JP3073536U - エリアアレイ型半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チップが固着されるリードフレームが熱
を放出するヒートシンクとして作用し、高熱を放出する
ことが可能な高性能の半導体素子のパッケージングに適
合したエリアアレイ型半導体パッケージを提供する。 【解決手段】本考案に係るエリアアレイ型半導体パッケ
ージは、半導体チップ２０の下面が接着剤３０により固
着されるダイパドル１１及びダイパドル１１の四方側に
形成された複数のリード１２を備えるリードフレーム１
０と、半導体チップ２０上に形成されたバンプ４０と、
半導体チップ２０の周側面とリード１２との隙間を密封
する成形樹脂５０と、から構成される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、半導体パッケージに係るもので、詳しくは、半導体チップの付着さ れるリードフレームが熱を放出するヒートシンク（冷熱源）として作用し得るエ リアアレイ型半導体パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ボールグリッドアレイ（Ball Grid Array:以下、ＢＧＡと称す）半導体 パッケージにおいては、所定面積内にピンを多数本装着でき、外部端子が短いの で外部衝撃によるたわみの発生が防止され、電気的信号の伝達が容易で、かつ、 マザーボードにパッケージを実装するときに火炉内で一時にリフロー（再溶融） することができ、その結果、実装時間が短縮されるので広く用いられている。 以下、このような従来のＢＧＡ半導体パッケージについて図面を用いて説明する 。

【０００３】 該ＢＧＡ半導体パッケージは、図８に示したように、複数の金属パターン（図 示せず）を有した印刷回路基板（Printed Circuit Board:以下、ＰＣＢと称す） １と、該ＰＣＢ１上に接着剤１ａにより付着され複数個のボンディングパッド（ 図示せず）を有した半導体チップ２と、該半導体チップの各ボンディングパッド とＰＣＢの金属パターンとを電気的に結線する金属ワイヤー３と、上記半導体チ ップ２と金属ワイヤー３とを包含する上記ＰＣＢ１上の所定部位を密封する成形 樹脂４と、上記ＰＣＢ１の下面に付着された外部端子のソルダボール５と、から 構成されている。

【０００４】 なお、上記金属パターンは上記ＰＣＢ１の上下面に露出するように形成されて 上記ＰＣＢ１の上部と下部とを電気的に結線する電気回路の一部としての役割を 果たす。

【０００５】 また、従来、ＢＧＡ半導体パッケージの製造方法においては、図９に示したよ うに、ウエハ内に形成された複数の半導体素子を別々の半導体チップにそれぞれ 分離するソーイング（切断）工程と、上記別々に分離された各半導体チップをＰ ＣＢ上にそれぞれ接着させるダイボンディング工程と、上記各半導体チップのボ ンディングパッドとＰＣＢの金属パターンとを複数のワイヤーにより連結するワ イヤーボンディング工程と、上記半導体チップとワイヤーとを包含するＰＣＢ上 の所定部位を成形樹脂により密封する密封成形工程と、上記ＰＣＢの下面に外部 出力端子となるソルダボールを形成するボール実装工程と、該ＢＧＡ半導体パッ ケージを火炉内でリフローするリフロー工程と、を行って構成され、該ＢＧＡ半 導体パッケージはトリム（指定寸法加工）工程を経てマザーボードに直接実装さ れるようになっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、該ＢＧＡ半導体パッケージにおいては、出力端子として使用さ れるソルダボールが半導体チップの活性表面である半導体チップの上面とは反対 側の面位置に位置するため、半導体パッケージのサイズが大きくなるという不都 合があった。

【０００７】 更に、半導体チップから発生する熱が迅速に外部放出されなかったため、高性 能の半導体素子のパッケージングには該ＢＧＡ半導体パッケージを適用できない という不都合な点があった。

【０００８】 本考案は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、半導体チップが固 着されるリードフレームが熱を放出するヒートシンクとして作用して、高熱を迅 速に放出することが可能な高性能の半導体素子のパッケージングに適合したエリ アアレイ型半導体パッケージを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

このため、請求項１に係る考案では、ダイパドル及び該ダイパドルの端縁部に 所定間隔毎に形成された複数個のリードを包含するリードフレームと、前記ダイ パドル上に固着され、上面に複数個のボンディングパッドを有する半導体チップ と、該半導体チップの各ボンディングパッド上に形成されたバンプと、前記半導 体チップの周側面と前記リードフレームのリードとの隙間を密封する成形樹脂と 、を含んで構成したことを特徴とする。

【００１０】 また、請求項２に係る考案では、前記リードフレームにおけるリードの一部分 が下方または上方のいずれか一方に折曲げられたことを特徴とする。 また、請求項３に係る考案では、前記ダイパドルの面積は、該ダイパドルの上 面に固着される前記半導体チップの面積よりも大きいことを特徴とする。

【００１１】 また、請求項４に係る考案では、前記ダイパドルは、一部分が上方に折曲げら れたことを特徴とする。

【００１２】

【考案の効果】

請求項１に係る考案によれば、半導体チップの固着されるリードフレームをヒ ートシンクとして使用し得るため、高熱を発生する高性能半導体チップのパッケ ージングにも適合でき、半導体パッケージの放熱特性を向上し得るという効果が ある。

【００１３】 請求項２に係る考案によれば、前記リードフレームにおけるリードの一部分が 下方または上方のいずれか一方に折曲げられているので、スペースを節約して小 型化できる。

【００１４】 請求項３に係る考案によれば、前記ダイパドルの面積は、該ダイパドルの上面 に固着される前記半導体チップの面積よりも大きいので、固着の際の位置のずれ 及び前記半導体チップの微小の寸法誤差を許容できる。

【００１５】 請求項４に係る考案によれば、前記ダイパドルは、一部分が上方に折曲げられ ているので、スペースを節約して小型化できる。

【００１６】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。 まず、本考案の第１実施形態に係るエリアアレイ型半導体パッケージに用いら れるリードフレーム１０においては、図１に示すように、半導体チップが固着さ れるほぼ四角形状のダイパドル１１と、該ダイパドル１１の四方側に所定間隔毎 にそれぞれ列状に連続配列して形成された複数のリード１２と、該リード１２を 支持するため該リード１２の他方側に接して形成されたリード支持枠（レイル） １３と、から構成されている。

【００１７】 なお、リードフレーム１０の材質は銅、銅の合金、及びタングステンの合金中 いずれか１つの材料により構成されており、更に、リードフレーム１０の上下部 にはくぼみ又はホールが形成されており、このくぼみ又はホールは、リードフレ ーム１０のインデックス（index ）としての役割を有する。

【００１８】 そして、該リードフレーム１０を用いて製造される本考案に係るエリアアレイ 型半導体パッケージにおいては、図２に示したように、上面に複数個のボンディ ングパッド（図示せず）が形成された半導体チップ２０と、該半導体チップ２０ の下面が接着剤３０により固着されたリードフレーム１０と、上記半導体チップ ２０上に形成された外部出力端子であるバンプ４０と、前記半導体チップの周側 面と前記リードフレーム１０のリード１２との隙間を密封する成形樹脂５０と、 から構成されている。

【００１９】 このように構成された半導体パッケージのリードフレーム１０は、半導体チッ プ２０から発生された熱を外部に放出するヒートシンクとして動作する。 ここで、上記接着剤３０には、熱伝導性物質のエポキシ樹脂が主に使用される 。

【００２０】 さらに、本考案に係るエリアアレイ型半導体パッケージの製造方法に対し図３ 〜図５に基づいて説明すると次のようである。 まず、図３〜図４（Ａ）に示したように、ウエハ（図示せず）に形成された複 数の半導体素子上に複数個のボンディングパッドを形成し、該各ボンディングパ ッドの上面に該当する半導体素子に貯蔵された情報を外部に出力する端子である バンプ４０を形成し、それら複数個の半導体素子を該ウエハから別々の半導体チ ップ２０にそれぞれ分離した後、それら分離された半導体チップ２０を上述した リードフレーム１０のダイパドル１１上に熱伝導性物質の接着剤３０を用いてそ れぞれ接着する。

【００２１】 次いで、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、上記半導体チップ２０の周側面と 、前記リードフレーム１０のリード１２との間隙を成形樹脂５０により密封する 。このとき、前記半導体チップ２０のボンディングパッド上に形成されたバンプ ４０は露出され、上記リードフレーム１０のリード１２は、成形工程後露出され たリード１２が外部リード１２ａになり、成形樹脂５０により密封されたリード １２が内部リード１２ｂとなる。

【００２２】 また、ダイパドル１１の面積が半導体チップ２０の固着する部分の面積よりも 大きい場合、半導体チップ２０が固着されていないダイパドル１１の外周部分は 、上方に折曲することができる。

【００２３】 次いで、図５に示すように、上記露出された外部リード１２ａを成形加工して 、本考案に係るエリアアレイ型半導体パッケージの製造を完了する。 更に、図６は、本考案の第１実施形態に係るエリアアレイ型半導体パッケージ をＰＣＢ６０上に実装させた形状を示した断面図である。

【００２４】 図７は、本考案の第２実施形態に係るエリアアレイ型半導体パッケージをＰＣ Ｂ６０上に実装させた形状を示した断面図であり、実装の際には、該ＰＣＢ６０ の上面とリードフレーム１０間のスペースＳをエポキシ系の樹脂又は絶縁性のシ リコン７０による充填工程を施し、外部の衝撃から半導体パッケージを保護する ようになっている。

【００２５】 なお、特に図７のリードフレーム１０は、図６のリードフレーム１０よりも表 面積が広く、なおかつ熱伝導性の高い放熱部材でできているため、半導体チップ ２０で発生した熱を効果的に外部へ放出することができる。

【００２６】 また、ＰＣＢ６０上に本考案に係るエリアアレイ型半導体パッケージを実装す るとき、リードフレーム１０とＰＣＢ６０間に形成された半導体チップ２０とバ ンプ４０とのスペースＳの部位をエポキシ系の樹脂又は絶縁性のシリコン７０を 用いて充填工法を施すため、ハンダ接合の信頼性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施形態に用いられるリードフレ
ームを示した平面図

【図２】本考案の第１実施形態に係るエリアアレイ型半
導体パッケージの構成を示した縦断面図

【図３】本考案の第１実施形態に係るエリアアレイ型半
導体パッケージの製造方法を示した工程断面図（全体上
面図）

【図４】本考案の第１実施形態に係るエリアアレイ型半
導体パッケージの製造方法を示した工程断面図

【図５】本考案の第１実施形態に係るエリアアレイ型半
導体パッケージの製造方法を示した工程断面図（全体側
面図）

【図６】本考案の第１実施形態に係るエリアアレイ型半
導体パッケージをＰＣＢ上に実装させた形状を示した断
面図

【図７】本考案の第２実施形態に係るエリアアレイ型半
導体パッケージをＰＣＢ上に実装させた形状を示した断
面図

【図８】従来のＢＧＡ半導体パッケージを示した縦断面
図

【図９】従来のＢＧＡ半導体パッケージの製造方法を示
したフローチャート

【符号の説明】

１０ リードフレーム １１ ダイパドル １２ リード １２ａ 外部リード １２ｂ 内部リード １３ リード支持枠 ２０ 半導体チップ ３０ 接着部材 ４０ バンプ ５０ 成形樹脂 ６０ 印刷回路基板（ＰＣＢ） ７０ エポキシ系の樹脂又は絶縁性のシリコン

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイパドル及び該ダイパドルの端縁部に所
   定間隔毎に形成された複数個のリードを包含するリード
   フレームと、 前記ダイパドル上に固着され、上面に複数個のボンディ
   ングパッドを有する半導体チップと、 該半導体チップの各ボンディングパッド上に形成された
   バンプと、 前記半導体チップの周側面と前記リードフレームのリー
   ドとの隙間を密封する成形樹脂と、 を含んで構成したことを特徴とするエリアアレイ型半導
   体パッケージ。
2. 【請求項２】前記リードフレームにおけるリードの一部
   分が下方または上方のいずれか一方に折曲げられたこと
   を特徴とする請求項１記載のエリアアレイ型半導体パッ
   ケージ。
3. 【請求項３】前記ダイパドルの面積は、該ダイパドルの
   上面に固着される前記半導体チップの面積よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエリアア
   レイ型半導体パッケージ。
4. 【請求項４】前記ダイパドルは、一部分が上方に折曲げ
   れられたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれ
   か１つに記載のエリアアレイ型半導体パッケージ。