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JP2602380B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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Publication number
JP2602380B2
JP2602380B2 JP3275710A JP27571091A JP2602380B2 JP 2602380 B2 JP2602380 B2 JP 2602380B2 JP 3275710 A JP3275710 A JP 3275710A JP 27571091 A JP27571091 A JP 27571091A JP 2602380 B2 JP2602380 B2 JP 2602380B2
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JP
Japan
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semiconductor chip
semiconductor device
lead frame
package
heat
Prior art date
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JP3275710A
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陸郎 薗
浩治 斉藤
正司 竹中
正則 吉本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to EP92309415A priority patent/EP0539095B1/en
Priority to DE69224343T priority patent/DE69224343T2/de
Priority to KR1019920019495A priority patent/KR960011643B1/ko
Publication of JPH05114669A publication Critical patent/JPH05114669A/ja
Priority to US08/324,494 priority patent/US5444025A/en
Priority to US08/421,448 priority patent/US5659200A/en
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放熱構造を有する半導
体装置に関する。
【０００２】近年、半導体装置の高集積化に伴い、その
発熱量が大きくなってきており、放熱構造を設けたもの
がある。このような半導体装置は、製造が容易であり、
かつ寸法精度の高いものが要求されている。
【０００３】
【従来の技術】図５に、放熱構造を有する従来の半導体
装置の構成図を示す。図５において、半導体装置１
A は、リードフレーム２におけるインナリード２a の中
央開口部分に，つば部３a を有する断面逆台形状の放熱
ブロック３が位置し、該インナリード２a の端部と該放
熱ブロック３のつば部３a とがかしめ法によりかしめ部
４により固着されている。
【０００４】放熱ブロック３上にははんだ等により半導
体チップ５が搭載され、該半導体チップ５がインナリー
ド２a とワイヤ６によりボンディングされる。すなわ
ち、放熱ブロック３の一面をステージとしてダイ付けを
行う。そして、モールド樹脂７によりパッケージングさ
れ、その後表面実装用にアウタリード２b がＬ型形状に
足曲げ加工される。
【０００５】この場合、放熱ブロック３の先端部３b が
パッケージ背面に突出する。また、放熱ブロック３はイ
ンナリード２a 部分でかしめ部４に取り付けられること
から、かしめ工程のために、該リードフレーム２の厚さ
は最低３００〜４００μｍ必要となる。
【０００６】ここで、このような半導体装置１A の製造
は、図示しないが、上金型と、放熱ブロック３の先端部
３b を突出させるための凹部が形成された下金型とによ
りモールディングが行われる。
【０００７】なお、放熱ブロック３をパッケージ背面よ
り突出させずに、パッケージ表面と同一面とする場合も
あり、この場合には製造における下金型に凹部は形成さ
れない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リードフレー
ム２と放熱ブロック３とを固着することからかしめ工程
が必要となり、リードフレーム２の厚さが制限される。
【０００９】また、金型によりモールド樹脂７の注入
時、注入圧力により放熱ブロック３が位置変化し、パッ
ケージ背面からの突出量（露光高さ）の寸法精度が悪く
なる。このことは、アウタリード２b の高さとの対応が
とれず、実装できないこととなる。
【００１０】さらに、モールド樹脂７の注入圧力により
放熱ブロック３が位置変化することは、パッケージと該
放熱ブロックの表出境界部分に樹脂ばりを生じることと
なり、放熱ブロック３面とパッケージ面を同一面にした
場合でも樹脂ばりを生じるという問題がある。
【００１１】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、かしめ工程を必要とせず、放熱ブロックの寸法
精度の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂モールド
によりパッケージングされる半導体装置において、半導
体チップ配置域としての開口部に位置する半導体チップ
に接続されるリードフレームと、半導体チップ搭載面が
該リードフレームの上記開口部下方に位置するように該
リードフレームと独立して位置せしめた状態で樹脂モー
ルドでパッケージングしたときに、該下方側のパッケー
ジ面から突出するような露出域を具えた放熱部材と、該
放熱部材の上記半導体チップ搭載面に固定した状態で上
記リードフレームに接続された半導体チップと、を有す
る構成とすることにより解決される。
【００１３】この場合の製造方法は、まず、パッケージ
部の厚さ方向下側半分の外形を成形するキャビティを持
つ下型の底面に形成された先細テーパ状の嵌合部に、先
端の一部が該嵌合部と嵌合し得る逆台形状の放熱部材
を、該先端での嵌合で位置決めして載置する。また、該
下型の上面にリードフレームを位置決めして載置する。
続いて、上記放熱部材の上面となる半導体チップ搭載面
に半導体チップを搭載固定した後、該半導体チップの各
電極と上記リードフレームの対応するインナリードとの
間を接続する。また、該接続された後の下型を下金型に
位置決め装着した後、該下金型に設けた吸着孔で上記放
熱部材を該下金型に吸着固定せしめる。そして、上記パ
ッケージ部の厚さ方向残部の外形を成形するキャビティ
を持つ上金型を該下金型の所定位置に密着せしめた状態
でモールド樹脂で樹脂モールドする。
【００１４】
【作用】上述のように、半導体チップを搭載する放熱部
材がリードフレームと独立して位置する。これにより、
かしめ工程が不要となると共に、リードフレームの厚さ
が制限されない。また、放熱部材の材質にも制限されな
い。
【００１５】一方、上述の半導体装置を製造するにあた
り、下型を用いて放熱部材を下金型内で位置決めを行
う。この場合、少なくとも放熱部材が吸着固定される。
これにより、樹脂注入時に注入圧力によって放熱部材が
位置変化することがなく樹脂ばりの発生を抑えることが
可能になると共に、下型の厚さによりパッケージより露
出する放熱部材の先端部の高さ寸法の精度を向上させる
ことが可能となる。
【００１６】
【実施例】図１に、本発明の一実施例の構成図を示す。
なお、図５と同一の構成部分には同一の符号を付す。図
１において、半導体装置１B は、リードフレーム２にお
けるインナリード２a の内側中央部分の開口部１１の下
方に、放熱部材である断面逆台形状の放熱ブロック３が
リードフレーム２と独立して位置する。この放熱ブロッ
ク３は、アルミニウム等の金属や金属以外の熱伝達の良
好な部材が選定される。
【００１７】放熱ブロック３上には、はんだや銀ペース
ト等で半導体チップ５が搭載され、該半導体チップ５と
インナリード２a とがワイヤ６によりボンディングされ
る。そして、モールド樹脂７によりパッケージングされ
る。この場合、放熱ブロック３の先端部３b がパッケー
ジ背面より所定の高さで露出する。この先端部３b はパ
ッケージから露出方向にテーパ部１２が形成される。
【００１８】また、樹脂モールド後、表面実装用にアウ
タリード２b が所定の高さＬ型（又はＪ型）に足曲げ加
工される。なお、表面実装用ではなくリード挿入用とし
てもよい。
【００１９】ここで、図２に、本発明の製造工程図を示
す。まず、本発明では下型であるパレット２１が使用さ
れる。このパレット２１はパッケージ部の厚さ方向下側
半分の外形を成形するキャビティとして凹形状２１a に
形成され、底面に先細テーパ形状の嵌合部２２が形成さ
れる（図２（Ａ））。また、パレット２１上にはリード
フレーム２を位置させるための位置決めピン２３が形成
される。このパレット２１は金属に形成されるもので、
例えばリードフレーム２と熱膨張が近い銅又は銅・錫合
金で形成される。
【００２０】続いて、パレット２１の嵌合部２２に放熱
ブロック３の先端部３b が嵌合され、一体化される（図
２（Ｂ））。すなわち、放熱ブロック３のテーパ部１２
と嵌合部２２のテーパ形状とが対応して形成されてお
り、精度よく一体化される。そこで、リードフレーム２
のインナリード２a には位置決め穴が形成されており、
パレット２１上に該リードフレーム２が位置決めピン２
３により、位置決めされて載置される（図２（Ｃ））。
その後、放熱ブロック３上に半導体チップ５がはんだや
銀ペースト等でダイ付けされる。そして、半導体チップ
５とインナリード２a とがワイヤ６によりボンディング
される（図２（Ｄ））。
【００２１】そして、これらを下金型２４b の凹部２４
b1内に位置させる（図２（Ｅ））。この凹部２４b1の底
部には吸着孔２５が形成されている。吸着孔２５の一端
部は位置するパレット２１及び放熱ブロック３部分に連
通しており、他端部は図示しないが真空源に連結され
る。すなわち、パレット２１及び放熱ブロック３を吸着
孔２５により真空吸着して固定するものである。
【００２２】そこで、上金型２４a を位置させ、キャビ
ティ２６内にモールド樹脂７をゲート（図示せず）より
注入してモールドを行う（図２（Ｅ））。モールド後、
真空吸着を解除して上金型２４a ，２４b 及びパレット
２１より取り外すことにり、放熱ブロック３の先端部３
b が露出したパッケージが取り出される。そして、アウ
タリード２b が足曲げ加工されるものである。
【００２３】このように、リードフレーム２と放熱ブロ
ック３とが互いに独立していることから、かしめ工程が
不要になると共に、リードフレーム２の厚さに何ら制限
がなく、該放熱ブロック３を金属以外の材質で形成する
ことができる。また、パレット２１により放熱ブロック
３が位置決めされることから、該パレット２１の厚さに
より、パッケージから露出する放熱ブロック３の先端部
３b の高さを精度よく形成することができる。さらに、
パレット２１及び放熱ブロック３を真空吸着することか
ら、樹脂ばりの発生を防止することができる。
【００２４】ここで、図３に、本発明で使用されるパレ
ットを説明する図を示す。図３のパレット２１は、凹形
状２１a を、例えば３つ連結して一体化したものであ
る。但し、数はこれに限らず多数個設定できるもので、
量産を行う場合に適用される。次に、図４（Ａ）〜
（Ｄ）に、本発明の放熱ブロックの他の構成図を示す。
図４（Ａ）の放熱ブロック３は、項面にスリット３１を
形成してフィン形状としたもので、半導体チップ５をフ
ィンに直接取り付ける状態と同様になって放熱効率を向
上させることができる。
【００２５】図４（Ｂ）の放熱ブロック３は、項面に累
刻して固着部３２を形成し、外部放熱部材をネジ止めに
より取り付けるようにしたものである。
【００２６】図４（Ｃ）の放熱ブロック３は、半導体チ
ップ５の搭載部分３３を銅で形成し、他の部分３４をア
ルミニウムの異種金属で形成して熱圧着したものであ
る。これにより、半導体チップ５を銀ペーストに限らず
はんだによっても搭載することができる。また、殆どア
ルミニウムで形成することから計量化を図ることができ
ると共に、アルミニウムの表面を陽極酸化により絶縁処
理を行うことができる。一方、図４（Ｃ）において、搭
載部分３３をアルミニウムで形成し、他の部分３４を銅
で形成してもよい。この場合は、実装時に、放熱ブロッ
ク３を直接はんだ付けできる利点がある。
【００２７】そして、図４（Ｄ）の放熱ブロック３は、
セラミックで形成したもので、該セラミックによっても
放熱効果が得られる。この場合、銀ペーストにより半導
体チップ３を搭載することが可能である。また、半導体
チップ３をはんだにより搭載する場合には、該搭載部分
に金属層３５を形成するものである。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体チ
ップを搭載する放熱部材をリードフレームと独立して位
置することにより、かしめ工程が不要となり、リードフ
レームの厚さ、放熱部材の材質に制限されずに形成する
ことができる。また、製造工程時に、下型を用い、これ
を吸着固定させてモールドすることにより、樹脂ばりの
発生を抑えることができると共に、放熱部材の露出高さ
の寸法精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の製造工程図である。
【図３】本発明で使用されるパレットを説明するための
図である。
【図４】本発明の放熱ブロックの他の構成図である。
【図５】従来の半導体装置の構成図である。
【符号の説明】
１A ，１B 半導体装置 ２ リードフレーム ２a インナリード ２b アウタリード ３ 放熱ブロック ３b 先端部 ５ 半導体チップ ６ ワイヤ ７ モールド樹脂 １１ 中央開口部 １２ テーパ部 ２１ パレット（治具） ２２ 嵌合部 ２４a 上金型 ２４b 下金型 ２５ 吸着孔 ３１ スリット ３２ 固着部 ３５ 金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉本 正則 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−66839（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−95751（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−103284（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 樹脂モールドによりパッケージングされ
    る半導体装置において、半導体チップ配置域としての 開口部に位置する半導体チ
    ップに接続されるリードフレームと、半導体チップ搭載面が該リードフレームの上記開口部下
    方に位置するように該リードフレームと独立して位置せ
    しめた状態で樹脂モールドでパッケージングしたとき
    に、該下方側のパッケージ面から突出するような露出域
    を具えた放熱部材と、 該放熱部材の上記半導体チップ搭載面に固定した状態で
    上記リードフレームに接続された半導体チップと、 を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記放熱部材のパッケージ面から突出す
    る露出域が、先細の逆台形状に形成されていることを特
    徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記放熱部材の露出域頂面が、平行する
    スリットを具えて形成されていることを特徴とする請求
    項１又は請求項２記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記放熱部材の露出域頂面が、外部放熱
    部材を取り付ける固着部を具えて形成されていることを
    特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記放熱部材が、半導体チップ搭載部と
    残部との異種金属の組み合わせで構成されていることを
    特徴とする請求項１乃至請求項４記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記放熱部材の少なくとも半導体チップ
    搭載部がセラミックスで構成され、また前記半導体チッ
    プが該半導体チップ搭載部にはんだ接続で固定されると
    きに、該半導体チップ搭載部が金属層で被覆されてなる
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の半導体装
    置。
  7. 【請求項７】 樹脂モールドによりパッケージングされ
    る半導体装置の製造方法において、 パッケージ部の厚さ方向下側半分の外形を成形するキャ
    ビティを持つ下型の底 面に形成された先細テーパ状の嵌
    合部に、先端の一部が該嵌合部と嵌合し得る逆台形状の
    放熱部材を、該先端での嵌合で位置決めして載置する工
    程と、 該下型の上面にリードフレームを位置決めして載置する
    工程と、 上記放熱部材の上面となる半導体チップ搭載面に半導体
    チップを搭載固定した後、該半導体チップの各電極と上
    記リードフレームの対応するインナリードとの間を接続
    する工程と、 該接続された後の下型を下金型に位置決め装着した後、
    該下金型に設けた吸着孔で上記放熱部材を該下金型に吸
    着固定せしめる工程と、 上記パッケージ部の厚さ方向残部の外形を成形するキャ
    ビティを持つ上金型を該下金型の所定位置に密着せしめ
    た状態でモールド樹脂で樹脂モールドする工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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