JP2004039915A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂封止型半導体装置の電気特性チェックが製造工程途上の樹脂封止前に容易に実施できるようにした半導体装置を提供すること。
【構成】ケース１０の中に主回路部２と制御回路部４を収容して、封止樹脂１５により封止する方式の半導体装置において、ワイヤボンディングパッド２６とコネクタ２７の電極端子１３を結ぶ回路配線導体に、プローブピンの接触エリアとなるテストパッド２８を併設し、ここに検査装置のプローブピンを接触させ、入出力電気信号を試験機の計測器に取り込むことにより、実装した半導体素子の特性チェックが樹脂封止前に容易に実施できるようにしたもの。
【選択図】 図１
【構成】ケース１０の中に主回路部２と制御回路部４を収容して、封止樹脂１５により封止する方式の半導体装置において、ワイヤボンディングパッド２６とコネクタ２７の電極端子１３を結ぶ回路配線導体に、プローブピンの接触エリアとなるテストパッド２８を併設し、ここに検査装置のプローブピンを接触させ、入出力電気信号を試験機の計測器に取り込むことにより、実装した半導体素子の特性チェックが樹脂封止前に容易に実施できるようにしたもの。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浅い有底箱型の容器を用いた樹脂封止形の半導体装置に係り、特に電動機制御用パワー半導体モジュールに好適な半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータなどの電力変換装置では、例えば特開平７−２６３６２１号公報に記載されているように、浅い箱型の有底のケース（容器）を用い、その中にＩＧＢＴなどのパワー素子（電力用半導体素子）と、制御回路や保護回路などの周辺回路を一緒に組込んで樹脂封止した半導体パワーモジュールが従来から用いられている。
【０００３】
ここで、図７は、一例として、電動機制御用のインバータ装置として使用される半導体パワーモジュールの回路構成の概略を示したもので、主回路部２は、整流ダイオードなどからなる交流直流変換部とスイッチング素子などからなる直流交流変換部で構成され、制御回路部４は、電力制御用半導体素子１のスイッチング制御を行うドライブ回路１６と検出回路１７などの回路で構成されている。
【０００４】
そして、この半導体パワーモジュールからなる半導体装置の従来技術では、主回路部２と制御回路部４を別々に構成し、図８に示すように、有底箱型の絶縁性の容器からなる本体ケース１０内に並べて組込んだ後、両者を直接ワイヤーボンディングにより接続した後、樹脂封止することにより製品として完成される。
【０００５】
ここで、この電動機制御用パワーモジュールは、その主回路部２と制御回路部４を一まとめにして一体化することで、回路の集約化が図れ、これにより、小型化と低価格化が実現されるようにしたものであり、この点について、さらに詳細に説明する。
【０００６】
この図８に示した半導体パワーモジュールからなる半導体装置は、上記したように、電力制御用半導体素子１からなる主回路部２と、電力制御用半導体素子１の動作制御を行う制御用半導体素子３からなる制御回路部４によって構成され、このとき、電力制御用半導体素子１はベアチップとして供給され、制御用半導体素子３には、部品単位でモールドされたパッケージ品が使用される。
【０００７】
そして、主回路部２は、動作中の電力制御用半導体素子１による発熱が多いことから、この発生する熱を効率よく外部に放散するため、熱拡散板５に接合された上で絶縁層（図示してない）の上に形成されている回路配線導体２５に接合され、金属基板６の所定の位置に固着される。
【０００８】
このとき、電力制御用半導体素子１と熱拡散板５の接合及び熱拡散板５と回路配線導体２５の接合は、一般的には融点が異なるはんだ７を用いるが、特に熱伝導の優れた他の部材であっても良い。
【０００９】
制御回路部４は、例えばガラスエポキシ基材など、一般的な材料により構成された樹脂基板８の電極パターン上に、制御用半導体素子３を実装して構成されているが、このとき、他の部品も樹脂基板８に一緒に搭載される。
【００１０】
これら主回路部２と制御回路部４は、例えばＰＰＳ（ポリ・フェニレン・サルファイド）など、電力制御用半導体素子１から放出される熱にも充分に耐えることができる熱硬化性樹脂で構成されたケース１０内に組み込まれ、外部接続端子９とは電気的に絶縁された状態で一体化される。
【００１１】
そして、電力制御用半導体素子１は、例えばアルミニウムなどの高導電性金属線からなるボンディングワイヤ１１により外部接続端子９に接続されるが、このとき、ワイヤ１１の一方は電力制御用半導体素子１の各電極部に接続される。
【００１２】
ここで、この例では、電力制御用半導体素子１と制御回路部４の電気的接続に中継基板１２を用いている。そして、この中継基板１２は、ワイヤボンディングパッド２６と、電極端子１３を有するコネクタ２７が設けてあり、このとき、各電極端子１３は配線パターンによりワイヤボンディングパッド２６の各々に接続されている。
【００１３】
そして、まず、電力制御用半導体素子１の各電極と中継基板１２上に設けてあるワイヤボンディングパッド２６を、ワイヤ１１により接続する。
【００１４】
次に、制御回路部４と中継基板１２の接続には、コネクタ２７を用い、その電極端子１３を制御回路部４の樹脂基板８に設けてある接続端子１４に、はんだ付けなどにより接続するのである。
【００１５】
この後、電気的絶縁と放熱性の向上、それに各半導体素子の保護のため、ケース１０の上面（開放面）から、例えばエポキシ樹脂など、ガラス転移点が１００℃を越える熱硬化性の封止樹脂１５が内部に注入され、樹脂モールドによる封止が施され、半導体装置として完成される。
【００１６】
ところで、このような半導体装置に限らず、電気製品の製品化に際しては、当然のこととして製品検査が必要であるが、ここで、このような半導体装置の電気特性チェック方法としては、製造工程内の最終検査として、樹脂封止完了後に外部接続端子を介し、外部から電源及び制御信号を印加して、動作を確認する方法が従来技術として一般的である。
【００１７】
このときの電源と制御信号の印加手段としては、生産量に応じて様々な手段があるが、量産品で、且つ全数チェックが前提となる場合は、チェック端子配線接続工数の問題から、プローブピン式検査用治具を準備して実施する方法が一般的である。
【００１８】
ここで、このプローブピン式検査用治具とは、銅などの導電材料からなる複数本のプローブピン（接触子）を検査対象となる半導体装置の外部端子に合せて配置し、これを複数のチェック点に一括して接触させることにより、電源と制御信号が印加できるようにしたものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、電気特性チェックによる不良品の配慮について配慮がされておらず、製品歩留まりの向上に問題があった。
【００２０】
この種の半導体装置で封止用に使用されている樹脂（合成樹脂）としては、酸化珪素などのフィラーを混入したエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる場合が多い。
【００２１】
この場合、樹脂封止完了後に電気特性のチェックを実施した結果、規定の判定基準を満足せず、不合格になった半導体装置の処理については、必要に応じて樹脂を溶解し開封して内部の不良解析を実施することになる。
【００２２】
しかしながら、たとえ開封したとしても、不良が発生した半導体素子にリペア（修理）を施すことは不可能に近く、従って、不合格になった場合は、その半導体装置は破棄するしかないのが実情で、コストアップの大きな要因になる。
【００２３】
しかも、この種の樹脂封止型半導体装置は、近年、小型化と高機能化が著しく進み、このため、半導体素子のドライブ回路や保護回路などを集約して１部品化された複合モジュール構造をとることが多く、結果として、半導体装置１個の不良による損失の度合いも増大しつつある。
【００２４】
そこで、この種の半導体装置の歩留まり向上のためには、樹脂封止前の工程で主回路部と制御回路部の夫々について事前にチェックし、合格品だけが後の本体組立工程に流されるようにする必要がある。
【００２５】
ここで、図９は、この種の半導体装置の製造工程を示したものであるが、この製造工程は、図示のように、以下の３工程に大きく分けられる。
【００２６】
（１） 主回路部２組立工程
（２） 制御回路部４組立工程
（３） モジュール本体組立工程
このような樹脂封止型の半導体装置は、樹脂封止した複合モジュール構造であるため、最終検査工程で機能確認を行い、不良と判定されたものについては、封止樹脂１５を開封したとしても、内部の電力制御用半導体素子１やワイヤ１１の補修は不可能であり、モジュール本体ごと破棄するほかはない。
【００２７】
この結果、ある特定の部分の不具合により、他の部部分の全てが使用不可能になるが、このとき、図８で説明したように、主回路部２と制御回路部４が一体化されているため、損失の度合いが増大する。
【００２８】
そこで、不良損失を最小限に抑えるためには、上記の（１）〜（３）の各工程において、工程毎の検査を強化し、各工程の初期段階で不具合を検出することが重要であるが、このとき、各々の電力制御用半導体素子１については、ウエハーダイシング前に、検査装置のプローブピンなどの接触子を素子の電極に直に当てることにより、素子個々のチェックが可能である。
【００２９】
また、制御回路部４を構成する樹脂基板８については、従来のインサーキットテストによる部品不付、部品相違チェックや、ファンクションテストによる動作チェックによっても比較的容易に実施可能である。
【００３０】
しかし、主回路部２においては、実装される電力制御用半導体素子１が樹脂モールド前のベアチップで供給されるため、製造工程の途中でも塵埃による故障や静電破壊がおきやすい。また、ワイヤボンディングの際の不具合などによる素子の故障も考えられるので、樹脂封止前の金属基板６に実装した状態での電力制御用半導体素子１の電気特性チェックが特に重要である。
【００３１】
そこで、樹脂封止工程の前で電気特性をチェックするのが最善の方法であり、且つ、このとき上記したプローブピン式検査治具が使用できれば望ましいが、この場合、主回路部に実装した半導体素子に直接、プローブピンを接触させなければならない。
【００３２】
しかし、ダイシング後、金属基板６に実装し、ワイヤ１１を布線した後で、電力制御用半導体素子１の電極に直接プローブピンを接触させてチェックすることは、次の▲１▼と▲２▼の理由により困難であった。
【００３３】
▲１▼ 半導体素子が、はんだ溶融時に、最初に搭載した所定の位置からずれ、電
極位置が定まらない。
【００３４】
▲２▼ ボンディングワイヤが半導体素子の電極位置の上を覆って布線されている
ので、プローブピンが干渉する虞れがある。
【００３５】
そうすると、従来技術による半導体装置では、主回路部をチェックするためには、主回路部と制御回路部にワイヤボンディングを施す前に、単体で実施しなければならないが、しかし、これでは、上記したように、半導体装置として完成されるまでの製造工程で発生する不良のチェックができない。
【００３６】
従って、従来技術では、プローブピン式検査治具を使用して、樹脂封止前の電気特性チェックを行うことが困難であり、この結果、上記したように、製品歩留まりの向上に問題が生じてしまうのである。
【００３７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたもので、その目的は、樹脂封止型半導体装置の電気特性チェックが製造工程途上の樹脂封止前に容易に実施できるようにした半導体装置を提供することにある。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、有底箱型の絶縁性の容器を用い、当該容器内に少なくとも主回路半導体素子が実装された主回路部を収容し、当該容器の開放面から内部に樹脂モールドを施して封止する方式の半導体装置において、前記容器内に収納されるべき回路配線導体の一部で、電気特性チェック用の接触子が前記容器の開放面から垂直に当接可能な部分に、前記接触子の接触エリアを設け、前記主回路部に実装された半導体素子の前記導通接触子による電気特性のチェックが、前記樹脂モールドによる封止施工前に行なえるようにして達成される。
【００３９】
このとき、前記接触エリアが、半導体素子が固着された主回路部の回路配線基板とは別部材の回路配線基板に形成されているようにしても良く、前記接触エリアが、半導体素子が固着された主回路部の回路配線基板上に形成されているようにしても良い。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による半導体装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４１】
まず、図１は、本発明の第１の実施形態で、これは、図８により説明した従来技術による半導体装置に本発明を適用した場合の一実施形態で、図において、２８はテストパッド（複数）であり、その他の構成は、図８で説明した従来技術の場合と同じであるので、説明は割愛する。
【００４２】
テストパッド２８は、中継基板１２上にある配線パターンの一部に形成されたもので、図２に詳細に示すように、コネクタ２７の電極端子１３と、ワイヤボンディングパッド２６の間を接続している回路配線導体２５の夫々の途中に配線パターンの一部として形成してある。
【００４３】
従って、このテストパッド２８は、中継基板１２の回路配線導体２５パターンの製造時、配線パターンの一部として容易に作成することができる。
【００４４】
なお、この図２では、図示を簡単にし理解し易くするため、コネクタ２７の位置が図１とは変えてあるが、勿論、実際には図１の通りになっているのはいうまでもない。
【００４５】
そして、このテストパッド２６は、何れも中継基板１２の上面に形成されている回路配線導体２５の一部で、後述する電気特性チェック用のプローブピン（接触子）がケース１０の上面、つまり開放面から垂直に当接可能な部分に形成されていて、これによりプローブピンの接触エリアを形成する働きをしている。
【００４６】
次に、ここで、上記したプローブピン式検査用治具を用いた電気特性のチェック方法について、図３により説明する。このときの電気特性のチェック項目としては、例えばスイッチング素子のオン電圧、ゲート−エミッタ間の電圧チェックとゲート−コレクタ間の電圧チェックなどがある。
【００４７】
そして、このときは、図３に示すように、カーブトレーサやデジタルマルチメータなどの計測機器１８と、これらの動作に必要な電源１９、これらの接続を制御するリレー機器２０、それにプローブピン治具２１を備えた試験装置が使用される。
【００４８】
ここで、プローブピン治具２１は、測定点（測定対象部位）の個数に応じて複数本のプローブピン２２を備え、これらを絶縁ボード２３上に、被検査半導体装置（検査対象となる半導体装置）の測定点の位置に合せて配置したものである。
【００４９】
従って、このプローブピン治具２１は、被検査半導体装置のモジュール形状に合せて各種用意しておき、被検査半導体装置が機種変更された際には、プローブピン治具２１を対象機種のものに交換して対応することになる。
【００５０】
そして、半導体装置を検査する際には、図９の製造工程において、上記（３）のモジュール本体組立工程の中の樹脂封止の前で、図示してない上下駆動手段により、プローブピン治具２１を被検査半導体装置に対して上側、つまりケース１０の開放面から、図３に示すように位置決めし、プローブピン２２を夫々の測定点に一括して接触させ、必要な電源と制御信号が印加されるようにする。
【００５１】
このとき、この実施形態では、図示のように、まず、被検査半導体装置の測定点の一方の群として、外部接続端子９が選ばれている。そして、これに合わせてプローブピン２２の内、この図３では右側にあるプローブピン２２は、それらの先端（下端）部が細い円筒状に形成してあり、その端面で外部接続端子９に上から接触されるようにしてある。
【００５２】
そして、この実施形態では、中継基板１２の上面にあるテストバッド２８が、図４に詳細に示されているように、コネクタ２７の電極端子１３と、ワイヤボンディングパッド２６の間を接続している回路配線導体２５の夫々の途中に配線パターンの一部として形成してあり、これにより、被検査半導体装置の測定点の他方の群として機能するようにしてある。
【００５３】
そして、これに合わせ、同じく図４に詳細に示されているように、図では左側にあるプローブピン２２は、それらの先端（下端）部が針先状に形成してあり、その針先でテストバッド２８に接触されるようにしてある。
【００５４】
なお、図３では、左側のプローブピン２２の位置が右側にズレていて、あたかもワイヤボンディングパッド２６に接触しているように描かれているが、正しくは図４に示すように、テストバッド２８に位置決めされている。
【００５５】
ところで、このようなプローブピン治具を使用した試験は、特にプローブピンの位置補正機構なども必要のない安価な方式で、回路基板などの検査に従来から広く一般的に使用されているものであり、従って、上記したように、このプローブピン治具方式の適用が望ましい。
【００５６】
しかし、これを、図８で説明した従来技術による半導体装置に適用した場合には、これも上記したように、金属基板６に実装され、ボンディングワイヤ１１が布線されている後の電力制御用半導体素子１は、実装に伴う位置ずれや、プローブピンのワイヤーへの干渉等により、半導体電極上に直接プローブピン２２を接触させるのが困難である。
【００５７】
また、主電源入出力の外部接続端子９に比べ、ドライブ回路１６、検出回路１７などの制御回路部４の信号入出力は、レベルは小さいが信号数が多いので、小型化のため、コネクタ２７として、狭ピッチのピンコネクタが使用される場合が多い。
【００５８】
この結果、コネクタ２７の電極端子１３から制御回路入出力信号を取り出そうとしても、この場合、電極端子１３に直接、正確にプローブピン２２を接触させるのが困難である。
【００５９】
しかるに、図１の実施形態によれば、図２に更に詳細に示されているように、電極端子１３に繋がる回路配線導体２５にテストバッド２８が設けてあり、しかも、このテストパッド２８は、中継基板１２の上面で、上記したように、プローブピン２２がケース１０の上面、つまり開放面から垂直に当接可能な部分に形成してある。
【００６０】
従って、この第１の実施形態によれば、樹脂封止前に特性チェックを行う際、プローブピン治具２１のプローブピン２２を容易に、しかも正確にテストパッド２８に接触させることができ、この結果、プローブピン２２による計測機器１８の入出力電気信号の取り込みが確実に、しかも簡単に得られることになる。
【００６１】
ここで、この第１の実施形態では、中継基板１２を用い、これにテストパッド２８設けているので、電力制御用半導体素子１の電気特性チェックにおける以下の問題を解決することができる。
【００６２】
（ａ） 電力制御用半導体素子１に直接プローブピン２２を接触させる必要が無い
ので、実装後の半導体素子のずれの影響を気にする必要が無い。
【００６３】
（ｂ） テストパッド２８の位置を、ワイヤーボンディングパッド２６に対して任意に設定できるのて、布線されているボンディングワイヤ１１とプローブピ
ン２２が干渉しない位置での信号チェックが可能になる。
【００６４】
また、この実施形態によれば、以下の利点が得られる。
【００６５】
（ｃ） 制御回路部４に導出されるコネクタ２７が、プローブピン２２の接触が不可能な狭小ピッチサイズのものであっても、テストパッド２８を、ある所定の距離をおいて配置し直すことにより、プローブピン２２の接触を可能とす
ることができるので、半導体装置の小型化にも容易に対応できる。
【００６６】
（ｄ） 中継基板１２を用いているので、コネクタ２７の位置がワイヤボンディングパッド２６近傍に限定されることなく任意の位置に配置でき、この結果、制御回路部４の樹脂基板８における部品レイアウト設計について大きな自由
度が得られる。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施形態について、図５により説明する。ここで、この実施形態は、図示のように、主回路部２の金属基板６上に絶縁層を介して形成してある配線パターンに直接、ワイヤボンディングパッド２６とコネクタ２７の電極端子１３に繋がる回路配線導体２５を設け、この回路配線導体２５の途中にテストパッド２８を併設したものである。
【００６８】
そして、この第２の実施形態でも、テストパッド２８は、金属基板６の上面で、プローブピン２２がケース１０の上面、つまり開放面から垂直に当接可能な部分に形成してある、
従って、この図５の実施形態によっても、図６に示すように、樹脂封止前に特性チェックを行う際、プローブピン治具２１のプローブピン２２を容易に、しかも正確にテストパッド２８に接触させることができ、この結果、プローブピン２２による計測機器１８の入出力電気信号の取り込みが確実に、しかも簡単に得られることになる。
【００６９】
ここで、この図５の実施形態は、主回路部２の実装エリアに余裕がある場合にのみ有効であるが、それでも第１の実施形態と同様の効果が得られ、このとき、中継基板を必要としないので、その分、コストダウンが得られる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、プローブピンによる測定点として機能するテストパッドが回路配線導体に形成してあるので、プローブピン式検査治具による電気特性チェックが樹脂封止前の工程内で装置全数に対して容易に適用することができる。
【００７１】
この結果、本発明によれば、半導体装置の製造工程において、後工程への不良品の流出を未然に防止することができ、工程内の歩留まり向上と不良損失の低減に寄与できる樹脂封止型半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の第１の実施形態を示す平面図と断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の一部を拡大して示した平面図である。
【図３】プローブピン式検査治具を用いた半導体装置の検査方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるプローブピン式検査治具の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の一部を拡大して示した平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるプローブピン式検査治具の説明図である。
【図７】半導体装置の回路構成の一例を示す回路図である。
【図８】従来技術による半導体装置の一例を示す平面図と断面図である。
【図９】樹脂封止形半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 電力制御用半導体素子
２ 主回路部
３ 制御用半導体素子
４ 制御回路部
５ 熱拡散板
６ 金属基板
７ はんだ
８ 樹脂基板
９ 外部接続端子
１０ ケース
１１ ワイヤ（ボンディングワイヤ）
１２ 中継基板
１３ 電極端子
１４ 接続端子
１５ 封止樹脂
１６ ドライブ回路
１７ 検出回路
１８ 計測機器
１９ 電源
２０ リレー機器
２１ プローブピン治具
２２ プローブピン（接触子）
２３ 絶縁ボード
２４ 制御回路入力端子
２５ 回路配線導体
２６ ワイヤボンディングパッド
２７ コネクタ
２８ テストパッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、浅い有底箱型の容器を用いた樹脂封止形の半導体装置に係り、特に電動機制御用パワー半導体モジュールに好適な半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータなどの電力変換装置では、例えば特開平７−２６３６２１号公報に記載されているように、浅い箱型の有底のケース（容器）を用い、その中にＩＧＢＴなどのパワー素子（電力用半導体素子）と、制御回路や保護回路などの周辺回路を一緒に組込んで樹脂封止した半導体パワーモジュールが従来から用いられている。
【０００３】
ここで、図７は、一例として、電動機制御用のインバータ装置として使用される半導体パワーモジュールの回路構成の概略を示したもので、主回路部２は、整流ダイオードなどからなる交流直流変換部とスイッチング素子などからなる直流交流変換部で構成され、制御回路部４は、電力制御用半導体素子１のスイッチング制御を行うドライブ回路１６と検出回路１７などの回路で構成されている。
【０００４】
そして、この半導体パワーモジュールからなる半導体装置の従来技術では、主回路部２と制御回路部４を別々に構成し、図８に示すように、有底箱型の絶縁性の容器からなる本体ケース１０内に並べて組込んだ後、両者を直接ワイヤーボンディングにより接続した後、樹脂封止することにより製品として完成される。
【０００５】
ここで、この電動機制御用パワーモジュールは、その主回路部２と制御回路部４を一まとめにして一体化することで、回路の集約化が図れ、これにより、小型化と低価格化が実現されるようにしたものであり、この点について、さらに詳細に説明する。
【０００６】
この図８に示した半導体パワーモジュールからなる半導体装置は、上記したように、電力制御用半導体素子１からなる主回路部２と、電力制御用半導体素子１の動作制御を行う制御用半導体素子３からなる制御回路部４によって構成され、このとき、電力制御用半導体素子１はベアチップとして供給され、制御用半導体素子３には、部品単位でモールドされたパッケージ品が使用される。
【０００７】
そして、主回路部２は、動作中の電力制御用半導体素子１による発熱が多いことから、この発生する熱を効率よく外部に放散するため、熱拡散板５に接合された上で絶縁層（図示してない）の上に形成されている回路配線導体２５に接合され、金属基板６の所定の位置に固着される。
【０００８】
このとき、電力制御用半導体素子１と熱拡散板５の接合及び熱拡散板５と回路配線導体２５の接合は、一般的には融点が異なるはんだ７を用いるが、特に熱伝導の優れた他の部材であっても良い。
【０００９】
制御回路部４は、例えばガラスエポキシ基材など、一般的な材料により構成された樹脂基板８の電極パターン上に、制御用半導体素子３を実装して構成されているが、このとき、他の部品も樹脂基板８に一緒に搭載される。
【００１０】
これら主回路部２と制御回路部４は、例えばＰＰＳ（ポリ・フェニレン・サルファイド）など、電力制御用半導体素子１から放出される熱にも充分に耐えることができる熱硬化性樹脂で構成されたケース１０内に組み込まれ、外部接続端子９とは電気的に絶縁された状態で一体化される。
【００１１】
そして、電力制御用半導体素子１は、例えばアルミニウムなどの高導電性金属線からなるボンディングワイヤ１１により外部接続端子９に接続されるが、このとき、ワイヤ１１の一方は電力制御用半導体素子１の各電極部に接続される。
【００１２】
ここで、この例では、電力制御用半導体素子１と制御回路部４の電気的接続に中継基板１２を用いている。そして、この中継基板１２は、ワイヤボンディングパッド２６と、電極端子１３を有するコネクタ２７が設けてあり、このとき、各電極端子１３は配線パターンによりワイヤボンディングパッド２６の各々に接続されている。
【００１３】
そして、まず、電力制御用半導体素子１の各電極と中継基板１２上に設けてあるワイヤボンディングパッド２６を、ワイヤ１１により接続する。
【００１４】
次に、制御回路部４と中継基板１２の接続には、コネクタ２７を用い、その電極端子１３を制御回路部４の樹脂基板８に設けてある接続端子１４に、はんだ付けなどにより接続するのである。
【００１５】
この後、電気的絶縁と放熱性の向上、それに各半導体素子の保護のため、ケース１０の上面（開放面）から、例えばエポキシ樹脂など、ガラス転移点が１００℃を越える熱硬化性の封止樹脂１５が内部に注入され、樹脂モールドによる封止が施され、半導体装置として完成される。
【００１６】
ところで、このような半導体装置に限らず、電気製品の製品化に際しては、当然のこととして製品検査が必要であるが、ここで、このような半導体装置の電気特性チェック方法としては、製造工程内の最終検査として、樹脂封止完了後に外部接続端子を介し、外部から電源及び制御信号を印加して、動作を確認する方法が従来技術として一般的である。
【００１７】
このときの電源と制御信号の印加手段としては、生産量に応じて様々な手段があるが、量産品で、且つ全数チェックが前提となる場合は、チェック端子配線接続工数の問題から、プローブピン式検査用治具を準備して実施する方法が一般的である。
【００１８】
ここで、このプローブピン式検査用治具とは、銅などの導電材料からなる複数本のプローブピン（接触子）を検査対象となる半導体装置の外部端子に合せて配置し、これを複数のチェック点に一括して接触させることにより、電源と制御信号が印加できるようにしたものである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、電気特性チェックによる不良品の配慮について配慮がされておらず、製品歩留まりの向上に問題があった。
【００２０】
この種の半導体装置で封止用に使用されている樹脂（合成樹脂）としては、酸化珪素などのフィラーを混入したエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる場合が多い。
【００２１】
この場合、樹脂封止完了後に電気特性のチェックを実施した結果、規定の判定基準を満足せず、不合格になった半導体装置の処理については、必要に応じて樹脂を溶解し開封して内部の不良解析を実施することになる。
【００２２】
しかしながら、たとえ開封したとしても、不良が発生した半導体素子にリペア（修理）を施すことは不可能に近く、従って、不合格になった場合は、その半導体装置は破棄するしかないのが実情で、コストアップの大きな要因になる。
【００２３】
しかも、この種の樹脂封止型半導体装置は、近年、小型化と高機能化が著しく進み、このため、半導体素子のドライブ回路や保護回路などを集約して１部品化された複合モジュール構造をとることが多く、結果として、半導体装置１個の不良による損失の度合いも増大しつつある。
【００２４】
そこで、この種の半導体装置の歩留まり向上のためには、樹脂封止前の工程で主回路部と制御回路部の夫々について事前にチェックし、合格品だけが後の本体組立工程に流されるようにする必要がある。
【００２５】
ここで、図９は、この種の半導体装置の製造工程を示したものであるが、この製造工程は、図示のように、以下の３工程に大きく分けられる。
【００２６】
（１） 主回路部２組立工程
（２） 制御回路部４組立工程
（３） モジュール本体組立工程
このような樹脂封止型の半導体装置は、樹脂封止した複合モジュール構造であるため、最終検査工程で機能確認を行い、不良と判定されたものについては、封止樹脂１５を開封したとしても、内部の電力制御用半導体素子１やワイヤ１１の補修は不可能であり、モジュール本体ごと破棄するほかはない。
【００２７】
この結果、ある特定の部分の不具合により、他の部部分の全てが使用不可能になるが、このとき、図８で説明したように、主回路部２と制御回路部４が一体化されているため、損失の度合いが増大する。
【００２８】
そこで、不良損失を最小限に抑えるためには、上記の（１）〜（３）の各工程において、工程毎の検査を強化し、各工程の初期段階で不具合を検出することが重要であるが、このとき、各々の電力制御用半導体素子１については、ウエハーダイシング前に、検査装置のプローブピンなどの接触子を素子の電極に直に当てることにより、素子個々のチェックが可能である。
【００２９】
また、制御回路部４を構成する樹脂基板８については、従来のインサーキットテストによる部品不付、部品相違チェックや、ファンクションテストによる動作チェックによっても比較的容易に実施可能である。
【００３０】
しかし、主回路部２においては、実装される電力制御用半導体素子１が樹脂モールド前のベアチップで供給されるため、製造工程の途中でも塵埃による故障や静電破壊がおきやすい。また、ワイヤボンディングの際の不具合などによる素子の故障も考えられるので、樹脂封止前の金属基板６に実装した状態での電力制御用半導体素子１の電気特性チェックが特に重要である。
【００３１】
そこで、樹脂封止工程の前で電気特性をチェックするのが最善の方法であり、且つ、このとき上記したプローブピン式検査治具が使用できれば望ましいが、この場合、主回路部に実装した半導体素子に直接、プローブピンを接触させなければならない。
【００３２】
しかし、ダイシング後、金属基板６に実装し、ワイヤ１１を布線した後で、電力制御用半導体素子１の電極に直接プローブピンを接触させてチェックすることは、次の▲１▼と▲２▼の理由により困難であった。
【００３３】
▲１▼ 半導体素子が、はんだ溶融時に、最初に搭載した所定の位置からずれ、電
極位置が定まらない。
【００３４】
▲２▼ ボンディングワイヤが半導体素子の電極位置の上を覆って布線されている
ので、プローブピンが干渉する虞れがある。
【００３５】
そうすると、従来技術による半導体装置では、主回路部をチェックするためには、主回路部と制御回路部にワイヤボンディングを施す前に、単体で実施しなければならないが、しかし、これでは、上記したように、半導体装置として完成されるまでの製造工程で発生する不良のチェックができない。
【００３６】
従って、従来技術では、プローブピン式検査治具を使用して、樹脂封止前の電気特性チェックを行うことが困難であり、この結果、上記したように、製品歩留まりの向上に問題が生じてしまうのである。
【００３７】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたもので、その目的は、樹脂封止型半導体装置の電気特性チェックが製造工程途上の樹脂封止前に容易に実施できるようにした半導体装置を提供することにある。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、有底箱型の絶縁性の容器を用い、当該容器内に少なくとも主回路半導体素子が実装された主回路部を収容し、当該容器の開放面から内部に樹脂モールドを施して封止する方式の半導体装置において、前記容器内に収納されるべき回路配線導体の一部で、電気特性チェック用の接触子が前記容器の開放面から垂直に当接可能な部分に、前記接触子の接触エリアを設け、前記主回路部に実装された半導体素子の前記導通接触子による電気特性のチェックが、前記樹脂モールドによる封止施工前に行なえるようにして達成される。
【００３９】
このとき、前記接触エリアが、半導体素子が固着された主回路部の回路配線基板とは別部材の回路配線基板に形成されているようにしても良く、前記接触エリアが、半導体素子が固着された主回路部の回路配線基板上に形成されているようにしても良い。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による半導体装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４１】
まず、図１は、本発明の第１の実施形態で、これは、図８により説明した従来技術による半導体装置に本発明を適用した場合の一実施形態で、図において、２８はテストパッド（複数）であり、その他の構成は、図８で説明した従来技術の場合と同じであるので、説明は割愛する。
【００４２】
テストパッド２８は、中継基板１２上にある配線パターンの一部に形成されたもので、図２に詳細に示すように、コネクタ２７の電極端子１３と、ワイヤボンディングパッド２６の間を接続している回路配線導体２５の夫々の途中に配線パターンの一部として形成してある。
【００４３】
従って、このテストパッド２８は、中継基板１２の回路配線導体２５パターンの製造時、配線パターンの一部として容易に作成することができる。
【００４４】
なお、この図２では、図示を簡単にし理解し易くするため、コネクタ２７の位置が図１とは変えてあるが、勿論、実際には図１の通りになっているのはいうまでもない。
【００４５】
そして、このテストパッド２６は、何れも中継基板１２の上面に形成されている回路配線導体２５の一部で、後述する電気特性チェック用のプローブピン（接触子）がケース１０の上面、つまり開放面から垂直に当接可能な部分に形成されていて、これによりプローブピンの接触エリアを形成する働きをしている。
【００４６】
次に、ここで、上記したプローブピン式検査用治具を用いた電気特性のチェック方法について、図３により説明する。このときの電気特性のチェック項目としては、例えばスイッチング素子のオン電圧、ゲート−エミッタ間の電圧チェックとゲート−コレクタ間の電圧チェックなどがある。
【００４７】
そして、このときは、図３に示すように、カーブトレーサやデジタルマルチメータなどの計測機器１８と、これらの動作に必要な電源１９、これらの接続を制御するリレー機器２０、それにプローブピン治具２１を備えた試験装置が使用される。
【００４８】
ここで、プローブピン治具２１は、測定点（測定対象部位）の個数に応じて複数本のプローブピン２２を備え、これらを絶縁ボード２３上に、被検査半導体装置（検査対象となる半導体装置）の測定点の位置に合せて配置したものである。
【００４９】
従って、このプローブピン治具２１は、被検査半導体装置のモジュール形状に合せて各種用意しておき、被検査半導体装置が機種変更された際には、プローブピン治具２１を対象機種のものに交換して対応することになる。
【００５０】
そして、半導体装置を検査する際には、図９の製造工程において、上記（３）のモジュール本体組立工程の中の樹脂封止の前で、図示してない上下駆動手段により、プローブピン治具２１を被検査半導体装置に対して上側、つまりケース１０の開放面から、図３に示すように位置決めし、プローブピン２２を夫々の測定点に一括して接触させ、必要な電源と制御信号が印加されるようにする。
【００５１】
このとき、この実施形態では、図示のように、まず、被検査半導体装置の測定点の一方の群として、外部接続端子９が選ばれている。そして、これに合わせてプローブピン２２の内、この図３では右側にあるプローブピン２２は、それらの先端（下端）部が細い円筒状に形成してあり、その端面で外部接続端子９に上から接触されるようにしてある。
【００５２】
そして、この実施形態では、中継基板１２の上面にあるテストバッド２８が、図４に詳細に示されているように、コネクタ２７の電極端子１３と、ワイヤボンディングパッド２６の間を接続している回路配線導体２５の夫々の途中に配線パターンの一部として形成してあり、これにより、被検査半導体装置の測定点の他方の群として機能するようにしてある。
【００５３】
そして、これに合わせ、同じく図４に詳細に示されているように、図では左側にあるプローブピン２２は、それらの先端（下端）部が針先状に形成してあり、その針先でテストバッド２８に接触されるようにしてある。
【００５４】
なお、図３では、左側のプローブピン２２の位置が右側にズレていて、あたかもワイヤボンディングパッド２６に接触しているように描かれているが、正しくは図４に示すように、テストバッド２８に位置決めされている。
【００５５】
ところで、このようなプローブピン治具を使用した試験は、特にプローブピンの位置補正機構なども必要のない安価な方式で、回路基板などの検査に従来から広く一般的に使用されているものであり、従って、上記したように、このプローブピン治具方式の適用が望ましい。
【００５６】
しかし、これを、図８で説明した従来技術による半導体装置に適用した場合には、これも上記したように、金属基板６に実装され、ボンディングワイヤ１１が布線されている後の電力制御用半導体素子１は、実装に伴う位置ずれや、プローブピンのワイヤーへの干渉等により、半導体電極上に直接プローブピン２２を接触させるのが困難である。
【００５７】
また、主電源入出力の外部接続端子９に比べ、ドライブ回路１６、検出回路１７などの制御回路部４の信号入出力は、レベルは小さいが信号数が多いので、小型化のため、コネクタ２７として、狭ピッチのピンコネクタが使用される場合が多い。
【００５８】
この結果、コネクタ２７の電極端子１３から制御回路入出力信号を取り出そうとしても、この場合、電極端子１３に直接、正確にプローブピン２２を接触させるのが困難である。
【００５９】
しかるに、図１の実施形態によれば、図２に更に詳細に示されているように、電極端子１３に繋がる回路配線導体２５にテストバッド２８が設けてあり、しかも、このテストパッド２８は、中継基板１２の上面で、上記したように、プローブピン２２がケース１０の上面、つまり開放面から垂直に当接可能な部分に形成してある。
【００６０】
従って、この第１の実施形態によれば、樹脂封止前に特性チェックを行う際、プローブピン治具２１のプローブピン２２を容易に、しかも正確にテストパッド２８に接触させることができ、この結果、プローブピン２２による計測機器１８の入出力電気信号の取り込みが確実に、しかも簡単に得られることになる。
【００６１】
ここで、この第１の実施形態では、中継基板１２を用い、これにテストパッド２８設けているので、電力制御用半導体素子１の電気特性チェックにおける以下の問題を解決することができる。
【００６２】
（ａ） 電力制御用半導体素子１に直接プローブピン２２を接触させる必要が無い
ので、実装後の半導体素子のずれの影響を気にする必要が無い。
【００６３】
（ｂ） テストパッド２８の位置を、ワイヤーボンディングパッド２６に対して任意に設定できるのて、布線されているボンディングワイヤ１１とプローブピ
ン２２が干渉しない位置での信号チェックが可能になる。
【００６４】
また、この実施形態によれば、以下の利点が得られる。
【００６５】
（ｃ） 制御回路部４に導出されるコネクタ２７が、プローブピン２２の接触が不可能な狭小ピッチサイズのものであっても、テストパッド２８を、ある所定の距離をおいて配置し直すことにより、プローブピン２２の接触を可能とす
ることができるので、半導体装置の小型化にも容易に対応できる。
【００６６】
（ｄ） 中継基板１２を用いているので、コネクタ２７の位置がワイヤボンディングパッド２６近傍に限定されることなく任意の位置に配置でき、この結果、制御回路部４の樹脂基板８における部品レイアウト設計について大きな自由
度が得られる。
【００６７】
次に、本発明の第２の実施形態について、図５により説明する。ここで、この実施形態は、図示のように、主回路部２の金属基板６上に絶縁層を介して形成してある配線パターンに直接、ワイヤボンディングパッド２６とコネクタ２７の電極端子１３に繋がる回路配線導体２５を設け、この回路配線導体２５の途中にテストパッド２８を併設したものである。
【００６８】
そして、この第２の実施形態でも、テストパッド２８は、金属基板６の上面で、プローブピン２２がケース１０の上面、つまり開放面から垂直に当接可能な部分に形成してある、
従って、この図５の実施形態によっても、図６に示すように、樹脂封止前に特性チェックを行う際、プローブピン治具２１のプローブピン２２を容易に、しかも正確にテストパッド２８に接触させることができ、この結果、プローブピン２２による計測機器１８の入出力電気信号の取り込みが確実に、しかも簡単に得られることになる。
【００６９】
ここで、この図５の実施形態は、主回路部２の実装エリアに余裕がある場合にのみ有効であるが、それでも第１の実施形態と同様の効果が得られ、このとき、中継基板を必要としないので、その分、コストダウンが得られる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、プローブピンによる測定点として機能するテストパッドが回路配線導体に形成してあるので、プローブピン式検査治具による電気特性チェックが樹脂封止前の工程内で装置全数に対して容易に適用することができる。
【００７１】
この結果、本発明によれば、半導体装置の製造工程において、後工程への不良品の流出を未然に防止することができ、工程内の歩留まり向上と不良損失の低減に寄与できる樹脂封止型半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体装置の第１の実施形態を示す平面図と断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の一部を拡大して示した平面図である。
【図３】プローブピン式検査治具を用いた半導体装置の検査方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるプローブピン式検査治具の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の一部を拡大して示した平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態におけるプローブピン式検査治具の説明図である。
【図７】半導体装置の回路構成の一例を示す回路図である。
【図８】従来技術による半導体装置の一例を示す平面図と断面図である。
【図９】樹脂封止形半導体装置の製造工程の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 電力制御用半導体素子
２ 主回路部
３ 制御用半導体素子
４ 制御回路部
５ 熱拡散板
６ 金属基板
７ はんだ
８ 樹脂基板
９ 外部接続端子
１０ ケース
１１ ワイヤ（ボンディングワイヤ）
１２ 中継基板
１３ 電極端子
１４ 接続端子
１５ 封止樹脂
１６ ドライブ回路
１７ 検出回路
１８ 計測機器
１９ 電源
２０ リレー機器
２１ プローブピン治具
２２ プローブピン（接触子）
２３ 絶縁ボード
２４ 制御回路入力端子
２５ 回路配線導体
２６ ワイヤボンディングパッド
２７ コネクタ
２８ テストパッド
Claims (3)
- 有底箱型の絶縁性の容器を用い、当該容器内に少なくとも主回路半導体素子が実装された主回路部を収容し、当該容器の開放面から内部に樹脂モールドを施して封止する方式の半導体装置において、
前記容器内に収納されるべき回路配線導体の一部で、電気特性チェック用の接触子が前記容器の開放面から垂直に当接可能な部分に、前記接触子の接触エリアを設け、
前記主回路部に実装された半導体素子の前記導通接触子による電気特性のチェックが、前記樹脂モールドによる封止施工前に行なえるように構成したことを特徴とする半導体装置。 - 請求項１に記載の発明において、
前記接触エリアが、半導体素子が固着された主回路部の回路配線基板とは別部材の回路配線基板に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１に記載の発明において、
前記接触エリアが、半導体素子が固着された主回路部の回路配線基板上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
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| JP2002195994A JP2004039915A (ja) | 2002-07-04 | 2002-07-04 | 半導体装置 |
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|---|---|
| JP2004039915A true JP2004039915A (ja) | 2004-02-05 |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010541190A (ja) * | 2007-06-07 | 2010-12-24 | コミサリア ア レネルジ アトミク | 再構成基板にビアを製造する方法 |
| WO2016002804A1 (ja) * | 2014-07-02 | 2016-01-07 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体の製造方法、多層接合体の製造方法、パワーモジュール用基板の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法及び積層体の製造装置 |
| JP2016105452A (ja) * | 2014-07-02 | 2016-06-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体の製造方法、多層接合体の製造方法、パワーモジュール用基板の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法及び積層体の製造装置 |
-
2002
- 2002-07-04 JP JP2002195994A patent/JP2004039915A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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