WO2006013664A1

WO2006013664A1 - 半導体パッケージ，その製造方法及び半導体デバイス

Info

Publication number: WO2006013664A1
Application number: PCT/JP2005/008697
Authority: WO
Inventors: Hisaho Inao; Tatsuya Hirano; Katsutoshi Shimizu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-02-09
Also published as: CN100470768C; TW200620606A; JP2006049690A; US7808096B2; TWI277188B; JP4473674B2; CN101002317A; US20100320614A1; US20080132002A1

Abstract

　半導体パッケージの製造方法は、モールドによって形成された封止体のリード側方領域の一部とダムバーとを、受け台とパンチとを用いて打ち抜く工程を有している。受け台は、封止体上部の側面からできるだけ後退した部位に外側面を有し、封止体下部の側面にほぼ近い内側面を有している。受け台の上面の幅Ｗａは、封止体上部のオーバーハング量よりも小さい。リード側方領域のうち封止体上部のオーバーハング部の直下方に位置する先端領域Ｒａは、下方に向かって内側に傾斜する傾斜面Ｆａ１を有している。

Description

半導体パッケージ，その製造方法及び半導体デバイス

技術分野

[0001] 本発明は、 LSIチップ，固体撮像素子，受発光素子などを装着する，榭脂又はセラミックにより構成される半導体パッケージ，その製造方法及び半導体デバイスに関する。

背景技術

[0002] 従来より、半導体パッケージのモールド工程は、ダイキヤビティに隣接する領域で、リード及び各リード間を連結するダムバーなどを有するリードフレームをモールド金型の下型と上型との間に挟み、ダイキヤビティ内に榭脂ゃセラミックをモールドすることにより行なわれる。

[0003] その際、特許文献 1の図 3,図 4に示すように、ダムバーと封止体との間には、榭脂等が残っている。これは、モールド工程において、ダムバーはダイキヤビティカも所定距離だけ外方に位置するために、モールド金型の上型と下型とダムバーとによって囲まれる空間に、榭脂等が入り込む力もである。そして、モールド工程の終了後には、各リード間の電気的接続を断っために、各リードを連結するダムバーが切断される力残留レジン (又はセラミック）は、リードに対する接着力が弱いので、脱落しやすく、種々の不具合を引き起こすことが知られている。

[0004] そこで、例えば特許文献 1にお、ては、同公報の図 2に示すように、弾性体を設けたレジンカットダイを用いてダムバーを切断することにより、ダムバーと共に残留レジンをも落とすようにしている。

[0005] また、特許文献 2の図 1に示される方法では、ダムバーと封止体との間のリード部分を支持するダイ部分の側縁をリードの側縁よりも内側に位置させて、ダムバーの切断を行なうことにより、残留レジンの一部を残した状態にしておいて、後に弾性体などにより残留レジンの残りを除去するようにして、る。

特許文献 1 :特開平 7— 193095号公報

特許文献 2 :特開 2003— 17643号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、半導体パッケージには、封止体のリードよりも上方の部分力封止体のリードよりも下方の部分に比べて大き、， V、わゆるオーバーハング構造を有する半導体パッケージがある。

[0007] 図 13は、従来のオーバーハング構造を有する半導体パッケージを備えた光学デバイスの構造を示す断面図である。ただし、図 13の左端においては、リード間の榭脂部分を通過する断面の構造を示し、図 13の右端においては、リードを通過する断面の構造を示している。

[0008] 図 13に示すように、光学デバイスは、固体撮像素子，受発光素子， LSI等の光学チップ 101と、光学チップ 101と外部機器との信号の授受を行なうためのリード 102と、半導体チップ 101とリード 102とを接続する金属細線 107と、リード 102を封止する矩形状の封止体 103と、封止体 103の上面に取り付けられたガラス窓，ホログラム，セラミック蓋等の蓋部材 105を備えている。そして、封止体 103のうちリード 102の周囲にある部分は、リード 102の上面側に位置する封止体上部 103aと、リード 102の下面側に位置する封止体下部 103bと、封止体下部 103b及び封止体上部 103aによって挟まれ、リード間の隙間を埋めるリード側方領域 103cとに区画される。ただし、封止体上部 103a,封止体下部 103b,及びリード側方領域 103cとの間に明確な境目があるわけではなぐ封止体 103は、モールド時に流し込まれた榭脂によって一体的に形成されるものである。

[0009] また、封止体上部 103aの上面に、蓋部材 105が取り付けられ、封止体下部 103b の中央部に光学チップ 101が取り付けられている。つまり、封止体上部 103a,封止体下部 103b,リード側方領域 103c及びガラス窓 105によって囲まれる内部空間 10 6内に光学チップ 101が配置された構造となっている。

[0010] ここで、図 13の左端に示すアウターリード 102bの領域 Rdは、ダイバーが除去された部分を示す。また、図 13には現れていないが、モールド工程の終了直後には、リ一ド側方領域 103cの一部であって、封止体上部 103aよりも外側に突出した部分（残留レジン）がある。そして、ダムバーの切断時 (部分打ち抜き工程）において、モールド工程終了直後に存在していたリード側方領域 103cのうち、封止体上部 103aのオーバーハング部よりも側方に突出していた領域はダムバーと共に除去される。

[0011] しかし、リード側方領域 103cのうち封止体上部 103aの下方に位置する先端領域 R bは、除去されることなく残っているので、この先端領域 Rbがリード 102を曲げる際に脱落するおそれがある。そして、リード 102が曲げられた後、封止体下部 103bに光学チップ 101の取り付け、ワイヤボンディング、ガラス窓 105の取り付け、などの工程を経るが、その間に、先端領域 103cから脱落した破壊屑がノ¾ /ケージ体の空間 106 に入ると、光学デバイスの動作不良を引き起こすという不具合があった。たとえば、固体撮像素子の受光面に破壊屑が付着すると、画像の局所的欠落を招き、発光素子の発光面や反射ミラー面に破壊屑が付着すると、記録媒体へのレーザ光の入射が妨げられることになる。また、 CPUやメモリの LSIを搭載した半導体パッケージについても、破壊屑の付着により、信頼性の低下を招くおそれがある。

[0012] 本発明の目的は、オーバーハング型の半導体パッケージにおけるダムバー内側のモールド材料の脱落を抑制し、もって、信頼性の高い半導体パッケージ，その製造方法及び半導体デバイスを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明の第 1の半導体パッケージは、封止体のうちリード周囲の領域を、リードの下面側に位置する封止体下部と、リードの上面側に位置し、一部が封止体下部からォ一バーハングしている封止体上部と、リード間の隙間を埋めるリード側方領域とに区画し、リード側方領域の外側面を下方に向かって内側に傾斜させて、リード側方領域の封止体下部から突出した先端領域の幅を封止体上部のオーバーハング量の 1Z5

〜4Z5の範囲にしたものである。

[0014] これにより、アウターリードが曲げられる際に、シード側方領域のうちアウターリードが曲げられる領域には、ほぼ封止体が存在しない構造になっているので、破壊屑の発生が抑制され、信頼性の向上を図ることができる。

[0015] 本発明の第 2の半導体パッケージは、封止体のうちリード周囲の領域を、リードの下面側に位置する封止体下部と、リードの上面側に位置し、一部が封止体下部からォ一バーハングしている封止体上部と、リード間の隙間を埋めるリード側方領域とに区画し、リード側方領域の外側面を下方に向かって内側に傾斜させて、リード側方領域の封止体下部力突出した先端領域がアウターリードの曲げられる領域に接触して Vヽな、ようにしたものである。

[0016] これによつても、第 1の半導体パッケージと同様の作用効果が得られる。

[0017] 本発明の第 1又は第 2の半導体デバイスは、半導体チップと半導体チップを収納する半導体パッケージとを有する半導体デバイスにお、て、半導体パッケージの構造を上記第 1又は第 2の半導体パッケージの構造としたものである。

[0018] 本発明の半導体パッケージの製造方法は、モールド工程により、リード周囲の領域力リードの下面側に位置する封止体下部と、リードの上面側に位置し、一部が封止体下部からオーバーハングしている封止体上部と、リード間の隙間を埋めるリード側方領域とに区画される封止体を形成した後、封止体上部のオーバーハング量よりも小さい刃先幅を有する受け台を用いて、リード側方領域とを打ち抜くことにより、リード側方領域の封止体下部から突出した先端領域の幅を、封止体上部のオーバーハング量の 1Z5〜4Z5の範囲にする方法である。

[0019] この方法によって、上記第 1又は第 2の半導体パッケージの構造が得られる。

[0020] 打ち抜きの際に、封止体のリード側方領域側の刃先角度が 95° 以上 120° 以下の範囲にあるパンチを用いることにより、受け台に加わる荷重を低減することができ、受け台の破損などを防止することができる。

[0021] 打ち抜きの際に、刃先の平面形状が封止体のリード側方領域に接触しない部分ではダムバー側に突出した櫛歯状である受け台を用いることにより、受け台の強度を確保して、受け台の破損を防止することができる。

[0022] 本発明の第 2の半導体パッケージの製造方法は、ダムバーに接する外側面と上方に向力つて外側に傾斜する内側面とを有す凸部が設けられた下型と、下型との間でリードフレームを挟む上型とを用いて、上記を有するモールド材料により、少なくとも上記複数のリードの先端と基端との間の各部分を上記ダムバーよりも先端側でモールドする方法である。

[0023] この方法によっても、上記第 1又は第 2の半導体パッケージの構造が得られる。

発明の効果 [0024] 本発明の半導体パッケージ，その製造方法及び半導体デバイスにより、モールド材料の破壊屑による不良の少な、，信頼性の高、半導体パッケージ又は半導体デバイスが得られる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る半導体デバイスの構造を示す断面図である。

[図 2]図 2 (a) , (b)は、第 1の実施形態におけるモールド工程が終了した時点における半導体パッケージの構造を示す斜視図及び断面図である。

[図 3]図 3 (a) , (b)は、第 1の実施形態の部分打ち抜き工程で形成された個々の半導体パッケージの斜視図及び断面図である。

[図 4]図 4は、第 1の実施形態におけるリードベンド工程が終了した時点における半導体パッケージのみを抜き出して示す断面図である。

[図 5]図 5 (a) , (b)は、それぞれ順に、従来の部分打ち抜き工程において使用される受け台及びパンチの構造、第 1の実施形態の部分打ち抜き工程において使用される受け台及びパンチの構造を示す部分断面図である。

[図 6]図 6 (a)〜(d)は、それぞれ順に、従来の製造工程における半導体パッケージの部分断面図，リードベンド前の部分裏面図，リードベンド後の部分斜視図，リードべンド後の部分裏面図であり、（e)〜(h)は、それぞれ順に、第 1の実施形態の製造ェ程における半導体パッケージの部分断面図，リードベンド前の部分裏面図，リードべンド後の部分斜視図，リードベンド後の部分裏面図である。

[図 7]図 7は、第 1の実施形態における封止体のリード側方領域の先端領域下面の幅の適正範囲を説明するための部分断面図である。

[図 8]図 8は、第 1の実施形態におけるパンチの榭脂側刃先角度に対する切断荷重の変化を示す図である。

[図 9]図 9 (a) , (b)は、受け台の刃先の平面形状とリードフレームの形状との関係を説明するための封止体，ダイ及び受け台の部分断面図、及び受け台の平面図である

[図 10]図 10 (a) , (b)は、従来の部分打ち抜き工程で使用される受け台及びダイと封止体との位置関係を示す平面図、及びリード側方領域落下時の状態を示す Xb-Xb 線における断面図であり、 (c) , (d)は、第 1の実施形態の部分打ち抜き工程で使用される受け台及びダイと封止体との位置関係を示す平面図、及びリード側方領域落下時の状態を示す Xd-Xd線における断面図である。

[図 11]図 11 (a) , (b)は、第 2の実施形態におけるモールド金型の下型のダイキヤビティ付近の構造のみを抜き出して示す斜視図、及び平面図である。

[図 12]図 12 (a) , (b)は、第 2の実施形態におけるモールド工程におけるモールド金型及びリードフレームの位置関係を示す部分断面図、及びモールド工程終了直後における封止体の構造を示す部分断面図である。

[図 13]図 13は、従来のオーバーハング構造を有する半導体パッケージを備えた光学デバイスの構造を示す断面図である。

符号の説明

1 半導体デバイス

2 半導体パッケ一

11 半導体チップ

12 リード

12aゝ 20a インナーリ、

12bゝ 20b アウターリ、

13 封止体

13a 封止体上部

13b 封止体下部

13c リード側方領域

15 蓋部材

16 内部空間

17 金属細線

20 リードフレーム

20c ダムノー

30 台 30a 凸部

30b 凹部

31 パンチ

32 ダイ

50 下型

51 ダムブロック

51a 内側面

51b 外側面

52 上型

55 ダイキヤビティ

Fal 傾斜面

Fa2 下面

Ra 先端領域

発明を実施するための最良の形態

(第 1の実施形態）

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る半導体デバイス 1の構造を示す断面図である。ただし、図 1の左端においては、リード間の榭脂部分を通過する断面の構造を示し、図 1の右端においては、リードを通過する断面の構造を示している。同図に示すように、半導体デバイス 1は、固体撮像素子，受発光素子， LSI等の半導体チップ 11と、半導体チップ 11と外部機器との信号の授受を行なうためのリード 12と、半導体チップ 11とリード 12とを接続する電気的接続部材である金属細線 17と、リード 12を封止する矩形状の封止体 13と、封止体 13の上面に取り付けられたガラス窓，ホログラム，セラミック蓋等の蓋部材 15を備えている。そして、封止体 13のうちリード 12の周囲にある部分 (具体的には、 2つの辺領域）は、リード 12の上面側に位置する封止体上部 13aと、リード 12の下面側に位置する封止体下部 13bと、封止体下部 13b及び封止体上部 13aによって挟まれ、リード間の隙間を埋めるリード側方領域 13cとに区画される。ただし、封止体上部 13a,封止体下部 13b,及びリード側方領域 13cとの間に明確な境目があるわけではなぐ封止体 13は、モールド時に流し込まれた榭脂によって一体的に形成されるものである。また、リード 12が形成されていない辺では、リード側方領域は存在せず、封止体上部と封止体下部とに区画する必要もない。

[0028] また、封止体上部 13aの上面に蓋部材 15が取り付けられ、封止体下部 13bの中央部に半導体チップ 11が取り付けられている。つまり、封止体上部 13a,封止体下部 1 3b及び蓋部材 15によって囲まれる内部空間 16内に半導体チップ 11が配置された構造となっている。

[0029] また、リード 12のうち封止体 13によって封止されている部分及び内部空間 16内で露出している部分はインナーリード 12aと呼称され、リード 12のうち封止体 13よりも外方に突き出た部分はアウターリード 12bと呼称される。

[0030] 本実施形態においては、リード 12,封止体上部 13a,封止体下部 13b及びリード側方領域 13cにより、半導体パッケージ 2が構成され、この半導体パッケージ 2に，半導体チップ 11,金属細線 17及び蓋部材 15を取り付けることにより、半導体デバイス 1が構成される。

[0031] ここで、図 1の左端に示すアウターリード 12bの領域 Rdは、ダムバーが除去された部分を示す。また、図 1には現れていないが、モールド工程の終了直後には、リード側方領域 13cの一部であって、封止体上部 13aよりも外側に突出した部分がある。

[0032] そして、本実施形態においては、従来のパッケージ体とは異なり、ダムバーの切断時 (部分打ち抜き工程）において、モールド工程終了直後に存在していたリード側方領域 13cのうち、封止体上部 13aのオーバーハング部よりも側方に突出していた領域だけでなく、封止体上部 13aのオーバーハング部の直下方に位置する部分の一部もダムバーと共に除去されており、その結果、リード側方領域 13cの先端領域 Raの側面は下方に向力つて内側に入り込むように大きく傾斜した傾斜面 Falとなっている。

[0033] 次に、本発明の実施形態に係る榭脂モールドを利用した半導体パッケージの製造工程について説明する。

[0034] 図 2 (a) , (b)は、モールド工程が終了した時点における半導体パッケージの構造を示す斜視図及び断面図である。図 2 (b)のうち左端はリードを通過しない断面を示し、図 2 (b)の右端はリードを通過する断面を示している。なお、図 2 (a)と図 2 (b)の縮尺は同じではない。図 2 (a) , (b)に示すように、リードフレーム 20がモールド榭脂からなる封止体上部 13aと封止体下部 13bとの間に封止されている。ただし、すでに説明したように、封止体上部 13aと封止体下部 13bとの間に明確な境目があるわけではなぐ封止体 13は、モールド時に流し込まれた榭脂によって一体的に形成されるものである。

[0035] リードフレーム 20においては、ダムバー 20cよりも内側のリードがインナーリード 20a と呼称され、ダムバー 20cよりも外側のリードがアウターリード 20bと呼称されて!、る。そして、インナーリード 20aのうち封止体下部 13bから側方に突出した部分とダムバ一 20cとの間に封止体 13のリード側方領域 13cが存在している。リードフレーム 20には、多数の封止体形成領域が多数設けられている。また、封止体下部 13bの内側において、インナーリード 20aの端部の上面が露出しており、この露出している部分にヮィャボンディングが行なわれることになる。

[0036] 次に、図 2に示す構造体力もダムバー 20c及びリード側方領域 13cの一部を打ち抜部分打ち抜き工程)。この工程では、図 10 (b) , (c)に示すような受け台 30,パンチ 31及びダイ 32を用いる。

[0037] その後、ワイヤボンディング又はワイヤボンディングと蓋部材の取り付けとを行なつてから、アウターリードの先端をリードフレーム本体力切り離すとともに、リードが設けられていない封止体の側面に沿ってリードフレームを切断することにより、個々の半導体パッケージをリードフレーム力も分離する (最終打ち抜き工程)。

[0038] 図 3 (a) , (b)は、部分打ち抜き工程で形成された個々の半導体パッケージの斜視図及び断面図である。図 3 (b)のうち左端はリードを通過しない断面を示し、図 3 (b) の右端はリードを通過する断面を示している。なお、図 3 (a)と図 3 (b)の縮尺は同じではない。部分打ち抜き工程では、リード側方領域 13cと共にダムバー 20cを除去して、各リードを互いに分離独立させる。

[0039] 個々の半導体パッケージにおいては、リード 12のうち、封止体 13に埋め込まれた部分及び封止体 13よりも内側の部分力ンナーリード 12aと呼称され、封止体 13から外側につきだした部分がアウターリード 12bと呼称されている。つまり、ダムバーはなくなっているので、アウターリード 12bとインナーリード 12aとの境目は、リードフレームにおける境目とは異なっている。また、後述するように、図 2 (a) , (b)に示す封止体下部 13bのリード側方領域 13cをパンチの刃先と受け台の刃先との間で斜めに剪断することにより、リード側方領域 13cのうち、封止体上部 13aよりも外方に突出した部分と封止体上部 13aのオーバーハング部の直下方にある部分の一部とを除去する。したがって、アウターリード 12b間に挟まれる封止体下部 13bの先端領域 Raの側面は、下方に向力つて内側に傾斜した傾斜面 Falとなっている。

[0040] その後、アウターリード 12bは下方に曲げられ、半導体パッケージ 2の母基板に実装できる形状に仕上げられる（リードベンド工程)。

[0041] 図 4は、リードベンド工程が終了した時点における半導体パッケージのみを抜き出して示す断面図である。図 4のうち左端はリードを通過しない断面を示し、図 4の右端はリードを通過する断面を示している。

[0042] このとき、本実施形態においては、後述するように、受け台の幅の調整により、リード側方領域の一部である封止体下部 13bの先端領域 Raがアウターリード 12b間において斜めに剪断され、アウターリード 12bの曲がる部分の側方にはリード側方領域がほとんど存在してヽな、ので、リードベンド工程におけるリード側方領域の破壊屑の発生を抑制することができ、破壊屑による半導体デバイスの信頼性の悪化を防止することができる。例えば、破壊屑が固体撮像素子の受光面に付着することによる画像信号の局所的欠落や、破壊屑が発光素子の発光面や反射ミラー面に付着することによる記録面への入射信号の欠落などを防止することができる。また、製造工程で用いられる機器類に付着することによって、他の半導体パッケージの各部に破壊屑が付着するのを防止することができる。

[0043] 本実施形態の工程では、リードベンド工程を行なう前に、固体撮像素子，受発光素子， LSIなどの半導体チップ 11を封止体下部 13bの凹部底面に設置し、金属細線 1 7によって、半導体チップ 11の一部（電極パッド）と、インナーリード 12aとを接続する（ワイヤボンディング工程)。その後、上述のリードベンド工程を行なってから、封止体上部 13aの上面に、蓋部材 15を接着剤により固着させることにより、図 1に示す半導体デバイスが形成される。

[0044] ただし、半導体チップ 11を封止体下部 13bに装着する前に、リードベンド工程を行なって、図 4に示す半導体パッケージを形成してもよ、。 [0045] また、蓋部材 15を取り付けてから、リードベンド工程を行なうこともある。この場合でも、破壊屑が製造工程に用いる機器類に飛び散ると、他の半導体パッケージに蓋部材を装着する前に、破壊屑が侵入するので、本発明を適用することにより、信頼性の向上を図ることができる。

[0046] 従来の部分打ち抜きと本実施形態の部分打ち抜きとの比較

図 5 (a) , (b)は、それぞれ順に、従来の部分打ち抜き工程において使用される受け台及びパンチの構造、本実施形態の部分打ち抜き工程において使用される受け台及びパンチの構造を示す部分断面図である。

[0047] 図 5 (a)に示すように、従来の部分打ち抜き工程において使用される受け台 130は、パンチ 131に対する一般に部分打ち抜き工程で必要とされるクリアランスは有しているものの、封止体上部 103aの側面にほぼ近い位置に外側面を有し、封止体下部 103bの側面にほぼ近!、位置に内側面を有して、た (ダイの表示省略)。したがって、受け台 130の上面の幅 Wbは封止体上部 103aのオーバーハング量に近い値を有していたことになる。このような受け台 130とパンチ 131とを用いた部分打ち抜き工程では、リード側方領域 103cの剪断面は、ほとんど垂直方向にそって形成されるので、リ一ド側方領域 103cのうち除去される部分は、ほとんど封止体上部 103aよりも外側に突出した部分だけである。その結果、封止体下部 103bのうち封止体上部 103aのォ一バーハング部の直下方にある先端領域 Rbは、ほとんどそのまま残っている。

[0048] それに対し、図 5 (b)に示すように、本実施形態において使用される受け台 30は、封止体上部 13aの側面力もできるだけ後退した部位に外側面を有し、封止体下部 1 3bの側面にほぼ近い内側面を有している。したがって、受け台 30の上面の幅 Waは、封止体上部 13aのオーバーハング量よりも大幅に小さい値を有している。このような受け台 30,パンチ 31及びダイ 32を用いた部分打ち抜き工程では、リード側方領域 1 3cの剪断面は、封止体上部 13aの外側面の下端部とパンチ 31の刃先との間で斜め方向に形成されるので、リード側方領域 13cのうち封止体上部 13aのオーバーハング部の直下方に位置する先端領域 Raは、下方に向力つて内側に傾斜する傾斜面 Fal を有している。

[0049] 本実施形態においては、図 5 (b)に示すように、先端面が側面に直交する方向から傾いていて、榭脂側刃先角度 αが 90° よりも大きいパンチ 31を用いている力本発明の基本的な効果を発揮するためには、パンチの榭脂側刃先角度が 90° であってもよい。ただし、榭脂側刃先角度 αが 90° よりも大きいパンチ 31を用いることにより、ダムバー 20cやリード側方領域 13cを切断する際に同時に印加される負荷を軽減することがでさる。

[0050] 図 6 (a)〜 (d)は、それぞれ順に、従来の製造工程における半導体パッケージの部分断面図，リードベンド前の部分裏面図，リードベンド後の部分斜視図，リードベンド後の部分裏面図であり、図 6 (e)〜(h)は、それぞれ順に、本実施形態の製造工程における半導体パッケージの部分断面図，リードベンド前の部分裏面図，リードベンド後の部分斜視図，リードベンド後の部分裏面図である。

[0051] 図 6 (a) , (b)に示す従来の製造工程における先端領域 Rbの下面 Fbの幅と、図 6 ( e) , (f)に示す本実施形態の製造工程における先端領域 Raの下面 Fa2の幅とを比ベると、 Fa2く Fbであることがわかる。図 6 (c) , (d)に示すように、従来の製造工程においては、リードベンド工程において先端領域 Rbの一部が破壊されており、破壊屑と、破壊により生じた傾斜面 Cbとが示されている。それに対し、図 6 (g) , (h)に示すように、本実施形態の製造工程においては、リードベンド工程を経た後も先端領域 Ra の破壊は生ぜず、傾斜面 Fal,下面 Fa2は部分打ち抜き工程において形成された剪断面のままである。

[0052] 一先端領域 Raの下面 Fa2の幅 Bの適正範囲

図 7は、先端領域 Raの下面 Fa2の幅 Bの適正範囲を説明するための部分断面図である。以下、図 7を参照しながら、図 5 (b)に示す先端領域 Raの下面 Fa2の幅 Bの適正範囲について説明する。

[0053] リードベンド工程における榭脂等の破壊屑の発生を防止するためには、先端領域 R aの下面 Fa2の先端がアウターリード 12bの曲げ開始部よりも内側に位置していればよい。アウターリード 12bの内側の曲率半径 Rは、通常スプリングバックを最小限にするために 0. lmm〜0. 3mmにするのが一般的である。また、アウターリード 12bの厚みによっては、小さな曲率半径で無理に曲げると、アウターリード 12bの外側表面付近の層にクラックが発生してしまう。これらを防止しながら、リードベンド工程において破壊屑を生じさせないための下面 Fa2の幅 Bの寸法を計算する。

[0054] まず、前提条件として、

オーバーハング量 A : 0. 4mm

リードの厚み： 0. 15mm〜0. 25mm

内側の曲率半径 R: 0. lmm〜0. 3mm

を想定する。この前提のもとに幅 Bの適正範囲を計算する。

1)先端領域 Raの下面 Fa2の幅 Bの最長値

曲率半径 R: 0. lmm

リード厚：0. 15mm

で計算する。

[0055] 下面 Fa2の曲げ開始位置は、設計上、

2 π R- (1/8) =0. 0785mm

だけオーバーハング位置より内側に入るので、下面 Fa2の幅 Bは、

B=0. 4-0. 0785 = 0. 3215mm

となる。

2)先端領域 Raの下面 Fa2の幅 Bの最短値

曲率半径 R: 0. 3mm

リード厚：0. 25mm

で計算すると、

下面 Fa2の曲げ開始位置は、

2 π Κ· (1/8) =0. 2355mm

だけオーバーハング位置より内側に入る。よって、下面 Fa2の幅 Bは、

B=0. 4-0. 2355 = 0. 1645mm

となる。この値に 0. 05mmの金型ズレ量（工程上のばらつき）を加味すると、 Bの最短値は 0. 1145mmとなる。

[0056] 以上の計算から、先端領域 Raの下面 Fa2の幅 Bは、オーバーハング量 Aに対して最大で 80%、最小で 28%となる。つまり、幅 Bの適正範囲は、

(1/5)A≤B≤ (4Z5)Aである。 [0057] 受け台の刃先の破損などの防止対策

上述のように、先端領域 Raの下面 Fa2の幅 Bの最短値が 0. 1145mmである場合、図 5 (b)に示す受け台 30の刃先幅 Waは、約 0. 1mmとする必要がある。ところで、受け台 30の刃先幅 Bを 0. 1mmの厚さまで薄くすると、受け台 30の刃先の機械強度が低下して、部分打ち抜き工程で破損するおそれがある。もちろん、切断速度の低減や、一度に打ち抜くダムバー及びリード側方領域の個数を少なくするなどによって、部分打ち抜き工程で刃先に加わる荷重を低減することは可能であるが、その場合には、製造効率が悪化し、ひいては製造コストを低下させることになる。

[0058] 製造効率を高く維持しつつ、受け台 30の刃先の破損を防止するための対策としては、パンチの榭脂側刃先角度の工夫による切断時の荷重の低減と、受け台の刃先面の平面形状の工夫による刃先強度の強化とがある。

1.パンチの榭脂側刃先角度

パンチ 31の榭脂側刃先角度ほぼ 90° に設定されている場合には、パンチ 31の先端面全体に同時に負荷が加わるために切断負荷が大きぐ受け台 30に対して大きな切断負荷による曲げモーメントが加わると、受け台 30の破損を招くおそれがある。

[0059] それに対し、本実施形態の製造方法を用いた場合、パンチ 31の榭脂側刃先角度 αを 90° よりも大きくして、リードフレームにパンチ 31の刃先を外側から食い込ませて徐々に切断することにより、瞬間的なパンチ 31とリードフレームの接触面積を小さくすることができるので、切断負荷を大幅に低減することができる。

[0060] 図 8は、パンチの榭脂側刃先角度に対する切断荷重の変化を示す図である。同図に示すように、パンチの榭脂側刃先角度が 95° 以上の範囲にある場合に、荷重を低減することができる。同図には示されていないが、 95° 以上 120° 以下の範囲で切断荷重を低減しうる効果があることが確認されている。さらに、量産を考慮すると、榭脂側刃先角度は 95° 以上 102° 以下の範囲にある場合に、歩留まりが特に高いという、より好ましい結果が得られた。

[0061] また、工程上、パンチ 31の位置が 0. 1mm程度ばらつくことにより、パンチ 31と封止体上部 13aとの間に多少の隙間ができても、パンチ 31の刃先が最初にダムバー 2 Ocに接触した時点で、図 5 (b)に示すようなダムバー 20cとリード側方領域 13cとが下向きに曲げられる作用によって、封止体上部 13aの外側面の下端部と受け台 30の刃先との間に剪断面が形成される。したがって、後に破壊屑となるような切り残し部分の発生を確実に防止することができる。本実施形態のごとぐ受け台 30の刃先とパンチ 31の刃先との間隔が大きい場合においても、切断の際に安定した剪断面を両刃先間に形成することができる利点がある。

[0062] そして、このように切断荷重を半減させることにより、受け台 30の先端部の幅 Waを従来の受け台 130の先端部の幅 Wbも半減させることが可能になる。

2.受け台の刃先の平面形状

図 9 (a) , (b)は、受け台の刃先の平面形状とリードフレームの形状との関係を説明するための封止体，ダイ及び受け台の部分断面図、及び受け台の平面図である。

[0063] 図 9 (b)に示すように、受け台 30の刃先は、リードフレームのインナーリード 20aに接触する領域では凸部 30aとなっており、リード側方領域 13cと接触する領域では凹部 30bとなっている。つまり、受け台 30の刃先は櫛歯状の平面形状を有している。そして、凹部 30bにおける刃先幅は 0. 1mm程度であり、凸部 30aにおける刃先幅は 0 . 2mm以上である。なお、受け台 30の凸部 30aの外側面と第 32の外側面とは接触している。

[0064] このような構造により、ダムバー 20cとリード側方領域 13cとにより受け台 30の刃先に曲げモーメントが作用しても、受け台 30の曲げモーメントに抗する強度を高く維持することができる。したがって、図 5 (a)に示す刃先幅 Wa (凹部 30bの刃先幅）を 0. 1 mmとして、破壊屑の発生を防止するための部分打ち抜き工程を行ないつつ、受け台 30の強度を確保して、部分打ち抜き工程における受け台 30の破損を防止することができる。

[0065] また、量産化へ結びつけたこの形状を用いることにより、受け台 30を耐磨耗性に優れる超硬合金材料を用いて構成することができた。すなわち、超硬合金材料は硬く耐摩耗性に優れる反面、脆く欠け易い性質を持っており、機械的負荷がかかる部分に適用するには、ある程度の厚みを要する。したがって、図 9 (b)に示す構造にすることにより、耐磨耗が向上するので、初期の切断寸法の経時変化の安定と部品のライフサイクルを伸ばすことができる。 [0066] その他の特徴部分

図 10 (a) , (b)は、従来の部分打ち抜き工程で使用される受け台及びダイと封止体との位置関係を示す平面図、及びリード側方領域落下時の状態を示す Xb-Xb線における断面図であり、図 10 (c) , (d)は、本実施形態の部分打ち抜き工程で使用される受け台及びダイと封止体との位置関係を示す平面図、及びリード側方領域落下時の状態を示す Xd-Xd線における断面図である。

[0067] 図 10 (a) , (b)に示すように、従来用いていたダイ 132のアウターリード 120bやダムバー 120cを支持している刃先部分の間隔は、約 0. 69mmであるのに対し、パンチ 1 31の幅は 0. 67mmであったので、このようなダイ 132の構造の場合、リード側方領域 103cがダイ 132の間で詰まりやすぐ自然落下がスムーズに行われないおそれがある。

[0068] それに対し、図 10 (c)に示すように、本実施形態のダイ 32は、リード側方領域 13c の下方において、幅が 0. 60mm力 0. 54mmに低減されている。本実施形態のダィ 32においては、ダイ 32のアウターリード 20bやダムバー 20cを支持している刃先部分の間隔は、広い所では約 0. 73mmで、パンチ 31の幅は 0. 69mmである。したがつて、図 10 (d)に示すように、本実施形態のダイ 32の構造の場合、リード側方領域 1 3cがダイ 32の間に詰まることはほとんどなぐ自然落下がスムーズに行われる。

[0069] また、リード側方領域 13cの落下した部分の側方における榭脂などのノリの発生を抑帘 Uすることができる。

[0070] (第 2の実施形態）

本実施形態においては、部分打ち抜き工程におけるリード側方領域の除去に関する工夫ではなく、モールド時におけるモールド金型の構造の工夫による破壊屑の防止対策について説明する。

[0071] 図 11 (a) , (b)は、第 2の実施形態におけるモールド金型の下型のダイキヤビティ付近の構造のみを抜き出して示す斜視図、及び平面図である。

[0072] 図 11 (a) , (b)に示すように、モールド金型の下型 50のダイキヤビティ 55の側方には、リードフレームのインナーリード及びダムバーで囲まれる領域を埋めるためのダムブロック 51が設けられている。そして、このダムブロック 51の内側面 51aは、第 1の実施形態において説明した封止体下部 13bの先端領域 Raの傾斜面 Faに対応して傾斜している。

[0073] 図 12 (a) , (b)は、モールド工程におけるモールド金型及びリードフレームの位置関係を示す部分断面図、及びモールド工程終了直後における封止体の構造を示す部分断面図である。

[0074] 図 12 (a)に示すように、リードフレーム 20を下型 50と上型 52との間に挟んで、下型 50のダムブロック 51の外側面 51bをリードフレームのダムバー 20cに接触させ、ダムブロック 51の内側面 51aの上端を上型 52の内側面の下端部にほぼ一致させた状態で、榭脂ゃセラミックのモールドを行なう。

[0075] 本実施形態では、下型 50のダムブロック 51の形状は、幅方向の寸法はリード間の寸法に対し、 0. 06mm以上狭い寸法を設定する。また、ダムブロック 51の上面の長さは、図 11 (b)に示す封止体上部 13aの外側面からダムバー 20cの内側面までの寸法に対し一 0. 06mmの長さに設定する。さらに、ダムブロック 51の下面の長さは、ダムバー 20cの内側面から封止体上部 13aのオーバーハング量の 4Z5だけ内側に入り込んだ部位までの寸法とする。ダムブロック 51の高さは、リードフレーム 20の厚みのマイナス公差値を設定値とする。

[0076] 図 12 (b)に示すように、モールド工程終了後における封止体 13の封止体下部 13b の先端領域 Raには、ダムブロック 51の内側面 51aに対応する傾斜面 Falが形成されるとともに、第 1の実施形態において受け台の刃先で受けていた部分に対応する平坦な下面 Fa2が形成される。つまり、第 1の実施形態における部分打ち抜き工程によって、リード側方領域を除去したときの構造と同じ構造が得られる。

[0077] 本実施形態においては、封止体の構造として、第 1の実施形態における部分打ち抜き工程によって、リード側方領域を除去したときの構造と同じ構造が得られる。したがって、レジンやセラミックの破壊屑による不具合を防止することができる。

[0078] そして、部分打ち抜き工程では、榭脂ゃセラミックの切断厚みを薄くすることができるため、受け台の刃先のライフ延長が実現できる。また、部分打ち抜き工程における刃先に加わる負荷が低減できるため、パッケージ欠けの発生を抑えることが可能となる。 [0079] 上記各実施形態では、封止体が容器状であって内部空間を有するタイプのものについて説明したが、本発明の半導体デバイスは、内部空間がなぐ半導体チップや金属細線の周囲もモールド材料によって満たされるタイプのものにも適用することができる。カゝかる場合にも、破壊屑が製造工程の機器類に付着することによって、半導体デバイスの製造工程で破壊屑による種々の不良を引き起こすことがあるが、本発明を適用することにより、力かる不良を低減することができる。

産業上の利用可能性

[0080] 本発明の半導体パッケージ，その製造方法及び半導体デバイスは、固体撮像素子ゃ受発光素子，メモリ，ロジック等の LSIを搭載した半導体デバイス又はその製造方法として利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 半導体チップと外部機器との間で信号を授受するための複数のリードと、少なくとも上記複数のリードの各一部を封止する封止体とを有する半導体パッケージにおいて上記封止体のうち上記各リード周囲の領域は、

上記各リードの下面側に位置する封止体下部と、

上記各リードの上面側に位置し、一部が上記封止体下部よりも外側にオーバーハングしている封止体上部と、

上記封止体下部と封止体上部との間に設けられ、上記各リード間の隙間を埋めるリ一ド側方領域とに区画され、

上記各リードは、上記封止体の外側に突出したアウターリードと、上記封止体内に埋設されたインナーリードとを有し、

上記リード側方領域の外側面は、上記封止体上部の外側面の最下部から下方に向力つて内側に傾斜しており、

上記リード側方領域の上記封止体下部から突出した先端領域の幅は、上記封止体上部のオーバーハング量の 1Z5以上 4Z5以下の範囲にある，半導体パッケージ。

[2] 半導体チップと外部機器との間で信号を授受するための複数のリードと、少なくとも上記複数のリードの各一部を封止する封止体とを有する半導体パッケージにおいて上記封止体のうち上記各リード周囲の領域は、

上記各リードの下面側に位置する封止体下部と、

上記リード側方領域の封止体下部から突出した先端領域は、上記アウターリードの曲げられる領域には接触してヽなヽ，半導体パッケージ。

[3] 半導体チップと、半導体チップと外部機器との間で信号を授受するための複数のリードと、上記半導体デバイスの一部と上記各リードとを電気的に接続する接続部材と、少なくとも上記複数のリードの各一部を封止する封止体とを有する半導体デバイスにおいて、

上記封止体のうち上記各リード周囲の領域は、

上記各リードの下面側に位置する封止体下部と、

上記封止体下部と封止体上部との間に設けられ、上記リード間の隙間を埋めるリード側方領域とに区画され、

上記各リードは、上記封止体の外側に突出し先端部が曲げられたアウターリードと、上記封止体内に埋設されたインナーリードとを有し、

[4] 半導体チップと、半導体チップと外部機器との間で信号を授受するための複数のリードと、上記半導体デバイスの一部と上記各リードとを電気的に接続する接続部材と、少なくとも上記複数のリードの各一部を封止する封止体とを有する半導体デバイスにおいて、

上記封止体のうち上記各リード周囲の領域は、

上記各リードの下面側に位置する封止体下部と、

上記リード側方領域の上記封止体下部から突出した先端領域は、上記アウターリードの曲げられた領域には接触してヽな、，半導体パッケージ。

[5] フレーム本体と、基端がフレーム本体に接続され先端が半導体チップ設置領域に対畤する複数のリードと、上記複数のリードを上記基端と先端との間の部位で互いに接続するダムバーとを有するリードフレームを準備する工程 (a)と、

モールド材料により、少なくとも上記複数のリードの先端と基端との間の各部分を上記ダムバーよりも先端側でモールドして、上記各リード周囲の領域が、上記各リードの下面側に位置する封止体下部と、上記各リードの上面側に位置して、一部が上記封止体下部よりも外側にオーバーハングしている封止体上部と、上各記リード間の隙間を埋めるリード側方領域とに区画される封止体を形成する工程 (b)と、

上記封止体上部のオーバーハング量よりも小さい刃先幅を有する受け台と、上記リードの上記封止体よりも外側の部分を支持するダイと、上記ダムバー及び上記封止体の上記リード側方領域の上方に配置されるパンチとを用いて、上記ダムバーと上記リード側方領域とを打ち抜くことにより、上記リード側方領域の上記封止体下部から突出した先端領域の幅を、上記封止体上部のオーバーハング量の 1Z5以上 4Z5 以下の範囲にする工程 (c)と

を含む半導体パッケージの製造方法。

[6] 請求項 5に記載の半導体パッケージの製造方法にぉ、て、

上記工程 (c)では、上記パンチとして、上記封止体の上記リード側方領域側の刃先角度が 95° 以上 120° 以下の範囲にあるパンチを用いる，半導体パッケージの製造方法。

[7] 請求項 5に記載の半導体パッケージの製造方法にぉ、て、

上記工程 (c)では、上記受け台として、刃先の平面形状が上記封止体の上記リード側方領域に接触しない部分では上記ダムバー側に突出した櫛歯状である受け台を用いる，半導体パッケージの製造方法。

フレーム本体と、基端がフレーム本体に接続され先端が半導体チップ設置領域に対畤する複数のリードと、上記複数のリードを上記基端と先端との間の部位で互いに接続するダムバーとを有するリードフレームを準備する工程 (a)と、

上記ダムバーに接する外側面と上方に向力つて外側に傾斜する内側面とを有する凸部が設けられた下型と、該下型との間で上記リードフレームを挟む上型とを用いて、モールド材料により、少なくとも上記複数のリードの先端と基端との間の各部分を上記ダムバーよりも先端側でモールドする工程 (b)と、

上記リードの上記封止体よりも外側の部分を支持するダイと、上記ダムバー及び上記封止体の上記リード側方領域の上方に配置されるパンチとを用いて、上記ダムバ一を打ち抜く工程 (c)とを含み、

上記工程 (c)では、上記リード周囲の領域が、上記各リードの下面側に位置する封止体下部と、上記各リードの上面側に位置し、一部が上記封止体下部よりも外側にオーバーハングして、る封止体上部と、上記封止体上部のオーバーハング部の下方において各リード間の隙間を埋めるとともに、外側面が上記封止体上部の外側面の下端部力下方に向力つて内側に傾斜するリード側方領域とに区画される封止体を形成する，半導体パッケージの製造方法。