JP2004335493A - 半導体装置の実装構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上させる。
【解決手段】半導体素子10が封止樹脂50にて封止されてなる半導体装置100を基材である筐体200および回路基板300に実装してなる実装構造において、半導体装置100のうち基材200、300に対向する基材対向面100a、100bには、当該基材対向面から凹むことによって底部側の封止樹脂50が薄くなった凹部51が形成されており、基材200、300のうち凹部51に対向する部位には、凸部210、310が形成されるとともに、この凸部210、310が凹部51に入り込むことにより、各基材200、300と半導体装置100とが熱的に接続されている。
【選択図】 図1
【解決手段】半導体素子10が封止樹脂50にて封止されてなる半導体装置100を基材である筐体200および回路基板300に実装してなる実装構造において、半導体装置100のうち基材200、300に対向する基材対向面100a、100bには、当該基材対向面から凹むことによって底部側の封止樹脂50が薄くなった凹部51が形成されており、基材200、300のうち凹部51に対向する部位には、凸部210、310が形成されるとともに、この凸部210、310が凹部51に入り込むことにより、各基材200、300と半導体装置100とが熱的に接続されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子が封止樹脂にて封止されてなる半導体装置を、筐体や回路基板等の基材に実装するようにした半導体装置の実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の半導体装置の一般的な断面構成を図8に示す。半導体素子10は、リードフレームのアイランド部20に搭載されるとともに、リードフレームのリード部30に対してボンディングワイヤ40を介して結線され、電気的に接続されている。
【0003】
そして、半導体素子10、アイランド部20、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。そして、このような半導体装置は、回路基板や筐体等の基材へ実装され、封止樹脂50から突出するリード部30の部分を介して外部との電気的な接続をなすようにしている。
【0004】
このような半導体装置は、封止樹脂50により内部の構成部品が保護されたモールドパッケージとして構成されており、いわゆる樹脂封止型半導体装置と呼ばれている。
【0005】
近年、半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置で消費される電力が増大している。そのため、半導体装置の動作により、かなりの高熱が発生することになる。
【0006】
上記図8に示すような樹脂封止型半導体装置では、熱伝導率の小さい封止樹脂50が厚く、また外部に熱的に接続されている部分はリード30しかない為、放熱性が非常に悪いという問題があった。
【0007】
そこで、図9に示すように、樹脂封止型半導体装置において、アイランド部20の下部に、ヒートシンクと呼ばれる良熱伝導性ブロック900を接着し、この良熱伝導性ブロック900を封止樹脂50から露出させることにより、高放熱性を狙ったものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0008】
また、図9において、良熱伝導性ブロック900の無いもの、すなわち、単に樹脂封止型半導体装置において、アイランド部20の下部の封止樹脂50を除去し、アイランド部20の下部を外部に露出させることにより高放熱性を狙ったものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
さらに、図10に示すように、樹脂封止型半導体装置において、封止樹脂50に凹部55を設け、その凹部55に放熱板910を接着することにより、高放熱性を狙ったものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開昭59−28364号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平9−199638号公報
【0012】
【特許文献3】
特開昭59−82754号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図9に示したような構成では、良熱伝導性ブロック900と封止樹脂50との熱膨張率の違いから、これら両者の界面から剥離が発生しやすいという問題がある。このような封止樹脂50の剥離は、半導体装置における耐湿性の劣化につながる。
【0014】
さらに、良熱伝導性ブロック900を固定する必要があり、上記図8に示した一般的な半導体装置に比べて構造が複雑になるため、コストが高くなるという問題もある。
【0015】
また、上記特許文献2に記載されているようなアイランド部20を直に封止樹脂50から露出させる構造においても、露出したアイランド部20と封止樹脂50との界面から剥離が発生しやすいという問題がある。
【0016】
また、上記図10に示したような構成では、樹脂封止型半導体装置の製造工程において、放熱板910と封止樹脂50とを接着する工程が必要となり、装置のコストアップが生じてしまう。
【0017】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるようにすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記樹脂封止型半導体装置が、筐体や回路基板といった基材に実装されて用いられることから、この基材との組合せで放熱性の向上を実現することに着目してなされたものである。
【0019】
すなわち、請求項1に記載の発明では、半導体素子(10)が封止樹脂(50)にて封止されてなる半導体装置(100)を基材(200、300)に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する基材対向面(100a、100b)には、当該基材対向面から凹みが形成されることによって底部側の前記封止樹脂が薄くなった凹部(51)が形成されており、前記基材のうち前記凹部に対向する部位には、凸部(210、310)が形成されるとともに、この凸部が前記凹部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【0020】
それによれば、封止樹脂(50)に形成された凹部(51)における封止樹脂(60)の薄い部分(50a、50b)から、半導体素子(10)の熱が、基材(200、300)の凸部(210、310)を介して基材(200、300)へ放熱される。
【0021】
また、上記従来の半導体装置では、封止樹脂から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本発明では、半導体装置(100)よりも通常サイズの大きな基材(200、300)を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0022】
また、このような半導体装置(100)における基材(200、300)を介した放熱経路は、この半導体装置(100)を基材(200、300)に実装するときに、封止樹脂(50)の凹部(51)と基材(200、300)の凸部(210、310)とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0023】
そのため、半導体装置(100)側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂(50)に凹部(51)を形成するだけでよくなる。
【0024】
また、半導体装置(100)において封止樹脂(50)に形成された凹部(51)では、封止樹脂(50)を完全に除去するものではなく、凹部(51)の底部には薄肉の封止樹脂(50)を残すため、樹脂の剥離という問題は発生せず耐湿性を確保することができる。
【0025】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0026】
請求項2に記載の発明では、前記凹部(51)は、前記封止樹脂(50)のうち前記半導体素子(10)と前記基材(200、300)とが対向する間に位置する部分に形成されていることを特徴とする。
【0027】
それによれば、凹部(51)が半導体素子(10)に対応した位置に形成され、半導体素子(10)から基材(200、300)の凸部(210、310)への熱伝導を効率の良いものにでき、好ましい。
【0028】
請求項3に記載の発明では、前記基材は前記半導体装置(100)を収納する筐体(200)であり、前記筐体の一部が前記凸部(210)として構成されていることを特徴とする。
【0029】
請求項4に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置(100)が搭載される回路基板(300)であり、前記凸部は、前記回路基板上に取り付けられ前記回路基板よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック(310)であることを特徴とする。
【0030】
基材としては、これら請求項3や請求項4に記載のような筐体や回路基板を採用できる。
【0031】
また、請求項5に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置(100)を収納する筐体(200)と前記半導体装置が搭載される回路基板(300)とであり、前記半導体装置の一面(100a)に前記筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の前記半導体装置の他面(100b)に前記回路基板が対向して配置されており、前記半導体装置の一面および他面は、前記基材対向面として構成されるとともに、前記凹部(51)が形成されているものであり、前記半導体装置の一面の凹部と前記筐体の凸部(210)との間、および、前記半導体装置の他面の凹部と前記回路基板の凸部(310)との間は、それぞれ熱的に接続されていることを特徴とする。
【0032】
このように、基材として、筐体(200)と回路基板(300)との両方を採用してもよい。この場合、筐体(200)と回路基板(300)に挟まれた半導体装置(100)において、半導体素子(10)の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【0033】
請求項6に記載の発明では、前記凹部(51)と前記凸部(210、310)との間には、熱伝導性を有する樹脂(60)が充填されていることを特徴とする。
【0034】
それによれば、凹部(51)と凸部(210、310)との間に、隙間が発生していても、その隙間は熱伝導性の樹脂(60)にて埋められるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【0035】
また、請求項7に記載の発明では、リードフレームの板状のアイランド部(20)の一面側に搭載された回路基板(12)と、前記回路基板に搭載された半導体素子(10)とが、前記アイランド部の他面側を露出させた状態で封止樹脂(50)にて封止されてなる半導体装置(400)を、前記アイランド部の他面側を基材(200)に対向させた状態で前記基材に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する部位では、前記封止樹脂に凹部(52)が形成されるとともに、この凹部に沿って前記アイランド部の一部が食い込んだ食い込み部(21)が形成されており、前記アイランド部における前記封止樹脂から露出する他面は、前記食い込み部から前記封止樹脂の凹部の開口縁部にまで延在されており、前記食い込み部にて前記アイランド部の一面が前記回路基板に接して前記回路基板を支持しており、前記基材のうち前記食い込み部に対向する部位には、凸部(210)が形成されるとともに、この凸部が前記食い込み部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【0036】
それによれば、リードフレームのアイランド部(20)の一部が食い込み部(21)を形成し、この食い込み部(21)にて回路基板(12)に接することにより、半導体素子(10)からの熱は回路基板(12)からアイランド部(20)の食い込み部(21)へ伝わる。
【0037】
そして、アイランド部(20)の他面は食い込み部(21)およびその周囲のアイランド部(20)の部分にて封止樹脂(50)から露出しているため、アイランド部(20)の食い込み部(21)に伝わってきた熱は、アイランド部(20)の他面から基材(200)の凸部(210)を介して基材(200)へ放熱される。
【0038】
また、本発明においても、半導体装置(400)よりも通常サイズの大きな基材(200)を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0039】
また、本発明においても、このような半導体装置(400)における基材(200)を介した放熱経路は、この半導体装置(400)を基材(200)に実装するときに、半導体装置(400)におけるアイランド部(20)の食い込み部(21)と基材(200)の凸部(210)とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0040】
そのため、半導体装置(400)側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂(50)の凹部(52)およびリードフレームのアイランド部(20)の食い込み部(21)を形成するだけでよくなる。
【0041】
ここで、このような半導体装置(400)において、リードフレームのアイランド部(20)の食い込み部(21)は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができる。
【0042】
そして、このアイランド部(20)の食い込み部(21)の突出端面上に回路基板(12)を搭載し、当該食い込み部(21)に合致する凸部(511)を設けた樹脂の成形型(500)を用いて樹脂成形を行えば、封止樹脂(50)は食い込み部(21)の形を継承し、それによって、封止樹脂(50)の凹部(52)が容易に形成される。
【0043】
また、この樹脂成形時に、アイランド部(20)を成形型(500)に押し付けた形とすることでアイランド部(20)の他面側が、封止樹脂(50)から露出した形態を実現することができる。
【0044】
このように、本半導体装置(400)では、リードフレームのアイランド部(20)は、封止樹脂(50)の凹部(52)に食い込んだ食い込み部(21)を持つものであるため、アイランド部(20)と封止樹脂(50)とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【0045】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0046】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0047】
【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。なお、以下の各実施形態相互において同一部分には、図中、同一符号を付してある。
【0048】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。
【0049】
半導体素子10は、シリコン等の半導体基板にトランジスタ等の素子が形成された半導体チップであり、例えば、駆動時に大電流が流れるパワーIC等が用いられる。
【0050】
この半導体素子10は、リードフレームのアイランド部20に接着剤等を介して搭載され固定されている。それとともに、半導体素子10は、リードフレームのリード部30に対してボンディングワイヤ40を介して結線され、電気的に接続されている。
【0051】
このリードフレームは、銅合金やニッケル合金等の金属からなる一般的なものを採用できる。また、ボンディングワイヤ40は、金(Au)やアルミニウム(Al)等のワイヤを採用することができる。
【0052】
そして、半導体素子10、アイランド部20、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。この封止樹脂50は、一般に用いられているエポキシ系樹脂等のモールド樹脂材料からなるものである。
【0053】
そして、この半導体装置100は、基材としての筐体200および回路基板300に実装されている。回路基板300は、プリント基板やセラミック基板等からなるもので、本例ではプリント基板を採用している。
【0054】
半導体装置100は、回路基板300の表面に搭載され、封止樹脂50から露出するリード部30すなわちアウターリードの部分において半田等の導電性接続部材を介して回路基板300と電気的に接続されている。
【0055】
そして、筐体200は、半導体装置100および該半導体装置100が実装された回路基板300を収納するものである。ここでは、筐体200はステンレス等の鉄系金属やAl等の熱伝導性に優れた金属等からなる。
【0056】
これによって、図1に示すように、半導体装置100の一面100aに筐体200が対向して配置され、当該一面100aとは反対側の半導体装置100の他面100bに回路基板300が対向して配置された形となっている。本実施形態では、半導体装置100における半導体素子側の面100aを一面、アイランド部側の面を他面100bということにする。
【0057】
このように、本実装構造においては、半導体装置100の一面100aおよび他面100bは、基材200、300に対向する基材対向面100a、100bとして構成されている。
【0058】
そして、図1に示すように、この半導体装置100の基板対向面100a、100bには、当該基材対向面100a、100bから凹みが形成されることによって底部側の封止樹脂50が薄くなった凹部51が形成されている。
【0059】
つまり、図1に示すように、凹部51の底部に位置する封止樹脂50は、当該凹部51以外の部分に位置する封止樹脂50に比べて、薄い薄肉樹脂層50a、50bを形成している。
【0060】
一方、各基材200、300のうち半導体装置100の凹部51に対向する部位には、それぞれ凸部210、310が形成されており、これら各凸部210、310は、それぞれに対向する凹部51に入り込んだ形となっている。
【0061】
そして、各凸部210、310の先端部とこれに対向する凹部51の底部とが接触しており、それによって、各基材200、300と半導体装置100とが熱的に接続された構成となっている。
【0062】
具体的には、一方の基材である筐体200においては、筐体200にプレス加工や切削加工等を施すことによって、筐体200における半導体装置100の一面100aに対向する内面に凸部210が形成されている。
【0063】
他方の基材である回路基板300においては、回路基板300の表面のうち半導体装置100の他面100bに対向する表面に、回路基板300よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック310を半田や接着剤等を介して取り付け固定されている。この良熱伝導性ブロック310が回路基板300の凸部として構成されている。
【0064】
こうして、半導体装置100の一面100aの凹部51と筐体200の凸部210との間、および、半導体装置100の他面100bの凹部51と回路基板300の凸部310との間は、それぞれ熱的に接続された形となっている。
【0065】
このような半導体装置100は、次のようにして製造可能である。リードフレームのアイランド部20に半導体素子10をダイマウントし、半導体素子10とリードフレームのリード部30との間でワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ40によって結線する。
【0066】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂50となる樹脂材料を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。こうして、封止樹脂50が形成される。このとき、上記成形型には、凹部51に対応した凸部が形成されており、それによって、凹部51を有する封止樹脂50が容易に形成できる。こうして、半導体装置100ができあがる。
【0067】
そして、できあがった半導体装置100は良熱伝導性ブロック310を有する回路基板300上に搭載され、良熱伝導性ブロック310を半導体装置100の他面100b側の凹部51へ挿入した状態で、リード部30を介して回路基板300に電気的に接続される。
【0068】
次に、このようにして半導体装置100が実装された回路基板300は、筐体200に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板300は筐体200に固定される。このとき、筐体200の凸部210が半導体装置100の一面100a側の凹部51に挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【0069】
ところで、本実施形態によれば、半導体素子10が封止樹脂50にて封止されてなる半導体装置100を基材200、300に実装してなる半導体装置100の実装構造において、半導体装置100のうち基材200、300に対向する基材対向面100a、100bには、当該基材対向面から凹むことによって底部側の封止樹脂50が薄くなった凹部51が形成されており、基材200、300のうち凹部51に対向する部位には、凸部210、310が形成されるとともに、この凸部210、310が凹部51に入り込むことにより、基材200、300と半導体装置100とが熱的に接続されている。
【0070】
それによれば、封止樹脂50に形成された凹部51における封止樹脂50の薄い部分すなわち薄肉樹脂層50a、50bから、半導体素子10の熱が、各凸部210、310を介して基材である筐体200や回路基板300へ逃がされ、放熱が行われる。
【0071】
ちなみに、上記図8に示した従来の一般的な樹脂封止型半導体装置では、半導体素子10の上下の封止樹脂50が厚く、また、一般に封止樹脂50の熱伝導率は非常に小さいため、半導体素子10で発生した熱は、リード部30を通して放熱していた。
【0072】
本実施形態は、この熱伝導率の小さい封止樹脂50において、半導体素子10の上部の薄肉樹脂層50aおよびアイランド部20の下部の薄肉樹脂層50bをを薄くすることにより、半導体素子10の熱を筐体200および良熱伝導性ブロック310へ効率的に放熱することができる。そのため、従来の樹脂封止型半導体装置に対し、約10%程度、放熱性を向上することができる。
【0073】
また、上記図9を参照して述べた従来の樹脂封止型半導体装置では、封止樹脂50から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本実施形態では、半導体装置100よりもサイズの大きな基材200、300を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0074】
また、上述したように、半導体装置100における基材200、300を介した放熱経路は、この半導体装置100を基材200、300に実装するときに、封止樹脂50の凹部51と基材200、300の凸部210、310とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0075】
そのため、半導体装置100側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂50に凹部51を形成するだけでよくなる。そして、この凹部51は上述したように、樹脂成形により容易に形成することができる。
【0076】
さらに、筐体200における凸部210の形成は、筐体200の形成時に同時に容易に形成することができ、また、回路基板300に良熱伝導性ブロック310を取り付けることも、回路基板300への部品搭載工程にて可能であるためさほど手間を要しない。
【0077】
つまり、本実施形態では、筐体200や回路基板300が放熱体であり且つ基材でもあるため、半導体装置100に対して放熱体を取り付ける工程と、半導体装置100を基材へ実装する工程とを共通化することができる。そのため、放熱体を半導体装置へ接着したり樹脂で密着させるような従来の構成に比べて、安いコストで大きな放熱効果を得ることができる。
【0078】
また、半導体装置100において封止樹脂50に形成された凹部51では、封止樹脂50を完全に除去するものではなく、凹部51の底部には薄肉の封止樹脂50を薄肉樹脂層50a、50bとして残している。つまり、半導体素子10やアイランド部20は封止樹脂50から露出したものではなく、薄肉となった封止樹脂50を介して放熱体である基材200、300と接した形となる。
【0079】
また、封止樹脂50と基材200、300の凸部210、310との接触部は、熱的な接続が確保されていればよく、機械的に接合していることは不要であるため、そもそも封止樹脂50と基材200、300の凸部210、310との間の剥離という問題は生じない。
【0080】
そのため、本実施形態では、上記図9に示したような半導体装置で発生するアイランド部と封止樹脂との間の剥離、または、良熱伝導性ブロックと封止樹脂との間の剥離という問題は発生せず、耐湿性を確保することができる。
【0081】
以上のように、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置100において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0082】
また、本実施形態では、半導体装置100は基材である筐体200と回路基板300とで挟まれた形となっており、これら両基材200、300から放熱可能となっているため、半導体素子10の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【0083】
また、本実施形態では、凹部51を、封止樹脂50のうち半導体素子10と基材200、300とが対向する間に位置する部分に形成している。つまり、凹部51は、図1において、半導体素子10の直上および直下に形成されている。
【0084】
ちなみに、図1において、凹部51を半導体素子10の直上や直下から多少左右にずれた位置に形成してもよいが、図1に示してあるように、凹部51を半導体素子10の直上、直下に形成する方が、効率の良い熱伝導を実現することができ、好ましい。
【0085】
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。上記実施形態との相違点について主として述べる。
【0086】
本実施形態では、上記実施形態において、凹部51と凸部210、310との間に、熱伝導性を有する樹脂として良熱伝導性樹脂60を充填したものである。この良熱伝導性樹脂60としては、例えばエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等を採用することができる。
【0087】
図3(a)、(b)は、図2における半導体装置100の他面100b側の凹部51と回路基板300の凸部すなわち良熱伝導性ブロック310との接続部界面の拡大断面図である。
【0088】
通常、封止樹脂50や良熱伝導性ブロック310の表面には、少なからず凹凸が存在する。そのため、これら2つの面を接触させた場合、図3(a)に示すように、凹部51の底面と良熱伝導性ブロック310の先端面との間に隙間が生じる。そこで、本実施形態のように、この隙間に良熱伝導性樹脂60を充填すれば、放熱性をさらに向上させることができる。
【0089】
また、図3(b)に示すように、各部品の公差上、凹部51の底面(つまり薄肉樹脂層50b)と良熱伝導性ブロック310の先端面とを完全に密着できないような場合であっても、その隙間が良熱伝導性樹脂60によって埋められるため、本実施形態は有効である。
【0090】
なお、半導体装置100の一面100a側の凹部51と筐体200の凸部210との接続部界面についても、上記図3と同様のことが言えることは明らかである。
【0091】
このように、本実施形態によれば、凹部51と凸部210、310との間に、隙間が発生していても、その隙間は良熱伝導性樹脂60にて埋められる。そして、当該隙間部分では良熱伝導性樹脂60を介して各基材200、300と半導体装置100との熱的な接続がなされるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【0092】
(第3実施形態)
本実施形態は、基材が筐体と回路基板とである場合に、半導体装置の一面に筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の半導体装置の他面に回路基板が対向して配置されており、半導体装置の一面および他面は、基材対向面として構成されるとともに凹部が形成されているものであり、半導体装置の一面の凹部と筐体の凸部との間、および、半導体装置の他面の凹部と回路基板の凸部との間がそれぞれ熱的に接続されているという、上記実施形態と同様の技術思想を採用したものであるが、基材に対する半導体装置の一面および他面の配置を、上記実施形態とは反対にしたものである。
【0093】
図4は、本発明の第3実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。具体的に図4に示す構造は、基材200、300に対する半導体装置100の一面100aおよび他面100bの配置を上記第2実施形態とは逆にしたものである。
【0094】
すなわち、上記図2では、半導体装置100における半導体素子側の面100aを筐体200が対向して配置される一面とし、アイランド部側の面100bを回路基板300が対向して配置される他面としていたが、図4に示す構造では、半導体装置100におけるアイランド部側の面100bを筐体200が対向して配置される一面とし、半導体素子側の面100aを回路基板300が対向して配置される他面としている。
【0095】
この場合であっても、上記第2実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【0096】
(第4実施形態)
上記各実施形態では、半導体素子10が封止樹脂50にて封止されてなる半導体装置100として、半導体素子10をアイランド部20に搭載したタイプいわゆるモノリシックICに適したタイプを採用していたが、複数の半導体素子10や電子部品を基板に搭載してなる混成集積回路いわゆるハイブリッドICを半導体装置として適用してもよい。
【0097】
図5は、本発明の第4実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100’の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置100’では、アイランド部20の上に、半導体素子10を有する混成集積回路11を搭載したものである。
【0098】
この混成集積回路11は、基板12に複数個の半導体素子10および図示しない抵抗やコンデンサ等の電子部品を搭載し、これら搭載部品によって回路を構成してなるものである。
【0099】
そして、半導体素子10を含む混成集積回路11、アイランド部20、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。その他の構成は、上記図2に示す実装構造と同様である。
【0100】
このような混成集積回路11を封止樹脂50で封止してなる半導体装置100’を用いた本実装構造においても、上記実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【0101】
(第5実施形態)
本実施形態は、上記第4実施形態と同様、ハイブリッドICを半導体装置として適用したものである。図6は、本発明の第5実施形態に係る樹脂封止型半導体装置400を基材である筐体200へ実装した実装構造の概略断面構成を示す図である。
【0102】
リードフレームの板状のアイランド部20の一面側に、回路基板としての基板12が搭載されている。この基板12はプリント基板等の樹脂基板でもよいし、アルミナ基板等のセラミック基板でもよく、その他、回路基板として採用できるものであればかまわない。
【0103】
そして、基板12には、複数個の半導体素子10が搭載され、基板12と半導体素子10とはボンディングワイヤ40を介して電気的に接続されている。なお、ここでも、必要に応じて、基板12には、図示しない抵抗やコンデンサ素子等の電子部品が搭載されていてもよく、基板12は搭載部品とともに回路を構成し、混成集積回路11を形成している。
【0104】
ここで、基板12とリードフレームのリード部30とがボンディングワイヤ40により結線され、電気的に接続されている。そして、半導体素子10を含む混成集積回路11、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。ここにおいて、アイランド部20の他面側を封止樹脂50から露出させた状態としている。
【0105】
かかる半導体装置400は、アイランド部20の他面側を基材である筐体200に対向させた状態で筐体200および回路基板300に実装されている。ここで、半導体装置100は、リード部30を介して回路基板300と電気的に接続されている。
【0106】
このような実装構造において、半導体装置400のうち筐体200に対向する部位では、封止樹脂50に凹部52が形成されている。この凹部52の形成に伴って、アイランド部20の一部が当該凹部52に食い込んだ食い込み部21を形成するとともに、この食い込み部21から凹部52の開口縁部にまでアイランド部20が延在された形となっている。
【0107】
つまり、凹部52に沿ってアイランド部20の一部が食い込んだ食い込み部21が形成されることによって、アイランド部20における封止樹脂50から露出する他面は、食い込み部21から封止樹脂50の凹部52の開口縁部にまで延在されている。
【0108】
そして、食い込み部21にてアイランド部20の一面が基板12に接しており、アイランド部20は、この食い込み部21にて基板12すなわち混成集積回路11を支持している。ここで、食い込み部21と基板12とは、接着等により互いに固定されている。
【0109】
そして、筐体200のうちアイランド部20の食い込み部21に対向する部位には、凸部210が形成されるとともに、この凸部210が食い込み部21に入り込むことにより、筐体200と半導体装置400とが熱的に接続された形となっている。
【0110】
ここで、筐体200の凸部210の先端部とアイランド部20の食い込み部21とは、互いに直に接触しているものでもよいし、上記したエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等からなる良熱伝導性樹脂を介在させて接触したものであってもよい。
【0111】
ここで、上記半導体装置400の製造方法について図7を参照述べておく。図7は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【0112】
まず、プレス加工等によりアイランド部20に食い込み部21が形成されたリードフレームと、半導体素子10および必要に応じてその他の電子部品が搭載された基板12とを用意し、アイランド部20の一面のうち食い込み部21の部分に、基板12を搭載する。また、半導体素子10と基板12との間、および、基板12とリード部30との間をボンディングワイヤ40により結線する。
【0113】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂50を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。
【0114】
ここで、図7に示すように、成形型500は、互いに合致する下型510と上型520とからなる金型であり、キャビティ530内において下型510には、リードフレームのアイランド部20の食い込み部21に合致する凸部511が設けられている。
【0115】
そして、リードフレームと混成集積回路11とが一体化されたものを、キャビティ530内に設置するときに、アイランド部20の食い込み部21を、下型510の凸部511にはめあわせる。その後、成形型500のゲート501から溶融状態の封止樹脂50をキャビティ530へ注入する。
【0116】
このとき、キャビティ530内の上部を流れる樹脂すなわちアイランド部20および混成集積回路11の上方を流れる樹脂50によって、アイランド部20は下型510に押しつけられる。そのため、アイランド部20の他面と下型510との間に樹脂50が入り込まなくなり、最終的には、アイランド部20の他面側は、封止樹脂50から露出する。
【0117】
こうして、キャビティ530内への樹脂50の充填が終了した後、樹脂50を硬化させる。そして、成形型500からワークを取り出した後、リードフレームにおけるタイバーの切断やアウターリードのフォーミング等を行うことにより、本実施形態の半導体装置400ができあがる。
【0118】
そして、できあがった半導体装置400は、アイランド部20の一面側すなわち半導体素子10側を回路基板300に対向させた状態で回路基板300上に搭載され、リード部30を介して回路基板300にはんだ等によって電気的に接続される。
【0119】
次に、このようにして半導体装置400が実装された回路基板300は、筐体200に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板300は筐体200に固定される。このとき、筐体200の凸部210が半導体装置400におけるアイランド部20の食い込み部21へ挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【0120】
ところで、本実施形態の実装構造によれば、半導体装置400においては、リードフレームのアイランド部20の一部が食い込み部21を形成し、この食い込み部21にて基板12に接することにより、半導体素子10からの熱は基板12からアイランド部20の食い込み部21へ伝わる。
【0121】
そして、アイランド部20の他面は食い込み部21およびその周囲のアイランド部20の部分にて封止樹脂50から露出しているため、食い込み部21に伝わってきた熱は、アイランド部20の他面から筐体200の凸部210を介して筐体200へ放熱される。
【0122】
また、本実施形態においても、半導体装置400よりも通常サイズの大きな筐体200を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0123】
また、本実施形態においても、半導体装置400における基材200を介した放熱経路は、この半導体装置400を筐体200に収納するときに、半導体装置400におけるアイランド部20の食い込み部21と筐体200の凸部210とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0124】
そのため、半導体装置400側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂50の凹部52およびリードフレームのアイランド部20の食い込み部21を形成するだけでよくなる。
【0125】
ここで、上記した半導体装置400の製造方法に示したように、リードフレームのアイランド部20の食い込み部21は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができ、また、樹脂成形によって封止樹脂50の凹部52も容易に形成することができる。よって、半導体装置400の製造は安価に行える。
【0126】
そして、本半導体装置400では、リードフレームのアイランド部20は、封止樹脂50の凹部52に食い込んだ食い込み部21を持つものであるため、アイランド部21と封止樹脂50とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【0127】
したがって、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0128】
また、本実施形態は、ハイブリッドICとリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置に用いて好適である。その理由は次の通りである。
【0129】
半導体素子12が搭載される基板12は半導体素子10よりも大きく、それに伴い、リードフレームのアイランド部20も基板12と同等以上のサイズとなる。しかしながら、基板12の全体から放熱する必要はなく、基板12において放熱したい部分に少なくともアイランド部20が接していればよい。
【0130】
そのため、本実施形態では、アイランド部20の一部を、アイランド部20の他面側から凹んだ食い込み部21として構成し、この食い込み部21にてアイランド部20を基板12に対して接触させている。
【0131】
ちなみに、モノリシックICでは、アイランド部のサイズが半導体素子と同じ程度であるため、アイランド部の一部を食い込み部として半導体素子に接触させた場合、半導体素子の放熱が不十分となる恐れがある。
【0132】
逆に言えば、本実施形態では、基板12に搭載されている半導体素子10のうち放熱が必要な基板部分に対応して、封止樹脂50に凹部52を形成するとともに、アイランド部20に食い込み部21を形成すればよい。そして、アイランド部20は食い込み部20を形成しても、それ以外の部分のサイズに余裕があるため、封止樹脂50の凹部52の開口縁部にまでアイランド部20を延在させることができる。
【0133】
なお、本実施形態において、基材としては筐体200以外に回路基板300であってもよい。その場合には、基材としての回路基板300には、凸部として上記した良熱伝導性ブロックを設けたものとすればよい。
【0134】
また、図6において、回路基板300に対向する半導体装置400の面において、封止樹脂50に対して上記実施形態に示したような凹部を設け、回路基板300には上記良熱伝導性ブロックを設け、当該凹部へ当該良熱伝導性ブロックを挿入して、両者を熱的に接続するようにしてもよい。それにより、半導体装置400の上下両方からの効率的な放熱が可能となる。
【0135】
(他の実施形態)
なお、上記実施形態においては、半導体装置100を基材である筐体200と回路基板300とで挟んだ形となっており、半導体装置100は筐体200および回路基板300の両方に実装されたものとなっているが、それ以外にも半導体装置100は筐体200のみ、もしくは回路基板300のみに実装されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図3】図2における半導体装置の凹部と回路基板の凸部との接続部界面の拡大断面図である。
【図4】本発明の第3実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図5】本発明の第4実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図6】本発明の第5実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図7】上記第5実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図8】従来の一般的な樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図9】従来の放熱性向上を図った樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図10】従来の放熱性向上を図ったもう一つの樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
10…半導体素子、12…基板、
20…リードフレームのアイランド部、21…アイランド部の食い込み部、
50…封止樹脂、51…凹部、52…凹部、60…良熱伝導性樹脂、
100、400…半導体装置、100a…半導体装置の半導体素子側の面、
100b…半導体装置のアイランド部側の面、200…筐体、
210…筐体の凸部、300…回路基板
310…回路基板の凸部としての良熱伝導性ブロック。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子が封止樹脂にて封止されてなる半導体装置を、筐体や回路基板等の基材に実装するようにした半導体装置の実装構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の半導体装置の一般的な断面構成を図8に示す。半導体素子10は、リードフレームのアイランド部20に搭載されるとともに、リードフレームのリード部30に対してボンディングワイヤ40を介して結線され、電気的に接続されている。
【0003】
そして、半導体素子10、アイランド部20、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。そして、このような半導体装置は、回路基板や筐体等の基材へ実装され、封止樹脂50から突出するリード部30の部分を介して外部との電気的な接続をなすようにしている。
【0004】
このような半導体装置は、封止樹脂50により内部の構成部品が保護されたモールドパッケージとして構成されており、いわゆる樹脂封止型半導体装置と呼ばれている。
【0005】
近年、半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置で消費される電力が増大している。そのため、半導体装置の動作により、かなりの高熱が発生することになる。
【0006】
上記図8に示すような樹脂封止型半導体装置では、熱伝導率の小さい封止樹脂50が厚く、また外部に熱的に接続されている部分はリード30しかない為、放熱性が非常に悪いという問題があった。
【0007】
そこで、図9に示すように、樹脂封止型半導体装置において、アイランド部20の下部に、ヒートシンクと呼ばれる良熱伝導性ブロック900を接着し、この良熱伝導性ブロック900を封止樹脂50から露出させることにより、高放熱性を狙ったものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0008】
また、図9において、良熱伝導性ブロック900の無いもの、すなわち、単に樹脂封止型半導体装置において、アイランド部20の下部の封止樹脂50を除去し、アイランド部20の下部を外部に露出させることにより高放熱性を狙ったものも提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
さらに、図10に示すように、樹脂封止型半導体装置において、封止樹脂50に凹部55を設け、その凹部55に放熱板910を接着することにより、高放熱性を狙ったものが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【0010】
【特許文献1】
特開昭59−28364号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平9−199638号公報
【0012】
【特許文献3】
特開昭59−82754号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図9に示したような構成では、良熱伝導性ブロック900と封止樹脂50との熱膨張率の違いから、これら両者の界面から剥離が発生しやすいという問題がある。このような封止樹脂50の剥離は、半導体装置における耐湿性の劣化につながる。
【0014】
さらに、良熱伝導性ブロック900を固定する必要があり、上記図8に示した一般的な半導体装置に比べて構造が複雑になるため、コストが高くなるという問題もある。
【0015】
また、上記特許文献2に記載されているようなアイランド部20を直に封止樹脂50から露出させる構造においても、露出したアイランド部20と封止樹脂50との界面から剥離が発生しやすいという問題がある。
【0016】
また、上記図10に示したような構成では、樹脂封止型半導体装置の製造工程において、放熱板910と封止樹脂50とを接着する工程が必要となり、装置のコストアップが生じてしまう。
【0017】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるようにすることを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記樹脂封止型半導体装置が、筐体や回路基板といった基材に実装されて用いられることから、この基材との組合せで放熱性の向上を実現することに着目してなされたものである。
【0019】
すなわち、請求項1に記載の発明では、半導体素子(10)が封止樹脂(50)にて封止されてなる半導体装置(100)を基材(200、300)に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する基材対向面(100a、100b)には、当該基材対向面から凹みが形成されることによって底部側の前記封止樹脂が薄くなった凹部(51)が形成されており、前記基材のうち前記凹部に対向する部位には、凸部(210、310)が形成されるとともに、この凸部が前記凹部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【0020】
それによれば、封止樹脂(50)に形成された凹部(51)における封止樹脂(60)の薄い部分(50a、50b)から、半導体素子(10)の熱が、基材(200、300)の凸部(210、310)を介して基材(200、300)へ放熱される。
【0021】
また、上記従来の半導体装置では、封止樹脂から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本発明では、半導体装置(100)よりも通常サイズの大きな基材(200、300)を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0022】
また、このような半導体装置(100)における基材(200、300)を介した放熱経路は、この半導体装置(100)を基材(200、300)に実装するときに、封止樹脂(50)の凹部(51)と基材(200、300)の凸部(210、310)とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0023】
そのため、半導体装置(100)側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂(50)に凹部(51)を形成するだけでよくなる。
【0024】
また、半導体装置(100)において封止樹脂(50)に形成された凹部(51)では、封止樹脂(50)を完全に除去するものではなく、凹部(51)の底部には薄肉の封止樹脂(50)を残すため、樹脂の剥離という問題は発生せず耐湿性を確保することができる。
【0025】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0026】
請求項2に記載の発明では、前記凹部(51)は、前記封止樹脂(50)のうち前記半導体素子(10)と前記基材(200、300)とが対向する間に位置する部分に形成されていることを特徴とする。
【0027】
それによれば、凹部(51)が半導体素子(10)に対応した位置に形成され、半導体素子(10)から基材(200、300)の凸部(210、310)への熱伝導を効率の良いものにでき、好ましい。
【0028】
請求項3に記載の発明では、前記基材は前記半導体装置(100)を収納する筐体(200)であり、前記筐体の一部が前記凸部(210)として構成されていることを特徴とする。
【0029】
請求項4に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置(100)が搭載される回路基板(300)であり、前記凸部は、前記回路基板上に取り付けられ前記回路基板よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック(310)であることを特徴とする。
【0030】
基材としては、これら請求項3や請求項4に記載のような筐体や回路基板を採用できる。
【0031】
また、請求項5に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置(100)を収納する筐体(200)と前記半導体装置が搭載される回路基板(300)とであり、前記半導体装置の一面(100a)に前記筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の前記半導体装置の他面(100b)に前記回路基板が対向して配置されており、前記半導体装置の一面および他面は、前記基材対向面として構成されるとともに、前記凹部(51)が形成されているものであり、前記半導体装置の一面の凹部と前記筐体の凸部(210)との間、および、前記半導体装置の他面の凹部と前記回路基板の凸部(310)との間は、それぞれ熱的に接続されていることを特徴とする。
【0032】
このように、基材として、筐体(200)と回路基板(300)との両方を採用してもよい。この場合、筐体(200)と回路基板(300)に挟まれた半導体装置(100)において、半導体素子(10)の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【0033】
請求項6に記載の発明では、前記凹部(51)と前記凸部(210、310)との間には、熱伝導性を有する樹脂(60)が充填されていることを特徴とする。
【0034】
それによれば、凹部(51)と凸部(210、310)との間に、隙間が発生していても、その隙間は熱伝導性の樹脂(60)にて埋められるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【0035】
また、請求項7に記載の発明では、リードフレームの板状のアイランド部(20)の一面側に搭載された回路基板(12)と、前記回路基板に搭載された半導体素子(10)とが、前記アイランド部の他面側を露出させた状態で封止樹脂(50)にて封止されてなる半導体装置(400)を、前記アイランド部の他面側を基材(200)に対向させた状態で前記基材に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する部位では、前記封止樹脂に凹部(52)が形成されるとともに、この凹部に沿って前記アイランド部の一部が食い込んだ食い込み部(21)が形成されており、前記アイランド部における前記封止樹脂から露出する他面は、前記食い込み部から前記封止樹脂の凹部の開口縁部にまで延在されており、前記食い込み部にて前記アイランド部の一面が前記回路基板に接して前記回路基板を支持しており、前記基材のうち前記食い込み部に対向する部位には、凸部(210)が形成されるとともに、この凸部が前記食い込み部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【0036】
それによれば、リードフレームのアイランド部(20)の一部が食い込み部(21)を形成し、この食い込み部(21)にて回路基板(12)に接することにより、半導体素子(10)からの熱は回路基板(12)からアイランド部(20)の食い込み部(21)へ伝わる。
【0037】
そして、アイランド部(20)の他面は食い込み部(21)およびその周囲のアイランド部(20)の部分にて封止樹脂(50)から露出しているため、アイランド部(20)の食い込み部(21)に伝わってきた熱は、アイランド部(20)の他面から基材(200)の凸部(210)を介して基材(200)へ放熱される。
【0038】
また、本発明においても、半導体装置(400)よりも通常サイズの大きな基材(200)を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0039】
また、本発明においても、このような半導体装置(400)における基材(200)を介した放熱経路は、この半導体装置(400)を基材(200)に実装するときに、半導体装置(400)におけるアイランド部(20)の食い込み部(21)と基材(200)の凸部(210)とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0040】
そのため、半導体装置(400)側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂(50)の凹部(52)およびリードフレームのアイランド部(20)の食い込み部(21)を形成するだけでよくなる。
【0041】
ここで、このような半導体装置(400)において、リードフレームのアイランド部(20)の食い込み部(21)は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができる。
【0042】
そして、このアイランド部(20)の食い込み部(21)の突出端面上に回路基板(12)を搭載し、当該食い込み部(21)に合致する凸部(511)を設けた樹脂の成形型(500)を用いて樹脂成形を行えば、封止樹脂(50)は食い込み部(21)の形を継承し、それによって、封止樹脂(50)の凹部(52)が容易に形成される。
【0043】
また、この樹脂成形時に、アイランド部(20)を成形型(500)に押し付けた形とすることでアイランド部(20)の他面側が、封止樹脂(50)から露出した形態を実現することができる。
【0044】
このように、本半導体装置(400)では、リードフレームのアイランド部(20)は、封止樹脂(50)の凹部(52)に食い込んだ食い込み部(21)を持つものであるため、アイランド部(20)と封止樹脂(50)とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【0045】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0046】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0047】
【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。なお、以下の各実施形態相互において同一部分には、図中、同一符号を付してある。
【0048】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。
【0049】
半導体素子10は、シリコン等の半導体基板にトランジスタ等の素子が形成された半導体チップであり、例えば、駆動時に大電流が流れるパワーIC等が用いられる。
【0050】
この半導体素子10は、リードフレームのアイランド部20に接着剤等を介して搭載され固定されている。それとともに、半導体素子10は、リードフレームのリード部30に対してボンディングワイヤ40を介して結線され、電気的に接続されている。
【0051】
このリードフレームは、銅合金やニッケル合金等の金属からなる一般的なものを採用できる。また、ボンディングワイヤ40は、金(Au)やアルミニウム(Al)等のワイヤを採用することができる。
【0052】
そして、半導体素子10、アイランド部20、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。この封止樹脂50は、一般に用いられているエポキシ系樹脂等のモールド樹脂材料からなるものである。
【0053】
そして、この半導体装置100は、基材としての筐体200および回路基板300に実装されている。回路基板300は、プリント基板やセラミック基板等からなるもので、本例ではプリント基板を採用している。
【0054】
半導体装置100は、回路基板300の表面に搭載され、封止樹脂50から露出するリード部30すなわちアウターリードの部分において半田等の導電性接続部材を介して回路基板300と電気的に接続されている。
【0055】
そして、筐体200は、半導体装置100および該半導体装置100が実装された回路基板300を収納するものである。ここでは、筐体200はステンレス等の鉄系金属やAl等の熱伝導性に優れた金属等からなる。
【0056】
これによって、図1に示すように、半導体装置100の一面100aに筐体200が対向して配置され、当該一面100aとは反対側の半導体装置100の他面100bに回路基板300が対向して配置された形となっている。本実施形態では、半導体装置100における半導体素子側の面100aを一面、アイランド部側の面を他面100bということにする。
【0057】
このように、本実装構造においては、半導体装置100の一面100aおよび他面100bは、基材200、300に対向する基材対向面100a、100bとして構成されている。
【0058】
そして、図1に示すように、この半導体装置100の基板対向面100a、100bには、当該基材対向面100a、100bから凹みが形成されることによって底部側の封止樹脂50が薄くなった凹部51が形成されている。
【0059】
つまり、図1に示すように、凹部51の底部に位置する封止樹脂50は、当該凹部51以外の部分に位置する封止樹脂50に比べて、薄い薄肉樹脂層50a、50bを形成している。
【0060】
一方、各基材200、300のうち半導体装置100の凹部51に対向する部位には、それぞれ凸部210、310が形成されており、これら各凸部210、310は、それぞれに対向する凹部51に入り込んだ形となっている。
【0061】
そして、各凸部210、310の先端部とこれに対向する凹部51の底部とが接触しており、それによって、各基材200、300と半導体装置100とが熱的に接続された構成となっている。
【0062】
具体的には、一方の基材である筐体200においては、筐体200にプレス加工や切削加工等を施すことによって、筐体200における半導体装置100の一面100aに対向する内面に凸部210が形成されている。
【0063】
他方の基材である回路基板300においては、回路基板300の表面のうち半導体装置100の他面100bに対向する表面に、回路基板300よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック310を半田や接着剤等を介して取り付け固定されている。この良熱伝導性ブロック310が回路基板300の凸部として構成されている。
【0064】
こうして、半導体装置100の一面100aの凹部51と筐体200の凸部210との間、および、半導体装置100の他面100bの凹部51と回路基板300の凸部310との間は、それぞれ熱的に接続された形となっている。
【0065】
このような半導体装置100は、次のようにして製造可能である。リードフレームのアイランド部20に半導体素子10をダイマウントし、半導体素子10とリードフレームのリード部30との間でワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ40によって結線する。
【0066】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂50となる樹脂材料を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。こうして、封止樹脂50が形成される。このとき、上記成形型には、凹部51に対応した凸部が形成されており、それによって、凹部51を有する封止樹脂50が容易に形成できる。こうして、半導体装置100ができあがる。
【0067】
そして、できあがった半導体装置100は良熱伝導性ブロック310を有する回路基板300上に搭載され、良熱伝導性ブロック310を半導体装置100の他面100b側の凹部51へ挿入した状態で、リード部30を介して回路基板300に電気的に接続される。
【0068】
次に、このようにして半導体装置100が実装された回路基板300は、筐体200に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板300は筐体200に固定される。このとき、筐体200の凸部210が半導体装置100の一面100a側の凹部51に挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【0069】
ところで、本実施形態によれば、半導体素子10が封止樹脂50にて封止されてなる半導体装置100を基材200、300に実装してなる半導体装置100の実装構造において、半導体装置100のうち基材200、300に対向する基材対向面100a、100bには、当該基材対向面から凹むことによって底部側の封止樹脂50が薄くなった凹部51が形成されており、基材200、300のうち凹部51に対向する部位には、凸部210、310が形成されるとともに、この凸部210、310が凹部51に入り込むことにより、基材200、300と半導体装置100とが熱的に接続されている。
【0070】
それによれば、封止樹脂50に形成された凹部51における封止樹脂50の薄い部分すなわち薄肉樹脂層50a、50bから、半導体素子10の熱が、各凸部210、310を介して基材である筐体200や回路基板300へ逃がされ、放熱が行われる。
【0071】
ちなみに、上記図8に示した従来の一般的な樹脂封止型半導体装置では、半導体素子10の上下の封止樹脂50が厚く、また、一般に封止樹脂50の熱伝導率は非常に小さいため、半導体素子10で発生した熱は、リード部30を通して放熱していた。
【0072】
本実施形態は、この熱伝導率の小さい封止樹脂50において、半導体素子10の上部の薄肉樹脂層50aおよびアイランド部20の下部の薄肉樹脂層50bをを薄くすることにより、半導体素子10の熱を筐体200および良熱伝導性ブロック310へ効率的に放熱することができる。そのため、従来の樹脂封止型半導体装置に対し、約10%程度、放熱性を向上することができる。
【0073】
また、上記図9を参照して述べた従来の樹脂封止型半導体装置では、封止樹脂50から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本実施形態では、半導体装置100よりもサイズの大きな基材200、300を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0074】
また、上述したように、半導体装置100における基材200、300を介した放熱経路は、この半導体装置100を基材200、300に実装するときに、封止樹脂50の凹部51と基材200、300の凸部210、310とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0075】
そのため、半導体装置100側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂50に凹部51を形成するだけでよくなる。そして、この凹部51は上述したように、樹脂成形により容易に形成することができる。
【0076】
さらに、筐体200における凸部210の形成は、筐体200の形成時に同時に容易に形成することができ、また、回路基板300に良熱伝導性ブロック310を取り付けることも、回路基板300への部品搭載工程にて可能であるためさほど手間を要しない。
【0077】
つまり、本実施形態では、筐体200や回路基板300が放熱体であり且つ基材でもあるため、半導体装置100に対して放熱体を取り付ける工程と、半導体装置100を基材へ実装する工程とを共通化することができる。そのため、放熱体を半導体装置へ接着したり樹脂で密着させるような従来の構成に比べて、安いコストで大きな放熱効果を得ることができる。
【0078】
また、半導体装置100において封止樹脂50に形成された凹部51では、封止樹脂50を完全に除去するものではなく、凹部51の底部には薄肉の封止樹脂50を薄肉樹脂層50a、50bとして残している。つまり、半導体素子10やアイランド部20は封止樹脂50から露出したものではなく、薄肉となった封止樹脂50を介して放熱体である基材200、300と接した形となる。
【0079】
また、封止樹脂50と基材200、300の凸部210、310との接触部は、熱的な接続が確保されていればよく、機械的に接合していることは不要であるため、そもそも封止樹脂50と基材200、300の凸部210、310との間の剥離という問題は生じない。
【0080】
そのため、本実施形態では、上記図9に示したような半導体装置で発生するアイランド部と封止樹脂との間の剥離、または、良熱伝導性ブロックと封止樹脂との間の剥離という問題は発生せず、耐湿性を確保することができる。
【0081】
以上のように、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置100において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0082】
また、本実施形態では、半導体装置100は基材である筐体200と回路基板300とで挟まれた形となっており、これら両基材200、300から放熱可能となっているため、半導体素子10の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【0083】
また、本実施形態では、凹部51を、封止樹脂50のうち半導体素子10と基材200、300とが対向する間に位置する部分に形成している。つまり、凹部51は、図1において、半導体素子10の直上および直下に形成されている。
【0084】
ちなみに、図1において、凹部51を半導体素子10の直上や直下から多少左右にずれた位置に形成してもよいが、図1に示してあるように、凹部51を半導体素子10の直上、直下に形成する方が、効率の良い熱伝導を実現することができ、好ましい。
【0085】
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。上記実施形態との相違点について主として述べる。
【0086】
本実施形態では、上記実施形態において、凹部51と凸部210、310との間に、熱伝導性を有する樹脂として良熱伝導性樹脂60を充填したものである。この良熱伝導性樹脂60としては、例えばエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等を採用することができる。
【0087】
図3(a)、(b)は、図2における半導体装置100の他面100b側の凹部51と回路基板300の凸部すなわち良熱伝導性ブロック310との接続部界面の拡大断面図である。
【0088】
通常、封止樹脂50や良熱伝導性ブロック310の表面には、少なからず凹凸が存在する。そのため、これら2つの面を接触させた場合、図3(a)に示すように、凹部51の底面と良熱伝導性ブロック310の先端面との間に隙間が生じる。そこで、本実施形態のように、この隙間に良熱伝導性樹脂60を充填すれば、放熱性をさらに向上させることができる。
【0089】
また、図3(b)に示すように、各部品の公差上、凹部51の底面(つまり薄肉樹脂層50b)と良熱伝導性ブロック310の先端面とを完全に密着できないような場合であっても、その隙間が良熱伝導性樹脂60によって埋められるため、本実施形態は有効である。
【0090】
なお、半導体装置100の一面100a側の凹部51と筐体200の凸部210との接続部界面についても、上記図3と同様のことが言えることは明らかである。
【0091】
このように、本実施形態によれば、凹部51と凸部210、310との間に、隙間が発生していても、その隙間は良熱伝導性樹脂60にて埋められる。そして、当該隙間部分では良熱伝導性樹脂60を介して各基材200、300と半導体装置100との熱的な接続がなされるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【0092】
(第3実施形態)
本実施形態は、基材が筐体と回路基板とである場合に、半導体装置の一面に筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の半導体装置の他面に回路基板が対向して配置されており、半導体装置の一面および他面は、基材対向面として構成されるとともに凹部が形成されているものであり、半導体装置の一面の凹部と筐体の凸部との間、および、半導体装置の他面の凹部と回路基板の凸部との間がそれぞれ熱的に接続されているという、上記実施形態と同様の技術思想を採用したものであるが、基材に対する半導体装置の一面および他面の配置を、上記実施形態とは反対にしたものである。
【0093】
図4は、本発明の第3実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。具体的に図4に示す構造は、基材200、300に対する半導体装置100の一面100aおよび他面100bの配置を上記第2実施形態とは逆にしたものである。
【0094】
すなわち、上記図2では、半導体装置100における半導体素子側の面100aを筐体200が対向して配置される一面とし、アイランド部側の面100bを回路基板300が対向して配置される他面としていたが、図4に示す構造では、半導体装置100におけるアイランド部側の面100bを筐体200が対向して配置される一面とし、半導体素子側の面100aを回路基板300が対向して配置される他面としている。
【0095】
この場合であっても、上記第2実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【0096】
(第4実施形態)
上記各実施形態では、半導体素子10が封止樹脂50にて封止されてなる半導体装置100として、半導体素子10をアイランド部20に搭載したタイプいわゆるモノリシックICに適したタイプを採用していたが、複数の半導体素子10や電子部品を基板に搭載してなる混成集積回路いわゆるハイブリッドICを半導体装置として適用してもよい。
【0097】
図5は、本発明の第4実施形態に係る樹脂封止型半導体装置100’の基材200、300への実装構造の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置100’では、アイランド部20の上に、半導体素子10を有する混成集積回路11を搭載したものである。
【0098】
この混成集積回路11は、基板12に複数個の半導体素子10および図示しない抵抗やコンデンサ等の電子部品を搭載し、これら搭載部品によって回路を構成してなるものである。
【0099】
そして、半導体素子10を含む混成集積回路11、アイランド部20、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。その他の構成は、上記図2に示す実装構造と同様である。
【0100】
このような混成集積回路11を封止樹脂50で封止してなる半導体装置100’を用いた本実装構造においても、上記実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【0101】
(第5実施形態)
本実施形態は、上記第4実施形態と同様、ハイブリッドICを半導体装置として適用したものである。図6は、本発明の第5実施形態に係る樹脂封止型半導体装置400を基材である筐体200へ実装した実装構造の概略断面構成を示す図である。
【0102】
リードフレームの板状のアイランド部20の一面側に、回路基板としての基板12が搭載されている。この基板12はプリント基板等の樹脂基板でもよいし、アルミナ基板等のセラミック基板でもよく、その他、回路基板として採用できるものであればかまわない。
【0103】
そして、基板12には、複数個の半導体素子10が搭載され、基板12と半導体素子10とはボンディングワイヤ40を介して電気的に接続されている。なお、ここでも、必要に応じて、基板12には、図示しない抵抗やコンデンサ素子等の電子部品が搭載されていてもよく、基板12は搭載部品とともに回路を構成し、混成集積回路11を形成している。
【0104】
ここで、基板12とリードフレームのリード部30とがボンディングワイヤ40により結線され、電気的に接続されている。そして、半導体素子10を含む混成集積回路11、リード部30の一部およびボンディングワイヤ40が、封止樹脂50によって包み込まれるように封止されている。ここにおいて、アイランド部20の他面側を封止樹脂50から露出させた状態としている。
【0105】
かかる半導体装置400は、アイランド部20の他面側を基材である筐体200に対向させた状態で筐体200および回路基板300に実装されている。ここで、半導体装置100は、リード部30を介して回路基板300と電気的に接続されている。
【0106】
このような実装構造において、半導体装置400のうち筐体200に対向する部位では、封止樹脂50に凹部52が形成されている。この凹部52の形成に伴って、アイランド部20の一部が当該凹部52に食い込んだ食い込み部21を形成するとともに、この食い込み部21から凹部52の開口縁部にまでアイランド部20が延在された形となっている。
【0107】
つまり、凹部52に沿ってアイランド部20の一部が食い込んだ食い込み部21が形成されることによって、アイランド部20における封止樹脂50から露出する他面は、食い込み部21から封止樹脂50の凹部52の開口縁部にまで延在されている。
【0108】
そして、食い込み部21にてアイランド部20の一面が基板12に接しており、アイランド部20は、この食い込み部21にて基板12すなわち混成集積回路11を支持している。ここで、食い込み部21と基板12とは、接着等により互いに固定されている。
【0109】
そして、筐体200のうちアイランド部20の食い込み部21に対向する部位には、凸部210が形成されるとともに、この凸部210が食い込み部21に入り込むことにより、筐体200と半導体装置400とが熱的に接続された形となっている。
【0110】
ここで、筐体200の凸部210の先端部とアイランド部20の食い込み部21とは、互いに直に接触しているものでもよいし、上記したエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等からなる良熱伝導性樹脂を介在させて接触したものであってもよい。
【0111】
ここで、上記半導体装置400の製造方法について図7を参照述べておく。図7は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【0112】
まず、プレス加工等によりアイランド部20に食い込み部21が形成されたリードフレームと、半導体素子10および必要に応じてその他の電子部品が搭載された基板12とを用意し、アイランド部20の一面のうち食い込み部21の部分に、基板12を搭載する。また、半導体素子10と基板12との間、および、基板12とリード部30との間をボンディングワイヤ40により結線する。
【0113】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂50を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。
【0114】
ここで、図7に示すように、成形型500は、互いに合致する下型510と上型520とからなる金型であり、キャビティ530内において下型510には、リードフレームのアイランド部20の食い込み部21に合致する凸部511が設けられている。
【0115】
そして、リードフレームと混成集積回路11とが一体化されたものを、キャビティ530内に設置するときに、アイランド部20の食い込み部21を、下型510の凸部511にはめあわせる。その後、成形型500のゲート501から溶融状態の封止樹脂50をキャビティ530へ注入する。
【0116】
このとき、キャビティ530内の上部を流れる樹脂すなわちアイランド部20および混成集積回路11の上方を流れる樹脂50によって、アイランド部20は下型510に押しつけられる。そのため、アイランド部20の他面と下型510との間に樹脂50が入り込まなくなり、最終的には、アイランド部20の他面側は、封止樹脂50から露出する。
【0117】
こうして、キャビティ530内への樹脂50の充填が終了した後、樹脂50を硬化させる。そして、成形型500からワークを取り出した後、リードフレームにおけるタイバーの切断やアウターリードのフォーミング等を行うことにより、本実施形態の半導体装置400ができあがる。
【0118】
そして、できあがった半導体装置400は、アイランド部20の一面側すなわち半導体素子10側を回路基板300に対向させた状態で回路基板300上に搭載され、リード部30を介して回路基板300にはんだ等によって電気的に接続される。
【0119】
次に、このようにして半導体装置400が実装された回路基板300は、筐体200に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板300は筐体200に固定される。このとき、筐体200の凸部210が半導体装置400におけるアイランド部20の食い込み部21へ挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【0120】
ところで、本実施形態の実装構造によれば、半導体装置400においては、リードフレームのアイランド部20の一部が食い込み部21を形成し、この食い込み部21にて基板12に接することにより、半導体素子10からの熱は基板12からアイランド部20の食い込み部21へ伝わる。
【0121】
そして、アイランド部20の他面は食い込み部21およびその周囲のアイランド部20の部分にて封止樹脂50から露出しているため、食い込み部21に伝わってきた熱は、アイランド部20の他面から筐体200の凸部210を介して筐体200へ放熱される。
【0122】
また、本実施形態においても、半導体装置400よりも通常サイズの大きな筐体200を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【0123】
また、本実施形態においても、半導体装置400における基材200を介した放熱経路は、この半導体装置400を筐体200に収納するときに、半導体装置400におけるアイランド部20の食い込み部21と筐体200の凸部210とを接触させることによって容易に形成することができる。
【0124】
そのため、半導体装置400側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂50の凹部52およびリードフレームのアイランド部20の食い込み部21を形成するだけでよくなる。
【0125】
ここで、上記した半導体装置400の製造方法に示したように、リードフレームのアイランド部20の食い込み部21は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができ、また、樹脂成形によって封止樹脂50の凹部52も容易に形成することができる。よって、半導体装置400の製造は安価に行える。
【0126】
そして、本半導体装置400では、リードフレームのアイランド部20は、封止樹脂50の凹部52に食い込んだ食い込み部21を持つものであるため、アイランド部21と封止樹脂50とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【0127】
したがって、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【0128】
また、本実施形態は、ハイブリッドICとリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置に用いて好適である。その理由は次の通りである。
【0129】
半導体素子12が搭載される基板12は半導体素子10よりも大きく、それに伴い、リードフレームのアイランド部20も基板12と同等以上のサイズとなる。しかしながら、基板12の全体から放熱する必要はなく、基板12において放熱したい部分に少なくともアイランド部20が接していればよい。
【0130】
そのため、本実施形態では、アイランド部20の一部を、アイランド部20の他面側から凹んだ食い込み部21として構成し、この食い込み部21にてアイランド部20を基板12に対して接触させている。
【0131】
ちなみに、モノリシックICでは、アイランド部のサイズが半導体素子と同じ程度であるため、アイランド部の一部を食い込み部として半導体素子に接触させた場合、半導体素子の放熱が不十分となる恐れがある。
【0132】
逆に言えば、本実施形態では、基板12に搭載されている半導体素子10のうち放熱が必要な基板部分に対応して、封止樹脂50に凹部52を形成するとともに、アイランド部20に食い込み部21を形成すればよい。そして、アイランド部20は食い込み部20を形成しても、それ以外の部分のサイズに余裕があるため、封止樹脂50の凹部52の開口縁部にまでアイランド部20を延在させることができる。
【0133】
なお、本実施形態において、基材としては筐体200以外に回路基板300であってもよい。その場合には、基材としての回路基板300には、凸部として上記した良熱伝導性ブロックを設けたものとすればよい。
【0134】
また、図6において、回路基板300に対向する半導体装置400の面において、封止樹脂50に対して上記実施形態に示したような凹部を設け、回路基板300には上記良熱伝導性ブロックを設け、当該凹部へ当該良熱伝導性ブロックを挿入して、両者を熱的に接続するようにしてもよい。それにより、半導体装置400の上下両方からの効率的な放熱が可能となる。
【0135】
(他の実施形態)
なお、上記実施形態においては、半導体装置100を基材である筐体200と回路基板300とで挟んだ形となっており、半導体装置100は筐体200および回路基板300の両方に実装されたものとなっているが、それ以外にも半導体装置100は筐体200のみ、もしくは回路基板300のみに実装されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図3】図2における半導体装置の凹部と回路基板の凸部との接続部界面の拡大断面図である。
【図4】本発明の第3実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図5】本発明の第4実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図6】本発明の第5実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図7】上記第5実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図8】従来の一般的な樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図9】従来の放熱性向上を図った樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図10】従来の放熱性向上を図ったもう一つの樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
10…半導体素子、12…基板、
20…リードフレームのアイランド部、21…アイランド部の食い込み部、
50…封止樹脂、51…凹部、52…凹部、60…良熱伝導性樹脂、
100、400…半導体装置、100a…半導体装置の半導体素子側の面、
100b…半導体装置のアイランド部側の面、200…筐体、
210…筐体の凸部、300…回路基板
310…回路基板の凸部としての良熱伝導性ブロック。
Claims (7)
- 半導体素子(10)が封止樹脂(50)にて封止されてなる半導体装置(100)を基材(200、300)に実装してなる半導体装置の実装構造において、
前記半導体装置のうち前記基材に対向する基材対向面(100a、100b)には、当該基材対向面から凹みが形成されることによって底部側の前記封止樹脂が薄くなった凹部(51)が形成されており、
前記基材のうち前記凹部に対向する部位には、凸部(210、310)が形成されるとともに、この凸部が前記凹部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。 - 前記凹部(51)は、前記封止樹脂(50)のうち前記半導体素子(10)と前記基材(200、300)とが対向する間に位置する部分に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の実装構造。
- 前記基材は前記半導体装置(100)を収納する筐体(200)であり、前記筐体の一部が前記凸部(210)として構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の実装構造。
- 前記基材は、前記半導体装置(100)が搭載される回路基板(300)であり、前記凸部は、前記回路基板上に取り付けられ前記回路基板よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック(310)であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の実装構造。
- 前記基材は、前記半導体装置(100)を収納する筐体(200)と前記半導体装置が搭載される回路基板(300)とであり、
前記半導体装置の一面(100a)に前記筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の前記半導体装置の他面(100b)に前記回路基板が対向して配置されており、
前記半導体装置の一面および他面は、前記基材対向面として構成されるとともに、前記凹部(51)が形成されているものであり、
前記半導体装置の一面の凹部と前記筐体の凸部(210)との間、および、前記半導体装置の他面の凹部と前記回路基板の凸部(310)との間は、それぞれ熱的に接続されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の実装構造。 - 前記凹部(51)と前記凸部(210、310)との間には、熱伝導性を有する樹脂(60)が充填されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の半導体装置の実装構造。
- リードフレームの板状のアイランド部(20)の一面側に搭載された回路基板(12)と、前記回路基板に搭載された半導体素子(10)とが、前記アイランド部の他面側を露出させた状態で封止樹脂(50)にて封止されてなる半導体装置(400)を、前記アイランド部の他面側を基材(200)に対向させた状態で前記基材に実装してなる半導体装置の実装構造において、
前記半導体装置のうち前記基材に対向する部位では、前記封止樹脂に凹部(52)が形成されるとともに、この凹部に沿って前記アイランド部の一部が食い込んだ食い込み部(21)が形成されており、
前記アイランド部における前記封止樹脂から露出する他面は、前記食い込み部から前記封止樹脂の凹部の開口縁部にまで延在されており、
前記食い込み部にて前記アイランド部の一面が前記回路基板に接して前記回路基板を支持しており、
前記基材のうち前記食い込み部に対向する部位には、凸部(210)が形成されるとともに、この凸部が前記食い込み部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
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