JP2007142226A - 半導体装置とその製造方法、およびその半導体装置に用いるリードフレームの製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法、およびその半導体装置に用いるリードフレームの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】放熱特性を充分に確保し、かつ実装信頼性を向上させることができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体素子４が載置される下側放熱板５をリード１０のインナーリード部６底面に設置するとともに、インナーリード部６の先端部の領域と半導体素子４を載置する領域が開放された上側放熱板１４ａをインナーリード部６の上面に設置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、封止樹脂体内に放熱部材を内蔵する半導体装置とその製造方法、およびその半導体装置に用いるリードフレームの製造方法に関する。
近年、電子機器の多機能化、小型化、高密度化に対応するために半導体装置などの半導体部品の高密度化、高機能化、システム化が要求され、それに伴って半導体部品の消費電力が増大してきているのが現状である。この消費電力の増大により発生する熱を発散させるために、半導体装置にあっては、ダイパッドを封止樹脂から露出させることにより放熱性を向上させていた。しかし、ダイパッドを封止樹脂から露出させ、ダイパッド自体を放熱板として機能させることは、気密性や耐湿性の面で信頼性上好ましくなかった。そこで、従来より、封止樹脂内に放熱板を内蔵させる方式が提案されている。
以下、従来の放熱板内蔵の半導体装置について説明する。
図１８（ａ）は従来の半導体装置に用いるリードフレームを示す平面図であり、図１８（ｂ）は同リードフレームの一部拡大断面図であり、図１９は同リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。図１９は図１８（ａ）におけるＡ−Ａ１箇所の断面を示している。
各図において、１はリードフレーム、２は外枠、３は内枠である。リードフレーム１は、銅材、または４２−アロイ等の金属板よりなり、複数の単位リードフレームを一方向に直列に並べた形状となっている。単位リードフレームは、一対の平行に延在する外枠２と、この一対の外枠２を連結しかつ外枠２に直行する方向に延在する内枠３によって形成される枠形状となっている。
また、４は半導体素子、５は放熱機能を有する放熱板である。放熱板５の中央には半導体素子４が載置され、ダイパッドの代わりとなる。６はインナーリード部、７は吊りリード部である。インナーリード部６および吊りリード部７は、放熱板５の周辺にその先端部が配置されている。放熱板５はポリイミド樹脂によりインナーリード部６および吊りリード部７の先端部底面と加熱接着されている。
８はボンディングワイヤ（金属細線）である。放熱板５に載置された半導体素子４はボンディングワイヤ８によりインナーリード部６に電気的に接続する。９はインナーリード部６と連続して設けられたアウターリード部であり、１０はインナーリード部６とアウターリード部９からなるリードである。１１はアウターリード部９と吊りリード部７を連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとなるタイバー部である。
１２は封止樹脂体、１３は開口部である。開口部１３は、放熱板５の半導体素子４が載置される領域に設けられており、半導体素子４を載置し、外囲を樹脂で封止した際、開口部１３に樹脂が回りこみ、密着性を向上させる。
図１９から明らかなように、従来の放熱板内蔵の半導体装置は、半導体素子４に放熱板５が接合され、これらを樹脂で封止した構成となっている。このような構成は、ダイパッドを露出させたものと比べて基板設計への制約も少なく安価であり、取り扱いが容易である。さらに、放熱板５を封止しても、インナーリード部６と放熱板５を直接接続しているため、半導体素子４からの熱はリード１０を通じて外部へ放熱でき、放熱性も良い。
しかしながら、この従来の放熱板内蔵の半導体装置には、発熱による収縮応力により半導体装置全体に大きな反りが発生するという問題があった。以下、この問題について説明する。
図２０（ａ）は従来の放熱板内蔵の半導体装置に用いるリードフレームの一部平面図であり、（ｂ）は同リードフレームを用いた半導体装置に発生する収縮応力を説明するための模式図であり、（ｃ）は同半導体装置の断面図である。図２０（ｂ）、（ｃ）は図２０（ａ）におけるＢ−Ｂ１箇所の断面を示している。また、図２０（ｂ）において、１５は収縮応力の強さを表した矢印であり、矢印の太さは収縮応力の強さを表している。
上記従来の放熱板内蔵の半導体装置においては、図２０（ｂ）に示すように、上下の樹脂厚が異なるため、発熱による収縮応力が上層部で強く、下層部で弱くなる。そのため、図２０（ｃ）に示すように、樹脂と放熱板との収縮応力差により半導体装置全体に大きな反りが発生し、当該半導体装置を基板に実装する際の実装不良を多発させている。
特開２００１−１５６６９号公報
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、リードフレームの上面にも放熱部材を設けることにより、放熱特性を充分に確保し、かつ実装信頼性を向上させることができる半導体装置とその製造方法、およびその半導体装置に用いるリードフレームの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項１記載の半導体装置は、半導体素子を樹脂で封止した封止樹脂体から前記半導体素子に電気的に接続する複数本のリードのアウターリード部が突出している半導体装置であって、前記封止樹脂体内に、前記各リードのインナーリード部と、前記各インナーリード部を前記半導体素子と電気的に接続するための複数本の金属細線と、前記半導体素子が載置された下側放熱部材と、少なくとも前記半導体素子が載置される領域と前記各金属細線が前記各インナーリード部に接続される領域が開放された上側放熱部材と、を具備し、前記下側放熱部材は前記各インナーリード部の底面に接着され、前記上側放熱部材は前記各インナーリード部の上面に接着されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項２記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は、少なくとも前記各金属細線が前記各インナーリード部に接続される箇所より前記半導体素子側の領域が開放されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３記載の半導体装置は、請求項１もしくは２のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は複数枚の放熱板からなり、それぞれが離されて設置されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項４記載の半導体装置は、請求項１記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は内側がリング状に開放されており、前記下側放熱部材より外側に設置されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項５記載の半導体装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材で覆われた前記各リードの間は予め樹脂で充填されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項６記載の半導体装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置であって、前記下側放熱部材で覆われた前記各リードの間は予め樹脂で充填されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項７記載の半導体装置は、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材と前記下側放熱部材で挟み込まれた前記各リードの間は予め樹脂で充填されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項８記載の半導体装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は、前記下側放熱部材と材質が同じで厚みが異なることを特徴とする。
また、本発明の請求項９記載の半導体装置は、請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は、前記下側放熱部材と厚みが同じで、線形膨張係数が前記下側放熱部材よりも大きい材質であることを特徴とする。
また、本発明の請求項１０記載の半導体装置の製造方法は、半導体素子を樹脂で封止した封止樹脂体から前記半導体素子に電気的に接続する複数本のリードのアウターリード部が突出している半導体装置を製造する方法であって、前記半導体素子が載置される下側放熱部材が前記各リードのインナーリード部の底面に接着され、かつ所定の領域が開放されている上側放熱部材が前記各インナーリード部の上面に接着されているリードフレームの前記下側放熱部材に前記半導体素子を載置する工程と、前記半導体素子の各ボンディングパッドと前記各インナーリード部を金属細線でそれぞれ接続する工程と、前記各リードのアウターリード部が前記封止樹脂体から突出するように樹脂で封止する工程と、を具備することを特徴とする。
また、本発明の請求項１１記載のリードフレームの製造方法は、半導体素子を樹脂で封止した封止樹脂体から前記半導体素子に電気的に接続する複数本のリードのアウターリード部が突出している半導体装置に用いるリードフレームを製造する方法であって、複数本のリードを形成する工程と、前記各リードのインナーリード部の底面に、前記半導体素子が載置される下側放熱部材を、粘着性の樹脂を介して接着する工程と、前記各インナーリード部の上面に、所定の領域が開放された上側放熱部材を、粘着性の樹脂を介して接着する工程と、を具備し、前記下側放熱部材あるいは前記上側放熱部材を接着する工程の少なくとも一方に際し、前記上側放熱部材あるいは前記下側放熱部材で覆われる前記各リードの間、または前記上側放熱部材と前記下側放熱部材で挟み込まれる前記各リードの間を、粘着性の樹脂で充填することを特徴とする。
本発明によれば、リードフレームの上面に放熱部材を設けることにより、半導体装置の上層部と下層部における樹脂厚の違いによる収縮応力差を抑制することができ、さらには応力バランスを均等にすることも可能となる。応力差を抑制することで、封止後の反りを低減できる。よって、安定した基板実装が可能となり、実装信頼性を充分確保できる品質の優れた半導体装置を提供することができる。また、リードフレームの上面にも放熱部材を追加するので、放熱性を向上させることができる。
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程において既存のステージを準備し、既存設備を活用することができ、従来の組立プロセスを変更することなく安定した効率の良い製造が可能となる。
また、本発明のリードフレームの製造方法によれば、既存の下側放熱板の接着プロセスと同一プロセスで上側放熱部材をリードフレームに接着することができる。さらに、既存の下側放熱板の接着プロセスと同一プロセスで、上側放熱部材あるいは下側放熱部材で覆われる各リードの間、または上側放熱部材と下側放熱部材で挟み込まれる各リードの間を樹脂で充填することができる。このように既存の下側放熱板の接着プロセスと同一のプロセスを用いることができるので、安定した、コスト変動も無い製造が可能となる。
以下、本発明の実施の形態における半導体装置について説明する。
図１（ａ）は本実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第１の例を示す平面図であり、図１（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図であり、図２は同リードフレームの底面図であり、図３は同リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。図３は図１（ａ）におけるＡ−Ａ１箇所の断面を示している。
各図において、１はリードフレーム、２は外枠、３は内枠である。リードフレーム１は、銅材、または４２−アロイ等の金属板よりなり、複数の単位リードフレームを一方向に直列に並べた形状となっている。単位リードフレームは、一対の平行に延在する外枠２と、この一対の外枠２を連結しかつ外枠２に直行する方向に延在する内枠３によって形成される枠形状となっている。
また、４は半導体素子、５は放熱機能を有する下側放熱板（下側放熱板部材）である。下側放熱板５の中央には半導体素子４が載置され、ダイパッドの代わりとなる。６はインナーリード部、７は吊りリード部である。インナーリード部６および吊りリード部７は、下側放熱板５の周辺にその先端部が配置されている。
下側放熱板５の上面は粘着材により各インナーリード部６および各吊りリード部７の底面と接着されている。接着方法としては、粘着性のポリイミド樹脂を下側放熱板５の上面に付着させて、各インナーリード部６および各吊りリード部７の底面と加熱接着する。粘着性のポリイミド樹脂としては、例えば粘着性のポリイミドテープを貼り付けたりする。
８はボンディングワイヤ（金属細線）である。下側放熱板５に載置された半導体素子４の電極パッド（ボンディングパッド）はボンディングワイヤ８によりインナーリード部６の先端部に電気的に接続される。
９はインナーリード部６と連続して設けられたアウターリード部であり、１０はインナーリード部６とアウターリード部９からなるリードである。１１はアウターリード部９と吊りリード部７を連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとなるタイバー部である。なお、リード１０には表面がめっき処理されたものを用いてもよい。例えば、半田メッキ、またはニッケル、パラジウム、金などの金属が積層されてメッキされたものを用いる。外枠２と内枠３は、リード１０と吊りリード部７を支持する。
１２は封止樹脂体、１３は開口部である。開口部１３は、下側放熱板５の半導体素子４が載置される領域に設けられており、半導体素子４を載置し、外囲を樹脂で封止した際、開口部１３に樹脂が回りこみ、密着性を向上させる。
１４ａは放熱機能を有する上側放熱板（上側放熱部材）である。図に示すように、上側放熱板１４ａはインナーリード部６の先端部（ボンディングワイヤ８に接続する領域）、および半導体素子４を載置する領域が開放された形状をしている。
また、上側放熱板１４ａの底面は粘着材によりインナーリード部６および吊りリード部７の上面と接着されている。接着方法としては、例えば下側放熱板５と同様に、粘着性のポリイミド樹脂を上側放熱板１４ａの底面に付着させて、各インナーリード部６および各吊りリード部７の上面と加熱接着する。粘着性のポリイミド樹脂としては、例えば粘着性のポリイミドテープを貼り付けたりする。なお、この上側放熱板１４ａを用いる場合には、インナーリード部６および吊りリード部７の先端より内側の領域において、下側放熱板５と上側放熱板１４ａを接着してもよい。
図１１（ａ）は上側放熱板１４ａの形状を示す平面図である。例えば、半導体素子４の外形寸法が６ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度の場合、上側放熱板１４ａは、インナーリード部６の先端部の切り抜き幅を１．０〜１．５ｍｍ程度にし、半導体素子４を載置する領域の切り抜き幅を半導体素子４の外形寸法の２倍以上にする。
また、上側放熱板１４ａとしては、半導体装置の上層部と下層部で線膨張が等しくなるように、例えば下側放熱板５と材質が同じで厚みが異なるものや、下側放熱板５と厚みが同じで線膨張係数が下側放熱板５よりも大きい材質のものを使用する。
図３に示すように、当該半導体装置は、下側放熱板５上に半導体素子４が載置され、半導体素子４の電極パッドとインナーリード部６とがボンディングワイヤ８により電気的に接続され、半導体素子４、下側放熱板５、インナーリード部６、ボンディングワイヤ８、上側放熱板１４ａの外囲を樹脂封止した封止樹脂体１２から各インナーリード部６と一体的に連結されたアウターリード部９が突出している。また、封止樹脂体１２は４辺形の平板状に成形されている。
また、図示していないが、上側放熱板１４ａあるいは下側放熱板５で覆われたインナーリード部６間、およびインナーリード部６と吊りリード部７の間（以下、インナーリード部６間等と称す。）、または上側放熱板１４ａと下側放熱板５で挟み込まれたインナーリード部６間等は、上側放熱板１４ａまたは下側放熱板５の接着に用いる樹脂で充填されている。
すなわち、リードフレーム１を製造する工程において、エッチングあるいはプレス加工によりリード１０や、吊りリード部７、タイバー部１１を形成した後、インナーリード部６と吊りリード部７の底面に下側放熱板５を加熱接着する際、もしくはインナーリード部６と吊りリード部７の上面に上側放熱板１４ａを加熱接着する際に、下側放熱板５もしくは上側放熱板１４ａの接着に用いる粘着性の樹脂を、下側放熱板５あるいは上側放熱板１４ａで覆われるインナーリード部６間等、または下側放熱板５と上側放熱板１４ａで挟み込まれるインナーリード部６間等に流動させながら、加熱接着する。なお、下側放熱板５を加熱接着する工程と上側放熱板１４ａを加熱接着する工程のそれぞれにおいて、接着に用いる粘着性の樹脂を充填するようにしてもよい。
このようにリードフレームを製造することにより、下側放熱板５の接着工程と同一プロセスで上側放熱板１４ａを接着することでき、同一の設備を使用することができる。さらに、同一のプロセスで、下側放熱板５あるいは上側放熱板１４ａで覆われるインナーリード部６間等、または下側放熱板５と上側放熱板１４ａで挟み込まれるインナーリード部６間等に予め樹脂を充填することができる。つまり、少なくとも放熱板で挟み込まれたインナーリード部間等に予め樹脂を充填しておくことができる。なお、具体的には、封止樹脂体１２には熱可塑性の樹脂を用い、インナーリード部６間等には熱硬化性の樹脂を充填する。このように、放熱板で挟み込まれたインナーリード部間等に予め樹脂を充填しておくことで、後の封止工程で未充填となる事態を回避することができ、高信頼性（半田耐熱性）を確保することができる。
続いて、図４を用いて本実施の形態における半導体装置の発熱による変化を説明する。図４（ａ）は本実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの一部平面図であり、（ｂ）は同リードフレームを用いた半導体装置に発生する収縮応力を説明するための模式図であり、（ｃ）は同半導体装置の断面図である。図４（ｂ）、（ｃ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ１箇所の断面を示している。また、図４（ｂ）において、１５は収縮応力の強さを表した矢印であり、矢印の太さは収縮応力の強さを表している。
本実施の形態によれば、図４（ｂ）に示すように、発熱による収縮応力が上層部と下層部で略等しくなる。そのため、図４（ｃ）に示すように、図２０（ｃ）と比べて半導体装置の反りが小さくなる。
続いて、本実施の形態における半導体装置の他の例について、図面を用いて説明する。但し、図１〜３において説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。以下で説明する半導体装置は、上述の半導体装置に対して上側放熱板の形状が異なる。
図５（ａ）は本実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第２の例を示す平面図であり、図５（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図であり、図６は同リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。図６は図５（ａ）におけるＡ−Ａ１箇所の断面を示している。図に示すように、この上側放熱板１４ｂは、インナーリード部６の先端部（ボンディングワイヤ８に接続する箇所）より内側が開放された形状をしている。
図１１（ｂ）は、この上側放熱板１４ｂの形状を示す平面図である。例えば、半導体素子４の外形寸法が６ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度の場合、上側放熱板１４ｂは、各インナーリード部６および各吊りリード部７の先端から０．７〜１．２ｍｍ外側の位置より内側を切り抜いた形状とする。
また、図７（ａ）は本実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第３の例を示す平面図であり、図７（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図であり、図８は同リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。図８は図７（ａ）におけるＡ−Ａ１箇所の断面を示している。図に示すように、この上側放熱板１４ｃは、インナーリード部６の先端部（ボンディングワイヤ８に接続する箇所）より内側が開放されており、かつ吊りリード部７の位置で放熱板が切り離された形状をしている。このように複数枚の放熱板を用いて、それぞれを離して設置してもよい。
図１１（ｃ）は、この上側放熱板１４ｃの形状を示す平面図である。例えば、半導体素子４の外形寸法が６ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度の場合、上側放熱板１４ｃは、各インナーリード部６および各吊りリード部７の先端から０．７〜１．２ｍｍ外側の位置より内側を切り抜き、かつ４コーナーの吊りリード部７上において０．２〜０．５ｍｍ幅で切り離した形状とする。このように切り離した形状とすることにより、上側放熱部材の加工性を向上させることができる。
また、図９（ａ）は本実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第４の例を示す平面図であり、図９（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図であり、図１０は同リードフレームを用いた半導体装置の断面図である。図１０は図９（ａ）におけるＡ−Ａ１箇所の断面を示している。図に示すように、この上側放熱板１４ｄは、下側放熱板５より外側に設置され、その内側がリング状に開放されている。
図１１（ｄ）は、この上側放熱板１４ｄの形状を示す平面図である。例えば、半導体素子４の外形寸法が６ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度の場合、上側放熱板１４ｄは幅が１．０ｍｍ以上のリング形状とし、下側放熱板５より０．５〜１．０ｍｍ外側に設置する。
これらの上側放熱板１４ｂ〜１４ｄについても、半導体装置の上層部と下層部で線膨張が等しくなるように、例えば下側放熱板５と材質が同じで厚みが異なるものや、下側放熱板５と厚みが同じで線膨張係数が下側放熱板５よりも大きい材質のものを使用する。これらの上側放熱板１４ｂ〜１４ｄを使用することにより、図４を用いて説明したように、発熱による収縮応力が上層部と下層部で略等しくなり、半導体装置の反りが小さくなる。
続いて、上述した半導体装置の製造方法について説明する。ここでは図１（ａ）に示すリードフレームを用いた半導体装置を例にして説明するが、図５〜１０に示すリードフレームを用いる場合も同様である。
図１２はダイボンディングの前工程を説明するための工程断面図、図１３は半導体素子４をダイボンディングする工程を説明するための工程断面図、図１４は半導体素子４のボンディングパッドにボールボンディングする工程を説明するための工程断面図、図１５および図１６は半導体素子４からインナーリード部６にボンディングワイヤ８をボンディングする工程を説明するための工程断面図である。
図１２において、１６は半導体素子ボンディング装置（図示せず）のステージ、１７は下側放熱板５上面に半導体素子４を固着するための接着剤、１８は接着剤１７を塗布するためのディスペンサである。まず、図１２に示すように、ステージ１６上において、下側放熱板５上面にディスペンサ１８により接着剤１７を塗布する。接着剤１７の塗布はディスペンサ１８を用いて、接着剤１７を滴下することにより行う。接着剤１７は一例として熱硬化性のエポキシ樹脂にＡｇ粉を混合させたＡｇペーストからなる。
図１３において、１９は半導体素子４を保持するコレットである。図１３に示すように、接着剤１７を塗布した下側放熱板５上にコレット１９を用いて半導体素子４を載置する。その後、ヒートステージ（図示せず）上で加熱し、接着剤１７を硬化させる。一例として、半導体素子４は、外形寸法が６ｍｍ角、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度のシリコン単結晶である。また、加熱条件は、温度が１８０〜２５０°Ｃで、加熱時間が３０秒から６０秒程度である。なお、接着剤１７の硬化にはキュア炉を用いてもよい。
図１４において、２０はワイヤボンディング装置（図示せず）のヒートステージ、２１は軸芯にボンディングワイヤ８を通すための細穴を有するキャピラリである。接着剤１７を硬化させた後、図１４に示すように、フラットな状態のヒートステージ２０上でインナーリード部６のワイヤボンディング領域外周部を固定治具（図示せず）によって固定し、キャピラリ２１から送出されたボンディングワイヤ８を用いて半導体素子４のボンディングパッドにボールボンディングを実施する。
次に、図１５および図１６に示すように、下側放熱板５に固着された半導体素子４のボンディングパッドとインナーリード部６とをボンディングワイヤ８により電気的に接続する（ワイヤボンディング）。ボンディングワイヤ８としては、直径２０〜３５μｍのＡｕワイヤなどを用いる。
このようにして、各単位リードフレームごとに、下側放熱板５上に半導体素子４を載置するダイボンディングと、半導体素子４の各ボンディングパッドと各インナーリード部６をボンディングワイヤ８によりそれぞれ電気的に接続するワイヤボンディングを実施した後、各単位リードフレームを一括して樹脂封止して封止樹脂体１２群を同時成形する。
続いて、樹脂封止工程を説明する。図１７は樹脂封止するためのトランスファ成型装置の要部拡大断面図である。図１７において、２２、２３は封止樹脂体１２を成型するための上金型と下金型である。この上金型２２と下金型２３からなる成型金型は、シリンダ装置（図示せず）によって型締めされる。また、２４、２５は上位キャビティと下位キャビティである。成型金型の樹脂注入部分であるキャビティ単体は上位キャビティ２４と下位キャビティ２５からなる。成型金型には、複数の単位リードフレームを一括して樹脂封止するために、キャビティが複数設けられている。
２６は上金型２２の合わせ面に開設されるポット、２７はポット２６に挿入されるプランジャである。プランジャ２７は、シリンダ装置（図示せず）により進退されて成形材料としての樹脂を送給する。
２８はカル、２９はランナ、３０はゲートである。カル２８は、下金型２３の合わせ面のポット２６との対向位置に形成されている。下金型２３に形成されるランナ２９は、下位キャビティ２５に樹脂を流し込む経路のうちのカル２８からゲート３０までの部分であり、各キャビティのランナ２９がカル２８にそれぞれ接続している。各ランナ２９に接続する各ゲート３０は、樹脂を各下位キャビティ２５内に注入し得るように、下金型２３に形成されている。
３１は下金型２３の合わせ面に形成されている逃がし部である。逃がし部３１は、各単位リードフレームの周辺部（具体的には、外枠２、内枠３、アウターリード部９、タイバー部１１）が樹脂から逃げ得るように形成されている。逃がし部３１の形状は、単位リードフレームの周辺部よりも若干大きい矩形状であり、その深さはリードフレームの厚さよりも若干浅い深さである。このような構成のトランスファ成型装置を用いて、樹脂封止は以下のように行われる。
１８０°Ｃ程度に加熱された成型金型の逃がし部３１に各単位リードフレームの周辺部を位置決めして、成型金型を型締めする。次に、円錐形に打錠された樹脂（図示せず）をポット２６に挿入し、プランジャ２７により樹脂をカル２８、各ランナ２９、各ゲート３０を通じて各キャビティに圧入する。キャビティ注入後、樹脂が熱硬化されて封止樹脂体１２が形成されると、上金型２２および下金型２３を型開きするとともに、エジェクタ（図示せず）により封止樹脂体１２群を離型して、樹脂成形されたリードフレームをトランスファ成形装置から脱装する。
このようにして、封止樹脂体１２の内部には、半導体素子４、下側放熱板５、インナーリード部６、ボンディングワイヤ８、上側放熱板１４ａが樹脂封止され、外枠２、内枠３、吊りリード部７の一部、アウターリード部９、タイバー部１１が封止樹脂体１２から突出することとなる。
次に、リードフレームの封止樹脂体１２から突出している部分に半田外装メッキを施す（図示せず）。半田外装メッキを経た後、あるいは半田外装メッキされる前に、リードフレーム１の不要箇所、すなわち吊りリード部７の一部、ダイバー部１１、外枠２、内枠３を切断した後、アウターリード部９をガルウイング形状に屈曲成型する。以上のようにして、半導体装置を完成することができる。なお、少なくとも半導体装置の完成品となる部分に予めＰｄメッキが施されている場合には、半田外装メッキは必要としない。
本発明にかかる半導体装置とその製造方法、およびその半導体装置に用いるリードフレームの製造方法は、放熱性を損なわず実装信頼性を向上させた半導体装置の安定生産を可能とし、車載用ＤＶＤ、ＤＴＶ等の高消費電力商品に有用である。
（ａ）は本発明の実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第１の例を示す平面図、（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図 同リードフレームの底面図 同リードフレームを用いた半導体装置の断面図 （ａ）は同リードフレームの一部平面図、（ｂ）は同リードフレームを用いた半導体装置に発生する収縮応力を説明するための模式図、（ｃ）は同リードフレームを用いた半導体装置の断面図 （ａ）は本発明の実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第２の例を示す平面図、（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図 同リードフレームを用いた半導体装置の断面図 （ａ）は本発明の実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第３の例を示す平面図、（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図 同リードフレームを用いた半導体装置の断面図 （ａ）は本発明の実施の形態における半導体装置に用いるリードフレームの第４の例を示す平面図、（ｂ）は同リードフレームの一部拡大平面図 同リードフレームを用いた半導体装置の断面図 本発明の実施の形態における半導体装置の上側放熱板の形状を示す平面図 本発明の実施の形態における半導体装置のダイボンディングの前工程を説明するための工程断面図 本発明の実施の形態における半導体装置のダイボンディング工程を説明するための工程断面図 本発明の実施の形態における半導体装置のボールボンディング工程を説明するための工程断面図 本発明の実施の形態における半導体装置のワイヤボンディング工程を説明するための工程断面図 本発明の実施の形態における半導体装置のワイヤボンディング工程を説明するための工程断面図 本発明の実施の形態における半導体装置の樹脂封止工程を説明するための工程断面図 （ａ）は従来の半導体装置に用いるリードフレームを示す平面図、（ｂ）は同リードフレームの一部拡大断面図 同リードフレームを用いた半導体装置の断面図 （ａ）は従来の半導体装置に用いるリードフレームの一部平面図、（ｂ）は同リードフレームを用いた半導体装置に発生する収縮応力を説明するための模式図、（ｃ）は同リードフレームを用いた半導体装置の断面図
符号の説明
１ リードフレーム
２ 外枠
３ 内枠
４ 半導体素子
５ 下側放熱板
６ インナーリード部
７ 吊りリード部
８ ボンディングワイヤ
９ アウターリード部
１０ リード
１１ タイバー部
１２ 封止樹脂体
１３ 開口部
１４ａ〜１４ｄ 上側放熱板
１５ 収縮応力の強さを表した矢印
１６ ステージ
１７ 接着剤
１８ ディスペンサ
１９ コレット
２０ ヒートステージ
２１ キャピラリ
２２ 上金型
２３ 下金型
２４ 上位キャビティ
２５ 下位キャビティ
２６ ポット
２７ プランジャ
２８ カル
２９ ランナ
３０ ゲート
３１ 逃がし部

Claims (11)

  1. 半導体素子を樹脂で封止した封止樹脂体から前記半導体素子に電気的に接続する複数本のリードのアウターリード部が突出している半導体装置であって、前記封止樹脂体内に、
    前記各リードのインナーリード部と、
    前記各インナーリード部を前記半導体素子と電気的に接続するための複数本の金属細線と、
    前記半導体素子が載置された下側放熱部材と、
    少なくとも前記半導体素子が載置される領域と前記各金属細線が前記各インナーリード部に接続される領域が開放された上側放熱部材と、
    を具備し、前記下側放熱部材は前記各インナーリード部の底面に接着され、前記上側放熱部材は前記各インナーリード部の上面に接着されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項１記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は、少なくとも前記各金属細線が前記各インナーリード部に接続される箇所より前記半導体素子側の領域が開放されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項１もしくは２のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は複数枚の放熱板からなり、それぞれが離されて設置されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項１記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は内側がリング状に開放されており、前記下側放熱部材より外側に設置されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材で覆われた前記各リードの間は予め樹脂で充填されていることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置であって、前記下側放熱部材で覆われた前記各リードの間は予め樹脂で充填されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材と前記下側放熱部材で挟み込まれた前記各リードの間は予め樹脂で充填されていることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は、前記下側放熱部材と材質が同じで厚みが異なることを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置であって、前記上側放熱部材は、前記下側放熱部材と厚みが同じで、線形膨張係数が前記下側放熱部材よりも大きい材質であることを特徴とする半導体装置。
  10. 半導体素子を樹脂で封止した封止樹脂体から前記半導体素子に電気的に接続する複数本のリードのアウターリード部が突出している半導体装置を製造する方法であって、
    前記半導体素子が載置される下側放熱部材が前記各リードのインナーリード部の底面に接着され、かつ所定の領域が開放されている上側放熱部材が前記各インナーリード部の上面に接着されているリードフレームの前記下側放熱部材に前記半導体素子を載置する工程と、
    前記半導体素子の各ボンディングパッドと前記各インナーリード部を金属細線でそれぞれ接続する工程と、
    前記各リードのアウターリード部が前記封止樹脂体から突出するように樹脂で封止する工程と、
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 半導体素子を樹脂で封止した封止樹脂体から前記半導体素子に電気的に接続する複数本のリードのアウターリード部が突出している半導体装置に用いるリードフレームを製造する方法であって、
    複数本のリードを形成する工程と、
    前記各リードのインナーリード部の底面に、前記半導体素子が載置される下側放熱部材を、粘着性の樹脂を介して接着する工程と、
    前記各インナーリード部の上面に、所定の領域が開放された上側放熱部材を、粘着性の樹脂を介して接着する工程と、
    を具備し、前記下側放熱部材あるいは前記上側放熱部材を接着する工程の少なくとも一方に際し、前記上側放熱部材あるいは前記下側放熱部材で覆われる前記各リードの間、または前記上側放熱部材と前記下側放熱部材で挟み込まれる前記各リードの間を、粘着性の樹脂で充填することを特徴とするリードフレームの製造方法。
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