JP3599566B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体装置の製造技術、特に、表面実装形樹脂封止パッケージを備えている半導体集積回路装置の放熱性能の向上技術に関するもので、例えば、多ピン、低熱抵抗で、小型かつ低価格化が要求される半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの多機能化、高集積化、高速化が進む最近、ピン数の多い表面実装形樹脂封止パッケージを備えているＩＣにおいては、熱放散性（放熱性）の良好な、ないしは、低熱抵抗形のＩＣの開発が要望されている。そこで、放熱性の良好な表面実装形樹脂封止パッケージを備えている低熱抵抗形ＩＣとして、日本国特許庁公開公報特開平３−２８６５５８号には、次のように構成されているものが提案されている。
【０００３】
すなわち、この低熱抵抗形ＩＣは、半導体ペレットがボンディングされているタブに放熱フィンリードが一体的に連設されているとともに、この放熱フィンリードに樹脂封止パッケージ（樹脂封止体）の外部に突出された放熱フィンが一体的に連設されており、さらに、樹脂封止パッケージ内にはヒートシンクの少なくとも一部が前記タブの前記半導体ペレットボンディング端面と反対側の端面に配されて埋設され、かつ、このヒートシンクは樹脂封止パッケージの内部において前記放熱フィンリードに機械的に結合されていることを特徴とする。
【０００４】
ところで、１９９０年２月制定の日本電子機械工業会規格「ＥＩＡＪ ＥＤ−７４１７」においては、樹脂封止体の一部をバンパとして突出させることにより、アウタリードの変形を防止するバンパ付きクワッド・フラット・パッケージ（以下、ＢＱＦＰという。）が、規定されている。
【０００５】
このＢＱＦＰによれば、バンパによってアウタリードの変形を防止することができる。しかし、このＢＱＦＰにおいては、バンパが樹脂によって形成されているため、放熱性能の向上は期待することができない。そこで、放熱性能を高めることができるとともに、アウタリードの変形を防止することができるＱＦＰ・ＩＣとして、日本国特許庁公開公報特開平５−２１８２６２号には、次のように構成されているものが提案されている。
【０００６】
この低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣは、半導体ペレットがボンディングされているタブに放熱フィンリードが一体的に連設されているとともに、この放熱フィンリードに樹脂封止パッケージ（樹脂封止体）の外部に突出された放熱フィンが一体的に連設されており、さらに、この放熱フィンの先端はアウタリードの先端よりも外側へ突出されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者においては、ヒートシンクが放熱フィンリードに機械的に結合されているため、放熱フィンリードの無い半導体装置については適用することができないという問題点がある。また、多連リードフレームに単位ヒートシンクを結合した後に、ペレットボンディング、ワイヤボンディング、樹脂封止が実施されるため、製造コストが高くなるという問題点もある。
【０００８】
また、後者においては、樹脂封止パッケージのコーナー部のみからタブと一体の放熱フィンが外部へ突出した構造であるため、充分な放熱性能が得られないという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、放熱性能を高めつつ、アウタリードの変形を防止することができる半導体装置を、製造コストを低減しつつ製造することができる製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１２】
すなわち、半導体ペレットと、この半導体ペレットに電気的に接続された複数本のインナリードと、前記インナリードのそれぞれに一体的に連結された各アウタリードと、前記半導体ペレットおよび前記インナリード群を樹脂封止する樹脂封止体とを備えており、前記樹脂封止体が四辺形の平盤形状に形成されているとともに、前記アウタリード群が前記樹脂封止体の四辺からそれぞれ引き出されている半導体装置の製造方法であって、
前記アウタリード群および前記インナリード群が半導体ペレット配置用空所を中心にして四方に放射状に配設されているとともに、フレームに一体的に保持されているリードフレームが準備される工程と、
前記リードフレームとは別体かつ前記リードフレームよりも厚く形成されており、前記半導体ペレットがボンディングされる主面を有するとともに、４つのバンパが一体的に形成されているヒートシンクが準備される工程と、
前記ヒートシンクの少なくとも一対の前記バンパの外側において前記リードフレームと前記ヒートシンクとがそれぞれ結合される工程と、
前記半導体ペレットが前記ヒートシンクの一主面にボンディングされる工程と、
前記半導体ペレットに前記インナリード群が電気的に接続される工程と、
前記樹脂封止体が前記半導体ペレットと、前記インナリード群と、前記ヒートシンクの少なくとも半導体ペレット側主面とを樹脂封止し、かつ、前記４つのバンパが前記樹脂封止体の４つの角部より突出するように樹脂成形される工程と、
を備えていることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
前記した製造方法によって製造された半導体装置によれば、半導体ペレットの発熱はヒートシンクに熱伝導によって伝達されるため、相対的に半導体ペレットはきわめて効果的に冷却されることになる。
【００１４】
また、樹脂封止体のコーナ部に配設されたバンパの先端がアウタリードの先端よりも外側へ突出されているため、製品組立時やユーザ納入時およびユーザでの実装時にパッケージに外力が不測に加わった場合にバンパが外力を吸収することにより、アウタリードの変形を防止することができる。
【００１５】
前記した半導体装置の製造方法によれば、ヒートシンクとリードフレームとの結合部は樹脂封止体の内部に埋め込まれないため、その結合部によって樹脂封止体の内部におけるインナリードの配線レイアウトが規制されることはない。また、配線レイアウトの自由度が増した分、バンパを配置することができるため、放熱フィンを有しない半導体装置であっても製造することができる。
【００１６】
ヒートシンクがリードフレームに結合されることにより、半導体ペレットおよびインナリードに対する各種作業を実施する組立装置は、従来のものとの共用化を図ることができる。また、結合前には、ヒートシンクはリードフレームと別体になっているため、ヒートシンクだけの厚板化をきわめて容易に実行することができ、その結果、放熱性能を簡単により一層向上させることができる。
【００１７】
【実施例】
図１は本発明の一実施例である半導体装置の製造方法により製造された低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣを示しており、（ａ）は一部切断平面図、（ｂ）は一部切断正面図、（ｃ）は対角線に沿う断面図である。図２以降は本発明の一実施例であるそのＱＦＰ・ＩＣの製造方法を示す各説明図である。
【００１８】
本実施例において、本発明に係る半導体装置は、低熱抵抗を実現するための半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）である放熱性の良好な樹脂封止形クワッド・フラット・パッケージを備えているＩＣ（以下、低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣという。）として構成されている。この低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９は図１に示されているように構成されている。
【００１９】
すなわち、低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９は、正方形の小板形状に形成されているシリコン半導体ペレット（以下、ペレットという。）２３と、ペレット２３がボンディングされているヒートシンク１５と、ペレット２３の四辺において放射状に配線されている複数本のインナリード９と、ペレット２３の各電極パッド２３ａと各インナリード９との間にその両端部をそれぞれボンディングされて橋絡されているワイヤ２５と、各インナリード９にそれぞれ一体的に連結されているアウタリード８と、ペレット２３、ヒートシンク１５の一部、インナリード９群およびワイヤ２５群を樹脂封止している樹脂封止体２７とを備えている。樹脂封止体２７は絶縁性を有する樹脂が使用されてペレット２３によりも充分に大きい正方形の平盤形状に樹脂成形されている。ヒートシンク１５は熱伝導性の良好な材料が使用されて、樹脂封止体２７よりも小さくペレット２３よりも大きい正方形の平板形状に形成されている。ヒートシンク１５の４箇所のコーナ部には各バンパ１８が一体的にそれぞれ突設されており、各バンパ１８は樹脂封止体２７の４箇所のコーナ部から外方へ対角線に沿って突出されている。各バンパ１８における樹脂封止体２７の各辺に平行な端辺は、ガルウイング形状に屈曲されたアウタリード８の先端列よりも外側にそれぞれ配置されている。そして、この低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９は次に説明される製造方法によって製造されている。
【００２０】
以下、本発明の一実施例であるこの低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣの製造方法を説明する。この説明により、前記低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９についての構成の詳細が共に明らかにされる。
【００２１】
本実施例において、低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣの製造方法には、図２に示されている多連リードフレーム１が使用されている。この多連リードフレーム１は銅系材料（銅または銅合金）からなる薄板が用いられて、打ち抜きプレス加工またはエッチング加工等の適当な手段により一体成形されている。この多連リードフレーム１の表面には後述するワイヤボンディングを適正に実施するためのめっき被膜（図示せず）が、銀（Ａｇ）等を用いためっき加工によって被着されている。この多連リードフレーム１は複数の単位リードフレーム（以下、リードフレームという。）２が横方向に１列に並設されて構成されている。なお、多連リードフレーム１は図２の一点鎖線間において同じパターンが繰り返されるため、説明および図示は原則として一単位について行われている。
【００２２】
リードフレーム２は第１フレーム外枠（トップレール）３、第２フレーム外枠（ボトムレール）４、第３フレーム外枠（サイドレール）５および第４フレーム外枠（サイドレール）６を備えており、これらフレーム外枠３、４、５、６は正方形の枠形状に形成されている。第１フレーム外枠３および第２フレーム外枠４にはパイロットホール３ａ、４ａがそれぞれ開設されており、第３フレーム外枠５および第４フレーム外枠６には機械的結合用の小孔（以下、結合孔という。）５ａ、６ａと、位置決め用の小孔（以下、位置決め孔という。）５ｂ、６ｂとが、一対の対角位置のそれぞれに分配されて開設されている。第１フレーム外枠３と第３フレーム外枠５と接続位置にはサブランナ配置用の切欠部３ｂが切設されており、第１フレーム外枠３はこの切欠部３ｂの箇所において片持ちの状態になっている。
【００２３】
４本のフレーム外枠３、４、５、６によって形成された正方形の枠内には、ペレットに対応する大きさの正方形の半導体ペレット配置用空所７が相似形に配されて仮想的に形成されている。４本のフレーム外枠３、４、５、６の内周辺にはアウタリード８が複数本ずつ、各フレーム外枠の辺において互いに平行で等間隔に配されて直角にそれぞれ突設されている。各アウタリード８にはインナリード９がそれぞれ一体的に連結されており、各インナリード９は空所７に対して放射状にそれぞれ配置されているとともに、その内側先端が空所７の各辺において略一直線状にそれぞれ揃えられている。隣合うアウタリード８、８間にはダム・バー１０が直角に架設されており、各ダム・バー１０は一列のアウタリード群において一直線状に整列された状態になっている。
【００２４】
本実施例において、低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣの製造方法には、図３に示されている多連ヒートシンク組立体１１が使用されている。この多連ヒートシンク組立体１１は銅系材料（銅または銅合金）からなる板材であって、厚さが多連リードフレーム１よりも４倍程度厚い板材が用いられて、打ち抜きプレス加工により一体成形されている。この多連ヒートシンク組立体１１は複数の単位ヒートシンク組立体（以下、ヒートシンク組立体という。）１２が横方向に１列に並設されて構成されており、各ヒートシンク組立体１２は前記した多連リードフレーム１の各リードフレーム２に整合するように配列されている。なお、多連ヒートシンク組立体１１は図３の一点鎖線間において同じパターンが繰り返されるため、説明および図示は原則として一単位について行われている。
【００２５】
ヒートシンク組立体１２は第１外枠（トップレール）１３および第２外枠（ボトムレール）１４を備えており、両外枠１３、１４は互いに平行に配設されている。第１外枠１３と第２外枠１４とによって形成された平行の空間内にはヒートシンク１５が正方形の板形状に形成されており、このヒートシンク１５の正方形は樹脂封止体よりも小さくペレットよりも大きくなるように設定されている。このヒートシンク１５におけるペレットボンディング側主面の表面には後述するペレットボンディングを適正に実施するためのめっき被膜（図示せず）が銀（Ａｇ）等を用いためっき加工によって被着されている。
【００２６】
ヒートシンク１５の四辺には各切欠部１６Ａが各辺の中央部にそれぞれ配されて、短辺側が内側になった台形形状に切設されている。また、ヒートシンク１５の側面には段付部１６Ｂが、上面側に鍔が構成されるように形成されている。ヒートシンク１５の四隅には各バンパ吊りバー１７が対角線方向外向きにそれぞれ突出されて、一定幅一定厚さの板形状に形成されている。各バンパ吊りバー１７の外側には正方形で一定厚さの板形状に形成されたバンパ１８が、対角線をヒートシンク１５の対角線に一致されてそれぞれ突設されている。各バンパ１８の正方形の大きさは、外側で互いに交わる２辺の先端がガルウイング形状に屈曲されたアウタリードの先端よりも外側になるように設定されている。４個のバンパ１８は第１外枠１３および第２外枠１４に一体的にそれぞれ連結されており、第１外枠１３および第２外枠１４は各バンパ１８、各バンパ吊りバー１７およびヒートシンク１５を介して相対的に連結された状態になっている。
【００２７】
第１外枠１３および第２外枠１４にはインナリードをヒートシンクから浮かせるための段差部１９が、第１外枠１３の片側を除く３箇所のバンパ１８の外側にそれぞれ配されて、各段差部１９の上面が同一平面となるようにプレス加工によって形成されている。段差部１９の高さは、インナリードとヒートシンク１５との間の絶縁ギャップを確保し得る寸法の最小値に設定されている。第１外枠１３および第２外枠１４における３箇所の段差部１９の上面には、機械的結合用の一対の凸部（以下、結合凸部という。）１３ａ、１４ａと、位置決め用の凸部（以下、位置決め凸部という。）１４ｂとが、ヒートシンク１５の中心周りに９０度の位相差を持つ各位置のそれぞれに分配されてプレス加工によって突設されている。また、第１外枠１３の段差部１９が形成されていない位置には第２外枠１４の位置決め凸部１４ｂと対になる凸部１３ｂが、ヒートシンク１５の中心に対して対角線上に突設されている。そして、これら凸部１３ａ、１４ａおよび１３ｂ、１４ｂは前記した結合孔５ａ、６ａおよび位置決め孔５ｂ、６ｂにそれぞれ対応されている。
【００２８】
第１外枠１３における位置決め凸部１３ｂの近傍位置にはサブランナ配置用の突出部２０が直角方向に外向きに突設されており、この突出部２０は前記したリードフレーム２におけるサブランナ配置用の切欠部３ｂに対応するようになっている。この突出部２０の第１外枠１３から離れる方向の長さは後記するサブランナの長さに対応するように設定されており、この長さ方向に直交する横幅はサブランナの幅よりも大きくなるように設定されている。
【００２９】
前記構成に係る多連リードフレーム１と多連ヒートシンク組立体１１とは一体化工程において、各単位が図４に示されているように重なり合うように一体化される。すなわち、リードフレーム２とヒートシンク組立体１２とはペレット配置用空所７とヒートシンク１５とが同心になるように配置されて上下に重ね合わされる。この際、リードフレーム２側の結合孔５ａ、６ａおよび位置決め孔５ｂ、６ｂにヒートシンク組立体１２側の結合凸部１３ａ、１４ａおよび位置決め凸部１３ｂ、１４ｂがそれぞれ挿入され、各段差部１９が両結合孔５ａ、６ａおよび両位置決め孔６ｂの裏面開口縁辺に係合される。これにより、リードフレーム２とヒートシンク組立体１２とは精密に位置合わせされた状態になる。続いて、両結合凸部１３ａ、１４ａの上端部がかしめ加工されることにより、両結合孔５ａ、６ａよりも大径のリベット頭形状の結合部２１がそれぞれ形成される。両結合部２１、２１が両段差部１９、１９との間でリードフレーム２における両結合孔５ａ、６ａの開口縁辺部を挟むことにより、リードフレーム２とヒートシンク組立体１２とは重ね合わされて固定化された状態になる。
【００３０】
なお、重ね合わせ作業、挿入作業およびかしめ加工は、複数個のリードフレーム２およびヒートシンク組立体１２について同時に実施することができる。したがって、作業性はきわめて良好である。
【００３１】
このようにしてリードフレーム２とヒートシンク組立体１２とが上下に重ね合わされて結合された結合体２２において、上側のリードフレーム２におけるインナリード９群の内側先端部は下側のヒートシンク組立体１２におけるヒートシンク１５の外周縁部に上から見て所定の寸法だけ内側に入って重なった状態になっているとともに、ヒートシンク１５の上面に対しては段差部１９の高さだけ極僅かに浮かされた状態になっている。
【００３２】
以上のようにして多連リードフレーム１と多連ヒートシンク組立体１１とが結合された結合体２２には、ペレットボンディング工程においてペレットボンディング作業が各ヒートシンク１５毎に実施され、続いて、ワイヤボンディング工程において各ペレットおよびリードフレーム２毎にワイヤボンディングが実施される。この際、結合体２２が多連に構成されているため、これらボンディング作業は結合体２２が長手方向にピッチ送りされることにより各単位毎に順次実施される。このとき、多連リードフレーム１の厚さや外形は従来の多連リードフレームと同一であるため、これら作業の実施に際しては、従来のペレットボンディング装置、ワイヤボンディング装置を使用することができる。
【００３３】
図５に示されているように、ペレット２３はヒートシンク１５よりも小さい正方形の板形状に形成されている。このペレット２３はヒートシンク１５の上面に相似形に配されて、ヒートシンク１５とペレット２３との間に形成されたボンディング層２４によって固着されている。本実施例において、ボンディング層２４ははんだ層によって形成されている。すなわち、ヒートシンク１５の上面にはんだ箔が置かれて加熱された状態ではんだ箔にペレット２３が擦り付けられて形成されたはんだボンディング層２４によって、ペレット２３はヒートシンク１５上にボンディングされている。
【００３４】
なお、このボンディング層としては、はんだ層以外に、金−シリコン共晶層や銀ペースト接着層等々を使用することができる。但し、形成されたボンディング層はペレット２３からヒートシンク１５への熱伝達の障壁にならないように形成することが望ましい。ちなみに、はんだボンディング層２４は熱伝達率が高いばかりでなく、柔軟性に富むため、ペレット２３とヒートシンク１５との間に作用する機械的応力を吸収することができる。
【００３５】
また、ペレット２３は半導体装置の製造工程における所謂前工程においてウエハの状態で半導体素子群や配線回路等からなる集積回路を作り込まれた後に、ダイシング工程において所定の形状に分断されて製造される。
【００３６】
図５に示されているように、ペレット２３と各インナリード９とを電気的に接続するためのワイヤ２５は、その両端部をペレット２３の電極パッド２３ａとインナリード９の先端部とにそれぞれボンディングされて両者間に橋絡されている。ここで、インナリード９の内側先端部がヒートシンク１５の外周辺部に重なった状態になっていることにより、インナリード側のワイヤボンディング作業に際して、ワイヤ２５の押接に対する反力をヒートシンク１５に求めることができるため、このワイヤボンディング作業の実施に際して、従来の熱圧着式ワイヤボンディング装置や超音波熱圧着式ワイヤボンディング装置および超音波式ワイヤボンディング装置を使用することができる。
【００３７】
以上のペレットボンディング作業およびワイヤボンディング作業によって、ペレット２３に作り込まれている集積回路は、電極パッド２３ａ、ボンディングワイヤ２５、インナリード９を介して電気的に外部に引き出されることになる。
【００３８】
このようにして結合体２２にペレット２３およびワイヤ２５がボンディングされた図５に示されている組立体（以下、成形ワークという。）２６には、樹脂封止体成形工程において、図６〜図８に示されているトランスファ成形装置３０が使用されて図９に示されている樹脂封止体２７が各単位について同時に成形される。
【００３９】
図６〜図８に示されているトランスファ成形装置３０はシリンダ装置等（図示せず）によって互いに型締めされる一対の上型３１と下型３２とを備えている。上型３１と下型３２との合わせ面には上型キャビティー凹部３３ａと下型キャビティー凹部３３ｂとが複数組、互いに協働してキャビティー３３を形成するようにそれぞれ没設されている。但し、図示および説明は多連リードフレームおよび多連ヒートシンク組立体と同様に一単位について行われている。このキャビティー３３は成形ワーク２６におけるリードフレーム２のダム・バー１０が画成する正方形に対応されている。キャビティー３３の全高は成形ワーク２６の全高よりも僅かに大きく設定されている。上型キャビティー凹部３３ａの深さは、成形ワーク２６におけるワイヤ２５のリードフレーム２からの上方突出高さよりも僅かに大きくなるように設定されている。下型キャビティー凹部３３ｂの深さは、成形ワーク２６におけるヒートシンク１５の下面から段差部１９の上面迄の高さと等しくなるように設定されている。
【００４０】
下型３２の合わせ面にはポット３４が開設されており、ポット３４にはシリンダ装置（図示せず）により進退されるプランジャ３５が成形材料としての樹脂（以下、レジンという。）を送給し得るように挿入されている。上型３１の合わせ面にはカル３６がポット３４との対向位置に配されて没設されているとともに、互いに連通されたメインランナ３７およびサブランナ３８がメインランナ３７の一端をカル３６に接続されて没設されている。サブランナ３８の他端は上側キャビティー凹部３３ａにおける後記する所定のコーナ部に形成されたゲート３９に接続されており、ゲート３９はレジンをキャビティー３３内に注入し得るように形成されている。
【００４１】
本実施例において、下型３２の合わせ面にはバンパ吊りバー収容穴４０が４個、下型キャビティー凹部３３ｂの４箇所のコーナ部に配されて、その深さがキャビティー凹部３３ｂに一体的に連続するようにそれぞれ没設されている。したがって、下型キャビティー凹部３３ｂの各コーナ部は角を切り欠かれて開口した状態になっている。各バンパ吊りバー収容穴４０の平面形状はヒートシンク組立体１２のバンパ吊りバー１７の平面形状に対応されており、したがって、各バンパ吊りバー収容穴４０は各バンパ吊りバー１７をそれぞれ収容するようになっている。下型３２の合わせ面における各バンパ吊りバー収容穴４０の外側位置にはバンパ収容穴４１が、その深さがバンパ吊りバー収容穴４０に一体的に連続するようにそれぞれ没設されている。各バンパ収容穴４１の平面形状はヒートシンク組立体１２のバンパ１８の平面形状に対応されており、したがって、各バンパ収容穴４１は各バンパ１８をそれぞれ収容するようになっている。
【００４２】
さらに、下型３２の合わせ面における上型３１のゲート３９に対応する位置のバンパ収容穴４１の外側には突出部収容穴４２が、その深さがバンパ収容穴４１に連続し、かつ、その一部がバンパ収容穴４１に重なるように没設されている。突出部収容穴４２はヒートシンク組立体１２の突出部２０の平面形状に対応されており、したがって、この収容穴４２は突出部２０を収容するようになっている。また、下型３２の合わせ面には逃げ溝４３が一対、キャビティー凹部３３ｂから適度に離れた両脇位置に没設されている。
【００４３】
他方、上型３１の合わせ面にはバンパ吊りバー収容穴埋め戻し用の凸部４４が４個、上型キャビティー凹部３３ａの４箇所のコーナ部にそれぞれ配されて没設されている。各凸部４４の平面形状はバンパ吊りバー収容穴４０の平面形状に対応されており、各凸部４４の高さは、バンパ吊りバー収容穴４０の深さからバンパ吊りバー１７の厚さを減じた値に設定されている。したがって、バンパ吊りバー収容穴４０はこの凸部４４とバンパ吊りバー１７とによって埋め戻されるようになっている。つまり、下型キャビティー凹部３３ｂの各コーナ部にバンパ吊りバー収容穴４０によって開設された切欠部は、各凸部４４によって閉塞されるようになっている。上型３１の合わせ面における各バンパ吊りバー収容穴埋め戻し用凸部４４の外側位置にはバンパ収容穴埋め戻し用の凸部４５が、その高さがバンパ吊りバー収容穴埋め戻し用凸部４４に一体的に連続するようにそれぞれ没設されている。この凸部４５の平面形状はヒートシンク組立体１２のバンパ１８の平面形状に対応されており、したがって、この凸部４５はバンパ１８と協働してバンパ収容穴４１を埋め戻すようになっている。
【００４４】
さらに、上型３１の合わせ面におけるゲート３９に対応する位置のバンパ収容穴埋め戻し用の凸部４５の外側には突出部収容穴埋め戻し用の凸部４６が、その高さがバンパ収容穴埋め戻し用の凸部４５に連続するように突設されている。この凸部４６の平面形状はヒートシンク組立体１２の突出部２０の平面形状に対応されており、したがって、凸部４６は突出部２０と協働して突出部収容穴４２を埋め戻すようになっている。この凸部４６の突出部２０との合わせ面にはサブランナ３８が没設されており、この凸部４６に連続する凸部４５と４４におけるバンパ１８およびバンパ吊りバー１７との合わせ面には、ゲート３９が没設されている。また、上型３１の合わせ面には逃げ溝４７が一対、キャビティー凹部３３ａから適度に離れた両脇位置に没設されている。
【００４５】
次に、前記構成に係るトランスファ成形装置３０による成形ワーク２６への樹脂封止体２７の成形方法について説明する。
【００４６】
まず、成形ワーク２６は下型３２に装填される。この際、ヒートシンク１５は下型キャビティー凹部３３ｂ内に収容され、各コーナ部のバンパ吊りバー１７、バンパ１８および突出部２０は各収容穴４０、４１および４２にそれぞれ収容される。この収容状態において、ヒートシンク１５、バンパ吊りバー１７、バンパ１８および突出部２０の下面はキャビティー凹部３３ｂ、各収容穴４０、４１、４２の底面に当接した状態になっている。また、リードフレーム２の下面は下型３２における上型３１との合わせ面に当接した状態になっている。
【００４７】
続いて、上型３１と下型３２とが型締めされる。型締めされると、リードフレーム２のダム・バー１０の周りは上型３１と下型３２の合わせ面間で上下から挟まれた状態になる。また、上型３１の合わせ面にそれぞれ突設された各凸部４４、４５、４６は下型３２の合わせ面にそれぞれ没設された各収容穴４０、４１、４２にそれぞれ嵌入され、各凸部４４、４５、４６の下面は各収容穴４０、４１、４２に収容されたバンパ吊りバー１７、バンパ１８および突出部２０の上面に押接した状態になる。この状態において、下型キャビティー凹部３３ｂの各コーナ部にバンパ吊りバー収容穴４０によって開設された切欠部は、各凸部４４によって閉塞された状態になるため、上型キャビティー凹部３３ａと下型キャビティー凹部３３ｂとによって形成されたキャビティー３３は、実質的に完全に密封された状態になる。
【００４８】
次いで、成形材料としてのレジン４８がポット３４からプランジャ３５によりメインランナ３７、サブランナ３８およびゲート３９を通じてキャビティー３３に送給されて注入される。サブランナ３８を流通するレジン４８はヒートシンク組立体１２における突出部２０の上面に沿って流れ、突出部２０と下型３２に没設されたゲート３９とによって囲まれた流路を通ってキャビティー３３内に注入される。
【００４９】
そして、樹脂封止体２７はレジン４８がキャビティー３３に充填されるとともに、レジン４８が熱硬化されることにより樹脂成形される。樹脂封止体２７が樹脂成形された後に、上型３１および下型３２は型開きされる。この型開きと同時に、樹脂封止体２７は上型３１および下型３２に対してエジェクタ・ピン（図示せず）により突き上げられて離型される。この離型に際して、エジェクタ・ピンは成形ワーク２６のヒートシンク１５の部位も突き上げるように設定することが望ましい。
【００５０】
以上のようにして成形ワーク２６に樹脂封止体２７が樹脂成形されて離型された状態において、図９に示されている成形品２８が製造された状態になる。この成形品２８におけるペレット２３、インナリード９、ワイヤ２５、ヒートシンク１５の一部および４個のバンパ吊りバー１７の一部は、樹脂封止体２７の内部に樹脂封止された状態になっている。すなわち、ヒートシンク１５および各バンパ吊りバー１７の一主面は樹脂封止体２７の一主面から露出し、他の主面および側面は樹脂封止体２７の内部に植え込まれた状態になっている。また、４個のバンパ１８は樹脂封止体２７の４箇所のコーナ部から外部へ放射状に突出した状態になっている。
【００５１】
詳細な説明および図示は省略するが、樹脂成形時のランナやカルの成形痕およびばり（ｆｌａｓｈ）は、除去工程において適宜除去され、その後、はんだめっき工程において、成形品２８は樹脂封止体２７からの露出面全体にわたってはんだめっき被膜（図示せず）を被着される。はんだめっき加工の際、成形品２８は多連リードフレーム１および多連ヒートシンク組立体１１において電気的に全て接続されているため、電解めっき処理は一括して実施することができる。
【００５２】
その後、成形品２８はリード切断成形工程において、低熱抵抗形ＱＦＰを成形される。すなわち、ダム・バー１０は隣合うアウタリード８、８間において切り落とされる。各アウタリード８は各フレーム外枠３、４、５、６から切り離された後に、ガルウイング形状に屈曲成形される。各バンパ１８は各外枠１３、１４から切り離される。ここで、各バンパ１８と各外枠１３、１４との切断は、バンパ１８において樹脂封止体２７の対角線上に位置するコーナ部を対角線に直交するように実施することが望ましい。つまり、この切断方法は各バンパ１８の形状を整え易く、各バンパ１８における樹脂封止体２７の辺と平行な端辺がガルウイング形状に成形されたアウタリード８群の先端の外側に位置するように常に維持することができる。
【００５３】
以上のようにして図１に示されている前記構成に係る低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９が製造されたことになる。この低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９は図１０に示されているようにプリント配線基板に実装される。
【００５４】
図１０に示されているプリント配線基板５０は、ガラス含浸エポキシ樹脂等の絶縁性の板材が使用されて形成された本体５１を備えている。本体５１の一主面にはアウタリード８の平坦部に対応する長方形の小平板形状に形成されたマウントパッド５２が複数個、実装対象物となる低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９におけるアウタリード８群の列に対応する正方形枠形状にそれぞれ配列されている。また、本体５１の一主面（上面とする。）には放熱用のランド５３が、マウントパッド５２群列が構成する正方形枠の中央部および四隅に配設されており、これらランド５３は低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９におけるヒートシンク１５および各バンパ１８にそれぞれ対応されている。
【００５５】
低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９がこのプリント配線基板５０に表面実装されるに際して、各マウントパッド５２およびランド５３の上にはクリームはんだ等のはんだ材料（図示せず）がスクリーン印刷法等の適当な手段によって塗布される。この際、各ランド５３のはんだ材料は局部的に塗布される。
【００５６】
次いで、はんだ材料が塗布されたマウントパッド５２およびランド５３に低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９の各アウタリード８の平坦部およびヒートシンク１５、各バンパ１８がそれぞれ接着される。この状態で、リフローはんだ処理によってはんだ材料は溶融された後に固化される。この処理によって、アウタリード８とマウントパッド５２との間、ヒートシンク１５とランド５３との間およびバンパ１８とランド５３との間のそれぞれには、各はんだ付け部５４および５５がそれぞれ形成される。この状態において、低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９はプリント配線基板５０に電気的かつ機械的に接続されて表面実装された状態になる。
【００５７】
この実装状態での稼働中、ペレット２３が発熱すると、ペレット２３はヒートシンク１５に直接ボンディングされているため、その熱はヒートシンク１５に熱伝導によって伝達される。ヒートシンク１５はリードフレームの厚さに比較して遙かに厚く、かつ、面積が大きいため、熱容量がきわめて大きい。したがって、ペレット２３の発熱はきわめて高い効率をもってヒートシンク１５に汲み上げられ、相対的に、ペレット２３はきわめて効果的に冷却される。そして、ヒートシンク１５に直接伝達された熱は、ヒートシンク１５から４個のバンパ１８に拡散するとともに空気中に放出される。また、ヒートシンク１５および各バンパ１８に拡散された熱は、ヒートシンク１５および４個のバンパ１８から各ランド５３に熱伝導によって伝達されてプリント配線基板５０に放出される。さらに、ペレット２３の発熱はヒートシンク１５に直接的に熱伝導されるとともに、ヒートシンク１５の広い表面積から樹脂封止体２７全体に拡散される。したがって、ヒートシンク１５によるペレット２３の冷却効果はきわめて高くなる。
【００５８】
前記実施例によれば次の効果が得られる。
（１） ペレット２３がヒートシンク１５に直接的にボンディングされていることにより、ペレット２３の発熱はヒートシンク１５に熱伝導によって伝達されるため、相対的にペレット２３はきわめて効果的に冷却されることになる。
【００５９】
（２） ヒートシンク１５の一部およびヒートシンク１５の各コーナ部に一体的に連結された各バンパ１８が樹脂封止体２７の外部に露出されていることにより、ヒートシンク１５が汲み上げた熱を外気中に放出させることができるため、前記（１）の効果をより一層高めることができる。
【００６０】
（３） 樹脂封止体２７の４箇所のコーナ部に配設された各バンパ１８の先端がアウタリード８の先端よりも外側へ突出されているため、製品組立時やユーザ納入時およびユーザでの実装時にパッケージに外力が不測に加わった場合にバンパ１８が外力を吸収することにより、アウタリード８が変形するのを防止することができる。
【００６１】
（４） 低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ２９の製造に工程において、リードフレーム２とヒートシンク組立体１２との機械的結合部２１は樹脂封止体２７の内部に埋め込まれないため、機械的結合部２１によって樹脂封止体２７の内部におけるインナリード９の配線レイアウトが規制されることはない。
【００６２】
（５） 前記（４）により、放熱フィンおよびそれをタブに連結するための放熱フィンリードを有しないＱＦＰ・ＩＣであっても低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣとして製造することができる。
【００６３】
（６） リードフレーム２とヒートシンク組立体１２との結合は機械的結合部２１によって実施されるため、結合時におけるガス発生等がなく、当該ガス発生等による体ペレット等の汚染を未然に回避することができる。
【００６４】
（７） ヒートシンク組立体１２がリードフレーム２に結合されることにより、ペレット２３およびインナリード９に対する各種作業を実施する組立装置は、従来のものとの共用化を図ることができる。また、リードフレーム２およびヒートシンク組立体１２が多連構造に構成されているため、生産性を高めることができる。
【００６５】
（８） 結合前には、ヒートシンク組立体１２はリードフレーム２と別体になっているため、ヒートシンク１５およびバンパ１８をリードフレーム２に比べて厚く形成することができ、その結果、放熱性能を簡単により一層向上させることができる。他方、リードフレーム２は薄く形成することができるため、配線密度を高めることができる。
【００６６】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６７】
例えば、樹脂封止体およびヒートシンクの形状は、正方形に限らず、長方形等の四辺形に形成してもよい。特に、ヒートシンクは正四辺形に限らず、円形や多角形に形成してもよい。
【００６８】
ヒートシンク組立体は多連構造に構成するに限らず、単体に構成して多連リードフレームに順次組み付けて行ってもよい。
【００６９】
ヒートシンクとリードフレームとの機械的結合部は、かしめ加工による締結構造により構成するに限らず、はんだ材料による溶着構造等により構成してもよい。これらの場合、結合孔は省略することができる。
【００７０】
ヒートシンクは樹脂封止体の内部に一部が埋め込まれるように構成するに限らず、全体が埋め込まれるように構成してもよい。ヒートシンクの一部が樹脂封止体の一主面が露出される場合には、外付けの放熱フィンを付設することができるように構成してもよい。このような場合には、アウタリードはヒートシンクと反対側の主面の方向に屈曲させてもよい。
【００７１】
バンパにはボルト挿通孔や雌ねじ等々を設けることができる。
【００７２】
ヒートシンク組立体を形成する材料としては、銅系材料を使用するに限らず、アルミニウム系材料（アルミニウムまたはその合金）等のような熱伝導性の良好な他の金属材料を使用することができる。特に、炭化シリコン（ＳｉＣ）等のように熱伝導性に優れ、かつ、熱膨張率がペレットの材料であるシリコンのそれと略等しい材料を使用することが望ましい。
【００７３】
前記実施例では、ヒートシンクおよび各バンパがプリント配線基板のランドにはんだ付けされる場合について説明したが、ヒートシンクおよび各バンパははんだ付けしなくとも充分な放熱性能を発揮する。
【００７４】
また、ヒートシンクはグランド端子や給電端子等のための導電部材と使用してもよい。
【００７５】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるＱＦＰ・ＩＣに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、ＱＦＪ・ＩＣ、ＱＦＩ・ＩＣ等のような表面実装形樹脂封止パッケージを備えたＩＣ、さらには、そのパッケージを備えたパワートランジスタや、その他の電子装置全般に適用することができる。特に、本発明は、小型軽量、多ピンで、しかも、低価格であり、高い放熱性能が要求される半導体装置に利用して優れた効果が得られる。
【００７６】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００７７】
半導体ペレットをヒートシンクの一主面にボンディングすることにより、半導体ペレットの発熱をヒートシンクに熱伝導によって伝達させることができるため、半導体ペレットをきわめて効果的に冷却させることができる。
【００７８】
ヒートシンクの４箇所のコーナ部に各バンパをそれぞれ突設し、各バンパの先端をアウタリード群の先端列よりも外側へ突出させることにより、製品組立時やユーザ納入時およびユーザでの実装時にパッケージに外力が不測に加わった場合にバンパによって外力を吸収させることができるため、アウタリードが変形するのを防止することができる。
【００７９】
ヒートシンクとリードフレームとの結合部は樹脂封止体の内部に埋め込まれないため、その結合部によって樹脂封止体の内部におけるインナリードの配線レイアウトが規制されることはない。したがって、放熱フィンを有しない半導体装置であっても製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である半導体装置の製造方法により製造された低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣを示しており、（ａ）は一部切断平面図、（ｂ）は一部切断正面図、（ｃ）は対角線に沿う断面図である。
【図２】本発明の一実施例であるそのＱＦＰ・ＩＣの製造方法に使用される多連リードフレームを示す一部省略平面図である。
【図３】同じく多連ヒートシンク組立体を示しており、（ａ）は一部省略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図４】その製造方法におけるリードフレームとヒートシンク組立体の結合工程後の結合体を示しており、（ａ）は一部省略平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】その製造方法におけるペレットおよびワイヤ・ボンディング工程後の組立体を示しており、（ａ）は一部省略平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図６】その製造方法における樹脂封止体成形工程を示しており、（ａ）は一部省略正面断面図、（ｂ）はキャビティーの略対角線に沿う縦断面図であル。
【図７】その成形工程で使用される上型を示しており、（ａ）は一部省略底面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【図８】同じく下型を示しており、（ａ）は一部省略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。
【図９】樹脂封止体成形後を示しており、（ａ）は一部省略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の一実施例である低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣの実装状態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切断正面図である。
【符号の説明】
１…多連リードフレーム、２…単位リードフレーム（リードフレーム）、３、４、５、６…フレーム外枠、３ａ、４ａ…パイロットホール、３ｂ…切欠部、５ａ、６ａ…結合孔、５ｂ、６ｂ…位置決め孔、７…半導体ペレット配置用空所、８…アウタリード、９…インナリード、１０…ダム・バー、１１…多連ヒートシンク組立体、１２…単位ヒートシンク組立体（ヒートシンク組立体）、１３、１４…第１外枠、１３ａ、１４ａ…機械的結合用凸部（結合凸部）、１３ｂ、１４ｂ…位置決め用凸部、１５…ヒートシンク、１６Ａ…切欠部、１６Ｂ…段付部、１７…バンパ吊りバー、１８…バンパ、１９…段差部、２０…突出部、２１…結合部、２２…リードフレームとヒートシンク組立体の結合体、２３…ペレット、２３ａ…電極パッド、２４…ボンディング層、２５…ワイヤ、２６…結合体とペレットとワイヤの組立体（成形ワーク）、２７…樹脂封止体、２８…成形品、２９…低熱抵抗形ＱＦＰ・ＩＣ（半導体装置）、３０…トランスファ成形装置、３１…上型、３２…下型、３３…キャビティー、３３ａ…上型キャビティー凹部、３３ｂ…下型キャビティー凹部、３４…ポット、３５…プランジャ、３６…カル、３７…メインランナ、３８…サブランナ、３９…ゲート、４０…バンパ吊りバー収容穴、４１…バンパ収容穴、４２…突出部収容穴、４３…逃げ溝、４４…バンパ吊りバー収容穴埋め戻し用凸部、４５…バンパ収容穴埋め戻し用凸部、４６…突出部収容穴埋め戻し用凸部、４７…逃げ溝、４８…レジン、５０…プリント配線基板、５１…基板本体、５２…マウントパッド、５３…ランド、５４、５５…はんだ付け部。

Claims (7)

1. 半導体ペレットと、この半導体ペレットに電気的に接続された複数本のインナリードと、前記インナリードのそれぞれに一体的に連結された各アウタリードと、前記半導体ペレットおよび前記インナリード群を樹脂封止する樹脂封止体とを備えており、前記樹脂封止体が四辺形の平盤形状に形成されているとともに、前記アウタリード群が前記樹脂封止体の四辺からそれぞれ引き出されている半導体装置の製造方法であって、
   前記アウタリード群および前記インナリード群が半導体ペレット配置用空所を中心にして四方に放射状に配設されているとともに、フレームに一体的に保持されているリードフレームが準備される工程と、
   前記リードフレームとは別体かつ前記リードフレームよりも厚く形成されており、前記半導体ペレットがボンディングされる主面を有するとともに、４つのバンパが一体的に形成されているヒートシンクが準備される工程と、
   前記ヒートシンクの少なくとも一対の前記バンパの外側において前記リードフレームと前記ヒートシンクとがそれぞれ結合される工程と、
   前記半導体ペレットが前記ヒートシンクの一主面にボンディングされる工程と、
   前記半導体ペレットに前記インナリード群が電気的に接続される工程と、
   前記樹脂封止体が前記半導体ペレットと、前記インナリード群と、前記ヒートシンクの少なくとも半導体ペレット側主面とを樹脂封止し、かつ、前記４つのバンパが前記樹脂封止体の４つの角部より突出するように樹脂成形される工程と、
   を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記樹脂封止体の成形工程において、成形型の一部が前記バンパのそれぞれの一主面に型合わせされることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 半導体ペレットと、この半導体ペレットに電気的に接続される複数のインナリードと、前記インナリードのそれぞれと一体のアウタリードと、前記複数のインナリードと前記半導体ペレットをモールド樹脂によって封止した樹脂封止体とを備えており、前記樹脂封止体は四辺形に形成され、前記アウタリード群が前記樹脂封止体の四辺のそれぞれから引き出されている半導体装置の製造方法であって、
   第一の方向に延在する一対の第一のフレームと、これらフレーム間を連結して第二の方向に延在する複数の第二のフレームと、前記第一のフレームおよび第二のフレームによって形成される空所に突出するように前記第一のフレームおよび第二のフレームそれぞれから延びる複数のリードとを有するリードフレームを準備する工程と、
   前記リードフレームとは別体かつ前記リードフレームよりも厚く形成されており、前記半導体ペレットが接続される主面を有する第一の部分と、前記第一の部分から突出するように前記第一の部分と一体的に形成されており、４つのバンパと、これらバンパのそれぞれより外側に延びた部分を有する４つの第二の部分とを備えたヒートシンクを準備する工程と、
   前記リードフレームと前記ヒートシンクとが位置合わせされ、前記リードフレームが前記ヒートシンクの上に前記第二のフレームが前記ヒートシンクの第二の部分に積み重なるように、また、前記ヒートシンクの第一の部分が前記複数のリードによって囲まれた領域に位置するように配置され、前記第二のフレームと前記ヒートシンクの第二の部分の前記バンパより外側に延びた部分とがそれぞれ結合される工程と、
   複数の外部端子を有した半導体ペレットが前記ヒートシンクの第一の部分にボンディングされる工程と、
   前記半導体ペレットの前記外部端子が前記リードにワイヤがボンディングされることによって電気的に接続される工程と、
   前記半導体ペレット、前記ボンディングワイヤおよび前記リードのそれぞれのインナ部分を樹脂封止し、かつ、前記４つの第二の部分が前記樹脂封止体の４つの角部より突出するように前記樹脂封止体を樹脂成形する工程と、
   前記各リードの一端が前記リードフレームから切断され、前記ヒートシンクの前記バン パが前記バンパより外側に延びた部分から切断される工程と、
   を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 前記バンパは前記樹脂封止体の四隅から突出され、前記バンパの先端は前記リードの一端の外側に位置されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記ヒートシンクの第一の部分は樹脂封止体から露出されることを特徴とする請求項３または４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記切断工程において、前記リードフレームのリードが第一のフレームおよび第二のフレームから切断されることを特徴とする請求項３、４または５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記リードフレームおよび前記ヒートシンクは多連に構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載の半導体装置の製造方法。

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