JPH0870069A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0870069A
JPH0870069A JP6204829A JP20482994A JPH0870069A JP H0870069 A JPH0870069 A JP H0870069A JP 6204829 A JP6204829 A JP 6204829A JP 20482994 A JP20482994 A JP 20482994A JP H0870069 A JPH0870069 A JP H0870069A
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JP
Japan
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heat sink
semiconductor device
chip
silver
semiconductor chip
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JP6204829A
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Mamoru Ito
護 伊藤
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor device which is easily worked from a board material and has a heat sink of specified size. CONSTITUTION: Silver is used for a heat sink 10 for retaining a chip 2. Since the hardness of silver is low, working of silver to the size suitable to the heat sink is easily enabled by pressing. Working from plate material is easy, and a heat sink of specified size can be formed. Although the material cost of silver is higher than that of copper based material, the silver heat sink can be realized without causing cost increase, because the total cost containing working cost can be restrained low.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、電力増幅、大電力スイッチング等に適用される高周
波電力増幅用絶縁ゲート型FETに適用して有効な技術
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to an insulated gate type FET for high frequency power amplification applied to power amplification, high power switching and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、例えば自動車電話等の通信機器分
野に、高周波電力増幅用半導体装置として絶縁ゲート型
FET(Field Effect Transist
or)が用いられつつある。そのような用途に用いられ
る絶縁ゲート型FETは、素子を高信頼度で動作させる
ために半導体チップで発生した熱を効率的に放熱する放
熱手段が欠かせなくなる。
2. Description of the Related Art Recently, an insulated gate FET (Field Effect Transistor) has been used as a semiconductor device for high frequency power amplification in the field of communication equipment such as a car telephone.
or) is being used. In the insulated gate FET used for such an application, a heat dissipation means for efficiently dissipating the heat generated in the semiconductor chip is indispensable for operating the device with high reliability.

【0003】本発明者は、先にこのような用途に適用さ
れる半導体装置として、図22及び図23に示したよう
な構造の半導体装置を、特願平2−259575号(特
開平4−137551号)として提供した。図22は例
えば絶縁ゲート型FETに適用した樹脂封止型の半導体
装置を示す平面図、図23は図22の裏面図である。
The inventor of the present invention has previously disclosed a semiconductor device having a structure as shown in FIGS. 22 and 23 as a semiconductor device applied to such an application as disclosed in Japanese Patent Application No. 2-259575 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-259575). 137551). 22 is a plan view showing a resin-sealed semiconductor device applied to, for example, an insulated gate FET, and FIG. 23 is a rear view of FIG.

【0004】半導体チップが封止されているモールドレ
ジン94の一側面からは複数のゲートリード83a、8
3b、83cが引き出されると共に、他側面からは複数
のドレインリード82a、82b、82cが引き出さ
れ、又、その他の側面からは複数のソースリード84
a、84bが引き出されている。一方、半導体チップが
金−シリコン共晶合金等のろう材を介して固着され、放
熱手段として作用する熱伝導率に優れた銅系材料(例え
ば銅−タングステン合金)からなるヒートシンク85が
用いられて、図23に示したようにこのヒートシンク8
5はモールドレジン94で取り囲まれて、実装基板に実
装される先端部のみが露出されている。
A plurality of gate leads 83a, 8 are provided from one side of the mold resin 94 in which the semiconductor chip is sealed.
3b, 83c are drawn out, a plurality of drain leads 82a, 82b, 82c are drawn out from the other side surface, and a plurality of source leads 84 are drawn from the other side surface.
a and 84b are pulled out. On the other hand, a heat sink 85 made of a copper-based material (for example, copper-tungsten alloy) having excellent thermal conductivity is used, in which a semiconductor chip is fixed via a brazing material such as gold-silicon eutectic alloy and acts as a heat radiating means. , As shown in FIG. 23, this heat sink 8
5 is surrounded by a mold resin 94, and only the tip end portion to be mounted on the mounting board is exposed.

【0005】このように半導体チップを熱伝導率に優れ
た銅系材料からなるヒートシンク85で支持して、この
ヒートシンク85の先端部の露出面を実装基板に半田付
けによって実装することにより、半導体チップで発生し
た熱はヒートシンク85によって効率的に放熱される。
As described above, the semiconductor chip is supported by the heat sink 85 made of a copper-based material having excellent thermal conductivity, and the exposed surface of the tip end of the heat sink 85 is mounted on the mounting board by soldering, whereby the semiconductor chip is mounted. The heat generated in 1 is efficiently radiated by the heat sink 85.

【0006】又、ヒートシンク85の実装面となる先端
部のみを露出することにより、実装基板に半田付けする
場合、半田がヒートシンク85の側面を異常に吸い上が
ってショート不良(たとえばソースとゲート間)を引き
起こすのを防止することができる。
Further, by exposing only the tip portion which is the mounting surface of the heat sink 85, when soldering to the mounting substrate, the solder abnormally sucks up the side surface of the heat sink 85 and a short circuit defect (for example, between the source and the gate) occurs. Can be prevented.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前記のように半導体チ
ップを熱伝導率に優れた銅系材料からなるヒートシンク
85で支持する場合、部品としてのヒートシンク85は
予め銅系の板材を用いてプレスによって所定の大きさに
加工することが行われるが、このプレス加工によって半
導体装置のヒートシンクに適した大きさに加工するのが
容易でないという問題がある。
As described above, when the semiconductor chip is supported by the heat sink 85 made of a copper-based material having excellent thermal conductivity, the heat sink 85 as a component is previously pressed by using a copper-based plate material. Although it is processed into a predetermined size, there is a problem that it is not easy to form into a size suitable for a heat sink of a semiconductor device by this press working.

【0008】すなわち、半導体装置のヒートシンクの大
きさは、一般のプレス加工対象として見た場合、面積が
小さくかつその割には或る程度の厚みが要求されている
ので、比較的硬度の高い銅系材料を用いてそのような要
求を満足させるように加工するのは困難になっている。
このため削り出しのような方法で行うことが多くなって
いるが、この加工方法は作業が面倒なので、コストアッ
プが避けられない。
That is, the size of the heat sink of the semiconductor device is small when viewed as a general pressing target, and a certain thickness is required for the heat sink. It has been difficult to process such materials using system materials to meet such requirements.
For this reason, it is often done by a method such as shaving, but since this processing method is troublesome, an increase in cost is inevitable.

【0009】又、従来の半導体装置のように、ヒートシ
ンク85の周囲がモールドレジン94で取り囲まれて、
実装基板に実装される先端部のみが露出されている構造
になっている場合には、実装後に素子動作時オン、オフ
を繰り返されるためにこれに伴って熱応力が発生して、
この熱応力がヒートシンク85の端部に集中するように
なる。この結果、ヒートシンク85の端部で半田の剥離
が生じ易くなるという問題がある。
Further, like the conventional semiconductor device, the periphery of the heat sink 85 is surrounded by the mold resin 94,
When the structure is such that only the tip part to be mounted on the mounting board is exposed, thermal stress occurs along with this because it is repeatedly turned on and off during element operation after mounting,
This thermal stress concentrates on the end of the heat sink 85. As a result, there is a problem that solder peeling easily occurs at the end of the heat sink 85.

【0010】本発明の目的は、板材からの加工が容易で
所定の大きさのヒートシンクを備えた半導体装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a heat sink of a predetermined size which can be easily processed from a plate material.

【0011】本発明の他の目的は、モールドレジンで取
り囲まれたヒートシンクの端部での半田の剥離を防止す
る半導体装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device which prevents peeling of solder at the end of a heat sink surrounded by a mold resin.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0013】[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。
Among the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

【0014】(1)本発明の半導体装置は、複数の電極
パッドが設けられた半導体チップと、この半導体チップ
がろう材を介して固着されているヒートシンクと、半導
体チップの周囲に配置された複数のリードと前記電極パ
ッドとの間に接続されたボンディングワイヤと、前記半
導体チップ、ヒートシンク、リードの一部及びボンディ
ングワイヤを封止するモールドレジンとを有する半導体
装置において、前記ヒートシンクは銀からなり、この銀
製のヒートシンクの実装部分が前記モールドレジンから
露出している。
(1) In the semiconductor device of the present invention, a semiconductor chip provided with a plurality of electrode pads, a heat sink to which the semiconductor chip is fixed via a brazing material, and a plurality of semiconductor chips arranged around the semiconductor chip. In a semiconductor device having a bonding wire connected between the lead and the electrode pad, the semiconductor chip, a heat sink, a mold resin for sealing a part of the lead and the bonding wire, the heat sink is made of silver, The mounting portion of the silver heat sink is exposed from the mold resin.

【0015】(2)本発明の他の半導体装置は、複数の
電極パッドが設けられた半導体チップと、この半導体チ
ップがろう材を介して固着されているヒートシンクと、
半導体チップの周囲に配置された複数のリードと前記電
極パッドとの間に接続されたボンディングワイヤと、前
記半導体チップ、ヒートシンク、リードの一部及びボン
ディングワイヤを封止するモールドレジンとを有する半
導体装置において、前記ヒートシンクは実装部分が前記
モールドレジンから露出しており、このヒートシンクの
露出面の前記モールドレジンとの境界部分あるいはこの
境界部分の近傍に、境界部分に沿って凹部が設けられて
いる。
(2) According to another semiconductor device of the present invention, a semiconductor chip provided with a plurality of electrode pads, and a heat sink to which the semiconductor chip is fixed via a brazing material,
A semiconductor device having a bonding wire connected between a plurality of leads arranged around a semiconductor chip and the electrode pad, and a mold resin for sealing the semiconductor chip, the heat sink, a part of the lead and the bonding wire. In the above, the mounting portion of the heat sink is exposed from the mold resin, and a concave portion is provided along the boundary portion at or near the boundary portion of the exposed surface of the heat sink with the mold resin.

【0016】[0016]

【作用】上述した(1)の手段によれば、本発明の半導
体装置は、複数の電極パッドが設けられた半導体チップ
と、この半導体チップがろう材を介して固着されている
ヒートシンクと、半導体チップの周囲に配置された複数
のリードと前記電極パッドとの間に接続されたボンディ
ングワイヤと、前記半導体チップ、ヒートシンク、リー
ドの一部及びボンディングワイヤを封止するモールドレ
ジンとを有する半導体装置において、前記ヒートシンク
は銀からなり、この銀製のヒートシンクの実装部分が前
記モールドレジンから露出しているので、銀の材質に基
づいて板材からの加工が容易で所定の大きさのヒートシ
ンクを備えることができる。
According to the above-mentioned means (1), the semiconductor device of the present invention includes a semiconductor chip provided with a plurality of electrode pads, a heat sink to which the semiconductor chip is fixed via a brazing material, and a semiconductor. In a semiconductor device having a bonding wire connected between a plurality of leads arranged around a chip and the electrode pad, and a semiconductor chip, a heat sink, a part of the lead and a mold resin for sealing the bonding wire. Since the heat sink is made of silver, and the mounting portion of the heat sink made of silver is exposed from the mold resin, it is easy to process from a plate material based on the material of silver and a heat sink of a predetermined size can be provided. .

【0017】上述した(2)の手段によれば、本発明の
他の半導体装置は、複数の電極パッドが設けられた半導
体チップと、この半導体チップがろう材を介して固着さ
れているヒートシンクと、半導体チップの周囲に配置さ
れた複数のリードと前記電極パッドとの間に接続された
ボンディングワイヤと、前記半導体チップ、ヒートシン
ク、リードの一部及びボンディングワイヤを封止するモ
ールドレジンとを有する半導体装置において、前記ヒー
トシンクは実装部分が前記モールドレジンから露出して
おり、このヒートシンクの露出面の前記モールドレジン
との境界部分あるいはこの境界部分の近傍に、境界部分
に沿って凹部が設けられているので、凹部によって熱応
力がその深さ方向に分散されるため、モールドレジンで
取り囲まれたヒートシンクの端部での半田の剥離を防止
することができる。
According to the above-mentioned means (2), another semiconductor device of the present invention is a semiconductor chip provided with a plurality of electrode pads, and a heat sink to which the semiconductor chip is fixed via a brazing material. A semiconductor having a bonding wire connected between a plurality of leads arranged around a semiconductor chip and the electrode pad, and a mold resin for sealing the semiconductor chip, a heat sink, a part of the lead and the bonding wire In the device, a mounting portion of the heat sink is exposed from the mold resin, and a concave portion is provided along the boundary portion at or near a boundary portion between the exposed surface of the heat sink and the mold resin. Therefore, since the thermal stress is dispersed in the depth direction by the concave portion, the heat enclosed by the mold resin is It is possible to prevent the solder separation at the sink end.

【0018】[0018]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】(実施例1)図1は本発明の実施例1によ
る半導体装置を示す平面図で、絶縁ゲート型FETに適
用した例で示している。図2は図1のA−A断面図、図
3は図1のB−B断面図、図4は図1の裏面図である。
又、図5は図1からモールドレジンを取り除いた構造を
示す平面図、図6は絶縁ゲート型FETに用いられる半
導体チップを示す平面図、図7は図6の絶縁ゲート型F
ETチップの主要部であるA部分を示す拡大断面図、図
8は図7の斜視図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention, which is an example applied to an insulated gate FET. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 1, and FIG. 4 is a rear view of FIG.
FIG. 5 is a plan view showing a structure obtained by removing the mold resin from FIG. 1, FIG. 6 is a plan view showing a semiconductor chip used in an insulated gate FET, and FIG. 7 is an insulated gate type F shown in FIG.
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing a portion A which is a main part of the ET chip, and FIG. 8 is a perspective view of FIG. 7.

【0020】絶縁ゲート型FET1を構成する、シリコ
ンからなる長方形状の絶縁ゲート型FETチップ(以
下、単にチップと称する)2の表面の長辺側には、図6
に示したように、複数のゲート用の電極パッド4a乃至
4gと、複数のドレイン用の電極パッド6a乃至6gと
が対向して設けられている。各電極パッドの数は一例と
して7個を設けた例で示している。チップ2の寸法は一
例として1.2mm×2.0mmのものが用いられる。
On the long side of the surface of a rectangular insulated gate FET chip (hereinafter simply referred to as a chip) 2 made of silicon, which constitutes the insulated gate FET 1, FIG.
As shown in FIG. 5, a plurality of gate electrode pads 4a to 4g and a plurality of drain electrode pads 6a to 6g are provided to face each other. The number of each electrode pad is shown as an example in which seven electrodes are provided. The chip 2 has a size of 1.2 mm × 2.0 mm, for example.

【0021】チップ2の断面は、図7に示したように、
P+層3Aと、この上に形成されたP−層3Bと、この
P−層3Bに選択的に形成された一対のN+層3C、3
Dと、各N+層3C、3Dに接するように形成されたN
層3E、N−層3Fと、N−層3E、N−層3Fに接す
るように形成されたP層3Gと、P−層3BにP+層3
Aまで達するように形成されたP+層3Hとから構成さ
れている。ここで、一方のN+層3C及びN層3EはF
ETのソース領域を構成し、他方のN+層3D及びN−
層3Fはドレイン領域を構成し、N層3E、N−層3F
間の表面のP層3Gにはチャネルが形成されるようにな
っている。
The cross section of the chip 2 is, as shown in FIG.
The P + layer 3A, the P− layer 3B formed on the P + layer 3A, and the pair of N + layers 3C and 3C selectively formed on the P− layer 3B.
D and N formed in contact with each of the N + layers 3C and 3D
The layers 3E and N− layer 3F, the P layer 3G formed so as to be in contact with the N− layer 3E and N− layer 3F, and the P + layer 3 on the P− layer 3B.
And a P + layer 3H formed so as to reach A. Here, one of the N + layer 3C and the N layer 3E is F
It constitutes the source region of ET and the other N + layers 3D and N-
The layer 3F constitutes the drain region, and includes the N layer 3E and the N− layer 3F.
A channel is formed in the P layer 3G on the surface between them.

【0022】チップ2の表面は例えば酸化膜(Si
2)のような絶縁膜8で覆われ、この絶縁膜8で覆わ
れていない一方のN+層3C及び他方のN+層3Dには
各々絶縁膜8上まで延長するように例えばアルミニウム
のようなソース電極5及びドレイン電極6が形成されて
いる。又、チャネルを形成すべきP層3Gの表面の直上
の絶縁膜8中には、例えば多結晶シリコン、モリブデン
等のような低抵抗材料からゲート電極4が形成されてい
る。
The surface of the chip 2 is, for example, an oxide film (Si
O 2 ), which is covered with an insulating film 8 and is not covered with the insulating film 8, one N + layer 3C and the other N + layer 3D are each formed of, for example, aluminum so as to extend onto the insulating film 8. The source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed. Further, in the insulating film 8 immediately above the surface of the P layer 3G where the channel is to be formed, the gate electrode 4 is formed from a low resistance material such as polycrystalline silicon or molybdenum.

【0023】ここで、特にソース電極5の一端は、P+
層3Hに接するように形成され、これによって素子の動
作時ドレイン電極6からチャネルを通じてソース電極5
に至る電流通路は、図7で矢印で示したようにチップ2
の裏面に向かうように構成されている。なお、図8では
P+層3Hの図示を省略している。
Here, in particular, one end of the source electrode 5 is P +
It is formed so as to be in contact with the layer 3H, so that the drain electrode 6 and the source electrode 5 through the channel during operation of the device
The current path to reach the chip 2 as shown by the arrow in FIG.
Is configured to face the back side of. Note that the P + layer 3H is not shown in FIG.

【0024】このような構成からなる1つのセルを単位
として、複数のセルが隣接して連続的に形成されること
により、FETのチップ2が構成されている。図7に示
した1つのセルの寸法Lは一例として15乃至20μm
に設定される。そして、各セルに形成されたゲート電極
4及びドレイン電極6は、図6に示したようにチップ2
の周辺に引き出されて複数のゲート用の電極パッド4a
乃至4g及びドレイン用の電極パッド6a乃至6gに電
気的に接続されることになる。なお、ソース電極5はチ
ップ2の裏面に引き出されて、後述のようにヒートシン
クに電気的に接続されることになる。
The FET chip 2 is formed by successively forming a plurality of cells adjacent to each other with one cell having such a structure as a unit. The size L of one cell shown in FIG. 7 is, for example, 15 to 20 μm.
Is set to The gate electrode 4 and the drain electrode 6 formed on each cell are formed on the chip 2 as shown in FIG.
Electrode pads 4a for a plurality of gates drawn around the
Through 4g and the electrode pads 6a through 6g for the drain are electrically connected. The source electrode 5 is pulled out to the back surface of the chip 2 and electrically connected to the heat sink as described later.

【0025】チップ2は、図2及び図3に示すように、
ろう材である金−シリコン共晶合金9を介して長方形状
の銀からなるヒートシンク10に固着されている。ヒー
トシンク10は、図5に示すように、両短辺側が例えば
鉄−ニッケル合金材料からなる一対のヒートシンク吊り
リード11a、11bによって、銀ろう等の接着剤を介
して支持されている。ヒートシンク10は予め銀の板材
を用いて、プレス加工によって所定の大きさに形成され
ている。ヒートシンク10の寸法は一例として、1.5
mm×3.4mm×1.5mm(厚さ)のものが用いら
れる。
The chip 2 is, as shown in FIGS. 2 and 3,
It is fixed to a heat sink 10 made of rectangular silver through a gold-silicon eutectic alloy 9 which is a brazing material. As shown in FIG. 5, the heat sink 10 is supported on both short sides by a pair of heat sink suspension leads 11a and 11b made of, for example, an iron-nickel alloy material via an adhesive such as silver solder. The heat sink 10 is formed in advance into a predetermined size by press working using a silver plate material. The size of the heat sink 10 is 1.5 as an example.
A device having a size of mm × 3.4 mm × 1.5 mm (thickness) is used.

【0026】又、ヒートシンク10に固着されたチップ
2の両長辺側には、例えば鉄−ニッケル合金材料からな
るタイバー12によって一体化された複数のゲートリー
ド12a、12b、12cと共に、同様にタイバー13
によって一体化された複数のドレインリード13a、1
3b、13cが配置されている。チップ2の表面の複数
のゲート用の電極パッド4a乃至4gとゲート用のタイ
バー12との間、及び複数のドレイン用の電極パッド6
a乃至6gとドレイン用のタイバー13との間には金線
のようなワイヤ14がボンディングされている。
Also, on both long sides of the chip 2 fixed to the heat sink 10, a plurality of gate leads 12a, 12b, 12c integrated by a tie bar 12 made of, for example, an iron-nickel alloy material are also provided, and the tie bar is similarly formed. Thirteen
Drain leads 13a, 1 integrated by
3b and 13c are arranged. Between the plurality of gate electrode pads 4a to 4g on the surface of the chip 2 and the gate tie bar 12, and the plurality of drain electrode pads 6
A wire 14 such as a gold wire is bonded between a to 6 g and the tie bar 13 for drain.

【0027】そして、チップ2、ヒートシンク10、ボ
ンディンワイヤ14及びゲートリード12a乃至12
c、ドレインリード13a乃至13cの一部はモールド
レジン15によって封止されている。しかし、ヒートシ
ンク10の実装部分10Aのみはモールドレジン15か
ら露出されるようになっている。
Then, the chip 2, the heat sink 10, the bond wire 14 and the gate leads 12a to 12 are formed.
c and a part of the drain leads 13a to 13c are sealed by the mold resin 15. However, only the mounting portion 10A of the heat sink 10 is exposed from the mold resin 15.

【0028】次に、本実施例の絶縁ゲート型FET1の
製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the insulated gate FET 1 of this embodiment will be described.

【0029】まず、図9に示すように、予めプレス、エ
ッチング等により所望のパターンに加工された、例えば
鉄−ニッケル合金材料からなるリードフレーム16を用
意する。このリードフレーム16には、前記したように
一対のヒートシンク吊りリード11a、11bと、タイ
バー12によって一体化された複数のゲートリード12
a、12b、12cと、タイバー13によって一体化さ
れた複数のドレインリード13a、13b、13cとを
一組として、長さ方向Xに沿って多数の組が形成されて
いる。なお、3は位置決め用孔である。
First, as shown in FIG. 9, a lead frame 16 made of, for example, an iron-nickel alloy material, which has been processed into a desired pattern by pressing, etching, or the like, is prepared. As described above, the lead frame 16 includes a pair of heat sink suspension leads 11 a and 11 b and a plurality of gate leads 12 integrated by a tie bar 12.
A large number of sets are formed along the length direction X, with a set of a, 12b, 12c and a plurality of drain leads 13a, 13b, 13c integrated by the tie bar 13. In addition, 3 is a positioning hole.

【0030】次に、図10に示すように、予めプレス加
工によって所定の大きさに形成したヒートシンク10を
用いて、一対のヒートシンク吊りリード11a、11b
に銀ろう等の接着剤を介してその両短辺側を固着する。
この後各リードの表面に金をめっきする。
Next, as shown in FIG. 10, a pair of heat sink suspension leads 11a and 11b is formed by using a heat sink 10 formed in advance into a predetermined size by press working.
The both short sides are fixed to each other via an adhesive such as silver wax.
Then, the surface of each lead is plated with gold.

【0031】続いて、図11に示すように、シリコンか
らなるチップ2をヒートシンク10の表面に金−シリコ
ン共晶合金9によって固着する。この金−シリコン共晶
合金9を利用したチップ付けは、予めヒートシンク10
のチップ付け面に部分的に又は全面に金を約5μmの厚
さにめっきしておくか、あるいはヒートシンク10とチ
ップ2との間に厚さ約10μmの金箔を介在させておい
た状態で、チップ2を約430℃に加熱して数100μ
mのスクラブを与えて行う。これにより、FETのソー
ス電極5はヒートシンク10に電気的に接続されたこと
になる。
Subsequently, as shown in FIG. 11, the chip 2 made of silicon is fixed to the surface of the heat sink 10 by the gold-silicon eutectic alloy 9. The chip attachment using the gold-silicon eutectic alloy 9 is performed in advance with the heat sink 10.
Gold is partially or entirely plated with gold to a thickness of about 5 μm on the chip-attaching surface, or a gold foil with a thickness of about 10 μm is interposed between the heat sink 10 and the chip 2, Heat chip 2 to about 430 ° C for several 100μ
Do this by giving m scrubs. As a result, the source electrode 5 of the FET is electrically connected to the heat sink 10.

【0032】次に、図12に示すように、チップ2の表
面の複数のゲート用の電極パッド4a乃至4gとゲート
用のタイバー12との間、及び複数のドレイン用の電極
パッド6a乃至6gとドレイン用のタイバー13との間
を、金線のようなワイヤ14を用いて例えばネイルヘッ
ドボンディング法によってボンディングする。
Next, as shown in FIG. 12, between the plurality of gate electrode pads 4a to 4g and the gate tie bar 12 on the surface of the chip 2, and the plurality of drain electrode pads 6a to 6g. Bonding is performed between the drain tie bar 13 and the drain tie bar 13 by a nail head bonding method using a wire 14 such as a gold wire.

【0033】続いて、図13に示すように、チップ2及
びヒートシンク10が固着されたリードフレーム16
を、トランスファモールド装置の上型17と下型18と
の間にセットし、上型17に設けられているゲート19
からキャビティ20内に樹脂を流し込む。なお、ゲート
19の先端部は後で樹脂のバリを除き易くするため狭く
形成されている。この場合、ヒートシンク10の実装部
分10Aとなる部分には、樹脂が付着しないようにセッ
トする。
Subsequently, as shown in FIG. 13, a lead frame 16 to which the chip 2 and the heat sink 10 are fixedly attached.
Is set between the upper mold 17 and the lower mold 18 of the transfer mold device, and the gate 19 provided on the upper mold 17 is set.
The resin is poured into the cavity 20 from. The tip of the gate 19 is formed narrow so as to easily remove a resin burr later. In this case, the resin is set so as not to adhere to the mounting portion 10A of the heat sink 10.

【0034】これによって、図14に示すように、リー
ドフレーム16のうち、チップ2、ヒートシンク10、
ボンディンワイヤ14及びゲートリード12a乃至12
c、ドレインリード13a乃至13cの一部はモールド
レジン15によって封止される。但し、ヒートシンク1
0の実装部分10Aのみはモールドレジン15から露出
される。
As a result, as shown in FIG. 14, in the lead frame 16, the chip 2, the heat sink 10,
Bonding wire 14 and gate leads 12a to 12
c and a part of the drain leads 13a to 13c are sealed by the mold resin 15. However, heat sink 1
Only the mounting portion 10A of 0 is exposed from the mold resin 15.

【0035】次に、図14における斜線部分の樹脂のバ
リ7をプレスと液体ホーニングとにより除去した後、破
線に沿ってリードフレーム16をカットすることによ
り、図1に示したような絶縁ゲート型FET1が個々に
分離されて得られる。続いて、各FET1は特性が測定
されて選別され、マーク捺印が施された後、ゲートリー
ド12a乃至12c及びドレインリード13a乃至13
cは、実装に適するように図2のように変形される。次
に、最終検査を経た後製品として、セットメーカー等の
顧客に出荷される。
Next, after removing the resin burr 7 in the shaded portion in FIG. 14 by pressing and liquid honing, the lead frame 16 is cut along the broken line to form the insulated gate type as shown in FIG. FET1 is obtained by being separated individually. Subsequently, the characteristics of each FET 1 are measured and selected, and after marking is performed, the gate leads 12 a to 12 c and the drain leads 13 a to 13 are selected.
c is modified as shown in FIG. 2 to be suitable for mounting. Next, after a final inspection, the product is shipped to customers such as set makers.

【0036】このようにして得られた絶縁ゲート型FE
T1は、自動車電話等の通信機器分野に用いられ場合
は、図15に示すようにモジュール21に実装される。
すなわち、両面にニッケル層のような半田濡れ性に優れ
た導電層23がめっきされた銅のようなヘッダー22上
に、チップ2のヒートシンク10の実装部分10Aが半
田24を介して接続される。
Insulated gate type FE thus obtained
When the T1 is used in the field of communication equipment such as a car telephone, it is mounted on the module 21 as shown in FIG.
That is, the mounting portion 10 </ b> A of the heat sink 10 of the chip 2 is connected via the solder 24 to the header 22 made of copper, which is plated with the conductive layer 23 having excellent solder wettability such as nickel layer on both surfaces.

【0037】一方、ヘッダー22上には表面にストリッ
プライン25が形成されたセラミック基板26が配置さ
れて、このストリップライン25には半田24を介して
ゲートリード12a乃至12cが接続されると共に、ド
レインリード13a乃至13cが接続される。ヒートシ
ンク10は銀から構成されているので半田付けは良好に
行われ、同様にゲートリード12a乃至12c及びドレ
インリード13a乃至13cの表面には金がめっきされ
ているので、良好な半田付けが行われる。又、セラミッ
ク基板26の他の部分にはコンデンサー、抵抗等の他の
チップ部品(図示せず)が実装される。
On the other hand, a ceramic substrate 26 having a strip line 25 formed on the surface thereof is arranged on the header 22. The strip line 25 is connected with the gate leads 12a to 12c via solder 24 and the drain. The leads 13a to 13c are connected. Since the heat sink 10 is made of silver, good soldering is performed. Similarly, since the surfaces of the gate leads 12a to 12c and the drain leads 13a to 13c are plated with gold, good soldering is performed. . Further, other chip parts (not shown) such as capacitors and resistors are mounted on other parts of the ceramic substrate 26.

【0038】このような実施例1によれば次のような効
果が得られる。
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.

【0039】(1)チップ2を支持するヒートシンク1
0として銀を用いるようにしたので、銀は硬度が低いた
めプレスによってヒートシンクに適した大きさに加工す
るのが容易になり、板材からの加工が容易で所定の大き
さのヒートシンクを備えることができる。これは銀の材
料費が銅系材料より高くとも、加工費を含めたトータル
コストは低く抑えることができるので、コストアップを
伴うことなく実現することができる。
(1) Heat sink 1 supporting chip 2
Since silver is used as 0, since silver has a low hardness, it is easy to process it into a size suitable for a heat sink by pressing, and it is easy to process from a plate material and a heat sink of a predetermined size can be provided. it can. Even if the material cost of silver is higher than that of the copper-based material, the total cost including the processing cost can be kept low, so that it can be realized without increasing the cost.

【0040】(2)銀製のヒートシンク10は電気抵抗
が低いので動作抵抗を低減することができ、さらに熱抵
抗も低くすることができる。
(2) Since the heat sink 10 made of silver has a low electric resistance, it is possible to reduce the operating resistance and also the thermal resistance.

【0041】(実施例2)図16は本発明の実施例2に
よる半導体装置を示す裏面図で、図17は図16のA−
A断面図である。実施例1における絶縁ゲート型FET
1のモールドレジン15から露出されているヒートシン
ク10の実装部分10Aの、モールドレジン15との境
界部分には、境界部分に沿って凹部27が枠状に形成さ
れている。この凹部27はヒートシンク10を板材から
プレス加工するとき、同時に形成する。
(Embodiment 2) FIG. 16 is a rear view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. Insulated gate type FET in Example 1
In the boundary portion between the mounting portion 10A of the heat sink 10 exposed from the first mold resin 15 and the mold resin 15, a recess 27 is formed in a frame shape along the boundary portion. The recess 27 is formed at the same time when the heat sink 10 is pressed from a plate material.

【0042】このような実施例2によれば次のような効
果が得られる。
According to the second embodiment, the following effects can be obtained.

【0043】ヒートシンク10の実装部分10Aのモー
ルドレジン15との境界部分に凹部27を形成するよう
にしたので、実装後に素子動作時オン、オフを繰り返さ
れることにより熱応力が発生しても、この熱応力は凹部
27によってこの深さ方向に分散されるため、熱応力は
ヒートシンク10の端部に集中しないようになる。従っ
て、ヒートシンク10の端部での半田の剥離を防止する
ことができる。
Since the concave portion 27 is formed in the boundary portion between the mounting portion 10A of the heat sink 10 and the mold resin 15, even if thermal stress occurs due to repeated ON / OFF during element operation after mounting, this Since the thermal stress is dispersed in the depth direction by the recess 27, the thermal stress does not concentrate on the end of the heat sink 10. Therefore, peeling of the solder at the end of the heat sink 10 can be prevented.

【0044】(実施例3)図18は本発明の実施例3に
よる半導体装置を示す裏面図で、図19は図18のA−
A断面図である。実施例1における絶縁ゲート型FET
1のモールドレジン15から露出されているヒートシン
ク10の実装部分10Aの、モールドレジン15との境
界部分には、モールドレジン15に渡って凹部27が格
子状に形成されている。この凹部27は樹脂モールド完
了後に、ヒートシンク10の実装部分10Aに研削加工
を施して形成する。
(Embodiment 3) FIG. 18 is a rear view showing a semiconductor device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG.
FIG. Insulated gate type FET in Example 1
In the boundary portion of the mounting portion 10A of the heat sink 10 exposed from the first mold resin 15 with the mold resin 15, recesses 27 are formed in a grid pattern over the mold resin 15. The recess 27 is formed by grinding the mounting portion 10A of the heat sink 10 after the resin molding is completed.

【0045】このような実施例3においても、実施例2
と比較して凹部27の形成手段が異なる点を除いては、
同様な構造を有しているので、実施例2と同様な効果を
得ることができる。
In the third embodiment, the second embodiment is also used.
Except that the means for forming the recess 27 is different from
Since it has the same structure, the same effect as the second embodiment can be obtained.

【0046】(実施例4)図20は本発明の実施例4に
よる半導体装置を示す裏面図で、図21は図20のA−
A断面図である。実施例1における絶縁ゲート型FET
1のモールドレジン15から露出されているヒートシン
ク10の実装部分10Aの、モールドレジン15との境
界部分には、境界部分に沿って凹部27が不連続的に形
成されている。この凹部27は樹脂モールド完了後に、
ヒートシンク10の実装部分10Aに部分的に研削加工
を施して形成する。
(Embodiment 4) FIG. 20 is a rear view showing a semiconductor device according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG.
FIG. Insulated gate type FET in Example 1
In the boundary portion between the mounting portion 10A of the heat sink 10 exposed from the first mold resin 15 and the mold resin 15, concave portions 27 are discontinuously formed along the boundary portion. After the resin molding is completed, the recess 27 is
The mounting portion 10A of the heat sink 10 is formed by partially grinding.

【0047】このような実施例4においても、実施例2
と比較して凹部27の形成位置が異なる点を除いては、
同様な構造を有しているので、実施例2と同様な効果を
得ることができる。
Also in the fourth embodiment, the second embodiment is also used.
Except that the formation position of the recess 27 is different from
Since it has the same structure, the same effect as the second embodiment can be obtained.

【0048】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
As described above, the invention made by the present inventor is
Although the present invention has been specifically described based on the above-mentioned embodiments, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0049】例えば、前記実施例ではシリコンからなる
絶縁ゲート型FETチップを用いて半導体装置を構成す
る例で説明したが、シリコン以外のガリウム−砒素から
なるチップを用いた場合にも同様に適用することができ
る。但し、ガリウム−砒素からなるチップをヒートシン
クに固着する場合には、ろう材として前記したような金
−シリコン共晶合金は適さないので、代わりに金−ゲル
マニウム共晶合金を用いることが望ましい。あるいは、
金−錫共晶合金を用いても良く、これらのろう材はシリ
コンの場合にも適用することができる。
For example, in the above-mentioned embodiment, an example of forming a semiconductor device by using an insulated gate FET chip made of silicon has been described, but the same applies to the case where a chip made of gallium-arsenic other than silicon is used. be able to. However, when the chip made of gallium-arsenic is fixed to the heat sink, the gold-silicon eutectic alloy as described above is not suitable as the brazing material, and therefore it is desirable to use the gold-germanium eutectic alloy instead. Alternatively,
A gold-tin eutectic alloy may be used, and these brazing materials can be applied to silicon.

【0050】又、縦型の絶縁ゲート型FETにも適用す
ることができ、さらにバイポーラ型半導体装置に適用す
ることもできる。
Further, it can be applied to a vertical type insulated gate FET, and further applied to a bipolar semiconductor device.

【0051】さらに、ヒートシンクの実装部分に形成す
る凹部はモールドレジンとの境界部分に限ることなく、
この境界部分の近傍に形成しても良い。
Further, the concave portion formed in the mounting portion of the heat sink is not limited to the boundary portion with the mold resin,
You may form in the vicinity of this boundary part.

【0052】さらに又、複数のゲートリード及びドレイ
ンリードに対して金をめっきする例で説明したが、金に
限らずに半田をめっきするようにしても良い。
Furthermore, although an example in which gold is plated on a plurality of gate leads and drain leads has been described, solder is not limited to gold and may be plated.

【0053】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置の製造技術に適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではない。本発明は、少なくとも半
導体チップで発生した熱をヒートシンクによって放熱す
る条件のものには適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the manufacturing technology of a semiconductor device which is the field of application which is the background of the invention has been described, but the invention is not limited thereto. The present invention is applicable at least under the condition that the heat generated in the semiconductor chip is radiated by the heat sink.

【0054】[0054]

【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。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0055】チップを支持するヒートシンクとして銀を
用いるようにしたので、銀の材質に基づいて板材からの
加工が容易で所定の大きさのヒートシンクを備えること
ができる。
Since silver is used as the heat sink for supporting the chip, it is possible to provide a heat sink of a predetermined size which can be easily processed from the plate material based on the material of silver.

【0056】ヒートシンクの実装部分に凹部を形成する
ようにしたので、実装後の素子動作時オン、オフを繰り
返されることにより熱応力が発生しても、この熱応力は
凹部よってこの深さ方向に分散されるため、熱応力はヒ
ートシンクの端部に集中しないようになり、ヒートシン
クの端部での半田の剥離を防止することができる。
Since the concave portion is formed in the mounting portion of the heat sink, even if thermal stress is generated by repeatedly turning on and off during operation of the element after mounting, the thermal stress is generated by the concave portion in the depth direction. Since it is dispersed, the thermal stress does not concentrate on the end of the heat sink, and the peeling of the solder at the end of the heat sink can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1による半導体装置を示す平面
図である。
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】図1のB−B断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 1;

【図4】図1の裏面図である。FIG. 4 is a rear view of FIG.

【図5】図1からモールドレジンを取り除いた構造を示
す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a structure in which the mold resin is removed from FIG.

【図6】本発明の実施例1による半導体装置に用いる半
導体チップを示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a semiconductor chip used in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】図6のA部分を示す拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of FIG.

【図8】図7の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of FIG. 7.

【図9】本発明の実施例1による半導体装置の製造に用
いるリードフレームを示す平面図である。
FIG. 9 is a plan view showing a lead frame used for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例1による半導体装置の製造方
法の一工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例1による半導体装置の製造方
法の他の工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例1による半導体装置の製造方
法のその他の工程を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing another step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the invention.

【図13】本発明の実施例1による半導体装置の製造方
法のその他の工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another process of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例1による半導体装置の製造方
法のその他の工程を示す平面図である。
FIG. 14 is a plan view showing another step of the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例1による半導体装置をモジュ
ールに実装した例を示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing an example in which the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is mounted on a module.

【図16】本発明の実施例2による半導体装置を示す裏
面図である。
FIG. 16 is a rear view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図17】図16のA−A断面図である。17 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図18】本発明の実施例3による半導体装置を示す裏
面図である。
FIG. 18 is a rear view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図19】図18のA−A断面図である。19 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図20】本発明の実施例4による半導体装置を示す裏
面図である。
FIG. 20 is a rear view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図21】図20のA−A断面図である。21 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図22】従来例を示す平面図である。FIG. 22 is a plan view showing a conventional example.

【図23】図22の裏面図である。FIG. 23 is a rear view of FIG. 22.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…絶縁ゲート型FET、2…半導体チップ、3…位置
決め用孔、4…ゲート電極、4a乃至4g…ゲート用の
電極パッド、5…ソース電極、6…ドレイン電極、6a
乃至6g…ドレイン用の電極パッド、7…樹脂のバリ、
8…絶縁膜、9…金−シリコン共晶合金、10…銀製ヒ
ートシンク、10A…銀製ヒートシンクの実装部分、1
1…ヒートシンク吊りリード、12a乃至12c…ゲー
トリード、13a乃至13c…ドレインリード、14…
ボンディングワイヤ、15…モールドレジン、16…リ
ードフレーム、17…上型、18…下型、19…ゲー
ト、20…キャビティ、21…モジュール、22…ヘッ
ダー、23…導電層、24…半田、25…ストリップラ
イン、26…セラミック基板、27…銀製ヒートシンク
の実装部分の凹部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulated gate type FET, 2 ... Semiconductor chip, 3 ... Positioning hole, 4 ... Gate electrode, 4a-4g ... Gate electrode pad, 5 ... Source electrode, 6 ... Drain electrode, 6a
To 6 g ... electrode pad for drain, 7 ... resin burr,
8 ... Insulating film, 9 ... Gold-silicon eutectic alloy, 10 ... Silver heat sink, 10A ... Silver heat sink mounting portion, 1
1 ... Heat sink suspension lead, 12a to 12c ... Gate lead, 13a to 13c ... Drain lead, 14 ...
Bonding wire, 15 ... Mold resin, 16 ... Lead frame, 17 ... Upper mold, 18 ... Lower mold, 19 ... Gate, 20 ... Cavity, 21 ... Module, 22 ... Header, 23 ... Conductive layer, 24 ... Solder, 25 ... Strip line, 26 ... Ceramic substrate, 27 ... Recessed portion of silver heat sink mounting portion.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の電極パッドが設けられた半導体チ
ップと、この半導体チップがろう材を介して固着されて
いるヒートシンクと、半導体チップの周囲に配置された
複数のリードと前記電極パッドとの間に接続されたボン
ディングワイヤと、前記半導体チップ、ヒートシンク、
リードの一部及びボンディングワイヤを封止するモール
ドレジンとを有する半導体装置において、前記ヒートシ
ンクは銀からなり、この銀製のヒートシンクの実装部分
が前記モールドレジンから露出していることを特徴とす
る半導体装置。
1. A semiconductor chip having a plurality of electrode pads, a heat sink to which the semiconductor chip is fixed via a brazing material, a plurality of leads arranged around the semiconductor chip, and the electrode pad. A bonding wire connected between the semiconductor chip, the heat sink,
In a semiconductor device having a part of leads and a mold resin for sealing a bonding wire, the heat sink is made of silver, and a mounting part of the silver heat sink is exposed from the mold resin. .
【請求項2】 複数の電極パッドが設けられた半導体チ
ップと、この半導体チップがろう材を介して固着されて
いるヒートシンクと、半導体チップの周囲に配置された
複数のリードと前記電極パッドとの間に接続されたボン
ディングワイヤと、前記半導体チップ、ヒートシンク、
リードの一部及びボンディングワイヤを封止するモール
ドレジンとを有する半導体装置において、前記ヒートシ
ンクは実装部分が前記モールドレジンから露出してお
り、このヒートシンクの露出面の前記モールドレジンと
の境界部分あるいはこの境界部分の近傍に、境界部分に
沿って凹部が設けられていることを特徴とする半導体装
置。
2. A semiconductor chip provided with a plurality of electrode pads, a heat sink to which the semiconductor chip is fixed via a brazing material, a plurality of leads arranged around the semiconductor chip, and the electrode pad. A bonding wire connected between the semiconductor chip, the heat sink,
In a semiconductor device having a part of leads and a mold resin for sealing a bonding wire, a mounting part of the heat sink is exposed from the mold resin, and an exposed surface of the heat sink is a boundary part with the mold resin or this. A semiconductor device, wherein a recess is provided along the boundary near the boundary.
【請求項3】 前記ヒートシンクは銀からなることを特
徴とする請求項2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the heat sink is made of silver.
【請求項4】 前記半導体チップは絶縁ゲート型FET
チップからなることを特徴とする請求項1乃至請求項3
のいずれか1項に記載の半導体装置。
4. The semiconductor chip is an insulated gate FET
It consists of a chip, Claim 1 thru / or Claim 3 characterized by the above-mentioned.
The semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 前記ろう材は、金−シリコン共晶合金か
らなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれ
か1項に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the brazing material is made of a gold-silicon eutectic alloy.
【請求項6】 前記ろう材は、金−ゲルマニューム共晶
合金からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4の
いずれか1項に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the brazing material is made of a gold-germanium eutectic alloy.
【請求項7】 前記ろう材は、金−ゲルマニューム共晶
合金からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4の
いずれか1項に記載の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the brazing material is made of a gold-germanium eutectic alloy.
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