JP2010114346A - 樹脂封止型半導体装置及び樹脂封止半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームと導電パターンが接触して、リードフレームと導電パターンがショートするのを防止することができる樹脂封止型半導体装置及び樹脂封止型半導体装置の製造方法を得る。
【解決手段】銅箔３６は、スルーホール２６及び回路パターン２０が形成されていない部位に配置さており、これにより、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６の間に隙が形成される。これにより、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６が接触して、ショートするのを防止することができる。また、ボンディングパッド３２が設けられる回路基板１２の裏面とリードフレーム１６の間にも銅箔３６を配置することで、ボンディングパッド３２が設けられる部位の剛性を上げ、超音波融着による超音波振動の逃げを防止してボンディングパッド３２とボンディングワイヤ３０の接続強度を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレームに搭載された回路基板を樹脂で封止して形成される樹脂封止型半導体装置及びこの樹脂封止半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１には、表面に電子部品を搭載した回路基板が板状のリードフレームに載置され、この回路基板が樹脂で封止された自動車用電子回路装置（樹脂封止型半導体装置）が記載されている。

そして、このリードフレームには、回路基板の中央付近に向けて突出する突起が設けられており、この突起の頂面と回路基板の裏面が接着されるようになっている。このように、接着部を限定することで、回路基板とリードフレーム間の熱収縮による接着剤の境界剥離を防止する構成となっている。
特開２００３−６８９７０号公報

しかしながら、このような自動車用電子回路装置（樹脂封止型半導体装置）では、電子部品が載置される回路基板の裏面に突起が設けられることが考えられる。電気部品が載置される回路基板の裏面には電子部品と電気的に接続された導電パターンが形成される場合があり、この導電パターンと突起の頂面が接することがある。このように、導電パターンと突起の頂面が接した状態では、絶縁性が悪化し、リードフレームと回路基板がショートする可能性がある。

本発明は、リードフレームと導電パターンが接触して、リードフレームと導電パターンがショートするのを防止することが課題である。

本発明の請求項１に係る樹脂封止型半導体装置は、リード端子を備えるリードフレームと、表面に電子部品が搭載され、前記電子部品が電気的に接続される導電パターンが両面に形成されると共に、前記リードフレームに載置される回路基板と、前記リードフレームと前記回路基板の間で前記回路基板の裏面の導電パターンが形成されていない部位に設けられ、前記回路基板を前記リードフレームに載置した状態で、前記導電パターンと前記リードフレームに隙間を形成させる隙間形成手段と、前記回路基板及び前記電子部品を封止するモールド樹脂と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、回路基板の両面には、導電パターンが形成され、回路基板の表面には、この導電パターンと電気的に接続される電子部品が搭載されている。そして、この回路基板は、リード端子を備えるリードフレームに載置されている。

また、リードフレームと回路基板の間で回路基板の裏面の導電パターンが形成されていない部位に設けられた隙間形成手段は、回路基板をリードフレームに載置した状態で、導電パターンとリードフレームに隙間を形成させる。さらに、回路基板は、隙間形成手段を介してリードフレームに接着固定されている。そして、モールド樹脂が、回路基板及び電子部品を封止する。

このように、隙間形成手段が導電パターンとリードフレームに隙間を形成させることで、リードフレームと導電パターンが接触して、リードフレームと導電パターンがショートするのを防止することができる。

本発明の請求項２に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１記載において、前記回路基板の表面には、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドが設けられ、前記隙間形成手段は、板状のスペーサ部材であって、前記スペーサ部材は、前記ボンディングパッドが設けられる前記回路基板の裏面に配置されることを特徴とする。

上記構成によれば、回路基板の表面には、リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドとが設けられている。さらに、隙間形成手段としてのスペーサ部材は、ボンディングパッドが設けられる回路基板の裏面に配置されている。

このように、スペーサ部材をボンディングパッドが設けられる回路基板の裏面に配置することで、ボンディングパッドが設けられる部位の剛性を上げ、超音波融着による超音波振動の逃げを防止してボンディングパッドとボンディングワイヤの接続強度を向上させることができる。

本発明の請求項３に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１記載において、前記回路基板の表面には、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドとが設けられ、前記隙間形成手段は、前記リードフレームに形成され、前記回路基板の裏面に向けて突出した凸部であって、前記凸部は、前記ボンディングパッドが設けられる前記回路基板の裏面に配置されることを特徴とする。

上記構成によれば、回路基板の表面には、リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドとが設けられている。さらに、隙間形成手段としての凸部は、ボンディングパッドが設けられる回路基板の裏面に配置されている。

このように、リードフレームに形成された凸部をボンディングパッドが設けられる回路基板の裏面に配置することで、ボンディングパッドが設けられる部位の剛性を上げ、超音波融着による超音波振動の逃げを防止してボンディングパッドとボンディングワイヤの接続強度を向上させることができる。

本発明の請求項４に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、リード端子を備えるリードフレームと、表面に電子部品が搭載され、前記電子部品が電気的に接続される導電パターンが両面に形成されると共に、前記リードフレームに載置される回路基板と、前記回路基板の表面に設けられ、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドと、前記リードフレームと前記回路基板の間で前記導電パターンが形成されていない部位に配置される共に、ボンディングパッドが設けられる前記回路基板の裏面に設けられ、前記回路基板を前記リードフレームに載置した状態で、前記導電パターンと前記リードフレームに隙間を形成させるスペーサ部材と、前記回路基板及び前記電子部品を封止するモールド樹脂と、を用いて樹脂封止型半導体装置を製造する樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
前記電子部品が搭載された前記回路基板を前記リードフレームに載置する工程と、前記ボンディングワイヤの一端部を前記ボンディングパットに融着し、前記ボンディングワイヤの他端部を前記リード端子に融着して前記ボンディングパッドと前記リード端子を電気的に接続する工程と、前記回路基板及び前記電子部品を前記モールド樹脂で封止する工程と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、先ず、電子部品が搭載された回路基板をリードフレームに載置する。

また、ボンディングワイヤの一端部をボンディングパットに融着し、ボンディングワイヤの他端部をリード端子に融着してボンディングパッドとリード端子を電気的に接続する。さらに、回路基板及び電子部品をモールド樹脂で封止する。

ここで、リードフレームと回路基板の間で導電パターンが形成されていない部位であって、ボンディングパッドが設けられる回路基板の裏面には、導電パターンとリードフレームに隙間を形成させるスペーサ部材が設けられている。

このように、スペーサ部材が導電パターンとリードフレームに隙間を形成させることで、リードフレームと導電パターンが接触して、リードフレームと導電パターンがショートするのを防止することができる。

また、スペーサ部材をボンディングパッドが設けられる回路基板の裏面に配置することで、ボンディングパッドが設けられる部位の剛性を上げ、超音波融着による超音波振動の逃げを防止してボンディングパッドとボンディングワイヤの接続強度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の一例について図１〜図６に基づいて説明する。

（全体構成）
図６に示されるように、樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されたモータを駆動するための制御装置であって、このモータに一体的に取り付けられるものである。

樹脂封止型半導体装置１０は、両面に導電パターンとしての回路パターン２０（図５（Ｂ）参照）が形成され、ダイオード及び抵抗等の電子部品１８が表面１２Ａに搭載された矩形状の回路基板１２と、回路基板１２が載置されるリードフレーム１６を含んで構成されている。なお、回路基板１２の表面に形成された導電パターンについては、図面上は省略する。

図３、図４に示されるように、リードフレーム１６は、例えば、銅合金等の金属製の板が機械加工やエッチング加工されることにより形成されている。そして、リードフレーム１６は、回路基板１２が載置される支持部１４と、外部との接続の為に使用される外部端子としての複数個のリード端子２２とを備えて構成されている。詳細には、支持部１４は２分割され、回路基板１２は、２分割された支持部１４に跨るように載置される。

また、回路基板１２は、少なくともリードフレーム１６とは異なる材質で構成されており、例えば、樹脂材料で形成されている。さらに、回路基板１２は、リードフレーム１６よりも剛性が低く、また、全体の面積がリードフレーム１６の支持部１４の全体の面積と同等とされている。

さらに、図６に示されるように、電子部品１８、回路基板１２及びリードフレーム１６の支持部１４を封止するモールド樹脂２４が設けあれ、リードフレーム１６のリード端子２２がモールド樹脂２４の外部に突出して外部の装置と接続可能となっている。

（要部構成）
図５（Ａ）に示されるように、回路基板１２の表面１２Ａには、電子部品１８が搭載され、また、この電子部品１８と電気的に接続される回路パターン（図示省略）が形成されている。

さらに、図６に示されるように、回路基板１２の表面１２Ａの両端部には、リード端子２２とアルミニウム又は銅を用いた線状のボンディングワイヤ３０により電気的に接続させる複数個のボンディングパッド３２が設けられている。また、ボンディングワイヤ３０とボンディングパッド３２は、超音波融着にて接続されるようになっている。詳細には、ボンディングワイヤ３０をボンディングパッド３２に押し付け、超音波振動を付与することでボンディングワイヤ３０とボンディングパッド３２を融着する構成となっている。

これに対し、図５（Ｂ）に示されるように、リードフレーム１６の支持部１４（図４参照）に対向する回路基板１２の裏面１２Ｂには、表面１２Ａの回路パターンと導通するスルーホール２６及び回路パターン２０が形成されている。

また、図２、図５（Ｂ）に示されるように、スルーホール２６及び回路パターン２０が形成されていない部位には、スルーホール２６及び回路パターン２０より厚さが厚く、電気的に接地されていない板状の銅箔３６が設けられている。そして、この銅箔３６を介して回路基板１２は、リードフレーム１６の支持部１４へ接着固定されるようになっている。

さらに、図１に示されるように、銅箔３６は、ボンディングパッド３２が設けられる回路基板１２の裏面とリードフレーム１６の間にも配置されており、ボンディングパッド３２の裏面には、空間が設けられない構成となっている。なお、ボンディングパッド３２が設けられる回路基板１２の裏面には、スルーホール２６及び回路パターン２０は形成されていない。

次に、樹脂封止型半導体装置１０の製造工程について説明する。

先ず、図５（Ａ）に示す電子部品１８を回路基板１２の表面１２Ａの決められた位置にリフローはんだ付け又は導電性接着剤等にて搭載し、表面１２Ａに形成された回路パターン（図示省略）と電子部品１８を電気的に接続する。

さらに、図３に示されるように、回路基板１２をリードフレーム１６の支持部１４へ載置し、回路基板１２の裏面に形成された銅箔３６と支持部１４を接着剤で固定する。

次に、図１に示されるように、ボンディングワイヤ３０の一端部をボンディングパッド３２に超音波融着にて融着し、ボンディングワイヤ３０の他端部をリード端子２２に融着してボンディングパッド３２とリード端子を電気的に接続する。

さらに、回路基板１２及び電子部品１８をモールド樹脂２４で封止する。

（作用・効果）
前述したように、板状の銅箔３６は、スルーホール２６及び回路パターン２０が形成されていない部位に配置され、スルーホール２６及び回路パターン２０の厚さより厚くされている。これにより、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６の間に隙が形成される。

このように、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６の間に隙を形成されることで、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６が接触して、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６がショートするのを防止することができる。

また、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６との間に隙を形成させてスルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６のショートを防止することで、回路基板の裏面にスルーホールや配線を作らない高価なビルドアップ基板や、特殊な接着剤などの高価な部品を使用することがなくなる。このため、樹脂封止半導体装置１０を安価な構成とすることができる。

また、ボンディングパッド３２が設けられる回路基板１２の裏面とリードフレーム１６の間にも銅箔３６を配置することで、ボンディングパッド３２の裏面に空間ができない。これにより、ボンディングパッド３２が設けられる部位の剛性を上げ、超音波融着による超音波振動の逃げを防止してボンディングパッド３２とボンディングワイヤ３０の接続強度を向上させることができる。

次ぎに、本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の一例について図７、図８に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

図７、図８に示されるように、本実施形態では、第１実施形態のように、回路基板１２の裏面１２Ｂには、板状の銅箔は形成されておらず、これに代えて、回路基板１２とリードフレーム１６の間には、板状のスペーサ４０が設けられている。

詳細には、板状のスペーサ４０の厚さは、回路基板１２の裏面１２Ｂに形成されたスルーホール２６及び回路パターン２０の厚さより厚くされており、スペーサ４０には、スルーホール２６及び回路パターン２０を逃げるように逃孔４０Ａが形成されている。

さらに、スペーサ４０は、ボンディングパッド３２が設けられる回路基板１２の裏面とリードフレーム１６の間にも配置されており、ボンディングパッド３２の裏面には、空間が設けられない構成となっている。なお、ボンディングパッド３２が設けられる回路基板１２の裏面には、スルーホール２６及び回路パターン２０は形成されていない。

このように、スペーサ４０を設けることで、回路基板１２の裏面に銅箔等を形成させることなく、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６との間に隙を形成されることで、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６がショートするのを防止することができる。

次ぎに、本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の一例について図９〜図１２に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

図９、図１０、図１１、図１２に示されるように、本実施形態では、第１実施形態のように、回路基板１２の裏面１２Ｂには、板状の銅箔は形成されておらず、これに代えて、リードフレーム１６の支持部５０には、回路基板１２の裏面１２Ｂに向けて突出した凸部５０Ａが一体的に形成されている。

詳細には、スルーホール２６及び回路パターン２０が形成されていない回路基板１２の裏面１２Ｂと凸部５０Ａが当接するように、凸部５０Ａの形成位置が決められており、さらり、凸部５０Ａの高さ（厚さ）は、スルーホール２６及び回路パターン２０の高さ（厚さ）より高くされている。また、凸部５０Ａは、ボンディングパッド３２が設けられる回路基板１２の裏面とも当接するように配置されている。

このように、支持部５０に凸部５０Ａを設けることで、別部品を設けることなく、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６との間に隙を形成されることで、スルーホール２６及び回路パターン２０とリードフレーム１６がショートするのを防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に採用された回路基板を裏面から見た拡大斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示し、回路基板側から見た分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示し、リードフレーム側から見た分解斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に採用された回路基板の平面図及び裏面図である。 本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した平面図である。 本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示し、回路基板側から見た分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示し、リードフレーム側から見た分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置に採用されたリードフレームを示した拡大斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示し、回路基板側から見た分解斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示し、リードフレーム側から見た分解斜視図である。

符号の説明

１０・・・・樹脂封止型半導体装置、１２・・・・回路基板、１２Ａ・・・表面、１２Ｂ・・・裏面、１６・・・・リードフレーム、１８・・・・電子部品、２０・・・・回路パターン（導電パターン）、２２・・・・リード端子、２４・・・・モールド樹脂、２６・・・・スルーホール（導電パターン）、３０・・・・ボンディングワイヤ、３２・・・・ボンディングパッド、３６・・・・銅箔（スペーサ部材）、４０・・・・スペーサ（スペーサ部材）、４０Ａ・・・逃孔、５０Ａ・・・凸部

Claims (4)

1. リード端子を備えるリードフレームと、
   表面に電子部品が搭載され、前記電子部品が電気的に接続される導電パターンが両面に形成されると共に、前記リードフレームに載置される回路基板と、
   前記リードフレームと前記回路基板の間で前記回路基板の裏面の導電パターンが形成されていない部位に設けられ、前記回路基板を前記リードフレームに載置した状態で、前記導電パターンと前記リードフレームに隙間を形成させる隙間形成手段と、
   前記回路基板及び前記電子部品を封止するモールド樹脂と、
   を備える樹脂封止型半導体装置。
2. 前記回路基板の表面には、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドが設けられ、
   前記隙間形成手段は、板状のスペーサ部材であって、
   前記スペーサ部材は、前記ボンディングパッドが設けられる前記回路基板の裏面に配置される請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 前記回路基板の表面には、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドとが設けられ、
   前記隙間形成手段は、前記リードフレームに形成され、前記回路基板の裏面に向けて突出した凸部であって、
   前記凸部は、前記ボンディングパッドが設けられる前記回路基板の裏面に配置される請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
4. リード端子を備えるリードフレームと、
   表面に電子部品が搭載され、前記電子部品が電気的に接続される導電パターンが両面に形成されると共に、前記リードフレームに載置される回路基板と、
   前記回路基板の表面に設けられ、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドと、
   前記リードフレームと前記回路基板の間で前記導電パターンが形成されていない部位に配置される共に、ボンディングパッドが設けられる前記回路基板の裏面に設けられ、前記回路基板を前記リードフレームに載置した状態で、前記導電パターンと前記リードフレームに隙間を形成させるスペーサ部材と、
   前記回路基板及び前記電子部品を封止するモールド樹脂と、
   を用いて樹脂封止型半導体装置を製造する樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
   前記電子部品が搭載された前記回路基板を前記リードフレームに載置する工程と、
   前記ボンディングワイヤの一端部を前記ボンディングパットに融着し、前記ボンディングワイヤの他端部を前記リード端子に融着して前記ボンディングパッドと前記リード端子を電気的に接続する工程と、
   前記回路基板及び前記電子部品を前記モールド樹脂で封止する工程と、
   を備える樹脂封止型半導体装置の製造方法。

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