WO2016006193A1 - モールドパッケージ - Google Patents

モールドパッケージ Download PDF

Info

Publication number
WO2016006193A1
WO2016006193A1 PCT/JP2015/003235 JP2015003235W WO2016006193A1 WO 2016006193 A1 WO2016006193 A1 WO 2016006193A1 JP 2015003235 W JP2015003235 W JP 2015003235W WO 2016006193 A1 WO2016006193 A1 WO 2016006193A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chip
lead frame
filler
mold
mold package
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/003235
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伴秀 有木
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Priority to US15/319,475 priority Critical patent/US9831146B1/en
Publication of WO2016006193A1 publication Critical patent/WO2016006193A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49503Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49568Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83385Shape, e.g. interlocking features
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49548Cross section geometry
    • H01L23/49551Cross section geometry characterised by bent parts
    • H01L23/49555Cross section geometry characterised by bent parts the bent parts being the outer leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49582Metallic layers on lead frames
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49586Insulating layers on lead frames
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • H01L2924/1815Shape

Definitions

  • the second surface of the lead frame exposed from the mold resin is connected to an external member such as a printed circuit board through an insulating heat-dissipating sheet, so that the heat between the package and the external member can be obtained.
  • an external member such as a printed circuit board
  • a structure that allows conduction is employed.
  • a portion of the second surface of the lead frame corresponding to the IC chip on the first surface side of the lead frame is a chip corresponding portion, and the mold resin is formed on the second surface side of the lead frame.
  • a filler having a thermal conductivity equal to or higher than that of the mold resin and softer than the mold resin so as to seal the second surface side opening while being in direct contact with the chip corresponding portion. Filled.
  • the chip-corresponding portion has a surface shape that increases the contact area with the filler on the portion of the second surface of the lead frame other than the chip-corresponding portion. It contacts the external member located in the.
  • the IC chip 20 is a semiconductor chip made of a silicon semiconductor or the like, and is formed by a normal semiconductor process.
  • the IC chip 20 is fixed to the lead frame 10 via a die mount material (not shown) such as solder or adhesive.
  • the moisture sensitive film 21 is made of, for example, a hygroscopic polymer organic material and has a function of changing a dielectric constant according to humidity.
  • the sensing unit has a sensing electrode (not shown) provided in contact with the moisture sensitive film 21, and the sensing electrode generates a signal corresponding to a change in dielectric constant of the moisture sensitive film 21. .
  • the temperature detection part 22 consists of a normal thermistor etc., for example.
  • the circuit unit is configured by a transistor, a wiring, and the like in the IC chip 20, and signals from the sensing electrode and the temperature detection unit 22 are processed and output by the circuit unit. It is like that.
  • the IC chip 20 of the present embodiment is configured as a humidity detection element that detects humidity together with temperature.
  • the convex part in the uneven surface is constituted as a protruding part which has been raised, and has a tapered shape.
  • the filler 50 protrudes outward from the outer surface of the mold resin 30 constituting the opening edge of the second surface side opening 32, that is, protrudes to the external member 1 side.
  • the mold package S1 contacts the external member 1 only with the filler 50, and the outer surface of the mold resin 30 facing the external member 1 is in a state separated from the external member 1.
  • the state as shown in FIG. 1 is, for example, after the mold package S1 is assembled to the housing 2, with the filler 50 pressed against the external member 1 with the filler 50 side facing the external member 1. This is realized by connecting the housing 2 and the external member 1.
  • the chip corresponding portion 12a in contact with the filler 50 on the second surface 12 of the lead frame 10 is subjected to a process for increasing the contact area so as to increase the contact area with the filler 50. Therefore, the thermal conductivity between the IC chip 20 and the external member 1 through the filler 50 is improved. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the thermal conductivity while achieving both simplification of the thermal conduction configuration and relaxation of the impact on the external member 1.
  • a mold package S2 according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that the surface shape of the chip corresponding part 12a in the mold package S2 is modified, and this difference will be mainly described.
  • Such a concavo-convex surface of the present embodiment can be formed by, for example, pressing the chip corresponding portion 12a in the lead frame 10 using upper and lower molds having an concavo-convex shape. Also in this embodiment, as in the first embodiment, the thermal conductivity can be improved by increasing the contact area in the chip corresponding part 12a.
  • the chip-corresponding portion 12a of the second embodiment has an uneven surface having a substantially constant plate thickness by press working, whereas in this embodiment, the plate-corresponding portion 12a has a partially different plate thickness by die machining. By doing so, the chip corresponding portion 12a is configured as an uneven surface. Thereby, also in this embodiment, the effect similar to the said 2nd Embodiment can be anticipated.
  • the filler 50 is filled so as to protrude outward from the second surface side opening 32 of the mold resin 30.
  • the filler 50 is made to have an opening on the second surface side with respect to the outer surface of the mold resin 30 constituting the opening edge of the opening 32 on the second surface side.
  • the filler 50 is filled so as to be located in the area 32.
  • the IC chip 20 may be a heating element such as a power element or a microcomputer. Further, in this case, since there is no first surface side opening 31 in the mold resin 30, the entire IC chip 20 is sealed with the mold resin 30, and the IC chip 20 does not have a portion exposed from the mold resin 30. It may be a structure.
  • the lead frame 10 and the lead terminal 13 are formed from a metal plate-like lead frame material in which both are integrated, but are originally formed from separate materials. It may be.
  • the mold package has an outer lead protruding from the mold resin 30.
  • a QFN quad flat non-lead package

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

 ICチップを搭載したリードフレームをモールド樹脂で封止してなるモールドパッケージを、外部部材に接触させて熱伝導可能とするにあたって、熱伝導構成の簡素化および外部の部材への衝撃緩和を両立させつつ、熱伝導性の向上を図る。モールドパッケージ(S1)は、リードフレーム(10)の第一面(11)側に搭載されたICチップ(20)と、ICチップ(20)とともにリードフレーム(10)を封止するモールド樹脂(30)と、を備える。リードフレーム(10)の第二面(12)のうちICチップ(20)に対応するチップ対応部(12a)を露出させるように、設けられたモールド樹脂(30)の第二面側開口部(32)には、熱伝導性がモールド樹脂(30)と同等以上であり且つモールド樹脂(30)よりも軟らかい充填材(50)が充填されている。チップ対応部(12a)は、充填材(50)との接触面積を大きくさせるべく、ささくれた状態の凹凸面とされ、充填材(50)が外部部材(1)に接触している。

Description

モールドパッケージ 関連出願の相互参照
 本出願は、2014年7月11日に出願された日本出願番号2014-143257号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、ICチップを搭載したリードフレームをモールド樹脂で封止してなるモールドパッケージに関し、特に、パッケージ外部との熱伝導性の向上に関する。
 従来より、この種のモールドパッケージとしては、金属製のリードフレームと、リードフレームの第一面側に搭載されたICチップと、ICチップとともにリードフレームを封止するモールド樹脂と、を備え、リードフレームの第二面側をモールド樹脂より露出させたものが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
 このようなパッケージにおいては、一般に、モールド樹脂より露出するリードフレームの第二面を、絶縁性の放熱シートを介して、プリント基板等の外部部材に接続することで、パッケージと外部部材との熱伝導を可能とする構造が採用される。これにより、従来においては、外部部材の温度検出を行ったり、ICチップの熱を外部部材に放熱したりすることを可能としている。
特開2014-022444号公報
 ところで、たとえばモールドパッケージが湿度センサ等の場合、熱伝導の相手である外部部材が、プリント基板に比べて脆弱なガラス等となることがある。この場合、上記した従来の熱伝導構成では、金属製のリードフレームが外部の部材に押し当てられることになるため、リードフレームの第二面と外部部材との間にクッション性を持つクッション部材を追加して介在させる必要がある。これにより、熱伝導構成の複雑化、ひいては大型化を招くおそれがある。
 また、上記した外部部材の温度検出や、ICチップの放熱のためには、モールドパッケージと外部部材との熱伝導性を大きくすることが望まれる。
 本開示は、ICチップを搭載したリードフレームをモールド樹脂で封止してなるモールドパッケージにおいて、当該パッケージを外部部材に接触させて熱伝導可能とするにあたって、熱伝導構成の簡素化および外部部材への衝撃緩和を両立させつつ、熱伝導性の向上を図ることを目的とする。
 本開示の一態様によれば、モールドパッケージは、第一面と第二面とが表裏の関係にある金属製のリードフレームと、リードフレームの第一面側に搭載されたICチップと、ICチップとともにリードフレームの第一面および第二面を封止するモールド樹脂と、を備える。
 上記モールドパッケージにおいては、リードフレームの第二面のうちリードフレームの第一面側のICチップに対応する部位がチップ対応部とされており、リードフレームの第二面側にて、モールド樹脂にはチップ対応部を露出させるように第二面側開口部が設けられている。第二面側開口部には、チップ対応部に直接接触しつつ第二面側開口部を封止するように、熱伝導性がモールド樹脂と同等以上であり且つモールド樹脂よりも軟らかい充填材が充填されている。チップ対応部は、リードフレームの第二面のうちのチップ対応部以外の部位に対して充填材との接触面積を大きくさせるような面形状とされており、充填材にて当該モールドパッケージの外部に位置する外部部材に接触するようになっている。
 それによれば、充填材にて外部部材への接触がなされて放熱を行えるが、この接触の際には、軟らかい充填材がクッションとして機能することにより外部部材への衝撃緩和がなされる。また、この充填材は、モールドパッケージに一体化されているので、別途クッション部材を追加することが不要となる。
 そして、リードフレームの第二面のうち充填材と接触するチップ対応部については、充填材との接触面積を大きくするような面形状とする接触面積増加の処理が施されているため、充填材を介したICチップと外部部材との熱伝導性が向上する。
 よって、本開示によれば、熱伝導構成の簡素化および外部部材への衝撃緩和を両立させつつ、熱伝導性の向上を図ることができる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。図面において、
本開示の第1実施形態にかかるモールドパッケージを示す概略断面図である。 図1に示されるモールドパッケージを下方から視たときの概略平面図である。 本開示の第2実施形態にかかるモールドパッケージを示す概略断面図である。 本開示の第3実施形態にかかるモールドパッケージを示す概略断面図である。 本開示の第4実施形態にかかるモールドパッケージを示す概略断面図である。 本開示の他の実施形態にかかるモールドパッケージを示す概略断面図である。
 以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
 (第1実施形態)
 本開示の第1実施形態にかかるモールドパッケージS1について、図1、図2を参照して述べる。本実施形態のモールドパッケージS1は、たとえば自動車用のエアコンに用いられる湿度センサとして適用されるものである。
 具体的には、モールドパッケージS1の外部に位置する外部部材1は、自動車のフロントガラス等のガラスであり、モールドパッケージS1は、この外部部材1に取り付けられて、車室内の湿度や外部部材1の温度を検出するものである。
 本実施形態のモールドパッケージS1は、大きくは、第一面11と第二面12とが表裏の関係にある金属製のリードフレーム10と、リードフレーム10の第一面11側に搭載されたICチップ20と、ICチップ20とともにリードフレーム10の第一面11および第二面12を封止するモールド樹脂30と、を備える。
 本実施形態のモールドパッケージS1は、上記したリードフレーム10およびリード端子13を備える。これらリードフレーム10およびリード端子13は、たとえば、これら両者が一体化された金属製板状のリードフレーム素材より形成されたもので、モールド樹脂30による封止を行った後に、リードカットにより、リードフレーム10とリード端子13とが分断されたものである。
 こうして、リードフレーム10は、第一面11と第二面12とが表裏の板面の関係にある板状をなすものとして構成され、ICチップ20が搭載されるチップ搭載部(いわゆるアイランド)として機能する。また、リード端子13は、リードフレーム10の周囲に複数個設けられた細長の板状をなすものである。
 そして、リード端子13においては、リードフレーム10側の部位がモールド樹脂30に封止されたインナーリードとされ、このインナーリードとは反対側の部位がモールド樹脂30より突出するアウターリードとされている。これらリードフレーム10およびリード端子13を構成する金属としては、たとえば、Cu(銅)や42アロイ等の導電性金属が挙げられる。
 ICチップ20は、シリコン半導体等よりなる半導体チップであり、通常の半導体プロセスにより形成されるものである。このICチップ20は、はんだや接着剤等の図示しないダイマウント材を介してリードフレーム10に固定されている。
 このICチップ20は、上記した車室内の湿度および外部部材1の温度に基づいた信号を出力するものである。具体的には、ICチップ20は、当該湿度および温度に基づく信号を生成するセンシング部、および、当該センシング部の制御等を行う回路部を備えている。
 ここでは、図1にて、センシング部の一部である感湿膜21および温度検知部22が図示されている。この感湿膜21は、たとえば吸湿性の高分子有機材料よりなり、湿度に応じて誘電率が変化する機能を有するものである。そして、センシング部は、感湿膜21に接触して設けられた図示しないセンシング電極を有し、このセンシング電極が、感湿膜21の誘電率変化に応じた信号を生成するようになっている。
 また、温度検知部22は、たとえば通常のサーミスタ等よりなる。また、図示しないが、上記回路部は、ICチップ20内にてトランジスタや配線等より構成されたもので、上記センシング電極や温度検知部22からの信号は、当該回路部によって処理され出力されるようになっている。このように、本実施形態のICチップ20は、温度とともに湿度を検出する湿度検出素子として構成されている。
 そして、リードフレーム10の第一面11側にて、モールド樹脂30には第一面側開口部31が設けられている。そして、ICチップ20の一部である感湿膜21が、この第一面側開口部31を介してモールド樹脂30より露出する露出部とされることで、パッケージ外部の環境、ここでは、車室内の湿度環境にさらされるようになっている。
 また、図1に示されるように、モールド樹脂30内にて、ICチップ20とリード端子13のインナーリードとは、Al(アルミニウム)やAu(金)等よりなるワイヤ40を介して結線されている。このワイヤ40は、通常のワイヤボンディングにより形成されるものであり、このワイヤ40を介してICチップ20とリード端子13とは電気的に接続されている。
 また、リード端子13のアウターリードは、モールドパッケージS1を支持する筺体2に対して、はんだや溶接等により電気的および機械的に接続されている。この筺体2は、たとえばセラミック基板やプリント基板等の配線基板である。これにより、ICチップ20は、ワイヤ40およびリード端子13を介して筺体2に電気的に接続されるようになっている。
 ここで、モールド樹脂30は、エポキシ樹脂等の通常のモールド材料よりなるもので、トランスファーモールド法やコンプレッションモールド法等により成形されたものである。また、モールド樹脂30としては、線膨張係数の調整等の目的で、アルミナやシリカ等の熱伝導性に優れたフィラーが含有された樹脂であってもよい。
 また、このようなモールドパッケージS1において、リードフレーム10の第二面12のうちリードフレーム10の第一面11側のICチップ20に対応する部位がチップ対応部12aとされている。
 さらに言えば、このチップ対応部12aは、リードフレーム10の第二面12のうちICチップ20をリードフレーム10の第二面12に投影した部位であり、ICチップ20の平面形状と同一形状であって且つ同一面積とされた領域である。図1においては、チップ対応部12aに相当するリードフレーム10の第二面12の部分を、両矢印の範囲にて示してある。
 そして、リードフレーム10の第二面12側にて、モールド樹脂30には、チップ対応部12aを露出させるように第二面側開口部32が設けられている。ここでは、第二面側開口部32は、チップ対応部12aの全域ではなく一部に対応して設けられているが、チップ対応部12aの全域に対応して設けられていてもよい。
 さらに、本実施形態では、モールド樹脂30の第二面側開口部32は、充填材50により封止されることで、チップ対応部12aの露出が防止されている。つまり、充填材50は、チップ対応部12aに直接接触しつつ第二面側開口部32を封止するように、第二面側開口部32に充填されている。
 この充填材50は、熱伝導性がモールド樹脂30と同等もしくはそれ以上であり、且つ、モールド樹脂30よりも軟らかいもの、つまり低弾性なものである。そのような充填材50としては、たとえばシリコーン樹脂等の樹脂、銀ペースト、ゲル、ゴム等が挙げられる。
 また、充填材50としては、これら樹脂、ゲルやゴム等の中に、たとえばAg等の金属やアルミナ、シリカ等のセラミックなどの熱伝導性に優れた材料よりなるフィラーが含有されたものであってもよい。これにより、充填材50の熱伝導性の向上が期待できる。
 この充填材50は、たとえばリードフレーム10にICチップ20を組み付け、ワイヤボンディングを行ったものを、モールド樹脂30で封止した後に、第二面側開口部32にポッティングにより充填し、これを硬化させることにより配設される。また、ポッティング以外にも、たとえばシート状に成形された充填材50を第二面側開口部32に埋め込むことにより、充填材50の配設を行うようにしてもよい。
 ここで、第二面側開口部32の底側にて充填材50と接触するチップ対応部12aは、リードフレーム10の第二面12のうちのチップ対応部12a以外の部位に対して充填材50との接触面積を大きくさせるような面形状とされたものとなっている。つまり、リードフレーム10の第二面12においては、チップ対応部12aが、それ以外の部位に比べて、同一の領域面積当たりの凹凸も含めた実効的な表面積が大きい形状とされている。
 具体的に、本実施形態では、図1に示されるように、チップ対応部12aを、ささくれた状態の面として構成している。このささくれた状態の面は、たとえば、料理等に用いる「おろし金」のような面形状とされたものであり、プレス加工等により形成されたものである。このようなチップ対応部12aにおいては、ささくれ立った突起部分により、上記した接触面積の増加が実現される。
 さらに言えば、このささくれた状態の面とされたチップ対応部12aは、リードフレーム10のうちチップ対応部12aに位置する部位を断面凹凸の板形状とすることにより形成された凹凸面として構成されている。
 そして、その凹凸面における凸部は、ささくれだった突起部分として構成されており、先細り形状となっている。このような先細り形状の凸部とすることで、充填材50とチップ対応部12aとの熱交換効率が向上するようになっている。
 そして、本実施形態においては、図1に示されるように、モールドパッケージS1は、充填材50にて、モールドパッケージS1の外部に位置する外部部材1に接触するようになっている。
 ここで、充填材50は、第二面側開口部32の開口縁部を構成するモールド樹脂30の外表面よりも外方に突出している、つまり、外部部材1側に突出している。それにより、モールドパッケージS1は、充填材50のみにて外部部材1に接触し、外部部材1に対向するモールド樹脂30の外表面は、外部部材1とは離れた状態にある。
 なお、図1に示されるように、モールドパッケージS1は、外部部材1と筺体2との間に介在した状態とされている。ここで、図示しないが、筺体2を外部部材1にネジ結合したり、嵌合したりすることにより、筺体2、モールドパッケージS1、外部部材1の三者は、ぐらつくようなことはなく、安定して一体化されている。
 この図1に示されるような状態は、たとえば、モールドパッケージS1を筺体2に組み付けた後、充填材50側を外部部材1に対向させた状態として、充填材50を外部部材1に押し当てて、筺体2と外部部材1とを接続することにより、実現される。
 そして、自動車用エアコンの湿度センサとして適用される本実施形態のモールドパッケージS1の作動は、次のようなものである。フロントガラス等の外部部材1からの熱が、充填材50、チップ対応部12aを介してICチップ20に熱伝導されることにより、ICチップ20によって外部部材1の温度が検出される。一方で、ICチップ20は、モールド樹脂30より露出する感湿膜21を介して、車室内湿度等の外部の環境湿度を検出する。
 こうして、検出された温度および湿度の信号に基づいて、ICチップ20は露点温度を算出する。この露点温度は、たとえば、自動車用エアコンの制御部へフィードバックされて、車室内温度の制御等、各種の空調制御が行われる。
 ところで、本実施形態によれば、モールドパッケージS1においては、充填材50にて外部部材1への接触がなされて放熱を行えるが、この接触の際には、軟らかい充填材50がクッションとして機能することにより外部部材1への衝撃緩和がなされる。
 特に、本実施形態では、モールドパッケージS1は、充填材50のみにて外部部材1に接触し、充填材50に比べて硬いモールド樹脂30の外表面は外部部材1とは離れた状態にあるので、当該衝撃緩和は有効に発揮される。
 また、この充填材50は、モールドパッケージS1の一部としてモールドパッケージS1に一体化されているので、モールドパッケージS1と外部部材1との間にクッション性を持つクッション部材を別途、追加することが不要となる。
 そして、リードフレーム10の第二面12のうち充填材50と接触するチップ対応部12aについては、充填材50との接触面積を大きくするような面形状とする接触面積増加の処理が施されているため、充填材50を介したICチップ20と外部部材1との熱伝導性が向上する。よって、本実施形態によれば、熱伝導構成の簡素化および外部部材1への衝撃緩和を両立させつつ、熱伝導性の向上を図ることができる。
 また、本実施形態によれば、上述のように、充填材50を、第二面側開口部32からモールド樹脂30の外表面よりも外方に突出させたものとしているから、モールド樹脂30を外部部材1に接触させないで、軟らかい充填材50のみにて外部部材1と接触させやすくなる。
 (第2実施形態)
 本開示の第2実施形態にかかるモールドパッケージS2について、図3を参照して述べる。本実施形態は、モールドパッケージS2におけるチップ対応部12aの面形状を、上記第1実施形態と比べて変形したところが相違するものであり、この相違点を中心に述べることとする。
 本実施形態のチップ対応部12aも、充填材50との接触面積を大きくさせるような面形状として、リードフレーム10のうちチップ対応部12aに位置する部位を断面凹凸の板形状とすることにより形成された凹凸面を採用している。
 しかし、上記第1実施形態では、当該凹凸面をささくれた状態の面としたのに対して、本実施形態では、チップ対応部12aを、板厚が略一定の凹凸板形状とすることにより構成された凹凸面としている。
 このような本実施形態の凹凸面は、たとえば凹凸形状を有する上下の型を用いて、リードフレーム10におけるチップ対応部12aをプレス加工する等により形成することができる。そして、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様、チップ対応部12aにおける上記接触面積の増加処理により、熱伝導性の向上が図れる。
 (第3実施形態)
 本開示の第3実施形態にかかるモールドパッケージS3について、図4を参照して述べる。本実施形態は、モールドパッケージS3におけるチップ対応部12aの面形状を、上記第2実施形態と比べて変形したところが相違するものであり、この相違点を中心に述べることとする。
 上記第2実施形態のチップ対応部12aは、プレス加工により板厚が略一定の凹凸面であったのに対し、本実施形態では、型加工によりチップ対応部12aの板厚を部分的に異ならせることにより、チップ対応部12aを凹凸面として構成したものである。これにより、本実施形態においても、上記第2実施形態と同様の作用効果が期待できる。
 なお、上記第2実施形態および本第3実施形態のチップ対応部12aについても、プレス型や成形型の形状を調整することにより、凹凸面における凸部が先細り形状とされたものとしてもよい。
 (第4実施形態)
 本開示の第4実施形態にかかるモールドパッケージS4について、図5を参照して述べる。本実施形態は、モールドパッケージS4における充填材50の充填形状を、上記第1実施形態と比べて変形したところが相違するものであり、この相違点を中心に述べることとする。
 上記第1実施形態では、上記図1に示されるように、充填材50を、モールド樹脂30の第二面側開口部32よりも外方に突出させるように充填した。それに対して、図5に示されるように、本実施形態では、充填材50を、第二面側開口部32の開口縁部を構成するモールド樹脂30の外表面よりも第二面側開口部32内に位置するように、充填材50の充填が行われている。
 しかし、本実施形態の場合、外部部材1のうち充填材50と接触する部位が凸部1aとされている。そのため、本実施形態においても、モールドパッケージS4は、充填材50のみにて外部部材1に接触し、モールド樹脂30の外表面は外部部材1とは離れた状態にある。
 このように、本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の作用効果が期待できる。また、本実施形態は、充填材50の充填形状を、上記第1実施形態と比べて変形したのみであるから、上記第2実施形態および上記第3実施形態とも組み合わせて適用が可能であることはもちろんである、
 (他の実施形態)
 なお、上記各実施形態のチップ対応部12aでは、充填材50との接触面積を大きくさせるような面形状として、ささくれ、プレス、型加工等による断面凹凸の板形状によって形成された凹凸面を採用した。ここで、上記図示例では、これら凹凸面は、チップ対応部12aのうち第二面側開口部32に位置する領域に形成されているが、チップ対応部12aの全域に形成されていてもよいことはもちろんである。
 また、チップ対応部12aとしては、上記した凹凸面に限定されるものではなく、たとえば図6に示されるように、チップ対応部12aを粗化処理された面形状としてもよい。この場合、たとえばサンドブラスト法等の粗化処理手法を用いてチップ対応部12aを荒らすようにすればよい。この場合、チップ対応部12aに微視的な凹凸が形成されることにより、上記接触面積の増加が実現される。
 また、上記各実施形態では、湿度センサとしてのモールドパッケージの例を述べたが、モールドパッケージとしては、このような湿度センサに限定されるものではないことはもちろんである。
 たとえば、ICチップ20がパワー素子やマイコンなどの発熱素子よりなるものであってもよい。また、この場合、モールド樹脂30における第一面側開口部31が無いことにより、ICチップ20の全体がモールド樹脂30に封止され、ICチップ20においてはモールド樹脂30より露出する部分を持たない構造であってもよい。
 また、上記各実施形態では、リードフレーム10およびリード端子13は、これら両者が一体化された金属製板状のリードフレーム素材より形成されたものとしたが、もともと互いに別体の素材より形成されたものであってもよい。
 また、ICチップ20とリード端子13との接続については、上記したワイヤ40による接続以外の通常の各種接続手法を用いてもよい。また、筐体2と接続されるアウターリードの形状は、上記図示例に限定されるものではない。
 また、上記各実施形態では、モールドパッケージは、モールド樹脂30より突出するアウターリードを有する形態とされたが、たとえば、QFN(クワッド・フラット・ノンリード・パッケージ)の如く、アウターリードを有しない形態のものであってもよい。
 本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
 

Claims (7)

  1.  第一面(11)と第二面(12)とが表裏の関係にある金属製のリードフレーム(10)と、
     前記リードフレームの第一面側に搭載されたICチップ(20)と、
     前記ICチップとともに前記リードフレームの第一面および第二面を封止するモールド樹脂(30)と、を備えるモールドパッケージであって、
     前記リードフレームの第二面のうち前記リードフレームの第一面側の前記ICチップに対応する部位がチップ対応部(12a)とされており、
     前記リードフレームの第二面側にて、前記モールド樹脂には前記チップ対応部を露出させるように第二面側開口部(32)が設けられており、
     前記第二面側開口部には、前記チップ対応部に直接接触しつつ前記第二面側開口部を封止するように、熱伝導性が前記モールド樹脂と同等以上であり且つ前記モールド樹脂よりも軟らかい充填材(50)が充填されており、
     前記チップ対応部は、前記リードフレームの第二面のうちの前記チップ対応部以外の部位に対して前記充填材との接触面積を大きくさせるような面形状とされており、
     前記充填材にて当該モールドパッケージの外部に位置する外部部材(1)に接触するようになっているモールドパッケージ。
  2.  前記チップ対応部の面形状は、前記リードフレームのうち前記チップ対応部に位置する部位を断面凹凸の板形状とすることにより形成された凹凸面とされている請求項1に記載のモールドパッケージ。
  3.  前記チップ対応部の前記凹凸面は、前記充填材との熱交換効率を上げるために当該凹凸面における凸部が先細り形状とされたものである請求項2に記載のモールドパッケージ。
  4.  前記凸部が先細り形状とされた前記凹凸面とは、ささくれた状態の面である請求項3に記載のモールドパッケージ。
  5.  前記充填材は、前記第二面側開口部の開口縁部を構成する前記モールド樹脂の外表面よりも外方に突出している請求項1ないし4のいずれか1つに記載のモールドパッケージ。
  6.  前記充填材には、熱伝導性を有するフィラーが含有されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載のモールドパッケージ。
  7.  前記ICチップは、湿度を検出する湿度検出素子であり、
     前記リードフレームの第一面側にて前記ICチップの一部が、前記モールド樹脂に設けられた第一面側開口部(31)を介して前記モールド樹脂より露出する露出部(21)とされており、
     前記露出部は、前記ICチップに設けられ、湿度に応じて誘電率が変化する機能を有する感湿膜である請求項1ないし6のいずれか1つに記載のモールドパッケージ。
PCT/JP2015/003235 2014-07-11 2015-06-26 モールドパッケージ WO2016006193A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/319,475 US9831146B1 (en) 2014-07-11 2015-06-26 Molded package

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-143257 2014-07-11
JP2014143257A JP2016018979A (ja) 2014-07-11 2014-07-11 モールドパッケージ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016006193A1 true WO2016006193A1 (ja) 2016-01-14

Family

ID=55063849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/003235 WO2016006193A1 (ja) 2014-07-11 2015-06-26 モールドパッケージ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9831146B1 (ja)
JP (1) JP2016018979A (ja)
WO (1) WO2016006193A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6810279B2 (ja) * 2017-10-26 2021-01-06 新電元工業株式会社 電子部品
JP2022155336A (ja) 2021-03-30 2022-10-13 ミツミ電機株式会社 検出装置及び検出装置の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5455172A (en) * 1977-10-12 1979-05-02 Toshiba Corp Semiconductor device
JPS63213362A (ja) * 1987-02-27 1988-09-06 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止型半導体装置
JPH02133951A (ja) * 1988-11-15 1990-05-23 Oki Electric Ind Co Ltd 樹脂封止型半導体装置
JP2011151225A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Alps Electric Co Ltd 湿度センサパッケージ及びその製造方法
JP2013070026A (ja) * 2011-09-08 2013-04-18 Rohm Co Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体装置の実装構造、およびパワー用半導体装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5233222A (en) * 1992-07-27 1993-08-03 Motorola, Inc. Semiconductor device having window-frame flag with tapered edge in opening
KR100583494B1 (ko) * 2000-03-25 2006-05-24 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체패키지
JP5169964B2 (ja) 2009-04-10 2013-03-27 株式会社デンソー モールドパッケージの実装構造および実装方法
US20120043628A1 (en) * 2010-08-19 2012-02-23 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Packaged device including a well for containing a die
US8368192B1 (en) * 2011-09-16 2013-02-05 Powertech Technology, Inc. Multi-chip memory package with a small substrate
JP5818102B2 (ja) 2012-07-13 2015-11-18 三菱電機株式会社 半導体装置の製造方法
JP6204088B2 (ja) * 2013-07-02 2017-09-27 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 半導体装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5455172A (en) * 1977-10-12 1979-05-02 Toshiba Corp Semiconductor device
JPS63213362A (ja) * 1987-02-27 1988-09-06 Mitsubishi Electric Corp 樹脂封止型半導体装置
JPH02133951A (ja) * 1988-11-15 1990-05-23 Oki Electric Ind Co Ltd 樹脂封止型半導体装置
JP2011151225A (ja) * 2010-01-22 2011-08-04 Alps Electric Co Ltd 湿度センサパッケージ及びその製造方法
JP2013070026A (ja) * 2011-09-08 2013-04-18 Rohm Co Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体装置の実装構造、およびパワー用半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20170323839A1 (en) 2017-11-09
JP2016018979A (ja) 2016-02-01
US9831146B1 (en) 2017-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3919398B2 (ja) 半導体モジュール
US10910326B2 (en) Semiconductor package
JPWO2005019790A1 (ja) センサ装置
JPH04291948A (ja) 半導体装置及びその製造方法及び放熱フィン
US9123709B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2009252885A (ja) 電力半導体装置
JP3054576B2 (ja) 半導体装置
JP2008141140A (ja) 半導体装置
US10242930B2 (en) Molded resin-sealed power semiconductor device
WO2016006193A1 (ja) モールドパッケージ
US9196566B2 (en) Semiconductor device and semiconductor device fabrication method
JP5125758B2 (ja) 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法
US20080087901A1 (en) Optical coupling type semiconductor device, method for producing optical coupling type semiconductor device, and electronic device
JP2017198453A (ja) 流量センサ
JP3734225B1 (ja) 面実装タイプ樹脂製中空パッケージ及びこれを用いた半導体装置
JP2006319084A (ja) 半導体装置
JP2017028131A (ja) パッケージ実装体
JP2007067452A (ja) 半導体発光装置
JP4716920B2 (ja) 半導体圧力センサ
US20220103954A1 (en) Sensing device and method for packaging the same
JP2003078101A (ja) 半導体装置とそれに用いられるリードフレームとその製造方法
EP3761360A1 (en) Power die package
JP4408931B2 (ja) 半導体発光装置
JP2009158825A (ja) 半導体装置
US10217713B2 (en) Semiconductor device attached to an exposed pad

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15818789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15319475

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15818789

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1