JP2004247669A

JP2004247669A - Semiconductor device mounting structure

Info

Publication number: JP2004247669A
Application number: JP2003038229A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Honda; 本田　　匡宏
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-17
Also published as: JP4013780B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the heat radiating property of a semiconductor device mounting structure in which a semiconductor device constituted by mounting a semiconductor chip on a heat sink and molding the chip with a resin and a substrate mounted with the semiconductor device are housed in a case, without placing any restriction on the electrical connection of the semiconductor chip nor impressing any excessive stress upon the chip. SOLUTION: The semiconductor device S1 is constituted by sealing a semiconductor chip 20 mounted on one surface 11 of the heat sink 10 and connected to leads 30 through wires 40 with a molding resin 50 and, at the same time, making the heat generated from the heat sink 10 radiatable from the other surface 12 of the heat sink 10. The semiconductor device S1 is mounted on a printed board 100 in a state where the leads 30 are connected to the board 100, and the device S1 and board 100 are housed in the case 200. Here, the end face 51 of the molding resin 50 on side of the surface 11 of the heat sink 10 is in contact with the lid 210 of the case 200 through a connecting member 70. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートシンクの一面に搭載された半導体チップをリードと電気的に接続したものを樹脂でモールドしてなる半導体装置を備え、リードが基板に接続された状態で半導体装置が基板に搭載されており、さらに、半導体装置および基板がケースに収納されている実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子装置の小型化・高集積化に伴い、１デバイス当たりの発熱量が増大し、熱設計が問題となっている。そこで、半導体チップの熱をヒートシンクで放熱させる半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような半導体装置の基板およびケースへの実装構造について一般的な断面構成を図６に示す。
【０００４】
半導体装置９００においては、ヒートシンク１０の一面１１に半導体チップ２０が搭載されており、半導体チップ２０とリード３０とがワイヤ４０を介して電気的に接続されている。そして、ヒートシンク１０、半導体チップ２０およびリード３０がモールド樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。
【０００５】
ここで、ヒートシンク１０における一面１１（すなわち、チップ搭載面）とは反対側の他面１２が、モールド樹脂５０から露出した形となっており、半導体チップ２０の熱はヒートシンク１０の他面１２から外部へ放熱可能となっている。
【０００６】
なお、このヒートシンク１０の他面１２は完全にモールド樹脂５０から露出していなくても良く、当該他面１２を覆うモールド樹脂５０の厚さが薄くなっている構成でも良い。この場合も、ヒートシンク１０の他面１２から放熱可能となる。
【０００７】
そして、このような半導体装置９００は、図６に示すように、モールド樹脂５０から露出するリード３０をプリント基板１００にはんだ６０を介して接続した状態で、プリント基板１００に搭載されるとともに、ケース２００に収納される。
【０００８】
これにより、半導体チップ２０からの熱はヒートシンク１０の他面１２から外部へ放熱される。このとき、はんだ等を介してヒートシンク１０の他面１２を、プリント基板１００に接続させ、ヒートシンク１０からプリント基板１００へ放熱させることもできる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−８２６７２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の半導体装置の実装構造では、半導体チップ２０の放熱経路はヒートシンク１０の片面側のみであるため、放熱性に限界がある。
【００１１】
この問題に対しては、図７に示すように、ヒートシンク１０に搭載された半導体チップ２０の上面に第２のヒートシンク１０’を搭載し、ヒートシンク１０、１０’によって半導体チップ２０を挟んだ構成の半導体装置９１０が考えられる。
【００１２】
これによれば、半導体チップ２０からの熱は下側のヒートシンク１０の他面１２からはんだ６０を介してプリント基板１００に放熱されるとともに、上側のヒートシンク１０’がケース２００にゲルやはんだ等の接続部材７０で接続されているため、半導体チップ２０の熱は上側のヒートシンク１０’を介してケース２００へ放熱される。
【００１３】
しかし、このようなヒートシンク１０、１０’によって半導体チップ２０の両面を挟んだ構成では、半導体チップ２０の上面においてヒートシンク１０’に挟まれた部分では、ワイヤ等によるリードとの電気的な接続が必要な場合には、その接続を行うことができない。
【００１４】
また、上側のヒートシンク１０’によって半導体チップ２０が押さえつけられた形となっているため、半導体チップ２０に応力が加わり、電気特性の異常が発生したり、半導体チップ２０にクラックが発生したりするという恐れがある。
【００１５】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、ヒートシンクに半導体チップを搭載し樹脂でモールドしてなる半導体装置を基板に搭載し、これら半導体装置および基板をケースに収納してなる実装構造において、半導体チップの電気的な接続に対する制約や半導体チップに余分な応力を印加させることなく、放熱性を向上できるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ヒートシンク（１０、８０）と、ヒートシンクの一面（１１、８１）に搭載された半導体チップ（２０）と、半導体チップと電気的に接続されたリード（３０）と、ヒートシンク、半導体チップおよびリードを包み込むように封止するモールド樹脂（５０）とを有し、ヒートシンクにおける一面とは反対側の他面（１２、８２）から放熱可能となっている半導体装置（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を備えており、リードが基板（１００）に接続された状態で半導体装置が基板に搭載されており、さらに、半導体装置および基板がケース（２００）に収納されている半導体装置の実装構造において、半導体装置におけるモールド樹脂のうちヒートシンクの一面側に位置する端面（５１）は、基板およびケースのどちらか一方に接触していることを特徴とする。
【００１７】
それによれば、半導体チップにおいてヒートシンクに接する面とは反対側の面は、ヒートシンクで押さえられず解放された形となる。つまり、半導体チップの片面は解放されているので、その片面において自由に電気的な接続を行うことができ、また、余分な応力もかからない。
【００１８】
そして、本発明では、モールド樹脂から露出するヒートシンクの他面から放熱が可能である。さらに、モールド樹脂においてヒートシンクの他面側とは反対側に位置する端面を基板かケースのどちらかに接触させているため、半導体チップの熱は、直接もしくはヒートシンクを介してモールド樹脂へ伝わり、基板もしくはケースへ放熱される。
【００１９】
このように、本発明の実装構造によれば、従来の片面でのヒートシンク放熱に対して、半導体チップをヒートシンクで挟むような構成を採らなくても２つの放熱経路を確保できる。よって、半導体チップの電気的な接続に対する制約や半導体チップに余分な応力を印加させることなく、放熱性を向上させることができる。
【００２０】
ここで、請求項２に記載の発明のように、ヒートシンク（１０、８０）の他面（１２、８２）が、基板（１００）に対面している場合には、半導体装置（Ｓ１、Ｓ２）におけるモールド樹脂（５０）のうちヒートシンクの一面側に位置する端面（５１）はケース（２００）に接触しているものにできる。
【００２１】
また、これとは逆に、請求項３に記載の発明のように、ヒートシンク（１０）の他面（１２）が、ケース（２００）に対面している場合には、半導体装置（Ｓ３）におけるモールド樹脂（５０）のうちヒートシンクの一面側に位置する端面（５１）は基板（１００）に接触しているものにできる。
【００２２】
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。
【００２３】
【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の部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置Ｓ１の実装構造の概略断面構成を示す図である。まず、半導体装置Ｓ１について述べる。
【００２５】
ヒートシンク１０は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ等の熱伝導性の良い金属材料をプレスや切削加工によって板形状としたものである。ヒートシンク１０の一面１１は、チップ搭載面として構成されており、その一面１１の中央部には、シリコン等の半導体に種々の電気素子を形成してなる半導体チップ２０が搭載されている。
【００２６】
この半導体チップ２０の周囲には、複数本のリード３０が配設されている。これらリード３０はＣｕや４２アロイ等からなるものである。これら半導体チップ２０と各リード３０とはＡｕやＡｌ等からなるワイヤ４０によって結線され、電気的に接続されている。このワイヤ４０はワイヤボンディングによって形成することができる。
【００２７】
そして、これらヒートシンク１０、半導体チップ２０、リード３０の一部およびワイヤ４０は、図１に示すように、モールド樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。このモールド樹脂５０はエポキシ樹脂等からなる。
【００２８】
ここで、ヒートシンク１０における一面１１とは反対側の他面１２が、モールド樹脂５０から露出しており、ヒートシンク１０の他面１２から外部への放熱が可能となっている。
【００２９】
なお、このヒートシンク１０の他面１２は完全にモールド樹脂５０から露出していなくても良く、当該他面１２を覆うモールド樹脂５０の厚さが薄くなっている構成でも良い。この場合も、ヒートシンク１０の他面１２から放熱可能となる。
【００３０】
このような半導体装置Ｓ１は、ヒートシンク１０の一面１１に半導体チップ２０を搭載し、リード３０と半導体チップ２０とをワイヤボンディングを行ってワイヤ４０にて接続した後、樹脂成形することでモールド樹脂５０による封止を行うことにより製造可能である。
【００３１】
そして、この半導体装置Ｓ１は、図１に示すような形でプリント基板１００に実装される。すなわち、プリント基板１００上に半導体装置Ｓ１を搭載し、モールド樹脂５０から露出するリード３０をプリント基板１００にはんだ６０を介して接続する。
【００３２】
さらに、このプリント基板１００は、ＡｌやＦｅ等の金属からなるケース２００に固定され収納される。ここで、ケース２００の蓋部２１０をかぶせるときに、半導体装置Ｓ１におけるモールド樹脂５０のうちヒートシンク１０の一面１１側に位置する端面５１を、シリコンゲル等のゲルや接着剤等の接続部材７０によって蓋部２１０に接続する。
【００３３】
こうして、本実装構造では、ヒートシンク１０の他面１２がプリント基板１００に対面しており、半導体装置Ｓ１におけるモールド樹脂５０のうちヒートシンク１０の一面１１側に位置する端面５１が、接続部材７０を介してケース２００（ケースの蓋部２１０）に接触した構成となる。
【００３４】
なお、半導体装置Ｓ１の上下の固定が強固でありすぎると強度的に問題がある場合には、ケース２００側の接続部材７０としてゲルを用い、多少変位可能な接続状態とすることが好ましい。しかし、そのような問題がなければ、もちろん、接着剤等を用いても良い。
【００３５】
このように本実施形態の実装構造によれば、半導体チップ２０においてヒートシンク１０に接する面とは反対側の面は、ヒートシンク１０で押さえられず解放された形となる。つまり、半導体チップ２０の片面は解放されているので、その片面において自由に電気的な接続を行うことができ、また、余分な応力もかからない。
【００３６】
そして、本実施形態では、ヒートシンク１０の他面１２から放熱が可能であり、さらに、ヒートシンク１０の他面１２側とは反対側に位置するモールド樹脂５０の端面５１をケース２００に接続部材７０を介して接触させている。
【００３７】
そのため、本実施形態の放熱経路は、２つ確保される。つまり、電気回路が動作することにより半導体チップ２０から発せられた熱は、チップ内部からヒートシンク１０へ伝わる。その後の放熱経路は、１つはヒートシンク１０の他面１２から外部へ放熱される。
【００３８】
もう１つの放熱経路は、次の通りである。半導体チップ２０の熱は、チップ付近ではモールド樹脂５０へ直接伝えられ、一方チップから離れた部分ではヒートシンク１０を介してモールド樹脂５０へ伝えられ、モールド樹脂５０の端面５１から接続部材７０を介してケース２００へ放熱される。
【００３９】
このように、本実施形態の実装構造によれば、従来の片面でのヒートシンク放熱に対して、半導体チップ２０をヒートシンクで挟むような構成を採らなくても２つの放熱経路を確保できる。よって、半導体チップ２０の電気的な接続に対する制約や半導体チップ２０に余分な応力を印加させることなく、放熱性を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、半導体装置Ｓ１におけるヒートシンク１０の他面１２とプリント基板１００とをはんだ等で接続しなくても、高い放熱性を確保できるため、半導体装置Ｓ１のプリント基板１００への実装面積（接合面積）を小さくすることができる。
【００４１】
もちろん、図２に示すように、ヒートシンク１０の他面１２とプリント基板１００とをはんだ６０等によって接続した構成を採用しても良い。それによれば、より高い放熱性を実現することが可能となる。
【００４２】
また、この図２に示すように、ヒートシンク１０の他面１２とプリント基板１００とをはんだ６０等によって接続した場合、図３に示すように、ヒートシンク１０とは反対側のプリント基板１００の面を、ケース２００に対して接続しても良い。
【００４３】
ここでは、ケース２００の底部からプリント基板１００に向かう突起部２２０を設け、その突起部２２０の先端とプリント基板１００とをはんだ６０等にて接続している。この図３に示す実装構造によれば、上記図２の構造以上の放熱性が得られる。
【００４４】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置Ｓ２の実装構造の概略断面構成を示す図である。以下、第１実施形態との相違点について述べる。
【００４５】
本実施形態では、ヒートシンクとしてモールド樹脂５０を成型する際に用いるヒートスプレッダ８０を採用したものである。このヒートスプレッダ８０は上記比１０と同様に放熱性に優れた金属からなる。
【００４６】
ヒートスプレッダ８０の一面８１の上には、リードフレームのアイランド部９０が搭載され、このアイランド部９０の上に半導体チップ２０がダイボンドされている。また、ヒートスプレッダ８０の他面８２は、モールド樹脂５０で被覆されているが、その厚さは小さく、ヒートスプレッダ８０の他面８２から外部へ放熱可能となっている。
【００４７】
本実施形態における半導体チップ２０の放熱経路としては、半導体チップ２０→ヒートシンクとしてのヒートスプレッダ８０の他面８２→外部という経路と、半導体チップ２０→モールド樹脂５０（もしくはヒートスプレッダ８０→モールド樹脂５０）→モールド樹脂５０の端面５１→ケース２００という経路が確保される。
【００４８】
このように、本実施形態の実装構造によっても、上記第１実施形態と同様に、従来の片面でのヒートシンク放熱に対して、半導体チップ２０をヒートシンクで挟むような構成を採らなくても２つの放熱経路を確保できる。そのため、半導体チップ２０の電気的な接続に対する制約や半導体チップ２０に余分な応力を印加させることなく、放熱性を向上させることができる。
【００４９】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置Ｓ３の実装構造の概略断面構成を示す図である。
【００５０】
本実施形態では、モールド樹脂５０から露出するリード３０の部分すなわちアウターリードの折り曲げ方向を上記第１実施形態とは反対にしている。それにより、本半導体装置Ｓ３は、上記第１実施形態とは上下が逆の状態でプリント基板１００に搭載されている。
【００５１】
この場合、ヒートシンク１０の他面１２はケース２００の蓋部２１０に対してはんだ６０により接続され、ヒートシンク１０の他面１２とは反対側のモールド樹脂５０の端面５１は、プリント基板１００に対して接続部材７０により接続されている。なお、ヒートシンク１０とケース２００との接続は、ゲルや接着剤等の接続部材７０にて行っても良い。
【００５２】
こうして、本実装構造では、ヒートシンク１０の他面１２がケース２００に対面しており、半導体装置Ｓ３におけるモールド樹脂５０のうちヒートシンク１０の一面１１側に位置する端面５１が、接続部材７０を介してプリント基板１００に接触した構成となる。
【００５３】
本実施形態における半導体チップ２０の放熱経路としては、半導体チップ２０→ヒートシンク１０の他面１２→ケース２００という経路と、半導体チップ２０→モールド樹脂５０（もしくはヒートシンク１０→モールド樹脂５０）→モールド樹脂５０の端面５１→プリント基板１００という経路が確保される。
【００５４】
このように、本実施形態の実装構造によっても、上記第１実施形態と同様に、従来の片面でのヒートシンク放熱に対して、半導体チップ２０をヒートシンクで挟むような構成を採らなくても２つの放熱経路を確保できる。そのため、半導体チップ２０の電気的な接続に対する制約や半導体チップ２０に余分な応力を印加させることなく、放熱性を向上させることができる。
【００５５】
なお、本発明に用いる基板としては上記のプリント基板以外にも、セラミック基板等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の実装構造を示す概略断面図である。
【図２】上記第１実施形態の他の例としての半導体装置の実装構造を示す概略断面図である。
【図３】上記第１実施形態のもうひとつの他の例としての半導体装置の実装構造を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の実装構造を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の実装構造を示す概略断面図である。
【図６】従来の半導体装置の実装構造の一般的な断面構成図である。
【図７】半導体チップの両面をヒートシンクで挟んだ半導体装置の実装構造の断面構成図である。
【符号の説明】
１０…ヒートシンク、１１…ヒートシンクの一面、
１２…ヒートシンクの他面、２０…半導体チップ、３０…リード、
５０…モールド樹脂、
５１…モールド樹脂のうちヒートシンクの一面側に位置する端面、
８０…ヒートシンクとしてのヒートスプレッダ、
８１…ヒートスプレッダの一面、８２…ヒートスプレッダの他面、
１００…プリント基板、２００…ケース。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention includes a semiconductor device in which a semiconductor chip mounted on one surface of a heat sink is electrically connected to leads and molded with resin, and the semiconductor device is mounted on the substrate with the leads connected to the substrate. And a mounting structure in which the semiconductor device and the substrate are housed in a case.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as electronic devices have become smaller and more highly integrated, the amount of heat generated per device has increased, and thermal design has become a problem. Therefore, a semiconductor device in which heat of a semiconductor chip is radiated by a heat sink has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0003]
FIG. 6 shows a general sectional configuration of a mounting structure of such a semiconductor device on a substrate and a case.
[0004]
In the semiconductor device 900, the semiconductor chip 20 is mounted on one surface 11 of the heat sink 10, and the semiconductor chip 20 and the leads 30 are electrically connected via the wires 40. Then, the heat sink 10, the semiconductor chip 20, and the leads 30 are sealed so as to be surrounded by the mold resin 50.
[0005]
Here, the other surface 12 of the heat sink 10 opposite to the one surface 11 (that is, the chip mounting surface) is exposed from the mold resin 50, and heat of the semiconductor chip 20 is transferred from the other surface 12 of the heat sink 10. Heat can be dissipated to the outside.
[0006]
The other surface 12 of the heat sink 10 may not be completely exposed from the mold resin 50, and may have a configuration in which the thickness of the mold resin 50 covering the other surface 12 is small. Also in this case, heat can be radiated from the other surface 12 of the heat sink 10.
[0007]
Then, as shown in FIG. 6, such a semiconductor device 900 is mounted on the printed circuit board 100 in a state where the leads 30 exposed from the mold resin 50 are connected to the printed circuit board 100 via the solder 60, and a case is provided. 200.
[0008]
Thereby, heat from the semiconductor chip 20 is radiated to the outside from the other surface 12 of the heat sink 10. At this time, the other surface 12 of the heat sink 10 can be connected to the printed board 100 via solder or the like, and the heat can be radiated from the heat sink 10 to the printed board 100.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-5-82672
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional mounting structure of a semiconductor device, the heat dissipation path of the semiconductor chip 20 is only on one side of the heat sink 10, so that heat dissipation is limited.
[0011]
To solve this problem, as shown in FIG. 7, a second heat sink 10 'is mounted on the upper surface of the semiconductor chip 20 mounted on the heat sink 10, and the semiconductor chip 20 is sandwiched between the heat sinks 10 and 10'. A semiconductor device 910 is conceivable.
[0012]
According to this, the heat from the semiconductor chip 20 is radiated from the other surface 12 of the lower heat sink 10 to the printed circuit board 100 via the solder 60, and the upper heat sink 10 ′ is attached to the case 200 by gel or solder. Since the semiconductor chip 20 is connected by the connection member 70, the heat of the semiconductor chip 20 is radiated to the case 200 via the upper heat sink 10 '.
[0013]
However, in such a configuration in which both sides of the semiconductor chip 20 are sandwiched by the heat sinks 10 and 10 ′, electrical connection with leads by wires or the like is required at a portion sandwiched between the heat sinks 10 ′ on the upper surface of the semiconductor chip 20. In such a case, the connection cannot be made.
[0014]
Further, since the semiconductor chip 20 is pressed down by the upper heat sink 10 ′, stress is applied to the semiconductor chip 20, which causes an abnormality in electrical characteristics or cracks in the semiconductor chip 20. There is fear.
[0015]
In view of the above problems, the present invention provides a mounting structure in which a semiconductor device mounted on a heat sink and molded with resin is mounted on a substrate, and the semiconductor device and the substrate are housed in a case. It is an object of the present invention to improve heat dissipation without restricting electrical connection or applying extra stress to a semiconductor chip.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a heat sink (10, 80), a semiconductor chip (20) mounted on one surface (11, 81) of the heat sink, and an electrical connection with the semiconductor chip. And a mold resin (50) for sealing so as to enclose the heat sink, the semiconductor chip, and the lead, and can radiate heat from the other surface (12, 82) opposite to the one surface of the heat sink. Semiconductor device (S1, S2, S3), the semiconductor device is mounted on the substrate with the leads connected to the substrate (100), and the semiconductor device and the substrate are mounted on the case (200). In the mounting structure of the semiconductor device housed in the semiconductor device, the end surface (51) of the molding resin in the semiconductor device, which is located on one surface side of the heat sink, is connected to the substrate and It characterized in that in contact with either the fine cases.
[0017]
According to this, the surface of the semiconductor chip on the side opposite to the surface in contact with the heat sink is released without being pressed by the heat sink. That is, since one surface of the semiconductor chip is open, electrical connection can be freely performed on one surface, and no extra stress is applied.
[0018]
In the present invention, heat can be radiated from the other surface of the heat sink exposed from the mold resin. Furthermore, since the end surface of the mold resin opposite to the other surface of the heat sink is in contact with either the substrate or the case, the heat of the semiconductor chip is transmitted to the mold resin directly or through the heat sink, and Alternatively, heat is radiated to the case.
[0019]
As described above, according to the mounting structure of the present invention, two heat radiation paths can be ensured without adopting a configuration in which the semiconductor chip is sandwiched between the heat sinks in the conventional heat sink on one side. Therefore, the heat dissipation can be improved without restricting the electrical connection of the semiconductor chip or applying extra stress to the semiconductor chip.
[0020]
Here, when the other surface (12, 82) of the heat sink (10, 80) faces the substrate (100) as in the second aspect of the invention, the semiconductor device (S1, S2). In the mold resin (50), the end face (51) located on one side of the heat sink can be in contact with the case (200).
[0021]
Conversely, when the other surface (12) of the heat sink (10) faces the case (200) as in the invention of claim 3, the semiconductor device (S3) has An end face (51) of the mold resin (50) located on one side of the heat sink may be in contact with the substrate (100).
[0022]
It should be noted that reference numerals in parentheses of the above-described units are examples showing the correspondence with specific units described in the embodiments described later.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described. In the following embodiments, the same portions are denoted by the same reference numerals in the drawings.
[0024]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a mounting structure of a semiconductor device S1 according to the first embodiment of the present invention. First, the semiconductor device S1 will be described.
[0025]
The heat sink 10 is formed by pressing or cutting a metal material having good thermal conductivity such as Cu, Al, and Fe into a plate shape. One surface 11 of the heat sink 10 is configured as a chip mounting surface, and a semiconductor chip 20 formed by forming various electric elements on a semiconductor such as silicon is mounted on a central portion of the one surface 11.
[0026]
A plurality of leads 30 are provided around the semiconductor chip 20. These leads 30 are made of Cu, 42 alloy or the like. The semiconductor chip 20 and each lead 30 are connected by a wire 40 made of Au, Al, or the like, and are electrically connected. This wire 40 can be formed by wire bonding.
[0027]
As shown in FIG. 1, the heat sink 10, the semiconductor chip 20, a part of the lead 30, and the wire 40 are sealed so as to be surrounded by a mold resin 50. This mold resin 50 is made of an epoxy resin or the like.
[0028]
Here, the other surface 12 of the heat sink 10 opposite to the one surface 11 is exposed from the mold resin 50, and heat can be radiated from the other surface 12 of the heat sink 10 to the outside.
[0029]
The other surface 12 of the heat sink 10 may not be completely exposed from the mold resin 50, and may have a configuration in which the thickness of the mold resin 50 covering the other surface 12 is small. Also in this case, heat can be radiated from the other surface 12 of the heat sink 10.
[0030]
In such a semiconductor device S1, the semiconductor chip 20 is mounted on one surface 11 of the heat sink 10, the leads 30 and the semiconductor chip 20 are connected by wires 40 by wire bonding, and then molded with resin to form a molding resin 50. It can be manufactured by performing the sealing with.
[0031]
The semiconductor device S1 is mounted on the printed circuit board 100 as shown in FIG. That is, the semiconductor device S1 is mounted on the printed board 100, and the leads 30 exposed from the mold resin 50 are connected to the printed board 100 via the solder 60.
[0032]
Further, the printed circuit board 100 is fixed and accommodated in a case 200 made of a metal such as Al or Fe. Here, when the cover 210 of the case 200 is covered, the end surface 51 of the mold resin 50 of the semiconductor device S1 which is located on the one surface 11 side of the heat sink 10 is connected to the connection member 70 such as a gel such as a silicon gel or an adhesive. Connect to lid 210.
[0033]
In this way, in the present mounting structure, the other surface 12 of the heat sink 10 faces the printed circuit board 100, and the end surface 51 of the mold resin 50 of the semiconductor device S1 which is located on the one surface 11 side of the heat sink 10 via the connection member 70. The case 200 (the cover 210 of the case).
[0034]
If there is a problem in strength if the upper and lower fixing of the semiconductor device S1 is too strong, it is preferable to use a gel as the connecting member 70 on the case 200 side to make the connection state capable of being slightly displaced. However, if there is no such problem, an adhesive or the like may be used.
[0035]
As described above, according to the mounting structure of the present embodiment, the surface of the semiconductor chip 20 opposite to the surface in contact with the heat sink 10 is released without being pressed by the heat sink 10. That is, since one surface of the semiconductor chip 20 is open, electrical connection can be freely performed on one surface thereof, and no extra stress is applied.
[0036]
In the present embodiment, heat can be radiated from the other surface 12 of the heat sink 10, and the end surface 51 of the mold resin 50 located on the side opposite to the other surface 12 of the heat sink 10 is connected to the case 200 by connecting the connecting member 70 to the case 200. Through contact.
[0037]
Therefore, two heat radiation paths of the present embodiment are secured. That is, the heat generated from the semiconductor chip 20 by the operation of the electric circuit is transmitted from the inside of the chip to the heat sink 10. One of the subsequent heat radiating paths radiates heat from the other surface 12 of the heat sink 10 to the outside.
[0038]
Another heat dissipation path is as follows. The heat of the semiconductor chip 20 is transmitted directly to the molding resin 50 in the vicinity of the chip, and is transmitted to the molding resin 50 via the heat sink 10 at a portion away from the chip, and from the end surface 51 of the molding resin 50 via the connecting member 70. The heat is radiated to the case 200.
[0039]
As described above, according to the mounting structure of the present embodiment, two heat dissipation paths can be secured for the conventional heat sink on one side without employing a configuration in which the semiconductor chip 20 is sandwiched between the heat sinks. Therefore, heat dissipation can be improved without restricting the electrical connection of the semiconductor chip 20 or applying extra stress to the semiconductor chip 20.
[0040]
Further, in the present embodiment, high heat dissipation can be secured without connecting the other surface 12 of the heat sink 10 of the semiconductor device S1 to the printed circuit board 100 by soldering or the like, so that the semiconductor device S1 is mounted on the printed circuit board 100. The area (joining area) can be reduced.
[0041]
Of course, as shown in FIG. 2, a configuration in which the other surface 12 of the heat sink 10 and the printed circuit board 100 are connected by solder 60 or the like may be adopted. According to this, it is possible to realize higher heat dissipation.
[0042]
As shown in FIG. 2, when the other surface 12 of the heat sink 10 and the printed circuit board 100 are connected by solder 60 or the like, as shown in FIG. , May be connected to the case 200.
[0043]
Here, a projection 220 is provided from the bottom of the case 200 toward the printed circuit board 100, and the tip of the projection 220 and the printed circuit board 100 are connected by solder 60 or the like. According to the mounting structure shown in FIG. 3, heat radiation more than the structure shown in FIG. 2 can be obtained.
[0044]
(2nd Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a schematic sectional configuration of a mounting structure of a semiconductor device S2 according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described.
[0045]
In the present embodiment, a heat spreader 80 used when molding the mold resin 50 is employed as a heat sink. This heat spreader 80 is made of a metal having excellent heat dissipation as in the case of the ratio 10.
[0046]
An island portion 90 of a lead frame is mounted on one surface 81 of the heat spreader 80, and the semiconductor chip 20 is die-bonded on the island portion 90. The other surface 82 of the heat spreader 80 is covered with the mold resin 50, but has a small thickness so that heat can be radiated from the other surface 82 of the heat spreader 80 to the outside.
[0047]
The heat radiation path of the semiconductor chip 20 in the present embodiment includes a path of the semiconductor chip 20 → the other surface 82 of the heat spreader 80 as a heat sink → the outside, and the semiconductor chip 20 → the mold resin 50 (or the heat spreader 80 → the mold resin 50) → mold. A path from the end surface 51 of the resin 50 to the case 200 is secured.
[0048]
As described above, according to the mounting structure of the present embodiment, as in the first embodiment, two heat sinks can be provided without the semiconductor chip 20 being sandwiched between the heat sinks. A heat dissipation path can be secured. Therefore, heat dissipation can be improved without restricting the electrical connection of the semiconductor chip 20 or applying extra stress to the semiconductor chip 20.
[0049]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a mounting structure of a semiconductor device S3 according to the third embodiment of the present invention.
[0050]
In the present embodiment, the bending direction of the portion of the lead 30 exposed from the mold resin 50, that is, the bending direction of the outer lead is opposite to that in the first embodiment. Accordingly, the semiconductor device S3 is mounted on the printed circuit board 100 in a state where the semiconductor device S3 is upside down from the first embodiment.
[0051]
In this case, the other surface 12 of the heat sink 10 is connected to the lid 210 of the case 200 by the solder 60, and the end surface 51 of the mold resin 50 opposite to the other surface 12 of the heat sink 10 is connected to the printed circuit board 100. They are connected by a connection member 70. The connection between the heat sink 10 and the case 200 may be performed by a connection member 70 such as a gel or an adhesive.
[0052]
Thus, in this mounting structure, the other surface 12 of the heat sink 10 faces the case 200, and the end surface 51 of the mold resin 50 in the semiconductor device S 3 located on the one surface 11 side of the heat sink 10 is connected via the connection member 70. The configuration is in contact with the printed circuit board 100.
[0053]
The heat radiation path of the semiconductor chip 20 in the present embodiment includes a path of the semiconductor chip 20 → the other surface 12 of the heat sink 10 → the case 200 and a path of the semiconductor chip 20 → the molding resin 50 (or the heat sink 10 → the molding resin 50) → the molding resin 50. The path from the end surface 51 to the printed circuit board 100 is secured.
[0054]
As described above, according to the mounting structure of the present embodiment, as in the first embodiment, two heat sinks can be used for the conventional single-sided heat sink without using the configuration in which the semiconductor chip 20 is sandwiched between the heat sinks. A heat dissipation path can be secured. Therefore, heat dissipation can be improved without restricting the electrical connection of the semiconductor chip 20 or applying extra stress to the semiconductor chip 20.
[0055]
The substrate used in the present invention may be a ceramic substrate or the like in addition to the above-mentioned printed circuit board.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a semiconductor device as another example of the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a semiconductor device as another example of the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a mounting structure of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a general sectional configuration diagram of a conventional semiconductor device mounting structure.
FIG. 7 is a cross-sectional configuration diagram of a mounting structure of a semiconductor device in which both surfaces of a semiconductor chip are sandwiched between heat sinks.
[Explanation of symbols]
10: heat sink, 11: one side of heat sink,
12: The other side of the heat sink, 20: Semiconductor chip, 30: Lead,
50 ... mold resin,
51: an end face of the mold resin located on one side of the heat sink;
80: Heat spreader as heat sink,
81: One side of the heat spreader, 82: The other side of the heat spreader,
100: printed circuit board, 200: case.

Claims

A heat sink (10, 80), a semiconductor chip (20) mounted on one surface (11, 81) of the heat sink, a lead (30) electrically connected to the semiconductor chip, the heat sink, and the semiconductor chip And a mold resin (50) for sealing so as to enclose the leads, and the semiconductor device (S1, S2) capable of radiating heat from the other surface (12, 82) of the heat sink opposite to the one surface. , S3),
The semiconductor device is mounted on the substrate with the leads connected to the substrate (100);
Further, in the mounting structure of the semiconductor device in which the semiconductor device and the substrate are housed in a case (200),
The mounting structure of a semiconductor device, wherein an end face (51) located on one surface side of the heat sink in the mold resin in the semiconductor device is in contact with one of the substrate and the case.

The other surface (12, 82) of the heat sink (10, 80) faces the substrate (100),
The end surface (51) located on one surface side of the heat sink in the mold resin (50) in the semiconductor device (S1, S2) is in contact with the case (200). Semiconductor device mounting structure.

The other surface (12) of the heat sink (10) faces the case (200),
2. The semiconductor according to claim 1, wherein an end face (51) of the mold resin (50) in the semiconductor device (S 3) located on one surface side of the heat sink is in contact with the substrate (100). 3. Device mounting structure.