JP2011014713A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、特に半導体チップが搭載されたリードフレームを備える電力用半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a power semiconductor device including a lead frame on which a semiconductor chip is mounted.
半導体装置の一例としての電力用半導体装置であるトランスファーモールド構造パッケージのDIPIPM(デュアルインラインパッケージインテリジェントパワーモジュール)では、内部絶縁距離の確保と、放熱する放熱ブロック(ヒートシンク)との高さ調整とを行うために、半導体チップを搭載したダイパットを沈める処理を行う(特許文献1参照)。 In a transfer mold structure package DIPIPM (dual inline package intelligent power module) which is a power semiconductor device as an example of a semiconductor device, an internal insulation distance is secured and a height of a heat dissipation block (heat sink) is adjusted. Therefore, a process of sinking a die pad on which a semiconductor chip is mounted is performed (see Patent Document 1).
ダイパットを沈める方法としては、曲げディプレス処理(プレス加工によりダイパット部分を沈める処理)による方法がとられるが、この曲げディプレス処理で曲げた部分のおよそ0.3mm付近のエリアは、曲げディプレス処理時の肉寄りの影響でチップ搭載部として活用できない領域となり、チップ搭載有効エリアのロスが生じてしまうという問題があった。また、曲げた部分であるダイパット端のフレーム厚みは、ダイパットを含めた他の部分の板厚とほぼ同等であり、半導体チップの発熱がフレームを介してアウター端子へ伝わり、半導体装置が搭載される基板との接合部の温度が上昇するという問題があった。 As a method of sinking the die pad, a method by bending depressing treatment (processing of sinking the die pad portion by pressing) is adopted, but the area around 0.3 mm of the bent portion by this bending depressing treatment is bent bending press. There is a problem that it becomes an area that cannot be used as a chip mounting portion due to the influence of the meat at the time of processing, resulting in a loss of the chip mounting effective area. The frame thickness at the end of the die pad, which is a bent portion, is almost the same as the plate thickness of other portions including the die pad, and the heat generated by the semiconductor chip is transmitted to the outer terminal through the frame, so that the semiconductor device is mounted. There was a problem that the temperature of the junction with the substrate increased.
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、半導体チップによる発熱がフレームを介してアウター端子に伝わることを抑制することにより基板接合部の温度上昇を防ぎ、またチップ搭載有効エリアをロスしない半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and prevents the temperature rise of the substrate bonding portion by suppressing the heat generated by the semiconductor chip from being transmitted to the outer terminal via the frame. It is an object to provide a semiconductor device that does not lose an effective area.
この発明は、リードフレームと、前記リードフレーム上に搭載された半導体素子とを備える半導体装置であって、前記リードフレームは、前記半導体素子を搭載し、第1の板厚を有する半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から延在し、前記第1の板厚より薄い第2の板厚を有する架橋部と、前記架橋部から延在し、前記第2の板厚より厚い第3の板厚を有するリード部とを備える。 The present invention is a semiconductor device comprising a lead frame and a semiconductor element mounted on the lead frame, wherein the lead frame mounts the semiconductor element and has a first plate thickness A bridging portion extending from the semiconductor element mounting portion and having a second plate thickness that is smaller than the first plate thickness; and a third bridging portion extending from the bridging portion and thicker than the second plate thickness. A lead portion having a plate thickness.
この発明によれば、リードフレームと、前記リードフレーム上に搭載された半導体素子とを備える半導体装置であって、前記リードフレームは、前記半導体素子を搭載し、第1の板厚を有する半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から延在し、前記第1の板厚より薄い第2の板厚を有する架橋部と、前記架橋部から延在し、前記第2の板厚より厚い第3の板厚を有するリード部とを備えることにより、半導体素子から発生する熱がアウター端子に伝わって基板接合部の温度が上昇することの抑制が可能となる。また、曲げディプレス処理によりリードフレームを形成する場合にも、架橋部を設けることにより肉寄りの影響を受けず、チップ搭載有効エリアをロスせず利用できる。 According to the present invention, a semiconductor device comprising a lead frame and a semiconductor element mounted on the lead frame, wherein the lead frame has the first plate thickness mounted with the semiconductor element. A mounting portion; a bridge portion extending from the semiconductor element mounting portion and having a second plate thickness that is smaller than the first plate thickness; and a second portion extending from the bridge portion and thicker than the second plate thickness. By providing the lead portion having the plate thickness of 3, it is possible to prevent the heat generated from the semiconductor element from being transmitted to the outer terminal and the temperature of the substrate bonding portion from rising. Also, when a lead frame is formed by bending depressing treatment, it is possible to use the chip mounting effective area without losing the effect of fleshing by providing a bridging portion.
<A.実施の形態1>
<A−1.構成>
図1は、本発明にかかる半導体装置100の全体図である。図1に示すのは、半導体チップ2をリードフレーム4に搭載した状態の一例に過ぎず、半導体チップ2の個数や配置、その他の周辺部の構成要素についても図1に示すような場合に限られるものではない。
<A.
<A-1. Configuration>
FIG. 1 is an overall view of a
図1に示すように、板状金属のリードフレーム4は、図示しない絶縁シートを介して放熱ブロック5(ヒートシンク)上に配置され、リードフレーム4のダイパット(チップ搭載部4c、図2参照)上に半導体素子である半導体チップ2が搭載されている。半導体チップ2にはボンディングワイヤ3が接続され、このボンディングワイヤ3によってリードフレーム4のリード部4a(図2参照)と電気的に接続されている。さらに、放熱ブロック5、リードフレーム4、半導体チップ2を含めた領域が封止樹脂1で覆われ、リード部4aが封止樹脂1から引き出されて上方に曲折されている。
As shown in FIG. 1, a plate-like metal lead frame 4 is disposed on a heat dissipation block 5 (heat sink) via an insulating sheet (not shown), and on a die pad (
図2は、図1に示したリードフレーム4のダイパット(チップ搭載部4c)とその近傍を示すもので、リードフレーム4のリード部4aと、チップ搭載部4cと、両者の接続部分である架橋部4bとを詳細に示した図である。
FIG. 2 shows the die pad (
リードフレーム4のチップ搭載部4cは、放熱する放熱ブロック5(ヒートシンク)の高さ調整のためリードフレーム4の第1の面である表面に対し表面後退処理を行い、図に示すように第1の板厚として所定の板厚t1を有するように形成される。半導体チップ2は、例えば図2に示すようにチップ搭載部4cに搭載される。
The
リードフレーム4の架橋部4bは、チップ搭載部4cから延在し、図2に示すように、リードフレーム4の第1の面である表面およびリードフレーム4の第2の面である裏面それぞれから表面後退処理が行われることにより、チップ搭載部4cの板厚t1(第1の板厚)よりも薄い板厚t2(第2の板厚)を有するように形成される。
The
リードフレーム4のリード部4aは、架橋部4bから延在し、図2に示すように、リードフレーム4の第2の面である裏面から表面後退処理が行われることにより、架橋部4bの板厚t2(第2の板厚)よりも厚い板厚t3(第3の板厚)を有するように形成される。図1に示すように、チップ搭載部4cの下部には放熱ブロック5が配置されており、この放熱ブロック5(ヒートシンク)との絶縁距離を保つため、第2の面である裏面の表面後退処理の深さは0.12mm、望ましくは0.2mm以上あると良い。
The
前述の表面後退処理としては、曲げディプレス処理の他、表面エッチング処理、切削処理(ハーフカット)等が考えられる。 As the above-described surface receding process, a surface etching process, a cutting process (half cut), etc. can be considered in addition to the bending depression process.
<A−2.動作>
架橋部4bを図2の示すように形成することで、チップ搭載部4cとリード部4aとを接続する熱伝導体としての架橋部4bの板厚t2(第2の板厚)はチップ搭載部4cの板厚t1(第1の板厚)およびリード部4aの板厚t3(第3の板厚)よりも薄く、そのため架橋部4bの断面積が小さく抑えられ、従来よりも熱伝導率が低くなる。よって、チップ搭載部4cに搭載された半導体チップ2において発生した熱が、チップ搭載部4cに伝わり、さらに架橋部4bを介してリード部4aへと伝わることを抑制し、半導体装置100と基板(図示せず)との接合部の温度上昇を抑制することが可能となる。
<A-2. Operation>
By forming the
<A−3.効果>
この発明にかかる実施の形態1によれば、リードフレーム4と、リードフレーム4上に搭載された半導体素子である半導体チップ2とを備える半導体装置であって、リードフレーム4は、半導体チップ2を搭載し、第1の板厚である板厚t1を有する半導体素子搭載部であるチップ搭載部4cと、チップ搭載部4cから延在し、板厚t1より薄い第2の板厚である板厚t2を有する架橋部4bと、架橋部4bから延在し、板厚t2より厚い第3の板厚である板厚t3を有するリード部4aとを備えることで、熱伝導体としての架橋部4bの、チップ搭載部4cとリード部4aとを結ぶ方向と垂直な方向の断面積を小さくすることにより、半導体チップ2による発熱をリード部4aへ熱伝導することを抑制し、半導体装置100と基板(図示せず)との接合部の温度上昇を抑制することが可能となる。
<A-3. Effect>
According to the first embodiment of the present invention, a semiconductor device including a lead frame 4 and a
また、この発明にかかる実施の形態1によれば、半導体装置において、半導体素子搭載部であるチップ搭載部4cと架橋部4bとは、リードフレーム4の第1の面である表面から表面後退処理が行われており、リード部4aと架橋部4bは、リードフレーム4の第2の面である裏面から表面後退処理が行われていることで、架橋部4bの板厚t2である第2の板厚を、チップ搭載部4cの板厚t1(第1の板厚)およびリード部4aの板厚t3(第3の板厚)よりも薄くすることが可能となり、半導体チップ2からリード部4aへの熱伝導を抑制することができる。
Also, according to the first embodiment of the present invention, in the semiconductor device, the
<B.実施の形態2>
<B−1.構成>
図3は、図2に示した本発明にかかる半導体装置100を上面および側面から見た図である。図2に示したチップ搭載部4cには半導体チップ2が搭載されているが、簡単のため図示を省略する。なお、図中に示した寸法は、具体的設計における一例であり、本発明がこの寸法に限定されるわけではない。
<B. Second Embodiment>
<B-1. Configuration>
FIG. 3 is a top view and a side view of the
図3(a)は、架橋部4bに図に示すような切欠き101を形成する場合である。切欠き101の大きさ、範囲、位置等は適宜決定可能であるが、フレームの剛性を保つために幅方向の1/2程度が望ましい。
FIG. 3A shows a case where a
図3(b)は、架橋部4bに図に示すような穴102を形成する場合である。この場合も穴102の大きさ、範囲、位置等は適宜決定可能である。
FIG. 3B shows a case where a
このように切欠き101、穴102を形成することで、架橋部4bを介してリード部4aへ熱が伝わることをさらに抑制し、半導体装置100と基板(図示せず)との接合部の温度上昇を抑制することができる。
By forming the
<B−2.効果>
この発明にかかる実施の形態2によれば、半導体装置において、架橋部4bに、切欠き101あるいは穴102が設けられたことで、半導体チップ2からリード部4aへの伝熱が更に抑制され、半導体装置100と基板(図示せず)との接合部の温度上昇を抑制することが可能となる。
<B-2. Effect>
According to the second embodiment of the present invention, in the semiconductor device, by providing the
<C.実施の形態3>
<C−1.構成>
図4(a)は、リードフレーム4のリード部4aとチップ搭載部4cと、両者の接続部分である架橋部4bとを詳細に示した図であり、図4(b)は、架橋部4bとチップ搭載部4cとの間の端部103の形状をさらに詳細に示した図である。
<
<C-1. Configuration>
FIG. 4A is a diagram showing in detail the
架橋部4bとチップ搭載部4cは、リードフレーム4の第1の面である表面から表面後退処理としての曲げディプレス処理が行われ、リード部4aと架橋部4bは、リードフレーム4の第2の面である裏面から表面後退処理である曲げディプレス処理が行われることにより、図4(b)において示すように、架橋部4bとチップ搭載部4cとの間の端部103がダレとなる。
The bridging
具体的な工程としては、図4(a)に示されるような形状に対応する空間を有する上下プレス(金型)等によって圧縮し形成する。 As a specific process, it is formed by compression with an upper and lower press (mold) having a space corresponding to the shape as shown in FIG.
<C−2.動作>
曲げディプレス処理によって図4(a)に示すような構造を形成する場合、曲げた部分であるリード部4aの端部104に、肉寄りの影響で半導体チップ2を搭載できないエリアが形成されてしまうが、本発明においては架橋部4bを設けたことによりリード部4aの端部104は半導体チップ2の搭載位置より離れた位置に配置されるので、チップ搭載有効エリアは肉寄りの影響を受けることなく活用できる。
<C-2. Operation>
When the structure as shown in FIG. 4A is formed by the bending depression process, an area where the
また、他の表面後退処理(表面エッチング処理、切削処理等)によってバリ、エッジ等が形成される場合がある。この場合、封止樹脂1硬化時にそのバリ、エッジ等に応力が集中し、絶縁シート(図示せず)との密着性の阻害等の問題が生じるが、当該曲げディプレス処理によって、図4(b)に示すようなダレが端部103に形成される場合には、そのような問題は解消される。
Further, burrs, edges, and the like may be formed by other surface receding processes (surface etching process, cutting process, etc.). In this case, when the sealing
<C−3.効果>
この発明にかかる実施の形態3によれば、半導体装置において、表面後退処理は、曲げディプレス処理であることで、絶縁シート(図示せず)との密着性を阻害するバリの発生を防ぎ、密着性を向上させることが可能となる。
<C-3. Effect>
According to the third embodiment of the present invention, in the semiconductor device, the surface receding process is a bending depression process, thereby preventing the occurrence of burrs that hinder the adhesion with the insulating sheet (not shown), It becomes possible to improve adhesiveness.
また、曲げディプレス処理をした場合には、曲げた部分に肉寄りの影響によりチップ搭載部4cには活用できない領域が存在するが、本発明においては曲げた部分と、半導体チップ2を搭載するチップ搭載部4cとの間に架橋部4bが介在しており、チップ搭載有効エリアと曲げた部分が隣接しないため、チップ搭載有効エリアのロスが生じるという問題は生じない。
Further, when the bending depression process is performed, there is a region that cannot be used for the
<D.実施の形態4>
<D−1.構成>
図5は、本発明にかかる半導体装置100の寸法の概略を示した図である。
<D. Embodiment 4>
<D-1. Configuration>
FIG. 5 is a diagram schematically showing the dimensions of the
例えば実施の形態1に示したような、リードフレーム4の表面(第1の面)と裏面(第2の面)において表面後退処理を行った架橋部4bを設けることにより、リードフレーム4の表面(第1の面)において、リード部4a上の所定位置から架橋部4bのリード部4a側の端部104までの距離をGとし、リードフレーム4の裏面(第2の面)において、リード部4a上の前記所定位置から架橋部4bのチップ搭載部4c側の端部103までの距離をHとすると、H>Gの関係が成り立つ。
For example, as shown in the first embodiment, the surface of the lead frame 4 is provided by providing the bridging
また図5に示すように、板厚t3>板厚t1となるようにリード部4aおよびチップ搭載部4cを形成することが可能である。
Further, as shown in FIG. 5, the
<D−2.動作>
H>Gが成り立つことにより、梱包時の積み重ねが垂直にできるため梱包ロスが少なくなる。
<D-2. Operation>
By satisfying H> G, stacking at the time of packing can be made vertical, so that packing loss is reduced.
また、板厚t3>板厚t1となるようにリード部4aおよびチップ搭載部4cを形成することにより、リードフレーム4を重ね合わせた場合にそれぞれのチップ搭載部4c間に板厚t3と板厚t1との差分の隙間ができ、梱包輸送等を行う場合にそれぞれのチップ搭載部4c間の干渉がなくなる。
Further, by forming the
なお、図5においては、架橋部4bの裏面とリード部4aの裏面、架橋部4bの表面とチップ搭載部4cの表面、それぞれが面一となる場合を示しているが、架橋部4bの裏面がリード部4aの裏面と面一でない場合、および架橋部4bの表面がチップ搭載部4cの表面と面一でない場合でも、リード部4aの板厚t3(第3の板厚)よりチップ搭載部4cの板厚t1(第1の板厚)が薄ければ、梱包時において同様にチップ搭載部4c間の干渉を防ぐことが可能である。
FIG. 5 shows the case where the back surface of the bridging
<D−3.効果>
この発明にかかる実施の形態4によれば、半導体装置において、リード部4aの第3の板厚(板厚t3)より半導体素子搭載部であるチップ搭載部4cの第1の板厚(板厚t1)が薄いことで、梱包輸送時にはリード部4a同士のみが接触するように梱包することができるので、ダイパット(チップ搭載部4c)同士の干渉がなくなり、品質安定性を向上させることが可能となる。
<D-3. Effect>
According to the fourth embodiment of the present invention, in the semiconductor device, the first plate thickness (plate thickness) of the
また、梱包時の積み重ねが垂直に出来るため、梱包ロスが少なくなる。 Moreover, since the stacking at the time of packing can be performed vertically, packing loss is reduced.
1 封止樹脂、2 半導体チップ、3 ボンディングワイヤ、4 リードフレーム、4a リード部、4b 架橋部、4c チップ搭載部、5 放熱ブロック、100 半導体装置、101 切欠き、102 穴、103,104 端部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記リードフレーム上に搭載された半導体素子と、
を備える半導体装置であって、
前記リードフレームは、
前記半導体素子を搭載し、第1の板厚を有する半導体素子搭載部と、
前記半導体素子搭載部から延在し、前記第1の板厚より薄い第2の板厚を有する架橋部と、
前記架橋部から延在し、前記第2の板厚より厚い第3の板厚を有するリード部とを備える、
半導体装置。 A lead frame;
A semiconductor element mounted on the lead frame;
A semiconductor device comprising:
The lead frame is
A semiconductor element mounting portion mounted with the semiconductor element and having a first plate thickness;
A bridging portion extending from the semiconductor element mounting portion and having a second plate thickness smaller than the first plate thickness;
A lead portion extending from the bridging portion and having a third plate thickness greater than the second plate thickness;
Semiconductor device.
前記リード部と前記架橋部は、前記リードフレームの第2の面から表面後退処理が行われている、
請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor element mounting portion and the bridging portion are subjected to a surface receding process from the first surface of the lead frame,
The lead portion and the bridging portion are subjected to a surface receding process from the second surface of the lead frame.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項2に記載の半導体装置。 The surface receding process is a bending depression process.
The semiconductor device according to claim 2.
請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。 The bridge portion was provided with a notch or a hole,
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置。 The first plate thickness of the semiconductor element mounting portion is thinner than the third plate thickness of the lead portion;
The semiconductor device according to claim 1.
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