JP4889147B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特に放熱機構を有した半導体装置に関する。
【0002】
近年、半導体装置に内設される半導体素子は高電力化され、これに伴い発熱量も増大する傾向にある。また、半導体装置に対する低コスト化の要求も、ますます増大する傾向にある。
【0003】
よって、半導体装置の構成を大きく変更することなく、換言すれば半導体装置のコスト上昇を伴うことなく、半導体素子から発生する熱を効率よく放熱できる半導体装置が望まれている。
【0004】
【従来の技術】
図1乃至図3は、従来の半導体装置1を説明するため図である。図1は半導体装置1の断面図であり、図2は半導体装置1を底面側から透視した図であり、更に図3は半導体装置1に設けられた半導体素子2を示す図である。尚、図1は図2におけるA1−A1線に沿う断面を示しており、図3(B)は、図3(A)におけるA2−A2線に沿う断面を示している。
【0005】
半導体装置1は、樹脂パッケージ5内に半導体素子2,ステージ3,リード4,及びワイヤ6等を設けた構成とされている。半導体素子2はAgペースト7によりステージ3に固定されている。このステージ3は、サポートバー8により支持されている。また、リード4のインナーリード部(樹脂パッケージ5に埋設された部分)はワイヤ6により半導体素子2と電気的に接続されており、アウターリード部は樹脂パッケージ5から外部に延出して外部端子として機能する。
【0006】
ここで、ステージ3に注目すると、ステージ3の面積は半導体素子2の面積に対して小さく設定されている。このように、ステージ3の面積を半導体素子2の面積に対して小さく設定したのは次の理由による。
【0007】
即ち、以前においてはステージの面積は半導体素子の面積と略同じか、或いは若干大きく設定することが行なわれていた。また、半導体素子はステージに対してAgペースト等の接合部材を用いて固定されるが、上記のように以前はステージの面積と半導体素子の面積は略同等であったため、Agペーストの配設面積も半導体素子の面積と略同等の面積で配設されていた。
【0008】
しかしながら、AgペーストはAgに樹脂ペーストを混合した構成であるため、吸湿し易い特性がある。よって、吸湿したAgペーストを用いて半導体素子をステージに固定(貼着)し、その後に樹脂パッケージをモールドして半導体装置を製造した場合、その後に実装時等において半導体装置に加熱処理がされた場合、吸湿したAgペースト内の水分が熱膨張し、半導体素子とステージとの間に剥離が生じたり、また樹脂パッケージにクラックが発生したりすることが生じた。これは、特に近年提案されている鉛フリー化により、実装時における加熱温度が高くなると大きな問題となる。
【0009】
そこで、ステージの面積を半導体素子の面積より小さくすることにより、Agペーストの配設面積を小さくし、これによりAgペーストの吸湿に起因した上記不都合を防止することが行なわれている。また、樹脂パッケージも樹脂であるため接着力を有しており、特に半導体素子との接合性が良好であることが知られている。このため、ステージ面積を小さくしても、半導体素子は樹脂パッケージと接合することにより保持されるため、機械的強度においても十分な強度を得ることができる。
以上説明した各理由により、図1乃至図3に示されるように、半導体素子2の面積に対してステージ3の面積を小さく設定することが行われている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステージ3の機能は、上記したように半導体素子2を固定する機能ばかりではなく、半導体素子2で発生した熱を放熱するという機能を有している。この放熱機能は、当然のことながら放熱面積が大きい程、換言すればステージ3の面積が広い程、効率の高い放熱が行なえる。
【0011】
しかしながら、上記のようにステージ3の面積を半導体素子2に対して小さく設定すると、半導体素子2とステージ3との間の剥離や樹脂パッケージ5にクラックが発生することは防止できるものの、半導体素子2で発生する熱を効率よく放熱できないという新たな問題点が生じる。
近年では、半導体素子2の高電力化が進んでおり、これに伴い半導体素子2で発生する熱量も増大する傾向にある。よって、上記の問題点は、半導体素子2の高電力化に伴い重要に問題点となる。
【0012】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体素子とステージ間の剥離や樹脂パッケージにクラックが発生することを抑制しつつ、かつ半導体素子で発生する熱を効率よく放熱しうる半導体装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【0016】
請求項1記載の発明は、
半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、前記サポートバーに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことを特徴とするものである。
【0017】
上記発明によれば、サポートバーに半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことにより、半導体素子を効率よく冷却することができる。また、サポートバーにはステージが設けられるため、リードフレーム形成時にサポートバーと放熱フィンとを一括的に形成することが可能であり、低コストで放熱フィンを形成することができる。
【0026】
また、請求項2記載の発明は、
半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、
前記ステージに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設け、
前記放熱フィンの一部が前記半導体素子に直接接触する構成としたことを特徴とするものである。
【0027】
上記発明によれば、放熱フィンの一部が半導体素子に直接接触することにより、半導体素子で発生した熱は直接放熱フィンに熱伝導し放熱される。よって、半導体素子で発生する熱をより効果的に放熱することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【0033】
図4乃至図6は、本発明の第1実施例である半導体装置10Aを説明するため図である。図4は半導体装置10Aの断面図であり、図5は半導体装置10Aを底面側から透視した図であり、更に図6は半導体装置10Aに使用されるリードフレーム20Aを示す図である。尚、図4は図5におけるA3−A3線に沿う断面を示しており、図6(B)は、図6(A)におけるA4−A4に沿う断面を示している。
【0034】
半導体装置10Aは、大略すると半導体素子12,ステージ13A,リード14,樹脂パッケージ15.及び放熱フィン19A等により構成されている。半導体素子12は、接合部材として機能するAgペースト17によりステージ13Aに固定されている。本実施例では、Agペースト17はステージ13Aの略全面に配設されている。
【0035】
ステージ13Aは、図6に示すリードフレーム20Aの状態において、サポートバー18Aにより支持される構成となっている。このリードフレーム20Aは、例えば銅合金,42アロイ等の周知のリードフレーム材料により形成されている。尚、リードフレーム20Aの状態では、リード14及びサポートバー18Aは、図示を省略している枠体(樹脂パッケージ15の形成後に切断除去される)に、一体的に接続し保持された構成となっている。
【0036】
ここで、ステージ13Aの面積に注目すると、本実施例ではテージ13Aの面積を半導体素子12の面積よりも小さく設定している。従って、吸湿性を有するAgペースト17の配設面積も小さくなっている。よって、Agペースト17が吸湿していたとしても、その配設面積(即ち、配設量)が少ないため、半導体装置10Aに対し実装時等において加熱処理が実施されても水分膨張による影響を抑えることができる。これにより、半導体素子12とステージ13Aとの間で剥離が発生することを防止できると共に、ステージ13Aと樹脂パッケージ15との界面にクラックが発生することを防止できる。
【0037】
リード14は、インナーリード部(樹脂パッケージ15に埋設された部分)と、アウターリード部(樹脂パッケージ15から外部に延出した部分)とにより構成されている。リード14のインナーリード部は、ワイヤ16を用いて半導体素子12と電気的に接続される。また、リード14のアウターリード部は外部接続端子として機能し、実装時において例えば実装基板に半田付けされる。
この実装処理の際、前記したように近年では鉛フリー化が進んでおり、無鉛半田を用いることが多くなっていきている。この無鉛半田は、以前から用いられている有鉛半田に比べて融点が高いことは前述した通りである。
【0038】
樹脂パッケージ15は、半導体素子12,リード14のインナーリード部,ワイヤ16,及び後述する放熱フィン19Aを内部に封止することにより、これらを保護する機能を奏する。この樹脂パッケージ15は、前記のように半導体素子12との接合性が高いため、ステージ13Aの面積が半導体素子12よりも小さくても、半導体素子12のステージ13Aからはみ出した部分は樹脂パッケージ15と接合する。よって、ステージ13Aの面積を小さくしても、半導体素子12は樹脂パッケージ15内に確実に保持され、半導体装置10Aの強度は維持されている。
【0039】
続いて、本実施例の特徴となる放熱フィン19Aについて説明する。
本実施例に係る放熱フィン19Aは、ステージ13Aに一体的に設けられた構成とされている。この放熱フィン19Aは、樹脂パッケージ15内において、ステージ13Aに対し斜め上方に向けて延出するよう形成されている。
【0040】
このようにステージ13Aに放熱フィン19Aを設けることにより、半導体素子12で発生した熱は、Agペースト17,ステージ13Aを介して放熱フィン19Aに熱伝導してゆき、放熱フィン19Aにおいて放熱される。よって、図1及び図2に示した従来の半導体装置1のように、半導体素子2で発生する熱を小面積であるステージ3及びサポートバー8のみで放熱する構成に比べ、本実施例によればステージ13A,サポートバー18Aに加え、放熱フィン19Aによって放熱することができるため、半導体素子12を効率よく冷却することができる。
【0041】
この放熱フィン19Aは、図6に示すリードフレーム20Aの形成時に、リード14,ステージ13A,サポートバー18A等の形成と共に一括的にプレス形成されるものである。よって、放熱フィン19Aを新たに形成しても、リードフレーム20A及び半導体装置10Aの製造工程が複雑になることはなく、低コストで形成することができる。
【0042】
また、放熱フィン19Aは、ステージ13Aとリード14との間に形成されている。この放熱フィン19Aの形成領域は、従来のリードフレーム9ではなにも形成されていなかった領域(図3に矢印Bで示す領域)である。また、この放熱フィン19Aの形成領域は、ステージ13Aが小面積化されたことによりリードフレーム20Aに形成されることとなった領域である。本実施例では、従来ではリードフレーム9の形成時に打ち抜かれ廃棄されていた領域を利用して放熱フィン19Aを形成している。
【0043】
このように、リード14とステージ13Aとの間に形成される空間部分に放熱フィン19Aを形成することにより、放熱フィン19Aの形状を大きく取ることができ、かつ放熱フィン19Aと半導体素子12Aとの離間距離を小さくすることができる。これにより、半導体素子12で発生した熱を効率よく放熱フィン19Aに熱伝導させることができ、また熱伝導された熱は面積の広い放熱フィン19Aにより放熱されるため、半導体素子12で発生する熱を効果的に放熱することが可能となる。
【0044】
続いて、本発明の第2実施例について説明する。
【0045】
図7乃至図9は、本発明の第2実施例である半導体装置10Bを説明するため図である。図7は半導体装置10Bの断面図、図8は半導体装置10Bの底面側からの透視図、更に図9は半導体装置10Bに使用されるリードフレーム20Bを示す図である。また、図7は図8におけるA5−A5線に沿う断面図であり、図9(B)は、図9(A)におけるA6−A6線に沿う断面図である。
尚、図7乃至図9において、先の説明に使用した図4乃至図6と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。また、図10乃至図20を用いて説明する各実施例においても同様とする。
【0046】
前記した第1実施例に係る半導体装置10Aは、ステージ13Aに放熱フィン19Aを形成したことを特徴としていた(図4乃至図6参照)。これに対して本実施例では、サポートバー18Bに放熱フィン19Bを形成したことを特徴とするものである。また、本実施例においても、放熱フィン19Bは樹脂パッケージ15内において、ステージ13Bに対し斜め上方に向けて延出するよう形成されている。
【0047】
このようにサポートバー18Bに放熱フィン19Bを設けることにより、半導体素子12で発生した熱は、Agペースト17,ステージ13B,サポートバー18Bを介して放熱フィン19Bに熱伝導してゆき、放熱フィン19Bにおいて放熱される。よって、第1実施例の半導体装置10Aと同様に、半導体素子12を効率よく冷却することができる。
【0048】
また、本実施例に係る放熱フィン19Bも、図9に示すリードフレーム20Bの形成時に、ステージ13Bとリード14との間の領域を利用し、リード14,ステージ13B,サポートバー18B等の形成と同時に一括形成される。よって、広い面積を有した放熱フィン19Bを低コストで形成することができる。
【0049】
更に、本実施例においても、テージ13Bの面積は半導体素子12の面積よりも小さく設定されているため、実装時等において半導体装置10Bに対し加熱処理が実施されても、Agペースト17内の水分膨張による影響を抑えることができ、半導体素子12とステージ13Bとの間における剥離、及びステージ13Bと樹脂パッケージ15との界面にクラックが発生することを防止できる。
【0050】
続いて、本発明の第3実施例について説明する。
【0051】
図10乃至図12は、本発明の第3実施例である半導体装置10Cを説明するため図である。図10は半導体装置10Cの断面図、図11は半導体装置10Cの底面側からの透視図、更に図12は半導体装置10Cに使用されるリードフレーム20Cを示す図である。また、図10は図11におけるA7−A7線に沿う断面図であり、図12(B)は、図12(A)におけるA8−A8線に沿う断面図である。
【0052】
本実施例に係る半導体装置10Cは、リード14の一部としてダミーリード21を形成し、このダミーリード21に放熱フィン19Cを熱的に接続した構成としたことを特徴とするものである。このダミーリード21は半導体素子12の外部接続に寄与しないリードであり、本実施例では放熱フィン19Cと一体的な構成とされている。また、放熱フィン19Cは、樹脂パッケージ15内においてダミーリード21(リード14)に対し斜め上方に向けて延出するよう形成されている。
【0053】
このように、ダミーリード21に放熱フィン19Cを設けることにより、半導体素子12で発生した熱は、樹脂パッケージ15を介して放熱フィン19Cに熱伝導し放熱されると共にダミーリード21に熱伝導し放熱される。特に、ダミーリード21のアウターリード部は樹脂パッケージ15の外部に露出しているため、効率よく放熱することができる。よって、本実施例に係る半導体装置10Cによっても、第1及び第2実施例に係る半導体装置10A,10Bと同様に、半導体素子12を効率よく冷却することができる。
【0054】
また、本実施例に係る放熱フィン19Cも、図12に示すリードフレーム20Cの形成時に、ステージ13Cとリード14(ダミーリード21)との間の領域を利用し、リード14,ステージ13C,サポートバー18C,ダミーリード21等の形成と同時に一括形成される。よって、広い面積を有した放熱フィン19Cを低コストで形成することができる。
【0055】
更に、本実施例においても、テージ13Cの面積は半導体素子12の面積よりも小さく設定されているため、実装時等において半導体装置10Cに対し加熱処理が実施されても、Agペースト17内の水分膨張による影響を抑えることができ、半導体素子12とステージ13Cとの間に発生する剥離、及びステージ13Cと樹脂パッケージ15との界面に発生するクラックを防止することができる。
尚、本実施例では、他のリード14と異なりワイヤ16の配設を行なわない構成としているが、半導体素子12がダミーパッド(素子の入出力に寄与しない電極パッド)を有する場合には、このダミーパッドとダミーリード21をワイヤ接続する構成としてもよい。この構成とした場合には、半導体素子12で発生した熱はワイヤ16を介してダミーリード21に熱伝導し、ダミーリード21のアウターリード部及び放熱フィン19Cで放熱される。よって、より効率の高い放熱処理を行なうことができる。
【0056】
続いて、本発明の第4実施例について説明する。
【0057】
図13乃至図15は、本発明の第4実施例である半導体装置10Dを説明するため図である。図13は半導体装置10Dの断面図、図14は半導体装置10Dの底面側からの透視図、更に図15は半導体装置10Dに使用されるリードフレーム20Dを示す図である。また、図13は図14におけるA9−A9線に沿う断面図であり、図15(B)は、図15(A)におけるA10−A10線に沿う断面図である。
【0058】
本実施例に係る半導体装置10Dは、図4乃至図6を用いて説明した第1実施例に係る半導体装置10Aと近似した構成であるが、放熱フィン19Dに接触部22を設けた点で相違している。接触部22は放熱フィン19Dと一体的に形成されており、放熱フィン19Dから半導体素子12に向け舌片状に延出している。そして、接触部22の先端部は、半導体素子12の図中上面(Agペースト17により接合される面)に直接接触した構成とされている。この際、接触部22と半導体素子12は直接接触した状態となっており、接触部22と半導体素子12との間にAgペースト17等は介在しない。
【0059】
このように、ステージ13Dに放熱フィン19Dを設け、更に放熱フィン19Dに接触部22を設けることにより、半導体素子12が接触部22と接触した位置では、半導体素子12で発生した熱は直接接触部22に熱伝導し、その後に放熱フィン19Dに熱伝導し放熱される。また、半導体素子12がステージ13Dと対向する位置では、半導体素子12で発生した熱はAgペースト17,ステージ13Dを介して放熱フィン19Dに熱伝導し放熱される。
【0060】
よって、本実施例に係る半導体装置10Dによれば、半導体素子12で発生した熱は接触部22により放熱フィン19Dに直接的に熱伝導し放熱されるため、間接的に熱伝導を行なう構成に比べ、半導体素子12で発生する熱をより効率よく効果的に放熱することができる。更に本実施例では、第1実施例のようにステージ13Dを介して半導体素子12で発生した熱を放熱フィン19Dに熱伝導し放熱する構成も採用しているため、更に効率よく半導体素子12で発生する熱の放熱を行なうことができる。
【0061】
また、本実施例に係る放熱フィン19D及び接触部22は、図15に示すリードフレーム20Dの形成時に、ステージ13Dとリード14との間の領域を利用し、リード14,ステージ13D,サポートバー18D等の形成と同時に一括形成される。よって、接触部22を有する放熱フィン19Dを低コストで形成することができる。
【0062】
更に、本実施例においても、テージ13Dの面積は半導体素子12の面積よりも小さく設定されているため、上記した理由により、実装時等において半導体素子12とステージ13Dとの間に発生する剥離、及びステージ13Cと樹脂パッケージ15との界面に発生するクラックを防止することができる。
【0063】
尚、上記実施例では接触部22が半導体素子12の上面に直接接触する構成を示したが、接触部22の半導体素子12に対する接触位置は上面に限定されものではなく、半導体素子12の他の部位(例えば、半導体素子12の側壁等)に接触する構成としてもよい。
【0064】
続いて、本発明の第5実施例について説明する。
【0065】
図16乃至図18は、本発明の第5実施例である半導体装置10Eを説明するため図である。図16は半導体装置10Eの断面図、図17は半導体装置10Eの底面側からの透視図、更に図18は半導体装置10Eに使用されるリードフレーム20Eを示す図である。また、図16は図17におけるA11−A11線に沿う断面図であり、図18(B)は、図18(A)におけるA12−A12線に沿う断面図である。
【0066】
上記した各実施例では、加熱処理時における半導体素子12とステージ13A〜13D間の剥離防止、及びステージ13A〜13Dと樹脂パッケージ15の界面におけるクラック発生防止を図るため、ステージ13A〜13Dの面積を半導体素子12の面積よりも小さく設定した構成としていた。これに対して本実施例では、ステージ13Eの面積を半導体素子12の面積よりも若干大きく設定しつつ、かつ、Agペースト17の配設面積を他の実施例と同様に半導体素子12の面積よりも小さくなるよう設定したことを特徴としている。以下、具体的な構成について説明する。
【0067】
ステージ13Eは、ステージ部23と放熱フィン部24とにより構成されている。放熱フィン部24は平板状とされており、その中央位置には凹状のステージ部23が形成されている。この放熱フィン部24は、半導体素子12の配設側と反対側に突出する凹形状となるよう構成されている。また、放熱フィン部24の面積は、半導体素子12の面積よりも小さく設定されており、具体的には前記した各実施例のステージ13A〜13Dと略等しい面積とされている。
【0068】
凹状とされたステージ部23の内部には、Agペースト17が配設されている。そして、半導体素子12はこのAgペースト17によりステージ13Eに接合された構成とされている。しかしながら、Agペースト17は放熱フィン部24には配設されておらず、よって半導体素子12をステージ13Eに固定した状態において、放熱フィン部24は半導体素子12に直接接触した状態となる。
【0069】
本実施例のように、ステージ13Eの面積を半導体素子12の面積と略等しくすると共に、ステージ13EにAgペースト17が配設されたステージ部23と、平板状の放熱フィン部24とを設けたことにより、半導体素子12で発生した熱は直接放熱フィン部24に熱伝導し放熱される。この放熱フィン部24は、半導体素子12の略全面と接しており、またその面積も広いため、半導体素子12で発生した熱を効率よく放熱することができる。
【0070】
また、Agペースト17が配設されたステージ部23の面積は、半導体素子12の面積よりも小さく設定されているため、実装時等において半導体装置10Cに対し加熱処理が実施されても、他の実施例と同様にAgペースト17内の水分膨張による影響を抑えることができ、実装時等において発生する半導体素子12とステージ13Dとの間における剥離、及びステージ13Cと樹脂パッケージ15との界面にクラックを防止することができる。
【0071】
また、ステージ部23は、図18に示すリードフレーム20Eの形成時に、プレス加工を行なうことにより、リード14,サポートバー18D等の形成と同時に一括形成することができる。よって、ステージ部23及び放熱フィン部24を有するステージ13Eを低コストで形成することができる。
【0072】
図19及び図20は、先に図4乃至図6を用いて説明した第1実施例に係る半導体装置10Aの変形例に使用するリードフレーム20F,20Gを示している。
【0073】
図19に示す変形例は、放熱フィン19Eに複数のスリット25を設けたことを特徴とするものである。この構成とすることにより、放熱フィン19Eの放熱面積を増大させることができるため、半導体素子12で発生する熱をより効果的に放熱することができる。また、スリット25はリードフレーム20Fの形成時に一括的に形成することができるため、スリット25を設けた構成としても、半導体装置のコストが上昇するようなことはない。
【0074】
また、図20に示すリードフレーム20Gは、放熱フィン19Fの形状を樹脂抵抗の少ない形状としたことを特徴とするものである。樹脂パッケージ15は、金型を用いてモールド形成される。この際、放熱フィンは樹脂パッケージ15となる樹脂の流れを妨げるものとなる。よって、放熱フィンの形状を設定するに際し、モールド時における樹脂の流れを考慮しない場合、樹脂が完全に行き渡らない部位が発生し、ボイド(空間部)が発生するおそれがある。
【0075】
そこで、本変形例では放熱フィン19Eの形状を樹脂の流れ方向に対し流れ抵抗の少ない形状とし、これによりボイドが発生することを防止する構成としている。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【0076】
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
(付記1)半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、
前記ステージに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことを特徴とする半導体装置。
(付記2)半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、
前記サポートバーに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことを特徴とする半導体装置。
(付記3)付記1または2記載の半導体装置において、
前記ステージの面積を前記半導体素子の面積に対して小さく設定したことを特徴とする半導体装置。
(付記4)付記1乃至3のいずれかに記載の半導体装置において、
前記接合部材の配設面積を前記ステージの面積に対して小さく設定したことを特徴とする半導体装置。
(付記5)付記1乃至4のいずれかに記載の半導体装置において、
前記放熱フィンの一部が前記半導体素子に直接接触する構成としたことを特徴とする半導体装置。
(付記6)付記1乃至5のいずれかに記載の半導体装置において、
前記リードに前記半導体素子の外部接続に寄与しないダミーリードを設けると共に、該ダミーリードと前記放熱フィンとを熱的に接続したことを特徴とする半導体装置。
(付記7)付記1乃至6のいずれかに記載の半導体装置において、
前記放熱フィンを櫛歯形状としたことを特徴とする半導体装置。
【0077】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【0079】
請求項1記載の発明によれば、サポートバーに半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことにより、半導体素子を効率よく冷却することができる。また、サポートバーにはステージに設けられるため、リードフレーム形成時にサポートバーにと共に放熱フィンを一括的に形成することが可能であり、低コストで放熱フィンを形成することができる。
【0084】
また、請求項2記載の発明によれば、放熱フィンの一部が半導体素子に直接接触することにより、半導体素子で発生した熱は直接放熱フィンに熱伝導し放熱され、よって半導体素子で発生する熱をより効果的に放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の一例である半導体装置を示す断面図である。
【図2】従来の一例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図3】従来の一例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図4】本発明の第1実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図5】本発明の第1実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図6】本発明の第1実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図7】本発明の第2実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図8】本発明の第2実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図9】本発明の第2実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図10】本発明の第3実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図11】本発明の第3実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図12】本発明の第3実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図13】本発明の第4実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図14】本発明の第4実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図15】本発明の第4実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図16】本発明の第5実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図17】本発明の第5実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図18】本発明の第5実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図19】本発明の変形例である半導体装置に配設されるリードフレームを示す図である(その1)。
【図20】本発明の変形例である半導体装置に配設されるリードフレームを示す図である(その2)。
【符号の説明】
10A〜10E 半導体装置
12 半導体素子
13A〜13E ステージ
15 樹脂パッケージ
17 Agペースト
18A〜18F サポートバー
19A〜19E 放熱フィン
20A〜20G リードフレーム
21 ダミーリード
22 接触部
23 ステージ部
24 放熱フィン部
25 スリット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a heat dissipation mechanism.
[0002]
In recent years, the power of semiconductor elements installed in semiconductor devices has been increasing, and the amount of heat generation tends to increase accordingly. In addition, demands for lowering the cost of semiconductor devices tend to increase.
[0003]
Therefore, there is a demand for a semiconductor device that can efficiently dissipate heat generated from a semiconductor element without greatly changing the configuration of the semiconductor device, in other words, without increasing the cost of the semiconductor device.
[0004]
[Prior art]
1 to 3 are diagrams for explaining a
[0005]
The
[0006]
Here, paying attention to the
[0007]
That is, in the past, the area of the stage has been set to be approximately the same as or slightly larger than the area of the semiconductor element. In addition, the semiconductor element is fixed to the stage using a joining member such as an Ag paste. As described above, the area of the stage and the area of the semiconductor element have been approximately the same as described above. Also, the area of the semiconductor element is approximately the same as the area of the semiconductor element.
[0008]
However, since the Ag paste has a structure in which a resin paste is mixed with Ag, the Ag paste has a characteristic of easily absorbing moisture. Therefore, when the semiconductor element is fixed (attached) to the stage using the moisture-absorbed Ag paste, and then the resin package is molded to manufacture the semiconductor device, the semiconductor device is then heat-treated at the time of mounting or the like. In this case, moisture in the absorbed Ag paste thermally expands, and peeling occurs between the semiconductor element and the stage, or cracks occur in the resin package. This becomes a serious problem particularly when the heating temperature at the time of mounting becomes high due to the recent lead-free implementation.
[0009]
In view of this, the area of the Ag paste is reduced by making the area of the stage smaller than the area of the semiconductor element, thereby preventing the inconvenience due to moisture absorption of the Ag paste. Further, since the resin package is also a resin, it has an adhesive force, and it is known that the bonding property with a semiconductor element is particularly good. For this reason, even if the stage area is reduced, the semiconductor element is held by being bonded to the resin package, so that sufficient mechanical strength can be obtained.
For the reasons described above, as shown in FIGS. 1 to 3, the area of the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the function of the
[0011]
However, if the area of the
In recent years, the power of the
[0012]
The present invention has been made in view of the above points, and a semiconductor capable of efficiently dissipating heat generated in a semiconductor element while suppressing separation between a semiconductor element and a stage and occurrence of cracks in a resin package. An object is to provide an apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by the following measures.
[0016]
The invention described in
A semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element, a radiating fin for radiating heat generated from the semiconductor element is provided on the support bar.
[0017]
According to the above invention, the semiconductor element can be efficiently cooled by providing the support bar with the radiation fin for radiating the heat generated from the semiconductor element. There is also a stage on the support barButBecause it is provided, the support barWhenHeat dissipation finAndThe heat radiation fins can be formed at a low cost.
[0026]
Also,Claim 2The described invention
A semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A heat dissipating fin for dissipating heat generated from the semiconductor element is provided on the stage,
A part of the radiating fin is in direct contact with the semiconductor element.
[0027]
According to the above invention, when a part of the radiating fin is in direct contact with the semiconductor element, the heat generated in the semiconductor element is directly conducted to the radiating fin and radiated. Therefore, the heat generated in the semiconductor element can be radiated more effectively.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
4 to 6 are views for explaining the semiconductor device 10A according to the first embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10A, FIG. 5 is a view seen through the semiconductor device 10A from the bottom side, and FIG. 6 is a view showing a lead frame 20A used in the semiconductor device 10A. 4 shows a cross section along the line A3-A3 in FIG. 5, and FIG. 6B shows a cross section along the line A4-A4 in FIG. 6A.
[0034]
The semiconductor device 10A is roughly composed of a
[0035]
The
[0036]
Here, paying attention to the area of the
[0037]
The
In this mounting process, as described above, lead-free solder has been developed in recent years, and lead-free solder is increasingly used. As described above, this lead-free solder has a higher melting point than the leaded solder that has been used for some time.
[0038]
The
[0039]
Subsequently, the heat dissipating fins 19 </ b> A that characterize the present embodiment will be described.
The
[0040]
By providing the
[0041]
The
[0042]
Further, the heat radiating fins 19 </ b> A are formed between the stage 13 </ b> A and the leads 14. The region where the
[0043]
Thus, by forming the
[0044]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0045]
7 to 9 are views for explaining a semiconductor device 10B according to the second embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10B, FIG. 8 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10B, and FIG. 9 is a view showing a lead frame 20B used in the semiconductor device 10B. 7 is a cross-sectional view taken along the line A5-A5 in FIG. 8, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line A6-A6 in FIG. 9A.
7 to 9, the same components as those in FIGS. 4 to 6 used in the above description are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The same applies to each embodiment described with reference to FIGS.
[0046]
The semiconductor device 10A according to the first embodiment described above is characterized in that the
[0047]
By providing the
[0048]
Further, the
[0049]
Further, in this embodiment, since the area of the
[0050]
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described.
[0051]
10 to 12 are views for explaining a semiconductor device 10C according to the third embodiment of the present invention. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10C, FIG. 11 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10C, and FIG. 12 is a view showing a lead frame 20C used in the semiconductor device 10C. 10 is a cross-sectional view taken along line A7-A7 in FIG. 11, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line A8-A8 in FIG.
[0052]
The semiconductor device 10 </ b> C according to the present embodiment is characterized in that a
[0053]
As described above, by providing the heat radiation fins 19 </ b> C on the dummy leads 21, the heat generated in the
[0054]
The
[0055]
Further, also in this embodiment, since the area of the
In this embodiment, unlike the other leads 14, the
[0056]
Subsequently, a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0057]
13 to 15 are views for explaining a semiconductor device 10D according to the fourth embodiment of the present invention. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10D, FIG. 14 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10D, and FIG. 15 is a view showing a lead frame 20D used in the semiconductor device 10D. 13 is a cross-sectional view taken along the line A9-A9 in FIG. 14, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line A10-A10 in FIG. 15A.
[0058]
The semiconductor device 10D according to the present embodiment is similar in configuration to the semiconductor device 10A according to the first embodiment described with reference to FIGS. is doing. The
[0059]
In this way, by providing the
[0060]
Therefore, according to the semiconductor device 10D according to the present embodiment, the heat generated in the
[0061]
Further, the
[0062]
Further, also in this embodiment, since the area of the
[0063]
In addition, although the
[0064]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
[0065]
16 to 18 are views for explaining a semiconductor device 10E according to the fifth embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10E, FIG. 17 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10E, and FIG. 18 is a view showing a
[0066]
In each of the above-described embodiments, the areas of the
[0067]
The stage 13 </ b> E includes a
[0068]
An
[0069]
As in the present embodiment, the area of the
[0070]
Further, since the area of the
[0071]
Further, the
[0072]
19 and 20 show lead frames 20F and 20G used in a modification of the semiconductor device 10A according to the first embodiment described above with reference to FIGS.
[0073]
The modification shown in FIG. 19 is characterized in that a plurality of
[0074]
Further, the lead frame 20G shown in FIG. 20 is characterized in that the shape of the
[0075]
Therefore, in this modification, the shape of the
[0076]
Regarding the above description, the following items are further disclosed.
(Appendix 1) a semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A semiconductor device characterized in that a radiation fin for radiating heat generated from the semiconductor element is provided on the stage.
(Appendix 2) a semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A semiconductor device characterized in that a radiation fin for radiating heat generated from the semiconductor element is provided on the support bar.
(Appendix 3) In the semiconductor device according to
A semiconductor device characterized in that an area of the stage is set smaller than an area of the semiconductor element.
(Appendix 4) In the semiconductor device according to any one of
2. A semiconductor device according to
(Appendix 5) In the semiconductor device according to any one of
A semiconductor device characterized in that a part of the radiation fin is in direct contact with the semiconductor element.
(Supplementary note 6) In the semiconductor device according to any one of
A semiconductor device characterized in that a dummy lead that does not contribute to the external connection of the semiconductor element is provided on the lead, and the dummy lead and the radiation fin are thermally connected.
(Supplementary note 7) In the semiconductor device according to any one of
A semiconductor device characterized in that the heat dissipating fins are comb-shaped.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, various effects described below can be realized.
[0079]
Claim 1According to the described invention, the semiconductor element can be efficiently cooled by providing the support bar with the radiation fin for radiating the heat generated from the semiconductor element. Further, since the support bar is provided on the stage, it is possible to form the heat radiation fins together with the support bar when forming the lead frame, and the heat radiation fins can be formed at low cost.
[0084]
Also,Claim 2According to the described invention, when a part of the heat radiating fin is in direct contact with the semiconductor element, the heat generated in the semiconductor element is directly conducted to the heat radiating fin to be radiated, and thus the heat generated in the semiconductor element is more effective. Can dissipate heat.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.
FIG. 2 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device as an example of the prior art.
FIG. 3 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device as an example of the prior art.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view from the bottom of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a view showing a lead frame disposed in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a lead frame arranged in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a view showing a lead frame provided in a semiconductor device according to a modification of the present invention (part 1);
FIG. 20 is a view showing a lead frame provided in a semiconductor device according to a modification of the present invention (part 2);
[Explanation of symbols]
10A to 10E Semiconductor device
12 Semiconductor elements
13A-13E stage
15 Resin package
17 Ag paste
18A-18F Support bar
19A-19E Radiating fin
20A-20G lead frame
21 Dummy lead
22 Contact area
23 Stage
24 Radiation fin part
25 slits
Claims (1)
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、
前記ステージに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設け、
前記放熱フィンは、その一部が前記半導体素子に向けて折り曲がった接触部を有し、前記接触部で前記半導体素子に直接接触する構成としたことを特徴とする半導体装置。A semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A heat dissipating fin for dissipating heat generated from the semiconductor element is provided on the stage,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a part of the heat radiation fin has a contact portion bent toward the semiconductor element, and the contact portion directly contacts the semiconductor element.
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