JP2010153642A - 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、パワー素子の熱が制御素子に伝達されることを抑制する。
【解決手段】本発明の樹脂封止型半導体装置１０は、制御素子１８が実装された回路基板１２と、外部装置と電気的に接続される接続端子２６，２８と、回路基板１２が表面に配置されると共にパワー素子３２が実装された本体部３０とを有するリードフレーム１４と、回路基板１２及び本体部３０を一体に封止するモールド樹脂１６とを備えている。本体部３０における平面視にて制御素子１８と重なる部分には、逃がし穴４６が形成されている。この構成によれば、パワー素子３２が発熱して、このパワー素子３２の熱が本体部３０に伝達された場合でも、この本体部３０に伝達された熱が制御素子１８に伝達されることを逃がし穴４６を形成しただけの簡単な構成によって抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。

特許文献１には、樹脂封止型半導体デバイスの例が開示されている。この樹脂封止型半導体デバイスは、パワー素子及び制御素子が配置されたリードフレームと、このリードフレームを封止する樹脂とを有している。また、パワー素子及び制御素子とリードフレームとの間には、パワー素子の熱が制御素子に伝達されることを抑制するためのダイパッドがそれぞれ設けられている。
特開２０００−１５０７２０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の樹脂封止型半導体デバイスでは、樹脂でリードフレームを封止する際に、各ダイパッドを支持する必要があった。また、各素子の放熱性や耐ノイズ性等を考慮して、各ダイパッドの厚さを異ならせる必要があると共に異なる厚さのリードフレームが必要であった。ところが、このようにすると、樹脂封止型半導体デバイスのコストが増加するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コストを抑えつつ、パワー素子の熱が制御素子に伝達されることを抑制することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置は、制御素子が実装された回路基板と、外部装置と電気的に接続される接続端子と、前記回路基板が表面に配置されると共にパワー素子が実装された本体部とを有し、前記本体部における平面視にて前記制御素子と重なる部分に逃がし穴が形成されたリードフレームと、前記回路基板及び前記本体部を一体に封止するモールド樹脂と、を備えている。

請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置では、本体部の表面に回路基板が配置されると共にこの回路基板にパワー素子が実装されているが、この本体部における平面視にて制御素子と重なる部分には、逃がし穴が形成されている。従って、パワー素子が発熱して、このパワー素子の熱が本体部に伝達された場合でも、この本体部に伝達された熱が制御素子に伝達されることを逃がし穴によって抑制することができる。

しかも、制御素子に熱が伝達されることを抑制するために、本体部に逃がし穴を形成しただけの簡単な構成であるので、これにより、コストの増加を抑制することができる。

このように、請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置によれば、コストを抑えつつ、パワー素子の熱が制御素子に伝達されることを抑制することができる。

請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置において、前記逃がし穴の内縁が前記制御素子の外縁に沿って形成されると共に前記外縁に対する外側に位置された構成とされている。

請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置によれば、逃がし穴の内縁が制御素子の外縁に沿って形成されると共にこの外縁に対する外側に位置されることにより、逃がし穴が制御素子と相似状に形成されると共に制御素子の体格より大きく形成されている。従って、本体部に伝達された熱が制御素子に伝達されることを逃がし穴によってより一層抑制することができる。

請求項３に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置において、前記回路基板が前記リードフレームよりも熱伝導率の低い樹脂製とされた構成とされている。

請求項３に記載の樹脂封止型半導体装置によれば、回路基板がリードフレームよりも熱伝導率の低い樹脂製とされているので、本体部に伝達された熱が制御素子に伝達されることをさらに抑制することができる。

請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の樹脂封止型半導体装置において、前記回路基板の裏面には前記逃がし穴の内側に回路部品が実装された構成とされている。

請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置によれば、逃がし穴を回路部品の配置スペースとして有効に活用することができるので、樹脂封止型半導体装置の小型化を図ることができる。

また、前記課題を解決するために、請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、外部装置と電気的に接続される接続端子と、本体部とを有するリードフレームの前記本体部に逃がし穴を形成する逃がし穴形成工程と、平面視にて前記逃がし穴と制御素子が重なるように、前記制御素子が実装された回路基板を前記本体部の表面に配置すると共に、前記本体部にパワー素子を実装する部品配置工程と、前記回路基板及び前記本体部をモールド樹脂で一体に封止する樹脂封止工程と、を備えている。

請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、部品配置工程において本体部の表面に回路基板を配置すると共にこの回路基板にパワー素子を実装するが、、この本体部における平面視にて制御素子と重なる部分には、逃がし穴形成工程において逃がし穴を形成する。従って、これらの工程によって製造された樹脂封止型半導体装置においては、パワー素子が発熱して、このパワー素子の熱が本体部に伝達された場合でも、この本体部に伝達された熱が制御素子に伝達されることを逃がし穴によって抑制することができる。

しかも、制御素子に熱が伝達されることを抑制するために、本体部における平面視にて制御素子と重なる部分に逃がし穴を形成しただけであるので、これにより、コストの増加を抑制することができる。

このように、請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法によれば、コストを抑えつつ、パワー素子の熱が制御素子に伝達されることを抑制することができる。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

図１〜図３に示される樹脂封止型半導体装置１０は、例えば、自動車に搭載されたモータを駆動するために該モータに一体的に取り付けられる制御回路用の装置である。この樹脂封止型半導体装置１０は、回路基板１２と、リードフレーム１４と、モールド樹脂１６とを備えている。

回路基板１２は、例えばアルミ製とされたリードフレーム１４よりも熱伝導率の低い樹脂製とされている。この回路基板１２の表面には、制御素子１８やその他の電子部品２０がはんだ付けにより実装されており、この制御素子１８や電子部品２０は、回路基板１２の表面に形成された図示しない配線パターンと接続されている。この配線パターンには、導電部２２が接続されており、この導電部２２は、例えばアルミ製のボンディングワイヤ２４によりリードフレーム１４の接続端子２６と電気的に接続されている。

リードフレーム１４は、図示しない外部装置と電気的に接続される接続端子２６，２８と、本体部３０とを有している。本体部３０の表面には、例えばＦＥＴチップ等のパワー素子３２がはんだ付けにより直接実装されると共に、上述の回路基板１２が配置されている。パワー素子３２は、例えばアルミ製のボンディングワイヤ３４により接続端子２８と電気的に接続されている。

また、本体部３０は、スリット３６により第一本体部３８及び第二本体部４０に分割されており、この第一本体部３８及び第二本体部４０には、切欠き４２，４４がそれぞれ形成されている。

そして、第一本体部３８及び第二本体部４０に切欠き４２，４４がそれぞれ形成されることにより、本体部３０における平面視にて制御素子１８と重なる部分には、逃がし穴４６が形成されている。この逃がし穴４６の内縁は、制御素子１８の外縁に沿って形成されると共に、制御素子１８の外縁に対する外側に位置されている。つまり、この逃がし穴４６は、制御素子１８と相似状に形成されると共に、制御素子１８の体格より大きく形成されている。

モールド樹脂１６は、後述する如くモールド成形されることにより形成され、回路基板１２及び本体部３０を一体に封止している。

次に、上記構成からなる樹脂封止型半導体装置１０の製造方法について説明する。

（逃がし穴形成工程）
先ず、板状のリードフレーム１４にスリット３６を形成して本体部３０を第一本体部３８と第二本体部４０とに分割すると共に、第一本体部３８及び第二本体部４０に切欠き４２，４４を形成し、本体部３０に逃がし穴４６を形成する。

（部品配置工程）
続いて、平面視にて逃がし穴４６と制御素子１８が重なるように、制御素子１８が実装された回路基板１２を本体部３０の表面に配置すると共に、本体部３０の表面にパワー素子３２を実装する。そして、回路基板１２の導電部２２をボンディングワイヤ２４により接続端子２６と電気的に接続すると共に、パワー素子３２をボンディングワイヤ３４により接続端子２８と電気的に接続する。

（樹脂封止工程）
そして、回路基板１２及び本体部３０を金型にセットし、これらをモールド樹脂１６で一体に封止するモールド成形を行う。

以上の要領で、樹脂封止型半導体装置１０は、製造される。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

先ず、本発明の一実施形態の作用及び効果を明確にするために、比較例について説明する。

図７には、比較例に係る樹脂封止型半導体装置１１０が側面断面図にて示されている。この比較例に係る樹脂封止型半導体装置１１０は、上述の本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０に対し、逃がし穴４６が省かれた構成とされたものである。

しかしながら、この比較例に係る樹脂封止型半導体装置１１０では、パワー素子３２が発熱した場合には、このパワー素子３２の熱５０が熱伝導率の高い本体部３０に伝達され、この本体部３０に伝達された熱５２が回路基板１２を介して制御素子１８に伝達される。そして、制御素子１８においては、自己発熱による熱とパワー素子３２からのもらい熱により温度が上昇し、これにより、制御素子１８が正常に動作しなくなる虞がある。

ここで、制御素子１８に熱が伝達されないように、例えば断熱部材を適宜箇所に配置することも考えられるが、このようにすると、コストアップとなる。

これに対し、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０では、本体部３０の表面に回路基板１２が配置されると共にパワー素子３２が実装されているが、この本体部３０における平面視にて制御素子１８と重なる部分には、逃がし穴４６が形成されている。従って、図３に示されるように、パワー素子３２が発熱して、このパワー素子３２の熱５０が本体部３０に伝達された場合でも、この本体部３０に伝達された熱５２が制御素子１８に伝達されることを逃がし穴４６によって抑制することができる。

しかも、制御素子１８に熱が伝達されることを抑制するために、本体部３０に逃がし穴４６を形成しただけの簡単な構成であるので、これにより、コストの増加を抑制することができる。

このように、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０によれば、コストを抑えつつ、パワー素子３２の熱が制御素子１８に伝達されることを抑制することができる。

また、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０によれば、逃がし穴４６の内縁が制御素子１８の外縁に沿って形成されると共にこの外縁に対する外側に位置されることにより、逃がし穴４６が制御素子１８と相似状に形成されると共に制御素子１８の体格より大きく形成されている。従って、本体部３０に伝達された熱が制御素子１８に伝達されることを逃がし穴４６によってより一層抑制することができる。

また、本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１０によれば、回路基板１２がリードフレーム１４よりも熱伝導率の低い樹脂製とされているので、本体部３０に伝達された熱が制御素子１８に伝達されることをさらに抑制することができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、制御素子１８は、図１に示されるように回路基板１２に平面視にて平行に実装されていたが、図４に示されるように回路基板１２に平面視にて斜めに実装されていても良い。また、この場合に、逃がし穴４６は、上記実施形態の場合と同様に、その内縁が制御素子１８の外縁に沿って形成されると共に、制御素子１８の外縁に対する外側に位置される構成とされていても良い。

また、図５に示されるように、回路基板１２の裏面における逃がし穴４６の内側には、例えば回路基板１２の表面には実装しきれない場合やノイズ対策が必要な場合等に応じて、回路部品４８が実装されていても良い。

このように構成されていると、逃がし穴４６を回路部品４８の配置スペースとして有効に活用することができるので、樹脂封止型半導体装置１０の小型化を図ることができる。

また、上記実施形態では、本体部３０が第一本体部３８及び第二本体部４０に分割されると共に、この第一本体部３８及び第二本体部４０に切欠き４２，４４がそれぞれ形成されることにより、本体部３０に逃がし穴４６が形成されていたが、図６に示されるように、本体部３０が分割されずにこの本体部３０に逃がし穴４６が形成されていても良い。

以上、本発明の一実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の平面図である。 図１に示される樹脂封止型半導体装置の底面図である。 図１に示される樹脂封止型半導体装置の側面断面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の変形例を示す平面図である。 図４に示される樹脂封止型半導体装置の底面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の他の変形例を示す底面図である。 比較例に係る樹脂封止型半導体装置の側面断面図である。

符号の説明

１０・・・樹脂封止型半導体装置、１２・・・回路基板、１４・・・リードフレーム、１６・・・モールド樹脂、１８・・・制御素子、２０・・・電子部品、２２・・・導電部、２４，３４・・・ボンディングワイヤ、２６，２８・・・接続端子、３０・・・本体部、３２・・・パワー素子、３６・・・スリット、３８・・・第一本体部、４０・・・第二本体部、４２，４４・・・切欠き、４６・・・逃がし穴、４８・・・回路部品

Claims (5)

1. 制御素子が実装された回路基板と、
   外部装置と電気的に接続される接続端子と、前記回路基板が表面に配置されると共にパワー素子が実装された本体部とを有し、前記本体部における平面視にて前記制御素子と重なる部分に逃がし穴が形成されたリードフレームと、
   前記回路基板及び前記本体部を一体に封止するモールド樹脂と、
   を備えた樹脂封止型半導体装置。
2. 前記逃がし穴の内縁は、前記制御素子の外縁に沿って形成されると共に、前記外縁に対する外側に位置されている、
   請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
3. 前記回路基板は、前記リードフレームよりも熱伝導率の低い樹脂製とされている、
   請求項１又は請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。
4. 前記回路基板の裏面には、前記逃がし穴の内側に回路部品が実装されている、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の樹脂封止型半導体装置。
5. 外部装置と電気的に接続される接続端子と、本体部とを有するリードフレームの前記本体部に逃がし穴を形成する逃がし穴形成工程と、
   平面視にて前記逃がし穴と制御素子が重なるように、前記制御素子が実装された回路基板を前記本体部の表面に配置すると共に、前記本体部にパワー素子を実装する部品配置工程と、
   前記回路基板及び前記本体部をモールド樹脂で一体に封止する樹脂封止工程と、
   を備えた樹脂封止型半導体装置の製造方法。

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