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JP4084984B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、単体のパワートランジスタやパワー集積回路装置等の高出力で高発熱の半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、パワートランジスタやパワー集積回路装置等の高出力で高発熱の半導体装置は、家電機器、OA機器または携帯形電子機器などの電子回路の安定化電源に多用されているスイッチングレギュレータ、ノートパソコンまたは携帯電話の充電回路、液晶パネルのバックライト制御等に用いられており、近年、その用途が急速に広がっている。
【0003】
このような高出力で高発熱の半導体装置として、パワーMOSトランジスタと呼ばれる電界効果トランジスタ(MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)がある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
このパワーMOSトランジスタは、例えば半導体ペレットの表面電極に電気的に接続された複数のインナリードと、半導体ペレットおよびインナリードを樹脂封止して形成された樹脂封止体と、インナリードに接続され、樹脂封止体の同一側面から並んで突出した複数のアウタリードと、半導体ペレットの主面と反対側の面に接続し、樹脂封止体のアウタリードが突出する側面と反対側の側面に突出するヘッダ突出部を備えたヘッダとを有しており、ヘッダの半導体ペレットと接合する面と反対側の面が樹脂封止体から露出している。
【0005】
【特許文献1】
国際特許公開WO 00/49656号パンフレット
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記パワーMOSトランジスタは、ヘッダをプリント配線基板に形成されたフットパターンにリフロー半田付けできることから、プリント配線基板に表面実装される。これにより、外部抵抗を低減でき、さらに半導体ペレットの発熱が熱伝導によってプリント配線基板に放出されるので、放熱性能を大幅に向上することができる。
【0007】
しかしながら、本発明者が検討したところ、前記パワーMOSトランジスタをプリント配線基板に表面実装する際、半田濡れ不良によりパワーMOSトランジスタが浮き上がるという不具合が生ずることが明らかとなった。
【0008】
すなわち、プリント配線基板のヘッダ用のフットパターンは、例えばヘッダの形状に合わせた矩形に型抜きされたマスクを用いて銅(Cu)材料をスパッタリング法などの手段により基板上に被着した後、その表面にメッキ法によりニッケル(Ni)または金(Au)を成膜することにより形成される。このフットパターンにフラックスを含む半田ペーストを用いてヘッダが接合されるが、ヘッダの面積が相対的に大きいと、半田ペースト内のフラックスが外周囲に逃げきれずに半田ペースト内にトラップされ、この半田ペースト内にトラップしたフラックスによってパワーMOSトランジスタが持ち上げられてしまう。
【0009】
また、樹脂封止体の周縁部と接するヘッダの一部に、樹脂封止体とヘッダとの剥がれを防止するための矩形の穴を設ける場合があるが、樹脂封止後に残る穴の部分には半田ペーストが付かないために、穴にフラックスが溜まりやすく、フラックスによるボイドが形成されて、パワーMOSトランジスタの組み立て実装時にパワーMOSトランジスタがプリント配線基板から剥がれてしまう。
【0010】
近年、鉛(Pb)の規制動向を受けて、鉛フリー半田の開発が進められており、この鉛フリー半田を用いたパワーMOSトランジスタの実装も検討されている。鉛フリー半田を構成する合金にはいくつかの候補が挙がっているが、なかでも錫(Sn)−亜鉛(Zn)共晶は、錫−鉛共晶に最も近い融点(共晶温度199℃)で毒性に問題がなく、また価格も安いことから実用化に近い候補合金系の1つである。しかし、錫−亜鉛共晶にはぬれ性が低いという問題があり、使用するためには、フラックスを多く含ませる必要がある。このため、錫−鉛共晶の代わりに錫−亜鉛共晶をパワーMOSトランジスタの実装に用いると、フラックスによるプリント配線基板からのパワーMOSトランジスタの剥離がさらに大きな問題となる。
【0011】
本発明の目的は、半田ペースト内の余分なフラックスを抜いて、パワーMOSトランジスタの実装性を向上することのできる技術を提供することにある。
【0012】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
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、次のとおりである。
【0014】
本発明は、主面に電界効果トランジスタが形成された半導体ペレットを準備する工程と、複数のインナリードおよびこれらインナリードにそれぞれ電気的に接続された複数のアウタリードを準備する工程と、ヘッダを準備する工程と、インナリードと半導体ペレットの表面電極とを電気的に接続する工程と、ヘッダと半導体ペレットの主面に対する反対側の面とを接合する工程と、半導体ペレット、インナリード群およびヘッダの一部を樹脂封止して、ヘッダの半導体ペレットとの接合面と反対側の面を露出させ、アウタリードの突出方向と反対の方向にヘッダ突出部を突出させて樹脂封止体を形成する工程と、ヘッダおよびアウタリードを配線基板に形成されたフットパターンにそれぞれ半田付けする工程とを有し、ヘッダが半田付けされるフットパターンにスリットが設けられているものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0016】
本発明の実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造方法を図1〜図12を用いて説明する。
【0017】
このパワーMOSトランジスタの製造方法においては、図1に示す半導体ペレット1、図2に示す多連リードフレーム2および図3に示すヘッダ3を、ペレット準備工程、リードフレーム準備工程およびヘッダ準備工程においてそれぞれ準備する。
【0018】
図1に示す半導体ペレット1は、パワーMOSトランジスタの製造工程のいわゆる前工程においてウエハ状態にて電界効果トランジスタを適宜作り込んだ後に、小さい矩形の薄板形状に分断(ダイシング)することにより製造したものである。
【0019】
この半導体ペレット1はサブストレート4を備えており、サブストレート4の上にはポリシリコンによってゲート5が下敷きシリコン酸化膜6を介して形成されている。サブストレート4におけるゲート5の外側に対応するサブストレート4の内部には半導体拡散層部としてのソース7が形成されており、サブストレート4の下部にはドレイン8が形成されている。
【0020】
また、サブストレート4の上にはCVD(Chemical Vapor Deposition)酸化膜などからなる絶縁膜9がゲート5およびソース7を被覆するように形成されており、この絶縁膜9におけるゲート5に対向する位置にはゲート用コンタクトホール10が1個、ゲート5に貫通するように開設されている。絶縁膜9におけるソース7に対向する領域にはソース用コンタクトホール11が複数個、ゲート用コンタクトホール10の片脇においてソース7にそれぞれ貫通するように開設されている。
【0021】
さらに、ゲート用コンタクトホール10の内部にはゲート用電極パッド12が形成され、各ソース用コンタクトホール11の内部にはソース用電極パッド13がそれぞれ形成されている。これら電極パッド12,13はアルミニウム系材料(アルミニウムまたはその合金)がスパッタリング法などの手段により絶縁膜9の上に被着された後に、写真食刻法によってパターニングされて形成されたものである。
【0022】
すなわち、絶縁膜9の上に被着されたアルミニウム系材料は各コンタクトホール10,11の内部にそれぞれ充填されるため、この充填部によってそれぞれ形成された電極パッド12,13はゲート5およびソース7にそれぞれ電気的に接続された状態になっている。他方、サブストレート4の下面にはドレイン用電極パッド14がアルミニウム系材料を被着されて形成されている。
【0023】
また、ゲート用電極パッド12および複数個のソース用電極パッド13の上には、リンシリケートガラスやポリイミド系樹脂などの絶縁材料からなる保護膜15が被着されており、保護膜15のゲート用電極パッド12およびソース用電極パッド13にそれぞれ対向する位置にはゲート用バンプ16および各ソース用バンプ17が半導体ペレット1の主面1aにそれぞれ突設されている。
【0024】
これらバンプ16,17は金線を用いたスタッドバンプボンディング法によって形成されたものである。すなわち、ネイルヘッド式ワイヤボンディング装置またはネイルヘッド超音波式ワイヤボンディング装置によって、パッドの上にワイヤ先端のボールを圧着した後に、ボールとワイヤとの接続部位においてワイヤが引きちぎられることによって形成されたバンプである。
【0025】
図2に示す多連リードフレーム2は、鉄(Fe)−ニッケル合金や燐青銅またはヘッダ3と同じ材質の銅合金などの導電性が良好な材料からなる薄板を用いて、打抜きプレス加工またはエッチング加工などの手段によって一体成形したものである。この多連リードフレーム2は、単一の半導体装置領域が2行×2列のマトリクス配置による群を1つの纏まりとするマトリクスフレーム18の場合を説明する。つまり、マトリクスフレーム18は、4個分のパワーMOSトランジスタを1つの群とするものである。ただし、マトリクスフレーム18における1つの群内のマトリクスの数は、2行×2列に限定されるものではなく、これ以外の数であってもよい。
【0026】
マトリクスフレーム18は、位置決め孔19aが開設されている外枠19を一対備えており、両端の外枠19は所定の間隔で平行になるように配置されて一連にそれぞれ延設されている。さらに隣合うマトリクスフレーム18間には一対のセクション枠20が両端の外枠19の間に互いに平行に配されて一体的に架設されている。これら外枠、セクション枠によって形成される略長方形の枠体(フレーム)内に4つの単位リードフレーム21が構成されている。
【0027】
単体リードフレーム21において、両側の外枠19の間にはダム部材22が外枠19に直行するように架設されている。ダム部材22の内側端辺における一端部にはゲート用のインナリード23がダム部材22と直角に一体的に突設されており、さらにゲート用のインナリード23には矩形の平板形状のゲート用接続部片23aが一体的に形成されている。
【0028】
また、ダム部材22の内側端辺における残りの部分にはソース用のインナリード24が複数本(図2では3本)づつ分配されて長さ方向に等ピッチをもってそれぞれ突設されており、さらにソース用のインナリード24には矩形の平板形状のソース用接続部片24aが一体的に形成されている。
【0029】
図示はしないが、ゲート用接続部片23aとソース用接続部片24aの一主面の表面には錫や金などを用いたメッキ処理が、半導体ペレット1に突設されたバンプ16,17による機械的かつ電気的接続作用が適正に実施されるように被着されている。
【0030】
なお、ダム部材22の外側端辺におけるゲート用のインナリード23と対向する位置には、ゲート用のアウタリード25がゲート用のインナリード23の延長になるように突設されている。
【0031】
また、ダム部材22の外側端辺における各ソース用のインナリード24と対向する位置のそれぞれには、各ソース用のアウタリード26が各ソース用のインナリード24の延長になるようにそれぞれ突設されている。そして隣り合うアウタリード同士および両側の外枠19との間には、後述する樹脂封止体の成形に際してレジンの流れを堰き止めるためのダム22aがそれぞれ形成されている。
【0032】
なお、マトリクスフレーム18では、4個分のパワーMOSトランジスタを1つの群としたため、区画窓18aの両側で半導体ペレット1の向きを変える必要があり、半導体ペレット1の向きをQ点で点対象となるような配置にしている。
【0033】
図3に示すヘッダ3は、半導体ペレット1よりも若干大きめの略長方形の平板形状に形成されている。本実施の形態では、4個のパワーMOSトランジスタを1つの群として製造するため、4個分のパワーMOSトランジスタに対応する4つのヘッダ3が2行×2列配置で一体に設けられたヘッダフレーム27を用い、これにより各ヘッダ3を半導体ペレット1に接合する際には、一体となった4つのヘッダ3を4つの半導体ペレット1のそれぞれに一緒に接合する(図3では、B部に示すヘッダ3が1つのパワーMOSトランジスタに使用されるヘッダ3である)。
【0034】
さらに1つのヘッダフレーム27には、ヘッダ付け時のヘッダ付け装置(図示せず)のガイドとの位置決め用の丸孔3aが4つ設けられ、そのうち、2つの丸孔3aがスリット3bと連通している。また、モールド時に樹脂封止体の周縁部と接するヘッダ3の一部には、樹脂封止体とヘッダ3との剥がれを防止するための矩形の穴3cが形成されている。
【0035】
以上のように構成された半導体ペレット1、マトリクスフレーム18およびヘッダプレート27を組み立てて、組立体を形成する。
【0036】
まず、フリップチップにより、半導体ペレット1とマトリクスフレーム18とを接合するペレットボンディングを行う。
【0037】
ここでは、図4に示すように、4つの半導体ペレット1の裏面1bをそれぞれ上方に向け、4つの半導体ペレット1をマトリクスフレーム18のそれぞれの半導体装置領域のゲート用接続部片23aおよびソース用接続部片24a上に配置し、熱圧着によってペレットボンディングを行う。
【0038】
すなわち、インナリード23を支持するゲート用接続部片23aと半導体ペレット1のゲート用電極パッド12(図1参照)とを、ゲート用電極パッド12に取り付けられたゲート用バンプ16を熱圧着して形成されるゲート用接続部16aによって接合する。これにより、ゲート用接続部16aおよびゲート用接続部片23aを介してゲート用電極パッド12とインナリード23とを電気的に接続する。
【0039】
同様に、インナリード24を支持するソース用接続部片24aと半導体ペレット1のソース用電極パッド13(図1参照)とを、ソース用電極パッド13に取り付けられたソース用バンプ17を熱圧着して形成されるソース用接続部17aによって接合する。これにより、ソース用接続部17aおよびソース用接続部片24aを介してソース用電極パッド13とインナリード24とを電気的に接続する。なお、ゲート用バンプ16およびソース用バンプ17は、それぞれインナリード23,24に取り付けられていてもよい。
【0040】
また、フリップチップ実装後の半導体ペレット1の主面1aとゲート用接続部片23aおよびソース用接続部片24aとの位置関係は、図4(c)に示すものと同様になる。
【0041】
つまり、本実施の形態のパワーMOSトランジスタでは、3本のソース用のインナリード24を支持するソース用接続部片24aが半導体ペレット1の主面1a上にこれに対向して配置され、かつ、各インナリード24の基端部24bが半導体ペレット1の主面1aにおける内側領域上に配置されている。
【0042】
さらに、1本のゲート用のインナリード23を支持するゲート用接続部片23aも半導体ペレット1の主面1a上にソース用接続部片24aと絶縁されてかつ並んで配置され、インナリード23の基端部23bも半導体ペレット1の主面1aにおける内側領域上に配置されている。
【0043】
次に、ヘッダフレーム27の半導体ペレット1への取り付けであるヘッダ付けを行う。
【0044】
ここでは、図5に示すように、まず、各半導体ペレット1の裏面1bに、ヘッダ接合材である銀(Ag)ペースト28を塗布する。
【0045】
続いて、図6に示すように、4つの半導体ペレット1の各裏面1bにヘッダフレーム27の各ヘッダ3を載置する。
【0046】
さらに、半導体ペレット1を加圧するとともに、スクラブなどを行って、これにより、各ヘッダ3と各半導体ペレット1の裏面1bとをそれぞれ銀ペースト28を介して接合する。
【0047】
次に、ヘッダ付きの半導体ペレット1とインナリード群との組立体を、トランスファ成形装置を使用して樹脂封止(モールド)する。
【0048】
図7に示すように、使用するトランスファ成形装置29は、シリンダ装置(図示せず)によって互いに型締めされる一対の上型30と下型31とからなる金型を備えており、上型30と下型31との合わせ面32には、上型キャビティー凹部33aと下型キャビティー凹部33bとが互いに協働してキャビティー33を形成するように複数組(1組のみ図示されている)没設されている。
【0049】
また、上型30の合わせ面32にはポット34が開設されており、ポット34にはシリンダ装置(図示せず)により進退されるプランジャ35が成形材料としてのモールド樹脂すなわちレジン36を送給し得るように挿入されている。下型31の合わせ面32にはカル37がポット34との対向位置に配されて没設されている。カル37にはレジン36をキャビティー33に注入するためのゲート38の一端部が接続されており、ゲート38の他端部は下型キャビティー凹部33bに接続されている。
【0050】
さらに、下型キャビティー凹部33bのゲート38と対向する対辺にはスルーゲート39が接続されており、スルーゲート39は隣接した下型キャビティー凹部33bの対向片に接続されている。スルーゲート39は上流側のキャビティー33に充填されたレジン36を流通させて下流側のキャビティー33に充填して行くように構成されている。
【0051】
以上のように構成されたトランスファ成形装置29による樹脂封止体の成形作業に際して、まず、上型30および下型31のキャビティー33にヘッダ3付きの半導体ペレット1とインナリード群との組立体を配置する。
【0052】
続いて、上型30と下型31とを型締めして、ヘッダ3の下面を上型キャビティー凹部33aの底面上に密着した後、ポット34からプランジャ35によってレジン36をゲート38およびスルーゲート39を通じて各キャビティー33に順次供給して充填する。充填後、レジン36を熱硬化して樹脂封止体を成形し、その後、上型30および下型31を型開きする。さらに、エジェクタ・ピン(図示せず)により樹脂封止体を離型する。
【0053】
この際、図8に示すように、ヘッダ3の下面(露出面3d)が上型30のキャビティー底面に密着した状態でレジン注入を行うことにより、レジン硬化後に、ヘッダ3の半導体ペレット1との接合面3eと反対側の面すなわち露出面3dを樹脂封止体40から露出させる。さらにアウタリード25,26の突出方向と反対の方向にヘッダ突出部3fを突出させて樹脂封止体40を形成する。
【0054】
また、樹脂封止体40の周縁部と、ヘッダ突出部3fに繋がるヘッダ3の一部に設けられた矩形の穴3cの一部とが重なるように位置合わせをして、樹脂封止される。
【0055】
その後、図9に示すように、複数のアウタリード25,26をマトリクスフレーム18から切断して屈曲する切断・成形を行う。これと同時に、一体化されていたヘッダフレーム27を4つのそれぞれの丸孔3aで切断し、スリット3bを介して4つのヘッダ3に分離する。
【0056】
また、この切断・成形工程では、アウタリード25,26をガル・ウイング(gull wing)形状に屈曲する。
【0057】
図10に、以上のように製造され構成されたパワーMOSトランジスタの外観図の一例を示す。
【0058】
パワーMOSトランジスタTrは、封止樹脂体40の対向する2つの側面のうち、一方の側面からはガル・ウイング形状に屈曲された3つのソース用のアウタリード26と1つのゲート用のアウタリード25とが突出し、かつ、この側面に対向する他方の側面からは、平板形状の略長方形のヘッダ突出部3fが突出している。また、ヘッダ3の下面すなわちヘッダ3の半導体ペレット1に接する面と反対側の面には、樹脂封止体40から露出する露出面3dが形成されている。
【0059】
次に、パワーMOSトランジスタTrをプリント配線基板に表面実装する。
【0060】
図11に、1つのパワーMOSトランジスタTrが実装されるプリント配線基板の一例である部分平面図を示す。
【0061】
パワーMOSトランジスタTrが実装されるプリント配線基板41の本体42表面には、導体層からなる1つのゲート用フットパターン43、3つのソース用フットパターン44およびヘッダ3よりも若干面積が大きい1つのドレイン用フットパターン45が形成されている。
【0062】
アウタリード25,26の端部がそれぞれ接合されるゲート用フットパターン43およびソース用フットパターン44は矩形パターンであるが、ヘッダ3が接合されるドレイン用フットパターン45は、切り欠きスリット45aが入った矩形パターンであり、パワーMOSトランジスタTrをプリント配線基板41に表面実装する際、この切り欠きスリット45aの一部がヘッダ3に設けられた穴3cの一部と重なるように形成されている。
【0063】
プリント配線基板41の本体42は、例えば薄い銅のシート層とエポキシファイバガラスの絶縁層とを交互に積み重ねられ圧着されることで形成される。また、各フットパターン43,44,45は、アウタリード25,26の端部およびヘッダ3の形状や寸法に合わせて型抜きされたマスクを用いて、銅材料をスパッタリング法などの手段によりプリント配線基板41上に被着した後、その表面にメッキ法によりニッケルまたは金を成膜することにより形成される。
【0064】
図12に、パワーMOSトランジスタTrの実装状態の一例を示す。
【0065】
パワーMOSトランジスタTrのゲート用のアウタリード25はプリント配線基板41の本体42に形成されたゲート用フットパターン43に、各ソース用のアウタリード26はそれぞれのソース用フットパターン44に、ドレイン用電極パッド14(図1参照)が接続されたヘッダ3はドレイン用フットパターン45に整合されて、例えば235℃程度の赤外線温風リフロー方式によって半田付けされる。
【0066】
この際、ドレイン用フットパターン45に設けられた切り欠きスリット45aから半田ペースト46内のフラックスを外部に放出させる。さらにヘッダ3に設けられた穴3cの一部とドレイン用フットパターン45に設けられた切り欠きスリット45aの一部とを重ねることにより、穴3cに溜まりやすい半田ペースト46内のフラックスを外部へ放出させる。これにより、半田ペースト46内のフラックスによるボイドの形成を防ぎ、パワーMOSトランジスタTrのプリント配線基板29からの剥がれを防止することができる。
【0067】
このように、本実施の形態によれば、ヘッダ3の半導体ペレット1に接する面と反対側の面(露出面3d)が樹脂封止体40から露出したパワーMOSトランジスタTrをプリント配線基板41にリフロー半田付けする際、ヘッダ3が接合されるプリント配線基板41に形成されたドレイン用フットパターン45に切り欠けスリット45aを設けることにより、半田ペースト46内に含まれるフラックスを外部に放出しやすくすることができて、フラックスによるボイドの形成を防ぎ、パワーMOSトランジスタTrのプリント配線基板41からの剥がれを防止することができる。
【0068】
特に、樹脂封止体40とヘッダ3との剥がれを防止するために穴3cが形成されたヘッダ3では、リフロー半田付け時にこの穴3cにフラックスが溜まりやすいが、切り欠けスリット45aの一部をヘッダ3に設けられた穴3cの一部と重ねることで穴3cに溜まりやすいフラックスを外部に放出しやすくすることができる。
【0069】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0070】
例えば、前記実施の形態では、切り欠けスリットの形状を矩形とし、切り欠けスリットをプリント配線基板のドレイン用フットパターンに1箇所設けた場合を説明したが、矩形以外の形状であってもよく、また2つ以上の切り欠けスリットを設けてもよい。
【0071】
また、前記実施の形態では、一方の側面からはガル・ウイング形状に屈曲された3つのソース用のアウタリードと1つのゲート用のアウタリードとが突出し、この側面に対向する他方の側面からは平板形状の略長方形のヘッダ突出部が突出し、ヘッダの半導体ペレットに接する面と反対側の面に樹脂封止体から露出する露出面が形成されたパワーMOSトランジスタの場合を説明したが、ヘッダの半導体ペレットに接する面と反対側の面が樹脂封止体から露出したいかなるパワーMOSトランジスタにも適用することができる。
【0072】
例えば、リードフレームにヘッダが一体的に形成され、このヘッダの上に半導体ペレットが固定されるとともに、半導体ペレットの表面電極と他のインナリードとがボンディングワイヤによって電気的に接続されており、半導体ペレット、インナリード群およびヘッダの一部が樹脂封止体によって樹脂封止されたパワーMOSトランジスタにも適用することができる。
【0073】
また、前記実施の形態では、ヘッダの一部に樹脂封止体とヘッダとの剥がれを防止するための矩形の穴を形成したパワーMOSトランジスタの場合を説明したが、ヘッダに上記穴を形成しないパワーMOSトランジスタにも適用することができる。
【0074】
【発明の効果】
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以下のとおりである。
【0075】
半導体ペレットと接合する面と反対側の面が樹脂封止体から露出したヘッダを半田付けするプリント配線基板のフットパターンに切り欠けを入れることによって、半田ペースト内の余分なフラックスを外気に放出することができて、パワーMOSトランジスタの実装性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造方法に使用される半導体ペレットの構造の一例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A線に沿う拡大断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造方法に使用されるマトリクスフレームの構造の一例を示す部分平面図である。
【図3】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造方法に使用されるヘッダフレームの構造の一例を示す平面図である。
【図4】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造工程におけるフリップチップ実装時の構造の一例を示す図であり、(a)は部分平面図、(b)は(a)のC−C線に沿う断面図、(c)は(a)のD部をリード側から眺めた部分底面図である。
【図5】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造工程における銀ペースト付け時の構造の一例を示す図であり、(a)は部分平面図、(b)は(a)のE−E線に沿う断面図である。
【図6】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造工程におけるヘッダ付け時の構造の一例を示す図であり、(a)は部分平面図、(b)は(a)のF−F線に沿う断面図である。
【図7】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造工程におけるモールド時の構造の一例を示す図であり、(a)は成形金型内の状態を成形金型を透過して示す部分平面図、(b)は成形金型を型締めした際の(a)のG−G線に沿う部分断面図、(c)は成形金型を型締めした際の(a)のH−H線に沿う部分断面図である。
【図8】成型金型を型締めした際の図7(a)のI−I線に沿う拡大部分断面図である。
【図9】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの製造工程における切断・成形時の構造の一例を示す図であり、(a)は部分平面図、(b)は(a)のJ−J線に沿う断面図である。
【図10】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの構造の一例を示す図であり、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は底面図である。
【図11】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタを実装するプリント配線基板の一例を示す部分平面図である。
【図12】本発明の一実施の形態であるパワーMOSトランジスタの実装状態の一例を示す図であり、(a)は部分平面図、(b)は(a)のK−K線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1 半導体ペレット
1a 主面
1b 裏面
2 多連リードフレーム
3 ヘッダ
3a 丸孔
3b スリット
3c 穴
3d 露出面
3e 接合面
3f ヘッダ突出部
4 サブストレート
5 ゲート
6 シリコン酸化膜
7 ソース
8 ドレイン
9 絶縁膜
10 ゲート用コンタクトホール
11 ソース用コンタクトホール
12 ゲート用電極パッド
13 ソース用電極パッド
14 ドレイン用電極パッド
15 保護膜
16 ゲート用バンプ
16a ゲート用接続部
17 ソース用バンプ
17a ソース用接続部
18 マトリクスフレーム
18a 区画窓
19 外枠
19a 位置決め孔
20 セクション枠
21 単位リードフレーム
22 ダム部材
22a ダム
23 インナリード
23a ゲート用接続部片
23b 基端部
24 インナリード
24a ソース用接続部片
24b 基端部
25 アウタリード
26 アウタリード
27 ヘッダフレーム
28 銀ペースト
29 トランスファ成形装置
30 上型
31 下型
32 合わせ面
33 キャビティー
33a 上型キャビティー凹部
33b 下型キャビティー凹部
34 ポット
35 プランジャ
36 レジン
37 カル
38 ゲート
39 スルーゲート
40 樹脂封止体
41 プリント配線基板
42 本体
43 ゲート用フットパターン
44 ソース用フットパターン
45 ドレイン用フットパターン
45a 切り欠きスリット
46 半田ペースト
Tr パワーMOSトランジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a manufacturing method of a semiconductor device with high output and high heat generation such as a single power transistor or a power integrated circuit device.
[0002]
[Prior art]
In general, a high output and high heat generation semiconductor device such as a power transistor or a power integrated circuit device is a switching regulator, a laptop computer, or a laptop computer that is frequently used as a stabilized power source for electronic circuits such as home appliances, OA devices, and portable electronic devices. It is used for the charging circuit of a mobile phone, the backlight control of a liquid crystal panel, etc., and its use is rapidly expanding in recent years.
[0003]
As such a high output and high heat generation semiconductor device, there is a field effect transistor (MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) called a power MOS transistor (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
This power MOS transistor is connected to, for example, a plurality of inner leads electrically connected to the surface electrode of the semiconductor pellet, a resin encapsulant formed by resin-sealing the semiconductor pellet and the inner lead, and the inner lead. A plurality of outer leads projecting side by side from the same side surface of the resin sealing body, and a surface opposite to the main surface of the semiconductor pellet, and projecting to the side surface opposite to the side surface from which the outer lead of the resin sealing body projects A header having a header protrusion, and a surface of the header opposite to the surface to be joined to the semiconductor pellet is exposed from the resin sealing body.
[0005]
[Patent Document 1]
International Patent Publication WO 00/49656 Pamphlet
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The power MOS transistor is mounted on the surface of the printed wiring board because the header can be reflow soldered to a foot pattern formed on the printed wiring board. As a result, the external resistance can be reduced, and the heat generated from the semiconductor pellet is released to the printed wiring board by heat conduction, so that the heat dissipation performance can be greatly improved.
[0007]
However, as a result of examination by the present inventor, it has been clarified that when the power MOS transistor is surface-mounted on a printed wiring board, there is a problem that the power MOS transistor is lifted due to poor solder wetting.
[0008]
That is, the foot pattern for the header of the printed wiring board is, for example, after depositing a copper (Cu) material on the substrate by means of a sputtering method or the like using a mask die-cut into a rectangle that matches the shape of the header, It is formed by depositing nickel (Ni) or gold (Au) on the surface by plating. The header is joined to the foot pattern using solder paste containing flux. However, if the header area is relatively large, the flux in the solder paste is trapped in the solder paste without escaping to the outside. The power MOS transistor is lifted by the flux trapped in the solder paste.
[0009]
In addition, a rectangular hole may be provided in a part of the header in contact with the peripheral portion of the resin sealing body to prevent the resin sealing body and the header from peeling off. Since no solder paste is attached, flux tends to accumulate in the holes, voids are formed due to the flux, and the power MOS transistor is peeled off from the printed wiring board when the power MOS transistor is assembled and mounted.
[0010]
In recent years, lead-free solder has been developed in response to the regulatory trend of lead (Pb), and mounting of power MOS transistors using this lead-free solder is also being studied. There are several candidates for alloys that constitute lead-free solder. Among them, tin (Sn) -zinc (Zn) eutectic has the melting point closest to that of tin-lead eutectic (eutectic temperature 199 ° C). Therefore, it is one of candidate alloy systems that are close to practical use because they have no problem with toxicity and are inexpensive. However, tin-zinc eutectic has a problem of low wettability, and in order to use it, it is necessary to contain a large amount of flux. For this reason, when a tin-zinc eutectic is used instead of a tin-lead eutectic for mounting a power MOS transistor, peeling of the power MOS transistor from the printed wiring board due to flux becomes a further serious problem.
[0011]
An object of the present invention is to provide a technology capable of improving the mountability of a power MOS transistor by removing excess flux in a solder paste.
[0012]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
[0014]
The present invention provides a step of preparing a semiconductor pellet having a field effect transistor formed on the main surface, a step of preparing a plurality of inner leads and a plurality of outer leads electrically connected to the inner leads, and a header The step of electrically connecting the inner lead and the surface electrode of the semiconductor pellet, the step of joining the header and the surface opposite to the main surface of the semiconductor pellet, and the semiconductor pellet, inner lead group and header. A process of forming a resin sealing body by partially sealing with resin, exposing a surface of the header opposite to the bonding surface with the semiconductor pellet, and projecting the header protruding portion in a direction opposite to the protruding direction of the outer lead. And soldering the header and the outer lead to the foot pattern formed on the wiring board, respectively, and the header is soldered In which slits are provided on the foot pattern.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
[0016]
A method for manufacturing a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
In this power MOS transistor manufacturing method, the semiconductor pellet 1 shown in FIG. 1, the multiple lead frame 2 shown in FIG. 2, and the header 3 shown in FIG. prepare.
[0018]
The semiconductor pellet 1 shown in FIG. 1 is manufactured by appropriately forming a field effect transistor in a wafer state in a so-called pre-process of a power MOS transistor manufacturing process, and then dividing (dicing) into a small rectangular thin plate shape. It is.
[0019]
The semiconductor pellet 1 includes a substrate 4, and a gate 5 is formed on the substrate 4 with polysilicon and an underlying silicon oxide film 6. A source 7 as a semiconductor diffusion layer is formed inside the substrate 4 corresponding to the outside of the gate 5 in the substrate 4, and a drain 8 is formed below the substrate 4.
[0020]
In addition, an insulating film 9 made of a CVD (Chemical Vapor Deposition) oxide film or the like is formed on the substrate 4 so as to cover the gate 5 and the source 7, and the insulating film 9 is opposed to the gate 5. The gate contact hole 10 is opened so as to penetrate the gate 5. A plurality of source contact holes 11 are formed in a region of the insulating film 9 facing the source 7 so as to penetrate the source 7 on one side of the gate contact hole 10.
[0021]
Further, a gate electrode pad 12 is formed inside the gate contact hole 10, and a source electrode pad 13 is formed inside each source contact hole 11. These electrode pads 12 and 13 are formed by depositing an aluminum-based material (aluminum or an alloy thereof) on the insulating film 9 by means such as sputtering, and then patterning it by photolithography.
[0022]
That is, since the aluminum-based material deposited on the insulating film 9 is filled in the contact holes 10 and 11, respectively, the electrode pads 12 and 13 formed by the filling portions are the gate 5 and the source 7 respectively. Are electrically connected to each other. On the other hand, a drain electrode pad 14 is formed on the lower surface of the substrate 4 by applying an aluminum-based material.
[0023]
On the gate electrode pad 12 and the plurality of source electrode pads 13, a protective film 15 made of an insulating material such as phosphosilicate glass or polyimide resin is applied. Gate bumps 16 and source bumps 17 project from the main surface 1a of the semiconductor pellet 1 at positions facing the electrode pads 12 and the source electrode pads 13, respectively.
[0024]
These bumps 16 and 17 are formed by a stud bump bonding method using a gold wire. In other words, a bump formed by a wire nail head type wire bonding apparatus or a nail head ultrasonic type wire bonding apparatus crimping a ball at the tip of the wire on the pad and then tearing the wire at the connection portion between the ball and the wire It is.
[0025]
The multiple lead frame 2 shown in FIG. 2 is stamped or etched using a thin plate made of a material having good conductivity such as iron (Fe) -nickel alloy, phosphor bronze, or a copper alloy of the same material as the header 3. It is integrally formed by means such as processing. The multiple lead frame 2 will be described in the case of a matrix frame 18 in which a single semiconductor device region is a group of 2 rows × 2 columns arranged in a matrix. That is, the matrix frame 18 is a group of four power MOS transistors. However, the number of matrices in one group in the matrix frame 18 is not limited to 2 rows × 2 columns, and may be other numbers.
[0026]
The matrix frame 18 includes a pair of outer frames 19 in which positioning holes 19a are formed. The outer frames 19 at both ends are arranged in parallel at a predetermined interval and extend in series. Further, a pair of section frames 20 are arranged in parallel with each other between the outer frames 19 at both ends between the adjacent matrix frames 18. Four unit lead frames 21 are formed in a substantially rectangular frame (frame) formed by the outer frame and the section frame.
[0027]
In the single lead frame 21, a dam member 22 is installed between the outer frames 19 on both sides so as to go straight to the outer frame 19. An inner lead 23 for the gate is integrally projected at a right angle to the dam member 22 at one end of the inner end of the dam member 22, and the inner lead 23 for the gate is a rectangular flat plate-shaped gate. The connection piece 23a is integrally formed.
[0028]
Further, a plurality of source inner leads 24 (three in FIG. 2) are distributed to the remaining part of the inner end side of the dam member 22 and protruded at equal pitches in the length direction. The inner lead 24 for the source is integrally formed with a rectangular plate-shaped source connecting piece 24a.
[0029]
Although not shown in the drawing, the surface of one main surface of the gate connection piece 23a and the source connection piece 24a is plated with tin, gold or the like by the bumps 16 and 17 protruding from the semiconductor pellet 1. It is applied so that the mechanical and electrical connection action is carried out properly.
[0030]
A gate outer lead 25 projects from the inner lead 23 for the gate at a position facing the inner lead 23 for the gate on the outer side edge of the dam member 22.
[0031]
In addition, outer lead 26 for each source projects from each inner lead 24 for each source at a position facing the inner lead 24 for each source on the outer side edge of the dam member 22. ing. And between the adjacent outer leads and the outer frames 19 on both sides, dams 22a are formed for blocking the flow of the resin when molding a resin sealing body to be described later.
[0032]
In the matrix frame 18, since four power MOS transistors are grouped into one group, it is necessary to change the direction of the semiconductor pellet 1 on both sides of the partition window 18a. The arrangement is such that
[0033]
The header 3 shown in FIG. 3 is formed in a substantially rectangular flat plate shape that is slightly larger than the semiconductor pellet 1. In this embodiment, in order to manufacture four power MOS transistors as one group, a header frame in which four headers 3 corresponding to four power MOS transistors are integrally provided in a 2-row × 2-column arrangement. 27, when joining each header 3 to the semiconductor pellet 1, the four integrated headers 3 are joined together to each of the four semiconductor pellets 1 (shown in part B in FIG. 3). The header 3 is a header 3 used for one power MOS transistor).
[0034]
Further, one header frame 27 is provided with four round holes 3a for positioning with a guide of a header attaching device (not shown) when attaching the header, and two of the round holes 3a communicate with the slit 3b. ing. In addition, a rectangular hole 3c for preventing the resin sealing body and the header 3 from peeling off is formed in a part of the header 3 that contacts the peripheral edge of the resin sealing body during molding.
[0035]
The semiconductor pellet 1, the matrix frame 18 and the header plate 27 configured as described above are assembled to form an assembly.
[0036]
First, pellet bonding for bonding the semiconductor pellet 1 and the matrix frame 18 is performed by flip chip.
[0037]
Here, as shown in FIG. 4, the back surface 1 b of the four semiconductor pellets 1 is directed upward, and the four semiconductor pellets 1 are connected to the gate connection piece 23 a and the source connection in the respective semiconductor device regions of the matrix frame 18. It arrange | positions on the piece 24a and pellet bonding is performed by thermocompression bonding.
[0038]
That is, the gate connection piece 23a for supporting the inner lead 23 and the gate electrode pad 12 (see FIG. 1) of the semiconductor pellet 1 are thermocompression-bonded to the gate bump 16 attached to the gate electrode pad 12. It joins by the gate connection part 16a formed. Thus, the gate electrode pad 12 and the inner lead 23 are electrically connected via the gate connection portion 16a and the gate connection portion piece 23a.
[0039]
Similarly, the source connecting portion piece 24a that supports the inner lead 24 and the source electrode pad 13 (see FIG. 1) of the semiconductor pellet 1 are thermocompression bonded to the source bump 17 attached to the source electrode pad 13. It joins by the source connection part 17a formed. Thus, the source electrode pad 13 and the inner lead 24 are electrically connected through the source connection portion 17a and the source connection portion piece 24a. The gate bump 16 and the source bump 17 may be attached to the inner leads 23 and 24, respectively.
[0040]
Further, the positional relationship between the main surface 1a of the semiconductor pellet 1 after flip-chip mounting, the gate connection piece 23a, and the source connection piece 24a is the same as that shown in FIG.
[0041]
That is, in the power MOS transistor of the present embodiment, the source connection portion 24a that supports the three inner lead 24 for the source is disposed on the main surface 1a of the semiconductor pellet 1 so as to be opposed thereto, and A base end portion 24 b of each inner lead 24 is disposed on an inner region of the main surface 1 a of the semiconductor pellet 1.
[0042]
Further, a gate connection piece 23 a that supports one inner lead 23 for the gate is also arranged on the main surface 1 a of the semiconductor pellet 1 so as to be insulated from the source connection piece 24 a and arranged side by side. The base end portion 23 b is also disposed on the inner region of the main surface 1 a of the semiconductor pellet 1.
[0043]
Next, header attachment which is attachment of the header frame 27 to the semiconductor pellet 1 is performed.
[0044]
Here, as shown in FIG. 5, first, a silver (Ag) paste 28 as a header bonding material is applied to the back surface 1 b of each semiconductor pellet 1.
[0045]
Subsequently, as shown in FIG. 6, each header 3 of the header frame 27 is placed on each back surface 1 b of the four semiconductor pellets 1.
[0046]
Further, the semiconductor pellet 1 is pressurized and scrubbed or the like, thereby joining each header 3 and the back surface 1b of each semiconductor pellet 1 through the silver paste 28, respectively.
[0047]
Next, the assembly of the semiconductor pellet 1 with the header and the inner lead group is resin-sealed (molded) using a transfer molding apparatus.
[0048]
As shown in FIG. 7, the transfer molding device 29 used includes a mold composed of a pair of an upper die 30 and a lower die 31 that are clamped together by a cylinder device (not shown). A plurality of sets (only one set is shown in the figure) such that the upper mold cavity recess 33a and the lower mold cavity recess 33b cooperate with each other to form the cavity 33. ) It is buried.
[0049]
A pot 34 is provided on the mating surface 32 of the upper mold 30, and a plunger 35 that is advanced and retracted by a cylinder device (not shown) feeds a molding resin, that is, a resin 36 as a molding material. Has been inserted to get. On the mating surface 32 of the lower mold 31, a cull 37 is disposed at a position facing the pot 34 and is buried. One end of a gate 38 for injecting the resin 36 into the cavity 33 is connected to the cull 37, and the other end of the gate 38 is connected to the lower mold cavity recess 33b.
[0050]
Further, a through gate 39 is connected to the opposite side of the lower mold cavity recess 33b facing the gate 38, and the through gate 39 is connected to the facing piece of the adjacent lower mold cavity recess 33b. The through gate 39 is configured to circulate the resin 36 filled in the upstream cavity 33 and fill the downstream cavity 33.
[0051]
When molding the resin sealing body by the transfer molding device 29 configured as described above, first, an assembly of the semiconductor pellet 1 with the header 3 and the inner lead group in the cavity 33 of the upper mold 30 and the lower mold 31. Place.
[0052]
Subsequently, the upper mold 30 and the lower mold 31 are clamped and the lower surface of the header 3 is brought into close contact with the bottom surface of the upper mold cavity recess 33a, and then the resin 36 is moved from the pot 34 by the plunger 35 to the gate 38 and the through gate. The cavities 33 are sequentially supplied through 39 and filled. After filling, the resin 36 is thermally cured to form a resin sealing body, and then the upper mold 30 and the lower mold 31 are opened. Further, the resin sealing body is released by an ejector pin (not shown).
[0053]
At this time, as shown in FIG. 8, by injecting the resin with the lower surface (exposed surface 3 d) of the header 3 being in close contact with the bottom surface of the cavity of the upper mold 30, The surface opposite to the bonding surface 3 e, that is, the exposed surface 3 d is exposed from the resin sealing body 40. Further, the resin projecting body 40 is formed by projecting the header projecting portion 3 f in the direction opposite to the projecting direction of the outer leads 25 and 26.
[0054]
In addition, alignment is performed so that the peripheral edge of the resin sealing body 40 and a part of the rectangular hole 3c provided in a part of the header 3 connected to the header protruding part 3f overlap each other, and the resin sealing is performed. .
[0055]
Thereafter, as shown in FIG. 9, cutting and molding are performed in which the plurality of outer leads 25 and 26 are cut from the matrix frame 18 and bent. At the same time, the integrated header frame 27 is cut at each of the four round holes 3a and separated into four headers 3 through the slits 3b.
[0056]
In this cutting / molding step, the outer leads 25 and 26 are bent into a gull wing shape.
[0057]
FIG. 10 shows an example of an external view of a power MOS transistor manufactured and configured as described above.
[0058]
The power MOS transistor Tr has three source outer leads 26 and one gate outer lead 25 bent into a gull-wing shape from one of two opposing side surfaces of the sealing resin body 40. A flat and substantially rectangular header protruding portion 3f protrudes from the other side surface that protrudes and faces this side surface. Further, an exposed surface 3 d exposed from the resin sealing body 40 is formed on the lower surface of the header 3, that is, the surface of the header 3 opposite to the surface in contact with the semiconductor pellet 1.
[0059]
Next, the power MOS transistor Tr is surface-mounted on the printed wiring board.
[0060]
FIG. 11 is a partial plan view showing an example of a printed wiring board on which one power MOS transistor Tr is mounted.
[0061]
On the surface of the main body 42 of the printed wiring board 41 on which the power MOS transistor Tr is mounted, one gate foot pattern 43 made of a conductor layer, three source foot patterns 44 and one drain having a slightly larger area than the header 3 A foot pattern 45 is formed.
[0062]
The gate foot pattern 43 and the source foot pattern 44 to which the ends of the outer leads 25 and 26 are respectively joined are rectangular patterns, but the drain foot pattern 45 to which the header 3 is joined has a notch slit 45a. The rectangular pattern is formed so that a part of the cutout slit 45 a overlaps a part of the hole 3 c provided in the header 3 when the power MOS transistor Tr is surface-mounted on the printed wiring board 41.
[0063]
The main body 42 of the printed wiring board 41 is formed by, for example, alternately stacking thin copper sheet layers and epoxy fiber glass insulating layers and pressing them. Further, each of the foot patterns 43, 44, 45 is a printed wiring board made of a copper material by means of a sputtering method or the like using a mask die-cut according to the end portions of the outer leads 25, 26 and the shape and dimensions of the header 3. After depositing on 41, nickel or gold is formed on the surface by plating.
[0064]
FIG. 12 shows an example of a mounting state of the power MOS transistor Tr.
[0065]
The outer lead 25 for the gate of the power MOS transistor Tr is formed on the gate foot pattern 43 formed on the main body 42 of the printed wiring board 41, the outer lead 26 for each source is formed on the respective foot pattern 44 for source, and the drain electrode pad 14. The header 3 to which (see FIG. 1) is connected is aligned with the drain foot pattern 45 and soldered by an infrared hot air reflow method of about 235 ° C., for example.
[0066]
At this time, the flux in the solder paste 46 is released to the outside from the notch slits 45 a provided in the drain foot pattern 45. Further, by overlapping a part of the hole 3c provided in the header 3 and a part of the notch slit 45a provided in the drain foot pattern 45, the flux in the solder paste 46 that easily collects in the hole 3c is released to the outside. Let As a result, void formation due to the flux in the solder paste 46 can be prevented, and the power MOS transistor Tr can be prevented from being peeled off from the printed wiring board 29.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, the power MOS transistor Tr in which the surface (exposed surface 3 d) opposite to the surface in contact with the semiconductor pellet 1 of the header 3 is exposed from the resin sealing body 40 is applied to the printed wiring board 41. When reflow soldering is performed, a notch slit 45a is provided in the drain foot pattern 45 formed on the printed wiring board 41 to which the header 3 is bonded, thereby facilitating release of the flux contained in the solder paste 46 to the outside. Therefore, the formation of voids due to the flux can be prevented, and the peeling of the power MOS transistor Tr from the printed wiring board 41 can be prevented.
[0068]
In particular, in the header 3 in which the hole 3c is formed in order to prevent the resin sealing body 40 and the header 3 from being peeled off, the flux tends to accumulate in the hole 3c during reflow soldering, but a part of the notch slit 45a is formed. By overlapping with a part of the hole 3 c provided in the header 3, it is possible to easily release the flux that tends to accumulate in the hole 3 c to the outside.
[0069]
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
[0070]
For example, in the above-described embodiment, the case where the shape of the notch slit is a rectangle and the notch slit is provided at one place in the drain foot pattern of the printed wiring board, but the shape may be other than a rectangle, Two or more notch slits may be provided.
[0071]
In the above-described embodiment, three source outer leads and one gate outer lead bent in a gull wing shape protrude from one side surface, and a flat plate shape projects from the other side surface facing this side surface. In the case of the power MOS transistor in which the substantially rectangular header protruding portion protrudes and the exposed surface exposed from the resin sealing body is formed on the surface opposite to the surface in contact with the semiconductor pellet of the header, The present invention can be applied to any power MOS transistor in which the surface opposite to the surface in contact with is exposed from the resin sealing body.
[0072]
For example, a header is integrally formed on a lead frame, a semiconductor pellet is fixed on the header, and a surface electrode of the semiconductor pellet and another inner lead are electrically connected by a bonding wire. The present invention can also be applied to a power MOS transistor in which a part of a pellet, an inner lead group, and a header are sealed with a resin sealing body.
[0073]
Further, in the above-described embodiment, the case of the power MOS transistor in which the rectangular hole for preventing the resin sealing body and the header from peeling off is described in a part of the header has been described, but the hole is not formed in the header. It can also be applied to power MOS transistors.
[0074]
【The invention's effect】
Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
[0075]
Excess flux in the solder paste is released to the outside by notching the printed circuit board foot pattern on the printed circuit board that solders the header exposed from the resin encapsulant on the surface opposite to the surface to be bonded to the semiconductor pellet. Therefore, the mountability of the power MOS transistor can be improved.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing an example of a structure of a semiconductor pellet used in a method for manufacturing a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a plan view of FIG. It is an expanded sectional view which follows an AA line.
FIG. 2 is a partial plan view showing an example of a structure of a matrix frame used in a method for manufacturing a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing an example of the structure of a header frame used in the method for manufacturing a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams showing an example of a structure at the time of flip-chip mounting in a manufacturing process of a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention, where FIG. 4A is a partial plan view, and FIG. Sectional drawing which follows CC line, (c) is the partial bottom view which looked at the D section of (a) from the lead side.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an example of a structure when silver paste is applied in a manufacturing process of a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention, where FIG. 5A is a partial plan view, and FIG. It is sectional drawing which follows the EE line.
6A and 6B are diagrams showing an example of a structure when a header is attached in a manufacturing process of a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention, where FIG. 6A is a partial plan view, and FIG. It is sectional drawing which follows the -F line.
FIG. 7 is a view showing an example of a structure at the time of molding in the manufacturing process of the power MOS transistor according to the embodiment of the present invention, and (a) shows the state in the molding die through the molding die. The partial top view to show, (b) is the fragmentary sectional view which follows the GG line of (a) when the mold is clamped, (c) is H of (a) when the mold is clamped It is a fragmentary sectional view which follows the -H line.
8 is an enlarged partial cross-sectional view taken along the line II of FIG. 7A when the molding die is clamped.
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing an example of a structure at the time of cutting and molding in a manufacturing process of a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention, where FIG. 9A is a partial plan view, and FIG. It is sectional drawing which follows a JJ line.
10A and 10B are diagrams showing an example of the structure of a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention, where FIG. 10A is a plan view, FIG. 10B is a front view, and FIG. 10C is a bottom view.
FIG. 11 is a partial plan view showing an example of a printed wiring board on which a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention is mounted.
12A and 12B are diagrams showing an example of a mounted state of a power MOS transistor according to an embodiment of the present invention, where FIG. 12A is a partial plan view, and FIG. 12B is a cross section taken along line KK in FIG. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor pellet
1a Main surface
1b Back side
2 Multiple lead frames
3 Header
3a round hole
3b slit
3c hole
3d exposed surface
3e Joint surface
3f Header protrusion
4 Substrate
5 Gate
6 Silicon oxide film
7 Source
8 Drain
9 Insulating film
10 Contact hole for gate
11 Contact hole for source
12 Gate electrode pad
13 Electrode pad for source
14 Electrode pad for drain
15 Protective film
16 Bump for gate
16a Gate connection
17 Bump for source
17a Connection for source
18 Matrix frame
18a partition window
19 Outer frame
19a Positioning hole
20 section frame
21 Unit lead frame
22 Dam material
22a Dam
23 Innerlead
23a Connection piece for gate
23b Base end
24 Innerlead
24a Connection piece for source
24b Base end
25 Outerlead
26 Outer Lead
27 Header frame
28 Silver paste
29 Transfer molding equipment
30 Upper mold
31 Lower mold
32 mating surface
33 cavity
33a Upper cavity cavity recess
33b Lower cavity cavity
34 pots
35 Plunger
36 Resin
37 Cal
38 gate
39 Through Gate
40 Resin encapsulant
41 Printed circuit board
42 body
43 Foot pattern for gate
44 Foot Pattern for Source
45 Drain foot pattern
45a Notch slit
46 Solder paste
Tr power MOS transistor

Claims (4)

(a)主面に電力増幅用電界効果トランジスタが形成された半導体ペレットを準備する工程と、
(b)複数のインナリードおよびこれらインナリードにそれぞれ接続された複数のアウタリードを準備する工程と、
(c)樹脂封止体の周縁部と重なる一部に貫通孔が設けられたヘッダを準備する工程と、
(d)前記インナリードと前記半導体ペレットの表面電極とを接続する工程と、
(e)前記ヘッダと前記半導体ペレットの前記主面に対する反対側の面とを接合する工程と、
(f)前記半導体ペレット、前記インナリード群および前記ヘッダの一部を樹脂封止して、前記ヘッダの前記半導体ペレットとの接合面と反対側の面を露出させ、前記アウタリードの突出方向と反対の方向にヘッダ突出部を突出させ、前記ヘッダに設けられた前記貫通孔にその周縁部を重ねて前記樹脂封止体を形成する工程と、
(g)前記ヘッダおよび前記アウタリードを配線基板に形成されたフットパターンにそれぞれ半田付けする工程とを有し、
前記ヘッダが半田付けされる前記フットパターンにスリットが設けられており、前記ヘッダに設けられた前記貫通孔の一部と前記フットパターンに設けられた前記スリットの一部とが重なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) preparing a semiconductor pellet having a power amplification field effect transistor formed on the main surface;
(B) preparing a plurality of inner leads and a plurality of outer leads respectively connected to the inner leads;
(C) preparing a header provided with a through hole in a part overlapping the peripheral edge of the resin sealing body;
(D) connecting the inner lead and the surface electrode of the semiconductor pellet;
(E) joining the header and the surface opposite to the main surface of the semiconductor pellet;
(F) Resin-sealing the semiconductor pellet, the inner lead group, and a part of the header to expose a surface of the header opposite to the joint surface with the semiconductor pellet, opposite to the protruding direction of the outer lead. A step of projecting a header projecting portion in the direction of, and forming the resin sealing body by overlapping the peripheral portion of the through hole provided in the header; and
(G) soldering the header and the outer lead to a foot pattern formed on a wiring board,
A slit is provided in the foot pattern to which the header is soldered, and a part of the through hole provided in the header and a part of the slit provided in the foot pattern overlap. A method for manufacturing a semiconductor device.
(a)主面に電力増幅用電界効果トランジスタが形成された半導体ペレットを準備する工程と、
(b)複数のインナリードおよびこれらインナリードにそれぞれ接続された複数のアウタリードを準備する工程と、
(c)樹脂封止体の周縁部と重なる一部に矩形の貫通孔が設けられたヘッダを準備する工程と、
(d)前記インナリードと前記半導体ペレットの表面電極とを接続する工程と、
(e)前記ヘッダと前記半導体ペレットの前記主面に対する反対側の面とを接合する工程と、
(f)前記半導体ペレット、前記インナリード群および前記ヘッダの一部を樹脂封止して、前記ヘッダの前記半導体ペレットとの接合面と反対側の面を露出させ、前記アウタリードの突出方向と反対の方向にヘッダ突出部を突出させ、前記ヘッダに設けられた前記貫通孔にその周縁部を重ねて前記樹脂封止体を形成する工程と、
(g)前記ヘッダおよび前記アウタリードを配線基板に形成されたフットパターンにそれぞれ半田付けする工程とを有し、
前記ヘッダが半田付けされる前記フットパターンに矩形のスリットが設けられており、前記ヘッダに設けられた前記貫通孔の一部と前記フットパターンに設けられた前記スリットの一部とが重なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(A) preparing a semiconductor pellet having a power amplification field effect transistor formed on the main surface;
(B) preparing a plurality of inner leads and a plurality of outer leads respectively connected to the inner leads;
(C) preparing a header in which a rectangular through hole is provided in a part overlapping the peripheral edge of the resin sealing body;
(D) connecting the inner lead and the surface electrode of the semiconductor pellet;
(E) joining the header and the surface opposite to the main surface of the semiconductor pellet;
(F) Resin-sealing the semiconductor pellet, the inner lead group, and a part of the header to expose a surface of the header opposite to the joint surface with the semiconductor pellet, opposite to the protruding direction of the outer lead. A step of projecting a header projecting portion in the direction of and forming the resin sealing body by overlapping the peripheral portion of the through hole provided in the header; and
(G) soldering the header and the outer lead to a foot pattern formed on a wiring board,
A rectangular slit is provided in the foot pattern to which the header is soldered, and a part of the through hole provided in the header and a part of the slit provided in the foot pattern overlap. A method of manufacturing a semiconductor device.
請求項1または2記載の半導体装置の製造方法であって、前記半田は鉛フリー半田であることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the solder is lead-free solder. 請求項1または2記載の半導体装置の製造方法であって、前記半田は錫−亜鉛共晶であることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the solder is a tin-zinc eutectic.
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