JP2020184591A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】外部接続端子を端子ケースに確実に固着することができる。【解決手段】平板状であって、おもて面及び裏面を貫通する開口部４１ａが形成され、おもて面に窪みの端子パターンが形成された、半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む平板状枠体４０を成形する。その後、平板状枠体４０の開口部４１ａを覆うように絶縁基板２４を裏面に配置し、端子パターンに外部接続端子３３〜３６を配置し、加熱する。この結果、平板状枠体４０から、絶縁基板２４及び外部接続端子３３〜３６が固着された端子ケースを製造することができる。端子ケース３０に含まれる外部接続端子３３〜３６は端子ケースに確実に固着されている。このため、外部接続端子３３〜３６に対してワイヤを接続する際には、外部接続端子３３〜３６がずれることがない。【選択図】図８

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体素子を含んで、例えば、電力変換装置として利用されている。このような半導体装置は、熱可塑性樹脂を用いてリードフレーム等の外部接続端子がインサート成形された端子ケースに、半導体チップ及び電子部品等が設置された回路基板を収納して、トランスファー成形を用いて封止部材で封止されて構成されている。
特開２０１４−１４６７０４号公報
しかし、上記のように成形された端子ケースでは、その材質である熱可塑性樹脂と金属により構成される外部接続端子とは化学的に結合しないため、外部接続端子は端子ケースに固着しない。そこで、熱可塑性樹脂に対して外部接続端子の表面に生成されている凹凸のアンカー効果により、外部接続端子と端子ケースとの密着性の維持が試みられる。しかし、このアンカー効果だけでは十分な密着性を得ることができない。このような状況において、外部接続端子にワイヤボンディングを行うと、超音波振動に伴って外部接続端子が揺さぶられ、ワイヤを確実に接合することができない。このようにして製造された半導体装置は、信頼性が低下してしまうおそれがある。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、外部接続端子を端子ケースに確実に固着することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、基板及び外部接続端子を用意する用意工程と、平板状であって、おもて面及び裏面を貫通する開口部が形成され、前記おもて面に窪みのパターンが形成された、半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む第１半硬化部材を成形する平板状枠体成形工程と、前記第１半硬化部材の前記開口部を覆うように前記基板を前記裏面に配置し、前記パターンに前記外部接続端子を配置し、加熱して、前記第１半硬化部材を硬化して、前記基板及び前記外部接続端子が固着された第１平板状枠体を含むケースを製造するケース製造工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
開示の技術によれば、外部接続端子を端子ケースに確実に固着して、半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。
実施の形態における半導体装置の平面図である。 実施の形態における半導体装置の断面図である。 実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態における半導体装置の製造に用いられる下部本体部用の平板状枠体の平面図である。 実施の形態における半導体装置の製造に用いられる下部本体部用の平板状枠体の断面図である。 実施の形態における半導体装置の製造に用いられる上部枠体部用の平板状枠体の平面図である。 実施の形態における半導体装置の製造に含まれる下部本体部用の平板状枠体に対する外部接続端子及び絶縁基板のセットを説明するための図（その１）である。 実施の形態における半導体装置の製造に含まれる下部本体部用の平板状枠体に対する外部接続端子及び絶縁基板のセットを説明するための図（その２）である。 実施の形態における半導体装置の製造に含まれる下部本体部用の平板状枠体に対する上部枠体部用の平板状枠体のセットを説明するための図（その１）である。 実施の形態における半導体装置の製造に含まれる下部本体部用の平板状枠体に対する上部枠体部用の平板状枠体のセットを説明するための図（その２）である。 実施の形態における半導体装置の製造に含まれる加熱による端子ケースの製造を説明するための図である。
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」及び「上面」とは、図２の半導体装置１０において、上側を向いた面を表す。同様に、「上」とは、図２の半導体装置１０において、上側の方向を表す。「裏面」及び「下面」とは、図２の半導体装置１０において、下側を向いた面を表す。同様に、「下」とは、図２の半導体装置１０において、下側の方向を表す。必要に応じて他の図面でも同様の方向性を意味する。「おもて面」、「上面」、「上」、「裏面」、「下面」、「下」、「側面」は、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。
実施の形態における半導体装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施の形態における半導体装置の平面図である。図２は、実施の形態における半導体装置の断面図である。なお、図１では、封止部材の図示を省略している。図２は、図１における一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面図である。
図１及び図２に示すように、半導体装置１０は、１組の半導体ユニット２０と、制御ＩＣ（Integrated Circuit）３７と、１組の半導体ユニット２０及び制御ＩＣ３７を収納し、外部接続端子３３〜３５を備える１組の端子ケース３０とを有している。半導体ユニット２０は、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２を６組有している。さらに、１組の第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２がおもて面にそれぞれ設けられた６つの回路パターン２３と、これらの回路パターン２３がおもて面に形成された絶縁基板２４とを有している。なお、このような半導体ユニット２０では、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２と、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２がおもて面に配置された回路パターン２３とを１組として、絶縁基板２４上に絶縁基板２４の長辺と平行に、例えば、６組配列されている。制御ＩＣ３７は、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２の２組に対して１つずつ、合計３つ有している。なお、本実施の形態では、複数存在する構成は特に断りがない場合には、そのうちの１つを挙げて説明する。
第１半導体チップ２１は、例えば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を含んでいる。第１半導体チップ２１がＩＧＢＴである場合には、裏面に主電極としてコレクタ電極を、おもて面に、ゲート電極及び主電極としてエミッタ電極をそれぞれ備えている。第１半導体チップ２１がパワーＭＯＳＦＥＴである場合には、裏面に主電極としてドレイン電極を、おもて面に、ゲート電極及び主電極としてソース電極をそれぞれ備えている。上記の第１半導体チップ２１は、その裏面が回路パターン２３上にはんだ（図示を省略）により接合されている。
第２半導体チップ２２は、例えば、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）等のダイオードを含んでいる。このような第２半導体チップ２２は、裏面に主電極として出力電極（カソード電極）を、おもて面に主電極として入力電極（アノード電極）をそれぞれ備えている。上記の第２半導体チップ２２は、その裏面が回路パターン２３上にはんだ（図示を省略）により接合されている。
回路パターン２３は、導電性に優れた銅あるいは銅合金等の金属により構成されている。なお、図１及び図２の回路パターン２３の形状は一例である。このような回路パターン２３は、絶縁基板２４の一方の面に形成された導電性の板または箔をエッチングして生成され、または、導電性の板を絶縁基板２４の一方の面に貼り合わせて生成される。なお、回路パターン２３の厚さは、好ましくは、０．１０ｍｍ以上、１．００ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．２０ｍｍ以上、０．５０ｍｍ以下である。
絶縁基板２４は、熱抵抗の小さいエポキシ樹脂、液晶ポリマー等の絶縁樹脂と熱伝導率の高い窒化硼素、酸化アルミニウム、酸化珪素等との組み合わせによる有機絶縁層とすることができる。あるいは、熱伝導性に優れた、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等の高熱伝導性のセラミックスで構成される無機絶縁層とすることができる。
このような半導体ユニット２０の絶縁基板２４の裏面に放熱板（図示を省略）を設けてもよい。放熱板は、熱伝導性に優れた、例えば、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。また、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により放熱板の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルの他に、ニッケル−リン合金、ニッケル−ボロン合金等がある。さらに、この放熱板の裏面に冷却器（図示を省略）をはんだまたは銀ろう等を介して取り付けて放熱性を向上させることができる。この場合の冷却器は、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。また、冷却器として、フィン、または、複数のフィンから構成されるヒートシンク並びに水冷による冷却装置等を適用することができる。また、放熱板は、このような冷却器と一体化されてもよい。その場合は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成される。そして、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により冷却器と一体化された放熱板の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルの他に、ニッケル−リン合金、ニッケル−ボロン合金等がある。また、放熱板を用いた場合、回路パターン２３、絶縁基板２４、放熱板の組み合わせは、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等の無機絶縁層の両面に銅箔が接合されたＤＣＢ（Direct Copper Bond）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板を用いることができる。なお、このような構成を有する半導体ユニット２０の回路パターン２３の形状、配置位置及び個数、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２の配置位置及び個数は一例であり、図１及び図２に限らず、設計等により適宜設定される。
制御ＩＣ３７は、はんだ（図示を省略）を介して、後述する外部接続端子３５の３か所にそれぞれ接合されている。なお、所望の機能を実現するために、制御ＩＣ３７に代わって、例えば、サーミスタ、コンデンサ、抵抗等の電子部品を適宜用いてもよい。
次に、端子ケース３０について説明する。端子ケース３０は、枠型状の筐体である上部枠体部３１（第２平板状枠体）と、上部枠体部３１が一体的に形成された下部本体部３２（第１平板状枠体）と、下部本体部３２に設けられた外部接続端子３３〜３６とを有している。下部本体部３２は、平面視で矩形状を成した平板状をしており、おもて面から裏面を貫通し、底面に形成された、半導体ユニット２０が取り付けられる収納開口部３２ａを備えている。さらに、下部本体部３２は、収納開口部３２ａを挟む両側に、第１端子が配置される第１端子領域３２ｂと第２端子が配置される第２端子領域３２ｃとを備えている。
複数の外部接続端子３３〜３５は、端子ケース３０の対向する側部から外部空間に延出している。下部本体部３２の一方の長辺に複数の外部接続端子３３〜３５が一列に配列した状態で固着されている。各外部接続端子３３の一端は、下部本体部３２の一方の長辺から外部空間に突出し、他端は、第１端子領域３２ｂに表出している。また、下部本体部３２の一方の長辺に外部接続端子３４，３５も複数の外部接続端子３３に対して一列に配列した状態で固着されている。外部接続端子３４，３５の一端は、下部本体部３２の一方の長辺から外部空間に突出し、他端は、第１端子領域３２ｂに表出して一方の長辺に沿って配線されている。そして、制御ＩＣ３７がはんだ（図示を省略）を介して、第１端子領域３２ｂ内の外部接続端子３５の３か所にそれぞれ接合されている。また、下部本体部３２の一方の長辺と反対側にある他方の長辺に複数の外部接続端子３６が一列に配列した状態で一体化されている。各外部接続端子３６の一端は、下部本体部３２の他方の長辺から外部空間に突出し、他端は、第２端子領域３２ｃに表出している。
上部枠体部３１は、板状であって、下部本体部３２の外周縁に対応した環状を成している。上部枠体部３１は、下部本体部３２のおもて面の外周縁に一体的に形成されている。上面視で、上部枠体部３１の外周は下部本体部３２の外周と同じであってよい。また、上面視で、上部枠体部３１の内周は下部本体部３２の内周よりも大きくてよい。外部接続端子３３〜３５は、それぞれの一部が上部枠体部３１の裏面と下部本体部３２の第１端子領域３２ｂ及び第２端子領域３２ｃに挟まれていてよい。さらに、外部接続端子３３〜３５は、上部枠体部３１の内周側において、下部本体部３２上に露出していてよい。
上部枠体部３１及び下部本体部３２は、いずれも同種の熱硬化性樹脂により構成されている。このような樹脂として、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に含有される充填材とを含んでいる。その具体例として、エポキシ樹脂があり、エポキシ樹脂にフィラーとして酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化ホウ素または窒化アルミニウム等の充填材を含んでいる。
このような端子ケース３０に収納された半導体ユニット２０において、第１半導体チップ２１と第２半導体チップ２２と外部接続端子３３〜３６と制御ＩＣ３７との間が適宜ワイヤ（符号省略）等の配線部材により電気的に接続されている。なお、ワイヤに限らず、リボンやリードフレーム等の導電性の配線部材で接続してもよい。これにより、半導体装置１０において所望の回路が構成される。そして、下部本体部３２の収納開口部３２ａ及び上部枠体部３１で囲まれる領域に収納された半導体ユニット２０、ワイヤ、制御ＩＣ３７等が封止部材３８により封止されている。封止部材３８は、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に含有される充填材とを含んでいる。その具体例として、エポキシ樹脂があり、エポキシ樹脂にフィラーとして酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化ホウ素または窒化アルミニウム等の充填材を含んでいる。または、封止部材３８として、シリコンゲルを用いてもよい。この場合には、封止部材３８で封止した後、端子ケース３０上にケース蓋（図示を省略）を設けて、端子ケース３０を閉じる。
次に、このような半導体装置１０の製造方法について図３〜図１１を用いて説明する。図３は、実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための図である。図４は、実施の形態における半導体装置の製造に用いられる下部本体部用の平板状枠体の平面図であり、図５は、実施の形態における半導体装置の製造に用いられる下部本体部用の平板状枠体の断面図である。なお、図５は、図４の一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面図である。また、図６は、実施の形態における半導体装置の製造に用いられる上部枠体部用の平板状枠体の平面図である。
図７及び図８は、実施の形態における半導体装置の製造に含まれる下部本体部用の平板状枠体に対する外部接続端子及び絶縁基板のセットを説明するための図である。なお、図８は、図７の一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面図である。図９及び図１０は、実施の形態における半導体装置の製造に含まれる下部本体部用の平板状枠体に対する上部枠体部用の平板状枠体のセットを説明するための図である。なお、図１０は、図９の一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面図である。図１１は、実施の形態における半導体装置の製造に含まれる加熱による端子ケースの製造を説明するための図である。なお、図１１は、図２の端子ケース３０の一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面図である。
まず、ケース原料、第１半導体チップ２１、第２半導体チップ２２、制御ＩＣ３７、外部接続端子３３〜３６が連なったリードフレーム（図示を省略）、絶縁基板２４等、端子ケース３０を除く半導体装置１０の構成部品を用意する（ステップＳ１）。次いで、半硬化状態の平板状枠体を用意する（ステップＳ２）。平板状枠体４０は、図４に示されるように、半硬化状態（Ｂステージ状態）の平板状であって、本体部４１（第１半硬化部材）と本体部４１から間隔を開けて設けられた半硬化端子支持部４２，４３とを備えている。本体部４１は、開口部４１ａとおもて面に形成された端子パターン４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅとを備えている。例えば、端子パターン４１ｅは、図５に示されるように、本体部４１のおもて面に形成された窪みにより構成される。他の端子パターン４１ｂ，４１ｃ，４１ｄも同様に、本体部４１のおもて面に窪みにより構成されている。また、半硬化端子支持部４２，４３も、同様に、それぞれ窪みの端子支持パターン４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４３ｅがおもて面に形成されている。なお、本体部４１の端子パターン４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと半硬化端子支持部４２の端子支持パターン４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとは対応している。本体部４１の端子パターン４１ｅと半硬化端子支持部４３の端子支持パターン４３ｅとは対応している。さらに、図６に示されるような平板状枠体５０も用意する。平板状枠体５０は、半硬化状態（Ｂステージ状態）の平板状であって、開口部５２を構成する環状の枠体部５１（第２半硬化部材）を備える。
以下、このようなステップＳ２の半硬化状態の平板状枠体４０，５０の用意の詳細について説明する。まず、熱硬化性樹脂である液状樹脂（Ａステージ）と当該液状樹脂と混合するフィラーとを用意する（ステップＳ２ａ）。ここで用いられる樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等がある。また、フィラーには、離型剤として、シリカフィラー等が用いられる。フィラーとして、ハロゲン系、アンチモン系、水酸化金属系等の難燃剤を配合することなく、シリカフィラーを用いることで、高い難燃性を保つことができる。次いで、この液状樹脂にフィラーを９０％以上混合する。フィラーが混合された液状樹脂を加熱し半硬化した半硬化原料（Ｂステージ）を生成する（ステップＳ２ｂ）。なお、この際の加熱、加温時間は、タクトタイムにより適宜設定し、樹脂の触媒種に依存する。例えば、加熱温度は、１００℃以上、２００℃以下である。次いで、半硬化状態の半硬化原料を粉末化する（ステップＳ２ｃ）。次いで、粉末化された半硬化原料を所定の金型にそれぞれ充填してプレスして、当該金型を分離する。これにより、図４及び図５に示される開口部４１ａが形成され、端子パターン４１ｂ〜４１ｅが転写された平板状枠体４０及び開口部５２が形成された平板状枠体５０がそれぞれ成形される（ステップＳ２ｄ）。以上により、平板状枠体４０，５０の用意が完了する。なお、ステップＳ１，Ｓ２は、以下のステップＳ３の前に完了していればよく、ステップＳ１，Ｓ２の順序は逆であっても、同時であってもよい。
次いで、平板状枠体４０にリードフレーム（外部接続端子３３〜３６）をセットし、さらに、リードフレームがセットされた本体部４１のおもて面の外周縁に対して平板状枠体５０をセットする（ステップＳ３）。具体的には、平板状枠体４０に、本体部４１の端子パターン４１ｂ〜４１ｅ及び半硬化端子支持部４２，４３の端子支持パターン４２ｂ〜４２ｄ，４３ｅに外部接続端子３３〜３６がそれぞれ嵌合するように、外部接続端子３３〜３６が含まれるリードフレームをセットする。リードフレームから不要な部分を取り除く。また、平板状枠体４０の開口部４１ａに裏面から回路パターン２３が形成された絶縁基板２４を取り付ける。これにより、図７及び図８に示されるように、平板状枠体４０では、本体部４１及び半硬化端子支持部４２に外部接続端子３３〜３５がセットされ、本体部４１及び半硬化端子支持部４３に外部接続端子３６がセットされる。なお、図８では、外部接続端子３３〜３６がセットされた半硬化端子支持部４２，４３の図示は省略している。また、本体部４１の開口部４１ａからは回路パターン２３が露出される。なお、このようにセットされた平板状枠体４０では本体部４１のおもて面と外部接続端子３３〜３６のおもて面とが同一平面を成している。また、本体部４１の裏面と絶縁基板２４の裏面とが同一平面を成している。このように外部接続端子３３〜３６及び絶縁基板２４がセットされた平板状枠体４０の本体部４１のおもて面上に、図９に示されるように、平板状枠体５０をセットする。これにより、平板状枠体５０により外部接続端子３３〜３６の本体部４１側の部分と回路パターン２３が囲まれる。また、例えば、図１０に示されるように、平板状枠体４０の本体部４１の端子パターン４１ｅにセットされた外部接続端子３６は、平板状枠体５０の枠体部５１に挟持される。他の外部接続端子３３〜３５も同様に平板状枠体４０の本体部４１と平板状枠体５０の枠体部５１とに挟持される。
次いで、ステップＳ３で外部接続端子３３〜３６及び絶縁基板２４がセットされた平板状枠体４０，５０を加熱して端子ケース３０を製造する（ステップＳ４）。この際の加熱温度は、１２０℃以上、１８０℃以下である。これにより、硬化を進行させ、外部接続端子３３〜３６及び絶縁基板２４が平板状枠体４０に固着する。さらに、図１１に示されるように、平板状枠体５０（枠体部５１）が平板状枠体４０（本体部４１）に一体化し、外部接続端子３３〜３６が平板状枠体５０にも固着する。したがって、これらが硬化を進行させることで、上部枠体部３１及び下部本体部３２を備え、外部接続端子３３〜３６及び絶縁基板２４を含む端子ケース３０が製造される。ステップＳ４により、平板状枠体５０（枠体部５１）及び平板状枠体４０（本体部４１）は、完全硬化していてよい。または、ステップＳ４より後の工程でアフターキュアを行い、平板状枠体５０（枠体部５１）及び平板状枠体４０（本体部４１）が完全硬化されてもよい。なお、本実施の形態では、上部枠体部３１及び下部本体部３２を含む端子ケース３０を製造する場合を例に挙げて説明している。場合によっては、端子ケース３０は、下部本体部３２のみを含む場合であってもよい。この場合には、ステップＳ３において、平板状枠体４０に対する平板状枠体５０のセットが省略される。
このような端子ケース３０は、インサート成形を行わずに製造されている。すなわち、端子ケース３０は、インサート成形に利用される精密で大がかりな金型を含む装置を必要とせず、インサート成形よりも簡便に製造でき、製造コストを抑制することができる。また、端子ケース３０は、粉末化した半硬化原料を押し固めて製造されているために、インサート成形の場合に発生する気泡が少ない。このため、端子ケース３０は、絶縁性、耐湿信頼性が向上する。また、インサート成形では、金型内に溶融樹脂を流入させる際に溶融樹脂の合流点（ウェルド）が発生してしまう。インサート成形で成形された端子ケースに含まれるウェルドは端子ケースの脆弱箇所となってしまう。一方、端子ケース３０は、インサート成形を用いずに成形されるために、ウェルドを含むことがないため、高強度で信頼性の向上を図ることができる。さらに、端子ケース３０は、外部接続端子３３〜３６及び絶縁基板２４が一括して固着される。このような方法では、インサート成形により成形される端子ケースのように絶縁基板２４を接着剤を用いて接合する必要がなく、その分の製造工程を省略することができる。端子ケース３０は、金属との密着性が高い熱硬化性樹脂により構成されているため、端子ケース３０と外部接続端子３３〜３６との隙間をほぼ無くすことができる。このため、端子ケース３０と外部接続端子３３〜３６との隙間における水分の浸入を防止することができ、端子ケース３０の耐湿信頼性を向上することができる。
次いで、端子ケース３０内に、第１半導体チップ２１、第２半導体チップ２２及び制御ＩＣ３７を接合して、ワイヤによる配線を行う（ステップＳ５）。具体的には、端子ケース３０内の回路パターン２３に第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２をはんだによりそれぞれ接合し、外部接続端子３５に制御ＩＣ３７をはんだにより接合する（上記をサブステップＳ５ａ（図示を省略）と呼ぶ）。回路パターン２３上の第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２間をワイヤにより電気的にそれぞれ接続する（上記をサブステップＳ５ｂ（図示を省略）と呼ぶ）。そして、外部接続端子３３〜３６と、第１半導体チップ２１、第２半導体チップ２２及び回路パターン２３との間を適宜ワイヤで電気的に接続する（上記をサブステップＳ５ｃ（図示を省略）と呼ぶ）。特に、外部接続端子３３〜３６は、上記の通り、端子ケース３０に確実に固着されている。このため、外部接続端子３３〜３６に対してワイヤを接続する際には、外部接続端子３３〜３６がずれることがないため、外部接続端子３３〜３６にワイヤを確実に接続することができる。
なお、サブステップＳ５ａ，Ｓ５ｂは、ステップＳ４の直前に行ってもよい。また、サブステップＳ５ａは、ステップＳ３の後に行って、ステップＳ４の端子ケース３０の製造のための加熱をはんだによる固着に兼ねてもよい。また、サブステップＳ５ｂは、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２が回路パターン２３に接合された後であればどのタイミングで行ってもよい。但し、サブステップＳ５ｃは、ステップＳ１〜Ｓ４並びにサブステップＳ５ａ，Ｓ５ｂの後に行われることを要する。
次いで、端子ケース３０の上部枠体部３１及び下部本体部３２内の第１半導体チップ２１、第２半導体チップ２２、回路パターン２３及びワイヤ等を封止部材３８で封止する（ステップＳ６）。以上により、図１及び図２の半導体装置１０が製造される。なお、図１及び図２では、外部接続端子３３〜３６がセットされた平板状枠体４０が含まれる半硬化端子支持部４２，４３に対応する構成の図示については省略している。
上記の半導体装置１０の製造方法では、回路パターン２３が形成された絶縁基板２４及び外部接続端子３３〜３６を用意する。そして、平板状であって、おもて面及び裏面を貫通する開口部４１ａが形成され、おもて面に窪みの端子パターン４１ｂ〜４１ｅが形成された、半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む平板状枠体４０を成形する。その後、平板状枠体４０の開口部４１ａを覆うように絶縁基板２４を裏面に配置し、端子パターン４１ｂ〜４１ｅに外部接続端子３３〜３６を配置し、加熱する。この結果、平板状枠体４０から、絶縁基板２４及び外部接続端子３３〜３６が固着された端子ケース３０を製造することができる。
このようにして形成された端子ケース３０に含まれる外部接続端子３３〜３６は端子ケース３０に確実に固着されている。このため、外部接続端子３３〜３６に対してワイヤを接続する際には、外部接続端子３３〜３６がずれることがないため、外部接続端子３３〜３６にワイヤを確実に接続することができる。また、端子ケース３０は、インサート成形を行って製造されていない。すなわち、端子ケース３０は、インサート成形に利用される精密で大がかりな金型を含む装置を必要とせず、インサート成形よりも簡便に製造でき、製造コストを抑制することができる。また、インサート成形では、金型内に溶融樹脂を流入させる際に溶融樹脂の合流点（ウェルド）が発生してしまう。インサート成形で成形された端子ケースに含まれるウェルドは端子ケースの脆弱箇所となってしまう。一方、端子ケース３０は、インサート成形を用いずに製造されるために、ウェルドを含むことがないため、高強度で信頼性の向上を図ることができる。さらに、端子ケース３０は、外部接続端子３３〜３６及び絶縁基板２４が一括して固着される。このような方法では、インサート成形により成形される端子ケースのように絶縁基板２４を接着剤を用いて接合する必要がなく、その分の製造工程を省略することができる。端子ケース３０は、金属との密着性が高い熱硬化性樹脂により構成されているため、端子ケース３０と外部接続端子３３〜３６との隙間をほぼ無くすことができる。このため、端子ケース３０と外部接続端子３３〜３６との隙間における水分の浸入を防止することができ、端子ケース３０の耐湿信頼性を向上することができる。
１０ 半導体装置
２０ 半導体ユニット
２１ 第１半導体チップ
２２ 第２半導体チップ
２３ 回路パターン
２４ 絶縁基板
３０ 端子ケース
３１ 上部枠体部
３２ 下部本体部
３２ａ 収納開口部
３２ｂ 第１端子領域
３２ｃ 第２端子領域
３３，３４，３５，３６ 外部接続端子
３７ 制御ＩＣ
３８ 封止部材
４０，５０ 平板状枠体
４１ 本体部
４１ａ，５２ 開口部
４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ 端子パターン
４２，４３ 半硬化端子支持部
４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４３ｅ 端子支持パターン
５１ 枠体部

Claims (10)

  1. 基板及び外部接続端子を用意する用意工程と、
    平板状であって、おもて面及び裏面を貫通する開口部が形成され、前記おもて面に窪みのパターンが形成された、半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む第１半硬化部材を成形する平板状枠体成形工程と、
    前記第１半硬化部材の前記開口部を覆うように前記基板を前記裏面に配置し、前記パターンに前記外部接続端子を配置し、加熱して、前記第１半硬化部材を硬化して、前記基板及び前記外部接続端子が固着された第１平板状枠体を含むケースを製造するケース製造工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記平板状枠体成形工程では、液状の熱硬化性樹脂と粉末状の無機フィラーとを混合し、加熱して、粉末状の半硬化原料を形成する工程を含む、
    請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記平板状枠体成形工程では、前記半硬化原料を所定の第１金型内に充填し、前記第１金型内の前記半硬化原料を押圧して前記第１半硬化部材を成形する工程を含む、
    請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記ケース製造工程では、前記外部接続端子及び前記基板が配置された前記第１半硬化部材を加熱する、
    請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記ケース製造工程における加熱温度は、１２０℃以上、１８０℃以下である、
    請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記平板状枠体成形工程において、平板状であり、前記第１半硬化部材の外周縁に対応した環状であって、半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む第２半硬化部材を成形し、
    前記ケース製造工程において、前記基板及び前記外部接続端子が配置された前記第１半硬化部材の前記おもて面に前記第２半硬化部材を配置して、加熱し、前記第１半硬化部材及び前記第２半硬化部材を硬化し、前記第１平板状枠体に一体化された第２平板状枠体をさらに含む前記ケースを製造する、
    請求項２乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記第２平板状枠体は、前記第１平板状枠体と同じ材料により構成されている、
    請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記平板状枠体成形工程では、前記半硬化原料を所定の第２金型内に充填し、前記第２金型内の前記半硬化原料を押圧して前記第２半硬化部材を成形する工程を含む、
    請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記平板状枠体成形工程は、前記第１半硬化部材と共に、平板状であって、おもて面に窪みの支持パターンが形成された、半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む半硬化端子支持部材を形成する工程を含み、
    前記ケース製造工程において、前記第１半硬化部材に配置された前記外部接続端子の前記第１半硬化部材からはみ出した部分を前記半硬化端子支持部材の前記支持パターンに配置し、前記半硬化端子支持部材を前記第１半硬化部材と共に加熱する工程を含む、
    請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記ケース製造工程の終了後、前記ケースに囲まれる領域を封止部材で封止する封止工程をさらに有する、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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