JP2002314004A - 樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板とそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板とそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高熱放散性、高電圧特性に優れ、高信頼性の樹
脂封止型半導体装置の提供。 【解決手段】金属板１の一主面上に絶縁層２を設けた樹
脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板であって、前
記絶縁層２がＢステージ或いはＣステージの熱硬化性樹
脂を含有し、しかも絶縁層の厚さが５０〜２００μｍで
あり、好ましくは絶縁層２が、酸化アルミニウムを含有
するエポキシ樹脂からなることを特徴とする高信頼性の
樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板、及びこれ
を用いた樹脂封止型半導体装置。
脂封止型半導体装置の提供。 【解決手段】金属板１の一主面上に絶縁層２を設けた樹
脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板であって、前
記絶縁層２がＢステージ或いはＣステージの熱硬化性樹
脂を含有し、しかも絶縁層の厚さが５０〜２００μｍで
あり、好ましくは絶縁層２が、酸化アルミニウムを含有
するエポキシ樹脂からなることを特徴とする高信頼性の
樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板、及びこれ
を用いた樹脂封止型半導体装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器、通信
機、自動車等に用いられる樹脂封止型半導体装置に用い
られる樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板とそ
れを用いた樹脂封止型半導体装置に関する。
機、自動車等に用いられる樹脂封止型半導体装置に用い
られる樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板とそ
れを用いた樹脂封止型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気機器、通信機、自動車等の幅広い分
野で半導体素子を搭載した半導体装置が知られている
が、その多くは外部からの湿気やゴミから半導体素子を
防御する目的で樹脂封止されることが多い。
野で半導体素子を搭載した半導体装置が知られている
が、その多くは外部からの湿気やゴミから半導体素子を
防御する目的で樹脂封止されることが多い。
【０００３】樹脂封止型半導体装置では、しかし、半導
体素子等から発生する熱を如何に外部に放出し、半導体
素子の温度が高くならないように維持することが重要で
あり、このために半導体素子を搭載するリードフレーム
と封止樹脂の外面に配置される金属板との間の構造、接
合状況等の検討が重要となっている。
体素子等から発生する熱を如何に外部に放出し、半導体
素子の温度が高くならないように維持することが重要で
あり、このために半導体素子を搭載するリードフレーム
と封止樹脂の外面に配置される金属板との間の構造、接
合状況等の検討が重要となっている。
【０００４】樹脂封止型半導体装置を形成する方法とし
て、金属板をモールド金型の下型に配置し、半導体素子
を半田付けしたリードフレームを絶縁距離に相当する間
隙を前記金属板との間に設けながら、前記リードフレー
ムのリード部を上金型と下金型で挟んで固定した上で、
樹脂を溶融、金型内に圧入し封止する方法が知られてい
る。
て、金属板をモールド金型の下型に配置し、半導体素子
を半田付けしたリードフレームを絶縁距離に相当する間
隙を前記金属板との間に設けながら、前記リードフレー
ムのリード部を上金型と下金型で挟んで固定した上で、
樹脂を溶融、金型内に圧入し封止する方法が知られてい
る。
【０００５】図２は、従来技術の樹脂封止型半導体装置
を形成する一方法を例示したものである。図２（ｂ）は
それぞれモールド金型に金属板を載せた断面図、また図
２（ｃ）はリードフレームを載せた断面図、図２（ｄ）
は、リードフレームを上金型と下金型で固定し樹脂を溶
融、圧入し封止した後での断面図、図２（ｅ）は金型か
ら取出した半導体装置の断面図を示している。
を形成する一方法を例示したものである。図２（ｂ）は
それぞれモールド金型に金属板を載せた断面図、また図
２（ｃ）はリードフレームを載せた断面図、図２（ｄ）
は、リードフレームを上金型と下金型で固定し樹脂を溶
融、圧入し封止した後での断面図、図２（ｅ）は金型か
ら取出した半導体装置の断面図を示している。
【０００６】従来法では、その工程中に金属板とリード
フレームとの間隙に溶融樹脂を形成する工程を有する
が、得られる半導体装置の熱放散性を高くするためには
金属板とリードフレームとの間隙を狭くし、溶融樹脂の
厚さを薄くするする必要がある。しかしながらこの間隙
を狭くすると溶融樹脂が間隙に流れ難く均一に充填され
ず空孔を発生し易い。この空孔は耐電圧低下の原因とな
る為に、間隙を広くする必要があり熱伝導性も低下する
問題があった。
フレームとの間隙に溶融樹脂を形成する工程を有する
が、得られる半導体装置の熱放散性を高くするためには
金属板とリードフレームとの間隙を狭くし、溶融樹脂の
厚さを薄くするする必要がある。しかしながらこの間隙
を狭くすると溶融樹脂が間隙に流れ難く均一に充填され
ず空孔を発生し易い。この空孔は耐電圧低下の原因とな
る為に、間隙を広くする必要があり熱伝導性も低下する
問題があった。
【０００７】そこで、金属板とリードフレームとの構造
に関して、予め金属板をリードフレームと接合した接合
体を用意し、前記接合体のリードフレーム上に半導体素
子を搭載し、回路形成した後、トランスファー成形など
の方法で、樹脂封止し一体化して半導体装置とすること
が検討されている。
に関して、予め金属板をリードフレームと接合した接合
体を用意し、前記接合体のリードフレーム上に半導体素
子を搭載し、回路形成した後、トランスファー成形など
の方法で、樹脂封止し一体化して半導体装置とすること
が検討されている。
【０００８】ここで、予め金属板をリードフレームと接
合した接合体、言い換えれば、金属板上に絶縁層を積層
して成る金属ベース絶縁基板にリードフレームを搭載し
て成る樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板、に
おいては、鉄、アルミニウム、銅などの熱放散性に優れ
る金属板が用いられ、前記リードフレームとしては、銅
板、錫めっきされた銅板、あるいは４２Ｎｉ−Ｆｅ合金
等からなるのが一般的である。また、封止用の樹脂とし
ては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒
化アルミニウム等の無機充填材を含有するエポキシ樹脂
等の樹脂が知られている。
合した接合体、言い換えれば、金属板上に絶縁層を積層
して成る金属ベース絶縁基板にリードフレームを搭載し
て成る樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板、に
おいては、鉄、アルミニウム、銅などの熱放散性に優れ
る金属板が用いられ、前記リードフレームとしては、銅
板、錫めっきされた銅板、あるいは４２Ｎｉ−Ｆｅ合金
等からなるのが一般的である。また、封止用の樹脂とし
ては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒
化アルミニウム等の無機充填材を含有するエポキシ樹脂
等の樹脂が知られている。
【０００９】しかし、本方法においては、金属板とリー
ドフレーム間に存在する絶縁層の種類、状態によって
は、樹脂封止段階で金属板とリードフレームとの間に介
在する絶縁層にクラックが生じる、或いは金属板やリー
ドフレームとの密着が悪くなることなどの現象を生じて
しまい、熱伝導性、電気絶縁性、密着性のいずれをも満
足できない、従って実用的に信頼性の高い半導体装置が
得難いという問題がある。
ドフレーム間に存在する絶縁層の種類、状態によって
は、樹脂封止段階で金属板とリードフレームとの間に介
在する絶縁層にクラックが生じる、或いは金属板やリー
ドフレームとの密着が悪くなることなどの現象を生じて
しまい、熱伝導性、電気絶縁性、密着性のいずれをも満
足できない、従って実用的に信頼性の高い半導体装置が
得難いという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂封止型
半導体装置に適用される金属ベース絶縁基板において、
高熱伝導率で高耐電圧性の絶縁層を用い、しかも該絶縁
層が金属板と搭載されるリードフレームとの両方に強く
密着でき、その結果、高信頼性の半導体装置を得ること
ができるような、高熱放散性、高電圧特性、リードフレ
ームとの高い密着性とを併せ持つ金属ベース絶縁基板を
提供することにある。更に、樹脂封止型半導体装置用金
属ベース絶縁基板に予めリードフレームを搭載すること
で、高熱放散性、高電圧特性に優れ、高信頼性の樹脂封
止型半導体装置を提供することにある。
に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂封止型
半導体装置に適用される金属ベース絶縁基板において、
高熱伝導率で高耐電圧性の絶縁層を用い、しかも該絶縁
層が金属板と搭載されるリードフレームとの両方に強く
密着でき、その結果、高信頼性の半導体装置を得ること
ができるような、高熱放散性、高電圧特性、リードフレ
ームとの高い密着性とを併せ持つ金属ベース絶縁基板を
提供することにある。更に、樹脂封止型半導体装置用金
属ベース絶縁基板に予めリードフレームを搭載すること
で、高熱放散性、高電圧特性に優れ、高信頼性の樹脂封
止型半導体装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、金属板
の一主面上に絶縁層を設けた樹脂封止型半導体装置用金
属ベース絶縁基板であって、前記絶縁層がＢステージ或
いはＣステージの熱硬化性樹脂を含有し、しかも絶縁層
の厚さが５０〜２００μｍであることを特徴とする高信
頼性の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板であ
り、好ましくは、絶縁層が、酸化アルミニウムまたは窒
化アルミニウムを含有するエポキシ樹脂からなることを
特徴とする前記の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶
縁基板であり、金属板の絶縁層を設けていない側の主面
の周縁部に段差を設けていることを特徴とする前記の樹
脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板であり、更に
好ましくは、金属板が純度９５％以上のアルミニウムか
らなることを特徴とする前記の樹脂封止型半導体装置用
金属ベース絶縁基板である。更に、本発明は、前記の金
属ベース絶縁基板上にリードフレームを予め搭載してな
ることを特徴としている樹脂封止型半導体装置用金属ベ
ース絶縁基板である。
の一主面上に絶縁層を設けた樹脂封止型半導体装置用金
属ベース絶縁基板であって、前記絶縁層がＢステージ或
いはＣステージの熱硬化性樹脂を含有し、しかも絶縁層
の厚さが５０〜２００μｍであることを特徴とする高信
頼性の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板であ
り、好ましくは、絶縁層が、酸化アルミニウムまたは窒
化アルミニウムを含有するエポキシ樹脂からなることを
特徴とする前記の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶
縁基板であり、金属板の絶縁層を設けていない側の主面
の周縁部に段差を設けていることを特徴とする前記の樹
脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板であり、更に
好ましくは、金属板が純度９５％以上のアルミニウムか
らなることを特徴とする前記の樹脂封止型半導体装置用
金属ベース絶縁基板である。更に、本発明は、前記の金
属ベース絶縁基板上にリードフレームを予め搭載してな
ることを特徴としている樹脂封止型半導体装置用金属ベ
ース絶縁基板である。
【００１２】また、本発明は、金型中に、前記の樹脂封
止型半導体装置用金属ベース絶縁基板と、前記樹脂封止
型半導体装置用金属ベース基板の絶縁層側に１５０〜３
００μｍの空隙を保ちながらリードフレームとを配置
し、該金型中に熱硬化性樹脂を注入し硬化して、前記金
属ベース絶縁基板とリードフレームとを一体化すること
を特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法であり、
前記リードフレームを予め搭載した樹脂封止型半導体装
置用金属ベース基板を用いることを特徴としている。
止型半導体装置用金属ベース絶縁基板と、前記樹脂封止
型半導体装置用金属ベース基板の絶縁層側に１５０〜３
００μｍの空隙を保ちながらリードフレームとを配置
し、該金型中に熱硬化性樹脂を注入し硬化して、前記金
属ベース絶縁基板とリードフレームとを一体化すること
を特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法であり、
前記リードフレームを予め搭載した樹脂封止型半導体装
置用金属ベース基板を用いることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の理解のために、図
に基づいて、説明する。図１は、本発明の樹脂封止型半
導体装置用金属ベース絶縁基板を用いる樹脂封止型半導
体装置の製造方法の一例を示す図である。図１（ａ）は
本願発明の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板
であり、金属板に絶縁層を形成した構造を有する。図１
（ｂ）は樹脂封止用下金型８に絶縁層２を形成した金属
板１を配置した断面図である。図１（ｃ）は絶縁層２に
リードフレーム４を保持した断面図である。図１（ｄ）
は樹脂封止用上金型９をセットし、封止樹脂７を注入し
た断面図である。図１（ｅ）は樹脂封止用金型８及び９
から取り外した、本発明の樹脂封止型半導体装置用金属
ベース絶縁基板を用いた樹脂封止型半導体装置である。
に基づいて、説明する。図１は、本発明の樹脂封止型半
導体装置用金属ベース絶縁基板を用いる樹脂封止型半導
体装置の製造方法の一例を示す図である。図１（ａ）は
本願発明の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板
であり、金属板に絶縁層を形成した構造を有する。図１
（ｂ）は樹脂封止用下金型８に絶縁層２を形成した金属
板１を配置した断面図である。図１（ｃ）は絶縁層２に
リードフレーム４を保持した断面図である。図１（ｄ）
は樹脂封止用上金型９をセットし、封止樹脂７を注入し
た断面図である。図１（ｅ）は樹脂封止用金型８及び９
から取り外した、本発明の樹脂封止型半導体装置用金属
ベース絶縁基板を用いた樹脂封止型半導体装置である。
【００１４】本発明の樹脂封止型半導体装置用金属ベー
ス絶縁基板は、予め金属板上に所定特性の絶縁層を有し
ており、前記樹脂封止型半導体装置の製造方法にそのま
まもちいることで、高信頼性の半導体装置を容易に、再
現性高く得ることができるという効果が得られる。より
具体的には、本発明のリードフレーム搭載用金属ベース
絶縁基板は、金属板１に厚さが５０〜２００μｍである
絶縁層２を予め形成しているので、金属板１とリードフ
レーム４の間の絶縁性を確実に得ることができるととも
に、従来の方法では達成できなかった金属板１とリード
フレーム４の間の距離を小さくし、小さな熱抵抗を達成
できるという特徴を有している。
ス絶縁基板は、予め金属板上に所定特性の絶縁層を有し
ており、前記樹脂封止型半導体装置の製造方法にそのま
まもちいることで、高信頼性の半導体装置を容易に、再
現性高く得ることができるという効果が得られる。より
具体的には、本発明のリードフレーム搭載用金属ベース
絶縁基板は、金属板１に厚さが５０〜２００μｍである
絶縁層２を予め形成しているので、金属板１とリードフ
レーム４の間の絶縁性を確実に得ることができるととも
に、従来の方法では達成できなかった金属板１とリード
フレーム４の間の距離を小さくし、小さな熱抵抗を達成
できるという特徴を有している。
【００１５】本発明において、絶縁層の厚さは、主に、
半導体装置に要求される耐電圧と熱放散性の兼ね合いよ
り選定され、５０〜２００μｍが選択される。５０μｍ
未満では耐電圧特性が不足する場合があるし、２００μ
ｍを超える場合には、熱放散性が不足し、最終用途が制
限されることがあるからである。前記範囲の内、特に電
気機器、通信機、自動車等のパワーモジュール向けの場
合に、５０μｍ〜２００μｍがより好ましい範囲として
選択される。
半導体装置に要求される耐電圧と熱放散性の兼ね合いよ
り選定され、５０〜２００μｍが選択される。５０μｍ
未満では耐電圧特性が不足する場合があるし、２００μ
ｍを超える場合には、熱放散性が不足し、最終用途が制
限されることがあるからである。前記範囲の内、特に電
気機器、通信機、自動車等のパワーモジュール向けの場
合に、５０μｍ〜２００μｍがより好ましい範囲として
選択される。
【００１６】また、本発明の樹脂封止型半導体装置用金
属ベース絶縁基板においては、絶縁層がＢステージ或い
はＣステージの熱硬化性樹脂を含有しているので、常温
では表面の粘着性はなく取り扱いが容易であるが、樹脂
封止工程において、リードフレームとの密着にすぐれる
という特徴を併せ持つので、効率的な半導体装置の生産
ができること、加えて、絶縁層を構成する樹脂を封止樹
脂と同種の熱硬化性樹脂を採用する場合には、樹脂相互
の接着がよく、得られた半導体装置内部への水分、湿気
の浸入を一層防止できる効果が得られ、高信頼性の半導
体装置を容易に得ることができる。
属ベース絶縁基板においては、絶縁層がＢステージ或い
はＣステージの熱硬化性樹脂を含有しているので、常温
では表面の粘着性はなく取り扱いが容易であるが、樹脂
封止工程において、リードフレームとの密着にすぐれる
という特徴を併せ持つので、効率的な半導体装置の生産
ができること、加えて、絶縁層を構成する樹脂を封止樹
脂と同種の熱硬化性樹脂を採用する場合には、樹脂相互
の接着がよく、得られた半導体装置内部への水分、湿気
の浸入を一層防止できる効果が得られ、高信頼性の半導
体装置を容易に得ることができる。
【００１７】本発明の樹脂封止型半導体装置用金属ベー
ス絶縁基板において、絶縁層はＢステージ又はＣステー
ジであるが、本発明者の実験的検討結果に拠れば、前記
範囲であってしかも硬化度が５０〜９５％であること
が、本発明の目的を達成する上で好ましい。特に、絶縁
層の硬化度が５０〜７０％の場合には、絶縁層の表面が
常温では粘着性がなく取り扱いが容易で取り扱い易く、
高温下でリードフレームや樹脂封止用の樹脂と容易に密
着するという優れた性質を有し、生産効率が非常に向上
する特徴があり、好ましい。ここで、絶縁層２の硬化度
とは、絶縁層を金属板に塗布し加熱した半硬化状態を示
すもので、ＤＳＣ（示差走査熱分析）を用いて測定した
全硬化発熱量の５０〜９５％の発熱を終えた状態の硬化
度である。
ス絶縁基板において、絶縁層はＢステージ又はＣステー
ジであるが、本発明者の実験的検討結果に拠れば、前記
範囲であってしかも硬化度が５０〜９５％であること
が、本発明の目的を達成する上で好ましい。特に、絶縁
層の硬化度が５０〜７０％の場合には、絶縁層の表面が
常温では粘着性がなく取り扱いが容易で取り扱い易く、
高温下でリードフレームや樹脂封止用の樹脂と容易に密
着するという優れた性質を有し、生産効率が非常に向上
する特徴があり、好ましい。ここで、絶縁層２の硬化度
とは、絶縁層を金属板に塗布し加熱した半硬化状態を示
すもので、ＤＳＣ（示差走査熱分析）を用いて測定した
全硬化発熱量の５０〜９５％の発熱を終えた状態の硬化
度である。
【００１８】また、本発明において、絶縁層２として
は、絶縁性を有していて、後で続く樹脂封止操作におい
て硬化が速やかに進行するような熱硬化性樹脂であれば
いずれも採用でき、これらの樹脂として、例えばエポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポ
リイミド樹脂等の樹脂が挙げられる。このうち、エポキ
シ樹脂は金属板１、並びにリードフレーム３との接着性
に優れることから好ましく選択される。また、樹脂は、
樹脂単独で用いる他、ガラス布、粉末状或いは繊維状の
いろいろな無機フイラーを充填したもの、或いは、これ
らを組み合わせた形態で用いることもできる。尚樹脂に
は本発明の目的、効果を阻害しない限りにおいて添加
剤、例えば顔料、潤滑剤、カップリング剤、レベリング
剤等を適宜添加することができる。
は、絶縁性を有していて、後で続く樹脂封止操作におい
て硬化が速やかに進行するような熱硬化性樹脂であれば
いずれも採用でき、これらの樹脂として、例えばエポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポ
リイミド樹脂等の樹脂が挙げられる。このうち、エポキ
シ樹脂は金属板１、並びにリードフレーム３との接着性
に優れることから好ましく選択される。また、樹脂は、
樹脂単独で用いる他、ガラス布、粉末状或いは繊維状の
いろいろな無機フイラーを充填したもの、或いは、これ
らを組み合わせた形態で用いることもできる。尚樹脂に
は本発明の目的、効果を阻害しない限りにおいて添加
剤、例えば顔料、潤滑剤、カップリング剤、レベリング
剤等を適宜添加することができる。
【００１９】前記無機フィラーに関しては、酸化アルミ
ニウム、酸化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化
硼素等の高い電気絶縁性を有し、しかも熱伝導率の高い
ものが好ましい。これらの無機フィラーに関して、前記
絶縁層にエポキシ樹脂を選択する場合、高充填でき、そ
の結果、高い熱放散性と高い耐電圧特性を有し、しかも
金属板やリードフレームとの密着性に優れる絶縁層を、
安価に得られることから、酸化アルミニウム及び窒化ア
ルミニウムが好ましく選択される。
ニウム、酸化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化
硼素等の高い電気絶縁性を有し、しかも熱伝導率の高い
ものが好ましい。これらの無機フィラーに関して、前記
絶縁層にエポキシ樹脂を選択する場合、高充填でき、そ
の結果、高い熱放散性と高い耐電圧特性を有し、しかも
金属板やリードフレームとの密着性に優れる絶縁層を、
安価に得られることから、酸化アルミニウム及び窒化ア
ルミニウムが好ましく選択される。
【００２０】本発明において、金属板１は、アルミニウ
ム、鉄、銅等或いはこれらの合金、複合材のいずれでも
構わないが、熱放散性が良く、安価で、軽量であるこ
と、更に、絶縁層を構成する熱硬化性樹脂としてエポキ
シ樹脂を選択するときに、金属板と絶縁層との密着性に
優れることから純アルミニウム、アルミニウム合金が好
ましく用いられる。通常の板厚は１．０〜５．０ｍｍの
範囲である。更に、金属板１の絶縁層２を設けていない
側の主面の周辺部に段差を設けることにより封止樹脂と
金属板との接合力が一層強固となり、得られる半導体装
置への湿分の浸入を一層防止できる特徴がある。
ム、鉄、銅等或いはこれらの合金、複合材のいずれでも
構わないが、熱放散性が良く、安価で、軽量であるこ
と、更に、絶縁層を構成する熱硬化性樹脂としてエポキ
シ樹脂を選択するときに、金属板と絶縁層との密着性に
優れることから純アルミニウム、アルミニウム合金が好
ましく用いられる。通常の板厚は１．０〜５．０ｍｍの
範囲である。更に、金属板１の絶縁層２を設けていない
側の主面の周辺部に段差を設けることにより封止樹脂と
金属板との接合力が一層強固となり、得られる半導体装
置への湿分の浸入を一層防止できる特徴がある。
【００２１】本発明の樹脂封止型半導体装置用金属ベー
ス絶縁基板の作り方については、金属板１上に、前記熱
硬化性樹脂を含有する組成物を塗布し、必要に応じて加
熱し、乾燥する方法でもよいし、一旦フィルム状とし
て、貼着することで設ける方法によっても構わない。
ス絶縁基板の作り方については、金属板１上に、前記熱
硬化性樹脂を含有する組成物を塗布し、必要に応じて加
熱し、乾燥する方法でもよいし、一旦フィルム状とし
て、貼着することで設ける方法によっても構わない。
【００２２】尚、本発明の樹脂封止型半導体装置用金属
ベース絶縁基板を用いて樹脂封止型半導体を製造する場
合に用いるリードフレーム４としては、４２Ｎｉ−Ｆｅ
合金、銅板、銅板にＮｉめっきあるいＡｕめっきを施し
たもの、銅合金、アルミニウム板、或いはアルミニウム
箔に銅箔を接合したもの等のいずれも採用でき、厚さは
通常０．５〜２ｍｍが用いられる。
ベース絶縁基板を用いて樹脂封止型半導体を製造する場
合に用いるリードフレーム４としては、４２Ｎｉ−Ｆｅ
合金、銅板、銅板にＮｉめっきあるいＡｕめっきを施し
たもの、銅合金、アルミニウム板、或いはアルミニウム
箔に銅箔を接合したもの等のいずれも採用でき、厚さは
通常０．５〜２ｍｍが用いられる。
【００２３】同様に、封止樹脂７としては、絶縁性を有
する材質であればいずれも採用でき、例えばエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の樹脂が用いられる。また、樹脂は、樹脂単
独で用いる他、粉末状或いは繊維状のいろいろな無機フ
イラーを充填したもの、或いは、これらを組み合わせた
形態で用いることができる。尚、前記無機フィラーに関
しては、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素、窒化硼素、シリカ等の高い電気絶縁性を
有し、しかも熱伝導率の高いものが好ましい。尚、エポ
キシ樹脂には、硬化剤の他に、前記したとおりに、無機
フィラーとのなじみを良くするためのカップリング剤、
或いはレベリング剤、消泡剤、潤滑剤、更に着色の為の
染料、顔料などが、本発明の効果を妨げない量で添加す
ることができる。
する材質であればいずれも採用でき、例えばエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の樹脂が用いられる。また、樹脂は、樹脂単
独で用いる他、粉末状或いは繊維状のいろいろな無機フ
イラーを充填したもの、或いは、これらを組み合わせた
形態で用いることができる。尚、前記無機フィラーに関
しては、酸化アルミニウム、酸化珪素、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素、窒化硼素、シリカ等の高い電気絶縁性を
有し、しかも熱伝導率の高いものが好ましい。尚、エポ
キシ樹脂には、硬化剤の他に、前記したとおりに、無機
フィラーとのなじみを良くするためのカップリング剤、
或いはレベリング剤、消泡剤、潤滑剤、更に着色の為の
染料、顔料などが、本発明の効果を妨げない量で添加す
ることができる。
【００２４】
【実施例】〔実施例１〕厚さ２．０ｍｍのアルミニウム
板（１０５０Ｈ２４）の上に、酸化アルミニウム粉末を
含有するエポキシ樹脂からなる樹脂組成物を、加熱硬化
後の厚さが１００μｍとなるように塗布して、加熱炉で
Ｂステージ状態となるように硬化した後、プレス金型を
用いて打ち抜き、リードフレーム搭載用の金属ベース絶
縁基板を作成した。なお、前記樹脂組成物のＢステージ
状態での硬化度は８０％であった。
板（１０５０Ｈ２４）の上に、酸化アルミニウム粉末を
含有するエポキシ樹脂からなる樹脂組成物を、加熱硬化
後の厚さが１００μｍとなるように塗布して、加熱炉で
Ｂステージ状態となるように硬化した後、プレス金型を
用いて打ち抜き、リードフレーム搭載用の金属ベース絶
縁基板を作成した。なお、前記樹脂組成物のＢステージ
状態での硬化度は８０％であった。
【００２５】ここで、絶縁層の形成に用いた樹脂組成物
の配合は次の通りである。 酸化アルミニウム粉末（平均粒度：２．２μｍ）・・・・・７６.３質量部 エポキシ樹脂（油化シエルエポキシ株式会社製「ＥＰ−８０７」 ・・・・・１７質量部 硬化剤 アクメックス社製「Ｈ８４Ｂ」 ・・・・・５．５質量部 カップリング剤 日本ユニカー社製「Ａ−１８７」 ・・・・・０．８質量部 レベリング剤 ・・・・・０．２質量部 消泡剤 ・・・・・０．２質量部
の配合は次の通りである。 酸化アルミニウム粉末（平均粒度：２．２μｍ）・・・・・７６.３質量部 エポキシ樹脂（油化シエルエポキシ株式会社製「ＥＰ−８０７」 ・・・・・１７質量部 硬化剤 アクメックス社製「Ｈ８４Ｂ」 ・・・・・５．５質量部 カップリング剤 日本ユニカー社製「Ａ−１８７」 ・・・・・０．８質量部 レベリング剤 ・・・・・０．２質量部 消泡剤 ・・・・・０．２質量部
【００２６】次に、リードフレームを前記金属ベース絶
縁基板の上に０．２ｍｍの間隙で保持し、図１（ａ）〜
（ｅ２）に示した工程順に操作して図１（ｅ２）に示す
樹脂封止型半導体装置を作成した。
縁基板の上に０．２ｍｍの間隙で保持し、図１（ａ）〜
（ｅ２）に示した工程順に操作して図１（ｅ２）に示す
樹脂封止型半導体装置を作成した。
【００２７】前記操作で得た樹脂封止型半導体装置につ
いて、耐電圧特性を、また、前記金属ベース絶縁基板同
士の間にリードフレームを封止樹脂を介して挟み、樹脂
封止条件と同じ条件で試料を作成し、絶縁層と封止樹脂
の剪弾強度よる接着性を測定した。これらの結果を表１
に示した。また、耐電圧特性の評価方法、並びに剪断強
度の測定方法は以下のとおりである。
いて、耐電圧特性を、また、前記金属ベース絶縁基板同
士の間にリードフレームを封止樹脂を介して挟み、樹脂
封止条件と同じ条件で試料を作成し、絶縁層と封止樹脂
の剪弾強度よる接着性を測定した。これらの結果を表１
に示した。また、耐電圧特性の評価方法、並びに剪断強
度の測定方法は以下のとおりである。
【００２８】
【表１】
【００２９】＜耐電圧特性の測定法＞金属ベース絶縁基
板上のリードフレームに１０ｍｍ角の正方形パターンを
形成し、金属板とリードフレームとの間に電圧を印加し
た。電圧の印加は、段階昇圧法により５ｋＶまでは０．
２ｋＶ、５ｋＶ以上では０．５ｋＶ、２０ｓｅｃステッ
プとした。
板上のリードフレームに１０ｍｍ角の正方形パターンを
形成し、金属板とリードフレームとの間に電圧を印加し
た。電圧の印加は、段階昇圧法により５ｋＶまでは０．
２ｋＶ、５ｋＶ以上では０．５ｋＶ、２０ｓｅｃステッ
プとした。
【００３０】＜剪断強度の測定法＞サンプル形状、寸法
はＪＩＳ Ｋ６８５０に準じた。また、サンプル接着条
件は表面温度１８０℃の熱板の上で９０秒間加熱して仮
圧着し、更に１８０℃、６時間で硬化した後、引っ張り
試験機で剪断力を測定した。
はＪＩＳ Ｋ６８５０に準じた。また、サンプル接着条
件は表面温度１８０℃の熱板の上で９０秒間加熱して仮
圧着し、更に１８０℃、６時間で硬化した後、引っ張り
試験機で剪断力を測定した。
【００３１】〔実施例２〕加熱硬化条件を調整して、絶
縁層がＣステージ（硬化度が９５％）であることを除い
ては実施例１と同じ特性の金属ベース絶縁基板を作成し
た。この金属ベース絶縁基板を使用して実施例１と同じ
条件で樹脂封止型半導体装置と剪断強度測定用の試料を
作成し、実施例１と同じ評価を行った。結果を表１に示
した。
縁層がＣステージ（硬化度が９５％）であることを除い
ては実施例１と同じ特性の金属ベース絶縁基板を作成し
た。この金属ベース絶縁基板を使用して実施例１と同じ
条件で樹脂封止型半導体装置と剪断強度測定用の試料を
作成し、実施例１と同じ評価を行った。結果を表１に示
した。
【００３２】〔実施例３〕実施例１において、加熱硬化
条件を調整して、絶縁層がＢステージ（硬化度が６０
％）の状態で、常温では粘着性を有せず、高温度で溶
融、接着性を有する金属ベース絶縁基板を作成した。こ
の金属ベース絶縁基板の絶縁層上にリードフレームを直
接載せ、以降は、実施例１の樹脂封止条件と同じ条件で
試料を作成し、実施例１と同じ測定をした。これらの結
果を表１に示した。
条件を調整して、絶縁層がＢステージ（硬化度が６０
％）の状態で、常温では粘着性を有せず、高温度で溶
融、接着性を有する金属ベース絶縁基板を作成した。こ
の金属ベース絶縁基板の絶縁層上にリードフレームを直
接載せ、以降は、実施例１の樹脂封止条件と同じ条件で
試料を作成し、実施例１と同じ測定をした。これらの結
果を表１に示した。
【００３３】〔比較例１〕アルミニウム板の上に０．１
ｍｍの間隙を設けてリードフレームを配置し、図２の工
程に従って樹脂封止した。更に実施例１と同じ評価を行
い、この結果を表１に示した。
ｍｍの間隙を設けてリードフレームを配置し、図２の工
程に従って樹脂封止した。更に実施例１と同じ評価を行
い、この結果を表１に示した。
【００３４】〔比較例２〕アルミニウム板の上に０．４
ｍｍの間隙を設けてリードフレームを配置し、図２の工
程にしたがって樹脂封止した。更に実施例１と同じ評価
を行い、この結果を表１に示した。
ｍｍの間隙を設けてリードフレームを配置し、図２の工
程にしたがって樹脂封止した。更に実施例１と同じ評価
を行い、この結果を表１に示した。
【００３５】
【発明の効果】本発明の金属ベース絶縁基板は、金属板
に予め無機フィラーを充填した絶縁剤で絶縁層を形成し
ているので、高耐電圧でしかも熱放散性の良い、従って
高信頼性の樹脂封止型半導体装置を容易に得ることがで
き、産業上非常に有用である。また、本発明の樹脂封止
型半導体装置は、前記金属ベース絶縁基板を用いている
ので、耐電圧性が高く、しかも熱放散性にも優れてお
り、電気機器、通信機、自動車等の幅広い分野に適用す
ることができる。
に予め無機フィラーを充填した絶縁剤で絶縁層を形成し
ているので、高耐電圧でしかも熱放散性の良い、従って
高信頼性の樹脂封止型半導体装置を容易に得ることがで
き、産業上非常に有用である。また、本発明の樹脂封止
型半導体装置は、前記金属ベース絶縁基板を用いている
ので、耐電圧性が高く、しかも熱放散性にも優れてお
り、電気機器、通信機、自動車等の幅広い分野に適用す
ることができる。
【図１】本発明の実施例に係る樹脂封止型半導体装置を
得るための工程を示す図。（ａ）は金属ベース絶縁基板
の断面図、（ｂ）は金属ベース絶縁基板を樹脂封止用下
金型にセットした断面図であり、（ｃ）はリードフレー
ムを金属ベース絶縁基板の絶縁層上方に０．２ｍｍの間
隙で配置し、保持した断面図であり、（ｄ）は樹脂封止
用上金型をセットし封止樹脂を注入した状態の断面図で
あり、また（ｅ）は本発明の樹脂封止型半導体装置の断
面図である。
得るための工程を示す図。（ａ）は金属ベース絶縁基板
の断面図、（ｂ）は金属ベース絶縁基板を樹脂封止用下
金型にセットした断面図であり、（ｃ）はリードフレー
ムを金属ベース絶縁基板の絶縁層上方に０．２ｍｍの間
隙で配置し、保持した断面図であり、（ｄ）は樹脂封止
用上金型をセットし封止樹脂を注入した状態の断面図で
あり、また（ｅ）は本発明の樹脂封止型半導体装置の断
面図である。
【図２】金属板に予め絶縁層を形成しない従来法によ
る、比較例に係る樹脂封止型半導体装置を得るための工
程を示す図。（ａ）は金属板の断面図、（ｂ）は金属板
を樹脂封止用下金型にセットした断面図で、（ｃ）はリ
ードフレームを金属板の上方に隙間を０．５ｍｍ設けて
配置した断面図であり、（ｄ）は樹脂封止用上金型をセ
ットし封止樹脂を注入した状態の断面図であり、また
（ｅ）は本発明の比較例に係る樹脂封止型半導体装置の
平面図である。
る、比較例に係る樹脂封止型半導体装置を得るための工
程を示す図。（ａ）は金属板の断面図、（ｂ）は金属板
を樹脂封止用下金型にセットした断面図で、（ｃ）はリ
ードフレームを金属板の上方に隙間を０．５ｍｍ設けて
配置した断面図であり、（ｄ）は樹脂封止用上金型をセ
ットし封止樹脂を注入した状態の断面図であり、また
（ｅ）は本発明の比較例に係る樹脂封止型半導体装置の
平面図である。
【符号の説明】 １ ：金属板 ２ ：絶縁層 ３ ：段差 ４ ：リードフレーム ５ ：電子部品 ６ ：ボンディングワイヤー ７ ：封止樹脂 ８ ：樹脂封止用下金型 ９ ：樹脂封止用上金型
Claims (7)
- 【請求項１】金属板の一主面上に絶縁層を設けた金属ベ
ース絶縁基板であって、前記絶縁層がＢステージ或いは
Ｃステージの熱硬化性樹脂を含有し、しかも絶縁層の厚
さが５０〜２００μｍであることを特徴とする樹脂封止
型半導体装置用金属ベース絶縁基板。 - 【請求項２】絶縁層が、酸化アルミニウムまたは窒化ア
ルミニウムを含有するエポキシ樹脂からなることを特徴
とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置用金属ベー
ス絶縁基板。 - 【請求項３】金属板の絶縁層を設けていない側の主面の
周縁部に段差を設けていることを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶
縁基板。 - 【請求項４】金属板が純度９５％以上のアルミニウムか
らなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項
３記載の樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板。 - 【請求項５】絶縁層上にリードフレームを搭載している
ことを特徴とする請求項１〜４記載の樹脂封止型半導体
装置用金属ベース絶縁基板。 - 【請求項６】金型中に、請求項１〜４記載の樹脂封止型
半導体装置用金属ベース絶縁基板と、前記樹脂封止型半
導体装置用金属ベース基板の絶縁層側に１５０〜３００
μｍの空隙を保ちながらリードフレームとを配置し、該
金型中に熱硬化性樹脂を注入し硬化して、前記金属ベー
ス絶縁基板とリードフレームとを一体化することを特徴
とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】金型中に、請求項５記載の樹脂封止型半導
体装置用金属ベース基板を配置し、該金型中に熱硬化性
樹脂を注入し硬化することを特徴とする樹脂封止型半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001117812A JP2002314004A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板とそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001117812A JP2002314004A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板とそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002314004A true JP2002314004A (ja) | 2002-10-25 |
Family
ID=18968295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001117812A Pending JP2002314004A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 樹脂封止型半導体装置用金属ベース絶縁基板とそれを用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002314004A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100775449B1 (ko) * | 2005-06-30 | 2007-11-12 | 주식회사에스엘디 | 방열층 구조를 가진 회로 기판 |
| JP2010238929A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Denso Corp | リアクトル及びその製造方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6139555A (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-25 | Toshiba Corp | 放熱板付樹脂封止形半導体装置 |
| JPH05326750A (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-10 | Hitachi Cable Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
| JPH0617249U (ja) * | 1992-07-29 | 1994-03-04 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
| JPH07130782A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-05-19 | Rohm Co Ltd | ヒートシンク付きパッケージ型半導体装置の製造方法 |
| JPH0878461A (ja) * | 1994-09-05 | 1996-03-22 | Goto Seisakusho:Kk | 放熱板付き半導体装置及びその製造方法 |
| JPH0897334A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-12 | Hitachi Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
| JPH0964248A (ja) * | 1995-08-28 | 1997-03-07 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
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| JPH11204724A (ja) * | 1997-11-13 | 1999-07-30 | Mitsubishi Electric Corp | パワーモジュール |
| JPH11243166A (ja) * | 1998-02-24 | 1999-09-07 | Fuji Electric Co Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
-
2001
- 2001-04-17 JP JP2001117812A patent/JP2002314004A/ja active Pending
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