KR20170092112A - 수지 봉지형 반도체 장치 - Google Patents

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KR20170092112A
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KR1020170013850A
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야스히로 다구치
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에스아이아이 세미컨덕터 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 방열 특성이 우수하고, 기판으로의 실장 강도를 향상시킨 수지 봉지형 반도체 장치를 제공한다.
(해결 수단) 다이 패드의 네 모퉁이에 접속되는 이너 리드에 연결되는 방열용 아우터 리드를 봉지 수지로부터 외부로 노출시켜 방열 특성을 향상시키고, 방열용 아우터 리드 선단은 리드 프레임 프레스 가공시에 절단되어 있고, 본 발명의 수지 봉지형 반도체 장치의 외장 도금 가공시에 선단을 포함하는 방열용 아우터 리드의 전체면에 외장 도금을 부착시켜, 기판 실장시의 땜납 필릿 형성을 하기 쉽게 하여 기판으로의 실장 강도를 향상시킨다.

Description

수지 봉지형 반도체 장치{RESIN-ENCAPSULATED SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 방열 특성 및 기판으로의 실장 강도를 향상시킨 수지 봉지형 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
파워 반도체로 대표되는 방열 특성을 필요로 하는 수지 봉지형 반도체 장치는, 반도체 칩에서 발열된 열을 효율적으로 실장 기판에 내보내기 위해 다이 패드 이면을 봉지 수지로부터 노출시키는 구조가 일반적이다. 예를 들어 HSOP 라고 불리는 수지 봉지형 반도체 장치가 국제 표준 규격 (JEDEC : MS-012) 에 등록되어 있다. 이와 같은 타입의 수지 봉지형 반도체 장치에서는, 반도체 칩으로부터 발열된 열은 봉지 수지로부터 노출된 방열판으로부터 실장 기판으로 열전도되고 외부로 방출된다. 이로써 목적으로 하는 방열 특성을 얻는 것이 가능해진다. 또한 방열 특성 향상 방법으로서 다이 패드와 이너 리드를 연결시켜, 이너 리드로부터 연결되는 아우터 리드로부터 실장 기판에 열을 내보내는 기술이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).
도 5 는 종래의 수지 봉지형 반도체 장치의 도면이다. 도 5(a) 는 표면 사시도, 도 5(b) 는 이면 사시도, 도 5(c) 는 도 5(b) 에 나타내는 절단선 A-A 를 따른 단면도이다. 도 5 에 나타내는 수지 봉지형 반도체 장치는, 다이 패드 (1) 상에 다이 어태치 페이스트 (6) 를 개재하여 반도체 칩 (7) 이 재치되고, 다이 패드 (1) 로부터 연신된 방열 리드 (19) 가 다이 패드의 양측에 형성되어 있다. 또, 다이 패드 (1) 의 구석부에는 이너 리드 (3) 및 아우터 리드 (2) 로 이루어지는 단자가 방열 리드 (19) 를 사이에 끼우도록 형성되고, 와이어 (5) 를 통해 반도체 칩 (7) 과 전기적으로 접속되어 있다.
반도체 칩 (7), 이너 리드 (3), 와이어 (5) 는 봉지 수지 (8) 로 피복되고, 다이 패드 (1) 의 방열면 (10) 및 아우터 리드 (2) 그리고 방열 리드 (19) 가 봉지 수지 (8) 로부터 노출되어 있다.
일본 공개특허공보 평11-297916호
특허문헌 1 에 기재된 수지 봉지형 반도체 장치에서는, 다이 패드 (1) 의 중앙에 반도체 칩 (7) 이 재치되고, 그 근방에 방열 리드 (19) 가 배치되어 있기 때문에 양호한 방열 특성을 얻을 수 있지만, 이너 리드 (3) 는 반도체 장치의 구석부에 형성되어 있기 때문에, 반도체 칩으로부터의 거리가 멀어, 전기적 접속에 사용하는 와이어가 길어지는 경향이 있다. 와이어에는 금선 등의 고가의 것이 사용되고 있어, 패키지 비용에 대한 기여는 큰 것이다. 또, 전기 저항이 상승하여 소비 전력이 오르고, 패키지 내부에 열이 축적되기 쉽다는 과제도 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 양호한 방열 특성을 유지하면서, 염가의 반도체 장치 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 하는 것이다.
상기 과제 해결을 위해, 본 발명에서는 이하의 수단을 사용하였다.
먼저, 다이 패드를 봉지 수지로부터 노출시켜 방열판으로 하였다. 또한 다이 패드에 접속되는 이너 리드로부터 접속되는 방열용 아우터 리드를 다이 패드의 네 모퉁이에 배치하고, 방열용 아우터 리드 선단 (先端) 은 리드 프레임 가공 단계에서 선단이 절단되어 있고, 반도체 장치의 외장 도금 공정 후에는 방열용 아우터 리드 선단 전체면에 확실하게 외장 도금이 부착된 수지 봉지형 반도체 장치로 하였다.
이상과 같이, 본 발명에 의해, 다이 패드의 네 모퉁이에 접속되는 이너 리드에 연결되는 방열용 아우터 리드에 의한 방열 면적이 증대되어 수지 봉지형 반도체 장치의 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 반도체 장치를 크게 하지 않고 방열 특성의 향상을 실현할 수 있다.
또, 방열용 아우터 리드 선단의 전체면에는 외장 도금을 부착시키는 것이 가능해진다. 이로써, 반도체 장치의 기판 실장시에 중요한 실장 강도를 확실하게 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 다이 패드로부터 접속되는 이너 리드에 연결되는 방열용 아우터 리드를 다이 패드의 네 모퉁이에 형성함으로써, 다이 패드에 접속되지 않는, 반도체 칩과 전기적으로 접속시키기 위한 이너 리드는 다이 패드 중앙부에 배치된다. 통상적으로 반도체 칩은 다이 패드 중앙에 탑재되므로, 이너 리드에 전기적으로 접속시키기 위해 사용되는 와이어 길이를 짧게 하는 것이 가능해진다.
도 1 은 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치를 나타내는 투시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치에 사용하는 리드 프레임의 평면도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 5 는 종래의 수지 봉지형 반도체 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치를 나타내는 투시도이다. 본 도면은 내부 구조의 개략도로서, 봉지 수지를 투과하여 내부의 반도체 칩이나 이너 리드 등을 도시하고 있다.
사각형의 다이 패드 (1) 상에 반도체 칩 (7) 이 다이 어태치 페이스트 (6) 로 고정되고, 다이 패드 (1) 는 대향하는 매달기 핀 (4) 으로 고정되어 있다. 매달기 핀 (4) 이 형성된 1 쌍의 변과는 상이한 1 쌍의 변의 양측에는 복수의 이너 리드 (3) 와 이너 리드에 접속된 아우터 리드 (2) 가 형성되어 있다. 이너 리드가 나열되는 다이 패드의 변과 평행으로 반도체 칩 상에 본딩 패드가 형성되고, 본딩 패드와 이너 리드 (3) 가 와이어 (5) 를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 다이 패드 (1) 의 네 모퉁이에는 다이 패드에 연결되는 방열용 이너 리드 (3a) 를 개재하여 방열용 아우터 리드 (9) 가 형성되어 있다.
방열용 아우터 리드 (9) 는 방열용 이너 리드 (3a) 로부터 연신되어 있고, 방열용 이너 리드 (3a) 에 접속되어 있다. 방열용 아우터 리드 (9) 는 아우터 리드 (2) 와 마찬가지로 절곡되고, 수지 봉지형 반도체 장치의 이면, 방열용 아우터 리드 (9) 의 이면 및 아우터 리드 (2) 의 이면이 동일 높이가 되도록 형성되어 있다. 또한, 수지 봉지형 반도체 장치의 이면에는 이후에 설명하는 바와 같이, 다이 패드의 이면이 노출되어 있다. 네 모퉁이에 형성된 방열용 아우터 리드 (9) 는 아우터 리드 (2) 에 비해 폭이 넓게 형성되고, 반도체 칩으로부터의 열을 전열하여 반도체 장치 밖으로 내보내는 역할을 하고 있다.
도 5 에 나타내는 반도체 장치에서는 반도체 칩의 양측에만 방열 리드를 형성하고 있기 때문에, 방열 리드가 형성되어 있지 않은 지점에서는 축열되기 쉬워, 반도체 칩의 동작에 영향을 미치는 경우가 있지만, 본 발명의 반도체 장치의 경우에는 네 모퉁이에 방열용 이너 리드 (3a) 및 방열용 아우터 리드 (9) 로 이루어지는 방열 리드가 형성되어 있기 때문에 그 영향은 작다. 일반적으로, 반도체 칩은 형성되어 있는 반도체 소자에 따라 발열이 상이하기 때문에, 반도체 칩 상의 발열은 불균일하다. 발열이 많은 지점에 가까운 방열 리드를 다른 방열 리드보다 폭이 넓게 함으로써, 보다 양호한 방열 특성을 얻는 것이 가능해진다.
도 2 는 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치를 나타내는 사시도이다. 도 2(a) 는 상면 사시도, (b) 는 이면 사시도이다. 봉지 수지 (8) 의 양측에는 대향하는 복수의 아우터 리드 (2) 가 노출되고, 그 아우터 리드 (2) 를 사이에 끼우도록 1 쌍의 방열용 아우터 리드 (9) 가 형성되어 있다. 반도체 장치의 이면에는 봉지 수지로부터 노출되는 상기 다이 패드 (1) 의 일부인 방열면 (10) 이 형성되고, 이너 리드 (2) 의 외주측에는 방열용 아우터 리드 (9) 가 형성되어 있다.
다이 패드 이면으로부터 노출되는 방열면 (10), 및 다이 패드 (1) 에 이너 리드 (3a) 를 개재하여 접속된 방열용 아우터 리드 (9) 를 사용하여 반도체 칩 (7) 에서 발생한 열을 방열하는 것이 가능한 방열 특성이 높은 수지 봉지형 반도체 장치로 하였다.
도 3 은 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치에 사용하는 리드 프레임 (11) 의 평면도이다. 도 3 은 1 개의 수지 봉지형 반도체 장치에 사용되는 리드 프레임의 일부분만을 나타내고 있으며, 실제 제조 공정에 있어서는, 도 3 에 나타낸 부분이 종횡으로 2 차원적으로 다수 배열된 리드 프레임을 사용한다.
도 3 에 나타낸 리드 프레임 (11) 에 있어서는 다이 패드 (1) 의 네 모퉁이에 방열용 이너 리드 (3a) 가 배치되고, 방열용 아우터 리드 (9) 가 방열용 이너 리드 (3a) 로부터 연신되어 나와 있고, 방열용 아우터 리드 (9) 및 다른 아우터 리드 (2) 는 타이 바 (12) 에 의해 연결되어 있다. 도 3 에서는 방열용 이너 리드 (3a) 는 다이 패드의 네 모퉁이의 단이 되는 구석부에 배치되어 있고, 다이 패드 (1) 의 단변과 방열용 아우터 리드 (9) 의 외측의 변이 일직선으로 되어 있다. 다이 패드 (1) 는 방열용 아우터 리드 (9) 및 다른 아우터 리드 (2) 보다 낮아지도록 방열용 아우터 리드 (9) 및 다른 아우터 리드 (2) 에는 굽힘 가공이 실시되어 있다. 또한, 방열용 아우터 리드 (9) 는 선단이 리드 프레임과 접속되어 있지 않으므로 노출되어 있다. 이것은 이후에 설명하는 바와 같이, 외장 도금 가공에 있어서 방열용 아우터 리드 (9) 의 선단에까지 외장 도금을 부착시키기 위해서이다.
다음으로, 도면을 따라 본 발명의 실시예의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 4 는 본 발명의 실시예의 제조 방법을 나타내는 개략 구성도이다.
도 4(a) 는 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치의 제조 방법의 수지 봉지 전의 상태를 나타내는 표면 개략 사시도이다.
본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치에서 사용하는 리드 프레임 (11) 에 있어서는, 봉지 수지로부터 노출시키도록 굽힘 가공된 다이 패드 (1) 에 반도체 칩 (7) 이 다이 어태치 페이스트 (6) 로 다이 패드에 고정되고, 반도체 칩 (7) 의 전극과 이너 리드 (3) 를 금속 와이어 (5) 를 개재하여 전기적으로 접속시키고 있다. 방열용 아우터 리드 (9) 는 방열용 이너 리드 (3a) 를 개재하여 다이 패드 (1) 에 접속되어 있다. 방열용 아우터 리드 (9) 의 선단은 노출되어 있으며, 어디에도 접속되어 있지 않다.
도 4(b) 는 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치의 수지 봉지 후에 불필요한 봉지 수지를 제거한 상태를 나타내는 표면 개략 사시도이다.
봉지 수지는 소정의 사이즈로 리드 프레임 (11) 에 대해 표리면으로부터 봉지된다. 리드 프레임 (11) 과 아우터 리드 (2) 와 방열용 아우터 리드 (9) 는 타이 바 (12) 로 연결되어 있어, 봉지 수지가 아우터 리드측으로 흘러들지 않는다.
도 4(c) 는 수지 봉지 후에 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치의 타이 바 (12) 를 절단 가공한 상태를 나타내는 표면 개략 사시도이다. 리드 프레임 (11) 에 연결되어 있던 타이 바 (12) 를 아우터 리드 (2) 와 방열용 아우터 리드 (9) 의 소정의 폭을 남기고 모두 절단한다. 절단 후에도 리드 프레임 (11) 과 다이 패드 (1) 는 매달기 핀 (4) 으로 접속되어 있다. 또한, 다이 패드 (1) 와 접속되는 방열용 아우터 리드도 리드 프레임 (11) 과 봉지 수지 내부에서 방열용 이너 리드 (3a) 를 개재하여 접속되어 있다. 다음으로, 전해 가공에 의한 외장 도금의 가공을 실시한다. 방열용 아우터 리드는 리드 프레임 (11) 과 전기적으로 접속되어 있으므로, 선단 (9a) 을 포함하는 방열용 아우터 리드의 전체면에 외장 도금이 부착된다.
도 4(d) 는 도금 후의 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치의 아우터 리드 (2) 를 소정의 사이즈로 선단을 절단한 상태를 나타내는 표면 개략 사시도이다.
도 4(e) 는 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치의 아우터 리드 (2) 와 방열용 아우터 리드 (9) 를 기판 실장 가능한 위치까지 굽힘 가공을 실시한 상태를 나타내는 표면 개략 사시도이다. 아우터 리드 (2) 와 방열용 아우터 리드 (9) 를 굽힘 가공해도 본 발명의 수지 봉지형 반도체 장치는 리드 프레임 (11) 에 대해 매달기 핀 (4) 으로 유지된다. 이 상태에서 아우터 리드 (2) 와 방열용 아우터 리드 (9) 에 테스트용 컨택트 핀을 댐으로써 본 발명의 수지 봉지형 반도체 장치가 문제 없이 동작하는지 테스트를 실시하는 것이 가능하다.
도 4(f) 는 본 발명의 실시예인 수지 봉지형 반도체 장치를 리드 프레임 (11) 과 접속된 매달기 핀 (4) 을 소정의 위치에서 절단하고 개편화한 완성품 상태를 나타내는 표면 개략 사시도이다.
도 4(g) 는 도 4(f) 의 부호 B 의 화살표도이다. 봉지 수지 (8) 로부터 노출된 방열용 아우터 리드의 선단 (9a) 전체면에는 외장 도금이 부착된다.
1 : 다이 패드
2 : 아우터 리드
3 : 이너 리드
3a : 방열용 이너 리드
4 : 다이 패드 매달기 핀
5 : 와이어
6 : 다이 어태치 페이스트
7 : 반도체 칩
8 : 봉지 수지
9 : 방열용 아우터 리드
10 : 방열면
11 : 리드 프레임
12 : 타이 바

Claims (4)

  1. 반도체 칩과,
    상기 반도체 칩이 본딩되어 있는 다이 패드와,
    상기 다이 패드의 네 모퉁이에 접속된 방열용 이너 리드 및 상기 방열용 이너 리드에 접속된 방열용 아우터 리드와,
    상기 반도체 칩과 금속 와이어로 각각 전기적으로 접속된 이너 리드 및 상기 이너 리드에 각각 접속된 아우터 리드와,
    상기 다이 패드와 상기 반도체 칩과 상기 이너 리드와 상기 방열용 이너 리드를 봉지하는 봉지 수지를 구비하고,
    상기 다이 패드의 이면, 상기 아우터 리드 및 상기 방열용 아우터 리드는 상기 봉지 수지로부터 노출되어 있고,
    상기 다이 패드의 상기 이면, 상기 아우터 리드의 이면 및 상기 방열용 아우터 리드의 이면은 동일 높이에 있는 것을 특징으로 하는 수지 봉지형 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열용 이너 리드는 상기 다이 패드의 구석부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 봉지형 반도체 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열용 아우터 리드의 선단을 포함하는 전체면에 외장 도금이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 봉지형 반도체 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 봉지형 반도체 장치의 상기 방열용 아우터 리드의 폭은 상기 아우터 리드의 폭보다 굵은 것을 특징으로 하는 수지 봉지형 반도체 장치.
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