(57)【要約】【課題】放熱性の向上を図ると共に薄型化が可能である中空パッケージ及び半導体装置を提供する。【解決手段】樹脂皮膜２が形成された放熱板３と、リードフレーム４とを備え、放熱板の樹脂皮膜が形成された面を除く全面が露出する様に放熱板及びリードフレームが樹脂封止された中空パッケージ１と、放熱板の樹脂皮膜が形成された面に接着剤６により接着されると共にリードフレームとＡｕ細線８によって接続された半導体チップ７と、半導体チップの上方に配置され、中空パッケージの開口部を閉塞するリッド９とを備える半導体装置。【選択図】    図２
2005050950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層が半導体チップを搭載する面に形成された放熱板と、
半導体チップとボンディングワイヤーによって接続されるリードフレームとを備え、
前記放熱板の前記半導体チップを搭載する面を除く全面が露出する様に前記放熱板及び前記リードフレームが樹脂封止された
ことを特徴とする中空パッケージ。
【請求項２】
前記リードフレームのインナーリード部が前記半導体チップを搭載する面と接している
ことを特徴とする請求項１に記載の中空パッケージ。
【請求項３】
前記放熱板は、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中空パッケージ。
【請求項４】
絶縁層が形成された放熱板と、リードフレームとを備え、前記放熱板の絶縁層が形成された面を除く全面が露出する様に前記放熱板及び前記リードフレームが樹脂封止された中空パッケージと、
前記絶縁層が形成された面に搭載されると共に、前記リードフレームとボンディングワイヤーによって接続された半導体チップと、
該半導体チップの上方に配置され、前記中空パッケージの開口部を閉塞するリッドを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記リードフレームのインナーリード部が前記絶縁層が形成された面と接している
ことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記放熱板は、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中空パッケージ及び半導体装置に関する。詳しくは、放熱性に優れた中空パッケージ及び半導体装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置用、特に固体撮像装置用パッケージとしてセラミックからなるウインドフレームとベースフレームとの間に低融点ガラスを介してリードフレームを挟み込んだサーディップパッケージが広く使われていた。
しかし、近年、パッケージの低コスト化、高精度化及び軽量化の要求から中空プラスチックパッケージが用いられる様になってきている。
【０００３】
ここで、中空プラスチックパッケージは、図３に示す様に、成型後に半導体素子搭載のための中空部分１０１を確保するように加工されたモールド成型金型の間に、予め所定のパターンがエッチングまたはプレス等の手法により形成された４２アロイ等の金属からなるリードフレーム１０２を挟み、熱硬化型エポキシ樹脂等からなるモールド樹脂１０３を金型中へ射出することにより成型され、その後、インナーリード１０４に金めっき等が施され、更にアウターリード１０５が所定の形状に曲げられる。
【０００４】
その後、半導体素子１０６は中空プラスチックパッケージの中空部分の底部のモールド樹脂に直接銀ペースト等によりダイボンドされ、半導体素子上のアルミニウム電極１０７とインナーリードとの間に金細線１０８をワイヤーボンディングすることにより相互の電気的導通を確保したうえで、中空プラスチックパッケージの開口部をふさぐ様にして、ガラス等の平板透光性材料からなるリッド１０９を熱硬化型エポキシ樹脂等からなる接着剤を介して取り付けることにより固体撮像装置を得ることができる。
【０００５】
ところで、従来広く使われていたサーディップパッケージの場合、パッケージの材質であるセラミックの熱伝導率が約１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）と高く、半導体素子の動作時の発熱のほとんどはパッケージの裏面のベースフレームを通じて大気中に放熱できるので、半導体素子として、例えば固体撮像素子を搭載した場合、暗時の撮像で現れる白色欠陥（以下、暗時白点と言う）のレベルは問題にならない程度であった。
【０００６】
しかし、サーディップパッケージの代わりに中空プラスチックパッケージが固体撮像装置用パッケージとして使われるに至り、暗時白点レベルが無視できない様になってきている。即ち、中空プラスチックパッケージの場合、パッケージの材質であるモールド樹脂の熱伝導率が約０．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）とセラミックのそれの約１／２０程度であるため、半導体素子の動作時の発熱を充分に大気中に放熱することができず、そのため、固体撮像素子自体の温度が上昇し、暗時白点レベルが悪化する様になった。
【０００７】
上記した様な不具合を解消すべく、半導体素子の動作時に発生する熱を放熱する効果を有する半導体装置として、放熱効果を有する耐湿板を中空プラスチックパッケージの半導体素子搭載面底部の樹脂内に埋め込んだ半導体装置（例えば、特許文献１参照。）、リードフレームの一部であるアイランド部を放熱効果を有する金属板で構成した半導体装置（例えば、特許文献２参照。）及びアイランド上に放熱機構部品を固定し、この放熱機構部品上に銀ペースト等により半導体素子をダイボンドした構造を有する半導体装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３０８０２３６号明細書  （第１−３頁、第１図）
【０００９】
【特許文献２】
特許第２５３９１１１号明細書  （第１−４頁、第２図）
【００１０】
【特許文献３】
特許第３０５４５７６号明細書  （第１−４頁、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した様な、放熱効果を有する耐湿板が樹脂内に完全に埋め込まれた構造では、半導体素子の動作時の発熱が耐湿板から樹脂を介して外部に放出されることとなるために、充分な放熱性が得られない。
【００１２】
また、上記した様な、アイランド部を有するリードフレームでは、アイランド部そのものの板厚がパッケージ厚さに比して薄くなり、代わって熱伝導性の低い樹脂が厚くなるために、充分な放熱性が得られない。更に、リードフレームと導通しているアイランド部の金属面が外部に露出した構造では、めっきの必要の無い面までめっきがされてしまい、めっきコストが増大するという不具合がある。
【００１３】
また、上記した様な、半導体素子と放熱機構部品とを直に接続して熱の移動経路を確保する方法では、半導体装置の組立後、半導体素子裏面とリードフレームやパッケージ裏面に露出したアイランド部とが電気的に接続され、半導体素子の動作に悪影響を及ぼすことが懸念される。
【００１４】
また、最近のＡＶ機器は年々小型化のニーズが強まり、ＡＶ機器に搭載される半導体装置も高密度実装、軽量化の観点から軽薄短小の半導体装置が求められているのが実情である。
【００１５】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、放熱性の向上を図ると共に、薄型化が可能である中空パッケージ及び半導体装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る中空パッケージは、絶縁層が半導体チップを搭載する面に形成された放熱板と、半導体チップとボンディングワイヤーによって接続されるリードフレームとを備え、前記放熱板の前記半導体チップを搭載する面を除く全面が露出する様に前記放熱板及び前記リードフレームが樹脂封止された。
【００１７】
また、上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、絶縁層が形成された放熱板と、リードフレームとを備え、前記放熱板の絶縁層が形成された面を除く全面が露出する様に前記放熱板及び前記リードフレームが樹脂封止された中空パッケージと、前記絶縁層が形成された面に搭載されると共に、前記リードフレームとボンディングワイヤーによって接続された半導体チップと、該半導体チップの上方に配置され、前記中空パッケージの開口部を閉塞するリッドを備える。
【００１８】
ここで、絶縁層が半導体チップを搭載する面に形成された放熱板によって、モールド樹脂によって放熱板と半導体チップの絶縁性を担保する必要が無くなり、半導体装置の薄型化を図ることができる。
即ち、半導体チップを搭載する面に絶縁層を有しない場合には、図４で示す様に、放熱板１１０と半導体チップとの絶縁性を担保すべく放熱板と半導体チップの間にモールド樹脂を介在させる必要があったが、半導体チップを搭載する面に絶縁層を有する場合には、モールド樹脂によって放熱板と半導体チップの絶縁性を担保する必要が無くなることにより、半導体装置の薄型化を図ることができる。なお、トランスファーモールド法により中空パッケージを成型することを考慮すると、モールド樹脂が流動するためには０．３ｍｍ程度の幅が必要であり、図４中符号Ａで示す放熱板と半導体チップの間に介在させるモールド樹脂の厚みも０．３ｍｍ程度は必要であった。
【００１９】
また、放熱板の半導体チップを搭載する面を除く全面が露出する様に放熱板及びリードフレームが樹脂封止されたことによって、半導体チップの動作時の発熱を中空パッケージから露出した放熱板を介して外部へと放出することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した中空パッケージの一例を説明するための模式的な断面図であり、ここで示す中空パッケージ１は、その表面に１０１０Ωの抵抗値を有する膜厚が２μｍ程度の樹脂皮膜２が形成された１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を持つ放熱板３と、中空パッケージに搭載される半導体チップとボンディングワイヤーによって電気的に接続されるリードフレーム４が、放熱板の樹脂皮膜が形成された面、即ち、半導体チップを搭載する面を除く全面が露出する様にモールド樹脂５によって封止がなされている。また、リードフレームは樹脂皮膜が形成された面とインナーリード部が接する様に配置されている。
【００２１】
ここで、放熱板に形成する絶縁層は、信号のリーク電流値を一定レベル以下に抑えることができれば充分であり、必ずしも樹脂皮膜である必要は無く、酸化物、硫化物、窒化物等であっても構わない。
なお、放熱板が絶縁性材料で形成された場合には、放熱板に絶縁層を形成する必要が無いのは勿論である。
【００２２】
また、放熱板は、金属、無機化合物、酸化物、樹脂またはこれらの複合物からなる１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する素材によって形成したものである。放熱板の素材としては、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、ＷＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等から選択して使用することができるが、充分な放熱性を得るために熱伝導率は１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が必要であり、好ましくは１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。ここで、熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満の場合には、暗時白点が問題となることがある。
なお、放熱板の形状は、半導体チップの大きさと同程度以上であることが望ましいが、半導体チップの１／２程度の面積の放熱板であれば放熱性を確保できるものと考えられる。
【００２３】
また、中空パッケージを成型する封止樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、またはポリスルホン樹脂等の耐熱性可塑正樹脂によって成形された方が好ましい。
【００２４】
更にリードフレームは、４２アロイや銅合金等で形成するのが望ましく、リードフレームには必要に応じてＮｉめっき、Ａｇめっき、Ａｕめっき、半田めっき等を必要な部位に施すことができる。
【００２５】
ここで、リードフレームは半導体チップと外部基板とを電気的に接続することができれば充分であって、必ずしも樹脂皮膜が形成された放熱板とインナーリード部が接する様に配置される必要は無いが、インナーリード部を放熱板で支持することによって放熱板に搭載される半導体チップとインナーリード部のワイヤーボンディング精度の向上が期待できるために、リードフレームは樹脂皮膜が形成された放熱板とインナーリード部が接する様に配置された方が好ましい。
【００２６】
上記した本発明を適用した中空パッケージでは、放熱板の半導体チップを搭載する側の面に樹脂皮膜が形成されているために、半導体チップと放熱板の間の絶縁性を担保する必要が無く、半導体チップと放熱板の間にモールド樹脂を介在させる必要が無いために、半導体装置の薄型化が可能となる。
また、半導体チップを搭載する面を除く全面が露出しており、高い放熱性を実現することが可能である。
【００２７】
また、リードフレームが樹脂皮膜が形成された面とインナーリード部が接する様に配置されたことによって、インナーリード部と放熱板との間にモールド樹脂が介在することなく、半導体装置の薄型化が可能となる。
更に、インナーリード部が放熱板によって支持されているために、放熱板に搭載される半導体チップとインナーリード部のワイヤーボンディング精度の向上が期待できる。
【００２８】
なお、上記した本発明を適用した中空パッケージにおける放熱板の樹脂皮膜が形成された面に熱伝導性材料からなる接着剤６で半導体チップ７を接着し、半導体チップとインナーリード部をＡｕ細線８でワイヤーボンディングを行った後に、中空パッケージの開口部をガラス等の平板透光性材料からなるリッド９で閉塞することによって、図２で示す様な本発明を適用した半導体装置を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べてきた如く、本発明の中空パッケージ及び半導体装置では、放熱性の向上を図ると共に、薄型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した中空パッケージの一例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】本発明を適用した半導体装置の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図３】従来の中空プラスチックパッケージを説明するための模式的な斜視図である。
【図４】従来の半導体装置を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
１    中空パッケージ
２    樹脂皮膜
３    放熱板
４    リードフレーム
５    モールド樹脂
６    接着剤
７    半導体チップ
８    Ａｕ細線
９    リッド
【図１】
2005050950.tif 000003
【図２】
2005050950.tif 000004
【図３】
2005050950.tif 000005
【図４】
2005050950.tif 000006