JP2004335493A

JP2004335493A - Packaging structure of semiconductor device

Info

Publication number: JP2004335493A
Application number: JP2003080415A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kanamori; 淳金森; Hiroshi Kiuchi; 寛木内; Toshihiro Nagatani; 利博永谷; Mitsuhiro Saito; 斎藤　　光弘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a resin sealed semiconductor device in which heat dissipation performance is enhanced at a low cost without deteriorating moisture resistance. <P>SOLUTION: In the packaging structure where a semiconductor device 100 produced by sealing a semiconductor element 10 with sealing resin 50 is packaged on a substrate, i.e. a case 200 and a circuit board 300, a recess 51 where the sealing resin 50 is made thin on the bottom side is formed in the surface 100a, 100b of the semiconductor device 100 facing the substrate 200, 300 by recessing the surface facing the substrate. A protrusion 210, 310 is formed at a part of the substrate 200, 300 facing the recess 51 and the substrate 200, 300 is connected thermally with the semiconductor device 100 by fitting the protrusion 210, 310 in the recess 51. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子が封止樹脂にて封止されてなる半導体装置を、筐体や回路基板等の基材に実装するようにした半導体装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置の一般的な断面構成を図８に示す。半導体素子１０は、リードフレームのアイランド部２０に搭載されるとともに、リードフレームのリード部３０に対してボンディングワイヤ４０を介して結線され、電気的に接続されている。
【０００３】
そして、半導体素子１０、アイランド部２０、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。そして、このような半導体装置は、回路基板や筐体等の基材へ実装され、封止樹脂５０から突出するリード部３０の部分を介して外部との電気的な接続をなすようにしている。
【０００４】
このような半導体装置は、封止樹脂５０により内部の構成部品が保護されたモールドパッケージとして構成されており、いわゆる樹脂封止型半導体装置と呼ばれている。
【０００５】
近年、半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置で消費される電力が増大している。そのため、半導体装置の動作により、かなりの高熱が発生することになる。
【０００６】
上記図８に示すような樹脂封止型半導体装置では、熱伝導率の小さい封止樹脂５０が厚く、また外部に熱的に接続されている部分はリード３０しかない為、放熱性が非常に悪いという問題があった。
【０００７】
そこで、図９に示すように、樹脂封止型半導体装置において、アイランド部２０の下部に、ヒートシンクと呼ばれる良熱伝導性ブロック９００を接着し、この良熱伝導性ブロック９００を封止樹脂５０から露出させることにより、高放熱性を狙ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、図９において、良熱伝導性ブロック９００の無いもの、すなわち、単に樹脂封止型半導体装置において、アイランド部２０の下部の封止樹脂５０を除去し、アイランド部２０の下部を外部に露出させることにより高放熱性を狙ったものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
さらに、図１０に示すように、樹脂封止型半導体装置において、封止樹脂５０に凹部５５を設け、その凹部５５に放熱板９１０を接着することにより、高放熱性を狙ったものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５９−２８３６４号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−１９９６３８号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開昭５９−８２７５４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図９に示したような構成では、良熱伝導性ブロック９００と封止樹脂５０との熱膨張率の違いから、これら両者の界面から剥離が発生しやすいという問題がある。このような封止樹脂５０の剥離は、半導体装置における耐湿性の劣化につながる。
【００１４】
さらに、良熱伝導性ブロック９００を固定する必要があり、上記図８に示した一般的な半導体装置に比べて構造が複雑になるため、コストが高くなるという問題もある。
【００１５】
また、上記特許文献２に記載されているようなアイランド部２０を直に封止樹脂５０から露出させる構造においても、露出したアイランド部２０と封止樹脂５０との界面から剥離が発生しやすいという問題がある。
【００１６】
また、上記図１０に示したような構成では、樹脂封止型半導体装置の製造工程において、放熱板９１０と封止樹脂５０とを接着する工程が必要となり、装置のコストアップが生じてしまう。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記樹脂封止型半導体装置が、筐体や回路基板といった基材に実装されて用いられることから、この基材との組合せで放熱性の向上を実現することに着目してなされたものである。
【００１９】
すなわち、請求項１に記載の発明では、半導体素子（１０）が封止樹脂（５０）にて封止されてなる半導体装置（１００）を基材（２００、３００）に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する基材対向面（１００ａ、１００ｂ）には、当該基材対向面から凹みが形成されることによって底部側の前記封止樹脂が薄くなった凹部（５１）が形成されており、前記基材のうち前記凹部に対向する部位には、凸部（２１０、３１０）が形成されるとともに、この凸部が前記凹部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【００２０】
それによれば、封止樹脂（５０）に形成された凹部（５１）における封止樹脂（６０）の薄い部分（５０ａ、５０ｂ）から、半導体素子（１０）の熱が、基材（２００、３００）の凸部（２１０、３１０）を介して基材（２００、３００）へ放熱される。
【００２１】
また、上記従来の半導体装置では、封止樹脂から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本発明では、半導体装置（１００）よりも通常サイズの大きな基材（２００、３００）を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【００２２】
また、このような半導体装置（１００）における基材（２００、３００）を介した放熱経路は、この半導体装置（１００）を基材（２００、３００）に実装するときに、封止樹脂（５０）の凹部（５１）と基材（２００、３００）の凸部（２１０、３１０）とを接触させることによって容易に形成することができる。
【００２３】
そのため、半導体装置（１００）側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂（５０）に凹部（５１）を形成するだけでよくなる。
【００２４】
また、半導体装置（１００）において封止樹脂（５０）に形成された凹部（５１）では、封止樹脂（５０）を完全に除去するものではなく、凹部（５１）の底部には薄肉の封止樹脂（５０）を残すため、樹脂の剥離という問題は発生せず耐湿性を確保することができる。
【００２５】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明では、前記凹部（５１）は、前記封止樹脂（５０）のうち前記半導体素子（１０）と前記基材（２００、３００）とが対向する間に位置する部分に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
それによれば、凹部（５１）が半導体素子（１０）に対応した位置に形成され、半導体素子（１０）から基材（２００、３００）の凸部（２１０、３１０）への熱伝導を効率の良いものにでき、好ましい。
【００２８】
請求項３に記載の発明では、前記基材は前記半導体装置（１００）を収納する筐体（２００）であり、前記筐体の一部が前記凸部（２１０）として構成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項４に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置（１００）が搭載される回路基板（３００）であり、前記凸部は、前記回路基板上に取り付けられ前記回路基板よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック（３１０）であることを特徴とする。
【００３０】
基材としては、これら請求項３や請求項４に記載のような筐体や回路基板を採用できる。
【００３１】
また、請求項５に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置（１００）を収納する筐体（２００）と前記半導体装置が搭載される回路基板（３００）とであり、前記半導体装置の一面（１００ａ）に前記筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の前記半導体装置の他面（１００ｂ）に前記回路基板が対向して配置されており、前記半導体装置の一面および他面は、前記基材対向面として構成されるとともに、前記凹部（５１）が形成されているものであり、前記半導体装置の一面の凹部と前記筐体の凸部（２１０）との間、および、前記半導体装置の他面の凹部と前記回路基板の凸部（３１０）との間は、それぞれ熱的に接続されていることを特徴とする。
【００３２】
このように、基材として、筐体（２００）と回路基板（３００）との両方を採用してもよい。この場合、筐体（２００）と回路基板（３００）に挟まれた半導体装置（１００）において、半導体素子（１０）の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【００３３】
請求項６に記載の発明では、前記凹部（５１）と前記凸部（２１０、３１０）との間には、熱伝導性を有する樹脂（６０）が充填されていることを特徴とする。
【００３４】
それによれば、凹部（５１）と凸部（２１０、３１０）との間に、隙間が発生していても、その隙間は熱伝導性の樹脂（６０）にて埋められるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【００３５】
また、請求項７に記載の発明では、リードフレームの板状のアイランド部（２０）の一面側に搭載された回路基板（１２）と、前記回路基板に搭載された半導体素子（１０）とが、前記アイランド部の他面側を露出させた状態で封止樹脂（５０）にて封止されてなる半導体装置（４００）を、前記アイランド部の他面側を基材（２００）に対向させた状態で前記基材に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する部位では、前記封止樹脂に凹部（５２）が形成されるとともに、この凹部に沿って前記アイランド部の一部が食い込んだ食い込み部（２１）が形成されており、前記アイランド部における前記封止樹脂から露出する他面は、前記食い込み部から前記封止樹脂の凹部の開口縁部にまで延在されており、前記食い込み部にて前記アイランド部の一面が前記回路基板に接して前記回路基板を支持しており、前記基材のうち前記食い込み部に対向する部位には、凸部（２１０）が形成されるとともに、この凸部が前記食い込み部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【００３６】
それによれば、リードフレームのアイランド部（２０）の一部が食い込み部（２１）を形成し、この食い込み部（２１）にて回路基板（１２）に接することにより、半導体素子（１０）からの熱は回路基板（１２）からアイランド部（２０）の食い込み部（２１）へ伝わる。
【００３７】
そして、アイランド部（２０）の他面は食い込み部（２１）およびその周囲のアイランド部（２０）の部分にて封止樹脂（５０）から露出しているため、アイランド部（２０）の食い込み部（２１）に伝わってきた熱は、アイランド部（２０）の他面から基材（２００）の凸部（２１０）を介して基材（２００）へ放熱される。
【００３８】
また、本発明においても、半導体装置（４００）よりも通常サイズの大きな基材（２００）を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【００３９】
また、本発明においても、このような半導体装置（４００）における基材（２００）を介した放熱経路は、この半導体装置（４００）を基材（２００）に実装するときに、半導体装置（４００）におけるアイランド部（２０）の食い込み部（２１）と基材（２００）の凸部（２１０）とを接触させることによって容易に形成することができる。
【００４０】
そのため、半導体装置（４００）側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂（５０）の凹部（５２）およびリードフレームのアイランド部（２０）の食い込み部（２１）を形成するだけでよくなる。
【００４１】
ここで、このような半導体装置（４００）において、リードフレームのアイランド部（２０）の食い込み部（２１）は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができる。
【００４２】
そして、このアイランド部（２０）の食い込み部（２１）の突出端面上に回路基板（１２）を搭載し、当該食い込み部（２１）に合致する凸部（５１１）を設けた樹脂の成形型（５００）を用いて樹脂成形を行えば、封止樹脂（５０）は食い込み部（２１）の形を継承し、それによって、封止樹脂（５０）の凹部（５２）が容易に形成される。
【００４３】
また、この樹脂成形時に、アイランド部（２０）を成形型（５００）に押し付けた形とすることでアイランド部（２０）の他面側が、封止樹脂（５０）から露出した形態を実現することができる。
【００４４】
このように、本半導体装置（４００）では、リードフレームのアイランド部（２０）は、封止樹脂（５０）の凹部（５２）に食い込んだ食い込み部（２１）を持つものであるため、アイランド部（２０）と封止樹脂（５０）とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【００４５】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
【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部分には、図中、同一符号を付してある。
【００４８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。
【００４９】
半導体素子１０は、シリコン等の半導体基板にトランジスタ等の素子が形成された半導体チップであり、例えば、駆動時に大電流が流れるパワーＩＣ等が用いられる。
【００５０】
この半導体素子１０は、リードフレームのアイランド部２０に接着剤等を介して搭載され固定されている。それとともに、半導体素子１０は、リードフレームのリード部３０に対してボンディングワイヤ４０を介して結線され、電気的に接続されている。
【００５１】
このリードフレームは、銅合金やニッケル合金等の金属からなる一般的なものを採用できる。また、ボンディングワイヤ４０は、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等のワイヤを採用することができる。
【００５２】
そして、半導体素子１０、アイランド部２０、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。この封止樹脂５０は、一般に用いられているエポキシ系樹脂等のモールド樹脂材料からなるものである。
【００５３】
そして、この半導体装置１００は、基材としての筐体２００および回路基板３００に実装されている。回路基板３００は、プリント基板やセラミック基板等からなるもので、本例ではプリント基板を採用している。
【００５４】
半導体装置１００は、回路基板３００の表面に搭載され、封止樹脂５０から露出するリード部３０すなわちアウターリードの部分において半田等の導電性接続部材を介して回路基板３００と電気的に接続されている。
【００５５】
そして、筐体２００は、半導体装置１００および該半導体装置１００が実装された回路基板３００を収納するものである。ここでは、筐体２００はステンレス等の鉄系金属やＡｌ等の熱伝導性に優れた金属等からなる。
【００５６】
これによって、図１に示すように、半導体装置１００の一面１００ａに筐体２００が対向して配置され、当該一面１００ａとは反対側の半導体装置１００の他面１００ｂに回路基板３００が対向して配置された形となっている。本実施形態では、半導体装置１００における半導体素子側の面１００ａを一面、アイランド部側の面を他面１００ｂということにする。
【００５７】
このように、本実装構造においては、半導体装置１００の一面１００ａおよび他面１００ｂは、基材２００、３００に対向する基材対向面１００ａ、１００ｂとして構成されている。
【００５８】
そして、図１に示すように、この半導体装置１００の基板対向面１００ａ、１００ｂには、当該基材対向面１００ａ、１００ｂから凹みが形成されることによって底部側の封止樹脂５０が薄くなった凹部５１が形成されている。
【００５９】
つまり、図１に示すように、凹部５１の底部に位置する封止樹脂５０は、当該凹部５１以外の部分に位置する封止樹脂５０に比べて、薄い薄肉樹脂層５０ａ、５０ｂを形成している。
【００６０】
一方、各基材２００、３００のうち半導体装置１００の凹部５１に対向する部位には、それぞれ凸部２１０、３１０が形成されており、これら各凸部２１０、３１０は、それぞれに対向する凹部５１に入り込んだ形となっている。
【００６１】
そして、各凸部２１０、３１０の先端部とこれに対向する凹部５１の底部とが接触しており、それによって、各基材２００、３００と半導体装置１００とが熱的に接続された構成となっている。
【００６２】
具体的には、一方の基材である筐体２００においては、筐体２００にプレス加工や切削加工等を施すことによって、筐体２００における半導体装置１００の一面１００ａに対向する内面に凸部２１０が形成されている。
【００６３】
他方の基材である回路基板３００においては、回路基板３００の表面のうち半導体装置１００の他面１００ｂに対向する表面に、回路基板３００よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック３１０を半田や接着剤等を介して取り付け固定されている。この良熱伝導性ブロック３１０が回路基板３００の凸部として構成されている。
【００６４】
こうして、半導体装置１００の一面１００ａの凹部５１と筐体２００の凸部２１０との間、および、半導体装置１００の他面１００ｂの凹部５１と回路基板３００の凸部３１０との間は、それぞれ熱的に接続された形となっている。
【００６５】
このような半導体装置１００は、次のようにして製造可能である。リードフレームのアイランド部２０に半導体素子１０をダイマウントし、半導体素子１０とリードフレームのリード部３０との間でワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ４０によって結線する。
【００６６】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂５０となる樹脂材料を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。こうして、封止樹脂５０が形成される。このとき、上記成形型には、凹部５１に対応した凸部が形成されており、それによって、凹部５１を有する封止樹脂５０が容易に形成できる。こうして、半導体装置１００ができあがる。
【００６７】
そして、できあがった半導体装置１００は良熱伝導性ブロック３１０を有する回路基板３００上に搭載され、良熱伝導性ブロック３１０を半導体装置１００の他面１００ｂ側の凹部５１へ挿入した状態で、リード部３０を介して回路基板３００に電気的に接続される。
【００６８】
次に、このようにして半導体装置１００が実装された回路基板３００は、筐体２００に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板３００は筐体２００に固定される。このとき、筐体２００の凸部２１０が半導体装置１００の一面１００ａ側の凹部５１に挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【００６９】
ところで、本実施形態によれば、半導体素子１０が封止樹脂５０にて封止されてなる半導体装置１００を基材２００、３００に実装してなる半導体装置１００の実装構造において、半導体装置１００のうち基材２００、３００に対向する基材対向面１００ａ、１００ｂには、当該基材対向面から凹むことによって底部側の封止樹脂５０が薄くなった凹部５１が形成されており、基材２００、３００のうち凹部５１に対向する部位には、凸部２１０、３１０が形成されるとともに、この凸部２１０、３１０が凹部５１に入り込むことにより、基材２００、３００と半導体装置１００とが熱的に接続されている。
【００７０】
それによれば、封止樹脂５０に形成された凹部５１における封止樹脂５０の薄い部分すなわち薄肉樹脂層５０ａ、５０ｂから、半導体素子１０の熱が、各凸部２１０、３１０を介して基材である筐体２００や回路基板３００へ逃がされ、放熱が行われる。
【００７１】
ちなみに、上記図８に示した従来の一般的な樹脂封止型半導体装置では、半導体素子１０の上下の封止樹脂５０が厚く、また、一般に封止樹脂５０の熱伝導率は非常に小さいため、半導体素子１０で発生した熱は、リード部３０を通して放熱していた。
【００７２】
本実施形態は、この熱伝導率の小さい封止樹脂５０において、半導体素子１０の上部の薄肉樹脂層５０ａおよびアイランド部２０の下部の薄肉樹脂層５０ｂをを薄くすることにより、半導体素子１０の熱を筐体２００および良熱伝導性ブロック３１０へ効率的に放熱することができる。そのため、従来の樹脂封止型半導体装置に対し、約１０％程度、放熱性を向上することができる。
【００７３】
また、上記図９を参照して述べた従来の樹脂封止型半導体装置では、封止樹脂５０から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本実施形態では、半導体装置１００よりもサイズの大きな基材２００、３００を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【００７４】
また、上述したように、半導体装置１００における基材２００、３００を介した放熱経路は、この半導体装置１００を基材２００、３００に実装するときに、封止樹脂５０の凹部５１と基材２００、３００の凸部２１０、３１０とを接触させることによって容易に形成することができる。
【００７５】
そのため、半導体装置１００側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂５０に凹部５１を形成するだけでよくなる。そして、この凹部５１は上述したように、樹脂成形により容易に形成することができる。
【００７６】
さらに、筐体２００における凸部２１０の形成は、筐体２００の形成時に同時に容易に形成することができ、また、回路基板３００に良熱伝導性ブロック３１０を取り付けることも、回路基板３００への部品搭載工程にて可能であるためさほど手間を要しない。
【００７７】
つまり、本実施形態では、筐体２００や回路基板３００が放熱体であり且つ基材でもあるため、半導体装置１００に対して放熱体を取り付ける工程と、半導体装置１００を基材へ実装する工程とを共通化することができる。そのため、放熱体を半導体装置へ接着したり樹脂で密着させるような従来の構成に比べて、安いコストで大きな放熱効果を得ることができる。
【００７８】
また、半導体装置１００において封止樹脂５０に形成された凹部５１では、封止樹脂５０を完全に除去するものではなく、凹部５１の底部には薄肉の封止樹脂５０を薄肉樹脂層５０ａ、５０ｂとして残している。つまり、半導体素子１０やアイランド部２０は封止樹脂５０から露出したものではなく、薄肉となった封止樹脂５０を介して放熱体である基材２００、３００と接した形となる。
【００７９】
また、封止樹脂５０と基材２００、３００の凸部２１０、３１０との接触部は、熱的な接続が確保されていればよく、機械的に接合していることは不要であるため、そもそも封止樹脂５０と基材２００、３００の凸部２１０、３１０との間の剥離という問題は生じない。
【００８０】
そのため、本実施形態では、上記図９に示したような半導体装置で発生するアイランド部と封止樹脂との間の剥離、または、良熱伝導性ブロックと封止樹脂との間の剥離という問題は発生せず、耐湿性を確保することができる。
【００８１】
以上のように、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置１００において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、半導体装置１００は基材である筐体２００と回路基板３００とで挟まれた形となっており、これら両基材２００、３００から放熱可能となっているため、半導体素子１０の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【００８３】
また、本実施形態では、凹部５１を、封止樹脂５０のうち半導体素子１０と基材２００、３００とが対向する間に位置する部分に形成している。つまり、凹部５１は、図１において、半導体素子１０の直上および直下に形成されている。
【００８４】
ちなみに、図１において、凹部５１を半導体素子１０の直上や直下から多少左右にずれた位置に形成してもよいが、図１に示してあるように、凹部５１を半導体素子１０の直上、直下に形成する方が、効率の良い熱伝導を実現することができ、好ましい。
【００８５】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。上記実施形態との相違点について主として述べる。
【００８６】
本実施形態では、上記実施形態において、凹部５１と凸部２１０、３１０との間に、熱伝導性を有する樹脂として良熱伝導性樹脂６０を充填したものである。この良熱伝導性樹脂６０としては、例えばエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等を採用することができる。
【００８７】
図３（ａ）、（ｂ）は、図２における半導体装置１００の他面１００ｂ側の凹部５１と回路基板３００の凸部すなわち良熱伝導性ブロック３１０との接続部界面の拡大断面図である。
【００８８】
通常、封止樹脂５０や良熱伝導性ブロック３１０の表面には、少なからず凹凸が存在する。そのため、これら２つの面を接触させた場合、図３（ａ）に示すように、凹部５１の底面と良熱伝導性ブロック３１０の先端面との間に隙間が生じる。そこで、本実施形態のように、この隙間に良熱伝導性樹脂６０を充填すれば、放熱性をさらに向上させることができる。
【００８９】
また、図３（ｂ）に示すように、各部品の公差上、凹部５１の底面（つまり薄肉樹脂層５０ｂ）と良熱伝導性ブロック３１０の先端面とを完全に密着できないような場合であっても、その隙間が良熱伝導性樹脂６０によって埋められるため、本実施形態は有効である。
【００９０】
なお、半導体装置１００の一面１００ａ側の凹部５１と筐体２００の凸部２１０との接続部界面についても、上記図３と同様のことが言えることは明らかである。
【００９１】
このように、本実施形態によれば、凹部５１と凸部２１０、３１０との間に、隙間が発生していても、その隙間は良熱伝導性樹脂６０にて埋められる。そして、当該隙間部分では良熱伝導性樹脂６０を介して各基材２００、３００と半導体装置１００との熱的な接続がなされるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【００９２】
（第３実施形態）
本実施形態は、基材が筐体と回路基板とである場合に、半導体装置の一面に筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の半導体装置の他面に回路基板が対向して配置されており、半導体装置の一面および他面は、基材対向面として構成されるとともに凹部が形成されているものであり、半導体装置の一面の凹部と筐体の凸部との間、および、半導体装置の他面の凹部と回路基板の凸部との間がそれぞれ熱的に接続されているという、上記実施形態と同様の技術思想を採用したものであるが、基材に対する半導体装置の一面および他面の配置を、上記実施形態とは反対にしたものである。
【００９３】
図４は、本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。具体的に図４に示す構造は、基材２００、３００に対する半導体装置１００の一面１００ａおよび他面１００ｂの配置を上記第２実施形態とは逆にしたものである。
【００９４】
すなわち、上記図２では、半導体装置１００における半導体素子側の面１００ａを筐体２００が対向して配置される一面とし、アイランド部側の面１００ｂを回路基板３００が対向して配置される他面としていたが、図４に示す構造では、半導体装置１００におけるアイランド部側の面１００ｂを筐体２００が対向して配置される一面とし、半導体素子側の面１００ａを回路基板３００が対向して配置される他面としている。
【００９５】
この場合であっても、上記第２実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【００９６】
（第４実施形態）
上記各実施形態では、半導体素子１０が封止樹脂５０にて封止されてなる半導体装置１００として、半導体素子１０をアイランド部２０に搭載したタイプいわゆるモノリシックＩＣに適したタイプを採用していたが、複数の半導体素子１０や電子部品を基板に搭載してなる混成集積回路いわゆるハイブリッドＩＣを半導体装置として適用してもよい。
【００９７】
図５は、本発明の第４実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００’の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置１００’では、アイランド部２０の上に、半導体素子１０を有する混成集積回路１１を搭載したものである。
【００９８】
この混成集積回路１１は、基板１２に複数個の半導体素子１０および図示しない抵抗やコンデンサ等の電子部品を搭載し、これら搭載部品によって回路を構成してなるものである。
【００９９】
そして、半導体素子１０を含む混成集積回路１１、アイランド部２０、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。その他の構成は、上記図２に示す実装構造と同様である。
【０１００】
このような混成集積回路１１を封止樹脂５０で封止してなる半導体装置１００’を用いた本実装構造においても、上記実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【０１０１】
（第５実施形態）
本実施形態は、上記第４実施形態と同様、ハイブリッドＩＣを半導体装置として適用したものである。図６は、本発明の第５実施形態に係る樹脂封止型半導体装置４００を基材である筐体２００へ実装した実装構造の概略断面構成を示す図である。
【０１０２】
リードフレームの板状のアイランド部２０の一面側に、回路基板としての基板１２が搭載されている。この基板１２はプリント基板等の樹脂基板でもよいし、アルミナ基板等のセラミック基板でもよく、その他、回路基板として採用できるものであればかまわない。
【０１０３】
そして、基板１２には、複数個の半導体素子１０が搭載され、基板１２と半導体素子１０とはボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続されている。なお、ここでも、必要に応じて、基板１２には、図示しない抵抗やコンデンサ素子等の電子部品が搭載されていてもよく、基板１２は搭載部品とともに回路を構成し、混成集積回路１１を形成している。
【０１０４】
ここで、基板１２とリードフレームのリード部３０とがボンディングワイヤ４０により結線され、電気的に接続されている。そして、半導体素子１０を含む混成集積回路１１、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。ここにおいて、アイランド部２０の他面側を封止樹脂５０から露出させた状態としている。
【０１０５】
かかる半導体装置４００は、アイランド部２０の他面側を基材である筐体２００に対向させた状態で筐体２００および回路基板３００に実装されている。ここで、半導体装置１００は、リード部３０を介して回路基板３００と電気的に接続されている。
【０１０６】
このような実装構造において、半導体装置４００のうち筐体２００に対向する部位では、封止樹脂５０に凹部５２が形成されている。この凹部５２の形成に伴って、アイランド部２０の一部が当該凹部５２に食い込んだ食い込み部２１を形成するとともに、この食い込み部２１から凹部５２の開口縁部にまでアイランド部２０が延在された形となっている。
【０１０７】
つまり、凹部５２に沿ってアイランド部２０の一部が食い込んだ食い込み部２１が形成されることによって、アイランド部２０における封止樹脂５０から露出する他面は、食い込み部２１から封止樹脂５０の凹部５２の開口縁部にまで延在されている。
【０１０８】
そして、食い込み部２１にてアイランド部２０の一面が基板１２に接しており、アイランド部２０は、この食い込み部２１にて基板１２すなわち混成集積回路１１を支持している。ここで、食い込み部２１と基板１２とは、接着等により互いに固定されている。
【０１０９】
そして、筐体２００のうちアイランド部２０の食い込み部２１に対向する部位には、凸部２１０が形成されるとともに、この凸部２１０が食い込み部２１に入り込むことにより、筐体２００と半導体装置４００とが熱的に接続された形となっている。
【０１１０】
ここで、筐体２００の凸部２１０の先端部とアイランド部２０の食い込み部２１とは、互いに直に接触しているものでもよいし、上記したエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等からなる良熱伝導性樹脂を介在させて接触したものであってもよい。
【０１１１】
ここで、上記半導体装置４００の製造方法について図７を参照述べておく。図７は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【０１１２】
まず、プレス加工等によりアイランド部２０に食い込み部２１が形成されたリードフレームと、半導体素子１０および必要に応じてその他の電子部品が搭載された基板１２とを用意し、アイランド部２０の一面のうち食い込み部２１の部分に、基板１２を搭載する。また、半導体素子１０と基板１２との間、および、基板１２とリード部３０との間をボンディングワイヤ４０により結線する。
【０１１３】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂５０を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。
【０１１４】
ここで、図７に示すように、成形型５００は、互いに合致する下型５１０と上型５２０とからなる金型であり、キャビティ５３０内において下型５１０には、リードフレームのアイランド部２０の食い込み部２１に合致する凸部５１１が設けられている。
【０１１５】
そして、リードフレームと混成集積回路１１とが一体化されたものを、キャビティ５３０内に設置するときに、アイランド部２０の食い込み部２１を、下型５１０の凸部５１１にはめあわせる。その後、成形型５００のゲート５０１から溶融状態の封止樹脂５０をキャビティ５３０へ注入する。
【０１１６】
このとき、キャビティ５３０内の上部を流れる樹脂すなわちアイランド部２０および混成集積回路１１の上方を流れる樹脂５０によって、アイランド部２０は下型５１０に押しつけられる。そのため、アイランド部２０の他面と下型５１０との間に樹脂５０が入り込まなくなり、最終的には、アイランド部２０の他面側は、封止樹脂５０から露出する。
【０１１７】
こうして、キャビティ５３０内への樹脂５０の充填が終了した後、樹脂５０を硬化させる。そして、成形型５００からワークを取り出した後、リードフレームにおけるタイバーの切断やアウターリードのフォーミング等を行うことにより、本実施形態の半導体装置４００ができあがる。
【０１１８】
そして、できあがった半導体装置４００は、アイランド部２０の一面側すなわち半導体素子１０側を回路基板３００に対向させた状態で回路基板３００上に搭載され、リード部３０を介して回路基板３００にはんだ等によって電気的に接続される。
【０１１９】
次に、このようにして半導体装置４００が実装された回路基板３００は、筐体２００に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板３００は筐体２００に固定される。このとき、筐体２００の凸部２１０が半導体装置４００におけるアイランド部２０の食い込み部２１へ挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【０１２０】
ところで、本実施形態の実装構造によれば、半導体装置４００においては、リードフレームのアイランド部２０の一部が食い込み部２１を形成し、この食い込み部２１にて基板１２に接することにより、半導体素子１０からの熱は基板１２からアイランド部２０の食い込み部２１へ伝わる。
【０１２１】
そして、アイランド部２０の他面は食い込み部２１およびその周囲のアイランド部２０の部分にて封止樹脂５０から露出しているため、食い込み部２１に伝わってきた熱は、アイランド部２０の他面から筐体２００の凸部２１０を介して筐体２００へ放熱される。
【０１２２】
また、本実施形態においても、半導体装置４００よりも通常サイズの大きな筐体２００を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【０１２３】
また、本実施形態においても、半導体装置４００における基材２００を介した放熱経路は、この半導体装置４００を筐体２００に収納するときに、半導体装置４００におけるアイランド部２０の食い込み部２１と筐体２００の凸部２１０とを接触させることによって容易に形成することができる。
【０１２４】
そのため、半導体装置４００側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂５０の凹部５２およびリードフレームのアイランド部２０の食い込み部２１を形成するだけでよくなる。
【０１２５】
ここで、上記した半導体装置４００の製造方法に示したように、リードフレームのアイランド部２０の食い込み部２１は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができ、また、樹脂成形によって封止樹脂５０の凹部５２も容易に形成することができる。よって、半導体装置４００の製造は安価に行える。
【０１２６】
そして、本半導体装置４００では、リードフレームのアイランド部２０は、封止樹脂５０の凹部５２に食い込んだ食い込み部２１を持つものであるため、アイランド部２１と封止樹脂５０とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【０１２７】
したがって、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【０１２８】
また、本実施形態は、ハイブリッドＩＣとリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置に用いて好適である。その理由は次の通りである。
【０１２９】
半導体素子１２が搭載される基板１２は半導体素子１０よりも大きく、それに伴い、リードフレームのアイランド部２０も基板１２と同等以上のサイズとなる。しかしながら、基板１２の全体から放熱する必要はなく、基板１２において放熱したい部分に少なくともアイランド部２０が接していればよい。
【０１３０】
そのため、本実施形態では、アイランド部２０の一部を、アイランド部２０の他面側から凹んだ食い込み部２１として構成し、この食い込み部２１にてアイランド部２０を基板１２に対して接触させている。
【０１３１】
ちなみに、モノリシックＩＣでは、アイランド部のサイズが半導体素子と同じ程度であるため、アイランド部の一部を食い込み部として半導体素子に接触させた場合、半導体素子の放熱が不十分となる恐れがある。
【０１３２】
逆に言えば、本実施形態では、基板１２に搭載されている半導体素子１０のうち放熱が必要な基板部分に対応して、封止樹脂５０に凹部５２を形成するとともに、アイランド部２０に食い込み部２１を形成すればよい。そして、アイランド部２０は食い込み部２０を形成しても、それ以外の部分のサイズに余裕があるため、封止樹脂５０の凹部５２の開口縁部にまでアイランド部２０を延在させることができる。
【０１３３】
なお、本実施形態において、基材としては筐体２００以外に回路基板３００であってもよい。その場合には、基材としての回路基板３００には、凸部として上記した良熱伝導性ブロックを設けたものとすればよい。
【０１３４】
また、図６において、回路基板３００に対向する半導体装置４００の面において、封止樹脂５０に対して上記実施形態に示したような凹部を設け、回路基板３００には上記良熱伝導性ブロックを設け、当該凹部へ当該良熱伝導性ブロックを挿入して、両者を熱的に接続するようにしてもよい。それにより、半導体装置４００の上下両方からの効率的な放熱が可能となる。
【０１３５】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態においては、半導体装置１００を基材である筐体２００と回路基板３００とで挟んだ形となっており、半導体装置１００は筐体２００および回路基板３００の両方に実装されたものとなっているが、それ以外にも半導体装置１００は筐体２００のみ、もしくは回路基板３００のみに実装されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図３】図２における半導体装置の凹部と回路基板の凸部との接続部界面の拡大断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図７】上記第５実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図８】従来の一般的な樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図９】従来の放熱性向上を図った樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図１０】従来の放熱性向上を図ったもう一つの樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…半導体素子、１２…基板、
２０…リードフレームのアイランド部、２１…アイランド部の食い込み部、
５０…封止樹脂、５１…凹部、５２…凹部、６０…良熱伝導性樹脂、
１００、４００…半導体装置、１００ａ…半導体装置の半導体素子側の面、
１００ｂ…半導体装置のアイランド部側の面、２００…筐体、
２１０…筐体の凸部、３００…回路基板
３１０…回路基板の凸部としての良熱伝導性ブロック。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device mounting structure in which a semiconductor device in which a semiconductor element is sealed with a sealing resin is mounted on a base material such as a housing or a circuit board.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 shows a general sectional configuration of a semiconductor device of this type. The semiconductor element 10 is mounted on the island portion 20 of the lead frame, and is connected to and electrically connected to the lead portion 30 of the lead frame via a bonding wire 40.
[0003]
The semiconductor element 10, the island portion 20, a part of the lead portion 30, and the bonding wire 40 are sealed so as to be wrapped by the sealing resin 50. Such a semiconductor device is mounted on a base material such as a circuit board or a housing, and makes an electrical connection to the outside through a portion of the lead portion 30 protruding from the sealing resin 50. .
[0004]
Such a semiconductor device is configured as a mold package in which internal components are protected by a sealing resin 50, and is called a so-called resin-sealed semiconductor device.
[0005]
2. Description of the Related Art In recent years, power consumption in a semiconductor device has been increasing with the increase in integration of the semiconductor device. Therefore, considerable heat is generated by the operation of the semiconductor device.
[0006]
In the resin-encapsulated semiconductor device as shown in FIG. 8, since the encapsulation resin 50 having a small thermal conductivity is thick and the portion thermally connected to the outside has only the leads 30, the heat dissipation is very low. There was a problem of bad.
[0007]
Therefore, as shown in FIG. 9, in the resin-encapsulated semiconductor device, a good heat conductive block 900 called a heat sink is bonded to a lower portion of the island portion 20, and the good heat conductive block 900 is removed from the sealing resin 50. There has been proposed a device which aims at high heat dissipation by exposing the device (see, for example, Patent Document 1).
[0008]
Further, in FIG. 9, in a semiconductor device without the good heat conductive block 900, that is, in a resin-sealed semiconductor device, the sealing resin 50 below the island portion 20 is removed, and the lower portion of the island portion 20 is exposed to the outside. There has also been proposed one that aims at high heat dissipation by causing the heat dissipation (for example, see Patent Document 2).
[0009]
Further, as shown in FIG. 10, in a resin-encapsulated semiconductor device, a device which aims at high heat dissipation by providing a recess 55 in the sealing resin 50 and bonding a heat sink 910 to the recess 55 has been proposed. (For example, see Patent Document 3).
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-59-28364
[0011]
[Patent Document 2]
JP-A-9-199638
[0012]
[Patent Document 3]
JP-A-59-82754
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the configuration as shown in FIG. 9 has a problem that peeling is likely to occur from the interface between the good thermal conductive block 900 and the sealing resin 50 due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the two. Such peeling of the sealing resin 50 leads to deterioration of the moisture resistance of the semiconductor device.
[0014]
Further, it is necessary to fix the good heat conductive block 900, and the structure becomes more complicated than that of the general semiconductor device shown in FIG.
[0015]
Further, even in the structure described in Patent Document 2 in which the island portion 20 is directly exposed from the sealing resin 50, peeling is likely to occur from the interface between the exposed island portion 20 and the sealing resin 50. There's a problem.
[0016]
Further, in the configuration as shown in FIG. 10 described above, in the manufacturing process of the resin-encapsulated semiconductor device, a step of bonding the heat radiating plate 910 and the encapsulating resin 50 is required, and the cost of the device increases.
[0017]
In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a resin-encapsulated semiconductor device capable of improving heat dissipation at low cost without deteriorating moisture resistance.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is based on the fact that the resin-encapsulated semiconductor device is mounted on a base material such as a housing or a circuit board and used to improve heat dissipation in combination with the base material. It is a thing.
[0019]
That is, in the first aspect of the present invention, the semiconductor device (100) in which the semiconductor element (10) is sealed with the sealing resin (50) is mounted on the base material (200, 300). In the mounting structure of (1), a recess is formed in the substrate facing surface (100a, 100b) of the semiconductor device facing the substrate so that the sealing resin on the bottom side is thin. A concave portion (51) is formed, and a convex portion (210, 310) is formed in a portion of the base material facing the concave portion, and the convex portion enters the concave portion, The substrate and the semiconductor device are thermally connected.
[0020]
According to this, the heat of the semiconductor element (10) is transferred from the thin portions (50a, 50b) of the sealing resin (60) in the concave portions (51) formed in the sealing resin (50) to the base materials (200, 300). ) Is dissipated to the base material (200, 300) through the projections (210, 310).
[0021]
Further, in the above-described conventional semiconductor device, heat is radiated from the portion exposed from the sealing resin to the outside air. However, in the present invention, the heat is transmitted through the base material (200, 300) which is usually larger in size than the semiconductor device (100). Since heat is dissipated by conduction, better heat dissipation can be expected.
[0022]
In addition, when the semiconductor device (100) is mounted on the base material (200, 300), the heat dissipation path through the base material (200, 300) in the semiconductor device (100) is formed by a sealing resin (50). ) Can be easily formed by contacting the concave portions (51) of the base material (200, 300) with the convex portions (210, 310) of the base material (200, 300).
[0023]
Therefore, on the side of the semiconductor device (100), it is not necessary to provide another member such as a good heat conductive block or a heat radiating plate as shown in the above-described conventional semiconductor device as a measure for improving the heat radiation, and the sealing resin (50) is not required. ) Only needs to be formed with the concave portion (51).
[0024]
Further, in the concave portion (51) formed in the sealing resin (50) in the semiconductor device (100), the sealing resin (50) is not completely removed, and a thin sealing is formed at the bottom of the concave portion (51). Since the stop resin (50) is left, the problem of resin peeling does not occur, and moisture resistance can be ensured.
[0025]
As described above, according to the present invention, in a resin-encapsulated semiconductor device, it is possible to provide a mounting structure capable of improving heat dissipation at low cost without deteriorating moisture resistance.
[0026]
In the invention described in claim 2, the concave portion (51) is formed in a portion of the sealing resin (50) located between the semiconductor element (10) and the base material (200, 300) facing each other. It is characterized by being formed.
[0027]
According to this, the concave portion (51) is formed at a position corresponding to the semiconductor element (10), and heat conduction from the semiconductor element (10) to the convex portion (210, 310) of the base material (200, 300) is efficiently performed. Good and good.
[0028]
In the invention described in claim 3, the base member is a housing (200) that houses the semiconductor device (100), and a part of the housing is configured as the protrusion (210). Features.
[0029]
In the invention described in claim 4, the base material is a circuit board (300) on which the semiconductor device (100) is mounted, and the projection is mounted on the circuit board and has a higher heat than the circuit board. It is a good heat conductive block (310) excellent in conductivity.
[0030]
As the base material, a housing or a circuit board as described in claim 3 or claim 4 can be adopted.
[0031]
Further, in the invention according to claim 5, the base material is a housing (200) for housing the semiconductor device (100) and a circuit board (300) on which the semiconductor device is mounted, and the semiconductor device And the circuit board is opposed to the other surface (100b) of the semiconductor device opposite to the one surface, and the circuit board is opposed to the other surface (100b) of the semiconductor device opposite to the one surface. And the other surface is configured as the substrate facing surface and is provided with the concave portion (51), and is provided between the concave portion on one surface of the semiconductor device and the convex portion (210) of the housing. And the concave portion on the other surface of the semiconductor device and the convex portion (310) of the circuit board are each thermally connected.
[0032]
As described above, both the housing (200) and the circuit board (300) may be employed as the base material. In this case, in the semiconductor device (100) sandwiched between the housing (200) and the circuit board (300), heat can be dissipated from both surfaces of the semiconductor element (10), and the heat dissipation can be further improved.
[0033]
The invention according to claim 6 is characterized in that the space between the concave portion (51) and the convex portions (210, 310) is filled with a resin (60) having thermal conductivity.
[0034]
According to this, even if a gap is generated between the concave portion (51) and the convex portion (210, 310), the gap is filled with the thermally conductive resin (60), so that the thermal conductivity is reduced. It can be further improved, which is preferable.
[0035]
In the invention according to claim 7, the circuit board (12) mounted on one surface side of the plate-shaped island portion (20) of the lead frame and the semiconductor element (10) mounted on the circuit board are separated. A semiconductor device (400) sealed with a sealing resin (50) in a state where the other surface of the island portion is exposed, with the other surface of the island portion facing the substrate (200). In the mounting structure of the semiconductor device which is mounted on the base material in a state where the semiconductor device is placed, a concave portion (52) is formed in the sealing resin at a portion of the semiconductor device facing the base material, and the concave portion is formed in the concave portion. A penetrating part (21) is formed along the part of the island part, and another surface of the island part exposed from the sealing resin is an opening edge of a concave part of the sealing resin from the biting part. Extend to the part A surface of the island portion is in contact with the circuit board at the biting portion to support the circuit board, and a portion of the base material facing the biting portion has a convex portion (210). Is formed, and the base portion and the semiconductor device are thermally connected by the protrusion entering the biting portion.
[0036]
According to this, a part of the island portion (20) of the lead frame forms a bite portion (21), and the bite portion (21) comes into contact with the circuit board (12), so that the semiconductor element (10) can receive the same. Heat is transmitted from the circuit board (12) to the bite portion (21) of the island portion (20).
[0037]
Since the other surface of the island portion (20) is exposed from the sealing resin (50) at the bite portion (21) and the surrounding island portion (20), the bite portion of the island portion (20) is formed. The heat transmitted to (21) is radiated from the other surface of the island portion (20) to the base material (200) via the convex portion (210) of the base material (200).
[0038]
Further, also in the present invention, since heat is radiated by heat conduction through the base material (200) which is larger in size than the semiconductor device (400), more excellent heat radiation can be expected.
[0039]
Also, in the present invention, the heat dissipation path through the base material (200) in such a semiconductor device (400) is used when the semiconductor device (400) is mounted on the base material (200). ) Can be easily formed by contacting the biting portion (21) of the island portion (20) with the convex portion (210) of the base material (200).
[0040]
Therefore, on the semiconductor device (400) side, as a measure for improving heat dissipation, it is not necessary to provide another member such as a good heat conductive block or a heat radiating plate as shown in the above-described conventional semiconductor device. ) And the bite portion (21) of the island portion (20) of the lead frame need only be formed.
[0041]
Here, in such a semiconductor device (400), the bite portion (21) of the island portion (20) of the lead frame can be formed at the same time when the lead frame is formed by press working or the like.
[0042]
Then, a circuit board (12) is mounted on the projecting end face of the biting portion (21) of the island portion (20), and a resin mold (5) provided with a convex portion (511) corresponding to the biting portion (21). If the resin molding is performed using (500), the sealing resin (50) inherits the shape of the biting portion (21), whereby the concave portion (52) of the sealing resin (50) is easily formed.
[0043]
Further, by forming the island portion (20) against the molding die (500) at the time of molding the resin, the other surface of the island portion (20) is exposed from the sealing resin (50). Can be.
[0044]
As described above, in the present semiconductor device (400), since the island portion (20) of the lead frame has the biting portion (21) biting into the concave portion (52) of the sealing resin (50), the island portion is formed. (20) and the sealing resin (50) are difficult to peel off due to the anchor effect of both.
[0045]
As described above, according to the present invention, in a resin-encapsulated semiconductor device, it is possible to provide a mounting structure capable of improving heat dissipation at low cost without deteriorating moisture resistance.
[0046]
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.
[0047]
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 parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
[0048]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device 100 according to a first embodiment of the present invention on substrates 200 and 300.
[0049]
The semiconductor element 10 is a semiconductor chip in which an element such as a transistor is formed on a semiconductor substrate such as silicon. For example, a power IC or the like through which a large current flows during driving is used.
[0050]
The semiconductor element 10 is mounted and fixed to the island portion 20 of the lead frame via an adhesive or the like. At the same time, the semiconductor element 10 is connected to the lead portion 30 of the lead frame via the bonding wire 40 and is electrically connected.
[0051]
As this lead frame, a general lead frame made of a metal such as a copper alloy or a nickel alloy can be adopted. Further, as the bonding wire 40, a wire such as gold (Au) or aluminum (Al) can be adopted.
[0052]
Then, the semiconductor element 10, the island portion 20, a part of the lead portion 30, and the bonding wire 40 are sealed so as to be surrounded by the sealing resin 50. The sealing resin 50 is made of a commonly used molding resin material such as an epoxy resin.
[0053]
The semiconductor device 100 is mounted on a housing 200 and a circuit board 300 as base materials. The circuit board 300 is made of a printed board, a ceramic board, or the like. In this example, a printed board is used.
[0054]
The semiconductor device 100 is mounted on the surface of the circuit board 300, and is electrically connected to the circuit board 300 via a conductive connection member such as solder at a lead portion 30 exposed from the sealing resin 50, that is, at an outer lead portion. I have.
[0055]
The housing 200 houses the semiconductor device 100 and the circuit board 300 on which the semiconductor device 100 is mounted. Here, the housing 200 is made of an iron-based metal such as stainless steel or a metal having excellent thermal conductivity such as Al.
[0056]
As a result, as shown in FIG. 1, the housing 200 is arranged to face the one surface 100 a of the semiconductor device 100, and the circuit board 300 faces the other surface 100 b of the semiconductor device 100 opposite to the one surface 100 a. It has been arranged. In this embodiment, the surface 100a on the semiconductor element side of the semiconductor device 100 is referred to as one surface, and the surface on the island portion side is referred to as another surface 100b.
[0057]
As described above, in the present mounting structure, the one surface 100a and the other surface 100b of the semiconductor device 100 are configured as the substrate facing surfaces 100a and 100b facing the substrates 200 and 300.
[0058]
Then, as shown in FIG. 1, a recess is formed in the substrate facing surfaces 100a and 100b of the semiconductor device 100 from the substrate facing surfaces 100a and 100b, so that the sealing resin 50 on the bottom side is thinned. A recess 51 is formed.
[0059]
That is, as shown in FIG. 1, the sealing resin 50 located at the bottom of the concave portion 51 forms the thin resin layers 50 a and 50 b thinner than the sealing resin 50 located at a portion other than the concave portion 51. I have.
[0060]
On the other hand, convex portions 210 and 310 are formed in portions of the base materials 200 and 300 facing the concave portion 51 of the semiconductor device 100, respectively. It is in a form that has entered.
[0061]
The tip of each of the projections 210 and 310 is in contact with the bottom of the recess 51 opposed thereto, so that the bases 200 and 300 and the semiconductor device 100 are thermally connected. Has become.
[0062]
Specifically, in case 200, which is one of the base materials, by pressing or cutting the case 200, a convex portion 210 is formed on an inner surface of the case 200 facing the one surface 100 a of the semiconductor device 100. Is formed.
[0063]
In the circuit board 300, which is the other base material, a good heat conductive block 310 having better heat conductivity than the circuit board 300 is provided on the surface of the circuit board 300 facing the other surface 100 b of the semiconductor device 100. It is mounted and fixed via solder or adhesive. The good heat conductive block 310 is configured as a projection of the circuit board 300.
[0064]
Thus, heat is applied between the concave portion 51 of the one surface 100a of the semiconductor device 100 and the convex portion 210 of the housing 200 and between the concave portion 51 of the other surface 100b of the semiconductor device 100 and the convex portion 310 of the circuit board 300, respectively. It is a form that is connected to each other.
[0065]
Such a semiconductor device 100 can be manufactured as follows. The semiconductor element 10 is die-mounted on the island part 20 of the lead frame, wire bonding is performed between the semiconductor element 10 and the lead part 30 of the lead frame, and the connection is made by a bonding wire 40.
[0066]
Thereafter, this is put into a molding die, and a resin material to be the sealing resin 50 is injected into the molding die and cured to perform resin molding. Thus, the sealing resin 50 is formed. At this time, a convex portion corresponding to the concave portion 51 is formed in the molding die, whereby the sealing resin 50 having the concave portion 51 can be easily formed. Thus, the semiconductor device 100 is completed.
[0067]
Then, the completed semiconductor device 100 is mounted on a circuit board 300 having the good heat conductive block 310, and the lead portion is inserted in a state where the good heat conductive block 310 is inserted into the concave portion 51 on the other surface 100b side of the semiconductor device 100. 30 and is electrically connected to the circuit board 300.
[0068]
Next, the circuit board 300 on which the semiconductor device 100 is mounted in this manner is housed in the housing 200, and the circuit board 300 is fixed to the housing 200 by a known attachment method such as adhesion, screwing, engagement, or the like. You. At this time, the convex portion 210 of the housing 200 is inserted into the concave portion 51 on the one surface 100a side of the semiconductor device 100. Thus, the mounting structure is completed.
[0069]
By the way, according to the present embodiment, in the mounting structure of the semiconductor device 100 in which the semiconductor device 100 in which the semiconductor element 10 is sealed with the sealing resin 50 is mounted on the base materials 200 and 300, In the base material facing surfaces 100a and 100b facing the base materials 200 and 300, a concave portion 51 in which the sealing resin 50 on the bottom side is thinned by being recessed from the base material facing surface is formed. , 300 are formed in portions facing the concave portion 51, and the convex portions 210, 310 enter the concave portion 51, so that the base materials 200, 300 and the semiconductor device 100 are heated. Connected.
[0070]
According to this, from the thin portion of the sealing resin 50 in the concave portion 51 formed in the sealing resin 50, that is, the thin resin layers 50a and 50b, the heat of the semiconductor element 10 is transferred to the base material through the respective convex portions 210 and 310. The heat is released to a certain casing 200 or a circuit board 300 to release heat.
[0071]
Incidentally, in the conventional general resin-encapsulated semiconductor device shown in FIG. 8 described above, the encapsulation resin 50 above and below the semiconductor element 10 is thick, and the thermal conductivity of the encapsulation resin 50 is generally very small. The heat generated in the semiconductor element 10 is radiated through the lead 30.
[0072]
In the present embodiment, in the sealing resin 50 having a small thermal conductivity, the thin resin layer 50a on the upper part of the semiconductor element 10 and the thin resin layer 50b on the lower part of the island part 20 are thinned, so that the heat of the semiconductor element 10 is reduced. Can be efficiently radiated to the housing 200 and the good heat conductive block 310. Therefore, heat dissipation can be improved by about 10% compared to the conventional resin-sealed semiconductor device.
[0073]
Further, in the conventional resin-encapsulated semiconductor device described with reference to FIG. 9, heat is radiated from the portion exposed from the encapsulation resin 50 to the outside air, but in the present embodiment, the size is larger than the semiconductor device 100. Since heat is radiated by heat conduction through the base materials 200 and 300, more excellent heat radiation can be expected.
[0074]
Further, as described above, the heat dissipation path through the bases 200 and 300 in the semiconductor device 100 is such that the concave portion 51 of the sealing resin 50 and the base 200 are mounted when the semiconductor device 100 is mounted on the bases 200 and 300. , 300 can be easily formed by making contact with the projections 210, 310.
[0075]
Therefore, on the semiconductor device 100 side, it is not necessary to provide another member such as a good heat conductive block or a heat radiating plate as shown in the above-described conventional semiconductor device as a measure for improving heat dissipation. Simply form. And, as described above, the concave portion 51 can be easily formed by resin molding.
[0076]
Further, the formation of the convex portion 210 in the housing 200 can be easily performed at the same time as the formation of the housing 200, and the good heat conductive block 310 can be attached to the circuit board 300. Since it is possible in the component mounting process, it does not require much labor.
[0077]
That is, in the present embodiment, since the housing 200 and the circuit board 300 are both a heat radiator and a base, a step of attaching the heat radiator to the semiconductor device 100 and a step of mounting the semiconductor device 100 on the base are Can be shared. Therefore, a large heat radiation effect can be obtained at low cost as compared with the conventional configuration in which the heat radiator is adhered to the semiconductor device or adhered with resin.
[0078]
Further, in the concave portion 51 formed in the sealing resin 50 in the semiconductor device 100, the sealing resin 50 is not completely removed, and the thin sealing resin 50 is provided on the bottom of the concave portion 51 by the thin resin layers 50a and 50b. As leaving. In other words, the semiconductor element 10 and the island portion 20 are not exposed from the sealing resin 50 but have a shape in contact with the base materials 200 and 300 as the heat radiator through the thin sealing resin 50.
[0079]
In addition, the contact portions between the sealing resin 50 and the convex portions 210 and 310 of the base materials 200 and 300 only need to ensure thermal connection, and it is not necessary to mechanically join them. In the first place, the problem of peeling between the sealing resin 50 and the projections 210 and 310 of the base materials 200 and 300 does not occur.
[0080]
Therefore, in the present embodiment, the problem of peeling between the island portion and the sealing resin or peeling between the good heat conductive block and the sealing resin occurs in the semiconductor device as shown in FIG. Does not occur, and moisture resistance can be ensured.
[0081]
As described above, according to the present embodiment, in the resin-encapsulated semiconductor device 100, it is possible to provide a mounting structure capable of improving heat dissipation at low cost without deteriorating moisture resistance.
[0082]
Further, in the present embodiment, the semiconductor device 100 has a shape sandwiched between the housing 200 as a base material and the circuit board 300, and heat can be radiated from both the base materials 200 and 300. Heat can be dissipated from both sides of the element 10, and the heat dissipation can be further improved.
[0083]
In the present embodiment, the concave portion 51 is formed in a portion of the sealing resin 50 that is located between the semiconductor element 10 and the base materials 200 and 300 facing each other. That is, the recess 51 is formed immediately above and below the semiconductor element 10 in FIG.
[0084]
Incidentally, in FIG. 1, the concave portion 51 may be formed at a position slightly shifted left and right from directly above or directly below the semiconductor element 10. However, as shown in FIG. 1, the concave portion 51 is formed immediately above and immediately below the semiconductor element 10. It is preferable to form it in order to realize efficient heat conduction.
[0085]
(2nd Embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device 100 according to a second embodiment of the present invention on substrates 200 and 300. Differences from the above embodiment will be mainly described.
[0086]
In this embodiment, in the above-described embodiment, the space between the concave portion 51 and the convex portions 210 and 310 is filled with the good heat conductive resin 60 as a resin having heat conductivity. As the good heat conductive resin 60, for example, an epoxy resin or a silicone resin can be employed.
[0087]
3A and 3B are enlarged cross-sectional views of the interface between the concave portion 51 on the other surface 100b side of the semiconductor device 100 and the convex portion of the circuit board 300, that is, the good heat conductive block 310 in FIG. .
[0088]
Normally, the surface of the sealing resin 50 or the good heat conductive block 310 has some unevenness. Therefore, when these two surfaces are brought into contact with each other, a gap is generated between the bottom surface of the concave portion 51 and the tip surface of the good heat conductive block 310 as shown in FIG. Then, if the good heat conductive resin 60 is filled in the gap as in the present embodiment, the heat dissipation can be further improved.
[0089]
Further, as shown in FIG. 3B, due to the tolerance of each component, the bottom surface of the concave portion 51 (that is, the thin resin layer 50b) and the tip surface of the good heat conductive block 310 cannot be completely adhered. However, this embodiment is effective because the gap is filled with the good heat conductive resin 60.
[0090]
It is apparent that the same can be said of the connection interface between the concave portion 51 on the one surface 100a side of the semiconductor device 100 and the convex portion 210 of the housing 200 as in FIG.
[0091]
As described above, according to the present embodiment, even if a gap is generated between the concave portion 51 and the convex portions 210 and 310, the gap is filled with the good heat conductive resin 60. In addition, since the bases 200 and 300 and the semiconductor device 100 are thermally connected to each other through the good heat conductive resin 60 in the gap, the heat conductivity can be further improved, which is preferable.
[0092]
(Third embodiment)
In the present embodiment, when the base material is a housing and a circuit board, the housing is arranged facing one surface of the semiconductor device, and the circuit board faces the other surface of the semiconductor device opposite to the one surface. One surface and the other surface of the semiconductor device are configured as a substrate facing surface and are formed with a concave portion, and are formed between the concave portion on one surface of the semiconductor device and the convex portion of the housing. And the same technical idea as in the above-described embodiment, in which the concave portion on the other surface of the semiconductor device and the convex portion of the circuit board are thermally connected, respectively. The arrangement of one side and the other side of the device is opposite to that of the above embodiment.
[0093]
FIG. 4 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device 100 according to a third embodiment of the present invention on substrates 200 and 300. Specifically, in the structure shown in FIG. 4, the arrangement of the first surface 100 a and the other surface 100 b of the semiconductor device 100 with respect to the base materials 200 and 300 is reversed from that of the second embodiment.
[0094]
That is, in FIG. 2 described above, the surface 100a on the semiconductor element side of the semiconductor device 100 is one surface on which the housing 200 is disposed facing, and the surface 100b on the island portion side is the other surface on which the circuit board 300 is disposed facing. However, in the structure shown in FIG. 4, the surface 100b on the island portion side of the semiconductor device 100 is one surface on which the housing 200 is arranged to face, and the surface 100a on the semiconductor element side is arranged with the circuit board 300 facing. Being on the other side.
[0095]
Even in this case, it is clear that the same operation and effect as described in the second embodiment are exerted.
[0096]
(Fourth embodiment)
In the above embodiments, the semiconductor device 100 in which the semiconductor element 10 is sealed with the sealing resin 50 employs a type in which the semiconductor element 10 is mounted on the island portion 20, a type suitable for a so-called monolithic IC. Alternatively, a hybrid integrated circuit in which a plurality of semiconductor elements 10 and electronic components are mounted on a substrate, a so-called hybrid IC, may be applied as a semiconductor device.
[0097]
FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device 100 ′ according to a fourth embodiment of the present invention on substrates 200 and 300. In the semiconductor device 100 ′ of this embodiment, the hybrid integrated circuit 11 having the semiconductor element 10 is mounted on the island portion 20.
[0098]
The hybrid integrated circuit 11 includes a plurality of semiconductor elements 10 and electronic components such as resistors and capacitors (not shown) mounted on a substrate 12, and a circuit is configured by these mounted components.
[0099]
Then, the hybrid integrated circuit 11 including the semiconductor element 10, the island portion 20, a part of the lead portion 30, and the bonding wire 40 are sealed so as to be surrounded by the sealing resin 50. The other configuration is the same as the mounting structure shown in FIG.
[0100]
In the present mounting structure using the semiconductor device 100 ′ in which the hybrid integrated circuit 11 is sealed with the sealing resin 50, the same operation and effect as described in the above embodiment can be obtained. it is obvious.
[0101]
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, as in the fourth embodiment, a hybrid IC is applied as a semiconductor device. FIG. 6 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a mounting structure in which a resin-sealed semiconductor device 400 according to a fifth embodiment of the present invention is mounted on a housing 200 as a base material.
[0102]
A board 12 as a circuit board is mounted on one surface side of the plate-shaped island portion 20 of the lead frame. The board 12 may be a resin board such as a printed board, a ceramic board such as an alumina board, or any other board that can be used as a circuit board.
[0103]
A plurality of semiconductor elements 10 are mounted on the substrate 12, and the substrate 12 and the semiconductor elements 10 are electrically connected via bonding wires 40. Here, if necessary, electronic components such as resistors and capacitor elements (not shown) may be mounted on the substrate 12, and the substrate 12 forms a circuit together with the mounted components to form the hybrid integrated circuit 11. are doing.
[0104]
Here, the substrate 12 and the lead portion 30 of the lead frame are connected by bonding wires 40 and are electrically connected. Then, the hybrid integrated circuit 11 including the semiconductor element 10, a part of the lead portion 30, and the bonding wire 40 are sealed so as to be surrounded by the sealing resin 50. Here, the other surface side of the island portion 20 is exposed from the sealing resin 50.
[0105]
The semiconductor device 400 is mounted on the housing 200 and the circuit board 300 with the other surface of the island portion 20 facing the housing 200 as a base material. Here, the semiconductor device 100 is electrically connected to the circuit board 300 via the lead portion 30.
[0106]
In such a mounting structure, a recess 52 is formed in the sealing resin 50 at a portion of the semiconductor device 400 facing the housing 200. Along with the formation of the concave portion 52, a part of the island portion 20 forms the bite portion 21 biting into the concave portion 52, and the island portion 20 extends from the bite portion 21 to the opening edge of the concave portion 52. It has a shape.
[0107]
That is, by forming the biting portion 21 in which a part of the island portion 20 bites along the concave portion 52, the other surface of the island portion 20 exposed from the sealing resin 50 is It extends to the opening edge of the recess 52.
[0108]
One surface of the island portion 20 is in contact with the substrate 12 at the biting portion 21, and the island portion 20 supports the substrate 12, that is, the hybrid integrated circuit 11 at the biting portion 21. Here, the biting portion 21 and the substrate 12 are fixed to each other by bonding or the like.
[0109]
A protrusion 210 is formed at a portion of the housing 200 facing the biting portion 21 of the island portion 20, and the protrusion 210 enters the biting portion 21, thereby forming the housing 200 and the semiconductor device 400. And are thermally connected.
[0110]
Here, the tip portion of the convex portion 210 of the housing 200 and the biting portion 21 of the island portion 20 may be in direct contact with each other, or may be made of the above-described epoxy resin, silicone resin, or the like. It may be in contact with a conductive resin.
[0111]
Here, a method for manufacturing the semiconductor device 400 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the resin-sealed semiconductor device according to the present embodiment.
[0112]
First, a lead frame in which a cut-in portion 21 is formed in the island portion 20 by press working or the like and the substrate 12 on which the semiconductor element 10 and other electronic components are mounted as necessary are prepared. The substrate 12 is mounted on the portion of the bite portion 21. Further, the bonding wires 40 connect between the semiconductor element 10 and the substrate 12 and between the substrate 12 and the lead portion 30.
[0113]
Thereafter, this is put into a molding die, and the sealing resin 50 is injected into the molding die and cured to perform resin molding.
[0114]
Here, as shown in FIG. 7, the molding die 500 is a die composed of a lower die 510 and an upper die 520 that match each other. In the cavity 530, the lower die 510 is provided with the island portion 20 of the lead frame. A convex portion 511 that matches the bite portion 21 is provided.
[0115]
Then, when the integrated lead circuit and the hybrid integrated circuit 11 are installed in the cavity 530, the biting portion 21 of the island portion 20 is fitted to the convex portion 511 of the lower die 510. After that, the sealing resin 50 in a molten state is injected into the cavity 530 from the gate 501 of the mold 500.
[0116]
At this time, the island portion 20 is pressed against the lower mold 510 by the resin flowing above the cavity 530, that is, the resin 50 flowing above the island portion 20 and the hybrid integrated circuit 11. Therefore, the resin 50 does not enter between the other surface of the island portion 20 and the lower mold 510, and finally, the other surface side of the island portion 20 is exposed from the sealing resin 50.
[0117]
After filling of the resin 50 into the cavity 530 is completed, the resin 50 is cured. Then, after the work is taken out from the molding die 500, the semiconductor device 400 of the present embodiment is completed by cutting the tie bars in the lead frame, forming the outer leads, and the like.
[0118]
The completed semiconductor device 400 is mounted on the circuit board 300 with the one surface side of the island section 20, that is, the semiconductor element 10 side facing the circuit board 300, and is soldered to the circuit board 300 via the lead section 30. Electrically connected by
[0119]
Next, the circuit board 300 on which the semiconductor device 400 is mounted in this manner is housed in the housing 200, and the circuit board 300 is fixed to the housing 200 by a known attachment method such as adhesion, screwing, engagement, or the like. You. At this time, the convex portion 210 of the housing 200 is inserted into the bite portion 21 of the island portion 20 in the semiconductor device 400. Thus, the mounting structure is completed.
[0120]
By the way, according to the mounting structure of the present embodiment, in the semiconductor device 400, a part of the island part 20 of the lead frame forms the biting part 21, and the semiconductor element 400 is brought into contact with the substrate 12 at the biting part 21. Heat from 10 is transmitted from substrate 12 to biting portion 21 of island portion 20.
[0121]
Since the other surface of the island portion 20 is exposed from the sealing resin 50 at the bite portion 21 and a portion of the island portion 20 around the bite portion 21, the heat transmitted to the bite portion 21 is applied to the other surface of the island portion 20. Then, heat is dissipated to the housing 200 through the protrusion 210 of the housing 200.
[0122]
Also in the present embodiment, since heat is radiated by heat conduction through the housing 200 which is larger in size than the semiconductor device 400, better heat radiation can be expected.
[0123]
Also in the present embodiment, when the semiconductor device 400 is housed in the housing 200, the heat dissipation path through the base 200 in the semiconductor device 400 corresponds to the bite portion 21 of the island 20 in the semiconductor device 400. It can be easily formed by contacting the convex portion 210 of the second member 200.
[0124]
Therefore, on the semiconductor device 400 side, it is not necessary to provide a separate member such as a good heat conductive block or a heat radiating plate as shown in the above-described conventional semiconductor device as a measure for improving heat dissipation. In addition, it is only necessary to form the biting portion 21 of the island portion 20 of the lead frame.
[0125]
Here, as shown in the above-described method for manufacturing the semiconductor device 400, the bite portion 21 of the island portion 20 of the lead frame can be formed at the same time when the lead frame is formed by pressing or the like. The recess 52 of the sealing resin 50 can also be easily formed by molding. Therefore, the semiconductor device 400 can be manufactured at low cost.
[0126]
In the semiconductor device 400, since the island portion 20 of the lead frame has the biting portion 21 that cuts into the concave portion 52 of the sealing resin 50, the island portion 21 and the sealing resin 50 have an anchor effect of both. This makes it difficult to peel off.
[0127]
Therefore, according to the present embodiment, in the resin-encapsulated semiconductor device, it is possible to provide a mounting structure capable of improving heat dissipation at low cost without deteriorating moisture resistance.
[0128]
This embodiment is suitable for use in a resin-sealed semiconductor device using a hybrid IC and a lead frame. The reason is as follows.
[0129]
The substrate 12 on which the semiconductor element 12 is mounted is larger than the semiconductor element 10, and accordingly, the island portion 20 of the lead frame has a size equal to or larger than the substrate 12. However, it is not necessary to dissipate heat from the entire substrate 12, as long as at least the island portion 20 is in contact with a portion of the substrate 12 where heat is to be dissipated.
[0130]
For this reason, in the present embodiment, a part of the island portion 20 is configured as a biting portion 21 recessed from the other surface side of the island portion 20, and the island portion 20 is brought into contact with the substrate 12 at the biting portion 21. I have.
[0131]
Incidentally, in the case of a monolithic IC, since the size of the island portion is about the same as that of the semiconductor element, when a part of the island portion is brought into contact with the semiconductor element as a bite portion, heat dissipation of the semiconductor element may be insufficient.
[0132]
Conversely, in this embodiment, in the semiconductor element 10 mounted on the substrate 12, the concave portion 52 is formed in the sealing resin 50 and the island portion 20 The portion 21 may be formed. Even if the island portion 20 has the bite portion 20, the size of the other portion has room, so that the island portion 20 can be extended to the opening edge of the concave portion 52 of the sealing resin 50. .
[0133]
In the present embodiment, the substrate may be a circuit board 300 other than the housing 200. In that case, the circuit board 300 as a base material may be provided with the above-described good heat conductive block as a convex portion.
[0134]
6, in the surface of the semiconductor device 400 facing the circuit board 300, a recess as shown in the above embodiment is provided for the sealing resin 50, and the circuit board 300 is provided with the good heat conductive block. It is also possible to insert the good heat conductive block into the recess and connect the two thermally. Thereby, efficient heat radiation from both the upper and lower sides of the semiconductor device 400 is possible.
[0135]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the semiconductor device 100 is sandwiched between the casing 200 as a base material and the circuit board 300, and the semiconductor device 100 is mounted on both the casing 200 and the circuit board 300. However, the semiconductor device 100 may be mounted only on the housing 200 or only on the circuit board 300.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a connection interface between a concave portion of the semiconductor device and a convex portion of a circuit board in FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic sectional view of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic sectional view of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view of a mounting structure of a resin-sealed semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a resin-sealed semiconductor device according to the fifth embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a schematic sectional configuration of a conventional general resin-encapsulated semiconductor device.
FIG. 9 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a conventional resin-encapsulated semiconductor device with improved heat dissipation.
FIG. 10 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of another conventional resin-encapsulated semiconductor device for improving heat dissipation.
[Explanation of symbols]
10 ... semiconductor element, 12 ... substrate,
20: an island portion of a lead frame, 21: a biting portion of an island portion,
50 ... sealing resin, 51 ... recess, 52 ... recess, 60 ... good thermal conductive resin,
100, 400: semiconductor device; 100a: surface of semiconductor device on the semiconductor element side;
100b: Surface on the island portion side of the semiconductor device, 200: Housing
210: convex part of housing, 300: circuit board
310: good heat conductive block as a convex part of the circuit board.

Claims

In a semiconductor device mounting structure in which a semiconductor device (100) in which a semiconductor element (10) is sealed with a sealing resin (50) is mounted on a substrate (200, 300),
A concave portion (51) in which the sealing resin on the bottom side becomes thinner by forming a recess from the substrate facing surface in the substrate facing surface (100a, 100b) facing the substrate in the semiconductor device. ) Is formed,
Protrusions (210, 310) are formed in a portion of the base material facing the recesses, and the protrusions enter the recesses, so that the base material and the semiconductor device are thermally connected to each other. A mounting structure of a semiconductor device, which is connected.

The concave portion (51) is formed in a portion of the sealing resin (50) located between the semiconductor element (10) and the base material (200, 300) facing each other. A mounting structure for the semiconductor device according to claim 1.

The said base material is the housing | casing (200) which accommodates the said semiconductor device (100), and a part of said housing | casing is comprised as the said convex part (210), The Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. The mounting structure of the semiconductor device described.

The base is a circuit board (300) on which the semiconductor device (100) is mounted, and the protrusion is mounted on the circuit board and has good thermal conductivity superior to the circuit board in heat conductivity. The mounting structure of the semiconductor device according to claim 1, wherein the mounting structure is a block.

The base is a housing (200) that houses the semiconductor device (100) and a circuit board (300) on which the semiconductor device is mounted,
The case is arranged so as to face one surface (100a) of the semiconductor device, and the circuit board is arranged so as to face another surface (100b) of the semiconductor device opposite to the one surface;
One surface and the other surface of the semiconductor device are configured as the substrate-facing surface and have the concave portion (51) formed therein.
The space between the concave portion on one surface of the semiconductor device and the convex portion (210) of the housing and the space between the concave portion on the other surface of the semiconductor device and the convex portion (310) of the circuit board are respectively thermally. The mounting structure of the semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is connected.

The resin (60) having thermal conductivity is filled between the concave portion (51) and the convex portion (210, 310). The mounting structure of the semiconductor device described.

A circuit board (12) mounted on one surface of a plate-like island portion (20) of a lead frame and a semiconductor element (10) mounted on the circuit board expose the other surface of the island portion. A semiconductor device (400) sealed with a sealing resin (50) in a state of being mounted is mounted on the substrate with the other surface of the island portion facing the substrate (200). In the mounting structure of the semiconductor device,
At a portion of the semiconductor device facing the base material, a concave portion (52) is formed in the sealing resin, and a biting portion (21) is formed along the concave portion so that a part of the island portion bites into the concave portion. Has been
The other surface of the island portion exposed from the sealing resin extends from the bite portion to an opening edge of a concave portion of the sealing resin,
One surface of the island portion is in contact with the circuit board at the bite portion to support the circuit board,
A protrusion (210) is formed in a portion of the base material facing the bite portion, and the base portion and the semiconductor device are thermally connected to each other by the protrusion entering the bite portion. A mounting structure of a semiconductor device, which is connected.