JPH04192351A - 半導体装置及びその形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、パワートランジス
タ等、単体構造の半導体装置に適用して有効な技術に関
するものである。

〔従来の技術〕

レジンパワートランジスタ等、単体構造の半導体装置は
パワートランジスタを搭載し、た半導体ペレットを樹脂
（レジンパッケージノで気密封止する。

半導体ペレットは金属ヘッダ（フレーム）の表面に搭載
される。半導体ペレットの外部端子（ポンディングパッ
ド）はボンディングワイヤを介してリードのインナ一部
に電気的に接続される。半導体ペレットに搭載されるパ
ワートランジスタがバイポーラトランジスタの場合、金
属ヘッダの一端側からはコレクタリードが引出される。

ベースリード、エミッタリードの夫々は、金属ヘッダ及
びコレクタリードと分離され、前記コレクタリードの両
側に夫々が配置される。

前記単体構造の半導体装置の樹脂はトランスファモール
ド法で形成される。このトランスファモールド法での樹
脂封止は次のとおり行われる。まず、金型の上型及び下
型で形成されるキャビティ内に金属ヘッダ及びその表面
に搭載された半導体ペレットを配置する。次に、前記金
型のキャビティ内に流動性樹脂を注入し、この流動性樹
脂を硬化する。この結果、金型のキャビティの形状に成
型された樹脂が形成され、この樹脂の内部には半導体ペ
レット等が気密封止される。

単体構造の半導体装置は、前述のトランスファモールド
法に基づく樹脂封止の際、金属ヘッダの一端側（各リー
ド）を金型のダムで挟持し、金属ヘッダの他端側をヘッ
ダ押えピンで挟持する。ヘッダ押えピンは、金属ヘッダ
の一端側の挟持では片持ばり構造となり、樹脂封止の際
の金属ヘッダの他端側か上下に変動するので、これを防
止する目的で使用される。金属ヘッダの他端側の上下の
変動は、放熱板が取付けられる金属ヘッダの裏面側の樹
脂の厚さにばらつきを生じ、厚い場合には放熱性が低下
し、薄い場合には絶縁性が低下する。

前記樹脂封止の際に使用されたヘッダ押えピンは樹脂の
硬化後に取外される。ヘッダ押えピンが取外されると、
樹脂から金属ヘッダの他端側の一部の表面が露出するの
で、この露出する領域には絶縁材が形成される。絶縁材
としては、例えば滴下（所謂ポツティング）技術で塗布
され、この後のベーク処理で硬化された樹脂系材料が使
用される。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者は、前述の単体構造の半導体装置において、下
記の問題点を見呂した。

前述の単体構造の半導体装置は、トランスファモールド
法により形成された樹脂で金属ヘッダ及びその表面に搭
載された半導体ペレットを封止した後、この樹脂封止の
際に使用されるヘッダ押えピンを取外した領域に再度絶
縁材を形成する。このため、単体構造の半導体装置の樹
脂封止後の形成工程数が増加する。

また、この問題点を解決するために、トランスファモー
ルド法での樹脂封止の際にヘッダ押えピンを使用しない
ことが考えられる６しがしながら、ヘッダ押えピンを使
用しない場合、前述のように樹脂の金属ヘッダの裏面側
の厚さにばらつきを生しるので、単体構造の半導体装置
の信頼性が低下する。

本発明の目的は、単体構造の半導体装置において、樹脂
封止後の形成工程数を低減すると共に、放熱性や絶縁耐
圧を向上し、信頼性を向上することが可能な技術を提供
することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

金属ヘッダのリードの引呂し側の一端を金型で挟持し、
この金属ヘッダの他端側をヘッダ押えピンで挟持した状
態で、前記金属ヘッダ及びその表面に搭載される半導体
ペレットをトランスファモールド法で形成する樹脂で封
止する半導体装置において、前記金属ヘッダの他端側の
前記ヘッダ押えピンが当接する領域に絶縁体を形成し、
この絶縁体が形成された金属ヘッダを前記トランスファ
モールド法で形成された樹脂で封止する。前記絶縁体と
しては、アルマイト、エポキシ系樹脂等を使用する。

〔作　　用〕

上述した手段によれば、前記半導体装置の金属ヘッダの
ヘッダ押えピンが当接する領域に予じめ絶縁体を形成し
、金属ヘッダが樹脂から露出しなくなるので、前記トラ
ンスファモールド法による樹脂の封止後に、再度、金属
ヘッダの露出する領域を埋込む工程を廃止でき、半導体
装置の樹脂の封止後の形成工程数を低減できる。また、
前記トランスファモールド法による樹脂の封止の際、金
属ヘッダの他端側をヘッダ押えピンで挟持するので、金
属ヘッダの他端側の上下の変動を低減し、金属ヘッダの
表面（半導体ペレットの搭載面）側、裏面側の夫々の樹
脂の厚さのばらつきを低減できる。この結果、前記半導
体装置の樹脂の金属ヘッダの裏面側の厚さが、厚くなる
ことによる放熱性の低下を低減し、又薄くなることによ
る１１１！ａ：耐圧の低下を低減できるので、半導体装
置の信頼性を向上できる。

以下、本発明の構成について、レジンパワートランジス
タに本発明を適用した一実施例とともに説明する。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例である単体構造の半導体装置（レジン
パワートランジスタ）の構成を第１図（断面図）、第２
図（一部の樹脂を除いた平面図）及び第３図（平面図）
で示す。

第１図乃至第３図に示すように、単体構造の半導体装置
（レジンパワートランジスタ）ｌは、金属ヘッダ（フレ
ーム）２Ａの表面に半導体ペレット３を搭載し、これら
を樹脂（レジン）６で封止する。

前記半導体ペレット３は単結晶珪素基板で形成される。

この半導体ペレット３にはパワートランジスタとしての
バイポーラトランジスタが搭載される。バイポーラトラ
ンジスタは、その詳細な構造を示していないが、単結晶
珪素基板をコレクタ＠域として使用し、このコレクタ領
域の主面部にベース領域、このベース領域の主面部にエ
ミッタ領域の夫々を形成し、構成される。半導体ペレッ
ト３の表面側には図示しないがエミッタ領域に接続され
た外部端子（ポンディングパッド）及びベース領域に接
続された外部端子が配置される。

前記金属へラダ２Ａは、前記半導体ペレット３を搭載し
、この半導体ペレット３に搭載されたバイポーラトラン
ジスタのコレクタ領域と電気的に接続される。第１図乃
至第３図に示すよう１．−１金属へラダ２Ａの左側の一
端にはコレクタリード２Ｃが一体に構成され電気的に接
続される。コレクタリード２Ｃの上下両側の夫々にはエ
ミッタリード２Ｅ、ベースリード２Ｂの夫々が配置され
る。

エミッタリード２Ｅ、ベースリード２Ｂの夫々は金属へ
ラダ２Ａと分離され配置される。このエミッタリード２
Ｅ、ベースリード２Ｂの夫々は、半導体ペレット３の外
部端子にボンディングワイヤ４を介して電気的に接続さ
れる。前記金属ヘッダ２Ａ、コレクタリードＺＣ，エミ
ッタリード２Ｅ。

ベースリード２Ｂの夫々は厚さは異なるが同一のリード
フレームから切断される。このリードフレームは例えば
Ｃｕ又はＣｕ系合金で形成される。

前記金属へラダ２Ａの中央部分には開口２Ｄが構成され
る。この間口２Ｄは単体構造の半導体装置１を金属ヘッ
ダ２Ａの裏面側において金属性放熱板（図示しない）に
取付ける際の取付は穴（６Ａ）を形成する目的で構成さ
れる。

前記金属へラダ２Ａの他端側の表面及び裏面、つまり、
後述するトランスファモールド法での樹脂封止の際に使
用されるヘッダ押えピン（１０）が当接する領域には絶
縁体５が構成される。＃＠縁体５は基本的にトランスフ
ァモールド法で形成される樹脂６が形成される前におい
て金属へラダ２Ａの他端側の表面及び裏面に形成される
。

絶縁体５は少なくともヘッダ押えピン（１０）の当接面
積にトランスファモールド法での樹脂封止の際のヘッダ
押えピン（１０）との位置ずれ量に対応する面積を付加
した面積（パターン）で構成される。

つまり、絶縁体５は、ヘッダ押えピン（１０）の当接面
積に比へて位置ずれ量に相当する分大きいサイズで構成
される。

絶縁体５は、基本的に絶縁性を有し、樹脂封止の際に溶
融しない耐熱性を有していればよいが、ヘッダ押えピン
（１０）の当接の際に金属ヘッダ２Ａに位置ブレを発生
させない目的で適度な硬度を有する材料を使用する。具
体的に、＃＠縁体５はアルマイトで形成する。絶縁体５
としてアルマイトを使用する場合、金属へラダ２Ａに貼
り付けるために接着層例えば樹脂系接着剤を使用する。

樹脂封止の際にアルマイトを保持できれば、樹脂封止後
には樹脂６でアルマイトを保持できるので、前述の接着
層は廃止できる。また、絶縁体５は、樹脂６（例えば、
後述するがエポキシ系樹脂を使用）との密着性や線膨張
係数を適合させる目的で、エポキシ系樹脂で形成しても
よい。絶縁体５としてエポキシ系樹脂を使用する場合、
板状のエポキシ系樹脂を金属へラダ２Ａに貼り付けるか
、或は滴下技術で流動性エポキシ系樹脂を金属ヘッダ２
Ａに塗布しこの後硬化させればよい。

前記樹脂６は前述の金属へラダ２Ａ、その表面に搭載さ
れた半導体ベレット３等を気密封止する。

この樹脂６はトランスファモールド法で形成される。樹
脂６としては例えばエポキシ系樹脂を使用する。樹脂６
の前記金属へラダ２Ａの中央部分に形成された開口２Ｄ
に対応する位置には、金属性放熱板に取付ける際にビス
を通すための取付は穴（貫通穴）６Ａが構成される。ま
た、樹脂６の金属へラダ２Ａの他端側に形成された絶縁
体５に対応する位置には、ヘッダ押えピン（１０）の使
用で形成される開口６Ｂが形成される。この開口６Ｂ内
には＃＠縁体５が露出するが、絶縁体５で金属ヘッダ２
Ａの表面が被覆されているので、開口６Ｂからは金属ヘ
ッダ２Ａの表面が露出しない。

次に、前述の単体構造の半導体装置１の形成方法につい
て、第４図及び第５図（所定の形成工程での断面図）を
使用し、簡単に説明する。

まず、第４図に示すように、切断前のリードフレームの
枠体に連結された状態の金属ヘッダ２Ａの表面に半導体
ペレット３を搭載し、ボンディングワイヤ４を形成する
。ボンディングワイヤ４は、半導体ペレット３の外部端
子とベースリード２Ｂとの間、前記外部端子とエミッタ
リード２Ｅとの間を夫々接続する。また、この金属へラ
ダ２Ａの他端側の表面及び裏面には絶縁体５を形成する
。

この１１体５は、トランスファモールド法での樹脂封止
前であれば、半導体ペレット３を金属へラダ２Ａに搭載
する前或は後のいずれに形成してもよい。

次に、第５図に示すように、トランスファモールド法で
の樹脂封止を行う。まず、前記リードフレームの金属ヘ
ッダ２Ａを金型の上型７及び下型８で形成されるキャビ
ティ９内に配置する。金属へラダ２Ａの一端側のコレク
タリード２Ｃ，エミッタリード２Ｅ及びベースリード２
Ｂは金型のダム部で挟持され、金属ヘッダ２Ａの他端側
は絶縁体５を介してヘッダ押えピン１０で挟持される。

この後、金型のキャビティＳ内に流動性樹脂を注入し、
硬化することにより、前述の第１図乃至第３図に示す樹
脂６が成型され形成される。

次に、前記金型及びヘッダ押えピン１０を取外し、コレ
クタリード２Ｃ、エミッタリード２Ｅ、ベースリード２
Ｂの夫々をリードフレームの枠体から切り離す。この切
断工程により、前述の第１図乃至第３図に示す単体構造
の半導体装置１は完成する。

このように、金属ヘッダ２Ａのリード（２Ｃ９２Ｅ、２
Ｂ）の引出し側の一端を金型で挟持し。

この金属ヘッダ２Ａの他端側をヘッダ押えピン１０で挟
持した状態で、前記金属ヘッダ２Ａ及びその表面に搭載
される半導体ペレット３をトランスファモールド法で形
成する樹脂６で封止する単体構造の半導体装置（レジン
パワートランジスタ）１において、前記金属ヘッダ２Ａ
の他端側の前記ヘッダ押えピン１０が当接する領域に絶
縁体５を形成し。

この絶縁体５が形成された金属へラダ２Ａを前記トラン
スファモールド法で形成された樹脂６で封止する。前記
絶縁体５としてはアルマイト、エポキシ系樹脂等を使用
する。この構成により、前記単体構造の半導体装置ｌの
金属ヘッダ２Ａのヘッダ押えピン１０が当接する領域に
予じめ絶縁体５を形成し、金属ヘッダ２Ａが樹脂６から
露出しなくなるので、前記トランスファモールド法によ
る樹脂６の封止後に、再度、金属へラダ２Ａの露出する
領域を埋込む工程を廃止でき、単体構造の半導体装直重
の樹脂６の封止後の形成工程数を低減できる。また、前
記トランスファモールド法による樹脂６の封止の際、金
属ヘッダ２Ａの他端側を／＼ッダ押えピン１０で挟持す
るので、金属へラダ２Ａの他端側の上下の変動を低減し
、金属ヘッダ２人の表面（半導体ペレット３の搭載面）
側、裏面側の夫々の樹脂６の厚さのばらつきを低減でき
る９９、二の結果、前記単体構造の半導体装置ｌの樹脂
６の金属ヘッダ２Ａの裏面側の厚さが、厚くなることに
よる放熱性の低下を低減し、又薄くなることによる絶縁
耐圧の低下を低減できるので、単体構造の半導体装直重
の信頼性を向上できる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、ＭＩＳＦＥＴをパワートランジスタ
として半導体ペレットに搭載する単体構造の半導体装置
に適用できる。

また、本発明は、単体構造の半導体装置に限定されず、
トランスファモールド法で樹脂封止を行う半導体装置に
広く適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

単体構造の半導体装置において、樹脂封止後の形成工程
数を低減できると共に、放熱性や絶縁耐圧を向上し、信
頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である単体構造の半導体装
置の断面図。 第２図は、前記単体構造の半導体装置の一部の樹脂を除
いた平面図。 第３図は、前記単体構造の半導体装置の平面図、第４図
及び第５図は、前記単体構造の半導体装置の形成方法を
説明するための所定の工程における断面図である。 図中、１・・・単体構造の半導体装置、２Ａ・・・金属
ヘッダ、２Ｂ、２Ｃ，２Ｅ・・・リード、２Ｄ、６Ｂ・
・・開口、３・・・半導体ペレット、４・・・ボンディ
ングワイヤ、５・・絶縁体、６・・・樹脂、６Ａ・・・
取付は穴。 ７・・・上型、８・・・下型、９・・・キャビティ、１
０・・・ヘッダ押えピンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属ヘッダのリードの引出し側の一端を金型で挟持
   し、この金属ヘッダの他端側をヘッダ押えピンで挟持し
   た状態で、前記金属ヘッダ及びその表面に搭載される半
   導体ペレットをトランスファモールド法で形成する樹脂
   で封止する半導体装置の形成方法において、前記金属ヘ
   ッダの他端側の前記ヘッダ押えピンが当接する領域に絶
   縁体を形成する工程と、この絶縁体が形成された金属ヘ
   ッダを前記トランスファモールド法で形成された樹脂で
   封止する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の
   形成方法。 ２、前記請求項１に記載された方法で金属ヘッダの他端
   側に絶縁体が形成されたことを特徴とする半導体装置。