JPH04208556A - 半導体装置パッケージ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は半導体パッケージに係わり、特に基台部材と
、前記基台部材に接合される上部密閉用部材とを有し、
前記基台部材と上部密閉用部材との間に所望の空間を保
ち、前記空間内に半導体チップを収容する半導体装置パ
ッケージに関する。

（従来の技術） 従来のＰ　Ｇ　Ａ　（Ｐ　ｉｎ　　Ｇ　ｒｉｄ　Ａ　ｒ
ｒａｙ）型半導体装置パッケージの断面図を第６図に示
す。

同図に示すように、半導体チップ１００かセラミック本
体１０２上にマウント材１０４により固着されている。

本体１０２には所定配線パターン１０６が形成されてい
る。この配線パターン１０６の一端はチップ１００上の
図示せぬボンディング用電極にボンディングワイヤ１０
８を介して電気的に接続されている。一方、他端はピア
ホール１１０を介して本体１０２のリード接続用電極１
１２として露出されている。この露出部分には銀ペース
ト１１４等の導電性のろう材によりリードピン１１６が
電気的に固着接続されている。尚、図中１１８はチップ
１００をセラミック本体１０２内部に収容した後、気密
封止を達成するだめのシェル（ふた）である。

第７図は他の従来のＰＧＡ型パッケージの断面図である
。

同図に示すように、半導体チップ１００が金属製ステム
２０２上にマウント材２０４により固着されている。ス
テム２０２上には所定配線パターン２０Ｂか形成された
プリント基板２０８か固着されている。

プリント基板２０８にはこれを貫通するスルーポール２
１０が形成されている。又、このスルーホール２１０は
ステム２０２に形成されたリードピン装着孔２１２に対
応して設けられている。リードビン１１Ｂは装着孔２１
２〜スルーホール２１０と介して挿入されることにより
配線パターン２０６と電気的に接続される。又、配線パ
ターン２０Ｂ側のリードピン１１６の端部は半田２１４
等のろう材によってろう付けされている。さらに装着孔
２１０内にはガラス樹脂２１６等が充填されてリードピ
ン１１６がプリント基板２０８及びステム２０２に固着
され、パッケージ完成後、気密封止できる構造にされる
。配線パターン２０６の一端はチップ１００上の図示せ
ぬボンディング用電極にボンディングワイヤ１０８を介
して電気的に接続されている。金属製キャップ２１８は
チップ１００及びプリント基板２０８が内包されるよう
に被せられ、ステム２０２に接合されている。

これらのようなＰＧＡ型パッケージであると、どちらも
半導体チップ１００を気密封止てきるという点で一致す
る。

しかし、前者のパッケージではパッケージ本体材料にセ
ラミックが用いられているために放熱性が良くない。こ
のために高消費電力のチップ等を搭載した場合には、こ
のチップの発熱によりチップの信頼性が低下してしまう
。又、セラミックは加工が難しく、その上高価である。

一方、後者のパッケージではパッケージの本体（ステム
及びキャップ）に金属が用いられており、放熱性や加工
性の点ではセラミックより優れ、又、安価である。しか
し、発熱体であるチップがステム上に固着されているた
めに、チップがらパッケージ本体の主要な放熱面である
キャップ上面までの熱伝導距離が長く、その放熱特性に
は依然として改善の余地がある。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来の半導体装置パッケージでは、チッ
プから発せられる熱の放熱する放熱特性が良くないとい
った問題があった。

この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、その
目的は、放熱特性が良好であり、加工性にも優れ、しか
も安価である半導体装置パッケージを提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の第１の態様による半導体装置パッケージは、
電極端子を取着可能な基台部材と、前記基台部材に接合
される上部密閉用部材とを有し、前記基台部材と上部密
閉用部材との間に所望の空間を保ち、前記空間内に半導
体チップを収容する半導体装置パッケージにおいて、 前記上部密閉用部材は金属性であり、前記半導体チップ
はこの上部密閉用部材に固着されることを特徴とする。

又、第２の態様による半導体装置パッケージは、電極端
子を取着可能な基台部材と、前記基台部材に接合される
上部密閉用部材とを有し、前記基台部材と上部密閉用部
材との間に所望の空間を保ち、前記空間内に半導体チッ
プを収容する半導体装置パッケージにおいて、 前記上部密閉用部材は金属性であり、この上部密閉用部
材に固着された前記半導体チップと、前記基台部材に絶
縁性接着部材を介して固着され、前記基台部材側に配線
パターンを有する配線基板と、前記配線パターンに一端
を接続し、前記基台部材を貫通して他端を外部に露出す
る電極端子と、前記半導体チップに対応し、かつ前記配
線パターンの一部が露出されるように前記基台部材に設
けられた開孔部と、前記露出した部分における所望の配
線パターンと前記半導体チップの所望のボンディング用
電極とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記
開孔部に対応し、蓋をするように設けられた下部密閉用
部材と、を具備することを特徴とする。

又、上記第１、第２の態様において、前記上部密閉用部
材の外表面に凹凸がつけられていること、及び前記上部
密閉用部材及び前記基台部材の外表面に絶縁処理か施さ
れていることを巷曇÷半ｉを特徴とする。

（作　用） 上記第１、第２の態様による半導体装置パッケージにあ
っては、半導体チップが金属製上部密閉用部材に固着さ
れており、チップから主要な放熱面である上部密閉用部
材の上面までの距離が短くなり、放熱特性に優れた構成
になる。

又、上部密閉用部材の外表面に凹凸がつけられ。

でいることにより、その表面積を大きくてき、放熱特性
をより良好とできる。

又、上部密閉用部材及び基台部材の外表面に絶縁処理が
施されることにより、上部密閉用部材及び基台部材が金
属により構成されていても、絶縁体パッケージと同じよ
うに使用することかできる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を一実施例により説明す
る。

第１図はこの発明の実施例に係わるＰＧＡ型の半導体装
置パッケージの断面図である。

同図に示すように、半導体チップ１０が金属製キャップ
１２上の凹状に窪んだ部分に低応力マウント材１４によ
って固着されている。このキャップ１２は金属製ステム
１６に凹部によって空間を生しるように、例えば溶接に
よって接合されている。ステム１６上には絶縁性ペース
ト１８によってプリント基板２０が固着されている。尚
、プリント基板２ｏ上に設けられた所定配線パターン２
２は、固着面側に向くように配置される。プリント基板
２０にはこれを貫通するスルーホール２４が形成されて
いる。スルーホール２４はステム１６に形成されたリー
ドビン装着孔２Ｇに対応するように設けられる。リード
ビン２８は装着孔２６〜スルーホール２４と介して挿入
されることにより配線パターン２２と電気的に接続され
る。

リードビン２８のプリント基板２０側の端部は半田３０
等のろう材によってろう付けされ、さらに装着孔２６内
にガラス樹脂３２等が充填されてプリント基板２０及び
ステム１６に固着され、パッケージ完成後、気密封止で
きる構造にされる。ステム１６には半導体チップ１０の
位置に対応した開孔部３４が設けられており、開孔部３
４内側には配線パターン２２の一部が露出される。この
露出した配線パターン２２は、例えばボンディングワイ
ヤ３６により半導体チップｌＯの図示せぬポンディング
パッドに電気的に接続される。開孔部３４上にはシェル
３８が、例えば溶接により接合され、キャップ１２とス
テム１６との間に生じた空間が密閉される。これにより
該パッケージはチップｌＯを気密封止できる。又、パッ
ケージ表面は腐食を防止するためやチップ１０の裏面電
位の電気的絶縁のため、キャップ１２側表面が絶縁性塗
料４０により、一方、ステム１６側表面が絶縁性シート
４２により被覆される。

上記半導体装置パッケージの製造方法には、様々な例が
考えられるが、その−例を次に説明する。

先ず、ステム１６の装着孔２６にリードピン２８を挿入
し、次いで、ガラス樹脂３２等を装着孔２６内に充填し
て両者を固着させる。又、その一方で、プリント基板２
０に所定の配線パターン２２を形成し、次いで、プリン
ト基板２０の所望の箇所にスルーホール２４を形成する
。

次いで、ステム１６に装着されたリードピン２８をプリ
ント基板２０のスルーホール２４に対応させ、リードピ
ン２８をスルーホール２４に挿入し、次いて、プリント
基板２０をステム１６に絶縁性ペースト１８によって固
着する。

次いで、リードピン２８をプリント基板２０に半田３０
によって固着する。

次いで、キャップ１２をステム１６に溶接技術によって
接合する。

次いで、ステム１６の開孔部３４から半導体チップ１０
を空間内に挿入し、半導体チップ１０をキャップ１２に
低応力マウント材１４によって固着する。

次いで、開孔部３４内に露出した部分における所望の配
線パターン２２と、半導体チップ１０の図示せぬ所望の
ポンディングパッドとをワイヤボンディングし、ボンデ
ィングワイヤ３６によって電気的に接続する。

次いて、シェル３８をステム１６に溶接技術によって接
合する。

次いで、パッケージ表面を所望の被覆材、例えば絶縁性
塗料４０、絶縁性シート４２等でコーティングする。

次いて、リードピン２４の表面を、例えば半田等でコー
ティングする。これは製品化後、リードピン２４と、回
路基板とを半田等によって固着する際、固着状態を良好
とすべく行なわれる処理である。

次いで、パッケージに対し、製品を認識するための製品
名等のマーキングを行なう。

以上のような方法により、上述したような半導体装置パ
ッケージが形成される、 上記構成の半導体装置パッケージによれば、半導体チッ
プ１０か金属製キャップ１２に固着され、所謂キャビテ
ィダウンの構成にてパッケージ内に収容される。これに
より、チップ１０から主要な放熱面であるキャップ１２
の上面までの距離を短くでき、放熱特性に優れた構成と
てきる。さらに、従来と同じ形状の金属製キャップ１２
をそのまま用いることもでき、この発明のパッケージを
製造するために高価なキャップ製造装置等の設備を新た
に備える必要はなく、安価に供給し得るものである。

従来の製品にも、例えば第６図に示すパッケージのよう
に半導体チップの収容方法をキャビティダウンにしたも
のがある。

この種のパッケージは、セラミック本体を本体形成用の
型を用いて成型するため、半導体チップを固着する箇所
の大きさが予め決まっている。例えばチップ面積が小さ
い半導体チップを固着しようとすると、本体に形成され
ている配線パターンと半導体チップとの距離が長くなっ
てしまうこともある。この場合、ワイヤボンディングに
おける許容ボンディング長を越える場合もあり、ボンデ
ィングが不可能になることもある。従って、面積の小さ
い半導体チップを搭載する時には、そのチップに適合し
たセラミック本体を成型する必要が生じ、コストの増大
を招く。

その点、この発明によれば、面積か小さい半導体チップ
を搭載する場合、プリント基板２０の開孔部をワイヤボ
ンディングか可能になる距離まで狭めたプリント基板２
０と取り替えるたけて済む。これにより、同しキャップ
１２及び同しステム１６で、面積の小さいものから面積
の大きいものまで様々な大きさ、及び形状の半導体チッ
プを搭載することかできる。そして、様々な用途の半導
体装置に臨機応変に対応できる。

この発明では、金属、例えば鉄（Ｆｅ）等にてキャップ
１２やステム１６が形成されるので、セラミック等に比
較して加工性に冨み、安価であることは勿論である。

尚、キャップ１２に半導体チップ１０を固着するための
低応力ベースト１４は、キャップ１２、及びステム１６
が絶縁性塗料４０、及び絶縁性シート４２等で絶縁され
ていることもあって絶縁性、導電性のどちらでも使用が
可能である。実施例に係わるバッケ−ジでは、特に高消
費電力の半導体チップを搭載するため、低応力ベースト
１４に、特に熱伝達性に優れ熱膨張率か小さいものを選
択することが望ましい。

第２図乃至第５図は、それぞれ上記実施例の変形例に係
わる半導体装置パッケージの断面図である。第２図乃至
第５図において、第１図と同一の部分については同一の
参照符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

第２図は第１の変形例に係わる半導体装置の断面図で、
上記実施例に係わるパッケージに、さらに放熱フィン５
０を取り付けたものである。

このように放熱フィン５０をキャップ１２に取り付ける
ことにより、放熱性をいっそう向上でき、発熱量か特に
大きな半導体チップを収容することができるようになる
。

第３図は第２の変形例に係わる半導体装置の断面図で、
上記実施例に係わるパッケージのキャップ１２を、これ
の上面に凹凸部６０を設けて成型したものである。

二のようにキャップ１２の上面に凹凸部６０が設けられ
ることでも、キャップ１２の主要な放熱面の面積を増加
でき放熱性をより良好とすることができる。

第４図は第３の変形例に係わる半導体装置の断面図で、
上記実施例に係わるパッケージのキャップ１２の上面を
波型７０を有するように成型したものである。

このようなキャップ１２の上面に波型７０を設けても、
主要な放熱面であるキャップ１２の表面積を大きくでき
、放熱性を高めることかできる。

第５図は第４の変形例に係わる半導体装置パッケージの
断面図である。

上述した実施例は、いずれもＰＧＡ型パンケージであっ
たが、この変形例は本発明に係わるパッケージを、リー
ド無しチップキャリア型パッケージに応用したものであ
る。

即ち、第５図に示すように、先ず、リードピン２８をス
テム１６の下面と略フラットになるように形成する。さ
らにステム１６の開孔部３４に切り欠き部を形成し、こ
の切り欠き部内にシェル３８を落とし込み、シェル３８
がステム１６の下面よりも突出しないようにする。

このようにリード無しチップキャリア型パッケージに応
用することもでき、例えば表面実装技術にも適合する、
この発明に係わる半導体装置パッケージを得ることがて
きる。又、ステム１６等の表面に露出する金属性の部分
については、上述したように絶縁性塗料４０、若しくは
絶縁性シート４２等にて絶縁されており、表面実装に際
し、表面実装回路基板との短絡の恐れはない。

これらのように、金属性の部分が絶縁処理されることに
より、例えば表面実装回路基板をはじめ、ＤＩＰ型パッ
ケージ等を装着するソケット孔付き回路基板等、種々の
回路基板において、樹脂モールドされるタイプ等の半導
体装置パッケージと混載できる。

尚、上記した実施例及び変形例は、いずれも−例であっ
て、この発明を限定するものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施可能なことは勿論である
。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、放熱特性か良
好であり、加工性に優れ、しかも安価である半導体装置
パッケージを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わる半導体パッケージ
の断面図、第２図乃至第５図はそれぞれ上記実施例の変
形例に係わる半導体パッケージの断面図、第６図及び第
７図はそれぞれ従来の半導体パッケージの断面図である
。 ｌＯ・半導体チップ、１２・金属製キャップ、１４・・
導電性低応力マウント材、１６・・・金属製ステム、１
８・絶縁性ペースト、２０・・・プリント基板、２２・
・・配線パターン、２４・・スルーホール、２６・・・
装置孔、２８・リードピン、３０・・・半田、３２・・
・ガラス樹脂、３４・・・開孔部、３６・・・ボンディ
ングワイヤ、３８・・・シェル、４０・・・絶縁性塗料
、４２・・・絶縁性シート。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第６Ｗ！Ｊ 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極端子を取着可能な基台部材と、前記基台部材
   に接合される上部密閉用部材とを有し、前記基台部材と
   上部密閉用部材との間に所望の空間を保ち、前記空間内
   に半導体チップを収容する半導体装置パッケージにおい
   て、 前記上部密閉用部材は金属性であり、前記半導体チップ
   はこの上部密閉用部材に固着されることを特徴とする半
   導体装置パッケージ。
2. （２）電極端子を取着可能な基台部材と、前記基台部材
   に接合される上部密閉用部材とを有し、前記基台部材と
   上部密閉用部材との間に所望の空間を保ち、前記空間内
   に半導体チップを収容する半導体装置パッケージにおい
   て、 前記上部密閉用部材は金属性であり、この上部密閉用部
   材に固着された前記半導体チップと、前記基台部材に絶
   縁性接着部材を介して固着され、前記基台部材側に配線
   パターンを有する配線基板と、 前記配線パターンに一端を接続し、前記基台部材を貫通
   して他端を外部に露出する電極端子と、前記半導体チッ
   プに対応し、かつ前記配線パターンの一部が露出される
   ように前記基台部材に設けられた開孔部と、 前記露出した部分における所望の配線パターンと前記半
   導体チップの所望のボンディング用電極とを電気的に接
   続するボンディングワイヤと、前記開孔部に対応し、蓋
   をするように設けられた下部密閉用部材と、 を具備することを特徴とする半導体装置パッケージ。
3. （３）前記上部密閉用部材の外表面に凹凸がつけられて
   いることを特徴とする請求項（１）あるいは（２）いず
   れかに記載の半導体装置パッケージ。（４）前記上部密
   閉用部材及び前記基台部材の外表面に絶縁処理が施され
   ていることを特徴とする請求項（１）ないし（３）いず
   れかに記載の半導体装置パッケージ。