JP2861725B2 - 半導体装置及びそのリードフレーム - Google Patents

半導体装置及びそのリードフレーム

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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と
それに用いるリードフレームの改善に関する。
【0002】
【従来の技術】発熱量が1〜2Wと比較的大きい半導体
素子を搭載して樹脂封止型半導体装置を製造する場合、
ヒートスプレッダ付きリードフレームを用いている。こ
の種リードフレームにおいて、半導体素子は該素子面積
より充分大きい面積の放熱板(ヒートスプレッダ)上に
接合されるようになっており、該放熱板の外周縁には多
数の金属製リードが絶縁性フィルムと接着剤を介して取
り付けられている。
【0003】前記放熱板のほぼ中央部に半導体素子を熱
伝導の良好な接合材で接合し、素子と前記リードの内側
先端部を金線等のボンディングワイヤで接続後、これら
放熱板と素子を内包するように樹脂でモールディングし
て半導体装置が製造される。接合材は低融点合金ろう材
や、導電性接着剤等が用いられる。又、放熱板とリード
の取付けに用いる絶縁性フィルムとしてポリイミド樹脂
が一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、発熱量の比較的
大きいタイプの半導体素子も一層高集積化し、端子数が
増加するに従ってパッケージのタイプもデュアルインラ
イン型からクワッド型となり、端子数、即ちリード数が
100本以上のものも出現している。パッケージ寸法を
そのままにしてリード数を増加するにはリード幅とリー
ド間隔を狭くせざるを得ず、リード数160本ではイン
ナーリードのピッチが0.23mm前後となる。
【0005】このような狭間隔になると樹脂モールディ
ングの際、リードの間隙から樹脂が流入しにくくなり、
樹脂の注入口を素子側と放熱板側の両方から行う必要が
ある。しかしながら樹脂注入口を両方に設けることはモ
ールディング金型を複雑にし、コスト高にもなる。
【0006】本発明の目的は、樹脂注入口を素子側、放
熱板側の何れか一方に設けてモールディングが可能にな
ると共に、放熱板の熱放散の効果を損なうことなく樹脂
の付着力を向上させることが可能となったリードフレー
ム及びそのようなリードフレームを用いた半導体装置を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の第1の実施態様は、金属製の放熱板の中央部に
半導体素子が熱伝導の良好な接合材を介して接合され、
前記放熱板の周縁に多数の金属製リードが絶縁性フィル
ムと接着剤を介して取付けられ、前記半導体素子と前記
リードの内側先端部がボンディングワイヤで接続され、
これら放熱板及び半導体素子を内包するように樹脂でモ
ールディングされた半導体装置において、前記半導体素
子の外縁と相対するリードの内側先端との間に形成され
る環状の離間部の幅を0.5mm以上とし、該離間部に
この離間部の全面積の60%以内の面積に相当する貫通
孔を設け、かつ該貫通孔の幅を0.5〜3mmとした半
導体装置を特徴とするものであり、又第2の実施態様
は、金属製の放熱板の周縁に多数の金属製リードが絶縁
性フィルムと接着剤を介して取付られた半導体装置用リ
ードフレームにおいて、半導体素子の外縁と相対するリ
ードの内側先端との間に形成される環状の離間部の幅を
0.5mm以上とし、該離間部にこの離間部の全面積の
60%以内の面積に相当する貫通孔を設け、かつ該貫通
孔の幅を0.5〜3mmとして構成してなるリードフレ
ームを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明において、半導体素子の外縁と相対する
リードの内側先端との間に形成される環状離間部に幅が
0.5mm以上の貫通孔を設けるのは、これ未満の幅の
貫通孔では樹脂の流入が行われにくく、注入口を素子
側、放熱板側の何れか一方にした場合、他方の側にボイ
ド等の樹脂封止欠陥が発生し易くなるからである。この
ような貫通孔を設けるために前記環状離間部の幅は0.
5mm以上とする必要があるが、あまり広くするとワイ
ヤボンディングの長さもそれに従って長くなり、ワイヤ
の垂れ、曲り等の不都合が生じるので、3mm以下に止
めるのがよく、貫通孔の幅はこの範囲で許容される最大
幅とするのが好ましい。
【0009】このような貫通孔を放熱板に設けることは
面積を増して熱放散を行うという放熱板の本来の趣旨に
反することになるが、シミュレーションの結果、前記離
間部の全面積の60%以内であれば、若干の熱抵抗の上
昇に留めることができることが判明した。そして貫通孔
は丸型でも角型でもよく、離間部が角型環状である場合
は4隅に連結部を残して4辺に長方形の貫通孔を設けて
もよいが、熱のミクロな流れを考慮すれば連結部が多数
あるように角型貫通孔を多数個設けるのが好ましい。
【0010】
【実施例】図1は本発明のリードフレームを概念的に示
す平面図で、中心線で4分割したその一部が示されてい
る。又図2はこの部分の正面断面図であり、半導体素子
を接合し、ワイヤボンディングした状態で示してある。
図1において金属製放熱板1の中央部が半導体素子7の
搭載部2で、放熱板1の周縁には多数の金属リード3が
両面に接着剤層を有する絶縁フィルム4を介して取付け
られている。半導体素子7の外縁と相対するリード3の
内側先端との間に形成される額縁状の区域が離間部5
で、該離間部5に貫通孔6が設けられている。
【0011】図2において放熱板1の中央部に半導体素
子7が接合材8を介して接合され、素子7とリード3の
内側先端(インナーリード)とはボンディングワイヤ9
で接続されている。この状態で樹脂モールディング工程
に供し、金型を用いて樹脂封止ライン10(破線で示
す)まで樹脂をモールドすればクワッド型樹脂封止半導
体装置が完成する。
【0012】実験・・・厚さ0.15mmのCn−0.
30Cr−0.25Sn−0.1Znの銅合金材でイン
ナーリードピッチ0.23mm、アウターリードピッチ
0.5mm、総リード数160本のリードフレームをエ
ッチング法で作製し、一方厚さ0.2mmの同じ銅合金
材で18mm角の放熱板を用意すると共に該放熱板の離
間部に相当する部分には0.9mm幅、3mm長の長方
形の貫通孔を各辺に2個ずつエッチングで形成し、両面
にエポキシ系接着剤を設けた厚さ0.05mmのポリイ
ミド系フィルム(市販品)を用いて両者を結合して図1
に示すようなヒートスプレッダ付きリードフレームを得
た。
【0013】このリードフレームに9mm角、0.4m
m厚の半導体素子を銀ーエポキシ接着剤で接合し、直径
0.025mmのボンディング用金線で接続し、市販の
半導体封止用樹脂を用いて28mm角、1.4mm厚の
パッケージサイズに半導体素子側からの注入で樹脂モー
ルディングした。
【0014】得られた樹脂封止品を透過X線と超音波探
傷で検査したが、ボイドの発生は認められず、機密に樹
脂充填されていることを示し、貫通孔の効果が確かめら
れ、又放熱板に貫通孔を設けたための熱放散の劣化によ
る問題もなかった。
【0015】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、多リー
ドのヒートスプレッダ付きリードフレームであっても樹
脂注入口を素子側または放熱板側の何れか一方としてモ
ールディングが可能となり、半導体装置の製造コスト低
減に寄与できるのみならず、放熱板の特定位置でかつ特
定寸法の貫通孔を設けたことにより放熱板の熱放散を劣
化することなく該放熱板と樹脂の付着力を増すことがで
き、樹脂部の亀裂防止という副次的効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリードフレームを概念的に示す平面図
(4分割の1部)である。
【図2】図1における正面断面図である。
【符号の説明】
1 放熱板 2 半導体素子搭載部 3 リード 4 絶縁フィルム 5 離間部 6 貫通孔 7 半導体素子 8 接合材 9 ボンディングワイヤ 10 樹脂封止ライン

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製の放熱板の中央部に半導体素子が
    熱伝導の良好な接合材を介して接合され、前記放熱板の
    周縁に多数の金属製リードが絶縁性フィルムと接着剤を
    介して取付けられ、前記半導体素子と前記リードの内側
    先端部がボンディングワイヤで接続され、これら放熱板
    及び半導体素子を内包するように樹脂でモールディング
    された半導体装置において、前記半導体素子の外縁と相
    対するリードの内側先端との間に形成される環状の離間
    部の幅を0.5mm以上とし、該離間部にこの離間部の
    全面積の60%以内の面積に相当する貫通孔を設け、か
    つ該貫通孔の幅を0.5〜3mmとしたことを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 金属製の放熱板の周縁に多数の金属製リ
    ードが絶縁性フィルムと接着剤を介して取付られた半導
    体装置用リードフレームにおいて、半導体素子の外縁と
    相対するリードの内側先端との間に形成される環状の離
    間部の幅を0.5mm以上とし、該離間部にこの離間部
    の全面積の60%以内の面積に相当する貫通孔を設け、
    かつ該貫通孔の幅を0.5〜3mmとして構成してなる
    ことを特徴とするリードフレーム。
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