JP5353841B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁層を形成したヒートシンクを金型内に搬送する半導体装置の製造方法に関し、特に絶縁層へのダメージを防ぎつつヒートシンクを容易に搬送することができる半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device that transports a heat sink in which an insulating layer is formed into a mold, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device that can easily transport a heat sink while preventing damage to the insulating layer.

半導体装置などの部品の搬送には、メカチャックや吸着パットが用いられる（例えば、特許文献１参照）。ヒートシンクに絶縁層が形成された電力半導体装置などの半導体装置の製造工程において、絶縁層が形成されたヒートシンクをモールド用の金型内に搬送する必要がある。従来は、ヒートシンクに形成された絶縁層を吸着パットで吸着して、ヒートシンクを金型内に搬送していた。   A mechanical chuck or a suction pad is used to transport components such as a semiconductor device (for example, see Patent Document 1). In a manufacturing process of a semiconductor device such as a power semiconductor device in which an insulating layer is formed on a heat sink, it is necessary to transport the heat sink on which the insulating layer is formed into a mold for molding. Conventionally, an insulating layer formed on a heat sink is adsorbed by an adsorption pad, and the heat sink is conveyed into a mold.

特開平９−３０９０８５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-309085

絶縁層を吸着することで、絶縁層にダメージが入り、特性が変動するという問題があった。また、モールド樹脂とヒートシンクとの密着性を向上させることや、耐圧を向上させることが望まれていた。   Adsorbing the insulating layer has a problem that the insulating layer is damaged and the characteristics fluctuate. Further, it has been desired to improve the adhesion between the mold resin and the heat sink and to improve the withstand voltage.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、絶縁層へのダメージを防ぎつつヒートシンクを容易に搬送することができる半導体装置の製造方法を得るものである。第２の目的は、モールド樹脂とヒートシンクとの密着性を向上させ、耐圧を向上させることができる半導体装置を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object thereof is to obtain a semiconductor device manufacturing method capable of easily transporting a heat sink while preventing damage to the insulating layer. It is. The second object is to obtain a semiconductor device capable of improving the adhesion between the mold resin and the heat sink and improving the breakdown voltage.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、側面に溝又は突起を有するヒートシンクを形成する工程と、前記ヒートシンクの上面に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を形成した前記ヒートシンクの前記溝又は前記突起にメカチャックのツメを引っ掛けて、前記メカチャックにより前記ヒートシンクを加熱された金型内に搬送する工程と、前記金型内に搬送した前記ヒートシンクの前記絶縁層上に、半導体素子が実装されたフレームを実装する工程と、前記金型内にモールド樹脂を流し込んで、前記ヒートシンクの一部、前記絶縁層、前記フレームの一部、及び前記半導体素子を前記モールド樹脂で封止する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法である。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a heat sink having a groove or a protrusion on a side surface, a step of forming an insulating layer on the upper surface of the heat sink, and the groove of the heat sink on which the insulating layer is formed. A step of hooking a tab of a mechanical chuck on the protrusion and transporting the heat sink into a heated mold by the mechanical chuck, and mounting a semiconductor element on the insulating layer of the heat sink transported into the mold A step of mounting the frame, and a step of pouring a mold resin into the mold and sealing a part of the heat sink, the insulating layer, a part of the frame, and the semiconductor element with the mold resin; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

本発明に係る半導体装置は、側面に溝又は突起を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクの上面に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に実装されたフレームと、前記フレーム上に実装された半導体素子と、前記ヒートシンクの一部、前記絶縁層、前記フレームの一部、及び前記半導体素子を封止するモールド樹脂とを備え、前記溝又は前記突起は前記モールド樹脂で埋め込まれていることを特徴とする半導体装置である。   A semiconductor device according to the present invention includes a heat sink having a groove or a protrusion on a side surface, an insulating layer formed on an upper surface of the heat sink, a frame mounted on the insulating layer, and a semiconductor element mounted on the frame. And a part of the heat sink, the insulating layer, a part of the frame, and a mold resin for sealing the semiconductor element, wherein the groove or the protrusion is embedded with the mold resin. It is a semiconductor device.

本発明に係る半導体装置の製造方法により、絶縁層へのダメージを防ぎつつヒートシンクを容易に搬送することができる。本発明に係る半導体装置により、モールド樹脂とヒートシンクとの密着性を向上させ、耐圧を向上させることができる。   With the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the heat sink can be easily transported while preventing damage to the insulating layer. With the semiconductor device according to the present invention, the adhesion between the mold resin and the heat sink can be improved, and the withstand voltage can be improved.

実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment. 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。8 is a perspective view for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するための側面図である。8 is a side view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。8 is a cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。8 is a cross-sectional view for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 比較例に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on a comparative example. 実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment. 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を説明するための側面図である。FIG. 10 is a side view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment.

本発明の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法について、電力半導体装置を例として図面を参照して説明する。同じ構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。   A semiconductor device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings by using a power semiconductor device as an example. The same components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。ヒートシンク１０の互いに向かい合う２つの側面にそれぞれ溝１２が設けられている。ヒートシンク１０の上面に絶縁層１４が貼り付けられている。絶縁層１４上にフレーム１６が実装されている。フレーム１６上に電力半導体素子１８が実装されている。電力半導体素子１８にワイヤ２０が接続されている。ヒートシンク１０の一部、絶縁層１４、フレーム１６の一部、電力半導体素子１８、及びワイヤ２０がモールド樹脂２２で封止されている。ヒートシンク１０の側面の溝１２はモールド樹脂２２で埋め込まれている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the semiconductor device according to the first embodiment. Grooves 12 are provided on two side surfaces of the heat sink 10 facing each other. An insulating layer 14 is attached to the upper surface of the heat sink 10. A frame 16 is mounted on the insulating layer 14. A power semiconductor element 18 is mounted on the frame 16. A wire 20 is connected to the power semiconductor element 18. A part of the heat sink 10, the insulating layer 14, a part of the frame 16, the power semiconductor element 18, and the wire 20 are sealed with a mold resin 22. The groove 12 on the side surface of the heat sink 10 is embedded with a mold resin 22.

続いて、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。まず、図２に示すように、側面に溝１２を有するヒートシンク１０を形成し、ヒートシンク１０の上面に絶縁層１４を貼り付ける。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 2, the heat sink 10 having the groove 12 on the side surface is formed, and the insulating layer 14 is attached to the upper surface of the heat sink 10.

次に、図３に示すように、ヒートシンク１０の溝１２にメカチャック２４のツメ２６を引っ掛ける。そして、図４に示すように、メカチャック２４により、絶縁層１４を貼り付けたヒートシンク１０を加熱された下金型２８内に搬送する。   Next, as shown in FIG. 3, the claw 26 of the mechanical chuck 24 is hooked on the groove 12 of the heat sink 10. Then, as shown in FIG. 4, the heat sink 10 to which the insulating layer 14 is attached is conveyed into the heated lower mold 28 by the mechanical chuck 24.

次に、図５に示すように、下金型２８内に搬送したヒートシンク１０の絶縁層１４上に、電力半導体素子１８が実装されたフレーム１６を実装する。そして、上金型３０を載せる。その後、下金型２８及び上金型３０内にモールド樹脂２２を流し込んで、ヒートシンク１０の一部、フレーム１６の一部、及び電力半導体素子１８をモールド樹脂２２で封止する。   Next, as shown in FIG. 5, the frame 16 on which the power semiconductor element 18 is mounted is mounted on the insulating layer 14 of the heat sink 10 conveyed into the lower mold 28. And the upper metal mold | die 30 is mounted. Thereafter, mold resin 22 is poured into lower mold 28 and upper mold 30, and a part of heat sink 10, a part of frame 16, and power semiconductor element 18 are sealed with mold resin 22.

ここで、加熱された下金型２８上に搬送されたヒートシンク１０及び絶縁層１４は熱履歴を受ける。フレーム１６やモールド樹脂２２の搬送ジャムが発生して熱履歴時間の限界を超えた場合や、下金型２８の温度が管理範囲を超えた場合などにエラーが生じる。この場合、ヒートシンク１０の溝１２にメカチャック２４のツメ２６を引っ掛けて、メカチャック２４によりヒートシンク１０を下金型２８から取り除く。その後、製造装置はヒートシンク１０が下金型２８上に有るとソフト上認識しているので、その認識を解除し、スタートをかける。これにより、ヒートシンク１０の搬送から再スタートする。   Here, the heat sink 10 and the insulating layer 14 conveyed on the heated lower mold 28 receive a thermal history. An error occurs when a jam of the frame 16 or the mold resin 22 occurs and the limit of the heat history time is exceeded, or when the temperature of the lower mold 28 exceeds the control range. In this case, the claw 26 of the mechanical chuck 24 is hooked on the groove 12 of the heat sink 10, and the heat sink 10 is removed from the lower mold 28 by the mechanical chuck 24. After that, since the manufacturing apparatus recognizes in software that the heat sink 10 is on the lower mold 28, the recognition is canceled and a start is made. Thereby, it restarts from the conveyance of the heat sink 10.

続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図６は、比較例に係る半導体装置の製造方法を示す側面図である。比較例では、ヒートシンク１０に貼り付けられた絶縁層１４を吸着パット３２で吸着して搬送する。このため、絶縁層１４にダメージが入り、特性が変動するという問題がある。   Subsequently, the effect of the present embodiment will be described in comparison with a comparative example. FIG. 6 is a side view showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a comparative example. In the comparative example, the insulating layer 14 affixed to the heat sink 10 is sucked and transported by the suction pad 32. For this reason, there is a problem that the insulating layer 14 is damaged and the characteristics fluctuate.

これに対して、本実施の形態では、ヒートシンク１０の溝１２にメカチャック２４のツメ２６を引っ掛けて搬送する。このため、絶縁層１４に接触することなく、ヒートシンク１０を搬送することができる。従って、絶縁層１４へのダメージを防ぎつつヒートシンク１０を容易に搬送することができ、特性の変動を防ぐことができる。   On the other hand, in the present embodiment, the claw 26 of the mechanical chuck 24 is hooked on the groove 12 of the heat sink 10 and conveyed. For this reason, the heat sink 10 can be transported without contacting the insulating layer 14. Therefore, the heat sink 10 can be easily transported while preventing damage to the insulating layer 14, and fluctuations in characteristics can be prevented.

また、エラーが生じて下金型２８からヒートシンク１０を取り除く際に、加熱された下金型２８上に置かれたヒートシンク１０及び絶縁層１４の温度も下金型２８と同等の温度に上昇している。従って、絶縁層１４が熱硬化反応を起こして吸着パット３２に張り付いたり、ゴム製の吸着パット３２が熱でダメージを受けたりする。このため、比較例では、作業者が下金型２８からヒートシンク１０を手で取り除かなくてはならない。これに対して、本実施の形態では、絶縁層１４が熱硬化反応を起こしていてもメカチャック２４によりヒートシンク１０を容易に搬送することができる。   Further, when the heat sink 10 is removed from the lower mold 28 due to an error, the temperature of the heat sink 10 and the insulating layer 14 placed on the heated lower mold 28 also rises to the same temperature as the lower mold 28. ing. Therefore, the insulating layer 14 undergoes a thermosetting reaction and sticks to the adsorption pad 32, or the rubber adsorption pad 32 is damaged by heat. For this reason, in the comparative example, an operator must manually remove the heat sink 10 from the lower mold 28. In contrast, in the present embodiment, the heat sink 10 can be easily transported by the mechanical chuck 24 even if the insulating layer 14 undergoes a thermosetting reaction.

また、本実施の形態に係る半導体装置では、ヒートシンク１０の側面の溝１２がモールド樹脂２２で埋め込まれている。これにより、アンカー効果によってモールド樹脂２２とヒートシンク１０との密着性が向上する。また、ヒートシンク１０の側面の溝１２により沿面距離長が長くなるため、耐圧が向上する。   In the semiconductor device according to the present embodiment, the groove 12 on the side surface of the heat sink 10 is embedded with the mold resin 22. Thereby, the adhesiveness of the mold resin 22 and the heat sink 10 is improved by the anchor effect. Moreover, since the creepage distance length is increased by the groove 12 on the side surface of the heat sink 10, the breakdown voltage is improved.

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態１とは異なり、ヒートシンク１０の互いに向かい合う２つの側面にそれぞれ突起３４が設けられ、この突起３４はモールド樹脂２２で埋め込まれている。これにより、実施の形態１と同様に、アンカー効果によってモールド樹脂２２とヒートシンク１０との密着性が向上する。また、ヒートシンク１０の側面の突起３４により沿面距離長が長くなるため、耐圧が向上する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the semiconductor device according to the second embodiment. Unlike the first embodiment, protrusions 34 are provided on the two side surfaces of the heat sink 10 facing each other, and the protrusions 34 are embedded with the mold resin 22. Thereby, like Embodiment 1, the adhesiveness of the mold resin 22 and the heat sink 10 improves by an anchor effect. Further, since the creepage distance length is increased by the protrusion 34 on the side surface of the heat sink 10, the withstand voltage is improved.

続いて、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。まず、図８に示すように、側面に突起３４を有するヒートシンク１０を形成し、ヒートシンク１０の上面に絶縁層１４を貼り付ける。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 8, the heat sink 10 having the protrusion 34 on the side surface is formed, and the insulating layer 14 is attached to the upper surface of the heat sink 10.

次に、図９に示すように、ヒートシンク１０の突起３４の下側にメカチャック２４のツメ２６を引っ掛ける。そして、図４に示すように、メカチャック２４により、絶縁層１４を貼り付けたヒートシンク１０を加熱された下金型２８内に搬送する。その後の工程は実施の形態１と同様である。   Next, as shown in FIG. 9, the claw 26 of the mechanical chuck 24 is hooked on the lower side of the protrusion 34 of the heat sink 10. Then, as shown in FIG. 4, the heat sink 10 to which the insulating layer 14 is attached is conveyed into the heated lower mold 28 by the mechanical chuck 24. The subsequent steps are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態では、ヒートシンク１０の突起３４にメカチャック２４のツメ２６を引っ掛けて搬送する。このため、絶縁層１４に接触することなく、ヒートシンク１０を搬送することができる。従って、絶縁層１４へのダメージを防ぎつつヒートシンク１０を容易に搬送することができ、特性の変動を防ぐことができる。   In the present embodiment, the claw 26 of the mechanical chuck 24 is hooked on the protrusion 34 of the heat sink 10 and conveyed. For this reason, the heat sink 10 can be transported without contacting the insulating layer 14. Therefore, the heat sink 10 can be easily transported while preventing damage to the insulating layer 14, and fluctuations in characteristics can be prevented.

なお、本実施の形態では、ヒートシンク１０の上面に絶縁層１４を貼り付けたが、これに限定されず、蒸着や塗布などでヒートシンク１０の上面に絶縁層１４を形成してもよい。   In this embodiment, the insulating layer 14 is attached to the upper surface of the heat sink 10. However, the present invention is not limited to this, and the insulating layer 14 may be formed on the upper surface of the heat sink 10 by vapor deposition or coating.

１０ ヒートシンク
１２ 溝
１４ 絶縁層
１６ フレーム
１８ 電力半導体素子（半導体素子）
２２ モールド樹脂
２４ メカチャック
２６ ツメ
２８ 下金型（金型）
３０ 上金型（金型）
３４ 突起 10 heat sink 12 groove 14 insulating layer 16 frame 18 power semiconductor element (semiconductor element)
22 Mold resin 24 Mechanical chuck 26 Claw 28 Lower mold (mold)
30 Upper mold (mold)
34 Protrusion

Claims (2)

側面に溝又は突起を有するヒートシンクを形成する工程と、
前記ヒートシンクの上面に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層を形成した前記ヒートシンクの前記溝又は前記突起にメカチャックのツメを引っ掛けて、前記メカチャックにより前記ヒートシンクを加熱された金型内に搬送する工程と、
前記金型内に搬送した前記ヒートシンクの前記絶縁層上に、半導体素子が実装されたフレームを実装する工程と、
前記金型内にモールド樹脂を流し込んで、前記ヒートシンクの一部、前記絶縁層、前記フレームの一部、及び前記半導体素子を前記モールド樹脂で封止する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a heat sink having grooves or protrusions on the side surfaces;
Forming an insulating layer on the upper surface of the heat sink;
Hooking a claw of a mechanical chuck to the groove or the protrusion of the heat sink in which the insulating layer is formed, and transporting the heat sink into a heated mold by the mechanical chuck;
Mounting a frame on which a semiconductor element is mounted on the insulating layer of the heat sink conveyed into the mold;
And a step of pouring a mold resin into the mold to seal a part of the heat sink, the insulating layer, a part of the frame, and the semiconductor element with the mold resin. Manufacturing method. 前記ヒートシンクを前記金型内に搬送した後に前記フレームや前記モールド樹脂の搬送ジャムが発生して熱履歴時間の限界を超えた場合又は前記金型の温度が管理範囲を超えた場合、前記ヒートシンクの前記溝又は前記突起に前記メカチャックの前記ツメを引っ掛けて、前記メカチャックにより前記絶縁層を形成した前記ヒートシンクを前記金型から取り除くことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 When the frame or the mold resin is jammed after the heat sink is transported into the mold and the heat history time limit is exceeded, or the temperature of the mold exceeds the control range , the heat sink 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the claw of the mechanical chuck is hooked on the groove or the protrusion, and the heat sink in which the insulating layer is formed by the mechanical chuck is removed from the mold. .
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