JP4601656B2 - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放熱特性を要求される樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型・軽量化に対応するために、樹脂封止型半導体装置などの半導体部品の高密度実装が要求され、それにともなって、半導体部品の小型、薄型化が進んでいる。また、小型で薄型でありながら、多ピン化が進み、高密度の小型薄型の樹脂封止半導体装置が要望されている。そして、半導体素子の多機能化により、放熱特性が要求される機会が増えてきているため、高放熱を実現できるような薄型の樹脂半導体装置が要望され、さらには高密度実装化に伴い、実装基板に樹脂封止型半導体装置を搭載した際のその下面での基板配線が可能な構造が望ましい。

以下、従来の高放熱性を実現できる樹脂封止半導体装置について説明する。
図１４は従来の樹脂封止型半導体装置を示す図であり、図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は底面図、図１４（ｃ）は図１４（ｂ）のＡ−Ａ１箇所の断面図である。

図１４に示すように、リードフレームのダイパッド部１０１上に半導体素子１０２が搭載され、その半導体素子１０２とインナーリード部１０３とが金属細線１０４により電気的に接続されている。そして、ダイパッド部１０１上の半導体素子１０２、インナーリード部１０３の外囲は封止樹脂１０５により封止されている。また、封止樹脂１０５の側面とインナーリード部１０３の末端部は同一面に配置されているものであり、ダイパッド部１０１の底面が封止樹脂１０５から露出している樹脂封止型半導体装置である。また、インナーリード部１０３の先端部が外部端子１０６として露出しているものである。ダイパッド１０１が樹脂封止型半導体装置の裏面から露出している構造であることから、基板実装する際にダイパッド部をはんだ接合などにより基板と接続し、半導体素子の放熱を基板にて助長することが可能となり、高放熱性を実現することができる。

次に、従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。
図１５は従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
図１５（ａ）はリードフレームの平面図、図１５（ｂ）はリードフレームの断面図である。まず、それに示すように、フレーム枠と、そのフレーム枠内に、半導体素子が搭載されるダイパッド部１０１と、ダイパッド部１０１を支持する吊りリード部と、半導体素子を搭載した場合、その搭載した半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的接続をするビーム状のインナーリード部１０３とを有したリードフレームを用意する。

次に、図１５（ｃ）に示すように、リードフレームのダイパッド部１０１上に半導体素子１０２を接着剤により接合する（ダイボンド工程）。
次に、図１５（ｄ）に示すように、ダイパッド部１０１上に搭載した半導体素子１０２の表面の電極パッド（図示せず）と、リードフレームのインナーリード部１０３の先端部とを金属細線１０４により接続する（ワイヤーボンド工程）。

その後、図１５（ｅ）に示すように、封止シートをリードフレームに密着させた状態でダイパッド部１０１、半導体素子１０２、インナーリード部１０３の外囲を封止樹脂１０５により封止する。この工程ではリードフレームの底面に封止シートを密着させて封止しているので、ダイパッド部１０１の底面を除く領域、吊りリード部、半導体素子１０２、インナーリード部１０３の底面を除く領域、および金属細線１０４の接続領域を封止するものであり、封止後は封止樹脂１０５の底面からダイパッド部１０１の底面が露出した構成となる。その露出したダイパッド部１０１を、基板実装する際にはんだ接合などにより基板と接続し、半導体素子の放熱を基板にて助長することが可能となり、高放熱性を実現することができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２５６４６０号公報

しかしながら、従来の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法では、高放熱性を得るために、樹脂封止型半導体装置の裏面にダイパッド部が露出しているため、基板実装した際のダイパッドが位置する直下の基板には、配線を設置することが困難であり、高密度実装化が進む状況においては大きな問題となっていた。さらには、半導体素子を搭載したダイパッドを露出させるため、断面構造の位置関係より、封止樹脂の流れを上下に分断する構造となるため、樹脂封止の際に、樹脂封止型半導体装置上下のそれぞれ封止樹脂流動の速度に差異が発生し、半導体素子の下部において樹脂流動速度が減速し、半導体素子の上部において加速するため、エアの巻き込みが半導体素子の下部に残留し、封止樹脂の未充填やボイド等の成形品欠陥が発生し易いという問題点があった。また、従来の構造では、半導体素子上下の樹脂容積の差異が大きく、樹脂封止後に樹脂成形品の反りが大きくなり、リードの加工成形が困難であり、外部端子の平坦度を悪化させ、品質、信頼性上好ましくないという問題点があった。

本発明は前記した従来の問題点を解決するものであり、ダイパッドが位置する直下の基板に配線することができ、封止樹脂の未充填やボイド等の成形品欠陥が発生し難く、リードの加工成形が容易であり、外部端子の平坦度を向上させることができるリードフレームを用いる樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

前記従来の目的を達成するために、本発明の請求項１記載の樹脂封止型半導体装置は、吊りリードに連結され、半導体素子より面積が小さく、前記半導体素子を保持する保持部と、前記保持部に搭載した半導体素子と、前記保持部の周囲に配置され、前記半導体素子と金属細線により電気的に接続されるリード部と、外部と電気的に接続するための外部端子と、前記保持部の面積よりも大きい開口部を有して、前記リード部の底面と接着された放熱部材と、前記保持部、前記半導体素子および前記金属細線を封止する封止樹脂とからなり、前記保持部の直下に前記放熱部材の前記開口部が位置することを特徴とする。

請求項２記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１記載の樹脂封止型半導体装置において、前記保持部が吊りリードにより、リード部よりアップセットされていることを特徴とする。

請求項３記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１記載の樹脂封止型半導体装置において、前記放熱部材が前記封止樹脂により封止されていることを特徴とする。
請求項４記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１記載の樹脂封止型半導体装置において、前記放熱部材が前記放熱部材の底面が露出して、前記封止樹脂により封止されていることを特徴とする。

請求項５記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、フレーム枠と、前記フレーム枠に吊りリードに連結され、半導体素子より面積が小さく、前記半導体素子を保持する保持部と、前記保持部の周囲に配置されたリード部と、前記保持部の面積よりも大きい開口部を有して、前記リード部の底面と接着された放熱部材とからなるリードフレームを用意する工程と、前記保持部に前記半導体素子を接着剤により接合する工程と、前記半導体素子とリード部を金属細線により電気的に接続する工程と、前記保持部、前記半導体素子および前記金属細線を封止樹脂により封止する工程とからなり、前記封止樹脂により封止する工程で、前記半導体素子の直下においては前記放熱部材の下側の前記封止樹脂を前記放熱部材の前記開口部より侵入させ、前記放熱部材の上側より侵入する前記封止樹脂とを合流させることを特徴とする。

以上により、ダイパッドが位置する直下の基板に配線することができ、封止樹脂の未充填やボイド等の成形品欠陥が発生し難く、リードの加工成形が容易であり、外部端子の平坦度を向上させることができる。

以上のように、本発明の樹脂封止型半導体装置及びその製造方法により、ダイパッドが位置する直下の基板に配線することができ、封止樹脂の未充填やボイド等の成形品欠陥が発生し難く、リードの加工成形が容易であり、外部端子の平坦度を向上させることができる。

以下、本発明のリードフレームとそれを用いる樹脂封止型半導体装置およびその製造方法の主とした実施形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１におけるリードフレームについて説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるリードフレームを示す平面図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるリードフレームの底面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ１箇所の断面図である。

本発明の実施の形態１におけるリードフレームは、銅合金または４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）等を材料とする通常のリードフレームに用いられている金属板よりなり、厚みは０．１０ｍｍから０．２０ｍｍ程度である。また放熱板は銅合金よりなり同様な厚みで形成される。

リードフレームの構成はフレーム枠１と前記フレーム枠１内に、半導体素子からの放熱を助長する放熱部材２と、前記放熱部材２の周囲に配置され、半導体素子と金属細線等の接続手段により電気的に接続するインナーリード部３と、前記インナーリード部３の対向面となる底面の一部が外部端子４となり、前記放熱部材２の上部の半導体素子が搭載される領域に半導体素子を保持する保持部５と、前記保持部５は半導体素子の面積よりも小さく、前記放熱部材２に開口部６を設け、前記開口部６は半導体素子を保持する保持部５の面積よりも大きく、前記保持部５は吊りリード７によってフレーム枠１と連結されており、保持部５が頭頂部になるように吊りリード７がアップセット８され、アップセット８された保持部５は放熱部材２の開口部６に嵌めこまれ、放熱部材２上面より保持部５上面が高い位置であることを特徴とするリードフレームである。

この構成により、放熱部材２を樹脂封止型半導体装置内に収めるため、高放熱性の実現と同時に、基板実装する際に樹脂封止型半導体素子直下においても基板の配線に自由度を持たせることが可能となる。

また、放熱部材２とアップセット８された吊りリード７の接触部分において、放熱部材２の開口部６のコーナー部は面取りされ、テーパー部９を有する。この加工により放熱部材２を安定させて位置決めできる。更にテーパー部９の部分で吊りリード７の接触面積を多く確保できるため、半導体素子から発熱する熱を放散できる。

図２は本発明の実施の形態１における樹脂封止型半導体装置を示す平面図および断面図である。図２（ａ）は本実施の形態の樹脂封止型半導体装置の平面図、図２（ｂ）はその底面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＢ−Ｂ１箇所の断面図、図２（ｄ）は図２（ｂ）のＣ−Ｃ１箇所の断面図である。

図２は図１のリードフレームを使用した樹脂封止型半導体装置であって、Ｐ−ＱＦＮ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｑａｕｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）やＰ−ＩＬＧＡ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼称される。本実施の形態のリードフレームおよびそれを用いる樹脂封止型半導体装置はＰ−ＱＦＰに比較して外部端子４が樹脂封止型半導体装置底面に存在するため小型化が可能である。

本実施の形態の樹脂封止型半導体装置は、半導体素子１０からの放熱を助長する放熱部材２と、放熱部材２の周囲に配置され、半導体素子１０と金属細線１１により電気的に接続するインナーリード部３と、インナーリード部３の対向面となる底面の一部である外部端子４と、放熱部材２の上部の半導体素子１０が搭載される領域に半導体素子１０を保持する保持部５と、保持部５は半導体素子１０の面積よりも小さく、放熱部材２に開口部６を設け、開口部６は半導体素子１０を保持する保持部５の面積よりも大きく、保持部５が頭頂部になるように吊りリード７がアップセット８され、アップセット８された保持部５は放熱部材２の開口部６に嵌めこまれ、放熱部材２上面より高く位置した保持部５に半導体素子１０が搭載され、前記半導体素子１０の電極パッドと前記インナーリード部３とが金属細線１１で接続され、前記半導体素子１０、放熱部材２、インナーリード部３、および金属細線１１の接続領域の外囲が封止樹脂１２によりモールドされ、前記インナーリード部３の底面が外部端子４となり露出している樹脂封止型半導体装置である。

この構成により、放熱部材２を樹脂封止型半導体装置内に収めるため、高放熱性の実現と同時に、基板実装する際に樹脂封止型半導体素子直下においても基板の配線に自由度を持たせることが可能となる。

さらには、放熱部材２にテーパー部９を設けることで吊りリード７の傾斜部に前記放熱部材２を密着することができ、なおかつ、吊りリード７をアップセット８することで半導体素子１０の上下における封止樹脂の体積を均等にすることが可能となり、樹脂封止後の樹脂成形品の反りを抑制できるため、リードの加工成形が容易であり、外部端子の平坦度を向上させることができる。

また、これらのリードフレームを用いて、特に放熱部材２と半導体素子１０の裏面との間が、２００μｍ以下の厚みの樹脂層で絶縁されていることを特徴とした樹脂封止型半導体装置を製造することができる。半導体素子１０からの放熱を薄い樹脂層を挟んで放熱板２へ放散する。また放熱部材２と半導体素子１０の裏面の前記薄い樹脂層は半導体素子１０裏面や放熱板２の界面剥離を最小限に抑制できる。これは、前記薄い樹脂層が２００μｍ以下であれば熱放散を充分効果的に伝えることが可能なためである。

次に、実施の形態１における樹脂封止型半導体装置の製造方法を図３を用いて説明する。
まず、図３（ａ）の本実施の形態における樹脂封止型半導体装置の平面図および図３（ａ）のＤ−Ｄ１箇所の断面図（ｂ）に示すように、フレーム枠１と前記フレーム枠内に、半導体素子１０からの放熱を助長する放熱部材２と、前記放熱部材２の周囲に配置され、半導体素子１０と金属細線等の接続手段により電気的に接続するインナーリード部３と、前記インナーリード部３の対向面となる底面の一部である外部端子４とよりなり、前記放熱部材２の上部の半導体素子１０が搭載される領域に半導体素子１０を保持する保持部５と、前記保持部５は半導体素子１０の面積よりも小さく、前記放熱部材２に開口部６を設け、その開口部６は半導体素子１０を保持する保持部５の面積よりも大きく、前記保持部５は吊りリード７によってフレーム枠１と連結されており、保持部が頭頂部になるように吊りリード７がアップセットされ、アップセットされた保持部５は放熱部材２の開口部６に嵌めこまれ、放熱部材２上面より保持部５上面を高く位置させたリードフレームを用意する。

次に、図３（ｃ）に示すように、用意したリードフレームに半導体素子１０を接着剤により保持部５に接続する。
次に、図３（ｄ）に示すように、半導体素子１０の電極パッドとインナーリード部３を金属細線１１により接続する。

最後に、図３（ｅ）に示すように、封止シートをリードフレームに密着させた状態で、前記リードフレーム上の半導体素子１０、放熱部材２、インナーリード部３及び金属細線１１の接続領域の各外囲を封止樹脂１２に封止する。

このように製造することにより、封止後は封止樹脂１２の底面から外部端子４が露出し、放熱部材２は封止樹脂内に内蔵された構成となる。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は前記封止工程における封止樹脂の流れを示す図である。

樹脂封止する際、リードフレーム上の半導体素子１０、放熱部材２、インナーリード部３および金属細線１１の接続領域の各外囲を封止樹脂１２によりモールドする過程において、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）が図示するように、まず、図３（ｄ）工程までの半完成品のリードフレームを封止シート２２を介して上封止金型１３と下封止金型１４に挟み込むように載置する。次に、ポット１５内に投入されたタブレット形状の熱硬化性のエポキシ樹脂をプランジャー１６で押し込む。押し込まれたエポキシ樹脂はあらかじめ１５０〜２００℃に熱せられたポット１５、プランジャー１６および封止金型１３、１４の熱により液状に溶融し、ランナー１７を通って、ゲート１８より樹脂封止型半導体装置の製品部に注入される。樹脂の流れは、吊りリードをアップセットしていることで、半導体素子１０の上側と下側の封止樹脂の流動を均等にし、ゲート１８に対向するエアベンド１９付近にて上下の封止樹脂を合流させ、半導体素子１０の下面または上面にエアの残留、すなわち封止樹脂の未充填やボイド等の成形品欠陥を防止することを実現するものである。

ここで、吊りリード曲げ量を変化させ、アップセット量８を調整することで、半導体装置内における厚み方向である、放熱部材２と半導体素子１０に対する上下の樹脂厚みのバランスを取り、樹脂の流れを均一にできる。さらに、放熱部材２と半導体素子１０の間隙に２００μｍ以下の均一な樹脂層を形成できる。放熱部材２と半導体素子１０の間隙の樹脂厚みは実際には５０μｍ〜１００μｍに制御される。５０μｍ以下では樹脂が充分に放熱部材２と半導体素子１０の間隙に充填しきらず、放熱部材２と半導体素子１０当接する。また、放熱部材２と半導体素子１０の間隙が２００μｍより大きくなると半導体素子１０より発した放熱がより効率的に放熱部材２へ伝播しない。

また、半導体素子上下の樹脂容積の差異が小さくなり、樹脂封止後に樹脂成形品の反り抑制できるため、リードの加工成形が容易となり、外部端子の平坦度を向上させ、品質、信頼性を向上させることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２として、放熱板内蔵型のＰ−ＱＦＰ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｑａｕｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）における実施の形態について説明する。

図５（ａ）は本発明の実施の形態２におけるリードフレームを示す平面図である。図５（ｂ）は本実施形態のリードフレームの底面図である。また図９、図１０は放熱部材の開口部を別形状に開口した例を示す図である。

本発明の実施の形態２におけるリードフレームは、銅合金または４２アロイ（Ｆｅ−Ｎｉ）等を材料とする通常のリードフレームに用いられている金属板よりなり、厚みは０．１０ｍｍから０．２０ｍｍ程度である、また放熱板は銅合金よりなり同様な厚みで形成される。

リードフレームの構成はフレーム枠１と、そのフレーム枠１内に、半導体素子１０から発熱する熱の放熱機能を有する放熱部材２と、半導体素子１０の保持部５と、前記保持部５を放熱部材２に固定している吊りリード７と、放熱部材２の周辺に先端部が配置されたビーム状のインナーリード部３と複数の前記インナーリード３をダムバー２０で枠状に連結固定し、樹脂封止の際の樹脂止めとなる前記ダムバー２０を挟んで延在し、外部との電気的に接続するためのアウターリード部２１とより構成されている。なお、放熱部材２はポリイミド樹脂によりインナーリード部３の先端部底面と加熱接着されており、本実施形態では放熱部材２の上面全体にポリイミド樹脂を形成し、約３００〔℃〕で加熱して接着したものである。

そして詳細には、本実施の形態におけるリードフレームの放熱部材２上部において、半導体素子１０が搭載される領域に、半導体素子１０を保持する保持部５を、放熱部材２上面の中央部に吊りリード７によって配置する。前記保持部５は半導体素子１０の面積よりも小さく、前記保持部５直下の放熱部材２に開口部６を設け半導体素子１０を保持する保持部５の面積よりも大きくなるように、図５、図９、図１０に示されるような形状の放熱部材２の開口部６を設けている。

ここで、図５では保持部５は４本の吊りリード７で支持されているが２本や３本でも良い。例えば、樹脂注入側の吊りリード１本を無くすことで樹脂注入時の樹脂流動性を良くし、ボイド（気泡）や未充填の発生率を改善できる。また、半導体素子１０からの放熱性を向上させるため吊りリード７の底面と放熱部材２の表面は、インナーリード３と同様に接着されていても良い。さらに、接着されている場合は樹脂注入時の樹脂流動性を良くするため吊りリード７とダムバー２０の連結部は切除されていても良い。

また、放熱部材２上において、半導体素子１０を保持する保持部５は、必要に応じて、半導体素子１０と金属細線等の接続手段により電気的に接続するインナーリード３の面よりも、上面に位置している（図１２参照）。

ここで、通常、放熱部材２を有しない半導体装置は、保持部５をインナーリード３の面よりも下面に位置している。しかしながら、本実施の形態では吊りリード曲げ量を変化させ、アップセット量８を調整することで保持部５をインナーリード３の面よりも、上面に位置させ、半導体装置内における厚み方向である、放熱部材２と半導体素子１０に対する上下の樹脂厚みのバランスを取り、樹脂の流れを均一にできる。さらに、放熱部材２と半導体素子１０の間隙に均一な樹脂層を形成する。これは、半導体素子１０と放熱部材２が当接する事によって、樹脂の流れを阻害し、ボイド（エアたまり）や耐湿性が劣化することを防ぐためである。また、放熱部材２と半導体素子１０の間隙の樹脂厚みは実際にはインナーリードの厚み＋アップセット量８に制御される。

また、本発明の実施の形態２におけるリードフレームの表面には、ニッケル（Ｎｉ）めっき層、パラジウム（Ｐｄ）めっき層、金（Ａｕ）めっき層の３層でめっき層を構成したり、または、錫−銀（Ｓｎ−Ａｇ）、錫−ビスマス（Ｓｎ−Ｂｉ）等のはんだめっきが部分的に施されている。めっきの厚みはＡｕめっき、Ｐｄめっきでは１μｍ以下、Ａｇめっきで数μｍ以下である。

また、本発明の実施の形態２におけるリードフレームは、図５，図９，図１０に示したようなパターンのうち１つより成るものではなく、左右・上下に連結して形成することもできる。

図６は本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置を示す平面図および断面図である。
便宜上理解しやすいように、図６（ａ）平面図の半導体素子１０の右半分を透過した図としている。また、図７は本発明の実施の形態の樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す工程断面図であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は樹脂封止工程における樹脂の流れを示す図である。

以下、製造工程を説明する。
まず、本発明の実施の形態２におけるリードフレームの保持部５に接着剤で半導体素子１０を搭載し、接着剤を熱硬化する。接着剤はＡｇフィラーを含有したエポキシ樹脂主体のものが使用される。次に、金属細線１１で半導体素子１０の電極パッドと各インナーリード３を接続する。金属細線１１は金（Ａｕ）純度、９９．９９％以上、直径１５〜３０μｍの範囲が主となり、ワイヤーボンダーによる超音波・熱圧着方法で接合する。図示していないが、リードフレームを１８０℃から２５０℃のヒータープレート上で熱しながら、キャピラリーツールに金属細線１１を通しておき、超音波振動と荷重を付加して、半導体素子１０の電極パッド側にあらかじめ形成した金属ボールを押しつけ接合し、インナーリード３側まで移動し、キャピラリーツールで金属細線１１を押しつけてちぎる。このとき金属細線８が任意のループ形状（ループ高さ）となるようにキャピラリーツールの動きをワイヤーボンダー側でコントロールする。

樹脂封止する際、リードフレーム上の半導体素子１０、放熱部材２、インナーリード部３及び金属細線１１の接続領域の各外囲を封止樹脂１２によりモールドする過程において、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に図示するように、図７（ｂ）工程までの半完成品のリードフレームを上封止金型１３と下封止金型１４に挟み込むように載置する。ポット１５内に投入されたタブレット形状の熱硬化性のエポキシ樹脂をプランジャー１６で押し込む。押し込まれたエポキシ樹脂はあらかじめ１５０〜２００℃に熱せられたポット１５、プランジャー１６および封止金型１３、１４の熱により液状に溶融し、ランナー１７を通って、ゲート１８より樹脂封止型半導体装置の製品部に注入される。樹脂の流れは放熱部材２の上側の封止樹脂と下側の封止樹脂を半導体素子１０の直下において合流させ、樹脂封止を行うことができる。このため、放熱部材２上下の封止樹脂先端流動の差異を低減でき、放熱部材２下面において樹脂流動速度が減速するのを補間することができ、封止樹脂の未充填やボイド等の成形品欠陥を防止することを実現するものである。

特に、本実施の形態のおける半導体装置（ＱＦＰ）の製造方法では、放熱部材２と半導体素子１０裏面の間隙に、半導体装置内の樹脂充填時に部分的な遅延なく樹脂を充填することができ、ボイド（エアたまり）や放熱部材２と半導体素子１０が当接することを防ぐ。

図７（ｃ）に示すように、前述の樹脂封止工程が終了した後、ダムバー２０の部分で、封止樹脂１２の境界部をリードカット（ダムバーカット）し、各アウターリード部２１を分離し、フレーム枠１を除去するとともに、アウターリード部２１を加工成形する。図のように２段階段形状のアウターリード部２１の形状をガルウィングと呼び、樹脂封止型半導体装置の呼称として、Ｐ―ＳＯＰ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）やＰ−ＱＦＰ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｑａｕｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）などと呼ばれている。

図９、１０は本発明の実施の形態２におけるリードフレームを示す平面図である。また図９、図１０は図５の放熱部材の開口部を別形状に開口した実施例である。
このように開口部を別形状にすることで封止樹脂１２と放熱部材２の剥離進行と樹脂の流動に差異を与える効果を有する。

図１１、１２は本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。図１１に対して図１２は半導体素子１０の保持部にアップセット８加工を施してある。

図１２のように保持部５をインナーリード部３の面よりも高く位置させることにより、放熱部材２上下の樹脂流動を制御可能とする。これは封止成形条件や半導体素子１０のサイズにより、そのアップセット量８の最適設計値が決まるものである。半導体素子１０のサイズが大きくなる場合や、半導体素子１０を２段積層する場合などは、放熱板２の上部の樹脂流動は遅くなる。逆に、半導体素子１０のサイズが小さくなる場合は放熱板２の上部の樹脂流動は速くなる。この放熱部材２上下の樹脂流動の差異をアップセット量８の最適設計値で調整し、放熱部材２や半導体素子１０の樹脂封止型半導体装置内における厚み方向のシフト（変位）を抑制し、結果、成型後の反りや金属細線露出を抑制できる。

以上のように、本実施の形態２の樹脂封止型半導体装置は、放熱部材２によって放熱部材２上下の封止樹脂１２が完全に仕切られることがないため、放熱部材２上下の封止樹脂１２の容積違いにより、反りが発生するのを緩和でき、樹脂封止型半導体装置の反り等の封止成形品質を向上できるものである。このことにより、樹脂封止型半導体装置の反りが低減され、アウターリード部２１の成形が容易になる。また、放熱部材２に半導体素子１０を接着剤等で固定しないで、半導体素子１０を封止樹脂１２に接触する面積を増やすため、保持部１０と半導体素子７を接合する接着剤による応力発生等を著しく低減し、パッケージクラックを防止し、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置である。

図１３は本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置を示す断面図および底面図である。
図１３（ａ）、（ｂ）に示すように放熱部材２を樹脂封止型半導体装置の底面に露出させることによって、実装基板へ直接的に熱を放熱する構成にすることも可能である。また樹脂封止型半導体装置を薄くすることも可能である。例えば、樹脂封止型半導体装置のボディ厚を０．８０ｍｍとして、取り付け高さを１．００ｍｍ以下とすることでＰ―ＶＳＯＰ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｖｅｒｙ Ｔｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇｅ）やＰ−ＶＱＦＰ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｖｅｒｙ Ｔｈｉｎ Ｑａｕｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）の実現が可能となる。

以上、本発明のリードフレームを用いる樹脂封止型半導体装置およびその製造方法により、放熱特性を有し、基板実装する際に樹脂封止型半導体素子直下においても基板の配線に自由度を持たせることが可能となるとともに、封止成形品の反りや未充填などの品質を向上させ、同時に耐湿性を向上させ、またパッケージクラックを防止し、信頼性を向上させた樹脂封止型半導体装置を実現することができる。

本発明にかかるリードフレームを用いる樹脂封止型半導体装置およびその製造方法は、ダイパッドが位置する直下の基板に配線することができるリードフレームを提供することができ、また、封止樹脂の未充填やボイド等の成形品欠陥が発生し難く、リードの加工成形が容易であり、外部端子の平坦度を向上させることができ、放熱特性を要求される樹脂封止型半導体装置およびその製造方法等に有用である。

本発明の実施の形態１におけるリードフレームを示す図 本発明の実施の形態１における樹脂封止型半導体装置を示す図 本発明の実施の形態１における樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す図 本発明の実施の形態１における樹脂封止型半導体装置の封止工程を示す断面図 本発明の実施の形態２におけるリードフレームを示す図 本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置を示す図 本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置の製造工程を示す図 本発明の実施の形態２における樹脂封止型半導体装置の封止工程を示す断面図 本発明の実施の形態２におけるリードフレームを示す平面図 本発明の実施の形態２における放熱部材の開口部を別形状に開口したリードフレームを示す平面図 本発明の実施の形態２におけるリードフレームを示す断面図 本発明の実施の形態２におけるリードフレームの保持部の位置を例示する図 本発明の実施の形態２における放熱部材を底面に露出させた樹脂封止型半導体装置を示す図 従来の樹脂封止型半導体装置を示す図 従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す工程断面図

符号の説明

１ フレーム枠
２ 放熱部材
３ インナーリード部
４ 外部端子
５ 保持部
６ 開口部
７ 吊りリード
８ アップセット
９ テーパー部
１０ 半導体素子
１１ 金属細線
１２ 封止樹脂
１３ 上封止金型
１４ 下封止金型
１５ ポット
１６ プランジャー
１７ ランナー
１８ ゲート
１９ エアベンド
２０ ダムバー
２１ アウターリード部
２２ 封止シート
１０１ ダイパッド部
１０２ 半導体素子
１０３ インナーリード部
１０４ 金属細線
１０５ 封止樹脂
１０６ 外部端子

Claims (5)

1. 吊りリードに連結され、半導体素子より面積が小さく、前記半導体素子を保持する保持部と、
   前記保持部に搭載した半導体素子と、
   前記保持部の周囲に配置され、前記半導体素子と金属細線により電気的に接続されるリード部と、
   外部と電気的に接続するための外部端子と、
   前記保持部の面積よりも大きい開口部を有して、前記リード部の底面と接着された放熱部材と、
   前記保持部、前記半導体素子および前記金属細線を封止する封止樹脂とからなり、
   前記保持部の直下に前記放熱部材の前記開口部が位置することを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
2. 前記保持部が吊りリードにより、リード部よりアップセットされていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 前記放熱部材が前記封止樹脂により封止されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 前記放熱部材が前記放熱部材の底面が露出して、前記封止樹脂により封止されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
5. フレーム枠と、前記フレーム枠に吊りリードに連結され、半導体素子より面積が小さく、前記半導体素子を保持する保持部と、前記保持部の周囲に配置されたリード部と、前記保持部の面積よりも大きい開口部を有して、前記リード部の底面と接着された放熱部材とからなるリードフレームを用意する工程と、
   前記保持部に前記半導体素子を接着剤により接合する工程と、
   前記半導体素子とリード部を金属細線により電気的に接続する工程と、
   前記保持部、前記半導体素子および前記金属細線を封止樹脂により封止する工程とからなり、
   前記封止樹脂により封止する工程で、前記半導体素子の直下においては前記放熱部材の下側の前記封止樹脂を前記放熱部材の前記開口部より侵入させ、前記放熱部材の上側より侵入する前記封止樹脂とを合流させることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。

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