(57)【要約】【課題】回路基板に形成されたスルーホールへ別途樹脂を充填することなく、スルーホールにおける樹脂の未充填部分の発生を抑制する。【解決手段】ゲート４６を通して樹脂を成形型４４内に流し込むと、回路基板１８の表面１８Ａに沿って流動する樹脂の一部が、スルーホール２０の開口部２０Ａから通路２８の終端部２８Ｂへ流動し、終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。リードフレーム１２の裏面１２Ｂに沿って流動する樹脂も、通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。このように、異なる経路で流動した樹脂が通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃで合流し、回路基板１８、電子部品２２等を封止する。このため、通路２８を流通する樹脂が終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する前に、通路２８が塞がることが無く、スルーホール２０における樹脂の未充填部分の発生を抑制できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面に導電パターンが形成され、その導電パターンを互いに電気的につなぐスルーホールが貫通される回路基板と、
前記回路基板の表面側に配置され、前記導電パターンと電気的に接続される半導体素子と、
表面が前記回路基板の裏面側に配置され、前記導電パターンと電気的に接続されるリードフレームと、
前記回路基板及び前記半導体素子を封止する樹脂と、
前記回路基板と前記リードフレームとの間に形成され、始端部が前記スルーホールと連通し、終端部が前記回路基板の基板端面側で開口し、前記スルーホールに流入する前記樹脂を流通させるための通路と、
を備える樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
前記通路は、前記リードフレームに形成された窪みと前記回路基板の裏面とで形成される請求項１に記載された樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
前記リードフレームと前記回路基板とは、前記通路に充填される前記樹脂によって接合される請求項１又は請求項２に記載された樹脂封止型半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置を製造する製造方法において、
前記回路基板の表面に沿って前記樹脂を流動させ、前記スルーホールの前記回路基板表面側の開口部から前記通路の終端部へ前記樹脂を流動させ、前記リードフレームの裏面に沿って前記樹脂を流動させ、この３経路で流動した樹脂を前記通路の終端部開口で合流させて前記回路基板及び前記半導体素子を封止する封止工程を備える樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記封止工程の前に行われ、前記リードフレームの表面に前記回路基板の裏面を仮固定する仮固定工程を備え、
前記封止工程において、前記通路に充填される前記樹脂で前記回路基板と前記リードフレームとを接合する請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレームに設けられた回路基板を樹脂で封止して形成される樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回路基板の全体を樹脂で封止する前に、回路基板に形成されたスルーホールへ別途樹脂を充填する技術が記載されている。
【０００３】
詳細には、真空雰囲気中で、それぞれのスルーホール毎に、印刷手段を用いて樹脂を充填するようになっており、これにより、樹脂の未充填部分の発生を防止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８３５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、別途、スルーホールへ樹脂を充填する工程が必要なため、回路基板を封止する際の工程が増えてしまう。
【０００６】
本発明は、回路基板に形成されたスルーホールへ別途樹脂を充填することなく、スルーホールにおける樹脂の未充填部分の発生を抑制することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る樹脂封止型半導体装置は、表面及び裏面に導電パターンが形成され、その導電パターンを互いに電気的につなぐスルーホールが貫通される回路基板と、前記回路基板の表面側に配置され、前記導電パターンと電気的に接続される半導体素子と、表面が前記回路基板の裏面側に配置され、前記導電パターンと電気的に接続されるリードフレームと、前記回路基板及び前記半導体素子を封止する樹脂と、前記回路基板と前記リードフレームとの間に形成され、始端部が前記スルーホールと連通し、終端部が前記回路基板の基板端面側で開口し、前記スルーホールに流入する前記樹脂を流通させるための通路と、を備える。
【０００８】
この構成によれば、回路基板とリードフレームとの間には、始端部がスルーホールと連通し、終端部が回路基板の基板端面側に開口し、スルーホールに流入する樹脂を流通させるための通路が形成されている。このため、樹脂にて回路基板及び半導体素子を封止する際に、スルーホールから通路を通じて、回路基板の基板端面側へ樹脂を流動させることが可能となる。これにより、回路基板に形成されたスルーホールへ別途樹脂を充填することなく、スルーホールにおける樹脂の未充填部分の発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明の請求項２に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１の構成において、前記通路は、前記リードフレームに形成された窪みと前記回路基板の裏面とで形成される。
【００１０】
この構成によれば、別途、通路を形成するための部材を追加する必要がないので、部品点数が増加することなく、通路を形成することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１又は請求項２の構成において、前記リードフレームと前記回路基板とは、前記通路に充填される前記樹脂によって接合される。
【００１２】
この構成によれば、樹脂とは別に、リードフレームと回路基板とを接合するための接合材を必要とせず、また、回路基板及び半導体素子を封止する封止工程において、リードフレームと回路基板とを接合することが可能となる。
このため、樹脂封止型半導体装置の部材の低減及び製造工程数の低減を図ることができる。
【００１３】
本発明の請求項４に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置を製造する製造方法において、前記回路基板の表面に沿って前記樹脂を流動させ、前記スルーホールの前記回路基板表面側の開口部から前記通路の終端部へ前記樹脂を流動させ、前記リードフレームの裏面に沿って前記樹脂を流動させ、この３経路で流動した樹脂を前記通路の終端部開口で合流させて前記回路基板及び前記半導体素子を封止する封止工程を備える。
【００１４】
この構成によれば、回路基板の表面に沿って樹脂を流動させ、スルーホールの回路基板表面側の開口部から通路の終端部へ樹脂を流動させ、リードフレームの裏面に沿って樹脂を流動させ、この３経路で流動した樹脂を通路の終端部開口で合流させて回路基板及び半導体素子を封止する。
これにより、通路を流動する樹脂が、通路の終端部開口に到達する前に、通路が塞がることが無く、スルーホールにおける樹脂の未充填部分の発生を抑制することができる。
【００１５】
本発明の請求項５に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項４の構成において、前記封止工程の前に行われ、前記リードフレームの表面に前記回路基板の裏面を仮固定する仮固定工程を備え、前記封止工程において、前記通路に充填される前記樹脂で前記回路基板と前記リードフレームとを接合する。
【００１６】
この構成によれば、別途、回路基板とリードフレームとを接合するための接合工程が不要となるので、製造工程数を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ）は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の構成を示した斜視図であり、（Ｂ）は、モールド樹脂を透視して、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の構成を示した斜視図である。
【図２】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の構成を示した断面図である。
【図３】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置において、スルーホールを垂直方向に形成した変形例を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置のリードフレームの構成を示した斜視図である。
【図５】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の封止工程を示した説明図である。
【図６】比較例に係る樹脂封止型半導体装置の封止工程を示した説明図である。
【図７】本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置において、リードフレームの構成を変形した変形例を示した斜視図である。
【図８】変形例に係るリードフレームを適用した樹脂封止型半導体装置の構成を示した断面図である。
【図９】変形例に係るリードフレームを適用した樹脂封止型半導体装置の仮固定工程を示した説明図である。
【図１０】変形例に係るリードフレームを適用した樹脂封止型半導体装置の封止工程を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
（本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の構成）
まず、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の構成を示した斜視図であり、図２及び図３は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の構成を示した断面図であり、図４は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置のリードフレームの構成を示した斜視図である。
【００１９】
本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されたモータを駆動するための制御装置であって、このモータに一体的に取り付けられるものである。
この樹脂封止型半導体装置１０は、図１（Ａ）、（Ｂ）及び図２に示すように、半導体装置１１と、半導体装置１１を封止するモールド樹脂３０とを備えて構成されている。
半導体装置１１は、表面（おもてめん）１８Ａに導電パターン３６が形成されると共に裏面１８Ｂに導電パターン３４が形成される回路基板１８と、回路基板１８の裏面１８Ｂ側に配置されるリードフレーム１２とを備えている。
【００２０】
リードフレーム１２は、回路基板１８が接合される本体部１３と、外部との接続の為に使用される外部端子としての複数のリード端子１６と、を備えて構成されている。
本体部１３は、例えば、板状に形成され、平面視にて４辺を有する四角形状とされている。リード端子１６は、例えば、本体部１３の４辺のうち、対向する２辺をなす端面から突出している。
リードフレーム１２は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、銅合金等の金属製の板が機械加工されることにより構成されている。
【００２１】
回路基板１８は、裏面１８Ｂがリードフレーム１２の表面（おもてめん）１２Ａに接着剤等により接合されている。また、回路基板１８は、絶縁性を有する材料で形成されており、例えば、樹脂材料で形成されている。導電パターン３４、３６は、導電性を有する材料で形成されており、例えば、銅合金等の金属材料で形成されている。
回路基板１８の裏面１８Ｂ側に形成された導電パターン３４は、ボンディング等によりリード端子１６に電気的に接続される。
また、回路基板１８の表面１８Ａ側には、半導体素子としてのダイオード及び抵抗等の電子部品２２がリフローはんだ付け等によって配置され、電子部品２２は導電パターン３６と電気的に接続されている。
【００２２】
また、回路基板１８には、回路基板１８の表面１８Ａ側の導電パターン３６と裏面１８Ｂ側の導電パターン３４とを互いに電気的につなぐスルーホール２０が形成されている。
スルーホール２０は、断面円状とされ、断面を一定に保った状態で、表面１８Ａから裏面１８Ｂを貫通するように形成され、内周面には電気が流れる導電膜が形成されている。
【００２３】
また、このスルーホール２０は、回路基板１８の表面１８Ａに対して傾斜して回路基板１８を貫通しており、スルーホール２０の表面１８Ａ側の一方の開口部２０Ａは、他方の開口部２０Ｂよりも、モールド樹脂３０の成形時に成形型４４（図５参照）に樹脂が流し込まれるゲート部４０側（図２における左側）に配置されている。
なお、図１（Ｂ）において、スルーホール２０は、簡略化して図示しており、後述の溝部１７と連通する位置にそれぞれ形成されている。
【００２４】
また、スルーホール２０における表面１８Ａ側の開口部２０Ａは、開口部２０Ｂよりも拡径される構成であってもよい。具体的には、開口部２０Ａは、ゲート部４０側に、スルーホール２０の断面を広げるように拡径される。
また、スルーホール２０は、図３に示すように、回路基板１８の表面１８Ａに対して垂直方向に回路基板１８を貫通している構成であってもよい。
【００２５】
そして、半導体装置１１は、電子部品２２、回路基板１８及びリードフレーム１２の本体部１３がモールド成形されることによってモールド樹脂３０により封止されている。なお、リード端子１６は、モールド樹脂３０の外部に突出されて外部の装置と接続可能となっている。
【００２６】
ここで、本実施形態では、図２に示すように、スルーホール２０に流入する樹脂を流通させるための通路２８が、回路基板１８とリードフレーム１２との間に形成されている。
この通路２８は、始端部２８Ａがスルーホール２０の開口部２０Ｂと連通し、終端部２８Ｂが回路基板１８の基板端面１８Ｃ側に開口しており、回路基板１８の裏面１８Ｂに沿って形成されている。
通路２８は、リードフレーム１２の本体部１３の表面１２Ａ側に図４に示すように形成された窪み１５と、回路基板１８の裏面１８Ｂとで形成される空隙によって構成される。
【００２７】
窪み１５は、図４に示すように、複数の溝部１７で構成されている。各溝部１７は、一方側のリード端子１６が配置された一端面１２Ｃから、一端面１２Ｃに対向し他方側のリード端子１６が配置された他端面１２Ｄへ向けて形成されている。
溝部１７は、始端部（一端面１２Ｃ側の端部）がスルーホール２０に対向する位置に形成されており、終端部（他端面１２Ｄ側の端部）が他端面１２Ｄ側で連結され、連結された溝部１７は、リードフレーム１２の他端面１２Ｄの一か所で開口している。
これにより、通路２８は、各スルーホール２０と連通する複数の流入口と、一か所の流出口を有し、複数の流入口から流入した樹脂が、通路２８内で合流して一か所の流出口から流出するようになっている。
【００２８】
なお、通路２８は、終端部（一端面１２Ｃの端部）２８Ｂが他端面１２Ｄ側で連結されずに独立しており、そのそれぞれがリードフレーム１２の他端面１２Ｄで開口する構成であってもよい。
また、通路２８は、回路基板１８側に窪みを形成しその窪みとリードフレーム１２の窪み１５とによって構成してもよい。また、通路２８は、回路基板１８側のみに窪みを形成し、その窪みとリードフレーム１２の表面１２Ａとで構成してもよい。また、通路２８は、回路基板１８及びリードフレーム１２との間に追加された追加部材に形成された空隙で構成してもよい。
【００２９】
（樹脂封止型半導体装置１０の製造方法）
次に、樹脂封止型半導体装置１０の製造方法を説明する。
樹脂封止型半導体装置１０は、半導体装置１１を樹脂により封止することにより製造される。この封止工程は、以下のとおり、射出成形にて行われる。
【００３０】
図５に示されるように、射出成形にて成形されるモールド樹脂３０の成形型には、回路基板１８を覆うキャビ型４４Ａとキャビ型４４Ａに対向して配置されるコア型４４Ｂが設けられている。さらに、樹脂を流し込むゲート４６は、キャビ型４４Ａとコア型４４Ｂのパーティング部（分割部）に設けられており、また、このゲート４６に流し込まれる樹脂の通り道である樹脂ランナー４８は、成形型４４に接続されている。なお、本実施形態では、図５における左側に、ゲート４６が設けられている。
【００３１】
一方、図５における右側には、モールド樹脂３０成形時に成形型４４内のガスを抜き、ボイド及び欠肉等の成形不良を防止するエアーベント５０が設けられている。
この成形型４４を使用してモールド樹脂３０を成形する際は、先ずキャビ型４４Ａ及びコア型４４Ｂが開いた状態（型開き状態）で、通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃがエアーベント５０側に配置されるように、コア型４４Ｂの上にリードフレーム１２を載置する。
【００３２】
次に、リードフレーム１２がコア型４４Ｂに載置された状態で、成形型４４内に樹脂を流し込めるようにキャビ型４４Ａ及びコア型４４Ｂ型締め（図５に示す状態）する。この状態で、樹脂ランナー４８及びゲート４６を通して樹脂を成形型４４内に流し込む。
【００３３】
ゲート４６から成形型４４内に流れ込んだ樹脂は、キャビ型４４Ａの内面と回路基板１８の表面１８Ａとの流れる樹脂と、コア型４４Ｂの内面とリードフレーム１２の裏面１２Ｂとの間を流れる樹脂に分かれる。
キャビ型４４Ａの内面と回路基板１８の表面１８Ａとの流れる樹脂は、回路基板１８の表面１８Ａに沿って流動し、通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。
【００３４】
また、キャビ型４４Ａの内面と回路基板１８の表面１８Ａとの流れる樹脂の一部は、スルーホール２０の開口部２０Ａから流入し、通路２８を流通して終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。
コア型４４Ｂの内面とリードフレーム１２の裏面１２Ｂとの間を流れる樹脂は、リードフレーム１２の裏面１２Ｂに沿って流動し、通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。
【００３５】
この３経路で流動した樹脂が通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃで合流し、回路基板１８、電子部品２２、リードフレーム１２の本体部１３を封止する。
このように、３経路で流動した樹脂は、通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃで合流するため、スルーホール２０を流通する樹脂が通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する前に、通路２８が塞がることが無く、スルーホール２０における樹脂の未充填部分の発生を抑制することができる。
【００３６】
このように、スルーホール２０における樹脂の未充填部分の発生を抑制することで、モールドの品質低下を防止することができる。
また、スルーホール２０における樹脂の未充填部分の発生を抑制することで、アンカー効果が得られ、モールド樹脂３０と回路基板１８間の剥離を防止することができる。
また、それぞれのスルーホール毎に、別途樹脂を充填する工法と比較して、新たに工程を設ける必要がないため、工数及び費用の上昇を防止することができる。
【００３７】
そして、キャビ型４４Ａ及びコア型４４Ｂの内面に沿って流れる樹脂は、成形型４４内に充填され、モールド樹脂３０（図１（Ａ）参照）が成形される。保圧後、型を開いて製品を脱型させると、樹脂封止型半導体装置１０が完成する。
【００３８】
一方、図６に示す比較例のように、通路２８を形成せず、スルーホール２０の開口部２０Ｂがリードフレーム１２の裏面１２Ｂ側と連通する構成では、リードフレーム１２の裏面１２Ｂに沿って流動する樹脂が、回路基板１８の表面１８Ａに沿って流動する樹脂よりも先行して流れた場合に、回路基板１８の表面１８Ａに沿って流動する樹脂がスルーホール２０の開口部２０Ｂに到達する前に、リードフレーム１２の裏面１２Ｂに沿って流動する樹脂が、スルーホール２０の開口部２０Ｂを塞いでしまう。これにより、スルーホール２０における樹脂の未充填部分が発生しやすくなる。
【００３９】
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、以下に示すように、リードフレームの構成を変形することが可能である。
【００４０】
（リードフレームの変形例）
変形例に係るリードフレーム６２には、図７に示すように、枠状にされた外縁部６２Ｂと、外縁部６２Ｂより一段下がって窪んだ窪み６５とが、本体部６３の表面（おもてめん）に形成されている。
【００４１】
外縁部６２Ｂは、窪み６５の外周の四方を囲んで枠状とされている。また、外縁部６２Ｂは、窪み６５から見て一段高くなっており、回路基板１８が接合される際に回路基板１８の裏面１８Ｂに接触するようになっている。
外縁部６２Ｂには、リードフレーム６２を回路基板１８に仮固定するための仮固定部材６６が形成されている。本実施形態では、仮固定部材６６は、ピンで構成されており、このピンが回路基板１８に差し込まれることにより、リードフレーム６２が回路基板１８に仮固定される。
【００４２】
窪み６５は、外縁部６２Ｂの内周側に形成された凹部６５Ａと、外縁部６２Ｂに形成された溝部６５Ｂとで形成されている。
凹部６５Ａは、外縁がリードフレーム６２の本体部６３の外縁に沿って形成されており、四角形状に形成されている。溝部６５Ｂは、凹部６５Ａとリードフレーム６２の端面６２Ｄとを連通させている。
図８に示すように、この窪み６５と、回路基板１８の裏面１８Ｂとで形成される空隙によって、通路２８が形成される。
【００４３】
変形例に係るリードフレーム６２を用いた樹脂封止型半導体装置１０では、図９に示すように、上述の封止工程の前に、リードフレーム６２の表面に回路基板１８の裏面１８Ｂを仮固定する仮固定工程が行われる。
また、図１０に示すように、封止工程においては、上述のように、半導体装置１１を成形型４４に収容し、樹脂ランナー４８及びゲート４６を通して樹脂を成形型４４内に流し込む。
【００４４】
ゲート４６から成形型４４内に流れ込んだ樹脂は、キャビ型４４Ａの内面と回路基板１８の表面１８Ａとの流れる樹脂と、コア型４４Ｂの内面とリードフレーム１２の裏面１２Ｂとの間を流れる樹脂に分かれる。
キャビ型４４Ａの内面と回路基板１８の表面１８Ａとの流れる樹脂は、回路基板１８の表面１８Ａに沿って流動し、通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。
【００４５】
また、キャビ型４４Ａの内面と回路基板１８の表面１８Ａとの流れる樹脂の一部は、スルーホール２０の開口部２０Ａから流入し、通路２８を流通して終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。
コア型４４Ｂの内面とリードフレーム１２の裏面１２Ｂとの間を流れる樹脂は、リードフレーム１２の裏面１２Ｂに沿って流動し、通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃに到達する。
【００４６】
この３経路で流動した樹脂が通路２８の終端部２８Ｂの開口２８Ｃで合流し、回路基板１８、電子部品２２、リードフレーム１２の本体部１３を封止する。
通路２８に充填される樹脂によって、仮固定されていた回路基板１８とリードフレーム６２が接合される。
【００４７】
この構成では、リードフレームと回路基板とを接合するための接合材を必要とせず、樹脂封止型半導体装置の部材を低減できる。
また、別途、回路基板とリードフレームとを接合するための接合工程が不要となるので、製造工程数を低減できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０・・・樹脂封止型半導体装置、１２・・・リードフレーム、１８・・・回路基板、２０・・・スルーホール、２２・・・電子部品（半導体素子）、２８・・・通路、３０・・・モールド樹脂（樹脂）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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