(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも半導体素子と制御回路部とリードフレームとを保護樹脂部によって封止してリードフレームの一端を外部に引き出した半導体モジュールと、  該半導体モジュールを収容する半導体モジュール収容部と、上記半導体モジュールに接続され外部との接続を図る外部接続端子を収容するコネクタ部とを具備し、上記半導体モジュール収容部と上記コネクタ部とが一体となったコネクタ付半導体装置であって、
熱可塑性樹脂からなり、上記外部接続端子を内側に保持しつつ、上記半導体モジュールを固定するための半導体モジュール固定部と、上記コネクタ部を形成する際に、上記半導体モジュール固定手段を金型内の所定位置に保持するための固定手段被固定部とを形成した半導体モジュール固定手段を具備することを特徴とするコネクタ付半導体装置。
【請求項２】
上記半導体モジュール固定手段は、インサート成型、又は、圧入により、上記外部接続端子の一端を上記半導体モジュール側に露出させ、他端をコネクタ部側に露出させるように保持している請求項１に記載のコネクタ付半導体装置。
【請求項３】
上記半導体モジュール固定手段の一方の面には、上記半導体モジュールを保持固定する半導体モジュール固定部として、
少なくとも上記半導体モジュールの封止樹脂部の下半部を収容し、保持可能とする凹溝を穿設し、
又は、
上記半導体モジュールの側に向かって伸びる複数の鈎爪部を突設し、
若しくは、
上記半導体モジュール固定手段の側面方向に開口し上記外部接続端子の配列方向に沿って伸びる略筒状の空隙部を形成した請求項１又は２に記載のコネクタ付半導体装置。
【請求項４】
上記半導体モジュール固定手段の他方の面には、上記コネクタ部を形成する際に、金型内の定位置に上記半導体モジュール固定手段を固定するための固定手段被固定部として、
上記半導体モジュール固定手段の底部を階段状に縮形して金型に向かって突出させ、金型に設けた凹溝状の固定手段固定部に係合する段差状の被固定部、
又は、
上記半導体モジュール固定手段の底部に穿設して、金型に設けた固定ピンを挿通可能とするピン孔状の被固定部、
若しくは、
上記半導体モジュール固定手段の側面方向に張り出して金型に設けた溝状の固定手段固定部に嵌合する舌片状の被固定部のいずれかを具備する請求項１ないし３のいずれかに記載のコネクタ付半導体装置。
【請求項５】
半導体装置を構成する半導体モジュールと、該半導体モジュールを収容する半導体モジュール収容部と、上記半導体モジュールに接続した外部接続端子を収容すると共に、相手方に嵌合可能とするコネクタ部とを一体的に形成したコネクタ付半導体装置の製造方法であって、
予め、外部接続端子を保持した半導体モジュール固定手段に上記半導体モジュールを固定しつつ、上記半導体モジュールと上記外部接続端子とを接続して一体のインサート部品とするインサート部品組み付け工程と、
上記半導体モジュール固定手段に設けた固定手段被固定部を金型に形成した固定手段固定部によって固定した状態で、金型内に区画したキャビティに熱可塑性樹脂を充填して上記半導体モジュールと上記コネクタ部とを一体的に成形するコネクタ形成工程とを具備することを特徴とするコネクタ付半導体装置の製造方法。
【請求項６】
上記半導体モジュール固定手段の基部を形成するための基部形成用キャビティと、上記半導体モジュール固定部を形成するための固定部形成用キャビティと、上記固定手段被固定部を形成するための被固定部形成用キャビティと、を区画した金型内に、熱可塑性樹脂を充填して上記半導体モジュール固定手段を形成する半導体モジュール固定手段形成工程を具備する請求項５に記載のコネクタ付半導体装置の製造方法。
【請求項７】
上記半導体モジュール固定手段と上記樹脂成形部とを同材質の熱可塑性樹脂によって形成する請求項５又は６に記載のコネクタ付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、ボンディングワイヤを用いてリードフレームと接続した半導体素子と、制御回路部品とを含む半導体モジュールと、該半導体モジュールと外部との接続を図る端子金具とをコネクタ部内に一体的に収容したコネクタ付半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力に対して所定の処理を施して出力する、集積回路、半導体スイッチング素子といった能動部品と、抵抗、コイル、キャパシタといった受動部品とを組み合わせて、基板、リードフレーム等の機構部品を用いて配置し、入出力のための外部接続端子を設けて、筐体や樹脂モールド内に収納した半導体装置が様々な分野で使用されている。
【０００３】
特許文献１には、外部接続端子を接続した半導体集積基板と、前記端子及び基板を一体的に埋め込んで形成したコネクタ部を有する樹脂成形部とからなるコネクタ付半導体装置が開示されている。
【０００４】
このようなコネクタ付半導体装置を、ディーゼル車等の内燃機関の着火を補助したり燃焼排気の浄化を図ったりするためのグロープラグへの通電を制御するグロープラグ通電制御装置（以下、適宜ＧＣＵと称す。）に適用しようとした場合、コネクタ付半導体装置は、激しい振動に晒されたり水を被ったりする等の過酷な使用環境に載置されるため、コネクタ部には、激しい振動に対抗できる高い靱性と、被水したときに水の侵入を阻止する高い水密性が要求される。
また、近年、グロープラグの即暖化やアフターグローの要求により、ＧＣＵに用いられる半導体素子の発熱量が増大する傾向にあり、半導体素子の放熱性の向上が重要となっている（特許文献２参照）。
【０００５】
一方、半導体素子とリードフレームとの接続には、一般的に金やアルミニウム等からなるボンディングワイヤが用いられており、これらの半導体素子を封止保護する際には、封止時の断線を避けるために、比較的粘度の低いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂に比べ靱性が低い脆性材料であり、ＧＣＵ等のような過酷な使用環境に晒されるコネクタ部を形成するには不向きである。
一方、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂は、靱性が高く、車載用半導体装置のコネクタ部の形成に広く用いられているが、溶融時の粘度が比較的高く、充填時にボンディングワイヤの断線や剥離を招く虞があり半導体素子を直接的に覆う保護樹脂材料として用いることは困難である。
このため、特許文献１にあるように、半導体集積基板に端子を接続し、成型金型に配置した後、樹脂を前記金型に注入し、コネクタも同時に形成するためには、予め半導体集積基板に端子を接続した上で、半導体集積基板の周囲をエポキシ樹脂等の比較的粘度の低い熱硬化性樹脂で覆った後、成型金型に配置して、金型内に注入する樹脂として熱可塑性樹脂を用いることになる。
【０００７】
ところが、熱可塑性樹脂は粘度が高く、押し退け力が極めて大きく、本発明者等が図１４に示すように、外部接続端子１０５ｚを金型２ｚの中子２２ｚに設けた端子固定溝２０４ｚに固定して、金型２ｚ内において半導体集積基板１０３ｚが浮き上がった状態で熱可塑性樹脂ＴＰＲを注入する試験を行った所、比較的粘度の高い熱可塑性樹脂ＴＰＲの押し退け力によって、図１４（ａ）に示すように、外部接続端子１０５ｚが変形したり、図１４（ｂ）に示すように、リードフレーム１０４ｙと外部接続端子１０５ｚとの接続が剥離したりする虞があることが判明した。
なお、図１４（ａ）に比較例１として示す半導体モジュール１０ｚは、基板１０３ｚ状にボンディングワイヤ１０２ｚによって接続された半導体素子１０１ｚと回路部品１０６ｚとが載置され、外部接続端子１０５ｚが直接基板１０３ｚに接続され、保護樹脂１０７ｚによって覆われており、これを移動型２０ｚ、固定型２１ｚ、中子２２ｚからなり、内側にキャビティを区画した金型２ｚを用いて半導体モジュール収容部とコネクタ部とを一体的に形成し、図１４（ｂ）に比較例２として示す半導体モジュール１０ｙは、基板１０３ｙ上にボンディングワイヤ１０２ｙで接続した半導体素子１０１ｙと回路部品１０６ｙを載置し、リードフレーム１０４ｙを接続し、低粘度の熱硬化性樹脂ＴＳＲからなる保護樹脂１０７ｚによって覆い、さらにその周囲を熱可塑性樹脂ＴＰＲ、又は、熱硬化性樹脂ＴＳＲからなるモールド樹脂１０７ｙで覆い、リードフレーム１０４ｙと外部接続端子１０５ｚとを抵抗溶接、加締め、ハンダ付け等によって接続してある。
【０００８】
このような半導体モジュール１０ｚ、１０ｙを特許文献１にあるような従来のコネクタ付半導体装置と同様に、外部接続端子１０５ｚを金型２ｚ内に固定して熱可塑性樹脂ＴＰＲを充填した所、上記のような問題が発生することが判明したものである。
従来のコネクタ付半導体装置では、このような外部接続端子の変形や接続部の剥離が生じていたとしても、外観からは正常か否かの判断ができないため、コネクタ付半導の信頼性を著しく低下させることになる。
また、このような問題を生じさせないため粘度の低い熱硬化性樹脂を用いてコネクタ部を形成したのでは、靱性が低く、過酷な使用環境に置かれる車載用途には利用できない。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、少なくとも半導体素子と制御回路部と外部接続端子とを収容する半導体モジュール収容部と相手方に嵌合可能とするコネクタ部とが一体となったコネクタ付半導体装置であって、高靱性で高水密性を確保できる熱可塑性樹脂を用いてコネクタ部を形成する際に、外部接続端子が変形したり、リードフレームと外部接続端子との接続が剥離したりする虞のない信頼性に高い構造のコネクタ付半導体装置とその製造方法と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】
【００１０】
請求項１の発明では、少なくとも半導体素子と制御回路部とリードフレームとを保護樹脂部によって封止してリードフレームの一端を外部に引き出した半導体モジュールと、該半導体モジュールを収容する半導体モジュール収容部と、上記半導体モジュールに接続され外部との接続を図る外部接続端子を収容するコネクタ部とを具備し、上記半導体モジュール収容部と上記コネクタ部とが一体となったコネクタ付半導体装置であって、熱可塑性樹脂からなり、上記外部接続端子を内側に保持しつつ、上記半導体モジュールを固定するための半導体モジュール固定部と、上記コネクタ部を形成する際に、上記半導体モジュール固定手段を金型内の所定位置に保持するための固定手段被固定部とを形成した半導体モジュール固定手段を具備する。
【００１１】
請求項２の発明では、上記半導体モジュール固定手段は、インサート成型、又は、圧入により、上記外部接続端子の一端を上記半導体モジュール側に露出させ、他端をコネクタ部側に露出させるように保持している。
【００１２】
請求項３の発明では、上記半導体モジュール固定手段の一方の面には、上記半導体モジュールを保持固定する半導体モジュール固定部として、少なくとも上記半導体モジュールの封止樹脂部の下半部を収容し、保持可能とする凹溝を穿設し、又は、上記半導体モジュールの側に向かって伸びる複数の鈎爪部を突設し、若しくは、上記半導体モジュール固定手段の側面方向に開口し上記外部接続端子の配列方向に沿って伸びる略筒状の空隙部を形成する。
【００１３】
請求項４の発明では、上記半導体モジュール固定手段の他方の面には、上記コネクタ部を形成する際に、金型内の定位置に上記半導体モジュール固定手段を固定するための固定手段被固定部として、上記半導体モジュール固定手段の底部を階段状に縮形して金型に向かって突出させ、金型に設けた凹溝状の固定手段固定部に係合する段差状被固定部、又は、上記半導体モジュール固定手段の底部に穿設して、金型に設けた固定ピンを挿通可能とするピン孔状被固定部、若しくは、上記半導体モジュール固定手段の側面方向に張り出して金型に設けた溝状の固定手段固定部に嵌合する舌片状被固定部のいずれかを具備する。
【００１４】
請求項５の発明では、半導体装置を構成する半導体モジュールと、該半導体モジュールを収容する半導体モジュール収容部と、上記半導体モジュールに接続した外部接続端子を収容すると共に、相手方に嵌合可能とするコネクタ部とを一体的に形成したコネクタ付半導体装置の製造方法であって、
予め、外部接続端子を保持した半導体モジュール固定手段に上記半導体モジュールを固定しつつ、上記半導体モジュールと上記外部接続端子とを接続して一体のインサート部品とするインサート部品組み付け工程と、
上記半導体モジュール固定手段に設けた固定手段被固定部を金型に形成した固定手段固定部によって固定した状態で、金型内に区画したキャビティに熱可塑性樹脂を充填して上記半導体モジュールと上記コネクタ部とを一体的に成形するコネクタ形成工程とを具備することを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明では、上記半導体モジュール固定手段の基部を形成するための基部形成用キャビティと、上記半導体モジュール固定部を形成するための固定部形成用キャビティと、上記固定手段被固定部を形成するための被固定部形成用キャビティと、を区画した金型内に、熱可塑性樹脂を充填して上記半導体モジュール固定手段を形成する半導体モジュール固定手段形成工程を具備する。
【００１６】
請求項７の発明では、上記半導体モジュール固定手段と上記樹脂成形部とを同材質の熱可塑性樹脂によって形成する。
【００１７】
本発明によれば、上記半導体モジュール固定手段によって、上記半導体モジュールと上記外部接続端子とが固定されているので、高靱性で高水密性を確保できる熱可塑性樹脂を用いて上記半導体モジュール収容部と上記コネクタ部とを一体的に形成しても、粘度の高い熱可塑性樹脂の押し退け力に対抗することができ、上記外部接続端子が変形したり、上記リードフレームと上記外部接続端子との接続が剥離したりする虞がなく、信頼性の高いコネクタ付半導体装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるコネクタ付半導体装置の概要を示し、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、本図（ａ）中Ａ−Ａに沿った断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるコネクタ付き半導体装置の具体例として示すグロープラグ通電制御装置の全体構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるコネクタ付半導体装置の製造工程概要の順を追って示し、（ａ）は、リードフレーム上に半導体素子及び制御回路部を実装した平面図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は、熱硬化性樹脂で半導体素子及び制御回路部を封止した後の断面図。
【図４】本発明の要部である半導体モジュール固定手段を形成する半導体モジュール固定手段形成工程の概要を示し、（ａ）は、平面図、（ｂ）は断面図。
【図５】図３、図４に示した工程に続く、半導体モジュールと半導体モジュール固定手段とを組み合わせてインサート部品とするインサート部品形成工程を示す断面図。
【図６】図５に続く、コネクタ形成工程の概要と本発明の効果を示す断面図。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるコネクタ形成工程の概要を示す断面図。
【図８】（ａ）は、本発明の第２の実施形態におけるコネクタ形成工程の概要を示す断面図、（ｂ）は、本実施形態のコネクタ付半導体装置を示す断面図。
【図９】（ａ）は、本発明の第３の実施形態におけるコネクタ形成工程の概要を示す断面図、（ｂ）は、本実施形態のコネクタ付半導体装置を示す断面図。
【図１０】（ａ）は、本発明の第４の実施形態におけるコネクタ形成工程の概要を示す断面図、（ｂ）は、本実施形態のコネクタ付半導体装置を示す断面図。
【図１１】本発明の第５の実施形態におけるコネクタ形成工程の概要を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図。
【図１２】（ａ）は、本発明の第６の実施形態におけるコネクタ形成工程の概要を示す断面図、（ｂ）は、本実施形態のコネクタ付半導体装置を示す断面図。
【図１３】本発明の第６の実施形態におけるコネクタ付半導体装置の要部である半導体モジュール固定手段を示し、（ａ）、（ｂ）は組み付け方法を示す側面図、（ｂ）組み付け後の断面図。
【図１４】比較例として従来のコネクタ付半導体装置の問題点を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を参照して本発明の第１の実施形態におけるコネクタ付半導体装置１の概要について説明する。
コネクタ付半導体装置１は、半導体モジュール１０と、相手方に嵌合可能とするコネクタ部１１０を含む樹脂成形部１１と、半導体モジュール固定手段１２とによって構成されている。
半導体モジュール１０は、内部に半導体素子１０１と制御回路部１０６とを具備し、半導体素子１０１を実装しつつヒートシンクを兼ねる半導体実装部１０８と、制御回路部を実装する制御回路実装部１０３と、半導体素子１０１及び制御回路部１０６とリードフレーム１０４とを接続するボンディングワイヤ１０２と、半導体素子１０１及び制御回路部１０６と外部接続端子１０５との接続を可能とするリードフレーム１０４の一方の端とが保護樹脂部として設けられた熱硬化性樹脂（ＴＳＲ）からなるモールド樹脂１０７によって一体的に覆われ、リードフレーム１０４の他端が外部に引き出されている。
本実施形態において、半導体モジュール固定手段１２は、熱可塑性樹脂（ＴＰＲ）によって形成され、インサート成型、又は、圧入により、固定手段基部１２０の内側に外部接続端子１０５を保持し、外部接続端子１０５の一端を半導体モジュール側に露出させ、他端をコネクタ部側に露出させるように保持している。
半導体モジュール固定手段１２の一方の面には、半導体モジュール１０を保持固定する半導体モジュール固定部１２１として、半導体モジュール１０のモールド樹脂１０７の下半部を収容し、保持可能とする凹溝が形成されている。なお、半導体モジュール固定部１２１は、凹溝に限定されるものではなく、半導体モジュール固定手段１２の一方の表面に複数の鈎爪部を突設して、熱可塑性樹脂の可撓性を利用して半導体モジュール１０を弾性的に保持するものでも良い。
【００２０】
さらに、半導体モジュール固定手段１２の他方の面には、コネクタ部１１０を形成する際に、金型内の所定位置に半導体モジュール固定手段１２を固定するための固定手段被固定部１２２として、半導体モジュール固定手段１２の底部が金型２の中子２２に向かって突き出し、階段状に縮形した段差状被固定部１２２が形成されている。
【００２１】
樹脂成形部１１は、半導体モジュール固定手段１２と同材質の熱可塑性樹脂によって形成されている。樹脂成形部１１には、コネクタ部１１０と半導体モジュール収容部１１１とが一体的に形成されている。
コネクタ部１１０には、相手側のコネクタをロックするための爪部１１２が形成されている。
半導体モジュール収容部１１１は、半導体モジュール１０と半導体モジュール固定手段１２とを一体的に覆っている。
本実施形態においては、半導体モジュール固定手段１２の固定手段被固定部１２２がコネクタ部１１０内に突出すように形成されている。
【００２２】
なお、本実施形態においては、半導体モジュール１０は、基板を用いず、裸の半導体素子１０１をリードフレームに直接実装したものを示したが、本発明は、通常の基板上に半導体集積回路を形成した一般的な半導体モジュールにも適用可能である。
また、本実施形態においては、リードフレーム１０４がモールド樹脂１０７の両側に引き出された、いわゆるＤＩＰ型の半導体モジュールを用いた例を示したが、本発明は、リードフレームが保護樹脂部の片側に引き出された、いわゆるＳＩＰ型の半導体モジュールにも適用可能である。
さらに、半導体素子１０１として、発熱量の多いパワーデバイスを用いる場合には、放熱性を良好にするために、モールド樹脂１０７、半導体モジュール固定手段１２、樹脂成形部１１を形成する際に、熱伝導率が大きい窒化アルミニウム、窒化珪素等の絶縁性耐熱粒子をフィラーとして混合しても良い。
また、当然のことながら、半導体装置１の具体的な機能、使用目的に応じて、半導体素子１０１の機能、形態、数量、及び制御回路部１０６の機能、構成、リードフレーム１０４の材質、形態、数量、外部接続端子１０５の材質、形態、数量、コネクタ部１１０の大きさ、形態等は適宜変更可能である。
【００２３】
本発明は、半導体装置の具体的な機能を限定するものではなく、コネクタ部と半導体モジュールを収容する半導体モジュール収容部とが一体となったコネクタ付半導体装置について広く採用し得るものであるが、本発明の特徴を理解し易くするため、図略のディーゼル機関の燃焼室に設けたグロープラグ８への通電を制御するグロープラグ通電制御装置（ＧＣＵ）１を具体例として、本発明のコネクタ付半導体装置の特徴並びに製造方法について説明する。
先ず、図２を参照して本発明を適用したＧＣＵ１の構成について簡単に説明する。
ＧＣＵ１は、複数のグロープラグ８への通電を開閉するためのパワーＭＯＳＦＥＴ等からなる複数の半導体素子１０１と、機関の運転状況に応じてエンジン電子制御装置（ＥＣＵ）９から発信された駆動信号ＳＩにしたがって半導体素子１０１を開閉駆動する駆動制御部（ＤＲＶ）と、グロープラグ８に流れる電流等の情報に基づいて異常を検出する異常診断部（ＤＩＵ）とによって構成された制御回路部１０６とを一体的に収容し、駆動電源ＢＡＴＴ、制御電源＋Ｂ、駆動信号ＳＩを入力とし、グロープラグ８に印加するプラグ電圧Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、異常診断信号ＤＩを出力としている。
【００２４】
図３〜図９を参照して、図１に示したＧＣＵ１の製造工程概要の順を追って説明する。
図３ａに示すように、リードフレーム１０４は、所定の数、大きさ、形状に加工され、半導体素子１０１を載置すると共にヒートシンクを兼ねた半導体実装部１０８と、制御回路部１０６を実装する制御回路部実装部１０３と共に一体的に枠部３００に結合されている。
制御するグロープラグ８の数に応じた数の半導体素子１０１が、半導体実装部１０８に載置される。半導体実装部１０８は、外部接続端子１０５を介して外部の駆動電源ＢＡＴＴに接続されるリードフレーム１０４（ＢＡＴＴ）に結合している。
本実施形態において、制御回路部１０６は、内部に集積回路を構成したモノリシックＩＣによって構成され、制御電源端子を兼ねる制御回路実装部１０３に載置され、電源入力端子と制御回路実装部１０３とがボンディングワイヤ１０２によって接続されている。
制御回路実装部１０３は、外部接続端子１０５を介して外部の制御電源（＋Ｂ）に接続されるリードフレーム１０４（＋Ｂ）と結合している。
半導体素子１０１のドレイン端子Ｄは、半導体実装部１０８にハンダ付けや導電性接着剤等によって固定され、各半導体素子１０１のソース端子Ｓは、外部接続端子１０５を介してグロープラグ８に接続されるリードフレーム１０４（Ｇ１〜Ｇ４）とボンディングワイヤ１０２によって接続され、ゲート端子Ｇは、制御回路部１０６の各出力端子とボンディングワイヤ１０２によって接続されている。
制御回路部１０６の駆動信号入力端子は、外部接続端子１０５を介して、ＥＣＵ９に接続されＥＣＵ９から発信される駆動信号ＳＩを入力するためのリードフレーム１０４（ＳＩ）とボンディングワイヤ１０２によって接続されている。
制御回路部１０６の自己診断信号出力端子は、外部接続端子１０５を介して、ＥＣＵ９に接続され、ＥＣＵ９へ自己診断信号ＤＩを発信するためのリードフレーム１０４（ＤＩ）とボンディングワイヤ１０２によって接続されている。
さらに、本実施形態においては、半導体素子の一部を電流検出するためのセンス部として用いるために制御回路部１０６の検出電流入力端子に接続してある。
本図（ｂ）に示すように、半導体実装部１０８は厚肉に形成され、半導体素子１０１で発生する熱を放出するためのヒートシンクを兼ねている。
【００２５】
上述の如くリードフレーム上に半導体素子１０１及び制御回路部１０６を実装し、所定の端子をボンディングワイヤによって接続した後、これらを、本図（ｂ）に点線で示したように半導体素子１０１、制御回路部１０６、ボンディングワイヤ１０２、及びリードフレーム１０４の一部を覆うような空隙を設けた図略の金型内に載置し、ボンディングワイヤ１０２にダメージを与えないよう、保護樹脂部として、エポキシ樹脂等の低粘度の熱硬化性樹脂（ＴＳＲ）を充填し、加熱固化させたモールド樹脂１０７によって覆い、リードフレーム１０４を所定の形状に加工することによって、本図（ｃ）に示すように半導体素子１０１と、制御回路部１０６と、ボンディングワイヤ１０２と、半導体実装部１０８と、制御回路実装部１０３と、リードフレーム１０４の一部とがモールド樹脂１０７に覆われた半導体モジュール１０が形成される。
なお、本実施形態においては、絶縁基板を用いることなく、リードフレームにベアチップを実装した半導体モジュール１０を示したが、通常のセラミック基板や、ガラスエポキシ基板等の機構部品に半導体素子や集積回路等の能動部品や、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス等の受動部品と、を載置し、電子回路を形成し、これらを樹脂で覆って、電極端子を引き出した公知の半導体モジュールを用いても本発明のコネクタ付半導体装置とすることができる。
【００２６】
次いで、図４を参照して本発明の要部である半導体モジュール固定手段１２の概要及び半導体モジュール固定手段１２を形成する半導体モジュール固定手段形成工程について説明する。
本図（ａ）は、半導体モジュール固定手段１２をインサート成形によって形成する場合に用いる移動金型６１の概要を示す平面図であり、本図（ｂ）は、半導体モジュール固定手段形成工程の概要を示す金型６の断面図である。
金型６は、固定金型６０、移動金型６１、中子６２、エジェクタ６３によって構成されている。
【００２７】
固定金型６０及び移動金型６１には、スプルゲート６００から充填した熱可塑性樹脂ＴＰＲによって、固定手段基部１２０、半導体モジュール固定部１２１、固定手段被固定部１２２をそれぞれ形成するための基部形成用キャビティ６０１、６０３、固定部形成用キャビティ６０２、被固定部形成用キャビティ６０４が区画されている。
移動金型６１及び中子６２には、それぞれ、外部接続端子１０５を保持固定するための端子固定溝６０５、６０６が穿設されている。
端子固定溝６０５、６０６に外部接続端子１０５を嵌め込み、固体側金型６０と移動金型６１とを密着させた状態で、キャビティ６０１、６０２、６０３、６０４内に熱可塑性樹脂ＴＰＲを充填する。
【００２８】
このとき、外部接続端子１０５が、端子固定溝６０５、６０６の２カ所で保持されているので、外部接続端子１０５の変形を招くことなく、固定手段基部１２０、半導体モジュール固定部１２１、固定手段被固定部１２２が形成され、一端が、固定手段基部１２０の側面から露出し、他端が、固定手段被固定部１２２の下端面から露出した状態で固定される。
金型６内に充填された熱可塑性樹脂ＴＰＲが冷却され固化すると、固定金型６０と移動金型６１とが離れ、エジェクタ６３によって固定手段基部１２０の底部が押し出され半導体モジュール固定手段１２が完成する。このとき、スプルゲート６００内の樹脂は自動的に切除される。
【００２９】
次いで、図３に示した工程を経て形成された半導体モジュール１０と図４に示した工程を経て形成された半導体モジュール固定手段１２とを、図５に示すインサート部品組み付け工程において組み合わせてインサート部品とする。
このとき、半導体モジュール１０の下半部を半導体モジュール固定手段１２の半導体モジュール固定部１２１内に嵌合させることによって、半導体モジュール１０が半導体モジュール固定手段１２に固定された状態となる。
さらに、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５の一端とを抵抗溶接、加締め、ハンダ付け等によって接続状態とする。
なお、後述の実施形態の説明において、当該接続部分についてハンダ付けを意味する符号ＳＤＲを図中に示してあるが本発明において、如何なる接続方法を用いるかは適宜選択可能である。
以上により、コネクタ部１１０を形成する際にインサートするインサート部品（１０、１２）が完成する。
【００３０】
なお、本実施形態においては、略平板状に形成されたリードフレーム１０４の先端と外部接続端子１０５の先端とを密接させ、ハンダ付けによって接続した例を示したが、外部接続端子１０５の一端を略筒状に形成して、リードフレーム１０４を挿入し、さらに、ハンダ付けを施すようにしても良い。
また、本実施形態においては、ＤＩＰ型の半導体モジュール１０のリードフレーム１０４と外部接続端子１０５とを接続するため、固定部基部１２０の両側面に外部接続端子１０５が露出する構成を示したが、ＳＩＰ型の半導体モジュールに対応するため、固定部基部１２０の方側面に外部接続端子１０５が露出するように構成したり、ＰＧＡ型の半導体モジュールに対応するため、固定部基部１２０の上面側に筒状に形成した外部接続端子の一端を露出させるように構成したりしても良い。
【００３１】
インサート部品組み付け工程に続くコネクタ形成工程においては、このようにして、一体となったインサート部品（１０、１２）を、図６に示す金型２内に載置し、金型内に熱可塑性樹脂ＴＰＲを充填してコネクタ部１１０を形成すると共に、半導体モジュール１０を覆うように半導体モジュール収容部１１１を形成する。
金型２は、例えば、固定金型２０、移動金型２１、中子２２、エジクタ２３によって構成されており、固定金型２０、移動金型２１、中子２２には、ゲート２００から充填した熱可塑性樹脂ＴＰＲによってコネクタ部１１０と半導体モジュール収容部１１１とからなる樹脂成形部１１を一体的に形成するためのキャビティ２０１、２０２、２０３が区画され、中子２２には、固定手段被固定部１２２を保持固定するための凹溝状に形成した固定手段固定溝２２０、及び、外部接続端子１０５の先端を固定するための端子固定溝２２１が穿設されている。
段差状に形成された固定手段被固定部１２２を凹溝状に形成した固定手段固定溝２２０に係合して嵌着させると共に、外部接続端子１０５の先端を端子固定溝２２１内に挿通し、インサート部品（１０、１２）を中子２２に固定した状態で、固定金型２０と移動金型２１とを密着させ、スプルゲート２００から熱可塑性樹脂ＴＰＲを充填する。
【００３２】
このとき、本図（ａ）に示すように、比較的粘度の高い熱可塑性樹脂ＴＰＲによって、インサート部品（１０、１２）が押圧されるが、半導体モジュール１０は、半導体モジュール固定手段１２によって固定され、半導体モジュール固定手段１２は、中子２２に固定されているので、金型２内を半導体モジュール１０が移動することがなく、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５とが変形したり、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５との接続が剥離したりする虞がない。
したがって、本図（ｂ）に示すように、半導体モジュール１０の位置を保持したまま、コネクタ１１０と半導体モジュール収容部１１１とを一体的に形成することができる。
金型２内に充填された熱可塑性樹脂ＴＰＲが冷却され固化すると、固定金型２１と移動金型２０とが離れ、エジェクタ２３によって固定手段基部１２０の底部が押し出されコネクタ付半導体装置１が完成する。このとき、スプルゲート２００内の樹脂は自動的に切除される。
【００３３】
また、半導体モジュール固定手段１２と半導体モジュール収容部１１１とが同じ材質の熱可塑性樹脂ＴＰＲで形成されているため、熱膨張率に差がなく、密着状態が維持されるので、被水したときに両者の界面から水が侵入する虞がない。
なお、コネクタ部１１０には、相手方に嵌合するための爪部１１２が移動金型２０内に突出するように形成されているが、移動金型２０の一部にスライド機構を設ける等して、コネクタ付半導体装置１を取り出す際に爪部１１２が妨げとならないようにすることができる。
【００３４】
また、金型２は、通常のインサート部品を成形する場合に慣用されているのと同様、図７に示すように、多数個取りとすることができる。
射出成形機３からスプル２０５に射出された熱可塑性樹脂ＴＰＲは、ランナ２０４を介して複数に分岐し、それぞれのスプルゲート２００からそれぞれのキャビティ内に充填され同時に同時に複数のコネクタ付半導体装置１を形成できる。
【００３５】
図８を参照して、本発明の第２の実施形態におけるコネクタ付半導体装置及びそのコネクタ形成工程について説明する。なお、以下の説明において、上記実施形態と同様の構成につては同じ符号を付したので説明を省略する。
上記実施形態においては、固定手段基部１２０の上面を窪ませて半導体モジュール１０の下半部を固定する半導体モジュール固定部１２１とし、固定手段基部１２０の下面側に段差を設けて固定手段被固定部１２２としたが、本実施形態においては、半導体モジュール固定部１２１ａの周壁を移動金型２１にキャビティ２０１の上面に達するまで延設して第２の固定手段被固定部１２３ａとした点が相違する。
【００３６】
このような構成とすることによって、本図（ａ）に示すように、半導体モジュール１０のモールド樹脂１０７全体が半導体モジュール固定部１２１ａによって保持されるのに加え、固定手段被固定部１２２と第２の固定手段被固定部１２３ａとが中子２２と固定金型２１とによって挟持されることになる。
したがって、スプルゲート２００から熱可塑性樹脂ＴＰＲがキャビティ２０１、２０２、２０３内に射出され、高い粘度の熱可塑性樹脂ＴＰＲによる強い押し退け力が作用しても、確実に、半導体モジュール１０が定位置に保持されているので、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５とが変形したり、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５との接続が剥離したりすることなく、コネクタ付半導体装置１ａを形成することができる。
【００３７】
なお、第２の固定手段被固定部１２３ａには、上方から、半導体モジュール１０を半導体モジュール固定部１２１ａ内に挿入する際に、リードフレーム１０４を挿通するための切り欠き溝が設けてあり、コネクタ形成工程では、その切り欠き溝を熱可塑性樹脂ＴＰＲが通過してキャビティ２０１内に充填されることになる。
さらに、半導体モジュール固定手段１２ａを形成する際に、切り欠き溝の周縁部に襞状のバリが発生する可能性があるが、あえてこのようなバリを残しておき、コネクタ形成工程において、熱可塑性樹脂ＴＰＲを充填したときに、熱可塑性樹脂ＴＰＲの熱によってバリが溶融され、半導体モジュール収容部１１１と第２の固定手段被固定部１２３ａとの界面が渾然一体となり、密着状態をさらに強化することもできる。
【００３８】
図９を参照して本発明の第３の実施形態におけるコネクタ付き半導体装置１ｂの概要とそのコネクタ形成工程について説明する。
上記実施形態においては、半導体モジュール１０の全面を熱可塑性樹脂ＴＰＲからなる半導体モジュール収容部１１１が覆っている例を示したが、本実施形態においては、固定金型２１ｂのキャビティ２０１をその内側頂面と半導体モジュール１０のモールド樹脂１０７の上面とが当接する高さで区画した点が相違する。
このような構成とすることによって、本図（ａ）に示すように、半導体モジュール１０が半導体モジュール固定手段１２を介して、固定金型２１ｂと中子２２とによって挟持されることになるので、コネクタ形成工程において、半導体モジュール１０が熱可塑性樹脂ＴＰＲに押圧されて移動する虞がない。
さらに、このようにして形成されたコネクタ付半導体装置１ｂには、本図（ｂ）に示すように、半導体モジュール１０の表面を覆うように、放熱板１３を貼り合わせることによって半導体素子１０１の発熱をさらに効果的に発散させ、コネクタ付半導体装置１ｂの信頼性を向上させることができる。
【００３９】
図１０を参照して、本発明の第４の実施形態におけるコネクタ付半導体装置１ｃとそのコネクタ形成工程について説明する。
上記実施形態においては、半導体モジュール固定手段１２に固定手段被固定部１２２を中子２２に設けた固定手段固定部２２０によって保持するようにし、コネクタ形成工程において、コネクタ部１１０と半導体モジュール収容部１１１とを一体的に形成する例を示したが、本実施形態においては、半導体モジュール固定手段１２ｃを形成する際にコネクタ部１１０ｃも同時に形成し、コネクタ部１１０ｃを固定手段被固定部１２２ｃとして、移動型２０ｃに固定手段固定部として、コネクタ部１１０ｃに嵌合するキャビティ２２０ｃを区画してある。
このような構成とすることによっても上記実施形態と同様に、半導体モジュール収容部１１１ｃを形成する際に、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５とが変形したり、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５との接続が剥離したりすることなく、コネクタ付半導体装置１ｃを形成することができる。
なお、本実施形態においても、第２の実施形態や第３の実施形態に示したような変更を加えることもできる。
【００４０】
図１１を参照して本発明の第５の実施形態におけるコネクタ付き半導体装置１ｄとそのコネクタ形成工程について説明する。
上記実施形態においては、半導体モジュール固定手段１２の上下方向に固定手段被固定部１２２、第２の固定手段被固定部１２３ａを設けた例を示したが、本実施形態においては、半導体モジュール固定手段１２ｄの側面方向に突出するように略舌片状に形成した固定手段被固定部１２１ｄを設けて、移動金型２１ｄに形成した溝状の固定手段固定部２２０ｄに係止させて金型２ｄ内に収容した状態で、コネクタ部１１０と半導体モジュール収容部１１１ｄとを形成した点が相違する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の効果が発揮される。
なお、本実施形態によれば、固定手段被固定部１２１ｄが半導体モジュール収容部１１１ｄの両側面から突出することになるが、金型２ｄから取り出す際に、スプルゲート２００内に残留する樹脂と同様に切除することもできる。
【００４１】
図１２を参照して、本発明の第６の実施形態におけるコネクタ付半導体装置１ｅとそのコネクタ形成工程について説明する。上記実施形態においては、コネクタ部を成形する際に、半導体モジュール固定手段１２の移動を阻止するため、半導体モジュール固定手段１２に固定手段被固定部１２２を設け、金型２、２ａ〜２ｄに固定手段固定部２２０、２２０ａ〜２２０ｄを形成した例を示したが、本実施形態においては、エジェクタ２３ｅに縁設して、固定ピン状の固定手段固定部２２０ｅを形成し、半導体モジュール固定手段１２ｅの固定手段基部１２０ｅに固定手段固定部２２０ｅを挿通可能とするピン孔状の固定手段被固定部１２２ｅを穿設し、さらに、固定型２１ｅに第２の固定手段固定部２２１ｅを設けた点が相違する。
本実施形態においては、固定手段固定部２２０ｅと第２の固定手段固定部２２１ｅとによって、半導体モジュール１０の移動が阻止されるので、上記実施形態と同様の効果が発揮される。
【００４２】
なお、本実施形態においては、コネクタ成形後に固定手段固定部２２０ｅと第２の固定手段固定部２２１ｅとが引き抜かれるので、その後がピン孔（１１３、１１４）となるが、本図（ｂ）に示すように、接着剤等を充填することによって容易に封止することができる。
また、第２の固定手段固定部２２１ｅを廃して、上記第２の実施形態と同様に、半導体モジュール固定手段１２ｅの周壁を縁設して、固定金型２１ｅのキャビティ２０１ｅの内側頂面に当接するようにしても良い。
【００４３】
図１３を参照して、本発明の第７の実施形態におけるコネクタ付半導体装置１ｆの要部である半導体モジュール固定手段１２ｆについて説明する。
上記実施形態においては、半導体モジュール固定手段１２の上面に半導体モジュール固定部１２１を形成し、上方から半導体モジュール１０を挿入する構成について説明したが、本実施形態においては、本図（ａ）に示すように、半導体モジュール固定手段１２ｆの側面方向から半導体モジュール１０を挿入するようにしても良い。
【００４４】
本実施形態において半導体モジュール固定手段１２は、本図（ａ）に示すように、半導体モジュール固定部１２１ｆとして、側面方向に開口する空隙部が外部接続端子１０５の配列方向に沿って伸びる略筒状に形成され、半導体モジュール１０を挿入する際にリードフレーム１０４を挿通するための長溝１２４が穿設され、底部に上記実施形態と同様の固定手段固定部１２２が形成されている。
本図（ｂ）、（ｃ）に示すように、半導体モジュール１０を半導体モジュール固定手段１２ｆ内に挿入した後、リードフレーム１０４と外部接続端子１０５とをハンダ付け等によって接続する。
その後は、上記実施形態と同様の工程を経てコネクタ付半導体装置１ｆが完成する。
【００４５】
本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、コネクタ付半導体装置を形成する際に、予め外部接続端子を固定しつつ、半導体モジュールを保持する半導体モジュール固定部と、自身も成形時の移動を規制するための固定手段被固定部とを設けた半導体モジュール固定手段を用いることによって、高粘度の熱可塑性樹脂からなるコネクタ部と半導体モジュール収容部とが一体的に形成されたコネクタ付半導体装置のコネクタ形成工程において、熱可塑性樹脂の押し退け力によって半導体モジュールが移動するのを防ぎ、リードフレームと外部接続端子との剥離や外部接続端子の変形等を起こりがたくする本発明の趣旨に反しない限り、半導体モジュールの種類や形状、外部接続端子の数、大きさ、形態、配設位置、コネクタ部の形態等適宜変更可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態においては、車載用等の過酷な使用環境に置かれる半導体装置としてＧＣＵを例に説明したが、ＧＣＵに限らず、本発明は、加速度センサや燃料噴射制御装置等にも適用可能である。
また、上記実施形態においては、リードフレームの幅と外部接続端子の幅とが同程度に表現してあるが、市販の半導体モジュールを用いる場合等は規格によって定められたリードフレームの幅、ピッチに対して、コネクタの規格によって定められた外部接続端子の幅、ピッチが異なる場合には、半導体モジュール固定手段にインサートする外部接続端子の形状を、一端を半導体モジュールのリードフレームの幅及びピッチに合わせ、他端を相手方のコネクタに収容された接続端子の幅及びピッチに合わせた異形形状に形成しても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１  コネクタ付半導体装置
１０  半導体モジュール
１０１  半導体素子
１０２  ボンディングワイヤ
１０３  ベース部（制御回路実装部）
１０４  リードフレーム
１０５  外部接続端子
１０６  制御回路部
１０７  モールド樹脂（ＴＳＲ）
１０８  ヒートシンク（半導体素子実装部）
１１  樹脂成形部（ＴＰＲ）
１１０  コネクタ部
１１１  半導体モジュール収容部
１１２  コネクタ爪部
１２  半導体モジュール固定手段
１２０  固定手段基部
１２１  半導体モジュール固定部
１２２  固定手段被固定部
２  コネクタ形成用金型
２０  移動金型
２００  スプルゲート
２０１、２０２、２０３  成形空間部
２１  固定金型
２２  中子
２２０  半導体モジュール固定手段固定部
２２１  端子金具固定部
２３  イジェクタピン
３  射出成形機
ＴＳＲ  熱硬化性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｓｅｔｔｉｎｇ  Ｒｅｓｉｎ）
ＴＰＲ  熱可塑性樹脂（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ  Ｒｅｓｉｎ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】実開昭６３−１０２２４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４００５号公報
【図１】
0005648527.tif 000002
【図２】
0005648527.tif 000003
【図３】
0005648527.tif 000004
【図４】
0005648527.tif 000005
【図５】
0005648527.tif 000006
【図６】
0005648527.tif 000007
【図７】
0005648527.tif 000008
【図８】
0005648527.tif 000009
【図９】
0005648527.tif 000010
【図１０】
0005648527.tif 000011
【図１１】
0005648527.tif 000012
【図１２】
0005648527.tif 000013
【図１３】
0005648527.tif 000014
【図１４】
0005648527.tif 000015