半導体装置およびその製造方法
【課題】樹脂封止の工程に於ける金属細線の変形が抑制された半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の半導体装置１０は、分離されたアイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂと、アイランド１２Ａ、１２Ｂに一端が接近するリード１４と、アイランド１２Ａに固着されて金属細線２４Ｃを経由してリード１４Ｅと接続される制御素子２０と、アイランド１２Ｂに固着されて金属細線２６を経由してリード１４Ｅと接続されるスイッチング素子１８と、を備える。更に、金属細線２４Ｃと金属細線２６とが交差して配置される構成となっている。
【解決手段】本発明の半導体装置１０は、分離されたアイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂと、アイランド１２Ａ、１２Ｂに一端が接近するリード１４と、アイランド１２Ａに固着されて金属細線２４Ｃを経由してリード１４Ｅと接続される制御素子２０と、アイランド１２Ｂに固着されて金属細線２６を経由してリード１４Ｅと接続されるスイッチング素子１８と、を備える。更に、金属細線２４Ｃと金属細線２６とが交差して配置される構成となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、金属細線を経由して接続された半導体素子が樹脂封止された半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源回路等を構成するスイッチング素子と制御素子とを１つのパッケージに樹脂封止した半導体装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図６を参照して、この種の半導体装置１００の構成を説明する。半導体装置１００は、スイッチング素子１０３と、制御素子１０４と、スイッチング素子１０３が実装されるアイランド１０１と、制御素子１０４が実装されるアイランド１０２と、制御素子１０４またはスイッチング素子１０３と接続されて外部に導出するリード１０６と、これらを一体的に封止する封止樹脂１０７とを主要に備えている。
【０００４】
スイッチング素子１０３は、例えばディスクリートのＭＯＳＦＥＴであり、裏面のドレイン電極がアイランド１０１に接続され、表面のゲート電極が制御素子１０４と接続され、表面のソース電極が金属細線１０５を介してリード１０６Ｄに接続されている。一方、ＬＳＩから成る制御素子１０４は、表面に多数個の電極が設けられ、金属細線１０５を経由してスイッチング素子１０３やリード１０６Ａ、１０６Ｂと接続される。
【０００５】
また、封止樹脂１０７の側面からは、リード１０６Ａ〜１０６Ｅが導出しており、これらのリードを実装基板に挿入することにより、半導体装置１００は差込実装される。
【０００６】
スイッチング素子１０３の裏面電極は数百Ｖの高電圧が印加される一方、制御素子１０４の裏面は周囲と絶縁される必要がある。従って、スイッチング素子１０３と制御素子１０４とを、導電性接着材を用いて同一のランドに固着すると、裏面に高電位が印加された制御素子１０４が誤動作してしまう恐れがある。
【０００７】
この誤作動を防止するために、半導体装置１００では、スイッチング素子１０３が実装されるアイランド１０１と、制御素子１０４が実装されるアイランド１０２とを分離して形成している。この様にすることで、スイッチング素子１０３に印加される電圧が制御素子に与える悪影響が排除される。
【０００８】
また、上記した構成の半導体装置の製造方法は次の通りである。先ず、一枚の導電箔に対して、エッチング加工またはプレス加工を施すことにより、図６に示す形状のアイランド１０１、アイランド１０２およびリード１０６を形成する。次に、アイランド１０１の上面にスイッチング素子１０３を固着し、アイランド１０２の上面に制御素子１０４を固着する。更に、金属細線１０５を経由して、スイッチング素子１０３および制御素子１０４を所定のリードと接続する。次に、アイランド１０１、アイランド１０２およびリード１０６をモールド金型のキャビティに収納した後に、このキャビティに封止樹脂１０７を注入して樹脂封止の工程を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３２０００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した半導体装置１００では、樹脂封止の工程に於いて金属細線がリード１０６Ｂの先端部に接触してしまう問題があった。
【００１１】
具体的には、上記した樹脂封止の工程では、図６に示す矢印の方向に、液状又は半固形状の状態の封止樹脂１０５を高圧でキャビティの中に注入する。このようにすると、各金属細線は、注入される封止樹脂による圧力を受ける。特に、金属細線１０５Ａは、封止樹脂による圧力が大きく作用する。この理由は、金属細線１０５Ａが、制御素子１０４と、端部に配置されたリード１０６Ａとを接続するので、封止樹脂の流れる方向に対して傾斜する角度が大きくなるからである。従って、封止樹脂が注入される圧力により、金属細線１０６Ａが点線で示す形状に湾曲して、隣接するリード１０６Ｂに接触してしまう恐れがある。金属細線１０６Ａがリード１０６Ｂに接触したまま封止樹脂１０７が硬化してしまうと、使用状況下にて両者がショートしてしまうので不良が発生する。
【００１２】
本発明は、上述した問題を鑑みて成されたものである。本発明の主な目的は、樹脂封止の工程の樹脂の注入圧による金属細線のショートが防止された半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の半導体装置は、互いに分離して形成された第１アイランドおよび第２アイランドと、前記第１アイランドの上面に固着された第１半導体素子と、前記第２アイランドの上面に固着された第２半導体素子と、前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと、前記第１半導体素子の電極と、前記リードの前記一端側の上面とを接続する第１金属細線と、前記第２半導体素子の電極と、前記リードの他端側の上面とを接続する第２金属細線と、を備え、前記第1金属細線は前記第２金属細線の上方を延在すると共に、前記第１金属細線と前記第２金属細線とは平面視で交差することを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１アイランドと、前記第１アイランドと分離して形成された第２アイランドと、前記第１アイランドまたは前記第２アイランドに一端が接近する複数のリードを用意し、前記第１アイランドの上面に第１半導体素子を固着し、前記第２アイランドの上面に第２半導体素子を固着する工程と、前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと前記第１半導体素子とを第１金属細線で接続し、前記第１金属細線と交差する第２金属細線により前記リードと前記第２半導体素子とを接続する工程と、モールド金型のキャビティに前記両アイランドおよび前記リードの一部を収納して、前記第１アイランドおよび第２アイランドの前記一側辺に対向する他側辺側から、前記キャビティに封止樹脂を注入する工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂封止時の圧力により他のリードに接触してしまう恐れがある第１金属細線を、第２金属細線と平面視で交差して配置させている。この様にすることで、樹脂封止の圧力により第１金属細線が湾曲したとしても、第２金属細線に第１金属細線が接触することにより、第１金属細線の過度の変形が抑制される。結果的に、第１金属細線が他のリードへ接触することによるショートが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は拡大された平面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
【図６】背景技術の半導体装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照して、本実施の形態に係る半導体装置１０の構成を説明する。
【００１８】
図１（Ａ）を参照して、半導体装置１０は、互いに分離されたアイランド１２Ａ（第１アイランド）およびアイランド１２Ｂ（第２アイランド）と、アイランド１２Ａの上面に実装された制御素子２０（第１半導体素子）と、アイランド１２Ｂの上面に固着されたスイッチング素子１８（第２半導体素子）と、外部接続端子として機能する複数のリード１４と、これらを一体的に被覆して機械的に支持する封止樹脂１６とを主要に備えた構成となっている。更に、制御素子２０は複数の金属細線２４Ａ等を経由して各リード１４と接続され、スイッチング素子１８は複数の金属細線２６を経由してリード１４Ｅと接続される。
【００１９】
アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂは、厚みが０．４ｍｍ程度の銅を主材料とした板を、エッチング加工やパンチング加工により所定形状に成形したものである。アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂは、上面に実装される回路素子（制御素子２０、スイッチング素子１８）よりも平面視で若干大きく形成される。また、アイランド１２Ａから連続してリード１４Ｂが外部に導出し、アイランド１２Ｂから連続してリード１４Ｃが外部に導出する。リード１４Ｂおよびリード１４Ｃは、製造工程において、アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂを機械的に支持する吊りリードとして機能する。
【００２０】
リード１４は、内蔵されたスイッチング素子１８または制御素子２０と電気的に接続され、一部が外部に露出して外部接続端子として機能している。図１（Ａ）を参照すると、リード１４Ａ−１４Ｅが、アイランド１２Ａ、１２Ｂの上辺（一側辺）に沿って配置されている。リード１４Ａ、１４Ｄおよび１４Ｅは、アイランド１２Ａ、１２Ｂの面よりも上方に位置し（図１（Ｃ）参照）、金属細線を経由して制御素子２０またはスイッチング素子１８に接続される。一方、リード１４Ｂはアイランド１２Ａと連続しており、中間部に段差加工が施されている。同様に、リード１４Ｃもアイランド１２Ｂと連続しており、中間部に段差加工が施されている。
【００２１】
スイッチング素子１８としては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が採用される。スイッチング素子１８としてＭＯＳＦＥＴが採用された場合は、裏面にドレイン電極が形成され、バイポーラトランジスタが採用された場合は裏面にコレクタ電極が形成される。更に、本実施の形態では、一例として電源回路が半導体装置１０に内蔵されるので、スイッチング素子１８としては、例えば１Ａ以上の大電流のスイッチングを行うパワー系の半導体素子（パワー素子）が採用される。
【００２２】
本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴがスイッチング素子１８として採用され、下面のドレイン電極が導電性接着材を介してアイランド１２Ｂの上面に接続され、上面のゲート電極は金属細線２８を経由して制御素子２０と接続され、上面のソース電極は複数の金属細線２６を経由してリード１４Ｅと接続される。そして、制御素子２０から供給される制御信号に基づいて、スイッチング素子１８はスイッチング動作を行う。
【００２３】
制御素子２０は、スイッチング素子１８のスイッチングを制御する回路が表面に形成されたＬＳＩである。制御素子２０は、素子裏面に貼着された絶縁シートおよび絶縁性接着材を介して、アイランド１２Ａに絶縁された状態で固着され、上面の電極は金属細線２４を経由してリード１４やスイッチング素子１８と接続されている。具体的には、制御素子２０は、リード１４Ａ、１４Ｄと、金属細線２４Ａ、２４Ｂを経由して接続されている。更に、制御素子２０の電極と、スイッチング素子１８の制御電極とは、金属細線２８を経由して接続されている。制御素子２０には、一定以上の温度を検知したときにスイッチング素子１８を強制的にオフ状態とする過熱保護回路が内蔵されている。
【００２４】
更に、スイッチング素子１８は、リード１４が整列する方向（紙面上では横方向）に対して装置全体の右端付近に配置され、制御素子２０は装置全体の中央部寄りに配置されている。
【００２５】
本実施の形態では、金属細線２４、２６、２８としては、直径が４０μｍ以下の金から成る金線が採用されている。高価な金の使用量を減らしてコストを低減させるために細い金線を用いているが、この様にすることで金属細線の機械的強度が低下して樹脂封止時に金属細線が変形する恐れがある。本実施の形態では、金属細線のレイアウトを最適化することにより、樹脂封止時に於ける金属細線の変形によるショートの発生を抑制している。この事項に関しては、図１（Ｂ）を参照して後述する。
【００２６】
封止樹脂１６は、リード１４の一部、アイランド１２Ａ、１２Ｂ、スイッチング素子１８、制御素子２０、金属細線を一体的に被覆して全体を機械的に支持する機能を有する。封止樹脂１６の材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂が採用される。また、封止樹脂１６には、放熱性向上およびＳｉチップと樹脂の熱膨張係数の違いにより発生する応力を抑制させるために、粒状のシリカやアルミナ等のフィラーが混入された樹脂材料から成る。
【００２７】
図１（Ｂ）を参照して、金属細線２４Ｃおよび金属細線２６の構成を説明する。装置の右端に配置されたリード１４Ｅは、電源電位に接続されており、制御素子２０およびスイッチング素子１８の両方に接続される。このため、リード１４Ｅは、金属細線２４Ｃを経由して制御素子２０に接続され、複数の金属細線２６を経由してスイッチング素子のソース電極と接続される。ここで、金属細線２４Ｃの長さは例えば３ｍｍ以上である。
【００２８】
金属細線２４Ｃは、一端が制御素子２０の電極と接続され、他端がリード１４Ｅに接続されている。更に、金属細線２４Ｃの他端は、リード１４Ｅの中央部よりも右側（外側）の領域に接続されている。この様にすることで、リード１４Ｅに隣接されたリード１４Ｄから、金属細線２４Ｃを離間させることができる。具体的には、リード１４Ｄと金属細線２４Ｃとが離間する距離Ｄ１は、例えば０．５ｍｍ以上となる。リード１４Ｅは接地電位と接続される一方、リード１４Ｄは電位が異なる制御用の信号が通過する。従って、リード１４Ｅに接続される金属細線２４Ｃがリード１４Ｄに接触するとショートが発生するが、このような構成にすることによりショートが防止される。
【００２９】
金属細線２６の一端はスイッチング素子１８の上面に設けられた電極と接続され、他端はリード１４Ｅの上面に接続される。ここで、一部の金属細線２６の他端は、リード１４Ｅの上面において、中心よりも左側（内側）に接続される。
【００３０】
更に、金属細線２４Ｃは、金属細線２６の上方を交差するように配置されており、このことにより金属細線２４Ｃの変形が抑制される。具体的には、図１（Ｂ）に示すように、金属細線２４Ｃは、中央部に配置される制御素子２０と、端部のリード１４Ｅと接続している。従って、製造工程の樹脂封止の段階にて供給される封止樹脂の流れにより、金属細線２４Ｃには他の金属細線よりも大きな圧力が作用する。このことから、金属細線２４Ｃは変形しやすい条件下にあり、上記したショートを防止するためにも変形を抑制する必要がある。更に、図１（Ｃ）を参照して、金属細線が接続されるリード１４Ｅ（ポスト）は、スイッチング素子１８や制御素子２０よりも上方に位置している。従って、両者を接続する金属細線２４Ｃが、樹脂の注入圧力により紙面上にて右方向に変形すると、図１（Ｂ）に示すリード１４Ｄの下端に金属細線２４Ｃが容易に接触してしまう。
【００３１】
上記したショートを防止するために、本実施形態では、金属細線２６の上方を交差するように金属細線２４Ｃを配置している。この様にすることで、樹脂の封入圧により金属細線２４Ｃがリード１４Ｄ側に変形しても、金属細線２６により金属細線２４Ｃが支持される。結果的に、金属細線２４Ｃの変形が抑制され、金属細線２４Ｃがリード１４Ｄに接触することが防止される。これは、金属細線２４Ｃも金属細線２６も同じリード１４Ｅに接続されるため、仮に接触しても同電位で、故障しないから実現可能である。
【００３２】
更に、本実施形態では、金属細線２４Ｃが、複数の金属細線２６により支持されているので、複数の金属細線２６によりサポートされる支持力が大きく、金属細線２４Ｃの変形を防止する効果が非常に大きくなっている。更に、リード１４Ｅに接続される金属細線２６の一部は、リード１４Ｅの上面において中央よりも左側（中央側）に接続されている。この様にすることで、金属細線２４Ｃと金属細線２６とを確実に平面視で交差させることができる。
【００３３】
図２から図５を参照して、上記した構成の半導体装置の製造方法を説明する。
【００３４】
先ず、図２を参照して、所定形状のリードフレーム５０を用意する。図２（Ａ）はリードフレーム５０全体を示す平面図であり、図２（Ｂ）はリードフレーム５０に含まれるユニット５４を示す斜視図である。
【００３５】
図２（Ａ）を参照して、リードフレーム５０の外形は短冊形状であり、枠状の外枠５２の内部に複数個のユニット５４が形成されている。ここでユニットとは、１つの半導体装置を構成する部位の集まりである。図では、額縁状の外枠５２と連結された７個のユニット５４が示されているが、外枠５２の内部にマトリックス状に多数個のユニット５４が設けられても良い。ここで、以下の各工程は、リードフレーム５０の各ユニット５４に対して一括して行われる。
【００３６】
図２（Ｂ）を参照して、１つのユニット５４は、２つのアイランド１２Ａ、１２Ｂと、アイランド１２Ａ、１２Ｂに一端が接近する複数のリード１４Ａ−１４Ｅとから成る。アイランド１２Ａ、１２Ｂは、上面に半導体素子が載置可能な大きさである。アイランド１２Ａからはリード１４Ｂが一体的に延在して外枠５２と連結されている。また、アイランド１２Ｂからはリード１４Ｃが一体的に延在して外枠５２と連結されている。即ち、リード１４Ｂおよびリード１４Ｃは、アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂを外枠５２に固定する為の吊りリードとしても機能している。リード１４Ａ、１４Ｄ、１４Ｅは、一端がアイランド１２Ａ、１２Ｂに接近して他端は外枠５２に連結されている。
【００３７】
更に、各ユニット５４のアイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂの上面には所定の回路素子が実装される。具体的には、アイランド１２Ａの上面には制御素子２０が実装され、アイランド１２Ｂの上面にはスイッチング素子１８が実装される。制御素子２０は、裏面に樹脂シートが貼着された状態で、エポキシ樹脂等の絶縁性接着材を介してアイランド１２Ａの上面に実装される。一方、スイッチング素子１８は、導電性ペーストや半田等の導電性固着材を介して、アイランド１２Ｂの上面に実装される。またここで、制御素子２０とスイッチング素子１８とは、分離されたアイランドに各々が実装されているので、導電性の固着材を用いて制御素子２０をアイランド１２Ａに実装しても、両者はショートを起こさない。
【００３８】
図３を参照して、次に、アイランド１２Ａ、１２Ｂに固着された各素子の電気的接続を行う。図３（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図３（Ｂ）は１つのユニット５４を拡大した平面図である。
【００３９】
図３（Ｂ）を参照して、本工程では、直径が４０μｍ程度の金から成る金属細線を用いて、制御素子２０およびスイッチング素子１８の電気的接続を行う。制御素子２０の上面に設けられた電極は、リード１４Ａ、１４Ｄ、１４Ｅと、金属細線２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを経由して接続される。また、スイッチング素子１８の上面に設けられたソース電極は、複数の金属細線２６を介して、リード１４Ｅと接続される。更に、スイッチング素子１８のゲート電極は、金属細線２８を介して制御素子２０の電極と接続される。
【００４０】
制御素子２０とリード１４Ｅとを接続する金属細線２４Ｃは、金属細線２６の上方を交差して配置されている。本工程では、先ず、スイッチング素子１８のソース電極とリード１４Ｅとを金属細線２６を経由して接続する。金属細線２６の一端は、スイッチング素子１８のソース電極に等間隔にボールボンディングされる。そして、金属細線２６の他端は、リード１４Ｅの端部付近に等間隔にスティッチボンディングされる。スイッチング素子１８のソース電極は大電流が通過するので、オン抵抗を低減するために複数の金属細線２６が用いられる。
【００４１】
金属細線２６の接続が終了した後に、制御素子２０とリード１４Ｅとを金属細線２４Ｃにより接続する。金属細線２４Ｃの一端は、制御素子２０の一番右側にある電極と接続され、他端はリード１４Ｅと接続される。このとき、金属細線２４Ｃの他端は、リード１４Ｅの中央よりも右側（外側）に配置される。この様にすることで、リード１４Ｅに隣り合うリード１４Ｄと、金属細線２４Ｃとを離間させて、両者のショートを防止できる。
【００４２】
図４を参照して、次に、制御素子２０等が被覆されるように樹脂封止を行う。図４（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図４（Ｂ）は本工程を示す平面図であり、図４（Ｃ）は拡大された断面図である。
【００４３】
図４（Ａ）を参照して、本工程では、モールド金型５６を用いて樹脂封止を行う。このモールド金型５６は、上金型５８と下金型６０とから成り、両者を当接させることで、封止樹脂が注入されるキャビティ６２が形成される。樹脂封止の方法としては、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドが採用される。
【００４４】
具体的な封止方法は、先ず、前工程のワイヤボンディングが終了したアイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂを、キャビティ６２に収納する。このとき、封止圧によりアイランド１２Ａが浮上することを防止するために、アイランド１２Ａの先端部付近は、押圧部（可動ピン）６４、６６により押圧されて厚み方向に固定されている。同様に、アイランド１２Ｂの上下主面も押圧部により固定される。押圧部６４は、上金型５８に備えられた可動式のピンであり、下端がアイランド１２Ａの上面に接触している。押圧部６６は、下金型６０に設けられた可動式のピンであり、上端がアイランド１２Ａの下面に接触している。次に、モールド金型５６に設けたゲート４６からキャビティ６２の内部に封止樹脂を注入して、アイランド１２Ａ、１２Ｂ、制御素子２０、スイッチング素子１８、リード１４および各金属細線を樹脂封止する。封止樹脂の注入に伴い、キャビティ６２の内部の空気はエアベント４８を経由して外部に放出される。
【００４５】
更に本工程では、キャビティ６２に注入された封止樹脂が硬化する途中段階で押圧部６４、６６を引き抜いているので、アイランド１２Ａの上面および下面は封止樹脂により覆われ外部には露出しない。
【００４６】
同様に、アイランド１２Ｂの上面および下面も、上記した押圧部により固定される。
【００４７】
図４（Ｂ）を参照して、ゲート４６から液状または半固形状の封止樹脂がキャビティ６２に注入されると、注入された封止樹脂による圧力で、金属細線は湾曲する。特に、端部に配置されたリード１４Ｅと制御素子２０とを接続する金属細線２４Ｃは、封止樹脂の流れに対して傾斜して配置されるので、樹脂による圧力が大きくなり変形する恐れがある。
【００４８】
図４（Ｃ）に変形した状態の金属細線２４Ｃを示す。ここでは、変形する前の金属細線２４Ｃを点線にて示し、変形した後の状態の金属細線２４Ｃを実線にて示している。上記したように、金属細線２４Ｃは、金属細線２６の上方にて交差するように配置されている。従って、樹脂圧により金属細線２４Ｃがリード１４Ｄ側に変形すると、金属細線２６に接触して支持され、この時点で金属細線２４Ｃの変形がストップする。このことにより、変形した金属細線２４Ｃがリード１４Ｄに接触することが防止される。更に本工程では、金属細線２４Ｃの下方に、複数の金属細線２６が設けられている。従って、樹脂封止時に於いて、複数の金属細線２６による充分な支持力により、金属細線２４Ｃの変形が抑制される。また、金属細線２６は、封止樹脂の流れに対して、金属細線２４Ｃよりも平行に形成されているので、封止樹脂の圧力による変形は比較的に小さい。
【００４９】
図５に樹脂封止が終了した後のリードフレーム５０を示す。ここでは、リードフレーム５０に設けられた各ユニット５４が一括して同時に樹脂封止される。
【００５０】
本工程が終了した後は、打ち抜き加工を行うことで、リードフレーム５０の外枠５２から各ユニット５４のリードを分離し、分離された半導体装置を、例えば実装基板上に実装する。また、外部に露出するリードの酸化を防止するために、リードの表面を半田メッキ等のメッキ膜により被覆する。
【００５１】
以上の工程により、図１に構造を示す半導体装置１０が製造される。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 半導体装置
１２Ａ、１２Ｂ アイランド
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ リード
１６ 封止樹脂
１８ スイッチング素子
２０ 制御素子
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 金属細線
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 金属細線
２８ 金属細線
４６ ゲート
４８ エアベント
５０ リードフレーム
５２ 外枠
５４ ユニット
５６ モールド金型
５８ 上金型
６０ 下金型
６２ キャビティ
６４ 押圧部
６６ 押圧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、金属細線を経由して接続された半導体素子が樹脂封止された半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電源回路等を構成するスイッチング素子と制御素子とを１つのパッケージに樹脂封止した半導体装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図６を参照して、この種の半導体装置１００の構成を説明する。半導体装置１００は、スイッチング素子１０３と、制御素子１０４と、スイッチング素子１０３が実装されるアイランド１０１と、制御素子１０４が実装されるアイランド１０２と、制御素子１０４またはスイッチング素子１０３と接続されて外部に導出するリード１０６と、これらを一体的に封止する封止樹脂１０７とを主要に備えている。
【０００４】
スイッチング素子１０３は、例えばディスクリートのＭＯＳＦＥＴであり、裏面のドレイン電極がアイランド１０１に接続され、表面のゲート電極が制御素子１０４と接続され、表面のソース電極が金属細線１０５を介してリード１０６Ｄに接続されている。一方、ＬＳＩから成る制御素子１０４は、表面に多数個の電極が設けられ、金属細線１０５を経由してスイッチング素子１０３やリード１０６Ａ、１０６Ｂと接続される。
【０００５】
また、封止樹脂１０７の側面からは、リード１０６Ａ〜１０６Ｅが導出しており、これらのリードを実装基板に挿入することにより、半導体装置１００は差込実装される。
【０００６】
スイッチング素子１０３の裏面電極は数百Ｖの高電圧が印加される一方、制御素子１０４の裏面は周囲と絶縁される必要がある。従って、スイッチング素子１０３と制御素子１０４とを、導電性接着材を用いて同一のランドに固着すると、裏面に高電位が印加された制御素子１０４が誤動作してしまう恐れがある。
【０００７】
この誤作動を防止するために、半導体装置１００では、スイッチング素子１０３が実装されるアイランド１０１と、制御素子１０４が実装されるアイランド１０２とを分離して形成している。この様にすることで、スイッチング素子１０３に印加される電圧が制御素子に与える悪影響が排除される。
【０００８】
また、上記した構成の半導体装置の製造方法は次の通りである。先ず、一枚の導電箔に対して、エッチング加工またはプレス加工を施すことにより、図６に示す形状のアイランド１０１、アイランド１０２およびリード１０６を形成する。次に、アイランド１０１の上面にスイッチング素子１０３を固着し、アイランド１０２の上面に制御素子１０４を固着する。更に、金属細線１０５を経由して、スイッチング素子１０３および制御素子１０４を所定のリードと接続する。次に、アイランド１０１、アイランド１０２およびリード１０６をモールド金型のキャビティに収納した後に、このキャビティに封止樹脂１０７を注入して樹脂封止の工程を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３２０００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した半導体装置１００では、樹脂封止の工程に於いて金属細線がリード１０６Ｂの先端部に接触してしまう問題があった。
【００１１】
具体的には、上記した樹脂封止の工程では、図６に示す矢印の方向に、液状又は半固形状の状態の封止樹脂１０５を高圧でキャビティの中に注入する。このようにすると、各金属細線は、注入される封止樹脂による圧力を受ける。特に、金属細線１０５Ａは、封止樹脂による圧力が大きく作用する。この理由は、金属細線１０５Ａが、制御素子１０４と、端部に配置されたリード１０６Ａとを接続するので、封止樹脂の流れる方向に対して傾斜する角度が大きくなるからである。従って、封止樹脂が注入される圧力により、金属細線１０６Ａが点線で示す形状に湾曲して、隣接するリード１０６Ｂに接触してしまう恐れがある。金属細線１０６Ａがリード１０６Ｂに接触したまま封止樹脂１０７が硬化してしまうと、使用状況下にて両者がショートしてしまうので不良が発生する。
【００１２】
本発明は、上述した問題を鑑みて成されたものである。本発明の主な目的は、樹脂封止の工程の樹脂の注入圧による金属細線のショートが防止された半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の半導体装置は、互いに分離して形成された第１アイランドおよび第２アイランドと、前記第１アイランドの上面に固着された第１半導体素子と、前記第２アイランドの上面に固着された第２半導体素子と、前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと、前記第１半導体素子の電極と、前記リードの前記一端側の上面とを接続する第１金属細線と、前記第２半導体素子の電極と、前記リードの他端側の上面とを接続する第２金属細線と、を備え、前記第1金属細線は前記第２金属細線の上方を延在すると共に、前記第１金属細線と前記第２金属細線とは平面視で交差することを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１アイランドと、前記第１アイランドと分離して形成された第２アイランドと、前記第１アイランドまたは前記第２アイランドに一端が接近する複数のリードを用意し、前記第１アイランドの上面に第１半導体素子を固着し、前記第２アイランドの上面に第２半導体素子を固着する工程と、前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと前記第１半導体素子とを第１金属細線で接続し、前記第１金属細線と交差する第２金属細線により前記リードと前記第２半導体素子とを接続する工程と、モールド金型のキャビティに前記両アイランドおよび前記リードの一部を収納して、前記第１アイランドおよび第２アイランドの前記一側辺に対向する他側辺側から、前記キャビティに封止樹脂を注入する工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂封止時の圧力により他のリードに接触してしまう恐れがある第１金属細線を、第２金属細線と平面視で交差して配置させている。この様にすることで、樹脂封止の圧力により第１金属細線が湾曲したとしても、第２金属細線に第１金属細線が接触することにより、第１金属細線の過度の変形が抑制される。結果的に、第１金属細線が他のリードへ接触することによるショートが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図であり、（Ｃ）は拡大された平面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を示す平面図である。
【図６】背景技術の半導体装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１を参照して、本実施の形態に係る半導体装置１０の構成を説明する。
【００１８】
図１（Ａ）を参照して、半導体装置１０は、互いに分離されたアイランド１２Ａ（第１アイランド）およびアイランド１２Ｂ（第２アイランド）と、アイランド１２Ａの上面に実装された制御素子２０（第１半導体素子）と、アイランド１２Ｂの上面に固着されたスイッチング素子１８（第２半導体素子）と、外部接続端子として機能する複数のリード１４と、これらを一体的に被覆して機械的に支持する封止樹脂１６とを主要に備えた構成となっている。更に、制御素子２０は複数の金属細線２４Ａ等を経由して各リード１４と接続され、スイッチング素子１８は複数の金属細線２６を経由してリード１４Ｅと接続される。
【００１９】
アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂは、厚みが０．４ｍｍ程度の銅を主材料とした板を、エッチング加工やパンチング加工により所定形状に成形したものである。アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂは、上面に実装される回路素子（制御素子２０、スイッチング素子１８）よりも平面視で若干大きく形成される。また、アイランド１２Ａから連続してリード１４Ｂが外部に導出し、アイランド１２Ｂから連続してリード１４Ｃが外部に導出する。リード１４Ｂおよびリード１４Ｃは、製造工程において、アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂを機械的に支持する吊りリードとして機能する。
【００２０】
リード１４は、内蔵されたスイッチング素子１８または制御素子２０と電気的に接続され、一部が外部に露出して外部接続端子として機能している。図１（Ａ）を参照すると、リード１４Ａ−１４Ｅが、アイランド１２Ａ、１２Ｂの上辺（一側辺）に沿って配置されている。リード１４Ａ、１４Ｄおよび１４Ｅは、アイランド１２Ａ、１２Ｂの面よりも上方に位置し（図１（Ｃ）参照）、金属細線を経由して制御素子２０またはスイッチング素子１８に接続される。一方、リード１４Ｂはアイランド１２Ａと連続しており、中間部に段差加工が施されている。同様に、リード１４Ｃもアイランド１２Ｂと連続しており、中間部に段差加工が施されている。
【００２１】
スイッチング素子１８としては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が採用される。スイッチング素子１８としてＭＯＳＦＥＴが採用された場合は、裏面にドレイン電極が形成され、バイポーラトランジスタが採用された場合は裏面にコレクタ電極が形成される。更に、本実施の形態では、一例として電源回路が半導体装置１０に内蔵されるので、スイッチング素子１８としては、例えば１Ａ以上の大電流のスイッチングを行うパワー系の半導体素子（パワー素子）が採用される。
【００２２】
本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴがスイッチング素子１８として採用され、下面のドレイン電極が導電性接着材を介してアイランド１２Ｂの上面に接続され、上面のゲート電極は金属細線２８を経由して制御素子２０と接続され、上面のソース電極は複数の金属細線２６を経由してリード１４Ｅと接続される。そして、制御素子２０から供給される制御信号に基づいて、スイッチング素子１８はスイッチング動作を行う。
【００２３】
制御素子２０は、スイッチング素子１８のスイッチングを制御する回路が表面に形成されたＬＳＩである。制御素子２０は、素子裏面に貼着された絶縁シートおよび絶縁性接着材を介して、アイランド１２Ａに絶縁された状態で固着され、上面の電極は金属細線２４を経由してリード１４やスイッチング素子１８と接続されている。具体的には、制御素子２０は、リード１４Ａ、１４Ｄと、金属細線２４Ａ、２４Ｂを経由して接続されている。更に、制御素子２０の電極と、スイッチング素子１８の制御電極とは、金属細線２８を経由して接続されている。制御素子２０には、一定以上の温度を検知したときにスイッチング素子１８を強制的にオフ状態とする過熱保護回路が内蔵されている。
【００２４】
更に、スイッチング素子１８は、リード１４が整列する方向（紙面上では横方向）に対して装置全体の右端付近に配置され、制御素子２０は装置全体の中央部寄りに配置されている。
【００２５】
本実施の形態では、金属細線２４、２６、２８としては、直径が４０μｍ以下の金から成る金線が採用されている。高価な金の使用量を減らしてコストを低減させるために細い金線を用いているが、この様にすることで金属細線の機械的強度が低下して樹脂封止時に金属細線が変形する恐れがある。本実施の形態では、金属細線のレイアウトを最適化することにより、樹脂封止時に於ける金属細線の変形によるショートの発生を抑制している。この事項に関しては、図１（Ｂ）を参照して後述する。
【００２６】
封止樹脂１６は、リード１４の一部、アイランド１２Ａ、１２Ｂ、スイッチング素子１８、制御素子２０、金属細線を一体的に被覆して全体を機械的に支持する機能を有する。封止樹脂１６の材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂が採用される。また、封止樹脂１６には、放熱性向上およびＳｉチップと樹脂の熱膨張係数の違いにより発生する応力を抑制させるために、粒状のシリカやアルミナ等のフィラーが混入された樹脂材料から成る。
【００２７】
図１（Ｂ）を参照して、金属細線２４Ｃおよび金属細線２６の構成を説明する。装置の右端に配置されたリード１４Ｅは、電源電位に接続されており、制御素子２０およびスイッチング素子１８の両方に接続される。このため、リード１４Ｅは、金属細線２４Ｃを経由して制御素子２０に接続され、複数の金属細線２６を経由してスイッチング素子のソース電極と接続される。ここで、金属細線２４Ｃの長さは例えば３ｍｍ以上である。
【００２８】
金属細線２４Ｃは、一端が制御素子２０の電極と接続され、他端がリード１４Ｅに接続されている。更に、金属細線２４Ｃの他端は、リード１４Ｅの中央部よりも右側（外側）の領域に接続されている。この様にすることで、リード１４Ｅに隣接されたリード１４Ｄから、金属細線２４Ｃを離間させることができる。具体的には、リード１４Ｄと金属細線２４Ｃとが離間する距離Ｄ１は、例えば０．５ｍｍ以上となる。リード１４Ｅは接地電位と接続される一方、リード１４Ｄは電位が異なる制御用の信号が通過する。従って、リード１４Ｅに接続される金属細線２４Ｃがリード１４Ｄに接触するとショートが発生するが、このような構成にすることによりショートが防止される。
【００２９】
金属細線２６の一端はスイッチング素子１８の上面に設けられた電極と接続され、他端はリード１４Ｅの上面に接続される。ここで、一部の金属細線２６の他端は、リード１４Ｅの上面において、中心よりも左側（内側）に接続される。
【００３０】
更に、金属細線２４Ｃは、金属細線２６の上方を交差するように配置されており、このことにより金属細線２４Ｃの変形が抑制される。具体的には、図１（Ｂ）に示すように、金属細線２４Ｃは、中央部に配置される制御素子２０と、端部のリード１４Ｅと接続している。従って、製造工程の樹脂封止の段階にて供給される封止樹脂の流れにより、金属細線２４Ｃには他の金属細線よりも大きな圧力が作用する。このことから、金属細線２４Ｃは変形しやすい条件下にあり、上記したショートを防止するためにも変形を抑制する必要がある。更に、図１（Ｃ）を参照して、金属細線が接続されるリード１４Ｅ（ポスト）は、スイッチング素子１８や制御素子２０よりも上方に位置している。従って、両者を接続する金属細線２４Ｃが、樹脂の注入圧力により紙面上にて右方向に変形すると、図１（Ｂ）に示すリード１４Ｄの下端に金属細線２４Ｃが容易に接触してしまう。
【００３１】
上記したショートを防止するために、本実施形態では、金属細線２６の上方を交差するように金属細線２４Ｃを配置している。この様にすることで、樹脂の封入圧により金属細線２４Ｃがリード１４Ｄ側に変形しても、金属細線２６により金属細線２４Ｃが支持される。結果的に、金属細線２４Ｃの変形が抑制され、金属細線２４Ｃがリード１４Ｄに接触することが防止される。これは、金属細線２４Ｃも金属細線２６も同じリード１４Ｅに接続されるため、仮に接触しても同電位で、故障しないから実現可能である。
【００３２】
更に、本実施形態では、金属細線２４Ｃが、複数の金属細線２６により支持されているので、複数の金属細線２６によりサポートされる支持力が大きく、金属細線２４Ｃの変形を防止する効果が非常に大きくなっている。更に、リード１４Ｅに接続される金属細線２６の一部は、リード１４Ｅの上面において中央よりも左側（中央側）に接続されている。この様にすることで、金属細線２４Ｃと金属細線２６とを確実に平面視で交差させることができる。
【００３３】
図２から図５を参照して、上記した構成の半導体装置の製造方法を説明する。
【００３４】
先ず、図２を参照して、所定形状のリードフレーム５０を用意する。図２（Ａ）はリードフレーム５０全体を示す平面図であり、図２（Ｂ）はリードフレーム５０に含まれるユニット５４を示す斜視図である。
【００３５】
図２（Ａ）を参照して、リードフレーム５０の外形は短冊形状であり、枠状の外枠５２の内部に複数個のユニット５４が形成されている。ここでユニットとは、１つの半導体装置を構成する部位の集まりである。図では、額縁状の外枠５２と連結された７個のユニット５４が示されているが、外枠５２の内部にマトリックス状に多数個のユニット５４が設けられても良い。ここで、以下の各工程は、リードフレーム５０の各ユニット５４に対して一括して行われる。
【００３６】
図２（Ｂ）を参照して、１つのユニット５４は、２つのアイランド１２Ａ、１２Ｂと、アイランド１２Ａ、１２Ｂに一端が接近する複数のリード１４Ａ−１４Ｅとから成る。アイランド１２Ａ、１２Ｂは、上面に半導体素子が載置可能な大きさである。アイランド１２Ａからはリード１４Ｂが一体的に延在して外枠５２と連結されている。また、アイランド１２Ｂからはリード１４Ｃが一体的に延在して外枠５２と連結されている。即ち、リード１４Ｂおよびリード１４Ｃは、アイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂを外枠５２に固定する為の吊りリードとしても機能している。リード１４Ａ、１４Ｄ、１４Ｅは、一端がアイランド１２Ａ、１２Ｂに接近して他端は外枠５２に連結されている。
【００３７】
更に、各ユニット５４のアイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂの上面には所定の回路素子が実装される。具体的には、アイランド１２Ａの上面には制御素子２０が実装され、アイランド１２Ｂの上面にはスイッチング素子１８が実装される。制御素子２０は、裏面に樹脂シートが貼着された状態で、エポキシ樹脂等の絶縁性接着材を介してアイランド１２Ａの上面に実装される。一方、スイッチング素子１８は、導電性ペーストや半田等の導電性固着材を介して、アイランド１２Ｂの上面に実装される。またここで、制御素子２０とスイッチング素子１８とは、分離されたアイランドに各々が実装されているので、導電性の固着材を用いて制御素子２０をアイランド１２Ａに実装しても、両者はショートを起こさない。
【００３８】
図３を参照して、次に、アイランド１２Ａ、１２Ｂに固着された各素子の電気的接続を行う。図３（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図３（Ｂ）は１つのユニット５４を拡大した平面図である。
【００３９】
図３（Ｂ）を参照して、本工程では、直径が４０μｍ程度の金から成る金属細線を用いて、制御素子２０およびスイッチング素子１８の電気的接続を行う。制御素子２０の上面に設けられた電極は、リード１４Ａ、１４Ｄ、１４Ｅと、金属細線２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃを経由して接続される。また、スイッチング素子１８の上面に設けられたソース電極は、複数の金属細線２６を介して、リード１４Ｅと接続される。更に、スイッチング素子１８のゲート電極は、金属細線２８を介して制御素子２０の電極と接続される。
【００４０】
制御素子２０とリード１４Ｅとを接続する金属細線２４Ｃは、金属細線２６の上方を交差して配置されている。本工程では、先ず、スイッチング素子１８のソース電極とリード１４Ｅとを金属細線２６を経由して接続する。金属細線２６の一端は、スイッチング素子１８のソース電極に等間隔にボールボンディングされる。そして、金属細線２６の他端は、リード１４Ｅの端部付近に等間隔にスティッチボンディングされる。スイッチング素子１８のソース電極は大電流が通過するので、オン抵抗を低減するために複数の金属細線２６が用いられる。
【００４１】
金属細線２６の接続が終了した後に、制御素子２０とリード１４Ｅとを金属細線２４Ｃにより接続する。金属細線２４Ｃの一端は、制御素子２０の一番右側にある電極と接続され、他端はリード１４Ｅと接続される。このとき、金属細線２４Ｃの他端は、リード１４Ｅの中央よりも右側（外側）に配置される。この様にすることで、リード１４Ｅに隣り合うリード１４Ｄと、金属細線２４Ｃとを離間させて、両者のショートを防止できる。
【００４２】
図４を参照して、次に、制御素子２０等が被覆されるように樹脂封止を行う。図４（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図４（Ｂ）は本工程を示す平面図であり、図４（Ｃ）は拡大された断面図である。
【００４３】
図４（Ａ）を参照して、本工程では、モールド金型５６を用いて樹脂封止を行う。このモールド金型５６は、上金型５８と下金型６０とから成り、両者を当接させることで、封止樹脂が注入されるキャビティ６２が形成される。樹脂封止の方法としては、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドが採用される。
【００４４】
具体的な封止方法は、先ず、前工程のワイヤボンディングが終了したアイランド１２Ａおよびアイランド１２Ｂを、キャビティ６２に収納する。このとき、封止圧によりアイランド１２Ａが浮上することを防止するために、アイランド１２Ａの先端部付近は、押圧部（可動ピン）６４、６６により押圧されて厚み方向に固定されている。同様に、アイランド１２Ｂの上下主面も押圧部により固定される。押圧部６４は、上金型５８に備えられた可動式のピンであり、下端がアイランド１２Ａの上面に接触している。押圧部６６は、下金型６０に設けられた可動式のピンであり、上端がアイランド１２Ａの下面に接触している。次に、モールド金型５６に設けたゲート４６からキャビティ６２の内部に封止樹脂を注入して、アイランド１２Ａ、１２Ｂ、制御素子２０、スイッチング素子１８、リード１４および各金属細線を樹脂封止する。封止樹脂の注入に伴い、キャビティ６２の内部の空気はエアベント４８を経由して外部に放出される。
【００４５】
更に本工程では、キャビティ６２に注入された封止樹脂が硬化する途中段階で押圧部６４、６６を引き抜いているので、アイランド１２Ａの上面および下面は封止樹脂により覆われ外部には露出しない。
【００４６】
同様に、アイランド１２Ｂの上面および下面も、上記した押圧部により固定される。
【００４７】
図４（Ｂ）を参照して、ゲート４６から液状または半固形状の封止樹脂がキャビティ６２に注入されると、注入された封止樹脂による圧力で、金属細線は湾曲する。特に、端部に配置されたリード１４Ｅと制御素子２０とを接続する金属細線２４Ｃは、封止樹脂の流れに対して傾斜して配置されるので、樹脂による圧力が大きくなり変形する恐れがある。
【００４８】
図４（Ｃ）に変形した状態の金属細線２４Ｃを示す。ここでは、変形する前の金属細線２４Ｃを点線にて示し、変形した後の状態の金属細線２４Ｃを実線にて示している。上記したように、金属細線２４Ｃは、金属細線２６の上方にて交差するように配置されている。従って、樹脂圧により金属細線２４Ｃがリード１４Ｄ側に変形すると、金属細線２６に接触して支持され、この時点で金属細線２４Ｃの変形がストップする。このことにより、変形した金属細線２４Ｃがリード１４Ｄに接触することが防止される。更に本工程では、金属細線２４Ｃの下方に、複数の金属細線２６が設けられている。従って、樹脂封止時に於いて、複数の金属細線２６による充分な支持力により、金属細線２４Ｃの変形が抑制される。また、金属細線２６は、封止樹脂の流れに対して、金属細線２４Ｃよりも平行に形成されているので、封止樹脂の圧力による変形は比較的に小さい。
【００４９】
図５に樹脂封止が終了した後のリードフレーム５０を示す。ここでは、リードフレーム５０に設けられた各ユニット５４が一括して同時に樹脂封止される。
【００５０】
本工程が終了した後は、打ち抜き加工を行うことで、リードフレーム５０の外枠５２から各ユニット５４のリードを分離し、分離された半導体装置を、例えば実装基板上に実装する。また、外部に露出するリードの酸化を防止するために、リードの表面を半田メッキ等のメッキ膜により被覆する。
【００５１】
以上の工程により、図１に構造を示す半導体装置１０が製造される。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 半導体装置
１２Ａ、１２Ｂ アイランド
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ リード
１６ 封止樹脂
１８ スイッチング素子
２０ 制御素子
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 金属細線
２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ 金属細線
２８ 金属細線
４６ ゲート
４８ エアベント
５０ リードフレーム
５２ 外枠
５４ ユニット
５６ モールド金型
５８ 上金型
６０ 下金型
６２ キャビティ
６４ 押圧部
６６ 押圧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離して形成された第１アイランドおよび第２アイランドと、
前記第１アイランドの上面に固着された第１半導体素子と、
前記第２アイランドの上面に固着された第２半導体素子と、
前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと、
前記第１半導体素子の電極と、前記リードの前記一端側の上面とを接続する第１金属細線と、
前記第２半導体素子の電極と、前記リードの他端側の上面とを接続する第２金属細線と、を備え、
前記第1金属細線は前記第２金属細線の上方を延在すると共に、前記第１金属細線と前記第２金属細線とは平面視で交差することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２半導体素子は、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタまたはＩＧＢＴからなるスイッチング素子であり、前記第１半導体素子は、前記スイッチング素子を制御する制御素子であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子と接続される前記制御素子の電極は、前記両アイランドの一側辺の一端側に相当する、前記制御素子の一端に設けられることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２金属細線は、前記スイッチング素子の電流流入側または電流流出側の電極に、複数本で接続されることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記両アイランドおよび前記両半導体素子は絶縁性樹脂で封止され、前記第１アイランドおよび第２アイランドの一側辺と対向する他側辺側に、前記絶縁性樹脂の注入ゲートがあることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
第１アイランドと、前記第１アイランドと分離して形成された第２アイランドと、前記第１アイランドまたは前記第２アイランドに一端が接近する複数のリードを用意し、前記第１アイランドの上面に第１半導体素子を固着し、前記第２アイランドの上面に第２半導体素子を固着する工程と、
前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと前記第１半導体素子とを第１金属細線で接続し、前記第１金属細線と交差する第２金属細線により前記リードと前記第２半導体素子とを接続する工程と、
モールド金型のキャビティに前記両アイランドおよび前記リードの一部を収納して、前記第１アイランドおよび第２アイランドの前記一側辺に対向する他側辺側から、前記キャビティに封止樹脂を注入する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止樹脂を注入する工程では、
前記封止樹脂の注入圧により変形した前記第１金属細線が前記第２金属細線に接触することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記接続する工程では、複数の前記第２金属細線により前記第２半導体素子と前記リードとを接続し、
前記封止樹脂を注入する工程では、前記複数の第２金属細線に前記第１金属細線が接触することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
互いに分離して形成された第１アイランドおよび第２アイランドと、
前記第１アイランドの上面に固着された第１半導体素子と、
前記第２アイランドの上面に固着された第２半導体素子と、
前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと、
前記第１半導体素子の電極と、前記リードの前記一端側の上面とを接続する第１金属細線と、
前記第２半導体素子の電極と、前記リードの他端側の上面とを接続する第２金属細線と、を備え、
前記第1金属細線は前記第２金属細線の上方を延在すると共に、前記第１金属細線と前記第２金属細線とは平面視で交差することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２半導体素子は、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタまたはＩＧＢＴからなるスイッチング素子であり、前記第１半導体素子は、前記スイッチング素子を制御する制御素子であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子と接続される前記制御素子の電極は、前記両アイランドの一側辺の一端側に相当する、前記制御素子の一端に設けられることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２金属細線は、前記スイッチング素子の電流流入側または電流流出側の電極に、複数本で接続されることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記両アイランドおよび前記両半導体素子は絶縁性樹脂で封止され、前記第１アイランドおよび第２アイランドの一側辺と対向する他側辺側に、前記絶縁性樹脂の注入ゲートがあることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
第１アイランドと、前記第１アイランドと分離して形成された第２アイランドと、前記第１アイランドまたは前記第２アイランドに一端が接近する複数のリードを用意し、前記第１アイランドの上面に第１半導体素子を固着し、前記第２アイランドの上面に第２半導体素子を固着する工程と、
前記第１アイランドおよび前記第２アイランドの一側辺の一端側に配置されたリードと前記第１半導体素子とを第１金属細線で接続し、前記第１金属細線と交差する第２金属細線により前記リードと前記第２半導体素子とを接続する工程と、
モールド金型のキャビティに前記両アイランドおよび前記リードの一部を収納して、前記第１アイランドおよび第２アイランドの前記一側辺に対向する他側辺側から、前記キャビティに封止樹脂を注入する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記封止樹脂を注入する工程では、
前記封止樹脂の注入圧により変形した前記第１金属細線が前記第２金属細線に接触することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記接続する工程では、複数の前記第２金属細線により前記第２半導体素子と前記リードとを接続し、
前記封止樹脂を注入する工程では、前記複数の第２金属細線に前記第１金属細線が接触することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１９９４９２（Ｐ２０１０−１９９４９２Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４５５７０（Ｐ２００９−４５５７０）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５０６２２７８８４）三洋半導体株式会社 (1,155)
【Ｆターム（参考）】
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