JPS6050355B2 - リ−ドフレ−ムおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電力用樹脂封止型半導体装置等で使用され
るリードフレームならびにこれを製造する方法に関する
。

樹脂封止型半導体装置は、通常リードフレームを用い
て半導体素子組立構体を形成し、これを樹”レ、 、
−↓１１、、Ｕル、ル １ｊ、−・・・ウーー身 、フ
、ｎ、握μｎ仁 封止型半導体装置における１つの問
題は、成型用樹脂の熱伝導度が低いため、動作時に発生
する熱の放散が十分でなく、電力損失が１０ワット程度
に達する電力用半導体装置の実現が困難なことである。

この問題を解決するため、半導体基板の支持部となる部
分に放熱板を兼ねさせるようにしたリードフレームが提
案されるに至つている。 第１図は、かかるリードフレ
ームの構造をパワートランジスタ用リードフレームを例
に示す図であり、ａは平面図、をは第１図ａのＢ−Ｂ線
に沿つた断面図である。

このリードフレームは熱伝導の良好な銅などの金属板に
打ち抜き加工を施すとによつて形成されるものであり、
移送ピッチを決定する孔１をもつ共通連結部２から、同
一方向へ向けて導出されるコレクタリード３、ベースリ
ード４ならびにエミッタリード５ならびにコレクタ リ
ード３の先端部に繋る基板支持部６とによつてトランジ
スタの組立部が形成される。このトランジスタの組立部
が共通連結部２によつて多数連結１され、また、個々の
基板支持部の変形を避けるために、基板支持部相互間が
連結細条７によつて連結された構造となつている。なお
、８は、完成した樹脂封止型半導体装置を外部放熱体へ
とりつける際にねじ特が挿通される孔である。 第１図
をで示すように、リード部の厚みにくらべて基板支持部
６の厚みが大きくなつているが、これは基板支持部６を
放熱板そのものとして積極極に利用とする意図に基くも
のである。

このような構造とするためには、打ち抜き加工を施すリ
ードフレーム用原板の厚みを予め２部分で異らせておけ
ばよい。第２図は、上記のリードフレームを用いて形成
した樹脂封止型パワートランジスタの断面構造を示す図
であり、基板支持部６へトランジスタ素子９を接着する
とともに、トランジスタ素子９の電極とベースリードな
らびエミッタリードとの間を金属細線１０て接続したの
ち、樹脂１１によつて封止して樹脂封止型パワートラン
ジスタが形成されているが、図示するように、基板支持
部６の裏面ならひに先端部分を露呈させる関係を成立さ
せて樹脂封止がなされている。

従来のリードフレームでは、上記のように基板支持部６
が放熱板を兼ねるところとなり、したがつて、この部分
で効果的に熱の放熱がなされる。

また、基板支持部６の露呈す裏面を外部放熱体へ熱的に
結合させるならば、放熱効果はよソー層大きくなる。か
しながら、従来のリードフレームでは基板支持部６がト
ランジスタのコレクタと電気的に接続されているため、
外部放熱体Ｓェへの取り付けに際して両者間電気的に絶
縁する必要があり、両者間に別体の絶縁シートＳ２など
を介在させることが不可避となる。

図示したリードフレームによれば、電力損失に関す問題
の解決ははかれるものの、上記のようにこのリードフレ
ームを用いて形成した半導体装置の実装時にわずられし
さが生じるばかりでなく、絶縁シートＳ２の位置決めが
不正確であると絶縁性か損われ、短絡事故を起すおそれ
もあつた。

本発明は、以上説明した従来のリードフレームに存在し
た問題点の排除を意図してなされたものである。かかる
問題点を排除することのリードフレームとして、出願人
は、リードフレームの基板支持部を第１の金属層、絶縁
層ならびに第２の金属層からなる積層板となすとともに
、第１の金属層を基板支持部外まて延在させ、の金属層
により外部リード部をも形成するようにした構造を別途
提案している。第３図は、かかるリードフレームの構造
を示す図であり、ａは平面図、ｂは第３図ａ（７）Ｂ−
Ｂ線に沿つた断面図である。

このリードフレームの構造ならびに形状は、第１図で示
した従来のものと殆んど同じであるが、基板支持部６が
第１の金属層１２、絶縁層１３ならびに第２の金属層１
４の積層構造となつている点で従来のリードフレームと
異なつている。このリードフレームによれば、トランジ
スタ素子が接着される第１の金属層１２と樹脂封止のの
ちに絶縁層と接する側とは反対側の面が露呈される第２
の金属層１４とが電気的に絶縁されるところとなる。し
たがつて、完成したパワートランジスタを外部放熱体へ
熱的に結合する場合、第２の金属層の露呈面を直接外部
放熱体へ当接させてよく、従来のもののように、絶縁シ
ートＳ２を介在させることが不要と昭なる。ところで、
かかるリードフレームを形成する場合、上記のように積
層された原板に打ち抜き加工を施す工程で積層部に切断
処理が施され、さらに、樹脂封止が完了したのちトラン
ジスタを個々に分離する工程でも積層部の一部てある連
結細条７に切断処理が施される。これらの切断処理で用
いる切断刃（金型も含む）の切れがすこふる良好な場合
はさして問題はないが、切断刃の切れが鈍つた場合には
、金属層のかえりによつて絶縁性能が損われるおそれが
ある。第４図は、この状態を説明するための図てあり、
たとえば、切断刃１５により第１の金属層１２の側から
矢印×で示すように第２の金属層１４の方向へ向けて積
層体を切断すると、第１の金属層１２の切断部にかえり
１６が発生し、このかえり１６が金属層１３を越えて第
２の金属層１４にまで達したときには金属層１３を設け
両金属層間を絶縁することの効果が失われるところとな
る。

本発明は第３図で示した積層形リードフレームに発生す
るおそれがあつた上記の絶縁不良の問題を完全に排除す
ることのできるリードフレームとその製造方法を提供す
るものであり、以下に図面を参照して詳しく説明する。
第５図は、本発明のリードフレームの一実施例を示す図
であり、ａは平面図、ｂは第５図ａ（７）Ｂ一Ｂ線に沿
つた断面図である。

図示するように、本発明のリードフレームの構造は、第
３図で示した積層形リードフレームをその基本とするも
のではあるが、第１の金属層１２の基板支持部にスリツ
ト１７を形成することによつてこの部分を半導体基板接
着部６１と非接着部６２の２部分に分割した構造となつ
ている。スリット１７は切断処理で発生するかえりによ
つて第１金属層１２と第２金属層間に短絡事故が生じて
もこの影響が半導体基板接着部６１に及ばないように作
用するものである。

すなわちスリット１７を形成したことにより半導体基板
接着部６１が非接着部６２と電気的に分離されているた
め、上記のような短絡事故が発生しても、この影響は非
接着部でとどまるところとなる。第６図は、以上説明し
た本発明のリードフレームを用いて形成したパワートラ
ンジスタの断面構造を示す図であり、トランジスタ素子
９は半導体基板接着部６１へ接着されている。

この接着に際して大切なことは、トランジスタ素子９を
接着する鑞材が接着訊スリット１７の内部へ流入するこ
とを防ぐことである。このためには、例えば、半導体基
板接着部６１内の半導体基板接着領域を凹状となし、鑞
材の流れを阻止する配慮を払えばよい。なお、樹脂１１
による封止は従来のものと同様になされるが、この工程
でスリット１７は樹脂１１によつて埋められ、したがつ
て、半導体基板接着部６１の分離は完全なものとなる。
ところて、第１の金属層１２は第５図ｂから明らかなよ
うにリードフレームの外部リードならびに共通連結部の
形成材料としても利用されるものてあり、その厚みは外
部リードの厚みを考慮して決定されている。

また、絶縁層１３はトランジスタ素子を接着するための
熱処理工程て特性が劣化するものであつてはならない。
この要件をみたす絶縁層としては、例えばポリイミド樹
脂層が挙げられる。第７図は、以上説明したリードフレ
ームを形成する方法を説明するための図てあり、先す第
７図ａで示すように所定の部分にスリット１７が形成さ
れ、第１の金属層となる金属板１８と第２の金属層とな
る金属板１９を準備する。

金属板１８の幅１１と厚みｔ１は得ようとするリードフ
レームの共通連結部、外部リードならびに基板支持部の
長さと外部リードの厚みを考慮して決定する。また、金
属板１９の幅１２と厚み！は、基板支持部の長さとリー
ドフレームとして完成したときの基板支持部の厚みを考
慮して決定する。次いて金属板１８と１９を絶縁層を形
成する樹脂、例えばポリイミド樹脂層によつて貼合せ、
第７図ｂで示すよに一部が３層構造を呈するリードフレ
ーム原板を形成する。

図中１３はポリイミド樹脂層である。こののち、打ち抜
き加工を施すことによつて第７図ｃで示すように本発明
のリードフレームが形成される。このようにして得られ
る本発明のリードフレームでは、トランジスタ素子が接
着される第１の金”属層１２が絶縁層１３によつて第２
の金属層１４と電気的に絶縁されるとともに、第１の金
属層の基板支持部６がスリット１７で２分されている。

したがつて、このリードフレームを用いるとともに、第
６図で示したような関係を成立させて樹脂封止して得た
樹脂封止型パワー絶縁層の裏面に露呈する第２の金属層
１４は、トランジスタ素子とは電気的に絶縁されるとこ
ろとなり、この面を外部放熱体へ直接当接されるところ
となり、この面を外部放熱体へ直接当接させても何等支
障をきたさず、また積層部に対する切断時にかえりが生
じ、切断面で短絡事故が生じて何等問題にならない。な
お、絶縁層１３の厚みは、これが厚すぎると放熱特性面
て支障があり、一方、薄すぎると絶縁性の面で支障があ
る。

このため、厚みの選定はこれらを考慮する必要があり、
実験的には５０〜１１０μｍ程度の範囲で好結果が得ら
れた。また、絶縁層１３に気泡あるいはピンホールがあ
ると電気的絶縁性が損われるところとなるが、絶縁層１
３の一部を同種の絶縁シートとするならばかかる不都合
を排除する面ですぐれた効果の発揮されることが確認さ
れた。さらに、第１の金属層と第２の金属層の絶縁層に
接する側の表面を酸化あるいは窒化させるとにより、電
気絶縁性のよソー層の向上がはかられること、同面を予
め粗面化しておくことにより、積層体の接着力が高める
ことも確認された。

以上説明したところから明らかなように、本発明によれ
ば、積層形リードフレームがもつ本質的な効果、すなわ
ち実装時のわずわらしさをことごとく排除した電力用樹
脂封止型半導体装置の実現に加えて、積層形としたこと
によつて打ち抜き加工時あるいは樹脂成型ののちに施さ
れる連結細条の切断時に発生するおそれがある短絡事故
の防止効果が奏されるとろとなる。

なお、以上の実施例ではパワートランジスタ用リードフ
レームを例示したが、本発明はこの例に限られるもので
はない。

また、スリット１７の形状も図示したコ字形である必要
はなく、スリット１７の効果が奏される範囲で種々の形
状とすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来のリードフレームの構造を示す平面図、
同ｂはＡＯＢ−Ｂ線断面図、第２図は同リードフレーム
を用いて形成された樹脂封止型パワートランジスタの実
装工程の断面図、第３図ａは本発明の基本となるリード
フレームの構造を示す平面図、同ｂは同ａ（７）Ｂ−Ｂ
線断面図、第４図は切断処理で生じるかえりで短絡事故
が生じる様子を示す図、第５図ａは本発明の一実施例に
かかるリードフレームの構造を示す平面図、同ｂは同ａ
（７）Ｂ−Ｂ線断面図、第６図は同リードフレームを用
いて形成した樹脂封止型パワートランジスタの断面図、
第７図Ａ，ｂ，ｃは本発明のリードフレームの製造方法
を説明するための製造工程図である。 １・・・・・・移送ピッチ決定用孔、２・・・・・・共
通連結部、３・・・・・・コレクタリード、４・・・・
・・ベースリード、５・・・・・・エミッタリード、６
・・・・・・基板支持部、６１・・・・・半導体基板接
着部、６２・・・・・非接着部、７・・・・・・連絡細
条、８・・・・・とりつけ用孔、９・・・・・・トラン
ジスタ素子、１０・・・・・・金属細線、１１・・・・
・・樹脂、１２・・・・・・第１の金属層、１３・・・
・・・絶縁層、１４・・・・・・第２の金属層、１５・
・・・・切断刃、１６・・かえり、１７・・・・スリッ
ト、１８，１９・・・・・リードフレーム原板形成用の
金属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板支持部が、第１の金属層、絶縁層ならび
   に第２の金属層の３層構造積層板で形成されるとともに
   、前記半導体基板支持部の第１の金属層がスリットによ
   り半導体基板接着部と非接着部の２部に分割され、さら
   に外部リード部ならびに共通連結部が前記第１の金属層
   の延在部で形成されていることを特徴とするリードフレ
   ーム。 ２ 基板支持部、外部リード部および共通連結部の３部
   分を打ち抜くことが可能な面積をもちかつ前記基板支持
   部打ち抜き領域にスリットが穿設された第１の金属板の
   前記基板支持部打ち抜き領域部分に、耐熱性絶縁接着材
   を用いて第２の金属板を貼着して基板支持部打ち抜き領
   域部分のみ３層構造とした原板を形成し、次いで、同原
   板に前記３層構造部分内のスリットに打ち抜き線が交る
   ことのない打ち抜き加工を施すことを特徴とするリード
   フレームの製造方法。