JP2010141034A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device designed to be miniaturized and low-cost by improving the attachment structure of a heat dissipating fin. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes a power element 1, a metal base 4 on which the power element 1 is mounted, and a plurality of heat dissipating fins 7 for dissipating the heat generated in the power element 1 mounted on the metal base 4, wherein the power element 1 is mounted on the one face side of the metal base 4 via an insulating resin layer 3 on which patterns 2a, 2b are formed, an attachment part 7a of the bending part side of the heat dissipating fin 7, the cross section of which forms a U-shape, is closely attached to the other face side; and the metal base 4, including the power element 1 and the insulating resin layer 3 and the proximity of the attachment part 7a of the heat dissipating fin 7, are formed as one unit by sealing with a molding resin 8. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、インバータ等の半導体装置に関し、特に、パワー素子を含む半導体装置の冷却構造に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device such as an inverter, and more particularly to a cooling structure for a semiconductor device including a power element.

従来の半導体装置は、例えば、パワー素子が実装されたリードフレームが放熱フィンに絶縁樹脂シートを介して熱圧着され、パワー素子部から放熱フィンの側面の一部までが、モールド樹脂によって封止されて構成されている。パワー素子はリードフレームにはんだ付けされており、リードフレーム間及びリードフレームと放熱フィン間は絶縁樹脂シートとモールド樹脂の封止により、外部と絶縁されている。そして、パワー素子の発熱は、リードフレーム、絶縁樹脂シートを介して放熱フィンに伝熱されて放熱されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。   In a conventional semiconductor device, for example, a lead frame on which a power element is mounted is thermocompression bonded to a radiating fin via an insulating resin sheet, and a part from the power element portion to a part of the side surface of the radiating fin is sealed with a mold resin. Configured. The power element is soldered to the lead frame, and between the lead frames and between the lead frame and the radiating fin is insulated from the outside by sealing with an insulating resin sheet and a mold resin. Then, the heat generated by the power element is transferred to the heat radiating fins via the lead frame and the insulating resin sheet to be radiated (see, for example, Patent Document 1).

また、半導体装置等の電子部品へ取り付ける放熱器としては、例えば、放熱板が所定間隔で対向してＵ字状に形成された複数の放熱フィンを、放熱フィン支持基盤（金属ベース）の平面上に所定間隔で平行に多数形成した嵌合溝に嵌合させ、かしめ等により固定して構成されたものが知られている。これによれば、金属ベースが押出し成形やダイキャスト成形等で製作でき、トング比（フィン隙間／フィン高さ）を小さくすることで、成形金型の金型強度や部材のつまりを軽減できるため、フィンピッチを小さくできる。また、放熱フィンは個別に製作できるため、フィン長さを長くできる（例えば、特許文献２参照）。   In addition, as a radiator attached to an electronic component such as a semiconductor device, for example, a plurality of radiating fins formed in a U shape with radiating plates facing each other at a predetermined interval are arranged on the plane of the radiating fin support base (metal base). There are known ones that are fitted in a plurality of fitting grooves formed in parallel at predetermined intervals and fixed by caulking or the like. According to this, the metal base can be manufactured by extrusion molding, die casting molding, etc., and by reducing the tong ratio (fin gap / fin height), the mold strength of the molding die and clogging of the members can be reduced. The fin pitch can be reduced. Moreover, since a radiation fin can be manufactured separately, fin length can be lengthened (for example, refer patent document 2).

特開平１１−２０４７００号公報（第３頁、図５）Japanese Patent Laid-Open No. 11-204700 (page 3, FIG. 5) 特開２００２−２６２００号公報（第３頁、図１）JP 2002-26200 A (page 3, FIG. 1)

半導体装置において、パワー素子部及び放熱フィンの一部を樹脂で封止する構成を採用した場合、封止後にモールド樹脂の熱収縮が発生するため、放熱フィンがモールド樹脂に追随して変形することで反りが発生する場合がある。また、特許文献１のように放熱フィンの側面でモールド樹脂と密着させた場合、モールド樹脂の熱収縮によるせん断力が発生して、放熱フィンとモールド樹脂の密着面で剥離が発生する虞があった。このような剥離は、パワー素子をマウントしたはんだ接合部にクラックを誘発させて、放熱性を阻害する虞があるという問題点があった。   In a semiconductor device, when a configuration in which a part of the power element portion and the heat radiating fin is sealed with resin is employed, heat shrinkage of the mold resin occurs after sealing, so that the heat radiating fin is deformed following the mold resin. May cause warping. Further, when the side surface of the radiating fin is brought into close contact with the side surface of the heat radiating fin as in Patent Document 1, there is a possibility that a shearing force is generated due to thermal shrinkage of the mold resin, and peeling occurs at the tangential surface between the heat radiating fin and the mold resin. It was. Such peeling has a problem in that a heat-radiating property may be hindered by inducing a crack in the solder joint portion on which the power element is mounted.

また、特許文献２に記載されているような放熱器を半導体装置に適用して、特許文献１のように樹脂封止することも考えられるが、その場合は、樹脂封止後にモールド樹脂の熱収縮が発生するため、金属ベースは、両端側が収縮力によって中心方向に引っ張られて中央部で折り曲げられるように反る。そのため、金属ベース裏面の放熱フィンのかしめ部の隙間が拡大し、放熱フィンと金属ベースのかしめ力が低下する虞があった。その結果、放熱フィンと金属ベース間の接触熱抵抗が大きくなって放熱フィンの放熱性が低下したり、極端な場合には、振動によって放熱フィンが外れ、製品不良に発展する虞があるという問題点があった。   In addition, it is conceivable to apply a radiator as described in Patent Document 2 to a semiconductor device and perform resin sealing as in Patent Document 1, in which case the heat of the mold resin after resin sealing is considered. Since the shrinkage occurs, the metal base warps so that both end sides are pulled in the center direction by the shrinkage force and bent at the center. For this reason, the gap between the caulking portions of the heat dissipating fins on the back surface of the metal base is enlarged, and the caulking force between the heat dissipating fins and the metal base may be reduced. As a result, the contact thermal resistance between the radiating fin and the metal base increases, and the radiating performance of the radiating fin decreases.In extreme cases, the radiating fin may come off due to vibration, resulting in a defective product. There was a point.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、放熱フィンの取付構造を改善して半導体装置の小形化と低コスト化を図ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the mounting structure of the radiating fins to reduce the size and cost of the semiconductor device.

この発明に係る半導体装置は、パワー素子と、一面側にパワー素子が搭載された金属ベースと、金属ベースの他面側に設けられてパワー素子で発生した熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有する半導体装置において、放熱フィンは、断面が略コの字状に形成されて屈曲部側が取付部となっており、金属ベースの他面側に取付部が密接され、パワー素子と金属ベースと放熱フィンの取付部近傍とがモールド樹脂により封止されて一体に形成されているものである。   A semiconductor device according to the present invention includes a power element, a metal base on which the power element is mounted on one side, and a plurality of radiating fins provided on the other side of the metal base to dissipate heat generated by the power element. In the semiconductor device, the heat dissipating fin has a substantially U-shaped cross section, the bent portion side is an attachment portion, the attachment portion is in close contact with the other surface side of the metal base, and the heat element and the metal base are dissipated. The vicinity of the fin mounting portion is integrally formed by sealing with a mold resin.

また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、パワー素子と、パワー素子が搭載される金属ベースと、金属ベースに設けられてパワー素子で発生した熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有する半導体装置の製造方法において、放熱フィンは、断面を略コの字状に形成して屈曲部側を取付部とし、金属ベースの一面側にパワー素子を搭載し、他面側に放熱フィンの取付部を密接させて成形金型内に配置し、パワー素子と金属ベースと放熱フィンの取付部近傍との周囲に形成した空間にモールド樹脂を充填して一体に成形したものである。   The semiconductor device manufacturing method according to the present invention includes a power element, a metal base on which the power element is mounted, and a plurality of radiating fins provided on the metal base to dissipate heat generated by the power element. In the manufacturing method of the apparatus, the radiating fin has a substantially U-shaped cross section, the bent side is the mounting part, the power element is mounted on one side of the metal base, and the radiating fin mounting part is on the other side. Are placed in a molding die in close contact with each other, and a mold resin is filled into a space formed around the power element, the metal base, and the vicinity of the mounting portion of the radiating fin, and is integrally molded.

この発明の半導体装置によれば、金属ベースの一面側にパワー素子が搭載され、他面側に断面が略コの字状に形成された放熱フィンの屈曲部側が密接され、パワー素子と金属ベースと放熱フィンの取付部近傍とがモールド樹脂により封止されて一体に形成されているので、樹脂封止時の樹脂保圧と樹脂封止後の樹脂熱収縮により、放熱フィンの取付面と金属ベースとが密着し、放熱フィンと金属ベースの接触熱抵抗を小さくできる。
また、金属ベース全面をモールド樹脂で覆うため、モールド樹脂が熱収縮しても、金属ベース側面とモールド樹脂の界面に対してせん断力が小さく、密着性が良好となって、金属ベースと放熱フィン間の接触熱抵抗が安定化し、また、振動時の信頼性が向上する。 According to the semiconductor device of the present invention, the power element is mounted on one surface side of the metal base, and the bent portion side of the heat radiating fin having a substantially U-shaped cross section is in close contact with the other surface side. And the vicinity of the mounting portion of the radiating fin are sealed and integrally formed with a mold resin, so that the mounting surface of the radiating fin and the metal are formed by resin holding pressure during resin sealing and resin thermal contraction after resin sealing. The base is in close contact, and the contact thermal resistance between the radiating fin and the metal base can be reduced.
In addition, since the entire surface of the metal base is covered with the mold resin, even if the mold resin is thermally shrunk, the shear force is small with respect to the interface between the side surface of the metal base and the mold resin, and the adhesiveness is improved. The contact thermal resistance is stabilized, and the reliability during vibration is improved.

また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、金属ベースの一面側にパワー素子を搭載し、他面側に放熱フィンの取付部を密接させて成形金型内に配置し、パワー素子と金属ベースと放熱フィンの取付部近傍との周囲に形成した空間にモールド樹脂を充填して一体に成形したので、上記と同様の効果を得ることができる。   Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the power element is mounted on one surface side of the metal base, and the mounting portion of the radiating fin is placed in close contact with the other surface side to be disposed in the molding die. Since the space formed around the metal base and the vicinity of the mounting portion of the heat radiating fin is filled with the mold resin and integrally molded, the same effect as described above can be obtained.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による半導体装置の正面断面図であり、図２は、図１を矢印II−IIから見た側面断面図である。図３は、図１の半導体装置の製造途中における成形金型内の設置様相を示す図である。また、図４は、実施の形態１における半導体装置の放熱フィン取付部の面圧と接触熱抵抗の関係を示す図である。 Embodiment 1 FIG.
1 is a front cross-sectional view of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 2 is a side cross-sectional view of FIG. 1 viewed from an arrow II-II. FIG. 3 is a view showing an installation aspect in the molding die in the course of manufacturing the semiconductor device of FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the contact pressure and the surface pressure of the radiating fin mounting portion of the semiconductor device according to the first embodiment.

先ず、半導体装置に使用されるパワー素子について説明する。パワー素子としては、例えば、入力交流電力を直流に変換するコンバータ部のダイオードや、直流を交流に変換するインバータ部のバイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，ＧＴＯ等がある。実施の形態１の半導体装置は、例えば、パワー素子にＩＧＢＴを使用し、インバータ部のパワー素子を３個ずつ用いて上アーム及び下アームとした６ｉｎ１構成の半導体装置や、インバータ部のパワー素子を１個ずつ用いて上アームと下アームとした２ｉｎ１構成の半導体装置である。   First, a power element used in a semiconductor device will be described. Examples of the power element include a diode in a converter unit that converts input AC power into DC, a bipolar transistor in an inverter unit that converts DC into AC, an IGBT, a MOSFET, a GTO, and the like. In the semiconductor device of the first embodiment, for example, an IGBT is used as a power element, and three power elements in the inverter unit are used for each of the upper arm and the lower arm, and a power element in the inverter unit is used. This is a 2-in-1 semiconductor device having an upper arm and a lower arm, one by one.

以下、図に基づいて説明する。パワー素子１は、表面と裏面にパターン２ａ，２ｂが形成された絶縁樹脂層３の上面に配置されている。この絶縁樹脂層３とパターン２ａ，２ｂの部分は、一体化して製造されるセラミック基板や金属基板などの汎用品を使用することができる。
絶縁樹脂層３の下面側には板状の金属ベース４が配置されている。金属ベース４の材質は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導の部材である。
パワー素子１は絶縁樹脂層３表面のパターン２ａとはんだ接合される。そして、金属ベース４は絶縁樹脂層３裏面のパターン２ｂとはんだ接合される。また、パワー素子１同士、及びパワー素子１とパターン２ａとは金属ワイヤ５により電気的に接続され、更に、外部との出入力制御はパターン２ａ上にはんだ接合されたリード端子６により行われる。
上記のように、パワー素子１は、パターン２ａ，２ｂと絶縁樹脂層３とからなる基板を介して金属ベース４の一面側に搭載されている。 Hereinafter, a description will be given based on the drawings. The power element 1 is disposed on the upper surface of an insulating resin layer 3 having patterns 2a and 2b formed on the front and back surfaces. For the insulating resin layer 3 and the patterns 2a and 2b, general-purpose products such as a ceramic substrate and a metal substrate manufactured in an integrated manner can be used.
A plate-like metal base 4 is disposed on the lower surface side of the insulating resin layer 3. The material of the metal base 4 is a highly heat conductive member such as copper or aluminum.
The power element 1 is soldered to the pattern 2 a on the surface of the insulating resin layer 3. The metal base 4 is soldered to the pattern 2b on the back surface of the insulating resin layer 3. Further, the power elements 1 and the power element 1 and the pattern 2a are electrically connected by a metal wire 5, and the input / output control with the outside is performed by a lead terminal 6 soldered on the pattern 2a.
As described above, the power element 1 is mounted on one surface side of the metal base 4 through the substrate composed of the patterns 2 a and 2 b and the insulating resin layer 3.

金属ベース４の他面側、すなわちパワー素子１が搭載される側とは反対側の面は、トング比の小さな（例えば、２以下）複数の溝部４ａが所定間隔で並行して形成されており、この溝部４ａに複数個の放熱フィン７が固着されている。固着方法は後述する。
放熱フィン７は、銅やアルミニウム等の高熱伝導率の素材を用いて、断面が略コの字状に形成され、その屈曲部側が取付部７ａとなっている。実際に製作する場合は、例えば、前記素材の長方形の薄板をプレス成形により中央部で折り曲げて形成する。当然、溝部４ａの寸法は、この取付部７ａが嵌合する大きさに形成されている。 On the other surface side of the metal base 4, that is, the surface opposite to the side on which the power element 1 is mounted, a plurality of grooves 4a having a small tong ratio (for example, 2 or less) are formed in parallel at predetermined intervals. The plurality of radiating fins 7 are fixed to the groove 4a. The fixing method will be described later.
The heat radiating fin 7 is made of a material having a high thermal conductivity such as copper or aluminum, and has a substantially U-shaped cross section. The bent portion serves as a mounting portion 7a. When actually manufacturing, for example, a rectangular thin plate of the material is formed by bending at the center by press molding. Naturally, the dimension of the groove part 4a is formed to a size that the mounting part 7a fits.

なお、金属ベース４の放熱フィン取付面は、図のような溝部４ａを形成しないで一様な平坦面としてもよいが、トング比の小さな溝部４ａを設けることで、放熱フィン７の位置決めが容易にでき、また、後述する樹脂封入時の樹脂圧による位置ずれも防止できる。
また、放熱フィン７の取付部７ａ部は、断面が略コの字状に屈曲しているが、屈曲部の断面形状は、例えばＵ字状に近いものでもよい。この場合は、溝部４ａの断面形状もそれに嵌合するように形成される。 The heat radiation fin mounting surface of the metal base 4 may be a uniform flat surface without forming the groove portions 4a as shown in the figure, but by providing the groove portions 4a with a small tong ratio, the positioning of the heat radiation fins 7 is easy. In addition, it is possible to prevent displacement due to the resin pressure at the time of resin encapsulation described later.
In addition, the mounting portion 7a of the radiating fin 7 is bent in a substantially U shape in cross section, but the cross sectional shape of the bent portion may be close to a U shape, for example. In this case, the cross-sectional shape of the groove 4a is also formed so as to be fitted thereto.

上記の、パワー素子１、金属ワイヤ５、パターン２ａ，２ｂを有する絶縁樹脂層３、金属ベース４全体、及び放熱フィン７の取付部７ａ近傍が、モールド樹脂８により樹脂封止されて一体に形成されている。樹脂封止の方法については後述する。
パワー素子１、金属ワイヤ５、パターン２ａの絶縁は、モールド樹脂８と絶縁樹脂層３により成されている。 The power element 1, the metal wire 5, the insulating resin layer 3 having the patterns 2 a and 2 b, the entire metal base 4, and the vicinity of the mounting portion 7 a of the heat radiating fin 7 are resin-sealed with a mold resin 8 and integrally formed. Has been. The resin sealing method will be described later.
The power element 1, the metal wire 5, and the pattern 2 a are insulated by the mold resin 8 and the insulating resin layer 3.

なお、上記の構成において、絶縁樹脂層３とパターン２ａ，２ｂとからなる基板部を無くし、放熱フィン７にアルマイト処理などの絶縁処理を行って、パワー素子１と金属ベース４とを直接はんだ接合しても良い。アルマイト処理された放熱フィン７により外部との絶縁が確保でき、また、アルマイト処理により表面粗化された放熱フィンは樹脂との密着性が良く、更に輻射による放熱性も良いので、簡単な構成で放熱フィンの放熱性を向上させることができる。   In the above-described configuration, the substrate portion composed of the insulating resin layer 3 and the patterns 2a and 2b is eliminated, and the heat radiating fin 7 is subjected to an insulation treatment such as anodizing to directly solder the power element 1 and the metal base 4 to each other. You may do it. Insulation from the outside can be ensured by the heat-dissipating fins 7 that have been anodized, and the heat-dissipating fins that have been surface-roughened by anodizing have good adhesion to the resin and also good heat dissipation by radiation. The heat dissipation of the heat radiating fin can be improved.

次に、モールド樹脂８により樹脂封止する方法を、図３に基づいて説明する。
先ず、パワー素子１がパターン２ａ，２ｂを有する絶縁樹脂層３を介して実装された金属ベース４と、放熱フィン７とを、上型２１と下型２２からなる成形金型内に設置する。このとき、金属ベース４上面の絶縁樹脂層３のパターン２ａと上型２１との間に形成した空間には押え冶具２３が挿入されている。放熱フィン７は下型２２のスリット２２ａに挿入されて保持されており、下型２２の上面側と金属ベース４との間には空間が形成されている。金属ベース４と放熱フィン７とは上型２１の押え冶具２３と下型２２とで圧力をかけた状態で、位置ずれがないように保持されている。
この状態で、トランスファー成形により、加熱したモールド樹脂８を空間内に加圧しながら注入して充填する。モールド樹脂８の材質は、トランスファー成形ではエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂であるが、射出成形の場合はＰＢＴ，ＰＰＳなどの熱可塑性樹脂が使用される。 Next, a method of resin sealing with the mold resin 8 will be described with reference to FIG.
First, the metal base 4 on which the power element 1 is mounted via the insulating resin layer 3 having the patterns 2 a and 2 b and the heat radiation fin 7 are installed in a molding die including the upper die 21 and the lower die 22. At this time, the holding jig 23 is inserted into the space formed between the pattern 2 a of the insulating resin layer 3 on the upper surface of the metal base 4 and the upper mold 21. The radiating fins 7 are inserted and held in the slits 22 a of the lower mold 22, and a space is formed between the upper surface side of the lower mold 22 and the metal base 4. The metal base 4 and the heat radiating fins 7 are held so as not to be displaced in a state where pressure is applied between the holding jig 23 of the upper die 21 and the lower die 22.
In this state, the heated mold resin 8 is injected and filled while being pressurized into the space by transfer molding. The material of the mold resin 8 is a thermosetting resin such as an epoxy resin in the transfer molding, but a thermoplastic resin such as PBT or PPS is used in the injection molding.

上述のように、成形金型内では、放熱フィン７は上型２１の押え冶具２３と下型２２により荷重が加えられているので、放熱フィン７の取付部７ａの外面と金属ベース４の溝部４ａの底面とは放熱フィン７の弾性力により、密着されている。液状のモールド樹脂８は、パワー素子１，パターン２ａ，２ｂが形成された絶縁樹脂層３，金属ベース４，及び放熱フィン７の取付部７ａ近傍を含む全面を覆うように、空間内に流動して充填され、その状態で、金属ベース４の界面との密着や樹脂架橋密度を上げるために加圧保持される。成形金型による荷重と、樹脂圧による加圧とにより、金属ベース４の溝部４ａ底面と放熱フィン７の取付部７ａの外面は効果的に加圧されて接触面の密着性が向上する。   As described above, since the load is applied to the radiating fin 7 by the holding jig 23 of the upper die 21 and the lower die 22 in the molding die, the outer surface of the mounting portion 7a of the radiating fin 7 and the groove portion of the metal base 4 are provided. The bottom surface of 4a is brought into close contact with the elastic force of the radiation fins 7. The liquid mold resin 8 flows into the space so as to cover the entire surface including the insulating resin layer 3 on which the power elements 1 and the patterns 2 a and 2 b are formed, the metal base 4, and the vicinity of the attachment portion 7 a of the radiating fin 7. In this state, it is held under pressure in order to increase the adhesion with the interface of the metal base 4 and the resin crosslinking density. By the load by the molding die and the pressurization by the resin pressure, the bottom surface of the groove 4a of the metal base 4 and the outer surface of the mounting portion 7a of the radiating fin 7 are effectively pressed, and the adhesion of the contact surface is improved.

図４に、接触面の面圧と接触熱抵抗の関係を示す。トランスファー成形の樹脂圧は、１０ＭＰａ程度であり、図４から分かるように、放熱フィン７と金属ベース４の面圧を１０ＭＰａで加圧した場合は、ほぼ接触熱抵抗は飽和しており、トランスファー成形での樹脂圧で十分接触熱抵抗を小さくできることをと見出した。   FIG. 4 shows the relationship between the contact surface pressure and the contact thermal resistance. The resin pressure of transfer molding is about 10 MPa. As can be seen from FIG. 4, when the surface pressure of the radiating fins 7 and the metal base 4 is increased to 10 MPa, the contact thermal resistance is almost saturated, and transfer molding is performed. It has been found that the contact thermal resistance can be sufficiently reduced by the resin pressure at.

樹脂封止後、加圧された状態で放熱フィン７と金属ベース４の接触面は固化するので、接触熱抵抗は著しく小さくなる。
また、放熱フィン７は下型２２のスリット２２ａに挿入されているので、加熱された下型２２から熱伝導することで放熱フィン７は膨張し、下型２２に、隙間なくフィットして保持される。このため、放熱フィン７の表面にモールド樹脂８が附着して放熱性が低下することがない。モールド樹脂８の封止完了後、下型２２を冷却することで、容易に離型することができる。 After sealing the resin, the contact surface between the radiation fin 7 and the metal base 4 is solidified under pressure, so that the contact thermal resistance is remarkably reduced.
Further, since the heat radiating fins 7 are inserted into the slits 22a of the lower mold 22, the heat radiating fins 7 are expanded by conducting heat from the heated lower mold 22, and are fitted and held in the lower mold 22 without any gaps. The For this reason, the mold resin 8 is not attached to the surface of the heat dissipating fin 7 and the heat dissipating property is not deteriorated. After the sealing of the mold resin 8 is completed, the lower mold 22 can be cooled to easily release the mold.

本実施の形態の特徴として、モールド樹脂８は、放熱フィン７の取付部７ａ近傍の内面にも充填されており、その樹脂は端面側で他の部分と繋がっているので、結果として、放熱フィン７の取付部７ａ近傍はモールド樹脂に埋没していることになる（図２参照）。これにより、モールド樹脂８が冷却される過程で熱収縮したとき、放熱フィン７の取付部７ａの外面と金属ベース４の溝部４ａの底面は加圧される方向に反力が作用し、放熱フィン７と金属ベース４の密着力が増して接触熱抵抗は小さくなる。
また、モールド樹脂８の熱収縮により、特に金属ベース４の側面では剥離が発生しやすいが、本実施の形態のように金属ベース４全体をモールド樹脂８で覆うことで、界面剥離を低減できる。 As a feature of the present embodiment, the mold resin 8 is also filled in the inner surface in the vicinity of the mounting portion 7a of the radiating fin 7, and the resin is connected to other portions on the end surface side. 7, the vicinity of the mounting portion 7a is buried in the mold resin (see FIG. 2). As a result, when the mold resin 8 is thermally contracted in the course of cooling, a reaction force acts in the direction in which the outer surface of the mounting portion 7a of the radiating fin 7 and the bottom surface of the groove portion 4a of the metal base 4 are pressed. 7 and the metal base 4 are increased in adhesion, and the contact thermal resistance is reduced.
Further, due to the thermal contraction of the mold resin 8, peeling is likely to occur particularly on the side surface of the metal base 4, but the interface peeling can be reduced by covering the entire metal base 4 with the mold resin 8 as in the present embodiment.

また、本実施の形態では、放熱フィン７は、金属ベース４とは個別に製作されて、同時に樹脂封止されるため、金属ベース４と放熱フィン７の製作上の自由度が増す。
例えば、複数個で構成される放熱フィン７の材質を同一部材で構成する以外に、アルミニウムと銅のように異種部材の組み合わせで構成することができる。
また、放熱フィン７と金属ベース４の材質についても、アルミニウム同士のように同種の部材で構成してもよいが、例えば、金属ベース４はアルミニウム、放熱フィン７は銅というように、異なる金属部材で構成してもよい。そうすれば、安価な金属ベース４と放熱効率の高い放熱フィン７とが組み合わされて、半導体装置を小形で安価にできる。
また、パワー素子１の容量に合わせて、放熱フィン７の材質（例えば、アルミニウム，銅）の組み合わせを変えたり、放熱フィン７の高さや枚数を調整することで、様々な半導体装置の仕様に対応できる。
更に、半導体装置の金属ベースを共通化しておき、放熱フィンの材質，長さ，枚数を調整することで、様々なパワー素子の容量に対応できる。 In the present embodiment, the radiating fins 7 are manufactured separately from the metal base 4 and simultaneously sealed with resin, so that the degree of freedom in manufacturing the metal base 4 and the radiating fins 7 is increased.
For example, in addition to the material of the plurality of radiating fins 7 being composed of the same member, it can be composed of a combination of different members such as aluminum and copper.
Further, the material of the heat radiating fins 7 and the metal base 4 may be composed of the same kind of members as aluminum, but for example, the metal base 4 is made of aluminum, and the heat radiating fins 7 are made of copper. You may comprise. Then, the inexpensive metal base 4 and the heat radiation fins 7 having high heat radiation efficiency are combined, so that the semiconductor device can be made small and inexpensive.
In addition, by changing the combination of the material of the radiating fins 7 (for example, aluminum and copper) according to the capacity of the power element 1 and adjusting the height and number of the radiating fins 7, it can be used for various semiconductor device specifications. it can.
Furthermore, by sharing the metal base of the semiconductor device and adjusting the material, length, and number of radiating fins, it is possible to cope with various power element capacities.

また、一般的に、背景技術の項で説明した特許文献２のような、放熱フィンを金属ベースに圧入する場合は、プレス刃により強制的に放熱フィンを金属ベースの溝部に嵌合させるため、プレス刃を抜くと圧力が開放されて、放熱フィンがスプリングバックし、溝部の内側に変形しようとする。そのため、放熱フィンと金属ベースの接触圧力が低下し、接触熱抵抗が大きくなる場合があった。これに対して、本実施の形態では、放熱フィンと金属ベースの接触部は樹脂圧により保持されるため、圧力が開放されることなく、接触熱抵抗を小さく維持できる。   In general, when the heat radiation fin is press-fitted into the metal base as in Patent Document 2 described in the background art section, the heat radiation fin is forcibly fitted to the groove portion of the metal base by a press blade. When the press blade is pulled out, the pressure is released and the radiating fin springs back and tries to deform inside the groove. For this reason, the contact pressure between the radiating fin and the metal base may decrease, and the contact thermal resistance may increase. On the other hand, in the present embodiment, the contact portion between the radiating fin and the metal base is held by the resin pressure, so that the contact thermal resistance can be kept small without releasing the pressure.

以上のように，実施の形態１の半導体装置及びその製造方法によれば、パワー素子と、一面側にパワー素子が搭載された金属ベースと、金属ベースの他面側に設けられてパワー素子で発生した熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有する半導体装置において、断面が略コの字状に形成された放熱フィンの屈曲部側を取付部として、金属ベースの他面側に密接させ、パワー素子と金属ベースと放熱フィンの取付部近傍とをモールド樹脂により封止して一体に形成したので、樹脂封止時の樹脂の加圧保持と、樹脂封止後の樹脂熱収縮により、放熱フィンの取付面と金属ベースとが密着し、放熱フィンと金属ベースの接触熱抵抗を小さくできる。
また、金属ベース全面をモールド樹脂で覆うため、モールド樹脂が熱収縮しても、金属ベース側面と樹脂との剥離起点がなく、密着性が良好となって、金属ベースとモールド樹脂間の接触熱抵抗の安定化が図られ、また、振動時の信頼性が向上する。
また、金属ベースと放熱フィンを別部材とすることで、放熱フィンのピッチや枚数や材質を最適に設計でき、その結果、半導体装置の小形化及び低コスト化を実現できる。 As described above, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof in the first embodiment, the power element, the metal base on which the power element is mounted on one surface side, and the power element provided on the other surface side of the metal base. In a semiconductor device having a plurality of heat dissipating fins that dissipate the generated heat, the bent portion side of the heat dissipating fin having a substantially U-shaped cross section is used as an attachment portion, and is brought into close contact with the other surface side of the metal base. The element, the metal base, and the vicinity of the mounting portion of the radiating fin are integrally formed by sealing with a mold resin. The attachment surface and the metal base are in close contact with each other, and the contact thermal resistance between the heat radiation fin and the metal base can be reduced.
In addition, since the entire surface of the metal base is covered with the mold resin, even if the mold resin is thermally contracted, there is no separation start point between the metal base side surface and the resin, the adhesion is improved, and the contact heat between the metal base and the mold resin is improved. Resistance is stabilized, and reliability during vibration is improved.
In addition, by using the metal base and the radiating fins as separate members, the pitch, number and material of the radiating fins can be optimally designed. As a result, the semiconductor device can be reduced in size and cost.

また、金属ベースの放熱フィン取付側に複数の溝部を形成し、放熱フィンの取付部を溝部に嵌合させてモールドにより固着したので、放熱フィンの位置決めが容易にでき、また、樹脂封入時の樹脂圧による位置ずれを防止できる。   In addition, a plurality of grooves are formed on the metal-based radiating fin mounting side, and the mounting portions of the radiating fins are fitted into the grooves and fixed by molding, so that positioning of the radiating fins can be facilitated, and when the resin is sealed Misalignment due to resin pressure can be prevented.

実施の形態２．
図５は、実施の形態２による半導体装置の正面断面図である。実施の形態１と同等部分は同一符号で示し説明は省略する。実施の形態１との相違点は、実施の形態１の絶縁樹脂層とパターンとからなる基板部に替えて、金属ベースに絶縁樹脂シートを介して設けたリード端子に直接パワー素子を実装した点である。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a front sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The difference from the first embodiment is that the power element is directly mounted on the lead terminal provided on the metal base via the insulating resin sheet instead of the substrate portion made of the insulating resin layer and the pattern of the first embodiment. It is.

図のように、パワー素子１は、リード端子９にはんだ付により接合されている。図の左側のリード端子６はパワー素子１の単なる出入力端子であるが、リード端子９は、複数のパワー素子が搭載されてパワー素子１を保持し接続すると共に出入力端子の役割も担っている。図では１個しか見えていないが、半導体装置の仕様に応じて、図の奥行き方向に複数個配置されて構成されている。パワー素子１間及びパワー素子１とリード端子６間は金属ワイヤ５で配線されて、それぞれ電気的に接続されている。リード端子９の下面側には、絶縁樹脂シート１０を介して板状の金属ベース４が配置されている。金属ベース４の材料としては、熱伝導率の高いアルミニウムや銅等である。実施の形態１と同様に、金属ベース４のパワー素子１実装側とは反対側には、複数個の溝部４ａが所定間隔で平行に形成されており、この溝部４ａに複数個の放熱フィン７が取り付けられている。   As shown in the figure, the power element 1 is joined to the lead terminal 9 by soldering. The lead terminal 6 on the left side of the figure is a simple input / output terminal of the power element 1, but the lead terminal 9 holds and connects the power element 1 with a plurality of power elements mounted thereon and also serves as an input / output terminal. Yes. Although only one is visible in the figure, a plurality of elements are arranged in the depth direction of the figure in accordance with the specifications of the semiconductor device. The power elements 1 and between the power elements 1 and the lead terminals 6 are wired with metal wires 5 and are electrically connected to each other. A plate-shaped metal base 4 is disposed on the lower surface side of the lead terminal 9 with an insulating resin sheet 10 interposed therebetween. Examples of the material for the metal base 4 include aluminum and copper having high thermal conductivity. As in the first embodiment, a plurality of grooves 4a are formed in parallel at a predetermined interval on the opposite side of the metal base 4 from the power element 1 mounting side, and a plurality of radiating fins 7 are formed in the grooves 4a. Is attached.

パワー素子１，金属ワイヤ５，リード端子６の一端側，リード端子９の素子実装側，絶縁樹脂シート１０，金属ベース４，及び放熱フィン７の取付部７ａ近傍が、モールド樹脂８により樹脂封止されて一体に形成されている。
パワー素子１，リード端子６及び９，金属ワイヤ５の絶縁は、モールド樹脂８と絶縁樹脂シート１０により成されている。 The power element 1, the metal wire 5, one end side of the lead terminal 6, the element mounting side of the lead terminal 9, the insulating resin sheet 10, the metal base 4, and the vicinity of the mounting portion 7 a of the radiating fin 7 are resin-sealed with the mold resin 8. And are integrally formed.
The power element 1, the lead terminals 6 and 9, and the metal wire 5 are insulated by a mold resin 8 and an insulating resin sheet 10.

次に、樹脂封止の製造方法について説明する。
パワー素子１が実装されたリード端子９と、絶縁樹脂シート１０，リード端子６，金属ベース４，放熱フィン７を、実施の形態１と同様な上型と下型からなる成形金型内に設置する。成形金型内ではリード端子９を実施の形態１と同様に押え冶具により加圧して位置ずれしないように保持している。
この状態で、モールド樹脂８を加圧注入して充填する。樹脂封止時に、モールド樹脂８により加圧保持されることで、金属ベース４の溝部４ａの底面と放熱フィン７の取付部７ａ外面とは加圧されて密着性が向上する。 Next, a manufacturing method for resin sealing will be described.
The lead terminal 9 on which the power element 1 is mounted, the insulating resin sheet 10, the lead terminal 6, the metal base 4, and the heat radiating fin 7 are installed in a molding die composed of an upper die and a lower die similar to the first embodiment. To do. In the molding die, the lead terminal 9 is pressed by a holding jig in the same manner as in the first embodiment so as not to be displaced.
In this state, the mold resin 8 is injected under pressure and filled. At the time of resin sealing, by being pressure-held by the mold resin 8, the bottom surface of the groove portion 4a of the metal base 4 and the outer surface of the mounting portion 7a of the radiating fin 7 are pressurized to improve the adhesion.

また、モールド樹脂８の加圧保持時、リード端子９は絶縁樹脂シート１０を加圧して金属ベースと密着されることで、巻き込んだ空気が除去される。絶縁樹脂シート１０は半硬化状態であり、モールド樹脂８の樹脂圧と樹脂温度により、リード端子９と金属ベース４とが接着固化される。この絶縁樹脂シート１０を、モールド樹脂８と同じ材質のものを使用することで、樹脂封止後、絶縁樹脂シート１０とモールド樹脂８の界面が良好に接着される。
樹脂封止後は、モールド樹脂８が熱収縮し、放熱フィン７と金属ベース４は引っ張られた状態で密着する。そして、放熱フィン７の取付部７ａと金属ベース４の溝部４ａは加圧された状態となり、接触部の接触熱抵抗は小さくなる。 Further, when the mold resin 8 is held under pressure, the lead terminal 9 pressurizes the insulating resin sheet 10 and is brought into close contact with the metal base, whereby the entrained air is removed. The insulating resin sheet 10 is in a semi-cured state, and the lead terminal 9 and the metal base 4 are bonded and solidified by the resin pressure and the resin temperature of the mold resin 8. By using this insulating resin sheet 10 made of the same material as that of the mold resin 8, the interface between the insulating resin sheet 10 and the mold resin 8 is satisfactorily adhered after the resin sealing.
After the resin sealing, the mold resin 8 is thermally contracted, and the radiation fins 7 and the metal base 4 are in close contact with each other in a pulled state. And the attaching part 7a of the radiation fin 7 and the groove part 4a of the metal base 4 will be in the state pressurized, and the contact thermal resistance of a contact part will become small.

以上のように、実施の形態２の半導体装置によれば、パワー素子が取り付けられるリード端子と絶縁樹脂シートとを有し、パワー素子は、リード端子に実装されて絶縁樹脂シートを介し金属ベースに搭載したので、実施の形態１の効果に加えて、放熱フィンと金属ベースの接触部の加圧と絶縁樹脂シートの貼り付けを１工程でできるため、工程数が少なくなり、製造コストを削減することができる。   As described above, the semiconductor device according to the second embodiment has the lead terminal to which the power element is attached and the insulating resin sheet, and the power element is mounted on the lead terminal and attached to the metal base via the insulating resin sheet. Since it is mounted, in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to press the contact portions of the radiating fins and the metal base and attach the insulating resin sheet in one step, thereby reducing the number of steps and reducing the manufacturing cost. be able to.

実施の形態３．
図６は、実施の形態３による半導体装置の正面断面図である。実施の形態２と同等部分は同一符号で示し説明は省略する。実施の形態２との相違点は、パワー素子を含み金属ベースの素子搭載側を封止する第１のモールド樹脂と、金属ベースの他面側と放熱フィンの取付部近傍と第１のモールド樹脂の側面とを封止する第２のモールド樹脂とを有する点である。以下、相違点を中心に説明する。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is a front sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment. The same parts as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The difference from the second embodiment is that the first mold resin that includes the power element and seals the element mounting side of the metal base, the other surface side of the metal base, the vicinity of the attachment portion of the heat radiation fin, and the first mold resin And a second mold resin that seals the side surfaces of the second mold resin. Hereinafter, the difference will be mainly described.

図６を参照しながら、製造過程に沿って説明する。
先ず、第１樹脂封止工程として、パワー素子１が実装されたリード端子９を、絶縁樹脂シート１０を挟んで金属ベース４に載置した状態で成形金型内に配置し、パワー素子１，リード端子６と９の素子側，金属ワイヤ５，及び絶縁シート１０を覆うように形成された空間に、第１のモールド樹脂１１を注入して加圧封止する。
次に、第２樹脂封止工程として、第１樹脂封止工程で封止された第１のモールド樹脂１１の側面部と、金属ベース４の側面から裏面の部分（金属ベース４の他面側）と、放熱フィン７の取付部７ａ近傍とを覆うように形成された空間に、第２のモールド樹脂１２を注入して加圧封止する。この第２樹脂封止工程では、第１のモールド樹脂１１の上面側と放熱フィン７とを成形金型によって加圧している。
第２樹脂封止工程の後、第２のモールド樹脂１２が熱収縮し、放熱フィン７と金属ベース４の接触面は加圧されて接着される。 The manufacturing process will be described with reference to FIG.
First, as the first resin sealing step, the lead terminal 9 on which the power element 1 is mounted is placed in the molding die in a state where the lead terminal 9 is placed on the metal base 4 with the insulating resin sheet 10 interposed therebetween. A first mold resin 11 is injected into a space formed so as to cover the element side of the lead terminals 6 and 9, the metal wires 5, and the insulating sheet 10, and is sealed under pressure.
Next, as the second resin sealing step, the side surface portion of the first mold resin 11 sealed in the first resin sealing step, and the portion from the side surface of the metal base 4 to the back surface (the other surface side of the metal base 4) ) And the space formed so as to cover the vicinity of the attachment portion 7a of the heat radiating fin 7 is injected and pressure-sealed by injecting the second mold resin 12. In the second resin sealing step, the upper surface side of the first mold resin 11 and the heat radiating fins 7 are pressurized by a molding die.
After the second resin sealing step, the second mold resin 12 is thermally contracted, and the contact surfaces of the heat radiation fins 7 and the metal base 4 are pressurized and bonded.

これまで説明した実施の形態１，２の場合では、成形過程において、放熱フィン７と金属ベース４の接触面は、成形金型内に配置された複数の押え冶具で荷重を与えていたが、構造上、押え冶具の本数や配置場所が制限されていた。本実施の形態では、第１樹脂封止工程後、第１のモールド樹脂１１の上面部全面で金型内面により荷重を与えることができ、放熱フィン７と金属ベース４の面圧を向上させることが容易となる。   In the case of the first and second embodiments described so far, in the molding process, the contact surfaces of the heat dissipating fins 7 and the metal base 4 are loaded with a plurality of holding jigs arranged in the molding die. Due to the structure, the number and location of presser jigs were limited. In the present embodiment, after the first resin sealing step, a load can be applied to the entire upper surface of the first mold resin 11 by the inner surface of the mold, and the surface pressure between the heat radiation fin 7 and the metal base 4 is improved. Becomes easy.

第１のモールド樹脂１１と第２のモールド樹脂１２は同じ樹脂でも良いが、第２のモールド樹脂１２に、フィラーを混入させた熱伝導率の高い樹脂を用いれば、放熱フィン７の取付部７ａと金属ベース４の溝部４ａとの隙間が第２のモールド樹脂１２で充填され、効率良く金属ベース４から放熱フィン７へ熱伝導し、放熱性が向上する。また、安価な第１のモールド樹脂１１を用いて半導体装置を低コスト化できる。
また、第１のモールド樹脂１１と第２のモールド樹脂１２の接合においては、高荷重をかけるような成形機を用いる必要がなく、ポッティング装置などの低荷重で安価な装置でも対応できる。 The first mold resin 11 and the second mold resin 12 may be the same resin. However, if a resin having high thermal conductivity in which a filler is mixed into the second mold resin 12 is used, the mounting portions 7a of the radiation fins 7 are used. The gap between the metal base 4 and the groove 4a of the metal base 4 is filled with the second mold resin 12 to efficiently conduct heat from the metal base 4 to the radiation fins 7 and to improve heat dissipation. In addition, the cost of the semiconductor device can be reduced by using the inexpensive first mold resin 11.
Further, in joining the first mold resin 11 and the second mold resin 12, it is not necessary to use a molding machine that applies a high load, and a low-load and inexpensive apparatus such as a potting apparatus can be used.

以上のように、実施の形態３の半導体装置及びその製造方法によれば、モールド樹脂は、金属ベースの一面側とパワー素子とを封止する第１のモールド樹脂と、放熱フィンの取付部近傍と金属ベースの他面側と第１のモールド樹脂の側面とを覆う第２のモールド樹脂とで構成し、第１のモールド樹脂は第１樹脂封止工程で充填し、第２のモールド樹脂は第２樹脂封止工程で充填したので、第１のモールド樹脂の封止面の広い面から荷重を与えて第２のモールド樹脂により放熱フィンの取付部側を樹脂封止することができるため、放熱フィンと金属ベースの密着面の圧力を増加でき、放熱フィンと金属ベースの接触熱抵抗を小さくできる。その結果、高荷重で高価な成形機を使う必要がなく、ポッティング装置などの低荷重で安価な装置で対応できるため、加工コストを低減できる。   As described above, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof in the third embodiment, the mold resin includes the first mold resin that seals the one surface side of the metal base and the power element, and the vicinity of the attachment portion of the heat radiation fin. And the second mold resin covering the other surface side of the metal base and the side surface of the first mold resin, the first mold resin is filled in the first resin sealing step, and the second mold resin is Since it is filled in the second resin sealing step, the load can be applied from the wide sealing surface of the first mold resin and the mounting portion side of the radiation fin can be resin sealed with the second mold resin. The pressure on the contact surface between the heat radiation fin and the metal base can be increased, and the contact thermal resistance between the heat radiation fin and the metal base can be reduced. As a result, there is no need to use an expensive molding machine with a high load, and it can be handled with a low-load and inexpensive apparatus such as a potting apparatus, so that the processing cost can be reduced.

実施の形態４．
図７は、実施の形態４による半導体装置の正面断面図であり、図８は、図７において矢印VIII−VIIIから見た側面断面図である。また、図９は、図７の半導体装置の成形金型内の設置様相を示す。なお、図７は、図８の矢印VII−VIIから見た断面を示し、図９中の半導体装置部は図８の矢印IX−IXから見た断面を示している。
実施の形態２との相違点は、放熱フィンの取付部近傍に複数の貫通穴が設けられており、その部分がモールド樹脂で金属ベースの周囲と共に樹脂封止される点である。以下、同等部分の説明は省略し、相違点を中心に説明する。 Embodiment 4 FIG.
7 is a front cross-sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment, and FIG. 8 is a side cross-sectional view taken along arrows VIII-VIII in FIG. FIG. 9 shows an installation aspect in the molding die of the semiconductor device of FIG. 7 shows a cross section seen from the arrow VII-VII in FIG. 8, and the semiconductor device portion in FIG. 9 shows a cross section seen from the arrow IX-IX in FIG.
The difference from the second embodiment is that a plurality of through holes are provided in the vicinity of the attachment portion of the heat dissipating fin, and that portion is resin-sealed together with the periphery of the metal base with a mold resin. Hereinafter, description of equivalent parts will be omitted, and the description will focus on differences.

図７〜図９に基づき、製造工程に沿って説明する。
パワー素子１が実装されたリード端子９，リード端子６の素子側，絶縁樹脂シート１０，金属ベース４，及び放熱フィン７を上型２４と下型２５からなる成形金型内に設置する（図９参照）。リード端子９は、上型２４の押え冶具２６により位置ずれしないように保持されている。放熱フィン７は下型２５の押え部２５ａで直接加圧され、放熱フィン７の取付部７ａ外面と金属ベース４の溝部４ａ底面は密着されている。図９（ａ）の矢印部から見た下型２５の押え部２５ａは図９（ｂ）に示すようになっている。
図８に示すように、放熱フィン７の取付部７ａ近傍には、放熱フィン７の幅方向に、複数の貫通穴７ｂが設けられている。 Based on FIGS. 7-9, it demonstrates along a manufacturing process.
The lead terminal 9 on which the power element 1 is mounted, the element side of the lead terminal 6, the insulating resin sheet 10, the metal base 4, and the heat radiating fin 7 are placed in a molding die composed of an upper mold 24 and a lower mold 25 (see FIG. 9). The lead terminal 9 is held by the holding jig 26 of the upper mold 24 so as not to be displaced. The radiating fin 7 is directly pressed by the holding portion 25a of the lower die 25, and the outer surface of the mounting portion 7a of the radiating fin 7 and the bottom surface of the groove 4a of the metal base 4 are in close contact with each other. The holding part 25a of the lower mold 25 viewed from the arrow part in FIG. 9A is as shown in FIG. 9B.
As shown in FIG. 8, a plurality of through holes 7 b are provided in the width direction of the radiation fins 7 in the vicinity of the attachment portions 7 a of the radiation fins 7.

図９の状態で、成形金型内の空間部にモールド樹脂８を注入する。モールド樹脂８は、パワー素子１が実装されたリード端子９の実装面側全体と、絶縁樹脂シート１０、金属ベース４、及び放熱フィン７の取付部７ａ近傍を封止する。このとき、放熱フィン７の貫通穴７ｂにはモールド樹脂８が侵入し、貫通穴７ｂとその近傍の放熱フィン７の内面はモールド樹脂８によって樹脂封止される。しかし、幅方向に隣り合う貫通穴７ｂの中間部である放熱フィン７の中間内面７ｃ（図８に波線で示す部分）は、下型２５の押え部２５ａ（図９参照）で押さえられているため樹脂は浸入しない。   In the state shown in FIG. 9, the mold resin 8 is injected into the space in the molding die. The mold resin 8 seals the entire mounting surface side of the lead terminal 9 on which the power element 1 is mounted, and the vicinity of the mounting portion 7 a of the insulating resin sheet 10, the metal base 4, and the radiation fin 7. At this time, the mold resin 8 enters the through hole 7 b of the heat radiating fin 7, and the through hole 7 b and the inner surface of the heat radiating fin 7 in the vicinity thereof are sealed with the mold resin 8. However, the intermediate inner surface 7c (portion indicated by the wavy line in FIG. 8) of the radiating fin 7 which is an intermediate portion between the through holes 7b adjacent in the width direction is pressed by the pressing portion 25a (see FIG. 9) of the lower mold 25. Therefore, resin does not enter.

放熱フィン７の貫通穴７ｂ部とその近傍は、モールド樹脂８により覆われて加圧されることで、放熱フィン７と金属ベース４間の密着性が向上する。また、放熱フィン７の下型２５の押え部２５ａで押さえられていた内面７ｃは、型抜き後は露出されるので、外気と触れることができるため、放熱性が向上する。
樹脂封止後、モールド樹脂８は熱収縮して、放熱フィン７と金属ベース４は引っ張られた状態で密着される。放熱フィン７の両端部は貫通穴７ｂに浸入した樹脂により高密着であるため、引張りが大きく、収縮方向に反力が発生することで、放熱フィン７の取付部７ａと金属ベース４の溝部４ａの底面は加圧された状態となり、接触面の接触熱抵抗は小さくなる。 The through-hole 7b portion of the radiating fin 7 and the vicinity thereof are covered with the mold resin 8 and pressed to improve the adhesion between the radiating fin 7 and the metal base 4. Further, since the inner surface 7c held by the pressing portion 25a of the lower mold 25 of the heat radiating fin 7 is exposed after the die is released, it can be in contact with the outside air, so that the heat dissipation is improved.
After the resin sealing, the mold resin 8 is thermally contracted, and the radiation fins 7 and the metal base 4 are brought into close contact with each other in a pulled state. Since both ends of the radiating fin 7 are highly adhered by the resin that has entered the through hole 7b, the tensile force is large, and a reaction force is generated in the contraction direction, so that the mounting portion 7a of the radiating fin 7 and the groove 4a of the metal base 4 are provided. The bottom surface of the contact surface is in a pressurized state, and the contact thermal resistance of the contact surface is reduced.

なお、実施の形態３及び４において、パワー素子１は、リード端子９に実装され、リード端子９と絶縁樹脂シート１０とを介して金属ベース４に搭載されたものについて説明したが、実施の形態１の図１のように、表裏にパターン２ａ，２ｂが形成された絶縁樹脂層３からなる基板を介して金属ベースに搭載したものでも良い。
また、アルマイト処理をしたアルミ製の放熱フィンを使用することで、基板部を省略したものでも良い。
更に、モールド樹脂は、実施の形態３のように、第１のモールド樹脂と、第２のモールド樹脂の２層としても良い。 In the third and fourth embodiments, the power element 1 is mounted on the lead terminal 9 and mounted on the metal base 4 via the lead terminal 9 and the insulating resin sheet 10. 1 may be mounted on a metal base via a substrate made of an insulating resin layer 3 having patterns 2a and 2b formed on the front and back.
Moreover, what abbreviate | omitted the board | substrate part may be used by using the aluminum radiation fin which carried out the alumite process.
Further, the mold resin may be two layers of the first mold resin and the second mold resin as in the third embodiment.

以上のように、実施の形態４の半導体装置によれば、放熱フィンの取付部近傍に複数の貫通穴を設け、貫通穴とその近傍の放熱フィンの内面はモールド樹脂によって樹脂封止されると共に、隣り合う貫通穴の中間部の放熱フィンの内面は露出させたので、金属ベースの露出面積が増えるため放熱性が向上する。   As described above, according to the semiconductor device of the fourth embodiment, a plurality of through holes are provided in the vicinity of the radiating fin mounting portion, and the through holes and the inner surfaces of the radiating fins in the vicinity thereof are resin-sealed with the mold resin. Since the inner surface of the radiating fin at the intermediate portion between the adjacent through holes is exposed, the exposed area of the metal base is increased, so that the heat dissipation is improved.

また、放熱フィンと金属ベースのパワー素子搭載面側とを加圧した状態で、成形金型内に樹脂を充填したので、放熱フィン取付部と金属ベースとの密着性が増し、接触部の接触熱抵抗を効率よく低減できる。   In addition, since the resin is filled in the molding die with the radiating fin and the metal base power element mounting surface side pressurized, the adhesion between the radiating fin mounting part and the metal base is increased, and the contact part contacts Thermal resistance can be reduced efficiently.

この発明の実施の形態１による半導体装置の正面断面図である。1 is a front sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図１の矢印II−IIから見た側面断面図である。It is side surface sectional drawing seen from the arrow II-II of FIG. 図１の半導体装置の、製造途中における成形金型内の設置様相を示す図である。It is a figure which shows the installation aspect in the molding die in the middle of manufacture of the semiconductor device of FIG. この発明の実施の形態１による半導体装置の放熱フィン取付部の面圧と接触熱抵抗の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the surface pressure of the radiation fin attachment part of the semiconductor device by Embodiment 1 of this invention, and contact thermal resistance. この発明の実施の形態２による半導体装置の正面断面図である。It is front sectional drawing of the semiconductor device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３による半導体装置の正面断面図である。It is front sectional drawing of the semiconductor device by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態４による半導体装置の正面断面図である。It is front sectional drawing of the semiconductor device by Embodiment 4 of this invention. 図７の矢印VIII−VIIIから見た側面断面図である。It is side surface sectional drawing seen from arrow VIII-VIII of FIG. 図７の半導体装置の、製造途中における成形金型内の設置様相を示す図である。It is a figure which shows the installation aspect in the shaping die in the middle of manufacture of the semiconductor device of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ パワー素子 ２ａ，２ｂ パターン
３ 絶縁樹脂層 ４ 金属ベース
４ａ 溝部 ５ 金属ワイヤ
６，９ リード端子 ７ 放熱フィン
７ａ 取付部 ７ｂ 貫通穴
７ｃ 中間内面 ８ モールド樹脂
１０ 絶縁樹脂シート １１ 第１のモールド樹脂
１２ 第２のモールド樹脂 ２１，２４ 上型
２２，２５ 下型 ２２ａ スリット
２３，２６ 押え冶具 ２５ａ 押え部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power element 2a, 2b Pattern 3 Insulation resin layer 4 Metal base 4a Groove part 5 Metal wire 6,9 Lead terminal 7 Radiation fin 7a Mounting part 7b Through hole 7c Middle inner surface 8 Mold resin 10 Insulation resin sheet 11 1st mold resin 12 Second mold resin 21, 24 Upper mold 22, 25 Lower mold 22a Slit 23, 26 Pressing jig 25a Pressing part.

Claims (8)

パワー素子と、一面側に前記パワー素子が搭載された金属ベースと、前記金属ベースの他面側に設けられて前記パワー素子で発生した熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有する半導体装置において、
前記放熱フィンは、断面が略コの字状に形成されて屈曲部側が取付部となっており、前記金属ベースの前記他面側に前記取付部が密接され、前記パワー素子と前記金属ベースと前記放熱フィンの前記取付部近傍とがモールド樹脂により封止されて一体に形成されていることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device having a power element, a metal base on which the power element is mounted on one surface side, and a plurality of heat radiation fins provided on the other surface side of the metal base to dissipate heat generated in the power element.
The heat radiating fin has a substantially U-shaped cross section, and a bent portion side is an attachment portion, the attachment portion is in close contact with the other surface side of the metal base, and the power element and the metal base The semiconductor device, wherein the heat sink fin and the vicinity of the attachment portion are integrally formed by sealing with a mold resin. 請求項１記載の半導体装置において、
前記金属ベースの前記他面側には複数の溝部が形成されており、前記放熱フィンの前記取付部は前記溝部に嵌合されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A plurality of groove portions are formed on the other surface side of the metal base, and the mounting portions of the heat radiating fins are fitted into the groove portions. 請求項１または請求項２に記載の半導体装置において、
前記パワー素子が取り付けられるリード端子と絶縁樹脂シートとを有し、前記パワー素子は、前記リード端子に実装され、前記絶縁樹脂シートを介して前記金属ベースに搭載されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A semiconductor device comprising: a lead terminal to which the power element is attached; and an insulating resin sheet, wherein the power element is mounted on the lead terminal and mounted on the metal base via the insulating resin sheet. apparatus. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記モールド樹脂は、前記パワー素子と前記金属ベースの前記一面側とを封止する第１のモールド樹脂と、前記放熱フィンの前記取付部近傍と前記金属ベースの前記他面側と前記第１のモールド樹脂の側面とを封止する第２のモールド樹脂とからなることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The mold resin includes a first mold resin that seals the power element and the one surface side of the metal base, the attachment portion vicinity of the radiation fin, the other surface side of the metal base, and the first surface. A semiconductor device comprising: a second mold resin that seals a side surface of the mold resin. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記放熱フィンは、前記取付部近傍に複数の貫通穴が設けられ、前記貫通穴とその近傍の前記放熱フィンの内面とは前記モールド樹脂によって樹脂封止されていると共に、隣り合う前記貫通穴の中間部の前記放熱フィンの内面は露出していることを特徴とする半導体装置。 In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The radiating fin is provided with a plurality of through holes in the vicinity of the mounting portion, and the through hole and the inner surface of the radiating fin in the vicinity thereof are resin-sealed with the molding resin, and the adjacent through holes A semiconductor device characterized in that an inner surface of the heat dissipating fin in an intermediate portion is exposed. パワー素子と、前記パワー素子が搭載される金属ベースと、前記金属ベースに設けられて前記パワー素子で発生した熱を放熱させる複数の放熱フィンとを有する半導体装置の製造方法において、
前記放熱フィンは、断面が略コの字状に形成され屈曲部側が取付部となっており、前記金属ベースの一面側に前記パワー素子を搭載し、他面側に前記放熱フィンの前記取付部を密接させて成形金型内に配置し、前記パワー素子と前記金属ベースと前記放熱フィンの前記取付部近傍との周囲に形成した空間にモールド樹脂を充填して一体に成形したことを特徴する半導体装置の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a power element; a metal base on which the power element is mounted; and a plurality of radiation fins provided on the metal base to dissipate heat generated in the power element.
The heat radiating fin has a substantially U-shaped cross section, the bent portion side is an attachment portion, the power element is mounted on one surface side of the metal base, and the attachment portion of the heat radiating fin on the other surface side. Is placed in a molding die in close contact with each other, and a molding resin is filled into a space formed around the power element, the metal base, and the vicinity of the attachment portion of the heat dissipating fin, and is integrally molded. A method for manufacturing a semiconductor device. 請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記放熱フィンと前記金属ベースの前記一面側とを加圧した状態で、前記成形金型内に樹脂を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising filling the molding die with a resin in a state where the radiating fin and the one surface side of the metal base are pressurized. 請求項６または請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記モールド樹脂の充填は、前記金属ベースの前記一面側と前記パワー素子との周囲に形成した空間に第１のモールド樹脂を充填する第１樹脂封止工程と、前記放熱フィンの前記取付部近傍と前記金属ベースの前記他面側と前記第１のモールド樹脂の側面との周囲に形成した空間に第２のモールド樹脂を充填する第２樹脂封止工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6 or 7,
The filling of the mold resin includes a first resin sealing step of filling a space formed between the one surface side of the metal base and the power element with a first mold resin, and in the vicinity of the attachment portion of the radiating fin. And a second resin sealing step of filling a second mold resin in a space formed around the other surface side of the metal base and the side surface of the first mold resin. Manufacturing method.
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