JP2002184911A - 樹脂封止型電子部品 - Google Patents

樹脂封止型電子部品

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孝太郎 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】放熱効果を高めて熱抵抗特性を改善すること。 【解決手段】樹脂封止型電子部品1における樹脂モール
ド部2内の半導体チップ載置部3の端部及び第2リード
7の端部に半導体チップ5の高さ方向に立ち上がる板状
の放熱部8,9を形成し、これらの放熱部8,9でも放
熱作用を果たさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱抵抗特性を改善
した表面実装用の樹脂封止型電子部品に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年の表面実装用電子部品の高密度実装
化は益々盛んとなり、結果として同じ定格の電子部品で
あれば、より小型化したいという市場のニーズがある。
このことは完成した装置の単位体積あたりのより大きな
発熱を必然的に伴うことになり、究極的には小型化の上
に更なる熱抵抗特性の改善が求められることになる。
【0003】限られた寸法の電子部品の樹脂パッケージ
の中に、如何にしてより良い熱抵抗特性を実現し、しか
も他の条件、すなわち、組立工程の良好な作業性、樹脂
パッケージ内部の局所的熱分布のばらつきの是正、ある
いは製品コスト低減等の要求を満たして設計し、製品を
完成させるかが問われている。しかしながら、従来技術
によれば、半導体チップの載置領域、ワイヤボンディン
グ法の採用、両電極間隔(絶縁距離)、沿面距離、耐信
頼性強度等を考慮しなければならないため、現実的な設
計は、図2に示したように樹脂封止型電子部品1の樹脂
モールド部2の寸法を長さ(L)×幅(W)×高さ
(H)mmで示せば、2.6×1.6×1.1(mm)
程度とせざるを得なかった。なお、図2は樹脂モールド
部2の中央部から縦方向に半切した断面図である。
【0004】また、この樹脂封止型電子部品1は、半導
体チップが載置・固着される半導体チップ載置部3と、
該半導体チップ載置部3から延在する第1リード4と、
該半導体チップ載置部3に対向して設けられ、かつ、該
半導体チップ載置部3に載置・固着された半導体チップ
5の表面電極(図示せず)と内部リード6を介して接続
された第2リード7とを有し、前記第1リード4及び第
2リード7のそれぞれの端部4a,7aが外部に露出す
るように樹脂モールド部2により封止された構造を備え
ている。なお、上記半導体チップ載置部3、第1リード
4及び第2リード7は一般に一枚の銅製リードフレーム
より切断・形成される。
【0005】上記の構造を備えた樹脂封止型電子部品1
について、熱応力シミュレーション手法を用いて検討し
た結果を示す。なお、上記のシミュレーション手法と
は、対称となる物体を有限個の小領域に分割し、個々の
領域について、対称となる物理量(熱、流量、温度等)
に関する熱伝導微分方程式を適用し、離散化処理後、連
立方程式に変換し、各要素多次元ストリックとして記述
したものをコンピュータによる繰り返し収束計算して解
を求める手法である。
【0006】具体的には、上記構造を有する樹脂封止型
電子部品1に1W(1A×1V)/チップの電力を連続
的に与えた場合、各部の温度が何度に上昇するかを求め
るものであり、いわゆる定常状態における熱分布シミュ
レーションである。因みに本計算での分割要素数は、約
2,400個となっている。
【0007】上記従来技術による熱分布シミュレーショ
ンの結果から、上記電力印加の下では半導体チップ5の
最大温度(Tmax)が、Tmax≒75℃となること
が分かった。又、この結果に基づき、その熱抵抗値(R
th)を求めると、ジャンクションーリード間の熱抵抗
(RthJL)は、RthJL≒50℃/Wとなった。
ところで、本発明者等の目標とするところは、Tmax
≒70℃、RthJL≒45℃/Wであり、上記従来の
構造では到底上記目標値を達成することができない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記熱分布シミュレー
ションの結果、概略次のようなことが分かった。(1)
同一物質(封止用樹脂)内では、略直線的な温度上昇、
下降を示す。又、熱伝導係数が小さい物質ほど、その直
線の傾きが大きくなる。(2)半導体チップ5が搭載さ
れる側の第1リード4の方が、内部リード6が接続され
る第2リード7に比べ、温度が約10℃程高い。(3)
従来では内部リード6として、アルミニウム(Al)ワ
イヤ又は金(Au)ワイヤを使用しており、このワイヤ
は例えば50μm□と線径が細いため、周囲の封止用樹
脂(エポキシ樹脂)と殆ど温度差を持たず、放熱体とし
ての作用が期待できない。以上(1)〜(3)の結果か
らTmax≒70℃、RthJL≒45℃/Wの目標値
を達成するには、樹脂モールド部2内の構造を改善して
さらに熱抵抗特性を良好にする必要があるという解決す
べき課題があった。
【0009】
【発明の目的】本発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、小型ではあるが比較的大きな電力
を扱う表面実装用の樹脂封止型電子部品において、熱抵
抗特性を著しく改善した内部構造を有する樹脂封止型電
子部品を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の樹脂封止型電子
部品は、半導体チップが載置・固着される半導体チップ
載置部と、該半導体チップ載置部から延在する第1リー
ドと、該半導体チップ載置部に対向して設けられ、か
つ、該半導体チップ載置部に載置・固着された半導体チ
ップの表面電極と内部リードを介して接続された第2リ
ードと、前記第1リード及び第2リードの端部が外部に
露出するように封止された樹脂モールド部とを有する樹
脂封止型電子部品において、前記樹脂モールド部内の前
記半導体チップ載置部の端部及び第2リードの端部に半
導体チップの高さ方向に立ち上がる板状の放熱部を形成
したことを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の樹脂封止型電子部品は、半導体チップ
載置部の端部及び第2リードの端部に放熱部を形成した
ので、特に従来では第2リードが殆ど放熱に寄与してい
なかったが、上記放熱部により放熱作用を果たすことが
できる。また、半導体チップ載置部の端部に放熱部を設
けることにより電子部品内の温度分布が改善された結
果、信頼性上の不都合な局所応力等の発生を招くことが
回避される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図を参照して説明する。図1は樹脂モールド部の中央部
から縦方向に半切した図2と同様の断面図である。な
お、従来構造を示す図2と同一部分には同一符号が付し
てある。本発明では例えばエポキシ樹脂製の樹脂モール
ド部2内の半導体チップ載置部3の端部及び第2リード
の端部に半導体チップ5の高さ方向に立ち上がる板状の
放熱部8,9を形成したことを特徴とするものである。
また、内部リード6の一方の接続箇所は、半導体チップ
5の表面電極(図示せず)上であり、他方の接続箇所
は、上記放熱部9の上面としてある。
【0013】次に、上記放熱部8,9の具体的寸法例を
示せば以下の通りである。すなわち、放熱部8,9の寸
法を板厚(t)×奥行き(w)×高さ(h)mmで示す
と、0.11(t)×1.1(w)×0.72(h)m
mである。また、放熱部8,9の間隔は0.23mmで
あり、かつ、該放熱部8,9の高さ(h)は、半導体チ
ップ5の表面の高さと略等しくしてある。
【0014】次に、図3に上記本発明構造と従来構造に
おける温度分布の比較図を示す。なお、図において、横
軸は樹脂モールド部2の左端からの距離X(mm)を示
し、縦軸は温度Y(℃)を示す。また、q0〜q7は本
発明構造における温度計測点、p0〜p4は従来構造に
おける温度計測点を示す。以下に、上記温度分布の比較
図に基づき、従来構造と本発明構造における温度分布の
相違を説明する。
【0015】(1)従来構造 銅製の第1リード4と第2リード7とが、半導体チッ
プ載置部3と同一面にしかないため、樹脂モールド部2
の左端(p0点)から半導体チップ5の左端(p1点)
まで、温度が徐々に上昇し、さらに、熱伝導率が若干大
きいため、傾斜は小さくなるが、半導体チップ5内でも
該半導体チップ5の右端(p2点)に向かって温度は上
昇し続ける。しかしながら、第1リード4の冷却点(p
0点)から最も離れており、放熱効果が最も悪く、か
つ、発熱源である半導体チップ5の表面の右端(p2
点)に達すると、温度は最大値(本条件ではTmax≒
75℃)を示した後、下降を開始する。 当該温度は、Tmax(p2点)から樹脂モールド部
2中を一気に下降するが、アルミワイヤ等からなる内部
リード6の熱伝導が充分でないため、第2リード7の冷
却点の影響が及び始めるp3点を経た後、熱伝導が良く
なり、下降傾斜の比較的小さい第2リード7上方の樹脂
モールド部7中をp3点からp4点へと進行する。 ここで、特に注意すべきことは、内部リード6の放熱
効果が期待できず、該内部リード6が介在しているにも
拘らず、温度曲線が屈曲点のない直線となっていること
である。
【0016】(2)本発明構造 本発明においても温度計測点を共通にするq0点→q
1点→q2点までの温度上昇傾向は従来構造と同じであ
る。しかしながら、第1リード4と連続する半導体チッ
プ載置部3の右端部で放熱部8が立ち上がっているため
に、Tmaxの値が(本条件ではTmax≒70℃)従
来と比較して約5℃小さい。 その後、q2点→q3点は樹脂モールド部2中の温度
降下を、q3点→q4点は放熱部8内部での温度降下
を、さらにq4点→q5点にかけては再び樹脂モールド
2中での温度降下を経た後、q5点→q6点にかけて放
熱部9自体の温度がかなり冷却されているため、一気に
その内部を下降し、最後にq6点→q7点にかけて、放
熱部9の上方の樹脂モールド部2中を下降する。しかし
ながら、第2リード7全体に亘って、T≒35℃に冷却
されているために、本来は小さな熱伝導係数の故、急降
下を示す筈の樹脂モールド部2中においても温度曲線は
かなり緩やかとなっている。 ここで、本発明構造で特に注意すべきことは、放熱部
8,9における放熱効果が絶大であるために、q2点〜
q5点にかけての屈曲点が明らかに存在していることで
あり、また、Tmax自体が下がり、かつ、特に3次元
熱分布図として示さなかったが、高温領域が第2リード
7の方向に向かって広く分布していることである。
【0017】なお、上記の実施例では、放熱部8,9が
共に形成された例について説明したが、いずれか一方の
みに形成されている場合でも、熱抵抗特性の改善の程度
は若干劣るものの本発明の効果は期待できる。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、樹脂モー
ルド部内の半導体チップ載置部の端部及び第2リードの
端部に半導体チップ5高さ方向に立ち上がる板状の放熱
部を形成したので、該放熱部により効率良く放熱効果を
果たすことができ、熱抵抗特性を著しく改善することが
できる。また、電子部品内の温度分布、特に半導体チッ
プの右端部分の温度分布が改善される結果、局所的応力
等の発生を招来させることがなく信頼性が向上するなど
の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の樹脂封止型電子部品の半切断面図であ
る。
【図2】従来の樹脂封止型電子部品の半切断面図であ
る。
【図3】本発明構造と従来構造との温度分布の比較図で
ある。
【符号の説明】
1 樹脂封止型電子部品 2 樹脂モールド部 3 半導体チップ載置部 4 第1リード 4a 端部 5 半導体チップ 6 内部リード 7 第2リード 7a 端部 8 放熱部 9 放熱部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップが載置・固着される半導体チ
    ップ載置部と、該半導体チップ載置部から延在する第1
    リードと、該半導体チップ載置部に対向して設けられ、
    かつ、該半導体チップ載置部に載置・固着された半導体
    チップの表面電極と内部リードを介して接続された第2
    リードと、前記第1リード及び第2リードの端部が外部
    に露出するように封止された樹脂モールド部とを有する
    樹脂封止型電子部品において、前記樹脂モールド部内の
    前記半導体チップ載置部の端部及び第2リードの端部に
    半導体チップの高さ方向に立ち上がる板状の放熱部を形
    成したことを特徴とする樹脂封止型電子部品。
  2. 【請求項2】前記半導体チップ載置部の端部及び第2リ
    ードの端部のいずれか一方に半導体チップの高さ方向に
    立ち上がる板状の放熱部を形成したことを特徴とする請
    求項1に記載の樹脂封止型電子部品。
  3. 【請求項3】前記放熱部の高さは、前記半導体チップ載
    置部に半導体チップを載置・固着させた際の該半導体チ
    ップの表面までの高さと略等しい高さとしたことを特徴
    する請求項1又は請求項2に記載の樹脂封止型電子部
    品。
  4. 【請求項4】半導体チップの表面電極と第2リードとを
    内部リードを介して接続する場合、該内部リードの一方
    の接続箇所が前記第2リードの端部に形成した前記放熱
    部の上面であることを特徴とする請求項1又は請求項2
    に記載の樹脂封止型電子部品。
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