JPH0282644A - 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】 （概要］ 本発明はプラスティックタイプの半導体装置の改良に関
し、 ４１重量を小さくして、ハンドリング中や運送中の輸送
用梱包の中で、半導体装置が、梱包材料と衝突した場合
、或いは、それ自体同士が相互に衝突した場合に、外リ
ードの変形・損傷が少なく、口、熱放散が良好な半導体
装置を提供することを目的とし、 熱伝導性の良い絶縁材料よりなる中空の微小固形粒状体
をフィラーとして使用した樹脂封止剤によって半導体チ
ップが封止成形されている半導体装置をもって構成され
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置の改良に関する。特に、エポキシ
封止剤により封止されたプラスティックタイプのパッケ
ージに搭載された半導体装置の改良に関する。

〔従来の技術］ 従来のプラスティックパッケージの部分的に切断した斜
視図を第４図に示す、このパンケージは以下に説明する
ように製造される。先ず、第５図のように、４２アロイ
材、銅材等よりなるシート状のリードフレーム（１）の
グイステージ（２）に半導体チップ（３）を金−シリコ
ン、銀ペースト、半田等を使用してダイスボンディング
により搭載し、次に、半導体チップ（３）のポンディン
グパッド（４）とリードフレーム（１）のインナーリー
ド（５）との間を、金線＞銅線等を使用してワイヤーボ
ンディングにより接続する。

次に、エポキシ封止剤を使用して、低圧トランスファー
法によりモールディングをおこなって樹脂封止をする。

図では、樹脂封止部（２０）を部分的に切断した状態を
示す。ここで、エポキシ封止剤は、通常、数／ｎΦ〜１
ｏａｎΦの粒度の石英（シリコン酸化物）粒子６０〜８
０重量％（４６〜６９容量％）とエポキシ樹脂、硬化材
、触媒、離型剤、不燃剤、顔料等よりなる高分子材料２
０〜４０重量％（３１〜５４容世％）を混合し、所定の
温度で所定の時間、混練し、いわゆるＢ−ステージとい
われる中間生成物として、これを例えば円筒状に圧縮成
形したものである。

石英粒子は溶融石英であり、また形状は無定型である。

次に、第６図の（６）に示すアウターリード部に外装半
田メツキを施し、次にタイバー（７）及びアウターリー
ドを所定の寸法に切断し、第４図に示すパッケージ構造
が完成する。このパッケージの樹脂封止部（２０）には
石英粒子（２１）が混入されている。

次にパンケージ表面に品名その他を捺印し、最後に特性
試験を行って良品を出荷する。

（発明が解決しようとする課題） 近年、半導体ＩＣは、多機能化、カスタム化してきてお
り、この結果、多ピン化、大チップ化が急激に進みつつ
ある。現在、ピン数は２００〜３００ピンに達し、また
、チップ寸法は１０〜１５ｍｎ＋口に達し、また消費電
力も増加しており、この為これらの半導体ＩＣを搭載す
るパッケージも多ピン化大型化してきており、中には外
形寸法が４０ｘ４０ｘ０．４鵬であり、重量が１０ｇを
越えるものが出て来ている。

この様に、パッケージが、多ピン化、大型化してくると
、以下の問題点が深刻になってくる。

イ１例えば、多ピンのフラットパッケージ等は、いわゆ
る、トレイ、エンボステープ等のキャリアー中に梱包さ
れるが、保管・輸送等の為にハンドリングする際に、パ
ッケージ同士或いはキャリアーとパッケージとが、接触
或いは衝突する為に、外リードの変形、損傷が生じるこ
とがある。この問題は、第４図のような１００ピンのフ
ラットパッケージで最初に確認された現象であるが、そ
の後、パッケージの大型化に伴い徐々に発生率が増加し
つつあり、リード強度の改良、キャリアーの改良等を始
めとする様々な対策について検討中である。

ロ、大型パッケージを搭載したプリント板モジュール、
各種部品等は重量が増加する。これらのモジュール、部
品類は各種民生用装置の小型化、軽量化の要請に対応し
て、チップ部品等の小型化、ハイブリッド化を進めてい
るが、ＬＳＩ化され益々多機能化する半導体ＩＣ用のパ
ンケージが、大型化、重量増加しており、軽量化の傾向
に逆行しているのが現状である。

ハ、パッケージが大型化するとチン７°からパンケージ
表面までの熱伝導が低下する場合もあり、熱放散性は低
下する。

本発明の目的は、これらの問題点を解消する事にあり、
４０重量が小さく、ハンドリング中や運送中に、梱包さ
れたキャリアーの中で、半導体装置が、相互に、或いは
、キャリアーと衝突して、半導体装置の外リードが変形
・損傷することがなく、口、熱放散性が良好であり、消
費電力の大きい半導体ＩＣの搭載が可能である等の利点
を持つパンケージに搭載された半導体装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段〕 上記の目的は、熱伝導性の良い絶縁材料よりなる中空の
微小固形粒状体をフィラーとして使用した樹脂封止剤に
よって半導体装ノブが封止成形されている半導体装置に
よって達成される。

ここで、フィラーとしては、例えばシリコン酸化物とア
ルミニウム酸化物とを含む組成物の絶縁材料よりなり外
形が１０〜１日０ｎΦ程度であり見掛は密度が０．７〜
０．８ｇ／ｃｆｆｌ程度である中空球（昭和電工■が販
売している商品名「ショーバルーンＢＳＪ　）等が使用
できる。この樹脂封止剤をなす組成物の組成比、すなわ
ち、フィラーとエポキシ樹脂、硬化材、触媒、離型剤、
不燃剤、顔料等よりなる高分子材料との組成比は、前者
が４６〜６９容量％、後者が３１〜５４容量％の範囲が
適当である。この範囲以外では、フィラーが少なすぎる
と、上記の目的を達成する効果がなく、また、エポキシ
樹脂を始めとする高分子材料が少なすぎると、成形不可
能だからである。なお、アルミニウム酸化物等の金属酸
化物や金属窒化物は熱伝導性が良いことは知られており
、本発明に係る樹脂封止剤は、熱伝導性が良いアルミニ
ウム酸化物等の金属酸化物や金属窒化物を含む組成物よ
りなる熱伝導性の良い絶縁材料で形成され＼ばよく、ま
た、樹脂封止後も中空状態を保つ微小固形粒状体をもっ
て構成され＼ばよい。また、アルミニウム酸化物は熱膨
張率が小さく好ましい。

〔作用〕

上記のように、本発明に係る樹脂封止剤は、中空の微小
固形粒状体を含存するので、樹脂封止部内に多数の中空
部が形成され、樹脂封止部の軽量化が図られる。更に、
その微小固形粒状体は熱伝導性の良い絶縁材料よりなる
ので、中空部が形成されても、良好な熱放散特性を維持
することかできる。

°〔実施例〕 以下、図面を参照しつ＼、本発明の一実施例に係る半導
体装置について説明する。

本実施例のパッケージを部分的に切断した斜視図を第１
図に示す。樹脂封止部（２２）の中には、熱伝導性の良
い絶縁材料よりなる中空の微小固形粒状体（２３）が混
入されている。このパッケージの製造方法を以下に説明
する。

第２図のように、４２アロイ材、銅材等よりなるシート
状のリードフレーム（８）のダイステージ（９）に、半
導体チップを、金−シリコン、銀ペースト、半田等を使
用して、ダイスボンディング法により搭載し、次に、半
導体チップ（１０）のポンディングパッド（１１）とリ
ードフレーム（８）のインナーリード（１２）との間を
、金線、銅線等を使用してワイヤーポンディング法によ
り接続する。

次に、エポキシ封止剤を使用し、いわゆる低圧トランス
ファーモールディング法により封止成形を行い、第３図
に示す構造を有するパンケージを製造する。

ここで、本実施例において使用されるエポキシ封止材は
、（イ）中空の微小固形粒状体（２３）として例えば昭
和電工■が販売している商品名［シボ−バルーンＢＳ、
の型式ＳＬのセラミックスの多量の粒（４６〜６９容量
％）とエポキシ樹脂、硬化材、触媒、離型剤、不燃剤、
顔料等よりなる高分子材料（３１〜５４容量％）とを混
合し、（ロ）所定の温度で所定の時間混練して、いわゆ
るＢ−ステージと呼ばれる中間反応物を製造し、（ハ）
この中間反応物を、例えば円筒状に圧縮成形したもので
ある。このセラミックス粒は内部が空洞であり、その壁
厚はセラミックス粒の直径の１／１０程度である。

上記の昭和電工■が販売している商品名「シラーバルー
ンＢＳ、の組成と特性は下記に表記するとおりである。

１Ｏｚ Ａ１□　０３ Ｆｅ、　　○。

ｉｌｔ 第１表 組成 ５７．５−６１．０％ ２９．０−３２．５ ３．０−　　４．０ 第２表 特性 ５４−５６％ ０．５−　　１ １．５−２．５ 粒径 密度 １〇− ０，７１ １００μｍΦ ０．７８ｇ／ｃポ １０−　１８０μｍΦ ０．６８　−０．７０ｇ／ｃＪ 例えば、前記した従来技術の場合、エポキシ封止剤は、
比重が約１．２である高分子材料（４６〜６９容量％）
と比重が約２．１であるフィラー（３１〜５４容量％）
との混合物であり、封止成形されたパッケージの比重は
１．８〜２．０程度である。

本発明に係るエポキシ封止剤においては、フィラーと高
分子材料との混合比率は従来と同程度の容量比で構成さ
れているが、一方、本発明に係るエポキシ封止剤のフィ
ラーの比重は概ね０．６８〜０．７８であり、従来のフ
ィラーの比重の約３３〜３８％である為、本発明に係る
半導体１ｃを搭載したパッケージの重量は従来技術に係
るパンケージの重量の約５８〜６３％程度になる。

一方、アルミニウム酸化物（アルミナ）の熱伝導率は約
０．３０　Ｗ／ｃｍ　−ｄｅｇであり、シリコン酸化物
（シリカ）の熱伝導率の約０．０１４　Ｗ／ｃｍ・ｄｅ
ｇに対して約２１倍大きい。この為、本発明に係るプラ
スティックパッケージは中空の微小固形粒状体であり、
そのため、無数の空洞（従って相当な容積をしめる空洞
）を内包するにも拘らず、実験の結果によれば、パッケ
ージの熱抵抗は従来技術に係るプラスティックパッケー
ジの約９０％であり、従来技術に係るプラスティックパ
ッケージの場合と同程度である。

次に、第３図の（１３）に示すアウターリード部に電解
メツキ法により外装半田メツキを施し、次に、タイバー
（１４）及びアウターリードを所定の寸法に切断し、第
１図に示す構造を有するパッケージが完成する。

次に、パッケージ表面に品名その他を捺印し、最後に特
性試験を行って不良品を取り除いて半導体装置が完成す
る。

〔発明の効果〕

本発明の半導体装置においては、樹脂封止部中に多数の
中空部が形成されるので、軽量化が図られ、そのため、
半導体装置のハンドリング中に半導体装置が、相互に衝
突することが少なく、また、輸送中に輸送用梱包の中等
で、半導体装置が、相互に、または、梱包材料と衝突す
ることが少ない。

また、万一衝突した場合にも、外リードの変形、損傷等
の虞が少ない。更に、中空部を有するフィラーは熱伝導
性の良い絶縁材料よりなる固形体よりなるので、熱放散
も良好になされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体装置の斜視図
である。 第２図は、本発明の一実施例に係る半導体チップを搭載
したリードフレームの平面図である。 第３図は、本発明の一実施例に係る半導体装置本体をｔ
δ赦したリードフレームを樹脂封止した状態の平面図で
ある。 第４図乃至第６図は、従来技術に係る半導体装置を説明
するための、斜視図と、平面図と、平面図とである。 ４．１１・ ５．１２・ ６．１３・ ７．１４・ ポンディングパッド、 インナーリード、 アウターリード、 タイバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱伝導性の良い絶縁材料よりなる中空の微小固形粒状体
   をフィラーとして使用した樹脂封止剤によって半導体チ
   ップが封止成形されてなることを特徴とする半導体装置
   。