毛刺的去除方法及半导体装置的制造方法与流程

本发明涉及一种毛刺的去除方法及半导体装置的制造方法。

背景技术：

在使用树脂等封装半导体芯片的半导体装置的制造工艺中，有时在暴露于封装材料外侧的引线框上附着微量的封装材料。以往，已知使用激光等去除附着在引线框上的封装材料的方法(例如，参照专利文献1和2)。

专利文献1：日本特开2011-91194号公报

专利文献2：日本特开2007-258490号公报

技术实现要素：

技术问题

如果长时间使用激光去除附着在引线框上的封装材料，则有时会发生烧焦引线框的表面等对半导体装置带来损伤的情况。

本发明的第1方面，提供一种去除以从封装半导体芯片的封装部突出的方式设置的引线框中的毛刺的去除方法。去除方法可以包括第一去除步骤，将引线框加热，且向引线框喷射流体而去除毛刺。

去除方法还可以包括第二去除步骤，在第一去除步骤之后，去除比第一去除步骤中喷射流体的范围更窄的范围内的毛刺。在第二去除步骤中，可以向引线框局部照射激光来去除毛刺。

在第一去除步骤中，可以通过向引线框喷射已经加热的流体，从而加热引线框，并且去除毛刺。流体可以包括液体、蒸汽和非活性气体中的至少一种。

在第一去除步骤中，也可以对流体进行加热，以使得流体的温度在90度以上且封装部的后硬化温度以下。在第一去除步骤中，还可以对流体进行加热，以使得流体的温度在120度以上且在130度以下。在第一去除步骤中，也可以对引线框进行加热，将流体喷射到已经加热的引线框上，去除毛刺。

在第一去除步骤中，可以使用设置在封装部与被喷射流体的位置之间且保护封装部不受到流体影响的保护部，将流体喷射到引线框上。保护部保护引线框的至少一部分不受到流体影响，在第二去除步骤中，可以去除通过保护部保护不受流体影响的区域的引线框上的毛刺。保护部可以具有厚度为引线框1倍以上且2倍以下的板状部件。

在本发明的第2方面中，提供一种半导体装置的制造方法。制造方法可以包括形成包含半导体芯片的电子电路的电路形成步骤。制造方法可以包括封装电子电路和连接在电子电路上的引线框的一部分，且形成使引线框露出的封装部的封装部形成步骤。制造方法也可以包括将引线框加热且向引线框喷射流体而去除毛刺的第一去除步骤。

应予说明，上述的发明内容未列举本发明的所有特征。另外，这些特征群的再组合也能够成为发明。

附图说明

图1是说明半导体装置100的概要的图。

图2是说明去除毛刺30的第一去除步骤的一个示例的图。

图3是在环氧系树脂中的温度与粘接强度之间的关系的示意图。

图4是图2所示的第一去除步骤之后的第二去除步骤的示意图。

图5是说明半导体装置100的制造工艺的一部分的图。

图6是说明第一去除步骤的其他示例的截面图。

图7是半导体装置100的制造工艺的一个示例的图。

图8表示测定图3所示的树脂的粘接强度的测定装置300的一个示例。

符号说明

10：封装部

20：引线框

22：基板

30：毛刺

32：喷嘴

40：导线

50：半导体芯片

60：堵住杆

70：去除装置

72：保护部

100：半导体装置

300：测定装置

302：下侧夹具

304：上侧夹具

306：树脂放置部

308：树脂

310：加热部

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下的实施方式不限定于权利要求的发明。另外，实施方式中说明的特征的所有组合并不限定为发明的解决方案所必须的。

图1是说明半导体装置100的概要的图。图1中示出了半导体装置100的端部附近的俯视图和截面图。如俯视图所示，半导体装置100具备封装部10和引线框20。如截面图所示，在封装部10的内部收纳有1个以上的半导体芯片50和导线40。

半导体芯片50包括例如igbt(绝缘栅双极型晶体管)或者功率mosfet等半导体元件。但是，形成在半导体芯片50上的半导体元件并不局限于功率半导体元件。

半导体芯片50配置于基板22。基板22可以是导电板，也可以是在绝缘基板上形成有导电图案的基板。当在基板表面和背面之间有电流流动的纵向型半导体元件形成在半导体芯片50时，在半导体芯片50中的对置的2个主面上分别形成有电极。与基板22对置的电极通过焊料等与基板22电性连接。

导线40由包括金、铜和铝的金属等导电材料形成，且将引线框20和半导体芯片50的至少一个电极电性连接。引线框20由包括例如铜和铝的金属等导电材料形成。引线框20可以是与基板22相同材质的导电板。此外，引线框20可以与基板22分离设置和/或与基板22成为一体。

此外，封装部10的内部结构并不局限于上述示例。在半导体芯片50上可以形成有横向型半导体元件。此外，半导体芯片50可以配置在绝缘基板上，各引线框20与半导体芯片50由导线40连接。另外，可以用汇流条等代替导线40将半导体芯片50与引线框20电性连接，也可以利用导电柱和布线基板将半导体芯片50和引线框20电性连接。

封装部10覆盖整个半导体芯片50和导线40，保护半导体芯片50和导线40。本实施例的封装部10由绝缘性的热固性树脂形成。为了散发半导体芯片50等产生的热量，优选封装部10由环氧系树脂等导热性较好的树脂形成。

引线框20以其一部分突出到封装部10的外侧的方式设置。应予说明，在与图1所示的基板22的端边相反一侧的端边也设置有引线框20。该相反一侧的引线框20和基板22可以一体地形成，也可以分开。该相反一侧的引线框20从与图1所示的引线框20相反一侧向封装部10的外侧延伸。

在半导体装置100的制造工艺中，有时在暴露于封装部10外侧的引线框20的表面形成有附着了封装部10的材料的毛刺30。例如，在引线框20的表面之中，在与封装部10相邻的区域容易形成毛刺30。如果任由毛刺30残留，则会影响半导体装置100的绝缘性等，因此优选去除毛刺30。

图2是说明去除毛刺30的第一去除步骤的一个示例的图。图2是放大了引线框20附近的斜视图。在第一去除步骤中，加热引线框20，且向引线框20喷射流体而去除毛刺30。

在第一去除步骤中，为了去除毛刺30，可以对向引线框20喷射的流体进行加热。在引线框20上喷射已加热的流体来加热引线框20。在其他实施例中，除了去毛刺用流体之外，也可以向引线框20供给能源来加热引线框20。例如，可以在高温环境中放置引线框20，也可以使高温物体接触引线框20，还可以向引线框20供给电流等热量以外的能量，使引线框20发热。

此外，向引线框20喷射的流体是雾状、水滴状或者流水状的液体、蒸汽、或者包括非活性气体的气体。流体可以包括上述液体、蒸汽和气体中的至少一种。液体可以是水，也可以是水以外的液体。在使用水以外的液体的情况下，可以在去除毛刺30之后用水清洗。

通过加热引线框20，可以降低附着在引线框20上的树脂等的粘接强度。在这种状态下，由于向引线框20喷射流体，所以可以轻易去除毛刺30。

图3是环氧系树脂中温度与粘接强度之间的关系的示意图。在图3中示出了2种环氧系树脂的特性。由此可见，任意一种树脂均是随着温度的上升而粘接强度下降。

可见，特别是在温度达到100度左右之前，环氧系树脂的粘接强度会急剧下降。在向引线框20喷射经加热的流体时，优选在将流体加热到90度以上的状态下进行喷射。但是，将流体的温度控制在形成封装部10的树脂的后硬化温度(aftercuringtemperature)以下。本实施例的树脂的后硬化温度是180度左右。

另外，在温度达到120度左右时，环氧系树脂的粘接强度基本上消失。流体的温度可以在120度以上。另一方面，如果温度达到130度以上，即使提高温度，树脂的粘接强度也基本上不变。因此，流体的温度可以在130度以下。此外，流体的温度可以在树脂的玻璃化转变温度的±10度的范围内。图3所示的树脂的玻璃化转变温度为120±10度。

应予说明，在不加热流体而将引线框20放置在高温环境的情况下，将引线框20的周围温度控制在与上述流体温度相同的温度。此外，在将引线框20直接加热的情况下，将引线框20的温度控制在与上述流体温度相同的温度。

图4是说明图2所示的第一去除步骤之后的第二去除步骤的图。在第一去除步骤中，由于向引线框20喷射流体，因此较难高精度地控制喷射区域。因此，如果想要将流体喷射到封装部10的附近，则有时流体会喷射至封装部10，而削掉封装部10。

因此，在第一去除步骤中，优选不向封装部10的附近喷射流体。例如，在从流体遮蔽封装部10和封装部10附近的引线框20的状态下，向引线框20喷射流体。其结果，在遮蔽的引线框20的区域残留毛刺30。

第二去除步骤中，去除封装部10附近引线框20的毛刺30。在第二去除步骤中，在小于在第一去除步骤中喷射了流体的引线框20的范围内去除毛刺30。例如，在第一去除步骤中，向距离引线框20的前端(即，与封装部10相反一侧的端部)规定长度的范围r1内喷射流体。此时，在剩余的范围r2内残存毛刺30。

沿着引线框20的延伸方向的范围r2的长度可以是范围r1的长度的1/3以下，也可以是1/5以下。范围r2只要是第一去除步骤中的流体不喷射到封装部10的程度的长度即可。

第二去除步骤中，通过能够比第一去除步骤更高精度地控制去除范围的方法去除毛刺30。在本实施例的第二去除步骤中，向引线框20局部照射激光而去除毛刺30。激光的直径可以比引线框20的长度小，也可以比引线框20的宽度小。引线框20的宽度是指在板状的引线框的主面中在与引线框20的延伸方向垂直的方向的宽度。作为一个示例，引线框20的长度为1mm以上，宽度约为0.2mm以上且0.4mm以下。此外，封装部10的厚度为5mm左右。

在第二去除步骤中，可以在引线框20的范围r2之内用激光扫描。此外，在第二去除步骤中，在第一去除步骤中喷射了流体的区域r1中，可以对与范围r2相邻的一部分区域照射激光。

在本实施例的去除方法中，在第一去除步骤去除大部分毛刺30。因此，可以有效地去除毛刺30。此外，用激光等去除封装部10附近的毛刺30。因此，不仅可以减少激光等对引线框20的损伤，还可以高精度地去除毛刺30。

应予说明，在第二去除步骤中，也可以用激光以外的方法去除毛刺30。例如，用微细的刷子等去除范围r2的毛刺30。

图5是说明半导体装置100的制造工艺的一部分的图。在制造半导体装置100的工艺中，多个半导体装置100的引线框20与共同的堵住杆(dambar)60一体地形成。各半导体装置100具有后硬化前的封装部10。

多个半导体装置100在与共同的堵住杆60相连接的状态下，搬入到毛刺30的去除装置70中。在去除毛刺30之后，将封装部10加热后进行后硬化。后硬化之后，沿着切断线a切断引线框20，分离各个半导体装置100。

图6是说明第一去除步骤的其他示例的截面图。在本实施例的第一去除步骤中，利用设置在封装部10和被喷射流体的位置之间且保护封装部10不受到流体影响的保护部72。本实施例的保护部72具有一端与引线框20的表面相接触的板状部件。

在使保护部72与引线框20的表面相接触的状态下，从喷嘴32向引线框20喷射流体。此外，保护部72也可以与引线框20的表面些许偏离。喷嘴32和引线框20之间的距离可以小于保护部72的高度。另外，在从引线框20的背面也喷射流体的情况下，在引线框20的背侧也配置保护部72。

保护部72也可以形成到比封装部10高的位置。保护部72和封装部10的高度是指垂直于引线框20表面的方向上的高度。保护部72的高度可以是封装部10的高度的2倍以上。

在第二去除步骤中，去除通过保护部72从流体得到保护的区域的毛刺30。在第二去除步骤中，不使用保护部72。

优选保护部72的厚度w1是流体无法到达的封装部10的程度的厚度。例如，保护部72的厚度w1可以是引线框20的厚度w2的1倍以上。

另外，如果保护部72的厚度w1过大，则在第二去除步骤中用激光等去除毛刺30的范围会变大。因此，优选保护部72的厚度w1在引线框20的厚度w2的2倍以下的程度。

作为一个示例，引线框20的厚度w2为0.1mm以上且0.2mm以下的程度。与此相对，保护部72的厚度w1可以是0.15mm以上且0.3mm以下。

图7是表示半导体装置100的制造工艺的一个示例的图。在本实施例的制造工艺中，在封装部形成步骤s404与后硬化步骤s408之间具有第一去除步骤s406。更具体地说，在封装部形成步骤s404与第二去除步骤s408之间具有第一去除步骤s406。

首先，在电路形成步骤s400中形成包括半导体芯片50的电子电路。在电路形成步骤s400中，将半导体芯片50焊接在基板22上(s401)，焊接将半导体芯片50与引线框20连接的导线40(s402)。

接着，在封装部形成步骤s404中，形成树脂等封装部10，所述树脂等封装部10封装包括半导体芯片50的电子电路以及与半导体芯片50连接的引线框20的一部分。在s404中，可以使封装部10在比后硬化温度更低的温度下硬化。

此外，在封装部形成步骤s404中，在使树脂硬化后，可以将在引线框20之间形成的树脂打穿并去除。此时，残留在引线框20的表面的树脂为毛刺30。

接下来，在第一去除步骤s406中，进行加热引线框20并喷射流体的热能去毛刺工艺。将加热的水或者水蒸气喷射到引线框20时，优选水或者水蒸气的喷出压力在2mpa～10mpa的范围，也可以在2.5mpa～7.5mpa的范围。从喷嘴直径为0.5～1.5mm的喷射口到引线框20的距离调整为5cm以下的距离，对每个半导体装置100的喷射时间约为0.5秒～2秒。

此外，在将加热的氮气喷射到引线框20时，氮气的喷出压力在2mpa～10mpa的范围为佳，也可以在2.5mpa～7.5mpa的范围。以从喷嘴直径为0.5～1.5mm的喷射口到引线框20的距离为5cm以下的距离的方式进行调整，针对每个半导体装置100的喷射时间为0.5秒～2秒的程度。

接着，在第二去除步骤s408中，向引线框20的封装部10附近的区域照射激光等，去除毛刺30。第一去除步骤s406和第二去除步骤s408的处理与在图1～图6中说明的处理相同。

接着，在后硬化步骤s410中，将封装部10后硬化。接下来，在切断步骤s412中，切断堵住杆60和引线框20，将各个半导体装置100从堵住杆60分离。

接着，在切割分离步骤s414中，完成每个半导体装置100。例如，在s414中，也可以包括电镀引线框20的表面的工艺、调整封装部10的形状的工艺等。根据本实施例中的制造方法，能够高精度地去除毛刺30，还能够高效地制造由去毛刺带来的损伤较少的半导体装置100。

半导体装置100由于引线框20或者封装部10中的损伤较少，因此能够确保长期的可靠性。因此，例如可以用于混合动力汽车、电动汽车的电力转换装置或者电力转换控制装置。

图8表示测定图3所示的树脂粘接强度的测定装置300的一个示例。测定装置300具有树脂放置部306、下侧夹具302、上侧夹具304和加热部310。

测定装置300使测定对象的树脂308附着于树脂放置部306的表面，该树脂放置部306固定于下侧夹具302表面。树脂放置部306由与引线框20相同的金属材料形成。

加热部310设置在下侧夹具302的背面，经由下侧夹具302和树脂放置部306加热测定对象的树脂308。此外，优选测定装置300还具有对树脂308的温度进行测定的温度检测部。

上侧夹具304以沿着树脂放置部306的表面从树脂放置部306的上方向下方可移动的方式设置。随着上侧夹具304向下方移动，对树脂308施加向下的力。上侧夹具304逐渐增加施加到树脂308的力，检测从树脂放置部306剥离树脂308时的力。通过对树脂308的每个温度实施这样的测定，测定了图3所示的特性。

以上，使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术的范围不限于上述实施方式中记载的范围。本领域技术人员会明白可以对上述实施方式进行各种变更或改良。根据权利要求书的记载可知，对上述实施方式进行的各种变更或改良的方式显然也包括在本发明的技术方案内。

应当注意的是，在权利要求书、说明书和附图中所示的装置、系统、程序和方法中的动作、顺序、步骤和阶段等各处理的执行顺序并未特别明确“在……之前”，“事先”等，另外，只要不是后续处理中需要使用之前处理的结果，就可以按任意顺序实现。方便起见，对权利要求书、说明书和附图中的动作流程使用“首先”，“接下来”等进行说明，也不表示一定要按照该顺序实施。