(57)【要約】  半導体装置（１００）において、リードフレーム（２）の放熱面（２ｂ）の全体を覆う薄肉成形部（８ｂ）とダイパッド間充填部（８ｃ、８ｄ）を、第二のモールド樹脂（８）により一体的に成形するようにしたので、ダイパッド間充填部（８ｃ、８ｄ）がリードフレーム（２）の側面に密着することにより、薄肉成形部（８ｂ）とリードフレーム（２）の密着性が向上する。また、ダイパッド間充填部（８ｃ、８ｄ）により薄肉成形部（８ｂ）が部分的に厚くなるため、薄肉成形部（８ｂ）の強度が向上し、欠けや割れが発生しにくくなる。
2016166835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームの実装部に実装された半導体素子、前記実装部を封止する第一のモールド樹脂、前記実装部と対向する前記リードフレームの放熱部を封止する第二のモールド樹脂を備え、
前記リードフレームの前記放熱部を覆う薄肉成形部と、前記リードフレームの離間された二つの領域の間の少なくとも一部に配置されるリードフレーム間充填部が、前記第二のモールド樹脂により一体的に成形されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第二のモールド樹脂は、トランスファー成形工程で用いられた成形金型のゲート内に残った樹脂の痕跡であるゲートブレイク跡を有し、前記リードフレーム間充填部は、前記ゲートブレイク跡に近接して配置され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】
前記リードフレーム間充填部が配置された前記リードフレームの側面の一部に、カエリを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記リードフレーム間充填部は、前記第一のモールド樹脂との接合部の一部に凹部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記リードフレームの離間された二つの領域の間の少なくとも一部に、前記第一のモールド樹脂が充填され、前記二つの領域の間に充填された前記第一のモールド樹脂は、前記第二のモールド樹脂との接合面の一部に凹部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記リードフレームの離間された二つの領域を跨ぐように前記実装部にブリッジ実装された電子部品を備え、前記電子部品の直下に相当する前記第二のモールド樹脂に窪みが設けられ、前記窪みに前記第一のモールド樹脂が充填されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記リードフレームとして、表面が粗化された金属めっきにより被膜された粗化金属めっきリードフレームを用いたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記リードフレームは、金属めっきにより被膜され、前記金属めっきの表面形状を鱗状に変形させた鱗状部を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第一のモールド樹脂は、トランスファー成形工程で用いられた成形金型のゲート内に残った樹脂の痕跡であるゲートブレイク跡を有し、前記鱗状部は、前記リードフレームの前記実装部の前記ゲートブレイク跡に近接する箇所に配置されることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第二のモールド樹脂は、トランスファー成形工程で用いられた成形金型のゲート内に残った樹脂の痕跡であるゲートブレイク跡を有し、前記鱗状部は、前記リードフレームの前記放熱部の前記ゲートブレイク跡に近接する箇所に配置されることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記鱗状部は、前記リードフレームの前記実装部及び前記放熱部のいずれか一方または両方の外周部に配置されることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第二のモールド樹脂には、前記第一のモールド樹脂よりも熱伝導率が高い高放熱樹脂が用いられることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第一のモールド樹脂及び前記第二のモールド樹脂には、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ〜１２Ｗ／ｍ・Ｋの高放熱樹脂が用いられることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第二のモールド樹脂は、最大径が０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍのフィラーを含有し、前記薄肉成形部の厚さは、０．０２２ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記薄肉成形部は、表面のスキン層が除去されていることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記リードフレームの前記放熱部を覆う前記薄肉成形部に、ヒートシンクが直接接合されたことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂モールド型の半導体装置に関し、特にモールド樹脂で全体を封止した半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワー用の半導体装置は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＣチップ、ＬＳＩチップ等の半導体素子を外部端子用リードフレームにダイボンドした後、半導体素子の電極と外部端子をワイヤまたはインナーリードで電気的に接続し、外部との信号の入出力を行っている。【０００３】
また、樹脂モールド型の半導体装置は、モールド成形工程において、リードフレームの半導体素子が実装された側の面（実装面）とその反対側の放熱面を、モールド樹脂で封止される。パワー用の半導体装置は、内部に高発熱素子を備えているため、モールド樹脂には高放熱性が要求される。例えば特許文献１に提示された半導体装置は、リードフレームの実装面は一般的な集積回路のモールド樹脂として用いられる低応力樹脂で封止し、放熱面は熱伝導率が４〜１０Ｗ／ｍ・Ｋの高放熱樹脂で封止している。【０００４】
一方、特許文献１のように高放熱樹脂と低応力樹脂の二種類の樹脂を用いて封止する場合、樹脂同士の密着性が悪いという課題があった。高放熱樹脂と低応力樹脂を十分に密着させる方法として、特許文献１では、リードフレームの放熱面を覆う高放熱樹脂の外周端部をリードフレームの外周端部よりも内側に位置させ、半硬化状態の高放熱樹脂を低応力樹脂で封止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５４１５８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように二種類の樹脂を用いる場合、高放熱樹脂としてフィラー量が多く粘度が高いモールド樹脂が用いられる。このため、トランスファー法で成形する際に樹脂の流動性が悪く、低応力樹脂やリードフレームに対して濡れにくい。その結果、成形された高放熱樹脂は、低応力樹脂やリードフレームとの密着性が低く、成形金型から排出する際に二種類のモールド樹脂の界面、またはリードフレームと高放熱樹脂の界面に応力が働き、トランスファー成形の直後にそれらの界面で初期的な剥離が生じることがあった。【０００７】
また、トランスファー成形に用いられる金型における樹脂の通り道であるゲート内に残った樹脂はランナーと呼ばれるが、トランスファー成形後、金型から半導体装置を取り出した直後に、ランナーと半導体装置を切り離すゲートブレイクが実施され、半導体装置にはゲートブレイク跡が残る。【０００８】
ゲートブレイク時には、リードフレームを変形させる力が加わること、また、ゲートブレイク跡付近は粘度が高くなっている樹脂が流れる箇所であり、リードフレームとの密着性が他の箇所よりも劣ることから、ゲートブレイク跡付近で初期的な剥離が発生しやすい。また、初期的な剥離がなかったとしても、使用環境下での繰り返しの熱応力により、ゲートブレイク跡付近の二種類のモールド樹脂の界面、またはリードフレームとモールド樹脂の界面において剥離が発生しやすい。【０００９】
また、放熱面側のモールド樹脂は、放熱性向上のためには薄く形成することが望ましいが、薄肉化により金型の空洞部が狭くなるため、金型内での樹脂の流動性がさらに悪くなり、リードフレームと樹脂との密着性が低下する。さらに、薄肉化により沿面距離が短くなり絶縁性が低下するという問題や、強度の低下によりゲートブレイク時に欠けが発生するという問題が発生する。これらのことから、特許文献１では、高粘度の高放熱樹脂の成形には、ゲート部を持たない金型を用いたコンプレッション成形を採用している。【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、二種類のモールド樹脂を用いた半導体装置において、二種類のモールド樹脂の密着性またはリードフレームとモールド樹脂の密着性を向上させ、ゲートを持つ金型でトランスファー成形した場合でも放熱面側のモールド樹脂の薄肉成形部の剥離や欠けが発生しにくく、放熱性と絶縁性に優れた半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る半導体装置は、リードフレームの実装部に実装された半導体素子と、実装部を封止する第一のモールド樹脂と、実装部と対向するリードフレームの放熱部を封止する第二のモールド樹脂を備え、リードフレームの放熱部を覆う薄肉成形部と、リードフレームの離間された二つの領域の間の少なくとも一部に配置されるリードフレーム間充填部が、第二のモールド樹脂により一体的に成形されたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リードフレームの放熱部を覆う薄肉成形部とリードフレーム間充填部を第二のモールド樹脂により一体的に成形するようにしたので、リードフレーム間充填部がリードフレームの側面に密着することにより、薄肉成形部とリードフレームの密着性が向上する。また、リードフレーム間充填部により薄肉成形部が部分的に厚くなるため、薄肉成形部の強度が向上する。このため、ゲートを持つ金型で薄肉成形部をトランスファー成形した場合でも、薄肉成形部の剥離や欠けが発生しにくく、放熱性と絶縁性に優れた半導体装置が得られる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における一回目のトランスファー成形工程後の半導体装置を放熱面側から見た平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における二回目のトランスファー成形工程後の半導体装置を放熱面側から見た平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の一回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の二回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における一回目のトランスファー成形工程後の別の半導体装置を放熱面側から見た平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の一回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の比較例である半導体装置の二回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る半導体装置のリードフレームの表面状態を示す走査電子顕微鏡写真による図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る半導体装置における鱗状部の形態を示す走査電子顕微鏡写真による図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置における鱗状部の形態を示す走査電子顕微鏡写真による図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る半導体装置における凹部の形態を示す走査電子顕微鏡写真による図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る半導体装置における鱗状部の配置例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る半導体装置における鱗状部の配置例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態５に係る半導体装置における二回目のトランスファー成形工程後の薄肉成形部を示す拡大断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態６に係る半導体装置の薄肉成形部を示す拡大断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施の形態７に係る半導体装置の二回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る半導体装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る樹脂モールド型の半導体装置の構成を示す断面図、図２は、一回目のトランスファー成形工程後の半導体装置を放熱面側から見た平面図、図３は、二回目のトランスファー成形工程後の半導体装置を放熱面側から見た平面図である。なお、各図において、図中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態１に係る半導体装置１００は、半導体素子１、リードフレーム２、外部端子４、ワイヤ５、インナーリード６等を含んで構成される。リードフレーム２の実装部、図１に示す例ではリードフレーム２の上側の面（以下、実装面２ａと称す）には、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＣチップ、ＬＳＩチップ等の半導体素子１が、はんだ、銀等の接合部材３を介して実装されている。リードフレーム２は、銅板または銅合金板であり、その表面を、金、銀、ニッケル、スズ等の金属めっき（図示省略）で被膜されている。
【００１６】
半導体素子１の電極パッドは、ワイヤボンディングで接続されたワイヤ５、もしくは、銅板や銅合金板の材料で作成されたインナーリード６を介して外部端子４と電気的に接続され、外部と信号の入出力を行っている。ワイヤ５とインナーリード６は互いに置き換えが可能である。ワイヤ５は、金、銀、アルミ、銅等からなり、ワイヤ線径は２０μｍから５００μｍ程度である。
【００１７】
リードフレーム２は、実装部である実装面２ａを第一のモールド樹脂７により封止され、実装面２ａと対向するリードフレーム２の放熱部、図１に示す例ではリードフレーム２の下側の面（以下、放熱面２ｂと称す）を第二のモールド樹脂８により封止されている。また、リードフレーム２の放熱面２ｂを覆う厚さ０．０２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の薄肉成形部８ｂと、リードフレーム２の離間された二つの領域の間（以下、ダイパッド間１０と称す）の少なくとも一部に配置されるリードフレーム間充填部（以下、ダイパッド間充填部８ｃ、８ｄと称す）が、第二のモールド樹脂８により一体的に成形されている。薄肉成形部８ｂは、グリース等の放熱部材を介して銅、アルミ製のヒートシンクと接合される
【００１８】
第一のモールド樹脂７と第二のモールド樹脂８は、いずれも熱硬化性のエポキシ樹脂等である。ただし、放熱面２ｂ側の第二のモールド樹脂８には、第一のモールド樹脂７よりも熱伝導率が高い高放熱樹脂が用いられる。第二のモールド樹脂８の熱伝導率は、３Ｗ／ｍ・Ｋ〜１２Ｗ／ｍ・Ｋである。実装面２ａ側の第一のモールド樹脂７には、一般的な集積回路のモールド樹脂である低応力樹脂が用いられる。
【００１９】
図１に示す例では、二箇所のダイパッド間１０にダイパッド間充填部８ｃ、８ｄが配置されている。これらのダイパッド間充填部８ｃ、８ｄがリードフレーム２の側面と密着することにより、第二のモールド樹脂８がリードフレーム２と密着する面積が拡大し、薄肉成形部８ｂとリードフレーム２の密着性が向上する。
【００２０】
また、ダイパッド間充填部８ｃ、８ｄにより薄肉成形部８ｂが部分的に厚くなるため、薄肉成形部８ｂの強度が向上し、欠けや割れが発生しにくくなる。さらに、放熱経路であるリードフレーム２と高放熱樹脂である第二のモールド樹脂８が密着する面積が拡大するため、放熱性が向上する。なお、図示していないが、リードフレーム２の側面を第二のモールド樹脂８で覆うことにより、放熱性がさらに向上する。
【００２１】
次に、本実施の形態１に係る半導体装置１００のモールド成形工程について、図４及び図５を用いて説明する。半導体装置１００は、二回のトランスファー成形工程を含んで製造され、図４は一回目のトランスファー成形工程、図５は二回目のトランスファー成形工程を示している。なお、図４及び図５は、図２中Ａ−Ａで示す位置における断面図である。
【００２２】
図４に示すように、一回目のトランスファー成形工程において、第一のモールド樹脂７は、第一の成形金型２０で加える熱と圧力により溶融され、上ゲート２２を通ってリードフレーム２が設置された空洞２１に注入される。第一のモールド樹脂７は、リードフレーム２の実装面２ａ側に流動し空洞２１を充填すると共に、一部のダイパッド間１０を充填する。
【００２３】
なお、別のダイパッド間１０には、第一のモールド樹脂７が充填されないように、第一の成形金型２０からピン２３が挿入されている。第一の成形金型２０の上ゲート２２の内部に残った第一のモールド樹脂７は、ランナー７ｂと呼ばれる。一回目のトランスファー成形後、第一の成形金型２０から成形品を取り出した直後に、成形品からランナー７ｂを切り離すゲートブレイク工程が実施される。ゲートブレイク後は、半導体装置１００に上ゲートブレイク跡７ａ（図１参照）が残る。
【００２４】
続いて、二回目のトランスファー成形工程が実施される。なお、第一のモールド樹脂７と第二のモールド樹脂８の密着性を高めるため、一回目のトランスファー成形工程後、第一のモールド樹脂７にＵＶ処理やプラズマ処理を実施しても良い。図５に示すように、二回目のトランスファー成形工程で用いられる第二の成形金型３０の内部には、前述の一回目のトランスファー成形工程を終えて実装面２ａが封止されたリードフレーム２が設置され、リードフレーム２の放熱面２ｂ側が空洞３１となっている。
【００２５】
第二のモールド樹脂８は、第二の成形金型３０で加える熱と圧力により溶融され、下ゲート３２を通って空洞３１に注入される。第二のモールド樹脂８は、空洞３１に流動して薄肉成形部８ｂを成形すると共に、第一のモールド樹脂７が充填されていないダイパッド間１０に流動し、ダイパッド間充填部８ｃ、８ｄを成形する。
【００２６】
二回目のトランスファー成形工程の後、第二の成形金型３０から成形品を取り出した直後に、成形品からランナーを切り離すゲートブレイク工程が実施される。ゲートブレイク後は、半導体装置１００に下ゲートブレイク跡８ａ（図１参照）が残る。
【００２７】
なお、本実施の形態１の比較例として、リードフレーム２の実装面２ａと放熱面２ｂを同時に封止する場合について説明する。一回のトランスファー成形工程で実装面２ａと放熱面２ｂの両方に溶融した樹脂を注入する場合、両者の流動抵抗の差が大きく、抵抗の小さい実装面２ａ側への樹脂流動が完了してから薄肉成形部８ｂへ流動するため、薄肉成形部８ｂが最終充填部となってしまう。最終充填部には硬化が進み粘度が高くなった樹脂が流動するため、流動抵抗の大きい薄肉成形部８ｂへ均一に流動することが難しい。また、実装面２ａ側から流動してきた樹脂が薄肉成形部８ｂで合流するため、強度や絶縁性が劣るウェルドラインが形成される。
【００２８】
これに対し、本実施の形態１では、二回の成形工程で上ゲート２２、下ゲート３２に分割して樹脂流動させているので、第二のモールド樹脂８の薄肉成形部８ｂへの流動性が向上する。その結果、第二のモールド樹脂８が第一のモールド樹脂７及びリードフレーム２に対して濡れ易くなり、密着性が向上する。
【００２９】
なお、本実施の形態１において、上ゲートブレイク跡７ａの位置（すなわち一回目のトランスファー成形工程で用いられる第一の成形金型２０の上ゲート２２の位置）は、図２に示す位置に限定されるものではなく、また、その数も１つに限らず複数存在しても良い。例えば図６に示すように、三個の上ゲートブレイク跡７ａを有していても良い。
【００３０】
また、図７に示すように、ダイパッド間充填部８ｃが配置されたリードフレーム２の側面の一部に、カエリ２ｃを有するようにしてもよい。リードフレーム２の側面にプレスでカエリ２ｃを形成することにより、アンカー効果でダイパッド間充填部８ｃとの密着力がさらに向上する。
【００３１】
また、本実施の形態１では、リードフレーム２の表面は、金、銀、ニッケル、スズ等の金属めっきで被膜されているが、被膜されていない場合もある。また、本実施の形態１では、厚さが均一のリードフレーム２を用いたが、部分的に厚さが異なるリードフレームを用いても良い。ただしその場合、コストが高くなる。また、本実施の形態１では、薄肉成形部８ｂにグリース等の放熱部材を介してヒートシンクを接合するが、放熱部材を用いない場合もある（実施の形態７参照）。
【００３２】
また、本実施の形態１では、実装面２ａと反対側の面を放熱面としたが、実装面２ａも同様の放熱性を有するようにしても良い。例えば第一のモールド樹脂７として、第二のモールド樹脂８と同様の、熱伝導率が３Ｗ／ｍ・Ｋ〜１２Ｗ／ｍ・Ｋの高放熱樹脂を用いても良い。発熱部品である半導体素子１の周りを高放熱樹脂で封止することにより、半導体素子１の全周囲から放熱されるため、放熱性が向上する。
【００３３】
以上のように、本実施の形態１によれば、リードフレーム２の放熱面２ｂを覆う薄肉成形部８ｂとダイパッド間充填部８ｃ、８ｄを第二のモールド樹脂８により一体的に成形するようにしたので、ダイパッド間充填部８ｃ、８ｄがリードフレーム２の側面に密着することにより、薄肉成形部８ｂとリードフレーム２の密着性が向上する。また、ダイパッド間充填部８ｃ、８ｄにより薄肉成形部８ｂが部分的に厚くなるため、薄肉成形部８ｂの強度が向上する。
【００３４】
また、ダイパッド間充填部８ｄを下ゲートブレイク跡８ａに近接して配置しているので、下ゲートブレイク跡８ａ付近での薄肉成形部８ｂの初期的な剥離を抑制することができる。さらに、ダイパッド間充填部８ｃが配置されたリードフレーム２の側面にカエリ２ｃを形成することにより、アンカー効果により密着性がさらに向上する。
【００３５】
これらのことから、リードフレーム２の放熱面２ｂを覆う薄肉成形部８ｂを、ゲートを持つ金型でトランスファー成形した場合でも、薄肉成形部８ｂの剥離や欠けが発生しにくく、放熱性と絶縁性に優れた半導体装置１００が得られる。
【００３６】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施の形態２に係る半導体装置１０１は、上記実施の形態１に係る半導体装置１００の変形例であり、全体的な構成は同じであるため、相違点のみを説明する。
【００３７】
半導体装置１０１は、リードフレーム２のダイパッド間１０を跨ぐようにブリッジ実装された電子部品（以下、ブリッジ実装品１１と称す）を備えている。ブリッジ実装品１１の直下に相当する第二のモールド樹脂８には窪み８ｅが設けられ、第一のモールド樹脂７によりリードフレーム２の実装面２ａが封止されると共に、窪み８ｅに第一のモールド樹脂７が充填される。
【００３８】
本実施の形態２に係る半導体装置１０１の製造工程について、図９を用いて説明する。半導体装置１０１は、二回のトランスファー成形工程を含んで製造され、図９は一回目のトランスファー成形工程を示している。本実施の形態２において、一回目のトランスファー成形工程は、半導体素子１等の部品をリードフレーム２の実装面２ａに実装する前に行われ、リードフレーム２の放熱面２ｂに、第二のモールド樹脂８により薄肉成形部８ｂ及びダイパッド間充填部８ｃが成形される。
【００３９】
図９に示すように、一回目のトランスファー成形工程に用いられる第三の成形金型４０は、ダイパッド間１０のブリッジ実装品１１が配置される位置に凸部４３を有している。一回目のトランスファー成形工程において、第二のモールド樹脂８は、第三の成形金型４０で加える熱と圧力により溶融され、下ゲート４２を通ってリードフレーム２が設置された空洞４１に注入される。この一回目のトランスファー成形工程において、第二のモールド樹脂８により、ブリッジ実装品１１の直下に相当する位置に窪み８ｅを有する薄肉成形部８ｂとダイパッド間充填部８ｃが一体的に成形される。
【００４０】
一回目のトランスファー成形工程の後、リードフレーム２の実装面２ａに半導体素子１やブリッジ実装品１１等の部品を実装する。続いて、二回目のトランスファー成形工程において、溶融された第一のモールド樹脂７はリードフレーム２の実装面２ａを流動し、ブリッジ実装品１１の周囲及び直下の窪み８ｅを充填する。
【００４１】
図１０は、本実施の形態２の比較例として、ブリッジ実装品１１の直下の第二のモールド樹脂８に窪み８ｅがない場合の二回目のトランスファー成形工程を示している。図１０に示す成形金型５０の空洞５１に注入された第一のモールド樹脂７は、リードフレーム２の実装面２ａを流動し、ブリッジ実装品１１の周囲を充填する。
【００４２】
しかし、ブリッジ実装品１１の直下には、はんだ厚分の５０μｍ〜１００μｍの非常に狭い隙間しかないため、第一のモールド樹脂７の流動抵抗が大きく、流動しにくい。このため、ブリッジ実装品１１の周囲を第一のモールド樹脂７が流動する際に、ブリッジ実装品１１の直下が空洞のまま、上面から第一のモールド樹脂７による成形圧力がかかり、ブリッジ実装品１１が破損する要因となる。
【００４３】
これに対し、本実施の形態２では、ブリッジ実装品１１の直下の第二のモールド樹脂８に窪み８ｅを設けているため、第一のモールド樹脂７が流動しやすく、ブリッジ実装品１１の周囲を第一のモールド樹脂７が流動する際に、ブリッジ実装品１１の上面と直下へ同時に流動することができる。これにより、ブリッジ実装品１１の直下に第一のモールド樹脂７が充填され、第一のモールド樹脂７の成形圧力によるブリッジ実装品１１の破損を低減することができる。
【００４４】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、ブリッジ実装品１１の直下の第二のモールド樹脂８に窪み８ｅを設け、この窪み８ｅに第一のモールド樹脂７を充填することにより、ブリッジ実装品１１の破損を低減することができ、信頼性の高い半導体装置１０１が得られる。
【００４５】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置のリードフレームの表面状態を示す走査電子顕微鏡写真による図である。なお、本実施の形態３に係る半導体装置の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので、各要素の説明を省略する（図１参照）。また、本実施の形態３に係る半導体装置の製造方法は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
本実施の形態３に係る半導体装置は、上記実施の形態１で用いたリードフレーム２の代わりに、粗化金属めっきリードフレーム１２を用いたものである。粗化金属めっきリードフレーム１２とは、銅または銅合金製のリードフレーム１３の表面を、表面粗さＲａ０．０６〜０．２程度のニッケル、すず、銀、金等の粗化金属めっき１４により被膜したものである。
【００４７】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、粗化金属めっきリードフレーム１２を用いることにより、粗化金属めっき１４のアンカー効果で第一のモールド樹脂７及び第二のモールド樹脂８との密着力が向上する。さらに、粗化金属めっきリードフレーム１２は、通常のリードフレーム２に比べ表面積が大きいことから、放熱性が向上する。
【００４８】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図である。本実施の形態４に係る半導体装置１０２は、上記実施の形態１に係る半導体装置１００の変形例であり、全体的な構成は同じであるため、相違点のみを説明する。また、本実施の形態４に係る半導体装置１０２の製造方法は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
半導体装置１０２のリードフレーム２は、金属めっき（図示省略）により被膜されており、金属めっきの表面形状を鱗状に変形させた鱗状部１５を有している。図１２に示す例では、鱗状部１５は、リードフレーム２の放熱面２ｂの外周部に配置されている。この鱗状部１５のアンカー効果により、第二のモールド樹脂８の薄肉成形部８ｂがリードフレーム２から剥離するのを抑制している。
【００５０】
また、ダイパッド間１０の第一のモールド樹脂７には、凹部１６が設けられている。この凹部１６は、一回目のトラスファー成形工程において第一のモールド樹脂７で実装面２ａを封止した後、ダイパッド間１０の第一のモールド樹脂７にレーザーを照射することにより、第一のモールド樹脂７を部分的に溶融させて形成したものである。なお、凹部１６の数及び形状は、特に限定されるものではない。
【００５１】
また、ダイパッド間１０に配置された第二のモールド樹脂８、すなわちダイパッド間充填部８ｃに凹部を設けてもよい。例えば上記実施の形態２のように、一回目のトランスファー成形工程で第二のモールド樹脂８により薄肉成形部８ｂとダイパッド間充填部８ｃを成形する場合には、ダイパッド間充填部８ｃにレーザーを照射し、凹部を形成することができる。このように、第一のモールド樹脂７と第二のモールド樹脂８の接合部となるダイパッド間１０において、いずれかの樹脂に凹部を設けることにより、凹部のアンカー効果で第一のモールド樹脂７と第二のモールド樹脂８の密着性が向上する。
【００５２】
図１３及び図１４は、鱗状部の形態を示す走査電子顕微鏡写真による図であり、図１４は、図１３中、Ｂ−Ｂで示す断面の上面斜視図である。鱗状部１５は、例えばレーザーによるスポット照射を連続的に行うことにより、リードフレーム２を被膜する金属めっきを溶融させ、鱗状に変形させたものである。鱗状部１５は、鱗片状の突起が連続的に配置されており、その両側が高く盛り上がっている。
【００５３】
鱗状部１５は、レーザー照射により形成されるため、リードフレーム２の任意の箇所、例えば半導体装置を成形金型から排出する際やゲートブレイク時に応力がかかり初期的な剥離が生じやすい箇所やモールド樹脂との密着性が低い箇所に、選択的に配置することができる。また、鱗状部１５の幅や高さは、レーザーの出力や走査スピード等により調整することができる。鱗状部１５の幅は６０μｍ以上が望ましく、配置される箇所の面積に応じて幅を大きくすることにより、密着性がさらに向上する。
【００５４】
また、図１５は、凹部の形態を示す走査電子顕微鏡写真による斜視図である。凹部１６は、レーザー照射により樹脂を溶融させて凹ませたものである。凹部１６の幅や高低差はレーザーの出力や走査スピード等により調整することができる。
【００５５】
鱗状部１５の配置例とその効果について、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６に示す例では、鱗状部１５は、リードフレーム２の下ゲートブレイク跡８ａ付近、すなわち第二の成形金型３０の下ゲート３２（図５参照）に近接する箇所に配置されている。これにより、初期的な剥離が生じやすい下ゲートブレイク跡８ａ付近のリードフレーム２と第二のモールド樹脂８の密着力を向上させることができる。
【００５６】
また、図１７に示す例では、鱗状部１５は、リードフレーム２の放熱面２ｂの外周部に配置されている。これにより、半導体装置１０２を第二の成形金型３０から排出する際の応力による初期的な剥離や、その他の外部からの応力による剥離を抑制することができ、第二のモールド樹脂８内部への水分や汚染物質の侵入を防止する効果がある。なお、鱗状部１５の配置例は、図１６及び図１７に限定されるものではなく、リードフレーム２の実装面２ａの外周部や上ゲートブレイク跡７ａ付近等に設けても良い。
【００５７】
本実施の形態４によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、リードフレーム２の任意の箇所に鱗状部１５を設けることにより、リードフレーム２と第一のモールド樹脂７または第二のモールド樹脂８との密着性が向上する。また、ダイパッド間１０の第一のモールド樹脂７または第二のモールド樹脂８に凹部１６を設けることにより、第一のモールド樹脂７と第二のモールド樹脂８の密着性が向上する。
【００５８】
実施の形態５．
図１８は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置における二回目のトランスファー成形工程後の薄肉成形部を示す拡大断面図である。なお、本実施の形態５に係る半導体装置の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので、各要素の説明を省略する（図１参照）。また、本実施の形態５に係る半導体装置の製造方法は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
二回目のトランスファー成形工程後の薄肉成形部８ｂは、第二の成形金型３０（図５参照）やリードフレーム２と接する面に、溶融樹脂の流動によるスキン層１７が形成される。このスキン層１７は、フィラーが少なくエポキシが多く存在し、他の部分より熱伝導率が低い。そこで、本実施の形態７では、二回目のトランスファー成形工程後に、ヒートシンクに接する薄肉成形部８ｂの表面のスキン層１７を、レーザー処理や機械研磨により削り、除去するものである。
【００６０】
本実施の形態５によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、薄肉成形部８ｂの表面のスキン層１７を除去するようにしたので、さらに放熱性に優れた半導体装置が得られる。
【００６１】
実施の形態６．
図１９は、本発明の実施の形態６に係る半導体装置の薄肉成形部を示す拡大断面図である。なお、本実施の形態６に係る半導体装置の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので、各要素の説明を省略する（図１参照）。また、本実施の形態６に係る半導体装置の製造方法は、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態６では、第二のモールド樹脂８として、熱伝導率がシリカ、アルミナ以上であり、ボロンナイトライド未満のフィラー１８を含有する高放熱樹脂を用いている。また、フィラー１８のフィラーカットポイント（最大フィラー径）を０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍとし、薄肉成形部８ｂの厚さをフィラーカットポイントサイズの１．１倍〜２倍である０．０２２ｍｍ〜０．３ｍｍとしたものである。
【００６３】
本実施の形態６によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、フィラーとして高価なボロンナイトライドを用いずに、薄肉成形部８ｂの放熱性を向上させることが可能となり、安価な半導体装置が得られる。
【００６４】
実施の形態７．
図２０は、本発明の実施の形態７に係る半導体装置を示す断面図、図２１は、本実施の形態７に係る半導体装置の二回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。本実施の形態７に係る半導体装置１０３は、上記実施の形態１に係る半導体装置１００の変形例であり、全体的な構成は同じであるため、相違点のみを説明する。
【００６５】
本実施の形態７では、図２１に示すように、二回目のトランスファー成形工程において、成形金型６０の内部にヒートシンク１９を設置し、第二のモールド樹脂８でリードフレーム２の放熱面２ｂを封止すると共に、薄肉成形部８ｂにヒートシンク１９を接合する。この時、薄肉成形部８ｂに該当する空洞６１へ流動した硬化前の第二のモールド樹脂８が接着剤を兼ねるため、ヒートシンク１９を接着するためのグリース等の放熱部材が不要となる。
【００６６】
本実施の形態７によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、薄肉成形部８ｂがヒートシンク１９と直接接合されるため、放熱性がさらに向上する。また、二回目のトランスファー成形工程後、薄肉成形部８ｂにグリース等の放熱部材を介してヒートシンク１９を接合する工程を省略することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態１〜実施の形態７に係る半導体装置では、リードフレーム２の実装面２ａを実装部とし、その反対側の放熱面２ｂを放熱部としたが、実装部と放熱部はリードフレーム２の同じ面であっても良く、両面に放熱部を有する場合もある。その場合も、実装部を第一のモールド樹脂７により覆い、放熱部を覆う薄肉成形部とダイパッド間充填部を第二のモールド樹脂８により一体的に成形することにより、同様の効果を奏することができる。
【００６８】
上記実施の形態１〜実施の形態７に係る半導体装置の各構成要素、例えば半導体素子１、外部端子４、ワイヤ５、インナーリード６、ブリッジ実装品１１等の形状、個数、及び配置は、特に限定されるものではなく、求められる機能に応じて適宜選択される。また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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