JP2663860B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JP2663860B2
JP2663860B2 JP6062075A JP6207594A JP2663860B2 JP 2663860 B2 JP2663860 B2 JP 2663860B2 JP 6062075 A JP6062075 A JP 6062075A JP 6207594 A JP6207594 A JP 6207594A JP 2663860 B2 JP2663860 B2 JP 2663860B2
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor 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】本発明は放熱性樹脂封止型半導体
装置、特に、フィルムキャリア型半導体素子をトランス
ファ形成により樹脂封止した放熱性の樹脂封止型半導体
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のフィルムキャリア型半導体装置に
おいては、図9の(A)に示すように、フィルムの一部
であるサスペンダ11aにリード12が接着され、サス
ペンダ11aの内側のデバイスホール11bにおいて半
導体チップ13を導電性ペースト部材13aによって接
着し、半導体チップ13の上のみに液状封止樹脂21を
ポッティング法等によって塗布して封止していた。ある
いは、図9の(B)に示すように、液状封止樹脂21を
デバイスホール11bまでポッテング法あるいはスクリ
ーン印刷法により塗布して封止していた。しかしなが
ら、このようなポッティング法等による塗布による樹脂
封止は、作業性、信頼性が悪く、また、実装時の取扱い
が困難であるという理由から、近年、他のプラスチック
パッケージと同様に、トランスファ形成により樹脂封止
した樹脂封止型半導体装置が採用されている。
【0003】従来のトランスファ形成により樹脂封止し
た第1の樹脂封止型半導体装置においては、図10に示
すように、ポリイミド等の絶縁性フィルム11には、サ
スペンダ11aの内側に半導体チップ13搭載用のデバ
イスホール11bが設けれていると共に、サスペンダ1
1aの外側に4つのアウタリードホール11cが設けら
れている。また、フィルム11の両端には、搬送及び位
置決めのためにスプロケットホール11dが設けられて
いる。さらに、リード12は半導体チップ13からサス
ペンダ11a及びアウタリードホール11cに延在し、
その終端には電気選別用及びバーンインテスト用のパッ
ド12aが設けられている。このようなフィルムキャリ
ア型半導体装置は、アウタリードホール11cの内側の
モールドライン21aまで封止樹脂21によって封止さ
れて樹脂封止型半導体装置として完成する。
【0004】図11は半導体チップ13の放熱構造を付
加した従来のトランスファ形成により樹脂封止した第2
の樹脂封止型半導体装置であって、図10の(B)の構
成要素に対して放熱金属板31を付加してある。つま
り、この放熱金属板31は導電性ペースト部材31aに
よって半導体チップ13に接着されており、放熱金属板
31を露出させることにより、半導体チップ13の動作
時に発生する熱を効率よく放熱する。
【0005】図12の(A)も半導体チップ13の放熱
構造を付加した従来のトランスファ形成により樹脂封止
した第3の樹脂封止型半導体装置であって、図10の
(B)の構成要素に対して放熱金属キャップ32を付加
してある。つまり、この放熱金属キャップ32は導電性
ペースト部材32aによって半導体チップ13に接着さ
れており、また、放熱金属キャップB2はサスペンダ1
1a側において露出させることにより、半導体チップ1
3の動作時に発生する熱を効率よく放熱する。図12の
(B)においては、図12の(A)における放熱金属キ
ャップ32をサスペンダ11a側において露出させる代
りに、サスペンダ11aの開孔に導電性ペースト部材3
2bによってリード12に接続する、つまり、リード1
2をマイクロストリップ構造にする。これにより、半導
体チップ13の動作時に発生する熱をリード12を介し
て効率よく放熱すると共に、電源電圧の変動も小さくす
る。
【0006】図13も半導体チップ13の放熱構造を付
加した従来のトランスファ形成により樹脂封止した第3
の樹脂封止型半導体装置であって、放熱金属板31を半
導体チップ13に導電性ペースト部材31aによって接
着させると共に、サスペンダ11aに導電性ペースト部
材31bによって接着させている(参照:実開平3−8
8350号公報、特開平4−199668号公報)。こ
れにより、半導体チップ13の動作時に発生する熱を効
率よく放熱する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1
0、図11に示す樹脂封止型半導体装置においては、製
造工程の困難性から信頼性が低下するという課題があ
る。すなわち、図14に示すように、トランスファ形成
による封止は、上金型41及び下金型42によってフィ
ルムキャリア型半導体装置をサンドイッチし、封止樹脂
21をゲート43を介して上金型41及び下金型42に
よって形成されるキャビティ44に注入する。その際、
封入樹脂21は、図14の(A)の矢印Xに示すごと
く、サスペンダ11aを押上げながら上金型41側のキ
ャビティ44に流れ込もうとする。この結果、図14の
(B)に示すごとく、サスペンダ11aの可とう性によ
り、また、金型41、42からの温度たとえば160〜
190°Cの影響により、サスペンダ11aは変形し、
従って、リード12及び半導体チップ13も上金型41
側に動いてしまう。従って、半導体チップ13の上側の
封止樹脂21の厚さが減少して半導体チップ13の信頼
性の低下を招き、また、半導体チップ13とリード12
との接続部もストレスが印加し、電気的に信頼性の低下
を招く。なお、半導体チップ13の上昇を防ぐために下
金型42に突起を設けて半導体チップ13を支持するこ
とも可能であるが(参照:特開平4−196141号公
報)、この場合、この突起に形成される樹脂孔からの水
分侵入によって信頼性の低下を招く。また、図14にお
いては、図10の樹脂封止型半導体装置の樹脂封止を示
したが、図11の樹脂封止型半導体装置の樹脂封止の場
合も同様である。
【0008】図12に示す樹脂封止型半導体装置におい
ては、トランスファ成形の際に、放熱金属キャップ31
が封止樹脂21の上金型41側のキャビティ44への流
入を妨げる。このため、図15に示すごとく、放熱金属
キャップ31及びサスペンダ11aに開孔44を設けて
封止樹脂21の流入通路を確保する必要があり、製造上
の困難性を招く課題がある。図13に示す樹脂封止型半
導体装置にも同様の課題がある。
【0009】また、図13に示す樹脂封止型半導体装置
においては、リード12に接続されるリードパターンを
有するリードフレーム12’を必要とし、従って、リー
ド12とリード12’との接続工程が増加して歩留りの
低下及び製造コストの上昇を招くという課題がある。
【0010】さらに、半導体チップ13の電源電圧の変
動を小さくする図12の(B)に示す樹脂封止型半導体
装置においては、マイクロストリップ構造とするために
導電ペースト部材32bにより接続するので、接続部の
電気抵抗が高く、また、接続部の製造工程を必要として
製造コストの上昇を招く。さらに、放熱金属キャップ3
2との接続点が1点であるために、たとえば、接地リー
ドと信号リードとが平行となる電流パスが短かくなり、
電源電圧変動の低減効果は少ない。
【0011】従って、本発明の目的は、トランスファ成
形による樹脂封止が容易な放熱性の樹脂封止型半導体装
置を提供することにある。他の目的は、電気的特性が良
好な放熱性の樹脂封止型半導体装置を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明は、半導体チップ及び絶縁性サスペンダを有
する樹脂封止型半導体装置において、半導体チップに接
着された導電性ダイパッドと、サスペンダに接着された
導電性枠部材と、導電性枠部材とダイパッドとを部分的
に結合する吊り部材とを設けたものである。また、本発
明は、上記枠部材をリードとを熱圧着により接続する。
【0013】
【作用】上述の手段によれば、トランスファ成形による
樹脂は、導電性ダイパッドと動電性枠部材との間隙を介
して上金型側のキャビティへ封入される。また、導電性
枠部材とリードとの熱圧着による接続によりこれらの間
の電気抵抗は小さくなる。
【0014】
【実施例】図1は本発明に係る樹脂封止型半導体装置の
一実施例を示し、(A)は平面図、(B)は(A)の部
分断面図である。図1においては、図10の構成要素
に、ダイパッド部(アイルランド部とも言う)51、枠
部52及び吊り部53を含んで構成される導電性フレー
ム5を付加し、半導体チップ13の動作時に発生する熱
を効率よく放熱する。すなわち、ダイパッド部51は導
電性ペースト部材51aによって半導体チップ13に接
着されている。また、枠部52は各サスペンダ11aに
設けられた2つの開口111aを介してリード12のう
ちの接地リード121に接着されている。この場合、枠
部52と接地リード121との接着部分も封止樹脂21
によって封止されている。図1の構成においては、半導
体チップ13の動作時に発生する熱はダイパッド部51
から吊り部53を介して枠部52に伝達され、さらに、
リード12(121)を介して効率よく放熱される。ま
た、トランスファ成形の際の封止樹脂は、ダイパッド部
51、枠部52及び吊り部53で囲まれた間隙を介して
上金型側のキャビティに注入されるので、樹脂封止が安
定する。また、樹脂封止の際には枠部52はサスペンダ
11aの変形を防止するように作用する。さらに、枠部
53とリード121との接続は各リード121で2箇所
で行うマイクロストリップ構造によるので、電源信号リ
ードに流れる電流と平行に流れる電流パスが長くなり、
電源電圧の変動を小さくできる。
【0015】次に、図1の樹脂封止型半導体装置の製造
方法を図2〜図6を参照して説明する。
【0016】図2を参照すると、サスペンダ11aの内
側にデバイスホール11b、サスペンダ11aの外側に
アウタリードホール11c、両端にスプロケットホール
11dが設けられたフィルム11を用意する。また、フ
ィルム11には、本発明によりさらにサスペンダ11a
に開孔111aが設けられている。このフィルム11の
一方側に接地リード121を含むリード12が接着さ
れ、また、リード12の内側には半導体チップ13が導
電性ペースト部材13aによって接着されている。
【0017】他方、図3を参照すると、ダイパッド部5
1、枠部52、ダイパッド部51と枠部5とを接続する
吊り部53、枠部53と外枠54とを接続する吊り部5
5よりなるフレーム5を、通常のリードフレームと同様
に、銅板等の金属板をプレス金型による打抜き加工もし
くはエッチング加工により形成する。
【0018】次に、図4を参照すると、図3に示すフレ
ーム5のダイパッド部51に導電性ペースト部材51a
を塗布した後に、これに図2に示すフィルムキャリア型
半導体素子の半導体チップ13を接着する。なお、この
場合、サスペンダ11aと枠部52との間も、開孔11
1a(図2参照)付近を除き、接着剤を塗布してもよ
い。
【0019】次に、図5の(A)、(B)を参照する
と、接地リード121と枠部52とはサスペンダ11a
の存在のために離れている。そこで、シングルポイント
ボンディング法により、つまり、熱あるいは熱及び超音
波併用による圧着法により、接地リード121と枠部5
2とを接着させる。たとえば、図5の(C)に示すごと
く、ツール61により接地リード121と枠部52とを
接触させ、これに荷重(あるいは超音波の併用)をかけ
ることにより、接地リード121と枠部52とを接着さ
せる。
【0020】最後に、図6を参照すると、モールドライ
ン21aまで封止樹脂21により封止を行い、図1の樹
脂封止型半導体装置が完成する。なお、接地リード12
1において、枠部52との2つの接続点の距離L1を長
くした方が、電気的特性はよくなる。
【0021】図7、図8は枠部52と接地リードとの接
続の変更例を示すもので、図8の(A)は図7の部分拡
大平面図、図8の(B)はその断面図である。すなわ
ち、各接地リード121’は枠部52との接続のための
2つの分岐121’a、121’bを有し、これらの分
岐121’a、121’bを枠部52に接続するように
したものである。この場合、1つの分岐121’aはデ
バイスホール11bに突出した枠部52の部分で接続さ
れている。従って、接地リード121’における枠部5
2との2つの接続点の距離L2は図6のL1より大きくな
り、電気特性はさらによくなる。
【0022】図11〜図13に示す従来構造では、熱抵
抗50℃/Wであったものが、上述の実施例によれば、
40℃/Wと約20%低減できる。また、電気的特性
も、図12の(B)に示す従来構造では、インダクタン
スLが9〜15nH、抵抗Rが200〜250mΩであ
ったのに対し、上述の実施例においては、インダクタン
スLを7〜10nH、抵抗Rを100〜130nΩに低
減できた。但し、これらの熱抵抗及び電気的特性はモー
ルドライン(外形)の大きさ、封止樹脂の厚み、半導体
チップ13の大きさ、サスペンダ11aの大きさ、配線
の太さ、厚み、長さ、材質等に大きく左右される。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、放
熱構造の半導体チップに接着された導電性ダイパット部
とサスペンダに接着された枠部との結合を部分的に吊り
部で行っているので、トランスファ形成による樹脂封止
の際の樹脂の封入が容易となる。また、電気的特性も向
上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る樹脂封止型半導体装置の一実施例
を示し、(A)は平面図、(B)はその部分断面図であ
る。
【図2】図1の装置の製造方法を示し、(A)は平面
図、(B)はその部分断面図である。
【図3】図1の装置の製造方法を示し、(A)は平面
図、(B)はその部分断面図である。
【図4】図1の装置の製造方法を示す断面図である。
【図5】図1の装置の製造方法を示し、(A)は平面
図、(B)は枠部と接地リードとの接続前の断面図、
(C)は枠部と接地リードとの接続後の断面図である。
【図6】図1の装置の製造方法を示し、(A)は平面
図、(B)はその断面図である。
【図7】枠部と接地リードとの接続の変更例を示す平面
図である。
【図8】(A)は図7の部分拡大平面図、(B)はその
断面図である。
【図9】従来のフィルムキャリア型半導体装置を示す断
面図である。
【図10】従来の第1の樹脂封止型半導体装置を示し、
(A)は平面図、(B)は断面図である。
【図11】従来の第2の樹脂封止型半導体装置を示す断
面図である。
【図12】従来の第3の樹脂封止型半導体装置を示す断
面図である。
【図13】従来の第4の樹脂封止型半導体装置を示す断
面図である。
【図14】課題を説明する断面図である。
【図15】課題を説明する断面図である。
【符号の説明】
11…フィルム 11a…サスペンダ 11b…デバイスホール 11c…アウタリードホール 11d…スプロケットホール 12…リード 12a…パッド 13…半導体チップ 13a…導電性ペースト部材 21…封止樹脂 21a…モールドライン 5…フレーム 51…ダイパッド部 52…枠部 53…吊り部 54…外枠 55…吊り部 111a…開孔 121、121’…接地リード 121’a、121’b…分岐
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/50 H01L 23/50 G

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップ(13)と、 絶縁性サスペンダ(11a)と、 前記半導体チップに接着された導電性ダイパッド(5
    1)と、 前記サスペンダに接着された導電性枠部材(52)と、 該導電性枠部材と前記ダイパッドとを部分的に結合する
    吊り部材(53)とを具備する樹脂封止型半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記サスペンダの前記枠部材と反対側に
    設けられたリード(121、121’)を具備し、該リ
    ードの一部と前記枠部材とが結合された請求項1に記載
    の樹脂封止型半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記リードの一部と前記枠部材との結合
    が各リード毎に2箇所で行われた電気的接続である請求
    項2に記載の樹脂封止型半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記リードの一部と前記枠部材との結合
    が該リードから分岐された部材(121’a、121’
    b)において行われる請求項2に記載の樹脂封止型半導
    体装置。
  5. 【請求項5】 前記リードの一部と前記枠部材との結合
    が前記サスペンダに設けられた開口(111a)を介し
    て熱圧着により行われた請求項2に記載の樹脂封止型半
    導体装置。
  6. 【請求項6】 前記リードの一部と前記枠部材との結合
    が前記サスペンダの外側で熱圧着により行われた請求項
    2に記載の樹脂封止型半導体装置。
  7. 【請求項7】 少なくともサスペンダ(11a)を構成
    するフィルム(11)、該フィルムに接着された複数の
    リード(12)、及び表面が該リードの内側部分に接着
    された半導体チップ(13)を含むフィルムキャリア型
    半導体素子と、 前記半導体チップの裏面に接着されたダイパッド部(5
    1)、前記サスペンダに接着された枠部(52)、及び
    該枠部と前記ダイパッド部とを結合する吊り部(53)
    を含む導電性フレーム(5)とを具備する樹脂封止型半
    導体装置。
  8. 【請求項8】 前記リードの一部(121)と前記枠部
    材とが結合された請求項7に記載の樹脂封止型半導体装
    置。
  9. 【請求項9】 前記リードの一部と前記枠部材との結合
    が各リード毎に2箇所で行われた電気的接続である請求
    項8に記載の樹脂封止型半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記リードの一部と前記枠部材との結
    合が該リードから分岐された部分(121’a、12
    1’b)において行われる請求項8に記載の樹脂封止型
    半導体装置。
  11. 【請求項11】 前記リードの一部と前記枠部材との結
    合が前記サスペンダに設けられた開口(111a)を介
    して熱圧着により行われた請求項8に記載の樹脂封止型
    半導体装置。
  12. 【請求項12】 前記リードの一部と前記枠部材との結
    合が前記サスペンダの外側で熱圧着により行われた請求
    項8に記載の樹脂封止型半導体装置。
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