JPH02184054A - ハイブリッド型樹脂封止半導体装置 - Google Patents

ハイブリッド型樹脂封止半導体装置

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JPH02184054A
JPH02184054A JP894051A JP405189A JPH02184054A JP H02184054 A JPH02184054 A JP H02184054A JP 894051 A JP894051 A JP 894051A JP 405189 A JP405189 A JP 405189A JP H02184054 A JPH02184054 A JP H02184054A
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JP
Japan
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heat sink
power
thin metal
conductive
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JP894051A
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English (en)
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Shigeki Sako
酒匂　重樹
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、パワー素子用のハイブリッド型樹脂封止半導
体装置に関するもので、特に、ヒートシンクに取付ける
複数のパワー用半導体チップに必要な配線が交差する場
合に好適する。
（従来の技術） 半導体素子としては、半導体チップにモノリシックに形
成できないコイルなどを混成するハイブリッド型樹脂封
止半導体素子も市販されており、各分野に利用されてい
る。
このようなハイブリッド型樹脂封止半導体素子には大電
力を必要とするパワー素子を使用する型もあり、外囲器
としてヒートシンクを主体とするリードフレームが利用
されている。このヒートシンクにマウントする一対の半
導体素子は、一方が電力用集積回路素子としてパワーＩ
Ｃやダーリントン型素子が、他方に一般的な半導体素子
例えばＭＯＳ　ＩＣ，バイポーラＩＣまたはＬｏｇｌａ
素子などの組合わせの他に、同型の半導体素子が適用さ
れる場合もある。
このハイブリッド型樹脂封止半導体素子を組立てるのに
利用するリードフレーム３０をｍ３図ａにより説明する
。これは、導電性金属板のプレス工程により製造された
形状は、相対向して配置する枠体３１．３１中間にヒー
トシンク３２・・・を設け、各ヒ−トシンク３２・・・
の間にも、枠体３１．３１に交差する方向に他の枠体３
３・・・を設置して一単位体とし、これを複数個連続し
て形成してリードフレーム３０を構成する。更に、他の
枠体３３・・・起点として端末がフリー（Ｆｒｅｅ）の
状態の内部リード３４・・・を第３図すに示すように形
成して、ヒートシンク３２・・・付近を終端とする。こ
のヒートシンク３２・・・は図に明らかなように、多少
枠体３Ｉより下方に設定されており、ヒートシンク３２
・・・の端部には一対の突起３４を形成し、ここには内
部リードとして稼働する導電性金属板３５を取付ける。
具体的にはリード即ち導電性金属板３５端部に設置した
透孔に突起３４を嵌合後、突出部分を潰して両者を固定
する。
このような構造のリードフレーム３０のヒートシンク３
２・・・には、同型の半導体チップ即ちパワーｌ０３６
・・・２個を常法によりマウント後、ボンディング工程
に移行する。
このようにヒートシンク３２・・・を形成したリードフ
レーム３０には、上記のように同型の半導体素子即ち一
対のパワーＩＣ３６・・・（図に一つを示す）を接菅剤
層３７で開管後ボンディング工程に移行する。
パワー１０３８・・・などの半導体素子には、不純物を
導入して能動または受動領域を形成するのは公知の通り
であり、この領域に電気的に接続した電極、配線層及び
パッドの少なくとも一個所と内部リード３４間をボンデ
ィング工程により金属細線３７で結ぶ。この接続点は、
通常外部素子に接続する。
本発明では、ボンディング工程を施す場所は、上記の三
箇所を総称して以下電極３８と記載する。
このボンディング工程には一般的なポールボンディング
あるいは超音波ポールボンディングが使用され、従って
、第４．５図にあるように二つのボンディングの内最初
がポールボンディング次はウェッジ（Ｗｅｄｇｅ）ボン
ディングを経て一工程が終了する。
ハイブリッド型樹脂封止半導体装置は、各種の回路によ
り構成されるのは当然であり、従って複数のパワーＩＣ
に共通の接地点が必要になったり、各部品に相互接続が
必要になるので、第４図にあるようにマウント位置間に
いわゆるガラエボからなる絶縁性ベース３８を複数個形
成して金属細線３７をジャンパー（Ｊｕｍｐｅｒ）線と
して用いており、このため頂面にはボンディング工程に
備えて導電性被膜４０を堆積し、更に絶縁物層４１を設
けて短絡を防ぐ。
また、第５図にあるように絶縁性ベース３８に形成する
導電性波＠４０の表面の半分程度に層間絶縁ｌＩ４２を
設置し、更に第２の導電層４３を重ねてパワー　ＩＣ３
Ｂの電極３Ｂ・・・間の相互接続を行うこともある。
この絶縁性ベース３９とパワーＩＣ３Ｂの距離は最低０
．２ｍｍ程度離し、絶縁性ベース２個設置した時の両者
間距離は最少０，５關とし、直径２５μ璽乃至５０μｍ
の金属（ＡＮ　、Ａｕ、Ｃｕなど）細線３７が利用され
る。
また導電層４１と第２の導電層４３には絶縁性保護ｌｌ
ｌ１４４を被覆して所定外の金属細線３７との接触短絡
を防止している。
このような組立工程を終えたリードフレーム３０には、
トランスファモールド（Ｔｒａｎｓｆ’ｅｒＭｏｌｄ）
法により通常の樹脂封止工程を行ってから、カット品ベ
ンド（Ｃｕｔ＆Ｂｅｎｄ）工程を経て個々の半導体装置
が完成する。
（発明が解決しようとする課８） このように、絶縁性ベースにおける配線が交差する場合
、その回避手段として （１）多層導電層を被覆した絶縁性ベースによる３次元
配線（２）ジャンパー線として利用する金属細線が採ら
れてきた。
しかし、（１）はコストアップを招き、（２）では、配
線の短絡防止から絶縁性保護膜が塗布されるが、工数増
加によるコストアップが避けられない。
本発明はこのような事情により成されたもので、特に、
多層導電層または絶縁性保護膜を設置しない簡単な構造
を備え、しかも配線の交差を可能にする。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段） 本発明は、複数の半導体チップをマウントするヒートシ
ンクと、このヒートシンクに固着する絶縁性ベースと、
この絶縁性ベースに設置する導電性金属層と、半導体チ
ップに形成する電極と、この電極と前記導電性金属層を
結ぶ第１の金属細線と、ヒートシンクと一体に形成しよ
り高い位置に設置する中継地と、この中継地と前記導電
性金属層間を接続する第２の金属細線に特徴がある。
（作　用） このように本発明では、外囲器の一部を構成するヒート
シンクと内部リードの高さの相違即ち内部リードをボン
ディング工程用金属細線の中継地として利用する。この
結果、絶縁性ベースを被覆する導電性金属層と半導体素
子に設置した電極間を結ぶ金属細線は交差しても短絡せ
ずに形成でき更に、絶縁性ベースに形成する導電性金属
層に絶縁物層を重ねる必要もないので、コストアップも
ない。
（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。即ち、パワーＩＣを利用するハイブリッド型集積回
路素子は、従来技術欄に示したようにヒートシンク（＝
ｊきリードフレームに組込んだ後、樹脂封止工程とカッ
ト＆ベンド工程などを経て個々のハイブリッド型集積回
路素子が完成する。
ヒートシンク付きリードフレームについては従来技術欄
で説明したが、本発明ではヒートシンクと高さが違う内
部リードを中継地として利用するので要部を述べる。
第１図には、このリードフレームに設置するヒートシン
ク１に常法によりマウントした複数のパワーＩＣ２，２
を含むハイブリッド型集積回路素子の回路接続状態が斜
視図により示されている。この図では判然としないが、
ヒートシンクｌは第３図に明らかなように、デプレス（
Ｄｅｐｒｅｓｓ）型である。
と言うのは、プレス工程により形成されたリードフレー
ムは相対向して配置する枠体、この間に接続して配置さ
れ半導体素子をマウントするヒートシンク１、これを囲
むように枠体に直行する他の枠体を形成してヒートシン
ク毎に単位体を設け、これを複数個連続させて形成して
リードフレームを構成している。更に、この他の枠体を
起点としてヒートシンク１に向かった内部リード３が設
置され、その先端はフリー（Ｆｒｅｅ）状態のままヒー
トシンク付近に位置している。従って、内部リード３は
ヒートシンクより上方に位置している。第１図にあるよ
うに、ヒートシンク１には複数のシリコン製パワーＩＣ
２，２が導電性接着剤またはＡｕ−８１共晶などを常法
により固着し、その周囲にはガラエボなどからなる絶縁
性ベース４が配置される。
また、この上面には、絶縁性ベース部５がパターニング
されており、この断面図を第２図に示した。
即ち、第２図は、第１図をＡ−Ａ線により切断した断面
図であり、ヒートシンク１に接着剤層８により固着した
シリコン製パワー１ｃ２．２がマウントされ、その中間
には絶縁性ベース４．４とその頂面を被覆する導電性金
属層５パターンが形成されている。
シリコン製パワーＩＣ２と絶縁性ベース４間は０．２ｍ
ｍ、絶縁性ベース４．４間は０．５ｍｍが共に最小であ
る。
このようなマウント状態のもとパワーＩＣ２の電極６・
・・と導電性金属層５パターン間、及び内部リード３即
ち中継地と他のパワーＩＣ２の電極６・・・間または、
中継地３と他の導電性金属層７パターン間を金属細線８
・・・により接続する。
この接続は、２５μ信Φ〜５０μ麿ΦのＡｕ、Ａｌまた
はＣｕなどの金属細線訃・・を上記のように前が超音波
ポールボンディングまたは一般的なポールボンディング
工程、後がウェッジボンディング工程によるポールボン
ディング工程で達成する。
このポールボンディング工程は、通常の装置により行う
が、金属細線８・・・は、最初のポールボンディング後
上方に移動後法のウェッジボンディング地点まで引続き
移動してウェッジボンディングが行われる。この結果、
両ボンディング点間を接続する金属細線８・・・には、
その軌跡に従った一定の高さを持ちほぼ三角形のループ
が形成される。
このようにして得られるハイブリッド型半導体装置は、
第１図にあるように金属細線８・・・が段差のある二箇
所を結ぶので、樹脂封止工程により押倒されて短絡する
頻度は極めて小さくなる。この実施例では、同じ型のパ
ワーＩＣ一対を例としたが、種類の異なるパワー素子を
３個以上設置しても差支えないことは勿論である。
〔発明の効果〕
このように本発明では、ジャンパー線が形成可能になり
、安価なハイブリッド型半導体装置が実現できる。また
、外部から機械的な圧力が加えられても、ボンディング
位置に段差があるので短絡にならず更に、極端に大きな
外力で変形した場合には金属細線が断線して不良として
検出される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係わるハイブリッド型樹脂封止半導体
装置の一部を示す斜視図、第２図はその要部の断面図、
第３図はａはパワー素子用リードフレームの概略を示す
斜視図、第３図はｂはその一部を示す断面図、第４図は
従来のハイブリッド型樹脂封止半導体装置の一部を示す
断面図、第５図と第６図は、他の従来例を示す断面図で
ある。 １：ヒートシンク　　２：パワー１０ ３：内部リード　　　４．５：絶縁性ベース６二電極 ８：金属細線

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の半導体チップをマウントするヒートシンクと、こ
    のヒートシンクに固着する絶縁性ベースと、この絶縁性
    ベースに設置する導電性金属層と、半導体チップに形成
    する電極と、この電極と前記導電性金属層を結ぶ第１の
    金属細線と、ヒートシンクより高い位置に設置する導電
    性中継地と、この接続位置と導電性中継地を結ぶ第２の
    金属細線を具備することを特徴とするハイブリッド型樹
    脂封止半導体装置。
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