JP2586003Y2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2586003Y2
JP2586003Y2 JP1993039323U JP3932393U JP2586003Y2 JP 2586003 Y2 JP2586003 Y2 JP 2586003Y2 JP 1993039323 U JP1993039323 U JP 1993039323U JP 3932393 U JP3932393 U JP 3932393U JP 2586003 Y2 JP2586003 Y2 JP 2586003Y2
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

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

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、半導体装置、特にリー
ドフレームを放熱板に固定した構造を備え且つ放熱特性
に優れた半導体装置に関連する。
【0002】
【従来の技術】図3は、半導体素子(8)を載置したリ
ードフレーム組立体(1)と金属放熱板(2)との間に薄
い絶縁層(4)を形成して、リードフレーム組立体(1)
と金属製の放熱板(2)とを樹脂封止体(3)により一体
に樹脂封止した従来の半導体装置を示す。放熱板(2)
は相対的に厚いが、樹脂封止体(3)の一部として形成
される樹脂層(4)は薄く形成される。リードフレーム
組立体(1)は、支持板(5)と外部リード(6)とを有
し且つ相対的に肉薄のリードフレーム(7)と、周知の
ダイボンディングでリードフレーム(7)の上面に実装
された半導体素子(8)と、ワイヤボンディングで半導
体素子(8)の電極と支持板(5)等との間に接続された
リード細線(9)とを備える。リードフレーム(7)はプ
レス成形された金属板である。図3に示す半導体装置で
は、半導体素子(8)は作動時に発熱するから、リード
フレーム(7)と放熱板(2)の間に樹脂層(4)を極力
薄く形成して、樹脂層(4)を通じて半導体素子(8)の
熱を放熱板(2)に効率的に伝達し、放熱板(2)から外
部に十分に放熱させることが望ましい。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体装置では、製造の際に成形金型のキャビティ内に個別
に離間させて配置したリードフレーム組立体(1)と放
熱板(2)との間に樹脂を注入して樹脂層(4)を形成す
る。リードフレーム組立体(1)と放熱板(2)との間で
ボイド等の未充填部分の形成を防止するため、リードフ
レーム組立体(1)と放熱板(2)との間に流動化した樹
脂を十分な量で圧入しなければならない。このため、リ
ードフレーム組立体(1)と放熱板(2)との間は少なく
とも0.5mm程度の間隔が必要であるから、樹脂層
(4)の薄肉化には限界があり、樹脂層(4)の熱伝達特
性を十分に改善することは困難であった。
【0004】この問題を解決するため、接着性を有する
エポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂でリードフレーム組立体
(1)と放熱板(2)とを予め一体化した後、樹脂封止す
る構造が提案された。しかし、この構造では、ボイドが
生ぜず且つ放熱性を低下させない程度の薄い層厚で樹脂
層を形成することが困難であり、また、絶縁性樹脂の吸
湿性が大きいため、絶縁耐圧に欠ける難点があった。
【0005】そこで、本考案はリードフレーム組立体と
放熱板との間に高い放熱特性を有する樹脂層を形成でき
る半導体装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本考案による半導体装置
では、支持板(5)の一方の主面(5a)に半導体素子
(8)を固着し、絶縁性樹脂層(10)を介して支持板
(5)の他方の主面(5b)を金属製の放熱板(2)に固定
する。絶縁性樹脂層(10)は、放熱板(2)に固着され
たポリイミド系樹脂層(11)と、ポリイミド系樹脂層
(11)と支持板(5)との間に固着されたエポキシ系樹
脂層(12)との2層を少なくとも備えている。放熱板
(2)とエポキシ系樹脂層(12)との間に配置されたポ
リイミド系樹脂層(11)は10〜50μmの平均粒径を
有する30〜60重量%の結晶シリカを含む。熱処理さ
れたエポキシ系樹脂層(12)は、ポリイミド系樹脂層
(11)に生ずるボイド等の未充填部に侵入し、これを充
填している。本考案の実施例では、ポリイミド系樹脂層
(11)はエポキシ系樹脂層(12)よりも層厚である。支
持板(5)は外部リード(6)に電気的に接続され、支持
板(5)、半導体素子(8)、放熱板(2)の一方の主面
(2a)及び一方の主面(2a)に対して直角な側面(2b)
並びに外部リード(6)の内端部(6a)は樹脂封止体
(3)により封止される。
【0007】
【作用】放熱板(2)とエポキシ系樹脂層(12)との間
に配置されたポリイミド系樹脂層(11)は10〜50μ
mの平均粒径を有する結晶シリカ(13)を含むため、ポ
リイミド系樹脂層(11)を薄く形成でき、必要な絶縁耐
圧を得ると同時に、支持板(5)の一方の主面(5a)に
固着された半導体素子(8)から発生する熱を結晶シリ
カ(13)を通じて効率良く放熱板(2)に伝達すること
ができる。この場合に、ポリイミド系樹脂層(11)は熱
伝導性のよい30〜60重量%の結晶シリカ(13)を含
有するため、絶縁性樹脂層(10)の熱伝導性は一層良好
となる。また熱処理されたエポキシ系樹脂層(12)は、
ポリイミド系樹脂層(11)に生ずるボイド等の未充填部
に侵入してこれを充填しているため、ボイドのない均一
な層厚でポリイミド系樹脂層(11)を形成することがで
きると共に、絶縁性樹脂層(10)の嵩密度が増加して絶
縁性樹脂層(10)の熱伝導性及び機械的強度が増加する
作用がある。
【0008】
【実施例】以下、本考案による半導体装置の一実施例を
図1及び図2について説明する。これらの図面では、図
3に示す箇所と同一の部分には同一の符号を付し、説明
を省略する。
【0009】図1及び図2に示すように、ポリイミド系
樹脂層(11)とエポキシ系樹脂層(12)との2層を少な
くとも備える絶縁性樹脂層(10)を介して支持板の他方
の主面(5b)と金属製の放熱板(2)とを固着した点で
本実施例の半導体装置は従来例と異なる。また、ポリイ
ミド系樹脂層(11)は、特定の平均粒径及び含有率を有
する粒状の結晶シリカ(13)をフィラーとして含有する
点に特徴がある。
【0010】図2は、ポリイミド系樹脂層(11)とエポ
キシ系樹脂層(12)から成る絶縁性樹脂層(10)を拡大
して示す。ポリイミド系樹脂層(11)はポリイミド系樹
脂(14)と結晶シリカ(13)とを含み、ポリイミド系樹
脂層(11)はエポキシ系樹脂層(12)よりも層厚であ
る。
【0011】本実施例では、結晶シリカ(13)は30μ
m程度の平均粒径でポリイミド系樹脂層(11)中に約4
0重量%含有される。ポリイミド系樹脂層(11)は約8
0μmの厚みで形成され、ポリイミド系樹脂層(11)中
のポリイミド樹脂(14)は、結晶シリカ(13)の粒界間
に形成された空間を充填する。
【0012】ボイド等の未充填部を発生せずに十分な絶
縁耐圧を与えるために、ポリイミド系樹脂層(11)の厚
さは50μm以上必要である。また、結晶シリカ(13)
の平均粒径を30μm程度にすると、ポリイミド系樹脂
層(11)を所望の厚さに歩留り良く形成できる。結晶シ
リカ(13)の平均粒径が10μmよりも小さいと、ポリ
イミド系樹脂層(11)の厚さが小さくなり過ぎ、平均粒
径が50μmよりも大きいと層厚が大きくなり過ぎて望
ましくない。
【0013】結晶シリカ(13)の含有率が30重量%よ
り小さいと、ポリイミド系樹脂層(11)の熱伝導性が低
下し、放熱性が損なわれる。また、溶剤の蒸発むら等に
起因して厚さが不均一となり、放熱板(2)の平面方向
にポリイミド系樹脂層(11)に薄い部分と厚い部分が形
成されることがある。一方、結晶シリカ(13)の含有率
が60重量%より大きいと、樹脂分が少なく結晶シリカ
(13)の粒界間に形成された空間が十分にポリイミド系
樹脂(14)で完全に充填されず、ポリイミド系樹脂層
(11)の熱伝導性が減殺され、放熱性低下の原因となる
空孔が生じる。良好な放熱性の絶縁性樹脂層(10)を均
一な厚みで形成し且つボイドの発生を防止するため、ポ
リイミド系樹脂層(11)の結晶シリカ(13)含有率は、
30〜60重量%の範囲である。
【0014】また、エポキシ系樹脂層(12)はポリイミ
ド系樹脂層(11)の上面に約60μmの厚みで形成さ
れ、ポリイミド系樹脂層(11)に生じたピンホールを充
填し絶縁耐圧の向上に寄与する。
【0015】図1の半導体装置を製造する際、まず、半
導体素子(8)を一方の主面(5a)上に載置した金属製
の支持板(5)を有するリードフレーム組立体(1)と、
金属製の放熱板(2)とを用意する。次に、結晶シリカ
(13)を含有するポリイミド系樹脂(14)を放熱板
(2)の一方の主面(2a)に印刷した後、熱処理を施し
てポリイミド系樹脂層(11)を形成する。その後、ポリ
イミド系樹脂層(11)の上面に接着性のエポキシ系樹脂
を印刷した後、エポキシ系樹脂を介してリードフレーム
組立体(1)と放熱板(2)とを貼着する。続いて、この
エポキシ系樹脂に熱処理を施してエポキシ系樹脂層(1
2)を形成すると同時に、ポリイミド系樹脂層に生ずる
ボイド等の未充填部にエポキシ系樹脂を充填する。支持
板(5)は外部リード(6)に電気的に接続され、外部リ
ード(6)の先端を除いて周知のトランスファモールド
により樹脂封止体(3)で支持板(5)、半導体素子
(8)、放熱板(2)の一方の主面(2a)及び一方の主面
(2a)に対して直角な側面(2b)並びに外部リード
(6)の内端部(6a)を樹脂封止して図1の半導体装置
を完成する。得られた半導体装置では、放熱板(2)と
リードフレーム組立体(1)はポリイミド系樹脂層(1
1)とエポキシ系樹脂層(12)を介して互いに接着され
ている。
【0016】本考案の実施態様は前記の実施例に限定さ
れず、変更が可能である。例えば、ポリイミド系樹脂層
(11)及びエポキシ系樹脂(12)はリードフレーム
(7)と放熱板(2)が対向する領域にのみ形成しても良
い。エポキシ系樹脂層(12)は、ポリイミド系樹脂層
(11)のピンホール等を充填できるように60μm以上
にするのが望ましいが、放熱性が損なわれないように8
0μm以下にするのが望ましい。また、エポキシ系樹脂
層にも結晶シリカを比較的高い含有率で含有させて、更
に放熱性を向上させてもよい。この場合、エポキシ系樹
脂層(12)は100μm程度の厚みで形成できる。
【0017】
【考案の効果】前述のように、本考案によれば、放熱板
とエポキシ系樹脂層との間に配置されたポリイミド系樹
脂層は10〜50μmの平均粒径を有する結晶シリカを
含むため、ポリイミド系樹脂層を薄く形成でき、必要な
絶縁耐圧を得ると同時に、支持板に固着された半導体素
子から発生する熱を結晶シリカを通じて効率良く放熱板
に伝達することができる。この場合に、ポリイミド系樹
脂層は熱伝導性のよい30〜60重量%の結晶シリカを
含有するため、絶縁性樹脂層の熱伝導性は一層良好とな
る。また熱処理されたエポキシ系樹脂層は、ポリイミド
系樹脂層に生ずるボイド等の未充填部に侵入してこれを
充填しているため、ボイドのない均一な層厚でポリイミ
ド系樹脂層を形成することができると共に、絶縁性樹脂
層の嵩密度が増加して絶縁性樹脂層の熱伝導性及び機械
的強度が増加する作用がある。このように、支持板と放
熱板との間に形成した絶縁性樹脂層は良好な熱伝導性と
十分な絶縁耐圧を有するので、半導体装置の熱破壊及び
絶縁不良を十分に抑制することができ、半導体装置の信
頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本考案による半導体装置の断面図
【図2】 図1に示す絶縁性樹脂層の拡大断面図
【図3】 従来の半導体装置の断面図
【符号の説明】
(1)・・リードフレーム組立体、(2)・・放熱板、
(3)・・樹脂封止体、(5)・・支持板、(7)・・リ
ードフレーム、(8)・・半導体素子、(10)・・絶縁
性樹脂層、(11)・・ポリイミド系樹脂層、(12)・・
エポキシ系樹脂層、(13)・・結晶シリカ、(14)・・
ポリイミド系樹脂、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/50

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持板の一方の主面に半導体素子を固着
    し、絶縁性樹脂層を介して前記支持板の他方の主面を金
    属製の放熱板に固定した半導体装置において、 前記絶縁性樹脂層は、前記放熱板に固着されたポリイミ
    ド系樹脂層と、該ポリイミド系樹脂層と前記支持板との
    間に固着されたエポキシ系樹脂層との2層を少なくとも
    備え、 前記放熱板とエポキシ系樹脂層との間に配置された前記
    ポリイミド系樹脂層は10〜50μmの平均粒径を有す
    る30〜60重量%の結晶シリカを含み、 熱処理された前記エポキシ系樹脂層は、前記ポリイミド
    系樹脂層に生ずるボイド等の未充填部に侵入し、これを
    充填していることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記ポリイミド系樹脂層は前記エポキシ
    系樹脂層よりも層厚である請求項1に記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記支持板は外部リードに電気的に接続
    され、前記支持板、半導体素子、放熱板の一方の主面及
    び該一方の主面に対して直角な側面並びに外部リードの
    内端部は封止樹脂体により封止された請求項1に記載の
    半導体装置。
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WO2006091032A1 (en) 2005-02-23 2006-08-31 Lg Micron Ltd. Lead frame
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