JP4614585B2 - 混成集積回路装置の製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、混成集積回路装置およびその製造方法に関し、混成集積回路基板にトランスファーモールドにより樹脂封止する混成集積回路装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、混成集積回路装置に採用される封止方法は、主に２種類の方法がある。
【０００３】
第１の方法は、半導体素子等の回路素子が実装された混成集積回路基板の上に蓋をかぶせるような形状の手段、一般にはケース材と呼ばれているものを採用して封止しているものがある。この構造は、中空構造やこの中に別途樹脂が注入されているものがある。
【０００４】
第２の方法は、半導体ＩＣのモールド方法としてインジェクションモールドである。例えば、特開平１１−３３０３１７号公報に示してある。このインジェクションモールドは、一般的に熱可塑性樹脂を採用し、例えば、３００℃に熱した樹脂を高射出圧力で注入し一度に金型内に樹脂を充填することで樹脂を封止するものである。また、トランスファーモールドと比較すると、金型内に樹脂を充填した後の樹脂の重合時間を必要としないため作業時間が短縮できるメリットがある。
【０００５】
以下に、インジェクションモールドを用いた従来の混成集積回路装置およびその製造方法について、図１１から図１４を参照して説明する。
【０００６】
先ず、図１１に示すように、金属基板としては、ここではアルミニウム（以下、Ａｌという）基板１を採用して説明してゆく。
【０００７】
このＡｌ基板１は、表面が陽極酸化され、その上に更に絶縁性の優れた樹脂２が全面に形成されている。但し、耐圧を考慮しなければ、この酸化物は省略しても良い。
【０００８】
そして、この樹脂２の上に、例えば、Ｃｕより成る導電路３ａが形成され、トランジスタやＩＣ等の能動素子５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子６が半田１２を介して実装され、所定の回路が実現されている。ここで一部半田を採用せず、銀ペースト等で電気的に接続されても良い。また、前記半導体素子５がフェイスアップで実装される場合は、ボンディングにより金属細線７を介して接続されている。更には、外部リード８が半田を介して外部電極端子１１と接続されており封止樹脂体１０から外部に露出されている。
【０００９】
ここで、熱可塑性樹脂として採用したものは、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）と呼ばれるものである。
【００１０】
そして、熱可塑性樹脂の注入温度が約３００℃と非常に高く、高温の樹脂により半田１２が溶けて半田不良が発生する問題がある。そのため、予め半田の接合部、金属細線７、能動素子５および受動素子６を覆う様に熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でポッティングし、オーバーコート９を形成している。このことで、熱可塑性樹脂の成型時、注入樹脂圧により、特に細線（約３０〜８０μｍ）が倒れるのを防止したり、断線を防止している。
【００１１】
そして、樹脂封止体１０は、支持部材１０ａと熱可塑性樹脂により形成されている。つまり、支持部材１０ａに載置された基板１をインジェクションモールドにより熱可塑性樹脂で被覆している。そして、支持部材１０ａと熱可塑性樹脂との当接部は、注入された高熱の熱可塑性樹脂により支持部材１０ａの当接部が溶けフルモールド構造を実現している。
【００１２】
次に、インジェクションモールドを用いた従来の混成集積回路装置の製造方法について、図１２から図１４を参照して説明する。
【００１３】
図１２は工程フロー図であり、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程、部分Ｎｉメッキ工程、Ｃｕ箔エッチング工程、ダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程、ポッティング工程、リード接続工程、支持部材取り付け工程、インジェクションモールド工程、リードカット工程の各工程から構成されている。
【００１４】
図１３および図１４に、各工程の断面図を示す。なお、図示しなくても明確な工程は図面を省略している。
【００１５】
先ず、図１３（Ａ）および（Ｂ）では、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程、部分Ｎｉメッキ工程、Ｃｕ箔エッチング工程について示す。
【００１６】
金属基板を準備する工程では、基板の役割として熱放散性、基板強度性、基板シールド性等考慮して準備する。そして、本実施例では、熱放散性に優れた、例えば、厚さ１．５ｍｍ程度のＡｌ基板１を用いる。
【００１７】
次に、アルミ基板１上に更に絶縁性の優れた樹脂２を全面に形成する。そして、絶縁性樹脂２上には、混成集積回路を構成するＣｕの導電箔３を圧着する。Ｃｕ箔３上には、例えば、取り出し電極となるＣｕ箔３と能動素子５とを電気的に接続する金属細線７との接着性を考慮し、Ｎｉメッキ４を全面に施す。
【００１８】
その後、公知のスクリーン印刷等を用いＮｉメッキ４ａおよび導電路３ａを形成する。
【００１９】
次に、図１３（Ｃ）では、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程について示す。
【００２０】
前工程において形成された導電路３ａ上には、半田ペースト１２等の導電性ペーストを介して能動素子５、受動素子６を実装し、所定の回路を実現する。
【００２１】
次に、図１４（Ａ）、（Ｂ）では、ポッティング工程、リード接続工程および支持部材取り付け工程について示す。
【００２２】
図１４（Ａ）に示すように、ポッティング工程では、後のインジェクションモールド工程の前に、予め、半田の接合部、金属細線７、能動素子５および受動素子６を熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でポッティングし、オーバーコート９を形成する。
【００２３】
次に、上記した混成集積回路からの信号を出力及び入力するための外部リード８を準備する。その後、外部リード８を基板１の外周部に形成された外部接続端子１１と半田１２を介して接続する。
【００２４】
次に、図１４（Ｂ）に示すように、外部リード８等を接続した混成集積回路基板１に支持部材１０ａを載置する。基板１を支持部材１０ａ上に載置することで、次工程で説明するインジェクションモールドの際における基板１裏面の樹脂封止体１０の厚みを確保することができる。
【００２５】
次に、図１４（Ｃ）では、インジェクションモールド工程およびリードカット工程について示す。
【００２６】
図示したように、基板１上を熱硬化性樹脂でポッティングし、オーバーコート９を形成した後インジェクションモールドにより樹脂封止体１０を形成する。このとき、支持部材１０ａと熱可塑性樹脂との当接部は、注入された高熱の熱可塑性樹脂により支持部材１０ａの当接部が溶けフルモールド構造の樹脂封止体１０となる。
【００２７】
最後に、外部リード８を使用目的に応じてカットし、外部リード８の長さの調整する。
【００２８】
上記した工程により、図１１に示した混成集積回路装置が完成する。
【００２９】
一方、半導体チップは、トランスファーモールド法が一般に行われている。このトランスファーモールドによる混成集積回路装置では、例えば、Ｃｕから成るリードフレーム上に半導体素子が固着される。そして、半導体素子とリードとは金（以下、Ａｕという）線を介して電気的に接続されている。これは、Ａｌ細線が折れ曲がり易い点、ボンディング時間が超音波を必要とするため時間を要する点で採用できないためである。そのため、従来において、一枚の金属板から成り、金属板上に回路が形成され、更に、Ａｌ細線によりワイヤーボンディングされた基板を直接トランスファーモールドする混成集積回路装置は存在しなかった。その他、プリント基板、セラミック基板の場合も同様に、Ａｌ細線によりワイヤーボンディングされ、直接トランスファーモールドする混成集積回路装置は存在しなかった。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
図１１に示したように、インジェクションモールドにより形成されている従来の混成集積回路装置では、混成集積回路基板１を支持部材１０ａに載置した後インジェクションモールドにより樹脂封止体１０を形成していた。そのため、基板１下部の絶縁部は、例えば、０．５〜１．０ｍｍ程度の厚みにコントロールすることが容易であった。また、基板１を支持部材１０ａに載置した後樹脂封止体１０を形成していたので、基板１の打ち抜き面が表面であるか、または、裏面であるかは問題ではなかった。
【００３１】
しかし、本発明の混成集積回路装置では、混成集積回路基板に直接樹脂封止体をトランスファーモールドにより形成しているが、そのトランスファーモールド時に基板を打ち抜く際に形成されるバリが破砕する場合がある。そして、そのバリの破片が基板下部に形成される樹脂封止体部に混在する。そのことにより、回路電圧が基板に印加され、その高電圧が基板下部の樹脂封止体に印加することで基板のバリが混在する樹脂封止体では、耐圧性の信頼が得られないという問題があった。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題に鑑みてなされたもので、本発明である混成集積回路装置の製造方法では、
少なくとも金属基板の表面が絶縁樹脂により絶縁処理され、前記絶縁樹脂上に形成された導電路に素子が実装され、前記金属基板は打ち抜きによって表面側にはバリが、裏面側には曲面が形成され、外周部に設けられた外部接続用端子に外部リードが接続された混成集積回路基板を準備し、
前記混成集積回路基板を一体にトランスファーモールドにより熱硬化性樹脂をモールドする混成集積回路装置の製造方法であり、
注入する前記熱硬化性樹脂が前記混成集積回路基板の側面に最初に当たるように、金型に設けられたゲートの位置が、前記外部リードの設置側面と対向する側の中央部に形成され、前記金型と前記混成集積回路基板との間に充填される前記熱硬化性樹脂は、前記曲面を利用して注入されることで解決するものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施形態に係る混成集積回路装置を図１（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図および図２を参照しながら説明する。
【００４０】
先ず、図１（Ａ）に示したように、混成集積回路基板３１は、基板３１上に実装される半導体素子等から発生する熱が考慮され、放熱性の優れた基板が採用される。本実施例では、アルミニウム（以下、Ａｌという）基板３１を用いた場合について説明する。尚、本実施例では、基板３１としてＡｌ基板を用いたが、特に限定する必要はない。
【００４１】
例えば、基板３１としては、プリント基板、セラミック基板、金属基板等を用いても本実施例を実現することができる。そして、金属基板としては、Ｃｕ基板、Ｆｅ基板、Ｆｅ−Ｎｉ基板等の合金またはＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板等を用いても良い。
【００４２】
基板３１は、表面が陽極酸化され、その上に更に絶縁性の優れた、例えば、エポキシ樹脂からなる絶縁樹脂３２が全面に形成されている。但し、耐圧を考慮しなければ、この金属酸化物は省略しても問題はない。
【００４３】
そして、この樹脂３２上には、Ｃｕ箔３３（図５参照）より成る導電路３３ａが形成され、導電路３３ａを保護するように基板３１上には、例えば、スクリーン印刷によりエポキシ系樹脂がオーバーコートされている。そして、導電路３３ａ上にはパワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６が半田４０を介して実装され、所定の回路が実現されている。ここで一部半田を採用せず、Ａｇペースト等で電気的に接続されても良い。また、半導体素子等の能動素子８がフェイスアップで実装される場合は、金属細線３７を介して接続されている。金属細線３７としては、パワー系の半導体素子の場合は、例えば、約１５０〜５００μｍφのＡｌ線が用いられる。一般にはこれを太線と呼んでいる。また、セミパワー系や小信号系の半導体素子の場合は、例えば、約３０〜８０μｍφのＡｌ線が用いられている。一般にこれを細線と呼んでいる。そして、基板３１の外周部に設けられている外部接続用端子３８には、ＣｕやＦｅ−Ｎｉ等の導電性部材からなる外部リード３９が半田４０等を介して接続されている。
【００４４】
本発明の特徴は、混成集積回路基板３１上の能動素子３５、受動素子３６、Ａｌ細線３７等には、樹脂封止体が直接形成されている。
【００４５】
つまり、樹脂封止体４１において、トランスファーモールドに用いられる熱硬化性樹脂は、粘性が低く、かつ、硬化温度が上記した接続手段に用いられたロウ材４０（半田等）の融点、例えば、１８３℃よりも低いことに特徴がある。そのことにより、図１１に示したように、従来の混成集積回路装置における熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）のポッティングによるオーバーコート９を除去することができる。
【００４６】
その結果、特に、小信号系のＩＣ等を導電路３３ａと電気的に接続する、例えば、約４０μｍ程度の径のＡｌ細線がトランスファーモールド時の熱硬化性樹脂で直接充填されても倒れたり、断線したり、折れ曲がったりすることは無くなる。
【００４７】
次に、図１（Ｂ）に示すように、樹脂封止体４１の外部には、外部リード３９が導出されており、外部リード３９は、使用目的に応じて長さが調整されている。そして、樹脂封止体４１には、外部リード３９が導出している側辺と対向する側に２箇所に押さえピンの痕としてホール４２が形成されている。ホール４２は、上記したトランスファーモールド時に押さえピン４７（図７参照）が基板３１を固定しているため発生するものであり、樹脂封止体４１形成後も存在する。
【００４８】
また、図２（Ａ）に示したように、基板３１の外周部４３、つまり、基板３１上の回路等が形成されていない部分にホール４２は形成されている。そして、ホール４２は基板３１の外周部４３で、かつ、絶縁樹脂３２上に形成されているので、品質性、耐湿性の面でも問題のない構造となっている。しかも、外周部４３は基板３１を個々にプレスする際、回路領域との距離の確保をする為に設けられているものである。結局、この外周部４３はデッドスペースであり、ここをピンの当接領域として有効活用しているので、その分実装領域を有効活用できるメリットがある。
【００４９】
次に、図２（Ａ）、（Ｂ）に示したように、基板３１上には導電路３３ａが入り組んで形成されており、その導電路３３ａ上にはパワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６が半田４０を介して実装されており、また、外部接続用端子３８を介して外部リードが接続されており所定の回路が実現されている。
【００５０】
図示したように、基板３１上には小さいスペースに複雑な回路が形成されている。そして、本発明の混成集積回路装置の特徴としては、基板３１全面に絶縁樹脂３２を形成した後樹脂３２上に複雑な回路を形成し、その後、基板３１に外部リード３９を接着しトランスファーモールドにより直接樹脂封止体４１を一体に形成していることである。
【００５１】
従来において、トランスファーモールドにより形成する場合は、例えば、表から裏まで完全に打ち抜かれたリードフレームを使用する。エッチングによるリードフレームも同様である。そして、完全に表から裏まで加工されたリードフレームでは単純構造のＴＲリードフレーム、ＩＣのリードフレームは可能であるが、混成集積回路の導電路の如き複雑な回路を形成できなかった。また、トランスファーモールドによるリードフレームでは、図２（Ａ）のような配線を形成する場合、リードの反りを防止するためにいろいろな場所に吊りリードによる固定が必要となる。このように、一般のリードフレームを使った混成集積回路では、せいぜい能動部品が数個実装されるのみであり、図２（Ａ）のような導電路を持つ混成集積回路を形成するには限界があることとなる。
【００５２】
つまり、本発明の混成集積回路装置の構造（金属基板で導電路を支持する構造）をとることで、複雑な回路を有した基板３１をトランスファーモールドにより形成することができる。更に、本発明では、基板３１として熱伝導率の良い基板を使用しているので基板３１全体をヒートシンクと活用でき、実装される素子の熱上昇を防止できる。しかも、基板３１を介して発生する熱を外部に放熱することができる。よって、トランスファーモールドされた従来のリードフレームによる半導体装置に比べ、金属基板３１が直接モールドされているため、放熱性が優れ、回路特性の改善、小型化を実現することができる。
【００５３】
次に、図３に示したように、混成集積回路基板３１の特徴としては、基板３１の打ち抜き面３１ａ側を裏面としその反対面３１ｂ側に導電路３３ａ等を形成している。そして、基板３１の打ち抜き面３１ａおよび反対面３１ｂ側には、基板３１を打ち抜く際に、それぞれ曲面３１ｄ、バリ３１ｃが形成されている。このバリ３１ｃは、例えば、厚さ１．５ｍｍの基板３１の表面に約１００μｍ程度形成され、バリ３１ｃは強度的にも弱い構造となっている。
【００５４】
ここで、図１（Ａ）にも示したように、本発明の混成集積回路装置では、バリ３１ｃを有する面３１ｂを混成集積回路基板３１の表面として用いており、また、詳細は後述するが、トランスファーモールド時の樹脂の流れは基板３１の底面から充填される。そのことにより、トランスファーモールド時に破砕したバリ３１ｃが点在しても、基板３１下部の樹脂封止体４１部には混在することはない構造である。
【００５５】
また、図２では図示してはいないが、回路電圧は基板３１に印加されたおり、混成集積回路では、例えば、５００〜７００Ｖの電圧が印加されており基板３１にも同等の電圧が印加されていることとなる。そして、混成集積回路装置はシャーシ等に実装されて使用されるがこの時、基板３１、樹脂封止体４１およびサーシとで寄生容量を形成する。このとき、破砕したバリ３１ｃが基板３１下部の樹脂封止体４１部に混在していると、バリ３１ｃは導電部材であるため寄生容量を低減させ品質性の劣化した混成集積装置となる。
【００５６】
しかし、上記したように、本発明の混成集積回路装置としては、バリ３１ｃを有する面３１ｂを混成集積回路基板３１の表面として用いており、また、トランスファーモールド時に破砕したバリ３１ｃが点在しても、基板３１下部の樹脂封止体４１部には混在することはない構造である。そのことにより、本発明の混成集積回路装置は、基板３１下部には高耐圧となる樹脂厚を有し、製品品質にも優れた混成集積回路装置を実現することができる。
【００５７】
一方で、例えば、バリ３１ｃが形成されている面を混成集積回路基板３１の裏面として用いた場合は、上記したように、トランスファーモールド時の樹脂の流れによりバリ３１ｃが破砕し基板３１下部の樹脂封止体４１部には混在する可能性がある。更に、基板３１下部の樹脂封止体４１部の厚さは、例えば、０．５ｍｍと肉薄に成形されているため、バリ３１ｃは約１００μｍ程度あるがバリ３１ｃ部では基板３１裏面の樹脂封止体４１の厚みが確保されない。そのことにより、特に、バリ３１ｃ部での基板３１下部の樹脂封止体４１部では、高耐圧でなくなり製品品質が確保されない。その結果、上記したバリ３１ｃを有する面３１ｂを混成集積回路基板３１の表面として用いることが優れた混成集積回路装置を実現することとなる。
【００５８】
更に、本発明の特徴は、トランスファーモールドにより一体の樹脂封止体４１により被覆されていることにある。そのことにより、従来の混成集積回路装置の樹脂封止体１０では、支持部材１０ａと注入された熱可塑性樹脂との当接部が形成されるが、本発明では、この当接部が形成されず耐湿性の向上、また、支持部材１０ａを不要とするため、材料コストや作業コストも大幅に低減した混成集積回路装置を実現することができる。
【００５９】
更に、本発明の混成集積回路装置としては、トランスファーモールドで用いる樹脂は粘性が低く、かつ、硬化温度が上記した接続手段に用いられた半田の融点、例えば、１８３℃よりも低いことに特徴がある。そのことにより、本発明の混成集積回路装置では、従来の混成集積回路装置における能動素子５、受動素子６、金属細線７、半田接合部１２等を被覆するオーバーコート９を除去し、基板３１上には直接樹脂封止体４１を形成できる。その結果、材料コストおよび作業コストを大幅に低減した混成集積回路装置を実現することができる。
【００６０】
更に、本発明の混成集積回路装置としては、導電性金属である基板３１上に約４０μｍ程度の絶縁樹脂３２を全面に形成させ、絶縁樹脂３２上にはＣｕ箔３３により導電路３３ａが形成されている。また、基板３１はグランドになっていることで、本発明の混成集積回路装置は磁気シールド構造を形成することができる。そのことにより、本発明の混成集積回路装置はシャーシ等に設置されて使用されるが、混成集積回路装置の外部で発生する電波は基板３１上の回路に侵入する前に基板３１で防止される。その結果、混成集積回路装置の外部で発生する外来ノイズは回路に侵入することはなく、回路での誤作動を大幅に低減する混成集積回路装置を実現することができる。
【００６１】
次に、本発明の混成集積回路装置の製造方法を図４から図９を参照して説明する。
【００６２】
図４は工程フロー図であり、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程、部分Ｎｉメッキ工程、Ｃｕ箔エッチング工程、ダイボンディング工程、ワイヤーボンディング工程、リード接続工程、トランスファーモールド工程、リードカット工程の各工程から構成されている。このフローから明確なように、従来は、インジェクションモールドにより樹脂封止体を形成していたが、トランスファーモールドによる樹脂封止体を形成する工程を実現している。
【００６３】
図５から図９に、各工程の断面図を示す。なお、図示しなくても明確な工程は図面を省略している。
【００６４】
先ず、図５（Ａ）では、金属基板を準備する工程、絶縁層形成工程、Ｃｕ箔圧着工程について示す。
【００６５】
金属基板を準備する工程では、基板の役割として熱放散性、基板強度性、基板シールド性等考慮して準備する。例えば、パワートランジスタ、大規模化されるＬＳＩ、デジタル信号処理回路等を１つの小型ハイブリットＩＣに集積すると、熱放散性が重要視される。本実施例では、この点を考慮して熱放散性に優れた、例えば、厚さ１．５ｍｍ程度の基板３１を用いる。また、本実施例では、基板３１としてＡｌ基板を用いたが、特に限定する必要はない。
【００６６】
例えば、基板３１としては、プリント基板、セラミック基板、金属基板等を用いても本実施例を実現することができる。そして、金属基板としては、Ｃｕ基板、Ｆｅ基板、Ｆｅ−Ｎｉ基板等の合金またはＡｌＮ基板等が考えられる。
【００６７】
次に、アルミ基板３１は、表面が陽極酸化され、その上に更に絶縁性の優れた、例えば、エポキシ樹脂からなる樹脂３２を全面に形成する。但し、耐圧を考慮しなければ、この金属酸化物は省略しても問題はない。そして、絶縁樹脂３２上には、混成集積回路を構成するＣｕの導電箔３３を圧着する。Ｃｕ箔３３上には、例えば、取り出し電極となるＣｕ箔３３と能動素子３５とを電気的に接続する金属細線３７との接着性を考慮し、Ｎｉメッキ３４を全面に施す。
【００６８】
次に、図５（Ｂ）では、引き続き部分Ｎｉメッキ形成工程、Ｃｕ箔エッチング工程について示す。
【００６９】
Ｎｉメッキ３４上には、公知のスクリーン印刷等によりＮｉメッキ３４を必要とする部分にのみレジストを残存させ、耐エッチングマスクを形成する。そして、エッチングによりＣｕ箔３３上には、例えば、取り出し電極となる箇所にＮｉメッキ３４ａを選択的に形成する。その後、レジストを除去し、再度、公知のスクリーン印刷等によりＣｕ箔３３による導電路３３ａとして必要とする部分にのみレジストを残存させ、耐エッチングマスクを形成する。そして、エッチングにより、絶縁樹脂３２上にはＣｕ箔３３による導電路３３ａを形成する。その後、導電路上には、例えば、スクリーン印刷によりエポキシ樹脂から成る樹脂コーティングをする。これは保護膜であり、電気的接続箇所は除去される。
【００７０】
次に、図５（Ｃ）では、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程につて示す。
【００７１】
前工程において形成された導電路３３ａ上には、半田ペースト４０等の導電性ペーストを介してパワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６を実装し、所定の回路を実現する。ここで一部半田を採用せず、Ａｇペースト等で電気的に接続しても良い。また、パワートランジスタ、セミパワートランジスタ等の能動素子３５を実装する際は、能動素子３５と導電路３３ａとの間には熱放散性を考慮してヒートシンクを設置する。
【００７２】
次に、半導体素子等の能動素子３５フェイスアップで実装する場合は、ボンディングにより金属細線３７を介して電気的に接続する。そして、上記したように、能動素子３５と導電路３３ａとを電気的に接着する金属細線３７は、Ｃｕ箔３３からなる導電路３３ａとの接着性を考慮して、導電路３３ａ上のＮｉメッキ３４ａを介してワイヤボンディングされる。
【００７３】
ここで、金属細線３７としては、特に、Ａｌ細線３７が使用されるが、Ａｌ細線３７は空気中で真球状にボールアップすることが困難でステッチボンディング法が使用される。しかし、ステッチボンディング法では、ステッチ部が樹脂の応力により破壊されやすく、また、Ａｕ細線と比較すると弾性係数が小さく樹脂圧により押し倒されやすいという特徴がある。そこで、Ａｌ細線３７を使用する際は、特に、樹脂封止体４１形成時に注意を要する。本発明においても、特に注意して形成したが、詳細は後述することとする。
【００７４】
次に、図６では、金属基板打ち抜き工程について示す。
【００７５】
前工程までに説明したように、基板３１上には導電路３３ａが形成され、能動素子３５、受動素子３６等が設置される。また、図面上では１枚の基板３１上には、１つの混成集積回路が形成されているように示してあるが、実際には１枚の基板３１上には同パターンの混成集積回路が、例えば、２つまたは４つ形成されている。そして、最初に準備された基板３１（図５（Ａ）参照）自体も１枚の金属板を基板３１の大きさを考慮して短冊状に打ち抜かれたものであるので、すでに基板３１の外周部の打ち抜き面にも曲面３１ｄが形成されている。
【００７６】
そして、図示したように、基板３１は個々の混成集積回路基板を形成するために、基板３１を台座６１に設置する。このとき、図２（Ａ）に示したように、基板３１には絶縁樹脂３２のみで何も形成されていないスペースである外周部４３が形成されている。この外周部４３を台座６１上に設置するため、既製の混成集積回路が破壊されることはない。その後、共通の基板３１を打ち抜き面３１ａ側からパンチ６２にて打ち抜き、個々の基板３１が完成する。
【００７７】
この打ち抜き工程において、基板３１には抜き打ち面３１ａには曲面３１ｄが形成され、抜き打ち面３１ａの反対面３１ｂにはバリ３１ｃが形成される。
【００７８】
次に、図７（Ａ）、（Ｂ）では、リード接続工程について示す。
【００７９】
図７（Ａ）に示すように、上記した混成集積回路からの信号を出力および入力するための外部リード３９を準備する。外部リード３９としては、出力および入力端子として用いるために導電性であるＣｕ、Ｆｅ−Ｎｉ等の材質からなり、更に、電流容量等考慮して外部リード３９の幅や厚さを決定する。そして、本発明の実施例では、次工程であるトランスファーモールド工程において詳細は説明するが、外部リード３９の強度、バネ性が必要とされるので、例えば、０．４〜０．５ｍｍ程度の厚さの外部リード３９を準備する。その後、外部リード３９を基板３１の外周部に形成された外部接続用端子３８と半田４０を介して接続する。このとき、接続手段としては半田に限定する必要はなく、スポット溶接等によっても接続することができる。
【００８０】
ここで、図７（Ｂ）に示すように、本発明の特徴としては外部リード３９を基板３１の実装面に対してやや角度、例えば、約１０度をもって接続することにある。また、外部リード３９と外部接続用の電極３８とを接続する半田４０の融点より、次工程であるトランスファーモールド工程で用いる熱硬化性樹脂の硬化温度が低いよりも高いことにもある。
【００８１】
次に、図８および図９では、トランスファーモールド工程について示す。
【００８２】
図８（Ａ）に示すように、先ず、下金型４４について説明するが、下金型４４には外部リード３９の位置を固定するガイドピン４６が形成してあり、その結果、基板３１の位置が固定される。
【００８３】
そして、図８（Ｂ）に示したように、前工程において形成した外部リード３９を接続した基板３１を下金型４４に設置し、上金型４５が下金型４４と当接することで外部リード３９のみを挟持して基板３１を固定する。このとき、上記したように、外部リード３９を基板３１に対して平行よりもやや角度をもって接続してあるので、基板３１の先端部は上金型４５の方へ上がる。しかし、基板３１の先端部は上金型４５に設けられた押さえピン４７で固定されるため、基板３１は下金型４４に対して裏面に空間をもって水平の位置を保つことができる。このとき、図２に示したように、押さえピン４７は点でハッチングした基板３１の外周部４３上を固定する。上記したように、外周部４３は基板３１上には絶縁樹脂３２または場合によってはオーバーコートによるレジストが覆われているので、樹脂封止体４１から基板３１表面が直接露出することを防ぐことができる。
【００８４】
次に、図９（Ａ）に示すように、金型４４、４５に形成されたゲート４８から樹脂を注入し基板３１にトランスファーモールドにより樹脂封止体４１を形成する。本発明の特徴としては、例えば、樹脂注入温度および金型温度を１６０〜１８０℃に保ち、能動素子３５、受動素子３６およびＡｌ細線３７上には従来におけるオーバーコート９（図１０参照）を行わずに、直接熱硬化性樹脂をモールドする事にある。このとき、ゲート４８の位置を基板３１の長側辺を有する端面、ここでは、外部リード３９設置側面と対抗する側の中央部に形成する。このことにより、矢印４９で示したように注入する熱硬化性樹脂が、ゲート４８からキャビティー５４（図９（Ｂ）参照）内に入る際に四方八方に分散する。その結果、熱硬化性樹脂の注入速度も低減され、Ａｌ細線３７を倒したり、断線させたり等の影響を抑止することができる。
【００８５】
例えば、ゲート４８を基板３１の端部に対応する位置５２に形成した場合、ゲート４８からキャビティー５４内に注入する熱硬化性樹脂は、基板３１の上部、下部へとは分散する。しかし、上記の場合と異なり、分散領域が狭いため、その結果、熱硬化性樹脂の注入速度の低減が十分でないので、Ａｌ細線３７を倒したり、断線させたり等の現象がゲート位置４８の場合より発生しやすくなる。
【００８６】
次に、図９（Ｂ）に示すように、本発明の混成集積回路装置の製造方法では、ゲート４８からキャビティー５４内に注入する熱硬化性樹脂を、矢印４９で示したように最初に基板３１の側面にあたるように注入する。そして、樹脂は矢印４９ａで示したように基板３１の上部および下部から注入し、基板３１下部の樹脂封止体４１の厚みは、例えば、０．５ｍｍに成形される。このとき、上記したように、基板３１は外部リード３９が金型４４、４５で固定され、更に、上金型４５に形成された押さえピン４７により固定されている。そのため、基板３１下部の樹脂封止体４１の厚みは、例えば、０．５ｍｍに成形するには、基板３１下部からの応力には強いが基板３１上部からの応力には対応することができないので、基板３１下部から熱硬化性樹脂が充填しなければならない。
【００８７】
そこで、本発明の混成集積回路装置の製造方法の特徴としては、金属基板打ち抜き工程で説明したバリ３１ｃを上金型４５側に曲面３１ｄを下金型４４側に設置しトランスファーモールドを行うことにある。このとき、熱硬化性樹脂は基板３１に形成された曲面３１ｄを利用して注入されるため、更に、基板３１下部へと充填される。
【００８８】
そのことにより、樹脂封止体４１は、先ず、基板３１下部から成形されるので、厚みは０．５ｍｍと肉薄であるがより均一の厚さで成形される。また、バリ３１ｃは、例えば、厚さ１．５ｍｍの基板３１の表面に約１００μｍ程度形成され、バリ３１ｃは強度的にも弱い構造となっている。そのため、バリ３１ｃはトランスファーモールドに樹脂圧により破砕し易いが、破砕したバリ３１ｃは基板３１下部の樹脂封止体４１内に混在することはない。その結果、高耐圧で熱放散性に優れ、また、製品品質も良好な混成集積回路装置の製造方法を実現できる。
【００８９】
更に、パワートランジスタ、小信号トランジスタやＩＣ等の能動素子３５、チップ抵抗、チップコンデンサ等の受動素子３６および外部リード３９を接続する半田４０の融点より、熱硬化性樹脂の硬化温度が低いため、従来の混成集積回路装置によるオーバーコート９を省略することができる。
【００９０】
図１０では、リードカット工程について示す。
【００９１】
図１０に示すように、前工程であるトランスファーモールド工程で金型４４、４５から外部リードの厚み分だけ流出した樹脂は外部リード３９に形成されたタイバー３９ｃで堰き止められ、そのまま硬化する。つまり、外部リード３９のタイバー３９ｃより樹脂封止体４１側のリード間は流出樹脂５０で充填されるが、外部リード３９のタイバーより先端にあるリード間には樹脂が流出されない構造になっている。
【００９２】
そして、タイバー３９ｃを打ち抜くと同時に流出樹脂５０も除去し、また使用目的に応じて外部リード３９の長さを調整、例えば、点線５１の位置で外部リード３９をカットすることで、個々のリードに独立させ、入出力端子として機能可能となる。
【００９３】
上記した工程により、図１に示した混成集積回路装置が完成する。
【００９４】
上記したように、本発明の混成集積回路装置の製造方法としては、トランスファーモールド工程では、金属基板打ち抜き工程で説明したバリ３１ｃを上金型４５側に曲面３１ｄを下金型４４側に設置し行うことにある。そのことにより、基板３１下部の樹脂封止体４１厚を必要最低限厚に、そして、均一に形成することができ、また、基板３１下部の樹脂封止体４１内に導電部材である基板３１の破砕部を混在させることはない。その結果、高耐圧で熱放散性に優れ、また、製品品質も良好な混成集積回路装置の製造方法を実現できる。
【００９５】
更に、本発明の混成集積回路装置の製造方法としては、導電路３３ａ、能動素子３５、受動素子３６等による混成集積回路が複数形成された共通の基板３１を基板３１の打ち抜き面３１ａから打ち抜き個々の基板３１を形成することである。そのことにより、上記した曲面３１ｄを基板３１に形成することができるので、トランスファーモールド時に熱硬化性樹脂の流れを良好にすることができる。
【００９６】
本発明の混成集積回路装置およびその製造方法は、フルモールド型の混成集積回路装置について説明してきたが上記の実施の形態には限定されない。例えば、混成集積回路基板の裏面が全面露出した形態の混成集積回路装置も形成することができる。この場合は、上記した効果の他に、更に、熱放散性の向上効果を得ることができる。
【００９７】
更に、本実施例では、外部リードが基板の１側面から導出される片側リード場合について説明したがこの構造に限定されることはなく、両側リードや４方向リードにおいても上記の効果の他に、更に、基板を安定させた状態でトランスファーモールド工程を実現できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００９８】
【発明の効果】
本発明の混成集積回路装置によれば、混成集積回路基板の表面に打ち抜き工程において形成されるバリを有し、また、前記混成集積回路基板の裏面に打ち抜き工程において形成される曲面を有する。そして、前記バリは強度的に弱い構造であり、トランスファーモールド時に樹脂注入圧により破砕し易い構造を有する。しかし、前記破砕したバリは前記基板下部の樹脂封止体内には混在しない構造となっている。そのことにより、本発明の混成集積回路装置は、前記基板下部には高耐圧となる必要最低限の樹脂厚を有し、また、製品品質にも優れた混成集積回路装置を実現することができる。
【００９９】
更に、本発明の混成集積回路装置によれば、前記トランスファーモールドで用いる前記熱硬化性樹脂は粘性が低く、かつ、硬化温度が上記した接続手段に用いられた半田の融点、例えば、１８３℃よりも低いことに特徴がある。そのことにより、本発明の混成集積回路装置では、従来の混成集積回路装置における能動素子、受動素子、金属細線、半田接合部等を被覆するオーバーコート樹脂を除去することができる。その結果、前記混成集積回路基板上には直接、前記熱硬化性樹脂が被覆し、従来の前記ポッティングによる材料コストおよび作業コストを大幅に低減した混成集積回路装置を実現することができる。
【０１００】
また、本発明の混成集積回路装置の製造方法によれば、混成集積回路基板をトランスファーモールドにより一体にモールドする工程において、前記基板に形成されているバリを上金型側に、曲面を下金型側に設置し行うことにある。そのことにより、前記基板下部の樹脂封止体厚を必要最低限厚に、そして、均一に形成することができ、また、前記基板下部の前記樹脂封止体内に導電部材である前記バリの破砕部を混在させることはない。その結果、高耐圧で熱放散性に優れ、また、製品品質も良好な混成集積回路装置の製造方法を実現できる。
【０１０１】
更に、本発明の混成集積回路装置の製造方法としては、導電路、能動素子、受動素子等による混成集積回路が複数形成された共通の前記基板を裏面から打ち抜き個々の前記基板を形成することである。そのことにより、前記曲面を前記基板裏面に形成することができるので、トランスファーモールド時に熱硬化性樹脂の流れを良好にすることができる。
【０１０２】
更に、本発明の混成集積回路装置の製造方法としては、基板打ち抜き工程において、前記混成集積回路が形成されていない前記基板の外周部を台座に当接して行う。そのことにより、前記基板上に形成された前記混成集積回路を破壊することなく、前記基板の裏面に前記曲面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混成集積回路装置の（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図を説明する図である。
【図２】本発明の混成集積回路装置の（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図を説明する図である。
【図３】本発明の混成集積回路装置における基板の抜き打ち面の断面図を説明する図である。
【図４】本発明の混成集積回路装置の製造方法のフロー図である。
【図５】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】従来の混成集積回路装置の断面図を説明する図である。
【図１２】従来の混成集積回路装置の製造方法のフロー図である。
【図１３】従来の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】従来の混成集積回路装置の製造方法を説明する図である。

Claims (6)

  1. 少なくとも金属基板の表面が絶縁樹脂により絶縁処理され、前記絶縁樹脂上に形成された導電路に素子が実装され、前記金属基板は打ち抜きによって表面側にはバリが、裏面側には曲面が形成され、外周部に設けられた外部接続用端子に外部リードが接続された混成集積回路基板を準備し、
    前記混成集積回路基板を一体にトランスファーモールドにより熱硬化性樹脂をモールドする混成集積回路装置の製造方法であり、
    注入する前記熱硬化性樹脂が前記混成集積回路基板の側面に最初に当たるように、金型に設けられたゲートの位置が、前記外部リードの設置側面と対向する側の中央部に形成され、前記金型と前記混成集積回路基板との間に充填される前記熱硬化性樹脂は、前記曲面を利用して注入されることを特徴とする混成集積回路装置の製造方法。
  2. 前記素子は、約３０〜８０μｍφの金属細線で前記導電パターンに接続される請求項１に記載の混成集積回路装置の製造方法。
  3. 前記金型を構成する上金型と下金型とが当接することで、前記外部リードを挟持し、前記混成集積回路基板の裏面は前記下金型に対して裏面に空間をもって水平の位置を保つように、前記上金型に設けられた押さえピンで前記混成集積回路基板を固定する請求項２に記載の混成集積回路装置の製造方法。
  4. 前記押えピンの固定位置は、前記基板上の回路が形成されていない外周部で、前記絶縁樹脂またはレジストから成るオーバーコートの上に設けられる請求項３に記載の混成集積回路装置の製造方法。
  5. 前記外部リードは、前記混成集積回路基板の一側辺または両側辺に設けられる請求項４に記載の混成集積回路装置の製造方法。
  6. 前記混成集積回路基板は、アルミニウム、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｆｅ−ＮｉまたはＡｌＮである請求項１〜請求項５のいずれかに記載の混成集積回路装置の製造方法。
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