JP6373508B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂封止型の半導体装置の製造方法に関する。
パワーモジュールなどの高耐圧半導体装置では、製造コストまたは生産性などの観点から、半導体素子及び電極端子を樹脂のパッケージで封止するトランスファーモールド技術が用いられることが多くなってきている。また、小型化の観点から、電極端子をパッケージの側方に延在するのではなく、パッケージの高さ方向に延在する構成が多くなってきている（例えば特許文献１）。
特許第５０１２７７２号公報
しかしながら、特許文献１の技術では、複数の棒状の電極端子を個別に半導体素子などにはんだ付けする必要があるので、部品点数が増加する結果、作業時間が長くなるという問題がある。また特許文献１の技術では、電極端子のうち先端部分を樹脂で封止されないように、当該先端部分に円筒状の樹脂部材（スリーブ）を嵌めてから樹脂で封止する。このため、円筒状の樹脂部材が必要であり、材料費などのコストがかかるという問題がある。
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、部品点数を削減するとともに、コストを抑制可能な技術を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続され、かつ配列された複数の電極端子と、前記複数の電極端子を繋ぐダムバーと、を備える構造体を準備する工程と、（ｂ）一対の金型に設けられた、前記一対の金型により囲繞可能な内部空間と連通した端子孔に、前記複数の電極端子の一部と前記ダムバーとを含む前記構造体の部分を配置するとともに、前記一対の金型の前記内部空間に、前記構造体の前記部分以外の残りの部分を収納する工程と、（ｃ）前記端子孔内において、可動クランプによって前記構造体の前記部分を挟み込むとともに、前記可動クランプの少なくとも一部を、前記端子孔に対して前記内部空間と逆側から前記端子孔に嵌合する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）の後に、前記一対の金型の前記内部空間に樹脂を注入する工程とを備える。
本発明によれば、半導体素子と、複数の電極端子と、複数の電極端子を繋ぐダムバーとを備える構造体を準備し、一対の金型に設けられた端子孔内において、可動クランプによって構造体の部分を挟み込むとともに、可動クランプの少なくとも一部を端子孔に嵌合してから、一対の金型の内部空間に樹脂を注入する。これにより、部品点数を削減するとともに、コストを抑制することができる。
本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 実施の形態１に係る電極端子フレームの構成を示す正面図である。 実施の形態１に係る電極端子フレームの構成を示す側面図である。 実施の形態１に係る樹脂封止金型の構成を示す断面図である。 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図である。 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図である。 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図である。 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図である。 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図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の適用例を説明するための図である。 関連製造方法を説明するための図である。 関連製造方法を説明するための図である。 関連製造方法を説明するための図である。 関連製造方法を説明するための図である。 関連製造方法を説明するための図である。 変形例１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例２に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例２に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 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図である。 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図である。 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図である。 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図である。 変形例３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 変形例３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。 実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図１の半導体装置１は、取付け孔１１ａが端部に設けられたベース板１１と、ベース板１１上に配設されたセラミック基板１２と、セラミック基板１２上に配設された半導体素子１３及び主端子１４と、セラミック基板１２または半導体素子１３上に配設された制御端子１５とを備える。半導体素子１３は、例えばスイッチング素子及びメモリなどの構成要素として用いられる。
半導体装置１は、上述の構成要素だけでなく、半導体素子１３とセラミック基板１２上に設けられた電極（図示せず）とを接続するアルミワイヤ１６と、半導体装置１の構成要素を覆って封止するトランスファーモールド樹脂１７とをさらに備える。図１及び図２から分かるように、主端子１４及び制御端子１５は、半導体装置１の高さ方向に延在しており、主端子１４の一部及び制御端子１５の一部は、パッケージであるトランスファーモールド樹脂１７の上面から露出されている。
なお、図２には、半導体装置１をシステム（図示せず）に実装した場合の、半導体装置１の端子とシステムとの間の沿面距離（絶縁距離）８１が図示されている。パワーモジュール（半導体装置１）をシステムに組み込む際には、この沿面距離８１が長いことが好ましい。なお、沿面距離８１を長くすることについては、実施の形態３で説明する。
半導体装置１の製造方法の一例について説明すると、半導体素子１３をセラミック基板１２にはんだ等（図示せず）を用いてダイボンドし、アルミワイヤ１６等で半導体素子１３の電極とセラミック基板１２上の電極とを電気的に接続する。そして、半導体素子１３が搭載されたセラミック基板１２を、ベース板１１上にはんだ等（図示せず）により実装する。それから、主端子１４及び制御端子１５等を接合し、トランスファーモールド樹脂１７で封止した後に、主端子１４及び制御端子１５を必要に応じて曲げ成型することによって、半導体装置１が完成する。
次に、トランスファーモールド樹脂１７で封止する封止工程について詳細に説明する。なお、封止工程の前には、上述した半導体素子１３と、図３及び図４に示す電極端子フレーム３１とを備える構造体（半導体装置１の中間体）が準備される。なお、図３以降では便宜上、構造体のうち電極端子フレーム３１以外の部分の図示は省略する。なお、本実施の形態では、構造体は、半導体素子１３及び電極端子フレーム３１以外に、上述したセラミック基板１２なども備えるが、セラミック基板１２などは必須ではない。
次に、図３及び図４を用いて、電極端子フレーム３１の構成について詳細に説明する。図３は、構造体が備える電極端子フレーム３１の構成を示す正面図であり、図４は、当該電極端子フレーム３１の構成を示す側面図である。電極端子フレーム３１は、複数の電極端子３２と、ダムバー３３と、突出部３４とを備える。なお、図３及びそれに類似する図では、複数の電極端子３２、ダムバー３３及び突出部３４を区分する破線が付されているが、この破線は目安のために便宜上付したに過ぎない。
複数の電極端子３２は、半導体素子１３と電気的に接続された端子であり、例えば一直線上に配列されている。封止工程により、各電極端子３２の一端３２ａ側は、トランスファーモールド樹脂１７に覆われるが、各電極端子３２の他端３２ｂ側は、トランスファーモールド樹脂１７には覆われないように設計される。なお本実施の形態１では、複数の電極端子３２は、図１及び図２の複数の主端子１４に適用されるとともに、複数の制御端子１５に適用されるが、もちろんこれに限ったものではない。
ダムバー３３は、複数の電極端子３２を繋ぐ。本実施の形態１では、各ダムバー３３は、隣り合う二つの電極端子３２の間に配設され、当該二つの電極端子３２を繋いでいる。そして、複数の電極端子３２が、一列のダムバー３３によって繋がれている。
後述するように封止工程では、ダムバー３３及びその周辺部分の表面及び裏面を、可動クランプで挟み込むことによって、電極端子３２の一端３２ａ側の空間と他端３２ｂ側の空間とを実質的に遮断した状態にしてから、電極端子３２の一端３２ａ側から液状の樹脂を注入する。このような製造方法によれば、液状の樹脂が、電極端子３２の他端３２ｂ側に流出するのを抑制することが可能となる。つまり、電極端子３２の他端３２ｂが、トランスファーモールド樹脂１７となる液状の樹脂に付着したり埋没したりすることを、ダムバー３３などによって抑制することが可能となっている。
突出部３４は、複数の電極端子３２の配列端に設けられ、複数の電極端子３２の配列方向に突出する。突出部３４の先端は、電極端子３２ともフレームとも接続されておらず、自由端となっている。なお本実施の形態１では、複数の電極端子３２の配列端は、複数の電極端子３２の全体における両端としているが、これに限ったものではなく、一端だけであってもよい。また、図３に示すように、突出部３４及びダムバー３３の位置が一直線上に揃えられているが、多少ずれていてもよい。
以上に説明した、複数の電極端子３２の一部（他端３２ｂなど）、ダムバー３３及び突出部３４は、図３及び図４に示される構造体の部分３６に含まれている。図４に示すように、本実施の形態１では、構造体の部分３６は、平板状であるが、これに限ったものではない。
次に、封止工程について詳細に説明する。図５は、封止工程に用いられる本実施の形態１に係る樹脂封止金型の構成を示す断面図である。
図５の樹脂封止金型は、上型定盤４０に設けられた上金型４１と、下型定盤６０に設けられた下金型６１とを、一対の金型として備えている。図示しない樹脂封止用プレス機の開閉によって、上金型４１及び下金型６１の接触及び離反が行われる。図５は、上金型４１及び下金型６１が離反している状態を示しているが、上金型４１及び下金型６１の接触時には、上金型４１及び下金型６１により囲繞される内部空間（以下「金型内部空間」と記す）が形成される。なお、金型内部空間には、トランスファーモールド樹脂１７となる液状の樹脂が注入されることになる。
上金型４１は、上金型キャビティブロック４２と、上金型枠ブロック４３と、上金型天板４４と、上金型可動プレート４５と、戻しばね４６とを備えている。
上金型キャビティブロック４２には、下金型６１と接触可能な上金型パーティング面４２ａの中央に、上金型キャビティ４２ｂが設けられている。なお、上金型キャビティ４２ｂは、半導体装置１のトランスファーモールド樹脂１７の外形を形成するための窪み部であり、金型内部空間の上側部分を規定する。
また、上金型４１（一対の金型の一方）の上金型キャビティブロック４２には、金型内部空間と連通した端子孔４２ｃも設けられている。端子孔４２ｃは、構造体の部分３６が配置（挿入）される孔であり、本実施の形態１では、上金型パーティング面４２ａに対して垂直方向に開口している。
上金型可動プレート４５は、上金型キャビティブロック４２、上金型枠ブロック４３及び上金型天板４４が形成する空洞部に収納されている。上金型可動プレート４５の戻しばね４６に巻かれた凸部は、戻しばね４６によって上金型天板４４の穴に向かって付勢されている。この凸部が、上型定盤４０からの突出及び上型定盤４０への収納が可能な上金型可動ロッド４７によって金型内部空間側に適宜押されることにより、上金型可動プレート４５は下側に移動することが可能となっている。上金型可動プレート４５の当該移動によって、例えば、樹脂封止された構造体を上金型４１から離型するためのプッシュピン４５ａを、上金型キャビティブロック４２（上金型キャビティ４２ｂの底面）から突出させたり、上金型キャビティブロック４２に収納させたりすることが可能となる。このように、上金型可動プレート４５の移動は、上金型４１及び下金型６１の接触及び離反において補助的に行うことが可能となっている。
下金型６１は、上金型４１と同様に構成されており、下金型パーティング面６２ａ及び下金型キャビティ６２ｂが設けられた下金型キャビティブロック６２と、下金型枠ブロック６３と、下金型天板６４と、プッシュピン６５ａが設けられた下金型可動プレート６５と、戻しばね６６とを備えている。そして、下金型可動プレート６５の凸部が、下型定盤６０からの突出及び下型定盤６０への収納が可能な下金型可動ロッド６７によって金型内部空間側に適宜押されることにより、下金型可動プレート６５は上側に移動することが可能となっている。
さて、トランスファーモールド法による樹脂封止では、上述の樹脂封止用プレス機によって、上金型パーティング面４２ａと下金型パーティング面６２ａとが合わせられる。これによって金型内部空間が形成され、当該金型内部空間に、構造体の部分３６（図３、図４）以外の残りの部分が収納される。
ここで、この収納工程と並行して、金型内部空間と連通した端子孔４２ｃに構造体の部分３６が配置（挿入）される。そして、端子孔４２ｃ内において、可動クランプによって構造体の部分３６を挟み込むとともに、可動クランプを端子孔４２ｃに嵌合することによって、端子孔４２ｃが実質的に閉じられる。構造体の部分３６の配置、及び、可動クランプの嵌合については、後で詳細に説明する。
その後、金型内部空間に、樹脂注入口であるゲート（図示せず）から、トランスファーモールド樹脂１７（図１）となる液状の樹脂を注入する。なお、この樹脂には、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が適用される。上型定盤４０及び下型定盤６０にはヒータ（図示せず）が埋め込まれており、このヒータによって上金型４１及び下金型６１が昇温される。金型内部空間に注入された樹脂は、加圧された後、上金型４１及び下金型６１からの熱量によって硬化されることによって、トランスファーモールド樹脂１７となる。その後、上述の樹脂封止用プレス機によって、上金型パーティング面４２ａと下金型パーティング面６２ａとが離反されて、主な封止工程が完了する。その後、ダムバー３３の一部がカットされることによって、電極端子３２同士が電気的に独立される。
図６、図７、図８、図９及び図１０は、構造体の部分３６の配置、可動クランプ７１の挟み込み、可動クランプ７１の嵌合、及び、樹脂の注入を説明するための図である。図６は、上金型キャビティブロック４２周辺の構成の斜視図であり、図７及び図９は図６の方向Ａから視た断面図であり、図８及び図１０は図６の方向Ｂから視た断面図である。
端子孔４２ｃは、図６に示すように方向Ａに沿って延在し、図７に示すように上金型キャビティブロック４２を貫通する貫通孔である。端子孔４２ｃは、図６に示すように、端子孔４２ｃの短手方向の端に位置する内側面４２ｄと、端子孔４２ｃの長手方向の端に位置する内側面４２ｅによって規定されている。内側面４２ｄは、図７に示すように、端子孔４２ｃが上金型キャビティ４２ｂ側（金型内部空間側）に先細るように傾斜する傾斜面であり、内側面４２ｅは、図８に示すように、上金型キャビティ４２ｂの底面に対して垂直に設けられている。
可動クランプ７１は、端子孔４２ｃと同様に方向Ａに沿って延びた第１部分クランプ７１ａ及び第２部分クランプ７１ｄを備えている。第１部分クランプ７１ａ及び第２部分クランプ７１ｄは、互いに対向する第１挟持部７１ｂ及び第２挟持部７１ｅをそれぞれ有している。可動クランプ７１は、第１挟持部７１ｂ及び第２挟持部７１ｅを互いに近接させた状態で、端子孔４２ｃに嵌合可能な形状を有している。
次に、上記構成の動作について説明する。まず、構造体の部分３６の長手方向と、端子孔４２ｃの長手方向とを揃えて、図７に示すように、構造体の部分３６を、上金型キャビティ４２ｂ側（金型内部空間側）から端子孔４２ｃに配置（挿入）する。本実施の形態１では、図８に示すように、端子孔４２ｃの内側面４２ｅと、構造体の部分３６の突出部３４とが近接するように、端子孔４２ｃに構造体の部分３６を配置する。
それから、可動クランプ７１によって、構造体の平板状の部分３６をその厚さ方向の両側から挟み込む。具体的には、図７の矢印が示すように、第１部分クランプ７１ａを、端子孔４２ｃの内側面４２ｄと、構造体の部分３６の第１面との間において上金型キャビティ４２ｂ側（図７の下側）に移動させる。同様に、第２部分クランプ７１ｄを、端子孔４２ｃの内側面４２ｄと、構造体の部分３６の第１面と逆側の第２面との間において上金型キャビティ４２ｂ側（図７の下側）に移動させる。なお本実施の形態１では、第１及び第２部分クランプ７１ａ，７１ｄの移動は、例えば上金型可動プレート４５または上金型可動ロッド４７の動作により実現される。
可動クランプ７１と内側面４２ｄとが当接した後、可動クランプ７１を下側に移動させる力、つまり可動クランプ７１を端子孔４２ｃに嵌合するための力は、端子孔４２ｃの傾斜面である内側面４２ｄによって、内側面４２ｄと平行な方向の力に分解される。これにより、本実施の形態１では、可動クランプ７１を端子孔４２ｃに嵌合するための力を、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込むための力に利用することが可能となっている。
以上の結果、図９に示すように、可動クランプ７１が、端子孔４２ｃと嵌合するとともに、構造体の部分３６が、可動クランプ７１（第１及び第２挟持部７１ｂ，７１ｅ）によって挟み込まれる。なお、図８には、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込んだ際の、第１及び第２挟持部７１ｂ，７１ｅの位置が想像線（二点鎖線）で示されている。
次に、図１０に示すように、金型内部空間に、トランスファーモールド樹脂１７となる液状の樹脂７３が注入される。本実施の形態１では、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込む圧力は、樹脂７３を注入する圧力よりも大きく設定されている。
端子孔４２ｃは、金型内部空間と連通しているため、金型内部空間に注入された樹脂７３は、端子孔４２ｃに向かう。ここで図１０に示すように、端子孔４２ｃは、ダムバー３３及び可動クランプ７１によってほぼ閉じられているので、電極端子３２同士の間を進む樹脂７３がダムバー３３を超えて外側に漏れることを抑制することができる。
また本実施の形態１では、内側面４２ｅと電極端子３２との間の隙間が、突出部３４によって小さくなっている。これにより、当該隙間を通過する樹脂７３の流動性を低下させることができるので、当該樹脂７３が突出部３４を超えて外側に漏れることを抑制することができる。
樹脂７３の注入の完了、及び、樹脂７３の硬化後、可動クランプ７１（第１及び第２部分クランプ７１ａ，７１ｄ）を端子孔４２ｃから抜き出すとともに、可動クランプ７１による構造体の部分３６の挟み込みを解除する。
本実施の形態１では、複数の電極端子３２は、図１１に示される一列の主端子１４と、それとは別方向に並べられた一列の主端子１４と、一列の制御端子１５とのそれぞれに適用され、これら端子のそれぞれに対して図６〜図１０の工程が行われる。なお、図１１には、曲げ工程が行われる前の主端子１４が示されており、これらに曲げ工程が行われると、図１に示す主端子１４となる。
ここで、図１２、図１３、図１４、図１５及び図１６を用いて、本実施の形態１に係る製造方法に関連する製造方法（以下「関連製造方法」と記す）について説明する。なお、図１２及び図１３は、図８と同様に方向Ｂから見た断面図であり、図１４〜図１６は、方向Ｂから見た外観図である。
この関連製造方法では、電極端子フレーム３１に突出部３４が設けられていない。このような関連製造方法において、実施の形態１と同様に、一対の金型の端子孔４２ｃ内において、複数の電極端子３２とダムバー３３とを可動クランプ７１によって挟み込むとともに、可動クランプ７１を端子孔４２ｃに嵌合する場合を想定する。この場合、実施の形態１と同様に、封止工程における樹脂７３の外部への流出を、ダムバー３３及び可動クランプ７１によって堰き止めることができ、樹脂漏れを低減することができる。しかしながら、関連製造方法よりも突出部３４を用いる本実施の形態１に係る製造方法のほうが、好ましい半導体装置を形成することができる。以下、このことについて説明する。
図１２に示すように、関連製造方法では、突出部３４の代わりに、最端の電極端子３２と、端子孔４２ｃの内側面４２ｅとが近接するように、端子孔４２ｃに構造体の部分３６ａが配置（挿入）される。
その後、実施の形態１と同様に、可動クランプ７１の挟み込み、及び、可動クランプ７１の嵌合が行われた後に、図１３に示すように、金型内部空間に樹脂が注入される。
それから、図１４に示すように、樹脂７３が硬化してトランスファーモールド樹脂１７となった後、可動クランプ７１による構造体の部分３６ａの挟み込みを解除し、構造体を金型から取り外す。図１４に示すように、関連製造方法では、トランスファーモールド樹脂１７のバリ１７ａが、最端の電極端子３２に隣接して形成される。
その後、例えばパンチ金型を用いて、バリ１７ａと、ダムバー３３の一部とをカットする。ここで、バリ１７ａを除去するために、パンチ金型は、バリ１７ａと最端の電極端子３２との境目に充てられるように設計される。しかしながら、パンチ金型と、樹脂封止後の成型品との位置にばらつきが生じるので、図１５及び図１６に示すように、パンチ金型と、樹脂封止後の成型品との間に位置ずれが生じることがある。ここで図１５及び図１６には、パンチ金型によって除去される除去範囲７５が、想像線（二点鎖線）で示されている。
図１５に示すような位置ずれが生じた場合には、バリ１７ａだけでなく最端の電極端子３２の一部も、パンチ金型によってカットされる。この結果、最端の電極端子３２の幅が狭くなり、当該電極端子３２と、接合すべき外部装置のメス電極（図示せず）との間に接触不良が生じてしまうことがあった。
図１６に示すような位置ずれが生じた場合には、最端の電極端子３２はカットされないが、バリ１７ａのうち電極端子３２と隣接する部分が残る。この結果、残ったバリが、後続のテスト工程、または、システムへの組み付け工程などにおいて、電気的接触不良を引き起こすことがあった。
これに対して、本実施の形態１では、図１０に示したように、突出部３４が設けられているため、バリが形成される、内側面４２ｅと突出部３４との間の隙間部分と、最端の電極端子３２とを離間させることができる。この結果、バリが、最端の電極端子３２に隣接して形成されるのを抑制することができるので、バリに起因する不具合を、関連製造方法よりも抑制することができる。
＜実施の形態１のまとめ＞
以上のような本実施の形態１では、一対の金型の端子孔４２ｃ内において、複数の電極端子３２とダムバー３３とを可動クランプ７１によって挟み込むとともに、可動クランプ７１を端子孔４２ｃに嵌合する。その後、金型内部空間に樹脂７３を注入する。このような製造方法によれば、外部に流出しようとする液状の樹脂７３を、ダムバー３３及び可動クランプ７１によって堰き止めることができる。したがって、樹脂漏れを低減することができるので、樹脂バリを抑制したり、不要な樹脂付着による電気的接触の阻害を抑制したりすることができる。また、複数の電極端子３２がダムバー３３によって繋がれるので、部品点数及び工数を削減することができる。
また、本実施の形態１では、端子孔４２ｃの内側面４２ｅと、構造体の部分３６の突出部３４とが近接するように、端子孔４２ｃに構造体の部分３６を挿入するので、内側面４２ｅと突出部３４との間の隙間を小さくすることができる。したがって、当該隙間を通過する樹脂７３の流動性を低下させることができるので、樹脂漏れをさらに低減することができる。また、バリに起因する不具合を、関連製造方法よりも抑制することができる。
また、本実施の形態１では、一対の金型の端子孔４２ｃは、一対の金型の一方に設けられ、一対の金型の上金型パーティング面４２ａに対して垂直方向に開口している。これにより、主端子１４及び制御端子１５などの、高さ方向に延在する電極を備える半導体装置に対して、上述の効果を得ることができる。ただし端子孔４２ｃは、これに限ったものではなく、例えば上金型パーティング面４２ａに対して水平方向に開口するように設けられてもよく、またその構成において上金型４１にも下金型６１にも設けられてもよい。この場合には、側方に延在する電極を備える半導体装置に対して、上述の効果を得ることができる。
また、本実施の形態１では、可動クランプ７１は、構造体の平板状の部分３６をその厚さ方向の両側から挟み込む。これにより、可動クランプ７１と構造体の部分３６との間の隙間を低減することができるので、樹脂漏れをさらに低減することができる。
また、本実施の形態１では、可動クランプ７１を端子孔４２ｃに嵌合するための力が、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込むための力に利用される。これにより、これら力に対して別々の動力源を必要としないので、金型構造を簡素化することができる。
ここで仮に、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込む圧力が、樹脂７３を注入する圧力よりも小さい場合には、樹脂７３の注入時に可動クランプ７１が開き、樹脂漏れが発生する可能性がある。これに対して本実施の形態１では、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込む圧力が、樹脂７３を注入する圧力よりも大きいので、樹脂漏れを抑制することができる。
＜変形例１＞
端子孔４２ｃの内側面４２ｅと電極端子３２との間を閉じるための突出部３４の形状は、図３の形状に限ったものではない。例えば、図１７、図１８、図１９、図２０、図２１及び図２２に示すように、端子孔４２ｃの内側面４２ｅに沿って延在する延在部３４ａ，３４ｂが、突出部３４の先端に設けられてもよい。なお、図１７、図１９及び図２１は、樹脂７３の注入途中の様子を示す断面図であり、図１８，図２０及び図２２は、樹脂７３の注入完了後の様子を示す断面図である。
図１７及び図１８の延在部３４ａは、突出部３４の先端から半導体素子１３側に向かう方向（金型内部空間側）に延在している。延在部３４ａの長さは、例えば約０．３ｍｍ以下である。このような構成によれば、樹脂７３が、内側面４２ｅと突出部３４との間を通って外部に流出する経路を長くすることができる。このため、樹脂７３が、内側面４２ｅと突出部３４との間の隙間を通り抜ける前に、金型からの熱量による硬化反応によって硬化が完了する可能性を高めることができる。したがって、樹脂漏れをさらに抑制することができる。このことは、特に、樹脂７３に、粘度が低い樹脂を用いる場合などに有効である。
図１９及び図２０の延在部３４ｂは、突出部３４の先端から半導体素子１３側に向かう方向と逆方向に延在している。このような構成であっても、図１７及び図１８の延在部３４ａと同様に、樹脂漏れをさらに抑制することができる。また、一般的に、図１９及び図２０の延在部３４ｂは、図１７及び図１８の延在部３４ａよりも長く延在させるような設計が可能であることから、図１７及び図１８の構成よりも、樹脂漏れの抑制化が期待できる。
図２１及び図２２では、突出部３４の先端に、延在部３４ａ，３４ｂの両方が設けられている。このような構成によれば、図１７〜図２０の構成よりも、上記経路を長くすることができるので、樹脂漏れを抑制する効果を高めることができる。
＜変形例２＞
実施の形態１では、複数の電極端子３２は、一列のダムバー３３によって繋がれていた（図３）。しかしこれに限ったものではなく、複数の電極端子３２は、複数列のダムバー３３によって繋がれてもよい。例えば、図２３及び図２４に示すように、複数の電極端子３２が二列のダムバー３３（二又電極端子ダムバー）によって繋がれてもよい。なお、図２３に示すように、ダムバー３３の複数列化に合わせて、複数本の突出部３４が設けられてもよい。
ここで、製造工程で複数の電極端子３２の並行度を保つためには、ダムバー３３の幅を太くして、ダムバー３３の機械強度が高めればよい。しかしながら、ダムバー３３の幅を太くし過ぎると、ダムバー３３の切断時に大きな力が必要となり、設備が大型化する。また、切断金型の摩耗寿命が短くなる。
これに対して本変形例２によれば、ダムバー３３の本数を増やし、例えば四角形構造などを形成することによって、ダムバー３３の幅を太くしなくても、それを太くした構成と同等の機械強度を得ることができる。よって、複数の電極端子３２の並行度を確保することができる。また、各ダムバー３３の幅を比較的細くすることができるので、ダムバー３３の切断時の力を低減することができる。この結果、設備の小型化、及び、切断金型の摩耗寿命の延長化などを実現することができる。
なお、以上の変形例１及び変形例２は、後述する実施の形態２以降においても適用可能である。
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、上金型可動プレート４５（図５）または上金型可動ロッド４７（図５）の動作によって、可動クランプ７１が、上金型キャビティ４２ｂ側（図７の下側）に移動して嵌合する力を利用して、構造体の部分３６を挟み込んだ（図７、図９）。これに対して、本発明の実施の形態２では、構造体、及び、一対の金型（上金型４１及び下金型６１）が載置される上述の樹脂封止用プレス機の動作によって、可動クランプ７１が、構造体の部分３６を挟み込むように構成されている。以下、本実施の形態２のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
図２５、図２６、図２７及び図２８は、構造体の部分３６の配置、可動クランプ７１の挟み込み、及び、可動クランプ７１の嵌合を説明するための図である。図２５は、上金型キャビティブロック４２周辺の構成の斜視図であり、図２６、図２７及び図２８は図２５の方向Ａから視た断面図である。
本実施の形態２では、上金型４１は上金型可動ブロック４９をさらに備えている。上金型キャビティブロック４２の上面視にて一端の中央部分に、凹部である端子孔４２ｃとして形成されている。上金型可動ブロック４９は、当該端子孔４２ｃ内を水平方向にスライド可能に構成されている。
上金型キャビティブロック４２及び上金型可動ブロック４９は、端子孔４２ｃの上金型キャビティ４２ｂ側（金型内部空間側）に、互いに対向する第１挟持部７１ｂ及び第２挟持部７１ｅをそれぞれ有している。そして本実施の形態２では、上金型キャビティブロック４２及び上金型可動ブロック４９が、可動クランプ７１として用いられる。以下、このことについて詳細に説明する。
図２５、図２６及び図２７に示すように、上金型４１の一部である上金型可動ブロック４９は、樹脂封止用プレス機の水平方向（左右方向）に移動可能となっている。そして、樹脂封止用プレス機のプッシャー（図示せず）によって、上金型可動ブロック４９の第２挟持部７１ｅを、上金型キャビティブロック４２の第１挟持部７１ｂに近づく方向（右方向）に移動させることが可能に構成されている。このように構成された本実施の形態２では、樹脂封止用プレス機の力から、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込むための力を生成することが可能となっている。
以上の結果、図２８に示すように、可動クランプ７１の一部（上金型可動ブロック４９）が端子孔４２ｃと嵌合するとともに、構造体の部分３６が、可動クランプ７１（第１及び第２挟持部７１ｂ，７１ｅ）によって挟み込まれる。なおここでは、第２挟持部７１ｅは、構造体の部分３６に当接した後、第１挟持部７１ｂに近づく方向（右方向）にさらに約０．２ｍｍ以下程度だけ移動させられる。これにより構造体の部分３６の型締めが行われる。
その後、実施の形態１と同様に、金型内部空間に、トランスファーモールド樹脂１７となる液状の樹脂７３の注入が行われる。樹脂７３の注入の完了、及び、樹脂７３の硬化後、可動クランプ７１による構造体の部分３６の挟み込みを解除する。
なお、可動クランプ７１による構造体の部分３６の挟み込みを解除する際には、上金型可動ブロック４９の第２挟持部７１ｅを、上金型キャビティブロック４２の第１挟持部７１ｂから遠ざかる方向（左方向）に移動させる。このような移動は、樹脂封止用プレス機のプッシャー（図示せず）が上金型可動ブロック４９を押すことによって行われてもよいし、ばね（図示せず）などが上金型可動ブロック４９を押すことによって行われてもよい。
＜実施の形態２のまとめ＞
実施の形態１のように、可動クランプ７１を端子孔４２ｃに嵌合するための力を、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込むための力に利用する構成では、金型の面圧設計において十分な面圧が得られない場合がある。これに対して本実施の形態２によれば、樹脂封止用プレス機の力から、可動クランプ７１が構造体の部分３６を挟み込むための力を生成するので、十分な面圧を得ることができる。
＜変形例３＞
図２９に示すように、柔軟性を有する柔軟部分３２ｃが、電極端子３２のうち、可動クランプ７１によって挟み込まれる部分から半導体素子１３側の部分に設けられてもよい。なお、電極端子３２のうち、可動クランプ７１によって挟み込まれる部分は、ダムバー３３及び突出部３４が設けられている部分と実質的に同じである。
なお、図２９の例では、柔軟部分３２ｃの形状は、Ｕ字を横にした形状であるが、他の部分よりも柔軟性を有する形状であればこれに限ったものではない。例えば、柔軟部分３２ｃの形状は、波形状であってもよいし、Ｓ字形状であってもよいし、コの字形状のように直線と屈曲点とからなる形状であってもよい。
このような構成によれば、図３０に示すように可動クランプ７１が、電極端子３２（構造体の部分３６）に当接してから型締めするまでに、電極端子３２の挟み込まれる部分が移動しても、その移動に伴う力を、柔軟部分３２ｃによって吸収することができる。したがって、型締めの際に、電極端子３２の半導体素子１３側の部分（例えばフレームの根元、または、はんだ等で基板の電極と接合している部分など）に印加される応力を低減することができる。よって、接合部などにおけるダメージを低減することができ、接合部などの信頼性を高めることができる。
なお、ここでは実施の形態２に本変形例３を適用したが、もちろん実施の形態１にも適用してもよい。
＜実施の形態３＞
実施の形態１では、図１の沿面距離８１を長くすることが必要であると説明した。しかしながら、沿面距離８１を長くすることと、半導体装置１のサイズを小さくすることとは、相反する関係にある。これに対して、本発明の実施の形態３では、半導体装置１を小さいサイズで維持しつつ、沿面距離８１を長くすることが可能となっている。
図３１は、本実施の形態３に係る封止工程を説明するための断面図であり、図３２は、当該封止工程によって形成される半導体装置１の一部の構成を示す外観図である。
図３１に示すように本実施の形態３では、可動クランプ７１が端子孔４２ｃに嵌合した場合に、電極端子３２が配置された端子孔４２ｃの内側面を側部とし、可動クランプ７１の先端部（第１及び第２挟持部７１ｂ，７１ｅの先端部）を底部とする凹部４２ｆが形成される。この凹部４２ｆは、金型内部空間側に開口する。そして、金型内部空間に樹脂が注入される際には、樹脂が凹部４２ｆと接触して注入される。つまり、樹脂が凹部４２ｆを塞ぐように注入される。
以上のような工程によって形成された半導体装置１では、図３２に示されるように、電極端子３２周辺でトランスファーモールド樹脂１７が突出する。このため、半導体装置１のサイズを維持しつつ、沿面距離８１を長くすることができる。
なお本実施の形態３は、以上に限ったものではない。以下、本実施の形態３の別の二つの構成について説明する。
図３３は、本実施の形態３に係る封止工程を説明するための断面図であり、図３４は、当該封止工程によって形成される半導体装置１の一部の構成を示す外観図である。
図３３に示すように本実施の形態３では、可動クランプ７１が端子孔４２ｃに嵌合した場合に、電極端子３２が配置された端子孔４２ｃから、可動クランプ７１の先端部（第１及び第２挟持部７１ｂ，７１ｅの先端部）が突出することによって、凸部７１ｇが形成される。この凸部７１ｇは、上金型キャビティ４２ｂの底面から、金型内部空間側に突出する。そして、金型内部空間に樹脂が注入される際には、樹脂が凸部７１ｇと接触して注入される。つまり、樹脂が凸部７１ｇを覆うように注入される。
以上のような工程によって形成された半導体装置１では、図３４に示されるように、電極端子３２周辺でトランスファーモールド樹脂１７が陥没する。このため、半導体装置１のサイズを維持しつつ、沿面距離８１を長くすることができる。
図３５及び図３６は、本実施の形態３に係る封止工程を説明するための断面図であり、図３７は、当該封止工程によって形成される半導体装置１の一部の構成を示す外観図である。
図３５及び図３６に示すように、構造体の複数の部分３６がそれぞれ配置される複数の端子孔４２ｃが、一の金型内部空間と連通するように一対の金型（ここでは上金型４１）に設けられている。また、一対の金型の表面（ここでは上金型４１の表面）のうち、隣接する二つの端子孔４２ｃの間の金型内部空間側の表面に、凹部４２ｈが設けられている。そして、これまで説明したように、可動クランプ７１の挟み込み、及び、可動クランプ７１の嵌合が行われた後に、金型内部空間に樹脂が注入される。この際、樹脂が凹部４２ｈと接触して注入される。つまり、樹脂が凹部４２ｈを塞ぐように注入される。
以上のような工程によって形成された半導体装置１では、図３７に示されるように、一群の電極端子３２と、別の一群の電極端子３２との間においてトランスファーモールド樹脂１７が突出する。このため、半導体装置１のサイズを維持しつつ、沿面距離を長くすることができる。
なお、ここでは、凹部４２ｈを設ける構成について説明したが、これに限ったものではなく、凹部４２ｈに代えて凸部を設けてもよいし、凹部４２ｈ及び凸部の両方を設けてもよい。この構成であっても、上述の構成と同様に沿面距離８１を長くすることができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
１ 半導体装置、１３ 半導体素子、１４ 主端子、１５ 制御端子、１７ トランスファーモールド樹脂、３２ 電極端子、３２ｃ 柔軟部分、３３ ダムバー、３４ 突出部、３４ａ，３４ｂ 延在部、３６ 部分、４１ 上金型、４２ａ 上金型パーティング面、４２ｃ 端子孔、４２ｅ 内側面、４２ｆ，４２ｈ 凹部、６１ 下金型、７１ 可動クランプ、７３ 樹脂。

Claims (13)

  1. （ａ）半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続され、かつ配列された複数の電極端子と、前記複数の電極端子を繋ぐダムバーと、を備える構造体を準備する工程と、
    （ｂ）一対の金型に設けられた、前記一対の金型により囲繞可能な内部空間と連通した端子孔に、前記複数の電極端子の一部と前記ダムバーとを含む前記構造体の部分を配置するとともに、前記一対の金型の前記内部空間に、前記構造体の前記部分以外の残りの部分を収納する工程と、
    （ｃ）前記端子孔内において、可動クランプによって前記構造体の前記部分を挟み込むとともに、前記可動クランプの少なくとも一部を、前記端子孔に対して前記内部空間と逆側から前記端子孔に嵌合する工程と、
    （ｄ）前記工程（ｃ）の後に、前記一対の金型の前記内部空間に樹脂を注入する工程と
    を備える、半導体装置の製造方法。
  2. （ａ）半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続され、かつ配列された複数の電極端子と、前記複数の電極端子を繋ぐダムバーと、を備える構造体を準備する工程と、
    （ｂ）一対の金型に設けられた、前記一対の金型により囲繞可能な内部空間と連通した端子孔に、前記複数の電極端子の一部と前記ダムバーとを含む前記構造体の部分を配置するとともに、前記一対の金型の前記内部空間に、前記構造体の前記部分以外の残りの部分を収納する工程と、
    （ｃ）前記端子孔内において、可動クランプによって前記構造体の前記部分を挟み込むとともに、前記可動クランプの少なくとも一部を前記端子孔に嵌合する工程と、
    （ｄ）前記工程（ｃ）の後に、前記一対の金型の前記内部空間に樹脂を注入する工程と
    を備え、
    前記構造体の前記部分は、
    前記複数の電極端子の配列端に設けられ、前記複数の電極端子の配列方向に突出する突出部をさらに含み、
    前記工程（ｂ）にて、前記端子孔の内側面と、前記突出部とが近接するように、前記端子孔に前記構造体の前記部分を配置する、半導体装置の製造方法。
  3. （ａ）半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続され、かつ配列された複数の電極端子と、前記複数の電極端子を繋ぐダムバーと、を備える構造体を準備する工程と、
    （ｂ）一対の金型に設けられた、前記一対の金型により囲繞可能な内部空間と連通した端子孔に、前記複数の電極端子の一部と前記ダムバーとを含む前記構造体の部分を配置するとともに、前記一対の金型の前記内部空間に、前記構造体の前記部分以外の残りの部分を収納する工程と、
    （ｃ）前記端子孔内において、可動クランプによって前記構造体の前記部分を挟み込むとともに、前記可動クランプの少なくとも一部を前記端子孔に嵌合する工程と、
    （ｄ）前記工程（ｃ）の後に、前記一対の金型の前記内部空間に樹脂を注入する工程と
    を備え、
    前記工程（ｃ）にて前記可動クランプが前記端子孔に嵌合した場合に、前記電極端子が配置された前記端子孔の内側面を側部とし、前記可動クランプの先端部を底部とする凹部が形成され、
    前記工程（ｄ）にて前記樹脂が前記凹部と接触して注入される、半導体装置の製造方法。
  4. （ａ）半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続され、かつ配列された複数の電極端子と、前記複数の電極端子を繋ぐダムバーと、を備える構造体を準備する工程と、
    （ｂ）一対の金型に設けられた、前記一対の金型により囲繞可能な内部空間と連通した端子孔に、前記複数の電極端子の一部と前記ダムバーとを含む前記構造体の部分を配置するとともに、前記一対の金型の前記内部空間に、前記構造体の前記部分以外の残りの部分を収納する工程と、
    （ｃ）前記端子孔内において、可動クランプによって前記構造体の前記部分を挟み込むとともに、前記可動クランプの少なくとも一部を前記端子孔に嵌合する工程と、
    （ｄ）前記工程（ｃ）の後に、前記一対の金型の前記内部空間に樹脂を注入する工程と
    を備え、
    前記構造体の複数の前記部分がそれぞれ配置される複数の前記端子孔が、一の前記内部空間と連通するように前記一対の金型に設けられ、
    前記一対の金型の表面のうち、隣接する二つの前記端子孔の間の前記内部空間側の表面に、凹部及び凸部の少なくともいずれか一つが設けられ、
    前記工程（ｄ）にて前記樹脂が前記少なくともいずれか一つと接触して注入される、半導体装置の製造方法。
  5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記複数の電極端子は、複数列の前記ダムバーによって繋がれる、半導体装置の製造方法。
  6. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記電極端子のうち、前記可動クランプによって挟み込まれる部分から前記半導体素子側の部分に、柔軟性を有する柔軟部分が設けられる、半導体装置の製造方法。
  7. 請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記工程（ｂ）にて前記端子孔の前記内側面に沿って延在する延在部が、前記突出部の先端に設けられる、半導体装置の製造方法。
  8. 請求項７に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記延在部は、前記突出部の前記先端から前記半導体素子側に向かう方向、及び、当該方向と逆方向、の少なくともいずれか一方に向かって延在する、半導体装置の製造方法。
  9. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記端子孔は、前記一対の金型の一方に設けられ、前記一対の金型のパーティング面に対して垂直方向に開口している、半導体装置の製造方法。
  10. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記構造体の前記部分の形状は平板状であり、
    前記工程（ｃ）にて、前記可動クランプは、前記構造体の前記部分をその厚さ方向の両側から挟み込む、半導体装置の製造方法。
  11. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記工程（ｃ）にて前記可動クランプを前記端子孔に嵌合するための力が、前記工程（ｃ）にて前記可動クランプが前記構造体の前記部分を挟み込むための力に利用される、半導体装置の製造方法。
  12. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記一対の金型を互いに接触及び離反させるプレス機の力から、前記工程（ｃ）にて前記可動クランプが前記構造体の前記部分を挟み込むための力が生成される、半導体装置の製造方法。
  13. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記工程（ｃ）にて前記可動クランプが前記構造体の前記部分を挟み込む圧力は、前記工程（ｄ）にて前記樹脂を注入する圧力よりも大きい、半導体装置の製造方法。
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