JP3872607B2 - 半導体装置及びリードフレーム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モールド成形によって樹脂封止される半導体装置及びそのためのリードフレームの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の半導体装置のトランスファーモールド前の構造を示す上面図の例（但し、右端の表示は側面図）である。図６中、符号１０，１１は、リードフレーム１のトランジスタチップ搭載部用リード２上にダイボンドされたパワーチップ及びダイオードをそれぞれ示し、符号９は制御回路搭載部用リード３上にダイボンドされた保護駆動用ＩＣを示し、符号５は上記部品それぞれの電気的接続を行うワイヤーであり、符号４はその他の外部突出したリードであって、符号４Ａ及び４Ｂはそれぞれリード４のアウターリード部及びインナーリード部を示し、符号８はリードフレーム１のタイバー部分を示し、符号１４はダミーリードであり、符号２０はモールド成形前のモールドの外形を示している。
【０００３】
又、図７は、ワイヤボンディング後に第１モールド成形及びそれに引続き行われる第２モールド成形によって樹脂封止され、且つ、上記タイバー部分の切断処理及び各リード２〜４の外部突出部分の折り曲げ処理を行った後の、半導体装置の輪郭を表す平面図である。
【０００４】
図６の従来の半導体装置では、パワーチップ１０のゲート部から保護駆動用ＩＣ９への電気接続は、リードフレーム１のタイバー部分８よりインナーリード部側へ延在形成されたダミーリード１４上に一旦ワイヤボンディングされて行われる。そして、ダミーリード１４と外部との電気的接続は不要であるため、ダミーリード１４のアウターリード部は、モールド成形後に、樹脂の外形より突出したダミーリード１４の支持点をカットすることで除去され、これにより、樹脂内に残留するダミーリード１４と他のリード４との電気的接続が絶たれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置は以上のように構成されているために、外部突出不要のダミーリードの支持点がモールド外部にあって、ワイヤボンディング位置から離れるため、ダミーリードのバタツキが大きいという問題点がある。このため、図６の例では、パワーチップ１０のゲート部にその一端がボンディングされたワイヤー５の他端をダミーリード１４上へボンディングする際及び上記ＩＣ９の端子にその一端がボンディングされたワイヤー５の他端を上記リード１４へボンディングする際に、ダミーリード１４の押さえ不足に起因したワイヤボンド不良が発生し易いという問題点が生じる。
【０００６】
また、図６に示すように、ダミーリード１４はタイバー部分８よりインナーリード部側へ延長形成されているため、モールド成形前のリードフレーム１の外形自体のみならず、モールド成形後の製品外形の内部に残るダミーリード１４の占有面積が必然的に大きくなり、完成されたデバイスの大型化が避けられないという問題点をも顕在化させている。
【０００７】
このような問題点は、トランジスタチップとして非パワーチップを用いるデバイスにも妥当するものである。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、安定したアセンブリ性を確保して、品質向上を図った半導体装置及びそのためのリードフレームの構成を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、半導体装置であって、トランジスタチップと、制御回路と、前記トランジスタチップを搭載したトランジスタチップ搭載部用リード、前記制御回路を搭載した制御回路搭載部用リード、前記制御回路の各端子と第１ワイヤーで接続されたインナーリード部と外部と電気的に接続されるために外部突出したアウターリード部とを有する複数の外部接続用リード及び接続経路用リードを備えるリードフレームを備えており、前記接続経路用リードは、前記制御回路搭載部用リードの周辺の外部接続用リードの内で前記トランジスタチップの搭載部分側に位置する最外側の外部接続用リードの前記インナーリード部の先端部に接続された一端部と、前記トランジスタチップ搭載部用リードの内で前記トランジスタチップが搭載された該当部分に対面した他端部とを有しており、前記トランジスタチップの電極部の一つ及び前記制御回路の該当端子は、それぞれ、第２ワイヤー及び第３ワイヤーによって、前記接続経路用リードの前記一端部に該当する支持点の付近を除く前記接続経路用リードの部分に接続されており、前記支持点付近が樹脂封止されない様に前記支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくとも前記リードフレームの上面側の前記トランジスタチップ、前記制御回路及び前記インナーリード部を樹脂封止し、その後、前記樹脂穴を利用して前記接続経路用リードの内で前記支持点付近の不要部分を切断したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置に用いられるリードフレームであって、前記半導体装置が樹脂封止される前の段階に於いては、前記リードフレームの前記接続経路用リードは前記最外側の外部接続用リードの前記インナーリード部の前記先端部から切断・分離されてはいないことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、トランジスタチップ搭載部用リード、制御回路搭載部用リード及びトランジスタチップの電極部とワイヤーで接続されると共に外部と電気的に接続されるために外部突出した複数の外部接続用リードを備えるリードフレームであって、前記トランジスタチップの前記電極部の内の一つから前記制御回路へのワイヤーを介した接続の経路用のリードの一端部が、前記複数の外部接続用リードの一つのインナーリード部の一部分に接続されて支持されている前記リードフレームを有する半導体装置であって、前記トランジスタチップ搭載部用リード及び前記制御回路搭載部用リードに前記トランジスタチップ及び前記制御回路がそれぞれ搭載され、且つ前記電極部の一つ及び前記制御回路のそれぞれは、前記接続経路用リードの前記一端部に該当する支持点の付近を除く前記接続経路用リードの部分に前記ワイヤーを介して接続されており、前記支持点付近が樹脂封止されない様に前記支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくとも前記リードフレームの上面側の前記トランジスタチップ、前記制御回路及び前記インナーリード部を樹脂封止し、その後、前記樹脂穴を利用して前記接続経路用リードの内で前記支持点付近の不要部分を切断したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の半導体装置であって、前記不要部分の切断後に二次樹脂によって前記樹脂穴を封止しつつ前記半導体装置の全体を樹脂封止したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（概説）
本実施の形態に係る半導体装置は、▲１▼トランジスタチップ搭載部用リード、▲２▼制御回路搭載部用リード及び、▲３▼(i)ワイヤボンディングによって上記トランジスタチップの電極部とワイヤーで接続されたインナーリード部と、(ii)外部と電気的に接続されるために外部突出したアウターリード部とから成る複数の外部接続用リードと、▲４▼上記リード▲１▼〜▲３▼を互いに接続させてリード▲１▼〜▲３▼を支持する（最終的には切断される）タイバー部分とを有するリードフレームを用いて製造されるものであって、且つ、一次及び二次モールド成形により又は一次モールド成形のみにより樹脂封止されるモジュールないしはデバイスに関しており、次の特徴点を有している。
【００１４】
（１）先ず、本半導体装置では、トランジスタチップの上記電極部の内の一つから上記制御回路へのワイヤーを介した接続の経路用のリードを、ダミーリードとして、一次モールド成形後には一次樹脂より成る外形の内部に含まれることになるリードフレームの部分（インナー部分）に予め配設しておく。即ち、上記ダミーリードは、その一端部が複数の外部接続用リードの一つのインナーリード部の一部分に接続されることにより、当該外部接続用リードの一つのインナーリード部と一体化されている。
【００１５】
（２）次に、本半導体装置では、トランジスタチップ搭載部用リード及び制御回路搭載部用リードにトランジスタチップ及び制御回路をそれぞれダイボンドにより搭載し、且つトランジスタチップの制御電極部及び制御電極部に接続されるべき制御回路の端子を、それぞれ、接続経路用リードの上記一端部に該当するダミーリードの支持点の付近を除く接続経路用リードの部分にワイヤボンディングし、その後、支持点付近が樹脂封止されない様に支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくともリードフレームの上面側を一次モールド成形により樹脂封止する。その後、上記樹脂穴を利用して、一次樹脂の内部に於いて、上記ダミーリードの内で支持点付近の不要部分（ワイヤがボンディングされていない部分）を切断する。
【００１６】
尚、一次モールド成形のみにより、リードフレームの上面側及び下面側の両方を樹脂封止しても良い（特に、後述の変形例に該当）。この場合、樹脂穴は完成後のデバイスにおいても放置される。
【００１７】
（３）次に、リードフレームの上面側のみを一次モールド成形により樹脂封止した場合の本半導体装置では、上記不要部分の切断後に、リードフレームの上面側（一次樹脂上）及び露出した下面側に対して二次モールド成形を行い、二次樹脂によって上記樹脂穴を封止しつつ本半導体装置の全体を樹脂封止する。この場合、二次モールド成形に際して、下面側に放熱板を埋め込んでも良い。
【００１８】
上記のトランジスタチップとしては、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴの様なパワートランジスタチップであっても良いし、低消費電力型のＭＯＳＦＥＴ等の非パワートランジスタチップであっても良い。
【００１９】
また、ダミーリードを支持する外部接続用リードの一つとしては、制御回路搭載部用リード周辺側のリードを利用するのが、ダミーリードの長さ及び占有面積を出来る限り低減させる意味では好適と言えるが、必ずしもこれに限定されるものでは無い。
【００２０】
以下では、以上の特徴点（１）〜（３）をより明瞭化させるべく、パワートランジスタチップを有するパワーモジュールを上記の半導体装置の一例として取りあげる。
【００２１】
（一次モールド成形前）
図１は、ダイボンディングとワイヤボンディングとの工程が既に行われた後のリードフレーム１の外形を示す平面図と、その側面図とを示すものである。即ち、同図１は、パワートランジスタチップ１０，ダイオード１１及び各パワートランジスタチップ１０の保護駆動用ＩＣである制御回路９がそれぞれリードフレーム１上の所定箇所にダイボンドされた上で、制御回路９，パワートランジスタチップ１０，ダイオード１１が各リード４，６にワイヤボンディングされた状態を示しており、従って、図１の半導体装置は、一次樹脂を用いた一次モールド成形（例えばトランスファーモールド）前の状態にある。但し、図１では、一次樹脂の外形を形成するための（一次）モールド２０の外形ないしはその配置位置をも、説明の便宜上、一点鎖線として示している。又、図２は、図１のリードフレーム１を用いて形成されるべきパワーモジュールとしての本半導体装置の回路図を示している。両図１，２より明らかな通り、本パワーモジュールは、それぞれ６個の、パワートランジスタチップ１０１〜１０６、ダイオード１１１〜１１６及び制御回路を有している。以下、図１及び図２の各参照符号を用いて、本リードフレーム（ないしはモールド成形及びタイバー部分８の切断処理前の本半導体装置）の構成について説明する。
【００２２】
図１、２に於いて、符号１は樹脂封止及びタイバー部分８の切断前のリードフレーム、１ＵＳはリードフレームの上面、１ＬＳはリードフレームの下面、２はトランジスタチップ搭載部用リード、３は制御回路搭載部用リードである。４は、（１）外部と電気的に接続するためにモールド成形後は外部突出するアウターリード部４Ａと、（２）ワイヤボンディングによってトランジスタチップ１０の保護・駆動ＩＣである制御回路９の各端子とワイヤー５で接続されたインナーリード部（モールド成形後は樹脂によって被覆される部分）４Ｂとから成る外部接続用リードである。
【００２３】
６は、一つの制御回路搭載部用リード３の周辺の外部接続用リード４の内で対応するトランジスタチップ１０の搭載部分側に位置する最外側の外部接続用リード４１の先端部（それは支持点６Ｓをなす）に、その一端が接続され、その他端が、対応するトランジスタチップ１０がダイボンドにより搭載されたトランジスタチップ搭載部用リード２の該当部分に対面した、接続経路用リード（以後、ダミーリードとも称す）である。即ち、制御回路９の該当端子とトランジスタチップ１０のゲート電極部とは、二本のワイヤー５と接続経路用リード６とよりなる接続経路によって接続されている。
【００２４】
又、２０は一次モールド成形用のモールドの外形であり、モールド２０の上面には、接続経路用リード６の内でワイヤー５のワイヤボンディング点を除く支持点６Ｓの付近の部分が樹脂封止されない様にするための樹脂穴ないしはモールド穴７が設けられる。
【００２５】
本構造によれば、そもそもダミーリードと外部との電気的接続が不要であるので、パワートランジスタチップ１０のゲート電極部から制御回路９の対応端子への接続の経路となるダミーリード６の支持点６Ｓは、図６の従来技術のダミーリード１４から見れば、その隣の外部接続用リード４１のインナーリード部４Ｂの一部（先端部分）に存在する。このように、支持点６Ｓをダミーリード６のワイヤー５のワイヤボンド点の近傍に設けることによって、ダミーリード６自体の長さが格段に短くなる結果、ダミーリード６のバタツキが小さくなり、ワイヤボンド時のダミーリード６の押さえが確実に行われるため、ワイヤボンド不良を起こしにくくなる。しかも、モールド２０内で占めるダミーリード６の占有面積を格段に小さくすることができるので、リードフレーム１及び樹脂封止後の本半導体装置を容易に小型化することができる。
【００２６】
（一次モールド成形）
一次樹脂によって本半導体装置の各構成部分９，１０，１１，４，６の上面を被覆するように、リードフレーム１の上面１ＵＳ側のみに対して、一次モールド成形を行う。そして、本半導体装置では、一次モールド成形の際に、モールド２０に対してダミーリード６の支持点６Ｓ付近（ワイヤボンド点を除く）に樹脂穴７を設けているので、図３に示す様に、樹脂穴７を介して露出した支持点６Ｓ付近の不要部分（非ワイヤボンド点）１２を一次モールド成形後に容易にカットすることが出来る。この切断により、ワイヤー５がボンディングされたダミーリード６の残留部分と外部接続用リード４１との電気的接続が確実に絶たれる。
【００２７】
尚、樹脂穴７は、一次モールド成形時の成形金型（ダイ）の上下に、ダミーリード６を挟み込むように図示しない突起を設けることにより、容易に得られる。
【００２８】
（二次モールド成形）
図４は、一次モールド成形後、リードフレーム１の両面１ＵＳ，１ＬＳ側に対して二次モールド成形を行った後の本半導体装置の内部構成を平面図形式及び断面図形式で示す図である。即ち、一次モールド成形の際にリードフレーム１の下面１ＬＳを露出させておいた上で、不要部分１２をカットし、その後、更に二次樹脂２２によって一次樹脂２１の表面及び下面１ＬＳ上を覆うことにより、半導体装置全体を樹脂封止する。その際、二次樹脂２２によってヒートシンク１３を下面１ＬＳ下方に配設することで、放熱性を高めている。これにより、リードフレーム１の下面１ＬＳ上に形成された二次樹脂２２によって外部との絶縁が実現されると共に、樹脂穴７も二次樹脂２１によって埋められる。
【００２９】
本実施の形態に係るパワーモジュールとしての半導体装置においては、通電の際の発熱が大きく、モールド成形によって形成された二次樹脂２２より成る絶縁層部によって効率的に外部へ熱放散を行う必要がある。このために、二次モールド成形の際には、アルミ等より成る上述のヒートシンク１３を設けている。
【００３０】
尚、リードフレーム１の上面１ＵＳ，１ＬＳ側を一次モールド成形のみで樹脂封止し、更に一次樹脂２１の表面を覆い且つ樹脂穴７を埋めるように二次モールド成形を行っても良く、その場合に、更に二次モールドの際に図４のヒートシンク１３を設けるようにしても良い。
【００３１】
以上の通り、二次（モールド）樹脂２２によって絶縁層が形成される際に、ダミーリード６の不要部分のカット用の樹脂穴７中にも当該樹脂２２が流れ込むため、この部分７がアンカーホールとなり、両樹脂２１，２２間の密着性が従来技術の場合よりも向上し、本装置の絶縁性及び放熱性の品質をより安定化させることが可能となる。
【００３２】
尚、二次モールド成形後は、不要なタイバー部分８が切断除去された上で、各リード２，３，４のアウターリード部分が折り曲げ加工される。
【００３３】
（変形例）
図５は、実施の形態１の変形例に係る、一次樹脂封止前の本半導体装置を、リードフレーム１の平面図形式及び断面図形式として示す図である。同図５では、絶縁性，放熱性を確保するために、パワートランジスタチップ搭載用リード２の搭載部分が放熱部側に曲げられた構造として、リードフレーム１が形成されているが、その他の点は実施の形態１の図１の場合と同様である。外部突出不要のダミーリード６、及び同リード６の不要部分１２をカットするための樹脂穴７は、制御回路部側に形成される。本変形例では、一次モールド成形のみでリードフレーム１の両面１ＵＳ，１ＬＳ側が樹脂封止され、従って、樹脂穴７は埋められることなく放置される。
【００３４】
尚、本変形例において、装置下部に図４のヒートシンク１３のような放熱フィンを取り付ける場合には、不要部分１２のカット後に樹脂穴７内に突出して残留するダミーリード６の部分と外部との絶縁は、樹脂穴７内の上記突出残留ダミーリード部分と上記放熱フィンの上面との間の距離によって確保される。
【００３５】
（まとめ）
本半導体装置は以上のような構造を有するので、接続経路用リードのバタツキに起因して発生する、同リードとトランジスタチップの１つの電極部間及び同リードと制御回路の端子間の両ワイヤーボンディング時のワイヤボンド不良を格段に減らすことが出来るばかりでなく、同リードの占有面積を少なくできることから、装置の小型化も可能となり、品質の安定した半導体装置が得られる効果がある。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１及び２に係る各発明によれば、次の効果を奏する。
【００３７】
（１）接続経路用リードが樹脂封止される製品外形の内部に当初より配設されているので、接続経路用リードがリードフレームのタイバー部分に接続されている従来技術の場合と比較して、接続経路用リードの占有面積を格段に低減することが可能となる結果、リードフレーム及び半導体装置の小型化を実現することができる。
【００３８】
（２）しかも、接続経路用リードの長さを従来技術の場合と比較して格段に短く設定することができるので、ワイヤボンディング時の接続経路用リードのバタツキを低減することが可能となり、ワイヤボンド不良を飛躍的に減少させて安定したアセンブリ性を確保することができる。この点での半導体装置の品質向上は顕著である。
【００３９】
請求項１及び３に係る発明によれば、樹脂封止後に、接続経路用リードを当該リードを支持しているインナーリード部の一つから確実に電気的に分離することができる。
【００４０】
請求項４に係る発明によれば、樹脂穴がアンカーホールとなるので、一次樹脂と二次樹脂との間の密着性を向上させることができ、半導体装置の絶縁性の品質をより一層安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る、一次モールド成形前の半導体装置を示す図である。
【図２】 実施の形態１に係る半導体装置における回路構成を示す図である。
【図３】 実施の形態１に係る、一次モールド成形後の半導体装置の外形構成を示す図である。
【図４】 実施の形態１に係る、二次モールド成形後の半導体装置の内部構成を断面図と共に示す図である。
【図５】 実施の形態１の変形例に係る半導体装置のモールド成形前の内部構成を、その断面図と共に示す平面図である。
【図６】 従来例の半導体装置を示す図である。
【図７】 従来例の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
１ リードフレーム、１ＵＳ 上面、１ＬＳ 下面、２ トランジスタチップ搭載部用リード、３ 制御回路搭載部用リード、４ 外部接続用リード、４Ｂ インナーリード部、５ ワイヤー、６ 接続経路用リード、６Ｓ 支持点、７ 樹脂穴、８ タイバー部分、９ 制御回路、１０ パワートランジスタチップ、１２ 不要部分、１３ ヒートシンク、２０ モールド、２１ 一次モールド成形後の一次樹脂、２２ 二次モールド成形後の二次樹脂。
【発明の属する技術分野】
この発明は、モールド成形によって樹脂封止される半導体装置及びそのためのリードフレームの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の半導体装置のトランスファーモールド前の構造を示す上面図の例（但し、右端の表示は側面図）である。図６中、符号１０，１１は、リードフレーム１のトランジスタチップ搭載部用リード２上にダイボンドされたパワーチップ及びダイオードをそれぞれ示し、符号９は制御回路搭載部用リード３上にダイボンドされた保護駆動用ＩＣを示し、符号５は上記部品それぞれの電気的接続を行うワイヤーであり、符号４はその他の外部突出したリードであって、符号４Ａ及び４Ｂはそれぞれリード４のアウターリード部及びインナーリード部を示し、符号８はリードフレーム１のタイバー部分を示し、符号１４はダミーリードであり、符号２０はモールド成形前のモールドの外形を示している。
【０００３】
又、図７は、ワイヤボンディング後に第１モールド成形及びそれに引続き行われる第２モールド成形によって樹脂封止され、且つ、上記タイバー部分の切断処理及び各リード２〜４の外部突出部分の折り曲げ処理を行った後の、半導体装置の輪郭を表す平面図である。
【０００４】
図６の従来の半導体装置では、パワーチップ１０のゲート部から保護駆動用ＩＣ９への電気接続は、リードフレーム１のタイバー部分８よりインナーリード部側へ延在形成されたダミーリード１４上に一旦ワイヤボンディングされて行われる。そして、ダミーリード１４と外部との電気的接続は不要であるため、ダミーリード１４のアウターリード部は、モールド成形後に、樹脂の外形より突出したダミーリード１４の支持点をカットすることで除去され、これにより、樹脂内に残留するダミーリード１４と他のリード４との電気的接続が絶たれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置は以上のように構成されているために、外部突出不要のダミーリードの支持点がモールド外部にあって、ワイヤボンディング位置から離れるため、ダミーリードのバタツキが大きいという問題点がある。このため、図６の例では、パワーチップ１０のゲート部にその一端がボンディングされたワイヤー５の他端をダミーリード１４上へボンディングする際及び上記ＩＣ９の端子にその一端がボンディングされたワイヤー５の他端を上記リード１４へボンディングする際に、ダミーリード１４の押さえ不足に起因したワイヤボンド不良が発生し易いという問題点が生じる。
【０００６】
また、図６に示すように、ダミーリード１４はタイバー部分８よりインナーリード部側へ延長形成されているため、モールド成形前のリードフレーム１の外形自体のみならず、モールド成形後の製品外形の内部に残るダミーリード１４の占有面積が必然的に大きくなり、完成されたデバイスの大型化が避けられないという問題点をも顕在化させている。
【０００７】
このような問題点は、トランジスタチップとして非パワーチップを用いるデバイスにも妥当するものである。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、安定したアセンブリ性を確保して、品質向上を図った半導体装置及びそのためのリードフレームの構成を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、半導体装置であって、トランジスタチップと、制御回路と、前記トランジスタチップを搭載したトランジスタチップ搭載部用リード、前記制御回路を搭載した制御回路搭載部用リード、前記制御回路の各端子と第１ワイヤーで接続されたインナーリード部と外部と電気的に接続されるために外部突出したアウターリード部とを有する複数の外部接続用リード及び接続経路用リードを備えるリードフレームを備えており、前記接続経路用リードは、前記制御回路搭載部用リードの周辺の外部接続用リードの内で前記トランジスタチップの搭載部分側に位置する最外側の外部接続用リードの前記インナーリード部の先端部に接続された一端部と、前記トランジスタチップ搭載部用リードの内で前記トランジスタチップが搭載された該当部分に対面した他端部とを有しており、前記トランジスタチップの電極部の一つ及び前記制御回路の該当端子は、それぞれ、第２ワイヤー及び第３ワイヤーによって、前記接続経路用リードの前記一端部に該当する支持点の付近を除く前記接続経路用リードの部分に接続されており、前記支持点付近が樹脂封止されない様に前記支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくとも前記リードフレームの上面側の前記トランジスタチップ、前記制御回路及び前記インナーリード部を樹脂封止し、その後、前記樹脂穴を利用して前記接続経路用リードの内で前記支持点付近の不要部分を切断したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の半導体装置に用いられるリードフレームであって、前記半導体装置が樹脂封止される前の段階に於いては、前記リードフレームの前記接続経路用リードは前記最外側の外部接続用リードの前記インナーリード部の前記先端部から切断・分離されてはいないことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、トランジスタチップ搭載部用リード、制御回路搭載部用リード及びトランジスタチップの電極部とワイヤーで接続されると共に外部と電気的に接続されるために外部突出した複数の外部接続用リードを備えるリードフレームであって、前記トランジスタチップの前記電極部の内の一つから前記制御回路へのワイヤーを介した接続の経路用のリードの一端部が、前記複数の外部接続用リードの一つのインナーリード部の一部分に接続されて支持されている前記リードフレームを有する半導体装置であって、前記トランジスタチップ搭載部用リード及び前記制御回路搭載部用リードに前記トランジスタチップ及び前記制御回路がそれぞれ搭載され、且つ前記電極部の一つ及び前記制御回路のそれぞれは、前記接続経路用リードの前記一端部に該当する支持点の付近を除く前記接続経路用リードの部分に前記ワイヤーを介して接続されており、前記支持点付近が樹脂封止されない様に前記支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくとも前記リードフレームの上面側の前記トランジスタチップ、前記制御回路及び前記インナーリード部を樹脂封止し、その後、前記樹脂穴を利用して前記接続経路用リードの内で前記支持点付近の不要部分を切断したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の半導体装置であって、前記不要部分の切断後に二次樹脂によって前記樹脂穴を封止しつつ前記半導体装置の全体を樹脂封止したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（概説）
本実施の形態に係る半導体装置は、▲１▼トランジスタチップ搭載部用リード、▲２▼制御回路搭載部用リード及び、▲３▼(i)ワイヤボンディングによって上記トランジスタチップの電極部とワイヤーで接続されたインナーリード部と、(ii)外部と電気的に接続されるために外部突出したアウターリード部とから成る複数の外部接続用リードと、▲４▼上記リード▲１▼〜▲３▼を互いに接続させてリード▲１▼〜▲３▼を支持する（最終的には切断される）タイバー部分とを有するリードフレームを用いて製造されるものであって、且つ、一次及び二次モールド成形により又は一次モールド成形のみにより樹脂封止されるモジュールないしはデバイスに関しており、次の特徴点を有している。
【００１４】
（１）先ず、本半導体装置では、トランジスタチップの上記電極部の内の一つから上記制御回路へのワイヤーを介した接続の経路用のリードを、ダミーリードとして、一次モールド成形後には一次樹脂より成る外形の内部に含まれることになるリードフレームの部分（インナー部分）に予め配設しておく。即ち、上記ダミーリードは、その一端部が複数の外部接続用リードの一つのインナーリード部の一部分に接続されることにより、当該外部接続用リードの一つのインナーリード部と一体化されている。
【００１５】
（２）次に、本半導体装置では、トランジスタチップ搭載部用リード及び制御回路搭載部用リードにトランジスタチップ及び制御回路をそれぞれダイボンドにより搭載し、且つトランジスタチップの制御電極部及び制御電極部に接続されるべき制御回路の端子を、それぞれ、接続経路用リードの上記一端部に該当するダミーリードの支持点の付近を除く接続経路用リードの部分にワイヤボンディングし、その後、支持点付近が樹脂封止されない様に支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくともリードフレームの上面側を一次モールド成形により樹脂封止する。その後、上記樹脂穴を利用して、一次樹脂の内部に於いて、上記ダミーリードの内で支持点付近の不要部分（ワイヤがボンディングされていない部分）を切断する。
【００１６】
尚、一次モールド成形のみにより、リードフレームの上面側及び下面側の両方を樹脂封止しても良い（特に、後述の変形例に該当）。この場合、樹脂穴は完成後のデバイスにおいても放置される。
【００１７】
（３）次に、リードフレームの上面側のみを一次モールド成形により樹脂封止した場合の本半導体装置では、上記不要部分の切断後に、リードフレームの上面側（一次樹脂上）及び露出した下面側に対して二次モールド成形を行い、二次樹脂によって上記樹脂穴を封止しつつ本半導体装置の全体を樹脂封止する。この場合、二次モールド成形に際して、下面側に放熱板を埋め込んでも良い。
【００１８】
上記のトランジスタチップとしては、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴの様なパワートランジスタチップであっても良いし、低消費電力型のＭＯＳＦＥＴ等の非パワートランジスタチップであっても良い。
【００１９】
また、ダミーリードを支持する外部接続用リードの一つとしては、制御回路搭載部用リード周辺側のリードを利用するのが、ダミーリードの長さ及び占有面積を出来る限り低減させる意味では好適と言えるが、必ずしもこれに限定されるものでは無い。
【００２０】
以下では、以上の特徴点（１）〜（３）をより明瞭化させるべく、パワートランジスタチップを有するパワーモジュールを上記の半導体装置の一例として取りあげる。
【００２１】
（一次モールド成形前）
図１は、ダイボンディングとワイヤボンディングとの工程が既に行われた後のリードフレーム１の外形を示す平面図と、その側面図とを示すものである。即ち、同図１は、パワートランジスタチップ１０，ダイオード１１及び各パワートランジスタチップ１０の保護駆動用ＩＣである制御回路９がそれぞれリードフレーム１上の所定箇所にダイボンドされた上で、制御回路９，パワートランジスタチップ１０，ダイオード１１が各リード４，６にワイヤボンディングされた状態を示しており、従って、図１の半導体装置は、一次樹脂を用いた一次モールド成形（例えばトランスファーモールド）前の状態にある。但し、図１では、一次樹脂の外形を形成するための（一次）モールド２０の外形ないしはその配置位置をも、説明の便宜上、一点鎖線として示している。又、図２は、図１のリードフレーム１を用いて形成されるべきパワーモジュールとしての本半導体装置の回路図を示している。両図１，２より明らかな通り、本パワーモジュールは、それぞれ６個の、パワートランジスタチップ１０１〜１０６、ダイオード１１１〜１１６及び制御回路を有している。以下、図１及び図２の各参照符号を用いて、本リードフレーム（ないしはモールド成形及びタイバー部分８の切断処理前の本半導体装置）の構成について説明する。
【００２２】
図１、２に於いて、符号１は樹脂封止及びタイバー部分８の切断前のリードフレーム、１ＵＳはリードフレームの上面、１ＬＳはリードフレームの下面、２はトランジスタチップ搭載部用リード、３は制御回路搭載部用リードである。４は、（１）外部と電気的に接続するためにモールド成形後は外部突出するアウターリード部４Ａと、（２）ワイヤボンディングによってトランジスタチップ１０の保護・駆動ＩＣである制御回路９の各端子とワイヤー５で接続されたインナーリード部（モールド成形後は樹脂によって被覆される部分）４Ｂとから成る外部接続用リードである。
【００２３】
６は、一つの制御回路搭載部用リード３の周辺の外部接続用リード４の内で対応するトランジスタチップ１０の搭載部分側に位置する最外側の外部接続用リード４１の先端部（それは支持点６Ｓをなす）に、その一端が接続され、その他端が、対応するトランジスタチップ１０がダイボンドにより搭載されたトランジスタチップ搭載部用リード２の該当部分に対面した、接続経路用リード（以後、ダミーリードとも称す）である。即ち、制御回路９の該当端子とトランジスタチップ１０のゲート電極部とは、二本のワイヤー５と接続経路用リード６とよりなる接続経路によって接続されている。
【００２４】
又、２０は一次モールド成形用のモールドの外形であり、モールド２０の上面には、接続経路用リード６の内でワイヤー５のワイヤボンディング点を除く支持点６Ｓの付近の部分が樹脂封止されない様にするための樹脂穴ないしはモールド穴７が設けられる。
【００２５】
本構造によれば、そもそもダミーリードと外部との電気的接続が不要であるので、パワートランジスタチップ１０のゲート電極部から制御回路９の対応端子への接続の経路となるダミーリード６の支持点６Ｓは、図６の従来技術のダミーリード１４から見れば、その隣の外部接続用リード４１のインナーリード部４Ｂの一部（先端部分）に存在する。このように、支持点６Ｓをダミーリード６のワイヤー５のワイヤボンド点の近傍に設けることによって、ダミーリード６自体の長さが格段に短くなる結果、ダミーリード６のバタツキが小さくなり、ワイヤボンド時のダミーリード６の押さえが確実に行われるため、ワイヤボンド不良を起こしにくくなる。しかも、モールド２０内で占めるダミーリード６の占有面積を格段に小さくすることができるので、リードフレーム１及び樹脂封止後の本半導体装置を容易に小型化することができる。
【００２６】
（一次モールド成形）
一次樹脂によって本半導体装置の各構成部分９，１０，１１，４，６の上面を被覆するように、リードフレーム１の上面１ＵＳ側のみに対して、一次モールド成形を行う。そして、本半導体装置では、一次モールド成形の際に、モールド２０に対してダミーリード６の支持点６Ｓ付近（ワイヤボンド点を除く）に樹脂穴７を設けているので、図３に示す様に、樹脂穴７を介して露出した支持点６Ｓ付近の不要部分（非ワイヤボンド点）１２を一次モールド成形後に容易にカットすることが出来る。この切断により、ワイヤー５がボンディングされたダミーリード６の残留部分と外部接続用リード４１との電気的接続が確実に絶たれる。
【００２７】
尚、樹脂穴７は、一次モールド成形時の成形金型（ダイ）の上下に、ダミーリード６を挟み込むように図示しない突起を設けることにより、容易に得られる。
【００２８】
（二次モールド成形）
図４は、一次モールド成形後、リードフレーム１の両面１ＵＳ，１ＬＳ側に対して二次モールド成形を行った後の本半導体装置の内部構成を平面図形式及び断面図形式で示す図である。即ち、一次モールド成形の際にリードフレーム１の下面１ＬＳを露出させておいた上で、不要部分１２をカットし、その後、更に二次樹脂２２によって一次樹脂２１の表面及び下面１ＬＳ上を覆うことにより、半導体装置全体を樹脂封止する。その際、二次樹脂２２によってヒートシンク１３を下面１ＬＳ下方に配設することで、放熱性を高めている。これにより、リードフレーム１の下面１ＬＳ上に形成された二次樹脂２２によって外部との絶縁が実現されると共に、樹脂穴７も二次樹脂２１によって埋められる。
【００２９】
本実施の形態に係るパワーモジュールとしての半導体装置においては、通電の際の発熱が大きく、モールド成形によって形成された二次樹脂２２より成る絶縁層部によって効率的に外部へ熱放散を行う必要がある。このために、二次モールド成形の際には、アルミ等より成る上述のヒートシンク１３を設けている。
【００３０】
尚、リードフレーム１の上面１ＵＳ，１ＬＳ側を一次モールド成形のみで樹脂封止し、更に一次樹脂２１の表面を覆い且つ樹脂穴７を埋めるように二次モールド成形を行っても良く、その場合に、更に二次モールドの際に図４のヒートシンク１３を設けるようにしても良い。
【００３１】
以上の通り、二次（モールド）樹脂２２によって絶縁層が形成される際に、ダミーリード６の不要部分のカット用の樹脂穴７中にも当該樹脂２２が流れ込むため、この部分７がアンカーホールとなり、両樹脂２１，２２間の密着性が従来技術の場合よりも向上し、本装置の絶縁性及び放熱性の品質をより安定化させることが可能となる。
【００３２】
尚、二次モールド成形後は、不要なタイバー部分８が切断除去された上で、各リード２，３，４のアウターリード部分が折り曲げ加工される。
【００３３】
（変形例）
図５は、実施の形態１の変形例に係る、一次樹脂封止前の本半導体装置を、リードフレーム１の平面図形式及び断面図形式として示す図である。同図５では、絶縁性，放熱性を確保するために、パワートランジスタチップ搭載用リード２の搭載部分が放熱部側に曲げられた構造として、リードフレーム１が形成されているが、その他の点は実施の形態１の図１の場合と同様である。外部突出不要のダミーリード６、及び同リード６の不要部分１２をカットするための樹脂穴７は、制御回路部側に形成される。本変形例では、一次モールド成形のみでリードフレーム１の両面１ＵＳ，１ＬＳ側が樹脂封止され、従って、樹脂穴７は埋められることなく放置される。
【００３４】
尚、本変形例において、装置下部に図４のヒートシンク１３のような放熱フィンを取り付ける場合には、不要部分１２のカット後に樹脂穴７内に突出して残留するダミーリード６の部分と外部との絶縁は、樹脂穴７内の上記突出残留ダミーリード部分と上記放熱フィンの上面との間の距離によって確保される。
【００３５】
（まとめ）
本半導体装置は以上のような構造を有するので、接続経路用リードのバタツキに起因して発生する、同リードとトランジスタチップの１つの電極部間及び同リードと制御回路の端子間の両ワイヤーボンディング時のワイヤボンド不良を格段に減らすことが出来るばかりでなく、同リードの占有面積を少なくできることから、装置の小型化も可能となり、品質の安定した半導体装置が得られる効果がある。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１及び２に係る各発明によれば、次の効果を奏する。
【００３７】
（１）接続経路用リードが樹脂封止される製品外形の内部に当初より配設されているので、接続経路用リードがリードフレームのタイバー部分に接続されている従来技術の場合と比較して、接続経路用リードの占有面積を格段に低減することが可能となる結果、リードフレーム及び半導体装置の小型化を実現することができる。
【００３８】
（２）しかも、接続経路用リードの長さを従来技術の場合と比較して格段に短く設定することができるので、ワイヤボンディング時の接続経路用リードのバタツキを低減することが可能となり、ワイヤボンド不良を飛躍的に減少させて安定したアセンブリ性を確保することができる。この点での半導体装置の品質向上は顕著である。
【００３９】
請求項１及び３に係る発明によれば、樹脂封止後に、接続経路用リードを当該リードを支持しているインナーリード部の一つから確実に電気的に分離することができる。
【００４０】
請求項４に係る発明によれば、樹脂穴がアンカーホールとなるので、一次樹脂と二次樹脂との間の密着性を向上させることができ、半導体装置の絶縁性の品質をより一層安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る、一次モールド成形前の半導体装置を示す図である。
【図２】 実施の形態１に係る半導体装置における回路構成を示す図である。
【図３】 実施の形態１に係る、一次モールド成形後の半導体装置の外形構成を示す図である。
【図４】 実施の形態１に係る、二次モールド成形後の半導体装置の内部構成を断面図と共に示す図である。
【図５】 実施の形態１の変形例に係る半導体装置のモールド成形前の内部構成を、その断面図と共に示す平面図である。
【図６】 従来例の半導体装置を示す図である。
【図７】 従来例の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
１ リードフレーム、１ＵＳ 上面、１ＬＳ 下面、２ トランジスタチップ搭載部用リード、３ 制御回路搭載部用リード、４ 外部接続用リード、４Ｂ インナーリード部、５ ワイヤー、６ 接続経路用リード、６Ｓ 支持点、７ 樹脂穴、８ タイバー部分、９ 制御回路、１０ パワートランジスタチップ、１２ 不要部分、１３ ヒートシンク、２０ モールド、２１ 一次モールド成形後の一次樹脂、２２ 二次モールド成形後の二次樹脂。
Claims (4)
- トランジスタチップと、
制御回路と、
前記トランジスタチップを搭載したトランジスタチップ搭載部用リード、前記制御回路を搭載した制御回路搭載部用リード、前記制御回路の各端子と第１ワイヤーで接続されたインナーリード部と外部と電気的に接続されるために外部突出したアウターリード部とを有する複数の外部接続用リード及び接続経路用リードを備えるリードフレームを備えており、
前記接続経路用リードは、前記制御回路搭載部用リードの周辺の外部接続用リードの内で前記トランジスタチップの搭載部分側に位置する最外側の外部接続用リードの前記インナーリード部の先端部に接続された一端部と、前記トランジスタチップ搭載部用リードの内で前記トランジスタチップが搭載された該当部分に対面した他端部とを有しており、
前記トランジスタチップの電極部の一つ及び前記制御回路の該当端子は、それぞれ、第２ワイヤー及び第３ワイヤーによって、前記接続経路用リードの前記一端部に該当する支持点の付近を除く前記接続経路用リードの部分に接続されており、
前記支持点付近が樹脂封止されない様に前記支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくとも前記リードフレームの上面側の前記トランジスタチップ、前記制御回路及び前記インナーリード部を樹脂封止し、その後、前記樹脂穴を利用して前記接続経路用リードの内で前記支持点付近の不要部分を切断したことを特徴とする、
半導体装置。 - 請求項１記載の半導体装置に用いられるリードフレームであって、
前記半導体装置が樹脂封止される前の段階に於いては、前記リードフレームの前記接続経路用リードは前記最外側の外部接続用リードの前記インナーリード部の前記先端部から切断・分離されてはいないことを特徴とする、
リードフレーム。 - トランジスタチップ搭載部用リード、制御回路搭載部用リード及びトランジスタチップの電極部とワイヤーで接続されると共に外部と電気的に接続されるために外部突出した複数の外部接続用リードを備えるリードフレームであって、
前記トランジスタチップの前記電極部の内の一つから前記制御回路へのワイヤーを介した接続の経路用のリードの一端部が、前記複数の外部接続用リードの一つのインナーリード部の一部分に接続されて支持されている前記リードフレームを有する半導体装置であって、
前記トランジスタチップ搭載部用リード及び前記制御回路搭載部用リードに前記トランジスタチップ及び前記制御回路がそれぞれ搭載され、且つ前記電極部の一つ及び前記制御回路のそれぞれは、前記接続経路用リードの前記一端部に該当する支持点の付近を除く前記接続経路用リードの部分に前記ワイヤーを介して接続されており、
前記支持点付近が樹脂封止されない様に前記支持点付近に樹脂穴を設けた上で、少なくとも前記リードフレームの上面側の前記トランジスタチップ、前記制御回路及び前記インナーリード部を樹脂封止し、その後、前記樹脂穴を利用して前記接続経路用リードの内で前記支持点付近の不要部分を切断したことを特徴とする、
半導体装置。 - 請求項３記載の半導体装置であって、
前記不要部分の切断後に二次樹脂によって前記樹脂穴を封止しつつ前記半導体装置の全体を樹脂封止したことを特徴とする、
半導体装置。
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