(57)【要約】【課題】複数チップが搭載された基板を備えて薄型化されたモールド樹脂封止形の半導体装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】シリコン基板１と、吊りピン２と、リード３と、ヒートスプレッダ４と、ヒートスプレッダ吊りピン５と、を備え、シリコン基板１の表面の四隅には、それぞれ吊りピン２の端部が絶縁性の接着剤２５により接合され、吊りピン２は、平板が曲げられた立体形状を有し、シリコン基板１の下には、ヒートスプレッダ吊りピン５によって吊られたヒートスプレッダ４が設置されている。【選択図】      図１
2004228447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の電気的機能チップが搭載されて前記電気的機能チップと電気的に接続されたパッドを有する基板と、立体形状を有して前記基板の前記表面に端部が接合された吊りピンと、前記基板の周囲に配置されて前記パッドとボンディングワイヤ接続されたインナーリードを有するリードと、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記基板の裏面に接触する放熱体を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記インナーリードと前記放熱体との間に絶縁体を備えることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板と前記吊りピンと前記インナーリードと前記放熱体とが封止されていることを特徴とする請求項１、請求項２及び請求項３のうちの何れか１項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記吊りピンの断面形状がコの字形であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４のうちの何れか１項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記吊りピンの断面形状が中空円形であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３及び請求項４のうちの何れか１項記載の半導体装置。
【請求項７】
リードフレームに立体形状を有する吊りピンを形成する工程と、前記吊りピンの端部を基板の表面に接合する工程と、前記基板の前記表面に複数の電気的機能チップを搭載する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
フレームに形成された放熱体に前記基板の裏面を接触させて前記フレームと前記リードフレームとを金型に設置する工程と、前記金型に樹脂を充填して前記基板と前記吊りピンと前記放熱体と前記リードフレームに形成されたインナーリードとを封止する工程と、を備えることを特徴とする請求項７記載の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、半導体装置及びその製造方法に関し、特に複数チップが搭載されたモールド樹脂封止形の半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消費電力による発熱量が大きいモールド樹脂封止形の半導体装置は、熱抵抗を低くするため内部に放熱体としてのヒートスプレッダを備えている。しかし半導体チップが搭載されるアイランドを有する通常のリードフレームを使用する場合、アイランドの下にヒートスプレッダを備える構成とすると樹脂パッケージの厚みが増して薄型化することができず、無理に薄型化しようとすればヒートスプレッダが樹脂パッケージの底面から露出したり、ボンディングワイヤが樹脂パッケージの上面から露出したりして不具合があった。そこで薄型化のための従来例の半導体装置として、図９に示すように、半導体チップ１０１をアイランドに搭載する代わりに半導体チップ１０１と平板のサポートリード１０２とを接着剤１０３により接合し、半導体チップ１０１とリード１０４との間をボンディングワイヤ１０５により接続し、樹脂封止してパッケージ１０６とする構成が知られている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２４２３６８号公報（図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体チップ１０１に代えて複数チップが搭載された基板を搭載しようとすると、図９に示すような平板のサポートリード１０２ではその重量に耐え切れず下方にたわんで変形し、樹脂封止の際に基板の下に備えられたヒートスプレッダも押し下げられて樹脂から露出してしまうという問題が発生する。
【０００５】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、複数チップが搭載された基板を備えて薄型化されたモールド樹脂封止形の半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、表面に複数の電気的機能チップが搭載されて前記電気的機能チップと電気的に接続されたパッドを有する基板と、立体形状を有して前記基板の前記表面に端部が接合された吊りピンと、前記基板の周囲に配置されて前記パッドとボンディングワイヤ接続されたインナーリードを有するリードと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、前記基板の裏面に接触する放熱体を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記インナーリードと前記放熱体との間に絶縁体を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記基板と前記吊りピンと前記インナーリードと前記放熱体とが封止されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記吊りピンの断面形状がコの字形であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記吊りピンの断面形状が中空円形であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、リードフレームに立体形状を有する吊りピンを形成する工程と、前記吊りピンの端部を基板の表面に接合する工程と、前記基板の前記表面に複数の電気的機能チップを搭載する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、フレームに形成された放熱体に前記基板の裏面を接触させて前記フレームと前記リードフレームとを金型に設置する工程と、前記金型に樹脂を充填して前記基板と前記吊りピンと前記放熱体と前記リードフレームに形成されたインナーリードとを封止する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置の平面図であり、モールド樹脂封止された半導体装置の内部構成を示している。図２は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置の断面図である。
【００１５】
図１又は図２に示すように、本発明の第１の実施の形態の半導体装置は、シリコン基板１と、吊りピン２と、シリコン基板１の周囲に配置された外部端子としてのリード３と、放熱体としてのヒートスプレッダ４と、ヒートスプレッダ吊りピン５と、を備える。
【００１６】
シリコン基板１の表面には、チップ７と、チップ８と、チップ９と、が接合により搭載され、さらに、パッド１０と、パッド１２と、パッド１０パッド１２間を接続する電気的配線１３と、パッド１５と、パッド１７と、パッド１５パッド１７間を接続する電気的配線１８と、パッド２０と、パッド２２と、パッド２０パッド２２間を接続する電気的配線２３と、がアルミ等の導体層により形成されている。チップ７、チップ８及びチップ９は複数の電気的機能チップであって、例えばチップ７は半導体集積回路チップであり、チップ８及びチップ９は、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、インダクタ等の個別素子であるが、どのような種類の組み合わせであってもよいし、チップ数も３個に限定されない。チップ７とパッド１０とは、ボンディングワイヤ１１により電気的に接続され、チップ７とパッド１５とは、ボンディングワイヤ１６により電気的に接続される。チップ８とパッド１７とは、ボンディングワイヤ１９により電気的に接続され、チップ８とパッド２０とは、ボンディングワイヤ２１により電気的に接続される。チップ９についても同様である。各ボンディングワイヤは、例えば金線である。
【００１７】
シリコン基板１の表面の四隅には、それぞれ吊りピン２の端部が絶縁性の接着剤２５により接合されている。吊りピン２の数は４個に限定されず、対角２個であってもよい。吊りピン２は、リードフレーム製造時のプレス加工により、その長さ方向を軸として平板が曲げられた立体形状を有しており、吊りピン２の断面形状は、例えば図３（ａ）に示すように上向きコの字形としてもよいし、図３（ｂ）に示すように横向きコの字形としてもよいし、図３（ｃ）に示すように中空円形としてもよい。また、コの字形については折り曲げ角度が直角でなくても差し支えなく、Ｖ字状や三角形状になってもよい。また、中空円形については楕円形であっても差し支えなく、多角形状に変形してもよい。さらに、波状やＷ字状としてもよい。
【００１８】
シリコン基板１のパッド１２と、リード３が有するインナーリード３ａと、がボンディングワイヤ１４により電気的に接続され、シリコン基板１のパッド２２と、リード３が有するインナーリード３ａと、がボンディングワイヤ２４により電気的に接続される。
【００１９】
シリコン基板１の下には、ヒートスプレッダ４の四隅に設けられたヒートスプレッダ吊りピン５によって吊られたヒートスプレッダ４が設置されている。ヒートスプレッダ４は、銅板等の熱伝導性が良好な材料で形成され、ヒートスプレッダ４の表面には、シリコン基板１の裏面全体にわたり接触を均一にするための多数の突起が形成されており、ヒートスプレッダ吊りピン５が有する弾性によりこの多数の突起がシリコン基板１の裏面に押し付けられて接触している。ヒートスプレッダ吊りピン５のヒートスプレッダ４と反対側の端部は、吊りピン２のシリコン基板１と反対側の端部と接している。
【００２０】
そして、シリコン基板１と、吊りピン２と、インナーリード３ａと、ヒートスプレッダ４と、ヒートスプレッダ吊りピン５と、がモールド樹脂封止されて樹脂パッケージ６として構成されている。
【００２１】
次に、本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。図４、図５及び図６は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造方法の工程図である。
【００２２】
先ず第１工程として、図４に示すように、プレス加工等により、リード３と、平板が曲げられた立体形状を有する吊りピン２と、が形成されたリードフレーム２６を準備する。吊りピン２は、樹脂封止されたとき樹脂内となる部分について平板が曲げられた立体形状となっている。次に第２工程として、吊りピン２の端部を絶縁性の接着剤２５により、予めパッドや電気的配線がアルミ等の導体層により形成されたシリコン基板１の表面に接合する。次に第３工程として、図５に示すように、シリコン基板１の表面に複数の電気的機能チップ７、８及び９（図示されない。）を接合して搭載し、ボンディングワイヤ１１、ボンディングワイヤ１６、ボンディングワイヤ１９及びボンディングワイヤ２１によるシリコン基板１上のボンディング接続と、ボンディングワイヤ１４及びボンディングワイヤ２４によるインナーリード３ａとシリコン基板１とのボンディング接続と、が行われる。次に第４工程として、図６に示すように、ヒートスプレッダ吊りピン５とヒートスプレッダ４が形成されたヒートスプレッダフレーム２８をパッケージ下側金型２７に設置し、その上にシリコン基板１の裏面をヒートスプレッダ４に接触させてリードフレーム２６をパッケージ下側金型２７に設置し、その上からパッケージ上側金型２９をパッケージ下側金型２７と合わせる。次に第５工程として、パッケージ下側金型２７及びパッケージ上側金型２９の中空部にエポキシ樹脂等を充填して、シリコン基板１、吊りピン２、インナーリード３ａ、ヒートスプレッダ４及びヒートスプレッダ吊りピン５を封止する。次に第６工程として、リードフレーム２６から吊りピン２とリード３とを切断し、ヒートスプレッダフレーム２８からヒートスプレッダ吊りピン５を切断し、リード３を成形して図２に示す樹脂パッケージ６が完成する。
【００２３】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態の半導体装置によれば、リードフレーム２６にアイランドがなく、さらに、複数チップが搭載されて重量が大きいシリコン基板１を、立体形状を有する梁強度の大きい吊りピン２により支える構成としたことにより、モールド樹脂封止の際に、シリコン基板１の下に備えられたヒートスプレッダ４が押し下げられて変位し樹脂から露出することがなくなり、したがって薄型化することができるという効果が得られる。
【００２４】
なお、本実施の形態では、シリコン基板を例として説明したが、これに限定されることはなく、ガラスエポキシ積層基板、セラミック基板、或は金属積層基板であってもよい。また、複数チップをフリップチップなどのワイヤレスボンディングによりシリコン基板１に搭載するようにしてもよい。
【００２５】
次に、図７は、本発明の第２の実施の形態の半導体装置の断面図である。図７に示す本発明の第２の実施の形態の半導体装置の構成と、図２に示す本発明の第１の実施の形態の半導体装置の構成と、の相違部分は、インナーリード３ａとヒートスプレッダ４との間に絶縁体３０を備えた部分のみであり、他の構成部分は同一であるため図７と図２との同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
本発明の第２の実施の形態の半導体装置によれば、樹脂パッケージ６をより薄型化するとき、インナーリード３ａとヒートスプレッダ４との間隔も小さくしなければならないが、絶縁テープ等の絶縁体３０を備えることにより、モールド樹脂封止の際に互いに短絡することを防止することができるという効果が得られる。
【００２７】
次に、図８は、本発明の第３の実施の形態の半導体装置の平面図である。図８に示す本発明の第３の実施の形態の半導体装置の構成と、図１に示す本発明の第１の実施の形態の半導体装置の構成と、の相違部分は、吊りピン２をリード３と置き換えて設置した部分のみであり、他の構成部分は同一であるため図８と図１との同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
本発明の第３の実施の形態の半導体装置によれば、図１に示す本発明の第１の実施の形態の半導体装置の吊りピン２よりも長さを短縮できるので、さらに梁強度を大きくすることができ、チップ数の多いシリコン基板１を支えることができるという効果が得られる。
【００２９】
また、吊りピン２の断面形状が図３（ａ）に示すように上向きコの字形であれば、吊りピン２とシリコン基板１との間をボンディング接続できるので、吊りピン２の外側端部をリード３と同様に樹脂パッケージ６の外部まで延伸して外部端子として引き出すように形状変更することにより、吊りピン２を信号端子、電源端子、或いはグラウンド端子として兼用することができるという効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明による効果は、複数チップが搭載された基板を備えて薄型化されたモールド樹脂封止形の半導体装置及びその製造方法を実現することができることである。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の断面図である。
【図３】図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置が備える吊りピンの断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造方法の工程図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造方法の工程図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の半導体装置の製造方法の工程図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の半導体装置の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の半導体装置の平面図である。
【図９】従来例の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１    シリコン基板
２    吊りピン
３    リード
３ａ    インナーリード
４    ヒートスプレッダ
５    ヒートスプレッダ吊りピン
６    樹脂パッケージ
７    チップ
８    チップ
９    チップ
１０    パッド
１１    ボンディングワイヤ
１２    パッド
１３    電気的配線
１４    ボンディングワイヤ
１５    パッド
１６    ボンディングワイヤ
１７    パッド
１８    電気的配線
１９    ボンディングワイヤ
２０    パッド
２１    ボンディングワイヤ
２２    パッド
２３    電気的配線
２４    ボンディングワイヤ
２５    接着剤
２６    リードフレーム
２７    パッケージ下側金型
２８    ヒートスプレッダフレーム
２９    パッケージ上側金型
３０    絶縁体
１０１    半導体チップ
１０２    サポートリード
１０３    接着剤
１０４    リード
１０５    ボンディングワイヤ
１０６    パッケージ
【図１】
2004228447.tif 000003
【図２】
2004228447.tif 000004
【図３】
2004228447.tif 000005
【図４】
2004228447.tif 000006
【図５】
2004228447.tif 000007
【図６】
2004228447.tif 000008
【図７】
2004228447.tif 000009
【図８】
2004228447.tif 000010
【図９】
2004228447.tif 000011