JP2009238804A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】板状に形成されたヒートシンク3と、その表面に順次重ねて固定される基板及び半導体チップと、ヒートシンク3、基板及び半導体チップを封止するモールド樹脂9とを備え、前記表面に沿うヒートシンク3の一方向の両端部31,32が、前記モールド樹脂9の外側に突出し、前記ヒートシンク3に、その表面に沿う前記一方向の直交方向の両側部から当該直交方向に沿って内側に窪む第1凹部35と、前記直交方向に面する第1凹部35の底面35aからさらに内側に窪む複数の第2凹部36とが形成され、モールド樹脂9が第1凹部35及び第2凹部36に充填されている半導体装置1を提供する。
【選択図】図2
Description
この半導体装置では、素子載置板に対向するヒートシンク504の上主面に溝506を形成したり、素子載置板とヒートシンク504との隙間に封止樹脂505が介在しているが、放熱性の向上を図るためには、溝506を形成したり封止樹脂505を介在させずにヒートシンク504を直接素子載置板に固着することが好ましい。また、放熱性の向上には、外方に露出するヒートシンク504裏面の面積を拡大することも有効である。ここで、ヒートシンク504裏面の面積を拡大する場合には、封止樹脂505の外方に突出する外部端子の突出方向に直交するように、ヒートシンク504をその長手方向に延ばして封止樹脂505から突出させることが好ましい。
そして、ヒートシンクに第1凹部及び第2凹部を形成しておくことで、モールド樹脂に対してヒートシンクを一方向に移動させるように外力が作用しても、第1凹部及び第2凹部に充填されたモールド樹脂が、一方向に面する第1凹部及び第2凹部の内側面に分散して押し付けられるため、ヒートシンクとモールド樹脂とが一方向に相対移動することを防止できる。すなわち、ヒートシンクの両端部がモールド樹脂の外側に突出していても、ヒートシンクが一方向に移動してモールド樹脂から剥離することを防止できる。
また、第1凹部及び第2凹部に充填されたモールド樹脂が、第1凹部及び複数の第2凹部の内側面に分散して押し付けられることで、当該押し付け力を複数箇所に分散させることができ、ヒートシンクの一部に応力が集中することも防止できる。
この場合には、第1凹部内のモールド樹脂が第1凹部の内側面に押し付けられた際に、傾斜した内側面に沿ってヒートシンクの外側にスライドすることができるため、前述の押し付け力に基づいてモールド樹脂やヒートシンクに生じる応力を緩和することができる。したがって、モールド樹脂に割れ目が生じることを防止できる。
このように構成した場合には、相互に対向する第1凹部の内側面に第2凹部の内側面を連ねて形成することができるため、前述した外力を面積の広い内側面において受けることができる。
また、第1凹部に連ねて形成される第2凹部の内側面が、前述した第1凹部の内側面と同様に傾斜している場合には、第1凹部に充填されたモールド樹脂だけではなく、第2凹部に充填されたモールド樹脂に生じる応力も確実に緩和することができ、モールド樹脂の割れ目発生をより確実に防止できる。
図1〜3に示すように、この実施形態に係る半導体装置1は、厚板状のヒートシンク3の表面3aに、セラミック基板(基板)5及び半導体チップ7を順次重ねて配すると共に、ヒートシンク3の裏面3b全体が外方に露出するように、ヒートシンク3、セラミック基板5及び半導体チップ7をモールド樹脂9により封止して構成されている。また、セラミック基板5の表面5aには、半導体チップ7と同様に、複数(図1においては4つ)の外部接続リード11が配されており、一部(図1においては2つ)の外部接続リード11Bは、導電性を有する板状の接続板13を介して半導体チップ7と電気接続されている。
ここで、図2における第1凹部35の領域は、ヒートシンク3の幅方向の両側部(仮想線L1)から底面35aに至るまでの領域であり、図2における第2凹部36の領域は、底面35aの長手方向の両端部分(仮想線L2)からヒートシンク3の幅方向内側に窪んだ領域である。すなわち、図2においては、仮想線L2が第1凹部35の領域と第2凹部36の領域との境界を示している。
以上のように傾斜される第1凹部35及び第2凹部36には、モールド樹脂9が充填されている。
この構成されるセラミック基板5は、その裏面5bをなす第3配線パターン54を介して、ヒートシンク3の表面3aに配されており、具体的には半田(不図示)を介してセラミック板51の裏面51bに形成された第3配線パターン54に固定されている。
半導体チップ7は、このセラミック基板5の表面5aの中央部分に配されており、半田(不図示)を介してセラミック板51の表面51aの中央部分から周縁部分の一端にわたって形成された第1配線パターン52に固定されている。すなわち、半導体チップ7は、ヒートシンク3と同様にセラミック基板5に固定されているが、セラミック基板5によってヒートシンク3と電気的に絶縁されている。
垂直板部112は、外部接続リード11をセラミック基板5に固定した状態において、セラミック基板5の表面5aから上方に延びるように配される。また、突出部114は、セラミック基板5の面方向に沿ってセラミック基板5から離れるように延出すると共に、モールド樹脂9の外方に突出している。
すなわち、これら複数の外部接続リード11は、いずれもヒートシンク3と同様にセラミック基板5に固定されているが、セラミック基板5によってヒートシンク3と電気的に絶縁されている。
その後、一体固定されたヒートシンク3、セラミック基板5、半導体チップ7、外部接続リード11及び接続板13をモールド樹脂9成形用の金型内に入れ、金型内に溶融した樹脂を流し込む。これにより、モールド樹脂9が形成され、半導体装置1の製造が完了する。
そして、ヒートシンク3に第1凹部35及び第2凹部36を形成しておくことで、モールド樹脂9に対してヒートシンク3をその長手方向に移動させるように外力が作用しても、第1凹部35及び第2凹部36に充填されたモールド樹脂9が、前記長手方向に面する第1凹部35及び第2凹部36の内側面35b,36b,36cに分散して押し付けられるため、ヒートシンク3とモールド樹脂9とが長手方向に相対移動することを防止できる。すなわち、ヒートシンク3の両端部31,32がモールド樹脂9の外側に突出していても、ヒートシンク3がその長手方向に移動してモールド樹脂9から剥離することを防止できる。
さらに、第1凹部35の内側面35b及びこれに連なる第2凹部36の内側面36bが幅方向に沿うヒートシンク3の外側にも向けられるように傾斜しているため、第1凹部35内及び第2凹部36内のモールド樹脂9が第1凹部35及び第2凹部36の内側面35b,36bに押し付けられた際に、傾斜した内側面35b,36bに沿ってヒートシンク3の外側にスライドすることができる。したがって、前述の押し付け力に基づいてモールド樹脂9やヒートシンク3に生じる応力を緩和することができる。したがって、モールド樹脂9に割れ目が生じることを防止できる。
なお、第1凹部35の内側面35b及び第2凹部36の内側面36bが同一平面を形成するように連ねて形成されていることで、前述した外力を面積の大きい内側面35b,36bにおいて受けることができる。
例えば、同一の第1凹部35に形成された複数の第2凹部36は、第1凹部35の長手方向の両端に形成されるとしたが、少なくとも相互に間隔をあけて形成されていればよい。したがって、同一の第1凹部35に形成される第2凹部36は、2つに限らず、3つ以上であっても構わない。
また、ヒートシンク3の裏面3b全体が外方に露出するとしたが、例えばヒートシンク3の両端部31,32を除く裏面3bの一部あるいは全体がモールド樹脂9によって覆われていてもよい。
さらに、セラミック基板5は、配線パターン52〜54を形成して構成されるとしたが、少なくともヒートシンク3や半導体チップ7、外部接続リード11を固定できるように構成されていればよく、例えばセラミック板51のみによって構成されてもよいし、あるいは、導電性を有する基板としてもよい。
なお、配線パターン52〜54を形成しない場合、半導体チップ7の一の外部接続リード11Aとの電気接続には、例えば上記実施形態の接続板13のように別途導電性の板部材を用いてもよい。また、セラミック基板5が導電性を有する基板である場合には、例えば、電気絶縁性を有する接着剤等を介して半導体チップ7やヒートシンク3、外部接続リード11を基板に接着すればよい。
3 ヒートシンク
3a 表面
5 セラミック基板(基板)
7 半導体チップ
9 モールド樹脂
31,32 端部
35 第1凹部
36 第2凹部
35a 底面
35b,36b 内側面
Claims (3)
- 板状に形成されたヒートシンクと、その表面に順次重ねて固定される基板及び半導体チップと、前記ヒートシンク、基板及び半導体チップを封止するモールド樹脂とを備え、
前記表面に沿う前記ヒートシンクの一方向の両端部が、前記モールド樹脂の外側に突出し、
前記ヒートシンクに、その表面に沿う前記一方向の直交方向の両側部から当該直交方向に沿って内側に窪む第1凹部と、前記直交方向に面する前記第1凹部の底面からさらに内側に窪む複数の第2凹部とが形成され、
前記モールド樹脂が前記第1凹部及び前記第2凹部に充填されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記一方向に面する前記第1凹部の内側面が、前記直交方向に沿うヒートシンクの外側にも向けられるように傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2凹部が、前記一方向に沿う前記第1凹部の両端に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
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