(57)【要約】【課題】放熱特性を充分に確保し、実装信頼性を向上させることができる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも切り欠き（５ａ、５ｂ）を１箇所以上設けた放熱板（１１）と、複数本のインナーリード（３ｉ）からなるリードフレーム（１５）と、前記放熱板（１１）上に搭載された半導体素子（４）及び前記半導体素子（４）上に設けられたボンディングパッド（７）と、前記インナーリード（３ｉ）を電気的に接続するワイヤー（２）を封止する樹脂を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも切り欠きを１箇所以上設けた放熱板と、複数本のインナーリードからなるリードフレームと、前記放熱板上に搭載された半導体素子及び前記半導体素子上に設けられたボンディングパッドと、前記インナーリードを電気的に接続するワイヤーを封止する樹脂を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記放熱板の４コーナーには吊りリードを挟むように各２本の切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記放熱板の４コーナーには長さが吊りリードの１／３から１／２になるような各１本の切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
放熱板を有する半導体装置の製造方法であって、インナーリードと放熱板を粘着テープで接着する工程と、前記放熱板の中央部の孔と吊りリードを挟むように切り欠きを各コーナーに金型で打ち抜く工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
切り欠きが施された放熱板を有する半導体装置の製造方法であって、切り欠きが施された放熱板中央部に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子上のボンディングパッドとインナーリードを電気的に接続する工程と、少なくとも前記半導体素子及び前記電気的接合部を覆うと共に、前記リード電極の他端が導出するよう樹脂により封止する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置及びその製造方法、特に、車載用ＤＶＤ、ＤＴＶ等で用いられている高消費電力の半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の多機能化、小型化、高密度化に対応するために半導体装置などの半導体部品の高密度、高機能化、システム化が要求され、それに伴って半導体部品の消費電力が増大してきているのが現状であり、これらの消費電力増大により発生する熱を発散させるため、一般的な半導体装置にあってはその放熱性を向上させるためのダイパッドを露出するか、放熱板を内蔵あるいは露出させる構造を有している。
【０００３】
以下、このような放熱手段を有する従来の半導体装置について説明する。
【０００４】
図９は従来の放熱板内蔵の半導体装置を示す構成図であり、図９(ａ)は透過平面図、図９(ｂ)は断面図、図９(ｃ)は一部拡大透過平面図である。図１０は図９に示す半導体装置の発熱による変化の説明図であり図１０(ａ)は一部平面図、図１０(ｂ)は発熱による内部応力の説明図、図１０(ｃ)は変形の説明図である。
【０００５】
各図において、１は半導体装置、２はワイヤー、３はリード、３ｉはインナーリード、３ｏはアウターリード、４は半導体素子、９は収縮応力の強さを表した矢印、１０は封止樹脂体、１１はダイパッド等の放熱板である。
【０００６】
図９から明らかなように半導体素子４には放熱板１１が接合され、これらを封止樹脂１０で封止した構成になっており、このような構成はダイパッドあるいは放熱板１１を露出させたものに比べ基板設計への制約も少なく安価であるため取り扱いが容易であり、更に、インナーリード３ｉと接着剤を介して直接放熱板１１と接続しているため放熱性も良い。
【特許文献１】特開平８−３２１５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の半導体装置は図１０（ｂ）に示すように発熱による収縮応力は矢印９で示すように上下の樹脂厚が異なるため上層部で強く、下層部で弱く（矢印の太さは収縮応力の強さを表す）なり、図１０（ｃ）に示すように樹脂と放熱板との収縮応力差により半導体装置全体に大きな反りが発生し、カスタマでの実装不良を多発させている。その対策として樹脂厚のバランスをよくするための構造も考えられるが放熱板内蔵ということもあり、加工が非常に困難であるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、放熱特性を充分に確保し、実装信頼性を向上させることができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体装置は、切り欠きを少なくとも１箇所以上設けた放熱板と、複数本のインナーリードからなるリードフレームと、前記放熱板上に搭載された半導体素子及び前記半導体素子上に設けられたボンディングパッドと、前記インナーリードを電気的に接続するワイヤーを封止する樹脂を備えたものである。また、本発明の半導体装置の製造方法は、インナーリードと放熱板を粘着テープで接着する工程と、前記放熱板の中央部の孔と吊りリードを挟むように切り欠きを各コーナーに金型で打ち抜く工程を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、放熱板に切り欠きを設けることにより樹脂と放熱板との収縮応力差を小さくすることができると共に応力バランスを均等にすることが可能であり、このように応力差を小さくすることで、反りを低減することができ、実装信頼性を充分確保できる品質の優れた半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記従来のものと同一の部分については同一符号を用いるものとする。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は本発明半導体装置の実施の形態１における構成図を示し、図１（ａ）は透過平面図、図１（ｂ）は断面図、図１（ｃ）は切り欠き部の拡大透過平面図、図２は本発明半導体装置の実施の形態１における切り欠きを示す放熱板の平面図、図３は本発明半導体装置の実施の形態１におけるダイボンディング工程の前工程の説明図、図４は本発明半導体装置の実施の形態１におけるダイボンディング工程の説明図、図５は本発明半導体装置の実施の形態１における樹脂封止工程の説明図、図６は図１に示す半導体装置の発熱による変化の説明図であり図６(ａ)は一部平面図、図６(ｂ)は発熱による内部応力の説明図、図６(ｃ)は変形の説明図である。
【００１３】
各図において、１は半導体装置、２はワイヤー、３はリード、３ｉはインナーリード、３ｏはアウターリード、４は半導体素子、５ａは切り欠きで細くて長い形状をしている。６は吊りリード、７はボンディングパッド、９は収縮応力の強さを表した矢印、１０は封止樹脂体、１１はダイパッド等の放熱板、１２は接着剤である。
【００１４】
この構成は、各コーナーに切り欠き５ａを有する放熱板１１に接着剤１２を塗布して、その上に半導体素子４を固着する。その半導体素子４と放熱板１１の周辺にある複数本のインナーリード３ｉとそれぞれ電気的に接続されたワイヤー２と各インナーリード３ｉと一体的に連結された各アウターリード３ｏは封止樹脂体１０から導出され、これら放熱板１１、接着剤１２、半導体素子４、ワイヤー２及びインナーリード３ｉは封止樹脂体１０で封止されている。また、封止樹脂体１０は４辺形の平板状に成形されると共に、アウターリード３ｏは封止樹脂体１０の４辺からそれぞれ引き出されている。
【００１５】
次にその製造工程について説明する。まず、インナーリード３ｉと、これにそれぞれ連結された各アウターリード３ｏをエッチングあるいはプレスで加工する第１の工程と、これらインナーリード３ｉを粘着性のポリイミドテープで直接放熱板１１に接続する第２の工程と、第２の工程を経た放熱板１１に孔と、吊りリード６に挟まれる位置に切り欠き５ａを金型で打ち抜く第３の工程により放熱板１１を整形し、次に、図３（ａ）に示すような半導体素子ボンディング装置（全容は図示せず）のステージ１６上において、この放熱板１１上に半導体素子４を固着するための接着剤１２を塗布する。接着剤１２の塗布はディスペンサ１７を用いて接着剤１２を滴下することにより行う。また、接着剤１２は一例として熱硬化性のエポキシ樹脂にＡｇ粉を混合させたＡｇペーストからなる。
【００１６】
次に、図３（ｂ）に示すように、接着剤１２を塗布した放熱板１１上にコレット１８を用いて半導体素子４を搭載した後、別途設けられたヒートステージ上で加熱し、接着剤１２を硬化させる。一例として、半導体素子４は外形寸法が６ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度のシリコン単結晶である。また、加熱条件は１８０〜２５０℃、３０秒から６０秒程度である。なお、接着剤１２の硬化はキュア炉を用いても良い。
【００１７】
次に、図４（ａ）に示すようにボンディングパッド７上にボールボンド実施する。ワイヤーボンド装置（全容は図示せず）のヒートステージ１９は無加工のフラットな状態で、インナーリード３ｉのワイヤーボンディング領域外周部を固定治具（図示せず）によって固定しながらキャピラリー１３により行われる。一例として、ワイヤーは、直径２０〜３５μｍのＡｕワイヤーを用いる。
【００１８】
次に、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように放熱板１１に固着された半導体素子４のボンディングパッド７とインナーリード３ｉとをワイヤー２を用いてキャピラリー１３により電気的に接続する。
【００１９】
このようにして、各単位のインナーリード３ｉとアウターリード３ｏより形成される各単位のリードフレーム１５はこの単位毎にダイボンディング、ワイヤーボンディングされた後、これら単位リードフレーム群は一括して樹脂封止され、封止樹脂体１０が同時成形される。
【００２０】
次に、樹脂封止工程を図５を参照しながら説明する。
【００２１】
図５はトランスファ成形装置を示しており、シリンダ装置（図示せず）によって型締めされる一対の上型２１と下型２２とを備えており、キャビティー上部２３とキャビティー下部２４とで、キャビティー単体を形成するように、それぞれ複数組み埋設されている。上型２１の合わせ面にはポット２５が開設されており、ポット２５にはシリンダ装置（図示せず）により進退されるプランジャー２６が成形材料としての樹脂を送給し得るように挿入されている。下型２２の合わせ面にはカル２７がポット２５と対向位置に配されて埋設されていると共に、ランナー２８がポット２７とそれぞれ接続されている。更に各ランナー２８の他端部はキャビティー下部２４にそれぞれ接続されており、その接続部にはゲート２９が樹脂をキャビティー内に注入し得るよう形成されている。また、下型２２の合わせ面には、単位リードフレーム１５の集合体であるリードフレーム重合体２０におけるリードフレーム１５の厚み分を逃げ得るように、逃がし部３０がその外形も若干大きめの長方形で、その厚さよりも若干浅い深さに成形されている。
【００２２】
このように構成されているトランスファ成形装置を用い、樹脂封止は以下の方法で行われる。
【００２３】
即ち、１８０℃程度に加熱された前記トランスファ装置の封止金型の逃がし部３０にリードフレーム重合体２０を装着し封止金型を型締めする。次に、円錐形に打錠された樹脂（図示せず）をポット２５に挿入し、プランジャー２６により樹脂がカル２７、ランナー２８、ゲート２９を通じて各キャビティーに圧入される。注入後、樹脂が熱硬化されて封止樹脂体１０が形成されると、上型２１及び下型２２は型開きされるとともに、エジェクタ・ピン（図示せず）により封止樹脂体１０群が離型され、樹脂成形されたリードフレーム重合体２０はトランスファ成形装置から脱装される。
【００２４】
このようにして、樹脂成形された封止樹脂体１０の内部には、放熱板１１、接着剤１２、半導体素子４、ワイヤー３、インナーリード３ｉが樹脂封止されることになる。
【００２５】
次に、樹脂成形されたリードフレーム重合体２０の封止樹脂体１０以外の部分に半田外装めっきを施す（図示せず）。リードフレーム１５の少なくとも半導体装置の完成品となる部分にＰｄめっきが施されている場合は、半田外装めっきは必要としない。
【００２６】
半田外装めっきを経た後、あるいは半田外装めっきされる前の樹脂成形されたリードフレーム重合体２０を、切断装置（図示せず）によって、各単位リードフレーム毎に順次、ダムバー（図示せず）を切断する。
【００２７】
次に、リード成形装置（図示せず）によって、アウターリード１４に先端と内枠の一部を切断した後、アウターリード３ｏをガルウイング形状に屈曲成形し、内枠の一部を切断して半導体装置を外枠から切り離すことにより、半導体装置１が完成する。
【００２８】
このようにして製造された半導体装置１は図６に示すようにダイパット１１の四隅に切り欠き５ａが形成されているので半導体装置１の発熱に伴い樹脂厚の厚い上層部で強くなっていた収縮応力を図６（ｂ）示すように吸収し、略上下層部でバランスがとれた状態（矢印の太さは収縮応力の強さを表す）となり、図６（ｃ）示すように従来のものに比し半導体装置全体の反りを大幅に軽減することができ、カスタマでの実装不良を防ぐことが可能となる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば放熱板に切り欠きを設けることにより樹脂と放熱板との収縮応力差を小さくすることができると共に応力バランスを均等にすることも可能であり、反りを低減することができ、実装信頼性を充分確保できる品質の優れた半導体装置を提供することができる。なお、本実施の形態で示したリードフレームの成型にあたっては既存のリードフレームと同一プロセスで実施可能となるため、安定したコスト変動も無い製造が可能であり、さらに、ダイボンド、ワイヤーボンド工程も既存と同じステージを準備するだけで既存設備を活用し、安定した効率の良い製造が可能となる。
【００３０】
（実施の形態２）
図７は本発明半導体装置の実施の形態２における構成図を示し、図７（ａ）は透過平面図、図７（ｂ）は断面図、図７（ｃ）は切り欠き部の拡大透過平面図、図８は本発明半導体装置の実施の形態２における切り欠きを示す放熱板の平面図である。
【００３１】
本実施の形態は前記実施の形態１における切り欠きの形状を変更したものであり、その他の部分は実施の形態１と同様であるので同一部分には同一符号を用い、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
本実施の形態においては図８に示すように放熱板１１に設けられた切り欠き５ｂの形状は幅が広く短くなっており、長さが吊りリードの１／３〜１／２に設定されている。
【００３３】
以上のように、本実施の形態によれば幅が広く短い切り欠きを設けることにより樹脂と放熱板との収縮応力差を小さくすることができると共に応力バランスを均等にすることも可能であり、反りを低減することができる。この切り欠きの形状は前記実施の形態１の切り欠きよりも機械的強度大である。このように実施の形態１と同様、実装信頼性を充分確保できる品質の優れた半導体装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の切り欠きを施した放熱板を含む半導体装置及び製造方法は、放熱性を損なわず実装信頼性を向上させ、半導体装置の安定生産に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明半導体装置の実施の形態１における構成図
【図２】本発明半導体装置の実施の形態１における切り欠きを示す放熱板の平面図
【図３】本発明半導体装置の実施の形態１におけるダイボンディング工程の前工程の説明図
【図４】本発明半導体装置の実施の形態１におけるダイボンディング工程の説明図
【図５】本発明半導体装置の実施の形態１における樹脂封止工程の説明図
【図６】図１に示す半導体装置の発熱による変化の説明図
【図７】本発明半導体装置の実施の形態２における構成図
【図８】本発明半導体装置の実施の形態２における切り欠きを示す放熱板の平面図
【図９】従来の放熱板内蔵の半導体装置を示す構成図
【図１０】図９に示す半導体装置の発熱による変化の説明図
【符号の説明】
【００３６】
１  半導体装置
２  ワイヤー
３  リード
３ｉ  インナーリード
３ｏ  アウターリード
４  半導体素子
５ａ  切り欠き
５ｂ  切り欠き
６  吊りリード
７  ボンディングパッド
９  矢印
１０  封止樹脂体
１１  放熱板
１５  リードフレーム
【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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