JP4995764B2 - リード支持型半導体パッケージ - Google Patents

Description

本発明は一種の半導体装置に関し、特にマルチチップの積み上げに応用できる一種のリード支持型半導体パッケージに関する。

従来の半導体パッケージにおいて、リードフレームのリードはチップの載置体及び電気伝送媒体として同時に使用されている。例えば、ＴＳＯＰ（ｔｈｉｎ ｓｍａｌｌ ｏｕｔｌｉｎｅ ｐａｃｋａｇｅ）、ＬＯＣ（ｌｅａｄ ｏｎ ｃｈｉｐ）、或は、ＣＯＬ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｌｅａｄ）はチップをリードフレームのリードに設置して再び封止体を用いチップとリードフレームのリードとを密封させる。また、前記パッケージ形態のリードフレームのリードをダイパッド（ｄｉｅ ｐａｄ）の代わりにチップの貼付用として使用することが可能である。しかしながら、リードフレームのリードのみを介してチップを支持することは常に支持力不足によってモールディングズレの問題を引き起こしている。

モールディング樹脂の注入作業中に、モールド流れの圧迫により、リードフレームのリードの支持力が足りなくなるので、リードフレームのリードは振動やズレの現象を発生し、ボンディングワイヤ、リードフレームのリード、或は、チップは封止体の外に露出する可能性が十分にあり、実装の不良率は一層高くなる。このような妥当でない内部素子の露出を改善するため、リードフレームのリードから封止体の周縁までの距離は増える結果となって、ボンディングワイヤ、リードフレームのリード、或は、チップが僅かのズレで封止体の外に露出することがないようにパッケージの寸法を大きくしたが、チップの積み上げ可能高度は縮小され、より多いチップを積み上げることができなくなった。また、チップの周波数やパワーは高くなればなるほど演算時により多い熱が出て、チップとリードフレームのリードから封止体の周縁までの距離が遠くなればなるほど熱抵抗は高くなって放熱効率は良くならない。また、チップの出した熱が外部に伝送できず、チップの温度が高くなり過ぎれば、熱貯まり現象が発生してチップ故障が容易に起きる。

本発明の主な目的は、一種のリード支持型半導体パッケージを提供することである。このような半導体パッケージにおいて、リードフレームのリードは優れた支持力を得てモールディング作業中のリードの内端（密封された部位）の位置ズレ及び露出の問題がなく、リードフレームのリードとリード支持部材との間に封止気泡が生じない。また、放熱効率及びチップの積み上げスペースは増加されることになる。

本発明のもう一つの目的は、蒸気の侵入が防止できる一種のリード支持型半導体パッケージを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、一種のリード支持型半導体パッケージを提供することである。このような半導体パッケージにおいて、接着剤はリードフレームのリード群の側面を覆うが、リードフレームのリードの露出面を汚染することなく流れるように制御でき、接着剤の被覆効果を確保している。

本発明のもう一つの目的は、封止体とリード支持部材との結合固着力が増強できる一種のリード支持型半導体パッケージを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、一種のリード支持型半導体パッケージを提供することである。このような半導体パッケージにおいて、限りがあるパッケージ寸法の元でより多いチップを積み上げてリードフレームのリードと有効に電気接続することができる。

上述の目的を達成するため、本発明に係るリード支持型半導体パッケージは、主に複数のリードフレームのリード、一つの第一チップ、一つのリード支持部材、接着剤及び一つの封止体を備える。前記の各リードフレームのリードは第一表面、第一表面と反対する第二表面、及び、第一表面と第二表面との間にある複数の側面を有する。前記第一チップは前記リードフレームのリード群の第一表面に貼着され、前記リード支持部材は一つの載置面と一つの露出面を有し、露出面の周縁部にギャップが形成されている。これによって、前記露出面は前記載置面よりも面積が小さくなる。前記リード支持部材を前記リードフレームのリード群に結合させるため、前記接着剤を介して前記リード支持部材の載置面と前記リードフレームのリード群の第二表面とを貼着している。前記接着剤は更に前記リードフレームのリード群の側面を覆っている。前記封止体は、前記第一チップ、前記接着剤、前記リードフレームのリード群の部分及び前記リード支持部材の部分を密封して、前記接着剤を完全に覆い、前記リード支持部材の露出面を露出させる。

またさらに、前記封止体は前記ギャップを十分に充填してもよい。
またさらに、前記ギャップは連続環状であってもよい。

またさらに、前記第一チップを前記リードフレームのリード群に電気接続する複数の第一ボンディングワイヤを有してもよい。
またさらに、前記接着剤は前記第一ボンディングワイヤ群を密封してもよい。
またさらに、前記接着剤は応力緩和特性を具する絶縁樹脂を有してもよい。
またさらに、前記第一チップは電気導通性を具する複数の第一シリコン貫通孔を有してもよく、この第一シリコン貫通孔群は前記リードフレームのリード群と電気接続している。

またさらに、少なくとも一つの第二チップを有してもよく、この第二チップは前記第一チップの上に積み上げされ、前記リードフレームのリード群から相対的に遠ざかる。
またさらに、前記第二チップは電気導通性を具する複数の第二シリコン貫通孔を有してもよい。
またさらに、前記第二チップを前記リードフレームのリード群に電気接続する複数の第二ボンディングワイヤを有してもよい。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージ１００を示し、半導体パッケージ１００は主に複数のリードフレームのリード１１０、一つの第一チップ１２０、「リード支持部材」としての一つのリードパドル１３０、接着剤１４０及び一つの封止体１５０を備える。図１及び図３に示すように、各リードフレームのリード１１０は、第一表面１１１、第一表面１１１と反対する第二表面１１２、及び、図３に示すように、第一表面１１１と第二表面１１２との間にある複数の側面１１３を有する。隣同士のリードフレームのリード１１０の側面１１３は、相互に向かい合ってリード間隙を構成している。リードフレームのリード１１０群は、外へ伸びて封止体１５０の側辺でガルリード（ｇｕｌｌ ｌｅａｄ）、或は、他の形状の外接リードに折り曲げられて、それによって半導体パッケージ１００は外部の図示しないプリント回路基板と接合することが可能となる。

図１及び図３に示すように、第一チップ１２０は一つのダイアタッチング層、例えばＰＩ付きテープ、を用い、リードフレームのリード１１０群の第一表面１１１に貼着される。半導体パッケージ１００は、更に第一チップ１２０をリードフレームのリード１１０群に電気接続する複数の第一ボンディングワイヤ１７０を有し、第一ボンディングワイヤ１７０群の一端は第一チップ１２０の複数の電極と接続し、他の一端はリードフレームのリード１１０群の第二表面１１２にある内端フィンガーと接続している。本実施形態において、リードフレームのリード１１０群の内端フィンガーは第一チップ１２０に形成されて第一チップ１２０とリードパドル１３０との間に位置し、それにより、リードフレームのリード１１０群の固定ができ、第一ボンディングワイヤ１７０群を第一チップ１２０とリードパドル１３０との間に位置させる。また、第一チップ１２０は電気導通性を具する複数の第一シリコン貫通孔１２１を有してもよく、これらの第一シリコン貫通孔１２１は、他の積み上げチップ群を電気導通し、かつ、第一ボンディングワイヤ１７０群の電気接続に使用されることができる。

図１及び図３に示すように、リードパドル１３０は一つの載置面１３１と一つの露出面１３２を有し、金属板、セラミック板、ダミチップの何れかをリードパドル１３０として使用してもよい。リードパドル１３０は優れた放熱性を具し、図１及び図３に示すように、リードフレームのリード１１０群に好ましい支持効果を提供するため、リードパドル１３０の寸法は第一チップ１２０のよりもやや大きくするが、封止体１５０の上面の面積よりもやや小さくする。載置面１３１はリードフレームのリード１１０群を設置するのに使用することができ、露出面１３２はリードフレームのリード１１０群から遠ざかり、封止体１５０の外に露出している。本実施形態において、リードパドル１３０の露出面１３２の周辺に一つのギャップを形成することによって、露出面１３２は載置面１３１よりも面積が小さくなる。図２に示すように、露出面１３２を標記領域にすることができ、レーザー方式、インクプリントの何れかによりその上方に一つの標記１３４を形成し、この標記１３４は半導体パッケージ１００の品名、規格、製造日又は製造地を標示するように使用することができる。

図１に示すように、リードパドル１３０をリードフレームのリード１１０群に貼着するため、接着剤１４０を用いてリードパドル１３０の載置面１３１をリードフレームのリード１１０群の第二表面１１２に貼着させる。また、図３に示すように、接着剤１４０は、リードフレームのリード１１０群の側面１１３を更に覆って接着剤１４０の貼着面積を増加させ、リードフレームのリード１１０群とリードパドル１３０との粘着力を増強させる。リードフレームのリード１１０群の側面１１３の被覆効果を向上させるように接着剤１４０として液体接着剤や稠密な接着剤、例えば液体エポキシ又は稠密なＢ‐ステージ接着剤を採用して使用することができる。また、応力の吸収と緩和効能を可能にするため、接着剤１４０は応力緩和特性を具する絶縁樹脂を有すれば好ましい。本実施形態において、図１に示すように、接着剤１４０は、第一ボンディングワイヤ１７０群を密封することができ、第一チップ１２０を貼着した後にプリント方式でリードフレームのリード１１０群の第二表面１１２上に形成され、更に、図３に示すように、リードフレームのリード１１０群の間の間隙に充填され、或はリードパドル１３０の載置面１３１に予め形成されることができる。よって、封止体１５０の形成作業中に、リードパドル１３０とリードフレームのリード１１０群との間には接着剤１４０を十分に充填するため気泡が生じなくなり、封止体１５０を再充填する必要がない。また、リードパドル１３０の露出面１３２が載置面１３１よりも面積が小さくなったり、露出面１３２の周辺にギャップ１３３を形成することによってリードパドル１３０の厚さが減ったりするため、接着剤１４０はリードフレームのリード１１０群の側面１１３を覆っても、リードフレームのリード１１０群の露出面１３２を汚染することなく流れるように制御することができ、接着剤１４０の被覆効果を確保している。

図１に示すように、封止体１５０は、第一チップ１２０、接着剤１４０、リードフレームのリード１１０群の部分、及び、リードパドル１３０の部分を密封し、リードパドル１３０の露出面１３２を露出させる。ここで、リードフレームのリード１１０群が密封された部分はインナーリードである。リードパドル１３０が密封された部分は載置面１３１の周辺を含むので、封止体１５０は接着剤１４０を完全に覆うことが可能となって蒸気の侵入が起因となる剥離問題が防止できる。封止体１５０をギャップ１３３に十分に充填すれば好ましく、このようにして、封止体１５０がリードパドル１３０と結合する固着力が増強できる。

従って、リードフレームのリード１１０群は良好な支持を得て、リード群の内端はズレ現象がなく、更に封止体１５０の外に露出しない。また、封止作業時、リードパドル１３０の支持によってリードフレームのリード１１０群と第一チップ１２０とは安定してリードパドル１３０に設置されることができ、モールド流れの圧迫を受けても振動やズレなどの現象が発生しない。また、リードフレームのリード１１０群とリードパドル１３０との間に接着剤１４０の充填による封止気泡が起きない。リードパドル１３０の露出面１３２は封止体１５０の外に露出することにより、第一チップ１２０が演算時に出した熱はリードパドル１３０と封止体１５０とを介して外部へ伝送されて放熱効率とチップ積み上げスペースは増加されることになる。

他の機能需要に応じ、或は、記憶メモリを増加するため、第一チップ１２０の上にもう一つのチップを積み上げることができる。すなわち、図１に示すように、半導体パッケージ１００において、更に第一チップ１２０の上に積み上げ、かつ、リードフレームのリード１１０群から相対的に遠ざかる少なくとも一つの第二チップ１６０を備える。本実施形態において、この第二チップ１６０は電気導通性を具する複数の第二シリコン貫通孔１６１を有し、これらの第二シリコン貫通孔１６１によって複数の第二チップ１６０は相互に電気接続されている。第二シリコン貫通孔１６１群は第一シリコン貫通孔１２１群と縦方向に相互連通して第一チップ１２０と電気接続でき、更に第一ボンディングワイヤ１７０群を用いてリードフレームのリード１１０群と電気接続することも可能となる。

また、図２に示すように、リードパドル１３０の露出面１３２を矩形にしてもよく、ギャップ１３３は矩形の連続環状になって封止体１５０に覆われている。さらに、図４に示すように、もう一種のリードパドル１３０Ａの露出面１３２Ａを円形にしてもよく、そのリードパドル１３０Ａのギャップ１３３Ａは円形の連続環状になって封止体１５０に覆われる。またさらに、図５に示すように、リードパドル１３０Ｂの露出面１３２Ｂを楕円形にしてもよく、リードパドル１３０Ｂのギャップ１３３Ｂは連続環状になって封止体１５０に覆われる。またさらに、図６に示すように、リードパドル１３０Ｃの露出面１３２Ｃが矩形となって、リードパドル１３０Ｃのギャップ１３３Ｃはリードパドル１３０Ｃの両反対側辺に形成され桿状になって封止体１５０に覆われてもよい。またさらに、図７に示すように、リードパドル１３０Ｄのギャップ１３３Ｄはリードパドル１３０Ｄの４個の隅部に形成され方形になって封止体１５０に覆われてもよい。

（第２実施形態）
図８に示すように、本発明の第２実施形態によるリード支持型半導体パッケージ２００は、主に複数の第一リードフレームのリード２１０、一つの第一チップ２２０、一つのリードパドル２３０、接着剤２４０及び一つの封止体２５０を備える。ここで、前記主要構成部材は第１実施形態において説明した部材と略同等である。また、図８及び図９に示すように、各第一リードフレームのリード２１０は第一表面２１１、第一表面２１１と反対する第二表面２１２、及び、図９に示すように、第一表面２１１と第二表面２１２との間にある複数の側面２１３を有する。一つのダイアタッチング層２８０を用いて第一チップ２２０を第一リードフレームのリード２１０群の第一表面２１１に貼着させる。このダイアタッチング層２８０は、更に第一リードフレームのリード２１０群の側面２１３を部分的に覆うことでダイアタッチング層２８０の接着面積が増大され、かつ、第一リードフレームのリード２１０群と第一チップ２２０との接着力も増強されることになる。本実施形態において、半導体パッケージ２００は、更に複数の第二リードフレームのリード２９０を備え、この第二リードフレームのリード２９０群は第一リードフレームのリード２１０群よりも長さが短くなり、第一チップ２２０を貼着しない。各第二リードフレームのリード２９０は第三表面２９１と第四表面２９２とを有し、第一リードフレームのリード２１０と同様に接着剤２４０を介してリードパドル２３０に載置される。リードパドル２３０は、一つの載置面２３１と一つの露出面２３２とを有する。第一チップ２２０は、電気導通性を具する複数の第一シリコン貫通孔２２１を有し、この第一シリコン貫通孔２２１群はチップ積み上げの電気導通として使用される。リードパドル２３０の露出面２３２の周辺に一つのギャップ２３３が形成されることにより、露出面２３２は載置面２３１よりも面積が小さくなり、かつ接着剤２４０が露出面２３２まで溢れて汚染することによって外に漏れたり、モールド樹脂が溢れたりすることを回避している。再び図９に示すように、第一リードフレームのリード２１０群をリードパドル２３０に貼着させるため、接着剤２４０を介して、リードパドル２３０の載置面２３１と第一リードフレームのリード２１０群の第二表面２１２とを貼着し、接着剤２４０は更に第一リードフレームのリード２１０群の側面２１３を覆う。本実施形態において、更に接着剤２４０を用いてリードパドル２３０と第二リードフレームのリード２９０群の第四表面２９２とを貼着する。このようにすると、第二リードフレームのリード２９０群は、リードパドル２３０と貼着することができる。また、封止体２５０は、第一チップ２２０、接着剤２４０、第一リードフレームのリード２１０群の部分、第二リードフレームのリード２９０群の部分、及び、リードパドル２３０の部分を密封し、リードパドル２３０の露出面２３２を露出させて放熱効果を増大させる。

上述のように、封止体２５０の形成作業過程において、リードパドル２３０の取り付け関係により、第一チップ２２０と第二チップ２６０とに対する有効なリード支持力が提供できるので、第一リードフレームのリード２１０群、第二リードフレームのリード２９０群、及び、第一チップ２２０はモールド流れの圧迫を受けてもズレや傾斜などの現象が発生しないようになる。

本実施形態において、第一チップ２２０の上に少なくとも一つの第二チップ２６０を積み上げ、この第二チップ２６０は第一リードフレームのリード２１０群から相対的に遠ざかる。半導体パッケージ２００は、更に第二チップ２６０を第一リードフレームのリード２１０群及び第二リードフレームのリード２９０群にそれぞれ電気接続する複数の第一ボンディングワイヤ２７１と複数の第二ボンディングワイヤ２７２とを備える。また、図８に示すように、第二チップ２６０は電気導通性を具する複数の第二シリコン貫通孔２６１を有し、この第二シリコン貫通孔２６１群は第一シリコン貫通孔２２１群と縦方向に貫通することより、第一チップ２２０と電気導通するように利用され、更に第一ボンディングワイヤ２７１群と第二ボンディングワイヤ２７２群と電気接続することもできる。
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の保護範囲は特許申請範囲で限定されて、この保護範囲を基準にして、本発明の精神と範囲内に触れるどんな変更や修正も本発明の保護範囲に属する。

本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージの断面を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージを示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージの部分断面を示す模式図である。 本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージを示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージを示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージを示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるリード支持型半導体パッケージを示す平面図である。 本発明の第２実施形態によるリード支持型半導体パッケージの断面を示す模式図である。 本発明の第２実施形態によるリード支持型半導体パッケージの部分断面を示す模式図である。

符号の説明

１００：半導体パッケージ、１１０：リードフレームのリード、１１１：第一表面、１１２：第二表面、１１３：側面、１２０：第一チップ、１２１：第一シリコン貫通孔、１３０：リードパドル、１３１：載置面、１３２：露出面、１３３：ギャップ、１３４：標記、１３０Ａ：リードパドル、１３２Ａ：露出面、１３３Ａ：ギャップ、１３０Ｂ：リードパドル、１３２Ｂ：露出面、１３３Ｂ：ギャップ、１３０Ｃ：リードパドル、１３２Ｃ：露出面、１３３Ｃ：ギャップ、１３０Ｄ：リードパドル、１３２Ｄ：露出面、１３３Ｄ：ギャップ、１４０：接着剤、１５０：封止体、１６０：第二チップ、１６１：第二シリコン貫通孔、１７０：ボンディングワイヤ、１８０：ダイアタッチング層、２００：半導体パッケージ、２１０：第一リードフレームのリード、２１１：第一表面、２１２：第二表面、２１３：側面、２２０：第一チップ、２２１：第一シリコン貫通孔、２３０：リードパドル、２３１：載置面、２３２：露出面、２３３：ギャップ、２４０：接着剤、２５０：封止体、２６０：第二チップ、２６１：第二シリコン貫通孔、２７１：第一ボンディングワイヤ、２７２：第二ボンディングワイヤ、２８０：ダイアタッチング層、２９０：第二リードフレームのリード、２９１：第三表面、２９２：第四表面

Claims (12)

1. 第一表面、前記第一表面と反対する第二表面、及び、前記第一表面と前記第二表面との間にある複数の側面を有する複数のリードフレームのリードと、
   前記リードフレームのリード群の前記第一表面にダイアタッチ剤を介して貼着される一つの第一チップと、
   一つの載置面と一つの露出面とを有し、前記露出面の周縁部に一つのギャップが形成され、前記露出面は前記載置面よりも面積が小さい一つのリード支持部材と、
   前記リード支持部材を前記リードフレームのリード群に結合させるため、前記リード支持部材の前記載置面と前記リードフレームのリード群の前記第二表面とを貼着し、更に前記リードフレームのリード群の前記側面を覆い、前記ダイアタッチ剤と接合する接着剤と、
   前記第一チップ、前記接着剤、前記リードフレームのリード群の部分、及び、前記リード支持部材の部分を密封し、前記接着剤を完全に覆い、前記リード支持部材の前記露出面を露出させる一つの封止体と、
   を備えるリード支持型半導体パッケージ。
2. 前記封止体を前記ギャップに十分に充填することを特徴とする請求項１に記載のリード支持型半導体パッケージ。
3. 前記ギャップは、連続環状であることを特徴とする請求項２に記載のリード支持型半導体パッケージ。
4. 更に前記第一チップを前記リードフレームのリード群に電気接続する複数の第一ボンディングワイヤを有することを特徴とする請求項１に記載のリード支持型半導体パッケージ。
5. 前記接着剤は、前記第一ボンディングワイヤ群を密封することを特徴とする請求項４に記載のリード支持型半導体パッケージ。
6. 前記接着剤は、応力緩和特性を具する絶縁樹脂を有することを特徴とする請求項１または５に記載のリード支持型半導体パッケージ。
7. 前記第一チップは電気導通性を具する複数の第一シリコン貫通孔を有し、前記第一シリコン貫通孔群は前記リードフレームのリード群と電気接続することを特徴とする請求項１に記載のリード支持型半導体パッケージ。
8. 更に少なくとも一つの第二チップを有し、前記第二チップは前記第一チップの上に積み上げられ、前記リードフレームのリード群から相対的に遠ざかることを特徴とする請求項１に記載のリード支持型半導体パッケージ。
9. 前記第二チップは、電気導通性を具する複数の第二シリコン貫通孔を有することを特徴とする請求項８に記載のリード支持型半導体パッケージ。
10. 更に前記第二チップを前記リードフレームのリード群に電気接続する複数の第二ボンディングワイヤを有することを特徴とする請求項８に記載のリード支持型半導体パッケージ。
11. 前記リードフレームのリード群のうち、向かい合う前記リードの前記封止体に密封されている部分の長さが異なることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のリード支持型半導体パッケージ。
12. 前記リード支持部材の前記露出面には、当該チップの情報が記されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のリード支持型半導体パッケージ。

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