JP2013135161A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
【課題】リードフレームを用いた場合に、電極端子間の絶縁距離の確保が容易にでき、低コストで信頼性に優れた小型化が可能な半導体装置を得る。
【解決手段】半導体素子2が接続されたリードフレーム1と、リードフレーム1に接続された電極端子4と、電極端子4の一部が露出するように、半導体素子2、電極端子4、およびリードフレーム1を封止する第一の封止樹脂8と、第一の封止樹脂8から露出したリードフレーム1を封止する第二の封止樹脂9とを備える。
【選択図】図2When a lead frame is used, an insulating distance between electrode terminals can be easily ensured, and a semiconductor device that can be miniaturized with low cost and excellent reliability is obtained.
A lead frame to which a semiconductor element is connected, an electrode terminal connected to the lead frame, and a part of the electrode terminal are exposed so that a part of the electrode terminal is exposed. A first sealing resin 8 for sealing the frame 1 and a second sealing resin 9 for sealing the lead frame 1 exposed from the first sealing resin 8 are provided.
[Selection] Figure 2
Description
この発明は、低コストで信頼性に優れた半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device with low cost and excellent reliability.
半導体装置の中には、比較的大きな電力を扱う電力用の半導体装置がある。このような電力用に用いられる半導体装置では、鉄道車両、ハイブリッドカー、電気自動車等の車両、家電機器、産業用機械等において、比較的大きな電力を制御、整流するために利用されている。近年はシリコン(Si)に代わる半導体材料としてワイドバンドギャップ半導体材料である炭化珪素(SiC)が注目されており、炭化珪素からなる半導体素子は150℃〜300℃の高温状態でも安定動作が可能である。このことから、放熱性に優れ、高信頼性の電力用半導体装置が求められている。 Among semiconductor devices, there are power semiconductor devices that handle relatively large power. Such semiconductor devices used for electric power are used for controlling and rectifying relatively large electric power in vehicles such as railway vehicles, hybrid cars, and electric vehicles, home appliances, and industrial machines. In recent years, silicon carbide (SiC), which is a wide band gap semiconductor material, has attracted attention as a semiconductor material that replaces silicon (Si), and a semiconductor element made of silicon carbide can operate stably even at a high temperature of 150 ° C. to 300 ° C. is there. For this reason, there is a demand for a power semiconductor device with excellent heat dissipation and high reliability.
民生用の電力用半導体装置としては、従来の汎用半導体装置の技術を応用したリードフレームを用い、全体をトランスファーモールドする半導体装置が多く使用されている。このリードフレームを使用する半導体装置の製造プロセスは量産性も高く、大量生産することで非常に低コストである。また、半導体チップ周辺をトランスファーモールドによる硬いエポキシ樹脂で覆うことから、信頼性も非常に高いことが特徴である。 As a power semiconductor device for consumer use, a semiconductor device that uses a lead frame to which a conventional general-purpose semiconductor device technology is applied and is transfer-molded as a whole is often used. The manufacturing process of the semiconductor device using this lead frame is also highly mass-productive and is very low cost by mass production. Further, since the periphery of the semiconductor chip is covered with a hard epoxy resin by transfer molding, the reliability is very high.
一方、産業用の電力用半導体装置は、ケース型と呼ばれるタイプの構造が主流であり、リードフレームを採用した場合、電極端子を半導体装置(モジュール)の外周部から取り出していた(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, industrial power semiconductor devices mainly have a structure called a case type, and when a lead frame is adopted, electrode terminals are taken out from the outer peripheral portion of the semiconductor device (module) (for example, Patent Documents). 1).
従来の半導体装置では、リードフレームを用いた場合に、電極端子を半導体装置の外周部から取り出すため、所定の絶縁距離を確保するために、リードフレームのリード間隔を広く確保する必要があり、半導体装置のサイズが大きくなるという問題点があった。 In the conventional semiconductor device, when the lead frame is used, the electrode terminal is taken out from the outer peripheral portion of the semiconductor device. Therefore, in order to secure a predetermined insulation distance, it is necessary to ensure a wide lead interval between the lead frames. There is a problem that the size of the apparatus becomes large.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電極端子間の絶縁距離を容易に確保でき小型化が可能な半導体装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a semiconductor device that can easily secure an insulation distance between electrode terminals and can be miniaturized.
半導体素子が接続されたリードフレームと、前記リードフレームに接続された電極端子と、前記電極端子の一部が露出するように、前記半導体素子、前記電極端子、および前記リードフレームを封止する第一の封止樹脂と、前記第一の封止樹脂から露出した前記リードフレームを封止する第二の封止樹脂と、を備えることを特徴とする半導体装置。 A lead frame to which a semiconductor element is connected, an electrode terminal connected to the lead frame, and a first element that seals the semiconductor element, the electrode terminal, and the lead frame so that a part of the electrode terminal is exposed. A semiconductor device comprising: one sealing resin; and a second sealing resin that seals the lead frame exposed from the first sealing resin.
この発明は、リードフレームを用い、リードフレームを第一の封止樹脂で樹脂封止した後に、第一の封止樹脂から露出したリードフレームを第二の封止樹脂で樹脂封止することにより、電極端子間の絶縁距離を容易に確保でき半導体装置の小型化が可能となる。 This invention uses a lead frame, and after the lead frame is resin-sealed with a first sealing resin, the lead frame exposed from the first sealing resin is resin-sealed with the second sealing resin. The insulation distance between the electrode terminals can be easily secured, and the semiconductor device can be downsized.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における半導体装置の上面概略図である。図2は、図1のA−B線における半導体装置の断面概略図である。はじめに、この発明の実施の形態1における半導体装置の全体構成について説明する。図1と図2に示すように、半導体装置11は、リードフレーム1、スイッチング素子2a、整流素子2b(以下、半導体素子2と称す)、ヒートスプレッダー3、主電極用端子4a、信号電極用端子4b(以下、電極端子4と称す)、アルミワイヤ5、スリーブ6、絶縁シート7(絶縁層7a、銅箔7b)、第一の封止樹脂8、第二の封止樹脂9、外部電極端子10で構成される。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic top view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device taken along line AB in FIG. First, the overall configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 11 includes a lead frame 1, a switching element 2a, a rectifying element 2b (hereinafter referred to as a semiconductor element 2), a heat spreader 3, a main electrode terminal 4a, and a signal electrode terminal. 4b (hereinafter referred to as electrode terminal 4), aluminum wire 5, sleeve 6, insulating sheet 7 (insulating layer 7a, copper foil 7b), first sealing resin 8, second sealing resin 9, external electrode terminal 10 is composed.
回路パターンが構成されたリードフレーム1の半導体素子接続部である所定の位置に半導体素子2(スイッチング素子2a、整流素子2b)が導電性の接合材(図示なし)を用いて固着されるとともに電気的に接続される。半導体素子2のリードフレーム1との固着面の反対面側である半導体素子2の表面に形成された電極は、アルミワイヤ5等のいわゆるワイヤボンディングによる配線部材により、リードフレーム1と電気的に接続される。そして、アルミワイヤ5が接続されたリードフレーム1は、円筒または円柱状の形状の電極端子4(主電極用端子4a、信号電極端子4b)を介して、外部との電気的な接続を行う。また、電極端子4は、リードフレーム1に対して略垂直に配置される。そして、電極端子4には、電極端子4と第一の封止樹脂である樹脂8とのシール性を確保するための円筒状のスリーブ6を外周に挿入している。 The semiconductor element 2 (switching element 2a, rectifying element 2b) is fixed to a predetermined position, which is a semiconductor element connecting portion of the lead frame 1 in which the circuit pattern is configured, using a conductive bonding material (not shown) and electric Connected. The electrode formed on the surface of the semiconductor element 2, which is the opposite side of the surface where the semiconductor element 2 is fixed to the lead frame 1, is electrically connected to the lead frame 1 by a so-called wire bonding wiring member such as an aluminum wire 5. Is done. The lead frame 1 to which the aluminum wires 5 are connected is electrically connected to the outside via the cylindrical or columnar electrode terminals 4 (main electrode terminals 4a and signal electrode terminals 4b). The electrode terminal 4 is disposed substantially perpendicular to the lead frame 1. And the cylindrical sleeve 6 for ensuring the sealing performance of the electrode terminal 4 and the resin 8 which is 1st sealing resin is inserted in the outer periphery in the electrode terminal 4. As shown in FIG.
リードフレーム1の半導体素子2を接続した面の反対面側には、半導体素子2から発生する熱を放熱するための放熱部材であるヒートスプレッダー3が接合材(図示なし)を用いて固着されている。さらに、ヒートスプレッダー3のリードフレーム1との接合面の反対面側は、絶縁層7aと金属薄膜である銅箔7bの2層構造になっている絶縁シート7と固着している。そして、リードフレーム1、半導体素子2、ヒートスプレッダー3、電極端子4、アルミワイヤ5、絶縁シート7を含めてトランスファーモールドにより形成される第一の封止樹脂8を用いて封止する。このとき、電極端子4の端部および銅箔7bの一部が第一の封止樹脂8内から露出するように封止する。封止後、第一の封止樹脂8から外部へ突出した部分のリードフレーム1を切断する。そして、切断することによって第一の封止樹脂8から露出する切断部を覆うように第一の封止樹脂8の一部を第二の封止樹脂9で封止する。最後に、外部電極端子10を電極端子4に挿入または固着する。 A heat spreader 3, which is a heat radiating member for radiating heat generated from the semiconductor element 2, is fixed to the opposite side of the surface of the lead frame 1 to which the semiconductor element 2 is connected using a bonding material (not shown). Yes. Furthermore, the opposite side of the joint surface of the heat spreader 3 with the lead frame 1 is fixed to an insulating sheet 7 having a two-layer structure of an insulating layer 7a and a copper foil 7b that is a metal thin film. Then, the lead frame 1, the semiconductor element 2, the heat spreader 3, the electrode terminal 4, the aluminum wire 5, and the insulating sheet 7 are sealed using a first sealing resin 8 formed by transfer molding. At this time, the sealing is performed so that the end of the electrode terminal 4 and a part of the copper foil 7 b are exposed from the first sealing resin 8. After the sealing, the portion of the lead frame 1 protruding from the first sealing resin 8 to the outside is cut. Then, a part of the first sealing resin 8 is sealed with the second sealing resin 9 so as to cover the cut portion exposed from the first sealing resin 8 by cutting. Finally, the external electrode terminal 10 is inserted or fixed to the electrode terminal 4.
つぎに、各部材の詳細について説明する。リードフレーム1は、導電性を有する材料であれば良く、中でも導電性の高い銅または銅合金が良い。 Next, details of each member will be described. The lead frame 1 may be any material having conductivity, and copper or a copper alloy having high conductivity is particularly preferable.
半導体素子2は、リードフレーム1に接合材を用いて固着される。接合材としては、導電性を有する接合材であればよく、ハンダ、導電性接着材、焼結銀などが挙げられる。半導体素子2は、シリコンを基材とした一般的な素子でも良いが、本発明においては炭化珪素や窒化ガリウム(GaN)、またはダイヤモンドといったシリコンと較べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料を適用したときに好適な構造を目指しており、特に炭化珪素を用いた半導体素子に好適である。デバイスの種類としては、特に限定する必要はないが、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field−Effect−Transistor)のようなスイッチング素子2a、またはダイオードのような整流素子2bが考えられる。 The semiconductor element 2 is fixed to the lead frame 1 using a bonding material. The bonding material may be any conductive bonding material, and examples thereof include solder, conductive adhesive, and sintered silver. The semiconductor element 2 may be a general element based on silicon, but in the present invention, a so-called wide band gap semiconductor material having a wider band gap than silicon such as silicon carbide, gallium nitride (GaN), or diamond. Is suitable for a semiconductor element using silicon carbide. The type of device is not particularly limited, but switching devices 2a such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors), or rectifying devices 2b such as diodes are considered. It is done.
ヒートスプレッダー3は、熱伝導率の高い金属で構成されている。例えば、熱伝導性の高い銅の板材で構成されている。銅が主成分であれば良く、銅以外の金属を含有していても構わない。また、軽量で熱伝導率の高いアルミニウムまたはその合金でもよい。第一の封止樹脂8との密着性を上げるように表面に凹凸を設けても良い。また、化学結合を強固にするためにプライマー等の表面処理を実施してもよい。ヒートスプレッダー3は、半導体素子2が接続された面の反対面側のリードフレーム1に接合材を用いて固着する。接合材としては、この場合は熱伝導性が良好なもので良く、上記で記載した以外の接合材以外に、絶縁性の高熱伝導接着材も使用できる。 The heat spreader 3 is made of a metal having high thermal conductivity. For example, it is comprised with the copper board | plate material with high heat conductivity. It suffices if copper is a main component, and a metal other than copper may be contained. Also, aluminum or an alloy thereof having a light weight and high thermal conductivity may be used. Concavities and convexities may be provided on the surface so as to improve the adhesion with the first sealing resin 8. Further, in order to strengthen the chemical bond, a surface treatment such as a primer may be performed. The heat spreader 3 is fixed to the lead frame 1 on the side opposite to the surface to which the semiconductor element 2 is connected using a bonding material. In this case, the bonding material may have good thermal conductivity. In addition to the bonding materials other than those described above, an insulating high heat conductive adhesive can also be used.
円筒または円柱状の形状の電極端子4は、導電性が良好な金属が良い。例えば、銅または銅合金があげられる。電極端子4の形状が円筒状の場合、リードフレーム1と固着する側は穴がふさがっていても良い。電極端子4の外周には、第一の封止樹脂8の入り込みを防止するための円筒状の樹脂スリーブ6を挿入する。この樹脂スリーブ6の材質としては、第一の封止樹脂成形時に溶融しなくて、強度が確保できる材料が良い。材料としては、ナイロン、ポリパラフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの熱可塑性樹脂が用いることができる。電極端子4はリードフレーム1と接合材で固着する。この場合の接合材としては、リードフレーム1と半導体素子2を固着する際に用いた導電性の接合材を用いることができる。アルミワイヤ5を介して、半導体素子2と電極端子4は電気的に導通させる。 The cylindrical or columnar electrode terminal 4 is preferably a metal having good conductivity. For example, copper or a copper alloy can be used. When the shape of the electrode terminal 4 is cylindrical, a hole may be blocked on the side fixed to the lead frame 1. A cylindrical resin sleeve 6 for preventing the first sealing resin 8 from entering is inserted into the outer periphery of the electrode terminal 4. The material of the resin sleeve 6 is preferably a material that does not melt during the first sealing resin molding and can ensure strength. As the material, a thermoplastic resin such as nylon, polyparaphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT), or the like can be used. The electrode terminal 4 is fixed to the lead frame 1 with a bonding material. As the bonding material in this case, the conductive bonding material used when the lead frame 1 and the semiconductor element 2 are fixed can be used. The semiconductor element 2 and the electrode terminal 4 are electrically connected via the aluminum wire 5.
ヒートスプレッダー3のリードフレーム1と固着している面の反対面側には、銅箔7b面上にエポキシ樹脂等からなる熱硬化性の樹脂に、高熱伝導性で絶縁性のセラミック粒子、例えば、結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等を充填材として混入した絶縁層7aとを接着させる。この絶縁層7aは熱伝導性と絶縁性を有する樹脂層である。この絶縁層7aは絶縁性が高いことから、厚みを100〜300μmと比較的薄い厚みで使用することができるため、放熱特性も非常に高い。
第一の封止樹脂8を構成するいわゆる封止樹脂材としては、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂に、溶融シリカ等のセラミック粒子を充填材として混入し、熱膨張係数や弾性率を調整した材料を用いる。
On the opposite side of the surface of the heat spreader 3 that is fixed to the lead frame 1, a thermosetting resin made of an epoxy resin or the like on the copper foil 7b surface, highly thermally conductive and insulating ceramic particles, for example, The insulating layer 7a mixed with crystalline silica, alumina, silicon nitride, boron nitride, aluminum nitride or the like as a filler is adhered. This insulating layer 7a is a resin layer having thermal conductivity and insulating properties. Since this insulating layer 7a is highly insulating, it can be used with a relatively thin thickness of 100 to 300 [mu] m, and therefore has a very high heat dissipation characteristic.
As a so-called sealing resin material constituting the first sealing resin 8, ceramic particles such as fused silica are mixed as a filler in a thermosetting resin such as an epoxy resin, and the thermal expansion coefficient and elastic modulus are adjusted. Use the selected materials.
第一の封止樹脂8をトランスファーモールドにより形成した後に、第一の封止樹脂8から外部へ突出した部分のリードフレーム1の一部を切断する。そして、リードフレーム1を切断することによって第一の封止樹脂8から露出する切断部を覆うように第一の封止樹脂8の一部を第二の封止樹脂9で封止する。この第二の封止樹脂9は、室温で性状が液体である樹脂で第一の封止樹脂8と同様に、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂に、溶融シリカ等のセラミック粒子を充填材として混入し、熱膨張係数や弾性率を調整した材料である。リードフレーム1の切断部を第二の封止樹脂9で覆うことで、切断部が露出することがなく、絶縁距離の確保のためにリードフレーム1のリード間隔を広げる必要がなくなり、半導体装置の小型化が可能となる。 After the first sealing resin 8 is formed by transfer molding, a part of the lead frame 1 protruding from the first sealing resin 8 to the outside is cut. Then, a part of the first sealing resin 8 is sealed with the second sealing resin 9 so as to cover the cut portion exposed from the first sealing resin 8 by cutting the lead frame 1. This second sealing resin 9 is a resin that is liquid at room temperature, and like the first sealing resin 8, a thermosetting resin such as an epoxy resin is filled with ceramic particles such as fused silica. It is a material that is mixed with the thermal expansion coefficient and the elastic modulus. By covering the cut portion of the lead frame 1 with the second sealing resin 9, the cut portion is not exposed, and it is not necessary to widen the lead interval of the lead frame 1 in order to secure an insulation distance. Miniaturization is possible.
電極端子4には、外部電極端子10を接続する。外部電極端子10の材質としては、電極端子4と同じく導電性が良好な金属が良い。例えば、銅または銅合金があげられる。 An external electrode terminal 10 is connected to the electrode terminal 4. As a material of the external electrode terminal 10, a metal having good conductivity as with the electrode terminal 4 is preferable. For example, copper or a copper alloy can be used.
次に、本実施の形態1にかかる半導体装置の製造方法について説明する。図3は、この発明の実施の形態1における半導体装置の製造プロセスを示す。図3に示すように、まず、はじめに、図3(a)に示すように、準備工程において、半導体素子2等を接続するための母材となるリードフレーム1を準備する。次に、図3(b)に示すように、素子接続工程において、リードフレーム1の一方の面に半導体素子2(スイッチング素子2a、整流素子2b)と電極端子4(主電極用端子4a、信号電極端子4b)を、リードフレーム1の半導体素子2と電極端子4を固着した面の反対面側にヒートスプレッダー3を接合材(図示せず)で固着する。このとき、接合材としてハンダを用いる場合は、固定治具で各部材を位置決めして、一括でハンダリフローすることで製造することができる。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described. FIG. 3 shows a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, first, as shown in FIG. 3A, in the preparation step, a lead frame 1 serving as a base material for connecting the semiconductor element 2 and the like is prepared. Next, as shown in FIG. 3B, in the element connection step, the semiconductor element 2 (switching element 2a, rectifying element 2b) and the electrode terminal 4 (main electrode terminal 4a, signal) are formed on one surface of the lead frame 1. The electrode terminal 4b) is fixed to the surface of the lead frame 1 opposite to the surface where the semiconductor element 2 and the electrode terminal 4 are fixed with a bonding material (not shown). At this time, when solder is used as the bonding material, each member can be positioned by a fixing jig and can be manufactured by performing solder reflow in a lump.
次に、図3(c)に示すように、ワイヤボンディング工程において、半導体素子2の表面に形成された電極と、リードフレーム1とを、アルミワイヤ5により電気的に接続する。リードフレーム1を用いることで半導体素子接続からワイヤボンディングの工程間の搬送の効率が非常に良くなる。次に、図3(d)に示すように、封止前工程において、電極端子4には封止工程実施中に第一の封止樹脂8が電極端子4の中および上に入り込まないように、円筒状の樹脂スリーブ6を外周に挿入する。このとき、樹脂スリーブ6は電極端子4より突き出すように挿入する。 Next, as shown in FIG. 3C, in the wire bonding step, the electrode formed on the surface of the semiconductor element 2 and the lead frame 1 are electrically connected by the aluminum wire 5. By using the lead frame 1, the transfer efficiency between the semiconductor element connection and the wire bonding process becomes very good. Next, as shown in FIG. 3D, in the pre-sealing process, the electrode terminal 4 is prevented from entering the first sealing resin 8 in and on the electrode terminal 4 during the sealing process. The cylindrical resin sleeve 6 is inserted into the outer periphery. At this time, the resin sleeve 6 is inserted so as to protrude from the electrode terminal 4.
次に、図3(e)に示すように、トランスファーモールドを用いた封止工程において、金型上に絶縁シート7(銅箔7bの上に絶縁層7a)を設置し、その上にヒートスプレッダー3と一体になったリードフレーム1を、絶縁層7aとヒートスプレッダー3とが接するように固着する。その後、リードフレーム1、半導体素子2、ヒートスプレッダー3、電極端子4、アルミワイヤ5、絶縁シート7を含めてトランスファーモールドにより形成される第一の封止樹脂8を用いて封止する。このとき、電極端子4の端部および銅箔7bの一部が第一の封止樹脂8内から露出するように封止する。樹脂スリーブ6を挿入した電極端子4は、金型の型締め時に樹脂スリーブ6が移動することで第一の封止樹脂8とのシール性を確保でき、第一の封止樹脂8の入り込みを防止することができる。また、これ以外の方法で電極端子4の中および上に第一の封止樹脂8が入り込まないようにしても良い。 Next, as shown in FIG. 3 (e), in a sealing process using a transfer mold, an insulating sheet 7 (insulating layer 7a on the copper foil 7b) is placed on the mold, and a heat spreader is placed thereon. 3 is fixed so that the insulating layer 7a and the heat spreader 3 are in contact with each other. Thereafter, the lead frame 1, the semiconductor element 2, the heat spreader 3, the electrode terminal 4, the aluminum wire 5, and the insulating sheet 7 are sealed using a first sealing resin 8 formed by transfer molding. At this time, the sealing is performed so that the end of the electrode terminal 4 and a part of the copper foil 7 b are exposed from the first sealing resin 8. The electrode terminal 4 into which the resin sleeve 6 is inserted can secure the sealing performance with the first sealing resin 8 by the movement of the resin sleeve 6 when the mold is clamped. Can be prevented. Further, the first sealing resin 8 may be prevented from entering into and above the electrode terminal 4 by other methods.
その他の方法としては、例えば、以下のものが挙げられる。トランスファーモールド時にリードフレーム1を金型で挟んだ際に、必ず金型に当たるように電極端子4の長さを調整する。電極端子4が当たった際に電極端子4が変形することで第一の封止樹脂8とのシール性を確保することができる。この場合、変形のしやすさから、円筒状の電極端子の方が良い。あるいは、電極端子4が当たる金型に樹脂フィルムを予め貼り付けておき、樹脂フィルムに電極端子4をくい込ませることで第一の封止樹脂8とのシール性を確保する。 Examples of other methods include the following. When the lead frame 1 is sandwiched between molds during transfer molding, the length of the electrode terminals 4 is adjusted so that it always contacts the molds. When the electrode terminal 4 hits, the electrode terminal 4 is deformed, so that the sealing property with the first sealing resin 8 can be secured. In this case, a cylindrical electrode terminal is better because of ease of deformation. Alternatively, a sealing property with the first sealing resin 8 is ensured by pasting a resin film in advance to a mold to which the electrode terminal 4 comes into contact and inserting the electrode terminal 4 into the resin film.
リードフレーム1を用い、リードフレーム1の一部を金型で挟み固定することで、第一の封止樹脂8の成形時に、電極端子4の金型内での位置決めが正確にでき、第一の封止樹脂8の注入圧力による位置ズレも非常に小さくなることから、半導体装置11における電極端子4の位置ズレを非常に小さくすることができる。 By using the lead frame 1 and fixing a part of the lead frame 1 with a mold, the positioning of the electrode terminal 4 in the mold can be accurately performed when the first sealing resin 8 is molded. Since the positional deviation due to the injection pressure of the sealing resin 8 is very small, the positional deviation of the electrode terminal 4 in the semiconductor device 11 can be very small.
次に、図3(f)に示すように、リードフレーム切断工程において、封止に用いた第一の封止樹脂8を硬化した後に、第一の封止樹脂8から外部に出ているリードフレーム1の不要部分を切断する。そして、図3(g)に示すように、リードフレーム1の不要部分切断後に、リードフレーム1の切断部を第二の封止樹脂9で覆うように封止する。第二の封止樹脂9で封止する際は、金型や枠ケースを用いても良く、第二の封止樹脂9が垂れないようであれば、金型や枠ケースを用いなくても良い。あるいは、リードフレームの一部を切断せずに、そのまま外部電極として使用しても良い。 Next, as shown in FIG. 3F, after the first sealing resin 8 used for sealing is cured in the lead frame cutting step, the lead that is exposed to the outside from the first sealing resin 8 Cut unnecessary parts of the frame 1. Then, as shown in FIG. 3G, after cutting the unnecessary part of the lead frame 1, the cut part of the lead frame 1 is sealed so as to be covered with the second sealing resin 9. When sealing with the second sealing resin 9, a mold or a frame case may be used. If the second sealing resin 9 does not sag, it is not necessary to use a mold or a frame case. good. Or you may use as an external electrode as it is, without cut | disconnecting a part of lead frame.
最後に、図3(h)に示すように、電極端子4に外部電極端子10を接続する。電極端子4が円筒状の場合は、外部電極端子10を円筒の穴の部分に挿入する方法が良い。または、挿入ではなく、ハンダ付け、ろう付け、超音波接合、溶接等で電極端子4と外部電極端子10を接続しても良い。このような製造フローを経て、半導体装置11が形成される。 Finally, as shown in FIG. 3 (h), the external electrode terminal 10 is connected to the electrode terminal 4. When the electrode terminal 4 is cylindrical, a method of inserting the external electrode terminal 10 into a cylindrical hole is preferable. Alternatively, the electrode terminal 4 and the external electrode terminal 10 may be connected not by insertion but by soldering, brazing, ultrasonic bonding, welding, or the like. The semiconductor device 11 is formed through such a manufacturing flow.
以上のように構成された半導体装置においては、従来は、半導体装置の外周部から電極端子を取り出していたため、絶縁距離の確保のためにリードフレーム1のリード間隔を広げる必要があったが、上出し電極構造としたことで、絶縁距離の確保のためにリードフレーム1のリード間隔を広げる必要が無くなり半導体装置の小型化が可能となる。また、第一の封止樹脂8から突出したリードフレーム1の一部を切断し、第一の封止樹脂8から露出した切断部を第二の封止樹脂9で樹脂封止することにより、リードフレーム1のリード間の絶縁距離を容易に確保できる。さらに、リードフレーム1を用いたことで、生産性が向上する。また、トランスファーモールドを用いたことにより、第一の封止樹脂8と各部材との密着性が向上し、信頼性が向上する。さらに、リードフレーム1を用いたことで、トランスファーモールド時にリードフレーム1の一部を金型で挟み込むため、電極端子4の位置決めも容易になる。また、リードフレーム1やヒートスプレッダー3に、熱伝導性や導電性に優れた銅または銅合金を用いることで、放熱性に優れた半導体装置の提供が可能となる。さらに、半導体材料として、ワイドバンドギャップ半導体材料を用いて半導体素子を形成することで、高温動作や電力損失低減ができ高効率化が可能となる。 In the semiconductor device configured as described above, conventionally, since the electrode terminal is taken out from the outer peripheral portion of the semiconductor device, it is necessary to widen the lead interval of the lead frame 1 in order to secure the insulation distance. With the lead electrode structure, it is not necessary to increase the lead interval of the lead frame 1 in order to secure the insulation distance, and the semiconductor device can be miniaturized. Further, by cutting a part of the lead frame 1 protruding from the first sealing resin 8 and resin-sealing the cut portion exposed from the first sealing resin 8 with the second sealing resin 9, The insulation distance between the leads of the lead frame 1 can be easily secured. Further, the use of the lead frame 1 improves the productivity. Further, by using the transfer mold, the adhesion between the first sealing resin 8 and each member is improved, and the reliability is improved. Furthermore, since the lead frame 1 is used, a part of the lead frame 1 is sandwiched between the molds at the time of transfer molding, so that the electrode terminals 4 can be easily positioned. Further, by using copper or a copper alloy having excellent thermal conductivity and conductivity for the lead frame 1 and the heat spreader 3, it is possible to provide a semiconductor device having excellent heat dissipation. Furthermore, by forming a semiconductor element using a wide band gap semiconductor material as a semiconductor material, high-temperature operation and power loss can be reduced, and high efficiency can be achieved.
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2における半導体装置の断面概略図である。本実施の形態2における半導体装置においては、半導体素子2が接続される半導体素子接続部分のリードフレームの厚さが半導体素子2を接続した面の反対面側に厚くなったリードフレーム21を用いることにより、実施の形態1におけるヒートスプレッダー3が不要になったことが実施の形態1と異なり、その他の部分は実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the semiconductor device according to the second embodiment, the lead frame 21 is used in which the thickness of the lead frame at the semiconductor element connecting portion to which the semiconductor element 2 is connected is thicker on the opposite side of the surface to which the semiconductor element 2 is connected. Thus, unlike the first embodiment, the heat spreader 3 in the first embodiment is no longer necessary, and other parts are the same as those in the first embodiment.
本発明の実施の形態2における半導体装置の全体構成について説明する。半導体装置31は、リードフレーム21として、半導体素子2を接続した面の反対面側に厚くなった異形状のリードフレーム21を用いる。このことにより、実施の形態1におけるヒートスプレッダー3が不要になる。 The overall configuration of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device 31 uses a lead frame 21 having a different shape that is thick on the side opposite to the surface to which the semiconductor element 2 is connected as the lead frame 21. This eliminates the need for the heat spreader 3 in the first embodiment.
図5は、この発明の実施の形態2における半導体装置の製造プロセスを示す。図5に示すように、製造方法としては、実施の形態1と同様の製造プロセスを用いることができる。ただし、上述のように、半導体素子2が接続される半導体素子接続部分のリードフレームの厚さが半導体素子2を接続した面の反対面側に厚くなったリードフレーム21を用いることにより、ヒートスプレッダー3の取り付けが不要となり、半導体装置31の製造工程を簡略化することができる。 FIG. 5 shows a manufacturing process of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the same manufacturing process as in the first embodiment can be used as the manufacturing method. However, as described above, the heat spreader is used by using the lead frame 21 in which the thickness of the lead frame of the semiconductor element connecting portion to which the semiconductor element 2 is connected becomes thicker on the opposite side of the surface to which the semiconductor element 2 is connected. 3 becomes unnecessary, and the manufacturing process of the semiconductor device 31 can be simplified.
以上のように構成された半導体装置においては、実施の形態1の特性を維持しながら、ヒートスプレッダー3をリードフレーム21に固着する必要がなくなり、固着に用いる接合材による熱抵抗の上昇の抑制、および製造時の固着プロセスを簡略化することが可能となる。 In the semiconductor device configured as described above, it is not necessary to fix the heat spreader 3 to the lead frame 21 while maintaining the characteristics of the first embodiment, and the increase in thermal resistance due to the bonding material used for fixing is suppressed. And it becomes possible to simplify the fixing process at the time of manufacture.
1,21 リードフレーム、2 半導体素子(2a スイッチング素子、2b 整流素子)、3 ヒートスプレッダー、4 電極端子(4a 主電極用端子、4b 信号電極用端子)、5 アルミワイヤ、6 樹脂スリーブ、7 絶縁シート(7a 絶縁層、7b 銅箔)、8 第一の封止樹脂、9 第二の封止樹脂、10 外部電極端子、11,31 半導体装置。 1,21 Lead frame, 2 Semiconductor element (2a switching element, 2b rectifier element), 3 Heat spreader, 4 Electrode terminal (4a Main electrode terminal, 4b Signal electrode terminal), 5 Aluminum wire, 6 Resin sleeve, 7 Insulation Sheet (7a insulating layer, 7b copper foil), 8 first sealing resin, 9 second sealing resin, 10 external electrode terminal, 11, 31 semiconductor device.
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