JP2630291B2 - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に半導体素子を樹脂封止した半導体装置に関する。
に半導体素子を樹脂封止した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子において、特に最近のＭＯ
Ｓ，バイポーラＩＣは消費電力が大きくなってきている
ので、樹脂封止型パッケージに搭載する場合、図３，図
４等の低熱抵抗用の樹脂封止型パッケージに搭載してい
る。
Ｓ，バイポーラＩＣは消費電力が大きくなってきている
ので、樹脂封止型パッケージに搭載する場合、図３，図
４等の低熱抵抗用の樹脂封止型パッケージに搭載してい
る。
【０００３】これらの従来技術について図面を参照して
説明する。図３に示す半導体装置は、リードフレーム１
に接着テープ６を介して放熱板７が接続されており、半
導体素子１は放熱板７上に熱伝導性接着剤（図示せず）
によりフェースアップで接着され、その半導体素子４は
ワイヤーボンディングでリードフレーム１に接続され、
その状態で樹脂による封止部２で封止された構造のもの
である。図４に示す半導体装置は、リードフレーム１に
接着テープ６を介してヒートシンク３が接続され、半導
体素子４はフェースダウン構造にてヒートシンク３に接
着され、ワイヤーボンディングでリードフレーム１に接
続され、その状態で樹脂による封止部２で封止された構
造のものである。
説明する。図３に示す半導体装置は、リードフレーム１
に接着テープ６を介して放熱板７が接続されており、半
導体素子１は放熱板７上に熱伝導性接着剤（図示せず）
によりフェースアップで接着され、その半導体素子４は
ワイヤーボンディングでリードフレーム１に接続され、
その状態で樹脂による封止部２で封止された構造のもの
である。図４に示す半導体装置は、リードフレーム１に
接着テープ６を介してヒートシンク３が接続され、半導
体素子４はフェースダウン構造にてヒートシンク３に接
着され、ワイヤーボンディングでリードフレーム１に接
続され、その状態で樹脂による封止部２で封止された構
造のものである。
【０００４】図５に示す半導体装置は、半導体素子４が
熱伝導性接着剤１２を介してガラスベース１３上のダイ
パッド１１に接着され、ワイヤーボンディングでリード
フレーム１に接続され、ガラスキャップ１０の中空部に
半導体素子４を受け入れて封止した構造のものである。
また５は封止用接着剤である。図６に示す半導体装置
は、特開昭６３−１８２８４４号にて提案されている中
空構造を有するパッケージ構造のものであり、繊維状金
属１７及び溶液１８を内部に有する放熱体１６をパッケ
ージ上面に有し、半導体素子４をＡｕ−Ｓｉろう材を用
いて放熱体１６にフェースダウンで接着したＰＧＡ（ピ
ングリッドアレイ）構造のものである。また１４はセラ
ミック枠体，１５はダイボンド突起，１９はリード，２
０はキャップ，２１はワイヤー，２２はボンディングス
テッチである。
熱伝導性接着剤１２を介してガラスベース１３上のダイ
パッド１１に接着され、ワイヤーボンディングでリード
フレーム１に接続され、ガラスキャップ１０の中空部に
半導体素子４を受け入れて封止した構造のものである。
また５は封止用接着剤である。図６に示す半導体装置
は、特開昭６３−１８２８４４号にて提案されている中
空構造を有するパッケージ構造のものであり、繊維状金
属１７及び溶液１８を内部に有する放熱体１６をパッケ
ージ上面に有し、半導体素子４をＡｕ−Ｓｉろう材を用
いて放熱体１６にフェースダウンで接着したＰＧＡ（ピ
ングリッドアレイ）構造のものである。また１４はセラ
ミック枠体，１５はダイボンド突起，１９はリード，２
０はキャップ，２１はワイヤー，２２はボンディングス
テッチである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３及
び図４に示す半導体装置は、半導体素子４を封止部２の
樹脂が直接被覆しているため、半導体素子４と封止部２
の樹脂との熱膨張係数の差により、樹脂による熱膨張率
が半導体素子４に直接加わり、半導体素子４を押し潰し
て内部でショートを引き起こす場合がある。
び図４に示す半導体装置は、半導体素子４を封止部２の
樹脂が直接被覆しているため、半導体素子４と封止部２
の樹脂との熱膨張係数の差により、樹脂による熱膨張率
が半導体素子４に直接加わり、半導体素子４を押し潰し
て内部でショートを引き起こす場合がある。
【０００６】また図３及び図４に示す半導体装置は、温
度サイクル試験を行う場合に、封止部２の樹脂にクラッ
クが入りやすく、そのクラックを通して或いはリードフ
レーム１を伝って水分が半導体素子４に達して半導体素
子４の腐食を引き起こす場合があった。
度サイクル試験を行う場合に、封止部２の樹脂にクラッ
クが入りやすく、そのクラックを通して或いはリードフ
レーム１を伝って水分が半導体素子４に達して半導体素
子４の腐食を引き起こす場合があった。
【０００７】また図５に示す半導体装置は、パッケージ
を樹脂に代えてガラスで構成されていたが、温度サイク
ル試験を行う場合に図３及び図４の封止部２と同様にガ
ラスキャップ１０及びガラスベース１３にクラックが入
りやすく、樹脂製パッケージと同じような問題が生じ
る。
を樹脂に代えてガラスで構成されていたが、温度サイク
ル試験を行う場合に図３及び図４の封止部２と同様にガ
ラスキャップ１０及びガラスベース１３にクラックが入
りやすく、樹脂製パッケージと同じような問題が生じ
る。
【０００８】また図６に示す半導体装置は、放熱効率が
向上しているが、放熱に気化作用を使っているため、構
造が複雑となり、しかも外形寸法が大きく、設置専有面
積が大きくなってしまうという問題があった。
向上しているが、放熱に気化作用を使っているため、構
造が複雑となり、しかも外形寸法が大きく、設置専有面
積が大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】本発明の目的は、樹脂封止型であっても、
熱膨張力に対する耐久性、さらには耐水性を向上させた
半導体装置を提供することにある。
熱膨張力に対する耐久性、さらには耐水性を向上させた
半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、素子収容部と、半導体
素子と、封止部とを有する半導体装置であって、素子収
容部は、中空構造の容器であり、半導体素子は、前記素
子収容部内に収容され気密封止されたものであり、封止
部は、前記素子収容部を樹脂により被覆封止したもので
ある。
め、本発明に係る半導体装置は、素子収容部と、半導体
素子と、封止部とを有する半導体装置であって、素子収
容部は、中空構造の容器であり、半導体素子は、前記素
子収容部内に収容され気密封止されたものであり、封止
部は、前記素子収容部を樹脂により被覆封止したもので
ある。
【００１１】また、前記素子収容部は、ヒートシンクと
放熱板とからなり、前記ヒートシンクは、キャビティを
有するものであり、前記放熱板は、前記ヒートシンクの
キャビティ開口を閉塞するものであり、前記半導体素子
は、前記放熱板に取付けられて前記ヒートシンクのキャ
ビティ内に収容されたものである。
放熱板とからなり、前記ヒートシンクは、キャビティを
有するものであり、前記放熱板は、前記ヒートシンクの
キャビティ開口を閉塞するものであり、前記半導体素子
は、前記放熱板に取付けられて前記ヒートシンクのキャ
ビティ内に収容されたものである。
【００１２】また、前記封止部は、前記ヒートシンクの
放熱領域を除いて前記素子収容部を樹脂により被覆封止
したものである。
放熱領域を除いて前記素子収容部を樹脂により被覆封止
したものである。
【００１３】また、前記半導体素子は、前記素子収容部
内に気密に差し込まれたリードフレームの端部にワイヤ
ボンディングされたものである。
内に気密に差し込まれたリードフレームの端部にワイヤ
ボンディングされたものである。
【００１４】また、前記素子収容部は、放熱領域に放熱
体を有するものである。
体を有するものである。
【００１５】
【作用】素子収容部を中空構造の容器として構成し、該
素子収容部内に半導体素子を収容し、素子収容部を被覆
する樹脂の熱膨張率を素子収容部で受け止め、半導体素
子を保護し、さらに素子収容部により半導体素子を外気
から遮断しているため、耐水性が向上する。
素子収容部内に半導体素子を収容し、素子収容部を被覆
する樹脂の熱膨張率を素子収容部で受け止め、半導体素
子を保護し、さらに素子収容部により半導体素子を外気
から遮断しているため、耐水性が向上する。
【００１６】また半導体素子を接続するリードフレーム
の端部を素子収容部内に気密に差し込み、リードフレー
ムを伝って水分が半導体素子に達するのを抑制する。
の端部を素子収容部内に気密に差し込み、リードフレー
ムを伝って水分が半導体素子に達するのを抑制する。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明の実施例１を
示す断面図である。
示す断面図である。
【００１９】図１において、本発明に係る半導体装置
は、素子封止部９と、半導体素子４と、封止部２とを有
している。
は、素子封止部９と、半導体素子４と、封止部２とを有
している。
【００２０】素子封止部９は中空構造の容器であり、ヒ
ートシンク３と放熱板７とからなっている。ヒートシン
ク３は、キャビティ３ａを有している。放熱板７はヒー
トシンク３のキャビティ開口を気密に閉塞するようにな
っている。
ートシンク３と放熱板７とからなっている。ヒートシン
ク３は、キャビティ３ａを有している。放熱板７はヒー
トシンク３のキャビティ開口を気密に閉塞するようにな
っている。
【００２１】半導体素子４は、放熱板７に取り付けら
れ、ヒートシンク３のキャビティ３ａ内に収容されてい
る。またリードフレーム１の端部１ａは、ヒートシンク
３と放熱板７とによる容器内に気密に差し込まれてお
り、半導体素子４の電極とリードフレーム１との間はワ
イヤボンディングによって接続されている。
れ、ヒートシンク３のキャビティ３ａ内に収容されてい
る。またリードフレーム１の端部１ａは、ヒートシンク
３と放熱板７とによる容器内に気密に差し込まれてお
り、半導体素子４の電極とリードフレーム１との間はワ
イヤボンディングによって接続されている。
【００２２】またヒートシンク３のキャビティ開口縁と
リードフレーム１との間は、封止用接着剤５により気密
に接合され、リードフレーム１と放熱板７との間は、接
着テープ６により気密に接合されている。
リードフレーム１との間は、封止用接着剤５により気密
に接合され、リードフレーム１と放熱板７との間は、接
着テープ６により気密に接合されている。
【００２３】さらに封止部２は、素子収容部９を樹脂に
より被覆封止するものであり、ヒートシンク３の放熱領
域３ｂを除いて素子収容部９を樹脂２により被覆してい
る。
より被覆封止するものであり、ヒートシンク３の放熱領
域３ｂを除いて素子収容部９を樹脂２により被覆してい
る。
【００２４】図１に示す本実施例の半導体装置を製造す
るには、リードフレーム１の内端部１ａと放熱板７とを
予めポリイミドフィルム等の絶縁性の接着テープ６によ
り接着しておき、半導体素子４を銀，金，アルミナ，シ
リカ等をフィラーとするエポキシ系ペーストの熱伝導性
接着剤で放熱板７上にフェースアップで接着する。
るには、リードフレーム１の内端部１ａと放熱板７とを
予めポリイミドフィルム等の絶縁性の接着テープ６によ
り接着しておき、半導体素子４を銀，金，アルミナ，シ
リカ等をフィラーとするエポキシ系ペーストの熱伝導性
接着剤で放熱板７上にフェースアップで接着する。
【００２５】そして半導体素子４の電極とリードフレー
ム１の端部１ａとを金線，アルミニウム線等でワイヤー
ボンディングし、その後シリコーンゴム等の封止用接着
剤５でヒートシンク３をリードフレーム１に接合し、半
導体素子４をヒートシンク３と放熱板７とにより気密封
止する。
ム１の端部１ａとを金線，アルミニウム線等でワイヤー
ボンディングし、その後シリコーンゴム等の封止用接着
剤５でヒートシンク３をリードフレーム１に接合し、半
導体素子４をヒートシンク３と放熱板７とにより気密封
止する。
【００２６】最後にヒートシンク３の放熱領域３ｂを除
いて、ヒートシンク３．放熱板７及びリードフレーム１
の一部を樹脂による封止部２にて樹脂封止する。
いて、ヒートシンク３．放熱板７及びリードフレーム１
の一部を樹脂による封止部２にて樹脂封止する。
【００２７】本実施例によれば、半導体素子４はヒート
シンク３及び放熱板７による容器に収容されているた
め、封止部２の樹脂が熱膨張したとしても、その熱膨張
力は容器により受け止められ、半導体素子４に加わるこ
とはなく、半導体素子４が保護される。
シンク３及び放熱板７による容器に収容されているた
め、封止部２の樹脂が熱膨張したとしても、その熱膨張
力は容器により受け止められ、半導体素子４に加わるこ
とはなく、半導体素子４が保護される。
【００２８】またリードフレーム１は、内端部１ａがヒ
ートシンク３及び放熱板７による容器内に気密に差し込
まれているため、リードフレーム１を伝って侵入した水
分は、前記容器により遮断され、半導体素子４に達する
ことはない。
ートシンク３及び放熱板７による容器内に気密に差し込
まれているため、リードフレーム１を伝って侵入した水
分は、前記容器により遮断され、半導体素子４に達する
ことはない。
【００２９】また半導体素子４の放熱経路は、放熱板７
からリードフレーム１を経て封止部２の樹脂より熱伝導
率が高いヒートシンク３に達して外部へ放熱する経路
と、ヒートシンク３のキャビティ空間を経てヒートシン
ク３に達して外部へ放熱する経路となり、その放熱経路
が増加するため、熱抵抗は図３に示すものと比較して２
０〜３０％低減でき、半導体素子４の熱を効率良く放熱
することができる。
からリードフレーム１を経て封止部２の樹脂より熱伝導
率が高いヒートシンク３に達して外部へ放熱する経路
と、ヒートシンク３のキャビティ空間を経てヒートシン
ク３に達して外部へ放熱する経路となり、その放熱経路
が増加するため、熱抵抗は図３に示すものと比較して２
０〜３０％低減でき、半導体素子４の熱を効率良く放熱
することができる。
【００３０】（実施例２）図２は、本発明の実施例２を
示す断面図である。
示す断面図である。
【００３１】図において本実施例に係る半導体装置は、
実施例１の樹脂封止されていないヒートシンク３の放熱
領域３ｂに放熱体８を取り付けたものである。その他の
構成は、実施例１のものと同じである。
実施例１の樹脂封止されていないヒートシンク３の放熱
領域３ｂに放熱体８を取り付けたものである。その他の
構成は、実施例１のものと同じである。
【００３２】本実施例によれば、放熱体８により放熱効
率が強化されることとなり、図１の実施例１より熱抵抗
を２０〜３０％低減できるという有利な効果がある。
率が強化されることとなり、図１の実施例１より熱抵抗
を２０〜３０％低減できるという有利な効果がある。
【００３３】さらに図３に示す従来例の場合、温度サイ
クル試験を１００サイクル程度行うと、封止用樹脂にク
ラック等が発生したが、前記２つの実施例の場合、５０
０サイクル程度まで温度サイクル試験を行っても素子収
容部の容器内への水分の侵入がなかった。このことから
して本発明によれば、素子収容部の容器が水分を遮断し
ているときに、リードフレーム１を伝って水分が半導体
素子４に達するのを遮断していることが分かる。また封
止部２の樹脂にクラック等が発生したとしても、容器に
より水分の侵入を阻止することが可能となる。
クル試験を１００サイクル程度行うと、封止用樹脂にク
ラック等が発生したが、前記２つの実施例の場合、５０
０サイクル程度まで温度サイクル試験を行っても素子収
容部の容器内への水分の侵入がなかった。このことから
して本発明によれば、素子収容部の容器が水分を遮断し
ているときに、リードフレーム１を伝って水分が半導体
素子４に達するのを遮断していることが分かる。また封
止部２の樹脂にクラック等が発生したとしても、容器に
より水分の侵入を阻止することが可能となる。
【００３４】また水分雰囲気で半導体装置に加圧力を行
うＰＣＴ試験において、図３に示す従来のものでは１９
２時間程度で水分の侵入による不良が発生したが、本発
明のものでは、３８４時間まで延長された。このことは
本発明によれば、ＰＣＴ試験の加圧力を受けても素子収
容部の容器が水分の侵入を防ぎ、耐久性を向上させてい
ることが分かる。
うＰＣＴ試験において、図３に示す従来のものでは１９
２時間程度で水分の侵入による不良が発生したが、本発
明のものでは、３８４時間まで延長された。このことは
本発明によれば、ＰＣＴ試験の加圧力を受けても素子収
容部の容器が水分の侵入を防ぎ、耐久性を向上させてい
ることが分かる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、素
子収容部を中空構造の容器として構成し、素子収容部内
に半導体素子を収容し、素子収容部を被覆する樹脂の熱
膨張力を素子収容部で受け止めるため、封止用樹脂の熱
膨張力から半導体素子を保護することができる。
子収容部を中空構造の容器として構成し、素子収容部内
に半導体素子を収容し、素子収容部を被覆する樹脂の熱
膨張力を素子収容部で受け止めるため、封止用樹脂の熱
膨張力から半導体素子を保護することができる。
【００３６】さらに、半導体素子は素子収容部に気密に
封止されているため、樹脂にクラックが入ったとしても
素子収容部の容器により水分が遮断され、水分が半導体
素子に達することはなく、耐水性を向上できる。
封止されているため、樹脂にクラックが入ったとしても
素子収容部の容器により水分が遮断され、水分が半導体
素子に達することはなく、耐水性を向上できる。
【００３７】またリードフレームの端部は、素子収容部
内に気密に差し込まれているため、リードフレームを伝
って水分は素子収容部の容器に遮断され、半導体素子に
達することはなく、耐水性を向上できる。
内に気密に差し込まれているため、リードフレームを伝
って水分は素子収容部の容器に遮断され、半導体素子に
達することはなく、耐水性を向上できる。
【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２を示す断面図である。
【図３】従来例を示す断面図である。
【図４】従来例を示す断面図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【図６】従来例を示す断面図である。
１ リードフレーム ２ 封止部 ３ ヒートシンク ３ａ ヒートシンクのキャビテイ ３ｂ ヒートシンクの放熱領域 ４ 半導体素子
Claims (5)
- 【請求項１】 素子収容部と、半導体素子と、封止部と
を有する半導体装置であって、 素子収容部は、中空構造の容器であり、 半導体素子は、前記素子収容部内に収容され気密封止さ
れたものであり、 封止部は、前記素子収容部を樹脂により被覆封止したも
のであることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記素子収容部は、ヒートシンクと放熱
板とからなり、 前記ヒートシンクは、キャビティを有するものであり、 前記放熱板は、前記ヒートシンクのキャビティ開口を閉
塞するものであり、 前記半導体素子は、前記放熱板に取付けられて前記ヒー
トシンクのキャビティ内に収容されたものであることを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記封止部は、前記ヒートシンクの放熱
領域を除いて前記素子収容部を樹脂により被覆封止した
ものであることを特徴とする請求項２に記載の半導体装
置。 - 【請求項４】 前記半導体素子は、前記素子収容部内に
気密に差し込まれたリードフレームの端部にワイヤボン
ディングされたものであることを特徴とする請求項１に
記載の半導体装置。 - 【請求項５】 前記素子収容部は、放熱領域に放熱体を
有するものであることを特徴とする請求項１，２又は３
に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027156A JP2630291B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7027156A JP2630291B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08222662A JPH08222662A (ja) | 1996-08-30 |
| JP2630291B2 true JP2630291B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=12213201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7027156A Expired - Fee Related JP2630291B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | 半導体装置 |
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1995
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