(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも絶縁処理された基板上にある導電路上に素子が実装され、前記導電路と前記素子とが金属細線を介して接続され、外部接続用端子に外部リードが接続された混成集積回路基板を用意し、
金型を構成する上金型と下金型とが当接することで前記外部リードを挟持して前記混成集積回路基板を固定してトランスファーモールドする混成集積回路装置の製造方法であり、
前記トランスファーモールドに於いては、前記金型に形成されたゲートから注入された熱硬化性樹脂を前記混成集積回路基板の側面に最初に当てることを特徴とする混成集積回路装置の製造方法。
【請求項２】
前記トランスファーモールドに於いては、前記混成集積回路基板の側面に対して斜めに注入することを特徴とする請求項１記載の混成集積回路装置の製造方法。
【請求項３】
前記トランスファーモールドに於いては、前記熱硬化性樹脂の前記混成集積回路基板の上下部への第１の流入幅を同等とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の混成集積回路装置の製造方法。
【請求項４】
前記トランスファーモールドに於いては、前記熱硬化性樹脂は第１の流入幅を有する流入部を通過した後、前記混成集積回路基板の上部で第２の流入幅である領域を通過し、
前記第２の流入幅は、前記第１の流入幅よりも広いことを特徴とする請求項３に記載の混成集積回路装置の製造方法。
【請求項５】
前記トランスファーモールドに於いては、前記熱硬化性樹脂は、前記素子または前記金属細線を直接被覆すること、を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の混成集積回路装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属細線の径は、３０μｍ〜８０μｍであることを特徴とする請求項５記載の混成集積回路装置の製造方法。
【請求項７】
前記混成集積回路基板と前記外部リードとの接続手段は半田であり、前記熱硬化性樹脂の硬化温度は前記半田の融点より低いことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の混成集積回路装置の製造方法。
【請求項８】
前記混成集積回路基板は、プリント基板、セラミック基板または金属基板からなることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の混成集積回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混成集積回路装置およびその製造方法に関し、混成集積回路基板をトランスファーモールドにより樹脂封止する混成集積回路装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、混成集積回路装置に採用される封止方法は、主に２種類の方法がある。
【０００３】
第１の方法は、半導体素子等の回路素子が実装された混成集積回路基板の上に蓋をかぶせるような形状の手段、一般にはケース材と呼ばれているものを採用して封止しているものがある。この構造は、中空構造やこの中に別途樹脂が注入されているものがある。
【０００４】
第２の方法は、半導体ＩＣのモールド方法としてインジェクションモールドである。例えば、特開平１１−３３０３１７号公報に示してある。このインジェクションモールドは、一般的に熱可塑性樹脂を採用し、例えば、３００℃に熱した樹脂を高射出圧力で注入し一度に金型内に樹脂を充填することで樹脂を封止するものである。また、トランスファーモールドと比較すると、金型内に樹脂を充填した後の樹脂の重合時間を必要としないため作業時間が短縮できるメリットがある。
【０００５】
以下に、インジェクションモールドを用いた従来の混成集積回路装置およびその製造方法について、図１０から図１３を参照して説明する。
【０００６】
先ず、図１０に示すように、金属基板としては、ここではアルミニウム（以下、Ａｌという）基板１を採用して説明してゆく。
【０００７】
このＡｌ基板１は、表面が陽極酸化され、その上に更に絶縁性の優れた樹脂２が全面に形成されている。但し、耐圧を考慮しなければ、この酸化物は省略しても良い。
【０００８】
そして、この樹脂２の上に、例えば、Ｃｕより成る導電路３ａが形成され、トランジスタやＩＣ等の能動素子５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子６が半田１２を介して実装され、所定の回路が実現されている。ここで一部半田を採用せず、銀ペースト等で電気的に接続されても良い。また、前記半導体素子５がフェイスアップで実装される場合は、ボンディングにより金属細線７を介して接続されている。更には、外部リード８が半田を介して外部電極端子１１と接続されており封止樹脂体１０から外部に露出されている。
【０００９】
ここで、熱可塑性樹脂として採用したものは、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）と呼ばれるものである。
【００１０】
そして、熱可塑性樹脂の注入温度が約３００℃と非常に高く、高温の樹脂により半田１２が溶けて半田不良が発生する問題がある。そのため、予め半田の接合部、金属細線７、能動素子５および受動素子６を覆う様に熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でポッティングし、オーバーコート９を形成している。このことで、熱可塑性樹脂の成型時、注入樹脂圧により、特に細線（約３０〜８０μｍ）が倒れるのを防止したり、断線を防止している。
【００１１】
そして、樹脂封止体１０は、支持部材１０ａと熱可塑性樹脂により形成されている。つまり、支持部材１０ａに載置された基板１をインジェクションモールドにより熱可塑性樹脂で被覆している。そして、支持部材１０ａと熱可塑性樹脂との当接部は、注入された高熱の熱可塑性樹脂により支持部材１０ａの当接部が溶けフルモールド構造を実現している。
【００１２】
次に、インジェクションモールドを用いた従来の混成集積回路装置の製造方法について、図１１から図１３を参照して説明する。
【００１３】
図１１は工程フロー図であり、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程、部分Ｎｉメッキ工程、Ｃｕ箔エッチング工程、ダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程、ポッティング工程、リード接続工程、支持部材取り付け工程、インジェクションモールド工程、リードカット工程の各工程から構成されている。
【００１４】
図１２および図１３に、各工程の断面図を示す。なお、図示しなくても明確な工程は図面を省略している。
【００１５】
先ず、図１２（Ａ）および（Ｂ）では、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程、部分Ｎｉメッキ工程、Ｃｕ箔エッチング工程について示す。
【００１６】
金属基板を準備する工程では、基板の役割として熱放散性、基板強度性、基板シールド性等考慮して準備する。そして、本実施例では、熱放散性に優れた、例えば、厚さ１．５ｍｍ程度のＡｌ基板１を用いる。
【００１７】
次に、アルミ基板１上に更に絶縁性の優れた樹脂２を全面に形成する。そして、絶縁性樹脂２上には、混成集積回路を構成するＣｕの導電箔３を圧着する。Ｃｕ箔３上には、例えば、取り出し電極となるＣｕ箔３と能動素子５とを電気的に接続する金属細線７との接着性を考慮し、Ｎｉメッキ４を全面に施す。
【００１８】
その後、公知のスクリーン印刷等を用いＮｉメッキ４ａおよび導電路３ａを形成する。
【００１９】
次に、図１２（Ｃ）では、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程について示す。
【００２０】
前工程において形成された導電路３ａ上には、半田ペースト１２等の導電性ペーストを介して能動素子５、受動素子６を実装し、所定の回路を実現する。
【００２１】
次に、図１３（Ａ）、（Ｂ）では、ポッティング工程、リード接続工程および支持部材取り付け工程について示す。
【００２２】
図１３（Ａ）に示すように、ポッティング工程では、後のインジェクションモールド工程の前に、予め、半田の接合部、金属細線７、能動素子５および受動素子６を熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でポッティングし、オーバーコート９を形成する。
【００２３】
次に、上記した混成集積回路からの信号を出力及び入力するための外部リード８を準備する。その後、外部リード８を基板１の外周部に形成された外部接続端子１１と半田１２を介して接続する。
【００２４】
次に、図１３（Ｂ）に示すように、外部リード８等を接続した混成集積回路基板１に支持部材１０ａを載置する。基板１を支持部材１０ａ上に載置することで、次工程で説明するインジェクションモールドの際における基板１裏面の樹脂封止体１０の厚みを確保することができる。
【００２５】
次に、図１３（Ｃ）では、インジェクションモールド工程およびリードカット工程について示す。
【００２６】
図示したように、基板１上を熱硬化性樹脂でポッティングし、オーバーコート９を形成した後インジェクションモールドにより樹脂封止体１０を形成する。このとき、支持部材１０ａと熱可塑性樹脂との当接部は、注入された高熱の熱可塑性樹脂により支持部材１０ａの当接部が溶けフルモールド構造の樹脂封止体１０となる。
【００２７】
最後に、外部リード８を使用目的に応じてカットし、外部リード８の長さの調整する。
【００２８】
上記した工程により、図１０に示した混成集積回路装置が完成する。
【００２９】
一方、半導体産業においては、トランスファーモールド法が一般に行われている。従来のトランスファーモールドによる混成集積回路装置では、例えば、Ｃｕから成るリードフレーム上に半導体素子が固着される。そして、半導体素子とリードとは金（以下、Ａｕという）線を介して電気的に接続されている。これは、Ａｌ細線が弾性で劣り折れ曲がり易い点、ボンディング時間が超音波を必要とするため時間を要する点で採用できないためである。そのため、従来において、一枚の金属板から成り、金属板上に回路が形成され、更に、Ａｌ細線によりワイヤーボンディングされた金属板を直接トランスファーモールドする混成集積回路装置は存在しなかった。その他、プリント基板、セラミック基板の場合も同様に、Ａｌ細線によりワイヤーボンディングされ、直接トランスファーモールドする混成集積回路装置は存在しなかった。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
インジェクションモールド型の混成集積回路装置では、モールド時の注入圧力により、金属細線７が折れ曲がったり、断線するのを防ぎ、また、インジェクションモールド時の温度により半田１２が流れるのを防ぐ必要があった。そのため、図１０に示した従来構造においては、ポッティングによるオーバーコート９を採用して上記した問題に対処していた。
【００３１】
しかし、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でポッティングしオーバーコート９を形成した後インジェクションモールドを行っていたため、熱硬化性樹脂分の材料コストおよび作業コストが掛かるという問題があった。
【００３２】
また、従来のトランスファーモールドによる混成集積回路装置では、アイランド上に半導体素子等固着していたため、半導体素子等から発生した熱は固着領域から発散するが、熱発散領域に限りがあり熱放散性が悪いという問題があった。
【００３３】
更に、上記したように、Ａｌ細線は超音波ボンディングで行われネックの部分が弱いこと、更には、弾性率が低く樹脂の注入圧力に耐えられない等のことが原因ですぐに曲がってしまう。そのため、金属細線として樹脂封止体のワイヤーボンディングには樹脂注入圧に強いＡｕ線が用いられるため、Ａｌ細線を採用したトランスファーモールドは現在でも行われていない。そして、本発明では、このＡｌ細線を積極的に採用し、折れ曲がりのないトランスファーモールドを実現する構造および製造方法を提供することが課題である。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明である混成集積回路装置の製造方法では、少なくとも絶縁処理された基板上にある導電路上に素子が実装され、前記導電路と前記素子とが金属細線を介して接続され、外部接続用端子に外部リードが接続された混成集積回路基板を用意し、金型を構成する上金型と下金型とが当接することで前記外部リードを挟持して前記混成集積回路基板を固定してトランスファーモールドする混成集積回路装置の製造方法であり、前記トランスファーモールドに於いては、前記金型に形成されたゲートから注入された熱硬化性樹脂を前記混成集積回路基板の側面に最初に当てることで解決するものである。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施形態に係る混成集積回路装置を図１（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図および図２を参照しながら説明する。
【００４７】
先ず、図１（Ａ）に示したように、混成集積回路基板３１は、基板３１上に固着される半導体素子等から発生する熱が考慮され、放熱性の優れた基板が採用される。本実施例では、アルミニウム（以下、Ａｌという）基板３１を用いた場合について説明する。尚、本実施例では、基板３１としてＡｌ基板を用いたが、特に限定する必要はない。
【００４８】
例えば、基板３１としては、プリント基板、セラミック基板、金属基板等を用いても本実施例を実現することができる。そして、金属基板としては、Ｃｕ基板、Ｆｅ基板、Ｆｅ−Ｎｉ基板等の合金またはＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板等を用いても良い。
【００４９】
基板３１は、表面が陽極酸化され、その上に更に絶縁性の優れた、例えば、エポキシ樹脂からなる絶縁樹脂３２が全面に形成されている。但し、耐圧を考慮しなければ、この金属酸化物は省略しても問題はない。
【００５０】
そして、この樹脂３２上には、Ｃｕ箔３３（図５参照）より成る導電路３３ａが形成され、導電路３３ａを保護するように基板３１上には、例えば、スクリーン印刷によりエポキシ系樹脂がオーバーコートされている。そして、導電路３３ａ上にはパワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６が半田４０を介して実装され、所定の回路が実現されている。ここで一部半田を採用せず、Ａｇペースト等で電気的に接続されても良い。また、半導体素子等の能動素子８がフェイスアップで実装される場合は、金属細線３７を介して接続されている。金属細線３７としては、パワー系の半導体素子の場合は、例えば、約１５０〜５００μｍφのＡｌ線が用いられる。一般にはこれを太線と呼んでいる。また、セミパワー系や小信号系の半導体素子の場合は、例えば、約３０〜８０μｍφのＡｌ線が用いられている。一般にこれを細線と呼んでいる。そして、基板３１の外周部に設けられている外部接続用端子３８には、ＣｕやＦｅ−Ｎｉ等の導電性部材からなる外部リード３９が半田４０を介して接続されている。
【００５１】
本発明の特徴は、混成集積回路基板３１上の能動素子３５、受動素子３６、Ａｌ細線３７等には、樹脂封止体が直接形成されている。
【００５２】
つまり、樹脂封止体４１において、トランスファーモールドに用いられる熱硬化性樹脂は、粘性が低く、かつ、硬化温度が上記した接続手段に用いられたロウ材４０（半田等）の融点、例えば、１８３℃よりも低いことに特徴がある。そのことにより、図１０に示したように、従来の混成集積回路装置における熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）のポッティングによるオーバーコート９を除去することができる。
【００５３】
その結果、特に、小信号系のＩＣ等を導電路３３ａと電気的に接続する、例えば、約４０μｍ程度の径のＡｌ細線がトランスファーモールド時の熱硬化性樹脂で直接充填されても倒れたり、断線したり、折れ曲がったりすることは無くなる。
【００５４】
次に、図１（Ｂ）に示すように、樹脂封止体４１の外部には、外部リード３９が導出されており、外部リード３９は、使用目的に応じて長さが調整されている。そして、樹脂封止体４１には、外部リード３９が導出している側辺と対向する側に２箇所に押さえピンの痕としてホール４２が形成されている。ホール４２は、上記したトランスファーモールド時に押さえピン４７（図７参照）が基板３１を固定しているため発生するものであり、樹脂封止体４１形成後も存在する。
【００５５】
また、図２（Ａ）に示したように、基板３１の外周部４３、つまり、基板３１上の回路等が形成されていない部分にホール４２は形成されている。そして、ホール４２は基板３１の外周部４３で、かつ、絶縁樹脂３２上に形成されているので、品質性、耐湿性の面でも問題のない構造となっている。しかも、外周部４３は基板３１を個々にプレスする際、回路領域との距離の確保をする為に設けられているものである。結局、この外周部４３はデッドスペースであり、ここをピンの当接領域として有効活用しているので、その分実装領域を有効活用できるメリットがある。
【００５６】
次に、図２（Ａ）、（Ｂ）に示したように、基板３１上には導電路３３ａが入り組んで形成されており、その導電路３３ａ上にはパワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６が半田４０を介して実装されており、また、外部接続用端子３８を介して外部リードが接続されており所定の回路が実現されている。
【００５７】
図示したように、基板３１上には小さいスペースに複雑な回路が形成されている。そして、本発明の混成集積回路装置の特徴としては、基板３１全面に絶縁樹脂３２を形成した後樹脂３２上に複雑な回路を形成し、その後、基板３１に外部リード３９を接着しトランスファーモールドにより直接樹脂封止体４１を一体に形成していることである。
【００５８】
従来において、トランスファーモールドにより形成する場合は、例えば、表から裏まで完全に打ち抜かれたリードフレームを使用する。エッチングによるリードフレームも同様である。そして、完全に表から裏まで加工されたリードフレームでは単純構造のＴＲリードフレーム、ＩＣのリードフレームは可能であるが、混成集積回路の導電路の如き複雑な回路を形成できなかった。また、トランスファーモールドによるリードフレームでは、図２（Ａ）のような配線を形成する場合、リードの反りを防止するためにいろいろな場所に吊りリードによる固定が必要となる。このように、一般のリードフレームを使った混成集積回路では、せいぜい能動部品が数個実装されるのみであり、図２（Ａ）のような導電路を持つ混成集積回路を形成するには限界があることとなる。
【００５９】
つまり、本実発明の混成集積回路装置の構造（金属基板で導電路を支持する構造）をとることで、複雑な回路を有した基板３１をトランスファーモールドにより形成することができる。更に、本発明では、基板３１として熱伝導率の良い基板を使用しているので基板３１全体をヒートシンクと活用でき、実装される素子の熱上昇を防止できる。しかも、基板３１を介して発生する熱を外部に放熱することができる。よって、トランスファーモールドされた従来のリードフレームによる半導体装置に比べ、基板３１が直接モールドされているため、放熱性が優れ、回路特性の改善、小型化を実現することができる。
【００６０】
次に、図３に示したように、本発明の混成集積回路装置では、基板３１の反りを防止するために、基板３１を被覆した樹脂封止体４１に特徴を持たせている。
【００６１】
本発明では、樹脂封止体４１の外部リード３９導出側辺と対向する側辺に基板３１の長辺とほぼ同じ長さである肉薄部４１ａを形成していることである。また、この肉薄部４１ａ側に樹脂の注入口が設けられている。樹脂封止体４１は、図１（Ａ）にも示したように、肉薄部４１ａに対応する基板３１下面、上面、継側面は薄く形成されており、また、基板３１上部ではこの肉薄部４１ａが若干設けられ素子の実装領域は実質厚く形成されている。一般に、熱硬化性樹脂が硬化する時に収縮することによる基板３１の反り上がりが問題となるが、本発明では樹脂封止体４１の上部にも肉薄部４１ａを有して解決している。
【００６２】
具体的にいうと、第１に、基板３１の反り上がりに対して基板３１下部およびその周辺部では薄く形成された部分が早期に充填され早く硬化し基板と一体になることで対抗することができる。第２に、基板３１上部に、基板３１の反り上がり方向に対して垂直方向に肉薄部４１ａを有し、肉薄部４１ａが早期に硬化することで対抗することができる。第３に、図３に示したように、基板３１上の樹脂封止体４１の表面には、基板３１の実装面に対して様々な角度を有する面を有している。そのため、それらの面の組み合わせることにより基板３１の反り上がらせる応力に対して、その応力を低減させる辺が形成され、基板３１の反り上がらせる応力に対抗することができる。
【００６３】
つまり、上記した３つの構造的特徴により、基板３１上部の熱硬化性樹脂が硬化する際、その熱硬化性樹脂の収縮に対して突っ張り効果等を有する。この構造により、本発明の混成集積回路装置の基板３１は反り上がることが無くなり、実装性を向上させることができる。
【００６４】
また、この肉薄部４１ａは、後述するトランスファーモールド工程でも利用されるが、詳細はそのときに記載する。
【００６５】
更に、本発明では、樹脂封止体４１には基板３１を長手方向に挟むように、例えば、Ｕ字型の肉厚部４１ｂを形成していることである。このＵ字型の肉厚部４１ｂの上面は、基板３１上の樹脂封止体４１の上面と同じ高さになっている。つまり、両者は同等な厚みを有している。しかし、Ｕ字型の肉厚部４１ｂは幅が狭いため、上記した肉薄部４１ａと同様に硬化時間が短いという特徴がある。そのため、肉薄部４１ａと同様に、基板３１上部の肉厚部が硬化する際の基板３１の反り上がりを防止することができる。
【００６６】
また、樹脂封止体４１はトランスファーモールド後に金型から取り出し再度アニールを加える際、反り上がり抑制のため樹脂封止体４１の表面と裏面を金属プレートに挟み込み同時に加圧する。このときにＵ字型の肉厚部４１ｂが表面と面一になっていることで、確実に当接できるため基板３１の反り上がりを防止する構造を実現することができる。
【００６７】
上記したように、本発明の特徴は、トランスファーモールドにより一体の樹脂封止体４１により被覆されていることにある。そのことにより、従来の混成集積回路装置の樹脂封止体１０では、支持部材１０ａと注入された熱可塑性樹脂との当接部が形成されるが、本発明では、この当接部が形成されず耐湿性の向上、また、支持部材１０ａを不要とするため、材料コストや作業コストも大幅に低減した混成集積回路装置を実現することができる。
【００６８】
更に、本発明の混成集積回路装置としては、トランスファーモールドで用いる樹脂は粘性が低く、かつ、硬化温度が上記した接続手段に用いられた半田の融点、例えば、１８３℃よりも低いことに特徴がある。そのことにより、本発明の混成集積回路装置では、従来の混成集積回路装置における能動素子５、受動素子６、金属細線７、半田接合部１２等を被覆するオーバーコート９を除去し、基板３１上には直接樹脂封止体４１を形成できる。その結果、材料コストおよび作業コストを大幅に低減した混成集積回路装置を実現することができる。
【００６９】
更に、本発明の混成集積回路装置としては、導電性金属である基板３１上に約４０μｍ程度の絶縁樹脂３２を全面に形成させ、絶縁樹脂３２上にはＣｕ箔３３により導電路３３ａが形成されている。また、基板３１はグランドになっていることで、本発明の混成集積回路装置は磁気シールド構造を形成することができる。そのことにより、本発明の混成集積回路装置はシャーシ等に設置されて使用されるが、混成集積回路装置の外部で発生する電波は基板３１上の回路に侵入する前に基板３１で防止される。その結果、混成集積回路装置の外部で発生する外来ノイズは回路に侵入することはなく、回路での誤作動を大幅に低減する混成集積回路装置を実現することができる。
【００７０】
次に、本発明の混成集積回路装置の製造方法を図４から図９を参照して説明する。
【００７１】
図４は工程フロー図であり、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程、部分Ｎｉメッキ工程、Ｃｕ箔エッチング工程、ダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程、リード接続工程、トランスファーモールド工程、リードカット工程の各工程から構成されている。このフローから明確なように、従来は、インジェクションモールドにより樹脂封止体を形成していたが、トランスファーモールドによる樹脂封止体を形成する工程を実現している。
【００７２】
図５から図９に、各工程の断面図を示す。なお、図示しなくても明確な工程は図面を省略している。
【００７３】
先ず、図５（Ａ）では、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程について示す。
【００７４】
金属基板を準備する工程では、基板の役割として熱放散性、基板強度性、基板シールド性等考慮して準備する。例えば、パワートランジスタ、大規模化されるＬＳＩ、デジタル信号処理回路等を１つの小型ハイブリットＩＣに集積すると、熱放散性が重要視される。本実施例では、この点を考慮して熱放散性に優れた、例えば、厚さ１．５ｍｍ程度のＡｌ基板３１を用いる。また、本実施例では、基板３１としてＡｌ基板を用いたが、特に限定する必要はない。
【００７５】
例えば、基板３１としては、プリント基板、セラミック基板、金属基板等を用いても本実施例を実現することができる。そして、金属基板としては、Ｃｕ基板、Ｆｅ基板、Ｆｅ−Ｎｉ基板等の合金またはＡｌＮ基板等が考えられる。
【００７６】
次に、基板３１は、表面が陽極酸化され、その上に更に絶縁性の優れた、例えば、エポキシ樹脂からなる樹脂３２を全面に形成する。但し、耐圧を考慮しなければ、この金属酸化物は省略しても問題はない。そして、絶縁樹脂３２上には、混成集積回路を構成するＣｕの導電箔３３を圧着する。
【００７７】
次に、図５（Ｂ）では、引き続き部分Ｎｉメッキ形成工程、Ｃｕ箔エッチング工程について示す。
【００７８】
図５（Ａ）に示したように、Ｃｕ箔３３上には、例えば、取り出し電極となるＣｕ箔３３と能動素子３５とを電気的に接続する金属細線３７との接着性を考慮し、Ｎｉメッキ３４を全面に施す。そして、Ｎｉメッキ３４上には、公知のスクリーン印刷等によりＮｉメッキ３４を必要とする部分にのみレジストを残存させ、耐エッチングマスクを形成する。そして、エッチングによりＣｕ箔３３上には、例えば、取り出し電極となる箇所にＮｉメッキ３４ａを選択的に形成する。その後、レジストを除去し、再度、公知のスクリーン印刷等によりＣｕ箔３３による導電路３３ａとして必要とする部分にのみレジストを残存させ、耐エッチングマスクを形成する。そして、エッチングにより、絶縁樹脂３２上にはＣｕ箔３３による導電路３３ａを形成する。その後、導電路上には、例えば、スクリーン印刷によりエポキシ樹脂から成る樹脂コーティングをする。これは保護膜であり、電気的接続箇所は除去される。
【００７９】
次に、図５（Ｃ）では、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程につて示す。
【００８０】
前工程において形成された導電路３３ａ上には、半田ペースト４０等の導電性ペーストを介してパワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６を実装し、所定の回路を実現する。ここで一部半田を採用せず、Ａｇペースト等で電気的に接続しても良い。また、パワートランジスタ、セミパワートランジスタ等の能動素子３５を実装する際は、能動素子３５と導電路３３ａとの間には熱放散性を考慮してヒートシンクを設置する。
【００８１】
次に、半導体素子等の能動素子３５フェイスアップで実装する場合は、ボンディングにより金属細線３７を介して電気的に接続する。そして、上記したように、能動素子３５と導電路３３ａとを電気的に接続するＡｌ細線３７は、Ｃｕ箔３３からなる導電路３３ａとの接着性を考慮して、導電路３３ａ上のＮｉメッキ３４ａを介してワイヤボンディングされる。
【００８２】
ここで、金属細線３７としては、特に、Ａｌ細線３７が使用されるが、Ａｌ細線３７は空気中で真球状にボールアップすることが困難でステッチボンディング法が使用される。しかし、ステッチボンディング法では、ステッチ部が樹脂の応力により破壊されやすく、また、Ａｕ細線と比較すると弾性係数が小さく樹脂圧により押し倒されやすいという特徴がある。そこで、Ａｌ細線３７を使用する際は、特に、トランスファーモールド時に注意を要する。
【００８３】
次に、図６（Ａ）、（Ｂ）では、リード接続工程について示す。
【００８４】
図６（Ａ）に示すように、上記した混成集積回路からの信号を出力および入力するための外部リード３９を準備する。外部リード３９としては、出力および入力端子として用いるために導電性であるＣｕ、Ｆｅ−Ｎｉ等の材質からなり、更に、電流容量等考慮して外部リード３９の幅や厚さを決定する。そして、本発明の実施例では、次工程で詳細に説明するが、外部リード３９の強度、バネ性が必要とされるので、例えば、０．４〜０．５ｍｍ程度の厚さの外部リード３９を準備する。その後、外部リード３９を基板３１の外周部に形成された外部接続用端子３８と半田４０を介して接続する。このとき、接続手段としては半田に限定する必要はなく、スポット溶接等によっても接続することができる。
【００８５】
ここで、図６（Ｂ）に示すように、本発明の特徴としては外部リード３９を基板３１の実装面に対してやや角度、例えば、約１０度をもって接続することにある。また、外部リード３９と外部接続用の電極３８とを接続する半田４０の融点より、次工程であるトランスファーモールド工程で用いる熱硬化性樹脂の硬化温度が低いことにある。
【００８６】
次に、図７および図８では、トランスファーモールド工程について示す。
【００８７】
図７（Ａ）に示すように、先ず、下金型４４について説明するが、下金型４４には外部リード３９の位置を固定するガイドピン４６が形成してあり、その結果、基板３１の位置が固定される様になる。
【００８８】
そして、図７（Ｂ）に示したように、前工程において形成した外部リード３９を接続した基板３１を下金型４４に設置し、上金型４５が下金型４４と当接することで外部リード３９のみを挟持して基板３１を固定する。このとき、上記したように、外部リード３９を基板３１に対して平行よりもやや角度をもって接続してあるので、基板３１の先端部は上金型４５の方へ上がる。しかし、基板３１の先端部は上金型４５に設けられた押さえピン４７で固定されるため、基板３１は下金型４４に対して裏面に空間をもって水平の位置を保つことができる。このとき、図２に示したように、押さえピン４７は点でハッチングした基板３１の外周部４３上を固定する。上記したように、外周部４３は基板３１上には絶縁樹脂３２または場合によってはオーバーコートによるレジストが覆われているので、樹脂封止体４１から基板３１表面が直接露出することを防ぐことができる。
【００８９】
次に、図８（Ａ）に示すように、金型４４、４５に形成されたゲート４８から樹脂を注入し基板３１にトランスファーモールドにより樹脂封止体４１を形成する。本発明の特徴としては、例えば、樹脂注入温度および金型温度を１６０〜１８０℃に保ち、能動素子３５、受動素子３６およびＡｌ細線３７上には従来におけるオーバーコート９（図１０参照）を行わずに、直接熱硬化性樹脂をモールドする事にある。このとき、ゲート４８の位置を基板３１の長側辺を有する端面、ここでは、外部リード３９設置側面と対抗する側の中央部に形成する。このことにより、矢印４９で示したように注入する熱硬化性樹脂が、ゲート４８からキャビティー５４（図８（Ｂ）参照）内に入る際に四方八方に分散する。その結果、熱硬化性樹脂の注入速度も低減され、Ａｌ細線３７を倒したり、断線させたり等の影響を抑止することができる。
【００９０】
例えば、ゲート４８を基板３１の端部に対応する位置５２に形成した場合、ゲート４８からキャビティー５４内に注入する熱硬化性樹脂は、基板３１の上部、下部へと分散する。しかし、上記の場合と異なり、分散領域が狭いため、その結果、熱硬化性樹脂の注入速度の低減が十分でないので、Ａｌ細線３７を倒したり、断線させたり等の現象がゲート位置４８の場合より発生しやすくなる。
【００９１】
次に、図８（Ｂ）に示したように、本発明の混成集積回路装置の製造方法では、ゲート４８からキャビティー５４内に注入する熱硬化性樹脂を、最初に基板３１の側面にあたるように注入する。そして、矢印４９に示すように注入される熱硬化性樹脂は、基板３１により矢印４９ａに示すように基板３１の上部方向および下部方向に分岐して流れる。このとき、基板３１の上部への流入幅５６と基板３１の下部への流入幅５５とがほぼ同等の幅で形成されているので、基板３１下部への熱硬化性樹脂の流入も円滑に行うことができる。更に、熱硬化性樹脂の注入速度および注入圧力も１度基板３１側面にあてることで低減され、上記したように、Ａｌ細線３７の折れ曲がり、断線等の影響を抑止することができる。
【００９２】
そして、矢印４９ａに示すように基板３１上に流入した熱硬化性樹脂の注入速度および注入圧力を低減するように、上金型４５は基板３１上部でキャビティー５４領域が拡大されている。その結果、基板３１上部での熱硬化性樹脂の流入幅５７は、ゲート４８付近の流入幅５６より広くなり、熱硬化性樹脂は矢印４９ｂのように更に分散するため、基板３１上部での熱硬化性樹脂の注入速度および注入圧力を低減することができる。
【００９３】
更に、図８（Ｂ）に示したように、本発明の混成集積回路装置の製造方法では、ゲート４８からキャビティー５４内に注入する部分において、ランナー上部に傾斜５８を形成し、ランナー５３幅とゲート４８幅ではゲート４８幅の方が狭くなっている。そのことにより、注入された熱硬化性樹脂は基板３１の実装面に対して傾斜をもって注入されるので、熱硬化性樹脂は基板３１上部への流入をやわらげ、下部へとより流入するようになる。その結果、基板３１下部およびその周辺の肉薄部を早い時期に形成することができ、Ａｌ細線３７への影響も抑制することができる。これは、硬化時に肉薄部の方が早く硬化し、これが支持材となり基板３１の反りを防止する。
【００９４】
更に、パワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６および外部リード３９を接続する半田４０の融点より、熱硬化性樹脂の硬化温度が低いため、従来の混成集積回路装置によるオーバーコート９を省略することができる。
【００９５】
図９では、リードカット工程について示す。
【００９６】
図９に示すように、前工程であるトランスファーモールド工程で金型４４、４５から外部リードの厚み分だけ流出した樹脂は外部リード３９に形成されたタイバー３９ｃで堰き止められ、そのまま硬化する。つまり、外部リード３９のタイバー３９ｃより樹脂封止体４１側のリード間は流出樹脂５０で充填されるが、外部リード３９のタイバーより先端にあるリード間には樹脂が流出されない構造になっている。
【００９７】
そして、タイバー３９ｃを打ち抜くと同時に流出樹脂５０も除去し、また使用目的に応じて外部リード３９の長さを調整、例えば、点線５１の位置で外部リード３９をカットすることで、個々のリードに独立させ、入出力端子として機能可能となる。
【００９８】
上記した工程により、図１に示した混成集積回路装置が完成する。
【００９９】
上記したように、本発明の混成集積回路装置の製造方法は、ゲート位置の配置、基板側面を利用した樹脂注入方法、ランナーおよび金型の形状による熱硬化性樹脂の流動方向を調整することに特徴を持つ。そのことにより、従来のトランスファーモールドでは行うことができなかったＡｌ細線に直接熱硬化性樹脂を被覆することを可能とする。そして、本発明の混成集積回路装置では、例えば、基板サイズが１００ｍｍ×７０ｍｍのような大きな基板に対してもトランスファーモールドを可能とする。
【０１００】
本発明の混成集積回路装置およびその製造方法は、フルモールド型の混成集積回路装置について説明してきたが上記の実施の形態には限定されない。例えば、混成集積回路基板の裏面が全面露出した形態の混成集積回路装置も形成することができる。この場合は、上記した効果の他に、更に、熱放散性の向上効果を得ることができる。
【０１０１】
更に、本実施例では、外部リードが基板の１側面から導出される片側リード場合について説明したがこの構造に限定されることはなく、両側リードや４方向リードにおいても上記の効果の他に、更に、基板を安定させた状態でトランスファーモールド工程を実現できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明の混成集積回路装置によれば、少なくとも混成集積回路基板の表面に設けられた導電路と、前記導電路に実装された半導体素子または受動素子と、前記半導体素子または受動素子と前記導電路とを電気的に接続するアルミニウム細線と、前記導電路と接続され、出力または入力となり外部に延在されるリードと、前記基板の少なくとも表面をトランスファーモールドにより直接被覆する熱硬化性樹脂から成る樹脂封止体とを有することを特徴とする。そして、従来の混成集積回路装置ではできなかった前記金属基板および前記アルミニウム細線に直接前記樹脂封止体を直接被覆する構造を実現することができる。そのことにより、本発明の混成集積回路装置では、リードフレームにおける混成集積回路装置と比較して、前記基板全体で熱を発散することができるので、大幅に熱放散性を向上することができる。
【０１０３】
更に、本発明の混成集積回路装置によれば、前記基板全体を一体の樹脂封止体で被覆する構造を有することで、従来の混成集積回路装置と比較して耐湿性の向上、また、材料コストや作業コストも大幅に低減した混成集積回路装置を実現することができる。
【０１０４】
更に、本発明の混成集積回路装置によれば、前記トランスファーモールドで用いる前記熱硬化性樹脂は粘性が低く、かつ、硬化温度が上記した接続手段に用いられた半田の融点、例えば、１８３℃よりも低いことに特徴がある。そのことにより、本発明の混成集積回路装置では、従来の混成集積回路装置における前記能動素子、前記受動素子、前記Ａｌ細線および半田接合部等を被覆する前記ポッティング樹脂を除去することができる。その結果、前記混成集積回路基板上には直接、前記熱硬化性樹脂が被覆し、従来の前記ポッティング樹脂による材料コストおよび作業コストを大幅に低減した混成集積回路装置を実現することができる。
【０１０５】
更に、本発明の混成集積回路装置によれば、前記樹脂封止体に肉薄部および、例えば、Ｕ字型の肉厚部を有することに特徴がある。そのことにより、その他の基板３１上部の前記樹脂封止体の硬化時における前記基板の反り上がりを防止することができる。更に、前記樹脂封止体をトランスファーモールド後にアニールする際に、前記樹脂封止体の表面と裏面とを確実に加圧プレートでプレスすることができる構造を実現している。その結果、本発明の混成集積回路装置の前記基板は反り上がることが無くなるので、例えば、放熱器（シャーシ）への取り付け密着度の向上など、製品品質の優れた構造を実現することができる。
【０１０６】
更に、本発明の混成集積回路装置によれば、導電性金属である前記基板上に約４０μｍ程度の前記絶縁樹脂を全面に形成させ、前記樹脂上には前記導電路が形成されている。また、前記基板はグランドになっていることで、本発明の混成集積回路装置は磁気シールド構造を形成することができる。そのことにより、本発明の混成集積回路装置はシャーシ等に設置されて使用されるが、混成集積回路装置の外部で発生する外来ノイズ電波は前記基板上の回路に侵入する前に前記基板で遮断される。そのことにより、混成集積回路装置の外部で発生する外来ノイズは回路に侵入しづらく、回路での誤作動を大幅に低減する混成集積回路装置を実現することができる。
【０１０７】
また、本発明の混成集積回路装置の製造方法によれば、少なくとも絶縁処理された表面にある導電路には、半導体素子または受動素子が設けられ、前記導電路とアルミニウム細線が電気的に接続された金属基板を用意し、前記基板にリードを固着した前記基板の少なくとも表面をトランスファーモールドする工程とを有することを特徴とする。そして、前記トランスファーモールド工程では、前記ゲートを前記基板の長側辺を含む面の中央部に形成し、前記ゲートから注入される前記熱硬化性樹脂は前記基板の側面にあたってから金型内を充填する。そのことにより、前記熱硬化性樹脂の注入速度および注入圧力は低減され、前記Ａｌ細線を倒したり、折り曲げたりする等の影響を抑止することができる。
【０１０８】
更に、本発明の混成集積回路装置の製造方法によれば、前記トランスファーモールド工程では、前記ゲート近傍のランナーに傾斜を設け、前記熱硬化性樹脂が前記基板下部により流入するようにする。また、前記基板上部に流入する前記熱硬化性樹脂は前記基板上部で、更に、前記熱硬化性樹脂の注入速度および注入圧力は低減されるようにする。そのことにより、前基板下部の前記樹脂封止体の厚みを肉薄であるが均一に確保することができ、熱放散性の優れた混成集積回路装置の製造方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混成集積回路装置の（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図を説明する図である。
【図２】本発明の混成集積回路装置の（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図を説明する図である。
【図３】本発明の混成集積回路装置の製造方法のフロー図である。
【図４】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】従来の混成集積回路装置の断面図を説明する図である。
【図１１】従来の混成集積回路装置の製造方法のフロー図である。
【図１２】従来の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】従来の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【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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