CN115777143A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

目的在于提供在将半导体装置螺钉紧固于被安装部件时能够抑制蠕变现象的产生且抑制半导体装置的制造成本上升的技术。半导体装置的制造方法具有工序(a)～工序(e)。在工序(a)中准备具有连结杆(5)、框体(4)、环部(6)和多个引线部(2)、(3)的引线框(1)。在工序(b)中制作组装体。在工序(c)中将组装体配置于型腔(23a)内。在工序(d)中，在销(22)被插入至环部(6)的孔(6a)，环部(6)的上表面与上模(20)的内表面抵接的状态下，向型腔(23a)内注入液态的模塑树脂(10)，使其固化而制作树脂成型体(100)。在工序(e)中，在从模塑模具(23)取出树脂成型体(100)后，将框体(4)、连结杆(5)及连接部(7)切断。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法。
背景技术
当前，在将半导体装置固定于作为被安装部件的冷却器时，从模塑树脂的安装孔插入螺钉，通过螺钉进行直接紧固。螺钉的座面在由模塑树脂的上表面的微小的凹凸或微小的倾斜引起的局部接触的状态下与模塑树脂接触。通过对该模塑树脂施加螺钉紧固时的轴向力和由紧固后的温度变化引起的应力振幅，从而从应力高的部分开始产生模塑树脂发生变形的蠕变现象，由此紧固后的轴向力下降。
为了抑制这种情况，存在以下构造，即，向模塑树脂的安装孔插入通过切削或锻造而形成的套环，隔着套环通过螺钉进行紧固。在该构造中，由套环承受螺钉的轴向力，其载荷被直接传导至被安装部件，因此能够抑制蠕变现象。但是，存在以下问题，即，由于套环的追加及插入加工的追加，半导体装置的制造成本上升。
因此，例如在专利文献1中公开了以下构造，即，将引线框的一部分弯折而通过螺钉对从模塑树脂的上表面露出的上表面的露出部进行紧固，上表面的露出部在模塑树脂的内部通过载荷支撑部与从模塑树脂的下表面露出的下表面的露出部连接。在该构造中，通过使用引线框的一部分来取代套环的追加，从而能够抑制由套环的追加引起的半导体装置的制造成本的上升。
专利文献1：日本特开2014-183242号公报
发明内容
但是，在专利文献1所记载的技术中，为了使引线框的上表面的露出部和下表面的露出部分别在模塑树脂的上表面和下表面露出，在树脂成型时构成模具的上模与下模之间的尺寸需要和上表面与下表面的露出部之间的尺寸一致，该模具与引线框的上表面和下表面的露出部接触。
在上模与下模之间的尺寸大于上表面与下表面的露出部之间的尺寸的情况下，在应露出的部分处产生树脂毛刺。另一方面，在上表面与下表面的露出部之间的尺寸大于上模与下模之间的尺寸的情况下，在成型时模具对引线框进行压缩，其成为残存应力，担忧成型后的树脂裂纹等。因此，存在为了提高引线框及模具的尺寸精度，它们的制造成本上升的问题。
因此，本发明的目的在于，提供能够在将半导体装置螺钉紧固于被安装部件时抑制蠕变现象的产生且抑制半导体装置的制造成本上升的技术。
本发明涉及的半导体装置的制造方法具有以下工序：工序(a)，准备引线框，该引线框具有多个引线部、将多个所述引线部的中途部连接且沿多个所述引线部的排列方向延伸的连结杆、以将多个所述引线部及所述连结杆的两端部连接且将多个所述引线部及所述连结杆包围的方式配置的框体、经由连接部而配置于所述框体的内周侧的环部；工序(b)，将半导体元件与所述引线框连接而制作组装体；工序(c)，将所述组装体配置于由上模和下模构成的模塑模具的型腔内；工序(d)，在使设置于所述下模内的销插入至所述环部的孔且所述环部的上表面与所述上模的内表面抵接的状态下，向所述型腔内注入液态的模塑树脂，使该模塑树脂固化而制作树脂成型体；以及工序(e)，在从所述模塑模具取出所述树脂成型体后，将所述框体、所述连结杆及所述连接部切断。
发明的效果
根据本发明，环部的下表面在模塑模具的型腔内在与液态的模塑树脂接触的状态下固化，因此，在环部的下表面与模塑树脂之间不形成间隙，环部的下表面与模塑树脂整面地接触。因此，在将半导体装置螺钉紧固于被安装部件时，螺钉的座面对环部进行按压，但环部对与其下表面密接的模塑树脂进行按压，因此，不会发生局部接触及点接触，成为均等的按压。由此，能够抑制蠕变现象的产生。
并且，在部件的状态下，环部是引线框的一部分，因此能够抑制材料费及加工费，所以能够抑制半导体装置的制造成本的上升。
本发明的目的、特征、方案及优点通过以下的详细说明和附图变得更清楚。
附图说明
图1是实施方式1中的在树脂成型后从模塑模具取出的树脂成型体的俯视图。
图2是在树脂成型后从模塑模具取出的树脂成型体的正视图。
图3是连结杆、框体、连接部的切断后的半导体装置的俯视图。
图4是用于对实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的向模塑模具的型腔内的组装体的配置进行说明的剖视图。
图5是用于对实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的向模塑模具的型腔内的液态的模塑树脂的注入进行说明的剖视图。
图6是用于对实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的树脂成型体从模塑模具的取出进行说明的剖视图。
图7是用于对实施方式1涉及的半导体装置的制造方法中的将框体、连结杆、连接部从树脂成型体切断进行说明的剖视图。
图8是半导体装置被螺钉紧固于冷却器的部位的放大剖视图。
图9是实施方式2中的树脂成型体的环部周边的放大剖视图。
图10是实施方式3中的树脂成型体的环部周边的放大剖视图。
图11是实施方式4中的树脂成型体的环部周边的放大剖视图。
图12是实施方式5中的树脂成型体的环部周边的放大剖视图。
图13是实施方式5中的组装体被配置于模塑模具的型腔内的状态下的环部周边的放大剖视图。
图14是实施方式6中的树脂成型体的环部周边的放大剖视图。
具体实施方式
＜实施方式1＞
以下，使用附图对实施方式1进行说明。图1是实施方式1中的在树脂成型后从模塑模具取出的树脂成型体100的俯视图。图2是在树脂成型后从模塑模具取出的树脂成型体100的正视图。图3是将连结杆5、框体4、连接部7切断后的半导体装置101的俯视图。
如图1和图2所示，树脂成型体100具有模塑树脂10及引线框1。
作为模塑树脂10，例如使用环氧树脂。在模塑树脂10的内部，半导体元件被芯片键合于引线框1的芯片焊盘(省略图示)之上，通过铝导线等与引线框1的引线部2、3电连接。
引线框1例如是使用铜等金属而形成的，具有芯片焊盘、多个引线部2、3、2个连结杆5、框体4、2个环部6及2个连接部7。
多个引线部2、3在图1中从模塑树脂10的前后两侧面沿前后方向分别延伸，沿左右方向排列。多个引线部2是信号端子，多个引线部3是主端子。
2个连结杆5在模塑树脂10的前后方向上分别将多个引线部2、3的中途部连接，沿多个引线部2、3的排列方向延伸。框体4配置为将多个引线部2、3及2个连结杆5的两端部连接，将多个引线部2、3及2个连结杆5包围。
环部6经由连接部7而配置于框体4的内周侧。更具体而言，2个环部6以在图1中上表面在模塑树脂10的左右两端部露出的方式埋入。在模塑树脂10的左右两端部分别形成有用于使用螺钉而固定于作为被安装部件的冷却器的贯通状的2个安装孔10a，2个环部6的孔6a分别与2个安装孔10a连通。连接部7的中途部向上方弯折。因此，环部6位于比框体4更靠上方处。
如图3所示，如果通过冲压将连结杆5、框体4及连接部7从树脂成型体100切断，则完成半导体装置101。
接下来，使用图4～图7对半导体装置101的制造方法进行说明。图4是用于对半导体装置的制造方法中的向模塑模具23的型腔23a内的组装体的配置进行说明的剖视图。图5是用于对半导体装置的制造方法中的向模塑模具23的型腔23a内的液态的模塑树脂10的注入进行说明的剖视图。图6是用于对半导体装置的制造方法中的树脂成型体100从模塑模具23的取出进行说明的剖视图。图7是用于对半导体装置的制造方法中的将框体4、连结杆5、连接部7从树脂成型体100切断进行说明的剖视图。
首先，准备具有连结杆5、框体4、环部6及多个引线部2、3的引线框1。接下来，半导体元件被芯片键合于引线框1的芯片焊盘之上，然后，通过铝导线等与引线部2、3连接。由此，制作出组装体。
接下来，如图4所示，组装体被配置于成为由上模20和下模21构成的模塑模具23内的空间的型腔23a内。
此时，组装体的环部6的孔6a被插入有在下模21内设置的销22。此外，优选销22是固定销，但也可以是可动销。如图5所示，在环部6的上表面与上模20的内表面抵接的状态下，向型腔23a内注入液态的模塑树脂10即熔融后的模塑树脂10。如果模塑树脂10是具有热固性的环氧树脂，则在模塑模具23内使熔融后的模塑树脂10保持为高温高压状态。通过进行反应而使其固化。由此，制作出树脂成型体100(参照图1)。
接下来，打开上模20和下模21，如图6所示，取出树脂成型体100。此时，模塑树脂10的形状成为将模塑模具23闭合后的状态下的型腔23a的形状。
接下来，通过冲压将框体4、连结杆5及连接部7从树脂成型体100切断，如图7所示，制作出半导体装置101。另外，有时也根据需要将成为信号端子及主端子的引线部2、3弯折加工成所期望的形状。环部6配置于安装孔10a的周围，环部6的上表面从模塑树脂10露出。
接下来，使用图8，针对使用上述的制造方法制造出的半导体装置101的效果，与未设置环部6的情况相比较地进行说明。图8是半导体装置101被螺钉紧固于冷却器12的部位的放大剖视图。
在未设置环部6的情况下，螺钉的座面与模塑树脂直接接触而紧固。模塑树脂的上表面与螺钉的座面乍一看是平坦的，但如果进行放大，则分别存在细小的凹凸，它们在凸部分处接触。如果对它们施加轴向力，则在接触的部分处产生高的压力，由于伴随半导体元件的动作而产生的热，模塑树脂发生塑性变形(蠕变)。
与此相对，如图8所示，在实施方式1中，模塑树脂10与环部6接触，但熔融后的模塑树脂10在与环部6的下表面接触的状态下固化，因此，环部6的下表面与模塑树脂10整面地接触。由此，由金属制的螺钉11的轴向力引起的压力是均等的，难以引起蠕变现象。另外，螺钉11的座面与环部6的上表面接触，但它们都是金属制成的，因此相对于蠕变现象的耐性高。
综上所述，实施方式1涉及的半导体装置的制造方法具有以下工序：工序(a)，准备引线框1，该引线框1具有多个引线部2、3、将多个引线部2、3的中途部连接且沿多个引线部2、3的排列方向延伸的连结杆5、以将多个引线部2、3及连结杆5的两端部连接且将多个引线部2、3及连结杆5包围的方式配置的框体4、经由连接部7而配置于框体4的内周侧的环部6；工序(b)，将半导体元件与引线框1连接而制作组装体；工序(c)，将组装体配置于由上模20和下模21构成的模塑模具23的型腔23a内；工序(d)，将在下模21内设置的销22插入环部6的孔6a，并且在环部6的上表面与上模20的内表面抵接的状态下向型腔23a内注入液态的模塑树脂10，使其固化而制作树脂成型体100；以及工序(e)，在从模塑模具23取出树脂成型体100后，将框体4、连结杆5及连接部7切断。
环部6的下表面在模塑模具23的型腔23a内在与液态的模塑树脂10接触的状态下固化，因此，在环部6的下表面与模塑树脂10之间不形成间隙，环部6的下表面与模塑树脂10整面地接触。因此，在将半导体装置101螺钉紧固于作为被安装部件的冷却器12时，螺钉11的座面对环部6进行按压，但环部6对与其下表面密接的模塑树脂10进行按压，因此，不会发生局部接触及点接触，成为均等的按压。由此，能够抑制蠕变现象的产生。由此，能够实现半导体装置101的长期使用。
并且，在部件的状态下，环部6是引线框1的一部分，因此能够抑制部件成本及加工成本，所以能够抑制半导体装置101的制造成本的上升。
另外，在专利文献1所记载的技术中，认为如果通过由螺钉紧固产生的轴向力对上表面的露出部和下表面的露出部进行压缩，则在载荷支撑部产生应变，在模塑树脂的载荷支撑部的周边产生裂纹。
与此相对，在实施方式1中，由于环部6的下表面与模塑树脂10整面地接触，因此不会产生环部6的应变，对模塑树脂10也施加均等的应力，所以裂纹的产生得到抑制。另外，在组装体向模塑模具23的配置时，不要求引线框1的上表面以及下表面与模塑模具23的内表面共面这样的严格的尺寸精度。
＜实施方式2＞
接下来，对实施方式2涉及的半导体装置的制造方法进行说明。图9是实施方式2中的树脂成型体100A的环部6周边的放大剖视图。此外，在实施方式2中，对与在实施方式1中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号而省略说明。
如图9所示，在实施方式2中，从框体4经由连接部7而向环部6延伸的方向上的环部6的前端部以不与上模20的内表面抵接的方式向下方弯折。由于在该状态下进行树脂成型，因此环部6的向下方弯折的前端部被埋入于模塑树脂10之中。由此，即使在框体4被切断后模塑树脂10与环部6之间的粘接力弱的情况下，也能够抑制环部6从模塑树脂10脱离。
＜实施方式3＞
接下来，对实施方式3涉及的半导体装置的制造方法进行说明。图10是实施方式3中的树脂成型体100B的环部6周边的放大剖视图。此外，在实施方式3中，对与在实施方式1、2中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号而省略说明。
如图10所示，在实施方式3中，从框体4向内周侧凸出的连接部7及环部6在剖视观察时形成为直线状。即，环部6及连接部7的上表面与框体4的上表面处于相同的高度位置。由此，不需要引线框1的制造阶段中的弯折加工，因此，能够降低引线框1的部件成本、模具成本、及包装和运输成本。
＜实施方式4＞
接下来，对实施方式4涉及的半导体装置的制造方法进行说明。图11是实施方式4中的树脂成型体100C的环部6周边的放大剖视图。此外，在实施方式4中，对与在实施方式1～3中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号而省略说明。
在实施方式4中，相对于实施方式3，在上模20的内表面形成有向上方凹陷的凹部。另外，如图11所示，从框体4经由连接部7而向环部6延伸的方向上的环部6的前端部以不与上模20的内表面抵接的方式延伸至上模20的凹部的入口。这里，在图11中，模塑树脂10中的存在于环部6上侧的部分是通过上模20的凹部而形成的。即，该部分是与上模20的凹部对应的部分。
与实施方式2的情况同样地，环部6的前端部被埋入于模塑树脂10之中。由此，即使在框体4被切断后模塑树脂10与环部6之间的粘接力弱的情况下，也能够抑制环部6从模塑树脂10脱离。
＜实施方式5＞
接下来，对实施方式5涉及的半导体装置的制造方法进行说明。图12是实施方式5中的树脂成型体100D的环部6周边的放大剖视图。
图13是实施方式5中的组装体被配置于模塑模具23的型腔23a内的状态下的环部6周边的放大剖视图。此外，在实施方式5中，对与在实施方式1～4中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号而省略说明。
如图12和图13所示，在实施方式2中，在下模21的销22形成有台阶25。销22由形成下部的大径部22a和形成上部的小径部22b构成。台阶25形成于将大径部22a与小径部22b连接的部分处。环部6的孔6a的直径比小径部22b的直径稍大，比大径部22a小。因此，在将组装体设置于下模21时，即使要将销22插入至环部6的孔6a，销22也会通过台阶25而停止。
引线框1是对由金属构成的薄板进行加工而成的，因此，没有厚度方向上的刚性。另外，在树脂成型时，液态的模塑树脂10流入至型腔23a内，也进入至微小的间隙。因此，在引线框1与上模20轻微地接触的状态下，通过由存在于引线框1的翘曲或挠曲、模塑树脂10的压力或流速引起的引线框1的变形，从而在上模20与引线框1之间形成间隙。在该间隙中，模塑树脂10流入，形成树脂毛刺。
与此相对，在实施方式5中，环部6通过被上模20与销22的台阶25夹持而得到固定。由此，即使熔融后的模塑树脂10被注入至模塑模具23内，在环部6与上模20之间也不会形成间隙，因此，不形成树脂毛刺。此外，实施方式1～4也能够采用实施方式5的环部6的构造。
＜实施方式6＞
接下来，对实施方式6涉及的半导体装置的制造方法进行说明。图14是实施方式6中的树脂成型体100E的环部6周边的放大剖视图。此外，在实施方式6中，对与在实施方式1～5中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号而省略说明。
如图14所示，在实施方式6中，在上模20的内表面形成有向上方凹陷的凹部，连接部7的中途部向下方弯折。从框体4经由连接部7而向环部6延伸的方向上的环部6的前端部以不与上模20及下模21抵接的方式延伸至凹部的入口，并且向上方弯折。这里，在图14中，模塑树脂10中的存在于环部6上侧的部分是通过上模20的凹部而形成的。即，该部分是与上模20的凹部对应的部分。
因此，在进行树脂成型时，环部6的除前端部以外的部分的下表面与下模21的内表面接触，所以，在环部6的孔6a的下侧不存在模塑树脂19。即，即使进行螺钉紧固，在施加轴向力的部分处也不存在模塑树脂10，因此，不产生蠕变现象。由此，能够抑制螺钉11的松动。
对于本发明进行了详细说明，但上述说明在所有方面均为例示，不是限定性的内容。可以理解为能够想到未例示出的无数的变形例。
此外，能够对各实施方式自由地进行组合，对各实施方式适当地进行变形、省略。
标号的说明
1引线框，2、3引线部，4框体，5连结杆，6环部，7连接部，10模塑树脂，20上模，21下模，22销，23模塑模具，23a型腔，25台阶，100、100A、100B、100C、100D、100E树脂成型体，101半导体装置。

Claims (6)

1.一种半导体装置的制造方法，其具有以下工序：
工序(a)，准备引线框，该引线框具有多个引线部、将多个所述引线部的中途部连接且沿多个所述引线部的排列方向延伸的连结杆、以将多个所述引线部及所述连结杆的两端部连接且将多个所述引线部及所述连结杆包围的方式配置的框体、经由连接部而配置于所述框体的内周侧的环部；
工序(b)，将半导体元件与所述引线框连接而制作组装体；
工序(c)，将所述组装体配置于由上模和下模构成的模塑模具的型腔内；
工序(d)，在使设置于所述下模内的销插入至所述环部的孔且所述环部的上表面与所述上模的内表面抵接的状态下，向所述型腔内注入液态的模塑树脂，使该模塑树脂固化而制作树脂成型体；以及
工序(e)，在从所述模塑模具取出所述树脂成型体后，将所述框体、所述连结杆及所述连接部切断。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
从所述框体经由所述连接部而向所述环部延伸的方向上的所述环部的前端部以不与所述上模的内表面抵接的方式向下方弯折。
3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述环部及所述连接部的上表面与所述框体的上表面处于相同的高度位置。
4.根据权利要求3所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述上模的内表面形成有向上方凹陷的凹部，
从所述框体经由所述连接部而向所述环部延伸的方向上的所述环部的前端部以不与所述上模的内表面抵接的方式延伸至所述凹部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述销形成有台阶，
所述环部通过被所述上模与所述销的所述台阶夹持而固定。
6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述上模的内表面形成有向上方凹陷的凹部，
所述连接部向下方弯折，
从所述框体经由所述连接部而向所述环部延伸的方向上的所述环部的前端部以不与所述上模及所述下模抵接的方式延伸至所述凹部，并且向上方弯折。
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