JPH0358455A - 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〕 本発明は発熱量の大きい半導体チップを組み込む半導体
パッケージに関するものである。

〔従来の技術〕

電子回路応用商品の小型化、薄型化、軽量化が近年ます
ます進むと共に商品に使われる半導体ＩＣの集積度もそ
れにつれ上がっている。一方、半導体パッケージそのも
のの小型化、薄型化、軽量化も要求されている。例えば
、商品がスイッチング電源の場合その小型化のため、動
作周波数を可能な限り高くする方向での検討がなされ、
周波数ＩＭＨｚという電源ｌＩＦｌ御用ＩＣが出現して
いる。

一方では電源の容量を更に大きくするためにＩＣの出力
電流を大きくする使われ方も要求されている。ＩＣの出
力が大きくなればそれだけ損失も大きくなりＩＣの発熱
が増大し、従来の半導体パッケージでは熱的にもたない
という問題が生じている。

従来の半導体チップのパッケージには種々のものがある
が本発明に近い例としては第１１図に示すような、ＰＧ
Ａ　（ビングリッドアレイ）と呼ばれている半導体パッ
ケージがある。第１１図は半導体チップ組み込み前の全
体斜視図、第１２図が半導体チップを紐み込んだ後の断
面図である。

第１１図において金属面が露出した中央部は半導体チッ
プ！Ｉｌ置部１２である。絶縁層工１の上には導電層パ
ターン１３が形成されている。導電層パターンｌ３は接
続部１４において端子ｌ５と接続されている。

第１２１２１において金属コアエ８の露出した半導体チ
ップ載置部工２へ半導体チップ１６を密着載置し、続い
て半導体チップｌ６と絶縁層工１上の導電層パターン１
３とを、ボンディングヮイヤ１７により接続する。半導
体チップ１６の金属コア１８への組み込みには導電性接
着剤または半田等による接着あるいは超音波ボンディン
グ等が使われる。また、半導体チップ１６と導電層パタ
ーン１３を接続するワイヤボンディングでは、半田付け
あるいは超音波ボンディングが使われる。これらの組み
込み、接続においてはパッケージ本体上土の加熱が不可
欠であり、そのために雰囲気を加熱してパッケージ本体
１０を加熱する方法とか熱線照射によりボンディングポ
イントをスポット的に加熱する方法等が使われる。

ボンディング後、半導体チップエ６およびボンディング
ワイヤエ７を保護する目的で樹脂工９により封止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題の第一は半導体１チップ
ｌ６の放熱を良くすることである。従来例のＰＧＡでは
半導体チップ１６が組み込まれる金属コアｌ８に半導体
チップ１６からの発熱は吸収される。しかし、端子工５
の取り付け構造から金属コア１８の形状寸法は非常に制
限される。またこのパッケージをプリント基板（図示せ
ず）に実装する場合、金属コアエ８はプリント基板とパ
ッケージ自体の絶縁層Ｉｆとで挾まれる構造となり、外
部への放熱が行いに＜＜、放熱性が不十分である。

第二の課題はパッケージの小型化、薄型化、軽量化およ
びプリント基板への実装が高密度に行えるようにするこ
とである。

更に、半導体チップエ６の組み込みを簡単に行えるよう
にするのがもう一つの課題で′ある。つまり、短時間で
ボンディングポイントの温度を上げ、ボンディング作業
を終わらせることは半導体チップ１６の特性劣化防止、
信頼性確保からも重要なことである。そのためにはボン
ディング作業におけるパッケージ本体ＩＬの加熱が短時
間で行えるようにする必要がある。

つまり、本発明においては、今後その必要性がますます
大きくなって行くと考えられる高放熱性、小型化、薄型
化、軽量化および高密度実装が可能で半導体チップエ６
の組み込みが簡単に行える半導体パッケージを提供する
ことを目的とするものである。

ｔ：ａＵ解決のための手段〕 放熱性を良くするために、パッケージに金属基材を用い
半導体チップをその金属基村上に直接取り付け、端子部
を金属基村上の半導体チップと同じ側に設け、金属基材
の逆の面を全面露出し放熱し易い端子構造とする。

この構造にすることによりボンディングの場合は逆に速
やかにパッケージ本体を加熱することが可能となる。

更に、金属基材上に設けた凹部に半導体チップを密着載
置し、導電部との間に段差を有する端子を設け端子引き
出し部を露出させることにより小型化、薄型化、軽量化
、高密度実装のできるＩＪ　一ドレスパッケージとする
ことができ、更に半導体チップの位置決め載置が簡単に
行える。

〔作用〕

特許請求の範囲第１項に示すように半導体チップ用パッ
ケージにおいて、半導体チップが収容される形状の凹部
と肩部とを有する金属基材と、前記Ｌｍに形成した絶縁
層と、前記絶縁層上に有ってランド部を構成する導電層
と、前記導電層と電気的に接続するとともに端子引き出
し部を露出してなる端子部とから成り、前記金属基材上
の凹部および肩部と同じ側に、前記端子引き出し部を配
置させるようにしたこと、および特許請求の範囲第２項
に示すように、特許請求の範囲第１項記載の半導体バソ
ケージでの半導体チップの組み込みにおいて、金属基村
上の凹部に半導体チップを密着載置し、前記半導体チッ
プを前記導電層とボンディングワイヤを介して接続する
とともに、前記ボンディングワイヤおよび半導体チップ
を樹脂により封止したことにより、半導体チップを直接
金！Ａ基材上に組み込むことができ、発生した熱を即、
金′ｌＡ基材へ逃がすことができる。また、熱は主に金
！Ａ基材の露出した裏面から外部へ放熱される。

更に、露出した金属基材面にヒートシンクを取り付け放
熱効果を高めることができる。

この金属基材が露出していることにより、ボンディング
工程におけるパッケージ本体の加熱を金属露出面から簡
単に行える。また、金Ｒ基材上の凹部に半導体チップを
組み込むため位置決め載置が簡単である。

更に、上記構造により小型、軽量、薄型となり、プリン
ト基板へのリードレス平面実装が可能となり高密度実装
を実現できる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例につき説明する。第一の実施例を示
す第１図において、良熱電導性金属、例えば銅、アルミ
等から成る金属基材５ｌには半導体チップを組み込むた
めの凹部５２を設けておく。

この金ｍ基材５工上に凹部５２を囲む絶縁層５６を形成
する。材料はエポキシ樹脂接着剤で、スクリーン印刷法
で形成する。　尚、エボキシ樹脂接着剤の組成等は特願
昭６３−２９９１０２の中で示すものである。この絶縁
層５６上に導電層パターン５３を形成する。この導電層
パターン５３の形成方法はステンレス板上に必要なパタ
ーン状の電気めっきを行い、その電気めっきでできた導
電層パターンを先の絶縁層５６上に熱転写する方法であ
る。

次に、導電層パターン５３を形成した上に外部引き出し
用端子を形成する。端子の形成方法を第２図乃至第８図
に示す。

端子形成の第１実施例を第２図に示す。端子５５を形成
するために先ず、第３図に示すような端子５５を並べた
スルーホール基板を形成し、必要形状にプレス打ち抜く
ことにより端子ブロック土１を形成する。第２図に示す
ように、この端子ブロソク土１を前記金Ｒ基材５工上に
形成した導電層パターン５３上に貼り付けると共に導電
層パターン５３と端子５５を接続する。そのために、ス
ルーホール板の両面は半田めっき等を行うようにする。

この半田めっきにおいて端子５５の導電層パターン５３
と接続される側５５Ｂには比較的高い融点を持つ紐成の
材料を、端子５５の外部回路との接続側（端子引き出し
部）５５八には低い融点の接合材料をめっきするように
する。そうすると外部回路と端子の接合のとき、すでに
接合されている端子５５と導電層パターン５３との接合
がはずれる等の問題をおこさない。

この後、金属基材５ｌの凹部５２に半導体チップ１６を
密着載置ずる。次いでワイヤボンデイングにより半導体
チップ１６と導？ｆｌｌパターン５３とを接続する。ボ
ンデイングワイヤ１７には金線、アルミ線、銅線等を使
用する。この後、シリコン樹ｊ′Ｉ１９により半導体チ
ップエ６、ボンデイングワイヤｌ７を封止、保護する。

更に上からエボキシ樹１５７により封止する。これら封
止樹脂は場合によってはどちらか一方だけですますこと
もある。

第４図は端子５５を形成する別の実施例を示したもので
ある。金ｆｉ基材５１上の導電層ノくターン５３′の形
成までは前記第２図実施例と同じ方法番こより形成する
。次に導電層パターン５３の上に端子絶縁層６６を形成
する。この端子絶縁層６６の材料は金属基材５１上の絶
縁層５６と同じくエボキシ樹脂接着剤であり、スクリー
ン印刷法により形成する。この端子絶縁層６６は後で組
み込む半導体チップ１６の樹脂封止が簡単にできるよう
番こ、厚内に形成することが必要である。このために、
材料的には無機フイラー分を多くした配合にするとか、
下地に無機フイラー分の多い層を形成し、その上に無機
フイラー分の少ない材料を重ねて形威した多層構造にす
るといった対策が必要である。

この端子絶縁ｌｅＢの上に無電解めっきを全面に施し、
その上にめっきレジストでパターンを形成し、上から電
気めっきをする。その後、レジストを除去し、全面を薄
くエッチングすることにより露出した無電解めっきを取
り除き端子５５を形成する。この後の半導体チップ１６
の組み込み、樹脂封止は前記第２図の実施例で示したも
のと同じである。

第５図は端子形成の別の方法を示したものである。金属
基材５１上の導電層パターン５３の形成までは前記第２
図実施例と同じ方法により行い、その後で半導体チップ
１６を金！Ａ基材５１上の凹部５２に組み込む。次にワ
イヤボンデイングにより半導体チップ１６と導ｆｆｉｌ
ｌパターン５３とを接続する。ボンディングワイヤｌ７
には金線、アルミ線、銅線等を使用する。この後、シリ
コン樹脂工９により半導体チップＬ６、ボンデイングワ
イヤエ７を封止保護する。更に、半田付けにより導電層
パターン５３上に端子６５を接続する。端子を付けた状
態で成形金型内に収め、樹脂６７で成形封止する。

第６図は端子形成の更に別の方法を示したものである。

金！Ａ基材５工上の導電層パターン５３の形成までは前
記ｆＪ２図の実施例と同じ方法により行う。次に端子絶
縁層６６を導電層パターン５３上に形成する。形成方法
は第７図に示すような端子を形成する部分に貫通孔７４
を形成した端子絶ＲＭ　Ｃ板）６６を前記導電層パター
ン５３上に貼り付ける。その後、第６図に示すようにＦ
ｔ！孔７４に端子７５を取り付ける。第６図では球状端
子７５を示した。端子７５は例えば表面に半田等の接合
材料をめっきした銅球である。第７図に示すような端子
絶縁層（板）６６を貼って端子絶縁層６６を形成するの
でなく、第３図で示した実施例のごとく、印刷によって
端子絶縁層６６を形成する方法もある。この後の半導体
チップ１６の組み込み、樹脂封止は前記第２図の実施例
の場合と同じである。

次に、第二の実施例につき第８図乃至第１０図で説明す
る。先ず、第８図に示すように金属基材８ｌの上に絶縁
層８６を中央部以外に形成する。

金Ｒ基材８工としては銅、アルミ等の良熱伝導性の金属
を使用する。絶縁層８６の材料は前述のエボキシ樹脂接
着剤でありスクリーン印刷法により形成する。その上に
前述の熱転写法により導電層パターン８３を形成する。

更に外部引き出しのための端子８５も同時に形成する。

次に第９図に示すように型プレスにより、絶縁層８６の
ない部分（半導体チップエ６の組み込み部８２）、半導
体チップ１６の組み込み部８２を囲む導電層パターン８
３のランド部８７（半導体チップエ６からのワイヤがボ
ンディングされる導電層パターン部）および端子８５の
ある部分とをそれぞれ段差を有する形に成形する。

！ＪＩＯ図は上記のパッケージ本体１立に半導体チップ
ｌ６を組み込み樹脂工９で封止したものをプリント基板
１０１上にリードレスパッケージとして表面実装した図
を示したものである。第１０図はプリント基板１０１に
実装した半導体パッケージに更にヒートシンク１０３を
取り付けた状態を示したもの・である。

金属基材５１、８１は実施例中の良熱伝導性金属銅、ア
ルミに限るものでなく鉄、ステンレス等の金属基材であ
ってもよい。絶縁層５６、８６およびその上に形成する
導電層パターン５３、８３は半導体チップ１６の組み込
まれる部分を除き全面に形成する実施例を示したが、そ
れらが部分的に形成されるものについても効果は同じで
ある。

〔発明の効果〕

特許請求の範囲第Ｉ項記載のように半導体パッケージに
おいて半導体チップが収容される形状の凹部と肩部とを
有する金属基材と、前記肩部に形成した絶縁層と、前記
絶縁層上に有ってランド部を構成する導電層と、前記導
電層と電気的に接続するとともに端子引き出し部を露出
してなる端子部とから成り、前記金Ｒ基材上の凹部およ
び青部と同じ側に、前記端子引き出し部を配置させたこ
とにより金属基村上に高発熱半導体チップが直接組み込
まれる構造となり、また、金属基材の裏面が露出する構
造となり放熱性が従来のものより格段に良くなる効果が
ある。更に、露出した金属基材に直接ヒートシンクを取
り付け放熱効果を高めることができる。

また、上記構成により表面実装のリードレスパッケージ
にすることができ、パッケージ自体の小型化、薄型化、
軽量化とともにプリント基板への実装が高密度になり商
品の小型化、薄型化、軽量化に効果を発揮する。

特許請求の範囲第２項記載のように特許請求の範囲第１
項記載の半導体パッケージにおいて金属基村上の凹部に
半導体チップを密着載置し、前記半導体チップを前記導
電層とボンディングワイヤを介して接続するとともに、
前記ボンディングワイヤおよび半導体チップを樹脂によ
り封止したことにより半導体チップ組み込みにおいて、
露出した金Ｒ基材面から加熱して速やかにボンディング
ポイントの温度を上げボンディング作業を短時間で終え
ることができ半導体チップの特性劣化防止、信頼性の向
上につながる。また、半導体チップの組み込みにおいて
、半導体チップの載置の位置決めが簡単正確に行えると
いった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第工図は半導体封止前における本発明の半導体パッケー
ジの斜視図、第２図、第４図、第５図および第６図はそ
れぞれ本発明の半導体パッケージにおける端子部の形成
方法の異なった実施例断面図、ｆｆ１３図および第７図
は端子部の異なった実施例斜視図、第８図および第９図
は本発明の半導体パッケージの別の実施例の工程を説明
するための斜視図、第１０図は第８図、第９図の実施例
の半導体パッケージのプリント基板への組み込み断面図
、第１１図および第１２図はそれぞれ従来の半導体パッ
ケージを説明するための斜視図および半導体実装後の断
面図である。 １１、５６、８６・・・絶縁層　　工３、５３、８３・
・・１導層パターン　　エ６・・・半導体チツブ　ｌ７
・・・ボンデイングワイヤ　　ｌ８・・・金属コア　　
５１、８工・・・金属基材　　５２・・・凹部　　８２
・・・半導体チップ組み込み部　　工５、５５、６５、
７５、８５・・・端子　　土ｌ・・・端子ブロック　　
６６・・・端子絶縁層エ ０ １−９・ プリント基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体チップが収容される形状の凹部と肩部とを
   有する金属基材と、前記肩部に形成した絶縁層と、前記
   絶縁層上に有ってランド部を構成する導電層と、前記導
   電層と電気的に接続するとともに端子引き出し部を露出
   してなる端子部とから成り、前記金属基材上の凹部およ
   び肩部と同じ側に、前記端子引き出し部を配置させてな
   ることを特徴とする半導体パッケージ。
2. （２）金属基材上の凹部に半導体チップを密着載置し、
   前記半導体チップを前記導電層とボンディングワイヤを
   介して接続するとともに、前記ボンディングワイヤおよ
   び半導体チップを樹脂により封止したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の半導体パッケージ。