JPH05166971A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放熱用金属片を有する樹脂封止型半導体装置
において、多ピン化に適応でき、電気的特性、組立加工
性を改善できるパッケージ構造をうる。 【構造】 放熱用金属片の片面に絶縁材を介して金属箔
膜よりなる配線層とその周辺にリードを設け、上記片面
に設けた半導体チップの電極と配線層とをワイヤや接着
剤等により電気的に接続することにより、配線部分での
ファインピッチ化を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＬＳＩ、ハイブリッドＩ
Ｃ等の電子部品において、放熱性を改善したパッケージ
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放熱用金属片を有する半導体装置で従来
から採用されているパッケージ構造は、日経マイクロデ
バイス１９９１年５月号のＰ．９４以下に記載されてい
る。図９に示すように半導体チップ３が取付けられた金
属タブ１０（または放熱用金属片２）とリード９とは分
離され、それらがパッケージ部材となる樹脂１により固
定されており、チップの電極とリード９間は金属ワイヤ
６を介して接続される。他の構造は、ＴＣＰ（テープキ
ャリアパッケージ）技術によりフイルム上の薄膜配線
（インナーリード部分）にチップを搭載し、配線の末端
はアウターリードとして利用するものである。

【０００３】最近のように、半導体チップの電極端子構
造が超微細化し、リードの数が増える多ピン化がすすむ
と、リードの内端側の間隔（ピッチ）がせまくなってく
るが、板材のリードフレームとして形成されるリード自
体に厚さがあるために、上記間隔の狭さにも限りがあ
る。このようなチップの電極端子とリードとの間の配線
をワイヤボンディングにより直接に結ぶ場合、特に多ピ
ンパッケージでは、リードのピッチを保つためにチップ
とリード先端部との間隔を大きくあけることになり、し
たがってワイヤ長が組み立て可能な所定寸法を越えてし
まい、たとえば３ｍｍ以上のびる。その結果ワイヤ変
形、ワイヤ同士の接触による短絡等の事故を発生する率
が増えてくる。

【０００４】パッケージのリード部分をリードフレーム
から形成する構造では、多ピン化に限度があり、配線や
リードを多層化することにも無理がある。また、ＴＣＰ
技術により配線する方法では、前記した点は問題となら
ないが、ＴＣＰではリードに相当する部分は薄膜配線で
あるためにパッケージ外部に引き出されたアウターリー
ドの強度が低下がさけられない。

【０００５】さらに、パッケージに搭載する素子の高動
作周波数に対応して、パッケージ内の電源やグランドに
対応するリードについては、そのインピーダンスを低減
させるために、半導体チップを支える金属部材の一面を
パッケージ部材から充分に露出させて放熱効率を高める
構造とする必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、金属ヒートシンクを有する多ピン化半導体パッケ
ージにおいて、チップ電極とリード間の電気的接続をワ
イヤボンディングにより行なう場合に、チップとリード
との間隔が大きくなることの対策としてリード先端のフ
ァインピッチ加工を可能ならしめる構造とすることであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は放熱用金属片を
有する半導体パッケージにおいて、放熱用金属片の片面
に半導体チップが取付けられ、上記片面に絶縁体を介し
て金属箔膜よりなる配線層およびそれらの延長上にリー
ドが設けられ、半導体チップの電極と上記配線層ないし
リードとは電気的に接続され、上記金属片の放熱面およ
びリードの外端部を除く全面が樹脂により封止されてい
ることを特徴とするものである。

【０００８】本発明はまた、上記半導体パッケージにお
いて、半導体チップの電極と金属箔膜よりなる配線層と
は金属ワイヤを介して接続されるものである。本発明は
また、上記半導体パッケージにおいて、半導体チップの
電極は金属箔膜よりなる配線層に面対向で直接に接続さ
れるものである。

【０００９】本発明はまた、上記半導体パッケージにお
いて、金属箔膜よりなる配線層とリードとは低融点合金
または導電性接着剤により接続されるものである。

【００１０】本発明はまた、上記半導体パッケージにお
いて、金属箔膜よりなる金属層は放熱用金属片の片面上
に層間絶縁膜を介して複数層に形成されているものであ
る。

【００１１】

【実施例】図１は本発明による半導体装置の一実施例の
縦断面図である。２は放熱用の金属片、すなわち、銅等
からなる金属ベース基板（ヒートシンク）で、この金属
基板の片面にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁体
５の層が形成され、基板の中央部分には半導体（ＩＣ、
ＬＳＩチップ）３が搭載され接着剤８により接続されて
いる。半導体チップ３周辺部分には絶縁体５上に金属箔
（たとえば銅箔など）がパターン化された配線層４が形
成される。半導体チップ３の電極と配線層４との間はワ
イヤ（金線）６により接続（ワイヤボンディング）さ
れ、配線層４の末端側にリード（アウターリード）９が
ハンダ等の導電性物質７により接続されている。１は樹
脂成形体で、放熱用金属基板２の露出面およびリードの
外側部分をのぞく全体を封止してパッケージを形成して
いる。

【００１２】図５ないし図７は図１の実施例で示した金
属ベース（基板）を使用したヒートシンク付きパッケー
ジの製作フローの例をあらわす、このうち、図５は、金
属ベース２の片面に絶縁材５を塗布し（または絶縁材膜
を張り付け）、その上に銅箔を張り付け、その銅箔をパ
ターニングして配線４を形成するまでの各工程を斜視図
で示す。

【００１３】図６は銅箔板を打抜いてリードフレーム
（一部にリード９を有する）を形成し、これを前記金属
ベース配線層４上に位置決めしてボンディング（ワイヤ
を使用せず銀ペースト、ハンダ等の接着材を使用）によ
り接続する工程を斜視図で示す。

【００１４】図７は、リード９付けを完了した金属ベー
ス２の中央部分に半導体チップ（ダイ）３を接着剤等に
よりダイボンディングし、次いでチップの電極と配線層
４との間をワイヤ４でボンディングし、つづいて金型１
１に装填して樹脂モールドを行ない、樹脂１を離型して
リード９を成形することにより半導体装置（パッケー
ジ）を完成する各工程を断面図で示している。同図のよ
うに、ヒートシンク２とリード９が樹脂１より外部に露
出される。

【００１５】上記実施例の半導体装置のパッケージ構造
によれば、強度確保が不要なパッケージ内部の配線に金
属箔による配線を適用することにより、チップの近傍ま
で配線を行なうことができる。配線がうすい金属箔によ
り形成されても金属基板上に一体に支えられていること
により、組立時の変形等が生じない。したがって金属箔
の厚さを配線パターンのために必要な程度の厚さまで薄
くでき、同時に配線パターンの形成にあたっても配線の
間隔（ピッチ）を極度に狭くすることが可能で、多ピン
化に充分に適応できる。リードフレームと配線層とをハ
ンダなどの低融点合金で接続することにより、電気的接
続と機械的接続を同時に得るものである。

【００１６】図２は、本発明による半導体装置の他の一
実施例の縦断面図である。この例では金属箔からなる配
線層４を金属基板２の周辺部に設けずに、リード（フレ
ーム）９は基板の絶縁材５の上に接着剤を介して接続さ
れる。配線層４とチップとの間をワイヤ６により接続す
ると同時に配線層の末端とリードとの間もワイヤ６によ
り接続する。

【００１７】図２は、本発明による半導体装置の他の一
実施例の縦断面図である。この例では配線層４は放熱用
金属基板２のチップ取付け部分と周辺部の中間部位に形
成され、リード９は基板周辺部の絶縁材５の上に接着剤
により機械的に接続され、配線層とリードとの間の電気
的接続はワイヤボンディングにより行われる。この配線
・リード間の接続はチップ電極・配線層間のワイヤボン
ディングと同じ工程で行なうことができる。

【００１８】図３は本発明による半導体装置の他の一実
施例の縦断面図である。この例では半導体チップ３は配
線層４に対して面対向（フェース・ダウン）し、低融点
合金により電極配線間の電気的・機械的接続がなされ
る。配線層とリードとの接続も低融点合金等により行わ
れる。

【００１９】図４は本発明による半導体装置のさらに他
の一実施例の縦断面図である。この例では、放熱用金属
基板２上に絶縁層５（層間絶縁層を含む）を介して複数
段の配線層８を重ねて形成し、このうち少なくとも１層
の全面または一部を配線に使用することにより、単層の
場合の配線よりも幅の広い配線が得られる。配線の幅広
化は低インピーダンス化につながり、グランド配線や電
源等のノイズ防止等の効果が得られる。

【００２０】図８は本発明による半導体装置の応用例の
縦断面図である。この例では、パッケージ本体を樹脂成
形体にかえて金属またはセラミック成形体１２を使用
し、低融点無機ガラス１３を用いてリード９の導出する
部分を封止する構造としたものである。この場合、金属
基板２の全面を放熱体として機能させることになる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、放熱用金
属片付き半導体パッケージとして次の効果が得られる。
（１）従来の構造では達成が困難であった多ピンのパッ
ケージの開発が可能になる。（２）ＴＣＰ構造に比べ、
より一般的な組立技術で製作できるため組み立てコスト
の低減が図られる。（３）チップの寸法などの違いによ
る配線上の変更点が配線層により吸収されるためにリー
ドパターンの種類を少なくできる。（４）配線層の多層
化によりパッケージの電気的特性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す半導体パッケージの縦
断面図である。

【図２】本発明の他の一実施例を示す半導体パッケージ
の縦断面図である。

【図３】本発明の他の一実施例を示す半導体パッケージ
の縦断面図である。

【図４】本発明のさらに他の一実施例を示す半導体パッ
ケージの縦断面図である。

【図５】本発明の半導体パッケージの製作フローの例を
示す一部工程斜視図である。

【図６】本発明の半導体パッケージの製作フローの例を
示す一部中間工程斜視図である。

【図７】本発明の半導体パッケージの製作フローの例を
示す一部工程縦断面図である。

【図８】本発明の一応用例を示す半導体パッケージの縦
断面図である。

【図９】放熱用金属板を有する半導体パッケージの従来
の一例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 樹脂成形体（パッケージ本体） ２ 放熱用金属基板（ヒートシンク） ３ 半導体チップ（ダイ） ４ 配線層（金属薄膜層） ５ 絶縁層 ６ ワイヤ（金） ７ 導電性物質（はんだ、銀ペースト） ８ 接着剤 ９ リード（アウターリード） １０ 金属タブ １１ 金型 １２ セラミック成形体 １３ 低融点無機ガラス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 錦沢 篤志 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱用金属片を有する半導体パッケージ
   において、放熱用金属片の片面に半導体チップが取付け
   られ、上記片面に絶縁体を介して金属箔膜よりなる複数
   の配線層およびそれらの延長上に複数のリードが設けら
   れ、半導体チップの電極と配線層、リードとは電気的に
   接続され、上記金属片の放熱面およびリードの外端側を
   除く全面が樹脂などのパッケージ部材により封止されて
   いることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１の半導体装置において、半導体
   チップの電極と金属箔膜よりなる配線層とは金属ワイヤ
   により接続されている。
3. 【請求項３】 請求項１の半導体装置において、半導体
   チップの電極は金属箔膜よりなる配線層に面対向で直接
   に接続されている。
4. 【請求項４】 請求項１の半導体装置において、金属箔
   膜よりなる配線層とリードとは低融点合金または導電性
   接着剤により接続されている。
5. 【請求項５】 請求項１の半導体装置において、金属箔
   膜よりなる配線層は放熱用金属片の片面上に層間絶縁膜
   を介して複数層に形成されている。