JPH10173105A - 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

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JPH10173105A JP33358296A JP33358296A JPH10173105A JP H10173105 A JPH10173105 A JP H10173105A JP 33358296 A JP33358296 A JP 33358296A JP 33358296 A JP33358296 A JP 33358296A JP H10173105 A JPH10173105 A JP H10173105A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板上に実装する場合のクラックの発生
を回避することができる樹脂パッケージ型半導体装置、
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体チップから発生する熱を外部に放
出するための放熱板１４を、ダイパッド１２よりも幅狭
に形成するとともに上記ダイパッド１２の下面に接合さ
れる接合部１４ａと、この接合部１４ａよりも幅広に形
成されており、かつ上記接合部１４ａの端縁から延出さ
せられている放熱部１４ｂと、を備えて構成した。好ま
しくは、上記接合部１４ａを長矩形状に形成し、この接
合部１４ａの両端縁から長手方向に一体的に延出して上
記放熱部１４ｂを形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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、特に、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】
【従来の技術】たとえば、モータドライブ用パワーＩ
Ｃ、ある種のゲートアレイ、超ＬＳＩ等、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
脂パッケージ内に放熱板を組み込み、これによって放熱
性能を高めたものが見うけられる。
【０００３】図７および図８に、従来のこの種の樹脂パ
ッケージ型半導体装置５の構造例を示す。この半導体装
置５は、半導体チップ５０と、この半導体チップ５０が
搭載されるダイパッド５１と、上記半導体チップ５０か
ら発生する熱を外部に放出するための放熱板５４と、上
記半導体チップ５０とワイヤ５３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５２と、上記半導体
チップ５０ないし上記内部リード５２を包み込む樹脂パ
ッケージ５６と、上記各内部リード５２に連続して上記
樹脂パッケージ５６の外部に延出する外部リード５５
と、を備えて構成されている。
【０００４】上記樹脂パッケージ型半導体装置５は、リ
ードフレーム５７に形成されたダイパッド５１の上面に
半導体チップ５０をボンディングし、この半導体チップ
５０上に形成された上面電極（図示せず）をワイヤ５３
を介してこれに対応する内部リード５２と結線し、さら
に、合わせ状態においてダイパッド５１上の半導体チッ
プ５０を収容配置可能なキャビティ７を有する上下の金
型６０，６１を用いて樹脂材料により上記ダイパッド５
１、半導体チップ５０、内部リード５２、ワイヤボンデ
ィング部５２、および放熱板５４を樹脂パッケージング
することにより形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この種の樹脂パッケー
ジ型半導体装置５は、上記放熱板５４の周縁部の上面
と、上記内部リード５２の先端部の下面とが接触して導
電不良を起こさないように、上記ダイパッド５１が上記
内部リード５２に対してダウンオフセットさせられてい
る。さらに、このようにダウンオフセットさせられたダ
イパッド５１の下面には、放熱板５４が接合されてい
る。したがって、上記放熱板５４の下面と、上記樹脂パ
ッケージ５６の下面との間の距離は、小さく設定せざる
を得ない。このため、上記のようにして製造された樹脂
パッケージ型半導体装置５をハンダリフローの手法など
によって回路基板上に実装する場合に、上記放熱板５４
の下面と上記樹脂パッケージ５６との間の接合部分にク
ラックが発生し易い。これは、上記放熱板５４の下面と
上記樹脂パッケージ５６の下面との間の距離が小さいこ
と、上記放熱板５４と上記樹脂パッケージ５６との間の
接合面積が大きいことに起因していると考えられる。と
いうのは、上記樹脂パッケージ５６と金属部分、特に放
熱板５４との間の接合部分において、樹脂パッケージ５
６内に吸収された水分が実装時の高温によって気化膨張
して上記樹脂パッケージ５６と上記放熱板５４との間の
接合部分が剥離させられ、上記樹脂パッケージ５６の温
度降下にともない、この剥離部分が上記樹脂パッケージ
５６内に残存することによりクッラクが発生すると考え
られるからである。すなわち、上記放熱板５４の下面と
上記樹脂パッケージ５６の下面との間の距離が小さいと
上記樹脂パッケージ５６の下面から吸収した水分が上記
放熱板５４の下面と上記樹脂パッケージ５６との接合部
分に達し易く、また、上記放熱板５４と上記樹脂パッケ
ージ５６との間の接触面積が大きいと、それだけ吸収し
た水分の影響を受けてクラックが発生し易い。また、上
記樹脂パッケージ５６内にクラックが発生してしまう
と、上記樹脂パッケージ型半導体装置５の製品品質の低
下を招来してしまう。
【０００６】本願発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、回路基板上に実装する場合のクラ
ックの発生を回避することができる樹脂パッケージ型半
導体装置、およびその製造方法を提供することをその課
題とする。
【０００７】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。
【０００８】すなわち、本願発明の第１の側面に係る樹
脂パッケージ型半導体装置は、半導体チップと、この半
導体チップが搭載されるダイパッドと、上記半導体チッ
プから発生する熱を外部に放出するための放熱板と、上
記半導体チップと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外部リード
と、を備えた樹脂パッケージ型半導体装置であって、上
記放熱板は、上記ダイパッドよりも幅狭に形成されてい
るとともに、上記ダイパッドの下面に接合される接合部
と、この接合部よりも幅広に形成されており、かつ、上
記接合部の端縁から延出させられている放熱部と、を備
えたことを特徴としている。
【０００９】好ましくは、上記接合部は、長矩形状に形
成されており、この接合部の両端縁から長手方向に一体
的に延出して上記放熱部が形成されている。
【００１０】上記構成の樹脂パッケージ型半導体装置
は、上記放熱板と上記ダイパッドとの接合部分が幅狭の
接合部により構成されているので、上記ダイパッドと上
放熱板との間の接合面積が従来の放熱板に比べて大幅に
減少している。したがって、樹脂パッケージ内に吸収さ
れた水分が回路基板への実装時の高温によって気化膨張
して上記樹脂パッケージと上記放熱板との間の接合部分
が剥離させられ、上記樹脂パッケージの温度降下にとも
ない、この剥離部分が上記樹脂パッケージ内に残存する
ことによりクッラクが発生しまうことを極力回避するこ
とができる。このため、樹脂パッケージ内に発生したク
ラックに起因する製品品質の低下を回避することができ
る。また、上記放熱部が幅広に形成されているので、上
記接合部を幅狭に形成することによっても、上記放熱板
の放熱性が損なわれることはほとんどない。なお、上記
放熱板の上記ダイパッドに対する接合は、超音波接合法
やスポット溶接などにより行われる。
【００１１】好ましくはさらに、上記放熱部には、貫通
孔が形成されている。
【００１２】上記構成の樹脂パッケージ型半導体装置に
よれば、上記放熱板の放熱部に貫通孔を形成することに
より、上記放熱板と上記ダイパッドとの間の接合面積が
さらに減少させられているので、上述した効果をさらに
享受することができる。
【００１３】また、上記放熱板によって区切られる上記
樹脂パッケージ内の上下の部位が上記貫通孔に注入され
た樹脂によって架橋されているので、上記放熱板と上記
樹脂パッケージとの間の接合強度が高められ、このこと
によっても上記樹脂パッケージ内でのクラックの発生を
防止することができる。
【００１４】さらに、所定の金型を用いて樹脂パッケー
ジングを行う際に、上記放熱板が接合された上記ダイパ
ッドを備えるリードフレームを上記金型に挟持した場合
に、上記貫通孔が上記リードフレームによって区切られ
る上下の空間を連通する。したがって、上記金型によっ
て規定されるキャビティ内に樹脂を注入したとしても、
上記放熱板の裏面側に有効に樹脂を進出させることがで
きるので、上記貫通孔が形成されていない場合に比べて
より速く樹脂パッケージングを完了することができ、こ
のため、上記貫通孔を形成することにより上記樹脂パッ
ケージ内にボイドが形成されてしまうことを回避するこ
ともできる。
【００１５】本願発明の第２の側面に係る樹脂パッケー
ジ型半導体装置の製造方法は、半導体チップが搭載され
るダイパッドと、上記半導体チップと電気的に導通させ
られる内部リードと、を備えるリードフレームを用いた
樹脂パッケージ型半導体装置の製造方法であって、上記
ダイパッド上に半導体チップをボンディングするステッ
プと、上記半導体チップに形成された上面電極と上記内
部リードの先端部の上面とをワイヤを用いて結線するス
テップと、上記ダイパッドよりも幅狭に形成されている
接合部と、この接合部よりも幅広に形成されており、か
つ、上記接合部の端縁から延出させられている放熱部
と、を備えた放熱板を上記ダイパッドの下面に接合する
ステップと、上記半導体チップ、上記ダイパッド、上記
内部リード、および上記放熱板を樹脂パッケージングす
るステップと、を含むことを特徴としている。
【００１６】このような樹脂パッケージ型半導体装置の
製造方法によれば、上記した第１の側面に係る樹脂パッ
ケージ型半導体装置と同様の効果を奏する樹脂パッケー
ジ型半導体装置を提供することができる。
【００１７】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な説明によって、より
明らかとなろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１９】図１は、本願発明に係る樹脂パッケージ型
半導体装置の一例を示す全体斜視図、図２は、図１のII
−II線に沿う断面図、図３は、図１のIII −III 線に沿
う断面図、図４は、上記樹脂パッケージ型半導体装置１
の製造に用いられるリードフレーム２２に形成されたダ
イパッド１２の下面に放熱板１４を接合した状態の平面
図、図５は、図４のダイパッド１２の上面に半導体チッ
プ１３を実装し、さらにこの半導体チップ１３と内部リ
ード１６とをワイヤ１９を用いて結線した状態の平面
図、図６は、図５のリードフレーム２２をその内部に半
導体チップ１３を収容するようにして金型に挟持した状
態の断面図である。
【００２０】図１、図２および図３に示すように、上記
樹脂パッケージ型半導体装置１は、半導体チップ１３が
搭載されるダイパッド１２と、上記半導体チップ１３か
ら発生する熱を外部に放出するための放熱板１４と、上
記半導体チップ１３と電気的に導通させられる複数本の
内部リード１６と、上記半導体チップ１３ないし上記各
内部リード１６を包み込む樹脂パッケージ１０と、を備
えて構成されている。
【００２１】図４に良く表れているように、上記放熱板
１４は、上記ダイパッド１２の下面に接合される長矩形
状の接合部１４ａと、この接合部１４ａの両端縁から上
記接合部１４ａの長手方向に一体的に延出して形成され
た放熱部１４ｂと、を備えて構成されている。上記接合
部１４ａは、上記ダイパッド１２よりも幅狭に形成され
ており、上記放熱部１４ｂは、上記接合部１４ａよりも
幅広に形成されている。上記放熱部１４ｂには、円形状
の貫通孔１４ｃが形成されている。
【００２２】図２に示すように、上記半導体チップ１３
の上面と、上記内部リード１６の先端部の上面とは、ワ
イヤ１９を介して電気的に導通するように結線されてい
る。
【００２３】図３および図４に示すように、上記ダイパ
ッド１２の両側縁からは、一体的に耳片１２Ａが形成さ
れており、図１および図３に良く表れているように、こ
の耳片１２Ａの先端部が屈曲形成されて回路基板上に面
実装可能に構成さてれいる。また、この耳片１２Ａは、
回路基板に実装されて上記半導体チップ１３から発生し
た熱を回路基板に放熱するように構成されている。
【００２４】さらに、上記ダイパッド１２、半導体チッ
プ１３、内部リード１６、およびワイヤ１９は、エポキ
シ樹脂などの熱硬化性樹脂によって樹脂パッケージング
されており、樹脂パッケージ１０の側面からは内部リー
ド１６に一体的に延出して外部リード１１が形成されて
いる。
【００２５】図１および図３に示すように、上記外部リ
ード１１の先端部には、上記樹脂パッケージ１０の底面
と略面一になるように水平部１１Ａが形成されており、
この水平部１１Ａをハンダ付けすることにより上記樹脂
パッケージ型半導体装置１が回路基板上に面実装される
ように構成されている。
【００２６】次に、このように構成された樹脂パッケー
ジ型半導体装置１の製造方法を図４ないし図６を参照し
ながら説明する。便宜上、図４を参照しながら上記樹脂
パッケージ型半導体装置１の製造に用いるリードフレー
ム２２について説明する。
【００２７】図４に示すように、幅方向両側のサイドフ
レーム２３，２３および長手方向等間隔に上記サイドフ
レーム２３，２３間を掛け渡すように形成されるクロス
フレーム２４，２４によって囲まれる矩形領域２５内
に、上記樹脂パッケージ型半導体装置１の構成部分とな
るべきリード１１，１６あるいはダイパッド１２などが
打ち抜き形成されている。矩形状に形成されたダイパッ
ド１２の両側縁からは、一体的に耳片１２Ａが形成され
ており、この耳片１２Ａの端縁が支持リード２８を介し
てクロスフレーム２８に連結されている。矩形領域２５
内には、上記サイドフレーム２３，２３間を掛け渡すよ
うにしてタイバー２６が形成されている。ダイバー２６
の内側には、基端が連結されているとともに、先端部が
上記ダイパッド１２の周縁に向けて延びる複数本の内部
リード１６が形成されている。タイバー２６の外側に
は、各内部リード１６に連続して延びる複数本の外部リ
ード１１が形成されており、各外部リード１１の外端部
は、支持リード２８を介してクロスフレーム２４，２４
に連結されている。
【００２８】なお、このダイパッド１２は、その裏面側
に放熱板１４を取り付けた状態において上記放熱板１４
の周縁部の上面が内部リード１６の先端部の下面と接触
しないように上記リードフレーム２２のその他の部分、
たとえば上記内部リード１６対して下方にダウンオフセ
ットされている。
【００２９】先ず、図４に示すように、上記ダイパッド
１２の裏面に上記放熱板１４を接合する。上述したよう
に、上記放熱板１４は、上記ダイパッド１２の下面に接
合される長矩形状の接合部１４ａと、この接合部１４ａ
の両端縁から上記接合部１４ａの長手方向に一体的に延
出して形成された放熱部１４ｂと、を備えて構成されて
おり、上記接合部１４ａは、上記ダイパッド１２よりも
幅狭に形成されているとともに、上記放熱部１４ｂは、
上記接合部１４ａよりも幅広に形成されている。また、
上記放熱部１４ｂには、円形状の貫通孔１４ｃが形成さ
れている。なお、上記接合部１４ａの幅は、３ｍｍ程度
に設定され、接合部１４ａは上記ダイパッド１２に対し
て超音波接合法、あるいはスポット溶接などの手段によ
って接合される。
【００３０】次に、図５に良く表れているように、上記
半導体チップ１３の上面に形成された上面電極（図示せ
ず）と、これに対応する上記内部リード１６の先端部の
上面とを電気的に導通するようにワイヤ１９を用いて結
線する。
【００３１】さらに、図６に示すように、合わせ状態に
おいて上記ダイパッド１２および上記半導体チップ１３
を収容可能なキャビティ４を形成する上下の金型３０，
３１によって、図５に示すリードフレーム２２のタイバ
ー２６の部分をはさみ付けて上記キャビティ４内に上記
半導体チップ１３を収容する。そして、上記上下の金型
３０，３１の型締めを行う。
【００３２】なお、上記した上下の金型３０、３１のコ
ーナー部には、ランナを介してキャビティ空間内に樹脂
材料を供給するためのゲート（図示せず）が形成されて
おり、型締めが行われた上下の金型３０，３１には、樹
脂が注入される前からヒータなどによって熱が与えられ
ている。
【００３３】次いで、上記ゲートからランナを介してエ
ポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を溶融状態でキャビティ
４内に注入し、上記金型３０，３１に与えられた熱によ
って注入された樹脂を硬化させ、樹脂パッケージ１０を
形成させる。
【００３４】このとき、上記放熱部１４ｂに形成された
貫通孔１４ｃが上記リードフレーム２２によって区切ら
れる上下の空間を連通しているので、上記金型３によっ
て規定されるキャビティ４内に樹脂を注入した場合に、
上記放熱板１４の裏面側に有効に樹脂を進出させること
ができる。したがって、上記貫通孔１４ｃが形成されて
いない場合に比べてより速く樹脂パッケージングを完了
することができ、このため、上記貫通孔１４ｃを形成す
ることにより上記樹脂パッケージ１０内にボイドが形成
されてしまうことを回避することができる。
【００３５】また、このようにして形成された樹脂パッ
ケージ型半導体装置１は、上記放熱板１４と上記ダイパ
ッド１２との接合部分が幅狭の接合部１４ａにより構成
されているので、上記ダイパッド１２と上記放熱板１４
との間の接合面積が従来の放熱板に比べて大幅に減少し
ている。したがって、樹脂パッケージ１０内に吸収され
た水分が回路基板への実装時の高温によって気化膨張し
て上記樹脂パッケージ１０と上記放熱板１４との間の接
合部分が剥離させられ、上記樹脂パッケージ１０の温度
降下にともない、この剥離部分が上記樹脂パッケージ１
０内に残存することによりクッラクが発生しまうことを
極力回避することができる。このため、樹脂パッケージ
１０内に発生したクラックに起因する製品品質の低下を
回避することができる。また、上記構成の樹脂パッケー
ジ型半導体装置１によれば、上記放熱板１４の放熱部１
４ｂに貫通孔１４ｃを形成することにより、上記放熱板
１４と上記ダイパッド１２との間の接合面積がさらに減
少させられているので、上述し効果をさらに享受するこ
とができる。なお、上記放熱部１４ｂが幅広に形成され
ているので、上記接合部１４ａを幅狭に形成することに
よっても、上記放熱部１４ｂの放熱性が損なわれること
もない。
【００３６】さらに、上記樹脂パッケージ型半導体装置
１は、上記放熱板１４によって区切られる上記樹脂パッ
ケージ１０内の上下の部位が上記貫通孔１４ｃに注入さ
れた樹脂によって架橋されているので、上記放熱板１４
と上記樹脂パッケージ１０との間の接合強度が高めら
れ、このことによっても上記樹脂パッケージ１０内での
クラックの発生を防止することができる。
【００３７】なお、本実施形態においては、上記放熱板
１４の接合部１４ａが長矩形状に形成されていたが、上
記放熱部１４ｂは、上記ダイパッド１２よりも幅狭に形
成されていればよく、その形状は様々に設計変更可能で
ある。
【００３８】また、本実施形態においては、上記放熱部
１４ｂが上記接合部１４ａの両端縁から一体的に延出形
成されていたが、上記放熱部１４ｂは少なくとも一端縁
から延出形成すればよいのいうまでもない。
【００３９】さらに、上記放熱部１４ｂに形成された貫
通孔１４ｃは、選択的事項であり、必ずしも必要なもの
ではなく、また、その形状、個数、および形成位置は、
本実施形態に係る樹脂パッケージ型半導体装置１を説明
するために参照した図面に描かれている形状、個数、お
よび形成位置には限定されず様々に設計変更可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る樹脂パッケージ型半導体装置の
一例を示す全体斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。
【図３】図１のIII −III 線に沿う断面図である。
【図４】上記樹脂パッケージ型半導体装置の製造に用い
るリードフレームに形成されたダイパッドの下面に放熱
板を接合した状態の平面図である。
【図５】図４のダイパッドに半導体チップを実装し、こ
の半導体チップと内部リードとをワイヤを用いて結線し
た状態の平面図である。
【図６】図５のリードフレームを上記半導体チップをそ
の内部に収容するようにして金型に挟持した状態の断面
図である。
【図７】従来例に係る樹脂パッケージ型半導体装置の平
面透視図である。
【図８】図６のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 樹脂パッケージ型半導体装置 １０ 樹脂パッケージ １１ 外部リード １２ ダイパッド １３ 半導体チップ １４ 放熱板 １４ａ 接合部（放熱板の） １４ｂ 放熱部（放熱板の） １４ｃ 貫通孔（放熱部の） １６ 内部リード １９ ワイヤ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップと、この半導体チップが搭
    載されるダイパッドと、上記半導体チップから発生する
    熱を外部に放出するための放熱板と、上記半導体チップ
    と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外部リードと、を備えた樹脂
    パッケージ型半導体装置であって、 上記放熱板は、上記ダイパッドよりも幅狭に形成されて
    いるとともに、上記ダイパッドの下面に接合される接合
    部と、この接合部よりも幅広に形成されており、かつ、
    上記接合部の端縁から延出させられている放熱部と、を
    備えたことを特徴とする、樹脂パッケージ型半導体装
    置。
  2. 【請求項２】 上記接合部は、長矩形状に形成されてお
    り、この接合部の両端縁から長手方向に一体的に延出し
    て上記放熱部が形成されている、請求項１に記載の樹脂
    パッケージ型半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記放熱部には、貫通孔が形成されてい
    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。
  4. 【請求項４】 半導体チップが搭載されるダイパッド
    と、上記半導体チップと電気的に導通させられる内部リ
    ードと、を備えるリードフレームを用いた樹脂パッケー
    ジ型半導体装置の製造方法であって、 上記ダイパッド上に半導体チップをボンディングするス
    テップと、 上記半導体チップに形成された上面電極と上記内部リー
    ドの先端部の上面とをワイヤを用いて結線するステップ
    と、 上記ダイパッドよりも幅狭に形成されている接合部と、
    この接合部よりも幅広に形成されており、かつ、上記接
    合部の端縁から延出させられている放熱部と、を備えた
    放熱板を上記ダイパッドの下面に接合するステップと、 上記半導体チップ、上記ダイパッド、上記内部リード、
    および上記放熱板を樹脂パッケージングするステップ
    と、 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。
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