JP2934421B2 - ヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
ヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置Info
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂封止型半導
体装置、特に封止樹脂の外部に少なくとも一部が露出し
たヒートシンクを含む半導体装置の構造に関するもので
ある。
体装置、特に封止樹脂の外部に少なくとも一部が露出し
たヒートシンクを含む半導体装置の構造に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】集積回路を備えた半導体ダイをプラスチ
ックパッケージの中に封入する形式の半導体装置におい
ては、半導体ダイからの効率的な熱放出を図るために、
パッケージ内に金属製のヒートシンク（ヒートスプレッ
ダ）を組み込むことが行われている。特開平６−２５２
３１５号の公報には、ヒートシンク（金属板）の表面の
一部をプラスチックパッケージの外側へ露出させた半導
体装置が記載されている。この半導体装置は、ヒートシ
ンクの露出面を伝熱性接着層を介してプリント回路基板
の表面に接着し、リードの外方端をプリント回路基板上
の配線に電気的に接続することによってプリント回路基
板上に実装される。この半導体装置においては、半導体
ダイからの発熱が、金属板を介して封止樹脂及びプリン
ト回路基板に伝熱される。従って、伝熱性接着層として
は、低融点金属や良熱伝導性接着剤を用いるのが好まし
いとされる。
ックパッケージの中に封入する形式の半導体装置におい
ては、半導体ダイからの効率的な熱放出を図るために、
パッケージ内に金属製のヒートシンク（ヒートスプレッ
ダ）を組み込むことが行われている。特開平６−２５２
３１５号の公報には、ヒートシンク（金属板）の表面の
一部をプラスチックパッケージの外側へ露出させた半導
体装置が記載されている。この半導体装置は、ヒートシ
ンクの露出面を伝熱性接着層を介してプリント回路基板
の表面に接着し、リードの外方端をプリント回路基板上
の配線に電気的に接続することによってプリント回路基
板上に実装される。この半導体装置においては、半導体
ダイからの発熱が、金属板を介して封止樹脂及びプリン
ト回路基板に伝熱される。従って、伝熱性接着層として
は、低融点金属や良熱伝導性接着剤を用いるのが好まし
いとされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
を実装するためのプリント回路基板においては、表面の
配線が伝熱性接着層によって短絡される恐れがあるの
で、半導体装置の搭載部位に配線を形成することができ
ない。従って、昨今要請されているプリント回路基板の
小型化、実装密度の向上の実現に支障を来すという問題
点がある。また、半導体装置をプリント回路基板上へ実
装する際に、ヒートシンクの露出面に伝熱性接着剤等を
塗布する追加的手数を要するという問題点がある。
を実装するためのプリント回路基板においては、表面の
配線が伝熱性接着層によって短絡される恐れがあるの
で、半導体装置の搭載部位に配線を形成することができ
ない。従って、昨今要請されているプリント回路基板の
小型化、実装密度の向上の実現に支障を来すという問題
点がある。また、半導体装置をプリント回路基板上へ実
装する際に、ヒートシンクの露出面に伝熱性接着剤等を
塗布する追加的手数を要するという問題点がある。
【０００４】従って、本発明は、プリント回路基板上へ
の実装状態において、ヒートシンクの露出した側面が、
プリント回路基板に接触して高い放熱効率が得られる半
導体装置であって、実装時に接着剤塗布等の追加的手数
を要さず、しかも実装後に、半導体装置の搭載部位に形
成された配線を短絡させることのないものを提供するこ
とを課題としている。
の実装状態において、ヒートシンクの露出した側面が、
プリント回路基板に接触して高い放熱効率が得られる半
導体装置であって、実装時に接着剤塗布等の追加的手数
を要さず、しかも実装後に、半導体装置の搭載部位に形
成された配線を短絡させることのないものを提供するこ
とを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明においては、ヒー
トシンク４の露出側面４ａに、アルミナのプラズマ溶射
膜から成る良熱伝導性の電気絶縁層１０を形成して樹脂
封止型半導体装置を構成する。プリント回路基板１１上
への実装時には、ヒートシンク４の露出側面４ａが、プ
リント回路基板１１に接触する。従って、半導体ダイ２
からの発熱を、ヒートシンク４を介してプリント回路基
板１１に伝えることができ、実質的な放熱面積を増大さ
せて放熱性能を向上させる。ヒートシンク４の露出側面
４ａが、プリント回路基板１１上の配線１２に接触して
も、電気絶縁層１０によって電気的に絶縁されているの
で、これを短絡させることがない。アルミナのプラズマ
溶射膜から成る電気絶縁層１０は優れた電気絶縁性、耐
熱性を有する。
トシンク４の露出側面４ａに、アルミナのプラズマ溶射
膜から成る良熱伝導性の電気絶縁層１０を形成して樹脂
封止型半導体装置を構成する。プリント回路基板１１上
への実装時には、ヒートシンク４の露出側面４ａが、プ
リント回路基板１１に接触する。従って、半導体ダイ２
からの発熱を、ヒートシンク４を介してプリント回路基
板１１に伝えることができ、実質的な放熱面積を増大さ
せて放熱性能を向上させる。ヒートシンク４の露出側面
４ａが、プリント回路基板１１上の配線１２に接触して
も、電気絶縁層１０によって電気的に絶縁されているの
で、これを短絡させることがない。アルミナのプラズマ
溶射膜から成る電気絶縁層１０は優れた電気絶縁性、耐
熱性を有する。
【０００６】本発明においては、経済性、熱伝導性及び
電気絶縁性を満足させる電気絶縁層１０の厚さとして、
１０μm〜３０μmの範囲を選択した。
電気絶縁性を満足させる電気絶縁層１０の厚さとして、
１０μm〜３０μmの範囲を選択した。
【０００７】本発明においては、上記ヒートシンク４
を、銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミ
ニウム合金で構成し、またヒートシンク４の露出側面４
ａ上の電気絶縁層１０を、アルミナのプラズマ溶射膜で
構成することにより、優れた経済性、熱伝導性、耐熱性
及び電気絶縁性を確保した。
を、銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミ
ニウム合金で構成し、またヒートシンク４の露出側面４
ａ上の電気絶縁層１０を、アルミナのプラズマ溶射膜で
構成することにより、優れた経済性、熱伝導性、耐熱性
及び電気絶縁性を確保した。
【０００８】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は本発明に係る半導体装置の断面
図、図２は本発明に係る半導体装置のヒートシンクと電
気絶縁層との接合部の拡大断面図、図３は本発明に係る
半導体装置をプリント回路基板上へ実装した状態の断面
図、図４は本発明の他の実施形態に係る半導体装置の断
面図である。
態を説明する。図１は本発明に係る半導体装置の断面
図、図２は本発明に係る半導体装置のヒートシンクと電
気絶縁層との接合部の拡大断面図、図３は本発明に係る
半導体装置をプリント回路基板上へ実装した状態の断面
図、図４は本発明の他の実施形態に係る半導体装置の断
面図である。
【０００９】図１には、本発明に係る半導体装置１が示
されている。この半導体装置１においては、半導体ダイ
２が、適宜の熱伝導性接着剤３によりヒートシンク４の
上に装着されている。複数のリード５が、ヒートシンク
４の周辺に大略半径方向に配置されている。リード５
は、ヒートシンク４の４つの全ての側部にあっても、ま
た４つより少ない側部にあってもよい。リード５は、電
気絶縁性の接着剤等の電気絶縁部材６を介在させて、ヒ
ートシンク４上に支持されている。ボンドワイヤ７が、
リード５の各々の内側端部を半導体ダイ２上の選択され
たコンタクトパッド８へ接続している。封止樹脂９が、
ヒートシンク４、半導体ダイ２、ボンドワイヤ７、リー
ド５の内側部分を取り囲んでいる。
されている。この半導体装置１においては、半導体ダイ
２が、適宜の熱伝導性接着剤３によりヒートシンク４の
上に装着されている。複数のリード５が、ヒートシンク
４の周辺に大略半径方向に配置されている。リード５
は、ヒートシンク４の４つの全ての側部にあっても、ま
た４つより少ない側部にあってもよい。リード５は、電
気絶縁性の接着剤等の電気絶縁部材６を介在させて、ヒ
ートシンク４上に支持されている。ボンドワイヤ７が、
リード５の各々の内側端部を半導体ダイ２上の選択され
たコンタクトパッド８へ接続している。封止樹脂９が、
ヒートシンク４、半導体ダイ２、ボンドワイヤ７、リー
ド５の内側部分を取り囲んでいる。
【００１０】ヒートシンク４は、銅又はその合金、アル
ミニウム又はその合金のような熱伝導性の良好な金属か
ら成る。ヒートシンク４の半導体ダイ２が取り付けられ
ていない側の側面４ａは、封止樹脂９の外部に露出した
露出面を形成している。ヒートシンク４の露出側の側面
４ａは、サンドブラスティング等の方法により粗面とさ
れ、その上に無機物質から成る電気絶縁層１０が形成さ
れている。側面４ａを粗面とすることは、電気絶縁層１
０の機械的投錨効果を高め、側面４ａに対する密着性を
向上させる。
ミニウム又はその合金のような熱伝導性の良好な金属か
ら成る。ヒートシンク４の半導体ダイ２が取り付けられ
ていない側の側面４ａは、封止樹脂９の外部に露出した
露出面を形成している。ヒートシンク４の露出側の側面
４ａは、サンドブラスティング等の方法により粗面とさ
れ、その上に無機物質から成る電気絶縁層１０が形成さ
れている。側面４ａを粗面とすることは、電気絶縁層１
０の機械的投錨効果を高め、側面４ａに対する密着性を
向上させる。
【００１１】図示の実施形態において、電気絶縁層１０
は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）のプラズマ溶射膜であり、そ
の厚さは１０μm〜３０μmである。アルミナ以外にヒー
トシンク４へ溶射可能な無機物質としては、ジルコニア
（ＺｒＯ2）、ベリリア（ＢｅＯ）、クロミア（Ｃｒ2Ｏ
3）がある。耐熱性、電気絶縁性、熱伝導性、安全性等
を考慮すれば、アルミナが最適である。プリント回路基
板上の回路配線の電圧は、電源部を除き数Ｖから１０数
Ｖ程度であるのに対し、厚さ１０μmのアルミナ溶射膜
から成る電気絶縁層１０の絶縁破壊電圧は２００Ｖを超
える。従って、さらにアルミナ溶射膜の品質の安定性、
経済性を考慮すると、その厚さは１０μm〜３０μmが適
当である。アルミナの電気絶縁層１０は、従来の半導体
装置において電気絶縁物質として多用されているポリイ
ミドのような有機の絶縁物質と比較して、優れた熱伝導
性と耐熱性とを兼ね備え、特に高温の使用環境下におい
ては高い信頼性が得られる。
は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）のプラズマ溶射膜であり、そ
の厚さは１０μm〜３０μmである。アルミナ以外にヒー
トシンク４へ溶射可能な無機物質としては、ジルコニア
（ＺｒＯ2）、ベリリア（ＢｅＯ）、クロミア（Ｃｒ2Ｏ
3）がある。耐熱性、電気絶縁性、熱伝導性、安全性等
を考慮すれば、アルミナが最適である。プリント回路基
板上の回路配線の電圧は、電源部を除き数Ｖから１０数
Ｖ程度であるのに対し、厚さ１０μmのアルミナ溶射膜
から成る電気絶縁層１０の絶縁破壊電圧は２００Ｖを超
える。従って、さらにアルミナ溶射膜の品質の安定性、
経済性を考慮すると、その厚さは１０μm〜３０μmが適
当である。アルミナの電気絶縁層１０は、従来の半導体
装置において電気絶縁物質として多用されているポリイ
ミドのような有機の絶縁物質と比較して、優れた熱伝導
性と耐熱性とを兼ね備え、特に高温の使用環境下におい
ては高い信頼性が得られる。
【００１２】リード５の外側部分は、ヒートシンク４の
露出側面４ａ側へ曲げられ、その先端が側面４ａの延長
線付近に配置されている。
露出側面４ａ側へ曲げられ、その先端が側面４ａの延長
線付近に配置されている。
【００１３】このように構成された半導体装置１は、図
３に示すように、ヒートシンク４の露出側面４ａをプリ
ント回路基板１１に向けて、プリント回路基板１１上へ
装着される。リード５の外側端部をプリント回路基板１
１上の回路配線１２の端子部分に半田付けした状態にお
いて、ヒートシンク４の側面４ａが、電気絶縁層１０を
介してプリント回路基板１１上の回路配線１２に接触す
る。しかし、接触した回路配線１２間は電気的に短絡す
ることがない。そして、使用時に半導体ダイ２から発生
する熱は、ヒートシンク４、電気絶縁層１０を介して回
路配線１２、プリント回路基板１１へと伝わり、実質的
に大きな放熱面積が得られ、放熱効果が高められる。
３に示すように、ヒートシンク４の露出側面４ａをプリ
ント回路基板１１に向けて、プリント回路基板１１上へ
装着される。リード５の外側端部をプリント回路基板１
１上の回路配線１２の端子部分に半田付けした状態にお
いて、ヒートシンク４の側面４ａが、電気絶縁層１０を
介してプリント回路基板１１上の回路配線１２に接触す
る。しかし、接触した回路配線１２間は電気的に短絡す
ることがない。そして、使用時に半導体ダイ２から発生
する熱は、ヒートシンク４、電気絶縁層１０を介して回
路配線１２、プリント回路基板１１へと伝わり、実質的
に大きな放熱面積が得られ、放熱効果が高められる。
【００１４】図４には本発明の他の実施形態を示す。こ
の実施形態においては、半導体ダイ２が、熱伝導性接着
剤３によりタブ１３上に装着されている。タブ１３は、
半導体装置１の製造工程の途上まで、リード５に一体に
連繋し実質的に平面状のリードフレームを構成してい
る。タブ１３は、半導体ダイ２を装着し、封止樹脂９の
モールディングが完了した後でリード５と切り離され
る。ヒートシンク４は、封止樹脂９のモールディングの
際にリードフレームと共にモールドキャビティ内に装着
され、樹脂封止される。ヒートシンク４は、半導体ダイ
２及びリード５と離れており、これらとの間に封止樹脂
が介在する。その他の構造は先の実施形態と同等である
から、同等の構成部分に同一の符号を付して説明を省略
する。
の実施形態においては、半導体ダイ２が、熱伝導性接着
剤３によりタブ１３上に装着されている。タブ１３は、
半導体装置１の製造工程の途上まで、リード５に一体に
連繋し実質的に平面状のリードフレームを構成してい
る。タブ１３は、半導体ダイ２を装着し、封止樹脂９の
モールディングが完了した後でリード５と切り離され
る。ヒートシンク４は、封止樹脂９のモールディングの
際にリードフレームと共にモールドキャビティ内に装着
され、樹脂封止される。ヒートシンク４は、半導体ダイ
２及びリード５と離れており、これらとの間に封止樹脂
が介在する。その他の構造は先の実施形態と同等である
から、同等の構成部分に同一の符号を付して説明を省略
する。
【００１５】この実施形態の場合には、半導体ダイ２か
ら発生する熱が、タブ１３、封止樹脂９を介してヒート
シンク４へ伝わる。さらに、電気絶縁層１０を介して回
路配線１２、プリント回路基板１１へと伝わり、同様に
大きな放熱面積が得られ、放熱効果が高められる。
ら発生する熱が、タブ１３、封止樹脂９を介してヒート
シンク４へ伝わる。さらに、電気絶縁層１０を介して回
路配線１２、プリント回路基板１１へと伝わり、同様に
大きな放熱面積が得られ、放熱効果が高められる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明においては、ヒー
トシンク４の露出側面４ａに、アルミナのプラズマ溶射
膜から成る良熱伝導性の電気絶縁層１０を形成して樹脂
封止型半導体装置を構成するので、半導体ダイ２からの
発熱を、ヒートシンク４を介してプリント回路基板１１
へ伝えることができ、実質的な放熱面積を増大させて放
熱性能を向上させることができる。ヒートシンク４の露
出側面４ａが、プリント回路基板１１上の配線１２に接
触しても、電気絶縁層１０によって電気的に絶縁されて
いるので、これを短絡させることがなく、プリント回路
基板１１の回路配線１２の高密度化の妨げにならない。
プリント回路基板１１上への半導体装置１の装着時に、
プリント回路基板１１との間に別途絶縁物を介在させる
必要も生じない。
トシンク４の露出側面４ａに、アルミナのプラズマ溶射
膜から成る良熱伝導性の電気絶縁層１０を形成して樹脂
封止型半導体装置を構成するので、半導体ダイ２からの
発熱を、ヒートシンク４を介してプリント回路基板１１
へ伝えることができ、実質的な放熱面積を増大させて放
熱性能を向上させることができる。ヒートシンク４の露
出側面４ａが、プリント回路基板１１上の配線１２に接
触しても、電気絶縁層１０によって電気的に絶縁されて
いるので、これを短絡させることがなく、プリント回路
基板１１の回路配線１２の高密度化の妨げにならない。
プリント回路基板１１上への半導体装置１の装着時に、
プリント回路基板１１との間に別途絶縁物を介在させる
必要も生じない。
【図１】本発明に係る半導体装置の断面図である。
【図２】本発明に係る半導体装置のヒートシンクと電気
絶縁層との接合部の拡大断面図である。
絶縁層との接合部の拡大断面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置をプリント回路基板上
へ実装した状態の断面図である。
へ実装した状態の断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る半導体装置の断面
図である。
図である。
１ 半導体装置 ２ 半導体ダイ ３ 熱伝導性接着剤 ４ ヒートシンク ４ａ 露出側面 ５ リード ６ 電気絶縁部材 ７ ボンドワイヤ ８ コンタクトパッド ９ 封止樹脂 １０ 電気絶縁層 １１ プリント回路基板 １２ 回路配線 １３ タブ
Claims (5)
- 【請求項１】 封止樹脂の内部に封入された半導体ダイ
から生じる熱を外部へ放出するための導電性で良熱伝導
性のヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置であっ
て、ヒートシンクの少なくとも一部に、封止樹脂から露
出した露出面を有するものにおいて、 前記ヒートシンクの露出面に、アルミナのプラズマ溶射
膜から成る良熱伝導性の電気絶縁層が形成されているこ
とを特徴とするヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体
装置。 - 【請求項２】 第１表面と、この第１表面の反対側の第
２表面とを有し、第１表面の周辺部にはリード支持面
を、またリード支持面に囲まれたその内側にはダイ取付
け面を有し、第２表面の少なくとも一部に露出面を有す
る導電性で良熱伝導性のヒートシンクと、 複数のコンタクトパッドを有する第１表面とその反対側
の第２表面とを有し、第２表面が前記ヒートシンクのダ
イ取付け面上に取り付けられた半導体ダイと、 前記半導体ダイの第２表面を前記ヒートシンクの第１表
面上のダイ取付け面上に取り付けるための接着物質と、 夫々内方端と外方端とを有し、内方端を包含する内方部
分が、前記ヒートシンクの第１表面上のリード取付け面
の上に支持される複数の導電性リードと、 前記導電性リードの内方部分と前記ヒートシンクのリー
ド支持面との間に介設される電気絶縁部材と、 夫々前記コンタクトパッドの何れか１つを前記リードの
何れか１つの内方部分へ接続する複数の導電性ボンドワ
イヤと、 前記ヒートシンクと、半導体ダイと、接着物質と、導電
性リードの内方部分と、電気絶縁物質とボンドワイヤと
を封止し、ヒートシンクの第２表面上の露出面を外部に
露出させる封止樹脂とを有し、 前記ヒートシンクの露出面をプリント回路基板の回路パ
ターンの表面に向けてプリント回路基板の上に装着され
る樹脂封止型半導体装置において、 前記ヒートシンクの露出面に、アルミナのプラズマ溶射
膜から成る電気絶縁層が形成されていることを特徴とす
るヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項３】 第１表面と、この第１表面の反対側の第
２表面とを有し、第１表面にはダイ取付け面を有する金
属製のタブと、 複数のコンタクトパッドを有する第１表面とその反対側
の第２表面とを有し、第２表面が前記タブのダイ取付け
面上に取り付けられた半導体ダイと、 前記半導体ダイの第２表面を前記タブの第１表面上のダ
イ取付け面上に取り付けるための接着物質と、 夫々内方端と外方端とを有し、内方端が、前記タブの周
辺に配置される複数の導電性リードと、 第１表面と、この第１表面の反対側の第２表面とを有
し、第１表面が前記タブの第２表面に平行に間隔を置い
て配置され、第２表面の少なくとも一部に露出面を有す
る導電性で良熱伝導性のヒートシンクと、 夫々前記コンタクトパッドの何れか１つを前記リードの
何れか１つの内方部分へ接続する複数の導電性ボンドワ
イヤと、 前記ヒートシンクと、半導体ダイと、接着物質と、導電
性リードの内方部分と、電気絶縁物質とボンドワイヤと
を封止し、ヒートシンクの第２表面上の露出面を外部に
露出させる封止樹脂とを有し、 前記ヒートシンクの露出面をプリント回路基板の回路パ
ターンの表面に向けてプリント回路基板の上に装着され
る樹脂封止型半導体装置において、 前記ヒートシンクの露出面に、アルミナのプラズマ溶射
膜から成る電気絶縁層が形成されていることを特徴とす
るヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項４】 前記ヒートシンクの露出面上の電気絶縁
層の厚さが、１０μm〜３０μmであることを特徴とする
請求項１ないし３の何れかに記載のヒートシンクを備え
た樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項５】 前記ヒートシンクが、銅若しくは銅合金
又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金で構成され
ることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の
ヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25144697A JP2934421B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | ヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25144697A JP2934421B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | ヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187573A JPH1187573A (ja) | 1999-03-30 |
| JP2934421B2 true JP2934421B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=17222957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25144697A Expired - Lifetime JP2934421B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | ヒートシンクを備えた樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2934421B2 (ja) |
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-
1997
- 1997-09-02 JP JP25144697A patent/JP2934421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1187573A (ja) | 1999-03-30 |
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