JPH0817988A - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂封止型半導体装置の製造時のリードフレ
ーム変形及びこれに起因する組立て不良を防止または低
減する。樹脂封止型半導体装置のリードをファインピッ
チ化する。樹脂封止型半導体装置の放熱性を向上させ
る。 【構成】 樹脂封止型半導体装置において、半導体チッ
プ２の下部とインナーリード部４ａ₁下面の少なくとも
一部とを合わせた領域に、絶縁性接着剤５を介して、樹
脂封止体１よりも熱伝導性の高い補強兼放熱板６を貼り
あわせることにより、放熱性を向上させる。樹脂封止型
半導体装置を製造する際、リードフレーム４の下面に絶
縁性接着剤５を介して補強兼放熱板６を貼り付け、この
まま樹脂封止型半導体装置に組み立てることにより、リ
ードフレーム４の変形及びこれに起因する組立て不良を
防止するとともに、リードフレーム４の厚みを製造上の
限界値まで薄くして、リード４ａをファインピッチ化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止型半導体装置
及びその製造方法に関し、特に、超多ピン（リード数が
２００ピン以上あるもの）で高消費電力型（最大出力が
１Ｗ以上あるもの）の樹脂封止型半導体装置及びそのリ
ードのファインピッチ化に適用して有効な技術に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止型半導体装置の小型・薄型化に
ともなって、その製造において用いられるリードフレー
ムは、薄型化及びリードのファインピッチ化が図られ、
現在では、その厚みが０．１２５mm〜０．２５mmである
ものが一般的となっている。このような肉薄のリードフ
レームは、通常、Ｃｕ系合金またはＦｅ-Ｎｉ系合金
（例えば、４２alloy）からなる金属薄板をエッチング
またはプレスすることによって成形加工されるが、この
製法で量産する場合、その厚みを０．１mmまで薄くする
ことが可能であると言われている。

【０００３】一方、リードフレームを用いた樹脂封止型
半導体装置は、リードフレームに対して半導体チップの
位置を固定する工程、該半導体チップの電極とリードフ
レームのリードとを電気的に接続する工程、前記半導体
チップと前記リードのインナーリード部を樹脂で封止す
る工程、前記リードフレームのフレーム等の不要部分を
切断除去する工程、リードのアウターリード部を成形す
る工程等を経て組み立てられる。

【０００４】また、樹脂封止型半導体装置において半導
体チップを封止している樹脂封止体は、半導体チップを
外気から保護するとともに、半導体チップで発生した熱
を外部に放散させる役割をも果たしている。特に、近年
は、半導体装置の高集積・高速化にともなう消費電力の
増大化により半導体チップの発熱量が著しく増大したた
め、樹脂封止体には放熱性の良いものが求められるよう
になってきた。そこで、樹脂封止体の材料には、このよ
うな放熱性の点をも考慮したうえで、エポキシ系樹脂を
主成分としたものが従来から多用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は前記従来技術を検討した結果、次の問題点があるこ
とを見出した。

【０００６】すなわち、樹脂封止型半導体装置の製造に
用いられるリードフレームは現段階において既に非常に
肉薄となっているので、このような肉薄のリードフレー
ムを用いて樹脂封止型半導体装置を組み立てると、組立
て動作時（特に、樹脂封止工程前の段階）または搬送時
に加えられる外力によってリードフレームに変形が生
じ、組立て不良を引き起こすという問題があった。

【０００７】特に、リードフレームの厚みが製造上の限
界値である０．１mm近くになると、搬送時に加えられる
僅かな外力でさえリードフレームを変形させる大きな要
因となる。このため、リードフレームは、その製造上の
点からは厚みを０．１mmまで薄くすることが可能である
にもかかわらず、実際は、前述した半導体装置組立て上
の問題点のため厚みを０．１２５mm以上に留めているの
が現状であり、この厚みではリードピッチを０．２１mm
より狭くすることはできなかった。したがって、前記問
題点は、樹脂封止型半導体装置のリードのファインピッ
チ化を妨げるものでもあった。

【０００８】また、従来の樹脂封止型半導体装置は、そ
の構造上、半導体チップから装置表面までの熱伝導及び
装置表面から外気への熱伝達を主として樹脂封止体で行
っているため、半導体チップから外気までの熱抵抗を低
減させて放熱性を向上させる点で限界があるという問題
があった。特に、近年は、リードの微細化及び多ピン化
によって熱抵抗が増大したため、前記問題点はいっそう
深刻となっている。

【０００９】本発明の目的は、樹脂封止型半導体装置の
製造工程におけるリードフレームの変形及びこれに起因
する組立て不良を防止又は低減することが可能な技術を
提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、樹脂封止型半導体装
置のリードをファインピッチ化することが可能な技術を
提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、樹脂封止型半導体装
置の放熱性を向上させることが可能な技術を提供するこ
とにある。

【００１２】本発明の前記並びにその他の目的及び新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【００１４】（１） 樹脂封止体と、該樹脂封止体の内
外に亘って延在する複数のリードと、前記樹脂封止体の
内側にあって前記リードと電気的に接続された半導体チ
ップとを有する樹脂封止型半導体装置において、前記半
導体チップの下部と前記リードのうち前記樹脂封止体の
内側に位置するインナーリード部の下面の少なくとも一
部とを合わせた領域に、絶縁性接着剤を介して、前記樹
脂封止体よりも熱伝導性の高い材料からなる補強兼放熱
板を貼りあわせたものである。

【００１５】（２） 前記手段（１）の樹脂封止型半導
体装置であって、前記補強兼放熱板の少なくとも一部は
装置外表面に露出しているものである。

【００１６】（３） 前記手段（１）または（２）の樹
脂封止型半導体装置であって、前記リードは前記補強兼
放熱板の反対側で基板に実装される形状に成形されてい
るものである。

【００１７】（４） 前記手段（１）乃至（３）のうち
いずれか一つの樹脂封止型半導体装置を製造する方法で
あって、リードフレームのインナーリード部の下面の少
なくとも一部と該リードフレームに対して半導体チップ
を位置決めした時に該半導体チップの下部に位置決めさ
れる部分とを合わせた領域に補強兼放熱板の上面を位置
合わせし絶縁性接着剤を介して前記補強兼放熱板と前記
リードフレームを貼りあわせる工程と、前記リードフレ
ームに対して半導体チップを位置決めし前記補強兼放熱
板の上部に該半導体チップを接着する工程と、前記半導
体チップの電極と前記リードとを電気的に接続する工程
と、前記半導体チップと前記インナーリードを樹脂で封
止して樹脂封止体を形成する工程とを有するものであ
る。

【００１８】

【作用】前記手段（１）乃至（３）によれば、半導体チ
ップから樹脂封止型半導体装置表面までの熱伝導経路の
一部が樹脂封止体よりも熱伝導性の高い補強兼放熱板に
代わった分だけ半導体チップから装置表面までの熱抵抗
が低減するので、樹脂封止型半導体装置の放熱性を従来
よりも向上させることができる。

【００１９】前記手段（４）によれば、樹脂封止型半導
体装置の製造工程において、外力に対するリードフレー
ムの耐性が増すので、リードフレームの変形及びこれに
起因する組立て不良を防止または低減することができ
る。

【００２０】前記手段（４）によれば、リードフレーム
の厚みを薄くしても樹脂封止型半導体装置の製造時にリ
ードフレームの変形が生じないので、リードフレームの
厚みをその製造上の限界値まで薄くすることができるよ
うになり、樹脂封止型半導体装置のリードをファインピ
ッチ化することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一名称及び同一符号を付
与し、その繰り返しの説明は省略する。

【００２２】（実施例１）図１は本発明による実施例１
の樹脂封止型半導体装置の構成を示す図であり、（ａ）
図は部分透視平面図、（ｂ）図は（ａ）図中の位置Ａ−
Ａにおける断面図である。図１において、１は樹脂封止
体、２は半導体チップ、３はボンディングワイヤ、４ａ
はリード、４ａ₁はリード４ａのインナーリード部、４
ａ₂はリード４ａのアウターリード部、４ｂはタブ、４
ｃはタブ吊りリード、５は絶縁性接着剤、６は補強兼放
熱板、７は接着剤である。

【００２３】本実施例１の樹脂封止型半導体装置は、図
１に示すように、その外形が平面正方形状の樹脂封止体
１の４辺から夫れ夫れ９本ずつ各辺に対して垂直にリー
ド４ａが突き出た形状であり、前記樹脂封止体１の内部
に半導体チップ２とタブ４ｂと補強兼放熱板６とが埋め
込まれた構造である。

【００２４】前記樹脂封止体１の内部においては、その
中央部に平面正方形状のタブ４ｂがあり、このタブ４ｂ
の４角からは樹脂封止体１の４角に向かってタブ吊りリ
ード４ｃが延在している。タブ４ｂの上面には接着剤７
を介して平面正方形状の半導体チップ２が接着されてい
る。この半導体チップ２は、その主面側の電極に導電性
のある材料（例えば、金線）からなるボンディングワイ
ヤ３の一端がボンディングされており、このボンディン
グワイヤ３の他端はリード４ａのインナーリード部４ａ
₁に接続されている。したがって、半導体チップ２はボ
ンディングワイヤ３を介してリード４ａと電気的に接続
されたものとなっている。また、タブ４ｂの下面には絶
縁性接着剤５（例えば、ポリイミド系樹脂）を介して補
強兼放熱板６が貼り合わされている。

【００２５】前記リード４ａは樹脂封止体１の内外に亘
って延在しており、そのうち樹脂封止体１の外部に位置
するアウターリード部４ａ₂は半導体チップ２に関して
補強兼放熱板６の反対側で基板に実装できるように成形
されたガルウイング形状となっている。一方、樹脂封止
体１の内部に位置するインナーリード部４ａ₁は、その
先端がタブ４ｂの４辺に対向しており、この先端に向か
うにつれて幅が狭くなるとともに、その途中から先端に
亘って肉薄となっている。そして、この肉薄な部分にボ
ンディングワイヤ３がボンディングされている。また、
この肉薄な部分の下面には絶縁性接着剤５を介して補強
兼放熱板６が貼り合わされている。

【００２６】前記補強兼放熱板６は、図１に示す通り、
平面正方形の板形状であり、インナーリード部４ｂの肉
薄な部分の下面と半導体チップ２の下部にあるタブ４ｂ
の下全面とを含む領域（以下、所定領域と称する）をカ
バーできる広さを有している。また、補強兼放熱板６
は、例えばＣｕ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉまたはこれらを組み
合わせた材料からなり、樹脂封止体１（エポキシ系樹脂
を主成分としたもの）よりも熱伝導性が高くなってい
る。

【００２７】本実施例１の樹脂封止型半導体装置の特徴
は、前記所定領域に、絶縁性接着剤７を介して、樹脂封
止体１よりも熱伝導性の高い材料からなる補強兼放熱板
６を貼り合わせたことにある。

【００２８】以下、本実施例１の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を説明する。

【００２９】図２及び図３は、本実施例１の樹脂封止型
半導体装置の製造方法を説明するための図である。図２
は樹脂封止工程を経た段階における部分透視平面図であ
り、４はリードフレーム、４ｄはダムバー、４ｅはフレ
ームである。図３は、各製造工程を示す断面図であり、
図２中のリードフレーム４の位置Ｂ−Ｂに対応する位置
における断面図である。

【００３０】初めに、図３（ａ）に示すように、リード
フレーム４の前記所定領域に補強兼放熱板６の上面を位
置合わせし、絶縁性接着剤５を介して補強兼放熱板６と
リードフレーム４を貼りあわせる。次に、図３（ｂ）に
示すように、リードフレーム４のタブ４ｂ上部に半導体
チップ２を位置決めし、接着剤７を介して補強兼放熱板
６の上部に位置するタブ４ｂの上面に半導体チップ２を
接着する。次に、図３（ｃ）に示すように、半導体チッ
プ２の電極とインナーリード部４ａ₁の肉薄になってい
る部分の上面とをボンディングワイヤ３で電気的に接続
する。次に、図３（ｄ）及び図２に示すように、半導体
チップ２とボンディングワイヤ３とインナーリード部４
ａ₁と補強兼放熱板６とを例えばトランスファモールド
法により樹脂で封止して樹脂封止体６を形成する。次
に、リードフレーム４からダムバー４ｄ及びフレーム４
ｅ等の不要な部分を切断除去する。最後に、アウターリ
ード部４ａ₂を折り曲げ成形して、樹脂封止型半導体装
置が完成する。

【００３１】前記リードフレーム４は、タブ４ｂ及びイ
ンナーリード部４ａ₁の肉薄になっている部分が量産製
造上の限界値０．１ｍｍまで薄くなっており、その他の
部分は０．１２５ｍｍ以上の厚さになっている。リード
フレーム４は、Ｃｕ系合金またはＦｅ-Ｎｉ系合金（例
えば、４２alloy）からなる金属薄板をエッチングまた
はプレスまたはエッチングとプレスを組合せた方法によ
って成形加工される。

【００３２】以上の説明からわかるように、本実施例１
の樹脂封止型半導体装置によれば、半導体チップ２から
樹脂封止型半導体装置表面までの熱伝導経路の一部が樹
脂封止体１よりも熱伝導性の高い補強兼放熱板６に代わ
った分だけ半導体チップ２から装置表面までの熱抵抗が
低減するので、樹脂封止型半導体装置の放熱性を従来よ
りも向上させることができる。

【００３３】また、本実施例１の樹脂封止型半導体装置
の製造方法によれば、リードフレーム４と補強兼放熱板
６とが貼り合わされた後の製造工程において、組立て動
作時及び搬送時に加えられる外力に対するリードフレー
ム４の耐性が増すので、例えば、ワイヤボンディング時
のインナーリード４ａ₁の変形及びボンディング位置づ
れ、フレーム等切断除去時のリード４ａの変形、リード
成形時のリード４ａの変形等のリードフレーム４の変形
及びこれに起因する組立て不良を防止または低減するこ
とができる。

【００３４】また、リードフレーム４のうちインナリー
ド４ａ₁の厚みを製造上の限界値である０．１mmまで薄
くしてあるので、インナーリード４ａ₁をファインピッ
チ化することができる。

【００３５】（実施例２）図４は、本発明による実施例
２の樹脂封止型半導体装置の構成を示す断面図である。
図４と図１（ａ）とを比較すればわかるように、本実施
例２の樹脂封止型半導体装置は、前記実施例１とは異な
り、リード４ａが均一な厚さであり、補強兼放熱板６の
貼り合わされている領域がタブ４ｂ下面とインナーリー
ド４ａ₁下面であり、補強兼放熱板６が装置の外表面に
露出している。これらの点を除けば、本実施例２の樹脂
封止型半導体装置は、前記実施例１の樹脂止型半導体装
置と同じ構成である。

【００３６】また、本実施例２の樹脂封止型半導体装置
の製造方法は、概ね前記実施例１と同じである。但し、
本実施例２の製造方法においては、補強兼放熱板６とリ
ードフレームを貼りあわせる時に補強兼放熱板６の上面
が位置合わせされ貼り合わされるリードフレームの領域
がタブ４ｂ下全面とインナーリード４ａ₁下全面であ
り、半導体チップ２及びボンディングワイヤ３とインナ
ーリード４ａ₁を樹脂で封止する時に補強兼放熱板６を
樹脂封止しない。これらの点を除けば、本実施例２の製
造方法は、前記実施例１と全く同じである。

【００３７】また、本実施例２の樹脂封止型半導体装置
の製造において用いられるリードフレームは、その厚さ
が均一で０．１mmとなっている。この点を除けば、本実
施例２で用いられるリードフレームは前記実施例１と全
く同じである。

【００３８】本実施例２の樹脂封止型半導体装置によれ
ば、前記実施例１と同様の理由から、樹脂封止型半導体
装置の放熱性を従来よりも向上させることができる。

【００３９】また、本実施例２の樹脂封止型半導体装置
は、パッケージ全体に占める補強兼放熱板６の割合が高
いうえに熱伝導性の高い補強兼放熱板６が装置の外表面
に広く露出しているため、補強兼放熱板６外表面の温度
は樹脂封止体１外表面よりも高くなり、補強兼放熱板６
側の外気は樹脂封止体１側の外気より高温になりがちで
ある。しかし、本実施例２では、アウターリード４ａ₂
を半導体チップ２に関し補強兼放熱板６の反対側すなわ
ち樹脂封止体１側に基板実装できるように成形したこと
により、アウターリード４ａ₂を反対側すなわち補強兼
放熱板６側に実装できるように成形した場合に比べ、実
装基板と樹脂封止型半導体装置との間の領域にある外気
に熱がこもるのを緩和させることができる。

【００４０】また、本実施例２のような補強兼放熱板６
が装置の外表面に露出している場合には、この露出面に
熱伝達性を高める手段、例えば、小さい凹凸を多数設け
てその表面積を大きくする、微視的なレベルで視た場合
の表面積が大きい膜を被着させる等の手段を施せば、放
熱性をいっそう向上させることができる。

【００４１】本実施例２の樹脂封止型半導体装置の製造
方法によれば、前記実施例１と同様の理由から、樹脂封
止型半導体装置の製造工程において、リードフレームの
変形及びこれに起因する組立て不良を防止または低減す
ることができる。

【００４２】また、リードフレームの厚みを製造上の限
界値である０．１mmまで薄くしてあるので、樹脂封止型
半導体装置のリード４をファインピッチ化することがで
きる。

【００４３】（実施例３）図５は、本発明による実施例
３の樹脂封止型半導体装置の構成を示す断面図である。
図５と図４とを比較すればわかるように、本実施例３の
樹脂封止型半導体装置は、前記実施例２とは異なり、タ
ブ４ｂがなく、半導体チップ２と補強兼放熱板６は絶縁
性接着剤５だけを介して貼り合わされている。この点を
除けば、本実施例３の樹脂封止型半導体装置は、前記実
施例２の樹脂止型半導体装置と同じ構成である。

【００４４】以下、本実施例３の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を説明する。初めに、補強兼放熱板６の上面
をリードフレームのインナーリード４ａ₁下全面に位置
合わせし、絶縁性接着剤５を介して補強兼放熱板６とリ
ードフレームとを貼り合わせる。次に、リードフレーム
に対して半導体チップ２を位置決めし、補強兼放熱板６
の上面に絶縁性接着剤５を介して半導体チップ２を接着
する。ここまでは前記実施例１及び２と異なる。以後
は、前記実施例２と全く同様であり、樹脂で封止して樹
脂封止体６を形成し、リードフレームの不要な部分を切
断除去し、リード４ａを成形して、樹脂封止型半導体装
置が完成する。

【００４５】また、本実施例３の樹脂封止型半導体装置
の製造において用いるリードフレームは、タブ４ｂ及び
タブ吊りリード４ｃが設けられていない点を除けば、前
記実施例２と全く同じである。

【００４６】本実施例３によれば、前記実施例２と同様
の理由から、樹脂封止型半導体装置の放熱性を従来より
も向上させることができる。

【００４７】また、前記実施例２と同様の理由から、樹
脂封止型半導体装置の製造工程において、リードフレー
ムの変形及びこれに起因する組立て不良を防止または低
減することができる。

【００４８】また、前記実施例２と同様の理由から、樹
脂封止型半導体装置のリード４をファインピッチ化する
ことができる。

【００４９】特に、本実施例３の樹脂封止型半導体装置
は、前記実施例１及び２と異なり、タブ４ｃが設けられ
ていないので、その分だけ、装置全体の厚みを薄くする
ことができる。

【００５０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【００５１】（１） 樹脂封止型半導体装置の放熱性を
従来よりも向上させることができる。

【００５２】（２） 樹脂封止型半導体装置の製造工程
において、リードフレームの変形及びこれに起因する組
立て不良を防止または低減することができる。

【００５３】（３） 樹脂封止型半導体装置のリードを
ファインピッチ化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１の樹脂封止型半導体装置
の構成を示す図であり、（ａ）図は部分透視平面図、
（ｂ）図は（ａ）図中の位置Ａ−Ａにおける断面図であ
る。

【図２】本発明による実施例１の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を説明するための図であり、樹脂封止工程を
経た段階における部分透視平面図である。

【図３】本発明による実施例１の樹脂封止型半導体装置
の製造方法を説明するための図であり、各製造工程を示
す断面図である。

【図４】本発明による実施例２の樹脂封止型半導体装置
の構成を示す断面図である。

【図５】本発明による実施例３の樹脂封止型半導体装置
の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１…樹脂封止体、２…半導体チップ、３…ボンディング
ワイヤ、４…リードフレーム、４ａ…リード、４ａ₁…
インナーリード部、４ａ₂…アウターリード部、４ｂ…
タブ、４ｃ…タブ吊りリード、４ｄ…ダムバー、４ｅ…
フレーム、５…絶縁性接着剤、６…補強兼放熱板、７…
接着剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩月 敏弘 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂封止体と、該樹脂封止体の内外に亘
   って延在する複数のリードと、前記樹脂封止体の内側に
   あって前記リードと電気的に接続された半導体チップと
   を有する樹脂封止型半導体装置において、 前記半導体チップの下部と前記リードのうち前記樹脂封
   止体の内側に位置するインナーリード部の下面の少なく
   とも一部とを合わせた領域に、絶縁性接着剤を介して、
   前記樹脂封止体よりも熱伝導性の高い材料からなる補強
   兼放熱板を貼りあわせたことを特徴とする樹脂封止型半
   導体装置。
2. 【請求項２】 前記補強兼放熱板の少なくとも一部は装
   置外表面に露出していることを特徴とする請求項１に記
   載の樹脂封止型半導体装置。
3. 【請求項３】 前記リードは前記補強兼放熱板の反対側
   で基板に実装される形状に成形されていることを特徴と
   する請求項１または２に記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記
   載の樹脂封止型半導体装置を製造する方法であって、リ
   ードフレームのインナーリード部の下面の少なくとも一
   部と該リードフレームに対して半導体チップを位置決め
   した時に該半導体チップの下部に位置決めされる部分と
   を合わせた領域に補強兼放熱板の上面を位置合わせし絶
   縁性接着剤を介して前記補強兼放熱板と前記リードフレ
   ームを貼りあわせる工程と、前記リードフレームに対し
   て半導体チップを位置決めし前記補強兼放熱板の上部に
   該半導体チップを接着する工程と、前記半導体チップの
   電極と前記リードとを電気的に接続する工程と、前記半
   導体チップと前記インナーリードを樹脂で封止して樹脂
   封止体を形成する工程とを有することを特徴とする樹脂
   封止型半導体装置の製造方法。