JP2000133762A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
と製造工程の簡略化とを図る。 【解決手段】 半導体チップ1のパッド1aと電気的に
接続されかつ半導体チップ1の周囲に配置された複数の
インナリード4と、インナリード4の端部4aと接合し
かつ半導体チップ1を支持して半導体チップ1を放熱さ
せる金属板3と、金属板3のチップ支持面3aに塗布さ
れた絶縁性接着剤7と、インナリード4と繋がりかつ電
気的に接続されて設けられた複数のアウタリード5と、
半導体チップ1を樹脂封止して形成されたモールド部2
とからなり、金属板3のチップ支持面3aに、これに塗
布された絶縁性接着剤7を介して半導体チップ1とイン
ナリード4の端部4aとが接合されており、半導体チッ
プ1の固定とインナリード4の固定とを一層の接合材で
ある絶縁性接着剤7が兼ねている。
Description
関し、特に、低熱抵抗形の半導体装置の信頼性向上およ
び製造工程の簡略化に適用して有効な技術に関する。
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。
化に伴って、銅製のリードフレームの採用やパッケージ
本体内への放熱板(ヒートスプレッダ)の設置などを行
い、これにより、低熱抵抗化への対策が図られている。
ナリードの変形や隣接するインナリード間の接触を阻止
するために、樹脂による絶縁性接着剤を塗布した金属板
にインナリードを予め接合(接着)し、さらに、この金
属板のチップ搭載箇所には、前記絶縁性接着剤とは異な
ったチップ固定用のダイボンド材を塗布し、これを硬化
させて半導体チップの搭載すなわちダイボンド(ぺ付け
ともいう)を行っている。
は、例えば、日経BP社、1993年5月31日発行、
香山晋、成瀬邦彦(監)、「実践講座VLSIパッケー
ジング技術(下)」、200〜205頁に記載されてい
る。
術の低熱抵抗形の半導体装置では、その製造工程におい
て、まず、金属板に塗布された絶縁性接着剤に予めリー
ドフレームのインナリードを張り付け、さらに、チップ
固定用のダイボンド材を塗布/硬化する工程を加えてい
る。
題とされている。
とで2種類の接合材を用いているため、2つの接合材の
材料相互の影響による信頼性低下が起こることが問題と
なる。
と、両者の材料の選択範囲が限られるという問題が起こ
る。
と製造工程の簡略化とを図る半導体装置およびその製造
方法を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
導体チップの表面電極と電気的に接続され、前記半導体
チップの周囲に延在して配置された複数のインナリード
と、前記インナリードの端部と接合し、前記半導体チッ
プを支持して前記半導体チップが発する熱を放熱する金
属板と、前記金属板のチップ支持面に配置された絶縁性
接合材と、前記インナリードと電気的に接続されて設け
られた複数のアウタリードとを有し、前記半導体チップ
および前記インナリードが、前記絶縁性接合材によって
前記金属板の前記チップ支持面に接合されているもので
ある。
固定用とで接合材の統一化を図ることができる。
縁性接合材が1種類だけであるため、2種類の接合材を
用いた際の材料相互の影響による信頼性低下を防ぐこと
が可能になる。
る。
は、チップ支持面に予め絶縁性接合材が配置された金属
板を準備する工程と、前記絶縁性接合材によってリード
フレームのインナリードの端部と前記金属板とを接合す
る工程と、前記絶縁性接合材によって前記半導体チップ
と前記金属板とを接合して前記半導体チップを前記金属
板によって支持する工程と、前記半導体チップの表面電
極とこれに対応する前記リードフレームの前記インナリ
ードとを電気的に接続する工程と、前記半導体チップを
封止する工程と、前記リードフレームのアウタリードと
これを支持する前記リードフレームの枠部とを分離する
工程とを有するものである。
に基づいて詳細に説明する。
施の形態の一例を示す断面図、図2は図1に示す半導体
装置の構造をモールド部を透過して示す平面図、図3
(a),(b),(c),(d)は図1に示す半導体装置の製
造手順の一例を示す断面図である。
回路形成面1bに半導体集積回路が形成された半導体チ
ップ1を有するものであり、かつこの半導体チップ1を
モールドによって樹脂封止した樹脂封止形のものであ
る。
プのものであり、したがって、低熱抵抗形の多ピン構造
のものである。
の多ピンの半導体装置の一例として図1および図2に示
すQFP(Quad Flat Package)を取り上げて説明する。
面電極であるパッド1aと電気的に接続され、かつ半導
体チップ1の周囲に延在して配置された複数のインナリ
ード4と、インナリード4の端部4aと接合し、かつ半
導体チップ1を支持して半導体チップ1が発する熱を放
熱する金属板3と、金属板3のチップ支持面3aに塗布
(配置)された絶縁性接着剤7(絶縁性接合材)と、イ
ンナリード4と繋がり、かつこのインナリード4と電気
的に接続されて設けられた複数のアウタリード5と、半
導体チップ1を樹脂封止して形成されたモールド部2と
からなり、半導体チップ1およびインナリード4の端部
4aが、絶縁性接着剤7によって金属板3のチップ支持
面3aに接合されているものである。
板3のチップ支持面3aに、このチップ支持面3aに塗
布された絶縁性接着剤7を介して半導体チップ1とイン
ナリード4の端部4aとが接合されているものであり、
半導体チップ1の固定とインナリード4の固定とを一層
の接合材である絶縁性接着剤7が兼ねて行うものであ
る。
着剤7を介して金属板3によって支持されており、さら
に、同じ絶縁性接着剤7を介して金属板3に複数のイン
ナリード4がその端部4aで接合されている。
4における各々の端部4aが金属板3上に絶縁性接着剤
7によって固定されているため、固定後、インナリード
4が変形したり、または、隣接するインナリード4同士
が相互に接触したりすることを防止する構造となってい
る。
接合材である絶縁性接着剤7として、熱硬化性と熱可塑
性との両方の特性を有する絶縁性接着剤7を用いた場合
を説明する。
の接着材料の一例としては、熱可塑性のポリイミド樹脂
と、半硬化(Bステージ)状態の熱硬化性のエポキシ樹
脂との混合物などを用いる。
と熱可塑性との両方の特性を持たせることができる。
化性を利用して金属板3とインナリード4とを固定し、
さらに、その後の工程で再び加熱し、これにより、熱可
塑性を利用して金属板3に半導体チップ1を固定するこ
とができる。
後、インナリード4を固定することも可能である。
は、絶縁性のフィラを含有した有機材料である。
度の粒子であり、例えば、シリカの粒子などである。
のフィラを含有していることにより、このフィラがスペ
ーサの役割を果たし、その結果、インナリード4と金属
板3の電気的ショートを防止することができる。
に高めることができる。
などを含有している必要はなく、絶縁性接着剤7として
無機材料を用いてもよい。
板3は、半導体チップ1の放熱効果を高めるヒートスプ
レッダであり、半導体チップ1を支持するとともに、図
2に示すように、半導体チップ1の周囲にインナリード
4の端部4aを接合可能な大きさのチップ支持面3aを
有しており、銅板などによって形成されているものであ
る。
体チップ1における放熱を促進させるためである。
のではなく、放熱性の高い材料によって形成されていれ
ば、銅板以外の板材であってもよい。
有するリードフレーム8(図3(a)参照)は、金属板
3と同様に銅によって形成されているものが好ましい。
属板3と接合されているため、半導体チップ1からの熱
を金属板3を介し、かつインナリード4とアウタリード
5とを通して外部に放つことができるため、放熱性の高
い材料である銅によって形成されていることが好まし
い。
であれば、インナリード4とアウタリード5とを含むリ
ードフレーム8は、鉄とニッケルの合金などによって形
成されていてもよい。
れに対応するインナリード4とボンディングワイヤ6に
よって電気的に接続されている。
これに対応するインナリード4とがワイヤボンディング
によって電気的に接続されている。
ィングワイヤ6は、例えば、金線などである。
て半導体チップ1とインナリード4とボンディングワイ
ヤ6とを樹脂封止して形成したものであり、その際の前
記封止用樹脂としては、例えば、熱硬化性のエポキシ樹
脂などを用いる。
Pであるため、アウタリード5は、図2に示すように、
モールド部2からその4方向に向かって突出し、かつ、
それぞれのアウタリード5が、図1に示すように、ガル
ウィング状に曲げ成形されている。
P)の製造方法について説明する。
3のチップ支持面3aに絶縁性接着剤7(絶縁性接合
材)が塗布(配置)され、かつこの絶縁性接着剤7によ
ってインナリード4の端部4aと金属板3とが予め接合
された図3(a)に示すリードフレーム8を準備する。
リード4の端部4aによって金属板3が支持されたリー
ドフレーム8を準備する。
のリードフレーム8から複数のQFPを製造可能な多連
のものであり、したがって、1枚のリードフレーム8に
は、複数のQFP領域が形成されている。
7は、熱可塑性のポリイミド樹脂と半硬化(Bステー
ジ)状態の熱硬化性のエポキシ樹脂との混合物であると
ともに、シリカなどのフィラを含有しているものであ
る。
接着剤7によって半導体チップ1と金属板3とを接着
(接合)して半導体チップ1を金属板3によって支持す
る。
7によって金属板3のチップ支持面3aに搭載するダイ
ボンディング(ペレットボンディングともいう)を行
う。
金属板3に固定する(接着する)。ただし、熱圧着の際
に半導体チップ1に掛ける荷重は、数百グラム程度の小
さいものである。
着剤7によるインナリード4と金属板3との接合と、絶
縁性接着剤7による半導体チップ1と金属板3との接合
とを別々の工程で行って組み立てるものである。
レーム8は、これのインナリード4と金属板3とが予め
接合されたものであり、インナリード4と金属板3とを
接合する際に、絶縁性接着剤7は、一度加熱されてい
る。
合する際に、一度加熱し、これにより、絶縁性接着剤7
が有する熱硬化性を利用して金属板3とインナリード4
とを固定する。
び絶縁性接着剤7を加熱し、これにより、絶縁性接着剤
7が有する熱可塑性を利用して金属板3に半導体チップ
1を固定する。
は、2度の加熱に対して接着性を示すことが可能なもの
であり、これによって、リードフレーム8のインナリー
ド4に金属板3を固定した後の工程であっても、再び、
絶縁性接着剤7を加熱して金属板3に半導体チップ1を
固定することができる。
チップ1のパッド1a(表面電極)とこれに対応するリ
ードフレーム8のインナリード4とを電気的に接続す
る。
半導体チップ1のパッド1aとインナリード4とをボン
ディングワイヤ6によって接続する。
シ系の熱硬化性の封止用樹脂を用いて、半導体チップ1
およびボンディングワイヤ6をモールドによって樹脂封
止し、これにより、モールド部2を形成する。
て、モールド部2から突出する複数のアウタリード5と
これを支持するリードフレーム8の枠部とを分離すると
ともに、アウタリード5を所望の形状に曲げ成形する。
ム8の所定箇所を切断し、これにより、リードフレーム
8の枠部からアウタリード5を分離しつつ、分離後のア
ウタリード5を所望の形状(本実施の形態では、図1に
示すようなガルウィング状)に曲げ成形する。
ることができる。
びその製造方法によれば、以下のような作用効果が得ら
れる。
絶縁性接着剤7を配置(塗布)し、この絶縁性接着剤7
によってインナリード4の固定と半導体チップ1の固定
との両方を行うことにより、インナリード固定用とチッ
プ固定用とで接合材の統一化を図ることができる。
縁性接着剤7が1種類だけであるため、2種類の接合材
を用いた際の材料相互の影響による信頼性低下を防ぐこ
とが可能になる。
信頼性を向上できる。
とで絶縁性接着剤7を統一するため、この絶縁性接着剤
7の材料選択の範囲も広げることが可能になる。
用とで絶縁性接着剤7を統一するため、この絶縁性接着
剤7の金属板3への配置(塗布)回数を1回にすること
ができ、その結果、QFPの製造工程すなわち組み立て
工程の簡略化を図ることができる。
とで絶縁性接着剤7を統一するため、接合材の種類が減
り、したがって、QFPの原価低減を図ることが可能に
なる。
塑性の両方の特性を有する絶縁性接着剤7を用いること
により、インナリード4の接合(固定)と半導体チップ
1の接合(固定)とを別々の工程すなわち2回に分けて
行うことができる。
半導体チップ1の接合工程とを分けて行わなければなら
ない場合(例えば、一貫処理を行えない半導体製造装置
を用いた場合や、それぞれの工程が離れた場所で行われ
る場合など)に対しても対応させることが可能になる。
プ1を搭載する際に、金属板3上において半導体チップ
1の搭載領域が限定されないため、種々の大きさの半導
体チップ1(汎用サイズの半導体チップ1)を金属板3
に搭載することが可能になる。
め、そのことと合わせて、金属板3を有したリードフレ
ーム8を標準化リードフレームとして適用することが可
能になり、その結果、低熱抵抗形のQFP(半導体装
置)に限定することなく、この標準化リードフレームを
用いたQFPの標準化を図ることが可能になる。
性のフィラを含有していることにより、このフィラがス
ペーサの役目を持ち、これにより、絶縁性接着剤7の絶
縁性をさらに向上できる。
きる。
銅は、高い放熱性を有しているため、半導体チップ1の
放熱効果をさらに向上させることが可能になる。
できる。
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。
導体装置)の製造方法において、絶縁性接着剤7によっ
てインナリード4の端部4aと金属板3とが予め接合さ
れたリードフレーム8を準備し、このリードフレーム8
を用いてQFPを製造する場合の製造手順を説明した
が、金属板3が接合されていないリードフレーム8と、
チップ支持面3aに絶縁性接着剤7が塗布された金属板
3とを準備してQFPを製造してもよい。
置の製造手順に示すように、まず、チップ支持面3aに
予め絶縁性接着剤7が塗布(配置)された金属板3と、
金属板3が接合されていないリードフレーム8とを準備
し(図4(a)参照)、その後、図4(b)に示すよう
に熱圧着によってインナリード4の端部4aと金属板3
のチップ支持面3aとを熱圧着によって接合(接着)す
るものである。
施の形態と同様の方法により、絶縁性接着剤7によって
半導体チップ1と金属板3とを接合(接着)することに
より、前記実施の形態のQFPと同様のQFPを製造す
ることができる。
の製造手順に示すように、インナリード固定とチップ固
定の順序を入れ換えてもよい。
プ支持面3aに予め絶縁性接着剤7が塗布(配置)され
た金属板3と、金属板3が接合されていないリードフレ
ーム8とを準備し、その後、図5(b)に示すように、
熱圧着により絶縁性接着剤7を介して半導体チップ1と
金属板3とを接合(接着)し、さらに、図5(c)に示
すように、インナリード4の端部4aと金属板3のチッ
プ支持面3aとを熱圧着によって接合(接着)する。
化性もしくは熱可塑性の絶縁性接着剤7を用いることに
より、インナリード4の固定と半導体チップ1の固定と
を同時に行うことも可能になる。
装置の製造方法に示すように、チップ支持面3aに予め
絶縁性接着剤7が塗布(配置)された金属板3と、金属
板3が接合されていないリードフレーム8とを準備し
(図6(a)参照)、その後、図6(b)に示すよう
に、熱圧着により絶縁性接着剤7を介した半導体チップ
1と金属板3との接合(接着)と、インナリード4の端
部4aと金属板3のチップ支持面3aとの接合(接着)
とを同時に行うものである。
は、僅かなタイミングのずれが生じることが考えられる
が、その場合も同時と見なす。
可塑性の絶縁性接着剤7を用いることにより、インナリ
ード4の接合と半導体チップ1の接合とを同時に行うこ
とができ、その結果、QFPの製造工程をさらに簡略化
することができる。
に示す他の実施の形態においては、金属板3のチップ支
持面3aには予め絶縁性接着剤7が塗布されている場合
を説明したが、それぞれの実施の形態において、絶縁性
接着剤7が塗布(配置)されていない金属板3と、金属
板3が固定されていないリードフレーム8と、絶縁性接
着剤7とを個々に準備して、金属板3のチップ支持面3
aに絶縁性接着剤7を塗布するところからQFPの製造
を開始してもよい。
接着剤7を形成する絶縁性の接着材料の一例として、熱
可塑性のポリイミド樹脂と、半硬化(Bステージ)状態
の熱硬化性のエポキシ樹脂との混合物の場合を説明した
が、前記接着材料としては、ポリイミド樹脂やエポキシ
樹脂に限定されることなく、他の接着材料であってもよ
い。
1を絶縁性接着剤7によって接合(接着)する際には、
熱圧着に限定されることはなく、使用する絶縁性接着剤
7によって加熱のみ、あるいは、加圧のみを選択しても
よい。
3をリードフレーム8のインナリード4に固定し、その
後、半導体チップ1を金属板3に固定する際の金属板3
とインナリード4との接合(接着)については、その後
の組み立て工程で、インナリード4と金属板3とが分離
しない程度に接合されていればよい。
の形態においては、半導体装置が低熱抵抗形の場合につ
いて説明したが、前記半導体装置は、前記実施の形態で
説明した標準リードフレームを用いたものである場合、
低熱抵抗形のものに限定されることはなく、低熱抵抗形
以外のものであってもよい。
施の形態においては、半導体装置がQFPの場合につい
て説明したが、前記半導体装置は、QFPに限定される
ものではなく、例えば、SOP(Small Outline Packag
e)などであってもよく、あるいは、それ以外のものであ
ってもよい。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
この絶縁性接合材によってインナリードの固定と半導体
チップの固定との両方を行うことにより、インナリード
固定用とチップ固定用とで接合材の統一化を図ることが
できる。したがって、前記接合材として使用する絶縁性
接合材が1種類だけであるため、2種類の接合材を用い
た際の材料相互の影響による信頼性低下を防ぐことが可
能になる。これにより、半導体装置の信頼性を向上でき
る。
用とで絶縁性接合材を統一するため、この絶縁性接合材
の材料選択の範囲も広げることが可能になる。
用とで絶縁性接合材を統一するため、この絶縁性接合材
の金属板への配置(塗布)回数を1回にすることがで
き、半導体装置の製造工程すなわち組み立て工程の簡略
化を図ることができる。
用とで絶縁性接合材を統一するため、接合材の種類が減
り、その結果、半導体装置の原価低減を図ることができ
る。
プを搭載する際に、金属板上において半導体チップの搭
載領域が限定されないため、種々の大きさの半導体チッ
プ(汎用サイズの半導体チップ)を金属板に搭載するこ
とが可能になる。したがって、前記金属板を有したリー
ドフレームを標準化リードフレームとして適用すること
が可能になり、その結果、低熱抵抗形の半導体装置に限
定することなく、この標準化リードフレームを用いた半
導体装置の標準化を図ることが可能になる。
含有していることにより、このフィラがスペーサとな
り、これにより、絶縁性接合材の絶縁性をさらに向上で
きる。その結果、半導体装置の信頼性をさらに向上でき
る。
一例を示す断面図である。
過して示す平面図である。
装置の製造手順の一例を示す断面図である。
である半導体装置の製造手順を示す断面図である。
である半導体装置の製造手順を示す断面図である。
半導体装置の製造手順を示す断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体チップの表面電極と電気的に接続
され、前記半導体チップの周囲に延在して配置された複
数のインナリードと、 前記インナリードの端部と接合し、前記半導体チップを
支持して前記半導体チップが発する熱を放熱する金属板
と、 前記金属板のチップ支持面に配置された絶縁性接合材
と、 前記インナリードと電気的に接続されて設けられた複数
のアウタリードとを有し、 前記半導体チップおよび前記インナリードが、前記絶縁
性接合材によって前記金属板の前記チップ支持面に接合
されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置であって、前
記絶縁性接合材が、熱硬化性と熱可塑性の両方の特性を
有する絶縁性接着剤であることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体装置であ
って、前記絶縁性接合材が、絶縁性のフィラを含有して
いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】 請求項1,2または3記載の半導体装置
であって、前記金属板が銅板であることを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項5】 チップ支持面に予め絶縁性接合材が配置
された金属板を準備する工程と、 前記絶縁性接合材によってリードフレームのインナリー
ドの端部と前記金属板とを接合する工程と、 前記絶縁性接合材によって前記半導体チップと前記金属
板とを接合して前記半導体チップを前記金属板によって
支持する工程と、 前記半導体チップの表面電極とこれに対応する前記リー
ドフレームの前記インナリードとを電気的に接続する工
程と、 前記半導体チップを封止する工程と、 前記リードフレームのアウタリードとこれを支持する前
記リードフレームの枠部とを分離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。 - 【請求項6】 半導体チップを支持可能な金属板のチッ
プ支持面に配置された絶縁性接合材によってインナリー
ドの端部と前記金属板とが予め接合されたリードフレー
ムを準備する工程と、 前記絶縁性接合材によって前記半導体チップと前記金属
板とを接合して前記半導体チップを前記金属板によって
支持する工程と、 前記半導体チップの表面電極とこれに対応する前記リー
ドフレームの前記インナリードとを電気的に接続する工
程と、 前記半導体チップを封止する工程と、 前記リードフレームのアウタリードとこれを支持する前
記リードフレームの枠部とを分離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。 - 【請求項7】 請求項5または6記載の半導体装置の製
造方法であって、前記絶縁性接合材として熱硬化性もし
くは熱可塑性の絶縁性接着剤を用い、前記絶縁性接着剤
による前記インナリードと前記金属板との接合と、前記
絶縁性接着剤による前記半導体チップと前記金属板との
接合とを同時に行うことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項8】 請求項5,6または7記載の半導体装置
の製造方法であって、前記絶縁性接合材として熱硬化性
と熱可塑性の両方の特性を有する絶縁性接着剤を用い、
前記絶縁性接着剤による前記インナリードと前記金属板
との接合と、前記絶縁性接着剤による前記半導体チップ
と前記金属板との接合とを別々の工程で行うことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30707898A JP3686267B2 (ja) | 1998-10-28 | 1998-10-28 | 半導体装置の製造方法 |
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JP30707898A JP3686267B2 (ja) | 1998-10-28 | 1998-10-28 | 半導体装置の製造方法 |
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JP2000133762A true JP2000133762A (ja) | 2000-05-12 |
JP2000133762A5 JP2000133762A5 (ja) | 2005-02-03 |
JP3686267B2 JP3686267B2 (ja) | 2005-08-24 |
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JP (1) | JP3686267B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003243600A (ja) * | 2001-12-14 | 2003-08-29 | Hitachi Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
US11769714B2 (en) | 2020-09-08 | 2023-09-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device with semiconductor chip mounted on die pad and leads of lead frame |
-
1998
- 1998-10-28 JP JP30707898A patent/JP3686267B2/ja not_active Expired - Fee Related
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