JPH0669384A - 絶縁物封止型半導体装置 - Google Patents
絶縁物封止型半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体チップの熱を良好に放出することがで
き且つ容易に製造することができる樹脂封止型半導体装
置を提供する。 【構成】 半導体チップ１の支持体２とヒートシンク６
との間にガラス繊維をボロンナイトライド粉末を含むシ
リコーンゴムで被覆したシート状絶縁体７を配置して樹
脂封止体８を設ける。絶縁体７は弾性収縮してチップ支
持体２及びヒートシンク６に密着している。
き且つ容易に製造することができる樹脂封止型半導体装
置を提供する。 【構成】 半導体チップ１の支持体２とヒートシンク６
との間にガラス繊維をボロンナイトライド粉末を含むシ
リコーンゴムで被覆したシート状絶縁体７を配置して樹
脂封止体８を設ける。絶縁体７は弾性収縮してチップ支
持体２及びヒートシンク６に密着している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は放熱体（ヒートシンク）
を備えた絶縁物封止型半導体装置に関する。
を備えた絶縁物封止型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
チップが固着されたリードフレームとヒートシンクとを
組み合せたものを樹脂封止して半導体装置に形成するこ
とは公知である。この種の半導体装置ではリードフレー
ムをヒートシンクから絶縁しなければならない。例え
ば、この絶縁は特開昭６１−２４８５３８号公報に記載
されているようにリードフレームとヒートシンクとを金
型内に離間配置させ、両者の間に樹脂を注入することで
達成できる。しかしながら、この方法ではヒートシンク
とリードフレームとの間に樹脂が良好に注入されるよう
に両者の間隔を０．５ｍｍ以上のように比較的大きく設
定しなければならず、この絶縁層によって放熱効果が良
好に得られないという欠点があった。また、特公平４−
１５０２号公報に記載されているようにヒートシンクの
上面全体に絶縁層を予め設け、更にこの絶縁層の上に銅
層を設けたものを用意し、銅層にリードフレームを半田
付けして半導体装置を構成する方法がある。この方法に
よれば絶縁層を比較的薄く形成することができる。しか
しながら、銅層にリードフレームを固着するための半田
層はあまり薄くできないし、また半田層中に気泡等が発
生することがあり、やはり十分な放熱効果を得ることが
できない。また、製造工程が複雑になり、且つ絶縁層の
信頼性に問題がある。
チップが固着されたリードフレームとヒートシンクとを
組み合せたものを樹脂封止して半導体装置に形成するこ
とは公知である。この種の半導体装置ではリードフレー
ムをヒートシンクから絶縁しなければならない。例え
ば、この絶縁は特開昭６１−２４８５３８号公報に記載
されているようにリードフレームとヒートシンクとを金
型内に離間配置させ、両者の間に樹脂を注入することで
達成できる。しかしながら、この方法ではヒートシンク
とリードフレームとの間に樹脂が良好に注入されるよう
に両者の間隔を０．５ｍｍ以上のように比較的大きく設
定しなければならず、この絶縁層によって放熱効果が良
好に得られないという欠点があった。また、特公平４−
１５０２号公報に記載されているようにヒートシンクの
上面全体に絶縁層を予め設け、更にこの絶縁層の上に銅
層を設けたものを用意し、銅層にリードフレームを半田
付けして半導体装置を構成する方法がある。この方法に
よれば絶縁層を比較的薄く形成することができる。しか
しながら、銅層にリードフレームを固着するための半田
層はあまり薄くできないし、また半田層中に気泡等が発
生することがあり、やはり十分な放熱効果を得ることが
できない。また、製造工程が複雑になり、且つ絶縁層の
信頼性に問題がある。
【０００３】そこで、本発明の目的は比較的簡単に製作
することが可能であり且つ高い信頼性及び良好な放熱性
を有する絶縁物封止型半導体装置を提供することにあ
る。
することが可能であり且つ高い信頼性及び良好な放熱性
を有する絶縁物封止型半導体装置を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、半導体チップと、一方の主面に前記半導体
チップが固着された導電性を有するチップ支持体と、前
記半導体チップを外部回路に接続するための外部リード
と、前記半導体チップと前記外部リードとを接続する内
部接続導体と、前記半導体チップの熱を放出するために
前記チップ支持体の他方の主面に対向配置された導電性
を有する放熱体と、前記チップ支持体と前記放熱体との
間に配置された絶縁体と、前記半導体チップと前記チッ
プ支持体と前記外部リードの一部と前記内部接続導体と
前記放熱体と前記絶縁体とを被覆する絶縁物封止体とを
備え、前記絶縁体が前記絶縁物封止体の圧縮率よりも大
きい圧縮率を有するシート状物体から成り、圧縮されて
前記チップ支持体に密着していることを特徴とする半導
体装置に係わるものである。なお、請求項２に示すよう
に、シート状物体にガラス繊維を含めることが望まし
い。
の本発明は、半導体チップと、一方の主面に前記半導体
チップが固着された導電性を有するチップ支持体と、前
記半導体チップを外部回路に接続するための外部リード
と、前記半導体チップと前記外部リードとを接続する内
部接続導体と、前記半導体チップの熱を放出するために
前記チップ支持体の他方の主面に対向配置された導電性
を有する放熱体と、前記チップ支持体と前記放熱体との
間に配置された絶縁体と、前記半導体チップと前記チッ
プ支持体と前記外部リードの一部と前記内部接続導体と
前記放熱体と前記絶縁体とを被覆する絶縁物封止体とを
備え、前記絶縁体が前記絶縁物封止体の圧縮率よりも大
きい圧縮率を有するシート状物体から成り、圧縮されて
前記チップ支持体に密着していることを特徴とする半導
体装置に係わるものである。なお、請求項２に示すよう
に、シート状物体にガラス繊維を含めることが望まし
い。
【０００５】
【発明の作用及び効果】本発明においては、チップ支持
体と放熱体との間に圧縮率の大きいシート状絶縁体を配
置するので、チップ支持体に良好に密着し、半導体チッ
プの熱を良好に放出することができる。また、シート状
絶縁体の品質チェックを組立前に行うことが可能である
ので、製造歩留りを高めることができる。また、構造が
簡単であるので、容易に製造することができる。請求項
２に示すようにシート状物体にガラス繊維を含めると、
ガラス繊維の太さによって制限された比較的薄い絶縁間
隔を確実に得ることができる。即ち、チップ支持体と放
熱体との間に信頼性の高い絶縁体層を容易に得ることが
できる。
体と放熱体との間に圧縮率の大きいシート状絶縁体を配
置するので、チップ支持体に良好に密着し、半導体チッ
プの熱を良好に放出することができる。また、シート状
絶縁体の品質チェックを組立前に行うことが可能である
ので、製造歩留りを高めることができる。また、構造が
簡単であるので、容易に製造することができる。請求項
２に示すようにシート状物体にガラス繊維を含めると、
ガラス繊維の太さによって制限された比較的薄い絶縁間
隔を確実に得ることができる。即ち、チップ支持体と放
熱体との間に信頼性の高い絶縁体層を容易に得ることが
できる。
【０００６】
【実施例】次に、図１〜図６を参照して本発明の一実施
例に係わる樹脂封止型の電力用半導体装置を説明する。
図１に示す電力用半導体装置は、トランジスタチップ及
びＩＣチップから成る複数個の半導体チップ１と、リー
ドフレームに基づいて得られた金属板からなる複数のチ
ップ支持体２と、外部リード３と、内部接続導体４及び
５と、金属板からなる放熱体即ちヒートシンク６と、シ
ート状絶縁体７と、絶縁物封止体即ち樹脂封止体８とか
ら成る。
例に係わる樹脂封止型の電力用半導体装置を説明する。
図１に示す電力用半導体装置は、トランジスタチップ及
びＩＣチップから成る複数個の半導体チップ１と、リー
ドフレームに基づいて得られた金属板からなる複数のチ
ップ支持体２と、外部リード３と、内部接続導体４及び
５と、金属板からなる放熱体即ちヒートシンク６と、シ
ート状絶縁体７と、絶縁物封止体即ち樹脂封止体８とか
ら成る。
【０００７】図１の半導体装置を製造するには、まず図
２に示すリードフレーム９を用意する。このリードフレ
ーム９は、複数のチップ支持体２と、支持体２の配列方
向に並置した多数の外部リード３と、板状接続導体５
と、細条１０、１１、１２と、連結部１３とを有し、厚
さ約０．５ｍｍの銅板を打抜いて形成される。図２には
リードフレーム９の半導体装置１個分のみが示されてい
るが、実際には複数の半導体装置を得るために図２と同
一のものが複数個長手に連結されている。
２に示すリードフレーム９を用意する。このリードフレ
ーム９は、複数のチップ支持体２と、支持体２の配列方
向に並置した多数の外部リード３と、板状接続導体５
と、細条１０、１１、１２と、連結部１３とを有し、厚
さ約０．５ｍｍの銅板を打抜いて形成される。図２には
リードフレーム９の半導体装置１個分のみが示されてい
るが、実際には複数の半導体装置を得るために図２と同
一のものが複数個長手に連結されている。
【０００８】リードフレーム９のチップ支持体２の一方
の主面（表面）には半導体チップ１を半田（図示せず）
で固着し、この半導体チップ１と外部リード３との間及
び半導体チップ１の相互間及び半導体チップ１と接続導
体５との間をワイヤから成る内部接続導体４によって接
続し、チップ・リードフレーム組立体を形成する。
の主面（表面）には半導体チップ１を半田（図示せず）
で固着し、この半導体チップ１と外部リード３との間及
び半導体チップ１の相互間及び半導体チップ１と接続導
体５との間をワイヤから成る内部接続導体４によって接
続し、チップ・リードフレーム組立体を形成する。
【０００９】次に、ヒートシンク（放熱板）６を用意す
る。このヒートシンク６は、厚さ約２ｍｍのアルミニウ
ム板を打抜いたものであり、図３に示す平面パターンを
有する。このヒートシンク６には２つの貫通孔６ａが設
けられ、また下面の周縁に段部６ｂが設けられ、周縁の
厚みが中央部よりも薄くなっている。
る。このヒートシンク６は、厚さ約２ｍｍのアルミニウ
ム板を打抜いたものであり、図３に示す平面パターンを
有する。このヒートシンク６には２つの貫通孔６ａが設
けられ、また下面の周縁に段部６ｂが設けられ、周縁の
厚みが中央部よりも薄くなっている。
【００１０】次に、絶縁体７を用意する。この絶縁体７
はシート状又は平板状に形成されており、且つ図４に示
すように網目状に配置されたガラス繊維７ａにボロンナ
イトライド粉末を含有するシリコーンゴム７ｂを塗着し
たものから成る。絶縁体７は図５に示すように平面形状
がヒートシンク６のそれよりも若干大きく、ヒートシン
ク６の孔６ａに対応する孔１５を有する。シリコーンゴ
ムは弾性を有する絶縁性樹脂であるので、絶縁体７とし
ても弾力性を有し、モールド前には約１００μｍの厚さ
を有するが、モールドによって厚み方向に圧力が加わる
と５〜１０％薄くなる。要するに、シート状絶縁体７の
圧縮率は樹脂封止体８のそれよりも大幅に大きい。この
絶縁体７はモールド前にヒートシンク６の上面に接着材
（図示せず）によって接着する。この時、絶縁体７はこ
の孔１５とヒートシンク６の孔６ａとが一致するように
位置決めし、且つ絶縁体７の周縁がヒートシンク６の周
縁よりも外側にわずかに突出するように配置する。
はシート状又は平板状に形成されており、且つ図４に示
すように網目状に配置されたガラス繊維７ａにボロンナ
イトライド粉末を含有するシリコーンゴム７ｂを塗着し
たものから成る。絶縁体７は図５に示すように平面形状
がヒートシンク６のそれよりも若干大きく、ヒートシン
ク６の孔６ａに対応する孔１５を有する。シリコーンゴ
ムは弾性を有する絶縁性樹脂であるので、絶縁体７とし
ても弾力性を有し、モールド前には約１００μｍの厚さ
を有するが、モールドによって厚み方向に圧力が加わる
と５〜１０％薄くなる。要するに、シート状絶縁体７の
圧縮率は樹脂封止体８のそれよりも大幅に大きい。この
絶縁体７はモールド前にヒートシンク６の上面に接着材
（図示せず）によって接着する。この時、絶縁体７はこ
の孔１５とヒートシンク６の孔６ａとが一致するように
位置決めし、且つ絶縁体７の周縁がヒートシンク６の周
縁よりも外側にわずかに突出するように配置する。
【００１１】次に、図６に示すように絶縁体７付きのヒ
ートシンク６を絶縁体７を上側にしてトランスファモー
ルド用金型１６の成形空所１７の底面に密着させて配置
する。成形空所１７は形成すべき樹脂封止体の外形に合
致した形状を有し、その一方の側面には樹脂注入用孔１
８を有する。なお、金型１６は上型１６ａと下型１６ｂ
に分割されている。続いて、ヒートシンク６に接着され
た絶縁体７の上面に図２に示すリードフレーム９を重ね
て配置する。ヒートシンク６及び絶縁体７は１個分の半
導体装置の支持体２の全部を載置することができる面積
を有する。この時、リードフレーム９の外部リード３と
連結部１３とを上下の型１６ａ、１６ｂで挟持し、且つ
リードフレーム９の下面を絶縁体７に密着させる。
ートシンク６を絶縁体７を上側にしてトランスファモー
ルド用金型１６の成形空所１７の底面に密着させて配置
する。成形空所１７は形成すべき樹脂封止体の外形に合
致した形状を有し、その一方の側面には樹脂注入用孔１
８を有する。なお、金型１６は上型１６ａと下型１６ｂ
に分割されている。続いて、ヒートシンク６に接着され
た絶縁体７の上面に図２に示すリードフレーム９を重ね
て配置する。ヒートシンク６及び絶縁体７は１個分の半
導体装置の支持体２の全部を載置することができる面積
を有する。この時、リードフレーム９の外部リード３と
連結部１３とを上下の型１６ａ、１６ｂで挟持し、且つ
リードフレーム９の下面を絶縁体７に密着させる。
【００１２】次に、樹脂注入口１８から成形空所１７内
に流動化した封止用樹脂（例えばエポキシ樹脂）を押圧
注入する。成形空所１７内に樹脂が完全に充填される
と、充填された樹脂によってリードフレーム９のチップ
支持体２が絶縁体７に対して押しつけられる。この結
果、絶縁体７が弾性変形で若干薄くなった状態でチップ
支持体２とヒートシンク６で挟持され、これ等に密着す
る。なお、ヒートシンク６の底面の周縁に図１に示すよ
うに段部６ｂがあり、樹脂封止体８はこの段部６ｂにも
充填されるので、ヒートシンク６が樹脂封止体８に強固
に一体化され、且つ絶縁体７がチップ支持体２とヒート
シンク６で強く挟持される。成形空所１７内の樹脂が硬
化したら、組立体を金型１６から取り出し、細条１０、
１１を切断除去すると共に細条１２も連結部１３を破断
して除去する。なお、樹脂封止体８は、半導体チップ
１、支持体２、外部リード３の一部、内部接続導体４、
５、ヒートシンク６の下面を除く部分、絶縁体７を被覆
するように形成する。
に流動化した封止用樹脂（例えばエポキシ樹脂）を押圧
注入する。成形空所１７内に樹脂が完全に充填される
と、充填された樹脂によってリードフレーム９のチップ
支持体２が絶縁体７に対して押しつけられる。この結
果、絶縁体７が弾性変形で若干薄くなった状態でチップ
支持体２とヒートシンク６で挟持され、これ等に密着す
る。なお、ヒートシンク６の底面の周縁に図１に示すよ
うに段部６ｂがあり、樹脂封止体８はこの段部６ｂにも
充填されるので、ヒートシンク６が樹脂封止体８に強固
に一体化され、且つ絶縁体７がチップ支持体２とヒート
シンク６で強く挟持される。成形空所１７内の樹脂が硬
化したら、組立体を金型１６から取り出し、細条１０、
１１を切断除去すると共に細条１２も連結部１３を破断
して除去する。なお、樹脂封止体８は、半導体チップ
１、支持体２、外部リード３の一部、内部接続導体４、
５、ヒートシンク６の下面を除く部分、絶縁体７を被覆
するように形成する。
【００１３】本実施例の半導体装置においては、樹脂封
止体８よりも圧縮率の大きいシート状絶縁体７をチップ
支持体２とヒートシンク６との間に配置したので、絶縁
体７がこの圧縮を伴なってチップ支持体２及びヒートシ
ンク６に良好に密着し、半導体チップ１の熱をヒートシ
ンク６に良好に伝導することができる。また、シート状
絶縁体７をチップ支持体２とヒートシンク６との間に介
在させる構成であるので、半導体装置を比較的簡単に製
造することができる。また、チップ支持体２とヒートシ
ンク６との間の絶縁体７は樹脂封止体８によって形成す
るのではなく、成形の前に予め形成しておくので、良品
のみを使用することが可能になり、製造歩留りを高める
ことができる。また、絶縁体７は熱伝導性の良いボロン
ナイトライドを含み、且つガラス繊維を含んで比較的薄
く形成されているので、半導体チップ１の熱をヒートシ
ンク６に良好に伝えることができる。また、ガラス繊維
を含めることによって信頼性が高く且つ薄い絶縁体７を
提供することができる。なお、ガラス繊維は、エポキシ
樹脂等の樹脂封止体８よりは熱伝導性が高いので、熱伝
導をさほど阻害しない。
止体８よりも圧縮率の大きいシート状絶縁体７をチップ
支持体２とヒートシンク６との間に配置したので、絶縁
体７がこの圧縮を伴なってチップ支持体２及びヒートシ
ンク６に良好に密着し、半導体チップ１の熱をヒートシ
ンク６に良好に伝導することができる。また、シート状
絶縁体７をチップ支持体２とヒートシンク６との間に介
在させる構成であるので、半導体装置を比較的簡単に製
造することができる。また、チップ支持体２とヒートシ
ンク６との間の絶縁体７は樹脂封止体８によって形成す
るのではなく、成形の前に予め形成しておくので、良品
のみを使用することが可能になり、製造歩留りを高める
ことができる。また、絶縁体７は熱伝導性の良いボロン
ナイトライドを含み、且つガラス繊維を含んで比較的薄
く形成されているので、半導体チップ１の熱をヒートシ
ンク６に良好に伝えることができる。また、ガラス繊維
を含めることによって信頼性が高く且つ薄い絶縁体７を
提供することができる。なお、ガラス繊維は、エポキシ
樹脂等の樹脂封止体８よりは熱伝導性が高いので、熱伝
導をさほど阻害しない。
【００１４】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、変形可能なものである。例えば、絶縁体７をヒート
シンク６に接着させずにヒートシンク６の上に単に配置
した状態で樹脂モールドすることができる。
く、変形可能なものである。例えば、絶縁体７をヒート
シンク６に接着させずにヒートシンク６の上に単に配置
した状態で樹脂モールドすることができる。
【図１】実施例の半導体装置を示す断面図である。
【図２】図１の半導体装置を構成するための半導体チッ
プとリードフレームとの組立体を示す平面図である。
プとリードフレームとの組立体を示す平面図である。
【図３】図１のヒートシンクの平面図である。
【図４】図１の絶縁体の拡大断面図である。
【図５】図３のヒートシンクの上に絶縁体を配置した状
態を示す平面図である。
態を示す平面図である。
【図６】図１の半導体装置を製造するために金型にヒー
トシンクと絶縁体とチップを有するリードフレームとを
装着した状態を示す断面図である。
トシンクと絶縁体とチップを有するリードフレームとを
装着した状態を示す断面図である。
１ 半導体チップ ２ チップ支持体 ６ ヒートシンク ７ 絶縁体
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体チップと、一方の主面に前記半導
体チップが固着された導電性を有するチップ支持体と、 前記半導体チップを外部回路に接続するための外部リー
ドと、 前記半導体チップと前記外部リードとを接続する内部接
続導体と、 前記半導体チップの熱を放出するために前記チップ支持
体の他方の主面に対向配置された導電性を有する放熱体
と、 前記チップ支持体と前記放熱体との間に配置された絶縁
体と、 前記半導体チップと前記チップ支持体と前記外部リード
の一部と前記内部接続導体と前記放熱体と前記絶縁体と
を被覆する絶縁物封止体とを備え、前記絶縁体が前記絶
縁物封止体の圧縮率よりも大きい圧縮率を有するシート
状物体から成り、圧縮されて前記チップ支持体に密着し
ていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記シート状物体は、網目状に配置され
たガラス繊維と、前記ガラス繊維を被覆する弾力性を有
する絶縁性樹脂とから成ることを特徴とする請求項２記
載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245777A JPH0669384A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 絶縁物封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4245777A JPH0669384A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 絶縁物封止型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669384A true JPH0669384A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=17138668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4245777A Pending JPH0669384A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | 絶縁物封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669384A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008502159A (ja) * | 2004-06-04 | 2008-01-24 | クリー インコーポレイテッド | 反射レンズを備えたパワー発光ダイパッケージおよびその作製方法 |
| JP2009111154A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電力半導体モジュール |
| JP2012094883A (ja) * | 2011-12-07 | 2012-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 放熱用部材の製造方法および放熱用部材を用いた半導体装置 |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP4245777A patent/JPH0669384A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008502159A (ja) * | 2004-06-04 | 2008-01-24 | クリー インコーポレイテッド | 反射レンズを備えたパワー発光ダイパッケージおよびその作製方法 |
| JP2011176347A (ja) * | 2004-06-04 | 2011-09-08 | Cree Inc | 反射レンズを備えたパワー発光ダイパッケージ |
| US8446004B2 (en) | 2004-06-04 | 2013-05-21 | Cree, Inc. | Power light emitting die package with reflecting lens and the method of making the same |
| US8932886B2 (en) | 2004-06-04 | 2015-01-13 | Cree, Inc. | Power light emitting die package with reflecting lens and the method of making the same |
| JP2009111154A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | 電力半導体モジュール |
| JP2012094883A (ja) * | 2011-12-07 | 2012-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 放熱用部材の製造方法および放熱用部材を用いた半導体装置 |
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