JP3314574B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、ことに複数の集積回路(以下、ICと記
す)チップを単一のパッケージとして樹脂封止し、放熱
性を高めた半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は特開昭63−244747号公報
に記された構造を簡略表記したものである。図2におい
て2個のICチップ10はダイパッドである金属板20
とともに一体に樹脂封止されている。1は封止樹脂、2
はリード、3は配線基板、4はICチップの表面に設け
られた電極と配線基板の表面に設けられた電極とを接続
する金属細線、5は接着剤である。接着剤としては熱抵
抗の低い導電性のものが用いられるのが普通である。I
Cチップ10のうち1個はダイパッドである金属板20
に直接接着されているが、他の1個は配線基板3により
ダイパット20と絶縁されている。このようにチップ搭
載面を分ける例としてアナログ回路とディジタル回路が
ある。アナログ回路とディジタル回路とではノイズを避
けるために別々の電源、グランドを使用するのが一般的
である。アナログICチップとディジタルICチップと
を単一のICパッケージとして樹脂封止する場合、お互
いの電源、グランドを分離するため単一の金属板にアナ
ログICチップとディジタルICチップとを熱抵抗の低
い導電性接着剤で接着する事はできないので、図2に示
したように一方のICチップを配線基板3を介してダイ
パッド20に接着せざるをえない。この結果として配線
基板3を介してダイパッド20に接着されたICチップ
からの放熱が悪くなる。もちろん両方のICチップを配
線基板3を介さずにダイパッド20に接着することは実
装技術的には可能であるが、アナログ回路とディジタル
回路で同一の電源またはグランドを使うことになり、共
通の電源またはグランドを通ってディジタル回路からア
ナログ回路へノイズが伝達されるので電気回路の性能が
悪くなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】複数のICチップ、特
に電源、グランドのいずれか一方または両方が異なる異
種のICチップを単一のパッケージに封止する場合に、
いずれか一方のICチップはプリント配線板等の絶縁性
基板を介して金属板に非導電性の接着をするが、非導電
性の接着をされたICチップからの放熱が悪いという問
題がある。また、いずれか一方のICチップをプリント
配線板等の絶縁性基板を介さずに金属板に導電性の接着
をした場合は、ノイズにより電気回路の性能が悪くなる
という問題がある。
【0004】本発明の目的はかかる課題を解決し、複数
の異種のICチップを単一のICパッケージに内蔵し、
ノイズに強く、放熱性の高い樹脂封止ICパッケージを
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、第1の集積回路チップと、第2の集積回路チ
ップと、該第1の集積回路チップの裏面に接着された第
1の金属板と、該第2の集積回路チップの裏面に接着さ
れた第2の金属板と、該第1の集積回路チップおよび該
第2の集積回路チップを各々内蔵するデバイスホールが
設けられ該第1の金属板および該第2の金属板に接着さ
れた配線基板と、該集積回路チップの表面に設けられた
電極群と該配線基板の表面に設けられた電極群とを接続
する金属細線群とを含んでなる回路ブロックを準備する
工程と、該回路ブロックを樹脂封止用金型内に該第1の
金属板と該第2の金属板の表面が該金型の内面に接する
ように載置し、該金型内に封止用樹脂を注入する工程と
を含んでなる半導体装置の製造方法において、該第1の
金属板と該第2の金属板とで形成される間隙の方向に封
止用樹脂の流入する方向を概略一致させることを特徴と
する。
【0006】
【0007】
【作用】例えばアナログICチップとディジタルICチ
ップといった異種のICチップのいずれもがプリント配
線基板等の絶縁性基板を介さず熱抵抗の低い導電性接着
剤により各々金属板(載置台)に接着され、金属板の一
部は封止樹脂から露出されているので、アナログICチ
ップ、ディジタルICチップ間のノイズの伝達を防ぎ、
アナログICチップおよびディジタルICチップが動作
時に発生する熱は熱伝導の良い導電性接着剤を介してダ
イパッドの金属板から放熱される。
【0008】
【実施例】図1に本発明によるICパッケージの断面図
を示す。図1において、11、12はそれぞれ第1、第
2のICチップであり、本例では11はアナログICチ
ップ、12はディジタルICチップ、21はアナログI
Cチップを載置固定する金属板、22はディジタルIC
チップを載置固定する金属板である。アナログICチッ
プ11は接着剤5により金属板21に接着されている。
同様にディジタルICチップ12は接着剤5により金属
板22に接着されている。3は一枚の配線基板で、アナ
ログICチップ11、ディジタルICチップ12を載置
する領域には、各々のチップが無理なく搭載できる大き
さの(チップサイズより片側1mm程度大きい)デバイ
スホール6が設けられている。配線基板3は接着剤5に
より金属板21、22と接着されている。従って金属板
21、22の平面的な大きさはこのデバイスホールの周
辺の少なくとも3点で配線基板3と重なる大きさにす
る。配線基板3の下面7のデバイスホール周辺には銅箔
の上にニッケルメッキ、さらにその上に金メッキが施さ
れた複数の電極(図示せず)があり、ICチップ上の対
応する電極(図示せず)と金属細線4で結ばれている。
また、図示してないが配線基板3には所望の回路機能を
実現すべく設計された金属配線が少なくとも下面7には
あり、前記配線基板下面7の電極、あるいはリード2と
電気的に接続している。また、必要に応じて上面8およ
び配線基板内にも金属配線が設けられ、これらの配線を
電気的に接続するバイアホールが設けられる。2はリー
ドでICパッケージ内の回路を外部回路と電気的に接続
する。リードは金属で、材質としては42アロイあるい
は銅アロイが用いられる。リード2の曲げ方向は金属板
21、22の露出部がパッケージ搭載板側にこないよう
に図示した向きに曲げるのが普通である。金属板21、
22の露出部がパッケージ搭載板側に来た場合は、放熱
フィンを露出部に付加して更に放熱性能を上げることが
不可能になる。1は封止樹脂で、ICチップ11、1
2、配線基板3、金属細線4などを外部からの機械的衝
撃から保護する。金属板21、22のICチップを搭載
した面と反対の面は封止樹脂1から露出している。この
ためアナログICチップ11、ディジタルICチップ1
2に電源が印加され動作するときに発する熱を空気中に
容易に放出できる。また、アナログICチップ11の載
置台である金属板21、ディジタルICチップ12の載
置台である金属板は電気的に完全に分離されているので
ICの動作時に金属板を通してディジタルICチップ1
2のノイズがアナログICチップ11に伝搬して回路の
性能を落とす事がない。
【0009】本発明による半導体装置は以下のように製
造する。
【0010】(1)まず、所望の回路機能を得るべく設
計された配線、バイアホールと、金属細線を接続するパ
ッドおよびリードを接続するパッドが表面端部に設けら
れるとともに、その中にアナログICチップを入れる為
のデバイスホール6と、その中にディジタルICチップ
を入れる為のデバイスホール6が開けられたプリント基
板3を用意する。前記パッドはいずれも銅箔の上にニッ
ケルメッキが、更にその上に金メッキが施されている。
プリント基板3の基材としてはポリイミドやBTレジン
などのFR−5以上の耐熱性にすぐれたものが望まし
い。この理由は、後の工程で加熱することが必要だから
である。
【0011】(2)次いで、図4(a)に示すようにリ
ードフレーム40の錫メッキを施されたリード内端と前
記のプリント基板表面端部に設けられ金メッキの施され
たパッドとを熱圧着して接続する。金ー錫共晶合金は融
点が高いので後の工程における高温に耐えられるととも
に信頼性も高く接着強度も強い。他の接続方法としては
Sn90%Pb10%,液相線融点が220℃程度の高
融点半田を用いる方法もある。高融点半田を用いる理由
は後の工程で加熱することが必要だからである。また別
の方法としては、リード内端のメッキを金メッキ(リー
ド材質が42アロイの場合)または銀メッキ(リード材
質が銅アロイの場合)とし、前記プリント基板裏面端部
をタブ吊りリードに接着したのち、リード内端とプリン
ト基板表面端部に設けられ金メッキの施されたパッドと
を金細線で接続する方法もある。
【0012】(3)次いで、図4(b)に示すように2
枚の金属板21、22を前記プリント基板3に接着剤5
を使って接着する。エポキシ系の接着剤をプリント基板
のデバイスホール周辺部に塗布し、金属板をアナログI
Cチップ用のデバイスホール、ディジタルICチップ用
のデバイスホールをそれぞれ塞ぐように配置したのち1
00〜200℃・1時間ほど加熱乾燥し固着した。
【0013】(4)次いで、金属板21、22がプリン
ト基板3のデバイスホール6により露出した面に銀ペー
ストなどの導電性接着剤を用いてアナログICチップ、
ディジタルICチップを接着する。
【0014】金属板がデバイスホールにより露出した部
分に銀ペーストを塗布し、アナログICチップ、ディジ
タルICチップを搭載したのち100〜200℃・1時
間ほど加熱乾燥し固着した。
【0015】(5)次いで、図4(c)に示すようにI
Cチップ11、12の表面に設けられた電極と配線基板
の表面に設けられた電極とを金属細線4で接続する。金
属細線としては直径30ミクロンメートルの金線を用い
超音波併用熱圧着法で接続した。他にもアルミ線を超音
波法で接続する方法や、TABリードを用いて接続する
方法もある。
【0016】(6)以上の工程を経たリードフレーム
を、図4(d)に示すように樹脂封止用モールド金型3
0に前記金属板21、22の表面が金型の内面に接する
ように装填し、樹脂封止する。この時、図3に示すよう
に金属板21と金属板22とでできる間隙23の方向と
封止用樹脂の流入する方向24を一致させる。(図3で
は左下から右上の方向になる。)こうする事により樹脂
の流入がスムーズにでき空洞等の発生を抑えることがで
きる。なお、図3において30はモールド金型、40は
リードフレームである。封止方法としては最も一般的な
トランスファモールド法を、モールド材としてはやはり
一般的でよく使われているクレゾールノボラック系のエ
ポキシ樹脂を用いた。パッケージ厚みを薄くするような
場合は、クラックの発生しにくいビフェニール系のモー
ルド材が適する。
【0017】(7)次いで、図4(e)に示すようにリ
ードフレームは通常の手段によってフレームおよびダム
バーが切断除去され、外部リード2は所望の形状に成形
される。
【0018】
【発明の効果】アナログICチップ、ディジタルICチ
ップが単一のパッケージに封止でき、アナログ回路、デ
ィジタル回路で電源、グランドが分離されているため、
アナログ回路にディジタル回路のノイズが影響すること
がない。また、放熱性に優れているため高速で動作する
消費電力の大きいICでもチップの動作温度が上昇しな
いので性能が落ちることがない。
【0019】また、樹脂封止工程においてアナログIC
チップのダイパッドである金属板とディジタルICチッ
プのダイパッドである金属板とでできる間隙の方向と封
止用樹脂の流入する方向を一致させたので、空洞等の発
生を抑えることができ信頼性の高い半導体装置を製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例。ICパッケージの断面図。
【図2】従来例。ICパッケージの断面図。
【図3】本発明の実施例。樹脂封止工程における樹脂の
流入を説明する平面図。
【図4】本発明の実施例。製造工程を説明する図。
【符号の説明】
1 封止樹脂 2 リード 3 配線基板 4 金属細線 5 接着剤 6 デバイスホール 7 配線基板の下面 8 配線基板の上面 11 アナログICチップ 12 ディジタルICチップ 20 ダイパッドである金属板 21 アナログICチップのダイパッドである金属板 22 ディジタルICチップのダイパッドである金属板 30 モールド金型 40 リードフレーム
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/56 H01L 23/34 - 23/473 H01L 25/00 - 25/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の集積回路チップと、 第2の集積回路チップと、 該第1の集積回路チップの裏面に接着された第1の金属
    板と、 該第2の集積回路チップの裏面に接着された第2の金属
    板と、 該第1の集積回路チップおよび該第2の集積回路チップ
    を各々内蔵するデバイスホールが設けられ該第1の金属
    板および該第2の金属板に接着された配線基板と、 該集積回路チップの表面に設けられた電極群と該配線基
    板の表面に設けられた電極群とを接続する金属細線群と
    を含んでなる回路ブロックを準備する工程と、 該回路ブロックを樹脂封止用金型内に該第1の金属板と
    該第2の金属板の表面が該金型の内面に接するように載
    置し、該金型内に封止用樹脂を注入する工程とを含んで
    なる半導体装置の製造方法において、 該第1の金属板と該第2の金属板とで形成される間隙の
    方向に封止用樹脂の流入する方向を概略一致させること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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JP3045940B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法

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