JP2010109253A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、固着材を介してアイランドに固着された半導体素子が一体的に樹脂封止される半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device in which semiconductor elements fixed to an island through a fixing material are integrally sealed with a resin, and a manufacturing method thereof.
図8の斜視図を参照して、従来型の半導体装置100の構成を説明する。 The configuration of the conventional semiconductor device 100 will be described with reference to the perspective view of FIG.
従来型の半導体装置100は、アイランド114と、アイランド114の上面に固着された半導体素子118と、リード112A−112Cと、半導体素子118と各リードとを接続する金属細線130と、これらの構成要素を一体的に被覆する封止樹脂124とを主要に具備している。 The conventional semiconductor device 100 includes an island 114, a semiconductor element 118 fixed to the upper surface of the island 114, leads 112A-112C, a thin metal wire 130 connecting the semiconductor element 118 and each lead, and components thereof. And a sealing resin 124 that integrally covers the main body.
アイランド114およびリード112A−112Cは、厚みが0.5mm程度の金属板から形成される。アイランド114は、上面に半導体素子118が固着可能な大きさであり、その下面は封止樹脂124から外部に露出している。また、リード112A−112Cの一端はアイランド114に接近し、他端は封止樹脂124から外部に露出して外部接続電極として機能している。 The island 114 and the leads 112A to 112C are formed from a metal plate having a thickness of about 0.5 mm. The island 114 has such a size that the semiconductor element 118 can be fixed to the upper surface thereof, and the lower surface thereof is exposed to the outside from the sealing resin 124. Also, one end of the leads 112A-112C approaches the island 114, and the other end is exposed to the outside from the sealing resin 124 and functions as an external connection electrode.
アイランド114には、細長い2つの連結部122を経由して、タブ120が連続している。そして、タブ120は、封止樹脂124の側面から外部に突出しており、固着材を用いて半導体装置100を実装基板等に実装する際に、固着材が塗布される状況を容易に確認するために設けられている。即ち、半田等の固着材を用いて半導体素子100を実装基板に実装したときに、アイランド114の底面に塗布した半田がタブ120まで回り込んだら、アイランド114の底面が半田により良好に固着されたと判断する。一方、アイランド114の裏面に塗布された半田がタブ120まで回り込まずに視覚的に確認されなければ、半田による接合が不良であると判断される。
A
上記した構成の半導体装置は、例えば以下の特許文献1に記載されている。
しかしながら、上記した構成の半導体装置100では、半導体素子118の固着に用いられる半田が外部に漏出してしまう問題があった。具体的には、アイランド114の上面に塗布された半田を溶融させて半導体素子118を固着すると、半導体素子118の重みにより液状の半田が周囲に流出する。そして、一部の半田は連結部112の上面を経由してタブ120まで流出する場合がある。タブ120は封止樹脂124から外部に突出する部位であるので、タブ120まで流出した半田は外部に露出して外観劣化を招く。また、半田として鉛半田が採用された場合、有害物質である鉛が装置の外部に露出することになるので不良となる。
However, the semiconductor device 100 having the above-described configuration has a problem that the solder used for fixing the semiconductor element 118 leaks to the outside. Specifically, when the solder applied to the upper surface of the island 114 is melted and the semiconductor element 118 is fixed, liquid solder flows out to the surroundings due to the weight of the semiconductor element 118. A part of the solder may flow out to the
本発明は、上述した問題を鑑みて成されたものである。本発明の主な目的は、半導体素子の固着に用いられる固着材の外部への漏出が防止された半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems. A main object of the present invention is to provide a semiconductor device in which leakage of a fixing material used for fixing a semiconductor element to the outside is prevented, and a manufacturing method thereof.
本発明の半導体装置は、アイランドと、熱により流れ出す接合材を介して前記アイランドの主面に固着された半導体素子と、前記半導体素子と接続されて一端が外部に露出するリードと、前記アイランド、前記半導体素子および前記リードの一部を被覆する封止樹脂と、連結部を介して前記アイランドと連続して前記封止樹脂の側面から外部に露出するタブと、前記連結部の両側辺および前記アイランド周囲を連続して厚み方向に突出させた突出部と、前記連結部の両側辺に設けられた前記突出部に到達するように前記連結部の上面を窪ませた段差部と、を備えたことを特徴とする。 The semiconductor device of the present invention includes an island, a semiconductor element fixed to the main surface of the island via a bonding material that flows out by heat, a lead connected to the semiconductor element and having one end exposed to the outside, the island, A sealing resin covering a part of the semiconductor element and the lead; a tab continuously exposed to the island through a connecting portion; and a tab exposed to the outside from a side surface of the sealing resin; Protruding portions that continuously protrude around the island in the thickness direction, and a stepped portion in which the upper surface of the connecting portion is recessed so as to reach the protruding portions provided on both sides of the connecting portion. It is characterized by that.
本発明の半導体装置は、アイランドと、ロウ材を介して前記アイランドの主面に固着された半導体素子と、前記半導体素子と接続されて一端が外部に露出するリードと、前記リードが設けられた一側辺と対向する他方の側辺に一体で延在し、前記アイランドの幅よりも狭い少なくとも1本の連結部と、前記連結部と一体で前記側辺と平行に延在されるタブと、前記アイランド、前記半導体素子、前記リードの一部および前記連結部の少なくとも一部を覆う封止樹脂と、を有し、前記連結部の両側辺には、上方に向かって突出部が設けられると共に、2つの前記突出部の間には、前記突出部よりも下方に位置する表面部があり、前記連結部が設けられた所の近傍に位置する半導体素子の周囲には、前記ロウ材がはみ出して設けられ、前記はみ出したロウ材の流れ出し流路と成る前記表面部および前記表面部と突出部の境界近傍には、前記表面部から前記境界を越えて前記突出部に到る凹み部が設けられることを特徴する。 The semiconductor device of the present invention is provided with an island, a semiconductor element fixed to the main surface of the island via a brazing material, a lead connected to the semiconductor element and having one end exposed to the outside, and the lead A tab that extends integrally with the other side opposite the one side, is narrower than the width of the island, and a tab that is integral with the connection and extends parallel to the side. And a sealing resin that covers at least a part of the island, the semiconductor element, the lead, and the connecting portion, and protruding portions are provided upward on both sides of the connecting portion. In addition, there is a surface portion located below the two protruding portions between the two protruding portions, and the brazing material is disposed around the semiconductor element located near the connection portion. Provided to protrude, said protrusion And a boundary vicinity of the projecting portion and the surface portion and the surface portion comprising the outflow passage of the brazing material, which characterized by leading recess in the projecting portion beyond the boundary from the surface portion is provided.
本発明の半導体装置の製造方法は、連結部を介してタブが連続するアイランドと前記アイランドに一端が接近するリードとを含み、前記アイランドおよび前記連結部の周辺部を厚み方向に突出させた突出部が設けられたリードフレームを用意する工程と、前記連結部の両端に設けられた前記突出部に到達するように、前記連結部の上面を窪ませて段差部を設ける工程と、固着材を介して前記アイランドの上面に半導体素子を固着し、前記半導体素子と前記リードとを接続する工程と、前記半導体素子、前記アイランドおよび前記リードを封止樹脂により被覆する工程と、を備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an island having tabs connected through a connecting portion; and a lead having one end approaching the island; A step of providing a lead frame provided with a portion, a step of providing a stepped portion by recessing the upper surface of the connecting portion so as to reach the protruding portions provided at both ends of the connecting portion, and a fixing material. A step of fixing a semiconductor element to the upper surface of the island and connecting the semiconductor element and the lead; and a step of covering the semiconductor element, the island, and the lead with a sealing resin. Features.
本発明では、アイランドとタブとを連続させる連結部の上面を部分的に窪ませて段差部を設け、この段差部を、連結部の両端部を厚み方向に突出させた突出部まで到達させている。従って、アイランドの上面に塗布された液状の半田が、連結部の上面に進入しても、段差部により半田のそれ以上の漏出が抑制される。このことにより、液状の半田はタブまで進行しないので、半田の外部への露出が防止される。特に半田として鉛半田を採用した場合、有害物質である鉛の装置外面への露出が防止されるので、外部の環境に悪影響を及ぼさない半導体装置が提供される。 In the present invention, a stepped portion is provided by partially denting the upper surface of the connecting portion that connects the island and the tab, and this stepped portion is made to reach the protruding portion where both end portions of the connecting portion protrude in the thickness direction. Yes. Therefore, even if the liquid solder applied to the upper surface of the island enters the upper surface of the connecting portion, further leakage of the solder is suppressed by the step portion. As a result, the liquid solder does not travel to the tab, so that exposure of the solder to the outside is prevented. In particular, when lead solder is used as the solder, exposure of lead, which is a harmful substance, to the outer surface of the device is prevented, so that a semiconductor device that does not adversely affect the external environment is provided.
図1を参照して半導体装置10の構成を説明する。図1(A)は半導体装置10の斜視図であり、図1(B)は一部を拡大した平面図であり、図1(C)は断面図である。尚、図1(A)では、アイランドの構造を明示するために、半導体素子18とリード12A等とを接続する接続板を不図示としている。
The configuration of the semiconductor device 10 will be described with reference to FIG. 1A is a perspective view of the semiconductor device 10, FIG. 1B is a partially enlarged plan view, and FIG. 1C is a cross-sectional view. In FIG. 1A, a connection plate for connecting the semiconductor element 18 and the
図1(A)を参照して、半導体装置10は、半導体素子18と、半導体素子18が実装されるアイランド14と、半導体素子18とリード12A等とを接続する接続板(不図示)と、これらを一体的に封止する封止樹脂24と、連結部22を介してアイランド14と連続して封止樹脂24の側面から外部に露出するタブ20とを主要に有する。
Referring to FIG. 1A, a semiconductor device 10 includes a semiconductor element 18, an
半導体素子18としては、MOSFET(Metal−Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、IC、ダイオード等を採用可能である。例えば、半導体素子18としてMOSFETが採用されると、半導体素子18の上面にゲート電極およびソース電極が設けられ、下面にドレイン電極が設けられる。また、半導体素子18としてバイポーラトランジスタが採用されると、半導体素子18の上面にベース電極およびエミッタ電極が設けられ、下面にコレクタ電極が設けられる。半導体素子18の上面に形成された2つの電極は、各々が接続板を経由してリード12A、12Bと接続される。半導体素子18の裏面は、半田(ロウ材)等の導電性の固着材を介してアイランド14の上面に固着される。ここで、半導体素子18の裏面が電極として機能しない場合は、エポキシ樹脂等を主材料する絶縁性の固着材を介して半導体素子18がアイランド14の上面に固着されても良い。
As the semiconductor element 18, a MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), a bipolar transistor, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), an IC, a diode, or the like can be adopted. For example, when a MOSFET is employed as the semiconductor element 18, a gate electrode and a source electrode are provided on the upper surface of the semiconductor element 18, and a drain electrode is provided on the lower surface. When a bipolar transistor is employed as the semiconductor element 18, a base electrode and an emitter electrode are provided on the upper surface of the semiconductor element 18, and a collector electrode is provided on the lower surface. The two electrodes formed on the upper surface of the semiconductor element 18 are each connected to the
アイランド14は、厚みが0.5mm程度の銅等から成る導電箔をエッチング加工または打ち抜き加工することで形成される。アイランド14の平面的な大きさは、上面に実装される半導体素子18よりも若干大きい程度である。例えば、アイランド14の平面的なサイズは5.5mm×5.5mm程度である。
The
タブ20は、アイランド14と連続して形成されて、封止樹脂24の下面および側面から外部に露出する部位である。ここでは、タブ20は2つの細長い連結部22を介してアイランド14と連続しており、タブ20の下面とアイランド14の下面は同一平面上に位置している。タブ20は、半導体装置10を実装する際に、実装に用いられる半田等の接合材が、アイランド14に良好に溶着されたか否かを判断するために設けられた部位である。即ち、半導体素子18を実装するときは、アイランド14の下面と共にタブ20の下面および側面にも固着材が付着される。そして、タブ20に付着した固着材が目視にて良好に確認されたら、アイランド14の下面にも良好に固着材が塗布されたと判断される。一方、タブ20に付着した固着材が目視にて確認されない場合は、アイランド14の下面に充分に接合材が塗布されていないこととなり、接合不良と判断される。
The
リード12A等は、アイランド14と同様の方法により形成され、一端がアイランド14の近傍に位置し、他端が封止樹脂24から外部に露出している。ここでは、3本のリード12A、12B、12Cが設けられる。リード12A、12Bのアイランド14に接近する方の端部は幅広の接続部26A、26Bとされている。このように、各リードの先端部を幅広の接続部とすることで、この接続部の上面に半田を介して接続板が安定して載置される。
The
更に、リード12A、12Bの他端は、封止樹脂24の側面から外部に露出してガルウイング状に折り曲げ加工され、下面の一部分はアイランド14の下面と同一平面上に位置している(図1(C)参照)。また、中央に位置するリード12Cは、アイランド14から連続して外部に導出しているが、リード12Aやリード12Bよりも短く切断されている。このリード12Cは、他のリード12A等と同様に接続手段として用いられても良いし用いられなくても良い。
Further, the other ends of the
一例として、半導体素子18がMOSFETの場合は、リード12Aがソース電極と接続され、リード12Bがゲート電極と接続され、アイランド14がドレイン電極と接続される。更に、封止樹脂24に被覆される部分のリード12A、12B、12Cの上面を部分的に窪ませて溝13が設けられている。この様に溝13を設けることにより、この部分と封止樹脂24との密着する面積が広がり、リード12A等と封止樹脂24との密着強度が向上される。
As an example, when the semiconductor element 18 is a MOSFET, the
封止樹脂24は、半導体素子18、リード12A、12B、アイランド14等を一括して被覆して全体を機械的に支持する機能を有する。封止樹脂24の材料としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂から成り、放熱性を向上させるために粒子状または繊維状のフィラーが混入されても良い。
The sealing resin 24 has a function of covering the semiconductor element 18, the leads 12 </ b> A and 12 </ b> B, the
接続板16Aは、図1(C)を参照して、厚みが例えば0.1mm程度の銅等から成る金属板をプレス加工して成形されたものであり、半導体素子18とリード12Aとを電気的に接続する接続手段として機能している。接続板16A等は、クリップと称される場合もある。ここで、半導体素子18とリードとを接続する接続手段としては、接続板に替えて金属細線が採用されても良い。
Referring to FIG. 1C, the connection plate 16A is formed by pressing a metal plate made of copper or the like having a thickness of, for example, about 0.1 mm, and electrically connects the semiconductor element 18 and the
半導体素子18の下面の電極は、接合材28を介して半導体素子18のソース電極に固着されている。接合材28としては、導電性ペーストまたは半田が採用される。ここで、導電性ペーストとは銀等から成る粉状の導電材料を絶縁性接着材に混入させたものであり、半田としては高温半田または低温半田が採用される。ここで使用される半田は、溶融温度が280℃乃至350℃程度の高温半田で、鉛の含有率が90%程度である。 The electrode on the lower surface of the semiconductor element 18 is fixed to the source electrode of the semiconductor element 18 through the bonding material 28. As the bonding material 28, a conductive paste or solder is employed. Here, the conductive paste is obtained by mixing a powdery conductive material made of silver or the like into an insulating adhesive, and high-temperature solder or low-temperature solder is used as the solder. The solder used here is a high-temperature solder having a melting temperature of about 280 ° C. to 350 ° C., and the lead content is about 90%.
図1(A)を参照して、アイランド14の周辺端部を上方に突出させて額縁状の突出部30が形成されている。アイランド14の厚みが、0.5mmの場合、突出部30が突出する高さは例えば0.05mm〜0.2mm程度である。突出部30は連結部22の両端にも連続して形成され、連結部22とタブ20とが連続する箇所まで連続して形成される。突出部30は、半導体素子18の実装に用いられる接合材の外部への流出を防止する機能を備えている。更には、突出部30を設けてアイランド14の形状を異形形状とすることで、アイランド14と封止樹脂24とが密着する強度が向上される。
With reference to FIG. 1 (A), the peripheral edge part of the
図1(B)を参照して、連結部22の上面をプレス加工(コイニング加工)することにより、段差部38(凹み部)が形成されている。段差部38は、連結部22の上面平坦部だけではなく、両端に形成された突出部30に到るまで形成される。即ち、連結部22の上面平坦部および突出部30の一部分に対して、プレス加工を施すことにより段差部38が形成される。換言すると、段差部38は、連結部22上面の表面部に加えて、段差部22の表面部と突出部30との境界を越えて突出部30に到る様に形成されている。 With reference to FIG. 1 (B), the level | step-difference part 38 (recessed part) is formed by pressing the upper surface of the connection part 22 (coining process). The stepped portion 38 is formed not only on the upper flat portion of the connecting portion 22 but also on the protruding portions 30 formed at both ends. That is, the stepped portion 38 is formed by pressing the upper flat portion of the connecting portion 22 and a part of the protruding portion 30. In other words, the stepped portion 38 is formed so as to reach the protruding portion 30 beyond the boundary between the surface portion of the stepped portion 22 and the protruding portion 30 in addition to the surface portion of the upper surface of the connecting portion 22.
この様にすることで、アイランド14と連続する連結部22の上面と、タブ20と連続する連結部22の上面とが、段差部38によって分断される。従って、アイランド14に塗布された液状の半田がアイランドから連結部22に進入しても、半田自身に作用する表面張力により連結部22の手前にて半田の進行がストップする。更に、進入した半田が段差部38に貯留されることによっても、半田のタブ20への進入が防止される。
By doing so, the stepped portion 38 divides the upper surface of the connecting portion 22 continuous with the
更に、本実施の形態では、図1(C)を参照して、複数のプレス加工により段差部38を形成しているので、段差部38の断面形状は単純な矩形形状ではなく、段差を備えた異形形状を呈している。このことにより、複雑な形状を呈する段差部38に強固に封止樹脂24が嵌合し、アイランド14と封止樹脂24との密着強度が向上される。
Furthermore, in this embodiment, with reference to FIG. 1C, the stepped portion 38 is formed by a plurality of press processes, so that the cross-sectional shape of the stepped portion 38 is not a simple rectangular shape but includes a stepped portion. It has an irregular shape. As a result, the sealing resin 24 is firmly fitted to the stepped portion 38 having a complicated shape, and the adhesion strength between the
次に、図2を参照して、上述した構成の半導体装置10が実装基板40に実装された構成を説明する。図2(A)は実装構造を示す断面図であり、図2(B)は半導体装置10の裏面を示す平面図である。 Next, a configuration in which the semiconductor device 10 having the above-described configuration is mounted on the mounting substrate 40 will be described with reference to FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating the mounting structure, and FIG. 2B is a plan view illustrating the back surface of the semiconductor device 10.
図2(A)を参照して、上述した構成の半導体装置10は、半田等の固着材44を介して、実装基板40に実装される。実装基板40の上面には所定形状の導電パターン42がパターニングされており、溶融された液状または半固形状の導電性の固着材44(例えば半田)を用いて、半導体装置10は、パッド形状の導電パターン42に固着される。ここでは、リード12Aおよびアイランド14の下面が、導電パターン42に固着されている。
Referring to FIG. 2A, the semiconductor device 10 having the above-described configuration is mounted on the mounting substrate 40 via a fixing material 44 such as solder. A conductive pattern 42 having a predetermined shape is patterned on the upper surface of the mounting substrate 40, and the semiconductor device 10 is pad-shaped using a molten liquid or semi-solid conductive fixing material 44 (for example, solder). It is fixed to the conductive pattern 42. Here, the lower surface of the lead 12 </ b> A and the
封止樹脂24の側面から外部に導出するリード12Aの下面は、パッド状の導電パターン42に接合されている。ここで、外部に導出する部分のリード12Aはガルウイング形状に折り曲げ加工されており、リード12Aの端部の下面は、封止樹脂24の下面と同一平面上に位置している。係る構成は、リード12Bも同様である。 The lower surface of the lead 12 </ b> A led out from the side surface of the sealing resin 24 is bonded to the pad-like conductive pattern 42. Here, the lead 12 </ b> A that leads to the outside is bent into a gull wing shape, and the lower surface of the end of the lead 12 </ b> A is located on the same plane as the lower surface of the sealing resin 24. This configuration is the same for the lead 12B.
上面に半導体素子18が実装されたアイランド14の下面は、封止樹脂24の下面から外部に露出して、固着材44を介して導電パターン42に接合されている。また、連結部22を経由して連結されたタブ20の下面及び側面にも、固着材44が付着している。このように、アイランド14と連結されて封止樹脂24から側方に突出するタブ20を設け、このタブ20に付着した固着材44を目視確認することで、アイランド14の下面の接合状況の良否をある程度判断することができる。即ち、タブ20の側方まで固着材44が付着していたら、アイランド14の下面にも充分に固着材44が行き渡っていると判断できる。一方、タブ20に固着材44が付着していなければ、アイランド14の下方にも固着材44が充分に行き渡っておらず、接続不良が発生していると予測される。
The lower surface of the
図2(B)を参照して、封止樹脂24の裏面には、アイランド14の裏面とタブ20の裏面が連結部22を経由して連続した状態で露出している。従って、アイランド14の裏面に半田から成る固着材が充分に塗布されたら、塗布された半田は連結部22を経由してタブ20まで行き渡る。
Referring to FIG. 2B, the back surface of the
次に、図3から図7を参照して、上記した構成の半導体装置の製造方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.
先ず、図3を参照して、所定形状のリードフレーム46を用意する。図3(A)はリードフレーム46全体を示す平面図であり、図3(B)はリードフレーム46に含まれるユニット50を示す斜視図である。
First, referring to FIG. 3, a
図3(A)を参照して、リードフレーム46の外形は短冊形状であり、枠状の外枠48の内部に複数個のユニット50が形成されている。ここでユニットとは、1つの半導体装置を構成する部位の集まりである。図では、額縁状の外枠48と連結された9個のユニット50が示されているが、外枠48の内部にマトリックス状に多数個のユニット50が設けられても良い。
Referring to FIG. 3A, the outer shape of the
図3(B)を参照して、1つのユニット50は、1つのアイランド14と、アイランド14に一端が接近する複数のリードとから成る。アイランド14は、上面に半導体素子が載置可能な大きさ(例えば5.5mm×5.5mm程度)であり、細長い形状の連結部22を経由して、タブ20が連続している。また、タブ20が連続する辺に対向するアイランド14の辺からはリード12Cが一体的に延在して、外枠48と連続している。即ち、リード12Cは、アイランド14を外枠48に固定する為の吊りリードとして機能している。リード12Aは、一端がアイランド14に接近して他端は外枠48に連結されている。そして、アイランド14に接近するリード12Aの端部を部分的に幅広とすることで接続部26Aが形成されている。この構成はリード12Bも同様であり、アイランド14側の端部には幅広の接続部26Bが形成され、一方の端部は外枠48と連続している。
Referring to FIG. 3B, one unit 50 includes one
更に、図3(B)を参照して、アイランド14に対してプレス加工を施し、アイランド14の周辺部を部分的に額縁状に突出させて突出部30を形成する。突出部30は、連結部22の両側にも形成されており、連結部22とタブ20とが連続する箇所に到るまで、突出部30は形成されている。この突出部30は、溶融した液状の半田を用いて半導体素子をアイランド14の上面に固着する工程にて、液状の半田がアイランド14から外側に漏出することを防止する機能を備えている。
Further, referring to FIG. 3 (B), the
次に、図4および図5を参照して、連結部22の上面を部分的に窪ませることにより段差部を形成する。本工程では、複数回のプレス加工(コイニング加工)を施すことにより、第1段差部38A(第1の凹み部)および第2段差部38B(第2の凹み部)から成る段差部38を構成している。ここで、1回のプレス加工により段差部38を設けることも可能であるが、複数回のプレス加工により異形形状の段差部を設けることにより、後の工程に形成される封止樹脂と段差部38との接続強度を向上させることができる。 Next, referring to FIG. 4 and FIG. 5, the stepped portion is formed by partially denting the upper surface of the connecting portion 22. In this step, the stepped portion 38 composed of the first stepped portion 38A (first recessed portion) and the second stepped portion 38B (second recessed portion) is configured by performing press processing (coining processing) a plurality of times. is doing. Here, it is possible to provide the stepped portion 38 by a single press working, but by providing a stepped portion having an irregular shape by a plurality of press workings, a sealing resin and a stepped portion formed in a later step The connection strength with 38 can be improved.
図4を参照して、先ず、連結部22の上面に第1段差部38Aを形成する。図4(A)−図4(C)は図4(D)のX−X’線に於ける断面図である。 With reference to FIG. 4, first, a first step portion 38 </ b> A is formed on the upper surface of the connecting portion 22. 4A to 4C are cross-sectional views taken along line X-X ′ of FIG.
ここでは、図4(A)および図4(B)を参照して、プレス用の金型66を用いて上方から連結部22をプレス加工している。金型66によるプレス加工は、連結部22の上面だけではなく、連結部22の両端に設けた突出部30に対しても部分的に行われている。連結部22の厚みが0.5mmの場合、金型66により連結部22の表面がプレス加工される厚みは例えば、0.05mm〜0.2mm程度である。 Here, with reference to FIG. 4 (A) and FIG. 4 (B), the connection part 22 is press-processed from upper direction using the metal mold | die 66 for a press. The press working by the mold 66 is partially performed not only on the upper surface of the connecting portion 22 but also on the protruding portions 30 provided at both ends of the connecting portion 22. When the thickness of the connection part 22 is 0.5 mm, the thickness by which the surface of the connection part 22 is pressed by the mold 66 is, for example, about 0.05 mm to 0.2 mm.
図4(C)および図4(D)を参照して、本工程により形成される第1段差部38Aは、左側の突出部30から右側の突出部30に渡り連続して形成されている。そして、図4(D)を参照して、アイランド14と連続する連結部の上面と、タブ20と連続する連結部の上面とは、第1段差部38Aにより分断されている形となる。従って、後の工程にてアイランド14の上面に塗布された液状の半田がアイランド14側から連結部22に進入しても、第1段差部38Aにより、連結部22の上面が分断されているので、連結部22の上面を経由して半田がタブ20に進入することが抑制されている。
Referring to FIGS. 4C and 4D, the first stepped portion 38A formed by this process is continuously formed from the left protruding portion 30 to the right protruding portion 30. Then, referring to FIG. 4D, the upper surface of the connecting portion continuous with
図5を参照して、次に、金型70を用いた更なるプレス加工を行うことにより、第2段差部38Bを形成する。ここで、図5(A)−図5(C)の断面図は、図5(D)のY−Y’線における断面図である。 With reference to FIG. 5, next, the 2nd level | step-difference part 38B is formed by performing the further press work using the metal mold | die 70. FIG. Here, the cross-sectional views of FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views taken along line Y-Y ′ of FIG.
図5(A)および図5(B)を参照して、金型70により連結部22を上面から再びプレス加工する。金型70は、図5(D)に示す縦方向に関して図4(A)に示した金型66よりも長く、横方向に関して金型66よりも短い。また、金型70が連結部22の上面をプレスする深さは、金型66の半分程度またはそれ以下である。更にまた、金型70は第1段差部38Aよりも幅が広いので、金型70は、第1段差部38A付近の連結部22の上面をプレス加工することになる。 Referring to FIGS. 5A and 5B, the connecting portion 22 is pressed again from the upper surface by the mold 70. The mold 70 is longer than the mold 66 shown in FIG. 4A in the vertical direction shown in FIG. 5D and shorter than the mold 66 in the horizontal direction. The depth at which the mold 70 presses the upper surface of the connecting portion 22 is about half of the mold 66 or less. Furthermore, since the mold 70 is wider than the first stepped portion 38A, the mold 70 presses the upper surface of the connecting portion 22 near the first stepped portion 38A.
従って、図5(C)および図5(D)を参照して、段差部38は、第1段差部38Aと第2段差部38Bとから構成される。第1段差部38Aは、上記したように、連結部22の両側に形成された突出部30に到るまで形成されている。第2段差部38Bは突出部30までは到達せず、連結部22上面の中央部付近を窪ませて形成されている。 Therefore, referring to FIG. 5C and FIG. 5D, the stepped portion 38 is composed of a first stepped portion 38A and a second stepped portion 38B. As described above, the first stepped portion 38 </ b> A is formed up to the projecting portions 30 formed on both sides of the connecting portion 22. The second stepped portion 38B does not reach the protruding portion 30, and is formed by recessing the vicinity of the central portion of the upper surface of the connecting portion 22.
更に、金型70によるプレス加工が行われることにより、第1段差部38Aの側面は、上部の方が内側に傾斜する傾斜面となっている。このことにより、後の工程に形成される封止樹脂が、第1段差部38Aの傾斜面と嵌合して、アイランド14と封止樹脂との密着強度が向上される。
Furthermore, by performing press working with the mold 70, the side surface of the first stepped portion 38A is an inclined surface in which the upper portion is inclined inward. As a result, the sealing resin formed in the subsequent process is fitted to the inclined surface of the first stepped portion 38A, and the adhesion strength between the
図6を参照して、次に、アイランド14の上面に半導体素子18を実装し、更に半導体素子18の電極とリード12A、12Bとを、接続板16A、16Bを介して接続する。図6(A)は本工程を示す平面図であり、図6(B)はその斜視図である。
Referring to FIG. 6, next, the semiconductor element 18 is mounted on the upper surface of the
先ず、アイランド14の上面に半田クリームを介して、半導体素子18を実装する。半導体素子18としては、上記したように、MOSFET、バイポーラトランジスタ、IGBT、IC、ダイオード等が採用される。ここでは、一例としてMOSFETが半導体素子18として採用され、上面にソース電極およびゲート電極が設けられ、裏面はドレイン電極が形成されている。
First, the semiconductor element 18 is mounted on the upper surface of the
更に、固着材を介して接続板16A、16Bを固着する。具体的には、図6(B)を参照して、半導体素子18と接続部26Aとが接続板16Aを介して接続され、半導体素子18と接続部26Bとが接続板16Bを介して接続される。各接続板の接続は、半導体素子18と同様に半田クリームを用いて行われる。 Further, the connection plates 16A and 16B are fixed through a fixing material. Specifically, referring to FIG. 6B, the semiconductor element 18 and the connection portion 26A are connected via the connection plate 16A, and the semiconductor element 18 and the connection portion 26B are connected via the connection plate 16B. The Each connection plate is connected using solder cream in the same manner as the semiconductor element 18.
半導体素子18および接続板の載置が終了した後は、リフロー炉を用いて過熱することにより、各半田クリームを溶融して半導体素子18および接続板を固着する。 After the placement of the semiconductor element 18 and the connection plate is completed, the solder cream is melted by using a reflow furnace to fix the semiconductor element 18 and the connection plate.
このとき、半導体素子18の裏面に塗布された半田クリームが溶融して液状の半田となり、半導体素子18の厚みにより押し出された液状の半田がアイランド14から外部に漏出しようとする。本形態では、アイランド14の周辺端部に突出部30を設けているので、この突出部30によりアイランド14から外部への漏出が抑制される。
At this time, the solder cream applied to the back surface of the semiconductor element 18 melts to become liquid solder, and the liquid solder pushed out due to the thickness of the semiconductor element 18 tends to leak out from the
また、アイランド14と連結部22とが連続する部分には、突出部30が設けられていないので、液状の半田が連結部22の上面に進入する。しかしながら、本実施形態では、連結部22の両側に設けられた突出部30に到るまで、連結部22の上面を窪ませた段差部38を形成している。従って、大部分の半田のタブ20側への進行は、半田自身に加わる表面張力により段差部38の手前でストップする。また、それ以上進行しても、凹状の段差部38に半田が貯留されることにより、タブ20への半田の進入が抑制されている。
Further, since the projecting portion 30 is not provided at a portion where the
図7を参照して、次に、半導体素子18等が被覆されるように樹脂封止を行う。図7(A)は本工程を示す断面図であり、図7(B)は本工程を経たリードフレーム46を示す平面図である。
Referring to FIG. 7, next, resin sealing is performed so as to cover semiconductor element 18 and the like. FIG. 7A is a cross-sectional view showing this step, and FIG. 7B is a plan view showing the
図7(A)を参照して、本工程では、モールド金型58を用いて樹脂封止を行う。このモールド金型58は、上金型60と下金型62とから成り、両者を当接させることで、封止樹脂が注入されるキャビティ64が形成される。樹脂封止の方法としては、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドが採用される。 Referring to FIG. 7A, in this step, resin sealing is performed using a mold die 58. The mold 58 is composed of an upper mold 60 and a lower mold 62, and a cavity 64 into which a sealing resin is injected is formed by bringing them into contact with each other. As a resin sealing method, a transfer mold using a thermosetting resin is employed.
具体的な封止方法は、先ず、半導体素子18が上面に実装されたアイランド14とリード12Aの端部を、キャビティ64に収納させる。次に、モールド金型58に設けたゲート(不図示)からキャビティ64の内部に封止樹脂を注入して、アイランド14、半導体素子18、接続板16Aおよびリード12Aを樹脂封止する。更に本工程では、連結部22の上面に設けた段差部38に封止樹脂が充填されて嵌合するので、アイランド14と封止樹脂との密着強度が向上される。
As a specific sealing method, first, the
ここでは、アイランド14の下面を外部に露出させるために、下金型62の内壁にアイランド14の下面が当接している。更にまた、タブ20の上面および側面は、封止樹脂により被覆されないので、金型のキャビティ64の外部に位置している。
Here, in order to expose the lower surface of the
キャビティ64の内部への樹脂の注入が終了した後は、モールド金型58から樹脂封止体を取り出す。また、封止樹脂として採用された樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、加熱硬化の工程が必要となる。 After the injection of the resin into the cavity 64 is completed, the resin sealing body is taken out from the mold die 58. Further, when the resin employed as the sealing resin is a thermosetting resin, a heat curing step is required.
図7(B)に樹脂封止が終了した後のリードフレーム46を示す。ここでは、リードフレーム46に設けられた各ユニット50が一括して同時に樹脂封止される。
FIG. 7B shows the
本工程が終了した後は、打ち抜き加工を行うことでリードフレーム46から各ユニット50を分離し、分離された半導体装置を、例えば実装基板上に実装する。また、外部に露出するリード12A等の酸化を防止するために、リード12Aの表面を半田メッキ等のメッキ膜により被覆する。
After this process is completed, each unit 50 is separated from the
以上の工程により、図1に構造を示す半導体装置10が製造される。 Through the above steps, the semiconductor device 10 whose structure is shown in FIG. 1 is manufactured.
10 半導体装置
12A,12B,12C リード
14 アイランド
16A,16B 接続板
18 半導体素子
20 タブ
22 連結部
24 封止樹脂
26A,26B 接続部
28 接合材
30 突出部
38 段差部
38A 第1段差部
38B 第2段差部
40 実装基板
42 導電パターン
44 固着材
46 リードフレーム
48 外枠
50 ユニット
58 モールド金型
60 上金型
62 下金型
64 キャビティ
66 金型
70 金型
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (10)
熱により流れ出す接合材を介して前記アイランドの主面に固着された半導体素子と、
前記半導体素子と接続されて一端が外部に露出するリードと、
前記アイランド、前記半導体素子および前記リードの一部を被覆する封止樹脂と、
連結部を介して前記アイランドと連続して前記封止樹脂の側面から外部に露出するタブと、
前記連結部の両側辺および前記アイランド周囲を連続して厚み方向に突出させた突出部と、
前記連結部の両側辺に設けられた前記突出部に到達するように前記連結部の上面を窪ませた段差部と、を備えたことを特徴とする半導体装置。 The island,
A semiconductor element fixed to the main surface of the island through a bonding material flowing out by heat;
A lead connected to the semiconductor element and having one end exposed to the outside;
A sealing resin that covers a part of the island, the semiconductor element, and the lead;
A tab exposed to the outside from the side surface of the sealing resin continuously with the island through a connecting portion;
Protruding portions that continuously protrude in the thickness direction from both sides of the connecting portion and the periphery of the island;
A semiconductor device, comprising: a stepped portion in which an upper surface of the connecting portion is recessed so as to reach the protruding portions provided on both sides of the connecting portion.
ロウ材を介して前記アイランドの主面に固着された半導体素子と、
前記半導体素子と接続されて一端が外部に露出するリードと、
前記リードが設けられた一側辺と対向する他方の側辺に一体で延在し、前記アイランドの幅よりも狭い少なくとも1本の連結部と、
前記連結部と一体で前記側辺と平行に延在されるタブと、
前記アイランド、前記半導体素子、前記リードの一部および前記連結部の少なくとも一部を覆う封止樹脂と、を有し、
前記連結部の両側辺には、上方に向かって突出部が設けられると共に、2つの前記突出部の間には、前記突出部よりも下方に位置する表面部があり、
前記連結部が設けられた所の近傍に位置する半導体素子の周囲には、前記ロウ材がはみ出して設けられ、
前記はみ出したロウ材の流れ出し流路と成る前記表面部および前記表面部と突出部の境界近傍には、前記表面部から前記境界を越えて前記突出部に到る凹み部が設けられることを特徴とした半導体装置。 The island,
A semiconductor element fixed to the main surface of the island via a brazing material;
A lead connected to the semiconductor element and having one end exposed to the outside;
Extending integrally with the other side opposite the one side where the lead is provided, and at least one connecting portion narrower than the width of the island;
A tab that is integral with the connecting portion and extends parallel to the side;
A sealing resin that covers the island, the semiconductor element, a part of the lead, and at least a part of the connecting portion;
On both sides of the connecting part, a protruding part is provided upward, and between the two protruding parts, there is a surface part positioned below the protruding part,
Around the semiconductor element located in the vicinity of the place where the connecting portion is provided, the brazing material protrudes and is provided.
In the vicinity of a boundary between the surface portion and the surface portion and the protruding portion, which is the flow-out flow path of the protruding brazing material, there is provided a recessed portion extending from the surface portion to the protruding portion beyond the boundary. A semiconductor device.
両側に位置する前記境界を越えて前記突出部に到る第1の凹み部と、
前記連結部の幅よりも狭く前記連結部の延在方向に設けられた第2の凹み部と、を有することを特徴とした請求項6に記載の半導体装置。 The recess is
A first recess that reaches the protrusion beyond the boundary located on both sides;
The semiconductor device according to claim 6, further comprising: a second recess portion that is narrower than a width of the connecting portion and provided in an extending direction of the connecting portion.
前記連結部の両端に設けられた前記突出部に到達するように、前記連結部の上面を窪ませて段差部を設ける工程と、
固着材を介して前記アイランドの上面に半導体素子を固着し、前記半導体素子と前記リードとを接続する工程と、
前記半導体素子、前記アイランドおよび前記リードを封止樹脂により被覆する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A lead frame is provided that includes an island in which tabs are connected via a connecting portion and a lead having one end approaching the island, and a protruding portion in which a peripheral portion of the island and the connecting portion protrudes in a thickness direction. Process,
A step of providing a stepped portion by recessing the upper surface of the connecting portion so as to reach the protruding portions provided at both ends of the connecting portion;
Fixing a semiconductor element to the upper surface of the island through a fixing material, and connecting the semiconductor element and the lead;
And a step of coating the semiconductor element, the island and the lead with a sealing resin.
第1金型により前記連結部を上面からプレスすることにより第1段差部を設け、
前記第1金型よりも幅が広い第2金型により、前記第1段差部の周辺部の前記連結部の上面をプレスすることで、前記第1段差部の側辺を内側に傾く傾斜面とすることを特徴とする請求項8記載の半導体装置の製造方法。 In the step of providing the step portion,
A first step portion is provided by pressing the connecting portion from above with a first mold,
An inclined surface that inclines the side of the first stepped portion inward by pressing the upper surface of the connecting portion at the periphery of the first stepped portion with a second die that is wider than the first die. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8.
鉛半田を用いて前記半導体素子を前記アイランドの上面に固着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 of fixing the semiconductor element,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor element is fixed to the upper surface of the island using lead solder.
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