JPH01270336A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01270336A
JPH01270336A JP63099388A JP9938888A JPH01270336A JP H01270336 A JPH01270336 A JP H01270336A JP 63099388 A JP63099388 A JP 63099388A JP 9938888 A JP9938888 A JP 9938888A JP H01270336 A JPH01270336 A JP H01270336A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造技術、特に、ペレットの放
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。
〔従来の技術〕
一般に、所謂パワーIC等のような消費電力が大きいI
Cにおいては、樹脂封止パッケージにヒートシンクを内
蔵することが行われている。ヒートシンクがパッケージ
に内蔵される場合、通常、ヒートシンクはペレットがボ
ンディングされているタブの裏面に機械的かつ熱的に結
合されることになる。
なお、ヒートシンクが内蔵されているパワーICを述べ
である例としては、日経マグロウヒル社発行「別冊マイ
クロデバイセズ阻2」昭和59年6月11日発行 P1
35、がある。
また、低価格で、作業性良くして、薄形の実装を実現す
るためのパッケージを備えているICとして、ペレット
とリード群とがテープ・オートメイテッド・ボンディン
グ(Tape  AuLomaged  Bondin
g:TAB)により機械的かつ電気的に接続されるよう
に構成されているもの(以下、TAB構造のICという
ことがある。
)がある、すなわち、リード群はポリイミド等のような
絶縁性樹脂からなるキャリアテープ上に銅等のような導
電材料により形成されている。ペレットはこのテープに
形成されているサポートリング内に各バンブが各リード
に整合するように配されて、バンブおよびリードをボン
ディング工具により熱圧着されることによって接続され
る。その後、封止樹脂がサポートリング、リードおよび
ペレットを封止するようにボッティングされることによ
り、樹脂封止パッケージが成形される。
なお、TAB技術を述べである例としては、株式会社工
業調査会発行「電子材料1987年11月号別冊」昭和
62年11月20日発行P130〜P136、がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、前述したように、ICのパッケージにヒートシ
ンクを内蔵する技術は、パッケージの外形的制限を受け
るため、パッケージの外形についての設計に自由度のあ
るピン(リード)数の少ないICにのみ適用されている
のが現状である。
そして、ペレットがボンディングされるタブはリードフ
レームに一体的に形成されており、このリードフレーム
はリードの機械的強度を確保する必要上、ばね材料(鉄
−ニッケル合金、4270イ、コバール、燐青w4)等
を用いて製作されているため、その材質上熱伝導性が低
く、ペレットからヒートシンクへの熱伝達効率を低下さ
せてしまうという問題点があることが、本発明者によっ
て明らかにされた。
また、前述したようなTAB構造のICにおいて、消費
電力が大きい場合、ヒートシンクを付設することが考え
られるが、前述したようなTAB構造のICの構成上の
特徴から、ヒートシンクの付設については多くの制限が
あるため、極一部のコンピュータの中央処理ユニットに
使用されるICにしか通用されていないのが現状である
そして、TAB構造のICにおいては、ペレットにリー
ド群が直接的にボンディングされているため、このヒー
トシンクが付設されたICがプリント配線基板に実装さ
れた後において、移送中の振動等による外力がこのIC
に加わると、リード曲がり事故が起き易く、短絡不良や
、断線不良等が発生するという問題点があることが、本
発明者によって明らかにされた。
しかし、ICの多機能化、高集積化、高速化が進む最近
、ピン数の多いICについても、熱放散性の良好なヒー
トシンク内蔵形パッケージを備えているICの開発が要
望されている。
本発明の第1の目的は、高い放熱性能を有する半導体装
置の製造方法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、生産性および実装性が良好で、
かつ低価格にして、小型化および多ビン化を促進するこ
とができるとともに、高い放熱性能を有する半導体装置
の製造方法を提供することにある。
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
〔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。
すなわち、ヒートシンク内蔵形の樹脂封止パッケージを
備えている半導体装置の製造方法において、前記ヒート
シンクが専用平面形状構造物に取り付けられる工程と、
電気的接続用のリード群が一体化されている構造物に前
記専用平面形状構造物が組み合わされる工程と、前記ヒ
ートシンクにペレットがボンディングされる工程と、ペ
レットが前記リード群に電気的に接続される工程と、前
記樹脂封止パッケージが前記ペレット、前記リード群の
一部、および前記ヒートシンクの少なくとも一部を樹脂
封止するように成形される工程とを具備するようにした
ものである。
〔作用〕
前記した手段によれば、ペレットにヒートシンクがタブ
を介さずに直接的に接触されているため、ペレットの発
熱はこのヒートシンクを経て外部に直接的に放出される
ことになり、充分な放熱性能が確保される。
しかも、ペレットがヒートシンクに電気的接続用のリー
ドとは別体の専用平面形状構造物によってボンディング
されるため、ヒートシンクは電気的接続用のリード群と
は別に熱伝導性の良好な材料を用いて構成することがで
きる。したがって、所望に応じて熱伝導性の良好な材料
を選定することにより、前記放熱性能をより一層高める
ことができる。他方、リード群は機械的強度の大きい材
料を用いて形成することができるため、リード群の曲が
りや破損等を防止することができる。
また、ペレット、リード群およびヒートシンクは樹脂封
止パッケージにより樹脂封止されているため、この半導
体装置がプリント配線基板に実装される時や、実装され
た後において、移送中の振動等による外力がこの半導体
装置に加わつた場合においても、リード曲がり等のよう
な事故が起きるのを防止することができ、その結果、短
絡不良や、断線不良の発生のを未然に回避することがで
きる。
〔実施例1〕 第1図(a)、(ハ)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樹脂封止形SOP・I
Cを示す正面断面図および側面断面図、第2図〜第8図
は本発明の一実施例であるその5OP−ICの製造方法
を示す各説明図である。
本実施例において、本発明にかかる半導体装lは、高密
度実装を実現するための半導体集積回路装置(以下、I
Cという、)である樹脂封止形スモール・アウト・ライ
ン・パッケージを備えているIC(以下、5OP−IC
,または、単に、ICということがある。)として構成
されている。
この樹脂封止形SOP・ICはシリコン半導体ベレット
(以下、ペレットという、)と、ペレットの周囲に配設
されている複数本のリードと、ペレットの各電極および
各リードにその両端部をそれぞれボンディングされて橋
絡されているボンディングワイヤと、ペレットがボンデ
ィングされているヒートシンクと、これらを樹脂封止す
るパッケージとを備えており、このSOP・ICは次の
ような製造方法により製造されている。
以下、本発明の一実施例であるこの樹脂封止形5OP−
ICの製造方法を説明する。この説明により、前記5O
P−ICについての構成の詳細が明らかにされる。
本実施例において、樹脂封止形5OP−ICの製造方法
には、第2図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lは、鉄−ニッ
ケル合金や燐青銅等のような比較的大きい機械的強度を
有するばね材料からなる薄板を用いて、打ち抜きプレス
加工またはエツチング加工等のような適当な手段により
一体成形されており、この多連リードフレームIの表面
には銀(Ag)等を用いためっき処理が、後述するワイ
ヤボンディングが適正に実施されるように施されている
。この多連リードフレームlには複数の単位リードフレ
ーム2が横方向に1列に並設されている。
単位リードフレーム2は位置決め孔3aが開設されてい
る外枠3を一対備えており、両性枠3は所定の間隔で平
行になるように配されて一連にそれぞれ延設されている
。隣り合う単位リードフレーム2.2間には一対のセク
ション枠4が両性枠3.3間に互いに平行に配されて一
体的に架設されており、これら外枠、セクション枠によ
り形成される略長方形の枠体内に単位リードフレーム2
が構成されている。
各単位リードフレーム2において、両セクション枠4.
4の内側には一対のダム部材6がセクション枠と平行に
なるように配されて、両性枠3.3間に一体的に架設さ
れている。ダム部材6には電気的接続用のリード7が複
数本、長手方向に等間隔に配されて、互いに平行で、ダ
ム部材6と直交するように一体的に突設されており、各
リード7の内側端部は先端が後記するベレットを収納す
るための空所5を取り囲むように配されることにより、
インナ部7aをそれぞれ構成している。他方、各リード
7の外側延長部分は、その先端がセクション枠4にそれ
ぞれ接続され、アウタ部7bをそれぞれ構成している。
そして、ダム部材6における隣り合うリード7.7間の
部分は後述するパッケージ成形時にレジンの流れをせき
止めるダム6aを実質的に構成している。そして、この
単位リードフレーム2には通常のリードフレームにおい
て設けられるタブ、および、このタブを外枠等に吊持さ
せるためのタブ吊りリードが設けられて、いない、すな
わち、この単位リードフレーム2の中央部にはタブの代
わりに空所5が形成されている。
本実施例において、SoP・ICの製造方法には、第3
図に示されているヒートシンク専用平面形状構造物とし
ての多連リードフレーム(以下、専用多連リードフレー
ムという、)11が使用されている。この専用多連リー
ドフレーム11は、銅(Cu)等のような比較的熱伝導
性の良好な材料からなる薄板を用いて、打ち抜きプレス
加工またはエツチング加工等のような適当な手段により
一体成形されており、この専用多連リードフレーム11
にはヒートシンク専用の単位リードフレーム(以下、専
用単位リードフレームという、)12が複数個、前記多
連リードフレームlにおける単位リードフレーム2に対
応するように配されて、横方向に1列に並設されている
専用単位リードフレーム12は位置決め孔13aが開設
されている外枠13を一対備えており、両性枠13は前
記多連リードフレーム1における一対の外枠3に対向す
るように配されて一連にそれぞれ延設されている。隣り
合う専用単位リードフレーム12.12間には一対のセ
クション枠14が両性枠13.13間に互いに平行に配
されて一体的に架設されており、これら外枠、セクショ
ン枠により形成される略長方形の枠体内に専用単位リー
ドフレーム12が構成されている。
各専用単位リードフレーム12において、両性枠13.
13には一対のヒートシンク吊り部材15が両セクショ
ン枠14.14間の略中央部にそれぞれ配されて、略直
角方向内向きに一体的に突設されており、両ヒートシン
ク吊り部材15.15の先端部間にはヒートシンク18
が架橋されているとともに、はんだ処理部や接着材層か
らなる接合部17により固定的に吊持されている。ヒー
トシンク吊り部材15の途中には段差部16が形成され
ており、この段差部16はこの専用多連リードフレーム
11が多連リードフレーム1に組み合わされた状態にお
いて、吊持したヒートシンク1日が各リード7に干渉(
または接触)しないように構成されている。
ヒートシンク18は銅等のような熱伝導性の良好な材料
を用いて、ベレットの平面形状に対して大きめに形成さ
れており、ヒートシンク18のベレット取付面には環状
溝19が複数条(本実施例においては、2条)がベレッ
トの外方に配されるとともに、ベレットを取り囲むよう
に形成されてそれぞれ没設されている。そして、これら
環状溝19は後述する樹脂封止パッケージ成形後におい
て、リークバスを延長させるとともに、樹脂と形状結合
することにより、この樹脂封止パッケージを備えている
ICの耐湿性を高めることになる。
前記構成にかかる電気的接続リード用の多連リードフレ
ームlとヒートシンク専用の多連リードフレーム11と
は、第4図に示されているように、外枠3および13同
士の位置決め孔3aおよび13aが整合された状態でそ
れぞれ上下に配されて重ね合わされる。この多連リード
フレーム重合体20において、下側の専用多連リードフ
レーム11におけるヒートシンク18は上側の多連リー
ドフレーム1における空所5に対向されるとともに、リ
ード7群に接触しない状態になっている。
この多連リードフレーム重合体20には各単位リードフ
レーム2および12毎にベレット・ボンディング作業、
続いて、ワイヤ・ボンディング作業が実施される。これ
らボンディング作業は多連リードフレーム重合体20が
横方向にピンチ送りされることにより、各単位リードフ
レーム2および12毎に順次実施される。
そして、ペレット・ボンディング作業により、第4図お
よび第5図に示されているように、半導体装置の製造工
程における所謂前工程において集積回路を作り込まれた
半導体集積回路素子としてのペレット21が、各単位リ
ードフレーム12におけるヒートシンク18上の略中央
部に配されて、ヒートシンク18とベレット21との間
に形成されたボンディング層22によって機械的に固着
されることによりボンディングされる。ベレットボンデ
ィング層の形成手段としては、金−シリコン共晶層、は
んだ付は層および銀ペースト接着層等々によるボンディ
ング法を用いることが可能である。但し、必要に応じて
、ベレットからヒートシンクへの熱伝達の障壁とならな
いように、ボンディング層を形成することが望ましい。
続いて、ワイヤボンディング作業により、第4図および
第6図に示されているように、ヒートシンク18上にボ
ンディングされたペレット21の電極バッド21aと、
各単位リードフレーム2におけるリード7のインナ部7
aとの間に、ボンディングワイヤ23が超音波熱圧着式
ワイヤボンディング装置等のような適当なワイヤボンデ
ィング装置(図示せず)が使用されることにより、その
両端部をそれぞれボンディングされて橋絡される。
これにより、ペレット21に作り込まれている集積回路
は、N橿パッド21a、ボンディングワイヤ23、リー
ド7のインナ部7aおよびアウタ部9bを介して電気的
に外部に引き出されることになる。
このようにしてベレットおよびワイヤ・ボンディングさ
れたり一ト′フレーム重合体20には、各単位リードフ
レーム毎に樹脂封止するパッケージ群が、第7図に示さ
れてC)るようなトランスファ成形装置30を使用され
て単位リードフレーム群について同時成形される。
第7図に示されているトランスファ成形装置はシリンダ
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とを備えており、上型31と下型3
2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複数組没設されている
。上型31の合わせ面にはボット34が開設されており
、ボット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。
下型32の合わせ面にはカル36がボット34との対向
位置に配されて没設されているとともに、複数条のラン
ナ37がボット34にそれぞれ接続するように放射状に
配されて没設されている。各ランナ37の他端部は下側
キャビティー凹部33bにそれぞれ接続されており、そ
の接続部にはゲート38が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。また、下型32の
合わせ面には逃げ凹所39がリードフレーム重合体20
の厚みを逃げ得るように、その外形よりも若干大きめの
長方形で、その厚さと略等しい寸法の一定深さに没設さ
れている。
前記構成にかかる多連リードフレーム重合体20を用い
て樹脂封止形パッケージをトランスファ成形する場合、
上型31および下型32における各キャビティー33は
各単位リードフレーム2における一対のダム部材6.6
間の空間にそれぞれ対応される。
トランスファ成形時において、前記構成にかかる多連リ
ードフレーム重合体20は下型32に没設されている逃
げ凹所39内に、各単位リードフレーム12におけるペ
レット21が各キャビティー33内にそれぞれ収容され
るように配されてセットされる。このとき、ペレット2
1はヒートシンク18にボンディングされた状態でキャ
ビティー33内において保持されている。続いて、上型
31と下型32とが型締めされ、ボット34からプラン
ジ中35により成形材料としてのレジン40がランナ3
7およびゲート38を通じて各キャビティー33に送給
されて圧入される。
注入後、レジンが熱硬化されて樹脂封止形パッケージ2
4が成形されると、上型31および下型32は型開きさ
れるとともに、エジェクタ・ピン(図示せず)によりパ
ッケージ24群が離型される。このようにして、第8図
に示されているように、パッケージ24群を成形された
多連リードフレーム重合体20はトランスファ成形装置
30から脱装される。
そして、このように樹脂成形されたパッケージ24の内
部には、ペレット21、リード7のインナ部7a、ボン
ディングワイヤ23およびヒートシンク18の一部が樹
脂封止されることになる。
この状態において、ヒートシンク18の一端面は樹脂封
止パッケージ24の一端面から露出された状態になって
いる。
その後、多連リードフレーム重合体20はリード切断成
形工程において各単位リードフレーム毎に順次、リード
切断装置(図示せず)により、外枠、セクション枠、ヒ
ートシンク吊り部材15、およびダム6aを切り落され
た後、リード成形装置(図示せず)により、リード7の
アウタ部7bをガル・ウィング形状に屈曲成形される。
以上のようにして製造された樹脂封止形SoP・IC2
5は第9図および第10図に示されているようにプリン
ト配線基板に実装される。
第9図および第1O図において、プリント配線基板26
にはランド27が複数個、実装対象物となる樹脂封止形
5OP−rc25における各リード7に対応するように
配されて、はんだ材料を用いて略長方形の薄板形状に形
成されており、このランド27にこのIC25のリード
7群が整合されて当接されているとともに、各リード7
とランド27とがリフローはんだ処理により形成された
はんだ盛り層によって電気的かつ機械的に接続されてい
る。
そして、必要に応じて、このIC25にはヒートシンク
1日に放熱フィン(図示せず)が取り付けられたり、ヒ
ートシンク18が押さえ具(図示せず)によりプリント
配線基板26に押さえられて固定されたりする。
この実装状態で、IC25が稼働されてペレット21が
発熱した場合、その熱はペレット21からヒートシンク
18に直接的に熱伝導されるとともに、ヒートシンク1
8の広い表面積から外気に放熱されるため、相対的にペ
レット11は充分に冷却される。また、ヒートシンク1
8に放熱フィンや、押さえ具等が連設されている場合に
は、ヒートシンク18の熱が放熱フィンや、押さえ具等
を通じてさらに広い範囲に熱伝導されるため、放熱効果
はより一層高くなる。
前記実施例によれば次の効果が得られる。
(1)  ペレットにヒートシンクをタブを介さずに直
接的にボンディングすることにより、ペレットの発熱を
ヒートシンクに直接的に伝えてパッケージの外部に効果
的に放出させることができるため、高い放熱性能を確保
することができる。
(2)  !気的接続用のリードとは別に、熱伝導性の
良好な材料を用いて形成されたヒートシンクにペレット
をボンディングすることにより、前記(1)の放熱性能
をより一層高めることができる。
(3)他方、電気的接続用のリードはヒートシンクとは
別に機械的強度の高い材料を用いて形成することにより
、リード群の曲がりや破損等を防止することができると
ともに、前記(1)および(2)により、高い放熱性能
を確保することができる。
(4)  ペレット、リード群およびヒートシンクの−
部を樹脂封止パッケージによって樹脂封止することによ
り、リード曲がり等のような事故が起きるのを防止する
ことができるため、短絡不良や、断線不良の発生を未然
に回避することができる。
(5)ペレット周囲に配設される複数本のリードの面と
は異なる面でヒートシンクを支持することにより、ヒー
トシンク支持用リードフレームの形状とリード形状とは
各々独立に設定することができる。
〔実施例2〕 第11図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半導体装置を示す一部切断正面図、
第12図はその外観斜視図、第13図〜第18図はその
製造方法を示す各説明図である。
本実施例において、本発明の製造方法に係る半導体装置
は表面実装形の樹脂封止パッケージを備えているICと
して構成されている。このICのパッケージは略正方形
の平盤形状に形成されており、このパッケージの4側面
の下端辺付近からり一部群のアウタ部が複数木兄突設さ
れているとともに、パッケージの4隅から補強用リード
が突設されている。このICはリード群にペレットがテ
ープ・オートメイテッド・ボンディングされているとと
もに、このペレットの裏面にヒートシンクが付設されて
おり、これらペレットと、リードの一部と、ヒートシン
クの一部とが樹脂封止パッケージにより樹脂封止されて
おり、さらに、この樹脂封止パッケージから補強用リー
ドが前記のように突設されている。そして、このICは
以下に述べるような製造方法によって製造される。
以下、本発明の一実施例である表面実装形樹脂封止パッ
ケージを備えているICの製造方法を説明する。この説
明により、前記(Cについての構成の詳細が明らかにさ
れる。
本実施例において、IC41はそのペレットとリード群
とがテープ・オートメイテッド・ボンディングにより機
械的かつ電気的に接続されている。
すなわち、キャリア用のテープ42はポリイミド等のよ
うな絶縁性樹脂を用いて、第13図に示されている如く
、同一パターンが長手方向に連続するように一体成形さ
れている。但し、説明および図示は一単位だけについて
行われている。キャリアテープ42における幅方向の両
側端辺部にはピッチ送りに使用される送り孔43が等ピ
ッチに配されて開設されており、両側の送り孔群間には
窓孔44が等ピッチをもって1列縦隊に配されて形成さ
れている。窓孔44は略正方形形状に開設されており、
その大きさは後記するペレットおよびヒートシンクの外
形よりも充分大きく、互いに対向するリードの先端間の
長さよりも若干大きくなるように設定されている。
集禎回路を電気的に外部に引き出すためのり一部45は
複数本が、キャリアテープ42の片側平面(以下、第1
主面とする。)上に配されて、銅箔等のような導電性材
料を用いて溶着や接着等のような適当な手段により固定
的に付設されている。
リード45群は窓孔44における4辺に分けられて、窓
孔44を径方向に貫通するように配設されており、各リ
ード45同士が互いに電気的に非接続になるように形成
されている。リード45群の内側先端部は窓孔44内に
突き出されて正方形の端辺上に並ぶように揃えられてお
り、この内側先端部によってインチ部としてのインナリ
ード46が構成されている。リード45群の外側先端部
は窓孔44の外側まで延長されて正方形の端辺上に並ぶ
ように揃えられており、各リードにおける窓孔44の縁
辺内側付近の部分によってアウタ部としてのアウタリー
ド47が構成されている。各リード45のキャリアテー
プ42上に固着された端末部にはテスト用端子部48が
形成されており、リード45群の表面にはソルダビリテ
ィ−を高めるために錫めっき膜(図示せず)が被着され
ている。
本実施例において、この半導体装置の製造方法には第1
4図に示されているように、ヒートシンク専用の平面形
状物としての多連リードフレーム(以下、専用多連リー
ドフレームという、)51が使用されている。この専用
多連リードフレーム51は、燐青銅等のような比較的機
械的強度を存する材料からなる薄板を用いて、打ち抜き
プレス加工またはエツチング加工等のような手段により
一体成形されており、この専用多連リードフレーム51
にはヒートシンク専用の単位リードフレーム(以下、専
用単位リードフレーム)52が複数個、前記キャリアテ
ープ42における各窓孔44に対応するように仮想的に
配されて、横方向に1列に並設されている。
専用単位リードフレーム52は位置決め孔54が開設さ
れている外枠53を一対備えており、両外枠53は前記
キャリアテープ42における送り孔43が並んだ部分に
対応するように配されて一連にそれぞれ延設されている
。各専用単位リードフレーム52において、外枠53に
は4本のヒートシンク吊り部材55が対角線上に配され
て内向きに一体的に突設されており、これらヒートシン
ク吊り部材55の先端部間にはヒートシンク58が架橋
されているとともに、はんだ処理部や接着材層からなる
接合部57により固定的に吊持されている。ヒートシン
ク吊り部材55の途中には段差部5Gが形成されており
、この段差部56はこの専用多連リードフレーム51が
キャリアテープ42に組み合わされた状態において、吊
持したヒートシンク58が各リード45に干渉(または
接触)しないように構成されている。
このヒートシンク58は銅等のような熱伝導性の良好な
材料を用いて、ペレッ)61の平面形状に対して大きめ
に形成されており、ヒートシンク58のベレット取付面
には環状溝59が複数条(本実施例においては、2条)
がペレット61の外方に配されるとともに、ベレット6
1を取り囲むように形成されてそれぞれ没設されている
。そして、これら環状溝59は後述する樹脂封止パッケ
ージ成形後において、リークバスを延長させるとともに
、樹脂と形状結合することにより、この樹脂封止パッケ
ージを備えているIC4]の耐湿性を高めることになる
また、ヒートシンク吊り部材55は後述する樹脂封止パ
ッケージ成形後パッケージの外部に突出するこきにより
、補強用部材60を構成し得るように形成されている。
すなわち、補強用部材60は4本のものが窓孔44にお
ける4隅にそれぞれ対応するように1木兄配されている
。各隅の補強用部材60は対角線上に突設されており、
それらの内側端が窓孔44のインナリード46両脇付近
に、外側端が窓孔44の外部にそれぞれ位置するように
構成されている。
一方、詳細な説明は省略するが、このICIに使用され
るベレット61は半導体装置の製造工程における所謂前
工程において、ウェハ状態にて所望の集積回路を適宜作
り込まれる。そして、集積回路(図示せず)が作り込ま
れたベレット61は相対向するインナリード46と46
との内側端間距離よりも若干大きい略正方形の小片にグ
イシングされており、その−平面(以下、第1主面とす
る。)における周辺部には金糸材料を用いて形成された
バンプ62が複数個、キャリアテープ42における各イ
ンナリード46に整合し得るように配されて突設されて
いる。
リード45#にペレット61がインナリードボンディン
グされる際、キャリアテープ42は複数のスプロケット
(図示せず)間に張設されて一方向に間欠送りされる。
そして、張設されたキャリアテープ42の途中に配設さ
れているインナリードボンディングステージにおいて、
第15図に示されているようにペレット61は窓孔44
内に下方から収容されるとともに、各バンブ62を各イ
ンナリード46にそれぞれ整合されてボンディング工具
63により熱圧着されることにより、キャリアテープ4
2に紐み付けられる。すなわち、リード45の表面に被
着されている錫めっき膜と金糸材料から成るバンブ62
と間において、金−錫の共晶が形成されるため、リード
45のインナリード46とバンプ62とは一体的に結合
されることになる。
本実施例において、第16図および17図に示されてい
るように、ベレット6Iの第2主面(M面に相当する。
)にはヒートシンク5日が接着材層64により機械的に
固着される。すなわち、前記構成にかかるヒートシンク
専用多連リードフレ−ム51はキャリアテープ42の第
1主面側において、その位置決め孔54がテープの送り
孔43に整合するように配されて重ね合わされる。この
キャリアテープ42と専用多連リードフレーム51との
重合体65において、キャリアテープ42にタブされた
ベレット61と、専用多連リードフレーム5■に吊持さ
れたヒートシンク58とが整合した状態になるため、ヒ
ートシンク5日が接着材164によりボンディングされ
ることになる。
このようにして、ベレット6Iとリード45群とがテー
プ・オートメイテッド・ボンディングされるとともに、
ヒートシンク58がペレット61に結合された重合体6
5には、エポキシ樹脂等のような絶縁性樹脂からなる樹
脂封止パッケージ66群が、第18図に示されているよ
うなトランスファ成形装置70を使用されて各ペレット
61について同時成形される。
第18図に示されているトランスファ成形装置はシリン
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71と下型72とを備えており、上型71と下型
72との合わせ面には上型キャビティー凹部73aと、
下型キャビティー凹部73bとが互いに協働してキャビ
ティー73を形成するように複数組(1組のみが図示さ
れている。)没設されている。上型71の合わせ面には
ボット74が開設されており、ボット74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75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。
下型72の合わせ面にはカル76がボット74との対向
位置に配されて没設されているとともに、複数条のラン
ナ77がボット74にそれぞれ接続するように放射状に
配されて没設されている。各ランナ77の他端部は下側
キャビティー凹部73bにそれぞれ接続されており、そ
の接続部にはゲート78がレジンをキャビティー73内
に注入し得るように形成されている。また、下型72の
合わせ面には逃げ凹所79が重合体65の厚みを逃げ得
るように、重合体65の外形よりも若干大きめの長方形
ぞ、その厚さと略等しい寸法の一定深さに没設されて゛
いる。
前記構成にかかるキャリアテープと専用リードフレーム
との重合体を用いて樹脂封止形パッケージをトランスフ
ァ成形する場合、上型71および下型72における各キ
ャビティー73はキャリアテープ42における窓孔44
の空間にそれぞれ対応される。
トランスファ成形時において、前記構成にかかる重合体
65は下型72に没設されている逃げ凹所79内に、各
ペレット61が各キャビティー73内にそれぞれ収容さ
れるように配されてセットされる。Vtいて、上型71
と下型72とが型締めされ、ボット74からプランジャ
75によりレジン80がランナ77およびゲート78を
通して各キャビティー73に送給されて圧入される。
注入後、レジンが熱硬化されて樹脂封止形パッケージ6
6が成形されると、上型71および下型72は型開きさ
れるとともに、エジェクタ・ピン(図示せず)によりパ
ッケージ66群が離型される。このようにして、第19
図に示されているように、パッケージ66群を成形され
た重合体65はトランスファ成形装置70から脱装され
る。
そして、このように樹脂成形されたパッケージ66の内
部には、ベレット61、リード45群のインチ部46お
よびベレット61の第2主面に結合されたヒートシンク
58の一部、および補強用部材60の一部も樹脂封止さ
れることになる。この状態において、ヒートシンク58
はそのベレット取付面とは反対側の端面がパッケージ6
6の表面から露出するようになっており、リード45群
のアウタ部47および補強用部材60の一部はパッケー
ジ66の側面から略対角線方向に突出するようになって
いる。
このようにして樹脂封止パッケージ66を成形されたI
C41はキャリアテープ42に付設された状態のまま、
電気的特性試験等のような検査を受けた後、出荷される
そして、出荷されたIC41はキャリアテープ42に付
設された状態のまま、または、樹脂封止パッケージ66
の外方位置で切断されてキャリアテープ42から個別に
分離された状態において、第20図に示されているよう
に、プリント配線基板81上にヒートシンク58を上向
きにして配され、アウタリード47とランドバッド82
との間がリフローはんだ処理される。このとき、リード
45の表面には錫めっき膜が被着されているため、ソル
ダビリティ−は良好に行われる。
本実施例においては、電気的な接続を実行するリード4
5群とランドバッド82とのりフローはんだ処理ともに
、補強用部材60についてのプリント配線基板81に対
する機械的接続処理が実行される。すなわち、プリント
配線基板81上には補強用パッド83が補強用部材60
に対応するように配されて形成されており、IC41の
電気的接続用リード45群がプリント配線基板81のラ
ンドパッド82群に整合されると、IC41の補強用部
材60が補強用バッド83にそれぞれ整合することにな
る。そして、リード48群とランドバッド82とのりフ
ローはんだ処理と同様に、補強用部材60とI#強用バ
ッド83とがリフローはんだ処理されると、IC41は
補強用部材60によってプリント配線基板8Iにi械的
に強固に固定された状態になる。
ところで、補強用部材60を有しない場合、テープ・オ
ートメイテッド・ボンディングを適正かつ精密に実行す
る必要上、テープ・オートメイテッド・ボンディングに
使用される電気的接続用のリードはきわめて薄く、かつ
、細く形成されているため、rCに外力が加わると、き
わめて容易に変形されてしまう、このようなリード群の
変形は、断線不良や、短絡不良の原因になるため、未然
に回避する必要がある。
本実施例において、[C41は補強用部材6゜によって
プリント配線基板81に機械的に固定されているため、
電気的接続用リード48群の変形は防止されることにな
る。すなわち、補強用部材60はテープ・オートメイテ
ッド・ボンディングの実行には直接使用されないため、
必要に応じて幅広に設定することができる。つまり、厚
さが薄くても、補強用部材60の機械的強度は大きく設
定することができるため、IC41に加わる外力に抗し
得るように構成することができる。したがって、IC4
1に加わった外力がリード45群に作用するのをこの補
強用部材60によって阻止することができるため、リー
ド45群が当該外力によって変形されるのを防止するこ
とができる。これにより、断線不良や、短絡不良の原因
になる電気的接読用リード45群の変形が、未然に回避
されることになる。
ここで、補強用部材60のプリント配線基板81への固
定面がレジンモールドされた本パッケージをプリント配
線基板面から浮かさせるような形状にすることにより、
プリント配線基板81へのはんだ付は時の2ラツクス等
の洗浄・除去を容易にするようにすることもできる。
そして、必要に応じて、このIC41にはヒートシンク
58に放熱フィン、(図示せず)が取り付けられたり、
ヒートシンク58が押さえ具(図示せず)によりプリン
ト配線基板81に押さえられて固定されたりする。
この実装状態で、IC41が稼働されてペレット61が
発熱した場合、その熱はペレッ)61からヒートシンク
58に直接的に熱伝導されるとともに、ヒートシンク5
8の広い表面積から外気に放熱されるため、相対的にベ
レン)61は充分に冷却される。また、ヒートシンク5
8に放熱フィンや、押さえ具等が連設されている場合に
は、ヒートシンク58の熱が放熱フィンや、押さえ具等
を通じてさらに広い範囲に熱伝達されるため、放熱効果
はより一層高くなる。
前記実施例によれば次の効果が得られる。
(1)  リード群にペレットをテープ・オートメイテ
ッド・ボンディングすることにより、小型軽量化および
多ビン化を促進することができるとともに、実装性およ
び生産性を高めることができるため、多ビンの半導体装
置においても、低価格化を実現することができる。
(2)  ペレットの裏面にヒートシンクを付設するこ
とにより、ペレットの熱をヒートシンクに直接的に熱伝
導させることができるため、放熱性能を高めることがで
き、TAB構造のIC等においても低熱抵抗化を実現さ
せることができる。
(3)  ペレット、リード群およびヒートシンクを樹
脂封止パッケージにより封止することにより、TAB構
造の半導体装置であっても、充分満足し得る封止性能を
確保することができるとともに、アウタリードを樹脂封
止パッケージにより保定することができるため、その強
度を高めることができる。
(4)樹脂封止パッケージから補強用部材を突設すると
ともに、この半導体装置がプリント配線基板に実装され
る際に補強用部材をプリント配線基板に機械的に接続す
ることにより、実装された後、移送中の振動等による外
力がこの半導体装置に加わった場合において、当該外力
を補強用部材によって受けることができるため、当該外
力によって電気的接続用のリード曲がり等のような事故
が起きるのを防止することができ、その結果、短絡不良
や、断線不良が発生するのを未然に回避することができ
る。
(5)補強用部材を電気的接続用のリードよりも短くな
るように形成することにより、半導体装置に加わった外
力が短い方の補強用部材に優先的に作用することになり
、当該外力が電気的接続用のリードに加わるのを確実に
防止することができるため、前記(4)のリード曲がり
防止効果を一層高めることができる。
(6)  ヒートシンクのベレット搭載面に環状溝をペ
レットを取り囲むように配して没設することにより、樹
脂封止パッケージ成形後において、当該環状溝をして樹
脂封止パッケージへの外部からの湿気の侵入に対するリ
ークパスを延長させることができるとともに、環状溝と
樹脂との形状結合により、パッケージの強度、および耐
湿性を高めることができる。
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。
例えば、ヒートシンクが取り付けられる平面形状構造物
は、リードフレーム形態に構成するに限らず、キャリア
テープ上にヒートシンク吊り部材を付設し、このヒート
シンク吊り部材にヒートシンクを取り付けるように構成
してもよい。
補強用部材はヒートシンク吊り部材を転用して構成する
に限らず、専用のものを電気接続用リード群が一体化さ
れている構造物としてのリードフレームまたはキャリア
テープに付設してもよい。
この場合、パッケージ成形後、補強用部材はリード群か
ら電気的に非接続状態になるように構成する必要がある
のはいうまでもない。
ペレットがリード群にインナボンディングされた後に、
ヒートシンクをペレットに付設させるように構成するに
限らず、インナボンディングと同時ないしは前に、ヒー
トシンクをペレットに付設させるように構成してもよい
また、ヒートシンクのベレット裏面への付設方法として
は、銀ペースト、はんだ等のような接着材による接着方
法を使用するに限らず、金−シリコン共晶層による固着
方法等を使用してもよい。
ヒートシンクの形状、大きさ、構造等は、要求される放
熱性能、実装形a(例えば、押さえ具や締結ボルトの使
用のを無等)、ペレットの性能、大きさ、形状、構造等
々の諸条件に対応して選定することが望ましく、必要に
応じて、放熱フィンやボルト挿通孔、雌ねじ等々を設け
ることができる。
また、ヒートシンクを形成する材料としては銅系材料を
使用するに限らず、アルミニューム系等のような熱伝導
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。
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表面実装形樹脂封止
パッケージを備えたICに通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、樹脂封止型パワ
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、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。
【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。
ペレットの裏面にヒートシンクを付設することにより、
ペレットの熱をヒートシンクに直接的に熱伝導させるこ
とができるため、放熱性能を高めることができ、TAB
構造のIC等においでも低熱抵抗化を実現させることが
できる。
また、樹脂封止パッケージから補強用部材を突設すると
ともに、この半導体装置がプリント配線基板に実装され
る際に補強用部材をプリント配線基板に機械的に接続す
ることにより、実装された後、振動等による外力がこの
半導体装置に加わった場合において、当該外力を補強用
部材によって受けることができるため、当該外力によっ
て電気的接続用のリード曲がり等のような事故が起きる
のを防止することができ、その結果、短絡不良や、断線
不良の発生のを未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(al、(b)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樹脂封止形5OP−I
Cを示す正面断面図および側面断面図、第2図は多連リ
ードフレームを示す一部省略平面図、 第3図はヒートシンク専用多連リードフレームを示す一
部省略斜視図、 第4図はその製造途中を示す一部省略平面図、第5図は
第4図のV−V線に沿う側面断面図、第6図は第4図の
VI−VI線に沿う正面断面図、第7図は樹脂封止パッ
ケージ成形作業を示す縦断面図、 第8図はパッケージ成形後を示す底面図、第9図はその
5op−rcの実装状態を示す斜視図、 第10rgJは同じく縦断面図である。 第1I図は本発明の一実施例である半導体装置を示す一
部切断正面図、 第12図はその外観斜視図、 第13図はキャリアテープを示す一部省略平面図、第1
4図はヒートシンク専用多連リードフレームを示す一部
省略平面図、 第15図はインナリードボンディング作業を示す縦断面
図、 第16図はヒートシンク取り付は作業を示す縦断面図、 第17図はその取り付は後の状態を示す一部省略平面図
、 第18図は樹脂封止パッケージ成形作業を示す一部省略
縦断面図、 第19図はパッケージ成形後を示す一部省略底面図、 第20図はその半導体装置の実装状態を示す縦断面図、 第21図はその斜視図である。 1・・・多連リードフレーム、2・・・単位リードフレ
ーム、3・・・外枠、4・・・セクション枠、5・・・
空所、6・・・ダム部材、6a・・・ダム、7・・・電
気的接続用リード、11・・・ヒートシンク専用多連リ
ードフレーム、12・・・専用単位リードフレーム、1
3・・・外4Q、14・・・セクション枠、15・・・
ヒートシンク吊り部材、16・・・段差部、17・・・
ボンディング層、18・・・ヒートシンク、19・・・
環状溝、20・・・多連り一部フレーム重合体、21・
・・ペレット、22・・・ボンディング層、23・・・
ボンディングワイヤ、24・・・樹脂封止パッケージ、
25・・・5OP−IC(半導体装置)、26・・・プ
リント配線基板、27・・・ランドパッド、30.70
・・・トランスファ成形装置、3171・・・上型、3
2.72・・・下型、33.73・・・キャビティー、
34.74・・・ポット、35.75・・・フ゛ランジ
十、36.76・・・カル、37.77・・・ランナ、
38.78・・・ゲート、39.79・・・凹所、40
.80・・・レジン、41・・・TAB構造のIC(半
導体装置)、42・・・キャリアテープ、43・・・送
り孔、44・・・窓孔、45・・・リード、46・・・
インナリード、47・・・アウタリード、4日・・・テ
スト用端子、51・・・ヒートシンク専用多連リードフ
レーム、52・・・専用単位リードフレーム、53・・
・外枠、55・・・ヒートシンク吊り部材、56・・・
段差部、57・・・接着材層、5日・・・ヒートシンク
、59・・・環状溝、60・・・補強用部材、61・・
・ベレット、62・・・バンプ、63・・・ボンディン
グ工具、64・・・接着材層、65・・・重合体、66
・・・パッケージ、81・・・プリント配線基板、82
・・・ランドバッド、83・・・補強用パッド。 代理人 弁理士 梶  原  辰  也第1図 (b) 19・・ 覆べ°弄 第5図 第8図 第10図 第13図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ヒートシンクが内蔵された樹脂封止パッケージを備
    えている半導体装置の製造方法であって、前記ヒートシ
    ンクが専用平面形状構造物に取り付けられる工程と、電
    気的接続用のリード群が一体化されている構造物に前記
    専用平面形状構造物が組み合わされる工程と、前記ヒー
    トシンクにペレットがボンディングされる工程と、ペレ
    ットが前記リード群に電気的に接続される工程と、前記
    樹脂封止パッケージが前記ペレット、前記リード群の一
    部、および前記ヒートシンクの少なくとも一部を樹脂封
    止するように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、電気的接続用のリード群が機械的強度の高い材料を
    用いて形成されており、ヒートシンクが熱伝導性の良好
    な材料を用いて形成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。 3、電気的接続用のリード群を一体化している構造物が
    リードフレームにより構成されており、各リードにペレ
    ットがワイヤボンディングにより電気的にそれぞれ接続
    されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体装置の製造方法。 4、電気的接続用のリード群を一体化している構造物が
    キャリアテープにより構成されており、各リードにペレ
    ットがテープ・オートメイテッド・ボンディングにより
    電気的にそれぞれ接続されることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。 5、ヒートシンク専用平面形状構造物に補強用部材が設
    けられており、この補強用部材は樹脂封止パッケージの
    成形時、パッケージの外部に突出されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
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