JP2001230370A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体装置内の電気配線、半導体素子及び外部
接続端子を電気的に接続する複数の独立した配線導体を
有する半導体装置において、半導体装置を覆うケース内
もしくはモールド材内に各々独立した配線導体を整列
し、回路形成を行い得ることで小型の半導体装置及び製
造方法を提供する。 【解決手段】マスク及び、上型及び下型によって構成さ
れる位置決め治具を用い、マスクは予め各配線導体の実
装形状に刳り貫いた形状を有し、リードフレームの各々
の導体パターンをこの刳り貫き部分に嵌め合せることに
より、リードフレームのふれを吸収、固定した状態で絶
縁接着シートを貼付けた金属ベースを積層し、上型及び
下型により両者を加圧した状態で加熱し、その後リード
フレームのタイバー連結部分を切り離し、リードフレー
ムの各導体パターンをそれぞれ電気的に独立させること
により、半導体パワーモジュールの電力制御回路とな
る、複雑な導体パターンを有するリードフレームからな
る主回路部のベースを形成する。
接続端子を電気的に接続する複数の独立した配線導体を
有する半導体装置において、半導体装置を覆うケース内
もしくはモールド材内に各々独立した配線導体を整列
し、回路形成を行い得ることで小型の半導体装置及び製
造方法を提供する。 【解決手段】マスク及び、上型及び下型によって構成さ
れる位置決め治具を用い、マスクは予め各配線導体の実
装形状に刳り貫いた形状を有し、リードフレームの各々
の導体パターンをこの刳り貫き部分に嵌め合せることに
より、リードフレームのふれを吸収、固定した状態で絶
縁接着シートを貼付けた金属ベースを積層し、上型及び
下型により両者を加圧した状態で加熱し、その後リード
フレームのタイバー連結部分を切り離し、リードフレー
ムの各導体パターンをそれぞれ電気的に独立させること
により、半導体パワーモジュールの電力制御回路とな
る、複雑な導体パターンを有するリードフレームからな
る主回路部のベースを形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部の、電気配
線、半導体素子、及び外部接続端子を電気的に接続する
複数の独立した配線導体を有する半導体装置の製造方法
に係り、特に半導体装置を覆うケースの内部もしくはモ
ールド材の内部に各々独立した配線導体を配置して回路
形成をした半導体装置の製造方法に関する。
線、半導体素子、及び外部接続端子を電気的に接続する
複数の独立した配線導体を有する半導体装置の製造方法
に係り、特に半導体装置を覆うケースの内部もしくはモ
ールド材の内部に各々独立した配線導体を配置して回路
形成をした半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置における一般的な配線導体
の、半導体装置を覆うケースの内部もしくはモールド材
の内部への回路形成に関する従来の方法としては、配線
導体と絶縁材を積層しエッチングなどにより導体パター
ンを形成した回路基板を、半導体装置を覆うケースの内
部あるいはモールド材の内部に組み込んで作るものがあ
る。
の、半導体装置を覆うケースの内部もしくはモールド材
の内部への回路形成に関する従来の方法としては、配線
導体と絶縁材を積層しエッチングなどにより導体パター
ンを形成した回路基板を、半導体装置を覆うケースの内
部あるいはモールド材の内部に組み込んで作るものがあ
る。
【0003】また、配線導体を単体で作る方法として
は、特開平6−13528号公報に記載されたように、
エッチング、プレス打抜き、その他の方法により形成し
た配線導体を、予め配線導体の一部を切断しないでタイ
バーと呼ばれる連結部として残しておき、そして各々が
ばらばらにならないよう保持して、これを半導体装置を
覆うケースの内部もしくはモールド材の内部にモールド
して固定した後、上記連結部を切除して最終的な回路を
形成するものがある。図6はこの従来例を示したもの
で、リードフレーム6の各導体パターン11の各々に対
し複数のパターン連結部23を設けてこのパターン連結
部23を回路パターンの外側に出して先端をタイバー1
3で連結し、一方、リードフレーム6の反対側先端もタ
イバー13により連結することにより、各導体パターン
11を両持ちの状態に保持している。タイバー13は製
品完成時には除去される。また、連結部23は製品完成
時には除去されるか、あるいは機能しない部品として残
る。
は、特開平6−13528号公報に記載されたように、
エッチング、プレス打抜き、その他の方法により形成し
た配線導体を、予め配線導体の一部を切断しないでタイ
バーと呼ばれる連結部として残しておき、そして各々が
ばらばらにならないよう保持して、これを半導体装置を
覆うケースの内部もしくはモールド材の内部にモールド
して固定した後、上記連結部を切除して最終的な回路を
形成するものがある。図6はこの従来例を示したもの
で、リードフレーム6の各導体パターン11の各々に対
し複数のパターン連結部23を設けてこのパターン連結
部23を回路パターンの外側に出して先端をタイバー1
3で連結し、一方、リードフレーム6の反対側先端もタ
イバー13により連結することにより、各導体パターン
11を両持ちの状態に保持している。タイバー13は製
品完成時には除去される。また、連結部23は製品完成
時には除去されるか、あるいは機能しない部品として残
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のうち回路基板を使用するものは、エッチングによる
銅箔等の配線導体パターンの厚さが、通常のもので35
μm程度、またパワー回路に使用されるものにおいても
最大200μm程度以下である。ある面積の配線導体パ
ターンにこの厚さの限界内で流すことのできる電流を超
える電流を流す場合は、電流が大きくなるに連れて配線
導体パターンの面積を大きくする必要が生じ、その結
果、回路の小型化を阻害していた。
術のうち回路基板を使用するものは、エッチングによる
銅箔等の配線導体パターンの厚さが、通常のもので35
μm程度、またパワー回路に使用されるものにおいても
最大200μm程度以下である。ある面積の配線導体パ
ターンにこの厚さの限界内で流すことのできる電流を超
える電流を流す場合は、電流が大きくなるに連れて配線
導体パターンの面積を大きくする必要が生じ、その結
果、回路の小型化を阻害していた。
【0005】配線導体パターンの厚さを厚くし回路その
ものを小型化するためには、上記の回路基板を使用する
方式から、厚い配線導体単体をプレスで打抜いたりエッ
チング等により形成する図6に示したような方式に変更
する必要がある。
ものを小型化するためには、上記の回路基板を使用する
方式から、厚い配線導体単体をプレスで打抜いたりエッ
チング等により形成する図6に示したような方式に変更
する必要がある。
【0006】この場合の従来の回路形成方法は上記のよ
うになるが、形成した配線導体の一部をエッチングやプ
レス等により切除する方法については、固定後の配線導
体の切除部分がこれを実装するケースあるいはモールド
材の外部に存在することが前提となる。したがって、切
除部分がケースの内部あるいはモールド材の内部に存在
する場合、外側から切除して回路を形成することが出来
ないという問題がある。切除部分を、無理矢理、外部に
出そうとすると、本来、製品の機能に貢献しない配線導
体間の連結のみを目的とした配線導体を設けなければな
らず、結果として全体の配線導体面積が大きくなり、こ
こでも回路の小型化を阻害する問題が発生する。
うになるが、形成した配線導体の一部をエッチングやプ
レス等により切除する方法については、固定後の配線導
体の切除部分がこれを実装するケースあるいはモールド
材の外部に存在することが前提となる。したがって、切
除部分がケースの内部あるいはモールド材の内部に存在
する場合、外側から切除して回路を形成することが出来
ないという問題がある。切除部分を、無理矢理、外部に
出そうとすると、本来、製品の機能に貢献しない配線導
体間の連結のみを目的とした配線導体を設けなければな
らず、結果として全体の配線導体面積が大きくなり、こ
こでも回路の小型化を阻害する問題が発生する。
【0007】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、半導体装置内の電気配線、半導体素子及び外部接
続端子を電気的に接続する複数の独立した配線導体を有
する半導体装置の製造方法において、半導体装置を覆う
ケースの内部もしくはモールド材の内部に独立した配線
導体単体によるパターンを形成し、なおかつ、この各々
独立した配線導体を整列、位置決めする方法を提供し、
該方法で回路を形成することにより従来に比較して更に
小型の半導体装置の製造方法を提供することにある。
鑑み、半導体装置内の電気配線、半導体素子及び外部接
続端子を電気的に接続する複数の独立した配線導体を有
する半導体装置の製造方法において、半導体装置を覆う
ケースの内部もしくはモールド材の内部に独立した配線
導体単体によるパターンを形成し、なおかつ、この各々
独立した配線導体を整列、位置決めする方法を提供し、
該方法で回路を形成することにより従来に比較して更に
小型の半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明においては、半導体装置を覆うケースの内部
もしくはモールド材の内部に実装されるべき複数の独立
した各配線導体を、予め各配線導体の実装形状に刳り貫
いたマスクの刳り貫き部に嵌合して位置決めし、この上
に前縁接着シートを貼り付けた金属ベースを重ね、上下
型で圧接するようにしたものである。
め、本発明においては、半導体装置を覆うケースの内部
もしくはモールド材の内部に実装されるべき複数の独立
した各配線導体を、予め各配線導体の実装形状に刳り貫
いたマスクの刳り貫き部に嵌合して位置決めし、この上
に前縁接着シートを貼り付けた金属ベースを重ね、上下
型で圧接するようにしたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1〜
図5、図7〜図11により説明する。図1、図2は本発
明の一実施例である半導体装置の断面構造図、及びその
上面図を示し、図3、図4は本発明の一実施例である主
回路部ベースの平面図及びその断面図を示したものであ
る。
図5、図7〜図11により説明する。図1、図2は本発
明の一実施例である半導体装置の断面構造図、及びその
上面図を示し、図3、図4は本発明の一実施例である主
回路部ベースの平面図及びその断面図を示したものであ
る。
【0010】また、図5は本第一実施例のリードフレー
ム形状を示した。
ム形状を示した。
【0011】図7、図8は本発明による、回路パターン
の整列と位置決めを行うマスクの一実施例を示す平面図
及び正面図である。
の整列と位置決めを行うマスクの一実施例を示す平面図
及び正面図である。
【0012】図9、図10に、上記図7、図8で示した
実施例のマスクによる配線導体の整列、位置決めの構造
と方法を示した。
実施例のマスクによる配線導体の整列、位置決めの構造
と方法を示した。
【0013】図11は本発明のマスクを使用した回路製
造工程の一実施例を示したものである。
造工程の一実施例を示したものである。
【0014】更に詳細に説明していく。
【0015】図1及び図2は、モータなどの動作制御を
行うインバータ装置用半導体パワーモジュールに適用し
た例を示したものである。
行うインバータ装置用半導体パワーモジュールに適用し
た例を示したものである。
【0016】本半導体パワーモジュールは、大きく分け
ると、金属ベース3に電力制御用半導体素子1などを搭
載した主回路部と、樹脂基板8に制御回路用半導体素子
2などを搭載した制御回路部からなり、上記制御回路部
は上記主回路部との間で信号のやり取りを行い主回路部
の動作制御を行う。半導体パワーモジュールはこれら主
回路部と制御回路部の2つを樹脂モールドして1つにま
とめたものである。
ると、金属ベース3に電力制御用半導体素子1などを搭
載した主回路部と、樹脂基板8に制御回路用半導体素子
2などを搭載した制御回路部からなり、上記制御回路部
は上記主回路部との間で信号のやり取りを行い主回路部
の動作制御を行う。半導体パワーモジュールはこれら主
回路部と制御回路部の2つを樹脂モールドして1つにま
とめたものである。
【0017】主回路部は、動作中の電力制御用半導体素
子1の発熱が激しいことから、この発生する熱を効率よ
く外部に放散するヒートシンク効果を有する金属ベース
3に絶縁樹脂製の絶縁接着シート4を挟んで搭載され
る。そしてリードフレーム6には電力制御用半導体素子
1と接続ワイヤ5aが電気的に接続される。電力制御用
半導体素子1のリードフレーム6上への接続はハンダ7
による接合で行われ、接続ワイヤ5aのリードフレーム
6上への接続は金属ワイヤのボンディングにより行う。
このリードフレーム6は配線導体パターンを形成してい
る。
子1の発熱が激しいことから、この発生する熱を効率よ
く外部に放散するヒートシンク効果を有する金属ベース
3に絶縁樹脂製の絶縁接着シート4を挟んで搭載され
る。そしてリードフレーム6には電力制御用半導体素子
1と接続ワイヤ5aが電気的に接続される。電力制御用
半導体素子1のリードフレーム6上への接続はハンダ7
による接合で行われ、接続ワイヤ5aのリードフレーム
6上への接続は金属ワイヤのボンディングにより行う。
このリードフレーム6は配線導体パターンを形成してい
る。
【0018】制御回路部は動作中の電流が主回路部に比
べ微弱であり、主回路部ほどの放熱を必要としないた
め、樹脂基板8に制御用半導体素子2やその他の部品を
実装することにより構成している。
べ微弱であり、主回路部ほどの放熱を必要としないた
め、樹脂基板8に制御用半導体素子2やその他の部品を
実装することにより構成している。
【0019】上記主回路部と制御回路部の2つの回路
を、耐熱性樹脂にて成形したケース9の内部に接着剤な
どの接合手段により所定の位置に配置し、主回路部と制
御回路部間の信号伝達を行うための接続ワイヤ5bを行
った後、ケース9の内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂1
0を充填してケース9内の回路部を封止・硬化して全体
の回路を構成する。
を、耐熱性樹脂にて成形したケース9の内部に接着剤な
どの接合手段により所定の位置に配置し、主回路部と制
御回路部間の信号伝達を行うための接続ワイヤ5bを行
った後、ケース9の内部にエポキシ樹脂等の封止樹脂1
0を充填してケース9内の回路部を封止・硬化して全体
の回路を構成する。
【0020】尚、図2は、封止樹脂を充填する前の構造
を上面から見たものである。
を上面から見たものである。
【0021】図3、図4は、図1、図2に示した実施例
の半導体パワーモジュールのうち、主回路部の金属ベー
ス3と導体パターン11の部分を示したものである。図
3は平面図、図4には断面図を示したものである。
の半導体パワーモジュールのうち、主回路部の金属ベー
ス3と導体パターン11の部分を示したものである。図
3は平面図、図4には断面図を示したものである。
【0022】上記したように、主回路部の放熱のため金
属ベース3上に配線導体パターンを形成する必要がある
が、このとき金属ベース3とリードフレーム6間は異電
位となるため、両者の間を電気的に絶縁する必要があ
る。本実施例では、金属ベース3の回路形成面(電力制
御用半導体素子が搭載される面)に、図4に示すように
絶縁樹脂製の絶縁接着シート4を貼付け、この絶縁接着
シート4を介してリードフレーム6と金属ベース3を加
熱圧着接合する。これによりリードフレーム6と金属ベ
ース3の絶縁が図られる。絶縁接着シート4はエポキシ
樹脂などの熱硬化性のもので、ガラス転移温度が100
℃を超えるような材料により構成される。
属ベース3上に配線導体パターンを形成する必要がある
が、このとき金属ベース3とリードフレーム6間は異電
位となるため、両者の間を電気的に絶縁する必要があ
る。本実施例では、金属ベース3の回路形成面(電力制
御用半導体素子が搭載される面)に、図4に示すように
絶縁樹脂製の絶縁接着シート4を貼付け、この絶縁接着
シート4を介してリードフレーム6と金属ベース3を加
熱圧着接合する。これによりリードフレーム6と金属ベ
ース3の絶縁が図られる。絶縁接着シート4はエポキシ
樹脂などの熱硬化性のもので、ガラス転移温度が100
℃を超えるような材料により構成される。
【0023】図5に、リードフレーム6の外観を示し
た。リードフレーム6は電気良導性と熱良導性に優れた
金属材料、例えば銅のような材料で構成されており、図
5に示すような、各々が独立し最終完成品の段階で異電
位となる複雑形状の導体パターン11の集合体により構
成されている。本実施例では、各導体パターン11に外
部接続端子12となる部分が設けられ、各々の導体パタ
ーン11がばらばらにならないように、この外部接続端
子12となる部分の先端はタイバー13で連結されてい
る。
た。リードフレーム6は電気良導性と熱良導性に優れた
金属材料、例えば銅のような材料で構成されており、図
5に示すような、各々が独立し最終完成品の段階で異電
位となる複雑形状の導体パターン11の集合体により構
成されている。本実施例では、各導体パターン11に外
部接続端子12となる部分が設けられ、各々の導体パタ
ーン11がばらばらにならないように、この外部接続端
子12となる部分の先端はタイバー13で連結されてい
る。
【0024】このリードフレーム6は、プレス打抜き、
あるいはエッチング、ワイヤーカット等の加工方法によ
り、各々独立した導体パターン11がタイバー13でお
互いにつながった形状に形成される。こうして形成され
たリードフレーム6は、金属ベース上3に絶縁接着シー
ト4を介して圧着して固定された後、タイバー13が切
断され、外部接続端子12が回路形成面側に90度に折
り曲げられる。こうして各々の導体パターン11は完全
に独立した形で主回路部のベース回路として形成される
ものである。
あるいはエッチング、ワイヤーカット等の加工方法によ
り、各々独立した導体パターン11がタイバー13でお
互いにつながった形状に形成される。こうして形成され
たリードフレーム6は、金属ベース上3に絶縁接着シー
ト4を介して圧着して固定された後、タイバー13が切
断され、外部接続端子12が回路形成面側に90度に折
り曲げられる。こうして各々の導体パターン11は完全
に独立した形で主回路部のベース回路として形成される
ものである。
【0025】ここで、タイバー13を切断する前の各々
独立した導体パターン11は、タイバー13により連結
されているものの、すべてタイバー13連結部を固定端
とした片持ちの状態であり、また、導体パターン11の
形状はタイバー13から遠のくに連れパターン面積が大
きくなり、接着面に対し水平方向のふれに非常に弱い形
状となっている。
独立した導体パターン11は、タイバー13により連結
されているものの、すべてタイバー13連結部を固定端
とした片持ちの状態であり、また、導体パターン11の
形状はタイバー13から遠のくに連れパターン面積が大
きくなり、接着面に対し水平方向のふれに非常に弱い形
状となっている。
【0026】このような形状のリードフレーム6を金属
ベース3上に配置し上下から加熱圧着した場合、リード
フレーム6の各導体パターン11間の距離を一定に保ち
ながらの接合は非常に困難である。各導体パターン11
間の距離が所定の寸法に対し小さくなり、絶縁距離を満
足できなくなったり、あるいは最悪の場合、隣接するパ
ターンがお互いに接触し短絡状態となったりする恐れが
ある。
ベース3上に配置し上下から加熱圧着した場合、リード
フレーム6の各導体パターン11間の距離を一定に保ち
ながらの接合は非常に困難である。各導体パターン11
間の距離が所定の寸法に対し小さくなり、絶縁距離を満
足できなくなったり、あるいは最悪の場合、隣接するパ
ターンがお互いに接触し短絡状態となったりする恐れが
ある。
【0027】ここで図6に示した従来例は、タイバー1
3により両持ちの状態に連結して保持しているので、本
発明の図5の実施例における片持ちの状態に比べ、各導
体パターン11のふれを抑制できることが可能となる。
しかし、図5に示すような導体パターン11間の距離を
確保しつつ、各導体パターン11の各々に複数の連結部
23を設けるのは、小型化を要求されている現状を考え
ると、スペースを確保する上で非常に困難である。即ち
連結部23の配線スペースを設けようとすると導体パタ
ーン11間の距離を拡大する必要があり(例えば図6を
参照すると、左から1番目と2番目の導体パターン11
間にパターン連結部を設ける必要があり導体パターン1
1間の距離が拡大されている)、結果的に製品のサイズ
が大きくなってしまう。また、連結部23は製品完成時
には除去されるか、あるいは機能しない部品として残る
結果となり、本形状のようなパターンにはあまり現実的
ではない。
3により両持ちの状態に連結して保持しているので、本
発明の図5の実施例における片持ちの状態に比べ、各導
体パターン11のふれを抑制できることが可能となる。
しかし、図5に示すような導体パターン11間の距離を
確保しつつ、各導体パターン11の各々に複数の連結部
23を設けるのは、小型化を要求されている現状を考え
ると、スペースを確保する上で非常に困難である。即ち
連結部23の配線スペースを設けようとすると導体パタ
ーン11間の距離を拡大する必要があり(例えば図6を
参照すると、左から1番目と2番目の導体パターン11
間にパターン連結部を設ける必要があり導体パターン1
1間の距離が拡大されている)、結果的に製品のサイズ
が大きくなってしまう。また、連結部23は製品完成時
には除去されるか、あるいは機能しない部品として残る
結果となり、本形状のようなパターンにはあまり現実的
ではない。
【0028】そこで、本発明においては、このリードフ
レーム6の独立した各々の導体パターン11のふれを図
7、8に示すようなマスク14を用いて矯正することを
図ったものである。
レーム6の独立した各々の導体パターン11のふれを図
7、8に示すようなマスク14を用いて矯正することを
図ったものである。
【0029】図7にマスク14の平面図、図8に同部品
の正面図を示す。
の正面図を示す。
【0030】マスク14は、整列するリードフレーム6
の各導体パターン11それぞれの外形形状に合わせて刳
り貫いた部材により構成されている。本実施例において
は、薄板鋼板面にリードフレーム6の各導体パターン1
1形状を、例えば、エッチングあるいはワイヤーカット
等の工法により刳り貫き加工を施したものにより構成し
てある。このマスク14をリードフレーム6のメス型と
して機能させ、このマスク14の刳り貫き部分15に、
リードフレーム6の各導体パターン11を嵌合させる。
これにより、リードフレーム6のふれを矯正しつつ、各
導体パターン11間の距離を一定に保った状態でリード
フレーム6を金属ベース3上に圧着固定することができ
る。マスク14の表面に加工された導体パターン11の
嵌合する刳り貫き部の形状は、リードフレーム6が嵌合
しやすいよう、加工の際、予めクリアランスを考慮して
やや大き目に加工してある。
の各導体パターン11それぞれの外形形状に合わせて刳
り貫いた部材により構成されている。本実施例において
は、薄板鋼板面にリードフレーム6の各導体パターン1
1形状を、例えば、エッチングあるいはワイヤーカット
等の工法により刳り貫き加工を施したものにより構成し
てある。このマスク14をリードフレーム6のメス型と
して機能させ、このマスク14の刳り貫き部分15に、
リードフレーム6の各導体パターン11を嵌合させる。
これにより、リードフレーム6のふれを矯正しつつ、各
導体パターン11間の距離を一定に保った状態でリード
フレーム6を金属ベース3上に圧着固定することができ
る。マスク14の表面に加工された導体パターン11の
嵌合する刳り貫き部の形状は、リードフレーム6が嵌合
しやすいよう、加工の際、予めクリアランスを考慮して
やや大き目に加工してある。
【0031】マスク14をリードフレーム6の位置決め
用のメス型として機能させるためには、マスク14を構
成する部材にふれを生じてはならない。マスク14は薄
板鋼板で構成していることから、マスク14のパターン
自体が片持ちの状態ではリードフレーム6に生じている
ふれを矯正できるだけの耐力を持たせることは困難であ
るから、必然的にマスク14側のパターンは両持ちでつ
ながっている必要がある。すなわち、マスク14側に形
成する各パターン刳り貫き部15形状は閉曲線とする必
要がある。
用のメス型として機能させるためには、マスク14を構
成する部材にふれを生じてはならない。マスク14は薄
板鋼板で構成していることから、マスク14のパターン
自体が片持ちの状態ではリードフレーム6に生じている
ふれを矯正できるだけの耐力を持たせることは困難であ
るから、必然的にマスク14側のパターンは両持ちでつ
ながっている必要がある。すなわち、マスク14側に形
成する各パターン刳り貫き部15形状は閉曲線とする必
要がある。
【0032】ここでマスク14を平板形状で構成しよう
とすると、リードフレーム6の各導体パターン11より
伸びているタイバー13につながる部分、即ち、最終的
に外部接続端子12となる部分によりマスク14上の刳
り貫き部15の外形曲線が分断され閉曲線にならず、結
果としてマスク14側のパターンが片持ちとなってしま
うという問題が発生する。
とすると、リードフレーム6の各導体パターン11より
伸びているタイバー13につながる部分、即ち、最終的
に外部接続端子12となる部分によりマスク14上の刳
り貫き部15の外形曲線が分断され閉曲線にならず、結
果としてマスク14側のパターンが片持ちとなってしま
うという問題が発生する。
【0033】そこで本実施例では図8に示すように、リ
ードフレーム6の外部接続端子12の下部に当たる部分
についてマスク14の一部に折曲げ部16を設け、外部
接続端子12に干渉しないよう高さ方向に逃げること
で、3次元的にマスク14のパターン刳り貫き外形曲線
を閉曲線とすることができ、ひいてはマスクパターンの
両持ち化を可能としたリードフレーム6の位置決め及び
ふれ矯正用マスク14を提供することができる。
ードフレーム6の外部接続端子12の下部に当たる部分
についてマスク14の一部に折曲げ部16を設け、外部
接続端子12に干渉しないよう高さ方向に逃げること
で、3次元的にマスク14のパターン刳り貫き外形曲線
を閉曲線とすることができ、ひいてはマスクパターンの
両持ち化を可能としたリードフレーム6の位置決め及び
ふれ矯正用マスク14を提供することができる。
【0034】図9に、半導体パワーモジュールにおける
主回路ベース部分の、回路パターンを形成する際の接着
構造およびその製造方法について、その一実施例を示し
た。本実施例は、リードフレーム6、絶縁接着シート4
及び金属ベース3の接合法として、加熱圧着を用いるも
のである。すなわち、図9に示すように、マスク14、
上型17、下型18などによって構成される位置決め治
具であり、これにリードフレーム6と、絶縁接着シート
4を貼り付けた金属ベース3を積層し、上型17及び下
型18により両者を挟み込み、加圧した状態で加熱する
ことにより、両者を貼り合せ固定し、回路ベースを形成
するものである。
主回路ベース部分の、回路パターンを形成する際の接着
構造およびその製造方法について、その一実施例を示し
た。本実施例は、リードフレーム6、絶縁接着シート4
及び金属ベース3の接合法として、加熱圧着を用いるも
のである。すなわち、図9に示すように、マスク14、
上型17、下型18などによって構成される位置決め治
具であり、これにリードフレーム6と、絶縁接着シート
4を貼り付けた金属ベース3を積層し、上型17及び下
型18により両者を挟み込み、加圧した状態で加熱する
ことにより、両者を貼り合せ固定し、回路ベースを形成
するものである。
【0035】下型18及び上型17は加圧による変形力
に抗しかつ熱的に良導体である材料を選択する必要があ
る。本実施例ではアルミニウム材を使用したが上記の条
件を満足する他の材料も対象になることは言うまでもな
い。
に抗しかつ熱的に良導体である材料を選択する必要があ
る。本実施例ではアルミニウム材を使用したが上記の条
件を満足する他の材料も対象になることは言うまでもな
い。
【0036】また、下型18にはリードフレーム6、金
属ベース3、マスク14を下型18の所定の位置に位置
決めするためのガイドピン19及び20を設けてある。
リードフレーム6については、タイバー13に設けたリ
ードフレーム位置決め孔21に下型18のピン19を挿
入することにより、また、金属ベース3については金属
ベース3上に設けた金属ベース位置決め孔22に下型1
8のピン20を挿入することにより、リードフレーム6
と金属ベース3の両者を、下型18を介して所定の位置
に位置合わせしつつ貼り合せることが可能となる。
属ベース3、マスク14を下型18の所定の位置に位置
決めするためのガイドピン19及び20を設けてある。
リードフレーム6については、タイバー13に設けたリ
ードフレーム位置決め孔21に下型18のピン19を挿
入することにより、また、金属ベース3については金属
ベース3上に設けた金属ベース位置決め孔22に下型1
8のピン20を挿入することにより、リードフレーム6
と金属ベース3の両者を、下型18を介して所定の位置
に位置合わせしつつ貼り合せることが可能となる。
【0037】リードフレーム6の各々の導体パターン1
1を位置合せするためのマスク14は、下型18に上記
金属ベース3の位置決めの際使用するガイドピン20を
マスク位置決め孔24に挿入して所定の位置に配置す
る。
1を位置合せするためのマスク14は、下型18に上記
金属ベース3の位置決めの際使用するガイドピン20を
マスク位置決め孔24に挿入して所定の位置に配置す
る。
【0038】次に圧着の方法、動作について順をおって
説明する。
説明する。
【0039】先ず、金属ベースガイドピン20とマスク
位置決め孔24を利用して下型18に配置されたマスク
14と下型18からなる位置決め治具上に、リードフレ
ーム6をリードフレームガイドピン19とリードフレー
ム位置決め孔21を利用して所定の位置に配置し、リー
ドフレーム6の各々の導体パターン11を、各導体パタ
ーン形状に合せてマスク14に形成した刳り貫き部分1
5に嵌め合せる。
位置決め孔24を利用して下型18に配置されたマスク
14と下型18からなる位置決め治具上に、リードフレ
ーム6をリードフレームガイドピン19とリードフレー
ム位置決め孔21を利用して所定の位置に配置し、リー
ドフレーム6の各々の導体パターン11を、各導体パタ
ーン形状に合せてマスク14に形成した刳り貫き部分1
5に嵌め合せる。
【0040】次に上記のように位置決めしたリードフレ
ーム6に対し、金属ベース3を上方から絶縁接着シート
4面を下にして金属ベースガイドピン20と金属ベース
位置決め孔22を利用して位置決めし配置する。これに
より上記のように、リードフレーム6と金属ベース3の
両者を、下型18を介して所定の位置に位置合わせしつ
つ貼り合せることが可能となる。
ーム6に対し、金属ベース3を上方から絶縁接着シート
4面を下にして金属ベースガイドピン20と金属ベース
位置決め孔22を利用して位置決めし配置する。これに
より上記のように、リードフレーム6と金属ベース3の
両者を、下型18を介して所定の位置に位置合わせしつ
つ貼り合せることが可能となる。
【0041】この状態で金属ベース3上に更に上型17
を配置し、全体を上型17と下型18で挟み込んだ状態
にする。構成する各々の部材が組み合わさった状態の部
分拡大図を図10に示す。リードフレーム6の各々の導
体パターン11の圧着面に対する水平方向のふれは、導
体パターン11をマスク14内に嵌合してマスク14の
パターンにならわせることにより除くことができる。
を配置し、全体を上型17と下型18で挟み込んだ状態
にする。構成する各々の部材が組み合わさった状態の部
分拡大図を図10に示す。リードフレーム6の各々の導
体パターン11の圧着面に対する水平方向のふれは、導
体パターン11をマスク14内に嵌合してマスク14の
パターンにならわせることにより除くことができる。
【0042】また、圧着の際、図10に示すように、ふ
れ矯正用のマスク14の厚み寸法aはリードフレーム6
の厚み寸法bに対して小さくする。これにより、圧着の
際に、金属ベース3側の絶縁接着シート4にマスク14
が干渉し、マスク14と金属ベース3が接着するのを防
ぐことが可能になる。
れ矯正用のマスク14の厚み寸法aはリードフレーム6
の厚み寸法bに対して小さくする。これにより、圧着の
際に、金属ベース3側の絶縁接着シート4にマスク14
が干渉し、マスク14と金属ベース3が接着するのを防
ぐことが可能になる。
【0043】図10の状態で上下型を通して圧力Pで加
圧及び加熱を行い、リードフレーム6は絶縁接着シート
4に接着する。接着後、上型17、下型18およびマス
ク14を取り外すことにより、絶縁接着シート4を介し
て金属ベース3とリードフレーム6が一体になった主回
路ベースが出来上がる。
圧及び加熱を行い、リードフレーム6は絶縁接着シート
4に接着する。接着後、上型17、下型18およびマス
ク14を取り外すことにより、絶縁接着シート4を介し
て金属ベース3とリードフレーム6が一体になった主回
路ベースが出来上がる。
【0044】マスク14はエッチング等の方法により製
作するため、同一部品の複製が容易かつ安価に行える。
そこで図9の構成による位置決め治具を複数台用意し、
これを搬送治具と組み合わせて使用することにより、量
産化にも対応可能である。
作するため、同一部品の複製が容易かつ安価に行える。
そこで図9の構成による位置決め治具を複数台用意し、
これを搬送治具と組み合わせて使用することにより、量
産化にも対応可能である。
【0045】図11には、圧着工程の流れ図を示した。
【0046】まず、第一に、熱的伝導性の高い材料、例
えば、銅あるいはアルミなどの金属ベース3の材料を用
意し(S1)、この片面に電気的絶縁効果が高く合せて
熱的伝導度の高い絶縁接着シート4を貼付して(S
2)、金属ベースの材料表面に電気的絶縁層を形成す
る。
えば、銅あるいはアルミなどの金属ベース3の材料を用
意し(S1)、この片面に電気的絶縁効果が高く合せて
熱的伝導度の高い絶縁接着シート4を貼付して(S
2)、金属ベースの材料表面に電気的絶縁層を形成す
る。
【0047】これを、製品形状に合せて所定の寸法に切
断する(S3)ことにより、電力制御用半導体素子1か
ら放出される損失熱を放散するためのヒートシンク効果
を有しかつ回路装置の土台となる金属ベース3を形成す
る。
断する(S3)ことにより、電力制御用半導体素子1か
ら放出される損失熱を放散するためのヒートシンク効果
を有しかつ回路装置の土台となる金属ベース3を形成す
る。
【0048】一方、これとは別に、電気的伝導性の高い
材料、例えば、銅などのリードフレーム6の材料となる
金属板を用意し(S4)、これを図5に示すようなパタ
ーン形状にプレス、エッチングあるいはワイヤーカット
などの加工方法によってリードフレーム6を形成する
(S5)。
材料、例えば、銅などのリードフレーム6の材料となる
金属板を用意し(S4)、これを図5に示すようなパタ
ーン形状にプレス、エッチングあるいはワイヤーカット
などの加工方法によってリードフレーム6を形成する
(S5)。
【0049】次に、上記のように形成したリードフレー
ム6を、下型18に搭載したマスク14内に配置し、こ
の上から上記のようにして形成した金属ベース3を絶縁
接着シート4面を下にして重ねて配置し(S6)、更に
上型17をかぶせて(S7)、加圧、熱圧着を行う(S
8)。熱圧着終了後、型内から取り出し、各リードフレ
ーム6を連結しているのタイバー13の連結部分を切り
離し(S9)、リードフレーム6の各導体パターン11
をそれぞれ電気的に独立させることにより、半導体パワ
ーモジュールの電力制御回路となる主回路部のベースを
形成することが出来る。
ム6を、下型18に搭載したマスク14内に配置し、こ
の上から上記のようにして形成した金属ベース3を絶縁
接着シート4面を下にして重ねて配置し(S6)、更に
上型17をかぶせて(S7)、加圧、熱圧着を行う(S
8)。熱圧着終了後、型内から取り出し、各リードフレ
ーム6を連結しているのタイバー13の連結部分を切り
離し(S9)、リードフレーム6の各導体パターン11
をそれぞれ電気的に独立させることにより、半導体パワ
ーモジュールの電力制御回路となる主回路部のベースを
形成することが出来る。
【0050】以上述べた実施例によれば、マスク14及
び、上型17及び下型18によって構成される位置決め
治具を用い、リードフレーム6を所定の位置に配置し、
リードフレーム6上に絶縁接着シート4を貼り付けた金
属ベース3を積層し、上型17及び下型18により両者
を挟み込み、加圧した状態で加熱することにより両者を
一体化し、その後リードフレーム6のタイバー13連結
部分を切り離し、リードフレーム6の各導体パターン1
1をそれぞれ電気的に独立させることにより、複雑な導
体パターン11を有するリードフレーム6からなる半導
体パワーモジュールの電力制御回路となる主回路部のベ
ースを形成することが出来る。
び、上型17及び下型18によって構成される位置決め
治具を用い、リードフレーム6を所定の位置に配置し、
リードフレーム6上に絶縁接着シート4を貼り付けた金
属ベース3を積層し、上型17及び下型18により両者
を挟み込み、加圧した状態で加熱することにより両者を
一体化し、その後リードフレーム6のタイバー13連結
部分を切り離し、リードフレーム6の各導体パターン1
1をそれぞれ電気的に独立させることにより、複雑な導
体パターン11を有するリードフレーム6からなる半導
体パワーモジュールの電力制御回路となる主回路部のベ
ースを形成することが出来る。
【0051】また、リードフレーム6の位置決めに予め
各配線導体の実装形状に刳り貫いたマスク14を用い、
リードフレーム6の各々の導体パターン11を、マスク
14に形成した各導体パターン形状に合せた刳り貫き部
分15に嵌め合せることにより、リードフレーム6のふ
れを吸収した状態で固定できる。この結果、従来のよう
に、ふれを抑制するためのだけであって製品の機能に貢
献しないような配線導体を設けなくてもよく、従来に比
べて小型の半導体装置を提供することができる。
各配線導体の実装形状に刳り貫いたマスク14を用い、
リードフレーム6の各々の導体パターン11を、マスク
14に形成した各導体パターン形状に合せた刳り貫き部
分15に嵌め合せることにより、リードフレーム6のふ
れを吸収した状態で固定できる。この結果、従来のよう
に、ふれを抑制するためのだけであって製品の機能に貢
献しないような配線導体を設けなくてもよく、従来に比
べて小型の半導体装置を提供することができる。
【0052】また、マスク14はエッチング等の方法に
より製作するため、同一部品の複製が容易かつ安価に行
えるため位置決め治具を複数台用意し、これを搬送治具
と組み合わせて使用することにより、量産化にも対応す
ることができる。
より製作するため、同一部品の複製が容易かつ安価に行
えるため位置決め治具を複数台用意し、これを搬送治具
と組み合わせて使用することにより、量産化にも対応す
ることができる。
【0053】
【発明の効果】本発明によれば、リードフレームを位置
決めする上記マスクを使って、絶縁接着シートを接着し
た金属ベースにリードフレームを、該リードフレームの
ふれを吸収した状態で接着することができるので、従来
のような、ふれを抑制するためだけであって製品の機能
に貢献しないような配線導体を設けなくてもよく、従来
に比べて小型の半導体装置を提供できる。
決めする上記マスクを使って、絶縁接着シートを接着し
た金属ベースにリードフレームを、該リードフレームの
ふれを吸収した状態で接着することができるので、従来
のような、ふれを抑制するためだけであって製品の機能
に貢献しないような配線導体を設けなくてもよく、従来
に比べて小型の半導体装置を提供できる。
【図1】本発明の半導体パワーモジュール構造の一実施
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図2】本発明の半導体パワーモジュール構造の一実施
例の樹脂封止前の上面図である。
例の樹脂封止前の上面図である。
【図3】本発明の半導体パワーモジュールの主回路部を
構成する回路パターンの平面図である。
構成する回路パターンの平面図である。
【図4】本発明の半導体パワーモジュールの主回路部を
構成する回路パターンの断面図である。
構成する回路パターンの断面図である。
【図5】本発明の半導体パワーモジュールの主回路部を
構成するリードフレームの平面図である。
構成するリードフレームの平面図である。
【図6】従来技術によるリードフレームの保持方法を示
した図である。
した図である。
【図7】本発明のリードフレームを位置決めするための
マスクの平面図である
マスクの平面図である
【図8】本発明のリードフレームを位置決めするための
マスクの正面図である。
マスクの正面図である。
【図9】本発明のマスクによるリードフレームの整列、
位置決めの構造、方法を示した図である。
位置決めの構造、方法を示した図である。
【図10】本発明のマスクによるリードフレームの整
列、位置決め、圧着構造を示した断面図である。
列、位置決め、圧着構造を示した断面図である。
【図11】本発明のマスクを使用した主回路部製造工程
を示した図である。
を示した図である。
1…電力制御用半導体素子、2…制御回路用半導体素
子、3…金属ベース、4…絶縁接着シート、5a、5b
…接続ワイヤ、6…リードフレーム、7…はんだ、8…
樹脂基板、9…ケース、10…封止樹脂、11…導体パ
ターン、12…外部接続端子、13…タイバー、14…
マスク、15…パターン刳り貫き部、16…マスク折曲
げ部、17…上型、18…下型、19…リードフレーム
ガイドピン、20…金属ベースガイドピン、21…リー
ドフレーム位置決め孔、22…金属ベース位置決め孔、
23…パターン連結部、24…マスク位置決め孔。
子、3…金属ベース、4…絶縁接着シート、5a、5b
…接続ワイヤ、6…リードフレーム、7…はんだ、8…
樹脂基板、9…ケース、10…封止樹脂、11…導体パ
ターン、12…外部接続端子、13…タイバー、14…
マスク、15…パターン刳り貫き部、16…マスク折曲
げ部、17…上型、18…下型、19…リードフレーム
ガイドピン、20…金属ベースガイドピン、21…リー
ドフレーム位置決め孔、22…金属ベース位置決め孔、
23…パターン連結部、24…マスク位置決め孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前野 豊 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器グループ内 (72)発明者 中津 欣也 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小川 敏夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (3)
- 【請求項1】半導体装置内の電気配線、半導体素子及び
外部接続端子を電気的に接続し且つ、動作中に異電位と
なる配線導体を複数有する半導体装置の製造方法におい
て、半導体装置を覆うケース内もしくはモールド材内に
実装される複数の独立した各配線導体を、隣接する各配
線導体の間隔をある一定の距離を保ちつつ整列保持する
べく、予め各配線導体の実装形状に刳り貫いた別部材を
用意し、この刳り貫き部に各配線導体を嵌合せしめるこ
とにより、独立した各配線導体の外径部を保持、回路形
成可能な構造を有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項2】半導体装置内の電気配線、リードフレーム
上に搭載された半導体素子及び外部接続端子を電気的に
接続し、且つ動作中に異電位となる前記リードフレーム
を複数有する半導体装置の製造方法において、予め、絶
縁接着シートが貼られた金属基板と、一端がタイバーに
より連結された複数の前記リードフレームと、前記リー
ドフレームの外形形状に合わせて刳り貫いたマスクと、
下型と、上型をそれぞれ用意し、前記マスクを前記下型
の上の所定位置に位置決めし、前記マスクのリードフレ
ームに合わせて刳り貫いた部分に前記リードフレームを
嵌合し、前記絶縁接着シートを貼り合わせた面が前記リ
ードフレーム側になるように前記金属基板を前記マスク
に嵌合した前記リードフレームの所定位置の上に重ねあ
わせ、この上に前記上型を重ね、前記上型と前記下型と
で前記リードフレームと前記金属基板を加圧し且つ加熱
して前記リードフレームと前記金属基板を接着させるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】前記請求項1において、前記リードフレー
ムは配線導体パターンと該配線導体パターンから前記タ
イバーに伸びた外部接続端子部分を有しており、前記マ
スクは前記外部接続端子部分に対応する部分に折り曲げ
部が形成されて前記外部接続端子に干渉しないように構
成されたものを使用することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000039739A JP2001230370A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000039739A JP2001230370A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001230370A true JP2001230370A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=18563257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000039739A Pending JP2001230370A (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001230370A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006303384A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 光半導体素子用ステム及び光半導体装置 |
KR100663420B1 (ko) | 2005-02-14 | 2007-01-02 | 삼성전자주식회사 | 금형 제조 장치 |
JP2007036073A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Hitachi Displays Ltd | 照明装置およびこの照明装置を用いた表示装置 |
JP2009016774A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Yiguang Electronic Ind Co Ltd | 発光ダイオードの製造方法及び発光ダイオードの製造治具 |
-
2000
- 2000-02-14 JP JP2000039739A patent/JP2001230370A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100663420B1 (ko) | 2005-02-14 | 2007-01-02 | 삼성전자주식회사 | 금형 제조 장치 |
JP2006303384A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 光半導体素子用ステム及び光半導体装置 |
JP2007036073A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Hitachi Displays Ltd | 照明装置およびこの照明装置を用いた表示装置 |
JP2009016774A (ja) * | 2007-07-09 | 2009-01-22 | Yiguang Electronic Ind Co Ltd | 発光ダイオードの製造方法及び発光ダイオードの製造治具 |
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