JPS59207645A - 半導体装置およびリ−ドフレ−ム - Google Patents

半導体装置およびリ−ドフレ−ム

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JPS59207645A
JPS59207645A JP58081962A JP8196283A JPS59207645A JP S59207645 A JPS59207645 A JP S59207645A JP 58081962 A JP58081962 A JP 58081962A JP 8196283 A JP8196283 A JP 8196283A JP S59207645 A JPS59207645 A JP S59207645A
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lead
heat sink
mold layer
resin
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Masaru Katagiri
優 片桐
Kenji Minami
健治 南
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Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は樹脂封止型の半導体装置と、これを製造するた
めのリードフレームの改良に関する。
〔発明の技術的背景〕
第1図は従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
同図において、1はベッド部である。
該ベッド部1上には銀−エポキシ系接着剤等のマウント
剤2を介して半導体チップ3がマウントされている。こ
の半導体チップ3の表面に形成された内部端子は、がン
ディングヮイヤ4を介してベッド部1の周囲に配設され
たり−ド5に接続されている。そして、ベッド部1、半
導体ベレット3.ポンディングワイヤ4およびリード5
の一部はエポキシ樹脂等の樹脂モールド層6で封止され
ている。また、リード5は樹脂モールド層5の側壁から
外部に延出され、下方に折夛曲けられている。
上記従来の樹脂封止型半導体装置は第2図に示すような
り−PフレームAを用いて製造される。このリードフレ
ームAは銅あるいはN i/F’e合金等の導電性金属
板をプレス加工、エツチング加工等によって所定のノ4
ターン形状としたものである。第2図のリードフレーム
Aでは、外枠8によって3つの領域に区画され、夫々の
領域内に同一のパターンが形成されている。即ち、左端
の単位・リーンに示すように、夫々の領域の略中夫には
ベッド部1が配置され、該ベッド部1はタイバー91を
介して外枠8に連結され、支持されている。ベッド部1
の周囲には多数のリード5・・・がベッド部を取シ囲ん
で配設され、該リード5・・・は夫々外枠8に連結され
ている。
また、同じ方向に延出されるリード5・・・はタイバー
92で連結され、該タイバー92は外枠8に連結されて
いる。このタイバー9=を境にして、リード5・・・は
内部リード51 と外部リード52とに分けられている
第2図のリードフレームによシ第1図の樹脂封止型半導
体装置を製造するには、まず第2図における中間の単位
/IPターンに示したように、ベッド部1上に半導体チ
ップ3をマウントする。
続いて、がンディングワイヤ4でがンディングパッドと
内部リード51の先端部との間を接続した後、右端の単
位パターンに示すように所定領域を樹脂モールド層6で
封止する。次に、タイバー91.9−を切除すると共に
、外部リード52を外枠8から切9離した後、分離され
た夫々の外部リード52を所定方向に折シ曲げれば第1
図の構造をもった樹脂封止型半導体装置が得られる。
このように、’)  )’フレームは半導体チップ3と
リード5とを所定の位置関係に保持し、特にポンディン
グワイヤ4による接続を確実に行なう機能を有するもの
で、樹脂封止型半導体装置を製造するだめの直接的な器
具に類するものである。
なお、ベッド部1を支持しているタイバー91も樹脂封
止されて第1図の半導体装置内に残存し、かつその切断
面は樹脂モールド層6の端面に露出することになる。そ
して、このタイバーの露出した切断面は基板バイアスを
加えて動作させる半導体装置においては基板電位を測定
するために利用されている。
〔背景技術の問題点〕
ところで、上記の樹脂封止型半導体装置は一般に外囲器
の放熱性が低いという問題があった。
このため、半導体チップ3の消費電力が大きい場合には
、樹脂モールド層6を熱抵抗の小さい樹脂材料で形成す
るとか、第3図に示すように5− 樹脂モールド層6の頂面に放熱板10を接着剤で外付け
する等の対策が従来とられている。
しかしながら、熱抵抗の小さい封止樹脂(例えば商標名
EME−21or )は一般に熱衝撃によりいため、樹
脂モールド層6にひび割れを生じ易いという問題があっ
た。
また、外付は放熱板10を採用する場合にも、この放熱
板10を樹脂モールド層6に強固かつ均一に接着するの
が難かしいため、例えばオートハンドラー等で製品テス
トを行なっているときに落下したシすると、その衝撃で
放熱板10が剥がれてしまうという問題があった。
他方、従来のリードフレームでは、インナーリード51
・・・が片持梁で支持されているためその先端に浮き沈
みを生じたシ、タイバー91が捻れてベッド部1に傾斜
を生じ易く、その結果、ワイヤデンディング時にデンデ
ィングミスを生じ易いという問題があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、6− 優れた放熱性を有し、消費電力の大きなICに適した樹
脂封止型半導体装置と、これ?:M造するためのリード
フレームを提供することを目的とするものである。
また、本発明のもう一つの目的は、インナーIJ−)’
オよびベッド部の安定した上記リードフレームを提供す
ることである。
〔発明の概要〕
本発明による半導体装置は、肉厚部および肉薄部を有す
る金属製の放熱板と、該放熱板の表面に熱良導性のマウ
ント剤を介して連結された半導体チップと、該半導体チ
ップから離間してその周囲に配設され、かつ前記放熱板
から電気的に絶縁して設けられた金属製のリードと、該
リードの一端部と前記半導体チップとを接続するがンデ
ィングワイヤと、前記放熱板、半導体チップ、リードの
一端部およびデンディングワイヤを封止する樹脂モール
ド層とを具備し、前記放熱板の肉厚部における前記半導
体チップの連結面とは反対側の表面が樹脂モールド層か
ら露出され、前記リードの他端部が樹脂モールド層から
外方に延出されていることを特徴とするものである。
上記本発明の半導体装置では、熱良導性のマウント剤を
介して半導体チップに連結され、かつ一部表面を露出さ
せた放熱板の寄与によって優れた熱放散性を有し、しか
もこの放熱板の肉薄部は樹脂モールド層に埋設されてい
るから従来の外付は放熱板のように脱落することがない
一方、本発明によるリードフレームは、リード・リーン
を支持固定する金属製の外枠と、該外枠に連結支持され
てこの外枠で囲まれた領域内に延設され、かつその先端
が半導体チップの設置予定領域を取シ囲むように配設さ
れた多数の金属製リードパターンと、該リードパターン
の片面側に耐熱性合成樹脂からなる絶縁性のフィルム乃
至薄板を介して接着固定され、かつ前記半導体チップの
設置予定領域を覆って設けられた肉厚部および肉薄部を
有する金属製の放熱板とを具備し、前記半導体チップの
設置予定領域の少なくとも一部において前記放熱板表面
が露出されていることを特徴とするものである。
上記本発明によるリードフレームは、各リード/lター
ンの先端部が絶縁性のフィルム乃至薄板を介して前記放
熱板に固定されているから、リード・母ターン先端部の
浮き沈みといった変形を防止でき、ワイヤボンディング
時のがンディングミスを防止できる。
〔発明の実施例〕
以下、第4図〜第10図を参照して本発明の詳細な説明
する。
第4図体)は本発明の一実施例になるリードフレームの
平面図であp、第4図(B)はこのリードフレームに設
けられている放熱板部材の平面図、第4図(C)は同図
(B)のC−C線に沿う断面図、第4図■)は同図(B
)のD−D線に沿う断面図である。
第4図(A)から明らかなように、とのり−Pフレーム
1は第2図の従来のリードフレームと略同じパターンを
有しおり、同一部分には同一の参照番号を付しである。
即ち、1はベッド部、519− はインナーリード、53は外部リード、8は外枠、91
19意はタイバーである。そして、この実施例ではベッ
ド部1を貫通する開孔部111が形成されている。また
、第4図(B)〜(D)に示す放熱板部材Lノがベッド
部1、インナーリード51およびタイバー91の下面に
接着されている。該放熱板部材Lノは、第4図(C) 
O))に示すように鉄、銅、アルミニウムあるいはこれ
らの合金等の熱良導体でできた放熱板13と、該放熱板
13の片面を被覆して設けられたポリイミド樹脂膜14
からなっている。放熱板13は中央の肉厚部131およ
び両側の肉薄部132を有し、ポリイミド樹脂膜14に
はベッド部1に形成された開孔部111に連通する開孔
部11゜が形成されている。また、放熱板部材12の両
側部にはポリイミド樹脂膜14および放熱板13の肉薄
部13冨を貫通する多数の貫通孔15・・・が設けられ
ている。
上記のリードフレームによる樹脂封止型半導体装置の製
造について説明すれば次の通シであ−10= る。
第5図(A)は上記実施例のリードフレーム7の断1■
構造を示している。まず、々ラド部1およびポリイミド
樹脂膜14に設けた開孔部111゜1ノ鵞で形成される
四部11内に銀−エポキン系のマウント剤2を充填し、
該マウント剤2を介して半導体チップ3をベッド部1上
にマウントする。このとき、マウント剤2の量を開孔部
11内におさまるようにコントロールすることによって
、マウント剤2が第3図に示すような形で半導体チップ
3の周囲にはみ出すのを防止できる。続いてワイヤデン
ディングを行ない、がンディングワイヤ4により半導体
チップ3とインナーリーP51の先端部とを接続して第
5図(B)の状態に組み立てる。このとき、ベッド部1
とインナーリード5! とは両者共にポリイミド樹脂膜
J4上に接着固定されているため、相互に浮き沈みを生
じることなく極めて安定で、ミス日?ンディングを生じ
ることなく確実なワイヤゲンディングを行なうことがで
きる。
第6図(A)(6)は、夫々第4図(4)〜(D)のリ
ードフレームによって製造された本発明の樹脂封止型半
導体装置の一実施例を示す断面図である。第6図体)は
第4図(C)に対応する断面を示し、第6図(B)は第
4図(ロ)に対応する断面を示している。
この半導体装置は、第5図113)の状態に組み立てた
後、従来と同様に樹脂そ一ルド層6による封止工程およ
びリードフォーミング工程を経て製造される。ただし、
その場合に樹脂モール2層6は放熱板13の肉厚部13
1表面が露出するようにして形成されている。また、第
6図中)に示すように、樹脂モールド層6は放熱板両側
部に設けられた多数の貫通孔15・・・内に侵入して形
成されている。更に、放熱板13の肉厚部131が露出
されているため、リード5はその露出面とは逆向きの方
向に折シ曲げてリードフォーミングされている。
上記第6図(A)■)の実施例になる半導体装置では、
図示のように熱良導体であるマウント剤2を介して放熱
板13が半導体テラf3に接続されており、しかも放熱
板の肉厚部131の表面は樹脂モールド層6から露出さ
れているため、放熱板13の寄与に主って優れた熱放散
性が得られる。従って、樹脂モールド層6の熱抵抗性は
特に考慮する必要がなく、耐熱衝撃性の大きい封止樹脂
を選択できるため、樹脂モールド層6の割れを防止して
信頼性を向上することができる。
また、放熱板13はその肉薄部132が樹脂モールド層
6に封止されているから、第3図で説明した従来の外付
は放熱板のような脱落は生じない。更に、第6図(i3
)に示されるように樹脂モールド層6が放熱板部材12
の貫通孔15・・・内に貫入して形成されているから、
放熱板部材12は確実に固定され、樹脂モールド層6内
で位置づれを生じることもない。
加えて、上記実施例の樹脂封止型半導体装置では、既述
のようにマウント剤2が半導体チッf3の周囲にはみ出
すのを防止できるため、耐湿性が向上するといった効果
が得られる。即ち。
13− 樹脂モールド層6の外部から侵入した水分がマウント剤
2に接触すると、マウント剤2に含まれるハロゲンおよ
びアルカリイオン(Cj−* Na”+Ka+等〕が活
性化され、半導体チップ3表面のAt配線やPudの腐
食を促進することになる。この点において、上記実施例
の半導体装置ではマウント剤2と侵入してきた水分との
接触が阻止されるから耐湿性の向上がもたらされる。
第7図は本発明の他の実施例になるリードフレームを示
す平面図である。この実施例のリードフレームは、図示
のようにベッド部1が設けられていない点を除き、総て
第4図(A)〜(D)のリードフレームと同じ構成にな
っている。
上記実施例のリードフレームによる樹脂封止型半導体装
置の製造は、半導体チップをポリイミド樹脂膜14上に
マウントする点を除き、第5図(A)■)について説明
したのと同様にして行なう。この場合、既述したと同じ
効果が得られる他、第5図(B)においてベッド部1が
存在しないととから明らかなように、がンディングワイ
ヤ14− 4がベッド部1に接触して生じる所謂ベッドタッチショ
ートを防止できるという効果が得られる。
第8図は本発明の他の実施例になる樹脂封止型半導体装
置の断面図で、第7図のリードフレームによシ製造され
たものである。図示の構造から明らかなように、この樹
脂封止型半導体装置は放熱性、信頼性および耐湿性等の
点で第6図で説明したのと同じ効果を得ることができる
またRヮド部Iが存在しないことから、ベッド部1と樹
脂モールド層6との熱膨張率差に起因して従来特にベッ
ド部1の周縁に沿って発生しやすかった樹脂モールド層
6のひび割れを防止できる効果が得られる。
第9図は第7図の実施例の変形例になるリードフレーム
を示す平面図である。この変形例では、IP +Jイミ
ド樹脂膜14に形成された開孔部112が半導体チップ
3の面積よυも大きくなっておシ、その他の構成は第7
図の実施例と総て同じである。従って、このリードフレ
ームによって製造された樹脂封止型半導体装置は8g1
0図に示す構造となる。これらの変形例によっても本発
明の基本的な効果が得られることは明らかである。即ち
、ポリイミド樹脂膜14に要求される最低限の機能は、
リード5と放熱板13との間を電気的に絶縁することで
ある。従って、ポリイミド樹脂膜14は最低限インナー
リード51と放熱板13との接着面にのみ介在して設け
られていればよい。
なお、第4図(5))〜■)、第7図および第9図のリ
ードフレームにおいて、何れの場合もタイバー91は設
けなくともよい。即ち、本発明のリードフレームでは従
来のようにタイバー91でぺ、ド部1を支持する必要が
ないからである。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば放熱性、信頼性お
よび耐湿性に優れた樹脂封止型半導体装置と、これを製
造するための形状安定性に優れたリードフレームを提供
できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一般的な樹脂封止型半導体装置を示す断
面図、第2図は従来のリードフレームと、該リードフレ
ームによる樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明する
ための平面図、第3図は放熱性を改善した従来の樹脂封
止型半導体装置を示す断面図、第4図(4)は本発明の
一実施例になるリードフレームの平面図であり、第4図
(B)はこのリードフレームに設けられた放熱板部材の
平面図、第4図働および第4図の)は夫夫第4図の)の
C−C線およびD−D線に沿う断面図、第5図(A) 
(B)は第4図(A)〜(D)のリードフレームによる
樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明するための断面
図、第6図(ハ))(B)は本発明の一実施例になる樹
脂封止型半導体装置を示す断面図、第7図は本発明の他
の実施例になるリードフレームの平面図、第8図は本発
明の他の実施例になる樹脂封止型半導体装置を示す断面
図、第9図は第7図のリードフレームの変形例を示す平
面図、第10図は第7図の樹脂封止型半導17一 体装置の変形例を示す断面図である。 1・・・ベッド部、2・・・マウント剤、3・・・半導
体チップ、4・・・?ンディングワイヤ、5・・・リー
ド、51・・・インナーリード、52・・・外部リード
、6・・・樹脂モールド層、工・・・リードフレーム、
8・・・外枠、91+92・・・タイバー、10・・・
外付は放熱板、12・・・放熱板部材、13・・・放熱
板、131・・・肉厚部、132・・・肉薄部、14・
・・ポリイミド樹脂膜、15・・・貫通孔。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦18−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  肉厚部および肉薄部を有する金属製の放熱板
    と、該放熱板の表面に熱良導性のマウント剤を介して連
    結された半導体チップと、該半導体チラノから離間して
    その周囲に配設され、かつ前記放熱板から電気的に絶縁
    して設けられた金属製のリードと、該リードの一端部と
    前記半導体チップとを接続するポンディングワイヤと、
    前記放熱板、半導体チップ、リードの一端部およびポン
    ディングワイヤを封止する樹脂モールド層とを具備し、
    前記放熱板の肉厚部における前記半導体チップの連結面
    とは反対側の表面が樹脂モールド層から露出され、前記
    リードの他端部が樹脂モールド層から外方に延出されて
    いることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)  リードパターンを支持固定する金属製の外枠
    と、該外枠に連結支持されてこの外枠で囲まれた領域内
    に延設され、かつその先端が半導体チップの設置予定領
    域を取シ囲むように配設された多数の金属製リードパタ
    ーンと、該リード/IPターンの片面側に耐熱性合成樹
    脂からなる絶縁性のフィルム乃至薄板を介して接着固定
    され、かつ前記半導体チップの設置予定領域を覆って設
    けられた肉厚部および肉薄部を有する金属製の放熱板と
    を具備し、前記半導体チップの設置予定領域の少なくと
    も一部において前記放熱板表面が露出されていることを
    特徴とするリードフレーム。
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