JP3871587B2 - Resin-sealed semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂封止型半導体装置に関し、特に半導体素子が搭載・固着される放熱板の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8(a),(b)に従来のこの種の樹脂封止型半導体装置の構造例を示す。すなわち、図8は特公平7−44247号公報に示されたもので、樹脂封止型半導体装置1は、放熱板2の上面に当たる半導体素子搭載部3上に半導体素子4が半田5により固着され、半導体素子1と外部リード6aとが内部リード12を介して電気的に導通され、半導体素子1と外部リード6aの一部及び放熱板2から延在させた外部リード6bの一部が樹脂封止されて、樹脂モールド部7が形成された半導体装置である。
【0003】
上記の構造例では、放熱板2が樹脂モールド部7に組み込まれている部分とそうでない部分の境界領域であって、その長手方向より見て横方向の両側に、放熱板2の側面の一部をコ字状に切り欠いて形成した互いに対向する一対のノッチ9と、このノッチ9間を結ぶ少なくとも1条の溝10を有している。
さらに、上記の構造例では樹脂モールド部7との結合を容易にするために半導体素子搭載部3の外周縁に外方に向かって張り出すリブ8を備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂封止型半導体装置は上記のように構成されているので、以下のような解決すべき課題があった。
(1)放熱板2の先端部のタブ14に形成したねじ取付孔9を利用して樹脂封止型半導体装置1を回路基板等の外部部材に取り付ける場合に、半導体素子掲載部3上に半田固着された半導体素子4に加わる機械的応力を、前記溝10及びノッチ9により緩和するようにしている。
しかるに、ノッチ9は、放熱板2の端縁を切り欠いて形成するため、一対のノッチ9の占める面積分だけ放熱板2の有効面積が減少し、半導体素子4の機能時に発生する熱の放熱効率を少なからず妨げる結果となっている。
【0005】
(2)樹脂モールド部7と放熱板2との機械的結合は、放熱板2の外周縁に設けたリブ8とともに、ノッチ9と該ノッチ9間を結ぶ溝10により強化している。
しかし、前記ノッチ9は、放熱板2が樹脂モールド部7に組み込まれている部分とそうでない部分の境界領域にのみ設けられ、また、溝10の長さもノッチ9間を結ぶ長さに限定されるため、相対的にその距離が短くなり、樹脂モールド部7と放熱板2との十分な機械的結合を得るには未だ十分な対策となっていない。
【0006】
(3)上記(2)により機械的結合が未だ不十分なところがあるために、樹脂モールド部7と放熱板2との接着不十分な境界から水分が浸入し、半導体素子4の耐湿特性を劣化させるおそれがある。
【0007】
本発明は、上記の各課題を解決するためになされたもので、▲1▼ノッチを設けることなく、機械的応力及び熱的応力を緩和しつつ、放熱板の占める面積を有効に使用し、半導体素子の機能時に発生する熱の放熱効率を向上させること、▲2▼樹脂モールド部と放熱板との機械的結合をより一層強固なものにすること、▲3▼樹脂モールド部と放熱板との接着性を向上させ、半導体素子の耐湿特性を良好なものとすること、等を目的とした樹脂封止型半導体装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、放熱板の半導体素子搭載部上に半導体素子が固着され、前記半導体素子と第1の外部リードとが内部リードを介して電気的に導通され、前記半導体素子と前記第1の外部リードの一部と前記放熱板から延びている第2の外部リードの一部とが樹脂封止されて樹脂モールド部が形成された樹脂封止型半導体装置であって、前記放熱板の外周縁部に第1の突き出し部と、第2の突き出し部とを設けると共に、前記第1の突き出し部の上面が前記放熱板の上面よりも低くなるように、かつ、前記第2の突き出し部の上面が前記第1の突き出し部の上面よりも低くなるように、かつ、前記第2の突き出し部の上面の面積が前記第1の突き出し部の上面の面積よりも小さくなるように、前記第1の突き出し部および前記第2の突き出し部を形成し、更に、2つの第2の突き出し部の間に跨る少なくとも1条の溝を設けたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置が提供される。
【0010】
請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置では、放熱板の外周縁部に、第1の突き出し部と、第2の突き出し部とを備え、かつ、2つの第2の突き出し部の間に跨る少なくとも1条の溝を設けたので、樹脂封止型半導体装置を外部部材にねじ止めする際に加わる機械的応力及び熱的応力を緩和しつつ、半導体素子の機能時に発生する熱を放熱するための有効面積を損ねることなく放熱面積を十分確保することができる。
【0011】
特に、2つの第2の突き出し部の間に跨る少なくとも1条の溝を設けたので、樹脂封止型半導体装置を放熱板の先端部のタブに設けた取付孔を介して外部部材にねじ止めする場合に、外部部材あるいは放熱板の取付孔周縁の平坦度に問題があったとしても該溝により機械的応力を吸収し、半導体素子に悪影響を与えることがなくなる。
【0012】
詳細には、請求項1に記載の樹脂封止型半導体装置では、第2の突き出し部の上面を、第1の突き出し部の上面よりも相対的に低くしたので、第2の突き出し部の上面の高さと第1の突き出し部の上面の高さとを等しくするものに比較して封止樹脂との接着面積が増加し、樹脂と金属製の放熱板との機械的結合強化が図られる。
【0013】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を、図を参照して説明する。
図1は本発明の第1の実施例を示し、同図(a)は樹脂封止型半導体装置の一部を示す平面図、同図(b)はその側面図である。
これらの図において、本発明の樹脂封止型半導体装置21は、従来構造と同様に、一連のリードフレームから形成された放熱板2の半導体素子搭載部3上に、半導体素子4が半田5により固着され、半導体素子4と外部リード6aとが内部リード12により電気的に導通されている。また、前記半導体素子4と外部リード6a及び放熱板2から延在させた中央の外部リード6bの一部が樹脂封止され樹脂モールド部7を形成している。
【0014】
そして、放熱板2の外周縁部に、第1の突き出し部22(以下、第1のコイニング部という。)と、第2の突き出し部23(以下、第2のコイニング部という。)とが設けられ、第2のコイニング部23の上面が第1のコイニング部22の上面よりも低くなるように、第1のコイニング部22および第2のコイニング部23が形成されている。これら第1のコイニング部22及び第2のコイニング部23の形状は特に限定されないが、例えば図2(a),(b)に示すように放熱板2の外周縁部から外方に向かって烏口状に突き出す形状となっている。なお、図2(a)は図1(a)におけるX−X線に沿う断面図、図2(b)は図1(a)におけるY−Y線に沿う断面図である。
【0015】
さらに、第2のコイニング部23(図1では左右一対)に跨る少なくとも1条の溝24が設けられている。この溝24の条数についても限定されるものではなく、また、第2のコイニング部23への掛かり方も種々の方法があり、例えば図3(a),(b),(c)等の掛かり方、乃至は跨り方がある。勿論、これらについても特に限定されるものではない。
【0016】
また、溝24の形状についても、例えば、図4(a)〜(d)に示すようにコ字状溝(a)、V字状溝(b)、U字状溝(c)、2段溝(d)等、種々の形状が考えられる。さらに、図5は溝24の種々の平面配置形状を示し、(a)は両端の第2のコイニング部23に対してクランク状に折れ曲がった形状のもの、(b)は円弧状になったもの、(c)は前縁部に対しても設けた第2のコイニング部23と側縁部に設けた第2のコイニング部23の間を斜めに繋ぐ形状のもの、(d)は、(c)と同様に配置した第2のコイニング23の間をL字状の溝24で繋いだものを示している。しかし、この溝24の平面配置形状についても特に限定されるものではない。
【0017】
次に、図6に本発明の第2の実施例を示す。このこの実施例では、図示のように、第2のコイニング部23を、第1のコイニング部22の長手方向両端に隣接して合計4箇所設け、かつ、幅方向で互いに対向する第2のコイニング部23の間を跨ぐように深さの異なる2段型の溝24を形成したものである。この溝24は、図6(b)のA部拡大図として図7に示すように、深さが相対的に浅く口幅の広い第1段の口縁溝25と、相対的に底の深い第2段の円弧溝26とが一連なるように設けられている。
【0018】
なお、上記第1のコイニング部22と第2のコイニング部23の具体的寸法例を示せば次の通りである。図7において、t1=1.3mm、t2=0.65mm、t3=0.3mmである。この寸法例で分かるように、第1のコイニング部22の深さt3は、放熱板2の板厚t1の約1/4程度であり、また、第2のコイニング部23の深さt2は、放熱板2の板厚t1の約1/2程度であるが、これらの深さについては第1のコイニング部22および第2のコイニング部23の長さや形成するコイニング部の数等により適宜設計されるものである。
【0019】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので概略以下のような効果を奏する。
(1)第1及び第2のコイニング部と、2つの第2のコイニング部の間に跨る溝の形成による相乗効果によって、ねじ取付孔を利用して樹脂封止型半導体装置を回路基板等の外部部材に取り付ける場合に、あるいは、半田等を利用して樹脂封止型半導体装置を回路基板等の外部部材に面付けする場合に、半導体素子に加わる機械的応力及び半導体素子の機能時の熱的応力を緩和することができる。
(2)従来構造のように放熱板の端縁の一部切り欠いて形成したノッチを有することなく、外方に向かって突き出し形状のコイニング部を形成するようにしたので、放熱板としての有効面積を効果的に使用することができ、半導体素子の機能時に発生する熱の放熱効率を向上させることができる。
(3)上面の高さの異なる第1のコイニング部と第2のコイニング部を設け、しかも2つの第2のコイニング部の間を跨ぐ溝を形成したので、接着面積が増加し、樹脂モールド部と放熱板との機械的結合をより一層強固なものにすることができる。
(4)上記(3)より樹脂モールド部と放熱板との接着性を向上させる結果、半導体素子の耐湿特性を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例である樹脂封止型半導体装置を示し、(a)はその平面図、(b)はその側面図である。
【図2】(a)は、図1(a)におけるX−X線に沿う拡大断面図、(b)は、図1(a)におけるY−Y線に沿う拡大断面図である。
【図3】(a),(b),(c)は、それぞれ第2のコイニング部に跨る溝の跨り方の例を示す斜視図である。
【図4】(a),(b),(c),(d)は、それぞれ上記溝の断面形状の例を示す断面図である。
【図5】(a),(b),(c),(d)は、それぞれ上記溝の平面形状の例を示す平面図である。
【図6】本発明の第2の実施例である樹脂封止型半導体装置を示し、(a)はその平面図、(b)はその側面図である。
【図7】図6(b)におけるA部拡大図である。
【図8】従来のこの種の樹脂封止型半導体装置の構造例を示し、(a)はその平面図、(b)はその側面図である。
【符号の説明】
1,21 樹脂封止型半導体装置
2 放熱板
3 半導体素子搭載部
4 半導体素子
5 半田
6a,6b 外部リード
7 樹脂モールド部
8 リブ
9 ノッチ
10,24 溝
11 取付孔
12 内部リード
14 タブ
22 第1のコイニング部
23 第2のコイニング部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device, and more particularly to a structure of a heat sink on which a semiconductor element is mounted and fixed.
[0002]
[Prior art]
8A and 8B show structural examples of this type of conventional resin-encapsulated semiconductor device. That is, FIG. 8 is shown in Japanese Patent Publication No. 7-44247. In the resin-encapsulated semiconductor device 1, the
[0003]
In the above structural example, the
Further, in the above structural example, in order to facilitate the coupling with the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional resin-encapsulated semiconductor device is configured as described above, there are the following problems to be solved.
(1) When the resin-encapsulated semiconductor device 1 is attached to an external member such as a circuit board using the
However, since the
[0005]
(2) The mechanical coupling between the
However, the
[0006]
(3) Since mechanical coupling is still insufficient due to the above (2), moisture permeates from an insufficiently bonded boundary between the
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and (1) without using a notch, while effectively reducing the mechanical and thermal stress, effectively using the area occupied by the heat sink, Improving the heat dissipation efficiency of the heat generated during the function of the semiconductor element, (2) further strengthening the mechanical coupling between the resin mold part and the heat sink, and (3) the resin mold part and the heat sink. It is intended to provide a resin-encapsulated semiconductor device for the purpose of improving the adhesiveness of the semiconductor element and improving the moisture resistance of the semiconductor element.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a semiconductor element is fixed onto the semiconductor element mounting portion of the heat sink, and the semiconductor element and the first external lead are electrically connected via the internal lead, and the semiconductor A resin-encapsulated semiconductor device in which an element, a part of the first external lead, and a part of a second external lead extending from the heat sink are resin-sealed to form a resin mold part. And providing a first protrusion and a second protrusion on the outer peripheral edge of the heat sink, such that the upper surface of the first protrusion is lower than the upper surface of the heat sink, and The upper surface of the second protrusion is lower than the upper surface of the first protrusion, and the area of the upper surface of the second protrusion is smaller than the area of the upper surface of the first protrusion. The first protrusion and the Forming a second projecting portion, further, the resin-sealed semiconductor device which is characterized in that a groove of at least one strip extending over between the two second projecting portions are provided.
[0010]
In resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, the outer peripheral edge of the heat radiating plate, and the first protruding portion, and a second protruding portion, and, between the two second projecting portions Since at least one groove is provided to straddle, heat generated during the function of the semiconductor element is dissipated while the mechanical stress and thermal stress applied when the resin-encapsulated semiconductor device is screwed to the external member are alleviated. Therefore, a sufficient heat radiation area can be ensured without impairing the effective area.
[0011]
In particular, since there is provided at least one strip groove spans between the two second projecting portions, screwed to the outer member through a mounting hole in which a resin sealed semiconductor device to tab of the distal end portion of the heat radiating plate In this case, even if there is a problem in the flatness of the peripheral edge of the mounting hole of the external member or the heat sink, mechanical stress is absorbed by the groove and the semiconductor element is not adversely affected.
[0012]
Specifically, in the resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, since the upper surface of the second protruding portion is relatively lower than the upper surface of the first protruding portion, the upper surface of the second protruding portion. Compared with the case where the height of the first protrusion is equal to the height of the upper surface of the first protruding portion, the adhesion area with the sealing resin is increased, and the mechanical coupling between the resin and the metal heat sink is enhanced.
[0013]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view showing a part of a resin-encapsulated semiconductor device, and FIG. 1B is a side view thereof.
In these drawings, the resin-
[0014]
Then, provided on the outer peripheral edge portion of the
[0015]
Further, at least one
[0016]
As for the shape of the
[0017]
Next, FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in the figure, the
[0018]
An example of specific dimensions of the first coining
[0019]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
(1) and the first and second coining part, by the synergistic effect of the formation of grooves spanning between the two second coining portion of the circuit board or the like of the resin-encapsulated semiconductor device by using a screw mounting hole When mounting on an external member, or when imposing a resin-encapsulated semiconductor device on an external member such as a circuit board using solder or the like, mechanical stress applied to the semiconductor element and heat during the function of the semiconductor element Stress can be relaxed.
(2) Effective as a heat sink because the coining part protruding outward is formed without having a notch formed by partially cutting the edge of the heat sink as in the conventional structure. The area can be used effectively, and the heat dissipation efficiency of the heat generated during the function of the semiconductor element can be improved.
(3) coining portion and a second coining portion different first height upper surface provided, and since the formation of the groove straddling between the two second coining portion, the adhesion area increases, the resin mold portion The mechanical coupling between the heat sink and the heat sink can be made even stronger.
(4) As a result of improving the adhesiveness between the resin mold part and the heat sink from (3) above, the moisture resistance characteristics of the semiconductor element can be improved.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a resin-encapsulated semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view thereof.
2A is an enlarged cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1A, and FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view taken along line YY in FIG.
FIGS. 3A, 3B, and 3C are perspective views illustrating an example of a method of straddling a groove that straddles a second coining portion. FIG.
FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D are cross-sectional views showing examples of the cross-sectional shape of the groove.
FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D are plan views showing examples of the planar shape of the groove.
6A and 6B show a resin-encapsulated semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a side view thereof.
FIG. 7 is an enlarged view of a part A in FIG. 6 (b).
8A and 8B show a structural example of a conventional resin-encapsulated semiconductor device of this type, where FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a side view thereof.
[Explanation of symbols]
1, 21 Resin-sealed
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