JPH02290032A - レジンモールド型半導体装置の製造方法 - 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〕 本発明は実装時絶縁処置（たとえばマイカー板の介在）
を施すことなく直接金属板等へ実装できるレジンモール
ド型半導体装置（絶縁型半導体装置）を得るための製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体装置のバッケージング技術として、量産性
に優れたトランスファレジンモールド（モールド）技術
が多用されている。また、レジンパッケージ型あるいは
レジンモールド型と称する半導体装置の一つとして、電
子材料，１９８１年，１１月号，４２〜４６頁における
横沢等による“パワートランジスタ用封止樹脂”と題す
る文献において論じられるように、絶縁型半導体装置が
知られている。この絶縁型半導体装置は、従来のこの種
（ＴＯ−２２０型）の半導体装置における実装作業の煩
わしさを軽減するべ《開発されたものであって、実装時
、ヘッダに設けられた取付孔に絶縁管を挿入する手間暇
を削減するために取付孔の内周面をレジンで被うととも
に、ヘッダの裏面にマイ力等の絶縁板を介在させて取付
板に半導体装置を固定する手間暇を削減するために、ヘ
ッダの裏面をレジンで被った構造となっている。また、
この絶縁型半導体装置におけるヘッダ裏面側のレジン厚
みは、所望絶縁破壊電圧を維持することを限度として放
熱性を良好とするために、できる限り薄いことが望まし
く、前記文献にも記載されているように、その厚みはた
とえば、０．３５〜０４５ｍｍ程度となっている。さら
に、この絶縁型半導体装置は、ヘッダとレジンとの界面
を伝わって侵入する酸化性物質（水分．酸素等のガス）
の侵入を阻止させるために、出来得る限りのへンダ部分
をレジンで被った構造となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、本出願人も同様な絶縁型半導体装置を開発してい
るが、この場合、第７図に示すように、絶縁型半導体装
置はその製造において、ヘソダ１の主面および裏面側に
おけるレジンの充填速度が同等になるようにして良好な
パッケージが行われるようにするため、ヘッダ１の主面
側のパッケージ２のレジン厚さは、チソプ３を被うパッ
ケージ部分は厚く（たとえば、２ｍｍ程度）、ネジ挿入
孔４を有する部分のパッケージの厚さはｍ＜Ｉ：０．６
ｍｍ前後）形成される。なお、図中、５ばリ一ドである
。

しかし、ネジ６を挿入するネジ挿入孔４を構成する部分
のレジンの厚さが薄いことは、絶縁型半導体装置を取付
板７にネジ６およびナット８を用いて実装する際、必要
以上の大きな力でネジ６を締め付けたりすると、薄いレ
ジン部分は押し潰されてクラック等が発生したり、部分
的に剥離したりして耐湿性が低下することが本発明者に
よりあきらかとされた。このため、絶縁型半導体装置の
実装時には加減をしてネジ締めをしなければならない等
の注意が必要となる。

一方、絶縁型半導体装置の絶縁破壊耐圧の向上の実験分
析検討において、ヘッダ裏面側にレジンの突き当たり部
分が発生すると、このレジンの突き当たり部分は耐絶縁
破壊強度が低くなるということが本発明者によってあき
らかにされた。すなわち、チップが固定されたヘッダの
主面上を流れたレジンがヘッダの裏面（下面）に廻り込
むと、ヘッダの裏面領域で各方向から流れ至ったレジン
が衝突してヘンダ裏面側の空間を埋めることになるが、
このレジンの突き当たり部分は微視的には隙間が存在す
るような状態となり、耐絶縁破壊強度が低くなる。

本発明の目的は実装の信転性が高いレジンモールド型半
導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、耐絶縁破壊強度が高いレジンモー
ルド型半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
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。

すなわち、本発明のレジンモールド型半導体装置の製造
方法においては、モールド型の上型にへッダ主面側に向
かい、かつそのヘッダ主面に接することのないように突
出するオリフィス板が設けられ、このモールド型を使用
し、特にそのオリフィス板に向けてレジンを注入するも
のである。

〔作用） 上記した手段によれば、本発明のレジンモールド型半導
体装置の製造方法によれば、チップ固定側と不ジ挿入孔
形成側との間にオリフィス板を配してレジンによるパッ
ケージを形成することから、レジン注入時に、充填され
たレジンがそのオリフィス板にぶつかり、そしてヘッダ
下部主面と下型主面とのわずかなすき間に流れが方向づ
けられる。

このため、レジンの未充填を発生させることなく良好な
パッケージを形成できる。

また、本発明では、前記オリフィス板の突出長さが選択
される結果、ヘッダのチップ固定側の主面および裏面に
充填されるレジンの充填速度が調節でき、ヘッダ裏面に
レジンが流れ合って来て相互に衝突して接触する結果生
じてしまうレジンの流れの突き当たり部分が存在しなく
なり、耐絶縁破壊強度が向上する。

また、本発明では前記オリフィス板の一部をその突出長
さを低くすることによって、パッケージに形成する溝の
端にリブを形成することができ、溝部の機械的強度が向
上するため、実装時のネジの締め付けによる曲げ応力に
対する溝底の薄いパッケージ部分の破壊が起き難くなり
、実装の信頼性向上が達成できる。

さらに、本発明のオリフィス板の一部の突出長さを低く
する構造にあっては、パッケージ寸法や形状が異なって
も、前記一部のオリフィス板部分の突出長さの選択によ
って、ヘッダ裏面にレジンの突き当たり部分を発生させ
ずにすみ、耐絶縁破壊強度の向上が達成できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例によって製造されたレジンモ
ールド構造の絶縁型半導体装置の斜視図、第２図は本発
明の絶縁型半導体装置の製造方法を示す斜視図、第３図
は第２図の■一■線における部分的な断面図、第４図は
第２図のＩＶ−ＩＶ線における部分的な断面図である。

この実施例の絶縁型半導体装置（絶縁型パワートランジ
スタ）は、第１図に示されるように、レジンからなるパ
ッケージ２と、このパッケージ２の一端面から突出する
３本のり一ド５とからなっている。前記パッケージ２は
その中間に両端が有限の溝９が設けられている。この溝
９はパッケージ２の幅員方向に沿って設けられ、後述す
るように、チップ取付け（チップ固定）領域とネジ挿入
孔が設けられた領域とを区分けするような位置に設けら
れている。また、前記溝９の両端部分はチップ取付け領
域と同様に厚く形成され、補強部月としてのリブ（補強
部）１２を構成している。また、ネジ取付け側パッケー
ジ部分１０の略中央には、ネジ挿入孔４が設けられてい
る。また、このネジ取付け側パッケージ部分１０にはモ
ールド時に生じてしまう孔１１が存在している。この孔
１１はモールド時にヘッダ１を支持する突子がモールド
後に取り除かれることによって生じることから、ヘッダ
１の主面および裏面側にそれぞれ発生する。実施例では
パッケージ２の主面および裏面にそれぞれ二つの穴が存
在している。

つぎに、第２図〜第４図を参照しなから、このトランジ
スタの製造方法について説明し、さらに、トランジスタ
の細部について説明する。

このトランジスタの組立にあっては、第２図で示すよう
なリードフレーム１３が用いられる。このリードフレー
ムｌ３は放熱性の優れた金属板、たとえば、鉄一ニッケ
ル系合金．銅系合金等の０．１〜０．２５ｎ＋ｍ程度の
厚さの薄い金属板をエッチングあるいはプレス等によっ
て所望パターンに形成するとともに、プレス成型するこ
とによって得られる。すなわち、リードフレーム１３は
細い枠部１４と、この枠部１４の一側から平行に延在す
る３本のリード５を有している。３本のり一ド５は前記
枠部１４と平行に延在する細いダム片１５によって連結
されている。このダム片１５はリードフレームｌ３の取
扱時には補強部材の役割を果たし、レジンモールド時に
は注入されたレジンの流出を防ぐダムの役割を果たす。

両側のりード５の先端部分は両側に僅かに張り出して幅
広となり、ワイヤ接続部１６を構成している。ワイヤ接
続部１６の張り出しはパッケージ２のレジン部分に張り
出し部分が喰い込んでパッケージ２からリ一ド５が抜け
ないようにするためである。

一方、中央のりード５は下方に一段折れ曲・かり、幅広
のヘッダ１に連結されている。このヘッダ１のリ一ド５
との連結側はチップ（半導体素子）３を固定するチップ
取付領域１７となっている。また、ヘツダ１の他端部分
はその両端から細いアーム１８を有している。このアー
ム１日は途中から階段状に一段高く延在し、モールド時
のヘッダ１のモールド高さを規定する高さ規定片１９と
なっている。なお、一対のアーム１８間の空間部分には
ネジ挿入孔形成用空間２ｏとなっている。

このようなリードフレーム１３を用いてトランジスタを
組み立てる場合には、第２図に示すように、リードフレ
ーム１３のチップ取付領域（チッブ固定領域）１７にチ
ップ３が最初に固定される。

つぎに、チンプ３の電極と各リード５とぱワイヤ２１で
接続される。その後、このリードフレーム１３は、第３
図および第４図に示されるように、モールド型２２の上
型２３と下型２４との間に扶持される。上型２３と下型
２４とによって形成されるキャビティ２５内には、リー
ドフレームｌ３のダム片１５よりも先端となる部分、す
なわち、ヘッダ１，ワイヤ接続部１６等が納まる。そし
て、ヘッダ１端に位置するゲート２６から溶けたレジン
２７がキャビティ２５内に圧入される。

この際、レジン２７はヘッダ１の裏面側にも確実に注入
する必要があることから、ヘッダ１から延在する高さ規
定片１９は上型２３および下型２４から突出する支持突
子２８．２９によって支持される。キャビティ２５の底
面とヘッダ１の裏面との間隔は、製造された絶縁型トラ
ンジスタが所望の耐絶縁破壊電圧を維持できるように、
たとえば、０．４ｍｍとなっている。また、一対のアー
ム１８間のキャビティ２５部分には円柱体３０が位置し
ている。この円柱体３０はモールド型２２の上型２３あ
るいは下型２４の一方あるいは両方に分けて設けられて
いる（この実施例では円柱体３０は上型２３に設けられ
ている。）。この円柱体３０が位置する部分はモールド
後には、ネジ挿入孔４となる。したがって、モールド時
、前記ネジ挿入孔４の内周には耐絶縁破壊層が形成され
るように、この円柱体３０はヘッダ１の何れの部分にも
接触しないようになっている。また、その離反距離はへ
ッダ１の裏面に形成されるレジン２７の厚さと同一ある
いはそれ以上厚くなっている。

一方、この実施例では、第４図に示すように、前記ヘツ
ダ１の主面側中央に対応するキャビティ２５部分にレジ
ン２７の流れ抵抗が大きくなるような絞り部３１が設け
られている。この絞り部３ｌは上型２３に突出形成され
た板状のオリフィス板３２の先端（下端）とヘッダ１の
主面とによって形成されている。また、第３図に示すよ
うに、このオリフィス板３２はキャビティ２５の両側部
分には、たとえば、数ｍｍの幅に渡って設けられていな
い。すなわち、この部分ではオリフィス板３２の突出長
さは零となっている。このオリフィス板３２が設けられ
ていない部分ぱレジン２７が注入され、リブ１２を構成
ずるようになる。前記絞り部３１の開口高さは、ヘッダ
１の裏面側の空間に比較してヘッダ１の主面側の空間が
遥かに大きいことから、ヘッダ１の主面側には大量にレ
ジン２７を流し込む必要があるため、ヘッダ１の裏面に
おける空間の高さ（厚さ）のＯ、４ｍｍよりも大きくな
るが、ヘソダ１の裏面側にレジン２７が充満しないうち
に、ヘッダ１の主面側に流れ込んだレジン２７がヘツダ
１の裏面側に流れ込むことのないように、絞り部３１で
流入するレジン２７の流れを規定する必要がある。

したがって、このモールド型２２によれば、ヘッダ１の
裏面側全域にレジン２７が流れ込んだ時点では、ヘンダ
１の主面側には引き続いてレジン２７が流入し続ける状
態にある。この結果、絶縁破壊が生しては困るヘッダ１
の裏面側のレジン部分には、レジン２７が流れ合って来
て相互に衝突して接触してできるレジン２７の流れの突
き当たり部分が存在しなくなる。

このレジンの流れの突き当たり部分は、微視的にはその
衝突界面は隙間が存在するような状態となり、耐絶縁性
の信顛性は低いことが本発明者によって明らかとされて
いる。

つぎに、モールドが終了した後は、リードフレーム１３
の不用となる部分、すなわち、ダム片１５、枠部１４は
切断除去され、第１図に示されるようなトランジスタ（
レジンモールド構造の絶縁型半導体装置）が製造される
。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明の絶縁型半導体装置（レジンモールド型半
導体装置）の製造方法によれば、パッケージ形成時、上
型にオリフィス板が設けられたモールド型が使用される
ため、ヘッダ主面のチップ取付領域側へのレジンの充填
速度は所望の速度となり、ヘッダ裏面にレジンの流れの
突き当たり部分を発生させずにかつ未充填を生じさせる
ことなくモールドを行うことができるという効果が得ら
れる。

（２）上記（１）により、本発明の絶縁型半導体装置の
製造方法によれば、製造された絶縁型半導体装置にあっ
ては、薄いヘッダ裏面に耐絶縁性の信軌性が低いレジン
の流れの突き当たり部分が存在しないことと、レジンの
充填状態が良好であることから、耐絶縁破壊強度の向上
が達成できるという効果が得られる。

（３）上記（１）により、本発明の絶縁型半導体装置の
製造方法によれば、製造された絶縁型半導体装置にあっ
ては、薄いヘッダ裏面にレジンの流れの突き当たり部分
が存在しないことと、レジンの充填状態が良好であるこ
とから、耐湿性も高くなるという効果が得られる。

（４）上記（１）により、本発明の絶縁型半導体装置の
製造方法によれば、上型にオリフィス板が設けられたモ
ールド型が使用されるため、ネジ挿入孔が設けられたバ
ッケージ部分のレジンの厚さは、従来に比較して厚くな
ることから、パワートランジスタの実装時、ネジを強く
締め付けても、レジン部分は締付力によって押し潰され
て、クランクが発生したりあるいはレジンが剥離したり
することがなく、実装の信頼性が高くなるという効果が
得られる。

（５）本発明の絶縁型半導体装置の製造によれば、パッ
ケージには溝が設けられるが、この溝の溝端にリプが設
けられる構造となっていることから、このリブが機械的
補強部材として作用するため、溝が位置するレジン部分
の強度が向上し、実装条件の悪い場所への実装において
もネジの締め付けによってレジン部分が損傷するような
ことはなくなり、実装の信頼性が高くなるという効果が
得られる。たとえば、パッケージの下面の両側部分にリ
ードと平行にそれぞれ１００μｍの直径のピアノ線を置
き、ネジを１０ｋｇ−ｃｍの締め付けトルクで締め付け
ても前記溝に沿うパッケージ部分にクラックは発生しな
いことが実験により確められた。

（６）上記（４）および（５）から、本発明の方法によ
って製造された絶縁型半導体装置はその実装時、ネジの
締付にそれほど注意を払わなくとも良くなることから、
実装作業性の向上が図れるという効果が得られる。

（７）本発明によれば、特に第４図および第６図から明
らかなように、上型２３には、ウィヤ２１が接続された
半導体チップ３（ただし、第６図はワイヤを省略）とゲ
ート２６との間に位置された部分にヘッダ１の上土面側
に向がってオリフィス板３２が突出して設けられている
ため、ゲート２６からのレジン注入（高圧注入）の際に
そのオリフィス板３１が壁となって半導体チップ３に接
続されたワイヤ２１のワイヤ流れやそれによるワイヤ同
士あるいはチップ主面へのワイヤタッチを防止すること
ができる。

（８）上記（１）〜（７）により、本発明によれば、耐
湿性．耐絶縁性が優れかつ実装の信頬性が高いパワート
ランジスタを製造することができるという相乗効果が得
られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上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で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、第５図に示さ
れるように、前記パッケージ２の上面に設ける溝９の端
のリブ（補強部）１２は、その高さが溝９の底面とパッ
ケージ２上面との間の高さとなっている。このリブ１２
の高さは、絶縁型半導体装置の製造におけるレジンによ
るパッケージングの際、上型に設けるオリフィス板の一
部、この場合ではオリフィス板両端の一部の突出長さを
他の部分よりも小さくすることによって形成できる。す
なわち、このオリフィス板の一部の突出長さの調節選択
によって、レジン２７が通遇する絞り部３１の条件が変
化する。

したがって、品種が変わってパッケージ寸法が異なった
り、あるいはパッケージ形状が変わった場合でも、オリ
フィス板３２の全体での突出長さを変化させずに、この
オリフィス板３２の一部の突出長さの選択変更で、レジ
ンの流れの突き当たり部分のヘッダ裏面での発生を常に
防止できることになり、耐絶縁破壊強度の向上を図るこ
とができまた、以上で説明した実施例において、リブ１
２の形状は、立方体又は直方体で構成されているが、そ
れには限定されず、台形状円弧状であってもよい。

第６図は本発明の他の実施例による絶縁型半導体装置（
レジンモールド型半導体装置）を示す斜視図である。こ
の実施例の絶縁型半導体装置においては、前記溝９はバ
ンケージ２の全幅に亘って設けられていて、特に補強部
（リブ）１２は設けられていない。この絶縁型半導体装
置は実装条件が比較的良好な場合有効である。すなわち
、絶縁型半導体装置を取り付ける取付板の平坦性が良好
である場合には、ネジ挿入孔４に挿入したネジを強く締
め付けても、前記取付板が平坦であることから、ヘツダ
１やチップ３に強い応力は作用せず、チップ３のヘッダ
１からの剥離，チップクランク，溝９でのバソケージ部
分でのクランク発生は起きない。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である絶縁型半導体装置の
製造技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば、前記同様の構造をし
た集積回路装置の製造技術などに適用できる。

〔発明の効果］ 本廓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。

本発明の絶縁型半導体装置（レジンモールド型半導体装
置）の製造方法によれば、パッケージの際用いるモール
ド型において、チップが固定されたヘッダ主面側へのレ
ジンの充填速度を調節するために、モールド型の上型に
オリフィス板が設けられる。これにより、耐絶縁性の信
頼性が低いレジンの流れの突き当たり部分をヘッダ裏面
に設けることなくレジンの充填ができることから、耐絶
縁破壊強度が向上するとともに、ネジ取付け側パッケー
ジ部分の厚さを厚くでき、また、必要に応じてオリフィ
ス板に対応して形成される溝端にリブを設けることがで
きるため、機械強度が向上し、実装の信幀性が高くなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によって製造された絶縁型半
導体装置の斜視図、 第２図は本発明の絶縁型半導体装置の製造方法を示す斜
視図、 第３図は第２図の■−■線における部分的な断面図、 第４図は第２図のＩ’ｌ−ＩＶ線における部分的な断面
図、 第５図は本発明の他の実施例による絶縁型半導体装置の
斜視図、 第６図は本発明の他の実施例による絶縁型半導体装置の
斜視図、 第７図は従来の絶縁型半導体装置の概要を示す断面図で
ある。 １・・・ヘッダ、２・・・パッケージ、３・・・チップ
、４・・・ネジ挿入孔、５・・・リード、６・・・ネジ
、７・・・取付板、８・・・ナット、９・・・溝、１０
・・・ネジ取付け側バッケージ部分、１１・・・孔、１
２・・・リブ、１３・・・リードフレーム、１４・・・
枠部、１５・・・ダム片、１６・・・ワイヤ接続部、１
７・・・チップ取付領域、１８・アーム、１９・・・高
さ規定片、２０・・・ネジ挿入孔形成用空間、２１・・
・ワイヤ、２２・・・モールド型、２３・・・上型、２
４・・・下型、２５・・・キャビティ、２６・・・ゲー
ト、２７・・・レジン、２８　２９・・・支持突子、３
０・・・円柱体、３１・・・絞り部、３２・・・オリフ
ィス板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、モールド型の下型と上型で形成されるキャビティ内
   にチップが主面に固定されかつネジ挿入孔形成用空間領
   域を有するヘッダを浮かせ、かつ前記モールド型によっ
   て形成されるゲートからレジンをキャビティ内に注入し
   て、前記ヘッダの主面側および裏面側にレジンを充填し
   、前記ヘッダをレジンからなるパッケージで被うレジン
   モールド型半導体装置の製造方法であって、前記上型に
   ヘッダ主面側に向かい、かつそのヘッダ主面に接するこ
   とのないように突出するオリフィス板が配設され、前記
   オリフィス板に向けてレジンを注入することを特徴とす
   るレジンモールド型半導体装置の製造方法。