JP2013125916A - 半導体装置および半導体装置の複合体、並びにそれらの製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の複合体、並びにそれらの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体素子から発生する熱の放熱性に優れ、過昇温による故障を抑制することができる信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体素子３と、半導体素子３を封止する樹脂６と、樹脂６によって固定された放熱板５と、を備え、放熱板５が樹脂６から突出する突出部５ａを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を樹脂封止してなる半導体装置および、そのような半導体装置の複合体、並びに、それらの製造方法に関するものである。
近年、インバータ制御機器等に搭載される半導体素子には、さらなる高密度化、高速化が求められている。その結果、半導体素子の発熱量が増大し、半導体素子の動作の熱劣化や半導体素子周辺の構成部材の熱劣化による信頼性の低下が問題視されるようになってきた。そのため、半導体素子を実装するパッケージの放熱構造設計が重要になってきている。
このような問題を解決する構造として、特許文献１に、図２７に示すような放熱性を高めるための構造が提案されている。すなわち、封止用樹脂層１０１によって図示しない半導体素子を樹脂封止してパッケージを形成する際に、パッケージの一部分にネジ穴を設けておき、そのパッケージを固定ねじ１０３で図示しない基板に固定することにより、パッケージの放熱部分を基板に密着させて、放熱性を向上させた構造を得ている。なお、半導体パッケージにおける放熱部分は図示されていない。このような半導体パッケージでは、半導体素子の駆動中に発生する熱が、固定ねじ１０３によって基板と密着させた箇所から放熱されるので、半導体素子およびその周辺の部材の熱による劣化や故障とそれにより引き起こされる信頼性の低下を抑制することができる。
特開２００７−２０９１８４号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載された半導体装置では、半導体素子から発せられた熱は、主として、ネジで固定された箇所から放熱されるので、より多くの熱が発生するような半導体素子のさらなる高スイッチング化に対応することができない。あるいは、対応するためには、放熱面積を大きくする必要があり、そうすると、半導体装置の外形寸法が大きくなって小型化が困難となる。
本発明は、かかる点に鑑みて発明者らの鋭意努力の結果なされたものであり、その目的とするところは、半導体素子から発生する熱の放熱性に優れ、過昇温による故障を抑制することができる信頼性の高い樹脂封止型の半導体装置および、そのような半導体装置の複合体、並びに、それらの製造方法を提供することである。
本発明に係る半導体装置の側面の一つは、半導体素子と、前記半導体素子を封止する樹脂と、前記樹脂によって固定された放熱板と、を備え、前記放熱板が前記樹脂から突出する第１突出部を有することである。
本発明に係る半導体装置の他の側面の一つは、前記放熱板が、少なくとも１つの方向において前記樹脂よりも長い１枚の板状部材からなることである。
本発明に係る半導体装置の他の側面の一つは、前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記リードフレームの外部端子の一部が前記樹脂から突出しており、前記放熱板の第１突出部が、平面視したときに、前記樹脂から突出している前記外部端子の一部とは重ならない位置に配置されていることである。
本発明に係る半導体装置の他の側面の一つは、前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記半導体素子が搭載される前記リードフレームのダイパッドと前記半導体素子を挟んで反対側に、前記放熱板が配置されていることである。
本発明に係る半導体装置の他の側面の一つは、前記放熱板が、金属材料、セラミック材料、または炭素材料からなることである。
本発明に係る半導体装置の他の側面の一つは、前記放熱板の第１突出部に設けられた第２突出部をさらに備え、前記第２突出部が、前記半導体素子が配置された実装面と同一面に交差する方向に沿って、前記放熱板の第１突出部から突出していることである。
本発明に係る半導体装置の他の側面の一つは、前記第２突出部が、前記半導体素子を封止する前記樹脂の厚みよりも長いことである。
本発明に係る半導体装置の他の側面の一つは、前記第２突出部が、前記放熱板の第１突出部から垂直方向に突出していることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の側面の一つは、半導体素子と、前記半導体素子を封止する樹脂と、をそれぞれ備えた複数個の半導体装置からなる半導体装置の複合体であって、前記各半導体装置の樹脂によって固定されて、前記各半導体装置に担持される放熱板を備え、前記複数個の半導体装置が、隣接する前記半導体装置の間に隙間が形成されるように配置されており、前記放熱板が、前記各半導体装置の樹脂のそれぞれの少なくとも一箇所から突出する第１突出部を有することである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記放熱板が、前記複数個の半導体装置が配置されている方向に長い１枚の板状部材からなることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記各半導体装置が、前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記各リードフレームの外部端子の一部が前記各半導体装置の樹脂からそれぞれ突出しており、前記放熱板の第１突出部が、平面視したときに、前記各半導体装置の樹脂のそれぞれから突出している前記外部端子の一部とは重ならない位置に配置されていることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記各半導体装置が、前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記各半導体素子が搭載される前記各リードフレームのダイパッドと前記各半導体素子を挟んで反対側に、前記放熱板が配置されていることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記放熱板が、金属材料、セラミック材料、または炭素材料からなることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記各半導体装置の半導体素子が搭載される各実装面が同一面上に配置されていることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記放熱板が湾曲していることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記放熱板の少なくとも一つの第１突出部に設けられた第２突出部をさらに備え、その第２突出部が、その第２突出部が設けられた第１突出部に接続する前記半導体装置の半導体素子が配置された実装面と同一面に交差する方向に沿って、その第２突出部が設けられた第１突出部から突出していることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記放熱板の第２突出部が、その第２突出部が設けられた第１突出部に接続する前記半導体装置の樹脂の厚みよりも長いことである。
本発明に係る半導体装置の複合体の他の側面の一つは、前記放熱板の第２突出部が、その第２突出部が設けられた第１突出部から垂直方向に突出していることである。
本発明に係る半導体装置の製造方法の側面の一つは、半導体素子を金型の内部空間に設置して、その設置された半導体素子を樹脂封止する工程を具備し、前記金型には、その内部空間の少なくとも一箇所から突出する放熱板を担持するための担持部が形成されており、前記半導体素子を樹脂封止する際に、前記半導体素子と前記放熱板が前記金型に設置された後、前記半導体素子が樹脂封止されると同時に、前記半導体素子を樹脂封止する樹脂によって前記放熱板が固定されることである。
本発明に係る半導体装置の製造方法の他の側面の一つは、前記放熱板の前記樹脂から突出する部分に予め設けられた屈曲予定部を屈曲させる工程をさらに具備することである。
本発明に係る半導体装置の複合体の製造方法における側面の一つは、複数個の半導体素子を金型の複数の内部空間にそれぞれ設置して、その設置された複数個の半導体素子をそれぞれ樹脂封止する工程を具備し、前記金型には、その複数の内部空間のそれぞれの少なくとも一箇所から突出する放熱板を担持するための担持部が形成されており、前記複数個の半導体素子を樹脂封止する際に、前記複数個の半導体素子と前記放熱板が前記金型に設置された後、前記各半導体素子が樹脂封止されると同時に、前記各半導体素子を樹脂封止する各樹脂によって前記放熱板が固定されることである。
本発明に係る半導体装置の複合体の製造方法における他の側面の一つは、前記放熱板の前記各樹脂から突出する部分に予め設けられた屈曲予定部を屈曲させる工程をさらに具備することである。
本発明によれば、放熱板の一部が、半導体素子を封止している樹脂からはみ出しているので、そのはみ出した部分である第１突出部を、ヒートシンクなどの基板に固定することにより、半導体素子から発生する熱を効率的に放熱させることができる。したがって、本発明によれば、半導体素子から発生する熱の放熱性に優れ、過昇温による故障を抑制することができる信頼性の高い樹脂封止型の半導体装置を得ることができる。
本発明の実施の形態１における半導体装置の平面図 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図 本発明の実施の形態１における半導体装置の固定方法の一例を示す側面図 本発明の実施の形態１における半導体装置の固定方法の他例を示す側面図 本発明の実施の形態１における半導体装置の製造プロセスの一例の要部を正面から工程別に示す図 本発明の実施の形態１における半導体装置の製造プロセスの一例の要部を側面から工程別に示す図 本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の平面図 図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図 本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の固定方法の一例を示す側面図 本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の製造プロセスの一例の要部を側面から工程別に示す図 本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の他例を示す鳥瞰図 本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の他例を示す側面図 本発明の実施の形態３における半導体装置の鳥瞰図 本発明の実施の形態３における半導体装置の平面図 図１５のＡ−Ａ線に沿った断面図 図１５のＢ−Ｂ線に沿った断面図 本発明の実施の形態３における半導体装置に使用する放熱板の一例を示す平面図 本発明の実施の形態３における半導体装置の製造プロセスの要部を示す平面図 本発明の実施の形態３における半導体装置の製造プロセスの要部を示す正面図 本発明の実施の形態３における半導体装置を固定する基板の一例を示す断面図 本発明の実施の形態３における半導体装置の固定方法の一例を示す側面図 本発明の実施の形態４における半導体装置の鳥瞰図 本発明の実施の形態４における半導体装置の製造プロセスの要部を示す鳥瞰図 本発明の実施の形態４における半導体装置を固定する基板の一例を示す断面図 本発明の実施の形態４における半導体装置の固定方法の一例を示す側面図 従来の半導体装置の固定方法を示す平面図
以下、本発明の実施の形態１ないし４について、図面を参照しながら説明する。但し、同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する場合もある。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的ないしは概念的に示されている。図示された各構成要素の厚み、長さ等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。なお、以下の実施の形態１ないし４で示す各構成要素の数や材質、形状、寸法等は一例であって特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、以下で説明する実施の形態１ないし４は適宜組み合わせて実施することができる。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における半導体装置の平面図、図２は図１に示す半導体装置を正面から見た断面図、図３は図１に示す半導体装置を側面から見た断面図である。詳しくは、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。但し、図２および図３は、半導体装置の構成部品を保護するとともに半導体装置本体の外形を形成する封止樹脂部６を透かして示している。
この実施の形態１における半導体装置は、図１ないし図３に示すように、半導体素子３と、半導体素子３を保護する封止樹脂部６と、封止樹脂部６によって固定された放熱板５と、を備えており、放熱板５が、封止樹脂部６の少なくとも１箇所から突出する突出部５ａを有している。封止樹脂部６から突出している突出部５ａは、放熱板５の一部であって、封止樹脂部６とは未接触の部分である。
この半導体装置の構成によれば、図４に示すように、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を固定する際に、基板７に設けられた例えば所定の方向に張り出す上部を有するフック状の固定部７ａに、例えばネジ止め、または半田付けなどの図示しない固定手段によって、封止樹脂部６からはみ出している放熱板５の突出部５ａを固定することにより、半導体素子３から発生した熱を、放熱板５の突出部５ａを有効な放熱経路として外部に放出することができる。そして、放熱板５の突出部５ａを固定することにより、半導体装置の表面のうちの放熱板５とは反対側の面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させれば、その基板７に接触または密着している箇所を経由して、半導体素子３から発生した熱を外部に放出することができる。したがって、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。よって、半導体素子３の周辺の過昇温を抑止して、熱による半導体素子３の周辺部材の破壊を未然に防ぐことができる信頼性の高い半導体装置を得ることができる。つまり、既知の技術では、半導体装置の一方の面の中心部のみを基板に固定していたため、その１か所の固定箇所のみが有効な放熱経路であったが、この実施の形態１によれば、基板７に接触、好適には密着する面に加えて、放熱板５も有効な放熱経路として作用するので、既知の技術よりも放熱経路を増やすことができる。したがって、この実施の形態１によれば、過昇温による故障の発生頻度が低く、既知の技術よりも信頼性の高い、長寿命な半導体装置を得ることができる。
以下、具体的に、この実施の形態１における半導体装置を説明する。
この実施の形態１における半導体装置は、図１ないし図３に示すように、リードフレーム１と、リードフレーム１上に実装された半導体素子３と、半導体素子３を樹脂封止する封止樹脂部６と、その表面が露出するように封止樹脂部６に埋設された放熱板５を備えており、放熱板５は、少なくとも１つの方向において封止樹脂部６よりも長い１枚の板状部材からなり、その一部が封止樹脂部６の少なくとも１箇所から突出して突出部５ａとなる。
リードフレーム１は外部端子１ａとダイパッド１ｂを備える。このリードフレーム１は、銅などの熱伝導性および電気伝導性に優れた材料からなる。半導体素子３は、リードフレーム１のダイパッド１ｂ上に搭載されている。例えば、半導体素子３は、ペースト剤２によってダイパッド１ｂ上に固定してもよい。
半導体素子３の図示しない電極端子は、金属ワイヤ４を介してリードフレーム１の外部端子１ａに接続している。この金属ワイヤ４とリードフレーム１の外部端子１ａにより、半導体装置の外部に設けられる電気回路に半導体素子３を接続する接続部分が構成されている。リードフレーム１の外部端子１ａはその一部が封止樹脂部６から突出している。
放熱板５は、ダイパッド１ｂとは反対側の上部に配置されている。つまり放熱板５はリードフレーム１と半導体素子３を挟んで対向している。放熱板５は、金属ワイヤ４に接触しないように半導体素子３から離して配置するのが好適である。
半導体装置本体の外形は、概ね、封止樹脂部６により形成されている。封止樹脂部６は、半導体装置の構成部品であるリードフレーム１と、半導体素子３と、金属ワイヤ４を樹脂封止して保護している。具体的には、半導体素子３と金属ワイヤ４は封止樹脂部６に埋設されている。外部端子１ａは、その一部が封止樹脂部６から突出する態様で封止樹脂部６に埋設されている。ダイパッド１ｂは、半導体素子３が搭載（固定）されている実装面とは反対側の面が封止樹脂部６から露出する態様で、封止樹脂部６に埋設されている。放熱板５は、半導体素子３に対向する面とは反対側の面が封止樹脂部６から露出し、かつ、その一部である突出部５ａが封止樹脂部６から突出する態様で、封止樹脂部６に埋設されている。
封止樹脂部６を構成する樹脂は特に限定されるものではなく、たとえば、主剤としてオルトクレゾールノボラック型のエポキシが、硬化剤として、主剤であるオルトクレゾールノボラック型のエポキシを硬化させることができるフェノール樹脂が配合され、かつ無機充填剤が７０重量部から９０重量部程度の比率で配合された公知の熱硬化性エポキシ樹脂を使用することができる。
放熱板５の突出部５ａは、半導体装置を平面視したときに、封止樹脂部６から外部端子１ａが突出していないエリアに突出している。つまり、半導体装置を平面視したとき、放熱板５の突出部５ａは、封止樹脂部６から突出している外部端子１ａの一部と重ならない位置に配置される。
この実施の形態１では、放熱板５は２つの突出部５ａを有する。その放熱板５の２つの突出部５ａは、平面視したときの形状が矩形状となる封止樹脂部６の外形の対向する２つの辺からそれぞれ突出している。なお、突出部５ａは２つに限るものではなく、３つ以上でもよい。言い換えると、封止樹脂部６の少なくとも２箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。
また、この実施の形態１では、放熱板５は一枚であり、その対向する両端部が突出部５ａとなる。その突出部５ａとなる両端部は、この実施の形態１では、放熱板５の長手方向に配置されているが、放熱板５において突出部５ａとなる部分は、放熱板５の長手方向における両端部に限定されるものではない。
また、この実施の形態１では、少なくとも一つの方向において放熱板５が封止樹脂部６よりも長い。したがって放熱板５は、平面視したときの形状が矩形状となる封止樹脂部６の外形の少なくとも一辺よりも長い。
以上説明した構成の半導体装置をヒートシンクなどの基板に固定するときには、半導体装置の表面のうち、放熱板５とは反対側の面、つまりダイパッド１ｂが配置されている側の面を、図４に示すように、ヒートシンクなどの基板７に向ける。図４は、この実施の形態１における半導体装置をヒートシンクなどの基板７に固定した状態の一例を示す側面図である。
図４に示すように、基板７に例えば２つのフック状の固定部７ａを、封止樹脂部６からはみ出している放熱板５の２つの突出部５ａに対応させて設けておいて、そのフック状の固定部７ａに、例えばネジ止め、または半田付けなどの図示しない固定手段によって、放熱板５の突出部５ａを固定することにより、半導体装置を基板７に固定する。この構成により、半導体素子３から発生した熱を、放熱板５の２つの突出部５ａを有効な放熱経路として外部に放出することができる。つまり、放熱経路が２か所となる。したがって、放熱板５を複数個所で固定することによって、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。よって、半導体素子３の周辺の過昇温を抑止して、熱による半導体素子３の周辺部材の破壊を未然に防ぐことができる信頼性の高い半導体装置を得ることができる。つまり、既知の技術では、半導体装置の一方の面の中心部のみを基板に固定していたため、その１か所の固定箇所のみが有効な放熱経路であったが、この実施の形態１によれば、放熱板５の両端部（２つの突出部５ａ）が有効な放熱経路として作用するので、既知の技術よりも放熱経路を増やすことができる。したがって、この実施の形態１によれば、過昇温による故障の発生頻度が低く、既知の技術よりも信頼性の高い、長寿命な半導体装置を得ることができる。
なお、放熱板５の２つの突出部５ａを基板７に固定する際に、半導体装置の表面のうちの放熱板５とは反対側の面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させると、その基板７に接触または密着している箇所も経由して、半導体素子３から発生した熱が放熱されることになり、さらに望ましい。
以上説明したように、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を搭載する際にその基板７に対向する半導体装置の一方の面とは反対側に放熱板５を配置しておき、その放熱板５を少なくとも一か所で基板７に固定し、かつ半導体装置を基板７に接触、好ましくは密着させるか、あるいは、放熱板５を複数個所で基板７に固定することにより、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
したがって、この実施の形態１における半導体装置によれば、樹脂封止型のパッケージを、半導体素子３から発生する熱の放熱性に優れたものとすることができる。よって、小型の半導体装置であっても、半導体素子３からの発熱に起因して起こる、過昇温による不良の発生を緩和することができ、半導体装置の信頼性を高いものとすることができる。
以上のように、放熱板５および、その突出部５ａは、本発明を構成する重要な部分であり、その詳細を以下に述べる。
放熱板５を構成する材料は限定されるものではないが、熱伝導性に優れた材料が好ましい。例えば、金属、グラファイトやダイヤモンドなどの炭素材料、セラミックなどの熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上２０００Ｗ／ｍＫ以下の公知の材料を用いて放熱板５を作製することができる。
放熱板５の厚みは、０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下とするのが好ましい。０．２ｍｍより薄いと、封止樹脂部６の成型時に、放熱板５が大きく変形して、封止樹脂部６に放熱板５を確実に固定することが難しくなるおそれがある。一方、３ｍｍより厚いと、放熱板５と封止樹脂部６との接触面積が大きくなるため、封止樹脂部６の硬化収縮時に放熱板５と封止樹脂部６との界面に発生する応力が大きくなり、放熱板５の封止樹脂部６からの剥離、ならびに、その剥離による信頼性低下の原因となる。
また、放熱板５の２つの突出部５ａの、封止樹脂部６からはみ出している長さＬａ１、Ｌａ２は、２ｍｍよりも長いことが望ましい。長さＬａ１、Ｌａ２が２ｍｍよりも短いと、放熱板５の突出部５ａの、ヒートシンクなどの基板７への固定が困難となるためである。一方、放熱板５の２つの突出部５ａの長さＬａ１、Ｌａ２が長すぎると、半導体装置の小型化が困難となり望ましくない。例えば、放熱板５が封止樹脂部６からはみ出す方向に沿った封止樹脂部６の外形寸法Ｌが２０ｍｍないし５０ｍｍの場合、長さＬａ１、Ｌａ２は、その封止樹脂部６の外形寸法Ｌの２倍よりも短いことが望ましい。なお、放熱板５の２つの突出部５ａの長さＬａ１、Ｌａ２は、必ずしも同等の長さである必要はない。
続いて、この実施の形態１における半導体装置をヒートシンクなどの基板７へ固定する方法の他例を説明する。図５は、この実施の形態１における半導体装置をヒートシンクなどの基板７に固定した状態の他の例を示す側面図である。
図５に示すように、ヒートシンクなどの基板７に、上記したフック状の固定部７ａに代えて突起部７ｂを、封止樹脂部６からはみ出している放熱板５の突出部５ａに対応させて設けて、その突起部７ｂに、例えばネジ止め、または半田付けなどの図示しない固定手段によって放熱板５の突出部５ａを固定してもよい。この構成によっても、放熱経路が２箇所となるので、放熱効率を向上させることができる。さらに、その放熱板５の突出部５ａの固定により、半導体装置の表面のうちの放熱板５とは反対側の面が基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着すると、その接触または密着した箇所もまた有効な放熱経路となり、半導体装置の信頼性が向上するので、さらに好ましい。
続いて、この実施の形態１における半導体装置の製造方法の一例について説明する。この実施の形態１における半導体装置の製造プロセスは特に限定されるものではないが、例えば以下で説明するような工法が可能である。
図６（ａ）ないし図６（ｈ）は、この実施の形態１における半導体装置の製造方法の一例の要部を工程別に示す図である。詳しくは、図６（ａ）ないし図６（ｇ）は放熱板５が突出する正面から見た工程別断面図、図６（ｈ）は得られた半導体装置の正面図である。但し、図６（ｇ）は、封止樹脂部６を透かして示している。図７（ａ）ないし図７（ｈ）は、図６（ａ）ないし図６（ｈ）の各工程に対応しており、図７（ａ）ないし図７（ｇ）はリードフレーム１の外部端子１ａが突出する側面から見た工程別断面図、図７（ｈ）は得られた半導体装置の側面図である。但し、図７（ｇ）は、封止樹脂部６を透かして示している。
この実施の形態１における半導体装置の製造方法は、半導体素子３を金型の内部空間（キャビティ）１０に設置して、その設置された半導体素子３を樹脂封止する工程を有する。この工程で使用する金型には、そのキャビティ１０の少なくとも１箇所から突出する放熱板５を、その突出する部分で担持するための担持部８ｂが形成されている。その担持部８ｂで担持されている部分が突出部５ａとなる。この実施の形態１では、金型のキャビティ１０よりも少なくとも１つの方向において長い放熱板５を、その長手方向の両端で担持するための凹部が、キャビティ１０を形成する隔壁に担持部８ｂとして形成されている。したがって、担持部８ｂである凹部は、キャビティ１０を形成する隔壁のうち、放熱板５の長手方向において対向する隔壁（内面）に形成されている。半導体素子３を樹脂封止する際には、半導体素子３と放熱板５が独立して金型に設置された後、その半導体素子３が樹脂封止されると同時に、その封止樹脂によって放熱板５が固定される。
詳しくは、図６（ｄ）に示すように、樹脂成型用の金型の下型８に、リードフレーム１の外部端子１ａの一部を担持する担持部８ａとは別に、放熱板５の担持部（凹部）８ｂが設けられている。リードフレーム１と放熱板５のそれぞれの担持部８ａ、８ｂは、半導体素子３が実装されたリードフレーム１と放熱板５をそれぞれ個別に下型８に配置した際に、放熱板５がリードフレーム１上の半導体素子３や、金属ワイヤ４、リードフレーム１の外部端子１ａと接触しないように設けられている。このような樹脂成型用の金型の下型８に、半導体素子３が実装されたリードフレーム１と放熱板５をそれぞれ個別に配置した後、下型８と上型９を型締めすることにより、リードフレーム１及び放熱板５を樹脂成型用の金型に固定し、例えばエポキシ系熱硬化樹脂などを使用して、公知の方法で樹脂封止を実行することで、樹脂封止型のパッケージ（半導体装置）を得る。
より詳しくは、まず、例えばダイボンド材料を使用するなど適当な手段で、リードフレーム１上に半導体素子３を搭載する。例えば、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、リードフレーム１のダイパッド１ｂ上にペースト剤２を適当量塗布した後、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、ペースト剤２上に半導体素子３を搭載する。ペースト剤２の塗布には公知のディスペンサーを、半導体素子３の搭載には公知のダイボンダーを使用することが可能である。
次に、図６（ｃ）および図７（ｃ）に示すように、半導体素子３とリードフレーム１の外部端子１ａとを例えば金属ワイヤ４で電気的かつ機械的に接続する。金属ワイヤ４の接続には公知のワイヤボンダを使用することができる。また、金属ワイヤ４には、例えば、金ワイヤを使用することが可能である。
その後、図６（ｄ）および図７（ｄ）に示すように、半導体素子３が実装されたリードフレーム１を、適当な温度に加熱した樹脂成形用の金型の下型８に設置する。次に、図６（ｅ）および図７（ｅ）に示すように、リードフレーム１上の半導体素子３や、金属ワイヤ４、リードフレーム１の外部端子１ａと接触しないように、放熱板５を下型８に担持させる。この実施の形態１では、放熱板５は、リードフレーム１の上部に配置される。
具体的には、図７（ｄ）に示すように、下型８には、半導体素子３が実装されたリードフレーム１を、その外部端子１ａの一部を除いて収納するための収納空間８ｃとは別に、放熱板５を収納するための収納空間８ｄが形成されており、下型８の隔壁に、その収納空間８ｄに放熱板５を担持するための担持部（凹部）８ｂが形成されている。この実施の形態１では、リードフレーム１の収納空間８ｃの上部に、放熱板５の収納空間８ｄが形成されており、担持部８ｂは、図７（ｅ）に示すように、放熱板５の対向する２つの端部を担持する。
このように下型８には、リードフレーム１の上部に放熱板５を配置するための収納空間８ｄが、半導体素子３を実装したリードフレーム１を配置するための収納空間８ｃとは別に設けられており、それらの収納空間８ｃ、８ｄにリードフレーム１と放熱板５をそれぞれ配置した後、図６（ｆ）および図７（ｆ）に示すように、リードフレーム１の外部端子１ａの一部と、放熱板５のうちの、リードフレーム１の収納空間８ｃの投影領域からはみ出す部分とを、上型９と下型８の間に挟むことによって、放熱板５とリードフレーム１の外部端子１ａを同時に固定する。
その後、図６（ｆ）および図７（ｆ）に示すように、上型９と下型８の間に放熱板５およびリードフレーム１の外部端子１ａが固定された状態で、上型９と下型８を型締めすることにより形成されたキャビティ１０に、図６（ｇ）および図７（ｇ）に示すように、例えばエポキシ系熱硬化樹脂を、公知のトランスファーモールド法により押圧充填させ、キャビティ１０内の各構成要素に密着した状態で硬化させることにより、封止樹脂部６を形成する。
なお、図示していないが、リードフレーム１には外部端子１ａ同士をつなぐダイバー部が形成されており、そのダイバー部によって樹脂成形時の樹脂漏れが防止される。また、そのダイバー部よりも外側の外部端子１ａの一部分が、樹脂成形時に上型９と下型８との間に挟みこまれて固定される。
以上の製造プロセスにより、図６（ｈ）および図７（ｈ）に示すように、所定の場所に固定配置された放熱板５を備える樹脂封止型のパッケージ（半導体装置）を得ることができる。その後、半導体装置内の所定の場所に固定配置された放熱板５のうち、封止樹脂部６からはみ出す突出部５ａを、ヒートシンクなどの基板７の所定の部分に固定することにより、放熱板５の突出部５ａを介した有効な放熱経路が確保された信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
なお、放熱板５の形状、封止樹脂部６からのはみ出し方向、封止樹脂部６からはみ出す突出部５ａの数、ヒートシンクなどの基板７の表面と放熱板５の突出部５ａとを繋ぐ部材の形状、数、位置などは一例であり、種々の変更が可能である。また、放熱板５は１枚に限るものではなく、複数枚の放熱板が半導体装置の封止樹脂部６によって固定されていてもよい。また、突出部５ａは２つに限るものではなく、放熱板５は少なくとも１つの突出部５ａを有していればよい。言い換えると、封止樹脂部６の少なくとも１箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体について、前述した実施の形態１と異なる点を中心に説明し、前述した実施の形態１と重複する説明は適宜省略する。
図８は本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の平面図、図９は図８に示す半導体装置の複合体を側面から見た断面図である。詳しくは、図９は図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。但し、図９は、半導体装置の構成部品を保護するとともに半導体装置本体の外形を形成する封止樹脂部６を透かして示している。また、図１０は、この実施の形態２における半導体装置の複合体をヒートシンクなどの基板７に固定した状態の一例を示す側面図である。なお、この実施の形態２では、３個の半導体装置からなる複合体を例に説明するが、半導体装置の数は２個以上であればよい。
図８および図９に示すように、この実施の形態２における半導体装置の複合体は、半導体素子３と、半導体素子３を保護する封止樹脂部６と、をそれぞれ備えた複数個の半導体装置からなり、各半導体装置の封止樹脂部６によって固定されて、各半導体装置に担持され、かつ半導体装置同士を繋ぐ放熱板５を備えている。複数個の半導体装置は、隣接する半導体装置の間に隙間が形成されるように配置されており、放熱板５は、各半導体装置の封止樹脂部６のそれぞれの少なくとも１箇所から突出する突出部５ａを有している。したがって放熱板５は、少なくとも隣接する半導体装置の間に突出部５ａを有している。また、各半導体装置の封止樹脂部６からはみ出して、その封止樹脂部６に接触していない、放熱板５のそれぞれの部分が、それぞれ突出部５ａとなる。したがって突出部５ａは、放熱板５の一部であって、封止樹脂部６とは未接触の部分である。
この半導体装置の複合体の構成によれば、図１０に示すように、ヒートシンクなどの基板７に各半導体装置を固定する際に、基板７に設けられた例えば突起部７ｂに、例えばネジ止め、または半田付けなどの図示しない固定手段によって、封止樹脂部６からはみ出した放熱板５の突出部５ａを固定することにより、各半導体素子３から発生した熱を、放熱板５の突出部５ａを有効な放熱経路として外部に放出することができる。そして、放熱板５の突出部５ａを固定することにより、各半導体装置の表面のうちの放熱板５に対向する各面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させれば、その基板７に接触または密着している箇所を経由して、各半導体素子３から発生した熱を外部に放出することができる。したがって、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。よって、前述した実施の形態１と同様に、過昇温による故障の発生頻度が低く、既知の技術よりも信頼性の高い、長寿命な半導体装置を得ることができる。
以下、具体的に、この実施の形態２における半導体装置の複合体を説明する。
この実施の形態２では、図８および図９に示すように、複数個の半導体装置が、１枚の放熱板５の長手方向に沿って、互いに接触しないように間隔を空けて配置されて、１枚の放熱板５に固定されている。つまり、放熱板５は、複数個の半導体装置が配置されている方向に長い１枚の板状部材からなり、各半導体装置において半導体素子３を樹脂封止している封止樹脂部６のそれぞれの少なくとも２箇所から放熱板５の突出部５ａが突出している。ただし、隣接する半導体装置の間に掛け渡された突出部５ａは、その隣接する半導体装置によって共有されている。したがって、隣接する半導体装置の間の突出部５ａは、その隣接する２つの半導体装置のそれぞれの放熱経路となる。
また、この実施の形態２では、１方向に長い放熱板５に、複数個の半導体装置が固定されている。したがって、複数個の半導体装置は、１列に配置されている。ただし、放熱板５は、１方向に長い形状に限るものではなく、例えば蛇行していてもよい。
また、この実施の形態２では、封止樹脂部６からそれぞれ突出する２つの突出部５ａは、平面視したときの形状が矩形状となる封止樹脂部６の外形の対向する２つの辺からそれぞれ突出している。
また、この実施の形態２では、放熱板５のうち、その長手方向の両端部も、突出部５ａとなる。すなわち、放熱板５のうち、その長手方向の両端部は、放熱板５の両端に配置された半導体装置の封止樹脂部６から突出して、はみ出している。
放熱板５を構成する材料は限定されるものではないが、実施の形態１で説明したように、金属材料、セラミック材料、または炭素材料などを用いることができる。
この実施の形態２における半導体装置の複合体において、各半導体装置は、実施の形態１と同様に、半導体素子３が搭載されるリードフレーム１を備えており、各リードフレーム１の外部端子１ａの一部が、各半導体装置の封止樹脂部６からそれぞれ突出している。つまり、各半導体装置は、外部端子１ａとダイパッド１ｂからなるリードフレーム１と、ペースト剤２によってダイパッド１ｂ上に固定された半導体素子３と、金属ワイヤ４と、封止樹脂部６とを備えて、前述した実施の形態１と同様に構成されている。
また、実施の形態１と同様に、放熱板５は、各半導体装置の封止樹脂部６からその表面が露出するように封止樹脂部６に埋設されて固定されており、放熱板５の突出部５ａは、各半導体装置を平面視したときに、各半導体装置の封止樹脂部６から外部端子１ａが突出していないエリアに突出している。つまり、各半導体装置を平面視したとき、放熱板５は、各半導体装置の封止樹脂部６のそれぞれから突出している外部端子１ａの一部とは重ならない位置に配置されている。
また、放熱板５は、各半導体素子３を挟んで各リードフレーム１と対向している。放熱板５は、金属ワイヤ４に接触しないように半導体素子３から離して配置するのが好適である。また、放熱板５は、各半導体素子３が搭載（固定）されている各実装面が同一面上ないしは略同一面上に配置されるように、各半導体装置の封止樹脂部６を一体的に担持している。
以上の構成によれば、少なくとも２個の封止樹脂部６によって担持された放熱板５のうちの、複数個の半導体装置（それらの封止樹脂部６）と接触していない箇所を、ヒートシンクなどの基板に固定することができる。
すなわち、以上説明した構成の半導体装置の複合体をヒートシンクなどの基板に固定するときには、図１０に示すように、各半導体装置の表面のうちの、放熱板５とは反対側の各面、つまりダイパッド１ｂが配置されている側の各面を、ヒートシンクなどの基板７に向け、各封止樹脂部６からはみ出している放熱板５の各突出部５ａに対応させて基板７に予め設けられている例えば複数の突起部７ｂに、例えばネジ止め、または半田付けなどの図示しない固定手段によって、放熱板５の各突出部５ａを固定することにより、各半導体装置を基板７に固定する。この構成により、各半導体素子３から発生した熱を、各半導体装置からはみ出している放熱板５の各突出部５ａを有効な放熱経路として外部に放出することができる。つまり、各半導体装置において放熱経路が２か所となる。したがって、放熱板５を複数個所で固定することによって、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。つまり、前述した実施の形態１と同様に、各半導体装置ごとに、放熱板５の２つの突出部５ａが有効な放熱経路として作用するので、既知の技術よりも放熱経路を増やすことができ、過昇温による故障の発生頻度が低く、既知の技術よりも信頼性の高い、長寿命な半導体装置を得ることができる。
なお、放熱板５の突出部５ａを基板７に固定する際に、各半導体装置の表面のうちの放熱板５とは反対側の各面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させると、その基板７に接触または密着している各箇所も経由して、各半導体素子３から発生した熱が放熱されることになり、さらに望ましい。
また、この実施の形態２では、基板７に突起部７ｂを設ける場合について説明したが、実施の形態１で説明した図４に示すように、所定の方向に張り出す上部を有するフック状の固定部７ａを基板７に設けてもよい。
以上説明したように、ヒートシンクなどの基板７に各半導体装置を搭載する際にその基板７に対向する各半導体装置の一方の面とは反対側に放熱板５を配置しておき、少なくとも、隣接する半導体装置の間に掛け渡された突出部５ａを基板７に固定し、かつ各半導体装置を基板７に接触、好ましくは密着させるか、あるいは、隣接する半導体装置の間に掛け渡された突出部５ａを基板７に固定することに加えて、放熱板５の両端も突出部５ａとして基板７に固定することにより、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
したがって、この実施の形態２によれば、樹脂封止型のパッケージを、半導体素子３から発生する熱の放熱性に優れたものとすることができる。よって、小型の半導体装置であっても、半導体素子３からの発熱に起因して起こる、過昇温による不良の発生を緩和することができ、半導体装置の信頼性を高いものとすることができる。
なお、実施の形態１と同様に、放熱板５の突出部５ａの長さは２ｍｍよりも長いことが望ましい。突出部５ａの長さが２ｍｍよりも短いと、放熱板５の突出部５ａのヒートシンクなどの基板７への固定が困難となるためである。一方、放熱板５の突出部５ａが長すぎると、半導体装置の小型化が困難となり望ましくない。例えば、放熱板５が封止樹脂部６からはみ出す方向に沿った封止樹脂部６の外形寸法Ｌが２０ｍｍないし５０ｍｍの場合、放熱板５の突出部５ａの長さは、その封止樹脂部６の外形寸法Ｌの２倍よりも短いことが望ましい。なお、放熱板５の各突出部５ａの長さは必ずしも同等の長さである必要はない。
以上のように、この実施の形態２によれば、半導体素子３から発生する熱の放熱経路が複数形成されるので、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。また、この実施の形態２によれば、放熱板５によって複数の半導体装置が一体的に担持されるので、ヒートシンクなどの基板７への各半導体装置の搭載が簡便であり、生産性を向上させることができる。つまり、複数個の半導体装置が一体的に担持されずに、それぞれが独立していると、ヒートシンクなどの基板への搭載時に各半導体装置を別個に固定して搭載していく必要があり、かつ、それぞれの半導体装置の位置を所定の位置に合わせながら固定する必要がある。これに対して、この実施の形態２によれば、各半導体装置が放熱板５により一体的に担持されているので、その放熱板５を所定の箇所で固定するのみで各半導体装置が所定の位置に固定されることになり、搭載が簡便となる。
続いて、この実施の形態２における半導体装置の複合体の製造方法の一例について説明する。この実施の形態２における半導体装置の複合体の製造プロセスは特に限定されるものではないが、例えば以下で説明するような工法が可能である。
図１１（ａ）ないし図１１（ｄ）は、この実施の形態２における半導体装置の複合体の製造方法の一例の要部を工程別に示す図である。詳しくは、図１１（ａ）ないし図１１（ｃ）は各リードフレーム１の外部端子１ａが突出する側面から見た工程別断面図、図１１（ｄ）は得られた半導体装置の複合体の側面図である。但し、図１１（ｃ）は、封止樹脂部６を透かして示している。
この実施の形態２における半導体装置の複合体の製造方法は、複数個の半導体素子３を金型に形成された複数の内部空間（キャビティ）１０にそれぞれ設置して、その設置された複数個の半導体素子３をそれぞれ樹脂封止する工程を有する。この工程で使用する金型には、各キャビティ１０の少なくとも１箇所から突出する放熱板５を、その突出する部分で担持するための担持部８ｂが形成されている。その担持部８ｂで担持されている部分が突出部５ａとなる。この実施の形態２では、金型に形成されている複数のキャビティ１０を貫く放熱板５を担持するために、放熱板５の担持部８ｂとして、隣接するキャビティ１０を区切る隔壁に、その隔壁を貫通する貫通穴が形成されている。また、この実施の形態２では、両端のキャビティ１０を形成する隔壁のうち、その両端のキャビティ１０のそれぞれを隣のキャビティ１０と区切る隔壁とは反対側の隔壁に、放熱板の担持部８ｂとして、放熱板５の両端を担持するための凹部が形成されている。このように放熱板の担持部８ｂとして、上記貫通穴および凹部を設けることにより、複数個の半導体素子３が配置される方向に長い１枚の放熱板５が金型に担持される。金型に配置された複数個の半導体素子３を樹脂封止する際には、各半導体素子３と放熱板５が独立して金型に設置された後、各半導体素子３が樹脂封止されると同時に、それらの封止樹脂によって放熱板５が固定される。
詳しくは、樹脂成型用の金型の下型８に、各リードフレーム１の外部端子１ａのそれぞれの一部を担持する担持部とは別に、放熱板５を担持する担持部（凹部）８ｂが設けられている。リードフレーム１と放熱板５のそれぞれの担持部は、半導体素子３が実装された各リードフレーム１と放熱板５をそれぞれ個別に下型８に配置した際に、各キャビティ１０において、リードフレーム１上の半導体素子３や、金属ワイヤ４、リードフレーム１の外部端子１ａと放熱板５が接触しないように設けられている。このような樹脂成型用の金型の下型８に、半導体素子３が実装された各リードフレーム１と放熱板５をそれぞれ個別に配置した後、下型８と上型９を型締めすることにより、各リードフレーム１及び放熱板５を樹脂成型用の金型に固定し、例えばエポキシ系熱硬化樹脂などを使用して、公知の方法で樹脂封止を実行することで、樹脂封止型のパッケージ（半導体装置）の複合体を得る。
より詳しくは、まず、前述した実施の形態１と同様に、各リードフレーム１ごとに、ダイパッド１ｂへ半導体素子３を搭載し、半導体素子３と外部端子１ａとを金属ワイヤ４を介して電気的かつ機械的に接続する。
その後、図１１（ａ）に示すように、半導体素子３が実装された各リードフレーム１を、適当な温度に加熱した樹脂成形用の金型の下型８に設置する。このとき、各リードフレーム１を、各半導体素子３の実装面が同一面上または略同一面上に配置されるように設置する。次に放熱板５を、半導体素子３や、金属ワイヤ４、外部端子１ａと接触しないように下型８に担持させる。この実施の形態２では、放熱板５は、各リードフレーム１の上部に配置される。
具体的には、図１１（ａ）に示すように、下型８には、半導体素子３が実装された各リードフレーム１を、各リードフレーム１の外部端子１ａの一部を除いてそれぞれ収納するための複数の収納空間８ｃとは別に、放熱板５を収納するための収納空間８ｄが形成されており、下型８の隔壁には、その収納空間８ｄに放熱板５を担持するための担持部（凹部）８ｂが形成されている。この実施の形態２では、各リードフレーム１の収納空間８ｃの上部に、放熱板５の収納空間８ｄが形成されており、担持部（凹部）８ｂは、放熱板５のうち、各リードフレーム１を収納する収納空間８ｃの投影領域からはみ出す部分を担持する。
このように下型８には、複数のリードフレーム１の上部に１枚の放熱板５を配置するための収納空間８ｄが、半導体素子３を実装した各リードフレーム１をそれぞれ配置するための複数の収納空間８ｃとは別に設けられており、それらの収納空間８ｃ、８ｄに各リードフレーム１と放熱板５をそれぞれ配置した後、図１１（ｂ）に示すように、各リードフレーム１の外部端子１ａのそれぞれの一部と、放熱板５のうち、各リードフレーム１の収納空間８ｃのそれぞれの投影領域からはみ出す部分とを、上型９と下型８の間に挟むことによって、各リードフレーム１の外部端子１ａと放熱板５を同時に固定する。
その後、図１１（ｂ）に示すように、上型９と下型８の間に放熱板５および各リードフレーム１の外部端子１ａが固定された状態で、上型９と下型８を型締めすることにより形成された複数のキャビティ１０に、図１１（ｃ）に示すように、例えばエポキシ系熱硬化樹脂を、公知のトランスファーモールド法により押圧充填させ、各キャビティ１０内の各構成要素に密着した状態で硬化させることにより、複数の封止樹脂部６を形成する。これにより、図１１（ｄ）に示すように、複数個の樹脂封止型のパッケージ（半導体装置）を得ることができる。また、放熱板５は、それらのパッケージの封止樹脂部６によって所定の場所に固定配置される。この実施の形態２では、複数個の樹脂封止型のパッケージが放熱板５によって一体的に担持される。
なお、図示していないが、各リードフレーム１には、外部端子１ａ同士をつなぐダイバー部が形成されており、そのダイバー部によって樹脂成形時の樹脂漏れが防止される。また、そのダイバー部よりも外側の外部端子１ａの一部分が、樹脂成形時に上型９と下型８との間に挟みこまれて固定される。
以上のように、放熱板５は、各半導体装置の封止樹脂部６と接触していない部分（突出部５ａ）を複数有する。その突出部５ａを、ヒートシンクなどの基板７の所定の部分に固定することにより、放熱板５を担持している各半導体装置を基板７に固定することができる。このようにすれば、各半導体装置内の半導体素子３から発生した熱を、放熱板５の突出部５ａを有効な放熱経路として外部へ放出することができる。したがって、この実施の形態２によれば、放熱板５の突出部５ａを介した有効な放熱経路が複数確保された信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
さらに、この実施の形態２では、ヒートシンクなどの基板７へ半導体装置を搭載する際に、放熱板５のうちの各半導体装置の封止樹脂部６からはみ出す部分を基板７に固定するのみで、複数個の半導体装置を基板７に搭載することが可能であり、基板７への搭載の作業性も優れた構造とすることができる。
続いて、本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の他例について説明する。図１２は本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の他例を示す鳥瞰図である。また、図１３は本発明の実施の形態２における半導体装置の複合体の他例を示す側面図である。
図１２および図１３に示すように、放熱板５は、半導体装置が担持された方向を凸として湾曲していてもよい。このようにすれば、放熱板５のうちの各封止樹脂部６と接触していない突出部５ａを、ヒートシンクなどの基板７に設けられた、その基板７の表面からの高さが等しい所定の部分に固定したときに、放熱板５の弾性によって各半導体装置が基板７の表面に押し付けられるので、各半導体装置と基板７との密着性が増し、放熱性が向上する。
なお、放熱板５の形状、封止樹脂部６からのはみ出し方向、封止樹脂部６からはみ出す放熱板５の突出部５ａの数、ヒートシンクなどの基板７の表面と放熱板５の突出部５ａとを繋ぐ部材の形状、数、位置などは一例であり、種々の変更が可能である。また、放熱板５は１枚に限定されるものではなく、複数個の半導体装置によって複数枚の放熱板が担持される構成としてもよい。例えば、複数枚の放熱板によって複数個の半導体装置が繋がる構成としてもよく、あるいは、複数枚の放熱板によって複数個の半導体装置が一体的に担持される構成としてもよい。また、両端の半導体装置においては、それぞれ、封止樹脂部６の少なくとも１箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。つまり、両端の半導体装置の間に配置されている、両端の半導体装置を除いた半導体装置においては、それぞれの封止樹脂部６の少なくとも２箇所から放熱板５の突出部５ａが突出しており、両端の半導体装置においては、それぞれの封止樹脂部６の少なくとも１箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。
また、この実施の形態２では、複数個の半導体装置が１列に配置された場合について説明したが、半導体装置の配置の態様は特に限定されるものではなく、例えば、多列に配置された複数個の半導体装置が放熱板によって繋がったり、あるいは、一体的に担持されたりする構成であってもよい。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における半導体装置について、前述した実施の形態１と異なる点を中心に説明し、前述した実施の形態１および２と重複する説明は適宜省略する。
図１４は本発明の実施の形態３における半導体装置の鳥瞰図、図１５は図１４に示す半導体装置の平面図、図１６は図１４に示す半導体装置を正面から見た断面図、図１７は図１４に示す半導体装置を側面から見た断面図である。詳しくは、図１６は図１５のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図１７は図１５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。但し、図１６および図１７は、半導体装置の構成部品を保護するとともに半導体装置本体の外形を形成する封止樹脂部６を透かして示している。
図１４ないし図１７に示すように、この実施の形態３における半導体装置は、半導体素子３が配置された実装面と同一面に交差する方向に沿って、放熱板５の少なくとも１つの突出部（第１突出部）５ａから突出する少なくとも１つの屈曲部５ｂを、第２突出部の一例として備える点で、前述した実施の形態１と異なる。すなわち、実施の形態１では、放熱板５の突出部５ａが封止樹脂部６から平行に張り出していただけであったが、この実施の形態３では、半導体素子３の実装面であるダイパッド１ｂと同一面に交差する方向へ沿って、放熱板５の突出部５ａから曲がって突出する屈曲部５ｂが設けられている。
この屈曲部５ｂは、ヒートシンクなどの基板に半導体装置を固定するのに使用される。つまり、前述した実施の形態１では、半導体装置をヒートシンクなどの基板７に固定するために、その基板７にフック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを設けたが、この実施の形態３では、フック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを設ける代わりに、放熱板５の突出部５ａに、ヒートシンクなどの基板に固定される屈曲部５ｂを設けている。したがって、屈曲部５ｂは半導体装置が固定される基板に交差する方向に曲がって突出している。
この半導体装置の構成によれば、図２２に示すように、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を固定する際に、例えば基板７に設けられた固定用の穴７ｃなどの設置部分に放熱板５の少なくとも１つの屈曲部５ｂを固定することにより、半導体素子３から発生した熱を、放熱板５を有効な放熱経路として外部に放出することができる。そして、放熱板５の屈曲部５ｂを固定することにより、半導体装置の表面のうちの放熱板５に対向する面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させれば、その基板７に接触または密着している箇所を経由して、半導体素子３から発生した熱を外部に放出することができる。したがって、実施の形態１と同様に、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
以下、具体的に、この実施の形態３における半導体装置を説明する。
図１４ないし図１７に示すように、放熱板５は、実施の形態１と同様に、封止樹脂部６の外形の少なくとも一辺よりも長く、かつ、封止樹脂部６の外形の少なくとも２つの辺からはみ出している。そして、この実施の形態３では、その封止樹脂部６の外形からはみ出す放熱板５の突出部５ａのそれぞれに、少なくとも１つの屈曲部５ｂが設けられている。なお、突出部５ａは２つに限るものではなく、３つ以上でもよい。言い換えると、封止樹脂部６の少なくとも２箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。
また、屈曲部５ｂは、放熱板５の突出部５ａの外形を形成する辺のうち、その突出部５ａが封止樹脂部６から突出する方向に直交する方向で対向している２つの辺にそれぞれ設けられている。但し、屈曲部５ｂを設ける位置や、屈曲部５ｂの枚数は特に限定されるものではなく、突出部５ａの外形を形成する少なくとも１つの辺に、少なくとも１つの屈曲部５ｂを設ければよい。したがって、例えば、突出部５ａの外形を形成する１つの辺に、２枚の屈曲部５ｂを設けることも可能である。
また、屈曲部５ｂは、封止樹脂部６の厚み方向に曲がっている。すなわち、突出部５ａと屈曲部５ｂとが形成する屈曲部５ｂの折り曲げ角度は９０度であり、屈曲部５ｂは、放熱板５の突出部５ａから垂直方向に曲がっている。但し、屈曲部５ｂの折り曲げ角度は９０度に限定されるものではなく、屈曲部５ｂは、半導体素子３の実装面であるダイパッド１ｂと同一面に交差する方向に曲がっていればよい。
また、この実施の形態３では、半導体装置をヒートシンクなどの基板７に固定するときには、図２２に示すように、放熱板５の突出部５ａに設けられた屈曲部５ｂの先端を、基板７に形成された固定用穴７ｃに挿入して固定する。したがって、屈曲部５ｂの長さは、封止樹脂部６の厚み方向において、封止樹脂部６からはみ出す長さに設定する。この実施の形態３では、放熱板５は、その表面が封止樹脂部６から露出しているので、屈曲部５ｂは、半導体素子３を封止する封止樹脂部６の厚みよりも長い。
図２２は、この実施の形態３における半導体装置をヒートシンクなどの基板７に固定した状態の一例を示す側面図である。
図２２に示すように、放熱板５の２つの突出部５ａにそれぞれ設けられた屈曲部５ｂの先端を、基板７に形成された固定用穴７ｃに挿入して固定することにより、半導体装置を基板７に固定する。このように放熱板５の２つの突出部５ａにそれぞれ設けられた屈曲部５ｂを固定することにより、半導体素子３から発生した熱を、放熱板５とそれに備わった複数の屈曲部５ｂを有効な放熱経路として外部に放出することができる。したがって、前述した実施の形態１と同様に、放熱板５を複数個所で固定することによって、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
なお、放熱板５の屈曲部５ｂを基板７に固定する際に、半導体装置の表面のうちの放熱板５とは反対側の面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させると、その基板７に接触または密着している箇所も経由して、半導体素子３から発生した熱が放熱されることになり、さらに望ましい。
以上説明したように、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を搭載する際にその基板７に対向する半導体装置の一方の面とは反対側に放熱板５を配置しておき、その放熱板５を少なくとも一か所で基板７に固定し、かつ半導体装置を基板７に接触、好ましくは密着させるか、または、放熱板５を複数個所で基板７に固定することにより、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
したがって、この実施の形態３における半導体装置によれば、樹脂封止型のパッケージを、半導体素子３から発生する熱の放熱性に優れたものとすることができる。よって、小型の半導体装置であっても、半導体素子３からの発熱に起因して起こる、過昇温による不良の発生を緩和することができ、半導体装置の信頼性を高いものとすることができる。
また、この実施の形態３によれば、半導体装置を基板７に固定する作業を簡便にすることができる。また、放熱板５の屈曲部５ｂの数に応じて有効な放熱経路数も増えるので、より生産性が高く、かつ信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
なお、作業性の向上および、半導体装置とヒートシンクなどの基板７との密着性の向上という観点から、放熱板５の屈曲部５ｂの先端は、固定のためのフック様形状を有していてもよい。
屈曲部５ｂの長さは特に限定されるものではないが、放熱板５の突出部５ａが突出する正面から半導体装置を見たとき、屈曲部５ｂが封止樹脂部６の厚みよりも長く、かつ、その封止樹脂６の厚みの５倍よりも短くなることが好ましい。屈曲部５ｂが封止樹脂部６の厚みよりも短いと、ヒートシンクなどの基板７に例えば突起部などを別途設ける必要があり、また、屈曲部５ｂが封止樹脂６の厚みの５倍よりも長いと、屈曲部５ｂの一部が基板７から突き出るため、その突き出た部分を小型化のために別途除去せねばならず、いずれの場合も生産性が低下するためである。
また、屈曲部５ｂの折り曲げ角度は特に限定されるものではないが、ヒートシンクなどの基板７に形成された固定用穴７ｃへ屈曲部５ｂを挿入する作業の容易性を確保するためには、屈曲部５ｂの折り曲げ角度は７０度以上１１０度以下が望ましい。
続いて、この実施の形態３における半導体装置の製造方法の一例について説明する。この実施の形態３における半導体装置の製造プロセスは特に限定されるものではなく、例えば前述した実施の形態１と同様の工法が可能である。
前述した実施の形態１と同様の工法を採用する場合には、樹脂成型用の金型の上型および下型の間に挟んで固定する放熱板５として、例えば図１８に示すような形状のものを用意する。図１８は本発明の実施の形態３における半導体装置に使用する放熱板の一例を示す平面図である。
図１８に示す放熱板５は平板状であり、その主面と同一面内の所定の位置に、後から折り曲げられて屈曲部５ｂとなる屈曲予定部５ｃが、放熱板５から所定の方向に突出するように形成されている。この実施の形態３では、対向する２つの辺に、それぞれ２つの屈曲予定部５ｃが形成されている。
この図１８に示すような放熱板５を使用する場合、樹脂成型用の金型は、放熱板５が封止樹脂部６によって固定され、かつ、その放熱板５の、後に封止樹脂部６から突出する突出部５ａとなる部分とそこに設けられた屈曲予定部５ｃが、封止樹脂部６に接触しないように、下型と上型の間に放熱板５を挟んで固定する必要がある。
例えば、実施の形態１と同様に、樹脂成型用の金型の下型に、半導体素子３が実装されたリードフレーム１をその外部端子１ａの一部を除いて収納するための空間とは別に、その空間の上部に放熱板５を収納する空間を形成する。具体的には、下型の隔壁に凹部を形成して、その凹部によって、放熱板５の、リードフレーム１を収納する空間の投影領域からはみ出す部分を担持させる。このようにすれば、樹脂封止の際に、リードフレーム１の外部端子１ａの一部と放熱板５の一部は、同時に上型と下型との間に挟まれて、樹脂封止用の樹脂には接触しない。
樹脂封止によって放熱板５が所定の場所に固定された後は、図１９および図２０に示すように、封止樹脂部６によって固定された放熱板５のうち、封止樹脂部６から突出する突出部５ａに追加されて設けられた屈曲予定部５ｃを、公知の金属板の折り曲げ方法によって、放熱板５が配置されている面と半導体素子３を挟んで対向する面へ向けて折り曲げて、放熱板５の屈曲部５ｂを形成する。つまり、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を搭載する方向に向けて屈曲予定部５ｃを折り曲げる。図１９は屈曲予定部５ｃを折り曲げる様子を半導体装置の上面から見た図、図２０は屈曲予定部５ｃを折り曲げる様子を半導体装置の正面から見た図である。
さらに、その後、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を固定する際には、図２１に示すように、放熱板５の屈曲部５ｂの先端が挿入されて固定される固定用の穴７ｃが予め形成された基板７を用意して、図２２に示すように、その固定用の穴７ｃに放熱板５の屈曲部５ｂを挿入して固定することにより、放熱板５の屈曲部５ｂを介した有効な放熱経路が複数確保された半導体装置を得ることができる。
具体的には、この実施の形態３では、半導体装置が固定されるヒートシンクなどの基板７に、固定用の穴７ｃが、半導体装置の封止樹脂部６からはみ出している放熱板５の２つの突出部５ａにそれぞれ２つずつ設けられた合計４枚の屈曲部５ｂに対応させて形成されており、半導体装置を基板７に固定する際には、放熱板５の４つの屈曲部５ｂのそれぞれの先端を基板７の固定用穴７ｃにそれぞれ挿入して固定する。
なお、この実施の形態３では、半導体装置から突出する２つの突出部５ａにそれぞれ屈曲部５ｂを設けたが、一方の突出部５ａにのみ屈曲部５ｂを設け、他方の突出部５ａに対しては、前述した実施の形態１で説明したように、基板７にフック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを設けてもよい。
また、この実施の形態３では、放熱板５の一部を曲げ加工して形成された屈曲部５ｂを例に説明したが、半導体素子３の実装面であるダイパッド１ｂと同一面に交差する方向へ沿って突出する第２突出部を、例えば溶接などの固定手段によって放熱板５に追加してもよい。
また、この実施の形態３では、放熱板５の屈曲部５ｂのみをヒートシンクなどの基板７に固定したが、その一方で、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａが固定されるフック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを基板７にさらに設けてもよいし、屈曲部５ｂの長さを基板７に届かない長さにして、その長さの足りない屈曲部５ｂが固定されるフック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを基板７にさらに設けるなど様々な手段を適用可能である。基板７に予め形成した固定用穴７ｃに屈曲部５ｂを固定する場合について説明したが、固定用穴７ｃを基板７に形成することなく、たとえば、ネジ止めや半田付けなどで基板７の表面に屈曲部５ｂを固定してもよく、屈曲部５ｂを基板７に固定する手段は、種々の変更が可能である。
また、放熱板５の形状、封止樹脂部６からのはみ出し方向、封止樹脂部６からはみ出す突出部５ａの数、ヒートシンクなどの基板７の表面と放熱板５の突出部５ａとを繋ぐ屈曲部５ｂの形状、数、位置などは一例であり、種々の変更が可能である。また、放熱板５は１枚に限るものではなく、複数枚の放熱板が半導体装置の封止樹脂部６によって固定されていてもよい。また、突出部５ａは２つに限るものではなく、放熱板５は少なくとも１つの突出部５ａを有すればよい。言い換えると、封止樹脂部６の少なくとも１箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。
また、この実施の形態３では半導体装置が１個の場合について説明したが、前述した実施の形態２のような半導体装置の複合体であっても同様に実施することができる。半導体装置の複合体の場合、放熱板５の少なくとも一つの突出部５ａに少なくとも一つの屈曲部５ｂを設けることができる。その屈曲部５ｂは、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａに接続する半導体装置の半導体素子３が配置された実装面と同一面に交差する方向に沿って、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａから突出している。このような半導体装置の複合体を構成した場合、この実施の形態３で説明したように、例えば、屈曲部５ｂは、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａに接続する半導体装置の封止樹脂部６の厚みよりも長くてもよいし、また、屈曲部５ｂは、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａから垂直方向に突出していてもよい。放熱板５の一部の突出部５ａにのみ屈曲部５ｂを設ける場合には、他の突出部５ａは、実施の形態２と同様に、ヒートシンクなどの基板７に予め設けた突起部７ｂなどに固定すればよい。
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における半導体装置について、前述した実施の形態３と異なる点を中心に説明し、前述した実施の形態１ないし３と重複する説明は適宜省略する。
図２３は本発明の実施の形態４における半導体装置の鳥瞰図である。図２３に示すように、この実施の形態４における半導体装置は、放熱板５の突出部（第１突出部）５ａの外形を形成する辺のうち、その突出部５ａが封止樹脂部６から突出する方向に配置されている辺に、第２突出部の一例として屈曲部５ｂが設けられている点で、前述した実施の形態３と異なる。つまり、放熱板５は、封止樹脂部６からはみ出した部分のうちの先端側が、そのはみ出した方向に垂直な方向に沿って折り曲げられて突出する構造となっている。
この半導体装置の構成によれば、図２６に示すように、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を固定する際に、例えば基板７に設けられた固定用の穴７ｃなどの設置部分に放熱板５の少なくとも１つの屈曲部５ｂを固定することにより、半導体素子３から発生した熱を、放熱板５を有効な放熱経路として外部に放出することができる。そして、放熱板５の屈曲部５ｂを固定することにより、半導体装置の表面のうちの放熱板５と対向する面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させれば、その基板７に接触または密着している箇所を経由して、半導体素子３から発生した熱を外部に放出することができる。したがって、実施の形態１と同様に、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
以下、具体的に、この実施の形態３における半導体装置を説明する。
図２３に示すように、放熱板５は、実施の形態１と同様に、封止樹脂部６の外形の少なくとも一辺よりも長く、かつ、封止樹脂部６の外形の少なくとも２つの辺からはみ出している。なお、封止樹脂部６の外形からはみ出す放熱板５の突出部５ａは２つに限るものではなく、３つ以上でもよい。言い換えると、封止樹脂部６の少なくとも２箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。
屈曲部５ｂは、放熱板５の突出部５ａの外形を形成する辺のうち、その突出部５ａが封止樹脂部６から突出する方向に配置されている辺から、その突出部５ａが突出している方向に垂直な方向に沿って折り曲げられている。したがって、実施の形態３と同様に、突出部５ａと屈曲部５ｂとが形成する屈曲部５ｂの折り曲げ角度は９０度である。但し、屈曲部５ｂの折り曲げ角度は９０度に限定されるものではなく、屈曲部５ｂは、半導体素子３の実装面であるダイパッド１ｂと同一面に交差する方向に曲がっていればよい。
また、この実施の形態４では、半導体装置をヒートシンクなどの基板７に固定するときには、図２６に示すように、放熱板５の突出部５ａに設けられた屈曲部５ｂの先端を、基板７に形成された固定用穴７ｃに挿入して固定する。したがって、屈曲部５ｂの長さは、封止樹脂部６の厚み方向において、封止樹脂部６からはみ出す長さに設定する。この実施の形態４では、放熱板５は、その表面が封止樹脂部６から露出しているので、屈曲部５ｂは、半導体素子３を封止する封止樹脂部６の厚みよりも長い。
図２６は、この実施の形態３における半導体装置をヒートシンクなどの基板７に固定した状態の一例を示す側面図である。
図２６に示すように、放熱板５の２つの突出部５ａにそれぞれ設けられた屈曲部５ｂの先端を、基板７に形成された固定用穴７ｃに挿入して固定することにより、半導体装置を基板７に固定する。このように放熱板５の２つの突出部５ａにそれぞれ設けられた屈曲部５ｂを固定することにより、半導体素子３から発生した熱を、放熱板５とそれに備わった複数の屈曲部５ｂを有効な放熱経路として外部に放出することができる。したがって、前述した実施の形態３と同様に、放熱板５を複数個所で固定することによって、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
なお、放熱板５の屈曲部５ｂを基板７に固定する際に、半導体装置の表面のうちの放熱板５とは反対側の面を基板７に少なくとも１箇所で接触、好適には密着させると、その基板７に接触または密着している箇所も経由して、半導体素子３から発生した熱が放熱されることになり、さらに望ましい。
以上説明したように、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を搭載する際にその基板７に対向する半導体装置の一方の面とは反対側に放熱板５を配置しておき、その放熱板５を少なくとも一か所で基板７に固定し、かつ半導体装置を基板７に接触、好ましくは密着させるか、または、放熱板５を複数個所で基板７に固定することにより、放熱経路を増やして、放熱効率を向上させることができる。
したがって、この実施の形態４における半導体装置によれば、樹脂封止型のパッケージを、半導体素子３から発生する熱の放熱性に優れたものとすることができる。よって、小型の半導体装置であっても、半導体素子３からの発熱に起因して起こる、過昇温による不良の発生を緩和することができ、半導体装置の信頼性を高いものとすることができる。さらに、この実施の形態４によれば、半導体装置を基板７に固定する作業を簡便にすることができる。
なお、作業性の向上および、半導体装置とヒートシンクなどの基板７との密着性の向上という観点から、放熱板５の屈曲部５ｂの先端は、固定のためのフック様形状を有していてもよい。
屈曲部５ｂの長さは特に限定されるものではないが、放熱板５の突出部５ａが突出する正面から半導体装置を見たとき、屈曲部５ｂが封止樹脂部６の厚みよりも長く、かつ、その封止樹脂６の厚みの５倍よりも短くなることが好ましい。屈曲部５ｂが封止樹脂部６の厚みよりも短いと、ヒートシンクなどの基板７に例えば突起部などを別途設ける必要があり、また、屈曲部５ｂが封止樹脂６の厚みの５倍よりも長いと、屈曲部５ｂの一部が基板７から突き出るため、その突き出た部分を小型化のために別途除去せねばならず、いずれの場合も生産性が低下するためである。
また、屈曲部５ｂの折り曲げ角度は特に限定されるものではないが、ヒートシンクなどの基板７に形成された固定用穴７ｃへ屈曲部５ｂを挿入する作業の容易性を確保するためには、屈曲部５ｂの折り曲げ角度は７０度以上１１０度以下が望ましい。
続いて、この実施の形態４における半導体装置の製造方法の一例について説明する。この実施の形態３における半導体装置の製造プロセスは特に限定されるものではない。例えば前述した実施の形態１と同様の工法を採用する場合は、実施の形態１のものよりも長さの長い放熱板５を用意する。その実施の形態１よりも長くなった部分が、後に屈曲部５ｂとなる屈曲予定部５ｃである。したがって、使用する樹脂成型用の金型に予め形成しておく放熱板５の担持部も、その屈曲予定部５ｃの分だけ長さが長くなった放熱板５に合せる必要がある。このような放熱板５と金型を準備する以外については、実施の形態１と同様の製造プロセスとなる。
樹脂封止後は、前述した実施の形態３と同様に、放熱板５の屈曲予定部５ｃを折り曲げればよい。実施の形態３とは、屈曲予定部５ｃが設けらた位置とそれを折り曲げる方向のみが異なる。
具体的には、樹脂封止によって放熱板５が所定の場所に固定された後は、図２４に示すように、封止樹脂部６によって固定された放熱板５のうち、封止樹脂部６から突出する部分の先端側に追加されて設けられた屈曲予定部５ｃを、公知の金属板の折り曲げ方法によって、放熱板５が配置されている面と半導体素子３を挟んで対向する面へ向けて折り曲げて、放熱板５の屈曲部５ｂを形成する。つまり、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を搭載する方向に向けて屈曲予定部５ｃを折り曲げる。図２４は放熱板５を折り曲げる様子を示す鳥瞰図である。
さらに、その後、ヒートシンクなどの基板７に半導体装置を固定する際には、図２５に示すように、放熱板５の屈曲部５ｂの先端が挿入されて固定される固定用の穴７ｃが予め形成された基板７を用意して、図２６に示すように、その固定用の穴７ｃに放熱板５の屈曲部５ｂを挿入して固定することにより、放熱板５の屈曲部５ｂを介した有効な放熱経路が複数確保された半導体装置を得ることができる。
具体的には、この実施の形態４では、半導体装置が固定されるヒートシンクなどの基板７に、固定用の穴７ｃが、半導体装置の封止樹脂部６からはみ出している放熱板５の２つの突出部５ａにそれぞれ設けられた合計２枚の屈曲部５ｂに対応させて形成されており、半導体装置を基板７に固定する際には、放熱板５の２つの屈曲部５ｂのそれぞれの先端を基板７の固定用穴７ｃにそれぞれ挿入して固定する。
なお、この実施の形態４では、半導体装置から突出する２つの突出部５ａにそれぞれ屈曲部５ｂを設けたが、一方の突出部５ａにのみ屈曲部５ｂを設け、他方の突出部５ａに対しては、前述した実施の形態１で説明したように、基板７にフック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを設けてもよい。
また、この実施の形態４では、放熱板５の一部を曲げ加工して形成された屈曲部５ｂを例に説明したが、半導体素子３の実装面であるダイパッド１ｂと同一面に交差する方向へ沿って突出する第２突出部を、例えば溶接などの固定手段によって放熱板５に追加してもよい。
また、この実施の形態４では、放熱板５の屈曲部５ｂのみをヒートシンクなどの基板７に固定したが、その一方で、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａが固定されるフック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを基板７にさらに設けてもよいし、屈曲部５ｂの長さを基板７に届かない長さにして、その長さの足りない屈曲部５ｂが固定されるフック状の固定部７ａや突起部７ｂなどを基板７にさらに設けるなど様々な手段を適用可能である。また、基板７に予め形成した固定用穴７ｃに屈曲部５ｂを固定する場合について説明したが、固定用穴７ｃを基板７に形成することなく、たとえば、ネジ止めや半田付けなどで基板７の表面に屈曲部５ｂを固定してもよく、屈曲部５ｂを基板７に固定する手段は、種々の変更が可能である。
また、放熱板５の形状、封止樹脂部６からのはみ出し方向、封止樹脂部６からはみ出す突出部５ａの数、ヒートシンクなどの基板７の表面と放熱板５の突出部５ａとを繋ぐ屈曲部５ｂの形状などは一例であり、種々の変更が可能である。また、放熱板５は１枚に限るものではなく、複数枚の放熱板が半導体装置の封止樹脂部６によって固定されていてもよい。また、突出部５ａは２つに限るものではなく、放熱板５は少なくとも１つの突出部５ａを有すればよい。言い換えると、封止樹脂部６の少なくとも１箇所から放熱板５の突出部５ａが突出していればよい。
また、この実施の形態４では半導体装置が１個の場合について説明したが、前述した実施の形態２のような半導体装置の複合体においても、両端の半導体装置から突出する突出部５ａに、この実施の形態４で説明したように屈曲部５ｂを設けることができる。その屈曲部５ｂは、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａに接続する半導体装置の半導体素子３が配置された実装面と同一面に交差する方向に沿って、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａから突出している。このような半導体装置の複合体を構成した場合、この実施の形態４で説明したように、例えば、屈曲部５ｂは、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａに接続する半導体装置の封止樹脂部６の厚みよりも長くてもよいし、また、屈曲部５ｂは、その屈曲部５ｂが設けられた突出部５ａから垂直方向に突出していてもよい。両端の半導体装置のうちの一方の半導体装置から突出する突出部５ａにのみ屈曲部５ｂを設ける場合には、他方の半導体装置から突出する突出部５ａは、実施の形態２と同様に、ヒートシンクなどの基板７に予め設けた突起部７ｂなどに固定すればよい。
本発明にかかる半導体装置および半導体装置の複合体、並びにそれらの製造方法は、半導体素子から発生した熱を効率的に放熱させることができ、過昇温による信頼性の低下を抑制することにより長寿命とすることができ、樹脂封止型のパッケージ、特に高集積化または高速化された半導体素子を実装する小型のパッケージに有用である。
１ リードフレーム
１ａ 外部端子
１ｂ ダイパッド
２ ペースト剤
３ 半導体素子
４ 金属ワイヤ
５ 放熱板
５ａ 放熱板の突出部
５ｂ 放熱板の屈曲部
５ｃ 放熱板の屈曲予定部
６ 封止樹脂部
７ 基板
７ａ フック状の固定部
７ｂ 突起部
７ｃ 固定用穴
８ 下型
８ａ リードフレームの担持部
８ｂ 放熱板の担持部
８ｃ リードフレームの収納空間
８ｄ 放熱板の収納空間
９ 上型
１０ キャビティ
１０１ 封止用樹脂層
１０２ 基板電極
１０３ 固定ねじ

Claims (22)

  1. 半導体素子と、前記半導体素子を封止する樹脂と、前記樹脂によって固定された放熱板と、を備え、前記放熱板が前記樹脂から突出する第１突出部を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 前記放熱板が、少なくとも１つの方向において前記樹脂よりも長い１枚の板状部材からなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記リードフレームの外部端子の一部が前記樹脂から突出しており、前記放熱板の第１突出部は、平面視したときに、前記樹脂から突出している前記外部端子の一部とは重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記半導体素子が搭載される前記リードフレームのダイパッドと前記半導体素子を挟んで反対側に、前記放熱板が配置されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 前記放熱板が、金属材料、セラミック材料、または炭素材料からなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  6. 前記放熱板の第１突出部に設けられた第２突出部をさらに備え、前記第２突出部は、前記半導体素子が配置された実装面と同一面に交差する方向に沿って、前記放熱板の第１突出部から突出していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  7. 前記第２突出部が、前記半導体素子を封止する前記樹脂の厚みよりも長いことを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
  8. 前記第２突出部が、前記放熱板の第１突出部から垂直方向に突出していることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
  9. 半導体素子と、前記半導体素子を封止する樹脂と、をそれぞれ備えた複数個の半導体装置からなる半導体装置の複合体であって、前記各半導体装置の樹脂によって固定されて、前記各半導体装置に担持される放熱板を備え、前記複数個の半導体装置は、隣接する前記半導体装置の間に隙間が形成されるように配置されており、前記放熱板は、前記各半導体装置の樹脂のそれぞれの少なくとも一箇所から突出する第１突出部を有することを特徴とする半導体装置の複合体。
  10. 前記放熱板が、前記複数個の半導体装置が配置されている方向に長い１枚の板状部材からなることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の複合体。
  11. 前記各半導体装置は、前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記各リードフレームの外部端子の一部が前記各半導体装置の樹脂からそれぞれ突出しており、前記放熱板の第１突出部は、平面視したときに、前記各半導体装置の樹脂のそれぞれから突出している前記外部端子の一部とは重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の複合体。
  12. 前記各半導体装置は、前記半導体素子が搭載されるリードフレームを備え、前記各半導体素子が搭載される前記各リードフレームのダイパッドと前記各半導体素子を挟んで反対側に、前記放熱板が配置されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の複合体。
  13. 前記放熱板が、金属材料、セラミック材料、または炭素材料からなることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の複合体。
  14. 前記各半導体装置の半導体素子が搭載される各実装面が同一面上に配置されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の複合体。
  15. 前記放熱板が湾曲していることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の複合体。
  16. 前記放熱板の少なくとも一つの第１突出部に設けられた第２突出部をさらに備え、その第２突出部は、その第２突出部が設けられた第１突出部に接続する前記半導体装置の半導体素子が配置された実装面と同一面に交差する方向に沿って、その第２突出部が設けられた第１突出部から突出していることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の複合体。
  17. 前記放熱板の第２突出部が、その第２突出部が設けられた第１突出部に接続する前記半導体装置の樹脂の厚みよりも長いことを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の複合体。
  18. 前記放熱板の第２突出部が、その第２突出部が設けられた第１突出部から垂直方向に突出していることを特徴とする請求項１６記載の半導体装置の複合体。
  19. 請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体装置を製造する方法であって、半導体素子を金型の内部空間に設置して、その設置された半導体素子を樹脂封止する工程を具備し、前記金型には、その内部空間の少なくとも一箇所から突出する放熱板を担持するための担持部が形成されており、前記半導体素子を樹脂封止する際に、前記半導体素子と前記放熱板が前記金型に設置された後、前記半導体素子が樹脂封止されると同時に、前記半導体素子を樹脂封止する樹脂によって前記放熱板が固定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  20. 前記放熱板の前記樹脂から突出する部分に予め設けられた屈曲予定部を屈曲させる工程をさらに具備することを特徴とする請求項１９記載の半導体装置の製造方法。
  21. 請求項９ないし１８のいずれかに記載の半導体装置の複合体を製造する方法であって、複数個の半導体素子を金型の複数の内部空間にそれぞれ設置して、その設置された複数個の半導体素子をそれぞれ樹脂封止する工程を具備し、前記金型には、その複数の内部空間のそれぞれの少なくとも一箇所から突出する放熱板を担持するための担持部が形成されており、前記複数個の半導体素子を樹脂封止する際に、前記複数個の半導体素子と前記放熱板が前記金型に設置された後、前記各半導体素子が樹脂封止されると同時に、前記各半導体素子を樹脂封止する各樹脂によって前記放熱板が固定されることを特徴とする半導体装置の複合体の製造方法。
  22. 前記放熱板の前記各樹脂から突出する部分に予め設けられた屈曲予定部を屈曲させる工程をさらに具備することを特徴とする請求項２１記載の半導体装置の複合体の製造方法。
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