JP2001118961A - 樹脂封止型電力用半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
樹脂封止型電力用半導体装置及びその製造方法Info
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- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/35—Mechanical effects
- H01L2924/351—Thermal stress
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱伝導性及び電気絶縁性に優れると共に、安
価で高信頼性の樹脂封止型電力用半導体装置及びその製
造方法を得る。 【解決手段】 リードフレーム２の一方の主面に半導体
ペレット１を固着し、他方の主面に放熱面２ｃを形成す
ると共に半導体ペレット１を覆い、かつ放熱面２ｃが露
出するように樹脂封止すると共に露出した放熱面２ｃと
その周縁を囲繞する樹脂の放熱面側表面とが略同一平面
を為すように樹脂パッケージ５を形成し、放熱面２ｃ及
び上記放熱面側表面に、熱伝導性及び電気絶縁性に優れ
た高熱伝導樹脂フイルム６を接合した構成を為し、封止
樹脂の低価格化、金型のメンテナンス費用削減、トラン
スファー成形条件の管理の容易化を図った。
価で高信頼性の樹脂封止型電力用半導体装置及びその製
造方法を得る。 【解決手段】 リードフレーム２の一方の主面に半導体
ペレット１を固着し、他方の主面に放熱面２ｃを形成す
ると共に半導体ペレット１を覆い、かつ放熱面２ｃが露
出するように樹脂封止すると共に露出した放熱面２ｃと
その周縁を囲繞する樹脂の放熱面側表面とが略同一平面
を為すように樹脂パッケージ５を形成し、放熱面２ｃ及
び上記放熱面側表面に、熱伝導性及び電気絶縁性に優れ
た高熱伝導樹脂フイルム６を接合した構成を為し、封止
樹脂の低価格化、金型のメンテナンス費用削減、トラン
スファー成形条件の管理の容易化を図った。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂封止型電力
用半導体装置及びその製造方法に関し、特に、樹脂パッ
ケージにおけるリードフレームの放熱台板に形成した放
熱面の電気絶縁に関するものである。
用半導体装置及びその製造方法に関し、特に、樹脂パッ
ケージにおけるリードフレームの放熱台板に形成した放
熱面の電気絶縁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は従来の樹脂封止型電力用半導体装
置を示す断面図である。図において、１は半導体素子と
しての半導体ペレット、２はリードフレームであり、放
熱台板２ａ及び電極リード２ｂにて構成され、放熱台板
２ａの一方の主面に半導体ペレット１をマウントし、他
方の主面に放熱シンク（図示せず）へ半導体ペレット１
の発熱を放熱する放熱面２ｃが形成されている。
置を示す断面図である。図において、１は半導体素子と
しての半導体ペレット、２はリードフレームであり、放
熱台板２ａ及び電極リード２ｂにて構成され、放熱台板
２ａの一方の主面に半導体ペレット１をマウントし、他
方の主面に放熱シンク（図示せず）へ半導体ペレット１
の発熱を放熱する放熱面２ｃが形成されている。
【０００３】そして、半導体ペレット１の裏面電極１ａ
が放熱台板２ａの一方の主面に接合材としての半田３で
固着され、半導体ペレット１の表面電極１ｂと電極リー
ド２ｂとの間が金属ワイヤ４で配線（ワイヤボンディン
グ）され、全体を覆うように樹脂封止され、樹脂封止部
としての樹脂パッケージ５を形成する。なお、５ａは放
熱面２ｃを覆う樹脂層、５ｂは樹脂パッケージ５に形成
された上記放熱シンクへ取付けるねじ（図示せず）の貫
通孔、２ｄは放熱台板２ａに形成された、貫通孔５ｂと
同心円状でより大口径の貫通孔であり、貫通孔５ｂと貫
通孔２ｄとの隙間は樹脂で充満され、リードフレーム２
と上記ねじ間を電気絶縁している。
が放熱台板２ａの一方の主面に接合材としての半田３で
固着され、半導体ペレット１の表面電極１ｂと電極リー
ド２ｂとの間が金属ワイヤ４で配線（ワイヤボンディン
グ）され、全体を覆うように樹脂封止され、樹脂封止部
としての樹脂パッケージ５を形成する。なお、５ａは放
熱面２ｃを覆う樹脂層、５ｂは樹脂パッケージ５に形成
された上記放熱シンクへ取付けるねじ（図示せず）の貫
通孔、２ｄは放熱台板２ａに形成された、貫通孔５ｂと
同心円状でより大口径の貫通孔であり、貫通孔５ｂと貫
通孔２ｄとの隙間は樹脂で充満され、リードフレーム２
と上記ねじ間を電気絶縁している。
【０００４】上記樹脂封止型電力用半導体装置の特徴的
な点は、半導体ペレット１の発熱を放熱台板２ａ及び放
熱台板２ａの放熱面２ｃを覆う樹脂層５ａを介して上記
放熱シンクへ伝熱する機能と、樹脂層５ａで放熱台板２
ａと上記放熱シンク間を電気絶縁する機能を両立させて
いる点である。
な点は、半導体ペレット１の発熱を放熱台板２ａ及び放
熱台板２ａの放熱面２ｃを覆う樹脂層５ａを介して上記
放熱シンクへ伝熱する機能と、樹脂層５ａで放熱台板２
ａと上記放熱シンク間を電気絶縁する機能を両立させて
いる点である。
【０００５】この伝熱と電気絶縁を両立させるために、
即ち、高熱伝導性と優れた電気絶縁性を兼ね備えるため
に、封止樹脂に、熱伝導率が高いと共に不純物濃度が低
くて電気絶縁性に優れ、かつ経済性に優れた結晶性シリ
カ等の充填材（図示せず）を高充填し、かつ、放熱台板
２ａの半導体ペレット１搭載面の裏面側に位置する放熱
面２ｃを覆う樹脂層５ａの薄肉化を図っている。この樹
脂層５ａの厚さは、伝熱特性を重視した場合にはできる
だけ薄いことが望ましいが、耐電圧性等の電気絶縁性を
確保すると共に、樹脂パッケージ５の形成のためのトラ
ンスファー成形工程における成形性の確保のため、通常
４００μｍ〜６００μｍの厚さが選択されている。
即ち、高熱伝導性と優れた電気絶縁性を兼ね備えるため
に、封止樹脂に、熱伝導率が高いと共に不純物濃度が低
くて電気絶縁性に優れ、かつ経済性に優れた結晶性シリ
カ等の充填材（図示せず）を高充填し、かつ、放熱台板
２ａの半導体ペレット１搭載面の裏面側に位置する放熱
面２ｃを覆う樹脂層５ａの薄肉化を図っている。この樹
脂層５ａの厚さは、伝熱特性を重視した場合にはできる
だけ薄いことが望ましいが、耐電圧性等の電気絶縁性を
確保すると共に、樹脂パッケージ５の形成のためのトラ
ンスファー成形工程における成形性の確保のため、通常
４００μｍ〜６００μｍの厚さが選択されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の樹脂封止型電力
用半導体装置は以上のように構成されているので、即
ち、結晶性シリカ等の高硬度の充填材（図示せず）を高
充填した高熱伝導性の封止樹脂を使用していたので、樹
脂封止用の高価な金型（図示せず）の摩耗が著しく、汎
用樹脂を用いた場合と比較して上記金型のメンテナンス
費用が多額になるという問題点があった。
用半導体装置は以上のように構成されているので、即
ち、結晶性シリカ等の高硬度の充填材（図示せず）を高
充填した高熱伝導性の封止樹脂を使用していたので、樹
脂封止用の高価な金型（図示せず）の摩耗が著しく、汎
用樹脂を用いた場合と比較して上記金型のメンテナンス
費用が多額になるという問題点があった。
【０００７】また、樹脂封止工程において、薄肉の樹脂
層５ａを成形するため、樹脂層５ａにピンホールやボイ
ドを発生させないための成形条件の管理が必須となる
が、上記高熱伝導性の封止樹脂が上記充填材を高充填さ
せた樹脂のため、汎用樹脂と比較し樹脂流動特性が劣
り、成形時のマージンが少なく、かつ一般に高価であ
り、樹脂封止コストがアップする等の問題点があった。
層５ａを成形するため、樹脂層５ａにピンホールやボイ
ドを発生させないための成形条件の管理が必須となる
が、上記高熱伝導性の封止樹脂が上記充填材を高充填さ
せた樹脂のため、汎用樹脂と比較し樹脂流動特性が劣
り、成形時のマージンが少なく、かつ一般に高価であ
り、樹脂封止コストがアップする等の問題点があった。
【０００８】上記課題の改善手段として、例えば、特開
昭５９−１３５７５３号公報に、リードフレームの放熱
面に電気絶縁層を事前に施し、その後、半導体ペレット
をマウントし、上記電気絶縁層の表面上を除き、電気絶
縁部材でリードフレームを一体に樹脂封止した半導体装
置が開示されているが、上記電気絶縁層として経済的な
理由で多用されるエポキシ樹脂等を用いた場合には、後
工程における半導体ペレットをマウントする工程で、高
温半田を使用する場合のプロセス温度（３００℃〜４０
０℃）に通常耐えられないという新たな問題点が生じ
た。
昭５９−１３５７５３号公報に、リードフレームの放熱
面に電気絶縁層を事前に施し、その後、半導体ペレット
をマウントし、上記電気絶縁層の表面上を除き、電気絶
縁部材でリードフレームを一体に樹脂封止した半導体装
置が開示されているが、上記電気絶縁層として経済的な
理由で多用されるエポキシ樹脂等を用いた場合には、後
工程における半導体ペレットをマウントする工程で、高
温半田を使用する場合のプロセス温度（３００℃〜４０
０℃）に通常耐えられないという新たな問題点が生じ
た。
【０００９】また、例えば、特開昭５９−２１８７５９
号公報に、放熱台板の半導体ペレットの配設されない他
方の表面上が露出するように樹脂封止部を形成し、この
樹脂封止部から露出する放熱台板の裏面に樹脂からなる
コーティング膜を被着した半導体装置が開示されている
が、上記コーティング膜は５μｍ〜１５μｍ程度の厚さ
で、放熱板の耐食性、耐キズ性等の改善を目的としたも
のであり、要求される電気絶縁性を確保できず、上記課
題の改善手段とはならない。
号公報に、放熱台板の半導体ペレットの配設されない他
方の表面上が露出するように樹脂封止部を形成し、この
樹脂封止部から露出する放熱台板の裏面に樹脂からなる
コーティング膜を被着した半導体装置が開示されている
が、上記コーティング膜は５μｍ〜１５μｍ程度の厚さ
で、放熱板の耐食性、耐キズ性等の改善を目的としたも
のであり、要求される電気絶縁性を確保できず、上記課
題の改善手段とはならない。
【００１０】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、熱伝導性及び電気絶縁性に
優れると共に樹脂パッケージ５の形成に高価な封止樹脂
を不要とし、安価で高信頼性の樹脂封止型電力用半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
ためになされたものであり、熱伝導性及び電気絶縁性に
優れると共に樹脂パッケージ５の形成に高価な封止樹脂
を不要とし、安価で高信頼性の樹脂封止型電力用半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る樹脂封
止型電力用半導体装置は、一方の主面に半導体素子が固
着された放熱台板、該放熱台板の他方の主面が露出する
ように上記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止部を備え
た樹脂封止型電力用半導体装置において、上記他方の主
面の周縁を囲繞する上記樹脂封止部の放熱面側表面を上
記他方の主面と略同一平面に形成すると共に、上記他方
の主面を含んで上記放熱面側表面に樹脂製シートを接合
したものである。
止型電力用半導体装置は、一方の主面に半導体素子が固
着された放熱台板、該放熱台板の他方の主面が露出する
ように上記半導体素子を樹脂封止する樹脂封止部を備え
た樹脂封止型電力用半導体装置において、上記他方の主
面の周縁を囲繞する上記樹脂封止部の放熱面側表面を上
記他方の主面と略同一平面に形成すると共に、上記他方
の主面を含んで上記放熱面側表面に樹脂製シートを接合
したものである。
【００１２】また、第２の発明に係る樹脂封止型電力用
半導体装置は、第１の発明に係る樹脂封止型電力用半導
体装置において、樹脂製シートを放熱面側表面の全表面
に接合したものである。
半導体装置は、第１の発明に係る樹脂封止型電力用半導
体装置において、樹脂製シートを放熱面側表面の全表面
に接合したものである。
【００１３】また、第３の発明に係る樹脂封止型電力用
半導体装置は、第１の発明または第２の発明に係る樹脂
封止型電力用半導体装置において、樹脂製シートを樹脂
封止部の素材よりも高熱伝導性の素材により構成したも
のである。
半導体装置は、第１の発明または第２の発明に係る樹脂
封止型電力用半導体装置において、樹脂製シートを樹脂
封止部の素材よりも高熱伝導性の素材により構成したも
のである。
【００１４】また、第４の発明に係る樹脂封止型電力用
半導体装置は、第１の発明乃至第３の発明に係る樹脂封
止型電力用半導体装置において、樹脂製シートが、高熱
伝導性の充填材を充填した熱硬化性樹脂からなり、上記
放熱面側表面に接合する前には半硬化状態であるもので
ある。
半導体装置は、第１の発明乃至第３の発明に係る樹脂封
止型電力用半導体装置において、樹脂製シートが、高熱
伝導性の充填材を充填した熱硬化性樹脂からなり、上記
放熱面側表面に接合する前には半硬化状態であるもので
ある。
【００１５】また、第５の発明に係る樹脂封止型電力用
半導体装置の製造方法は、放熱台板の一方の主面に半導
体素子を固着する工程と、上記放熱台板の他方の主面を
露出させてその周縁を囲繞し、かつ上記半導体素子を覆
うように樹脂封止して樹脂封止部を形成すると共に、該
樹脂封止部の形成に際し、該樹脂封止部における上記他
方の主面の周縁を囲繞した放熱面側表面を上記他方の主
面と略同一平面に形成する工程と、上記他方の主面を含
んで上記放熱面側表面に上記樹脂製シートを接合する工
程とを有する製造方法である。
半導体装置の製造方法は、放熱台板の一方の主面に半導
体素子を固着する工程と、上記放熱台板の他方の主面を
露出させてその周縁を囲繞し、かつ上記半導体素子を覆
うように樹脂封止して樹脂封止部を形成すると共に、該
樹脂封止部の形成に際し、該樹脂封止部における上記他
方の主面の周縁を囲繞した放熱面側表面を上記他方の主
面と略同一平面に形成する工程と、上記他方の主面を含
んで上記放熱面側表面に上記樹脂製シートを接合する工
程とを有する製造方法である。
【００１６】また、第６の発明に係る樹脂封止型電力用
半導体装置の製造方法は、他方の主面を放熱面とする複
数個の放熱台板がタイバーで並列に連なるリードフレー
ムにおける上記複数個の放熱台板の一方の主面に半導体
素子を固着する工程と、上記他方の主面を露出させてそ
の周縁を囲繞し、かつ上記半導体素子を覆うように樹脂
封止して複数の樹脂封止部を一括形成すると共に、該複
数の樹脂封止部の一括形成に際し、該複数の樹脂封止部
における上記他方の主面の周縁を囲繞する放熱面側表面
を上記他方の主面と略同一平面に形成する工程と、上記
複数の樹脂封止部における上記他方の主面を含んだ上記
放熱面側表面に上記短冊状の樹脂製シートを一括接合す
る工程と、上記タイバーを切断して上記リードフレーム
から上記複数の樹脂封止部を個々に分離すると共に、該
複数の樹脂封止部に接合された上記樹脂製シートの接合
部分を除いて分離する工程とを有する製造方法である。
半導体装置の製造方法は、他方の主面を放熱面とする複
数個の放熱台板がタイバーで並列に連なるリードフレー
ムにおける上記複数個の放熱台板の一方の主面に半導体
素子を固着する工程と、上記他方の主面を露出させてそ
の周縁を囲繞し、かつ上記半導体素子を覆うように樹脂
封止して複数の樹脂封止部を一括形成すると共に、該複
数の樹脂封止部の一括形成に際し、該複数の樹脂封止部
における上記他方の主面の周縁を囲繞する放熱面側表面
を上記他方の主面と略同一平面に形成する工程と、上記
複数の樹脂封止部における上記他方の主面を含んだ上記
放熱面側表面に上記短冊状の樹脂製シートを一括接合す
る工程と、上記タイバーを切断して上記リードフレーム
から上記複数の樹脂封止部を個々に分離すると共に、該
複数の樹脂封止部に接合された上記樹脂製シートの接合
部分を除いて分離する工程とを有する製造方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態を図１乃至図４により説明する。図１は実施の形態
１としての樹脂封止型電力用半導体装置の断面図であ
り、図において、１は半導体素子としての半導体ペレッ
ト、２はリードフレームであり、放熱台板２ａ及び電極
リード２ｂにて構成され、放熱台板２ａの一方の主面に
半導体ペレット１をマウントし、他方の主面に半導体ペ
レット１の発熱を放熱シンク（図示せず）へ放熱する放
熱面２ｃが形成されている。
形態を図１乃至図４により説明する。図１は実施の形態
１としての樹脂封止型電力用半導体装置の断面図であ
り、図において、１は半導体素子としての半導体ペレッ
ト、２はリードフレームであり、放熱台板２ａ及び電極
リード２ｂにて構成され、放熱台板２ａの一方の主面に
半導体ペレット１をマウントし、他方の主面に半導体ペ
レット１の発熱を放熱シンク（図示せず）へ放熱する放
熱面２ｃが形成されている。
【００１８】図２は図１に示した樹脂封止型電力用半導
体装置におけるワイヤボンディング後のリードフレーム
の平面図であり、リードフレーム２には、複数個の樹脂
封止型電力用半導体装置を同時に形成可能に、複数個分
（図２においては４個）の放熱台板２ａ及び電極リード
２ｂのパターンがタイバー２ｅで並列に連結されてい
る。なお、図３は図２における樹脂封止後のＡ−Ａ断面
を示す樹脂パッケージの断面図であり、リードフレーム
２は、図３に示す如く、放熱台板２ａが電極リード２ｂ
に対して厚肉となる素材が用いられる。
体装置におけるワイヤボンディング後のリードフレーム
の平面図であり、リードフレーム２には、複数個の樹脂
封止型電力用半導体装置を同時に形成可能に、複数個分
（図２においては４個）の放熱台板２ａ及び電極リード
２ｂのパターンがタイバー２ｅで並列に連結されてい
る。なお、図３は図２における樹脂封止後のＡ−Ａ断面
を示す樹脂パッケージの断面図であり、リードフレーム
２は、図３に示す如く、放熱台板２ａが電極リード２ｂ
に対して厚肉となる素材が用いられる。
【００１９】そして、半導体ペレット１の裏面電極１ａ
が放熱台板２ａの一方の主面に接合材としての半田３で
固着され、半導体ペレット１の表面電極１ｂと電極リー
ド２ｂとの間が金属ワイヤ４で配線（ワイヤボンディン
グ）され、全体を覆うように、ただし、放熱面２ｃが露
出するよう樹脂封止されて樹脂封止部としての樹脂パッ
ケージ５を形成する。そして、樹脂パッケージ５におけ
る放熱面２ｃの周縁を囲繞する樹脂の放熱面側表面を放
熱面２ｃと略同一平面に形成すると共に、放熱面２ｃを
含んで上記放熱面側表面に樹脂製シートとしての高熱伝
導樹脂フイルム６を接合する。
が放熱台板２ａの一方の主面に接合材としての半田３で
固着され、半導体ペレット１の表面電極１ｂと電極リー
ド２ｂとの間が金属ワイヤ４で配線（ワイヤボンディン
グ）され、全体を覆うように、ただし、放熱面２ｃが露
出するよう樹脂封止されて樹脂封止部としての樹脂パッ
ケージ５を形成する。そして、樹脂パッケージ５におけ
る放熱面２ｃの周縁を囲繞する樹脂の放熱面側表面を放
熱面２ｃと略同一平面に形成すると共に、放熱面２ｃを
含んで上記放熱面側表面に樹脂製シートとしての高熱伝
導樹脂フイルム６を接合する。
【００２０】なお、５ｂは樹脂パッケージ５に形成され
た上記放熱シンクへ取付けるねじ（図示せず）の貫通孔
であり、高熱伝導樹脂フイルム６にも貫通孔５ｂと同心
円状に同一径の貫通孔６ａが開口している。また、放熱
台板２ａにも貫通孔５ｂと同心円状でより大口径の貫通
孔２ｄが開口しており、貫通孔５ｂと貫通孔２ｄとの隙
間は樹脂で充満され、リードフレーム２と上記ねじ間を
電気絶縁している。
た上記放熱シンクへ取付けるねじ（図示せず）の貫通孔
であり、高熱伝導樹脂フイルム６にも貫通孔５ｂと同心
円状に同一径の貫通孔６ａが開口している。また、放熱
台板２ａにも貫通孔５ｂと同心円状でより大口径の貫通
孔２ｄが開口しており、貫通孔５ｂと貫通孔２ｄとの隙
間は樹脂で充満され、リードフレーム２と上記ねじ間を
電気絶縁している。
【００２１】また、高熱伝導樹脂フイルム６は、層厚約
２００μｍの均一な膜厚のエポキシ樹脂製のフイルムで
あり、高熱伝導性の無機フィラーとして純度１００％ア
ルミナ（図示せず）を含有し、半硬化状態の短冊状フイ
ルムとして供給され、放熱面２ｃ及び上記放熱面側表面
に押圧して仮接着した後に加熱硬化することにより、高
熱伝導性及び優れた電気絶縁性が得られると共に、放熱
台板２ａとの間に発生する熱応力に耐えて密着性を保持
すべく強力な接着力、可撓性等を有する。
２００μｍの均一な膜厚のエポキシ樹脂製のフイルムで
あり、高熱伝導性の無機フィラーとして純度１００％ア
ルミナ（図示せず）を含有し、半硬化状態の短冊状フイ
ルムとして供給され、放熱面２ｃ及び上記放熱面側表面
に押圧して仮接着した後に加熱硬化することにより、高
熱伝導性及び優れた電気絶縁性が得られると共に、放熱
台板２ａとの間に発生する熱応力に耐えて密着性を保持
すべく強力な接着力、可撓性等を有する。
【００２２】即ち、高熱伝導樹脂フイルム６は、接合前
において可撓性を有すると共に７０℃で仮接着でき、接
合作業性に優れる。そして、１５０℃×１０分以内で硬
化できる速硬化性を有し、硬化後は、銅、アルミへの接
着力に優れると共に、良好な金型打抜き性を有し、加工
性に優れている。
において可撓性を有すると共に７０℃で仮接着でき、接
合作業性に優れる。そして、１５０℃×１０分以内で硬
化できる速硬化性を有し、硬化後は、銅、アルミへの接
着力に優れると共に、良好な金型打抜き性を有し、加工
性に優れている。
【００２３】次に、図２乃至図４により、図１に示した
樹脂封止型電力用半導体装置の製造方法について説明す
る。まず、図２に示すごとき、複数個（４個）の放熱台
板２ａ及び電極リード２ｂのパターンがタイバー２ｅで
並列に連結されているリードフレーム２を準備する。
樹脂封止型電力用半導体装置の製造方法について説明す
る。まず、図２に示すごとき、複数個（４個）の放熱台
板２ａ及び電極リード２ｂのパターンがタイバー２ｅで
並列に連結されているリードフレーム２を準備する。
【００２４】次に、放熱台板２ａの一方の主面に半導体
ペレット１がマウントされ、ダイボンドされる。即ち、
半導体ペレット１の裏面電極１ａが放熱台板２ａの一方
の主面に接合材としての半田３で固着される。引続き、
半導体ペレット１の表面電極１ｂと電極リード２ｂとの
間が金属ワイヤ４で配線（ワイヤボンディング）され
る。
ペレット１がマウントされ、ダイボンドされる。即ち、
半導体ペレット１の裏面電極１ａが放熱台板２ａの一方
の主面に接合材としての半田３で固着される。引続き、
半導体ペレット１の表面電極１ｂと電極リード２ｂとの
間が金属ワイヤ４で配線（ワイヤボンディング）され
る。
【００２５】次に、トランスファー成形による樹脂封止
工程において、リードフレーム２における上記放熱シン
クへの取り付け面側である放熱面２ｃを露出させると共
に放熱面２ｃの周縁を樹脂で囲繞し、かつ、半導体ペレ
ット１の搭載面側を樹脂で封止する。この際、露出した
放熱面２ｃ及び放熱面２ｃの周縁を囲繞する樹脂の放熱
面側表面が略同一平面を為すように樹脂封止する。
工程において、リードフレーム２における上記放熱シン
クへの取り付け面側である放熱面２ｃを露出させると共
に放熱面２ｃの周縁を樹脂で囲繞し、かつ、半導体ペレ
ット１の搭載面側を樹脂で封止する。この際、露出した
放熱面２ｃ及び放熱面２ｃの周縁を囲繞する樹脂の放熱
面側表面が略同一平面を為すように樹脂封止する。
【００２６】そして、リードフレーム２には並列に連結
された各パターン対応に、放熱面（図示せず）が露出し
た樹脂パッケージ５が夫々形成される。なお、５ｃは樹
脂封止時に金型内に装填されたリードフレーム２を固定
するフレーム固定用可動ピン（図示せず）のピン跡を示
す。
された各パターン対応に、放熱面（図示せず）が露出し
た樹脂パッケージ５が夫々形成される。なお、５ｃは樹
脂封止時に金型内に装填されたリードフレーム２を固定
するフレーム固定用可動ピン（図示せず）のピン跡を示
す。
【００２７】次に、図１及び図４に示す如く、リードフ
レーム２に形成されている樹脂パッケージ５における露
出した放熱面２ｃ及び上記放熱面側表面を覆うように高
熱伝導樹脂フイルム６、即ち、短冊状を為す層厚約２０
０μｍの半硬化形のエポキシ樹脂製のフイルムを一括貼
り合せる。なお、図４は高熱伝導樹脂フィルムを接合後
の平面図であり、図１は図４におけるＡ−Ａ断面を示し
たものである。
レーム２に形成されている樹脂パッケージ５における露
出した放熱面２ｃ及び上記放熱面側表面を覆うように高
熱伝導樹脂フイルム６、即ち、短冊状を為す層厚約２０
０μｍの半硬化形のエポキシ樹脂製のフイルムを一括貼
り合せる。なお、図４は高熱伝導樹脂フィルムを接合後
の平面図であり、図１は図４におけるＡ−Ａ断面を示し
たものである。
【００２８】なお、短冊状をなす高熱伝導樹脂フイルム
６の幅が樹脂パッケージ５の幅よりも狭いが、耐電圧性
を含む電気絶縁性等の諸特性が確保できる範囲で放熱面
２ｃの露出部よりも充分広く形成されている。
６の幅が樹脂パッケージ５の幅よりも狭いが、耐電圧性
を含む電気絶縁性等の諸特性が確保できる範囲で放熱面
２ｃの露出部よりも充分広く形成されている。
【００２９】次に、７０℃の雰囲気で押圧して仮接着
し、引続き、加熱炉にて１５０℃×１０分間放置して加
熱硬化することにより、両者を強固に接合する。
し、引続き、加熱炉にて１５０℃×１０分間放置して加
熱硬化することにより、両者を強固に接合する。
【００３０】然る後に、リードフレーム２におけるタイ
バー２ｅを切断することにより、リードフレーム２から
個々の樹脂パッケージ５を分離するが、この切り離し工
程において、加熱硬化された高熱伝導樹脂フイルム６を
樹脂パッケージ５の周縁及び貫通孔５ｂに沿ってカッテ
ィングを行い、図１に示すごとき、樹脂封止型電力用半
導体装置を完成させる。
バー２ｅを切断することにより、リードフレーム２から
個々の樹脂パッケージ５を分離するが、この切り離し工
程において、加熱硬化された高熱伝導樹脂フイルム６を
樹脂パッケージ５の周縁及び貫通孔５ｂに沿ってカッテ
ィングを行い、図１に示すごとき、樹脂封止型電力用半
導体装置を完成させる。
【００３１】以上のように、樹脂パッケージ５の放熱面
２ｃ及びその周縁に高熱伝導樹脂フイルム６を接合した
構成を為し、高熱伝導樹脂フイルム６として、高熱伝導
性であると共に気泡や不純物等を含まない優れた電気絶
縁性のものが容易に得られ、かつ短冊状で柔軟性を有す
るので接合作業時に接合部に気泡等を巻込む恐れが極め
て少なく、従来例の樹脂成形やコーティングによるもの
に比較して電気絶縁性等の諸特性に優れると共に熱伝導
特性に極めて優れた樹脂封止型電力用半導体装置が得ら
れた。
２ｃ及びその周縁に高熱伝導樹脂フイルム６を接合した
構成を為し、高熱伝導樹脂フイルム６として、高熱伝導
性であると共に気泡や不純物等を含まない優れた電気絶
縁性のものが容易に得られ、かつ短冊状で柔軟性を有す
るので接合作業時に接合部に気泡等を巻込む恐れが極め
て少なく、従来例の樹脂成形やコーティングによるもの
に比較して電気絶縁性等の諸特性に優れると共に熱伝導
特性に極めて優れた樹脂封止型電力用半導体装置が得ら
れた。
【００３２】また、放熱シンク（図示せず）に取付けて
実用に供する場合、その放熱及び電気絶縁性等の特性が
高熱伝導樹脂フイルム６の特性に依存し、封止樹脂の特
性には依存しないので、封止樹脂としては経済性や成形
の容易性を重視して汎用樹脂を用いることができ、図６
に示した従来例のものに比較して封止樹脂自体の価格を
低減できると共にその充填材の硬度を下げられ、必然的
に金型のメンテナンス費用を削減でき、かつ、トランス
ファー成形にて薄肉の電気絶縁層を形成しないので成形
条件の管理が容易となった。
実用に供する場合、その放熱及び電気絶縁性等の特性が
高熱伝導樹脂フイルム６の特性に依存し、封止樹脂の特
性には依存しないので、封止樹脂としては経済性や成形
の容易性を重視して汎用樹脂を用いることができ、図６
に示した従来例のものに比較して封止樹脂自体の価格を
低減できると共にその充填材の硬度を下げられ、必然的
に金型のメンテナンス費用を削減でき、かつ、トランス
ファー成形にて薄肉の電気絶縁層を形成しないので成形
条件の管理が容易となった。
【００３３】更に、高熱伝導樹脂フイルム６が、接合前
において可撓性を有するので接合作業性に優れると共
に、硬化後は、銅、アルミへの接着力に優れ、かつ、良
好な金型打抜き性を有し、加工性に優れるので、樹脂封
止工程後に高熱伝導樹脂フイルム６を接合する工程の増
加に対するコストアップの影響が少ない。
において可撓性を有するので接合作業性に優れると共
に、硬化後は、銅、アルミへの接着力に優れ、かつ、良
好な金型打抜き性を有し、加工性に優れるので、樹脂封
止工程後に高熱伝導樹脂フイルム６を接合する工程の増
加に対するコストアップの影響が少ない。
【００３４】実施の形態２．この発明の実施の形態２を
図５により説明する。図５は実施の形態２としての樹脂
封止型電力用半導体装置における樹脂パッケージの断面
図である。図１に示した実施の形態１とは、半導体ペレ
ット１を樹脂封止する樹脂パッケージ５における放熱面
側表面の全表面に高熱伝導樹脂フイルム６を接合した点
を除き、同一構成を為す。
図５により説明する。図５は実施の形態２としての樹脂
封止型電力用半導体装置における樹脂パッケージの断面
図である。図１に示した実施の形態１とは、半導体ペレ
ット１を樹脂封止する樹脂パッケージ５における放熱面
側表面の全表面に高熱伝導樹脂フイルム６を接合した点
を除き、同一構成を為す。
【００３５】即ち、短辺が樹脂パッケージ５における放
熱面側表面と略同一の短冊状の高熱伝導樹脂フイルム６
をタイバー２ｅで連なる複数個の上記放熱面側表面の全
表面を覆うように接合して加熱硬化後、樹脂パッケージ
５の外形に合せて高熱伝導樹脂フイルム６の余分な部分
をカッティングしたものであり、図１に示した実施の形
態１と比較して、短冊状の高熱伝導樹脂フイルム６の短
辺の幅と樹脂パッケージ５における放熱面側表面の幅と
が略同一であるために、接合時の位置決めが容易とな
り、接合用冶工具を簡略化でき、製造が容易であると共
に、放熱シンク（図示せず）との接触面積が増加するの
でこの放熱シンクへのねじ（図示せず）による固定が安
定したものとなる。
熱面側表面と略同一の短冊状の高熱伝導樹脂フイルム６
をタイバー２ｅで連なる複数個の上記放熱面側表面の全
表面を覆うように接合して加熱硬化後、樹脂パッケージ
５の外形に合せて高熱伝導樹脂フイルム６の余分な部分
をカッティングしたものであり、図１に示した実施の形
態１と比較して、短冊状の高熱伝導樹脂フイルム６の短
辺の幅と樹脂パッケージ５における放熱面側表面の幅と
が略同一であるために、接合時の位置決めが容易とな
り、接合用冶工具を簡略化でき、製造が容易であると共
に、放熱シンク（図示せず）との接触面積が増加するの
でこの放熱シンクへのねじ（図示せず）による固定が安
定したものとなる。
【００３６】なお、実施の形態１及び実施の形態２にお
いて、高熱伝導樹脂フイルム６の組成としてエポキシ樹
脂を用いたものを例示したが、エポキシ樹脂に限定する
必要はなく、ポリイミド等の電気絶縁信頼性、熱伝導特
性等に優れた熱硬化性樹脂を選定しても同様な効果が得
られる。
いて、高熱伝導樹脂フイルム６の組成としてエポキシ樹
脂を用いたものを例示したが、エポキシ樹脂に限定する
必要はなく、ポリイミド等の電気絶縁信頼性、熱伝導特
性等に優れた熱硬化性樹脂を選定しても同様な効果が得
られる。
【００３７】また、高熱伝導樹脂フイルム６の熱伝導特
性及び耐電圧性を含む電気絶縁性の両特性を両立させる
ために、熱伝導率が高いと共に不純物濃度が低くて電気
絶縁性に優れ、経済性にも優れた充填材として純度１０
０％のアルミナを高充填したものを例示したが、上記充
填材は純度１００％のアルミナに限定する必要はなく、
例えば、結晶性シリカ、窒化アルミ、窒化珪素及びボロ
ンナイトライド等の充填材であっても同様な効果が得ら
れる。
性及び耐電圧性を含む電気絶縁性の両特性を両立させる
ために、熱伝導率が高いと共に不純物濃度が低くて電気
絶縁性に優れ、経済性にも優れた充填材として純度１０
０％のアルミナを高充填したものを例示したが、上記充
填材は純度１００％のアルミナに限定する必要はなく、
例えば、結晶性シリカ、窒化アルミ、窒化珪素及びボロ
ンナイトライド等の充填材であっても同様な効果が得ら
れる。
【００３８】更に、高熱伝導樹脂フイルム６の層厚を２
００μｍに選定したが、高熱伝導樹脂フイルム６の層厚
は２００μｍに限定する必要はなく、要求される耐電圧
等の仕様に基づき、７５μｍ〜４００μｍの範囲で電気
絶縁性と熱伝導性のトレードオフにより層厚を任意に決
定できる。
００μｍに選定したが、高熱伝導樹脂フイルム６の層厚
は２００μｍに限定する必要はなく、要求される耐電圧
等の仕様に基づき、７５μｍ〜４００μｍの範囲で電気
絶縁性と熱伝導性のトレードオフにより層厚を任意に決
定できる。
【００３９】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に示すような効果を奏する。
るので、以下に示すような効果を奏する。
【００４０】一方の主面に半導体素子を固着し、他方の
主面を放熱面とする放熱台板における上記他方の主面を
露出させた状態で上記半導体素子を樹脂封止する樹脂封
止部を形成すると共に、該樹脂封止部の放熱面側表面を
上記他方の主面と略同一平面に形成し、上記他方の主面
を含んで上記放熱面側表面に樹脂製シートを接合したの
で、上記樹脂封止部を形成する封止樹脂としては高熱伝
導性及び優れた電気絶縁性、耐電圧性等を必ずしも必要
とせず、汎用の封止樹脂を用いることができるので封止
樹脂自体の価格を低減できると共にその充填材の硬度を
下げられ、必然的に金型のメンテナンス費用を削減で
き、かつ、トランスファー成形にて薄肉の電気絶縁層を
形成しないので成形条件の管理が容易となり、低価格な
がら高熱伝導性及び優れた電気絶縁性を有する樹脂封止
型電力用半導体装置及びその製造方法が得られる効果が
ある。
主面を放熱面とする放熱台板における上記他方の主面を
露出させた状態で上記半導体素子を樹脂封止する樹脂封
止部を形成すると共に、該樹脂封止部の放熱面側表面を
上記他方の主面と略同一平面に形成し、上記他方の主面
を含んで上記放熱面側表面に樹脂製シートを接合したの
で、上記樹脂封止部を形成する封止樹脂としては高熱伝
導性及び優れた電気絶縁性、耐電圧性等を必ずしも必要
とせず、汎用の封止樹脂を用いることができるので封止
樹脂自体の価格を低減できると共にその充填材の硬度を
下げられ、必然的に金型のメンテナンス費用を削減で
き、かつ、トランスファー成形にて薄肉の電気絶縁層を
形成しないので成形条件の管理が容易となり、低価格な
がら高熱伝導性及び優れた電気絶縁性を有する樹脂封止
型電力用半導体装置及びその製造方法が得られる効果が
ある。
【００４１】また、樹脂製シートを放熱面側表面の全表
面に接合するので、上記樹脂製シートを上記放熱面側表
面に接合する際の位置決めが容易となり、冶工具を簡略
化でき、製造が容易となると共に、放熱シンクとの接触
面積が増加するので該放熱シンクへの固定が安定した樹
脂封止型電力用半導体装置が得られる効果がある。
面に接合するので、上記樹脂製シートを上記放熱面側表
面に接合する際の位置決めが容易となり、冶工具を簡略
化でき、製造が容易となると共に、放熱シンクとの接触
面積が増加するので該放熱シンクへの固定が安定した樹
脂封止型電力用半導体装置が得られる効果がある。
【００４２】また、樹脂封止型電力用半導体装置におけ
る半導体素子の樹脂封止部の放熱面側表面に接合する樹
脂製シートとして、上記樹脂封止部の熱伝導性より高い
熱伝導性に構成したので、上記樹脂封止部を熱伝導性に
劣る安価な封止樹脂で成形しても、半導体素子の発熱を
高効率に放熱でき、高信頼性の樹脂封止型電力用半導体
装置が得られる効果がある。
る半導体素子の樹脂封止部の放熱面側表面に接合する樹
脂製シートとして、上記樹脂封止部の熱伝導性より高い
熱伝導性に構成したので、上記樹脂封止部を熱伝導性に
劣る安価な封止樹脂で成形しても、半導体素子の発熱を
高効率に放熱でき、高信頼性の樹脂封止型電力用半導体
装置が得られる効果がある。
【００４３】また、樹脂封止型電力用半導体装置におけ
る半導体素子の樹脂封止部の放熱面側表面に接合する樹
脂製シートとして、その接合前には、高熱伝導性の充填
材を充填された半硬化状の熱硬化性樹脂製としたので、
柔軟性を有し、上記樹脂製シートを上記放熱面側表面に
接合作業が極めて容易となり、高信頼性の樹脂封止型電
力用半導体装置が安価に得られる効果がある。
る半導体素子の樹脂封止部の放熱面側表面に接合する樹
脂製シートとして、その接合前には、高熱伝導性の充填
材を充填された半硬化状の熱硬化性樹脂製としたので、
柔軟性を有し、上記樹脂製シートを上記放熱面側表面に
接合作業が極めて容易となり、高信頼性の樹脂封止型電
力用半導体装置が安価に得られる効果がある。
【００４４】また、一方の主面に半導体素子を固着し、
他方の主面を放熱面とする複数個の放熱台板がタイバー
で並列に連なるリードフレームにおける上記他方の主面
を露出すると共にその周縁を囲繞し、かつ上記半導体素
子を覆うように樹脂封止して複数の樹脂封止部を一括形
成すると共に、該複数の樹脂封止部の一括形成に際し、
該複数の樹脂封止部における上記他方の主面の周縁を囲
繞する放熱面側表面を上記他方の主面と略同一平面に形
成し、上記複数の樹脂封止部における上記他方の主面を
含んで上記放熱面側表面に短冊状の樹脂製シートを一括
接合し、上記タイバーを切断して上記リードフレームか
ら上記複数の樹脂封止部を個々に分離すると共に、該複
数の樹脂封止部に接合された上記樹脂製シートの余分な
部分をカッティングする工程により製造したので、複数
個の樹脂封止型電力用半導体装置を一括製造することに
より安価に製造できる効果がある。
他方の主面を放熱面とする複数個の放熱台板がタイバー
で並列に連なるリードフレームにおける上記他方の主面
を露出すると共にその周縁を囲繞し、かつ上記半導体素
子を覆うように樹脂封止して複数の樹脂封止部を一括形
成すると共に、該複数の樹脂封止部の一括形成に際し、
該複数の樹脂封止部における上記他方の主面の周縁を囲
繞する放熱面側表面を上記他方の主面と略同一平面に形
成し、上記複数の樹脂封止部における上記他方の主面を
含んで上記放熱面側表面に短冊状の樹脂製シートを一括
接合し、上記タイバーを切断して上記リードフレームか
ら上記複数の樹脂封止部を個々に分離すると共に、該複
数の樹脂封止部に接合された上記樹脂製シートの余分な
部分をカッティングする工程により製造したので、複数
個の樹脂封止型電力用半導体装置を一括製造することに
より安価に製造できる効果がある。
【図１】 本発明の実施の形態１としての樹脂封止型電
力用半導体装置の断面図である。
力用半導体装置の断面図である。
【図２】 図１に示した樹脂封止型電力用半導体装置に
おけるワイヤボンディング後のリードフレームの平面図
である。
おけるワイヤボンディング後のリードフレームの平面図
である。
【図３】 図１に示した樹脂封止型電力用半導体装置に
おける樹脂封止後の樹脂パッケージの断面図である。
おける樹脂封止後の樹脂パッケージの断面図である。
【図４】 図１に示した樹脂封止型電力用半導体装置に
おける高熱伝導樹脂フイルムを接合後の平面図である。
おける高熱伝導樹脂フイルムを接合後の平面図である。
【図５】 本発明の実施の形態２としての樹脂封止型電
力用半導体装置の断面図である。
力用半導体装置の断面図である。
【図６】 従来の樹脂封止型電力用半導体装置の断面図
である。
である。
１ 半導体ペレット、２ リードフレーム、２ａ 放熱
台板、２ｂ 電極リード、２ｃ 放熱面、２ｅ タイバ
ー、３ 半田、４ 金属ワイヤ、５ 樹脂パッケージ、
６ 高熱伝導樹脂フイルム
台板、２ｂ 電極リード、２ｃ 放熱面、２ｅ タイバ
ー、３ 半田、４ 金属ワイヤ、５ 樹脂パッケージ、
６ 高熱伝導樹脂フイルム
Claims (6)
- 【請求項１】 一方の主面に半導体素子が固着された放
熱台板、該放熱台板の他方の主面が露出するように上記
半導体素子を樹脂封止する樹脂封止部を備えた樹脂封止
型電力用半導体装置において、上記他方の主面の周縁を
囲繞する上記樹脂封止部の放熱面側表面を上記他方の主
面と略同一平面に形成すると共に、上記他方の主面を含
んで上記放熱面側表面に樹脂製シートを接合したことを
特徴とする樹脂封止型電力用半導体装置。 - 【請求項２】 樹脂製シートは放熱面側表面の全表面に
接合されたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止
型電力用半導体装置。 - 【請求項３】 樹脂製シートは樹脂封止部の素材よりも
高熱伝導性の素材により構成されたことを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の樹脂封止型電力用半導体
装置。 - 【請求項４】 樹脂製シートは高熱伝導性の充填材を充
填した熱硬化性樹脂からなり、放熱面側表面に接合する
前には半硬化状態であることを特徴とする請求項１乃至
請求項３に記載の樹脂封止型電力用半導体装置。 - 【請求項５】 放熱台板の一方の主面に半導体素子を固
着する工程と、上記放熱台板の他方の主面を露出させて
その周縁を囲繞し、かつ上記半導体素子を覆うように樹
脂封止して樹脂封止部を形成すると共に、該樹脂封止部
の形成に際し、該樹脂封止部における上記他方の主面の
周縁を囲繞した放熱面側表面を上記他方の主面と略同一
平面に形成する工程と、上記他方の主面を含んで上記放
熱面側表面に上記樹脂製シートを接合する工程とを有す
ることを特徴とする樹脂封止型電力用半導体装置の製造
方法。 - 【請求項６】 他方の主面を放熱面とする複数個の放熱
台板がタイバーで並列に連なるリードフレームにおける
上記複数個の放熱台板の一方の主面に半導体素子を固着
する工程と、上記他方の主面を露出させてその周縁を囲
繞し、かつ上記半導体素子を覆うように樹脂封止して複
数の樹脂封止部を一括形成すると共に、該複数の樹脂封
止部の一括形成に際し、該複数の樹脂封止部における上
記他方の主面の周縁を囲繞する放熱面側表面を上記他方
の主面と略同一平面に形成する工程と、上記複数の樹脂
封止部における上記他方の主面を含んだ上記放熱面側表
面に上記短冊状の樹脂製シートを一括接合する工程と、
上記タイバーを切断して上記リードフレームから上記複
数の樹脂封止部を個々に分離すると共に、該複数の樹脂
封止部に接合された上記樹脂製シートの接合部分を除い
て分離する工程とを有することを特徴とする樹脂封止型
電力用半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP29323499A JP2001118961A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 樹脂封止型電力用半導体装置及びその製造方法 |
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| JP29323499A JP2001118961A (ja) | 1999-10-15 | 1999-10-15 | 樹脂封止型電力用半導体装置及びその製造方法 |
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