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JP4899481B2 - 外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法 - Google Patents
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JP4899481B2 - 外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法 - Google Patents

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Description

半導体素子を一対の放熱体により挟持することにより、放熱性を向上した樹脂封止型半導体装置の製法に関する。
主に電力用に使用される樹脂封止型半導体装置の一例としてＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）(50)を図１１に示す。ＭＯＳＦＥＴ(50)は、導電性及び放熱性を有する金属製の支持板(1)と、支持板(1)の上面(1a)に固着された半導体チップ（半導体素子）(2)と、支持板(1)の周辺に配置された３本のリード端子(3)と、半導体チップ(2)の上面電極(12a,12b)と支持板(1)から離間したリード端子(3a,3c)とを接続するリード細線（ボンディングワイヤ）(9,25)と、支持板(1)の上面(1a)及び側面(1c)、半導体チップ(2)の上面及び側面、リード細線(9,25)、リード端子(3)の内端部(13)を封止する樹脂封止体(4)とを備えている。半導体チップ(2)は、上面に形成されたソース電極（一方の上面電極）(12a)及びゲート電極（他方の上面電極）(12b)と、下面に形成されたドレイン電極（下面電極）(12c)と備え、ドレイン電極(12c)が支持板(1)の上面(1a)に半田又はろう材等の導電性接着剤(7c)により固着される。半導体チップ(2)のドレイン電極(12c)は、支持板(1)を通じて、支持板(1)と一体に形成された中央のリード端子(3b)に電気的に接続されるのに対し、半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びゲート電極(12b)は、リード細線(9,25)により、支持板(1)から離間した２本のリード端子(3a,3c)にそれぞれ電気的に接続される。
図１１に示すＭＯＳＦＥＴ(50)を製造する際に、銅若しくはアルミニウム又はこれらの合金から形成される帯状金属によりプレス成形されるリードフレーム(22)を準備する。図１２に示すように、リードフレーム(22)は、一定の間隔で形成される開口部(28)と、開口部(28)内に突出する複数のリード端子(3)と、リード端子(3)に接続された支持板(1)と、リード端子(3)に対向して支持板(1)に接続された支持リード(29)とを備える。次に、周知のダイボンダを使用して、導電性接着剤(7c)により、支持板(1)の上面(1a)に半導体チップ(2)を固着する。その後、周知のワイヤボンディング法によって、リード細線(9,25)を介して半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びゲート電極(12b)をリード端子(3a,3c)に接続する。次に、図１３に示すように、リードフレーム(22)を成形型(8a,8b)内に取付ける。成形型(8a,8b)は、キャビティ(18)を形成する上型(8a)と下型(8b)とを有する。この状態で、ランナ及びゲートを通じてキャビティ(18)内に流動化した例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂(24)を押圧注入し、加熱して樹脂封止体(4)を形成する。リードフレーム(22)を成形型(8a,8b)内から取出し、リードフレーム(22)から支持リード(29)等の不要な部分を除去して、図１１に示すＭＯＳＦＥＴ(50)が完成する。
図１１に示すＭＯＳＦＥＴ(50)によれば、ＭＯＳＦＥＴ(50)の動作時に発生する熱を支持板(1)に伝達して、半導体チップ(2)が過熱されるのを防止できる。また、ＭＯＳＦＥＴ(50)の製造時に、成形型(8a,8b)内で支持板(1)の下面(1b)を下型(8b)に密着させて、樹脂封止体(4)を形成することにより、支持板(1)の下面(1b)を樹脂封止体(4)から露出することができる。よって、支持板(1)に伝達される熱を支持板(1)の下面(1b)から樹脂封止体(4)の外部に放出して、ＭＯＳＦＥＴ(50)の放熱性を向上することができる。しかしながら、樹脂封止型半導体装置の大電力化に伴い、更なる放熱性が望まれた。
下記特許文献１は、導電性及び放熱性を有する支持板と、支持板の上面に固着された半導体チップと、半導体チップの上面に固着された放熱板と、支持板の周辺に配置された３本のリード端子と、支持板の上面及び側面、半導体チップの側面、放熱板の側面及び下面、リード端子の一端を封止する樹脂封止体とを備える樹脂封止型半導体装置及びその製法を開示する。特許文献１の樹脂封止型半導体装置によれば、半導体チップで発生した熱を支持板のみならず、放熱板からも樹脂封止体の外部に放出して、放熱性を向上できる。また、特許文献１の樹脂封止型半導体装置の製法によれば、成形型の上型及び下型と放熱板及び支持板との間に放熱性を有し且つ圧縮変形可能な絶縁シートをそれぞれ配置するので、トランスファモールド法によって樹脂封止体を形成したとき、閉塞する成形型の押圧力により半導体チップが破損するのを防止できる。
下記特許文献２は、特許文献１の樹脂封止型半導体装置に対し、放熱板とリード端子の１本とを一体に形成した樹脂封止型半導体装置を開示する。特許文献２の樹脂封止型半導体装置によれば、放熱板が半導体チップの１つの上面電極と放熱体との両方を兼ねることができる。
特開２００２−３２４８１６公報（図１） 特開２００５−２１７２４８公報（図１（ｂ））
しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、樹脂封止型半導体装置を製造する際に、半導体チップの上面に放熱板を固着した状態で樹脂封止体を形成することにより、放熱板を樹脂封止体内に埋設して保持する構造のため、放熱板の形状の変更に応じて成形型のキャビティの形状及び大きさも変更する必要があり、製造コストが増大した。また、同一の成形型を使用すると、放熱板の形状及び大きさに限界が生じて、放熱板の熱容量を適宜に変更することはできなかった。更に、特許文献２では、放熱板とリード端子とを一体に形成するので、他のリード端子及び成形型の形状を変更する必要があり、従来の成形型及びリードフレームをそのまま使用できなかった。
そこで、本発明は、放熱板の熱容量を適宜変更できる外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法を提供することを目的とする。また、本発明は、従来の成形型及びリードフレームをそのまま使用できる外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法を提供することを目的とする。
本発明の外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法は、導電性及び放熱性を有する支持板(1)の上面(1a)に半導体素子(2)を固着する工程と、少なくとも支持板(1)の上面(1a)、半導体素子(2)及び支持板(1)の周辺に配置された複数のリード端子(3)の内端部(13)を封止し、半導体素子(2)の少なくとも１つの上面電極(12a)とリード端子(3)の少なくとも１本の内端部(13)とを外部に露出する切欠部(14)を有する樹脂封止体(4)を形成する工程と、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)と、樹脂封止体(4)の切欠部(14)を通じて放熱体本体(15)と半導体素子(2)の上面電極(12a)及びリード端子(3a)とをそれぞれ電気的に接続する接続部(16)とを備える導電性の放熱体(5)を設ける工程とを含む。切欠部(14)を有する樹脂封止体(4)を形成した後に、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)と、樹脂封止体(4)の切欠部(14)を通じて放熱体本体(15)と半導体素子(2)の上面電極(12a)及びリード端子(3a)とをそれぞれ電気的に接続する接続部(16)とを備える導電性の放熱体(5)を設けることにより、成形型のキャビティの形状又は大きさに関係なく、放熱体(5)の形状を適宜に変更することができる樹脂封止型半導体装置を製造できる。
本実施の形態の樹脂封止型半導体装置は、導電性及び放熱性を有する支持板(1)と、支持板(1)の上面(1a)に固着された半導体素子(2)と、支持板(1)の周辺に配置された複数のリード端子(3)と、少なくとも支持板(1)の上面(1a)、半導体素子(2)及び複数のリード端子(3)の内端部(13)を封止する樹脂封止体(4)と、導電性を有する放熱体(5)とを備える。樹脂封止体(4)は、半導体素子(2)の少なくとも１つの上面電極(12a)と少なくとも１本のリード端子(3a)の内端部(13)とを外部に露出する切欠部(14)を有する。放熱体(5)は、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)と、樹脂封止体(4)の切欠部(14)を通じて放熱体本体(15)と半導体素子(2)の上面電極(12a)及びリード端子(3a)とをそれぞれ電気的に接続する接続部(16)とを有する。半導体素子(2)の上面電極(12a)とリード端子(3a)とを電気的に接続する導電性の放熱体(5)は、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)と、樹脂封止体(4)の切欠部(14)を通じて放熱体本体(15)と半導体素子(2)の上面電極(12a)及びリード端子(3a)とをそれぞれ電気的に接続する接続部(16)とにより、大きな断面積と機械的強度を有する大きな電流容量を備えた電流経路となると同時に、大きな熱容量の放熱器となる。従って、放熱体(5)及び支持板(1)を通じて半導体素子(2)に大きな動作電流を流せると同時に、半導体素子(2)を挟持する支持板(1)と放熱体(5)の両側から半導体素子(2)の動作時に発生する熱を放出することができるので、半導体素子(2)の電気的特性を劣化させずに電流容量を増加して、電力用半導体装置の大電力化を達成することができる。この場合に、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)の形状を適宜変更することにより、成形型を変更せずに放熱体(5)の熱容量を適宜変更できる。また、接続部(16)をリード端子(3a)に接続して電流経路を形成するので、複数の外部リード(3)の形状を変更せずに、従来のリードフレームをそのまま使用できる。
本発明によれば、従来の成形型及びリードフレームを利用して、半導体チップの上面電極及びリード端子に接続された放熱体の大きさを適宜に変更できる放熱性の高い樹脂封止型半導体装置を低コストで製造することができる。
以下、本発明による外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法をＭＯＳＦＥＴ(10)に適用した実施の形態を図１〜図１０について説明する。但し、これらの図面では、図１１〜図１３に示す箇所と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１に示すように、本実施の形態のＭＯＳＦＥＴ(10)では、半導体チップ(2)の上面に形成されたソース電極（１つの上面電極）(12a)とリード端子(3a)の内端部(13)とを外部に露出する切欠部(14)を有する樹脂封止体(4)により、支持板(1)の上面(1a)及び側面(1c)、残りの半導体チップ(2)の上面及び側面、リード細線(9)、残りのリード端子(3)の内端部(13)を封止する。リード細線(9)は、半導体チップ(2)のゲート電極(12b)とリード端子(3c)とを接続する単一のワイヤである。樹脂封止体(4)の切欠部(14)は、半導体チップ(2)の上面のソース電極(12a)の一部で支持板(1)の上面(1a)に対して垂直方向に円柱状又は角柱状に形成された電極切欠部(14a)と、支持板(1)から離間するリード端子(3a)の内端部(13)の一部で支持板(1)の上面(1a)に対して垂直方向に円柱状又は角柱状に形成された端子切欠部(14b)と、電極切欠部(14a)と端子切欠部(14b)とを連結する連結切欠部(14c)とを有する。連結切欠部(14c)は、支持板(1)上で電極切欠部(14a)及び端子切欠部(14b)よりも浅く且つ略平坦に形成され、樹脂封止体(4)に異なる高さの上面(4a)を形成する。即ち、連結切欠部(14c)により、樹脂封止体(4)に浅い切欠部(14)が形成され、電極切欠部(14a)及び端子切欠部(14b)により、連結切欠部(14c)に半導体チップ(2)及びリード端子(3a)まで貫通する２つの深い切欠部(14)が更に形成されている。半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)の内端部(13)は、樹脂封止体(4)から外部に露出するが、支持板(1)の上面(1a)及び他のリード端子(3b,3c)の内端部(13)は、樹脂封止体(4)に被覆されて外部に露出しない。また、電極切欠部(14a)は、半導体チップ(2)のソース電極(12a)の一部に形成されるため、半導体チップ(2)のゲート電極（他の上面電極）(12b)を含む残りの上面及び側面は、樹脂封止体(4)により被覆される。
図２に示すように、樹脂封止体(4)に隣接して導電性を有する放熱体(5)が配置される。放熱体(5)は、例えば、銅又はアルミニウム等の熱伝導率の高い金属によりプレス成形され、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)と、樹脂封止体(4)の切欠部(14)を通じて放熱体本体(15)と半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)とをそれぞれ電気的に接続する接続部(16)とを有する。放熱体(5)の接続部(16)は、放熱体本体(15)と一体に形成され且つ放熱体本体(15)から同一の方向に突出する電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)を有する。電極接続部(16a)は、電極切欠部(14a)を通じて半導体チップ(2)のソース電極(12a)に半田又はろう材等の導電性接着剤(7a)により固着され、端子接続部(16b)は、端子切欠部(14b)を通じてリード端子(3a)の内端部(13)に半田又はろう材等の導電性接着剤(7b)により固着され、放熱体本体(15)は、樹脂封止体(4)の上面(4a)に当接する。電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)は、放熱体本体(15)から突出して半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)に接続されるが、放熱体本体(15)は、樹脂封止体(4)の上面(4a)に当接されるため、放熱体(5)とリード細線(9)及び支持板(1)とが樹脂封止体(4)を介して絶縁され、放熱体(5)が半導体チップ(2)のゲート電極(12b)及びドレイン電極（下面電極）(12c)と接触して短絡するのを防止できる。また、導電性接着剤(7a)は、電極切欠部(14a)内に十分な厚さで充填されるため、放熱体(5)の電極接続部(16a)から半導体チップ(2)へ加わる外力を導電性接着剤(7a)による衝撃緩衝作用により緩和することができる。
図１及び図２に示すように、放熱体本体(15)は、支持板(1)と同様の厚さで支持板(1)よりも小さい平面面積を有する板状に形成され、連結切欠部(14c)が形成された樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される。放熱体本体(15)の下面(15b)は、樹脂封止体(4)の上面(4a)に密着するが、放熱体本体(15)の上面(15a)及び３つの側面(15c)は、外部に露出する。よって、本実施の形態では、放熱体本体(15)の上面(15a)及び３つの側面(15c)が樹脂封止体(4)に被覆されない放熱面となるが、他の実施の形態として、放熱体本体(15)の側面(15c)を樹脂封止体(4)により完全に被覆し、放熱体本体(15)の上面(15a)のみを放熱面とした樹脂封止型半導体装置を形成してもよい。また、支持板(1)よりも大きい平面面積を有する放熱体本体(15)を適用してもよい。図２に示すＭＯＳＦＥＴ(10)では、放熱体本体(15)の側面(15c)を樹脂封止体(4)から外部に露出することにより、放熱性をより向上している。
本実施の形態のＭＯＳＦＥＴ(10)では、支持板(1)上の放熱体(5)を電極接続部(16a)と端子接続部(16b)との２点で支持するので、前述した特許文献１又は２と比較して、放熱体(5)を支持板(1)上で安定して保持することができる。また、放熱体(5)を介して伝わる外部からの押圧力を半導体チップ(2)のみならず、リード端子(3a)にも分散して、半導体チップ(2)が破損するのを良好に防止できる。
半導体チップ(2)のソース電極(12a)とリード端子(3a)とを電気的に接続する導電性の放熱体(5)は、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)と、樹脂封止体(4)の切欠部(14)を通じて放熱体本体(15)と半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)とをそれぞれ電気的に接続する接続部(16)とにより、大きな断面積と機械的強度を有する大きな電流容量を備えた電流経路となると同時に、大きな熱容量の放熱器となる。従って、放熱体(5)及び支持板(1)を通じて半導体チップ(2)に大きな動作電流を流せると同時に、半導体チップ(2)を挟持する支持板(1)と放熱体(5)の両側から半導体チップ(2)の動作時に発生する熱を放出することができるので、半導体チップ(2)の電気的特性を劣化させずに電流容量を増加して、電力用半導体装置の大電力化を達成することができる。この場合に、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)の形状を適宜変更することにより、成形型(8a,8b)を変更せずに放熱体(5)の熱容量を適宜変更できる。また、接続部(16)をリード端子(3a)に接続して電流経路を形成するので、外部リード(3)の形状を変更せずに、従来のリードフレーム(22)をそのまま使用できる。放熱体本体(15)は、電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)の平面断面よりも大きい平面面積を有し、樹脂封止体(4)の上面(4a)上に拡張して形成される。放熱体本体(15)を樹脂封止体(4)の上面(4a)上に拡張して、上面面積の大きなキノコ型に放熱体(5)を形成することにより、放熱体(5)の放熱性を向上することができる。
図１に示すＭＯＳＦＥＴ(10)を製造する際に、図１２に示す従来のリードフレームと同一のリードフレーム(22)を準備する。図３に示すように、導電性接着剤(7c)により、支持板(1)の上面(1a)に半導体チップ(2)を固着し、リード細線(9)を介して半導体チップ(2)のゲート電極(12b)のみをリード端子(3c)に接続する。次に、図４に示すように、リードフレーム(22)を成形型(8a,8b)内に取付ける。リードフレーム(22)を成形型(8a,8b)内に配置する前又は後に、半導体チップ(2)のソース電極(12a)の一部とリード端子(3a)の内端部(13)の一部とを被覆する被覆体(17)を支持板(1)上に配置する。被覆体(17)は、支持板(1)の上面(1a)を被覆しない。被覆体(17)は、シリコーン樹脂等の上型(8a)の押圧力に対して緩衝作用を有する耐熱性材料により形成され、被覆体(17)から突出する電極被覆部(17a)及び端子被覆部(17b)と、電極被覆部(17a)と端子被覆部(17b)とを連結する連結被覆部(17c)とを備える。被覆体(17)は、放熱体(5)と略同様の形状を有するが、連結被覆部(17c)の上面(17d)は、平坦に形成され、成形型(8a,8b)を閉塞したときに、連結被覆部(17c)の上面(17d)と上型(8a)の内面とが密着する。キャビティ(18)内に流動化した熱硬化性の樹脂(24)を圧入して、支持板(1)の上面(1a)及び側面(1c)、電極被覆部(17a)により被覆されない半導体チップ(2)の残りの上面及び側面、リード細線(9)、残りのリード端子(3)の内端部(13)が封止され、加熱することにより樹脂封止体(4)が形成される。
続いて、リードフレーム(22)を成形型(8a,8b)内から取出し、被覆体(17)を樹脂封止体(4)から除去する。被覆体(17)には、樹脂(24)が充填されず、樹脂封止体(4)には、電極被覆部(17a)により電極切欠部(14a)が形成され、端子被覆部(17b)により端子切欠部(14b)が形成され、連結被覆部(17c)により連結切欠部(14c)が形成される。その後、被覆体(17)により形成された樹脂封止体(4)の切欠部(14)内に導電性の放熱体(5)を配置する。図５に示すように、放熱体(5)の接続部(16)は、樹脂封止体(4)の切欠部(14)の形状に対して、相補的形状を有し、放熱体(5)の接続部(16)を樹脂封止体(4)の切欠部(14)に嵌合することができる。樹脂封止体(4)の電極切欠部(14a)及び端子切欠部(14b)内には、導電性接着剤(7a,7b)が配置され、放熱体(5)の電極接続部(16a)を樹脂封止体(4)の電極切欠部(14a)内に挿入し、放熱体(5)の端子接続部(16b)を樹脂封止体(4)の端子切欠部(14b)内に挿入して、放熱体(5)を加熱することにより、導電性接着剤(7a,7b)が溶融して、放熱体(5)の電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)が半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)の内端部(13)にそれぞれ固着される。放熱体(5)により半導体チップ(2)のソース電極(12a)とリード端子(3a)とが電気的に接続される。このとき、放熱体本体(15)の下面(15b)は、連結切欠部(14c)が形成された樹脂封止体(4)の上面(4a)に当接して密着する。導電性接着剤(7a,7b)により放熱体(5)を半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)に強固に固着して、支持板(1)及び樹脂封止体(4)から放熱体(5)が離間するのを防止することができる。よって、放熱性は高いが樹脂封止体(4)との接着性の低い金属材料により放熱体(5)を形成することができる。最後に、リードフレーム(22)から不要な部分を除去して、図１に示すＭＯＳＦＥＴ(10)が完成する。本実施の形態によれば、被覆体(17)により樹脂封止体(4)に切欠部(14)を形成し、樹脂封止体(4)を形成した後に放熱体(5)を取付けるので、従来と同一の成形型(8a,8b)を利用して図１に示すＭＯＳＦＥＴ(10)を形成することができる。
樹脂封止体(4)を形成した後に、樹脂封止体(4)に切欠部(14)を形成することも可能である。図示しないが、例えば、導電性樹脂により形成された保護部材を半導体チップ(2)のソース電極(12a)に固着して、ソース電極(12a)を上方に拡張する。次に、上記製法と同様に、支持板(1)の上面(1a)に半導体チップ(2)を固着し、リード細線(9)を半導体チップ(2)のゲート電極(12b)及びリード端子(3c)に接続する。続いて、リードフレーム(22)を成形型(8a,8b)のキャビティ(18)内に配置するが、支持板(1)上に被覆体(17)を配置しない。キャビティ(18)内に流動化した樹脂(24)を圧入して、支持板(1)の上面(1a)及び側面(1c)、保護部材を含む半導体チップ(2)の上面及び側面、リード細線(9)、リード端子(3)の内端部(13)を封止する樹脂封止体(4)を形成する。次に、例えば、微細切削等の機械加工により、形成された樹脂封止体(4)に電極切欠部(14a)及び端子切欠部(14b)を形成する。半導体チップ(2)上には保護部材が配置されるため、保護部材が破損するが、半導体チップ(2)を破損せずに、電極切欠部(14a)を形成することができる。その後、上記製法と同様に、樹脂封止体(4)に放熱体(5)を取付けて、図１に示すＭＯＳＦＥＴ(10)と同様のＭＯＳＦＥＴを形成することができる。
放熱体本体(15)の下面(15b)と樹脂封止体(4)の上面(4a)とが密着しない又は間隙が形成されると、完成した樹脂封止型半導体装置の信頼性が低下する。よって、放熱体(5)及び樹脂封止体(4)の形状と、使用される導電性接着剤(7a,7b,7c)の分量とに高い精度が要求される。しかしながら、放熱体(5)と樹脂封止体(4)との間に間隙が生じるときは、間隙に樹脂を充填してもよい。また、放熱体(5)及び樹脂封止体(4)の形状を変更することにより、放熱体本体(15)の下面(15b)と樹脂封止体(4)の上面(4a)とを密着させることも可能である。図６に示すように、放熱体(5)の電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)の平面断面Ｓ1を対応する樹脂封止体(4)の切欠部(14)の平面断面Ｓ2より小さく形成することにより、電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)と切欠部(14)との間に間隙(11)を形成する。図７に示すように、放熱体(5)を加熱して導電性接着剤(7a,7b)が溶融されたときに、放熱体(5)の電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)による押圧力により導電性接着剤(7a,7b)が間隙(11)内に流入して、放熱体本体(15)の下面(15b)が樹脂封止体(4)の上面(4a)に密着する。放熱体本体(15)の下面(15b)を樹脂封止体(4)の上面(4a)に密着させるため、電極切欠部(14a)及び端子切欠部(14b)の深さに対して電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)の長さが短く形成されるが、導電性接着剤(7a,7b)の分量を増加することにより、図７に示すように、十分な厚みの導電性接着剤(7a,7b)により放熱体(5)の電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)と半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)とを確実に接続することができる。余分な導電性接着剤(7a,7b)は、樹脂封止体(4)の電極切欠部(14a)及び端子切欠部(14b)と放熱体(5)の電極接続部(16a)及び端子接続部(16b)との断面積の差により生じる間隙(11)内に充填される。
前述したＭＯＳＦＥＴ(10)の製法では、切欠部(14)を有する樹脂封止体(4)を形成した後に、樹脂封止体(4)の上面(4a)に配置される放熱体本体(15)と、樹脂封止体(4)の切欠部(14)を通じて放熱体本体(15)と半導体チップ(2)のソース電極(12a)及びリード端子(3a)とをそれぞれ電気的に接続する接続部(16)とを備える導電性の放熱体(5)を設けるので、成形型(8a,8b)のキャビティ(18)の形状又は大きさに関係なく、放熱体(5)の形状を適宜に変更して、ＭＯＳＦＥＴ(10)を製造できる。
本発明の外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法は、種々の変更が可能である。図２に示すＭＯＳＦＥＴ(10)では、放熱体本体(15)の上面(15a)を平坦に形成したが、例えば、図８に示すＭＯＳＦＥＴ(20)のように、放熱体本体(15)の外面に複数のフィン(32)を形成してもよい。複数のフィン(32)を形成し、放熱体本体(15)の空気との接触面積を増加して、放熱体(5)の放熱性をより向上することができる。放熱体本体(15)の外面形状は、フィン(32)によるヒダ状に限定されず、要求される放熱性又は外観に応じて、網目状又は複数の窪み状等の他の形状に適宜に変更してよい。トランスファモールド工程の後に、樹脂封止体(4)に放熱体(5)を取付けるので、放熱体(5)の形状及び大きさを制限なく自由に変更して、用途に応じて放熱性を変更できる。従来と同一の成形型(8a,8b)を使用して、放熱体本体(15)にフィン(16a)を有する図８のＭＯＳＦＥＴ(20)を製造できる。
図９に示すＭＯＳＦＥＴ(30)は、放熱体本体(15)を帯状に形成し、放熱体本体(15)を樹脂封止体(4)の連結切欠部(14c)内に配置して、放熱体本体(15)の上面(15a)のみが樹脂封止体(4)から外部に露出する。放熱体(5)を設ける際に、加熱して流動化した半田又はろう材等の金属材料を樹脂封止体(4)の電極切欠部(14a)、端子切欠部(14b)及び連結切欠部(14c)内に充填し且つ冷却して、放熱体本体(15)及び接続部(16)を一体に有する放熱体(5)を形成する。本製法では、成形型(8a,8b)により、リードフレーム(22)に樹脂封止体(4)を形成した後に、リードフレーム(22)を別の成形型に移動して、流動化した金属材料を樹脂封止体(4)の切欠部(14)内に充填する。
図１０に示すＭＯＳＦＥＴ(40)は、放熱体本体(15)と接続部(16)とを異なる材料により形成する。放熱体(5)を設ける際に、樹脂封止体(4)の切欠部(14)内に熱伝導性を有する導電性樹脂等から成る導電性材料を配置し又は流動化した導電性材料(31)を充填して接続部(16)を形成する。次に、樹脂封止体(4)の上面(4a)又は導電性材料(31)の上面(31a)に放熱体本体(15)を配置して、放熱体本体(15)と接続部(16)とを固着する。
図示の実施の形態では、支持板(1)の下面(1b)を成形型(8a,8b)の下型(8b)に密着させて樹脂封止するため、支持板(1)の下面(1b)が樹脂封止体(4)から外部に露出するが、支持板(1)の下面(1b)を樹脂封止体(4)により被覆した樹脂封止型半導体装置を形成してもよい。放熱体(5)の上面(5a)は、図１に示すように、樹脂封止体(4)の上面(4a)と同一高さに形成してもよいが、樹脂封止体(4)の上面(4a)よりも高く又は低く形成してもよい。また、放熱体本体(15)の上面(15a)に更に別の放熱体を接触又は固着させてもよい。本発明は、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の他のトランジスタ又はＳＣＲ（サイリスタ）等の他の樹脂封止型半導体装置に適用してもよい。
本発明は、電源装置又は駆動装置に使用されるパワートランジスタ等の高い放熱性が要求される樹脂封止型半導体装置に良好に適用できる。
本発明による樹脂封止型半導体装置の製法の一実施の形態を示す断面図 図１の斜視図 図１のリードフレームの斜視図 図１の樹脂封止体を形成する工程を示す断面図 図４により形成された樹脂封止体に放熱体を取付ける工程を示す斜視図 接続部と切欠部との間に間隙を形成した図５の断面図 樹脂封止体と放熱体とを接続した図６の断面図 放熱体本体の外面にフィンを形成した図１の斜視図 放熱体本体を帯状に形成した図１の斜視図 放熱体本体と接続部とを異なる材料により形成した図１の断面図 従来の樹脂封止型半導体装置を示す斜視図 図１１のリードフレームの平面図 図１１の樹脂封止体を形成する工程を示す断面図
符号の説明
(1)・・支持板、 (2)・・半導体チップ（半導体素子）、 (3a,3b,3c)・・リード端子、 (4)・・樹脂封止体、 (5)・・放熱体、 (7a,7b,7c)・・導電性接着剤、 (8a)・・上型（成形型）、 (8b)・・下型（成形型）、 (12a)・・ソース電極（一方の上面電極）、 (12b)・・ゲート電極（他方の上面電極）、 (12c)・・ドレイン電極（下面電極）、 (14)・・切欠部、 (14a)・・電極切欠部、 (14b)・・端子切欠部、 (14c)・・連結切欠部、 (15)・・放熱体本体、 (16)・・接続部、 (16a)・・電極接続部、 (16b)・・端子接続部、 (17)・・被覆体、 (18)・・キャビティ、

Claims (7)

  1. 導電性及び放熱性を有する支持板の上面に半導体素子を固着する工程と、
    少なくとも前記支持板の上面、前記半導体素子及び前記支持板の周辺に配置された複数のリード端子の内端部を封止し、前記半導体素子の少なくとも１つの上面電極と前記リード端子の少なくとも１本の内端部とを外部に露出する切欠部を有する樹脂封止体を形成する工程と、
    前記樹脂封止体の上面に配置される放熱体本体と、前記樹脂封止体の切欠部を通じて前記放熱体本体と前記半導体素子の上面電極及び前記リード端子とをそれぞれ電気的に接続する接続部とを備える導電性の放熱体を設ける工程とを含むことを特徴とする外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置の製法。
  2. 前記切欠部を有する前記樹脂封止体を形成する工程は、
    前記支持板を成形型のキャビティ内に配置する工程と、
    前記キャビティ内に流動化した樹脂を圧入し、少なくとも前記支持板の上面、前記半導体素子及び前記複数のリード端子の内端部を封止する樹脂封止体を形成する工程と、
    前記樹脂封止体が形成された前記支持板を成形型のキャビティから取出す工程と、
    前記樹脂封止体に前記切欠部を形成して、前記半導体素子の上面電極と前記リード端子の内端部とを外部に露出させる工程とを含む請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製法。
  3. 前記切欠部を有する前記樹脂封止体を形成する工程は、
    前記半導体素子の少なくとも１つの上面電極と前記支持板の周辺に配置された複数のリード端子の少なくとも１本の内端部とを被覆する被覆体を前記支持板上に配置する工程と、
    前記支持板を成形型のキャビティ内に配置する工程と、
    前記キャビティ内に流動化した樹脂を圧入して、少なくとも前記支持板の上面、残りの前記半導体素子の上面及び前記リード端子の内端部を封止する樹脂封止体を形成する工程と、
    前記樹脂封止体が形成された前記支持板を前記キャビティから取出す工程と、
    前記被覆体を前記樹脂封止体から除去して、前記樹脂封止体に切欠部を形成する工程とを含む請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置の製法。
  4. 前記放熱体の接続部は、前記放熱体本体と一体に形成され且つ前記放熱体本体から同一の方向に突出する電極接続部及び端子接続部を有し、
    前記放熱体を設ける工程は、
    前記放熱体の電極接続部及び端子接続部並びに導電性接着剤を前記樹脂封止体の切欠部内に挿入する工程と、
    前記放熱体を加熱して溶融した前記導電性接着剤により前記放熱体の電極接続部及び端子接続部と前記半導体素子の上面電極及び前記リード端子の内端部とを接続する工程とを含む請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置の製法。
  5. 前記放熱体の電極接続部及び端子接続部の平面断面は、対応する前記樹脂封止体の切欠部の平面断面より小さく、前記電極接続部及び端子接続部と切欠部との間に間隙が形成され、
    前記放熱体の電極接続部及び端子接続部と前記半導体素子の上面電極及び前記リード端子の内端部とを接続する工程は、
    前記放熱体を加熱して前記導電性接着剤が溶融されたときに、前記放熱体の電極接続部及び端子接続部による押圧力により前記導電性接着剤が前記間隙内に流入して、前記放熱体本体の下面が前記樹脂封止体の上面に密着する請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置の製法。
  6. 前記樹脂封止体の切欠部は、前記半導体素子の上面電極を外部に露出する電極切欠部と、前記リード端子の内端部を外部に露出する端子切欠部と、前記電極切欠部と前記端子切欠部とを連結する連結切欠部とを有し、
    前記放熱体を設ける工程は、
    加熱して流動化した金属材料を前記樹脂封止体の電極切欠部、端子切欠部及び連結切欠部内に充填し且つ冷却して、前記放熱体本体及び前記接続部を一体に有する前記放熱体を形成する工程を含む請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置の製法。
  7. 前記放熱体を設ける工程は、
    前記樹脂封止体の切欠部内に導電性材料を配置し又は流動化した導電性材料を充填して前記接続部を形成する工程と、
    前記樹脂封止体の上面又は前記導電性材料の上面に前記放熱体本体を配置して、該放熱体本体と前記接続部とを固着する工程とを含む請求項１〜３の何れか１項に記載の樹脂封止型半導体装置の製法。
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