JP3113560B2 - リードフレームおよびこれを用いた半導体装置 - Google Patents

リードフレームおよびこれを用いた半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダイパッドと放熱
板とに夫々形成された、凸部と凹部または貫通孔とを嵌
合させて固着一体化した放熱板付リードフレームと、こ
れを用いた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI等の半導体装置の実装に際
して用いられるリードフレームは、鉄系あるいは銅系の
金属材料からなる帯状薄板をスタンピングあるいはエッ
チング加工法により所望の形状に成形することによって
形成される。
【0003】通常、リードフレーム1は第5図に示すよ
うに、ダイパッド2と、該ダイパッド2を取り囲むよう
に配設された複数のインナ−リード3と、該インナーリ
ード3を一体的に連結するタイバー4と、各インナーリ
ード3に連結していてタイバー4の外側に伸長するアウ
ターリード5と、該アウターリード5が連結されるサイ
ドレール6と、前記ダイパッド2を支持するサポートバ
ー7から構成されており、図6に示すように半導体装置
は、前記リードフレーム1の前記ダイパッド2に固着搭
載された半導体チップ15の各電極と、それに対応する
前記インナーリード3とを、金線あるいはアルミ線のボ
ンディングワイヤ−16により結線して、封止材料によ
って前記インナーリード3以内をパッケージングした
後、前記タイバー4および前記サイドレール6を切断
し、当該パッケージ17から突出する前記アウターリー
ド5を所望の形状に折り曲げて完成されている。
【0004】近年、半導体集積回路の多機能化、高集積
化に伴って半導体チップサイズおよびこれを支持するダ
イパッドも大型化する一方、パッケージの外観サイズの
小型化によって、パッケージに対するダイパッドの占有
面積比が大きくなり、ダイパッドと封止樹脂との密着性
が悪く、また、熱膨張係数が違うことから、半導体チッ
プの発熱による継続的な熱ストレスが加わるとダイパッ
ドと封止樹脂界面での剥離、半導体チップのクラックや
パッケージクラック等が発生しており、半導体装置の信
頼性を低下させている。
【0005】そこで、特に消費電力とそれに伴う発熱量
の大きい半導体装置においては、図7に示すように、リ
ードフレームの下面に熱導電性の優れた金属製の放熱板
18を絶縁性接着材19を介して固着させ、この放熱板
18を有するリードフレームを樹脂パッケージに内蔵す
ることにより、半導体チップの発熱を積極的且つ効率的
に外部へ放出し、半導体装置内部での過度の温度上昇を
抑制し、その特性が変化することなく安定した機能を保
持させる方法が一般的に実施されている。
【0006】
【この発明が解決しようとする課題】しかしながら、上
記のような構成の半導体装置においては、リードフレー
ム本体部と放熱板とを固着させる際、前述したように、
両面に熱可塑性あるいは熱硬化性の接着層が形成された
絶縁性接着材を使用しているが、このての接着材は吸湿
性を持っており、この性質に伴い半導体装置内部に水分
が侵入すると、半導体装置の組立工程時の熱履歴や、半
導体装置の作動に伴う温度上昇により、前記水分が気化
膨張し、気泡やガスを発生させて樹脂界面での剥離、パ
ッケージのクラック、そして内部リードの腐食を引き起
こしており、半導体装置の機能特性、信頼性が著しく損
なわれている。
【0007】また、このての接着材は非常に高価である
ため、製造コストや製品価格の高騰を招く要因ともなっ
ている。本発明は前記の実情に鑑みてなされたもので、
前記接着材に起因する半導体装置内部での吸湿現象を防
止して、十分な耐湿性を確保することにより、長期に亘
り安定した機能と信頼性を維持することのできる、優れ
た品質を備えた半導体装置を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の特徴とするところは、半導体チップを搭載するダイ
パッドと、その外周に設けられた複数のインナーリード
と、該インナーリードから延在するアウターリードとを
有するリードフレーム本体部と、前記ダイパッドの下面
に密着して熱放散を行う放熱板とを具備したリードフレ
ームにおいて、前記ダイパッドの下面に形成された複数
の凸部を、該凸部に対峙して且つ該凸部に相当する位置
に形成された放熱板の凹部または貫通孔に嵌合圧入する
ことにより、リードフレーム本体部と放熱板とが固着一
体化したことを特徴とする放熱板付リードフレームと、
前記ダイパッドに固着搭載された半導体チップと、前記
インナーリードとがボンディングワイヤーで接続され、
前記インナーリード以内を封止材料によりパッケージし
た半導体装置にある。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明では、ダイパッド下面に形
成された複数の凸部を有するリードフレーム本体部と、
前記凸部に対峙して且つ前記凸部に相当する位置に凹部
または貫通孔を有する放熱板とを、それぞれに形成され
た凸部と凹部または貫通孔とを嵌合させて固着一体化し
ているため、リードフレーム本体部と放熱板との固着に
際し、何ら接着材を使用しておらず、この接着材による
半導体装置内部での吸湿現象が起こることがない。従っ
て、従来のように吸湿に起因していた樹脂界面の剥離、
パッケージクラック、リード腐食等の種々問題も発生す
ることがない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1(a)は本発明の第1の実施例を示すリー
ドフレーム本体部の平面図。同図(b)はその断面図。
同図(c)は放熱板の平面図。同図(d)はその断面
図。図2は本発明の第1の実施例を示す半導体装置の断
面図。図3は本発明の第2の実施例を示す放熱板付リー
ドフレームの断面図、図4は本発明の第3の実施例を示
す放熱板付リードフレームの断面図。図5は従来技術を
示すリードフレームの平面図。図6は従来技術を示す半
導体装置の断面図。図7は従来技術を示す放熱板付リー
ドフレームの断面図である。なお、図1〜図4において
従来技術と同一または相当部分には、同一符号を付して
ある。
【0011】図1の実施例おいて、リードフレーム本体
部25のダイパッド2下面には、複数の凸部26が形成
されており、一方の放熱板18には前記凸部26に対峙
して且つ前記凸部26に相当する位置に凹部27または
貫通孔(図示しない)が形成されており、該凹部27ま
たは貫通孔に前記凸部26を嵌合圧入すると、リードフ
レーム本体部25と放熱板18とが機械的に接合固着さ
れて、本発明による放熱板付リードフレームを完成させ
得ることができる。
【0012】そして、図2に示す本発明による半導体装
置は、前記放熱板付リードフレームのダイパッド2上面
に半導体チップ15を固着搭載し、その端子と前記ダイ
パッド2外周に設けられた複数のインナーリード3とを
ボンディングワイヤー16を介して接続し、次いで、前
記インナーリード3以内となる前記ダイパッド2と、前
記半導体チップ15および前記ボンディングワイヤー1
6とを封止樹脂によってパッケージして、その後、パッ
ケージ17から突出するアウターリード5を所望の形状
に折り曲げて完成させ得ることができる。
【0013】前記の実施例では、リードフレーム本体部
25および放熱板18共に、その材質は銅合金を用いた
ものを夫々組合せているが、使用する材質とその組合せ
はこれに限るものではなく、例えばリードフレーム本体
部25には、比較的に半導体チップと熱膨張係数が近い
42アロイ材を用い、放熱板18には銅合金あるいはア
ルミニウム合金の材質を用いる等、多様な材質の組合せ
において製造することができる。
【0014】次に、前記の実施例ではダイパッド2下面
の凸部26を、放熱板18の凹部27または貫通孔に嵌
合圧入して固着しているが、この場合に予め放熱板18
の凹部27または貫通孔と、これ以外のダイパッド2下
面と接触する領域に、例えばAgペースト等の導体層を
塗布しておくと、固着の際にダイパッド2と放熱板18
の間に隙間が生じず、また、ダイパッド2と放熱板18
との固着力も増すと同時に、放熱板18への導電性も向
上する。
【0015】また、放熱板18に貫通孔が形成されてい
るものでは、ダイパッド2下面の凸部26と嵌合してい
る貫通孔の一方の孔より、前記凸部26先端に潰しを施
したり、微量の密着性強化材を塗布することもでき、リ
ードフレーム本体部25および放熱板18との嵌合状態
がより一層強固なものになる。
【0016】さらには、パッケージングの際に、封止樹
脂が貫通孔に入り込んでくると、放熱板18と封止樹脂
との密着性がより向上し、放熱板18に熱ストレスが加
わった場合も、これを緩和することができる。
【0017】次に、ダイパッド2下面に形成された複数
の凸部26は、一般的なプレス加工によって形成された
ものであって、金型内のポンチによってダイパッド上面
の所定領域を押圧してその下面を所望の量だけ突出させ
て当該凸部26を形成している。従って、プレス加工に
よってダイパッド2の下面に凸部26を形成すると、こ
れと同時にダイパッド2上面には前記凸部26に対峙す
る位置に凹部35が形成される。
【0018】当該凹部35は、ダイパッド2と半導体チ
ップ15を固着させる際、ダイパッド2に塗布されるレ
ジンまたはAgペースト等、液体あるいは流体状の接着
材が前記半導体チップの接着領域外に漏出した場合も、
その接着材を凹部に入り込ませて堰き止め、他の領域へ
の漏出を防止する。
【0019】さらには、パッケージングの際に、当該凹
部35に封止樹脂が入り込むとダイパッドと封止樹脂と
の密着性が向上し、熱ストレスによるダイパッドと封止
樹脂界面の剥離に対して強固な状態を保持できる。
【0020】前記の実施例では、前記凸部26を生産性
および製造コストの面から、プレス加工によって形成し
ているが、形成方法はこれに限るものではなく、例えば
エッチング加工によって形成してもよく、特にダイパッ
ドに応力の影響を与ることなく凸部26を形成したい場
合は、エッチング加工が有効である。
【0021】また、一方の放熱板18の凹部27または
貫通孔の形成も、前記凸部26と同様に、プレスあるい
はエッチング加工方法を用いて形成することができる。
【0022】なお、前記の実施例では、ダイパッド2の
下面に形成された凸部26と、放熱板18に形成された
凹部27または貫通孔とを夫々嵌合させて本発明の放熱
板付リードフレームを完成しているが、嵌合する凸部お
よび凹部または貫通孔の形成部位は前記実施例に限るも
のではなく、例えば図3に示すように放熱板18に複数
の凸部36を形成し、ダイパッド2下面の前記凸部36
に対峙して且つ前記凸部36に相当する位置に凹部37
を形成し、それぞれの凸部36と凹部37を嵌合させて
固着一体化させてもよく、また、図4に示すようにダイ
パッド2に貫通孔38を形成して放熱板18の凸部36
と嵌合固着させてもよい。
【0023】この場合も、予め放熱板18の凸部36お
よびこれ以外のダイパッド2と接触する領域にAgペー
スト等の導体層を形成しておくと、固着の際にダイパッ
ド2と放熱板18の間に隙間が生じず、また、ダイパッ
ド2と放熱板18との固着力も増すと同時に、放熱板1
8への導電性も向上する。
【0024】また、ダイパッド2に貫通孔38が形成さ
れ、熱板板18の凸部36と嵌合している場合は、該凸
部36が嵌合している貫通孔の一方の孔より、前記凸部
36先端に潰しを施したり、微量の密着性強化材を塗布
すると、嵌合状態をより一層強固にすることができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ダイパッ
ドの下面に複数の凸部を形成したリードフレーム本体部
と、前記凸部に対峙して且つ前記凸部に相当する位置に
凹部または貫通孔を形成した放熱板とを、それぞれに形
成した凸部と凹部または貫通孔とを嵌合させて固着一体
化するため、接着材を使用する必要がない。従って、こ
の放熱板付リードフレームを用いた半導体装置では、前
記接着材に係る吸湿現象が起こらず、樹脂界面の剥離、
パッケージクラック、内部リードの腐食等を発生させる
ことのない、十分な耐湿性を確保でき且つ半導体装置内
部の構成部位と封止樹脂との密着強度が向上したことか
ら、長期に亘り安定した機能と信頼性を維持することの
できる、優れた品質を備えた半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の第1の実施例を示すリ−ドフレ
−ム本体部の平面図である。 (b)本発明の第1の実施例を示すリ−ドフレ−ム本体
部の断面図である。 (c)本発明の第1の実施例を示す放熱板の平面図であ
る。 (d)本発明の第1の実施例を示す放熱板の断面図であ
る。
【図2】本発明の第1の実施例を示す半導体装置の断面
図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す放熱板付リードフ
レームの断面図である。
【図4】本発明の第3の実施例に示す放熱板付リードフ
レームの断面図である。
【図5】従来技術を示すリ−ドフレ−ムの平面図であ
る。
【図6】従来技術を示す半導体装置の断面図である。
【図7】従来技術を示す放熱板付リードフレームの断面
図である。
【符号の説明】
1、リードフレーム 2、ダイパッド 3、インナ−リード 4、タイバー 5、アウタ−リ−ド 6、サイドレール 7、サポートバー 15、半導体チップ 16、ボンディングワイヤ− 17、パッケージ 18、放熱板 19、絶縁性接着材 25、リードフレーム本体部 26、ダイパッド下面の凸部 27、放熱板の凹部または貫通孔 35、ダイパッド上面の凹部 36、放熱板の凸部 37、ダイパッド下面の凹部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップを搭載するダイパッドと、
    該ダイパッド外周に設けられた複数のインナーリード
    と、該インナーリードから延在するアウターリードとを
    有するリードフレーム本体部と、前記ダイパッドの下面
    に密着して熱放散を行う放熱板とを具備したリードフレ
    ームにおいて、 前記ダイパッドの下面には複数の凸部が形成され、前記
    放熱板には前記凸部に対峙して且つ前記凸部に相当する
    位置に凹部または貫通孔が形成されており、該凹部また
    は貫通孔に前記凸部を嵌合圧入することにより、前記リ
    ードフレーム本体部と前記放熱板とを固着一体化したこ
    とを特徴とするリードフレーム。
  2. 【請求項2】 半導体チップを搭載するダイパッドと、
    該ダイパッド外周に設けられた複数のインナーリード
    と、該インナーリードから延在するアウターリードとを
    有するリードフレーム本体部と、前記ダイパッドの下面
    に密着して熱放散を行う放熱板とを具備したリードフレ
    ームを用いた半導体装置において、 前記ダイパッドの下面には複数の凸部が形成され、前記
    放熱板には前記凸部に対峙して且つ前記凸部に相当する
    位置に凹部または貫通孔が形成されており、該凹部また
    は貫通孔に前記凸部が嵌合圧入することにより、リード
    フレーム本体部と放熱板とが固着一体化すると共に、前
    記ダイパッドに固着搭載された半導体チップと、前記イ
    ンナーリードとがボンディングワイヤーで接続され、前
    記インナーリード以内を封止材料によりパッケージした
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体チップを搭載するダイパッドと、
    該ダイパッド外周に設けられた複数のインナーリード
    と、該インナーリードから延在するアウターリードとを
    有するリードフレーム本体部と、前記ダイパッドの下面
    に密着して熱放散を行う放熱板とを具備したリードフレ
    ームにおいて、 前記放熱板の上面には複数の凸部が形成され、前記ダイ
    パッドの下面には前記凸部に対峙して且つ前記凸部に相
    当する位置に凹部または貫通孔が形成されており、該凹
    部または貫通孔に前記凸部を嵌合圧入することにより、
    前記リードフレーム本体部と前記放熱板とを固着一体化
    したことを特徴とするリードフレーム。
  4. 【請求項4】 半導体チップを搭載するダイパッドと、
    該ダイパッド外周に設けられた複数のインナーリード
    と、該インナーリードから延在するアウターリードとを
    有するリードフレーム本体部と、前記ダイパッドの下面
    に密着して熱放散を行う放熱板とを具備したリードフレ
    ームを用いた半導体装置において、 前記放熱板の上面には複数の凸部が形成され、前記ダイ
    パッドの下面には前記凸部に対峙して且つ前記凸部に相
    当する位置に凹部または貫通孔が形成されており、該凹
    部または貫通孔に前記凸部が嵌合圧入することにより、
    リードフレーム本体部と放熱板とが固着一体化すると共
    に、前記ダイパッドに固着搭載された半導体チップと、
    前記インナーリードとがボンディングワイヤーで接続さ
    れ、前記インナーリード以内を封止材料によりパッケー
    ジした半導体装置。
JP30383295A 1995-10-26 1995-10-26 リードフレームおよびこれを用いた半導体装置 Expired - Lifetime JP3113560B2 (ja)

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