JP2011228335A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体素子の底面に突起を形成することなく、半導体素子の位置決めを確実かつ簡単に行うことが出来る半導体装置を提供する。
【解決手段】ヒートシンク３に表面実装型パッケージの半導体素子１と配線部材２を取り付けて構成される半導体装置において、配線部材２に半導体素子１が嵌合される嵌合部２２を形成し、配線部材２に形成された嵌合部２２に半導体素子１を嵌合することによって半導体素子１の位置決めを行うようにしたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば表面実装型パッケージの半導体素子を備えてなる半導体装置に関するものである。
従来の半導体装置においては、表面実装型パッケージの半導体素子（以下、半導体素子と称す）の底面には突起部が形成されており、この半導体素子が実装されるプリント基板やヒートシンクには、前記突起部が嵌合される嵌合孔が開設され、前記半導体素子の突起部を実装側であるプリント基板やヒートシンクに設けられた前記嵌合孔に嵌合して装着することで、半導体素子が位置決めされる構造となっている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特開平６−２６８０８６号公報 特表２００８−５４３２６６号公報（特願２００８−５１４１６２号）
上述した従来の半導体装置では、半導体素子の底面に突起部を配設しているため、半導体素子の底面に電極や半導体素子の発熱を拡散させるためのヒートスプレッダを備えた半導体素子では、突起部を形成することが難しかった。
また、半導体素子が実装されるプリント基板やヒートシンクにおいても、嵌合孔の加工が必要であり、作業工数が増えるという問題があった。
また、半導体素子を装着する際にも、半導体素子の突起部が確実に嵌合孔に挿入されているかの判断が半導体素子の上面側から見たときに判別し難いという問題もあった。
特に、半導体素子がヒートシンクに実装されてなる半導体装置の場合は、半導体素子の底面の突起部とヒートシンクの嵌合孔によって半導体素子は位置決めされ、半導体素子の配線部材も同様にヒートシンクと位置決めされることになる。
すなわち、半導体素子の接続端子と、それが接続される配線部材の位置決めはヒートシンクを介して行われることになり、精度良く位置決めすることが難しいという問題点もあった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体装置の半導体素子の底面に突起部を形成することなく、半導体素子の位置決めを確実かつ簡単に行うことが出来る半導体装置を提供するものである。
この発明に係わる半導体装置は、ヒートシンクに表面実装型パッケージの半導体素子と配線部材を取り付けて構成される半導体装置において、前記配線部材に前記半導体素子が嵌合される嵌合部を形成し、前記配線部材に形成された前記嵌合部に前記半導体素子を嵌合することによって前記半導体素子の位置決めを行うようにしたものである。
この発明に係わる半導体装置は、半導体素子を精度良く位置決めすることができ、位置決め部を確認しながら組立てられるので、組立性が向上し、半導体素子の実装不良を低減させることができる半導体装置を得ることができる。
この発明の実施の形態１に係わる半導体装置を示す平面図である。 この発明の実施の形態１に係わる半導体装置を示す縦断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる半導体装置を示す横断面図である。 この発明の実施の形態２に係わる半導体装置における半導体素子を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係わる半導体装置を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係わる半導体装置を示す縦断面図である。
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１ないし図３に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる半導体装置を示す平面図である。図２はこの発明の実施の形態１に係わる半導体装置を示す縦断面図である。図３はこの発明の実施の形態１に係わる半導体装置を示す横断面図である。
これら図１ないし図３において、この発明の実施の形態１における半導体装置は、半導体素子１と配線部材２とヒートシンク３とを備えている。この半導体装置の半導体素子１は、表面実装型パッケージタイプであり、偏平な樹脂製パッケージ本体１２を有しており、このパッケージ本体１２の内部には、図示は省略するが半導体素子チップが内装され、この半導体チップに電気接続された多数本の金属材からなるリードがパッケージ本体１２の側面から２方向に延びるアウターリード４ａ，４ｂから構成されるものである。
また、この半導体素子１が接続される配線部材２は、導電性の金属からなる電気配線を絶縁樹脂によってモールド成形されたものである。そして、配線部材２には半導体素子１が嵌合される嵌合部２２を形成し、配線部材２に形成された嵌合部２２に半導体素子１を嵌合することによって半導体素子１の位置決めを精度良く行うようにしている。
また、この半導体素子１と配線部材２とが装着されるヒートシンク３は、半導体素子１の発熱を拡散させるため、アルミや銅などの熱伝導率が高い金属で構成されている。
このように構成された半導体装置は、ヒートシンク３に嵌合部２２が形成された配線部材２を装着したのち、半導体素子１のパッケージ本体１２の側面を配線部材２の嵌合部２２のガイド部６に嵌合させてヒートシンク３上に設置し、あらかじめ塗布されていた高熱伝導接着剤などによって固定される。その際、配線部材２の嵌合部２２のガイド部６の半導体素子１が接する位置にテーパ部７を設けることで、半導体素子１の落とし込みを極めてスムーズに行うことができ、作業性を向上させることができる。
そして、半導体素子１のリードであるアウターリード４ｂと配線部材２の電極５とは、半田または溶接などを使用して電気的に接続されることになる。
したがって、この実施の形態１の半導体装置では、アウターリード４ｂと配線部材２の電極５の接合は、前記半導体素子１のパッケージ本体１２の相対向する側面と配線部材２の
嵌合部２２のガイド部６とで直接位置決めされているので、半導体素子１の位置決めを精度良く行うことができ半導体素子１の実装不良を低減させることができるとともに、接合位置のずれ量が極めて少なく、接合しやすくなり、接合精度の向上ならびに接合作業性の向上を図ることができる。
また、半導体素子１のパッケージ本体１２の側面で位置決めされるため、半導体素子１の底面を平坦にすることができ、半導体素子１のヒートシンク３への伝熱面積を大きくとることができ、半導体素子１からヒートシンク３への熱の伝導効率が高められ、放熱効果を著しく向上させることができる。
さらに、上面方向から配線部材２の嵌合部２２のガイド部６が容易に確認できるため、組立性が向上するとともに半導体素子１と配線部材２との組立不良を未然に防ぐことができる。
実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図４ないし図６に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。図４はこの発明の実施の形態２に係わる半導体装置における半導体素子を示す平面図である。図５はこの発明の実施の形態２に係わる半導体装置を示す平面図である。図６はこの発明の実施の形態２に係わる半導体装置を示す縦断面図である。
これら図４ないし図６において、この半導体装置の半導体素子１は、表面実装型パッケージタイプであり、偏平な樹脂製パッケージ本体１２を有しており、このパッケージ本体１２の内部には、図示は省略するが半導体素子チップが内装され、この半導体チップに電気接続された多数本の金属材からなるリードがパッケージ本体１２の側面から２方向に延びるアウターリード４ａ，４ｂから構成されるものである。また、このパッケージ本体１２に設けられた吊りリード８はパッケージ本体１２の相対向する側面１２ａから突出して設けられている。おり、配線部材２には、この半導体素子１の吊リード８に対応したガイド部６が形成されている。
また、この半導体素子１が接続される配線部材２は、導電性の金属からなる電気配線を絶縁樹脂によってモールド成形されたものである。そして、配線部材２には半導体素子１が嵌合される嵌合部２２を形成し、配線部材２に形成された嵌合部２２に半導体素子１を嵌合することによって半導体素子１の位置決めを精度良く行うようにしている。また、配線部材２に形成された嵌合部２２には、パッケージ本体１２に設けられた吊りリード８が係合される係合部２２ａが設けられている。
このように構成された半導体装置は、ヒートシンク３に嵌合部２２および係合部２２ａが形成された配線部材２を装着したのち、半導体素子１のパッケージ本体１２の側面１２ａを配線部材２の嵌合部２２のガイド部６に嵌合させるとともに吊りリード８を係合部２２ａに係合させてヒートシンク３上に設置し、あらかじめ塗布されていた高熱伝導接着剤などによって固定される。
この実施の形態２においては、パッケージ本体１２の相対向する側面１２ａに設けられた吊りリード８と配線部材２の嵌合部２２に設けられた係合部２２ａとの係合によって、アウターリード４ａ，４ｂの延出方向へのずれが拘束され、吊りリード８の延出方向のずれはパッケージ本体１２の側面１２ａと配線部材２の嵌合部２２のガイド部６との嵌合によって拘束されている。
このような構成にすることで、半導体素子１はパッケージ本体１２の相対向する２側面１
２ａと配線部材２の嵌合部２２のガイド部６との嵌合、およびパッケージ本体１２の側面１２ａに配設された吊りリード８と配線部材２の嵌合部２２に設けられた係合部２２ａとの係合によって精度良く位置決めされ、半導体素子１のアウターリード４ａ，４ｂの配設されている側面にガイド部を設ける必要がなくなる。
すなわち、パッケージ本体１２の相対向する２側面１２ａのみで半導体素子１の位置決めを行うことができるので、アウターリード４ａ，４ｂは、その配設された側面の端まで配設が可能になる。
また、この吊りリード８は半導体素子１を製造する上で必要な部材であるので、従来と同じトランスファーモールドを用いて製造でき、設計変更や新規設備などは不要で非常に安価にこれを実現することができる。
また、左右の吊りリード８の数やピッチを変えることで非対称形状のガイドとすれば、装着時に極性の違いを直ちに発見することができ、後工程に極性相違のまま流れることがない。
なお、この実施の形態２においても、半導体素子１の位置決めを精度良く行うことができるとともに、接合位置のずれ量が極めて少なく、接合しやすくなり、接合精度の向上ならびに接合作業性の向上を図ることができる。また、半導体素子１のパッケージ本体１２の側面で位置決めされるため、半導体素子１の底面を平坦にすることができ、半導体素子１のヒートシンク３への伝熱面積を大きくとることができ、放熱効果を著しく向上させることができる。さらに、上面方向から配線部材２の嵌合部２２のガイド部６が容易に確認できるため、半導体素子１と配線部材２との組立不良を未然に防ぐことができる。
ところで、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、配線部材２のガイド部６は上述した実施の形態１においては半導体素子１のパッケージ本体１２の２側面と角部に設けた場合を示しているが、この形状に限定されるものではなく、半導体素子１のパッケージ本体１２の配設される面内の移動を拘束するガイド形状であれば良く、例えば、鉤型のガイド部を半導体素子１のパッケージ本体１２のコーナ部に形成するようにしてもよく同様の効果を奏することができる。
また、上述した実施の形態２においても、半導体素子１の吊りリード８の数は半導体素子１の内部構成によって様々であり、この実施の形態２の数に限定されるものではない。
ところで、上述した各実施の形態における半導体装置は、例えば、インバータ制御等を行うパワー回路部を搭載した回転電機、特にモータジェネレータ、パワーステアリングに用いられる車両用回転電機に使用することができる。このように、エンジンルームという高温で寸法的な制約が厳しく、かつ、大電流が流れる車両用回転電機には適しており、上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。
この発明は、半導体装置の半導体素子の底面に突起を形成することなく、半導体素子の位置決めを確実かつ簡単に行うことが出来る半導体装置の実現に好適である。
１ 半導体素子
２ 配線部材
３ ヒートシンク
６ ガイド部
７ テーパ部
８ 吊りリード
１２ パッケージ本体
１２ａ パッケージ本体の側面
１６ ガイド部
２２ 嵌合部
２２ａ 係止部

Claims (7)

  1. ヒートシンクに表面実装型パッケージの半導体素子と配線部材を取り付けて構成される半導体装置において、前記配線部材に前記半導体素子が嵌合される嵌合部を形成し、前記配線部材に形成された前記嵌合部に前記半導体素子を嵌合することによって前記半導体素子の位置決めを行うようにしたことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記半導体素子の相対向する側面と前記配線部材に形成された前記嵌合部との嵌合により、前記半導体素子の位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記半導体素子のパッケージに設けられた吊りリードと前記配線部材の前記嵌合部に設けられた係合部との係合により、前記半導体素子の位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置。
  4. 前記半導体素子が位置決めされる前記配線部材に形成された前記嵌合部のガイド部にはテーパ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  5. 前記半導体素子は相対向する側面に設けられた非対称形状のガイド部と前記配線部材の前記嵌合部に形成された係止部との係合により、前記半導体素子の位置決めを行うようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
  6. 前記半導体素子の底面には電極あるいは前記半導体素子の発熱を拡散させるためのヒートスプレッダの金属面が露出されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
  7. インバータ制御を行うパワー回路部を搭載した車両用回転電機に使用されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
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