(57)【要約】【課題】発熱量が大きい第１の半導体チップと発熱量が小さい第２の半導体チップとを樹脂で一体的に封止しても影響を及ばないようにする。【解決手段】外部電極引出し用のボンディングパッド１６、１６が各アウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・にワイヤボンディングされた発熱量が大きい第１の半導体チップ１５と、外部電極引出し用のボンディングパッド１８、１８が各アウターリード２５Ｂ、２５Ｂ・・・にワイヤボンディングされた第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップ１７とよりなり、前記第１の半導体チップ１５を高熱伝導性樹脂２８でモールドし、第２の半導体チップ１７と高熱伝導性樹脂でモールドした第１の半導体チップ１５とを一体に非高熱伝導性樹脂３１でモールドする。【選択図】  図１
2004273570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームの第１のダイパッド部にボンディングされ、外部電極引出し用のボンディングパッドが対応するアウターリードにワイヤボンディングされた発熱量が大きい第１の半導体チップと、
前記リードフレームの第２のダイパッド部にボンディングされ、外部電極引出し用のボンディングパッドが対応するアウターリードにワイヤボンディングされた第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップとよりなり、
前記第１の半導体チップを高熱伝導樹脂で樹脂封止し、第２の半導体チップと前記高熱伝導樹脂で樹脂封止された第１の半導体とを一体に非高熱伝導樹脂で樹脂封止したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
発熱量が大きい第１の半導体チップをリードフレームの第１のダイパッド部にボンディングし、
前記第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、
第１の半導体チップを高熱伝導樹脂でトランスファーモールドし、
第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップをリードフレームの第２ダイパッド部にボンディングし、
前記第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、
前記高熱伝導樹脂でモールドされた発熱量が大きい第１の半導体チップと前記第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップとを非高熱伝導樹脂で一体にモールドしたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項３】
発熱量が大きい第１の半導体チップをリードフレームの第１のダイパッド部にボンディングし、
前記第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、
第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップをリードフレームの第２のダイパッド部にボンディングし、
前記第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、
前記第２の半導体チップより発熱量が大きい第１の半導体チップを高熱伝導樹脂でポッティングし、モールドし、
前記高熱伝導樹脂でポッティングした発熱量が大きい第１の半導体チップと前記発熱量が小さい第２の半導体チップとを非高熱伝導樹脂で一体にモールドしたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記発熱量が大きい第１の半導体チップは電力用のバイポーラトランジスタで構成した集積回路であり、第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップはＭＯＳトランジスタで構成した集積回路であることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法。
【請求項５】
前記非高熱伝導樹脂は低応力樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイポーラトランジスタ等で形成された発熱量の大きいＩＣチップとＭＯＳトランジスタ等で形成されたマイコン等の発熱量が小さいＬＳＩチップとを同一パケーッジに樹脂でモールドした樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ受像機等に使用される半導体装置においては、受信された信号を増幅する電力増幅回路等を形成するＩＣチップ等とこれら電力増幅回路等を各種制御すマイコン等を形成するＬＳＩチップとを一体的に同一樹脂でモールドする。
【０００３】
またモータではコイルに電流を供給する電力用のＩＣチップとＭＯＳＦＥＴで形成され前記電力用のＩＣチップを制御する制御用のＩＣチップとを一体的に同一樹脂でモールドする。このように電力用のＩＣチップと制御用のＩＣチップを一体的に樹脂封止した複合の樹脂封止型半導体装置が多く使用されている。
【０００４】
図７および図８は従来の複合の樹脂封止型半導体装置の断面図および平面図である。電力増幅回路等を形成するＩＣチップ１はバイポーラ型トランジスタで構成されている。これらＩＣチップ１はリードフレーム２のダイパッド部２Ａにボンディングされ、ＩＣチップ１の外部電極引出し用のボンディングパッド３、３、・・・はリードフレーム２に有するアウターリード５、５・・・に金属細線６、６・・・でワイヤボンディングされている。
【０００５】
同様に、マイコン等を形成するＬＳＩチップ７はＭＯＳＦＥＴで構成されている。これらＬＳＩチップ７はリードフレーム２のダイパッド部２Ｂにボンディングされ、ＬＳＩチップ７の外部電極引出し用のボンディングパッド９、９はリードフレーム２に有するアウターリード５、５・・・に金属細線１０、１０でワイヤボンディングされる。
【０００６】
リードフレーム２に取付けられたＩＣチップ１とＣチップ７は夫々ワイヤボンデングされたアウターリード５、５・・・を除いて成形金型に入れられ、その成形金型にモールド樹脂１１を注入することによりトランスファーモールドしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２４００１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂封止型半導体装置は信号を増幅する電力増幅回路等を形成するバイポーラ型トランジスタで構成した集積回路チップとＭＯＳ型トランジスタで構成した集積回路チップとを同一の樹脂で一体的にモールドしていた。
【０００９】
ところで電力増幅回路等を形成するＩＣチップは発熱量が大きいので、発熱された熱は熱伝導率がよい樹脂を用いてパッケージ外部に伝えて放熱する必要がある。しかし高熱伝導樹脂は一般的に樹脂封止に用いられる非高熱伝導樹脂に比較して高価格であるので、コストがかかることとなる。
【００１０】
また高熱伝導樹脂とするためには、樹脂にアルミナが使用されるが弾性率が一般に用いられていれる低応力樹脂に比して応力が大きくなり、モールドされるＩＣチップに歪みを与える。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は発熱量が大きい第１の半導体チップと第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップとを樹脂で一体的に封止しても影響を及ばさないようにするもので、
リードフレームの第１のダイパッド部にボンディングされ、外部電極引出し用のボンディングパッドが対応するアウターリードにワイヤボンディングされた発熱量が大きい第１の半導体チップと、前記リードフレームの第２のダイパッド部にボンディングされ、外部電極引出し用のボンディングパッドが対応するアウターリードにワイヤボンディングされた第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップとよりなり、前記第１の半導体チップを高熱伝導樹脂で樹脂封止し、第２の半導体チップと前記高熱伝導樹脂で樹脂封止された第１の半導体とを一体に非高熱伝導樹脂で樹脂封止した樹脂封止型半導体装置を提供する。
【００１２】
本発明は発熱量が大きい第１の半導体チップをリードフレームの第１のダイパッド部にボンディングし、前記第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、第１の半導体チップを高熱伝導樹脂でトランスファーモールドし、第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップをリードフレームの第２ダイパッド部にボンディングし、
前記第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、前記高熱伝導樹脂でモールドされた発熱量が大きい第１の半導体チップと前記第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップとを非高熱伝導樹脂で一体にモールドした樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明は発熱量が大きい第１の半導体チップをリードフレームの第１のダイパッド部にボンディングし、前記第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップをリードフレームの第２のダイパッド部にボンディングし、前記第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドを対応するアウターリードにワイヤボンドし、前記第２の半導体チップより発熱量が大きい第１の半導体チップを高熱伝導樹脂でポッティングし、モールドし、
前記高熱伝導樹脂でポッティングした発熱量が大きい第１の半導体チップと前記発熱量が小さい第２の半導体チップとを非高熱伝導樹脂で一体にモールドした樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は前記発熱量が大きい第１の半導体チップは電力用のバイポーラトランジスタで構成した集積回路であり、第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップはＭＯＳトランジスタで構成した集積回路であ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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を図１〜図６に従って説明する。
【００１６】
図１は本発明の樹脂封止型半導体装置を示す断面図、図２は同じく本発明の樹脂封止型半導体装置および本発明の樹脂封止型半導体装置の要部の平面図である。第１のＩＣチップ１５はバイポーラ型トランジスタで構成されたテレビ受像機に使用される電力増幅回路あるいはモータのコイルに電流を供給するモータ回路等の電力用の集積回路で、消費電力が大きいため発熱が大きい。第１のＩＣチップ１５には外部電極引出し用の多数のボンディングパッド１６、１６・・・が設けられている。
【００１７】
第２のＩＣチップ１７はテレビ受像機のチャンネル制御等の各種制御に用いられるＭＯＳ型トランジスタで構成されたＬＳＩで、実際にはマイコンが用いられており、第２のＩＣチップ１７にも外部電極引出し用の多数のボンディングパッド１８、１８・・・が設けられている。第２のＩＣチップ１７は第１のＩＣチップ１５に比して発熱量が小さく、また樹脂応力に対するセンシビリテイが高く、歪み及び熱に対して影響され易い。
【００１８】
第１のＩＣチップ１５はリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａにダイボンドされ、また第２のＩＣチップ１７はリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂに夫々ダイボンドされ樹脂パッケージ２２に収納される。
【００１９】
前記第１のダイパッド部２０Ａと第２のダイパッド部２０Ｂは別々のリードフレームに設けてもよいが、同一のリードフレーム２０に設けるときには細くしたタイバー２０Ｃを形成し、熱伝導が低くなるようにしている。
【００２０】
第１のＩＣチップ１５の各ボンディングパッド１６、１６・・・はリードフレーム２０に設けられた対応するアウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・に金属細線２６、２６・・・でワイヤーボンディングされる。同様に第２のＩＣチップ１７の各ボンディングパッド１８、１８・・・はリードフレーム２０に設けられた対応するアウターリード２５Ｂ、２５Ｂ・・・に金属細線３０、３０・・・でワイヤボンディングされる。
【００２１】
リードフレーム２０に取付けられた第１のＩＣチップ１５および第２のＩＣチップ１７は各ボンディングパッド１６、１６・・・、１８、１８・・・がアウターリード２５Ａ、２５Ｂ・・・にワイヤボンディングされた後、アウターリード２５Ａ、２５Ｂが外部に突出されるようにして樹脂で封止され一体にされる。
【００２２】
しかし第１のＩＣチップ１５は発熱量が大きく高温となるので、発熱量された熱を外部に早く伝え放熱し、他に伝達されないようにする必要がある。それに対して第２のＩＣチップ１７は発熱が少ないので、それ程高温になることがない。また第２のＩＣチップ１７は応力に弱い。ところで高熱伝導樹脂は非高熱伝導樹脂に比して高価であり、且つ樹脂応力が大きい。
【００２３】
そこで本発明の特徴とするところは、第１のＩＣチップ１５はその部分のみを高価な高熱伝導樹脂２８でトランスファーモールドし、発熱された熱が早く外部に放熱されるようにする。
【００２４】
そして高熱伝導樹脂２４で樹脂封止された第１のＩＣチップ１５と第２のＩＣチップ１７とは一般に用いられている価格が安く、且つ低応力な非高熱伝導樹脂２６で一体的に樹脂封止している。
【００２５】
図３は前述した第１のＩＣチップ１５と第２のチップ１７を樹脂で一体に樹脂封止する製造過程を示したフローチャートである。
【００２６】
図３（イ）に示すように、先ずバイポーラトランジスタからなる発熱量が大きい第１のＩＣチップ１５を用意する。
【００２７】
図３（ロ）に示すように、第１のＩＣチップ１５をリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａにダイボンドする。
【００２８】
然る後、図３（ハ）に示すように第１のＩＣチップの各ボンディングパッド１６、１６・・・とアウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・とを金属細線２６、２６・・・でワイヤボンドする。
【００２９】
そして図３（ニ）に示すように、アウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・を除いてリードフレーム２０に取付けられた第１のＩＣ１５チップのみを金型で形成したキャビティの内部に設置し、キャビティ内に高熱伝導樹脂２８を注入して第１のＩＣチップ１５を樹脂封止する。
【００３０】
次ぎに図３（ホ）に示すように、第１のＩＣチップ１５を樹脂封止した後、ＭＯＳＦＥＴからなる第１のＩＣチップより発熱量が小さい第２のＩＣチップ１７を用意する。
【００３１】
図３（ヘ）に示すように、第２のＩＣ１７をリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂにダイボンドする。
【００３２】
然る後図３（ト）に示すように、前述と同様に第２のＩＣチップ１７の各ボンディングパッド１８、１８とアウターリード２５Ｂ、２５Ｂとを金属細線３０、３０・・・でワイヤボンドする。
【００３３】
さらに図３（チ）に示すように、前述の高熱伝導樹脂２８でトランスファモールドされた第１のＩＣチップ１５と第２のＩＣチップ１７とを非高熱伝導樹脂３１で一体的にトランスファモールドする。
【００３４】
トランスファーモールド工程はリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａに取付けられ高熱伝導樹脂２８で樹脂封止された第１のＩＣチップ１５とリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂに取付けられた第２のＩＣチップ１７とを上下よりなる金型で形成されたキャビティ内に設置する。然る後キャビティ内に非高熱伝導樹脂３１を注入して第１及び第２のＩＣチップ１５、１７を樹脂封止する。
【００３５】
図３（リ）に示すように、非高熱伝導樹脂３１で第１のＩＣチップ１５と第２のＩＣチップ１７とを一体的にトランスファモールドした後、モールドされた非高熱伝導樹脂３１より外部に突出されたアウタ−リード２５、２５・・・部分をメッキする。
【００３６】
図３（ヌ）に示すように最後に表面に機種名及び品番等を印刷することにより半導体装置は完成する。
【００３７】
図４は前述のトランスファーモールドに用いられた各種樹脂の成分および特性等を示す表である。表に示すように第１のＩＣチップをモールドした高熱伝導樹脂２８はフィラー配合がアルミナ１００％である。熱伝導率は４．５Ｗ／ｍ．Ｋと一般に用いられている非高熱伝導樹脂３１の０．６３Ｗ／ｍ．Ｋに比較して大きいことがわかる。
【００３８】
高熱伝導樹脂２８はこのように熱伝導率が格段と大きいので、第１のＩＣチップ１５で発熱した熱は高熱伝導樹脂２８を伝わって外部に放熱される。従って第１のＩＣチップ１５が過熱されるのを防止する。
【００３９】
このように第１のＩＣチップ１５で発熱された熱は高熱伝導樹脂２８により早く外部に放熱されるので、第２のＩＣチップ１７が一体的に樹脂封止されていても伝わることがない。また第２のＩＣチップ１７は放熱量が少ないので、それ自身に発熱で過熱されることがない。
【００４０】
高熱伝導性樹脂２８は熱伝導率が非熱高伝導性樹脂３１に比べて価格が約３倍以上も高く、もし全体を高熱伝導性樹脂３１でモールドした場合、半導体装置の価格が高騰してしまうが、第１のＩＣチップ１５のみを樹脂モールドするので、使用量が少なくて済み、価格の高騰は僅かである。
【００４１】
尚、図４の表の中央に示す高熱伝導性樹脂と非高熱伝導樹脂とを混合したのはは従来の非高熱伝導樹脂より熱伝導率がよいが、それでも第１のＩＣチップ１５で発生された熱を素早く放熱するには熱伝導率が不足している。
【００４２】
また非高熱伝導性樹脂はシリコーン系樹脂であるため、アルミナを使用した高熱伝導性樹脂に比較して低応力樹脂となる。従って第２のＩＣチップ１７にモールドするときの樹脂応力が低く、第２のＩＣチップ１７の回路特性の変動をきたしたり、誤動作するのを防止する。
【００４３】
図５は本発明の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法の他の実施例を示す断面図である。第１のＩＣチップ１５には前述と同様で発熱量がバイポーラトタンジスタからなり、多数のボンディングパッド１６、１６・・・が設けられている。又第２のＩＣチップ１７はマイコンで、多数のボンディングパッド１８、１８・・・が設けられている。
【００４４】
第１のＩＣチップ１５はリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａにダイボンドされ、また第２のＩＣチップ１７はリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂに夫々ダイボンドされ、樹脂パッケージ２２に収納される。第１のＩＣチップ１５と第２のＩＣチップ１７はリードフレーム２０に取付けられた後樹脂で封止され一体にされる。
【００４５】
そして第１のＩＣチップ１５は発熱量が大きいので、発熱された熱を外部に早く伝え放熱する必要がある。一方第２のＩＣチップ１７は発熱量が小さいのでそれ程放熱を大きくする必要がない。
【００４６】
そのため前述と同様に、第１のＩＣチップ１５はその部分のみを高熱伝導樹脂３２をポッテイングし樹脂封止し、発熱された熱が早く外部に放熱されるようにしている。さらに高熱伝導樹脂３２で樹脂封止された第１のＩＣチップ１５と第２のＩＣチップ１７とは一般に用いられている非高熱伝導樹脂３１で一体的に樹脂封止することは図１に示す半導体装置と同一である。
【００４７】
しかし、図５に示す半導体装置では第１のＩＣチップ１５を高熱伝導樹脂３２でトランスファーモールドする代わりに、高熱伝導樹脂３２をポッティングして樹脂封止している。
【００４８】
図６は図５に半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。
【００４９】
図６（イ）に示すように、先ずバイポーラトランジスタからなる発熱量が大きい第１のＩＣチップ１５を用意する。
【００５０】
図６（ロ）に示すように、先ず前述と同様バイポーラトランジスタからなる発熱量が大きい第１のＩＣチップ１５を第１のフレーム２０のダイパッド部２０Ａにダイボンドする。
【００５１】
次に、図６（ニ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴからなる発熱量が小さい第２のＩＣチップ１７をもリードフレーム２０のダイパッド部２０Ｂにダイボンドする。
【００５２】
図６（ホ）に示すように、然る後第１のＩＣチップ１５の各ボンディングパッド１６、１６・・・とアウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・とを金属細線２６、２６・・・でワイヤボンドする。それと同時に第２のＩＣチップ１７の各ボンディングパッド１８、１８・・・と前述と異なるアウターリード２５Ｂ、２５Ｂ・・・・とも金属細線３０、３０・・・でワイヤボンドする。
【００５３】
図６（ヘ）に示すように、ワイヤボンディングした第１のＩＣチップ１７の部分のみを高熱伝導樹脂３２を滴下してポッティングモールドする。
【００５４】
図６（ト）に示すように、前述の高熱伝導樹脂３２でポッティングモールドされた第１のＩＣチップ１５と第２のＩＣチップ１７とを一般に用いられている非高熱伝導樹脂３１で一体的にトランスファモールドする。
【００５５】
トランスファーモールド工程は第１のリードフレーム２０に取付けられ高熱伝導樹脂２８で樹脂封止された第１のＩＣチップ１５と第２のリードフレーム２１に取付けられた第２のＩＣチップ１７とを上下よりなる金型で形成されたキャビティ内に設置する。然る後キャビティ内に非高熱伝導樹脂３１を注入して第１及び第２のＩＣチップ１５、１７を樹脂封止する。
【００５６】
図６（チ）に示すように、非高熱伝導樹脂３１で第１のＩＣチップ１５と第２のＩＣチップ１７とを一体的にトランスファモールドした後、モールドされた非高熱伝導樹脂３１より外部に突出されたアウタ−リード２５、２５・・・部分をメッキする。
【００５７】
図６（リ）に示すように、最後に表面に機種名及び品番等を印刷することにより半導体装置は完成する。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の樹脂封止型半導体装置は第１のＩＣチップと第２のＩＣチップとが取付けられるダイパッド部を熱伝導が低くなるように構成し、且つ発熱量が大きい第１のＩＣチップを高熱伝導樹脂で封止したため、第１のＩＣチップから発熱された熱は素早く外部に放熱される。従って第１のＩＣチップで発熱された熱が第２のダイパッドに取付けられたＩＣチップに伝わるのが阻止される。
【００５９】
また発熱量が小さい第２のＩＣチップは非高熱伝導樹脂でモールドしたので、高熱伝導樹脂は非高熱伝導樹脂に比較して高価格であるが、第１のＩＣチップを高熱伝導樹脂で樹脂封止するのみであるため、使用する量が僅かであり全体としてのコストアップは僅かである。
【００６０】
さらに高熱伝導樹脂は歪応力が大きいが、応力に対して弱いＭＯＳ型トランジシタで構成する第２のＩＣチップは熱伝導率は低いが低応力の樹脂でモールドするので、加わる応力が少なく回路特性の変動あるいは誤動作が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。
【図３】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図で、図３（イ）〜図３（ヌ）は製造過程を示すフローチャートである。
【図４】本発明及び従来の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に用いられた樹脂の成分および性能等を表した表である。
【図５】本発明の他の実施例を示す樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図で、図６（イ）〜図６（リ）は製造過程を示すフローチャートである。
【図７】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【図８】従来の樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１５  第１のＩＣチップ
１７  第２のＩＣチップ
２０  リードフレーム
２５  アウターリード
２８  高熱伝導樹脂
３１  非高熱伝導樹脂
３２  高熱伝導樹脂
【図１】
2004273570.tif 000003
【図２】
2004273570.tif 000004
【図３】
2004273570.tif 000005
【図４】
2004273570.tif 000006
【図５】
2004273570.tif 000007
【図６】
2004273570.tif 000008
【図７】
2004273570.tif 000009
【図８】
2004273570.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月3日(2004.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】第１のダイパッド部と第２のダイパッド部と、それぞれのダイパッド部に対応して設けたアウターリードとで構成されるリードフレームと、
前記第１のダイパッド部にダイボンドされ、その外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤーボンディングされる発熱量の大きい第１の半導体チップと、
前記第２のダイパッド部にダイボンドされ、その外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤーボンディングされる前記第１の半導体チップより発熱量の小さい第２の半導体チップとを備え、
前記第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂で樹脂封止し、前記第２の半導体チップおよび前記高熱伝導性樹脂で樹脂封止された前記第１の半導体チップとを一体に非高熱伝導性樹脂で樹脂封止したことを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】  前記第１の半導体チップは電力用のバイポーラトランジスタであり、前記第２の半導体チップはＭＯＳトランジスタで構成した集積回路であ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。
【請求項３】  前記非高熱伝導性樹脂は低応力樹脂で構成され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。
【請求項４】  第１のダイパッド部と第２のダイパッド部と、それぞれのダイパッド部に対応して設けたアウターリードとで構成されるリードフレームを準備し、
発熱量が大きい第１の半導体チップを前記第１のダイパッド部にダイボンドし、該第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、
前記第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂でトランスファーモールドし、
前記第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップを前記第２のダイパッド部にダイボンドし、該第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、
前記高熱伝導性樹脂でモールドされた前記第１の半導体チップを含み前記第２の半導体チップを非高熱伝導性樹脂で一体にモールドしたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項５】  第１のダイパッド部と第２のダイパッド部と、それぞれのダイパッド部に対応して設けたアウターリードとで構成されるリードフレームを準備し、
発熱量が大きい第１の半導体チップを前記第１のダイパッド部にダイボンドし、該第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、
前記第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂でポッティングによりモールドし、
前記第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップを前記第２のダイパッド部にダイボンドし、該第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、
前記高熱伝導性樹脂でモールドされた前記第１の半導体チップを含み前記第２の半導体チップを非高熱伝導性樹脂で一体にモールドしたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバイポーラトランジスタ等で形成された発熱量の大きい半導体チップとＭＯＳトランジスタ等で形成されたマイコン等の発熱量が小さいＬＳＩチップとを同一パケーッジに樹脂でモールドした樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ受像機等に使用される半導体装置においては、受信された信号を増幅する電力増幅回路等を形成する半導体チップ等とこれら電力増幅回路等を各種制御すマイコン等を形成するＬＳＩチップとを一体的に同一樹脂でモールドする。
【０００３】
またモータではコイルに電流を供給する電力用の半導体チップとＭＯＳＦＥＴで形成され前記電力用の半導体チップを制御する制御用の半導体チップとを一体的に同一樹脂でモールドする。このように電力用の半導体チップと制御用の半導体チップを一体的に樹脂封止した複合の樹脂封止型半導体装置が多く使用されている。
【０００４】
図７および図８は従来の複合の樹脂封止型半導体装置の断面図および平面図である。電力増幅回路等を形成する半導体チップ１はバイポーラ型トランジスタで構成されている。これら半導体チップ１はリードフレーム２のダイパッド部２Ａにボンディングされ、半導体チップ１の外部電極引出し用のボンディングパッド３、３、・・・はリードフレーム２に有するアウターリード５、５・・・に金属細線６、６・・・でワイヤボンディングされている。
【０００５】
同様に、マイコン等を形成するＬＳＩチップ７はＭＯＳＦＥＴで構成されている。これらＬＳＩチップ７はリードフレーム２のダイパッド部２Ｂにボンディングされ、ＬＳＩチップ７の外部電極引出し用のボンディングパッド９、９はリードフレーム２に有するアウターリード５、５・・・に金属細線１０、１０でワイヤボンディングされる。
【０００６】
リードフレーム２に取付けられた半導体チップ１とＣチップ７は夫々ワイヤボンデングされたアウターリード５、５・・・を除いて成形金型に入れられ、その成形金型にモールド樹脂１１を注入することによりトランスファーモールドしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２４００１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂封止型半導体装置は信号を増幅する電力増幅回路等を形成するバイポーラ型トランジスタで構成した集積回路チップとＭＯＳ型トランジスタで構成した集積回路チップとを同一の樹脂で一体的にモールドしていた。
【０００９】
ところで電力増幅回路等を形成する半導体チップは発熱量が大きいので、発熱された熱は熱伝導率がよい樹脂を用いてパッケージ外部に伝えて放熱する必要がある。しかし高熱伝導性樹脂は一般的に樹脂封止に用いられる非高熱伝導性樹脂に比較して高価格であるので、コストがかかることとなる。
【００１０】
また高熱伝導性樹脂とするためには、樹脂にアルミナが混入されるが弾性率が一般に用いられていれる低応力樹脂に比して応力が大きくなり、モールドされる半導体チップに歪みを与える。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は発熱量が大きい第１の半導体チップと第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップとを樹脂で一体的に封止しても影響を及ばさないようにする樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を実現するものであり、
第１のダイパッド部と第２のダイパッド部と、それぞれのダイパッド部に対応して設けたアウターリードとで構成されるリードフレームと、前記第１のダイパッド部にダイボンドされ、その外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤーボンディングされる発熱量の大きい第１の半導体チップと、前記第２のダイパッド部にダイボンドされ、その外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤーボンディングされる前記第１の半導体チップより発熱量の小さい第２の半導体チップとを備え、前記第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂で樹脂封止し、前記第２の半導体チップおよび前記高熱伝導性樹脂で樹脂封止された前記第１の半導体チップとを一体に非高熱伝導性樹脂で樹脂封止したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、第１のダイパッド部と第２のダイパッド部と、それぞれのダイパッド部に対応して設けたアウターリードとで構成されるリードフレームを準備し、発熱量が大きい第１の半導体チップを前記第１のダイパッド部にダイボンドし、該第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、前記第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂でトランスファーモールドし、前記第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップを前記第２のダイパッド部にダイボンドし、該第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、前記高熱伝導性樹脂でモールドされた前記第１の半導体チップを含み前記第２の半導体チップを非高熱伝導性樹脂で一体にモールドしたことを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明は、第１のダイパッド部と第２のダイパッド部と、それぞれのダイパッド部に対応して設けたアウターリードとで構成されるリードフレームを準備し、発熱量が大きい第１の半導体チップを前記第１のダイパッド部にダイボンドし、該第１の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、前記第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂でポッティングによりモールドし、前記第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップを前記第２のダイパッド部にダイボンドし、該第２の半導体チップの外部電極引出し用のボンディングパッドと対応する前記アウターリードとをワイヤボンドし、前記高熱伝導性樹脂でモールドされた前記第１の半導体チップを含み前記第２の半導体チップを非高熱伝導性樹脂で一体にモールドしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を図１〜図６に従って説明する。
【００１５】
図１は本発明の樹脂封止型半導体装置を示す断面図、図２は同じく本発明の樹脂封止型半導体装置および本発明の樹脂封止型半導体装置の要部の平面図である。第１の半導体チップ１５はバイポーラ型トランジスタで構成されたテレビ受像機に使用される電力増幅回路あるいはモータのコイルに電流を供給するモータ回路等の電力用の集積回路で、消費電力が大きいため発熱が大きい。第１の半導体チップ１５には外部電極引出し用の多数のボンディングパッド１６、１６・・・が設けられている。
【００１６】
第２の半導体チップ１７はテレビ受像機のチャンネル制御等の各種制御に用いられるＭＯＳ型トランジスタで構成されたＬＳＩで、実際にはマイコンが用いられており、第２の半導体チップ１７にも外部電極引出し用の多数のボンディングパッド１８、１８・・・が設けられている。第２の半導体チップ１７は第１の半導体チップ１５に比して発熱量が小さく、また樹脂応力に対するセンシビリテイが高く、歪み及び熱に対して影響され易い。
【００１７】
第１の半導体チップ１５はリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａにダイボンドされ、また第２の半導体チップ１７はリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂに夫々ダイボンドされ樹脂パッケージ２２に収納される。
【００１８】
前記第１のダイパッド部２０Ａと第２のダイパッド部２０Ｂは別々のリードフレームに設けてもよいが、同一のリードフレーム２０に設けるときには細くしたタイバー２０Ｃを形成し、熱伝導が低くなるようにしている。
【００１９】
第１の半導体チップ１５の各ボンディングパッド１６、１６・・・はリードフレーム２０に設けられた対応するアウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・に金属細線２６、２６・・・でワイヤーボンディングされる。同様に第２の半導体チップ１７の各ボンディングパッド１８、１８・・・はリードフレーム２０に設けられた対応するアウターリード２５Ｂ、２５Ｂ・・・に金属細線３０、３０・・・でワイヤボンディングされる。
【００２０】
リードフレーム２０に取付けられた第１の半導体チップ１５および第２の半導体チップ１７は各ボンディングパッド１６、１６・・・、１８、１８・・・がアウターリード２５Ａ、２５Ｂ・・・にワイヤボンディングされた後、アウターリード２５Ａ、２５Ｂが外部に突出されるようにして樹脂で封止され一体にされる。
【００２１】
しかし第１の半導体チップ１５は発熱量が大きく高温となるので、発熱量された熱を外部に早く伝え放熱し、他に伝達されないようにする必要がある。それに対して第２の半導体チップ１７は発熱が少ないので、それ程高温になることがない。また第２の半導体チップ１７は応力に弱い。ところで高熱伝導性樹脂は非高熱伝導性樹脂に比して高価であり、且つ樹脂応力が大きい。
【００２２】
そこで本発明の特徴とするところは、第１の半導体チップ１５はその部分のみを高価な高熱伝導性樹脂２８でトランスファーモールドし、発熱された熱が早く外部に放熱されるようにする。
【００２３】
そして高熱伝導性樹脂２４で樹脂封止された第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７とは一般に用いられている価格が安く、且つ低応力な非高熱伝導性樹脂２６で一体的に樹脂封止している。
【００２４】
図３は前述した第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７を樹脂で一体に樹脂封止する製造過程を示したフローチャートである。
【００２５】
図３（Ａ）に示すように、先ずバイポーラトランジスタからなる発熱量が大きい第１の半導体チップ１５を準備する。
【００２６】
図３（Ｂ）に示すように、第１の半導体チップ１５をリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａにダイボンドする。
【００２７】
然る後、図３（Ｃ）に示すように第１の半導体チップの各ボンディングパッド１６、１６・・・とアウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・とを金属細線２６、２６・・・でワイヤボンドする。
【００２８】
そして図３（Ｄ）に示すように、アウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・を除いてリードフレーム２０に取付けられた第１の半導体１５チップのみを金型で形成したキャビティの内部に設置し、キャビティ内に高熱伝導性樹脂２８を注入して第１の半導体チップ１５を樹脂封止する。
【００２９】
次ぎに図３（Ｅ）に示すように、第１の半導体チップ１５を樹脂封止した後、ＭＯＳＦＥＴからなる第１の半導体チップより発熱量が小さい第２の半導体チップ１７を用意する。
【００３０】
図３（Ｆ）に示すように、第２の半導体チップ１７をリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂにダイボンドする。
【００３１】
然る後図３（Ｇ）に示すように、前述と同様に第２の半導体チップ１７の各ボンディングパッド１８、１８とアウターリード２５Ｂ、２５Ｂとを金属細線３０、３０・・・でワイヤボンドする。
【００３２】
さらに図３（Ｈ）に示すように、前述の高熱伝導性樹脂２８でトランスファモールドされた第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７とを非高熱伝導性樹脂３１で一体的にトランスファモールドする。
【００３３】
トランスファーモールド工程はリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａに取付けられ高熱伝導性樹脂２８で樹脂封止された第１の半導体チップ１５とリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂに取付けられた第２の半導体チップ１７とを上下よりなる金型で形成されたキャビティ内に設置する。然る後キャビティ内に非高熱伝導性樹脂３１を注入して第１及び第２の半導体チップ１５、１７を樹脂封止する。
【００３４】
図３（Ｉ）に示すように、非高熱伝導性樹脂３１で第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７とを一体的にトランスファモールドした後、モールドされた非高熱伝導性樹脂３１より外部に突出されたアウタ−リード２５、２５・・・部分をメッキする。
【００３５】
図３（Ｊ）に示すように最後に表面に機種名及び品番等を印刷することにより半導体装置は完成する。
【００３６】
図４は前述のトランスファーモールドに用いられた各種樹脂の成分および特性等を示す表である。表に示すように第１の半導体チップをモールドした高熱伝導性樹脂２８はフィラー配合がアルミナ１００％である。熱伝導率は４．５Ｗ/ｍ．Ｋと一般に用いられている非高熱伝導性樹脂３１の０．６３Ｗ/ｍ．Ｋに比較して大きいことがわかる。
【００３７】
高熱伝導性樹脂２８はこのように熱伝導率が格段と大きいので、第１の半導体チップ１５で発熱した熱は高熱伝導性樹脂２８を伝わって外部に放熱される。従って第１の半導体チップ１５が過熱されるのを防止する。
【００３８】
このように第１の半導体チップ１５で発熱された熱は高熱伝導性樹脂２８により早く外部に放熱されるので、第２の半導体チップ１７が一体的に樹脂封止されていても伝わることがない。また第２の半導体チップ１７は放熱量が少ないので、それ自身に発熱で過熱されることがない。
【００３９】
高熱伝導性樹脂２８は熱伝導率が非熱高伝導性樹脂３１に比べて価格が約３倍以上も高く、もし全体を高熱伝導性樹脂３１でモールドした場合、半導体装置の価格が高騰してしまうが、第１の半導体チップ１５のみを樹脂モールドするので、使用量が少なくて済み、価格の高騰は僅かである。
【００４０】
尚、図４の表の中央に示す高熱伝導性樹脂と非高熱伝導性樹脂とを混合したのはは従来の非高熱伝導性樹脂より熱伝導率がよいが、それでも第１の半導体チップ１５で発生された熱を素早く放熱するには熱伝導率が不足している。
【００４１】
また非高熱伝導性樹脂はシリコーン系樹脂であるため、アルミナを混入した高熱伝導性樹脂に比較して低応力樹脂となる。従って第２の半導体チップ１７にモールドするときの樹脂応力が低く、第２の半導体チップ１７の回路特性の変動をきたしたり、誤動作するのを防止する。
【００４２】
図５は本発明の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法の他の実施例を示す断面図である。第１の半導体チップ１５には前述と同様で発熱量がバイポーラトタンジスタからなり、多数のボンディングパッド１６、１６・・・が設けられている。又第２の半導体チップ１７はマイコンで、多数のボンディングパッド１８、１８・・・が設けられている。
【００４３】
第１の半導体チップ１５はリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａにダイボンドされ、また第２の半導体チップ１７はリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂに夫々ダイボンドされ、樹脂パッケージ２２に収納される。第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７はリードフレーム２０に取付けられた後樹脂で封止され一体にされる。
【００４４】
そして第１の半導体チップ１５は発熱量が大きいので、発熱された熱を外部に早く伝え放熱する必要がある。一方第２の半導体チップ１７は発熱量が小さいのでそれ程放熱を大きくする必要がない。
【００４５】
そのため前述と同様に、第１の半導体チップ１５はその部分のみを高熱伝導性樹脂３２をポッテイングし樹脂封止し、発熱された熱が早く外部に放熱されるようにしている。さらに高熱伝導性樹脂３２で樹脂封止された第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７とは一般に用いられている非高熱伝導性樹脂３１で一体的に樹脂封止することは図１に示す半導体装置と同一である。
【００４６】
しかし、図５に示す半導体装置では第１の半導体チップ１５を高熱伝導性樹脂３２でトランスファーモールドする代わりに、高熱伝導性樹脂３２をポッティングして樹脂封止している。
【００４７】
図６は図５に半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。
【００４８】
図６（Ａ）に示すように、先ずバイポーラトランジスタからなる発熱量が大きい第１の半導体チップ１５を用意する。
【００４９】
図６（Ｂ）に示すように、先ず前述と同様バイポーラトランジスタからなる発熱量が大きい第１の半導体チップ１５をフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａにダイボンドする。
【００５０】
次に、図６（Ｃ）に示すように、ＭＯＳ型トランジスタで構成される発熱量が小さい第２の半導体チップ１７を用意する。
図６（Ｄ）に示すように、ＭＯＳＦＥＴからなる発熱量が小さい第２の半導体チップ１７をもリードフレーム２０の第２のダイパッド部２０Ｂにダイボンドする。
【００５１】
図６（Ｅ）に示すように、然る後第１の半導体チップ１５の各ボンディングパッド１６、１６・・・とアウターリード２５Ａ、２５Ａ・・・とを金属細線２６、２６・・・でワイヤボンドする。それと同時に第２の半導体チップ１７の各ボンディングパッド１８、１８・・・と前述と異なるアウターリード２５Ｂ、２５Ｂ・・・・とも金属細線３０、３０・・・でワイヤボンドする。
【００５２】
図６（Ｆ）に示すように、ワイヤボンディングした第１の半導体チップ１７の部分のみを高熱伝導性樹脂３２を滴下してポッティングモールドする。
【００５３】
図６（Ｇ）に示すように、前述の高熱伝導性樹脂３２でポッティングモールドされた第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７とを一般に用いられている非高熱伝導性樹脂３１で一体的にトランスファモールドする。
【００５４】
トランスファーモールド工程はリードフレーム２０の第１のダイパッド部２０Ａに取付けられ高熱伝導性樹脂２８で樹脂封止された第１の半導体チップ１５とリードフレーム２１の第２のダイパッド部２０Ｂに取付けられた第２の半導体チップ１７とを上下よりなる金型で形成されたキャビティ内に設置する。然る後キャビティ内に非高熱伝導性樹脂３１を注入して第１及び第２の半導体チップ１５、１７を樹脂封止する。
【００５５】
図６（Ｈ）に示すように、非高熱伝導性樹脂３１で第１の半導体チップ１５と第２の半導体チップ１７とを一体的にトランスファモールドした後、モールドされた非高熱伝導性樹脂３１より外部に突出されたアウタ−リード２５、２５・・・部分をメッキする。
【００５６】
図６（Ｉ）に示すように、最後に表面に機種名及び品番等を印刷することにより半導体装置は完成する。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の樹脂封止型半導体装置は第１の半導体チップと第２の半導体チップとが取付けられるダイパッド部を熱伝導が低くなるように構成し、且つ発熱量が大きい第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂で封止したため、第１の半導体チップから発熱された熱は素早く外部に放熱される。従って第１の半導体チップで発熱された熱が第２のダイパッドに取付けられた第２の半導体チップに伝わるのが阻止される。
【００５８】
また発熱量が小さい第２の半導体チップは非高熱伝導性樹脂でモールドしたので、高熱伝導性樹脂は非高熱伝導性樹脂に比較して高価格であるが、第１の半導体チップを高熱伝導性樹脂で樹脂封止するのみであるため、使用する量が僅かであり全体としてのコストアップは僅かである。
【００５９】
さらに高熱伝導性樹脂は歪応力が大きいが、応力に対して弱いＭＯＳ型トランジシタで構成する第２の半導体チップは熱伝導率は低いが低応力の樹脂でモールドするので、加わる応力が少なく回路特性の変動あるいは誤動作が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。
【図３】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図で、図３（Ａ）〜図３（Ｊ）は製造過程を示すフローチャートである。
【図４】本発明及び従来の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に用いられた樹脂の成分および性能等を表した表である。
【図５】本発明の他の実施例を示す樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す図で、図６（Ａ）〜図６（Ｉ）は製造過程を示すフローチャートである。
【図７】従来の樹脂封止型半導体装置を示す断面図である。
【図８】従来の樹脂封止型半導体装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１５  第１の半導体チップ
１７  第２の半導体チップ
２０  リードフレーム
２５  アウターリード
２８  高熱伝導性樹脂
３１  非高熱伝導性樹脂
３２  高熱伝導性樹脂


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004273570.tif 000011
【図２】
2004273570.tif 000012
【図３】
2004273570.tif 000013
【図４】
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【図５】
2004273570.tif 000015
【図６】
2004273570.tif 000016
【図７】
2004273570.tif 000017
【図８】
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