JPH02111060A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、樹脂封止型半導体装置に関し、特に、複数の
半導体素子をアイランド上に搭載し、しかもこの素子間
を絶縁する外囲器構造に使用されるものである。

（従来の技術） 半導体素子は、Ｄ−ＲＡＭに代表されるように益々集積
度が増大する傾向にあり、これにつれて外囲器として利
用されている封止樹脂層にも多くの改良が加えられてい
る。

また、集積度が増大した半導体素子を利用する電子回路
分野でも、いわゆる表面実装型素子の採用が進められて
おり、これに伴って樹脂封止型半導体装置に対する要求
も多種にわたっている。

即ち、樹脂封止後の樹脂層の厚さを最低１．０ｍｍ程度
として、コンパクト（Ｃａｍρａｃｔ）な高密度実装が
進められており、封止樹脂層により形成する外囲器でも
、外部リードピッチの精度向上や薄型指向に拍車がかか
り、ペアチップ（Ｂａｒｅ　Ｃｈｉｐ）に限りなく近い
ものが要求されている。

ところで、樹脂封止型半導体装置に利用する外囲器には
、いわゆるリードフレーム型とビー１−シンク型を取捨
選択して利用しており、特に放熱を必要とする半導体素
子や、他の電気部品と半導体素子で回路部品を混在させ
るモジュールタイプでは、主にヒートシンク型が利用さ
れている。

これに対して実用化されている表面実装型半導体装置で
は、リードフレームを利用する方式が一般的であり、公
知のトランスファーモールド法による樹脂封止工程が最
終的に施される。

集積度の大きい半導体素子には、ＤＩＰ用もしくはＳＩ
Ｐ用との混合型用が多用されており、この型では、周り
を構成する金属製枠体を多数個連続して形成する。しか
も、この枠体には、中心に向かって延長され、先端を遊
端とした偏平なリードが設置される。

この枠体の中心付近には、半導体素子を搭載する金属製
アイランドを配置するが、枠体に設置した偏平なリード
の一部に取付ることにより固定させる。

しかも、偏平な各リードの上面は、−平面として、熱圧
着法や超音波熱圧着法で固着する金属細線長のバラツキ
を押えて歩留りを上げているが、なかには、このリード
面より金属製アイランド面をずらしたいわゆるデプレッ
ション（Ｄｅｐｒｅｓｉｏｎ）型構造も利用されている
。これに対して、ヒートシンク型の外囲器は、中空の一
対の金属製割型部材で構成されており、この割型部材内
に設置するアイランドにマウントした半導体素子から導
出するリードは、その接触部分から外側に取出す方式が
採用されている。

ところで、第３図には、リードフレーム型外囲器に半導
体素子をマウントした状態を上面図により示した。この
図は、金属製枠体を公知の方法で切断除去し、モールド
樹脂層により外囲器が構成されている状態を明らかにし
ている。

即ち、別個に形成されたアイランド５０．５０には、電
位の異なる半導体素子５１．５１が導電性接着剤により
固着され、しかも、接続されたリード５２・・・がモー
ルド樹脂層５３外に導出されて外部リードとしての機能
を果たすのは、上記の通りであるが、このアイランドｓ
ｏ、　ｓｏは、リードで接続されていない。

半導体素子５１．５１に設置するパッド（特に図示せず
、場所だけを表示しである）と、これに対応するリード
５２・・・間には、金属細線５４を熱圧着法または超音
波熱圧着法により固着している。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように電位の異なる半導体素子をマウントするア
イランドは、リードフレーム型の外囲器用として分割す
る方法を採って・面積の増大を防止しているのに対して
、放熱フィンを備えた外囲器は、この方法が不可能であ
った。

しかし、上記のように表面実装型半導体装置の実用化及
び集積度の増大した半導体素子の実現により、よりコン
パクトな外囲器が要求されているのに対して、アイラン
ドの分割方式では、その分割数に比例してリード数が増
加する。従って、外囲器のリード数も当然大きくなって
外囲器も大型化することになる。

この結果、消費電力の大きい半導体素子と、アイランド
電位の違う半導体素子を１つの外囲器内に収容する時に
は、樹脂封止型でないハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）型
外囲器を使用せざるを得なかった。

このため、外囲器寸法の増大をもたらして、小型化及び
コストダウン（Ｃｏｓｔ　Ｄｏｗｎ）にとって太きな障
害になっている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 金属製のアイランドと、この一部に重ねて形成する＠繊
物層と、この絶縁物層に積層して配置する他の金属層と
、他の金属層に重ねて固着する半導体素子と、この半導
体素子と他の金属層間を結ぶ金属層と同種の細線と、ア
イランドの他部に固着する電位の異なる他の半導体素子
と、これらを被覆する封止樹脂層に本発明の特徴がある
。

（作　　用） このように本発明では、アイランドの一部に金属製を接
着剤層により固着し、ここに絶縁物層を設けることによ
り、電位の異なる半導体素子を同一のアイランドにも配
置可能としている。

この金属層は、アイランドに配置した半導体素子の接地
に利用するもので、半導体素子に形成する導電性部分と
金属層間に、この金属と同種の金＠製の細線を熱圧着法
か超音波熱圧着法により接続して接地する。具体的には
、金属製に銅に銅細線を、アルミニュウムにアルミニュ
ム細線を、金に金細線を利用する。

また、絶縁物層としては、ガラスエポキシ樹脂、絶縁性
接着剤及びポリイミド樹脂が適用でき、更に、半導体素
子を金属層に固着するのに半田層を利用する時必要な耐
温度特性を満たすためにポリイミド樹脂を使用する。

このようなアイランドでは、上記のように分割使用がで
きるので、従来よりコンパクトな小型な外囲器構造とな
って、コスト削減が達成できる他に、小型化に伴って表
面実装型半導体素子にとって貢献するところが大きい。

（実　施　例） 第１図及び第２図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は、一対の中空動形部材により形成するヒートシ
ンク型外囲器の断面図を示しており、その一方に半導体
素子をマウントする例が明らかにされている。この外囲
器には、図示していないが、放熱フィンを備えており、
また１割形部材の外囲部に両者の接触部が形成されてい
る。

この外囲器では、下型の動形部材１に半導体素子２，３
が固着されているが、一方の半導体素子２は、接着剤層
４により固着されているのに対して、他方の半導体素子
３の取付は方法は違っている。即ち、金属製５が絶縁性
接着剤層６により取付けられ、ここにガラエボ樹脂から
なる絶縁シート即ち絶縁物層７が絶縁性接着剤層８を介
して設置され、絶縁物層７に他方の半導体素子２が同じ
く絶縁性接着剤層８により固着されている。

この両生導体素子２，３は１割形部材１の接触部分に配
置したリード９の間に金属細線１０を熱圧着法もしくは
超音波熱圧着法により結んで外部に電気信号を伝える。

これに対して第２の上面図は、リードフレームを利用し
て作成した外囲器を示しており、これはＤＩＰ型用と、
ＳＩＰ型の混合型用のものが利用されている。即ち、周
囲を構成する金属製の枠体を複数個連続して形成し、そ
の中心に向けて延長しかつ、先端を遊端とした偏平なリ
ードを金属製の枠体を起点として形成する。また、金属
製の枠体の中央部分には、金属製のアイランド１１を形
成し、その一端に取付けたリードにより金属製の枠体と
一体とした構造であり、更に、偏平なリードの各面は。

金属製枠体面に揃えて、熱圧着法及び超音波熱圧着法に
必要な金屈細線長のバラツキを抑制している。

このリードの面を金属製枠体面より下げたデプレッショ
ン（Ｄｅｐｒｅｓｉｏｎ　）型のリードフレームも利用
できる。

第２図には、上記の偏平なリード面を金属枠体とほぼ同
一に形成したリードフレームを利用した例が示されてお
り、アイランド１１．１１に半導体素子１２．１３を固
着した状態が示されている。このアイランド１１．１１
は、図に明らかなようにリード１４により連結されてお
り、その周囲に他のリード１５の遊端が配置されている
。また、外囲器を構成する封止樹脂層１６により各部品
を被覆して樹脂封止型半導体装置が得られる。

アイランド１１．１１の一方に設置される半導体素子１
２は、絶縁性接着剤層、金属層及び絶縁物Ｎ１７を介し
て固着するのは、前記実施例と同様であるが、横断面図
には示されていない、絶縁性接着剤層によりアイランド
１１に重ねる金属層１９は、以下の例が利用できる。

（イ）厚さ５０μｍの銅、厚さ１０μｓのＮｉ、厚さ１
μｍのＡｕからなる積層体、（ロ）厚さ５０ｔｍのＣｕ
層、（ハ）厚さ５０ｔ１ｍのＡＱ層である。ＡｆｉはＣ
ｕより多少伝導率が劣るが、使用できる。これに積層す
る絶縁物ｋｉＪ１７としては、厚さ５０ＩＪｒｎのポリ
イミド層及び厚さ１００ＩＥｎのガラスエポキシ樹脂層
を適用する。

更に、この絶縁物層１７と半導体素子１２を固着するの
に利用する絶縁性接着剤層の塗布厚さは１〇−程度であ
り、この他には、半田を利用することもできる。この半
田層を利用する場合には、耐熱性に富んだポリイミド層
を絶縁物１７として採用する。

更にまた、金属製に利用する材料により、金属細線１８
の材質も合せ、銅では銅細線、ＡＱではＡＩｌ細線、金
ではＡｕ細線を利用する。

第２図に明らかなように、一方のアイランド１１には、
消費電力２Ｗの半導体素子１２を上記のように接着し、
他方のアイランド１１には、消ｖｋ電力２Ｗ以上の半導
体素子１３を接着すると共にこの両生導体素子１２．１
３に形成した導電性部（パッド）と金属層１９間を熱圧
着法か超音波熱圧着法により金属細線１８で結ぶのは、
上記の通りである。

金属層は、搭載する半導体素子により発生する発熱を効
率的に除去するものであり、更に、絶縁物層に軟らかい
ポリイミドを適用した場合における熱圧着法による全屈
細線設置に備えている。

これらの工程を終えてから公知のトランスファモールド
法により樹脂を封止して外囲器として機能する封止樹脂
層１６を形成して樹脂封止型半導体装置を完成する。

この例では、別個のアイランドに夫々半導体素子を設置
しているが、同一のアイランドの一部に絶縁物層等から
なる上記の構造を形成して、消費電力の違う半導体素子
を配置することもできる。

リードフレームを利用する場合には、同一のアイランド
を分割して半導体装・子が搭載できるので、従来に比べ
て大幅なコストダウンが図られる。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係わる樹脂封止型半導体装置では
、外囲器の小形化が可能になる他に、対の中空動形部材
からなり、その外周部分が接触部である放熱フィンを備
えたパワー素子用の外囲器にも適用できる。その結果、
アイランド電位の違う半導体素子が搭載可能となり、コ
ストダウンも達成できる。

更に、リードフレームを利用する型では、分割したアイ
ランドに半導体素子が搭載できるので、複数のアイラン
ドを利用する型に比べてよりコンパクトな外囲器が形成
できるし、外部リード間の距離及びピッチをより高精度
に形成可能になり、表面実装型半導体装置としての価値
が大きくなる等の利点がある。

また、小形化が達成されたので表面実装機器への適用に
とって好都合となり、同じくコストダウンとなるので、
経済的に厳しい環境におかれている半導体素子にとって
益するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１歯は本発明に係わる樹脂封止型半導体装置の縦断面
図、第２図も本発明の樹脂封止型半導体装置の横断面図
、第３図は従来の樹脂封止型半導体装置の横断面図であ
る。 ＩＮアイランド ２、３．１２．１３：半導体素子 ５：金属層　　　　　　１０，１８：金属細線７．１７
：絶縁物層　　　１６：封止樹脂層代理人　弁理士　大
　胡　典　夫 Ｉ 〆２ １／ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属製のアイランドと、この一部に重ねて形成する絶縁
   物層と、この絶縁物層に積層して配置する他の金属層と
   、他の金属層に重ねて固着する半導体素子と、この半導
   体素子と他の金属層間を結ぶ他の金属と同種の細線と、
   アイランドの他部に設置する電位の異なる他の半導体素
   子と、これらを被覆する封止樹脂層とを具備することを
   特徴とする樹脂封止型半導体装置。