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公開番号2025115093
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-06
出願番号2024009437
出願日2024-01-25
発明の名称半導体装置、電気機器及び半導体装置の製造方法
出願人サンケン電気株式会社,サンケンエレクトリックコリア株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 23/50 20060101AFI20250730BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
固定ピンを用いずに、基板の樹脂封止体から露出する面の樹脂バリ発生を抑制し、放熱板や冷却装置との密着を悪化させず、放熱不良を防ぐことができる半導体装置、電気機器及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】
基板と、該基板の上面に配置された半導体素子と、電源リードと信号リードを含むインナーリードを備えたリードフレームと、前記基板上の前記半導体素子とインナーリードを樹脂封止する樹脂封止体とを含む半導体装置であって、前記基板の下面の少なくとも一部は、前記樹脂封止体から露出しており、前記電源リードの先端は、前記基板の上面に接合されており、前記信号リードは、前記樹脂封止体の外部から内部に延びる導入部と、該導入部の端で屈曲して前記基板の上面に向かう押さえ部とを備え、前記押さえ部の先端が前記基板の上面に接しているものであることを特徴とする半導体装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、該基板の上面に配置された半導体素子と、電源リードと信号リードを含むインナーリードを備えたリードフレームと、前記基板上の前記半導体素子とインナーリードを樹脂封止する樹脂封止体とを含む半導体装置であって、
前記基板の下面の少なくとも一部は、前記樹脂封止体から露出しており、
前記電源リードの先端は、前記基板の上面に接合されており、
前記信号リードは、前記樹脂封止体の外部から内部に延びる導入部と、該導入部の端で屈曲して前記基板の上面に向かう押さえ部とを備え、前記押さえ部の先端が前記基板の上面に接しているものであることを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記信号リードは、前記半導体素子を挟んで、前記電源リードとは反対側に配置されているものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電源リードはボンディングパッド及びダイパッドを備え、前記ダイパッドの下面が前記基板の上面に接合されており、前記半導体素子は前記ダイパッドの上面に配置され、前記半導体素子と前記ボンディングパッドとはワイヤにより接続されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記電源リードはボンディングパッドを備え、前記電源リードの先端が前記基板の上面に接合されており、前記半導体素子は前記基板の上面の金属パターン上に配置され、前記半導体素子と前記ボンディングパッドとはワイヤにより接続されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記信号リードはボンディングパッドを備えるものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記基板の上面に接する前記押さえ部は先端がＲ加工されたものであり、前記Ｒ加工された前記押さえ部の先端が、前記基板の上面の金属パターンの無い領域またはダミーパターンが形成された領域に接しているものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記信号リードを複数備え、少なくとも２つの前記信号リードの前記押さえ部が前記基板の上面に接しているものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置を含むものであることを特徴とする電気機器。
【請求項９】
基板と、該基板の上面に配置された半導体素子と、電源リードと信号リードを含むインナーリードを備えたリードフレームと、樹脂封止体とを含む半導体装置の製造方法であって、
前記リードフレームを前記基板上に配置したときに前記信号リードの先端が基板方向に向くように、前記信号リードを曲げ加工して押さえ部を形成することを含むリードフレーム曲げ工程と、
上面に接合材を配置した基板に対し、前記押さえ部の先端が前記基板の上面に近接した状態で、前記接合材に前記電源リードの先端を押し当てて前記電源リードを前記基板に接合して前記リードフレームと前記基板とを一体化する電源リード接合工程と、
下部モールド金型内に、前記リードフレームと一体化した前記基板を配置する金型内基板配置工程と、
上部モールド金型と前記下部モールド金型とを閉じることにより前記リードフレームを押圧し、前記信号リードの前記押さえ部を前記基板の上面に接触させる挟み込み工程と、
モールド内部に樹脂を充填して硬化させて、前記基板上の前記半導体素子とインナーリードを樹脂封止し、前記基板の下面の少なくとも一部が露出するように樹脂封止体を形成する樹脂封止工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記リードフレーム曲げ工程において、前記電源リード及び前記信号リードの前記上部モールド金型と前記下部モールド金型とにより挟まれる部分の前記基板の底面からの高さが、前記下部モールド金型の深さより大きくなるように、前記電源リード及び前記信号リードの曲げ加工を行うことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置、電気機器及び半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（チップともいう）を回路パターンが形成された基板に搭載し、半導体素子が接合された基板上の回路パターンをリードフレーム等の配線部で接続した半導体装置が知られている。
【０００３】
また、半導体装置には、基板と半導体素子とリードフレーム（特に電源リードと信号リードを含むインナーリード）を樹脂封止体で樹脂封止するものがあり、さらに半導体素子が発生する熱を効率よく半導体装置外へ放出するために、基板の裏面を樹脂封止体から露出させて放熱板や冷却装置に接続する形態のものがある。
【０００４】
また、リードフレームのうち、樹脂封止体から外部へ引き出されたアウターリードについては別の部品等への実装用に曲げ加工を行う場合があり、このアウターリードの曲げ加工時に基板に荷重が加わり損傷する現象がある。特許文献１ではこれを避けるために、基板に接合される電源リードにあらかじめ４カ所の折曲部を形成しておくことで、アウターリードの曲げ加工時の荷重伝達をこの折曲部で低下させ、基板と電源リードとの接合部分の損傷を防止する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－２６７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１１は従来の半導体装置２８の断面図である。基板２と、基板２の上面に配置されたパワーチップ（半導体素子）３や制御チップ（半導体素子）１４と、電源リード４と信号リード５を含むインナーリード６を備えたリードフレームと、基板２上のパワーチップ（半導体素子）３や制御チップ（半導体素子）１４とインナーリード６を樹脂封止する樹脂封止体７とを含み、基板２の下面の少なくとも一部は、樹脂封止体７から露出しており、電源リード４の先端は、基板２の上面に接合材８（はんだや導電性接着剤等）により接合されている。電源リード４はボンディングパッド１５及びダイパッド１６を備え、ダイパッド１６の下面が基板２の上面に接合材８を介して接合されており、パワーチップ（半導体素子）３はダイパッド１６の上面に配置され、パワーチップ（半導体素子）３とボンディングパッド１５とはワイヤ１７により接続されている。信号リード５はボンディングパッド１８を備え、基板２の金属パターン層（以下、金属パターンともいう）１３とワイヤ１９により接続されている。
【０００７】
このような半導体装置２８を製造する場合の一般的な手順としては、まず接合材８に電源リード４の先端を押し当てて電源リード４を基板２に接合してリードフレームと基板２とを一体化し、次に下部モールド金型（チェイスともいう）内に、リードフレームと一体化した基板２を配置し、上部モールド金型と下部モールド金型とを閉じることによりリードフレームを押圧し、電源リード４が基板２を下方に押しつけた状態で、モールド内部に樹脂を充填して硬化させて、基板２上のパワーチップ（半導体素子）３や制御チップ（半導体素子）１４とインナーリード６を樹脂封止し、基板２の下面の少なくとも一部（放熱層１１）が露出するように樹脂封止体７を形成する。しかしながら電源リード４は図１１の右側にしか無く、しかも電源リード４が金型によって押圧される位置は樹脂封止体７よりも外側（即ち図１１における電源リード４の最も右端）の位置であり、そこを固定端として、基板２に接合される電源リード４の先端部分は自由端となり、容易に撓む構成となる。つまり基板２の右側で下向きに押された状態の言わば片持ち構造であり、樹脂を充填硬化する際に基板２の左側が浮き上がってしまい、それによって基板２の左下に生じた隙間に樹脂が回って放熱層１１下の樹脂バリとなり、放熱層１１が（図示しない）放熱板や冷却装置に密着できず放熱不良になることがあった。この対策として、放熱層１１の左下の樹脂バリを除去することが考えられるが、除去作業によって逆に放熱層１１の左下が凹部となって段差がつき、やはり放熱板や冷却装置への密着が悪くなって放熱不良が生じる問題があった。
【０００８】
そこで、他の方法として、固定ピンを用いる方法がある。図１２は半導体装置２９の固定ピンを除去する前の断面図、図１３は半導体装置２９の樹脂封止前の上面図である。図１２が図１１と異なる点は、固定ピン３０を用い、固定ピン３０でダイパッド１６の上面を真上から押さえ、基板２が浮き上がらないように固定している点である。これにより、基板２の下部に隙間が無くなり樹脂バリ発生を抑制できるので、放熱板や冷却装置との密着が改善し、放熱不良を防ぐことができる。
【０００９】
しかし、基板２上に固定ピン３０で押さえ付けるためのスペースが必要（例えば図１３では、固定ピン３０とワイヤ１７との距離Ａ、パワーチップ（半導体素子）３との距離Ｂ、ダイパッド１６の端部までの距離Ｃ等が必要）となり、基板２が大きくなるとか、あるいは基板２が大きくならないように基板２上のレイアウトを見直す必要が生じたり、基板２上の密度が高くなって余裕度が無くなる等の欠点があった。
【００１０】
さらに、樹脂が硬化した後に固定ピン３０を抜くと、図１４の上面図に示すように抜き孔３１が生じざるを得ない。抜き孔３１があると、図１５の断面図に示すように、洗浄の際に抜き孔３１に洗剤３２がたまる。そして、その後の工程では複数の基板を重ねて乾燥させることが考えられるが、下の基板の抜き孔３１にたまった洗剤３２が、上に載せた基板の下面（樹脂封止体から露出した部分）に付着する。このとき、上に載せた基板の下面の放熱層３３が銅の場合は、洗剤で酸化して変色する場合がある。図１６は、半導体装置３４の下面の写真であり、明らかに変色した変色部３５が発生している。
（【００１１】以降は省略されています）

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