JPH0750761B2 - 樹脂封止型半導体装置の平面実装形態 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置の平面実装形態

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JPH0750761B2
JPH0750761B2 JP5157575A JP15757593A JPH0750761B2 JP H0750761 B2 JPH0750761 B2 JP H0750761B2 JP 5157575 A JP5157575 A JP 5157575A JP 15757593 A JP15757593 A JP 15757593A JP H0750761 B2 JPH0750761 B2 JP H0750761B2
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semiconductor device
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heat radiation
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博道 沢谷
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/0209External configuration of printed circuit board adapted for heat dissipation, e.g. lay-out of conductors, coatings

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は樹脂封止型半導体装置の
平面実装形態に関し、特に薄型パッケ―ジの樹脂封止型
半導体装置に適用して放熱性の向上に効果的な平面実装
形態に係る。
【0002】
【従来の技術】樹脂パッケ―ジはセラミックパッケ―ジ
に比較して廉価であることから広く用いられており、特
に図2(A)又は(B)に示すようなパッケ―ジ形状を
有するものは、機器の小型化に対する要求から近年大き
な需要の高まりをみせている。
【0003】同図(A)(B)において、1は樹脂モ―
ルド層からなる外囲器、2…及び2′…はリ―ドピンで
ある。図2(A)の場合には樹脂外囲器1の側壁から延
出したリ―ドピン2…が外囲器の底面レベルにまで折曲
げられた後、更にその先端部分が外囲器底面に略平行に
折り返されているのに対し、同図(B)のものは外囲器
1の側壁から延出されて外囲器底面レベルにまで折曲げ
られたリ―ドピン2′…がそのまま終端されている。両
者はこの点でのみ相違し、その他の構造は全て同じであ
る。何れの場合にも、外囲器1の内部には図示しない半
導体チップが封止されており、リ―ドピン2…,2′…
はこの半導体チップの内部端子にボンディングされてい
る。
【0004】上記図2(A)(B)の樹脂封止型半導体
装置では、その樹脂外囲器1の厚さが通常のDIP型パ
ッケ―ジに比較して極めて薄く、このため一般にフラッ
トパッケ―ジタイプと呼ばれているが、フラットパッケ
―ジの明確な定義はない。そこで、この明細書中では樹
脂外囲器の厚さがリ―ドピンの厚さの15倍以下で、且
つ平面実装するようにリ―ドフォ―ミングされた樹脂封
止パッケ―ジをフラットパッケ―ジと呼ぶことにする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記フラットパッケ―
ジは、既述のように樹脂封止型半導体装置を小型化でき
る利点を有している反面、放熱性の点で次のような問題
を有している。
【0006】即ち、樹脂外囲器はもともと放熱性が低い
上、樹脂封止パッケ―ジの放熱効果は基本的に外囲器の
大きさに依存する。このため、例えばDIPパッケ―ジ
等のように比較的大きな外囲器であれば、外囲器が非常
に大きくなった小型化の要求には反することにはなる
が、それでも或る程度の消費電力(例えば100ピン程
度のもの)までは賄える放熱効果を得ることができる。
ところが、フラットパッケ―ジの薄型外囲器では樹脂モ
―ルド層による放熱量の絶対量が少ないため、消費電力
の小さいものに適用の範囲が限定されざるを得ないとい
う問題がある。
【0007】他方、樹脂封止型半導体装置に対するユ―
ザ側のニ―ズとして軽量小形化、多機能化の要求が益々
大きくなり、かなりの消費電力のものについてもフラッ
トパッケ―ジタイプで実装することが求められている。
この要求に応えるため、発明者は放熱フィンを設けたフ
ラットパッケ―ジを提案したが、この場合にも要求に充
分に応えられるまで適用範囲を拡大し得るには至ってい
ない。特に単品実装の場合に問題が残っている。
【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、フラットパッケ―ジによる樹脂封止型半導体装置の
適用範囲拡大を目的として、放熱フィンと実装するプリ
ント配線基板構造との組合せによって放熱効果を更に向
上しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、放熱フィンを
設けた平面実装タイプの薄型外囲器(フラットパッケ―
ジ)による樹脂封止型半導体装置をプリント配線基板上
に実装する際、該プリント配線基板には配線用パタ―ン
以外に放熱用パタ―ンを設け、前記樹脂封止型半導体装
置をプリント配線基板に平面実装するに際し、前記放熱
フィンをプリント配線基板に形成されている前記放熱用
パタ―ンに接合することにより放熱効果を向上させたも
のである。
【0010】即ち、本発明による樹脂封止型半導体装置
の平面実装形態は、放熱フィン上に半田層を介してマウ
ントされた半導体チップと、該半導体チップの表面に形
成された内部端子にボンディングワイヤを介して接続さ
れたリ―ドピンと、前記半導体チップ、前記放熱フィン
の半導体チップマウント部分、前記リ―ドのワイヤボン
ディング部分を封止する樹脂モ―ルド層とを具備し、該
樹脂モ―ルド層の厚さが前記リ―ドピンの厚さの15倍
以下で且つ平面実装されるように構成されている樹脂封
止型半導体装置と、配線用パタ―ン及び放熱用パタ―ン
が形成されたプリント配線基板とから構成され、前記樹
脂封止型半導体装置の各リ―ドピンを前記配線用パタ―
ンに接合し、且つ前記放熱フィンを前記放熱用パタ―ン
に接合して平面実装したことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】上記本発明によれば、放熱フィンの放熱作用に
加えてプリント配線基板上の放熱用パタ―ンによる放熱
作用が得られる結果、かなりの程度の消費電力を有する
ものについても適用でき、フラットパッケ―ジの適用範
囲拡大に対する要求に応えることが可能となる。
【0012】
【実施例】まず、本発明の実装形態を適用するフラット
パッケ―ジの樹脂封止型半導体装置について説明する
と、図3(A)〜(C)はその例を示す斜視図である。
このうち同図(A)および(B)は夫々図2(A)およ
び(B)に対応するもので、図中11は樹脂モ―ルド層
からなる外囲器、12,12′…はリ―ドピン、13,
13′は放熱フィンである。これらの図3(A)および
(B)の樹脂封止型半導体装置は、リ―ドピン及び放熱
フィンのフォ―ミング形状が異なる以外は全く同じ構造
を有している。
【0013】これに対して図3(C)の樹脂封止型半導
体装置は、リ―ドピン22…及び放熱フィン23,23
が樹脂モ―ルド層21の側壁から二方向にのみ延設され
ている点で同図(A)(B)の構造とは異なっている。
しかし、外囲器21が薄型で且つリ―ドピン22…及び
放熱フィン23,23が平面実装のための形状にフォ―
ミングされている点で同図(A)の構造と共通してお
り、これもフラットパッケ―ジタイプとして分類される
ものである。
【0014】次に、このような放熱フィン付きフラット
パッケ―ジによる樹脂封止型半導体装置の内部構造およ
び製造方法につき、図3(C)のものを例に説明する
と、その製造は図4に示すリ―ドフレ―ム30を用いて
行なわれる。該リ―ドフレ―ム30は金属薄板を打抜き
加工することにより、リ―ド22…及び放熱フィン23
等の所定のパタ―ンを形成したものである。図3(C)
の樹脂封止型半導体装置の製造に際しては、まず放熱フ
ィン23,23の中央部に設けられたベッド部上に半導
体チップ24を銀/エポキシ系接着剤等のマウント剤を
介してダイボンディングした後、図示のようにワイヤボ
ンディングを施す。次いで、エポキシ樹脂等のトランス
ファ―モ―ルドにより図中一点鎖線で示す領域を封止す
る樹脂モ―ルド層21を形成した後、図中破線に沿って
各パタ―ンをリ―ドフレ―ムの外枠から切り離す。更
に、分離されたリ―ド22…および放熱フィン23,2
3を所定形状に折り曲げてフォ―ミングすることによ
り、図3(C)に示した平面実装タイプの樹脂封止型半
導体装置が得られる。
【0015】こうして得られた樹脂封止型半導体装置の
一つの利点として、次のことが挙げられる。即ち、樹脂
モールド層21の長手方向端面(リード22が延出して
いない端面)にも、金属パターン(樹脂モールド層21
の吊りピンとして機能する)の切断面が露出するが、こ
のパターンは半導体チップ24がマウントされているベ
ッド部には接続していない。従って、この金属パターン
に沿って侵入する水は半導体チップ24には到達せず、
腐食による信頼性低下の問題を抑制することができる。
【0016】なお、図4において放熱フィン23に穿設
されている透孔のうち、樹脂封止境界近傍の透孔23a
…は樹脂モ―ルド層によるフィンの保持力を強化するた
めのものである。即ち、平面実装タイプでは樹脂モ―ル
ド層が薄いため、フィンを折り曲げる際に必要とされる
強度を与えるものである。また、ベッド部近傍に設けら
れた透孔23bは半導体チップ24をダイボンディング
する際のマウント剤の流れを防止し、放熱フィンに対す
るワイヤボンディングに支障をきたさないようにするも
のである。更に、放熱フィン23,23はベッド部の両
側の封止部分が括れており、幅が細くなっているのは次
の理由による。第一の理由は、プリント配線基板の放熱
器部分にフィンを半田付けする際の熱が半導体チップ1
4に伝わるのを抑制するためである。また第二の理由
は、フィンを折り曲げてフォ―ミングする際の機械的ス
トレスが樹脂モ―ルド層の内部に波及するのを回避し、
間隙の発生による耐湿性の低下を防止するためである。
【0017】なお、放熱フィン及びリ―ドピンを四方向
に設けた図3(A)又は(B)のものについても、その
ようなパタ―ンで形成されたリ―ドフレ―ムを用いるこ
とにより上記と同様に製造することができる。
【0018】次に、上記の構造を有する図3(A)の樹
脂封止型半導体装置に本発明による実装形態を適用し、
放熱フィン13…の放熱効果を向上させた実施例を説明
する。
【0019】図1はこの一実施例を示す斜視図で、図3
(A)のフラットパッケ―ジによる樹脂封止型半導体装
置がプリント配線基板40の上に平面実装されている。
プリント配線基板40は樹脂封止型半導体装置を平面実
装する部分41と、これを更に別の回路基板に組込むた
めのプラグ部分42からなり、その実装部分表面には配
線用の銅箔パタ―ン43…の他、放熱用の銅箔パタ―ン
44…が形成されている。また、このプリント配線基板
40はガラスエポキシ板を用いた積層構造になってお
り、実装部分に形成された配線用の銅箔パタ―ン43…
は内部配線層を介してプラグ部分42表面に形成された
銅箔パタ―ン45…に接続されている。そして、図3
(A)の樹脂封止型半導体装置は、そのリ―ドピン12
…をプリント基板実装部分41表面に形成した配線用パ
タ―ン34の端子上に半田付けし、且つ放熱フィン13
…を基板実装部41表面に形成された放熱用パタ―ン4
4上に半田付けすることにより平面実装されている。
【0020】上記実施例の実装形態では、平面実装され
た樹脂封止型半導体装置の放熱フィン23…をプリント
配線基板の実装部表面に形成された配線機能をもたない
放熱用の銅箔パタ―ン44…に半田付けしたことによ
り、放熱フィンの実質的な放熱面積が大きくなってい
る。この結果、単に放熱フィン13のみの場合に比べて
放熱用銅箔パタ―ン44…による放熱分だけ確実に大き
な放熱効果が得られ、従来は不可能であった消費電力の
大きな半導体チップに対してもフラットパッケ―ジの適
用が可能となる。実際、上記実施例の実装形態における
放熱用銅箔パタ―ン44…の幅を変化させ、同一のパッ
ケ―ジで可能な半導体チップ内消費電力を検討したとこ
ろ、両者間には明確な依存関係が認められ、放熱用銅箔
パタ―ン44の有効性が確認された。
【0021】図5は図3(A)の樹脂封止型半導体装置
に本発明による実装形態を適用した他の実施例を示す斜
視図である。この実施例では、プリント配線基板実装部
41の裏面全面を銅箔46で覆い、表面に形成されてい
る前記放熱用銅箔パタ―ン43…を実装部41の側壁に
沿って延設し、裏面の銅箔46に連結してある。その他
の構成は図1の実施例と全く同じである。この実施例
は、プリント基板実装部41の表面に形成した放熱用銅
箔パタ―ン43…に加えて、プリント基板実装部裏面全
面に形成した面積の大きい銅箔46による放熱効果が加
わるため、図1の実施例と比較した場合にも数倍の放熱
を得ることができ、その分だけ消費電力の大きな半導体
チップに対してフラットパッケ―ジの適用を可能とする
ことができる。
【0022】ところで、配線基板40の内層に芯材とし
て用いられる鉄板を選択的に露出させ、該露出部分に放
熱フィン23を半田付けすることにより放熱フィンの効
果を増大する構成も可能ではある。しかし、この場合に
は鉄板の露出面積が極く小さいから、上記の実施例の場
合に比較してその効果は著しく劣らざるを得ない。
【0023】なお、上記の実施例は何れも図3(A)の
樹脂封止型半導体装置の実装に適用した例であるが、本
発明は図3(B)および同図(C)の樹脂封止型半導体
装置に対しても同様に適用することが可能である。
【0024】また、リ―ドピンは図3(A)と同様に四
方向であるが、放熱フィンは三方向、二方向、或いは一
方向にのみ設けられている樹脂封止型半導体装置に対し
ても同様に適用することができる。
【0025】更に、放熱用の銅箔パタ―ン43…は任意
の平面パタ―ン形状に形成すればよい。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればフ
ラットパッケ―ジの実装に使用するプリント配線基板仕
様を従来のものから特に大幅に変更することなく放熱フ
ィンによる放熱効果の増大を図り、フラットパッケ―ジ
による薄型樹脂封止半導体装置の適用範囲拡大を著しく
拡大できる等、顕著な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例になる樹脂封止型半導体装置
の実装形態を示す斜視図。
【図2】(A)(B)は従来のフラットパッケ―ジによ
る樹脂封止型半導体装置を示す斜視図。
【図3】(A)〜(C)は本発明の実装形態を適用する
放熱フィン付きのフラットパッケ―ジによる樹脂封止型
半導体装置の外観を示す斜視図。
【図4】図3(C)の樹脂封止型半導体装置についてそ
の製造工程および内部構造を説明するための平面図。
【図5】本発明の他の実施例になる実装形態を示す斜視
図。
【符号の説明】
11,21…樹脂モ―ルド層、12,12′,22…リ
―ドピン、13,13′,23…放熱フィン、23a,
23b…透孔、 24…半導体チップ、25…ボン
ディングワイヤ、 30…リ―ドフレ―ム、40…プリ
ント配線基板、 41…実装部、42…プラグ部、
43,45…配線用銅箔パタ―ン、44…放
熱用銅箔パタ―ン、 46…銅箔。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放熱フィン上に半田層を介してマウント
    された半導体チップと、該半導体チップの表面に形成さ
    れた内部端子にボンディングワイヤを介して接続された
    リ―ドピンと、前記半導体チップ、前記放熱フィンの半
    導体チップマウント部分、前記リ―ドのワイヤボンディ
    ング部分を封止する樹脂モ―ルド層とを具備し、該樹脂
    モ―ルド層の厚さが前記リ―ドピンの厚さの15倍以下
    で且つ平面実装されるように構成されている樹脂封止型
    半導体装置と、 導電性金属からなる配線用パタ―ン及び放熱用パタ―ン
    が形成された樹脂製のプリント配線基板であって、その
    一端部には該配線基板を更に別の回路基板に組み込むた
    めのプラグ部分が設けられ、該プラグ部分の表面には前
    記配線パタ―ンに接続された導電性金属膜からなる端子
    パタ―ンが形成されているプリント配線基板とから構成
    され、 前記樹脂封止型半導体装置の各リ―ドピンを前記配線用
    パタ―ンに接合し、且つ前記放熱フィンを前記放熱用パ
    タ―ンに接合して平面実装したことを特徴とする樹脂封
    止型半導体装置の平面実装形態。
  2. 【請求項2】 放熱フィン上に半田層を介してマウント
    された半導体チップと、該半導体チップの表面に形成さ
    れた内部端子にボンディングワイヤを介して接続された
    リ―ドピンと、前記半導体チップ、前記放熱フィンの半
    導体チップマウント部分、前記リ―ドのワイヤボンディ
    ング部分を封止する樹脂モ―ルド層とを具備し、該樹脂
    モ―ルド層の厚さが前記リ―ドピンの厚さの15倍以下
    で且つ平面実装されるように構成されている樹脂封止型
    半導体装置と、 導電性金属からなる配線用パタ―ン及び放熱用パタ―ン
    が形成されたプリント配線基板であって、前記放熱用パ
    ターンが該配線基板の表面および裏面に連続して形成さ
    れているプリント配線基板とから構成され、 前記樹脂封止型半導体装置の各リ―ドピンを前記配線用
    パタ―ンに接合し、且つ前記放熱フィンを前記放熱用パ
    タ―ンに接合して平面実装したことを特徴とする樹脂封
    止型半導体装置の平面実装形態。
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