專利名稱：半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)及形成該器件外殼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和形成半導(dǎo)體器件外殼的方法。具體地說涉及一種用來輻射由如功率晶體管和功率集成電路這樣的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，和形成該器件外殼的方法。
在圖4a-4d中示出了一種具有一個(gè)用來輻射由一個(gè)半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱的輻射板的常規(guī)半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)，和形成該半導(dǎo)體器件的外殼的方法。圖4a是一個(gè)說明半導(dǎo)體器件的平面示圖，圖4b是沿圖4a的Z3-Z4線的剖視圖，圖4c是半導(dǎo)體器件的立體視圖，而圖4d則用來解釋用于形成半導(dǎo)體器件的外殼的裝置的剖視圖。
在圖4a-4c所示的半導(dǎo)體器件由一個(gè)包括引線端2a和輻射板2b的金屬引線框架，一個(gè)半導(dǎo)體元件1，即一個(gè)安裝在輻射板2b上的、與引線端2a相連的晶體管，用來把半導(dǎo)體元件1連接到引線端2a的金屬線3，和一個(gè)由環(huán)氧樹脂制成的用來封裝這些部件的封裝樹脂組成。與輻射板2b相連的引線端2A在輻射板的斷面或靠近輻射板處彎曲，和在厚度方向上在外殼的中心或靠近的位置突出來。剩下的引線2a用金屬線3與半導(dǎo)體元件1相連。在輻射板2b和外殼4上形成有一個(gè)孔4a。當(dāng)輻射板2b與輻射器(未示出)相連接時(shí)，將一個(gè)螺絲插入該孔中。在引線框架封裝前，通常做成包括安裝在其上的多個(gè)半導(dǎo)體器件的一系列框架的帶條。
現(xiàn)在參閱圖4d來描述形成半導(dǎo)體器件的外殼的方法。半導(dǎo)體元件1被每沖壓到加工成預(yù)定形狀的引線框架的輻射板2b的預(yù)定位置。半導(dǎo)體元件1用導(dǎo)線3連接到引線端2a。引線端2a被夾持在下模6a和上模6b之間。該模包括一個(gè)用來確定半導(dǎo)體器件的外殼的形狀的空腔6c，和一個(gè)澆鑄門6e和一個(gè)澆鑄口6d用來提供向空腔澆鑄時(shí)該被澆鑄的樹脂提供一個(gè)通道。樹脂以箭頭方向注入到模中直到注滿為止。然后使樹脂固化。在固化之后，將半導(dǎo)體器件從模中取出。然后，對(duì)半導(dǎo)體器件去毛刺，即用來削去連接引線端等的連接條的連接條切除處理。至此，一個(gè)半導(dǎo)體器件的制造過程便告結(jié)束。
在上述形成半導(dǎo)體器件的的外殼的方法中，當(dāng)密封樹脂4注入到空腔用于封裝半導(dǎo)體元件時(shí)，注入的封裝樹脂的壓力可能使輻射板翹起，如圖4d所示。鋪在輻射板2b的表面上的密封樹脂4的厚度是0.3毫米，該表面與半導(dǎo)體元件1所在表面相對(duì)。如果輻射板2b翹起和在輻射板周圍的密封樹脂的厚度有變化，則輻射板的導(dǎo)熱性能不連續(xù)，這樣，熱輻射就極大地減少。在極端的情形下，半導(dǎo)體元件1的熱量不充分被輻射，或者在半導(dǎo)體元件1中產(chǎn)生3溫差，由此可能破壞半導(dǎo)體元件1。
為了防止輻射板2b翹起，用來以夾持方式將輻射板固定的框架固定部分(虛線表示)6f在模子中成形(圖4d〕。然而，在框架固定部分6f夾持的輻射板的部分沒有澆鑄樹脂。于是，最后得到的半導(dǎo)體器件如圖4a-4c所示有一些槽4b。換言之，輻射板2B未被樹脂充分密封好。
還有另外一些解決輻射板翹起的問題。在該方法中，輻射板伸出密封樹脂外面。突出于密封樹脂的輻射板的部分用一個(gè)適當(dāng)?shù)姆绞綂A持住。在樹脂固化之后，輻射板的突出部分被削去?；蛘撸瑔为?dú)形成密封樹脂，然后將它們粘接在一起形成單個(gè)密封樹脂4。
在用上下模子夾持輻射板的半導(dǎo)體器件外殼形成方法中，為了密封目的覆蓋輻射板的密封樹脂的厚度是不均勻的或者外殼的輻射板的一部分是暴露的。因此，有這樣一種危險(xiǎn)，其他元件或者導(dǎo)線與輻射板的暴露部分相接觸，造成短路或者引線框架的暴露部分被銹蝕，減少了半導(dǎo)體器件的抗潮濕性。此外，由于在密封樹脂的薄的部分集中了靜電，會(huì)造成靜電破壞，鎖定現(xiàn)象等。在單獨(dú)密封樹脂成形并粘接的半導(dǎo)體器件的形成方法中，粘接部分的機(jī)械強(qiáng)度較弱，從而使最后的半導(dǎo)體器件的可靠性變差。
因此，本發(fā)明的目的是為了提供一種半導(dǎo)體器件，這種半導(dǎo)體器件提供簡單替換一個(gè)半導(dǎo)體外殼成形裝置，可成功地解決半導(dǎo)體器件的熱輻射性能和可靠性降低的問題，該問題起因于在密封樹脂中的輻射板的翹起，此時(shí)輻射板的整個(gè)表面均勻地覆蓋了密封樹脂，和為了提供一種形成半導(dǎo)體器件的外殼的方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一方面提供了一種半導(dǎo)體器件，它包括一個(gè)半導(dǎo)體元件一個(gè)用來輻射在半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的輻射熱的輻射板；和一個(gè)用來均勻地覆蓋輻射板的整個(gè)表面的預(yù)定厚度的密封樹脂。
此外，本發(fā)明的第二個(gè)方面提供一種用來形成具有一個(gè)用來輻射在半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱的輻射板的半導(dǎo)體器件的外殼的方法，該方法包括如下步驟提供一個(gè)支承設(shè)備工作的框架以便利用注入到模中的密封樹脂的澆鑄壓力增加模子的容量；當(dāng)密封樹脂注入時(shí)，用框架支承裝置固定輻射板直到注入壓力達(dá)到一個(gè)預(yù)定值；和在注入壓力達(dá)到預(yù)定值之后，框架支承設(shè)備從輻射板拆下來。
此外，本發(fā)明的第三個(gè)方面提供一種用來形成具有一個(gè)用來輻射在半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的熱的輻射板的半導(dǎo)體器件的外殼的裝置，該裝置包括一對(duì)壓力夾持半導(dǎo)體器件的引線端的模子；和一個(gè)框架支承裝置用于當(dāng)密封樹脂注入到上述一對(duì)模子后夾持半導(dǎo)體器件的輻射板和在密封樹脂注入壓力到達(dá)一個(gè)預(yù)定值之后移離輻射板。


圖1a是一個(gè)顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的平面視圖；圖1b是一個(gè)沿線圖1a的Z1-Z2線的剖視圖；圖2是一個(gè)如在圖1b相同視向的本發(fā)明的顯示用來形成半導(dǎo)體器件的外殼的裝置的局部剖視側(cè)視圖3a-3d示出了本發(fā)明的形成半導(dǎo)體器件的外殼的方法；圖4a是顯示常規(guī)半導(dǎo)體器件的平面視圖；圖4b是一個(gè)圖4a的Z3-Z4線的剖視圖；圖4c是一個(gè)顯示半導(dǎo)體器件的的立體視圖；圖4d是一個(gè)有助于解釋用來形成半導(dǎo)體器件的外殼的裝置和形成半導(dǎo)體器件的外殼的方法的視圖。
現(xiàn)參閱圖1a-3d來描述本發(fā)明的實(shí)施例。為了簡明起見，所有圖中相同或相似部件用相同的參考號(hào)表示。
圖1a，1b和2是顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件和用來形成該半導(dǎo)體器件的外殼的裝置的視圖。圖1a是一個(gè)顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的平面視圖。圖1b是一個(gè)沿圖1a的Z1-Z2線的剖視圖。圖2是一個(gè)以圖1b相同視向的用于顯示用來形成本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的外殼的裝置的局部剖視側(cè)視圖。圖3a-3d是顯示形成本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的外殼的方法的視圖。
在圖1a和1b所示的半導(dǎo)體器件和常規(guī)的一樣是由引線端2a和輻射板2b的金屬引線框架，一個(gè)半導(dǎo)體元件1，金屬導(dǎo)線3和一個(gè)密封樹脂(外殼)4組成。連接到輻射板2b的引線端2a在輻射板2b的端面或靠近位置彎曲。并從厚度方向看去從外殼的中心位置或靠近位置突出開來。剩余引線端2a用金屬導(dǎo)線3與半導(dǎo)體元件1相連。在輻射板2b和樹脂密封外殼形成有孔4a。當(dāng)輻射板2比連接到另一個(gè)輻射其器(未示出)時(shí)，例如用一個(gè)螺絲插入到孔中。在引線框架被模壓密封前，引線框架通常制成一個(gè)條帶，該條帶包括一系列用來安裝多個(gè)半導(dǎo)體器件的框架。
本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件與常規(guī)的主要不同處如下。消除了樹脂極簿的槽4b或從外殼4突出開來的輻射板2b的部分，而這對(duì)常規(guī)的半導(dǎo)體器件是必不可少的。由框架支承裝置5的夾持條5a(在實(shí)施例中是圓柱形條)造成了痕跡4c。輻射板2b的整個(gè)表面被均勻地覆蓋了預(yù)定厚度的密封樹脂。本實(shí)施例中的密封樹脂的厚度是0.3毫米或以上。具有這些特征的本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件是不敏感于靜電引起的干擾噪聲和具有高的抗潮性。
為了保證具有高的輻射性能，一個(gè)導(dǎo)熱性盡可能大的金屬板用作為輻射板2b。金屬材料的例子是銅，鋁和鐵或鎳合金。例如，近似1.3毫米厚的銅板常用作輻射板2b。此外，諸如環(huán)氧樹脂的熱塑性樹脂常用作密封樹脂。還有，金或鋁的金屬細(xì)線常用作金屬導(dǎo)線3。
圖2是顯示用來形成本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的外殼的裝置的視圖。模子包括一個(gè)上模6b和一個(gè)下模6a。模包括一個(gè)用來確定外殼形狀的空腔6c，和用于提供注入樹脂的通道的一個(gè)門6e和一個(gè)入口6d?？蚣苤С醒b置5配有用來為固定板而暫時(shí)夾持輻射板的夾持條5a。在上下模中有兩個(gè)通孔，夾持條5a可以移離輻射板2b。
框架支承裝置5包括用來夾持引線框架的輻射板的夾持條5a，壓力調(diào)節(jié)器5b用來以預(yù)定力壓住4夾持條5b和用來當(dāng)支承條移離輻射板一個(gè)預(yù)定距離時(shí)制止夾持條的制動(dòng)器5c。各個(gè)夾持條的頂部是球形的，平坦的或凸起的。
因?yàn)橐€框架有引線端2a和輻射板2b，因此引線端2a是彎曲的并且半導(dǎo)體元件1是通過沖壓或?qū)Ь€結(jié)合到與連接到引線框架的輻射板聯(lián)接到一個(gè)預(yù)定位置(稱之為島)。
在該實(shí)施例中，諸如彈簧一類彈性元件可用于壓力調(diào)節(jié)器5b。其他合適的彈性元件，諸如橡膠，或利用空氣或電磁力的彈性元件可用于壓力調(diào)節(jié)器5b。一個(gè)具有粘住密封樹脂4的磁阻材料和具有與模子一樣的熱膨脹材料最好用作夾持條5a。例如，夾持條采用與模子一樣的材料。在本實(shí)施例中。夾持條采用圓柱形的，也可采用矩形棱柱條。輻射板2b可在一個(gè)或多個(gè)位置被夾住。此外，在本實(shí)施例中門6e是開在輻射板的延長線上，但也可在任何其他位置，只要能保證樹脂通暢注入。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的外殼的形成法將參閱圖3a-3d來描述。圖3a-3d是局部側(cè)視圖，說明圖2的一部分半導(dǎo)體外殼形成裝置。
在圖3a中，引線框架的引線端部分2a用上下模6b和6a夾住.移動(dòng)框架支承裝置5并用夾持條5a夾持部分輻射板2b。夾持力選擇為用來向模子澆鑄樹脂的壓力的70％到90％。以箭頭方向經(jīng)由入口6d和門6e向模子注入樹脂。此時(shí)，輻射板2b被密封樹脂4擠壓；然而，它不會(huì)翹起，因?yàn)楸豢蚣苤С醒b置5的夾持條5a夾持著。
在圖3b中，空腔6c中差不多填滿了密封樹脂4。然而，輻射板2b仍然被輻射板夾持，因?yàn)槊芊鈽渲膲毫κ窃谧罱K灌注壓力的70-90％。當(dāng)例如夾持條直徑為1.2毫米和最后的注入壓力為1.3千克/毫米時(shí)，可以通過將壓力調(diào)節(jié)器的作用力設(shè)定到0.9千克/毫米來建立上述那種狀態(tài)。
在圖3c中，對(duì)空腔的樹脂注入壓力進(jìn)一步增加到一個(gè)預(yù)定值，而夾持條移動(dòng)來擴(kuò)展其在空腔中的空間。此時(shí)，空腔已經(jīng)充滿了樹脂而樹脂的固化已經(jīng)從與模子和引線框架相接觸的部分開始。于是，當(dāng)夾持條5a從輻射板2b撤離時(shí)，輻射板不會(huì)翹起。
在圖3d中，夾持條5a的底端被放置得與制動(dòng)器5c相接觸，而頂端基本上與模子的內(nèi)壁齊平以制止夾持條5a。在這種狀態(tài)時(shí)，密封樹脂被完全固化。然后將該半導(dǎo)體器件從模子中脫下來。該半導(dǎo)體器件要經(jīng)過去毛刺處理和連接條切去處理，用以除去毛刺和切掉連接引線端的啞條(又稱連接條)等。至此一個(gè)半導(dǎo)體器件制作完畢。在本實(shí)施例中，夾持條5a的頂面是球形的。框架支承裝置的夾持條有時(shí)會(huì)在最后的半導(dǎo)體器件上留下痕跡4c。然而，痕跡4c不會(huì)造成問題，因?yàn)楦采w輻射板2b的密封樹脂4是足夠厚的。
雖然本發(fā)明是應(yīng)用于具有三端的半導(dǎo)體器件，諸如晶體管，但是本發(fā)明也可應(yīng)用于其他的半導(dǎo)體器件，如果它有一個(gè)輻射板的話。晶體管可以是多極型的，MOS型的，或這些晶體管類型的混合。
根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體器件輻射板的整個(gè)表面被均勻地覆蓋了預(yù)定厚度或較厚的密封樹脂。因此，不會(huì)發(fā)生由于輻射板與其他元件或?qū)Ь€相接觸而發(fā)生短路問題。此外，半導(dǎo)體器件是不敏感于有靜電引起的干擾噪聲，并且具有良好的抗性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括一個(gè)半導(dǎo)體元件；一個(gè)用來輻射在所述的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的輻射熱的輻射板；和用來均勻地覆蓋所述的輻射板的整個(gè)表面的預(yù)定厚度或更厚的密封樹脂。
2.一種用來形成一個(gè)具有一個(gè)用以輻射在一個(gè)半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的輻射熱的半導(dǎo)體器件的外殼的方法，所述方法包括步驟提供框架支承裝置，用以利用注入到模子中的密封樹脂的注入壓力增加模子的容量；當(dāng)密封樹脂注入時(shí)，用框架支承裝置固定輻射板直到注入壓力到達(dá)一個(gè)預(yù)定值；以及在注入壓力到達(dá)預(yù)定值之后，將框架支承裝置從輻射板中取下來。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在所述的輻射板的固定步驟中，輻射板被框架支承裝置夾持著。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在所述的輻射板的固定步驟中，輻射板被具有與模子相同材料制成的夾持裝置的框架支承裝置夾持。
5.一種用來形成一種具有用以輻射在一個(gè)半導(dǎo)體元件中產(chǎn)生的輻射熱的輻射板的半導(dǎo)體器件的外殼的裝置，所述裝置包括一對(duì)用來夾住半導(dǎo)體器件的引線端的模子；和一個(gè)框架支承裝置，可以當(dāng)密封樹脂注入到所述一對(duì)模子時(shí)用來夾持該半導(dǎo)體器件的輻射板并在密封樹脂到達(dá)一個(gè)預(yù)定值之后將其移離輻射板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中所述的框架支承裝置包括用來夾持輻射板的夾持裝置，用來以預(yù)定力壓住所述夾持裝置的壓力調(diào)節(jié)器裝置，和用來當(dāng)所述夾持裝置移離輻射板一個(gè)預(yù)定距離時(shí)制止所述夾持裝置的制動(dòng)器裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述的框架支承裝置的所述的夾持裝置通過在所述模子中形成的通孔來夾持輻射板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述的框架支承裝置的所述的夾持裝置是由與所述模子相同材料制成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中所述的框架支承裝置的所述的夾持裝置做成圓柱形的。
全文摘要
形成半導(dǎo)體器件的外殼的方法，將一個(gè)具有半導(dǎo)體元件的引線框架置入到一個(gè)模中，將密封樹脂注入模中，模包括一個(gè)用來確定半導(dǎo)體器件的外殼形狀的空腔，和一個(gè)提供樹脂注入通路的門和入口?？蚣苤С醒b置配有用來暫時(shí)夾持輻射板的夾持條。通過在模中形成的通孔來夾持輻射板，框架支承裝置包括用來夾持引線框架的輻射板的夾持條，用來以預(yù)定壓力壓住夾持條的壓力調(diào)節(jié)器，和用來制止夾持條的制動(dòng)器。
文檔編號(hào)H01L23/50GK1136710SQ9610351
公開日1996年11月27日 申請(qǐng)日期1996年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月31日
發(fā)明者福山淳 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司