JP2004349347A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上できる半導体装置を提供する。
【解決手段】この半導体装置１は、互いに交差して延びる第１リードフレーム８と第２および第３のリードフレーム９，１０とを備えている。第１リードフレーム８と第２および第３のリードフレーム９，１０との間（交差部）には、半導体チップ７が配置されている。半導体チップ７は、モールド樹脂５で封止されている。半導体装置１の底面に垂直な方向から見て、第１ないし第３リードフレーム８，９，１０の両端部（８ａ，９ａ，１０ａ）は、モールド樹脂５の縁部から突出している。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップをモールド樹脂で封止してなる半導体装置に関し、特に、発熱量が多い半導体チップをモールド樹脂で封止してなる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置において、半導体チップはモールド樹脂（封止樹脂）に封止されているため、半導体チップで発生する熱は半導体装置（モールド樹脂）内に滞留しやすい。このため、駆動時の発熱量が多い半導体チップを備えた半導体装置において、半導体チップで発生する熱を半導体装置の外部に効率的に放散させることが必要である。
【０００３】
たとえば、下記特許文献１には、半導体チップの１つの面に接合されたリードフレームが、半導体チップとの接合部近傍においてモールド樹脂から露出された半導体装置が開示されている。この半導体装置では、半導体チップで発生する熱は、主として、このリードフレームのモールド樹脂からの露出部から外部に放散されるようになっている。
また、下記特許文献２，３では、リードフレームの代わりに、半導体チップの１つの面に接合された放熱板または放熱体が、モールド樹脂の外部に露出された半導体装置が開示されている。この半導体装置では、半導体チップで発生する熱は、主として、この放熱板または放熱体のモールド樹脂からの露出部から外部に放散されるようになっている。
【０００４】
さらに、モールド樹脂から半導体チップが直接露出された半導体装置もある。この半導体装置は、ほぼ直方体の形状を有しており、半導体チップは半導体装置の１つの面の中央部から露出されている。半導体チップで発生する熱は直接半導体装置の外部に放散される。この半導体装置は、半導体チップが露出された面が配線基板に対向されて配線基板に実装される。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１６０６３９号公報
【特許文献２】
特開平８−２９８３０２号公報
【特許文献３】
特開平１０−３２１７６８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、半導体チップの発熱量が多い場合、上述の構造を有する半導体装置では、半導体チップで発生する熱を充分放散させることができず、さらなる放熱性の向上が図られた半導体装置が望まれていた。
また、半導体チップがモールド樹脂から直接露出された半導体装置では、半導体チップが割れやすいという問題があった。さらに、このような半導体装置では、露出された半導体チップを半田などにより配線基板に接合した場合、この接合部は半導体装置と配線基板との間に隠れてしまうため、この接合部を直接視認することはできず、良好に接合されているか否かの確認が容易ではなかった。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、放熱性を向上できる半導体装置を提供することである。
この発明の他の目的は、配線基板に接合した際、配線基板との接合状態を容易に確認できる半導体装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、底面（４Ｂ，４３Ｂ）を有し、この底面が配線基板（１２）に対向するように当該配線基板に実装可能な半導体装置（１，２１，２５，２９，３３，３９）であって、半導体チップ（７，４５）と、この半導体チップを封止するモールド樹脂（５，３８）と、当該半導体装置において、上記半導体チップに対して上記底面側で上記半導体チップに接合され、上記底面にほぼ平行に延び、上記底面に垂直な方向から見て、両端部（８ａ，４１ａ）が上記モールド樹脂の縁部から突出しており、この両端部で当該配線基板に接合可能な第１の放熱部材（８，４１）と、当該半導体装置において、上記半導体チップに対して上記底面とは反対側の上面（４Ｔ，４３Ｔ）側で上記半導体チップに接合され、上記底面にほぼ平行に上記第１の放熱部材と交差して延び、上記底面に垂直な方向から見て、両端部（９ａ，１０ａ，３９ａ）が上記モールド樹脂の縁部から突出しており、この両端部で当該配線基板に接合可能な第２の放熱部材（９，１０，３９）とを含み、上記第１および第２の放熱部材の一方が、上記半導体チップに電気接続されたリードフレーム（８，９，１０，４１）であり、上記半導体チップで発生する熱が、上記第１の放熱部材および上記第２の放熱部材を介して放散されるように構成されたことを特徴とする半導体装置である。なお、括弧内の数字は後述の実施形態における対応構成要素等を示す。以下、この項において同じ。
【０００９】
この発明によれば、半導体チップは第１および第２の放熱部材の間に配置されており、半導体チップで発生する熱は、第１および第２の放熱部材を介して放散される。従来の半導体装置のように半導体チップの一面のみにリードフレームや放熱板または放熱体が接合されている場合は、半導体チップで発生する熱は、実質的に半導体チップに対して一方の側から放散される。
これに対して、本発明に係る半導体装置では、半導体チップで発生する熱は、半導体チップに対して、第１および第２の放熱部材が配置された二方向（半導体装置の底面側および上面側）から放散される。さらに、第１および第２の放熱部材が交差していることにより、第１および第２の放熱部材に伝えられた熱は、それぞれ、第１および第２の放熱部材の長さ方向に沿う二方向、すなわち、底面に垂直な方向から見て半導体チップに対して四方向に伝えられて放散される。したがって、この半導体装置は従来の半導体装置と比べて高い放熱性を有する。
【００１０】
第１および第２の放熱部材は、大きな面積を有することが好ましく、たとえば、底面に垂直な方向から見て、半導体チップが第１および第２の放熱部材の交差部に完全に入るようなものとすることができる。この場合、放熱性をより高くすることができる。
また、この半導体装置は、第１および第２の放熱部材の両端部で配線基板に接合できるので、配線基板との接合強度を大きくできる。さらに、第１の放熱部材は半導体装置の底面に露出していてもよく、この場合、第１および第２の放熱部材の両端部に加えて、第１の放熱部材の底面に露出した部分で配線基板に接合できる。この場合、配線基板との接合面積をより大きくできるので、この半導体装置と配線基板との間の接合強度をさらに大きくできる。
【００１１】
さらに、第１および第２の放熱部材の両端部は、底面に垂直な方向から見てモールド樹脂の縁部から突出しているので、半導体装置（第１および第２の放熱部材の両端部）と配線基板との接合部を直接視認できる。このため、この半導体装置は配線基板との接合状態を容易に確認できる。
半導体チップと配線基板とは、リードフレームである第１および第２の放熱部材の一方を介して電気接続できる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、上記第１および第２の放熱部材の両方が、上記半導体チップに電気接続されたリードフレームであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置である。
この発明によれば、半導体チップを第１および第２の放熱部材を介して、配線基板に電気接続できる。
請求項３記載の発明は、上記半導体チップに、ソース電極（１１Ｓ）およびドレイン電極（１１Ｄ）を有する電界効果トランジスタが形成されており、上記ドレイン電極が上記第１の放熱部材に電気接続されており、上記ソース電極が上記第２の放熱部材に電気接続されていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置である。
【００１３】
電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ； ＦＥＴ）が形成された半導体チップにおいて、半導体チップは、ソース電極とドレイン電極との間に電流が流れることによって発熱する。この発明の構成により、ＦＥＴで発生する熱を良好に半導体装置の外部に放散させることができる。ＦＥＴは、たとえば、ＭＯＳ ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）とすることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、上記半導体チップが、上記第１および第２の放熱部材の上記一方にワイヤレス接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置である。ここで、ワイヤレス接続とは、半導体チップとリードフレームとを、金線等のボンディングワイヤを介さず、近接した状態で接合材（たとえば、半田）を用いて接合することをいう。
この発明によれば、半導体チップと第１または第２の放熱部材とは、ボンディングワイヤを介さず、近接した状態で半田などの接合材により、電気接続されているとともに機械的に接合されている。これにより、半導体チップで発生する熱は、ワイヤレス接続された部分を介して、効率的に第１または第２の放熱部材に伝えられる。したがって、この半導体装置は放熱性が高い。
【００１５】
この場合、第１および第２の放熱部材を充分大きなものとすることにより、放熱性の向上を図ることができるとともに、半導体チップと第１または第２の放熱部材との接合強度を高くすることができる。
第１および第２の放熱部材がともに半導体チップに電気接続されたリードフレームである場合、半導体チップは、第１および第２の放熱部材の双方にワイヤレス接続されていることが好ましい。この場合、半導体チップで発生する熱は、第１および第２の放熱部材の双方に良好に伝えられるので、このような半導体装置は放熱性が高い。
【００１６】
第２の放熱部材は、配線基板に対して電気的に絶縁されるように接合されるものであってもよい。すなわち、第２の放熱部材は、半導体チップと配線基板との電気接続に寄与しないものであってもよい。この場合、半導体チップと配線基板とは、第１の放熱部材を介して配線基板に電気接続されるとともに、半導体チップで発生する熱は、第１および第２の放熱部材を介して半導体装置の外部に放散される。
【００１７】
請求項５記載の発明は、上記第２の放熱部材が、当該半導体装置の上記上面側において上記モールド樹脂から露出された放熱部（６）を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置（１）である。
この発明によれば、放熱部を介して、半導体チップで発生する熱を短い距離で半導体装置の外部に放散させることができる。
請求項６記載の発明は、上記第２の放熱部材に接合され、上記モールド樹脂から露出された第３の放熱部材（２２，２６，３０，３４）をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置（２１，２５，２９，３３）である。
【００１８】
この発明によれば、モールド樹脂から露出された第３の放熱部材を介して、半導体チップで発生する熱を効率的に半導体装置の外部に放散させることができる。第３の放熱部材の露出面積は大きいことが好ましい。第３の放熱部材は、たとえば、多数の板状部（フィン）を備えたものとすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な斜視図である。
この半導体装置１は、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳ ＦＥＴ ； Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成された半導体チップを内部に備えており、この半導体チップを封止するモールド樹脂５により、扁平なほぼ直方体形状に形成されている。半導体装置１の各側面２（半導体装置１の厚さ方向に平行な面）において、モールド樹脂５からは、金属からなる複数（この実施形態では４つ）のリードフレーム３が突出している。また、半導体装置１の厚さ方向に垂直な一対の面の一方（以下、「上面」という。）４Ｔの中央部には、金属からなる放熱部６がモールド樹脂５から露出されている。モールド樹脂５からの放熱部６の露出部は平坦面となっており、この平坦面とモールド樹脂５の表面とはほぼ面一になっている。
【００２０】
半導体装置１の互いに平行な２対の側面２のうち、一方の対の側面２Ａからのリードフレーム３の突出部は、ドレイン端子３Ｄとなっている。また、半導体装置１の他方の対の側面２Ｂからのリードフレーム３の突出部は、ソース端子３Ｓおよびゲート端子３Ｇとなっている。ゲート端子３Ｇは、一対の側面２Ａの一方に隣接している。
ドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇは、いずれも、半導体装置１の上面４Ｔの反対側の面（以下、「底面」という。）４Ｂ側に配置されている。ドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇの底面４Ｂ側の面と、半導体装置１の底面４Ｂとは、ほぼ面一になっている。
【００２１】
図２は、図１に示す切断線ＩＩ−ＩＩに沿う半導体装置１の図解的な断面図である。図３は、底面４Ｂに垂直な方向から上面４Ｔを見た半導体装置１の図解的な平面図である。図３では、モールド樹脂５を取り除いて示しており、モールド樹脂５の縁部を二点鎖線で示している。
リードフレーム３は、底面４Ｂにほぼ平行に延びる板状の第１ないし第３リードフレーム８，９，１０を含んでいる。第１リードフレーム８と第２リードフレーム９および第３リードフレーム１０とは、互いにほぼ直交する方向に延びて交差している。第１リードフレーム８は、第２および第３リードフレーム９，１０より幅が広く、第２リードフレーム９は、第３リードフレーム１０より幅が広い。
【００２２】
第１ないし第３リードフレーム８，９，１０の両端部８ａ，９ａ，１０ａは、底面４Ｂに垂直な方向から見て、モールド樹脂５の縁部から突出している（図３参照）。
第１リードフレーム８は、ほぼ１つの平面上にのる平板状の形状を有しており、図２の紙面に垂直な方向に延びている。第１リードフレーム８は、底面４Ｂから露出している。第１リードフレーム８の長さ方向の両端部８ａは櫛状にされており、この櫛状部分の端部はモールド樹脂５の縁部から突出してドレイン端子３Ｄとなっている（図１参照）。この櫛状部分の基端部はモールド樹脂５の内部にある。このような構造により、第１リードフレーム８はモールド樹脂５から抜けにくくなっている。
【００２３】
第２および第３リードフレーム９，１０は、それぞれ、第１リードフレーム８とほぼ同じ平面上にのる両端部９ａ，１０ａと、この平面から一定の距離離れた平面に沿って配設された中間部９ｃ，１０ｃと、両端部９ａ，１０ａと中間部９ｃ，１０ｃと間の立ち上がり部９ｂ，１０ｂとを含んでいる。中間部９ｃ，１０ｃにより、第１リードフレーム８と第２および第３リードフレーム９，１０との干渉が回避されている。
【００２４】
第２リードフレーム９の両端部９ａは櫛状にされており、この櫛状部分の端部はモールド樹脂５の縁部から突出してソース端子３Ｓとなっている（図１参照）。この櫛状部分の基端部は、モールド樹脂５の内部にある。このような構造により、第２および第３リードフレーム９，１０はモールド樹脂５から抜けにくくなっている。
第３リードフレーム１０の両端部１０ａは、モールド樹脂５の縁部から突出してゲート端子３Ｇとなっている。
【００２５】
第２リードフレーム９の中間部９ｃにおいて半導体チップ７近傍の部分は、半導体チップ７側とは反対側に突出するように厚くされ、半導体装置１の上面４Ｔにおいてモールド樹脂５から露出された放熱部６となっている。すなわち、放熱部６は、第２リードフレーム９の一部をなしている。
半導体装置１の厚さ方向に関して、第１リードフレーム８と第２および第３リードフレーム９，１０の中間部９ｃ，１０ｃとの間には、半導体チップ７が配置されている。半導体チップ７は板状の形状を有しており、半導体チップ７の厚さ方向と半導体装置１の厚さ方向とは一致する。半導体チップ７と第１ないし第３リードフレーム８，９，１０とは、ボンディングワイヤを介さず、近接されて半田１５により接合されている。すなわち、半導体チップ７と第１ないし第３リードフレーム８，９，１０とは、ワイヤレス接続されている。
【００２６】
立ち上がり部９ｂは、モールド樹脂５内で半導体チップ７の側面近傍を通るように配設されている。
半導体チップ７は、第１リードフレーム８と第２および第３リードフレーム９，１０の配置領域とが重なる領域（以下、「重複領域」という。）１６よりわずかに小さいが、重複領域１６とほぼ同じ面積を有している。半導体チップ７の全体は、重複領域１６内に配置されており、半導体チップ７と第１ないし第３リードフレーム８，９，１０とは大きな面積で重なっている。
【００２７】
図４は、半導体チップ７の構造を示す図解的な斜視図である。
半導体チップ７の一方表面には、ソース電極１１Ｓおよびゲート電極１１Ｇが形成されている。ゲート電極１１Ｇの面積は、ソース電極１１Ｓの面積と比べて小さい。ゲート電極１１Ｇは、半導体チップ７を厚さ方向に見下ろす平面視において、半導体チップ７の一辺近傍に配置されている。一方、ソース電極１１Ｓは、半導体チップ７の上記一辺近傍を回避した領域に形成されている。
【００２８】
半導体チップ７の他方表面にはドレイン電極１１Ｄが形成されている。
図３を参照して、底面４Ｂに垂直な方向から見て、第２リードフレーム９が存在する領域内に、ソース電極１１Ｓの全体が位置しており、ソース電極１１Ｓと第３リードフレーム１０とは重なっていない。半導体チップ７は、ソース電極１１Ｓを介して第２リードフレーム９にワイヤレス接続されており、ソース電極１１Ｓと第２リードフレーム９とは、電気接続されているとともに機械的に接合されている。
【００２９】
同様に、底面４Ｂに垂直な方向から見て、第３リードフレーム１０が存在する領域内に、ゲート電極１１Ｇの全体が位置しており、ゲート電極１１Ｇと第２リードフレーム９とは重なっていない。半導体チップ７は、ゲート電極１１Ｇを介して第３リードフレーム１０にワイヤレス接続されており、ゲート電極１１Ｇと第３リードフレーム１０とは、電気接続されているとともに機械的に接合されている。
【００３０】
図５は、半導体装置１の図解的な底面図であり、底面４Ｂに垂直な方向から底面４Ｂを見た状態を示している。図５では、モールド樹脂５を取り除いて示しており、モールド樹脂５の縁部を二点鎖線で示している。
ドレイン電極１１Ｄは、半導体チップ７の中央部に形成されており、ドレイン電極１１Ｄは、半導体チップ７の占める面積とほぼ同等の（わずかに小さい）大きな面積を有している。半導体チップ７は、ドレイン電極１１Ｄを介して第１リードフレーム８にワイヤレス接続されており、ドレイン電極１１Ｄと第１リードフレーム８とは、電気接続されているとともに機械的に接合されている。ドレイン電極１１Ｄが大きな面積を有していることにより、半導体チップ７と第１リードフレーム８との接合面積は大きくなっている。
【００３１】
以上のように、半導体チップ７は、半導体チップ７の厚さ方向に関して両側（二方向）から第１ないし第３リードフレーム８，９，１０で挟まれており、第１ないし第３リードフレーム８，９，１０との接合面積は大きくなっている。これにより、半導体チップ７とリードフレーム３との接合強度は高くなっている。
図６は、半導体装置１が実装される配線基板の図解的な平面図である。
配線基板１２には、ドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇに対応する位置に、それぞれ、電極パッド１３Ｄ，１３Ｓ，１３Ｇが形成されている。電極パッド１３Ｄ，１３Ｓ，１３Ｇからは、それぞれ、配線１４Ｄ，１４Ｓ，１４Ｇが延びている。
【００３２】
図５および図６を参照して、半導体装置１は、底面４Ｂを配線基板１２に対向させて、配線基板１２に実装できる。この際、半導体装置１のドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇを、半田などを用いて、それぞれ、配線基板１２の電極パッド１３Ｄ，１３Ｓ，１３Ｇに接合することができる。
半導体装置１は、４つの側面２から突出したドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇにより、配線基板１２に対して大きな接合面積で接合可能である。したがって、半導体装置１は、大きな接合強度で配線基板１２に接合できる。
【００３３】
配線基板１２には、半導体装置１の底面４Ｂに相当する位置に、接合用のパッドが形成されていてもよい。接合用のパッドと底面４Ｂに露出した第１リードフレーム８とを半田などにより接合することにより、半導体装置１と配線基板１２との接合面積をさらに大きくして、接合強度をさらに大きくすることができる。
ドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇが、半導体装置１の側面２から突出していることにより、ドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇと、配線基板１２（電極パッド１３Ｄ，１３Ｓ，１３Ｇ）との接合部を直接視認できる。したがって、この半導体装置１は、配線基板１２に接合した際、配線基板１２との接合状態を容易に確認できる
半導体チップ７は、ソース電極１１Ｓとドレイン電極１１Ｄとの間に電流が流れることにより発熱する。この際、半導体チップ７の発熱量は多い。半導体チップ７と第１ないし第３リードフレーム８，９，１０とが大きな面積で重なっていること、ならびにソース電極１１Ｓ、ドレイン電極１１Ｄ、およびゲート電極１１Ｇが、第１ないし第３リードフレーム８，９，１０にワイヤレス接続されていることにより、半導体チップ７で発生する熱は、効率的に第１ないし第３リードフレーム８，９，１０に伝えられる。
【００３４】
第１ないし第３リードフレーム８，９，１０に伝えられた熱は、ドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、ゲート端子３Ｄ、ならびにドレイン端子３Ｄ、ソース端子３Ｓ、およびゲート端子３Ｇが接合された電極パッド１３Ｄ，１３Ｓ，１３Ｇから延びる配線１４Ｄ，１４Ｓ，１４Ｇを介して大気中に放散される。
このように、半導体チップ７で発生する熱は、半導体チップ７に対して一方向ではなく、二方向（第１リードフレーム８が配置された方向、ならびに第２および第３リードフレーム９，１０が配置された方向）から伝えられて放散される。
【００３５】
さらに、第１リードフレーム８ならびに第２および第３リードフレーム９，１０に伝えられた熱は、それぞれ、第１リードフレーム８の長さ方向に沿う二方向ならびに第２および第３リードフレーム９，１０の長さ方向に沿う二方向、すなわち、半導体チップ７に対して四方向から放散される。これにより、半導体装置１の放熱性は高くなっている。
さらに、第２リードフレーム９に伝えられた熱は、放熱部６からも大気中に放散される。放熱部６が、第２リードフレーム９の一部を厚くして形成されていることにより、半導体チップ７で発生する熱は、短い距離で大気中に放散される。このような効果によっても、半導体装置１の放熱性は高くなっている。
【００３６】
配線基板１２に実装された半導体装置１は、半導体装置１に送風可能な位置にファンが取り付けられて使用されてもよい。ファンにより半導体装置１（特に、放熱部６）に送風することにより、半導体チップ７で発生する熱をさらに効率的に大気中に放散させることができる。
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な断面図であり、図７（ｂ）は、その図解的な平面図である。この図７において、図１ないし図３に示す構成要素等に対応する構成要素等は、同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
この半導体装置２１では、第２リードフレーム９には、放熱部６は形成されておらず、第２リードフレーム９は一様な厚さを有する。半導体装置２１の上面４Ｔ中央部において、モールド樹脂５には開口５ａが形成されている。開口５ａの内部には、第２リードフレーム９において半導体チップ７近傍の部分が露出されている。
開口５ａには、放熱部材２２が嵌め込まれている。放熱部材２２は、半田や銀ペーストなどにより第２リードフレーム９に接合されている。
【００３８】
放熱部材２２は、第２リードフレーム９やモールド樹脂５にかしめられていてもよい。すなわち、放熱部材２２と第２リードフレーム９とは、半田や銀ペーストなどを介さず、直接接するようにされていてもよい。
この場合、たとえば、第２リードフレーム９と放熱部材２２とがかしめられているものとすることができる。たとえば、第２リードフレーム９の一部が、放熱部材２２の上方（第２リードフレーム９側とは反対側）に回り込むように屈曲されて、放熱部材２２を挟み込むようにされていてもよい。また、放熱部材２２の端部が、第２リードフレーム９の下方（放熱部材２２側とは反対側）に回り込んで延び、第２リードフレーム９を挟み込むようにされていてもよい。以上の場合、第２リードフレーム９と放熱部材２２とをかしめた後、モールド樹脂５を形成するものとすることができる。
【００３９】
放熱部材２２は金属からなり、板状で半導体装置２１の厚さ方向にほぼ平行で互いに平行な多数のフィン２２ｐを備えている。フィン２２ｐはモールド樹脂５の外部に露出している。これにより、図１に示す半導体装置１の放熱部６の露出面積と比べて、放熱部材２２の露出面積は大きくなっており、放熱部材２２と空気とが大きな面積で接するようになっている。
このような構造を有する半導体装置２１において、半導体チップ７で発生する熱は、第１ないし第３リードフレーム８，９，１０を介して放散されるととともに、放熱部材２２を介して効率的に放散される。放熱部材２２の露出面積が大きいことにより、この半導体装置２１は、図１に示す半導体装置１と比べて高い放熱性を有する。
【００４０】
放熱部材２２は、図７に示すようなフィン２２ｐを有するものに限られず、以下に示すように様々な形態を有するものを用いることができる。
図８は、本発明の第３ないし第５の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な平面図である。図８中、図７に示す半導体装置２１の構成要素等に対応する構成要素等には、同じ参照符号を付して説明を省略する。
図８（ａ）に示す第３実施形態の半導体装置２５は、図７に示す半導体装置２１と類似した構造を有するが、放熱部材の構造が異なっている。半導体装置２５に備えられた放熱部材２６は金属からなり、同軸状に配置された径の異なる多数の円筒状部分２６ｐを有している。円筒状部分２６ｐは、モールド樹脂５から露出している。
【００４１】
図８（ｂ）に示す第４実施形態の半導体装置２９は、図８（ａ）に示す半導体装置２５と類似した構造を有するが、放熱部材の構造が異なっている。半導体装置２９に備えられた放熱部材３０は金属からなり、平面視において矩形（この実施形態ではほぼ正方形）で同軸状に配置された多数の筒状部分３０ｐを有している。筒状部分３０ｐは、モールド樹脂５から露出している。
図８（ｃ）に示す第５実施形態の半導体装置３３は、図７に示す半導体装置２１と類似した構造を有するが、放熱部材の構造が異なっている。半導体装置３３に備えられた放熱部材３４は金属からなり、互いにわずかな間隔を開けて嵌め合わされるように配置された一対の櫛形部分３４ｐを有している。櫛形部分３４ｐは、モールド樹脂５から露出している。
【００４２】
いずれの放熱部材２６，３０，３４も、放熱部６（図１参照）より大きな露出面積を有しており、これにより、半導体装置２５，２９，３３の放熱性は、半導体装置１の放熱性より高くなっている。
図９（ａ）は、本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す切断線ＩＸ−ＩＸに沿うその図解的な断面図である。
【００４３】
この半導体装置３７は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）が形成されたほぼ直方体の半導体チップ４５を内部に備えモールド樹脂３８により扁平でほぼ直方体の形状に成型された本体部４４と、本体部４４を覆うように取り付けられた放熱部材３９（図９（ｂ）では図示を省略）とを備えている。
半導体チップ４５の１つの面には、半田４６により伝熱部材４２が接合されている。伝熱部材４２は、本体部４４の厚さ方向に直交する一対の面の一方（以下、「上面」という。）４３Ｔの中央部で、モールド樹脂３８から露出している。本体部４４の上面４３Ｔと伝熱部材４２の露出面とは、ほぼ面一になっている。
【００４４】
モールド樹脂３８の４つの側面４０（本体部４４の厚さ方向に平行な面）のうち、互いに平行な一対の側面４０Ａからは、それぞれ複数（この実施形態では４つ）のリードフレーム４１が突出している。各リードフレーム４１は、側面４０Ａに垂直な方向にモールド樹脂３８を貫通して延びている。リードフレーム４１と伝熱部材４２とは、たとえば、同じ材質からなるものとすることができる。
リードフレーム４１は、半導体チップ４５に対して伝熱部材４２とは反対側に配置されている。換言すれば、半導体チップ４５はリードフレーム４１と伝熱部材４２とに挟まれている。半導体チップ４５のリードフレーム４１に対向する面には、機能素子やその取り出し電極が形成されているが、半導体チップ４５の他の面には、機能素子やその取り出し電極は形成されていない。
【００４５】
半導体チップ４５に形成された取り出し電極には、バンプ４７が接合されており、半導体チップ４５のバンプ４７が形成された面とリードフレーム４１とは、半田４６によりワイヤレス接続されている。すなわち、半導体チップ４５とリードフレーム４１とは、半田により、電気接続されているとともに機械的に接合されている。
リードフレーム４１は、いずれも、本体部４４の厚さ方向に関して、上面４３Ｔの反対側の面（以下、「底面」という。）４３Ｂ側に配置されており、リードフレーム４１の底面４３Ｂ側の面と底面４３Ｂとは、ほぼ面一になっている。リードフレーム４１は、底面４３Ｂに露出している。また、底面４３Ｂに垂直な方向から見て、リードフレーム４１の両端部４１ａはモールド樹脂３８の縁部から突出している。
【００４６】
放熱部材３９は、底面４３Ｂにほぼ平行に延びており、底面４３Ｂに垂直な方向から見て、リードフレーム４１とほぼ直交する方向にリードフレーム４１と交差して延びている。底面４３Ｂに垂直な方向から見て、放熱部材３９は本体部４４よりわずかに狭い幅を有しており、放熱部材３９の両端部はモールド樹脂３８の縁部から突出している。
放熱部材３９の両端部３９ａは板状の形状を有しており、リードフレーム４１とほぼ同一平面上にある。一方、放熱部材３９の長さ方向中間部３９ｃは、本体部４４の上面４３Ｔに沿うように配設されている。両端部３９ａと中間部３９ｃとの間は、本体部４４の側面４０のうち側面４０Ａとは異なる一対の側面４０Ｂに沿って配設された立ち上がり部３９ｂとなっている。
【００４７】
放熱部材３９は、伝熱部材４２のモールド樹脂３８からの露出面と接している。このため、半導体チップ４５で発生する熱は、伝熱部材４２を介して放熱部材３９に伝えられる。一方、放熱部材３９は半導体チップ４５には電気接続されていない。すなわち、放熱部材３９は、半導体チップ４５の電気接続には寄与しない。
放熱部材３９の中間部３９ｃからは、本体部４４の厚さ方向およびリードフレーム４１の長さ方向に平行で、互いに平行な多数の板状部（フィン）３９ｐが突出している。これにより、放熱部材３９の表面積が大きくなっている。
【００４８】
この半導体装置３７を実装する配線基板は、リードフレーム４１のモールド樹脂３８からの突出部に対応する位置に配線が接続された電極パッドが形成され、放熱部材３９の両端部３９ａに対応する位置に接合用パッドが形成されたものとすることができる。
この場合、底面４３Ｂを配線基板に対向させ、リードフレーム４１のモールド樹脂３８からの突出部を電極パッドに接合することにより、半導体チップ４５と配線基板に形成された電極パッドとを電気接続できるとともに、半導体装置３７を配線基板に機械的に接合できる。また、半田などにより、両端部３９ａを接合用パッドに接合することにより、半導体装置３７を配線基板に機械的に接合できる。この状態で、半導体チップ４５は機能素子が形成された面が配線基板側に向けられて（フェースダウンされて）いる。
【００４９】
底面４３Ｂに垂直な方向から見て、リードフレーム４１の両端部、および放熱部材３９の両端部３９ａが、モールド樹脂３８の縁部から突出していることにより、上記の接合部を直接視認できる。このため、この半導体装置３７は配線基板との接合状態を容易に確認できる。
接合用パッドは、配線基板上で配線から電気的に絶縁されたものとすることができる。この場合、放熱部材３９は、配線基板に対して電気的に絶縁されて接合される。
【００５０】
半導体チップ４５で発生する熱は、半導体チップ４５に対して二方向（互いに反対側）に配置されたリードフレーム４１および伝熱部材４２（放熱部材３９）に伝えられ、それぞれ、リードフレーム４１の長さ方向に沿った２方向および放熱部材３９の長さ方向に沿った２方向、すなわち、半導体チップ４５に対して４方向から大気中に放散される。放熱部材３９が大きな面積を有することにより、放熱部材３９を介して効率的に放熱できる。
【００５１】
本体部４４と放熱部材３９とは分離不可能に形成されていてもよい。この場合、半導体装置３７を一括して配線基板に実装できる。また、本体部４４と放熱部材３９とは分離可能に形成されていてもよい。この場合、本体部４４を配線基板に実装した後、放熱部材３９を配線基板に実装して、本体部４４と放熱部材３９とが接するようにしてもよい。
本発明の実施形態の説明は以上の通りであるが、本発明は他の形態でも実施できる。たとえば、第１の実施形態に係る半導体装置１において、第３リードフレーム１０は、底面４３Ｂに垂直な方向から見て、半導体装置１の一方の側方にのみ延びていてもよい。
【００５２】
半導体チップ７と第１ないし第３リードフレーム８，９，１０とはすべてワイヤレス接続されている必要はない。たとえば、第３リードフレーム１０の代わりに、両端部１０ａに相当する部分のみからなるリードフレーム、すなわち、立ち上がり部１０ｂおよび中間部１０ｃを有さないリードフレームを用い、このリードフレームとゲート電極１１Ｇとが、ボンディングワイヤを介して接続されていてもよい。
【００５３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な斜視図である。
【図２】図１に示す半導体装置の図解的な断面図である。
【図３】底面に垂直な方向から上面を見た図１に示す半導体装置の図解的な平面図である。
【図４】半導体チップの構造を示す図解的な斜視図である。
【図５】図１に示す半導体装置の図解的な底面図である。
【図６】図１に示す半導体装置が実装される配線基板の図解的な平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な断面図および平面図である。
【図８】本発明の第３ないし第５の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な平面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係る半導体装置の構造を示す図解的な斜視図および断面図である。
【符号の説明】
１，２１，２５，２９，３３，３７ 半導体装置
３ リードフレーム
４Ｂ，４３Ｂ 底面
４Ｔ，４３Ｔ 上面
５，３８ モールド樹脂
６ 放熱部
７，４５ 半導体チップ
８ 第１リードフレーム
８ａ 第１リードフレームの両端部
９ 第２リードフレーム
９ａ 第２リードフレームの両端部
１０ 第３リードフレーム
１０ａ 第３リードフレームの両端部
１１Ｓ ソース電極
１１Ｄ ドレイン電極
１２ 配線基板
１５ 半田
２２，２６，３０，３４，３９ 放熱部材
３９ａ 放熱部材の両端部
４１ リードフレーム
４１ａ リードフレームの両端部
４２ 伝熱部材

Claims (6)

1. 底面を有し、この底面が配線基板に対向するように当該配線基板に実装可能な半導体装置であって、
   半導体チップと、
   この半導体チップを封止するモールド樹脂と、
   当該半導体装置において、上記半導体チップに対して上記底面側で上記半導体チップに接合され、上記底面にほぼ平行に延び、上記底面に垂直な方向から見て、両端部が上記モールド樹脂の縁部から突出しており、この両端部で当該配線基板に接合可能な第１の放熱部材と、
   当該半導体装置において、上記半導体チップに対して上記底面とは反対側の上面側で上記半導体チップに接合され、上記底面にほぼ平行に上記第１の放熱部材と交差して延び、上記底面に垂直な方向から見て、両端部が上記モールド樹脂の縁部から突出しており、この両端部で当該配線基板に接合可能な第２の放熱部材とを含み、
   上記第１および第２の放熱部材の一方が、上記半導体チップに電気接続されたリードフレームであり、
   上記半導体チップで発生する熱が、上記第１の放熱部材および上記第２の放熱部材を介して放散されるように構成されたことを特徴とする半導体装置。
2. 上記第１および第２の放熱部材の両方が、上記半導体チップに電気接続されたリードフレームであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 上記半導体チップに、ソース電極およびドレイン電極を有する電界効果トランジスタが形成されており、上記ドレイン電極が上記第１の放熱部材に電気接続されており、上記ソース電極が上記第２の放熱部材に電気接続されていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
4. 上記半導体チップが、上記第１および第２の放熱部材の上記一方にワイヤレス接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
5. 上記第２の放熱部材が、当該半導体装置の上記上面側において上記モールド樹脂から露出された放熱部を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
6. 上記第２の放熱部材に接合され、上記モールド樹脂から露出された第３の放熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。

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