JP2939094B2 - 電力用半導体装置の製造方法 - Google Patents

電力用半導体装置の製造方法

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    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力用半導体装置に関
するものであり、特にその放熱構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は従来の電力用半導体装置を示す
表面側からの透視図である。図12は、従来の製造工程
図である。
【0003】1,2は半導体素子であり、3はヒートス
プレッダーであり、4はアルミベース基板であり、5は
ボンディングワイヤであり、6はリード端子であり、7
は外枠であり、8は注型樹脂である。具体的には、1は
トランジスタチップであり、2はダイオードチップであ
り、8は遮光性のエポキシ樹脂である。
【0004】以下に、従来の電力用半導体装置の製造方
法について、図12に従って説明する。
【0005】まず、図12(a)及び図12(b)の如
く、半導体装置1,2をダイホンドしたヒートスプレッ
ダー3を回路パターンを有するアルミベース基板4の長
手方向に複数搭載し、前記半導体素子1,2にボンディ
ングワイヤ5により結線を施し回路形成する。
【0006】次に、図12(c)の如く、前記アルミベ
ース基板4の半導体素子1,2の搭載面の外周を囲うよ
う、リード端子6をインサート成形した外枠7に接着
し、前記リード端子6のインナー部と前記アルミベース
基板4の回路パターンとをはんだ付け等により結線す
る。
【0007】その後、図12(d)の如く、前記外枠7
の内部に注型樹脂8を注型して完成品としていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図11及び図12に示
す従来の電力用半導体装置は、前記アルミベース基板4
が放熱体をかねており、前記アルミベース基板4は放熱
性が良く、動作した場合における前記半導体素子1,2
が発する熱を外部に放熱することにより、その温度上昇
を抑えるよう構成されている。
【0009】しかしながら、前記半導体素子1,2をダ
イホンドしたヒートスプレッター3をアルミベース基板
4に搭載し、ボンディングワイヤ5により結線し、外枠
7を接着後注型樹脂8を注入していたのでは、一定量ま
とめて一括処理することが不向きで生産性が向上され
ず、コスト低減が困難であった。
【0010】また、上記問題点を解決するために、一定
量まとめて一括処理することに向き生産性が向上される
リードフレームを用い、トランスファーモールド成形に
よる射出成形にて形成することが考えられている。
【0011】しかしながら、放熱性において、本来放熱
性の良いアルミベース基板4に代わって、リードフレー
ムの大きさにて要求され、放熱性を満足させるためには
リードフレームの形状、厚み、重量等が大きくなりすぎ
て、逆に、リードフレームの強度,送り等で、工程上生
産が困難となった。
【0012】本発明は、上記課題に鑑み、放熱性を損な
うことなく量産性に優れた、コスト低減が図れる電力用
半導体装置の提供を目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の電力用半導体装
の製造方法は、リードフレームと、該リードフレーム
に搭載される半導体素子と、該半導体素子の発する熱を
外部へ放出する放熱体とを備え、これらを樹脂にて封止
するに際して、前記放熱体の少なくとも一面が外部へ露
出するように前記放熱体を埋設する電力用半導体装置の
製造方法であって、前記樹脂による封止工程は、前記放
熱体のビス用穴部に下部モールド金型の位置決め部を挿
通して、放熱体を下部モールド金型に位置決めしてセッ
トする工程、及び前記放熱体のビス用穴を覆って押し当
てる上面モールド金型のビス穴形成部により前記放熱体
を金型に支持する工程とを含み、前記樹脂封止により放
熱体のビス用穴と連通するビス穴を樹脂封止体に形成し
てなることを特徴とする。
【0014】また、請求項1の電力用半導体装置の製造
方法において、前記放熱体は電気的導電体からなり、前
記放熱体とリードフレームとを樹脂による絶縁距離分、
離して近接配置してなることを特徴とする。
【0015】さらに、請求項1の電力用半導体装置の製
造方法において、前記放熱体は電気的絶縁体からなり、
前記放熱体とリードフレームとは樹脂封止前にあらかじ
め一体固定されてなることを特徴とする。
【0016】
【作用】上記によれば、リードフレームを半導体素子の
搭載基板としており、前記リードフレームは多連状に連
ねた状態で後の製造工程を行えるため、半導体素子の搭
載、樹脂封止等を一定量まとめて一括処理することが可
能になり、生産性が向上され、コスト低減が図れる。さ
らに放熱体のビス用穴に対応する、上面モールド用金型
の位置決め部及び下面モールド用金型のビス用形成部に
より、放熱体を正確に位置決めし、又金型内における放
熱体の支持を確実にするので、放熱体配置誤差による放
熱ロス、放熱体裏面への樹脂の回り込みを抑制し、放熱
効果の低下を防止する効果がある。
【0017】
【0018】
【0019】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、同図(a)は正面側からの透視図であり、同図
(b)は側面断面図であり、同図(c)は裏面図であ
る。図2乃至図5は本発明の製造工程の一例を説明する
ための図である。尚、図2はリードフレームの平面図で
あり、図3乃至図5中において、同図(a)は縦断面図
であり、同図(b)は横断面図であり、同図(c)は側
面断面図である。
【0020】図1の如く、本実施例の電力用半導体装置
は、リードフレーム11と、半導体素子12,13と、
放熱体14とを備え、これらが樹脂15にて封止されて
なるものであって、前記放熱体14の少なくとも一面が
外部へ露出するよう構成してなるものである。
【0021】前記リードフレーム11は、半導体素子1
2,13を搭載する載置片16と、外部接続用のリード
端子17とを備えており、本実施例では、前記載置片1
6及びリード端子17が、該リード端子17の伸びる方
向に対して垂直方向に複数位置されている。
【0022】前記半導体素子12,13は、それぞれ例
えばトランジスタチップ12、ダイオードチップ13か
らなり、リードフレーム11の載置片16にそれぞれ搭
載され、ボンディングワイヤ18にて所望の半導体素子
12,13−リード端子17間が内部結線されている。
【0023】前記放熱体14は、例えばアルミ板等の放
熱性のよい基板からなり、前記リードフレーム11の裏
面側に近接して配置されているとともに、少なくとも表
裏面の内の一面が外部へ露出するよう樹脂15にて埋設
されている。ここで、前記放熱体14として、電気的導
電体を使用する場合には、リードフレーム11と放熱体
14との間に前記樹脂15を介して絶縁距離をもたせる
ことが必要である。これは、前記放熱体14の露出面が
外部物体と接触した場合に静電気等を生じるため、これ
による半導体素子12,13の電気的不良を防止するた
めである。
【0024】前記樹脂15は、例えば遮光性のエポキシ
樹脂からなり、前記リード端子17と放熱体14の一面
とを除く部分を封止するものである。
【0025】以下に、上述した電力用半導体装置の製造
方法の一例を図2乃至図5に従って説明する。
【0026】まず、図2の如く、半導体素子12,13
を多連状に連なったリードフレーム11の載置片16に
ダイボンドし、所望の前記半導体素子12,13とリー
ド端子17とをボンディングワイヤ18により内部結線
を施し回路形成する。
【0027】次に、図3の如く、下面モールド金型19
aのキャビティ内の位置決め部20a,20bにアルミ
板等の放熱体14を位置決めしてセットする。
【0028】続けて、ボンディングワイヤ18により内
部結線を施した前記リードフレーム11を図4の如く、
下面モールド金型19aにセットアップする。この時、
リードフレーム11と放熱体14とが近接するよう配置
するが、前記放熱体14が電気的導電体である場合には
絶縁される様に絶縁距離をもたせてセットアップされて
いる。
【0029】次に、図5の如く、上面モールド金型19
bにて前記リードフレーム11のタイバー及びリード端
子17を支持すると同時に、上面モールド金型19bの
ビス穴形成部21a,21bにて前記放熱体14を支持
し、キャビティ内に封止樹脂15をトランスファーモー
ルド成形による射出成形する。ここで、前記リードフレ
ーム11と放熱体14との間に設けた絶縁距離には、封
止樹脂15が充填され、完全に封止樹脂により絶縁され
る。
【0030】上述の樹脂封止工程において、図3に示さ
れるような、放熱体14のビス用穴に下部モールド金型
19aの位置決め部20a,20bを挿通して、放熱体
14を下面モールド金型19aに位置決めしてセットす
る工程、及び図5に示されるような、放熱体14のビス
用穴を覆う上面モールド金型19bのビス穴形成部21
a,21bにより放熱体14を金型に支持する工程とが
含まれ、かつ前記樹脂封止により放熱体14のビス穴と
連通するビス穴が樹脂15に形成される。従って、上面
モールド用金型19aの位置決め部20a,20b及び
下面モールド用金型19bのビス用形成部21a,21
bにより、放熱体14が正確に位置決めされ、又金型内
における放熱体14の支持が確実になるので、放熱体1
4の配置誤差による放熱ロス、放熱体14の裏面への樹
脂の回り込みを抑制し、放熱効果の低下を防止する。
脂封止後は、図1の如く、前記リードフレーム11のタ
イバーをタイバーカットして、電力用半導体装置を完成
する。
【0031】このように、本実施例の電力用半導体装置
は、リードフレーム11を半導体素子12,13の搭載
基板としており、前記リードフレーム11は多連状に連
ねた状態で後の製造工程を行えるので、前記半導体素子
12,13の搭載、ワイヤボンド及び樹脂封止を一定量
まとめて一括処理することが可能となり、生産性が向上
され、コスト低減が図れる。また、従来と比較して部品
点数を少なくできる。さらに、前記リードフレーム11
の裏面側には放熱体14が近接して設けられており、該
放熱体14は少なくとも一面が外部へ露出するよう埋設
してなる構成なので、半導体素子12,13が動作時に
発する熱を前記放熱体14にて放熱されるため、前記リ
ードフレーム11の形状、厚み、重量等を大きくするこ
となしに放熱性を確保することができる。
【0032】加えて、前記放熱体14が電気的導電体か
らなる場合には、前記放熱体14とリードフレーム11
とを前記樹脂15を介して絶縁距離をおいて近接させて
なる構成なので、前記放熱体14とリードフレーム11
との間の絶縁性が保たれ、前記放熱体14の露出面が外
部物体と接触した場合に生じる半導体素子12,13の
電気的不良を防止することができる。
【0033】図6は本発明の他の実施例を示す図であ
り、同図(a)は正面側からの透視図であり、同図
(b)は側面断面図であり、同図(c)は裏面図であ
る。図7乃至図10は本発明の製造工程の一例を説明す
るための図である。尚、図7及び図8において、同図
(a)は平面図であり、同図(b)は側面断面図であ
り、図9及び図10において、同図(a)は正面断面図
であり、同図(b)は側面断面図である。
【0034】本実施例について、上述した実施例と相違
する点のみ説明する。
【0035】本実施例の電力用半導体装置は、図6の如
く、放熱体14が例えば、アルミベース基板等の電気的
絶縁体からなり、前記放熱体14とリードフレーム11
とを一体固定してなる構成である。尚、前記アルミベー
ス基板は、表面に絶縁層が塗布されてなるものである。
【0036】このように、電気的絶縁体からなる放熱体
14と半導体素子12,13を搭載したリードフレーム
11とを一体固定させることにより、半導体素子12,
13の電気的不良を防止できるとともに、前記半導体素
子12,13から放熱体14までの伝熱性が向上され、
上記実施例の効果に加え、さらに放熱性を向上すること
ができる。
【0037】以下に、上述した電力用半導体装置の製造
方法の一例を図7乃至図10に従って説明する。
【0038】まず、図7の如く、半導体素子12,13
を多連状に連なったリードフレーム11の載置片16に
ダイボンドし、所望の前記半導体素子12,13とリー
ド端子17とをボンデイングワイヤ18により内部結線
を施し回路形成する。尚、前記リードフレーム11は放
熱体14と隣接するように折り曲げ加工がなされてい
る。
【0039】次に、図8の如く、ボンィデングワイヤ1
8によりワイヤボンドまで行った該リードフレーム11
を、樹脂封止前にアルミベース基板等の放熱体14に、
前記リードフレーム11のパイロット穴22と前記放熱
体14のビス穴23とを位置決めして、はんだ付け等に
より固定する。
【0040】次に、図9の如く、前記放熱体14を固定
したリードフレーム11を、下面モールド金型19aの
キャビティ内の位置決め部20a,20bに前記放熱体
14のビス穴23を位置決めしてセットする。
【0041】続けて、図10の如く、上面モールド金型
19bにて前記リードフレーム11のタイバー及びリー
ド端子17を支持すると同時に、上面モールド金型19
bのビス穴形成部21にて前記放熱体14を支持し、キ
ャビティ内に封止樹脂15をトランスファーモールド成
形による射出成形する。
【0042】樹脂封止後は、図6の如く、前記リードフ
レーム11のタイバーをタイバーカットして、電力用半
導体装置が完成する。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、リードフ
レームを半導体素子の搭載基板としており、前記リード
フレームは多連状に連ねた状態で後の製造工程を行える
ため、半導体素子の搭載、樹脂封止等を一定量まとめて
一括処理することが可能になり、生産性が向上され、コ
スト低減が図れる。さらに放熱体のビス用穴に対応す
る、上面モールド用金型の位置決め部及び下面モールド
用金型のビス用形成部により、放熱体を正確に位置決め
し、又金型内における放熱体の支持を確実にするので、
放熱体配置誤差による放熱ロス、放熱体裏面への樹脂の
回り込みを抑制し、放熱効果の低下を防止する効果があ
り有用である。
【0044】また、本発明の請求項2記載の電力用半導
体装置によれば、前記放熱体の露出面が外部物体と接触
した場合に生じる半導体素子の電気的不良が防止され
る。
【0045】さらに、本発明の請求項3記載の電力用半
導体装置によれば、同じく半導体素子の電気的不良が防
止されるとともに、半導体素子から放熱体までの伝熱性
が向上され、放熱性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図であり、同図
(a)は正面側からの透視図であり、同図(b)は側面
断面図であり、同図(c)は裏面図である。
【図2】図1に示す電力用半導体装置の製造工程の一例
を説明するための図である。
【図3】同じく、製造工程の一例を説明するための図で
ある。
【図4】同じく、製造工程の一例を説明するための図で
ある。
【図5】同じく、製造工程の一例を説明するための図で
ある。
【図6】本発明の他の実施例を示す構成図であり、同図
(a)は正面側からの透視図であり、同図(b)は側面
断面図であり、同図(c)は裏面図である。
【図7】図6に示す電力用半導体装置の製造工程の一例
を説明するための図である。
【図8】同じく、製造工程の一例を説明するための図で
ある。
【図9】同じく、製造工程の一例を説明するための図で
ある。
【図10】同じく、製造工程の一例を説明するための図
である。
【図11】従来例を示す正面側からの透視図である。
【図12】図11に電力用半導体装置の製造工程図であ
る。
【符号の説明】
11 リードフレーム 12,13 半導体素子 14 放熱体 15 樹脂

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リードフレームと、該リードフレームに
    搭載される半導体素子と、該半導体素子の発する熱を外
    部へ放出する放熱体とを備え、これらを樹脂にて封止す
    るに際して、前記放熱体の少なくとも一面が外部へ露出
    するように前記放熱体を埋設する電力用半導体装置の製
    造方法であって、前記樹脂による封止工程は、前記放熱
    体のビス用穴に下部モールド金型の位置決め部を挿通し
    て、放熱体を下部モールド金型に位置決めしてセットす
    る工程、及び前記放熱体のビス用穴を覆って押し当てる
    上面モールド金型のビス穴形成部により前記放熱体を金
    型に支持する工程とを含み、前記樹脂封止により放熱体
    のビス用穴と連通するビス穴を樹脂封止体に形成してな
    ることを特徴とする電力半導体装置の製造方法
  2. 【請求項2】 前記放熱体は電気的導電体からなり、前
    記放熱体とリードフレームとを樹脂による絶縁距離分、
    離して近接配置してなることを特徴とする請求項1に記
    載の電力用半導体装置の製造方法
  3. 【請求項3】 前記放熱体は電気的絶縁体からなり、前
    記放熱体とリードフレームとは樹脂封止前にあらかじめ
    一体固定されてなることを特徴とする請求項1に記載の
    電力用半導体装置の製造方法
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