JP5281797B2 - Resin-sealed semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂封止型半導体装置に係り、特に、半導体素子を被実装部材に実装した状態で、この半導体素子及び被実装部材をモールド成形してモールド樹脂と一体化した樹脂封止型半導体装置に関する。 The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device, and in particular, a resin-encapsulated semiconductor in which a semiconductor element and a mounted member are molded and integrated with a mold resin in a state where the semiconductor element is mounted on the mounted member. Relates to the device.
例えば、自動車用のモータコントローラとして、制御用の半導体素子がモールド樹脂で封止された樹脂封止型半導体装置がある。この樹脂封止型半導体装置では、一般に、その全体のパッケージの厚さが厚いためにモールド成形時に樹脂流れのアンバランスやエアトラップ等が発生し、これらがモールド樹脂の品質の低下を招くことがある。樹脂封止型半導体装置をモールド成形するための金型は形状が単純な方がコストの観点からも望ましく、また標準化の観点からは金型の中身(例えば、半導体素子等)のバリエーションを増やしても金型の形状が同一であることが望ましい。 For example, as a motor controller for an automobile, there is a resin-encapsulated semiconductor device in which a semiconductor element for control is sealed with a mold resin. In this resin-encapsulated semiconductor device, since the entire package is generally thick, resin flow unbalance, air traps, etc. occur during molding, which may lead to deterioration of the quality of the mold resin. is there. The mold for molding a resin-encapsulated semiconductor device should be simple in terms of cost, and from the viewpoint of standardization, the mold contents (for example, semiconductor elements) should be increased. It is desirable that the molds have the same shape.
一方、モールド樹脂の品質を確保するためには、モールド成形時に樹脂にボイドやエアトラップなどを生じさせない均一な樹脂充填が重要となる。この樹脂充填には、インジェクション工程時の樹脂の流れ込みの全体の速度バランスが大きく影響することが知られている。 On the other hand, in order to ensure the quality of the mold resin, it is important to fill the resin uniformly without causing voids or air traps in the resin during molding. It is known that this resin filling is greatly affected by the overall speed balance of the resin flow during the injection process.
しかしながら、金型の中身(例えば、半導体素子等)の構成が変われば樹脂流れが変動し、樹脂の流れ込みの速度を均一にするためにはモールド樹脂を最適な形状にする必要がある。このことから、モールド樹脂の形状のバリエーションが増える傾向にあった。また、樹脂流れについてシミュレーションを実施することもあるが実際の樹脂流れとシミュレーションの結果とが一致するとは限らず、実際の金型の微調整や追加工が必要となり、しばしば開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くなどの問題があった。 However, if the configuration of the mold (for example, a semiconductor element) changes, the resin flow changes, and the mold resin needs to be in an optimal shape in order to make the resin flow rate uniform. For this reason, variations in the shape of the mold resin tended to increase. In addition, simulation may be performed on the resin flow, but the actual resin flow does not always match the simulation results, and it is necessary to fine-tune the actual mold and perform additional machining, often extending the development period and initials. There were problems such as an increase in cost.
この種の樹脂封止型半導体装置において、モールド成形時の樹脂の流れを制御するようにしたものとしては、例えば特許文献1が挙げられる。 In this type of resin-encapsulated semiconductor device, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228867 is one that controls the flow of resin during molding.
特許文献1に記載の例では、リードフレームに貫通孔を加工して樹脂流れを制御している。しかし、リードフレーム上に基板としてセラミック基板が配置されている場合には、形状の加工が難しい基板上に樹脂流れを制御する制御構造(貫通孔)を形成し難い。この結果、この制御構造を設ける場所が制限され、基板周囲のリードフレーム上にしかこの制御構造を設けることができない。このため、ボイドの発生を抑える適切な場所にこの制御構造を設けることができないという難点がある。また、ボイドの発生を抑えるためにリードフレームの形状を変更する場合であっても、リードフレームを成形する金型の微調整や追加工を行う必要があり、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くなどの難点がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、金型の中身(例えば、半導体素子等)の構成が変更された場合でも、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことなく、モールド成形時の樹脂の流れを制御してモールド樹脂の品質を確保することができる樹脂封止型半導体装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to extend the development period and increase the initial cost even when the configuration of the mold contents (for example, semiconductor elements) is changed. An object of the present invention is to provide a resin-encapsulated semiconductor device capable of ensuring the quality of a mold resin by controlling the flow of resin during molding without incurring.
請求項1に記載の発明は、リードフレームと、前記リードフレーム上に配置され、少なくとも一つの半導体素子が実装面側に配置される基板と、を備え、前記リードフレームと前記基板とが一体化された状態で樹脂にて封止された樹脂封止型半導体装置であって、
前記リードフレームの所定位置には、該リードフレームの幅方向に沿って細長状に形成された開口が設けられ、前記基板は樹脂製基板で構成され、前記樹脂製基板の所定位置には前記開口に連通し封止用の流動樹脂を通過可能とすると共に、該樹脂製基板の幅方向に沿ってかつ該樹脂製基板の両端を除いて細長状に形成された貫通孔が設けられ、前記リードフレームには、前記貫通孔を挿通して実装面側に延び出している樹脂流動状態制御部材が一体的に形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 1 includes a lead frame and a substrate disposed on the lead frame and having at least one semiconductor element disposed on a mounting surface side, and the lead frame and the substrate are integrated. A resin-encapsulated semiconductor device sealed with resin in a state where
An opening formed in an elongated shape along the width direction of the lead frame is provided at a predetermined position of the lead frame, the substrate is made of a resin substrate, and the opening is formed at a predetermined position of the resin substrate. And a through-hole formed in an elongated shape along the width direction of the resin substrate and excluding both ends of the resin substrate. The frame is integrally formed with a resin flow state control member that extends through the through hole and extends toward the mounting surface.
請求項1に記載の発明では、リードフレーム上に配置される基板はセラミック基板ではなく樹脂製基板であり、このため、貫通孔などの成形加工を容易に行うことができる。例えば、樹脂製基板にマスキングを施しエッチング処理するだけで貫通孔を形成することができる。このような容易な加工処理を行って、開口及び貫通孔を通過する流動樹脂の流速を調整することで、樹脂製基板の実装面側(上面側)及びリードフレームの背面側(下面側)の両側で樹脂の流動を制御して、基板上側を流れる樹脂と基板下側を流れる樹脂とをエアーベント部で合流させること、すなわち、封止時にボイドが発生することを抑制することが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, the substrate disposed on the lead frame is not a ceramic substrate but a resin substrate. Therefore, molding of a through hole or the like can be easily performed. For example, the through hole can be formed simply by masking and etching the resin substrate. By performing such easy processing and adjusting the flow rate of the flowing resin passing through the opening and the through hole, the mounting surface side (upper surface side) of the resin substrate and the rear surface side (lower surface side) of the lead frame are adjusted. By controlling the flow of the resin on both sides, it becomes possible to join the resin flowing on the upper side of the substrate and the resin flowing on the lower side of the substrate at the air vent part, that is, to prevent the occurrence of voids during sealing. .
従って、金型の中身(例えば、半導体素子等)の構成が変更された場合であっても、貫通孔や開口の寸法を調整するという簡易な変更で、金型やリードフレームの寸法を変更することなくモールド成形時の樹脂の流れを制御してモールド樹脂の品質を確保することができ、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことがない。 Therefore, even when the configuration of the mold contents (for example, a semiconductor element) is changed, the dimensions of the mold and the lead frame are changed with a simple change of adjusting the dimensions of the through hole and the opening. Therefore, the flow of the resin during molding can be controlled to ensure the quality of the mold resin, and the development period is not extended and the initial cost is not increased.
また、請求項1に記載の発明は、前記リードフレームには、前記貫通孔を挿通して実装面側に延び出している樹脂流動状態制御部材が一体的に形成されていることを特徴とする。 Further, the invention according to claim 1 is characterized in that a resin flow state control member that is inserted through the through hole and extends to the mounting surface side is integrally formed in the lead frame. .
これにより、樹脂製基板の実装面側での樹脂流動を効果的に制御することが可能になる。 Thereby, the resin flow on the mounting surface side of the resin substrate can be effectively controlled.
請求項2に記載の発明は、前記リードフレームに前記開口が複数形成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that a plurality of the openings are formed in the lead frame.
これにより、樹脂製基板に貫通孔を形成する上で自由度が増す。 This increases the degree of freedom in forming the through hole in the resin substrate.
請求項3に記載の発明は、隣接する前記複数の開口同士の間のリードフレーム部分がブリッジ状に掛け渡された構造とされていることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that a lead frame portion between the plurality of adjacent openings is bridged .
これにより、封止樹脂が充填される開口を複数形成しても、リードフレームの強度を充分に保つことができる。 Thereby, even if a plurality of openings filled with the sealing resin are formed, the strength of the lead frame can be sufficiently maintained.
請求項4に記載の発明は、前記樹脂製基板と前記リードフレームとの積層方向に沿った該リードフレームの厚みは、封止した樹脂から突出する端子部の該積層方向厚みより厚いことを特徴とする。 The invention according to claim 4 is characterized in that the thickness of the lead frame along the stacking direction of the resin substrate and the lead frame is thicker than the thickness of the terminal portion protruding from the sealed resin. And
これにより、放熱性を向上させつつ、端子部の成形性の向上(端子形状の自由度の向上)を図ることができる。 Thereby, the improvement of the moldability of the terminal portion (improvement of the flexibility of the terminal shape) can be achieved while improving the heat dissipation.
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第2実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described and embodiments of the present invention will be described. In the second and subsequent embodiments, the same components as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[第1実施形態]
まず、第1実施形態について説明する。図1(A)及び(B)は、それぞれ、第1実施形態の樹脂封止型半導体装置10の全体構成を示す側面図及び斜視図である。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described. FIGS. 1A and 1B are a side view and a perspective view, respectively, showing the overall configuration of the resin-encapsulated
はじめに、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置10の構成について以下に説明する。
First, the configuration of the resin-encapsulated
図1に示される本実施形態に係る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に該モータに一体的に取り付けられる制御回路用の装置である。この樹脂封止型半導体装置10には、リードフレーム11と、リードフレーム11の上に配置された回路基板12とが設けられている。回路基板12は、樹脂材料により構成され、その表面に図示しない回路パターンが形成されて構成されている。
A resin-encapsulated
回路基板12の上面側(実装面側)には、半導体素子14及びその他周辺の電気部品16〜19(例えば、チップ抵抗など)が実装されている。半導体素子14としては、例えばSOP(Small Outline Package)等の小型のものが使用されている。この半導体素子14には、側部に複数の端子部(リード部)が設けられている。そして、この半導体素子14及びその他の周辺の電気部品16〜19は、上述の回路基板12の回路パターンに半田付けにより電気的に接続されている。
On the upper surface side (mounting surface side) of the
また、この半導体素子14及びその他の周辺の電気部品16〜19が半田付けされた回路基板12は、リードフレーム11の表面に接着材等を用いて固定されている。リードフレーム11は、例えば銅合金等で構成された板が機械加工されることにより構成されたものである。また、このリードフレーム11と回路基板12とは、アルミニウム又は金を用いた細線24(図7参照)により電気的に接続されている。この細線は、例えばダミーワイヤボンディング工法により配線される。
The
そして、上述の半導体素子14、その他の周辺の電気部品16〜19、回路基板12、及び、リードフレーム11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28により封止されている。なお、リードフレーム11の端子部20、22は、モールド樹脂28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。
The
ここで、リードフレーム11には所定位置に開口34が形成されている。本実施形態では、開口34はリードフレーム11の幅方向に沿った細長状とされている。
Here, an
回路基板12の所定位置には、リードフレーム11の開口34に連通し封止用の樹脂を通過可能とする貫通孔36が形成されている。本実施形態では、回路基板12の幅方向に沿った1つの細長状の貫通孔36が所定位置に形成されている。そして、リードフレーム11には、貫通孔36に連通する位置に開口34が形成されている。また、モールド成形するために金型内に樹脂を注入した際に基板上側の樹脂流X及び基板下側の樹脂流Yがエアーベント部Jで合流するように、貫通孔36の寸法が予め設定されている。
A through
なお、リードフレーム11上に配置する基板がセラミック基板ではなく樹脂製の基板であり、この樹脂製の回路基板12の任意の位置に貫通孔36を加工することは容易である。
The substrate disposed on the
次に、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置10の作用及び効果について以下に説明する。
Next, operations and effects of the resin-encapsulated
貫通孔36を形成するには、例えば、樹脂製の回路基板12にマスキングを施しエッチング処理するだけで、リードフレーム11の開口34に連通する貫通孔36を形成することができる。この場合、貫通孔36の寸法を調整するにはマスキングの寸法を調整することによって行うことができる。
In order to form the through
本実施形態では、例えば、半導体素子14、その他の周辺の電気部品16〜19が回路基板12に実装されると共に、この回路基板12がリードフレーム11の表面に固定された状態で、これらが金型内にセットされる。そして、金型内に樹脂が充填されると、この樹脂が硬化されてモールド樹脂28が形成され、このモールド樹脂28によって、半導体素子14、その他の周辺の電気部品16〜19、回路基板12、及び、リードフレーム11が一体的に封止される。
In the present embodiment, for example, the
ここで、上述の金型を用いたモールド成形時には、矢印Xで示されるように樹脂が回路基板12の上側(実装面側)を流れるとともに、矢印Yで示されるように樹脂が貫通孔36及び開口34を経由して回路基板12の下側を流れる。よって、基板上側の樹脂流X及び基板下側の樹脂流Yがエアーベント部Jで合流するので、樹脂封止する際にモールド樹脂28内にボイドが発生しない。従って、金型の中身(例えば、半導体素子等)の構成が変更された場合であっても、貫通孔36や開口34の寸法を調整するという簡易な変更で、モールド成形時の樹脂の流れを制御してモールド樹脂の品質を確保することができる。よって、金型の中身のバリエーションが増えても、1つのモールド金型で、しかも短時間で、放熱性やシールド性が良好なモールド成形を行うことができるように樹脂流動を制御することができ、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことがない。
Here, at the time of molding using the above-described mold, the resin flows on the upper side (mounting surface side) of the
また、回路基板12とリードフレーム11との積層方向Vに沿ったリードフレーム11の厚みは、封止した樹脂から突出する端子部(リード部)20、22の該積層方向Vの厚みよりも厚いことが好ましい。これにより、放熱性を向上させつつ、端子部の成形性の向上(端子形状の自由度の向上)を図ることができる。
The thickness of the
また、貫通孔36及び開口34内の樹脂がモールド成形により固化することにより、樹脂によるアンカー効果が得られる。これにより、樹脂とリードフレーム11や回路基板12との間で剥離が生じることを効果的に防止できる。
Moreover, the resin in the through-
なお、リードフレーム11の開口34の幅Wを広くしてもよい。これにより、貫通孔36の配置位置を微調整する際、開口34の寸法や配置位置を変更しなくてもすむ。
Note that the width W of the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。図2(A)及び(B)は、それぞれ、第2実施形態の樹脂封止型半導体装置40の全体構成を示す側面図及び斜視図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. 2A and 2B are a side view and a perspective view, respectively, showing the overall configuration of the resin-encapsulated
本実施形態では、第1実施形態に比べ、回路基板12の貫通孔36を挿通して実装面側に延び出す細板状の制御板42が一体的に設けられたリードフレーム41をリードフレーム11に代えて設けられている。リードフレーム41には、開口34と同様の開口44が形成され、制御板42は開口44の近傍に設けられている。
In the present embodiment, as compared with the first embodiment, a
制御板42は、モールド成形時に回路基板12上を流れる樹脂の一部を貫通孔36へ誘導して、樹脂流X及び樹脂流Yがエアーベント部Jで合流することができるように、形状や配置等(回路基板12の実装面からの制御板42の高さ、回路基板の実装面に対する制御板42の傾き、リードフレーム41上での配置位置など)が予め最適に設定されている。
The
本実施形態では、上述の金型を用いたモールド成形時には、樹脂流X、Yで示されるように、回路基板12の実装面側及びリードフレーム41の下面側を樹脂がそれぞれ流れるが、このときの樹脂は、制御板42により貫通孔24へ案内される。従って、制御板42の寸法や配置形態を調整することによっても、貫通孔36及び開口44を通過する樹脂の流動状態(特に流速)を制御することができる。
In this embodiment, at the time of molding using the above-described mold, as shown by the resin flows X and Y, the resin flows on the mounting surface side of the
また、本実施形態では、貫通孔36に対する制御板42の位置が固定された状態で金型内にセットされる。従って、モールド成形時に制御板42を金型等によって位置決めする必要が無い。この結果、制御板42の形状や配置等の変更が必要となった場合でも、金型の変更を必要とせず、開発期間の延伸やイニシャルコストの上昇を招くことを防止できる。
Moreover, in this embodiment, it sets in a metal mold | die in the state in which the position of the
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。図3〜図7は、それぞれ、第3実施形態の樹脂封止型半導体装置50の全体構成を示す斜視図、展開図、図3の矢視5−5の断面図、図3の矢視6−6の断面図、及び、図3の矢視7−7の断面図である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. 3 to 7 are a perspective view, a developed view, a cross-sectional view taken along the line 5-5 in FIG. 3, and an
本実施形態では、第1実施形態に比べ、貫通孔の形状が異なる樹脂製の回路基板52を回路基板12に代えて設けているとともに、複数の開口が形成されたリードフレーム51をリードフレーム11に代えて設けている。
In this embodiment, as compared with the first embodiment, a
リードフレーム51に形成された開口54A〜Hは、何れもリードフレーム51の幅方向M(図4参照)に沿った細長状とされている。開口54A〜Hのうち開口54D、Eは、他の開口に比べて幅広の寸法にされている。そして、隣接する開口同士の間を幅狭にすることにより、リードフレーム部分51Pはブリッジ状に掛け渡された構造にされている。
The openings 54 </ b> A to H formed in the
本実施形態では、開口54A〜Hのうち金型の樹脂注入口(ゲート)から2番目に近い開口54Bに連通するように、回路基板52の貫通孔56A〜Eの位置が設定されている。この貫通孔56A〜Eは、回路基板52の幅方向に沿って一列に配置されている。なお、貫通孔56A〜Eのうち回路基板52の幅方向中央部の貫通孔56Cは、他の四つの貫通孔56A、B、D、Eに比べて開口寸法が小さい。
In the present embodiment, the positions of the through holes 56 </ b> A to 56 </ b> E of the
本実施形態により、貫通孔56A〜E毎に流動樹脂の流速等を制御することができ、金型内での流動樹脂の制御をより細かく行うことができる。
According to the present embodiment, the flow rate of the fluid resin can be controlled for each of the through
また、本実施形態では、隣接する開口同士の間のリードフレーム部分51Pがブリッジ状に掛け渡された構造にされているので、複数の開口54A〜Hを形成してもリードフレーム51の強度を効率的に確保することができる。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態ではリードフレーム51に複数の開口54A〜Hが形成されているので、回路基板52に貫通孔56A〜Eの形成位置を設定する上で自由度が増す。その上、リードフレーム51の開口54A〜Hの寸法や形成位置を変更しなくても貫通孔56A〜Eの寸法や形成位置を変更することのみで、貫通孔56A〜E及び開口54Bを通過する樹脂の流れを調整することができる。
Further, in the present embodiment, since the plurality of
なお、このように開口54が複数形成されているので、回路基板52に貫通孔56A〜Eを複数列にわたって形成することも可能である。これにより、樹脂流動をより制御しやすくなるとともに、貫通孔56A〜E及び開口54内で固化した樹脂によるアンカー効果をより顕著に奏することができる。
Since a plurality of openings 54 are formed in this way, the through
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり本発明はこれに限定されず、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the embodiments. However, these embodiments are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
10…樹脂封止型半導体装置、11…リードフレーム、12…回路基板(樹脂製基板)、14…半導体素子、20…端子部、22…端子部、34…開口、36…貫通孔、40…樹脂封止型半導体装置、41…リードフレーム、42…制御板(樹脂流動状態制御部材)、44…開口、50…樹脂封止型半導体装置、51…リードフレーム、51P…リードフレーム、52…回路基板、54A〜H…開口、56A〜E…貫通孔、M…幅方向、V…積層方向
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記リードフレームの所定位置には、該リードフレームの幅方向に沿って細長状に形成された開口が設けられ、
前記基板は樹脂製基板で構成され、前記樹脂製基板の所定位置には前記開口に連通し封止用の流動樹脂を通過可能とすると共に、該樹脂製基板の幅方向に沿ってかつ該樹脂製基板の両端を除いて細長状に形成された貫通孔が設けられ、
前記リードフレームには、前記貫通孔を挿通して実装面側に延び出している樹脂流動状態制御部材が一体的に形成されていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 A lead frame and a substrate disposed on the lead frame and having at least one semiconductor element disposed on a mounting surface side, and sealed with resin in a state where the lead frame and the substrate are integrated A resin-encapsulated semiconductor device,
An opening formed in an elongated shape along the width direction of the lead frame is provided at a predetermined position of the lead frame,
The substrate is formed of a resin substrate, with a predetermined position of the resin substrate and can pass through the flow resin for sealing communication with said opening, and the resin along the width direction of the resin substrate Through holes formed in an elongated shape except for both ends of the substrate ,
The resin-encapsulated semiconductor device, wherein a resin flow state control member that is inserted through the through hole and extends toward the mounting surface is formed integrally with the lead frame.
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