(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に配置された放熱板（４０）上に、半導体素子（１０）が搭載されたリードフレーム（２０）を配置し、その後、樹脂（５０）を前記金型内に充填するようにした樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
前記金型内に配置された前記放熱板上に、絶縁体よりなるスペーサ部材（７０）を落とし込むことにより設置した後に、前記リードフレームの配置を行うことにより、前記放熱板と前記リードフレームとの間に前記スペーサ部材を介在させ、続いて、前記樹脂の充填を行うようにするものであり、
前記スペーサ部材として中央部がくりぬかれた中空部（７１）を有する環状をなすものを用いるとともに、前記スペーサ部材の位置決めは、前記スペーサ部材の前記中空部に、前記放熱板の突出した段差面（４１）を入れることで行うようにし、
前記リードフレームの配置によって、前記リードフレームに搭載された前記半導体素子が前記段差面に搭載されるとともに、前記スペーサ部材は前記段差面以外の領域に搭載された状態とし、
さらに、前記半導体素子と前記リードフレームとはボンディングワイヤ（３０）にて接続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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱板を内蔵する樹脂封止型半導体装置の製造方法に関し、例えば、自動車におけるエンジン制御ＥＣＵ、ＡＢＳ用ＥＣＵ等に用いられるドライバＩＣあるいは電源ＩＣのような電力用半導体装置に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、放熱板を内蔵する樹脂封止型半導体装置（以下、放熱板内蔵型パッケージという）としては、例えば、特開昭６０−１１０１４５号公報、特開昭６１−１９４８６１号公報、特開平８−７００１６号公報等に記載のものが提案されている。これら放熱板内蔵型パッケージの一般的な概略断面構造を図３に示す。
【０００３】
ＩＣチップ１０はリードフレーム２０のアイランド部２１上に搭載され、リードフレーム２０のインナーリード２２とボンディングワイヤ３０により結線されている。また、リードフレーム２０の下側には、リードフレーム２０と独立した放熱板（ヒートスプレッダ）４０が配設されており、これら各部材１０〜４０は、図３に示す様に、例えばエポキシ樹脂等からなるモールド樹脂５０で包み込むように封止され一体化されている。
【０００４】
この放熱板内蔵型パッケージは、樹脂封止前に、放熱板４０をモールド用の金型（図示せず）に投げ込みで配置し、その後、ＩＣチップ１０を搭載したリードフレーム２０を上記金型に配置し、樹脂を充填することにより同時に樹脂封止するという一連の樹脂封止工程を行うことにより製造される。このように、放熱板内蔵型パッケージは通常のリードフレームと通常の金型がそのまま適用できるので、コストアップを最小限に抑え、放熱性を向上できるメリットがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図３に示す構成では、樹脂封止の際に、リードフレーム２０が下方に折り曲げられたり、放熱板４０の水平度が悪い場合において、リードフレーム２０のインナーリード２２と放熱板４０とが接触し、短絡し易いという問題がある。
【０００６】
この様な問題に対して、図４に示す様な構造の放熱板内蔵型パッケージ（例えば、特開昭６０−１１０１４５号公報参照）が提案されている。この構造は放熱板４０上に接着材Ｊ２を介して絶縁フィルムＪ１を設けることにより、リードフレーム２０との短絡防止を狙ったものであるが、上記製造工程に加え、絶縁フィルムＪ１の放熱板４０への接着という工程が必要となるため、工程数が増加しコストアップを招くという問題がある。また、このような絶縁フィルムを放熱板へ塗布及び硬化させることで設ける例もあるが、同様の問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、放熱板内蔵型パッケージの製造方法において、コストアップを抑えつつ、放熱板とリードフレームとの短絡防止を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、金型内に配置された放熱板（４０）上に、絶縁体よりなるスペーサ部材（７０）を落とし込むことにより設置した後に、半導体素子（１０）が搭載されたリードフレーム（２０）を配置し、続いて、樹脂を該金型内に充填するようにし、スペーサ部材として中央部がくりぬかれた中空部（７１）を有する環状をなすものを用いるとともに、スペーサ部材の位置決めは、スペーサ部材の中空部に、放熱板の突出した段差面（４１）を入れることで行うようにし、リードフレームの配置によって、リードフレームに搭載された半導体素子が段差面に搭載されるとともに、スペーサ部材は段差面以外の領域に搭載された状態とし、さらに、半導体素子とリードフレームとはボンディングワイヤ（３０）にて接続するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
それによって、金型内に配置された放熱板（４０）上にスペーサ部材（７０）をに落とし込み、さらに、その上から半導体素子（１０）が搭載されたリードフレーム（２０）を配置し、樹脂（５０）を金型内に充填することにより、樹脂封止型半導体装置を製造することができる。そのため、従来の一連の樹脂封止工程の中で、金型内にスペーサ部材を落とし込むという簡易な方法で絶縁性を確保することが可能であり、コストアップを抑えつつ、放熱板とリードフレームとの短絡防止を実現することができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、上記図３及び図４に示した樹脂封止型半導体装置を変形したものであり、図３及び図４と同一部分については、図中、同一符号を付して説明を簡略化することとする。図１に本発明の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置（放熱板内蔵型パッケージ、以下、単に半導体装置という）１００の概略断面を示す。
【００１４】
ＩＣチップ（本発明でいう半導体素子）１０は、リードフレーム２０のアイランド部２１上に、Ａｇペースト、半田等よりなるダイボンド剤６０を介して接着されている。また、リードフレーム２０は、アイランド部２１と、該アイランド部２１の周囲からモールド樹脂５０の外部に引き出されたリード２２、２３とから構成されている。リード２２、２３は、モールド樹脂５０内に位置する部分であるインナリード２２と、モールド樹脂５０外部に引き出された部分であるアウタリード２３とからなる。そして、ＩＣチップ１０はワイヤ３０及びリード２２、２３を介して、外部との電気信号のやり取りが可能となっている。
【００１５】
モールド樹脂５０内において、リードフレーム２０におけるＩＣチップ１０搭載面と反対側（図１中の下側）に位置する放熱板（ヒートスプレッダ）４０は、リードフレーム２０方向に突出した段差面４１が形成され、この段差面４１にてＩＣチップ１０の反対側のアイランド部２１に接触するように、設けられている。この放熱板４０は、ＩＣチップ１０の放熱を促進させるために設けられるもので、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の熱伝導性に優れた材料からなる。
【００１６】
また、放熱板４０は、放熱性を良くするため、表面積を大きくする必要があり、半導体装置１００において、リードフレーム２０の下側のほぼ全面を占有する構成となっている。そのため、インナーリード２２が図中の下方に変形することや、放熱板４０の水平度が悪いことにより、インナーリード２２と放熱板４０とが接触し、短絡が発生する可能性があるが、本実施形態では、インナーリード２２と放熱板４０との間に絶縁体よりなるスペーサ部材７０を介在させ、短絡防止可能な構造となっている。
【００１７】
スペーサ部材７０は中央部がくりぬかれた中空部７１を有する環状をなすもので、絶縁体である樹脂やセラミックにより成形されたものである。そして、スペーサ部材７０は、その中空部７１に放熱板４０の段差面４１が入り込んだ形で、インナーリード２２と放熱板４０との間にてモールド樹脂５０により固定されている。
【００１８】
次に、かかる構成を有する半導体装置１００の製造方法について述べる。本製造方法に用いるモールド金型（本発明でいう金型、図示せず）は、例えば分割された上型と下型とよりなり、両型が合致した状態で図１に示すモールド樹脂の外周形状に対応した型形状を成し、樹脂注入用のゲートを有するものである。まず、所定の温度に加熱されたモールド金型の下型に放熱板４０を落とし込んで設置し、その上にスペーサ部材７０を落とし込んで設置する。ここで、スペーサ部材７０の位置決めは、スペーサ部材７０の中空部７１に、放熱板４０の突出した段差面４１を入れることで行う。
【００１９】
その後、ＩＣチップ１０が搭載され且つボンディングワイヤ３０が接続されたリードフレーム２０を、アイランド部２１と放熱板４０の段差面４１とを当接させつつ、放熱板４０とインナーリード２２との間にスペーサ部材７０を介在させた状態となるように、下型にセットする。そして、上記モールド金型の上型を下型と合致させ、該モールド金型内にモールド樹脂５０を軟化状態で注入、充填することで樹脂封止を行なう。モールド樹脂５０の硬化完了により、図１に示す半導体装置１００が完成する。
【００２０】
ところで、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置において、元来持っている樹脂による内部構成部材の固定という特質を利用して、放熱板４０とリードフレーム２０のインナーリード２２との間に介在するスペーサ部材７０をモールド樹脂５０にて固定した構成としている。そのため、上記した従来の絶縁フィルムの様に一連の樹脂封止工程以外に放熱板に該フィルムを固定するための別工程（塗布、硬化、接着等）を行うことなく、従来同様の一連の樹脂封止工程の中で、金型内にスペーサ部材を落とし込むという簡易な方法で、コストアップを抑えつつ、放熱板４０とリードフレーム２０との短絡防止を実現することができる。
【００２１】
（他の実施形態）
なお、スペーサ部材７０の構成としては、図２に示す様なものであっても良い。このスペーサ部材７０は、熱伝導性に優れた材料よりなる本体７２の表面を絶縁性物質７３で被覆したものである。具体的には、本体７２としてアルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素等のセラミックあるいは金属により本体７２を構成し、その本体７２の表面を絶縁処理したものを採用することができる。それにより、上記短絡防止の実現とともに、放熱板４０から更にスペーサ部材７０を介してリード２２、２３へ放熱できるため、半導体装置１００の放熱性をより向上させることができる。
【００２２】
また、本発明は、金型内に配置された放熱板上に、半導体素子が搭載されたリードフレームを配置し、樹脂を該金型内に充填することにより、これら放熱板、半導体素子及びリードフレームを包み込むように封止してなる樹脂封止型半導体装置の製造方法において、放熱板とリードフレームとの短絡を防止するためのスペーサ部材を要部とするものであり、その他の放熱板、半導体素子、リードフレーム及び樹脂等の部分は適宜設計変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示す概略断面図である。
【図３】従来の樹脂封止型半導体装置を示す概略断面図である。
【図４】もう一つの従来の樹脂封止型半導体装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０…ＩＣチップ、２０…リードフレーム、４０…放熱板、５０…モールド樹脂、７０…スペーサ部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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