JP2000150763A - Lead frame and semiconductor device using the same - Google Patents

Lead frame and semiconductor device using the same

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JP2000150763A
JP2000150763A JP32469198A JP32469198A JP2000150763A JP 2000150763 A JP2000150763 A JP 2000150763A JP 32469198 A JP32469198 A JP 32469198A JP 32469198 A JP32469198 A JP 32469198A JP 2000150763 A JP2000150763 A JP 2000150763A
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JP
Japan
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die pad
semiconductor chip
lead frame
lead
semiconductor
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JP32469198A
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Masanao Araki
雅尚 荒木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid soldering mounting defect caused by package cracks and swell of a package rear in a solder reflow process when a semiconductor device is mounted on a board, by obtaining high bonding force by bonding sealing resin directly to a rear of a semiconductor element during resin sealing, relaxing stress to sealing resin, and decreasing water amount absorbed by adhesive by decreasing an amount of adhesive used for joining a semiconductor chip and a die pad when a semiconductor chip is mounted on a die pad. SOLUTION: A die pad joining a semiconductor element 10 of a lead frame has an opening in a central part and avoids troubles caused by stress relaxation and heating of soldering, etc. Additionally, heat dissipation property can be also improved by making a die pad of a semiconductor element junction part thicker than a lead part and exposing it outside a package during resin sealing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型化、軽量化に
加えて特に高い放熱性を必要とする半導体装置に適する
リードフレームとそれを用いた半導体装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lead frame suitable for a semiconductor device requiring particularly high heat dissipation in addition to a reduction in thickness and weight, and a semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、樹脂封止される半導体チップに外
部接続端子を与えるリードフレームの1つとしては、半
導体チップ上に形成されたアルミニウム電極パッドと接
続されるインナーリード部と、外部端子となるアウター
リード部と、半導体チップを搭載するダイパッド部と、
前記ダイパッド部を支持する吊リード部とにより構成さ
れるリードフレームがある。そして前記ダイパッド部
は、中央部あるいは中央部付近に開口部が設けられ、前
記開口部の周辺部に、搭載する半導体チップとの接着の
ための複数の接合部を有し、前記接合部どうしが接合部
と同一材料で連結されている。こうしたリードフレーム
のダイパッド上のほぼ中央部に半導体チップが搭載さ
れ、さらにその全体を成形エポキシ樹脂で覆って完成さ
れた半導体装置が今日一般的になっているものの1つで
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of lead frames for providing external connection terminals to a resin-sealed semiconductor chip, an inner lead portion connected to an aluminum electrode pad formed on the semiconductor chip, an external terminal, Outer lead portion, a die pad portion for mounting a semiconductor chip,
There is a lead frame constituted by a suspension lead portion supporting the die pad portion. The die pad portion has an opening at or near the center, and has a plurality of joints around the opening for bonding with a semiconductor chip to be mounted. It is connected with the same material as the joint. A semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted at a substantially central portion on a die pad of such a lead frame and further covered entirely with a molded epoxy resin is one of today's common semiconductor devices.

【0003】上記ダイパッドにおける接合部は半導体チ
ップよりも小さい外形を有する、すなわち半導体チップ
をダイパッドに搭載したとき、接合部は半導体チップの
内側に位置するものであり、これは1つにはパッケージ
サイズをできるだけ小さくしようとすることによるもの
である。こうしたリードフレームを用いることにより、
樹脂封止した際、ダイパッドに設けられた開口部のため
に半導体チップの裏面の大部分が露出しており、封止樹
脂は直接半導体チップの裏面と密着する面積が増加し、
高い密着力が得られる。これは半導体チップ裏面のシリ
コンと封止樹脂との密着力が、ダイパッドと封止樹脂と
の密着力より大きいためである。さらにこれに加え、封
止樹脂との応力を緩和でき、また前記接合部に対して半
導体チップを搭載する際、半導体チップと前記接合部と
を接合するのに用いる導電性の接着剤の量を減らすこと
ができ、接着剤が吸湿する水分量を減らすことができ
る。したがって、樹脂封止された半導体装置を基板実装
する際の半田リフロー工程の熱で発生する熱応力、パッ
ケージクラック、吸湿した水分の気化膨張によるパッケ
ージ裏面の膨れによるリード浮き上がり、半田付け実装
不良を回避することができる。上記リードフレームは以
上のような優れた特性を有するものである。
The bonding portion of the die pad has an outer shape smaller than that of the semiconductor chip. That is, when the semiconductor chip is mounted on the die pad, the bonding portion is located inside the semiconductor chip. Is as small as possible. By using such a lead frame,
When resin sealing, most of the back surface of the semiconductor chip is exposed due to the opening provided in the die pad, the area of the sealing resin directly adhered to the back surface of the semiconductor chip increases,
High adhesion is obtained. This is because the adhesion between the silicon on the back surface of the semiconductor chip and the sealing resin is larger than the adhesion between the die pad and the sealing resin. In addition to this, the stress with the sealing resin can be reduced, and when the semiconductor chip is mounted on the joint, the amount of the conductive adhesive used for joining the semiconductor chip and the joint is reduced. The amount of water absorbed by the adhesive can be reduced. Therefore, it is possible to avoid a thermal stress generated by heat in a solder reflow process when mounting a resin-encapsulated semiconductor device on a substrate, a package crack, a floating of a lead due to a swelling of the back surface of the package due to a vaporization expansion of moisture absorbed, and a defective soldering mounting. can do. The lead frame has the above-mentioned excellent characteristics.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記接
合部を有したリードフレームを用いて完成された半導体
装置においては、半導体チップに接触している接合部の
面積が小さくなり、多数のトランジスタなど半導体素子
を高密度集積化した高機能の半導体チップである場合
は、動作中に発する熱が大きく、その熱を放出しにくく
してしまうことになる。このため、消費電力が大きく放
熱を必要とする半導体チップに対しては、前記接合部を
有する半導体装置を使用することが困難になってくると
いう問題点を有していた。本発明はこのような従来の構
造のリードフレームあるいはそれを用いた半導体装置の
問題点を解決するものである。
However, in a semiconductor device completed using a lead frame having the above-mentioned junction, the area of the junction in contact with the semiconductor chip is reduced, and a large number of semiconductors such as transistors are formed. In the case of a high-performance semiconductor chip in which elements are integrated at a high density, heat generated during operation is large, and it becomes difficult to release the heat. For this reason, there has been a problem that it becomes difficult to use a semiconductor device having the above-mentioned junction portion for a semiconductor chip which consumes large power and requires heat radiation. The present invention is to solve the problems of such a conventional lead frame or a semiconductor device using the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のリードフレームは、インナーリード部と、
アウターリード部と、半導体チップを接合するダイパッ
ド部と、ダイパッド部を支持する吊リード部とにより構
成されるリードフレームであって、前記ダイパッド部は
開口部を有し、かつ前記半導体チップとの接合部の少な
くとも一部は、前記インナーリード部、前記アウターリ
ード部および前記吊リード部の厚さよりも厚くなってい
る構造を有するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a lead frame according to the present invention comprises an inner lead portion,
A lead frame including an outer lead portion, a die pad portion for bonding a semiconductor chip, and a suspension lead portion for supporting the die pad portion, wherein the die pad portion has an opening and is bonded to the semiconductor chip. At least a part of the portion has a structure that is thicker than the thicknesses of the inner lead portion, the outer lead portion, and the suspension lead portion.

【0006】また、本発明の半導体装置は、上記のリー
ドフレームのダイパッド部に半導体チップを搭載し、前
記インナーリード部、前記アウターリード部および前記
吊リード部の厚さよりも厚くなっている、前記ダイパッ
ド部の前記半導体チップとの接合部が外部に露出するよ
うに、前記半導体チップが樹脂封止された半導体装置で
ある。
Further, in the semiconductor device of the present invention, a semiconductor chip is mounted on the die pad portion of the lead frame, and the semiconductor chip is thicker than the inner lead portion, the outer lead portion and the suspension lead portion. The semiconductor device is a semiconductor device in which the semiconductor chip is resin-sealed such that a bonding portion of the die pad portion with the semiconductor chip is exposed to the outside.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図1は本発明を適用し
たリードフレームの一例であって、その主要部分を示す
平面図である。図2は図1のA−A’に沿う断面図であ
る。図1にに示すように、本実施形態のリードフレーム
1は、インナーリード部2と、アウターリード部3と、
タイバー4と、半導体チップを搭載するダイパッド部5
と、ダイパッド部5を支持する吊リード部6とで構成さ
れている。そしてダイパッド部5は半導体チップとの接
着のための接合部8a、8b、8c、8dを有してい
る。そして4個の小型ダイパッド部である接合部8a、
8b、8c、8dが連結されることによりダイパッド部
5を構成しているものである。これは見方を変えると、
リードフレーム1のダイパッド部5上に半導体チップを
搭載後、その周りを樹脂封止した際に生ずるダイパッド
部5への応力を緩和するなどのために、ダイパッド部5
自身は開口部7を有しているということができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an example of a lead frame to which the present invention is applied, and is a plan view showing a main part thereof. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. As shown in FIG. 1, the lead frame 1 of the present embodiment includes an inner lead portion 2, an outer lead portion 3,
Tie bar 4 and die pad portion 5 for mounting semiconductor chip
And a suspension lead portion 6 for supporting the die pad portion 5. The die pad portion 5 has bonding portions 8a, 8b, 8c, 8d for bonding to the semiconductor chip. And a bonding portion 8a, which is four small die pad portions,
The die pad portion 5 is formed by connecting 8b, 8c, and 8d. From a different point of view,
After the semiconductor chip is mounted on the die pad portion 5 of the lead frame 1, the die pad portion 5 is formed in order to alleviate the stress on the die pad portion 5 generated when the periphery is sealed with resin.
It can be said that it has the opening 7 itself.

【0008】このように構成されるダイパッド部5は、
インナーリード部2、アウターリード部3あるいは吊リ
ード部6など他の部位と比較して厚く形成されている。
これが本発明のリードフレームの最大の特徴である。こ
のリードフレームは一体成形によって形成されてもよい
し、また、所定の厚みの金属板を打ち抜き、さらに接合
部8a、8b、8c、8dの領域に金属板を追加接合し
て形成してもよいものである。
[0008] The die pad portion 5 configured as described above is
It is formed thicker than other parts such as the inner lead part 2, the outer lead part 3, and the suspension lead part 6.
This is the greatest feature of the lead frame of the present invention. This lead frame may be formed by integral molding, or may be formed by punching a metal plate having a predetermined thickness and further bonding a metal plate to the joints 8a, 8b, 8c, and 8d. Things.

【0009】このリードフレームに半導体チップを搭載
し、樹脂封止して完成した半導体製品を裏面から見た平
面図を図3に示し、図3のB−B’の断面図を図4に示
す。これらの図からわかるように半導体チップ10を樹
脂封止しパッケージを形成した際に、ダイパッド部5の
接合部8a、8b、8c、8dの裏面は樹脂に覆われず
外部に露出するように樹脂モールドする。これにより、
熱伝導性のよい金属製接合部8a、8b、8c、8dが
外気に露出することによって、半導体チップ動作時の放
熱性が大幅に改善され、ダイパッド部5に開口部7を設
けて応力など加熱に伴う不都合を緩和することに伴って
減少した放熱性を回復させ、補うことができるのであ
る。
FIG. 3 is a plan view of a semiconductor product completed by mounting a semiconductor chip on the lead frame and sealing with resin, as viewed from the back surface, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB 'of FIG. . As can be seen from these drawings, when the semiconductor chip 10 is sealed with a resin to form a package, the back surfaces of the joining portions 8a, 8b, 8c, 8d of the die pad portion 5 are not covered with the resin but are exposed to the outside. Mold. This allows
Since the metal joints 8a, 8b, 8c, 8d having good thermal conductivity are exposed to the outside air, the heat radiation during the operation of the semiconductor chip is greatly improved. Thus, the reduced heat dissipation due to alleviating the inconvenience associated with the above can be recovered and compensated.

【0010】なお、パッケージ厚さ1mm以下の薄い半
導体製品の場合、半導体チップの厚みで樹脂封止後、そ
の表面が露出しないように吊リード部6にディプレス
(へこみ)加工を施してディプレス部9を形成し、ダイ
パッド部5をインナーリード部2よりも下げている。こ
うすることで樹脂封止パッケージの中央部から外部リー
ド端子を出すことができる(図4参照)。このディプレ
ス部9の下げ量は概ね半導体チップの厚みの半分程度に
するのが望ましい。
In the case of a thin semiconductor product having a package thickness of 1 mm or less, after the resin is sealed with the thickness of the semiconductor chip, the suspension lead portion 6 is depressed so that the surface thereof is not exposed. The portion 9 is formed, and the die pad portion 5 is lower than the inner lead portion 2. In this way, external lead terminals can be exposed from the center of the resin-sealed package (see FIG. 4). It is desirable that the amount of depression of the depressed portion 9 be approximately half the thickness of the semiconductor chip.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上述べたように、本発明は半導体チッ
プよりも小さい外形でかつ開口を有するダイパッドを有
するリードフレームを用いることにより、樹脂封止した
際、封止樹脂は直接半導体素子の裏面と密着することに
より高い密着力が得られることに加え、封止樹脂との応
力を緩和でき、またダイパッドに対して半導体チップを
搭載する際、半導体チップとダイパッドとを接合するの
に用いる接着剤の量を減らして接着剤が吸湿する水分量
を減らし、半導体装置を基板実装する際の半田リフロー
工程でのパッケージクラック、パッケージ裏面の膨れに
よる半田付け実装不良を回避することができる。
As described above, the present invention uses a lead frame having a die pad having an outer shape smaller than a semiconductor chip and having an opening. Adhesive used to bond the semiconductor chip to the die pad when mounting the semiconductor chip on the die pad, in addition to obtaining a high adhesion force by being in close contact with the die pad. By reducing the amount of moisture absorbed by the adhesive, the amount of moisture absorbed by the adhesive can be reduced, and a package crack in a solder reflow process when the semiconductor device is mounted on a substrate and a defective solder mounting due to bulging of the back surface of the package can be avoided.

【0012】それと同時にダイパッドの一部裏面を封止
成形後の半導体製品から露出させることにより、半導体
チップから発せられる熱を放出し易くすることができ
る。本発明は特に高密度高集積化された消費電力の大き
いチップ搭載の、サイズの小さいパッケージを有する半
導体装置に使用して好ましい効果を発揮するものであ
る。
At the same time, by exposing a part of the rear surface of the die pad from the semiconductor product after the encapsulation molding, heat generated from the semiconductor chip can be easily released. The present invention is particularly effective when used in a semiconductor device having a small-sized package mounted on a high-density and highly integrated chip with a large power consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態のリードフレームを示す平面
FIG. 1 is a plan view showing a lead frame according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態のリードフレームを示す断面
FIG. 2 is a sectional view showing a lead frame according to the embodiment of the present invention;

【図3】本発明のリードフレームを用いた半導体装置を
示す平面図
FIG. 3 is a plan view showing a semiconductor device using the lead frame of the present invention.

【図4】本発明のリードフレームを用いた半導体装置を
示す断面図
FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor device using the lead frame of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 リードフレーム 2 インナーリード部 3 アウターリード部 4 タイバー 5 ダイパッド部 6 吊リード部 7 開口部 8a、8b、8c、8d 接合部 9 ディプレス部 10 半導体チップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lead frame 2 Inner lead part 3 Outer lead part 4 Tie bar 5 Die pad part 6 Suspended lead part 7 Opening part 8a, 8b, 8c, 8d Joint part 9 Depress part 10 Semiconductor chip

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インナーリード部と、アウターリード部
と、半導体チップを接合するダイパッド部と、前記ダイ
パッド部を支持する吊リード部とにより構成されるリー
ドフレームであって、前記ダイパッド部は開口部を有
し、かつ前記半導体チップとの接合部の少なくとも一部
は、前記インナーリード部、前記アウターリード部およ
び前記吊リード部の厚さよりも厚くなっていることを特
徴とするリードフレーム。
1. A lead frame comprising an inner lead portion, an outer lead portion, a die pad portion for joining a semiconductor chip, and a suspension lead portion for supporting the die pad portion, wherein the die pad portion has an opening. And a thickness of at least a part of a joint portion with the semiconductor chip is larger than thicknesses of the inner lead portion, the outer lead portion, and the suspension lead portion.
【請求項2】 請求項1記載のリードフレームのダイパ
ッド部に半導体チップを搭載し、前記インナーリード
部、前記アウターリード部および前記吊リード部の厚さ
よりも厚くなっている、前記ダイパッド部の前記半導体
チップとの接合部が外部に露出するように、前記半導体
チップが樹脂封止されたことを特徴とする、リードフレ
ームを用いた半導体装置。
2. The die pad portion of claim 1, wherein a semiconductor chip is mounted on the die pad portion of the lead frame according to claim 1, and the thickness of the inner lead portion, the outer lead portion, and the suspension lead portion is larger than the thickness of the die lead portion. A semiconductor device using a lead frame, wherein the semiconductor chip is resin-sealed so that a joint portion with the semiconductor chip is exposed to the outside.
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