JPH10242338A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法

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JPH10242338A
JPH10242338A JP9041857A JP4185797A JPH10242338A JP H10242338 A JPH10242338 A JP H10242338A JP 9041857 A JP9041857 A JP 9041857A JP 4185797 A JP4185797 A JP 4185797A JP H10242338 A JPH10242338 A JP H10242338A
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JP
Japan
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lead frame
frame
semiconductor device
case frame
case
Prior art date
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Pending
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JP9041857A
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English (en)
Inventor
Takeshi Iwaida
武 岩井田
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】部材費および組み立て工数にて安価な半導体装
置を提供する。 【解決手段】絶縁基板12に安価なメタライズ板を用
い、ケース枠3にリードフレーム1と嵌合する溝と段付
け部を設け、ケース枠3と金属ベース板11の不図示の
接着と、絶縁基板12上下の半田25接合を同時化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、装置内部に絶縁
層や絶縁板が存在する、いわゆる内部絶縁型の半導体装
置とこの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この発明に関する半導体装置の構造上で
の特徴は、次記の3つに大きく分類できる。 導体間の絶縁方法。 外部端子の導出方法。
半導体装置の樹脂封止方法。
【0003】絶縁方法と外部端子の導出方法として採用
されている構造は、絶縁性のセラミックス板に回路導通
用の銅箔が接合された銅貼り回路基板、すなわち、組立
工数の削減に効果のあるいわゆるダイレクトボンディン
グカッパー基板を用いたものである。そして、この他
に、半導体チップのすぐ下に板厚の厚いリードフレーム
を設置し、安価でかつ熱伝導特性に優れたメタライズ板
による絶縁基板とリードフレームを採用する場合もあ
り、この発明に関係する従来品は後者に属する。更に半
導体装置の封止方法として、端子を含むケース枠内が硬
質のエポキシ樹脂などで覆われていた。
【0004】図8はこの従来技術の半導体装置の断面で
ある。金属ベース板11に半田25を介して絶縁基板1
2,リードフレーム14,半導体チップ15が接合さ
れ、ボンディングワイヤ21は半導体チップ15の電極
とリードフレーム14に接合されておのおのを導通させ
ている。また、金属ベース板11にケース枠13が接着
され、内部にシリコーン樹脂等のゲル状樹脂31とエポ
キシ樹脂35が充填されている。この構造によれば、半
導体チップ15の発熱は各接合部の半田25,リードフ
レーム14,絶縁基板12,金属ベース板11を経て放
熱される。更に、絶縁基板12上の半導体チップ15等
への振動及び衝撃等の機械的ストレスあるいは水の侵入
やゴミの付着を防ぐためのコーティング剤としての常温
で柔軟性のあるゲル状樹脂31の封止剤にエポキシ樹脂
35が用いられている。
【0005】図9は図8と同様に従来技術の他の半導体
装置の断面である。図8と異なる点はケース枠13内の
樹脂であり、他は同一のため説明を略す。ここでは、ゲ
ル状樹脂31とエポキシ樹脂35に代えて、保護コート
材33を半導体チップ15の近傍に塗布し、他をエポキ
シ樹脂35で覆う構造である。この構造においても、半
導体チップ15自身とボンディングワイヤ21のボンデ
ィング部に生ずる応力や機械的ストレスを柔らかな保護
コート材33で緩和し、エポキシ樹脂35によって保護
コート材33を定位置に保持すると同時に一式を覆って
振動や湿度から裸電部を保護する。更に図8および図9
の樹脂二種に代えて低応力型のエポキシ樹脂の一種を用
いて工程数を低減することもあった。
【0006】また、図8,9の組み立てはリードフレー
ム14に加工される前の、図5で説明する打ち抜き部材
2と、図8,9の絶縁基板12,金属ベース板11の半
田付け相互位置確保のため、治具の取り付けと取り外し
が必要であり、更に、ケース枠13下部の接着剤硬化が
半田付けと別に必要であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の図8の例では、
半導体装置の周囲温度の変化によってゲル状樹脂の体積
が変化して、エポキシ樹脂に封止された空間での圧力変
化で、ゲルに亀裂が発生して耐電圧不良になる可能性が
あった。また、保護コート材または低応力型のエポキシ
樹脂を用いる場合は素材が高価なため市場競争力に乏し
い商品になってしまっていた。
【0008】この発明の課題は、部材費および組み立て
工数にて安価な半導体装置を達成することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、金属ベース
板と、この金属ベース板に接着されたケース枠と、この
ケース枠内にて金属ベース板に接合された絶縁基板と、
この絶縁基板に接合されたリードフレームと、このリー
ドフレームに接合された半導体チップとで構成され、こ
のケース枠内の下部にゲル状樹脂封止剤が充填され、こ
のケース枠を閉じる絶縁樹脂製の蓋が設けられる構造の
半導体装置において、リードフレームはケース枠と嵌合
する屈曲部が形成され、前記屈曲部はケース枠内面に形
成された段差と嵌合される構造である。
【0010】請求項2の発明は、請求項1に記載の半導
体装置において、リードフレームは蓋との嵌合部が形成
され、蓋はリードフレームの端子と嵌合する凹凸部が形
成され、かつ、リードフレームの端子がケース枠の溝と
蓋の凹凸部に嵌合されて位置が固定される構造である。
請求項3の発明は、金属ベース板に接合されるケース枠
にリードフレームの端子と嵌合する溝と段差が形成さ
れ、半導体チップが電気的に接合されたリードフレーム
に屈曲部が形成され、リードフレームの端子がケース枠
に嵌合されながら挿入されて前記屈曲部で位置決めさ
れ、金属ベース板に半田板,絶縁基板,半田板,およ
び、下部周囲に接着剤が塗布されたケース枠がリードフ
レームと共に重ねられ、一式が加熱されて半田板が接合
剤になり接着剤が同時に硬化され、次にゲル状樹脂封止
剤が充填され、蓋が嵌合されて周囲が接着される半導体
装置の製造方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】この発明は、ケース内部にリード
フレームの位置決め機能を形成し、リードフレームにケ
ースの位置決め機能に嵌合する屈曲や凹凸を設けてリー
ドフレームとケースの位置関係を無調整とし、リードフ
レームの端部をケースと蓋によって支えてリードフレー
ムの変位を防止する構造と、この製造方法の提供であ
る。
【0012】
【実施例】この発明の実施例を図1に示し、(a)は半
導体装置の一部断面図、(b)はD矢視図、(c)はS
矢視図である。また、図2は図1(b)の蓋の平面図で
ある。更に、図3はケース枠3の構造を示し、(a)は
平面図、(b)は(a)の長手方向の断面図、(c)は
(a)の側面断面図であり、図4は図3の主要部の斜視
図である。図1にて金属ベース板11と絶縁基板12と
の間、および絶縁基板12とリードフレーム1との間が
半田25によって接合されている。リードフレーム1
は、屈曲部1aが形成され、図3,4に示すようにケー
ス枠3の内面に形成された段付き部3aと、ケース枠3
内部にリードフレーム1の幅に形作られた溝3bとに嵌
合されて位置が決められる。また、蓋5にもリードフレ
ーム1の角孔1dと嵌合できる凸部5aと、図1(b)
のようにケース枠3の溝とでリードフレーム1を嵌合で
きる溝5bが形成されている。更に、接着剤5sが蓋5
の周囲に固着される。この構造であれば、図8,9のよ
うにエポキシ樹脂によるリードフレームの保持機能をケ
ース枠3と蓋5に代行させるため、完成後のリードフレ
ーム1の変形や変位を防止できる。
【0013】図5は図1のリードフレーム1の折り曲げ
及び切断前の打ち抜き部材2であり、図6にて説明する
打ち抜き部材2に相当する部品の平面図である。打ち抜
き部材2は導体部2b,タイバー部2c,リードフレー
ム部2tに角孔2dなどが加工されている。図1のリー
ドフレーム1は図5の折り曲げ線B−Bにて折り曲げ、
不図示の計4ケ所で更に折り曲げ、切断線C−Cにて切
断した後の形状である。
【0014】また、従来の構造では、通常、半導体チッ
プが搭載され所定の電気回路を達成するようにアルミニ
ュウム等の金属細線でワイヤーボンディング接合された
リードフレームが絶縁基板や金属ベース板と半田付けさ
れている状態にて、ケース枠が金属ベース板の周囲端面
に接着接合される組み立て工程をとっていたが、図1の
構造を採用する場合、ケース枠内面下部の段構造部がリ
ードフレームの通過を阻害して組み立て不可能になる。
そこで、発明の実施例として図1の構造を組み立てる製
造方法の工程の前半分と後半分を図6の(a)から
(d)と、図7の(a)から(c)に示す。
【0015】図6の(a)にて、図5相当の打ち抜き部
材2の所定部に半導体チップ15を半田25にて接合す
る。そして、(b)にて打ち抜き部材2を計6ケ所折り
曲げて打ち抜き部材2mとする。更に、図3にて説明し
たケース枠3の溝と段付け部まで、打ち抜き部材2mを
嵌合させて(c)の状態にする。そして、(d)に示す
ように半田板25p,絶縁基板12,半田板25p,金
属ベース板11を、接着剤29を塗布したケース枠3に
一致させて組み合わせる。なお、実際の組み立て作業は
(d)を反転させて行い、その後再度反転させて図7に
移行する。
【0016】更に、図7(a)に示すようにメタライズ
板である絶縁基板12を案内するガイド81g付きの治
具81によってケース枠3を金属ベース板11に押しつ
けるように重り85を載せながら加熱させて接着剤を硬
化させ半田を溶融,固着させる。この接着と半田付けを
同時作業にすることによって、工数の節減を図る。そし
て、(b)に示すように半導体チップ15とリードフレ
ーム1の回路をボンディングワイヤ21によって接続す
る。その後、ケース枠3内にゲル状樹脂31が注入さ
れ、蓋5がリードフレーム1に嵌合されて周囲は接着剤
5sが塗布される。なお、ワイヤーボンディングは、図
7(b)の工程に限定されず、図6(b)の前に行って
も良い。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、ケースに溝や段付け
部を形成し、溝や凸部付きの蓋を設けてリードフレーム
の変位を防止するため、エポキシ樹脂の注入や硬化に代
えて蓋の組み立てと接着剤塗布だけで良い安価な半導体
装置を提供できる。請求項2の発明によれば、蓋とリー
ドフレームの関係を嵌合にしたため、組み立て時間が短
く、より安価な半導体装置を提供できる。
【0018】請求項3の発明によれば、ケースに溝や段
付け部を形成し、溝や凸部付きの蓋を設けてリードフレ
ームの変位を防止するため、エポキシ樹脂の注入や硬化
に代えて蓋を簡単な嵌合で組み立てられ、かつ、金属ベ
ース板,絶縁基板の半田付けと接着を同時に行なえるた
め、工数が低減できる半導体装置の製造方法を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の一部断面図
【図2】図1(b)の蓋5の部分平面図
【図3】この発明のケース枠の構造を示す図で、(a)
は平面図、(b)は(a)の長手方向の断面図、(c)
は(a)の側面の断面図
【図4】図3の要部の斜視図
【図5】この発明の実施例の打ち抜き部材の平面図
【図6】この発明の製造工程の前半を示す図で、(a)
は半導体チップと打ち抜き部材の接合側面図、(b)は
打ち抜き部材の折り曲げ図、(c)はケースと打ち抜き
部材との嵌合図、(d)は半田付け前の構成図
【図7】この発明の製造工程の後半を示す図で、(a)
は接着と半田付けの加熱状態図、(b)はワイヤーボン
ディング後の一部破断側面図、(c)は蓋嵌合後の完成
品の一部破断側面図
【図8】従来の半導体装置の一部側面図
【図9】従来の他の半導体装置の一部側面図
【符号の説明】
1 リードフレーム 1a 屈曲部 2 打ち抜き部材 3 ケース枠 3a 段付け部 3b 溝 5 蓋 5a 蓋凸部 11 金属ベース板 12 絶縁基板 15 半導体チップ 21 ボンディングワイヤ 25 半田 25p 半田板 29 接着剤 31 ゲル状樹脂 33 保護コート材 35 エポキシ樹脂

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属ベース板と、この金属ベース板に接着
    されたケース枠と、このケース枠内にて金属ベース板に
    接合された絶縁基板と、この絶縁基板に接合されたリー
    ドフレームと、このリードフレームに接合された半導体
    チップとで構成され、このケース枠内の下部にゲル状樹
    脂封止剤が充填され、このケース枠を閉じる絶縁樹脂製
    の蓋が設けられる構造の半導体装置において、 リードフレームはケース枠と嵌合する屈曲部が形成さ
    れ、前記屈曲部はケース枠内面に形成された段差と嵌合
    されることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の半導体装置において、 リードフレームは蓋との嵌合部が形成され、蓋はリード
    フレームの端子と嵌合する凹凸部が形成され、かつ、リ
    ードフレームの端子がケース枠の溝と蓋の凹凸部に嵌合
    されて位置が固定される構造を特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】金属ベース板に接合されるケース枠にリー
    ドフレームの端子と嵌合する溝と段差が形成され、半導
    体チップが電気的に接合されたリードフレームに屈曲部
    が形成され、リードフレームの端子がケース枠に嵌合さ
    れながら挿入されて前記屈曲部で位置決めされ、金属ベ
    ース板に半田板,絶縁基板,半田板,および、下部周囲
    に接着剤が塗布されたケース枠がリードフレームと共に
    重ねられ、一式が加熱されて半田板が接合剤になり接着
    剤と共に同時硬化され、次にゲル状樹脂封止剤が充填さ
    れ、蓋が嵌合されて周囲が接着されることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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