TW445603B - Resin-sealed semiconductor device having island for mounting semiconductor element coupled to heat spreader - Google Patents

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TW445603B
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Yoshinori Kawahara
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Description

，<45 6 〇
【發明之背景】 璧J之領域 本發明係關於一種半導體裝置，尤有關一種可改善從 封裝之散熱效果之樹脂封裝之半導體裝置。 复·知技術之描诫 對於平常在運作期間，内部會產生熱之高功率消耗半 導體裝置而言’已提出各種不同之方法，用以提高從封裝 之散熱能力。 、例^ ’如圖12所示之半導體裝置包含：一孤島1〇2， 於其上安裝一半導體元件101 ; —引線框103，具有一内部 引線104 ;以及—散熱件1〇6。半導體裝置之散熱件1〇6、 ，島102與引線框103係以一低溶點金屬電鍵1〇5而被固 定。在曰本公開特開平5 -36 862號公報之另一種情況中， 一散熱件與一引線框係以黏接劑而彼此黏接。 然而’上述·習知之樹脂封裝之半導體裝置具有其各自 的問題。 — 亦即，在上述狀況中，孤島係以低熔點金屬電鍍而固 定至散熱件’低熔點金屬電鍍會在樹脂注入時被熔融，因 此f裝並不牢固。因此，在散熱件與孤島間的接點有時係 不完全。由於黏接劑之昂貴，所以在散熱件與孤島係使用 一黏接劑而彼此黏接的狀況下，具有提高生產成本之缺 點 第5頁 445 β〇3 五 發明說明（2) 【發明概要】 本發明之一個目的係提供一半導體裝置，其係於一引 線框之一部份與一散熱件係在不使用一黏接劑的住況下而 彼此接觸時’進行樹脂封裝。 本發明之一種半導體裝置包含：一個半導體元件；一 條引線’連接至該半導體元件；一個孤島，於其上安裝有 該半導體7L件；以及一散熱件，與該孤島直接接觸，該散 熱件具有：一懸浮部’於其角落與該引線接觸；及一樹 脂’將該半導體元件，該引線，該孤島，與包含該懸浮部 之該散熱件予以密封。 本發明之一種半導體裝置之製造方法，包含以下步 驟：將一半導體元件貼於一引線框之孤島的上端；藉由複 數之接合線，將在該引線框上之複數之内部引線連接至在 該半導體元件上之複數焊墊；將一散熱件置於一下模中； 以該半導體元件安裝至其處地將該引線框安裝於該散熱件 上’俾能使該引線框與該下模上之該散熱件接觸；以一上 模覆蓋該下模上之該引線框與該散熱件：將一樹脂注入至 一個由該下部與上模所界定之内部空間，而該引線樞與該 散熱件之複數周邊部分係被押入並被保持於該上模與該下 模之間；以及在樹脂硬化之後，切斷該散熱件之複數懸浮 引線。 【較佳實施例之說明】 圖1顯示本發明第一實施例之樹脂封裝之半導體裝
445603 五、發明說明（3) 置。圖2 A係為沿著 而圖2 B係為沿著圖 本發明之半.導 島12舆一散熱件15 散。半導體元件11 連接至金屬配線2 2 伸至外部之外部引 複數之凸部27，而 與孤島1 2接觸。因 島1 2相黏著。 圖1的線A-A，之半導體裝置的剖面圖， 1的線B-B，之半導體裝置的剖面圖。 體裝置10包含一引線框，其具有一孤 ’用以使產生於半導體元件11中之熱擴 係安裝於孤島12上。引線框14具有一條 之内部引線13，與一條從樹脂封裝25延 線2 6。散熱件15在—散熱部i5a上具有 凸部27係以一預先決定的寬度或—點而 此，散熱件1 5並非藉由一黏著劑而與孤 圖3係為引線框14被截斷之前的平面視圖。引線框14 在其中央部分具有一孤島12，並在其周圍部分具有複數之 =部引線13 ^内部引線13與外部引線26係與聯結桿17固 疋。懸浮引線3 3係連接至孤島1 2之四個角落。引線框1 4具 有複數之孔18 ’其係用以截止散熱件15之懸浮引線15b。 引線框14具有複數之引線框對準開口 3〇 ^ —長度μ係為一 模型線1 6 ’俾能使一模型密封於模型線丨6中。一長度β係 為一聯結桿線。 圖4係為散熱件15被截斷之前的平面視圖。散熱件15 具有一散熱部1 5 a、一外側部1 5 c，與懸浮引線1 5 b。懸浮 引線15b係連接各外側部15c與各散熱部15a。凹坑20、複 數之切槽21、與凸部27係形成於散熱部15a中。散熱件15 之凸部27係連接至孤島12，用以提高散熱效率。散熱件15 係由金屬所構成。引線框14之懸浮引線33係與散熱件15之
^56 〇3 4 4 & ο 五 '發明說明（4) ' 周圍部分（亦即懸浮引線15b)接觸’以提高散熱效率。凹 坑2 0與複數之切槽2 1提高在樹脂與散熱件1 5間之樹脂與黏 著劑的流動性。長度A係為一樹脂密封線。 ' 圖5係為散熱件15之懸浮引線15b的放大平面視圖。每 一條懸浮引線15b在與模型線16之交又點上具有一收缩部 32。亦可能形成一凹槽或一切端以取代收縮部32。 圖6A至6D分別地顯示沿著圖3與4之線X-Y的半導體裝 置之剖面圖’用以說明依據本發明之一樹脂封裝之半導體 裝置的製造方法。在一安裝步驟中，如圖6A所示，一半導 體元件11被設置於一引線框14之鍍銀孤島12的上表面。元 件11可能以一樹脂黏接劑而黏接至孤島12。在下一個潭接 之步驟中’在引線框14上之内部引線13與在半導體元件^ 上之焊墊係以金屬配線22而彼此接合。複數的孔18係形成 於引線框14中。接著，準備具有複數銷（未顯示）的下模 23。如圖6B所示，藉由將下模23之銷插入散熱件15之孔 3 1 ’散熱件1 5係沈入下模2 3之凹狀部分，俾能使散熱件j 5 被下模23定位與支撐。如圖6C所示，以半導體元件11安裝 至其處之引線框14 ’係沈入至下模23之凹狀部分，俾能使 引線框14藉由將下模23之銷插入引線框14之孔31而被置於 散熱件1 5上，並使引線框1 4與散熱件1 5接觸。然後，一上 模24將其覆蓋，且一炼解的樹脂被加塵注入至在模型23與 24間的空間。吾人毋須擔心位置改變會發生於引線框丨4與 散熱件15之周邊部分中，此乃因為這些部分係被押入且被 保持於下模23與上模24之間。在樹脂硬化與上模24被移除
第8頁 6 〇3
之後’如圖6D所示’散熱件15之懸浮引線15b會藉由插入 複數之引線33貫通引線框14之複數的孔18並置於散熱件 之複數的位置18&而被截斷。藉由上述步驟，可製造出 脂封裝之半導體裝置。 圖7A至7D顯示散熱件15之樹脂封裝長度a、模型線長 度Μ，與聯結桿長度B之關係。長度A係大於長度M，而小於 長度B ’如圖7A所示。 散熱件15與引線框14係藉由複數之銷而以預先決定的 準確度（例如對於下模23為± 50 /ζπι)安置。於此情況下， 長度A係設足成比長度μ大5〇 ^ηι，或分別在右與左方向較 寬。因此’如圖7B所示，即使散熱件1 5係遠離此側5〇〆 m(顯示於圖7B之散熱件15對著下模23而朝左方向滑動）， 散熱件15之外側部i5c的下表面並非被模型樹腊25覆蓋（參 見圖7B之圓C)。另一方面，樹脂密封長度a係比模型線長 度Μ小了預先決定的準確度，舉例而言，樹脂密封長度人係 與模型線長度Μ相同（參見圖7C)，外侧部15c插入至模型樹 脂25，導致避免散熱件15使其免於於下述的步驟移除（參 見圖7D之圓D)。密封長度係小於聯結桿長度B，用以避免 模型樹脂25免於將在下述步驟中被截斷之聯結桿17予以覆 蓋。 圖8係顯示本發明第二實施例之樹脂封裝之半導體裝 置的剖面圖。於本實施例中，散熱件1 5之後表面並非以樹 脂覆蓋，而係直接地暴露於空氣中。由於散熱件15之後表 面缺乏樹脂覆蓋，所以如上所示之構造可達成更佳的散熱
第9頁 4456〇3
五、發明說明（6) 效果。 例相同 因為第二實施例之另一種構造實質上係與 ’故省略其詳細說明。 貫施 圖9係依據本發明第三實施例之樹脂封裝之半導體 置的剖面圖。散熱件15係藉由表面接點[接觸部]而以孤 12密封。因為形成半導體裝置之另一種構造與方法實 係與第一實施例之半導體裝置相肖，故省略其詳細說明。 圖10係依據本發明第四實施例之樹脂封裝之丰導體 置的剖面圖。散熱件15之後表面並非以樹脂覆蓋，而係 接地暴露於空氣中。因為第四實施例之另一種構造實質上 係與第三實施例相同，故省略其詳細說明。 圖11係為被顯示於圖9與10之半導體裝置所使用之散 熱件15之平面視圖。凹坑2〇係以矩陣形式被配置於其散熱 部’而切槽2 1係被配置於散熱部之中心部分。顯示於圖 之散熱件15的另一種構造實質上係與顯示於圖4之散熱件 1 5相同’故省略其詳細說明。 本發明之一第一效果在於與任何習知之樹脂封裝之半 導體裝置之顯著對比為：在一封裝之内，隨意置入之散熱 件係不穩定並傾向於離開固定位置，導致不足的可靠度。 那係因為本發明無須一黏接劑即可達成在引線框與散熱件 間的穩定接觸，此乃因為其周邊部分係被押入並被保持於 上模與下模之間，而樹脂係被加壓注入，以達到在密封時 之固定接點之狀態。本發明之第二效果係價格低廉，此乃 因為本發明並不像習知之狀況需要使用任何黏接劑。吾人 應注意到本發明係並未受限於上述實施例，但是在不背離
445603 五、發明說明（7) 本發明之精神與範疇之下，所做的種種變化與實施，皆屬 於本發明之範圍。 1·· 4 4 5 d ' 圖式簡單說明 圖1顯示本發明第一實施例之半導體裝置； 圖2A與2B顯示圖1之半導體裝置的剖面圖，圖2A係為 沿著圖1的線A-A’之半導體裝置的剖面圖，而圖2B係為沿 著圖1的線B-B’之半導體裝置的剖面圖。 圖3係為顯示使用於圖1之半導體裝置的引線框之平面 視圖； 圖4係為顯示使用於圖1之半導體裝置的散熱件之平面 視圖； 圖5係為顯示圖4之散熱件的放大部份之平面視圖； 圖6A至6D顯示依本發明之半導體裝置之製造方法；以 及 圖7A至7D係為說明依本發明之半導體裝置之效果的剖 面圖； 圖8係為顯示本發明第二實施例之半導體裝置的剖面 圖； 圖9係為顯示本發明第三實施例之半導體裝置的剖面 圖， 圖10係為顯示本發明第四實施例之半導體裝置的剖面 圖； 圖11係為顯示圖9與10之散熱件之一部份的平面視 圖； 圖12係為顯示一種習知之樹脂封裝之半導體裝置的剖 面圖。
第12頁 445 445603 圖式簡單說明 【符號之說明】 10〜半導體裝置 11〜半導體元件 1 2〜孤島 13〜内部引線 1 4〜引線框 1 5〜散熱件 15a〜散熱部 15b~懸浮引線 1 5 c〜夕卜偵j杳P 16〜模型線 1 7〜聯結桿 1 8〜孔 18a〜位置 2 0〜凹坑 21〜切槽 2 2〜金屬配線 23〜下模 24〜上模 25〜模型樹脂 26~外部引線 27〜凸部 3 0〜開口 3卜孔
第13頁 4 456 0 圖式簡單說明 32〜收縮部 33〜懸浮引線 1 0 1〜半導體元件 1 0 2〜孤島 10 3〜引線框 10 4〜内部引線 1 0 5 ~低熔點金屬電鍍 1 0 6〜散熱件
第14頁

Claims (1)

  1. 4456 六、申請專利範圍 1. 一種半導體裝置，包含： 一個半導體元件； 一條引線，連接至該半導體元件； 一個孤島，於其上安裝有該半導體元件；以及 一散熱件，與該孤島直接接觸，該散熱件具有： 一懸浮部，於其角落與該引線接觸；及 一樹脂，將該半導體元件，該引線，該孤島，與 包含該懸浮部之該散熱件予以密封。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中，該散 熱件係由一金屬板所構成。 3. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置，其中，該散 熱件並非藉由一黏著[黏接劑]與該孤島相黏著。 4. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置，其中，該散 熱件具有一凸部，而該凸部係與該孤島之該下表面接觸。 5. 如申請專利範圍第4項之半導體裝置，其中，該散 熱件具有複數之切槽與複數之凹坑。 6. 如申請專利範圍第5項之半導體裝置，其中，該等 凹坑係被配置於該散熱件之複數角落。 7. 如申請專利範圍第6項之半導體裝置，其中，該等 切槽係被配置在該等凹坑之間。 8. 如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中，該凸 部係被配置於該散熱件之中心。 9. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置，其中，該散 熱件之後表面並非被待露出於空氣中之該樹脂覆蓋。
    第15頁 六、申請專利範圍 10. —種半導體裝置，包含： 一孤島； 件，其係形成於該孤島之上表面： 複數之内部引線； 2浮=線，其係從一該孤島之角落延伸； 複數之接合線，其係連接 導體元件之間； 〈円4引線與該半 一散熱件，具有一散熱部與一懸浮部， —該散熱部之角落延柚兮 °心、序部係從 表面接觸的— 面該；；部具；直接舆該孤島之下 接觸； 表面，該懸洋部係直接與該懸浮引線 複f之外部引線，故該外部引線係 線；以及 ％牧王合項内部引 一樹知’覆蓋該孤島、該半導體 ^ ^ 線、該懸浮弓I線、該德备夕垃：Ϊ體疋件、複數之内部引 琢 球系複數之接合線、與包含該散埶卹鈕〜 懸浮部之該散熱件。 兴匕兮这散熱部與該 11. 如申凊專利範圍第項之 ’ 部係形成於該散熱部之噹篦一矣品ώ装置具中—凸 』該孤島接觸。第表面’俾能使該凸部係直接 12. 如申凊專利範圍第"項之半導體裝置，其中，該 散熱部係大於該孤島。 13. 如申請專利範圍第12項之半導體裝置，其中，該 散熱部具有複數之切槽與複數之凹坑。 14. 如申清專利範圍第13項之半導體裝置’其中，該 ' 445 6 六、申請專利範圍 等凹坑係被配置於該散熱部之複數角落。 15. 如申請專利範圍第14項之半導體裝置，其中，該 等切槽係被配置於該等凹坑之間° 16. 如申請專利範圍第15項之半導體裝置，其中，該 散熱部之第二表面並未被待露出於空氣中之該樹脂覆蓋。 17. —種半導體裝置之製造方法，包含以下步驟·· 將一半導體元件貼於一引線框之孤島的上端； 藉由複數之接合線，將在該引線框上之複數之内部引 線連接至在該半導體元件上之複數焊墊； 將一散熱件置於一下模中； 以該半導體元件安裝至其處地將該引線框安裝於該散 熱件上，俾能使該引線框與該下模上之該散熱件接觸； 以一上模覆蓋該下模上之該引線框與該散熱件； 將一樹脂注入至一個由該下部與上模所界定之内部空 間，而該引線框與該散熱件之複數周邊部分係被押入並被 保持於該上模與該下模之間；以及 在樹脂硬化之後，切斷該散熱件之複數懸浮引線。 18. 如申請專利範圍第17項之製造方法，其中，該散 熱件之該懸浮引線具有一個被截斷之凹槽。 19. 如申請專利範圍第18項之製造方法，其中一密封 長度係大於一模線長度，而小於一聯結桿長度。
    第17頁
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