JP2533751B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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- lead
- lead frame
- semiconductor device
- semiconductor element
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Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (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に
係り、特に大型の半導体素子を搭載するに好適な高信頼
性のパッケージ構造に関する。
係り、特に大型の半導体素子を搭載するに好適な高信頼
性のパッケージ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の樹脂封止型半導体装置は、リード
フレームに形成された外部リード端子群の他に各リード
端子と電気的に接続されたタブ(パッド,アイランド部
とも言う)を有して、このタブ上に半導体素子を搭載し
ていた。しかしこのタイプはリード端部とタブとの絶縁
の為のスペースや素子とタブとの位置ずれを考慮した余
裕部分等を要するから限られた大きさの樹脂封止内でよ
り半導体素子を大形化することは期待できなかった。
フレームに形成された外部リード端子群の他に各リード
端子と電気的に接続されたタブ(パッド,アイランド部
とも言う)を有して、このタブ上に半導体素子を搭載し
ていた。しかしこのタイプはリード端部とタブとの絶縁
の為のスペースや素子とタブとの位置ずれを考慮した余
裕部分等を要するから限られた大きさの樹脂封止内でよ
り半導体素子を大形化することは期待できなかった。
【0003】この欠点を回避すべく外部リード端子を延
長してそのリード端子群上面に半導体素子を搭載しよう
とする考え方がある。所謂タブレス構造と称し、特開昭
61−258458号公報に示されている。このパッケージ構造
においては素子下面とリード端子上面とを電気的に絶縁
する必要がある。
長してそのリード端子群上面に半導体素子を搭載しよう
とする考え方がある。所謂タブレス構造と称し、特開昭
61−258458号公報に示されている。このパッケージ構造
においては素子下面とリード端子上面とを電気的に絶縁
する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は素子下
面〜リード端子上面間の全面すなわち素子下面の全面に
封止樹脂とは異なる電気絶縁層を設けているが、このタ
イプはヒートサイクルをかけると電気絶縁層端部から封
止樹脂部内にクラックが生じる。これは半導体素子と封
止樹脂との線膨張係数差に起因し、この部分への熱応力
集中にて封止樹脂が疲労破壊することに依ると考えられ
る。更にこの種のパッケージ構造は吸湿後の加熱によ
り、素子下面と電気絶縁層内に水蒸気が溜ることに起因
して蒸気圧による樹脂部クラックも発生する。
面〜リード端子上面間の全面すなわち素子下面の全面に
封止樹脂とは異なる電気絶縁層を設けているが、このタ
イプはヒートサイクルをかけると電気絶縁層端部から封
止樹脂部内にクラックが生じる。これは半導体素子と封
止樹脂との線膨張係数差に起因し、この部分への熱応力
集中にて封止樹脂が疲労破壊することに依ると考えられ
る。更にこの種のパッケージ構造は吸湿後の加熱によ
り、素子下面と電気絶縁層内に水蒸気が溜ることに起因
して蒸気圧による樹脂部クラックも発生する。
【0005】本発明の目的はヒートサイクルや吸湿加熱
によるクラックを防止し得る所謂タブレス型の樹劇封止
型半導体装置を提供するにある。
によるクラックを防止し得る所謂タブレス型の樹劇封止
型半導体装置を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、樹脂のクラ
ックが発生するパッケージの中央部分に電気絶縁物を設
けないので、封止樹脂により素子とリードフレームの電
気絶縁を行うことにより達成される。
ックが発生するパッケージの中央部分に電気絶縁物を設
けないので、封止樹脂により素子とリードフレームの電
気絶縁を行うことにより達成される。
【0007】本願発明は、上面に電極群を有する半導体
素子と、その半導体素子を支持する位置に延長配置した
複数本の外部端子リードと,該各リードとこれに対応す
る前記各電極とを電気的に接続するワイヤと,該各リー
ド上面と前記素子下面とを電気的に絶縁する手段と,上
記各部品をモールドする封止樹脂部とを備えてなる樹脂
封止型半導体装置において、前記各リードの素子中央側
の延長端部上面に電気絶縁層を形成すると共に下方に突
出させて段差部を形成し素子下面リード上面の間隔に広
狭を作り、該狭い間隔部における前記絶縁手段は前記電
気絶縁層として素子〜リード間を接着し、該広い間隔部
における前記絶縁手段は前記電気絶縁層と前記封止樹脂
とから構成する。
素子と、その半導体素子を支持する位置に延長配置した
複数本の外部端子リードと,該各リードとこれに対応す
る前記各電極とを電気的に接続するワイヤと,該各リー
ド上面と前記素子下面とを電気的に絶縁する手段と,上
記各部品をモールドする封止樹脂部とを備えてなる樹脂
封止型半導体装置において、前記各リードの素子中央側
の延長端部上面に電気絶縁層を形成すると共に下方に突
出させて段差部を形成し素子下面リード上面の間隔に広
狭を作り、該狭い間隔部における前記絶縁手段は前記電
気絶縁層として素子〜リード間を接着し、該広い間隔部
における前記絶縁手段は前記電気絶縁層と前記封止樹脂
とから構成する。
【0008】本発明に代表されるパッケージ構造は、封
止樹脂で成形されたパッケージの長手方向の一方の側面
または両側面に外部端子リードを配置し、長手方向の両
端部に電極を具備する素子を設け、この素子の下面に前
記外部端子リードのリードフレームを前記素子の電極部
位置まで延長せしめ、そのリードフレームの延長先端部
と前記素子の電極部をワイヤで接続するように構成した
構造であって、前記素子の両電極部の下面と前記リード
フレームの間にシート状(テープ状)の電気絶縁物を設
け、前記素子の下面とリードフレームと前記電気絶縁物
に囲まれた空間に前記封止樹脂を流し込むことにより、
素子とリードフレームの電気的絶縁を行うことにする。
止樹脂で成形されたパッケージの長手方向の一方の側面
または両側面に外部端子リードを配置し、長手方向の両
端部に電極を具備する素子を設け、この素子の下面に前
記外部端子リードのリードフレームを前記素子の電極部
位置まで延長せしめ、そのリードフレームの延長先端部
と前記素子の電極部をワイヤで接続するように構成した
構造であって、前記素子の両電極部の下面と前記リード
フレームの間にシート状(テープ状)の電気絶縁物を設
け、前記素子の下面とリードフレームと前記電気絶縁物
に囲まれた空間に前記封止樹脂を流し込むことにより、
素子とリードフレームの電気的絶縁を行うことにする。
【0009】この場合、素子下方に位置するリードフレ
ームの前記電気絶縁物が設けられている部分以外の部分
に前記電気絶縁物より薄い第2の電気絶縁物をリードフ
レームの素子と対向する面に設けることが望ましい。ま
た、素子の両電極部の下面とリードフレームの間に設け
たシート状の電気絶縁物の厚さを素子の厚さの1/2以
上にすることが好ましい。
ームの前記電気絶縁物が設けられている部分以外の部分
に前記電気絶縁物より薄い第2の電気絶縁物をリードフ
レームの素子と対向する面に設けることが望ましい。ま
た、素子の両電極部の下面とリードフレームの間に設け
たシート状の電気絶縁物の厚さを素子の厚さの1/2以
上にすることが好ましい。
【0010】更に、素子の両電極部の下面とリードフレ
ームの間に設けた電気絶縁物に接続するリードフレーム
に段差を設け、電気絶縁物に接続するリードフレームの
面とこれに対向する素子下面の距離が、前記電気絶縁物
の側面と素子裏面と内部リードの中央側延長部(前記電
気絶縁物に覆われていないはみ出し部分)の上面間にて
囲まれた部分における内部リードの面(つまり内部リー
ドの中央側延長部の面)とこれに対向する素子下面の距
離よりも小さくすることが好ましい。
ームの間に設けた電気絶縁物に接続するリードフレーム
に段差を設け、電気絶縁物に接続するリードフレームの
面とこれに対向する素子下面の距離が、前記電気絶縁物
の側面と素子裏面と内部リードの中央側延長部(前記電
気絶縁物に覆われていないはみ出し部分)の上面間にて
囲まれた部分における内部リードの面(つまり内部リー
ドの中央側延長部の面)とこれに対向する素子下面の距
離よりも小さくすることが好ましい。
【0011】一方、素子の両電極部の下面とリードフレ
ームの間に位置する電気絶縁物と素子下面とリードフレ
ームに囲まれた空間に、前記電気絶縁物と同一厚さの電
気絶縁物を設け、この電気絶縁物の素子短辺に平行な方
向の寸法が素子短辺の寸法より短くすることも有効であ
る。
ームの間に位置する電気絶縁物と素子下面とリードフレ
ームに囲まれた空間に、前記電気絶縁物と同一厚さの電
気絶縁物を設け、この電気絶縁物の素子短辺に平行な方
向の寸法が素子短辺の寸法より短くすることも有効であ
る。
【0012】尚、上記各態様において、素子下面とリー
ドフレーム上面間に位置する電気絶縁物は一体化するこ
とが望ましい。
ドフレーム上面間に位置する電気絶縁物は一体化するこ
とが望ましい。
【0013】ここで本願明細書における「上面」の語は
各添付図面に示される各構成部品についての上面、すな
わち紙面上方の面を示し、「下面」の語は同じく紙面下
方の面を示す。
各添付図面に示される各構成部品についての上面、すな
わち紙面上方の面を示し、「下面」の語は同じく紙面下
方の面を示す。
【0014】
【作用】前述したように、樹脂のクラックは、最大応力
が発生するパッケージ中央部分の電気絶縁物端部に接す
る樹脂に応力が集中することにより発生する。本発明の
構成によれば、樹脂クラックが発生するパッケージ中央
部の素子とリードフレームの電気絶縁を電気絶縁物では
なく、封止樹脂により行い、樹脂クラックの発生原因を
取り除いた。このため、樹脂クラックは発生しない。
が発生するパッケージ中央部分の電気絶縁物端部に接す
る樹脂に応力が集中することにより発生する。本発明の
構成によれば、樹脂クラックが発生するパッケージ中央
部の素子とリードフレームの電気絶縁を電気絶縁物では
なく、封止樹脂により行い、樹脂クラックの発生原因を
取り除いた。このため、樹脂クラックは発生しない。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。
る。
【0016】図1は本発明に係る樹脂封止型半導体装置
の一実施例の斜視図である。図は理解を助ける為に一部
を取り除いて示してある。
の一実施例の斜視図である。図は理解を助ける為に一部
を取り除いて示してある。
【0017】パッケージの長手方向に設けられた外部端
子リード4−1,4−2,…,4−iは、半導体素子1
の下面を通り、少なくとも電極6の近傍直下まで延長さ
れている。電極6は半導体素子1の上面の長手方向両端
部に夫々配列されている。電極6とリードフレームの延
長先端部4−1a,4−2a,…,4−iaは、ワイヤ
3により電気的に接続されている。半導体素子1の両電
極部下面とリードフレーム4の間には、テープ状の電気
絶縁物7a,7bが設けられており、半導体素子1の下
面とリードフレーム4の上面と電気絶縁物7a,7bと
により囲まれた平面状の空間には、封止樹脂5が流し込
まれている。
子リード4−1,4−2,…,4−iは、半導体素子1
の下面を通り、少なくとも電極6の近傍直下まで延長さ
れている。電極6は半導体素子1の上面の長手方向両端
部に夫々配列されている。電極6とリードフレームの延
長先端部4−1a,4−2a,…,4−iaは、ワイヤ
3により電気的に接続されている。半導体素子1の両電
極部下面とリードフレーム4の間には、テープ状の電気
絶縁物7a,7bが設けられており、半導体素子1の下
面とリードフレーム4の上面と電気絶縁物7a,7bと
により囲まれた平面状の空間には、封止樹脂5が流し込
まれている。
【0018】図2は上記実施例装置の平面図であり、半
導体素子1から上の部分を取り除いた図である。半導体
素子1が搭載される範囲を一点鎖線で示してある。
導体素子1から上の部分を取り除いた図である。半導体
素子1が搭載される範囲を一点鎖線で示してある。
【0019】図3は図2のA−A断面図である。テープ
状物の電気絶縁物7a,7bは半導体素子1の長手方向
両端部の下面に設ける。更に本実施例においては段差部
を付けてかつ電気絶縁物をリード端部上方全面に有する
ようなタイプが有効である。このように形成すればリー
ドフレーム中央を全面絶縁被覆してからリード先端(中
央側)をへこませて電気絶縁被覆ごと段差を形成すれば
良く、製作工程が簡便である。加えて、本実施例によれ
ば、封止樹脂の最大応力が発生する部分11a,11b
に応力集中が生じるような(素子〜内部リード間を接着
するような)電気絶縁物は存在しないから、温度変化に
対する樹脂クラックは発生しない。
状物の電気絶縁物7a,7bは半導体素子1の長手方向
両端部の下面に設ける。更に本実施例においては段差部
を付けてかつ電気絶縁物をリード端部上方全面に有する
ようなタイプが有効である。このように形成すればリー
ドフレーム中央を全面絶縁被覆してからリード先端(中
央側)をへこませて電気絶縁被覆ごと段差を形成すれば
良く、製作工程が簡便である。加えて、本実施例によれ
ば、封止樹脂の最大応力が発生する部分11a,11b
に応力集中が生じるような(素子〜内部リード間を接着
するような)電気絶縁物は存在しないから、温度変化に
対する樹脂クラックは発生しない。
【0020】また、加熱時に水蒸気が発生し易い半導体
素子と絶縁物の界面も最大応力が発生する部分に存在し
ないので、吸湿による樹脂クラックの発生も無い。
素子と絶縁物の界面も最大応力が発生する部分に存在し
ないので、吸湿による樹脂クラックの発生も無い。
【0021】図4は、第1実施例において、封止樹脂の
最大応力が発生するパッケージ中央部における半導体素
子1の側面およびその延長線に接する封止樹脂の熱応力
の分布を有限要素法により計算した結果を示す。熱応力
は、半導体素子1のコーナ部1a,1bに応力集中が生
じ、大きな値となる。更に、外部端子リード4と封止樹
脂5の線膨張係数の差による熱応力も発生するため、半
導体素子1のコーナ部1bの応力は、コーナ部1aの応
力よりも大きくなっている。しかし、半導体素子1の厚
さの1/2の距離以上にコーナ部1aから離れた位置で
は、応力は急激に小さくなる。
最大応力が発生するパッケージ中央部における半導体素
子1の側面およびその延長線に接する封止樹脂の熱応力
の分布を有限要素法により計算した結果を示す。熱応力
は、半導体素子1のコーナ部1a,1bに応力集中が生
じ、大きな値となる。更に、外部端子リード4と封止樹
脂5の線膨張係数の差による熱応力も発生するため、半
導体素子1のコーナ部1bの応力は、コーナ部1aの応
力よりも大きくなっている。しかし、半導体素子1の厚
さの1/2の距離以上にコーナ部1aから離れた位置で
は、応力は急激に小さくなる。
【0022】そこで図5に示す第2実施例のように、リ
ードフレーム4に段差部15を設け、半導体素子1と外
部端子リードを離すことにより、半導体素子1と封止樹
脂5および外部端子リード4と封止樹脂5の線膨張係数
差による2つの熱応力が重なる領域がなくなり、その結
果、封止樹脂5に発生する最大応力を小さくすることが
できる。これは図3の実施例でも同様に奏する効果であ
る。
ードフレーム4に段差部15を設け、半導体素子1と外
部端子リードを離すことにより、半導体素子1と封止樹
脂5および外部端子リード4と封止樹脂5の線膨張係数
差による2つの熱応力が重なる領域がなくなり、その結
果、封止樹脂5に発生する最大応力を小さくすることが
できる。これは図3の実施例でも同様に奏する効果であ
る。
【0023】尚、本例の段差部はリードフレーム先端の
折曲げによるが、リードフレーム先端の肉厚を先端につ
いて薄くすることによっても同効果を奏する。
折曲げによるが、リードフレーム先端の肉厚を先端につ
いて薄くすることによっても同効果を奏する。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば内蔵する半導体素子を大
形にしてもヒートサイクルや吸湿後加熱によるクラック
が防止し得るので装置の信頼性を大幅に向上させる効果
が得られる。
形にしてもヒートサイクルや吸湿後加熱によるクラック
が防止し得るので装置の信頼性を大幅に向上させる効果
が得られる。
【図1】本発明に係る樹脂封止型半導体装置の第1実施
例の斜視図である。
例の斜視図である。
【図2】図1の実施例の平面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】図1の実施例の応力分布図である。
【図5】本発明の第2実施例による半導体装置の断面図
である。
である。
1…半導体素子、3…ワイヤ、4…リードフレーム、4
−ia…リードフレーム延長先端部、5…封止樹脂、6
…電極、7a,7b…電気絶縁物、15…リードフレー
ム段差部。
−ia…リードフレーム延長先端部、5…封止樹脂、6
…電極、7a,7b…電気絶縁物、15…リードフレー
ム段差部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢口 昭弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 河合 末男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内
Claims (1)
- 【請求項1】上面に電極群を有する半導体素子と、その
半導体素子を支持する位置に延長配置した複数本の外部
端子リードと,該各リードとこれに対応する前記各電極
とを電気的に接続するワイヤと,該各リード上面と前記
素子下面とを電気的に絶縁する手段と,上記各部品をモ
ールドする封止樹脂部とを備えてなる樹脂封止型半導体
装置において、前記各リードの素子中央側の延長端部上
面に電気絶縁層を形成すると共に下方に突出させて段差
部を形成し素子下面リード上面の間隔に広狭を作り、該
狭い間隔部における前記絶縁手段は前記電気絶縁層とし
て素子〜リード間を接着し、該広い間隔部における前記
絶縁手段は前記電気絶縁層と前記封止樹脂とから構成す
ることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023687A JP2533751B2 (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023687A JP2533751B2 (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | 樹脂封止型半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62270180A Division JP2644773B2 (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07254682A JPH07254682A (ja) | 1995-10-03 |
| JP2533751B2 true JP2533751B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=12117360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7023687A Expired - Lifetime JP2533751B2 (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2533751B2 (ja) |
-
1995
- 1995-02-13 JP JP7023687A patent/JP2533751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07254682A (ja) | 1995-10-03 |
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