JP2015170823A - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】放熱性の良好な樹脂封止型半導体装置を提供する。
【解決手段】本発明の樹脂封止型半導体装置は、ダイパッドと放熱インナーリードとを連結する曲げ斜面部の一部もしく全部を樹脂封止体に切欠き溝を設けることによって外部に露出させ、半導体装置と実装基板との間の放熱経路を拡張させることによって、単位実装面積当たりの放熱特性を向上させるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱特性を向上させた樹脂封止型半導体装置に関する。
樹脂封止型半導体装置においては、半導体素子で発熱した熱を効率よく実装基板に逃がすために、ダイパッドを樹脂封止体から外部に露出させるＥＸＰＯＳＥタイプが用いられる。例えば、ＨＳＯＰと呼ばれる樹脂封止型半導体装置が標準規格（ＪＥＤＥＣ:ＭＳ−０１２）に登録されている。このようなタイプの樹脂封止型半導体装置においては、主に半導体素子の発熱は、封止樹脂から露出されたダイパッドを経由して実装基板へと熱伝導され外部に放出されるため、熱放散性を高くすることができる。
別の方法としてダイパッドとインナーリードを連結させて、ダイパッドの一部を封止樹脂の外部に露出させるとともに、ダイパッドと連結するインナーリードとつながるアウターリードから熱を逃がす技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
図５に示す樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１０で発熱した熱を効率よく実装基板に逃がすために、ダイパッド１６を樹脂封止体１７から外部に露出させるＥＸＰＯＳＥタイプであり、かつ、ダイパッド１６と連結する放熱インナーリード１３と、放熱インナーリード１３とつながる放熱アウターリード１４を介して、半導体素子１０の発熱を実装基板へ放熱させる形態である。
特開平１１−７４４３９号公報
しかしながら、従来提案されている手法を用いて、より高い熱放散性を有する樹脂封止型半導体装置を得るためには、半導体装置の大きさを大きくしたり、高価な高熱伝導接着材を使用したりして半導体素子とダイパッド間の熱抵抗を低減するなどの必要があった。そのため、実装面積が大きくなって基板設計上の制約が生じ、放熱性を高めるためのオプションを採用した際にはコストアップにつながるケースがあった。
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説明すれば次のとおりである。
すなわち、半導体素子がボンディングされているダイパッドと前記半導体素子に電気的にそれぞれ接続されている複数本のインナーリードと、これらインナーリードにそれぞれ連結されているアウターリードと、前記ダイパッドに連結されている複数本の放熱インナーリードと、これら放熱インナーリードにそれぞれ一体的に連結されている一本または複数本の放熱アウターリードと、前記ダイパッド、前記半導体素子、前記インナーリード群および前記放熱インナーリード群を樹脂封止する樹脂封止体とを備えており、前記アウターリード群および前記放熱アウターリード群は樹脂封止体から外部に突出されている樹脂封止型半導体装置において、前記樹脂封止体における前記ダイパッドと前記各放熱インナーリードとを連結する曲げ斜面部の一部もしくは全部に切欠き溝が設けられており、この切欠き溝から前記曲げ斜面部の一部もしくは全部が樹脂封止体から外部に露出していることを特徴とする樹脂封止型半導体装置およびその製造方法とした。
以上のように、本発明によって、ダイパッドと各放熱インナーリードとを連結する曲げ斜面部の一部もしくは全部が切欠き溝から露出した分だけ放熱経路が拡張されて放熱面積が増大するので半導体装置の熱放散性を高めることができる。そのため、半導体装置の大きさを大きくすることなく、また、高価な高熱伝導接着材を使用して半導体素子とダイパッド間の熱抵抗を低減する必要がなくなるので、実装面積が大きくなることによる基板設計上の制約がなくなり、放熱性を高めるためのオプションを採用する必要がなく、コストアップにつながることのない高熱放散性の樹脂封止型半導体装置が実現できる。
本発明の第一の実施形態を示す樹脂封止型半導体装置の概略構成図で、（ａ）は上面斜視図、（ｂ）は裏面からの斜視図で、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第二の実施形態を示す樹脂封止型半導体装置の概略構成図で、（ａ）は上面斜視図、（ｂ）は裏面からの斜視図で、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第一実施形態である樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す概略構成図である。 本発明の第二実施形態である樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す概略構成図である。 従来の樹脂封止型半導体装置を示す概略構成図で、（ａ）は上面斜視図、（ｂ）は裏面からの斜視図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１は本発明の第一の実施形態を示す樹脂封止型半導体装置の概略構成図で、（ａ）は上面斜視図、（ｂ）は裏面からの斜視図で、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１に示す樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１０と、半導体素子１０の２方向に配設されている複数本のインナーリード１１と、これらインナーリード１１にそれぞれ一体的に連結されているアウターリード１２と、半導体素子１０の表面上の各電極パッドとインナーリード１１とをつなぐ金属細線１５と、半導体素子１０がボンディングされたダイパッド１６とこれらを樹脂封止した樹脂封止体１７とを備えている。
半導体素子１０がボンディングされたダイパッド１６の２箇所には各放熱インナーリード１３が一体的に連結されており、２本の放熱インナーリード１３には樹脂封止体１７の側面においてそれぞれ外部に突出された各放熱アウターリード１４が一体的に連設されている。そして、樹脂封止体１７における、ダイパッド１６と各放熱インナーリード１３とを一体的に連結する曲げ斜面部１８の一部もしくは全部に切欠き溝１９が設けられており、この切欠き溝１９から曲げ斜面部１８の一部もしくは全部が樹脂封止体１７から外部に露出している。
図２は本発明の第二の実施形態を示す樹脂封止型半導体装置の概略構成図で、（ａ）は上面斜視図、（ｂ）は裏面からの斜視図で、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図２に示す樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１０と、半導体素子１０の２方向に配設されている複数本のインナーリード１１と、これらインナーリード１１にそれぞれ一体的に連結されているアウターリード１２と、半導体素子１０の表面上の各電極パッドとインナーリード１１とをつなぐ金属細線１５と、半導体素子１０がボンディングされたダイパッド１６とこれらを樹脂封止した樹脂封止体１７とを備えている。
半導体素子１０がボンディングされたダイパッド１６の２箇所には各放熱インナーリード１３が一体的に連結されており、２本の放熱インナーリード１３には樹脂封止体１７の側面においてそれぞれ外部に突出された各放熱アウターリード１４が一体的に連設されている。そして、樹脂封止体１７における、ダイパッド１６と各放熱インナーリード１３とを連結する曲げ斜面部１８の全部および放熱アウターリードの底面の一部２３に切欠き溝１９が設けられており、この切欠き溝１９から曲げ斜面部１８の全部および放熱アウターリードの底面の一部２３が樹脂封止体１７から外部に露出している。
図３は本発明の第一実施形態である樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す概略構成図である。本実施形態においては、２個の放熱アウターリード１４の内側先端部には放熱インナーリード１３が一体的に連結されており、各放熱インナーリード１３の内側先端部にはダイパッド１６が単位リードフレームに配置され、これら放熱インナーリード１３により保持されている。各放熱インナーリード１３はダイパッド１６と接続部付近においてそれぞれクランク形状に屈曲されており、この放熱インナーリード１３の屈曲によって、ダイパッド１６はインナーリード１１および放熱インナーリード１３の平面よりもダウンセットされており、樹脂封止体１７の底面から露出されるように曲げ加工されている。
半導体素子１０は、ダイパッド１６に銀ペーストなどのエポキシ接着材を介してボンディングされ、半導体素子１０の表面に形成された電極パッドと各インナーリード１１または各放熱インナーリード１３とが電気的に金属細線１５を通して接続されるワイヤーボンディング工程を経て、ダイパッド１６と、半導体素子１０、各インナーリード１１および各放熱インナーリード１３を樹脂封止して樹脂封止体１７を形成する。そして、樹脂封止体１７の底面からダイパッド１６と各放熱インナーリード１３とを連結する曲げ斜面部１８の一部もしくは全部に切欠き溝１９が設けられるように樹脂封止体成型を行い、この切欠き溝から曲げ斜面部１８の一部もしくは全部を樹脂封止体１７から外部に露出させる。切欠き溝１９は、樹脂封止体１７を成型する成形型のキャビティー２１に凸型形状部２２を設けて形成させる。（図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照。）
図４は本発明の第二実施形態である樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す概略構成図である。本実施形態においては、２個の放熱アウターリード１４の内側先端部には放熱インナーリード１３が一体的に連結されており、各放熱インナーリード１３の内側先端部にはダイパッド１６が単位リードフレームに配置され、これら放熱インナーリード１３により保持されている。各放熱インナーリード１３はダイパッド１６と接続部付近においてそれぞれクランク形状に屈曲されており、この放熱インナーリード１３の屈曲によって、ダイパッド１６はインナーリード１１および放熱インナーリード１３の平面よりもダウンセットされており、樹脂封止体１７の底面から露出するように曲げ加工されている。
半導体素子１０は、ダイパッド１６に銀ペーストなどのエポキシ接着材２０を介してボンディングされ、半導体素子１０の表面に形成された電極パッドと各インナーリード１１または各放熱インナーリード１３とが電気的に金属細線１５を通して接続されるワイヤーボンディング工程を経て、ダイパッド１６と、半導体素子１０、各インナーリード１１および各放熱インナーリード１３を樹脂封止して樹脂封止体１７を形成する。そして、樹脂封止体１７からダイパッド１６と各放熱インナーリード１３とを連結する曲げ斜面部１８の全部および放熱アウターリードの底面の一部２３に切欠き溝１９が設けられるように樹脂封止体成型を行い、この切欠き溝１９から前記曲げ斜面部１８の全部および放熱アウターリードの底面の一部２３が樹脂封止体１７から外部に露出させる。切欠き溝１９は、前記樹脂封止体１７を成型する成形型のキャビティー２１に凸型形状部２２を設けて形成させる。（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照。）
以上のように形成された実施形態一、実施形態二の樹脂封止体１７は、封止樹脂のキュア工程を経て、アウターリード１２と、放熱アウターリード１４およびダイパッド１６をメッキ処理され、リード切断、リード成形工程においてアウターリード１２と放熱アウターリード１４はガルウイング形状に曲げ成形される。
１０ 半導体素子
１１ インナーリード
１２ アウターリード
１３ 放熱インナーリード
１４ 放熱アウターリード
１５ 金属細線
１６ ダイパッド
１７ 樹脂封止体
１８ 曲げ斜面部
１９ 切欠き溝
２０ エポキシ接着材
２１ キャビティー
２２ 凸型形状部
２３ 放熱アウターリードの底面の一部

Claims (6)

  1. 半導体素子がボンディングされているダイパッドと、
    前記半導体素子にそれぞれ電気的に接続されているインナーリードと、
    前記インナーリードにそれぞれ連結されているアウターリードと、
    前記ダイパッドに連結されている放熱インナーリードと、
    前記放熱インナーリードにそれぞれ一体的に連結されている放熱アウターリードと、
    前記ダイパッド、前記半導体素子、前記インナーリードおよび前記放熱インナーリードを樹脂封止する樹脂封止体と、を備え、
    前記アウターリードおよび前記放熱アウターリードが前記樹脂封止体から外部に突出している樹脂封止型半導体装置であって、
    前記樹脂封止体における前記ダイパッドと前記各放熱インナーリードとを連結する曲げ斜面部に切欠き溝が設けられ、前記曲げ斜面部が樹脂封止体から外部に露出していることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 半導体素子がボンディングされているダイパッドと、
    前記半導体素子にそれぞれ電気的に接続されているインナーリードと、
    前記インナーリードにそれぞれ連結されているアウターリードと、
    前記ダイパッドに連結されている放熱インナーリードと、
    前記放熱インナーリードにそれぞれ一体的に連結されている放熱アウターリードと、
    前記ダイパッド、前記半導体素子、前記インナーリードおよび前記放熱インナーリードを樹脂封止する樹脂封止体と、を備え、
    前記アウターリードおよび前記放熱アウターリードが前記樹脂封止体から外部に突出している樹脂封止型半導体装置であって、
    前記樹脂封止体における前記ダイパッドと前記各放熱インナーリードとを連結する曲げ斜面部および放熱アウターリードの底面に切欠き溝が設けられ、前記曲げ斜面部および前記放熱アウターリードの底面の一部もしくは全部が樹脂封止体から外部に露出していることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  3. 前記切欠き溝はダイパッドが露出する側の半導体素子を搭載する面とは反対の樹脂封止体の面から、一つもしくは複数個形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。
  4. ダイパッドと、前記ダイパッドに近接して配設されているインナーリードと、前記インナーリードに一体的に連結されているアウターリードと、前記ダイパッドに連結されている放熱インナーリードと、前記放熱インナーリードに一体的に連結されている放熱アウターリードと、を備えるリードフレームを準備する工程と、
    前記リードフレームの前記ダイパッド上に半導体素子をダイボンディングする工程と、
    前記半導体素子の電極パッドと前記インナーリードまたは前記放熱インナーリードとが金属細線を介して電気的に接続するワイヤーボンディング工程と、
    前記ダイパッド、前記半導体素子、前記インナーリードおよび前記放熱インナーリードを樹脂封止する工程と、を備える樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
    前記ダイパッドと前記放熱インナーリードとを連結する曲げ斜面部に切欠き溝を設け、前記曲げ斜面部を樹脂封止体から露出するように樹脂封止体成型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。
  5. ダイパッドと、前記ダイパッドに近接して配設されているインナーリードと、前記インナーリードに一体的に連結されているアウターリードと、前記ダイパッドに連結されている放熱インナーリードと、前記放熱インナーリードに一体的に連結されている放熱アウターリードと、を備えるリードフレームを準備する工程と、
    前記リードフレームの前記ダイパッド上に半導体素子をダイボンディングする工程と、
    前記半導体素子の電極パッドと前記インナーリードまたは前記放熱インナーリードとが金属細線を介して電気的に接続されるワイヤーボンディング工程と、
    前記ダイパッド、前記半導体素子、前記インナーリードおよび前記放熱インナーリードを樹脂封止する工程と、を備える樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
    前記ダイパッドと前記各放熱インナーリードとを連結する曲げ斜面部および前記放熱アウターリードの底面の一部もしくは全部に切欠き溝を設け、前記曲げ斜面部および放熱アウターリードの底面の一部もしくは全部を樹脂封止体から露出するように樹脂封止体成型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。
  6. 前記樹脂封止体を成型する成形型のキャビティーに凸型形状部を設けて前記切欠き溝が形成されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。
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