JPH0653390A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0653390A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放熱板内蔵形半導体装置の場合にはパッケー
ジの際、放熱ブロックが移動したりボンディングワイヤ
が変形したりするおそれがなく、また、樹脂が放熱ブロ
ックの表面に回り込むことのなくいようにし、放熱板内
蔵形半導体装置の場合には放熱板とリードのとの安定し
た結合及び安定したワイヤボンディングのできるように
して、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を得
る。 【構成】 リードフレーム１のリード２で形成された空
間部内に配設され、又はリードフレームのダイパッド３
に固定され、そのボンディングパッドがワイヤによりリ
ードにそれぞれ接続された半導体素子６と、熱伝導の良
好な材料からなり、その外周がリードと重なる大きさに
形成され、リード上にその一部にテープ状の絶縁物を介
して配設されかつ中央部に直接又はダイパッドを介して
半導体素子が配設された放熱ブロック５又は放熱板とを
備え、リードの一部及び放熱ブロックの端面又はリード
の一部を残して樹脂等により封止した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及びその製
造方法に係り、さらに詳しくは、放熱ブロック露出形の
半導体装置及び放熱板内蔵形の半導体装置ならびにその
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３１は従来の放熱ブロック露出形半導
体装置の一例の断面図である。図において、１はリード
フレームで、中央部には支持腕４に支持されたダイパッ
ド３が設けられている。５はダイパッド３にエポキシ樹
脂等の接着剤で接着固定された放熱ブロック、６は放熱
ブロック５の反対側においてダイパッド３にエポキシ樹
脂等の接着剤で接着固定された半導体素子である。この
半導体素子６に設けられたボンディングパッドとリード
フレーム１の各リード２とは、それぞれワイヤ７により
接続されている。
【０００３】上記のようにしてワイヤ７により多数のリ
ード２に接続された半導体素子６は、リード２の一部及
び放熱ブロック５の一部（上面）を残して、例えばエポ
キシ樹脂によりパッケージ８して封止される。そしてパ
ッケージ８から突出したリード２を折曲げて端子とし、
半導体装置が製造される。
【０００４】図３２は放熱ブロック露出形半導体装置の
他の従来例を示す断面図である。本例ではダイパッドの
ないリードフレーム１を使用し、また、放熱ブロック５
には下部がリード２の一部に重なる大きさで断面凸字状
のものを使用している。そして、リード２の放熱ブロッ
ク５が重なる部分の全面に例えばポリイミドの如き絶縁
物９を接着し、絶縁物９を介して放熱ブロック５を接着
固定する。ついで、放熱ブロック５の下面に半導体素子
６を接着固定してそのボンディングパッドと各リード２
とをワイヤ７で接続し、リード２の一部及び放熱ブロッ
ク５の一部を残してエポキシ樹脂等によりパッケージ８
したものである。
【０００５】図３３は従来の放熱板内蔵形半導体装置の
一例の断面図である。図において、１０は放熱板で、そ
の上面には中央部を除きエポキシ樹脂等により絶縁被膜
１１が施されており、その上に回路端子１２が形成され
ていて、回路端子１２とこれに対応する各リード２とは
溶接又ははんだ付け等によりそれぞれ接続されている。
また、放熱板１０の中央部には接着剤により半導体素子
６が接着固定されており、半導体素子６のボンディング
パッドとこれに対応する回路端子１２とは、それぞれワ
イヤ７により接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３１に示した放熱ブ
ロック露出形半導体装置においては、放熱ブロック５は
ダイパッド３に接着固定されているだけなので、ワイヤ
ボンディングの際放熱ブロック５によってダイパッド３
が位置ずれを生じ易いため、リード２とダイパッド３の
両者を固定しなければならない。このため特殊な押え治
具が必要であるばかりでなく、ボンディング後のリード
２の強度不足のため品質も不安定である。また、上述の
ように、放熱ブロック５はダイパッド３に固定されてい
るだけなので、樹脂封止の際にその圧力によって放熱ブ
ロック５の位置が変り易く、このためワイヤ７が変形し
たり、放熱ブロック５の表面まで樹脂が回り込んで被覆
してしまい、充分な放熱効果が得られないという問題が
ある。
【０００７】また、図３２に示した放熱ブロック露出形
半導体装置においては、リード２の全面が絶縁物９を介
して放熱ブロック５に接着されているため、上記のよう
な問題はある程度解決されるが、ワイヤボンディングの
際、リード押え治具でリード２を固定しても、絶縁物９
の弾性により安定したボンディングができないという問
題があり、さらに、絶縁物９は吸湿性を有するため、パ
ッケージ８にクラックを生じたり、絶縁破壊の問題など
が生じ易く、信頼性に欠ける点がある。
【０００８】一方、図３３に示した放熱板内蔵形半導体
装置においては、放熱板１０は、絶縁被膜１１上に形成
された回路端子１２とリード２を接続することにより間
接的にリード２に接合されているため、放熱板１０とリ
ード２との接合が不安定であった。また、放熱板１０上
に設けた回路端子１２と半導体素子６のボンディングパ
ッドとの間にワイヤボンディングする際に、絶縁被膜１
１の上に回路端子１２が形成されているため、ボンディ
ング荷重のかかり方が不安定になり、このためボンディ
ング精度の向上がはかれないという問題がある。
【０００９】本発明は、上記の課題を解決すべくなされ
たもので、放熱ブロック露出形半導体装置において、パ
ッケージングの際、放熱ブロックが移動したりボンディ
ングワイヤが変形したりするおそれがなく、また、樹脂
が放熱ブロックの表面に回り込むことのない、放熱特性
に優れた信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を得
ることを目的としたものである。
【００１０】本発明は、更に、放熱板内蔵形半導体装置
において、放熱板とリードのとの安定した結合及び安定
したワイヤボンディングのできる半導体装置及びその製
造方法を得ることを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
る半導体装置（請求項１）は、リードフレームのリード
で形成された空間部内に配設され、又はリードフレーム
のダイパッドに固定され、そのボンディングパッドがワ
イヤによりリードにそれぞれ接続された半導体素子と、
熱伝導の良好な材料からなり、その外周が前記リードと
重なる大きさに形成され、リード上にその一部にテープ
状の絶縁物を介して配設されかつ中央部に直接又は前記
ダイパッドを介して半導体素子が配設された放熱ブロッ
ク又は放熱板とを備え、リードの一部及び放熱ブロック
の端面又はリードの一部を残して樹脂等により封止され
る。本発明の他の態様による半導体装置（請求項２）
は、上記の半導体装置（請求項１）において、リードフ
レームに設けた支持腕に放熱ブロック又は放熱板が支持
され、放熱ブロック又は放熱板に半導体素子が固定され
る。本発明の他の態様による半導体装置（請求項３）
は、上記の半導体装置（請求項１）において、リードフ
レームのリードにテープ状の絶縁物を介して放熱ブロッ
ク又は放熱板が接着され、放熱ブロック又は放熱板に半
導体素子が固定される。
【００１２】本発明の他の態様による半導体装置（請求
項４）は、上記の半導体装置（請求項１）において、リ
ードフレームのダイパッドに半導体素子が固定され、該
ダイパッドの裏面及びリードフレームのリードにテープ
状の絶縁物を介して放熱ブロック又は放熱板が接着され
る。本発明の他の態様による半導体装置（請求項５）
は、上記の各半導体装置において、放熱ブロック又は放
熱板の周囲に複数の突起腕を設け、突起腕の一部を折曲
げて支持部を形成し、支持部に電気的に導通可能にリー
ドを固定する。本発明の他の態様による半導体装置（請
求項６）は、上記の半導体装置において、放熱ブロック
又は放熱板の上下方向に複数の貫通穴を設けている。本
発明の他の態様による半導体装置（請求項７）は、上記
の各半導体装置（請求項６）において、貫通穴を放熱ブ
ロック又は放熱板の四隅の上下方向に設けている。本発
明の他の態様による半導体装置（請求項８）は、上記の
各半導体装置において、放熱ブロック又は放熱板に酸化
処理又はメッキ処理を施して表面を黒色化又は暗色化し
ている。
【００１３】本発明の他の態様による半導体の製造方法
（請求項９）は、リードフレームのリードで形成された
空間部に半導体素子を配設し又はリードフレームのダイ
パッドに半導体素子を固定し、熱伝導の良好な材料から
なりリードと重なる大きさに形成された放熱ブロック又
は放熱板を前記リード上にその一部にテープ状の絶縁物
を介して当接又は固定して放熱ブロック又は放熱板に半
導体素子又はダイパッドを当接又は固定し、次いで、リ
ード押えによりリードを圧下してその先端部を放熱ブロ
ック又は放熱板に当接させて固定し、半導体素子のボン
ディングパッドとリードとをそれぞれワイヤで接続した
のちリード押えを除去し、リードの一部及び放熱ブロッ
クの端面又はリードの一部を残して樹脂等により封止す
る。本発明の他の態様による半導体の製造方法（請求項
１０）は、上記の半導体の製造方法（請求項９）におい
て、リードフレームのリード上に絶縁物を介して放熱ブ
ロック又は放熱板を固定し、ついで、ダイパッド又は放
熱ブロック若しくは放熱板に半導体素子を固定する。本
発明の他の態様による半導体の製造方法（請求項１１）
は、上記の半導体の製造方法（請求項９）において、半
導体素子をリードフレーム上に設置すると同時に放熱ブ
ロック又は放熱板をリードフレーム上に固定する。本発
明の他の態様による半導体の製造方法（請求項１２）
は、上記の半導体の製造方法（請求項９）において、半
導体素子のボンディングパッドとリードとをワイヤで接
続する際に放熱ブロック又は放熱板をリードフレーム上
に接着する。
【００１４】本発明の他の態様による半導体の製造方法
（請求項１３）は、上面外周部にテープ状の絶縁物が設
けられた放熱ブロックを樹脂注入用金型の下型内に設置
し、リードで形成した空間部に配設された半導体素子又
はダイパッドに固定された半導体素子のボンディングパ
ッドとリードとをそれぞれワイヤで接続してなるリード
フレームを放熱ブロック及び下型上に載置し、次いで、
下型の上に上型を設置して両者の間にリードフレームを
挟持し、上型と下型で形成する中空部に樹脂等を注入す
る。
【００１５】
【作用】本発明の一つの態様による半導体装置（請求項
１）においては、放熱ブロック又は放熱板はその外周が
前記リードと重なる大きさに形成され、そして、前記リ
ード上に一部にテープ状の絶縁物を介して配設されてい
るので、放熱ブロック又は放熱板の支持は安定してい
る。従って、樹脂封止の際のブロック等の移動が抑えら
れ、安定した樹脂封止ができる。特に、放熱ブロックの
場合にはブロック表面に樹脂が回ってしまうとう事態が
避けられる。また、放熱ブロック又は放熱板はその外周
が前記リードと重なる大きさに形成されているので、ワ
イヤボンデイングの際にリード部の押さえにそのまま放
熱ブロック又は放熱板を使用することができ、複雑な治
具を用意する必要がない。本発明の他の態様による半導
体装置（請求項２）おいては、放熱ブロック又は放熱板
はリードフレームに設けた支持腕に支持され、半導体素
子がその放熱ブロック又は放熱板に固定されており、放
熱ブロック又は放熱板の支持は更に一層安定したものと
なっている。本発明の他の態様による半導体装置（請求
項３）においては、放熱ブロック又は放熱板がリードフ
レームのリードにテープ状の絶縁物を介して接着され、
半導体素子が該放熱ブロック又は放熱板に固定されてお
り、放熱ブロック又は放熱板の支持は更に一層安定した
ものとなっている。
【００１６】本発明の他の態様による半導体装置（請求
項４）においては、半導体素子がリードフレームのダイ
パッドに固定され、放熱ブロック又は放熱板が該ダイパ
ッドの裏面及びリードフレームのリードにテープ状の絶
縁物を介して接着されており、放熱ブロック又は放熱板
の支持は更に一層安定したものとなっている。本発明の
他の態様による半導体装置（請求項５）においては、複
数の突起腕が放熱ブロック又は放熱板の周囲に設けられ
ており、支持部はこの突起腕の一部を折曲げて形成され
ており、そして、リードをこの支持部に電気的に導通可
能に固定しているので、熱放出が効率よくなされる。本
発明の他の態様による半導体装置（請求項６）において
は、複数の貫通穴が放熱ブロック又は放熱板の上下方向
に設けられており、樹脂封止の際に樹脂がその貫通孔を
通って移動するので封止作業が容易になり、また、放熱
ブロック又は放熱板と樹脂との密着性も向上する。本発
明の他の態様による半導体装置（請求項７）において
は、貫通穴が放熱ブロック又は放熱板の四隅の上下方向
に設けられており、樹脂封止の際にワイヤに加わる圧力
が一定化しワイヤの断線が起きずらくなる。本発明の他
の態様による半導体装置（請求項８）においては、放熱
ブロック又は放熱板に酸化処理又はメッキ処理が施され
て表面が黒色化又は暗色化しており、樹脂の密着性が向
上し、また、ワイヤボンディングの際のボンディングマ
シンの認識が容易になる。
【００１７】本発明の他の態様による半導体の製造方法
（請求項９〜１２）においては、放熱ブロック又は放熱
板はリード上にその一部にテープ状の絶縁物を介して配
設され、放熱ブロック又は放熱板の支持は安定している
ので、樹脂封止の際のブロック等の移動が抑えられ、安
定した状態で樹脂封止ができる。特に、放熱ブロックの
場合にはブロック表面に樹脂が回ってしまうとう事態が
避けられる。また、放熱ブロック又は放熱板はその外周
が前記リードと重なる大きさに形成されており、ワイヤ
ボンデイングの際にリード部の押さえにそのまま放熱ブ
ロック又は放熱板を使用することができ、複雑な治具を
用意する必要がない。
【００１８】本発明の他の態様による半導体の製造方法
（請求項１３）においては、樹脂注入用金型の下型内及
び上型によりリードフレームを挟持するようにしたの
で、絶縁物及び放熱ブロックはリードフレームの弾性に
よって圧下され、半導体及びワイヤは正しい位置に保持
される。従って、放熱ブロックの下面が露出した状態で
パッケージされた半導体装置が製造できる。
【００１９】
【実施例】実施例１．図１は本発明の第１の実施例を模
式的に示した断面図である。図において、１は多数のリ
ード２を有するリードフレームで、中央部には支持腕４
に支持されたダイパッド３が設けられている。５は例え
ば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のよう
に熱伝導の良好な材料からなる断面凸字状の放熱ブロッ
クであり、図２に示すように、リードフレーム１のダイ
パッド３よりも大きく、外周がリード２の一部と重なる
大きさの基台５１と、この基台５１上に突設されたブロ
ック５２とからなっている。この放熱ブロック５の基台
５１の下面外周縁と各リード２の一部との間には、ポリ
イミドフィルムの如きテープ状の絶縁物１４が介装され
ており、基台５１の中央部は接着剤によりダイパッド３
に接着固定されている。６はダイパッド３の他方の面に
接着剤により接着固定された半導体素子であり、そのボ
ンディングパッドとこれに対応する各リード２とは、そ
れぞれワイヤ７により接続されている。
【００２０】図３は上記半導体装置のワイヤボンディン
グの一例を示すもので、リード押え１５により各リード
２を圧下すると、リード２は絶縁物１４を支点として先
端部が放熱ブロック５に当接して固定されるので、この
状態でワイヤ７を安定してボンディングすることができ
る。ボンディングが終ってリード押え１５を離すと、リ
ード２はその弾性により図４に示すように元の状態に戻
ってほぼ水平に保持され、リード２と放熱ブロック５と
の間は絶縁物１４により絶縁が保たれている。なお、図
５は図４の平面図である。
【００２１】上記のようにしてボンディングされた半導
体素子６は、リード２の一部及び放熱ブロック５の一部
を残してエポキシ樹脂等によりパッケージ８され、封止
される。そして、パッケージ８から露出したリード２を
折曲げて端子とすれば、放熱ブロック５の上面がパッケ
ージ８から露出した半導体装置が製造される。
【００２２】上記の説明では、放熱ブロック５をダイパ
ッド３に接着し、その該周縁を絶縁物１４を介してリー
ド２上に載置した場合を示したが、放熱ブロック５をダ
イパッド３に接着すると共に、各リード２と絶縁物１４
及び絶縁物１４と放熱ブロック５とをそれぞれ接着剤で
接着してもよい。また、放熱ブロック５をダイパッド３
に固定するにあたっては、半導体素子６をダイパッド３
に接着する前に接着してもよく、あるいは、半導体素子
６をダイパッド３に接着する際の熱を利用して放熱ブロ
ック５を同時に接着してもよい。また、ワイヤボンディ
ングの際にその熱を利用して放熱ブロック５を接着して
もよい。
【００２３】さらに、放熱ブロック５と重なる部分のリ
ード２が短かい（例えば３〜４ｍｍ以下）の場合は、ダ
イパッド３のみに放熱ブロック５を固定する方がボンデ
ィング時にリード押えによってリード２を固定する際に
有利であり、それより長い場合（例えば５〜１０ｍｍ）
は、放熱ブロック５をダイパッド３とリード２の両者に
固定した方が有利である。
【００２４】実施例２．図６〜図８は本発明の第２の実
施例の説明図である。図６において、１６は半導体素子
等を樹脂封止するための金型の下型で、底部が放熱ブロ
ック５の基台５１と整合する形状の凹部１７が設けられ
ており、放熱ブロック５は下型１６の凹部１７に挿入す
ることにより位置決めされる。なお、本実施例において
は、放熱ブロック５のブロック５２の上面周縁にはテー
プ状の絶縁物１４が接着剤により接着されている。
【００２５】この状態でダイパッド３に半導体素子６を
接着し、そのボンディングパッドと各リード２とをワイ
ヤ７で接続したリードフレーム１を、図７に示すよう
に、ダイパッド３を放熱ブロック５上に位置させると共
に、各リード２を絶縁物１４上に位置させ、載置する。
このとき、ダイパッド３は放熱ブロック５に接着せず、
また、各リード２も絶縁物１４には接着しない。
【００２６】次に、図８に示すように下型１６の上に上
型１８を載置してリード２を挟み込む。これにより絶縁
物１４及び放熱ブロック５はリード２の弾性によって圧
下され、半導体素子６及びワイヤ７は正しい位置に正確
に保持される。この状態で下型１６と上型１８とで形成
された空間に樹脂を注入することにより、放熱ブロック
５の下面が露出した状態でパッケージされた半導体装置
が製造される。
【００２７】本実施例において、放熱ブロック５の高さ
ｈは、放熱ブロック５を安定させるために下型１６の凹
部１７の深さｈ1 と同じか又は若干低い（例えばｈ1 −
ｈ＝０〜０．５ｍｍ程度）方がよい。さらに、絶縁物１
４の厚さ（高さ）ｔは０．０５〜０．５ｍｍ程度がよ
く、ｈ1 とｈ＋ｔとがほぼ等しい状態が望ましい。
【００２８】実施例３．図９は本発明の第３の実施例を
模式的に示した断面図、図１０はそのＡ−Ａ断面図であ
る。本実施例はダイパッドのないリードフレーム１を使
用しており、放熱ブロック５はリードフレーム１の支持
腕４に支持されている。また、放熱ブロック５の下面外
周縁にはテープ状の絶縁物１４が接着されており、リー
ド２との間は絶縁されている。６は接着剤により放熱ブ
ロック５の下面に直接接着された半導体素子であり、そ
のボンディングパッドとこれに対応するリード２とは、
第１の実施例の場合と同様にそれぞれワイヤ７により接
続されている。
【００２９】上記のようにして多数のリード２に接続さ
れた半導体素子６は、リード２の一部及び放熱ブロック
５の一部（上面）を残してエポキシ樹脂等によりパッケ
ージ８され、封止される。そして、パッケージ８から突
出したリード２を折り曲げて端子とし、半導体装置が製
造される。
【００３０】実施例４．図１１は本発明の第４の実施例
を模式的に示した断面図、図１２はそのＢ−Ｂ断面図で
ある。本実施例においてはリードフレーム１にはダイパ
ッドがなく、放熱ブロック５はリード２との間に介装さ
れたテープ状の絶縁物１４に接着剤で接着され、リード
２により支持されている。
【００３１】ところで、上記第１〜第４の実施例におい
ては、放熱ブロック５は厚さ（高さ）１．６ｍｍのもの
を使用した。このとき、パッケージ８の厚さＰは３．３
５ｍｍであった。また、リードフレーム１の厚さＦは
０．１２５〜０．１５ｍｍであったが、主として０．１
５ｍｍのものを使用し、絶縁物１４上から先端部迄のリ
ード２の長さＬは２ｍｍであった。さらに、ポリイミド
フィルムの如きテープ状の絶縁物１４の厚さＴは０．０
５、０．０７５、０．１２５ｍｍの３種類があるが、主
として０．０５、０．０７５ｍｍの２種類のものを使用
した。このようなことから、放熱ブロックの厚さＨは、
絶縁物１４の厚さを無視すれば、次式で表わすことがで
きる。 Ｈ＝Ｐ−Ｆ／２ また、絶縁物１４の最適の厚さＴは、次式で表わすこと
ができる。 Ｔ≦７５／２０００×Ｌ
【００３２】実施例５．図１３は本発明の第５の実施例
を模式的に示した断面図である。１０は例えば、銅、同
合金、アルミニウム、アルミニウム合金のように熱伝導
率の高い材料からなる放熱板で、外周がリード２の一部
と重なる大きさに形成されており、リードフレーム１の
支持腕４に支持されている（図９、図１０参照）。この
放熱板１０の上面外周縁と各リード２との間にはポリイ
ミドフィルムの如きテープ状の絶縁物１４が介装されて
おり、放熱板１０の上面中央部には半導体素子６が接着
剤により接着され、そのボンディングパッドとこれに対
応する各リード２とは、それぞれワイヤ７により接続さ
れる。
【００３３】図１４は上記半導体装置のワイヤボンディ
ングの一例を示すもので、リード押え１５により各リー
ド２を圧下すると、リード２は絶縁物１４を支点として
曲げられ、先端部が放熱板１０に当接して固定されるの
で、この状態でワイヤ７を安定してボンディングするこ
とができる。ボンディングが終ってリード押え１５を離
すと、リード２はその弾性により図１５に示すように元
の状態に戻ってほぼ水平に保持され、リード２と放熱板
１０との間には絶縁部１４により絶縁が保持されてい
る。
【００３４】上記のようにしてボンディングされた半導
体素子６は、リード２の一部を残してエポキシ樹脂等に
よりパッケージ８され、封止される。そして、パッケー
ジ８から露出したリード２を折曲げて端子とすれば、放
熱板１０を内蔵した半導体装置が製造される。
【００３５】上述の実施例では、リードフレーム１に設
けた支持腕４によって放熱板を支持した場合を示した
が、支持腕に支持されたダイパッドに放熱板１０を接着
し、各リード２と放熱板１０との間にポリイミドフィル
ムの如きテープ状の絶縁物１４を介装するようにしても
よい。また、支持腕及びダイパッドのないリードフレー
ム１を使用し、放熱板１０を各リード２との間に介装し
た絶縁物１４に接着して支持するようにしてもよい。
【００３６】ところで、上記第５の実施例では、放熱板
１０は厚さＨ1 が０．１〜０．５ｍｍのものを使用し
た。この放熱板１０はその厚さが厚いほど放熱性が良く
なり、薄いほど信頼が高くなるので、その選択には注意
を要する。また、パッケージ８の厚さＰ1 は３．３５ｍ
ｍ、リードフレーム１の厚さＦ1 は０．１２５〜０．１
５ｍｍであったが、主として０．１５ｍｍのものを使用
した。さらに、ポリイミドフィルムの如きテープ状の絶
縁物１４の厚さＴ1 は０．０５、０．０７５、０．１２
５の３種類があるが、主として０．０５と０．０７５ｍ
ｍの２種類のものを使用した。このようなことから、放
熱板１０の厚さＨ1 は、次式で表わすことができる。 ０．１０≦Ｈ1 ≦Ｘ ここにＸは、 Ｘ＝Ｐ1 −Ｆ1 ／２−Ｔ1 である。
【００３７】実施例６．図１６及び図１７は本発明の第
６の実施例に係る放熱板の平面図である。本実施例にお
いては、放熱板１０はその外周にほぼ等間隔で複数の突
起腕２０が設けられている。この突起腕２０はリードフ
レーム１のリード２と同数でもよく、あるいは適宜数を
設けてもよい。１４は放熱板１０の外周縁に接着したポ
リイミドフィルムの如きテープ状の絶縁物である。突起
腕２０の一部は図１７、図１８に示すように、絶縁物１
４側にほぼＳ字状に折曲げて支持部２０ａが形成されて
おり、この支持部２０ａの高さｈ2 は、絶縁物１４の厚
さ（高さ）ｔとほぼ等しく形成されている。
【００３８】図１９はダイパッドのないリードフレーム
１のリード２部分を示すもので、本実施例においては、
図２０及び図２１に示すように、図１６〜図１８で説明
した放熱板１０の上にリードフレーム１を重ねて各リー
ド２を突起腕２０に当接し、支持部２０ａ上に当接した
リード２を導電性の接着剤で支持部２０ａに接着して固
定すると共に、当該リード２と放熱板１０とを支持部２
０ａを介して電気的に導通させたものである。
【００３９】以上、本発明に係る半導体装置の実施例及
びその製造方法について説明したが、以下に本発明の要
部をなす放熱ブロック及び放熱板の実施例について説明
する。
【００４０】実施例７．上記の各実施例では断面凸字状
の放熱ブロック５を使用した場合を示したが、放熱ブロ
ック５の形状はこれに限定するものではなく、逆凸字
状、長方形状、円筒状等、用途などに応じて適宜選択す
ることができる。ところで、このような放熱ブロック
は、従来一般にプレス加工によって製作していた。この
ため、図２３に示すように角部５３が丸く（鈍角）な
り、そのため、パッケージした際に樹脂の角部８１が鋭
角になって欠け易くなり、湿気の浸入などのおそれがあ
った。また、プレス加工のため上下Ａ，Ｂ面の平行度が
悪く、さらに表面粗さも粗くなるため、樹脂封止の際回
り込みにより表面に樹脂が付着し易いなど種々問題があ
り、コストも１個あたり７００〜８００円を要してい
た。
【００４１】このような問題を解決するため、本実施例
においては、放熱ブロック５をエッチングにより製作し
た。これにより、図２２に示すように、角部５４がれ反
対方向に丸く（鋭角）なり、そのため、パッケージした
際に角部８２が鈍角になるので、欠けるおそれがなくな
った。また、製作にあたってはプレス加工のように機械
的ストレスがないので、上下Ａ，Ｂ面の平行度を高精度
に仕上げることができ、その上、表面粗さも密にできる
ので樹脂封止の際樹脂の回り込みが発生しないなど、多
くの特長が得られ、コストも１個あたり６０円程度まで
大幅に低減することができる。
【００４２】実施例８．前述のような放熱ブロック露出
形半導体装置又は放熱板内蔵形半導体装置においては、
半導体素子と放熱ブロック又は放熱板等を樹脂封止によ
りパッケージする際、放熱部ブロック又は放熱板と樹脂
とが完全に密着していないと、放熱ブロック又は放熱板
や半導体素子が動揺したり、パッケージにクラックを生
じたり、あるいは絶縁破壊を生じたりすることがある。
そこで、本実施例は、図２４に示すように、放熱ブロッ
ク５又は放熱板１０のこれに接着したダイパッド３又は
半導体素子６とテープ状の絶縁物１４との間に、例えば
エッチングにより複数個の貫通穴２１を設けたものであ
る。これにより、樹脂封止の際、樹脂がこの貫通穴２１
を通って移動するため封止作業が容易になり、また、放
熱ブロック５又は放熱板１０と樹脂との密着性も向上す
る。
【００４３】このような貫通穴２１は適宜数設ければよ
いが、例えば図２４に示すように、放熱ブロック５又は
放熱板１０の四隅とその中間にそれぞれ貫通穴２１を設
けると、貫通穴２１の端部から半導体素子６の端部まで
の距離が、中央部と隅部とで異なるため、その部分にお
けるワイヤ７の長さも異なることになる。その結果、樹
脂封止の際にワイヤ７に加わる圧力が場所によって異な
るため、ワイヤ７の断線が発生し易い。このようなこと
から、図２５に示すように、放熱ブロック５又は放熱板
１０の四隅に貫通穴２１を設けることが望ましい。
【００４４】実施例９．本実施例は、第８の実施例の場
合と同様に、放熱ブロック５又は放熱板１０と樹脂との
密着性を向上させるために、放熱ブロック５又は放熱板
１０を、例えば、メルテックス（株）の「エボノール」
（商品名）に数秒間浸漬して表示に酸化処理を施し、あ
るいは、電解メッキにより表示にニッケルメッキ又はク
ロムメッキなどを施して、表面を黒色化処理又は暗色化
処理したものである。このように構成したことにより、
パッケージの際の樹脂の密着性が向上し、また、ワイヤ
ボンディングの際におけるボンディングマシンの認識が
容易になるばかりでなく、表面の劣化を防止することが
できる。
【００４５】実施例１０．本実施例も第８の実施例の場
合と同様に、放熱ブロック５又は放熱板１０と樹脂との
密着性を向上させるためのものである。放熱ブロック５
と樹脂との密着性を向上させるためには、例えば、図２
２におけるＡ，Ｂ，Ｃ面の表面粗さを適当な値に形成す
ることが必要である。先ず、Ａ面についてみるに、Ａ面
はパッケージ８から露出しいてるので、樹脂封止に際し
て樹脂が回り込むのを防止する必要がある。発明者が種
々実験した結果によれば、図２６に示すように、許容で
きる不良率（０．３％）を維持するためには、Ａ面の表
面粗さを０．０２ｍｍ（２０μｍ）以下にすることが必
要であることが明らかになった。
【００４６】次に、Ｂ面については、図３に示すように
ワイヤボンディング時に、リード２をリード押え１５で
押えて超音波を加えるようにしているので、この面の凹
凸があまり大きいと超音波によりリード２が振動してし
まうおそれがある。そこで、Ｂ面の粗さは図２７に示す
ように許容不良率を０．１％以下とすれば、０．０５ｍ
ｍ（５０μｍ）以下とすることが望ましい。
【００４７】また、Ｃ面は粗ければ粗いほど樹脂の密着
性が向上するが、０．０２ｍｍ（２０μｍ）以上の粗
さ、さらには、Ａ面あるいはＢ面の５〜１０倍の粗さが
望ましい。なお、放熱板１０（図１４参照）のＤ面は上
記Ｂ面と同じ粗さに、また、Ｅ面は上記Ｃ面と同じ粗さ
に形成することが望ましい。
【００４８】実施例１１．次に、図２２を参照して、放
熱ブロック５のＡ面とＢ面の平行度について検討する。
ここに平行度とは、Ａ面とＢ面間の距離の最大値から最
小値を減じた値をいい、この値が大きい場合は、樹脂封
止の際樹脂がＡ面上に回り込んで充分な放熱効果が得ら
れないという問題がある。
【００４９】発明者は、この点につき種々実験を行なっ
た結果、図２８に示すように、許容不良率を０．３％以
下に維持するためには、平行度が０．０２ｍｍ（２０μ
ｍ）以下であることが望ましいことが明らかになった。
よって、本実施例においては、放熱ブロック５の上下面
の平行度を０．０２ｍｍ以下とした。なお、図１４に示
すような放熱板１０のＤ面とＥ面の平行度も、放熱ブロ
ック５の上下面と同様に０．０２ｍｍ以下であることが
望ましい。
【００５０】実施例１２．放熱ブロック５（この場合基
台５１）及び放熱板１０は、前述のようにリードフレー
ム１のダイパッド３又はリード２で形成する穴より大き
く、外周がリード２の一部と重なる大きさのものである
が、パッケージ８との関係について検討した。その結
果、金型内に樹脂を注入するにあたって、樹脂が全体に
確実に行きわたるためには、図２９に示すように１ｍｍ
の空隙が必要であることが明らかになった。このため、
放熱ブロック５及び放熱板１０の外形は、パッケージ８
の外形より縦横それぞれ２ｍｍ以上小さいことが必要で
ある。なお、極端な例を挙げると、樹脂は０．０３ｍｍ
の空隙があると流動して行きわたるので、図３０に示す
ように、樹脂注入口２２に近接する２辺を１ｍｍずつの
空隙とし、他の２辺の空隙を０．０３ｍｍ以上としても
パッケージ８を行なうことができる。
【００５１】
【発明の効果】以上のように本発明の一つの態様（請求
項１）によれば、放熱ブロック又は放熱板はその外周が
前記リードと重なる大きさに形成され、そして、リード
上に一部にテープ状の絶縁物を介して配設されているの
で、ワイヤボンディングの際に放熱ブロック又は放熱板
をボンディングの治具として利用することができ、特殊
な治具が不要なので安価な半導体装置が得られる。ま
た、放熱ブロック又は放熱板の外周部に絶縁物を施した
ので、ワイヤボンディングの際に邪魔になることなくリ
ードをしっかり押さえることができ、品質の良いボンデ
ィングが可能になっている。更に、放熱ブロック又は放
熱板は熱伝導の良好な材料から構成されており、半導体
素子から発生する熱の放出が効率よくなされ、高い放熱
特性が得られる。また、本発明の他の態様（請求項２，
３記載）によれば、放熱ブロック又は放熱板がリードフ
レームの支持腕に支持されており、或いは放熱ブロック
又は放熱板がリードフレームにも固定されているので、
樹脂封止の際の放熱ブロック又は放熱板の位置変動がな
く安定した品質の半導体装置が得られる。特に放熱ブロ
ックの場合にはブロック表面に樹脂が回ることがなく安
定した品質の半導体装置が得られる。
【００５２】また、本発明の他の態様（請求項４記載）
によれば、半導体素子がリードフレームのダイパッドに
固定され、放熱ブロック又は放熱板がダイパッドの裏面
及びリードフレームのリードにテープ状の絶縁物を介し
て接着されており、放熱ブロック又は放熱板の支持は更
に一層安定したものとなっている。従って、樹脂封止の
際の放熱ブロック又は放熱板の位置変動がなく安定した
品質の半導体装置が得られる。この場合においても、放
熱ブロックの表面に樹脂が回ることがなく安定した品質
の半導体装置が得られる。本発明の他の態様による半導
体装置（請求項５）によれば、複数の突起腕が放熱ブロ
ック又は放熱板の周囲に設けられており、支持部はこの
突起腕の一部を折曲げて形成されており、そして、リー
ドをこの支持部に電気的に導通可能に固定しているの
で、熱放出が効率よくなされる。更に、放熱ブロック又
は放熱板が必要に応じてリードとの接合でき、従来困難
であった、電気的グラウンド共用ボンディングができる
ようになった。また、これにより放熱ブロック又は放熱
板を介した電気的グラウンドの設置が可能であり、安定
した電気特性の得られる半導体装置が得られる。また、
放熱ブロック又は放熱板とリードフレームとの固定を支
持腕のみとし、支持腕とその周辺リードとをフレーム上
で接合させても同様な効果が得られる（請求項２）。本
発明の他の態様による半導体装置（請求項６）によれ
ば、複数の貫通穴が放熱ブロック又は放熱板の上下方向
に設けられており、樹脂封止の際に樹脂がその貫通孔を
通って移動するので封止作業が容易になり、また、放熱
ブロック又は放熱板と樹脂との密着性も向上する。本発
明の他の態様による半導体装置（請求項７）によれば、
貫通穴が放熱ブロック又は放熱板の四隅の上下方向に設
けられており、樹脂封止の際にワイヤに加わる圧力が一
定化しワイヤの断線が起きずらくなる。本発明の他の態
様による半導体装置（請求項８）によれば、放熱ブロッ
ク又は放熱板に酸化処理又はメッキ処理が施されて表面
が黒色化又は暗色化されており、樹脂の密着性が向上
し、また、ワイヤボンディングの際のボンディングマシ
ンの認識が容易になる。
【００５３】本発明の他の態様による半導体の製造方法
（請求項９〜１２）によれば、放熱ブロック又は放熱板
はリード上に一部にテープ状の絶縁物を介して配設さ
れ、放熱ブロック又は放熱板の支持が安定しているの
で、樹脂封止の際のブロック等の移動が抑えられ、安定
した状態で樹脂封止ができる。特に、放熱ブロックの場
合にはブロック表面に樹脂が回ってしまうとう事態が避
けられる。また、放熱ブロック又は放熱板はその外周が
前記リードと重なる大きさに形成されており、ワイヤボ
ンデイングの際にリード部の押さえにそのまま放熱ブロ
ック又は放熱板を使用することができ、複雑な治具を用
意する必要がない。更に、放熱ブロック又は放熱板を固
定する工程が制限されていないので、現状の製造ライン
をそのまま使用することができる。放熱ブロック又は放
熱板の形状が制限されないので、用途に合わせた半導体
装置が同一工程で製造することができ、安価な半導体装
置がえられる。
【００５４】更に、本発明の他の態様による半導体の製
造方法（請求項１３）によれば、樹脂注入用金型の下型
内及び上型によりリードフレームを挟持するようにした
ので、絶縁物及び放熱ブロックはリードフレームの弾性
によって圧下され、半導体及びワイヤは正しい位置に保
持される。従って、放熱ブロックの下面が露出した状態
でパッケージされた半導体装置が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を模式的に示した断面図で
ある。
【図２】図１の放熱ブロックの斜視図である。
【図３】図１の半導体装置のワイヤボンディングの一例
を示す断面図である。
【図４】図３のワイヤボンディングが終了した時点の状
態を示す断面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施例において金型の下型に放
熱ブロックが挿入されて位置決めされた状態を示す説明
図である。
【図７】図６の放熱ブロックにダイパット等を載置した
状態を示す説明図である。
【図８】図７の状態に金型の上型を載置した状態を示す
説明図である。
【図９】本発明の第３の実施例を模式的に示した断面図
である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施例を模式的に示した断面
図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施例を模式的に示した断面
図である。
【図１４】図１３の半導体装置のワイヤボンディングの
一例を示す断面図である。
【図１５】図１４のワイヤボンディングが終了した時点
の状態を示す断面図である。
【図１６】本発明の第６の実施例の放熱板の平面図であ
る。
【図１７】図１６の突起腕の変形例を示す平面図であ
る。
【図１８】図１７の突起腕の斜視図である。
【図１９】ダイパットのないリードフレームのリード部
分を示す平面図である。
【図２０】図１７及び図１８の放熱板の支持腕にリード
を当接した状態を示す平面図である。
【図２１】図２０の支持腕とリードとの当接した状態を
示す斜視図である。
【図２２】本発明の第７の実施例の放熱ブロックの断面
図である。
【図２３】従来の放熱ブロックの断面図である。
【図２４】本発明の第８の実施例の放熱ブロック又は放
熱板の平面図である。
【図２５】本発明の第９の実施例の放熱ブロック又は放
熱板の平面図である。
【図２６】本発明の第１０の実施例の放熱ブロック又は
放熱板のＡ面の表面粗さと不良率との関係を示した特性
図である。
【図２７】本発明の第１０の実施例の放熱ブロック又は
放熱板のＢ面の表面粗さと不良率との関係を示した特性
図である。
【図２８】本発明の第１１の実施例の放熱ブロックの
Ａ，Ｂ面の平行度と不良率との関係を示した特性図であ
る。
【図２９】本発明の第１２の実施例の放熱ブロック又は
放熱板の外形寸法とパッケージの外形寸法との関係を示
した説明図（その１）である。
【図３０】本発明の第１２の実施例の放熱ブロック又は
放熱板の外形寸法とパッケージの外形寸法との関係を示
した説明図（その２）である。
【図３１】従来の放熱ブロック露出形半導体装置の一例
の断面図である。
【図３２】従来の放熱ブロック露出形半導体装置の他の
例の断面図である。
【図３３】従来の放熱ブロック内蔵形半導体装置の一例
の断面図である。
【符号の説明】
１ リードフレーム ２ リード ３ ダイパット ４ 支持腕 ５ 放熱ブロック ６ 半導体素子 ７ ワイヤ ８ パッケージ １４ 絶縁物
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リードフレームのリードで形成された空
    間部内に配設され、又はリードフレームのダイパッドに
    固定され、そのボンディングパッドがワイヤにより前記
    リードにそれぞれ接続された半導体素子と、 熱伝導の良好な材料からなり、その外周が前記リードと
    重なる大きさに形成され、前記リード上にその一部にテ
    ープ状の絶縁物を介して配設されかつ中央部に直接又は
    前記ダイパッドを介して前記半導体素子が配設された放
    熱ブロック又は放熱板とを備え、 前記リードの一部及び放熱ブロックの端面又はリードの
    一部を残して樹脂等により封止したことを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項２】 リードフレームに設けた支持腕に放熱ブ
    ロック又は放熱板が支持され、該放熱ブロック又は放熱
    板に半導体素子が固定されたことを特徴とする請求項１
    記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 リードフレームのリードにテープ状の絶
    縁物を介して放熱ブロック又は放熱板が接着され、該放
    熱ブロック又は放熱板に半導体素子が固定されたことを
    特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 リードフレームのダイパッドに半導体素
    子が固定され、該ダイパッドの裏面及びリードフレーム
    のリードにテープ状の絶縁物を介して放熱ブロック又は
    放熱板が接着されたことを特徴とする請求項１記載の半
    導体装置。
  5. 【請求項５】 放熱ブロック又は放熱板の周囲に複数の
    突起腕を設け、該突起腕の一部を折曲げて支持部を形成
    し、該支持部に電気的に導通可能にリードを固定したこ
    とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の半導体装
    置。
  6. 【請求項６】 放熱ブロック又は放熱板の上下方向に複
    数の貫通穴を設けたことを特徴とする請求項１、２、
    ３、４又は５記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 貫通穴を放熱ブロック又は放熱板の四隅
    の上下方向に設けたことを特徴とする請求項６記載の半
    導体装置。
  8. 【請求項８】 放熱ブロック又は放熱板に酸化処理又は
    メッキ処理を施して表面を黒色化又は暗色化したことを
    特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の
    半導体装置。
  9. 【請求項９】 リードフレームのリードで形成された空
    間部に半導体素子を配設し又は前記リードフレームのダ
    イパッドに半導体素子を固定し、熱伝導の良好な材料か
    らなり前記リードと重なる大きさに形成された放熱ブロ
    ック又は放熱板を前記リード上にその一部にテープ状の
    絶縁物を介して当接又は固定して該放熱ブロック又は放
    熱板に前記半導体素子又はダイパッドを当接又は固定
    し、 ついで、リード押えにより前記リードを圧下してその先
    端部を前記放熱ブロック又は放熱板に当接させて固定
    し、前記半導体素子のボンディングパッドとリードとを
    それぞれワイヤで接続したのちリード押えを除去し、 前記リードの一部及び放熱ブロックの端面又はリードの
    一部を残して樹脂等により封止することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 リードフレームのリード上に絶縁物を
    介して放熱ブロック又は放熱板を固定し、ついで、ダイ
    パッド又は放熱ブロック若しくは放熱板に半導体素子を
    固定することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の
    製造方法。
  11. 【請求項１１】 半導体素子をリードフレーム上に設置
    すると同時に放熱ブロック又は放熱板をリードフレーム
    上に固定することを特徴とする請求項９記載の半導体装
    置の製造方法。
  12. 【請求項１２】 半導体素子のボンディングパッドとリ
    ードとをワイヤで接続する際に放熱ブロック又は放熱板
    をリードフレーム上に接着することを特徴とする請求項
    ９記載の半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 上面外周部にテープ状の絶縁物が設け
    られた放熱ブロックを樹脂注入用金型の下型内に設置
    し、 リードで形成した空間部に配設された半導体素子又はダ
    イパッドに固定された半導体素子のボンディングパッド
    とリードとをそれぞれワイヤで接続してなるリードフレ
    ームを前記放熱ブロック及び下型上に載置し、 ついで前記下型の上に上型を設置して両者の間に前記リ
    ードフレームを挟持し、前記上型と下型で形成する中空
    部に樹脂等を注入することを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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