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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