(57)【要約】【課題】モールド金型内面に強力に放熱板を押しつけることにより、樹脂バリに発生を抑制するし、効率よく放熱をおこなうことができる半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、リードフレームと放熱板と樹脂封止体で構成され、放熱板の一方の主面が樹脂封止体から露出する高放熱樹脂封止型半導体装置において、リードフレームに吊り部とヘッダー部を備え、吊り部は放熱板の他方の主面に接合固定させ、ヘッダー部は放熱板の他方の主面に押圧させている状態で、樹脂封止用金型で挟持させて樹脂封止するものである。また、その製造方法である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと放熱板と樹脂封止体を有し、前記放熱板の一方の主面が前記樹脂封止体から露出する半導体装置において、前記リードフレームに吊り部とヘッダー部を備え、前記吊り部は前記放熱板の他方の主面に接合固定し、前記ヘッダー部は前記放熱板の他方の主面に押圧していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記リードフレームの前記吊り部と前記ヘッダー部は折り曲げ加工されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ヘッダー部のダウンセット量は前記吊り部より大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
樹脂成形金型の上金型と下金型の間にリードフレームを挟持しておこなう樹脂封止工程において、前記リードフレームは前記上金型と前記下金型に挟持される部分と、前記下金型の凹部の深さよりも大きく形成された放熱板を有し、前記下金型の前記凹部の底面上に前記放熱板をのせ、前記挟持される部分を前記下金型から浮かした状態で配置し、前記上金型で押さえ付けて、前記リードフレームを挟持して樹脂封止する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に放熱板を有する樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な樹脂封止型半導体装置は、通電により内部に搭載された半導体素子が熱を発生する。この熱を効率よく半導体装置外へ放出するために、リードフレームのダイパッドの裏面、または、リードフレームに取り付けられた放熱板の裏面を樹脂封止体に露出させた形態のパッケージがある。このパッケージ製造工程では、リードフレームに接合された放熱板をモールド金型の底面に押しつけるようにして、樹脂を充填しながら成形している。この時、モールド金型と放熱板の間に樹脂が漏れ込み、樹脂バリ（フラッシュ）になることがあり、露出面積の減少や、樹脂バリ（フラッシュ）取り工程を追加する必要があった。
【０００３】
インナーリード部に屈曲部を設け、樹脂モールド時にインナーリードが撓んでも屈曲部で応力緩和し、ヒートシンクをトランスファーモールド金型の内面に押圧する手法が従来技術として知られている（例えば、特許文献１参照、図２）これにより、接合部分の剥がれ、接合材のクラック発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８５１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、半導体装置は大電流仕様の場合、半導体素子の発熱は放熱板を用いて樹脂封止体の外部へ放熱させることが必要である。
【０００６】
しかしながら、従来技術は、モールド金型挟持において、接合部のクラックを防止するが、屈曲部で応力緩和するため、金型内面に放熱板を押圧させる力が不足し、放熱板表面に樹脂バリが発生するという課題がある。また、放熱板表面に発生した樹脂バリにより、樹脂封止体の外部への放熱不足が懸念されるという課題がある。
【０００７】
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、モールド金型内面に強力に放熱板を押しつけることにより、樹脂バリに発生を抑制するし、効率よく放熱をおこなうことができる半導体装置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】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。本発明の半導体装置は、リードフレームと放熱板と樹脂封止体で構成され、放熱板の一方の主面が樹脂封止体から露出する高放熱樹脂封止型半導体装置において、リードフレームに吊り部とヘッダー部を備え、吊り部は放熱板の他方の主面に接合固定させ、ヘッダー部は放熱板の他方の主面に押圧させている状態で、樹脂封止用金型で挟持させて樹脂封止するものである。また、その製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、強力に放熱板を金型内面に押し付けることができるので、放熱板表面に樹脂バリを発生させない半導体装置を提供することができる効果を奏する。また、放熱板表面に樹脂バリを発生しないので、外部へ効率良く放熱することができる半導体装置を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の平面図と側面断面図と下面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレームと放熱板の平面図と側面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレームと放熱板の断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレームと放熱板を樹脂成形金型に載置した状態を示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレームを樹脂成形金型で挟持した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係の比率等は現実のものとは異なる。従って、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【実施例１】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例１に係る半導体装置を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置１の平面図と側面断面図と下面図である。図２は、本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレームと放熱板の平面図と側面図である。図３は、本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレームと放熱板の断面図である。
【００１３】
図１に示すように、半導体装置１は、リードフレーム２と、放熱板３と、樹脂封止体４とで構成されている。リードフレーム２と放熱板３が接合され、放熱板３の他方の主面に半導体素子１９を搭載し、電気配線されものを樹脂封止体４で覆っている。樹脂封止体４は、樹脂パッケージの外形形状であり、例えば、寸法は長さ６０ｍｍ、幅２５ｍｍ、高さ（厚さ）５ｍｍで、エポキシ等の熱硬化樹脂を使用することができる。
【００１４】
図２及び図３に示すように、リードフレーム２は放熱板３と接合されている。
【００１５】
放熱板３は、平坦な平条板からなり、一方の主面は平坦な形状をしており、樹脂封止体４の外面に露出している。これにより、半導体素子の発生する熱を樹脂封止体４の外部へ放出する。例えば、銅または銅合金で、長さ４０ｍｍ、幅２０ｍｍ、板厚１．０ｍｍの平条素材をプレス打ち抜き加工等によって製造することができる。
【００１６】
放熱板３の他方の主面には、絶縁層５が形成され、絶縁層５に上に回路層６が形成されている。絶縁層５は絶縁シートを貼り付け、回路層６は銅箔を絶縁層５に貼り付け、エッチング加工により、所望の回路パターンに形成したものである。その回路パターンには半導体素子等を搭載して、半導体装置の内部回路を形成している（図示せず）。
【００１７】
リードフレーム２は、枠体８、アウターリード９、インナーリード１０、吊り部１１、ヘッダー部１２を備えている。リードフレーム２は、例えば、銅または銅合金で、長さ７０ｍｍ、幅５０ｍｍ、板厚０．５ｍｍの平条素材をプレス打ち抜き加工等によって製造することができる。図では１パターンのみ表記してあるが、このパターンが複数連結された状態とすることができる。
【００１８】
次に、リードフレーム２の枠体８は、インナーリード１０とアウターリード９を一体化するために、囲むようにして枠状に形成されている。タイバー、キャリア、セクションバー等で呼ばれている。
【００１９】
アウターリード９は、棒形状をしており、一方の端部を枠体８に連結し、半導体装置１の入出力となる電気端子となり、樹脂封止体４から突出している。半導体装置１をプリント基板へ実装する場合には、アウターリード９をリードフォーミング機により、曲げ加工を施すことができる。
【００２０】
インナーリード１０は、一方の端部はアウターリード９の他方の端部と連結されており、他方の端部は、放熱板３の回路層６に接し、接合材７で接合固定される。接合材７は、例えば、はんだ等を使用することができる。
【００２１】
吊り部１１は、図２の平面図に示すように、アウターリード９と連結されており、平面上でインナーリード１０と同様形状をしており並列に並んでいる。ここでは、配列の両側に２箇所に配置している。さらに、図３の断面図が示すように、クランク状に折り曲がっている。上述のインナーリード１０の構造も同様になっている。この折り曲げは、一般的なリードフレームにおいて、デプレス、ダウンセットと呼ばれている公知の加工手段である。かつ、吊り部１１の先端は、放熱板３の回路層６に接し、接合材７で接合固定される。接合材７は、例えば、はんだ等を使用することができる。
【００２２】
ヘッダー部１２は、図２の平面図に示すように、枠部８に連結されており、平面上で吊り部１１と対向するように２箇所配置している。さらに、図３の断面図が示すように、クランク状に折り曲がっている。この加工は吊り部１１と同様である。ただし、ヘッダー部１２の先端は、放熱板３の回路層６に接しているだけで、固定はしていない。また、ヘッダー部１２は樹脂封止体４が突出した部分をカットするので、電気的な接続は必要ない。よって、放熱板３の回路層６のない部分や、絶縁層５のない部分に配置してもよい。
【００２３】
次に、半導体装置１の製造方法について説明する。
【００２４】
図４は、本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレーム２と放熱板３を樹脂成形金型にセットした状態を示す図である。図５は、本発明の実施例１に係る半導体装置のリードフレーム２を樹脂成形金型で挟持した状態を示す図である。
【００２５】
まず、リードフレーム２と、他方の主面に絶縁層５と回路層６を形成した放熱板３を用意し、吊り部１１と放熱板３を接合材７により接合固定する。接合材７は、例えば、はんだを使用することができる。
【００２６】
次に、リードフレーム２と放熱板３が接合され、放熱板３の回路層６上に半導体素子１９等を搭載し、ワイヤボンディングする。半導体素子１９は、一般的なＩＣ等であり、はんだ等で接合す、上部電極からワイヤ配線をおこなう。
【００２７】
次に図４に示すように、樹脂成形金型を用意し、樹脂成形金型は、対になる上金型１５と下金型１６とで構成されている。それぞれの金型には掘り込まれた空間がある。下金型１６の空間は凹部１７を備えている。この空間は一般的にキャビティと呼ばれ、樹脂パッケージの外形形状を成形するものである。上金型１５と下金型１６は、挟持部１８によって、リードフレーム２を挟み込み、上下の金型が合わさることになる。
【００２８】
この凹部１７の底面に放熱板３の一方の主面が接触するように載置する。このとき、放熱板３に接合されたリードフレーム２は下金型１６の挟持部１８から浮くように折り曲げ加工しておく。すなわち、リードフレーム２のインナーリード１０と吊り部１１及びヘッダー部１２は折り曲げ寸法が、下金型１６の凹部１７の深さよりも大きく設定されている。例えば、吊り部１１側の折り曲げ寸法Ａは３．１ｍｍ、凹部１７の深さ寸法は３．０ｍｍであり、０．１ｍｍ浮いていることになる。
【００２９】
また、ヘッダー部１２側の折り曲げ寸法Ｂは３．２ｍｍであり、折り曲げ寸法Ａよりも大きく設定している。すなわち、ヘッダー部１２のダウンセット量は吊り部１１より大きく形成されている。
【００３０】
その後、図５に示すように、樹脂成形金型の上金型１５と下金型１６を閉じて、リードフレーム２を挟持部１８において、挟み込む。このとき、リードフレーム２の折り曲げ寸法Ａ（図４参照）は下金型１６の凹部１７の深さ寸法より大きいので、挟み込み時に吊り部１１が放熱板３を押しつける方向に力がかかる。このとき吊り部１１は少量の撓みと放熱板３を図面における右横方向（二重矢印方向）へ移動させる力が働く。放熱板３は固定の必要が無く、吊り部１１は撓むので、放熱板３の移動量は微小である。これにより、接合材７部において、接合材のクラック発生を防止することができる。
【００３１】
また、折り曲げ寸法Ｂは折り曲げ寸法Ａより、大きいので、ヘッダー部１２は吊り部１１よりさらに大きく撓むことになる。よって、放熱板３の一方の主面をより強力に下金型１６の凹部１７の底面に押し付けることができる。さらに、ヘッダー部１２の端部は放熱板３に接合されていなく、接触しているだけなので、ヘッダー部１２の端部は放熱板３の回路層６の表面を撓みにより滑ることになる。図面における左横方向（矢印方向）へ移動させる力が働く。この部分は接合されていないので、接合クラックの心配はない。
【００３２】
この状態で、上金型１５と下金型１６の空間に溶融樹脂を流し込み、樹脂封体４を成形する。このとき、吊り部１１とヘッダー部１２により放熱板３の一方の主面を強力に下金型１６の凹部１７の底面に押し付けているので、放熱板３の一方の主面に樹脂バリが発生することを防止することができる。
【００３３】
その後、リードフレーム２の不要な枠体８とアウターリード９の連結部とヘッダー部１２をプレス金型装置により、分断して、1つの半導体装置１が完成する。例えば、アウターリード９は長さ１４ｍｍ、幅２ｍｍである。
【００３４】
次に、上述の実施例１に係る半導体装置１の効果を説明する。
【００３５】
本発明の実施例１に係る半導体装置１は、リードフレーム２と放熱板３を樹脂封止体４で覆っており、リードフレーム２の吊り部１１とヘッダー部１２はモールド時に放熱板３を下金型の底面に強力に押し付けている。これにより、放熱板３を樹脂封止体４の表面に露出させる半導体装置１において、放熱板３の表面に樹脂バリを発生させないことが可能である。
【００３６】
また、放熱板３の表面に樹脂バリを発生しないので、外部へ効率良く放熱することが可能である。
【００３７】
また、放熱板３との接合部を吊り部１１だけにしているので、接合材７のクラックの防止が可能である。
【００３８】
折り曲げ寸法Ａと折り曲げ寸法Ｂに差を付けているので、より強固に放熱板を押さえ付けることが可能である。
【００３９】
リードフレーム２と放熱板３とを接合した簡単な構成なので、モールド金型は押さえピンを付けたりする複雑なものは必要なく容易に製造することが可能である。
【００４０】
上述のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。
【００４１】
上述の例では、放熱板３を銅または銅合金の板としたが、鉄または鉄合金、アルミまたはアルミ合金であってもよい。さらに、これらの表面には適宜めっき処理を施すことができる。
【００４２】
また、インナーリード１０の他方の端部は、放熱板３の回路層６に接合しなくてもよい。この場合、インナーリード１０はダウンセットする必要はなく、ワイヤボンディング手法等によって、電気的配線することができる。
【００４３】
また、半導体素子１９は、フリップ型チップを使用すれば、ワイヤボンディングの電気的配線を省略することができる。
【００４４】
また、吊り部１１、ヘッダー部１２の曲げ加工角度は任意である。
【符号の説明】
【００４５】
１、半導体装置
２、リードフレーム
３、放熱板
４、樹脂封止体
５、絶縁層
６、回路層（パターン）
７、接合材
８、枠体
９、アウターリード
１０、インナーリード
１１、吊り部
１２、ヘッダー部
１５、上金型（樹脂成形金型）
１６、下金型（樹脂成形金型）
１７、凹部
１８、挟持部
１９、半導体素子
【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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