(57)【要約】  第１の表面（９０３ａ）および第２の面（９０３ｂ）を有するリード・フレーム（９０３）と、あるサイズの平面パッド（９１０）と、パッドに隣接する複数の非共面部材（９１３）を含む半導体デバイス。デバイスは、さらに第１の表面（９２０ａ）および第２の面（９２０ｂ）を有するヒート・スプレッダ（９２０）と、リード・フレーム・パッド・サイズにつり合うサイズの平面パッドと、その中にリード・フレーム部材が挿入されて第１のスプレッダ・ヘッド表面がパッド・サイズにわたって第２のリード・フレーム・パッド表面に接触するようにされる輪郭（９２２）とを有する。半導体チップ（９０４）が第１のリード・フレーム・パッド表面上に搭載される。好ましくは、コンパウンドであるカプセル化材料（９３０）がチップを被覆するが、第２のスプレッダ・ヘッド表面は、被覆されないままとされる。
2008544576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた動作温度範囲を有するワーク・ピースを搭載するために使用できる平面パッドと、
挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる複数の非共面部材であって、前記パッドに隣接する複数の非共面部材と、
を含むリード・フレーム。
【請求項２】
請求項１に記載のリード・フレームであって、前記部材は、細長突起、ディンプルまたはとげに似た形を有し、前記リード・フレームからある角度で突出して前記パッドに当接するリード・フレーム。
【請求項３】
請求項１記載のリード・フレームであって、前記非共面性は、部材内のリード・フレーム・パッドへの連結部付近のベンドにより提供されるリード・フレーム。
【請求項４】
請求項２記載のリード・フレームであって、前記角度は、鋭角と直角の間で選出されるリード・フレーム。
【請求項５】
あるサイズの平面パッドであって、リード・フレーム・パッドは、発熱ワーク・ピースを搭載するために使用できる平面パッドと、挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる複数の非共面部材であって、前記パッドに隣接する複数の非共面部材とを含むリード・フレームと、
リード・フレーム・パッド・サイズにつり合うサイズの平面パッドと、リード・フレーム部材の挿入に適した輪郭とを有するヒート・スプレッダと、を含み、
リード・フレーム部材は、スプレッダ・パッドがパッド・サイズにわたって前記リード・フレーム・パッドに接触するようにスプレッダ輪郭内に挿入される装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置であって、前記ヒート・スプレッダは、数、位置およびサイズがリード・フレーム部材につり合う輪郭を有し、前記部材は、輪郭内に嵌合されてカプセル化プロセス中にヒート・スプレッダをリード・フレームに対して安定化させ固定するようにされる装置。
【請求項７】
請求項５記載の装置であって、前記スプレッダ輪郭は、溝または孔を含むインデントとして形成される装置。
【請求項８】
請求項５記載の装置であって、さらに、熱伝導性接着剤による前記スプレッダ・パッドのリード・フレーム・パッドへの連結部を含む装置。
【請求項９】
請求項５記載の装置であって、前記ヒート・スプレッダは、発熱ワーク・ピースの最初の動作フェーズ中にヒート・シンクとして作動する材料およびサイズおよび厚さで作られる装置。
【請求項１０】
第１および第２の表面と、あるサイズの平面パッドと、前記パッドに隣接する複数の非共面部材とを有するリード・フレームと、
第１および第２の表面とリード・フレーム・パッド・サイズにつり合うサイズの平面パッドとを有するヒート・スプレッダであって、前記スプレッダは、さらにその中にリード・フレーム部材が挿入されて第１のスプレッダ・パッド表面がパッド・サイズにわたって第２のリード・フレーム・パッド表面に接触するようにされる輪郭を有するヒート・スプレッダと、
前記第１のリード・フレーム・パッド表面上に搭載された半導体チップと、チップを被覆し第２のスプレッダ表面は、被覆しないカプセル化材料と、
を含む半導体デバイス。
【請求項１１】
請求項１０記載のデバイスであって、前記第２のスプレッダ表面は、外部部品への取付に使用できるデバイス。
【請求項１２】
請求項１０記載のデバイスであって、前記ヒート・スプレッダは、半導体チップの最初の動作フェーズ中にヒート・シンクとして作動する材料および厚さで作られるデバイス。
【請求項１３】
半導体デバイスの製作方法であって、
平面メタル・シートから作られたリード・フレームを供給するステップであって、リード・フレームは、あるサイズのパッドを含み、第１および第２の表面および挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる複数の非共面部材を有し、前記部材は、パッドに隣接するステップと、
第１および第２の表面と、リード・フレーム・パッド・サイズにつり合うサイズの平面パッドと、リード・フレーム部材の挿入に適切な輪郭とを有するヒート・スプレッダを供給するステップと、
第１のスプレッダ・パッド表面がパッド・サイズにわたって第２のリード・フレーム・パッド表面に接触するようにリード・フレーム部材をスプレッダ輪郭内へ挿入するステップと、
半導体チップを供給して第１のリード・フレーム・パッド表面上に搭載するステップと、
第２のスプレッダ表面を被覆されないままとしながら搭載されたチップをカプセル化するステップと、
を含む前記方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、さらに、
熱伝導性接着剤を使用して前記第１のスプレッダ・パッド表面を前記第２のリード・フレーム・パッド表面に付着するステップを含む前記方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法であって、前記カプセル化ステップは、
第２のスプレッダ表面がモールド底にあるようにスプレッダを前記挿入されたリード・フレームおよび搭載されたチップと共にモールドキャビティの底に配置するステップと、
モールドを閉じてキャビティ内にコンパウンドを移送し、スプレッダ内に挿入されたリード・フレーム部材によりスプレッダのリード・フレームに対する動きが抑制されるステップと、
コンパウンドを重合し硬化するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼できる処理のために固定された金属ヒート・スプレッダを有する熱的に強化された半導体デバイスに関連している。
【背景技術】
【０００２】
（背景）
能動コンポーネントにより発生される熱を除去することは、集積回路技術における最も基本的な挑戦に属する。微細化し続けるコンポーネント・フィーチュア・サイズおよびデバイス集積の増大する密度に増大し続ける電力および熱エネルギ発生密度が結合されている。しかしながら、能動コンポーネントを低動作温度および高速に維持するために、この熱は、連続的に外部ヒート・シンクへ放散させて除去しなければならない。この努力は、エネルギ密度が高くなるほど困難になる。
【０００３】
既知の技術において、特に金属リード付デバイスに対する熱を除去するための１つの方法は、半導体チップの厚さを通って能動表面から受動表面に熱を移送することに集中している。受動表面は、メタル・リード・フレームのチップ搭載パッドに貼り付けられて熱エネルギがメタル・リード・フレームのチップ搭載パッド内に流入できるようにされる。典型的なポリマ付着材料の層が熱バリアを表す。適切に形成されると、リード・フレームは、外部ヒート・シンクへのヒート・スプレッダとして作用する。多くの半導体パッケージ・デザインにおいて、これは、プラスチック・デバイス・エンキャプシュレーションから突出するように形成された部分を有するリード・フレームを意味し、外部ヒート・シンクに直接取り付けることができる。利用可能な外部ヒート・シンクがない応用では、より薄いパッケージへと向かうトレンドに駆り立てられてリード・フレーム・メタル厚を低減しなければならない場合に露出リード・フレームの有効性は低くなる。
【０００４】
特にリード・フレームのないボール・グリッド・アレイ・デバイスに対する既知の技術のもう１つの方法は、能動表面の電気接続から安全な距離で半導体チップの能動表面の近くに間隔を置いて配置されたヒート・スプレッダを利用する。この方法では、熱は、最初に成形材料（典型的には、無機粒子を充填したエポキシ、平凡な熱伝導体）の巨視的厚さ中に広がり、その後でしかメタル・ヒート・スプレッダ内に広がらない。しばしば、スプレッダは、モールド・パッケージの表面上に配置され、他のデバイスではモールド・パッケージ内に埋め込まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
組立てられたデバイスにヒート・スプレッダを付加する（「ドロップ・インする」）方法は、成形プロセスに対してスプレッダを安定化させる必要があるため、一般的に複雑化する。そうでなければ、成形プロセス中に回転および／または横方向の動きを生じることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（概要）
出願人は、トランスファ成形プロセスに対してロバストであるだけでなく、異なる半導体製品ファミリに応用するのに十分な柔軟性を有し、かつ、より薄いデバイス・パッケージに向かう産業トレンドと両立し、低コストで熱的に改善され機械的に安定化された構造が必要とされていることを認識した。
【０００７】
予め定められた動作温度範囲を必要とするデバイスに応用する時、特に露出熱パッドを有するパッケージ・ファミリに対して、本発明は、改善された熱コンダクタンスに関し、かつ、初期ヒート・シンクとしての作用に関して改善された熱性能を提供する。本発明の一実施例は、リード・フレームであり、ワーク・ピースを搭載するために使用できる平面パッドおよび挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる複数の非共面部材を有する。リード・フレームは、平面金属シートから作ることができる。リード・フレームは、パッドに隣接し、これらの部材の非共面性は、そのリード・フレームへの連結部付近にあるベンドにより提供される。
【０００８】
本発明のもう１つの実施例は、リード・フレームおよびヒート・スプレッダからなる装置である。リード・フレームは、発熱ワーク・ピースを搭載するために使用できるパッドおよび挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる複数の非共面部材を含み、それにより、部材は、パッドに当接する。ワーク・ピースの例としては、半導体チップやマルチ・チップまたは微細加工デバイスが含まれ、挿入物体の例としては、ヒート・スプレッダおよびヒート・シンクが含まれる。ヒート・スプレッダの例として、ワーク・ピースを予め定められた温度範囲内に維持するヒート・シンクも含まれる。ヒート・スプレッダは、リード・フレーム・パッド・サイズにつり合う平面パッドおよびリード・フレーム部材を挿入するのに適した輪郭を有する。リード・フレーム部材は、リード・フレーム・パッドがパッド・サイズにわたってスプレッダ・パッドに接触するようにスプレッダ輪郭内に挿入される。
【０００９】
好ましい実施例では、ヒート・スプレッダは、数、位置およびサイズがリード・フレーム部材につり合う輪郭を有し、リード・フレーム部材がスプレッダ輪郭内に嵌合して成形プロセス等のストレスの多いカプセル化プロセス中にスプレッダをリード・フレームに対して安定化させ固定するようにされる。
【００１０】
本発明のもう１つの実施例は、第１および第２の表面と、サイズの平面パッドと、パッドに隣接する複数の非共面部材を有するリード・フレームを含むデバイスである。このデバイスは、さらに第１および第２の表面を有するヒート・スプレッダ、リード・フレーム・パッド・サイズにつり合うサイズの平面パッドおよび第１のスプレッダ・パッド表面がパッドサイズにわたって第２のリード・フレーム・パッド表面に接するようにリード・フレーム部材が挿入される輪郭を有する。半導体チップまたはマイクロ機械装置等の発熱物体が第１のリード・フレーム・パッド表面上に搭載される。好ましくは、コンパウンドであるカプセル化材料がチップを被覆するが、第２のスプレッダ表面は、被覆されないままとされる。好ましくは、ヒート・スプレッダは、半導体チップの第１の動作フェーズ中にヒート・シンクとして作動するような材料および厚さで作られる。
【００１１】
本発明のもう１つの実施例は、前記したような半導体デバイスの製作方法である。パッドに当接する複数の非共面部材および部材を挿入する輪郭を有するヒート・スプレッダを供給した後で、リード・フレーム部材は、第１のスプレッダ・パッド表面がパッド・サイズにわたって第２のリード・フレーム表面パッドに接するようにスプレッダ輪郭内に挿入される。次に、半導体チップが供給され第１のリード・フレーム表面上に搭載される。搭載されたチップは、好ましくは、トランスファ成形技術によりカプセル化され第２のスプレッダ表面は、被覆されないままとされる。
【００１２】
リード・フレーム部材に対する低コスト・デザインおよび製作オプションを提供することが本発明の技術的利点である。この部材は、細長突起、ディンプルまたはとげに似た形状を有し、鋭角と直角間で選出される角度で平面リード・フレームから突出する。好ましくは、この部材は、平面リード・フレーム・シートからスタンピングされる。
【００１３】
新しい製作機械の投資を必要としないように既設のリード・フレーム製作装置ベースを使用して本発明の革新が遂行されることがもう１つの技術的利点である。
【実施例】
【００１４】
添付図面および添付特許請求の範囲に記載された新しい特徴と共に本発明の好ましい実施例の下記の説明から、本発明の目的だけでなく、本発明により提示される技術的利点が明白となる。図１の略断面図は、半導体デバイス・パッケージングのトランスファ成形プロセスで広く使用されるアッパ・モールド・ハーフ１０１ａおよびローア・ハーフ１０１ｂを有するステンレス鋼モールドを示す。図１に示すように重ねて配置されると、モールド・ハーフは、モールド・キャビティを画定し、コンパウンドで充填される。しばしば銅で作られるリード・フレーム１０３がモールド・キャビティ内にロードされており、モールド・ハーフを互いに加圧することにより正しい位置に保持される。リード・フレーム１０３の第１の表面１０３ａ上には半導体チップ１０４が搭載される。搭載ステップは、接着剤１０５（しばしば、エポキシ）を使用して第１のリード・フレーム表面１０３ａにチップ１０４を取り付け、接続ワイヤ１０６を使用してチップ・ボンド・パッドをリード・フレーム・セグメント（図１に略示されている）に電気的に接続することを含んでいる。
【００１５】
好ましくは銅で作られるヒート・スプレッダ１１０がキャビティ１０２に「ドロップ・イン」される。スプレッダ１１０の第１の表面１１０ａはリード・フレーム１０３の第２の表面１０３ｂに面しており、スプレッダの第２の表面１１０ｂは、ローア・モールド・ハーフ１０１ｂの鋼の上にある。
【００１６】
コンパウンド２０１が既知の技術でキャビティ１０２内に移送されると、コンパウンドがモールド・ゲートを通ってモールド・キャビティ内に加圧される時にその前進する最前部により、しばしばスプレッダ１１０は、あちこち移される。図２の断面は、この失敗状況を略示している。図２においてコンパウンド２０１は、モールド・キャビティを充填している。スプレッダ１１０は、入ってくるコンパウンドにより押されてゲートの位置に応じて、図２のキャビティの一方側に片寄っている。完結したデバイスがモールドから除去されると、スプレッダ表面１１０ｂは、デバイス仕様書に明記されない位置で外部へ露出され、失敗と見なさなければならない。
【００１７】
図３Ａおよび３Ｂは、図２で記述した問題を解決する本発明の実施例を示す。図３Ａは、材料３０１から作られたリード・フレームの全体的に３００で示す部分の略断面図である。材料３０１は、平面金属シートとしたり、鋳造したりすることができる。図３Ａに示す部分は、幅３０２のパッドを含み、ワーク・ピース、特に半導体チップ、マルチ・チップ、マイクロ機械装置または動作中に予め定められた温度範囲内に維持する必要がある任意の物体を搭載するために使用できる。この部分は、さらに複数の（好ましくは、２つ以上の）非平面部材３０３ａおよび３０３ｂを含み、挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる。
【００１８】
図３Ａに示す例では、部材３０３ａ、３０３ｂは、細長突起またはとげに似た形状を有し、他の例では（図１２Ａ参照）、部材は、ディンプルに似ており、他の多くの形状が有用である。鋭角、直角または鈍角となるように選出できる角度３１０で、部材は、リード・フレームの平面シートから突出する。図３Ａの例では、角度３１０は、およそ９０゜である。一般的に、部材の非共面性は、リード・フレームへの連結部に近い部材のベンド３１１により提供される。
【００１９】
図３Ａの例に示すリード・フレームは、好ましくは、銅または、銅合金で作られ、好ましい厚さは、１００−３００μｍの範囲であり、より薄いシートも可能である。リード・フレームが鋳造される時は、より厚い材料が有用である。引用した厚さ範囲内の延性は、セグメント湾曲およびフォーミング操作を促進する５−１５％伸びを与える。部材を含むリード・フレームは、開始金属シートからスタンピングまたはエッチングされる。
【００２０】
代替シート・メタルは、真鍮、アルミニューム、鉄−ニッケル合金（「合金４２」等）およびコバールを含む。しばしば、シート・メタルは、メッキ層により完全に被覆され、たとえば、銅系金属をニッケル層でメッキすることができる。
［００４３］図３Ｂは、図３Ａに示すリード・フレーム部の略平面図である。幅３０２のマウントパッド３２０は、１つの平面内にあり、複数の部材３０３は、マウントパッド平面から曲げられて非共面である。図３Ｂに示すように、部材３０３は、パッド３２０当接している。
【００２１】
図４の略平面図は、全体的に４００で示す、長さ４０１のヒート・スプレッダの例を示す。スプレッダ４００は、リード・フレームに取り付けられたワーク・ピースにより発生される熱エネルギを伝えて分散するように機能する。そのためヒート・スプレッダは、好ましくは、およそ０．２−５ｍｍの厚さ範囲の銅で作られ（あるデバイスは著しく薄いヒート・スプレッダを有することがある）、銅が低コストで良好な熱伝導と熱容量を併せ持つためである。代替ヒート・スプレッダ金属は、真鍮を含む銅合金、銀および銀合金を含む。十分厚いヒート・スプレッダは、発熱ワーク・ピースの第１の動作フェーズにおいてヒート・シンクとして作用することもできる。
【００２２】
ヒート・スプレッダは、多種多様な形状で製作することができる。図４において、スプレッダの中央部４０２は、平面パッドであり、リード・フレーム・パッド・サイズとつり合う。中心４０２を超えて、スプレッダは、かなりのエリアにわたって伸びることができる。スプレッダ内に複数の輪郭４０３があり、リード・フレーム部材を挿入するのに適している。輪郭は、開口、孔、溝、その他の形の凹みを含むことができる。
【００２３】
図５の断面は、挿入されたヒート・スプレッダ４００（図４）を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる部材３０３を有するリード・フレーム３００（図３Ａ）を例示している。部材３０３は、パッド３２０に隣接するため、スプレッダ４００は、安定化した後でパッド３２０に平行に接触して配置される。スプレッダの輪郭４０３は、数、位置およびサイズがリード・フレーム部材３０３とつり合い、部材３０３が輪郭４０３に嵌合するようにされる。このようにして、ワーク・ピースが取り付けられたリード・フレームが成形プロセスを経なければならない時に、ヒート・スプレッダ４００は、安定化されリード・フレーム３００に対して固定される。
【００２４】
図６−図８は、図３Ａ−図５に示した実施例に密接に関連するもう１つの実施例について記述する。図６は、材料６０１から作られたリード・フレームの全体的に６００に示す部分の略断面図であり、この部分は、パッド６０２を含み、平面であるためワーク・ピース、特に、半導体チップやマイクロ機械装置等の発熱ワーク・ピースを搭載するようために使用できる。この部分は、さらに複数の非平面部材６０３を含み、パッド６０２に隣接しており挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる。部材６０３は、９０°よりも小さい角度６１０だけパッド６０２の平面から曲げられる。湾曲点において、部材６０１は、距離６２０だけ離れている。
【００２５】
図７に全体的に７００で示すヒート・スプレッダは、中心部７０２を有し、リード・フレーム・パッド・サイズにほぼつり合う。スプレッダ内に複数の輪郭７０３があり、リード・フレーム部材を挿入するのに適している。輪郭７０３は、開口として例示されており、中心間で距離７０３ａだけ離されている。部材６０３が開口７０３にそれぞれ嵌合するように、距離７０３ａは、図６の部材距離６２０と同じ幅である。丸い形の替わりに、開口７０３は、任意他の適切な形とすることができる。
【００２６】
図８は、挿入されたヒート・スプレッダ７００（図７）を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる部材６０３を有するリード・フレーム６００（図６）を例示している。部材６０３は、パッド６０２を隣接するため、スプレッダ７００は、安定化した後でパッド６０２に平行に接触して配置される。スプレッダの輪郭７０３は、数、位置およびサイズがリード・フレーム部材６０３とつり合い、部材６０３が輪郭７０３に嵌合するようにされる。このようにして、ワーク・ピースが取り付けられたリード・フレームが成形プロセスを経なければならない時に、ヒート・スプレッダ７００は、安定化されリード・フレーム６００に対して固定される。
【００２７】
図９の略断面図は、半導体デバイス・パッケージングのトランスファ成形プロセスで広く使用されるアッパ・モールド・ハーフ９０１ａおよびローア・ハーフ９０１ｂを有する、好ましくは、ステンレス鋼で作られたモールドを全体的に９００で示している。図９に示すように重ねて配置されると、モールド・ハーフは、モールド・キャビティを画定し、コンパウンド９３０で充填されている。リード・フレーム９０３がモールド・キャビティ内にロードされており、モールド・ハーフを互いに加圧することにより正しい位置に保持される。リード・フレーム９０３の平面パッド９１０の第１の表面９０３ａ上には半導体チップ９０４が搭載される。搭載ステップは、接着剤９０５（好ましくは、エポキシまたは、ポリイミド）を使用して第１のリード・フレーム表面９０３ａにチップ９０４を取り付け、接続ワイヤ９０６を使用してチップ・ボンド・パッドをリード・フレーム・セグメント（図９に略示されている）に電気的に接続することを含んでいる。
【００２８】
隣接する平面パッド９１０は、複数の非共面部材９１３であり、図９の例において、９０°（前記したように、より大きい角度が可能である）よりも小さい角度だけパッド９１０の平面から曲げられる。
【００２９】
ヒート・スプレッダ９２０は、第１の表面９２０ａおよび第２の表面９２０ｂを有する。ヒート・スプレッダ９２０は、リード・フレーム・パッド９０５の幅に、ほぼつり合う幅の平面パッド９２１を有し、パッド９２１を超えてスプレッダ９２０は、かなりの距離にわたって伸びる。プレッダ９２０の第１の表面９２０ａは、リード・フレーム９０３の第２の表面９０３に面している。スプレッダの第２の表面９２０ｂは、ローア・モールド・ハーフ９０１ｂの鋼の上にある。
【００３０】
プレッダー９２０は、さらに、複数の輪郭９２２を有し、リード・フレーム部材９１３の数、位置およびサイズとつり合う。図９の例において、輪郭は、部材９１３に対して適切な深さのインデントとして示されている。リード・フレーム部材９１３は、それぞれ、スプレッダ輪郭９２２内に挿入され、スプレッダパッド９２１の第１の表面９２０ａがほぼパッド幅９０５にわたって第２のリード・フレーム表面９０３ｂに接触するようにされる。この接触により、チップ９４からヒート・スプレッダ９２０への良好な熱伝導が達成される。
【００３１】
コンパウンド９３０がキャビティ９０２内へ移されると、スプレッダ９２０は、リード・フレーム９０３に対して安定化され、コンパウンドがモールド・ゲートを通ってモールド・キャビティ内へ加圧される時に、その最前部により位置を変えられることがない。完結したデバイスがモールドから除去される時に、第２のスプレッダ表面９２０ｂは、デバイス仕様書に明記された位置で正確に外部へ露出される。
【００３２】
図１０Ａ，１０Ｂは、本発明の実施例を示し、リード・フレームには２つの部材しかなく、したがって、ヒート・スプレッダには２つの輪郭しかない。図１０Ａは、平面パッド１００２を有するリード・フレーム１００１およびパッド１００２に当接する非共面部材１００３を例示している。
【００３３】
図１０Ｂは、リード・フレーム１００１の略平面図である。半導体チップを収容するサイズの平面パッド１００２には部材１００３が隣接しており、本例には２つの部材しかない。図１１の断面は、部材１００３がヒート・スプレッダ１１０１の輪郭１１０３にどのように嵌合するかを例示している。スプレッダ１１０３の平面パッド１１２０のサイズは、リード・フレーム・パッド１００２のサイズに、ほぼつり合う。リード・フレーム部材１００３が挿入されたスプレッダ１１０１を固定した後で、リード・フレーム・パッド１００２は、リード・フレームからヒート・スプレッダへ熱エネルギを移送できるように設計されたスプレッダ・パッド１１２０にぴったり嵌合するように接触する。
【００３４】
図１２Ａ−図１４は、本発明のもう１つの実施例を例示している。図１２Ａの断面は、リード・フレーム１２０１がディンプルとして形成される当接部材１２０３のある平面パッド１２０２を有することを示している。図１２Ｂの平面図は、リード・フレーム・パッド１２０２の四隅のディンプル位置を示している。図１３は、数、位置および近似サイズがリード・フレーム・ディンプルとつり合うインデントとして形成される輪郭１３０３のあるヒート・スプレッダ１３０１の平面図を示す。インデント１３０３間で、スプレッダ１３０１は、平面リード・フレーム・パッド１２０２と一致する平面部１３０２を有する。
【００３５】
図１４の断面は、スプレッダ・インデント１３０３内へのリード・フレーム・ディンプルの挿入を例示している。このようにして、スプレッダは、モールド・キャビティ内のトランスファ成形ステップに対して固定されかつ安定化される。
【００３６】
図１５Ａ−図１７は、本発明のもう１つの実施例について記述するものであり、それはヒート・スプレッダおよびリード・フレームを安定化させるさらなる熱伝導性付着材料を利用している。接着剤のさらなる強度は、さらなる安定化に有用となることがある。図１５Ａには、図１３Ａのリード・フレーム３００が逆さまに示されている。平面パッド３０２（図１５Ａの下側）は、ワーク・ピースを搭載するために確保されるが、部材３０３ａ、３０３ｂ間の反対平面リード・フレーム・エリア３０４（図１５Ａの上側）は、熱伝導性接着剤１５０１を有する。好ましい材料は、銀充填エポキシであり、代替材料は、銀充填ポリイミドである。図１５Ｂの平面図は、リード・フレーム・パッド３０２に隣接する４つの部材３０３間の接着剤１５０１を示す。
【００３７】
図１６では、ヒート・スプレッダ４００（図４参照）の平面パッド４０４は、リード・フレーム３００の平面パッド３０４に付着され、リード・フレーム３００は、まだ逆さま位置である。リード・フレーム部材３０３は、スプレッダ輪郭４０３内に挿入され、さらに接着剤１５０１が平面パッド３０４、４０４を付着する。逆さま位置を反転して、図１７は、熱伝導性チップ付着材料１７０２、ワイヤ・ボンディング１７０２を利用するリード・フレーム・パッド３０２上の半導体チップの搭載を例示している。好ましい付着材料は、銀充填エポキシおよび銀充填ポリイミドを含む。
【００３８】
熱エネルギは、近道に沿って発熱チップ１７１０から付着材料１７０１、金属リード・フレーム・パッド３０２および付着材料１５０１を通ってヒート・スプレッダ・パッド４０４へ流れる。スプレッダ輪郭４０３内に安定に固定されたリード・フレーム部材３０３およびリード・フレーム・パッド３０２とスプレッダ・パッド４０４間の付加接着剤１５０１により、この経路は、成形プロセスにより乱されないままとされる。
【００３９】
本発明のもう１つの実施例は、半導体デバイスの製作方法である。この方法は、リード・フレームを供給することで開始され、平面メタル・シートから作ることができ、あるいは鋳造その他の加工により作ることができる。リード・フレームは、あるサイズのパッドを含み、第１および第２の表面および挿入された物体を固定するように構成された機械的スタビライザとして使用できる複数の非共面部材を有し、これらの部材は、パッドに隣接している。次のステップは、ヒート・スプレッダを供給し、第１および第２の表面、リード・フレーム・サイズに、ほぼつり合うサイズの平面パッドおよびリード・フレーム部材の挿入に適切な輪郭を有する。その平面パッドを超えて、スプレッダは、かなりの距離にわたって伸びることができる。
【００４０】
次のステップで、リード・フレーム部材は、スプレッダ輪郭内に挿入され第１のスプレッダ・パッド表面がパッド・サイズにわたって第２のリード・フレーム・パッド表面に接触するようにされる。第１のスプレッダ・パッド表面は、随意熱伝導性接着剤を使用して第２のリード・フレーム・パッド表面に付着することができる。
【００４１】
次に、半導体チップやマイクロ機械装置等のワーク・ピースが供給され、チップは、第１のリード・フレーム・パッド表面上に搭載される。最後に、搭載されたチップは、第２のスプレッダ表面が被覆されないままとされるようにカプセル化される。より詳細には、カプセル化ステップは、最初に挿入されたリード・フレームおよび搭載されたチップと共にスプレッダをモールド・キャビティの底に配置して、第２のスプレッダ表面がモールド底上にあるようにされる。次に、モールドが閉じられてコンパウンドがキャビティ内へ移送され、リード・フレーム部材は、スプレッダ輪郭内に挿入されるためリード・フレームに対するスプレッダの任意の動きが抑制される。最後に、コンパウンドは、重合され硬化される。
【００４２】
実施例について本発明を記述してきたが、本明細書は、限定的に解釈すべきものではない。当業者ならば、明細書を読めば本発明の他の実施例だけでなく、例示した実施例のさまざまな修正および組合せが自明であろう。たとえば、半導体チップの材料は、シリコン、シリコン・ゲルマニウム、ヒ化ガリウムまたはＩＣ製作に使用される他の任意の半導体またはコンパウンド材料を含むことができる。もう１つの例として、動作中に予め定められた温度範囲内に維持する必要があるマイクロ機械装置または任意の装置を使用することができる。もう１つの例として、本発明の概念は、多くの半導体デバイス技術ノードに対して有効であり、特定のものに制約されない。さらに、もう１つの例として、リード・フレーム部材および対応するヒート・スプレッダ輪郭の数、形状および位置はデバイス・タイプ毎に変動することができる。したがって、特許請求される発明は、任意のこのような修正または、実施例を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】キャビティ内に組立てられた半導体チップを有するリード・フレームおよびヒート・スプレッダの構成を含むモールドの略断面図である。
【図２】図１のモールド・キャビティをコンパウンドで充填する影響、リード・フレームに対するヒート・スプレッダの抑制されない動きを略示する図である。
【図３Ａ】本発明の実施例に従ったリード・フレームの略断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例に従ったリード・フレームの略平面図である。
【図４】本発明の実施例に従ったヒート・スプレッダの略平面図である。
【図５】本発明の実施例に従ったリード・フレームおよびリード・フレーム部材内に挿入されたヒート・スプレッダを含む装置の略断面図である。
【図６】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームの略断面図である。
【図７】本発明のもう１つの実施例に従ったヒート・スプレッダの略平面図である。
【図８】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームおよびリード・フレーム部材内に挿入されたヒート・スプレッダを含む装置の略断面図である。
【図９】モールド・キャビティをコンパウンドで充填した後の略断面図であり、本発明に従ってキャビティは、組立てられた半導体チップを有するリード・フレームおよびリード・フレーム部材内に挿入されたヒート・スプレッダを含んでいる。
【図１０Ａ】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームの略断面図である。
【図１０Ｂ】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームの略平面図である。
【図１１】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームおよびリード・フレーム部材内に挿入されたヒート・スプレッダを含む装置の略断面図である。
【図１２Ａ】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームの略断面図である。
【図１２Ｂ】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームの略平面図である。
【図１３】本発明のもう１つの実施例に従ったヒート・スプレッダの略平面図である。
【図１４】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームおよびリード・フレーム部材内に挿入されたヒート・スプレッダを含む装置の略断面図である。
【図１５Ａ】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームの略断面図である。
【図１５Ｂ】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームの略平面図である。
【図１６】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームおよびリード・フレーム部材内に挿入されたヒート・スプレッダを含む装置の略断面図である。
【図１７】本発明のもう１つの実施例に従ったリード・フレームおよびリード・フレーム部材内に挿入されたヒート・スプレッダを含む装置上に組立てられた半導体チップの略断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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