(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、半導体素子を取り付けるためのフレキシブル回路基板と、該フレキシブル回路基板上にあって該半導体素子を取り囲む金属枠と、該金属枠と該半導体素子との間の空間に充填される封止樹脂と、該半導体素子及び該封止樹脂の上方にあり且つ該金属枠の上面に固定される放熱板と、該フレキシブル回路基板の下面に設けられる端子とを備え、該金属枠の該放熱板側の表面に切り取り部からなる凹部を設け、該金属枠の切り取り部は前記金属枠の外周部から内周部へテーパーをつけて形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体素子と、半導体素子を取り付けるためのフレキシブル回路基板と、該フレキシブル回路基板上にあって該半導体素子を取り囲む金属枠と、該金属枠と該半導体素子との間の空間に充填される封止樹脂と、該半導体素子及び該封止樹脂の上方にあり且つ該金属枠の上面に固定される放熱板と、該フレキシブル回路基板の下面に設けられる端子とを備え、該金属枠の該放熱板側の表面に切り取り部からなる凹部を設け、該金属枠の切り取り部は環状の外周壁部と環状の内周壁部との間の環状の薄肉部として形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記金属枠は放熱板と接触するダム状に突出する環状の外周壁部を有し、前記切り取り部は該金属枠の外周壁部の内側の部分を凹設することにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属枠の切り取り部には前記封止樹脂が挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記凹部は前記金属枠の上下面間を貫通する貫通穴からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記貫通穴には封止樹脂が挿入され、前記金属枠と放熱板間を樹脂にて接着することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記貫通穴は前記端子とはずらした位置に設けられることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
封止樹脂は、トランスファーモールド法、ディスペンス法、及びスクリーン印刷法の一つにより充填されることを特徴とする請求項１又は２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】
本発明はフレキシブル回路基板に取付けられた半導体素子を含む半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）上に取付けられた半導体素子を含む半導体装置は知られている。金属枠がフレキシブル回路基板上にあって半導体素子を取り囲み、封止樹脂が金属枠と半導体素子との間の空間に充填される。放熱板が半導体素子及び封止樹脂の上方にあり且つ金属枠の上面に固定される。ＦＰＣは回路が印刷されたものであり、端子としてのボールがＦＰＣの下面に設けられる。このような半導体装置は例えばボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）と呼ばれる。ボールの代わりにランドを設けたものは、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）と呼ばれる。
【０００３】
図１２はそのような従来のＢＧＡを示している。図１２において、半導体素子１がＦＰＣ２に配置され、金属枠３が半導体素子１を取り囲み、封止樹脂４が金属枠３と半導体素子１との間の空間に充填される。金属枠３は接着剤によりＦＰＣ２に固定される。放熱板５が金属枠３の上面に封止樹脂４の接着力により固定される。ボール６がＦＰＣ２の下面に設けられる。半導体素子１はＦＰＣ２の回路に例えばワイヤ７によってに接続され、ボール６もＦＰＣ２の回路に接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体装置においては、金属枠３の厚さを半導体素子１の厚さとワイヤ７のループの高さを考慮した厚さとしなければならないため、厚みが増加し、重量が増大する傾向があった。また、金属枠３と放熱板５は、封止樹脂４により接着されているが、封止樹脂４が金属枠３の上面にいきわたる量が少なくため、十分な接着力が得られない場合がある。
【０００５】
この問題点を解決するため、金属枠３の内径を大きくすることが考えられるが、金属枠３の内径が大きくなると、ＦＰＣ２の裏面のボール６の搭載領域が金属枠３に固定されている部分よりも外れてしまうため、搭載したボール６の高さにバラツキができるという問題があった。
本発明の目的は、半導体素子を取り囲む金属枠の重量を低減でき、且つ金属枠と放熱板との間の接着を確実にすることのできる半導体装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体装置は、半導体素子と、半導体素子を取り付けるためのフレキシブル回路基板と、該フレキシブル回路基板上にあって該半導体素子を取り囲む金属枠と、該金属枠と該半導体素子との間の空間に充填される封止樹脂と、該半導体素子及び該封止樹脂の上方にあり且つ該金属枠の上面に固定される放熱板と、該フレキシブル回路基板の下面に設けられる端子とを備え、該金属枠の該放熱板側の表面に切り取り部からなる凹部を設けたことを特徴とするものである。
本発明の一態様によれば、金属枠の切り取り部は金属枠の外周部から内周部へテーパーをつけて形成されている。本発明の他の態様によれば、金属枠の切り取り部は環状の外周壁部と環状の内周壁部との間の環状の薄肉部として形成されている。
【０００７】
この構成によれば、金属枠の放熱板に面している面に凹部をを設けることにより、金属枠の重量を軽量化することができ、且つ凹部にも封止樹脂が充填されるために、金属枠との放熱板との接着接合面積が増加し、接着力の向上を図ることができる。
この場合、金属枠は放熱板と接触するダム状に突出する環状の外周壁部を有し、前記切り取り部は該金属枠の外周壁部の内側の部分を凹設することにより形成されている。金属枠の切り取り部には封止樹脂が挿入される。
【０００８】
好ましくは、凹部は金属枠の上下面間を貫通する貫通穴からなる。この場合、貫通穴には封止樹脂が挿入され、金属枠と放熱板間を樹脂にて接着する。貫通穴は前記端子とはずらした位置に設けられる。
封止樹脂は、トランスファーモールド法、ディスペンス法、及びスクリーン印刷法の一つにより充填される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明の第１実施例を示す図である。半導体装置１０は、半導体素子１２と、半導体素子１２を接着剤により取り付けるためのＦＰＣ１４と、ＦＰＣ１４上にあって半導体素子１２を取り囲む金属枠１６と、金属枠１６と半導体素子１２との間の空間に充填される封止樹脂１８と、金属枠１６の上面に封止樹脂１８の接着力により固定される放熱板２０と、ＦＰＣ１２の下面に設けられた端子としてのボール２２とを備える。
【００１０】
ＦＰＣ１４は例えばポリイミド等の樹脂に回路を印刷してなるものであり、半導体素子１２はＦＰＣ１４の回路に例えばワイヤ２４によって接続される。すなわち、半導体素子１２は、ＦＰＣ１４上に形成されたダイパッド部（図示せず）にダイボンディングされており、ワイヤ２４が半導体素子１２の上面に形成された電極パッド（図示せず）とＦＰＣ１４上に形成されたダイパッド部（図示せず）との間にループ状に延びる。ボール２２もＦＰＣ１４の回路に接続される。
【００１１】
金属枠１６（及び封止樹脂１８）の厚さは半導体素子１２の厚さとワイヤ２４のループの高さを考慮した厚さとしなければならない。また、ＦＰＣ１４の裏面のボール２２が金属枠１６の内周部よりも内側に位置するのは好ましくない。つまり、ボール２２が金属枠１６のない領域でＦＰＣ１４に取付けられていると、ＦＰＣ１４は剛性が低いので、搭載したボール２２の高さにバラツキができる。従って、金属枠１６の内径はあまり小さくできない。そのため、金属枠１６は比較的に重い。
【００１２】
そこで本実施例では、切り取り部２６が金属枠１６の放熱板２０に面している側の表面に設けられている。金属枠１６は放熱板と接触するダム状に突出する環状の外周壁部２８を有し、切り取り部２６は金属枠１６の外周壁部２８の内側の部分を凹設することにより形成されている。金属枠１６は切り取り部２６を有しているため、金属枠１６の重量を軽量化することが可能になるとともに、封止樹脂１８が金属枠１６と放熱板２０との間に挿入されるので、金属枠１６と放熱板２０との封止樹脂１８を介した密着面積が増加するため、金属枠１６と放熱板２０との接着力を向上することが可能になる。また、金属枠１６はダム状に突出する環状の外周壁部２８を有しているため、封止樹脂１８の充填時に、樹脂が漏れることがない。
【００１３】
この実施例及びその他の実施例において、封止樹脂１８は、トランスファーモールド法、ディスペンス法、及びスクリーン印刷法の一つにより充填されることができる。トランスファーモールド法の場合には、金属枠１６の外周壁部２８に溶融樹脂を流すためのゲートやエア抜き孔を設ける必要がある。ディスペンス法及びスクリーン印刷法の場合には、ゲートやエア抜き孔を設ける必要はない。
【００１４】
図３及び図４は本発明の第２実施例を示す図である。半導体装置１０は、ＦＰＣ１４と、ＦＰＣ１４に接着剤により取付けられた半導体素子１２と、ＦＰＣ１４上にあって半導体素子１２を取り囲む金属枠１６と、金属枠１６と半導体素子１２との間の空間に充填される封止樹脂１８と、金属枠１６の上面に封止樹脂１８の接着力により固定される放熱板２０と、ＦＰＣ１２の下面に設けられた端子としてのボール２２とを備える。半導体素子１２はＦＰＣ１４の回路にワイヤ２４によって接続される。
【００１５】
本実施例では、前の実施例と同様に、切り取り部２６が金属枠１６の放熱板２０に面している側の表面に設けられている。この切り取り部２６は金属枠１６の外周部から内周部へテーパーをつけて形成されている。この場合にも、金属枠１６は切り取り部２６を有しているため、金属枠１６の重量を軽量化することが可能になるとともに、封止樹脂１８が金属枠１６と放熱板２０との間に挿入されるので、金属枠１６と放熱板２０との封止樹脂１８を介した密着面積が増加するため、金属枠１６と放熱板２０との接着力を向上することが可能になる。
【００１６】
図５及び図６は本発明の第３実施例を示す図である。半導体装置１０は、ＦＰＣ１４と、ＦＰＣ１４に接着剤により取付けられた半導体素子１２と、ＦＰＣ１４上にあって半導体素子１２を取り囲む金属枠１６と、金属枠１６と半導体素子１２との間の空間に充填される封止樹脂１８と、金属枠１６の上面に封止樹脂１８の接着力により固定される放熱板２０と、ＦＰＣ１２の下面に設けられた端子としてのボール２２とを備える。半導体素子１２はＦＰＣ１４の回路にワイヤ２４によって接続される。
【００１７】
本実施例では、前の実施例と同様に、切り取り部２６が金属枠１６の放熱板２０に面している側の表面に設けられている。金属枠１６は放熱板と接触するダム状に突出する環状の外周壁部２８及び内周壁部３０を有し、切り取り部２６は環状の外周壁部２８と環状の外周壁部３０との間の環状の薄肉部として形成されている。この場合にも、金属枠１６は切り取り部２６を有しているため、金属枠１６の重量を軽量化することが可能になるとともに、封止樹脂１８が金属枠１６と放熱板２０との間の薄肉部の部分に挿入されるので、金属枠１６と放熱板２０との封止樹脂１８を介した密着面積が増加するため、金属枠１６と放熱板２０との接着力を向上することが可能になる。
【００１８】
図７及び図８は本発明の第４実施例を示す図である。半導体装置１０は、ＦＰＣ１４と、ＦＰＣ１４に接着剤により取付けられた半導体素子１２と、ＦＰＣ１４上にあって半導体素子１２を取り囲む金属枠１６と、金属枠１６と半導体素子１２との間の空間に充填される封止樹脂１８と、金属枠１６の上面に封止樹脂１８の接着力により固定される放熱板２０と、ＦＰＣ１２の下面に設けられた端子としてのボール２２とを備える。半導体素子１２はＦＰＣ１４の回路にワイヤ２４によって接続される。
【００１９】
本実施例では、貫通穴３２が金属枠１６の上下面を貫通して形成されている。貫通穴３２が貫通穴３２を有しているため、金属枠１６の重量を軽量化することが可能になるとともに、封止樹脂１８が貫通穴３２内に挿入されるので、金属枠１６と放熱板２０との封止樹脂１８を介した密着面積が増加するため、金属枠１６と放熱板２０との接着力を向上することが可能になる。
【００２０】
貫通穴３２はボール２２とはずらした位置に設けられる。従って、ボール２２は金属枠１６の実体部分の下でＦＰＣ１４に取付けられており、ボール２２の高さのバラツキの発生を防止することが可能になる。
図９から図１１は本発明の変形例を示す図である。これらの実施例においては、金属枠１６は切り取り部２６及び貫通穴３２の組み合わせからなる凹部を有している。これによって、さらなる軽量化、接着力増強を図ることが可能になる。
【００２１】
図９においては、凹部は図１及び図２の切り取り部２６と図７及び図８の貫通穴３２との組み合わせである。
図１０においては、凹部は図３及び図４の切り取り部２６と図７及び図８の貫通穴３２との組み合わせである。
図１１においては、凹部は図５及び図６の切り取り部２６と図７及び図８の貫通穴３２との組み合わせである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、金属枠の軽量化及び金属枠と放熱板との接着性の向上を図ることができる。また、半導体層の厚さと、ワイヤのループ高さを確保し、かつ、ボールの高さのバラツキの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の半導体装置を示す断面図である。
【図２】図１の金属枠及び半導体素子を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施例の半導体装置を示す断面図である。
【図４】図３の金属枠及び半導体素子を示す平面図である。
【図５】本発明の第３実施例の半導体装置を示す断面図である。
【図６】図５の金属枠及び半導体素子を示す平面図である。
【図７】本発明の第４実施例の半導体装置を示す断面図である。
【図８】図７の金属枠及び半導体素子を示す平面図である。
【図９】本発明の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の変形例を示す図である。
【図１２】従来技術を示す図である。
【符号の説明】
１２…半導体素子
１４…ＦＰＣ
１６…金属枠
１８…封止樹脂
２０…放熱板
２２…ボール
２４…ワイヤ
２６…切り取り部
２８…外周壁部
３０…内周壁部
３２…貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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】
0003753538.tif 000009
【図９】
0003753538.tif 000010
【図１０】
0003753538.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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