JP3885321B2 - 樹脂封止型半導体部品の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一面側に半導体素子を装着した放熱板を、その他方の面が露出するように樹脂モールドする樹脂封止型半導体部品の製造方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
近年、例えばパワーMOSなど半導体チップの発熱量が大きい半導体部品にあっては、放熱性の向上のために、半導体チップを、リードフレームのアイランドではなく放熱板(ヒートシンク)上に装着し、樹脂モールドするようにしたものがある。図8は、この種半導体部品1の従来例を示しており、この半導体部品1は、半導体素子2を放熱板3の上面に装着し、その放熱板3の下面を樹脂ボディ(パッケージ)4から露出させるようになっている。このような半導体部品1は、プリント基板に対し、例えば放熱板3の露出面にてはんだ付けすることにより、放熱板3との熱的接触状態に実装することが行われる。
【0003】
また、このような半導体部品1の製造は、放熱板3の上面に半導体素子2を装着し、その放熱板3をリードフレーム(リード部5のみ図示)に連結し、そのリード部5と半導体素子2の電極とをボンディングワイヤ6により接続した上で、図示しないモールド金型に収容して樹脂モールドすることにより、樹脂ボディ4を形成するといった手順にて行われる。
【0004】
しかしながら、上記従来のものでは、放熱板3の反りや寸法公差により、放熱板3の下面と、モールド金型のキャビティ面との間の密着性が不十分となり、その隙間から放熱板3の下面(露出面)の周縁部に樹脂が漏れて侵入し、図9にも示すように、放熱板3の下面周縁部に内側に向けて延びる樹脂ばり7が発生することがあった。このような樹脂ばり7が発生すると、そのままでは、外観が悪化すると共に、プリント基板への実装時に、樹脂ばり7部分にはんだが付着せず、はんだ付け面積が確保できずに本来の放熱面積が得られなくなってしまう不具合を生ずる。このため樹脂モールドの工程後に、樹脂ばり7を除去するという面倒な作業を行う必要があった。
【0005】
そこで、上記のような樹脂ばりの発生を防止するため、特開昭59−10242号公報あるいは特開平4−199664号公報に示されるように、放熱板の表面の周縁部に凸部を設け、凸部の封止型に対する押え圧を高めて樹脂のもれ、ひいては樹脂ばりの発生を抑えることが考えられている。
【0006】
ところが、このような方法でも、放熱板の凸部の先端部と封止型との間の密着性が十分に高いものとはならないため、樹脂もれの防止にそれほど有効とはならず、樹脂ばりの発生を確実に防止することはできなかった。また、凸部全体(放熱板の周囲部全周)を均等の押え圧とする必要があるが、そのためには凸部の形成に高い寸法精度が必要となって、放熱板の加工が面倒となり、コストアップにつながっていた。この場合、上記特開平4−199664号公報では、寸法誤差を吸収するため、凸部の表面に耐熱性の樹脂やテープを設けることも考えられているが、それでは、余分な部材や工程が必要となり、やはりコストアップを免れることはできない。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体部品を放熱板に装着した状態で樹脂モールドするものにあって、樹脂モールド時の放熱板の露出面における樹脂ばりの発生に起因する不具合を効果的に防止することができ、しかもそのための構成を安価に済ませることができる樹脂封止型半導体部品の製造方法を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂封止型半導体部品の製造方法は、放熱板の一面側に半導体素子を装着する工程と、それらをモールド金型に収容して前記放熱板の他方の面が露出するように樹脂モールドする工程とを含む製造方法にあって、前記放熱板の露出面に、該露出面の周縁部分の全周に連なる塑性変形可能な突起部を、該露出面の周端縁から若干内側の位置に凹溝部を形成することによって一体に設け、前記モールド金型に、前記放熱板の露出面をキャビティ面に向けて押圧する押圧手段を設けると共に、前記キャビティ面のうち、前記露出面の周端縁部全周に対応した位置に、前記突起部を前記凹溝部を逃げとしながら内側へ向って潰すように塑性変形させるためのテーパ面部を設け、前記樹脂モールドの工程において、前記モールド金型の型締め力により前記突起部を塑性変形させてキャビティ面のテーパ面部に密着させた状態で、キャビティ内に樹脂を注入するようにしたところに特徴を有する。
【0009】
これによれば、樹脂モールドの工程において、モールド金型の型締め力により、モールド金型に収容された放熱板が、押圧手段を介してキャビティ面に向けて押圧され、その露出面に一体に設けられた突起部が、塑性変形してキャビティ面に密着される。そして、その状態でキャビティ内に樹脂が注入される。従って、放熱板の下面に隙間が生じて内側に樹脂が漏れて侵入することを未然に防止することができ、樹脂ばりの発生を防止することができる。この結果、樹脂ばりを除去する工程が不要となり、製造コストの低減を図ることができる。
【0010】
このとき、突起部は、型締め力を受けて塑性変形することによりキャビティ面に密着するのであるが、キャビティ面に設けられたテーパ面部によって、突起部は、凹溝部を逃げとしながら内側(凹溝部側)へ向って潰されるように塑性変形されるので、キャビティ面(テーパ面部)との間の隙間が密に塞がれるようになる。従って、高い密着力を得ることができ、樹脂もれ防止の効果を高いものとすることができる。
【0011】
これと共に、放熱板とキャビティ面(テーパ面部)との隙間に応じて突起部の塑性変形量が変化するので、寸法誤差を吸収することが可能となり、突起部の形成あるいは放熱板とリードフレームとの連結に高い寸法精度が必要なくなり、ひいては、放熱板の加工が簡単となって安価に済ませることができる。しかも、放熱板の平坦な面に凹溝部を形成することにより、突起部を設けることができるので、放熱板の加工をより一層簡単に済ませる ことができるようになる。
【0012】
また、前記放熱板に、向い合う一対の辺部に位置して外側に突出しリードフレームに連結される連結片部を設け、前記押圧手段を、それら連結片部を押圧するように構成しても良い。これによれば、放熱板のうち型締め力を受ける位置は、外側に突出する連結片部となるので、ワイヤボンディングの位置等が規制されることなく済ませることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施例について、図1ないし図7を参照しながら説明する。
(1)第1の実施例
まず、本発明の第1の実施例について、図1ないし図3を参照して述べる。
【0014】
図1及び図2は、本実施例に係る半導体部品(発熱の大きいパワーMOS)の樹脂モールドの前の様子を示している。ここで、この半導体部品は、矩形チップ状をなす半導体素子11を放熱板51に装着し、その放熱板51に連結されたリードフレーム13の各リード部14と前記半導体素子11の各電極(パッド)とをAu,Al等のボンディグワイヤ15にて接続し、それらを例えばエポキシ樹脂等からなる樹脂ボディ16(想像線で示す)により樹脂モールドして構成されている。このとき、前記放熱板51の下面(露出面51a)が、樹脂ボディ16の下面に露出しており、また、前記各リード部14の先端側が樹脂ボディ16の側面から外部に導出されている。
【0015】
前記放熱板51は、図3にも示すように、例えば銅,アルミ等の熱伝導性の良い金属から、ほぼ正方形の板状に構成されると共に、向い合う一対の辺部この場合前後の辺部の中央部に位置して、夫々外側に突出する連結片部17(図2にのみ図示)が一体に形成されている。前記半導体素子11は、その下面(裏面電極)がこの放熱板51の上面の中央部に、例えばはんだ(又はAg等の導電性ペースト)18(図1参照)により接着されている。
【0016】
また、前記リードフレーム13は、例えば導電板の打抜きにより形成され、前後の枠部13a間に、複数本のリード部14を有している。これら各リード部14は、前後方向に等ピッチで並んで左右方向に延び、相互間が連結状態とされている。このとき、前後両端(枠部13aの最も近く)に位置するリード部14は、他のものよりも長く延びて形成されている。さらに、このリードフレーム13には、各枠部13aの内側に突出するように、前記放熱板51と連結される吊りリード部19が一体に設けられている。尚、前記各リード部14(及び吊りリード部19)は、最終的には、枠部13aから切離されると共に個々が分離され、所定の成形が行われるようになっている。
【0017】
さて、図1及び図2に示すように、前記放熱板51の露出面51aには、その周縁部分の全周に連なる塑性変形可能な突起部53が一体に形成されている。この場合、放熱板51の露出面51aのその周端縁から若干内側の位置に、全周に連続して延びる凹溝部52を形成することにより、周端縁部に突起部53を設けるようにしている。尚、この場合、前記凹溝部52の深さ寸法は0.1〜1 mm 程度、幅寸法は0.2〜1 mm 程度とされ、前記突起部53の幅寸法は、0.1〜1 mm 程度とされている。そして、詳しくは後述するように、この突起部53は、モールド金型内で放熱板51が型締め力を受けることにより、塑性変形してキャビティ面に密着するようになっている。
【0018】
次に、本実施例に係る半導体部品の製造手順について述べる。ここで、図3に示すように、樹脂モールドの工程に使用されるモールド金型54は、上型54aとその上型54aに対して相対的に接離する下型54bとから構成され、それら上型54aと下型54bとの間に、前記樹脂ボディ16の外形に相当するキャビティ22が形成されている。そして、前記上型54aのキャビティ22内には、前記放熱板51の上面の左右の辺部部分に当接して下方に押圧するための押圧手段たる押圧ピン55が設けられていると共に、下型54bのキャビティ面には、放熱板51の露出面51aの周端縁部全周に対応して、前記突起部53を塑性変形(内側へ向って潰すように変形)させるためのテーパ面部56が形成されている。尚、前記下型54bには、キャビティ面にて開口するエア抜き用穴24が形成されている。
【0019】
半導体部品を製造するにあたっては、まず、リードフレーム13に放熱板51を連結する工程が行われる。このとき、放熱板51は、例えば長尺な金属板をプレス加工により打抜いて形成されるのであるが、このときに突起部53(凹溝部52)を同時に形成しても良く、また、打抜きにより個片とされた後に突起部53を形成しても良い。リードフレーム13と放熱板51との連結は、吊りリード部19に対して連結片部17を接続することにより行われる。
【0020】
次に、リードフレーム13に連結された放熱板51の上面に、半導体素子11を装着する工程が実行される。この装着には例えばはんだ18が用いられるのであるが、導電性ペースト例えばAgペースト等も用いることができ、Agペーストで接着する場合には、放熱板51の上面にAgめっきを施しておけば、接着性の向上を図ることができ有効となる。放熱板51への半導体素子11の装着後に、半導体素子11の表面の各パッドと、リードフレーム13の各リード部14とをボンディングワイヤ15により接続する工程が実行される。
【0021】
次いで、このように放熱板51及び半導体素子11を装着したリードフレーム13に対する樹脂モールドの工程が実行される。この樹脂モールドの工程では、前記リードフレーム13を、例えば下型54b上の所定位置にセットし、その状態からモールド金型54の型合せ,型締めを行う。これにて、図3に示すように、放熱板51及び半導体素子11並びにリード部14の基端側部分等がキャビティ22内に収容された状態となる。
【0022】
そしてこのとき、上述のように、上型54aに設けられた押圧ピン55が、放熱板51の上面に当接し、モールド金型54の型締め力により、放熱板51を下方に押圧するようになる。これにより、放熱板51の突起部53が、下型54bのテーパ面部56に対して押付けられ、突起部53が、凹溝部52を逃げとしながら内側に向って潰されるように塑性変形するようになり、テーパ面部56に密着して放熱板51と下型54bのキャビティ面との間の隙間を密に塞ぐようになるのである。
【0023】
この状態で、キャビティ22内に例えばエポキシ樹脂が注入されて硬化されるのであるが、この際、モールド金型54の型締め力を受けて突起部53が塑性変形してキャビティ面に密着しているので、仮に放熱板51に反りや寸法公差が生じていても、その突起部53により放熱板51の下面(露出面51a)の周囲部とキャビティ面との間の隙間が塞がれ、樹脂が外側からその隙間に侵入することがなくなる。この結果、露出面51aにおける樹脂ばりの発生が未然に防止されるのである。
【0024】
キャビティ22内に注入された樹脂が硬化することにより、半導体素子11や放熱板51の上側部分、リード部14の半導体素子11との接続部分等を樹脂モールドした樹脂ボディ16が形成される。この後、この樹脂モールド品は、キャビティ22内から取出され、リードフレーム13の枠部13aの分断及びリード部14a相互間の分離、リード部14の成形等が行われて半導体部品が完成する。この半導体部品は、放熱板51の露出面51aが樹脂ボディ16の下面から露出しており、例えば図示しないプリント基板に対し、その露出面51aにてはんだ付けすることにより、放熱板51との熱的接触状態に実装されるようになっている。このとき、リード部14の先端側がプリント基板の電極端子にはんだ付けされることは勿論である。
【0025】
このように本実施例によれば、モールド金型54の型締め力により、放熱板51の露出面51aに形成された突起部53がキャビティ面に押付けられて密着するようになるので、放熱板51の下面に樹脂が漏れて侵入することを防止することができ、樹脂ばりの発生を防止することができ、この結果、樹脂ばりを除去する工程が不要となる。このとき、突起部53は、型締め力を受けて塑性変形することによりキャビティ面に密着するのであるが、キャビティ面に設けられたテーパ面部56によって、突起部53は、凹溝部52を逃げとしながら内側(凹溝部52側)へ向って潰されるように塑性変形されるので、キャビティ面との間の隙間が密に塞がれるようになる。従って、高い密着力を得ることができ、樹脂もれ防止の効果を高いものとすることができる。
【0026】
これと共に、放熱板51とキャビティ面(テーパ面部56)との隙間に応じて突起部53の塑性変形量が変化するので、寸法誤差を吸収することが可能となり、突起部53の形成あるいは放熱板51とリードフレーム13との連結に高い寸法精度が必要なくなる。しかも本実施例では、放熱板51の平坦な面(露出面51a)に凹溝部52を形成することにより、突起部53を設けることができるので、放熱板51の加工をより一層簡単に済ませることができるものである。
【0027】
この結果、本実施例によれば、樹脂モールド時の放熱板51の露出面51aにおける樹脂ばりの発生に起因する不具合を効果的に防止することができ、しかもそのための放熱板51の加工を簡単に済ませることができ、安価に済ませることができるという優れた実用的効果を奏するものである。
【0028】
(2)第2〜第5の実施例
次に、本発明の第2〜第5の実施例について、図4ないし図7を参照しながら以下順に述べる。尚、これらの実施例は、上記第1の実施例のいわば変形例とも言えるものであり、従って、上記第1の実施例と同一部分については、符号を共通して使用すると共に、新たな図示や詳しい説明を省略し、以下、異なる点についてのみ説明する。
【0029】
図4は、本発明の第2の実施例を示している。この実施例が上記第1の実施例と異なる点は、上型54aに設けられた押圧手段たる押圧ピン23が、放熱板12の前後の辺部に位置して一体に形成された連結片部17の上面基端部分に当接し、これら連結片部17にてモールド金型54の型締め力を受けるようにした構成にある。
【0030】
また、放熱板12の各連結片部17の上面の先端部には、かしめ用凸部17aが形成されており、これと共に、リードフレーム13の吊りリード部19には孔19aが形成されている。前記放熱板12は、前記連結片部17先端のかしめ用凸部17aが前記吊りリード部19の孔19aに挿入されてかしめられることにより、リードフレーム13に連結されるようになっている。
【0031】
この第2の実施例では、前記放熱板12に、リードフレーム13に連結される連結片部17を設け、押圧ピン23がそれら連結片部17に当接して放熱板12を下方に押圧するように構成したので、放熱板12のうちボンディングワイヤ15による接続領域から外れた位置に押圧ピン23が位置されることになり、ワイヤボンディングの工程等が制限されることなく済ませることができるといったメリットを得ることができる。
【0032】
図5は、本発明の第3の実施例を示している。この実施例が上記第2の実施例と異なる点は、放熱板12に一体に設けられる連結片部35の構成、及び、リードフレーム13に一体に設けられる吊りリード部36の構成にある。即ち、この実施例では、外側に突出する連結片部35の基端部にかしめ用凸部35aが形成され、連結片部35の先端部が押圧ピン23により押されるようになっている。
【0033】
また、吊りリード部36は、前記押圧ピン23を避けるために、コ字状に形成されている。これによれば、上記第2の実施例と同様の作用,効果を得ることができることに加え、リードフレーム13の枠部13aからの吊りリード部36の取出しを2か所にしていることにより、放熱板12のリードフレーム13に対する取付け強度が向上し、組立工程でのねじれや変形を低減することができるものである。
【0034】
図6は、本発明の第4の実施例を示している。この第4の実施例では、放熱板37は、全体として矩形板状をなし、外側に突出する連結片部を有していないものとされている。押圧ピン23は、放熱板37の前後の辺部の中央部を押圧するようになっており、また、リードフレーム13に一体に設けられる吊りリード部38は、放熱板37の前後の辺部のうち、前記押圧ピン23により押圧される部分の左右に夫々連結されるようになっている。かかる構成でも、本発明の所期の目的を達成し得るものである。
【0035】
図7は、本発明の第5の実施例を示しており、この実施例では、放熱板39の前後の辺部の中央部にて、リードフレーム13の吊りリード部19に連結されるようになっている。また、押圧ピン40は、4本が設けられ、放熱板37の前後の辺部のうち、吊りリード部19との連結部分の左右部分を押圧するようになっている。これによれば、上記第2の実施例とほぼ同様の作用,効果に加えて、4本の押圧ピン40によって、安定した押圧力を受けることができるようになる。
【0036】
尚、上記した第1〜第5の各実施例では、押圧ピン55,23,40を断面長方形状としているが、断面円形状等の他の形状としても良いことは勿論である。また、上記各実施例では、樹脂モールドの工程において得られた樹脂ボディ16には、押圧ピン55,23,40に相当する穴が形成されることになるが、実使用に特に不都合が生ずることはなく、あるいは、後に合成樹脂等の埋込み材を充填してその穴を埋めるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例を示すもので、半導体部品の樹脂モールド前の様子を示す縦断正面図
【図2】 放熱板及び半導体素子を装着したリードフレームの底面図
【図3】 リードフレームをモールド金型にセットした様子を示す縦断側面図
【図4】 本発明の第2の実施例を示す放熱板及び半導体素子を装着したリードフレームの平面図
【図5】 本発明の第3の実施例を示す図4相当図
【図6】 本発明の第4の実施例を示す図4相当図
【図7】 本発明の第5の実施例を示す図4相当図
【図8】 従来例を示すもので、半導体部品の縦断正面図
【図9】 半導体部品の底面図
【符号の説明】
図面中、11は半導体素子、12,37,39,51は放熱板、51aは露出面、13はリードフレーム、14はリード部、16は樹脂ボディ、17,35は連結片部、53は突起部、54はモールド金型、22はキャビティ、23,40,55は押圧ピン(押圧手段)、52は凹溝部、56はテーパ面部を示す。
Claims (2)
- 放熱板の一面側に半導体素子を装着する工程と、それらをモールド金型に収容して前記放熱板の他方の面が露出するように樹脂モールドする工程とを含む樹脂封止型半導体部品の製造方法であって、
前記放熱板の露出面に、該露出面の周縁部分の全周に連なる塑性変形可能な突起部を、該露出面の周端縁から若干内側の位置に凹溝部を形成することによって一体に設け、
前記モールド金型に、前記放熱板の露出面をキャビティ面に向けて押圧する押圧手段を設けると共に、前記キャビティ面のうち、前記露出面の周端縁部全周に対応した位置に、前記突起部を前記凹溝部を逃げとしながら内側へ向って潰すように塑性変形させるためのテーパ面部を設け、
前記樹脂モールドの工程において、前記モールド金型の型締め力により前記突起部を塑性変形させてキャビティ面のテーパ面部に密着させた状態で、キャビティ内に樹脂を注入するようにしたことを特徴とする樹脂封止型半導体部品の製造方法。 - 前記放熱板には、向い合う一対の辺部に位置して外側に突出しリードフレームに連結される連結片部が設けられ、前記押圧手段は、それら連結片部を押圧するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止型半導体部品の製造方法。
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