(57)【要約】【課題】半導体チップの放熱効果を高めて適正な動作特性を確保しながら、パッケージ厚の大型化、生産性および製造コストの悪化を回避できるリードレスパッケージおよびこれを積層してなる半導体装置を提供すること。【解決手段】半導体チップ２３を内蔵するリードレスパッケージ２２の内部に、半導体チップ２３を支持するダイパッド部２９と、ダイパッド部２９に連絡する伝熱用端子２８を設ける。リードレスパッケージ２２を信号入出力用のリード２４と伝熱用端子２８とを介して互いに接続して半導体装置２１を構成し、各層の半導体チップ２３からの発熱をダイパッド部２９および伝熱用端子２８を介して積層方向へ伝達させる。最上層のダイパッド部２９は放熱板として機能させ、最下層の伝熱用端子２８はプリント配線板８の放熱用ランド１４に接続する。【選択図】　　　　図１０
2004031650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、前記半導体チップの側方に配置された複数のリードと、前記半導体チップと前記複数のリードとを接続するボンディングワイヤと、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂とを有し、前記リードの上面および下面が外部へ露出した構造のリードレスパッケージであって、
前記リードの厚さ範囲内で前記半導体チップを支持するダイパッド部と、
前記ダイパッド部に連絡し前記リードと同等の厚さの伝熱用端子とを備えた
ことを特徴とするリードレスパッケージ。
【請求項２】
前記ダイパッド部および前記伝熱用端子がそれぞれ、前記リードと同一の材料で形成される
ことを特徴とする請求項１に記載のリードレスパッケージ。
【請求項３】
前記伝熱用端子が、前記ダイパッド部に対し、水平伝熱部を介して接続される
ことを特徴とする請求項１に記載のリードレスパッケージ。
【請求項４】
前記伝熱用端子が、パッケージ四隅に配置される
ことを特徴とする請求項３に記載のリードレスパッケージ。
【請求項５】
前記伝熱用端子が、前記半導体チップと前記リードとの間に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のリードレスパッケージ。
【請求項６】
前記伝熱用端子が、パッケージ側部に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のリードレスパッケージ。
【請求項７】
リードレスパッケージが複数段に積層されてなる半導体装置であって、
前記リードレスパッケージが、半導体チップと、前記半導体チップの側方に配置された複数のリードと、前記半導体チップと前記複数のリードとを接続するボンディングワイヤと、前記半導体チップと前記ボンディングワイヤとを封止する封止樹脂と、前記リードの厚さ範囲内で前記半導体チップを支持するダイパッド部と、前記ダイパッド部に連絡し前記リードと同等の厚さの伝熱用端子とを備えており、
前記リードレスパッケージの各々が、前記リードおよび前記伝熱用端子を介して接続されている
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードレスパッケージおよびこれを複数段に積層してなる半導体装置に関し、更に詳しくは、半導体チップの放熱性を高めて適正な動作特性を確保するようにしたリードレスパッケージおよび半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話やＰＤＡ等のモバイル用通信機器、ノート型パソコン等の電子機器の小型化・高機能化に伴い、これらを構成する電子部品の高密度実装対応が不可欠となっている。電子部品の高密度実装化は、従来より、電子部品の小型化による部品端子のファインピッチ化や実装基板の配線パターンの微細化によって対応してきたが、近年においては、半導体ベアチップや半導体パッケージ部品を三次元的に積み重ねて実装効率を向上させた三次元モジュール構造が種々提案されている。
【０００３】
中でも、例えば特開２００１−１７７００５号公報に開示されているような構造は、半導体パッケージ技術として従来最も一般的に行われてきた材料／プロセスを使用できることから、三次元積層モジュール構造を安価に実現できる手段として注目されている。
この従来の三次元積層モジュール構造の半導体装置を図２０〜図２３を参照して説明する。
【０００４】
図２０は従来の半導体装置１０１を示している。従来の半導体装置１０１は、図２１および図２２に示すリードレスパッケージ１０２を複数段積層した構造となっている。
【０００５】
リードレスパッケージ１０２は、半導体チップ１０３と、半導体チップ１０３の側方に近接して配置される複数のリード１０４と、半導体チップ１０３と複数のリード１０４とを接続するボンディングワイヤ１０５と、半導体チップ１０３とボンディングワイヤ１０５とを封止する封止樹脂１０６とを有している。
【０００６】
各々のリードレスパッケージ１０２は、リード１０４に形成した導電性の接合材１０７を介して互いに電気的に接続され、最下層のリードレスパッケージ１０２は、接合材１０７を介して、プリント配線板１０８のランド１０９に接続されている。
【０００７】
リードレスパッケージ１０２のリード１０４は、図２１に示すように、上面部１０４ａと、段部１０４ｂと、下面部１０４ｃとを有している。段部１０４ｂは、上面部１０４ａよりも一段低く形成された部位であって、ボンディングワイヤ１０５が接合される領域である。リードレスパッケージ１０２の厚さはリード１０４の厚さと同等とされ、図２２Ａ，Ｂに示すようにリード１０４の上面部１０４ａおよび下面部１０４ｃ、更に半導体チップ１０３の裏面が外部へ露出した形態となっている。
【０００８】
また、図２３Ａ，Ｂは、図２１に示したリードレスパッケージ１０２を構成するためのリードフレーム１１０を示している。リードフレーム１１０は、リードレスパッケージ１０２のリードに対応するリード部１０４と、リード部１０４を支持するフレーム部１１１とからなる。リードレスパッケージ１０２の製造時は、フレーム部１１１からリード部１０４が分離されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年における電子機器の高機能化、高速信号処理対応のために半導体素子の高性能化も進展しているが、これにより半導体素子の発熱量の上昇は著しいものとなっている。その一方で、機器の薄型化、小型化が進んでいるため、機器内部の空気温度上昇や局所的な部品の温度上昇が問題になっている。一般に部品温度が許容値を超過すると誤作動等の動作不良や素子破壊を引き起こし、製品としての機能上および信頼性に大きな影響を与える。このため近年では、構成部品の放熱対策が高密度実装技術において重要視されるに至っている。
【００１０】
ところが、上述したような構成の従来の半導体装置１０１にあっては、特に内層のパッケージからの放熱性が充分に確保されないために、消費電力が大きく発熱量が大きい半導体チップがパッケージングされている場合には、当該半導体チップが高温化して特性に支障をきたすおそれが高い。すなわち、図２１に示した構造の従来のリードレスパッケージ１０２およびこれを積層した半導体装置１０１の構成では、半導体チップ１０３からの効率の良い放熱性を確保することは構造的に困難である。
【００１１】
また、機能の異なる複数の半導体チップを積層する場合には、積層する半導体チップのなかで発熱量の大きなものを比較的放熱効率の高い最上層に配置したり、最下層に配置してプリント配線板側へ放熱する構造を採る方法もあるが、設計上大きな制約となる上に、発熱量の大きな半導体チップが３つ以上ある場合には、内層のパッケージへの適用が余儀なくされ、上述のような発熱による問題が顕在化する。
【００１２】
一方、例えば特開平８−２３６６９４号公報には、多段に積み重ねた半導体チップの裏面に放熱板をそれぞれ貼り付けることにより、各層の半導体チップの放熱効率を高めた積層型の半導体装置が開示されている。
【００１３】
しかしながら、この構成では、各層に放熱板を介装させているために積層モジュール全体としての高さが大きくなり、パッケージ厚の薄型化が目的のリードレスパッケージを用いる意義が減殺される結果になる。また、放熱板の設置のために半導体装置の生産性が損なわれたり、製造コストの上昇を招くという問題もある。
【００１４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、半導体チップの放熱効果を高めて適正な動作特性を確保しながら、パッケージ厚の大型化、生産性および製造コストの悪化を回避できるリードレスパッケージおよびこれを積層してなる半導体装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するに当たり、本発明のリードレスパッケージは、半導体チップと、半導体チップの側方に配置された複数のリードと、半導体チップと複数のリードとを接続するボンディングワイヤと、半導体チップとボンディングワイヤとを封止する封止樹脂とを有し、リードの上面および下面が外部へ露出した構造のリードレスパッケージであって、リードの厚さ範囲内で半導体チップを支持するダイパッド部と、このダイパッド部に連絡し上記リードと同等の厚さの伝熱用端子とを備えている。
【００１６】
本発明では、信号入出力用のリードとともに、ダイパッド部に連絡する放熱のための伝熱用端子を並設することによって、当該リードレスパッケージを積層して本発明の半導体装置を構成した場合にあっても、積層方向における放熱経路を確保することができる。これにより、特に内層部に積層されるリードレスパッケージの半導体チップからの発熱による動作不良が回避される。
【００１７】
また、ダイパッド部および伝熱用端子は、リードを構成するためのリードフレームの一部として一体的に形成することができる。このため、放熱用の部材を後工程で取り付ける必要がないので生産性および製造コストの悪化を回避できる。
【００１８】
この場合、ダイパッド部および伝熱用端子は、半導体チップをパッケージ化する際にリードとともにパッケージの一部として内蔵されることになるので、パッケージ厚の大型化が防止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１〜図９は、本発明の第１の実施の形態を示している。ここで、図１は本実施の形態による半導体装置１の側断面図、図２は図１の平面図、図３は図２における［３］−［３］線方向断面図、図４は図１の裏面図である。そして、図５は半導体装置１を構成するリードレスパッケージ２の側断面図、図６はリードレスパッケージ２を構成するためのリードフレームの平面図、図７〜図９はリードレスパッケージ２の製造方法を説明する工程断面図である。
【００２１】
本実施の形態の半導体装置１は、半導体チップ３を内蔵する同一構成のリードレスパッケージ２が複数段（図では４段）、垂直方向に積層されることによって構成されている。以下、各部の詳細について説明する。
【００２２】
半導体チップ３としては、例えばＤＲＡＭ等の半導体メモリやこれにロジック回路が混載されたシステムＬＳＩ、あるいはＭＰＵ、各種ハードウェアシステムを駆動するドライバ回路、電源回路、高周波信号処理回路等が組み込まれた公知のベアチップ部品が適用される。
【００２３】
したがって、半導体装置１は、例えば半導体メモリを複数積層してメモリ容量の拡大を図るというように、同種の半導体チップで構成されることによって特定の機能を行う三次元モジュールとして構成されたり、あるいは、異種の半導体チップで構成されることによってシステム的な機能を行う三次元モジュールとして構成され得る。
【００２４】
半導体装置１を構成する各段のリードレスパッケージ２は、半導体チップ３と、半導体チップ３の側方に近接して配置される信号入出力用の複数のリード４と、半導体チップ３とリード４とを接続するボンディングワイヤ５と、半導体チップ３とボンディングワイヤ５とを封止する封止樹脂６と、半導体チップ３を支持するダイパッド部１１と、パッケージ四隅に配置される伝熱用端子１０と、ダイパッド部１１と伝熱用端子１０との間を接続する水平伝熱部１２とを有している。
【００２５】
図５に示すように、半導体チップ３は、ダイパッド部１１にフェイスアップ方式で接着固定されている。半導体チップ３の表面（能動面）には複数のボンディングパッド（図示略）が所定ピッチで形成されており、リード４に対して金線等のボンディングワイヤ５を介して接続されている。
【００２６】
リードレスパッケージ２のリード４は、図５に示すように、上面部４ａと、段部４ｂと、下面部４ｃとを有している。段部４ｂは、リード４をコイニングまたはハーフエッチングによって一段低くした部位であって、ボンディングワイヤ５が接合される領域である。リードレスパッケージ２の厚さはリード４の厚さと同等とされ（例えば０．２ｍｍ〜０．２５ｍｍ）、リード４の上面部４ａおよび下面部４ｃが外部へ露出した形態となっている。また、段部４ｂの厚さ（高さ）は例えば０．１ｍｍ〜０．１２５ｍｍとされている。
【００２７】
ダイパッド部１１は、リード４の厚さ（高さ）の範囲内で半導体チップ３を支持している。つまり、ダイパッド部１１の厚さ、半導体チップ３の厚さ、そして、ボンディングワイヤ５のループ高さのそれぞれの合計が、リード４の厚さ寸法内に入るように、三者の大きさが選択されている。
【００２８】
ダイパッド部１１の裏面はリード４の下面部４ｃと同一平面内に属しており、当該裏面を除く周囲がボンディングワイヤ５とともに封止樹脂６でモールドされることによって、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ　Ｆｌａｔ　Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ　ｐａｃｋａｇｅ）タイプのリードレスパッケージ２が構成される。
【００２９】
伝熱用端子１０は、半導体チップ３からの発熱を当該半導体チップ３の外部へ伝える機能を有し、本実施の形態では、リードレスパッケージ２の四隅部に配置されている。伝熱用端子１０は、リード４と同等の厚さ（高さ）を有し、また、ダイパッド部１１に対して水平伝熱部１２を介して連絡している。なお、水平伝熱部１２は、ダイパッド部１１と同等の厚さに形成されている。
【００３０】
これらダイパッド部１１、水平伝熱部１２および伝熱用端子１０はそれぞれリード４と同一の材料で形成されている。リード４および伝熱用端子１０の各々の上下両面と、ダイパッド部１１および水平伝熱部１２の各々の下面とは、それぞれ外部へ露出してリードレスパッケージ２の外面を構成している（図２，図４）。そして、これらの金属面には、めっき被膜１３が形成されている。
【００３１】
各々のリードレスパッケージ２は、図１および図３に示すように、リード４および伝熱用端子１０に設けた導電性の接合材７を介して互いに接続され、最下層のリードレスパッケージ２のリード４は、接合材７を介してプリント配線板８の入出力用ランド９に接続されている。また、最下層のリードレスパッケージ２の伝熱用端子１０は、接合材７を介してプリント配線板８の放熱用ランド１４に接続されている。これにより、各層のリードレスパッケージ２は、各々のリード４によって層間の電気的な接続がなされるとともに、各々の伝熱用端子１０を介して層間の放熱経路を形成している。
【００３２】
また、最上層に位置するリードレスパッケージ２のダイパッド部１１は、各層のリードレスパッケージ２からの発熱を外気へ、もしくはユーザーにて取り付けられる放熱器などへ放出するための放熱板としての機能を有している。
【００３３】
一方、図６は、本実施の形態のリードレスパッケージ２を構成するためのリードフレーム１５の構成を示している。リードフレーム１５は、本実施の形態では鉄系合金や銅系合金といった、一般のリードフレーム形成用金属材料で構成される。なお、金属材料だけに限らず、有機系やセラミック系の基材を用いてもよい。
【００３４】
リードフレーム１５は、図６に示すように、ボンディングワイヤの一端が接合されると同時に外部端子ともなるリード（部）４が、フレーム部１６の周縁に沿って等間隔で複数形成されている。また、これらリード４の先端には、ハーフエッチングまたはコイニング等によってリード上面部４ａよりも低くされた段部４ｂが形成されている。
【００３５】
ダイパッド部１１とフレーム部１５とを連絡する「吊り」もしくは「ステイ」は、上述の水平伝熱部１２を構成している。本実施の形態では、これらダイパッド部１１および水平伝熱部１２は、リード４の段部４ｂと同一厚さに形成されている。一方、伝熱用端子１０は、リード４と同等の厚さに形成されている。
【００３６】
図７〜図９は、本実施の形態のリードレスパッケージ２の製造プロセスを示す工程断面図である。以下、このリードレスパッケージ２の製造方法について説明する。
【００３７】
図６に示したリードフレーム１５の下面に接着テープ１７を貼り付け、ダイパッド部１１へ半導体チップ３をボンディングする（図７Ａ，Ｂ，Ｃ）。次に、半導体チップ３の各電極パッドと、リードフレーム１５のリード４の段部４ｂとをボンディングワイヤ５で接続する（図７Ｄ）。
【００３８】
次に、半導体チップ３およびボンディングワイヤ５を、例えばエポキシ等の熱硬化性の封止樹脂６で封止する（図８Ｅ）。封止樹脂６は、リード４の厚さと同等の厚さに形成されることによって、リード４の上面部４ａと伝熱端子部１０の上面が外部へ露出される（図４）。
【００３９】
続いて、リードフレーム１５から接着テープ１７を剥がし、リードフレーム１５の両面に対して、めっき被膜１３がそれぞれ形成される（図８Ｆ，Ｇ）。めっき被膜１３としては、例えば、はんだめっきが適用される。その後、リードフレーム１５を図６において一点鎖線で示したカット線Ｃに従ったカッティングがなされ、フレーム部１６が除去される（図８Ｈ）。
【００４０】
以上のようにして、本実施の形態のリードレスパッケージ２が実質的に作製される。なお、ここで必要に応じて、電気的な測定・スクリーニング試験を行い、良否選別がなされる。
【００４１】
次に、作製したリードレスパッケージ２のリード４の上面部４ａおよび伝熱用端子の上面に対して、積層用の接合材７が塗布される（図９Ｉ、図３）。本実施の形態では、接合材７としてソルダペーストが用いられ、スクリーン印刷法によって塗布するようにしている。そして、作製したリードレスパッケージ２を上下反転させた状態で、リード４および伝熱用端子１０を介して各々積み上げることにより、図１に示した半導体装置１が得られる（図９Ｊ、図１〜図４）。
【００４２】
以上の半導体装置１は、ＱＦＮタイプの半導体パッケージを組み立てて完成させた後、各半導体パッケージを個別に積み重ねることによって積層パッケージを実現している。このような積層型の半導体装置は、例えばＤＲＡＭに代表される半導体メモリの三次元モジュールに適用されることによって、メモリの大容量化を図ることができる。また、例えばＳＲＡＭとフラッシュメモリとロジックＩＣといった異なる種類のチップに適用し積層することによって、小型のシステムモジュールを形成することができる。
【００４３】
以上、本実施の形態によれば、多段に積み重ねられたリードレスパッケージ２のそれぞれの半導体チップ３から発する熱が、ダイパッド部１１および水平伝熱部１２を介して伝熱用端子１０へ伝達し、ここから各層の伝熱用端子１０を介して、最上層のリードレスパッケージ２のダイパッド部１１へ伝達して放熱される。あるいは、伝熱用端子１０を介してプリント配線板８の放熱用ランド１４へ伝達される。
【００４４】
このように、半導体チップ３の放熱経路が、リードレスパッケージ２の面内およびその積層方向へ形成されているために、半導体装置１の放熱効率が高められ、許容値を超える発熱による半導体チップ３の特性不良や誤動作等の動作不良を防止することができる。
【００４５】
特に、内層に位置するリードレスパッケージ２から発生する熱が、最上層のリードレスパッケージ２のダイパッド部（兼放熱板）１１や、最下層のリードレスパッケージ２の伝熱用端子１０を介して外部へ放熱され得るようにしているので、発熱量の大きな半導体チップ３を搭載したリードレスパッケージを内層部に有する積層型半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、半導体チップ３からの放熱経路を構成するダイパッド部１１、水平伝熱部１２および伝熱用端子１０が、リード４を構成するリードフレーム１５の一部として一体的に形成されているので、リードレスパッケージ２を製造したときにこれらの放熱経路を内蔵させることができ、これにより生産性が悪化したり製造コストが上昇するということが回避される。また、リードレスパッケージ２の薄厚性を維持することができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、図１０〜図１２を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。ここで、図１０は本実施の形態による半導体装置２１の側断面図、図１１は図１０の平面図、図１２は図１０の裏面図である。
【００４８】
本実施の形態の半導体装置２１は、半導体チップ２３を内蔵する同一構成のリードレスパッケージ２２が複数段（図では４段）、垂直方向に積層されることによって構成されている。
【００４９】
半導体装置２１を構成する各段のリードレスパッケージ２２は、半導体チップ２３と、半導体チップ２３の側方に配置される信号入出力用の複数のリード２４と、半導体チップ２３とリード２４とを接続するボンディングワイヤ２５と、半導体チップ２３とボンディングワイヤ２５とを封止する封止樹脂２６と、半導体チップ２３を支持するダイパッド部２９と、ダイパッド部２９に連絡しリード２４と同等の厚さの伝熱用端子２８とを有している。
【００５０】
ダイパッド部２９は、リード２４の厚さ（高さ）の範囲内で半導体チップ２３を支持している。つまり、ダイパッド部２９の厚さ、半導体チップ２３の厚さ、そして、ボンディングワイヤ２５のループ高さのそれぞれの合計が、リード２４の厚さ寸法内に入るように、三者の大きさが選択されている。
【００５１】
ダイパッド部２９の裏面は、リード２４の下面部（図１０において上方側の面）と同一平面内に属しており、当該裏面を除く周囲がボンディングワイヤ２５とともに封止樹脂２６でモールドされることによって、ＱＦＮタイプのリードレスパッケージ２２が構成される。
【００５２】
伝熱用端子２８は、半導体チップ２３からの発熱を当該半導体チップ２３の外部へ伝える機能を有し、本実施の形態では、半導体チップ２３とリード２４との間に配置されている。伝熱用端子２８は、リード２４と同等の厚さ（高さ）を有し、また、ダイパッド部２９の周縁に沿って等間隔で一体的に形成されている。なお、ボンディングワイヤ２５は、伝熱用端子２８の配列ピッチ間に張り巡らされ、伝熱用端子２８とボンディングワイヤ２５とが接触しないようにしている。
【００５３】
なお、伝熱用端子２８の配列は必ずしも図示の通りである必要はなく、例えばボンディングワイヤ２５による結線密度の疎密に従い、その疎の部分にのみ配置するようにしてもよい。
【００５４】
これら伝熱用端子２８およびダイパッド部２９はそれぞれリード２４と同一の材料で形成されている。特に、図示せずとも一枚のリードフレームで一体的に形成されたものからなっている。リード２４の上下面、伝熱用端子２８の先端およびダイパッド部２９の裏面とは、それぞれ外部へ露出してリードレスパッケージ２２の外面を構成している（図１１，図１２）。そして、これらの金属面には、めっき被膜３０が形成されている。
【００５５】
各々のリードレスパッケージ２２は、図１０に示すように、リード２４および伝熱用端子２８に設けた導電性の接合材２７を介して互いに接続され、最下層のリードレスパッケージ２２のリード２４および伝熱用端子２８はそれぞれ、接合材２７を介してプリント配線板８の入出力用ランド９および放熱用ランド１４に接続されている。これにより、各層のリードレスパッケージ２２は、各々のリード２４によって層間の電気的な接続がなされるとともに、各層の伝熱用端子２８およびダイパッド部２９によって層間の放熱経路を形成している。
【００５６】
また、最上層に位置するリードレスパッケージ２２のダイパッド部２９は、各層のリードレスパッケージ２２からの発熱を外気へ、もしくはユーザーにて取り付けられる放熱器などへ放出するための放熱板としての機能を有している。
【００５７】
以上、本実施の形態により、上述の第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、リードレスパッケージの四隅（コーナ部）に限らず、パッケージ内部の任意の位置に伝熱用端子２８を形成できるため、放熱経路の多元化を図ることができ、これにより放熱経路の設計自由度が高められる。
【００５８】
（第３の実施の形態）
図１３〜図１５は、本発明の第３の実施の形態を示している。ここで、図１３は本実施の形態によるリードレスパッケージ３２の側断面図、図１４は図１３の裏面図、図１５は図１３の平面図である。
【００５９】
本実施の形態のリードレスパッケージ３２は、上述した第１，第２の実施の形態を組み合わせた構造を有している。
【００６０】
すなわち、本実施の形態のリードレスパッケージ３２は、半導体チップ３３と、半導体チップ３３の側方に近接して配置される信号入出力用の複数のリード３４と、半導体チップ３３とリード３４とを接続するボンディングワイヤ３５と、半導体チップ３３とボンディングワイヤ３５とを封止する封止樹脂３６と、半導体チップ３３を支持するダイパッド部３９とを有し、更に、パッケージ四隅に配置される第１伝熱用端子３８Ａと、半導体チップ３３とリード３４との間に配置される第２伝熱用端子３８Ｂと、ダイパッド部３９と第１伝熱用端子３８Ａとを接続する水平伝熱部３８Ｃとを備えている。
【００６１】
ダイパッド部３９は、リード３４の厚さ（高さ）の範囲内で半導体チップ３３を支持している。つまり、ダイパッド部３９の厚さ、半導体チップ３３の厚さ、そして、ボンディングワイヤ３５のループ高さのそれぞれの合計が、リード３４の厚さ寸法内に入るように、三者の大きさが選択されている。
【００６２】
ダイパッド部３９の裏面は、リード３４の下面部と同一平面内に属しており、当該裏面を除く周囲がボンディングワイヤ３５とともに封止樹脂３６でモールドされることによって、ＱＦＮタイプのリードレスパッケージ３２が構成される。
【００６３】
第１伝熱用端子３８Ａおよび第２伝熱用端子３８Ｂは、半導体チップ３３からの発熱を当該半導体チップ３３の外部へ伝える機能を有している。第１，第２伝熱用端子３８Ａ，３８Ｂは、リード３４と同等の厚さ（高さ）を有し、また、第１伝熱用端子３８Ａはダイパッド部３９に対して水平伝熱部３８Ｃを介して連絡している。なお、水平伝熱部３８Ｃは、ダイパッド部３９と同等の厚さに形成されている。また、ボンディングワイヤ３５は、第２伝熱用端子３８Ｂの配列ピッチ間に張り巡らされ、伝熱用端子３８Ｂとボンディングワイヤ３５とが接触しないようにしている。
【００６４】
これらダイパッド部３９、第１，第２伝熱用端子３８Ａ，３８Ｂおよび水平伝熱部３８Ｃは、それぞれリード３４と同一の材料で形成されている。特に、図示せずとも一枚のリードフレームで一体的に形成されたものからなっている。リード３４および第１伝熱用端子３８Ａの各々の上下両面と、第２伝熱用端子３８Ｂの先端と、ダイパッド部３９および水平伝熱部３８Ｃの各々の裏面とは、それぞれ外部へ露出してリードレスパッケージ３２の外面を構成している（図１４，図１５）。そして、これらの金属面には、めっき被膜４０が形成されている。
【００６５】
以上のように構成されるリードレスパッケージ３２は、図示せずとも、リード３４および第１，第２伝熱用端子３８Ａ，３８Ｂを介して複数段に積層することにより、積層型の半導体装置を構成することができる。
【００６６】
本実施の形態によれば、上述の各実施の形態と同様な効果を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、上述の各実施の形態に比べて多くの放熱経路が形成されているので放熱性能が高められ、発熱量がきわめて高い半導体チップを内蔵するリードレスパッケージの積層構造に好適に実施することができる。
【００６７】
（第４の実施の形態）
図１６〜図１９は、本発明の第４の実施の形態を示している。ここで、図１６は本実施の形態による半導体装置４１の側断面図、図１７は図１６の平面図、図１８は図１７における［１８］−［１８］線方向断面図、図１９は図１６の裏面図である。
【００６８】
本実施の形態の半導体装置４１は、半導体チップ４３を内蔵する同一構成のリードレスパッケージ４２が複数段（図では４段）、垂直方向に積層されることによって構成されている。
【００６９】
半導体装置１を構成する各段のリードレスパッケージ４２は、半導体チップ４３と、半導体チップ４３の側方に配置される信号入出力用の複数のリード４４と、半導体チップ４３とリード４４とを接続するボンディングワイヤ４５と、半導体チップ４３とボンディングワイヤ４５とを封止する封止樹脂４６と、半導体チップ４３を支持するダイパッド部４９と、ダイパッド部４９に連絡しリード４４と同等の厚さの伝熱用端子４８とを有している。
【００７０】
ダイパッド部４９は、リード４４の厚さ（高さ）の範囲内で半導体チップ３を支持している。つまり、ダイパッド部４９の厚さ、半導体チップ４３の厚さ、そして、ボンディングワイヤ４５のループ高さのそれぞれの合計が、リード４４の厚さ寸法内に入るように、三者の大きさが選択されている。
【００７１】
ダイパッド部４９の裏面は、リード４４の下面部（図１６において上方側の面）と同一平面内に属しており、当該裏面を除く周囲がボンディングワイヤ４５とともに封止樹脂４６でモールドされることによって、ＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｕｔｌｉｎｅ　Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ　ｐａｃｋａｇｅ）タイプのリードレスパッケージ４２が構成される。
【００７２】
伝熱用端子４８は、半導体チップ４３からの発熱を当該半導体チップ４３の外部へ伝える機能を有し、本実施の形態では、リード４４が形成されないパッケージ側面においてダイパッド部４９と一体的に設けられている（図１８，図１９）。伝熱用端子４８は、リード４４と同等の厚さ（高さ）を有し、また、ダイパッド部４９の側部全域に形成されている。
【００７３】
これらダイパッド部４９および伝熱用端子４８は、それぞれリード４４と同一の材料で形成されている。特に、図示せずとも一枚のリードフレームで一体的に形成されたものからなっている。リード４４の上下面、伝熱用端子４８の先端およびダイパッド部４９の裏面とは、それぞれ外部へ露出してリードレスパッケージ４２の外面を構成している（図１７，図１９）。そして、これらの金属面には、めっき被膜５０が形成されている。
【００７４】
各々のリードレスパッケージ４２は、図１６に示すように、リード４４および伝熱用端子４８に設けた導電性の接合材４７を介して互いに接続され、最下層のリードレスパッケージ４２のリード４４および伝熱用端子４８はそれぞれ、接合材４７を介してプリント配線板８の入出力用ランド９および放熱用ランド１４に接続されている。これにより、各層のリードレスパッケージ４２は、各々のリード４４によって層間の電気的な接続がなされるとともに、各層の伝熱用端子４８およびダイパッド部４９によって層間の放熱経路を形成している。
【００７５】
また、最上層に位置するリードレスパッケージ４２のダイパッド部４９は、各層のリードレスパッケージ４２からの発熱を外気へ、もしくはユーザーにて取り付けられる放熱器などへ放出するための放熱板としての機能を有している。
【００７６】
以上のように構成される本実施の形態の半導体装置４１によっても、上述の第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００７７】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００７８】
例えば以上の各実施の形態では、同種の半導体チップが内蔵されたリードレスパッケージを複数段に積層して半導体装置を構成する例について説明したが、互いに異種の半導体チップを内蔵するリードレスパッケージを積層して半導体装置を構成することも可能である。
【００７９】
また、以上の各実施の形態では、半導体装置の各層を垂直方向に連絡する放熱経路を直線的に形成したが、これに限らず、垂直方向の放熱経路をジグザグ状に形成することも可能である。
【００８０】
また、伝熱用端子の形成数を各層において同一としたが、各層間において最低１箇所の放熱経路があれば、最低限の放熱性は確保できるので、各層において伝熱用端子の数を異ならせることも可能である。
【００８１】
また、各層のリードレスパッケージを接続する接合材は、上述のソルダペーストに限らず、例えばめっきバンプ等も適用可能である。また、導電ペースト、異方性導電材料（ＡＣＦ／ＡＣＰ）等の導電層を用いて層間の接続を図るようにしてもよい。
【００８２】
さらに、以上の各実施の形態では、単一のリードフレームに対して単一の半導体チップを搭載したリードレスパッケージを複数段積層した三次元モジュールに本発明を適用した例を説明したが、単一のリードフレームに対して複数の半導体チップを搭載したマルチチップ型のリードレスパッケージからなる三次元モジュールに対しても、本発明は適用可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のリードレスパッケージによれば、信号入出力用のリードとともに、ダイパッド部に連絡する放熱のための伝熱用端子を並設したので、当該リードレスパッケージを積層した場合でも、積層方向における放熱経路を確保することができ、過度の発熱による動作不良を回避することができる。
【００８４】
また、ダイパッド部および伝熱用端子は、リードを構成するためのリードフレームの一部として一体的に形成するようにすれば、放熱用の部材を後工程で取り付ける必要をなくし、生産性および製造コストの悪化を回避することができる。また、この場合、ダイパッド部および伝熱用端子は、半導体チップをパッケージングする際にリードとともにパッケージの一部として内蔵させることができるので、パッケージ厚の大型化を防止することができる。
【００８５】
一方、本発明の半導体装置によれば、複数段に積層されたリードレスパッケージの、特に内層部に位置するリードレスパッケージの半導体チップからの発熱による動作不良を回避することができるので、積層型半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体装置の側断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２における［３］−［３］線方向断面図である。
【図４】図１の裏面図である。
【図５】図１の半導体装置を構成するリードレスパッケージの側断面図である。
【図６】図５のリードレスパッケージを構成するためのリードフレームの平面図である。
【図７】図５のリードレスパッケージの製造方法を説明する工程断面図である。
【図８】図５のリードレスパッケージの製造方法を説明する工程断面図である。
【図９】図１の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による半導体装置の側断面図である。
【図１１】図１０の平面図である。
【図１２】図１０の裏面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態によるリードレスパッケージの側断面図である。
【図１４】図１３の裏面図である。
【図１５】図１３の平面図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態による半導体装置の側断面図である。
【図１７】図１６の平面図である。
【図１８】図１７における［１８］−［１８］線方向断面図である。
【図１９】図１６の裏面図である。
【図２０】従来の半導体装置の側断面図である。
【図２１】図２０の半導体装置を構成する従来のリードレスパッケージの側断面図である。
【図２２】従来のリードレスパッケージの全体を示す斜視図であり、Ａは表面側から見た図、Ｂは裏面側から見た図である。
【図２３】従来のリードレスパッケージを構成するためのリードフレームを示す図であり、Ａは平面図、ＢはＡにおける［Ｂ］−［Ｂ］線方向断面図である。
【符号の説明】
１，２１，４１…半導体装置、２，２２，３２，４２…リードレスパッケージ、３，２３，３３，４３…半導体チップ、４，２４，３４，４４…リード、５，２５，３５，４５…ボンディングワイヤ、６，２６，３６，４６…封止樹脂、８…プリント配線板、９…入出力用ランド、１４…放熱用ランド、１０，２８，３８Ａ，３８Ｂ，４８…伝熱用端子、１１，２９，３９，４９…ダイパッド部、１２，３８Ｂ…水平伝熱部、１５…リードフレーム。
【図１】
2004031650.tif 000003
【図２】
2004031650.tif 000004
【図３】
2004031650.tif 000005
【図４】
2004031650.tif 000006
【図５】
2004031650.tif 000007
【図６】
2004031650.tif 000008
【図７】
2004031650.tif 000009
【図８】
2004031650.tif 000010
【図９】
2004031650.tif 000011
【図１０】
2004031650.tif 000012
【図１１】
2004031650.tif 000013
【図１２】
2004031650.tif 000014
【図１３】
2004031650.tif 000015
【図１４】
2004031650.tif 000016
【図１５】
2004031650.tif 000017
【図１６】
2004031650.tif 000018
【図１７】
2004031650.tif 000019
【図１８】
2004031650.tif 000020
【図１９】
2004031650.tif 000021
【図２０】
2004031650.tif 000022
【図２１】
2004031650.tif 000023
【図２２】
2004031650.tif 000024
【図２３】
2004031650.tif 000025