JP7090716B2 - 半導体装置 - Google Patents

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崇志 長尾
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    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49582—Metallic layers on lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description

本願は、樹脂モールド型の半導体装置に関するものである。
パワーモジュールの一般的な樹脂封止方法として、エポキシ樹脂等のモールド樹脂を用いたトランスファー成形が行われている。従来のトランスファー成形においては、成形金型の内部において、モールド樹脂の流動による空気の巻き込み、あるいはモールド樹脂から発生したガスに起因するボイドが発生することがあった。
また、半導体装置の放熱部とヒートシンクの間に配置される高熱伝導性の絶縁接着部材においても、ボイドが発生することがあった。シート状の絶縁接着部材の場合、貼り付け時の空気の巻き込みにより絶縁接着部材とリードフレームの間にボイドが発生する。また、液状の絶縁接着部材を硬化させて用いる場合、硬化プロセス中に接着剤から分離する溶剤のガスに起因するボイドが発生する。いずれの場合も、ボイドが存在することにより、電気絶縁性、耐湿性、放熱性、及び密着性の低下を招き、半導体装置の機能が低下する。
樹脂封止の際のボイドの発生を抑制する先行技術として、成形金型にボイドを抜くためのエアベントを設けることが知られている。例えば特許文献１に開示された電子部品の樹脂封止成形装置は、上型、下型の内部に形成されたキャビティの一端部にゲートが設けられ、ゲートとは反対側のキャビティの他端部付近に樹脂溜部が設けられており、樹脂溜部と外部とをエアベントで連通させている。
特許第２８９３０８５号公報
しかしながら、成形金型にエアベントを設ける方法では、ボイドの発生が予想される箇所に事前にエアベントを設けておく必要があり、予想外の箇所にボイドが発生した場合には、成形金型の再加工が必要となる。このため、金型を加工するための時間とコストがかかるという問題があった。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、モールド樹脂または絶縁接着部材に発生するボイドを抑制し、高機能、高信頼性、及び低コストの半導体装置を提供することを目的とする。
本願に開示される半導体装置は、半導体素子を搭載する金属製のリードフレームと、リードフレームの少なくとも半導体素子が搭載された面を封止する樹脂を備えた半導体装置であって、リードフレームは、鱗片状突起が連続的に形成された鱗状部を有し、鱗状部は、鱗片状突起が連続的に配置された鱗片部と、鱗片部の両側に配置され鱗片部よりも高く盛り上がった隆起部とを含み、リードフレームの樹脂によって封止された領域の内部と外部の境界である樹脂境界部を挟んで両側に配置されているものである。
本願に開示される半導体装置によれば、リードフレームの樹脂境界部を挟んで両側に配置された鱗状部を有することにより、樹脂封止工程において樹脂内部に存在する空気を成形金型の外部へ抜くことができ、ボイド抑制効果が得られる。これにより、成形金型にエアベントの加工をする必要がなく、高機能、高信頼性、及び低コストの半導体装置が得られる。
本願の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置のトランスファー成形工程を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部を示す上面図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の形態を示す走査電子顕微鏡写真による図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の形態を示す走査電子顕微鏡写真による図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の配置例を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の配置例を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の配置例を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の配置例を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の配置例を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の機能を説明する上面図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の機能を説明する断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の機能を説明する上面図である。 実施の形態１に係る半導体装置における鱗状部の機能を説明する断面図である。 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２に係る半導体装置の１回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の２回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。 実施の形態２に係る別の半導体装置を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。 実施の形態３に係る別の半導体装置を示す断面図である。 実施の形態３に係るさらに別の半導体装置を示す断面図である。
実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る半導体装置について、図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図、図２は、実施の形態１に係る半導体装置のトランスファー成形工程を示す断面図である。実施の形態１に係る半導体装置１００は、半導体素子１、リードフレーム２、配線部材であるワイヤ５及びインナーリード６、外部端子７、及びモールド樹脂８等を含んで構成される。なお、各図において、同一、相当部分には同一符号を付している。
半導体素子１は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化膜電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、ＩＣチップ、ＬＳＩチップ等であり、リードフレーム２の実装部に、はんだ、銀等の接合部材４を介して実装される。なお、リードフレーム２の実装部には、半導体素子１以外の部品（図示省略）も実装されている。
リードフレーム２は、銅板または銅合金板からなる。リードフレーム２の表面は、耐食性、耐熱性の改善を目的として、金、銀、ニッケル、スズ等の金属めっき２ａで被膜される場合があり、中でもニッケルが多く採用されている。また、リードフレーム２は、鱗片状突起が連続的に形成された鱗状部３を有している。鱗状部３は、リードフレーム２のモールド樹脂８によって封止された領域の内部と外部の境界である樹脂境界部２ｂを挟んで両側に配置されている。鱗状部３については、後に詳細に説明する。
半導体素子１の電極パッドは、ワイヤボンディングで接続されたワイヤ５、もしくは銅板または銅合金板で作成されたインナーリード６を介して外部端子７と接続される。ワイヤ５とインナーリード６は互いに置き換えが可能である。ワイヤ５は、金、銀、アルミ、銅等からなり、線径は２０μｍから５００μｍ程度である。
リードフレーム２の少なくとも半導体素子１を搭載した面は、熱硬化性のエポキシ樹脂等の樹脂であるモールド樹脂８によって封止される。実施の形態１による半導体装置１００は、リードフレーム２の両側の面を１種類のモールド樹脂８によって封止されている。略直方体に成形されたモールド樹脂８は、その側面８ａの一部にゲートブレイク跡８ｂを有し、鱗状部３は、ゲートブレイク跡８ｂを有する側面８ａと対向する側の樹脂境界部２ｂに配置されている。
実施の形態１による半導体装置１００のトランスファー成形工程について、図２を用いて説明する。成形金型２０の内部には、半導体素子１等が実装されたリードフレーム２が設置され、溶融されたモールド樹脂がゲート２２を通って成形金型２０の空洞２１に注入される。成形金型２０からモールド樹脂８が大量に漏れ出さないように、外部端子７と成形金型２０とのクリアランスは非常に狭くなっている。
このトランスファー成形工程において、半導体装置１００のゲートブレイク跡８ｂから最も直線距離が長い箇所（長方形モジュールの場合、ゲートブレイク跡８ｂの対辺側）は、モールド樹脂の最終充填箇所となる。モールド樹脂８は、粘度が高く濡れ性が悪くなった状態で最終充填箇所に流れ込むため、最終充填箇所には空気の巻き込みによるボイドが発生し易い。
このため、半導体装置１００は、モールド樹脂８内のボイド抑制手段として、リードフレーム２の樹脂境界部２ｂを跨ぐように配置された鱗状部３を備えている。鱗状部３は、成形金型２０の上型、下型の合せ面２３まで到達している。鱗状部３に流動したモールド樹脂は、鱗状部３の凹凸によって空気の抜け道ができ、成形金型２０の合せ面２３から空気が抜ける。モールド樹脂にできた空気の抜け道は、モールド樹脂が完全に硬化するとなくなる。このような作用により、成形金型２０にエアベンドを備えていなくても、鱗状部３によりエアベントと同様のボイド抑制効果が得られる。
ゲート２２内に残ったモールド樹脂はランナー８ｃと呼ばれ、トランスファー成形後、成形金型２０から半導体装置１００を取り出した直後に、ランナー８ｃと半導体装置１００を切り離すゲートブレイクが実施される。ゲートブレイク後のモールド樹脂８の側面８ａには、ゲートブレイク跡８ｂが残る。
次に、鱗状部３の形態について詳細に説明する。図３は、鱗状部を部分的に拡大して示す上面図、図４は、図３のＡ－Ａで示す部分で切断した断面図、図５は、図３のＢ－Ｂで示す部分で切断した断面図である。また、図６および図７は、鱗状部の形態を示す走査電子顕微鏡写真である。鱗状部３は、リードフレーム２にレーザーによるスポット照射を連続的に行うことにより、リードフレーム２表面を鱗状に変形させたものであり、図３に示すように、任意の直線上に所定の幅Ｗで配置される。図３中、Ｌで示す矢印は、鱗状部３の長手方向を示している。
鱗状部３は、鱗片状突起が連続的に配置された鱗片部３１と、鱗片部３１の両側に鱗状部３の長手方向Ｌと平行に配置された隆起部３２とを有している。図７に示すように、隆起部３２は、鱗片部３１よりも高く盛り上がっており、２つの隆起部３２の間は溝状となっている。鱗状部３の幅Ｗ及び高さは、レーザーの出力及び走査スピード等により調整することができる。鱗状部３の幅Ｗは、例えば６０μmから６００μm程度に設定される。鱗状部３の幅Ｗが大きいほど、ボイド抑制効果が高くなる。
鱗状部３は、レーザー照射により形成されるため、リードフレーム２の任意の箇所に容易に形成することができ、加工時にリードフレーム２の平坦度を損なわない。鱗状部３を配置したい箇所のみ選択的に処理し、鱗状部３を配置しない箇所、例えばワイヤ接続部等を避けて処理することも容易である。また、鱗状部３は、曲線上に配置してもよい。さらに、鱗状部３の処理パターンを一筆書きとすることにより、タクトが短縮でき生産性が向上する。
超音波映像装置等による検査により、半導体装置１００の予想外の箇所にボイドが発生し易いことが判明した場合、成形金型を修正したり新規に制作したりすることは、多大な工期とコストが必要である。鱗状部３は、このような事態に対して非常に有効であり、ボイドが発生しやすいと判明した箇所に鱗状部３を配置すればよい。これにより、成形金型の加工が不要となり、低コストで対応可能である。
鱗状部３の配置例とその効果について、図８から図１２を用いて説明する。なお、図８、図９、及び図１１では、鱗状部３の長手方向Ｌと樹脂境界部２ｂが垂直に配置されている。また、図１０及び図１２では、鱗状部３の長手方向Ｌと樹脂境界部２ｂが平行に配置されている。図１０及び図１２のように鱗状部３の長手方向Ｌと樹脂境界部２ｂを平行に配置する場合、レーザー処理時の位置ずれ（最大２００μｍ程度）を考慮し、鱗状部３が樹脂境界部２ｂを確実に跨ぐように、鱗状部３の幅Ｗを大きく（例えば６００μｍ程度）設定する。
図８に示す例では、複数（ここでは４本）の鱗状部３が、リードフレーム２のゲートブレイク跡８ｂから最も直線距離が長い箇所の樹脂境界部２ｂを跨ぐように配置されている。また、図９及び図１０に示す例では、ゲートブレイク跡８ｂを有する側面と対向する側の樹脂境界部２ｂに、複数の鱗状部３が間隔を置いて配置されている。図８から図１０のような構成とすることにより、モールド樹脂の最終充填箇所付近のボイドを抑制することができる。
また、図１１及び図１２に示す例では、長方形モジュールの四辺の樹脂境界部２ｂ全域に、複数の鱗状部３が間隔を置いて配置されている。なお、図１１では、各鱗状部３を等間隔に配置しているが、等間隔である必要はなく、ボイドが発生し易い箇所に密に配置してもよい。図１１及び図１２のような構成とすることにより、モールド樹脂８内部のあらゆる箇所のボイドに対応することができる。
次に、半導体装置１００における鱗状部３の機能について、図１３から図１６を用いて説明する。図１３は、鱗状部の長手方向と樹脂境界部を垂直に配置した半導体装置を部分的に拡大して示す上面図、図１４は、図１３のＣ－Ｃで示す部分で切断した断面図である。また、図１５は、鱗状部の長手方向と樹脂境界部を平行に配置した半導体装置を部分的に拡大して示す上面図、図１６は、図１５のＤ－Ｄで示す部分で切断した断面図である。
図１３から図１６に示す例では、リードフレーム２の表面は金属めっき２ａで被覆されており、鱗状部３は金属めっき２ａに形成されている。リードフレーム２の材料である銅は酸化し易く、露出した状態では酸化度の管理にコストがかかる。このため、リードフレーム２表面に金属めっき２ａを残した状態で鱗状部３を形成することにより、銅の酸化度の管理が容易である。また、レーザーの反射率の高い銅に比べて、ニッケル等の金属めっき２ａはレーザー加工が容易である。
なお、金属めっき２ａで被覆されたリードフレーム２に鱗状部３を形成する場合、鱗状部３は、金属めっき２ａとその下方のリードフレーム２の両方に形成されていてもよい。すなわち、鱗状部３において、リードフレーム２が露出あるいは変形していてもよい。いずれの場合も、鱗状部３の幅Ｗ、高さ、及び長手方向Ｌの寸法に応じたボイド抑制効果が得られる。
トランスファー成形工程においては、通常、成形金型２０（図２参照）の上型、下型の合せ面２３において樹脂漏れがないようにシールされている。この時、シールが緩いと樹脂漏れが発生し、不要な樹脂バリが形成される。不要な樹脂バリは、後工程のタイバーカット、リードフォーミング等に悪影響を及ぼし、樹脂バリを除去する工程の追加が必要となるため、望ましくない。
一方、図１３から図１６に示すように、ボイドを抜くために設けられた鱗状部３においては、鱗状部３の範囲内で樹脂漏れ８ｄ（図中、ドットで示す領域）が発生する。このため、鱗状部３は、樹脂漏れ８ｄが発生しても機能的に問題がない箇所に配置される。鱗状部３における樹脂漏れ量は、成形圧力及び鱗状部３の形状等によって変化するが、鱗状部３で発生した樹脂漏れ８ｄは鱗状部３内に留まり、鱗状部３以外の箇所には拡がらないため、上記のような悪影響が起こり難い。
図１３及び図１４に示すように、鱗状部３の長手方向Ｌと樹脂境界部２ｂを垂直に配置した場合、長手方向Ｌの方向の樹脂漏れ８ｄは鱗片部３１によって抑止され、長手方向Ｌと垂直な方向（図１３中、横方向）の樹脂漏れ８ｄは隆起部３２によって抑止される。よって、樹脂漏れ８ｄの幅を鱗状部の幅Ｗと同等の狭い範囲に抑制することができる。
また、図１５及び図１６に示すように、鱗状部３の長手方向Ｌと樹脂境界部２ｂを平行に配置した場合、長手方向Ｌと垂直な方向（図１５中、縦方向）の樹脂漏れ８ｄは隆起部３２によって抑止される。よって、樹脂漏れ８ｄの範囲を樹脂境界部２ｂから隆起部３２までの短い距離に抑制することができる。このように、樹脂漏れ８ｄの範囲は、鱗状部３の長手方向Ｌと樹脂境界部２ｂとの配置によって変化するため、鱗状部３を配置する箇所周辺の状況に応じて適宜選択される。
なお、実施の形態１では、樹脂封止工程としてトランスファー成形法を採用しているが、半導体装置１００の製造方法はこれに限定されるものではない。例えばインジェクションモールド法を用いてもよく、その場合、樹脂の低コスト化に寄与することができる。
以上のように、実施の形態１によれば、リードフレーム２の樹脂境界部２ｂを挟んで両側に鱗状部３を配置することにより、樹脂封止工程においてモールド樹脂内部に存在する空気を成形金型２０の外部へ抜くことができ、ボイド抑制効果が得られる。鱗状部３は、リードフレーム２にレーザーを照射することにより形成されるため、ボイドが発生しやすい箇所に容易に配置することができ、加工時にリードフレーム２の平坦度を損なわない。さらに、成形金型にエアベントを設ける加工が不要となり、低コストで対応可能である。これらのことから、実施の形態１によれば、高機能、高信頼性、及び低コストの半導体装置１００が得られる。
実施の形態２．
図１７は、実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図、図１８は、実施の形態２に係る半導体装置の１回目のトランスファー成形工程を示す断面図、図１９は、実施の形態２に係る半導体装置の２回目のトランスファー成形工程を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体装置１０１は、第１の樹脂（以下、モールド樹脂８）と第２の樹脂（以下、第２のモールド樹脂９）を備えている。
半導体装置１０１のリードフレーム２は、半導体素子１が搭載された実装部２Ａと、実装部２Ａに対向する放熱部２Ｂとを有し、実装部２Ａはモールド樹脂８によって封止され、放熱部２Ｂは第２のモールド樹脂９によって封止されている。鱗状部３ｂは、放熱部２Ｂの第２のモールド樹脂９によって封止された領域の樹脂境界部２ｃを挟んで両側に配置されている。また、リードフレーム２の放熱部２Ｂには、厚さ０．０２ｍｍから０．３ｍｍ程度の薄肉成形部９ｄが成形されている。薄肉成形部９ｄは、グリース等の放熱部材を介して銅またはアルミ製のヒートシンクと接合される。
モールド樹脂８と第２のモールド樹脂９は、いずれも熱硬化性のエポキシ樹脂等である。ただし、放熱部２Ｂ側の第２のモールド樹脂９には、モールド樹脂８よりも熱伝導率が高い高放熱樹脂が用いられる。第２のモールド樹脂９の熱伝導率は、３Ｗ／ｍ・Ｋから１２Ｗ／ｍ・Ｋである。実装部２Ａ側のモールド樹脂８には、一般的な集積回路のモールド樹脂である低応力樹脂が用いられる。
実施の形態２による半導体装置１０１のトランスファー成形工程について、図１８及び図１９を用いて説明する。半導体装置１０１は、２回のトランスファー成形工程を含んで製造される。図１８に示すように、１回目のトランスファー成形工程において、第１の成形金型２０Ａの内部には半導体素子１等が実装されたリードフレーム２が設置され、リードフレーム２の実装部２Ａ側が空洞２１となっている。溶融されたモールド樹脂は、上ゲート２２Ａを通って第１の成形金型２０Ａの空洞２１に注入される。
モールド樹脂は、リードフレーム２の実装部側に流動し空洞２１を充填する。１回目のトランスファー成形工程の後、第１の成形金型２０Ａから成形品を取り出した直後に、成形品からランナー８ｃを切り離すゲートブレイク工程が実施される。ゲートブレイク後は、モールド樹脂８の側面８ａにゲートブレイク跡８ｂ（図１７参照）が残る。
続いて２回目のトランスファー成形工程が実施される。なお、モールド樹脂８と第２のモールド樹脂９の密着性を高めるため、１回目のトランスファー成形工程後、モールド樹脂８にＵＶ処理またはプラズマ処理を実施してもよい。図１９に示すように、２回目のトランスファー成形工程で用いられる第２の成形金型２０Ｂの内部には、１回目のトランスファー成形工程を終えて実装部２Ａ側が封止されたリードフレーム２が設置され、リードフレーム２の放熱部２Ｂ側が空洞２１となっている。
溶融された第２のモールド樹脂は、下ゲート２２Ｂを通って空洞２１に注入される。第２のモールド樹脂は、空洞２１に流動して薄肉成形部９ｄを成形すると共に鱗状部３ｂに流動する。鱗状部３ｂに流動した第２のモールド樹脂は、鱗状部３ｂの凹凸によって空気の抜け道ができ、第２の成形金型２０Ｂの合せ面２３から空気が抜ける。２回目のトランスファー成形工程の後、第２の成形金型２０Ｂから成形品を取り出した直後に、成形品からランナー９ｃを切り離すゲートブレイク工程が実施される。ゲートブレイク後は、第２のモールド樹脂９の側面９ａにゲートブレイク跡９ｂ（図１７参照）が残る。
リードフレーム２の放熱部２Ｂを覆う薄肉成形部９ｄは、薄肉の高放熱樹脂であり放熱性に優れている一方、成形時の流動抵抗が高く流動性が悪いため、空気の巻き込みによるボイドが発生しやすい。実施の形態２によれば、放熱部２Ｂ側に鱗状部３ｂを配置することによりボイドを効果的に抑制することができ、放熱性に優れた高機能、高信頼性、及び低コストの半導体装置１０１が得られる。なお、実施の形態２において、図２０に示す半導体装置１０１Ａのように、実装部２Ａのモールド樹脂８によって封止された領域の樹脂境界部２ｂに鱗状部３ａを配置してもよく、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
実施の形態３．
実施の形態３では、リードフレーム２の放熱部２Ｂ側に絶縁接着部材を備えた半導体装置について、図２１から図２３を用いて説明する。図２１に示す半導体装置１０２は、リードフレーム２の実装部２Ａをモールド樹脂８によって封止され、放熱部２Ｂには絶縁接着部材１０が設けられている。また、図２２に示す半導体装置１０３は、リードフレーム２の放熱部２Ｂに、絶縁接着部材１０を介してヒートシンク１１が設けられている。
絶縁接着部材１０は、エポキシ樹脂、セラミック、またはシリコーン等を主成分とし、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋから１５Ｗ／ｍ・Ｋの高熱伝導部材である。絶縁接着部材１０には、シート状のものと、液状の絶縁接着部材を硬化させて用いるものがある。シート状の絶縁接着部材１０の場合、貼り付け時の空気の巻き込みにより、絶縁接着部材１０の貼り付け面にボイドが発生することがある。また、液状の絶縁接着部材１０を硬化させて用いる場合、硬化プロセス中に接着剤から分離する溶剤等のガスに起因するボイドが絶縁接着部材１０の内部に発生することがある。いずれの場合も、電気絶縁性、耐湿性、放熱性、及び密着性の低下を招くためボイドを抑制する必要があり、鱗状部３ｂが効果的である。
図２１及び図２２に示す例では、リードフレーム２の実装部２Ａの樹脂境界部２ｂを挟んで両側に鱗状部３ａが配置されている。この鱗状部３ａの機能については、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。さらに、リードフレーム２の放熱部２Ｂの絶縁接着部材１０で覆われた領域の内部と外部の境界である絶縁接着部材境界部２ｄを挟んで両側に鱗状部３ｂが配置されている。これにより、シート状の絶縁接着部材１０の貼り付け時に巻き込まれた空気、または液状の絶縁接着部材１０の硬化プロセス中に分離した溶剤のガスは、鱗状部３ｂから抜けるため、ボイドが抑制される。
また、図２３に示す半導体装置１０４は、リードフレーム２の厚さが半導体素子１を搭載している箇所と外部端子７を有する箇所とで異なっている。このため、リードフレーム２の放熱部２Ｂの周囲には、モールド樹脂８が放熱部２Ｂと同一面をなしている。さらに、放熱部２Ｂ及び放熱部２Ｂと同一面をなしているモールド樹脂８に、絶縁接着部材１０が設けられている。このような場合、リードフレーム２の放熱部２Ｂ側に鱗状部を配置しただけでは、ボイド抑制効果は得られない。
そこで、半導体装置１０４では、絶縁接着部材１０で覆われたリードフレーム２の放熱部２Ｂからモールド樹脂８の端部、すなわち側面８ａまで、鱗状部３ｃを連続して配置している。これにより、絶縁接着部材１０の内部、または貼り付け面の空気を抜くことができ、ボイド抑制効果が得られる。なお、鱗状部３ｃを形成する際には、リードフレーム２の放熱部２Ｂとモールド樹脂８とでレーザーの照射条件を変更せずに、１回の処理で形成することができる。あるいは、１回の処理の中で照射プログラムを切り替えて、放熱部２Ｂとモールド樹脂８とを異なる照射条件で処理することも可能である。
さらに、図２３に示す半導体装置１０４の放熱部２Ｂに、絶縁接着部材１０を介してヒートシンク１１（図２２参照）を設けてもよい。ヒートシンク１１を設けることで、界面熱抵抗が小さく放熱性に優れた半導体装置が得られる。なお、リードフレーム２の放熱部２Ｂには、絶縁接着部材１０を介してガラスエポキシ基板等が設けられる場合もある。
実施の形態３によれば、リードフレーム２の放熱部２Ｂ側に絶縁接着部材１０が設けられている場合にも、鱗状部３ｂ、３ｃにより絶縁接着部材１０のボイドを抑制することが可能であり、放熱性に優れた高機能、高信頼性、及び低コストの半導体装置１０２、１０３、１０４が得られる。
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１ 半導体素子、２ リードフレーム、２ａ 金属めっき、２ｂ、２ｃ 樹脂境界部、２ｄ 絶縁接着部材境界部、２Ａ 実装部、２Ｂ 放熱部、３、３ａ、３ｂ、３ｃ 鱗状部、４ 接合部材、５ ワイヤ、６ インナーリード、７ 外部端子、８ モールド樹脂、９ 第２のモールド樹脂、８ａ、９ａ 側面、８ｂ、９ｂ ゲートブレイク跡、８ｃ、９ｃ ランナー、８ｄ 樹脂漏れ、９ｄ 薄肉成形部、１０ 絶縁接着部材、１１ ヒートシンク、２０ 成形金型、２０Ａ 第１の成形金型、２０Ｂ 第２の成形金型、２１ 空洞、２２ ゲート、２２Ａ 上ゲート、２２Ｂ 下ゲート、２３ 合せ面、３１ 鱗片部、３２ 隆起部、１００、１０１、１０１Ａ、１０２、１０３、１０４ 半導体装置

Claims (14)

  1. 半導体素子を搭載する金属製のリードフレームと、前記リードフレームの少なくとも前記半導体素子が搭載された面を封止する樹脂とを備えた半導体装置であって、
    前記リードフレームは、鱗片状突起が連続的に形成された鱗状部を有し、
    前記鱗状部は、前記鱗片状突起が連続的に配置された鱗片部と、前記鱗片部の両側に配置され前記鱗片部よりも高く盛り上がった隆起部とを含み、前記リードフレームの前記樹脂によって封止された領域の内部と外部の境界である樹脂境界部を挟んで両側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 複数の前記鱗状部が互いに間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記鱗状部は直線上に配置され、前記鱗状部の長手方向と前記樹脂境界部が垂直であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記鱗状部は直線上に配置され、前記鱗状部の長手方向と前記樹脂境界部が平行であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  5. 前記樹脂は、側面の一部にゲートブレイク跡を有し、前記鱗状部は、前記ゲートブレイク跡から最も直線距離が長い前記樹脂境界部に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 前記樹脂は、側面の一部にゲートブレイク跡を有し、前記鱗状部は、前記ゲートブレイク跡を有する前記側面と対向する側の前記樹脂境界部に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記鱗状部は、前記樹脂境界部の全域に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 前記リードフレームの表面を部分的または全体的に被覆する金属めっきを備え、前記鱗状部は、前記金属めっきに形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. 前記リードフレームの表面を部分的または全体的に被覆する金属めっきを備え、前記鱗状部は、前記金属めっきと前記リードフレームに形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. 前記リードフレームは、前記半導体素子が搭載された実装部と、前記実装部に対向する放熱部とを有し、
    前記樹脂は、前記実装部を封止する第１の樹脂と、前記放熱部を封止する第２の樹脂とを含み、前記放熱部は前記第２の樹脂により形成された薄肉成形部を有しており、
    前記鱗状部は、前記放熱部の前記第２の樹脂によって封止された領域の前記樹脂境界部を挟んで両側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 前記鱗状部は、前記実装部の前記第１の樹脂によって封止された領域の前記樹脂境界部を挟んで両側に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の半導体装置。
  12. 前記リードフレームは、前記半導体素子が搭載された実装部と、前記実装部に対向する放熱部とを有し、前記放熱部に絶縁接着部材が設けられ、
    前記鱗状部は、前記リードフレームの前記絶縁接着部材で覆われた領域の内部と外部の境界である絶縁接着部材境界部を挟んで両側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13. 前記リードフレームは、前記半導体素子が搭載された実装部と、前記実装部に対向する放熱部とを有し、前記放熱部及び前記放熱部と同一面をなしている前記樹脂に絶縁接着部材が設けられ、
    前記鱗状部は、前記絶縁接着部材で覆われた前記放熱部から前記樹脂の端部まで連続して配置されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
  14. 前記リードフレームの前記放熱部に、前記絶縁接着部材を介してヒートシンクが設けられていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の半導体装置。
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