JP2020107815A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置と実装基板との熱膨張係数の差に起因する問題の発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置１は、リード部４の表面側にモールド樹脂部５が突出しており、このリードに、第２のリード部を構成する絶縁フィルム９上に形成された導線１０の一端を接続する。このように構成することで、半導体装置のリードを導線により延出する構成としている。【選択図】図４
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に厳しい環境下で使用可能な半導体装置およびその製造方法に関する。
半導体装置を実装基板に実装する場合、半導体装置のリードと実装基板上の配線は半田等で接合される。一方、半導体装置は車載用、産業機器用とその用途が広がり、高温環境下や温度変化の激しい環境下で使用される場合が増えている。また実装基板の小型化や、実装される半導体装置の集積化も進み、実装基板上の狭い範囲が昇温してしまうこともあった。
そこで本願出願人は、放熱板を備えた電子部品の実装構造を提案している。図７は、本願出願人が先に提案した電子部品の実装構造で、半導体装置１が実装基板２に実装され、放熱板３が取り付けられた構造となっている。図７に示す例では、半導体装置１は、リード４が実装基板２にハンダ等により接続され、リード４の一方の面に突出したモールド樹脂５が実装基板２に形成された開口部６に挿入された構造となっている。
このような構造とすることで、半導体装置１のリード４の裏面側は水平となり、集積化された複数の半導体装置１に放熱板３を実装することが可能となっている。
従来提案されている半導体装置では、半導体装置１のリード４は、ハンダ等により実装基板２に接続されている。上述の通り、近年の厳しい環境下での使用において、熱膨張係数の差により実装基板２と半導体装置１のリード４との接続が破壊されてしまうという問題があった。本発明はこのような問題を解消し、半導体装置と実装基板との熱膨張係数の差に起因する問題の発生を防止する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、リード部の表面側にモールド樹脂部が突出している半導体装置において、前記リード部は、前記モールド樹脂部の内部から外部へ突出する第１のリード部と、該第１のリード部に接続する第２のリード部とからなり、該第２のリード部は、絶縁フィルムの一端から他端に延出するフレキシブルな導線からなり、該導線は、一端が前記第１のリード部の各リードと接続し、他端が前記絶縁フィルムの他端側に延出していることと、前記モールド樹脂部の突出する表面は、前記絶縁フィルムの裏面側に突出していることを特徴とする。
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置において、前記第１のリード部の隣接するリード間に前記モールド樹脂が配置されていることを特徴とする。
本願請求項３に係る発明は、リード部の表面側にモールド樹脂が突出している半導体装置の製造方法において、前記モールド樹脂の内部から外部へ突出する第１のリード部を備えた半導体装置を用意する工程と、一端から他端側に延出する導線が形成された絶縁フィルムからなる第２のリード部を用意する工程と、前記モールド樹脂部の突出する表面を前記絶縁フィルムの裏面側に突出させた状態で、前記第２のリード部の前記導体の前記一端を前記第１のリード部の各リードに接続する工程と、を備えていることを特徴とする。
本願請求項４に係る発明は、請求項３記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体装置として、前記リード部の隣接する前記リード間に前記モールド樹脂が配置されている半導体装置を用意する工程を含むことを特徴とする。
本発明の半導体装置は、厳しい環境下で使用される場合であっても、そのリードをフレキシブルな絶縁フィルム上に形成された導線に接続しており、リードの変形に導体が追従し、半導体装置が導体等から応力等を受けない構造とすることができる。
半導体装置のモールド樹脂部は絶縁フィルムの裏面側に突出した状態でリードと導線が接続されるため、絶縁フィルムが半導体装置の表面や裏面を被覆することがなく、半導体装置に放熱板等を直接接続することができ好適である。
導体により延長されたリードを備える本発明の半導体装置は、実装基板上に実装する必要はなく、実装基板にはリードに接続するコネクタ部のみ形成して接続することができる。その結果実装基板の面積を小さくすることもできる。
また実装基板から離れた位置で放熱板等に直接接続することができるため、異なるサイズの半導体装置を同一の放熱板等に直接接続することができ、実装部品の組み合わせの自由度を拡げることができるという利点もある。
またフレキシブルな導線を形成する絶縁フィルムは薄いため、半導体装置の表面側あるいは裏面側が高温の表面に接触するような実装形態をとったとしても、絶縁フィルムを高温の表面から離して配置することができ、温度の影響を低減することができる。
本発明の半導体装置はリード間にモールド樹脂が配置されているため、厳しい条件下での使用において、リードは全体として変形し、その変形度合いが抑制され、リードとフレキシブルな絶縁フィルムに形成された導線との接続が破壊されることを防止できる。また、リードと導体とを半田を用いて接続する際、半田がブリッジすることを防ぎ、接続信頼性が向上するという利点もある。
本発明の半導体装置の製造方法は、一般的な半導体装置の製造工程のみで構成され、非常に簡便に、歩留まり良く半導体装置を製造することができる。
本発明の半導体装置は、リード部の表面側にモールド樹脂部が突出しており、このリードに絶縁フィルム上に形成された導線の一端を接続することで、半導体装置のリードを導線により延出する構成としている。以下、本発明の実施例について製造工程に従い詳細に説明する。
本発明の第１の実施例について説明する。図１は本発明の第１の実施例の半導体装置の説明図で、図１（ａ）は斜視図を、図１（ｂ）は断面図を示している。図１に示す半導体装置は、搭載した半導体チップ７を封止樹脂によって封止したモールド樹脂部５が形成されている。このモールド樹脂部５は、リード４の表面側に突出した構造となっている。ここでリード４が第１のリード部に相当する。
図２は、上記半導体装置１に接続する第２のリード部の説明図である。図２に示す例では、枠体８に、絶縁フィルム９上に導体１０が形成された長尺なリード部と短尺なリード部とが半導体装置のモールド樹脂部が配置する間隙１１を挟んで配置するように連結された第２のリード部が、２組形成されている。枠体８に連結される第２のリード部の数は１組でも、３組以上でも良い。
次に、図１に示す半導体装置１を図２に示す第２のリード部に接続する工程を説明する。図３は、間隙１１に半導体装置１のモールド樹脂部５をフェイスダウン状態で配置した構造を示しており、図３に示すリード４の裏面側と、絶縁フィルム９上に形成された導体１０の表面側の端部とが、各リード毎に接続している。リード４と導体１０は、金属ペーストや半田を用いて接続することができる。
図３に示すように接続した半導体装置の断面図を図４に示す。図４は、図３におけるリード４の中央部を通る断面図となる。図４に示すように半導体装置１のリード４は、絶縁フィルム９の表面に形成された導体１０の端部にそれぞれ接続している。また半導体装置１のモールド樹脂部５は、絶縁フィルム９の間隙１１から裏面側に突出した配置となっている。
このような接続構造とすると、半導体装置１が高温環境下や温度変化の激しい環境下で使用され、半導体装置１が昇温してリード４が熱膨張により変形した場合であっても、絶縁フィルム９上のフレキシブルな導体１０は、リード４の変形に合わせて変形することになり、接続が破壊されることはない。
また、半導体装置１のリード４が露出する面と、モールド樹脂５の表面は、いずれも絶縁フィルム９で被覆されない。そのため、半導体装置１の表面側あるいは裏面側に放熱板等を直接接続することができる。あるいは半導体装置１の表面側あるいは裏面側を高温の被接触物の表面に接触させる実装形態とすることも可能である。
なお、リード４間にモールド樹脂が配置されているため、厳しい条件下での使用において、リード４の変形が抑制され、リード４とフレキシブルな絶縁フィルム９に形成された導体１０との接続が破壊されることを防止できる。
図３に示す全ての間隙１１に半導体装置１のモールド樹脂部５を配置し、所望の接続を形成した後、金型等を用いて枠体８を切り離すことで、第２のリード部を備えた半導体装置を完成することができる。
次に第２の実施例について説明する。上記第１の実施例では、半導体装置１のリード４は、その延出方向に直線状に延出する導体１０と接続する構造としたが、導体１０の延出方向を曲げて、導体１０の端部を同一方向に配置することも可能である。
例えば、図５に第２のリード部の一例を示す。本実施例では、絶縁フィルム９の一部が除去された間隙１１が形成されている点が、図２で説明した第１の実施例の第２のリード部と相違している。半導体装置１を実装する場合、この間隙１１に半導体装置１のモールド樹脂部５が挿入される。また本実施例では、導体１０の延出方向が相違している。すなわち、図面右方向に延出する導体１０は、第１の実施例で説明した導体１０の延出方向と同じとなる。これに対して図面左方向に延出する導体１０は、間隙１１の周囲を迂回して図面右方向に延出する構成となっている。この結果、全ての導体１０の他端が絶縁フィルム９の一方の端部に配列される。
図５に示す第２のリード部は、上述の第１の実施例同様、半導体装置１のリード４と接続することができる。具体的には、モールド樹脂部５が間隙１１に挿入され、裏面側に突出した構造とする。半導体装置１のリード４は、絶縁フィルム９の表面に形成された導体１０の端部にそれぞれ接続する。
このような接続構造としても、半導体装置１が高温環境下や温度変化の激しい環境下で使用され、半導体装置１自体が昇温してリード４が熱膨張により変形した場合であっても、絶縁フィルム９上のフレキシブルな導体１０は、リード４の変形に合わせて変形することになり、接続が破壊されることはない。
また、半導体装置１のリード４が露出する面と、モールド樹脂５の表面は、いずれも絶縁フィルム９で被覆されていないため、半導体装置１の表面側あるいは裏面側に放熱板等を直接接続することができる。あるいは半導体装置１の表面側あるいは裏面側を高温の被接触物の表面に接触させる実装構造とすることも可能となる。
特に本実施例では、リード４から導体１０によって半導体装置１から離れた位置まで延長することができ、導体１０の他端側の接続も破壊されることがなく好ましい。
この場合も、リード４間にモールド樹脂が配置されているため、厳しい条件下での使用において、リード４の変形が抑制され、リード４とフレキシブルな絶縁フィルム９に形成された導線１０との接続が破壊されることを防止できる。
すべての間隙１１に半導体装置１のモールド樹脂部５を配置し、所望の接続を形成した後、金型等を用いて枠体８を切り離すことで、第２のリード部を備えた半導体装置を完成することができる。
次に第３の実施例について説明する。上記実施例２で説明した第２のリード部を備えた半導体装置に放熱板３を接続する場合、半導体装置１は必ずしも実装基板２上に配置する必要はない。図６は、図５で説明した第２のリード部を備えた半導体装置１に放熱板３を接続した状態を示している。
図６に示す例では、実装基板２上に導体１０と接続するためのコネクタ１２のみを設置し、半導体装置１は放熱板３に直接接続するようにしている。このように配置することで、実装基板２の専有面積を減らし、実装基板面積を小さくすることができる。
また、図７で説明した従来例の放熱板３の接続方法では、周囲に別の電子部品が配置していると、放熱板３を直接半導体装置１に接着することができなかった。これに対し本実施例の場合、実装基板２上の大きさ、高さ等が異なる電子部品が配置されていたとしても、影響なく放熱板３に直接接続することができる。
このような実装構造は、半導体装置１を放熱板３に接続する場合に限らず、他の高温となる設置場所に半導体装置を実装する場合においても適用可能である。
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、導体１０に他端側に、別の部品との接続を容易にするためコネクト部を形成しても良い。このコネクタ部は、硬質の基材上に導体１０に接続する別の導体を形成すれば良い。
また、導体１０が絶縁フィルム９の表面を延出する場合に限らず、少なくとも半導体装置１のリード４と接続する部分が表面に露出していればよく、この部分を除けは、絶縁フィルム９の内部あるいは裏面を導体１０が延出するように配置することが可能である。
さらに、間隙１１を挟んで両端に絶縁フィルム９と導体１０を配置する代わりに、一方のみに導体９を配置することも可能である。その場合、他方の絶縁フィルムを組み立てる際の支持体として機能させたり、さらには半導体装置にも支持体としてのリードを備える構成とすることができる。
１：半導体装置、２：実装基板、３：放熱板、４：リード、５：モールド樹脂部、６：開口部、７：半導体チップ、８：枠体、９：絶縁フィルム、１０：導体、１１：間隙、１２:コネクタ
Claims (4)
- リード部の表面側にモールド樹脂部が突出している半導体装置において、
前記リード部は、前記モールド樹脂部の内部から外部へ突出する第１のリード部と、該第１のリード部に接続する第２のリード部とからなり、
該第２のリード部は、絶縁フィルムの一端から他端に延出するフレキシブルな導線からなり、該導線は、一端が前記第１のリード部の各リードと接続し、他端が前記絶縁フィルムの他端側に延出していることと、
前記モールド樹脂部の突出する表面は、前記絶縁フィルムの裏面側に突出していることを特徴とする半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置において、
前記第１のリード部の隣接するリード間に前記モールド樹脂が配置されていることを特徴とする半導体装置。 - リード部の表面側にモールド樹脂が突出している半導体装置の製造方法において、
前記モールド樹脂の内部から外部へ突出する第１のリード部を備えた半導体装置を用意する工程と、
一端から他端側に延出する導線が形成された絶縁フィルムからなる第２のリード部を用意する工程と、
前記モールド樹脂部の突出する表面を前記絶縁フィルムの裏面側に突出させた状態で、前記第２のリード部の前記導体の前記一端を前記第１のリード部の各リードに接続する工程と、を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置として、前記リード部の隣接する前記リード間に前記モールド樹脂が配置されている半導体装置を用意する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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