JPH02129951A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
零発叩は、半導体装置の製造技術、特に、ペレットの放
熱性能の向上技術に関するもので、例えば、多ビン−低
熱抵抗で、小型かつ低価格化が要求される半導体集積回
路装置(以下、ICという。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] Zero-blasting technology relates to semiconductor device manufacturing technology, particularly technology for improving the heat dissipation performance of pellets. Semiconductor integrated circuit devices (hereinafter referred to as ICs) require lower prices.
)に利用して有効なものに関する。) Concerning what is effective when used.
一般に、所謂パワーIC等のような消費電力が大きいI
Cにおいては、樹脂封止パッケージにヒートシンクを内
蔵することが行われている。ヒートシンクがパッケージ
に内蔵される場合、通常、ヒートシンクはペレットがボ
ンディングされているタブの裏面に機械的かつ熱的に結
合されることになる。In general, ICs with large power consumption, such as so-called power ICs,
In C, a heat sink is built into a resin-sealed package. If the heat sink is integrated into the package, it will typically be mechanically and thermally coupled to the back side of the tab to which the pellet is bonded.
なお、ヒートシンクが内蔵されているパワーICを述べ
である例としては、日経マグロウヒル社発行「別冊マイ
クロデバイセズに2」昭和59年6月11日発行 P1
35.がある。An example of a power IC with a built-in heat sink is "Bessatsu Micro Devices 2" published by Nikkei McGraw-Hill, June 11, 1980, P1.
35. There is.
また、コンピュータに使用される高密度、高速ICにお
いて沫、高い放熱性能が要求されるため、例えば、特開
昭’53−110371号公報に記載されているように
、半導体ペレットをボンディングされた金属板にヒート
シンクが外付けされているセラミックパッケージ型半導
体装置が使用されている。In addition, since high-density, high-speed ICs used in computers require extremely high heat dissipation performance, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 110371/1983, semiconductor pellets are bonded to metals. A ceramic package type semiconductor device is used in which a heat sink is externally attached to a plate.
前述したような樹脂封止パッケージを備えているICの
パッケージにヒートシンクを内蔵する技術は、パッケー
ジの外形的制限を受けるため、パッケージの外形につい
ての設計に自由度のあるピン(リード)数の少ないIC
(品種)にのみ適用されているのが現状である。The technology of incorporating a heat sink into an IC package with a resin-sealed package as described above is limited by the package's external shape, so it is possible to use a technology with a small number of pins (leads) that allows for flexibility in designing the package's external shape. IC
Currently, it is only applied to (variety).
また、ヒートシンクが外付けされたセラミックパッケー
ジ型半導体装置においては、量産しにくいため、コスト
の低減が困難である。Furthermore, it is difficult to mass-produce a ceramic packaged semiconductor device with an external heat sink, making it difficult to reduce costs.
しかし7、ICの多mta化、高集積化、高速化が進む
最近、ビン数の多い表面実装形のICについても、熱放
散性の良好なヒートシンク内蔵形の樹脂封止パッケージ
を備えているIcの開発が要望されている。However, in recent years, as ICs have become more multi-mta, highly integrated, and faster, even surface-mounted ICs with a large number of bins are equipped with resin-sealed packages with built-in heat sinks that have good heat dissipation. development is required.
本発明の第1の目的は、高い放熱性能を有する樹脂封止
パッケージを備えている半導体装置を提供することにあ
る。A first object of the present invention is to provide a semiconductor device equipped with a resin-sealed package having high heat dissipation performance.
本発明の第2の目的は、生産性および実装性が良好で、
かつ低価格にして、小型化および多ビン化を促進するこ
とができるとともに、高い放熱性能を有する半導体装置
を提供することにある。The second object of the present invention is to have good productivity and mounting performance,
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be made smaller and have a higher number of bins at a lower price, and has high heat dissipation performance.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。An overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、半導体ペレットに電気的に接続された複数本
のリードが、平面形状略四角形に形成されている樹脂封
止パッケージの4側面から突設されている半導体装置に
おいて、前記樹脂封止パッケージの内部にヒートシンク
を埋没するとともに、このヒートシンクには前記半導体
ペレットをボンディングし、また、このヒートシンクは
組立時にリードフレームとの結合に使用された少なくと
も2箇所の結合部が前記樹脂封止パッケージのコーナ部
にそれぞれ配設されるように構成したものである。That is, in a semiconductor device in which a plurality of leads electrically connected to a semiconductor pellet protrude from four sides of a resin-sealed package that is formed into a substantially rectangular planar shape, the interior of the resin-sealed package is At the same time, the semiconductor pellet is bonded to the heat sink, and at least two joints used for joining the lead frame during assembly are in the corners of the resin-sealed package. The configuration is such that they are arranged respectively.
前記した手段によれば、ペレットにヒートシンクがタブ
を介さずに直接的に接触されているため、ペレットの発
熱はこのヒートシンクを経て外部に直接的に放出される
ことになり、充分な放熱性能が確保される。According to the above-mentioned means, since the heat sink is in direct contact with the pellet without using a tab, the heat generated by the pellet is directly radiated to the outside through the heat sink, and sufficient heat dissipation performance is achieved. Secured.
ヒートシンクのリードフレームとの結合部は、四角形の
樹脂封止パッケージにおいてスペースに余裕があるコー
ナ部に配設されているため、ヒートシンク内蔵形であっ
ても樹脂封止パッケージの大形化を回避することができ
る。The connection part of the heat sink with the lead frame is located at the corner of the rectangular resin-sealed package where there is plenty of space, so even if it has a built-in heat sink, it is possible to avoid increasing the size of the resin-sealed package. be able to.
また、ペレット、リード群およびヒートシンクは樹脂封
止パッケージにより樹脂封止されているため、この半導
体装置がプリント配線基板に実装される時や、実装され
た後において、移送中の振動等による外力がこの半導体
装置に加わった場合においても、リード曲がり等のよう
な事故が起きるのを防止することができ、その結果、短
絡不良や、f7腺不良の発生のを未然に回避することが
できる。さらに、樹脂封止パッケージは量産に適するた
め、コストを低減させることができる。In addition, since the pellet, lead group, and heat sink are resin-sealed in a resin-sealed package, external forces such as vibrations during transportation are avoided when this semiconductor device is mounted on a printed wiring board and after it is mounted. Even when added to this semiconductor device, accidents such as lead bending can be prevented from occurring, and as a result, the occurrence of short circuit defects and F7 gland defects can be avoided. Furthermore, since the resin-sealed package is suitable for mass production, costs can be reduced.
〔実施例)
第1図(a)、(ロ)は・本発明の一実施例である樹脂
封止形MSP−ICを示す正面断面図および対角線に沿
う断面端面図、第2図〜第8図は本発明の一実施例であ
るそのMSP・ICの製造方法を示す各説明図である。[Example] Figures 1 (a) and (b) are a front cross-sectional view and a cross-sectional end view along a diagonal line showing a resin-sealed MSP-IC which is an example of the present invention, and Figures 2 to 8. The figures are explanatory diagrams showing a method for manufacturing the MSP/IC, which is an embodiment of the present invention.
本実施例において、本発明に係る半導体装置は、高密度
実装を実現するための半導体S積回路装置(以下、IC
という、)である樹脂封止形ミニ・スクエア・パッケー
ジを備えているIC(以下、MSP−IC1または、単
に、ICということがある。)として構成されている。In this embodiment, the semiconductor device according to the present invention is a semiconductor S integrated circuit device (hereinafter referred to as IC) for realizing high-density packaging.
It is configured as an IC (hereinafter sometimes referred to as MSP-IC1 or simply IC) equipped with a resin-sealed mini square package.
この樹脂封止形MSP・IC25はシリコン半導体ペレ
ット(以下、ペレットという、)21と、ペレットの四
、方に配設されている複数本のり一ド9と、ペレットの
各電極パッド21aおよび各リード9にその両端部をそ
れぞれボンディングされて橋絡されているポンディング
ワイヤ23と、ペレットがボンディングされているヒー
トシンク11と、これらを樹脂封止するパッケージ24
とを備えており、このMSP−ICは次のような製造方
法により製造されている。This resin-sealed MSP/IC 25 includes a silicon semiconductor pellet (hereinafter referred to as pellet) 21, a plurality of glues 9 arranged on the four sides of the pellet, each electrode pad 21a of the pellet, and each lead. 9, a bonding wire 23 whose both ends are bonded and bridged, a heat sink 11 to which a pellet is bonded, and a package 24 which seals these with resin.
This MSP-IC is manufactured by the following manufacturing method.
以下、本発明の一実施例であるこの樹脂封止形MSP−
ICの製造方法を説明する。この説明により、前記MS
P・ICについての構成の詳細が共に明らかにされる。Hereinafter, this resin-sealed MSP-
A method for manufacturing an IC will be explained. With this explanation, the MS
The details of the configuration of the P-IC will also be revealed.
本実施例において、樹脂封止形MSP−ICの製造方法
には、第2図に示されている多連リードフレーム1が使
用されている。この多連リードフレーム1は、鉄−ニッ
ケル合金や燐青銅等のような比較的大きい機械的強度を
有するばね材料からなる薄板を用いて、打ち抜きプレス
加工またはエツチング加工等のような適当な手段により
一体成形されており、この多連リー ドフレーム1の表
面には銀(Ag)等を用いためっき処理が、後述するワ
イヤポンディングが適正ζこ実施されるように施されて
いる(図示せず)。この多連リードフレーム1には複数
の単位リードフレーム2が横方向に1列に並設されてい
る。In this embodiment, the multiple lead frame 1 shown in FIG. 2 is used in the method of manufacturing a resin-sealed MSP-IC. This multi-lead frame 1 is made of a thin plate made of a spring material having relatively high mechanical strength, such as iron-nickel alloy or phosphor bronze, and is formed by suitable means such as punching press working or etching process. The surface of the multi-lead frame 1 is plated with silver (Ag) to ensure proper wire bonding (not shown). figure). In this multi-lead frame 1, a plurality of unit lead frames 2 are arranged in a row in the lateral direction.
単位リードフレーム2は位置決め孔3aが開設されてい
る外枠3を一対備えており、両久枠3は所定の間隔で平
行になるように配されて一連にそれぞれ延設されている
。llJ!iり合う単位リー ドフレーム2.2間には
一対のセクション枠4が両外枠3.3間に互いに平行に
配されて一体的に架設されており、これら外枠、セクシ
ョン枠により形成される略正方形の枠体内に単位リード
フレーム2が構成されている。The unit lead frame 2 includes a pair of outer frames 3 having positioning holes 3a, and the outer frames 3 are arranged parallel to each other at predetermined intervals and extend in series. llJ! A pair of section frames 4 are disposed parallel to each other between both outer frames 3.3 and are integrally constructed between the unit lead frames 2.2, and are formed by these outer frames and section frames. A unit lead frame 2 is constructed within a substantially square frame body.
各単位リードフレーム2において、外枠3およびセクシ
ョンパー4の接続部にはダム吊り部材5が略直角方向に
それぞれ配されて一体的に突設されており、ダム吊り部
材5には4本のダム部材6が略正方形の枠形状になるよ
うに配されて、一体的に吊持されている。セクション枠
4側の各ダム部材6にはヒートシンク結合部材7が4箇
所のコーナ部にそれぞれ配されて、略弓形形状に一体的
に架設されており、各ヒートシンク結合部材7には結合
孔7aが略中央部に配されて開設されている。In each unit lead frame 2, a dam hanging member 5 is arranged approximately at right angles and integrally protrudes from the connecting portion of the outer frame 3 and the section par 4. The dam member 6 is arranged to have a substantially square frame shape and is integrally suspended. Each dam member 6 on the side of the section frame 4 has heat sink coupling members 7 arranged at four corners, and is integrally constructed in a substantially arcuate shape, and each heat sink coupling member 7 has a coupling hole 7a. It is located roughly in the center.
また、ダム部材6には複数本のり一ド9が長平方向に等
間隔に配されて、互いに平行で、ダム部材6と直交する
ように一体的に突設されており、各リード9の内側端部
は先端が後記するペレットを収容するだめの空所8を取
り囲むように配されることにより、インナ部9aをそれ
ぞれ構成している。他方、各リード9の外側延長部分は
、その先端が外枠3およびセクション枠4から離間して
切り離され、アウタ部9bをそれぞれ構成している。そ
して、ダム部材6における隣り合うリード9.9間の部
分は、後述するパッケージ成形時にレジンの流れをせき
止めるダム9aを実質的に構成している。そして、この
単位リードフレーム2には通常のリードフレームにおい
て設けられるタブ、および、このタブを外枠等に吊持さ
せるためのタブ吊りリードが設けられていない。すなわ
ち、この単位リードフレーム2の中央部にはタブの代わ
りに空所8が形成されている。Further, a plurality of leads 9 are arranged on the dam member 6 at equal intervals in the longitudinal direction, and are integrally protruded parallel to each other and perpendicular to the dam member 6. The end portions each constitute an inner portion 9a by being arranged such that the tip thereof surrounds a receptacle space 8 for accommodating pellets, which will be described later. On the other hand, the ends of the outer extension portions of each lead 9 are separated from the outer frame 3 and the section frame 4 to form outer portions 9b. The portion of the dam member 6 between adjacent leads 9.9 substantially constitutes a dam 9a that blocks the flow of resin during package molding, which will be described later. This unit lead frame 2 is not provided with a tab provided in a normal lead frame and a tab suspension lead for suspending this tab from an outer frame or the like. That is, a cavity 8 is formed in the center of this unit lead frame 2 instead of a tab.
本実施例において、MSP−ICの製造方法には、第3
図に示されているヒートシンク11が使用されている。In this example, the MSP-IC manufacturing method includes a third
The heat sink 11 shown in the figure is used.
ヒートシンク11は銅等のような熱伝導性の良好な材料
を用いて、ベレ・ントの平面形状に対して大きめの略正
方形状に形成されており、ヒートシンク11のペレット
取付面には環状溝工2が複数条(本実施例においては、
2条)、ペレットの外方において同心的に配されるとと
もに、ペレットを取り囲むように形成されてそれぞれ没
設されている。そして、これら環状溝12は後述する樹
脂封止パッケージ成形後において、リークバスを延長さ
せるとともに、樹脂と形状結合することにより、この樹
脂封止パッケージを備えているICの耐湿性を高めるこ
とになる。The heat sink 11 is made of a material with good thermal conductivity such as copper, and is formed into a substantially square shape that is larger than the planar shape of the pellet, and an annular groove is formed on the pellet mounting surface of the heat sink 11. 2 is multiple articles (in this example,
2) are arranged concentrically on the outside of the pellet, and are formed so as to surround the pellet and are respectively immersed. These annular grooves 12 extend the leak bus after molding the resin-sealed package, which will be described later, and are shape-bonded with the resin, thereby increasing the moisture resistance of the IC equipped with this resin-sealed package.
また、ヒートシンクILには結合部片13が4本、正方
形の4隅に配されて略対角線方向に放射状にそれぞれ突
設されており、各結合部片13の先端部には結合孔13
aが前記リードフレームの結合孔7aに対応するように
開設されている。各結合部片13は結合孔13aまでの
途中においてクランク形状に屈曲されており、この結合
部片13の屈曲により、後述するように、ヒートシンク
11の上面はリード9群の平面から所定の寸法離間され
るようになっている。In addition, the heat sink IL has four coupling pieces 13 arranged at the four corners of a square and protruding radially in a substantially diagonal direction, and a coupling hole 13 is provided at the tip of each coupling piece 13.
A is opened to correspond to the coupling hole 7a of the lead frame. Each coupling piece 13 is bent into a crank shape on the way to the coupling hole 13a, and due to the bending of the coupling piece 13, the upper surface of the heat sink 11 is spaced a predetermined distance from the plane of the lead 9 group, as will be described later. It is now possible to do so.
前記構成にかかる電気的接続リード用の多連リードフレ
ームlとヒートシンク11とは、第4図に示されている
ように、リードフレーム側結合部材7の結合孔7aと、
ヒートシンク側結合部片13の結合孔L3aとが整合さ
れた状態でそれぞれ上下に配されて重ね合わされるとと
もに、再結合孔7aと13aとにリベット14を挿通さ
れて、かしめ加工されることにより固定的に結合される
。As shown in FIG. 4, the multiple lead frame l and the heat sink 11 for electrical connection leads according to the above configuration are connected to the coupling hole 7a of the lead frame side coupling member 7,
The joint holes L3a of the heat sink side joint pieces 13 are arranged one above the other in an aligned state, and the rivets 14 are inserted into the rejoining holes 7a and 13a and fixed by caulking. are combined.
このようにして各ヒートシンク11が結合された多連リ
ードフレーム重合体20において、下側のヒートシンク
11は上側の多連リードフレーム1における空所8に対
向されるとともに、前記結合部片IJの屈曲によりリー
ド9群に接触ないしは干渉しない状態になっている。In the multiple lead frame polymer 20 in which each heat sink 11 is connected in this way, the lower heat sink 11 is opposed to the space 8 in the upper multiple lead frame 1, and the bending of the connecting piece IJ As a result, it is in a state where it does not come into contact with or interfere with the 9 groups of leads.
この多連リードフレーム重合体20には各単位リードフ
レーム2毎にペレット・ボンディング作業、続いて、ワ
イヤ・ボンディング作業が実施される。これらボンディ
ング作業は多連リードフレーム重合体20が横方向にピ
ッチ送りされることにより、各単位リードフレーム2毎
に順次実施される。This multiple lead frame polymer 20 is subjected to a pellet bonding operation and then a wire bonding operation for each unit lead frame 2. These bonding operations are sequentially performed for each unit lead frame 2 by pitch-feeding the multiple lead frame polymer 20 in the lateral direction.
そして、ペレット・ボンディング作業により、第5図お
よび第6図に示されているように、半導体装置の製造工
程における所謂前工程において集積回路を作り込まれた
半導体集積回路構造物としてのペレット21が、各単位
リードフレーム2におけるヒートシンク11上の略中央
部に配されて、ヒートシンク11とペレット21との間
に形成されたボンディングJi22によって機械的に固
着されることによりボンディングされる。ペレットボン
ディング層の形成手段としては、金−シリコン共晶層、
はんだ付は層および銀ペースト接着層等々によるボンデ
、イング法を用いることが可能である。但し、必要゛に
応じて、ペレットからヒートシンクへの熱伝達の障壁と
ならないように、ボンディング層を形成することが望ま
しい。Then, as shown in FIGS. 5 and 6, the pellet bonding process produces a pellet 21 as a semiconductor integrated circuit structure into which an integrated circuit has been fabricated in the so-called pre-process of the semiconductor device manufacturing process. , disposed approximately at the center of each unit lead frame 2 on the heat sink 11, and bonded by being mechanically fixed by a bonding Ji22 formed between the heat sink 11 and the pellet 21. As a means for forming the pellet bonding layer, a gold-silicon eutectic layer,
For soldering, bonding and soldering methods using layers, silver paste adhesive layers, etc. can be used. However, if necessary, it is desirable to form a bonding layer so that it does not become a barrier to heat transfer from the pellet to the heat sink.
続いて、ワイヤボンディング作業により、第5図および
第6図に示されているように、ヒートシンク11上にボ
ンディングされたペレット21の電極パッド21aと、
各単位リードフレーム2におけるリード9のインナ部9
aとの間に、ボンディングワイヤ23が超音波熱圧着式
ワイヤボンディング装置等のような適当なワイヤボンデ
ィング装置(図示せず)が使用されることにより、その
両端部をそれぞれボンディングされて橋絡される。Subsequently, by a wire bonding operation, as shown in FIGS. 5 and 6, the electrode pad 21a of the pellet 21 bonded onto the heat sink 11,
Inner part 9 of lead 9 in each unit lead frame 2
The bonding wire 23 is bonded and bridged at both ends by using a suitable wire bonding device (not shown) such as an ultrasonic thermocompression wire bonding device or the like between the bonding wire 23 and the Ru.
これにより、ペレット21に作り込まれている集積回路
は、電極パッド2La、ボンディングワイヤ23、リー
ド9のインナ部9aおよびアウタ部9bを介して電気的
に外部に引き出されることになる。Thereby, the integrated circuit built into the pellet 21 is electrically extracted to the outside via the electrode pad 2La, the bonding wire 23, and the inner part 9a and outer part 9b of the lead 9.
このようにしてペレットおよびワイヤ・ボンディングさ
れたリードフレーム重合体20には、各単位リードフレ
ーム毎に樹脂封止するパッケージ群が、第7図に示され
ているようなトランスファ成形装置30を使用されて単
位リードフレーム群について同時成形される。The lead frame polymer 20 that has been pelletized and wire bonded in this manner is molded into a package group in which each unit lead frame is resin-sealed using a transfer molding apparatus 30 as shown in FIG. The unit lead frames are simultaneously molded.
第7図に示されているトランスファ成形装置はシリンダ
装置等(図示せず)によって互いに型締めされる一対の
上型31と下型32とを備えており、上型31と下型3
2との合わせ面には上型キャビティー凹部33aと下型
キャビティー凹部33bとが互いに協働してキャビティ
ー33を形成するようにそれぞれ複数組没設されている
。上型31の合わせ面にはボット34が開設されており
、ボット34にはシリンダ装置(図示せず)により進退
されるプランジャ35が成形材料としての樹脂(以下、
レジンという、)を送給し得るように挿入されている。The transfer molding apparatus shown in FIG. 7 includes a pair of upper mold 31 and lower mold 32 that are clamped together by a cylinder device or the like (not shown).
A plurality of sets of upper mold cavity recesses 33a and lower mold cavity recesses 33b are respectively recessed in the mating surface with 2 so as to cooperate with each other to form the cavity 33. A bot 34 is provided on the mating surface of the upper mold 31, and a plunger 35, which is advanced and retracted by a cylinder device (not shown), is used to inject resin (hereinafter referred to as a molding material) into the bot 34 as a molding material.
It is inserted so that it can deliver resin.
下型32の合わせ面にはカル36がボット34との対向
位置に配されて没設されているとともに、複数条のラン
ナ37がポット34にそれぞれ接続するように放射状に
配されて没設されている。各ランナ37の他端部は下側
キャビティー凹部3,3bにそれぞれ接続されており、
その接続部にはゲート38がレジンをキャビティー33
内に注入し得るように形成されている。A cull 36 is arranged and sunk in the mating surface of the lower die 32 at a position facing the bot 34, and a plurality of runners 37 are radially arranged and sunk so as to connect to the pots 34, respectively. ing. The other end of each runner 37 is connected to the lower cavity recess 3, 3b, respectively.
A gate 38 connects the resin to the cavity 33.
It is designed so that it can be injected into the body.
また、下型32の合わせ面には逃げ凹所39がリードフ
レーム重合体20の厚みを逃げ得るように、その外形よ
りも若干大きめの長方形で、その厚さと略等しい寸法の
一定深さに没設されている。In addition, on the mating surface of the lower die 32, a relief recess 39 is formed in a rectangular shape slightly larger than the outer shape of the lead frame polymer 20 so that the thickness of the lead frame polymer 20 can escape, and is sunk to a constant depth with a dimension approximately equal to the thickness of the lead frame polymer 20. It is set up.
さらに、下型32のキャビティー凹部33bの底面には
逃げ凹部33cがヒートシンク11の底部の厚みを若干
逃げ得るように、その外形と略等しい正方形で、若干寸
法の一定深さに没設されている。Further, in the bottom surface of the cavity recess 33b of the lower mold 32, an escape recess 33c is recessed at a constant depth and has a square shape approximately equal to the outer shape of the heat sink 11 so that the thickness of the bottom of the heat sink 11 can be slightly relieved. There is.
前記構成に係る多連リードフレーム重合体20を用いて
樹脂封止パッケージをトランスフプ成形する場合、上型
31および下型32における各キャビティー33は各単
位リードフレーム2における4本のダム部材6間の空間
にそれぞれ対応される。When transfusing a resin-sealed package using the multi-lead frame polymer 20 having the above structure, each cavity 33 in the upper mold 31 and lower mold 32 is formed between the four dam members 6 in each unit lead frame 2. correspond to the respective spaces.
トランスファ成形時において、前記構成に係る多連リー
ドフレーム重合体20は下型32に没設されている逃げ
凹所39内に、各単位リードフレーム2におけるペレッ
ト21が各キャビティー33内にそれぞれ収容されるよ
うに配されてセットされる。このとき、ヒートシンク1
1の底部は下型キャビティー凹部33bに没設されてい
る逃げ凹部33cに没入され、ペレット21はヒートシ
ンク11にボンディングされた状態でキャビティー33
内において保持されている。During transfer molding, the multi-lead frame polymer 20 having the above structure is accommodated in the escape recess 39 recessed in the lower mold 32, and the pellets 21 of each unit lead frame 2 are accommodated in each cavity 33. It is arranged and set so that the At this time, heat sink 1
The bottom of the pellet 21 is inserted into the relief recess 33c sunk in the lower mold cavity recess 33b, and the pellet 21 is inserted into the cavity 33 while being bonded to the heat sink 11.
It is held within.
続いて、上型31と下型32とが型締めされ、ポット3
4からプランジャ35により成形材料としてのレジン4
0がランナ37およびゲート38を通じて各キャビティ
ー33に送給されて圧入される。Subsequently, the upper mold 31 and the lower mold 32 are clamped, and the pot 3
4 as a molding material by the plunger 35.
0 is fed into each cavity 33 through the runner 37 and gate 38 and press-fitted.
注入後、レジン40が熱硬化されて樹脂封止形パッケー
ジ24が成形されると、上型31および下型32は型開
きされるとともに、エジェクタ・ビン(図示せず)によ
りパッケージ24群が離型される。このようにして〜第
8図に示されているように、パッケージ24群を成形さ
れた多連り一部フレーム重合体20はトランスファ成形
装置30から脱装される。After injection, when the resin 40 is thermoset and the resin-sealed package 24 is molded, the upper mold 31 and the lower mold 32 are opened, and the groups of packages 24 are separated by an ejector bin (not shown). be molded. In this way, as shown in FIG. 8, the multi-part frame polymer 20 into which packages 24 have been formed is removed from the transfer molding apparatus 30.
そして、このように樹脂成形されたパッケージ24の内
部には、ペレット21、リード9のインナ部9a、ボン
ディングワイヤ23およびヒートシンク11の一部が樹
脂封止されることになる。The pellet 21, the inner portion 9a of the lead 9, the bonding wire 23, and a portion of the heat sink 11 are sealed with resin inside the package 24 molded with resin in this manner.
この状態において、ヒートシンク11の一端面は樹脂封
止パッケージ24の一端面から、逃げ凹部33cに没入
された分だけ突出されて露出されている状態になってい
る。また、ヒートシンク11の各コーナ部に配設された
結合部片13およびリベット14は樹脂封止パッケージ
24の内部に埋め込まれた状態になっており、結合部材
7における一対の基端部側がパッケージ24のコーナ部
からそれぞれ突出されてダム部材6に吊持された状態に
なっている。In this state, one end surface of the heat sink 11 is exposed from the one end surface of the resin-sealed package 24 by an amount that is recessed into the escape recess 33c. Furthermore, the coupling pieces 13 and rivets 14 provided at each corner of the heat sink 11 are embedded inside the resin-sealed package 24, and the pair of proximal ends of the coupling member 7 are connected to the package 24. They are respectively protruded from the corner portions and suspended by the dam member 6.
その後、多連リードフレーム重合体20はリード切断成
形工程において、各単位リードフレーム2毎に順次、リ
ード切断装置(図示せず)により、外枠、セフシラン枠
、ヒートシンク部材7の基端部、および各ダム6aを切
り落された後、リード成形装置(図示せず)により、リ
ード9のアウタ部9bをアイCI)リード形状に屈曲成
形される。Thereafter, in a lead cutting and forming step, the multi-lead frame polymer 20 is cut into the outer frame, the Cefsilane frame, the base end of the heat sink member 7, and After each dam 6a is cut off, the outer portion 9b of the lead 9 is bent into a lead shape by a lead forming device (not shown).
このとき、ヒートシンク結合部材7の切り口はパッケー
ジのコーナ部に一対宛形成されることになる。At this time, a pair of cuts of the heat sink coupling member 7 are formed at the corner portions of the package.
以上のようにして製造された樹脂封止形MSP・IC2
5は第9図および第10図に示されているようにプリン
ト配線基板に実装される。Resin-sealed MSP/IC2 manufactured as above
5 is mounted on a printed wiring board as shown in FIGS. 9 and 10.
第9図および第10図において、プリント配線基板26
にはランド27が複数個、実装対象物となる樹脂封止形
MSP−IC25における各り一部9に対応するように
配されて、はんだ材料を用いて略長方形の薄板形状に形
成されており、このランド27にこのIC25のリード
9群が整合されて当接されているとともに、各リード9
とランド27とがリフローはんだ処理により形成された
はんだ盛り層28によって電気的かつ機械的に接続され
ている。In FIGS. 9 and 10, printed wiring board 26
A plurality of lands 27 are arranged so as to correspond to each part 9 of the resin-sealed MSP-IC 25 to be mounted, and are formed into a substantially rectangular thin plate shape using solder material. , 9 groups of leads of this IC 25 are aligned and abutted on this land 27, and each lead 9
and land 27 are electrically and mechanically connected by a solder mound layer 28 formed by reflow soldering.
そして、必要に応じて、このIC25にはヒートシンク
11に放熱フィン(図示せず)が取り付けられたり、ヒ
= 1−シンク11が押さえ具(図示せず)によりプリ
ント配線基#H,26に押さえられて固定されたりする
。Then, if necessary, a radiation fin (not shown) is attached to the heat sink 11 of the IC 25, or the heat sink 11 is held down to the printed wiring board #H, 26 by a presser (not shown). and fixed.
この実装状態で、IC25が稼働されてペレット21が
発熱した場合、その熱はペレット21からヒートシンク
11に直接的に熱伝導されるとともに、ヒートシンク1
1の広い表面積から外気に放熱されるため、相対的にペ
レット21は充分に冷却される。また、ヒートシンク1
1に放熱フィンや、押さえ具等が連設されている場合に
は、ヒートシンク11の熱が放熱フィンや、押さえ具等
を通じてさらに広い範囲に熱伝導されるため、放熱効果
はより一層高くなる。In this mounted state, when the IC 25 is operated and the pellet 21 generates heat, the heat is directly conducted from the pellet 21 to the heat sink 11.
Since heat is radiated to the outside air from the large surface area of the pellet 21, the pellet 21 is relatively sufficiently cooled. Also, heat sink 1
When the heat sink 1 is connected with heat dissipation fins, pressers, etc., the heat of the heat sink 11 is conducted to a wider range through the heat sink 11, and the heat dissipation effect becomes even higher.
前記実施例によれば次の効果が得られる。According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) ペレットにヒートシンクをタブを介さずに直
接的にボンディングすることにより、ペレットの発熱を
ヒートシンクに直接的に伝えてパッケージの外部に効果
的に放出させることができるため、高い放熱性能を確保
することができる。(1) By directly bonding the heat sink to the pellet without using a tab, the heat generated by the pellet can be directly transmitted to the heat sink and effectively released to the outside of the package, ensuring high heat dissipation performance. can do.
(2) ヒートシンクのリードフレームとの結合をミ
ニ・スクエア・パッケージにおいて正方形のコーナ部に
配設することにより、当該コーナ部には比較的スペース
に余裕があるため、ヒートシンク内蔵形であっても樹脂
封止パッケージの大形化を回避することができ、小型化
および高密度化並びに低コスト化を促進することができ
る。(2) By arranging the connection with the heatsink lead frame at the corner of the square in the mini square package, there is relatively more space in the corner, so even if the heatsink is built-in, the resin It is possible to avoid increasing the size of the sealed package, and it is possible to promote miniaturization, high density, and cost reduction.
臼) 電気的接続用のリードとは別に、熱伝導性の良好
な材料を用いて形成されたヒートシンクにペレットをボ
ンディングすることにより、前記(1)の放熱性能をよ
り一層高めることができる。Mortar) Separately from the leads for electrical connection, by bonding the pellet to a heat sink formed using a material with good thermal conductivity, the heat dissipation performance described in (1) above can be further improved.
(4)他方、電気的接続用のリードはヒートシンクとは
別に機械的強度の高い材料を用いて形成することにより
、リード群の曲がりや破損等を防止することができると
ともに、前記(1)および(3)により、高い放熱性能
を確保することができる。(4) On the other hand, by forming the electrical connection leads separately from the heat sink using a material with high mechanical strength, it is possible to prevent the lead group from bending or breaking, and also to (3) makes it possible to ensure high heat dissipation performance.
(4) ペレット、リード群およびヒートシンクの一
部を樹脂封止パッケージによって樹脂封止することによ
り、リード曲がり等のような事故が起きるのを防止する
ことができるため、短絡不良や、断線不良の発生を未然
に回避することができる。(4) By resin-sealing the pellet, lead group, and part of the heat sink using a resin-sealed package, it is possible to prevent accidents such as lead bending, thereby preventing short circuits and disconnections. Occurrence can be avoided.
(5) ペレット周囲に配設される複数本のリードの
面とは異なる面でヒートシンクを支持することにより、
ペレットがボンディングされたヒートシンクと各リード
との短絡事故の発生を確実に防止することができるため
、半導体装置の品質および信頬性を高めることができる
。(5) By supporting the heat sink on a surface different from the surface of the multiple leads arranged around the pellet,
Since it is possible to reliably prevent the occurrence of a short circuit accident between the heat sink to which the pellet is bonded and each lead, the quality and reliability of the semiconductor device can be improved.
(6) ヒートシンクの一部を樹脂封止パッケージの
一端面から若干突出されるように露出させることにより
、封止樹脂がパッケージの一端面に樹脂ばりとして付着
されるのを防止することができるとともに、ヒートシン
クへの放熱フィンの取付性や、ヒートシンクの基板等へ
の接着性を良化することができる。(6) By exposing a portion of the heat sink so as to slightly protrude from one end surface of the resin-sealed package, it is possible to prevent the sealing resin from adhering to the one end surface of the package as resin burrs, and , it is possible to improve the attachability of the radiation fin to the heat sink and the adhesion of the heat sink to the substrate, etc.
ところで、ヒートシンク内蔵形の樹脂封止パッケージを
備えているICとして、第11図に示されているように
、樹脂封止パッケージ24′の内部においてヒートシン
ク11′がリード9のインナ部9a群における裏面に絶
縁層15′および接着層16′を介して固定的に接合さ
れて成るもの、が考えられる。しかし、リード群恵面に
ヒーI・シンクが絶縁層を介して接着されるヒートシン
ク内蔵形のICにおいては、次のような不具合がある。By the way, as shown in FIG. 11, in an IC equipped with a resin-sealed package with a built-in heat sink, the heat sink 11' is attached to the back surface of the inner part 9a group of the leads 9 inside the resin-sealed package 24'. A conceivable configuration is one in which the two are fixedly joined via an insulating layer 15' and an adhesive layer 16'. However, an IC with a built-in heat sink in which a heat sink is bonded to the lead group surface via an insulating layer has the following problems.
(1) リード裏面に絶縁層を介して接着されたヒー
トシンクにより、リード相互間の静電容量が増加され、
また、絶縁抵抗が低下されるため、電気的特性が低下し
、高周波信号を取り扱う半導体装置には不適当である。(1) The heat sink bonded to the back of the leads via an insulating layer increases the capacitance between the leads.
Furthermore, since the insulation resistance is lowered, the electrical characteristics are lowered, making it unsuitable for semiconductor devices that handle high frequency signals.
(2) IIIA縁層および接着層が樹脂封止パッケ
ージの内部において全体的に横断しているため、また、
接着層のイオンがペレットの近傍にあるため、耐湿性が
低下する。(2) Since the IIIA edge layer and the adhesive layer are completely traversal inside the resin-sealed package, and
Moisture resistance is reduced because the ions in the adhesive layer are near the pellets.
しかし、本実施例においては、樹脂封止パッケージ24
の内部においてヒートシンク11はリード9のインナ部
9bから電気的に完全に離隔されているため、このよう
な問題点の発生を回避することができる。However, in this embodiment, the resin-sealed package 24
Since the heat sink 11 is electrically completely separated from the inner portion 9b of the lead 9 inside, the occurrence of such a problem can be avoided.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.
例えば、ヒートシンクを打ち抜き成形する場合−第12
図に示されているように、各ヒートシンクをジグザグに
配置するとともに、外枠によって多連に構成しておくと
、取り扱い性を高めることができる。For example, when punching and forming a heat sink - 12th
As shown in the figure, by arranging the heat sinks in a zigzag pattern and configuring them in multiple units using outer frames, ease of handling can be improved.
電気的接続用のリードフレームのヒートシンクとの結合
部の形状は、第13図に示されているように、対角線上
に延びるように突設してもよい。The shape of the joint portion of the lead frame for electrical connection with the heat sink may be formed so as to protrude diagonally, as shown in FIG. 13.
この場合、結合部の切り口は樹脂封止パッケージの4隅
に1個宛露出されることになる。In this case, one cut end of the joint is exposed at each of the four corners of the resin-sealed package.
リードフレームとヒートシンクとの結合部は樹脂封止パ
ッケージの4隅に全て配設するに限らず、少なくとも2
箇所に配設すればよい。The joints between the lead frame and the heat sink are not limited to all four corners of the resin-sealed package;
Just place it at the location.
ヒートシンクと電気的接続用リードフレームとの結合手
段としては、リベットによる締結構造を使用するに限ら
ず、接着剤による接着構造や、はんだ材料による溶着構
造等を使用してもよい、これらの場合、結合孔は省略す
ることができる。The means for connecting the heat sink and the lead frame for electrical connection is not limited to a fastening structure using rivets, but may also be a bonding structure using an adhesive, a welding structure using a solder material, etc. In these cases, The binding hole can be omitted.
ヒートシンクは樹脂封止パッケージから若干突出するよ
うに構成するに限らず、樹脂封止パッケージの一端面と
略同−平面(所謂面いち)になるように構成してもよい
。The heat sink is not limited to being configured to slightly protrude from the resin-sealed package, but may be configured to be substantially flush with one end surface of the resin-sealed package (so-called flush).
ヒートシンクの形状、大きさ、構造等は、要求される放
熱性能、実装形態(例えば、押さえ具や締結ボルトの使
用の有無等)、ペレットの性能、大きさ、形状、構造等
々の諸条件に対応して選定することが望ましく、必要に
応じて、放熱フィンやボルト挿通孔、雌ねじ等々を設け
ることができる。The shape, size, structure, etc. of the heat sink corresponds to various conditions such as the required heat dissipation performance, mounting form (for example, whether or not to use holding tools or fastening bolts), pellet performance, size, shape, structure, etc. It is desirable to select a heat dissipation fin, a bolt insertion hole, a female thread, etc. as necessary.
また、ヒートシンクを形成する材料としては銅系材料を
使用するに限らず、アルミニューl、系等のような熱伝
導性の良好な他の金属材料を使用することができる。特
に、炭化シリコン(SiC)等のように熱伝導性に優れ
、かつ、熱膨張率がペレットの材料であるシリコンのそ
れと略等しい材料を使用することが望ましい。Further, the material for forming the heat sink is not limited to copper-based materials, but other metal materials with good thermal conductivity such as aluminum-based materials can also be used. In particular, it is desirable to use a material such as silicon carbide (SiC) that has excellent thermal conductivity and has a coefficient of thermal expansion approximately equal to that of silicon, which is the material of the pellet.
ペレットのヒートシンクへのポンディング作業は、ヒー
トシンクがリードフレームに結合される以前に実施して
もよい。Pounding the pellet onto the heat sink may be performed before the heat sink is bonded to the lead frame.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である表面実装形樹脂封止
パッケージを備えたICに適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、樹脂封止型パワ
ートランジスタや、その他の電子装置全般に適用するこ
とができる。In the above description, the invention made by the present inventor was mainly applied to an IC equipped with a surface-mounted resin-sealed package, which is the field of application in which the invention was made, but the invention is not limited thereto. It can be applied to resin-sealed power transistors and other electronic devices in general.
特に、小型軽量、多ビンで、しかも、低価格であり、高
い放熱性能が要求される半導体装置に利用して優れた効
果が得られる。In particular, it is small, lightweight, has a large number of bins, is inexpensive, and can be used in semiconductor devices that require high heat dissipation performance to obtain excellent effects.
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.
ペレットの裏面にヒートシンクを付設することにより、
ペレットの熱をヒートシンクに直接的に熱伝導させるこ
とができるため、小型の樹脂封止パッケージを備えてい
るICであっても放熱性能を高めることができ、高密度
、高速性能が要求される[C等においても低熱抵抗化を
実現させることができる。その結果、この種のIC等に
おいても樹脂封止パッケージ化を実現させることにより
、コストを大幅に低減させることができる。By attaching a heat sink to the back side of the pellet,
Since the heat of the pellet can be directly conducted to the heat sink, the heat dissipation performance can be improved even in ICs with small resin-sealed packages, which require high density and high-speed performance [ It is also possible to achieve low thermal resistance in C and the like. As a result, costs can be significantly reduced by implementing resin-sealed packaging for this type of IC and the like.
第1図(a)、(b)は本発明の一実施例である樹脂封
止形MSP−ICを示す正面断面図および対角線に沿う
断面端面図、
第2図〜第8図はその製造方法を説明するものであり、
第2図は多連リードフレームを示す一部省略平面図、
第3図はヒートシンクを示す斜視図、
第4図はヒートシンクのリードフレームへの結合工程を
示す拡大部分斜視図〜
第5図はペレットおよびワイヤポンディング後を示す拡
大部分平面図、
第6図は第5図のVI−VI線に沿う断面図、第7図は
樹脂封止パッケージ成形作業を示す部分縦断面図、
第8図はパッケージ成形後を示す部分底面図、第9図は
そのMSP−ICの実装状態を示す斜視図、
第10図は同じく一部切断正面図である。
第11図はその作用を説明するための他のICを示す部
分正面断面図である。
第12図はヒートシンクの製造の一実施例を示す一部省
略平面図、
第13図はヒートシンクとリードフレームとの結合構造
の変形例を示す一部省略平面図である。
1・・・多連リードフレーム、2・・・栄位リードフレ
ーム、3・・・外枠、4・・・セクシゴン枠、5・・・
ダム吊り部材、6・・・ダム部材、6a・・・ダム、7
・・・ヒートシンク結合部材、8・・・空所、9・・・
電気的接続用リード、11・・・ヒートシンク、12・
・・環状溝、13・・・リードフレーム結合部片、14
・・・リベット、20・・・多連リードフレーム重合体
、21・・・ペレット、22・・・ポンディング層、2
3・・・ボンディングワイヤ、24・・・樹脂封止パッ
ケージ、25・・・MSP・IC(半導体装!)、26
・・・プリント配線基板、27・・・ランドパッド、3
0・・・トランスファ成形装置、31・・・上型、32
・・・下型、33・・・キャビティ34・・・ポット、
35・・・プランジャ、36・・・カル、37・・・ラ
ンナ、38・・・ゲート、39・・・凹所、40・・・
レジン。Figures 1 (a) and (b) are a front cross-sectional view and a cross-sectional end view along a diagonal line showing a resin-sealed MSP-IC that is an embodiment of the present invention, and Figures 2 to 8 are manufacturing methods thereof. It explains
Fig. 2 is a partially omitted plan view showing the multi-lead frame, Fig. 3 is a perspective view showing the heat sink, Fig. 4 is an enlarged partial perspective view showing the process of joining the heat sink to the lead frame, and Fig. 5 is the pellet. and an enlarged partial plan view after wire bonding; FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5; FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view showing the resin-sealed package molding operation; FIG. 9 is a partial bottom view showing the package after molding, FIG. 9 is a perspective view showing the mounted state of the MSP-IC, and FIG. 10 is a partially cutaway front view. FIG. 11 is a partial front sectional view showing another IC for explaining its operation. FIG. 12 is a partially omitted plan view showing an example of manufacturing a heat sink, and FIG. 13 is a partially omitted plan view showing a modification of the coupling structure between the heat sink and the lead frame. 1... Multiple lead frame, 2... Honorable lead frame, 3... Outer frame, 4... Sexigon frame, 5...
Dam hanging member, 6... Dam member, 6a... Dam, 7
...Heat sink coupling member, 8...Vacancy, 9...
Electrical connection lead, 11... heat sink, 12.
... Annular groove, 13 ... Lead frame coupling piece, 14
... Rivet, 20 ... Multi-lead frame polymer, 21 ... Pellet, 22 ... Ponding layer, 2
3... Bonding wire, 24... Resin sealing package, 25... MSP/IC (semiconductor device!), 26
...Printed wiring board, 27...Land pad, 3
0... Transfer molding device, 31... Upper mold, 32
...lower mold, 33...cavity 34...pot,
35...Plunger, 36...Cal, 37...Runner, 38...Gate, 39...Recess, 40...
resin.
Claims (1)
ドが、平面形状略四角形に形成されている樹脂封止パッ
ケージの4側面から突設されている半導体装置であって
、前記樹脂封止パッケージの内部にヒートシンクが埋没
されているとともに、このヒートシンクには前記半導体
ペレットがボンディングされており、また、このヒート
シンクは組立時にリードフレームとの結合に使用された
少なくとも2箇所の結合部が前記樹脂封止パッケージの
コーナ部にそれぞれ配設されていることを特徴とする半
導体装置。 2、前記ヒートシンクが前記リード群の平面から離間す
るように構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の半導体装置。 3、前記ヒートシンクが一端面から若干突出された状態
で前記樹脂封止パッケージに植設されていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。[Scope of Claims] 1. A semiconductor device in which a plurality of leads electrically connected to a semiconductor pellet protrude from four sides of a resin-sealed package having a substantially rectangular planar shape. , a heat sink is embedded inside the resin-sealed package, the semiconductor pellet is bonded to the heat sink, and the heat sink is bonded to at least two points used for connection with the lead frame during assembly. A semiconductor device characterized in that coupling portions are respectively disposed at corner portions of the resin-sealed package. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the heat sink is configured to be spaced apart from a plane of the lead group. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the heat sink is implanted in the resin-sealed package with the heat sink slightly protruding from one end surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP63284262A JP2593702B2 (en) | 1988-11-09 | 1988-11-09 | Method for manufacturing semiconductor device |
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JPH02129951A true JPH02129951A (en) | 1990-05-18 |
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ID=17676250
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