JP5261025B2 - 樹脂封止型半導体装置及び樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リードフレームに載置された回路基板を樹脂で封止して形成される樹脂封止型半導体装置、及びこの樹脂封止型半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１に記載には、リードフレームのアイランド部（支持部）の上に回路パターンが形成された回路基板が載置され、さらに、この回路基板の上にＩＣチップ（電子部品）が実装されていた樹脂封止型半導体装置が記載されている。

そして、ＩＣチップの表面側に設けられた電極と回路基板の表面側に設けられた接続部は、表面側で電気的に接続されている。さらに、回路基板の表面側に設けられたボンディングパッドとリードフレームに設けられたリード部（リード端子）は、表面側でワイヤにて電気的に接続されている。

また、ＩＣチップ（電子部品）の裏面にはアイランド部（支持部）を介してヒートシンクが配置されており、放熱性を向上させる構成となっている。
特開２００４−２８８８３５号公報

しかしながら、このような樹脂封止型半導体装置では、電子部品を回路基板へリフローはんだ付けによって電気的に接続する場合がある。このため、電子部品実装時のはんだ付けにおいて、はんだが飛散し、回路基板に設けられたボンディングパッドにはんだが付着してワイヤボンディングの接続信頼性が低下することが考えられる。

本発明は、上記事実を考慮し、電子部品実装時に、はんだが飛散してボンディングパッドにはんだが付着するのを抑制することが課題である。

本発明の請求項１に係る樹脂封止型半導体装置は、リード端子と支持部を備えるリードフレームと、前記支持部に載置されると共に、回路パターンが形成された回路基板と、前記回路基板の一の面に実装される電子部品と、前記電子部品が実装される前記回路基板の一の面とは反対側の他の面に設けられ、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドと、を有し、前記回路基板には、前記支持部からはみ出した露出部が設けられ、前記ボンディングパットは、前記露出部に設けられることを特徴とする。

上記構成によれば、回路パターンが形成された回路基板が、リードフレームに設けられた支持部に載置されている。また、電子部品が、回路基板の一の面に実装されている。

さらに、リードフレームに設けられたリード端子とボンディングワイヤにて接続されるボンディングパッドが回路基板の他の面に設けられている。

このように、電子部品が実装される一の面に対して反対側の他の面に、ボンディングパッドを配置することで、電子部品実装時に、はんだが飛散しもボンディングパッドにはんだが付着するのを抑制することができる。

また、ボンディングパッドは、支持部からはみ出した回路基板の露出部に設けられている。

つまり、露出部を設け、この露出部にボンディングパッドを配置することで支持部に特別な加工を施すことなく、ボンディングワイヤと接続可能な位置にボンディングパッドを形成することができる。

本発明の請求項２に係る樹脂封止型半導体装置は、請求項１に記載において、前記回路基板の一の面において、前記ボンディングパッドの反対側には、電子部品が実装されない非実装部が設けられることを特徴とする。

上記構成によれば、電子部品が実装されない非実装部が、ボンディングパッドの反対側に設けられている。

ここで、ボンディングワイヤをボンディングパッドに接合させる際には、通常、圧着方式を採用する。このように、ボンディングパッドの反対側に非実装部を設けることで、非実装部を冶具の当て面とすることができ、ボンディングワイヤをボンディングパッドに圧着する際に、回路基板の変形を防止し、確実にボンディングワイヤをボンディングパッドに接合させることができる。

本発明の請求項３に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、回路基板の一の面に電子部品を実装する工程と、前記回路基板の非実装部に、前記回路基板を支持する冶具の支持面を当てて前記回路基板を支持した状態で、前記回路基板の他の面に設けられたボンディングパッドとリード端子をワイヤボンディングで接続する工程と、前記電子部品が実装された前記回路基板を封止樹脂によって樹脂封止する工程と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、電子部品を回路基板の一の面に実装する。

さらに、電子部品が実装された回路基板の非実装部に、回路基板を支持する冶具の支持面を当てて、回路基板を支持する。この状態で、回路基板の他の面に設けられたボンディングパッドとリード端子にボンディングワイヤの端部を圧着し、ボンディングワイヤとリード端子をボンディングワイヤによって電気的に接続する。

そして、リード端子とボンディングワイヤで接続され、電子部品が実装された回路基板を封止樹脂によって樹脂封止する。

このように、ボンディングパッドを電子部品が実装される一の面に対し反対側の他の面に設けることで、電子部品実装時に、はんだが飛散してボンディングパッドにはんだが付着することがない。

このため、ボンディングパッドとボンディングワイヤの接続不良を抑制することができる。

また、ボンディングパッドの反対側の非実装部を冶具の当て面とすることで、ボンディングワイヤをボンディングパッドに圧着する際に、回路基板の変形が防止され、ボンディングワイヤとボンディングパッドの接合信頼性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の一例について図１〜図３に基づいて説明する。

（全体構成）
樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されたモータを駆動するための制御装置であって、このモータに一体的に取り付けられるものである。

図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、樹脂封止型半導体装置１０は、回路パターンが形成され、ダイオード及び抵抗等の電子部品１８が一の面１２Ａに実装された平面視矩形状の回路基板１２と、回路基板１２が載置されるリードフレーム１６とを備えている。この電子部品１８は、リフローはんだ付けによって、回路基板１２に実装され、電気的に接続されている。

さらに、このリードフレーム１６は、例えば、銅合金等の金属製の板が機械加工されることにより形成されている。そして、リードフレーム１６は、回路基板１２が載置される支持部１４と、外部との接続の為に使用される外部端子としての複数個のリード端子２２とを備えて構成されている。詳細には、支持部１４は２分割され（図２参照）、回路基板１２は、２分割された支持部１４に跨るように載置されている。

また、回路基板１２は、少なくともリードフレーム１６とは異なる材質で構成されており、例えば、樹脂材料で形成されている。さらに、回路基板１２は、リードフレーム１６よりも強度が低く、また、全体の面積がリードフレーム１６の支持部１４の全体の面積より大きくされている。さらに、この回路基板１２において一の面１２Ａと反対側の他の面１２Ｂは、リードフレーム１６の支持部１４に導電性接着剤によって固定されている。なお、回路基板１２の大きさについては後述する。

（要部構成）
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）、図２に示されるように、リードフレーム１６の支持部１４において回路基板１２が載置される面に対し反対側の面には、半導体素子としてのＦＥＴ素子２０（電界効果トランジスタ：ＦＩＥＬＤ ＥＦＦＥＣＴ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲ）が導電性接着剤によって複数固定されている。

さらに、電子部品１８は、ＦＥＴ素子２０を駆動する制御回路素子を含んで構成されており、この電子部品１８と結線用のボンディングワイヤ２４で電気的に接続するための複数個の導電部２６が回路基板１２の他の面１２Ｂに設けられている。

図２に示されるように、導電部２６は、２分割された支持部１４の分割線を広げて設けられた開口部３８から露出するように配置されており、ＦＥＴ素子２０と回路基板１２の導電部２６は、アルミニウム又は金を用いた細線状のボンディングワイヤ２４により電気的に接続されている。

また、リード端子２２も、同様に、ボンディングワイヤ２８によりＦＥＴ素子２０と電気的に接続されている。

そして、ＦＥＴ素子２０や電子部品１８、回路基板１２及びリードフレーム１６は、その全体がモールド成形されることによってモールド樹脂３０により封止されている。なお、リード端子２２は、モールド樹脂３０の外部に突出されて外部の装置と接続可能となっている。

ここで、図２に示されるように、平面視矩形状の回路基板１２は、その長手方向においてリードフレーム１６の支持部１４より大きく（長く）設けられており、回路基板１２の他の面１２Ｂには、リード端子２２と対向する位置に、支持部１４からはみ出した露出部３２が設けられている。そして、露出部３２には、リード端子２２から延出されるボンディングワイヤ３４と電子部品１８を電気的に接続するための複数個のボンディングパッド３６が列状に並んで設けられている。

詳細には、アルミニウム又は金を用いた細線状のボンディングワイヤ３４の端部が、圧着方式により、リード端子２２及びボンディングパッド３６に電気的に接続されている。つまり、電子部品１８が実装される回路基板１２の一の面１２Ａとは反対側の他の面１２Ｂの露出部３２に設けられたボンディングパッド３６とリード端子２２をボンディングワイヤ３４で電気的に接続する構成となっている。

また、ＦＥＴ素子２０も、同様にボンディングワイヤ２８によりボンディングパッド３６と電気的に接続されている。

さらに、図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、回路基板１２の一の面１２Ａにおいて、ボンディングパッド３６の反対側には、電子部品が実装されない非実装部４０が設けられている。また、図３に示されるように、ボンディングワイヤ３４の端部をボンディングパッド３６に圧着する際に使用される冶具４２の支持面４２Ａが、非実装部４０と当接して回路基板１２を支持するようになっている。

次に、樹脂封止型半導体装置１０の製造工程について説明する。

図１（Ｃ）に示すＦＥＴ素子２０とリードフレーム１６の支持部１４を導電性接着剤等で固定する。

また、図１（Ｂ）に示す回路基板１２の一の面１２Ａの決められた位置に電子部品１８をリフローはんだ付けにて固定し、回路パターンが形成された回路基板１２と電子部品１８を電気的に接続する。

さらに、回路基板１２とリードフレーム１６の支持部１４を接着剤により固定する。

次に、図３に示されるように、回路基板１２の他の面１２Ｂが上を向くように、リードフレーム１６に固定された回路基板１２を冶具４２に載置する。前述したように、回路基板１２を冶具４２に載置する際は、ボンディングパッド３６の反対側（裏側）に設けられた非実装部４０が冶具４２の支持面４２Ａで支持されるように、回路基板１２を冶具４２に載置する。

また、この状態で、図２に示されるように、ボンディングワイヤ２８の両端部をＦＥＴ素子２０と導電部２６又はボンディングパッド３６に圧着し、導電部２６又はボンディングパッド３６とＦＥＴ素子２０をボンディングワイヤ２８によって電気的に接続する。

さらに、ボンディングワイヤ３４の端部をボンディングパッド３６とリード端子２２に圧着し、ボンディングパッド３６とリード端子２２をボンディングワイヤ３４によって電気的に接続する。

（作用・効果）
前述したように、電子部品１８が実装される回路基板１２の一の面１２Ａに対して反対側の他の面１２Ｂに、ボンディングパッド３６を配置することで、電子部品１８のリフローはんだ付けによる実装時に、はんだが飛散し、ボンディングパッド３６にはんだが付着するのを抑制することができる。

また、ボンディングパッド３６にはんだが付着するのを抑制することで、ボンディングパッド３６の汚染を防止し、ボンディングパッド３６とボンディングワイヤ３４及びボンディングワイヤ２８との接合信頼性を向上させることができる。

また、回路基板１２を支持部１４からはみ出させて露出部３２を設け、この露出部３２にボンディングパッド３６を配置することで支持部１４に特別な加工を施すことなく、ボンディングワイヤ３４と接続可能な位置にボンディングパッド３６を形成することができる。

また、ボンディングパッド３６とボンディングワイヤ３４及びボンディングワイヤ２８との接合信頼性を向上させることで、樹脂封止型半導体装置１０の信頼性を向上させ、さらに、樹脂封止型半導体装置１０の歩留まりを向上させることができる。

また、電子部品１８が実装される回路基板１２の一の面１２Ａに対して反対側の他の面１２Ｂにボンディングパッド３６を配置するだけの構成となっているため、安価な構成でボンディングパッド３６にはんだが付着するのを抑制することができる。

また、図３に示されるように、ボンディングパッド３６の反対側に非実装部４０を設け、非実装部４０を冶具４２の支持面４２Ａに当てて回路基板１２を支持することで、ボンディングワイヤ３４をボンディングパッド３６に圧着する際に、回路基板１２の変形を防止することができる。

また、ボンディングワイヤ３４をボンディングパッド３６に圧着する際に、回路基板１２の変形を防止することで、確実にボンディングワイヤ３４をボンディングパッド３６に接合させることができる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、特に明示しなかったが、ＦＥＴ素子２０をリードフレーム１６の支持部１４に固定する工程と電子部品１８を回路基板１２へ固定する工程は、どちらの工程が先であってもよく、また、同時であってもよい。

次に、本発明に係る樹脂封止型半導体装置８０の第２実施形態について図４に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

本第２実施形態では、図４に示されるように、第１実施形態とは違い、リードフレーム５０の支持部５２には、平面視矩形状の第一回路基板５６及び第二回路基板５８が載置されている。

また、第一回路基板５６に実装される電子部品６０は、はんだが飛散しない導電性接着剤を用いて実装されており、第二回路基板５８に実装される電子部品６２は、リフローはんだ付けによって、第二回路基板５８に実装されている。

さらに、第一回路基板５６に設けられるボンディングパッド６４は、第一回路基板５６において電子部品６０が実装される側に形成されており、ボンディングワイヤ７０の端部を圧着することで、リード端子５４とボンディングパッド６４がボンディングワイヤ７０により電気的に接合されている。

同様に、第一回路基板５６に実装された電子部品６０とリード端子５４もボンディングワイヤ７０により電気的に接続されている。

これに対し、第二回路基板５８に設けられるボンディングパッド７２は、第二回路基板５８に電子部品６２が実装される一の側５８Ａに対して反対側の他の側５８Ｂに形成されており、ボンディングワイヤ７４の端部をボンディングパッド７２とリード端子５４へ圧着することで、リード端子５４とボンディングパッド７２が電気的に接合されている。

このように、複数個の回路基板を支持部５２に載置する際、電子部品６２がフローはんだ付けで実装される場合は、ボンディングパッド７２にはんだが付着するのを防止するため、ボンディングパッド７２を電子部品６２が配置される一の側５８Ａとは反対の他の側５８Ｂへ設ける。さらに、電子部品６０が導電性接着剤で実装される場合は、作業方向を統一させるため、ボンディングパッド６４を電子部品６０が配置される側に設ける。

このように、ボンディングパッド６４、７２の位置を使い分けることで、効率よく信頼性の高い樹脂封止型半導体装置８０を製造することができる。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した側面図及び平面図である。 本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した底面図である。 本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置と樹脂封止型半導体装置を製造する際に使用される冶具を示した側面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置を示した側面図、平面図及び底面図である。

符号の説明

１０・・・樹脂封止型半導体装置、１２・・・回路基板、１２Ａ・・・一の面、１２Ｂ・・・他の面、１４・・・支持部、１６・・・リードフレーム、１８・・・電子部品、２２・・・リード端子、２４・・・ボンディングワイヤ、２８・・・ボンディングワイヤ、３０・・・モールド樹脂、３２・・・露出部、３４・・・ボンディングワイヤ、３６・・・ボンディングパッド、４０・・・非実装部、４２Ａ・・・支持面、４２・・・冶具、５０・・・リードフレーム、５２・・・支持部、５４・・・リード端子、５６・・・第一回路基板、５８Ａ・・・一の側、５８Ｂ・・・他の側、５８・・・第二回路基板、６０・・・電子部品、６２・・・電子部品、７０・・・ボンディングワイヤ、７２・・・ボンディングパッド、７４・・・ボンディングワイヤ、８０・・・樹脂封止型半導体装置

Claims (3)

1. リード端子と支持部を備えるリードフレームと、
   前記支持部に載置されると共に、回路パターンが形成された回路基板と、
   前記回路基板の一の面に実装される電子部品と、
   前記電子部品が実装される前記回路基板の一の面とは反対側の他の面に設けられ、前記リード端子とボンディングワイヤにより接続させるボンディングパッドと、を有し、
   前記回路基板には、前記支持部からはみ出した露出部が設けられ、
   前記ボンディングパットは、前記露出部に設けられる樹脂封止型半導体装置
2. 前記回路基板の一の面において、前記ボンディングパッドの反対側には、電子部品が実装されない非実装部が設けられる請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
   回路基板の一の面に電子部品を実装する工程と、
   前記回路基板の非実装部に、前記回路基板を支持する冶具の支持面を当てて前記回路基板を支持した状態で、前記回路基板の他の面に設けられたボンディングパッドとリード端子をワイヤボンディングで接続する工程と、
   前記電子部品が実装された前記回路基板を封止樹脂によって樹脂封止する工程と、
   を備える樹脂封止型半導体装置の製造方法。

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