CN1185704C - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

这是一种可以防止树脂的充填不合格的半导体装置。为了改善散热性使用热传导率良好的金属散热板(103)，该散热板(103)被密封于树脂部分(107)内。内引线(101)装配到散热板(103)上的同时，还设有弯曲部分。散热板(103)在树脂部分(107)的厚度方向上位于中央。这样，由于散热板(103)的上下大体上均等地留有间隔，故可以改善树脂的充填性，可以制造半导体装置而不会产生未充填等的不合格。

Description

半导体装置及其制造方法
本发明涉及改善散热性的半导体装置及其制造方法。
图7示出了现有的改善散热性的半导体装置。引线之内的内引线501的至少一部分通过具有绝缘性的载带502粘贴到金属等的散热块504上。半导体器件503用图中未画出的环氧树脂粘贴到散热块504上。半导体器件503上边的电极和内引线501用金丝等的金属线505进行连接。用密封树脂506把它们密封，从密封树脂506中引出外引线507。
外引线507通常从密封树脂506的中间厚度处引出。
若采用这种方案，由于在从密封树脂506的厚度方向看时散热块504偏于一侧(在图中，偏于下侧)，故在其上下树脂密封时树脂流动的平衡性不好，会发生未充填等的不合格。即，在密封树脂注入时，由于散热块504和未画出的成型模具之间的间隔上下不一样，故树脂的充填速度不同，间隔狭窄的下成型模具的充填速度慢，发生不合格。特别是在为了改善散热性而使用大型且厚度厚的散热块的情况下，易于发生充填不合格。
或者，若使散热块变薄，则尽管可以解决上述问题，但是用薄的散热块的话又会产生散热性不好这样的另一种问题。例如，在封装厚度为3mm的半导体装置中，在使用约0.5mm的散热板的情况下，由于发生了树脂充填不合格，故为了避免这样的不合格使用约0.15mm的散热板时，散热性就会劣化。
本发明是为了解决上述问题的发明，目的是提供一种可以防止树脂的充填不合格的半导体装置及其制造方法。
(1)本发明涉及的树脂密封式半导体装置，
具备：
具有电极的半导体器件；促进该半导体器件散热的散热构件；具有内引线部分和外引线部分的引线；密封埋设上述半导体器件和上述散热构件和上述内引线部分的树脂部分，
上述半导体器件和上述内引线部分被装配到上述散热构件上，
上述散热构件被配置为跨过上述树脂部分的厚度方向的中心，
上述内引线在其端部被配置到从上述树脂部分的厚度的中心偏离开来的位置上的同时，形成为向上述树脂部分的厚度的中心方向弯曲，
上述外引线从上述树脂部分的厚度的中心位置突出出去。
倘采用本发明，则散热构件被配置为跨过树脂部分的厚度的中心的位置上。采用把内引线的端部配置到从上述树脂部分的厚度中心偏离开来的位置上，而且，向树脂部分的厚度的中心方向弯曲的办法，这种构成是可能的。这样的话，在树脂密封时，上下成型模具的内表面和散热构件之间的间隔将会变成大体上相等。因而，可以使树脂的流动上下均等化，防止树脂的充填不合格。
(2)上述半导体器件也可以在上述树脂部分的厚度方向垂直的方向上被装配到上述散热构件的大体的中央区域上，
上述内引线部分，也可以在上述散热构件中的装配上述半导体器件的面上，装配到上述散热构件的外周部分上。
(3)上述半导体器件，也可以装配到上述散热构件的一个面上，
而上述内引线部分可以装配到上述散热构件的另一个面上。
(4)上述散热构件由铝构成，也可以因施行阳极氧化处理而具有多孔性的表面。
(5)上述散热构件的表面也可以进行表面粗化。
(6)也可以对上述散热构件的表面施行陶瓷喷镀。
(7)也可以对上述散热构件的表面施行黑化处理。
(8)上述引线的上述内引线部分，也可以通过在两面有粘接构件的绝缘构件装配到上述散热构件上，
上述内引线部分也可以在陷入到上述绝缘构件的上述一面粘接构件中的状态下装配。
(9)上述引线的上述内引线部分，也可以通过在两面有粘接构件的绝缘构件装配到上述散热构件上，
上述绝缘构件也可以在上述内引线部分的直到上述散热构件的中央一侧的顶端下方进行端接。
(10)本发明涉及的半导体装置的制造方法，
含有：
第1工序，用于把具有电极的半导体器件；具有外引线部分和部分弯曲的内引线部分的引线；装配上述半导体器件和上述内引线部分的同时促进上述半导体器件散热的散热构件配置到预定的位置上；
第2工序，用于形成密封上述半导体器件，上述散热构件和上述引线的上述内引线部分的树脂部分，
在上述第1工序中，把上述散热构件配置到与上述树脂部分的厚度中央交界的位置上，并通过上述内引线部分的弯曲，把上述内引线部分和上述外引线部分之间的连接部分配置在上述树脂部分的厚度的中间位置上。
倘采用本发明，则把散热构件配置到树脂部分的厚度的中间交界的位置上。采用使内引线部分向树脂部分的厚度的中间方向弯曲的办法，这种构造是可能的。这样的话，在树脂密封时，上下成型模具的内表面和散热构件之间的间隔将会变成大体上相等。因而，可以使树脂的流动上下均等化，防止树脂的充填不合格。
(11)上述散热构件由铝构成，
在上述第1工序之前还可以含有对上述散热构件进行阳极氧化处理的工序。
(12)在上述第1工序之前，还可以有以可以产生表面粗化现象那种程度的大的电流密度对上述散热构件实施电解电镀的工序。
(13)在上述第1工序之前，还可以含有用喷砂法使上述散热构件的表面粗化的工序。
(14)在上述第1工序之前，还可以含有对上述散热构件的表面实施陶瓷喷镀的工序。
(15)在上述第1工序之前，还可以对上述散热构件的表面施行黑化处理。
(16)上述第1工序还可以含有：
通过在两面上具有粘接构件的绝缘构件把上述引线的上述内引线部分装配到上述散热构件上的工序；在上述内引线部分和上述绝缘构件之间施加压力，使上述内引线部分陷入到上述绝缘构件的上述一面粘接构件中去的工序。
(17)上述第1工序还可以含有：
把在两面上具有粘接构件的绝缘构件粘贴到上述散热构件的外周部分上的工序；
把上述内引线部分粘贴到上述绝缘构件上，使得上述内引线部分至少延伸到上述绝缘构件的上述散热构件的中央一侧的侧端或者向中央一侧延伸为超过侧端的工序；
对上述内引线部分和上述散热构件之间施加压力的工序。
图1示出了本发明的实施例的半导体装置；图2A和图2B示出了本发明的实施例的引线；图3示出了本发明的另一实施例的半导体装置；图4示出了本发明的另一实施例的半导体装置；图5示出了本发明的另一实施例的半导体装置的一部分；图6示出了本发明的另一实施例的半导体装置的一部分；图7是现有的已经考虑到了散热性的半导体装置的剖面图。
以下，说明本发明的实施例。图1是本发明的实施例的半导体装置的剖面示意图。本半导体装置具有半导体器件104、散热块103以及由内引线101和外引线108构成的引线。
内引线101形成为部分地弯曲，通过具有绝缘性的载带102，固定到由铜或铝等的金属构成的板状散热块103上。载带102粘贴到散热块103的外周上。半导体器件104已用热传导性良好的环氧系等的树脂固定到散热块103上边。说得再详细点，半导体器件104被装配到散热块103的装配内引线101的面的大体上中央的位置。半导体器件104上边的电极焊盘(未画出来)和内引线101已用金丝等的金属线106连接起来。然后，把半导体器件104，散热块103和内引线101密封到树脂部分107之内。采用用树脂部分107密封散热块103的办法；就可以使散热块103不能露出到外部，从而可以防止其腐蚀。此外，从树脂部分107的厚度的中间位置引出外引线108。由于在该位置上引出外引线108，故内引线101弯向树脂部分107的厚度的中间方向。
外引线108的形成方向如图所示，既可以是与半导体器件104相反的方向，也可以是与半导体器件104相同的方向。另外，图中所示外引线108虽然是鸥翼形状，但是并不限定于这种形状，也可以是别的形状。
在本实施例中，树脂部分107的厚度(封装厚度)约为3mm左右，散热块103的厚度约为1mm左右。这样一来，如果使散热块103的厚度变成为封装厚度的约1/3左右，则可以进行足够的散热。此外，散热块103理想的是作成为树脂部分107的尺寸(封装尺寸)的30～80％(特别是65～75％)。这样的话，就可以防止散热块103从树脂107中露出来。
在本实施例中，散热块103被配置在树脂部分107的厚度的中间交界的位置上。于是，散热块103的两面的树脂部分107的厚度变成为大体上相等。
本半导体装置的制造方法含有在上下成型模具中用树脂进行密封的工序。如在现有的技术中所示那样，当在上下模具中与散热块之间的距离产生了差别时，在树脂的流动速度上就会产生不同，从而会产生充填不合格。本发明采用弯曲形成内引线101的办法，把散热块103配置到与树脂部分107的厚度的中间交界的位置上。因此，可以使从上下成型模具到散热块103为止的距离均一化，因而树脂的流动可以变成为均一化，可以消除未充填等的不合格。
另外，上述散热块103，如果考虑到与树脂部分107之间的贴紧性，则进行粗面化加工是理想的。作为粗面化的方法也可以对散热块103以大的电流密度施行电解电镀，形成粗面的电镀层。具体地说，在对由铜构成的散热块103施行铜电镀时，就可以使用该方法。或者，在用铝构成散热块103的情况下，有施行阳极氧化处理的方法。或者，也可以用喷砂法使坚固的粒子碰撞散热块103的办法施行表面的粗面化加工。或者，也可以用陶瓷喷镀法在散热块103的表面上烧结上陶瓷。或者，也可以施行使散热块103的表面进行化学性氧化的黑化处理。
应用这些方法表面将变成为多孔质，改善与树脂部分107之间的贴紧性。此外，在施行了陶瓷喷镀或黑化处理的情况下，由于在散热块103的表面上会形成陶瓷或化学性形成的氧化膜，故还可以防止因热产生的与树脂之间的贴紧性弱的氧化膜的形成。另外，目的为改善与树脂之间的贴紧性的上述方法，即便是在以下的全部实施例中也都可以应用。
图2A和图2B示出了本发明的另一实施例的引线，图2B是图2A的II-II线剖面图。
内引线201在已连接到增强部分202上的状态下用冲压或光刻技术进行制造之后，用冲压加工的办法形成弯曲部分，粘接到绝缘性的载带204上。在内引线201上，在已连接到上述增强部分202的状态下，用冲压加工形成弯曲部分203。因此，可以防止内引线201的弯曲等，进行稳定地制造就成为可能。此外，如果在内引线201上连接对散热块的固定用的载带204，在内引线201已固定到散热块上之后，切断增强部分202，则可以进一步防止内引线201的弯曲，还可以提高协调性。
图3示出了本发明的另一实施例。该图是下述半导体装置的剖面图：通过具有绝缘性的载带302，把具有弯曲部分的内引线301固定到散热块303上，再通过环氧树脂等的粘接剂305把半导体器件304搭载到散热块303中的具有内引线301的面上，在用金丝等的金属线306把半导体器件304的电极焊盘(没有画出来)和内引线301连接起来之后，用树脂部分307进行了密封。若采用该实施例，则可以使用微细内引线步距的引线框架，即便是在搭载小型化的半导体器件时，也可以缩短连接所用的金属线的长度，可以防止在用树脂进行封装的工序中金属线的短路等等。
图4示出了本发明的另一实施例。在该图中，具有弯曲部分的内引线401通过具有绝缘性的载带402固定到了散热块403上。半导体器件404用环氧树脂等的粘接剂405固定到散热块403上的与具有内引线401的面相反的面上。半导体器件404的电极焊盘(没有画出来)用金丝等的金属线406连接到内引线401上。
在本实施例中，散热块403也是被配置到与树脂部分407的中间交界的位置上。但是，并不是使散热块403的中间与树脂部分407的中间相一致，而是在散热块403中使树脂部分407的中间位于已装配上半导体器件404的面相接近的位置上。这样的话，树脂部分407在与半导体器件404的散热块403相反一侧的面上，在与散热块403的半导体器件404相反一侧的面上，厚度变成为大体上相等。这样，在树脂密封工序中，良好的树脂流动就成为可能，就可以防止树脂的充填不合格。
在本实施例中，半导体器件404的尺寸大体上接近散热块403。在这样的情况下，与其说采用使散热块403的两面上边的树脂部分407的厚度是均一的办法，毋宁说采用使散热块403的面和半导体器件404的面上边的树脂部分407的厚度均一的办法使良好的树脂的流动成为可能。
此外，还可以不用本实施例中的半导体器件404而代之以搭载多个比它更小的半导体装置。
图5示出了图1的半导体装置的变形例，示出了在与图1的V-V线相同的位置上剖开的剖面的一部分。如该图所示，粘接内引线601和散热块603的载带602的构成是在带芯602a的两面形成有粘接剂层602b。此外，内引线601已变成为陷入到一面的粘接剂602b中去的状态。这样一来，在内引线601的正下方就不存在粘接剂层602b地存在着带芯602a。这样的话，在进行金属丝键合时，在其时的温度(250～260℃)下，使粘接剂层602b软化成为软垫，可以防止产生键合不合格。
另外，要想得到这样的构成，只要在进行上边说过的半导体装置的制造工序之前，在内引线601和散热块603之间加上一个现有的4～5倍左右的压力(大约200kg)就行。
其次，在图6中，示出了目的为防止载带剥离的例子。就是说，在散热块703的一个面上，通过两面具有粘接剂的载带702装配内引线701。
在这里，内引线701比载带702还向散热块703的中央一侧多突出例如约0.1～0.5mm。换句话说，载带702在比内引线701中的散热块703的中央一侧的顶端还往内侧处进行端接。
这样一来，在内引线701和散热块703之间加上压力进行粘接之际，由于内引线701的顶端701a比载带702还往外突出，所以压力可以一直加到载带702的侧端702a。这样，由于将改善载带702的对散热块703的粘接性，所以，也将改善内引线701的粘接性，也将改善金属丝键合的稳定性。
另外，即便是使内引线701的顶端701a的面与载带702的侧端702a的面变成为同一个面也可以得到同样的效果。

Claims (17)

1、一种树脂密封式半导体装置，
具备：
具有电极的半导体器件；促进该半导体器件散热的散热构件；具有内引线部分和外引线部分的引线；密封埋设上述半导体器件和上述散热构件以及上述内引线部分的树脂部分，
上述半导体器件和上述内引线部分被装配到上述散热构件上，
上述散热构件被配置为跨过上述树脂部分的厚度方向的中心，
上述内引线部分在其端部被配置到从上述树脂部分的厚度的中心偏离开来的位置上，同时形成为向上述树脂部分厚度的中心方向弯曲，
上述外引线部分从上述树脂部分的厚度的中心位置突出出去。
2、权利要求1所述的半导体装置，其特征是：
上述半导体器件在与上述树脂部分的厚度方向垂直的方向上，被装配到上述散热构件的中央区域上，
上述内引线部分，在上述散热构件中的装配半导体器件的面上，装配到上述散热构件的外周部分上。
3、权利要求1所述的半导体装置，其特征是：
上述半导体器件装配到上述散热构件的一个面上，
上述内引线部分装配到上述散热构件的另一个面上。
4、权利要求1到3中的任何一项所述的半导体装置，其特征是：
上述散热构件由铝构成，并因施行阳极氧化处理而具有多孔性的表面。
5、权利要求1到3中的任何一项所述的半导体装置，其特征是：
对上述散热构件的表面施行了表面粗化。
6、权利要求1到3中的任何一项所述的半导体装置，其特征是：
对上述散热构件的表面施行了陶瓷喷镀。
7、权利要求1到3中的任何一项所述的半导体装置，其特征是：
对上述散热构件的表面施行了黑化处理。
8、权利要求1到3中的任何一项所述的半导体装置，其特征是：
上述引线的上述内引线部分，通过在两面有粘接构件的绝缘构件装配到上述散热构件上，
上述内引线部分以在陷入到上述绝缘构件的上述一面粘接构件中的状态下装配。
9、权利要求1到3中的任何一项所述的半导体装置，其特征是：
上述引线的上述内引线部分通过在两面有粘接构件的绝缘构件装配到上述散热构件上，
上述内引线部分的顶端比上述绝缘构件还向上述散热构件的中央一侧突出。
10、一种树脂密封式半导体装置的制造方法，
含有：
第1工序，用于把具有电极的半导体器件、具有外引线部分和部分弯曲的内引线部分的引线以及散热构件配置到预定的位置上，上述散射构件装配上述半导体器件和上述内引线部分，同时促进上述半导体器件的散热；
第2工序，用于形成密封上述半导体器件、上述散热构件和上述引线的上述内引线部分的树脂部分，
在上述第1工序中，把上述散热构件配置到与上述树脂部分的厚度的中央交界的位置上，并通过上述内引线部分的弯曲，把上述内引线部分和上述外引线部分之间的连接部分配置在上述树脂部分的厚度的中间位置上。
11、权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征是：
上述散热构件由铝构成，
在上述第1工序之前，含有对上述散热构件进行阳极氧化处理的工序。
12、权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征是：
在上述第1工序之前，含有以可以产生表面粗化现象那种程度的大的电流密度对上述散热构件实施电解电镀的工序。
13、权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征是：
在上述第1工序之前，含有用喷砂法使上述散热构件的表面粗化的工序。
14、权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征是：
在上述第1工序之前，含有对上述散热构件的表面实施陶瓷喷镀的工序。
15、权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征是：
在上述第1工序之前，含有对上述散热构件的表面施行黑化处理的工序。
16、权利要求10到15中任何一项所述的半导体装置的制造方法，其特征是：
上述第1工序含有：
通过在两面上具有粘接构件的绝缘构件把上述引线的上述内引线部分装配到上述散热构件上的工序；在上述内引线部分和上述绝缘构件之间施加压力，使上述内引线部分陷入到上述绝缘构件的上述一面粘接构件中去的工序。
17、权利要求10到15中任何一项所述的半导体装置的制造方法，其特征是：
上述第1工序含有：
把在两面上具有粘接构件的绝缘构件粘贴到上述散热构件的外周部分上的工序；
把上述内引线部分粘贴到上述绝缘构件上的工序，使得上述内引线部分至少延伸到上述绝缘构件的位于上述散热构件的中央一侧的侧端部或者超过该侧端部进一步向上述散热构件的中央一侧延伸；
对上述内引线部分和上述散热构件之间施加压力的工序。
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