JPH02164056A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に関し、特に、樹脂封止型半導体
装置に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

実装密度が高い樹脂封止型半導体装置としてＱＦ　Ｐ（
Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｐａｃｋａｇｅ）等の所謂面実装
型がある。この種の樹脂封止型半導体装置はタブ表面に
搭載された半導体ペレットを樹脂封止部（レジン）で封
止している。前記タブはインナーリードの先端（一端）
に規定された領域内に配置されており、このタブ及びイ
ンナーリードは同一のリードフレームを打抜いて形成さ
れている。インナーリードの先端と半導体ペレットの外
部端子（ポンディングパッド）とはボンディングワイヤ
で電気的に接続されている。アウターリードはインナー
リードの後端（他端）に一体に構成されている。

なお、樹脂封止型半導体装置については例えば本願出願
人により先に出願された特願昭６３−１８１３７０号に
記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の樹脂封止型半導体装置は半導体ペレットに搭載さ
れた回路の動作で発生した熱を樹脂封止部の外部に放出
している。半導体ペレットに搭載された回路の動作速度
が速くなるにつれて、半導体ペレットの単位面積当りの
消費電力が増加し発熱量も増加する。この発生した熱は
半導体ペレットの裏面からタブ、樹脂封止部の夫々を含
む熱放出経路で大半を放出している。樹脂封止部の熱放
出経路はタブから約４５度の角度を以って広がっている
。つまり、樹脂封止部を通過する熱は約４５度の角度を
以って拡散されている。前述のように、タブはインナー
リードの先端で規定された領域内の範囲の小さい面積で
形成されており、熱発生源となる半導体ペレットの裏面
の面積と大きな差はない。このため、タブの面積に相当
する樹脂封止部の一部で半導体ペレットからの熱を放出
しているので、熱抵抗が高く、充分な放熱性を確保する
ことができないという問題点ある。

また、樹脂封止型半導体装置はアウターリードの本数（
ピン数）が増加するにつれてリードのサイズが縮小する
傾向にある。特に、インナーリードは半導体ペレットの
搭載された位置に向って集中するのでサイズの縮小が著
しい、このリードのサイズの縮小はインダクタンス成分
を増加する。リードのうち電源用インナーリードは半導
体ペレットの入出力段回路が一度に動作した際に大電流
が流れる。ところが、電源用インナーリードは前述のよ
うにインダクタンス成分が高いので、半導体ペレットの
回路で使用する電源に揺れを生じ、電源ノイズが発生す
る。このため、半導体ペレットに搭載された回路に誤動
作が多発するので、樹脂封止型半導体装置の電気的信頼
性が低下するという問題点がある。

この結果、樹脂封止型半導体装置は、充分な放熱性を確
保することができず、しかも電気的信頼性が低下するの
で、動作速度の高速化を図ることができないという問題
点が２本発明者により見出された。

本発明の目的は、樹脂封止型半導体装置の動作速度の高
速化を図ることが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、樹脂封止型半導体装置において、
放熱性を向上すると共に電気的信頼性を向上し、動作速
度の高速化を図ることが可能な技術を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）樹脂封止型半導体装置において、半導体ぺレット
の裏面に半導体ベレット、インナーリードの先端で規定
される領域の夫々に比べて大きいサイズの熱伝導性の高
い放熱板を設け、前記半導体ペレットの電源用外部端子
又はインナーリードのうち電源用インナーリードの先端
に一端が接続されかつ電源用インナーリードの後端に他
端が接続された補助電源板を設ける。

（２）前記補助電源板は放熱板で構成されている。

〔作　　用〕

上述した手段（１）によれば、半導体ペレットの裏面か
らその裏面の面積よりも大きな面積で半導体ペレットに
搭載された回路の動作で発生する熱を樹脂封止部の外部
に放出することができるので、熱放出経路における熱抵
抗値を低減し、放熱性を向上することができると共に、
電源用インナーリードのインダクタンス成分を低減し、
電源ノイズを低減することができるので、電気的信頼性
を向上することができる。この結果、樹脂封止型半導体
装置の動作速度の高速化を図ることができる。

上述した手段（２）によれば、補助電源板を放熱板で兼
用することができるので、補助電源板に相当する分、樹
脂封止型半導体装置の構造を簡単化することができる。

また、各インナーリードに対向する位置に補助電源板を
配置することができるので、リード間の寄生容量を低減
し、クロストークを低減し、樹脂封止型半導体装置の電
気的特性を向上することができる。この結果、樹脂封止
型半導体装置の動作速度のより高速化を図ることができ
る。

以下１本発明の構成について、ＱＦＰ構造を採用する樹
脂封止型半導体装置に本発明を適用した実施例とともに
説明する。

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

Ｃ発明の実施例〕 （実施例■） 本発明の実施例■であるＱＦＰ構造を採用する樹脂封止
型半導体装置を第２図（要部斜視図）、第１図（第２図
の１−１切断線で切った断面図）の夫々で示す。

樹脂封止型半導体装置１は、第１図及び第２図に示すよ
うに、半導体ペレット（半導体チップ）２をインナーリ
ード３の先端（ベレット側の一端）で規定された領域内
に配置している。この樹脂封止型半導体装置１はＱＦＰ
構造を採用している。前記半導体ペレット２はその裏面
に接着層（例えばＡｇペーストやＡｕ−５ｉ共品合金）
を介在させて放熱板５の中央部分の表面に搭載している
。

前記半導体ペレット２は例えば平面形状が方形状の単結
晶珪素で形成されている。半導体ペレット２の表面には
複数の半導体素子で形成された所定の回路を搭載してい
る。

前記インナーリード３の先端は半導体ペレット２の各辺
に沿ってそれに対向して配列されている。

インナーリード３の後端（他端）は、半導体ペレット２
を中心に放射状に４方向に延在し、アウターリード４に
一体に構成されている。つまり、本実施例の樹脂封止型
半導体装置１はこれに限定されないが（２方向リード構
造でもよいが）４方向リード構造で構成されている。イ
ンナーリード３、アウターリード４の夫々は、例えばＦ
ｅ−Ｎｉ合金、Ｃｕ合金、無酸素鋼（ＯＦＧ）等で形成
され、１００〜３０ｏ［μｍ］程度の厚さで形成されて
いる。

また、インナーリード３は電気特性の向上等を目的とし
て例えばＦ　ｅ　−Ｎ　ｉ合金の表面の一部に銅をクラ
ッドして形成してもよい、前記インナーリード３の先端
はビン数により異なるが例えば８０〜３００［μｍ］程
度の幅寸法で形成されている。

インナーリード３の先端はボンディングワイヤ９を介在
させて半導体ペレット２の表面の周辺部に配列された外
部端子（ポンディングパッド）に接続されている。ボン
ディングワイヤ９は例えばＡＵワイヤを使用している。

ボンディングワイヤ９はこれに限定されないがポールボ
ンディング法又はウェッジボンディング法で接続されて
いる。

前記放熱板５は、平面形状が方形状で形成され、半導体
ペレット２の平面形状、インナーリード３の先端で囲ま
れた領域の夫々に比べて大きなサイズで構成されている
。放熱板５は実質的に大半のインナーリード３と対向す
るように樹脂封止型半導体装置１の樹脂封止部１０の全
域に構成されている（ベタで構成されている）。放熱板
５は、半導体ペレット２の回路動作で発生する熱を半導
体ペレット２の裏面から樹脂封止部１０を通して外部に
放出する際に熱放出経路の断面々積を大きくするように
構成されている。放熱板５は例えば前記インナーリード
３と同一導電性材料でかつ同一の厚さで形成されている
。また、放熱板５は、インナーリード３と別層で形成さ
れ、インナーリード３は独自に機械的強度を確保してい
るので、インナーリード３に比べて厚く形成してもよい
。

前記放熱板５は補助電源板５としても使用されている。

補助電源板５の中央部分の一端は半導体ペレット２の近
傍において半導体ペレット２の電源Ｖｓｓ用外部端子に
接続されている。この接続はボンディングワイヤ９を介
在させて行われている。

補助電源板５の周辺部分の他端は電源Ｖｓｓ用インナー
リード３の後端に接続されている。この接続は補助電源
板（放熱板）５から突出した接続部５Ａを介在させて行
われている。接続部５Ａは、補助電源板５と一体に構成
され、インナーリード３の後端に溶接法で接続されてい
る。溶接法は例えばＡ　ｕ　−Ｓ　ｎ合金や半田を使用
するろう接法あるいは金属自身を電気溶接するウェルド
法である。つまり、補助電源板５は、半導体ペレット２
の電源Ｖｓｓ用外部端子とアウターリード４との間に、
電源Ｖｓｓ用インナーリード３と共に並列に挿入されて
いる。また、補助電源板５は、インナーリード３の先端
で規定された領域よりも大きいサイズで構成されている
ので、夫々のインナーリード３に対向して配置されてい
る。前記電源Ｖｓａは回路の接地電位例えばＯ［Ｖ］で
ある。

前記補助電源板５とインナーリード３との間には絶縁層
７が設けられている。絶縁層７は、ポリイミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、フッ素系樹脂等、シート状の絶縁性樹脂材
料で形成されている。これらの絶縁性樹脂材料は基本的
に絶縁性を確保すればよいので例えば２０〜１００［μ
ｍ］程度の膜厚で形成されている。絶縁性樹脂材料のう
ちポリイミド樹脂やエポキシ樹脂は樹脂封止部１０と同
一材料とし一体に構成することができる。絶縁性樹脂材
料のうちフッ素系樹脂は誘電率が他のものに比べて小さ
いので信号に付加される寄生容量を低減することができ
る。

前記補助電源板５の下側（半導体ペレット２が配置され
た側と反対側）には絶縁層８を゛介在させて補助電源板
６が設けられている。この補助電源板６は、前記補助電
源板５と同様に、補助電源板６の中央部分の一端を半導
体ペレット２の近傍において半導体ペレット２の電源Ｖ
ｃｃ用外部外部端子続している。この接続はボンディン
グワイヤ９を介在させて行われている。補助電源板６と
半導体ペレット２の電源Ｖｃｃ用外部外部端子間には補
助電源板５が存在するので、ボンディングワイヤ９は補
助電源板５に形成された開口５Ｂを通して両者間を接続
している。補助電源板６の周辺部分の他端は電源Ｖｃｃ
用インナーリード３の後端に接続されている。この接続
は補助電源板６から突出した接続部６Ａを介在させて行
われている。接続部６Ａは、補助電源板６と一体に構成
され、インナーリード３の後端に溶接法で接続されてい
る。

電源Ｖｃｃは例えば回路の動作電圧５［ｖ］である。

補助電源板６は、補助電源板５と同様に１枚の板状に構
成してもよいが１本実施例においては２個に分割されて
いる０例えば、分割された一方の補助電源板６は内部電
源として使用され１分割された他方の補助電源板６は出
力用電源として使用される。

前記補助電源板５と補助電源板６との間の絶縁層８は前
記絶縁層７と同様に絶縁性樹脂材料で形成されている。

補助電源板５は第２図に示すように所定の領域に貫通孔
５Ｃが配列されている。補助電源板６は同第２図には図
示していないが同様に貫通孔が配列されている。この貫
通孔５Ｃは、絶縁層７、絶縁層８の夫々（例えばポリイ
ミド樹脂）の含湿成分の流動性を確保するために配列さ
れている０本実施例において貫通孔５Ｃは円形状で形成
されているのが１貫通孔５Ｃの形状や配列数はこれに限
定されない。

前記半導体ペレット２、インナーリード３．補助ｆＩｌ
源板５，６、ボンディングワイヤ９の夫々は樹脂封止部
１０で封止されている。樹脂封止部１０は例えばエポキ
シ樹脂で形成されている。この樹脂封止型半導体装置１
は、樹脂封止部１０内において、インナーリード３．補
助電源板（放熱板）５、補助電源板６の夫々を上下に重
ね合せた多重板構造で構成されている。

このように、４ｉ１ＪＪ１封止型半導体装Ｗ１１におい
て。

半導体ペレット２の裏面に半導体ペレット２、インナー
リード３の先端で規定される領域の夫々に比べて大きい
サイズの放熱板Ｓを設け、前記半導体ペレット２の電源
用外部端子又はインナーリード３のうち電源用インナー
リード３の先端に一端が接続されかつ電源用インナーリ
ード３の後端に他端が接続された補助電源板５（及び補
助電源板６）を設ける。この構成により、半導体ペレッ
ト２の裏面からその裏面の面積よりも大面積（放熱板５
の面積に相当する）で半導体ペレット２に搭載された回
路の動作で発生する熱を樹脂封止部１０の外部に放出す
ることができるので、熱放出経路における熱抵抗値を低
減し、放熱性を向上することができると共に、電源用イ
ンナーリード３のインダクタンス成分を低減し、電源ノ
イズを低減することができるので、電気的信頼性を向上
することができる。この結果、樹脂封止型半導体装置１
の動作速度の高速化を図ることができる。

また、前記樹脂封止型半導体装置１において。

前記補助電源板５を放熱板５で構成する。この構成によ
り、補助電源板５を放熱板５で兼用することができるの
で、補助電源板５に相当する分、樹脂封止型半導体装置
１の構造を簡単化することができる。また、この構成に
より、各インナーリード３に対向する位置に補助電源板
５を配置することができるので、インナーリード３間に
発生する電界の一部を補助電源板５で遮蔽し、このイン
ナーリード３間に付加される寄生容量を低減してクロス
トークを低減し、樹脂封止型半導体装！！！１の電気的
信頼性を向上することができる。この結果、樹脂封止型
半導体装置１の動作速度のより高速化を図ることができ
る。

（実施例■） 本実施例■は、樹脂封止型半導体装置において。

半導体ペレット上にインナーリードを延在させ。

小型化を図った、本発明の第２実施例である。

本発明の実施例■である樹脂封止型半導体装置を第３図
（要部斜視図）、第４図（第３図のＩＶ−ＩＶ切断線で
切った断面図）の夫々で示す。

本実施例■の樹脂封止型半導体装［１は、第３図及び第
４図に示すように、放熱板５及び６の表面に半導体ペレ
ット２を搭載している。この放熱板５及び６は前述の実
施例■と同様に補助電源板５及び６としても使用されて
いる。放熱板５又は補助電源板５と放熱板６又は補助電
源板６とは、同一層で構成され、前述の実施例■の補助
電源板６と同様に２個に分割された構造で構成されてい
る。つまり、樹脂封止型半導体装置１は、熱発生源であ
る半導体ペレット２と樹脂封止部１０の外部表面との間
の放熱板５及び６又は補助電源板５及び６を単層構造に
し、熱放出経路を短縮することができるので、放熱性を
より向上することができる。

また、インナーリード３の先端側は半導体ペレット２の
表面上に絶縁層７を介在させて延在させている。この構
造は所謂ダブレス（タブなし）構造に似ている。つまり
、樹脂封止型半導体装置１は、インナーリード３の先端
側の引き回しを半導体ペレット２の占有面積内で行い、
このインナーリード３の先端側の引き回しに相当する分
、樹脂封止部１０のサイズを縮小することができるので
、小型化を図ることができる。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例■の樹脂封止型半導体装置の
電気的特性をさらに向上した１本発明の第３実施例であ
る。

本発明の実施例■である樹脂封止型半導体装置を第５図
（断面図）で示す。

本実施例■の樹脂封止型半導体装置１は、第５図に示す
ように、インナーリード３の上部に絶縁層７を介在させ
て補助電源板１１を設けている。補助電源板１１は半導
体チップ２側の一端が半導体ペレット２の電源Ｖｓｓ用
（又は電源Ｖｃｅ用）外部端子に接続されている。この
接続はボンディングワイヤ９を介在して行われている。

補助電源板１１のアウターリード４側の後端は接続部１
１Ａを介在させて電源Ｖｓｓ用（又は電源Ｖｃｅ用）イ
ンナーリード３の後端に接続されている。つまり、樹脂
封止型半導体装置１は、補助電源板１１でさらにインダ
クタンス成分を低減することができるので、電源ノイズ
を低減し、電気的信頼性を向上することができると共に
、多ピン化にも対応可能となる。

（実施例■） 本実施例■は、前記実施例Ｉ乃至実施例■の夫々の樹脂
封止型半導体装置の補助電源板の接続方式を変えた、本
発明の第４実施例である。

本発明の実施例■である樹脂封止型半導体装置を第６図
（要部断面図）で示す。

本実施例■の樹脂封止型半導体装置１は、第６図に示す
ように、半導体ペレット２の近傍において、補助電源板
５とインナーリード２の先端とを接続している。この接
続は補助電源板５と一体に構成され所定の形状に成型さ
れた接続部５Ｄで行われている。接続部５Ｄは接続部５
Ａと同様に溶接によりインナーリード３に接続されてい
る。つまり、接続部５Ｄは、接続部５Ａと同一製造工程
で形成されかつ成型され、接続部５Ａと同一製造工程で
溶接することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが１本発明は。

前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

例えば５本発明は、前記樹脂封止型半導体装置１に３層
又はそれ以上の暦数の補助電源板を設けてもよい。

また、本発明は、ＱＦＰ構造以外の樹脂封止型半導体装
置、具体的にはＤＩＰ（旦ｕａｌ　Ｉ　ｎ−１ｉｎｅＰ
　ａｃｋａｇｅ）構造、Ｓ　ＯＰ　（Ｓ＋ｍａｌｌ　０
ｕｔ−１ｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）構造、ＳＯＪ　（Ｓ
ｍａ　１１　０ｕ　を−目」ｅＪｂｅｎｄ）構造、ＺＩ
Ｐ　（Ｚｉｇｚａｇ　　Ｉｎ−１ｉｎｅ　　Ｐａｃｋａ
ｇｅ）構造等の樹脂封止型半導体装置に適用することが
できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

樹脂封止型半導体装置において、放熱性を向上すること
ができると共に電気的信頼性を向上することができ、動
作速度の高速化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例！であるＱＦＰ構造を採用す
る樹脂封止型半導体装置の断面図。 第２図は、前記樹脂封止型半導体装置の要部斜視図、 第３図は、本発明の実施例■である樹脂封止型半導体装
置の要部斜視図。 第４図は、前記第３図のＩＶ−ＩＶ切断線で切った断面
図。 第５図は１本発明の実施例■である樹脂封止型半導体装
置の断面図、 第６図は１本発明の実施例■である樹脂封止型半導体装
置の要部断面図である。 図中、！・・・樹脂封止型半導体装置、２・・・半導体
ペレット、３・・・インナーリード、４・・・アウター
リード、５，６・・・放熱板又は補助電源板、１１・・
・補助電源板、７，８・・・絶縁層、９・・・ボンディ
ングワイヤ、１０・・・樹脂封止部、５Ａ、６Ａ、ＩＩ
Ａ・・・接続部、５Ｂ・・・貫通孔、５Ｃ・・・開口で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インナーリードの先端の近傍に配置される半導体ペ
   レットを樹脂封止部で封止する半導体装置において、前
   記半導体ペレットの裏面にこの半導体ペレット、前記イ
   ンナーリードの先端で規定される領域の夫々に比べて大
   きいサイズの放熱板を設け、前記半導体ペレットの電源
   用外部端子又は前記インナーリードのうち電源用インナ
   ーリードの先端に一端が接続され、かつ電源用インナー
   リードの後端に他端が接続された補助電源板を設けたこ
   とを特徴とする半導体装置。 ２、前記インナーリード、放熱板、補助電源板の夫々は
   、別々の層で構成され、多重板構造を構成していること
   を特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 ３、前記インナーリード、放熱板、補助電源板の夫々は
   前記樹脂封止部で封止されていることを特徴とする請求
   項１又は請求項２に記載の半導体装置。 ４、前記インナーリード、放熱板、補助電源板の夫々の
   間には絶縁層が介在されており、前記放熱板又は補助電
   源板の夫々には複数個の貫通孔が設けられていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の夫々の半導体
   装置。 ５、前記補助電源板は前記放熱板で構成されていること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の夫々の半導
   体装置。 ６、前記放熱板は前記インナーリードに比べて厚い若し
   くは薄い板厚で構成されていることを特徴とする請求項
   １乃至請求項５に記載の夫々の半導体装置。 ７、前記インナーリードと補助電源板又は放熱板との接
   続は溶接で行われており、インナーリードと半導体ペレ
   ットの電源用外部端子との接続はボンディングワイヤで
   行われていることを特徴とする請求項１乃至請求項６に
   記載の夫々の半導体装置。 ８、前記インナーリードのうち電源用インナーリードの
   先端はその他のインナーリードに比べて短い寸法で構成
   されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記
   載の夫々の半導体装置。