JP2626631B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2924/1615—Shape
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のパッケージ
構造に関し、特に放熱性と共に配線間容量の低減を図っ
た半導体装置に関する。
構造に関し、特に放熱性と共に配線間容量の低減を図っ
た半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年における半導体装置の高集積化に伴
い、外部リード数の多ピン化が可能なＰＧＡ（ピン・グ
リッド・アレイ）パッケージが採用され、かつこれに伴
い半導体素子で発生する熱の放熱性を改善するためにパ
ッケージにヒートシンクを搭載したものが多用されてい
る。例えば、図３は特開平４−１９２５５２号公報で提
案されているものであり、多数本の外部入出力ピン１１
を下面に有するＰＧＡパッケージ基板１２の上面に凹部
１２ａを設け、ここに半導体素子１３を搭載し、前記パ
ッケージ基板１２に設けた内部配線層１５に対してボン
ディングワイヤ１４により電気接続する。そして、半導
体素子１３の表面に接するように熱拡散板１９を載置
し、その上に金属キャップ１６を被せ、前記パッケージ
基板１２の周辺部に接着して内部を封止する。また、前
記金属キャップ１６の外面にヒートシンク１８を接着剤
１７により一体的に接続している。
い、外部リード数の多ピン化が可能なＰＧＡ（ピン・グ
リッド・アレイ）パッケージが採用され、かつこれに伴
い半導体素子で発生する熱の放熱性を改善するためにパ
ッケージにヒートシンクを搭載したものが多用されてい
る。例えば、図３は特開平４−１９２５５２号公報で提
案されているものであり、多数本の外部入出力ピン１１
を下面に有するＰＧＡパッケージ基板１２の上面に凹部
１２ａを設け、ここに半導体素子１３を搭載し、前記パ
ッケージ基板１２に設けた内部配線層１５に対してボン
ディングワイヤ１４により電気接続する。そして、半導
体素子１３の表面に接するように熱拡散板１９を載置
し、その上に金属キャップ１６を被せ、前記パッケージ
基板１２の周辺部に接着して内部を封止する。また、前
記金属キャップ１６の外面にヒートシンク１８を接着剤
１７により一体的に接続している。
【０００３】このようなパッケージ構造では、半導体素
子１３で発生した熱は熱拡散板１９に伝達され、さらに
金属キャップ１６やヒートシンク１８に伝達され、これ
らからパッケージの外部に拡散される。したがって、半
導体素子の高集積化に伴って発熱量が増大される半導体
素子に適用した場合でも、有効な放熱効果を得ることが
できる。
子１３で発生した熱は熱拡散板１９に伝達され、さらに
金属キャップ１６やヒートシンク１８に伝達され、これ
らからパッケージの外部に拡散される。したがって、半
導体素子の高集積化に伴って発熱量が増大される半導体
素子に適用した場合でも、有効な放熱効果を得ることが
できる。
【０００４】しかしながら、半導体装置の高集積化に伴
って半導体素子での消費電力が増大されるため、電気通
路であるボンディングワイヤ１４を通流する電流もこれ
に応じて増大される傾向にある。このため、ボンディン
グワイヤ１４において発生する熱も無視できなくなり、
図３に示した従来のパッケージ構造では、ボンディング
ワイヤ１４で発生した熱は輻射により熱拡散板１９や金
属キャップ１９に伝達せざるを得ないため、その放熱効
果が低いという問題があり、極端な場合には、ボンディ
ングワイヤ１４は自身で生じた熱によって溶断されるこ
とがある。
って半導体素子での消費電力が増大されるため、電気通
路であるボンディングワイヤ１４を通流する電流もこれ
に応じて増大される傾向にある。このため、ボンディン
グワイヤ１４において発生する熱も無視できなくなり、
図３に示した従来のパッケージ構造では、ボンディング
ワイヤ１４で発生した熱は輻射により熱拡散板１９や金
属キャップ１９に伝達せざるを得ないため、その放熱効
果が低いという問題があり、極端な場合には、ボンディ
ングワイヤ１４は自身で生じた熱によって溶断されるこ
とがある。
【０００５】このため、特開平３−１２９５５号公報で
は、図４に示すパッケージ構造が提案されている。この
パッケージ構造では熱伝導率が高い絶縁性樹脂２０を、
ボンディングワイヤ１４を含む半導体素子１３の表面上
に充填したものである。この構成によれば、半導体素子
１３及びボンディングワイヤ１４で発生した熱は、それ
ぞれ絶縁性樹脂２０に伝達され、これから金属キャップ
１６ないしヒートシンク１８に伝達され、放熱効果を高
めることが可能となる。
は、図４に示すパッケージ構造が提案されている。この
パッケージ構造では熱伝導率が高い絶縁性樹脂２０を、
ボンディングワイヤ１４を含む半導体素子１３の表面上
に充填したものである。この構成によれば、半導体素子
１３及びボンディングワイヤ１４で発生した熱は、それ
ぞれ絶縁性樹脂２０に伝達され、これから金属キャップ
１６ないしヒートシンク１８に伝達され、放熱効果を高
めることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁性
樹脂２０を半導体素子１３の表面に接触した状態で充填
させることにより、空気の誘電率よりも高い絶縁性樹脂
２０の誘電率によって、半導体素子１３の活性領域にお
ける信号配線の配線間容量が増大され、その遅延速度が
大きくなり、半導体素子の高速動作が損なわれるおそれ
がある。
樹脂２０を半導体素子１３の表面に接触した状態で充填
させることにより、空気の誘電率よりも高い絶縁性樹脂
２０の誘電率によって、半導体素子１３の活性領域にお
ける信号配線の配線間容量が増大され、その遅延速度が
大きくなり、半導体素子の高速動作が損なわれるおそれ
がある。
【０００７】
【発明の目的】本発明の目的は、半導体装置における放
熱性を改善するとともに、半導体素子における配線間容
量の増加を防止して高速動作の可能な半導体装置を提供
することにある。
熱性を改善するとともに、半導体素子における配線間容
量の増加を防止して高速動作の可能な半導体装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、パッケージ内
に封止される半導体素子の活性領域を除き、かつ半導体
素子に接続されるボンディングワイヤを含む領域に高熱
伝導性の絶縁性樹脂を配設したことを特徴とする。
に封止される半導体素子の活性領域を除き、かつ半導体
素子に接続されるボンディングワイヤを含む領域に高熱
伝導性の絶縁性樹脂を配設したことを特徴とする。
【０００９】ここで、絶縁性樹脂は半導体素子の活性領
域の表面には接触されないようにしており、例えば絶縁
性樹脂はボンディングワイヤを含む半導体素子の周辺部
に沿って配設され、またキャップは熱伝導性の高い素材
で構成し、絶縁性樹脂をキャップに直接接触させた状態
で配設することが好ましい。
域の表面には接触されないようにしており、例えば絶縁
性樹脂はボンディングワイヤを含む半導体素子の周辺部
に沿って配設され、またキャップは熱伝導性の高い素材
で構成し、絶縁性樹脂をキャップに直接接触させた状態
で配設することが好ましい。
【００１０】
【作用】ボンディングワイヤを含む領域に高熱伝導性の
絶縁性樹脂を配設することで、ボンディングワイヤで発
生された熱を絶縁性樹脂を介して放熱することが可能と
なり、ボンディングワイヤの過熱が防止される。また、
半導体素子の活性領域には絶縁性樹脂が存在されないた
め、半導体素子における配線間容量の増加を抑制し、半
導体装置の高速動作化を可能とする。
絶縁性樹脂を配設することで、ボンディングワイヤで発
生された熱を絶縁性樹脂を介して放熱することが可能と
なり、ボンディングワイヤの過熱が防止される。また、
半導体素子の活性領域には絶縁性樹脂が存在されないた
め、半導体素子における配線間容量の増加を抑制し、半
導体装置の高速動作化を可能とする。
【００１１】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の半導体装置の第１実施例を示して
おり、（ａ）は一部破断平面図、（ｂ）は縦断面図であ
る。パッケージ基板２は厚さ方向に貫通される多数本の
外部入出力ピン１が格子状に配列され、かつその下端部
が底面から突出されたＰＧＡ基板として構成される。こ
の基板２の上面の中央部には凹部２ａが設けられ、この
凹部２ａ内に半導体素子３が接着剤等により搭載され
る。そして、前記基板２に形成された内部配線層５と半
導体素子３とがボンディングワイヤ４により電気接続さ
れる。さらに、前記半導体素子３の周辺部において前記
ボンディングワイヤ４を覆うように絶縁性樹脂９を前記
凹部２ａ内に充填する。
する。図１は本発明の半導体装置の第１実施例を示して
おり、（ａ）は一部破断平面図、（ｂ）は縦断面図であ
る。パッケージ基板２は厚さ方向に貫通される多数本の
外部入出力ピン１が格子状に配列され、かつその下端部
が底面から突出されたＰＧＡ基板として構成される。こ
の基板２の上面の中央部には凹部２ａが設けられ、この
凹部２ａ内に半導体素子３が接着剤等により搭載され
る。そして、前記基板２に形成された内部配線層５と半
導体素子３とがボンディングワイヤ４により電気接続さ
れる。さらに、前記半導体素子３の周辺部において前記
ボンディングワイヤ４を覆うように絶縁性樹脂９を前記
凹部２ａ内に充填する。
【００１２】ここで、絶縁性樹脂９としては、熱伝導率
が２×１０-4cal /sec.cm.k の熱硬化性のエポキシ系の
樹脂を採用し、これを基板２の凹部２ａ内に充填した後
に２５０℃、１０分程度の熱処理を加えて硬化させてい
る。また、この場合、絶縁性樹脂９は半導体素子３の表
面の活性領域にはできるだけ接触されないように充填さ
れる。しかる上で、基板２上に金属キャップ６が被せら
れ基板２の表面の周辺部において封止される。さらに、
この金属キャップ６の上面には接着剤７によりヒートシ
ンク８が一体的に接続される。
が２×１０-4cal /sec.cm.k の熱硬化性のエポキシ系の
樹脂を採用し、これを基板２の凹部２ａ内に充填した後
に２５０℃、１０分程度の熱処理を加えて硬化させてい
る。また、この場合、絶縁性樹脂９は半導体素子３の表
面の活性領域にはできるだけ接触されないように充填さ
れる。しかる上で、基板２上に金属キャップ６が被せら
れ基板２の表面の周辺部において封止される。さらに、
この金属キャップ６の上面には接着剤７によりヒートシ
ンク８が一体的に接続される。
【００１３】したがって、このパッケージ構造では、半
導体素子３で発生された熱のうち、活性領域で発生され
た熱の一部は半導体素子３の表面から輻射により金属キ
ャップ６に伝達され、ヒートシンク８から放熱される。
また、他の一部は半導体素子３の側面から絶縁性樹脂９
に伝達され、金属キャップ６及びヒートシンク８に伝達
されて放熱される。さらに、ボンディングワイヤ４で発
生された熱は、直ちに絶縁性樹脂９に伝達され、同様に
金属キャップ６及びヒートシンク８に伝達されて放熱さ
れる。
導体素子３で発生された熱のうち、活性領域で発生され
た熱の一部は半導体素子３の表面から輻射により金属キ
ャップ６に伝達され、ヒートシンク８から放熱される。
また、他の一部は半導体素子３の側面から絶縁性樹脂９
に伝達され、金属キャップ６及びヒートシンク８に伝達
されて放熱される。さらに、ボンディングワイヤ４で発
生された熱は、直ちに絶縁性樹脂９に伝達され、同様に
金属キャップ６及びヒートシンク８に伝達されて放熱さ
れる。
【００１４】これにより、半導体素子３で発生された熱
の大部分は熱伝導率の高い絶縁性樹脂９を介して放熱さ
れるため、従来のパッケージ構造に比較して略同等の放
熱効果を得ることができる。また、ボンディングワイヤ
４で発生された熱も直ちに絶縁性樹脂９を介して放熱さ
れるため、ボンディングワイヤ４が自身の熱によって溶
融される等の不具合が生じることはない。さらに、一方
では、半導体素子３の表面の活性領域には絶縁性樹脂９
が存在していないため、通常の樹脂の比誘電率が４．３
程度であるとしても、半導体素子３の内部配線の配線間
容量が増加されることはなく、半導体素子の動作速度の
高速化が可能となる。
の大部分は熱伝導率の高い絶縁性樹脂９を介して放熱さ
れるため、従来のパッケージ構造に比較して略同等の放
熱効果を得ることができる。また、ボンディングワイヤ
４で発生された熱も直ちに絶縁性樹脂９を介して放熱さ
れるため、ボンディングワイヤ４が自身の熱によって溶
融される等の不具合が生じることはない。さらに、一方
では、半導体素子３の表面の活性領域には絶縁性樹脂９
が存在していないため、通常の樹脂の比誘電率が４．３
程度であるとしても、半導体素子３の内部配線の配線間
容量が増加されることはなく、半導体素子の動作速度の
高速化が可能となる。
【００１５】図２は本発明の第２実施例を示しており、
（ａ）は一部破断平面図、（ｂ）はその断面図である。
この実施例では、いわゆるフェースアッパ方式のＰＧＡ
パッケージ構造に適用した例であり、第１実施例と等価
な部分には同一符号を付してある。この実施例では、基
板２に設けた凹部２ａに半導体素子３を搭載し、内部配
線５と半導体素子３とをボンディングワイヤ４で電気接
続した上で、前記凹部２ａ内のボンディングワイヤ４を
含む領域にのみ絶縁性樹脂９を充填している。そして、
凹部２ａ上に金属キャップ６を被せている。また、基板
２の底面には接着剤７によりヒートシンク８を接続して
いる。
（ａ）は一部破断平面図、（ｂ）はその断面図である。
この実施例では、いわゆるフェースアッパ方式のＰＧＡ
パッケージ構造に適用した例であり、第１実施例と等価
な部分には同一符号を付してある。この実施例では、基
板２に設けた凹部２ａに半導体素子３を搭載し、内部配
線５と半導体素子３とをボンディングワイヤ４で電気接
続した上で、前記凹部２ａ内のボンディングワイヤ４を
含む領域にのみ絶縁性樹脂９を充填している。そして、
凹部２ａ上に金属キャップ６を被せている。また、基板
２の底面には接着剤７によりヒートシンク８を接続して
いる。
【００１６】このパッケージ構造においても、半導体素
子３の周辺部とボンディングワイヤ４を覆うように絶縁
性樹脂９が充填されているため、半導体素子３で発生さ
れた熱とボンディングワイヤ４で発生された熱はそれぞ
れ絶縁性樹脂９を介して金属キャップ６や基板２ないし
ヒートシンク８に伝達され、放熱が行われる。特に、ボ
ンディングワイヤ４で発生された熱は、直接絶縁性樹脂
９から金属キャップ６に伝達されて放熱されるため、ボ
ンディングワイヤ４の過熱が防止される。また、その一
方で、半導体素子３の表面の活性領域には絶縁性樹脂９
が存在していないため、半導体素子３内の内部配線の配
線間容量が増加されることはなく、半導体素子の動作速
度の高速化が可能となる。
子３の周辺部とボンディングワイヤ４を覆うように絶縁
性樹脂９が充填されているため、半導体素子３で発生さ
れた熱とボンディングワイヤ４で発生された熱はそれぞ
れ絶縁性樹脂９を介して金属キャップ６や基板２ないし
ヒートシンク８に伝達され、放熱が行われる。特に、ボ
ンディングワイヤ４で発生された熱は、直接絶縁性樹脂
９から金属キャップ６に伝達されて放熱されるため、ボ
ンディングワイヤ４の過熱が防止される。また、その一
方で、半導体素子３の表面の活性領域には絶縁性樹脂９
が存在していないため、半導体素子３内の内部配線の配
線間容量が増加されることはなく、半導体素子の動作速
度の高速化が可能となる。
【００１７】なお、本発明者の試算によれば、直径３０
μｍで長さ４ｍｍのアルミニウム製のボンディングワイ
ヤを用いたパッケージに前記実施例の絶縁性樹脂を用い
て前記各実施例のパッケージ構造を構成した場合、ボン
ディングワイヤ１本当たりの電流を５０％増加させても
熱による問題が生じないことが可能となる。
μｍで長さ４ｍｍのアルミニウム製のボンディングワイ
ヤを用いたパッケージに前記実施例の絶縁性樹脂を用い
て前記各実施例のパッケージ構造を構成した場合、ボン
ディングワイヤ１本当たりの電流を５０％増加させても
熱による問題が生じないことが可能となる。
【００１８】なお、前記各実施例はＰＧＡパッケージに
本発明を適用した例を示しているが、半導体素子を基板
上やケース内に搭載し、その外部リードと半導体素子と
をボンディングワイヤで接続し、かつこれらをキャップ
で覆って封止を行う構成のパッケージであれば、本発明
を同様に適用することが可能である。
本発明を適用した例を示しているが、半導体素子を基板
上やケース内に搭載し、その外部リードと半導体素子と
をボンディングワイヤで接続し、かつこれらをキャップ
で覆って封止を行う構成のパッケージであれば、本発明
を同様に適用することが可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パッケー
ジ内に封止される半導体素子の活性領域を除き、かつ半
導体素子に接続されるボンディングワイヤを含む領域に
高熱伝導性の絶縁性樹脂を配設しているので、ボンディ
ングワイヤで発生された熱を絶縁性樹脂を介して放熱す
ることが可能となり、ボンディングワイヤの過熱が防止
でき、かつ一方では半導体素子の活性領域には絶縁性樹
脂が存在されないため、半導体素子における配線間容量
の増加を抑制し、半導体装置の高速動作化を実現するこ
とができる。
ジ内に封止される半導体素子の活性領域を除き、かつ半
導体素子に接続されるボンディングワイヤを含む領域に
高熱伝導性の絶縁性樹脂を配設しているので、ボンディ
ングワイヤで発生された熱を絶縁性樹脂を介して放熱す
ることが可能となり、ボンディングワイヤの過熱が防止
でき、かつ一方では半導体素子の活性領域には絶縁性樹
脂が存在されないため、半導体素子における配線間容量
の増加を抑制し、半導体装置の高速動作化を実現するこ
とができる。
【００２０】ここで、絶縁性樹脂は半導体素子の活性領
域の表面には接触されないようにしているため、前記し
た配線間容量の増加の抑制効果を高めることが可能とな
る。また、絶縁性樹脂はボンディングワイヤを含む半導
体素子の周辺部に沿って配設されるので、半導体素子で
発生した熱をその周辺部から絶縁性樹脂を介して放熱す
ることも可能である。さらに、キャップは熱伝導性の高
い素材で構成し、絶縁性樹脂をキャップに直接接触させ
た状態で配設することで、ボンディングワイヤや半導体
素子の熱を絶縁性樹脂を介して直ちにキャップに伝達さ
せ、パッケージ外に放熱させることが可能となる。
域の表面には接触されないようにしているため、前記し
た配線間容量の増加の抑制効果を高めることが可能とな
る。また、絶縁性樹脂はボンディングワイヤを含む半導
体素子の周辺部に沿って配設されるので、半導体素子で
発生した熱をその周辺部から絶縁性樹脂を介して放熱す
ることも可能である。さらに、キャップは熱伝導性の高
い素材で構成し、絶縁性樹脂をキャップに直接接触させ
た状態で配設することで、ボンディングワイヤや半導体
素子の熱を絶縁性樹脂を介して直ちにキャップに伝達さ
せ、パッケージ外に放熱させることが可能となる。
【図１】本発明の第１実施例の一部破断平面図とその縦
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の第２実施例の一部破断平面図とその縦
断面図である。
断面図である。
【図３】従来の半導体装置の一例の一部破断平面図とそ
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図４】従来の半導体装置の他の例の一部破断平面図と
その縦断面図である。
その縦断面図である。
１ 外部入出力ピン ２ 基板 ３ 半導体素子 ４ ボンディングワイヤ ６ 金属キャップ ８ ヒートシンク ９ 絶縁性樹脂
Claims (4)
- 【請求項１】 基板等のパッケージベースに半導体素子
を搭載し、前記パッケージベースに設けられた配線層と
前記半導体素子とをボンディングワイヤで電気接続し、
かつ前記半導体素子やボンディングワイヤ等を前記パッ
ケージベースに取着されるキャップにより封止する構成
の半導体装置において、前記半導体素子の活性領域を除
くボンディングワイヤを含む領域に高熱伝導性の絶縁性
樹脂を配設したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 絶縁性樹脂は半導体素子の活性領域の表
面には接触されない状態で配設される請求項１の半導体
装置。 - 【請求項３】 絶縁性樹脂はボンディングワイヤを含む
半導体素子の周辺部に沿って配設される請求項１または
２の半導体装置。 - 【請求項４】 キャップを熱伝導性の高い素材で構成
し、絶縁性樹脂をキャップに直接接触させた状態で配設
してなる請求項１ないし３の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152375A JP2626631B2 (ja) | 1995-05-27 | 1995-05-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7152375A JP2626631B2 (ja) | 1995-05-27 | 1995-05-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08330479A JPH08330479A (ja) | 1996-12-13 |
| JP2626631B2 true JP2626631B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=15539158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7152375A Expired - Lifetime JP2626631B2 (ja) | 1995-05-27 | 1995-05-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626631B2 (ja) |
-
1995
- 1995-05-27 JP JP7152375A patent/JP2626631B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08330479A (ja) | 1996-12-13 |
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