JPH0513477A - 樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂封止型半導体装置の薄形化、及び製造コ
ストの低減を図る。 【構成】 樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
リードフレーム４０に形成される素子搭載領域４５に半
導体素子５１を固定する際、加熱された素子搭載領域４
５に熱可塑性樹脂５０Ａにより絶縁膜５０を形成する。
熱可塑性樹脂５０Ａは、その溶融状態で素子搭載領域４
５に被着して絶縁膜５０を薄膜化するように働き、半導
体素子５１を固定する。素子搭載領域４５に、大容量，
多機能の半導体素子５１を搭載しても半導体素子５１と
リード部４４とが絶縁されているので、半導体素子５１
の正常な動作が保証され、強度を損なわずに半導体装置
全体を小型，薄形化にできる。また、熱可塑性樹脂５０
Ａをブロック状に形成して用いれば、再現性よく絶縁膜
５０が形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣカード等に用いら
れる樹脂封止型半導体装置の製造方法、特にその薄型化
を図った樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、腕時計やカメラ、ゲーム用カ
ートリッジ等に用いられる半導体装置は、厚さ０．５〜
２ｍｍ程度の極く薄型のパッケージ構造が要求される。

【０００３】近年、このような要求から、パッケージの
表面に端子を露出し樹脂封止された半導体装置が開発さ
れている。このような半導体装置を、特に、薄型構造の
ＩＣカードに用いるように試みられている。

【０００４】この種の半導体装置としては、例えば、特
開昭６３−１８８９６４号公報に記載されるようなもの
があった。以下、その構成を図を用いて説明する。

【０００５】図２（ａ）は従来の半導体装置の構造を示
す断面図、及び図２（ｂ）はその平面図である。

【０００６】この半導体装置は、素子搭載部１３及び複
数のリード部１４が平面配置されたリードフレーム１０
を有している。素子搭載部１３及び各リード部１４に
は、例えば凹状に素子搭載領域１５が形成され、その素
子搭載領域１５にポリイミドフィルム等からなる絶縁膜
２０が貼り付けられている。この絶縁膜２０上にエポキ
シ樹脂等により半導体素子２１が接着され、その半導体
素子２１の端子２１ａと各リード部１４がそれぞれＡｕ
ワイヤ等の金属細線２２により配線接続されている。そ
して、素子搭載部１３及び各リード部１４を露出して絶
縁膜２０、半導体素子２１、及び金属細線２２がエポキ
シ樹脂等からなる封止樹脂２３により被覆されている。

【０００７】この半導体装置の製造方法を、図３及び図
４を参照しつつ説明する。

【０００８】図３及び図４の（ａ）〜（ｄ）は従来の半
導体装置の製造方法を示す図であり、図３（ａ）は図２
のリードフレームの平面図、図３（ｂ）はダイボンディ
ング後のリードフレームの平面図、図４（ｃ）はモール
ド成形装置とリードフレームの取り合い断面図、及び図
４（ｄ）は樹脂封止後のリードフレームの平面図であ
る。

【０００９】リードフレーム１０は、図３（ａ）に示す
ように、素子搭載部１３及び各リード部１４に、例えば
ハーフエッチングやエンドミル等により凹状の素子搭載
領域１５が形成されている。

【００１０】図３（ｂ）に示すように、この素子搭載領
域１５上に、ポリイミドフィルム等からなる絶縁膜２０
を貼り付け、この絶縁膜２０上にエポキシ樹脂等により
半導体素子２１を接着する。そのうえで半導体素子２１
の端子２１ａと各リード部１４とをそれぞれＡｕワイヤ
等の金属細線２２により配線接続する。

【００１１】その後、図４（ｃ）に示すように、リード
フレーム１０をモールド成形装置の上型３１のキャビテ
ィ３１ａと下型３２の間にセットし、型締めを行い、所
定の注入孔からエポキシ樹脂等の樹脂を充填すれば、図
４（ｄ）に示すように、絶縁膜２０、半導体素子２１、
及び金属細線２２が封止樹脂２３によって完全に被覆さ
れたリードフレーム１０が得られる。

【００１２】モールド成形装置からリードフレーム１０
を取り出し、プレスカッティング装置等により、個片分
離を行えば、素子搭載部１３及び各リード部１４が表面
に露出した所定のパッケージサイズの半導体装置が完成
する。

【００１３】この半導体装置では、素子搭載部１３を大
きくはみでるような大きい面積の大容量，多機能の半導
体素子２１を搭載しても、絶縁膜２０によって半導体素
子２１と各リード部１４とに電気的導通はなく、機能障
害等が生ぜず、所定のＩＣカード等に組み込まれて正常
な動作を行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体装置の製造方法では、次のような課題があった。 （１） リードフレーム１０の素子搭載領域１５にポリ
イミドフィルム等のシート状の絶縁膜２０を貼り付けて
いる。これにより、半導体素子２１と各リード部１４と
の短絡が防止され、限られたサイズで半導体素子２１の
大容量，多機能化を実現している。しかし、近年、半導
体装置のさらなる小型，薄型化が望まれる状況では、こ
のフィルム自体の厚みがかえって薄型化を阻害し、一定
以上の薄型化は困難である。この問題を解決するため
に、図２（ａ）に示すように、素子搭載領域１５を凹状
に形成すれば、強度上の補強対策を行う必要が生じ、技
術的に満足のゆくものが得られていない。

【００１５】（２） 絶縁膜２０に用いられる素材のう
ち、特に、耐熱性有機高分子であるポリイミドフィルム
は、その加工が困難で、中間体の溶媒可溶性ポリアミド
カルボン酸を成形してフィルムや糸状にした後、加熱処
理して得ているため、高価なものとなっている。このよ
うなポリイミドフィルムを絶縁膜２０に用いた場合、コ
スト面で不利を伴うという問題がある。

【００１６】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、半導体装置の薄型化に対応できない点、及び製
造コスト面で不利を伴う点について解決した樹脂封止型
半導体装置の製造方法を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、連結部に連結された複数のリード部
によりまたは該リード部及び素子搭載部によって素子搭
載領域が形成されたリードフレームの、該素子搭載領域
上に半導体素子を固定するダイボンディング工程と、前
記半導体素子と前記リード部を接続し、モールド成型に
よって前記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記リード部及び前記樹脂封止された半導体素子を前記
リードフレームから切断分離する分離工程とを、順に施
す樹脂封止型半導体装置の製造方法において、前記モー
ルド成型における成型温度より高い融点を持つ熱可塑性
樹脂を溶融して所定膜厚の絶縁膜を前記素子搭載領域に
被着し、該絶縁膜上に直接または接着剤で前記半導体素
子を接着した後、前記樹脂封止工程に進むようにしたも
のである。

【００１８】第２の発明は、第１の発明の前記絶縁膜
は、断面が前記素子搭載領域に対応する大きさのブロッ
ク状の熱可塑性樹脂を、前記融点以上の温度に加熱した
前記素子搭載領域に押付けて被着するようにしたもので
ある。

【００１９】

【作用】第１の発明は、以上のように半導体装置の製造
方法を構成したので、ダイボンディング工程でリードフ
レームの素子搭載領域に半導体素子を固定する際、素子
搭載領域に熱可塑性樹脂による絶縁膜が形成される。熱
可塑性樹脂は、その溶融状態で素子搭載領域に被着し、
その冷却時、展延して薄膜化するように働く。ここで、
熱可塑性樹脂は、樹脂封止工程で行われるモールド成型
における成型温度より高い融点を持つもので、樹脂封止
工程によって再度溶融することなく、半導体素子を強固
に固定する。このように、半導体素子と各リード部とが
絶縁されるので、大きい面積の大容量，多機能の半導体
素子を搭載しても半導体素子の正常な動作が保証され
る。

【００２０】第２の発明は、ブロック状の熱可塑性樹脂
を加熱した素子搭載領域に押付けて絶縁膜を被着するよ
うにしている。これにより、再現性よく絶縁膜の形成を
行え、さらに、機械的強度を損うことなく半導体装置全
体の小型，薄型化が得られる。従って、前記課題を解決
できるのである。

【００２１】

【実施例】図１（ａ）は本発明の第１の実施例を示す半
導体装置の断面図、及び図１（ｂ）はその上面図であ
る。

【００２２】図１（ａ）において、この半導体装置は、
例えば、ＩＣカード等の記憶装置等として用いられ、グ
ランド端子を兼ねた略Ｌ字状をなす素子搭載部４３と複
数のリード部４４からなるリードフレーム４０を有し、
該素子搭載部４３と各リード部４４によって素子搭載領
域４５が形成されている。この素子搭載領域４５に絶縁
膜５０が被着され、その絶縁膜４０上に半導体素子５１
が固定されている。半導体素子５１の各端子５１ａと各
リード部４４がそれぞれＡｕワイヤ等の金属細線５２に
よって接続され、絶縁膜５０、半導体素子５１、及び金
属細線５２がエポキシ樹脂等からなる封止樹脂５３によ
り被覆されている。

【００２３】この半導体装置は、図１（ｂ）に示すよう
に、素子搭載部４３、及び各リード部４４が表面に露出
した構造を持ち、例えば、ＩＣカード等に組み込まれる
と、これら素子搭載部４３及びリード部４４が、図示し
ないＩＣカードの端子に接触して記憶内容の授受が行わ
れる。

【００２４】次に、図５〜図７を参照しつつ、この半導
体装置の製造方法を説明する。

【００２５】図５〜図７の（ａ）〜（ｆ）は本発明の半
導体装置の製造方法を示す図であり、図５（ａ）は図１
のリードフレームの平面図、図５（ｂ）は図１の絶縁膜
の形成方法を説明する図、図６（ｃ）は絶縁膜形成後の
リードフレームの平面図、図６（ｄ）はダイボンディン
グ後のリードフレームの平面図、図７（ｅ）はモールド
成形装置とリードフレームとの取り合い断面図、及び図
７（ｆ）は樹脂封止後のリードフレームの平面図であ
る。

【００２６】リードフレーム４０は、４２アロイ，Ｃｕ
系等の金属薄板に、エッチング或いはスタンピングプレ
ス加工等の手段を用いて樹脂搭載部４３及び各リード部
４４を所定の位置に成形加工して得られたもので、図５
（ａ）に示すように、帯状に連なる２つの平行なガイド
レール４１とその両者に直交して延設されたダムバー４
２とで、連結部が形成されている。このガイドレール４
１とダムバー４２の内方に、樹脂搭載部４３と複数のリ
ード部４４とが形成されている。樹脂搭載部４３はガイ
ドレール４１間に配置され、各リード部４４が該樹脂搭
載部４３に近接して配置されている。各リード部４４は
ダムバー４２にサポートバー４６を介して連結支持され
ている。樹脂搭載部４３及び各リード部４４には、半導
体素子５１の面積に対応した広さ、形状で素子搭載領域
４５が形成されている。

【００２７】本実施例において、リードフレーム４０の
素子搭載領域４５に絶縁膜５０を形成する方法として、
図５（ｂ）に示すように、断面を素子搭載領域４５に対
応する大きさに形成したブロック状の熱可塑性樹脂５０
Ａを、例えば、図示しないホルダに取り付け、素子搭載
領域４５に対して位置決めした後、その融点以上の温度
に加熱した素子搭載領域４５に押付けて絶縁膜５０を被
着するようにしている。

【００２８】ここで、絶縁膜５０となる熱可塑性樹脂５
０Ａの素材条件としては、樹脂封止工程の成形温度より
高い融点を持つことが必要である。この条件に適合する
熱可塑性樹脂５０Ａとしては、例えば、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ；ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ
ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，融点；２４５〜２６５
℃）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ；ｐｏｌｙ
ｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，融
点；２２０〜２６７℃）等がある。これら熱可塑性樹脂
５０Ａは、強度剛性も高く、電気的絶縁性に優れ、絶縁
膜５０として充分な性質を有する。

【００２９】リードフレーム４０を加熱する手段として
は、専用の装置を用いる他、ダイスボンディング装置等
に付設された加熱装置が応用可能である。この加熱装置
は、熱板（ヒートブロック）を下から加熱するもので、
この熱板上にリードフレーム４０を配置し、加熱された
素子搭載領域４５に対して熱可塑性樹脂５０Ａを、所定
時間、例えば１〜２秒間、押し当てる。このようにする
ことで、図６（ｃ）に示すように、リードフレーム４０
の素子搭載領域４５に溶融状態の熱可塑性樹脂５０Ａが
付着する。

【００３０】ここで、本実施例のダイボンデイングで
は、加熱により熱可塑性樹脂５０Ａが溶融する状態の時
に、半導体素子５１を押付け、熱可塑性樹脂５０Ａの冷
却と共に該半導体素子５１を素子搭載領域４５に固定す
るようにしている。このようなダイボンデイングに代え
て、加熱された熱可塑性樹脂５０Ａの冷却により素子搭
載領域４５に絶縁膜５０が形成された後、該絶縁膜５０
の上面にエポキシ樹脂等の接着剤を用いて半導体素子５
１を接着固定することも可能である。

【００３１】この後、図６（ｄ）に示すように、所定の
ワイヤボンデイング装置を用いてＡｕワイヤ等の金属細
線５２により配線接続を行う。

【００３２】次に、図７（ｅ）に示すように、モールド
成形装置の上型６１のキャビティ６１ａ及び下型６２の
間に半導体素子５１を固定したリードフレーム４０をセ
ットし、従来同様に型締めを行い、エポキシ樹脂等の樹
脂を充填すれば、半導体装置の封止成形が行える。

【００３３】この封止成形により、図７（ｆ）に示すよ
うに、絶縁膜５０、半導体素子５１、及び金属細線５２
が封止樹脂５３によって完全に被覆されたリードフレー
ム４０が得られる。

【００３４】モールド成形装置からリードフレーム４０
を取り出し、所定のプレスカッティング装置等により、
個片分離を行えば、素子搭載部４３及びリード部４４が
半導体装置の表面に露出した所定のパッケージサイズの
半導体装置が完成する。

【００３５】本実施例では、次のような利点を有する。

【００３６】（ｉ） 熱可塑性樹脂５０Ａを所定温度で
加熱溶融して絶縁膜５０を形成している。熱可塑性樹脂
５０Ａは、その溶融状態で素子搭載領域４５に被着し、
その冷却時、展延等によって薄膜化するので、ポリイミ
ドフィルム等による所定膜厚の絶縁膜２０よりも、さら
に薄い被膜を形成できる。これにより、素子搭載領域４
５を凹状等に加工することなく、半導体装置全体の小
型，薄型化が実現できる。さらに、安価に入手できる熱
可塑性樹脂５０Ａを用いているので、従来のポリイミド
フィルム等による絶縁膜２０と比較してコスト面におい
て飛躍的に有利な展開が期待できる。

【００３７】（ｉｉ） 熱可塑性樹脂５０Ａは、素子搭
載領域４５に溶融状態で被着するので、熱可塑性樹脂５
０Ａが固化する前に、半導体素子５１を押し付けること
により、半導体素子５１を強固に接着できる。このた
め、素子接着用の樹脂を使用する必要がなく、ダイボン
ディングが容易となる。また、熱可塑性樹脂５０Ａが、
半導体素子５１の固定機能を兼ねるので、厚さ方向の実
装密度の向上が期待できる。

【００３８】（ｉｉｉ） 熱可塑性樹脂５０Ａをブロッ
ク状として用いているため、ホルダ等への取り付けが容
易であり、また、その断面が素子搭載領域４５に対応す
る大きさに形成されているので、リードフレーム４０に
対して再現性よく絶縁膜５０を形成できる。

【００３９】図８の（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実
施例の半導体装置を示す図であり、図８（ａ）はリード
フレームと半導体素子の取り合い平面図、図８（ｂ）は
他のリードフレームと半導体素子の取り合い平面図であ
る。

【００４０】この第２の実施例が第１の実施例と異なる
点は、リードフレームに、半導体素子を搭載する素子搭
載部を形成せず、複数のリード部により半導体素子の実
装が行われる点である。図８（ａ）はリード部４４−１
の上に半導体素子５１−１を接着して実装するものであ
り、図８（ｂ）はリード部４４−２の下に半導体素子５
１−２を接着して実装するものである。

【００４１】このようなリードフレーム４０−１，４０
−２に対しても、第１の実施例と同様な方法、装置を用
いることで、薄い絶縁膜５０を形成できる。

【００４２】第２の実施例では、例えば図８（ａ）に示
す半導体装置は、半導体素子５１−１とリード部４４−
１との接続端子５１ａ−１の間隙に絶縁膜５０が介装さ
れるが、絶縁膜５０の薄膜化に伴いその間隙を小さくで
きるので、半導体装置全体の小型，薄型化を図ることが
できる。図８（ｂ）についても同様の利点が得られる。

【００４３】なお、本発明は、前記各実施例に限らず種
々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次
のようなものがある。

【００４４】（Ｉ） 本実施例では、熱可塑性樹脂５０
Ａとして、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレン
テレフタレートを挙げたが、本発明の趣旨に沿うもので
あれば上記以外の他の熱可塑性樹脂を絶縁膜５０として
用いてもよい。 （ＩＩ） リードフレーム４０に形成される素子搭載部
４３やリード部４４は、図示以外の形状、個数のもので
あってもよい。 （ＩＩＩ） 素子搭載領域４５や該素子搭載領域４５に
対応する熱可塑性樹脂５０Ａの断面形状は図１のような
長方形に限らず、半導体素子５１より広い面積であれば
よく、例えば、円形状のものでもよい。 （ＩＶ） 本実施例では、半導体装置を、ＩＣカード等
の記憶装置として説明したが、本発明の適用対象として
は種々のものがある。例えば、メモリー系半導体素子の
タブレス実装における製造にも適用できる。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
リードフレームの素子搭載領域に極薄い絶縁膜を被着で
きるので、半導体素子の動作が保証され、該半導体素子
の樹脂封止では強度が損なわれずに半導体装置全体の小
型，薄型化が得られる。さらに、絶縁膜の形成には、安
価に入手できる熱可塑性樹脂を用いているので、製造コ
ストを低く抑えることができる。

【００４６】第２の発明によれば、第１の発明の製造方
法において、ブロック状の熱可塑性樹脂を加熱した素子
搭載領域に押付けて絶縁膜を被着するようにしたので、
従来の絶縁フィルム等の貼り付け等が省略できるばかり
でなく、製造工程の簡単化、工程時間の短縮化により、
製造ラインへの導入が容易で、しかも、再現性よく絶縁
膜を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の半導体装置を示す図で
ある。

【図２】従来の半導体装置を示す図である。

【図３】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。

【図４】従来の半導体装置の製造方法を示す図である。

【図５】本発明の実施例の半導体装置の製造方法を示す
図である。

【図６】本発明の実施例の半導体装置の製造方法を示す
図である。

【図７】本発明の実施例の半導体装置の製造方法を示す
図である。

【図８】本発明の第２の実施例の半導体装置を示す図で
ある。

【符号の説明】

４１，４２ 連結部 ４４ リード部 ４３ 素子搭載部 ４５ 素子搭載領域 ４０ リードフレーム ５１ 半導体素子 ５０Ａ 熱可塑性樹脂 ５０ 絶縁膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連結部に連結された複数のリード部によ
   りまたは該リード部及び素子搭載部によって素子搭載領
   域が形成されたリードフレームの、該素子搭載領域上に
   半導体素子を固定するダイボンディング工程と、 前記半導体素子と前記リード部を接続し、モールド成型
   によって前記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止工程
   と、 前記リード部及び前記樹脂封止された半導体素子を前記
   リードフレームから切断分離する分離工程とを、 順に施す樹脂封止型半導体装置の製造方法において、 前記モールド成型における成型温度より高い融点を持つ
   熱可塑性樹脂を溶融して所定膜厚の絶縁膜を前記素子搭
   載領域に被着し、該絶縁膜上に直接または接着剤で前記
   半導体素子を接着した後、前記樹脂封止工程に進むこと
   を特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の樹脂封止型半導体装置の
   製造方法において、 前記絶縁膜は、 断面が前記素子搭載領域に対応する大きさのブロック状
   の熱可塑性樹脂を、前記融点以上の温度に加熱した前記
   素子搭載領域に押付けて被着するようにした樹脂封止型
   半導体装置の製造方法。