JPH04192343A - 半導体装置及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、パワー１〜ランジ
スタ等、単体構造の半導体装置に適用して有効な技術に
関するものである。

〔従来の技術〕

レジンパワートランジスタ等、単体構造の半導体装置は
パワートランジスタを搭載した半導体ペレットを樹脂（
レジンパッケージ）で気密封止する。

半導体ペレットは金属ヘッダ（フレーム）の表面に搭載
される。半導体ペレットの外部端子（ポンディングパッ
ド）はボンディングワイヤを介してリードのインナ一部
に電気的に接続される。半導体ペレットに搭載されるパ
ワートランジスタがバイポーラトランジスタの場合、金
属ヘッダの一端側からはコレクタリードが引出される。

ベースリード、エミッタリードの夫々は、金属ヘッダ及
びコレクタリードと分離され、前記コレクタリードの両
側に夫々が配置される。

前記単体構造の半導体装置の樹脂はトランスファモール
ド法で形成される。このトランスファモールド法での樹
脂封止は次のとおり行われる。まず、金型の上型及び下
型で形成されるキャビティ内に金属ヘッダ及びその表面
に搭載された半導体ペレットを配置する。次に、前記金
型のキャビティ内に流動性樹脂を注入し、この流動性樹
脂を硬化する。この後、金型を取り除くことにより、金
型のキャビティの形状に成型された樹脂が形成され、こ
の樹脂の内部には半導体ペレット等が気密封止される。

単体構造の半導体装置は、前述のトランスファモールド
法に基づく樹脂封止の際、金属ヘッダの一端側（各リー
ド）を金型のダムで挟持し、金属ヘッダの他端側をヘッ
ダ押えピンで挟持する。ヘッダ押えピンは、金属ヘッダ
の一端側の挟持では片持ばり構造となり、樹脂封止の際
の金属ヘッダの他端側か上下に変動するので、これを防
止する目的で使用される。金属ヘッダの他端側の上下の
変動は、放熱板が取付けられる金属ヘッダの裏面側の樹
脂の厚さにばらつきを生じ、厚い場合には放熱性が低下
し、薄い場合には絶縁性が低下する。

前記樹脂封止の際に使用されたヘッダ押えピンは樹脂の
硬化後に金型とともに取外される。ヘッダ押えピンが取
外されると、このヘッダ押えピンに相当する分、樹脂か
ら金属ヘッダの他端側の一部の表面が露出するので、こ
の露出する領域には絶縁材が形成されない。金属ヘッダ
の一部の表面が樹脂から露出された場合、金属ヘッダに
高電圧が印加されると、実装時、放熱板との間で放電が
生し、この単体構造の半導体装置を組込んだ回路に　　
　゛動作不良が生じる。前記＃＠縁材としては、例えば
滴下（所謂ボッティング）技術で塗布され、この後のベ
ーク処理で硬化された樹脂系材料が使用される。

なお、この種の単体構造の半導体装置については、例え
ば特願平１−４６５０８号に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者は、前述の単体構造の半導体装置において、下
記の問題点を見出した。

前述の単体構造の半導体装置は、トランスファモールド
法により形成された樹脂で金属ヘッダ及びその表面に搭
載された半導体ペレットを封止した後、この樹脂封止の
際に使用されるヘッダ押えピンを取外した領域に再度絶
縁材を形成する。このため、単体構造の半導体装置の樹
脂封止後の形成工程数が増加する。

また、前記ヘッダ押えピンを取外した領域に再度形成さ
れる絶縁材は、滴下技術を使用するので、ボイドが発生
し易い。さらに、前記Ｍｆ材は、封正に使用する樹脂と
基本的には別工程で形成されるので、金属ヘッダ及び半
導体ペレットを封止する樹脂と同様の樹脂材料を使用し
た場合においても、前記樹脂のヘッダ押えピンを取外し
た領域との接着性が低い。このため、単体構造の半導体
装置は、樹脂とそのヘッダ押えピンを取外した領域に形
成されるＭ、ＩＩ材との隙間から水分が浸入し易く、耐
湿性が劣化する。

本発明の目的は、単体構造の半導体装置において、′Ｊ
ＦＤＩ脂封止後の形成工程数を低減することが可能な技
術を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記目的を達成すると共に、放熱
性や絶縁耐圧を向上し、単体構造の半導体装置の借頼性
を向上することが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、単体構造の半導体装置において、
耐湿性を向上することが可能な技術を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）金属ヘッダのリードの用品し側の一端を金型で挟
持し、この金属ヘッダの他端側をヘッダ押えピンで挟持
した状態で、前記金属ヘッダ及びその表面に搭載される
半導体ペレットをトランスファモールド法で形成される
樹脂で封止する半導体装置の形成方法において、前記金
属ヘッダの一端側を金型で挟持すると共に、前記金属ヘ
ッダの他端側をタブレットを介在して前記ヘッダ押えピ
ンで挟持する工程と、前記金型内にトランスファモール
ド法に基づき樹脂を注入し、前記金属ヘッダ及び半導体
ペレットを樹脂で封止すると共に、前記タブレットを樹
脂で固着する工程とを備える。

（２）前記手段（１）のタブレットは、前記金属ヘッダ
及び半導体ペレットを封止する樹脂と実質的に同一樹脂
材料で形成される。

（３）前記手段（１）又は（２）の半導体装置において
、前述の方法を使用し、金属ヘッダの他端側に樹脂に固
着されたタブレットを設ける。

〔作　　用〕

上述した手段（１）によれば、前記金属ヘッダとヘッダ
押えピンとの間に予じめタブレットを介在し、この後に
金型内にトランスファモールド法に基づき樹脂を注入し
、金属ヘッダ及び半導体ペレットを封止すると共に前記
タブレットを固着したので、前記タブレットで金属ヘッ
ダの表面を覆い、樹脂から金属ヘッダの表面が露出しな
くなり、前記トランスファモールド法による樹脂の封止
後に、再度、金属ヘッダの露出する領域を埋込む工程を
廃止でき、半導体装置の樹脂の封止後の形成工程数を低
減できる。

上述した手段（２）によれば、トランスファモールド法
に基づく樹脂とタブレットとの性質が等しく、又樹脂の
封止と共にタブレッＩ・を封止し固着できるので、前記
樹脂とタブレットとの接着性を向上し、両者の間の隙間
を低減し、半導体装置の耐湿性を向上できる。

上述した手段（３）によれば、前記手段（１）又は（２
）の作用効果の他に、前記トランスファモールド法によ
る樹脂の封止の際、金属ヘッダの他端側をヘッダ押えピ
ンで確実に挟持するので、金属ヘッダの他端側の上下の
変動を低減し、金属ヘッダの表面（半導体ペレットの搭
載面）側、裏面側の夫々の樹脂の厚さのばらつきを低減
できる。

この結果、前記半導体装置の樹脂の金属ヘッダの裏面側
の厚さが、厚くなることによる放熱性の低下を低減し、
又薄くなることによる絶縁耐圧の低下を低減できるので
、半導体装置の信頼性を向上できる。

以下、本発明の構成について、レジンパワー１−ランジ
スタに本発明を適用した一実施例とともに説明する。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

［発明の実施例〕 本発明の一実施例である単体構造の半導体装置（レジン
パワートランジスタ）の構成を第１図（断面図）、第２
図（一部の樹脂を除いた平面図）及び第３図（平面図）
で示す。

第１図乃至第３図に示すように、単体構造の半導体装置
（レジンパワートランジスタ）１は、金属ヘッダ（フレ
ーム）２Ａの表面に半導体ペレット３を搭載し、これら
を樹脂（レジン）６で封止する。

前記半導体ペレット３は単結晶珪素基板で形成される。

この半導体ペレット３にはパワートランジスタとしての
バイポーラトランジスタが搭載される。バイポーラトラ
ンジスタは、その詳細な構造を示していないが、単結晶
珪素基板をコレクタ領域として使用し、このコレクタ領
域の主面部にベース領域、このベース領域の主面部にエ
ミッタ領域の夫々を形成し、構成される。半導体ペレッ
ト３の表面側には図示しないがエミッタ領域に接続され
た外部端子（ポンディングパッド）及びベース領域に接
続された外部端子が配置される。

前記金属へラダ２Ａは、前記半導体ペレット３を搭載し
、この半導体ペレット３に搭載されたバイポーラトラン
ジスタのコレクタ領域と電気的に接続される。第１図乃
至第３図に示すように、金属へラダ２Ａの左側の一端に
はコレクタリード２Ｃが一体に構成され電気的に接続さ
れる。コレクタリード２Ｃの両側（第２図、第３図の夫
々においては上下）の夫々にはエミッタリード２Ｅ、ベ
ースリード２Ｂの夫々が配置される。エミッタリード２
Ｅ、ベースリード２Ｂの夫々は金属ヘッダ２Ａと分離さ
れ配置される。このエミッタリート２Ｅ、ベースリード
２Ｂの夫々は、半導体ペレット３の外部端子にボンディ
ングワイヤ４を介して電気的に接続される。前記金属ヘ
ッダ２Ａ、コレクタリード２Ｃ、エミッタリード２Ｅ、
ベースリード２Ｂの夫々は厚さは異なるが同一のリード
フレームから切断され成型される。このリードフレーム
は例えばＣｕ又はＣｕ系合金で形成される。

前記金属へラダ２Ａの中央部分には開口２Ｄが構成され
る。この開口２Ｄは単体構造の半導体装Ｗｌを金属へラ
ダ２Ａの裏面側において金属性放熱板（図示しない）に
取付ける際の取付は穴（６Ａ）を形成する目的で構成さ
れる。

前記金属へラダ２Ａの右側の他端側の表面及び裏面、つ
まり後述するトランスファモールド法での樹脂封止の際
に使用されるヘッダ押えピン（１０）が当接する領域に
はタブレット（絶縁性の埋込用樹脂体）５が構成される
。タブレット５は、基本的にトランスファモールド法に
基づく樹脂６の注入前において金属へラダ２Ａの他端側
の表面及び裏面に形成され、前記樹脂６の硬化とともに
この樹脂６に固着される。

タブレット５は、後述するが、本実施例においてはヘッ
ダ押えピン（１０）からその内部を通して供給されるの
で、ヘッダ押えピンの先端（金属ヘッダ２Ａと対向する
表面）のサイズに比べて小さいサイズで構成される。し
かし、タブレット５は、前記樹脂６の注入時、周囲から
樹脂６が回込み、樹脂６で確実に固着できるので、基本
的にヘッダ押えピンの先端のサイズと同様若しくはそれ
に比べて大きいサイズで構成してもよい。

タブレット５は、基本的に絶縁性を有し、樹脂封佳の際
に溶融しない耐熱性を有していればよいが、ヘッダ押え
ピン（１ｏ）の当接の際に金属ヘッダ２Ａに位置ブレを
発生させない適度な硬度を有する材料を使用する。また
、タブレット５は、基本的に樹脂６との接着性が良好で
、しかもクラックの発生等を防止する目的で樹脂６との
線膨張係数が適合する材料を使用する。具体的に、タブ
レット５は、後述するが、樹脂６にエポキシ系樹脂を使
用するので、同一のエポキシ系樹脂を使用する。

また、タブレット５はアルマイト等で形成してもよい。

タブレット５は、樹脂６を形成する際、この樹脂６に固
着されるので、基本的に接着剤は使用しなくてもよい。

前記樹脂６は前述の金属へラダ２Ａ、その表面に搭載さ
れた半導体ベレット３等を気密封止する。

この樹脂６はトランスファモールド法で形成される。樹
脂６としては例えばエポキシ系樹脂を使用する。樹脂６
の前記金属へラダ２Ａの中央部分に形成された開口２Ｄ
に対応する位置には、金属性放熱板に取付ける際にビス
を通すための取付は穴（貫通穴）６Ａが構成される。ま
た、樹脂６の金属へラダ２Ａの他端側に形成されたタブ
レット５に対応する位置には、ヘッダ押えピン（１０）
の使用で形成される開口６Ｂが形成される。この開口６
Ｂ内にはタブレット５が露出するが、このタブレット５
で金属へラダ２Ａの表面が被覆されているので、開ＤＡ
Ｂからは金属へラダ２Ａの表面が露出しない。

次に、前述の単体構造の半導体装置１の形成方法につい
て、第４図、第５図及び第７図（所定の形成工程毎に示
す断面図）を使用し、簡単に説明する。

まず、第４図に示すように、切断前のリードフレームの
枠体に連結された状態の金属へラダ２Ａの表面に半導体
ペレット３を搭載し、ボンディングワイヤ４を形成する
。ボンディングワイヤ４は、半導体ペレット３の外部端
子とベースリード２Ｂとの間、前記外部端子とエミッタ
リード２Ｅとの間を夫々接続する。

次に、第５図に示すように、前記リードフレームの金属
ヘッダ２Ａを金型の上型７及び下型８で形成されるキャ
ビティ９内に配置する。金属へラダ２Ａの一端側のコレ
クタリード２ｃ、エミッタリード２Ｅ及びベースリード
２Ｂは金型の上型７、下型８の夫々のダム部で挟持され
る。金属へラダ２Ａの他端側はタブレット５を介在して
ヘッダ押えピン１０で挟持される。

前記金属へラダ２Ａ、ヘッダ押えピン１０の夫々の間に
介在されるタブレット５は、第６図（金型の一部、タブ
レットの供給機構の概略の夫々を示す要部断面図）に示
すように、ヘッダ押えピン１０の内部を通して先端側に
供給される。金型の上型７、下型８の夫々は例えば表面
にＣｒメツキ暦が設けられたＦｅ系金属材料を主体に構
成される。

ヘッダ押えピン１０は、上型７、下型８の夫々に夫々別
々に固着され、例えばＦｅ系金属材料で構成される。タ
ブレット５は、トランスファモールド法に基づく樹脂封
止工程毎に、金型の外部から供給され、ヘッダ押えピン
１０の内部においてはシリンダ１１のシャフト１２で搬
送供給される。シリンダ１１は、例えば油圧シリンダ若
しくは空圧シリンダを使用し、樹脂封止装置１３の本体
フレームに装着される。

次に、トランスファモールド法に基づき、前記金型のキ
ャビティ９内に流動性樹脂を注入し、この樹脂を硬化す
ることで樹脂６を形成すると共に、前記タブレット５を
樹脂６で固着する。

次に、第７図に示すように、樹脂６が硬化した後、金型
の上型７、下型８の夫々を取外すと共に、ヘッダ押えピ
ン１０も取外す。ヘッダ押えピン１０の取外しに際して
は、タブレット５は樹脂６に固着され一体化されるので
、ヘッダ押えピンｌＯのみが取外される。

この後、コレクタリード２Ｃ、エミッタリート２Ｅ、ベ
ースリード２Ｂの夫々をリードフレームの枠体から切り
離す。この切断工程により、前述の第１図乃至第３図に
示す単体構造の半導体装置１は完成する。

このように、金属へラダ２Ａのリード（２Ｃ１２Ｅ及び
２Ｂ）の引出し側の一端を金型（ア、８）で挟持し、こ
の金属へラダ２Ａの他端側をヘッダ押えピン１０で挟持
した状態で、前記金属へラダ２Ａ及びその表面に搭載さ
れる半導体ペレッｌ−３をトランスファモールド法で形
成される樹脂３で封止する半導体装置１の形成方法にお
いて、前記金属へラダ２Ａの一端側を金型で挟持すると
共に、前記金属ヘッダ２Ａの他端側をタブレット５を介
在して前記ヘッダ押えピン１０で挟持する工程と、前記
金型内にトランスファモールド法に基づき樹脂６を注入
し、前記金属へラダ２Ａ及び半導体ペレット３を樹脂６
で封止すると共に、前記タブレット５を樹脂６で固着す
る工程とを備える。この構成により、前記金属へラダ２
Ａとヘッダ押えピン１０との間に予じめタブレット５を
介在し、この後に金型内にトランスファモールド法に基
づき樹脂６を注入し、金属へラダ２Ａ及び半導体ペレッ
ト３を封止すると共に前記タブレット５を固着したので
、前記タブレット５で金属へラダ２Ａの表面を覆い、樹
脂６から金属へラダ２Ａの表面が露出しなくなり、前記
トランスファモールド法による樹脂６の封止後に、再度
、金属へラダ２Ａの露出する領域を埋込む工程を廃止で
き、単体構造の半導体装置１の樹脂６の封止後の形成工
程数を低減できる。

また、前記タブレット５は、前記金属へラダ２Ａ及び半
導体ペレット３を封止する樹脂６と実質的に同一樹脂材
料で形成される。この構成により、トランスファモール
ド法に基づく樹脂６とタブレット５との性質が等しく、
又樹脂６の封止と共にタブレット５を封止し固着できる
ので、前記樹脂６とタブレット５との接着性を向上し、
両者の間の隙間を低減し、単体構造の半導体装置１の耐
湿性を向上できる。

また、前記単体構造の半導体装置１において、前述の方
法を使用し、金属ヘッダ２Ａの他端側に樹脂６に固着さ
れたタブレット５を設ける。この構成により、前述の効
果の他に、前記トランスファモールド法による樹脂６の
封止の際、金属へラダ２Ａの他端側をヘッダ押えピン１
０で確実に挟持するので、金属へラダ２Ａの他端側の上
下の変動を低減し、金属へラダ２Ａの表面（半導体ペレ
ット３の搭載面）側、裏面側の夫々の樹脂６の厚さのば
らつきを低減できる。この結果、前記単体構造の半導体
装置１の樹脂６の金属へラダ２Ａの裏面側の厚さが、厚
くなることによる放熱性の低下を低減し、又薄くなるこ
とによる＃＠縁耐圧の低下を低減できるので、単体構造
の半導体装置１の信頼性を向上できる。

以上１本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、ＭＴＳＦＥＴをパワートランジスタ
として半導体ペレットに搭載する単体構造の半導体装置
に適用できる。

また、本発明は、単体構造の半導体装置に限定されず、
トランスファモールド法で樹脂封止を行う半導体装置に
広く適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

単体構造の半導体装置において、樹脂封止後の形成工程
数を低減できる。

また、前記単体構造の半導体装置において、放熱性や絶
縁耐圧を向上し、信頼性を向上できる。

また、前記単体構造の半導体装置において、耐湿性を向
上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である単体構造の半導体装
置の断面図、 第２図は、前記単体構造の半導体装置の一部の樹脂を除
いた平面図、 第３図は、前記単体構造の半導体装置の平面図、第４図
、第５図及び第７図は、前記単体構造の半導体装置の形
成方法を説明するための各工程毎に示す断面図。 第６図は、前記単体構造の半導体装置の所定の形成工程
での要部断面図である。 図中、工・・・単体構造の半導体装置、２Ａ・・・金属
ヘッダ、２Ｂ、２Ｃ，２Ｅ・・・リード、２Ｄ、６Ｂ・
・・開口、３・・・半導体ペレット、４・・・ボンディ
ングワイヤ、５・・・タブレット、６・・樹脂、６Ａ・
・・取付は穴、７・・・上型、８・・・下型、９・・・
キャ′ビテイ、１０・・・ヘッダ押えピンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属ヘッダのリードの引出し側の一端を金型で挟持
   し、この金属ヘッダの他端側をヘッダ押えピンで挟持し
   た状態で、前記金属ヘッダ及びその表面に搭載される半
   導体ペレットをトランスファモールド法で形成される樹
   脂で封止する半導体装置の形成方法において、前記金属
   ヘッダの一端側を金型で挟持すると共に、前記金属ヘッ
   ダの他端側をタブレットを介在して前記ヘッダ押えピン
   で挟持する工程と、前記金型内にトランスファモールド
   法に基づき樹脂を注入し、前記金属ヘッダ及び半導体ペ
   レットを樹脂で封止すると共に、前記タブレットを樹脂
   で固着する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置
   の形成方法。 ２、前記タブレットは、前記金属ヘッダ及び半導体ペレ
   ットを封止する樹脂と実質的に同一樹脂材料で形成され
   ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の形成
   方法。 ３、前記請求項１又は請求項２に記載された方法で金属
   ヘッダの他端側に樹脂に固着されたタブレットを有する
   ことを特徴とする半導体装置。