JP2803334B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路を搭載するレジンモールド半導体装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のレジンモールド半導体装置について、内部の導
体接合部材にTAB（TAPE AUTOMATED BONDING）を用い
た構造を例として説明する。

第９図は従来例を示す平面図、第９図は第10図の断面
図を示す。

窓枠形状をなすポリイミドフィルム６上に形成された
複数の独立したパターン４は、ポリイミドフィルム６の
内側方向に突出して延在するインナーパターン部３と、
ポリイミドフィルム６の外側に突出して延在するアウタ
ーパターン部５によって構成されている。

それぞれの前記インナーパターン部３は、ポリイミド
フィルム６の内側中央に配置される集積回路チップ１上
に形成された電極バンプ２の配置に対応して設けられて
おり、かさね合された後インナーパターン部３上部から
接合用押圧ツール（図示せず）によって加熱加圧され、
電極バンプと金属接合なされる。

また、他端となるアウターリード部５においては、外
部へ導出される外部リード部７とがかさね合された後、
金属接合がなされる。

その後、外部リード部７の一部および前記各部はレジ
ンを用いて封止され、モールド部８を形成する。

さらに、外部リード部７の一部であって、モールド部
８外に位置する外部リードをフォーミング加工され、諸
定のレジンモールド半導体装置が製造されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、半導体装置の機能増大にともない、集積回路の
入出力端子数の増加に対する要求が急激に高まってきて
おり、200ピンを越える半導体装置については、前記従
来例のようにTABを用いてこれに答えたレジンモールド
半導体装置が多用されるようになった。

しかし、集積回路の多機能化にともない、集積回路チ
ップの大型化がはかられるとともに各部位のさらなる微
細化が進められている。こうしたことにより、従来の半
導体装置構造において、次のような問題が生ずるように
なった。

１）レジンを用いた封止は、トランスファ成形機にてお
こなわれることが一般的であるり、レジンの注入を第10
図に示すモールド部８の下部側面に位置するＡ部一ケ所
より金型内へ注入される。

このとき、集積回路チップおよびパターン４を含むポ
リイミドフィルム６部は、注入されるレジンの注入圧力
により、モールド部８の上部方向へ押し上げられ、最悪
の場合は、第10図のＢ部を拡大図示した第11図、第12図
に示すように、インナーパターン部３先端における、電
極バンプ２とインナーパターン部３との破断や、集積回
路チップ１のエッヂ部におけるインナーパターン部３と
のショートが発生し、集積回路が機能しない状態に陥い
ることがおこった。

これは、集積回路チップ１の大きさに相関し、レジン
注入による圧力を受ける面の増加にともなって、その発
生率が増大するとともに、微細化によりインナーリード
３が細くなり、強度不足から生じていた。

２）集積回路の多機能化とともに、集積回路の動作周波
数は高まり、消費電力が増大してきている。

このため、半導体装置に対して放熱性の改善が強く求
められており、従来の集積回路の全周をレジンで被う構
造では消費電力1.5Wまでの集積回路しか搭載できず、放
熱特性に対する限界が生じてきていた。

〔目 的〕

この発明は以上のような点に鑑みなされたものであ
り、レジン封止による内部の各接合部位の変形を押え、
各接合部位の不良率低減と高い信頼性を実現し、加えて
集積回路から発生する熱を効率よく外部へ放出すること
ができるレジンモールド半導体装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、電極を有する集積回路チップ
と、フィルムに開口部を有し前記開口部内を含む前記フ
ィルム上に配線パターンが形成され、前記配線パターン
の前記開口部内に位置するインナーパターン部と前記電
極とが接続されているフレキシブル基板と、前記インナ
ーパターン部と一体形成されたアウターパターン部に接
続される外部リード並びに支持リードを含むリードフレ
ームと、前記集積回路チップが載置される面並びに前記
載置面側から突出し前記支持リードと嵌合する窪み部が
形成された柱部を有する載置ブロックと、前記集積回路
チップ、前記フレキシブル基板、前記リードフレームの
一部及び前記載置ブロックの少なくとも一部を封止して
なるモールド部と、を有してなることを特徴とする。

また上記構成に加えて、前記柱部は前記集積回路チッ
プが載置される面の隅にそれぞれ設けられることを特徴
とする。

また上記いずれかの構成に加えて、前記載置ブロック
において、前記集積回路チップ載置面に相対する面は露
出されてなるとともに前記外部リードは前記集積回路チ
ップ載置面方向に曲げられてなることを特徴とする。

また更に上記いずれかの構成前記載置ブロックは、熱
伝導性の良い部材からなることを特徴とする。なお放熱
性を考慮すると前記載置ブロックは、銅及び銅合金のい
ずれか一方からなることが好ましい。更に前記露出面に
は放熱器が接続されてなることを特徴とする。

〔実 施 例〕

以下、本発明を図面に示す実施例にしたがって説明す
る。

尚、各図は本発明を容易に理解するため、リード本数
等を少なく表わし、簡略化して示している。

まず、本発明に用いるリードフレームの一実施例につ
いて、第３図に平面図、第４図に断面図として示す。

このリードフレーム19は、0.15mmの厚さの金属板を打
抜き加工やエッチング加工によって作られる。そして、
その形状は部分的には幅の異なる箇所はあるが、全体と
して矩形枠を形作る枠部20と、その先端（内端）は前記
枠部20の中央へ四方向から向かう複数の外部リード７が
延びている。また、外部リード７の後端は、それぞれ枠
部20の内側に連結されている。

また、レジンモールド時に溶けたレジンの流出を阻止
すべく、各外部リード間および外部リードと枠部20間に
延びるダムバー21が、枠部20中央部を取り囲むように配
設されている。

また、各ダムバー21を枠形に結び付けるダムバー連接
部22の略中央にあって、一端を枠部20の中央部に向けて
臨む載置ブロック支持リード23が、タムバー21およびタ
ムバー連接部22によって囲まれる対角の四隅に設けられ
ている。

さらに、枠部20の両側縁に沿って、定間隔にガイド孔
24が設けられ、リードフレームを用いての組立、搬送用
の位置決め孔や引掛移送孔として用いられる。

次に、以上の構造をもつリードフレームとともに、導
体接合部材となるTAB部品が用意される。

TAB部品は、窓枠状に構成されたポリイミドフィルム
６が用意され、その上面に銅箔を主体とする複数のパタ
ーン４が形成されている。それぞれのパターンは、その
一端を窓枠状のポリイミドフィルム６内側に突出して延
在するインナーパターン部３と、外側に突出して延在す
るアウターパターン部５が設けられている。

インナーパターン部３の配置は後に導体接合される集
積回路チップの電極バンプピッチと一致しており、アウ
ターパターン部５の配置は前記リードフレームの外部リ
ード７先端部における配置ピッチと同じくして設けられ
ている。

用意されたリードフレームとTAB部品は、前記外部リ
ード７と前記アウターパターン部５において位置合せが
なされた後、ハンダ、金等の金属結合部材を用いて結合
し、一体化され、本発明に用いるリードフレームが完成
する。

第８図は、本発明に用いる載置ブロックの一実施例を
斜視図として示す。

載置ブロック10は、平面形状が略正方形に形成されて
おり、一方の面の四隅に柱部11が設けられている。ま
た、柱部11が設けられた面の略中央には、金属結合部材
や接着剤等の固着部材13を用いて電極バンプ２側を上に
して集積回路チップ１が固着配置されている。

また、柱部11は低位なる高さにある柱部低位面11A
と、柱部低位面11Aをはさむ形に柱部低位面11Aよりさら
に高位な高さにある柱部高位面11Bによって形成されて
いる。

尚、載置ブロック10は、半導体装置として完成後、載
置ブロック10の他方の面がモールド部表面に露出し、集
積回路チップ１から発する熱を放出する役割をもたせて
いるため、その材質を銅および銅合金等の熱伝導性の優
れる材質が用いられている。

次に、本発明による半導体装置の組立について一実施
例を説明する。

第３図は、レジンモールド加工前まで加工された状態
を示す平面図。同じ第３図は第４図の一部断面図。第３
図は第５図の一部拡大斜視図である。

まず、接合部となるリードフレーム19上に構成された
インナーパターン部３先端部と載置ブロック10上に載置
された集積回路チップ１上の電極バンプ２との平面的な
位置合せがなされた後、インナーパターン部３の上部側
から、加熱された接合押圧ツール（図示せず）により押
圧され、インナーパターン部３と電極バンプ２との間
が、それぞれ事前に施された金属どうしにおいて合金が
形成し、固着導体接合がなされる。

次に、載置ブロック10の四隅に設けられた柱部11の柱
部低位面11Aにおいて、対向するリードフレーム19に構
成された四ケ所の載置ブロック支持リード23と重ね合わ
せ、それぞれの部材に事前に施された金属結合部材もし
くは接着剤もしくはスポット溶接等によって固着し、載
置ブロックはリードフレームと一体化し保持される。

尚、このような加工をおこなう上で、第８図の柱部低
位面11A図中寸法ｈは、集積回路チップ１〜外部リード
７間の接合後、各接合部、各部材に対して機械的ストレ
スを加わることなく柱部低位面と載置ブロック支持リー
ド面の高さを一致するよう実験ならびに計算がなされ決
定されているのである。

以上の接合加工の後、ダムバー21の内側をレジンで封
止し、レジンからなるモールド部８で、集積回路チップ
１、載置ブロック10の一部、ポリイミドフィルム６およ
びパターン４による導体接合部、外部リード部７の一部
が被われる。

第１図は、以上の加工の後、外部リード間を連接する
ダムバー、外部リードの枠部と連接する部分、およびモ
ールド部側面において載置ブロック支持リードを切断除
去され、リードフレーム枠部から分離した後、外部リー
ドをその途中から折り曲げ、ガルウイングタイプの諸定
の形状にした本発明による一実施例を示す半導体装置の
断面図である。また、第２図は第１図のＰ視図を示す。

第１図では載置ブロック10の柱部高位面11Bの各面お
よび柱部が構成される面の他方の面がモールド部８の平
面と一致する面に露出するように加工されており、さら
にその露出面14上には放熱特性をさらに向上させる目的
で、放熱器15を固着している。

尚、こうした構造を形成するため、従来例を示した第
10図と異なり、集積回路チップ１の裏面側に放熱器15が
設けられるよう外部リードのフォーミング方向に対して
集積回路チップが逆になるように構成されている。

このような実施例においては、レジンの注入が第１図
Ａ部からおこなわれるため、載置ブロック10を上面方向
へ押し上げる力が働く。

しかし、柱部高位面11Bからの載置ブロック10の総厚
（第８図ｔ寸法）が、モールド成型金型（図示せず）の
モールド部形成面間距離に等しく設計されており、載置
ブロックはモール成形金型にクランプされ、レジン注入
による載置ブロックの移動等はまったく発生しない。

したがって強度的に弱いインナーパターン部３先端部
への機械的ストレスが加わらなくなるのである。

［発明の効果］ １）以上のように本発明によれば、載置ブロックがその
四隅において載置ブロック支持リードによって強固に保
持されるため、リードフレーム面５に対する集積回路チ
ップの面およびポリイミドフィルム等導体接合部材が動
くことがなく、極めて安定して保持される。

さらに、載置ブロックの総厚をモールド金型内寸法と
一致させることにより、レジンモールド時に載置ブロッ
クを完全にクランプされ、レジンの注入圧力によって載
ブロックはもとより内部に構成される各部の移動変形を
少なくおさえることができる。

よって、インナーパターン部と集積回路チップの電極
バンプの接合部に機械的ストレスが加わらなくなり、安
定した接合品質を維持することができる。

また、ポリイミドフィルムを核としてつくられるイン
ナーパターン部やアウターパターン部の変形、破断をお
こすことがない。

また、アウターパターン部と外部リード部の接合にお
いても同様に安定した接合品質を維持することができる
等、本発明により、信頼性の高い安定した接合性を確保
した半導体装置が提供できる。

２）従来は、内部に構成される各部のレジン注入圧力に
よる変動、変形を押えるため、レジン注入力を極力押え
るとともに、条件の設定を慎重におこななければ、品質
が不安定であった。

しかし、本発明による構造により、内部各部が強固な
ものとなったため、レジン注入圧力を容易に高めること
が可能となった。このことにより、従来、レジン注入圧
力が弱いことによって、二次的に発生していたモールド
内部や表面における気泡の発生も、合せて押えることが
可能となり、耐湿性が優れ、外観も損なうことのない製
品とすることが実現できた。

３）さらに本発明の実施例にあるように、載置ブロック
を銅および銅合金等の熱伝導性に優れる材質を用い、集
積回路チップから発生する熱をレジンを介在させること
なく直接外気に開放することが可能となり、熱抵抗値等
の半導体装置の放熱特性の大幅な改善を実現している。

また、モールド部に露出した載置ブロック上に各種放
熱器を設置することにより、より一層の放熱特性向上が
はかられる。

４）また、実施例として記載していないが、モールド面
に露出する複数の柱部高位面11Bと、半導体装置が実装
される基板上のパターン間を、ハンダ等を用いて導体接
続することにより、集積回路チップの裏面から載置ブロ
ックを経由して直接、電源電位（例:GND）を外部に取る
ことができ、集積回路に対する電源供給のより一層の安
定化がはかられ、集積回路の高速駆動化に対応すること
ができる。

以上のように、本発明にかかる従来の問題点を解決す
るとともに、レジンモールド半導体の優秀さをより一層
大きく提供せんとするものであり、今後ますます半導体
装置として格別な効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置の断面図、第２図は第
１図Ｐ視による一部断面平面図、第３図は本発明による
半導体装置製造途上の組立平面図、第４図は第３図の一
部側面視図、第５図は第３図の一部斜視図、第６図は本
発明に用いるリードフレームの平面図、第７図は第６図
の一部側面視図、第８図は本発明に用いる載置ブロック
に、集積回路チップを搭載した斜視図、第９図は従来の
半導体装置の一部断面平面図、第10図は第９図の断面
図、第11図、第12図は従来の半導体装置にて生じていた
不具合を説明した側面図。 １……集積回路チップ ２……電極（電極バンプ） ７……外部リード ８……モールド部 10……載置ブロック 11……柱部 23……載置ブロック支持リード

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を有する集積回路チップと、 フィルムに開口部を有し前記開口部内を含む前記フィル
   ム上に配線パターンが形成され、前記配線パターンの前
   記開口部内に位置するインナーパターン部と前記電極と
   が接続されているフレキシブル基板と、 前記インナーパターン部と一体形成されたアウターパタ
   ーン部に接続される外部リード並びに支持リードを含む
   リードフレームと、 前記集積回路チップが載置される面並びに前記載置面側
   から突出し前記支持リードと嵌合する窪み部が形成され
   た柱部を有する載置ブロックと、 前記集積回路チップ、前記フレキシブル基板、前記リー
   ドフレームの一部及び前記載置ブロックの少なくとも一
   部を封止してなるモールド部と、 を有してなることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】前記柱部は前記集積回路チップが載置され
   る面の隅にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項
   １記載の半導体装置。
3. 【請求項３】前記載置ブロックにおいて、前記集積回路
   チップ載置面に相対する面は露出されてなるとともに前
   記外部リードは前記集積回路チップ載置面方向に曲げら
   れてなることを特徴とする請求項１または２記載の半導
   体装置。
4. 【請求項４】前記載置ブロックは、熱伝導性の良い部材
   からなることを特徴とする請求項１乃至３記載の半導体
   装置。
5. 【請求項５】前記載置ブロックは、銅及び銅合金のいず
   れか一方からなることを特徴とする請求項４記載の半導
   体装置。
6. 【請求項６】前記露出面には放熱器が接続されてなるこ
   とを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置。