(57)【要約】【課題】板状のヒートシンク、端子板及び発熱体を厚さ方向に順次重ねてモールド樹脂で封止した構成の半導体装置において、その品質低下や放熱性低下を抑える。【解決手段】端子板２，３と、ヒートシンク６に固定するための連結板４と、これらを一体に連結する板状の枠体部５とを備え、連結板４が枠体部５に対してその厚さ方向に突出することで、連結板４の先端４２が発熱体を搭載する端子板２，３の配置部２２の下面よりも下方に位置し、この連結板４に、モールド樹脂に係合させるための係合部が形成されている半導体装置製造用のリードフレーム１を提供する。【選択図】図１
2012049195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のヒートシンクと、当該ヒートシンクの上面上に間隔をあけて配される端子板と、当該端子板のうち板状の配置部の上面に固定されて当該端子板に電気接続される発熱体と、これらヒートシンク、端子板及び発熱体を封止するモールド樹脂とを備える半導体装置の製造に用いるリードフレームであって、
前記端子板と、前記ヒートシンクに固定するための連結板と、これらを一体に連結する板状の枠体部とを備え、
前記連結板が前記枠体部に対してその厚さ方向に突出することで、当該連結板の先端が前記配置部の下面よりも下方に位置し、
前記連結板に、前記モールド樹脂に係合させるための係合部が形成されていることを特徴とするリードフレーム。
【請求項２】
前記係合部が、前記厚さ方向に突出する前記連結板の中途部分に形成されて他の部分よりも幅広とされた拡幅部であることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項３】
前記拡幅部が、前記連結板の基端側から先端側に向かうにしたがって漸次幅広となるテーパ部を有することを特徴とする請求項２に記載のリードフレーム。
【請求項４】
前記テーパ部の側端が、外側に膨出する円弧状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のリードフレーム。
【請求項５】
前記係合部が、前記連結板の先端側から基端側に向かうにしたがって漸次幅広となる逆テーパ部であることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項６】
前記係合部が、前記連結板に形成されて前記厚さ方向に延びるように前記連結板の板厚方向に波打つ波板部であることを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項７】
前記係合部が、前記連結板の基端側から先端側に向けて蛇行しながら延びる蛇行部を有することを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
【請求項８】
前記配置部が前記枠体部に対して前記連結板の突出方向にずらして配されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のリードフレーム。
【請求項９】
前記連結板が複数形成され、
これら複数の連結板が、平面視した前記ヒートシンクの中央を基準として互いに対称な位置に配されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のリードフレーム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のリードフレームを用いて製造される半導体装置であって、
前記発熱体が前記配置部の上面に固定されると共に、前記端子板が前記ヒートシンクの上面上に間隔をあけて配され、かつ、前記連結板が前記ヒートシンクの上面に立設して固定された状態で、前記ヒートシンクの上面、前記端子板、前記連結板及び前記発熱体が前記モールド樹脂によって封止され、
前記ヒートシンクの下面及び側面が外方に露出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
前記ヒートシンクの上面と前記配置部の下面との間に前記モールド樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置及びその製造に使用するリードフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイオード製品のように大電流を流す半導体装置には、例えば特許文献１のように、厚板状のヒートシンク上に積層された基板の表面に、ダイオードをはじめとする半導体チップのように通電によって発熱する発熱体、及び、基板を介して発熱体に電気接続される導電性の端子板を固定して構成されたものがある。なお、この半導体装置では、ヒートシンクの下面のみが露出するように、モールド樹脂によってヒートシンク、絶縁性基板、端子板及び発熱体が封止されている。また、この半導体装置において、基板は、セラミックス等の電気的な絶縁材料からなる絶縁性板材の上面に、発熱体と端子板とを電気接続するための配線パターンを形成して構成されている。
【０００３】
ところで、この種の半導体装置には、前述した配線パターンの形成を省略し、ヒートシンク上に、絶縁性板材、外部端子用の端子板及び発熱体を順番に重ねた状態で半田等の接合剤により固定したものもある。この半導体装置では、通電時に発熱体において生じた熱を、端子板から絶縁性板材を介してヒートシンクに逃がすことができるようになっている。この半導体装置を製造する場合には、予めヒートシンク、絶縁性基板、端子板及び発熱体の各構成要素を個別に用意しておく。そして、治具を用いてこれら複数の構成要素の相対的な位置決めを行いながら、複数の構成要素を前述した順番に重ね合わせた後に、半田リフロー等によりこれら構成要素を互いに固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３８８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の構成要素を重ね合わせる際には、複数の構成要素の相対位置が各構成要素の寸法精度や治具の寸法精度の影響を受け易いため、隣り合う構成要素同士の相対位置の公差が累積し、その結果として、複数の構成要素の相対的な位置精度が大きく低下してしまう。この場合、製造後の半導体装置において接合剤や発熱体にクラックが生じる可能性が高く、半導体装置の品質が低下してしまう、という問題がある。例えば、接合剤にクラックが生じた場合には、発熱体において生じた熱を効率よくヒートシンクに逃がすことができなくなり、半導体装置に誤動作が生じる虞がある。
【０００６】
また、上記従来の半導体装置では、ヒートシンクとモールド樹脂との密着性を高めるために、モールド樹脂によりヒートシンクの上面だけではなく側面を覆ったり、ヒートシンク自体にモールド樹脂と係合する複雑な形状を形成したりしている。しかしながら、モールド樹脂によりヒートシンクの側面を覆ってしまうと、ヒートシンクの側面を覆うモールド樹脂の容積分だけヒートシンクを小さく形成しなければならない。その結果として、ヒートシンクの熱容量が小さくなり、半導体装置の放熱性能が低下する、という問題がある。また、ヒートシンクに係合用の複雑形状を形成すると、半導体装置の製造コストが高くなる、という問題もある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、品質低下や放熱性低下を抑えることができると共に、製造コストの削減も可能な半導体装置及びその製造に使用するリードフレーム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】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明のリードフレームは、板状のヒートシンクと、当該ヒートシンクの上面上に間隔をあけて配される端子板と、当該端子板のうち板状の配置部の上面に固定されて当該端子板に電気接続される発熱体と、これらヒートシンク、端子板及び発熱体を封止するモールド樹脂とを備える半導体装置の製造に用いるものであり、前記端子板と、前記ヒートシンクに固定するための連結板と、これらを一体に連結する板状の枠体部とを備え、前記連結板が前記枠体部に対してその厚さ方向に突出することで、当該連結板の先端が前記配置部の下面よりも下方に位置し、前記連結板に、前記モールド樹脂に係合させるための係合部が形成されていることを特徴とする。
なお、前記発熱体は、半導体素子に限定されない各種電気・電子部品のことを示している。
【０００９】
このリードフレームを用いて半導体装置を製造する際には、はじめに、ヒートシンクの上面上に端子板の配置部が位置するように、ヒートシンクの上面に連結板の先端を固定すればよい。この状態においては、ヒートシンクと端子板とが、リードフレームの枠体部及び連結板を介して一体に固定されることになる。また、半導体装置の製造に際しては、発熱体を端子板の配置部の上面に固定すればよい。その後、ヒートシンク、発熱体、並びに、リードフレームの端子板及び連結板をモールド樹脂により封止すればよい。なお、リードフレームの枠体部は、モールド樹脂の形成後に切り落とされることで、端子板と連結板とを電気的に分離させることができる。
【００１０】
このように半導体装置を製造すれば、ヒートシンクと端子板とが絶縁性基板を介して固定される従来の構成と比較して、ヒートシンクと端子板とを直接固定できるため、ヒートシンクと端子板との相対位置の公差を小さく設定することができる。これにより、ヒートシンク、端子板及び発熱体の相対的な位置精度の低下を抑えることができる。その結果、製造された半導体装置においては、発熱体やこれを端子板に固定するための半田等の接合剤にクラックが発生することを抑制でき、半導体装置の品質低下を抑えることができる。
また、上記構成のリードフレームによって製造された半導体装置では、連結板に係合部が形成されていることで、ヒートシンクとモールド樹脂とを連結板によって強固に固定することができる。すなわち、ヒートシンクとモールド樹脂との密着性向上を図ることができる。
【００１１】
特に、ヒートシンクとモールド樹脂との密着性向上を図る連結板がヒートシンクの上面に固定されることから、製造された半導体装置においては、モールド樹脂がヒートシンクの上面のみを封止するだけでも、十分な密着性を得ることができる。したがって、半導体装置自体の大きさを変えない場合には、従来のようにヒートシンクの側面を覆っていたモールド樹脂の容積の分だけ、ヒートシンクを大きく形成してその熱容量を増やし、半導体装置の放熱性能向上も図ることができる。
また、従来のようにヒートシンク自体にモールド樹脂と係合させるための複雑な形状を形成する必要もなくなるため、半導体装置を安価に製造することが可能となる。
【００１２】
そして、前記リードフレームにおいては、前記係合部が、前記厚さ方向に突出する前記連結板の中途部分に形成されて他の部分よりも幅広とされた拡幅部であるとよい。
この構成では、半導体装置の製造に際してヒートシンクの上面と拡幅部との間にモールド樹脂が入り込むため、モールド樹脂が拡幅部に引っ掛かりヒートシンクの上面から剥がれることを確実に防止できる。
また、連結板を含むリードフレームが熱伝導性に優れる導電性材料からなることで、半導体素子等からヒートシンクに逃がした熱を、さらにヒートシンクから連結板に逃がすことが可能であるが、連結板が拡幅部を有することで連結板の熱容量も増加できるため、ヒートシンクの熱を効率よく連結板に逃がすことが可能となる。
【００１３】
また、前記リードフレームにおいては、前記拡幅部が、前記連結板の基端側から先端側に向かうにしたがって漸次幅広となるテーパ部を有していてもよい。
この構成では、拡幅部のうちヒートシンクに近い側が特に幅広に設定されるため、連結板のうちヒートシンクからより近い部分における熱容量を特に増加させることが可能となる。すなわち、半導体素子等からヒートシンクに逃がした熱を、ヒートシンクから連結板側にさらに効率よく逃がすことができる。
【００１４】
さらに、前記リードフレームにおいては、前記テーパ部の側端が、外側に膨出する円弧状に形成されていてもよい。
この構成では、テーパ部の側端が膨出する分だけ、拡幅部の容積をより大きく設定できるため、連結板の熱容量をさらに増加することができる。
【００１５】
また、前記リードフレームにおいては、前記係合部が、前記連結板の先端側から基端側に向かうにしたがって漸次幅広となる逆テーパ部であると好ましい。
このリードフレームを用いて製造された半導体装置では、連結板の逆テーパ部がヒートシンクの上面から上方に離れるにしたがって幅広となるように配置されるため、この逆テーパ部がモールド樹脂内に埋設された状態では、モールド樹脂が逆テーパ部に引っ掛かりヒートシンクの上面から剥がれることを確実に防止できる。
また、この逆テーパ部も前述した拡幅部の場合と同様に、連結板の一部が幅広に形成されていることで、連結板の熱容量の増加を図り、ヒートシンクの熱を効率よく連結板に逃がすことができる。
【００１６】
また、前記リードフレームにおいては、前記係合部が、前記連結板に形成されて前記厚さ方向に延びるように前記連結板の板厚方向に波打つ波板部であると好ましい。
この構成では、波板部によって連結板に凹凸面が形成されているため、半導体装置の状態ではモールド樹脂がこの凹凸面に噛み合うことになる。特に、この凹凸面はヒートシンクの上面から上方に離間する方向に波打つため、モールド樹脂がヒートシンクの上面から剥がれることを確実に防止できる。
【００１７】
さらに、前記リードフレームにおいては、前記係合部が、前記連結板の基端側から先端側に向けて蛇行しながら延びる蛇行部を有することが好ましい。
この構成では、蛇行部がモールド樹脂内に埋設されることで、モールド樹脂が蛇行部に引っ掛かりヒートシンクの上面から剥がれることを確実に防止できる。また、蛇行部のうち連結板の先端側の一部のみをモールド樹脂内に埋設したとしても、蛇行部の一部をモールド樹脂に係合させることができる。
【００１８】
また、前記リードフレームにおいては、前記配置部が前記枠体部に対して前記連結板の突出方向にずらして配されていてもよい。
この構成では、配置部とヒートシンクの上面との間隔を短く設定できるため、発熱体において生じた熱を配置部からヒートシンクに効率よく逃がすことができる。すなわち、半導体装置の放熱性向上をさらに図ることができる。
【００１９】
さらに、前記リードフレームにおいては、前記連結板が複数形成され、これら複数の連結板が、平面視した前記ヒートシンクの中央を基準として互いに対称な位置に配されているとよい。
この構成では、半導体装置を製造する際に、リードフレームを安定した状態でヒートシンクの上面に固定することができる。
【００２０】
そして、前記リードフレームを用いて製造される本発明の半導体装置は、前記発熱体が前記配置部の上面に固定されると共に、前記端子板が前記ヒートシンクの上面上に間隔をあけて配され、かつ、前記連結板が前記ヒートシンクの上面に立設して固定された状態で、前記ヒートシンクの上面、前記端子板、前記連結板及び前記発熱体が前記モールド樹脂によって封止され、前記ヒートシンクの下面及び側面が外方に露出していることを特徴とする。
【００２１】
この半導体装置では、前述したように、ヒートシンクとモールド樹脂との密着性向上を図る連結板がヒートシンクの上面に固定されていることで、ヒートシンクの上面のみがモールド樹脂によって封止されても、ヒートシンクとモールド樹脂との密着性を十分に得ることができる。
そして、半導体装置の大きさを変えない場合には、従来のようにヒートシンクの側面を覆っていたモールド樹脂の容積の分だけ、ヒートシンクを大きく形成してその熱容量を増やし、半導体装置の放熱性能向上も図ることができる。
【００２２】
さらに、前記半導体装置においては、前記ヒートシンクの上面と前記配置部の下面との間に前記モールド樹脂が充填されていることが好ましい。
この構成では、ヒートシンクが端子板と同様に導電性を有していても、モールド樹脂によりヒートシンクと端子板との電気的な絶縁を図ることができる。
そして、ヒートシンクと端子板との電気的な絶縁を図るための別途部材が不要であるため、半導体装置の製造効率の向上、及び、製造コストの削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体装置の製造時に、ヒートシンク、端子板及び発熱体の相対的な位置精度の低下を抑えることができるため、製造後の半導体装置において、発熱体やこれを端子板に固定するための半田等の接合剤にクラックが発生することを抑制して、半導体装置の品質低下を抑えることが可能となる。
また、半導体装置においては、連結板の係合部によってヒートシンクとモールド樹脂とが強固に固定されるため、ヒートシンクとモールド樹脂との密着性向上を図ることができる。
【００２４】
さらに、モールド樹脂がヒートシンクの上面のみを封止してもヒートシンクとモールド樹脂との密着性向上を達成できることに伴い、ヒートシンクを封止するモールド樹脂の容積を減らした分だけヒートシンクの容積を増やし、半導体装置の放熱性能向上も図ることができる。
また、ヒートシンクとモールド樹脂との密着性向上に伴い、ヒートシンクを単純な形状に形成することが可能となり、半導体装置の製造コストを低く抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施形態に係るリードフレームにヒートシンクを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２】図１のリードフレーム及びヒートシンクを示す概略上面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図１〜３のリードフレームを用いて製造される半導体装置を示す概略上面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係るリードフレームであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は連結板の段差部を示す要部拡大平面図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係るリードフレームであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は連結板の段差部を示す要部拡大平面図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係るリードフレームであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は連結板の段差部を示す要部拡大平面図である。
【図９】本発明の第五実施形態に係るリードフレームであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は連結板の段差部を示す要部拡大平面図である。
【図１０】本発明の第六実施形態に係るリードフレームであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は連結板の段差部を示す要部拡大斜視図である。
【図１１】本発明の第七実施形態に係るリードフレームを示す斜視図である。
【図１２】図１１のリードフレームを用いた半導体装置の製造工程のうち樹脂封止工程後の状態を示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第一実施形態〕
以下、図１〜５を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１〜３に示すように、この実施形態に係るリードフレーム１は、ヒートシンク６、複数の端子板２，３、半導体素子（発熱体）７及び接続子８をモールド樹脂９で封止した構成の半導体装置１００（図４，５参照）の製造に使用するものであり、複数（図示例では四つ）の端子板２，３と、複数（図示例では二つ）の連結板４と、これら端子板２，３及び連結板４を一体に連結する板状の枠体部５とを備えて大略構成されている。このリードフレーム１は、銅板をはじめとする導電性板材にプレス加工やエッチング加工等を施すことで得られる。
なお、図示例のリードフレーム１には、一つの半導体装置１００の製造に要する端子板２，３及び連結板４のユニットのみ形成されているが、例えば、枠体部５を介して複数のユニットが連ねて形成されていてもよい。すなわち、リードフレーム１は、複数の半導体装置１００を同時に製造できるように構成されていてもよい。
枠体部５は、平面視矩形状の内縁を有する外枠部５１、及び、外枠部５１の内縁と端子板２，３や連結板４とを接続する複数のタイバー５２を備えて構成されている。
【００２７】
各端子板２，３は、平面視した外枠部５１の内縁から内側に突出するように形成されており、その長手方向の中途部分で折曲げ加工を施すことにより断面視クランク形状を呈している。
すなわち、各端子板２，３は、枠体部５と同一の高さ位置に配されてタイバー５２に接続される平板状の基端板部２１，３１と、基端板部２１，３１に対して枠体部５の厚さ方向にずれて低く位置する平板状の先端板部２２，３２と、枠体部５の厚さ方向に延びて基端板部２１，３１及び先端板部２２，３２を相互に連結する平板状の段差板部２３，３３とを一体に形成して構成されている。そして、図示例では、基端板部２１，３１及び先端板部２２，３２の面方向が互いに平行している。
【００２８】
複数の端子板２，３は、一対の端子板２，３が互いに近づくように逆向きに突出し、一対の端子板２，３の先端板部２２，３２同士が間隔をあけて隣り合うように配列されている。そして、一対の端子板２，３のうちの一方（第一端子板２）を構成する先端板部２２は、他方の端子板（第二端子板３）の先端板部３２よりも端子板２，３の突出方向に長く形成され、半導体素子７を搭載する配置部をなしている。なお、半導体素子７を搭載する先端板部２２の面は、枠体部５側に向く上面２２ａである。
また、第一端子板２及び第二端子板３は、それぞれ複数（図示例では二つ）形成され、それぞれ端子板２，３の幅方向に間隔をあけて配列されている。なお、第一端子板２及び第二端子板３の配列方向は互いに平行している。
以上のように配列された複数の端子板２，３は、各々の基端板部２１，３１の両側端にタイバー５２が接続されることで、外枠部５１に連結されている。
【００２９】
連結板４は、半導体装置１００の製造に際してリードフレーム１をヒートシンク６に固定するためのものであり、枠体部５に対してその厚さ方向に突出している。
より詳細に説明すれば、連結板４は、前述した端子板２，３と同様に、平面視でタイバー５２から外枠部５１の内縁の内側に向けて突出する帯状に形成され、その長手方向の中途部分で折曲げ加工を施すことにより断面視クランク形状を呈している。すなわち、連結板４は、タイバー５２に接続されて枠体部５と同一の高さに位置する基端部４１と、基端部４１に対して枠体部５の厚さ方向にずれて低く位置する先端部（先端）４２と、枠体部５の厚さ方向に延びて基端部４１及び先端部４２を相互に連結する段差部４３とを一体に形成して構成されている。したがって、この連結板４においては、基端部４１と段差部４３との間、及び、段差部４３と先端部４２との間に、それぞれ折曲げ加工による屈曲部４４，４５が画成されている。なお、図示例では、基端部４１及び先端部４２の面方向が互いに平行している。
そして、連結板４の先端部４２は、端子板２，３を構成する先端板部２２，３２の下面２２ｂ，３２ｂよりも下方に離れて位置しており、先端板部２２，３２の下面２２ｂ，３２ｂと同じ方向に面する先端部４２の下面４２ｂがヒートシンク６に固定する面となっている。
【００３０】
以上のように構成される連結板４は複数（図示例では二つ）形成され、それぞれ平面視でタイバー５２から第一端子板２あるいは第二端子板３と同じ方向に突出するように、第一端子板２や第二端子板３に対してその幅方向に間隔をあけて配されている。
さらに、複数の連結板４は、平面視したヒートシンク６の中央を基準として互いに対称となる位置に配されている。より具体的に説明すれば、例えば図２に示すように、第一端子板２とその幅方向に間隔をあけて配される一方の連結板４Ａが、複数の第一端子板２の配列方向の一方の端部に位置する場合には、他方の連結板４Ｂが、複数の第二端子板３の配列方向の他方の端部に位置すればよい。この場合、二つの連結板４Ａ，４Ｂは平面視した連結板４の突出方向に対向しない。また、例えば、一方の連結板４Ａが二つの第一端子板２の間に位置する場合には、他方の連結板４Ｂを二つの第二端子板３の間に位置させればよい。この場合、二つの連結板４Ａ，４Ｂは平面視した連結板４の突出方向に対向することになる。
【００３１】
次に、このリードフレーム１を用いて半導体装置１００を製造する方法の一例について説明する。
半導体装置１００を製造する際には、はじめに、上記構成のリードフレーム１を用意する（フレーム準備工程）。次いで、半田等の接合剤を介して板状に形成されたヒートシンク６の上面６ａに複数の連結板４の先端部４２の下面４２ｂを接合して固定する（取付工程）。この工程においては、複数の連結板４が平面視したヒートシンク６の中央を基準として互いに対称となるように、各連結板４をヒートシンク６に固定する。
そして、この固定状態においては、ヒートシンク６と複数の端子板２，３とが、リードフレーム１の連結板４及び枠体部５を介して一体に固定されることになる。すなわち、ヒートシンク６と複数の端子板２，３との相対的な位置決めがなされている。また、この状態では、各端子板２，３の先端板部２２，３２の下面２２ｂ，３２ｂとヒートシンク６の上面６ａとの間に隙間が画成されている。
なお、ヒートシンク６は、半導体素子７において生じた熱を効率よく放熱する役割を果たすものである。このヒートシンク６は、少なくとも銅（Ｃｕ）、タングステン、モリブデン等の放熱性の高い材料によって形成されていればよいが、例えばこれに加えてＮｉメッキを施したものでもよい。
【００３２】
次いで、図４，５に示すように、各第一端子板２をなす先端板部２２の上面２２ａに、板状の半導体素子７をそれぞれ固定する（搭載工程）。ここで、半導体素子７は、上面７ａ及び下面７ｂに電極を有し、ダイオード等のように通電により発熱するものである。このため、この搭載工程においては、半田等のように導電性を有する導電性接合剤を介して半導体素子７の下面を先端板部の上面に接合することで、半導体素子７が第一端子板２に電気接続されることになる。
この搭載工程後には、半田等の導電性接合剤を介して、導電性を有する帯板状に形成された接続子８の両端を、半導体素子７の上面７ａ及び第二端子板３をなす先端板部３２の上面３２ａに接合する（接続工程）。これにより、半導体素子７と第二端子板３とが電気接続されることになる。
【００３３】
その後、ヒートシンク６の上面６ａ、複数の端子板２，３の先端板部２２，３２及び段差板部２３，３３、複数の連結板４の先端部４２及び段差部４３、半導体素子７、並びに、接続子８をモールド樹脂９により封止する（樹脂封止工程）。この状態においては、ヒートシンク６と各端子板２，３の先端板部２２，３２との間にもモールド樹脂９が充填されている。また、連結板４をなす基端部４１と段差部４３との間の屈曲部４４も封止されている。
一方、枠体部５、複数の端子板２，３の基端板部２１，３１、複数の連結板４の基端部４１は、モールド樹脂９の外側に位置している（図２参照）。また、ヒートシンク６の下面６ｂ及び側面６ｃが、モールド樹脂９によって封止されずに外方に露出している。
【００３４】
最後に、枠体部５を端子板２，３や連結板４から切り落とす（切断工程）ことで、半導体装置１００の製造が完了する。この切断工程を実施することで、複数の端子板２，３及び連結板４を互いに電気的に分離されることになる。なお、本実施形態では、各連結板４がモールド樹脂９から突出しないように、上記切断工程において、各連結板４の基端部４１の一部も枠体部５と共に切り落とされている。
【００３５】
以上のようにして製造される半導体装置１００では、各端子板２，３の先端板部２２，３２が、直接あるいは接続子８を介して半導体素子７に電気接続されている、すなわち、半導体素子７に電気接続するための内部端子として機能している。一方、各端子板２，３の基端板部２１，３１は、モールド樹脂９の外側に突出しており、半導体素子７を外部に電気接続するための外部端子として機能している。言い換えれば、各端子板２，３及び接続子８は、半導体素子７の電極をモールド樹脂９の外側に引き出すための電気配線として機能している。
【００３６】
また、ヒートシンク６と各端子板２，３の先端板部２２，３２との間にはモールド樹脂９が介在していることで、ヒートシンク６と各端子板２，３とが互いに電気的に絶縁されている。さらに、モールド樹脂９内に埋設されている複数の端子板２，３の先端板部２２，３２及び段差板部２３，３３は、複数の端子板２，３の間に介在するモールド樹脂９によって互いに電気的に絶縁されている。
そして、この半導体装置１００においては、通電によって半導体素子７において生じた熱が、主に第一端子板２、モールド樹脂９及びヒートシンク６を介して放熱される。
【００３７】
以上のように、本実施形態のリードフレーム１及びこれによって製造される半導体装置１００によれば、ヒートシンクと端子板とが絶縁性基板を介して固定される従来の構成と比較して、半導体装置１００の製造時にヒートシンク６と複数の端子板２，３とを直接固定できるため、ヒートシンク６と複数の端子板２，３との相対位置の公差を小さく設定することができる。これにより、ヒートシンク６、端子板２，３及び半導体素子７の相対的な位置精度の低下を抑えることができる。その結果、製造後の半導体装置１００においては、半導体素子７やこれを第一端子板２に固定するための半田等の接合剤にクラックが発生することを抑制でき、半導体装置１００の品質低下を抑えることができる。
【００３８】
また、本実施形態の半導体装置１００では、連結板４の先端部４２及び段差部４３だけではなく、基端部４１と段差部４３との間の屈曲部４４もモールド樹脂９内に埋設されているため、モールド樹脂９がこの屈曲部４４に引っ掛かることでヒートシンク６の上面６ａから剥がれることを確実に防止できる。言い換えれば、屈曲部４４がモールド樹脂９に係合させるための係合部をなしていることで、ヒートシンク６とモールド樹脂９とを連結板４によって強固に固定することができる。すなわち、ヒートシンク６とモールド樹脂９との密着性向上を図ることができる。
さらに、従来のようにヒートシンク６自体にモールド樹脂９と係合させるための複雑な形状を形成する必要もなくなるため、半導体装置１００を安価に製造することが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態の半導体装置１００では、前述したように、モールド樹脂９がヒートシンク６の上面６ａのみ封止するだけで、ヒートシンク６とモールド樹脂９との十分な密着性が得られるため、半導体装置１００自体の大きさを変えない場合には、従来のようにヒートシンク６の側面６ｃを覆っていたモールド樹脂９の容積の分だけ、ヒートシンク６を大きく形成してその熱容量を増やすことができる。
さらに、半導体素子７を搭載する第一端子板２の先端板部２２が、その基端板部２１や枠体部５に対して連結板４と同じ方向にずらして配されていることで、この先端板部２２とヒートシンク６の上面６ａとの間隔を短く設定できる。したがって、半導体素子７において生じた熱を先端板部２２からヒートシンク６に効率よく逃がすことができる。
また、この半導体装置１００では、連結板４を含むリードフレーム１が熱伝導性に優れる導電性材料からなるため、半導体素子７において生じた熱をヒートシンク６だけではなく、ヒートシンク６に固定された連結板４にも逃がすことができる。言い換えれば、連結板４によってヒートシンク６の実質的な熱容量をさらに増加することが可能となる。
以上のことから、本実施形態の半導体装置１００では、その放熱性能向上を図ることができる。
【００４０】
さらに、複数の連結板４が平面視したヒートシンク６の中央を基準として互いに対称となる位置に配されていることで、半導体装置１００を製造する際、特に取付工程後から樹脂封止工程を実施するまでの間に、リードフレームを安定した状態でヒートシンクの上面に保持できるため、ヒートシンクにリードフレームを固定したユニットを容易に取り扱うことができる。
また、本実施形態の半導体装置１００では、ヒートシンク６と端子板２，３の間に介在するモールド樹脂９によって互いに電気的に絶縁されているため、従来のようにヒートシンク６と端子板２，３との電気的な絶縁を図るための別途部材が不要となる。したがって、半導体装置１００の製造効率の向上、及び、製造コストの削減を図ることができる。
【００４１】
なお、第一実施形態においては、モールド樹脂９によって封止される基端部４１と段差部４３との間の屈曲部４４がモールド樹脂９に係合するとしたが、この屈曲部４４は封止されなくてもよく、少なくともヒートシンク６の上面６ａから突出するように配される連結板４の段差部４３がモールド樹脂９によって封止されていればよい。このような構成であっても、連結板４の段差部４３がモールド樹脂９の内部に突き刺さることでアンカー効果が得られるため、ヒートシンク６とモールド樹脂９との密着性向上を図ることができる。言い換えれば、連結板４の段差部４３がモールド樹脂９に係合する係合部の役割を果たしてもよい。
【００４２】
〔第二実施形態〕
次に、図６を参照して本発明の第二実施形態について説明する。
この実施形態に係るリードフレームは、図６に示すように、第一実施形態のリードフレーム１と比較して、連結板４の形状のみが異なっている。
この実施形態のリードフレーム１１においては、連結板４の基端部４１側から先端部４２側に向けて枠体部５の厚さ方向に突出する段差部４３のうち、その突出方向の中途部分に、連結板４の他の部分よりも幅広とされた拡幅部（係合部）４６が形成されている。ここで、連結板４の他の部分とは、段差部４３の突出方向の両端や、基端部４１、先端部４２のことを示している。
なお、図示例では、拡幅部４６が平面視矩形状に形成されているが、例えば平面視で円形状に形成されていてもよい。また、拡幅部４６は、連結板４の両側端から突出するように形成されているが、例えば一方の側端のみから突出するように形成されていてもよい。
【００４３】
本実施形態のリードフレーム１１によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、このリードフレーム１１を用いて第一実施形態と同様の半導体装置を製造すると、ヒートシンク６の上面６ａと拡幅部４６との間にモールド樹脂９が入り込むため、モールド樹脂９が拡幅部４６に引っ掛かりヒートシンク６の上面６ａから剥がれることを確実に防止することができる。
さらに、製造後の半導体装置では、モールド樹脂９内に埋設される連結板４の部分が拡幅部４６を有することで連結板４の熱容量を増加できるため、ヒートシンク６の熱を効率よく連結板４に逃がすことが可能となる。
【００４４】
〔第三実施形態〕
次に、図７を参照して本発明の第三実施形態について説明する。
本実施形態に係るリードフレームは、図７に示すように、第二実施形態のリードフレーム１１と比較して、拡幅部の形状のみが異なっている。
この実施形態のリードフレーム１２においては、段差部４３の突出方向の中途部分に形成された拡幅部４６が、連結板４の基端部（基端）４１側から先端部４２側に向かうにしたがって、漸次幅広となるテーパ部４６１を有している。この実施形態では、テーパ部４６１の両側端が直線状に傾斜しており、これによって、テーパ部４６１が平面視で略台形状となっている。
【００４５】
本実施形態のリードフレーム１２によれば、第二実施形態と同様の効果を奏する。
また、この構成では、拡幅部４６のうちヒートシンク６に近い側が特に幅広に設定されるため、連結板４のうちヒートシンク６からより近い部分における熱容量を特に増加させることが可能となる。すなわち、半導体素子７等からヒートシンク６に逃がした熱を、ヒートシンク６から連結板４側にさらに効率よく逃がすことができる。
【００４６】
〔第四実施形態〕
次に、図８を参照して本発明の第四実施形態について説明する。
この実施形態に係るリードフレームは、図８に示すように、第三実施形態のリードフレーム１２と比較して、連結板４の段差部４３に形成されたテーパ部の形状のみが異なっている。すなわち、この実施形態のリードフレーム１３においては、拡幅部４６をなすテーパ部４６２の両側端が外側に膨出する円弧状に形成されており、これによって、テーパ部４６２が平面視で略半円形状となっている。
【００４７】
本実施形態のリードフレーム１３によれば、第三実施形態と同様の効果を奏するが、テーパ部４６２の両側端が膨出する分だけ拡幅部４６の容積をより大きく設定できるため、連結板４の熱容量をさらに増加することができる。
なお、第三、第四実施形態では、テーパ部４６１，４６２が段差部４３の突出方向に沿う拡幅部４６の長手方向全体にわたって形成されているが、例えば、拡幅部４６の長手方向の一部にのみ形成されていてもよい。
【００４８】
〔第五実施形態〕
次に、図９を参照して本発明の第五実施形態について説明する。
この実施形態に係るリードフレームは、図９に示すように、第一〜第四実施形態のリードフレームと比較して、連結板４の形状が異なっている。
この実施形態のリードフレーム１４では、連結板４の段差部４３に、連結板４の先端部４２側から基端部４１側に向かうにしたがって漸次幅広となる逆テーパ部（係合部）４７が形成されている。この実施形態では、逆テーパ部４７の両側端が直線状に傾斜しており、これによって、逆テーパ部４７が平面視で略台形状となっている。なお、図示例では、逆テーパ部４７が先端部４２との間に間隔をあけずに形成されているが、例えば第二実施形態の拡幅部４６と同様に、先端部４２との間に間隔をあけて形成されていてもよい。
【００４９】
本実施形態のリードフレーム１４によれば、第二実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、このリードフレーム１４を用いて第一実施形態と同様の半導体装置を製造すると、逆テーパ部４７がヒートシンク６の上面６ａから上方に離れるにしたがって幅広となるように配置されるため、この逆テーパ部４７がモールド樹脂９内に埋設された状態では、モールド樹脂９が逆テーパ部４７に引っ掛かりヒートシンク６の上面６ａから剥がれることを確実に防止することができる。
また、製造後の半導体装置では、第二実施形態の拡幅部４６の場合と同様に、連結板４の一部が幅広に形成されることで連結板４の熱容量の増加を図り、ヒートシンク６の熱を効率よく連結板４に逃がすことができる。
【００５０】
〔第六実施形態〕
次に、図１０を参照して本発明の第六実施形態について説明する。
この実施形態に係るリードフレームは、図１０に示すように、第一〜第五実施形態のリードフレームと比較して、連結板４の形状が異なっている。すなわち、この実施形態のリードフレーム１５では、連結板４の段差部４３に、その突出方向に延びるように連結板４の板厚方向に波打つ波板部（係合部）４８が形成されている。
本実施形態のリードフレーム１５によれば、波板部４８によって段差部４３に凹凸面４８ａ，４８ｂが形成されているため、段差部４３がモールド樹脂９に埋設された状態では、モールド樹脂９がこの凹凸面４８ａ，４８ｂに噛み合うことになる。特に、この凹凸面４８ａ，４８ｂはヒートシンク６の上面６ａから上方に離間する方向に延びるように波打つため、モールド樹脂９がヒートシンク６の上面６ａから剥がれることを確実に防止できる。
【００５１】
なお、第六実施形態では、段差部４３に波板部４８を形成しているが、少なくとも段差部４３にその突出方向に延びるように波打つ凹凸面４８ａ，４８ｂが形成されていればよい。したがって、段差部４３には、例えばその板厚方向に窪む凹部が形成されてもよい。この凹部は、波板部４８の場合と同様に、段差部４３の側端に到達するように段差部４３の幅方向に延びていてもよいが、段差部４３の側端に到達しなくてもよい。また、この凹部は、一つだけ形成されてもよいが、波板部４８の場合と同様に、段差部４３の突出方向に互いに間隔をあけて複数配列されていてもよい。
また、第六実施形態の波板部４８は、第一実施形態のように単純な帯板状とされた段差部４３に形成されることに限らず、例えば第二〜第五実施形態の拡幅部４６やテーパ部４６１，４６２、逆テーパ部４７を有する段差部４３に形成されてもよい。
【００５２】
〔第七実施形態〕
次に、図１１，１２を参照して本発明の第七実施形態について説明する。
この実施形態に係るリードフレームは、図１１に示すように、第一〜第六実施形態のリードフレームと比較して、連結板４の形状が異なっている。
この実施形態のリードフレーム１６では、連結板４の段差部４３に、連結板４の基端部４１側から先端部４２側に向けて、基端部４１や先端部４２の幅方向に蛇行しながら延びる蛇行部（係合部）４９が形成されている。
そして、本実施形態では、蛇行部４９が平面視でクランク状に蛇行していることで、連結板４の基端部４１と先端部４２とが、蛇行部４９によって互いに基端部４１や先端部４２の幅方向にずれて位置している。また、連結板４の先端部４２が、基端部４１よりも端子板２，３の近くに配されている。
【００５３】
このリードフレーム１６を用いて第一実施形態と同様の半導体装置を製造する場合、第一〜第六実施形態と同様に、樹脂封止工程において、蛇行部４９を含む段差部４３全体をモールド樹脂９内に埋設してもよいが、例えば図１２に示すように、先端部４２及び蛇行部４９のうち先端部４２側の一部のみをモールド樹脂９内に埋設し、蛇行部４９の残部及び基端部４１をモールド樹脂９の外側に配置することが可能である。言い換えれば、蛇行部４９のうち基端部４１や先端部４２の幅方向（複数の第一端子板２あるいは第二端子板３の配列方向）に延びる部分が、モールド樹脂９の外面から突出するように、蛇行部４９をモールド樹脂９によって封止することができる。
なお、以上のように蛇行部４９を封止した場合、枠体部５を切り落とす切断工程において、モールド樹脂９の外側に突出する蛇行部４９の残部及び基端部４１を切り落とせばよい。
【００５４】
そして、このように製造された半導体装置においては、モールド樹脂９がその内部に埋設された蛇行部４９に引っ掛かるため、ヒートシンク６の上面６ａから剥がれることを確実に防止できる。また、端子板２，３の基端板部２１，３１及び連結板４の蛇行部４９が、モールド樹脂９の外面から互いに異なる向きに突出あるいは露出しているため、これら端子板２，３の基端板部２１，３１と連結板４の蛇行部４９との間で、電気的な短絡が発生することをより確実に防ぐことができる。
なお、第七実施形態において、蛇行部４９は、平面視でクランク状に蛇行するとしたが、例えば平面視Ｓ字状に蛇行していてもよい。また、連結板４の基端部４１及び先端部４２は、蛇行部４９によって幅方向にずれて位置するとしたが、例えば幅方向にずれていなくても構わない。この場合には、蛇行部４９全体をモールド樹脂９内に埋設すればよい。
【００５５】
以上、第一〜第七実施形態により本発明の詳細を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、全ての実施形態において、連結板４の先端部４２は、端子板２，３を構成する先端板部２２，３２の下面２２ｂ，３２ｂよりも下方に離れて位置しているが、少なくとも連結板４の先端部４２の下面４２ｂが端子板２，３の先端板部２２，３２の下面２２ｂ，３２ｂよりも下方に位置していればよい。この場合でも、連結板４の先端部４２の下面４２ｂをヒートシンク６の上面６ａに固定した状態において、先端板部２２，３２の下面２２ｂ，３２ｂとヒートシンク６の上面６ａとの間に隙間を設けることは可能である。
【００５６】
また、全ての実施形態において、リードフレーム１，１１〜１６は、ヒートシンク６の上面６ａと端子板２，３との間にモールド樹脂９を介在させた構成の半導体装置１００の製造に使用しているが、例えばヒートシンク６と端子板２，３との間に、セラミックス等の電気絶縁性を有する絶縁性板材を設けた構成の半導体装置の製造に使用してもよい。なお、この絶縁性板材は、例えば取付工程においてヒートシンク６と端子板２，３の先端板部２２，３２との間に挟み込めばよい。
さらに、半導体装置１００の製造に際しては、リードフレーム１，１１〜１６をヒートシンク６の上面６ａに取り付ける取付工程が、搭載工程や接続工程の前に実施されているが、少なくともフレーム準備工程の後から樹脂封止工程の前までの間に実施されればよい。
【００５７】
また、半導体素子７は、その上面７ａ及び下面７ｂに電極を有するものに限らず、例えば上面７ａのみに複数の電極を有するものであってもよい。この場合には、例えば一つの半導体素子７に対して複数の第二端子板３を用意すると共に、複数の接続子を介して半導体素子７の複数の電極と複数の第二端子板３とを電気接続すればよい。
さらに、上記実施形態の半導体装置１００は、発熱体として半導体素子７を備えるとしたが、少なくとも第一端子板２の先端板部２２の上面２２ａに固定されるものであれば、発熱体として他の電子部品・電気部品を備えていてもよい。
【００５８】
また、全ての実施形態において、複数の第一端子板２は、その基端板部２１から先端板部２２に向かう長手方向が全て同じ向きとなるように配列されているが、例えば互いに異なる向きあるいは逆向きとなるように配列されてもよい。また、複数の第二端子板３についても、第一端子板２と同様に、例えば互いに異なる向きあるいは逆向きとなるように配列されてもよい。したがって、例えば、基端板部２１，３１から先端板部２２，３２に向かう第一端子板２及び第二端子板３の長手方向が同じ向きに設定されても構わない。
さらに、端子板２，３は、断面視クランク形状に形成されるとしたが、例えば単純な平板状に形成されていてもよい。
また、第二端子板３と半導体素子７とを電気接続する接続子８は、板状に形成されるとしたが、例えばボンディングワイヤであってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１，１１，１２，１３，１４，１５，１６  リードフレーム
２  第一端子板
２２  先端板部（配置部）
２２ａ  上面
２２ｂ  下面
３  第二端子板
３２  先端板部
３２ｂ  下面
４，４Ａ，４Ｂ  連結板
４１  基端部（基端）
４２  先端部（先端）
４３  段差部（係合部）
４４  屈曲部（係合部）
４６  拡幅部（係合部）
４６１，４６２  テーパ部
４７  逆テーパ部（係合部）
４８  波板部（係合部）
４９  蛇行部（係合部）
５  枠体部
６  ヒートシンク
６ａ  上面
６ｂ  下面
６ｃ  側面
７  半導体素子（発熱体）
９  モールド樹脂
１００  半導体装置
【図１】
2012049195.tif 000003
【図２】
2012049195.tif 000004
【図３】
2012049195.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012049195.tif 000009
【図８】
2012049195.tif 000010
【図９】
2012049195.tif 000011
【図１０】
2012049195.tif 000012
【図１１】
2012049195.tif 000013
【図１２】
2012049195.tif 000014