JP4273592B2 - Manufacturing method of resin-encapsulated semiconductor device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱板を内蔵する樹脂封止型半導体装置に関し、自動車におけるエンジン制御ＥＣＵ、ＡＢＳ用ＥＣＵ等に用いられるドライバＩＣあるいは電源ＩＣのような電力用半導体装置に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
パワーＭＯＳＦＥＴを含んだ半導体チップを搭載するような半導体装置にあっては、半導体チップの放熱を促進するための放熱板を備えたパッケージ形態を採用している。この様なものとして、特開昭６０−１１０１４５号公報および特開昭６１−１９４８６１号公報に記載の発明がある。
【０００３】
この様な放熱板内蔵の半導体装置は、例えば、従来の一般的な樹脂封止型半導体装置を模式的な断面図として示す図１３のようなパッケージ構造をとっている。即ち、従来の放熱板のない樹脂封止型半導体装置を模式的な断面図として示す図１４のパッケージに対し、放熱板Ｊ１をリードフレームＪ２のダイパッドＪ３に接触させるような構造をとることによって放熱を促進するものである。
【０００４】
即ち、図１３では、半導体素子Ｊ６と、半導体素子Ｊ６が搭載されたダイパッドＪ３を有するリードフレームＪ２と、放熱板Ｊ１とを備え、これら半導体素子Ｊ６とリードフレームＪ２と放熱板Ｊ１とを成形樹脂Ｊ７によって封止した構成となっている。以下、この様な構成のものを放熱板を有する樹脂封止型半導体装置という。ここで、半導体素子Ｊ６はリードフレームＪ２のダイパッドＪ３に、半田または導電性ペーストＪ８等を介して搭載されており、半導体素子Ｊ６とインナーリードＪ９とがボンディングワイヤＪ１０によって電気的に接続されている。そして、この放熱板Ｊ１はリードフレームＪ２と独立したものであり、樹脂封止前に先に放熱板Ｊ１をモールド金型に投げ込みでセットし、その後チップを搭載したリードフレームＪ２をセットし、同時に樹脂封止してなるものである。
【０００５】
これは、いわゆる、ドロップイン（投げ込み）方式といわれるパッケージ構造であり、以下にその製造方法を述べる。樹脂注入用の注入口を有する上金型Ｊ４と下金型Ｊ５により形成される空間内に、半導体素子Ｊ６が搭載されたダイパッドＪ３を有するリードフレームＪ２と放熱板Ｊ１とを配置した後、軟化状態の樹脂Ｊ７を注入口から注入して、上下の金型Ｊ４、Ｊ５内に充填する。以下、この製造方法をドロップイン方式を用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法とする。この製造方法によれば、通常のリードフレームと通常の成形金型がそのまま適用できるので、コストアップを最小限に抑えて放熱性が向上できるというメリットがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放熱板Ｊ１はリードフレームＪ２から独立しているため、樹脂注入時に放熱板が樹脂Ｊ７に押されることで容易に回転、移動し、最終的に金型と接触した部分が外部に露出するという問題がある。これは、製品として外観上問題となるだけでなく、信頼性上も耐湿性の面で問題となる。上述の特開昭６１−１９４８６１号公報に記載の発明では、ダイパッド保持用の導体部の一部に突出部を設けて放熱板を固定するようにしているが、その突出部をいずれかの部位に嵌め込んでいるわけではないため、樹脂注入時に放熱板が動いてしまうことが懸念される。
【０００７】
一方、特開平８−７００１６号公報に記載の発明では、金型に放熱板を嵌め込むことにより樹脂注入時の放熱板の移動を抑えているが、放熱板のうち金型に嵌め込んでいた部分が樹脂から露出してしまう。そして、この発明では放熱板を金型に対して面で接触させているため露出面積が大きく、上述の様に耐湿性の面で問題となる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、樹脂注入時に放熱板が回転、移動するのを防止し、外部に露出することを最小限に抑えた樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ドロップイン方式を用いた樹脂封止型半導体装置の製造方法において、放熱板（１）におけるダイパッド（５）とは反対側の面に、この面から突出する凸部（１５）を形成し、放熱板（１）の配置にあたっては、この凸部（１５）と、上金型（１０）および下金型（９）のいずれか一方に設けられ半導体装置を離型する際に用いるエジェクタ（１７）とを互いに引っ掛かる様にして、エジェクタ（１７）に放熱板（１）を固定し、続いて、軟化状態の樹脂（４）の注入を行うことを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、樹脂注入時にエジェクタ（１７）によって放熱板（１）が固定されているため、放熱板（１）が回転、移動するのを防止し、外部に露出することを最小限に抑えた樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明の様に、ダイパッド（５）とは反対側の面に形成された凸部（１５）として、その一部に穴（１６）が形成されたものを用い、この穴（１６）に、エジェクタ（１７）の一部を嵌め込むようにすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、エジェクタ（１７）が上金型（１０）に設けられており、放熱板（１）におけるダイパッド（５）側の面に、この面から突出する複数の凸部（１４）を形成し、下金型（９）内に、リードフレーム（２）を半導体素子（３）が搭載された面を下向きにして配置した後、放熱板（１）を、ダイパッド（５）側の面を下向きにして、複数の凸部（１４）をダイパッド（５）の周囲に位置させることにより、複数の凸部（１４）によって放熱板（１）を位置決めするようにし、その後、上金型（１０）と下金型（９）によってリードフレーム（２）を狭持する際に、エジェクタ（１７）の先端が、ダイパッド（５）とは反対側の面に形成された凸部（１５）の穴（１６）に嵌まるようにし、続いて、軟化状態の樹脂（４）の注入を行うことを特徴としている。
【００２１】
本発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を発揮することができ、さらに、下金型（９）内にてダイパッド（５）側に形成された凸部（１４）によって放熱板（１）を予め仮固定できるため、ダイパッド（５）とは反対側の面に形成された凸部（１５）の穴（１６）にエジェクタ（１７）を嵌め込む時の位置決めが容易になる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置（以下、半導体装置という）の模式的な断面図であり、図２は第１実施形態における放熱板１の上面図である。本例の半導体装置は、例えば、自動車におけるエンジン制御ＥＣＵ、ＡＢＳ用ＥＣＵ等に用いられるドライバＩＣあるいは電源ＩＣのような電力用半導体装置に用いられる。
【００２４】
図１に示すように、半導体装置の内部には、Ｃｕ（銅）やＡｌ（アルミニウム）等の熱伝導性に優れた金属（熱良導性金属）からなる放熱板１と、ＣｕやＣｕ合金または４２合金（４２アロイ金属）からなるリードフレーム２と、半導体素子３とが収納され、これら部材はエポキシ樹脂等からなるモールド樹脂（以下、単に樹脂とする）４によって封止され一体化されている。
【００２５】
リードフレーム２は、半導体素子３を搭載するダイパッド５と半導体素子３や基板の電極と接続するリード部とから構成されている。リード部は、樹脂４内に位置する部分である複数のインナーリード６と、樹脂４外部に引き出された部分である複数のアウターリード６ａとからなる。なお、ダイパッド５はリードフレーム２のうち樹脂４外部の図示しない部分と連結されている。
【００２６】
そして、リードフレーム２のダイパッド５には、半導体素子３が半田または導電性ペースト等の接続部材７を介して搭載されており、半導体素子３とインナーリード６とは、Ａｕ（金）線またはＡｌ線等のボンディングワイヤ８によって電気的に接続されている。また、放熱板１は、半導体素子３から発生する熱を効率良く逃すために、ダイパッド５の半導体素子３が搭載されている面と反対側の面において接触する構造となっている。
【００２７】
ここで、図１および図２に示すように、放熱板１のダイパッド５と接触する面において、５つの凸部（突起）１１が形成され、ダイパッド５の放熱板１と接触する面において、５つの凹部（穴）１２が形成され、この凸部１１と凹部１２とが嵌め合わされる形で、放熱板１とダイパッド５が接触している。具体的には、この凸部１１の高さはダイパッド５の厚さの１／２程度であり、一般的には０．０５〜０．１ｍｍとすることができる。一方、凹部１２の深さは、凸部１１の高さ以上となるようにし、放熱板１とダイパッド５が必ず面で接触できるようになっている。
【００２８】
係る構成を有する半導体装置の製造方法について、樹脂注入時の様子を示す模式的な断面図である図３を参照して述べる。初めに、リードフレーム２を金属板（例えばリール状の素材）に対して、プレス加工等の機械加工、または、エッチング加工等により形成した後、例えば十数個単位の個片にする。リードフレーム２のダイパッド５に設ける凹部１２は、この機械加工またはエッチング加工と同時に形成しても良いし、個片にした後、機械加工やエッチング加工等により形成しても良い（リードフレーム形成工程）。
【００２９】
同様に、放熱板１も金属板（リール状の素材等）に対して、プレス加工等の機械加工により形成する。放熱板１に設ける凸部１１は上述の凹部１２と同様に、放熱板１を形成する時に同時に形成しても良いし、個片にした後形成しても良い。ここで、後述の様に放熱板１を下金型９にセットする時に、放熱板１を下金型９と点で接触させるための突出部１３が、放熱板１の凸部１１と反対側の面に突出して４ヶ所に形成されている（放熱板形成工程）。
【００３０】
次に、ダイパッド５のうち凹部１２が形成された面と反対側の面において、半田または導電性ペースト等の接続部材７を用いて半導体素子３を接着する。ここで、導電性ペースト７を用いて接着する場合には、接着性を向上させるためにダイパッド５の半導体素子３の搭載領域に、予めＡｇ（銀）等のめっきを施しておくことが有効である。その後、半導体素子３に設けられたボンディングパッド（図示せず）とインナーリード６とをＡｌあるいはＡｕ等からなるボンディングワイヤ８を用いて電気的に接続する。ここで、Ａｕワイヤを用いる場合には、接合性を向上させるためにインナーリード６のボンディング領域（図示せず）にＡｇ等のめっきを施しておくことが有効である（半導体素子搭載工程）。
【００３１】
そして、所定の温度に加熱されたモールド金型（以下、単に金型とする）９、１０の下金型９に上述の様に加工した放熱板１を凸部１１を上側にして、つまり放熱板１の突出部１３が下金型９と接するように落とし込む（ドロップイン）。
【００３２】
その後、半導体素子３が搭載され、かつワイヤボンディングされたリードフレーム２を、ダイパッド５の凹部１２と放熱板１の凸部１１とが嵌め合わされ、ダイパッド５の凹部１２が形成された面であって凹部１２以外の部分が放熱板１と接触するように下金型９上にセットする。続いて、上金型１０と下金型９によってクランプ（狭持）することによりリードフレーム２を固定する。
【００３３】
そして、図３に示すように、金型９、１０内に樹脂４を軟化状態で注入、充填することにより樹脂封止を行う（樹脂封止工程）。そして、金型９、１０から樹脂封止された半導体装置を取り出し、最後に、マーキング処理とリードの表面処理（半田等）をした後、プリント基板等に実装できる形態にするためにリードフレーム２より切り離し、樹脂ボディより突き出したリードを所定の形状に形成する（後処理工程）ことにより半導体装置が完成する。
【００３４】
ところで、本実施形態によれば、放熱板１の凸部１１とダイパッド５の凹部１２とが嵌め合わされているため、もともと独立した別個の部品である放熱板１が固定された状態となり、樹脂４を注入する際に樹脂４により押圧されても放熱板１は移動や回転をすることがない。そのため、その押圧のために放熱板１が移動して下金型９と接触することにより、その接触した部分が完成した半導体装置において露出してしまうことはない。また、放熱板１が移動してインナーリード６と接触するようなこともない。
【００３５】
また、上述の様に放熱板１の突出部１３が下金型９と接触しているが、これは点で接触しているため、半導体装置の完成時における放熱板１の露出は僅かである。さらに、樹脂注入時に上記突出部１３と下金型９の間に樹脂４が入り込み、その結果、放熱板１の露出がないことも考えられる。従って、樹脂注入時に放熱板１が回転、移動するのを防止し、外部に露出することを最小限に抑えた半導体装置およびその製造方法を提供することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、凸部１１と凹部１２をそれぞれ５つずつ設けた例について示したが、凸部１１と凹部１２はそれぞれ２つ以上あれば、放熱板１の移動や回転を抑えることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図であり、図５は第２実施形態における放熱板１の上面図である。本例の半導体装置の具体的な用途の例は、第１実施形態と同様である。
【００３８】
初めに本実施形態の半導体装置の構成について述べるが、本実施形態の半導体装置は、その構成において、第１実施形態の半導体装置と放熱板１およびダイパッド５の形状が異なるものであるため、主として放熱板１とダイパッド５について第１実施形態と異なる点について述べる。図４に示す様に、ダイパッド５には第１実施形態のような凹部１２は形成されておらず、ダイパッド５の半導体素子３が搭載されている面と反対側の面は平面となっている。また、図４および図５に示すように、放熱板１に対しては、放熱板１のダイパッド５側の面から突出した４つの凸部（以下、仮固定用凸部とする）１４が形成されている。
【００３９】
ここで、この仮固定用凸部１４は、後述の様にダイパッド５と放熱板１とが接触した時に、ダイパッド５の放熱板１が接触する面における各辺の中央部付近において、ダイパッド５の外縁に位置するように形成される。また、仮固定用凸部１４の高さは、リードフレーム２におけるダイパッド５とリードとの段差の寸法であるダウンセット寸法以下にする。一般的には、０．１５〜０．２ｍｍ以下にする。
【００４０】
また、放熱板１の周囲に近い位置において放熱板１のダイパッド５とは反対側の面から突出した４つの凸部（以下、位置決め用凸部とする）１５が形成され、この位置決め用凸部１５の先端から放熱板１の法線方向に向けて放熱板１を貫通する穴１６が設けられている。ここで、上記穴１６の断面形状は円や矩形等どのような形状でも良い。そして、ダイパッド５の半導体素子３が搭載されている面とは反対側の面と、放熱板１のダイパッド５側の面のうち４つの仮固定用凸部１４の内側にある部分とが接触し、仮固定用凸部１４がダイパッド５の外縁に位置している。その他、リードフレーム２に対する半導体素子３の搭載方法等、上記していない構成については、第１実施形態と同じである。
【００４１】
次に、係る構成を有する半導体装置の製造方法について述べる。初めに、第１実施形態と同様にリードフレーム形成工程、放熱板形成工程および半導体素子搭載工程を行う。ただし、リードフレーム形成工程においては、上記凹部１２を形成しない様にし、放熱板形成工程においては、上記凸部１１の代わりに仮固定用凸部１４と位置決め用凸部１５と穴１６とを形成し、上記突出部１３を形成しない。ここで、仮固定用凸部１４は、この仮固定用凸部１４の詳細図である図５（ｂ）に示すように、例えば、放熱板１に切欠きを入れ、爪を折り曲げる様にして形成することができる。
【００４２】
図６は、本実施形態の製造工程を示す模式的な断面図である。図６（ａ）に示すように、下金型９にリードフレーム２をダイパッド５の半導体素子３が搭載されている面を下向きにして配置する。次に、図６（ｂ）に示すように、専用治具（図示せず）等を用いて放熱板１の仮固定用凸部１４がダイパッド５の外周に嵌合し、ダイパッド５の半導体素子３が搭載されている面とは反対側の面と、放熱板１のダイパッド５側の面のうち仮固定用凸部１４の内側にある部分とが接触するように、ダイパッド５上に仮位置決めして配置する。
【００４３】
次に、図６（ｃ）に示すように、上金型１０と下金型９によりリードフレーム２をクランプする。この時、上金型１０に設けられ、半導体装置を金型９、１０から離型する際に用いるピン状のエジェクタ（以下、エジェクタピンとする）１７の先端に形成されたテーパー部１７ａが放熱板１の位置決め用凸部１５に形成された穴１６に嵌まるようにする。その後、樹脂封止工程と後処理工程を行うことにより半導体装置が完成する。
【００４４】
ところで、本実施形態によれば、放熱板１がエジェクタピン１７によって位置決めされているため、樹脂４を注入する際に樹脂４により押圧されても放熱板１は移動や回転をすることがない。そのため、その押圧のために放熱板１が移動して金型９、１０と接触することにより、その接触した部分が完成した半導体装置において露出してしまうことはない。また、放熱板１における位置決め用凸部１５とエジェクタピン１７とが接触している部分は、最終的に外部に露出することになるが、点あるいは線で接触させることができるため、外部に露出する面積は僅かである。従って、樹脂注入時に放熱板１が回転、移動するのを防止し、外部に露出することを最小限に抑えた半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００４５】
また、一般に、ダイパッド５のダウンセット寸法にばらつきがある場合は、放熱板１がダイパッド５を押し上げてボンディングワイヤ８がダメージを受ける問題がある。しかし、本実施形態によれば、放熱板１をダイパッド５上に載せる時は、ダイパッド５に力が加わることはないため、ダウンセット寸法のばらつきが大きくても問題ない。そして、上下の金型９、１０によってリードフレーム２をクランプして、エジェクタピン１７を位置決め用凸部１５に形成された穴１６に嵌め合わせる時も、エジェクタピン１７と穴１６とのクリアランス量を、ダイパッド５のダウンセット寸法のばらつきを十分吸収できる寸法設計とすることにより、上記の問題を防ぐことができる。
【００４６】
また、ダイパッド５と放熱板１との間に隙間が発生する場合は、その隙間に樹脂４が侵入して熱抵抗（とくに過渡的な熱抵抗）を増加させてしまう問題がある。しかし、本実施形態によれば、放熱板１をダイパッド５に載せた状態で樹脂封止するため、その様な隙間の発生を抑えることができる。また、上述のエジェクタピン１７と穴１６とのクリアランスにより僅かに隙間が生じることも考えられるが、その場合も隙間の発生は最小限に留めることができるため、この隙間に樹脂４が侵入することはない。
【００４７】
なお、位置決め用凸部１５の穴１６の断面形状とエジェクタピン１７のテーパー部１７ａの断面形状において、例えば、穴１６の断面形状を正方形にし、テーパー部１７ａの断面形状を円形にすることにより、それぞれのエジェクタピン１７において位置決め用凸部１５と４点のみで接触させることができる。その他、位置決め用凸部１５の穴１６の断面形状とテーパー部１７ａの断面形状において、例えば、一方の断面形状が曲線からなり他方の断面形状が直線からなる様にすれば、接触面積を低減させることができる。また、位置決め用凸部１５に形成された穴１６は、本実施形態では貫通しているが、エジェクタピン１７を穴１６に嵌めた時にエジェクタピン１７の先端が放熱板１と接触しないような寸法であれば良い。
【００４８】
（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図であり、樹脂４を注入する途中の状態にて示す図である。また、図８は図７を上方から見た模式的な図である。本例の半導体装置の具体的な用途の例は、第１実施形態と同様である。
【００４９】
初めに本実施形態の半導体装置の構成について述べるが、本実施形態の半導体装置は、その構成において、第１実施形態の半導体装置と放熱板１およびダイパッド５の形状が異なるものであるため、主として放熱板１とダイパッド５について第１実施形態と異なる点について述べる。図７に示すように、ダイパッド５には第１実施形態のような凹部１２は形成されておらず、ダイパッド５の半導体素子３を搭載している面と反対側の面は平面となっている。
【００５０】
また、図７および図８に示すように、放熱板１においては、ダイパッド５が接触する矩形状領域の四隅の外側に、ダイパッド５と接触する面とは反対側に突出するように４つの位置決め用凸部１５が形成されている。また、この位置決め用凸部１５において、放熱板１の中心側に位置する側面（突起側面）１５ａが斜面（傾斜部）となっており、この側面１５ａとエジェクタピン１７とが接触して放熱板１が固定されている。その他、リードフレーム２に対する半導体素子３の搭載方法等、上記していない構成については、第１実施形態と同じである。
【００５１】
次に、係る構成を有する半導体装置の製造方法について述べる。初めに、第１実施形態におけるリードフレーム形成工程、放熱板形成工程および半導体素子搭載工程を、第１実施形態と同様に行う。ただし、リードフレーム形成工程においては、上記凹部１２を形成しない様にし、放熱板形成工程においては、プレス加工等により上記凸部１１の代わりに上記位置決め用凸部（突起）１５を形成し、上記突出部１３は形成しない。
【００５２】
次に、図７および図８に示す様に、下金型９から例えば円柱状のエジェクタピン１７を、予め所定の高さだけ突き出しておき、位置決め用凸部１５の側面１５ａのうち放熱板１の中心側に位置する部分と、エジェクタピン１７とが点接触する（内接する）ように放熱板１をセットし、下金型９内で仮固定する。
【００５３】
ここで、下金型９の底面からエジェクタピン１７の先端までの長さであるエジェクタピン１７の突き出し高さＬは、後述の様に、リードフレーム２を金型９、１０内にセットした際に、ダイパッド５の半導体素子３を搭載している面とは反対側の面（下面）と放熱板１の位置決め用凸部１５が形成されている面とは反対側の面（上面）とが接する程度にする。この際、ボンディングワイヤ８が切れるのを防ぐために、決して、ダイパッド５を持ち上げるまでエジェクタピン１７の突き出し高さＬを多くしない様にする。その後、リードフレーム２を下金型９上にセットした後、上金型１０および下金型９でクランプする。そして、樹脂封止工程と後処理工程を行うことにより半導体装置が完成する。
【００５４】
ところで、本実施形態によれば、エジェクタピン１７が放熱板１の位置決め用凸部１５の側面１５ａと接触しているため、エジェクタピン１７によって放熱板１の横方向の動きを拘束することができる。従って、樹脂注入時に放熱板１が回転、移動するのを防止し、外部に露出することを最小限に抑えた半導体装置の製造方法を提供することができる。また、放熱板１を横（略水平）方向の動きから拘束することで、上方向に押し上げる力を最小限に低減することができる。つまり、上下方向に抑える圧力により放熱板１を固定する必要がない。従って、その圧力によりインナーリード６と放熱板１とが接触してショート不良になることがなく、ダイパッド５と放熱板１との間隙を最小限にできる半導体装置を得ることができる。
【００５５】
なお、第２実施形態と同様に、位置決め用凸部１５の断面形状とエジェクタピン１７の断面形状において、一方の断面形状が曲線からなりで他方の断面形状が曲線または直線からなる様にすれば、接触面積を低減させることができる。また、本実施形態ではエジェクタピン１７と位置決め用凸部１５が４組ある例について述べたが、３組以上あれば放熱板１を固定することができる。
【００５６】
また、本実施形態ではエジェクタピン１７を位置決め用凸部１５の側面１５ａのうち、放熱板１の中心側に位置する部分に接触させているが、外縁側に接触させても良い。ただし、エジェクタピン１７の少なくとも３つが、ともに外縁側で接触しているか、あるいは、少なくとも３つが、ともに中心側で接触している等、放熱板１が略水平方向に動かない状態にある必要がある。
【００５７】
（第４実施形態）
図９は本発明の第４実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図であり、図１０は第４実施形態における放熱板１の上面図である。本例の半導体装置の具体的な用途の例は、第１実施形態と同様である。
【００５８】
初めに本実施形態の半導体装置の構成について述べるが、本実施形態の半導体装置は、その構成において、第１実施形態の半導体装置と放熱板１およびダイパッド５の形状が異なるものであるため、主として放熱板１とダイパッド５について第１実施形態と異なる点について述べる。図９に示すように、ダイパッド５には第１実施形態のような凹部１２は形成されておらず、ダイパッド５の半導体搭載面と反対側の面は平面となっている。
【００５９】
また、図９および図１０に示すように、放熱板１に対しては、後述の様に放熱板１とダイパッド５とを接触させた時にダイパッド５と接触する面において、ダイパッド５全体が嵌まり込む形状の凹形状部１８が形成されている。ここで、凹形状部１８の深さは、ダイパッド５の厚さ以下であり、一般的には０．０７５〜０．１ｍｍの寸法にすることができる。そして、放熱板１の凹形状部１８にダイパッド５が嵌まった状態で樹脂封止されている。
【００６０】
次に、係る構成を有する半導体装置の製造方法について述べる。初めに、第１実施形態におけるリードフレーム形成工程、放熱板形成工程および半導体素子搭載工程を、第１実施形態と同様に行う。ただし、リードフレーム形成工程においては、上記凹部１２を形成しない様にし、放熱板形成工程においては、上記凸部１１の代わりに凹形状部１８を形成し、上記突出部１３を４ヶ所に形成する。
【００６１】
そして、下金型９に対して放熱板１をその凹形状部１８が上側にあるように落とし込む。その後、ダイパッド５が凹形状部１８に嵌まるようにリードフレーム２を下金型９上にセットし、この状態でリードフレーム２を上下の金型９、１０でクランプする。その後、樹脂封止工程と後処理工程を行うことにより半導体装置が完成する。
【００６２】
ところで、本実施形態によれば、放熱板１の凹形状部１８がダイパッド５に嵌め合わされているため、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００６３】
（第５実施形態）
図１１は本発明の第５実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図であり、図１２は第５実施形態における放熱板１の上面図である。本例の半導体装置の具体的な用途の例は、第１実施形態と同様である。
【００６４】
初めに本実施形態の半導体装置の構成について述べるが、本実施形態の半導体装置は、その構成において、第１実施形態の半導体装置と放熱板１およびダイパッド５の形状が異なるものであるため、主として放熱板１とダイパッド５について第１実施形態と異なる点について述べる。
【００６５】
図１１および図１２に示すように、ダイパッド５においては、放熱板１および半導体素子３と接触しない面である端面に凹部１２を用いたものである。即ち、凹部１２は各端面の中央部付近において、ダイパッド５の中心方向に向けて窪んで形成されている。また、放熱板１にはこのダイパッド５に形成された凹部１２に嵌まる位置に凸部１１が形成されている。ここで、凸部１１の高さはダイパッド５の厚さの１／２程度であり、一般的には０．０５〜０．１ｍｍとすることができる。そして、ダイパッド５の凹部１２と放熱板１の凸部１１が嵌まり合った状態で樹脂封止されている。
【００６６】
次に、係る構成を有する半導体装置の製造方法について述べる。初めに、第１実施形態におけるリードフレーム形成工程、放熱板形成工程および半導体素子搭載工程を第１実施形態と同様に行う。ただし、ダイパッド５の凹部１２と放熱板１の凸部１１を形成する位置は上述のとおりである。次に下金型９に凸部１１が上側にあるように放熱板１をセットした後、ダイパッド５に形成した凹部１２と放熱板１に形成した凸部１１とを嵌め合わせ、かつ、放熱板１の凸部１１が形成された面であって、凸部１１で囲まれた部分とダイパッド５とが接触するように、リードフレーム２を下金型９上にセットする。そして、この状態でリードフレーム２を上下の金型９、１０でクランプする。続いて、樹脂封止工程と後処理工程を行うことにより半導体装置が完成する。
【００６７】
ところで、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。なお、本実施形態では、ダイパッド５の放熱板１および半導体素子３と接触しない各面において凹部１２を形成し、計４つの凹部１２を設けたが、ダイパッド５の放熱板１および半導体素子３と接触しない面のうち少なくとも相対する２面に設ければ、放熱板１の移動や回転を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。
【図２】第１実施形態における放熱板の上面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の樹脂注入時の様子を示す模式的な断面図である。
【図４】第２実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。
【図５】第２実施形態における放熱板の上面図である。
【図６】第２実施形態の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図７】第３実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。
【図８】図７を上方から見た模式的な図である。
【図９】第４実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。
【図１０】第４の実施形態における放熱板の上面図である。
【図１１】第５実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。
【図１２】第５実施形態における放熱板の上面図である。
【図１３】従来の一般的な半導体装置を示す模式的な断面図である。
【図１４】従来の放熱板のない半導体装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１…放熱板、２…リードフレーム、３…半導体素子、４…樹脂、
５…ダイパッド、９…下金型、１０…上金型、１１…凸部、１２…凹部、
１４…仮固定用凸部、１５…位置決め用凸部、１６…穴、
１７…エジェクタピン、１８…凹形状部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device having a built-in heat sink, and is suitable for use in a power semiconductor device such as a driver IC or a power supply IC used in an engine control ECU, an ABS ECU, or the like in an automobile.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device in which a semiconductor chip including a power MOSFET is mounted, a package form including a heat dissipation plate for promoting heat dissipation of the semiconductor chip is employed. As such, there are inventions described in JP-A-60-110145 and JP-A-61-194861.
[0003]
Such a semiconductor device with a built-in heat sink has, for example, a package structure as shown in FIG. 13 showing a conventional general resin-encapsulated semiconductor device as a schematic cross-sectional view. That is, heat dissipation is achieved by adopting a structure in which the heat dissipation plate J1 is brought into contact with the die pad J3 of the lead frame J2 with respect to the package of FIG. 14 showing a conventional resin-encapsulated semiconductor device without a heat dissipation plate as a schematic cross-sectional view. Is to promote.
[0004]
13 includes a semiconductor element J6, a lead frame J2 having a die pad J3 on which the semiconductor element J6 is mounted, and a heat sink J1, and the semiconductor element J6, the lead frame J2, and the heat sink J1 are molded resin. The structure is sealed with J7. Hereinafter, such a structure is referred to as a resin-encapsulated semiconductor device having a heat sink. Here, the semiconductor element J6 is mounted on the die pad J3 of the lead frame J2 via solder or conductive paste J8 or the like, and the semiconductor element J6 and the inner lead J9 are electrically connected by the bonding wire J10. . And this heat sink J1 is independent of the lead frame J2. Before the resin sealing, the heat sink J1 is set by throwing it into the mold, and then the lead frame J2 on which the chip is mounted is set. It is formed by resin sealing.
[0005]
This is a so-called drop-in (throw-in) type package structure, and its manufacturing method will be described below. After disposing the lead frame J2 having the die pad J3 on which the semiconductor element J6 is mounted and the heat sink J1 in the space formed by the upper mold J4 and the lower mold J5 having the injection holes for resin injection, the softening is performed. The resin J7 in a state is injected from the injection port and filled in the upper and lower molds J4 and J5. Hereinafter, this manufacturing method is referred to as a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device using a drop-in method. According to this manufacturing method, since a normal lead frame and a normal molding die can be applied as they are, there is an advantage that heat dissipation can be improved while minimizing cost increase.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the heat radiating plate J1 is independent of the lead frame J2, the heat radiating plate is easily rotated and moved by being pushed by the resin J7 when the resin is injected, and finally the portion in contact with the mold is exposed to the outside. There is a problem. This is not only a problem in appearance as a product but also a problem in terms of moisture resistance in terms of reliability. In the invention described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-194461, a protrusion is provided on a part of the conductor part for holding the die pad so as to fix the heat radiating plate. Therefore, there is a concern that the heat sink moves during resin injection.
[0007]
On the other hand, in the invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-70016, the movement of the heat radiating plate at the time of resin injection is suppressed by fitting the heat radiating plate into the mold, but the heat radiating plate is fitted in the mold. The part is exposed from the resin. In the present invention, since the heat sink is brought into contact with the mold on the surface, the exposed area is large, which causes a problem in terms of moisture resistance as described above.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a resin-encapsulated semiconductor device that prevents the heat sink from rotating and moving during resin injection and minimizes exposure to the outside. of A manufacturing method is provided.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above objective, Claim 1 In the manufacturing method of the resin-encapsulated semiconductor device using the drop-in method, the protrusion (15) protruding from the surface of the heat sink (1) opposite to the die pad (5) is provided. When the heat sink (1) is disposed, the protrusion (15) is provided on one of the upper mold (10) and the lower mold (9) and the semiconductor device is released. The radiator (1) is fixed to the ejector (17) so that the ejector (17) used in the above is hooked to each other, and then the softened resin (4) is injected.
[0018]
According to the present invention, since the heat radiating plate (1) is fixed by the ejector (17) at the time of resin injection, the heat radiating plate (1) is prevented from rotating and moving, and exposure to the outside is minimized. A method for manufacturing a suppressed resin-encapsulated semiconductor device can be provided.
[0019]
Claim 2 As in the invention described in (1), as the convex part (15) formed on the surface opposite to the die pad (5), a part in which a hole (16) is formed is used, and this hole (16) In addition, a part of the ejector (17) can be fitted.
[0020]
Claim 3 In the invention according to claim 4, in the invention according to claim 4, the ejector (17) is provided in the upper mold (10), and the surface on the die pad (5) side of the heat radiating plate (1) is formed from this surface. A plurality of projecting protrusions (14) are formed, and the lead frame (2) is disposed in the lower mold (9) with the surface on which the semiconductor element (3) is mounted facing downward, and then the heat sink (1 ) With the surface of the die pad (5) facing downward, and the plurality of projections (14) are positioned around the die pad (5), thereby positioning the heat sink (1) by the plurality of projections (14). After that, when the lead frame (2) is sandwiched between the upper mold (10) and the lower mold (9), the tip of the ejector (17) is the surface opposite to the die pad (5). So that it fits into the hole (16) of the convex part (15) formed in It is characterized by performing the injection of the resin (4) in a softened state.
[0021]
According to the invention, the claims 1 The heat radiation plate (1) is temporarily fixed in advance by the convex portion (14) formed on the die pad (5) side in the lower die (9). Therefore, positioning when the ejector (17) is fitted into the hole (16) of the convex portion (15) formed on the surface opposite to the die pad (5) is facilitated.
[0022]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device (hereinafter referred to as a semiconductor device) according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view of a heat sink 1 in the first embodiment. . The semiconductor device of this example is used for a power semiconductor device such as a driver IC or a power supply IC used for an engine control ECU, an ABS ECU, or the like in an automobile.
[0024]
As shown in FIG. 1, a heat sink 1 made of a metal having excellent thermal conductivity (thermally conductive metal) such as Cu (copper) or Al (aluminum), and Cu or Cu alloy are provided inside the semiconductor device. Alternatively, the lead frame 2 made of 42 alloy (42 alloy metal) and the semiconductor element 3 are housed, and these members are sealed and integrated by a mold resin (hereinafter simply referred to as resin) 4 made of epoxy resin or the like. Yes.
[0025]
The lead frame 2 includes a die pad 5 on which the semiconductor element 3 is mounted and a lead portion connected to the semiconductor element 3 and an electrode on the substrate. The lead portion includes a plurality of inner leads 6 that are portions located in the resin 4 and a plurality of outer leads 6 a that are portions that are drawn to the outside of the resin 4. The die pad 5 is connected to a portion of the lead frame 2 outside the resin 4 (not shown).
[0026]
A semiconductor element 3 is mounted on the die pad 5 of the lead frame 2 via a connecting member 7 such as solder or conductive paste. The semiconductor element 3 and the inner lead 6 are Au (gold) wire or Al. They are electrically connected by bonding wires 8 such as wires. In addition, the heat sink 1 has a structure in contact with the surface of the die pad 5 opposite to the surface on which the semiconductor element 3 is mounted in order to efficiently release the heat generated from the semiconductor element 3.
[0027]
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, five protrusions (projections) 11 are formed on the surface of the heat radiating plate 1 that contacts the die pad 5, and the surface of the die pad 5 that contacts the heat radiating plate 1 has 5 Two recesses (holes) 12 are formed, and the heat sink 1 and the die pad 5 are in contact with each other so that the projections 11 and the recesses 12 are fitted together. Specifically, the height of the convex portion 11 is about ½ of the thickness of the die pad 5 and can generally be 0.05 to 0.1 mm. On the other hand, the depth of the concave portion 12 is set to be equal to or higher than the height of the convex portion 11 so that the heat radiating plate 1 and the die pad 5 can always come into contact with each other.
[0028]
A method of manufacturing a semiconductor device having such a configuration will be described with reference to FIG. 3 which is a schematic cross-sectional view showing a state during resin injection. First, after forming the lead frame 2 on a metal plate (for example, a reel-shaped material) by mechanical processing such as press processing or etching processing, for example, the lead frame 2 is formed into pieces of, for example, a dozen units. The recess 12 provided in the die pad 5 of the lead frame 2 may be formed simultaneously with this machining or etching, or may be formed by machining, etching, or the like after being formed into individual pieces (lead frame forming step). ).
[0029]
Similarly, the heat radiating plate 1 is also formed on a metal plate (reel-like material or the like) by mechanical processing such as pressing. The convex portion 11 provided on the heat radiating plate 1 may be formed at the same time when the heat radiating plate 1 is formed, or may be formed after being separated into pieces, similarly to the concave portion 12 described above. Here, when setting the heat sink 1 to the lower mold 9 as described later, the protrusion 13 for bringing the heat sink 1 into contact with the lower mold 9 at a point is opposite to the convex portion 11 of the heat sink 1. It is formed in four places protruding from the surface (heat radiating plate forming step).
[0030]
Next, the semiconductor element 3 is bonded to the surface of the die pad 5 opposite to the surface where the recess 12 is formed, using a connecting member 7 such as solder or conductive paste. Here, when bonding using the conductive paste 7, it is effective to pre-plat Ag (silver) or the like in the mounting area of the semiconductor element 3 of the die pad 5 in order to improve the adhesion. is there. Thereafter, a bonding pad (not shown) provided on the semiconductor element 3 and the inner lead 6 are electrically connected using a bonding wire 8 made of Al or Au. Here, in the case of using an Au wire, it is effective to perform plating of Ag or the like on the bonding region (not shown) of the inner lead 6 in order to improve the bondability (semiconductor element mounting step).
[0031]
Then, the heat radiation plate 1 processed as described above in the lower mold 9 of the mold mold (hereinafter simply referred to as a mold) 9 and 10 heated to a predetermined temperature is disposed with the convex portion 11 facing upward, that is, heat dissipation. It drops so that the protrusion part 13 of the board 1 may contact | connect the lower metal mold | die 9 (drop-in).
[0032]
Thereafter, the lead frame 2 on which the semiconductor element 3 is mounted and wire-bonded is a surface on which the concave portion 12 of the die pad 5 and the convex portion 11 of the heat radiating plate 1 are fitted together to form the concave portion 12 of the die pad 5. It is set on the lower mold 9 so that parts other than the recess 12 are in contact with the heat sink 1. Subsequently, the lead frame 2 is fixed by clamping (holding) with the upper mold 10 and the lower mold 9.
[0033]
Then, as shown in FIG. 3, resin sealing is performed by injecting and filling the resin 4 in the molds 9 and 10 in a softened state (resin sealing step). Then, after taking out the resin-sealed semiconductor device from the molds 9 and 10, and finally performing a marking process and a lead surface process (solder etc.), the lead frame 2 can be mounted on a printed circuit board or the like. The semiconductor device is completed by further separating and forming a lead protruding from the resin body into a predetermined shape (post-processing step).
[0034]
By the way, according to this embodiment, since the convex part 11 of the heat sink 1 and the concave part 12 of the die pad 5 are fitted, the heat sink 1 which is originally an independent separate part is fixed, and the resin 4 Even if the heat sink is pressed by the resin 4, the heat sink 1 does not move or rotate. Therefore, when the heat sink 1 moves and contacts the lower mold 9 due to the pressing, the contacted portion is not exposed in the completed semiconductor device. Further, the heat radiating plate 1 does not move and come into contact with the inner lead 6.
[0035]
Further, as described above, the protruding portion 13 of the heat radiating plate 1 is in contact with the lower mold 9, but since this is in contact with a point, the heat radiating plate 1 is slightly exposed when the semiconductor device is completed. . Furthermore, it is conceivable that the resin 4 enters between the protruding portion 13 and the lower mold 9 when the resin is injected, and as a result, the heat radiating plate 1 is not exposed. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that prevent the heat dissipation plate 1 from rotating and moving during resin injection and minimizing exposure to the outside.
[0036]
In addition, in this embodiment, although the example which provided the convex part 11 and the five recessed parts 12 each was shown, if there are two or more convex parts 11 and the recessed parts 12, respectively, the movement and rotation of the heat sink 1 can be suppressed. Can do.
[0037]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a top view of the heat sink 1 in the second embodiment. An example of a specific application of the semiconductor device of this example is the same as that of the first embodiment.
[0038]
First, the configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described. The semiconductor device of the present embodiment is different in the configuration of the semiconductor device of the first embodiment from the shape of the heat sink 1 and the die pad 5. The differences between the heat sink 1 and the die pad 5 from the first embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the die pad 5 is not formed with the recess 12 as in the first embodiment, and the surface of the die pad 5 opposite to the surface on which the semiconductor element 3 is mounted is a flat surface. . As shown in FIGS. 4 and 5, four protrusions (hereinafter referred to as temporary fixing protrusions) 14 protruding from the surface of the heat sink 1 on the die pad 5 side are formed on the heat sink 1. Has been.
[0039]
Here, when the die pad 5 and the heat radiating plate 1 are in contact with each other, the temporary fixing convex portion 14 is located near the center of each side of the surface of the die pad 5 on which the heat radiating plate 1 contacts. It is formed so as to be located at the outer edge. Further, the height of the temporarily fixing convex portion 14 is set to be equal to or smaller than the downset dimension which is the dimension of the step between the die pad 5 and the lead in the lead frame 2. Generally, it is 0.15 to 0.2 mm or less.
[0040]
In addition, four convex portions (hereinafter referred to as positioning convex portions) 15 projecting from the surface opposite to the die pad 5 of the heat radiating plate 1 are formed at positions close to the periphery of the heat radiating plate 1. A hole 16 penetrating the heat sink 1 is provided from the tip of 15 toward the normal direction of the heat sink 1. Here, the cross-sectional shape of the hole 16 may be any shape such as a circle or a rectangle. The surface of the die pad 5 opposite to the surface on which the semiconductor element 3 is mounted and the portion of the heat sink 1 on the die pad 5 side that is inside the four temporary fixing convex portions 14 are in contact with each other. The temporary fixing convex portion 14 is located at the outer edge of the die pad 5. Other configurations not described above, such as a method of mounting the semiconductor element 3 on the lead frame 2, are the same as those in the first embodiment.
[0041]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device having such a configuration will be described. First, as in the first embodiment, a lead frame forming step, a heat sink forming step, and a semiconductor element mounting step are performed. However, in the lead frame forming step, the concave portion 12 is not formed, and in the heat sink forming step, the temporary fixing convex portion 14, the positioning convex portion 15, and the hole 16 are formed instead of the convex portion 11. However, the protrusion 13 is not formed. Here, as shown in FIG. 5 (b), which is a detailed view of the temporary fixing convex portion 14, the temporary fixing convex portion 14 is formed, for example, by notching the radiator plate 1 and bending the claws. Can be formed.
[0042]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of this embodiment. As shown in FIG. 6A, the lead frame 2 is arranged on the lower mold 9 with the surface of the die pad 5 on which the semiconductor element 3 is mounted facing downward. Next, as shown in FIG. 6B, the temporary fixing convex portion 14 of the heat sink 1 is fitted to the outer periphery of the die pad 5 using a dedicated jig (not shown) or the like, and the semiconductor element of the die pad 5 Temporary positioning on the die pad 5 so that the surface opposite to the surface on which the heat sink 3 is mounted and the portion on the die pad 5 side of the heat radiating plate 1 are in contact with the portion inside the temporary fixing convex portion 14. And place it.
[0043]
Next, as shown in FIG. 6C, the lead frame 2 is clamped by the upper mold 10 and the lower mold 9. At this time, a tapered portion 17a formed at the tip of a pin-shaped ejector (hereinafter referred to as an ejector pin) 17 provided in the upper mold 10 and used when releasing the semiconductor device from the molds 9 and 10 is a heat radiating plate. It fits in the hole 16 formed in one positioning convex portion 15. Then, a semiconductor device is completed by performing a resin sealing process and a post-processing process.
[0044]
By the way, according to this embodiment, since the heat sink 1 is positioned by the ejector pin 17, even if it presses by the resin 4 when injecting the resin 4, the heat sink 1 does not move or rotate. Therefore, when the heat sink 1 moves and contacts the molds 9 and 10 due to the pressing, the contacted portion is not exposed in the completed semiconductor device. Further, the portion of the heat sink 1 where the positioning convex portion 15 and the ejector pin 17 are in contact with each other is finally exposed to the outside, but can be contacted with a point or a line, so that it is exposed to the outside. The area to be done is very small. Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that prevents the heat dissipation plate 1 from rotating and moving during resin injection and that minimizes exposure to the outside.
[0045]
In general, when the downset dimension of the die pad 5 varies, there is a problem that the heat sink 1 pushes up the die pad 5 and the bonding wire 8 is damaged. However, according to the present embodiment, when the heat radiating plate 1 is placed on the die pad 5, no force is applied to the die pad 5, so there is no problem even if the variation in downset size is large. When the lead frame 2 is clamped by the upper and lower molds 9 and 10 and the ejector pin 17 is fitted into the hole 16 formed in the positioning convex portion 15, the clearance amount between the ejector pin 17 and the hole 16 can be reduced. The above problem can be prevented by adopting a dimensional design that can sufficiently absorb variations in the downset dimension of the die pad 5.
[0046]
Further, when a gap is generated between the die pad 5 and the heat radiating plate 1, there is a problem that the resin 4 enters the gap and increases the thermal resistance (particularly transient thermal resistance). However, according to the present embodiment, resin sealing is performed in a state where the heat radiating plate 1 is placed on the die pad 5, so that generation of such a gap can be suppressed. Further, a slight gap may be generated due to the clearance between the ejector pin 17 and the hole 16 described above, but in this case as well, the generation of the gap can be kept to a minimum, so that the resin 4 enters the gap. There is no.
[0047]
In the cross-sectional shape of the hole 16 of the positioning convex portion 15 and the cross-sectional shape of the tapered portion 17a of the ejector pin 17, for example, the cross-sectional shape of the hole 16 is square and the cross-sectional shape of the tapered portion 17a is circular. Each ejector pin 17 can be brought into contact with the positioning convex portion 15 at only four points. In addition, in the cross-sectional shape of the hole 16 of the positioning convex portion 15 and the cross-sectional shape of the tapered portion 17a, for example, if one cross-sectional shape is a curve and the other cross-sectional shape is a straight line, the contact area is reduced. be able to. The hole 16 formed in the positioning convex portion 15 penetrates in the present embodiment, but the dimension is such that the tip of the ejector pin 17 does not come into contact with the heat sink 1 when the ejector pin 17 is fitted into the hole 16. If it is good.
[0048]
(Third embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and shows a state in the middle of injecting the resin 4. FIG. 8 is a schematic view of FIG. 7 viewed from above. An example of a specific application of the semiconductor device of this example is the same as that of the first embodiment.
[0049]
First, the configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described. The semiconductor device of the present embodiment is different in the configuration of the semiconductor device of the first embodiment from the shape of the heat sink 1 and the die pad 5. The differences between the heat sink 1 and the die pad 5 from the first embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the die pad 5 is not formed with the recess 12 as in the first embodiment, and the surface of the die pad 5 opposite to the surface on which the semiconductor element 3 is mounted is a flat surface. .
[0050]
As shown in FIGS. 7 and 8, in the heat sink 1, four positionings are provided so as to protrude on the outer side of the four corners of the rectangular region in contact with the die pad 5 and on the side opposite to the surface in contact with the die pad 5. A convex portion 15 is formed. Further, in this positioning convex portion 15, a side surface (projection side surface) 15 a located on the center side of the heat radiating plate 1 is an inclined surface (inclined portion), and the side surface 15 a and the ejector pin 17 come into contact with each other to form the heat radiating plate. 1 is fixed. Other configurations not described above, such as a method of mounting the semiconductor element 3 on the lead frame 2, are the same as those in the first embodiment.
[0051]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device having such a configuration will be described. First, the lead frame forming step, the heat sink forming step, and the semiconductor element mounting step in the first embodiment are performed in the same manner as in the first embodiment. However, in the lead frame forming step, the concave portion 12 is not formed, and in the heat sink forming step, the positioning convex portion (projection) 15 is formed instead of the convex portion 11 by pressing or the like. The protrusion 13 is not formed.
[0052]
Next, as shown in FIGS. 7 and 8, for example, a cylindrical ejector pin 17 protrudes from the lower mold 9 by a predetermined height in advance, and the heat radiating plate 1 of the side surface 15 a of the positioning convex portion 15. The heat radiating plate 1 is set so that the portion located on the center side of the nozzle and the ejector pin 17 are in point contact (inscribed) and temporarily fixed in the lower mold 9.
[0053]
Here, the protrusion height L of the ejector pin 17 which is the length from the bottom surface of the lower mold 9 to the tip of the ejector pin 17 is set when the lead frame 2 is set in the molds 9 and 10 as described later. Further, a surface (lower surface) opposite to the surface on which the semiconductor element 3 of the die pad 5 is mounted and a surface (upper surface) opposite to the surface on which the positioning projections 15 of the heat sink 1 are formed. Make contact. At this time, in order to prevent the bonding wire 8 from being cut, the protrusion height L of the ejector pin 17 is never increased until the die pad 5 is lifted. Thereafter, the lead frame 2 is set on the lower mold 9 and then clamped by the upper mold 10 and the lower mold 9. And a semiconductor device is completed by performing a resin sealing process and a post-processing process.
[0054]
By the way, according to this embodiment, since the ejector pin 17 is in contact with the side surface 15a of the positioning convex portion 15 of the radiator plate 1, the ejector pin 17 can restrain the movement of the radiator plate 1 in the lateral direction. . Therefore, it is possible to provide a method of manufacturing a semiconductor device that prevents the heat dissipation plate 1 from rotating and moving during resin injection and that minimizes exposure to the outside. Further, by restraining the heat radiating plate 1 from movement in the lateral (substantially horizontal) direction, the force that pushes it upward can be reduced to the minimum. That is, it is not necessary to fix the heat sink 1 with the pressure suppressed in the vertical direction. Therefore, the inner lead 6 and the heat radiating plate 1 are not brought into contact with each other due to the pressure and a short circuit is not caused, and a semiconductor device capable of minimizing the gap between the die pad 5 and the heat radiating plate 1 can be obtained.
[0055]
Similarly to the second embodiment, if the cross-sectional shape of the positioning convex portion 15 and the cross-sectional shape of the ejector pin 17 are such that one cross-sectional shape is a curve and the other cross-sectional shape is a curve or a straight line. The contact area can be reduced. In the present embodiment, an example in which there are four pairs of ejector pins 17 and positioning projections 15 has been described. However, if there are three or more pairs, the heat sink 1 can be fixed.
[0056]
Moreover, in this embodiment, although the ejector pin 17 is made to contact the part located in the center side of the heat sink 1 among the side surfaces 15a of the positioning convex part 15, you may make it contact the outer edge side. However, at least three of the ejector pins 17 are in contact with each other on the outer edge side, or at least three of them are in contact with each other on the center side. is there.
[0057]
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a top view of the heat sink 1 in the fourth embodiment. An example of a specific application of the semiconductor device of this example is the same as that of the first embodiment.
[0058]
First, the configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described. The semiconductor device of the present embodiment is different in the configuration of the semiconductor device of the first embodiment from the shape of the heat sink 1 and the die pad 5. The differences between the heat sink 1 and the die pad 5 from the first embodiment will be described. As shown in FIG. 9, the die pad 5 is not formed with the recess 12 as in the first embodiment, and the surface of the die pad 5 opposite to the semiconductor mounting surface is a flat surface.
[0059]
As shown in FIGS. 9 and 10, the entire die pad 5 is fitted to the heat radiating plate 1 on the surface that comes into contact with the die pad 5 when the heat radiating plate 1 and the die pad 5 are brought into contact with each other as will be described later. A recessed portion 18 having a shape to be inserted is formed. Here, the depth of the concave shaped portion 18 is equal to or less than the thickness of the die pad 5 and can generally be set to a dimension of 0.075 to 0.1 mm. The resin pad is sealed with the die pad 5 fitted in the concave portion 18 of the heat sink 1.
[0060]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device having such a configuration will be described. First, the lead frame forming step, the heat sink forming step, and the semiconductor element mounting step in the first embodiment are performed in the same manner as in the first embodiment. However, in the lead frame forming process, the recess 12 is not formed, and in the heat dissipation plate forming process, the recessed part 18 is formed instead of the projecting part 11, and the protruding parts 13 are formed in four places. .
[0061]
Then, the heat sink 1 is dropped into the lower mold 9 so that the concave portion 18 is on the upper side. Thereafter, the lead frame 2 is set on the lower mold 9 so that the die pad 5 fits into the concave portion 18, and the lead frame 2 is clamped by the upper and lower molds 9 and 10 in this state. Then, a semiconductor device is completed by performing a resin sealing process and a post-processing process.
[0062]
By the way, according to this embodiment, since the recessed shape part 18 of the heat sink 1 is fitted by the die pad 5, the effect similar to 1st Embodiment can be exhibited.
[0063]
(Fifth embodiment)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a top view of the heat sink 1 in the fifth embodiment. An example of a specific application of the semiconductor device of this example is the same as that of the first embodiment.
[0064]
First, the configuration of the semiconductor device of the present embodiment will be described. The semiconductor device of the present embodiment is different in the configuration of the semiconductor device of the first embodiment from the shape of the heat sink 1 and the die pad 5. The differences between the heat sink 1 and the die pad 5 from the first embodiment will be described.
[0065]
As shown in FIG. 11 and FIG. 12, the die pad 5 uses a recess 12 on an end surface that is a surface not in contact with the heat radiating plate 1 and the semiconductor element 3. That is, the concave portion 12 is formed to be depressed toward the center of the die pad 5 in the vicinity of the central portion of each end face. Further, the heat radiating plate 1 has a convex portion 11 at a position where it fits into the concave portion 12 formed in the die pad 5. Here, the height of the convex portion 11 is about ½ of the thickness of the die pad 5, and can generally be 0.05 to 0.1 mm. Then, the resin pad is sealed with the concave portion 12 of the die pad 5 and the convex portion 11 of the heat radiating plate 1 fitted together.
[0066]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device having such a configuration will be described. First, the lead frame forming step, the heat sink forming step, and the semiconductor element mounting step in the first embodiment are performed in the same manner as in the first embodiment. However, the positions where the concave portions 12 of the die pad 5 and the convex portions 11 of the heat sink 1 are formed are as described above. Next, after setting the radiator plate 1 so that the convex portion 11 is on the upper side of the lower mold 9, the concave portion 12 formed on the die pad 5 and the convex portion 11 formed on the radiator plate 1 are fitted together, and the radiator plate The lead frame 2 is set on the lower die 9 so that the die pad 5 is in contact with the surface on which the first convex portion 11 is formed and surrounded by the convex portion 11. In this state, the lead frame 2 is clamped by the upper and lower molds 9 and 10. Subsequently, a semiconductor device is completed by performing a resin sealing step and a post-processing step.
[0067]
By the way, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be exhibited. In this embodiment, the recess 12 is formed on each surface of the die pad 5 that does not contact the heat sink 1 and the semiconductor element 3, and a total of four recesses 12 are provided, but the heat sink 1 and the semiconductor element 3 of the die pad 5 If it is provided on at least two opposing surfaces among the non-contact surfaces, the movement and rotation of the heat sink 1 can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a top view of a heat sink in the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state at the time of resin injection in the semiconductor device of the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a top view of a heat sink in a second embodiment.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of the second embodiment.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment.
FIG. 8 is a schematic view of FIG. 7 as viewed from above.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a top view of a heat sink in a fourth embodiment.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment.
FIG. 12 is a top view of a heat sink in a fifth embodiment.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a conventional general semiconductor device.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a conventional semiconductor device without a heat sink.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat sink, 2 ... Lead frame, 3 ... Semiconductor element, 4 ... Resin,
5 ... Die pad, 9 ... Lower mold, 10 ... Upper mold, 11 ... Convex part, 12 ... Concave part,
14 ... Temporary fixing convex portion, 15 ... Positioning convex portion, 16 ... Hole,
17 ... Ejector pin, 18 ... Concave-shaped part.

Claims (3)

樹脂注入用の注入口を有する上金型（１０）と下金型（９）により形成される空間内に、半導体素子（３）を搭載したダイパッド（５）を有するリードフレーム（２）と放熱板（１）とを配置した後、軟化状態の樹脂（４）を前記注入口から注入して、前記空間内に充填して凝固させ、その後、前記上金型（１０）および前記下金型（９）のいずれか一方に設けられたエジェクタ（１７）によって、前記放熱板（１）を押すことにより離型させるようにした樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
前記放熱板（１）における前記ダイパッド（５）とは反対側の面に、この面から突出する凸部（１５）を形成し、
前記放熱板（１）の配置にあたっては、前記凸部（１５）と前記エジェクタ（１７）とを互いに引っ掛かる様にして、前記エジェクタ（１７）に前記放熱板（１）を固定し、
続いて、前記軟化状態の樹脂（４）の注入を行うことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。A lead frame (2) having a die pad (5) mounted with a semiconductor element (3) in a space formed by an upper mold (10) and a lower mold (9) having an injection port for resin injection, and heat dissipation After placing the plate (1), the softened resin (4) is injected from the injection port, filled in the space and solidified, and then the upper mold (10) and the lower mold (9) In the manufacturing method of the resin-encapsulated semiconductor device in which the ejector (17) provided in any one of the above is released by pressing the heat radiating plate (1).
On the surface of the heat radiating plate (1) opposite to the die pad (5), a convex portion (15) protruding from this surface is formed,
In disposing the heat radiating plate (1), the heat radiating plate (1) is fixed to the ejector (17) so that the convex portion (15) and the ejector (17) are hooked to each other.
Subsequently, the resin-encapsulated semiconductor device is manufactured by injecting the softened resin (4). 前記ダイパッド（５）とは反対側の面に形成された前記凸部（１５）として、その一部に穴（１６）が形成されたものを用い、この穴（１６）に、前記エジェクタ（１７）の一部を嵌め込むようにしたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。As the convex portion (15) formed on the surface opposite to the die pad (5), one having a hole (16) formed in a part thereof is used, and the ejector (17) is inserted into the hole (16). The method of manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1 , wherein a part of the resin-encapsulated semiconductor device is fitted. 前記エジェクタ（１７）が前記上金型（１０）に設けられており、
前記放熱板（１）における前記ダイパッド（５）側の面に、この面から突出する複数の凸部（１４）を形成し、前記下金型（９）内に、前記リードフレーム（２）を前記半導体素子（３）が搭載された面を下向きにして配置した後、
前記放熱板（１）を、前記ダイパッド（５）側の面を下向きにして、前記複数の凸部（１４）を前記ダイパッド（５）の周囲に位置させることにより、前記複数の凸部（１４）によって前記放熱板（１）を位置決めするように配置し、
その後、前記上金型（１０）と前記下金型（９）によって前記リードフレーム（２）を狭持する際に、前記エジェクタ（１７）の先端が、前記ダイパッド（５）とは反対側の面に形成された前記凸部（１５）の前記穴（１６）に嵌まるようにし、
続いて、前記軟化状態の樹脂（４）の注入を行うことを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。The ejector (17) is provided in the upper mold (10);
A plurality of protrusions (14) projecting from the surface of the heat sink (1) on the die pad (5) side are formed, and the lead frame (2) is placed in the lower mold (9). After placing the semiconductor element (3) mounted face down,
By positioning the plurality of protrusions (14) around the die pad (5) with the surface of the heat sink (1) facing the die pad (5) facing downward, the plurality of protrusions (14 ) To position the heat sink (1),
Thereafter, when the lead frame (2) is pinched by the upper mold (10) and the lower mold (9), the tip of the ejector (17) is opposite to the die pad (5). It fits in the hole (16) of the convex part (15) formed on the surface,
3. The method of manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 2 , wherein the softened resin (4) is injected.
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