JPS61292346A - 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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JPS61292346A
JPS61292346A JP60134658A JP13465885A JPS61292346A JP S61292346 A JPS61292346 A JP S61292346A JP 60134658 A JP60134658 A JP 60134658A JP 13465885 A JP13465885 A JP 13465885A JP S61292346 A JPS61292346 A JP S61292346A
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Toshihiro Kato
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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半導体装置に関し、特に、半導体チ
ップに対して絶縁されたヒートシンクを有する樹脂封止
型半導体装置の改良に係る。
〔発明の技術的背景〕
例えばパワートランジスタアレイのような電力用半導体
装置では、一つのヒートシンク上に複数の半導体チップ
をマウントして組立て、これを単一の樹脂モールド層で
封止した形態のものが知られている。このような半導体
装置では、当然ながら個々の半導体チップとヒートシン
クとは絶縁されていなければならない。このため、当初
はセラミック基板が用いられていたが、コストが高いこ
とや加工性に問題があることから、種々の代替が提案さ
れている。
出願人もセラミック基板を用いず、通常の金属製ヒート
シンクのみを用いて半導体チップ相互間の絶縁を達成し
得る樹脂封止型半導体装置の構造を先に提亭した。以下
に第2図〜第5図を参照し、この出願人の提案になる構
造を説明する。
第2図はアルミニウム板等の熱伝導性の高い金膜板から
なるヒートシンク1の平面図である。該ヒートシンク1
には放熱板に固着するためのビス止め孔11が形成され
ている。また、第3図は銅系あるいは鉄系合金等の導電
性金属薄板をパターンニングしたリードフレーム2の平
面図である。
図示のように、リードフレーム2には独立した四つのベ
ッド部21及びリードパターン22が形成され、これら
はフレーム23に連結して支持されている。
出願人が先に提案した構造、を得るには、リードフレー
ム2のベッド部21上に夫々半導体チップをダイボンデ
ィングし且つ所要のワイヤボンディングを施した後、こ
れをヒートシンク1と共に金型内にセットしてトランス
ファーモールドを行なう。その際、リードフレームはヒ
ートシンク1の上に所定の間隙を置いて設置し、この間
隙をモールド樹脂が埋めるようにする。第4図は、こう
して樹脂封止した後にリードフォーミングを行なった状
態を示す平面図であり、図中3は樹脂モールド層である
第5図は第4図v−V線に沿う断面図で、図中4は半田
層5を介してベッド部21上にダイボンディングされた
半導体チップ、6はボンディングワイヤである。図示の
ように、この構造ではリードフレーム2(特にベッド部
21)とヒートシンク1との間の間隙に樹脂モールド層
3が介在し、これによって両者間の絶縁が達成されてい
る。
なお、上記の構造における放熱性はベッド部21とヒー
トシンク1との間に介在するモールド樹脂の熱伝導率に
依存する。そこで、樹脂モールド層3として結晶性シリ
カ粉末を混合して熱伝導率を向上させたエポキシ樹脂(
λ−60x 10 ’ cal/α−sec ・℃)が
用いられている。
〔背景技術の問題点〕
上記従来の樹脂封止型半導体装置に用いられている高熱
伝導性樹脂は、結晶性シリカが多く混入されているため
に粘度が高くならざるを得ない。
このため、トランスファーモールドで樹脂モールド層3
を形成する際にベッド部21とヒートシンクの間を埋め
る樹脂層にボイドが発生し易く、このボイド発生は絶縁
耐圧を低下させる。この傾向は樹脂液の粘度に比例し、
且つベッド部とヒートシンク間の距離に反比例するから
、シリカ含有率を高めて放熱特性を向上しようとすると
ボイド発生が顕著になって絶縁性が低下してしまう問題
があった。また、樹脂液の粘度が高くなると、トランス
ファーモールドの際の樹脂液の流れ抵抗が大きくなり、
ボンディングワイヤ6の切断等、所謂ボンディングオー
ブン不良を起こし易いという問題が生じる。
一方、シリカ含有量を増大し且つボイド発生を抑制しよ
うとすればベッド部/ヒートシンク間の距離を大きくせ
ざるを得す、樹脂層による熱抵抗が増大して放熱特性向
上の効果が得られなくなってしまう。因みに、ベッド部
21の寸法が8 m X8IIll11モールド樹脂と
してλ−60x 104cal /α・sec ・℃の
結晶性シリカ含有エポキシ樹脂を用いた場合、ボイド発
生の関係からベッド部/ヒートシンク間距離を0.5 
m以下にすることはできなかった。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来の樹脂封止型半導体装置における問題
を改善するためになされたもので、ベッド部とヒートシ
ンク間の距離を短縮すると共に、ボイドの発生を防止し
且つ両者間に介在するモールド樹脂層の結晶性シリカ含
有率を増大し、絶縁性を維持しつつ放熱特性を向上する
ことができる樹脂封止型半導体装置の構造を提供しよう
とするものである。
〔発明の概要〕
本発明による樹脂封止型半導体装置は、金属製のベッド
部表面にマウントされた半導体チップと、前記ベッド部
及び前記半導体チップを前記ベッド部の裏面が露出する
ように封止する第一の樹脂モールド層と、前記ベッド部
の露出した裏面下に所定の距離を置いて配置された金属
製のヒートシンクと、該ヒートシンクおよび前記第一の
樹脂モールド層の外側を覆い、且つ前記ベッド部の露出
面と前記ヒートシンクとの間の間隙に充填して形成され
た第二の樹脂モールド層と、該第二樹脂モールド層を貫
通してその先端部が前記第一の樹脂モールド層内に配置
され、且つボンディングワイヤを介して前記半導体チッ
プ表面の内部端子に接続されたリードとを具備したこと
を特徴とするものである。
上記のように、本発明は樹脂モールド層を二層に分けた
ことを要点とするもので、第一の樹脂モールド層を形成
した後、第二の樹脂モールド層をトランスファーモール
ドして製造することになる。
この場合、一段階のトランスファーモールドによる従来
の場合とは樹脂液の流れが異なるため、最終的に空気が
溜り易い部分はベッド部/ヒートシンク間の間隙ではな
く、第一の樹脂モールド層の外側部分になる。その結果
、第二の樹脂モールド層として粘度の高い樹脂を用い且
つベッド部/ヒートシンク間の間隙を狭くした場合にも
、この間隙内を充填する樹脂層にボイドが形成されるの
を防止できる。従って、第二の樹脂モールド層としてシ
リカ含有量の多い高熱伝導率の樹脂を用い、絶縁性を維
持しつつ放熱特性を向上することが可能となる。
また、第二の樹脂モールド層を形成する際には既に第一
の樹脂モールド層が形成されているから、高粘性の樹脂
液によるトランスファーモールドに際してもボンディン
グオーブン等の問題は発生しない。
なお、半導体チップとヒートシンクとの間の絶縁は、第
2図〜第5図のように複数個の半導体チップを単一のパ
ッケージ内に封止する場合に限らず、1WAの半導体チ
ップを封止した半導体装置においても必要とされるもの
である。即ち、複数の半導体装置の夫々をそのヒートシ
ンクを同一の放熱板上に固定して設置する場合には、当
然に同様の絶縁が要求される。従って、本発明は第2図
〜第5図に説明した半導体装置のみならず、1個の半導
体チップを封止した樹脂封止型半導体装置に適用した場
合にもその特有の効果を奏するものである。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例になる樹脂封止型半導体装置
を示す断面図である。同図において、第2図〜第5図と
同じ部分には同一の参照番号を付しである。即ち、1は
ヒートシンク、2はリードフレーム、21はベッド部、
4は半導体チップ、5は半田合金等のマウント剤層、6
はAu、AI等の金属細線からなるボンディングワイヤ
である。
この実施例においては、樹脂モールド層が第一の樹脂モ
ールドMi3t 、第二の樹脂モールド層32の二層構
造になっており、何れも結晶性シリカを含む高熱伝導性
エポキシ樹脂からなっている。但し、第一の樹脂モール
ド層31にはλ−60X10’ cal /cm 6 
sec * ’cのものを用い、第二の樹脂モールド層
32には更に熱伝導率の高いλ=80〜904 cat
 /cxr −sec −’Cのものを用いている。
また、ベッド部21の寸法は10Jllll X IO
M 、ベッド部/ヒートシンク間の距離は0.3 mで
ある。
上記実施例になる樹脂封止型半導体装置の製造に際して
は、従来と同様にリードフレーム3上で半導体チップ4
のダイボンディング及びワイヤボンディングを行なった
後、トランスファーモールドにより第一の樹脂モールド
層31を形成して樹脂封止を行なう。次に、ヒートシン
ク1をトランスファーモルト金型内に設置し、更に該ヒ
ートシンク上に所定の間隔を置いて前記第一の樹脂モー
ルド層を形成したリードフレームを設置した後、トラン
スファーモールドを行なって第二の樹脂モールド層32
を形成する。この二回目のトランスファーモールドにお
いて、樹脂液は先ずヒートシンク1と第一の樹脂モール
ド層との間を流れてから第一の樹脂モールドの外側に流
れ込む。従って、この場合の空気の逃げ場は従来のよう
にベッド部/ヒートシンク間の間隙ではなく、第二の樹
脂モールド層32成形空間となり、問題の間隙部分には
何等ボイドを生じることなく高熱伝導率の樹脂を充填す
ることができた。
上記実施例になる樹脂封止型半導体装置では、ベッド部
/ヒートシンク間の距離をOJ ttytrと従来の1
/2に短縮し、且つこの間隙内を従来よりも熱伝導率の
高い樹脂で充填したため、この間隙内の樹脂層による熱
抵抗は従来の3.4℃/Wから1.8℃/Wと約47%
改善することができた。また、この間隙内の樹脂層にお
けるボイドの発生を略完全に防止できたため、絶縁性の
低下といった問題は生じなかった。
なお、本発明を効果的に適用できる具体的なデバイスと
しては、トランジスタ、トランジスタアレイの他、ダイ
オードアレイやソリッドステートリレー、フォトカブラ
等が挙げられる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によればベッド部とヒート
シンク間に外囲器樹脂を介在させて両者間を絶縁した樹
脂封止型半導体装置において、ベッド部とヒートシンク
間の距離を短縮すると共に、ボイドの発生を防止し且つ
両者間に介在するモールド樹脂層の結晶性シリカ含有率
を増大し、絶縁性を維持しつつ放熱特性を向上すること
ができる等、顕著な効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例になる樹脂封止型半導体装置
の断面図、第2図〜第5図は従来の樹脂封止型半導体装
置の一例を説明するための図である。 1・・・ヒートシンク、2・・・リードフレーム、21
・・・ベッド部、3.3r 、32・・・樹脂モールド
層、4・・・半導体チップ、5・・・マウント剤、6・
・・ボンディングワイヤ 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図 V」 第4図 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  金属製のベッド部表面にマウントされた半導体チップ
    と、前記ベッド部及び前記半導体チップを前記ベッド部
    の裏面が露出するように封止する第一の樹脂モールド層
    と、前記ベッド部の露出した裏面下に所定の距離を置い
    て配置された金属製のヒートシンクと、該ヒートシンク
    および前記第一の樹脂モールド層の外側を覆い、且つ前
    記ベッド部の露出面と前記ヒートシンクとの間の間隙に
    充填して形成された第二の樹脂モールド層と、該第二の
    樹脂モールド層を貫通してその先端部が前記第一の樹脂
    モールド層内に配置され、且つボンディングワイヤを介
    して前記半導体チップ表面の内部端子に接続されたリー
    ドとを具備したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置
JP60134658A 1985-06-20 1985-06-20 樹脂封止型半導体装置 Granted JPS61292346A (ja)

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JP60134658A JPS61292346A (ja) 1985-06-20 1985-06-20 樹脂封止型半導体装置
KR1019860004702A KR900001833B1 (ko) 1985-06-20 1986-06-13 수지봉합형 반도체장치
EP86304725A EP0206771B1 (en) 1985-06-20 1986-06-19 Packaged semiconductor device
DE8686304725T DE3684184D1 (de) 1985-06-20 1986-06-19 Verkapselte halbleiteranordnung.
US07/334,771 US4924351A (en) 1985-06-20 1989-04-10 Recessed thermally conductive packaged semiconductor devices

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JPS61292346A true JPS61292346A (ja) 1986-12-23
JPH0363822B2 JPH0363822B2 (ja) 1991-10-02

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ID=15133527

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KR (1) KR900001833B1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0194643A (ja) * 1987-10-06 1989-04-13 Oki Electric Ind Co Ltd 薄型構造の半導体装置の製造方法
JPH07169882A (ja) * 1991-05-23 1995-07-04 At & T Corp モールドされた集積回路パッケージ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0194643A (ja) * 1987-10-06 1989-04-13 Oki Electric Ind Co Ltd 薄型構造の半導体装置の製造方法
JPH07169882A (ja) * 1991-05-23 1995-07-04 At & T Corp モールドされた集積回路パッケージ

Also Published As

Publication number Publication date
KR870000753A (ko) 1987-02-20
KR900001833B1 (ko) 1990-03-24
JPH0363822B2 (ja) 1991-10-02

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