JP2016076734A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂が側面の境界から露出部に向けてはみ出ることを十分に防止することができる半導体装置を提供すること。【解決手段】本発明による半導体装置は、押圧方向を有する金型を用いて、露出部を含む金属板の露出部以外を樹脂により封止してなる半導体装置であって、前記露出部の前記押圧方向に平行な側面における前記露出部と前記露出部以外との境界に凹部を有し、前記凹部の深さは、前記金属板の前記押圧方向に垂直な面の外縁に形成されたＲ形状部分よりも深く形成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば乗用車、トラック、バス等の車両を始めとした輸送用機器、電力供給設備を含む産業用機器又は家庭用機器に用いられる半導体素子等の電子部品を含む装置、すなわち半導体装置に関する。

ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＩＰＭ（Intelligent Power Module）等のスイッチング素子つまり半導体素子等の電子部品を実装対象となるリードフレームに実装した後、樹脂による成型により含む装置において、リードフレームを部分的に露出する必要がある。つまり、リードフレームのうちヒートスプレッダーやヒートシンク、あるいは、装置を装備対象となる機器に装備するための穴部を、構成するため樹脂の外部に露出する露出部を有する必要が生じる。

このような露出部を有するためには、成型特にはトランスファー成型において、上下方向に分離した金型の押圧方向に対して平行をなす側方の側面において、上述した露出部を確保するため、樹脂が露出部にはみ出て所謂バリを構成することを回避する必要が生じる。

下記の特許文献１においては、主に押圧方向に垂直な裏面において、バリを防止する方策が提案されている。この方策は、裏面において、露出部と樹脂との境界に沿って、バリを防止する突起を形成するＶ溝を、リードフレームの製造過程において予め備えるものであり、金型の押圧方向に対して、Ｖ溝の成形に伴い発生する突起を潰して金型に密着させて樹脂の境界からの漏れを防止することが要求される。

特許第２７３１１２３号

このため、上述した従来技術の方策においては、特許文献１中において、側面への適用が示唆されているものの、実質的には、金型の押圧方向に対して垂直な面、つまり裏面においてＶ溝を形成しないと、突起を潰すための圧力が確保できず、従って突部が十分に潰れず、樹脂が境界から露出部に向けてはみ出ることを十分に防止することができないという問題が生じる。

本発明は、上記問題に鑑み、樹脂が側面の境界から露出部に向けてはみ出ることを十分に防止することができる半導体装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明による半導体装置は、
押圧方向を有する金型を用いて、露出部を含む金属板の露出部以外を樹脂により封止してなる半導体装置であって、
前記露出部の前記押圧方向に平行な側面における前記露出部と前記露出部以外との境界に凹部を有し、
前記凹部の深さは、前記金属板の前記押圧方向に垂直な面の外縁に形成されたＲ形状部分よりも深く形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、樹脂が側面の境界から露出部に向けてはみ出てバリが発生することを十分に防止することができる半導体装置を提供することができる。

本発明に係る実施例１の半導体装置製造方法の一実施形態を示す模式図である。 実施例１の半導体装置製造方法の一実施形態を示す模式図である。 実施例１の半導体装置製造方法の一実施形態を示す模式図である。 実施例２の半導体装置１の一実施形態を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら説明する。

本実施例１の半導体装置製造方法は、図１左図に示すように、押圧方向Ｆを有する上金型２、下金型３を用いて、一対の露出部４ａを含む金属板４の露出部以外を樹脂により封止する成型工程と、金属板４の押圧方向Ｆに平行な側面４ａａにおける露出部４ａと露出部以外との境界を金型突出部５（樹脂止め部材）により変形して、図１右図に示すようにＶ溝状の凹部４ｂを形成する変形工程とを含むとともに、上述した変形工程と成型工程を同時に行うこととしている。

ここで、金型突出部５は、図１左図に示すように、上金型２、下金型３の押圧方向Ｆにおける押圧に伴い、側面４ａａに垂直な幅方向Ｗにおいて駆動されるものである。より具体的には、金型突出部５は逆Ｖ字形状の尖突形状部５ａを有する、細長の五角柱形状を有しており、五角柱形状の頂面の尖突形状部５ａと反対側には、金型突出部テーパ面５ｂを有している。五角柱形状の底面は幅方向Ｗの駆動にあたって、下金型３との摺動面を構成する。金型突出部５の幅方向Ｗの駆動にあたっての、側方への逸脱を防止するガイドを下金型３は適宜有している。

また、この金型突出部テーパ面５ｂに対応させて、上金型２は上金型テーパ面２ａを有しており、上金型テーパ面２ａと金型突出部テーパ面５ｂは相互に平行をなしかつ、押圧方向Ｆに対して、ともに同じ方向に傾斜している。

また、本実施例１の半導体製造方法は、金属板４を図２に示す形態にてプレス成形するプレス成形工程を含み、このプレス成形工程において、図３に示すように、金属板４の四隅に穴部４ｃを形成することとしている。図２において詳細は図示しないが、金属板４の押圧方向Ｆに垂直な面の外縁には、プレス成形工程に伴う微小なＲ形状が形成されている。

なお、本実施例１の半導体製造方法においては、所謂トランスファー成型を前提としている。図１において詳細は図示していないが、金属板４の一対の露出部４ａの並列方向Ｄの中間に位置する露出部以外には、半導体素子が適宜配置され配線用のワイヤーボンディング等が適宜なされている。上金型２を下金型３に対して、接近変位させて、上金型２と下金型３とで、金属板４の露出部４ａを適宜の箇所で保持し所定の温度を保った状態で、樹脂を上金型２と下金型３とで形成されるキャビティに樹脂を流し込んで、図３に示すような金属板４を、露出部４ａを除いて覆う形態の封止樹脂６を形成する。

この場合において、本実施例１の半導体製造方法においては、樹脂を流し込む成型工程に伴わせて、金型突出部５の尖突形状部５ａが、下金型３に対する上金型２の押圧方向Ｆにおける接近変位に伴う押圧力が、金型突出部テーパ面５ｂと上金型テーパ面２ａとの接触に伴い、図１右図の幅方向Ｗ方向のスライド力に変換される。

このことで、図２中上下左右のマトリクス状に四箇所配置される側面４ａａから離隔した初期位置から、金型突出部５の尖突形状部５ａが、図３で示す、幅方向Ｗの内側に向かう方向に一斉に側面４ａａに対して接近し接触する方向に変位され、尖突形状部５ａにより凹部４ｂが形成されるとともに、凹部４ｂに対して、尖突形状部５ａが押し付けられた状態で、成型工程が実施されることとなる。ここで、凹部４ｂの深さは、前述した微小なＲ形状よりも大きく設定することが好ましい。

このため、図３に示すように、成型工程が実施されている間は、金属板４の側面４ａａにおいて、金型突出部５の尖突形状部５ａにより、並列方向Ｄの内側から所定の圧力流し込まれる樹脂は、境界４Ｌよりも外側にはみ出ることが阻止されブロックされる。このため、境界４Ｌよりも並列方向の外側に樹脂がはみ出て、所謂樹脂バリが発生することを、より効果的に防止することができる。また、凹部４ｂの深さをＲ形状よりも大きく設定することにより、外縁部における樹脂の漏れを極力抑制して、樹脂バリの発生をより高精度に抑制することができる。

上述した実施例１においては、変形工程において側面４ａａに尖突形状部５ａが押し付けられることによって金属板４の凹部４ｂの両側に金属の余肉による盛り上がりが生じる、所謂金属バリの防止については特に考慮していないが、金属板４の材質や、上金型２と下金型３の相互間の押圧力によっては、金属バリの防止を考慮する必要も生じる。以下に、その場合についての実施例２について述べる。

使用する上金型２、下金型３、金属板４、金型突出部５の基本的構成は図１と同様であり、以下の記述においては相違点のみを説明する。本実施例２の半導体製造方法においては、実施例１と同様に、金属板４をプレス成形するプレス成形工程を含むとともに、このプレス成形工程において、図４に示すように、凹部４ｂに対応する孔部４ｄを金属板４に形成することとしている。

すなわち、本実施例２の半導体製造方法において製造される半導体装置１は、押圧方向Ｆを有する金型２、３を用いて、露出部４ａを含む金属板４の露出部以外を樹脂により封止してなる半導体装置であって、露出部４ａの押圧方向Ｆに平行な側面４ａａにおける露出部４ａと露出部以外との境界４Ｌに、図３に示したような上下左右四箇所の凹部４ｂを有することに加えて、凹部４ｂに対応する孔部４ｄを図４に示すように、幅方向Ｗ内側に有することとしている。

また本実施例２の半導体装置１においても、露出部４ａは半導体装置１を装備対象となる図示しない機器に装備するための穴部４ｃを有しており、穴部４ｃは孔部４ｄよりも径が大きく設定される。孔部４ｄと対応する凹部４ｂとの間に位置する金属板４の肉厚は、実施例１において述べた、尖突形状部５ａによる押し付けにより適切に幅方向内側に側面４ａａが窪み、凹部４ｂを形成した後に両側に金属が表面側に押し出されない程度に設定される。

なお、本実施例２の半導体装置１においても、凹部４ｂは上金型２、下金型３を用いた成型時に成型され、孔部４ｄは金属板４のプレス成形時に成形されることとしている。金属板４は露出部４ａを一対含む長方形を底面とする柱状体であり、穴部４ｃは底面又は頂面の四隅に位置し、孔部４ｄは露出部４ａの並列方向Ｄにおいて穴部４ｃよりも内側に位置し、凹部４ｂは穴部４ｃの並列方向Ｄに垂直な幅方向Ｗの外側に位置することとしている。

本実施例２の半導体装置製造方法によれば、実施例１に示した半導体製造方法において述べた作用効果に加えて、孔部４ｄを具備していることにより、金属板４の側面４ａａに変形工程において金属バリが生じることを防止することができる。

すなわち、本実施例２の半導体装置１においては、樹脂バリの発生を防止して、露出部４ａによる放熱効果を確保するとともに、境界４Ｌ近傍の見栄えの向上を図ることもできる。また、孔部４ｄを穴部４ｃよりも並列方向Ｄの内側に位置させることで、樹脂が露出部４ａの穴部４ｃ近傍まで到達することを防止して、露出部４ａの穴部４ｃの締結面を確保することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば上述した実施例において、上金型２を下金型３に押圧する押圧力はクランクによるものでも油圧によるものであっても良く、その他の動力によるものであってもよい。また、押圧力が作用した場合に、上述した変形工程を実施するにあたっては、上述した実施例で述べたテーパ面を利用する形態の他、別個の動力で尖突形状部５ａを側面４ａａに押し付けることとしてももちろんよい。また、凹部４ｂの形状は上述したＶ溝形状でも、Ｕ溝形状でもよい。

また、上述した実施例においては、側面４ａａにおける境界４Ｌを図３に示したように、押圧方向Ｆに垂直な面に対して、並列方向Ｄの外側にオフセットさせる形態を示しているが、このオフセット量は適宜設定することができ、ゼロとすることももちろん可能である。

本発明は、半導体装置に関するものであり、樹脂が側面の境界から露出部に向けてはみ出ることを十分に防止することができる半導体装置を提供することができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。もちろん車両以外の家庭用機器、産業用機器に用いられる半導体装置に適用することも可能である。

１ 半導体装置
２ 上金型
２ａ 上金型テーパ面
３ 下金型
４ 金属板
４ａ 露出部
４ａａ 側面
４Ｌ 境界
４ｂ 凹部
４ｃ 穴部
４ｄ 孔部
５ 金型突出部（樹脂止め部材）
５ａ 尖突形状部
５ｂ 金型突出部テーパ面
６ 封止樹脂

Claims (2)

1. 押圧方向を有する金型を用いて、露出部を含む金属板の露出部以外を樹脂により封止してなる半導体装置であって、
   前記露出部の前記押圧方向に平行な側面における前記露出部と前記露出部以外との境界に凹部を有し、
   前記凹部の深さは、前記金属板の前記押圧方向に垂直な面の外縁に形成されたＲ形状部分よりも深く形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記露出部は前記半導体装置を装備対象となる機器に装備するための穴部を有し、当該穴部は前記凹部に対応する孔部よりも径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。

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