(57)【要約】【課題】回路組立体の周域を樹脂封止する成形工程で、ボイド，充填不良などの成形欠陥を伴わず、また回路組立体のボンディングワイヤに不要な力を加えることなしに、樹脂パッケージの表面に放熱用の凹凸部を同時成形できるようにして歩留りの向上を図る。【解決手段】リードフレーム１ａに半導体チップ２をマウントしてボンディングワイヤ３を配線した回路組立体１に対し、トランスファー成形法により回路組立体の周域をモールド樹脂２で封止し、かつその表面に複数条の放熱用凹凸部３を同時成形するようにした樹脂封止型半導体装置の製造方法において、金型４のゲート４ｅを通じてキャビティ４ｃに注入する溶融樹脂を、前記の凹凸部に対応して金型キャビティに形成した凹凸面４ｄの延在方向に注入してモールド形成を行うものとし、また前記の凹凸面４ｄは金型にインサートした回路組立体のボンディングワイヤのループと平行に形成する。【選択図】      図１
2005116556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームに半導体チップをマウントしてワイヤ配線を施した回路組立体に対し、トランスファー成形，射出成形法などにより回路組立体の周域をモールド樹脂で封止するとともに、その成形工程でモールド樹脂の表面に並列して並ぶ複数条の放熱用凹凸部を同時成形するようにした樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
ゲートを通じて成形金型に注入する溶融樹脂を、前記の凹凸部に対応して成形金型のキャビティに形成した凹凸面の延在方向に向け加圧注入してモールド形成を行うことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、成形金型のゲートを複数箇所に分散して溶融樹脂をキャビティに注入するようにしたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の製造方法において、成形金型のキャビティに形成した凹凸面を、該成形金型にインサートする回路組立体のワイヤループと平行な向きに形成してモールド成形を行うことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項４】
リードフレームに半導体チップをマウントしてワイヤ配線した回路組立体の周域をモールド樹脂で封止し、かつそのモールド樹脂の表面に並列して並ぶ複数条の放熱用凹凸部を成形した樹脂封止型半導体装置をプリント基板などに実装して使用する際に、前記の放熱用凹凸部がここに流れる冷却空気流と平行になる姿勢に定めて配置することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータや電源装置に搭載する半導体パワーモジュールなどを対象とした樹脂封止型半導体装置の製造方法，および設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
頭記の樹脂封止型半導体装置として、リードフレームに半導体チップをマウントし、リードフレームと半導体チップとの間にワイヤ配線を施して組み立てた回路組立体を、トランスファー成形などのインサート成形により回路組立体の周域をモールド樹脂で封止するとともに、その成形工程でモールド樹脂の表面に複数条の凹凸部を同時成形して樹脂パッケージの放熱性を高めるようにした構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２９８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記のように回路組立体の樹脂封止工程で樹脂パッケージの表面に多数条の凹凸部を同時に成形する成形金型のキャビティには、前記凹凸部に対応した凹凸部を形成していることからキャビティが複雑な形状となる。
このために、表面が平坦な樹脂成形品と比べてボイド，充填不良などの欠陥が発生し易く、例えば前記特許文献１の図２，図３で開示されているように、成形金型のキャビティに溶融樹脂を注入するゲートがキャビティ内に形成した凹凸部の配列と直交して開口していると、ゲートを通じてキャビティ内に注入した溶融樹脂の流れに対して前記凹凸部が流れの死角となって樹脂がキャビティ内の隅々まで満遍なく行き渡らず、その結果としてモールド樹脂にボイド，充填不良などの欠陥が生じて製品の歩留りが低下するといった問題がある。また、前記の回路組立体に配線したボンディングワイヤ（Alワイヤ）は細線で強度が弱く、樹脂パッケージの成形工程でキャビティ内を流れる樹脂から横向きの力を受けるとワイヤが変形してボンディング点が剥がれたり、ワイヤがネック切れたりするなどのトラブルを引き起こすおそれがある。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その第１の目的はボイド，充填不良などの成形欠陥を伴わず、また回路組立体のボンディングワイヤに剥がれ，ネック切れなどのトラブルを引き起こすことなしに、表面に放熱用凹凸部を形成した樹脂パッケージで封止できるようにして製品の歩留り向上を図った樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供することにある。また、本発明の第２の目的は前記の樹脂封止型半導体装置をインバータ，電源装置のプリント基板などに組付けて使用する際に、前記凹凸部が放熱フィンとして有効に機能するような半導体装置の設置方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記第１の目的を達成するために、本発明によれば、リードフレームに半導体チップをマウントしてワイヤ配線を施した回路組立体に対し、トランスファー成形，射出成形法などにより回路組立体の周域をモールド樹脂で封止するとともに、その成形工程でモールド樹脂の表面に並列する複数条の放熱用凹凸部を同時成形するようにした樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
ゲートを通じて成形金型に注入する溶融樹脂を、前記の凹凸部に対応して成形金型のキャビティに形成した凹凸面の延在方向に注入してモールド形成を行うものとし（請求項１）、好ましくは前記ゲートを複数箇所に分散して溶融樹脂をキャビティ内の全域にムラなく注入できるようにする（請求項２）。
また、樹脂パッケージの成形時に回路組立体のボンディングワイヤがキャビティ内を流れる樹脂から不要な力を受けるのを回避するために、トランスファー成形金型のキャビティに形成した凹凸面を、該成形金型にインサートする回路組立体のワイヤループと平行な向きに形成した上でモールド成形を行うようにする（請求項３）。
【０００６】
一方、第２の目的を達成するために、本発明によれば、前記回路組立体を表面に放熱用凹凸部を形成したモールド樹脂で封止した樹脂封止型半導体装置を、インバータ，電源装置などのプリント基板に実装した使用する際に、樹脂パッケージの表面に形成した前記放熱用凹凸部がここを流れる冷却空気流と平行な姿勢に設定して配置するものとする（請求項４）。
【発明の効果】
【０００７】
前記のように樹脂パッケージの成形工程で金型にゲートを通じて注入する溶融樹脂をキャビティに形成した凹凸面の延在方向に合わせて注入することにより、溶融樹脂はキャビティ内を凹凸面に沿ってスムーズに流動する。また、ゲートを複数箇所に分散して溶融樹脂を注入することにより、注型樹脂をキャビティ内の隅々までムラなく充填でき、さらに金型キャビティに形成した凹凸面の向きと回路組立体にボンディングしたワイヤのループの向きを合わせておくことで、ワイヤが樹脂の流れから不要な力を受けることがなく、ワイヤのボンディング点の剥がれ，ネック切れなどのトラブル発生を回避できる。
一方、この樹脂封止型半導体装置をインバータ，電源装置のプリント基板などに実装して使用する場合に、樹脂パッケージの表面に形成した前記の凹凸部が自然対流あるいは強制通風による冷却空気の流れと平行する向きに設置することにより、冷却空気と凹凸部との間の熱交換を効率よく行うことができて樹脂パッケージの放熱性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための形態を以下述べる実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１および図２は本発明の請求項１〜３に対応する実施例を示すものである。
各図において、１は半導体装置の回路組立体で、リードフレーム（Cu）１ａに半導体チップ１ｂをマウントした上でその相互間をボンディングワイヤ（Al）１ｃで配線して組み立てる。２は前記の回路組立体１の周域を樹脂封止したモールド樹脂（樹脂パッケージ）で、その上面側の表面には左右に並んで平行に延在する多数状のリブ状突起３ａと該突起３ａの間の溝部３ｂからなる放熱用の凹凸部３が形成されている。また、４は上型４ａと下型４ｂを組み合わせたトランスファー成形金型であり、そのキャビティ４ｃには前記凹凸部３の形状に対応する凹凸面４ｄが形成されており、このキャビティ４ｃに向けて上型４ａと下型４ｂとの重なり面にゲート４ｅが開口している。ここで、前記ゲート４ｅは図１(a) で表すように複数箇所（金型の左右２箇所，もしくは左右と中央の３箇所）に分散配置した上で、図１(c) で示すようにキャビティ４ｃの内面に形成した凹凸面４ｄの延在方向（長手方向）に向けて開口している。また、前記の凹凸面４ｄは図示のように金型４にインサートした回路組立体１（図１(c) 参照）に配線したボンディングワイヤ１ｃのループと平行な向きに形成しておくものとする。
【００１０】
次に、上記のトランスファー成形金型４を用いて回路組立体１の周域を樹脂封止する成形動作を説明する。この成形工程では、金型４を１７５℃に予熱した状態で金型を開き、図１(b),(c) のように回路組立体１をインサートして所定位置にセットする。続いて金型４を閉じて５０ton の締め付け圧を加え、あらかじめ樹脂ペレットをポットに入れて加熱溶融しておいた注型樹脂を２．５ton の圧力で金型４のゲート４ｅを通じて矢印Ａ方向からキャビティ４ｃに加圧注入する。これにより、溶融樹脂はキャビティ内を矢印Ｂで示す方向に流動し、凹凸面４ｄを含めてキャビティ内の隅々まで充填する。この充填過程では、溶融樹脂の流れる方向（矢印Ｂ）とボンディングワイヤ１ｃのループ方向とは平行であり、ワイヤ１ｃに樹脂から横向きの不要な力を受けることがなく、ボンディング点の剥がれ，ネック切れなどのトラブルの生じるおそれはない。
【００１１】
そして、金型内で注型樹脂を硬化させた後に金型４から取り出すと、図２(a),(b) で示すように回路組立体１の周域がモールド樹脂２で封止され、かつモールド樹脂２の表面には凹凸部３が形成される。また、モールド成形した製品についてその成形状態を検査したところでは、モールド樹脂２にはボイド，充填不良などの欠陥も見られないことが確認されている。
なお、前記の凹凸部３はその断面形状が図示例の形状に限定されるものではなく、Ｖ形あるいは円弧形の形状にしてもよい。また、この凹凸部３について、その突起３ａ，溝部３ｂの高さを０．５mm，配列ピッチを１mmとして試算すると、凹凸部なしの樹脂パッケージと比べて表面の放熱面積が約１．５倍に増大する。
【実施例２】
【００１２】
次に、本発明の請求項４に対応する実施例を図３で説明する。すなわち、先記の製造方法で製作した樹脂封止型半導体装置（半導体パワーモジュール）の製品をインバータ，あるいは電源装置などのプリント基板に実装して使用する際に、前記モジュール樹脂２の表面に形成した凹凸部３を放熱フィンとして有効に機能させるには、この凹凸部３が自然対流あるいは強制通風による冷却空気の流れと平行に向くような姿勢にして設置するものとする。これにより、次記のように冷却空気と凹凸部との間の熱交換が効率よく行われて樹脂パッケージの放熱性が向上する。
図３は半導体パワーモジュールの底面側にヒートシンクとして金属製の放熱フィン６を取り付けた上で、この半導体パワーモジュールをプリント基板５に実装して自然冷却を行うようにした使用状態を表しており、図示のようにモールド樹脂（樹脂パッケージ）２の表面に形成した凹凸部３が上下方向に向くように縦向き姿勢に設置している。
【００１３】
この設置により、半導体チップの通電動作に伴って発生した熱の一部はモールド樹脂２を伝熱して凹凸部３の表面から放熱し、この部分接する周囲空気を熱する。これにより、パッケージ側からの受熱で昇温した空気には凹凸部３による煙突効果が作用し、図示矢印のように上昇気流が生じて周囲に熱放散する。なお、図６の配置による放熱性の効果を検証するために、半導体パワーモジュールを垂直姿勢と水平姿勢にしてプリント基板５に実装したものを供試試料として、通電動作（１００％負荷）による樹脂パッケージの表面温度を調べたところ、図３のように垂直姿勢の配置とすることで水平姿勢の配置と比べて放熱性が約１０％向上することが確認されている。
なお、半導体パワーモジュールを強制通風冷却する場合には、前記凹凸部３を強制通風される冷却空気流の方向に沿わせるような姿勢で設置するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１に対応する樹脂モールド成形法の説明図で、(a) は樹脂パッケージの表面に形成する凹凸部と成形金型のキャビティに注入する溶融樹脂の注入方向との関係を模式的に表した樹脂パッケージの平面図、(b),(c) はそれぞれ回路組立体をインサートした状態でのトランスファー成形金型の異なる方位の断面図
【図２】図１の成形金型を用いてモールド成形した樹脂封止型半導体装置の構成図で、(a),(b) はそれぞれ異なる方位の断面図
【図３】本発明の実施例２に対応する樹脂封止型半導体装置の自然冷却方式による設置状態を表す図
【符号の説明】
【００１５】
１    回路組立体
１ａ  リードフレーム
１ｂ  半導体チップ
１ｃ  ボンディングワイヤ
２    モールド樹脂（樹脂パッケージ）
３    凹凸部
４    トランスファー成形金型
４ｃ  キャビティ
４ｄ  キャビティに形成した凹凸面
４ｅ  ゲート
５    プリント基板
６    金属製放熱フィン
【図１】
2005116556.tif 000003
【図２】
2005116556.tif 000004
【図３】
2005116556.tif 000005