JP2811170B2 - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂封止型半導
体装置、特に放熱用のヒートシンクを含む半導体装置の
構造とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開昭６３−２４６８５１号の公報に
は、集積回路を有する半導体ダイを収納するための多層
成型プラスチックパッケージが記載されている。プラス
チックパッケージは、平な金属板から形成された電源プ
レーンと接地プレーンとを有する。接地プレーンは電源
プレーンの上方に配置される。半導体ダイを置くための
開口部を設けるために、接地プレーンの中央部が打ち抜
かれる。電源プレーンと接地プレーンとを電気的に絶縁
しつつ接合するために、ポリイミド接着剤で被覆された
絶縁テープが用いられる。接地プレーンの上にリードを
接合するために、第２のポリイミド接着剤で被覆された
絶縁テープが用いられる。半導体ダイを接地プレーンの
開口部を通じて電源プレーン上に取り付けてから、ボン
ドワイヤを用いて半導体ダイの電源端子パッドを電源プ
レーンに、接地端子パッドを接地プレーンに結合する。
電源プレーンと接地プレーンを用いることで、電源端子
パッドと接地端子パッドを各種の電源リードと接地リー
ドへ接続する必要がなくなる。電源プレーンと接地プレ
ーンを用いることで、パッケージが小型になり、リード
間の相互インダクタンスが減少する。しかし、上記多層
成型プラスチックパッケージは、製造に多くの工程を要
し、製造コストが引き上げられるという問題点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、電源導体
環と接地導体環とを単層構造で形成できるようにする。
それによって、リード間の相互インダクタンスを減少さ
せつつ、パッケージを小型化し、製造を容易にし、製造
コストを引き下げる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
平な１枚の金属板から形成された電源導体環と接地導体
環とを有する。接地導体環は電源導体環を包囲するよう
にその外側に配置される。半導体ダイを置くための開口
部が電源導体環の内側に設けられる。電源導体環、接地
導体環及びリードをヒートシンクに電気的に絶縁しつつ
接合するために、ポリイミド接着剤で被覆された絶縁テ
ープが用いられる。半導体ダイを電源導体環の開口部を
通じてヒートシンク上に取り付けてから、ボンドワイヤ
を用いて半導体ダイの電源端子パッドを電源導体環に、
接地端子パッドを接地導体環に結合する。電源導体環と
接地導体環を用いることで、電源端子パッドと接地端子
パッドを各種の電源リードと接地リードへ接続する必要
がなくなる。電源導体環と接地導体環を用いることで、
パッケージが小型になり、リード間相互のインダクタン
スが減少する。電源導体環と接地導体環が１枚のリード
フレーム上に形成されるので製造が容易であり、パッケ
ージが薄型となる。電源導体環と接地導体環が同一平面
上に隣接して配置されるので、ノイズを減少させること
ができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は本発明に基づく半導体装置１を示
す一部を切り欠いた斜視図である。半導体ダイ２が、適
宜の熱伝導性接着剤３によりヒートシンク４の上に装着
されている。複数のリード５とサポートバー６とが、ヒ
ートシンク４の周辺に大略半径方向に配置されている。
図には、４つの全ての側部にリード５を有する半導体装
置を示したが、本発明は、４つより少ない側部にリード
５を有する半導体装置にも適用可能である。半導体ダイ
２の周囲には、第１の導体環である電源導体環７が配置
され、さらに電源導体環７の周囲に第２の導体環である
接地導体環８が配置されている。リード５、サポートバ
ー６、電源導体環７、接地導体環８は、ポリイミドのよ
うな接着剤で被覆された絶縁テープ９を介在させてヒー
トシンク４上に支持されている。ボンドワイヤ１０が、
リード５の各々の内側端部を半導体ダイ２上の選択され
た端子パッド１１へ接続している。ボンドワイヤ１２
が、電源導体環７を半導体ダイ２上の選択された他の端
子パッド１１へ接続している。また、ボンドワイヤ１３
が、接地導体環８を半導体ダイ２上の選択された他の端
子パッド１１へ接続している。ボンドワイヤ１４が、電
源導体環７を選択されたリード５の内側端部へ接続して
いる。ボンドワイヤ１５が、接地導体環８を選択された
他のリード５の内側端部へ接続している。封止物質１６
が、ヒートシンク４、半導体ダイ２、ボンドワイヤ１
０，１２，１３，１４，１５、リード５の内側部分、サ
ポートバー６を取り囲んでいる。図中には見えないが、
ヒートシンク４の半導体ダイ２が取り付けられていない
側の側面は封止物質１６の外部に露出している。
【０００６】図１に示した半導体装置１は、大略以下に
説明する方法で製造される。図２は、複数のリード５
と、サポートバー６と、電源導体環７と、接地導体環８
とを有するリードフレーム１７と、絶縁テープ９とを示
す斜視図である。正方形の電源導体環７は、半導体ダイ
２を置くための正方形の中央開口部１８との境を提供し
ている。電源導体環７を取り巻く正方形の接地導体環８
は、４隅において連結バー１９により電源導体環７に連
結され、またサポートバー６により支持されている。リ
ード５とサポートバー６は、外部環２０により所定位置
に保持されている。リードフレーム１７は、リードを構
成するために従来よく知られている各種の金属から製作
される。リードフレーム１７は、平であって、所望の金
属板から打ち抜き又はエッチングによって製作される。
図示の電源導体環７、接地導体環８、開口部１８、外部
環２０の形状はほぼ正方形であるが、どのような形状も
任意であり、その形状は、内部に置かれる半導体ダイの
形状によって決定される。
【０００７】絶縁テープ９は、ポリイミド接着剤等によ
って被覆された電気絶縁性の合成樹脂テープを打ち抜い
て製作される。絶縁テープ９は、リード５の内方部分に
かかる寸法のほぼ正方形の環状で、リードフレーム１７
の開口部１８よりわずかに小さいほぼ正方形の中央開口
部２１を備えている。絶縁テープ９は、リードフレーム
１７のリード５及びサポートバー６の内方部分、電源導
体環７及び接地導体環８の一方の面に接着される。図３
はリードフレーム１７と絶縁テープ９との接着を完了し
た様子を示すものである。
【０００８】次に図４を参照する。絶縁テープ９の一部
とリードフレーム１７の連結バー１９を同時に打ち抜く
ことにより、開口部２２が形成される。連結バー１９が
除去されることにより電源導体環７と接地導体環８とが
互いに分離される。なお、この開口部２２の形成時に絶
縁テープ９の中央開口部２１を同時に形成することがで
きる。
【０００９】図５は、絶縁テープ９が接着され、連結バ
ー１９が除去されたリードフレーム１７とヒートシンク
４とを示す斜視図である。ヒートシンク４は、アルミニ
ウム等の熱伝導性の良好な金属板をプレス成形して製作
される。ヒートシンク４は、絶縁テープ９よりやや大き
いほぼ正方形で、第１の表面２３とその反対側の第２の
表面２４とを有する。ヒートシンク４の第１の表面２３
側が、開口２１を塞ぐように絶縁テープ９に接着され
る。製造のこの段階においてリードフレーム組立体２５
が形成される。図６、図７は、リードフレーム１７、絶
縁テープ９、ヒートシンク４の三者を一体化して形成さ
れたリードフレーム組立体２５を示す。
【００１０】次に図８を参照する。リードフレーム組立
体２５におけるヒートシンク４の表面２３上に半導体ダ
イ２が載せられる。半導体ダイ２は、表面２６とその反
対側の表面２７とを有する。表面２６の上には、複数の
端子パッド１１が設けられている。表面２７が、熱伝導
性接着剤３等により、ヒートシンク４の表面２３上に接
着される。電源用の端子パッド１１ａを電源導体環７へ
接続するためにボンドワイヤ１２が用いられる。電源導
体環７を電源用のリード５ａへ接続するためにボンドワ
イヤ１４が用いられる。接地用の端子パッド１１ｂを接
地導体環８へ接続するために別のボンドワイヤ１３が用
いられる。接地導体環８を接地用のリード５ｂへ接続す
るためにボンドワイヤ１５が用いられる。別のボンドワ
イヤ１０を用いて、他の端子パッド１１が他の各種リー
ド５へ接続される。なお、電源導体環７と接地導体環８
の配置を逆にすることができる。
【００１１】次に図９を参照する。半導体ダイ２を搭載
したリードフレーム組立体２５を図示しないモールド組
立体のモールドキャビティ内に配置し、封止物質１６を
充填して、ヒートシンク４、半導体ダイ２、導電性リー
ド５の内方部分、電源導体環７、接地導体環８、絶縁テ
ープ９、ボンドワイヤ１０，１２，１３，１４を封止
し、ヒートシンク４の表面２４、導電性リード５の外方
部分、サポートバー６の外方部分を外部に露出させる。
封止物質１６が冷却固化した後、リードフレーム１７の
外環２０が切除され、各リード５とサポートバー６が独
立し、半導体装置１の個々のリード５が形成される。サ
ポートバー６は封止物質１６の外側へ延出しない。必要
に応じて、封止物質１６の外側へ延出したリード５の外
方部分を屈曲させることができる。
【００１２】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、平な
１枚の金属板から形成された電源導体環と接地導体環と
を用いることで、電源端子パッドと接地端子パッドを各
種の電源リードと接地リードへ接続する必要がなくな
る。電源導体環と接地導体環を用いることで、パッケー
ジが小型になり、リード相互間のインダクタンスが減少
する。電源導体環と接地導体環が１枚のリードフレーム
上に形成されるので製造が容易であり、パッケージが薄
型となる。電源導体環と接地導体環が同一平面上に隣接
して配置されるので、ノイズを減少させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく半導体装置１を示す一部を切り
欠いた斜視図である。
【図２】リードフレームと接着剤で被覆された絶縁テー
プを示す斜視図である。
【図３】リードフレームに絶縁テープを接着した状態を
示す一部の平面図である。
【図４】リードフレームから連結バーを打ち抜いた後の
一部の平面図である。
【図５】絶縁テープを接着したリードフレームとヒート
シンクの斜視図である。
【図６】リードフレーム組立体の一部を切り欠いた平面
図である。
【図７】図６におけるVII−VII断面図である。
【図８】半導体ダイを搭載したリードフレーム組立体の
一部と端子の結線のいくつかを示す斜視図である。
【図９】完成された半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置 ２ 半導体ダイ ３ 熱伝導性接着剤 ４ ヒートシンク ５ リード ５ａ 電源用のリード ５ｂ 接地用のリード ６ サポートバー ７ 電源導体環 ８ 接地導体環 ９ 絶縁テープ １０ ボンドワイヤ １１ 端子パッド １１ａ 電源用の端子パッド １１ｂ 接地用の端子パッド １２ ボンドワイヤ １３ ボンドワイヤ １４ ボンドワイヤ １５ ボンドワイヤ １６ 封止物質 １７ リードフレーム １８ 開口部 １９ 連結バー ２０ 外部環 ２１ 開口部 ２２ 開口部 ２３ 第１表面 ２４ 第２表面 ２５ リードフレーム組立体 ２６ 第１表面 ２７ 第２表面

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の端子パッドを有する第１表面とそ
    の反対側の第２表面とを具備する半導体ダイと、 第１表面とこの第１表面に平行なその反対側の第２表面
    とを具備し、第１表面に前記半導体ダイの第２表面が取
    り付けられるヒートシンクと、 前記半導体ダイの第２表面を前記ヒートシンクの第１表
    面上に取り付けるための接着物質と、 前記半導体ダイの周辺を囲むように前記ヒートシンクの
    第１表面上に取り付けられ、半導体ダイの第１の端子パ
    ッドへ電気的に結合される第１の導体環と、 この第１の導体環の周辺を囲むように前記ヒートシンク
    の第１表面上に取り付けられ、半導体ダイの第２の端子
    パッドへ電気的に結合される第２の導体環と、 内方端と外方端とを有し、内方端を包含する内方部分が
    前記ヒートシンクの第１表面上に取り付けられ、前記第
    ２の導体環に隣接する内方端が前記第１の導体環へ電気
    的に結合された第１の導電性リードと、 内方端と外方端とを有し、内方端を包含する内方部分が
    前記ヒートシンクの第１表面上に取り付けられ、前記第
    ２の導体環に隣接する内方端が第２の導体環へ電気的に
    結合された第２の導電性リードと、 内方端と外方端とを有し、内方端を包含する内方部分が
    前記ヒートシンクの第１表面上に取り付けられ、前記第
    ２の導体環に隣接する内方端が、前記半導体ダイの他の
    端子パッドへ電気的に結合された他の導電性リードと、 前記導体環と前記リードの内方部分とを前記ヒートシン
    クの第１表面上に取り付けるための接着剤被覆の絶縁テ
    ープと、 前記半導体ダイと、前記接着物質と、前記第１及び第２
    の導体環と、前記導電性リードの内方部分と、前記ヒー
    トシンクの第２表面を除く部分とを封止し、前記導電性
    リードの外方部分と前記ヒートシンクの第２表面とを外
    部に露出させる封止物質とを具備することを特徴とする
    樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項２】 複数の端子パッドを有する第１表面とそ
    の反対側の第２表面とを具備する半導体ダイと、 第１表面とこの第１表面に平行なその反対側の第２表面
    とを具備し、第１表面に前記半導体ダイの第２表面が取
    り付けられるヒートシンクと、 前記半導体ダイの第２表面を前記ヒートシンクの第１表
    面上に取り付けるための接着物質と、 前記半導体ダイの周辺を囲むように前記ヒートシンクの
    第１表面上に取り付けられ、半導体ダイの電源端子パッ
    ド又は接地端子パッドの一方へ電気的に結合される第１
    の導体環と、 この第１の導体環の周辺を囲むように前記ヒートシンク
    の第１表面上に取り付けられ、前記半導体ダイの電源端
    子パッド又は接地端子パッドの他方へ電気的に結合され
    る第２の導体環と、 内方端と外方端とを有し、内方端を包含する内方部分が
    前記ヒートシンクの第１表面上に取り付けられ、前記第
    ２の導体環に隣接する内方端が前記第１の導体環へ電気
    的に結合された第１の導電性リードと、 内方端と外方端とを有し、内方端を包含する内方部分が
    前記ヒートシンクの第１表面上に取り付けられ、前記第
    ２の導体環に隣接する内方端が第２の導体環へ電気的に
    結合された第２の導電性リードと、 内方端と外方端とを有し、内方端を包含する内方部分が
    前記ヒートシンクの第１表面上に取り付けられ、前記第
    ２の導体環に隣接する内方端が、前記半導体ダイの他の
    端子パッドへ電気的に結合された他の導電性リードと、 前記導体環と前記リードの内方部分とを前記ヒートシン
    クの第１表面上に取り付けるための接着剤被覆の絶縁テ
    ープと、 前記半導体ダイと、前記接着物質と、前記導体環と、前
    記導電性リードの内方部分とを封止し、前記導電性リー
    ドの外方部分を外部に露出させる封止物質とを具備する
    ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  3. 【請求項３】 半導体ダイを置くための中央開口部を取
    り巻く第１の導体環と、この第１の導体環を取り巻く第
    ２の導体環と、この第２の導体環と前記第１の導体環と
    を連結する連結バーと、第２の導体環の周辺に配置され
    た複数のリードと、第２の導体環の周辺に配置され内方
    端が第２の導体環に連結された複数のサポートバーと、
    リードとサポートバーの相互間を繋ぐ外部環とを有する
    リードフレームを用意する工程と、 このリードフレームの上に取り付けるための接着剤被覆
    の絶縁テープを切断する工程と、 前記接着剤被覆の絶縁テープを前記リードフレームの少
    なくとも前記第１の導体環、前記第２の導体環、前記連
    結バー、前記導電性リードの内方部分の上に接合する工
    程と、 前記リードフレームの連結バーとサポートバーとを前記
    絶縁テープと共に打ち抜く工程と、 金属板を打ち抜いてヒートシンクを形成する工程と、 リードフレーム組立体を形成するために、前記絶縁テー
    プが前記ヒートシンクと前記リードフレームの間に配置
    されるように、前記ヒートシンクを前記絶縁テープに接
    合する工程と、 前記ヒートシンクの上に半導体ダイを接合する工程と、 ボンドワイヤの一端を前記半導体ダイの各種端子パッド
    に接合する工程と、 ボンドワイヤの他端を前記リードフレームの各種リード
    と前記第１の導体環及び前記第２の導体環に接合する工
    程と、 前記半導体ダイと、前記第１の導体環と、前記第２の導
    体環と、前記導電性リードの内方部分と、前記絶縁テー
    プと、ボンドワイヤとを封止し、前記導電性リードの外
    方部分を外部に露出させるように封止物質に封入する工
    程と、 前記外部環を切断して前記リードの外方部分の相互間を
    切り離す工程と前記サポートバーの外方部分を切除する
    工程とを備えることを特徴とする樹脂封止型半導体装置
    の製造方法。
  4. 【請求項４】 半導体ダイを置くための中央開口部を取
    り巻く第１の導体環と、この第１の導体環を取り巻く第
    ２の導体環と、この第２の導体環と前記第１の導体環と
    を連結する連結バーと、第２の導体環の周辺に配置され
    た複数のリードと、第２の導体環の周辺に配置され内方
    端が第２の導体環に連結された複数のサポートバーと、
    リードとサポートバーの相互間を繋ぐ外部環とを有する
    リードフレームを用意する工程と、 このリードフレームの上に取り付けるための中央開口部
    を有する接着剤被覆の絶縁テープを切断する工程と、 前記接着剤被覆の絶縁テープを前記リードフレームの少
    なくとも前記第１の導体環、前記第２の導体環、前記連
    結バー、前記導電性リードの内方部分の上に接合する工
    程と、 前記リードフレームの連結バーとサポートバーとを前記
    絶縁テープと共に打ち抜く工程と、 金属板を打ち抜いてヒートシンクを形成する工程と、 リードフレーム組立体を形成するために、前記絶縁テー
    プが前記ヒートシンクと前記リードフレームの間に配置
    されるように、前記ヒートシンクを前記絶縁テープに接
    合する工程と、 前記ヒートシンクの上に半導体ダイを接合する工程と、 ボンドワイヤの一端を前記半導体ダイの各種端子パッド
    に接合する工程と、 ボンドワイヤの他端を前記リードフレームの各種リード
    と前記第１の導体環及び前記第２の導体環に接合する工
    程と、 前記半導体ダイと、前記第１の導体環と、前記第２の導
    体環と、前記導電性リードの内方部分と、前記絶縁テー
    プと、ボンドワイヤとを封止し、前記導電性リードの外
    方部分を外部に露出させるように封止物質に封入する工
    程と、 前記外部環を切断して前記リードの外方部分の相互間を
    切り離す工程と前記サポートバーの外方部分を切除する
    工程とを備えることを特徴とする樹脂封止型半導体装置
    の製造方法。
  5. 【請求項５】 半導体ダイを置くための中央開口部を取
    り巻く第１の導体環と、この第１の導体環を取り巻く第
    ２の導体環と、この第２の導体環と前記第１の導体環と
    を連結する連結バーと、第２の導体環の周辺に配置され
    た複数のリードと、第２の導体環の周辺に配置され内方
    端が第２の導体環に連結された複数のサポートバーと、
    リードとサポートバーの相互間を繋ぐ外部環とを有する
    リードフレームを用意する工程と、 このリードフレームの上に取り付けるための接着剤被覆
    の絶縁テープを切断する工程と、 前記接着剤被覆の絶縁テープを前記リードフレームの少
    なくとも前記第１の導体環、前記第２の導体環、前記連
    結バー、前記導電性リードの内方部分の上に接合する工
    程と、 前記リードフレームの連結バーとサポートバーとを前記
    絶縁テープの中央開口部とを打ち抜く工程と、 金属板を打ち抜いてヒートシンクを形成する工程と、 リードフレーム組立体を形成するために、前記絶縁テー
    プが前記ヒートシンクと前記リードフレームの間に配置
    されるように、前記ヒートシンクを前記絶縁テープに接
    合する工程と、 前記ヒートシンクの上に半導体ダイを接合する工程と、 ボンドワイヤの一端を前記半導体ダイの各種端子パッド
    に接合する工程と、 ボンドワイヤの他端を前記リードフレームの各種リード
    と前記第１の導体環及び前記第２の導体環に接合する工
    程と、 前記半導体ダイと、前記第１の導体環と、前記第２の導
    体環と、前記導電性リードの内方部分と、前記絶縁テー
    プと、ボンドワイヤとを封止し、前記導電性リードの外
    方部分を外部に露出させるように封止物質に封入する工
    程と、 前記外部環を切断して前記リードの外方部分の相互間を
    切り離す工程と、 前記サポートバーの外方部分を切除する工程とを備える
    ことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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