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Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、モールド樹脂の充填性が改善され、かつ、モールド工程の削減が図られる半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体装置の一例として、たとえば、エアコン、洗濯機などのインバータ用のスイッチング素子として用いられる電力半導体装置について説明する。電力半導体装置では、大電流をスイッチングするための絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor 、以下「IGBT」と記す。)やフライホイールダイオード(Fly Wheel Diode 、以下「FWD」と記す。)といったパワーチップと、そのパワーチップを制御するための低電圧集積回路(Low Voltage Integrated Circuit、以下「LVIC」と記す。)や高電圧集積回路(High Voltage Integrated Circuit 、以下「HVIC」と記す。)といった集積回路チップが搭載されている。
【0003】
電力半導体装置は、これらパワーチップおよび集積回路チップを、リードフレーム上にダイボンドして、所定のワイヤボンドおよび樹脂モールド工程等を経ることによって形成される。そこで、このような電力半導体装置の従来の製造方法について図を用いて説明する。
【0004】
図22および図23を参照して、リードフレーム102上にパワーチップ104および集積回路チップ106をそれぞれダイボンドにより搭載する。次に、ワイヤボンディングによってパワーチップ104とリードフレーム102内の所定の内部リードとをアルミニウム線110により電気的に接続する。同様に、集積回路チップ106と所定の内部リードとを金線108により電気的に接続する。なお、アルミニウム線110を適用するのは、パワーチップ104では大電流を扱うからである。
【0005】
次に図24および図25を参照して、パワーチップ104および集積回路チップ106が搭載されたリードフレーム102の面の側を覆うように、1次モールド樹脂112を形成する。このとき、パワーチップ104および集積回路チップ106が搭載されている面と反対側のリードフレーム102の面は露出した状態にある。
【0006】
次に図26および図27を参照して、リード端子のうち、不要なリード端子となるリード部分102h(斜線部分)をカットして除去する。次に図28および図29を参照して、1次モールド樹脂112およびリードフレーム102を覆うように、さらに2次モールド樹脂114を形成する。また、このとき特にパワーチップ104で発生する熱を放出するためのヒートシンク116を配設する。
【0007】
その後、リードフレーム102のタイバー102gをカットして、2次モールド樹脂114より突出している各リード端子を曲げることにより、図30(a)、(b)および(c)に示す電力半導体装置が完成する。同図に示されるように、2次モールド樹脂114の一方側には集積回路チップと接続されている集積回路チップ側リード端子102dが配設され、他方側にはパワーチップと接続されているパワーチップ側リード端子102bが配設されている。
【0008】
また、各集積回路チップ側リード端子102dおよびパワーチップ側リード端子102bは、電力半導体装置がプリント基板などに装着された状態で、ヒートシンク116により熱が効率的に放熱されるように、ヒートシンク116が配設されている側と反対の側に曲げられている。従来の電力半導体装置は以上のように製造される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
近年、製造コストの削減の観点から、プロセスのスリム化が図られており、上記の電力半導体装置においても、1次および2次モールド樹脂による2回のモールド工程を1回のモールド工程で対応できるよう開発が進められている。
【0010】
電力半導体装置では、特に、パワーチップ104にて発生する熱を効率的に放熱させるために、図29に示すように、パワーチップ104が搭載されたリードフレーム102の面(以下単に「表面」と記す)とは反対側の面(以下単に「裏面」と記す)に位置するモールド樹脂の厚さを、ヒートシンク116とリードフレーム102との絶縁性が損なわれない程度に極力薄くする必要がある。このため、1回のモールド工程では、リードフレーム102の表面と裏面とにモールド樹脂を良好に充填することが困難となり、特に、リードフレーム102の裏面側に充填されるモールド樹脂にボイドが発生することがあった。
【0011】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、モールド工程の削減が図られ、かつ、モールド樹脂の充填性が高い半導体装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの局面における半導体装置は、電力用チップおよびその電力用チップを制御するための集積回路チップと、リードフレーム部と、モールド樹脂とを備えている。リードフレーム部は、電力用チップを搭載するための第1フレーム部、集積回路チップを搭載するための第2フレーム部、第1フレーム部に接続される第1リード端子および第2フレーム部に接続される第2リード端子を有している。モールド樹脂は、互いに対向する第1側面部および第2側面部を有し、第1リード端子を第1側面部から突出させるとともに、第2リード端子を第2側面部から突出させて、電力用チップおよび集積回路チップを含むリードフレーム部を封止している。第1フレーム部は、第1リード端子とリード段差部を介して第2フレーム部と略平行に配置されている。第1フレーム部とリード段差部との間、互いに隣接するリード段差部同士の間および互いに隣接する第1フレーム部同士の間には、所定の大きさの隙間がそれぞれ形成されている。電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面と反対側の第2面が、集積回路チップが搭載された第2フレーム部の第1面と反対側の第2面よりもモールド樹脂の外面に接近している。隙間の大きさは、電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面とは反対の第2面側に位置するモールド樹脂の厚さの2倍以下とされる。リード段差部の幅は第1リード端子の幅よりも長い。モールド樹脂は、第1側面部に対応する第1リード端子の側からリード段差部を経て第1フレーム部における第1面の側と第2面の側とに分かれて注入され、さらに、第2フレーム部から第2側面部に対応する第2リード端子の側に向って流れ込み、モールド樹脂として、第1フレーム部における第1面の側および第2面の側と、第2フレーム部における第1面の側および第2面の側とにそれぞれ同じ材料からなるモールド樹脂が充填されている。
【0013】
この構成によれば、電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面(表面)と反対側の第2面(裏面)が、集積回路チップが搭載された第2フレーム部の第1面(表面)と反対側の第2面(裏面)よりもモールド樹脂の外面に接近していることによって、モールド樹脂を第1フレーム部の第1リード端子側から注入してリードフレーム部をモールド樹脂によって封止する際に、第1リード端子の幅よりも長い幅を有するリード段差部に沿って、第1フレーム部の裏面側に積極的にモールド樹脂が流し込まれる。また、第1フレーム部とリード段差部との間、互いに隣接するリード段差部同士の間および互いに隣接する第1フレーム部同士の間には、所定の大きさの隙間がそれぞれ形成されており、その隙間の大きさは、電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面とは反対の第2面側に位置するモールド樹脂の厚さの2倍以下とされることで、第1フレーム部の裏面側に一旦流れ込んだモールド樹脂が、隙間を通って第1フレーム部の表面側に容易に流れ込むのを抑制して、第1フレーム部の裏面側へのモールド樹脂の積極的な流れを形成できる。これにより、第1フレーム部の裏面側に比較的薄いモールド樹脂を、ボイドを発生させることなく高い充填性でもって形成することができる。こうして、第1フレーム部の裏面側に積極的にモールド樹脂が流し込まれるため、1回のモールド工程によりリードフレーム部を封止することができ、工程削減を図ることが可能となる。また、互いに対向する第1側面部と第2側面部とを有するモールド樹脂は、第1側面部に対応する第1リード端子の側からリード段差部を経て第1フレーム部における第1面の側と第2面の側とに分かれて注入され、さらに、第2フレーム部から第2側面部に対応する第2リード端子の側に向かって流れ込むことで、モールド樹脂として、第1フレーム部における第1面の側および第2面の側と、第2フレーム部における第1面の側および第2面の側とにそれぞれ同じ材料からなるモールド樹脂が充填されることになる。
なお、第1フレーム部の隙間の大きさが、第2面側に位置するモールド樹脂の厚さの2倍よりも大きい場合では、第1フレーム部の裏面側に一旦流れ込んだモールド樹脂が、隙間を通って第1フレーム部の表面側に容易に流れ込んでしまい、第1フレーム部の裏面側のモールド樹脂の充填性が悪化することが判明した。
【0016】
また好ましくは、第1フレーム部は、第2フレーム部側の部分が第2フレーム部が位置する面に向かって折り曲げられたリード曲げ部を有している。
【0017】
この場合には、第1フレーム部のリード端子側から注入されたモールド樹脂のうち、第1フレーム部の表面側に注入されるモールド樹脂の流れが、リード曲げ部が抵抗となって妨げられる。これにより、第1フレーム部の表面側へのモールド樹脂の注入が抑制されて、その分を第1フレーム部の裏面側へ注入することができる。その結果、第1フレーム部の裏面側のモールド樹脂の充填性をより高めることができる。
【0018】
好ましくは、第1フレーム部に接続されているリード端子近傍の電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面側のモールド樹脂の表面には、モールド樹脂を形成する際のモールド樹脂が流し込まれる方向と交差する方向にモールド樹脂段差部が設けられている。
【0019】
この場合には、第1フレーム部のリード端子側からモールド樹脂を注入する際に、モールド樹脂段差部に対応した金型の突出部分によって、第1フレーム部の表面側への樹脂の流入が抑制されて、第1フレーム部の裏面側への樹脂の注入を積極的に行なうことができる。その結果、第1フレーム部の裏面側の樹脂の充填性をより高めることができる。
【0020】
また好ましくは、電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面側のモールド樹脂の表面には、モールド樹脂を形成する際のモールド樹脂が流し込まれる方向と交差する方向に凹部が形成されている。
【0021】
この場合には、モールド樹脂を注入する際に、凹部に対応した金型の突出部分によって、第1フレーム部のリード端子側から注入された樹脂のうち、第1フレーム部の表面側に注入されるモールド樹脂の流れが妨げられる。これにより、第1フレーム部の表面側へのモールド樹脂の注入が抑制されて、その分を第1フレーム部の裏面側へ注入することができる。その結果、第1フレーム部の裏面側のモールド樹脂の充填性をより高めることができる。
【0022】
さらに好ましくは、電力用チップはアルミニウム線によりボンディングされ、凹部は、アルミニウム線のうち、アルミニウム線の高さが比較的低い部分の上方のモールド樹脂の表面に形成されている。
【0023】
この場合には、凹部に対応する金型の突出部分をより大きく設定でき、これにより第1フレーム部の表面側に注入されるモールド樹脂の流れをさらに妨げることができる。その結果、第1フレーム部の裏面側へのモールド樹脂の充填性をさらに高めることができる。
【0024】
好ましくは、モールド樹脂では、第1フレーム部を封止する部分がモールド樹脂を形成する際のモールド樹脂が流し込まれる方向に向かって広がるテーパ部を有している。
【0025】
この場合には、実験的に第1フレーム部の表面側と裏面側において、樹脂が充填される速度を向上できることが判明した。またこの場合、第1フレーム部の表面側においてモールド樹脂が充填される速度と第1フレーム部の裏面側においてモールド樹脂が充填される速度とは同レベルであることが判明した。これにより、第1フレーム部の表面側と裏面側とでモールド樹脂がほぼ同時に固化し、その結果、モールド樹脂の成形性を向上できることが判明した。
【0026】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
本発明の実施の形態1に係る電力半導体装置について説明する。まず、電力半導体装置の平面外観を図1に示し、側面外観を図2および図3にそれぞれ示す。電力半導体装置では、従来の技術の項において説明したように、大電流をスイッチングするためのIGBTやFWDといったパワーチップと、そのパワーチップを制御するためのLVICやHVICといった集積回路チップが搭載されている。これらのパワーチップおよび集積回路チップはモールド樹脂12によって封止されている。パワーチップと集積回路チップとを含む回路ブロック図の一例を図4に示す。同回路ブロック図において、周囲に示されている各端子の名称は、図1に示す各リード端子2b、2dの名称と対応している。
【0027】
図5は、モールド樹脂12によって封止されているパワーチップ4および集積回路チップ6を含むリードフレーム2の構造を示したものである。図5を参照して、パワーチップ4はリードフレーム2のうち、パワーチップ用リードフレーム2a上に搭載されている。一方、集積回路チップ6は、集積回路チップ用リードフレーム2c上に搭載されている。
【0028】
パワーチップ側リード端子2bとパワーチップ4とはアルミニウム線10のワイヤボンディングによって電気的に接続されている。一方、集積回路チップ側リード端子2dと集積回路チップ6とは金線8のワイヤボンディングによって電気的に接続されている。
【0029】
また、パワーチップ4と所定の中継リード2fとをアルミニウム線10のワイヤボンディングによって電気的に接続するとともに、その中継リード2fと集積回路チップ6とを金線8のワイヤボンディングによって電気的に接続することによって、パワーチップ4と集積回路チップ6とが電気的に接続されている。
【0030】
本電力半導体装置のパワーチップ用リードフレーム2aは、パワーチップ側リード端子2bとはリード段差部2eを介して集積回路チップ用リードフレーム2cと略平行に配置され、パワーチップ4が搭載されたパワーチップ用リードフレーム2aの面(表面)と反対側の面(裏面)が、集積回路チップ6が搭載された集積回路チップ用リードフレーム2cの面(表面)と反対側の面(裏面)よりもモールド樹脂12の外面に接近している。このため、図6に示すように、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂12の厚さが、集積回路チップ用リードフレーム2cの裏面側のモールド樹脂12の厚さよりも薄くなっている。これにより、パワーチップ4で発生した熱はモールド樹脂12の外方へ効率よく放出される。
【0031】
上述した構造では、後で詳細に説明するように、モールド工程においてパワーチップ側リード端子2b側からモールド樹脂を注入する際に、リード段差部2eに沿って、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側に積極的にモールド樹脂が流し込まれる。これによって、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側に比較的薄いモールド樹脂を、ボイドを発生させることなく高い充填性でもって形成することができる。しかも、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側に積極的にモールド樹脂が流し込まれるため、1回のモールド工程によって上述したモールド樹脂12を形成でき、従来の製造工程と比較するとモールド工程を1工程分削減することができる。
【0032】
一方、集積回路チップ用リードフレーム2cの裏面側のモールド樹脂の厚さが、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂よりも厚いことによって、集積回路チップ6が電力半導体装置の外部からのノイズの影響を受けにくくなる。また、電力半導体装置の放熱を効果的に行なうために、図6に示すパワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂12に、たとえばアルミニウムなどからなる放熱フィン(図示せず)が設けられる場合には、その放熱フィンを介してノイズが電力半導体装置の集積回路チップ6に影響を及ぼすおそれがある。そのような場合でも、集積回路チップ用リードフレーム2cの裏面側のモールド樹脂の厚さが十分に厚いことによって、集積回路チップ6がそのようなノイズの影響を受けることが抑制される。
【0033】
次に、上述した電力半導体装置の製造方法について説明する。図7を参照して、リードフレーム2のパワーチップ用リードフレーム2a上にパワーチップ4をダイボンドにより搭載する。また、集積回路チップ用リードフレーム2c上に集積回路チップ6をダイボンドにより搭載する。次に、アルミニウム線10のワイヤボンディングによって、パワーチップ4と所定の内部リードとを電気的に接続する。同様に、金線8のワイヤボンディングにより集積回路チップ6と所定の内部リードとを電気的に接続する。
【0034】
なお、パワーチップ用リードフレーム2aは、リード段差部2eを介してパワーチップ側リード端子となるリードにつながれて、集積回路チップ用リードフレーム2cと略平行に配置されている。また、各パワーチップ用リードフレーム2aと集積回路チップ用リードフレーム2cとはタイバー2gなどによってつながれている。
【0035】
次に図8および図9を参照して、金型(図示せず)をリードフレーム2に装着して、パワーチップ側リード端子の側から樹脂注入ゲート14により金型内にモールド樹脂12aを注入する。注入の際には、特にパワーチップ用リードフレーム2aは金型に設けられた可動ピン16によって動かないように固定されている。
【0036】
モールド樹脂によってパワーチップ4、集積回路チップ6およびリードフレーム2を封止した後、タイバー2gなどをカットし、パワーチップ側リード端子および集積回路チップ側リード端子となるリード端子を曲げることによって、図1〜図3に示す電力半導体装置が完成する。
【0037】
上述した製造方法では、図9に示すように、樹脂注入ゲート14から注入されるモールド樹脂がリード段差部2eによって、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の厚さが比較的薄く形成されるべき部分へ積極的に流し込まれる。これにより、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の充填性が向上し、モールド樹脂12内にボイドが発生するのを抑制することができる。
【0038】
しかも、このようにして、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の充填性が向上するため、1回のモールド工程によって所定のモールド樹脂12を形成することができる。その結果、従来の製造工程と比較するとモールド工程を1工程分削減でき、生産コストの低減を図ることが可能となる。
【0039】
実施の形態2
本発明の実施の形態2に係る電力半導体装置について説明する。本電力半導体装置は、図10および図11に示すリードフレーム2を有して構成される。図10および図11を参照して、パワーチップ用リードフレーム2aをなす各内部リードにおいて、隣接する内部リード間の隙間Lの大きさは、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側に位置するモールド樹脂12の厚さTの2倍以下である。また、隙間17(点線部分) などの余分な隙間をなくしている。なお、これ以外の構成については、実施の形態1において説明した図5および図6に示す構成と同様である。
【0040】
モールド工程では、樹脂注入ゲート14からモールド樹脂が注入されて、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側に一旦流れ込んだモールド樹脂が、パワーチップ用リードフレーム2aの内部リード間の隙間から、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側へ流れ込もうとする。このとき、内部リード間の隙間Lの大きさがモールド樹脂の厚さTの2倍以下の場合には、隙間を通るモールド樹脂の流れが抵抗を受けて、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側に一旦流れ込んだモールド樹脂が、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側へ流れ込もうとするのを抑制できることが実験により確認された。
【0041】
一方、隙間Lの大きさがモールド樹脂の厚さTの2倍よりも大きい場合では、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側に一旦流れ込んだモールド樹脂が、容易に隙間を通ってパワーチップ用リードフレーム2aの表面側へ流れ込んでしまい、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の充填性を十分に高めることができないことが判明した。
【0042】
以上説明したように、本電力半導体装置によれば、所定の大きさの隙間を設けることによって、また、余分な隙間を省くことによって、そのモールド工程において、一旦パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側へ流れたモールド樹脂が表面側へ流れ込むのをさらに抑制することができる。その結果、実施の形態1において説明した効果のうち、特にパワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の充填性をさらに高めることができる。
【0043】
実施の形態3
本発明の実施の形態3に係る電力半導体装置について説明する。本電力半導体装置は、図12および図13に示すリードフレーム2を有して構成される。図12および図13を参照して、パワーチップ用リードフレーム2aの集積回路チップ用リードフレーム2c側には、集積回路チップ用リードフレーム2cが位置する面に向かって、リード曲げ部2hが形成されている。なお、これ以外の構成については、実施の形態2において説明した図10および図11に示す構成と同様である。
【0044】
モールド工程では、樹脂注入ゲート14から注入されるモールド樹脂は、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側と裏面側とに分かれて流れ込む。このとき、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側に流れ込むモールド樹脂では、リード曲げ部2hによってその流れが抑制される。
【0045】
パワーチップ用リードフレーム2aの表面側のモールド樹脂の流れが抑えられる結果、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側にモールド樹脂を積極的に流し込むことができる。これにより、実施の形態1において説明した効果のうち、特にパワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の充填性をさらに高めることができる。
【0046】
なお、パワーチップ用リードフレーム2aに設けられるリード曲げ部2hとしては、図13に示す構造の他に、図14に示すように、リード曲げ部2hが集積回路チップ用リードフレーム2cが位置する面を超えて形成されている構造や、図15に示すようにリード曲げ部2hが階段状の構造でも、モールド樹脂の充填性の効果を得ることができる。
【0047】
実施の形態4
本発明の実施の形態4に係る電力半導体装置について説明する。本電力半導体装置は、図16に示す外観のモールド樹脂12を有して構成される。図16を参照して、モールド樹脂12では、モールド樹脂が注入される方向と交差する方向にモールド樹脂段差部18aが形成され、この場合、パワーチップが搭載されたパワーチップ用リードフレーム2aの面側のパワーチップ側リード端子2b近傍に、モールド樹脂段差部18aが形成されている。なお、これ以外の構成については、実施の形態1に説明した図5および図6に示す構成と同様である。また、図16において、パワーチップ用リードフレーム2aの上方に形成されているリードはタイバーである。
【0048】
上述した電力半導体装置では、モールド工程の金型にはモールド樹脂段差部18aに対応する突出部分が形成されている。これにより、樹脂注入ゲート14からモールド樹脂を注入する際に、金型のその突出部分(図示せず)が抵抗となって、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側へモールド樹脂が流れ込むのが抑制されて、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側へ積極的にモールド樹脂を流し込むことができる。その結果、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の充填性をさらに高めることができる。
【0049】
実施の形態5
本発明の実施の形態5に係る電力半導体装置について説明する。本電力半導体装置は、図17に示す外観のモールド樹脂12を有して構成される。図17を参照して、モールド樹脂12にはパワーチップ用リードフレーム2aの表面側の表面に、モールド樹脂が注入される方向と交差する方向にモールド樹脂凹部18bが形成され、この場合、パワーチップ側リード端子が並ぶ方向と平行にモールド樹脂凹部18bが形成されている。なお、これ以外の構成については、実施の形態1において説明した図5および図6に示す構成と同様である。
【0050】
上述した電力半導体装置では、モールド工程の金型にはモールド樹脂凹部18bに対応する突出部分 (図示せず) が形成されている。これによって、樹脂注入ゲート14からモールド樹脂を注入する際に、金型のその突出部分(図示せず)が抵抗となって、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側へモールド樹脂が流れ込むのが抑制されて、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側へ積極的にモールド樹脂を流し込むことができる。その結果、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側のモールド樹脂の充填性をさらに高めることができる。
【0051】
なお、上述したモールド樹脂凹部18bは、特に、パワーチップ4と内部リードとを電気的に接続するアルミニウム線10の高さが、図17に示すように、最も低い部分の上方に形成することが望ましい。この場合には、モールド樹脂凹部18bに対応する金型の突出部分をより大きくすることができ、その結果、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側のモールド樹脂の流れを効果的に抑制して、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側へモールド樹脂を積極的に流すことができる。
【0052】
実施の形態6
本発明の実施の形態6に係る電力半導体装置について説明する。本電力半導体装置は、図18に示すリードフレーム2を有して構成される。図18を参照して、リードフレーム2のパワーチップ用リードフレーム2aには、モールド樹脂が注入される方向に向かってテーパTEが設けられ、この場合、パワーチップ側リード端子側から集積回路チップ用リードフレーム2c側へ向かって徐々に広がるようにテーパTEが設けられている。なお、これ以外の構成については実施の形態1において説明した図5および図6に示す構成と同様である。
【0053】
上述した電力半導体装置では、モールド工程において、テーパTEを有するリードフレーム2の形状に対応した金型が装着されて、樹脂注入ゲート14よりモールド樹脂が金型内に注入される。このとき、実施の形態1において説明したリードフレーム2がテーパを有しない構造と比べると、金型内にモールド樹脂が充填される速さがより速くなることが実験的に判明した。また、上述したテーパTEを有する場合には、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側と裏面側とでモールド樹脂が充填される速さが同レベルであることも判明した。これにより、パワーチップ用リードフレーム2aの表面側と裏面側とでモールド樹脂がほぼ同時に固化し、その結果、モールド樹脂の成形性を向上できることが判明した。また、テーパTEによって、モールド樹脂が空気を巻き込むのを防ぐこともでき、モールド樹脂の充填性も向上できることが判明した。
【0054】
以上のモールド工程を経て完成した電力半導体装置の平面外観を図19に示し、側面外観を図20および図21にそれぞれ示す。図19に示すように、完成した電力半導体装置では、リードフレーム2のテーパTEに対応したモールド樹脂12のモールド樹脂テーパ部12Tが形成されている。なお、この電力半導体装置では、実施の形態4または実施の形態5において説明したモールド樹脂段差部18aおよびモールド樹脂凹部18bがモールド樹脂12の表面に形成されている。このようなモールド樹脂段差部18aおよびモールド樹脂凹部18bを設けることによって、パワーチップ用リードフレーム2aの裏面側へのモールド樹脂の充填性をさらに効果的に高めることができる。
【0055】
また、上述した各実施の形態において説明した電力半導体装置では、モールド工程が1回で済むため、パワーチップ4と集積回路チップ6とを電気的に中継する中継リード2fが、モールド樹脂12より突出するので、たとえば、IGBTのゲート電極の電圧やHVICまたはLVICの出力信号 (電圧) を直接測定することが可能になる。
【0056】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0057】
【発明の効果】
本発明の1つの局面における半導体装置によれば、電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面(表面)と反対側の第2面(裏面)が、集積回路チップが搭載された第2フレーム部の第1面(表面)と反対側の第2面(裏面)よりもモールド樹脂の外面に接近していることによって、モールド樹脂を第1フレーム部の第1リード端子側から注入してリードフレーム部をモールド樹脂によって封止する際に、第1リード端子の幅よりも長い幅を有するリード段差部に沿って、第1フレーム部の裏面側に積極的にモールド樹脂が流し込まれる。また、第1フレーム部とリード段差部との間、互いに隣接するリード段差部同士の間および互いに隣接する第1フレーム部同士の間には、所定の大きさの隙間がそれぞれ形成されており、その隙間の大きさは、電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面とは反対の第2面側に位置するモールド樹脂の厚さの2倍以下とされることで、第1フレーム部の裏面側に一旦流れ込んだモールド樹脂が、隙間を通って第1フレーム部の表面側に容易に流れ込むのを抑制して、第1フレーム部の裏面側へのモールド樹脂の積極的な流れを形成できる。これにより、第1フレーム部の裏面側に比較的薄いモールド樹脂を、ボイドを発生させることなく高い充填性でもって形成することができる。こうして、第1フレーム部の裏面側に積極的にモールド樹脂が流し込まれるため、1回のモールド工程によりリードフレーム部を封止することができ、工程削減を図ることが可能となる。また、互いに対向する第1側面部と第2側面部とを有するモールド樹脂は、第1側面部に対応する第1リード端子の側からリード段差部を経て第1フレーム部における第1面の側と第2面の側とに分かれて注入され、さらに、第2フレーム部から第2側面部に対応する第2リード端子の側に向かって流れ込むことで、モールド樹脂として、第1フレーム部における第1面の側および第2面の側と、第2フレーム部における第1面の側および第2面の側とにそれぞれ同じ材料からなるモールド樹脂が充填されることになる。
なお、第1フレーム部の隙間の大きさが、第2面側に位置するモールド樹脂の厚さの2倍よりも大きい場合では、第1フレーム部の裏面側に一旦流れ込んだモールド樹脂が、隙間を通って第1フレーム部の表面側に容易に流れ込んでしまい、第1フレーム部の裏面側のモールド樹脂の充填性が悪化することが判明した。
【0059】
また好ましくは、第1フレーム部は、第2フレーム部側の部分が第2フレーム部が位置する面に向かって折り曲げられたリード曲げ部を有していることによって、第1フレーム部のリード端子側から注入されたモールド樹脂のうち、第1フレーム部の表面側に注入されるモールド樹脂の流れが、リード曲げ部が抵抗となって妨げられる。これにより、第1フレーム部の表面側へのモールド樹脂の注入が抑制されて、その分を第1フレーム部の裏面側へ注入することができる。その結果、第1フレーム部の裏面側のモールド樹脂の充填性をより高めることができる。
【0060】
好ましくは、第1フレーム部に接続されているリード端子近傍の電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面側のモールド樹脂の表面には、モールド樹脂を形成する際のモールド樹脂が流し込まれる方向と交差する方向にモールド樹脂段差部が設けられていることによって、第1フレーム部のリード端子側からモールド樹脂を注入する際に、モールド樹脂段差部に対応した金型の突出部分によって、第1フレーム部の表面側への樹脂の流入が抑制されて、第1フレーム部の裏面側への樹脂の注入を積極的に行なうことができる。その結果、第1フレーム部の裏面側の樹脂の充填性をより高めることができる。
【0061】
また好ましくは、電力用チップが搭載された第1フレーム部の第1面側のモールド樹脂の表面には、モールド樹脂を形成する際のモールド樹脂が流し込まれる方向と交差する方向に凹部が形成されていることによって、モールド樹脂を注入する際に、凹部に対応した金型の突出部分によって、第1フレーム部のリード端子側から注入された樹脂のうち、第1フレーム部の表面側に注入されるモールド樹脂の流れが妨げられる。これにより、第1フレーム部の表面側へのモールド樹脂の注入が抑制されて、その分を第1フレーム部の裏面側へ注入することができる。その結果、第1フレーム部の裏面側のモールド樹脂の充填性をより高めることができる。
【0062】
さらに好ましくは、電力用チップはアルミニウム線によりボンディングされ、凹部は、アルミニウム線のうち、アルミニウム線の高さが比較的低い部分の上方のモールド樹脂の表面に形成されていることによって、凹部に対応する金型の突出部分をより大きく設定でき、これにより第1フレーム部の表面側に注入されるモールド樹脂の流れをさらに妨げることができる。その結果、第1フレーム部の裏面側へのモールド樹脂の充填性をさらに高めることができる。
【0063】
好ましくは、モールド樹脂では、第1フレーム部を封止する部分がモールド樹脂を形成する際のモールド樹脂が流し込まれる方向に向かって広がるテーパ部を有していることによって、実験的に第1フレーム部の表面側と裏面側において、樹脂が充填される速度を向上できることが判明した。またこの場合、第1フレーム部の表面側においてモールド樹脂が充填される速度と第1フレーム部の裏面側においてモールド樹脂が充填される速度とは同レベルであることが判明した。これにより、第1フレーム部の表面側と裏面側とでモールド樹脂がほぼ同時に固化し、その結果、モールド樹脂の成形性を向上できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る電力半導体装置の平面外観図である。
【図2】 同実施の形態における電力半導体装置の1つの側面外観図である。
【図3】 同実施の形態における電力半導体装置の他の側面外観図である。
【図4】 同実施の形態における電力半導体装置の回路ブロック図である。
【図5】 同実施の形態における電力半導体装置の内部構成を示す平面図である。
【図6】 同実施の形態における電力半導体装置の内部構成を示す断面図である。
【図7】 同実施の形態における電力半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。
【図8】 同実施の形態において、図7に示す工程の後に行なわれる工程を示す平面図である。
【図9】 同実施の形態において、図8に示す工程における断面図である。
【図10】 本発明の実施の形態2に係る電力半導体装置の内部構造を示す平面図である。
【図11】 同実施の形態における電力半導体装置の断面図である。
【図12】 本発明の実施の形態3に係る電力半導体装置の内部構造を示す平面図である。
【図13】 同実施の形態における電力半導体装置の断面図である。
【図14】 同実施の形態における電力半導体装置の第1の変形例を示す断面図である。
【図15】 同実施の形態における電力半導体装置の第2の変形例を示す断面図である。
【図16】 本発明の実施の形態4に係る電力半導体装置の断面図である。
【図17】 本発明の実施の形態5に係る電力半導体装置の断面図である。
【図18】 本発明の実施の形態6に係る電力半導体装置の内部構造を示す平面図である。
【図19】 同実施の形態における電力半導体装置の平面外観図である。
【図20】 同実施の形態における電力半導体装置の1つの側面外観図である。
【図21】 同実施の形態における電力半導体装置の他の側面外観図である。
【図22】 従来の電力半導体装置の製造工程の一工程を示す平面図である。
【図23】 図22に示す工程の断面図である。
【図24】 図22に示す工程の後に行なわれる工程を示す平面図である。
【図25】 図24に示す工程における断面図である。
【図26】 図24に示す工程の後に行なわれる工程を示す平面図である。
【図27】 図26に示す工程における断面図である。
【図28】 図26に示す工程の後に行なわれる工程を示す平面図である。
【図29】 図28に示す工程における断面図である。
【図30】 従来の電力半導体装置の外観を示す図であり、(a)は平面外観図を示し、(b)は1つの側面外観図であり、(c)は他の側面外観図である。
【符号の説明】
2a パワーチップ用リードフレーム、2b パワーチップ側リード端子、2c 集積回路チップ用リードフレーム、2d 集積回路チップ側リード端子、2e リード段差部、2f 中継リード、2g タイバー、2h リード曲げ部、4 パワーチップ、6 集積回路チップ、8 金線、10 アルミニウム線、12、12a モールド樹脂、12T モールド樹脂テーパ部、14 樹脂注入ゲート、16 可動ピン、18a モールド樹脂段差部、18b モールド樹脂凹部、TE テーパ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which the filling property of a mold resin is improved and the molding process can be reduced.
[0002]
[Prior art]
As an example of a conventional semiconductor device, a power semiconductor device used as a switching element for an inverter such as an air conditioner or a washing machine will be described. In a power semiconductor device, power such as an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as “IGBT”) or a flywheel diode (hereinafter referred to as “FWD”) for switching a large current. Integration of a chip and a low voltage integrated circuit (hereinafter referred to as “LVIC”) and a high voltage integrated circuit (hereinafter referred to as “HVIC”) for controlling the power chip. A circuit chip is mounted.
[0003]
The power semiconductor device is formed by die-bonding these power chip and integrated circuit chip on a lead frame, and passing through a predetermined wire bond and resin molding process. A conventional method for manufacturing such a power semiconductor device will be described with reference to the drawings.
[0004]
Referring to FIGS. 22 and 23,
[0005]
Next, referring to FIGS. 24 and 25,
[0006]
Next, referring to FIG. 26 and FIG. 27, the
[0007]
Thereafter, the
[0008]
Each integrated circuit chip-
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art In recent years, the process has been streamlined from the viewpoint of reducing manufacturing costs, and in the above power semiconductor device, two molding processes using the primary and secondary molding resins can be handled by a single molding process. Development is underway.
[0010]
In the power semiconductor device, in particular, in order to efficiently dissipate heat generated in the
[0011]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the molding process can be reduced and the mold resin filling property is high.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor device according to one aspect of the present invention includes a power chip, an integrated circuit chip for controlling the power chip, a lead frame portion, and a mold resin. The lead frame portion is connected to a first frame portion for mounting a power chip, a second frame portion for mounting an integrated circuit chip, a first lead terminal connected to the first frame portion, and a second frame portion. The second lead terminal is provided. Mold resin is The first side surface portion and the second side surface portion are opposed to each other, the first lead terminal protrudes from the first side surface portion, and the second lead terminal extends from the second side surface portion. The lead frame portion including the power chip and the integrated circuit chip is sealed by projecting. The first frame portion is disposed substantially parallel to the second frame portion via the first lead terminal and the lead step portion. ing. A gap of a predetermined size is formed between the first frame portion and the lead step portion, between the adjacent lead step portions, and between the adjacent first frame portions. . The second surface opposite to the first surface of the first frame portion on which the power chip is mounted is more mold resin than the second surface opposite to the first surface of the second frame portion on which the integrated circuit chip is mounted. Is approaching the outside surface. The size of the gap is not more than twice the thickness of the mold resin located on the second surface side opposite to the first surface of the first frame portion on which the power chip is mounted. The width of the lead step portion is longer than the width of the first lead terminal. Mold resin is Corresponds to the first side Injected separately from the first lead terminal side through the lead step portion into the first surface side and the second surface side of the first frame portion. ,further, Second frame part To the second lead terminal corresponding to the second side surface portion On the side of Facing As the mold resin, the mold resin made of the same material is respectively used for the first surface side and the second surface side in the first frame portion and on the first surface side and the second surface side in the second frame portion. Filled.
[0013]
According to this configuration, the second surface (back surface) opposite to the first surface (front surface) of the first frame portion on which the power chip is mounted is the first surface of the second frame portion on which the integrated circuit chip is mounted. The lead frame portion is molded by injecting mold resin from the first lead terminal side of the first frame portion by being closer to the outer surface of the mold resin than the second surface (back surface) opposite to the surface (front surface). When sealing with resin, the mold resin is actively poured into the back surface side of the first frame portion along the lead step portion having a width longer than the width of the first lead terminal. The first frame part Gaps of a predetermined size are formed between the lead stepped portions and the lead stepped portions adjacent to each other and between the first frame portions adjacent to each other, The size of the gap is not more than twice the thickness of the mold resin located on the second surface side opposite to the first surface of the first frame portion on which the power chip is mounted. The mold resin that has once flowed into the back surface side of the frame portion is prevented from easily flowing into the front surface side of the first frame portion through the gap, and the mold resin actively flows to the back surface side of the first frame portion. Can be formed. As a result, a relatively thin mold resin can be formed on the back side of the first frame portion with high filling properties without generating voids. Thus, since the mold resin is actively poured into the back side of the first frame part, the lead frame part can be sealed by a single molding process, and the process can be reduced. Also, It has the 1st side part and the 2nd side part which mutually oppose Mold resin is Corresponds to the first side Injected separately from the first lead terminal side through the lead step portion into the first surface side and the second surface side of the first frame portion. ,further, Second frame part To the second lead terminal corresponding to the second side surface portion On the side of Heading As a mold resin, the mold is made of the same material on the first surface side and the second surface side in the first frame portion and on the first surface side and the second surface side in the second frame portion, respectively. The resin will be filled.
When the size of the gap in the first frame portion is larger than twice the thickness of the mold resin located on the second surface side, the mold resin once flowing into the back side of the first frame portion is It has been found that the resin easily flows into the front surface side of the first frame portion and the mold resin filling property on the back surface side of the first frame portion deteriorates.
[0016]
Preferably, the first frame portion has a lead bent portion in which a portion on the second frame portion side is bent toward a surface on which the second frame portion is located.
[0017]
In this case, out of the mold resin injected from the lead terminal side of the first frame part, the flow of the mold resin injected to the surface side of the first frame part is hindered by the lead bending part as a resistance. Thereby, injection | pouring of mold resin to the surface side of a 1st frame part is suppressed, and the part can be inject | poured into the back surface side of a 1st frame part. As a result, the filling property of the mold resin on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0018]
Preferably, the first frame portion on which the power chip in the vicinity of the lead terminal connected to the first frame portion is mounted. First On the surface of the mold resin on the surface side, a mold resin step portion is provided in a direction intersecting with a direction in which the mold resin is poured when forming the mold resin.
[0019]
In this case, when the mold resin is injected from the lead terminal side of the first frame portion, the inflow of the resin to the surface side of the first frame portion is suppressed by the protruding portion of the mold corresponding to the mold resin stepped portion. Thus, the resin can be positively injected into the back surface side of the first frame portion. As a result, the resin filling property on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0020]
Also preferably, the first frame portion on which the power chip is mounted. First On the surface of the mold resin on the surface side, a recess is formed in a direction crossing the direction in which the mold resin is poured when forming the mold resin.
[0021]
In this case, when the mold resin is injected, the resin is injected from the lead terminal side of the first frame portion to the surface side of the first frame portion by the protruding portion of the mold corresponding to the recess. The flow of mold resin is hindered. Thereby, injection | pouring of mold resin to the surface side of a 1st frame part is suppressed, and the part can be inject | poured into the back surface side of a 1st frame part. As a result, the filling property of the mold resin on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0022]
More preferably, the power chip is bonded with an aluminum wire, and the recess is formed on the surface of the mold resin above the portion of the aluminum wire where the height of the aluminum wire is relatively low.
[0023]
In this case, the protruding portion of the mold corresponding to the concave portion can be set larger, thereby further hindering the flow of mold resin injected into the surface side of the first frame portion. As a result, the filling property of the mold resin on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0024]
Preferably, in the mold resin, the portion that seals the first frame portion has a tapered portion that expands in a direction in which the mold resin is poured when forming the mold resin.
[0025]
In this case, it has been experimentally found that the resin filling speed can be improved on the front surface side and the back surface side of the first frame portion. Further, in this case, it has been found that the speed at which the mold resin is filled on the front surface side of the first frame portion and the speed at which the mold resin is filled on the back surface side of the first frame portion are the same level. Thus, it has been found that the mold resin is solidified almost simultaneously on the front surface side and the back surface side of the first frame portion, and as a result, the moldability of the mold resin can be improved.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
A power semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. First, the planar appearance of the power semiconductor device is shown in FIG. 1, and the side appearance is shown in FIGS. 2 and 3, respectively. In the power semiconductor device, as described in the section of the prior art, a power chip such as IGBT or FWD for switching a large current and an integrated circuit chip such as LVIC or HVIC for controlling the power chip are mounted. Yes. These power chip and integrated circuit chip are sealed with a
[0027]
FIG. 5 shows the structure of the
[0028]
The power chip
[0029]
Further, the
[0030]
The power
[0031]
In the structure described above, as will be described in detail later, when the molding resin is injected from the power chip side lead terminal 2b side in the molding step, the back surface side of the power
[0032]
On the other hand, the thickness of the mold resin on the back surface side of the integrated circuit
[0033]
Next, a method for manufacturing the above power semiconductor device will be described. Referring to FIG. 7,
[0034]
The power
[0035]
Next, referring to FIG. 8 and FIG. 9, a mold (not shown) is mounted on the
[0036]
After sealing the
[0037]
In the manufacturing method described above, as shown in FIG. 9, the mold resin injected from the
[0038]
In addition, since the filling property of the mold resin on the back surface side of the power
[0039]
A power semiconductor device according to
[0040]
In the molding process, the mold resin is injected from the
[0041]
On the other hand, when the size of the gap L is larger than twice the thickness T of the mold resin, the mold resin once flowing into the back side of the power
[0042]
As described above, according to the power semiconductor device, by providing a gap of a predetermined size and omitting an extra gap, the back side of the power
[0043]
Embodiment 3
A power semiconductor device according to Embodiment 3 of the present invention will be described. This power semiconductor device has a
[0044]
In the molding process, the mold resin injected from the
[0045]
As a result of suppressing the flow of the mold resin on the front surface side of the power
[0046]
In addition to the structure shown in FIG. 13, the
[0047]
A power semiconductor device according to
[0048]
In the power semiconductor device described above, a protruding portion corresponding to the mold
[0049]
Embodiment 5
A power semiconductor device according to Embodiment 5 of the present invention will be described. This power semiconductor device is configured to have a
[0050]
In the power semiconductor device described above, a protruding portion (not shown) corresponding to the
[0051]
Note that the
[0052]
A power semiconductor device according to
[0053]
In the power semiconductor device described above, a mold corresponding to the shape of the
[0054]
The planar external appearance of the power semiconductor device completed through the above molding process is shown in FIG. 19, and the lateral external appearance is shown in FIGS. 20 and 21, respectively. As shown in FIG. 19, in the completed power semiconductor device, a mold
[0055]
Further, in the power semiconductor device described in each of the above-described embodiments, since the molding process is only required once, the
[0056]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0057]
【The invention's effect】
According to the semiconductor device of one aspect of the present invention, the integrated circuit chip is mounted on the second surface (back surface) opposite to the first surface (front surface) of the first frame portion on which the power chip is mounted. The mold resin is injected from the first lead terminal side of the first frame portion by being closer to the outer surface of the mold resin than the second surface (back surface) opposite to the first surface (front surface) of the second frame portion. Then, when the lead frame portion is sealed with the mold resin, the mold resin is actively poured into the back surface side of the first frame portion along the lead step portion having a width longer than the width of the first lead terminal. . The first frame part Gaps of a predetermined size are formed between the lead stepped portions and the lead stepped portions adjacent to each other and between the first frame portions adjacent to each other, The size of the gap is not more than twice the thickness of the mold resin located on the second surface side opposite to the first surface of the first frame portion on which the power chip is mounted. The mold resin that has once flowed into the back surface side of the frame portion is prevented from easily flowing into the front surface side of the first frame portion through the gap, and the mold resin actively flows to the back surface side of the first frame portion. Can be formed. As a result, a relatively thin mold resin can be formed on the back side of the first frame portion with high filling properties without generating voids. Thus, since the mold resin is actively poured into the back side of the first frame part, the lead frame part can be sealed by a single molding process, and the process can be reduced. Also, It has the 1st side part and the 2nd side part which mutually oppose Mold resin is Corresponds to the first side Injected separately from the first lead terminal side through the lead step portion into the first surface side and the second surface side of the first frame portion. ,further, Second frame part To the second lead terminal corresponding to the second side surface portion On the side of Heading As a mold resin, the mold is made of the same material on the first surface side and the second surface side in the first frame portion and on the first surface side and the second surface side in the second frame portion, respectively. The resin will be filled.
When the size of the gap in the first frame portion is larger than twice the thickness of the mold resin located on the second surface side, the mold resin once flowing into the back side of the first frame portion is It has been found that the resin easily flows into the front surface side of the first frame portion and the mold resin filling property on the back surface side of the first frame portion deteriorates.
[0059]
Preferably, the first frame portion has a lead bent portion in which a portion on the second frame portion side is bent toward a surface on which the second frame portion is located, whereby the lead terminal of the first frame portion Of the mold resin injected from the side, the flow of the mold resin injected into the surface side of the first frame portion is hindered by the lead bending portion being a resistance. Thereby, injection | pouring of mold resin to the surface side of a 1st frame part is suppressed, and the part can be inject | poured into the back surface side of a 1st frame part. As a result, the filling property of the mold resin on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0060]
Preferably, the first frame portion on which the power chip in the vicinity of the lead terminal connected to the first frame portion is mounted. First On the surface of the mold resin on the surface side, a mold resin step portion is provided in a direction intersecting the direction in which the mold resin is poured when forming the mold resin, so that the mold is molded from the lead terminal side of the first frame portion. When the resin is injected, the inflow of the resin to the front surface side of the first frame portion is suppressed by the protruding portion of the mold corresponding to the mold resin step portion, and the resin is injected to the back surface side of the first frame portion. Can be performed actively. As a result, the resin filling property on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0061]
Also preferably, the first frame portion on which the power chip is mounted. First On the surface side of the mold resin, a recess is formed in a direction intersecting the direction in which the mold resin is poured when forming the mold resin. Of the resin injected from the lead terminal side of the first frame portion, the flow of the mold resin injected to the surface side of the first frame portion is hindered by the protruding portion of the mold. Thereby, injection | pouring of mold resin to the surface side of a 1st frame part is suppressed, and the part can be inject | poured into the back surface side of a 1st frame part. As a result, the filling property of the mold resin on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0062]
More preferably, the power chip is bonded with an aluminum wire, and the recess corresponds to the recess by being formed on the surface of the mold resin above the portion of the aluminum wire where the height of the aluminum wire is relatively low. The protruding portion of the mold to be set can be set larger, thereby further hindering the flow of mold resin injected into the surface side of the first frame portion. As a result, the filling property of the mold resin on the back surface side of the first frame portion can be further enhanced.
[0063]
Preferably, in the mold resin, the first frame portion is experimentally experimented by having a taper portion that expands in a direction in which the mold resin is poured when the portion that seals the first frame portion is formed. It has been found that the rate at which the resin is filled can be improved on the front side and back side of the part. Further, in this case, it has been found that the speed at which the mold resin is filled on the front surface side of the first frame portion and the speed at which the mold resin is filled on the back surface side of the first frame portion are the same level. Thus, it has been found that the mold resin is solidified almost simultaneously on the front surface side and the back surface side of the first frame portion, and as a result, the moldability of the mold resin can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan external view of a power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side external view of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 3 is another external side view of the power semiconductor device according to the same embodiment.
FIG. 4 is a circuit block diagram of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 5 is a plan view showing an internal configuration of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 7 is a plan view showing one step in a method for manufacturing the power semiconductor device in the embodiment.
8 is a plan view showing a process performed after the process shown in FIG. 7 in the same Example; FIG.
9 is a cross-sectional view in the step shown in FIG. 8 in the same embodiment. FIG.
FIG. 10 is a plan view showing an internal structure of a power semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the power semiconductor device according to the same embodiment.
FIG. 12 is a plan view showing an internal structure of a power semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view of the power semiconductor device according to the same embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a first modification of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a second modification of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 16 is a sectional view of a power semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a sectional view of a power semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a plan view showing an internal structure of a power semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a plan external view of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 20 is a side external view of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 21 is another external side view of the power semiconductor device according to the embodiment.
FIG. 22 is a plan view showing one process of manufacturing a conventional power semiconductor device.
FIG. 23 is a cross-sectional view of the step shown in FIG. 22;
24 is a plan view showing a step performed after the step shown in FIG.
FIG. 25 is a cross-sectional view in the step shown in FIG. 24;
FIG. 26 is a plan view showing a step performed after the step shown in FIG. 24.
FIG. 27 is a cross-sectional view in the step shown in FIG. 26;
FIG. 28 is a plan view showing a step performed after the step shown in FIG. 26.
FIG. 29 is a cross-sectional view in the step shown in FIG. 28;
FIGS. 30A and 30B are views showing an external appearance of a conventional power semiconductor device, wherein FIG. 30A is a plan external view, FIG. 30B is a side external view, and FIG. 30C is another side external view. .
[Explanation of symbols]
2a Power chip lead frame, 2b Power chip side lead terminal, 2c Integrated circuit chip lead frame, 2d Integrated circuit chip side lead terminal, 2e Lead stepped part, 2f Relay lead, 2g Tie bar, 2h Lead bending part, 4 Power chip , 6 Integrated circuit chip, 8 gold wire, 10 aluminum wire, 12, 12a mold resin, 12T mold resin taper part, 14 resin injection gate, 16 movable pin, 18a mold resin step part, 18b mold resin concave part, TE taper.
Claims (6)
前記電力用チップを搭載するための第1フレーム部、前記集積回路チップを搭載するための第2フレーム部、前記第1フレーム部に接続される第1リード端子および前記第2フレーム部に接続される第2リード端子を有するリードフレーム部と、
互いに対向する第1側面部および第2側面部を有し、前記第1リード端子を前記第1側面部から突出させるとともに、前記第2リード端子を前記第2側面部から突出させて、前記電力用チップおよび前記集積回路チップを含む前記リードフレーム部を封止するモールド樹脂と、
を備え、
前記第1フレーム部は、前記第1リード端子とリード段差部を介して前記第2フレーム部と略平行に配置され、
前記第1フレーム部と前記リード段差部との間、互いに隣接する前記リード段差部同士の間および互いに隣接する前記第1フレーム部同士の間には、所定の大きさの隙間がそれぞれ形成され、
前記電力用チップが搭載された前記第1フレーム部の第1面と反対側の第2面が、前記集積回路チップが搭載された前記第2フレーム部の第1面と反対側の第2面よりも前記モールド樹脂の外面に接近し、
前記隙間の大きさは、前記電力用チップが搭載された前記第1フレーム部の前記第1面とは反対の前記第2面側に位置する前記モールド樹脂の厚さの2倍以下とされ、
前記リード段差部の幅は前記第1リード端子の幅よりも長く、
前記モールド樹脂は、前記第1側面部に対応する前記第1リード端子の側から前記リード段差部を経て前記第1フレーム部における前記第1面の側と前記第2面の側とに分かれて注入され、さらに、前記第2フレーム部から前記第2側面部に対応する前記第2リード端子の側に向って流れ込み、前記モールド樹脂として、前記第1フレーム部における前記第1面の側および前記第2面の側と、前記第2フレーム部における前記第1面の側および前記第2面の側とにそれぞれ同じ材料からなるモールド樹脂が充填された、半導体装置。A power chip and an integrated circuit chip for controlling the power chip;
A first frame portion for mounting the power chip, a second frame portion for mounting the integrated circuit chip, a first lead terminal connected to the first frame portion, and a second frame portion. A lead frame portion having a second lead terminal;
A first side surface portion and a second side surface portion facing each other, wherein the first lead terminal protrudes from the first side surface portion and the second lead terminal protrudes from the second side surface portion; A mold resin for sealing the lead frame part including the chip for use and the integrated circuit chip;
With
The first frame part is disposed substantially parallel to the second frame part via the first lead terminal and the lead step part ,
A gap of a predetermined size is formed between the first frame portion and the lead step portion, between the adjacent lead step portions, and between the adjacent first frame portions, respectively.
A second surface opposite to the first surface of the first frame portion on which the power chip is mounted is a second surface opposite to the first surface of the second frame portion on which the integrated circuit chip is mounted. Rather closer to the outer surface of the mold resin,
The size of the gap is not more than twice the thickness of the mold resin located on the second surface side opposite to the first surface of the first frame portion on which the power chip is mounted,
The width of the lead step portion is longer than the width of the first lead terminal,
The mold resin is divided into the first surface side and the second surface side of the first frame portion from the first lead terminal side corresponding to the first side surface portion through the lead stepped portion. In addition, it flows from the second frame portion toward the second lead terminal corresponding to the second side surface portion, and as the mold resin, the first surface side of the first frame portion and the A semiconductor device in which a mold resin made of the same material is filled on a second surface side, and on the first surface side and the second surface side in the second frame portion.
前記凹部は前記アルミニウム線のうち、前記アルミニウム線の高さが比較的低い部分の上方の前記モールド樹脂の表面に形成されている、請求項4記載の半導体装置。The power chip is bonded by an aluminum wire,
The semiconductor device according to claim 4, wherein the recess is formed on a surface of the mold resin above a portion of the aluminum wire where the height of the aluminum wire is relatively low.
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