JPH03191553A - 半導体装置およびその製造方法 - 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、放熱板を備えている半導体装置の製造技術、
特に、放熱板とタブとの絶縁技術に関し、例えば、放熱
板付シングル・インライン・プラスチ７ク・パッケージ
（放熱板付５ＩＰ）を鋼えているトランジスタアレイ（
以下、放熱板付トランジスタアレイという、）の製造に
利用して有効な技術りこ関する。

〔従来の技術］ 放熱板付トランジスタアレイとして、トランジスタ回路
がそれぞれ作り込まれている複数個の半導体ベレットと
、各゛ζ導体ベレットがそれぞれボンディングされてい
る複数個のタブと、各タブに対応するようにそれぞれ配
設されている？３Ｉ数本のリードと、各半導体ベレット
とリードとの間に橋絡されているワイヤと、タブ群の裏
面に樹脂ＭＡ縁石部を介して近接するように位置されて
いる放熱板と、半導体ベレット、タブ、リードの一部、
ワイヤ、および放熱板の一部を樹脂封止するパッケージ
とを備えているもの、がある。

この放熱板付トランジスタアレイにおいては、タブ群と
放熱板とはＩＳＡ縁する必要がある。このため、樹脂封
止パッケージの成形時にタブ群が一体化されているリー
ドフレームを放熱板から浮かせることにより、タブ群と
放熱板との間に隙間が介在され、この隙間を埋めた封止
樹脂により樹脂絶縁層部が形成されている。

なお、この種の半導体装置である放熱Ｍｉ付シングＪし
・インラインーブラスチンク・パッケージを備えている
パワー１０を述べである例として、特開昭６１−５２４
５６号公報 がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような放熱板付トランジスタアレイの製造
方法においては、樹脂封止パッケージの成形時にリード
フレームが放熱板から浮かされることにより、タブと放
熱板との間に樹脂絶縁層部が形成されているため、Ｉｌ
！Ｊｎ＝封止パッケージの成形時におけるレジンの流れ
によってタブが変形され、タブと放熱板との短絡が発生
するという問題点があることが、本発明者によって明ら
かにされた。

そして、この短絡の発生を回避するために、樹脂封止パ
ッケージの成形時におけるリードフレームと放熱板との
間隔が大きく設定されると、タブと放熱板との間に形成
される樹脂絶縁層部が厚くなるため、タブと放熱板との
間における熱抵抗が大きくなってしまうという問題点が
発生する。

また、リードフレームと放熱板との間の隙間が太き（設
定されると、レジン流れによってタブが大きく変形され
る可能性が生じ、タブが大きく変形された場合にはベレ
ットクラックおよびワイヤＩ！ｙＩ線や短絡不良が発生
する。

本発明の目的は、低熱抵抗を確保しつつ、タフの変形の
発生を防止することができる半導体装置およびその製造
方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他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
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、半導体ベレットと、半導体ベレットがボンデ
ィングされているタブと、タブにボンディングされた半
導体ベレットに電気的に接続されている複数本のリード
と、タブの裏面に樹脂絶縁層部を介して近接するように
位置されている放熱板と、半導体ベレット、タブ、す、
−ド群の一部および放熱板の一部を樹脂封止するパッケ
ージとを備えている半導体装置であって、前記放熱板に
前記タブとの隙間を調整することにより、前記樹脂絶縁
層部の厚さを制御する絶縁性の隙間調整部が設けられて
いることを特徴とする。

〔作用〕

前記した手段によれば、放熱板に隙間調整部が設けられ
ているため、万一、樹脂封止パッケージの成形時におけ
るレジンの流れによってタブが放熱板の方向に変形され
ようとしても、当該変形は隙間調整部によって阻止され
る。したがって、タブと放熱板との短絡や、ベレットク
ラック、ワイヤ断線および短絡不良の発生は未然に防止
されることになる。

他方、ｍｉｉ性の隙間調整部はきわめて薄く形成するこ
とができるため、タブと放熱板との間隔は小さくなり、
その間に形成される樹脂絶縁層部の厚さは薄くなるため
、その間の熱抵抗はきわめて小さく抑制されることにな
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である放熱板付トランジスタ
プレイを示す側面断面図、第２図はその一部切断平面図
である。

第３図以降は本発明の一実施例である放熱板付トランジ
スタアレイの！！！遣方法を示す各説明図である。

本実施例において、本発明に係る半導体装置ＩＡモータ
駆動用のパワートランジスタに使用される放熱板付トラ
ンジスタアレイとして構成されている。この放熱板付ト
ランジスタプレイ１０は、トランジスタ回路（図示せず
）がそれぞれ作り込まれている４個の半導体ペレット１
９と、各半導体ペレット１９がボンディング層Ｉ８によ
りそれぞれボンディングされている４個のタブ１７と、
各タブＩ７に対応するようにそれぞれ配設されている複
数本のインナリード１６およびアウタリード１４と、各
半導体ベレン）１９とインナリード１６との間に橋絡さ
れているワイヤ２０と、タブ１７群の裏面に樹り絶縁層
部２９を介して近接するように位置されている長方形板
形状の放熱板２２と、半導体ペレット１９、タブ１７、
インナリード１６、ワイヤ２０、および放熱板２２の一
部を樹脂封止するパッケージ２８とを備えており、前記
放熱板２２に前記タブ１７群との隙間を制ｍするための
隙間調整部２３が一体的に隆起されて突設されていると
ともに、少な（とも隙間調整部２３のタブ１７群との接
触面部に絶ＩｉＮ部２４が形成されている。そして、こ
の放熱板付トランジスタアレイは次のような製造方法に
より製造されている。

次に、本発明の一実施例である放熱板付トランジスタア
レイの製造方法を説明する。この説明により、前記放熱
板付トランジスタアレイの構成についての詳細が明らか
にされる。

本実施例に係る放熱板付トランジスタアレイの製造方法
には、第３図および第４図に示されている多連リードフ
レーム１１が使用される。この多連リードフレーム１１
は銅系材料（銅または銅合金）または鉄系材料（鉄また
は鉄合金）等のような！！電材料を用いられて、プレス
加工またはエツチング加工により大略長方形の薄板形状
に一体成形されており、複数個の単位リードフレーム１
２が横一列に等ピンチに並設されている。多連リードフ
レーム１１は隣合う単位リードフレーＪ−１２，１２＠
士で直線的に連設されている細長い外枠Ｃフレーム）１
３を備えており、外枠１３には送り孔や位１決め孔とし
て使用される小孔１３ａが複数個規則的に配されて開設
されている。

各単位リードフレーム１２には１２本のアウタリード１
４が外枠１３の一端辺に長手方向に等間隔に配されて、
直角方向に一体的にそれぞれ突設されており、隣合うア
ウタリード１４．１４間にはダム１５がそれぞれ一体的
に架設されている。

これらアウタリード１４のうち、８本のアウタリードの
ダム１５よりも先方部分にはインナリードＩ６が、他の
４本にはタブ１７がそれぞれ一体的に形成されている。

このよう！：ｉｌｌ成されている多連リードフレーム１
１にはペレットボンデイング工程およびワイヤボンディ
ング工程において、各単位リードフレーム１２毎に第５
図および第６図に示されているように、各タブ１７上に
各ベレット１９がＡｇペースト等から成るボンディング
層１８によりそれぞれボンディングされるとともに、各
ペレット１９のポンディングパッド１９ａとインナリー
ド１６との間にはワイヤ２０がそれぞれ橋絡される。こ
れにより、各ペレット１９のトランジスタ回路はそのポ
ンディングパッド１９ａ、ワイヤ２０、インナリードＩ
６を介して各アウタリード１４により電気的に外部に取
り出されることになる。

また、本実施例に係る放熱板付トランジスタアレイの製
造方法には、第７図、第８図および第９図に多連放熱板
が使用される。すなわち、多連放熱板２１は前記した多
連リードフレーム１１と同数の単位放熱板２２を鋼えて
おり、熱伝導性の良好な材料の一例であるアルミニウム
を用いられて、略長方形の薄板形状にプレス加工により
一体成形されている。単位放熱Ｍｉ２２は前記単位リー
ドフレーム１２に対して約半分の幅を有する長方形の薄
板形状に形成されており、隣合う単位放熱板２２．２２
同士は互いの短辺同士が連結部２２ａによって一体的に
連設されている。

各単位放熱板２２の第１主面には隙間調整部２３が４個
、前記単位リードフレーム１２における各タブ１７に対
応する位置にそれぞれ配されて、放熱板２２自体の一部
を第２主面側からプレス加工により突き上げられること
によりそれぞれ隆起されている。この多連放熱板２１の
表面には酸化アルミニウムから成る絶縁層部２４が、全
体的にアルマイト加工が施されることにより形成されて
おり、したがって、隙間調整部２３の上面には絶縁層部
２４が形成されている。

各単位放熱板２２には抜は止め部２５がその側面（ｆｆ
みの部分）において、後述する樹脂封止パフケージ成形
後、パッケージ内に埋没される側面部分に配されて、径
方向外向きに突出するようにプレス加工により一体的に
突設されており、この抜は止め部２５はパッケージの内
部に保合爪形状に突出することにより、パッケージから
放熱板２２が抜しナ出るのを阻止し得るように形成され
ている。

また、各単位放熱板２２には一対の取付孔２６および２
７が長手方向の両端部において、後述する樹脂封止パッ
ケージ成形後、パッケージから露出する一方の隅部にそ
れぞれ配されて、厚さ方向に貫通するように開設されて
おり、一方の取付孔２６は真円形形状に、他方の取付孔
２７は楕円形形状にそれぞれ形成されている。

このように構成されている多連放熱板２１は、前述した
ようにペレットおよびワイヤボンディングされた多連リ
ードフレーム】１と組合わされた状態で、各単位放熱板
２２および各単位リードフレーム】２毎に樹脂封止する
パッケージ群が第１０図〜第１２図に示されているよう
なトランスファ成形装置３０が使用されて同時成形され
る。

第１０図〜第１２図に示されているトランスファ成形装
置３０はシリンダ装置等（図示せず）によって互いに型
締めされる一対の上型３１と下型３２とを備えており、
上型３Ｉと下型３２との合わせ面には上型キャビティー
四部３３ａと下型キャビティー四部３３ｂとが互いに協
働してキャビティー３３を形成するようにそれぞれ複数
組没設されている。上型３１の合わせ面にはボット３４
が開設されており、ボンド３４にはシリンダ装置（図示
せず）により進退されるプランジャ３５が成形材料とし
ての樹脂（以下、レジンという。）を送給し得るように
挿入されている。下型３２の合わせ面にはカル３６がボ
ット３４との対向位置に配されて没設されているととも
に、上型３１の合わせ面には複数条のランナ３７がボッ
ト３４にそれぞれ接続するように放射状に配されて没設
されている。各ランナ３７の他端部は上側キャビティー
凹部３３ａにそれぞれ接続されており、その接続部には
ゲート３Ｂがレジンをキャビティー３３内に注入し得る
ように形成されている。また、下型３２の合わせ面には
リードフレーム逃げ凹所３９がリードフレームの厚みを
逃げ得るように、その外形よりも若干大きめの長方形で
、その厚さと略等しい寸法の一定深さに没設されている
。さらに、下型３２の合わせ面には放熱板逃げ凹所４０
がリードフレーム逃げ凹所３９内およびキャビティー凹
部３３ｂ内において放熱板２２の厚みを逃げ得るように
、その外形に若干大きめに相似するように、その厚さと
略等しい寸法に没設されている。

前記構成にかかる多連リードフレーム１１および多連放
熱板２２を用いて樹脂封止形パッケージをトランスファ
成形する場合、まず、多連放熱板２１が各下型キャビテ
ィー凹部３３ｂに対応するように没設されている放熱板
凹所４０内に落とし込まれてセントされる。この状態に
おいで、各単位放熱板２２はその大部分が各下型キャビ
ティー凹部３３ｂ内に没入した状態になっている。

続いて、前記構成にかかる多連リードフレーム１１が下
型３２に没設されている逃げ凹所３９内に、各単位リー
ドフレーム１２におけるペレット１、１が各キャビティ
ー３３内にそれぞれ収容されるようＬこ配されてセント
される。このとき、各単位リードフレーム１２のタブ１
７群の裏面には単位放熱Ｆｉ、２２の隙間調整部２３の
上面に接合された状態でキャビティー３３内において保
持されている。

次いで、上型３１と下型３２とが型締めされる。

この型締めにより、多連リードフレーム１１および多連
放熱板２１が上型３１と下型３２との間で挟持される。

続いて、ボット３４からプランジャ３５により成形材料
としてのレジン４１がランナ３７およびゲート３８を遥
じて各キャビティー３３に送給されて圧入される。

ところで、レジン４１がキャビティー３３内にゲート３
８から圧入されると、レジン４１の流れにより各タブ１
７にこれを放熱板２２の方向へ変形させようとする力が
作用することがある。ここで、タブが放熱板に対して単
に浮かされているだけの従来例の場合、タブが放熱板の
方向へ変形されることにより、タブが放熱板に接触した
り、ペレットクラックやワイヤ断線等短絡不良が発生し
たりする。

しかし、本実施例においては、放熱板２２上に隙間調整
部２３が突設されており、各タブ１７は放熱板２２上の
隙間調整部２３に支持されているため、タブ１７にこれ
を放熱Ｆｉ２３の方向へ変形させようとする力が作用し
ても、タブ１７が変形されることはなく、予め想定され
た所定の杖熊を維持する。したがって、タブ１７が変形
することＬこよるペレットクラック、やワイヤの断線お
よび短絡不良等の発生は防止される。

なお、隙間調整部２３のタブ１７との当接面には絶縁層
部２４が形成されているため、隙間調整部２３とタブ１
７とが接触していても、タブ１７と放熱板２２との間の
短絡不良は発生しない。

そして、キャビティー３３内に圧入された各タブ１７と
放熱板２２とが対向する小さな隙間内に回り込み、隙間
調整部２３の周囲に樹脂絶縁層部２９を形成することに
なる。この樹脂絶縁層部２９の厚さは隙間調整部２３の
高さを設定することにより調整することができ、この樹
脂絶縁層部２９の厚さが薄い程、タブ１７と放熱板２２
とが接近するため、各タブ１７を通じての放熱板２２に
対する放熱性能が良好になる。そして、本実施例におい
ては、レジン流れに起因するタブ１７の変形によるタブ
１７と放熱板２２との短絡不良の発生の危険がないため
、樹脂絶縁層部２９の厚さはきわめて薄く設定すること
ができる。したがって、放熱性能はきわめて良好なもの
になる。

注入後、レジンが熱硬化されて樹脂封止形パッケージ２
８が成形されると、上型３１および下型３２は型開きさ
れるとともに、エジェクタ・ビン（図示せず）によりパ
ッケージ２８群が離型される。このようにして、パッケ
ージ２０群を成形された多連リードフレーム１１および
多連放熱板２１の複合体はトランスファ成形装置３０か
ら脱装される。

そして、このように樹脂成形されたパッケージ２８の内
部には、ベレット１１、インナリード１６、ボンディン
グワイヤ２０および放熱板２２の一部が樹脂封止される
ことになる。この状態において、放熱板２２の裏面およ
び取付孔２６．２７付近は樹脂封止パッケージ２８の裏
面および一側面から露出された状態になっている。

その後、多連リードフレームＩＩおよび多連放熱Ｆｉ、
２］はリード切断成形工程において、各単位リードフレ
ーム１２および単位放熱板２２毎に順次、リード切断装
置（図示せず）により、外枠１３、連結部２２ａおよび
各ダム１５を切り落さ瓢箪１３図、第１４図および第１
５図に示されでいるように、シンクｌし・インライン・
プラスチング・パッケージを備えでいる放熱板付トラン
ジスタアレイｌＯが形成される。

以上のようにして製造された放熱板付トランジスタアレ
イＩＯは、例えば、第１３図〜第１５図に示されでいる
ようにプリント配線基板に実装される。

すなわち、プリント配線基板４２にはスルーホ−ル４３
が複数、放熱板付トランジスタアレイｌＯのアウタリー
ド１４に対応するように配されて、厚さ方向に貫通する
ように開設されており、スルーホール４３の内周には導
体層部４４が形成されているとともに、この導体層部４
４には電気配線（図示せず）が配線されている。そして
、前記構成に係る放熱板付トランジスタアレイ１０はプ
リント配線基板４２に、各アウタリード１４を各スルー
ホール４３にそれぞれ挿入されてセットされるとともに
、フローはんだ処理等によりはんだ盛り部４５を形成さ
れることにより、実装される。

また、必要に応じて、放熱板２２には放熱フィン等（図
示せず）が取付孔２６．２７を利用して旬設される。

このようにして、実装された放熱板付トランジスタアレ
イ１０がプリント配ｔｇ基板上において稼働されると、
半導体ベレット１９が発熱する。この半導体ベレット１
９の熱はタブ１７および樹脂絶縁層部２９を介して放熱
板２２に伝達され、放熱板２２から外部へ放熱される。

このとき、樹脂絶縁層部２９の厚さがきわめて薄く設定
されているため、タブ１７からの熱は放熱ｖｉ２２にき
わめて効果的に伝達される。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）放熱板にタブとの隙間を調整する絶縁性の隙間調
整部を設け、樹脂封止バフケ、−ジ成形時にこの隙間調
整部にタブの裏面を当接することにより、樹脂封止パッ
ケージ成形時にタブを隙間調整部によって支持させるこ
とができるため、樹脂封止パッケージ成形時にレジン流
れによってタブが変形されるのを防止することができ、
タブの変形に伴うペレットクラックやワイヤ断線、短絡
不良が発生を防止することができる。

（２）前記（１）の絶縁性隙間調整部の高さを低くする
ことにより、タブと放熱板との間に樹脂封止パッケージ
の成形によって形成されるｍＤｔＥＡｕＭ部の厚さをき
わめて薄く設定することができるため、タブおよびリー
ド群と放熱板との間の熱抵抗を小さく制御することがで
き、放熱性能をより一層高めることができる。

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で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、絶縁性の隙間調整部は放熱板を部分的に隆起さ
せて形成するに限らず、第１６図に示されているように
、放熱板２２の第１主面におけるタブ１７との対向位置
に絶縁テープ２４Ａを貼着することにより、絶縁テープ
から成る隙間調整部２３Ａを構成してもよい。

さらに、第１７図に示されているように、放熱板２２の
第１主面全体に絶縁シート２４Ｂを貼着することにより
、１！縁シートから成る隙間調整部２３Ｂを構成しても
よい。

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放熱板付トランジス
タアレイ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、放熱板付シングル・インライン
・プチスチック・パフケージを清えている半導体集積回
路装置（フィン付ＳＩＰ・ＩＣ）等のようなタブおよび
放熱板を備えている半導体装置全般に適用することがで
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、次の通りである。

放熱板にタブとの隙間を調整する絶縁性の隙間調整部を
設け、樹脂封止パッケージ成形時にこの隙間調整部にタ
ブの裏面を当接することにより、樹脂封止パッケージ成
形時にタブを隙間調整部によって支持させることができ
るため、樹脂封止パフケージ成形時にレジン流れによっ
てタブが変形されるのを防止することができ、タブの変
形に伴うペレットクラックやワイヤ断線、短絡不良が発
生を防止することができる。

絶縁性隙間調整部の高さを低くすることにより、タブと
放熱板との間に樹脂封止パッケージの成形によって形成
される樹脂絶縁層部の厚さをきわめて薄く設定すること
ができるため、タブおよびリード群と放熱板との間の熱
抵抗を小さく制御することができ、放熱性能をより一層
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である放熱板付トランジスタ
アレイを示す側面断面図、 第２図はその一部切断平面図である。 第３図以降は本発明の一実施例である放熱板付トランジ
スタプレイの製造方法を示すもので、第３図はその製造
方法に使用される多連リードフレームを示す一部省略平
面図、 第４図は第３図のｒＶ−ｒｌ／線に沿う断面図、第５図
はベレットおよびワイヤボンディング工程後を示す一部
省略平面図、 第６図は第５図のＶｌ−１１７Ｉ線を示す断面図、第７
図は放熱板付トランジスタアレイの製造方法に使用され
る多連放熱板を示す一部省略千面ｌ第８図は第７図の■
−■矢視図、 第９図は一部断面を含む第７図の■−ＬＸ矢視ｌ第１Ｏ
図は樹脂封止パッケージ成形工程を示す一部省略断面図
、 第１Ｉ図は第１０図のＸＩ−、ＸＩ線に沿う一部省略断
面図、 第１２図はＥ型を取った状態を示す一部省略平面図、 第１３図は放熱板付トランジスタアレイの実装状態を示
す正面図、 第１４図はその側面断面図、 第１５図はその背面図である。 第１６図は本発明の他の実施例を示す縦断面ｌ第１７図
は本発明の別の他の実施例を示す縦断面図である。 ＩＯ・・・放熱板付トランジスタアレイ、１１・・・多
連リードフレーム、１２・・−単位リードフレーム、１
３・・・外枠、１３ａ・・・小孔、１４・・・アウタリ
ード、１５・・・ダム、１６・・・インナリード、】７
・・・タブ、１８−・−ボンディング層、１９・・・ペ
レット、１９ａ・・・ボンディングバンド、２０・・・
ワイヤ、２１・・−多連放熱板、２２・・・単位放熱板
、２３．２３Ａ、２３Ｂ・・・隙間調整部、２４−・・
絶縁層部、２４Ａ・・・絶縁テープ、２４Ｂ・・・絶縁
シート、２５−・・抜は止め部、２６．２７・・・取付
孔、２８・・−樹脂封止パフケージ、２９−・・樹脂絶
縁層部、３０・・・トランスファ成形装置、３１−・上
型、３２・・・下型、３３−・・キャビティー、３３ａ
・・・上型キャビティー凹部、３３ｂ・・・下型キャビ
ティー凹部、３４・・・ボット、３５・・・プランジャ
、３６・・・カル、３７・・・ランナ、３８・−・ゲー
ト、３９・・・リードフレーム逃げ凹所、４０・・・放
熱板逃げ凹所、４１・・・レジン、４２・・・プリント
配線基板、４３・・・スルーホール、４４・・・導体層
部、４５・・・はんだ盛り部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ペレットと、半導体ペレットがボンディング
   されているタブと、タブにボンディングされた半導体ペ
   レットに電気的に接続されている複数本のリードと、タ
   ブの裏面に樹脂絶縁層部を介して近接するように位置さ
   れている放熱板と、半導体ペレット、タブ、リード群の
   一部および放熱板の一部を樹脂封止するパッケージとを
   備えている半導体装置であって、前記放熱板に前記タブ
   との隙間を調整することにより、前記樹脂絶縁層部の厚
   さを制御する絶縁性の隙間調整部が設けられていること
   を特徴とする半導体装置。 ２、前記隙間調整部が、放熱板の一部が一主面倒から他
   の主面側に隆起されることにより形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、前記隙間調整部が、放熱板上に付設された絶縁物に
   より形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の半導体装置。 ４、放熱板の一主面に隙間調整部が形成される工程と、 リードフレームのタブ上に半導体ペレットがボンディン
   グされるとともに、この半導体ペレットとリードフレー
   ムのリードとが電気的に接続される工程と、 放熱板とリードフレームとがリードフレームのタブと放
   熱板との間に前記隙間調整部が介在されて互いに当接さ
   れた状態で、樹脂封止パッケージが半導体ペレット、タ
   ブ、リードの一部および放熱板の一部を樹脂封止するよ
   うに成形される工程と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。