JP2015026713A - Semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus.
片面冷却型のモールド式パワーカードが知られている。特許文献1には、金属層の上に絶縁樹脂膜が形成され、絶縁樹脂膜の上にヒートシンクと半導体チップが配設され、樹脂封止された半導体装置が記載されている。
A single-sided cooling type power card is known.
しかしながら、半導体装置の製造工程において、樹脂封止の際に、樹脂性の絶縁シートを金型に配置したままハンダ付けを行うと、樹脂シートが耐熱を超えて変質し、樹脂が炭化するなどして、絶縁性を失ってしまうという問題があった。 However, in the semiconductor device manufacturing process, if the resinous insulation sheet is placed in the mold during soldering and the soldering is performed, the resin sheet will deteriorate beyond heat resistance and the resin will carbonize. As a result, there is a problem that the insulating property is lost.
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、より樹脂性の絶縁シートの性能低下を抑制可能な半導体製造装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in order to solve such a problem, and it aims at providing the semiconductor manufacturing apparatus which can suppress the performance fall of a more resinous insulating sheet.
本発明にかかる半導体製造装置は、半導体装置を樹脂封止するための金型構造であって、上下を貫通する開口部を有する中央金型と、中央金型の上に重ねられて使用され、開口部と接続されて空間を形成する凹部が下面に設けられた上部金型と、中央金型の下に重ねて使用され、開口部と接続されて空間を形成する凹部が上面に設けられた下部金型と、を有するものである。これにより、絶縁シートをヒートシンクに接着せずに半導体装置にはんだ付け処理を行うことができる。 The semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention is a mold structure for resin-sealing a semiconductor device, and is used by being overlaid on a central mold having a central mold having an opening penetrating vertically. An upper mold provided with a concave portion connected to the opening to form a space on the lower surface and an upper mold provided under the central mold, and a concave portion connected to the opening to form a space were provided on the upper surface. And a lower mold. Thereby, the soldering process can be performed on the semiconductor device without bonding the insulating sheet to the heat sink.
本発明によれば、より樹脂性の絶縁シートの性能低下を抑制可能な半導体製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor manufacturing apparatus which can suppress the performance fall of a more resinous insulation sheet can be provided.
実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本願発明は、半導体装置の製造装置にかかるものである。本願発明の構造を説明するために、従来の技術の問題点をまず説明する。
Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus. In order to explain the structure of the present invention, problems of the prior art will be described first.
半導体素子が通電した際の熱を放出するため、半導体素子は板状のヒートシンクに固定される。放熱効率を良くするために、半導体素子とヒートシンクとははんだで接着される必要がある。 In order to release heat when the semiconductor element is energized, the semiconductor element is fixed to a plate-shaped heat sink. In order to improve heat dissipation efficiency, the semiconductor element and the heat sink need to be bonded with solder.
ヒートシンクは導電体の部材で形成されるため、半導体素子密着された一方の面と異なる面である他方の面には、絶縁性のシートが接着される。絶縁性のシートは、例えばヒートシンクと接着されない方の面に金属膜を備えた樹脂等で形成される。 Since the heat sink is formed of a conductor member, an insulating sheet is bonded to the other surface, which is a surface different from the one surface in close contact with the semiconductor element. The insulating sheet is formed of, for example, a resin having a metal film on the surface that is not bonded to the heat sink.
1つの方法として、従来、半導体素子の樹脂封止処理が終わった後に絶縁シートを密着する工程を設ける加工方法がある。しかしこの工程がある場合、樹脂シートの熱圧着工程が樹脂封止工程とは別に必要であって、設備費、加工費共にかさんでしまうという問題があった。 As one method, there is conventionally a processing method in which a step of closely attaching an insulating sheet is performed after the resin sealing process of the semiconductor element is finished. However, when this process is present, a resin sheet thermocompression process is required separately from the resin sealing process, and there is a problem that both the equipment cost and the processing cost are increased.
また、半導体素子とヒートシンクとのはんだ付け処理後に絶縁シートをヒートシンクに接着させようとすると、ヒートシンク上の半導体素子やワイヤボンディングが邪魔になり、ヒートシンクを絶縁性のシートと平行な面で均一に加圧できない。そのため、絶縁シートとヒートシンクとを均一に接着することができない。 In addition, if the insulating sheet is bonded to the heat sink after the soldering process between the semiconductor element and the heat sink, the semiconductor element or wire bonding on the heat sink becomes an obstacle, and the heat sink is uniformly applied in a plane parallel to the insulating sheet. I can't press. Therefore, the insulating sheet and the heat sink cannot be bonded uniformly.
一方、樹脂封止の前に金型の中に樹脂シートを配置して、その上に封止処理するための半導体素子や電極基板等を配置して、金型内の部品を一度に樹脂封止する加工方法では、上述したように、はんだ処理等の加工により樹脂シートが炭化し、絶縁性が失われてしまう場合がある。 On the other hand, a resin sheet is placed in a mold before resin sealing, and a semiconductor element, an electrode substrate, etc. for sealing treatment are placed on the resin sheet, and the components in the mold are sealed with resin at once. In the processing method of stopping, as described above, the resin sheet may be carbonized by processing such as soldering, and the insulation may be lost.
図1(a)は、実施の形態にかかる金型と、樹脂封止される前の半導体セット20の分解断面図である。図1(b)は樹脂封止された半導体装置2の断面を示す図である。図1(c)は金型から取り外された半導体装置2の断面を示す図である。
FIG. 1A is an exploded cross-sectional view of the mold according to the embodiment and the semiconductor set 20 before resin sealing. FIG. 1B is a view showing a cross section of the resin-sealed
本実施の形態にかかる半導体製造装置1は、上部金型8と、中央金型10と、下部金型12と、を有する。なお、樹脂封止される前の半導体素子を含む構造体のことを半導体セット20とし、樹脂封止された後の半導体素子を含む構造体のことを半導体装置2として説明する。
The
上部金型8は、樹脂封止のために、中央金型10と対向する面の中央に凹部9を有する。中央金型10は、開口部11を有する。これにより、ヒートシンク21の底面部分が開口している。下部金型12は、中央金型10と対向する面に凹部13を有する。凹部13の中央には絶縁シート28が設置されて、ヒートシンク21の底面に接着される。
The
上部金型8の凹部9と、中央金型10の開口部11と、下部金型12の凹部13と、が半導体セット20の樹脂封止のための空間を形成する。
The recess 9 of the
図2は、実施の形態にかかる半導体装置の中央金型10に、樹脂封止前の半導体セット20が設置されている状態の上面図とB−B‘線による断面図とを示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a top view and a cross-sectional view taken along line BB ′ in a state where the semiconductor set 20 before resin sealing is installed in the
中央金型10は、開口部11を有し、ヒートシンク21の底面部分が開口している。半導体セット20は、電極と一体化しているヒートシンク21、制御端子22、半導体素子24及び25、接続パッド26、及びボンディングワイヤ27を有する。半導体素子24及び25は、はんだ接合等の方法でヒートシンク21上に接合されている。
The
本実施の形態にかかる半導体装置の製造装置においては、中央金型10の開口部11に半導体セット20がはめ込まれる構造となっている。従来は、半導体素子24及び25はヒートシンク21にはんだ接合するときに、事前に絶縁シート28を金型内に設置する必要があり、はんだ接合の熱により絶縁シート28の絶縁性能が低下する恐れがあった。
In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present embodiment, the
本実施の形態においては、中央金型10と下部金型12とが分割されているため、はんだ接合の後に絶縁シート28をヒートシンク21に接着することができる。よって絶縁シート28の絶縁性能の低下を抑制することが可能である。
In the present embodiment, since the
次に、中央金型10に半導体セット20が配置された際のヒートシンク21と、制御端子22との固定の仕方を説明する。図3は、ボンディング処理の際の断面を示す図である。中央金型10とヒートシンク21は、支持台30の上に配置されている。支持台30は、制御端子22のヒートシンク側の端部であって、中央金型10から突出した部分を支持するための端子支持部31を有する。これにより、ボンディング時のツール32からの超音波振動が安定して制御端子22に伝播し、よりボンディング処理の接合品質を高めることができる。
Next, how to fix the
また、下部金型12と中央金型10とが分割されているために、下部金型12と中央金型10とが一体化している構造より、金型の熱量が小さくなる。これにより、半導体素子24及び25等をはんだ付けする工程において、少なく加熱エネルギーではんだ付け温度まで加熱することが可能である。
Further, since the
また、赤外線やレーザー光、ヒータなどで直接ヒートシンク21を加熱することができるため、急激に温度を上昇させることができ、よりはんだ付けの処理時間を短くすることができる。
Moreover, since the
また、半導体素子24及び25と、ヒートシンク21と、を接合するはんだの検査を行う際、下部金型12がないために、より弱いX線で検査することが可能である。
Further, when inspecting the solder for joining the
次に、中央金型10に対するヒートシンク21の固定構造について説明する。図4は、実施の形態にかかる中央金型10とヒートシンク21との上面図と直線D−D′に沿った断面を示す図である。図に示すように、中央金型10にヒートシンク21をそのまま配置すると、ヒートシンク21が回転してしまう場合がある。
Next, a structure for fixing the
図5〜図7は、ヒートシンク21の固定方法を説明するための図である。図5〜図7は、それぞれ中央金型10とヒートシンク21との上面と断面とを示す。なお、以下に記載の方法はあくまで一例であって、実施においてはこれらの方法に限定されるものではない。
5-7 is a figure for demonstrating the fixing method of the
図5に示す方法においては、ヒートシンク21が中央金型10と重なっている部分の上に、さらに固定部材34を重ね、ヒートシンク21を固定している。固定部材34の形状は直方体に限らない。
In the method shown in FIG. 5, the fixing
図6は、支持ピン35により、ヒートシンク21を中央金型10の横方向に押圧して固定する方法を示している。図7は、ヒートシンク21に支持部211を設け、中央金型10にヒートシンク21が配置されるようにするものである。
FIG. 6 shows a method of fixing the
実施の形態においては、半導体素子24、25と、ヒートシンク21と、がはんだで接合された後に、ヒートシンク21と絶縁シート28とが封止樹脂40により一度に封止される。そのため、例えば半導体素子24及び25と樹脂封止されたヒートシンク21を、さらに熱圧着して絶縁シート28を接着する工程が不要であり、より加工工程を簡易にすることができる。また、ヒートシンク21と絶縁シート28とを一度に樹脂封止するため、絶縁シート28がヒートシンク21の底面により均一に接着される。
In the embodiment, after the
次に、実施の形態にかかる半導体装置の効果についてさらに説明する。半導体装置2は、冷却器41の上面に配設されて使用される。冷却器41は、内部に冷媒411を有し、半導体装置2を冷却する。
Next, effects of the semiconductor device according to the embodiment will be further described. The
まず、従来の半導体装置100について説明する。図8(a)は、リードフレーム43ダイバーカットされる前の半導体装置100を示す図である。半導体装置100は、リードフレーム43の一部である制御端子122と接続パッド26とを接続した後、樹脂封止する。そして、リードフレーム43の不要部分、つまり封止樹脂40の外部の固定部分等をダイバーカットする。
First, the
図8(b)は、ダイバーカットされた後の半導体装置100の上面図を示す。図8(c)は、図8(b)のI−I′線に沿った断面図を示す。図8(d)は、半導体装置100の断面の一部拡大図を示す図である。半導体装置100では、封止樹脂40の外周部分から突出して、リードフレーム43の切断痕となる端部431が残る構造となる。
FIG. 8B shows a top view of the
ヒートシンク21は高電圧となるため、冷却器41等の外部構造物とを絶縁する必要がある。絶縁のために図8(d)の矢印で示す、冷却器41とリードフレーム43の端部431との距離を大きくしなくてはならならず、よって、ヒートシンク21の厚みを大きくする等の処理が必要であった。従って、半導体装置100においては、絶縁距離の確保のために、半導体装置100を小型化することが難しくなっていた。
Since the
これに対し、本実施の形態にかかる半導体装置2は、ヒートシンク21と絶縁シート28とが接着されているため、ヒートシンク21から絶縁シート28を介して冷却器41に達する放電経路は、絶縁シート28により絶縁されている。従って、ヒートシンク21と冷却器41との絶縁距離にかかわらず、半導体装置2をより小さくすることができる。
On the other hand, since the
図9(a)は、半導体装置2の上面図を示す。図8(b)は、図9(a)のJ−J′線に沿った断面図を示す。図9(c)は、半導体装置2の断面の一部拡大図を示す図である。図9に示すように、半導体装置2は、封止樹脂40から突出する部分が制御端子22以外にないので、絶縁距離を確保する必要がなく、半導体装置2の厚みをより小さくすることが可能である。
FIG. 9A shows a top view of the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 半導体装置
8 上部金型
9 凹部
10 中央金型
11 開口部
12 下部金型
13 凹部
20 半導体セット
21 ヒートシンク
22 制御端子
24、25 半導体素子
26 接続パッド
27 ボンディングワイヤ
28 絶縁シート
30 支持台
31 端子支持部
32 ツール
34 固定部材
35 支持ピン
40 封止樹脂
41 冷却器
411 冷媒
43 リードフレーム
211 支持部
100 半導体装置
122 制御端子
431 端部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
上下を貫通する開口部を有する中央金型と、
前記中央金型の上に重ねられて使用され、前記開口部と接続されて空間を形成する凹部が下面に設けられた上部金型と、
前記中央金型の下に重ねて使用され、前記開口部と接続されて空間を形成する凹部が上面に設けられた下部金型と、を有する、半導体製造装置。 A mold structure for resin-sealing a semiconductor device,
A central mold having an opening penetrating the top and bottom;
An upper mold provided on the lower surface with a recess that is used by being superimposed on the central mold and connected to the opening to form a space;
A semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a lower mold that is used by being overlapped under the central mold and is provided with a concave portion connected to the opening to form a space on an upper surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013155304A JP2015026713A (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Semiconductor manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013155304A JP2015026713A (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Semiconductor manufacturing apparatus |
Publications (1)
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JP2015026713A true JP2015026713A (en) | 2015-02-05 |
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Family Applications (1)
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JP2013155304A Withdrawn JP2015026713A (en) | 2013-07-26 | 2013-07-26 | Semiconductor manufacturing apparatus |
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Country | Link |
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2013
- 2013-07-26 JP JP2013155304A patent/JP2015026713A/en not_active Withdrawn
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A761 | Written withdrawal of application |
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