JP3597012B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造技術、特に、半導体ペレットが放熱体にボンディングされて樹脂封止されている構造のものに関し、例えば、フィン付きシングル・インライン・プラスチック・パッケージを備えているパワーＩＣ（以下、パワーＩＣという。）に利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーＩＣとして、良好な放熱性を確保するためにペレットが放熱体にボンディングされており、このペレットに電気的に接続されているインナリード群が放熱体に若干の間隙をもって対向するように配置されており、ペレットおよびインナリード群が樹脂封止体によって樹脂封止されているものがある。
【０００３】
なお、パワーＩＣを述べてある例としては、特開平６−４５４７５号公報、がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したパワーＩＣにおいては、温度サイクル加速試験によって放熱体と樹脂封止体との間に剥離が発生し、ペレット接続部の半田付け部に剥離が進行すると、過渡熱抵抗信頼度試験に悪い影響を及ぼす傾向になるという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、放熱体と樹脂封止体との間における剥離の発生を防止することができる半導体装置およびその製造技術を提供することにある。
【０００６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【０００８】
すなわち、半導体装置は、放熱体にボンディングされた半導体ペレットおよびインナリード群を樹脂封止する樹脂封止体の内部における放熱体に室を有する保持部が形成されているとともに、この保持部の側面の一部に係止部が突設されており、樹脂封止体における保持部の室内部に充填した樹脂部が係止部に係止した状態になっていることを特徴とする。
【０００９】
前記した手段によれば、放熱体は保持部および係止部によって樹脂封止体と機械的に形状結合した状態になっているため、放熱体と樹脂封止体との間の剥離を防止することができる。したがって、剥離の進行を未然に防止することができ、半導体ペレット接続部の剥離を防止し、過渡熱抵抗特性の低下を未然に回避することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う側面断面図、図２以降はその製造方法を説明するための各説明図である。
【００１１】
本実施形態において、本発明に係る半導体装置は、フィン付きシングル・インライン・プラスチック・パッケージを備えているパワーＩＣ（以下、パワーＩＣという。）として構成されている。このパワーＩＣ４０は、高出力の集積回路が作り込まれている半導体ペレット（以下、ペレットという。）２６と、ペレット２６がボンディングされている放熱体２１と、ペレット２６に電気的に接続されているインナリード１７群と、樹脂封止体３９とを備えており、放熱体２１の一部であるヘッダ部２２が樹脂封止体３９の側面から露出されている。放熱体２１にボンディングされたペレット２６およびインナリード１７群を樹脂封止する樹脂封止体３９の内部における放熱体２１の一主面には、室を有する保持部である保持凹部としての溝３０、３１および穴３３がそれぞれ没設されているとともに、同じく保持凹部としての一方の溝３１の側面の一部に係止部３２が間欠的に突設され、また、同じく保持凹部としての穴３３の開口縁部に係止部３４が突設されており、樹脂封止体３９における溝３１および穴３３の内部に充填した樹脂部が係止部３２、３４にそれぞれ係止した状態になっている。
【００１２】
パワーＩＣは次のような製造方法によって製造されている。以下、本発明の一実施形態であるパワーＩＣの製造方法を説明する。この説明により、前記パワーＩＣ４０の構成の詳細が明らかにされる。
【００１３】
本実施形態において、パワーＩＣの製造方法には図２に示されている多連リードフレーム１１が使用される。多連リードフレーム１１は銅系材料や鉄系材料等の導電性を有する板材が使用されて、プレス加工やエッチング加工によって略長方形の板形状に一体成形されている。多連リードフレーム１１は略同一パターンに形成された単位リードフレーム１２が複数個、一方向に繰り返すように隣り合わせに並べられて連設されている。但し、以下の説明並びに図面においては、繰り返しが理解される一単位のみが示されている。これは他の構成についても同様である。
【００１４】
単位リードフレーム１２は細長い板形状に形成された外枠１３を備えており、外枠１３の両端部には一対のセクション枠１４、１４が直角に突設されている。両セクション枠１４、１４間にはダム部材１６が外枠１３と平行に架設されている。ダム部材１６の外枠１３と反対側の端辺にはインナリード１７が複数本、長手方向に等間隔に配置されて直角にそれぞれ突設されており、各インナリード１７の先端部はペレット配置空所１５を取り囲むようにそれぞれ配線されている。ダム部材１６の外枠１３側の端辺にはアウタリード１８がインナリード１７と同数本、各インナリード１７とそれぞれ連続するように配置されて直角に突設されており、各アウタリード１８の先端部は外枠１３にそれぞれ連結されている。ダム部材１６における隣合うアウタリード１８、１８間の部分によってダム１６ａがそれぞれ構成されている。両セクション枠１４、１４には放熱体を連結するための放熱体連結部１９がそれぞれ突設されており、各放熱体連結部１９、１９には連結孔２０が先端部に配されて肉厚方向に貫通するようにそれぞれ開設されている。
【００１５】
放熱体２１は放熱体成形工程において、銅等の熱伝導性の良好な導電材料が用いられてプレス加工により一体成形される。放熱体２１は図３に示されているようにヘッダ部２２と搭載部２４とから構成されている。ヘッダ部２２は略長方形の板形状に形成されており、ヘッダ部２２の両端部には取付孔２３が、パワーＩＣ４０を電気機器等に実装する際にねじ部材等を挿通し得るようにそれぞれ開設されている。
【００１６】
搭載部２４は略長方形の板形状に形成されている。搭載部２４の一主面（以下、上面とする。）にはペレット２６が略中央部に配されて、半田材料による接着等の適当な手段で形成されたボンディング層２５によってボンディングされている。搭載部２４のヘッダ部２２と反対側の長辺の側面には、樹脂封止体を固定するための係止部（以下、外側係止部という。）２７が略全長にわたって突設されている。ヘッダ部２２と搭載部２４との間には半長円形状の切欠部２８が一対、左右対称形に配置されてそれぞれ切設されており、各切欠部２８の搭載部２４側の側面には樹脂封止体を固定するための係止部（以下、内側係止部という。）２９がそれぞれ突設されている。外側係止部２７および内側係止部２９は搭載部２４の側面を塑性加工により膨出させることによって突設されている。
【００１７】
搭載部２４の上面には室を有する保持部である保持凹部としての溝（以下、内側溝という。）３０がペレット２６を取り囲むように三方に延在されてＶ溝形状に没設されており、搭載部２４とヘッダ部２２との境界部における内側溝３０の外側位置には、同じく保持凹部としての溝（以下、外側溝という。）３１が搭載部２４を横断して左右の切欠部２８、２８を連絡するように略直線状に敷設されてＶ溝形状に没設されている。内側溝３０および外側溝３１はプレス加工またはエッチング加工によって形成される。外側溝３１の搭載部２４側の側面には係止部（以下、溝内係止部という。）３２が長手方向に間欠的に形成されている。溝内係止部３２は図３（ｂ）および（ｃ）に示されているように、外側溝３１に沿って搭載部２４の上面の一部がプレス加工によって塑性変形されて溝内に膨出されることにより成形されている。
【００１８】
搭載部２４の上面における内側溝３０の左右両脇には室を有する保持部である保持凹部としての穴（以下、保持穴という。）３３、３３が、左右対称形に配置されて円柱穴形状にそれぞれ没設されており、各保持穴３３の開口縁部には係止部（以下、穴内係止部という。）３４が径方向内向きに突設されている。穴内係止部３４は図３（ｄ）および（ｅ）に示されているように、保持穴３３の開口縁部がプレス加工によって塑性変形されて保持穴３３内に膨出されることにより成形されている。
【００１９】
ヘッダ部２２の両端部にはリードフレームと連結するためのリードフレーム連結部３５、３５が、その上面から若干隆起するようにそれぞれ突設されており、両リードフレーム連結部３５、３５には各突起３６が上向きにそれぞれ突設されている。
【００２０】
以上のように構成されている放熱体２１は前記構成に係る単位リードフレーム１２に図４に示されているように組み付けられる。すなわち、放熱体２１の上に単位リードフレーム１２が放熱体２１のペレット２６に単位リードフレーム１２のペレット配置空所１５が一致された状態で重ねられるとともに、放熱体２１の両リードフレーム連結部３５、３５の突起３６、３６が単位リードフレーム１２の両放熱体連結部１９、１９の連結孔２０、２０にそれぞれ嵌入される。この状態において、放熱体２１と単位リードフレーム１２とはリードフレーム連結部３５が規定する間隙を置いて対向するように重ね合わされた状態になる。また、インナリード１７群の先端部はペレット２６の三辺を取り囲んだ状態になる。次いで、突起３６は適宜かしめ加工される。
【００２１】
以上のように放熱体２１が単位リードフレーム１２に組み付けられた後に、図４に示されているように、各インナリード１７の先端部とペレット２６の各電極パッド２６ａとの間にはワイヤ３７が、両端部をワイヤボンディングされてそれぞれ橋絡される。これにより、ペレット２６に作り込まれた集積回路は各電極パッド２６ａ、ワイヤ３７およびインナリード１７を通じてアウタリード１８に電気的に引き出されることになる。
【００２２】
ワイヤボンディングされた多連リードフレーム１１および放熱体２１の組立体３８は、図５に示されているトランスファ成形装置５０により樹脂封止体３９を成形される。
【００２３】
図５に示されているトランスファ成形装置５０は型締め装置（図示せず）等により互いに型合わせされる上型５１と下型５２とを備えている。上型５１と下型５２との合わせ面には互いに協働してキャビティー５３を形成する上型キャビティー凹部５３ａおよび下型キャビティー凹部５３ｂが複数組、一方向に整列されてそれぞれ没設されている。下型５２の合わせ面にはポット５４が開設されており、ポット５４にはシリンダ装置（図示せず）によって上下駆動されるプランジャ５５が進退自在に嵌入されている。上型５１の合わせ面にはカル５６がポット５４に対向されて没設されており、複数本のランナ５７がカル５６に一端を接続されて没設されている。各ランナ５７の他端は上型キャビティー凹部５３ａに開設されたゲート５８に接続されている。
【００２４】
樹脂封止体３９が樹脂成形される際に、多連リードフレーム１１と放熱体２１との組立体３８は下型５２の上に、各ペレット２６が各下型キャビティー凹部５３ｂ内の略中央部に位置するようにセットされる。続いて、成形材料としての樹脂が突き固められたタブレット（図示せず）がポット５４に投入され、上型５１と下型５２とが型締めされる。タブレットがヒータ（図示せず）によって加熱されて溶融し液状の樹脂（以下、レジンという。）５９になると、レジン５９がプランジャ５５によってポット５４から押し出され、ランナ５７を通じてゲート５８からキャビティー５３にそれぞれ充填される。
【００２５】
キャビティー５３に充填されたレジンは放熱体２１に没設された保持凹部としての内側溝３０、外側溝３１および保持穴３３の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、さらに、溝内係止部３２および穴内係止部３４が外側溝３１および保持穴３３に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になる。また、外側係止部２７および内側係止部２９は放熱体２１の側面において樹脂内に投錨して形状結合した状態になる。
【００２６】
キャビティー５３に充填されたレジン５９が熱硬化された後に、上型５１と下型５２とが型開きされるとともに、キャビティー５３によって成形された樹脂封止体３９がキャビティー５３から離型される。
【００２７】
以上のようにして樹脂封止体３９が成形されると、ペレット２６、インナリード１７群、ワイヤ３７および放熱体２１の搭載部２４は樹脂封止体３９により樹脂封止される。この状態において、アウタリード１８群は樹脂封止体３９の一側面から１列に整列された状態で突出された状態になっている。ペレット２６の集積回路はワイヤ３７群、インナリード１７群およびアウタリード１８群を通じて樹脂封止体３９の外部に引き出された状態になっている。放熱体２１のヘッダ部２２はアウタリード１８群と反対側の側面において樹脂封止体３９から突出した状態になっており、搭載部２４の裏面は樹脂封止体３９の裏面において露出した状態になっている。
【００２８】
その後、リード切断工程（図示せず）において、多連リードフレーム１１の外枠１３、セクション枠１４およびダム１６ａ並びにリードフレーム連結部３５が切り落とされる。以上のようにして図１に示されているパワーＩＣ４０が製造されたことになる。
【００２９】
以上のようにして製造されたパワーＩＣ４０は出荷前に温度サイクル加速試験を実施される。この際、放熱体２１と樹脂封止体３９との間に剥離が発生していると、温度サイクル加速試験によって剥離が進行し、ペレット２６を放熱体２１に接続しているボンディング層２５の寿命低下や、耐湿性試験による水分の侵入腐食不良が発生し易くなる。殊に、樹脂封止体３９が放熱体２１のヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった状態になっている部分は剥離し易い。
【００３０】
しかし、本実施形態においては、放熱体２１のヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった部分における樹脂封止体３９の樹脂が放熱体２１に没設された保持凹部としての内側溝３０、外側溝３１および保持穴３３の内部にそれぞれ充填して保持された状態になっており、しかも、溝内係止部３２および穴内係止部３４が外側溝３１および保持穴３３に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になっているため、樹脂封止体３９が放熱体２１から剥離するのは防止される。したがって、温度サイクル加速試験においても樹脂封止体３９と放熱体２１との間で剥離が発生することはない。
【００３１】
前記実施形態によれば次の効果が得られる。
▲１▼ 放熱体に保持凹部としての内側溝および外側溝を没設するとともに、外側溝に溝内係止部を突設することにより、放熱体のヘッダ部および搭載部の上に乗っかった部分における樹脂封止体の樹脂が内側溝および外側溝の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、しかも、溝内係止部が外側溝に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になるため、樹脂封止体が放熱体から剥離するのを確実に防止することができ、温度サイクル加速試験において樹脂封止体と放熱体との間で剥離が発生し易くなるのを回避することができる。
【００３２】
▲２▼ 放熱体に保持凹部としての保持穴を没設するとともに、保持穴に穴内係止部を突設することにより、放熱体のヘッダ部および搭載部の上に乗っかった部分における樹脂封止体の樹脂が保持穴の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、しかも、穴内係止部が保持穴に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になるため、樹脂封止体が放熱体から剥離するのを確実に防止することができ、温度サイクル加速試験において樹脂封止体と放熱体との間で剥離が発生し易くなるのを回避することができる。
【００３３】
▲３▼ 前記▲１▼および▲２▼を併用することにより、樹脂封止体が放熱体から剥離するのをより一層確実に防止することができる。
【００３４】
▲４▼ 樹脂封止体が放熱体から剥離するのを防止することにより、樹脂封止体の耐湿性等を高めることができるため、パワーＩＣの品質および信頼性を高めることができる。
【００３５】
▲５▼ 保持凹部としての内側溝、外側溝および保持穴は放熱体の放熱経路の障害とならないため、放熱体の放熱性能を低下させることはなく、パワーＩＣの放熱性能の低下を回避することができる。
【００３６】
▲６▼ 保持凹部としての内側溝、外側溝および保持穴はプレス加工またはエッチング加工によって放熱体と一体成形することができ、また、溝内係止部および穴内係止部はプレス加工による塑性変形によって成形することができるため、製造コストの増加を抑制することができる。
【００３７】
図６は本発明の他の実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う拡大部分断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う拡大部分断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ線に沿う拡大部分断面図である。図７以降はその製造方法を説明するための各説明図である。
【００３８】
本実施形態２が前記実施形態１と異なる点は、室を有する保持部およびそれに突設された係止部の構成である。すなわち、本実施形態２において、ペレット２６およびインナリード１７群を樹脂封止する樹脂封止体３９の内部における放熱体２１の一主面には室を有する保持部として、内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａ、ペレットの左右に配置された貫通孔（以下、左右の貫通孔という。）３３Ａ、３３Ａ、および、溝に重なるように配置された貫通孔（以下、溝上貫通孔という。）３３Ｂがそれぞれ形成されている。外側溝３１Ａの内部には係止部（以下、溝内係止部という。）３２Ａが、内側溝３０Ａが外側溝３１Ａに近接して没設されることによって突設されている。左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの内周面における高さ方向の途中には係止部（以下、孔内係止部という。）３４Ａがそれぞれ突設されており、また、溝上貫通孔３３Ｂの内周面における高さ方向の途中にも係止部（以下、溝上孔係止部という。）３４Ｂが突設されている。外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部に充填した樹脂部は溝内係止部３２Ａ、孔内係止部３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂにそれぞれ係止した状態になっている。
【００３９】
以下、本発明の実施形態２であるパワーＩＣの製造方法を説明する。この説明により、前記パワーＩＣの構成の詳細が明らかにされる。
【００４０】
本実施形態２においては、図２に示されている前記実施形態１と同様の多連リードフレーム１１が使用され、また、図７に示されている放熱体２１Ａが使用される。放熱体２１Ａは放熱体成形工程において、銅等の熱伝導性の良好な導電材料が用いられてプレス加工により一体成形される。放熱体２１Ａはヘッダ部２２と搭載部２４とから構成されている。ヘッダ部２２は略長方形の板形状に形成されており、その両端部には取付孔２３がパワーＩＣを電気機器等に実装する際にねじ部材等を挿通し得るようにそれぞれ開設されている。
【００４１】
搭載部２４は略長方形の板形状に形成されている。搭載部２４の一主面（以下、上面とする。）にはペレット２６が略中央部に配されて、半田材料による接着等の適当な手段で形成されたボンディング層２５によってボンディングされている。搭載部２４のヘッダ部２２と反対側の長辺の側面には、樹脂封止体を固定するための係止部（以下、外側係止部という。）２７が略全長にわたって突設されている。ヘッダ部２２と搭載部２４との間には半長円形状の切欠部２８が一対、左右対称形に配置されてそれぞれ切設されており、各切欠部２８の搭載部２４側の側面には、樹脂封止体を固定するための係止部（以下、内側係止部という。）２９がそれぞれ突設されている。外側係止部２７および内側係止部２９は搭載部２４の側面を塑性加工により膨出させることによって突設されている。
【００４２】
搭載部２４の上面には保持凹部としての内側溝３０Ａがペレット２６を取り囲むように三方に延在されてＶ溝形状に没設され、搭載部２４とヘッダ部２２との境界部における内側溝３０Ａの外側位置には、保持凹部としての外側溝３１Ａが搭載部２４を横断して左右の切欠部２８、２８を連絡するように略直線状に敷設されてＶ溝形状に没設されている。内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａはプレス加工によって形成される。外側溝３１Ａの搭載部２４側の側面には溝内係止部３２Ａが長手方向に略全長にわたって一連に形成されている。溝内係止部３２Ａは図７（ｂ）および（ｃ）に示されているように、外側溝３１Ａに沿って内側溝３０Ａがプレス加工により没設されることにより、搭載部２４の上面の一部が塑性変形されて外側溝３１Ａの内側に膨出されることにより成形された突起である。
【００４３】
搭載部２４の上面における内側溝３０Ａの左右両脇には室を有する保持部としての左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａが、左右対称形に配置されてプレス加工により円形の貫通孔にそれぞれ開設されており、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの開口縁部には孔内係止部３４Ａが径方向内向きに突設されている。孔内係止部３４Ａは図７（ｄ）および（ｅ）に示されているように、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの下面側の一端開口縁部がプレス加工によって塑性変形されて左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの内側に膨出されることにより成形されている。
【００４４】
搭載部２４の上面における左右の切欠部２８、２８を結ぶ線分の中央部には、室を有する保持部としての溝上貫通孔３３Ｂが内側溝３０Ａと外側溝３１Ａに跨がるように配されてプレス加工により円形の貫通孔に開設されており、溝上貫通孔３３Ｂの開口縁部には溝上孔係止部３４Ｂが径方向内向きに突設されている。溝上孔係止部３４Ｂも図７（ｄ）および（ｅ）に示されているように、下面側の一端開口縁部がプレス加工によって塑性変形されて溝上貫通孔３３Ｂの内側に膨出されることにより成形されている。なお、孔内係止部３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂは下面側の一端開口縁部を潰すことによって成形するに限らず、上面側の一端開口縁部を潰すことによって成形してもよい。
【００４５】
ヘッダ部２２の両端部にはリードフレームと連結するためのリードフレーム連結部３５、３５が、その上面から若干隆起するようにそれぞれ突設されており、両リードフレーム連結部３５、３５には各突起３６が上向きにそれぞれ突設されている。
【００４６】
以上のように構成されている放熱体２１Ａは前記構成に係る単位リードフレーム１２に図８に示されているように組み付けられる。すなわち、放熱体２１Ａの上に単位リードフレーム１２が放熱体２１Ａのペレット２６に単位リードフレーム１２のペレット配置空所１５が一致された状態で重ねられるとともに、放熱体２１Ａの両リードフレーム連結部３５、３５の突起３６、３６が単位リードフレーム１２の両放熱体連結部１９、１９の連結孔２０、２０にそれぞれ嵌入される。この状態において、放熱体２１Ａと単位リードフレーム１２とはリードフレーム連結部３５が規定する間隙を置いて対向するように重ね合わされた状態になる。また、インナリード１７群の先端部はペレット２６の三辺を取り囲んだ状態になる。次いで、突起３６は適宜かしめ加工される。
【００４７】
以上のように放熱体２１Ａが単位リードフレーム１２に組み付けられた後に、図８に示されているように、各インナリード１７の先端部とペレット２６の各電極パッド２６ａとの間にはワイヤ３７が、両端部をワイヤボンディングされてそれぞれ橋絡される。これにより、ペレット２６に作り込まれた集積回路は各電極パッド２６ａ、ワイヤ３７およびインナリード１７を通じてアウタリード１８に電気的に引き出されることになる。
【００４８】
ワイヤボンディングされた多連リードフレーム１１および放熱体２１Ａの組立体３８は、トランスファ成形装置５０により樹脂封止体３９を図９に示されているように成形される。すなわち、樹脂封止体３９が樹脂成形される際に、多連リードフレーム１１と放熱体２１Ａとの組立体３８は下型５２の上に、各ペレット２６が各下型キャビティー凹部５３ｂ内の略中央部に位置するようにセットされる。
【００４９】
続いて、成形材料としての樹脂が突き固められたタブレットがポット５４に投入され、上型５１と下型５２とが型締めされる。タブレットがヒータ（図示せず）によって加熱されて溶融しレジン５９になると、レジン５９がプランジャ５５によってポット５４から押し出され、ランナ５７を通じてゲート５８からキャビティー５３にそれぞれ充填される。
【００５０】
キャビティー５３に充填されたレジンは放熱体２１Ａに形成された内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部にそれぞれ充填する。このとき、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂは両端が開口した状態になっていることにより、孔内にレジン５９が上端開口から充填されると、下端開口から孔内の空気が排出される状態になるため、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂにはレジン５９が確実に充填される。このようにして内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部に充填したレジン５９には、溝内係止部３２Ａ、孔内係止部３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂが投錨して形状結合した状態になる。また、外側係止部２７および内側係止部２９は放熱体２１Ａの側面において樹脂内に投錨して形状結合した状態になる。
【００５１】
キャビティー５３に充填されたレジン５９が熱硬化された後に、上型５１と下型５２とが型開きされるとともに、キャビティー５３によって成形された樹脂封止体３９がキャビティー５３から離型される。
【００５２】
以上のようにして樹脂封止体３９が成形されると、ペレット２６、インナリード１７群、ワイヤ３７および放熱体２１Ａの搭載部２４は樹脂封止体３９により樹脂封止される。この状態において、アウタリード１８群は樹脂封止体３９の一側面から１列に整列された状態で突出された状態になっている。ペレット２６の集積回路はワイヤ３７群、インナリード１７群およびアウタリード１８群を通じて樹脂封止体３９の外部に引き出された状態になっている。放熱体２１Ａのヘッダ部２２はアウタリード１８群と反対側の側面において樹脂封止体３９から突出した状態になっており、搭載部２４の裏面は樹脂封止体３９の裏面において露出した状態になっている。
【００５３】
その後、リード切断工程（図示せず）において、多連リードフレーム１１の外枠１３、セクション枠１４およびダム１６ａ並びにリードフレーム連結部３５が切り落とされる。以上のようにして図６に示されているパワーＩＣ４０が製造されたことになる。
【００５４】
以上のようにして製造されたパワーＩＣは出荷前に温度サイクル加速試験を実施される。温度サイクル加速試験によってペレット２６を放熱体２１Ａに接続しているボンディング層２５に剥離が進行すると、過渡熱抵抗特性が低下する傾向がある。殊に、樹脂封止体３９が放熱体２１Ａのヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった状態になっている部分は剥離し易いので、この傾向が顕著になる。
【００５５】
本実施形態２においては、放熱体２１Ａのヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった部分における樹脂封止体３９の樹脂が放熱体２１Ａの内側溝３０Ａ、外側溝３１、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部にそれぞれ充填して保持された状態になっており、かつ、溝内係止部３２Ａ、孔内係止部３４Ａ、３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂが外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂに充填して硬化した樹脂に投錨して形状結合した状態になっているため、樹脂封止体３９が放熱体２１Ａから剥離するのは防止される。したがって、温度サイクル加速試験においても樹脂封止体３９と放熱体２１Ａとの間で剥離が発生することはない。
【００５６】
しかも、本実施形態２においては、溝上貫通孔３３Ｂが内側溝３０Ａと外側溝３１Ａとに跨がって開設され、溝上貫通孔３３Ｂの内周面に突設された溝上孔係止部３４Ｂが溝上貫通孔３３Ｂに充填して硬化した樹脂に投錨して形状結合した状態になっているため、樹脂封止体３９は放熱体２１Ａにより一層確実に保持された状態になる。また、溝上貫通孔３３Ｂおよび左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａが貫通孔に形成されていることによってレジンが孔内に完全に充填し易いため、溝上孔係止部３４Ｂおよび左右の孔内係止部３４Ａ、３４Ａが孔内に充填して硬化した樹脂により一層強固に投錨して形状結合した状態になり、その結果、樹脂封止体３９は放熱体２１Ａにより一層確実に保持された状態になる。
【００５７】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５８】
例えば、保持凹部としての内側溝および外側溝の断面形状はＶ字形状に形成するに限らず、Ｕ字形状やＷ字形状等に形成してもよい。
【００５９】
また、室を有する保持部としての保持穴や貫通孔の平面形状は円形に形成するに限らず、三角形や四角形等の多角形、楕円形、長円形等に形成してもよい。
【００６０】
溝内係止部は外側溝に設けるに限らず、内側溝に設けてもよいし、外側溝および内側溝の両方に設けてもよい。
【００６１】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるパワーＩＣに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、その他のＩＣやパワートランジスタ等、ペレットが放熱体にボンディングされ放熱体の一部と共に樹脂封止体によって樹脂封止されている半導体装置全般に適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００６３】
放熱体に室を有する保持部を形成するとともに、保持部内に係止部を突設することにより、放熱体の上に乗っかった部分における樹脂封止体の樹脂が保持部の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、しかも、保持部内の係止部が保持部内に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になるため、樹脂封止体が放熱体から剥離するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う側面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるパワーＩＣの製造方法に使用される多連リードフレームを示す平面図である。
【図３】同じく放熱体を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）は溝内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図、（ｄ）および（ｅ）は穴内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図である。
【図４】リードフレームと放熱体の組立体を示す一部省略平面図である。
【図５】樹脂封止体成形工程を示す縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う拡大部分断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う拡大部分断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ線に沿う拡大部分断面図である。
【図７】その製造方法に使用される放熱体を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）は溝内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図、（ｄ）および（ｅ）は孔内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図である。
【図８】リードフレームと放熱体の組立体を示す一部省略平面図である。
【図９】樹脂封止体成形工程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１…多連リードフレーム、１２…単位リードフレーム、１３…外枠、１４…セクション枠、１５…ペレット配置空所、１６…ダム部材、１６ａ…ダム、１７…インナリード、１８…アウタリード、１９…放熱体連結部、２０…連結孔、２１、２１Ａ……放熱体、２２…ヘッダ部、２３…取付孔、２４…搭載部、２５…ボンディング層、２６…ペレット（半導体ペレット）、２６ａ…電極パッド、２７…外側係止部、２８…切欠部、２９…内側係止部、３０、３０Ａ…内側溝（保持凹部）、３１、３１Ａ…外側溝（保持凹部）、３２、３２Ａ…溝内係止部（係止部）、３３…保持穴（保持凹部）、３３Ａ…貫通孔（保持部）、３３Ｂ…溝上貫通孔（保持凹部）、３４…穴内係止部（係止部）、３４Ａ…孔内係止部（係止部）、３４Ｂ…溝上孔係止部（係止部）、３５…リードフレーム連結部、３６…突起、３７…ワイヤ、３８…リードフレームと放熱体の組立体、３９…樹脂封止体、４０…パワーＩＣ（半導体装置）、５０…トランスファ成形装置、５１…上型、５２…下型、５３…キャビティー、５３ａ…上型キャビティー凹部、５３ｂ…下型キャビティー凹部、５４…ポット、５５…プランジャ、５６…カル、５７…ランナ、５８…ゲート、５９…レジン。
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造技術、特に、半導体ペレットが放熱体にボンディングされて樹脂封止されている構造のものに関し、例えば、フィン付きシングル・インライン・プラスチック・パッケージを備えているパワーＩＣ（以下、パワーＩＣという。）に利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワーＩＣとして、良好な放熱性を確保するためにペレットが放熱体にボンディングされており、このペレットに電気的に接続されているインナリード群が放熱体に若干の間隙をもって対向するように配置されており、ペレットおよびインナリード群が樹脂封止体によって樹脂封止されているものがある。
【０００３】
なお、パワーＩＣを述べてある例としては、特開平６−４５４７５号公報、がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したパワーＩＣにおいては、温度サイクル加速試験によって放熱体と樹脂封止体との間に剥離が発生し、ペレット接続部の半田付け部に剥離が進行すると、過渡熱抵抗信頼度試験に悪い影響を及ぼす傾向になるという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、放熱体と樹脂封止体との間における剥離の発生を防止することができる半導体装置およびその製造技術を提供することにある。
【０００６】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【０００８】
すなわち、半導体装置は、放熱体にボンディングされた半導体ペレットおよびインナリード群を樹脂封止する樹脂封止体の内部における放熱体に室を有する保持部が形成されているとともに、この保持部の側面の一部に係止部が突設されており、樹脂封止体における保持部の室内部に充填した樹脂部が係止部に係止した状態になっていることを特徴とする。
【０００９】
前記した手段によれば、放熱体は保持部および係止部によって樹脂封止体と機械的に形状結合した状態になっているため、放熱体と樹脂封止体との間の剥離を防止することができる。したがって、剥離の進行を未然に防止することができ、半導体ペレット接続部の剥離を防止し、過渡熱抵抗特性の低下を未然に回避することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う側面断面図、図２以降はその製造方法を説明するための各説明図である。
【００１１】
本実施形態において、本発明に係る半導体装置は、フィン付きシングル・インライン・プラスチック・パッケージを備えているパワーＩＣ（以下、パワーＩＣという。）として構成されている。このパワーＩＣ４０は、高出力の集積回路が作り込まれている半導体ペレット（以下、ペレットという。）２６と、ペレット２６がボンディングされている放熱体２１と、ペレット２６に電気的に接続されているインナリード１７群と、樹脂封止体３９とを備えており、放熱体２１の一部であるヘッダ部２２が樹脂封止体３９の側面から露出されている。放熱体２１にボンディングされたペレット２６およびインナリード１７群を樹脂封止する樹脂封止体３９の内部における放熱体２１の一主面には、室を有する保持部である保持凹部としての溝３０、３１および穴３３がそれぞれ没設されているとともに、同じく保持凹部としての一方の溝３１の側面の一部に係止部３２が間欠的に突設され、また、同じく保持凹部としての穴３３の開口縁部に係止部３４が突設されており、樹脂封止体３９における溝３１および穴３３の内部に充填した樹脂部が係止部３２、３４にそれぞれ係止した状態になっている。
【００１２】
パワーＩＣは次のような製造方法によって製造されている。以下、本発明の一実施形態であるパワーＩＣの製造方法を説明する。この説明により、前記パワーＩＣ４０の構成の詳細が明らかにされる。
【００１３】
本実施形態において、パワーＩＣの製造方法には図２に示されている多連リードフレーム１１が使用される。多連リードフレーム１１は銅系材料や鉄系材料等の導電性を有する板材が使用されて、プレス加工やエッチング加工によって略長方形の板形状に一体成形されている。多連リードフレーム１１は略同一パターンに形成された単位リードフレーム１２が複数個、一方向に繰り返すように隣り合わせに並べられて連設されている。但し、以下の説明並びに図面においては、繰り返しが理解される一単位のみが示されている。これは他の構成についても同様である。
【００１４】
単位リードフレーム１２は細長い板形状に形成された外枠１３を備えており、外枠１３の両端部には一対のセクション枠１４、１４が直角に突設されている。両セクション枠１４、１４間にはダム部材１６が外枠１３と平行に架設されている。ダム部材１６の外枠１３と反対側の端辺にはインナリード１７が複数本、長手方向に等間隔に配置されて直角にそれぞれ突設されており、各インナリード１７の先端部はペレット配置空所１５を取り囲むようにそれぞれ配線されている。ダム部材１６の外枠１３側の端辺にはアウタリード１８がインナリード１７と同数本、各インナリード１７とそれぞれ連続するように配置されて直角に突設されており、各アウタリード１８の先端部は外枠１３にそれぞれ連結されている。ダム部材１６における隣合うアウタリード１８、１８間の部分によってダム１６ａがそれぞれ構成されている。両セクション枠１４、１４には放熱体を連結するための放熱体連結部１９がそれぞれ突設されており、各放熱体連結部１９、１９には連結孔２０が先端部に配されて肉厚方向に貫通するようにそれぞれ開設されている。
【００１５】
放熱体２１は放熱体成形工程において、銅等の熱伝導性の良好な導電材料が用いられてプレス加工により一体成形される。放熱体２１は図３に示されているようにヘッダ部２２と搭載部２４とから構成されている。ヘッダ部２２は略長方形の板形状に形成されており、ヘッダ部２２の両端部には取付孔２３が、パワーＩＣ４０を電気機器等に実装する際にねじ部材等を挿通し得るようにそれぞれ開設されている。
【００１６】
搭載部２４は略長方形の板形状に形成されている。搭載部２４の一主面（以下、上面とする。）にはペレット２６が略中央部に配されて、半田材料による接着等の適当な手段で形成されたボンディング層２５によってボンディングされている。搭載部２４のヘッダ部２２と反対側の長辺の側面には、樹脂封止体を固定するための係止部（以下、外側係止部という。）２７が略全長にわたって突設されている。ヘッダ部２２と搭載部２４との間には半長円形状の切欠部２８が一対、左右対称形に配置されてそれぞれ切設されており、各切欠部２８の搭載部２４側の側面には樹脂封止体を固定するための係止部（以下、内側係止部という。）２９がそれぞれ突設されている。外側係止部２７および内側係止部２９は搭載部２４の側面を塑性加工により膨出させることによって突設されている。
【００１７】
搭載部２４の上面には室を有する保持部である保持凹部としての溝（以下、内側溝という。）３０がペレット２６を取り囲むように三方に延在されてＶ溝形状に没設されており、搭載部２４とヘッダ部２２との境界部における内側溝３０の外側位置には、同じく保持凹部としての溝（以下、外側溝という。）３１が搭載部２４を横断して左右の切欠部２８、２８を連絡するように略直線状に敷設されてＶ溝形状に没設されている。内側溝３０および外側溝３１はプレス加工またはエッチング加工によって形成される。外側溝３１の搭載部２４側の側面には係止部（以下、溝内係止部という。）３２が長手方向に間欠的に形成されている。溝内係止部３２は図３（ｂ）および（ｃ）に示されているように、外側溝３１に沿って搭載部２４の上面の一部がプレス加工によって塑性変形されて溝内に膨出されることにより成形されている。
【００１８】
搭載部２４の上面における内側溝３０の左右両脇には室を有する保持部である保持凹部としての穴（以下、保持穴という。）３３、３３が、左右対称形に配置されて円柱穴形状にそれぞれ没設されており、各保持穴３３の開口縁部には係止部（以下、穴内係止部という。）３４が径方向内向きに突設されている。穴内係止部３４は図３（ｄ）および（ｅ）に示されているように、保持穴３３の開口縁部がプレス加工によって塑性変形されて保持穴３３内に膨出されることにより成形されている。
【００１９】
ヘッダ部２２の両端部にはリードフレームと連結するためのリードフレーム連結部３５、３５が、その上面から若干隆起するようにそれぞれ突設されており、両リードフレーム連結部３５、３５には各突起３６が上向きにそれぞれ突設されている。
【００２０】
以上のように構成されている放熱体２１は前記構成に係る単位リードフレーム１２に図４に示されているように組み付けられる。すなわち、放熱体２１の上に単位リードフレーム１２が放熱体２１のペレット２６に単位リードフレーム１２のペレット配置空所１５が一致された状態で重ねられるとともに、放熱体２１の両リードフレーム連結部３５、３５の突起３６、３６が単位リードフレーム１２の両放熱体連結部１９、１９の連結孔２０、２０にそれぞれ嵌入される。この状態において、放熱体２１と単位リードフレーム１２とはリードフレーム連結部３５が規定する間隙を置いて対向するように重ね合わされた状態になる。また、インナリード１７群の先端部はペレット２６の三辺を取り囲んだ状態になる。次いで、突起３６は適宜かしめ加工される。
【００２１】
以上のように放熱体２１が単位リードフレーム１２に組み付けられた後に、図４に示されているように、各インナリード１７の先端部とペレット２６の各電極パッド２６ａとの間にはワイヤ３７が、両端部をワイヤボンディングされてそれぞれ橋絡される。これにより、ペレット２６に作り込まれた集積回路は各電極パッド２６ａ、ワイヤ３７およびインナリード１７を通じてアウタリード１８に電気的に引き出されることになる。
【００２２】
ワイヤボンディングされた多連リードフレーム１１および放熱体２１の組立体３８は、図５に示されているトランスファ成形装置５０により樹脂封止体３９を成形される。
【００２３】
図５に示されているトランスファ成形装置５０は型締め装置（図示せず）等により互いに型合わせされる上型５１と下型５２とを備えている。上型５１と下型５２との合わせ面には互いに協働してキャビティー５３を形成する上型キャビティー凹部５３ａおよび下型キャビティー凹部５３ｂが複数組、一方向に整列されてそれぞれ没設されている。下型５２の合わせ面にはポット５４が開設されており、ポット５４にはシリンダ装置（図示せず）によって上下駆動されるプランジャ５５が進退自在に嵌入されている。上型５１の合わせ面にはカル５６がポット５４に対向されて没設されており、複数本のランナ５７がカル５６に一端を接続されて没設されている。各ランナ５７の他端は上型キャビティー凹部５３ａに開設されたゲート５８に接続されている。
【００２４】
樹脂封止体３９が樹脂成形される際に、多連リードフレーム１１と放熱体２１との組立体３８は下型５２の上に、各ペレット２６が各下型キャビティー凹部５３ｂ内の略中央部に位置するようにセットされる。続いて、成形材料としての樹脂が突き固められたタブレット（図示せず）がポット５４に投入され、上型５１と下型５２とが型締めされる。タブレットがヒータ（図示せず）によって加熱されて溶融し液状の樹脂（以下、レジンという。）５９になると、レジン５９がプランジャ５５によってポット５４から押し出され、ランナ５７を通じてゲート５８からキャビティー５３にそれぞれ充填される。
【００２５】
キャビティー５３に充填されたレジンは放熱体２１に没設された保持凹部としての内側溝３０、外側溝３１および保持穴３３の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、さらに、溝内係止部３２および穴内係止部３４が外側溝３１および保持穴３３に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になる。また、外側係止部２７および内側係止部２９は放熱体２１の側面において樹脂内に投錨して形状結合した状態になる。
【００２６】
キャビティー５３に充填されたレジン５９が熱硬化された後に、上型５１と下型５２とが型開きされるとともに、キャビティー５３によって成形された樹脂封止体３９がキャビティー５３から離型される。
【００２７】
以上のようにして樹脂封止体３９が成形されると、ペレット２６、インナリード１７群、ワイヤ３７および放熱体２１の搭載部２４は樹脂封止体３９により樹脂封止される。この状態において、アウタリード１８群は樹脂封止体３９の一側面から１列に整列された状態で突出された状態になっている。ペレット２６の集積回路はワイヤ３７群、インナリード１７群およびアウタリード１８群を通じて樹脂封止体３９の外部に引き出された状態になっている。放熱体２１のヘッダ部２２はアウタリード１８群と反対側の側面において樹脂封止体３９から突出した状態になっており、搭載部２４の裏面は樹脂封止体３９の裏面において露出した状態になっている。
【００２８】
その後、リード切断工程（図示せず）において、多連リードフレーム１１の外枠１３、セクション枠１４およびダム１６ａ並びにリードフレーム連結部３５が切り落とされる。以上のようにして図１に示されているパワーＩＣ４０が製造されたことになる。
【００２９】
以上のようにして製造されたパワーＩＣ４０は出荷前に温度サイクル加速試験を実施される。この際、放熱体２１と樹脂封止体３９との間に剥離が発生していると、温度サイクル加速試験によって剥離が進行し、ペレット２６を放熱体２１に接続しているボンディング層２５の寿命低下や、耐湿性試験による水分の侵入腐食不良が発生し易くなる。殊に、樹脂封止体３９が放熱体２１のヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった状態になっている部分は剥離し易い。
【００３０】
しかし、本実施形態においては、放熱体２１のヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった部分における樹脂封止体３９の樹脂が放熱体２１に没設された保持凹部としての内側溝３０、外側溝３１および保持穴３３の内部にそれぞれ充填して保持された状態になっており、しかも、溝内係止部３２および穴内係止部３４が外側溝３１および保持穴３３に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になっているため、樹脂封止体３９が放熱体２１から剥離するのは防止される。したがって、温度サイクル加速試験においても樹脂封止体３９と放熱体２１との間で剥離が発生することはない。
【００３１】
前記実施形態によれば次の効果が得られる。
▲１▼ 放熱体に保持凹部としての内側溝および外側溝を没設するとともに、外側溝に溝内係止部を突設することにより、放熱体のヘッダ部および搭載部の上に乗っかった部分における樹脂封止体の樹脂が内側溝および外側溝の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、しかも、溝内係止部が外側溝に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になるため、樹脂封止体が放熱体から剥離するのを確実に防止することができ、温度サイクル加速試験において樹脂封止体と放熱体との間で剥離が発生し易くなるのを回避することができる。
【００３２】
▲２▼ 放熱体に保持凹部としての保持穴を没設するとともに、保持穴に穴内係止部を突設することにより、放熱体のヘッダ部および搭載部の上に乗っかった部分における樹脂封止体の樹脂が保持穴の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、しかも、穴内係止部が保持穴に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になるため、樹脂封止体が放熱体から剥離するのを確実に防止することができ、温度サイクル加速試験において樹脂封止体と放熱体との間で剥離が発生し易くなるのを回避することができる。
【００３３】
▲３▼ 前記▲１▼および▲２▼を併用することにより、樹脂封止体が放熱体から剥離するのをより一層確実に防止することができる。
【００３４】
▲４▼ 樹脂封止体が放熱体から剥離するのを防止することにより、樹脂封止体の耐湿性等を高めることができるため、パワーＩＣの品質および信頼性を高めることができる。
【００３５】
▲５▼ 保持凹部としての内側溝、外側溝および保持穴は放熱体の放熱経路の障害とならないため、放熱体の放熱性能を低下させることはなく、パワーＩＣの放熱性能の低下を回避することができる。
【００３６】
▲６▼ 保持凹部としての内側溝、外側溝および保持穴はプレス加工またはエッチング加工によって放熱体と一体成形することができ、また、溝内係止部および穴内係止部はプレス加工による塑性変形によって成形することができるため、製造コストの増加を抑制することができる。
【００３７】
図６は本発明の他の実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う拡大部分断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う拡大部分断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ線に沿う拡大部分断面図である。図７以降はその製造方法を説明するための各説明図である。
【００３８】
本実施形態２が前記実施形態１と異なる点は、室を有する保持部およびそれに突設された係止部の構成である。すなわち、本実施形態２において、ペレット２６およびインナリード１７群を樹脂封止する樹脂封止体３９の内部における放熱体２１の一主面には室を有する保持部として、内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａ、ペレットの左右に配置された貫通孔（以下、左右の貫通孔という。）３３Ａ、３３Ａ、および、溝に重なるように配置された貫通孔（以下、溝上貫通孔という。）３３Ｂがそれぞれ形成されている。外側溝３１Ａの内部には係止部（以下、溝内係止部という。）３２Ａが、内側溝３０Ａが外側溝３１Ａに近接して没設されることによって突設されている。左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの内周面における高さ方向の途中には係止部（以下、孔内係止部という。）３４Ａがそれぞれ突設されており、また、溝上貫通孔３３Ｂの内周面における高さ方向の途中にも係止部（以下、溝上孔係止部という。）３４Ｂが突設されている。外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部に充填した樹脂部は溝内係止部３２Ａ、孔内係止部３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂにそれぞれ係止した状態になっている。
【００３９】
以下、本発明の実施形態２であるパワーＩＣの製造方法を説明する。この説明により、前記パワーＩＣの構成の詳細が明らかにされる。
【００４０】
本実施形態２においては、図２に示されている前記実施形態１と同様の多連リードフレーム１１が使用され、また、図７に示されている放熱体２１Ａが使用される。放熱体２１Ａは放熱体成形工程において、銅等の熱伝導性の良好な導電材料が用いられてプレス加工により一体成形される。放熱体２１Ａはヘッダ部２２と搭載部２４とから構成されている。ヘッダ部２２は略長方形の板形状に形成されており、その両端部には取付孔２３がパワーＩＣを電気機器等に実装する際にねじ部材等を挿通し得るようにそれぞれ開設されている。
【００４１】
搭載部２４は略長方形の板形状に形成されている。搭載部２４の一主面（以下、上面とする。）にはペレット２６が略中央部に配されて、半田材料による接着等の適当な手段で形成されたボンディング層２５によってボンディングされている。搭載部２４のヘッダ部２２と反対側の長辺の側面には、樹脂封止体を固定するための係止部（以下、外側係止部という。）２７が略全長にわたって突設されている。ヘッダ部２２と搭載部２４との間には半長円形状の切欠部２８が一対、左右対称形に配置されてそれぞれ切設されており、各切欠部２８の搭載部２４側の側面には、樹脂封止体を固定するための係止部（以下、内側係止部という。）２９がそれぞれ突設されている。外側係止部２７および内側係止部２９は搭載部２４の側面を塑性加工により膨出させることによって突設されている。
【００４２】
搭載部２４の上面には保持凹部としての内側溝３０Ａがペレット２６を取り囲むように三方に延在されてＶ溝形状に没設され、搭載部２４とヘッダ部２２との境界部における内側溝３０Ａの外側位置には、保持凹部としての外側溝３１Ａが搭載部２４を横断して左右の切欠部２８、２８を連絡するように略直線状に敷設されてＶ溝形状に没設されている。内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａはプレス加工によって形成される。外側溝３１Ａの搭載部２４側の側面には溝内係止部３２Ａが長手方向に略全長にわたって一連に形成されている。溝内係止部３２Ａは図７（ｂ）および（ｃ）に示されているように、外側溝３１Ａに沿って内側溝３０Ａがプレス加工により没設されることにより、搭載部２４の上面の一部が塑性変形されて外側溝３１Ａの内側に膨出されることにより成形された突起である。
【００４３】
搭載部２４の上面における内側溝３０Ａの左右両脇には室を有する保持部としての左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａが、左右対称形に配置されてプレス加工により円形の貫通孔にそれぞれ開設されており、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの開口縁部には孔内係止部３４Ａが径方向内向きに突設されている。孔内係止部３４Ａは図７（ｄ）および（ｅ）に示されているように、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの下面側の一端開口縁部がプレス加工によって塑性変形されて左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａの内側に膨出されることにより成形されている。
【００４４】
搭載部２４の上面における左右の切欠部２８、２８を結ぶ線分の中央部には、室を有する保持部としての溝上貫通孔３３Ｂが内側溝３０Ａと外側溝３１Ａに跨がるように配されてプレス加工により円形の貫通孔に開設されており、溝上貫通孔３３Ｂの開口縁部には溝上孔係止部３４Ｂが径方向内向きに突設されている。溝上孔係止部３４Ｂも図７（ｄ）および（ｅ）に示されているように、下面側の一端開口縁部がプレス加工によって塑性変形されて溝上貫通孔３３Ｂの内側に膨出されることにより成形されている。なお、孔内係止部３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂは下面側の一端開口縁部を潰すことによって成形するに限らず、上面側の一端開口縁部を潰すことによって成形してもよい。
【００４５】
ヘッダ部２２の両端部にはリードフレームと連結するためのリードフレーム連結部３５、３５が、その上面から若干隆起するようにそれぞれ突設されており、両リードフレーム連結部３５、３５には各突起３６が上向きにそれぞれ突設されている。
【００４６】
以上のように構成されている放熱体２１Ａは前記構成に係る単位リードフレーム１２に図８に示されているように組み付けられる。すなわち、放熱体２１Ａの上に単位リードフレーム１２が放熱体２１Ａのペレット２６に単位リードフレーム１２のペレット配置空所１５が一致された状態で重ねられるとともに、放熱体２１Ａの両リードフレーム連結部３５、３５の突起３６、３６が単位リードフレーム１２の両放熱体連結部１９、１９の連結孔２０、２０にそれぞれ嵌入される。この状態において、放熱体２１Ａと単位リードフレーム１２とはリードフレーム連結部３５が規定する間隙を置いて対向するように重ね合わされた状態になる。また、インナリード１７群の先端部はペレット２６の三辺を取り囲んだ状態になる。次いで、突起３６は適宜かしめ加工される。
【００４７】
以上のように放熱体２１Ａが単位リードフレーム１２に組み付けられた後に、図８に示されているように、各インナリード１７の先端部とペレット２６の各電極パッド２６ａとの間にはワイヤ３７が、両端部をワイヤボンディングされてそれぞれ橋絡される。これにより、ペレット２６に作り込まれた集積回路は各電極パッド２６ａ、ワイヤ３７およびインナリード１７を通じてアウタリード１８に電気的に引き出されることになる。
【００４８】
ワイヤボンディングされた多連リードフレーム１１および放熱体２１Ａの組立体３８は、トランスファ成形装置５０により樹脂封止体３９を図９に示されているように成形される。すなわち、樹脂封止体３９が樹脂成形される際に、多連リードフレーム１１と放熱体２１Ａとの組立体３８は下型５２の上に、各ペレット２６が各下型キャビティー凹部５３ｂ内の略中央部に位置するようにセットされる。
【００４９】
続いて、成形材料としての樹脂が突き固められたタブレットがポット５４に投入され、上型５１と下型５２とが型締めされる。タブレットがヒータ（図示せず）によって加熱されて溶融しレジン５９になると、レジン５９がプランジャ５５によってポット５４から押し出され、ランナ５７を通じてゲート５８からキャビティー５３にそれぞれ充填される。
【００５０】
キャビティー５３に充填されたレジンは放熱体２１Ａに形成された内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部にそれぞれ充填する。このとき、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂは両端が開口した状態になっていることにより、孔内にレジン５９が上端開口から充填されると、下端開口から孔内の空気が排出される状態になるため、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂにはレジン５９が確実に充填される。このようにして内側溝３０Ａ、外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部に充填したレジン５９には、溝内係止部３２Ａ、孔内係止部３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂが投錨して形状結合した状態になる。また、外側係止部２７および内側係止部２９は放熱体２１Ａの側面において樹脂内に投錨して形状結合した状態になる。
【００５１】
キャビティー５３に充填されたレジン５９が熱硬化された後に、上型５１と下型５２とが型開きされるとともに、キャビティー５３によって成形された樹脂封止体３９がキャビティー５３から離型される。
【００５２】
以上のようにして樹脂封止体３９が成形されると、ペレット２６、インナリード１７群、ワイヤ３７および放熱体２１Ａの搭載部２４は樹脂封止体３９により樹脂封止される。この状態において、アウタリード１８群は樹脂封止体３９の一側面から１列に整列された状態で突出された状態になっている。ペレット２６の集積回路はワイヤ３７群、インナリード１７群およびアウタリード１８群を通じて樹脂封止体３９の外部に引き出された状態になっている。放熱体２１Ａのヘッダ部２２はアウタリード１８群と反対側の側面において樹脂封止体３９から突出した状態になっており、搭載部２４の裏面は樹脂封止体３９の裏面において露出した状態になっている。
【００５３】
その後、リード切断工程（図示せず）において、多連リードフレーム１１の外枠１３、セクション枠１４およびダム１６ａ並びにリードフレーム連結部３５が切り落とされる。以上のようにして図６に示されているパワーＩＣ４０が製造されたことになる。
【００５４】
以上のようにして製造されたパワーＩＣは出荷前に温度サイクル加速試験を実施される。温度サイクル加速試験によってペレット２６を放熱体２１Ａに接続しているボンディング層２５に剥離が進行すると、過渡熱抵抗特性が低下する傾向がある。殊に、樹脂封止体３９が放熱体２１Ａのヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった状態になっている部分は剥離し易いので、この傾向が顕著になる。
【００５５】
本実施形態２においては、放熱体２１Ａのヘッダ部２２および搭載部２４の上に乗っかった部分における樹脂封止体３９の樹脂が放熱体２１Ａの内側溝３０Ａ、外側溝３１、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂの内部にそれぞれ充填して保持された状態になっており、かつ、溝内係止部３２Ａ、孔内係止部３４Ａ、３４Ａおよび溝上孔係止部３４Ｂが外側溝３１Ａ、左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａおよび溝上貫通孔３３Ｂに充填して硬化した樹脂に投錨して形状結合した状態になっているため、樹脂封止体３９が放熱体２１Ａから剥離するのは防止される。したがって、温度サイクル加速試験においても樹脂封止体３９と放熱体２１Ａとの間で剥離が発生することはない。
【００５６】
しかも、本実施形態２においては、溝上貫通孔３３Ｂが内側溝３０Ａと外側溝３１Ａとに跨がって開設され、溝上貫通孔３３Ｂの内周面に突設された溝上孔係止部３４Ｂが溝上貫通孔３３Ｂに充填して硬化した樹脂に投錨して形状結合した状態になっているため、樹脂封止体３９は放熱体２１Ａにより一層確実に保持された状態になる。また、溝上貫通孔３３Ｂおよび左右の貫通孔３３Ａ、３３Ａが貫通孔に形成されていることによってレジンが孔内に完全に充填し易いため、溝上孔係止部３４Ｂおよび左右の孔内係止部３４Ａ、３４Ａが孔内に充填して硬化した樹脂により一層強固に投錨して形状結合した状態になり、その結果、樹脂封止体３９は放熱体２１Ａにより一層確実に保持された状態になる。
【００５７】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５８】
例えば、保持凹部としての内側溝および外側溝の断面形状はＶ字形状に形成するに限らず、Ｕ字形状やＷ字形状等に形成してもよい。
【００５９】
また、室を有する保持部としての保持穴や貫通孔の平面形状は円形に形成するに限らず、三角形や四角形等の多角形、楕円形、長円形等に形成してもよい。
【００６０】
溝内係止部は外側溝に設けるに限らず、内側溝に設けてもよいし、外側溝および内側溝の両方に設けてもよい。
【００６１】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるパワーＩＣに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、その他のＩＣやパワートランジスタ等、ペレットが放熱体にボンディングされ放熱体の一部と共に樹脂封止体によって樹脂封止されている半導体装置全般に適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００６３】
放熱体に室を有する保持部を形成するとともに、保持部内に係止部を突設することにより、放熱体の上に乗っかった部分における樹脂封止体の樹脂が保持部の内部にそれぞれ充填して保持された状態になり、しかも、保持部内の係止部が保持部内に充填した樹脂に投錨して形状結合した状態になるため、樹脂封止体が放熱体から剥離するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う側面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるパワーＩＣの製造方法に使用される多連リードフレームを示す平面図である。
【図３】同じく放熱体を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）は溝内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図、（ｄ）および（ｅ）は穴内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図である。
【図４】リードフレームと放熱体の組立体を示す一部省略平面図である。
【図５】樹脂封止体成形工程を示す縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態であるパワーＩＣを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う拡大部分断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う拡大部分断面図、（ｄ）は（ａ）のｄ−ｄ線に沿う拡大部分断面図である。
【図７】その製造方法に使用される放熱体を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）および（ｃ）は溝内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図、（ｄ）および（ｅ）は孔内係止部の成形工程を示す各拡大部分断面図である。
【図８】リードフレームと放熱体の組立体を示す一部省略平面図である。
【図９】樹脂封止体成形工程を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１１…多連リードフレーム、１２…単位リードフレーム、１３…外枠、１４…セクション枠、１５…ペレット配置空所、１６…ダム部材、１６ａ…ダム、１７…インナリード、１８…アウタリード、１９…放熱体連結部、２０…連結孔、２１、２１Ａ……放熱体、２２…ヘッダ部、２３…取付孔、２４…搭載部、２５…ボンディング層、２６…ペレット（半導体ペレット）、２６ａ…電極パッド、２７…外側係止部、２８…切欠部、２９…内側係止部、３０、３０Ａ…内側溝（保持凹部）、３１、３１Ａ…外側溝（保持凹部）、３２、３２Ａ…溝内係止部（係止部）、３３…保持穴（保持凹部）、３３Ａ…貫通孔（保持部）、３３Ｂ…溝上貫通孔（保持凹部）、３４…穴内係止部（係止部）、３４Ａ…孔内係止部（係止部）、３４Ｂ…溝上孔係止部（係止部）、３５…リードフレーム連結部、３６…突起、３７…ワイヤ、３８…リードフレームと放熱体の組立体、３９…樹脂封止体、４０…パワーＩＣ（半導体装置）、５０…トランスファ成形装置、５１…上型、５２…下型、５３…キャビティー、５３ａ…上型キャビティー凹部、５３ｂ…下型キャビティー凹部、５４…ポット、５５…プランジャ、５６…カル、５７…ランナ、５８…ゲート、５９…レジン。
Claims (4)
- 電子回路が作り込まれた半導体ペレットと、ヘッダ部と搭載部とを有しこの搭載部に前記半導体ペレットがボンディングされた放熱体と、前記半導体ペレットに電気的に接続された複数本のインナリードと、前記放熱体の一部と前記半導体ペレットと前記インナリード群とを樹脂封止した樹脂封止体と、前記インナリードのそれぞれに連結されて前記樹脂封止体の一側面から突出したアウタリード群とを備えている半導体装置において、
前記放熱体の前記搭載部の上面には、前記半導体ペレットを三方から取り囲む内側溝と、前記ヘッダ部との境界部であって前記内側溝の外側に位置する外側溝とが隣り合わせにそれぞれ没設されており、
前記外側溝の前記搭載部側の側面には係止部が長手方向に間欠的に形成されており、
前記内側溝の左右両脇には室を有する保持部が左右対称形にそれぞれ形成されており、左右の保持部の開口縁部には係止部が内向きにそれぞれ突設されており、
前記樹脂封止体における前記外側溝内および左右の保持部の室内に充填した樹脂部が前記係止部のそれぞれに係止した状態になっていることを特徴とする半導体装置。 - 前記保持部が底を有する穴形状に形成されており、前記係止部がこの保持部の穴の内周に突設されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記保持部が前記放熱体を貫通した貫通孔によって形成されており、前記係止部がこの貫通孔の内周に突設されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
- 前記貫通孔が前記内側溝と前記外側溝と跨がって開設されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
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