JP3702655B2

JP3702655B2 - Manufacturing method of resin-encapsulated semiconductor device

Info

Publication number: JP3702655B2
Application number: JP17150598A
Authority: JP
Inventors: 伸一広瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: JP2000012740A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱板を内蔵する樹脂封止型半導体装置の製造方法に関し、その樹脂封止型半導体装置としては、自動車におけるエンジン制御ＥＣＵ、ＡＢＳ用ＥＣＵ等に用いられるドライバＩＣあるいは電源ＩＣのような電力用半導体装置に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の樹脂封止型半導体装置は、例えば、自動車におけるエンジン制御ＥＣＵ、ＡＢＳ用ＥＣＵ等に用いられるドライバＩＣあるいは電源ＩＣのような電力用半導体装置に用いられる。そのようなものとして、例えば、特開昭６０−１１０１４５号公報、特開昭６１−１９４８６１号公報、特開平８−７００１６号公報等に記載のものが提案されている。
【０００３】
この種の樹脂封止型半導体装置は、一般に、パワーＭＯＳＦＥＴ等を含んだ半導体チップと、この半導体チップを搭載する搭載部を有するリードフレームと、半導体チップの放熱を促進するための放熱板（ヒートスプレッダ）とを、モールド樹脂で封止したパッケージ形態を採用した構成であり、金型内に半導体チップ、リードフレーム、放熱板を配置した状態で、樹脂を注入、充填することにより形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が上記従来技術に基づいて、樹脂封止型半導体装置を試作検討したところ、放熱板が原因で、モールド樹脂に未充填部分や巣、ウエルドラインが残るという不具合が発生することがわかった。以下、これら不具合の発生原因について、本発明者の試作品である樹脂封止型半導体装置（以下、半導体装置という）１００について説明する。図４に半導体装置１００の断面構成を示す。
【０００５】
半導体装置１００は、ＣｕやＡｌ等の熱伝導性に優れた材料からなる放熱板４と、この放熱板４の上面４ｃに配置されたリードフレーム３と、パワーＭＯＳＦＥＴ等を含んだ半導体チップ（半導体素子）２とが収納され、これら部材２〜４は、例えば黒色のエポキシ樹脂等からなるモールド樹脂５で薄型矩形状に封止され一体化されている。
【０００６】
リードフレーム３は、半導体チップ２を搭載する搭載部（アイランド部）３ａと、搭載部３ａ周囲からモールド樹脂５外部に引き出された複数本のリード部３ｂ、３ｃとから構成されている。リード部３ｂ、３ｃは、モールド樹脂５内に位置する部分であるインナリード３ｂと、モールド樹脂５外部に引き出された部分であるアウタリード３ｃとからなる。なお、搭載部３ａは、リードフレーム３のうちモールド樹脂５外部の図示しない部分と連結されている。
【０００７】
そして、リードフレーム３の搭載部３ａには、半導体チップ２が、Ａｇペースト等の導電性樹脂もしくは半田等の接着部材（図示せず）を介して搭載されている。半導体チップ２は、各インナリード３ｂとワイヤボンディングされて接続され、リード部３ｂ、３ｃ及びワイヤ６を介して、半導体チップ２と外部との電気信号のやり取りが可能となっている。
【０００８】
ここで、半導体装置１においては、半導体チップ２から発生する熱を効率よく逃がすために、図４に示す様に、下面４ｄから上面４ｃに向かって基板部４ｂから段状に突出する台座部４ａを、絞り加工等により形成し、この台座部４ａと搭載部３ａとを当接させた構造としている。また、この台座部４ａにより、インナリード３ｂと基板部４ｂとの間にギャップＧが設定され、両者３ｂ、４ｂの接触（短絡）が防止されている。
【０００９】
かかる構成を有する半導体装置１００の製造方法について、図５（注入樹脂の流れを示す説明図）を参照して述べる。まず、所定の温度に加熱された金型（成形金型）７の下型７ｂに放熱板４単体を落とし込む（ドロップイン工程）。その後、半導体チップ２が搭載され且つワイヤボンディングされたリードフレーム３を、搭載部３ａと放熱板４の台座部４ａとを当接させて、下型７ｂにセットする。
【００１０】
そして、金型７の上型７ａをセットし、金型７内にモールド樹脂５を軟化状態で注入、充填することで樹脂封止を行なう。まず、金型７の熱により粘度の下がったモールド樹脂５が、金型７の下型７ｂに設けられたゲート（注入口）８から下型キャビティ９ｂ内に注入される。樹脂硬化後、アウタリード３ｃに半田を付ける表面処理等を行い、最後に、このアウタリード３ｃを所定の形状に加工することにより、半導体装置１００が完成する。
【００１１】
ここで、放熱板４がモールド樹脂５を金型７に注入する際の障害物となり、未充填、巣、ウエルドラインといった成形不良をおこす原因となっている。金型７のゲート８から軟化状態のモールド樹脂５が、下型キャビティ９ｂ内に注入されるが、注入された樹脂は、放熱板４の外縁部４０に衝突するため、ここが障害物となって下型キャビティ９ｂ方面への樹脂の進入が阻害される。
【００１２】
その結果、上型キャビティ９ａの方に樹脂が積極的に充填されるため、図５に太線と細線の矢印で示す様に、樹脂の流れが、上型キャビティ９ａで多く、下型キャビティ９ｂで少ないというように不均一な流れとなる。そのため、放熱板４下面４ｄ側の下部空間中央部付近に、未充填部分２０または巣、ウエルドラインといった成形不良が発生する。
【００１３】
このように、樹脂成形工程の際、放熱板４においてリードフレーム３配置面４ｃとは反対側の面である下面４ｄ側、すなわち放熱板下部に発生するモールド樹脂５の成形不良は、製品の外観上問題となるとともに、信頼性上も耐湿性の面で問題となる。
そこで、本発明は上記点に鑑みて、金型を用いて樹脂を注入することにより形成される放熱板内蔵型の樹脂封止型半導体装置において、樹脂の成形不良を防止すべく放熱板下部への樹脂の注入性を向上させることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来においては、放熱板のうち金型の注入口に対応する外縁部が平板形状であったため、注入口からの樹脂と衝突しやすくなっていることに着目し、放熱板外縁部形状について鋭意検討した結果なされたものである。すなわち、請求項１記載の発明においては、放熱板（１０）として、その外縁部のうち注入口（８）と対向させる部位が、放熱板（１０）の下面（１１）から上面（１２）に向かって折り曲げられた折り曲げ部（１５）となっているものを用い、放熱板（１０）の折り曲げ部（１５）が注入口（８）と対向するように放熱板（１０）を金型（７）に配置して樹脂封止を行うことを特徴としている。
【００１５】
それによって、注入口（８）から注入された樹脂は、放熱板（１０）の折り曲げ部（１５）にできたスペースに流れ込むことができるため、放熱板（１０）が障害物となることはない。また、放熱板（１０）の折り曲げ部（１５）は、放熱板（１０）の上面（１２）に向かって折り曲げられているから、樹脂の流れは、充填が困難となる放熱板（１０）下面（１１）（つまり、放熱板下部）側に積極的に誘導される。従って、本発明では、樹脂の成形不良を防止すべく放熱板下部への樹脂の注入性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明においては、放熱板（１０）として、その外縁部が四隅を有する形状で、外縁部の四隅に外方に突出した突出部（１３ａ）が形成され、各突出部（１３ａ）に折り曲げ部（１５）が形成されたものを用いることを特徴としている。
【００１７】
なお、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置（以下、半導体装置という）１の断面図である。本例の半導体装置１は、ＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）であり、例えば、自動車におけるエンジン制御ＥＣＵ、ＡＢＳ用ＥＣＵ等に用いられるドライバＩＣあるいは電源ＩＣのような電力用半導体装置に用いられる。
【００１９】
ここで、図１に示す半導体装置１は、上記図４に示した半導体装置１００において、放熱板の構成を変えたのみであるため、以下、主として放熱板１０の構成について述べると共に、上記図４と同一部分については、図中、同一符号を付して補足説明をするにとどめる。また、図２は、図１を矢印Ａ方向からみた図であり、半導体装置１は平面矩形状となっている。
【００２０】
なお、図１は、図２におけるＢ−Ｂ断面図であり、リード部３ｂ、３ｃ及びワイヤ６は、実際には同断面上に無いが、破線にて模式的に表してある。また、図２では、モールド樹脂５、インナリード３ｂ及びワイヤ６は省略してあり、両図１及び２では、後述の製造方法を説明するために、便宜上、金型７のゲート（注入口）８を、対応する位置に破線にて示してある。
【００２１】
放熱板（ヒートスプレッダ）１０は、上記放熱板４と同様の材質からなり、下面１１側から上面１２側に向かって基板部１３から段状に突出する台座部１４が、絞り加工等により形成されている。そして、リードフレーム３の搭載部３ａは、この台座部１４に当接配置されている。ここで図２に示す様に、放熱板１０の外縁部の四隅は、若干外方に突出した突出部１３ａを形成しており、金型７のゲート８は、これら突出部１３ａの１つに対向する位置に設けられている。
【００２２】
なお、平面が多角形（本実施形態では矩形）であるフラットパッケージにおいては、通常、多角形における角部（隅部）を除く辺部分からアウタリードが引き出される。そのため、ゲートを通ってくる樹脂がアウタリードに付着しないように、ゲートは、アウタリードの存在しないパッケージの角部に対応した部位に形成され、本実施形態では、上記四隅に形成されている。
【００２３】
ここで、本実施形態では、各突出部１３ａの先端部を、放熱板１０の下面１１から上面１２に（つまりインナリード３ｂに）向かって、ある一定角度（例えば基板部１３に対して２０°程度）で折り曲げ、折り曲げ部１５を形成したことが特徴とするところである。また、ゲート８に対向した突出部１３ａには、必ず折り曲げ部１５を形成する。
【００２４】
折り曲げ部１５の折り曲げ角度は、モールド樹脂５の厚み（パッケージの厚み）によって異なるが、インナリード３ｂとの接触を避けるため、インナリード３ｂとは最低でも０．２ｍｍ程度のギャップを確保する必要がある。または、インナリード３ｂの下部にポリイミドテープ等の絶縁テープを設けることで、インナリード３ｂと折り曲げ部１５との間に絶縁テープを介在させ、上記ギャップを０としてもよい。
【００２５】
なお、通常のＱＦＰでは、複数のインナリードのばたつきを防止するために、ポリイミドテープを各インナリードの上面（放熱板と反対側の面）に貼って、インナリードを互いに固定した構成としている。インナリード３ｂと折り曲げ部１５との間に絶縁テープを介在させる構成では、各インナリード３ｂの下面にテープを貼るだけの工程変更で対応可能であるため、コストアップは全く無い。
【００２６】
このように、本実施形態では、従来、平板形状であった注入口と対向する放熱板外縁部を折り曲げた形状とした独自の構成としている。次に、上記半導体装置１００と異なる本実施形態独自の製造時における作用について、図３を参照して述べる。ここで、図３は、本実施形態における樹脂注入時の樹脂の流れを示す説明図であり、上記図５と同一部分には同一符号を付してある。
【００２７】
金型（成形金型）７は、薄型矩形のモールド樹脂５外形に対応したキャビティ９ａ、９ｂを有し、上述の様に、ゲート８は、金型７の角部の１つに設けられている。まず、所定の温度に加熱された金型７の下型７ｂに、放熱板１０単体を落とし込む（ドロップイン工程）。ここで、放熱板１０は、各折り曲げ部１５が金型７の各角部に対向するように、金型７内に配置される。
【００２８】
その後、上述と同様に、ワイヤ接続された（図３ではワイヤ６省略）半導体チップ２を搭載したリードフレーム３を、搭載部３ａを放熱板１０の台座部１４に当接させて、下型７ｂにセットする。そして、成形金型７の上型７ａをセットし、ゲート８から、成形金型７内にモールド樹脂５を、ある程度溶融した軟化状態で注入、充填することで樹脂封止を行なう。
【００２９】
ここで、本実施形態においては、注入口８から注入された樹脂は、放熱板１０の折り曲げ部１５によってできたスペースに流れ込むことができるため、放熱板１０が障害物となって、放熱板１０下部への進入が妨げられることはない。また、折り曲げ部１５は、放熱板１０の上面１２に向かって折り曲げられているから、樹脂は放熱板１０の下面１１側に積極的に誘導される。
【００３０】
そのため、矢印Ｕに示す上型キャビティ９ａの樹脂流れと、矢印Ｌに示す下型キャビティ９ｂの樹脂流れとは、略均一な流れとでき、両キャビティ９ａ、９ｂにおいて均一な充填がなされる。また、放熱板１０の下面１１側へ流れ込んだ樹脂は、従来のように成形不良の発生しやすい放熱板下部を通過して、再び放熱板１０の上面１２側へ抜ける。
【００３１】
このように、放熱板１０は、従来のように樹脂流れの障害物となるのではなく、寧ろ、樹脂の流れを、充填が困難となる放熱板１０下部へ積極的に誘導するという貴重な役目を果たす。従って、本実施形態では、樹脂充填のネックとなっていた放熱板下部への樹脂の注入性を向上させることができ、未充填、巣、ウエルドラインといった成形不良のないパッケージ形態を実現することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、上述の樹脂の流れとすることにより、放熱板１０下面１１に流入した樹脂によって、放熱板１０を押し上げる力が働くため、リードフレーム３の搭載部３ａ下面と放熱板１０台座部１４上面との接触する力が、強固となり、両者間にモールド樹脂の入り込む余地がなくなり、両者が十分に接触する。このことによって、より良好な放熱性が得られるという波及効果もある。
【００３３】
ところで、図１及び図４に示した様な、放熱板（ヒートスプレッダ）４、１０を内蔵する半導体装置１、１００は、放熱板４、１０とリードフレーム３とが、独立した別個の部品であり、放熱板４、１０は他の部品と固着しておらず、成形金型７に投げ込んだだけの構造であることにより、「ドロップイン方式」のヒートスプレッダ内蔵型パッケージと呼ばれている。
【００３４】
このようなタイプにおいては、放熱板の無い構成のパッケージに用いる標準のリードフレームと成形金型が流用できるため、放熱板を付加したことによる新規なリードフレームと新規な製造設備は不要となり、コストアップを極力抑えることができる。そして、放熱板を内蔵した分、当然熱抵抗の低いパッケージが得られる。
【００３５】
ちなみに、本発明者等の測定データによると、２８ｍ×２８ｍボディの１２０ピンとしたＱＦＰに関して、放熱板の無い構成が約３０℃／Ｗであったのに対し、放熱板４、１０を内蔵する半導体装置１、１００では、約２０℃／Ｗまで下げられ、放熱板の部品コスト上昇分以上のパフォーマンスが得られることが確認されている。
【００３６】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、放熱板１０の全ての突出部１３ａに折り曲げ部１５が形成されているが、少なくともゲート８と対向する突出部１３ａにのみ形成してもよい。また、１つの突出部１３ａに折り曲げ部１５を形成し、金型に接地する際に、折り曲げ部１５をゲート８に対向させるようにしてもよいことは勿論である。
【００３７】
また、上記実施形態では、表面実装タイプのＱＦＰを例にとって説明したが、同様な効果は、ＳＯＰ（ＳｍａｌｌＯｕｔＬｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）、ＳＩＰ（ＳｉｎｇｌｅＩｎｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）、ＤＩＰ（ＤｕａｌＩｎｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）といったあらゆるパッケージ形態においても発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面構成図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】上記実施形態における樹脂注入時の樹脂の流れを示す説明図である。
【図４】本発明者の試作品である樹脂封止型半導体装置の断面構成図である。
【図５】図４の試作品における樹脂注入時の樹脂の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
２…半導体チップ、３…リードフレーム、７…金型、８…ゲート、
１０…放熱板、１１…放熱板の下面、１２…放熱板の上面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device having a built-in heat sink, and the resin-encapsulated semiconductor device includes a driver IC or a power supply IC used in an engine control ECU, an ABS ECU, etc. in an automobile. It is suitable for use in a power semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of resin-encapsulated semiconductor device is used in a power semiconductor device such as a driver IC or a power supply IC used in an engine control ECU, an ABS ECU, or the like in an automobile. As such a thing, the thing as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 60-110145, Unexamined-Japanese-Patent No. 61-194461, Unexamined-Japanese-Patent No. 8-70016 etc. is proposed, for example.
[0003]
This type of resin-encapsulated semiconductor device generally includes a semiconductor chip including a power MOSFET and the like, a lead frame having a mounting portion for mounting the semiconductor chip, and a heat dissipation plate (heat spreader) for promoting heat dissipation of the semiconductor chip. ) Is used by injecting and filling a resin in a state where a semiconductor chip, a lead frame, and a heat dissipation plate are arranged in a mold.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the present inventor made a prototype of a resin-encapsulated semiconductor device based on the above-described conventional technology, a problem arises that an unfilled portion, nest, or weld line remains in the mold resin due to the heat sink. I understood. Hereinafter, the cause of the occurrence of these problems will be described with respect to a resin-encapsulated semiconductor device (hereinafter referred to as a semiconductor device) 100 which is a prototype of the present inventor. FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of the semiconductor device 100.
[0005]
A semiconductor device 100 includes a semiconductor chip (semiconductor) including a heat sink 4 made of a material having excellent thermal conductivity such as Cu and Al, a lead frame 3 disposed on an upper surface 4c of the heat sink 4, a power MOSFET, and the like. The element 2 is housed, and these members 2 to 4 are sealed and integrated into a thin rectangular shape with a mold resin 5 made of, for example, black epoxy resin.
[0006]
The lead frame 3 includes a mounting portion (island portion) 3a for mounting the semiconductor chip 2 and a plurality of lead portions 3b and 3c drawn out of the mold resin 5 from the periphery of the mounting portion 3a. The lead portions 3 b and 3 c are composed of an inner lead 3 b that is a portion located in the mold resin 5 and an outer lead 3 c that is a portion drawn out of the mold resin 5. The mounting portion 3a is connected to a portion of the lead frame 3 outside the mold resin 5 (not shown).
[0007]
The semiconductor chip 2 is mounted on the mounting portion 3a of the lead frame 3 via a conductive resin such as Ag paste or an adhesive member (not shown) such as solder. The semiconductor chip 2 is connected to each inner lead 3 b by wire bonding, and electrical signals can be exchanged between the semiconductor chip 2 and the outside via the lead portions 3 b and 3 c and the wire 6.
[0008]
Here, in the semiconductor device 1, in order to efficiently release the heat generated from the semiconductor chip 2, as shown in FIG. 4, a pedestal portion 4 a that protrudes stepwise from the substrate portion 4 b toward the upper surface 4 c from the lower surface 4 d. Is formed by drawing or the like, and the base portion 4a and the mounting portion 3a are in contact with each other. Further, the pedestal portion 4a sets a gap G between the inner lead 3b and the substrate portion 4b, thereby preventing contact (short circuit) between the both 3b and 4b.
[0009]
A method of manufacturing the semiconductor device 100 having such a configuration will be described with reference to FIG. 5 (an explanatory diagram showing the flow of injected resin). First, the heat sink 4 is dropped into a lower mold 7b of a mold (molding mold) 7 heated to a predetermined temperature (drop-in process). Thereafter, the lead frame 3 on which the semiconductor chip 2 is mounted and wire-bonded is set on the lower die 7b by bringing the mounting portion 3a into contact with the pedestal portion 4a of the heat sink 4.
[0010]
Then, the upper mold 7a of the mold 7 is set, and the mold resin 5 is injected and filled in the mold 7 in a softened state to perform resin sealing. First, the mold resin 5 whose viscosity is lowered by the heat of the mold 7 is injected into the lower mold cavity 9b from the gate (injection port) 8 provided in the lower mold 7b of the mold 7. After the resin is cured, surface treatment or the like for applying solder to the outer lead 3c is performed, and finally, the outer lead 3c is processed into a predetermined shape, whereby the semiconductor device 100 is completed.
[0011]
Here, the heat radiating plate 4 becomes an obstacle when the mold resin 5 is injected into the mold 7 and causes molding defects such as unfilling, nest, and weld line. The soft mold resin 5 is injected from the gate 8 of the mold 7 into the lower mold cavity 9b. Since the injected resin collides with the outer edge portion 40 of the heat sink 4, this becomes an obstacle. This prevents the resin from entering the lower mold cavity 9b.
[0012]
As a result, since the resin is positively filled in the upper mold cavity 9a, the flow of the resin is large in the upper mold cavity 9a and in the lower mold cavity 9b as shown by thick and thin arrows in FIG. The flow becomes uneven as few. Therefore, molding defects such as the unfilled portion 20 or the nest and the weld line occur in the vicinity of the central portion of the lower space on the lower surface 4d side of the heat sink 4.
[0013]
Thus, in the resin molding process, the molding failure of the molding resin 5 occurring on the lower surface 4d side, that is, the surface opposite to the lead frame 3 arrangement surface 4c in the heat radiating plate 4, that is, the lower portion of the heat radiating plate is In addition to the above problems, the reliability is also a problem in terms of moisture resistance.
Therefore, in view of the above points, the present invention provides a heat sink built-in type resin-encapsulated semiconductor device formed by injecting resin using a metal mold to the lower portion of the heat sink to prevent resin molding defects. It aims at improving the injectability of the resin.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the prior art, the outer edge portion of the heat sink corresponding to the injection port of the mold has a flat plate shape, so that it is easy to collide with the resin from the injection port. This has been made as a result of intensive studies on the shape. That is, in the first aspect of the present invention, as a heat sink (10), site Ru are opposed and the inlet (8) of the outer edge of its is, the upper surface from the lower surface of the heat radiating plate (10) (11) The heat sink (10) is used so that the bent portion (15) is bent toward (12) and the bent portion (15) of the heat sink (10) faces the inlet (8). It is characterized by being placed in the mold (7) and sealing with resin .
[0015]
Thereby, the resin injected from the injection port (8), because it can flow into the space can be a in fold bend portion of the heat radiating plate (10) (15), the heat radiating plate (10) is an obstacle There is no. Further, bent portions of the heat radiating plate (10) (15), since bent upward surface of the heat radiating plate (10) (12), the resin flow, the filling becomes difficult heat dissipation plate (10) lower surface (11) (i.e., the heat radiating plate bottom) is induced positively to the side. Therefore, in the present invention, it is possible to improve the injectability of the resin into the lower part of the heat sink so as to prevent the molding failure of the resin.
[0016]
Moreover, in invention of Claim 2, as the heat sink (10), the outer edge part has a shape having four corners, and projecting parts (13a) projecting outward are formed at the four corners of the outer edge part. A feature is that a bent portion (15) is formed on (13a) .
[0017]
In addition, the code | symbol in the above-mentioned parenthesis shows the correspondence with the specific means of embodiment description later mentioned.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments shown in the drawings will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device (hereinafter referred to as a semiconductor device) 1 according to an embodiment of the present invention. The semiconductor device 1 of this example is a QFP (Quad Flat Package), and is used, for example, in a power semiconductor device such as a driver IC or a power supply IC used in an engine control ECU, an ABS ECU, or the like in an automobile.
[0019]
Here, since the semiconductor device 1 shown in FIG. 1 is different from the semiconductor device 100 shown in FIG. 4 only in the configuration of the heat dissipation plate, the configuration of the heat dissipation plate 10 will be mainly described below. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and only supplementary explanations will be given. FIG. 2 is a view of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow A, and the semiconductor device 1 has a planar rectangular shape.
[0020]
1 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2, and the lead portions 3b and 3c and the wire 6 are not shown on the same cross section, but are schematically represented by broken lines. In FIG. 2, the mold resin 5, the inner lead 3b, and the wire 6 are omitted. In FIGS. 1 and 2, the gate (injection port) of the mold 7 is shown for convenience in order to describe the manufacturing method described later. 8 is indicated by a broken line at the corresponding position.
[0021]
The heat radiating plate (heat spreader) 10 is made of the same material as that of the heat radiating plate 4, and a pedestal portion 14 protruding in a stepped manner from the substrate portion 13 from the lower surface 11 side toward the upper surface 12 side is formed by drawing or the like. Yes. The mounting portion 3 a of the lead frame 3 is disposed in contact with the pedestal portion 14. Here, as shown in FIG. 2, the four corners of the outer edge portion of the heat sink 10 form protruding portions 13a that protrude slightly outward, and the gate 8 of the mold 7 is connected to one of these protruding portions 13a. It is provided at an opposing position.
[0022]
In a flat package whose plane is a polygon (rectangular in the present embodiment), the outer lead is usually drawn out from a side portion excluding a corner (corner) in the polygon. Therefore, the gate is formed at a portion corresponding to the corner of the package where the outer lead does not exist so that the resin passing through the gate does not adhere to the outer lead. In this embodiment, the gate is formed at the four corners.
[0023]
Here, in the present embodiment, the front end of each protrusion 13a is directed from the lower surface 11 of the heat radiating plate 10 to the upper surface 12 (that is, toward the inner lead 3b) at a certain angle (for example, 20 ° with respect to the substrate 13). And the bent portion 15 is formed. In addition, a bent portion 15 is always formed on the protruding portion 13 a facing the gate 8.
[0024]
Although the bending angle of the bent portion 15 varies depending on the thickness of the mold resin 5 (package thickness), it is necessary to secure a gap of at least about 0.2 mm from the inner lead 3b in order to avoid contact with the inner lead 3b. is there. Alternatively, an insulating tape such as a polyimide tape may be provided below the inner lead 3b so that the insulating tape is interposed between the inner lead 3b and the bent portion 15 so that the gap is zero.
[0025]
In the normal QFP, in order to prevent a plurality of inner leads from flapping, a polyimide tape is applied to the upper surface (surface opposite to the heat radiating plate) of each inner lead, and the inner leads are fixed to each other. In the configuration in which the insulating tape is interposed between the inner lead 3b and the bent portion 15, since it is possible to cope with the process change by simply sticking the tape to the lower surface of each inner lead 3b, there is no cost increase.
[0026]
Thus, in this embodiment, it is set as the original structure which made the shape which bent the heat sink outer edge part facing the injection port conventionally flat plate shape. Next, the operation of the present embodiment that is different from that of the semiconductor device 100 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is an explanatory view showing the flow of the resin at the time of resin injection in this embodiment, and the same parts as those in FIG.
[0027]
The mold (molding mold) 7 has cavities 9 a and 9 b corresponding to the outer shape of the thin rectangular mold resin 5, and the gate 8 is provided at one of the corners of the mold 7 as described above. Yes. First, the heat sink 10 alone is dropped into the lower mold 7b of the mold 7 heated to a predetermined temperature (drop-in process). Here, the heat radiating plate 10 is disposed in the mold 7 such that each bent portion 15 faces each corner of the mold 7.
[0028]
After that, in the same manner as described above, the lead frame 3 on which the semiconductor chip 2 that is wire-connected (in FIG. 3 is omitted) is mounted, the mounting portion 3a is brought into contact with the pedestal portion 14 of the heat sink 10, and the lower die 7b Set to. Then, the upper mold 7a of the molding die 7 is set, and the resin is sealed by injecting and filling the mold resin 5 from the gate 8 into the molding die 7 in a softened state melted to some extent.
[0029]
Here, in this embodiment, since the resin injected from the injection port 8 can flow into the space formed by the bent portion 15 of the heat sink 10, the heat sink 10 becomes an obstacle and the heat sink 10. The entry to the lower part is not hindered. Further, since the bent portion 15 is bent toward the upper surface 12 of the heat sink 10, the resin is positively guided to the lower surface 11 side of the heat sink 10.
[0030]
Therefore, the resin flow in the upper mold cavity 9a indicated by the arrow U and the resin flow in the lower mold cavity 9b indicated by the arrow L can be made substantially uniform, and the both cavities 9a and 9b are uniformly filled. Further, the resin flowing into the lower surface 11 side of the heat radiating plate 10 passes through the lower portion of the heat radiating plate where molding defects are likely to occur as in the conventional case, and again escapes to the upper surface 12 side of the heat radiating plate 10.
[0031]
Thus, the heat sink 10 does not become an obstacle to the resin flow as in the prior art, but rather is a valuable function of actively guiding the resin flow to the lower part of the heat sink 10 where filling is difficult. Fulfill. Therefore, in this embodiment, the resin injection property to the lower part of the heat sink, which has been a bottleneck for resin filling, can be improved, and a package configuration free from molding defects such as unfilled, nests, and weld lines can be realized. it can.
[0032]
In the present embodiment, since the resin flows into the lower surface 11 of the heat radiating plate 10 due to the above-described resin flow, a force that pushes up the heat radiating plate 10 works, and thus the lower surface of the mounting portion 3a of the lead frame 3 and the heat radiating plate 10. The force of contact with the upper surface of the pedestal portion 14 is strengthened, and there is no room for mold resin to enter between the two, so that both are in sufficient contact. This also has a ripple effect that better heat dissipation is obtained.
[0033]
By the way, as shown in FIGS. 1 and 4, in the semiconductor devices 1 and 100 including the heat sinks 4 and 10, the heat sinks 4 and 10 and the lead frame 3 are independent and separate parts. The heat sinks 4 and 10 are not fixed to other parts and are simply thrown into the molding die 7, so that they are called “drop-in type heat spreader built-in type packages”.
[0034]
In such a type, the standard lead frame and molding die used for a package without a heat sink can be used, so there is no need for a new lead frame and new manufacturing equipment due to the addition of a heat sink. Increases as much as possible. And since the heat sink is built in, a package having a low thermal resistance is naturally obtained.
[0035]
By the way, according to the measurement data of the present inventors, the QFP with 120 pins of a 28 m × 28 m body was about 30 ° C./W without the heat sink, whereas the semiconductor incorporating the heat sinks 4 and 10. In the apparatuses 1 and 100, the temperature is lowered to about 20 ° C./W, and it has been confirmed that a performance equal to or higher than the increase in the component cost of the heat sink can be obtained.
[0036]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the bent portions 15 are formed on all the protruding portions 13a of the heat radiating plate 10. However, the bent portions 15 may be formed only at least on the protruding portions 13a facing the gate 8. Of course, the bent portion 15 may be formed on one projecting portion 13a, and the bent portion 15 may be opposed to the gate 8 when the bent portion 15 is grounded.
[0037]
In the above embodiment, the surface mount type QFP has been described as an example. However, the same effect can be obtained in any package form such as SOP (Small Out Line Package), SIP (Single Inline Package), and DIP (Dual Inline Package). Can also be demonstrated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a resin-encapsulated semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the flow of resin during resin injection in the embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a resin-encapsulated semiconductor device which is a prototype of the present inventor.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a resin flow at the time of resin injection in the prototype of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
2 ... Semiconductor chip, 3 ... Lead frame, 7 ... Mold, 8 ... Gate,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heat sink, 11 ... Lower surface of heat sink, 12 ... Upper surface of heat sink.

Claims

A heat sink (10) formed with a pedestal (14) protruding stepwise from the lower surface (11) side to the upper surface (12) side is used as a mold (7) having an injection port (8) for resin injection. ) Into the lower mold (7b)
Thereafter, the lead frame (3) in which the semiconductor element (2) is mounted on the mounting portion (3a) and the semiconductor element (2) is wire-bonded to the inner lead (3b) is connected to the mounting portion (3a) and the pedestal. Place the part (4a) in contact with the lower mold (7b) ,
Then, the upper mold (7a) of the mold (7) is set, and the softened resin is injected into the mold (7) from the injection port (8), and the upper surface of the heat sink (10). the method of manufacturing a resin-sealed semiconductor device sealed with resin by filling the surface (12) and a lower surface (11) side,
As the heat radiating plate (10), bent portions cause opposite said inlet (8) of its outer edge, bent upward surface (12) from the bottom surface of the heat radiating plate (10) (11) Use what is part (15),
The heat sink (10) is disposed on the lower mold (7b) so that the bent portion (15) faces the inlet (8),
A method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device , wherein the resin-encapsulation is performed as a configuration in which an insulating tape is interposed between the inner lead (3b) and the bent portion (15) .

As the heat radiating plate (10), the outer edge portion has a shape having four corners, and projecting portions (13a) projecting outward are formed at the four corners of the outer edge portion, and the bent portions (15) are formed in each projecting portion (13a). 2. The method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein a semiconductor device is formed .