及び図57に示すように、この場合は、レジン封止体2にではなく、レジンテラス37(レジン残存部)に2次レジン除去部35が形成されている。
セクション9と同様に、ここでも、2次レジン除去部35は図58及び図59に示すように形成することもできる。この場合、図46から図48の場合と同様に、2次レジン除去部35をパッケージ下面2b(レジンテラス37の下面)まで貫通させることによって、隣接したアウタリード4間での短絡経路をほぼ完全にブロックすることができる。
なお、近年の半導体装置の外形サイズは、電子装置(電子機器)の小型化に伴い、さらに小さくなる傾向にあり、インナリード5の長さも短くなってきている。これにより、このインナリード5に接続されるワイヤ6は、パッケージ(レジン封止体)2の側面2dの近傍に形成されることになる。そのため、半導体装置の外形サイズが小さい場合、あるいは、インナリード5の長さが短い場合、あるいは、ワイヤ6がパッケージ2の側面2dの近傍に接続されている場合は、2次レーザビーム照射工程において、セクション9で説明したようにパッケージ2の側面2dにレーザ光を照射すると、ワイヤ6の一部がパッケージ2から露出する恐れがある。そこで、半導体装置の信頼性を更に向上するためには、セクション10,11で説明した半導体装置のように、レジンテラス(レジン残存部)37を形成しておくことが好ましい。
12.本願の各実施の形態におけるアウタリード断面形状とレーザ照射方法に関する補足説明(主に図60及び図61)
このセクションでは、以上に説明した主に1次レーザ照射工程(セクション1から4においては、図7のレーザダムレジン除去工程)について、リード形状等とレーザ照射角度又はスキャン方法についてまとめて説明する。
図60は本願の各実施の形態におけるアウタリード断面形状(正台形断面)とレーザ照射方法の関係を説明するパッケージ局所側面図である。図61は本願の各実施の形態におけるアウタリード断面形状(矩形断面)とレーザ照射方法の関係を説明するパッケージ局所側面図である。これらに基づいて、本願の各実施の形態におけるアウタリード断面形状とレーザ照射方法に関する補足説明を行う。
たとえば、セクション1から4で主に説明したような正立台形断面を有するアウタリード4である場合は、図60に示すように、リードフレーム12の上面12aに対してレーザビーム61を垂直入射させれば、プロセス的には最も簡単になる。しかし、アウタリード4の断面が矩形である場合には、側面へのレーザ照射を確実にするために、傾斜照射が必要となることがある。このような場合には、垂直照射61aを複数回実行したり、単位使いであれば、若干多めに照射することで、残存レジンの除去を完全にすることも可能である。一方、同一の部分に対して複数回照射するのであれば、図61に示すように、たとえば、最初は、垂直照射61aとし、2度目は斜め照射61bとし、3度目は逆方向の斜め照射61cとすることが有効である。
13.本願の各実施の形態におけるアウタリード形状又はその形成方法に関する変形例の説明(主に図62及び図63)
前記実施の形態においては、主にウエットエッチングによりパターニングしたリードフレームを使用した組み立てプロセスについて、具体的に説明したが、本願発明は、それに限定されるものではなく、切断金型等のプレス加工(打ち抜き加工)によるリードフレームおよびプレス加工とウエットエッチングを併用したリードフレームを使用した組み立てプロセスにも適用できることは言うまでもない。その一例を以下に説明する。
図62は本願の各実施の形態におけるアウタリード形状又はその形成方法に関する変形例(エッチング及び金型成形を併用した例)を説明するアウタリード断面および成形金型の断面図(成形前)である。図63は本願の各実施の形態におけるアウタリード形状又はその形成方法に関する変形例(エッチング及び金型成形を併用した例)を説明するアウタリード断面図(成形後)である。これらに基づいて、本願の各実施の形態におけるアウタリード形状又はその形成方法に関する変形例を説明する。
まず、前記したように、エッチング方式により形成したリードフレームは、プレス加工に比べて微細加工精度に優れているものの、図62に示すように、リードの側面(の中央部)にはエッチングによる凹凸38すなわち小***(突起)が形成される。前記実施の形態によれば、このような小***が形成されていたとしても、レーザ光がアウタリード4の側面に効率良く当てることができ、残留レジン部材54の除去が可能となる。しかし、リードフレームの成型段階において、この***(突起)が大きく形成された場合には、確実に残留レジン部材54を除去できない恐れもある。そこで、図62及び図63に示すように、エッチングによるパターニング後に、成形金型55等によるプレス加工によりこの***を樹脂封止工程の前に取り除き、アウタリード4の側面4sを平坦化する。これにより、残留レジン部材54の除去をより確実に行うことができる。なお、半導体装置の実装強度を向上させる観点からは、少なくともアウタリード4の側面4sの***が取り除かれていれば良い。これは、このように、アウタリード4の横断面をほぼ正立した略台形形状とすると、半田リフロー実装時の半田の這い上がりを容易にし、アウタリード4の上面に至る良好な半田フィレット形成を促進する効果があるからである。また、その形状から、実装時の応力を緩和する効果もある。
一方、インナリード5の側面は、後の樹脂封止工程により、レジン封止体で封止されるから、そのような強度的な要請は特に強くない。また、レジン封止体と金属から成るリードフレームとの密着性はあまり良くないことを考慮すると、インナリード5の側面には、この***を残しておくことで、レジン封止体との密着力を向上することができるので、半導体装置の信頼性を向上できる。そのため、図62に示すように、インナリード5を避けるような平面形状の成形金型55を使用し、アウタリード4の側面を選択的にプレス加工することが好ましい。
14.本願の各実施の形態におけるレーザ照射方式の変形例(局所スキャン方式)の説明(主に図64及び図65)
セクション3,9および11のレーザ照射プロセスでは、パッケージ全体にわたって大域的にスキャンを実行する例を中心に説明したが、このセクションでは、それに対する変形例として、局所的なスキャンを繰り返してパッケージ全体の必要な部分をカバーする方式を説明する。
図64はレーザによるレジン除去プロセスの変形例(1次&2次一体局所レーザスキャン方式)である図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(局所レーザスキャン中)である。図65はレーザによるレジン除去プロセスの変形例(1次局所レーザスキャン方式)である図34の封止体周辺部R3の要部拡大上面図(局所レーザスキャン中)である。これらに基づいて、本願の各実施の形態におけるレーザ照射方式の変形例(局所スキャン方式)を説明する。
(1)1次&2次一体局所レーザスキャン方式(主に図64)
図64に示すように、この方式では1次レーザ照射工程と2次レーザ照射工程を各アウタリード間開口10に対応する領域に対して、局所統合レーザ照射工程として、たとえば局所スキャンパス56に沿って、一つずつ実行し、一つが完了すると、大域スキャン経路18に沿って次のアウタリード間開口10に対応する領域に移動して同様の処理を繰り返すものである。ここで、局所スキャンパス56のような経路でレーザ照射を実行すると、アウタリード4にまたがる初期のスキャン経路で飛散&付着した金属等を最終段階のレジン上照射でレジン表面層とともに除去することができる。
なお、この場合、2次レジン除去部35は、上半型2次レジン除去部であっても、貫通型2次レジン除去部であっても良い。たま、パッケージ形態は、レジンテラス付パッケージでも通常型パッケージでも良い。レジンテラス付パッケージでは、セクション11と同様に、局所スキャンパス56をリードの長手方向の外端側に圧縮する必要がある。
(2)1次局所レーザスキャン方式(主に図65)
図65に示すように、この方式では1次レーザ照射工程のみを各アウタリード間開口10に対応する領域に対して、局所レーザ照射工程として、たとえば局所スキャンパス56に沿って、一つずつ実行し、一つが完了すると、大域スキャン経路18に沿って次のアウタリード間開口10に対応する領域に移動して同様の処理を繰り返すものである。そして、2次レーザ照射工程としては、1次レーザ照射工程完了後、セクション9と同様に、2次レーザビームスキャン経路33に沿って、一括して、スポット照射を行う。
なお、この場合、2次レジン除去部35は、上半型2次レジン除去部であっても、貫通型2次レジン除去部であっても良い。たま、パッケージ形態は、レジンテラス付パッケージでも通常型パッケージでも良い。レジンテラス付パッケージでは、セクション11と同様に、局所スキャンパス56をリードの長手方向の外端側に圧縮する必要がある。
15.本願の各実施の形態におけるレーザ照射時の周辺ガス系の説明(主に図66から図68)
このセクションでは、セクション3の図22に関して説明した点について、補足的な説明等を行う。すなわち、図22のθテーブル65上のリードフレーム12の搭載構造の詳細等を説明する。
図66は本願の各実施の形態におけるレーザ照射時の周辺ガス系を説明するレーザ照射装置要部及びパッケージ局所側面図(通常パッケージ)である。図67は図66のZ−Z’に対応する模式断面図である。図68は本願の各実施の形態におけるレーザ照射時の周辺ガス系を説明するレーザ照射装置要部及びパッケージ局所側面図(下面シートモールドパッケージ)である。これらに基づいて、本願の各実施の形態におけるレーザ照射時の周辺ガス系を説明する。
(1)ガスシステムの基本的形態(主に図66及び図67)
図66及び図67に示すように、たとえば1次レーザ照射工程を例にとると(この構造は基本的に2次レーザ照射工程でも同じ)、レーザスキャン時には、ガス供給ノズル73から雰囲気ガス(たとえば、空気。必要があるときは、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスでも良い)を供給して、リードフレーム保持治具75に設けられた排気開口76を介して、下方のガス排気孔57から吸引して排気するような構成としている。このことによって、1次レーザ照射工程等で発生した金属蒸気等の飛散物の再付着を減少させることができる。なお、以上の構成は必須ではないことは言うまでもない。
(2)シートモールドの一例(主に図68)
ここでは、シートモールドパッケージ、すなわち、下側に離型シートを敷いた状態でレジンモールドするタイプのパッケージに対するレーザ照射時に有効なガス系の構成をたとえば2次レーザ照射工程を例にとって説明する。
図68に示すように、シートモールドパッケージでは、アウタリード4の下面とレジン封止体2(パッケージ)の下面2bの間にクリアランスDが存在するので、図67に示すガス供給ノズル73から供給された雰囲気ガスが各アウタリード4の間を通過してスムーズに下方のガス排気孔57から吸引して排気される。
16.サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前記実施の形態においては、主にQFN型等プラスチックパッケージについて、具体的に説明したが、本願発明は、それに限定されるものではなく、アウタリード間に突出レジン部を有するもの、または、アウタリードの側面上にレジン部材が残存するもの、その他の形態のプラスチックパッケージにも広く適用できることは言うまでもない。前記実施の形態においては主にトランスファモールドを適用した場合を中心に説明したが、本願発明は、それに限定されるものではなく、圧縮モールド等のその他のプラスチックモールド方法にも適用できることは言うまでもない。
また、前記実施の形態においては、アウタリード4の断面形状について説明したが、レジン封止体2の角部に配置されるバンパー7も、上記したアウタリード4と同様の形状で構成してもよい。これにより、半導体装置の実装強度をさらに向上できる。
前記実施の形態では、レーザビームのスキャン方式として、レジン除去用レーザビームデリバリヘッド62またはリードフレームが乗っているXYテーブルを移動させる方式を具体的に説明したが、本願発明は、レーザビームを複数枚のガルバノミラー等を操作してラスタスキャンする方式にも適用できることは言うまでもない。
なお、前記実施の形態では、レーザ種及び波長については、Nd:YAGレーザの1064nmを使用した例を具体的に説明したが、本願発明は、それに限定されるものではなく、同レーザ種の異なる波長、その他の固体レーザ、すなわち、YAGレーザ、YVOレーザ、ファイバレーザ等、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ等のガスレーザ等(1064nm周辺の波長又はその他の波長)が適用できることは、言うまでもない。
本願発明は、半導体装置等の集積回路、単体デバイス、複合モジュール等の封止等に適用できる。
1 半導体チップ
1a 半導体チップの上面(デバイス面)
2 レジン封止体(パッケージ)
2a (レジン封止体の)上面
2b (レジン封止体の)底面
2c (レジン封止体の)コーナの面取り部
2d (レジン封止体の)側面
2e エジェクタピン跡
3 ダイパッド
3a (ダイパッドの)上面
3b (ダイパッドの)下面
4 アウタリード
4r アウタリード側面の実形状
4s アウタリード側面
5 インナリード
5i インナリード内端(ボンディング部)
5ir インナリード内端部側面の実形状
5p インナリード主要部
5r インナリード主要部側面の実形状
5s インナリード側面
6 金ワイヤ(ボンディングワイヤ)
7 バンパー
8 接着剤層
9 ダイパッドサポートリード(吊りリード)
10 アウタリード間開口
11 ダムバー(タイバー)
12 リードフレーム
12a (リードフレームの)上面
12b (リードフレームの)下面
12c (リードフレームの)枠部
14 ボンディングパッド
15 ハーフエッチ部
16 スリット
17 コーナ開口
18,18a,18b,18c 1次レーザビームスキャン経路(大域スキャン経路)
19 1次レーザビームスキャン経路シフト方向
20,20a,20b,20c 1次レーザビーム照射サブ領域
21 ダムバー切断金型が切り取る部分
22 コーナ部切断金型が切り取る部分
23 レジン封止体(またはモールドキャビティ)の外周
24 レーザ照射域(その外周)
25 半田メッキ層
26 1次レーザビームスキャン方向
30 レーザビーム断面
32、32a,32b,32c レーザビームスポット照射領域
33 2次レーザビームスキャン経路
34 第1の部分
35 2次レジン除去部
36 レジン露出部
37 レジン残存部(レジンテラス)
38 エッチングによる凹凸
42 半田フィレット(または再凝固半田層)
45 配線基板
46 ランド
51 モールド金型
53 モールドキャビティ
54 リード間レジン突出部(アウタリード残留レジン部材)
55 成形金型
56 局所スキャンパス
57 ガス排気孔
58 位置認識光学系
59 レーザ照射装置
60 レーザ装置基台
61,61a,61b,61c レジン除去用レーザ光(レーザビーム)
62 レジン除去用レーザビームデリバリヘッド
63 レーザ用Xテーブル
64 レーザ用Yテーブル
65 θテーブル
66 Z移動機構
67 水平回転φ移動機構(水平回転アーム)
68 θ移動機構
69 被処理物用Xテーブル
70 被処理物用Yテーブル
71 マーキング用レーザ光(レーザビーム)
72 マーキング用レーザビームデリバリヘッド
73 ガス供給ノズル
74 ガスジェット
75 リードフレーム保持治具
76 排気開口
77 ガス流
91 垂線(またはレーザビームと平行な線)
92 (図25C−C’断面の)アウタリードの側面に略平行な面(回帰平面)
100 組立工程
101 ダイボンディング工程
102 ワイヤボンディング工程
103 樹脂封止工程
104 レーザ樹脂除去工程
105 水圧バリ取り処理
106 半田メッキ工程
107 レーザマーキング工程
108 切断工程
109 実装工程(半田フロー)
D 下面のクリアランス
LB リードバンパー間隔
LL リード間隔
P リードピッチ
R1 封止体裏面コーナ部
R2 アウタリード間領域
R3 封止体周辺部
S スポット照射長
Td パルス継続時間
Tr パルス繰り返し間隔
W せり出し量
θ レーザ光の傾斜角

Claims (12)

  1. 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
    (a)ダイパッド、前記ダイパッドの周囲に配置された複数のリード、および前記複数のリードのそれぞれを連結するダムバーを有するリードフレームを準備する工程;
    ここで、
    前記複数のリードのそれぞれは、上面と、前記上面とは反対側の下面と、前記上面と前記下面との間の側面と、を有し、
    前記複数のリードのそれぞれは、前記ダイパッド側に位置するインナリード部と、前記インナリード部よりも前記ダムバー側に位置するアウタリード部と、を有し、
    (b)前記工程(a)の後、前記ダイパッドの上面上に半導体チップを搭載する工程;
    ここで、
    前記ダイパッドの前記上面は、前記リードの前記上面と同じ側の面であり、
    (c)前記工程(b)の後、前記半導体チップを封止レジンにより封止することにより、前記半導体チップおよび前記複数のインナリード部を封止するレジン封止体と、前記複数のアウタリード部のうちの互いに隣り合う2つのアウタリード部と前記ダムバーと前記レジン封止体で囲まれる領域を封止するリード間レジン突出部を形成する工程;
    ここで、
    前記レジン封止体は、前記ダイパッドの前記上面と同じ側の上面と、前記上面とは反対側の下面と、前記上面と前記下面との間の側面と、を有し、
    (d)前記工程(c)の後、前記リード間レジン突出部と前記複数のアウタリード部のそれぞれに第1レーザ光を照射することによって、前記リード間レジン突出部を除去し、前記複数のアウタリード部のそれぞれの前記側面を露出させる工程;
    (e)前記工程(d)の後、前記工程(d)により露出した前記レジン封止体の第1部分に第2レーザ光を照射することによって、前記レジン封止体の前記第1部分を除去する工程;
    ここで、
    前記レジン封止体の前記第1部分は、平面視において、前記2つのアウタリード部の間に位置し、かつ、前記ダムバーと対向する部分であり、
    (d)前記工程(e)の後、前記レジン封止体の前記下面から露出した前記複数のインナリード部のそれぞれの前記下面、および前記レジン封止体の前記側面から突出した前記複数のアウタリード部のそれぞれの前記上面、前記下面および前記側面にメッキ層を形成する工程。
  2. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(d)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第1レーザ光を照射し、
    前記工程(e)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第2レーザ光を照射する
  3. 請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(e)では、前記複数のアウタリード部のそれぞれには触れないように、前記レジン封止体の前記第1部分に前記第2レーザ光を照射する
  4. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リードフレームは、ウエットエッチングによってパターニングされている
  5. 請求項1または4に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(d)では、前記複数のアウタリード部のそれぞれの前記側面に対して、前記第1レーザ光を傾斜して照射する
  6. 請求項1または5に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数のアウタリードの延在方向に垂直な断面は、正立した、ほぼ台形状を呈しており、
    前記工程(d)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第1レーザ光を照射し、
    前記工程(e)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第2レーザ光を照射する
  7. 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
    (a)ダイパッド、前記ダイパッドの周囲に配置された複数のリード、および前記複数のリードのそれぞれを連結するダムバーを有するリードフレームを準備する工程;
    ここで、
    前記複数のリードのそれぞれは、上面と、前記上面とは反対側の下面と、前記上面と前記下面との間の側面と、を有し、
    前記複数のリードのそれぞれは、前記ダイパッド側に位置するインナリード部と、前記インナリード部よりも前記ダムバー側に位置するアウタリード部と、を有し、
    (b)前記工程(a)の後、前記ダイパッドの上面上に半導体チップを搭載する工程;
    ここで、
    前記ダイパッドの前記上面は、前記リードの前記上面と同じ側の面であり、
    (c)前記工程(b)の後、前記半導体チップを封止レジンにより封止することにより、前記半導体チップおよび前記複数のインナリード部を封止するレジン封止体と、前記複数のアウタリード部のうちの互いに隣り合う2つのアウタリード部と前記ダムバーと前記レジン封止体で囲まれる領域を封止するリード間レジン突出部を形成する工程;
    ここで、
    前記レジン封止体は、前記ダイパッドの前記上面と同じ側の上面と、前記上面とは反対側の下面と、前記上面と前記下面との間の側面と、を有し、
    (d)前記工程(c)の後、前記リード間レジン突出部と前記複数のアウタリード部のそれぞれに第1レーザ光を照射することによって、前記リード間レジン突出部を除去し、前記複数のアウタリード部のそれぞれの前記側面を露出させる工程;
    (e)前記工程(d)の後、前記工程(d)により残存した前記リード間レジン突出部の残存部の第1部分に第2レーザ光を照射することによって、前記残存部の前記第1部分を除去する工程;
    ここで、
    前記残存部の前記第1部分は、平面視において、前記2つのアウタリード部の間に位置し、かつ、前記ダムバーと対向する部分であり、
    (d)前記工程(e)の後、前記レジン封止体の前記下面から露出した前記複数のインナリード部のそれぞれの前記下面、および前記レジン封止体の前記側面から突出した前記複数のアウタリード部のそれぞれの前記上面、前記下面および前記側面にメッキ層を形成する工程
  8. 請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(d)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第1レーザ光を照射し、
    前記工程(e)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第2レーザ光を照射する
  9. 請求項7または8に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(e)では、前記複数のアウタリード部のそれぞれには触れないように、前記残存部の前記第1部分に前記第2レーザ光を照射する
  10. 請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リードフレームは、ウエットエッチングによってパターニングされている
  11. 請求項7または10に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記工程(d)では、前記複数のアウタリード部のそれぞれの前記側面に対して、前記第1レーザ光を傾斜して照射する
  12. 請求項7または10に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記複数のアウタリードの延在方向に垂直な断面は、正立した、ほぼ台形状を呈しており、
    前記工程(d)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第1レーザ光を照射し、
    前記工程(e)では、前記レジン封止体の前記上面側から前記第2レーザ光を照射する
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