(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、前記リードフレーム上に配置され、少なくとも一つの半導体素子が実装面側に配置される基板と、を備え、前記リードフレームと前記基板とが一体化された状態で樹脂にて封止された樹脂封止型半導体装置であって、
前記リードフレームの所定位置には、該リードフレームの幅方向に沿って細長状に形成された開口が設けられ、
前記基板は樹脂製基板で構成され、前記樹脂製基板の所定位置には前記開口に連通し封止用の流動樹脂を通過可能とすると共に、該樹脂製基板の幅方向に沿ってかつ該樹脂製基板の両端を除いて細長状に形成された貫通孔が設けられ、
前記リードフレームには、前記貫通孔を挿通して実装面側に延び出している樹脂流動状態制御部材が一体的に形成されていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
前記リードフレームに前記開口が複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
隣接する前記複数の開口同士の間のリードフレーム部分がブリッジ状に掛け渡された構造とされていることを特徴とする請求項２記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂製基板と前記リードフレームとの積層方向に沿った該リードフレームの厚みは、封止した樹脂から突出する端子部の該積層方向厚みより厚いことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型半導体装置に係り、特に、半導体素子を被実装部材に実装した状態で、この半導体素子及び被実装部材をモールド成形してモールド樹脂と一体化した樹脂封止型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用のモータコントローラとして、制御用の半導体素子がモールド樹脂で封止された樹脂封止型半導体装置がある。この樹脂封止型半導体装置では、一般に、その全体のパッケージの厚さが厚いためにモールド成形時に樹脂流れのアンバランスやエアトラップ等が発生し、これらがモールド樹脂の品質の低下を招くことがある。樹脂封止型半導体装置をモールド成形するための金型は形状が単純な方がコストの観点からも望ましく、また標準化の観点からは金型の中身（例えば、半導体素子等）のバリエーションを増やしても金型の形状が同一であることが望ましい。
【０００３】
一方、モールド樹脂の品質を確保するためには、モールド成形時に樹脂にボイドやエアトラップなどを生じさせない均一な樹脂充填が重要となる。この樹脂充填には、インジェクション工程時の樹脂の流れ込みの全体の速度バランスが大きく影響することが知られている。
【０００４】
しかしながら、金型の中身（例えば、半導体素子等）の構成が変われば樹脂流れが変動し、樹脂の流れ込みの速度を均一にするためにはモールド樹脂を最適な形状にする必要がある。このことから、モールド樹脂の形状のバリエーションが増える傾向にあった。また、樹脂流れについてシミュレーションを実施することもあるが実際の樹脂流れとシミュレーションの結果とが一致するとは限らず、実際の金型の微調整や追加工が必要となり、しばしば開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くなどの問題があった。
【０００５】
この種の樹脂封止型半導体装置において、モールド成形時の樹脂の流れを制御するようにしたものとしては、例えば特許文献１が挙げられる。
【０００６】
特許文献１に記載の例では、リードフレームに貫通孔を加工して樹脂流れを制御している。しかし、リードフレーム上に基板としてセラミック基板が配置されている場合には、形状の加工が難しい基板上に樹脂流れを制御する制御構造（貫通孔）を形成し難い。この結果、この制御構造を設ける場所が制限され、基板周囲のリードフレーム上にしかこの制御構造を設けることができない。このため、ボイドの発生を抑える適切な場所にこの制御構造を設けることができないという難点がある。また、ボイドの発生を抑えるためにリードフレームの形状を変更する場合であっても、リードフレームを成形する金型の微調整や追加工を行う必要があり、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くなどの難点がある。
【特許文献１】特開２００３−２５８１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、金型の中身（例えば、半導体素子等）の構成が変更された場合でも、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことなく、モールド成形時の樹脂の流れを制御してモールド樹脂の品質を確保することができる樹脂封止型半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、リードフレームと、前記リードフレーム上に配置され、少なくとも一つの半導体素子が実装面側に配置される基板と、を備え、前記リードフレームと前記基板とが一体化された状態で樹脂にて封止された樹脂封止型半導体装置であって、
前記リードフレームの所定位置には、該リードフレームの幅方向に沿って細長状に形成された開口が設けられ、前記基板は樹脂製基板で構成され、前記樹脂製基板の所定位置には前記開口に連通し封止用の流動樹脂を通過可能とすると共に、該樹脂製基板の幅方向に沿ってかつ該樹脂製基板の両端を除いて細長状に形成された貫通孔が設けられ、前記リードフレームには、前記貫通孔を挿通して実装面側に延び出している樹脂流動状態制御部材が一体的に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、リードフレーム上に配置される基板はセラミック基板ではなく樹脂製基板であり、このため、貫通孔などの成形加工を容易に行うことができる。例えば、樹脂製基板にマスキングを施しエッチング処理するだけで貫通孔を形成することができる。このような容易な加工処理を行って、開口及び貫通孔を通過する流動樹脂の流速を調整することで、樹脂製基板の実装面側（上面側）及びリードフレームの背面側（下面側）の両側で樹脂の流動を制御して、基板上側を流れる樹脂と基板下側を流れる樹脂とをエアーベント部で合流させること、すなわち、封止時にボイドが発生することを抑制することが可能になる。
【００１０】
従って、金型の中身（例えば、半導体素子等）の構成が変更された場合であっても、貫通孔や開口の寸法を調整するという簡易な変更で、金型やリードフレームの寸法を変更することなくモールド成形時の樹脂の流れを制御してモールド樹脂の品質を確保することができ、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことがない。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明は、前記リードフレームには、前記貫通孔を挿通して実装面側に延び出している樹脂流動状態制御部材が一体的に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、樹脂製基板の実装面側での樹脂流動を効果的に制御することが可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記リードフレームに前記開口が複数形成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、樹脂製基板に貫通孔を形成する上で自由度が増す。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、隣接する前記複数の開口同士の間のリードフレーム部分がブリッジ状に掛け渡された構造とされていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、封止樹脂が充填される開口を複数形成しても、リードフレームの強度を充分に保つことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記樹脂製基板と前記リードフレームとの積層方向に沿った該リードフレームの厚みは、封止した樹脂から突出する端子部の該積層方向厚みより厚いことを特徴とする。
【００１８】
これにより、放熱性を向上させつつ、端子部の成形性の向上（端子形状の自由度の向上）を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態の樹脂封止型半導体装置１０の全体構成を示す側面図及び斜視図である。
【００２１】
はじめに、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の構成について以下に説明する。
【００２２】
図１に示される本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されたモータを駆動するために該モータに一体的に取り付けられる制御回路用の装置である。この樹脂封止型半導体装置１０には、リードフレーム１１と、リードフレーム１１の上に配置された回路基板１２とが設けられている。回路基板１２は、樹脂材料により構成され、その表面に図示しない回路パターンが形成されて構成されている。
【００２３】
回路基板１２の上面側（実装面側）には、半導体素子１４及びその他周辺の電気部品１６〜１９（例えば、チップ抵抗など）が実装されている。半導体素子１４としては、例えばＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）等の小型のものが使用されている。この半導体素子１４には、側部に複数の端子部（リード部）が設けられている。そして、この半導体素子１４及びその他の周辺の電気部品１６〜１９は、上述の回路基板１２の回路パターンに半田付けにより電気的に接続されている。
【００２４】
また、この半導体素子１４及びその他の周辺の電気部品１６〜１９が半田付けされた回路基板１２は、リードフレーム１１の表面に接着材等を用いて固定されている。リードフレーム１１は、例えば銅合金等で構成された板が機械加工されることにより構成されたものである。また、このリードフレーム１１と回路基板１２とは、アルミニウム又は金を用いた細線２４（図７参照）により電気的に接続されている。この細線は、例えばダミーワイヤボンディング工法により配線される。
【００２５】
そして、上述の半導体素子１４、その他の周辺の電気部品１６〜１９、回路基板１２、及び、リードフレーム１１は、その全体がモールド成形されることによってモールド樹脂２８により封止されている。なお、リードフレーム１１の端子部２０、２２は、モールド樹脂２８の外部に突出されて外部の装置と接続可能となっている。
【００２６】
ここで、リードフレーム１１には所定位置に開口３４が形成されている。本実施形態では、開口３４はリードフレーム１１の幅方向に沿った細長状とされている。
【００２７】
回路基板１２の所定位置には、リードフレーム１１の開口３４に連通し封止用の樹脂を通過可能とする貫通孔３６が形成されている。本実施形態では、回路基板１２の幅方向に沿った１つの細長状の貫通孔３６が所定位置に形成されている。そして、リードフレーム１１には、貫通孔３６に連通する位置に開口３４が形成されている。また、モールド成形するために金型内に樹脂を注入した際に基板上側の樹脂流Ｘ及び基板下側の樹脂流Ｙがエアーベント部Ｊで合流するように、貫通孔３６の寸法が予め設定されている。
【００２８】
なお、リードフレーム１１上に配置する基板がセラミック基板ではなく樹脂製の基板であり、この樹脂製の回路基板１２の任意の位置に貫通孔３６を加工することは容易である。
【００２９】
次に、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０の作用及び効果について以下に説明する。
【００３０】
貫通孔３６を形成するには、例えば、樹脂製の回路基板１２にマスキングを施しエッチング処理するだけで、リードフレーム１１の開口３４に連通する貫通孔３６を形成することができる。この場合、貫通孔３６の寸法を調整するにはマスキングの寸法を調整することによって行うことができる。
【００３１】
本実施形態では、例えば、半導体素子１４、その他の周辺の電気部品１６〜１９が回路基板１２に実装されると共に、この回路基板１２がリードフレーム１１の表面に固定された状態で、これらが金型内にセットされる。そして、金型内に樹脂が充填されると、この樹脂が硬化されてモールド樹脂２８が形成され、このモールド樹脂２８によって、半導体素子１４、その他の周辺の電気部品１６〜１９、回路基板１２、及び、リードフレーム１１が一体的に封止される。
【００３２】
ここで、上述の金型を用いたモールド成形時には、矢印Ｘで示されるように樹脂が回路基板１２の上側（実装面側）を流れるとともに、矢印Ｙで示されるように樹脂が貫通孔３６及び開口３４を経由して回路基板１２の下側を流れる。よって、基板上側の樹脂流Ｘ及び基板下側の樹脂流Ｙがエアーベント部Ｊで合流するので、樹脂封止する際にモールド樹脂２８内にボイドが発生しない。従って、金型の中身（例えば、半導体素子等）の構成が変更された場合であっても、貫通孔３６や開口３４の寸法を調整するという簡易な変更で、モールド成形時の樹脂の流れを制御してモールド樹脂の品質を確保することができる。よって、金型の中身のバリエーションが増えても、１つのモールド金型で、しかも短時間で、放熱性やシールド性が良好なモールド成形を行うことができるように樹脂流動を制御することができ、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことがない。
【００３３】
また、回路基板１２とリードフレーム１１との積層方向Ｖに沿ったリードフレーム１１の厚みは、封止した樹脂から突出する端子部（リード部）２０、２２の該積層方向Ｖの厚みよりも厚いことが好ましい。これにより、放熱性を向上させつつ、端子部の成形性の向上（端子形状の自由度の向上）を図ることができる。
【００３４】
また、貫通孔３６及び開口３４内の樹脂がモールド成形により固化することにより、樹脂によるアンカー効果が得られる。これにより、樹脂とリードフレーム１１や回路基板１２との間で剥離が生じることを効果的に防止できる。
【００３５】
なお、リードフレーム１１の開口３４の幅Ｗを広くしてもよい。これにより、貫通孔３６の配置位置を微調整する際、開口３４の寸法や配置位置を変更しなくてもすむ。
【００３６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態の樹脂封止型半導体装置４０の全体構成を示す側面図及び斜視図である。
【００３７】
本実施形態では、第１実施形態に比べ、回路基板１２の貫通孔３６を挿通して実装面側に延び出す細板状の制御板４２が一体的に設けられたリードフレーム４１をリードフレーム１１に代えて設けられている。リードフレーム４１には、開口３４と同様の開口４４が形成され、制御板４２は開口４４の近傍に設けられている。
【００３８】
制御板４２は、モールド成形時に回路基板１２上を流れる樹脂の一部を貫通孔３６へ誘導して、樹脂流Ｘ及び樹脂流Ｙがエアーベント部Ｊで合流することができるように、形状や配置等（回路基板１２の実装面からの制御板４２の高さ、回路基板の実装面に対する制御板４２の傾き、リードフレーム４１上での配置位置など）が予め最適に設定されている。
【００３９】
本実施形態では、上述の金型を用いたモールド成形時には、樹脂流Ｘ、Ｙで示されるように、回路基板１２の実装面側及びリードフレーム４１の下面側を樹脂がそれぞれ流れるが、このときの樹脂は、制御板４２により貫通孔２４へ案内される。従って、制御板４２の寸法や配置形態を調整することによっても、貫通孔３６及び開口４４を通過する樹脂の流動状態（特に流速）を制御することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、貫通孔３６に対する制御板４２の位置が固定された状態で金型内にセットされる。従って、モールド成形時に制御板４２を金型等によって位置決めする必要が無い。この結果、制御板４２の形状や配置等の変更が必要となった場合でも、金型の変更を必要とせず、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことを防止できる。
【００４１】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図３〜図７は、それぞれ、第３実施形態の樹脂封止型半導体装置５０の全体構成を示す斜視図、展開図、図３の矢視５−５の断面図、図３の矢視６−６の断面図、及び、図３の矢視７−７の断面図である。
【００４２】
本実施形態では、第１実施形態に比べ、貫通孔の形状が異なる樹脂製の回路基板５２を回路基板１２に代えて設けているとともに、複数の開口が形成されたリードフレーム５１をリードフレーム１１に代えて設けている。
【００４３】
リードフレーム５１に形成された開口５４Ａ〜Ｈは、何れもリードフレーム５１の幅方向Ｍ（図４参照）に沿った細長状とされている。開口５４Ａ〜Ｈのうち開口５４Ｄ、Ｅは、他の開口に比べて幅広の寸法にされている。そして、隣接する開口同士の間を幅狭にすることにより、リードフレーム部分５１Ｐはブリッジ状に掛け渡された構造にされている。
【００４４】
本実施形態では、開口５４Ａ〜Ｈのうち金型の樹脂注入口（ゲート）から２番目に近い開口５４Ｂに連通するように、回路基板５２の貫通孔５６Ａ〜Ｅの位置が設定されている。この貫通孔５６Ａ〜Ｅは、回路基板５２の幅方向に沿って一列に配置されている。なお、貫通孔５６Ａ〜Ｅのうち回路基板５２の幅方向中央部の貫通孔５６Ｃは、他の四つの貫通孔５６Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅに比べて開口寸法が小さい。
【００４５】
本実施形態により、貫通孔５６Ａ〜Ｅ毎に流動樹脂の流速等を制御することができ、金型内での流動樹脂の制御をより細かく行うことができる。
【００４６】
また、本実施形態では、隣接する開口同士の間のリードフレーム部分５１Ｐがブリッジ状に掛け渡された構造にされているので、複数の開口５４Ａ〜Ｈを形成してもリードフレーム５１の強度を効率的に確保することができる。
【００４７】
また、本実施形態ではリードフレーム５１に複数の開口５４Ａ〜Ｈが形成されているので、回路基板５２に貫通孔５６Ａ〜Ｅの形成位置を設定する上で自由度が増す。その上、リードフレーム５１の開口５４Ａ〜Ｈの寸法や形成位置を変更しなくても貫通孔５６Ａ〜Ｅの寸法や形成位置を変更することのみで、貫通孔５６Ａ〜Ｅ及び開口５４Ｂを通過する樹脂の流れを調整することができる。
【００４８】
なお、このように開口５４が複数形成されているので、回路基板５２に貫通孔５６Ａ〜Ｅを複数列にわたって形成することも可能である。これにより、樹脂流動をより制御しやすくなるとともに、貫通孔５６Ａ〜Ｅ及び開口５４内で固化した樹脂によるアンカー効果をより顕著に奏することができる。
【００４９】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり本発明はこれに限定されず、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１実施形態の樹脂封止型半導体装置の全体構成を示す側面図及び斜視図である。
【図２】図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態の樹脂封止型半導体装置の全体構成を示す側面図及び斜視図である。
【図３】第３実施形態の樹脂封止型半導体装置の全体構成を示す斜視図である。
【図４】第３実施形態の樹脂封止型半導体装置の全体構成を示す展開図である。
【図５】図３の矢視５−５の断面図（下側からの断面斜視図）である。
【図６】図３の矢視６−６の断面図（側面断面図）である。
【図７】図３の矢視７−７の断面図（上側からの断面斜視図）であり、端子部と回路基板とが細線で電気的に接続されていることを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…樹脂封止型半導体装置、１１…リードフレーム、１２…回路基板（樹脂製基板）、１４…半導体素子、２０…端子部、２２…端子部、３４…開口、３６…貫通孔、４０…樹脂封止型半導体装置、４１…リードフレーム、４２…制御板（樹脂流動状態制御部材）、４４…開口、５０…樹脂封止型半導体装置、５１…リードフレーム、５１Ｐ…リードフレーム、５２…回路基板、５４Ａ〜Ｈ…開口、５６Ａ〜Ｅ…貫通孔、Ｍ…幅方向、Ｖ…積層方向
【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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