JP2851985B2 - 電力半導体装置 - Google Patents

電力半導体装置

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    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力半導体装置の構造、
特にその放熱構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の電力半導体装置を示す図で
あり、同図(a)は正面断面図であり、同図(b)は上
面側からの透視図であり、同図(c)は右側面断面図で
ある。
【0003】従来の電力半導体装置は、図4の如く、一
次側リードフレーム1と二次側リードフレーム2とから
なり、前記一次側リードフレーム1は、発光ダイオード
等の発光素子3を搭載する発光素子搭載用リードフレー
ム4とヒートシンク用リードフレーム5とを備え、前記
二次側リードフレーム2は、フォトトライアック等の受
光素子6を搭載する受光素子搭載用リードフレーム7と
トライアック素子,サイリスタ等の電力制御用半導体素
子8を搭載する電力制御用半導体素子搭載用リードフレ
ーム9とを備え、所望のフレーム−素子間がワイヤーに
て接続されている。
【0004】さらに、前記一次側リードフレーム1及び
二次側リードフレーム2は、互いに相対向する位置に配
置され、前記一次側リードフレーム1及び二次側リード
フレーム2の一部を除く透光性樹脂10にて封止され、
更に該透光性樹脂10の外周は高熱伝導性の遮光性樹脂
11にて封止されてなる構造である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記構造の電力半導体
装置において、電力制御用半導体素子8は駆動時に高熱
を発する。従来の電力半導体装置はこの熱の放出を、透
光性樹脂10を介して高熱伝導性の遮光性樹脂11より
放熱するとともに、前記透光性樹脂10を介してヒート
シンク用リードフレーム5で熱をひろい端子,及びさら
に透光性樹脂10を介して前記遮光性樹脂11より放熱
していた。
【0006】ところが、内方の封止材である前記透光性
樹脂10は低熱伝導性であるため、前記電力制御用半導
体素子8で発生した熱を前記透光性樹脂10を介して前
記遮光性樹脂11に伝達し、該遮光性樹脂11より放熱
していたのではあまり高い放熱性が望めず、電力半導体
装置としての熱抵抗が大きくなった。
【0007】本発明は、上記課題に鑑み、放熱性を向上
し、熱抵抗の低減が図れる電力半導体装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電力半導体装置
は、ヒートシンク用リードフレームを有する一次側リー
ドフレームと、二次側リードフレームとが透光性樹脂に
て封止され、該透光性樹脂部の外周が高熱伝導性の遮光
性樹脂にて封止されてなる電力半導体装置において、前
記ヒートシンク用リードフレームは、電力制御用半導体
素子搭載用リードフレーム接触部及び遮光性樹脂接触部
からなり、それぞれ各部は電力制御用半導体素子搭載用
リードフレーム及び遮光性樹脂と接触させてなることを
特徴とするものである。
【0009】さらに、上記構成において、前記遮光性樹
脂接触部における遮光性樹脂接触面にフィンが形成さ
れ、該フィンを前記遮光性樹脂に埋込ませてなることを
特徴とするものである。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、電力半導体装置におい
て、ヒートシンク用リードフレームは、電力制御用半導
体素子搭載用リードフレーム接触部及び遮光性樹脂接触
部からなり、それぞれ各部は電力制御用半導体素子搭載
用リードフレーム及び高熱伝導性の遮光性樹脂と接触さ
せてなる構成なので、発熱体となる電力制御用半導体素
子の熱は効率良く前記ヒートシンク用リードフレームを
介して前記遮光性樹脂へ伝達され、続いて該遮光性樹脂
より放熱されるので、放熱量が大きくなり電力半導体装
置としての熱抵抗を低減できる。
【0011】さらに、前記遮光性樹脂接触部における遮
光性樹脂接触面にフィンが形成され、該フィンを前記遮
光性樹脂に埋込ませることにより、前記遮光性樹脂接触
部及び遮光性樹脂間の熱伝達をさらに向上できる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す図であり、同
図(a)は正面断面図であり、同図(b)は上面側から
の透視図であり、同図(c)は右側面断面図である。
【0013】図1の如く、本発明の電力半導体装置は、
一次側リードフレーム21及び二次側リードフレーム2
2とを含む。前記一次側リードフレーム21は、電気信
号を光信号に変換する発光ダイオード等の発光素子23
が搭載された発光素子搭載用リードフレーム24と、ヒ
ートシンク用リードフレーム25とを有する。また、前
記二次側リードフレーム22は、前記発光素子23から
の光信号を受光して電気信号に変換するフォトトライア
ック等の受光素子26が搭載された受光素子搭載用リー
ドフレーム27と、前記受光素子26と接続されたトラ
イアック素子,サイリスタ等の電力制御用半導体素子2
8が搭載された電力制御用半導体素子搭載用リードフレ
ーム29とを有する。前記電力制御用半導体素子28
は、前記電力制御用半導体素子搭載用リードフレーム2
9における前記受光素子24側寄り部分に載置されてい
る。また、上記素子23,26,28は所望のフレーム
−素子間がワイヤーにて接続されている。
【0014】前記ヒートシンク用リードフレーム25
は、長手方向中央部に切り込みが形成されており、該切
り込み部を境として電力制御用半導体素子搭載用リード
フレーム接触部30と遮光性樹脂接触部31とから構成
されている。
【0015】前記一次側リードフレーム11と二次側リ
ードフレーム12とは、前記発光素子23と受光素子2
6とが光学的に結合するよう互いに相対向する位置に配
置されるが、前記ヒートシンク用リードフレーム25に
おける電力制御用半導体素子搭載用リードフレーム接触
部30については、前記電力制御用半導体素子搭載用リ
ードフレーム29と接するよう前記遮光性樹脂接触部3
1とは逆に下方に折り曲げられ、前記電力制御用半導体
素子搭載用リードフレーム接触部30のほぼ全域がポッ
ト溶接等の溶接にて前記電力制御用半導体素子搭載用リ
ードフレーム29と接続される。
【0016】前記一次側リードフレーム11及び二次側
リードフレーム12の一部を除く部分は、前記発光素子
23及び受光素子26間の入・出力を絶縁するとともに
光路を形成するため透光性樹脂32にて封止されるが、
図1(c)の如く、前記ヒートシンク用リードフレーム
25における遮光性樹脂接触部31の遮光性樹脂接触面
のみは前記透光性樹脂32から露出するよう封止され
る。さらに、前記透光性樹脂封止部32の外周及び遮光
性樹脂接触部31における遮光性樹脂接触面は、外乱光
の遮断及び内部光の伝達率の向上並びに放熱部となる高
熱伝導性の遮光性樹脂33により封止されている。これ
により、前記遮光性樹脂接触部31と遮光性樹脂33と
は接触する構成となる。ここで、前記電力制御用半導体
素子搭載用リードフレーム29を直接遮光性樹脂33に
接触しないのは、製造工程において、透光性樹脂32に
より封止した後のバリ取り工程でストレスが素子26に
直接加わらないようにした為である。尚、発光素子搭載
用リードフレーム24及び受光素子搭載用リードフレー
ム27についても上記と同様である。
【0017】上記透光性樹脂32及び遮光性樹脂33
は、例えば共にエポキシ樹脂からなり、前記遮光性樹脂
33はエポキシ樹脂内にシリカを多く含ませることによ
り高熱伝導性とすることができる。
【0018】このように、上記構造の電力半導体装置
は、ヒートシンク用リードフレーム25が電力制御用半
導体素子搭載用リードフレーム接触部30及び遮光性樹
脂接触部31からなり、それぞれ各部30,31は電力
制御用半導体素子搭載用リードフレーム29及び高熱伝
導性の遮光性樹脂33に接触させてなる構成なので、電
力制御用半導体素子28で発生した熱は、電力制御用半
導体素子搭載用リードフレーム29、電力制御用半導体
素子搭載用リードフレーム接触部30、遮光性樹脂接触
部31、遮光性樹脂33の順に順次に熱伝達され、前記
遮光性樹脂33より放熱される。ここで、前記電力制御
用電力半導体素子28及び遮光性樹脂33間の熱伝達経
路は、熱の伝導性の高いリードフレーム例えば、Cu等
であるため、熱を効率よく伝達される。従って前記遮光
性樹脂33からの放熱量を向上でき、電力半導体装置と
しての熱抵抗を低減できる。これにより、外形を変える
ことなく電流容量をアップすることが可能となる。
【0019】図2は他の実施例を示す図であり、同図
(a)は正面断面図であり、同図(b)は上面側からの
透視図であり、同図(c)は右側面断面図である。
【0020】本実施例について、図1に示す実施例と相
違する点のみ説明する。図2の如く、本実施例の電力半
導体装置は、ヒートシンク用リードフレーム25におけ
る遮光性樹脂接触部31に、曲げ加工によりフィン3
4,34を形成し、該フィン34を遮光性樹脂33に埋
込ませてなるものである。
【0021】前記フィン34は、例えば、前記遮光性樹
脂接触部31に略L字状の切り目を設け、該切り目の内
側部分を遮光性樹脂側へ起こすことにより形成される。
【0022】このように、遮光性樹脂接触部31にフィ
ン34を形成し、該フィン34を遮光性樹脂33に埋込
ませることにより、前記遮光性樹脂接触部31と遮光性
樹脂33との接触面積が広くなり、遮光性樹脂接触部3
1及び遮光性樹脂33間の熱伝達をさらに向上できる。
【0023】図3は更に他の実施例を示す図であり、同
図(a)は正面図であり、同図(b)は上面側からの透
視図であり、同図(c)は右側面断面図である。
【0024】本実施例について、図1に示す実施例と相
違する点のみ説明する。図3の如く、本実施例の電力半
導体装置は、ヒートシンク用リードフレーム25におけ
る遮光性樹脂接触部31の遮光性樹脂接触面にフィン3
4を有する金属板35を搭載し、前記フィン34を遮光
性樹脂33に埋込ませてなるものである。
【0025】前記金属板35は、例えば、前記フィン3
4と嵌合する凹部を有する所望の金型内にCuを注入し
て形成され、前記遮光性樹脂接触面にポット溶接等によ
り搭載されてなる。
【0026】このように、本実施例においても、図2に
示す実施例と同様、遮光性樹脂接触部31と遮光性樹脂
33との接触面積が広くなるので図2に示す実施例と同
様の効果を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明の電力半導体装置
によれば、ヒートシンク用リードフレームは、電力制御
用半導体素子搭載用リードフレーム接触部及び遮光性樹
脂接触部からなり、それぞれ各部は電力制御用半導体素
子搭載用リードフレーム及び高熱伝導性の遮光性樹脂と
接触させてなる構成なので、電力半導体素子で発生する
熱は前記ヒートシンク用リードフレームを介して遮光性
樹脂へ伝達し、放熱されることから、前記遮光性樹脂か
らの放熱量が向上され、電力半導体素子としての熱抵抗
が低減される。
【0028】さらに、前記遮光性樹脂接触部における遮
光性樹脂接触面にフィンを形成し、該フィンを遮光性樹
脂に埋込ませることにより、前記遮光性樹脂接触部及び
遮光性樹脂間の熱伝達がさらに向上される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図であり、図(a)は
正面断面図であり、図(b)は上面側からの透視図であ
り、図(c)は右側面断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す図であり、図(a)
は正面断面図であり、図(b)は上面側からの透視図で
あり、図(c)は右側面断面図である。
【図3】本発明の更に他の実施例を示す図であり、図
(a)は正面断面図であり、図(b)は上面側からの透
視図であり、図(c)は右側面断面図である。
【図4】従来例を示す図であり、図(a)は正面断面図
であり、図(b)は上面側からの透視図であり、図
(c)は右側面断面図である。
【符号の説明】
21 一次側リードフレーム 22 二次側リードフレーム 25 ヒートシンク用リードフレーム 29 電力制御用半導体素子搭載用リードフレーム 30 電力制御用半導体素子搭載用リードフレーム接触
部 31 遮光性樹脂接触部 32 透光性樹脂 33 遮光性樹脂 34 フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 23/50 H01L 29/74 K 25/07 L 25/18 23/30 E 27/14 25/04 C 29/74 27/14 Z (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 31/12 H01L 23/29 H01L 23/31 H01L 23/48 H01L 29/74 H03K 17/70 - 17/78

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒートシンク用リードフレームを有する
    一次側リードフレームと、二次側リードフレームとが透
    光性樹脂にて封止され、該透光性樹脂部の外周が高熱伝
    導性の遮光性樹脂にて封止されてなる電力半導体装置に
    おいて、前記ヒートシンク用リードフレームは、電力制
    御用半導体素子搭載用リードフレーム接触部及び遮光性
    樹脂接触部からなり、それぞれ各部は電力制御用半導体
    素子搭載用リードフレーム及び遮光性樹脂と接触させて
    なることを特徴とする電力半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記遮光性樹脂接触部における遮光性樹
    脂接触面にフィンが形成され、該フィンを前記遮光性樹
    脂に埋込ませてなることを特徴とする請求項1記載の電
    力半導体装置。
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