(57)【要約】【課題】より樹脂性の絶縁シートの性能低下を抑制可能な半導体製造装置提供すること。【解決手段】本発明にかかる半導体製造装置は、半導体セット２０を樹脂封止するための金型構造であって、上下を貫通する開口部１１を有する中央金型１０と、中央金型１０の上に重ねられて使用され、開口部１１と接続されて空間を形成する凹部９が下面に設けられた上部金型８と、中央金型１０の下に重ねて使用され、開口部１１と接続されて空間を形成する凹部１３が上面に設けられた下部金型１２と、を有するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置を樹脂封止するための金型構造であって、
上下を貫通する開口部を有する中央金型と、
前記中央金型の上に重ねられて使用され、前記開口部と接続されて空間を形成する凹部が下面に設けられた上部金型と、
前記中央金型の下に重ねて使用され、前記開口部と接続されて空間を形成する凹部が上面に設けられた下部金型と、を有する、半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
片面冷却型のモールド式パワーカードが知られている。特許文献１には、金属層の上に絶縁樹脂膜が形成され、絶縁樹脂膜の上にヒートシンクと半導体チップが配設され、樹脂封止された半導体装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、半導体装置の製造工程において、樹脂封止の際に、樹脂性の絶縁シートを金型に配置したままハンダ付けを行うと、樹脂シートが耐熱を超えて変質し、樹脂が炭化するなどして、絶縁性を失ってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、より樹脂性の絶縁シートの性能低下を抑制可能な半導体製造装置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】
【０００６】
本発明にかかる半導体製造装置は、半導体装置を樹脂封止するための金型構造であって、上下を貫通する開口部を有する中央金型と、中央金型の上に重ねられて使用され、開口部と接続されて空間を形成する凹部が下面に設けられた上部金型と、中央金型の下に重ねて使用され、開口部と接続されて空間を形成する凹部が上面に設けられた下部金型と、を有するものである。これにより、絶縁シートをヒートシンクに接着せずに半導体装置にはんだ付け処理を行うことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より樹脂性の絶縁シートの性能低下を抑制可能な半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態にかかる実施の形態にかかる金型と半導体装置とを示す図である。
【図２】実施の形態にかかる実施の形態にかかる半導体装置の中央金型に、樹脂封止前の半導体装置が設置されている状態を示す図である。
【図３】実施の形態にかかるボンディング処理の際の断面を示す図である。
【図４】実施の形態にかかる中央金型とヒートシンクとを示す図である。
【図５】実施の形態にかかるヒートシンクの固定方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態にかかるヒートシンクの固定方法を説明するための図である。
【図７】実施の形態にかかるヒートシンクの固定方法を説明するための図である。
【図８】従来の半導体装置を示す図である。
【図９】実施の形態にかかる半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本願発明は、半導体装置の製造装置にかかるものである。本願発明の構造を説明するために、従来の技術の問題点をまず説明する。
【００１０】
半導体素子が通電した際の熱を放出するため、半導体素子は板状のヒートシンクに固定される。放熱効率を良くするために、半導体素子とヒートシンクとははんだで接着される必要がある。
【００１１】
ヒートシンクは導電体の部材で形成されるため、半導体素子密着された一方の面と異なる面である他方の面には、絶縁性のシートが接着される。絶縁性のシートは、例えばヒートシンクと接着されない方の面に金属膜を備えた樹脂等で形成される。
【００１２】
１つの方法として、従来、半導体素子の樹脂封止処理が終わった後に絶縁シートを密着する工程を設ける加工方法がある。しかしこの工程がある場合、樹脂シートの熱圧着工程が樹脂封止工程とは別に必要であって、設備費、加工費共にかさんでしまうという問題があった。
【００１３】
また、半導体素子とヒートシンクとのはんだ付け処理後に絶縁シートをヒートシンクに接着させようとすると、ヒートシンク上の半導体素子やワイヤボンディングが邪魔になり、ヒートシンクを絶縁性のシートと平行な面で均一に加圧できない。そのため、絶縁シートとヒートシンクとを均一に接着することができない。
【００１４】
一方、樹脂封止の前に金型の中に樹脂シートを配置して、その上に封止処理するための半導体素子や電極基板等を配置して、金型内の部品を一度に樹脂封止する加工方法では、上述したように、はんだ処理等の加工により樹脂シートが炭化し、絶縁性が失われてしまう場合がある。
【００１５】
図１（ａ）は、実施の形態にかかる金型と、樹脂封止される前の半導体セット２０の分解断面図である。図１（ｂ）は樹脂封止された半導体装置２の断面を示す図である。図１（ｃ）は金型から取り外された半導体装置２の断面を示す図である。
【００１６】
本実施の形態にかかる半導体製造装置１は、上部金型８と、中央金型１０と、下部金型１２と、を有する。なお、樹脂封止される前の半導体素子を含む構造体のことを半導体セット２０とし、樹脂封止された後の半導体素子を含む構造体のことを半導体装置２として説明する。
【００１７】
上部金型８は、樹脂封止のために、中央金型１０と対向する面の中央に凹部９を有する。中央金型１０は、開口部１１を有する。これにより、ヒートシンク２１の底面部分が開口している。下部金型１２は、中央金型１０と対向する面に凹部１３を有する。凹部１３の中央には絶縁シート２８が設置されて、ヒートシンク２１の底面に接着される。
【００１８】
上部金型８の凹部９と、中央金型１０の開口部１１と、下部金型１２の凹部１３と、が半導体セット２０の樹脂封止のための空間を形成する。
【００１９】
図２は、実施の形態にかかる半導体装置の中央金型１０に、樹脂封止前の半導体セット２０が設置されている状態の上面図とＢ−Ｂ‘線による断面図とを示す図である。
【００２０】
中央金型１０は、開口部１１を有し、ヒートシンク２１の底面部分が開口している。半導体セット２０は、電極と一体化しているヒートシンク２１、制御端子２２、半導体素子２４及び２５、接続パッド２６、及びボンディングワイヤ２７を有する。半導体素子２４及び２５は、はんだ接合等の方法でヒートシンク２１上に接合されている。
【００２１】
本実施の形態にかかる半導体装置の製造装置においては、中央金型１０の開口部１１に半導体セット２０がはめ込まれる構造となっている。従来は、半導体素子２４及び２５はヒートシンク２１にはんだ接合するときに、事前に絶縁シート２８を金型内に設置する必要があり、はんだ接合の熱により絶縁シート２８の絶縁性能が低下する恐れがあった。
【００２２】
本実施の形態においては、中央金型１０と下部金型１２とが分割されているため、はんだ接合の後に絶縁シート２８をヒートシンク２１に接着することができる。よって絶縁シート２８の絶縁性能の低下を抑制することが可能である。
【００２３】
次に、中央金型１０に半導体セット２０が配置された際のヒートシンク２１と、制御端子２２との固定の仕方を説明する。図３は、ボンディング処理の際の断面を示す図である。中央金型１０とヒートシンク２１は、支持台３０の上に配置されている。支持台３０は、制御端子２２のヒートシンク側の端部であって、中央金型１０から突出した部分を支持するための端子支持部３１を有する。これにより、ボンディング時のツール３２からの超音波振動が安定して制御端子２２に伝播し、よりボンディング処理の接合品質を高めることができる。
【００２４】
また、下部金型１２と中央金型１０とが分割されているために、下部金型１２と中央金型１０とが一体化している構造より、金型の熱量が小さくなる。これにより、半導体素子２４及び２５等をはんだ付けする工程において、少なく加熱エネルギーではんだ付け温度まで加熱することが可能である。
【００２５】
また、赤外線やレーザー光、ヒータなどで直接ヒートシンク２１を加熱することができるため、急激に温度を上昇させることができ、よりはんだ付けの処理時間を短くすることができる。
【００２６】
また、半導体素子２４及び２５と、ヒートシンク２１と、を接合するはんだの検査を行う際、下部金型１２がないために、より弱いＸ線で検査することが可能である。
【００２７】
次に、中央金型１０に対するヒートシンク２１の固定構造について説明する。図４は、実施の形態にかかる中央金型１０とヒートシンク２１との上面図と直線Ｄ−Ｄ′に沿った断面を示す図である。図に示すように、中央金型１０にヒートシンク２１をそのまま配置すると、ヒートシンク２１が回転してしまう場合がある。
【００２８】
図５〜図７は、ヒートシンク２１の固定方法を説明するための図である。図５〜図７は、それぞれ中央金型１０とヒートシンク２１との上面と断面とを示す。なお、以下に記載の方法はあくまで一例であって、実施においてはこれらの方法に限定されるものではない。
【００２９】
図５に示す方法においては、ヒートシンク２１が中央金型１０と重なっている部分の上に、さらに固定部材３４を重ね、ヒートシンク２１を固定している。固定部材３４の形状は直方体に限らない。
【００３０】
図６は、支持ピン３５により、ヒートシンク２１を中央金型１０の横方向に押圧して固定する方法を示している。図７は、ヒートシンク２１に支持部２１１を設け、中央金型１０にヒートシンク２１が配置されるようにするものである。
【００３１】
実施の形態においては、半導体素子２４、２５と、ヒートシンク２１と、がはんだで接合された後に、ヒートシンク２１と絶縁シート２８とが封止樹脂４０により一度に封止される。そのため、例えば半導体素子２４及び２５と樹脂封止されたヒートシンク２１を、さらに熱圧着して絶縁シート２８を接着する工程が不要であり、より加工工程を簡易にすることができる。また、ヒートシンク２１と絶縁シート２８とを一度に樹脂封止するため、絶縁シート２８がヒートシンク２１の底面により均一に接着される。
【００３２】
次に、実施の形態にかかる半導体装置の効果についてさらに説明する。半導体装置２は、冷却器４１の上面に配設されて使用される。冷却器４１は、内部に冷媒４１１を有し、半導体装置２を冷却する。
【００３３】
まず、従来の半導体装置１００について説明する。図８（ａ）は、リードフレーム４３ダイバーカットされる前の半導体装置１００を示す図である。半導体装置１００は、リードフレーム４３の一部である制御端子１２２と接続パッド２６とを接続した後、樹脂封止する。そして、リードフレーム４３の不要部分、つまり封止樹脂４０の外部の固定部分等をダイバーカットする。
【００３４】
図８（ｂ）は、ダイバーカットされた後の半導体装置１００の上面図を示す。図８（ｃ）は、図８（ｂ）のＩ−Ｉ′線に沿った断面図を示す。図８（ｄ）は、半導体装置１００の断面の一部拡大図を示す図である。半導体装置１００では、封止樹脂４０の外周部分から突出して、リードフレーム４３の切断痕となる端部４３１が残る構造となる。
【００３５】
ヒートシンク２１は高電圧となるため、冷却器４１等の外部構造物とを絶縁する必要がある。絶縁のために図８（ｄ）の矢印で示す、冷却器４１とリードフレーム４３の端部４３１との距離を大きくしなくてはならならず、よって、ヒートシンク２１の厚みを大きくする等の処理が必要であった。従って、半導体装置１００においては、絶縁距離の確保のために、半導体装置１００を小型化することが難しくなっていた。
【００３６】
これに対し、本実施の形態にかかる半導体装置２は、ヒートシンク２１と絶縁シート２８とが接着されているため、ヒートシンク２１から絶縁シート２８を介して冷却器４１に達する放電経路は、絶縁シート２８により絶縁されている。従って、ヒートシンク２１と冷却器４１との絶縁距離にかかわらず、半導体装置２をより小さくすることができる。
【００３７】
図９（ａ）は、半導体装置２の上面図を示す。図８（ｂ）は、図９（ａ）のＪ−Ｊ′線に沿った断面図を示す。図９（ｃ）は、半導体装置２の断面の一部拡大図を示す図である。図９に示すように、半導体装置２は、封止樹脂４０から突出する部分が制御端子２２以外にないので、絶縁距離を確保する必要がなく、半導体装置２の厚みをより小さくすることが可能である。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  半導体装置
８  上部金型
９  凹部
１０  中央金型
１１  開口部
１２  下部金型
１３  凹部
２０  半導体セット
２１  ヒートシンク
２２  制御端子
２４、２５  半導体素子
２６  接続パッド
２７  ボンディングワイヤ
２８  絶縁シート
３０  支持台
３１  端子支持部
３２  ツール
３４  固定部材
３５  支持ピン
４０  封止樹脂
４１  冷却器
４１１  冷媒
４３  リードフレーム
２１１  支持部
１００  半導体装置
１２２  制御端子
４３１  端部
【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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