JP4439143B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路基板等に面実装のできる特に小型の樹脂封止型半導体装置の改良構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の樹脂封止型半導体装置の構造例を図８〜図１１に示す。
図８の樹脂封止型半導体装置は、クランク状に折り曲げた第１リード１の立上り部１ｃ及び同様の第２リード２の立上り部２ｃが樹脂封止部４の側面から外部に露出し、かつ、該第１リード１の外方端１ｂの下面及び該第２リード２の外方端２ｂの下面が樹脂封止部４の下面と同一面となるように形成されたものである。また、第１リード１の内方端１ａ上に半導体ペレット３を固着させ、該半導体ペレット３の表面電極（図示せず）と第２リード２の内方端２ａ間を細線ワイヤ５を用いてボンディングにより結線されている。
【０００３】
図９の樹脂封止型半導体装置は、第１リード１の外方端１ｂの一部及びその一部と連続する立上り部１ｃを樹脂封止部４内に埋設するようにし、かつ、外方端１ｂの一部が樹脂封止部４の底面に露出するようにしたものである。
なお、第２リード２の構成及び他の構成は図８の樹脂封止型半導体装置と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【０００４】
図１０の樹脂封止型半導体装置は、第１リード１と第２リード２との内方端１ａ,２ａ間に半導体ペレット３を挟むように半田固着し、該第１リード１及び第２リード２の外方端１ｂ，２ｂの一部及び該一部と連続する立上り部１ｃ，２ｃが共に樹脂封止部４内に埋設するようにしたものである。
【０００５】
図１１の樹脂封止型半導体装置は、本出願人が先に特願２０００−１１２７８１号として出願したものである。すなわち、この樹脂封止型半導体装置は、第２リード２の立上り部２ｃを樹脂封止部４内に埋設させずに外部に露出するようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図８の樹脂封止型半導体装置では、第１リード１の外方端１ｂと第２リード２の外方端２ｂ間の沿面距離（creeping distance）Ｌｃ（図８の太線で示した部分が沿面距離相当長である。）を比較的長く採ることができる。しかし、この種の装置のより一層の小型化の要請に如何に応えるかという点で解決すべき課題があった。
【０００７】
また、樹脂封止部４の側面から第１リード１の立上り部１ｃ及び第２リード２の立上り部２ｃが外部に露出するようになっているので、半導体ペレット３の動作時に発生する熱抵抗が、その長さ分大きくなってしまうという解決すべき課題があった。
【０００８】
さらに、半導体ペレット３の表面と第２リード２の内方端２ａとが細線ワイヤ５でボンディングされているため、半導体ペレット３の上面からの放熱が悪く、該半導体ペレット３に流せる電流を大きくできないという解決すべき課題もあった。
なお、図８〜図１１の樹脂封止型半導体装置における放熱性についての詳しい考察は後述する。
【０００９】
図９の樹脂封止型半導体装置では、第１リード１の立上り部１ｃが樹脂封止部４内に埋設されているので、図８のものに比べその分、放熱性が良好となるが、その他の点では前記同様の解決すべき課題があった。
【００１０】
図１０の樹脂封止型半導体装置では、第１リード１の立上り部１ｃと第２リード２の立上り部２ｃとが樹脂封止部４内に埋設されているので、両リード１，２間の沿面距離Ｌｃが特に小さくなり、逆電圧の大きい半導体装置には対応し難い。
この種の樹脂封止型半導体装置は、電子回路基板の小型化や高密度実装化等の要求に応えるために装置そのものの小型化が一層進んでおり、外形が長さ方向で約４ｍｍ程度となっている。したがって、上記の沿面距離Ｌｃも相対的にきわめて小さくなり、小型化の要請の中で、４００Ｖ以上の逆耐圧を得るために、如何に沿面距離Ｌｃを大きくするかが課題となっている。
因みに、ＵＬ規格では４００Ｖ/２ｍｍの沿面距離Ｌｃが求められている。
【００１１】
図１１の樹脂封止型半導体装置では、第２リード２の立上り部２ｃが樹脂封止部４の側面から外部に露出しているため、沿面距離Ｌｃがそこそこ採れ、半導体ペレット３と第２リード２の内方端２ａとが、細線ワイヤを用いることなくその凸部２ｄを介して直接固着しているため、放熱性も良好となっている。
しかしながら、クランク状の立上り部２ｃをフォーミング加工をする際に、クランク状の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１が、非常に薄くなるために（例えば、ｈ１＝０．１０〜０．１５ｍｍとなる。）、機械的ストレスが加わって、樹脂封止部４にクラックや欠損等が発生させ、半導体装置の電気的特性を劣化させるおそれがあることが分かった。
【００１２】
次に、上記図８〜図１１の構造を有する樹脂封止型半導体装置の熱抵抗を計算し、３次元シミュレーションの結果を示すと、図１２〜図１５のようになる。
なお、図１２は図８に、図１３は図９に、図１４は図１０に、及び図１５は図１１に、それぞれ対応する構造を有する樹脂封止型半導体装置の３次元シミュレーションの結果である。また、具体的設定条件の概略を示すと次の通りである。
【００１３】
▲１▼分割要素数：約２４００個（樹脂封止型半導体装置の長手方向の中心線に対して対称形状であるため、長手方向の半分領域のみ計算対象としてある。）
▲２▼半導体ペレットの寸法：１．０５□×０．２８ｔ（ｍｍ）
▲３▼電力消費：１．０（Ｗ）
▲４▼電力密度：３．２４（Ｗ/ｃｍ3）
▲５▼外表面の放熱係数：１．０Ｅ−４（Ｗ/ｃｍ2）
▲６▼室温：２５℃
▲７▼熱伝導率（Ｗ/ｍｍ・℃）：Ｓｉ（８４Ｅ−３）、Ｃｕ（３８６．４Ｅ−３）、半田３５．１Ｅ−３）、樹脂封止部のモールド樹脂（７Ｅ−４）
以上の条件で、各構造の樹脂封止型半導体装置に１Ｗ（１Ａ×１Ｖ）の電力を連続的に与えた場合、各部の温度が何度に上昇するかを求めた定常状態の３次元熱分布シミュレーションである。
各図において、Ｔ１が最も温度が高く、Ｔ１０が最も温度が低い。
すなわち、温度勾配は等温線傾斜として示され、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５＞Ｔ６＞Ｔ７＞Ｔ８＞Ｔ９＞Ｔ１０となっている。
【００１４】
図１２における実際の数値例を示せば次の通りである。
Ｔ１＝７４．９４０℃，Ｔ２＝６９．３７５℃，Ｔ３＝６３．８０９℃，
Ｔ４＝５８．２４４℃，Ｔ５＝５２．６７８℃，Ｔ６＝４７．１１３℃，
Ｔ７＝４１．５４７℃，Ｔ８＝３５．９８２℃，Ｔ９＝３０．４１６℃，
Ｔ１０＝２４．８５１℃
したがって、熱抵抗（Ｒｔｈ）は、Ｒｔｈ＝Ｔ１−Ｔ１０≒５０℃/Ｗとなる。
【００１５】
同様に、図１３の構造を有する樹脂封止型半導体装置のＲｔｈは、Ｔ１＝５０．８１１℃，Ｔ１０＝２４．９４８℃であるからＲｔｈ≒２６℃/Ｗとなる。
同様に、図１４の構造を有する樹脂封止型半導体装置のＲｔｈは、Ｔ１＝３８．３２３℃，Ｔ１０＝２５．０００℃であるからＲｔｈ≒１３℃/Ｗとなる。
同様に、図１５の構造を有する樹脂封止型半導体装置のＲｔｈは、Ｔ１＝４０．９５６℃，Ｔ１０＝２４．９８３℃であるからＲｔｈ≒１６℃/Ｗとなる。
【００１６】
また、各構造における等温線傾斜α（℃/ｄｉｖ）を示せば次の通りである。
図１２（図８）の構造のものでは、α＝５．５６５，図１３（図９）のものでは、α＝２．８７３，図１４（図１０）のものでは、α＝１．４８０，図１５(図１１)のものでは，α＝１．５９４であった。
【００１７】
さらに、以上の３次元熱分布シミュレーションの結果、熱分布の特徴を示せば次の通りである。
図１２(図８)の構造のものでは、半導体ペレット３と第２リード２が細線ワイヤ５で接続されているため、該第２リード２への熱伝達が少なく、第１リード１と第２リード２間の等温線傾斜が大きい。また、第１リード１からの放熱が相対的に少ない。最大到達温度であるＴ１の温度分布も広い。
【００１８】
図１３（図９）の構造のものでは、図１２(図８)の構造のものと同様に、半導体ペレット３と第２リード２が細線ワイヤ５で接続されているため、該第２リード２への熱伝達が少なく、第１リード１と第２リード２間の等温線傾斜も大きい。しかし、第１リード１の外方端１ｂの一部及びそれに連続する立上り部１ｃが樹脂封止部４内に埋設され、半導体ペレット３からの熱伝達距離が短くなっているため、第１リード１の放熱は良好となっている。この第１リード１からの放熱効果が寄与して最大到達温度であるＴ１の温度分布範囲が狭くなっている。
【００１９】
図１４（図１０）の構造のものでは、半導体ペレット３が第２リード２の内方端２ａに直接半田接続されているため、該第２リード２への熱伝達が大きい。
また、第１リード１と第２リード２間の等温線傾斜の乱れも少なく、両リード１，２からの放熱も良好である。さらに、半導体ペレット３の固着方法と第２リード２からの放熱効果が加わって、略左右均等な熱分布となっている。
【００２０】
図１５(図１１)の構造のものでは、上記と同様に半導体ペレット３が第２リード２の内方端２ａに直接半田接続されていることに加え、半導体ペレット３から第２リード２の外方端２ｂに到る距離が相対的に長くなるために、最大到達温度であるＴ１の温度分布範囲が第２リード２側にシフトしている。また、準高温側となるＴ３の温度分布範囲も第２リード側に広がると共に、第２リード２からの放熱効果が低下している。
【００２１】
次に、各構造における沿面距離Ｌｃを比較して見ると、図１２（図８）＞図１５（図１１）＞図１３（図９）＞図１４（図１０）となる。また、電流容量の点から見ると、図１２（図８）と図１３（図９）の構造のものは、放熱特性が十分でないために、かかる電流容量に制限がある。一方、図１４（図１０）の構造のものは沿面距離Ｌｃが最も短いために、底面リフロー時に短絡のおそれがある。また、図１５（図１１）の構造のものは、前述したように樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１が低くフォーミング加工時に損傷し易いことと、逆に樹脂封止部４の底面までの高さｈ２（図１１参照）が高いために、フォーミング加工が困難な点がある。このように、各構造における熱抵抗、沿面距離、電流容量等の特性との間には互いにトレード・オフの関係があり、全長４ｍｍ以下という極端に小型の装置にそれらの特性を如何に最適化して実現するかが大きな解決すべき課題となっていた。
【００２２】
【発明の目的】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、▲１▼放熱特性の向上、▲２▼沿面距離増大、▲３▼樹脂封止部の頂面までの高さｈ１の確保、▲４▼第２リードのフォーミング加工の容易性の確保、▲５▼第２リードの長手方向への十分な引張強度、▲６▼半導体ペレットまでの水分侵入経路をできるだけ長くして耐湿性を向上させること、▲７▼樹脂封止部内でのリード間絶縁耐圧のために適した形状の確保、▲８▼樹脂封止部内部での熱分布状態や応力への配慮、▲９▼組立工程の簡便性やトータルコストの低減等を総合的に考慮し、現時点で最適な樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【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、第１リード（１）の内方端（１ａ）と第２リード（２）の内方端（２ａ）との対向面間に半導体ペレット（３）を固着し、該半導体ペレット（３）、前記第１リード（１）の内方端（１ａ）及び前記第２リード（２）の内方端（２ａ）の周囲を樹脂にて封止し、樹脂封止部（４）を形成した樹脂封止型半導体装置において、
前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の下面は、前記樹脂封止部（４）の下面と同一平面とし、かつ、前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部がその下面のみを前記樹脂封止部（４）の下面に露出し、
前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部と連続する前記第１リード（１）の立上り部（１ｃ）は、前記樹脂封止部（４）内に埋設され、
前記第１リード（１）の立上り部（１ｃ）に連続する前記第１リード（１）の内方端（１ａ）は、前記半導体ペレット（３）に固着され、
該半導体ペレット（３）の表面と前記第２リード（２）の内方端（２ａ）とが固着され、
該第２リード（２）の内方端（２ａ）は第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）に連続しており、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は、下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、更に、折り曲がって水平になるように構成されており、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は前記樹脂封止部（４）内に埋設され、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）に連続しており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は、下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、更に、折り曲がって水平になるように構成されており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は前記樹脂封止部（４）外に露出しており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は第２リード（２）の平坦な外方端（２ｂ）に連続しており、
第２リード（２）の外方端（２ｂ）の下面と前記樹脂封止部（４）の下面とが同一平面となることを特徴とする樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、前記第１リード（１）及び第２リード（２）は板材により形成され、該第１リード（１）の板厚ｔ１が前記第２リード（２）の板厚ｔ２よりも相対的に厚くｔ１＞ｔ２になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、前記第１リード（１）の板厚ｔ１が、ｔ１＝０．１０〜０．１６ｍｍの範囲にあり、かつ、前記第２リード（２）の板厚ｔ２が、ｔ２＝０．１０〜０．１２の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、前記樹脂封止部（４）の下面に露出する前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部の長さＬ２が、Ｌ２＝０．３５〜０．４５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、前記第１リード（１）の内方端（１ａ）に固着された前記半導体ペレット（３）の中心位置は、前記樹脂封止部（４）の長手方向の中心位置よりも前記第２リード（２）側に偏在していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、前記樹脂封止部（４）の底面から頂面までの高さをＨとしたとき、前記第２リード（２）における第２クランク（２ｃ−２）上面から前記頂面までの高さｈ１を、ｈ１≧０．５Ｈの範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２９】
請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部が樹脂封止部（４）内に埋設され、該樹脂封止部（４）の底面と面一になるようにその一部の底面を外部に露出させると共に、第２リード（２）の内方端（２ａ）を直接半導体ペレット（３）の表面電極に接続させ、該内方端（２ａ）に連続する斜めに傾斜する部分を有する第１クランク（２ｃ−１）は、樹脂封止部（４）内に埋設され、該樹脂封止部（４）の側面から外部に露出したところから始まる第２クランク（２ｃ−２）をフォーミング加工してさらに下方に傾斜させ、第２リード（２）の外方端（２ｂ）を樹脂封止部（４）の底面と同一平面となるようにしたものである。
【００３０】
このため、▲１▼第２リードの樹脂封止部側面から外部に露出した第２クランクの折り曲げ開始点から樹脂封止部の頂面までの高さｈ１を相対的に従来より大きくすることができ、フォーミング加工時の樹脂封止部隅角の欠損を防止することができる。
▲２▼第２リード側の外方端の一部は樹脂封止部内に埋設されず、その底面も樹脂封止部の底面側に露出しないようにしたので、第１リードと第２リード間の沿面距離をそこそこ確保できる。
▲３▼第２クランクの形成により樹脂封止部側面から外部に露出した該第２クランク折り曲げ開始点から樹脂封止部の底面までの高さｈ２を低く抑えることができるため、載置姿態が安定すると共に、半導体ペレットからの長さも短縮されるので、放熱効果が向上する。
▲４▼第２リードの内方端に連続する部分を樹脂封止部内で一度下方に折り曲げて第１クランクを形成することにより、樹脂封止部側面に到る第２リードの水分侵入経路の長さが長くなるため、耐湿性が向上する。
▲５▼樹脂封止部内に埋設された第１クランクの屈曲位置と第１リード内方端の端部位置の最短距離を、半導体ペレットを挟む第１リード、第２リードの内方端距離に略等しく設定するようにしたため、内部絶縁耐圧を維持するのに適した形状が確保できる。
【００３１】
請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）及び第２リード（２）は板材により形成され、該第１リード（１）の板厚ｔ１が前記第２リード（２）の板厚ｔ２よりも相対的に厚くｔ１＞ｔ２になるように形成したので、第１リード（１）からの放熱が一層促進されると共に、第２リード（２）側の放熱との熱分布特性の均衡が図れる。
【００３２】
請求項３に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）の板厚ｔ１が、ｔ１＝０．１０〜０．１６ｍｍの範囲にあり、かつ、第２リード（２）の板厚ｔ２が、ｔ２＝０．１０〜０．１２の範囲としたので、かかる範囲で両者の板厚を選択すれば、確実に第１リード（１）からの放熱の一層の促進を期待できると共に、該半導体装置の熱分布のバランスを確保することができる。
【００３３】
請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置は、前記樹脂封止部（４）の下面に露出する前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部の長さＬ２が、Ｌ２＝０．３５〜０．４５ｍｍの範囲にあるようにしたので、かかる範囲の露出面と接触する基板等の外部部材を介して放熱が確実に促進される。
【００３４】
請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）の内方端（１ａ）に固着された半導体ペレット（３）の中心位置が、樹脂封止部（４）の長手方向の中心位置よりも第２リード（２）側に偏在するようにしたので、放熱特性の向上、熱分布特性の均衡等に寄与することができる。
【００３５】
請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置では、樹脂封止部（４）の底面から頂面までの高さをＨとしたとき、第２リード（２）における第２クランク（２ｃ−２）上面から前記頂面までの高さｈ１を、ｈ１≧０．５Ｈの範囲としたので、フォーミング加工時あるいはその他の外力に対して樹脂封止部隅角の必要な強度を確保しつつ、樹脂封止部（４）の底面から第２クランク（２ｃ−２）下面までの高さｈ２を必要限度確保でき、ドレード・オフの関係に折り合いをつけながら必要とする沿面距離を確保できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
図１は、本発明の樹脂封止型半導体装置の縦断面図である。
図において、樹脂封止型半導体装置１０は、第１リード１と第２リード２の内方端１ａ，２ａの対向面間に半導体ペレット３を固着し、該半導体ペレット３及び前記内方端１ａ，２ａの周囲を樹脂にて封止し、所定の樹脂封止部４を形成している。
【００３７】
上記の樹脂封止型半導体装置１０において、第１リード１の外方端１ｂの下面は、樹脂封止部４の下面と同一平面とし、かつ、その外方端１ｂの一部がその下面のみを樹脂封止部４の下面に露出するように形成されている。また、その外方端１ｂの一部と連続する立上り部１ｃは、樹脂封止部４内に埋設され、さらに、その立上り部１ｃに連続する内方端１ａは水平に折り曲げられ、その水平の内方端１ａ上に、半導体ペレット３が載置され半田にて固着されている。
【００３８】
一方、半導体ペレット３の表面電極（図示せず）と第２リード２の内方端２ａとが半田固着され、その第２リード２は、その内方端２ａから連続して下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、かつ、樹脂封止部４内に埋設された第１クランク２ｃ−１が形成されている。
この第１クランク２ｃ−１と連続して下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、かつ、樹脂封止部４外に露出した位置で、第２クランク２ｃ−２が形成され、また、第２リードの外方端２ｂの平坦部が樹脂封止部４の下面と同一平面となるように形成されている。
【００３９】
上記の構成により、概略次のような効果が得られる。
▲１▼樹脂封止部４側面から外部に露出した第２クランク２ｃ−２の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１を相対的に、特に図１１に示した構造の樹脂封止型半導体装置に比べ大きくすることができ、フォーミング加工時の樹脂封止部４隅角の欠損やクラックの発生を効果的に防止することができる。
▲２▼第２リード２側の外方端２ｂの一部は、樹脂封止部４内に埋設されず、その底面も樹脂封止部４の底面側に露出しないようにしたので、第１リード１と第２リード２間の沿面距離Ｌｃを必要限度確保できる。
▲３▼第２クランク２ｃ−２の形成により、樹脂封止部４側面から外部に露出した位置での折り曲げ開始点から樹脂封止部４の底面までの高さｈ２を低く抑えることができるため、樹脂封止型半導体装置１０の載置姿態が安定すると共に、半導体ペレット３からの長さも短縮されるので、放熱効果が向上する。
▲４▼第２リード２の内方端２ａに連続する部分を樹脂封止部４内で一度下方に折り曲げて第１クランク２ｃ−１を形成することにより、樹脂封止部４側面に到る第２リード２の水分侵入経路長を長くすることができるので、耐湿性が向上する。
【００４０】
【実施例】
次に、上記の発明の実施例について説明する。
（１）樹脂封止型半導体装置１０の樹脂封止部４の寸法は、長さ（Ｌ）×幅（Ｗ）×高さ（Ｈ）とすると、２.３×１.６×１.０（ｍｍ）である。
（２）第１リード１の板厚ｔ１は、ｔ１＝０．１０〜０．１６（ｍｍ）である。
（３）第１リード１の樹脂封止部４から露出した外方端１ｂの長さＬ１は、Ｌ１＝０．２５〜０．３５ｍｍ程度である。
【００４１】
（４）外方端１ｂに連続し樹脂封止部４内に埋設され、底面を該樹脂封止部４の底面と同一なるように露出した部分の長さＬ２は、Ｌ２＝０．３５〜０．４５ｍｍである。
（５）半導体ペレット３が載置・固定された第１リード１の内方端１ａの下面から樹脂封止部４の底面までの寸法ｅ１は、ｅ１＝０．１４〜０．１８ｍｍ程度ある。
（６）第１リード１の内方端１ａ上に載置された半導体ペレット３の中心位置が、樹脂封止部４の長さＬの半分Ｌ/２の位置よりもやや第２リード２側に偏在させてある。
【００４２】
（７）第２リード２の板厚ｔ２は、ｔ２＝０．１０〜０．１２ｍｍの範囲である。
（８）第２リード２の内方端２ａの半導体ペレット３表面に対向する側には、凸部２ｄが形成され、該凸部２ｄと半導体ペレット３の表面電極（図示せず）を半田固着させる。
（９）第２リード２の内方端２ａの表面側と樹脂封止部４の頂面までの距離ｅ２は、ｅ２＝０．１４〜０．１８ｍｍである。
【００４３】
（１０）第２リード２の樹脂封止部４側面から外部に露出した第２クランク２ｃ−２の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１は、ｈ１≧０．５Ｈである。ここで、Ｈは樹脂封止部４の高さで、Ｈ＝１ｍｍである。
（１１）第２クランク２ｃ−２の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の底面までの高さｈ２は、ｈ２＝０．２９〜０．３３Ｈである。
（１２）第２リード２の樹脂封止部４側面から露出した平坦な外方端２ｂの長さＲ１は、Ｒ１＝０．８５〜０．９５ｍｍの範囲である。
（１３）樹脂封止部４側面から第２クランク２ｃ−２の終了点までの長さＲ２は、Ｒ２＝０．５０〜０．７０ｍｍの範囲である。
【００４４】
次に、上記の条件設定の下に製作された本発明の樹脂封止型半導体装置ついて、熱抵抗を計算し、その結果を３次元シミュレーションしたものを図２に示す。なお、図３は上記の熱抵抗を計算するにあたり、分割要素数を約２４００個としたメッシュ分割図である。
図２から分かるように、熱分布特性が大幅に改善される。
すなわち、図１５（図１１）の構造のものに比較して、最大到達温度Ｔ１の範囲が縮小され、準高温部としてのＴ３領域も改善されている。第２リード２側からの放熱も改善されている。また、図１５（図１１）のものよりは、やや右よりではあるが、図１４（図１０）の構造のものに近づいて略均等な熱分布となっている。したがって、熱応力の面においても問題がない。
【００４５】
以上の実施例によれば、熱抵抗（Ｒｔｈ）＝１３．７℃/Ｗ、最大到達温度は、３８．６８℃、等温線傾斜は、１．５２０℃/ｄｉｖとなる。
また、沿面距離Ｌｃは、Ｌｃ＝２．２４ｍｍである。
このように本発明は、従来の構造に比べ、放熱特性、熱分布の改善、沿面距離の確保、樹脂封止部隅角の欠損の回避等を、トレード・オフの関係の中で最大限確保している。
【００４６】
次に、上記樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。
図４に示すように、本発明の樹脂封止型半導体装置の製作には一連のカソードフレーム１１及びアノードフレーム２１が用いられる。
カソードフレーム１１は、銅（Ｃｕ）材を用い、例えば、板厚０．１５ｍｍのものを使用し、第１リード１がプレス等の機械により形成される。
すなわち、第１リード１は内方端１ａ、立上り部１ｃ、外方端１ｂを有し、連結部６を挟んで該第１リード１が対向配置され、それぞれ一対なるように複数形成されている。
これらの第１リード１は、カソードフレーム１１の本体連結部１２から直角方向に多数延在する形状となっている。なお、本体連結部１２には一定間隔毎にガイド孔１３が形成されている。
【００４７】
アノードフレーム２１にカソードフレーム１１と同様に銅（Ｃｕ）材を用いるが、板厚はカソードフレーム１１よりも薄く、例えば、板厚０．１０ｍｍのものを使用し、第２リード２がプレス等の機械により形成される。
すなわち、第２リード２は内方端２ａ、立上り部２ｃ、外方端２ｂを有し、連結部７を挟んで該第２リード２が対向配置され、それぞれ一対なるように複数形成されている。
これらの第２リード２は、アノードフレーム２１の本体連結部２２から直角方向に多数延在する形状となっている。なお、本体連結部２２は一定間隔毎にガイド孔２３が形成されているのはカソードフレーム１１と同様である。
【００４８】
上記カソードフレーム１１における第１リード１の内方端１ａ上に半田ペーストを塗布し、その上に半導体ペレット３を載置し、さらにその上に半田ペーストが塗布される。
【００４９】
上記第２リード２の内方端２ａの略中央下面には凸部２ｄが形成され、半導体ペレット３の表面電極（図示せず）と対向するようにカソードフレーム１１とアノードフレーム２１が重ね合わせられる。その際に、図示しないガイドピンがカソードフレーム１１のガイド孔１３及びアノードフレーム２１のガイド孔２３間に挿通され、両者の位置決めがなされ、第２リード２の凸部２ｄが半導体ペレット３の上面に確実に対向するようにセットされる。その後、リフロー等の工程を経て第１リード１と第２リード２との間に半導体ペレット３が半田固着される。
【００５０】
次に、上記のカソードフレーム１１及びアノードフレーム２１を図示しない金型に収め、樹脂モールドを行ない、図５の斜線で示したように樹脂封止部４を形成する。図６は、図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。この状態では第２リード２の第１クランク２ｃ−１のみが樹脂封止部４内に形成され、この第１クランク２ｃ−１に続く部分から水平の外方端２ｂまでは、樹脂封止部４の側面から外部に水平に導出されている。
【００５１】
次に、上記フレーム１１，２１をフォーミング金型に収め、フォーミング加工を行ない、樹脂封止部４の側面から露出した第２リード２に所定の角度傾斜した第２クランク２ｃ−２を形成する。その後、プレス等により各連結部６，７及び本体連結部１２，２２を切断し、図７に示すような個々の樹脂封止型半導体装置１０を得る。
【００５２】
なお、上記のカソードリードフレーム１１とアノードリードフレーム２１の板厚を変えたのは、最終的に第１リード１の板厚を第２リード２の板厚よりも厚くすることにより、半導体ペレット３の動作時に発生する熱抵抗が、図示しない電子回路基板に近い第１リード１側へ伝達され、結果的に電流容量を増加させることができるためである。
【００５３】
したがって、特に電流容量の増加を従来の構造よりは期待せず、同程度で他の特性、例えば樹脂封止部４隅角の欠損防止を重視するのであれば、かかる板厚は同じでも本発明の目的は十分達成することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の樹脂封止型半導体装置は上記のように構成したので、概略以下の効果を奏する。
（１）樹脂封止部側面から外部に露出する第２リードの第２クランクを形成しているので、第１リードと第２リード間の沿面距離Ｌｃを大きく採ることができる。
（２）第２クランクのフォーミング加工時に、樹脂封止部隅角に機械的ストレスが加わる度合いが少なく、樹脂封止部の欠損、クラック等を生じさせるおそれがない。
（３）第２クランクのフォーミング加工時の加圧力は、従来のものに比較して相対的に小さくて済むため、半導体ペレットに与える機械的ストレスも小さく半導体装置の電気的特性に悪影響を与えることも少ない。
（４）第２クランクの形成により、第２クランク開始点裏面側から樹脂封止部底面までの高さｈ２を低く抑えることができ、樹脂封止型半導体装置を電子回路基板等に搭載する場合にその載置姿態を安定化させることができる。
（５）半導体ペレットが第２リードと細線ワイヤでボンディングされている従来のものに比べ、放熱性に優れ、かつ、第１リードの板厚を第２リードの板厚よりも厚くする場合には、半導体ペレットの動作時に発生する熱抵抗が、電子回路基板に近い第１リード側に分散されるため、電流容量を大きくすることができる。
（６）第１リード及び第２リードとも樹脂封止部の内部に所定角度傾斜する折曲部（立上り部、第１クランク）が形成され、水分侵入経路長を長くすることができるので、耐湿性を改善することができる。
（７）第１リードと第２リードの外観形状が異なるため、その形状の相異に対応した極性を容易に判別することができる。
（８）第２リードは、第１クランクが樹脂封止部内部に埋設されているために、第２リードの長手方向への引張強度を十分確保することができる。
（９）樹脂封止部内でのリード間絶縁耐圧のために適した形状となっている共に、その内部での熱分布状態や応力への配慮十分がなされている。
（１０）組立工程の簡便性やトータルコストの低減等を総合的に考慮し、かつ、各要素のトレード・オフの関係の中で、現時点で最適な樹脂封止型半導体装置となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂封止型半導体装置の縦断面図である。
【図２】本発明の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図３】上記３次元シミュレーションを行なう場合のメッシュ分割図である。
【図４】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明するための各部品を示す斜視図である。
【図５】上記製造工程において、半導体ペレットを挟んでアノードフレームとカソードフレームを組合わせた状態の平面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】上記製造工程を経て最終的に得られる本発明の樹脂封止型半導体装置の縦断面図である。
【図８】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図９】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図１１】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図１２】図８の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図１３】図９の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図１４】図１０の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図１５】図１１の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【符号の説明】
１ 第１リード
１ａ 内方端
１ｂ 外方端
１ｃ 立上り部
２ 第２リード
２ａ 内方端
２ｂ 外方端
２ｃ 立上り部
２ｃ−１ 第１クランク
２ｃ−２ 第２クランク
２ｄ 凸部
３ 半導体ペレット
４ 樹脂封止部
５ 細線ワイヤ
６ 連結部
７ 連結部
１０ 樹脂封止型半導体装置
１１ カソードフレーム
１２ 本体連結部
１３ ガイド孔
２１ アノードフレーム
２２ 本体連結部
２３ ガイド孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子回路基板等に面実装のできる特に小型の樹脂封止型半導体装置の改良構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の樹脂封止型半導体装置の構造例を図８〜図１１に示す。
図８の樹脂封止型半導体装置は、クランク状に折り曲げた第１リード１の立上り部１ｃ及び同様の第２リード２の立上り部２ｃが樹脂封止部４の側面から外部に露出し、かつ、該第１リード１の外方端１ｂの下面及び該第２リード２の外方端２ｂの下面が樹脂封止部４の下面と同一面となるように形成されたものである。また、第１リード１の内方端１ａ上に半導体ペレット３を固着させ、該半導体ペレット３の表面電極（図示せず）と第２リード２の内方端２ａ間を細線ワイヤ５を用いてボンディングにより結線されている。
【０００３】
図９の樹脂封止型半導体装置は、第１リード１の外方端１ｂの一部及びその一部と連続する立上り部１ｃを樹脂封止部４内に埋設するようにし、かつ、外方端１ｂの一部が樹脂封止部４の底面に露出するようにしたものである。
なお、第２リード２の構成及び他の構成は図８の樹脂封止型半導体装置と同様であるため、同一符号を付してその説明を省略する。
【０００４】
図１０の樹脂封止型半導体装置は、第１リード１と第２リード２との内方端１ａ,２ａ間に半導体ペレット３を挟むように半田固着し、該第１リード１及び第２リード２の外方端１ｂ，２ｂの一部及び該一部と連続する立上り部１ｃ，２ｃが共に樹脂封止部４内に埋設するようにしたものである。
【０００５】
図１１の樹脂封止型半導体装置は、本出願人が先に特願２０００−１１２７８１号として出願したものである。すなわち、この樹脂封止型半導体装置は、第２リード２の立上り部２ｃを樹脂封止部４内に埋設させずに外部に露出するようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図８の樹脂封止型半導体装置では、第１リード１の外方端１ｂと第２リード２の外方端２ｂ間の沿面距離（creeping distance）Ｌｃ（図８の太線で示した部分が沿面距離相当長である。）を比較的長く採ることができる。しかし、この種の装置のより一層の小型化の要請に如何に応えるかという点で解決すべき課題があった。
【０００７】
また、樹脂封止部４の側面から第１リード１の立上り部１ｃ及び第２リード２の立上り部２ｃが外部に露出するようになっているので、半導体ペレット３の動作時に発生する熱抵抗が、その長さ分大きくなってしまうという解決すべき課題があった。
【０００８】
さらに、半導体ペレット３の表面と第２リード２の内方端２ａとが細線ワイヤ５でボンディングされているため、半導体ペレット３の上面からの放熱が悪く、該半導体ペレット３に流せる電流を大きくできないという解決すべき課題もあった。
なお、図８〜図１１の樹脂封止型半導体装置における放熱性についての詳しい考察は後述する。
【０００９】
図９の樹脂封止型半導体装置では、第１リード１の立上り部１ｃが樹脂封止部４内に埋設されているので、図８のものに比べその分、放熱性が良好となるが、その他の点では前記同様の解決すべき課題があった。
【００１０】
図１０の樹脂封止型半導体装置では、第１リード１の立上り部１ｃと第２リード２の立上り部２ｃとが樹脂封止部４内に埋設されているので、両リード１，２間の沿面距離Ｌｃが特に小さくなり、逆電圧の大きい半導体装置には対応し難い。
この種の樹脂封止型半導体装置は、電子回路基板の小型化や高密度実装化等の要求に応えるために装置そのものの小型化が一層進んでおり、外形が長さ方向で約４ｍｍ程度となっている。したがって、上記の沿面距離Ｌｃも相対的にきわめて小さくなり、小型化の要請の中で、４００Ｖ以上の逆耐圧を得るために、如何に沿面距離Ｌｃを大きくするかが課題となっている。
因みに、ＵＬ規格では４００Ｖ/２ｍｍの沿面距離Ｌｃが求められている。
【００１１】
図１１の樹脂封止型半導体装置では、第２リード２の立上り部２ｃが樹脂封止部４の側面から外部に露出しているため、沿面距離Ｌｃがそこそこ採れ、半導体ペレット３と第２リード２の内方端２ａとが、細線ワイヤを用いることなくその凸部２ｄを介して直接固着しているため、放熱性も良好となっている。
しかしながら、クランク状の立上り部２ｃをフォーミング加工をする際に、クランク状の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１が、非常に薄くなるために（例えば、ｈ１＝０．１０〜０．１５ｍｍとなる。）、機械的ストレスが加わって、樹脂封止部４にクラックや欠損等が発生させ、半導体装置の電気的特性を劣化させるおそれがあることが分かった。
【００１２】
次に、上記図８〜図１１の構造を有する樹脂封止型半導体装置の熱抵抗を計算し、３次元シミュレーションの結果を示すと、図１２〜図１５のようになる。
なお、図１２は図８に、図１３は図９に、図１４は図１０に、及び図１５は図１１に、それぞれ対応する構造を有する樹脂封止型半導体装置の３次元シミュレーションの結果である。また、具体的設定条件の概略を示すと次の通りである。
【００１３】
▲１▼分割要素数：約２４００個（樹脂封止型半導体装置の長手方向の中心線に対して対称形状であるため、長手方向の半分領域のみ計算対象としてある。）
▲２▼半導体ペレットの寸法：１．０５□×０．２８ｔ（ｍｍ）
▲３▼電力消費：１．０（Ｗ）
▲４▼電力密度：３．２４（Ｗ/ｃｍ3）
▲５▼外表面の放熱係数：１．０Ｅ−４（Ｗ/ｃｍ2）
▲６▼室温：２５℃
▲７▼熱伝導率（Ｗ/ｍｍ・℃）：Ｓｉ（８４Ｅ−３）、Ｃｕ（３８６．４Ｅ−３）、半田３５．１Ｅ−３）、樹脂封止部のモールド樹脂（７Ｅ−４）
以上の条件で、各構造の樹脂封止型半導体装置に１Ｗ（１Ａ×１Ｖ）の電力を連続的に与えた場合、各部の温度が何度に上昇するかを求めた定常状態の３次元熱分布シミュレーションである。
各図において、Ｔ１が最も温度が高く、Ｔ１０が最も温度が低い。
すなわち、温度勾配は等温線傾斜として示され、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５＞Ｔ６＞Ｔ７＞Ｔ８＞Ｔ９＞Ｔ１０となっている。
【００１４】
図１２における実際の数値例を示せば次の通りである。
Ｔ１＝７４．９４０℃，Ｔ２＝６９．３７５℃，Ｔ３＝６３．８０９℃，
Ｔ４＝５８．２４４℃，Ｔ５＝５２．６７８℃，Ｔ６＝４７．１１３℃，
Ｔ７＝４１．５４７℃，Ｔ８＝３５．９８２℃，Ｔ９＝３０．４１６℃，
Ｔ１０＝２４．８５１℃
したがって、熱抵抗（Ｒｔｈ）は、Ｒｔｈ＝Ｔ１−Ｔ１０≒５０℃/Ｗとなる。
【００１５】
同様に、図１３の構造を有する樹脂封止型半導体装置のＲｔｈは、Ｔ１＝５０．８１１℃，Ｔ１０＝２４．９４８℃であるからＲｔｈ≒２６℃/Ｗとなる。
同様に、図１４の構造を有する樹脂封止型半導体装置のＲｔｈは、Ｔ１＝３８．３２３℃，Ｔ１０＝２５．０００℃であるからＲｔｈ≒１３℃/Ｗとなる。
同様に、図１５の構造を有する樹脂封止型半導体装置のＲｔｈは、Ｔ１＝４０．９５６℃，Ｔ１０＝２４．９８３℃であるからＲｔｈ≒１６℃/Ｗとなる。
【００１６】
また、各構造における等温線傾斜α（℃/ｄｉｖ）を示せば次の通りである。
図１２（図８）の構造のものでは、α＝５．５６５，図１３（図９）のものでは、α＝２．８７３，図１４（図１０）のものでは、α＝１．４８０，図１５(図１１)のものでは，α＝１．５９４であった。
【００１７】
さらに、以上の３次元熱分布シミュレーションの結果、熱分布の特徴を示せば次の通りである。
図１２(図８)の構造のものでは、半導体ペレット３と第２リード２が細線ワイヤ５で接続されているため、該第２リード２への熱伝達が少なく、第１リード１と第２リード２間の等温線傾斜が大きい。また、第１リード１からの放熱が相対的に少ない。最大到達温度であるＴ１の温度分布も広い。
【００１８】
図１３（図９）の構造のものでは、図１２(図８)の構造のものと同様に、半導体ペレット３と第２リード２が細線ワイヤ５で接続されているため、該第２リード２への熱伝達が少なく、第１リード１と第２リード２間の等温線傾斜も大きい。しかし、第１リード１の外方端１ｂの一部及びそれに連続する立上り部１ｃが樹脂封止部４内に埋設され、半導体ペレット３からの熱伝達距離が短くなっているため、第１リード１の放熱は良好となっている。この第１リード１からの放熱効果が寄与して最大到達温度であるＴ１の温度分布範囲が狭くなっている。
【００１９】
図１４（図１０）の構造のものでは、半導体ペレット３が第２リード２の内方端２ａに直接半田接続されているため、該第２リード２への熱伝達が大きい。
また、第１リード１と第２リード２間の等温線傾斜の乱れも少なく、両リード１，２からの放熱も良好である。さらに、半導体ペレット３の固着方法と第２リード２からの放熱効果が加わって、略左右均等な熱分布となっている。
【００２０】
図１５(図１１)の構造のものでは、上記と同様に半導体ペレット３が第２リード２の内方端２ａに直接半田接続されていることに加え、半導体ペレット３から第２リード２の外方端２ｂに到る距離が相対的に長くなるために、最大到達温度であるＴ１の温度分布範囲が第２リード２側にシフトしている。また、準高温側となるＴ３の温度分布範囲も第２リード側に広がると共に、第２リード２からの放熱効果が低下している。
【００２１】
次に、各構造における沿面距離Ｌｃを比較して見ると、図１２（図８）＞図１５（図１１）＞図１３（図９）＞図１４（図１０）となる。また、電流容量の点から見ると、図１２（図８）と図１３（図９）の構造のものは、放熱特性が十分でないために、かかる電流容量に制限がある。一方、図１４（図１０）の構造のものは沿面距離Ｌｃが最も短いために、底面リフロー時に短絡のおそれがある。また、図１５（図１１）の構造のものは、前述したように樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１が低くフォーミング加工時に損傷し易いことと、逆に樹脂封止部４の底面までの高さｈ２（図１１参照）が高いために、フォーミング加工が困難な点がある。このように、各構造における熱抵抗、沿面距離、電流容量等の特性との間には互いにトレード・オフの関係があり、全長４ｍｍ以下という極端に小型の装置にそれらの特性を如何に最適化して実現するかが大きな解決すべき課題となっていた。
【００２２】
【発明の目的】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、▲１▼放熱特性の向上、▲２▼沿面距離増大、▲３▼樹脂封止部の頂面までの高さｈ１の確保、▲４▼第２リードのフォーミング加工の容易性の確保、▲５▼第２リードの長手方向への十分な引張強度、▲６▼半導体ペレットまでの水分侵入経路をできるだけ長くして耐湿性を向上させること、▲７▼樹脂封止部内でのリード間絶縁耐圧のために適した形状の確保、▲８▼樹脂封止部内部での熱分布状態や応力への配慮、▲９▼組立工程の簡便性やトータルコストの低減等を総合的に考慮し、現時点で最適な樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とするものである。
【００２３】
【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、第１リード（１）の内方端（１ａ）と第２リード（２）の内方端（２ａ）との対向面間に半導体ペレット（３）を固着し、該半導体ペレット（３）、前記第１リード（１）の内方端（１ａ）及び前記第２リード（２）の内方端（２ａ）の周囲を樹脂にて封止し、樹脂封止部（４）を形成した樹脂封止型半導体装置において、
前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の下面は、前記樹脂封止部（４）の下面と同一平面とし、かつ、前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部がその下面のみを前記樹脂封止部（４）の下面に露出し、
前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部と連続する前記第１リード（１）の立上り部（１ｃ）は、前記樹脂封止部（４）内に埋設され、
前記第１リード（１）の立上り部（１ｃ）に連続する前記第１リード（１）の内方端（１ａ）は、前記半導体ペレット（３）に固着され、
該半導体ペレット（３）の表面と前記第２リード（２）の内方端（２ａ）とが固着され、
該第２リード（２）の内方端（２ａ）は第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）に連続しており、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は、下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、更に、折り曲がって水平になるように構成されており、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は前記樹脂封止部（４）内に埋設され、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）に連続しており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は、下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、更に、折り曲がって水平になるように構成されており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は前記樹脂封止部（４）外に露出しており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は第２リード（２）の平坦な外方端（２ｂ）に連続しており、
第２リード（２）の外方端（２ｂ）の下面と前記樹脂封止部（４）の下面とが同一平面となることを特徴とする樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、前記第１リード（１）及び第２リード（２）は板材により形成され、該第１リード（１）の板厚ｔ１が前記第２リード（２）の板厚ｔ２よりも相対的に厚くｔ１＞ｔ２になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、前記第１リード（１）の板厚ｔ１が、ｔ１＝０．１０〜０．１６ｍｍの範囲にあり、かつ、前記第２リード（２）の板厚ｔ２が、ｔ２＝０．１０〜０．１２の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、前記樹脂封止部（４）の下面に露出する前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部の長さＬ２が、Ｌ２＝０．３５〜０．４５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、前記第１リード（１）の内方端（１ａ）に固着された前記半導体ペレット（３）の中心位置は、前記樹脂封止部（４）の長手方向の中心位置よりも前記第２リード（２）側に偏在していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、前記樹脂封止部（４）の底面から頂面までの高さをＨとしたとき、前記第２リード（２）における第２クランク（２ｃ−２）上面から前記頂面までの高さｈ１を、ｈ１≧０．５Ｈの範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置が提供される。
【００２９】
請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部が樹脂封止部（４）内に埋設され、該樹脂封止部（４）の底面と面一になるようにその一部の底面を外部に露出させると共に、第２リード（２）の内方端（２ａ）を直接半導体ペレット（３）の表面電極に接続させ、該内方端（２ａ）に連続する斜めに傾斜する部分を有する第１クランク（２ｃ−１）は、樹脂封止部（４）内に埋設され、該樹脂封止部（４）の側面から外部に露出したところから始まる第２クランク（２ｃ−２）をフォーミング加工してさらに下方に傾斜させ、第２リード（２）の外方端（２ｂ）を樹脂封止部（４）の底面と同一平面となるようにしたものである。
【００３０】
このため、▲１▼第２リードの樹脂封止部側面から外部に露出した第２クランクの折り曲げ開始点から樹脂封止部の頂面までの高さｈ１を相対的に従来より大きくすることができ、フォーミング加工時の樹脂封止部隅角の欠損を防止することができる。
▲２▼第２リード側の外方端の一部は樹脂封止部内に埋設されず、その底面も樹脂封止部の底面側に露出しないようにしたので、第１リードと第２リード間の沿面距離をそこそこ確保できる。
▲３▼第２クランクの形成により樹脂封止部側面から外部に露出した該第２クランク折り曲げ開始点から樹脂封止部の底面までの高さｈ２を低く抑えることができるため、載置姿態が安定すると共に、半導体ペレットからの長さも短縮されるので、放熱効果が向上する。
▲４▼第２リードの内方端に連続する部分を樹脂封止部内で一度下方に折り曲げて第１クランクを形成することにより、樹脂封止部側面に到る第２リードの水分侵入経路の長さが長くなるため、耐湿性が向上する。
▲５▼樹脂封止部内に埋設された第１クランクの屈曲位置と第１リード内方端の端部位置の最短距離を、半導体ペレットを挟む第１リード、第２リードの内方端距離に略等しく設定するようにしたため、内部絶縁耐圧を維持するのに適した形状が確保できる。
【００３１】
請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）及び第２リード（２）は板材により形成され、該第１リード（１）の板厚ｔ１が前記第２リード（２）の板厚ｔ２よりも相対的に厚くｔ１＞ｔ２になるように形成したので、第１リード（１）からの放熱が一層促進されると共に、第２リード（２）側の放熱との熱分布特性の均衡が図れる。
【００３２】
請求項３に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）の板厚ｔ１が、ｔ１＝０．１０〜０．１６ｍｍの範囲にあり、かつ、第２リード（２）の板厚ｔ２が、ｔ２＝０．１０〜０．１２の範囲としたので、かかる範囲で両者の板厚を選択すれば、確実に第１リード（１）からの放熱の一層の促進を期待できると共に、該半導体装置の熱分布のバランスを確保することができる。
【００３３】
請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置は、前記樹脂封止部（４）の下面に露出する前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部の長さＬ２が、Ｌ２＝０．３５〜０．４５ｍｍの範囲にあるようにしたので、かかる範囲の露出面と接触する基板等の外部部材を介して放熱が確実に促進される。
【００３４】
請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置では、第１リード（１）の内方端（１ａ）に固着された半導体ペレット（３）の中心位置が、樹脂封止部（４）の長手方向の中心位置よりも第２リード（２）側に偏在するようにしたので、放熱特性の向上、熱分布特性の均衡等に寄与することができる。
【００３５】
請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置では、樹脂封止部（４）の底面から頂面までの高さをＨとしたとき、第２リード（２）における第２クランク（２ｃ−２）上面から前記頂面までの高さｈ１を、ｈ１≧０．５Ｈの範囲としたので、フォーミング加工時あるいはその他の外力に対して樹脂封止部隅角の必要な強度を確保しつつ、樹脂封止部（４）の底面から第２クランク（２ｃ−２）下面までの高さｈ２を必要限度確保でき、ドレード・オフの関係に折り合いをつけながら必要とする沿面距離を確保できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
図１は、本発明の樹脂封止型半導体装置の縦断面図である。
図において、樹脂封止型半導体装置１０は、第１リード１と第２リード２の内方端１ａ，２ａの対向面間に半導体ペレット３を固着し、該半導体ペレット３及び前記内方端１ａ，２ａの周囲を樹脂にて封止し、所定の樹脂封止部４を形成している。
【００３７】
上記の樹脂封止型半導体装置１０において、第１リード１の外方端１ｂの下面は、樹脂封止部４の下面と同一平面とし、かつ、その外方端１ｂの一部がその下面のみを樹脂封止部４の下面に露出するように形成されている。また、その外方端１ｂの一部と連続する立上り部１ｃは、樹脂封止部４内に埋設され、さらに、その立上り部１ｃに連続する内方端１ａは水平に折り曲げられ、その水平の内方端１ａ上に、半導体ペレット３が載置され半田にて固着されている。
【００３８】
一方、半導体ペレット３の表面電極（図示せず）と第２リード２の内方端２ａとが半田固着され、その第２リード２は、その内方端２ａから連続して下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、かつ、樹脂封止部４内に埋設された第１クランク２ｃ−１が形成されている。
この第１クランク２ｃ−１と連続して下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、かつ、樹脂封止部４外に露出した位置で、第２クランク２ｃ−２が形成され、また、第２リードの外方端２ｂの平坦部が樹脂封止部４の下面と同一平面となるように形成されている。
【００３９】
上記の構成により、概略次のような効果が得られる。
▲１▼樹脂封止部４側面から外部に露出した第２クランク２ｃ−２の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１を相対的に、特に図１１に示した構造の樹脂封止型半導体装置に比べ大きくすることができ、フォーミング加工時の樹脂封止部４隅角の欠損やクラックの発生を効果的に防止することができる。
▲２▼第２リード２側の外方端２ｂの一部は、樹脂封止部４内に埋設されず、その底面も樹脂封止部４の底面側に露出しないようにしたので、第１リード１と第２リード２間の沿面距離Ｌｃを必要限度確保できる。
▲３▼第２クランク２ｃ−２の形成により、樹脂封止部４側面から外部に露出した位置での折り曲げ開始点から樹脂封止部４の底面までの高さｈ２を低く抑えることができるため、樹脂封止型半導体装置１０の載置姿態が安定すると共に、半導体ペレット３からの長さも短縮されるので、放熱効果が向上する。
▲４▼第２リード２の内方端２ａに連続する部分を樹脂封止部４内で一度下方に折り曲げて第１クランク２ｃ−１を形成することにより、樹脂封止部４側面に到る第２リード２の水分侵入経路長を長くすることができるので、耐湿性が向上する。
【００４０】
【実施例】
次に、上記の発明の実施例について説明する。
（１）樹脂封止型半導体装置１０の樹脂封止部４の寸法は、長さ（Ｌ）×幅（Ｗ）×高さ（Ｈ）とすると、２.３×１.６×１.０（ｍｍ）である。
（２）第１リード１の板厚ｔ１は、ｔ１＝０．１０〜０．１６（ｍｍ）である。
（３）第１リード１の樹脂封止部４から露出した外方端１ｂの長さＬ１は、Ｌ１＝０．２５〜０．３５ｍｍ程度である。
【００４１】
（４）外方端１ｂに連続し樹脂封止部４内に埋設され、底面を該樹脂封止部４の底面と同一なるように露出した部分の長さＬ２は、Ｌ２＝０．３５〜０．４５ｍｍである。
（５）半導体ペレット３が載置・固定された第１リード１の内方端１ａの下面から樹脂封止部４の底面までの寸法ｅ１は、ｅ１＝０．１４〜０．１８ｍｍ程度ある。
（６）第１リード１の内方端１ａ上に載置された半導体ペレット３の中心位置が、樹脂封止部４の長さＬの半分Ｌ/２の位置よりもやや第２リード２側に偏在させてある。
【００４２】
（７）第２リード２の板厚ｔ２は、ｔ２＝０．１０〜０．１２ｍｍの範囲である。
（８）第２リード２の内方端２ａの半導体ペレット３表面に対向する側には、凸部２ｄが形成され、該凸部２ｄと半導体ペレット３の表面電極（図示せず）を半田固着させる。
（９）第２リード２の内方端２ａの表面側と樹脂封止部４の頂面までの距離ｅ２は、ｅ２＝０．１４〜０．１８ｍｍである。
【００４３】
（１０）第２リード２の樹脂封止部４側面から外部に露出した第２クランク２ｃ−２の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の頂面までの高さｈ１は、ｈ１≧０．５Ｈである。ここで、Ｈは樹脂封止部４の高さで、Ｈ＝１ｍｍである。
（１１）第２クランク２ｃ−２の折り曲げ開始点から樹脂封止部４の底面までの高さｈ２は、ｈ２＝０．２９〜０．３３Ｈである。
（１２）第２リード２の樹脂封止部４側面から露出した平坦な外方端２ｂの長さＲ１は、Ｒ１＝０．８５〜０．９５ｍｍの範囲である。
（１３）樹脂封止部４側面から第２クランク２ｃ−２の終了点までの長さＲ２は、Ｒ２＝０．５０〜０．７０ｍｍの範囲である。
【００４４】
次に、上記の条件設定の下に製作された本発明の樹脂封止型半導体装置ついて、熱抵抗を計算し、その結果を３次元シミュレーションしたものを図２に示す。なお、図３は上記の熱抵抗を計算するにあたり、分割要素数を約２４００個としたメッシュ分割図である。
図２から分かるように、熱分布特性が大幅に改善される。
すなわち、図１５（図１１）の構造のものに比較して、最大到達温度Ｔ１の範囲が縮小され、準高温部としてのＴ３領域も改善されている。第２リード２側からの放熱も改善されている。また、図１５（図１１）のものよりは、やや右よりではあるが、図１４（図１０）の構造のものに近づいて略均等な熱分布となっている。したがって、熱応力の面においても問題がない。
【００４５】
以上の実施例によれば、熱抵抗（Ｒｔｈ）＝１３．７℃/Ｗ、最大到達温度は、３８．６８℃、等温線傾斜は、１．５２０℃/ｄｉｖとなる。
また、沿面距離Ｌｃは、Ｌｃ＝２．２４ｍｍである。
このように本発明は、従来の構造に比べ、放熱特性、熱分布の改善、沿面距離の確保、樹脂封止部隅角の欠損の回避等を、トレード・オフの関係の中で最大限確保している。
【００４６】
次に、上記樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。
図４に示すように、本発明の樹脂封止型半導体装置の製作には一連のカソードフレーム１１及びアノードフレーム２１が用いられる。
カソードフレーム１１は、銅（Ｃｕ）材を用い、例えば、板厚０．１５ｍｍのものを使用し、第１リード１がプレス等の機械により形成される。
すなわち、第１リード１は内方端１ａ、立上り部１ｃ、外方端１ｂを有し、連結部６を挟んで該第１リード１が対向配置され、それぞれ一対なるように複数形成されている。
これらの第１リード１は、カソードフレーム１１の本体連結部１２から直角方向に多数延在する形状となっている。なお、本体連結部１２には一定間隔毎にガイド孔１３が形成されている。
【００４７】
アノードフレーム２１にカソードフレーム１１と同様に銅（Ｃｕ）材を用いるが、板厚はカソードフレーム１１よりも薄く、例えば、板厚０．１０ｍｍのものを使用し、第２リード２がプレス等の機械により形成される。
すなわち、第２リード２は内方端２ａ、立上り部２ｃ、外方端２ｂを有し、連結部７を挟んで該第２リード２が対向配置され、それぞれ一対なるように複数形成されている。
これらの第２リード２は、アノードフレーム２１の本体連結部２２から直角方向に多数延在する形状となっている。なお、本体連結部２２は一定間隔毎にガイド孔２３が形成されているのはカソードフレーム１１と同様である。
【００４８】
上記カソードフレーム１１における第１リード１の内方端１ａ上に半田ペーストを塗布し、その上に半導体ペレット３を載置し、さらにその上に半田ペーストが塗布される。
【００４９】
上記第２リード２の内方端２ａの略中央下面には凸部２ｄが形成され、半導体ペレット３の表面電極（図示せず）と対向するようにカソードフレーム１１とアノードフレーム２１が重ね合わせられる。その際に、図示しないガイドピンがカソードフレーム１１のガイド孔１３及びアノードフレーム２１のガイド孔２３間に挿通され、両者の位置決めがなされ、第２リード２の凸部２ｄが半導体ペレット３の上面に確実に対向するようにセットされる。その後、リフロー等の工程を経て第１リード１と第２リード２との間に半導体ペレット３が半田固着される。
【００５０】
次に、上記のカソードフレーム１１及びアノードフレーム２１を図示しない金型に収め、樹脂モールドを行ない、図５の斜線で示したように樹脂封止部４を形成する。図６は、図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。この状態では第２リード２の第１クランク２ｃ−１のみが樹脂封止部４内に形成され、この第１クランク２ｃ−１に続く部分から水平の外方端２ｂまでは、樹脂封止部４の側面から外部に水平に導出されている。
【００５１】
次に、上記フレーム１１，２１をフォーミング金型に収め、フォーミング加工を行ない、樹脂封止部４の側面から露出した第２リード２に所定の角度傾斜した第２クランク２ｃ−２を形成する。その後、プレス等により各連結部６，７及び本体連結部１２，２２を切断し、図７に示すような個々の樹脂封止型半導体装置１０を得る。
【００５２】
なお、上記のカソードリードフレーム１１とアノードリードフレーム２１の板厚を変えたのは、最終的に第１リード１の板厚を第２リード２の板厚よりも厚くすることにより、半導体ペレット３の動作時に発生する熱抵抗が、図示しない電子回路基板に近い第１リード１側へ伝達され、結果的に電流容量を増加させることができるためである。
【００５３】
したがって、特に電流容量の増加を従来の構造よりは期待せず、同程度で他の特性、例えば樹脂封止部４隅角の欠損防止を重視するのであれば、かかる板厚は同じでも本発明の目的は十分達成することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明の樹脂封止型半導体装置は上記のように構成したので、概略以下の効果を奏する。
（１）樹脂封止部側面から外部に露出する第２リードの第２クランクを形成しているので、第１リードと第２リード間の沿面距離Ｌｃを大きく採ることができる。
（２）第２クランクのフォーミング加工時に、樹脂封止部隅角に機械的ストレスが加わる度合いが少なく、樹脂封止部の欠損、クラック等を生じさせるおそれがない。
（３）第２クランクのフォーミング加工時の加圧力は、従来のものに比較して相対的に小さくて済むため、半導体ペレットに与える機械的ストレスも小さく半導体装置の電気的特性に悪影響を与えることも少ない。
（４）第２クランクの形成により、第２クランク開始点裏面側から樹脂封止部底面までの高さｈ２を低く抑えることができ、樹脂封止型半導体装置を電子回路基板等に搭載する場合にその載置姿態を安定化させることができる。
（５）半導体ペレットが第２リードと細線ワイヤでボンディングされている従来のものに比べ、放熱性に優れ、かつ、第１リードの板厚を第２リードの板厚よりも厚くする場合には、半導体ペレットの動作時に発生する熱抵抗が、電子回路基板に近い第１リード側に分散されるため、電流容量を大きくすることができる。
（６）第１リード及び第２リードとも樹脂封止部の内部に所定角度傾斜する折曲部（立上り部、第１クランク）が形成され、水分侵入経路長を長くすることができるので、耐湿性を改善することができる。
（７）第１リードと第２リードの外観形状が異なるため、その形状の相異に対応した極性を容易に判別することができる。
（８）第２リードは、第１クランクが樹脂封止部内部に埋設されているために、第２リードの長手方向への引張強度を十分確保することができる。
（９）樹脂封止部内でのリード間絶縁耐圧のために適した形状となっている共に、その内部での熱分布状態や応力への配慮十分がなされている。
（１０）組立工程の簡便性やトータルコストの低減等を総合的に考慮し、かつ、各要素のトレード・オフの関係の中で、現時点で最適な樹脂封止型半導体装置となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂封止型半導体装置の縦断面図である。
【図２】本発明の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図３】上記３次元シミュレーションを行なう場合のメッシュ分割図である。
【図４】本発明の樹脂封止型半導体装置の製造工程を説明するための各部品を示す斜視図である。
【図５】上記製造工程において、半導体ペレットを挟んでアノードフレームとカソードフレームを組合わせた状態の平面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】上記製造工程を経て最終的に得られる本発明の樹脂封止型半導体装置の縦断面図である。
【図８】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図９】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図１１】従来の樹脂封止型半導体装置を示す縦断面図である。
【図１２】図８の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図１３】図９の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図１４】図１０の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【図１５】図１１の樹脂封止型半導体装置の熱抵抗特性を計算して３次元シミュレーションした結果の表示図である。
【符号の説明】
１ 第１リード
１ａ 内方端
１ｂ 外方端
１ｃ 立上り部
２ 第２リード
２ａ 内方端
２ｂ 外方端
２ｃ 立上り部
２ｃ−１ 第１クランク
２ｃ−２ 第２クランク
２ｄ 凸部
３ 半導体ペレット
４ 樹脂封止部
５ 細線ワイヤ
６ 連結部
７ 連結部
１０ 樹脂封止型半導体装置
１１ カソードフレーム
１２ 本体連結部
１３ ガイド孔
２１ アノードフレーム
２２ 本体連結部
２３ ガイド孔
Claims (6)
- 第１リード（１）の内方端（１ａ）と第２リード（２）の内方端（２ａ）との対向面間に半導体ペレット（３）を固着し、該半導体ペレット（３）、前記第１リード（１）の内方端（１ａ）及び前記第２リード（２）の内方端（２ａ）の周囲を樹脂にて封止し、樹脂封止部（４）を形成した樹脂封止型半導体装置において、
前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の下面は、前記樹脂封止部（４）の下面と同一平面とし、かつ、前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部がその下面のみを前記樹脂封止部（４）の下面に露出し、
前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部と連続する前記第１リード（１）の立上り部（１ｃ）は、前記樹脂封止部（４）内に埋設され、
前記第１リード（１）の立上り部（１ｃ）に連続する前記第１リード（１）の内方端（１ａ）は、前記半導体ペレット（３）に固着され、
該半導体ペレット（３）の表面と前記第２リード（２）の内方端（２ａ）とが固着され、
該第２リード（２）の内方端（２ａ）は第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）に連続しており、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は、下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、更に、折り曲がって水平になるように構成されており、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は前記樹脂封止部（４）内に埋設され、
第２リード（２）の第１クランク（２ｃ−１）は第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）に連続しており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は、下方に所定の角度傾斜して折り曲がり、更に、折り曲がって水平になるように構成されており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は前記樹脂封止部（４）外に露出しており、
第２リード（２）の第２クランク（２ｃ−２）は第２リード（２）の平坦な外方端（２ｂ）に連続しており、
第２リード（２）の外方端（２ｂ）の下面と前記樹脂封止部（４）の下面とが同一平面となることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 - 前記第１リード（１）及び第２リード（２）は板材により形成され、該第１リード（１）の板厚ｔ１が前記第２リード（２）の板厚ｔ２よりも相対的に厚くｔ１＞ｔ２になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
- 前記第１リード（１）の板厚ｔ１が、ｔ１＝０．１０〜０．１６ｍｍの範囲にあり、かつ、前記第２リード（２）の板厚ｔ２が、ｔ２＝０．１０〜０．１２の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
- 前記樹脂封止部（４）の下面に露出する前記第１リード（１）の外方端（１ｂ）の一部の長さＬ２が、Ｌ２＝０．３５〜０．４５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
- 前記第１リード（１）の内方端（１ａ）に固着された前記半導体ペレット（３）の中心位置は、前記樹脂封止部（４）の長手方向の中心位置よりも前記第２リード（２）側に偏在していることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
- 前記樹脂封止部（４）の底面から頂面までの高さをＨとしたとき、前記第２リード（２）における第２クランク（２ｃ−２）上面から前記頂面までの高さｈ１を、ｈ１≧０．５Ｈの範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
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