JPH0945821A - 樹脂パッケージ型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
樹脂パッケージ型半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 樹脂パッケージ内に金属放熱板が組み込まれ
たタイプの半導体装置において、樹脂パッケージ内に組
込むべき金属放熱板としてより重いものを採用して放熱
性能を格段に高めることができるとともに、製造におけ
る半導体チップと内部リードとの間のワイヤボンディン
グをも適正確実に行うことができるようにする。 【解決手段】 ダイパッド12上に搭載される半導体チッ
プ13と、この半導体チップ上のボンディングパッド17に
ワイヤを介して電気的に導通させられている複数本の内
部リード15と、上記半導体チップ13ないし上記各内部リ
ード15を包み込む樹脂パッケージ11と、上記各内部リー
ド15に連続して上記樹脂パッケージの外部に延出する複
数本の外部リード15と、上記半導体チップ13から発生す
る熱を放熱するために上記樹脂パッケージに組み込まれ
た金属放熱板14とを備える樹脂パッケージ型半導体装置
10であって、上記金属放熱板14は、上記ダイパッド12に
対し、その下面中央の限定された領域において接合され
ている。
たタイプの半導体装置において、樹脂パッケージ内に組
込むべき金属放熱板としてより重いものを採用して放熱
性能を格段に高めることができるとともに、製造におけ
る半導体チップと内部リードとの間のワイヤボンディン
グをも適正確実に行うことができるようにする。 【解決手段】 ダイパッド12上に搭載される半導体チッ
プ13と、この半導体チップ上のボンディングパッド17に
ワイヤを介して電気的に導通させられている複数本の内
部リード15と、上記半導体チップ13ないし上記各内部リ
ード15を包み込む樹脂パッケージ11と、上記各内部リー
ド15に連続して上記樹脂パッケージの外部に延出する複
数本の外部リード15と、上記半導体チップ13から発生す
る熱を放熱するために上記樹脂パッケージに組み込まれ
た金属放熱板14とを備える樹脂パッケージ型半導体装置
10であって、上記金属放熱板14は、上記ダイパッド12に
対し、その下面中央の限定された領域において接合され
ている。
Description
【０００１】
【技術分野】本願発明は、樹脂パッケージ型半導体装置
およびその製造方法に関し、とくに、金属放熱板が樹脂
パッケージ内に組み込まれたタイプの樹脂パッケージ型
半導体装置およびその製造方法に関する。
およびその製造方法に関し、とくに、金属放熱板が樹脂
パッケージ内に組み込まれたタイプの樹脂パッケージ型
半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】たとえば、モータドライブ用パワーＩＣ、
ある種のゲートアレイ、超ＬＳＩなど、駆動時に生じる
発熱量が大きい樹脂パッケージ型半導体装置には、樹脂
パッケージ内に金属放熱板を組み込み、放熱性能を高め
たものがある。
ある種のゲートアレイ、超ＬＳＩなど、駆動時に生じる
発熱量が大きい樹脂パッケージ型半導体装置には、樹脂
パッケージ内に金属放熱板を組み込み、放熱性能を高め
たものがある。
【０００３】図１５に、従来のこの種の樹脂パッケージ
型半導体装置の構造例を示す。樹脂パッケージ１の両側
面から延入する内部リード２の先端部下面には、絶縁性
接着部材３を介して、金属放熱板４の上面周縁部が接続
されている。半導体チップ５は、この金属放熱板４の上
面中央に直接ボンディングされており、また半導体チッ
プの上面のボンディングパッドと各内部リードとの間
は、ワイヤボンディング６によって結線されている。
型半導体装置の構造例を示す。樹脂パッケージ１の両側
面から延入する内部リード２の先端部下面には、絶縁性
接着部材３を介して、金属放熱板４の上面周縁部が接続
されている。半導体チップ５は、この金属放熱板４の上
面中央に直接ボンディングされており、また半導体チッ
プの上面のボンディングパッドと各内部リードとの間
は、ワイヤボンディング６によって結線されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１５に示す構造の樹
脂パッケージ型半導体装置は、発熱源である半導体チッ
プ５が直接金属放熱板４にボンディングされているた
め、半導体チップ５で発生する熱が効果的に金属放熱板
４に伝達されるという利点がある反面、次のような欠点
がある。
脂パッケージ型半導体装置は、発熱源である半導体チッ
プ５が直接金属放熱板４にボンディングされているた
め、半導体チップ５で発生する熱が効果的に金属放熱板
４に伝達されるという利点がある反面、次のような欠点
がある。
【０００５】第１に、製造における樹脂パッケージ１が
形成される前の段階において、金属放熱板４がリードフ
レーム上に形成された内部リード２によってのみ支持さ
れるため、とくにファインピッチ化が進められて内部リ
ード２が微細化されている場合には、一定以上の重さの
金属放熱板４を所定以上の剛性をもって支持することが
できない。そのため、金属放熱板４として、比較的軽い
ものを使用せざるをえず、その結果、製品としての樹脂
パッケージ型半導体装置の放熱性能を所定以上に高める
ことができない。
形成される前の段階において、金属放熱板４がリードフ
レーム上に形成された内部リード２によってのみ支持さ
れるため、とくにファインピッチ化が進められて内部リ
ード２が微細化されている場合には、一定以上の重さの
金属放熱板４を所定以上の剛性をもって支持することが
できない。そのため、金属放熱板４として、比較的軽い
ものを使用せざるをえず、その結果、製品としての樹脂
パッケージ型半導体装置の放熱性能を所定以上に高める
ことができない。
【０００６】第２に、製造におけるワイヤボンディング
時にヒータブロックからの熱を受ける金属放熱板４に対
して内部リード２が熱伝達性能の悪い絶縁性接着部材３
を介して接続されているため、ヒータブロックからの熱
が内部リード２に伝達されにくく、そのため、ヒータブ
ロックからの熱の助けによって内部リード２の上面に熱
圧着されるべきワイヤのセカンドボンディングが適正か
つ効率的に行われない場合がある。
時にヒータブロックからの熱を受ける金属放熱板４に対
して内部リード２が熱伝達性能の悪い絶縁性接着部材３
を介して接続されているため、ヒータブロックからの熱
が内部リード２に伝達されにくく、そのため、ヒータブ
ロックからの熱の助けによって内部リード２の上面に熱
圧着されるべきワイヤのセカンドボンディングが適正か
つ効率的に行われない場合がある。
【０００７】本願発明は、このような事情のもとで考え
だされたものであって、樹脂パッケージ内に金属放熱板
が組み込まれたタイプの半導体装置において、樹脂パッ
ケージ内に組込むべき金属放熱板としてより重いものを
採用して放熱性能を格段に高めることができるととも
に、製造における半導体チップと内部リードとの間のワ
イヤボンディングをも適正確実に行うことができるよう
にすることをその課題とする。
だされたものであって、樹脂パッケージ内に金属放熱板
が組み込まれたタイプの半導体装置において、樹脂パッ
ケージ内に組込むべき金属放熱板としてより重いものを
採用して放熱性能を格段に高めることができるととも
に、製造における半導体チップと内部リードとの間のワ
イヤボンディングをも適正確実に行うことができるよう
にすることをその課題とする。
【０００８】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を採用した。
は、次の技術的手段を採用した。
【０００９】本願発明の第１の側面によれば、樹脂パッ
ケージ型半導体装置が提供され、これは、半導体チップ
と、この半導体チップ上のボンディングパッドにワイヤ
を介して電気的に導通させられている複数本の内部リー
ドと、上記半導体チップないし上記各内部リードを包み
込む樹脂パッケージと、上記各内部リードに連続して上
記樹脂パッケージの外部に延出する複数本の外部リード
と、上記半導体チップから発生する熱を放熱するために
上記樹脂パッケージに組み込まれた金属放熱板とを備え
る樹脂パッケージ型半導体装置であって、上記半導体チ
ップは、ダイパッド上にボンディングされている一方、
上記金属放熱板は、その一部が上記ダイパッドの下面に
重ねられるとともにその周縁部上面が各内部リードの先
端部下面に微小隙間を介して重なるように配置されてお
り、かつ、上記ダイパッドに対し、その下面中央の限定
された領域において接合されていることに特徴づけられ
る。
ケージ型半導体装置が提供され、これは、半導体チップ
と、この半導体チップ上のボンディングパッドにワイヤ
を介して電気的に導通させられている複数本の内部リー
ドと、上記半導体チップないし上記各内部リードを包み
込む樹脂パッケージと、上記各内部リードに連続して上
記樹脂パッケージの外部に延出する複数本の外部リード
と、上記半導体チップから発生する熱を放熱するために
上記樹脂パッケージに組み込まれた金属放熱板とを備え
る樹脂パッケージ型半導体装置であって、上記半導体チ
ップは、ダイパッド上にボンディングされている一方、
上記金属放熱板は、その一部が上記ダイパッドの下面に
重ねられるとともにその周縁部上面が各内部リードの先
端部下面に微小隙間を介して重なるように配置されてお
り、かつ、上記ダイパッドに対し、その下面中央の限定
された領域において接合されていることに特徴づけられ
る。
【００１０】好ましい実施の形態に係る樹脂パッケージ
型半導体装置においては、上記金属放熱板は、その下面
が上記樹脂パッケージの底面に露出させられている。
型半導体装置においては、上記金属放熱板は、その下面
が上記樹脂パッケージの底面に露出させられている。
【００１１】また、他の好ましい実施の形態に係る樹脂
パッケージ型半導体装置においては、上記ダイパッドに
一体形成された放熱フィンが上記樹脂パッケージの外部
に延出させられている。
パッケージ型半導体装置においては、上記ダイパッドに
一体形成された放熱フィンが上記樹脂パッケージの外部
に延出させられている。
【００１２】上記構成を備える本願発明の樹脂パッケー
ジ型半導体装置においては、金属放熱板は、ダイパッド
の下面に接合されている。このダイパッドは、半導体チ
ップを搭載するべき部位としてリードフレームに形成さ
れるものであるから、金属放熱板を比較的大型で重いも
のとしても、樹脂パッケージが形成される前の段階にお
いて、この金属放熱板を所定の支持剛性をもってリード
フレームに支持することができる。その結果、本願発明
による半導体装置は、樹脂パッケージ内に組み込まれる
金属放熱板を、図１５に示した従来のこの種の半導体装
置に比較して大型のものとすることができ、しかも、ダ
イパッドと協働して、高い放熱性能を発揮することがで
きる。
ジ型半導体装置においては、金属放熱板は、ダイパッド
の下面に接合されている。このダイパッドは、半導体チ
ップを搭載するべき部位としてリードフレームに形成さ
れるものであるから、金属放熱板を比較的大型で重いも
のとしても、樹脂パッケージが形成される前の段階にお
いて、この金属放熱板を所定の支持剛性をもってリード
フレームに支持することができる。その結果、本願発明
による半導体装置は、樹脂パッケージ内に組み込まれる
金属放熱板を、図１５に示した従来のこの種の半導体装
置に比較して大型のものとすることができ、しかも、ダ
イパッドと協働して、高い放熱性能を発揮することがで
きる。
【００１３】しかも、上記金属放熱板は、ダイパッドに
対し、その下面中央の限定された領域において接合され
ているので、半導体チップの昇温時、ダイパッドと金属
放熱板との間に生じる熱応力を低減することができ、半
導体チップが昇温、冷却を繰り返しても、ダイパッドな
いし金属放熱板あるいはこれらの間の接合部が熱応力に
よって破損するといった事態を回避し、結果的にこの種
の半導体装置の長寿命化を図ることができる。
対し、その下面中央の限定された領域において接合され
ているので、半導体チップの昇温時、ダイパッドと金属
放熱板との間に生じる熱応力を低減することができ、半
導体チップが昇温、冷却を繰り返しても、ダイパッドな
いし金属放熱板あるいはこれらの間の接合部が熱応力に
よって破損するといった事態を回避し、結果的にこの種
の半導体装置の長寿命化を図ることができる。
【００１４】さらに、上記のように大型で重い金属放熱
板を組込むことができることから、この金属放熱板の厚
みを増して、その下面が樹脂パッケージの下面に露出す
るようにもできる。そうすると、金属放熱板が直接外気
または外物に触れることができるから、製品半導体装置
の放熱性能をさらに高めることががきる。
板を組込むことができることから、この金属放熱板の厚
みを増して、その下面が樹脂パッケージの下面に露出す
るようにもできる。そうすると、金属放熱板が直接外気
または外物に触れることができるから、製品半導体装置
の放熱性能をさらに高めることががきる。
【００１５】また、ダイパッドに一体形成した放熱フィ
ンを樹脂パッケージの外部に延出させられる場合には、
さらに放熱性能が高められる。
ンを樹脂パッケージの外部に延出させられる場合には、
さらに放熱性能が高められる。
【００１６】本願発明の第２の側面によれば、樹脂パッ
ケージ型半導体装置の製造方法が提供され、この方法
は、ダイパッドと、このダイパッドの周辺に先端部が配
置された内部リードとを備えるリードフレームにおける
上記ダイパッドの下面中央の限定された領域に、周縁部
上面が上記各内部リードの先端部下面に微小隙間を介し
て重なる金属放熱板を接合するステップ、上記ダイパッ
ドの上面に半導体チップをボンディングするステップ、
上記半導体チップの上面のボンディングパッドとこれに
対応する内部リードとの間をワイヤボンディングによっ
て結線するステップ、上記ダイパッド、半導体チップ、
金属放熱板、ないしワイヤボンディング部を包み込む樹
脂パッケージを形成するステップ、を含むことに特徴づ
けられる。
ケージ型半導体装置の製造方法が提供され、この方法
は、ダイパッドと、このダイパッドの周辺に先端部が配
置された内部リードとを備えるリードフレームにおける
上記ダイパッドの下面中央の限定された領域に、周縁部
上面が上記各内部リードの先端部下面に微小隙間を介し
て重なる金属放熱板を接合するステップ、上記ダイパッ
ドの上面に半導体チップをボンディングするステップ、
上記半導体チップの上面のボンディングパッドとこれに
対応する内部リードとの間をワイヤボンディングによっ
て結線するステップ、上記ダイパッド、半導体チップ、
金属放熱板、ないしワイヤボンディング部を包み込む樹
脂パッケージを形成するステップ、を含むことに特徴づ
けられる。
【００１７】このような方法で製造された樹脂パッケー
ジ型半導体装置には、前述したのと同様の利点があるこ
とは明白である。また、本願発明方法によれば、半導体
装置の製造過程において得られる次のような利点もあ
る。すなわち、ダイパッドの下面中央部に限定して金属
放熱板を接合しているので、ワイヤボンディング時、ヒ
ータブロックからの熱を金属放熱板の周縁部に均等に伝
達することができる。リードフレーム上の内部リードの
先端部下面は、上記金属放熱板の周縁部上面に対して微
小隙間を介して位置しているので、セカンドボンディン
グ時、ボンディングツールは接続するべきワイヤの端部
を内部リードに押しつけたまま、さらにこの内部リード
をわずかに弾性変形させながら上記のように均等に加熱
された金属放熱板の周縁部上面に圧接させることができ
る。このとき、金属放熱板からの熱が内部リードに効果
的に伝達されて、この内部リードに対するワイヤの熱圧
着を適正に行うことができるのである。その結果、製造
過程におけるワイヤボンディング、とくに内部リードに
対してワイヤを熱圧着するセカンドボンディングを、図
１５に示した従来の構造の半導体装置の製造に比較し
て、確実かつ適正なものとすることができる。
ジ型半導体装置には、前述したのと同様の利点があるこ
とは明白である。また、本願発明方法によれば、半導体
装置の製造過程において得られる次のような利点もあ
る。すなわち、ダイパッドの下面中央部に限定して金属
放熱板を接合しているので、ワイヤボンディング時、ヒ
ータブロックからの熱を金属放熱板の周縁部に均等に伝
達することができる。リードフレーム上の内部リードの
先端部下面は、上記金属放熱板の周縁部上面に対して微
小隙間を介して位置しているので、セカンドボンディン
グ時、ボンディングツールは接続するべきワイヤの端部
を内部リードに押しつけたまま、さらにこの内部リード
をわずかに弾性変形させながら上記のように均等に加熱
された金属放熱板の周縁部上面に圧接させることができ
る。このとき、金属放熱板からの熱が内部リードに効果
的に伝達されて、この内部リードに対するワイヤの熱圧
着を適正に行うことができるのである。その結果、製造
過程におけるワイヤボンディング、とくに内部リードに
対してワイヤを熱圧着するセカンドボンディングを、図
１５に示した従来の構造の半導体装置の製造に比較し
て、確実かつ適正なものとすることができる。
【００１８】好ましい実施の形態においては、上記ダイ
パッドの下面中央の限定された領域に上記金属放熱板を
接合するステップは、上記金属放熱板を支持台上に支持
した状態において、上記ダイパッドの上面中央の限定さ
れた領域に当接してこのダイパッドを上記金属放熱板に
向けて押圧するツールに超音波振動を付与することによ
り行われる。
パッドの下面中央の限定された領域に上記金属放熱板を
接合するステップは、上記金属放熱板を支持台上に支持
した状態において、上記ダイパッドの上面中央の限定さ
れた領域に当接してこのダイパッドを上記金属放熱板に
向けて押圧するツールに超音波振動を付与することによ
り行われる。
【００１９】すなわち、この接合方法は、超音波接合と
呼ばれる接合方法であり、たとえば、溶接等の接合方法
に比較し、圧痕が形成されるという、製品品位を悪化さ
せる要因を排除することができる。そして、本願発明方
法においては、基本的に、ダイパッドの下面中央の限定
された領域に対して金属放熱板を接合するものであるか
ら、上記超音波振動のエネルギを限定された領域に集中
して、効率のよい接合を行うことができる。
呼ばれる接合方法であり、たとえば、溶接等の接合方法
に比較し、圧痕が形成されるという、製品品位を悪化さ
せる要因を排除することができる。そして、本願発明方
法においては、基本的に、ダイパッドの下面中央の限定
された領域に対して金属放熱板を接合するものであるか
ら、上記超音波振動のエネルギを限定された領域に集中
して、効率のよい接合を行うことができる。
【００２０】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細の説明により、より明
らかとなろう。
付図面を参照して以下に行う詳細の説明により、より明
らかとなろう。
【００２１】
【好ましい実施の形態】図１は、本願発明の樹脂パッケ
ージ型半導体装置１０の一実施形態の拡大断面図であ
り、図２は図１のII−II線断面図である。
ージ型半導体装置１０の一実施形態の拡大断面図であ
り、図２は図１のII−II線断面図である。
【００２２】図１および図２に示されるものは、デュア
ル・イン・ライン型の半導体装置１０に本願発明を適用
した例である。エポキシ樹脂などで形成された樹脂パッ
ケージ１１の内部には、ダイパッド１２上にボンディン
グされた半導体チップ１３、上記ダイパッド１２の下面
中央部において接合され、かつ所定の平面形状を有する
金属放熱板１４が組み込まれている。ダイパッド１２と
金属放熱板１４との間の接合は、後述するように、いわ
ゆる超音波接合が好適であるが、これに限定されず、た
とえば、スポット溶接を採用することもできる。図に示
す例において、この金属放熱板１４は、所定の厚みのも
のが使用され、その下面が樹脂パッケージ１１の下面に
露出させられている。また、上記ダイパッド１２ないし
半導体チップ１３の周縁に内端部が配置されている内部
リード１５は、水平方向外方に延びて、樹脂パッケージ
１１の側面から突出する外部リード１６に連続させられ
ている。上記半導体チップ１３の上面のボンディングパ
ッドと各内部リード１５との間は、ワイヤボンディング
１７によって結線されている。また、上記金属放熱板１
４は、その上面周縁部が上記内部リード１５の内端部の
下面に対して微小隙間１８を介して上下方向に重なるよ
うに配置されている。上記微小隙間１８には樹脂が入り
込んでいるので、内部リード１５と金属放熱板１４との
間の絶縁性は保たれている。なお、上記金属放熱板１４
の材質としては、銅または銅合金が放熱性能の観点から
好適であるが、これに限定されない。
ル・イン・ライン型の半導体装置１０に本願発明を適用
した例である。エポキシ樹脂などで形成された樹脂パッ
ケージ１１の内部には、ダイパッド１２上にボンディン
グされた半導体チップ１３、上記ダイパッド１２の下面
中央部において接合され、かつ所定の平面形状を有する
金属放熱板１４が組み込まれている。ダイパッド１２と
金属放熱板１４との間の接合は、後述するように、いわ
ゆる超音波接合が好適であるが、これに限定されず、た
とえば、スポット溶接を採用することもできる。図に示
す例において、この金属放熱板１４は、所定の厚みのも
のが使用され、その下面が樹脂パッケージ１１の下面に
露出させられている。また、上記ダイパッド１２ないし
半導体チップ１３の周縁に内端部が配置されている内部
リード１５は、水平方向外方に延びて、樹脂パッケージ
１１の側面から突出する外部リード１６に連続させられ
ている。上記半導体チップ１３の上面のボンディングパ
ッドと各内部リード１５との間は、ワイヤボンディング
１７によって結線されている。また、上記金属放熱板１
４は、その上面周縁部が上記内部リード１５の内端部の
下面に対して微小隙間１８を介して上下方向に重なるよ
うに配置されている。上記微小隙間１８には樹脂が入り
込んでいるので、内部リード１５と金属放熱板１４との
間の絶縁性は保たれている。なお、上記金属放熱板１４
の材質としては、銅または銅合金が放熱性能の観点から
好適であるが、これに限定されない。
【００２３】図１および図２から判るように、金属放熱
板１４とダイパッド１２とは、双方の中央部の限定され
た領域１９において接合されている。しかしながら、金
属放熱板１４は、全体としてダイパッド１２の下面全体
に接触した状態とすることができるので、半導体装置の
動作時に半導体チップ１３から発生する熱を効果的に金
属放熱板１４に伝達し、外部に放熱することができる。
この際、ダイパッド１２と金属放熱板１４の熱膨張率の
相違、あるいは半導体チップ１３からの熱伝達の時間的
ずれがあっても、ダイパッド１２の周縁部と金属放熱板
１４の周縁部との間に熱応力が生じることがない。その
結果、半導体チップ１３の昇温・冷却が繰り返されて
も、熱応力に起因した内部構造の破損を回避して、半導
体装置の寿命を延長することができる。
板１４とダイパッド１２とは、双方の中央部の限定され
た領域１９において接合されている。しかしながら、金
属放熱板１４は、全体としてダイパッド１２の下面全体
に接触した状態とすることができるので、半導体装置の
動作時に半導体チップ１３から発生する熱を効果的に金
属放熱板１４に伝達し、外部に放熱することができる。
この際、ダイパッド１２と金属放熱板１４の熱膨張率の
相違、あるいは半導体チップ１３からの熱伝達の時間的
ずれがあっても、ダイパッド１２の周縁部と金属放熱板
１４の周縁部との間に熱応力が生じることがない。その
結果、半導体チップ１３の昇温・冷却が繰り返されて
も、熱応力に起因した内部構造の破損を回避して、半導
体装置の寿命を延長することができる。
【００２４】次に、上記の樹脂パッケージ型半導体装置
の製造方法について説明する。
の製造方法について説明する。
【００２５】図３は、この半導体装置１０の製造に使用
されるリードフレーム２０の平面的構成を示す部分平面
図である。幅方向両側に位置するサイドフレーム２１を
掛け渡すようにして、サポートリード２２によって支持
された平面視矩形状のダイパッド１２が形成されてい
る。このダイパッド１２は、アイランドと呼ばれること
もある。そして、サイドフレーム２１を掛け渡すように
して、上記ダイパッド１２に対してフレームの長手方向
両側に形成されている各タイバー２３によってこのタイ
バー２３よりも外側に延びる外部リード１６および内側
に延びる内部リード１５が一体につなげられている。こ
のリードフレーム２０は、図３に符号Ｘで示す領域を１
単位として、これがフレームの長手方向に連続して形成
されたものであり、ニッケル合金あるいは銅を材質とす
る金属薄板に打ち抜きプレス加工を施すことによって作
製される。
されるリードフレーム２０の平面的構成を示す部分平面
図である。幅方向両側に位置するサイドフレーム２１を
掛け渡すようにして、サポートリード２２によって支持
された平面視矩形状のダイパッド１２が形成されてい
る。このダイパッド１２は、アイランドと呼ばれること
もある。そして、サイドフレーム２１を掛け渡すように
して、上記ダイパッド１２に対してフレームの長手方向
両側に形成されている各タイバー２３によってこのタイ
バー２３よりも外側に延びる外部リード１６および内側
に延びる内部リード１５が一体につなげられている。こ
のリードフレーム２０は、図３に符号Ｘで示す領域を１
単位として、これがフレームの長手方向に連続して形成
されたものであり、ニッケル合金あるいは銅を材質とす
る金属薄板に打ち抜きプレス加工を施すことによって作
製される。
【００２６】ところで、上記ダイパッド１２は、リード
フレーム２０のその他の部分、すなわち、たとえば内部
リード１５と同一平面内に位置するのではなく、図４、
図６、図７に示されるように、内部リード１５に対して
若干ダウンセットされている。このダウンセット量Ｚ
は、たとえば２００〜４００μｍとされる。
フレーム２０のその他の部分、すなわち、たとえば内部
リード１５と同一平面内に位置するのではなく、図４、
図６、図７に示されるように、内部リード１５に対して
若干ダウンセットされている。このダウンセット量Ｚ
は、たとえば２００〜４００μｍとされる。
【００２７】次いで、図５、図６、図７に示すように、
周縁部が上記各内部リード１５の下面に所定量重なる平
面的形状と、所望の厚みをもつ金属放熱板１４が、上記
ダイパッド１２の下面に重ねるように接合される。ただ
し、このダイパッド１２と金属放熱板１４との間の接合
部１９は、ダイパッド１２の下面中央の限定された領域
とされる。このように接合部の位置および大きさを限定
する理由は、接合後、ダイパッド１２と金属放熱板１４
との間のとくに周縁部間に熱応力が生じることを解消な
いし軽減するためであり、かかる目的に合致した接合部
の大きさが選択される。より詳しくは、後述する樹脂モ
ールド工程までのリードフレーム状態において、ダイパ
ッド１２の下面に金属放熱板１４を適正な支持剛性をも
って支持できる限りにおいて、上記接合部１９の大きさ
を最小とすることが望まれる。
周縁部が上記各内部リード１５の下面に所定量重なる平
面的形状と、所望の厚みをもつ金属放熱板１４が、上記
ダイパッド１２の下面に重ねるように接合される。ただ
し、このダイパッド１２と金属放熱板１４との間の接合
部１９は、ダイパッド１２の下面中央の限定された領域
とされる。このように接合部の位置および大きさを限定
する理由は、接合後、ダイパッド１２と金属放熱板１４
との間のとくに周縁部間に熱応力が生じることを解消な
いし軽減するためであり、かかる目的に合致した接合部
の大きさが選択される。より詳しくは、後述する樹脂モ
ールド工程までのリードフレーム状態において、ダイパ
ッド１２の下面に金属放熱板１４を適正な支持剛性をも
って支持できる限りにおいて、上記接合部１９の大きさ
を最小とすることが望まれる。
【００２８】上記の接合方法としては、いわゆる超音波
接合が好ましい。すなわち、図８に示すように、支持台
２４上に載置した金属放熱板１４の上面にリードフレー
ム２０のダイパッド１２を重ね、超音波ホーン２５に接
続された押圧ツール２６をダイパッド１２の上面中央部
に押し付けて押圧ツール２６に超音波振動を供給する。
本願発明の場合、上記押圧ツール２６の下端の面積は、
ダイパッド１２の中央部の限定された領域に接合部１９
を形成するのに対応したものとすべきである。押圧ツー
ル２６から、２０μｍ程度の振幅の水平方向成分を有す
る超音波振動がダイパッド１２に与えられ、金属放熱板
１４との間の接触面に生じる摩擦熱および上記ツール２
６による押圧力により、上記ダイパッド１２と金属放熱
板１４は、限定された領域の接合部１９をもって相互に
接合される。
接合が好ましい。すなわち、図８に示すように、支持台
２４上に載置した金属放熱板１４の上面にリードフレー
ム２０のダイパッド１２を重ね、超音波ホーン２５に接
続された押圧ツール２６をダイパッド１２の上面中央部
に押し付けて押圧ツール２６に超音波振動を供給する。
本願発明の場合、上記押圧ツール２６の下端の面積は、
ダイパッド１２の中央部の限定された領域に接合部１９
を形成するのに対応したものとすべきである。押圧ツー
ル２６から、２０μｍ程度の振幅の水平方向成分を有す
る超音波振動がダイパッド１２に与えられ、金属放熱板
１４との間の接触面に生じる摩擦熱および上記ツール２
６による押圧力により、上記ダイパッド１２と金属放熱
板１４は、限定された領域の接合部１９をもって相互に
接合される。
【００２９】次に、図９に示すように、上記ダイパッド
１２の上面に、半導体チップ１３がボンディングされ、
次いで、図１０に示すように、半導体チップ１３の上面
のボンディング用パッドとこれに対応する内部リード１
５間が、ワイヤボンディング１７によって結線される。
１２の上面に、半導体チップ１３がボンディングされ、
次いで、図１０に示すように、半導体チップ１３の上面
のボンディング用パッドとこれに対応する内部リード１
５間が、ワイヤボンディング１７によって結線される。
【００３０】ところで、上記ワイヤボンディングは、リ
ードフレーム２０をヒータブロック２７上に載置した状
態で行われる。本願発明の場合、図１１に示すように、
上記金属放熱板１４がヒータブロック２７に直接接触す
る。放熱金属板１４は、その上面中央部がダイパッド１
２に実質的に接合されているため、ヒータブロック２７
からの熱は、金属放熱板１４の上面中央部の限定された
領域からダイパッド１２ないしリードフレーム２０に伝
達される。したがって、金属放熱板１４の上面周縁部
は、均等に加熱された状態となる。
ードフレーム２０をヒータブロック２７上に載置した状
態で行われる。本願発明の場合、図１１に示すように、
上記金属放熱板１４がヒータブロック２７に直接接触す
る。放熱金属板１４は、その上面中央部がダイパッド１
２に実質的に接合されているため、ヒータブロック２７
からの熱は、金属放熱板１４の上面中央部の限定された
領域からダイパッド１２ないしリードフレーム２０に伝
達される。したがって、金属放熱板１４の上面周縁部
は、均等に加熱された状態となる。
【００３１】一端が半導体チップ１３のボンディングパ
ッドにボンディングされたワイヤ１７の内部リード１５
に対するセカンドボンディングは、図１１に示すよう
に、ボンディングツール２８によってワイヤ１７を内部
リード１５の上面に押し付けて熱圧着することによって
行われる。本願発明においては、自然状態において、各
内部リード１５が上記均等に加熱された金属放熱板１４
の上面周縁部に対して微小隙間１８を介して上方に重な
っているので、ボンディングツール２８による押圧力に
よって内部リード１５が弾性的に撓んで金属放熱板１４
の上面に接触させられ、その際に金属放熱板１４から伝
達される充分な熱によって、各内部リード１５に対する
ワイヤの適正な熱圧着が行われる。もちろん、ボンディ
ングツール２８によって上記内部リード１５を撓ませる
のではなく、別の押圧部材によって内部リードを金属放
熱板１４の上面に接触させるように弾性変形させた状態
において、セカンドボンディングを行ってもよい。この
ようなセカンドボンディングが終わってボンディングツ
ール２８が退避すると、内部リード１５は、その弾性復
元力により、金属放熱板１４の上面に対して微小隙間１
８を介して離間する自然状態に復帰する。
ッドにボンディングされたワイヤ１７の内部リード１５
に対するセカンドボンディングは、図１１に示すよう
に、ボンディングツール２８によってワイヤ１７を内部
リード１５の上面に押し付けて熱圧着することによって
行われる。本願発明においては、自然状態において、各
内部リード１５が上記均等に加熱された金属放熱板１４
の上面周縁部に対して微小隙間１８を介して上方に重な
っているので、ボンディングツール２８による押圧力に
よって内部リード１５が弾性的に撓んで金属放熱板１４
の上面に接触させられ、その際に金属放熱板１４から伝
達される充分な熱によって、各内部リード１５に対する
ワイヤの適正な熱圧着が行われる。もちろん、ボンディ
ングツール２８によって上記内部リード１５を撓ませる
のではなく、別の押圧部材によって内部リードを金属放
熱板１４の上面に接触させるように弾性変形させた状態
において、セカンドボンディングを行ってもよい。この
ようなセカンドボンディングが終わってボンディングツ
ール２８が退避すると、内部リード１５は、その弾性復
元力により、金属放熱板１４の上面に対して微小隙間１
８を介して離間する自然状態に復帰する。
【００３２】次に、図１２に示すように、上記半導体チ
ップ１３、ワイヤボンディング部１７を包みこむように
して、かつ、上記金属放熱板１４の下面を露出させるよ
うようにして、エポキシ樹脂を用いたトランスファモー
ルド法等によって、樹脂パッケージ１１が形成される。
ップ１３、ワイヤボンディング部１７を包みこむように
して、かつ、上記金属放熱板１４の下面を露出させるよ
うようにして、エポキシ樹脂を用いたトランスファモー
ルド法等によって、樹脂パッケージ１１が形成される。
【００３３】その後、リードフレーム２０に対するハン
ダメッキ、樹脂パッケージ１１に対する標印、タイバー
カット、リードカット、リードフォーミング等の工程を
経て、図１および図２に示したような単位半導体装置が
得られる。
ダメッキ、樹脂パッケージ１１に対する標印、タイバー
カット、リードカット、リードフォーミング等の工程を
経て、図１および図２に示したような単位半導体装置が
得られる。
【００３４】本願発明の範囲は、図に示され、かつ前述
した形態に限定されるものではない。図に示した形態に
おいては、金属放熱板１４を、その下面が樹脂パッケー
ジ１１の下面に露出するように組み込んだが、図１３に
示すように、金属放熱板１４が樹脂パッケージ１１の下
面に露出しないように組み込まれる場合も、もちろん、
本願発明の範囲に包摂される。
した形態に限定されるものではない。図に示した形態に
おいては、金属放熱板１４を、その下面が樹脂パッケー
ジ１１の下面に露出するように組み込んだが、図１３に
示すように、金属放熱板１４が樹脂パッケージ１１の下
面に露出しないように組み込まれる場合も、もちろん、
本願発明の範囲に包摂される。
【００３５】また、図１４に示すように、ダイパッド１
２と一体的に形成された放熱フィンが樹脂パッケージの
外部に延出する形態の半導体装置についても、同様に本
願発明を適用することができる。
２と一体的に形成された放熱フィンが樹脂パッケージの
外部に延出する形態の半導体装置についても、同様に本
願発明を適用することができる。
【００３６】さらに、図１および図２に示した形態は、
デュアル・イン・ライン型のパッケージ形態をもつもの
であるが、クワッド型のパッケージ形態をもつ半導体装
置にも、同様に本願発明を適用できることはいうまでも
ない。
デュアル・イン・ライン型のパッケージ形態をもつもの
であるが、クワッド型のパッケージ形態をもつ半導体装
置にも、同様に本願発明を適用できることはいうまでも
ない。
【図１】本願発明の一実施形態に係る樹脂パッケージ型
半導体装置の構造を示す断面図である。
半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１および図２の半導体装置の製造に用いられ
るリードフレームの一例の部分平面図である。
るリードフレームの一例の部分平面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図３に示すリードフレームのダイパッドの下面
に金属放熱板を接合した状態の部分平面図である。
に金属放熱板を接合した状態の部分平面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】図５のVII −VII 線断面図である。
【図８】ダイパッドの下面に金属放熱板を、超音波接合
法によって接合している様子を示す断面図である。
法によって接合している様子を示す断面図である。
【図９】図５に示すリードフレームのダイパッドの上面
に半導体チップをボンディングした状態の部分平面図で
ある。
に半導体チップをボンディングした状態の部分平面図で
ある。
【図１０】図９に示すリードフレーム上の半導体チップ
と各内部リードとの間をワイヤボンディングによって結
線した状態を示す部分平面図である。
と各内部リードとの間をワイヤボンディングによって結
線した状態を示す部分平面図である。
【図１１】半導体チップの上面と内部リードとの間をワ
イヤボンディングしている様子を示す側面断面図であ
る。
イヤボンディングしている様子を示す側面断面図であ
る。
【図１２】図１１に示すリードフレームに樹脂パッケー
ジを形成している様子を示す断面図である。
ジを形成している様子を示す断面図である。
【図１３】本願発明の他の形態に係る樹脂パッケージ型
半導体装置の構造を示す断面図である。
半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１４】本願発明のさらに他の形態に係る樹脂パッケ
ージ型半導体装置の構造を示す一途切り欠き透視斜視図
である。
ージ型半導体装置の構造を示す一途切り欠き透視斜視図
である。
【図１５】従来例を示す断面図である。
１０ 樹脂パッケージ型半導体装置 １１ 樹脂パッケージ １２ ダイパッド １３ 半導体チップ １４ 金属放熱板 １５ 内部リード １６ 外部リード １７ ワイヤ １８ 微小隙間 １９ 接合部 ２０ リードフレーム ２１ サイドフレーム ２２ サポートリード ２３ タイバー ２５ 超音波ホーン ２７ ヒータブロック ２８ ボンディングツール ３０ 放熱フィン
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体チップと、この半導体チップ上の
ボンディングパッドにワイヤを介して電気的に導通させ
られている複数本の内部リードと、上記半導体チップな
いし上記各内部リードを包み込む樹脂パッケージと、上
記各内部リードに連続して上記樹脂パッケージの外部に
延出する複数本の外部リードと、上記半導体チップから
発生する熱を放熱するために上記樹脂パッケージに組み
込まれた金属放熱板とを備える樹脂パッケージ型半導体
装置であって、 上記半導体チップは、ダイパッド上にボンディングされ
ている一方、 上記金属放熱板は、その一部が上記ダイパッドの下面に
重ねられるとともにその周縁部上面が各内部リードの先
端部下面に微小隙間を介して重なるように配置されてお
り、かつ、上記ダイパッドに対し、その下面中央の限定
された領域において接合されていることを特徴とする、
樹脂パッケージ型半導体装置。 - 【請求項２】 上記金属放熱板は、その下面が上記樹脂
パッケージの底面に露出させられている、請求項１に記
載の樹脂パッケージ型半導体装置。 - 【請求項３】 上記ダイパッドに一体形成された放熱フ
ィンが上記樹脂パッドの外部に延出させられている、請
求項１または２に記載の樹脂パッケージ型半導体装置。 - 【請求項４】 ダイパッドと、このダイパッドの周辺に
先端部が配置された内部リードとを備えるリードフレー
ムにおける上記ダイパッドの下面中央の限定された領域
に、周縁部上面が上記各内部リードの先端部下面に微小
隙間を介して重なる金属放熱板を接合するステップ、 上記ダイパッドの上面に半導体チップをボンディングす
るステップ、 上記半導体チップの上面のボンディングパッドとこれに
対応する内部リードとの間をワイヤボンディングによっ
て結線するステップ、 上記ダイパッド、半導体チップ、金属放熱板、ないしワ
イヤボンディング部を包み込む樹脂パッケージを形成す
るステップ、を含むことを特徴とする、樹脂パッケージ
型半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 上記ダイパッドの下面中央の限定された
領域に上記金属放熱板を接合するステップは、上記金属
放熱板を支持台上に支持した状態において、上記ダイパ
ッドの上面中央の限定された領域に当接してこのダイパ
ッドを上記金属放熱板に向けて押圧するツールに超音波
振動を付与することにより行う、請求項４に記載の樹脂
パッケージ型半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の方法によって
製造された樹脂パッケージ型半導体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19466295A JP3688760B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 樹脂パッケージ型半導体装置およびその製造方法 |
| US08/551,925 US5666003A (en) | 1994-10-24 | 1995-10-23 | Packaged semiconductor device incorporating heat sink plate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19466295A JP3688760B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 樹脂パッケージ型半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945821A true JPH0945821A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3688760B2 JP3688760B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=16328236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19466295A Expired - Fee Related JP3688760B2 (ja) | 1994-10-24 | 1995-07-31 | 樹脂パッケージ型半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3688760B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10289916A (ja) * | 1997-04-11 | 1998-10-27 | Rohm Co Ltd | 放熱板を具備する半導体装置、及び放熱板の超音波接合方法 |
| JPH1174421A (ja) * | 1997-08-30 | 1999-03-16 | Mitsui High Tec Inc | 複合型半導体装置 |
| JP2008172115A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Rohm Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2018235197A1 (ja) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、電力変換装置および半導体装置の製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0195751U (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-26 | ||
| JPH0395959A (ja) * | 1989-09-07 | 1991-04-22 | Shinko Electric Ind Co Ltd | リードフレーム |
| JPH0653390A (ja) * | 1992-06-03 | 1994-02-25 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP19466295A patent/JP3688760B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH1174421A (ja) * | 1997-08-30 | 1999-03-16 | Mitsui High Tec Inc | 複合型半導体装置 |
| JP2008172115A (ja) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Rohm Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2018235197A1 (ja) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、電力変換装置および半導体装置の製造方法 |
| CN110753997A (zh) * | 2017-06-21 | 2020-02-04 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置、电力转换装置及半导体装置的制造方法 |
| US11244836B2 (en) | 2017-06-21 | 2022-02-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor apparatus, power conversion device, and method for manufacturing semiconductor apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3688760B2 (ja) | 2005-08-31 |
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