JP2008041566A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、負荷の制御を行う車載用電装ユニットに搭載される半導体装置の製造に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and more particularly to a technique effective when applied to the manufacture of a semiconductor device mounted on an in-vehicle electrical unit that controls a load.
近年、自動車において、機械的な接点によって動作する機械式リレーに代えて、電気的な接点によって動作する半導体リレー（半導体スイッチング素子）に過電流や加熱などによる異常に対して自己保護機能を付加したＩＰＳ（Intelligent Power Switch）などが用いられている。 In recent years, in automobiles, instead of mechanical relays that operate with mechanical contacts, semiconductor relays (semiconductor switching elements) that operate with electrical contacts have a self-protection function against abnormalities due to overcurrent or heating. IPS (Intelligent Power Switch) or the like is used.
例えば、自動車のヘッドランプ、ワイパーを駆動するモータなどの各種の負荷を動作させるために機械式リレーを用いた場合、その負荷を制御する車載用電装ユニットにはコンデンサが搭載されているため、負荷を動作させた瞬間に大電流が流れ、機械式リレーに損傷を与えるか、あるいは機械式リレーを大電流から保護するためのヒューズが破壊することがある。一方、ＩＰＳを用いた場合、過電流などに対する自己保護機能によって半導体リレーを強制的にオフ制御されるので、半導体リレーは保護されることとなる。このように機械式リレーに代えて、有利な特性を有するＩＰＳが用いられているのである。 For example, when a mechanical relay is used to operate various loads such as an automobile headlamp and a motor for driving a wiper, the on-vehicle electrical unit that controls the load is equipped with a capacitor. A large current flows at the moment when the switch is operated, and the mechanical relay may be damaged, or the fuse for protecting the mechanical relay from the large current may be destroyed. On the other hand, when the IPS is used, the semiconductor relay is forcibly controlled to be turned off by a self-protection function against an overcurrent or the like, so that the semiconductor relay is protected. Thus, instead of the mechanical relay, an IPS having advantageous characteristics is used.
ここで、ＩＰＳは、例えば半導体リレーとしてパワー系の電界効果型トランジスタ（例えば、ＭＩＳＦＥＴ：Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）を用いた場合、電源電圧を供給した状態で、駆動回路（ドライバ）からオン／オフ信号が与えられることよって、パワーＭＩＳＦＥＴのオン／オフ制御、すなわちスイッチングのオン／オフを行うものである。 Here, for example, when a power field effect transistor (for example, MISFET: Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) is used as a semiconductor relay, the IPS is turned on / off from a drive circuit (driver) with a power supply voltage supplied. By supplying the off signal, the power MISFET is turned on / off, that is, switching is turned on / off.
例えば、ＩＰＳを使用した車載用電装ユニットとして、制御基板（実装基板）を備え、コネクタユニットを介して、負荷の制御を行うものがある。コネクタユニットは、例えば自動車のヘッドランプ、ワイパーを駆動するモータなどの負荷と制御基板側との接続を行うものである。このため、ＩＰＳは、負荷に対して供給される電力のオン／オフ制御を行うことができるのである。 For example, there is a vehicle-mounted electrical unit using IPS that includes a control board (mounting board) and controls a load via a connector unit. The connector unit is for connecting a load such as a motor for driving a headlamp or a wiper of an automobile and the control board side. For this reason, the IPS can perform on / off control of the power supplied to the load.
このような車載用電装ユニットでは、複数の負荷のそれぞれに対応した複数のＩＰＳおよび大電流が流れるパワー系の配線パターンが制御基板上に配置されている。そこで、配線パターンの配線抵抗や、配線パターン自体の発熱を抑えるために、配線パターンの幅を広くする必要がある。このため、制御基板が大型化するという問題点がある。また、この車載用電装ユニットでは、制御基板上に、ＩＰＳを負荷の数に応じて複数実装するため、複数のＩＰＳに対応したそれぞれの複数の半導体リレーの配置スペースと複数の半導体リレーの端子に接続される引き回し配線の配置スペースも必要であり大型化するという問題がある。 In such an in-vehicle electrical unit, a plurality of IPS corresponding to each of a plurality of loads and a power wiring pattern through which a large current flows are arranged on a control board. Therefore, in order to suppress the wiring resistance of the wiring pattern and the heat generation of the wiring pattern itself, it is necessary to increase the width of the wiring pattern. For this reason, there exists a problem that a control board enlarges. Moreover, in this vehicle-mounted electrical unit, since a plurality of IPSs are mounted on the control board in accordance with the number of loads, the placement space for each of the plurality of semiconductor relays corresponding to the plurality of IPS and the terminals of the plurality of semiconductor relays are provided. There is also a problem that a layout space for the lead-out wiring to be connected is also required and the size is increased.
そこで、特開２００２−２９３２０１号公報（特許文献１）および特開２００２−３５９３４９号公報（特許文献２）には、コンパクトな車載用電装ユニットを構成するために、複数の負荷のそれぞれに対応した複数のＩＰＳが１つにパッケージングされたリレーモジュール（半導体装置）が開示されている。このリレーモジュールは、内部に複数のＩＰＳがダイパッド部に搭載されて直方体形状に樹脂封止された封止体と、この封止体の一方の側面から延伸される複数のコネクタ用リードと、樹脂モールド部の他方の側面から延伸される複数の基板接続用リードとを備えてなるものである。なお、このような１つのリレーモジュールに対する複数のコネクタ用リードおよび複数の基板接続用リードは、１単位として、多連長尺の帯状体であるリードフレームから加工形成されるものである。 Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-293201 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-359349 (Patent Document 2) correspond to each of a plurality of loads in order to configure a compact in-vehicle electrical unit. A relay module (semiconductor device) in which a plurality of IPSs are packaged into one is disclosed. The relay module includes a sealing body in which a plurality of IPSs are mounted in a die pad portion and sealed in a rectangular parallelepiped shape, a plurality of connector leads extending from one side surface of the sealing body, a resin And a plurality of substrate connecting leads extended from the other side surface of the mold part. The plurality of connector leads and the plurality of board connection leads for one relay module are processed and formed as a unit from a lead frame that is a continuous long strip.
ところで、リレーモジュールなどの樹脂封止型の半導体装置に用いられるリードフレームは、例えば銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）およびニッケル・鉄合金などの金属板材が用いられ、さらにその表面にニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）および金（Ａｕ）などのメッキが施される。 By the way, a lead frame used in a resin-encapsulated semiconductor device such as a relay module is made of, for example, a metal plate material such as copper (Cu), aluminum (Al), nickel / iron alloy, and nickel (Ni) on the surface thereof. ), Silver (Ag), gold (Au), and the like are plated.
特開平２−２３２３９３号公報（特許文献３）には、例えばリードフレームなどの金属条にメッキを行うメッキ方法が開示されている。具体的には、金属条の両面のいずれか一方のメッキ厚を変えるために、液組成を同一にしたメッキ槽内に被メッキ金属条を導入し、厚メッキ側の電流密度を大きく、薄メッキ側の電流密度を小さくし、厚メッキと薄メッキ側の電流を遮断してメッキを行うものである。
本発明者は、例えば自動車のヘッドランプ、ワイパーを駆動するモータなどの各種の負荷の制御を行う車載用電装ユニットに搭載される半導体装置として、半導体リレーが形成された複数の半導体チップを有するリレーモジュールを検討している。 The present inventor, for example, a relay having a plurality of semiconductor chips on which semiconductor relays are formed as a semiconductor device mounted on an in-vehicle electrical unit that controls various loads such as a headlamp of an automobile and a motor that drives a wiper. Considering modules.
図１３は、制御基板１０１を備えた車載用電装ユニット１００とコネクタユニット２００とを接続した状態を示す。また、図１４は、図１３のコネクタユニット２００とリレーモジュール３００との接続を分かり易くするために、コネクタユニット２００とリレーモジュール３００とを分離して示している。なお、図１３では、カバー１０２を透過した状態で示して車載用電装ユニット１００の内部が見える状態を示している。また、図１４では、コネクタユニット２００が有する接続用開口部２０１にリレーモジュール３００のコネクタ用リード３０１を嵌め込まれる状態を示している。 FIG. 13 shows a state in which the in-vehicle electrical unit 100 including the control board 101 and the connector unit 200 are connected. FIG. 14 shows the connector unit 200 and the relay module 300 separately for easy understanding of the connection between the connector unit 200 and the relay module 300 of FIG. In addition, in FIG. 13, it shows in the state which permeate | transmitted the cover 102, and the state which can see the inside of the vehicle-mounted electrical equipment unit 100 is shown. FIG. 14 shows a state in which the connector lead 301 of the relay module 300 is fitted into the connection opening 201 of the connector unit 200.
車載用電装ユニット１００は、コネクタユニット２００を介して負荷の制御を行うものである。この車載用電装ユニット１００は、略矩形のケース本体１０３に、制御基板１０１とリレーモジュール３００とが収納され、ケース本体１０３にカバー１０２が被せられて大略構成されている。 The in-vehicle electrical unit 100 performs load control via the connector unit 200. The in-vehicle electrical unit 100 is generally configured by housing a control board 101 and a relay module 300 in a substantially rectangular case main body 103 and covering the case main body 103 with a cover 102.
この車載用電装ユニット１００におけるケース本体１０３は、放熱性の高い絶縁性材料で形成されることが好ましいが、制御基板１０１との絶縁が確保できれば金属製であってもよい。また、カバー１０２は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性及び放熱性の高い金属材料で形成されている。そして、このカバー１０２は、リレーモジュール３００の樹脂モールドからなる封止体３０３と密着するように、ケース本体１０３に被せられており、リレーモジュール３００で発生した熱を放熱させるようになっている。なお、ケース本体１０３とカバー１０２とを組み付けた状態で、コネクタユニット２００が接続されるような形状になっている。 The case body 103 in the in-vehicle electrical unit 100 is preferably formed of an insulating material with high heat dissipation, but may be made of metal as long as insulation with the control board 101 can be secured. The cover 102 is formed of a metal material having high heat conductivity and heat dissipation, such as aluminum. The cover 102 is placed on the case main body 103 so as to be in close contact with the sealing body 303 made of a resin mold of the relay module 300, and heat generated in the relay module 300 is radiated. The connector unit 200 is connected in a state where the case main body 103 and the cover 102 are assembled.
制御基板１０１には、制御用マイコンをはじめ周知の電子部品１０４、１０５などが実装されている。また、制御基板１０１には、これら電子部品１０４、１０５などに接続されて回路を構成する配線パターン（図示しない）が形成されている。さらに、制御基板１０１には、この制御基板１０１への電力供給や信号の出し入れを行う複数の基板側端子１０６が設けられている。 On the control board 101, a well-known electronic component 104, 105 and the like including a control microcomputer are mounted. The control board 101 is formed with a wiring pattern (not shown) that is connected to the electronic components 104 and 105 and constitutes a circuit. Further, the control board 101 is provided with a plurality of board-side terminals 106 for supplying power to the control board 101 and for inputting / outputting signals.
リレーモジュール３００は、１または複数の半導体チップを直方体形状に樹脂封止した封止体３０３と、この封止体３０３の一方の側面から突出する複数のコネクタ用リード３０１と、封止体の他方の側面から突出する複数の基板接続用リード３０２とを備えてなる。コネクタ用リード３０１および基板接続用リード３０２の表面には、Ｓｎ−Ｂｉ（スズ−ビスマス）合金からなるメッキ膜が形成されており、例えばＣｕ（銅）からなる母材の腐食などを防止している。複数のコネクタ用リード３０１は、それぞれコネクタユニット２００の複数の接続用開口部２０１に嵌め込んで電気的に接続される。また、複数の基板接続用リード３０２は、曲げ加工が施されており、それぞれ制御基板１０１の複数の接続端子（図示しない）にそれぞれ半田付けされて電気的に接続される。 The relay module 300 includes a sealing body 303 in which one or a plurality of semiconductor chips are resin-sealed in a rectangular parallelepiped shape, a plurality of connector leads 301 protruding from one side surface of the sealing body 303, and the other of the sealing bodies. And a plurality of substrate connecting leads 302 protruding from the side surface of the substrate. A plating film made of Sn-Bi (tin-bismuth) alloy is formed on the surface of the connector lead 301 and the board connection lead 302, for example, to prevent corrosion of a base material made of Cu (copper). Yes. The plurality of connector leads 301 are fitted into the plurality of connection openings 201 of the connector unit 200 and electrically connected thereto. Further, the plurality of substrate connection leads 302 are bent, and are respectively soldered and electrically connected to a plurality of connection terminals (not shown) of the control substrate 101.
このリレーモジュール３００におけるコネクタ用リード３０１は、コネクタユニット２００を介して、例えばヘッドランプ、ワイパーを駆動するモータなどの各種の負荷Ｌにそれぞれ接続されるようになっている。そして、各コネクタ用リード３０１には、これらが対応して接続される半導体チップのそれぞれのスイッチング動作により負荷Ｌへ電力を供給するようになっている。 The connector lead 301 in the relay module 300 is connected to various loads L such as a headlamp and a motor for driving a wiper via the connector unit 200, respectively. Each connector lead 301 is supplied with electric power to the load L by the switching operation of the semiconductor chip to which the corresponding lead 301 is connected.
一方、基板接続用リード３０２は、制御基板１０１の接続端子および配線パターンを介して、制御用マイコンなどの電子部品から出力される制御信号や、半導体チップの電流検知信号などが伝達されるようになっている。 On the other hand, the substrate connection lead 302 transmits a control signal output from an electronic component such as a control microcomputer or a current detection signal of a semiconductor chip via the connection terminal and the wiring pattern of the control substrate 101. It has become.
ところで、コネクタユニット２００の接続用開口部２０１へコネクタ用リード３０１を嵌め込む際に必要な力（挿入力）は、一般に規定値が定められている。例えば、挿入力の規定値を７０Ｎ以下とした場合、その規定値の範囲内であれば人間の手によって接続用開口部２０１へコネクタ用リード３０１を嵌め込むことができる。 By the way, a prescribed value is generally determined for the force (insertion force) required when the connector lead 301 is fitted into the connection opening 201 of the connector unit 200. For example, if the specified value of the insertion force is 70 N or less, the connector lead 301 can be fitted into the connection opening 201 by a human hand within the specified value range.
また、コネクタ用リード３０１を嵌め込むための接続用開口部２０１の形状は略長方形状であり、その短辺の大きさは、標準規格として規格化されている。したがって、標準規格として０．６２ｍｍと規定した場合、コネクタユニット２００の接続用開口部２０１に嵌め込むことによって電気的な接続をとるコネクタ用リード３０１の厚さは、０．６２ｍｍであることが望ましい。このため、７０Ｎ以下の挿入力とするために、例えば、コネクタ用リード３０１の母材の厚さを０．６２ｍｍとし、コネクタ用リード３０１の表面のメッキ膜の厚さをできる限り薄くしている。 Moreover, the shape of the connection opening 201 for fitting the connector lead 301 is a substantially rectangular shape, and the size of the short side is standardized as a standard. Therefore, when the standard is defined as 0.62 mm, it is desirable that the thickness of the connector lead 301 to be electrically connected by being fitted into the connection opening 201 of the connector unit 200 is 0.62 mm. . Therefore, in order to obtain an insertion force of 70 N or less, for example, the thickness of the base material of the connector lead 301 is set to 0.62 mm, and the thickness of the plating film on the surface of the connector lead 301 is made as thin as possible. .
なお、コネクタ用リード３０１の表面にメッキ膜を形成しない場合、母材がＣｕであればコネクタ用リード３０１が腐食する問題が発生し、母材がＮｉ（ニッケル）であれば材質が柔らかいため振動によって抜けやすくなる問題が発生する。このため、コネクタ用リード３０１の表面には、メッキ膜が必要である。 In the case where no plating film is formed on the surface of the connector lead 301, there is a problem that the connector lead 301 corrodes if the base material is Cu, and if the base material is Ni (nickel), the material is soft and vibrations occur. The problem that it becomes easy to come off occurs. For this reason, a plating film is required on the surface of the connector lead 301.
一方、リレーモジュールの基板接続用リード３０２は、制御基板１０１の接続端子に、例えば半田リフロー実装によって半田付けされるため、半田の濡れ性および半田の接合強度などの耐熱ソルダビリティを確保する必要がある。具体的には、耐熱ソルダビリティを確保するため、基板接続用リード３０２のメッキ膜の厚さを４〜１５μｍ程度とする必要がある。 On the other hand, since the board connection leads 302 of the relay module are soldered to the connection terminals of the control board 101 by, for example, solder reflow mounting, it is necessary to ensure heat resistance solderability such as solder wettability and solder joint strength. is there. Specifically, in order to ensure heat-resistant solderability, the thickness of the plating film of the substrate connecting lead 302 needs to be about 4 to 15 μm.
ここで、基板接続用リード３０２の母材は、コネクタ用リード３０１の母材と同一のリードフレームから形成されるものである。つまり、前述したようにコネクタ用リード３０１の母材の厚さを０．６２ｍｍとした場合、基板接続用リード３０２の母材の厚さも０．６２ｍｍとなる。 Here, the base material of the board connecting lead 302 is formed from the same lead frame as the base material of the connector lead 301. That is, as described above, when the thickness of the base material of the connector lead 301 is 0.62 mm, the thickness of the base material of the board connection lead 302 is also 0.62 mm.
したがって、コネクタ用リード３０１の表面に形成されるメッキ膜の厚さと、基板接続用リード３０２の表面に形成されるメッキ膜の厚さとを変える必要があり、メッキ膜の厚さがそれぞれ異なるコネクタ用リード３０１および基板接続用リード３０２を有するリレーモジュール３００が必要となる。 Therefore, it is necessary to change the thickness of the plating film formed on the surface of the connector lead 301 and the thickness of the plating film formed on the surface of the board connection lead 302. The relay module 300 having the lead 301 and the board connecting lead 302 is required.
本発明の目的は、特に、負荷の制御を行う車載用電装ユニットに搭載されるリレーモジュールのコネクタ用リードの表面に形成される第１メッキ膜の厚さと、基板接続用リードの表面に形成される第２メッキ膜の厚さとを変えることのできる技術を提供することにある。 The object of the present invention is, in particular, the thickness of the first plating film formed on the surface of the connector lead of the relay module mounted on the in-vehicle electrical unit that controls the load, and the surface of the substrate connecting lead. It is to provide a technique capable of changing the thickness of the second plating film.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明による半導体装置は、コネクタユニットが有する複数の穴部にそれぞれ嵌め込んで電気的に接続される複数のコネクタ用リードの表面には、第１メッキ膜が形成されており、制御基板が有する複数の接続端子にそれぞれ半田付けされて電気的に接続される複数の基板接続用リードの表面には、第２メッキ膜が形成されており、第１メッキ膜の厚さが、第２メッキ膜の厚さより薄いものである。 In the semiconductor device according to the present invention, the first plating film is formed on the surface of the plurality of connector leads that are respectively fitted and electrically connected to the plurality of holes of the connector unit, and the control substrate has A second plating film is formed on the surface of the plurality of substrate connection leads that are respectively soldered and electrically connected to the plurality of connection terminals, and the thickness of the first plating film is equal to the second plating film. It is thinner than the thickness.
また、本発明による半導体装置の製造方法は、電解メッキ工程において、コネクタ用リードを治具によって電界を遮蔽することで、コネクタ用リードの第１メッキ膜の厚さと基板接続用リードの第２メッキ膜の厚さとを異ならせるものである。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the electrolytic plating process, the connector lead is shielded from the electric field by a jig so that the thickness of the first plating film of the connector lead and the second plating of the board connection lead are reduced. The film thickness is different.
さらに、本発明による半導体装置の製造方法は、コネクタユニットが有する複数の穴部にそれぞれ嵌め込んで電気的に接続される複数のコネクタ用リードの表面に、第１メッキ膜を形成すると同時に、制御基板が有する複数の接続端子にそれぞれ半田付けされて電気的に接続される複数の基板接続用リードの表面に、第２メッキ膜を形成する電解メッキ工程を含むものである。この電解メッキ工程では、コネクタ用リードをポケット形状の電界遮蔽用治具内に配置することで、第１メッキ膜の厚さを、第２メッキ膜の厚さより薄くするものである。 Furthermore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first plating film is formed on the surfaces of the plurality of connector leads that are respectively inserted into the plurality of hole portions of the connector unit and electrically connected thereto. This includes an electrolytic plating step of forming a second plating film on the surfaces of the plurality of substrate connection leads that are soldered and electrically connected to the plurality of connection terminals of the substrate. In this electrolytic plating process, the thickness of the first plating film is made thinner than the thickness of the second plating film by arranging the connector leads in a pocket-shaped electric field shielding jig.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
本発明によれば、コネクタ用リードの表面に形成される第１メッキ膜の厚さが、基板接続用リードの表面に形成される第２メッキ膜の厚さより薄いリレーモジュールを形成することができる。 According to the present invention, it is possible to form a relay module in which the thickness of the first plating film formed on the surface of the connector lead is thinner than the thickness of the second plating film formed on the surface of the board connection lead. .
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
本発明の実施の形態では、例えばヘッドランプ、ワイパーを駆動するモータなどの各種の負荷の制御を行う車載用電装ユニット（図１３および図１４参照）に搭載される半導体装置として、半導体リレーが形成された複数の半導体チップを有するリレーモジュールについて説明する。 In the embodiment of the present invention, a semiconductor relay is formed as a semiconductor device mounted on an in-vehicle electrical unit (see FIGS. 13 and 14) that controls various loads such as a headlamp and a motor that drives a wiper. A relay module having a plurality of semiconductor chips is described.
図１および図２に示すように、本実施の形態のリレーモジュール３０は、内部に複数の半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６がダイパッド２Ａ、２Ｂに搭載されて直方体形状に樹脂封止された封止体３（図１では透視されている）を備えている。ここでは、封止体３からなるパッケージ構造は、ＤＩＬ−Ｐ（Dual In Line-Package）の変形が示されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the relay module 30 of the present embodiment includes a sealing body 3 in which a plurality of semiconductor chips 1C1 to 1C6 are mounted on die pads 2A and 2B and sealed in a rectangular parallelepiped shape. (Which is seen through in FIG. 1). Here, the package structure formed of the sealing body 3 shows a modification of DIL-P (Dual In Line-Package).
さらに、リレーモジュール３０は、封止体３の一方の側面３ａ（第１側面）から突出する複数のコネクタ用リード（第１アウターリード）４と、封止体３の他方の側面３ｂ（第１側面と対向する第２面）から突出する複数の基板接続用リード（第２アウターリード）５とを備えてなる。半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６には、トランジスタが含まれており、このトランジスタと複数のコネクタ用リード４および複数の基板接続用リード５が、電気的に接続されている。なお、図１においては、半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６と電気的に接続されていないコネクタ用リード４も存在する。 Further, the relay module 30 includes a plurality of connector leads (first outer leads) 4 protruding from one side surface 3a (first side surface) of the sealing body 3, and the other side surface 3b (first surface) of the sealing body 3. A plurality of substrate connecting leads (second outer leads) 5 projecting from the second surface (the second surface facing the side surface) are provided. The semiconductor chips 1C1 to 1C6 include transistors, and the transistors, the plurality of connector leads 4 and the plurality of substrate connection leads 5 are electrically connected. In FIG. 1, there are also connector leads 4 that are not electrically connected to the semiconductor chips 1C1 to 1C6.
コネクタ用リード４および基板接続用リード５は、封止体３の内側から外側に延びたリードであって、外側の部分がアウターリードとなる。リレーモジュール３０は、図１３に示したような、コネクタユニット２００と制御基板１０１と接続可能である。したがって、リレーモジュール３０の複数のコネクタ用リード４は、コネクタユニット２００に設けられた複数の接続用開口部２０１にそれぞれ接続する（嵌め込む）ことで電気的に接続可能であり、複数の基板接続用リード５は、制御基板１０１上に設けられた複数の接続端子に導電性半田を介して接続することで電気的に接続可能である。 The connector lead 4 and the board connecting lead 5 are leads extending from the inside of the sealing body 3 to the outside, and the outside portions are outer leads. The relay module 30 can be connected to the connector unit 200 and the control board 101 as shown in FIG. Therefore, the plurality of connector leads 4 of the relay module 30 can be electrically connected to each other by being connected (fitted) to the plurality of connection openings 201 provided in the connector unit 200, so that a plurality of board connections are possible. The lead 5 can be electrically connected to a plurality of connection terminals provided on the control board 101 via a conductive solder.
ここで、基板接続用リード５は、図２に示すように、アウターリードに折り曲げ部５ａを有しており、基板接続用リード５の先端部５ｂは封止体３の底面３ｃより下に位置している。このためリレーモジュール３０を制御基板１０１に搭載した場合、封止体３と制御基板１０１との間に空隙ができ、熱などの影響を受けにくくして安定した制御動作を行うことができる。 Here, as shown in FIG. 2, the board connecting lead 5 has a bent part 5 a on the outer lead, and the tip part 5 b of the board connecting lead 5 is positioned below the bottom surface 3 c of the sealing body 3. is doing. For this reason, when the relay module 30 is mounted on the control board 101, a gap is formed between the sealing body 3 and the control board 101, and a stable control operation can be performed without being easily affected by heat or the like.
また、本実施の形態におけるリレーモジュール３０では、図３の等価回路図に示すように、半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６および負荷Ｌ１〜Ｌ５を配置した回路で構成されている。負荷Ｌ１〜Ｌ５は、例えばヘッドランプ、ワイパーを駆動するモータなどの各種の負荷である。なお、リレーモジュール３０が有する半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６は、６個の場合について説明するが、これに限らず、１または複数個の半導体チップであっても良い。 In addition, the relay module 30 in the present embodiment is configured by a circuit in which semiconductor chips 1C1 to 1C6 and loads L1 to L5 are arranged as shown in the equivalent circuit diagram of FIG. The loads L1 to L5 are various loads such as a headlamp and a motor for driving a wiper. In addition, although the case where the number of semiconductor chips 1C1 to 1C6 included in the relay module 30 is six will be described, the present invention is not limited thereto, and may be one or a plurality of semiconductor chips.
このリレーモジュール３０におけるコネクタ用リード４では、大電流が流れるためリードの幅が広く設定されている（図１および図２参照）。コネクタ用リード４Ｃの一端は、コネクタユニットを介して負荷Ｌ１〜Ｌ５にそれぞれ電気的に接続されることとなり、他端は、これらが対応して接続される半導体チップ１Ｃ２〜１Ｃ６のそれぞれのスイッチング動作により各負荷へ電力を供給することになっている。 In the connector lead 4 in the relay module 30, a large current flows, so that the lead width is set wide (see FIGS. 1 and 2). One end of the connector lead 4C is electrically connected to the loads L1 to L5 through the connector unit, and the other end is a switching operation of each of the semiconductor chips 1C2 to 1C6 to which these are connected correspondingly. Therefore, power is supplied to each load.
また、基板接続用リード５では、リレーモジュール３０を車載用電装ユニットの制御基板１０１にコンパクトに搭載するために、曲げ加工が施されている。複数の基板接続用リード５では、制御用マイコンなどの電子部品から出力されるＨ／Ｌ信号（制御信号）や、半導体チップ側の電流検知信号（ステイタス信号）などが伝達される。 In addition, the board connection lead 5 is bent in order to mount the relay module 30 on the control board 101 of the in-vehicle electrical unit in a compact manner. The plurality of substrate connection leads 5 transmit H / L signals (control signals) output from electronic components such as a control microcomputer, current detection signals (status signals) on the semiconductor chip side, and the like.
半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６は、裏面電極として形成されているドレイン電極が、ダイパッド２Ａ、２Ｂに電気的に接続している。また、半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６の表面電極（ボンディングパッド）のうち、相対的に大きな表面電極は、例えば、ソースパッドとしてそれぞれに対応するスイッチング動作の対象となる負荷に接続されるコネクタ用リード４Ｃにワイヤボンディングされている。一方、相対的に小さな表面電極は、例えば、ゲートパッドとしてそれぞれに対応する基板接続用リード５にワイヤボンディングされている。各半導体チップにおける３つのゲートパッドは、それぞれパワーＭＩＳＦＥＴのゲート用の表面電極、サブＭＩＳ用の表面電極およびソースセンス用の表面電極である。なお、半導体チップ側のボンディングパッドとコネクタ用リード４、ボンディングパッドと基板接続用リード５とを互いに接続する導電体としてのボンディングワイヤは、アルミニウム（Ａｌ）線、金（Ａｕ）線、銅（Ｃｕ）やこれらのリボンを用いればよい。 In the semiconductor chips 1C1 to 1C6, drain electrodes formed as backside electrodes are electrically connected to the die pads 2A and 2B. Further, among the surface electrodes (bonding pads) of the semiconductor chips 1C1 to 1C6, the relatively large surface electrode is, for example, a connector pad 4C connected to a load that is a target of a switching operation corresponding to each of the source pads. Wire bonded. On the other hand, relatively small surface electrodes are wire-bonded to the corresponding substrate connection leads 5 as gate pads, for example. The three gate pads in each semiconductor chip are a surface electrode for the gate of the power MISFET, a surface electrode for the sub MIS, and a surface electrode for source sensing. Bonding wires as conductors for connecting the bonding pads on the semiconductor chip side and the connector leads 4 and the bonding pads and the substrate connection leads 5 are aluminum (Al) wires, gold (Au) wires, copper (Cu ) And these ribbons may be used.
このような構成のリレーモジュール３０では、半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６の裏面電極であるドレイン電極をダイパッド２Ａ、２Ｂに電気的に接続しているため、半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６の表面電極のそれぞれよりも相対的に電流容量を大きくし、ダイパッド２Ａ、２Ｂと接続されたコネクタ用リード４Ａ、４Ｂ（電源用リード）に大電流を流すことができる。 In the relay module 30 having such a configuration, since the drain electrodes, which are the back electrodes of the semiconductor chips 1C1 to 1C6, are electrically connected to the die pads 2A and 2B, they are more relative to the front electrodes of the semiconductor chips 1C1 to 1C6. Therefore, the current capacity can be increased, and a large current can be passed through the connector leads 4A and 4B (power supply leads) connected to the die pads 2A and 2B.
本実施の形態におけるコネクタ用リード４および基板接続用リード５は、図４に示すように、それぞれの表面に形成されるメッキ膜８ａ、８ｂの厚さが異なっており、メッキ膜８ａの厚さ（ｔ１）が、メッキ膜８ｂの厚さ（ｔ２）より薄くなっている。例えば、メッキ膜８ａの厚さ（ｔ１）が１μｍ程度であり、メッキ膜８ｂの厚さ（ｔ２）が６μｍ程度である。また、コネクタ用リード４および基板接続用リード５を形成するための母材７は共用のリードフレームから構成され、その厚さ（ｔ０）は同じである。例えば、母材７の厚さ（ｔ０）が０．６２ｍｍである。 As shown in FIG. 4, the connector lead 4 and the board connecting lead 5 in the present embodiment are different in the thickness of the plating films 8a and 8b formed on the respective surfaces, and the thickness of the plating film 8a. (T1) is thinner than the thickness (t2) of the plating film 8b. For example, the thickness (t1) of the plating film 8a is about 1 μm, and the thickness (t2) of the plating film 8b is about 6 μm. The base material 7 for forming the connector lead 4 and the board connection lead 5 is composed of a common lead frame, and the thickness (t0) is the same. For example, the thickness (t0) of the base material 7 is 0.62 mm.
ここで、母材７の厚さ（ｔ０）は、コネクタユニット２００の接続用開口部２０１（図１４参照）の大きさから設定されるものである。本実施の形態におけるリレーモジュール３０は、車載用電装ユニット１００（図１３参照）に搭載され、その車載用電装ユニット１００は、コネクタユニット２００を介して負荷の制御を行うものである。このコネクタユニット２００の接続用開口部２０１は形状が略長方形状であって、その短辺の大きさは標準規格として０．６２ｍｍと規定されている。すなわち、この接続用開口部２０１にコネクタ用リード４を嵌め込むことによって電気的に接続されるので、略長方形状の接続用開口部２０１の短辺の大きさと、コネクタ用リード４の厚さとが同じ程度であることが望ましい。このため、本実施の形態では、母材７の厚さ（ｔ０）を０．６２ｍｍとしている。 Here, the thickness (t0) of the base material 7 is set from the size of the connection opening 201 (see FIG. 14) of the connector unit 200. The relay module 30 in the present embodiment is mounted on the in-vehicle electrical unit 100 (see FIG. 13), and the in-vehicle electrical unit 100 controls the load via the connector unit 200. The connection opening 201 of the connector unit 200 has a substantially rectangular shape, and the size of the short side is defined as 0.62 mm as a standard. That is, since the connector leads 4 are electrically connected to the connection openings 201 by fitting, the size of the short side of the substantially rectangular connection openings 201 and the thickness of the connector leads 4 are determined. The same degree is desirable. For this reason, in this Embodiment, the thickness (t0) of the base material 7 is 0.62 mm.
このように、コネクタ用リード４および基板接続用リード５の母材としての厚さ（ｔ０）が同じ厚さ（０．６２ｍｍ程度）である。コネクタ用リード４の表面のメッキ膜８ａの厚さ（ｔ１）が１μｍ程度であることから、コネクタ用リード４の厚さは、母材７の厚さ（ｔ０）の０．６２ｍｍ程度よりわずかに厚い程度である。したがって、コネクタユニット２００の接続用開口部２０１に、コネクタ用リード４を７０Ｎ以下の挿入力で嵌め込むことができる。 Thus, the thickness (t0) as the base material of the connector lead 4 and the board connecting lead 5 is the same thickness (about 0.62 mm). Since the thickness (t1) of the plating film 8a on the surface of the connector lead 4 is about 1 μm, the thickness of the connector lead 4 is slightly smaller than the thickness (t0) of the base material 7 of about 0.62 mm. It is thick. Therefore, the connector lead 4 can be fitted into the connection opening 201 of the connector unit 200 with an insertion force of 70 N or less.
また、基板接続用リード５のメッキ膜８ｂの厚さ（ｔ２）が６μｍ程度であることから、半田の濡れ性および半田の接合強度などの耐熱ソルダビリティを確保することができる。したがって、制御基板１０１（図１３参照）が有する接続端子に、基板接続用リード５が例えば１７５℃程度で行われる半田リフロー実装によって半田付けされて電気的に接続される。 Further, since the thickness (t2) of the plating film 8b of the substrate connecting lead 5 is about 6 μm, heat resistance solderability such as solder wettability and solder joint strength can be ensured. Therefore, the board connection leads 5 are soldered and electrically connected to the connection terminals of the control board 101 (see FIG. 13) by solder reflow mounting performed at about 175 ° C., for example.
本実施の形態で示す負荷の制御を行う車載用電装ユニットに搭載されるリレーモジュール３０では、コネクタ用リード４の表面に形成されるメッキ膜８ａの厚さと、基板接続用リード５の表面に形成されるメッキ膜８ｂの厚さとが異なり、メッキ膜８ａの厚さが、メッキ膜８ｂの厚さより薄くなっている。具体的には、メッキ膜８ａの厚さを１μｍ程度とし、メッキ膜８ｂの厚さを６μｍ程度とすることによって、コネクタユニット２００の接続用開口部２０１にコネクタ用リード４を７０Ｎ以下の挿入力で嵌め込むことができ、また制御基板１０１の接続端子に基板接続用リード５を半田リフローによって接続することができる。 In the relay module 30 mounted on the in-vehicle electrical unit that controls the load shown in the present embodiment, the thickness of the plating film 8a formed on the surface of the connector lead 4 and the surface of the board connecting lead 5 are formed. Unlike the thickness of the plated film 8b, the thickness of the plated film 8a is thinner than the thickness of the plated film 8b. Specifically, by inserting the thickness of the plating film 8a to about 1 μm and the thickness of the plating film 8b to about 6 μm, the insertion force of the connector lead 4 into the connection opening 201 of the connector unit 200 is 70 N or less. The board connection leads 5 can be connected to the connection terminals of the control board 101 by solder reflow.
このように、コネクタ用リード４のメッキ膜８ａの厚さは、コネクタユニット２００の接続用開口部２０１にコネクタ用リード４を７０Ｎ以下の挿入力で嵌め込むことができる程度に薄くしなければならない。ここで、基板接続用リード５のメッキ膜８ｂの厚さを、コネクタ用リード４のメッキ膜８ａの厚さ（例えば１μｍ程度）に合わせた場合、制御基板１０１に基板接続用リード５を半田付けしたとしても、メッキ膜８ｂの厚さが１μｍ程度と薄すぎて半田付けできない場合がある。また、半田付けできた場合であっても、例えばヒートサイクル試験などの信頼性試験で不具合が生じる場合がある。さらに、制御基板１０１にリレーモジュール３０をコンパクトに搭載するために基板接続用リード５に対し、曲げ加工を行った場合、メッキ膜８ｂの厚さが１μｍ程度では、半田が剥がれるなどの不具合が生じてしまう場合がある。しかしながら、本実施の形態における基板接続用リード５では、耐熱ソルダビリティを確保できる厚さ（例えば６μｍ程度）のメッキ膜８ｂを形成しているので、このような不具合が発生することを防止することができる。 Thus, the thickness of the plating film 8a of the connector lead 4 must be thin enough to fit the connector lead 4 into the connection opening 201 of the connector unit 200 with an insertion force of 70 N or less. . Here, when the thickness of the plating film 8b of the board connecting lead 5 is matched with the thickness of the plating film 8a of the connector lead 4 (for example, about 1 μm), the board connecting lead 5 is soldered to the control board 101. Even in such a case, the plating film 8b may be too thin and cannot be soldered. Even if soldering is possible, there may be a problem in a reliability test such as a heat cycle test. Further, when the board connecting lead 5 is bent in order to mount the relay module 30 on the control board 101 in a compact manner, if the thickness of the plating film 8b is about 1 μm, a problem such as peeling of the solder occurs. May end up. However, in the substrate connection lead 5 in the present embodiment, since the plating film 8b having a thickness (for example, about 6 μm) that can ensure heat-resistant solderability is formed, it is possible to prevent such a problem from occurring. Can do.
また、基板接続用リード５のメッキ膜８ｂの厚さは、耐熱ソルダビリティを確保できる程度に厚くしなければならない。ここで、コネクタ用リード４のメッキ膜８ａの厚さを、基板接続用リード５のメッキ膜８ｂの厚さ（例えば６μｍ）に合わせた場合、コネクタユニット２００の接続用開口部２０１にコネクタ用リード４に嵌め込むことができたとしても、規格値の挿入力（例えば７０Ｎ以下）で行えないという不具合が生じる場合がある。しかしながら、本実施の形態におけるコネクタ用リード４では、規格値の挿入力（例えば７０Ｎ以下）を確保できる厚さ（例えば１μｍ程度）のメッキ膜８ａを形成しているので、このような不具合が発生することを防止することができる。 Further, the thickness of the plating film 8b of the substrate connecting lead 5 must be thick enough to ensure heat-resistant solderability. Here, when the thickness of the plating film 8a of the connector lead 4 is matched with the thickness (for example, 6 μm) of the plating film 8b of the board connection lead 5, the connector lead is inserted into the connection opening 201 of the connector unit 200. Even if it can be fitted into 4, the problem that it cannot be performed with a standard insertion force (for example, 70 N or less) may occur. However, in the connector lead 4 according to the present embodiment, the plating film 8a having a thickness (for example, about 1 μm) that can ensure a standard value insertion force (for example, 70 N or less) is formed. Can be prevented.
また、本実施の形態におけるメッキ膜８ａおよびメッキ膜８ｂは、Ｐｂ（鉛）が含まれていないメッキ膜である。このため、リレーモジュール３０を廃棄処分した場合であっても、環境保全に貢献することができる。具体的には、メッキ膜８ａおよびメッキ膜８ｂには、Ｓｎ−Ｂｉ（スズビスマス）合金あるいはＮｉ（ニッケル）を用いている。 In addition, the plating film 8a and the plating film 8b in the present embodiment are plating films that do not contain Pb (lead). For this reason, even when the relay module 30 is disposed of, it can contribute to environmental conservation. Specifically, Sn—Bi (tin bismuth) alloy or Ni (nickel) is used for the plating film 8a and the plating film 8b.
本実施の形態における半導体チップ１Ｃ１〜１Ｃ６（基板３１Ａ）の主面には、図５に示すように、半導体リレーとしてパワーＭＩＳＦＥＴが形成されている。なお、基板３１Ａは、例えば、ｎ型の導電型を有するｎ＋型単結晶シリコンからなる。 On the main surface of the semiconductor chips 1C1 to 1C6 (substrate 31A) in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a power MISFET is formed as a semiconductor relay. The substrate 31A is made of, for example, n + type single crystal silicon having n type conductivity.
基板３１Ａの主面（素子形成面）の主面には、ｎ型の導電型を有する不純物（例えば、Ｐ（リン））がドープされたｎ−型単結晶シリコン層３１Ｂがエピタキシャル成長されている。このｎ−型単結晶シリコン層３１Ｂ上には、ゲート絶縁膜３２が形成されている。このゲート絶縁膜３２は、熱酸化によって形成された酸化シリコン膜である。 On the main surface of the main surface (element formation surface) of the substrate 31A, an n − type single crystal silicon layer 31B doped with an impurity having an n type conductivity (for example, P (phosphorus)) is epitaxially grown. A gate insulating film 32 is formed on the n − type single crystal silicon layer 31B. The gate insulating film 32 is a silicon oxide film formed by thermal oxidation.
このゲート絶縁膜３２上には、例えばＰ（リン）がドープされた多結晶シリコン膜からなるゲート電極３３が形成されている。このゲート電極３３を覆うように、ｎ−型単結晶シリコン層３１Ｂ上に酸化シリコン膜３４が形成されている。 On the gate insulating film 32, a gate electrode 33 made of, for example, a polycrystalline silicon film doped with P (phosphorus) is formed. A silicon oxide film 34 is formed on the n − type single crystal silicon layer 31B so as to cover the gate electrode 33.
また、ｎ−型単結晶シリコン層３１Ｂの表面には、ゲート電極３３端下から隣接するゲート電極３３方向に向かって、パワーＭＩＳＦＥＴのチャネル層となるｐ−型半導体領域３５が形成されている。このｐ−型半導体領域３５は、不純物イオン（たとえばＢ（ホウ素））を所定の濃度でｎ−型単結晶シリコン層３１Ｂに導入した後、基板３１Ａに熱処理を施すことによってその不純物イオンを拡散させてなる。 Further, on the surface of the n − -type single crystal silicon layer 31B, a p − -type semiconductor region 35 serving as a channel layer of the power MISFET is formed from the lower end of the gate electrode 33 toward the adjacent gate electrode 33. The p − type semiconductor region 35 diffuses impurity ions (for example, B (boron)) into the n − type single crystal silicon layer 31B at a predetermined concentration and then heats the substrate 31A to diffuse the impurity ions. It becomes.
また、ｎ−型単結晶シリコン層３１Ｂの表面には、ゲート電極３３端下から隣接するゲート電極３３方向に向かって、パワーＭＩＳＦＥＴのソース領域となるｎ＋型半導体領域３６が形成されている。このｎ＋型半導体領域３６は、不純物イオン（たとえばＡｓ（ヒ素））をｐ−型半導体領域３５に導入した後、基板３１Ａに熱処理を施すことによってその不純物イオンを拡散させてなる。 Further, on the surface of the n − -type single crystal silicon layer 31B, an n + -type semiconductor region 36 serving as a source region of the power MISFET is formed from the lower end of the gate electrode 33 toward the adjacent gate electrode 33. The n + type semiconductor region 36 is formed by introducing impurity ions (for example, As (arsenic)) into the p − type semiconductor region 35 and then diffusing the impurity ions by applying heat treatment to the substrate 31A.
酸化シリコン膜３４上には、ＰＳＧ（Phospho Silicate Glass）膜およびＳＯＧ（Spin On Glass）膜からなる絶縁膜３７が形成されている。この絶縁膜３７には、パワーＭＩＳＦＥＴのソース領域となるｎ＋型半導体領域３６を貫通するようにコンタクト溝３８が形成されている。 On the silicon oxide film 34, an insulating film 37 made of a PSG (Phospho Silicate Glass) film and an SOG (Spin On Glass) film is formed. A contact groove 38 is formed in the insulating film 37 so as to penetrate the n + type semiconductor region 36 that becomes the source region of the power MISFET.
このコンタクト溝３８の底部には、ｐ＋型半導体領域３９が形成されている。このｐ＋型半導体領域３９は、ソースパッド４０をコンタクト溝３８の底部にてｐ−型半導体領域３５とオーミック接触させるためのものである。 A p + type semiconductor region 39 is formed at the bottom of the contact groove 38. The p + type semiconductor region 39 is for making the source pad 40 make ohmic contact with the p − type semiconductor region 35 at the bottom of the contact groove 38.
また、コンタクト溝３８の内部を埋め込むように、絶縁膜３７上には、薄いＴｉＷ膜およびＡｌ膜からなるソースパッド４０が形成されている。ＴｉＷ膜はバリア導体膜として、Ａｌ膜と基板３１Ａ（Ｓｉ）とが接触することにより不所望な反応層が形成されることを防止する役割を果たす。また、Ａｌ膜は、Ａｌを主成分とする膜を意味し、他の金属等を含有していてもよい。なお、図示しないが、同様にして、ゲート電極３３と電気的に接続されるゲートパッドが形成されている。 Further, a source pad 40 made of a thin TiW film and an Al film is formed on the insulating film 37 so as to fill the inside of the contact trench 38. The TiW film serves as a barrier conductor film and prevents an undesired reaction layer from being formed when the Al film and the substrate 31A (Si) are in contact with each other. The Al film means a film containing Al as a main component and may contain other metals. Although not shown, similarly, a gate pad electrically connected to the gate electrode 33 is formed.
このソースパッド４０およびゲートパッドを覆うように、基板３１Ａの上部に保護膜として例えばポリイミド樹脂膜を塗布し、露光、現像することによって、ゲートパッドおよびソースパッド４０上には、開口部が形成される。これによりゲート（Ｇ）、ドレイン（Ｄ）、ソース（Ｓ）を有するパワーＭＩＳＦＥＴが略完成する。 An opening is formed on the gate pad and the source pad 40 by applying, for example, a polyimide resin film as a protective film on the substrate 31A so as to cover the source pad 40 and the gate pad, and exposing and developing. The Thereby, a power MISFET having a gate (G), a drain (D), and a source (S) is substantially completed.
このような大電流を扱える大電力用途のパワーＭＩＳＦＥＴを半導体リレーとして車載用電装ユニットに用いることにより、車載用電装ユニット１００を小型化することができ、さらに、自動車の電子化の促進を図ることができる。 By using such a high-power MISFET capable of handling a large current as a semiconductor relay for a vehicle-mounted electrical unit, the vehicle-mounted electrical unit 100 can be reduced in size, and further, the automobile can be electronically promoted. Can do.
また、このようなパワーＭＩＳＦＥＴを含むＩＰＳを用いた場合、過電流などに対する自己保護機能によってパワーＭＩＳＦＥＴを強制的にオフ制御するので、パワーＭＩＳＦＥＴを保護することができ、リレーモジュール３０の信頼性を向上することができる。さらに、ＩＰＳを用いた場合、パワーＭＩＳＦＥＴを保護するためのヒューズが不要となるので車載用電装ユニット１００に、そのためのヒューズを搭載する必要がなくなり、車載用電装ユニット１００を小型化することができる。 Further, when an IPS including such a power MISFET is used, the power MISFET is forcibly controlled to be turned off by a self-protection function against an overcurrent or the like, so that the power MISFET can be protected and the reliability of the relay module 30 can be improved. Can be improved. Further, when the IPS is used, a fuse for protecting the power MISFET is not required, so that it is not necessary to mount the fuse for the vehicle-mounted electrical unit 100, and the vehicle-mounted electrical unit 100 can be downsized. .
次に、本実施の形態に係るリレーモジュール３０の製造方法において、コネクタ用リード４および基板接続用リード５のそれぞれの表面に厚さの異なるメッキ膜８ａおよびメッキ膜８ｂ（図４参照）を形成する電界メッキ技術について説明する。その他、リレーモジュール３０を形成するための工程は、周知技術を用いることができるのでそれら工程の説明は省略する。 Next, in the manufacturing method of the relay module 30 according to the present embodiment, the plating film 8a and the plating film 8b (see FIG. 4) having different thicknesses are formed on the surfaces of the connector lead 4 and the board connection lead 5, respectively. The electroplating technique will be described. In addition, since the well-known technique can be used for the process for forming the relay module 30, description of these processes is abbreviate | omitted.
まず、図６に示すように、複数のコネクタ用リード４および複数の基板接続用リード５が備え付けられたリードフレーム１０を準備する。次いで、このリードフレーム１０上に１または複数の半導体チップを搭載し、半導体チップを封止体３によって樹脂封止する。この封止体３から複数のコネクタ用リード４および複数の基板接続用リード５が突出することとなる。なお、封止体３を透視した状態のリードフレーム１０が図１に拡大されている。 First, as shown in FIG. 6, a lead frame 10 provided with a plurality of connector leads 4 and a plurality of board connecting leads 5 is prepared. Next, one or more semiconductor chips are mounted on the lead frame 10, and the semiconductor chips are resin-sealed by the sealing body 3. A plurality of connector leads 4 and a plurality of substrate connecting leads 5 protrude from the sealing body 3. The lead frame 10 seen through the sealing body 3 is enlarged in FIG.
リードフレーム１０は、半導体パッケージの内部配線として用いられる薄板の金属のことであり、制御基板１０１（図１３参照）などの外部の配線との橋渡しとなる部材、例えば、コネクタ用リード４、基板接続用リード５などを構成するものである。リードフレーム１０の厚さは、少なくともコネクタ用リード４および基板接続用リード５の母材７（図４参照）の厚さは必要である。よって、本実施の形態では、リードフレーム１０が母材７となるので、その厚さは母材７と同じ厚さの０．６２ｍｍ程度である。 The lead frame 10 is a thin metal plate used as an internal wiring of a semiconductor package, and is a member that serves as a bridge with an external wiring such as a control board 101 (see FIG. 13), for example, a connector lead 4 and a board connection. The lead 5 is used. The lead frame 10 needs to have at least the thickness of the base material 7 (see FIG. 4) of the connector lead 4 and the board connecting lead 5. Therefore, in this embodiment, since the lead frame 10 becomes the base material 7, the thickness thereof is about 0.62 mm, which is the same thickness as the base material 7.
このリードフレーム１０の形成方法は、精密金型を使った打ち抜き（スタンピング）方式や、薬品腐食によるエッチング方式がある。このリードフレーム１０は、材質がＣｕ（銅）あるいはＣｕ合金である。なお、コネクタ用リード４および基板接続用リード５に対する電界メッキ工程前に、リードフレーム１０の全体にＡｇ（銀）およびＡｕ（金）などのメッキ膜が施されていても良い。 The lead frame 10 is formed by a stamping method using a precision mold or an etching method using chemical corrosion. The lead frame 10 is made of Cu (copper) or Cu alloy. Note that a plating film such as Ag (silver) and Au (gold) may be applied to the entire lead frame 10 before the electroplating step for the connector lead 4 and the board connecting lead 5.
続いて、図７に示すような手順で、複数のコネクタ用リード４および複数の基板接続用リード５を有するリードフレーム１０に対して、電解メッキを行う。本実施の形態では、Ｐｂ（鉛）を含まないメッキ膜であるＳｎ−Ｂｉ（スズビスマス）合金からなるメッキ膜をコネクタ用リード４および基板接続用リード５の表面に形成する。 Subsequently, electrolytic plating is performed on the lead frame 10 having the plurality of connector leads 4 and the plurality of substrate connecting leads 5 in the procedure as shown in FIG. In the present embodiment, a plating film made of an Sn—Bi (tin bismuth) alloy, which is a plating film not containing Pb (lead), is formed on the surfaces of the connector lead 4 and the board connection lead 5.
図８には、電解メッキ中の様子が示されている。メッキ槽１３の内部には、Ｐｂ（鉛）が含まれていないメッキ液１４が入れられている。このメッキ液１４中には、それぞれ導電体からなる電極板１５およびラック１１が浸漬している。この電極板１５は、アノード電極と電気的に接続され、ラック１１は、フック式引っ掛け部を有しており、取り付け具１６に吊り下げられた状態でカソード電極と電気的に接続される。これらカソード電極およびアノード電極に電圧を印加し、メッキ液１４中に流れる金属イオンの調整、すなわちメッキ電流を調整することで、電解メッキによって形成されるメッキ膜の厚さを調整している。その他にメッキ膜の厚さは、メッキ時間によっても調整することができ、さらにラック１１の形状によっても変化する。 FIG. 8 shows a state during electrolytic plating. A plating solution 14 that does not contain Pb (lead) is placed inside the plating tank 13. An electrode plate 15 and a rack 11 each made of a conductor are immersed in the plating solution 14. The electrode plate 15 is electrically connected to the anode electrode, and the rack 11 has a hook-type hook, and is electrically connected to the cathode electrode while being suspended from the fixture 16. The thickness of the plating film formed by electrolytic plating is adjusted by applying a voltage to the cathode and anode electrodes and adjusting the metal ions flowing in the plating solution 14, that is, adjusting the plating current. In addition, the thickness of the plating film can be adjusted depending on the plating time, and also changes depending on the shape of the rack 11.
すなわち、被メッキ物へのメッキ膜の厚さを均一にするためにはメッキ槽１３内のメッキ電流（電界）分布を均等にする必要がある。このため被メッキ物のメッキ膜の厚さを均一にする場合、ラック１１自体の形状や、ラック１１に補助電極などで調整を行う必要がある。なお、以下に説明するが、本実施の形態では、メッキ電流分布の疎密により、被メッキ物であるリードフレーム１０のコネクタ用リード４の表面に形成されるメッキ膜の厚さと、基板接続用リード５の表面に形成されるメッキ膜の厚さとを異ならせるものである。 That is, in order to make the thickness of the plating film on the object to be plated uniform, it is necessary to make the plating current (electric field) distribution in the plating tank 13 uniform. For this reason, when the thickness of the plating film of the object to be plated is made uniform, it is necessary to adjust the shape of the rack 11 itself or the rack 11 with an auxiliary electrode or the like. As will be described below, in the present embodiment, the thickness of the plating film formed on the surface of the connector lead 4 of the lead frame 10 which is the object to be plated, and the substrate connection lead due to the density of the plating current distribution The thickness of the plating film formed on the surface 5 is made different.
本実施の形態における電解メッキ技術では、被メッキ物であるリードフレーム１０の保持および通電のための電極としてラック１１が用いられる。このラック１１には、非導電性の電界遮蔽用治具１２が、ねじ状の支持体１７によって複数取り付けられている。この電界遮蔽用治具１２は、ポケット形状をしており、電界遮蔽用治具１２内にコネクタ用リード４となるリードフレーム１０中の一部分を配置し、また外側に基板接続用リード５となるリードフレーム１０中の他部分を電界遮蔽用治具１２から露出させた（はみ出るような）状態で、リードフレーム１０を配置（保持）している。後述するが、電界遮蔽用治具１２内でねじ状の支持体１７上にリードフレーム１０が接触し、またラック１１にねじ状の支持体１７が固定されることによって接触しているので、リードフレーム１０を通電することができる。なお、ラック１１の表面には、取り付け具１６および支持体１７と接触する部分を除いて、ポリ塩化ビニルなどの非導電性材料を用いてコーティングを施すことによって、電解メッキ中にラック１１の表面にメッキ膜が形成されることを防止している。 In the electrolytic plating technique in the present embodiment, the rack 11 is used as an electrode for holding and energizing the lead frame 10 that is an object to be plated. A plurality of non-conductive electric field shielding jigs 12 are attached to the rack 11 by screw-like supports 17. This electric field shielding jig 12 has a pocket shape, and a part of the lead frame 10 that becomes the connector lead 4 is arranged in the electric field shielding jig 12 and becomes the board connecting lead 5 on the outside. The lead frame 10 is arranged (held) in a state in which the other part of the lead frame 10 is exposed (extruded) from the electric field shielding jig 12. As will be described later, the lead frame 10 is in contact with the screw-like support 17 in the electric field shielding jig 12 and is also in contact with the rack 11 by fixing the screw-like support 17. The frame 10 can be energized. Note that the surface of the rack 11 is coated with a non-conductive material such as polyvinyl chloride except for the portion that comes into contact with the fixture 16 and the support 17 so that the surface of the rack 11 is subjected to the surface of the rack 11 during electrolytic plating. This prevents the formation of a plating film.
このように、電界遮蔽用治具１２の形状がポケット形状であるので、その内側にリードフレーム１０の一部が包むように入り、また外側にリードフレーム１０の他部が露出した（はみ出るような）状態となってリードフレーム１０が配置されている。この状態で電解メッキを行うことによって、隠れたリードフレーム１０の一部の表面に形成されるメッキ膜の厚さは、露出したリードフレーム１０の他部の表面に形成されるメッキ膜の厚さより薄いものとなる。 Thus, since the shape of the electric field shielding jig 12 is a pocket shape, a part of the lead frame 10 is encased inside, and the other part of the lead frame 10 is exposed (extruded) outside. The lead frame 10 is placed in a state. By performing electrolytic plating in this state, the thickness of the plating film formed on the surface of a part of the hidden lead frame 10 is larger than the thickness of the plating film formed on the surface of the other part of the exposed lead frame 10. It will be thin.
図９の（ａ）にはラック１１の正面、（ｂ）にはラック１１の側面が示されている。被メッキ物であるリードフレーム１０の保持および通電のための電極としてラック１１は導電体によって電極と補助電極との骨組み構造からなり、そのラック１１に電界遮蔽用治具１２がねじ状の支持体１７によって複数取り付けられている。この電界遮蔽用治具１２は、ラック１１の正面およびその反対面と沿うように取り付けられている。すなわち、ラック１１の正面およびその反対面と平行に電界遮蔽用治具１２が取り付けられている。また、ポケット形状の電界遮蔽用治具１２の底部が抜けているので、図８に示したメッキ槽１３のメッキ液１４にラック１１を浸漬および引き上げすることを容易に行うことができる。 9A shows the front of the rack 11 and FIG. 9B shows the side of the rack 11. The rack 11 as an electrode for holding and energizing the lead frame 10 which is the object to be plated has a frame structure of an electrode and an auxiliary electrode by a conductor, and an electric field shielding jig 12 is a screw-like support on the rack 11. A plurality are attached by 17. The electric field shielding jig 12 is attached along the front surface of the rack 11 and the opposite surface thereof. That is, the electric field shielding jig 12 is attached in parallel with the front surface of the rack 11 and the opposite surface thereof. Further, since the bottom of the pocket-shaped electric field shielding jig 12 is removed, the rack 11 can be easily immersed and pulled up in the plating solution 14 of the plating tank 13 shown in FIG.
ここで、電界遮蔽用治具１２は、傾斜させてラック１１に取り付けられても良い。この場合、メッキ液１４からラック１１を引き上げるときに、電界遮蔽用治具１２におけるメッキ液１４の切れが良くなり、メッキ液１４が電界遮蔽用治具１２に残存することを防止することができる。また、電界メッキ中に発生する水素などの気泡はメッキ膜形成の障害となるが、電界遮蔽用治具１２を傾けることによって、発生した気泡を抜け易くすることができる。 Here, the electric field shielding jig 12 may be inclined and attached to the rack 11. In this case, when the rack 11 is pulled up from the plating solution 14, the cutting of the plating solution 14 in the electric field shielding jig 12 is improved, and the plating solution 14 can be prevented from remaining in the electric field shielding jig 12. . In addition, although bubbles such as hydrogen generated during electroplating obstruct the formation of the plating film, the generated bubbles can be easily removed by inclining the electric field shielding jig 12.
図１０の（ａ）には本実施の形態における電界遮蔽用治具１２の外観、（ｂ）には電界遮蔽用治具１２内にリードフレーム１０を配置した状態、（ｃ）には（ｂ）のＸ−Ｘ線における断面が示されている。電界遮蔽用治具１２は、深さＡが例えば８０ｍｍ程度、長さＢが例えば２４０ｍｍ程度、幅Ｃが例えば１０ｍｍ程度のポケット形状をしており、ポケットの口、すなわち電界遮蔽用治具１２上面の開口部となる上面開口部１２ａを有している。本実施の形態では、ポケット形状の電界遮蔽用治具１２底面には底面開口部１２ｂが設けられている。また、電界遮蔽用治具１２の下部には貫通穴１２ｃが形成されている。この貫通穴１２ｃをねじ状の支持体１７が貫通して、ラック１１に電界遮蔽用治具１２が取り付けられる。また、電界遮蔽用治具１２は、電解メッキ中に発生する電界を遮蔽するものであり、その材質は例えば塩化ビニルなどの非導電性のプラスチックからなる。 10A shows the appearance of the electric field shielding jig 12 in the present embodiment, FIG. 10B shows the state in which the lead frame 10 is disposed in the electric field shielding jig 12, and FIG. ) In the XX line is shown. The electric field shielding jig 12 has a pocket shape with a depth A of about 80 mm, a length B of about 240 mm, and a width C of about 10 mm, for example. It has the upper surface opening part 12a used as the opening part. In the present embodiment, a bottom surface opening 12 b is provided on the bottom surface of the pocket-shaped electric field shielding jig 12. A through hole 12 c is formed in the lower part of the electric field shielding jig 12. The screw-shaped support member 17 passes through the through hole 12 c and the electric field shielding jig 12 is attached to the rack 11. The electric field shielding jig 12 shields an electric field generated during electrolytic plating, and is made of a non-conductive plastic such as vinyl chloride.
図１０（ｃ）に示すように、電界遮蔽用治具１２の底面が抜けて、電界遮蔽用治具１２の底面には底面開口部１２ｂが設けられている。ポケット形状の電界遮蔽用治具１２の底面が抜けているので、図８に示したメッキ槽１３のメッキ液１４にラック１１を浸漬および引き上げすることを容易に行うことができる。 As shown in FIG. 10C, the bottom surface of the electric field shielding jig 12 is removed, and a bottom surface opening 12 b is provided on the bottom surface of the electric field shielding jig 12. Since the bottom surface of the pocket-shaped electric field shielding jig 12 is removed, it is possible to easily immerse and pull up the rack 11 in the plating solution 14 of the plating tank 13 shown in FIG.
このような構造の電界遮蔽用治具１２では、リードフレーム１０は、上面開口部１２ａから出し入れされ、また、支持体１７によって支えられて電界遮蔽用治具１２内に配置される。リードフレーム１０が電界遮蔽用治具１２内に配置されているときは、図１０（ｃ）に示すように、リードフレーム１０は、電界遮蔽用治具１２と接触していない。仮に、リードフレーム１０と電界遮蔽用治具１２とが接触した状態で電解メッキが行われた場合、接触した部分ではメッキ膜が形成されないなどの問題が生じてしまう。そこで、本実施の形態では、リードフレーム１０と電界遮蔽用治具１２とが接触する前に、メッキ膜が形成されない封止体３と電界遮蔽用治具１２とが接触しても良いように、電界遮蔽用治具１２に封止体３の大きさに合わせた凹部１２ｄが形成されている。 In the electric field shielding jig 12 having such a structure, the lead frame 10 is taken in and out from the upper surface opening 12 a and is supported by the support body 17 and disposed in the electric field shielding jig 12. When the lead frame 10 is disposed in the electric field shielding jig 12, the lead frame 10 is not in contact with the electric field shielding jig 12, as shown in FIG. If the electrolytic plating is performed in a state where the lead frame 10 and the electric field shielding jig 12 are in contact with each other, there is a problem that a plating film is not formed in the contacted portion. Therefore, in the present embodiment, before the lead frame 10 and the electric field shielding jig 12 come into contact, the sealing body 3 on which the plating film is not formed and the electric field shielding jig 12 may come into contact. The electric field shielding jig 12 is formed with a recess 12d that matches the size of the sealing body 3.
電界遮蔽用治具１２の形状がポケット形状であるので、図１０（ｂ）に示すように、電界遮蔽用治具１２内にコネクタ用リード（第１アウターリード）４となるリードフレーム１０中の一部分（第１部分）１０ａを配置し、また外側に基板接続用リード（第２アウターリード）５となるリードフレーム１０中の他部分（第２部分）１０ｂを電界遮蔽用治具１２から露出させた状態で、リードフレーム１０を配置（保持）している。図１０（ｂ）では、電界遮蔽用治具１２を破線とし、また透過した状態で示している。このため、電界遮蔽用治具１２の破線内のリードフレーム１０が一部分１０ａとなり、その破線外のリードフレーム１０が他部分１０ｂとなる。 Since the shape of the electric field shielding jig 12 is a pocket shape, as shown in FIG. 10B, the electric field shielding jig 12 has a lead frame 10 in the lead frame 10 that becomes the connector lead (first outer lead) 4. A part (first part) 10 a is arranged, and the other part (second part) 10 b in the lead frame 10 that becomes the board connecting lead (second outer lead) 5 is exposed from the electric field shielding jig 12 on the outside. In this state, the lead frame 10 is disposed (held). In FIG. 10B, the electric field shielding jig 12 is shown by a broken line and transmitted. For this reason, the lead frame 10 inside the broken line of the electric field shielding jig 12 becomes a part 10a, and the lead frame 10 outside the broken line becomes another part 10b.
この状態で電解メッキを行うことによって、隠れたリードフレーム１０の一部分１０ａの表面に形成されるメッキ膜の厚さは、露出したリードフレーム１０の他部分１０ｂの表面に形成されるメッキ膜の厚さより薄いものとなる。本実施の形態では、隠れたリードフレーム１０の一部分１０ａに複数のコネクタ用リード４が含まれており、露出したリードフレーム１０の他部分１０ｂに複数の基板接続用リード５が含まれている。 By performing electrolytic plating in this state, the thickness of the plating film formed on the surface of the part 10a of the hidden lead frame 10 is the thickness of the plating film formed on the surface of the other part 10b of the exposed lead frame 10. It will be thinner. In the present embodiment, a plurality of connector leads 4 are included in a portion 10 a of the hidden lead frame 10, and a plurality of substrate connection leads 5 are included in the other portion 10 b of the exposed lead frame 10.
このようにコネクタ用リード４表面のメッキ膜８ａの厚さが基板接続用リード５表面のメッキ膜８ｂの厚さより薄くなるリレーモジュール３０（図４など参照）を形成するために、ポケット形状の電界遮蔽用治具１２が用いられる。 In order to form the relay module 30 (see FIG. 4 and the like) in which the thickness of the plating film 8a on the surface of the connector lead 4 is thinner than the thickness of the plating film 8b on the surface of the board connection lead 5, a pocket-shaped electric field is formed. A shielding jig 12 is used.
図１１に、電界メッキ工程中のメッキ電流分布（電界分布）を示す。図１１に示すように、メッキ液１４中に、カソードの一部として被メッキ物であるリードフレーム１０を浸漬し、電極により通電を行い、メッキ液１４から電気分解によりリードフレーム１０の表面にメッキ膜を形成する。メッキ液１４中では、電極板１５がアノード側となり、リードフレーム１０がカソード側となっている。なお、前述したように、リードフレーム１０は、支持体１７を介してラック１１と電気的に接続されている。 FIG. 11 shows a plating current distribution (electric field distribution) during the electroplating process. As shown in FIG. 11, a lead frame 10 which is an object to be plated is immersed in a plating solution 14 as a part of the cathode, energized by an electrode, and plated on the surface of the lead frame 10 by electrolysis from the plating solution 14. A film is formed. In the plating solution 14, the electrode plate 15 is on the anode side, and the lead frame 10 is on the cathode side. As described above, the lead frame 10 is electrically connected to the rack 11 via the support body 17.
本実施の形態の電界メッキ技術では、ポケット形状の電界遮蔽用治具１２内でリードフレーム１０の一部が包むようにし、また電界遮蔽用治具１２からリードフレーム１０の他部が露出した状態で、リードフレーム１０がポケット形状の電界遮蔽用治具１２内に配置されて電解メッキを行うものである。すなわち、電界遮蔽用治具１２の近傍に、コネクタ用リード４を配置している。このため、図１１に示すように、電界遮蔽用治具１２によって遮蔽されていないリードフレーム１０の基板接続用リード５と電極板１５との間には、障害（抵抗）となる電界遮蔽用治具１２が無いために、電極板１５から基板接続用リード５へのメッキ電流が流れやすくなっているものと考えられる。また、遮蔽されているリードフレーム１０のコネクタ用リード４と電極板１５との間には、障害（抵抗）となる電界遮蔽用治具１２があり、電極板１５からコネクタ用リード４へは、ポケット形状の電界遮蔽用治具１２の底部を通り、回り込むために、メッキ電流が流れにくくなっているものと考えられる。すなわち、電界遮蔽用治具１２によって遮蔽されていないリードフレーム１０の基板接続用リード５へのメッキ電流が高くなる（電流分布が密）のに対し、遮蔽されているリードフレーム１０のコネクタ用リード４へのメッキ電流が低くなる（電流分布が疎）と考えられる。 In the electroplating technique of the present embodiment, a part of the lead frame 10 is wrapped in the pocket-shaped electric field shielding jig 12 and the other part of the lead frame 10 is exposed from the electric field shielding jig 12. Thus, the lead frame 10 is placed in the pocket-shaped electric field shielding jig 12 for electrolytic plating. That is, the connector lead 4 is arranged in the vicinity of the electric field shielding jig 12. For this reason, as shown in FIG. 11, the electric field shielding treatment which becomes an obstacle (resistance) between the substrate connecting lead 5 and the electrode plate 15 of the lead frame 10 which is not shielded by the electric field shielding jig 12. It is considered that the plating current from the electrode plate 15 to the substrate connection lead 5 easily flows because the tool 12 is not present. Further, there is an electric field shielding jig 12 which becomes an obstacle (resistance) between the connector lead 4 and the electrode plate 15 of the shielded lead frame 10, and the electrode plate 15 to the connector lead 4 It is considered that the plating current is difficult to flow in order to pass through the bottom of the pocket-shaped electric field shielding jig 12 and wrap around. That is, while the plating current to the substrate connection lead 5 of the lead frame 10 not shielded by the electric field shielding jig 12 is high (current distribution is dense), the connector lead of the shielded lead frame 10 is 4 is considered to be low (current distribution is sparse).
したがって、コネクタ用リード４を電界遮蔽用治具１２によって電界を遮蔽することによって、図２に示したように、コネクタ用リード４の表面のメッキ膜８ａの厚さが基板接続用リード５の表面のメッキ膜８ｂの厚さより薄いリレーモジュール３０を形成することができる。 Therefore, by shielding the electric field of the connector lead 4 by the electric field shielding jig 12, the thickness of the plating film 8a on the surface of the connector lead 4 is set to the surface of the board connecting lead 5, as shown in FIG. The relay module 30 thinner than the thickness of the plating film 8b can be formed.
このように、コネクタ用リード４のメッキ膜８ａの厚さを基板接続用リード５のメッキ膜８ｂの厚さより薄く電解メッキを行うことは、電界遮蔽用治具１２を用いなくともできる。例えば、まず、薄いメッキ膜をコネクタ用リード４および基板接続用リード５に形成した後、基板接続用リード５の表面に非導電性のテープなどを貼り付けて基板接続用リード５の表面がメッキされないようにして、コネクタ用リード４の表面のメッキ膜を厚くすることが考えられる。しかしながら、このような方法では、リレーモジュール３０を形成するその度にテープを貼り付けるなどの手間がかかり、またメッキを２回行う必要が生じ、迂遠である。そこで、本実施の形態で示すように、電界遮蔽用治具１２によって電界を遮蔽する電解メッキを行うことで、容易にコネクタ用リード４のメッキ膜８ａの厚さが基板接続用リード５のメッキ膜８ｂの厚さより薄いリレーモジュール３０を同時に形成することができる。 Thus, the electrolytic plating can be performed by making the thickness of the plating film 8 a of the connector lead 4 thinner than the thickness of the plating film 8 b of the board connection lead 5 without using the electric field shielding jig 12. For example, first, a thin plating film is formed on the connector lead 4 and the board connecting lead 5, and then a non-conductive tape or the like is applied to the surface of the board connecting lead 5 to plate the surface of the board connecting lead 5. It is conceivable that the plating film on the surface of the connector lead 4 is made thick so as not to be done. However, in such a method, it takes time and effort to apply a tape each time the relay module 30 is formed, and it is necessary to perform plating twice, which is a detour. Therefore, as shown in the present embodiment, by performing electrolytic plating that shields the electric field by the electric field shielding jig 12, the thickness of the plating film 8a of the connector lead 4 is easily plated to the board connecting lead 5. The relay module 30 thinner than the thickness of the film 8b can be formed at the same time.
この電解メッキ工程後、リードフレーム１０を所定の寸法で切断してコネクタ用リード４および基板接続用リード５を形成する工程、基板接続用リード５を折り曲げ成形するリード折り曲げ工程を経て、リレーモジュール３０が略完成する。 After this electrolytic plating process, the lead frame 10 is cut to a predetermined size to form a connector lead 4 and a board connecting lead 5, and a lead bending process for bending the board connecting lead 5 is performed. Is almost completed.
また、図１２に示すように、電界遮蔽用治具１２の一部、例えば側面に側面開口部１２ｅを設けた電界遮蔽用治具１２を用いて電界メッキを行っても良い。この場合、側面開口部１２ｅによって電界が遮蔽されずに形成されたコネクタ用リード４のメッキ膜８ａと、電界遮蔽用治具１２によって電界が遮蔽されて形成されたコネクタ用リード４のメッキ膜８ａの厚さは異なり、遮蔽されたメッキ膜８ａの厚さが、遮蔽されなかったメッキ膜８ａの厚さより薄いものとなる。すなわち、遮蔽されなかったメッキ膜８ａの厚さは、基板接続用リード５のメッキ膜８ｂの厚さと同じとなる。したがって、リードフレーム１０中の一部分１０ａのうち、コネクタ用リード４の先端部および他端部を側面開口部１２ｅから露出させなければ、コネクタ用リード４の先端部およびその他端部のメッキ膜８ａを薄く、先端部と他端部の間の中央部のメッキ膜８ａを厚くすることもできる。 In addition, as shown in FIG. 12, electric field plating may be performed using a part of the electric field shielding jig 12, for example, the electric field shielding jig 12 having a side opening 12 e on the side surface. In this case, the plating film 8a of the connector lead 4 formed without shielding the electric field by the side opening 12e, and the plating film 8a of the connector lead 4 formed by shielding the electric field by the electric field shielding jig 12. However, the thickness of the shielded plating film 8a is smaller than the thickness of the unshielded plating film 8a. That is, the thickness of the plating film 8 a that is not shielded is the same as the thickness of the plating film 8 b of the substrate connecting lead 5. Therefore, if the tip and the other end of the connector lead 4 are not exposed from the side opening 12e in the portion 10a in the lead frame 10, the plating film 8a at the tip and the other end of the connector lead 4 is formed. The plating film 8a at the center between the tip and the other end can be made thinner and thicker.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば、前記実施の形態では、車載用電装ユニットに搭載するリレーモジュール（半導体装置）に適用した場合について説明したが、例えば、マイコンなどの半導体チップを封止する封止体から突出する複数の第１リードおよび複数の第２リードとを有する半導体装置にも適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a relay module (semiconductor device) mounted on an in-vehicle electrical unit has been described. For example, a plurality of second protrusions projecting from a sealing body that seals a semiconductor chip such as a microcomputer. The present invention can also be applied to a semiconductor device having one lead and a plurality of second leads.
また、例えば、前記実施の形態では、電解メッキ中の電界を遮蔽する治具（電界遮蔽用治具）の形状をポケット形状とした場合について説明したが、この形状に限らず、例えば、２枚の遮蔽板を組み合わせた形状の治具であっても良い。 Further, for example, in the above embodiment, the case where the shape of the electric field shielding jig (electric field shielding jig) during electroplating is a pocket shape has been described. A jig having a combination of the shielding plates may be used.
また、例えば、前記実施の形態では、ねじ状の支持体が支えるようにリードフレームと接触することによってカソード電極と電気的に接続して行う電解メッキについて説明したが、クリップ状の支持体によって挟むようにリードフレームと接触することによってカソード電極と電気的に接続して行っても良い。また、リードフレームに穴部を形成しておくことによって、釣り針状の支持体によってその穴部を引っ掛けるようにリードフレームと接触するようにしても良い。 Further, for example, in the above-described embodiment, the electrolytic plating performed by electrically connecting to the cathode electrode by contacting the lead frame so as to be supported by the screw-shaped support body has been described. However, it is sandwiched by the clip-shaped support body. Thus, the contact with the lead frame may be performed so as to be electrically connected to the cathode electrode. Further, by forming a hole in the lead frame, the hole may be brought into contact with the lead frame so as to be hooked by a fishhook-like support.
また、例えば、前記実施の形態では、トランジスタとしてＭＩＳＦＥＴを適用した場合について説明したが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などを適用しても良い。 For example, in the above-described embodiment, the case where the MISFET is applied as the transistor has been described. However, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like may be applied.
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用されるものである。 The present invention is widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.
１Ｃ１、１Ｃ２、１Ｃ３、１Ｃ４、１Ｃ５、１Ｃ６ 半導体チップ
２Ａ、２Ｂ ダイパッド
３ 封止体
３ａ、３ｂ 側面
３ｃ 底面
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ コネクタ用リード（第１アウターリード）
５ 基板接続用リード（第２アウターリード）
５ａ 折り曲げ部
５ｂ 先端部
７ 母材
８ａ、８ｂ メッキ膜
１０ リードフレーム
１０ａ 一部分（第１部分）
１０ｂ 他部分（第２部分）
１１ ラック
１２ 電界遮蔽用治具
１２ａ 上面開口部
１２ｂ 底面開口部
１２ｃ 貫通穴
１２ｄ 凹部
１２ｅ 側面開口部
１３ メッキ槽
１４ メッキ液
１５ 電極板
１６ 取り付け具
１７ 支持体
３０ リレーモジュール
３１Ａ 基板
３１Ｂ ｎ−型単結晶シリコン層
３２ ゲート絶縁膜
３３ ゲート電極
３４ 酸化シリコン膜
３５ ｐ−型半導体領域
３６ ｎ＋型半導体領域
３７ 絶縁膜
３８ コンタクト溝
３９ ｐ＋型半導体領域
４０ ソースパッド
１００ 車載用電装ユニット
１０１ 制御基板
１０２ カバー
１０３ ケース本体
１０４、１０５ 電子部品
１０６ 基板側端子
２００ コネクタユニット
２０１ 接続用開口部
３００ リレーモジュール
３０１ コネクタ用リード
３０２ 基板接続用リード
３０３ 封止体
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ 負荷
1C1, 1C2, 1C3, 1C4, 1C5, 1C6 Semiconductor chip 2A, 2B Die pad 3 Sealing body 3a, 3b Side surface 3c Bottom surface 4, 4A, 4B, 4C Connector lead (first outer lead)
5 Lead for board connection (second outer lead)
5a Bending part 5b Tip part 7 Base materials 8a, 8b Plating film 10 Lead frame 10a Part (first part)
10b Other part (second part)
11 Rack 12 Electric field shielding jig 12a Top surface opening 12b Bottom surface opening 12c Through hole 12d Recess 12e Side surface opening 13 Plating tank 14 Plating solution 15 Electrode plate 16 Mounting tool 17 Support body 30 Relay module 31A Substrate 31B n - type single Crystalline silicon layer 32 Gate insulating film 33 Gate electrode 34 Silicon oxide film 35 p − type semiconductor region 36 n + type semiconductor region 37 Insulating film 38 Contact groove 39 p + type semiconductor region 40 Source pad 100 In-vehicle electrical unit 101 Control substrate 102 Cover 103 Case body 104, 105 Electronic component 106 Board side terminal 200 Connector unit 201 Connection opening 300 Relay module 301 Connector lead 302 Board connection lead 303 Sealing body L, L1, L2, L3, L4, L5 Load
Claims (18)
前記半導体チップを封止する封止体と、
前記トランジスタと電気的に接続された複数の第１アウターリードと、
前記トランジスタと電気的に接続された複数の第２アウターリードとを有する半導体装置であって、
前記第１アウターリードは、前記封止体の第１側面から突出し、
前記第２アウターリードは、前記封止体の第１側面と対向する第２側面から突出し、
前記第１および第２アウターリードにはそれぞれ第１および第２メッキ膜が形成され、
前記第１メッキ膜の厚さが、前記第２メッキ膜の厚さより薄いことを特徴とする半導体装置。 One or more semiconductor chips including transistors;
A sealing body for sealing the semiconductor chip;
A plurality of first outer leads electrically connected to the transistor;
A semiconductor device having a plurality of second outer leads electrically connected to the transistor,
The first outer lead protrudes from the first side surface of the sealing body,
The second outer lead protrudes from a second side surface facing the first side surface of the sealing body,
First and second plating films are respectively formed on the first and second outer leads,
A semiconductor device, wherein the thickness of the first plating film is thinner than the thickness of the second plating film.
前記第１アウターリードは、前記コネクタユニットに設けられた複数の接続用開口部に接続することで電気的に接続可能であり、
前記第２アウターリードは、前記制御基板上に設けられた複数の接続端子に導電性半田を介して接続することで電気的に接続可能であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 The semiconductor device can be connected to a connector unit and a control board,
The first outer lead can be electrically connected by connecting to a plurality of connection openings provided in the connector unit,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second outer lead is electrically connectable by connecting to a plurality of connection terminals provided on the control board via conductive solder.
車載用電装ユニットは自動車内の負荷と電気的に接続可能であり、
前記半導体装置は前記コネクタユニットを介して前記負荷を制御可能であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。 The semiconductor device, the control board and the connector unit constitute an in-vehicle electrical unit,
The in-vehicle electrical unit can be electrically connected to the load in the car.
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the load is controllable through the connector unit.
前記第２アウターリードの先端部は前記封止体の底面より下に位置することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 The second outer lead has a bent portion;
The semiconductor device according to claim 1, wherein a distal end portion of the second outer lead is positioned below a bottom surface of the sealing body.
前記半導体チップを封止する封止体と、
前記トランジスタと電気的に接続され、前記封止体の第１側面から突出した複数の第１アウターリードと、
前記トランジスタと電気的に接続され、前記第１側面と対向する第２側面から突出した複数の第２アウターリードとを有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）リードフレームを準備する工程と、
（ｂ）前記リードフレーム上に前記半導体チップを搭載する工程と、
（ｃ）前記半導体チップを封止する工程と、
（ｄ）前記リードフレームを電解メッキ槽内で電解メッキを行う工程と、
を含み、
前記工程（ｄ）において、前記第１アウターリードとなる前記リードフレーム中の第１部分を非導電性の治具内に配置し、前記アウターリードとなる前記リードフレーム中の第２部分を前記治具から露出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 One or more semiconductor chips including transistors;
A sealing body for sealing the semiconductor chip;
A plurality of first outer leads electrically connected to the transistor and projecting from a first side surface of the sealing body;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a plurality of second outer leads that are electrically connected to the transistor and project from a second side surface facing the first side surface,
(A) preparing a lead frame;
(B) mounting the semiconductor chip on the lead frame;
(C) sealing the semiconductor chip;
(D) performing an electrolytic plating of the lead frame in an electrolytic plating tank;
Including
In the step (d), a first portion in the lead frame to be the first outer lead is disposed in a non-conductive jig, and a second portion in the lead frame to be the outer lead is to be cured. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized by being exposed from a tool.
前記治具が、ラックに複数個取り付けられており、
前記治具の下部を貫通して前記治具を前記ラックに取り付ける支持体と、前記リードフレームとが接触することによって、前記リードフレームを電極とすることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。 In the step (d),
A plurality of the jigs are attached to the rack,
The semiconductor device according to claim 9, wherein the lead frame is used as an electrode when a support that passes through a lower portion of the jig and attaches the jig to the rack contacts with the lead frame. Manufacturing method.
前記リードフレームを前記治具に接触させないことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。 In the step (d),
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the lead frame is not brought into contact with the jig.
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2006
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