JPS63226952A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置における放熱性改良技術に関する。

〔従来の技術〕

ビングリッド７にイパックージの一形態に、方形のプリ
ント配線基板上に方形の半導体チップを取り付け、当該
チップの電極と当該基板配線とをワイヤボンディングし
、当該基板上にダム（ボッティング枠）を立設し、該ダ
ムにより区画された内部にシリコーン系ゲル（封止材料
）をボッティングし、熱硬化させ、少なくとも当該チッ
プ表面を当該ゲルよりなる硬化体により被覆し、前記ダ
ム上にキャップを取り付けし、前記基板の裏面にリード
ビンを複数垂設した主要構造をもつビングリッドアレイ
型プラスチックパッケージがある。

なお、ピングリッドアレイ型プラスチックパッケージに
ついて述べた特許の例としては、本出願に係る特願昭６
１−１１７３７１号明細書があげられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、当該ビングリッドアレイ型パッケージにおい
ては、シリコーンゲルにより半導体チップが被覆されて
いることや当該チップが熱伝導性の低い樹脂基板である
プリント配線基板上に取り付けられていることから、半
導体チップから発生した熱が逃げにくく、特に、キャッ
プと当該ゲル表面との間に空隙が存在する場合放熱性が
悪くなる。

そのため、消費電力が大きく、発熱量の比較的大なるバ
イポーラなどのチップを搭載することが難しくなる。

本発明は半導体装置におけるかかる放熱性を改善するこ
とができる技術を提供することを目的とする。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかくなるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

本発明では、当該ビングリッドアレイ型プラスチックパ
ッケージにおいて、シリコーンゲルの表面とキャップ内
面との間の空隙に、形状記憶合金よりなる曲げ加工を施
した板を介在させるようにする。

〔作用〕

当該曲げ加工を施した板は形状記憶合金より成るので、
熱処理により元の形状である伸長した形状なよび戻され
、板バネの如く機能し、シリコーンゲル表面を押圧し、
当該ゲルとキャップとを連結する。

そのため、半導体チップから発生した熱が、シリコーン
ゲル、当該板（以下板バネといつ）、キャップを経由し
て、当該キャップから放熱され、放熱性の良いビングリ
ッドアレイ型プラスチックパッケージを得ることができ
る。

〔実施例〕

次に、本発明を、図面に示す実施例に基づいて説明する
。

第１図および第２図はそれぞれ本発明の実施例を示すビ
ングリッドアレイ型プラスチックパッケージの断面図で
、当該実施例に示すように、キャップｆｌｌの内面に形
状記憶合金よりなる板バネ（２）を取着する。

第１図は熱処理前の当該プラスチックパッケージで、当
該板バネ（２）は未だ伸長し、ない状態にある。

第２図は熱飽埋後の当該パッケージで、板バネ（２）は
熱処理により元の記憶をよび戻され、伸長し、シリコー
ンゲルよりなる封止部（３）表面を押圧する。

板バネ（２）を構成する板材には、薄板バネに使用され
るようなものが用いられる。

板バネ（２）は、例えば第４図や第５図に示すように、
ポンチ（４）とダイス（５）を使って、薄板（６）を曲
げ加工する曲げ型による方法により製造することができ
、第４図はＶ形に曲げ加工する場合を、第５図はＵ字形
に曲げ加工する場合をそれぞれ示しである。また、当該
板バネ（２）は、第３図に示すように、曲げ専用機械例
えば曲げロール機（力により、丸め加工することにより
製造できる。

第４図に示すような■膨曲げ加工により製造された板バ
ネ（２）〔第７図参照〕や第３図に示すような丸め加工
により製造された板バネ（２）を、上記のようにキャッ
プ（１１の内面に取着しておく。

第６図は当該丸め加工による板バネ（２）をキャップ＋
１１の内面（８）に取着してなる例を示しである。

この取着は、接着剤や溶接などの各種の方法により可能
である。

当該板バネ（２）を構成する形状記憶合金としては適宜
の温度あるいは応力の下でマルテンサイトとして知られ
ている卑子配列に変態および逆変態できるような結晶構
造をもつものであれば各種の合金が適用できる。ニチノ
ールとして知られているニッケル（１’Ｊ　ｉ　）−チ
タｙ（Ｔｉ）合金、ＡｕＣｄ、Ｃｕ−１４Ａ−６１，６
Ｎ　ｉ　、　Ｃｕ、ＡＡ、Ｃｕ−４１Ｚｎなどの合金が
例示される。

本発明に係る半導体装置は例えば次のようにして製造す
ることができる。

第１図および第２図に示すように、樹脂基板（９）の上
面に半導体素子（チップ）αＯを接合材料αυにより固
着する。

樹脂基板（９）は、例えばガラスエポキシ基板を用いた
プリント配線基板により構成される。

半導体素子（チップ）Ｏｌは、例えばシリコン単結晶基
板から成り、周知の技術によってこのチップ内には多数
の回路素子が形成され、１つの回路機能が与えられてい
る。回路素子の具体例は１例えばＭＯＳ）ランジスタか
ら成り、これらの回路素子によって、例えば論理回路お
よびメモリの回路機能が形成されている。

接合材料αυには、例えば合成樹脂系接着剤が使用され
る。

当該チップαＯと当該基板（９）上の導体パターンａ３
とを、周知のワイヤボンディング技術により、例えばＡ
ｌ線よりなるコネクタワイヤ（１３を用いて、ワイヤボ
ンディングする。

この導体パターン（１７Ｊは、その図示が省略されてい
るが、ガラスエポキシ基板（９）の裏面から垂直方向に
立設されたリードビン（１４との間で導通がとられる。

リードビンＩは、例えば金属製で、当該基板（９）の裏
面から複数基盤目状に配設され、プラグイン実装可能な
ように構成されている。

ガラスエポキシ基板（９）の上には、接合材料例えばシ
リコーンゴム系接着剤α９を用いて、ボッティング枠Ｑ
ｌ１９を接合する。

該ポツティング枠αｅ内に；第１図に示すように、シリ
コーン系ゲルを、ポツティング技術により流し込み形成
する。

以下余白 本発明に使用されるシリコーン系ゲルとしては、従来エ
レクトロニクスあるいはオプティカルファイバー用シリ
コーンコーディング剤として市販されていたものを使用
でき、例えばシリコーンゲルはＩＣメモリのンフトエラ
一対策用として用いられていた。

本発明はこれを封止材料として使用せんとするものであ
る。

ゲルは、その加熱硬化前はリキッド状態であり、１液タ
イプ、２液タイプがあり、例えば主剤と硬化剤とからな
る２液タイプの場合、これらを混合すると反応硬化（架
橋反応）し、硬化物を得る。

硬化システムとしては次の反応式で示す様に、縮合型、
付加型、紫外線硬化型がある。

縮合型 Ｃａｔ　：　Ｓｎ　−Ｔｉ系触媒 Ｒ：例えばアルキル基 （以下同じ） 付加型 紫外線硬化型 硬化物を得るに、加熱（ベーク）するとゴム化が進む。

本発明に使用されるシリコーン系ゲルはシリコーンゴム
やシリコーンオイルと異なり架橋密度の低いものである
。

例えば架橋密度の大小からみるとゴムが架橋密度が一番
大で、その下がゲル、さらに、その下がオイルというこ
とになる。

架橋密度は一般に針入度計を用いて測定され、針入度計
についてはＪＩＳＫ２８０８に規定され、それに使用さ
れる針についてはＡＳＴＭＤ１３２１に規格がある。

針入度からみて、一般に、ゲルは４０〜２００關の範囲
、オイルは４ＱＩＩｍ以下であり、ゲルの硬化反応の促
進によりゴム化が起こり、ゴムと称されているものは一
般に針入度２００Ｉ富以上である。

本発明に使用されるシリコーン系ゲルには前記の如（、
市販のものが使用され、例えば信越化学工業社製ＫＪＲ
９０１０，Ｘ−３５−１００、東しシリコーン社製ＪＣ
Ｒ６１１０などが使用できる。

上記Ｘ−３５−１００（Ａ（主剤）、Ｂ（硬化剤）２液
タイプ、針入度１００〕の硬化反応機構は白金付加型で
、２液低温高温用ゲルで一７５〜２５０℃の温度範囲で
使用できる。

ボッティング枠（ダム）１６は、前記のごとくリキッド
状の加熱硬化前ゲルの流れ止め用として使用される。

かくして、形成されたシリコーン系ゲルにより封止部３
は、水分を水分子として透過するが、水膜を形成せず、
したがって耐湿性に優れている。

それ数本発明では、耐湿性に優れたプラスチック製ＰＧ
Ａが得られる。当該シリコーン系ゲルによる封止部３は
柔軟である。その為、半導体素子α〔を外部環境から機
械的に保護するためにキャップ（１）を前記と同様の接
合材料Ｑ７）Ｋより、ダムａｅ上に取付けする。

これらダムＱ６１やキャップ（１）は、例えば金属によ
り構成され、その具体例としてＡＩＫより構成されてい
るものが例示される。

前述のように、本発明ではキャップ（１）の内面に、例
えば第６図に示すように、板バネ（２）を取着しておく
。第１図に示すように、当該板バネ（２）はシリコーン
ゲルよりなる封止部（３）の表面とキャップ（１）の内
面（８）との間の空隙ＱＩＣＫ介在している。

このように、キャップ（１１取付後に熱処理すると、第
２図に示すように、当該板バネ（２）が伸長しシリコー
ンゲルよりなる封止部（３）の表面を押圧し、当該封止
部（３１に凹部を形成する。

本発明によれば、キャップ（１）の内面（８）に、形状
記憶合金よりなる放熱用の曲げ加工した板（板バネ）１
２１を取付けるようにし、この板バネ（２）の伸長によ
り、封止部（３）とキャップ（１）との間を当該伸長し
た板バネ（２）により連結したので、当該素子α〔表面
が伝熱の悪いシリコーンゲルよりなる封止部（３）によ
り被覆され、かつ、キャップ（１１と封止部（３）との
間に空隙０８１があるような場合にあっても、半導体素
子Ｑｌからの熱が当該板バネ（２）を介してキャップ（
１）から放熱することかでき、ピングレッドアレイ型プ
ラスチックパンケージの放熱性を向上させることができ
５発熱量の大なるチップ　を搭載した場合く有効な技術
とすることかできた。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではな（、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施例ではシリコーンゲルを熱硬化させ、
さらに、接合材料α７）Ｋよりキャップ（１）を取付け
た後に、板バネ（２）を伸長させる熱処理を行う例を示
したが、当該接合材料によるキャップ取付時に当該熱処
理を行ってもよい。

また、シリコーンゲルに代えて樹脂などの封止材料を使
用してもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるビングリッドアレイ
型プラスチックパッケージについて適用した例を示した
が、ピングリッドプレイ型セラミックパッケージなどの
半導体装置にも適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものＫより
て得られる効果を簡単に説明ｊ５れば、下記のとおりで
ある。

丁なわち、本発明によれば放熱性のよい半導体装置を提
供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す熱処理剪断面図、第２図
は本発明の実施例を示す熱処理後断面図、第３図〜第５
図はそれぞれ曲げ加工の例を示す説明図、 第６図は本発明の実施例を示す要部斜視図、第７図は板
バネの一例斜視図である。 １・・・キャップ、２・・・形状記憶合金よりなる放熱
用曲げ板（板バネ）、３・・・封止部、４・・・ポンチ
、５・・・ダイス、６・・・薄板、７・・・曲げロール
機、８・・・キャップの内面、９・・・樹脂基板、１０
・・・半導体素子、１１・・・接合材料、１２・・・導
体パターン、１３・・・コネクタワイヤ、１４・・・リ
ードピン、１５・・・接合材料、１６・・・ボッティン
グ枠（ダム）、１７・・・接合材料、１８・・・空隙。 第３図 第　　４　　図 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベース上に取り付けた半導体素子の表面を封止材料
   よりなる封止部により被覆し、当該封止部表面とキャッ
   プとの間に空隙を設けた半導体装置において、前記キャ
   ップの内面に形状記憶合金よりなる放熱用曲げ板を取り
   付けして成ることを特徴とする当該板の伸長により半導
   体素子から発生した熱を当該板を介してキャップより放
   熱させるようにした放熱性に優れた半導体装置。 ２、半導体装置が、ピングリッドアレイ型プラスチック
   パッケージであることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項記載の半導体装置。