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発明の名称 半導体装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−252291
公開日 平成6年(1994)9月9日
出願番号 特願平5−61043
出願日 平成5年(1993)2月25日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】梶原 辰也
発明者 小副川 英
要約 目的
樹脂封止後の作業時における位置合わせ作業において、位置決め精度を良好にでき、かつ、作業スピードも向上できる半導体装置を提供する。

構成
TQFP・IC29の樹脂封止パッケージ本体25の対角位置にある2つのコーナ部に位置合わせ用の切欠部26をそれぞれ没設する。切欠部26は浅い角錐穴形状に形成し、V字形状の突き当て面50を備える。
特許請求の範囲
【請求項1】 電子回路が作り込まれている半導体ペレットの各電極に電気的に接続されている複数本のリードと、半導体ペレットおよびリードの一部を封止するパッケージ本体とを備えているパッケージが設けられている半導体装置において、前記パッケージに封止後の作業時に位置合わせを行うための位置合わせ部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】 前記位置合わせ部が、前記パッケージ本体に形成されている切欠部であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項3】 前記位置合わせ部が、前記パッケージ本体の側面に一体に突出形成されている突起部であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項4】 前記位置合わせ部が、前記パッケージ本体に上下方向に貫通するように開設されている位置決め孔であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【請求項5】 前記位置合わせ部が、前記半導体ペレットの各電極に電気的に接続されている複数本のリードとは別個に設けたリードであって、前記パッケージ本体の側面から突出されているリードであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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、特に、表面実装形パッケージを備えている半導体装置を基板への搭載時等に精度よく位置決めする技術に関し、例えば、シン・クワッド・フラット・パッケージを備えている半導体集積回路装置(以下、TQFP・ICという。)を位置決めするのに利用して有効なものに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、表面実装型の半導体装置の一例であるTQFP・ICにおける樹脂封止後の作業時においては、各種の工程、例えば、リードの切断工程、成形工程、あるいはプリント配線基板への実装工程で、位置決め作業が必要とされる。例えば、TQFP・ICをプリント配線基板へ実装する際には、TQFP・ICにおける複数本のアウタリード群をプリント配線基板に設けられている複数個のランド部に正確に位置決めを行い、はんだ付けする必要がある。
【0003】従来、この位置決め作業は次のような手段によって行われている。
■位置決めステーションを設備して、位置補正作業を行う。
■レーザ光、散乱光、爪、ブロック等を利用した位置補正機構により、位置補正作業を行う。
■CCDカメラを使用した画像認識補正装置を設備して、位置補正作業を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に小型で、リード間のピッチが狭く、リードの本数が多いTQFP・ICにあっては、解像能力の限界等から、複数本のアウタリードをプリント配線基板に設けられている複数個のランド部に正確に位置決めを行うのが難しく、アウタリードがプリント配線基板のランド部に正確に配置されないことがある。
【0005】また、補正作業の追加により作業スピードの低下を来す問題がある。そして、取り扱う半導体装置の種類が変更したときは、その種類に応じて設備を変更する必要があり、段取作業が煩雑化する欠点がある。
【0006】本発明の目的は、封止後の作業時における位置合わせ作業において、位置決め精度を良好にでき、かつ、作業スピードも向上できる半導体装置を提供することにある。
【0007】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。
【0008】
【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説明すれば、次の通りである。
【0009】すなわち、電子回路が作り込まれている半導体ペレットの各電極に電気的に接続されている複数本のリードと、半導体ペレットおよびリードの一部を封止するパッケージ本体とを備えているパッケージが設けられている半導体装置において、前記パッケージに封止後の作業時に位置合わせを行うための位置合わせ部が設けられていることを特徴とする。
【0010】
【作用】前記した手段によれば、例えば、プリント配線基板へ半導体装置を実装する場合、パッケージに設けられた位置合わせ部に実装機側の位置合わせ部を整合させることによって、正確に、かつ、作業性よく、半導体装置の位置合わせを行うことができる。
【0011】
【実施例】図1(a)、(b)は本発明の一実施例であるTQFP・ICと実装機側のガイド爪とを示す正面図および平面図である。図2〜図5はTQFP・ICの製造方法を説明するための各工程の説明図である。図6(a)、(b)はTQFP・ICを示す一部切断正面図および平面図である。図7はTQFP・ICの実装状態を示す斜視図である。
【0012】本実施例において、本発明に係る半導体装置は、薄形のクワッド・フラット・パッケージを備えている半導体集積回路装置(TQFP・IC)として構成されている。このTQFP・IC9は、半導体集積回路が作り込まれているペレットと、このペレットを包囲するとともに、その半導体集積回路を外部に電気的に導くためのパッケージ10とを備えており、パッケージ10はペレット半導体ペレットの各電極に電気的に接続されている複数本のリードと、ペレットおよびリードの一部を樹脂封止するパッケージ本体とを備えている。
【0013】すなわち、TQFI・IC9のパッケージ10は、樹脂が用いられて、トランスファ成形等のような樹脂成形法により略正方形の平盤形状に形成されている樹脂封止パッケージ本体25と、このパッケージ本体25の4枚の側面にそれぞれ配されて外部に突設されているとともに、所謂ガル・ウィング形状に屈曲成形されているアウタリード19b群とを備えており、前記パッケージ本体25の内部には集積回路を作り込まれたペレット22が樹脂封止されている。そして、ペレット22に作り込まれた集積回路は、ペレット22の電極パッドと各アウタリード19bに一体的に連設されているインナリード19aとの間に橋絡されているボンディングワイヤ23を介して、各アウタリード19bによりパッケージ本体25の外部に電気的に引き出されるようになっている。
【0014】以下、本発明の一実施例であるTQFP・ICの製造方法を説明する。この説明により、TQFP・ICについての構成の詳細が共に明らかにされる。
【0015】本実施例において、TQFP・ICの製造方法には、図2に示されている多連リードフレーム11が使用されている。この多連リードフレーム11は、鉄−ニッケル合金や燐青銅等のような比較的大きい機械的強度を有するばね材料からなる薄板が用いられて、打ち抜きプレス加工またはエッチング加工等のような適当な手段により一体成形されており、この多連リードフレーム11の表面には銀(Ag)等を用いためっき処理が、後述するワイヤボンディングが適正に実施されるように部分的または全体的に施されている(図示せず)。この多連リードフレーム11には複数の単位リードフレーム12が横方向に1列に並設されている。但し、一単位のみが図示されている。
【0016】単位リードフレーム12は位置決め孔13aが開設されている外枠13を一対備えており、両外枠13は所定の間隔で平行になるように配されて一連にそれぞれ延設されている。隣り合う単位リードフレーム12、12間には一対のセクション枠14が両外枠13、13間に互いに平行に配されて一体的に架設されており、これら外枠、セクション枠により形成される略正方形の枠体(フレーム)内に単位リードフレーム12が構成されている。
【0017】各単位リードフレーム12において、外枠13およびセクション枠14の接続部にはダム吊り部材15が略直角方向にそれぞれ配されて一体的に突設されており、ダム吊り部材15には4本のダム部材16が略正方形の枠形状になるように配されて、一体的に吊持されている。
【0018】セクション枠14側の各ダム部材16にはタブ吊りリード17がそれぞれの一端に配されて、略45度方向に対向して一体的に突設されており、各タブ吊りリード17の先端には略正方形の平板形状に形成されたタブ18が、ダム部材16群の枠形状と略同心的に配されて、これらタブ吊りリード17により吊持されるように一体的に連設されている。
【0019】各タブ吊りリード17はタブ18付近においてそれぞれ屈曲されており、このタブ吊りリード17の屈曲によって、タブ18は後記するリード19群の面よりも、後記するペレット22の厚さ分程度下げられている(所謂タブ下げ。)。
【0020】また、ダム部材16には電気配線としてのリード19が複数本、長手方向に等間隔に配されて、互いに平行で、ダム部材16と直交するように一体的に突設されている。各リード19の内側端部は先端が後記するペレットをボンディングするためのタブ18を取り囲むように配されることにより、インナ部(以下、インナリードということがある。)19aをそれぞれ構成している。他方、各リード19の外側延長部分は、その先端が外枠13およびセクション枠14に接続されており、アウタ部(以下、アウタリードということがある。)19bをそれぞれ構成している。そして、ダム部材16における隣り合うリード19、19間の部分は、後述するパッケージ成形時にレジンの流れをせき止めるダム16aを実質的に構成している。
【0021】このように構成されている多連リードフレームには各単位リードフレーム毎にペレット・ボンディング作業、続いて、ワイヤ・ボンディング作業が実施される。これらボンディング作業は多連リードフレームが横方向にピッチ送りされることにより、各単位リードフレーム毎に順次実施される。
【0022】まず、ペレット・ボンディング作業により、半導体装置の製造工程における所謂前工程において集積回路を作り込まれた半導体集積回路構造物としてのペレット22が、図3に示されているように、各単位リードフレーム12におけるタブ18上の略中央部に配されて、タブ18とペレット22との間に形成されたボンディング層21によって機械的に固着されることによりボンディングされる。ペレットボンディング層21の形成手段としては、金−シリコン共晶層、はんだ付け層および銀ペースト接着層等々によるボンディング法を用いることが可能である。但し、必要に応じて、ペレットからタブへの熱伝達の障壁とならないように、ボンディング層21を形成することが望ましい。
【0023】続いて、ワイヤボンディング作業により、図3に示されているように、タブ18上にボンディングされたペレット22のボンディングパッド22aと、各単位リードフレーム12におけるリード19のインナ部19aとの間に、ボンディングワイヤ23が超音波熱圧着式ワイヤボンディング装置等のような適当なワイヤボンディング装置(図示せず)が使用されることにより、その両端部をそれぞれボンディングされて橋絡される。これにより、ペレット22に作り込まれている集積回路は、ボンディングパッド22a、ボンディングワイヤ23、リード19のインナ部19aおよびアウタ部19bを介して電気的に外部に引き出されることになる。
【0024】このようにしてペレットおよびワイヤ・ボンディングされた組立体24には、各単位リードフレーム毎に樹脂封止するパッケージ本体25群が、図4に示されているようなトランスファ成形装置30が使用されて、単位リードフレーム群について同時成形される。
【0025】図4に示されているトランスファ成形装置30は、シリンダ装置等(図示せず)によって互いに型締めされる一対の上型31と下型32とを備えており、上型31と下型32との合わせ面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を形成するようにそれぞれ複数組没設されている。
【0026】上型31の合わせ面にはポット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樹脂(以下、レジンという。)を送給し得るように挿入されている。
【0027】下型32の合わせ面にはカル36がポット34との対向位置に配されて没設されているとともに、複数条のランナ37がポット34にそれぞれ接続するように放射状に配されて没設されている。各ランナ37の他端部は下側キャビティー凹部33bにそれぞれ接続されており、その接続部にはゲート38がレジンをキャビティー33内に注入し得るように形成されている。また、下型32の合わせ面には逃げ凹所39がリードフレームの厚みを逃げ得るように、多連リードフレーム11の外形よりも若干大きめの長方形で、その厚さと略等しい寸法の一定深さに没設されている。
【0028】そして、本実施例においては、上型キャビティー凹部33aにおいて対角位置にある2つのコーナ部に後述する位置合わせ用の切欠部を形成するための凸部40がそれぞれ突設されている。各凸部40は正方形の薄い角錐形状にそれぞれ形成されており、その高さおよび大きさは、これにより成形された位置合わせ用の切欠部が後述する位置決め機能を確実に発揮し得るように設定されている。
【0029】前記構成にかかる組立体24が用いられて樹脂封止形パッケージ本体がトランスファ成形される場合、上型31および下型32における各キャビティー33は各単位リードフレーム12における一対のダム16a、16a間の空間にそれぞれ対応される。
【0030】トランスファ成形時において、前記構成にかかる組立体24は、多連リードフレーム11が下型32に没設されている逃げ凹所39内に収容され、各単位リードフレーム12におけるペレット22が各キャビティー33内にそれぞれ収容されるように配されてセットされる。
【0031】続いて、上型31と下型32とが型締めされ、ポット34からプランジャ35によりレジン41がランナ37およびゲート38を通じて各キャビティー33に送給されて圧入される。
【0032】注入後、レジンが熱硬化されて樹脂封止形パッケージ本体25が成形されると、上型31および下型32は型開きされるとともに、エジェクタ・ピン(図示せず)によりパッケージ本体25群が離型される。このようにしてパッケージ本体25群が成形された組立体28は、トランスファ成形装置30から図5に示されているように脱装される。そして、このように樹脂成形されたパッケージ本体25の内部には、タブ18、ペレット22、リード19のインナ部19aおよびワイヤ23が樹脂封止されることになる。
【0033】そして、樹脂封止パッケージ本体25の上面には前記上型キャビティー凹部33aの凸部40により位置合わせ用の切欠部26が、対角位置にある2つのコーナ部において樹脂封止パッケージ本体25の中心位置に対して対称に設けられている。各切欠部26は正方形の浅い角錐穴形状にそれぞれ没設されており、V字形状の突き当て面50がそれぞれ形成されている。これらのV字形状の突き当て面50には後述する実装機側における位置合わせ用のガイド爪が突き当てられることによって、後述するTQFP・ICのプリント配線基板への位置合わせが行われる。ちなみに、残りの2つのうちの1つのコーナ部には方向表示マーク27が三角形形状に切設されている。
【0034】樹脂封止パッケージ本体を成形された半完成品としての組立体28は、図示しないが、リード切断成形工程において各単位リードフレーム毎に順次、外枠13およびダム16aを切り落とされるとともに、各リード19のアウタ部19bをガル・ウイング形状に屈曲形成される。これによって、樹脂封止形TQFP・IC9が製造されたことになるが、このTQFP・IC9のパッケージ10には位置合わせ用の切欠部26が樹脂封止パッケージ本体25の一対のコーナ部に没設されていることになる。
【0035】以上のようにして製造された樹脂封止形TQFP・IC9は図7に示されているようにプリント配線基板に実装される。
【0036】プリント配線基板42にはランド43が複数個、実装対象物となる樹脂封止形TQFP・IC9における各アウタリード19bに対応するように配されて、はんだ材料を用いられて略長方形の薄板形状に形成されており、このランド43群にこのTQFP・IC9のアウタリード19b群がそれぞれ整合されて当接されているとともに、各アウタリード19bとランド43とがリフローはんだ処理により形成されたはんだ盛り層(図示せず)によって電気的かつ機械的に接続されている。
【0037】この樹脂封止形TQFP・IC9における各アウタリード19bをプリント配線基板42の各ランド43に整合させる作業は、次のようにして行われる。すなわち、図1に示されているように、実装機側の位置決め機構部には一対の位置合わせ用のガイド爪51が設けられており、これらのガイド爪51は同一直線上を進退自在に設けられ、それらの先端面52はTQFP・IC9のパッケージ10における樹脂封止パッケージ本体25における2つのコーナ部の突き当て面50に整合するV字形状に形成されている。
【0038】そして、TQFP・IC9のプリント配線基板42への実装時には、TQFP・IC9が搬送されてピックアップ位置に停止される。このとき、TQFP・IC9は実装機側の一対のガイド爪51の間に配置され、かつ、切欠部26が設けられている2つのコーナ部がガイド爪51の進退方向に沿って配置される。
【0039】次に、実装機側の一対のガイド爪51がそれぞれ前進して所定位置に停止することによって、各ガイド爪51がTQFP・IC9の樹脂封止パッケージ本体25における2つの位置合わせ用切欠部26の突き当て面50に突き当てられ、樹脂封止パッケージ本体25が一対のガイド爪51で挟まれることにより位置合わせが行われる。この位置合わせにより、樹脂封止パッケージ本体25の中心位置が、実装機側に設けられているコレット53の吸着時におけるコレット吸着面の中心位置に整合された状態になる。
【0040】TQFP・IC9の位置合わせが完了すると、実装機側のコレット53がピックアップ位置に下降してTQFP・IC9の樹脂封止パッケージ本体25の上面に接触して停止する。このとき、前述したように、樹脂封止パッケージ本体25の中心位置がコレット53の吸着面の中心位置に一致されている。
【0041】次に、実装機側の一対のガイド爪51がTQFP・IC9の2つのコーナ部における突き当て面50から後退するとともに、コレット53がTQFP・IC9を吸着してプリント配線基板42が配置されているプットダウン位置に移動される。そして、コレット53によって移動されたTQFP・IC9は、各アウタリード19bがプリント配線基板42の各ランド43に整合させられた状態で、プリント配線基板42上に移載され、前述したようにしてプリント配線基板42上にはんだ付け実装される。
【0042】前記実施例によれば次の効果が得られる。
■ TQFP・ICの樹脂封止パッケージ本体の2つのコーナ部に位置合わせ用の切欠部を没設し、これらの切欠部における突き当て面に実装機側のガイド爪の先端面を突き当てることによって、TQFP・ICの位置合わせが行われることにより、位置合わせの作業スピードが速く、かつ、位置合わせを精度よく行うことができる。
【0043】■ アウタリードの本数や、アウタリード間のピッチに応じて、実装機側の設備を変更する必要がないので、取り扱うICの種類が変更した場合でも、作業の段取時間が少なくて済み、作業性がよい。
【0044】■ 実装機側の設備も廉価になる。
【0045】図8は本発明の実施例2であるTQFP・ICを示す平面図である。
【0046】前記実施例1においては、コレット53の吸着面の中心位置にTQFP・IC9における樹脂封止パッケージ本体25の中心位置を一致させることにより、TQFP・IC9のプリント配線基板42への位置合わせが行われるように構成したが、本実施例2においては、コレット53の吸着面の中心位置にTQFP・IC9Aにおける樹脂封止パッケージ本体25Aの中心位置から偏心した位置が一致されている。そして、偏心した位置によって、TQFP・IC9Aのプリント配線基板42への位置合わせが行われるようになっている。
【0047】したがって、本実施例2は樹脂封止パッケージ本体25Aの上面において対角位置にある2つのコーナ部にそれぞれ正方形の浅い角錐穴形状の切欠部26Aが形成されているが、これらの切欠部26Aは対称に形成されておらず、大きさが相違している。すなわち、各切欠部26Aにおける突き当て面50Aの間の中心位置は樹脂封止パッケージ本体25Aの中心位置からずれた位置に配置されている。
【0048】したがって、コレット53のTQFP・IC9Aの吸着時には、コレット53の吸着面の中心が樹脂封止パッケージ本体25Aの上面において中心からずれた位置に配置されて、TQFP・IC9Aがコレット53に吸着され、プリント配線基板42に移載されることになる。
【0049】図9は本発明の実施例3であるTQFP・ICと実装機側のガイド爪とを示す一部切断正面図および平面図である。
【0050】本実施例3は前記実施例1とは、TQFP・ICの樹脂封止パッケージ本体に形成する位置合わせ部の構成が相違している。本実施例3における位置合わせ部は、樹脂封止パッケージ本体25Bの対角位置にある2つのコーナ部の側面に対角線上に外側方に突出する突起部60がそれぞれ一体形成されているものである。これらに突き当てられる実装機側の一対のガイド爪51Bの先端面52Bは前記樹脂封止パッケージ本体25Bの突起部60の先端の突き当て面50Bに整合する形状に形成されており、TQFP・IC9Bの位置合わせ作業は前記実施例1で説明したものと同様にして行われる。
【0051】図10は本発明の実施例4であるTQFP・ICと実装機側のガイド爪とを示す一部切断正面図および平面図である。
【0052】本実施例4は上記実施例1〜3とは位置合わせ機構も相違する。すなわち、本実施例4はTQFP・IC9Cにおける樹脂封止パッケージ本体25Cの対角位置にある2つのコーナ部に、それぞれ上下方向に貫通する透孔70が形成されている。そして、実装機側の位置合わせ機構部には上下に配置されている投光部71と受光部72とが所定距離をおいて各一対設けられている。
【0053】したがって、TQFP・IC9Cの位置合わせ時は、実装機側の位置合わせ機構部の各投光部71から投光された光線がTQFP・IC9Cの樹脂封止パッケージ本体25Cに形成されている各透孔70を通過してそれぞれの受光部72に受光されることによってIC29Cの位置合わせが行われる。
【0054】図11は本発明の実施例5であるTQFP・ICと実装機側のガイド爪とを示す一部切断正面図および平面図である。
【0055】前記実施例1〜4では位置合わせ部を樹脂封止パッケージ本体に形成したが、本実施例5はリードに形成したものである。すなわち、本実施例5は図12に示されているように、多連リードフレーム11Dの各単位リードフレーム12Dにおいて、タブ18の対角位置にある2つのタブ吊りリード17Dをダム部材16よりも外側に延長することにより、図12に示されているように、樹脂封止後に、樹脂封止パッケージ本体25Dの対角位置にある2つのコーナ部の側面から対角線上を外側方に位置決めリード80を突出させたものである。
【0056】実装機側にはこれらの位置決めリード80の突出先端の突き当て面50Dに整合する先端面52Dを備えた一対のガイド爪51Dが設けられており、TQFP・IC9Dの位置合わせ作業は、前記実施例1で説明したものと同様にして行われる。
【0057】以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例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いうまでもない。
【0058】パッケージ本体に複数個形成される位置合わせ部は、パッケージ本体のコーナ部にそれぞれ形成するに限らず、パッケージ本体の各辺にそれぞれ形成するようにしてもよい。
【0059】また、位置合わせ用の切欠部は正方形穴形状に形成するに限らず、半円形の穴形状や、一部が切り欠かれている角柱形状等でもよく、その形状は問わない。
【0060】以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるTQFP・ICに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、通常のQFP・ICやTQFI・IC、QFI・IC等の表面実装形パッケージを備えているIC、その他の半導体装置全般に適用することができる。そして、特に小型で、リード間のピッチが狭く、リードの本数が多い半導体装置に適用して有効である。
【0061】また、上記では、本発明を半導体装置の実装作業において説明したが、本発明は実装作業に限らず、封止後の作業工程、例えばリードの切断工程や成形工程など、位置決めを必要とする工程に適用することが可能である。
【0062】
【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、次の通りである。
【0063】封止後の作業時に位置合わせを行うための位置合わせ部をパッケージに設けることによって、封止後の工程、例えば切断工程、成形工程、あるいはプリント配線基板への実装工程において、正確に、作業性よく、半導体装置の位置合わせを行うことができる。




 

 


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