JPH02152260A - 樹脂封止半導体装置およびそれの製造に用いる金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 本発明は樹脂封止半導体装置とその製造に用いられる金
型に関し、 封止時には、金型の中におけるリードフレームの位置決
めが制御性よく可能で、かつ封止後の追加工を不用にし
て、製品の品質劣化を防止することを目的とし、 複数個の外部導出リードと、外部導出リードの少なくと
も１つに連結され、かつ半導体素子が載置固定された載
置部と、載置部に設けられた支持端部と、封止樹脂から
なる樹脂部とを有し、前記樹脂部の１つの側壁には、複
数個の外部導出リードが突出されるとともに、残りの少
なくとも１つの側壁には、上壁と少なくとも１つの側壁
とに開口した少なくとも１つの凹部と、下壁と少なくと
も１つの側壁とに開口した少なくとも１つの凹部とが設
けられ、前記凹部の各々の底部には、支持端部が突出さ
れ、突出された支持端部の端面が、樹脂部により被覆さ
れているように半導体装置を構成し、また金型は、相互
に連結された複数個の夕（部導出リードと、外部導出リ
ードの少なくとも１つに連結され、かつ半導体素子が載
置固定された載置部と、載置部に設けられた支持端部と
からなるリードフレームを樹脂封止する、分割可能で、
かつ一対の下型と上型とを有し、上型の１つの内壁には
、外部導出リードを保持するリード導出溝が設けられる
とともに、残りの少なくとも１つの内壁には、少なくと
も１つの凸部が設けられ、前記下型の、上型のリード導
出溝が設けられた内壁と対向する内壁を除いた少なくと
も１つの内壁には、少なくとも１つの凸部が設けられ、
樹脂封止に際して、下型と上型とに設けられた、少なく
とも一対の凸部により、リードフレームの支持端部が保
持されたとき、支持端部と、下型または上型の少なくと
も一方の内壁との間に、空隙が形成されるように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、樹脂封止半導体装置、およびその製造におい
て用いる金型に関する。

近年、パワートランジスタなどの半導体装置の大電流、
高電圧といった高出力化の進展は目ざましく、それに伴
う半導体装置の発熱量も、益々増大してきている。

一般に、半導体装置は、素子を保護するために、種々の
方法で封止が行われているが、製造効率がよく、コスト
も安いことから、樹脂封止が最も用いられる。

しかし、発熱量の大きな半導体装置においては、熱を放
散する必要があり、プリント基板などへの実装に際して
は、放熱器を介在させて取り付けることが行われている
。

この放熱器には、一般に、熱放散が良い金属の放熱器が
よく用いられる。

従って、放熱器を取り付ける際には、絶縁シートや絶縁
ブツシュなどを用いて、電気的な絶縁を取っている。

しかし、この作業は煩雑なので、封止樹脂を用いて、シ
ートやブツシュなどの機能を、成形時に同時に付与させ
る、いわゆるインサートモールドする方法が提案されて
いる（実公昭５３−２０９９８）。

〔従来の技術〕

半導体装置の樹脂封止においては、封止用金型のキャビ
ティの中に、半導体素子を載置し、かっ封止後は半導体
装置の外部導出リードとなる、いわゆるリードフレーム
を、如何に制御性よく支持するかが、重要な課題となっ
ている。

すなわち、リードフレームの半導体素子の載置部の位置
出しは、実装に際してシートを介在させたときの、シー
トの厚さに相当する放熱器との距離に関係し、その値は
放熱効率に大きな影響を及ぼす。

そこで、樹脂封止に際して、例えば、樹脂パッケージの
外部から連結条を使って、リードフレームを支持する方
法がある（特開昭６Ｏ−１２８６４６）。

この方法では、樹脂パッケージに窪みを設け、樹脂成形
の後に、その窪みの中で、突出した連結条を切断し、電
気的な短絡を防いでいる。

しかし、連結条を切断する際に、樹脂パッケージにクラ
ックが生じる問題があり、また、連結条の切断面が露出
しているので、腐食する問題も避けられない。

−４、例えば、金型にビンを立て、そのビンによってリ
ードフレームを支持しながら成形する方法もある。

この場合には、樹脂パッケージに、ビンの抜き跡の孔が
開き、実装後の洗浄などの際に、洗浄液が残留し、品質
劣化の原因となる。

さらに、リードフレームの半導体素子の載置部の裏側に
、予めシートを貼着したり、あるいは、金型の底に予め
シートを敷いて、その上にリードフレームの半導体素子
の載置部を重置して封止する方法などもあるが、成形す
る際の作業性がよくない。

こうした現状から、従来の個別に実装する際に必要不可
欠であったシートやブツシュなどの機能を充分に兼ね備
え、かつ金型の中のリードフレームの位置決めが制御性
よく可能で、しかも、作業性がよい樹脂封止方法の実現
が強く要請されている状況である。

〔発明が解決しようとする課題〕

−Ｌで述べたように、高出力で発熱の大きな樹脂封止半
導体装置などを、放熱器を介して実装する際に、従来か
ら使用していたシートやブツシュなどの機能を、樹脂封
止の成形と同時に兼ね備えさせることができれば、非常
に好都合である。

しかし、成形時の作業が煩雑であったり、樹脂パッケー
ジから突出したリードフレームの１部を切断する後工程
が必要なため、その切断面が露出していて腐食したり、
短絡事故を起こしたり、あるいは、樹脂パッケージに破
を貝が生じて、品質劣化を起こすなどの問題があった。

そこで、本発明は、成形時の作業性がよく、品質劣化の
問題を起こさない、新規な樹脂封止半導体装置と、それ
の製造に用いる金型を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の樹脂封止半導体装置の構成図を示した
もので、同図（Ａ）は半導体装置の斜視図、同図（Ｂ）
は半導体装置のｘ−ｘ’断面図である。

同図において、本発明の半導体装置１は、　複数個の外
部導出リード４と、外部導出リード４の少なくとも１つ
に連結され、かつ半導体素子２を載置固定した載置部３
と、載置部３に設けられた支持端部９と、封止樹脂から
なる樹脂部６により構成されている。

樹脂部６の１つの側壁には、複数個の外部導出リード４
を突出させるとともに、残りの少なくとも１つの側壁に
は、上壁と側壁とに開口した少なくとも１つの凹部７ａ
、および下壁と側壁とに開口した少なくとも１つの凹部
７ｂとを設け、その凹部７ａ、７ｂの各々の底部８ａ、
８ｂに支持端部９を突出させる。

そして、その突出させた支持端部９の端面が、樹脂部→
によって被覆された構成になっている。

一方、第２図は本発明の金型の構成図で、同図（Ａ）は
下型の斜視図、同図（Ｂ）は上型の斜視図、同図（Ｃ）
は金型の組合せ断面図である。

同図（Ｂ）および（Ｃ）において、本発明の金型は、相
互に連結された複数個の外部導出リード４と、前記外部
導出リード４の少なくとも１つに連結され、かつ半導体
素子２を載置固定した載置部３と、載置部に設けられた
支持端部９とからなるリードフレーム５を樹脂封止する
、分割可能で、かつ一対の下型１３と上型１４とで構成
された一対の金型である。

上型１４の１つの内壁には、複数個の外部導出リード４
を保持するリード導出溝１５を設けるとともに、残りの
少なくとも１つの内壁には、少なくとも１つの凸部１６
が設けられている。

また、下型１３の、上型１４のリード導出溝１５を設け
た内壁と対向する内壁を除いた少なくとも１つの内壁に
は、少なくとも１つの凸部１７が設けられζいる。

樹脂封止に際しては、同図（Ｃ）に示したように、丁型
１３と上型１４とに設けた、少なくとも一対の凸部Ｉ６
．１７によって、リードフレーム５の支持端部９を保持
したとき、支持端部９と、下型１３または上型１４の少
なくとも一方の内壁との間に、空隙１８が形成される構
成の金型により、本発明の樹脂封止半導体装置を製造す
ることができる。

〔作　用〕

本発明では、第１図に示したように、樹脂部６の１つの
側壁には、複数個の外部導出リード４を突出させるとと
もに、残りの少なくとも１つの側壁には、上壁と少なく
とも１つの側壁とに開口した少なくとも１つの凹部７ａ
、および下壁と少なくとも１つの側壁とに開口した少な
くとも１つの凹部７ｂとを設け、その凹部７ａ、　７ｂ
の各々の底部８ａ。

８ｂに突出したリードフレーム５の支持端部９の端面が
、封止樹脂によって被覆されている。

従って、リードフレーム５の支持端部９の端面が、腐食
したり、それに伴う品質劣化の問題が全く起きない。

また、支持端部９と外部導出リード４とにより、載置部
３が樹脂部６の中で、制御性よく位置決めされている。

その結果、底壁１１の厚さも、制御性よく加減できるよ
うになっている。

以上述べた本発明になる半導体装置の特徴は、それの製
造に用いる金型の新規な構成に依っている。

第２図は本発明の金型の構成図である。

同図（Ａ）および（Ｂ）において、上型１４の複数個の
外部導出リード４を保持するリード導出溝１５を設けた
１つの内壁以外の、残りの少なくとも１つの内壁に設け
た少なくとも１つの凸部１６と、下型１３の、上型１４
のリード導出溝１５を設けた内壁と対向する内壁を除い
た少なくとも１つの内壁に設けた少なくとも１つの凸部
１７との、２つの凸部１６．１７によりリードフレーム
５の支持端部９を保持するようになっている。

すなわち、同図（Ｃ）で示したように、支持端部９と、
下型１３または上型１４の少なくとも一方の内壁との間
に、空隙１８が設けであるので、樹脂封止に際しては、
その空隙１８に封止樹脂が入り込み、支持端部９の端面
が外部に露出しないで被覆されるようになっている。

しかも、金型の中におけるリードフレーム５の位置決め
は、下型１３と上型１４とを組み合わせたとき、外部導
出リード４と支持端部９との少なくとも２箇所で、制御
性よく行うことができる。

以上述べたように、本発明の樹脂封止半導体装Ｗ１は、
樹脂部６＋０１つの側壁に設けた少なくとも一対の凹部
７ａ、　７ｂの各々の底部８ａ、　８ｂに突出したリー
ドフレーム５の支持端部９の端面が、封止樹脂によって
被覆されている。

それ故に、リードフレーム５を金型の中で位置決めする
ために必要であったリードフレーム５の突出部分におい
て、腐食が起こったり、それに起因して品質劣化を起こ
したりなどの問題は皆無である。

また、実装時や使用中に電気的に短絡して、事故を起こ
す危惧もない。

さらに、この半導体装置１は、樹脂封止の成形の際に、
上下２つの分割金型１３．１４の内壁に設けた、少なく
とも一対の凸部１６．１７によって、リードフレーム５
の支持端部９を保持するので、金型の中におけるリード
フレーム５の位置決めが制御性よく可能であり、また成
形時の作業性もよい。

〔実施例〕

第３図は本発明の樹脂封止半導体装置の一実施例説明図
である。

同図（Ａ）において、半導体素子２を載置する載置部３
には、ヒートシンクの働きをもたせるために板厚１　、
５　ｍｍ、その載置部３に連結した１本の外部導出リー
ド４と支持端部９、および残り２本の外部導出リード４
には板厚０　、５　ｎｕｎの段付異形材を用いた。

樹脂パッケージ６の大きさは、幅が１０ｍｍ、長さが１
６鵬、厚さが最大４，５閣の段付きの形状にし、取付孔
１０を設けて、実装の際に螺着できるようにした。

また、樹脂パッケージ６の中の載置部３の裏側の底壁１
１の厚さは、０．４　ｍｍになるよう設計した。

さらに、同図（Ｂ）および（Ｃ）において、樹脂パッケ
ージ６には、１ｍｍ角の２組の凹部７を設け、そのそれ
ぞれの底部８ａ、８ｂに、支持端部９が０　、５　ｍｍ
突出するようにした。

従って、支持端部９の端面ば、０　、５　ｍｍの封止樹
脂により被覆されていることになる。

一方、第４図は、このような本発明の樹脂封止半導体装
置の製造に用いた金型の一実施例説明図である。

まず、ここで用いたリードフレーム５は、３本の外部導
出リード４を１枠として連結したフープ状になっており
、真中の外部導出リード４には、半導体素子２を載置す
る載置部３と支持端部９とを連結した。

そして、載置部３には、ヒートシンクの働きをもたせる
ために仮Ｗ　１．５ｍｍ、外部導出リード４と支持端部
９には板厚０．５ｍｍの段付異形材を用い、プレス加工
で作製した。

次に、本発明の金型は、下型１３と上型１４の２つの金
型で構成し、リードフレーム５の外部導出リード４と支
持端部９との高さが異なるので、上下の金型の分割面を
段付きにして、分割できるようにした。

同図（Ａ）および同図（Ｂ）において、下型１３の内壁
には、リードフレーム５の支持端部９の厚さに対応した
０、５ｍ分だけ、分割面から低い位置に、１ｍｍ角の凸
部１７を２つ設けた。

また上型１４の、下型１３の凸部Ｉ７と対向する内壁に
は、２つの凸部１６を設け、さらに、凸部１６に対向し
た内壁には、外部導出リード４を引き出す３本のリード
導出溝１５を設けた。

さらに、上型１４には、半導体装置をプリン）Ｍ板など
に実装する際に螺子を通すため、２つの金型１３．１４
を組み合わせたとき、下型１３に当接する長さの取付孔
凸部１２を突設した。

同図（Ｃ）は、金型の組合せ断面図である。

リードフレーム５は、金型の中で、３本の外部導出リー
ド４と２組の対になった凸部１６．１７に挟まれた支持
端部９とで支持し、底壁１１の厚さを制御性よく位置決
めできるようにした。

また、２つの空隙１８が、２組の対になった凸部１６．
１７とリードフレーム５の支持端部９とで囲まれて形成
されるようにし、支持端部９の端面が、この空隙１８に
注入された封止樹脂により被覆され、外部に露出しない
ようにした。

半導体素子２には、ダーリントン接続したパワートラン
ジスタを用いた。

このパワートランジスタを、リードフレーム５の載置部
３に固着し、図示してないが、外部導出リード４にワイ
ヤポンディングで接続した。

このフープ状のリードフレーム５を、フープ材の移送装
置付きの自動成形機で金型に挿着し、エポキシ系の封止
樹脂を用いて樹脂封止を行った。

その結果、本発明の金型によって製造した半導体装置１
では、実装に際して放熱器への熱伝導効率の指標となる
底壁１１の厚さを、断面を取って測長顕微鏡で測ったと
ころ、設計値の０．４ｍｍに対して、±０．０３ｍｍの
高精度な結果が得られた。

さらに、リードフレーム５の支持端部９の端面ば、樹脂
部６の凹部７の底部８ａ、８ｂに埋没し被覆されている
。

従って、追加工の必要はなく、切断加工は、樹脂部６か
ら距離の隔たった、フープ状の外部導出リード４の連結
部のみでよいので、樹脂部６に亀裂などの損傷を与える
ことは皆無であった。

本実施例では、樹脂部の外部導出リードと対向する側壁
の２箇所に２組の凹部を、従って、金型にもそれに対応
する位置の２箇所に２　＆［１の凸部を設けた。

しかし、凹部を設ける位置や数は、本発明の本質には関
係なく、必要に応じて、凹部を設ける側壁の位置は、３
箇所以上でもよく、その数は、１組でも、３組以上でも
よい。

従って、金型に設けてリードフレームを保持する凸部の
位置も、樹脂部の凹部に対応して任意に設けることがで
き、リード導出溝に対向する内壁に限らない。

すなわち、支持端部を載置部の横部に設けて、リードフ
レームを保持する構成であれば、凸部の位置を、リード
導出溝に対向しない横部の内壁に設けた構成でもよい。

ざらに、凸部の大きさや形状は、成形した半導体装置の
樹脂部の外形の意匠との関連から、種々の変形が可能で
ある。

一方、本実施例では、リードフレームの材料に段付異形
材を用いたが、通常の平板でも、あるいは、それを適宜
加工したものでもよく、それに対応して、外部導出リー
ドを支持するリード導出溝を、実力缶例のように上型に
限定して設ける制約はなく、さらに、凸部の高さや金型
の分割面などにも種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の樹脂封止半導体装置と、そ
れを製造するために用いる金型によれば、金型内で位置
決めの用をなすリードフレームの支持端部の端面が、封
止樹脂により被覆されているので、その端面で腐食が起
こらず、品質劣化が生じない大きな効果がある。

この効果は、樹脂部から突出したリードフレームの一部
を切断することに起因した切断面の腐食や樹脂部に対す
る亀裂などの発生と、それらに伴う品質劣化が生じる問
題があった、従来の半導体装置と対比すればよく分かる
。

また、樹脂↑・ｌ止に際して、金型の中にリードツムを
制御性よく位置決めすることができるので、半導体装置
の製造効率化に対しても寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の樹脂封止半導体装置の構成図、第２図
は本発明の金型の構成図、 第３図は本発明の樹脂封止半導体装置の一実施例説明図
、 第４図は本発明の樹脂封止半導体装置の製造に用いた金
型の一実施例説明図、 である。 図において、 １は半導体装置、 ３は載置部、 ５はリードフレーム、 ７ａ、７ｂは凹部、 ９は支持端部、 １４は上型、 １６．１７は凸部、 である。 ２は半導体素子、 ４は外部導出リード、 ６は樹脂部、 ８ａ、８ｂは底部、 １３は下型、 １５はリード導出溝、 １８は空隙、 （，４）半町本殖業Ｏ噂１λ覧口 （８）褥伜汝ｉρメーＸ′前面の ホ炒助演脂耐１剃頓遍■■Ａ■ 茶　１　　■ （，４）下空ケ評視図 （Ｂ）朋ρ糾曵口 （Ｃ）金製の卑呑也酢白い 本発明０齋い庸城゛０ １→（算イン１礪七ａ （Ａ）本命＃１部Ｉ体肖ｒ浦銭憎Ｕ （Ｃ）卸勢体広尺の

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数個の外部導出リード（４）と、該外部導出リー
   ド（４）の少なくとも１つに連結され、かつ半導体素子
   （２）が載置固定された載置部（３）と、該載置部（３
   ）に設けられた支持端部（９）と、封止樹脂からなる樹
   脂部（６）とを有し、 前記樹脂部（６）の１つの側壁には、前記複数個の外部
   導出リード（４）が突出されるとともに、残りの少なく
   とも１つの側壁には、上壁と少なくとも１つの側壁とに
   開口した少なくとも１つの凹部（７ａ）と、下壁と少な
   くとも１つの側壁とに開口した少なくとも１つの凹部（
   ７ｂ）とが設けられ、前記凹部（７ａ、７ｂ）の各々の
   底部（８ａ、８ｂ）には、前記支持端部（９）が突出さ
   れ、 突出された前記支持端部（９）の端面が、前記樹脂部（
   ６）により被覆されていることを特徴とする樹脂封止半
   導体装置。 ２）相互に連結された複数個の外部導出リード（４）と
   、前記外部導出リード（４）の少なくとも１つに連結さ
   れ、かつ半導体素子（２）が載置固定された載置部（３
   ）と、該載置部（３）に設けられた支持端部（９）とか
   らなるリードフレーム（５）を樹脂封止する、分割可能
   で、かつ一対の下型（１３）と上型（１４）とを有し、 前記上型（１４）の１つの内壁には、前記外部導出リー
   ド（４）を保持するリード導出溝（１５）が設けられる
   とともに、残りの少なくとも１つの内壁には、少なくと
   も１つの凸部（１６）が設けられ、前記下型（１３）の
   、前記上型（１４）の前記リード導出溝（１５）が設け
   られた内壁と対向する内壁を除いた少なくとも１つの内
   壁には、少なくとも１つの凸部（１７）が設けられ、 樹脂封止に際して、前記下型（１３）と上型（１４）と
   に設けられた、少なくとも一対の前記凸部（１６、１７
   ）により、前記リードフレーム（５）の支持端部（９）
   が保持されたとき、前記支持端部（９）と、前記下型（
   １３）または上型（１４）の少なくとも一方の内壁との
   間に、空隙（１８）が形成されることを特徴とする１項
   記載の樹脂封止半導体装置の製造に用いる金型。