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JP2004273570A - 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置およびその製造方法 Download PDF

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JP2004273570A JP2003059144A JP2003059144A JP2004273570A JP 2004273570 A JP2004273570 A JP 2004273570A JP 2003059144 A JP2003059144 A JP 2003059144A JP 2003059144 A JP2003059144 A JP 2003059144A JP 2004273570 A JP2004273570 A JP 2004273570A
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Akira Ochiai
公 落合
Masato Take
真人 武
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Kanto Sanyo Semiconductors Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

【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を高熱伝導樹脂28でモールドし、第2の半導体チップ17と高熱伝導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樹脂31でモールドする。
【選択図】 図1

Description

【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

Claims (5)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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