JPH1168016A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置

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JPH1168016A
JPH1168016A JP21757297A JP21757297A JPH1168016A JP H1168016 A JPH1168016 A JP H1168016A JP 21757297 A JP21757297 A JP 21757297A JP 21757297 A JP21757297 A JP 21757297A JP H1168016 A JPH1168016 A JP H1168016A
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semiconductor device
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island
metal plate
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Kenichi Kurihara
健一 栗原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂厚を充分に確保しつつパッケージ厚を有
効に薄く設定することができる樹脂封止型半導体装置を
提供すること。 【解決手段】 半導体素子1の中央部を板状の素子搭載
部材(アイランド)2の一方の面に接着すると共に、半
導体素子1の両端部に配設された複数の端子と複数の外
部リード4bとをワイヤボンディング5で電気的に接続
してなる樹脂封止型半導体装置において、半導体素子1
の少なくとも一方の側と他方の側の両側に分けて配設さ
れたボンディングワイヤ5の相互間に、前述した素子搭
載部材2を配設したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄型樹脂封止型半
導体装置の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電子機器の小型化は需要者の
恒久的な要請であり、特に半導体装置にあっては、小型
化および薄型化と機能の拡大とが永遠のテーマとして現
存している。この内、図12ないし図13に示す樹脂封
止型の薄型半導体装置にあっては、特に装置全体の薄型
化を実行するため、アイランド102の上面に例えばA
g(銀)ペーストなどのマウント材103を介して半導
体チップ101を固着し、ボンディングワイヤ(リード
線)105によって半導体チップ101のパッドと内部
リード104a(リード端子104の内側部分)とを電
気的に接続し、アイランド102の裏面を露出する形で
樹脂封止する、という構造を採用している。
【0003】ここで、符号104bは、リード端子10
4が外部に突出した部分を示す。また、符号106は樹
脂封止して出来上がったパッケージの樹脂部分を示す。
【0004】一方、単にアイランド102の裏面を露出
するだけでは、前述したパッケージ厚は約0.8〔m
m〕程度にしかならず、さらなる薄型化を行うにはアイ
ランド(或いはリードフレーム)102およびチップ上
面の樹脂厚の薄型化が必要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例にあっては、アイランド(或いはリードフレーム)
102およびチップ上面の樹脂厚を薄型化すると、樹脂
封止に際してアイランド102の保持力が低下し、アイ
ランド102が浮き易く、又半導体チップ101上の樹
脂厚も薄くなることからボンディングワイヤ(リード
線)105がパッケージ表面に露出してしまうという不
都合があった。
【0006】即ち、従来の技術において樹脂封止型半導
体装置を薄型化した場合、樹脂封止封入時のアイランド
シフト或いはレーザ捺印時の樹脂の堀り込みにより、ボ
ンディングワイヤ105が露出する、という不都合があ
った。
【0007】
【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に樹脂厚を充分に確保しつつパッケージ厚
を有効に薄く設定することができる樹脂封止型半導体装
置を提供することを、その目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、半導体素子(半導体チップ)の中央部
を板状の素子搭載部材(アイランド)の一方の面に接着
すると共に、半導体素子の両端部に配設された複数の端
子と複数の外部リードとをワイヤボンディングで電気的
に接続してなる樹脂封止型半導体装置において、前述し
た半導体素子の少なくとも一方の側と他方の側の両側に
配設されたボンディングワイヤの相互間に、前述した素
子搭載部材を配設することを、その基本構造として備え
ている。
【0009】このため、ボンディングワイヤの突出領域
(山形状に丸く突出した領域)を有効に利用してその相
互間に素子搭載部材を装備したことから、当該素子搭載
部材を半導体素子の裏面側に装備していた従来例に比較
して、少なくとも素子搭載部材の厚さ分だけ確実に半導
体装置全体を薄くすることができることとなる。
【0010】又、この場合、素子搭載部材(アイラン
ド)の外側の面(表面)と半導体素子(半導体チップ)
の素子搭載部材側の面との間の離間距離Sは、前述した
ボンディングワイヤの想定されるボンディン高さhより
も大きく設定される。このため、ボンディングワイヤは
確実に樹脂封止されることなり、レーザ捺印時の樹脂の
堀り込みによって露出することのない有効な樹脂厚を確
保することができる。
【0011】前述した素子搭載部材の外側の面は露出面
としてもよい。また、この素子搭載部材の外面側(表面
側)には金属板を取り付けると共に、この金属板の外面
を露出面としてもよい。更に、半導体素子の裏面側にも
前述した表面側と同時に又はこれとは別に金属板を取り
付けると共に、この金属板の外面を露出面としてもよ
い。このようにすると、放熱効果がより一層促進され
る。
【0012】更に、前述した各金属板の外面側を樹脂モ
ールドしてもよい。これによって、全体的に耐久性増大
を図り得るほか、レーザ捺印領域が大幅に広がるという
利点がある。
【0013】このように、本発明では、チップ表面にあ
るアイランド表面又はこれに貼り合わされた金属板が露
出される形で樹脂封止されるため、チップ上面に必要な
樹脂厚(つまり、ボンディングワイヤのボンディング高
さとレーザ捺印の堀り込み量)が有効に確保されるの
で、チップ裏面の樹脂厚を薄くすることができ、より薄
い樹脂封止型半導体装置が得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0015】(第1の実施形態)図1乃至図3に第1の
実施形態を示す。この図1乃至図3に示す樹脂封止型半
導体装置は、半導体素子1と、この半導体素子1の中央
部をマウント部材3を介して保持する板状の素子搭載部
材(アイランド或いはリードフレーム)2とを備えてい
る。半導体素子1は、一方の面,即ち前述した素子搭載
部材2側の面(図1の上面)の幅方向の両端部に、複数
の接続端子1a,1a・・・を備えている。この各接続
端子1aに対応して複数のリード端子4が、半導体素子
1の両側に所定間隔を隔てて配設されている。
【0016】ここで、マウント部材3としては、熱硬化
性或いは熱可塑性でフィルム状のマウント部材が使用さ
れ、これによって、半導体チップ1がアイランド2に固
着されている。又この場合、マウント材3は、使用する
リードフレーム(アイランド2の元の素材)の材質が銅
系材の場合は、リードフレームの酸化抑制のために熱硬
化性のものを採用した方がよい。
【0017】前述した各リード端子4は、本実施形態で
はZ字状に曲折されたものが使用され、内側に配設され
た内部リード4aと外側に突出された外部リード4bと
を有している。ここで、内部リード4aと前述した半導
体素子1の接続端子1a(図1参照)とが、ボンディン
グワイヤ5によって連結されている。
【0018】そして、これら半導体素子1,素子搭載部
材2,内部リード4a等の全体が、薄板状に樹脂封止さ
れ一体化されている。符号6は封止用の樹脂を示す。
又、符号2aは吊りピン部を示す。この吊りピン部2a
は、素子搭載部材(アイランド)2の長手方向における
両端部の中央部から前述した半導体素子1を覆うように
して樹脂封止され樹脂6の端部に向けて延設されてい
る。この二つの吊りピン部2aの位置関係(長辺側)を
図3に示す。
【0019】更に、この図1乃至図3に示す第1の実施
形態にあっては、素子搭載部材2の外側の面と前述した
半導体素子1の素子搭載部材2側の面との間の離間距離
Sが、前述したボンディングワイヤ5の想定されるボン
ディング高さhよりも大きく設定されている。
【0020】これにより、ボンディングワイヤ5は樹脂
6内に完全に埋設されこととなり、これがため、素子搭
載部材(アイランド)2の浮き上がりを有効に抑えるこ
とができ、同時に半導体チップ1上の樹脂厚も適当に確
保することができ、これがため、アイランドシフト或い
はレーザ捺印時の樹脂の堀り込みによってボンディング
ワイヤ5が露出するという不都合を解消することが可能
となった。
【0021】更に、この図1に示す第1の実施形態にあ
っては、素子搭載部材2が前述したように半導体素子1
の一方の面(図1の上面)に装備され且つその外側の面
が露出面を構成している。
【0022】ここで、素子搭載部材2の外面(図1の上
面)は、前述したように内部リード4aよりも高い位置
にあり、又、半導体チップ1の図1における上面と内部
リード4aの上面とは、ほぼ同一面上か半導体チップ1
の上面の方が高くなるように設定されている。そして、
樹脂成形時には、素子搭載部材(アイランド)2に半導
体チップ1を固着した後、樹脂封止を行う。
【0023】素子搭載部材(アイランド)2は、吊りピ
ン部2aにディプレス加工などを施すことにより上方に
位置している。
【0024】この場合、ディプレスの加工量は、 「(アイランド厚+マウント材厚)≦加工量≦(上金型
厚+50〔μm〕)」 程度に設定される。ここで、「アイランド厚+マウント
材厚」は、前述したように「ボンディングワイヤのボン
ディング高さ+レーザ堀り込み量」以上でなければなら
ない。
【0025】従って、「アイランド厚+マウント材厚」
は、例えば150〔μm〕以上であることが望ましい。
又、チップ裏面の樹脂厚は、パッケージの反りを低減さ
せるためにチップ上樹脂厚より薄くし、チップ上面の樹
脂量とチップ裏面の樹脂量をほぼ同量にすることが望ま
しい。
【0026】これを更に詳述する。前述したマウント材
3は、使用するリードフレーム(アイランド2の元の素
材)の材質が銅系材の場合は、リードフレームの酸化抑
制のために熱硬化性のものを採用した方がよい。
【0027】又、内部リード4aと半導体チップ1と
は、前述したようにボンディングワイヤ5により電気的
に接続されている。
【0028】このボンディングワイヤ5の露出防止のた
めに、素子搭載部材(アイランド)2とマウント材3と
を合わせた厚さは、アイランド厚125〔μm〕、マウ
ント材(三層タイプ)厚90〔μm〕で215〔μm〕
となり、ボンディングワイヤ5の高さ(ボンディング高
さh)とレーザの堀り込み量の合計値よりも大きく、適
切な値となる。
【0029】図2は図1の平面図を示し、又図3は前述
した二つの吊りピン部2a(長辺側)の位置関係を示す
断面図である。アイランド2は吊りピン部2aにディプ
レス加工を施すことにより、上方に位置することとな
る。この場合のディプレス量は、アイランド2が樹脂封
止金型面に押し付けられるように、やや深めに設定し2
60〔μm〕程度にする。
【0030】次に、半導体チップ1の裏面側(図1の下
面側)の樹脂厚は、パッケージ表面に露出するアイラン
ド2の割合によって適正値は異なるが、ディプレス量の
半分程度が目安となる。
【0031】上記の場合、半導体チップ厚が300〔μ
m〕の時、パッケージの厚さは約650〔μm〕の薄型
で樹脂封止型の半導体装置となる。また、アイランド
2、マウント部材3、半導体チップ1の厚さを更に薄い
ものを採用することにより、従来の組立設備を使用し、
約0.5〔mm〕厚まで、パッケージを薄くすることが
できる。
【0032】又、本実施形態の場合、半導体チップ1の
表面(つまり発熱面側)に取り付けられたアイランド2
が露出しているので、従来の薄型パッケージに比べ放熱
性も優れている。
【0033】更に又、パッド側にワイヤ高さ(ボンディ
ング高さh)以上の厚さのアイランド2とテープ(マウ
ント部材3)が存在するため、アイランド2がシフトし
たとしてもボンディングワイヤ5がパッケージ表面に露
出する可能性もない。
【0034】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態を図4に基づいて説明する。この図4に示す第
2の実施形態は、素子搭載部材(アイランド)2の上面
中央部に空孔部9を設け、アイランド2に凹部8をハー
フエッチあるいはプレスで加工している。
【0035】このアイランド2に凹部8を設けることに
より、空孔部9にも樹脂が充填される。この結果、パッ
ケージ表面に樹脂のエリアが増えることにより、レーザ
捺印機による捺印可能エリアを増やすことが可能とな
る。その他の構成および作用効果は、前述した図1乃至
図3の第1の実施形態とほぼ同一となっている。
【0036】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態を図5に基づいて説明する。この図5に示す第
3の実施形態は、前述した第1の実施形態において、ア
イランド2がパッケージ表面には露出しないようにした
ものである。即ち、この第3の実施形態にあっては、ア
イランド2を含めて樹脂封止した点に特徴を備えてい
る。このため、この第3の実施形態によると、レーザ捺
印時における捺印エリアの制約が大幅に軽減される。
【0037】アイランド2上の樹脂厚は、レーザ捺印の
堀り込み量以上あれば良いので、数10(μm)で充分
であり、アイランド2とマウント材3の厚さもワイヤ高
さ(ボンディング高さh)以上であれば良いので、パッ
ケージの総厚としてはアイランド露出タイプとほぼ同等
にすることが可能である。その他の構成および作用効果
は、前述した図1乃至図3の第1の実施形態とほぼ同一
となっている。
【0038】(第4の実施形態)次に、本発明の第4の
実施形態を図6に基づいて説明する。この図6に示す第
4の実施形態は、半導体素子11として方形状のものを
装備し、その半導体素子11の中央部をマウント部材
(図示せず)を介して保持する薄板部材からなる方形状
の素子搭載部材(アイランド或いはリードフレーム)1
2とを備えている。半導体素子11は、四方の面,即ち
前述した素子搭載部材12側の面の四辺に、複数の接続
端子(図示せず)を備えている。この各接続端子に対応
して複数のリード端子14,14,・・・が、半導体素
子11の四辺に所定間隔を隔てて配設されている。即
ち、図6は、QFPなどの4辺からリードが導出された
パッケージに本発明を適用したときの平面図である。
【0039】符号16は封止用の樹脂を示す。又、符号
12aは吊りピン部を示す。この吊りピン部12aは、
四角形状のアイランド12から樹脂16部分の四隅に向
かって延設されている。図6に、この四つの吊りピン部
12aの位置関係(長辺側)を示す。また、この第4の
実施形態においても、アイランド12は半導体素子11
よりも小さい形状のものが装備されている。
【0040】SOPなどデュアルライン系パッケージと
同様に、QFP系パッケージでも放熱性の優れた薄型樹
脂封止半導体が構成できる。その他の構成および作用効
果は、前述した図1乃至図3の第1の実施形態とほぼ同
一となっている。
【0041】(第5の実施形態)次に、本発明の第5の
実施形態を図7に基づいて説明する。この図7に示す第
5の実施形態は、前述した第1の実施形態(図1乃至図
3)において、アイランド2上に接着材を介してアイラ
ンド2よりも面積の広い金属板21を装備した点に特徴
を備えている。
【0042】この金属板21は、アイランド2よりもサ
イズが大きいため、取り付けはワイヤーボンディング後
に行う。このようにしても前述した第1の実施形態の場
合と同等の作用効果を有するほか、この金属板21によ
り、放熱効果がさらに向上するという利点を有する。ま
た、金属板21については、図8に示すように、半導体
素子(半導体チップ)1のチップ裏面に取り付けてもよ
い。このようにしても、前述した図7の場合とほぼ同様
の放熱効果を得ることができる。
【0043】尚、この場合、金属板21の取り付けは、
ワイヤーボンディング後に接着剤(Agペースト,フィ
ルム等)を用いて貼り付けるか、又は樹脂の封入時に封
入金型のキャビティに金属板を入れておいて封入を行う
ことにより、チップ裏面に金属板を取り付けた構造とす
る、等の手法をもってとり行われる。その他の構成及び
作用効果は、前述した第1の実施形態と同一となってい
る。
【0044】(第6の実施形態)次に、本発明の第6の
実施形態を図9に基づいて説明する。この図9に示す第
6の実施形態は、前述した第5の実施形態(図7)の場
合と同様に、アイランド2上に接着材22を介してアイ
ランド2よりも面積の広い金属板21を装備し、更に、
その外面側には、予め樹脂21aをコーティングした点
に特徴を備えている。
【0045】この第6の実施形態では、前述した金属板
21に樹脂21aがコーティングされているので、取り
付け方法は、ワイヤーボンディング後に行うか封入時に
封入金型のキャビティ部に仮付けしておき封入を行うこ
とが可能である。
【0046】この樹脂21aをコーティングした金属板
21を使用することにより、放熱効果に優れ組み立て性
も改善される。
【0047】また、金属板21については、図10に示
すように、半導体素子(半導体チップ)1のチップ裏面
に取り付けてもよい。この場合、樹脂21aのコーティ
ング面は、金属板21の露出面側,即ち図10の下面側
に配設される。このようにしても、前述した図9の場合
とほぼ同様の放熱効果を得ることができる。その他の構
成及び作用効果は、前述した第1の実施形態と同一とな
っている。
【0048】(第7の実施形態)次に、本発明の第7の
実施形態を図11に基づいて説明する。この図11に示
す第7の実施形態は、前述した第1の実施形態(図1乃
至図3)において、半導体素子(半導体チップ)1の上
面側および裏面側に、金属板21を装着した点に特徴を
備えている。
【0049】この場合、用いる金属板21は、予め一方
の面又は両面に樹脂コーティングされた金属板でもよ
い。金属板21を二枚使用することによって、アイラン
ドシフトが無く且つ放熱性がさらに優れた樹脂封止型半
導体装置となる。
【0050】更に、半導体素子(半導体チップ)1を金
属板21で挟み込むかマウント材にクッション効果をも
たせておくことにより、チップクラックなどの不良を未
然に防ぐことができる。その他の構成及び作用効果は、
前述した第1の実施形態と同一となっている。
【0051】
【発明の効果】以上にように、本発明によると、素子搭
載部材(アイランド)を、半導体素子の少なくとも一方
の側と他方の側の両側に配設されたボンディングワイヤ
の相互間に配設するを、その基本構造としたので、ボン
ディングワイヤの突出領域を有効に利用することがで
き、これがため、素子搭載部材を半導体素子の裏面側に
装備していた従来例に比較して、少なくとも当該素子搭
載部材の厚さ分だけ半導体装置全体を確実に薄くするこ
とができる。
【0052】又、この場合、素子搭載部材(アイラン
ド)の外側の面(表面)と半導体素子(半導体チップ)
の素子搭載部材側の面との間の離間距離Sは、前述した
ボンディングワイヤの想定されるボンディング高さhよ
りも大きく設定される。このため、ボンディングワイヤ
は確実に樹脂封止されることなり、レーザ捺印時の樹脂
の堀り込みによって露出することのない有効な樹脂厚を
確保することができる。即ち、レーザ捺印を行ったり,
アイランドシフトが発生しても、ボンディングワイヤの
露出が生じない薄型の樹脂封止型半導体装置を得ること
ができる。
【0053】更に、本発明によると、素子搭載部材の外
側の面を露出するか又は素子搭載部材の外面に金属板を
接着してその外側の面を露出する構造とすることによ
り、熱の放散性をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図2のA−A線に沿い且つ同図の矢印B方向か
らみた断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態を示す断面図である。
【図5】本発明の第3の実施形態を示す断面図である。
【図6】本発明の第4の実施形態を示す平面図である。
【図7】本発明の第5の実施形態を示す断面図である。
【図8】図7の変形例を示す断面図である。
【図9】本発明の第6の実施形態を示す断面図である。
【図10】図9の変形例を示す断面図である。
【図11】本発明の第7の実施形態を示す断面図であ
る。
【図12】従来例を示す断面図である。
【図13】図12のC−C線に沿った断面図である。
【符号の説明】
1,11 半導体素子としての半導体チップ 2,12 素子搭載部材としてのアイランド 2a 吊りピン部 3 マウント材(接着材) 4 リード端子 4a 内部リード 4b 外部リード 5 ボンディングワイヤ 6 樹脂 21 金属板 21a コーティングされた樹脂 22 接着剤 h ボンディング高さ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子の中央部を板状の素子搭載部
    材の一方の面に接着すると共に、前記半導体素子の両端
    部に配設された複数の端子と複数の外部リードとをワイ
    ヤボンディングで電気的に接続してなる樹脂封止型半導
    体装置において、 前記半導体素子の少なくとも一方の側と他方の側の両側
    に分けて配設されたボンディングワイヤの相互間に、前
    記素子搭載部材を配設したことを特徴とする樹脂封止型
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記素子搭載部材の外側の面と前記半導
    体素子の素子搭載部材側の面との間の離間距離を、前記
    ボンディングワイヤの想定されるボンディン高さよりも
    大きく設定したことを特徴とする樹脂封止型半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記素子搭載部材の外側の面を露出面と
    したことを特徴とする請求項1記載の樹脂封止型半導体
    装置。
  4. 【請求項4】 前記素子搭載部材の外面側に金属板を取
    り付けると共に、この金属板の外面を露出面としたこと
    を特徴とする請求項1の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体素子の裏面側に金属板を取り
    付けると共に、この金属板の外面を露出面としたことを
    特徴とする請求項1の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記素子搭載部材の外面側に金属板を装
    備すると共に、前記半導体素子の裏面側に金属板を装備
    し、この各金属板の外面を露出面としたことを特徴とす
    る請求項1の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記金属板の外面側を樹脂モールドした
    ことを特徴とする請求項4,5又は6記載の半導体装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7009304B2 (en) 2002-04-24 2006-03-07 Renesas Technology Corp. Resin-sealed semiconductor device
JP2010245468A (ja) * 2009-04-10 2010-10-28 Denso Corp モールドパッケージの実装構造および実装方法
JP2013016606A (ja) * 2011-07-04 2013-01-24 Daikin Ind Ltd パワーモジュールの冷却構造
AT511792A3 (de) * 2011-07-26 2015-01-15 Eaton Gmbh Schaltgerät

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