JPH04207061A - 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） 本発明は放熱性に優れる半導体装置に関する。

（従来の技術） 従来の半導体装置では、第９図に例示するように半導体
チップ１０とリードフレーム１３と共にヒートシンク１
２を樹脂封止して、半導体チップからの熱をヒートシン
ク１２を通してリードあるいは封止樹脂に拡散させ、放
熱するようにしている。

あるいは第１０図に示すように、リードフレームを２層
に形成して、広い面積を有するダイパッド１２からリー
ド等を通じて放熱を図るようにした半導体装置も知られ
ている。さらに、第１１図のようにダイパッド１２を厚
くしてパッケージの表面まで露出させてより放熱性を向
上させるタイプも知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに近年半導体チップは益々高集積化の一途を辿り
、発熱量も大きいことから上記従来の半導体装置では放
熱性が充分でない。

そこで、本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの
で、その目的とするところは、放熱性に−段と優れる半
導体装置を提供するにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的による本発明に係る半導体装置では、半導体チ
ップがパッケージ内に封入された半導体装置において、
前記半導体チップのジャンクションパターンの存在する
チップ面に、半導体チップの熱膨張係数に近い熱膨張係
数を有する素材からなるヒートシンクをチップコート層
を介して接合したことを特徴としている。

また、上記ヒートシンクが、パンケージの蓋体を兼用す
ると共に、ヒートシンクに設けた突出部がチップコート
層を介して半導体チップのジャンクションパターンの存
在するチップ面に接合していることを特徴としている。

（作用） 半導体チップはジャンクションパターンのあるチップ面
での発熱量が大きいが、この発熱量の大きいチップ面側
にヒートシンクを設けたので放熱性に優れ、高集積化、
大型化した半導体チ・ノブに良好に対処できるようにな
った。

（実施例） 以下では本発明の好適な一実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図は２層タイプのリードフレーム２０を用いた樹脂
封止型半導体装置の例を示す。

２１はそのインナーリード、２２はアウターリード、２
３はダイパッドである。ダイパッド２３はグイバンド上
に固着される半導体チップ２４の放熱性を高めるため周
縁がインナーリード２１と重なり合う程度に大きく形成
されて、絶縁性接着材によりインナーリード２１に接合
されている。

グイパッド２３上にはＡｕ−３ｉ共晶合金等を介して半
導体チップ２４が固着され、この半導体チップ２４とイ
ンナーリード２１とがワイヤ２５により電気的に接続さ
れる。ダイパッド２３は接地プレーンとして機能させて
もよい。この場合、ダイパッド２３は端子を介してイン
ナーリード中の接地ラインに接続される。

なお、半導体チップ２４とダイパッド２３との間の熱的
ストレスを軽減するため、リードフレーム２０は少なく
ともそのグイパッド２３を半導体チンプ２４と熱膨張係
数の近い素材、例えば４２合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金）材を
用いる。

２６はヒートシンクであり、本実施例ではポリイミド樹
脂等の絶縁性を有するチップコート層２７を介して半導
体チンプ２４のジャンクションパターンの存在するチッ
プ面に固着される。

ヒートシンク２６の材質は半導体チップ２４との熱的ス
トレスを軽減するため、半導体チンブ２４と熱膨張係数
の近い素材、例えばＭｏ材、Ａｌｘ材、ＳｉＣ材、Ｃｕ
−Ｗ材を用いる。またヒートシンク２６は広い放熱面を
確保するため、半導体チップ２４よりも大きなものにす
るのが好適であるが、この場合にはワイヤ２５との接触
を避けるために側面に凹部を形成してワイヤの逃げ空間
を形成するようにする。したがって、この場合にはワイ
ヤボンディングの後、ヒートシンク２６を半導体チップ
２４のチップ面に接合する必要がある。なお第１図破線
で示すようにヒートシンク２６をワイヤボンディングの
支障にならない大きさに形成すればヒートシンク２６を
半導体チップ２４のチップ面に接合した後ワイヤボンデ
ィングすることも可能となる。

２８は封止樹脂で、半導体チップ２４、ダイパッド２３
、インナーリード２１、ワイヤ２５、ヒートシンク２６
を封止する。この場合ヒートシンク２６を封止樹脂２８
中に埋没するようにしてもよいが、放熱性を高めるため
に、ヒートシンク２６上面を封止樹脂２８表面に露出さ
せるようにすると好適である。

また、放熱性を一層向上させるため、第１図破線で示す
ように、ヒートシンク２６上面に放熱フィン２９を取着
するようにすると一層好適である。

上記のように本実施例では、従来のように半導体チップ
２４からの熱を半導体チップ２４下面側から、ダイパッ
ド２３、リードを通じて放熱させることができるだけで
なく、ジャンクションパターンがある発熱量の大きい半
導体チップ２４のチップ面から直接ヒートシンク２６を
通じて放熱させることができるので、放熱性に極めて優
れ、半導体チップ２４の高集積化に対処できる。

また封止樹脂２８は一般的に熱膨張係数が高く、半導体
チップ２４と熱膨張係数を整合させるのが困難であるが
、本実施例では半導体チップ２４の上下面をヒートシン
ク２６、ダイパッド２３でサンドインチした構造として
いるので、半導体チップ２４を中心とする上下の構造的
なバランスがとれ、封止樹脂２８の熱収縮による反りを
なくすことができ、半導体チップ２４の大型化に対処で
きる。

第２図は通常の一層のリードフレームを用いた実施例を
示す。

本実施例では、ダイパッド２３が小さく、インナーリー
ド２１とは分離された構造となるが、発熱量の大きい、
半導体チップ２４のチップ面側にヒートシンク２６が接
合されているので、やはり放熱性は良好であり、また半
導体チップ２４を挾んで上下にヒートシンク２６、ダイ
パッド２３が位置するので、パッケージの反りも解消で
きる。

第３図は半導体チップ２４をヒートシンク兼用のダイパ
ッド２３上に固着した実施例であり、放熱性に特に優れ
、またパッケージの反りも生じない。

上記各実施例では半導体チップ２４とインナーリード２
１とをワイヤ２５で接続した例を示したが、ワイヤでな
く　Ｔ　Ａ　Ｂ　（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂ
ｏｎｄ−ｉｎｇ）　　リードを用いて接続してもよい。

なお、ＴＡＢリードとはＴＡＢテープを用いたものであ
り、支持テープに銅箔からなるリードを多数本支持した
ＴＡＢテープを用いてリードを半導体チップとインナー
リードにボンディングし、支持テープ部分を除去してリ
ードのみを用いたもの、あるいはそのまま支持テープを
残したものをいう。

第４図は多層リードフレーム３０とＴＡＢリード３４を
用いた例を示す。

この多層リードフレーム３０はリードフレーム３１　（
信号層）、電源プレーン３２、接地プレーン３３を絶縁
シートを介して積層した３層からなり、電源プレーン３
２と接地プレーン３３はそれぞれ端子（図示せず）を介
してリードフレーム３１の電源ライン、接地ラインに接
続されている。

半導体チップ２４は接地プレーン３３上に固着される。

本実施例でも前記各実施例と同様に、放熱性に優れ、ま
たパッケージの反りも解消できる。

なお、上記各実施例では樹脂封止型の半導体装置の例を
示したが、本発明はこれに限定されるものではない。

第５図は多層セラミックパッケージに応用した例を示す
。

本実施例では、半導体チップ２４をヒートシンク２３上
に搭載すると共に、半導体チップ２４のチップ面にチッ
プコート層２７を介してヒートシンク兼用の蓋体３６を
接合している。この場合、蓋体３６下面に突出部３７を
設け、この突出部３７とチップ面とを接合するようにす
る。本実施例でも半導体チップ２４のチップ面で発生す
る熱をチップコート層２７を介して蓋体３６から直接外
部に放熱でき、放熱性に優れる。特にセラミックパッケ
ージでは内部に伝熱性に劣る空隙が生じるため放熱性に
劣るが、本実施例ではこの種のセラミックパッケージの
放熱性を改良した。なお下面側のヒートシンクは必ずし
もなくともよい。

第６図はサーデイツプタイプの半導体装置の実施例を示
す。

本実施例ではセラミックあるいは金属製のベース４０上
に半導体チップ２４を搭載し、このベース４０の周縁に
低融点ガラスあるいは樹脂により固定されたリードフレ
ーム２０のインナーリード２１と上記半導体チップ２４
との間がワイヤ２５により接続され、さらにセラミック
あるいは金属製の蓋体３６が半導体チップ２４を覆って
ベース４０周縁にインナーリード２１を挟むようにして
低融点ガラスあるいは樹脂により固定されて成る。

本実施例でも、蓋体３６内面に突出部３７が形成され、
この突出部３７がチップコート層２７を介して半導体チ
ップ２４のチップ面に接合されており、蓋体３６がヒー
トシンクを兼用する。

本実施例でも半導体チップ２４のチップ面で発生する熱
をチップコート１ｉ２７を介して突出部３７、蓋体３６
から直接外部に放熱でき、放熱性に優れる。

第７図はさらに他の実施例を示す。

本実施例では、キャンプ状のベース４０に接着剤により
半導体チップ２４が固定され、さらに半導体チップ２４
のジャンクションパターンの存在するチップ面がヒート
シンクを兼用する蓋体３６に設けた突出部３７にチップ
コート層２７を介して接合され、ベース４０周縁が蓋体
３６周縁部上に固定されて半導体チップ２４が密封され
ている。

また半導体チップ２４の端子部にはバンブにより金線等
からなるワイヤ２５が接続され、ワイヤ２５の他端側は
蓋体３６に突設した挿通孔を挿通して蓋体３６外面に導
出され、該外面上にバンプにより端子部を形成するよう
にしている。２９は必要に応じてベース４０外面に固定
する放熱フィンである。

蓋体３６はＡＩＮ等の放熱性に優れ、シリコンの熱膨張
係数に近い熱膨張係数を有するものを用いるとよい。な
お、４１は回路基板を示す。

第８図に示す実施例はＰＧＡ型のものに形成したものを
示し、第７図のものに示す蓋体３６に回路パターンを形
成し、該回路パターンと半導体チップ２４とをワイヤ２
５により接続し、また回路パターンに外部接続用ピン４
２を接続したものである。

第７図および第８図に示す半導体装置の場合にも、半導
体チップ２４のジャンクションパターンの存在するチッ
プ面からの熱が直接突出部３７から蓋体３６に逃げ、放
熱性に優れる。

以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが
、本発明は上述の実施例に限定されるのではな〈発明の
精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもち
ろんである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、放熱性に優れる半導体装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂封止型半導体装置の一例を示す断面図、第
２図、第３図はそれぞれ他の実施例を示す断面図、第４
図はさらに他の実施例を示す部分断面図である。第５図
はセラミックパッケージに応用した実施例を示す断面図
を示す。第６図はサーディンプタイプのパッケージに応
用した実施例の断面図、第７図、第８図はそれぞれ他の
実施例を示す断面図である。第９図、第１０図、第１１
図は従来の樹脂封止型半導体装置の例を示す断面図であ
る。 ２０・・・リードフレーム、　２１・・・インナーリー
ド、　　２３・　・　・ダイパッド、　　２４・・・半
導体チップ、　　２６・・・ヒートシンク、２７・・・
チップコート層、　２８・・、・封止樹脂。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体チップがパッケージ内に封入された半導体装
   置において、 前記半導体チップのジャンクションパター ンの存在するチップ面に、半導体チップの熱膨張係数に
   近い熱膨張係数を有する素材からなるヒートシンクをチ
   ップコート層を介して接合したことを特徴とする半導体
   装置。 ２、前記ヒートシンクがパッケージの蓋体を兼用すると
   共に、ヒートシンクに設けた突出部がチップコート層を
   介して半導体チップのジャンクションパターンの存在す
   るチップ面に接合していることを特徴とする請求項１記
   載の半導体装置。