(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その表面上に形成された複数の電極に第１配線用ワイヤがボンディングされる電力用半導体チップの裏面をリードフレームの第１ダイパッドの表面に接合し、前記第１ダイパッドの裏面にヒートスプレッダを接合し、その表面上に形成された複数の電極に第２配線用ワイヤがボンディングされる能動体素子チップの裏面を前記リードフレームの第２ダイパッドの表面に接合すると共に、少なくとも前記第１及び第２ダイパッドと前記電力用半導体チップと前記ヒートスプレッダと前記第１及び第２配線用ワイヤと前記能動体素子チップとをトランスファーモールドにより樹脂パッケージ内に封止する樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法であって、
前記第１及び第２ダイパッドの表面側の樹脂の注入を絞る絞り部を、前記電力用半導体チップと前記能動体素子チップとの間であり且つ前記第１配線用ワイヤと前記第２配線用ワイヤとの間に配設したことを特徴とする、
樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法であって、
前記絞り部は、前記リードフレームの一部を上側に折り曲げ加工したもの、又は、前記リードフレームの表面に形成した突起物より成り、前記樹脂パッケージ内に封止され得る寸法を有していることを特徴とする、
樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法であって、
前記絞り部は成形用金型の一部から突出する突起で形成されており、
前記突起の先端の角部が所定の曲率半径で形成される形状より成ることを特徴とする、
樹脂パッケージ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】
この発明は、電力制御用に使用される樹脂パッケージ型半導体装置の製造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂パッケージ型電力用半導体装置に対する要求としては、放熱特性の向上がある。この要求に応えて放熱性の向上を図るべく、リードフレームのダイパッドの裏面上にヒートスプレッダを接着し、且つ、ヒートスプレッダ直下の絶縁層部に高熱伝導樹脂を用いる構造の樹脂パッケージ型半導体装置が提案されている（但し、未公知の技術である）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この様な構造を有する樹脂パッケージ型半導体装置の製造に際して、低コスト化を図ることが更に求められている。そのためには、製造プロセスの簡略化を図ることが有効であり、同一樹脂を用いた同一工程において、チップ上封止及びヒートスプレッダ直下の絶縁層部の成形を行うことが望ましい。そして、絶縁層部の絶縁性を確保するためには一定以上の厚さが必要となる一方で、放熱性を良くするためには絶縁層部は薄い方が望ましい。エポキシ樹脂の熱伝導率は小さく、わずかに絶縁層部の厚さが大きくなっても放熱性が大きく損なわれるため、より効率の良い放熱を実現させるためには、最低限の厚さで絶縁を保ちつつ一定の厚さにコントロールすることが必要である。
【０００４】
しかしながら、絶縁層部の厚みと比較してチップ上部の厚みが格段に大きいため、絶縁層部に樹脂が充填されにくいと言う問題点があった。
【０００５】
本発明はこの様な懸案事項を解決するべく成されたものであり、リードフレームのダイパッドの裏面上に接着されたヒートスプレッダを有する樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールドにおいて、樹脂パッケージの表面とヒートスプレッダの底面との間に形成されるべき絶縁層の部分に十分に樹脂が充填される様にする製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、その表面上に形成された複数の電極に第１配線用ワイヤがボンディングされる電力用半導体チップの裏面をリードフレームの第１ダイパッドの表面に接合し、前記第１ダイパッドの裏面にヒートスプレッダを接合し、その表面上に形成された複数の電極に第２配線用ワイヤがボンディングされる能動体素子チップの裏面を前記リードフレームの第２ダイパッドの表面に接合すると共に、少なくとも前記第１及び第２ダイパッドと前記電力用半導体チップと前記ヒートスプレッダと前記第１及び第２配線用ワイヤと前記能動体素子チップとをトランスファーモールドにより樹脂パッケージ内に封止する樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法であって、前記第１及び第２ダイパッドの表面側の樹脂の注入を絞る絞り部を、前記電力用半導体チップと前記能動体素子チップとの間であり且つ前記第１配線用ワイヤと前記第２配線用ワイヤとの間に配設したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法であって、前記絞り部は、前記リードフレームの一部を上側に折り曲げ加工したもの、又は、前記リードフレームの表面に形成した突起物より成り、前記樹脂パッケージ内に封止され得る寸法を有していることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法であって、前記絞り部は成形用金型の一部から突出する突起で形成されており、前記突起の先端の角部が所定の曲率半径で形成される形状より成ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【００１０】
図１において、電力用半導体チップ１の裏面は、リードフレーム２の第１ダイパッド３Ａの表面上に、半田８を介して、接合されている。そして、第１配線用ワイヤ４Ａの一端が電力用半導体チップ１の表面上に形成された複数の電極（図示せず）にボンディングされており、同ワイヤ４Ａの他端はリードフレーム２のインナーリード部等にボンディングされている。又、ヒートスプレッダ６が、その上部の凸部が電力用半導体チップ１に対向する様に、半田９を介して、第１ダイパッド３Ａの裏面上に接合されている。
【００１１】
他方、電力用半導体チップ１の駆動ＩＣチップ（能動体素子チップ）５の裏面は、半田１０を介して、リードフレーム２の第２ダイパッド３Ｂの表面上に接合されている。そして、第２配線用ワイヤ４Ｂの一端が駆動ＩＣチップ５の表面上に形成された複数の電極（図示せず）にボンディングされており、同ワイヤ４Ｂの他端はリードフレーム２のインナーリード部等にボンディングされている。
【００１２】
本実施の形態の中核部は、フレーム加工部７を樹脂注入絞り部として設けてモールド成形を行う点にある。フレーム加工部７の形成は次の通りである。即ち、両チップ１，５間であり且つ第１配線用ワイヤ４Ａと第２配線用ワイヤ４Ｂとの間に位置する、リードフレーム２のインナーリード部の一つの先端部を上側に折り曲げて、フレーム加工部７を形成する。その際、フレーム加工部７全体が樹脂パッケージ２０内に包含される様に、同部７の折り曲げ寸法を設定する。
【００１３】
次に、図１を参照しつつ、本半導体装置の製造方法について記述する。
【００１４】
本半導体装置は、リードフレーム２の第１ダイパッド３Ａの表面への電力用半導体チップ１の接合工程と、第２ダイパッド３Ｂの表面への能動体素子チップ５の接合工程と、第１配線用ワイヤ４Ａ及び第２配線用ワイヤ４Ｂのボンディング工程と、高熱伝導性の接合剤を用いた第１ダイパッド３Ａの裏面へのヒートスプレッダ６の接合工程とを経た後に、トランスファーモールドされる。その際のモールド樹脂としては、例えば結晶シリカをフィラーとしたエポキシ樹脂が使用される。この様な樹脂は2W/mK程度の熱伝導率を有しており、高熱伝導樹脂として一般に使用されているものであり、かかる樹脂を用いることにより低コストで半導体装置を製造することが可能である。
【００１５】
ヒートスプレッダ６直下の絶縁層１１は上記の樹脂で成形されるが、絶縁層１１の絶縁性を確保するためには一定以上の厚さが必要となる一方で、放熱性を良くするためには絶縁層１１は薄い方が望ましい。エポキシ樹脂の熱伝導率は小さく、わずかに絶縁層１１の厚さが大きくなっても放熱性が大きく損なわれるため、より効率の良い放熱を実現させるためには、最低限の厚さで絶縁を保ちつつ一定の厚さにコントロールすることが必要である。
【００１６】
ここで、絶縁層１１の厚みは例えば0.5mmであり、リードフレーム２の上部側のモールド厚みは数mmもあり、厚さのバランスが取れないため、モールド樹脂のリードフレーム上部への充填性と絶縁層１１の部分への充填性との間に差が生じる。絶縁層１１の部分へのモールド樹脂の充填性が相対的に低いと、絶縁層１１の部分に気泡が生じて、一定の厚みの絶縁層１１を実現することが不可能となる。リードフレーム上部のモールド厚みが数mmであるのは、配線用ワイヤに大電流を流すため、ワイヤ径も例えば0.5mmと大きく、チップからループを形成した場合、ワイヤは数mmの高さになるためである。
【００１７】
絶縁層部への樹脂の充填性を向上させてリードフレーム上部への注入性と絶縁層部への注入性との差を解消すべく、本実施の形態では、リードフレーム上部側に上記のフレーム加工部７を予め抵抗体として設けている。そこで、既述した複数のチップ１，５及びヒートスプレッダ６が接合されたリードフレーム２を図示しない成形用金型にセッティングした上で、当該成形用金型のキャビティ内に注入口からモールド樹脂を注入すると、フレーム加工部７はリードフレーム上部側の樹脂流動の経路を部分的に狭めることとなり、これによりリードフレーム上部側へのモールド樹脂の流れ量を抑制する。その結果、抑制した分だけ、リードフレーム下部から絶縁層部へ向けて流れる樹脂の量が逆に増大し、絶縁層部への注入性の向上が図られる。これにより、相対的に薄く且つ一定の厚みを有する絶縁層１１が、モールド成形工程完了後に得られる。
【００１８】
以上の通り、フレーム加工部７は、リードフレーム２の第１及び第２ダイパッド３Ａ、３Ｂの表面側における樹脂の注入を絞る「絞り部」を成す。この「絞り部」は配線用ワイヤ間に配置されているため、樹脂パッケージの形状を変えることなく、装置の小型化を図ることが可能である。
【００１９】
又、フレーム加工部７に代えて、図２に示す様に、リードフレーム２の表面上に接着剤１３を介して形成した突起物１２を、上記の「絞り部」に用いても良い。この場合、突起物１２の高さは、モールド成形工程完了後に樹脂パッケージ２０内に封止される様に設定されている。突起物１２を用いたトランスファーモールドによっても、同様な効果が得られることは勿論である。尚、突起物として、例えばチップコンデンサの様な電子部品がフレーム上に搭載される場合も、「絞り部」と同様の効果が得られる。
【００２０】
尚、図１及び図２では、能動体素子チップとして、電力用半導体チップ１の駆動ＩＣチップ５がリードフレーム２に接合されている例を示しているが、これに代えて、別の電力用半導体チップが能動体素子チップとして第２ダイパッド３Ｂの表面上に接合されている場合（この場合には第２ダイパッド３Ｂの裏面上に別のヒートスプレッダが接合される）にも、本方法を適用することが出来る。
【００２１】
（実施の形態２）
図３は、本実施の形態に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。図３中、図１と同一符号のものは同一のものを示す。
【００２２】
本実施の形態の特徴点は、樹脂注入方向に並んだチップ間に、即ち、両配線用ワイヤ４Ａ、４Ｂ間に位置する樹脂パッケージ２０の部分にトランスファーモールド完了後に溝１４が形成される様に、一対の成形用金型の上部金型に溝１４の形状に対応した突起部（図示せず）を予め設けた上で、この突起部を利用してトランスファーモールド成形を行う点にある。この場合、上部金型に形成される上記突起部が、リードフレーム２の第１及び第２ダイパッド３Ａ、３Ｂの表面側における樹脂の注入を絞る「絞り部」を成す。
【００２３】
本実施の形態におけるトランスファーモールド時の作用・効果は、実施の形態１のそれらと同様であり、その説明を割愛する。
【００２４】
変形例として、図４に示す様な複数のヒートスプレッダ６，６Ａを有する場合にも、同様な作用・効果が得られる。尚、図４中の参照符号５Ａは、能動体素子チップとしての別の電力用半導体チップを示す。
【００２５】
又、別の変形例として、図５に示す様な、樹脂の注入方向（紙面の下から上に向かう方向）に垂直な方向に配列した複数のヒートスプレッダを有する装置において、絶縁層部への樹脂注入性向上のために、リードフレーム上部のチップ間ないしは両配線ワイヤ間に窪みないしは溝１４が成形される様に、上部金型の対応部分に突起部を設けてトランスファーモールド成形を行う様にしても良い。この場合にも、同様な作用・効果が得られる。
【００２６】
更なる変形例として、上部金型の対応部分に形成される突起部の先端の角部を、所定の曲率半径で形成される形状に加工したものを用いることとしても良い。この様なＲ形状加工された突起部を有する上部金型を用いてトランスファーモールド成形を行うことにより得られる本半導体装置の縦断面構造を、図６に示す。本変形例によれば、絞り部を構成する金型の、樹脂注入時の損耗による形状変化を低減することが出来るので、長期に渡り絞り量を安定させて、成形用金型の長寿命化を図ることが出来る。しかも、モールド成形完了後の半導体装置を放熱フィン(図示せず)に締め付けた際に、樹脂パッケージ２０の溝１４の角部への応力集中を低減させて、締め付け時の樹脂パッケージ２０の損傷を低減させることも出来る。
【００２７】
（変形例１）
図７は、本変形例に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。図７中、図１と同一符号のものは同一のものを示す。但し、３はダイパッド、４は配線用ワイヤである。
【００２８】
本変形例では、モールド工程完了後に樹脂の注入口近傍に注入方向と垂直な方向に窪み部１５が形成される様に、成形用金型の上部金型の対応部分に突起部を設けて、トランスファーモールドを行う。この様な金型を用いることによって、樹脂の注入口において、リードフレーム２上部への樹脂の流れを抑制し、絶縁層１１の部分への樹脂の注入性を高めることが出来る。尚、窪み部１５における樹脂厚Ａは絶縁層１１の厚みの概ね２倍未満、好ましくは絶縁層厚以下である。
【００２９】
（変形例２）
図８は、本変形例に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。図８中、図７と同一符号のものは同一のものを示す。
【００３０】
本変形例では、モールド工程完了後に電力用半導体チップ１の上方に溝１４が形成される様に、予め成形用金型の上部金型の対応部分に突起部を設けた上で、トランスファーモールドを行う。この様な金型を用いることによって、上記突起部が注入される樹脂の抵抗となり、リードフレーム２上部への樹脂の流れを抑制し、絶縁層１１の部分への樹脂の注入性が高められる。尚、溝１４における樹脂厚Ａは絶縁層１１の厚みの概ね２倍未満、好ましくは絶縁層厚以下である。
【００３１】
尚、図９に示す様に、溝１４に対応する上記突起部の先端の角部を、所定の曲率半径で形成される形状に加工しておいても良い。この場合には、金型の樹脂注入時の損耗による形状変化を低減することが出来るので、長期に渡り絞り量を安定させて、成形用金型の長寿命化を図ることが出来る。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、絞り部はチップ上部側に注入される樹脂の流動を妨げる抵抗体として機能するので、チップ上部側の樹脂の注入量が規制される分だけ、ヒートスプレッダ下方に注入される樹脂の充填量を格段に増大させることが出来、その結果、必要な厚みの絶縁層をヒートスプレッダ下方に確実に実現することが出来るという効果が得られる。しかも、本発明によれば、絞り部が配線用ワイヤ間に配置されているので、本半導体装置の小型化をも図ることが出来る。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、樹脂パッケージの形状を変えることなく、上記の効果を実現することが出来る実用性に富んだ半導体装置を提供することが可能である。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、絞り部を構成する金型の、樹脂注入時の損耗による形状変化を低減することが出来るので、長期に渡り絞り量を安定させて、成形用金型の長寿命化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態２に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【図５】  この発明の実施の形態２に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の構造を示す平面図である。
【図６】  この発明の実施の形態２に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【図７】  この発明の変形例に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【図８】  この発明の変形例に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【図９】  この発明の変形例に係る樹脂パッケージ型半導体装置のトランスファーモールド完了後の内部構造を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  電力用半導体チップ、２  リードフレーム、３Ａ  第１ダイパッド、３Ｂ第２ダイパッド、４Ａ  第１配線用ワイヤ、４Ｂ  第２配線用ワイヤ、５  能動体素子チップ、６  ヒートスプレッダ、７  フレーム加工部、１１  絶縁層、１２  絶縁突起物、１４  溝。
【図１】
0003784684.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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