JP3402194B2 - リードフレーム - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂封止型半導体
装置の製造方法、それに使用されるリードフレーム及び
成型用金型に関する。特に本発明は、半導体素子や回路
基板を搭載する支持板を樹脂封止部でモールドする樹脂
封止型半導体装置の製造方法、支持板を有するリードフ
レーム及びこのリードフレームを樹脂封止部でモールド
する成型用金型に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、特公平７−３６４３０号公報に
開示される樹脂封止型半導体装置は、半導体素子を支持
板に搭載し、この半導体素子及び支持板を樹脂封止部で
モールドする。この種の樹脂封止型半導体装置は電力用
として使用され、半導体素子の動作による発熱量が多い
ので、支持板は半導体素子を搭載するとともに放熱板と
しても使用される。支持板の一辺には樹脂封止部の外部
に導出された複数本の外部リードが配列され、この外部
リードと半導体素子との間はボンディングワイヤにより
電気的に接続される。支持板の対向する他の一辺には位
置決めリードが配列される。 【０００３】樹脂封止型半導体装置はトランスファーモ
ールド法により以下の手順で形成される。 【０００４】（１）まず、リードフレームが準備され
る。リードフレームは支持板、外部リード及び位置決め
リードを備え、この支持板、外部リード、位置決めリー
ドはそれぞれ連結リードを介してリードフレームに一体
化されている。 【０００５】（２）次に、リードフレームの支持板上に
半導体素子が搭載される。搭載された半導体素子の端子
にはボンディングワイヤの一端側がボンディングされ、
ボンディングワイヤの他端は外部リードにボンディング
される。 【０００６】（３）その後、このリードフレーム（リー
ドフレーム組立体）は成型用金型に装着される。リード
フレームは成型用金型の下金型と上金型とで挟持され
る。成型用金型のキャビティ内部には半導体素子及びこ
の半導体素子を搭載した支持板が浮いた状態で支持され
る。また、キャビティ内部には外部リードの一部（内部
リードとして使用される。）及び位置決めリードの一部
も配置される。リードフレームの外部リード及びこの外
部リードを連結する連結リード、位置決めリードの他の
一部及びこの位置決めリードを連結する連結リードはい
ずれも下金型と上金型とで強固に挟持される。 【０００７】（４）そして、成型用金型のキャビティ内
部に熱硬化性の溶解樹脂が充填され、この溶解樹脂が熱
硬化されると、半導体素子、支持板等をモールドする樹
脂封止部が形成される。 【０００８】（５）最後に、成型用金型から樹脂封止部
でモールドされたリードフレームを取り出し、リードフ
レームの不必要な連結リードを切断除去する。なお、位
置決めリードは樹脂封止部の界面で切断されるか、又は
位置決めリードの導出方向に引っ張り樹脂封止部内にお
いて破断される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】前述の樹脂封止型半導
体装置の製造方法においては、以下の点について配慮が
なされていない。 【００１０】トランスファーモールド法において、成型
用金型の下金型及び上金型によりリードフレームが強固
に挟持された状態で、キャビティ内部に熱硬化性の溶解
樹脂が充填される。溶解樹脂には例えば熱硬化性エポキ
シ系樹脂が使用されており、この熱硬化性エポキシ系樹
脂は予め約１８０℃で加熱された成型用金型から伝達さ
れる熱で硬化する。この熱の影響でリードフレームが熱
膨張により延伸し、支持板に撓むような反りが発生す
る。このような反りの発生は特にリードフレームの板厚
が薄肉の場合に顕著である。成型用金型のキャビティ内
部において支持板に反りが発生した場合、充填された溶
解樹脂の流れに乱れが生じ、ボイドの発生や樹脂厚の不
均一が生じる。このため、モールド不良が発生し、樹脂
封止型半導体装置の製造上の歩留まりが低下する。 【００１１】さらに、この種の樹脂封止型半導体装置に
おいては、半導体素子の動作で発生する熱を支持板から
支持板下の樹脂封止部を通して外部に放出するために、
支持板下において樹脂封止部の樹脂厚が比較的薄く設定
されている。この樹脂厚の薄い領域で支持板に撓むよう
な反りが発生した場合、支持板下の溶解樹脂の流れが流
路径の縮小で悪くなり、ボイドの発生が顕著に生じ、又
樹脂厚の薄肉化が顕著に生じる。このため、モールド不
良が発生し易く、最悪の場合には樹脂封止部外に支持板
の一部が露出する。 【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明の目的は、樹脂封止部に
発生するボイドを削減し、樹脂厚を均一化にすることに
より、製造上の歩留まりが向上できる樹脂封止型半導体
装置の製造方法を提供することである。 【００１３】本発明の他の目的は、放熱設計上の要請か
ら、放熱板としても使用される支持板を備えた大電力用
樹脂封止型半導体装置に要求される均一且つ薄い樹脂厚
を実現することが容易な半導体装置の製造方法を提供す
ることである。 【００１４】本発明のさらに他の目的は、樹脂封止部に
発生するボイドの削減化や、樹脂厚の薄膜化及び均一化
が容易な半導体装置搭載用リードフレームを提供するこ
とである。 【００１５】本発明のさらに他の目的は、半導体装置を
樹脂封止する際のボイドの発生が少なく、均一な樹脂厚
を得ることが容易な成型用金型を提供することである。 【００１６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第１の特徴は、樹脂封止型半導体装置の
製造方法において、下記工程（Ａ）乃至工程（Ｃ）を備
えたことである。 【００１７】（Ａ）半導体素子をリードフレームに搭載
する工程； （Ｂ）リードフレームの一端側を挟持しつつ、リードフ
レームの他端側をこのリードフレームの熱伸縮に対して
可動自在に保持した状態で、成型用金型のキャビティ内
部にリードフレームを装着する工程； （Ｃ）キャビティ内部に熱硬化性の溶解樹脂を充填し熱
硬化させ、半導体素子及びリードフレームをモールドし
て樹脂封止部を形成する工程。 【００１８】半導体素子としては、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ、パワーバイポーラトランジスタ、パワーＳＩＴ、Ｉ
ＧＢＴ、ＧＴＯサイリスタ、ＳＩサイリスタ等のパワー
デバイスが、実用的に使用できる。さらに、半導体素子
を構成している半導体チップと同一の半導体チップ上に
は、これらのパワーデバイスを駆動するためのパワーＩ
Ｃ、センサ回路、増幅回路、変調復調回路等、様々な回
路を搭載してもよい。したがって、本発明における「半
導体素子」は、これらの半導体集積回路等を含めたより
広義の半導体素子を意味するものと解すべきである。 【００１９】このような樹脂封止型半導体装置の製造方
法においては、成型用金型のキャビティ内部に熱硬化性
の溶解樹脂を充填する際にリードフレームが熱膨張で延
伸する。成型用金型はリードフレームの他端側を熱伸縮
に対して可動自在に保持しているので、この可動自在に
保持した部分でリードフレームの延伸は吸収され、リー
ドフレームの反りや変形が防止できる。従って、キャビ
ティ内部に充填された溶解樹脂の流れが正常になるの
で、ボイドが削減でき、樹脂厚が均一化でき、モールド
不良が防止できる。モールド不良が防止できる結果、樹
脂封止型半導体装置の製造において歩留まりが向上でき
る。さらに、モールド性能に優れた樹脂封止型半導体装
置が実現できる。 【００２０】特に、電力用樹脂封止型半導体装置の製造
方法においては、放熱板を兼ねた支持板下でのボイドが
削減でき、樹脂厚が薄く均一化でき、放熱特性が良好と
なる。さらに支持板の樹脂封止部外への露出が防止でき
るので、製造上の歩留まりが向上できる。 【００２１】さらに、この発明の第２の特徴は、樹脂封
止型半導体装置の製造方法で使用される成型用金型に係
る。すなわち、本発明の第２の特徴は、半導体素子を搭
載するためのリードフレームの一端側を挟持する挟持部
と、内部に樹脂を充填し、半導体素子及びリードフレー
ムをモールドするためのキャビティ部と、リードフレー
ムの他端側をリードフレームの熱伸縮に対して可動自在
に保持する可動保持部とを備えた成型用金型であること
である。リードフレームの一端側、他端側のそれぞれの
板厚が同一の場合、成型用金型の挟持部はリードフレー
ムの一端側の板厚と同等の深さで形成された溝を備える
ようにすればよい。成型用金型の可動保持部はリードフ
レームの他端側の板厚よりも深く形成された溝を備える
ことが好ましい。 【００２２】このように構成される成型用金型を使用す
ることにより、上記効果が得られる樹脂封止型半導体装
置の製造方法が実現できる。さらに、リードフレームの
熱伸縮に対して可動自在に保持する可動保持部をリード
フレームの他端側の板厚よりも深い単純な構造の溝で形
成すれば、可動保持部の構造が簡易になり、成型用金型
の構造全体が簡易にできる。 【００２３】さらに、この発明の第３の特徴は、樹脂封
止型半導体素子搭載用リードフレームに係る。即ち、本
発明の第３の特徴は、半導体素子を搭載するための支持
板と、成型用金型で挟持される被挟持部と、被挟持部に
比べて板厚が薄く形成され成型用金型で可動自在に保持
される被可動保持部とを備えた樹脂封止型半導体素子搭
載用リードフレームであることである。 【００２４】このように構成されるリードフレームを使
用することにより、第１の特徴において述べた樹脂封止
型半導体装置の製造方法が容易且つ確実に実現できる。
さらに、リードフレームの他端側である被可動保持部が
一端側である被挟持部の板厚に比べて薄く形成される単
純な構成だけなので、被可動保持部の構造が簡易であ
り、リードフレームの全体の構造が簡易にできる。した
がって、リードフレームのコストを低減することも可能
となる。 【００２５】 【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第１乃至第３の実施の形態を説明する。以下の図面の記
載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符
号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、
厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実の
ものとは異なることに留意すべきである。したがって、
具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべき
ものである。また図面相互間においても互いの寸法の関
係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんで
ある。 【００２６】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る成型用金型の断面図で、図２は樹
脂封止型半導体装置の樹脂封止部を一部取り除いた平面
図である。図１の成型用金型の内部には、図３及び図４
に示すリードフレーム組立体が装着されている。 【００２７】まず、図２に示した樹脂封止型半導体装置
について説明する。この樹脂封止型半導体装置は、例え
ば電力供給用のパワー半導体装置である。図２に示すよ
うに、本発明の第１の実施の形態に係る樹脂封止型半導
体装置１は、放熱板としても使用される支持板２１上に
半導体素子３及び回路基板４を搭載し、これら支持板２
１、半導体素子３及び回路基板４を樹脂封止部６でモー
ルドしている。 【００２８】支持板２１は、半導体素子３に電源を供給
する電極板として使用され、さらに半導体素子３の動作
で発生する熱を放熱する放熱板としても使用される。支
持板２１は、モールド前にリードフレーム（図３におい
て符号２で示す。）に一体に形成され、モールド後にリ
ードフレームから切断されたものである。支持板２１に
は導電性を有しかつ熱伝導率の高いリードフレーム材
料、例えばＦｅ−４２％Ｎｉ合金、Ｆｅ−５０％Ｎｉ合
金、Ｃｕ、Ｃｕ合金が実用的に使用できる。支持板２１
（リードフレーム２）は本発明の第１の実施の形態にお
いて例えば０．２〜０．５ｍｍ程度の板厚で形成され
る。 【００２９】半導体素子３としては、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ、パワーバイポーラトランジスタ、パワーＳＩＴ、Ｉ
ＧＢＴ、ＧＴＯサイリスタ、ＳＩサイリスタ等のパワー
デバイスが、実用的に使用できる。さらに、半導体素子
３には、これらのディスクリート・ディバイスの他に、
種々の半導体集積回路を含めることが可能である。即
ち、半導体素子３を構成している半導体チップ上には、
これらのパワーデバイスを駆動制御するためのパワーＩ
Ｃ、センサ回路、増幅回路、変調復調回路等、様々な回
路を搭載してもよい。 【００３０】回路基板４は例えばセラミックス基板で形
成され、このセラミックス基板には例えば厚膜抵抗素子
が搭載されている。セラミックス基板にはアルミナ基
板、ベリリア基板、窒化アルミニウム基板がいずれも含
まれる。さらに、回路基板４として炭化珪素基板、珪素
基板等の材料を使用してもよい。回路基板４には、厚膜
抵抗素子に限られず、他の構造を持つ抵抗素子や容量素
子を搭載してもよい。 【００３１】支持板２１の一辺（図２中、下側の一辺）
の中央部分から伸延して、外部リード２３が支持板２１
と一体に形成されている。この外部リード２３は、支持
板２１を通して半導体素子３に電源を供給する。さら
に、外部リード２３は半導体素子３の動作で発生する熱
の一部を支持板２１を通して樹脂封止部６の外部に放出
する機能をも有する。支持板２１に一体に形成された中
央部の外部リード２３の近傍には複数本の外部リード２
３が配設されている。即ち、図２に示す本発明の第１の
実施の形態においては、中央部の外部リード２３の左右
に２本づつ、合計４本の外部リード２３が更に配設され
ている。 【００３２】半導体素子３の端子（ボンディングパッ
ド：図示しない。）と回路基板４の端子（図示しな
い。）との間、回路基板４の端子と外部リード２３との
間はボンディングワイヤ５により電気的に接続されてい
る。ボンディングワイヤ５にはＡｕワイヤ、Ａｌワイ
ヤ、Ｃｕワイヤが実用的に使用できる。ボンディングワ
イヤ５は超音波振動を併用して、又超音波振動に熱圧着
を併用してボンディングされている。 【００３３】支持板２１の中央部分には樹脂封止型半導
体装置１を実装するための取付用穴２２が配設されてい
る。さらに、支持板２１の対向する他の一辺（図２中、
外部リード２３が配列された側と反対側である上側の一
辺）には図３に示す位置決めリード２４の一部が破断さ
れた状態で樹脂封止部６の内部に残存する。 【００３４】樹脂封止部６はトランスファーモールド法
により形成される。トランスファーモールド法の説明は
後述する。樹脂封止部６には例えば熱硬化性エポキシ系
樹脂が実用的に使用できる。 【００３５】次に、本発明の第１の実施の形態に係る樹
脂封止型半導体装置１の製造方法を図１乃至図４を使用
し説明する。 【００３６】（１）リードフレーム２の準備工程 まず、図３及び図４に示すようなリードフレーム２を準
備する。図３は半導体素子３等を搭載した状態のリード
フレーム（リードフレーム組立体）の平面図で、図４は
このリードフレーム組立体の側面図である。リードフレ
ーム２は、支持板２１、この支持板２１の一端側（図３
中、下側、図４中、右側）に配設された外部リード２
３、支持板２１の対向する他端側（図３中、上側、図４
中、左側）に配設された位置決めリード２４及び連結リ
ード２５〜２８を備えている。本発明の第１の実施の形
態においては、リードフレーム２は、比較的薄い板厚で
形成され、且つ均一な板厚を有する。 【００３７】外部リード２３は平行に複数本配設され、
これらの外部リード２３は連結リード２６〜２８により
連結されている。連結リード２６は、外部リード２３間
を相互に連結するとともに、外部リード２３のインナー
リードとアウターリードとの境界部分に配設され樹脂封
止部６の成型の際にタイバーとしても使用される。連結
リード２７はアウターリード最端部において外部リード
２３間を連結する。 【００３８】図３中、この連結リード２６よりも下側に
配設されている外部リード２３及び連結リード２７は、
連結リード２６と共に被挟持部２０１として使用され
る。被挟持部２０１は、後述する樹脂封止工程におい
て、成型用金型（７）の下金型（７１）と上金型（７
２）との間に挟持されている領域である（図１参照）。 【００３９】位置決めリード２４は本発明の第１の実施
の形態においては、支持板２１の他端側に２本配設さ
れ、この２本の位置決めリード２４は連結リード２５で
相互に連結されている。この図３中、支持板２１よりも
上側に配設されている位置決めリード２４及び連結リー
ド２５は被可動保持部２０２として使用される。被可動
保持部２０２は、後述する樹脂封止工程において、成型
用金型（７）の下金型（７１）と上金型（７２）との間
でリードフレーム２の熱伸縮特に熱による延伸に対して
可動自在に保持される領域である（図１参照）。 【００４０】１個の樹脂封止型半導体装置１を形成する
支持板２１、外部リード２３、位置決めリード２４及び
連結リード２５〜２７を有する１組のリードフレーム２
は、図３中、横方向に複数組連結して配設され、複数連
のリードフレームを構築する。１組のリードフレーム２
間において連結リード２６と連結リード２７との間は連
結リード２８で連結され、この連結リード２８には位置
決め穴２９が配設されている。 【００４１】リードフレーム２は、例えば、エッチング
により、形成される。すなわち、一枚の板材をエッチン
グして、支持板２１、外部リード２３、位置決めリード
２４及び連結リード２５〜２７等の各部をパーンニング
すればよい。あるいは、リードフレーム２は機械的な打
ち抜き加工により形成してもよい。本発明の第１の実施
の形態に係る樹脂封止型半導体装置１においては、特に
半導体素子３の動作で発生する熱の放熱効果を高めるた
め、図４に示すように、支持板２１裏面の樹脂封止部６
の肉厚が薄くなるように、外部リード２３、位置決めリ
ード２４のそれぞれよりも低い位置に支持板２１が配設
されている。これは機械的な成型加工により簡単に成型
できる。 【００４２】（２）リードフレーム組立体の形成工程 次に、図３及び図４に示すように、リードフレーム組立
体を形成する。すなわち、まず、支持板２１の表面上に
半導体素子３、回路基板４のそれぞれを搭載・実装す
る。この際、半導体素子３はダイボンディングにより支
持板２１の表面上に固着し、回路基板４は例えば半田リ
フローにより支持基板２１の表面上に固着する。その
後、半導体素子３の端子と回路基板４の端子との間、回
路基板４の端子と外部リード２３との間を電気的に接続
することでリードフレーム組立体を構築する。半導体素
子３の端子と回路基板４の端子との間はボンディングワ
イヤ５により接続し、同様に回路基板４の端子と外部リ
ード２３との間はボンディングワイヤ５により接続す
る。 【００４３】（３）リードフレーム組立体の成型用金型
への装着工程 その後、図３及び図４に示すリードフレーム組立体を、
図１に示すように成型用金型７の内部に装着する。成型
用金型７は下金型７１及び上金型７２で構成されてい
る。下金型７１、上金型７２のいずれか一方は固定型
で、残る他方は図示しない可動機構に連結された可動型
である。すなわち、リードフレーム組立体の装着及び樹
脂封止後のリードフレーム組立体の取り外しの際に、下
金型７１と上金型７２とは開閉動作が行えるように構成
されている。 【００４４】成型用金型７の下金型７１には支持板２１
及び外部リード２３のインナーリード部分に対応する位
置に凹部７１１が形成され、同様に対応する位置におい
て上金型７２には凹部７２１が形成されている。下金型
７１と上金型７２とが閉止した状態において凹部７１１
及び７２１は樹脂封止部６の外形形状に相当するキャビ
ティを形成している。 【００４５】上金型７２の凹部７２１において中央部分
には、支持板２１の取付用穴２２を通過し下金型７１の
凹部７１１の底面に当接するピン部７２２が配設されて
いる。ピン部７２２と支持板２１の取付用穴２２との間
は適度に離間されており、この間に溶解樹脂が充填され
る。つまり、ピン部７２２は樹脂封止部６自体に取付用
穴を形成する。 【００４６】この成型用金型７には、図１に示すよう
に、リードフレーム２の被挟持部２０１を挟持する挟持
部７１２及びリードフレーム２の被可動保持部２０２を
可動自在に保持する可動保持部７１３が配設されてい
る。挟持部７１２は、連結リード２６、外部リード２３
（アウターリード）及び連結リード２７に対応した位置
に配設された溝で形成されている。挟持部７１２の溝の
深さＤ１はリードフレーム２の被挟持部２０１の板厚Ｔ
１と実質的に同一寸法に設定されている。この成型用金
型７の挟持部７１２は、リードフレーム２の被挟持部２
０１を強固に挟持する。この成型用金型７の挟持部７１
２とリードフレーム２の被挟持部２０１との界面には、
基本的に隙間が形成されていないので、樹脂封止工程で
発生する「樹脂ばり」は生成されない。なお、図示しな
いが、成型用金型７の下金型７１には挟持部７１２の領
域において位置決めピンが配設されている。この位置決
めピンは、図３に示すリードフレーム２において連結リ
ード２８に配設された位置決め穴２９内に挿入され、成
型用金型７に対するリードフレーム組立体の位置決めを
行うためのピンである。 【００４７】一方、可動保持部７１３は、下金型７１
（又は上金型７２）の被可動保持部２０２部分に対応し
た位置、詳細には位置決めリード２４及び連結リード２
５に対応した位置に配設された溝で形成されている。可
動保持部７１３の溝の深さＤ２はリードフレーム２の被
可動保持部２０２の板厚Ｔ２に比べて若干深く設定され
ている。例えば、溝の深さＤ２は０．３〜０．７ｍｍ程
度に設定される。さらに、可動保持部７１３の溝は、樹
脂封止工程において熱によるリードフレーム２の延伸を
考慮し、リードフレーム２の被可動保持部２０２の長さ
よりも長さΔＬ分だけ長く設定される。従って、樹脂封
止工程前において、リードフレーム２の被可動保持部２
０２の外縁（図３に示す連結リード２５の外縁２５Ａ）
は、可動保持部７１３の溝側壁から離間した位置に存在
する。 【００４８】成型用金型７の下金型７１には、熱硬化性
の溶解樹脂を成型用金型７に導くランナー７１６及びこ
のランナー７１６から成型用金型７のキャビティ内部に
溶解樹脂を充填（加圧注入）する樹脂注入孔（レジンゲ
ート）７１５が配設されている。 【００４９】成型用金型７には、リードフレーム組立体
が装着される。この際、リードフレーム２の被挟持部２
０１は、挟持部７１２で強固に挟持されるが、リードフ
レーム２の被可動保持部２０２は可動保持部７１３で可
動自在に保持された状態である。この結果、リードフレ
ーム２の支持板２１は成型用金型７のキャビティ内部に
浮いた状態で配置される。 【００５０】本発明の第１の実施の形態においては、成
型用金型７が加熱された状態で、リードフレーム組立体
が装着される。成型用金型７は、例えば溶解樹脂の熱硬
化温度に相当する１８０℃程度に加熱されている。ただ
し、成型用金型７に装着されたリードフレーム組立体の
リードフレーム２は、装着後すぐには、熱膨張で延伸し
ない。 【００５１】（４）樹脂封止工程 続いて、図１に示す成型用金型７のキャビティ内部にラ
ンナー７１６、樹脂注入孔７１５のそれぞれを通して溶
解樹脂を充填（加圧注入）する。溶解樹脂には、流動性
を有する熱硬化性樹脂、実用的には熱硬化性エポキシ系
樹脂を使用すればよい。熱硬化性エポキシ系樹脂は、成
型用金型７が予め１８０℃程度で加熱されているので、
約６０秒前後で熱硬化する。溶解樹脂が熱硬化すること
により、成型用金型７のキャビティ形状に対応した外形
形状を有する樹脂封止部６が形成される（図２参照）。 【００５２】この樹脂封止工程においては、加熱された
成型用金型７から直接的又は溶解樹脂を通して間接的に
伝達される熱によりリードフレーム組立体、特にリード
フレーム２自体が熱膨張で延伸する。図１に示すよう
に、リードフレーム２の被挟持部２０１は成型用金型７
の挟持部７１２で位置ずれを生じない程度に強固に挟持
されているが、リードフレーム２の被可動保持部２０２
は成型用金型７の可動保持部７１３で熱膨張に対して収
縮自在に保持されているので、リードフレーム２の延伸
特に被可動保持部２０２側の延伸は可動保持部７１３で
吸収される。すなわち、リードフレーム２の支持板２１
の撓むような反りが防止でき、支持板２１は平坦性を確
保しつつ成型用金型７のキャビティ内部で浮いた状態で
樹脂封止工程が実施される。 【００５３】特に、本発明の第１の実施の形態に係る樹
脂封止型半導体装置１はパワーデバイス等の発熱量が大
きな半導体素子３を搭載しており、支持板２１裏面から
の放熱経路を確保するために、外部リード２３の高さよ
りも支持板２１の高さを下げ、支持板２１の上面側より
下面側の樹脂封止部６の肉厚が薄く形成されている。本
発明の第１の実施の形態に係る製造方法を使用すること
により、樹脂封止型半導体装置１においては、支持板２
１の反りが防止できるので、成型用金型７の下金型７１
の凹部７１１底面と支持板２１の下面との間に均一で薄
肉の樹脂封止部６が形成でき、さらに双方の間で溶解樹
脂の流れに乱れがなくなるので、ボイドの発生が防止で
きる。 【００５４】（５）リードフレーム２の切断工程 樹脂封止部６が形成された後、成型用金型７からリード
フレーム組立体が取り外される。そして、最後に、リー
ドフレーム組立体のリードフレーム２の連結リード２５
〜２８（図３参照）を取り除けば、図２に示す樹脂封止
型半導体装置１が完成する。リードフレーム２の外部リ
ード２３間を相互に連結する連結リード２６〜２８は機
械的な切断加工により取り除けばよい。また、位置決め
リード２４間を相互に連結する連結リード２５は位置決
めリード２４の導出方向に引張応力を加えて切断する。
図２及び図３に示すように、位置決めリード２４の樹脂
封止部６内部には切断用穴２４Ａが配設されており、連
結リード２５に引張応力を掛けることにより位置決めリ
ード２４は切断用穴２４Ａ部分から容易に切断できる。
すなわち、位置決めリード２４は樹脂封止部６内部にお
いて切断される。 【００５５】以上説明した樹脂封止型半導体装置１の製
造方法においては、成型用金型７のキャビティ内部に熱
硬化性の溶解樹脂を充填した際にリードフレーム２が熱
で延伸する。成型用金型７の可動保持部７１３はリード
フレーム２の被可動保持部２０２（位置決めリード２４
及び連結リード２５部分）を熱伸縮に対して可動自在に
保持しているので、この可動自在に保持した部分でリー
ドフレーム２の延伸は吸収され、リードフレーム２の反
りや変形が防止できる。従って、キャビティ内部に充填
された溶解樹脂の流れが正常になるので、ボイドが削減
でき、樹脂封止部６の樹脂厚が均一化でき、モールド不
良が防止できる。モールド不良が防止できる結果、樹脂
封止型半導体装置１の製造において歩留まりが向上でき
る。さらに、モールド性能に優れた樹脂封止型半導体装
置１が実現できる。 【００５６】特に、パワーデバイス等を搭載する半導体
素子３を封止する電力用樹脂封止型半導体装置１の製造
方法においては、放熱板を兼ねた支持板２１下でのボイ
ドが削減でき、樹脂厚が均一化でき、さらに支持板２１
の樹脂封止部６外への露出が防止できるので、製造上の
歩留まりが向上できる。 【００５７】さらに、本発明の第１の実施の形態におい
ては、板厚が均一な通常のリードフレーム２が使用さ
れ、成型用金型７に可動保持部７１３を配設するだけ
で、前述の効果が得られる樹脂封止型半導体装置１の製
造が実現できる。成型用金型７の可動保持部７１３は、
リードフレーム２の熱伸縮に対して可動自在に保持でき
るように、リードフレーム２の被可動保持部２０２の板
厚よりも深く（Ｔ２＜Ｄ２）設定され、かつリードフレ
ーム２の延伸に対応できる長さ（ΔＬ）に設定された単
純な構造の溝で形成できる。従って、可動保持部７１３
の構造が非常に簡易であり、成型用金型７の構造全体が
簡易にできる。 【００５８】（第２の実施の形態）本実施の形態におい
ては、前述の第１の実施の形態で説明した成型用金型７
の可動保持部７１３の形状を変えた場合を説明する。 【００５９】図５は本発明の第２の実施の形態に係るリ
ードフレーム組立体を装着した状態の成型用金型の断面
図である。本発明の第２の実施の形態に係る成型用金型
７では、図５中左側において、下金型７１の平坦な上面
と上金型７２の平坦な下面とで形成される空間により可
動保持部７１３が形成されている。すなわち、成型用金
型７の可動保持部７１３には特に溝のような構造は設け
られていない。可動保持部７１３において、装着状態の
リードフレーム２の被可動保持部２０２の上面と上金型
７２の下面との間には、熱によるリードフレーム２の収
縮が発生した場合に被可動保持部２０２が自在に横方向
にスライド可能で、かつキャビティ内部に溶解樹脂が充
填されてもこの溶解樹脂が流出しない程度の適度な隙間
が形成されている。被可動保持部２０２となる連結リー
ド２５は溶解樹脂の流出を止めるタイバーとしても機能
する。 【００６０】このように構成される成型用金型７におい
ては、基本的に第１の実施の形態に係る成型用金型７と
同様な効果が得られる。さらに、本発明の第２の実施の
形態に係る成型用金型７においては、可動保持部７１３
には溝等の機械加工が不要であるので、より一層構造が
簡略化できる。 【００６１】（第３の実施の形態）本実施の形態におい
ては、第１の実施の形態で説明した成型用金型７の可動
保持部７１３の形状、並びにリードフレーム組立体の被
可動保持部２０２の形状を変えた場合を説明する。 【００６２】図６は本発明の第３の実施の形態に係るリ
ードフレーム組立体を装着した状態の成型用金型の断面
図である。図６に示す成型用金型７においては、挟持部
７１２の溝の深さＤ１と可動保持部７１３の溝の深さＤ
２とが実質的に同一寸法（Ｄ１＝Ｄ２）で形成されてい
る。リードフレーム２においては、被挟持部２０１の板
厚Ｔ１が成型用金型７の挟持部７１２の溝の深さＤ１、
可動保持部７１３の溝の深さＤ２のそれぞれと実質的に
同一寸法（Ｔ１＝Ｄ１＝Ｄ２）で形成され、被可動保持
部２０２の板厚Ｔ２が被挟持部２０１の板厚Ｔ１よりも
薄く形成されている（Ｔ１＞Ｔ２）。 【００６３】このように構成される成型用金型７におい
ては、基本的に第１の実施の形態に係る成型用金型７と
同様な効果が得られることは容易に理解できるであろ
う。さらに、本発明の第３の実施の形態に係る成型用金
型７においては、挟持部７１２、可動保持部７１３は同
一深さを有する溝で形成できるので、より一層構造が簡
易にできる。リードフレーム２の被可動保持部２０２の
板厚の調節は、リードフレーム２の形成において機械加
工による圧延処理や部分的なエッチング処理を行うこと
により簡易に実施できる。 【００６４】（その他の実施の形態）上記のように、本
発明は第１乃至第３の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。 【００６５】例えば、本発明の第１乃至第３の実施の形
態に対して、以下のような変形を行ってもよい。 【００６６】（１）第１の実施の形態に係るリードフレ
ーム組立体において、リードフレーム２に位置決めリー
ド２４間を相互に連結する連結リード２５を省略しても
よい。この場合、位置決めリード２４は被可動保持部２
０２として使用されている。したがって、リードフレー
ム２の熱による延伸で位置決めリード２４の導出方向最
先端部が成型用金型７の可動保持部７１３を可動自在に
スライドできるように、可動保持部７１３の溝はリード
フレーム２の延伸分の長さΔＬだけ余裕をもって長く形
成しておけばよい。 【００６７】（２）第１の実施の形態に係るリードフレ
ーム組立体において、リードフレーム２の支持板２１の
板厚が外部リード２３、位置決めリード２４のそれぞれ
の板厚に比べて薄く形成されてもよい。リードフレーム
２の延伸が吸収されるので、板厚の薄い支持板２１にお
いても反りが発生することなく樹脂封止工程が実施でき
るからである。 【００６８】（３）第１乃至第３の実施の形態に係るそ
れぞれの樹脂封止型半導体装置１において、位置決めリ
ード２４は樹脂封止部６の外形サイズに合わせて切断し
てもよい。また、位置決めリード２４は必ずしも樹脂封
止部６内部に配設されている必要はない。 【００６９】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な変形等を包含するということを理解すべきで
ある。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請
求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるも
のである。 【００７０】 【発明の効果】本発明によれば、樹脂封止部に発生する
ボイドを削減し、樹脂厚を均一化できる。したがって、
製造歩留まりの向上が容易な樹脂封止型半導体装置の製
造方法を提供することができる。 【００７１】特に、本発明によれば、樹脂封止部の樹脂
厚を薄くすることが可能であり、放熱特性が良好となる
ので、信頼性の高い電力用樹脂封止型半導体装置の製造
方法を提供できる。 【００７２】さらに、本発明によれば、樹脂封止部に発
生するボイドの削減化や、樹脂厚の薄膜化及び均一化が
容易な半導体装置搭載用リードフレームを提供し、製造
歩留まりを向上させることができる。 【００７３】さらに、本発明によれば、半導体装置を樹
脂封止する際のボイドの発生が少なく、均一な樹脂厚を
得ることが容易な成型用金型を提供でき、半導体装置の
製造歩留を高くすることができる。
装置の製造方法、それに使用されるリードフレーム及び
成型用金型に関する。特に本発明は、半導体素子や回路
基板を搭載する支持板を樹脂封止部でモールドする樹脂
封止型半導体装置の製造方法、支持板を有するリードフ
レーム及びこのリードフレームを樹脂封止部でモールド
する成型用金型に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えば、特公平７−３６４３０号公報に
開示される樹脂封止型半導体装置は、半導体素子を支持
板に搭載し、この半導体素子及び支持板を樹脂封止部で
モールドする。この種の樹脂封止型半導体装置は電力用
として使用され、半導体素子の動作による発熱量が多い
ので、支持板は半導体素子を搭載するとともに放熱板と
しても使用される。支持板の一辺には樹脂封止部の外部
に導出された複数本の外部リードが配列され、この外部
リードと半導体素子との間はボンディングワイヤにより
電気的に接続される。支持板の対向する他の一辺には位
置決めリードが配列される。 【０００３】樹脂封止型半導体装置はトランスファーモ
ールド法により以下の手順で形成される。 【０００４】（１）まず、リードフレームが準備され
る。リードフレームは支持板、外部リード及び位置決め
リードを備え、この支持板、外部リード、位置決めリー
ドはそれぞれ連結リードを介してリードフレームに一体
化されている。 【０００５】（２）次に、リードフレームの支持板上に
半導体素子が搭載される。搭載された半導体素子の端子
にはボンディングワイヤの一端側がボンディングされ、
ボンディングワイヤの他端は外部リードにボンディング
される。 【０００６】（３）その後、このリードフレーム（リー
ドフレーム組立体）は成型用金型に装着される。リード
フレームは成型用金型の下金型と上金型とで挟持され
る。成型用金型のキャビティ内部には半導体素子及びこ
の半導体素子を搭載した支持板が浮いた状態で支持され
る。また、キャビティ内部には外部リードの一部（内部
リードとして使用される。）及び位置決めリードの一部
も配置される。リードフレームの外部リード及びこの外
部リードを連結する連結リード、位置決めリードの他の
一部及びこの位置決めリードを連結する連結リードはい
ずれも下金型と上金型とで強固に挟持される。 【０００７】（４）そして、成型用金型のキャビティ内
部に熱硬化性の溶解樹脂が充填され、この溶解樹脂が熱
硬化されると、半導体素子、支持板等をモールドする樹
脂封止部が形成される。 【０００８】（５）最後に、成型用金型から樹脂封止部
でモールドされたリードフレームを取り出し、リードフ
レームの不必要な連結リードを切断除去する。なお、位
置決めリードは樹脂封止部の界面で切断されるか、又は
位置決めリードの導出方向に引っ張り樹脂封止部内にお
いて破断される。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】前述の樹脂封止型半導
体装置の製造方法においては、以下の点について配慮が
なされていない。 【００１０】トランスファーモールド法において、成型
用金型の下金型及び上金型によりリードフレームが強固
に挟持された状態で、キャビティ内部に熱硬化性の溶解
樹脂が充填される。溶解樹脂には例えば熱硬化性エポキ
シ系樹脂が使用されており、この熱硬化性エポキシ系樹
脂は予め約１８０℃で加熱された成型用金型から伝達さ
れる熱で硬化する。この熱の影響でリードフレームが熱
膨張により延伸し、支持板に撓むような反りが発生す
る。このような反りの発生は特にリードフレームの板厚
が薄肉の場合に顕著である。成型用金型のキャビティ内
部において支持板に反りが発生した場合、充填された溶
解樹脂の流れに乱れが生じ、ボイドの発生や樹脂厚の不
均一が生じる。このため、モールド不良が発生し、樹脂
封止型半導体装置の製造上の歩留まりが低下する。 【００１１】さらに、この種の樹脂封止型半導体装置に
おいては、半導体素子の動作で発生する熱を支持板から
支持板下の樹脂封止部を通して外部に放出するために、
支持板下において樹脂封止部の樹脂厚が比較的薄く設定
されている。この樹脂厚の薄い領域で支持板に撓むよう
な反りが発生した場合、支持板下の溶解樹脂の流れが流
路径の縮小で悪くなり、ボイドの発生が顕著に生じ、又
樹脂厚の薄肉化が顕著に生じる。このため、モールド不
良が発生し易く、最悪の場合には樹脂封止部外に支持板
の一部が露出する。 【００１２】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明の目的は、樹脂封止部に
発生するボイドを削減し、樹脂厚を均一化にすることに
より、製造上の歩留まりが向上できる樹脂封止型半導体
装置の製造方法を提供することである。 【００１３】本発明の他の目的は、放熱設計上の要請か
ら、放熱板としても使用される支持板を備えた大電力用
樹脂封止型半導体装置に要求される均一且つ薄い樹脂厚
を実現することが容易な半導体装置の製造方法を提供す
ることである。 【００１４】本発明のさらに他の目的は、樹脂封止部に
発生するボイドの削減化や、樹脂厚の薄膜化及び均一化
が容易な半導体装置搭載用リードフレームを提供するこ
とである。 【００１５】本発明のさらに他の目的は、半導体装置を
樹脂封止する際のボイドの発生が少なく、均一な樹脂厚
を得ることが容易な成型用金型を提供することである。 【００１６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第１の特徴は、樹脂封止型半導体装置の
製造方法において、下記工程（Ａ）乃至工程（Ｃ）を備
えたことである。 【００１７】（Ａ）半導体素子をリードフレームに搭載
する工程； （Ｂ）リードフレームの一端側を挟持しつつ、リードフ
レームの他端側をこのリードフレームの熱伸縮に対して
可動自在に保持した状態で、成型用金型のキャビティ内
部にリードフレームを装着する工程； （Ｃ）キャビティ内部に熱硬化性の溶解樹脂を充填し熱
硬化させ、半導体素子及びリードフレームをモールドし
て樹脂封止部を形成する工程。 【００１８】半導体素子としては、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ、パワーバイポーラトランジスタ、パワーＳＩＴ、Ｉ
ＧＢＴ、ＧＴＯサイリスタ、ＳＩサイリスタ等のパワー
デバイスが、実用的に使用できる。さらに、半導体素子
を構成している半導体チップと同一の半導体チップ上に
は、これらのパワーデバイスを駆動するためのパワーＩ
Ｃ、センサ回路、増幅回路、変調復調回路等、様々な回
路を搭載してもよい。したがって、本発明における「半
導体素子」は、これらの半導体集積回路等を含めたより
広義の半導体素子を意味するものと解すべきである。 【００１９】このような樹脂封止型半導体装置の製造方
法においては、成型用金型のキャビティ内部に熱硬化性
の溶解樹脂を充填する際にリードフレームが熱膨張で延
伸する。成型用金型はリードフレームの他端側を熱伸縮
に対して可動自在に保持しているので、この可動自在に
保持した部分でリードフレームの延伸は吸収され、リー
ドフレームの反りや変形が防止できる。従って、キャビ
ティ内部に充填された溶解樹脂の流れが正常になるの
で、ボイドが削減でき、樹脂厚が均一化でき、モールド
不良が防止できる。モールド不良が防止できる結果、樹
脂封止型半導体装置の製造において歩留まりが向上でき
る。さらに、モールド性能に優れた樹脂封止型半導体装
置が実現できる。 【００２０】特に、電力用樹脂封止型半導体装置の製造
方法においては、放熱板を兼ねた支持板下でのボイドが
削減でき、樹脂厚が薄く均一化でき、放熱特性が良好と
なる。さらに支持板の樹脂封止部外への露出が防止でき
るので、製造上の歩留まりが向上できる。 【００２１】さらに、この発明の第２の特徴は、樹脂封
止型半導体装置の製造方法で使用される成型用金型に係
る。すなわち、本発明の第２の特徴は、半導体素子を搭
載するためのリードフレームの一端側を挟持する挟持部
と、内部に樹脂を充填し、半導体素子及びリードフレー
ムをモールドするためのキャビティ部と、リードフレー
ムの他端側をリードフレームの熱伸縮に対して可動自在
に保持する可動保持部とを備えた成型用金型であること
である。リードフレームの一端側、他端側のそれぞれの
板厚が同一の場合、成型用金型の挟持部はリードフレー
ムの一端側の板厚と同等の深さで形成された溝を備える
ようにすればよい。成型用金型の可動保持部はリードフ
レームの他端側の板厚よりも深く形成された溝を備える
ことが好ましい。 【００２２】このように構成される成型用金型を使用す
ることにより、上記効果が得られる樹脂封止型半導体装
置の製造方法が実現できる。さらに、リードフレームの
熱伸縮に対して可動自在に保持する可動保持部をリード
フレームの他端側の板厚よりも深い単純な構造の溝で形
成すれば、可動保持部の構造が簡易になり、成型用金型
の構造全体が簡易にできる。 【００２３】さらに、この発明の第３の特徴は、樹脂封
止型半導体素子搭載用リードフレームに係る。即ち、本
発明の第３の特徴は、半導体素子を搭載するための支持
板と、成型用金型で挟持される被挟持部と、被挟持部に
比べて板厚が薄く形成され成型用金型で可動自在に保持
される被可動保持部とを備えた樹脂封止型半導体素子搭
載用リードフレームであることである。 【００２４】このように構成されるリードフレームを使
用することにより、第１の特徴において述べた樹脂封止
型半導体装置の製造方法が容易且つ確実に実現できる。
さらに、リードフレームの他端側である被可動保持部が
一端側である被挟持部の板厚に比べて薄く形成される単
純な構成だけなので、被可動保持部の構造が簡易であ
り、リードフレームの全体の構造が簡易にできる。した
がって、リードフレームのコストを低減することも可能
となる。 【００２５】 【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
第１乃至第３の実施の形態を説明する。以下の図面の記
載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符
号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、
厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実の
ものとは異なることに留意すべきである。したがって、
具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべき
ものである。また図面相互間においても互いの寸法の関
係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんで
ある。 【００２６】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る成型用金型の断面図で、図２は樹
脂封止型半導体装置の樹脂封止部を一部取り除いた平面
図である。図１の成型用金型の内部には、図３及び図４
に示すリードフレーム組立体が装着されている。 【００２７】まず、図２に示した樹脂封止型半導体装置
について説明する。この樹脂封止型半導体装置は、例え
ば電力供給用のパワー半導体装置である。図２に示すよ
うに、本発明の第１の実施の形態に係る樹脂封止型半導
体装置１は、放熱板としても使用される支持板２１上に
半導体素子３及び回路基板４を搭載し、これら支持板２
１、半導体素子３及び回路基板４を樹脂封止部６でモー
ルドしている。 【００２８】支持板２１は、半導体素子３に電源を供給
する電極板として使用され、さらに半導体素子３の動作
で発生する熱を放熱する放熱板としても使用される。支
持板２１は、モールド前にリードフレーム（図３におい
て符号２で示す。）に一体に形成され、モールド後にリ
ードフレームから切断されたものである。支持板２１に
は導電性を有しかつ熱伝導率の高いリードフレーム材
料、例えばＦｅ−４２％Ｎｉ合金、Ｆｅ−５０％Ｎｉ合
金、Ｃｕ、Ｃｕ合金が実用的に使用できる。支持板２１
（リードフレーム２）は本発明の第１の実施の形態にお
いて例えば０．２〜０．５ｍｍ程度の板厚で形成され
る。 【００２９】半導体素子３としては、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ、パワーバイポーラトランジスタ、パワーＳＩＴ、Ｉ
ＧＢＴ、ＧＴＯサイリスタ、ＳＩサイリスタ等のパワー
デバイスが、実用的に使用できる。さらに、半導体素子
３には、これらのディスクリート・ディバイスの他に、
種々の半導体集積回路を含めることが可能である。即
ち、半導体素子３を構成している半導体チップ上には、
これらのパワーデバイスを駆動制御するためのパワーＩ
Ｃ、センサ回路、増幅回路、変調復調回路等、様々な回
路を搭載してもよい。 【００３０】回路基板４は例えばセラミックス基板で形
成され、このセラミックス基板には例えば厚膜抵抗素子
が搭載されている。セラミックス基板にはアルミナ基
板、ベリリア基板、窒化アルミニウム基板がいずれも含
まれる。さらに、回路基板４として炭化珪素基板、珪素
基板等の材料を使用してもよい。回路基板４には、厚膜
抵抗素子に限られず、他の構造を持つ抵抗素子や容量素
子を搭載してもよい。 【００３１】支持板２１の一辺（図２中、下側の一辺）
の中央部分から伸延して、外部リード２３が支持板２１
と一体に形成されている。この外部リード２３は、支持
板２１を通して半導体素子３に電源を供給する。さら
に、外部リード２３は半導体素子３の動作で発生する熱
の一部を支持板２１を通して樹脂封止部６の外部に放出
する機能をも有する。支持板２１に一体に形成された中
央部の外部リード２３の近傍には複数本の外部リード２
３が配設されている。即ち、図２に示す本発明の第１の
実施の形態においては、中央部の外部リード２３の左右
に２本づつ、合計４本の外部リード２３が更に配設され
ている。 【００３２】半導体素子３の端子（ボンディングパッ
ド：図示しない。）と回路基板４の端子（図示しな
い。）との間、回路基板４の端子と外部リード２３との
間はボンディングワイヤ５により電気的に接続されてい
る。ボンディングワイヤ５にはＡｕワイヤ、Ａｌワイ
ヤ、Ｃｕワイヤが実用的に使用できる。ボンディングワ
イヤ５は超音波振動を併用して、又超音波振動に熱圧着
を併用してボンディングされている。 【００３３】支持板２１の中央部分には樹脂封止型半導
体装置１を実装するための取付用穴２２が配設されてい
る。さらに、支持板２１の対向する他の一辺（図２中、
外部リード２３が配列された側と反対側である上側の一
辺）には図３に示す位置決めリード２４の一部が破断さ
れた状態で樹脂封止部６の内部に残存する。 【００３４】樹脂封止部６はトランスファーモールド法
により形成される。トランスファーモールド法の説明は
後述する。樹脂封止部６には例えば熱硬化性エポキシ系
樹脂が実用的に使用できる。 【００３５】次に、本発明の第１の実施の形態に係る樹
脂封止型半導体装置１の製造方法を図１乃至図４を使用
し説明する。 【００３６】（１）リードフレーム２の準備工程 まず、図３及び図４に示すようなリードフレーム２を準
備する。図３は半導体素子３等を搭載した状態のリード
フレーム（リードフレーム組立体）の平面図で、図４は
このリードフレーム組立体の側面図である。リードフレ
ーム２は、支持板２１、この支持板２１の一端側（図３
中、下側、図４中、右側）に配設された外部リード２
３、支持板２１の対向する他端側（図３中、上側、図４
中、左側）に配設された位置決めリード２４及び連結リ
ード２５〜２８を備えている。本発明の第１の実施の形
態においては、リードフレーム２は、比較的薄い板厚で
形成され、且つ均一な板厚を有する。 【００３７】外部リード２３は平行に複数本配設され、
これらの外部リード２３は連結リード２６〜２８により
連結されている。連結リード２６は、外部リード２３間
を相互に連結するとともに、外部リード２３のインナー
リードとアウターリードとの境界部分に配設され樹脂封
止部６の成型の際にタイバーとしても使用される。連結
リード２７はアウターリード最端部において外部リード
２３間を連結する。 【００３８】図３中、この連結リード２６よりも下側に
配設されている外部リード２３及び連結リード２７は、
連結リード２６と共に被挟持部２０１として使用され
る。被挟持部２０１は、後述する樹脂封止工程におい
て、成型用金型（７）の下金型（７１）と上金型（７
２）との間に挟持されている領域である（図１参照）。 【００３９】位置決めリード２４は本発明の第１の実施
の形態においては、支持板２１の他端側に２本配設さ
れ、この２本の位置決めリード２４は連結リード２５で
相互に連結されている。この図３中、支持板２１よりも
上側に配設されている位置決めリード２４及び連結リー
ド２５は被可動保持部２０２として使用される。被可動
保持部２０２は、後述する樹脂封止工程において、成型
用金型（７）の下金型（７１）と上金型（７２）との間
でリードフレーム２の熱伸縮特に熱による延伸に対して
可動自在に保持される領域である（図１参照）。 【００４０】１個の樹脂封止型半導体装置１を形成する
支持板２１、外部リード２３、位置決めリード２４及び
連結リード２５〜２７を有する１組のリードフレーム２
は、図３中、横方向に複数組連結して配設され、複数連
のリードフレームを構築する。１組のリードフレーム２
間において連結リード２６と連結リード２７との間は連
結リード２８で連結され、この連結リード２８には位置
決め穴２９が配設されている。 【００４１】リードフレーム２は、例えば、エッチング
により、形成される。すなわち、一枚の板材をエッチン
グして、支持板２１、外部リード２３、位置決めリード
２４及び連結リード２５〜２７等の各部をパーンニング
すればよい。あるいは、リードフレーム２は機械的な打
ち抜き加工により形成してもよい。本発明の第１の実施
の形態に係る樹脂封止型半導体装置１においては、特に
半導体素子３の動作で発生する熱の放熱効果を高めるた
め、図４に示すように、支持板２１裏面の樹脂封止部６
の肉厚が薄くなるように、外部リード２３、位置決めリ
ード２４のそれぞれよりも低い位置に支持板２１が配設
されている。これは機械的な成型加工により簡単に成型
できる。 【００４２】（２）リードフレーム組立体の形成工程 次に、図３及び図４に示すように、リードフレーム組立
体を形成する。すなわち、まず、支持板２１の表面上に
半導体素子３、回路基板４のそれぞれを搭載・実装す
る。この際、半導体素子３はダイボンディングにより支
持板２１の表面上に固着し、回路基板４は例えば半田リ
フローにより支持基板２１の表面上に固着する。その
後、半導体素子３の端子と回路基板４の端子との間、回
路基板４の端子と外部リード２３との間を電気的に接続
することでリードフレーム組立体を構築する。半導体素
子３の端子と回路基板４の端子との間はボンディングワ
イヤ５により接続し、同様に回路基板４の端子と外部リ
ード２３との間はボンディングワイヤ５により接続す
る。 【００４３】（３）リードフレーム組立体の成型用金型
への装着工程 その後、図３及び図４に示すリードフレーム組立体を、
図１に示すように成型用金型７の内部に装着する。成型
用金型７は下金型７１及び上金型７２で構成されてい
る。下金型７１、上金型７２のいずれか一方は固定型
で、残る他方は図示しない可動機構に連結された可動型
である。すなわち、リードフレーム組立体の装着及び樹
脂封止後のリードフレーム組立体の取り外しの際に、下
金型７１と上金型７２とは開閉動作が行えるように構成
されている。 【００４４】成型用金型７の下金型７１には支持板２１
及び外部リード２３のインナーリード部分に対応する位
置に凹部７１１が形成され、同様に対応する位置におい
て上金型７２には凹部７２１が形成されている。下金型
７１と上金型７２とが閉止した状態において凹部７１１
及び７２１は樹脂封止部６の外形形状に相当するキャビ
ティを形成している。 【００４５】上金型７２の凹部７２１において中央部分
には、支持板２１の取付用穴２２を通過し下金型７１の
凹部７１１の底面に当接するピン部７２２が配設されて
いる。ピン部７２２と支持板２１の取付用穴２２との間
は適度に離間されており、この間に溶解樹脂が充填され
る。つまり、ピン部７２２は樹脂封止部６自体に取付用
穴を形成する。 【００４６】この成型用金型７には、図１に示すよう
に、リードフレーム２の被挟持部２０１を挟持する挟持
部７１２及びリードフレーム２の被可動保持部２０２を
可動自在に保持する可動保持部７１３が配設されてい
る。挟持部７１２は、連結リード２６、外部リード２３
（アウターリード）及び連結リード２７に対応した位置
に配設された溝で形成されている。挟持部７１２の溝の
深さＤ１はリードフレーム２の被挟持部２０１の板厚Ｔ
１と実質的に同一寸法に設定されている。この成型用金
型７の挟持部７１２は、リードフレーム２の被挟持部２
０１を強固に挟持する。この成型用金型７の挟持部７１
２とリードフレーム２の被挟持部２０１との界面には、
基本的に隙間が形成されていないので、樹脂封止工程で
発生する「樹脂ばり」は生成されない。なお、図示しな
いが、成型用金型７の下金型７１には挟持部７１２の領
域において位置決めピンが配設されている。この位置決
めピンは、図３に示すリードフレーム２において連結リ
ード２８に配設された位置決め穴２９内に挿入され、成
型用金型７に対するリードフレーム組立体の位置決めを
行うためのピンである。 【００４７】一方、可動保持部７１３は、下金型７１
（又は上金型７２）の被可動保持部２０２部分に対応し
た位置、詳細には位置決めリード２４及び連結リード２
５に対応した位置に配設された溝で形成されている。可
動保持部７１３の溝の深さＤ２はリードフレーム２の被
可動保持部２０２の板厚Ｔ２に比べて若干深く設定され
ている。例えば、溝の深さＤ２は０．３〜０．７ｍｍ程
度に設定される。さらに、可動保持部７１３の溝は、樹
脂封止工程において熱によるリードフレーム２の延伸を
考慮し、リードフレーム２の被可動保持部２０２の長さ
よりも長さΔＬ分だけ長く設定される。従って、樹脂封
止工程前において、リードフレーム２の被可動保持部２
０２の外縁（図３に示す連結リード２５の外縁２５Ａ）
は、可動保持部７１３の溝側壁から離間した位置に存在
する。 【００４８】成型用金型７の下金型７１には、熱硬化性
の溶解樹脂を成型用金型７に導くランナー７１６及びこ
のランナー７１６から成型用金型７のキャビティ内部に
溶解樹脂を充填（加圧注入）する樹脂注入孔（レジンゲ
ート）７１５が配設されている。 【００４９】成型用金型７には、リードフレーム組立体
が装着される。この際、リードフレーム２の被挟持部２
０１は、挟持部７１２で強固に挟持されるが、リードフ
レーム２の被可動保持部２０２は可動保持部７１３で可
動自在に保持された状態である。この結果、リードフレ
ーム２の支持板２１は成型用金型７のキャビティ内部に
浮いた状態で配置される。 【００５０】本発明の第１の実施の形態においては、成
型用金型７が加熱された状態で、リードフレーム組立体
が装着される。成型用金型７は、例えば溶解樹脂の熱硬
化温度に相当する１８０℃程度に加熱されている。ただ
し、成型用金型７に装着されたリードフレーム組立体の
リードフレーム２は、装着後すぐには、熱膨張で延伸し
ない。 【００５１】（４）樹脂封止工程 続いて、図１に示す成型用金型７のキャビティ内部にラ
ンナー７１６、樹脂注入孔７１５のそれぞれを通して溶
解樹脂を充填（加圧注入）する。溶解樹脂には、流動性
を有する熱硬化性樹脂、実用的には熱硬化性エポキシ系
樹脂を使用すればよい。熱硬化性エポキシ系樹脂は、成
型用金型７が予め１８０℃程度で加熱されているので、
約６０秒前後で熱硬化する。溶解樹脂が熱硬化すること
により、成型用金型７のキャビティ形状に対応した外形
形状を有する樹脂封止部６が形成される（図２参照）。 【００５２】この樹脂封止工程においては、加熱された
成型用金型７から直接的又は溶解樹脂を通して間接的に
伝達される熱によりリードフレーム組立体、特にリード
フレーム２自体が熱膨張で延伸する。図１に示すよう
に、リードフレーム２の被挟持部２０１は成型用金型７
の挟持部７１２で位置ずれを生じない程度に強固に挟持
されているが、リードフレーム２の被可動保持部２０２
は成型用金型７の可動保持部７１３で熱膨張に対して収
縮自在に保持されているので、リードフレーム２の延伸
特に被可動保持部２０２側の延伸は可動保持部７１３で
吸収される。すなわち、リードフレーム２の支持板２１
の撓むような反りが防止でき、支持板２１は平坦性を確
保しつつ成型用金型７のキャビティ内部で浮いた状態で
樹脂封止工程が実施される。 【００５３】特に、本発明の第１の実施の形態に係る樹
脂封止型半導体装置１はパワーデバイス等の発熱量が大
きな半導体素子３を搭載しており、支持板２１裏面から
の放熱経路を確保するために、外部リード２３の高さよ
りも支持板２１の高さを下げ、支持板２１の上面側より
下面側の樹脂封止部６の肉厚が薄く形成されている。本
発明の第１の実施の形態に係る製造方法を使用すること
により、樹脂封止型半導体装置１においては、支持板２
１の反りが防止できるので、成型用金型７の下金型７１
の凹部７１１底面と支持板２１の下面との間に均一で薄
肉の樹脂封止部６が形成でき、さらに双方の間で溶解樹
脂の流れに乱れがなくなるので、ボイドの発生が防止で
きる。 【００５４】（５）リードフレーム２の切断工程 樹脂封止部６が形成された後、成型用金型７からリード
フレーム組立体が取り外される。そして、最後に、リー
ドフレーム組立体のリードフレーム２の連結リード２５
〜２８（図３参照）を取り除けば、図２に示す樹脂封止
型半導体装置１が完成する。リードフレーム２の外部リ
ード２３間を相互に連結する連結リード２６〜２８は機
械的な切断加工により取り除けばよい。また、位置決め
リード２４間を相互に連結する連結リード２５は位置決
めリード２４の導出方向に引張応力を加えて切断する。
図２及び図３に示すように、位置決めリード２４の樹脂
封止部６内部には切断用穴２４Ａが配設されており、連
結リード２５に引張応力を掛けることにより位置決めリ
ード２４は切断用穴２４Ａ部分から容易に切断できる。
すなわち、位置決めリード２４は樹脂封止部６内部にお
いて切断される。 【００５５】以上説明した樹脂封止型半導体装置１の製
造方法においては、成型用金型７のキャビティ内部に熱
硬化性の溶解樹脂を充填した際にリードフレーム２が熱
で延伸する。成型用金型７の可動保持部７１３はリード
フレーム２の被可動保持部２０２（位置決めリード２４
及び連結リード２５部分）を熱伸縮に対して可動自在に
保持しているので、この可動自在に保持した部分でリー
ドフレーム２の延伸は吸収され、リードフレーム２の反
りや変形が防止できる。従って、キャビティ内部に充填
された溶解樹脂の流れが正常になるので、ボイドが削減
でき、樹脂封止部６の樹脂厚が均一化でき、モールド不
良が防止できる。モールド不良が防止できる結果、樹脂
封止型半導体装置１の製造において歩留まりが向上でき
る。さらに、モールド性能に優れた樹脂封止型半導体装
置１が実現できる。 【００５６】特に、パワーデバイス等を搭載する半導体
素子３を封止する電力用樹脂封止型半導体装置１の製造
方法においては、放熱板を兼ねた支持板２１下でのボイ
ドが削減でき、樹脂厚が均一化でき、さらに支持板２１
の樹脂封止部６外への露出が防止できるので、製造上の
歩留まりが向上できる。 【００５７】さらに、本発明の第１の実施の形態におい
ては、板厚が均一な通常のリードフレーム２が使用さ
れ、成型用金型７に可動保持部７１３を配設するだけ
で、前述の効果が得られる樹脂封止型半導体装置１の製
造が実現できる。成型用金型７の可動保持部７１３は、
リードフレーム２の熱伸縮に対して可動自在に保持でき
るように、リードフレーム２の被可動保持部２０２の板
厚よりも深く（Ｔ２＜Ｄ２）設定され、かつリードフレ
ーム２の延伸に対応できる長さ（ΔＬ）に設定された単
純な構造の溝で形成できる。従って、可動保持部７１３
の構造が非常に簡易であり、成型用金型７の構造全体が
簡易にできる。 【００５８】（第２の実施の形態）本実施の形態におい
ては、前述の第１の実施の形態で説明した成型用金型７
の可動保持部７１３の形状を変えた場合を説明する。 【００５９】図５は本発明の第２の実施の形態に係るリ
ードフレーム組立体を装着した状態の成型用金型の断面
図である。本発明の第２の実施の形態に係る成型用金型
７では、図５中左側において、下金型７１の平坦な上面
と上金型７２の平坦な下面とで形成される空間により可
動保持部７１３が形成されている。すなわち、成型用金
型７の可動保持部７１３には特に溝のような構造は設け
られていない。可動保持部７１３において、装着状態の
リードフレーム２の被可動保持部２０２の上面と上金型
７２の下面との間には、熱によるリードフレーム２の収
縮が発生した場合に被可動保持部２０２が自在に横方向
にスライド可能で、かつキャビティ内部に溶解樹脂が充
填されてもこの溶解樹脂が流出しない程度の適度な隙間
が形成されている。被可動保持部２０２となる連結リー
ド２５は溶解樹脂の流出を止めるタイバーとしても機能
する。 【００６０】このように構成される成型用金型７におい
ては、基本的に第１の実施の形態に係る成型用金型７と
同様な効果が得られる。さらに、本発明の第２の実施の
形態に係る成型用金型７においては、可動保持部７１３
には溝等の機械加工が不要であるので、より一層構造が
簡略化できる。 【００６１】（第３の実施の形態）本実施の形態におい
ては、第１の実施の形態で説明した成型用金型７の可動
保持部７１３の形状、並びにリードフレーム組立体の被
可動保持部２０２の形状を変えた場合を説明する。 【００６２】図６は本発明の第３の実施の形態に係るリ
ードフレーム組立体を装着した状態の成型用金型の断面
図である。図６に示す成型用金型７においては、挟持部
７１２の溝の深さＤ１と可動保持部７１３の溝の深さＤ
２とが実質的に同一寸法（Ｄ１＝Ｄ２）で形成されてい
る。リードフレーム２においては、被挟持部２０１の板
厚Ｔ１が成型用金型７の挟持部７１２の溝の深さＤ１、
可動保持部７１３の溝の深さＤ２のそれぞれと実質的に
同一寸法（Ｔ１＝Ｄ１＝Ｄ２）で形成され、被可動保持
部２０２の板厚Ｔ２が被挟持部２０１の板厚Ｔ１よりも
薄く形成されている（Ｔ１＞Ｔ２）。 【００６３】このように構成される成型用金型７におい
ては、基本的に第１の実施の形態に係る成型用金型７と
同様な効果が得られることは容易に理解できるであろ
う。さらに、本発明の第３の実施の形態に係る成型用金
型７においては、挟持部７１２、可動保持部７１３は同
一深さを有する溝で形成できるので、より一層構造が簡
易にできる。リードフレーム２の被可動保持部２０２の
板厚の調節は、リードフレーム２の形成において機械加
工による圧延処理や部分的なエッチング処理を行うこと
により簡易に実施できる。 【００６４】（その他の実施の形態）上記のように、本
発明は第１乃至第３の実施の形態によって記載したが、
この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定す
るものであると理解すべきではない。この開示から当業
者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明
らかとなろう。 【００６５】例えば、本発明の第１乃至第３の実施の形
態に対して、以下のような変形を行ってもよい。 【００６６】（１）第１の実施の形態に係るリードフレ
ーム組立体において、リードフレーム２に位置決めリー
ド２４間を相互に連結する連結リード２５を省略しても
よい。この場合、位置決めリード２４は被可動保持部２
０２として使用されている。したがって、リードフレー
ム２の熱による延伸で位置決めリード２４の導出方向最
先端部が成型用金型７の可動保持部７１３を可動自在に
スライドできるように、可動保持部７１３の溝はリード
フレーム２の延伸分の長さΔＬだけ余裕をもって長く形
成しておけばよい。 【００６７】（２）第１の実施の形態に係るリードフレ
ーム組立体において、リードフレーム２の支持板２１の
板厚が外部リード２３、位置決めリード２４のそれぞれ
の板厚に比べて薄く形成されてもよい。リードフレーム
２の延伸が吸収されるので、板厚の薄い支持板２１にお
いても反りが発生することなく樹脂封止工程が実施でき
るからである。 【００６８】（３）第１乃至第３の実施の形態に係るそ
れぞれの樹脂封止型半導体装置１において、位置決めリ
ード２４は樹脂封止部６の外形サイズに合わせて切断し
てもよい。また、位置決めリード２４は必ずしも樹脂封
止部６内部に配設されている必要はない。 【００６９】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な変形等を包含するということを理解すべきで
ある。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請
求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるも
のである。 【００７０】 【発明の効果】本発明によれば、樹脂封止部に発生する
ボイドを削減し、樹脂厚を均一化できる。したがって、
製造歩留まりの向上が容易な樹脂封止型半導体装置の製
造方法を提供することができる。 【００７１】特に、本発明によれば、樹脂封止部の樹脂
厚を薄くすることが可能であり、放熱特性が良好となる
ので、信頼性の高い電力用樹脂封止型半導体装置の製造
方法を提供できる。 【００７２】さらに、本発明によれば、樹脂封止部に発
生するボイドの削減化や、樹脂厚の薄膜化及び均一化が
容易な半導体装置搭載用リードフレームを提供し、製造
歩留まりを向上させることができる。 【００７３】さらに、本発明によれば、半導体装置を樹
脂封止する際のボイドの発生が少なく、均一な樹脂厚を
得ることが容易な成型用金型を提供でき、半導体装置の
製造歩留を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリードフレー
ム組立体を装着した状態の成型用金型の断面図である。 【図２】第１の実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置
の樹脂封止部を一部取り除いた平面図である。 【図３】第１の実施の形態に係る半導体素子等を搭載し
た状態のリードフレーム（リードフレーム組立体）の平
面図である。 【図４】第１の実施の形態に係るリードフレーム組立体
の側面図である。 【図５】本発明の第２の実施の形態に係るリードフレー
ム組立体を装着した状態の成型用金型の断面図である。 【図６】本発明の第３の実施の形態に係るリードフレー
ム組立体を装着した状態の成型用金型の断面図である。 【符号の説明】 １ 樹脂封止型半導体装置 ２ リードフレーム ２１ 支持板 ２３ 外部リード ２４ 位置決めリード ２５〜２８ 連結リード ２０１ 被挟持部 ２０２ 被可動保持部 ３ 半導体素子 ４ 回路基板 ５ ボンディングワイヤ ６ 樹脂封止部 ７ 成型用金型 ７１ 下金型 ７２ 上金型 ７１２ 挟持部 ７１３ 可動挟持部
ム組立体を装着した状態の成型用金型の断面図である。 【図２】第１の実施の形態に係る樹脂封止型半導体装置
の樹脂封止部を一部取り除いた平面図である。 【図３】第１の実施の形態に係る半導体素子等を搭載し
た状態のリードフレーム（リードフレーム組立体）の平
面図である。 【図４】第１の実施の形態に係るリードフレーム組立体
の側面図である。 【図５】本発明の第２の実施の形態に係るリードフレー
ム組立体を装着した状態の成型用金型の断面図である。 【図６】本発明の第３の実施の形態に係るリードフレー
ム組立体を装着した状態の成型用金型の断面図である。 【符号の説明】 １ 樹脂封止型半導体装置 ２ リードフレーム ２１ 支持板 ２３ 外部リード ２４ 位置決めリード ２５〜２８ 連結リード ２０１ 被挟持部 ２０２ 被可動保持部 ３ 半導体素子 ４ 回路基板 ５ ボンディングワイヤ ６ 樹脂封止部 ７ 成型用金型 ７１ 下金型 ７２ 上金型 ７１２ 挟持部 ７１３ 可動挟持部
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
// Ｂ２９Ｋ 101:10 Ｂ２９Ｋ 101:10
105:20 105:20
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/56
B29C 45/14
B29C 45/26
H01L 23/50
B29K 101:10
B29K 105:20
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 互いに対向した第１及び第２の端部のそ
れぞれに第１及び第２の傾斜接続部を有し、底部に半導
体素子を搭載する平坦部を備える船底型の支持板と、前記第１の傾斜接続部から前記平坦部より高い水平レベ
ルで延長形成され、樹脂封止に際し、 成型用金型の上金
型と下金型で上下から挟持され固定される外部リード
と、前記第２の傾斜接続部から前記平坦部より高い水平レベ
ルで前記外部リードと反対方向に 前記外部リードに比べ
て板厚が薄く延長形成され、前記成型用金型の上金型と
下金型の間に可動自在に保持される位置決めリードと、 を備えたことを特徴とするリードフレーム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12632698A JP3402194B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | リードフレーム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12632698A JP3402194B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | リードフレーム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330116A JPH11330116A (ja) | 1999-11-30 |
| JP3402194B2 true JP3402194B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=14932428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12632698A Expired - Fee Related JP3402194B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | リードフレーム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3402194B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007038515A1 (de) * | 2006-11-09 | 2008-05-15 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Passivierung eines Bauelements und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung |
| JP4691575B2 (ja) * | 2008-05-19 | 2011-06-01 | 富士通セミコンダクター株式会社 | リジット基板を用いた半導体装置の製造方法 |
| JP7504008B2 (ja) | 2020-11-27 | 2024-06-21 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法 |
-
1998
- 1998-05-08 JP JP12632698A patent/JP3402194B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11330116A (ja) | 1999-11-30 |
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