JPH0936285A - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部からの有害な媒体の浸入を防止して信頼
性を向上する樹脂封止型半導体装置を提供する。 【構成】 半導体チップ５を支持している放熱体２は、
半導体チップ５を樹脂で封止したパッケージ８の表面８
Ａにその側面２Ｃを接することなく配置されている。こ
れによって、パッケージ８と放熱体２との熱膨張係数が
相違していても、動作中の温度上昇によって放熱体２の
側面２Ｃとパッケージ８との間に隙間は形成されない。
従って、隙間を通じて外部から湿気や水分等の有害な媒
体が浸入することはなくなる。

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
及びその製造方法に関し、特に、半導体チップで発生し
た熱を効率良く放熱させる樹脂封止型半導体装置に適用
して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩのように高集積度の半導体チップ
を樹脂で封止したパッケージを有する樹脂封止型半導体
装置においては、装置の動作中は半導体チップから多量
の熱が発生するので、装置を熱的に安定に動作させるた
めには、それらの熱を効率良く外部に放熱させる必要が
ある。

【０００３】このような目的で、Ｃｕのような放熱性に
優れた放熱体を用いて半導体チップを支持させると共
に、この放熱体をパッケージから露出させるようにした
樹脂封止型半導体装置が、例えば日経ＢＰ社発行、「日
経マイクロデバイス」、１９８８年１１月号、Ｐ７４〜
Ｐ７５に記載されている。

【０００４】ここで開示されている樹脂封止型半導体装
置２１は、図６に示すように、放熱体２２の裏面２２Ｂ
に複数のリード２３をカシメによって固定すると共に、
この放熱体２２の同一面に半導体チップ２５を固定し、
半導体チップ２５の電極とリード２３との間にワイヤ２
７をボンディングした後、放熱体２２、リード２３、半
導体チップ２５及びボンディングワイヤ２７を樹脂から
なるパッケージ２８によって封止した構造を有してい
る。又、放熱体２２の表面２２Ａはパッケージ２８から
露出されている。これによって、半導体チップ２５で発
生した熱はこの放熱体２２の露出面である表面２２Ａか
ら外気に放熱されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のような放熱構造
を有する樹脂封止型半導体装置は、配線基板に実装され
ることにより各種電子機器に組み込まれる。ここで、各
種電子機器に組み込まれた樹脂封止型半導体装置は、パ
ッケージ２８の材料である樹脂と放熱体２２との熱膨張
係数が異なるために、動作中に温度が上昇すると、この
温度上昇の影響を受けて、信頼性が低下してくるという
問題がある。

【０００６】すなわち、温度が上昇すると、パッケージ
２８と放熱体２２との熱膨張係数の相違に基づいて、図
７に示したように、互いに接している放熱体２２の側面
２２Ｃとパッケージ２８との境界部分に矢印のように隙
間２９が生じてくるようになる。そして、時間の経過と
共にこの隙間２９を通じて外部から湿気や水分等の有害
な媒体が浸入するようになるので、半導体チップ２５が
劣化するようになる。

【０００７】又、従来の樹脂封止型半導体装置の放熱構
造では、トランスファモールド法等によって樹脂を供給
してパッケージ２８を形成する際に、樹脂が放熱体２２
の側面２２Ｃから表面２２Ａに回り込む可能性があるの
で、パッケージ２８の表面の一部に不要な樹脂が付着し
てそのまま残って覆われてしまうため、放熱効果が十分
に得られないおそれがある。

【０００８】本発明の目的は、外部からの有害な媒体の
浸入を防止して信頼性を向上する樹脂封止型半導体装置
を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、放熱体の表面が不要
な樹脂によって覆われるのを防止する樹脂封止型半導体
装置の製造方法を提供することにある。

【００１０】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から明らかにな
るであろう。

【００１１】

【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
記の通りである。

【００１２】（１）本発明の樹脂封止型半導体装置は、
放熱体によって支持された半導体チップを樹脂で封止し
たパッケージを有する樹脂封止型半導体装置において、
前記放熱体は、この側面が前記パッケージの表面又は裏
面のいずれか一方側に接することなく配置されている。

【００１３】（２）本発明の樹脂封止型半導体装置の製
造方法は、複数のリードを一体に保持するリードフレー
ムを用いて各リードの先端を放熱体の一方の面に固定す
ると共に、この放熱体の同一面に半導体チップを固定
し、この半導体チップの電極と前記リードの先端との間
にワイヤをボンディングした後、前記放熱体の一方の面
を除いた他の全ての面を覆った状態で、樹脂を供給して
パッケージを形成する。

【００１４】

【作用】上述した（１）の手段によれば、本発明の樹脂
封止型半導体装置は、放熱体によって支持された半導体
チップを樹脂で封止したパッケージを有する樹脂封止型
半導体装置において、前記放熱体は、この側面が前記パ
ッケージの表面又は裏面のいずれか一方側に接すること
なく配置されているので、放熱体の側面とパッケージと
の間に隙間は形成されないため、外部からの有害な媒体
の浸入を防止して信頼性を向上することができる。

【００１５】上述した（２）の手段によれば、複数のリ
ードを一体に保持するリードフレームを用いて各リード
の先端を放熱体の一方の面に固定すると共に、この放熱
体の同一面に半導体チップを固定し、この半導体チップ
の電極と前記リードの先端との間にワイヤをボンディン
グした後、前記放熱体の一方の面を除いた他の全ての面
を覆った状態で、樹脂を供給してパッケージを形成する
ようにしたので、放熱体の表面が不要な樹脂によって覆
われるのを防止することができる。

【００１６】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１７】（実施例１）図１は本発明の実施例１によ
る樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。実施例１
による樹脂封止型半導体装置１は、Ｃｕのような放熱性
に優れた板状の放熱体２の裏面２Ｂに例えばＦｅ−Ｎｉ
系合金材料からなる複数のリード３の先端が接着性テー
プ４によって固定されると共に、この放熱体２の同一面
には半導体チップ５が例えばシリコーンゴムからなる高
熱伝導性接着剤６によって固定されている。半導体チッ
プ５の電極と対応した複数のリード３の先端との間には
例えばＡｕ線からなるワイヤ７がボンディングされ、各
リード３の先端、半導体チップ５及びボンディングワイ
ヤ７は例えばエポキシ樹脂からなるパッケージ８によっ
て、封止されている。

【００１８】ここで、放熱体２の裏面２Ｂはパッケージ
８の表面８Ａに接するように配置され、又、放熱体２の
表面２Ａ及び側面２Ｃはパッケージ８から露出され、特
にその側面２Ｃは従来のようにパッケージ８に接する構
造にはなっていない。これによって、半導体チップ５で
発生した熱は高熱伝導性接着剤６を通じて、放熱体２の
露出面である表面２Ａ及び側面２Ｃから外気に放熱され
るようになっている。なお、放熱体２及びパッケージ８
は、図面上で上側の位置を表面、下側の位置を裏面と称
している。

【００１９】次に実施例１による樹脂封止型半導体装置
１の製造方法を図５を参照して工程順に説明する。

【００２０】まず、図５（ａ）に示すように、例えばＦ
ｅ−Ｎｉ系合金材料からなる複数のリード３を一体に保
持するリードフレーム９を用意して、各リード３の先端
をＣｕのような放熱体２の裏面２Ｂに接着性テープ４に
よって固定する。リードフレーム９は予めエッチング、
プレス等の加工手段によって所望のパターンのリード形
状を有するように形成されている。

【００２１】次に、図５（ｂ）に示すように、各リード
３の先端によって囲まれた放熱体２の裏面２Ｂの中央部
分に、半導体チップ５を例えばシリコーンゴムからなる
高熱伝導性接着剤６によって固定する。これにより、半
導体チップ５は放熱体６によって支持されたことにな
る。

【００２２】続いて、図５（ｃ）に示すように、半導体
チップ５の電極と対応した各リード３の先端との間に例
えばＡｕ線からなるワイヤ７をボンディングする。

【００２３】次に、図５（ｄ）に示すように、放熱体２
の表面２Ａ及び側面２Ｃを覆う形状の溝部１１を備えた
上型１０を用いて、放熱体２及びリードフレーム９の表
面９Ａを支持すると共に、所望の形状のパッケージ８を
形成するためのキャビティ１３及びゲート１４を備えた
下型１２を用いて、リードフレーム９の裏面９Ｂを支持
する。続いて、下型１２のゲート１４からキャビティ１
３に例えばエポキシ樹脂を供給する。これによって、図
１に示したようなパッケージ８が形成される。次に、リ
ードフレーム９のフレーム部分を切断して、各リード３
ごとに分離すると共に、各リード３を整形して例えば図
１に示したようなガルウィングの形状にする。

【００２４】なお、図５（ｄ）の工程のように、上型１
０の溝部１１によって放熱体２の表面２Ａ及び側面２Ｃ
を完全に覆うことにより、下型１２のゲート１４から樹
脂を供給するときの、樹脂の上型１０への回り込みを阻
止することができる。これによって、放熱体２の表面２
Ａあるいは側面２Ｃに対して樹脂の付着を防止すること
ができる。

【００２５】このような実施例１の樹脂封止型半導体装
置によれば、次のような効果が得られる。

【００２６】半導体チップ５を支持している放熱体２
は、半導体チップ５を樹脂で封止したパッケージ８の表
面８Ａにその側面２Ｃを接することなく配置されている
ので、パッケージ８と放熱体２との熱膨張係数が相違し
ていても、動作中の温度上昇によって放熱体２の側面２
Ｃとパッケージ８との間に隙間は形成されない。従っ
て、外部からの有害な媒体の浸入を防止して信頼性を向
上することができる。

【００２７】又、実施例１の樹脂封止型半導体装置の製
造方法によれば、次のような効果が得られる。

【００２８】放熱体２の表面２Ａ及び側面２Ｃを上型１
０によって覆った状態で、下型１２内にのみ樹脂を供給
してパッケージ８を形成するようにしたので、樹脂が放
熱体２の側面２Ｃから表面２Ａに回り込むのは阻止され
るので、放熱体２の表面２Ａが不要な樹脂によって覆わ
れるのを防止することができる。

【００２９】図２は本発明の実施例２による樹脂封止型
半導体装置を示す断面図で、実施例１の構造において、
半導体チップ５を支持する放熱体２の面積を、半導体チ
ップ５を樹脂で封止したパッケージ８の面積よりも大き
くした構造を示すものである。この構造は、パッケージ
８を形成するために樹脂を供給する工程に左右されるこ
となく、最初に任意の面積の放熱体２を用いることによ
り簡単に実現することができる。

【００３０】このような実施例２の樹脂封止型半導体装
置によれば、実施例１と同様な効果が得られる他に、特
に放熱効果を高めることができる。又、実施例１と同様
な放熱効果を得る場合には、放熱体２の薄型化を図るこ
とができる。

【００３１】図３は本発明の実施例３による樹脂封止型
半導体装置を示す断面図で、半導体チップ５を支持する
放熱体２を、半導体チップ５を樹脂で封止したパッケー
ジ８の裏面８Ｂに配置した構造を示すものである。この
構造は、実施例１の構造を得る直前の段階で、各リード
３を整形する際に曲げ方向を実施例１と反対方向に選ぶ
ことで、簡単に実現することができる。

【００３２】このような実施例３の樹脂封止型半導体装
置によれば、実施例１の構造と各リード３の曲げ方向が
異なる点を除いて他の構造は同じなので、実施例１と同
様な効果を得ることができる。

【００３３】図４は本発明の実施例４による樹脂封止型
半導体装置を示す断面図で、実施例３の構造において、
半導体チップ５を支持する放熱体２の面積を、半導体チ
ップ５を樹脂で封止したパッケージ８の面積よりも大き
くした構造を示すものである。この構造は、実施例２と
同様に、パッケージ８を形成するために樹脂を供給する
工程に左右されることなく、最初に任意の面積の放熱体
２を用いることにより簡単に実現することができる。

【００３４】このような実施例４の樹脂封止型半導体装
置によれば、実施例３と同様な効果が得られる他に、特
に放熱効果を高めることができる。又、実施例３と同様
な放熱効果を得る場合には、放熱体２の薄型化を図るこ
とができる。

【００３５】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、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。

【００３６】例えば、前記実施例で放熱体２の材料とし
てはＣｕに例をあげて説明したが、これに限らず例えば
Ａｌ、Ａｌ合金のように放熱性に優れた材料であれば、
他の材料でも同様に用いることができる。

【００３７】又、放熱体２の形状も板状に限ることはな
い。但し、マーキング等を行う場合は、この面をフラッ
トな形状にしておくことが望ましい。

【００３８】さらに、本文中で説明した樹脂封止型半導
体装置の製造方法は、放熱体を用いない樹脂封止型半導
体装置の製造方法にも適用することができ、特にパッケ
ージの薄型化を図る場合に有効となる。

【００３９】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である樹脂封
止型半導体装置の製造技術に適用した場合について説明
したが、それに限定されるものではない。本発明は、少
なくとも樹脂封止型半導体装置で放熱性の改善を図る条
件のものには適用できる。

【００４０】

【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
記の通りである。

【００４１】パッケージと放熱体との熱膨張係数が相違
していても、動作中の温度上昇によって放熱体の側面と
パッケージとの間に隙間は形成されないので、外部から
の有害な媒体の浸入を防止して信頼性を向上することが
できる。

【００４２】放熱体の表面及び側面を覆った状態で樹脂
を供給してパッケージを形成するようにしたので、樹脂
が放熱体の側面から表面に回り込むのは阻止されるの
で、放熱体の表面が不要な樹脂によって覆われるのを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による樹脂封止型半導体装置
を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例２による樹脂封止型半導体装置
を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例３による樹脂封止型半導体装置
を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例４による樹脂封止型半導体装置
を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例１による樹脂封止型半導体装置
の製造方法を示すもので、（ａ）乃至（ｄ）は断面図で
ある。

【図６】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図であ
る。

【図７】従来の樹脂封止型半導体装置の欠点を説明する
断面図である。

【符号の説明】

１…樹脂封止型半導体装置、２…放熱体、２Ａ…放熱体
の表面、２Ｂ…放熱体の裏面、２Ｃ…放熱体の側面、３
…リード、４…接着性テープ、５…半導体チップ、６…
高熱伝導性接着剤、７…ボンディングワイヤ、８…パッ
ケージ、８Ａ…パッケージの表面、８Ｂ…パッケージの
裏面、９…リードフレーム、１０…上型、１１…溝部、
１２…下型、１３…キャビティ、１４…ゲート。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱体によって支持された半導体チップ
   を樹脂で封止したパッケージを有する樹脂封止型半導体
   装置において、前記放熱体は、この側面が前記パッケー
   ジの表面又は裏面のいずれか一方側に接することなく配
   置されたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. 【請求項２】 前記パッケージよりも前記放熱体の面積
   が大きいことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型
   半導体装置。
3. 【請求項３】 前記パッケージの側面から前記半導体チ
   ップの電極と導通する複数のリードを隣接して引き出し
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の樹脂
   封止型半導体装置。
4. 【請求項４】 複数のリードを一体に保持するリードフ
   レームを用いて各リードの先端を放熱体の一方の面に固
   定すると共に、この放熱体の同一面に半導体チップを固
   定し、この半導体チップの電極と前記リードの先端との
   間にワイヤをボンディングした後、前記放熱体の一方の
   面を除いた他の全ての面を覆った状態で、樹脂を供給し
   てパッケージを形成することを特徴とする樹脂封止型半
   導体装置の製造方法。