(57)【要約】【課題】本発明は、モールド樹脂の破損を防止することができる半導体装置を提供することを目的としている。【解決手段】半導体装置１は、トランスファモールド型の半導体装置であって、被封止素子２０を封止するモールド樹脂４を備えている。さらに、半導体装置１は、モールド樹脂４の側面外周の近傍において、モールド樹脂４の内部に一体的にモールドされた補強部材５を備えている。これにより、モールド樹脂４の破損を防止することが可能となる。【選択図】図１
2013197573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスファモールド型の半導体装置であって、
被封止素子を封止するモールド樹脂と、
前記モールド樹脂の側面外周近傍において前記モールド樹脂内に一体モールドされた補強部材と、
を備えた、半導体装置。
【請求項２】
前記被封止素子と電気的に接続され前記モールド樹脂内に封止されたインナーリードをさらに備え、
前記補強部材は前記インナーリードの延長部により形成された、請求項１記載の半導体装置。 
【請求項３】
前記被封止素子と接続されず前記モールド樹脂内に封止されたダミーリードをさらに備え、
前記補強部材は前記ダミーリードにより形成された、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記被封止素子と電気的に接続され前記モールド樹脂内に封止されたインナーリードをさらに備え、
前記補強部材は、前記インナーリードの上側および下側の少なくとも一方に前記インナーリードと絶縁して形成された、請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記補強部材が配設される前記モールド樹脂の側面外周近傍は、前記モールド樹脂のコーナー部とエッジ部を含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記被封止素子は半導体素子を含み、
前記半導体素子はシリコンカーバイドを主成分とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファモールド型の半導体装置に関し、特に半導体素子を含む被封止素子を封止するモールド樹脂の補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車および電車等のモータを制御するインバータおよび発電、回生用のコンバータに使用されるトランスファモールド型のパワー用半導体装置ないしは半導体モジュールが存在する。そのようなトランスファモールド型のパワー用半導体装置は、モールド樹脂に封止された内部の半導体素子と接続するインナーリードと、外部装置と電気的接続を行うためにモールド樹脂の外側に露出させたアウターリードとを有するリードフレームを備えている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
半導体装置がインバータ装置のヒートシンク上などに組付けられる場合、端子間、半導体装置とインバータ装置間の絶縁のため、アウターリードがモールド樹脂から取り出されている部分の沿面距離を十分に確保する必要がある。また、当該部分は、モジュールのコンパクト化、高電圧化に対応するためにも沿面距離を十分に確保する必要がある。このため、モールド樹脂側面の当該部分は段付き形状となっており、モールド樹脂における当該部分周辺の厚みが薄くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３０２８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の半導体装置では、モールド樹脂で封止した後、液状のモールド樹脂が射出されたゲート部はレジンカット工程において金型を用いて切断される。このとき、前記ゲート部はモールド樹脂の充填性を考慮してできるだけ幅広くなるように設けられている。このため、金型の調整が不十分な場合、または金型の磨耗の進行具合によっては、モールド樹脂の厚みが薄くなっている部分がゲート部と共に破損するという問題があった。
【０００６】
また、レジンカット工程においてモールド樹脂側面の破損を防ぐために当該部分を固定金具で固定することが考えられるが、モールド樹脂側面、特にアウターリードがモールド樹脂から取り出されている部分は複雑な段付き形状のため、この部分を直接固定治具で挟んで固定することは難しい。固定治具を一品一様で準備し当該部分を固定する方法も考えられるが、この方法では、半導体装置の品種ごとに固定治具を準備することになるため、固定治具の管理が煩雑化しそれに伴うコストが増加する。
【０００７】
そこで、本発明は、モールド樹脂の破損を防止する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】
本発明に係る半導体装置は、トランスファモールド型の半導体装置であって、被封止素子を封止するモールド樹脂と、前記モールド樹脂の側面外周近傍において前記モールド樹脂内に一体モールドされた補強部材とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モールド樹脂の側面外周近傍においてモールド樹脂内に一体モールドされた補強部材を備えたため、モールド樹脂の剛性を向上させることができる。このため、モールド樹脂の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置（タイバーカット工程前）の平面図である。
【図２】固定治具により固定された半導体装置の概略断面図である。
【図３】実施の形態２に係る半導体装置の要部拡大平面図である。
【図４】実施の形態３に係る半導体装置の要部拡大平面図である。
【図５】実施の形態４に係る半導体装置の平面図である。
【図６】実施の形態４に係る半導体装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置１（タイバーカット工程前）の平面図であり、図２は、固定治具１１，１２により固定された半導体装置１の概略断面図である。図１に示すように、トランスファモールド型パワー用半導体装置１（以下「半導体装置」と称す）は、被封止素子２０と、モールド樹脂４と、補強部材５とを備えている。さらに、半導体装置１は、インナーリード３ａを備えている。
【００１２】
被封止素子２０は、例えばダイパッド上に配設された半導体素子２、抵抗素子等を含む素子であり、本実施の形態では、被封止素子２０は半導体素子２に相当する。半導体素子２は、例えばシリコンカーバイトを主成分として構成されている。インナーリード３ａはリードフレーム３の一部であり、リードフレーム３は、被封止素子２０（より具体的にはワイヤー８を介して半導体素子２）と電気的に接続されるインナーリード３ａと、インナーリード３ａと繋がるアウターリード３ｂと、アウターリード３ｂと繋がる外枠部３ｃとを備えている。
【００１３】
半導体素子２とインナーリード３ａは、モールド工程にて金型内にリードフレーム３の側方（ゲート部７側）から射出されたモールド樹脂４により封止されている。ここで、モールド樹脂４として、例えばエポキシ樹脂が用いられる。アウターリード３ｂは、モールド樹脂４から露出しており、モールド樹脂４の外側に取り出された主端子１５および信号端子１６を構成している。主端子１５および信号端子１６は外部装置と電気的に接続される。外枠部３ｃは、後述するレジンカット工程の次に行われる工程であるタイバーカット工程にてアウターリード３ｂから切断され除去される。
【００１４】
図２に示すように、モールド樹脂４の側面において主端子１５および信号端子１６が取り出される部分（図２においてモールド樹脂４の左右両側面）は、沿面距離を確保するために段付き形状に形成されているため、その部分は薄肉になっている。補強部材５は、モールド樹脂４よりも強度の高い部材で形成され、モールド樹脂４の側面外周近傍においてモールド樹脂４内に一体モールドされている。より具体的には、補強部材５は、例えばモールド樹脂４のコーナー部とエッジ部においてモールド樹脂４内に一体モールドされている。
【００１５】
次に、図２を用いてレジンカット工程について説明する。モールド樹脂４により半導体素子２とインナーリード３ａを封止するモールド工程の後、レジンカット工程が行われる。レジンカット工程では、半導体装置１は、モールド樹脂４を固定治具１１，１２により上下から挟み込まれることで固定されレジンカットされる。この工程では、モールド工程の際に液状のモールド樹脂が射出されたゲート部７について金型を用いて切断するため、切断時にモールド樹脂４の側面の樹脂バリ根元部にストレスが加わる。この場合、モールド樹脂４の側面において主端子１５および信号端子１６が取り出される部分は薄肉であり、またモールド樹脂４のコーナー部を含む側面外周近傍では、応力が集中しストレスがより増大するため、金型の状態によってはモールド樹脂４の破損をまねく恐れがある。
【００１６】
本実施の形態では、モールド樹脂４の側面外周近傍においてモールド樹脂４内に補強部材５を一体モールドすることで、モールド樹脂４のコーナー部とエッジ部の強度を向上させることができる。モールド樹脂４のコーナー部とエッジ部が補強されているため、レジンカット工程でゲート部７を切断する際に受ける外力はモールド樹脂４のみに集中することなくモールド樹脂４と補強部材５に分散することになる。これにより、モールド樹脂４の破損を防ぐことができる。また、補強部材５の外周面はモールド樹脂４によって他の内蔵部材とは電気的に絶縁されており、段付き形状により沿面距離を確保したことに対して、絶縁性を損なうことがなく、半導体装置１の性能を損なわない構造となっている。
【００１７】
モールド樹脂４の側面に形成される段付き形状は製品ごとに寸法のバラツキが異なり、段付き形状の段の高さが異なるため、モールド樹脂４の側面を固定することは難しい。しかし、本実施の形態ではその外力を補強部材５が受けることでモールド樹脂４への応力が分散し、モールド樹脂４の側面における薄肉の部分が破損しない構造となっているため、モールド樹脂４の側面を固定治具で固定することを要しない。このため、固定治具を簡略化することができる。
【００１８】
以上のように、実施の形態１に係る半導体装置１では、補強部材５がモールド樹脂４の側面外周近傍においてモールド樹脂４内に一体モールドされたため、モールド樹脂４の剛性を向上させることができる。このため、レジンカット工程においてゲート部７を切断する際に受ける外力が、モールド樹脂４のみに集中することなく、モールド樹脂４と補強部材５に分散するため、モールド樹脂４の破損を防止することができる。したがって、半導体装置１の耐久性の向上および歩留り率向上の効果が見込める。
【００１９】
また、補強部材５が配設されるモールド樹脂４の側面外周近傍は、モールド樹脂４のコーナー部とエッジ部を含むため、モールド樹脂４のコーナー部とエッジ部の剛性が向上することで、レジンカット工程において、モールド樹脂４の側面における薄肉の部分が破損することを防止することができる。
【００２０】
さらに、半導体素子２はシリコンカーバイドを主成分とするため、より高温領域で使用されることが想定されるが、上記よりモールド樹脂４の剛性を向上させることができるため、熱応力などによる変形を抑制することができ、より信頼性の優れた半導体装置１を提供することができる。
【００２１】
＜実施の形態２＞
図３（ａ）は、実施の形態２に係る半導体装置１Ａにおいてモールド工程前の要部拡大平面図であり、図３（ｂ）は、半導体装置１Ａにおいてタイバーカット工程後の要部拡大平面図である。実施の形態２に係る半導体装置１Ａにおいてインナーリード３ａは、モールド樹脂４の側面外周近傍まで延長された延長部３ｄを有し、補強部材は延長部３ｄにより形成されている。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００２２】
延長部３ｄは、インナーリード３ａからモールド樹脂４の側面外周近傍、即ち、モールド樹脂４の外部に露出しない部分まで延長するように形成されている。この場合、モールド工程において、液状のモールド樹脂の樹脂流れを確保するため、金型端面１３と延長部３ｄの最小隙間は０．５ｍｍ以上を確保することが望ましい。補強部材は、インナーリード３ａの延長部３ｄで形成されたため電位が印加されるが、モールド樹脂４の外部に露出しないので、外部との絶縁性に優れた半導体装置１Ａを提供することができる。
【００２３】
以上のように、実施の形態２に係る半導体装置１Ａでは、補強部材は、インナーリード３ａの延長部３ｄにより形成されたため、部品点数が減少し組立工数および組立コストを削減することができる。
【００２４】
また、インナーリード３ａから延長された延長部３ｄを補強部材とすることで、モールド樹脂４の厚み変動によらず補強することが可能になるため、生産性を損なわない容易な方法で半導体装置１Ａの品質向上を実現することができる。
【００２５】
＜実施の形態３＞
図４（ａ）は、実施の形態３に係る半導体装置１Ｂにおいてモールド工程前の要部拡大平面図であり、図４（ｂ）は、半導体装置１Ｂにおいてタイバーカット工程後の要部拡大平面図である。実施の形態３に係る半導体装置１Ｂにおいてリードフレーム３は、タイバーカット工程で除去される部位である外枠部３ｃからモールド樹脂４の側面外周近傍まで延長されたダミーリード３ｅを有し、補強部材はダミーリード３ｅにより形成されている。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００２６】
実施の形態２は、インナーリード３ａを延長し、モールド樹脂４の側面外周近傍を補強するものであったが、本実施の形態では、外枠部３ｃからモールド樹脂４の側面外周近傍までダミーリード３ｅを延長している。
【００２７】
レジンカット工程においてゲート部７を切断する方法は前記実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、レジンカット工程の次に行われる工程であるタイバーカット工程でダミーリード３ｅはモールド樹脂４の境界で切断される。このため、タイバーカット工程後のダミーリード３ｅは、モールド樹脂４内に封止され、また、半導体素子２を含む被封止素子２０およびインナーリード３ａと接続されていないため、絶縁特性への影響はない。
【００２８】
以上のように、実施の形態３に係る半導体装置１Ｂでは、補強部材はダミーリード３ｅにより形成されたため、部品点数が減少し組立工数および組立コストを削減することができる。
【００２９】
また、補強部材は、リードフレーム３においてタイバーカット工程で除去される外枠部３ｃからモールド樹脂４の側面近傍の必要な箇所に、ダミーリード３ｅを延長させることで形成されるため、インナーリード３ａの配線パターンによらず補強部材を設ける箇所の自由度が増し工業的な価値が高くなる。
【００３０】
＜実施の形態４＞
図５（ａ）は、実施の形態４に係る半導体装置１Ｃにおいてモールド工程前の要部拡大平面図であり、図５（ｂ）は、半導体装置１Ｃにおいてタイバーカット工程後の要部拡大平面図である。図６（ａ）は、半導体装置１Ｃにおいてインナーリード３ａの上側に補強部材５を形成した状態を示す概略断面図であり、図６（ｂ）は、半導体装置１Ｃにおいてインナーリード３ａの下側に補強部材５を形成した状態を示す概略断面図であり、図６（ｃ）は、半導体装置１Ｃにおいてインナーリード３ａの上下両側に補強部材５を形成した状態を示す概略断面図である。
【００３１】
実施の形態４に係る半導体装置１Ｃにおいて補強部材５は、モールド樹脂４内におけるインナーリード３ａの上側および下側の少なくとも一方にインナーリード３ａと絶縁して形成されている。なお、実施の形態４において、実施の形態１〜３で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３２】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、補強部材５は絶縁材料からなり、矩形枠状に形成されている。また、補強部材５は、モールド樹脂４の側面外周近傍においてモールド樹脂４の内周部に渡って一体モールドされている。ここで、補強部材５として、モールド樹脂４の曲げ強度よりも大きな曲げ強度を有する部材が採用されている。なお、補強部材５は素材が絶縁体であることが望ましいが、導電体への絶縁体のコーティング、接着、溶着などが施された部材であってもよい。
【００３３】
補強部材５は、実施の形態２と同様に金型端面１３から０．５ｍｍ程度内側に、リードフレーム３に平行となるように一体モールドされている。図５（ａ）に示すように、モールド樹脂４の側面外周近傍においてモールド樹脂４の内周部に渡って補強部材５が一体モールドされているが、インナーリード３ａの形状に合わせて、補強部材５の不要箇所を切り離すことも可能である。なお、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、補強部材５は、インナーリード３ａの上側、下側、上下両側のいずれかに一体モールドされていてもよい。また、これらを適宜組み合わせることも可能である。
【００３４】
以上のように、実施の形態４に係る半導体装置１Ｃでは、補強部材５は、モールド樹脂４内におけるインナーリード３ａの上側および下側の少なくとも一方にインナーリード３ａと絶縁して形成されたため、モールド樹脂４における全体的な強度を向上させることが可能である。特に大型化した半導体装置の反りや変形の抑制にも効果が期待できる。
【００３５】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  半導体装置、２  半導体素子、３ａ  インナーリード、３ｄ  延長部、３ｅ  ダミーリード、４  モールド樹脂、５  補強部材、２０  被封止素子。
【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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【図６】
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