JPH0640557B2 - 樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、樹脂封止型パワートランジスタ等の樹脂封止
型半導体装置の製造方法に関する。

従来の技術 支持板の裏面側に薄い樹脂層を形成して支持板全体を封
止樹脂で被覆した構造の樹脂封止型半導体装置が公知と
なっている。この種の半導体装置では、支持板の裏面側
の樹脂層を薄くかつ均一に形成する必要がある。これを
達成するために、例えば、特開昭６１−２６３２４８号
公報に示される製造方法が知られている。この方法を第
４図及び第５図に基づいて説明する。

第４図は、樹脂封止型パワートランジスタを作成するた
めのリードフレーム（正確にはリードフレームをベース
とする中間組立体）の平面図を示し、第５図は樹脂封止
後に位置決めリードを除去した状態を示す部分的断面図
である。

リードフレーム１は、支持板２と、支持板２の一端に連
結された連結外部リード３と、支持板２の他端に連結さ
れた位置決めリード４と、連結外部リード３と並行して
設けられた非連結外部リード５と、連結外部リード３と
非連結外部リード５を連結するタイバー６及び第一の連
結細条７と、複数の位置決めリード４を連結する第二の
連結細条８とを有する。

リードフレーム１は、板状の銅材を打ち抜き加工する一
連のプレス成形工程により形成される。支持板２は他の
部分より肉厚となっており放熱板を兼ねている。第５図
に示すように、位置決めリード４が連結される側の端部
は微かな幅ではあるが肉薄部９となっており、支持板２
の裏面には段差部１０が形成されている。また、支持板
２にはネジ挿入用貫通孔１１が形成される。

位置決めリード４は、支持板２と一体に形成された内部
位置決めリード４ａと、第二の連結細条８と一体に成形
された外部位置決めリード４ｂとから成る。内部リード
４ａと外部リード４ｂは、位置決めリード４の延びる方
向と直角な対向面４ａ_１と４ｂ_１において、半導体チッ
プを支持板２に接着する半田の融点より３０〜１００℃
高い融点を持つ金属又は高分子材料より成る接着剤１２
で互いに接合される。

実際のリードフレーム１は複数個の支持板２等が並行に
連結された多素子取りのリードフレームであるが、第４
図ではその１素子分のみを示す。

位置決めリード４が接着されたリードフレーム１には、
まず、支持板２の主面２ａに半導体チップ（シリコント
ランジスタチップ）１３を半田１４により固着する。次
に、非連結外部リード５と半導体チップ１３とをリード
細線１５で接続する。次に、半導体チップ１３を破線で
示す保護樹脂１６で被覆する。その後、周知のトランス
ファモールド法により破線で示す樹脂封止体１７を形成
する。この時、支持板２は、連結外部リード３と位置決
めリード４を一対の成形金型で挟持することにより、上
型と下型との間に所定の間隙を持って浮いた状態で支持
される。ここで、支持板２と下型との間の間隙は１mm以
下であり、支持板２と上型との間の間隙に比べて十分に
小さい。この状態で、成形金型の成形空所内に溶融樹脂
を圧入し固化して樹脂封止体１７を形成する。溶融樹脂
の注入の際、前記成形金型による挟持のために支持板２
の位置が溶融樹脂の圧力によって変動することはなく、
支持板の裏面側に薄い樹脂層を厚みの精度良く形成でき
る。

樹脂封止の後、接着剤１２を加熱して溶融させた状態で
外部位置決めリード４ｂを引張ることにより、内部位置
決めリード４ａと外部位置決めリード４ｂとの間を分離
して、第５図に示すように、外部位置決めリード４ｂ及
び第二の連結結細条８を樹脂封止体１７から除去する。
外部位置決めリード４ｂが抜けた跡にできる孔１８の奥
に内部位置決めリード４ａの端面４ａ_１が位置する。こ
のため、支持板２と樹脂封止体１７の下面に当接して使
用される外部放熱体との間の沿面距離が樹脂封止体１７
の外側で位置決めリード４を切断する一般的方法の場合
より長くなる。即ち、支持板２と外部放熱体との間の絶
縁耐圧が高く、高耐圧半導体装置のパッケージとして好
適である。

発明が解決すべき問題点 ところで、接着剤１２は半導体チップ１３を支持板２に
接着する半田１４の融点より３０〜１００℃高い融点を
持つ金属又は高分子材料が使用される。このため、外部
位置決めリード４ｂ及び第二の連結細条８の除去に際し
て、接着剤１２を溶融させるために半導体装置を加熱す
ると、半導体チップ１３を接着する半田１４も溶融し、
半田１４の部分の熱抵抗を増加させてしまう。また、加
熱と半田１４の溶融によって保護樹脂１６が劣化するこ
ともある。更に、加熱によってリード細線１５の接続部
分の合金化反応が過度になって、リード細線１５の接続
強度が低下することもある。このように樹脂封止後に半
田１４の融点を超える高温加熱を行うと、半導体装置の
特性及び信頼性に悪影響を及ぼす。また、溶融した接着
剤１２が孔１８に流出して、接着剤１２が半田等の導電
材料の場合には前記高絶縁耐圧のメリットを半減させる
こともある。

上記の欠点を解消するため、例えば、特開昭６１−５６
４２０号公報に示すように、位置決めリード４に小断面
部を形成し、位置決めリード４に引張力を与えて前記小
断面部で位置決めリード４を破断する方法もある。しか
し、位置決めリード４の破断に要する引張力は比較的大
きく、位置決めリード４の破断に大掛かりな装置が必要
になるし、作業も複雑になる。また、樹脂封止体１７を
傷つけて外観不良や特性不良を招くこともある。また、
引張力による破断の際に位置決めリード４の破断部にば
りが生じ、前記高絶縁耐圧のメリットを減少させること
もある。

そこで、本発明は上記問題を解決した樹脂封止型半導体
装置の製造方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、支持板
と、前記支持板の一端に連結された連結外部リードと、
前記支持板の一方の主面に固着されている半導体チップ
と、前記支持板の前記一方の主面に塗布されたポリイミ
ド樹脂を基材とする接着剤により前記支持板の前記一方
の主面の他端側に固着された位置決めリードとを含む半
導体装置組立体を準備する工程と、樹脂封止用成形型の
上型と下型で両持ち状態に前記連結外部リードと前記位
置決めリードとを挟持することにより前記成形型内の成
形空所に前記支持板の他方の主面が浮いた状態に前記半
導体装置組立体を前記成形型で支持する工程と、前記成
形空所に樹脂を注入しかつ前記樹脂を硬化させて樹脂封
止体を形成する工程と、前記位置決めリードに外力を加
えて前記接着剤が前期支持板の前期位置決めリードが固
着された部分に残存するように前記位置決めリードを前
期支持板から取り去る工程とを含む。

作用 支持板の一方の主面に位置決めリードを固着しているの
で、位置決めリードの一部と支持板とが重なった状態で
連結される。そのため、位置決めリードと支持板との間
で広い接着面積が得られるから、位置決めリードとして
支持板を支持するに必要十分な接着強度を得ることがで
きる。また、位置決めリードに外力（通常は引張力）を
加えて支持板から取り去るので、従来のように、破断の
際に半導体装置の加熱により生ずる半導体チップ部分で
の半田の溶融がない。したがって、半導体装置の電気的
特性の劣化や信頼性の低下を防止できると共に、樹脂封
止体を損傷しない程度の比較的小さな力で位置決めリー
ドを支持板から分離することができる。更に、接着剤が
ポリイミド樹脂を基材と高耐熱性の樹脂であるため、樹
脂封止体を形成するための樹脂成形時の加熱によっても
接着剤の支持板に対する接着力が低下しない。このた
め、位置決めリードを引き抜いたとき、支持板の位置決
めリードが固着された部分に接着剤が残存する。この結
果として、金属の露出部分が無く、半導体装置の絶縁耐
圧が十分に大きく得られる。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図について説明す
る。これらの図面では、第４図及び第５図に示す箇所と
同一の部分については同一の符号を付し、説明を省略す
る。

まず、第１図は樹脂封止型パワートランジスタ用リード
フレーム２０を示す。

リードフレーム２０は、最初は、位置決めリード２１及
び第二の連結細条８から成る部分とその他の部分の二体
に分けて形成されている。製作の過程では、１枚の板材
から一体にプレス成形したものを切断して二体に分けて
もよい。この二体は、位置決めリード２１の内端の下面
を支持板２の上面である一方の主面２ａに接着剤２２で
固着することにより一体化される。接着剤２２は高耐熱
性樹脂であるポリイミド樹脂を基材とするものである。

こうして製作されたリードフレーム２０に対して、半導
体チップ１３を支持板２に半田１４により固着する。次
に、周知のワイヤボンディング工程でリード細線１５を
接続し、更に、半導体チップ１３を保護樹脂１６で被覆
する。その後、従来例と同様に成形用金型で連結外部リ
ード３と位置決めリード２１を挟持しつつトランスファ
モールドを行う。

第二図はリードフレーム２０をトランスファモールド用
金型に装着した場合の第１図のＩ−Ｉ線に沿う断面図を
示す。金型２３、２４内に形成された成形空所２５内に
溶融樹脂が圧入され、半導体チップ１３等を含む支持板
２の全面と、連結外部リード３、位置決めリード２１及
び非連結外部リード５のそれぞれ端部を被覆する樹脂封
止体１７が形成される。この時、支持板２には支持板２
を押し上げる方向に樹脂の圧力が作用する。しかし、位
置決めリード２１と支持板が重ねられて必要十分な面積
で固着していること、及び位置決めリード２１が支持板
２の上側にあるので前記樹脂の圧力が直接的には接着剤
２２を引張る方向に働かないことから、位置決めリード
２１が支持板２から剥がれてしまうことはない。したが
って、連結外部リード３と位置決めリード２１によって
両持ち状に支持された支持板２は成形空所２５内の正し
い位置に維持され、支持板２の裏面には０．５mm程度の
樹脂層が厚み精度良く形成される。樹脂封止体１７を形
成した後、第３図に示すように、第二の連結細条８に引
張力を加えることにより位置決めリード２１を樹脂封止
体１７から引き抜くようにして除去する。その際、接着
剤２２による固着部は比較的小さな引張力で破断する。
その後、タイバー６及び連結細条７をプレス加工により
切断除去して個々の樹脂封止型パワートランジスタとす
る。

上記実施例では、樹脂封止体１７の損傷による特性劣
化、信頼性低下及び外観不良も認められない。また、位
置決めリード２１に引張力を加えて支持板２から取り去
るので、従来のように、破断の際に半導体装置の加熱に
より生ずる半導体チップ１３部分での半田１４の溶融が
ない。したがって、半導体装置の電気的特性の劣化や信
頼性の低下を防止できる。更に、接着剤２２がポリイミ
ド樹脂を基材と高耐熱性の樹脂であるため、樹脂封止体
１７を形成するための樹脂成形時の加熱によっても接着
剤２２の支持板２に対する接着力が低下しない。このた
め、位置決めリード２１を引き抜いたとき、支持板２の
位置決めリード２１が固着された部分に接着剤２２が残
存する。この結果として、金属の露出部分が無く、半導
体装置の絶縁耐圧が十分に大きく得られる。

更に、樹脂封止体１７に外部放熱体を装着した場合、外
部放熱体と接着剤２２による固着部分との沿面距離（樹
脂封止体１７に沿っての最短距離）が樹脂封止型半導体
装置と外部放熱体との絶縁耐圧を決定する一つの大きな
要因となる。本発明では、樹脂封止体１７内に位置決め
リード２１を残存させないので（従来例における内部位
置決めリード４ａに相当するものがないので）、支持板
２の肉薄部９の端部の位置までが沿面距離となり、沿面
距離が増加する。しかも本実施例では、支持板２の凹部
２７の底部から位置決めリード２１が導出される形状と
していることにより、支持板２の大きさを実質的に小さ
くすることなく（放熱能力を低下させることなく）かつ
樹脂封止体１７を大形化することなく、沿面距離の一層
の増加を達成している。また、支持板２の肉薄部９の端
部を樹脂封止体１７の側面に近接させることにより、樹
脂封止の際に支持板２の主面２ａ側への樹脂の流れを抑
制し、支持板２の裏面に未充填部分の生じない良好な樹
脂封止が行われるように配慮している。

変形例 上記実施例では、接着剤２２による固着部分が樹脂封止
体１７の内部となるように樹脂封止した。しかし、位置
決めリード２１の上部に樹脂封止体１７の凹部が形成さ
れるように樹脂封止して、位置決めリード２１の上面が
樹脂封止体１７から露出するようにしてもよい。この場
合、第二の連結細条８を上方に持ち上げるようにしても
位置決めリード２１を支持板２から分離することができ
る。また、接着剤２２の固着部分が底になるように上方
のみが開口した凹部を樹脂封止体１７に形成し、位置決
めリード２１を引き抜くように除去した後に、この凹部
に絶縁用の樹脂を注入してもよい。この場合、この凹部
の側方が側壁に包囲されているので、絶縁用の樹脂の注
入作業が行い易い。また、前記実施例では本発明をパワ
ートランジスタに応用した例を示したが、ＳＣＲ等他の
樹脂封止型半導体装置にも応用することが可能である。

発明の効果 本発明の製造方法によれば、支持板の裏面側に薄い樹脂
層を形成して支持板全体を封止樹脂で被覆した構造の樹
脂封止型半導体装置を、電気的特性及び信頼性の低下を
伴うことなく、かつ容易に製作することができる。ま
た、支持板と外部放熱体との沿面距離を大きくとって、
高絶縁耐圧の樹脂封止型半導体装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による樹脂封止型半導体装置の製造方法
に用いるリードフレームの平面図、第２図はこのリード
フレームをトランスファモールド用成形金型内に装着し
た状態を示す第１図のＩ−Ｉ線に沿う断面図、第３図は
第１図のリードフレームに樹脂封止体を形成した後に位
置決めリードを除去した状態を示す部分的断面図、第４
図は従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法に用いるリ
ードフレームの平面図、第５図は第４図のリードフレー
ムに樹脂封止体を形成した後に位置決めリードを除去し
た状態を示す部分的断面図である。 ２……支持板、２ａ……主面、３……連結外部リード、
５……非連結外部リード、６……タイバー、７……第一
の連結細条、８……第二の連結細条、９……支持板の肉
薄部、１０……段差部、１１……ネジ挿入用貫通孔、１
３……半導体チップ、１４……半田、１５……リード細
線、１６……保護樹脂、１７……樹脂封止体、２０……
リードフレーム、２１……位置決めリード、２２……接
着剤、２３……成形金型の上型、２４……成形金型の下
型、２５……成形空所、２６……孔、２７……凹部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持板と、前記支持板の一端に連結された
   連結外部リードと、前記支持板の一方の主面に固着され
   ている半導体チップと、前記支持板の前記一方の主面に
   塗布されたポリイミド樹脂を基材とする接着剤により前
   記支持板の前記一方の主面の他端側に固着された位置決
   めリードとを含む半導体装置組立体を準備する工程と、 樹脂封止用成形型の上型と下型で両持ち状態に前記連結
   外部リードと前記位置決めリードとを挟持することによ
   り前記成形型内の成形空所に前記支持板の他方の主面が
   浮いた状態に前記半導体装置組立体を前記成形型で支持
   する工程と、 前記成形空所に樹脂を注入しかつ前記樹脂を硬化させて
   樹脂封止体を形成する工程と、 前記位置決めリードに外力を加えて前記接着剤が前期支
   持板の前期位置決めリードが固着された部分に残存する
   ように前記位置決めリードを前期支持板から取り去る工
   程と、 を含むことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方
   法。