JPH08250530A - 半導体装置の製造方法及びモールド金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 モールド金型に関し、樹脂封止後のリードフ
レーム離型工程において樹脂パッケージに多大な応力が
加わることのないモールド金型を提供する。 【構成】 キャビティ３，４をそれぞれ有する上型１及
び下型２とからなり、樹脂注入口からランナー５を介し
て縦方向に連設されるキャビティ３，４に対して上型１
と下型２交互に設けられるゲート６，７，８により樹脂
を導入するように構成したモールド金型にリードフレー
ム１１をセットする工程、モールド金型の樹脂注入口よ
り溶融する樹脂を注入することにより、ランナー５及び
ゲート６，７，８を介して複数のキャビティ３，４内に
樹脂を充填する工程、キャビティ３，４内の樹脂が硬化
した後、半導体素子１４が樹脂封止されたリードフレー
ム１１を取り出す工程、表面実装面を設けるための曲げ
加工を施す工程を順次行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特に多段多連のリードフレームを使用する半導体装
置の製造方法、及びこの製造工程に用いるモールド金型
に関する。近年、半導体装置はパッケージの小型化に伴
い、１枚のリードフレームを多数の半導体装置に対応で
きるように構成して、より生産効率を高めることが求め
られている。

【０００２】そこで、横方向にのみ複数の半導体素子搭
載用ステージを有する多連リードフレームに加えて、横
方向及び縦方向に複数のステージを有することでより多
数の半導体装置に対応できる多段多連リードフレームが
使用されるようになってきている。

【０００３】

【従来の技術】一般的な半導体装置は、半導体素子搭載
用の複数のステージ及びリード端子を備えるように、金
属薄板よりエッチング或いはプレスによって形成される
リードフレームの各ステージ上に半導体素子を搭載した
後、ワイヤーボンディング及び樹脂封止を行い、更にリ
ードフレームの所定部を切断及び曲げ加工することによ
り完成させる。

【０００４】図７に多段多連のリードフレームの平面図
を示している。基本的には半導体素子搭載用のステージ
３２と、ステージ周辺部に外部接続用端子となるリード
端子３３とを備えるもので、このステージ３２が横方向
及び縦方向にそれぞれ複数個連結されマトリクス状に構
成されている。尚、本リードフレーム３１においては、
縦方向を段（多段）、横方向を連（多連）と称すること
とする。

【０００５】このような多段多連リードフレーム３１を
用いた半導体装置の製造方法では、その樹脂封止工程で
使用するモールド金型においても複数の素子に対応させ
るために図８に示すようなマトリクス状のキャビティを
有するものが必要となる。図８は、多段多連リードフレ
ーム３１に対応する従来のモールド金型の斜視図であ
り、上型４１及び下型４２からなり、半導体素子が搭載
されるステージ３２に対応する位置にそれぞれキャビテ
ィ４３，４４を有している。尚、上型４１のキャビティ
４３は隠れて見えない。

【０００６】そして下型４２においては、共通の樹脂通
路となるランナー４５と、ランナー４５とキャビティ、
及び多段方向におけるキャビティ間を連結するゲート
（第１〜３ゲート４６，４７，４８）とを有している。
尚、図８から明らかなように、キャビティ４４間を連結
するゲート４６，４７，４８は樹脂の流れを均等にする
ため、多段方向において千鳥状に配置されている。

【０００７】図７に示すリードフレーム３１における複
数のステージ３２上に、それぞれ半導体素子を搭載した
後、半導体素子の電極部と所定のリード端子３３とをワ
イヤーボンディングして電気的に接続することで、モー
ルド金型により樹脂封止を行う前の状態とする。このよ
うなリードフレームを、図８に示すモールド金型にセッ
トするが、これは上下の金型４１，４２を開いた状態
で、その間にリードフレーム３１を介在させた後、型閉
めを行うことにより、上下の金型４１，４２でリードフ
レーム３１を挟持する状態とする。

【０００８】図９は、モールド金型に半導体素子５０を
搭載したリードフレーム３１をセットした状態を示す断
面図であり、モールド金型を千鳥状に配置されるゲート
部に沿って切断した断面を示している。図９の如くリー
ドフレーム３１をモールド金型にセットした状態におい
て、図示しないがランナー４５と連結するカルと呼ばれ
る樹脂注入口より溶融する樹脂を注入し、ランナー４５
及び第１〜３ゲート４６，４６，４７を介して各キャビ
ティ４３，４４に樹脂を充填していく。

【０００９】そして、全てのキャビティ４３，４４内に
樹脂が充填され、硬化してパッケージが形成されたとこ
ろで上下の金型４１，４２を分離する。上下の金型４
１，４２を分離した時、リードフレーム３１は下型４２
に残っているため、これをエジェクタピンを動作させる
ことによって離型する。その後、リードフレーム３１の
所定部を切断、及び曲げ加工することにより、半導体装
置を完成させる。

【００１０】

【発明が解決使しようとする課題】上記従来のモールド
金型を用いる半導体装置の製造方法によれば、ゲート部
の磨耗や特殊（高信頼性）樹脂の使用によって、樹脂封
止後のリードフレームが離型しにくくなった場合、樹脂
パッケージに多大な応力が加わり、パッケージクラック
が発生する恐れがある。

【００１１】図１０は、本課題を具体的に説明するため
の断面図であり、上下の金型を分離した後、下型に残っ
た樹脂封止後のリードフレームをエジェクタピンにより
離型している状態を示している。従来のモールド金型
は、キャビティに樹脂を導入するためのゲートは下型４
２に形成されており、多段多連リードフレームに対応す
る図８及び図９に示すモールド金型においても、第１〜
３ゲート４６〜４８は全て下型４２に設けられている。

【００１２】従って、ゲート内における樹脂５２が樹脂
パッケージ５１の両側のリード端子に付着した状態とな
り、ゲート部の磨耗等によって離型しにくくなっている
場合、エジェクタピン５３によって樹脂パッケージ５１
を上方に押し上げる際に、この樹脂パッケージ５３に矢
印で示すような応力が加わることになる。この両側から
の応力によって、樹脂パッケージ５１上面にクラック５
４が発生して、半導体素子にまで損傷をきたすという問
題が生じる。

【００１３】本発明は、上記課題を解決して、樹脂封止
後のリードフレームを下型から離型させる際に、樹脂パ
ッケージに多大な応力の加わることのない半導体装置の
製造方法及びモールド金型を提供することを目的として
いる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、横方向及び縦方向にそれぞれ連設され、マ
トリクス状に配置される複数のステージ２と、該複数の
ステージ２周辺部に位置する多数本のリード端子３とを
備えるリードフレーム１の前記ステージ２上に、半導体
素子４を搭載した後、該半導体素子４の電極部とリード
端子３とを電気的に接続する工程、前記複数のステージ
２に対応するキャビティ８，９をそれぞれ有する上型６
及び下型７とからなり、樹脂注入口からランナー１０を
介して縦方向に連設されるキャビティ８，９に対して上
型６と下型７交互に設けられるゲート１１，１２，１３
により樹脂を導入するよう構成したモールド金型に、前
記半導体素子４を搭載したリードフレーム１をセットす
る工程、前記モールド金型の樹脂注入口より溶融する樹
脂を注入することにより、ランナー１０及びゲート１
１，１２，１３を介して複数のキャビティ８，９内に樹
脂を充填する工程、前記キャビティ８，９内の樹脂が硬
化した後、上下のモールド金型６，７を開き、半導体素
子４が樹脂封止されたリードフレーム１を取り出す工
程、前記リードフレーム１の所定部を切断すると共に、
表面実装面を設けるための曲げ加工を施す工程を順次行
うことを特徴としている。

【００１５】

【作用】上記本発明によれば、横方向と縦方向にそれぞ
れ複数連設されるマトリクス状のステージを有する多段
多連リードフレームを使用する半導体装置の製造方法に
おいて、横方向のキャビティを連結するゲートが下型と
上型交互に設けられることから、リードフレームを下型
から離型する際に、樹脂パッケージの片側のみにしかゲ
ートが存在しないため、樹脂パッケージに強い応力が加
わることなく、クラック等の損傷を防止することができ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を説明するた
めのモールド金型を示す斜視図である。本実施例のモー
ルド金型は、横方向及び縦方向にそれぞれ複数のキャビ
ティ３，４が形成される上型１と下型２により構成され
るものであり、下型２にはカルと呼ばれる樹脂注入口
（図示なし）よりキャビティ近傍に樹脂を導入するラン
ナー５が形成されている。

【００１７】そして、ランナー５より縦方向のキャビテ
ィを連結して樹脂をキャビティ内に充填するためのゲー
トが設けられているが、ランナー５と１段目のキャビテ
ィを連結する第１ゲート６が下型２に、次の第２ゲート
７が上型１に、更に第３ゲート８が下型２にそれぞれ形
成されている。尚、図１において上型１が下型２に対し
て角度をもって開かれた状態を示しているが、これは上
型１の構成を容易に理解できるようにするものであり、
実際には上下の金型は平行状態を保持する。

【００１８】図２は、図１のモールド金型によって樹脂
封止される前のリードフレーム平面図を示すものであ
る。図２に示すように、本実施例のリードフレーム１１
は、横方向及び縦方向にそれぞれ複数のステージ１２を
有し、その周辺部に多数本のリード端子１３を備える多
段多連の構成になっている。本実施例では縦方向には３
段のステージを備えている。

【００１９】このようなリードフレーム１１は、エッチ
ング或いはプレス加工によって形成され、ステージ１２
上に導電性接着剤である銀ペースト等を塗布した後、半
導体素子１４を搭載する。その後、半導体素子１４の電
極部と所定のリード端子１３とをワイヤー１５によって
電気的に接続させるためにワイヤーボンディングを行
う。

【００２０】図２は、上記の如く半導体素子１４を搭載
して、一部ワイヤーボンディングを施した状態を示して
いる。このようにして、全ての半導体素子１４における
ワイヤーボンディング工程を終了したリードフレーム１
１を、図１に示すモールド金型における上下の金型１，
２間にセットする。これは、上下の金型１，２を開いた
状態として、その間にリードフレーム１１を介在させた
後、型閉め行うことで、上下の金型１，２でリードフレ
ームを挟持する状態にする。

【００２１】図３は、モールド金型にリードフレームを
セットした状態の断面図であり、モールド金型における
縦方向のゲート部分に沿って切断した状態を示してい
る。モールド金型においては、前述したようにランナー
５及び第１ゲート６、第３ゲート８が下型２に設けら
れ、第２ゲート７が上型１に設けられているが、図３の
断面図ではこの構成がより明瞭となっている。

【００２２】図３の如くリードフレーム１１をモールド
金型にセットした状態において、図示しないがランナー
５と連結するカルと呼ばれる樹脂注入口より溶融する樹
脂を注入し、ランナー５及び第１〜３ゲート６，７，８
を介して各キャビティ３，４に樹脂を充填していく。そ
して、全てのキャビティ内に樹脂が充填され、熱硬化し
てパッケージが形成されたところで上下の金型１，２を
分離する。

【００２３】モールド金型の分離は、上型１を上方に引
上げることで行われるが、上型１の上昇と同時に上型１
に設けられるエジェクタピン（図示なし）がリードフレ
ーム１１を下型２へ押し付ける。従って、上型１と下型
２とを分離した状態では、リードフレーム１１は、下型
２に残留している。図４は、下型２に残留するリードフ
レーム１１を離型している状態を示す断面図である。

【００２４】前述した樹脂封止工程においては、モール
ド金型のキャビティ部分に対応する樹脂パッケージ１４
が形成されると共に、そのゲート部にも当然樹脂が充填
されており、硬化した状態でゲート樹脂１５として残存
する。尚、上型１におけるゲート樹脂は上型１の上昇時
に樹脂パッケージ１４から分離している。

【００２５】この状態より、下型２のエジェクタピン１
６によって、樹脂パッケージ１４を下側から押し上げる
ことで、リードフレーム１１を下型２より離型させる。
従来のモールド金型を用いる樹脂封止では、ゲートは全
て下型に設けられていたため、下型より離型する際、樹
脂パッケージの両側にゲート樹脂が残った状態となり、
このゲート樹脂に支持されて樹脂パッケージに多大な応
力が加わっていた。

【００２６】これに対して本実施例におけるモールド金
型では、キャビティ間を連結するゲート６，７，８が、
下型２と上型１に交互に設けられているため、下型２か
らの離型時にゲート樹脂１５は、樹脂パッケージ１４の
片側のみにしか存在せず、離型時の応力は従来と比較す
ると極めて小さいものとなる。従って、磨耗等によっ
て、離型しにくい状態となっている場合であっても、樹
脂パッケージ１４に加わる応力は小さく、パッケージク
ラック等の発生を防止することが可能となる。

【００２７】更に、エジェクタピン１６をゲート樹脂１
５の近傍に配置して、樹脂パッケージ１４を押し上げる
ことにより、容易に離型させることができ、クラック発
生の防止効果をより高めることができる。以上のよう
に、モールド金型より離型させたリードフレーム１１の
平面図を図５に示している。

【００２８】図５に示すように、下型２から離型された
リードフレーム１１は、リード端子１３が導出され、複
数の半導体素子がそれぞれ個々に樹脂パッケージ１４に
より封止された状態になっている。このように複数の樹
脂パッケージ１４が形成されたリードフレーム１１は、
その後、所定箇所の切断が行われると共に、表面実装が
可能になるように、リード端子１３の曲げ加工が行わ
れ、半導体装置となる。

【００２９】本実施例では、第１ゲート６が下型２に、
第２ゲート７が上型１に形成されているが、第１ゲート
を上型１に形成する場合においても第２ゲートは上型に
形成することが望ましい。即ち、上型に第１ゲートを形
成する場合であっても、このゲートに樹脂を送るランナ
ーは下型に存在するため、離型時に樹脂パッケージはラ
ンナーに残留する樹脂にて支持される。ランナーに残る
樹脂の量はゲートのそれよりも多いため、その支持力は
強いものとなる。従って、第２ゲートはランナーの存在
する下型に対して上型に設けることが必要となる。

【００３０】逆にランナーが上型に設けられている場合
には、第２ゲートは下型に形成することが望ましい。図
６は、本発明の他の実施例を説明するためのモールド金
型断面図を示している。本断面図はモールド金型のゲー
ト部に沿って切断した状態のものである。本実施例にお
いて、ランナー２５及び第１ゲート２６は、前実施例と
同様下型２２に形成されているが、第２ゲート及び第３
ゲートがそれぞれ上型２１、下型２２に股がって形成さ
れている。

【００３１】即ち、１段目及び２段目のキャビティの出
口部分では第２ゲート２７ａ及び第３ゲート２８ａとし
て上型２１に形成されており、２段目及び３段目のキャ
ビティの入口部分では第２ゲート２７ｂ及び第３ゲート
２８ｂとして下型２２に形成されている。このようなゲ
ート構造にした場合、下型２２よりリードフレームを離
型する際に、前実施例同様樹脂パッケージの両側がゲー
ト樹脂で支持されることがなく、強い応力によるパッケ
ージクラックの発生を抑えることができる。

【００３２】また、本実施例によれば、ゲートが上下交
互に設けられていた前実施例と異なり、ゲートがキャビ
ティ入口では下型に、キャビティ出口では上型に形成さ
れているため、完成される全ての半導体装置の離型状態
が同じになり、品質向上につながる。但し、本実施例に
おいては、ゲートが途中で上型２１から下型２２に移行
しているため、図２に示すように、リードフレーム１１
のゲートに対応する部分に上下方向への樹脂の通過が可
能となるスリット３０を設けておく必要がある。

【００３３】特に図示しないが、前述の実施例の構成に
加えて、各ゲートの幅を徐々に広げる、或いは各ゲート
の入口と出口の角度を異ならせる等の加工を施すことに
よって、離型時の応力を更に弱くすることが可能とな
る。

【００３４】

【効果】以上説明した本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、使用するモールド金型が多段方向におけるキャ
ビティを連結するゲートが樹脂パッケージの両側で同じ
位置に配置されることがないように構成されているた
め、離型時に樹脂パッケージの両側がゲート樹脂に支持
されることがなく、樹脂パッケージに加わる応力が極め
て小さくなる。

【００３５】従って、離型時におけるパッケージクラッ
ク及び半導体素子の損傷を容易に防止することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明するためのモールド金
型斜視図である。

【図２】半導体素子を搭載した多段多連のリードフレー
ム平面図である。

【図３】本発明におけるモールド金型にリードフレーム
をセットした状態の断面図である。

【図４】本発明における離型状態を示す断面図である。

【図５】本発明にかかる樹脂封止後のリードフレーム平
面図である。

【図６】本発明の他の実施例を説明するためのモールド
金型断面図である。

【図７】本発明で使用する多段多連リードフレーム平面
図である。

【図８】従来のモールド金型斜視図である。

【図９】従来のモールド金型にリードフレームをセット
した状態を示す断面図である。

【図１０】従来の離型状態を示す断面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横方向及び縦方向にそれぞれ連設され、
   マトリクス状に配置される複数のステージ（１２）と、
   該複数のステージ（１２）周辺部に位置する多数本のリ
   ード端子（１３）とを備えるリードフレーム（１１）の
   前記ステージ（１２）上に、半導体素子（１４）を搭載
   した後、該半導体素子（１４）の電極部とリード端子
   （１３）とを電気的に接続する工程、 前記複数のステージ（１２）に対応するキャビティ
   （３，４）をそれぞれ有する上型（１）及び下型（２）
   とからなり、樹脂注入口からランナー（５）を介して縦
   方向に連設されるキャビティ（３，４）に対して上型
   （１）と下型（２）交互に設けられるゲート（６，７，
   ８）により樹脂を導入するよう構成したモールド金型
   に、前記半導体素子（１４）を搭載したリードフレーム
   （１１）をセットする工程、 前記モールド金型の樹脂注入口より溶融する樹脂を注入
   することにより、ランナー（５）及びゲート（６，７，
   ８）を介して複数のキャビティ（３，４）内に樹脂を充
   填する工程、 前記キャビティ（３，４）内の樹脂が硬化した後、上下
   のモールド金型（１，２）を開き、半導体素子（１４）
   が樹脂封止されたリードフレーム（１１）を取り出す工
   程、 前記リードフレーム（１１）の所定部を切断すると共
   に、表面実装面を設けるための曲げ加工を施す工程を順
   次行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記モールド金型に設けられるゲート
   （２６，２７，２８）は、キャビティ（２３，２４）の
   入口部では下型（２２）に、キャビティ（２３，２４）
   の出口部では上型（２１）に形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記リードフレーム（１１）には、モー
   ルド金型のゲートに対応する部分に樹脂通過用のスリッ
   トを形成していることを特徴とする請求項２記載の半導
   体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 上型（６）と下型（７）とからなり、横
   方向及び縦方向にそれぞれ連設され、マトリクス状に配
   置される複数のキャビティ（８，９）を前記上下の金型
   （６，７）にそれぞれ備え、 樹脂注入口から注入される樹脂を前記キャビティ（８，
   ９）近傍まで導入するランナー（１０）が前記下型
   （７）に設けられ、 前記ランナー（１０）とキャビティ間、及びキャビティ
   同士間を連結するゲート（１１，１２，１３）が、下型
   （７）と上型（６）交互に設けられていること特徴とす
   るモールド金型。
5. 【請求項５】 前記モールド金型に設けられるゲート
   （２６，２７，２８）は、キャビティ（２３，２４）の
   入口部では下型（２２）に、キャビティ（２３，２４）
   の出口部では上型（２１）に形成されていることを特徴
   とする請求項４記載のモールド金型