JPH09213841A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH09213841A
JPH09213841A JP8015530A JP1553096A JPH09213841A JP H09213841 A JPH09213841 A JP H09213841A JP 8015530 A JP8015530 A JP 8015530A JP 1553096 A JP1553096 A JP 1553096A JP H09213841 A JPH09213841 A JP H09213841A
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JP8015530A
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Koji Moriguchi
浩治 森口
Hiroshi Sawano
博志 澤野
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Toshiba Corp
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    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/48137Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
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    • H01L2924/181Encapsulation

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した放熱性及び絶縁性を確保しつつ、容
易に作製可能な半導体装置を提供することである。 【解決手段】 金属基材上に絶縁層を介して導体回路パ
ターンが形成され、該導体回路パターン上に半導体チッ
プを搭載したチップ搭載部と、該チップ搭載部における
前記金属基材、前記絶縁層及び前記導体回路パターンの
積層を延設してなる絶縁金属型リードフレームで構成さ
れたアウターリード部とを有し、前記チップ搭載部の前
記金属基材の裏面及び前記アウターリード部を露出する
形で樹脂封止した半導体装置であって、前記積層のうち
少なくとも前記導体回路パターンを残す形で、前記チッ
プ搭載部と前記アウターリード部とを分離した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放熱板と電極リー
ドが露出する樹脂モールド型の半導体装置、及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の分野の半導体装置として
は、例えば図4に示すようなものがあった。
【0003】図4は、従来の樹脂モールド型パワーモジ
ュールの断面図である。
【0004】このパワーモジュールは、金属基材101
上に絶縁層102を介して導体回路パターン103が形
成されている。該導体回路パターン103表面上の所定
箇所には、固着材104によってパワーディバイス(以
下単にチップという)105が固着されている。チップ
105の電極は、ワイヤ106を介して導体回路パター
ン103にボンディングされ、その導体回路パターン1
03の端部とリードフレーム107とが配線材108を
介して接続されている。そして、前記金属基材101の
裏面全体とリードフレーム107のアウタリード部とが
露出する形で、装置全体が樹脂109により封止されて
いる。
【0005】上記半導体装置によれば、チップ105で
発生した熱を金属基材101を通して外部に放出するこ
とができ、しかも、絶縁層102によって導体回路パタ
ーン103と金属基材101との絶縁性を確保してい
る。
【0006】上記半導体装置の製造方法としては、ま
ず、金属基材101上に絶縁層102を形成した後、そ
の絶縁層102表面上に導体回路パターン103を形成
する。続いて、導体回路パターン103に固着材104
によってチップ105を固着した後、ワイヤ106のボ
ンディングを行い、さらに配線材108を介在させ、導
体回路パターン103とリードフレーム107とをウェ
ディング(溶接)または半田付け等により接続する配線
工程を行う。そして、トランスファーモールド法を用い
て、樹脂109により封止する。
【0007】このように、チップ搭載部とアウターリー
ド部とは予め分離された状態となっており、上記配線工
程によってこれらを接続した後、樹脂モールドされる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置では、絶縁性や放熱性を確保することが
できるものの、チップ搭載部とアウターリード部との一
体化が困難なため、上述したように後工程でウェルデン
グや半田付け等によって配線を行う必要があった。
【0009】その際、ウェルデングを用いた場合は、下
方向に加圧されるために通常150μm程度の薄膜の絶
縁層103へのダメージが懸念される。また、半田付け
を用いた場合では、フラックスによる汚染やその後の洗
浄を考慮せねばならない。すなちわ、塩化物を含むフラ
ックス残渣はもちろん、有機フラックスを用いる場合で
もその残渣にはいくらか導電性があるため、装置の絶縁
性に支障を来す恐れがあり、また腐食の恐れもあるた
め、このフラックス残渣を除去する洗浄工程が必要とな
る。
【0010】このように、ウェルディング及び半田付け
のいずれの方法においても問題があり、上記配線工程で
は最適な配線方法の見極めが重要となるため、装置の製
造工程が複雑化するのを避けることはできなかった。
【0011】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、安定した放熱
性及び絶縁性を確保しつつ、容易に製造可能な半導体装
置を提供することである。またその他の目的は、配線工
程を簡略化して製造工程の簡素化を可能にする半導体装
置の製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明である半導体装置の特徴は、金属基材上
に絶縁層を介して導体回路パターンが形成され、該導体
回路パターン上に半導体チップを搭載したチップ搭載部
と、該チップ搭載部における前記金属基材、前記絶縁層
及び前記導体回路パターンの積層を延設してなる絶縁金
属型リードフレームで構成されたアウターリード部とを
有し、前記チップ搭載部の前記金属基材の裏面及び前記
アウターリード部を露出する形で樹脂封止した半導体装
置であって、前記積層のうち少なくとも前記導体回路パ
ターンを残す形で、前記チップ搭載部と前記アウターリ
ード部とを分離したことにある。
【0013】この第1の発明によれば、例えば安定した
低熱抵抗、高絶縁性及び高密度実装が期待できる絶縁金
属板をリードフレーム状にして用い、導体回路パターン
がチップ搭載部からアウターリード部まで一連にパター
ニングされ、さらに少なくとも導体回路パターンを残す
形で、チップ搭載部とアウターリード部とを分離するこ
とにより、金属基材と導体回路パターンとの絶縁性を十
分確保しつつ、容易に装置を製造することができる。
【0014】第2の発明である半導体装置の製造方法
は、半導体チップを搭載するチップ搭載部、及び該チッ
プ搭載部に接続されるアウターリード部の基板として、
前記チップ搭載部から前記アウターリード部まで一体化
された金属基材を用意し、この金属基材上全面に絶縁層
を形成する工程と、前記絶縁層上に、前記チップ搭載部
から前記アウターリード部に至るまで一連で導体回路パ
ターンを形成し、前記アウターリード部に絶縁金属型リ
ードフレームを構成する工程と、前記チップ搭載部と前
記アウターリード部との間における前記金属基材、前記
絶縁層及び前記導体回路パターンの積層うち、少なくと
も前記金属基材が残るようにエッチング処理を施す工程
と、前記チップ搭載部における前記導体回路パターン上
に半導体チップを搭載し、所定の電気的接続を行う工程
と、前記金属基材の裏面及び前記アウターリード部を露
出する形で、装置全体を樹脂封止する工程とを実行する
ことにある。
【0015】この第2の発明によれば、安定した放熱性
及び絶縁性を確保しつつ、チップ搭載部とアウターリー
ド部とを一体化することができ、チップ搭載部とアウタ
ーリード部を接続するためのウェルディングや半田付け
を用いた配線工程が不要となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1(a),(b)は、本発明の半
導体装置の第1実施形態に係る樹脂モールド型パワーモ
ジュールの構造を示す図であり、同図(a)はその断面
図、同図(b)はモールド前の平面図である。
【0017】このパワーモジュールは、放熱板としての
機能を有する金属基材1を有し、該金属基材1の表面上
には絶縁層2が形成され、さらに、この絶縁層2を介し
て金属基材1上には導体回路パターン3が形成されてい
る。そして、該導体回路パターン3表面上の所定箇所に
は固着材4によってチップ5が固着され、該チップ5の
電極がワイヤ6を介して導体回路パターン3にボンディ
ングされている。
【0018】このようにチップ搭載部10が構成され、
このチップ搭載部10にアウターリード部20が一体的
に形成されている。すなわち、前記金属基材1は、その
アウターリード側の上縁部がリードベース板1aとし
て、所定の長さ及び幅(例えば200μm)で約45°
上方へ一体的に立ち上げられた上(立ち上げ部30)、
さらにアウターリード部20を形成すべく水平方向に延
設されている。
【0019】そして、前記絶縁層2が、金属基材1及び
前記リードベース板1aの全表面上に形成され(但し、
後述する分離溝31の部分の絶縁層2は除去される)、
さらに該絶縁層2を介して前記リードベース板1a上に
は、前記チップ搭載部10からの導体回路パターン3の
銅泊が延設されている。
【0020】これによって、アウターリード部20は、
リードベース板1a、絶縁層2及び導体回路パターン3
の3層からなる絶縁金属型リードフレーム20aとして
構成され、図1(b)に示すように、複数本分離して外
部へ引出されている。
【0021】但し、アウターリード部20の破断面にお
ける導体回路パターン3の銅泊とリードベース板1aと
のパスは、絶縁層2の厚さ分の100μm程度と短く、
また後にアウターリード部20は半田で覆われるため、
導体回路パターン3とリードベース板1a(つまり金属
基材1)とは電気的に導通状態となっていまう。そこ
で、この金属基材1と導体回路パターン3の絶縁性を確
保するために、チップ搭載部10とアウターリード部2
0間の前記立ち上げ部30において、導体回路パターン
3を残す形でリードベース板1a及び絶縁層2を0.8
mm幅で除去分離させて分離溝31が形成されている。
その分離溝31にはチップ搭載部10をモールドする樹
脂40が充填され、これによって前記の絶縁性を十分に
確保している。このモールドは、前記金属基材1の裏面
全体とアウターリード部20とが露出する形で行われて
いる。
【0022】このようにして、アウターリード部20と
チップ搭載部10は一体化されて本パワーモジュールが
構成されている。
【0023】図2(a)〜(d)は、図1に示す半導体
装置の製造方法を示す工程図である。なお、本実施形態
としては、例えば金属基材1及び導体回路パターン3を
Cuで構成し、絶縁層2をポリイミドで構成するものと
する。
【0024】まず、同図(a)に示す工程では、金属基
材1を用意し、その全表面上に絶縁層2を例えばCVD
法により積層して絶縁金属板を形成する。具体的には、
金属基材1に、プレス折り曲げ加工等により上方に折り
曲げられた上記リードベース板1aとなる延設部1Aを
一体形成しておき、この金属基材1の表面上に原料ガス
のAlCl3 +CO2 +H2 を供給し、AlCl3 の加
水分解でAl2 O3 層2を形成する。
【0025】図2(b)に示す工程では、前工程で作製
された絶縁金属板の全表面上に銅泊3aを被着し、通常
のホトリソグラフィ技術を用いて導体回路パターン3を
形成する。さらに、アウターリード部20に対してプレ
ス破断加工を行い、図1(b)に示すように複数本に分
離して、リードベース板1a、絶縁層2及び導体回路パ
ターン3の3層からなる絶縁金属型リードフレーム20
aとして構成する。その後、例えばウェットエッチング
法により立ち上げ部30に0.8mm幅の前記分離溝3
1を形成する。このエッチング処理には、エッチング終
点検出機構を持つ自動装置を使用し、まず、エッチング
液としてヒドラジン等を用いて行う。
【0026】図2(c)に示す工程では、チップ搭載部
10の所定箇所にチップ5を搭載して固着材4で固着
し、そのチップ5の電極と導体回路パターン3とをワイ
ヤ6を介してボンディングするなど、所定の電気的接続
を行う。これによって、図1(b)に示すようなモール
ド前のチップ搭載部10及びアウターリード部20が得
られる。
【0027】そして、図2(d)に示す工程において、
トランスファーモールド法を用いて、チップ搭載部10
の金属基材1の裏面及びアウターリード部20を露出す
る形で、装置全体をエポキシ等の樹脂40でモールド
し、図1に示す本実施形態のパワーモジュールを得る。
【0028】このように本実施形態では、安定した低熱
抵抗、高絶縁性及び高密度実装が期待できる絶縁金属板
をリードフレーム状にして用い、導体回路パターンを、
チップ搭載部10及びチップ電極より配されるパターン
からアウターリード部20まで一連にパターニングした
ので、従来のように、チップ搭載部とアウターリード部
を接続するためにウェルディングや半田付けを用いて行
う配線工程が不要となる。その際、金属基材1、絶縁層
2及び導体回路パターン3の積層のうち少なくとも導体
回路パターン3を残す形で、チップ搭載部10とアウタ
ーリード部20とを分離し、その後に樹脂充填したの
で、金属基材1と導体回路パターン3との絶縁性を十分
に確保することができる。
【0029】図3は、本発明の半導体装置の第2実施形
態に係る樹脂モールド型パワーモジュールの断面構造図
であり、図1に共通する要素には同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。
【0030】本実施形態のパワーモジュールでは、チッ
プ搭載部10とアウターリード部20間の立ち上げ部3
0に形成する分離溝を、導体回路パターン3及び絶縁層
2を残す形でリードベース板1aのみを0.8mm幅で
エッチング除去して分離溝31aとして形成したもので
ある。
【0031】このように構成しても上記第1実施形態と
同様の利点を得ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
である半導体装置によれば、絶縁金属板をリードフレー
ム状にして用い、導体回路パターンをチップ搭載部から
アウターリード部まで一連にパターニングし、さらに少
なくとも導体回路パターンを残す形でチップ搭載部とア
ウターリード部とを分離したので、安定した放熱性及び
絶縁性を確保しつつ、装置を容易に作製することができ
る。
【0033】第2の発明である半導体装置の製造方法に
よれば、安定した放熱性及び絶縁性を確保しつつ、装置
の配線工程を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1実施形態に係る樹脂
モールド型パワーモジュールの構造を示す図である。
【図2】図1に示す樹脂モールド型パワーモジュールの
製造方法を示す工程図である。
【図3】本発明の半導体装置の第2実施形態に係る樹脂
モールド型パワーモジュールの断面構造図である。
【図4】従来の樹脂モールド型パワーモジュールの断面
図である。
【符号の説明】
1 金属基材 1a リードベース板 2 絶縁層 3 導体回路パターン 4 固着材 5 チップ 6 ワイヤ 10 チップ搭載部 20 アウターリード部 20a 絶縁金属型リードフレーム 30 立ち上げ部 31,31a 分離溝 40 樹脂

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属基材上に絶縁層を介して導体回路パ
    ターンが形成され、該導体回路パターン上に半導体チッ
    プを搭載したチップ搭載部と、該チップ搭載部における
    前記金属基材、前記絶縁層及び前記導体回路パターンの
    積層を延設してなる絶縁金属型リードフレームで構成さ
    れたアウターリード部とを有し、前記チップ搭載部の前
    記金属基材の裏面及び前記アウターリード部を露出する
    形で樹脂封止した半導体装置であって、 前記積層のうち少なくとも前記導体回路パターンを残す
    形で、前記チップ搭載部と前記アウターリード部とを分
    離したことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体チップを搭載するチップ搭載部、
    及び該チップ搭載部に接続されるアウターリード部の基
    板として、前記チップ搭載部から前記アウターリード部
    まで一体化された金属基材を用意し、この金属基材上全
    面に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上に、前記チップ搭載部から前記アウターリ
    ード部に至るまで一連で導体回路パターンを形成し、前
    記アウターリード部に絶縁金属型リードフレームを構成
    する工程と、 前記チップ搭載部と前記アウターリード部との間におけ
    る前記金属基材、前記絶縁層及び前記導体回路パターン
    の積層うち、少なくとも前記金属基材が残るようにエッ
    チング処理を施す工程と、 前記チップ搭載部における前記導体回路パターン上に半
    導体チップを搭載し、所定の電気的接続を行う工程と、 前記金属基材の裏面及び前記アウターリード部を露出す
    る形で、装置全体を樹脂封止する工程とを実行すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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