JPH03266456A - 半導体チップ用放熱部材及び半導体パッケージ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばＬＳＩや超ＬＳＩ等の半導体チップに
固着して用いる放熱部材及びその放熱部材を用いた半導
体パッケージに関する。

〔従来の技術〕

半導体チップのパッケージング技術として、最近、樹脂
封止法が広く用いられており、中でも、トランスファモ
ールド法が半導体チップの主要封上注になっている。

このトランスファモールド法は、予め半導体チップをリ
ードフレーム等に機械的且つ電気的にボンディングして
おき、これをモールド金型に入れ、エポキシ、シリコー
ン等の溶融樹脂を上記金型内に注入して固化させること
によって、樹脂モールドを成形する方法である。

このトランスファモールド法によれば、半導体チップの
全体が樹脂封止されるので、半導体チップの片面のみを
樹脂で覆うボッティング法に比較して、湿気等の侵入を
効果的に防止することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記ポツティング法では、半導体チップの他
の片面が露出されるので、その片面を空冷することがで
きるが、上記トランスファモールド法による樹脂封止で
は、熱伝導度の小さい樹脂によって半導体チップの全体
を覆ってしまうので、半導体チップの放熱の面で難点が
あった。

特に、最近、ＩＣのＬＳＩ化や超ＬＳＩ化が進み、その
高密度・高集積化に伴って単位面積当たりの消費電力が
増大しており、これに対応した放熱対策が問題になって
いる。

樹脂封止法においても、樹脂モールド自体に放熱フィン
を設ける構造等が提案されているが、熱伝導度の小さい
樹脂自体を冷却してもそれほどの効果が得られず、却っ
てパッケージの外形が大きくなって、パッケージの小形
薄形化が損なわれてしまう。

一方、ＩＣの高密度・高集積化に伴い、半導体チップの
電気的保護の問題がクローズアップされてきている。例
えば、半導体チップが静電気により帯電したり、或いは
帯電した人体等が半導体チップに接触したりすると、内
部回路にスパークして回路が破壊される恐れがある。ま
た、半導体チップにパルス的な電磁波ノイズ等が加わる
と、内部回路に微小電流が誘導されて誤動作を招き易い
。

また、半導体チップのボンディング線（リード線）の持
つインダクタンスによって、半導体チップにグランド電
位のゆれが生じる、等の問題である。

そこで本発明は、上述したような問題点を解消するため
になされたものであり、半導体チップの全体を樹脂封止
する場合においても、パッケージの小形薄形化を損なう
ことなく半導体チップの良好な放熱効果を得ることがで
き、更に、半導体チンプの電気的保護を比較的容易に行
うことができるようにした放熱部材及び半導体パッケー
ジを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による放熱部材は、
半導体チップに固着されて用いられる平板状の放熱部材
であって、熱良導性の材料からなり、前記半導体チップ
の外縁よりも外方へ延出される突出部を外周部に有する
ものである。

また、前記放熱部材は前記半導体チップに対応して矩形
状をなし、そのコーナー部に前記突出部を設けるとよい
。

また、前記放熱部材は電気良導性の材料からなるとよい
。

さらに、本発明は、半導体チップを樹脂封止してなる半
導体パッケージにおいて、前記半導体チップに、熱良導
性の材料からなり且つ前記半導体チップの外縁よりも外
方へ延出される突出部を外周部に有する平板状の放熱部
材を固着し、この放熱部材の前記突出部を封止用樹脂か
ら露出させたものである。

また、前記放熱部材が電気良導性の材料からなり、この
放熱部材の前記突出部が配線基板のグランドバンドに接
触して電気的に接続されるように構成するとよい。

また、前記放熱部材が前記半導体チップに対応して矩形
状をなし、前記突出部を樹脂封止用金型の少なくとも樹
脂注入流路を回避したコーナー部に位置させるとよい。

〔作　用〕

上記のように構成された本発明によれば、熱良導性の材
料からなる放熱部材を半導体チップに固着するので、半
導体チップの動作時に生じる熱の殆どが放熱部材に伝導
される。そしてこの熱は、封止用樹脂から露出させた放
熱部材の突出部によって封止用樹脂の外部に逃がされる
。

また、放熱部材の外周部における突出部を半導体チップ
の外縁よりも外方へ延出させることにより、突出部は半
導体パッケージの厚み内に収められる。特に、矩形状を
なす放熱部材のコーナー部に突出部を設けると、半導体
パッケージのコーナー部においてリードが存在しないス
ペースに突出部を延出させることができる。また特に、
突出部を樹脂封止用金型の少なくとも樹脂注入流路を回
避したコーナー部に位置させると、突出部が樹脂注入流
路に干渉することがない。

また、電気良導性の材料からなる放熱部材を配線基板の
グランドパッドに電気的に接続した場合には、放熱部材
が大きなグランド電極として機能する。これにより、半
導体チップを帯電させる電荷、電磁波ノイズ等によって
内部回路に誘導される微小電流、等が放熱部材を介して
グランド側に逃がされる。また、放熱部材はグランド電
流の通路の抵抗値が殆ど無視できるような低い値になる
ので、半導体チップのグランド電位がかなり高精度に維
持される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

まず、第１図に示すように、放熱板２は、半導体チップ
１の裏面（電極１１がない面）に固着される。

この放熱板２は、例えばＦｅ−Ｎｉ系の４２アロイや銅
のような熱伝導度及び電気伝導度の大きな材料で構成す
ることができる。

本実施例の場合、放熱板２はほぼ正方形の平板状に形成
されており、半導体チップ１に固着される平坦な固着面
２ａを有している。そして、放熱板２の外周における４
箇所のコーナー部のうち３箇所のコーナー部には、対角
線延長上で外方へ水平状に延出された突出部２１が夫々
一体に形成されている。これら３つの突出部２１は、半
導体チップ１の外縁よりも外方へ長く延出されるように
構成されている。

放熱Ｖｉ２の寸法は、８ｍｍ角、０．４　ｍｍ厚程度の
ほぼ正方形状の半導体チップ１に対して、−辺が約８皿
、厚さが約０．１閣〜０．２閣である。また、突出部２
１の長さは１２ｆｆＩＩ１１程度である。

放熱板２と半導体チップｌとの固着は、例えば導電性接
着剤を用いて行う。

次に、第２図に示すように、半導体チップ１とこれに固
着された放熱板２とは、半導体チップ１の外部接続用の
り一ド６３及び放熱板２の３つの突出部２１のみが樹脂
モールド３から露出するように樹脂封止され、はぼ正方
形状の半導体パッケージ４が構成される。なお、半導体
パッケージ４の外寸は、−辺が１５ｍｍ〜１８■程度、
厚さが約２ｍｍである。

このように、放熱板２の外周部において外方へ延出させ
た突出部２１が樹脂モールド３から露出するように樹脂
封止すると、突出部２１を半導体パッケージ４の厚み内
に収めることができるので、半導体パッケージ４の小形
薄形化を図ることができる。そして特に、正方形状をな
す放熱板２のコーナー部に突出部２１を設けているので
、半導体パッケージ４のコーナー部においてリード６３
が存在しないスペースに突出部２１を延出させることが
でき、突出部２１がリード６３に干渉することはない。

上述のように樹脂封止された半導体パッケージ４は、第
３図に示すように、例えばガラスエポキシ基板やセラミ
ック基板等からなる配線基板５に実装される。即ち、半
導体チップｌの各リード６３と放熱板２の３つの突出部
２１とを同時にガルウィング状に屈曲させた後、これら
各リード６３の先端部を配線基板５の所定の配線パター
ン５１に例えば熱圧着やハンダ融着等によって夫々固着
するとともに、放熱板２の３つの突出部２１の先端部を
配線基板５のグランドパッド５２に例えば熱圧着やハン
ダ融着等によって夫々密着するように固着して電気的に
接続する。なお、銅箔等により形成されているグランド
パッド５２は、配線パターン５１に比べて大きな面積と
なっており、配線基板５の表面、裏面、或いは多層基板
の場合は内部に形成されたパターンを介してグランド端
子に接続されている。

上記のように構成された放熱Ｆｉ２及び半導体パッケー
ジ４によれば、熱伝導度の大きな材料からなる放熱板２
が半導体チップ１に固着されているので、半導体チップ
１の動作時に生じる熱の殆どが放熱板２に伝導される。

そしてこの熱は、樹脂モールド３から露出させた放熱板
２の突出部２１によって空気中に放熱される。

ところで、本実施例のように、放熱板２の突出部２１を
配線基板５のグランドパッド５２に密着するように固着
すると、突出部２１による空気中への放熱に加えて、よ
り効率的な熱伝導効果が得られる。即ち、銅箔等からな
るグランドパッド５２は熱伝導度が大きいので、半導体
チップ１から放熱板２に伝わった熱は、グランドパッド
５２に効果的に伝導され、さらに大面積の配線基板５に
効率的に放散されることになる。

半導体チップ１のみを樹脂封止する構造では、半導体チ
ップ１に生じる熱は例えば厚さ３５μｍ程度の薄く細い
リード６３を介して外部に掻く僅か放熱されるのみであ
るが、本実施例のような放熱板２を用いると、放熱板２
は、半導体チップ１の裏面の全面に亘る広い面積で固着
され、また、熱を伝達する断面積も大きいので、放熱を
より効果的に行うことができる。

また、半導体チップ１の裏面に固着した電気伝導度の大
きな材料からなる放熱板２を配線基板５のグランドパッ
ド５２に電気的に接続することにより、放熱板２が半導
体チップ１の大きなグランド電極として機能する。これ
により、半導体千ツブ１を帯電させる電荷、電磁波ノイ
ズ等によって内部回路に誘導される微小電流、等を放熱
板２を介して配線基板５のグランドパッド５２に逃がす
ことができる。また、放熱板２は、半導体チップ１に広
い面積で固着され且つ電流を伝達する断面積も大きいの
で、グランド電流の通路の抵抗値が殆ど無視できるよう
な低い値になる。従って、半導体チップｌのグランド電
位をかなり高精度に維持することができる。

次に、第３図及び第４図を参照して、半導体千ツブ１及
び放熱板２を樹脂封止する工程を、ＴＡＢ　（Ｔａｐｅ
　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式による半
導体パッケージ４について説明する。

まず、テープキャリヤ６を構成するフィルムテープ６１
上に形成された多数のインナーリード６２に、半導体チ
ップ１の表面に形成された多数の電極１１を夫々ボンデ
ィングし、その半導体千ツブ１を各インナーリード６２
に電気的に接続し且つ機械的に保持させる。

次に、半導体チップ１の裏面に放熱板２を導電性接着剤
を用いて固着する。なおこの工程は上記インナーリード
ボンディングよりも先に行ってもよい。

次に、半導体チップ１と放熱板２とを、モールド金型７
を使用するトランスファモールド法により樹脂封止する
。

金型７は上型７１と下型７２とからなり、夫々にキャビ
ティ形成用の凹部７３．７４が設けられている。そして
上下型７１．７２の凹部７３．７４の２箇所のコーナー
部は、放熱板２の形状に実質的に対応した形状を有して
いる。即ち、凹部７４の２箇所のコーナー部には、放熱
板２の２つの突出部２１に対応した逃げ溝８２が夫々形
成されている。各逃げ溝８２は、その深さがリード６３
と突出部２１との高さの差に対応するように構成されて
おり、また、突出部２１が各逃げ溝８２に実質的に遊び
なく嵌合する大きさに構成されている。なお、各逃げ溝
８２に対応する凹部７３の２箇所のコーナー部には、各
逃げ溝８２に嵌合される押え突部８３が夫々形成されて
いる。

従って、フィルムテープ６１を上型７１の接合面７１ａ
と下型７２の接合面７２ａとによって挾み込んで、半導
体チップ１に固着した放熱板２を下型７２の凹部７４に
挿入すると、放熱板２の２つの突出部２１が各逃げ溝８
２に挿入されて各押え突部８３によって押え込まれる。

そして、エポキシ、シリコーン等の溶融樹脂を注入孔７
６及びゲート溝７７．７８を通して凹部７３．７４内に
注入すると、樹脂は半導体チップ■及び放熱板２を包囲
して、放熱板２の３つの突出部２１のみが樹脂モールド
３から露出する状態になる。なお樹脂注入の際、凹部７
３．７４内の空気は排気溝７９．８０及び排気孔８１を
通して排出される。

このように、放熱板２の突出部２１を３箇所のコーナー
部に形成し、これら突出部２１をモールド金型７の樹脂
注入流路であるゲート溝７７．７８を回避したコーナー
部に位置させると、突出部２１がゲート溝７７．７８に
干渉することがないので、樹脂の注入が阻害される恐れ
がない。なお、実施例では、１つの突出部２１が排気溝
７９．８０内に位置することになるが、ここは空気が排
出される部分であるから、特に障害にはならない。

次に、樹脂モールド３の成形が行われた後、前記リード
である多数のアウターリード６３をその先端部寄りでフ
ィルムテープ６１から切り離し、これら各アウターリー
ド６３と３箇所のコーナー部における各突出部２１とを
夫々側のフォーミング用金型により同時にガルウィング
状に成形する。

上記工程により完成した半導体パッケージ４は、その後
、前述したように配線基板５に実装される。

以上、本発明を一実施例につき説明したが、上記実施例
は本発明を限定するものでは決してなく、本発明の技術
的思想に基づいて種々に変更が可能である。

例えば、平板状をなす放熱部材の形状や大きさ等は各種
の半導体チップに応じて種々に変更が可能である。また
、放熱部材の外周部に設けられる突出部の数や位置等も
種々に変更が可能である。

なお、実施例では放熱部材を半導体チップの電極がない
裏面に固着したが、放熱部材を電極がある表面或いは両
面に固着してもよい。

さらに、実施例では放熱部材の突出部を配線基板のグラ
ンドパッドに固着して放熱及び電気的接続をより効率的
にしたが、その突出部は必ずしも配線基板に固着されな
くてもよく、突出部を液体、気体等の適当な冷媒によっ
て冷却するように構成してもよい。この場合、放熱部材
の電気的接続には別の接続部材を用いればよい。

５発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、半導体千ノブの全体
を樹脂封止する場合においても、半導体チップの動作時
に生じた熱をその半導体チップに固着された放熱部材に
よって封止用樹脂の外部に効果的に逃がすことができる
ので、半導体チップの熱的保護を効果的に行うことがで
きる。なお、半導体チップの動作時に生じる熱のみなら
ず、半導体チップの樹脂封止直後において樹脂内部に包
蓄される熱も、放熱部材によって外部に効果的に逃がす
ことができるので、製造工程においても半導体チップの
熱保護を図ることができる。

また、放熱部材の外周部に外方へ延出される突出部を設
けることにより、突出部を半導体パッケージの厚み内に
収めることができる。従って、パンケージの小形薄形化
を損なうことなく、半導体チンプの前記熱的保護を行う
ことができる。特に、矩形状をなす放熱部材のコーナー
部に突出部を設けると、半導体パッケージのコーナー部
においてリードが存在しないスペースに突出部を延出さ
せることかできるので、突出部とリードとの干渉を問題
にすることなくパッケージの小形薄形化を図ることがで
きる。また特に、突出部を樹脂封止用金型の少なくとも
樹脂注入流路を回避したコーナー部に位置させると、突
出部が樹脂注入流路に干渉することがないので、樹脂の
注入が阻害される恐れがない。

更に、電気良導性の材料からなる放熱部材を配線基板の
グランドパッドに電気的に接続すると、半導体チップの
帯電による回路の破壊、電磁波ノイズ等による誤動作、
グランド電位のゆれ等を効果的に防止することができる
ので、半導体チップの電気的保護を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による放熱板と半導体チップ
の分解斜視図、第２図は同上の半導体チップと放熱板を
樹脂封止した半導体パッケージの斜視図、第３図は同上
の半導体パンケージを配線基板に実装した状態を示す断
面図、第４図は同上の半導体チップと放熱部材を樹脂封
止するためのモールド金型を示す分解斜視図である。 なお、図面に用いた符号において、 １　・・・・・・・・・　半導体チップ２　・・・・・
・・・・　放熱板 ２ａ　・・・・・・　固着面 ２１　・・・・・・　突出部 ３　・・・・・・・・・　樹脂モールド４　・・・・・
・・・・　半導体パッケージ５　・・・・・・・・・　
配線基板 ５２−・・・・・　グランドパッド ７　・・・・・・・・・　モールド金型７１　・・・・
・・　上型 ７２　・・・・・・　下型 ７７．７８ ・・−・・・・・・　ゲート溝 ８２　・・・・・・　逃げ溝 ８３　・・・・・・　押え突部 である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体チップに固着されて用いられる平板状の放
   熱部材であって、 熱良導性の材料からなり、 前記半導体チップの外縁よりも外方へ延出される突出部
   を外周部に有する放熱部材。
2. （２）前記半導体チップに対応して矩形状をなし、その
   コーナー部に前記突出部を設けてなる請求項１記載の放
   熱部材。
3. （３）電気良導性の材料からなる請求項１又は２記載の
   放熱部材。
4. （４）半導体チップを樹脂封止してなる半導体パッケー
   ジにおいて、 前記半導体チップに、熱良導性の材料からなり且つ前記
   半導体チップの外縁よりも外方へ延出される突出部を外
   周部に有する平板状の放熱部材を固着し、 この放熱部材の前記突出部を封止用樹脂から露出させた
   ことを特徴とする半導体パッケージ。
5. （５）前記放熱部材が電気良導性の材料からなり、この
   放熱部材の前記突出部が配線基板のグランドパッドに接
   触して電気的に接続されるように構成した請求項４記載
   の半導体パッケージ。
6. （６）前記放熱部材が前記半導体チップに対応して矩形
   状をなし、前記突出部を樹脂封止用金型の少なくとも樹
   脂注入流路を回避したコーナー部に位置させてなる請求
   項４又は５記載の半導体パッケージ。