JP5702986B2 - Resin-sealed semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートシンクを有する樹脂封止型半導体装置に関する。
The present invention relates to a resin-sealed semiconductor device having a heat sink.
半導体チップで発生する熱を放熱させるためのヒートシンクを有する樹脂封止型半導体装置は従来から種々提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Various resin-encapsulated semiconductor devices having a heat sink for dissipating heat generated in a semiconductor chip have been conventionally proposed (see, for example, Patent Document 1).
図12は、特許文献1に記載されている樹脂封止型半導体装置900を説明するために示す図である。特許文献1に記載されている樹脂封止型半導体装置900(以下、従来の樹脂封止型半導体装置900という。)は、図12に示すように、金属板からなるヒートシンク910と、ヒートシンク910の上面側に配設されている半導体チップ920と、ヒートシンク910と半導体チップ920との間に配設され、高熱伝導性及び絶縁性を有するセラミック基板930と、セラミック基板930の上面側に形成された配線パターン932を介して半導体チップ920の下面側電極922に電気接続されている外部接続リード940と、金属板からなる接続子960を介して半導体チップ920の上面側に形成された配線パターン924に電気接続されている外部接続リード950と、ヒートシンク910、半導体チップ920、セラミック基板930、外部接続リード940,950及び接続子960を一体に固定するモールド樹脂970とを備えている。
FIG. 12 is a view for explaining the resin-encapsulated
従来の樹脂封止型半導体装置900によれば、ヒートシンク910と半導体チップ920との間に高熱伝導性及び絶縁性を有するセラミック基板930が配設され、かつ、半導体チップ920の下面側電極はセラミック基板930の上面側に形成された配線パターン932を介して外部接続リード940に接続され、半導体チップ920の上面側電極は金属板からなる接続子960を介して外部接続リード950に接続されていることから、高い放熱性を有し、車載用などの様々な用途に需要のある大電流用の樹脂封止型半導体装置を実現することができる。
According to the conventional resin-encapsulated
しかしながら、近年においては、電子機器などの高性能化、高機能化に対応可能とするために、樹脂封止型半導体装置においてもより一層の高性能化、高機能化が要求されている。特に、樹脂封止型半導体装置を車載用などに使用する場合においては、より大きな電流を流すことが可能な樹脂封止型半導体装置が求められている。 However, in recent years, in order to be able to cope with higher performance and higher functionality of electronic devices and the like, even higher performance and higher functionality are required in resin-encapsulated semiconductor devices. In particular, when a resin-encapsulated semiconductor device is used for in-vehicle use, a resin-encapsulated semiconductor device capable of flowing a larger current is required.
また、この種の樹脂封止型半導体装置においては、半導体チップに何らかの力が加わった場合、半導体チップが損傷しないようにするための対策を施すことも重要である。特に、半導体チップに大電流を流すような場合などにおいては、発熱量も大きくなるため、半導体チップと接続子との熱膨張係数の違いなどによる熱収縮によって半導体チップに「ねじれ」などの力が加わるおそれがある。また、樹脂封止型半導体装置を車載用などに用いる場合には、振動・衝撃などの力が半導体チップに加わるおそれもある。このため、これら半導体に加わる力に対する対策を施すことも重要である。なお、本明細書においては、熱収縮によって半導体チップに加わる力や振動・衝撃などによって半導体チップに加わる力などを総称して「応力」と呼ぶことにする。 In this type of resin-encapsulated semiconductor device, it is also important to take measures to prevent damage to the semiconductor chip when some force is applied to the semiconductor chip. In particular, when a large amount of current is passed through the semiconductor chip, the amount of heat generation also increases. Therefore, a force such as “twist” is applied to the semiconductor chip due to thermal contraction due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the connector. There is a risk of joining. Further, when the resin-encapsulated semiconductor device is used for in-vehicle use, a force such as vibration or impact may be applied to the semiconductor chip. For this reason, it is also important to take measures against the force applied to these semiconductors. In the present specification, the force applied to the semiconductor chip by thermal contraction, the force applied to the semiconductor chip by vibration / impact, etc. are collectively referred to as “stress”.
本発明は、従来の樹脂封止型半導体装置よりもさらに大きな電流を流すことが可能な樹脂封止型半導体装置を提供することを目的とするとともに、半導体チップに加わる応力を緩和することが可能な弾性接続子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a resin-encapsulated semiconductor device capable of flowing a larger current than a conventional resin-encapsulated semiconductor device, and to relieve stress applied to a semiconductor chip. It is an object to provide an elastic connector.
[1]本発明の樹脂封止型半導体装置は、導電性及び熱伝導性を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクの上面側に配設されている半導体チップと、前記半導体チップに加わる応力を緩和するための応力緩和構造を有し、前記ヒートシンクと前記半導体チップとの間に配設されている弾性接続子と、前記半導体チップの上面側電極に電気接続されている外部接続リードと、前記ヒートシンクの下面側及び前記外部接続リードの先端部側をそれぞれ露出した状態で、前記ヒートシンク、前記半導体チップ、前記弾性接続子及び前記外部接続リードを封止するモールド樹脂とを備える樹脂封止型半導体装置であって、前記ヒートシンクは、前記弾性接続子を介して、前記半導体チップの下面側電極に電気接続されていることを特徴とする。 [1] The resin-encapsulated semiconductor device of the present invention relieves stress applied to the semiconductor chip, a heat sink having conductivity and thermal conductivity, a semiconductor chip disposed on the upper surface side of the heat sink, and the semiconductor chip. An elastic connector disposed between the heat sink and the semiconductor chip, an external connection lead electrically connected to the upper surface side electrode of the semiconductor chip, and a lower surface of the heat sink And a mold resin that seals the heat sink, the semiconductor chip, the elastic connector, and the external connection lead in a state where the side and the tip end side of the external connection lead are respectively exposed. The heat sink is electrically connected to the lower surface side electrode of the semiconductor chip through the elastic connector.
本発明の樹脂封止型半導体装置によれば、半導体チップの下面側電極は、弾性接続子を介してヒートシンクに接続された構成となっている。このように、本発明の樹脂封止型半導体装置においては、電流の流れる方向に直交する面の面積の大きいヒートシンクが半導体チップの下面側電極の外部接続リードとして役目をも果しているため、本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記した従来の樹脂封止型半導体装置よりもさらに大きな電流を流すことができる。 According to the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the lower surface side electrode of the semiconductor chip is connected to the heat sink via the elastic connector. As described above, in the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the heat sink having a large area on the surface orthogonal to the current flow direction also serves as the external connection lead of the lower surface side electrode of the semiconductor chip. This resin-encapsulated semiconductor device can pass a larger current than the above-described conventional resin-encapsulated semiconductor device.
また、本発明の樹脂封止型半導体装置によれば、半導体チップは、弾性接続子を介してヒートシンクに広い面積で接続されているため、半導体チップで発生した熱を弾性接続子からヒートシンクに効率よく伝達することができ、半導体チップで発生した熱をヒートシンクから外部に効率よく放熱することができるといった効果も得られる。 Further, according to the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the semiconductor chip is connected to the heat sink through the elastic connector in a wide area, so that the heat generated in the semiconductor chip is efficiently transferred from the elastic connector to the heat sink. The heat can be transmitted well, and the heat generated in the semiconductor chip can be efficiently radiated from the heat sink to the outside.
また、本発明の樹脂封止型半導体装置によれば、応力緩和構造を有する弾性接続子がヒートシンクと半導体チップとの間に配設されているため、半導体チップに加わる応力を緩和することができ、半導体チップに応力が加わることによる半導体チップの損傷を未然に防止することができるといった効果も得られる。 Further, according to the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, since the elastic connector having the stress relaxation structure is disposed between the heat sink and the semiconductor chip, the stress applied to the semiconductor chip can be relaxed. Further, there is an effect that damage to the semiconductor chip due to stress applied to the semiconductor chip can be prevented.
[2]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記応力緩和構造は、平板状金属板の一方の端部と他方の端部との間における前記一方の端部側の所定位置に第1の折り返し部を設定するとともに前記他方の端部側の所定位置に第2の折り返し部を設定し、前記一方の端部と前記第1の折り返し部との間を第1平板部とし、前記他方の端部と前記第2の折り返し部との間を第2平板部とし、前記第1の折り返し部と前記第2の折り返し部との間を第3平板部としたとき、前記第1平板部が前記第3平板部に対して所定間隔を有し、かつ、平行となるように前記第1平板部を前記第1の折り返し部で第1の回転方向に回転させるようにして折り返すとともに、前記第2平板部が前記第3平板部に対して所定間隔を有し、かつ、平行となるように前記第2平板部を前記第2の折り返し部で前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されていることが好ましい。 [2] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the stress relaxation structure is formed at a predetermined position on the one end side between the one end and the other end of the flat metal plate. A first folded portion, a second folded portion is set at a predetermined position on the other end side, a space between the one end portion and the first folded portion is a first flat plate portion, When the second flat plate portion is between the other end and the second folded portion, and the third flat plate portion is between the first folded portion and the second folded portion, the first flat plate The first flat plate portion is folded by rotating the first flat plate portion in the first rotation direction so that the portion has a predetermined interval with respect to the third flat plate portion and is parallel, and The second flat plate portion has a predetermined interval and is parallel to the third flat plate portion. It is preferably formed by folding the from the first rotational direction in the second flat plate portion and the second folded portion so as to rotate in a second rotational direction opposite.
弾性接続子がこのように形成された応力緩和構造を有することによって、当該弾性接続子は弾性に優れたものとなり、それによって、半導体チップに加わる応力を緩和することができる。 When the elastic connector has the stress relaxation structure formed as described above, the elastic connector becomes excellent in elasticity, and thereby, stress applied to the semiconductor chip can be relaxed.
[3]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記応力緩和構造は、平板状金属板の一方の端部と他方の端部との間における前記一方の端部側の所定位置に第1の折り返し部を設定するとともに前記他方の端部側の所定位置に第2の折り返し部を設定し、前記一方の端部と前記第1の折り返し部との間を第1平板部とし、前記他方の端部と前記第2の折り返し部との間を第2平板部とし、前記第1の折り返し部と前記第2の折り返し部との間を第3平板部としたとき、前記一方の端部が前記第3平板部に接触又は近接するように、前記第1平板部を前記第1の折り返し部で第1の回転方向に回転させるようにして折り返すとともに、前記他方の端部が前記第3平板部に接触又は近接するように、前記第2平板部を前記第2の折り返し部で前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されているものであってもよい。 [3] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the stress relaxation structure is formed at a predetermined position on the one end side between the one end and the other end of the flat metal plate. A first folded portion, a second folded portion is set at a predetermined position on the other end side, a space between the one end portion and the first folded portion is a first flat plate portion, When the second flat plate portion is formed between the other end portion and the second folded portion, and the third flat plate portion is formed between the first folded portion and the second folded portion, the one end The first flat plate portion is folded by rotating in the first rotation direction at the first folding portion so that the portion contacts or approaches the third flat plate portion, and the other end portion is the first flat portion. 3 The second flat plate portion is the second folded portion so as to come into contact with or close to the three flat plate portions. Serial or may be formed by folding so as to rotate in a second rotational direction opposite to the first rotational direction.
弾性接続子がこのように形成された応力緩和構造を有することによっても、当該弾性接続子は弾性に優れたものとなり、それによって、半導体チップに加わる応力を緩和することができる。 Even when the elastic connector has the stress relaxation structure formed as described above, the elastic connector is excellent in elasticity, and thereby the stress applied to the semiconductor chip can be reduced.
なお、このような応力緩和構造としては、第1平板部側を例にとって説明すると、第1平板部の一部のみに第3平板部に対して平行となる平板部を有し、かつ、当該平板部から第1平板部の先端部(平板状金属板の一方の端部)までの間が前記第3平板部に向かう傾斜部となるように形成されたものを例示することができる。また、第1平板部の全体を湾曲させるようにして形成されたものであってもよい。第2平板部側も同様にして応力緩和構造を形成することができる。 As such a stress relaxation structure, the first flat plate portion side will be described as an example. Only a part of the first flat plate portion has a flat plate portion parallel to the third flat plate portion, and An example can be illustrated in which the portion from the flat plate portion to the tip portion of the first flat plate portion (one end portion of the flat metal plate) is an inclined portion toward the third flat plate portion. Further, the first flat plate portion may be formed so as to be curved. Similarly, the stress relaxation structure can be formed on the second flat plate portion side.
[4]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記第1の折り返し部及び前記第2の折り返し部は、前記第1平板部を第1の折り返し部で折り返すとともに前記第2平板部を前記第2の折り返し部で折り返した状態としたときに、前記一方の端部と前記他方の端部とが離隔した状態となるように前記第1の折り返し部及び前記第2の折り返し部の位置が設定されていることが好ましい。 [4] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the first folded portion and the second folded portion are formed by folding the first flat plate portion with the first folded portion and the second flat plate portion. Positions of the first folded portion and the second folded portion so that the one end portion and the other end portion are separated from each other when the second folded portion is folded. Is preferably set.
第1の折り返し部及び第2の折り返し部をこのような位置に設定して第1平板部及び第2平板部を折り返すことにより、弾性接続子は、平板状金属板の一方の端部と他方の端部とが重なり合うことがない状態となるため、弾性に優れたものとなる。 By setting the first folded portion and the second folded portion to such positions and folding the first flat plate portion and the second flat plate portion, the elastic connector can be connected to one end portion of the flat metal plate and the other. Since it will be in the state which does not overlap with the edge part of this, it will be excellent in elasticity.
[5]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記応力緩和構造は、平板状金属板の一方の端部と他方の端部との間における前記一方の端部側の所定位置に第1の折り返し部を設定するとともに前記他方の端部側の所定位置に第2の折り返し部を設定し、前記一方の端部と前記第1の折り返し部との間を第1平板部とし、前記他方の端部と前記第2の折り返し部との間を第2平板部とし、前記第1の折り返し部と前記第2の折り返し部との間を第3平板部としたとき、前記第3平板部が前記第1平板部に対して鋭角の角度をなすように前記第3平板部を前記第1の折り返し部で第1の回転方向に回転させるようにして折り返すとともに、前記第2平板部が前記第1平板部に対して平行となるように前記第2平板部を前記第2の折り返し部で前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されているものであってもよい。 [5] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the stress relaxation structure is arranged at a predetermined position on the one end side between the one end and the other end of the flat metal plate. A first folded portion, a second folded portion is set at a predetermined position on the other end side, a space between the one end portion and the first folded portion is a first flat plate portion, When the second flat plate portion is between the other end and the second folded portion, and the third flat plate portion is between the first folded portion and the second folded portion, the third flat plate portion is used. The third flat plate portion is folded back so as to rotate in the first rotation direction at the first folding portion so that the portion forms an acute angle with the first flat plate portion, and the second flat plate portion is The second flat plate portion is made to be parallel to the first flat plate portion and the second folded portion The may be one which is formed by folding so as to rotate in a second rotational direction opposite to the first rotational direction.
応力緩和構造がこのように形成されることによって弾性接続子はZ字型の形状となる。このような形状とすることによっても、当該弾性接続子は弾性に優れたものとなるため、半導体チップに加わる応力を緩和することができる。 By forming the stress relaxation structure in this way, the elastic connector has a Z-shape. Also by adopting such a shape, the elastic connector is excellent in elasticity, so that the stress applied to the semiconductor chip can be relaxed.
[6]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記一方の端部と前記他方の端部との間の長さをLとしたとき、前記第1の折り返し部は、前記一方の端子からL/3又はほぼL/3の位置に設定し、前記第2の折り返し部は、前記他方の端子及び前記他方の端子からL/3又はほぼL/3の位置に設定することが好ましい。 [6] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, when the length between the one end and the other end is L, the first folded portion is the one terminal. It is preferable that the second folded portion is set at a position L / 3 or substantially L / 3 from the other terminal and the other terminal.
第1の折り返し部及び第2の折り返し部をこのような位置に設定して第1平板部及び第2平板部を折り返すことにより、弾性接続子を安定性に優れた形状とすることができ、かつ、弾性に優れたものとすることができる。 By setting the first folded portion and the second folded portion at such a position and folding the first flat plate portion and the second flat plate portion, the elastic connector can be made in a shape having excellent stability, And it can be excellent in elasticity.
[7]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記応力緩和構造は、平板状金属板の一方の端部と他方の端部との間の所定位置に1箇所の折り返し部を設定し、前記一方の端部と前記折り返し部との間を第1平板部とし、前記他方の端部と前記折り返し部との間を第2平板部としたとき、前記第2平板部が前記第1平板部に対して所定間隔を有し、かつ、平行となるように前記第2平板部を前記折り返し部で第1の回転方向又は当該第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されていること前記応力緩和構造は、前記平板状金属板の一方の端部と他方の端部との間の所定位置に1箇所の折り返し部を設定し、前記一方の端部と前記折り返し部との間を第1平板部とし、前記他方の端部と前記折り返し部との間を第2平板部としたとき、前記第2平板部が前記第1平板部に対して所定間隔を有し、かつ、平行となるように前記第2平板部を前記折り返し部で第1の回転方向又は当該第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されているものであってもよい。 [7] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the stress relaxation structure sets one folded portion at a predetermined position between one end and the other end of the flat metal plate. When the first flat plate portion is between the one end portion and the folded portion, and the second flat plate portion is between the other end portion and the folded portion, the second flat plate portion is the first flat portion. The second flat plate portion is arranged in the first rotation direction or the second rotation direction opposite to the first rotation direction at the folded portion so as to be parallel to the flat plate portion and parallel to the flat plate portion. The stress relieving structure is formed by turning back so as to rotate, and one turn-up portion is set at a predetermined position between one end and the other end of the flat metal plate, A space between the one end and the folded portion is a first flat plate portion, and the other end is The second flat plate portion is folded back so that the second flat plate portion has a predetermined interval with respect to the first flat plate portion and is parallel to the second flat plate portion. It may be formed by folding back so as to rotate in the first rotation direction or the second rotation direction opposite to the first rotation direction.
応力緩和構造がこのように形成されることによって弾性接続子は、U字形状を90度回転させた形状となる。このような形状の弾性接続子も弾性に優れたものとなるため、半導体チップに加わる応力を緩和することができる。 By forming the stress relaxation structure in this way, the elastic connector becomes a shape obtained by rotating the U shape by 90 degrees. Since the elastic connector having such a shape is also excellent in elasticity, the stress applied to the semiconductor chip can be relaxed.
[8]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記一方の端部と前記他方の端部との間の長さをLとしたとき、前記折り返し部は、前記一方の端子又は前記他方の端子からL/2又はほぼL/2の位置に設定することが好ましい。 [8] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, when the length between the one end portion and the other end portion is L, the folded portion is the one terminal or the other end. It is preferable to set at a position of L / 2 or almost L / 2 from the terminal.
折り返し部をこのような位置に設定して第2平板部を折り返すことにより、弾性接続子を安定性に優れた形状とすることができ、かつ、弾性に優れたものとすることができる。 By setting the folded portion to such a position and folding the second flat plate portion, the elastic connector can have a shape with excellent stability and excellent elasticity.
[9]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記折り返し部は、当該折り返し部の少なくとも外周面側に丸み部が形成されるように折り返されていることが好ましい。 [9] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the folded portion is preferably folded so that a rounded portion is formed at least on the outer peripheral surface side of the folded portion.
このように、折り返し部の少なくとも外周面側に丸み部が形成されるように折り返されていることによって、弾性接続子を半導体チップ及びヒートシンクに半田付けする際に、半田が外周面側の丸みの部分にまで入り込むことによって、半導体チップ及びヒートシンクとの間で良好な半田フィレットが形成されるようになり、弾性接続子と半導体チップ及びヒートシンクとの接合状態が強固なものとなる。 As described above, when the elastic connector is soldered to the semiconductor chip and the heat sink by being folded so that the rounded portion is formed at least on the outer circumferential surface side of the folded portion, the solder is rounded on the outer circumferential surface side. By entering the portion, a good solder fillet is formed between the semiconductor chip and the heat sink, and the bonding state between the elastic connector, the semiconductor chip and the heat sink becomes strong.
[10]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記弾性接続子は、前記半導体チップ及び前記ヒートシンクに接する側の面の縁部には面取り部が形成されていることが好ましい。 [10] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, it is preferable that the elastic connector has a chamfered portion formed on an edge of a surface in contact with the semiconductor chip and the heat sink.
このように、弾性接続子における半導体チップ及び前記ヒートシンクに接する側の面の縁部に面取り部が形成されていることによっても、当該弾性接続子を半導体チップ及びヒートシンクに半田付けする際に、半田が面取り部にまで入り込むことによって、半導体チップとの間及びヒートシンクとの間で良好な半田フィレットが形成されるようになり、弾性接続子と半導体チップ及びヒートシンクとの接合状態が強固なものとなる。 As described above, the chamfered portion is formed at the edge of the surface of the elastic connector that is in contact with the semiconductor chip and the heat sink, so that when the elastic connector is soldered to the semiconductor chip and the heat sink, soldering is performed. As a result, the solder fillet is formed between the semiconductor chip and the heat sink, and the bonding state between the elastic connector, the semiconductor chip and the heat sink becomes strong. .
[11]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記半導体チップは、並列接続されるように配設されている複数の半導体チップであって、前記弾性接続子は、前記複数の半導体チップに跨るように前記ヒートシンクと前記複数の半導体チップとの間に配設されていることが好ましい。 [11] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, the semiconductor chip is a plurality of semiconductor chips arranged to be connected in parallel, and the elastic connector is the plurality of semiconductor chips. It is preferable that it is disposed between the heat sink and the plurality of semiconductor chips so as to straddle.
このように複数の半導体チップを並列接続して用いる場合においては、1つの弾性接続子が複数の半導体チップを跨ぐように設けることにより、各半導体チップごとに弾性接続子を設ける必要がなくなる。このため、部品点数(この場合、弾性接続子の数)を少なくすることができるとともに、組み立て工数も少なくすることができるといった利点も得られる。なお、ダイオードなどの半導体チップを複数個並列接続して用いることにより、同じ大きさの電流を流す場合に、1つの半導体チップを用いる場合に比べて個々の半導体チップを小型化することができ、個々の半導体チップを小型化すると、チップ割れなどが生じにくくなるといった点において有利なものとなる。 When a plurality of semiconductor chips are connected in parallel as described above, it is not necessary to provide an elastic connector for each semiconductor chip by providing one elastic connector so as to straddle the plurality of semiconductor chips. For this reason, the number of parts (in this case, the number of elastic connectors) can be reduced, and the advantage that the number of assembly steps can be reduced is also obtained. In addition, by using a plurality of semiconductor chips such as diodes connected in parallel, when a current of the same magnitude is passed, each semiconductor chip can be downsized compared to the case of using one semiconductor chip, When individual semiconductor chips are downsized, it is advantageous in that chip cracks are less likely to occur.
[12]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記弾性接続子は、前記複数個の半導体チップの各半導体チップのそれぞれに対応して前記応力緩和構造を有していることが好ましい。 [12] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, it is preferable that the elastic connector has the stress relaxation structure corresponding to each semiconductor chip of the plurality of semiconductor chips.
このような構成とすることによって、各半導体チップに加わる応力を各半導体チップごとに緩和することができる。 By setting it as such a structure, the stress added to each semiconductor chip can be relieved for every semiconductor chip.
[13]本発明の樹脂封止型半導体装置においては、前記各半導体チップのそれぞれに対応する前記応力緩和構造の間には、前記各半導体チップ間において前記応力の干渉を抑制する応力干渉抑制部が設けられていることが好ましい。 [13] In the resin-encapsulated semiconductor device of the present invention, between the stress relaxation structures corresponding to each of the semiconductor chips, a stress interference suppression unit that suppresses the interference of the stress between the semiconductor chips. Is preferably provided.
弾性接続子が複数の半導体チップを跨ぐように配置されている場合、個々の半導体チップに応力が加わると、当該応力が干渉し合って、半導体チップに「ねじれ」などが生じるおそれがあるが、応力の干渉を抑制する応力干渉抑制部を設けることにより、各半導体チップ間で発生する応力が互いに干渉し合うことを抑制することができる。 When the elastic connector is arranged so as to straddle a plurality of semiconductor chips, when stress is applied to each semiconductor chip, the stress interferes with each other, and there is a possibility that `` twist '' or the like occurs in the semiconductor chip. By providing the stress interference suppression unit that suppresses stress interference, it is possible to suppress the stress generated between the semiconductor chips from interfering with each other.
[14]本発明の弾性接続子は、導電性及び熱伝導性を有するヒートシンクと、前記ヒートシンクの上面側に並列接続されるように配設されている複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップに跨るように前記ヒートシンクと前記半導体チップとの間に配設されている弾性接続子と、前記複数の半導体チップの上面側電極に電気接続されている外部接続リードと、前記ヒートシンク、前記半導体チップ、前記弾性接続子及び外部接続リードを封止するモールド樹脂とを備える樹脂封止型半導体装置に用いられる前記弾性接続子であって、前記複数の半導体チップの各半導体チップに加わる応力を緩和するための応力緩和構造を有し、当該応力緩和構造が前記複数の半導体チップの各半導体チップに対応して設けられていることを特徴とする。 [14] The elastic connector according to the present invention includes a heat sink having conductivity and thermal conductivity, a plurality of semiconductor chips arranged to be connected in parallel to the upper surface side of the heat sink, and the plurality of semiconductor chips. An elastic connector disposed between the heat sink and the semiconductor chip so as to straddle, an external connection lead electrically connected to an upper surface side electrode of the plurality of semiconductor chips, the heat sink, and the semiconductor chip The elastic connector used in a resin-encapsulated semiconductor device including a mold resin that seals the elastic connector and the external connection lead, and relieves stress applied to each semiconductor chip of the plurality of semiconductor chips. And a stress relaxation structure is provided corresponding to each of the semiconductor chips of the plurality of semiconductor chips. .
本発明の弾性接続子によれば、半導体チップに加わる応力を緩和することが可能となる。また、本発明の弾性接続子は、複数の半導体チップに跨るように前記ヒートシンクと半導体チップとの間に配設され、かつ、応力緩和構造が各半導体チップに対応して設けられている。このため、複数の半導体チップを並列接続して用いる場合においては、各半導体チップごとに弾性接続子を設ける必要がなくなり、部品点数を少なくすることができるとともに、組み立て工数も少なくすることができ、かつ、各半導体チップに加わる応力を各半導体チップごとに緩和することができる。 According to the elastic connector of the present invention, the stress applied to the semiconductor chip can be relaxed. The elastic connector of the present invention is disposed between the heat sink and the semiconductor chip so as to straddle a plurality of semiconductor chips, and a stress relaxation structure is provided corresponding to each semiconductor chip. Therefore, in the case of using a plurality of semiconductor chips connected in parallel, it is not necessary to provide an elastic connector for each semiconductor chip, the number of parts can be reduced, and the number of assembly steps can be reduced, And the stress added to each semiconductor chip can be relieved for every semiconductor chip.
[15]本発明の弾性接続子においては、前記各半導体チップのそれぞれに対応する前記応力緩和構造の間には、前記各半導体チップ間において前記応力の干渉を抑制する応力干渉抑制部が設けられていることが好ましい。 [15] In the elastic connector according to the present invention, between the stress relaxation structures corresponding to the respective semiconductor chips, a stress interference suppressing portion that suppresses the interference of the stress between the respective semiconductor chips is provided. It is preferable.
このような構成とすることにより、各半導体チップ間で発生する応力が互いに干渉し合うことを抑制することができる。 By adopting such a configuration, it is possible to suppress the stress generated between the semiconductor chips from interfering with each other.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10の外観斜視図である。図2は、実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10におけるフレーム部1000の構成を示す斜視図である。図3は、図1に示す樹脂封止型半導体装置10の断面図である。なお、図3において、図3(a)は図1におけるa−a矢視断面図であり、図3(b)は図1におけるb−b矢視断面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an external perspective view of a resin-encapsulated
実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10は、図1〜図3に示すように、フレーム部1000と、フレーム部1000に取り付けられた第1半導体チップ(ダイオードとする。)310と、第2半導体チップ(ダイオードとする。)320と、これらフレーム部1000、第1半導体チップ310及び第2半導体チップ320を封止するモールド樹脂400とによって構成されている。なお、モールド樹脂400の上面側にはネジ止め用のナット部411〜414が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the resin-encapsulated
フレーム部1000は、導電性及び熱伝導性に優れた金属板からなるヒートシンク1100と、導電性及び熱伝導性に優れた金属板からなる第1弾性接続子1200と、同じく導電性及び熱伝導性に優れた金属板からなる第2弾性接続子1300と、導電性に優れた金属部材からなる一対の端子金具1410,1420と、同じく導電性に優れた金属部材からなる一対の端子金具1510,1520とを有している。なお、ヒートシンク1100は、モールド樹脂400が形成された状態においては、下面側がモールド樹脂400から露出した状態となっている。
The
第1弾性接続子1200は、ヒートシンク1100と当該ヒートシンク1100の上面側に配設されている第1半導体チップ310との間に配設され、第1半導体チップ310の下面側電極(アノード側電極とする。)311に電気接続されている。これにより、第1半導体チップ310のアノード側電極311とヒートシンク1100とは電気接続された状態となり、ヒートシンク1100は第1半導体チップ310におけるアノード側電極の外部接続リードとしての役目をも有することとなる。
The first
また、第2弾性接続子1300は、ヒートシンク1100と当該ヒートシンク1100の上面側に配設されている第2半導体チップ320との間に配設され、第2半導体チップ320の下面側電極(アノード側電極とする。)322に電気接続されている。これにより、第2半導体チップ320のアノード側電極321とヒートシンク1100とは電気接続された状態となり、ヒートシンク1100は第2半導体チップ320におけるアノード側電極の外部接続リードとしての役目をも有することとなる。
The second
ところで、実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10においては、第1半導体チップ310及び第2半導体チップ320は並列接続として用いる場合を例示している。2つの半導体チップを並列接続して用いることにより、同じ大きさの電流を流す場合に、1つの半導体チップを用いる場合に比べて個々の半導体チップを小型化することができる。このように、個々の半導体チップを小型化すると、チップ割れなどが生じにくくなるといった点において有利なものとなる。
Incidentally, in the resin-encapsulated
なお、第1弾性接続子1200及び第2弾性接続子1300をまとめて説明する場合においては、弾性接続子1200,1300と表記する場合もある。同様に、第1半導体チップ310及び第2半導体チップ320をまとめて説明する場合には、半導体チップ310,320と表記する場合もある。
In the case where the first
弾性接続子1200,1300は、半導体チップ310,320に加わる応力を緩和するための応力緩和構造を有している。この応力緩和構造は平板状の金属板を折り返すことによって形成されるものであり、その詳細については後述する。
The
また、一対の端子金具1410,1420のうちの端子金具1410は、当該樹脂封止型半導体装置10を基板などに取り付ける際の取り付け金具としての機能を有するとともに、第1半導体チップ310の上面側電極(カソード側電極とする。)312に電気接続され(図3(a)参照。)ている。このため、端子金具1410は第1半導体チップ310におけるカソード側電極の外部接続リードとしての機能をも有している。また、一対の端子金具1410,1420のうちの端子金具1420は、第1半導体チップ310に対して電気接続されていない端子金具であり、当該樹脂封止型半導体装置10を基板などに取り付ける際の取り付け金具としての機能を有する。
The
これら一対の端子金具1410,1420は、モールド樹脂400が形成された状態においては、中途部から先端部までの間がモールド樹脂400から露出した状態となっており、それぞれの端子金具1410,1420の先端部側にはネジ通し孔1411,1421が設けられている。
In a state where the
また、一対の端子金具1510,1520のうちの端子金具1510は、当該樹脂封止型半導体装置10を基板などに取り付ける際の取り付け金具としての機能を有するとともに、第2半導体チップ320の上面側電極(カソード側電極とする。)322に電気接続されている。このため、端子金具1510は第2半導体チップ320におけるカソード側電極の外部接続リードとしての機能をも有している。また、一対の端子金具1510,1520のうちの端子金具1520は、第2半導体チップ320に対して電気接続されていない端子金具であり、当該樹脂封止型半導体装置10を基板などに取り付ける際の取り付け金具としての機能を有する。
The
これら端子金具1510,1520も端子金具1410,1420と同様に、モールド樹脂400が形成された状態においては、中途部から先端部までの間がモールド樹脂400から露出した状態となっており、それぞれの端子金具1510,1520の先端部側にはネジ通し孔1511,1521が設けられている。
Similarly to the
なお、一対の端子金具1410,1420及び一対の端子金具1510,1520は、樹脂封止工程によってモールド樹脂400が形成されるまでは、互いに相反する外方向に延在している状態となっている。そして、樹脂が封止されることによってモールド樹脂400が形成されたあとに、一対の端子金具1410,1420の各先端部が対向するように折り曲げられるとともに一対の端子金具1510,1520の各先端部が対向するように折り曲げられる(図1〜図3参照。)。
The pair of
このように、一対の端子金具1410,1420及び一対の端子金具1510,1520の各先端部がそれぞれ対向するように折り曲げられることによって、端子金具1410のネジ通し孔1411は、モールド樹脂400のナット部411に対向し、端子金具1420のネジ通し孔1421は、モールド樹脂400のナット部412に対向し、端子金具1510のネジ通し孔1511は、モールド樹脂400のナット部413に対向し、端子金具1520のネジ通し孔1521は、モールド樹脂400のナット部414に対向する。
In this manner, the screw holes 1411 of the
図4は、弾性接続子1200,1300を説明するために示す図である。弾性接続子1200,1300は、この場合、同一形状となっているので、ここでは、第1弾性接続子1200について説明する。図4(a)は弾性接続子1200に用いられる平板状の金属板1210(以下、平板状金属板1210という)を示す斜視図であり、図4(b)は弾性接続子1200の斜視図であり、図4(c)は図4(b)を矢印y方向から見た図である。なお、図4(b),(c)に示す弾性接続子1200は、平板状金属板1210を折り返すことによって形成された応力緩和構造を有している。
FIG. 4 is a view for explaining the
弾性接続子1200が有する応力緩和構造は、次のような手順で形成することができる。まず、図4(a)に示すような平板状金属板1210を準備する。平板状金属板1210は、図4(a)に示すように、平板状金属板1210の上面側及び下面側のうちの少なくとも一方の面(図4(a)においては上面側とする。)の縁部には面取り部Cが形成されている。
The stress relaxation structure of the
このような平板状金属板1210において、当該平板状金属板1210の一方の端部t1と他方の端部t2との間における一方の端部t1側の所定位置に第1の折り返し部P1(以下では第1折り返し部P1という。)を設定するとともに他方の端部t2側の所定位置に第2の折り返し部P2(以下では第2折り返し部P2という。)を設定する。ここで、一方の端部t1と第1折り返し部P1との間を第1平板部1211とし、他方の端部t2と第2折り返し部P2との間を第2平板部1212とし、第1折り返し部P1と第2折り返し部P2との間を第3平板部1213として説明する。
In such a
そして、第1平板部1211が第3平板部1213に対して所定間隔dを有し、かつ、平行となるように、第1平板部1211を第1折り返し部P1において、第1の回転方向(この場合は反時計方向とする。)に回転させるようにして折り返すとともに、第2平板部1212が第3平板部1213に対して所定間隔dを有し、かつ、平行となるように第2平板部1212を第2折り返し部P2において第1の回転方向とは反対の第2の回転方向(この場合は時計方向とする。)に回転させるようにして折り返す(図4(b),(c)参照。)。なお、平板状金属板1210を第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2でそれぞれ折り返す際には、当該第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2の少なくとも外周面側に丸み部が形成されるように折り返す。
Then, the first
なお、第1平板部1211を第1折り返し部P1で折り返すとともに第2平板部1212を第2折り返し部P2で折り返した状態(図4(b)及び図4(c)の状態)としたときに、平板状金属板1210の一方の端部t1と他方の端部t2とが離隔した状態となるように、第1折り返し部P1の位置及び第2折り返し部P2の位置を設定することが好ましい。図4に示す例においては、一方の端部t1と他方の端部t2までの長さをLとし、一方の端部t1から第1の折り返し部P1までの長さをL1とし、他方の端部t2から第2折り返し部P2までの長さをL2としたとき、L1及びL2は、ほぼL/5となるように設定している。
When the first
第1の折り返し部P1及び第2の折り返し部P2をこのような位置に設定することにより、平板状金属板1210の一方の端部t1と他方の端部t2とが離隔した状態で対向するような形状となるため、弾性力に優れた弾性接続子とすることができ、また、弾性接続子を作成するための金属板の長さ(一方の端部t1から他方の端部t2までの長さ)を短くすることができ、軽量化をも可能とする。
平板状金属板1210をこのような手順で折り返すことによって、図4(b)及び図4(c)に示すような弾性接続子1200を作成することができる。
By setting the first folded portion P1 and the second folded portion P2 to such positions, one end t1 and the other end t2 of the
By folding the
なお、実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置においては、平板状金属板1210を折り返す際の回転方向は、第1の回転方向を反時計方向とし、第2の回転方向を時計方向とした場合を例示したが、その逆、すなわち、第1の回転方向を時計方向とし、第2の回転方向を反時計方向としてもよい。このように、第1の回転方向を時計方向とし、第2の回転方向を反時計方向とする場合においては、平板状金属板1210の下面側の縁部に面取り部Cを形成する。なお、面取り部Cは、平板状金属板1210の上面側及び下面側の両方に設けるようにしてもよい。
In the resin-encapsulated semiconductor device according to the first embodiment, the rotation direction when the
以上は第1弾性接続子1200について説明したが、第2弾性接続子1300も同様の手順で作成することができ、同様の応力緩和構造を有するものとなる。
The first
このような応力緩和構造を有する弾性接続子1200,1300は、半導体チップ310,320とヒートシンク1100との間に配設され、半導体チップ310,320の下面側電極(アノード側電極)とヒートシンク1100の上面側とに半田付けされることによって固定される。なお、樹脂を封止することによってモールド樹脂400(図1参照。)を形成する際においては、弾性接続子1200,1300とヒートシンク1100との間に形成される空間部(図4(c)における灰色で示す空間部)には、樹脂が充填された状態となる。
The
以上のように構成された実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10によれば、半導体チップ310,320は、弾性接続子1200,1300を介してヒートシンク1100に接続されているため、従来の樹脂封止型半導体装置に比べて半導体チップ310,320にそれぞれ大きな電流を流すことができる。
According to the resin-encapsulated
すなわち、実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10においては、電流の流れる方向に直交する面の面積の大きいヒートシンク1100が半導体チップ310,320の下面側電極(アノード側電極)の外部接続リードとして役目をも果している。また、実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10においては、図3からも分かるように、ヒートシンク1100と半導体チップ310,320の下面側電極(アノード側電極)との間の電流経路の長さを短くすることができるため、抵抗成分を小さくすることができる。これらの点から実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10は、従来の樹脂封止型半導体装置(図12参照。)よりもさらに大きな電流を流すことができる。
That is, in the resin-encapsulated
また、半導体チップ310,320は、弾性接続子1200,1300を介してヒートシンク1100にそれぞれ広い面積で接続されているため、半導体チップ310,320で発生した熱を弾性接続子1200,1300からヒートシンク1100に効率よく伝達することができる。これによって、半導体チップ310,320で発生した熱をヒートシンク1100から外部に効率よく放熱することができる。
Further, since the
また、弾性接続子1200,1300が図4(b)及び図4(c)に示すような応力緩和構造を有しているため、半導体チップ310,320に加わる応力を緩和することができ、半導体チップ310,320に応力が加わることによる半導体チップ310,320の損傷を未然に防止することができる。
Further, since the
また、平板状金属板1210を第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2で折り返す際には、当該第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2の少なくとも外周面側に丸み部が形成されるように折り返されている。また、平板状金属板1210は、平板状金属板1210の上面側の縁部に面取り部Cが形成されており(図4(a)参照。)、このような平板状金属板1210を用いて図4に示すように作成された弾性接続子1200,130は、半導体チップ310,320及びヒートシンク1100に接する側の面の縁部に面取り部Cを有するものとなる(図4(b)及び図4(c)参照。)。このため、半田付けを行う際、良好な半田付けが可能となる。これを図5により説明する。
Further, when the
図5は、図2における破線枠Aの部分を側面から見た場合の拡大図である。図5において、符号Fは半田付けによって生成された半田フィレットを示し、符号Rは第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2の外周面側に形成された丸み部を示している。 FIG. 5 is an enlarged view of the portion of the broken line frame A in FIG. 2 viewed from the side. In FIG. 5, the symbol F indicates a solder fillet generated by soldering, and the symbol R indicates a rounded portion formed on the outer peripheral surface side of the first folded portion P1 and the second folded portion P2.
図5に示すように、第1弾性接続子1200は、第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2の外周面側に丸み部Rが形成されており、かつ、半導体チップ310,320及びヒートシンク1100に接する側の面の縁部に面取り部Cが形成されている。このため、半田が第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2の外周面側の丸み部R及び面取り部Cに入り込んで、半導体チップ310及びヒートシンク1100との間で良好な半田フィレットFが形成される。これにより、半導体チップ310及びヒートシンク1100との接合状態が強固なものとなる。
As shown in FIG. 5, the first
なお、図5においては、第1弾性接続子1200と第1半導体チップ310及びヒートシンク1100との半田付けの状態について説明したが、第2弾性接続子1300と第2半導体チップ310及びヒートシンク1100との半田付けの状態も同様に良好なものとなる。
In FIG. 5, the soldering state between the first
実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10においては、弾性接続子1200,1300は、図4に示すような応力緩和構造を有するもの用いたが、これに限られるものではなく、弾性接続子1200,1300として、種々の応力緩和構造を有するものを用いることが可能である。以下に、弾性接続子の変形例について説明する。
In the resin-encapsulated
[弾性接続子の第1変形例]
図6は、弾性接続子1200の第1変形例を説明するために示す図である。ここでは、第1弾性接続子1200の変形例について説明する。なお、弾性接続子1200の第1変形例として、ここでは、2つの変形例(図6(a),(b)参照。)について説明する。これら2つの変形例における弾性接続子に符号1202及び符号1204を付して弾性接続子1202及び弾性接続子1204として説明する。図6(a)に示す弾性接続子1202及び図6(b)に示す弾性接続子1204は、図4に示した弾性接続子1200における第1平板部1211及び第2平板部1212の折り返し方が図4の場合と異なるだけであるので、図4に示した弾性接続子1200と同一部分には同一符号を付して説明する。
[First Modification of Elastic Connector]
FIG. 6 is a view for explaining a first modification of the
図4に示した弾性接続子1200の応力緩和構造は、第1平板部1211及び第2平板部1212が第3平板部1213に対してそれぞれ平行となるように第1平板部1211及び第2平板部1212を折り返すことによって形成したが、第1平板部1211及び第2平板部1212は、第3平板部1213に対して必ずしも平行である必要はなく、例えば、図6(a)及び図6(b)に示すような構成であってもよい。
The stress relaxation structure of the
すなわち、図6(a)に示す弾性接続子1202及び図6(b)に示す弾性接続子1204は、一方の端部t1が第3平板部1213に接触又は近接するように、第1平板部1211を第1の折り返し部P1で第1の回転方向に回転させるようにして折り返すとともに、他方の端部t2が第3平板部1213に接触又は近接するように、第2平板部1212を第2の折り返し部P2で第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されている。なお、図6においては図示が省略されているが、実際には、弾性接続子1202及び弾性接続子1204は、半導体チップ310及びヒートシンク1100に接する側の面の縁部には、図4(b)に示すような面取り部Cが形成されている。
That is, the
弾性接続子1202の応力緩和構造は、図6(a)に示すように、第1平板部1211側においては、当該第1平板部1211の一部のみが第3平板部1213に対して平行となるような平板部1211aとするとともに、当該平板部1211aから第1平板部1211の先端部(平板状金属板1210の一方の端部t1)までの間が第3平板部1213に向かう傾斜部1211bとなるように形成され、第2平板部1212側においても、当該第2平板部1212の一部のみが第3平板部1213に対して平行となるような平板部1212aとするとともに、当該平板部1212aから第1平板部1212の先端部(平板状金属板1210の他方の端部t2)までの間が第3平板部1213に向かう傾斜部1212bとなるように形成されたものとなっている。
In the stress relaxation structure of the
また、弾性接続子1204は、図6(b)に示すように、第1平板部1211側においては、当該第1平板部1211の先端部(平板状金属板の一方の端部t1)が第3平板部1213に接触又は近接するように第1平板部1211の全体を湾曲させるようにして形成され、第2平板部1212側においても、当該第1平板部1212の先端部(平板状金属板の他方の端部t2)が第3平板部1213に接触又は近接するように第2平板部1212の全体を湾曲させるようにして形成されたものとなっている。
Further, as shown in FIG. 6B, the
図6(a)に示すような応力緩和構造を有する弾性接続子1202においても、図4に示すような応力緩和構造を有する弾性接続子1200と同様の効果が得られる。また、弾図6(b)に示すような応力緩和構造を有する弾性接続子1204においても、図4に示すような応力緩和構造を有する弾性接続子1200と同様の効果が得られる。なお、以上は、第1弾性接続子1200の変形例について説明したが、第2弾性接続子1300においても同様の変形実施が可能である。
In the
[弾性接続子の第2変形例]
図7は、弾性接続子1200の第2変形例を説明するために示す図である。ここでは、第1弾性接続子1200の変形例について説明する。なお、第2変形例としての弾性接続子に符号1600を付して弾性接続子1600として説明する。図7(a)は弾性接続子1600に用いられる平板状金属板1610を示す斜視図であり、図7(b)は弾性接続子1600の斜視図である。
[Second Modification of Elastic Connector]
FIG. 7 is a view for explaining a second modification of the
弾性接続子1600は、次のような手順で形成することができる。まず、図7(a)に示すような平板状金属板1610を準備する。なお、図7(a)においては、平板状金属板1610は面取り部が形成されていないものが示されているが、平板状金属板1610においては、当該平板状金属板1610の上面側の縁部及び下面側の縁部のそれぞれに面取り部が形成されていることが好ましい。
The
このような平板状金属板1610において、当該平板状金属板1610の一方の端部t1と他方の端部t2との間における一方の端部t1側の所定位置に第1折り返し部P1を設定するとともに、他方の端部t2側の所定位置に第2折り返し部P2を設定する。ここで、一方の端部t1と第1折り返し部P1との間を第1平板部1611とし、他方の端部t2と第2折り返し部P2との間を第2平板部1612とし、第1折り返し部P1と第2折り返し部P2との間を第3平板部1613として説明する。
In such a
そして、第3平板部1613が第1平板部1611に対して鋭角の角度をなすように、当該第3平板部1613を第1折り返し部P1において、第1の回転方向(この場合は時計方向とする。)に回転させるようにして折り返したのち、第2平板部1612が第1平板部1611に対して平行となるように、当該第2平板部1612を第2折り返し部P2において、第1の回転方向とは反対の第2の回転方向(この場合は反時計方向とする。)に回転させるようにして折り返す。なお、この場合も、平板状金属板1210を第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2で折り返す際には、当該第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2の少なくとも外周面側に丸み部が形成されるように折り返されている。
Then, the third
平板状金属板1610をこのような手順で折り返すことによって、弾性接続子1600を作成することができ、当該弾性接続子1600は、図7(b)に示すようなZ字形状の応力緩和構造を有するものとなる。なお、図7(b)においては、弾性接続子1600は、面取り部が形成されていないものが示されているが、弾性接続子1600においても、半導体チップ310及びヒートシンク1100に接する側の縁部には、面取り部が形成されていることが好ましい。
By folding back the
ここで、平板状金属板1610の一方の端部t1と他方の端部t2との間の長さをLとしたとき、第1折り返し部P1は、一方の端部t1からL/3又はほぼL/3の位置に設定し、第2折り返し部P2は、他方の端部t2からL/3又はほぼL/3の位置に設定することが好ましい。具体的には、平板状金属板1610の一方の端部t1から第1折り返し部P1までの長さをL1とし、他方の端部t2から第1折り返し部P2までの長さをL2としたとき、L1=L2=L/3となるように第1折り返し部P1及び第2折り返し部P2の位置をそれぞれ設定することが好ましいが、多少ずれた位置であってもよい。第1折り返し部及び第2折り返し部をこのような位置に設定することにより、弾性接続子1600は安定性に優れた形状となり、かつ、弾性に優れたものとすることができる。
Here, when the length between the one end t1 and the other end t2 of the
このような応力緩和構造を有する弾性接続子1600は、電流経路の長さという点では、図4に示す弾性接続子1200に比べるとやや長くなるが、弾性という点では図4に示す弾性接続子1200に遜色のないものとなる。
以上は、第1弾性接続子1200の変形例について説明したが、第2弾性接続子1300においても同様の変形実施が可能である。
The
The modification of the first
なお、この第2変形例においては、平板状金属板1610を折り返す際の回転方向は、第1の回転方向を時計方向とし、第2の回転方向を反時計方向とした場合を例示したが、その逆、すなわち、第1の回転方向を反時計方向とし、第2の回転方向を時計方向としてもよい。
In the second modification, the rotation direction when the
[弾性接続子の第3変形例]
図8は、弾性接続子1200の第3変形例を説明するために示す図である。ここでは、第1弾性接続子1200について説明する。なお、第3変形例としての弾性接続子に符号1700を付して弾性接続子1700として説明する。図8(a)は弾性接続子1700に用いられる平板状金属板1710を示す斜視図であり、図8(b)は弾性接続子1700の斜視図である。
[Third Modification of Elastic Connector]
FIG. 8 is a view for explaining a third modification of the
弾性接続子1700は、次のような手順で形成することができる。まず、図8(a)に示すような平板状金属板1710を準備する。なお、図8(a)においては、平板状金属板1710は、面取り部が形成されていないものが示されているが、平板状金属板1710においても、平板状金属板1210(図4(a)参照。)と同様の面取り部が形成されていることが好ましい。
The
このような平板状金属板1710において、当該平板状金属板1710の一方の端部t1と他方の端部t2との間における一方の端部側の所定位置に折り返し部P1を設定する。ここで、一方の端部t1と折り返し部P1との間を第1平板部1711とし、他方の端部t2と折り返し部P2との間を第2平板部1712として説明する。
In such a
そして、第2平板部1712が第1平板部1711に対して所定間隔dを有し、かつ、平行となるように、第2平板部1712を折り返し部P1で第1の回転方向(この場合は時計方向とする)に回転させるようにして折り返す。なお、この場合も、平板状金属板1710を折り返し部P1で折り返す際には、当該折り返し部P1の少なくとも外周面側に丸み部が形成されるように折り返されている。
Then, the second
平板状金属板1710をこのような手順で折り返すことによって、弾性接続子1700を作成することができ、当該弾性接続子1700は、図8(b)に示すようなUの字を90度回転させた形状の応力緩和構造を有するものとなる。なお、図8(b)においては図示が省略されているが、弾性接続子1700は、半導体チップ310及びヒートシンク1100に接する側の面の縁部には、図4(b)と同様の面取り部が形成されていることが好ましい。
By folding the
ここで、平板状金属板1710の一方の端部t1と他方の端部t2との間の長さをLとしたとき、折り返し部P1は、一方の端部t1又は他方の端部t2からL/2又はほぼL/2の位置に設定することが好ましい。具体的には、平板状金属板1710の一方の端部t1から第1折り返し部P1までの長さをL1、金属板の他方の端部t2から折り返し部P1までの長さをL2とすれば、L1=L2=L/2となるように折り返し部P1の位置を設定することが好ましいが、多少ずれた位置であってもよい。折り返し部P1をこのような位置に設定することにより、弾性接続子1700は安定性に優れた形状となり、かつ、弾性に優れたものとすることができる。
Here, when the length between one end t1 and the other end t2 of the
このような応力緩和構造を有する弾性接続子1700は、図4に示すような応力緩和構造を有する弾性接続子1200と同様の効果が得られる。
以上は、第1弾性接続子1200の変形例について説明したが、第2弾性接続子1300においても同様の変形実施が可能である。
The
The modification of the first
なお、この第3変形例においては、平板状金属板1710を折り返す際の回転方向は、第1の回転方向を時計方向とした場合を例示したが、その逆、すなわち、第1の回転方向を反時計方向としてもよい。このように、第1の回転方向を反時計方向とする場合においては、平板状金属板1210の縁部に面取り部Cを形成する場合には、平板状金属板1210の下面側の縁部に面取り部Cを形成する。なお、面取り部Cは、平板状金属板1210の上面の側及び下面の両方に設けるようにしてもよい。
In the third modification, the rotation direction when the
[実施形態2]
図9は、実施形態2に係る樹脂封止型半導体装置20を説明するために示す図である。図9はヒートシンク1100側から上方すなわち半導体チップ310,320方向を見た図である。また、実施形態2に係る樹脂封止型半導体装置20において用いる弾性接続子に符号1800を付して弾性接続子1800として説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a view for explaining the resin-encapsulated semiconductor device 20 according to the second embodiment. FIG. 9 is a view of the
実施形態2に係る樹脂封止型半導体装置20が上記した実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10と異なる点は、1個の弾性接続子1800が半導体チップ310,320に跨るようにヒートシンク1100と半導体チップ310,320との間に配設されている点であり、その他は実施形態1に係る樹脂封止型半導体装置10と同じである。このため、図9においては、ヒートシンク1100、弾性接続子1800及び半導体チップ310,320の位置関係のみが示されている。
The resin-encapsulated semiconductor device 20 according to the second embodiment is different from the resin-encapsulated
図9に示すように、弾性接続子1800は、2つの半導体チップ310,320に跨るようにヒートシンク1100(図中破線で示す。)と半導体チップ310,320との間に配設されている。また、弾性接続子1800は、半導体チップ310,320それぞれに対応して応力緩和構造を有している。なお、説明を分かり易くするため、第1半導体チップ310に対応する応力緩和構造を「応力緩和構造1800A」とし、第2半導体チップ320に対応する応力緩和構造を「応力緩和構造1800B」として説明する。
As shown in FIG. 9, the
図10は、弾性接続子1800を説明するために示す図である。図10(a)は弾性接続子1800に用いられる平板状金属板1810を示す平面図であり、図10(b)は弾性接続子1800の斜視図である。
FIG. 10 is a view for explaining the
図10に示すように、弾性接続子1800は、半導体チップ310に対応する応力緩和構造1800Aと、半導体チップ320に対応する応力緩和構造1800Bとを有している。なお、応力緩和構造1800A、1800Bとしては、図4、図6、図7及び図8に示す弾性接続子1200,1202,1204,1600,1700が有する応力緩和構造のいずれをも用いることが可能であるが、ここでは、図4に示す弾性接続子1200が有する応力緩和構造を用いるものとする。図10において、図4と同一部分には同一符号が付されている。弾性接続子1800の応力緩和構造1800A,1800Bは、図4において説明した手順とほぼ同様の手順で形成することができる。
As shown in FIG. 10, the
また、弾性接続子1800は、応力緩和構造1800Aと応力緩和構造1800Bとの間に、応力緩和構造1800Aと応力緩和構造1800Bとを連結する連結板部1820が存在している。なお、連結板部1820は、応力緩和構造1800A,1800Bと一体となっている。
The
このような連結板部1820には、各半導体チップ310,320間で応力が互いに干渉し合うのを抑制するための応力干渉抑制部1830が形成されている。応力干渉抑制部1830は、連結板部1820の一方の縁部1821及び他方の縁部1822の対向位置に切り欠き部1831,1832を設けることによって形成されている。
In such a connecting
弾性接続子1800にこのような応力干渉抑制部1830が形成されていることによって、一方の半導体チップ(例えば第1半導体チップ310)に加わる応力が他方の半導体チップ(例えば第2半導体チップ320)に伝わるのを抑制することができる。応力干渉抑制部1830は、図10に示すような構成に限られるものではなく、種々の構成が考えられる。
By forming such a stress
図11は、弾性接続子1800の変形例を説明するために示す図である。図11(a)は弾性接続子1800の第1変形例を示す図であり、図11(b)は弾性接続子1800の第2変形例を示す図である。なお、弾性接続子1800の第1変形例としての弾性接続子に符号1802を付し、弾性接続子1802として説明する。また、弾性接続子1800の第2変形例としての弾性接続子に符号1804を付し、弾性接続子1804として説明する。これら弾性接続子1802及び弾性接続子1804は、応力干渉抑制部1830が図10のものと異なる。
FIG. 11 is a view for explaining a modification of the
弾性接続子1802の応力干渉抑制部1830は、図11(a)に示すように、一方の縁部1821と他方の縁部1822とに直交する線上に、凹部1833を形成したものとなっている。
なお、凹部1833の下方向の突出長さ(連結板部1820の下面から凹部1833における外周面の先端部までの長さ)h1は、図4で説明した所定間隔dに平板状金属板1810の板厚を加えた分に対応する長さh2以下とする。凹部1833の下方向の突出長さh1をこのように設定することにより、弾性接続子1800をヒートシンク1100と半導体チップ310,320との間に配設した場合に、凹部1833における外周面の先端部がヒートシンク1100に当接することがなく、弾性接続子1800が安定した状態で配置することができる。
The stress
The downward protrusion length of the recess 1833 (the length from the lower surface of the connecting
また、弾性接続子1804の応力干渉抑制部1830は、図11(b)に示すように、図10に示した切り欠き部1831,1832と図11(a)に示した凹部1833とを組み合わせたもののなっている。応力干渉抑制部1830を図11(b)に示すような構成とすることによって、応力の干渉抑制効果をより一層高めることができる。
Further, as shown in FIG. 11B, the stress
なお、本発明は上記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。たとえば、下記(1)〜(4)に示すような変形実施も可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the following modifications (1) to (4) are possible.
(1)上記した実施形態では、半導体チップが2個の場合を説明したが、半導体チップは1個であってもよく、また、3個以上であってもよい。 (1) In the embodiment described above, the case where there are two semiconductor chips has been described. However, the number of semiconductor chips may be one, or may be three or more.
(2)弾性接続子の応力緩和構造は、上記した各実施形態及び各変形例において説明した構造に限られるものではなく、種々の構造のものを採用することができる。 (2) The stress relaxation structure of the elastic connector is not limited to the structure described in each of the above embodiments and modifications, and various structures can be employed.
(3)上記各実施形態においては、半導体チップはダイオードである場合を例示したがこれに限られるものではない。 (3) In each of the above embodiments, the semiconductor chip is a diode, but the present invention is not limited to this.
(4)上記各実施形態においては、平板状金属板の上面側及び下面側のうちの少なくとも一方側の面の縁部には面取り部Cが形成されているものとして説明したが、面取り部Cはなくてもよい。 (4) In each of the above embodiments, the chamfered portion C has been described as having the chamfered portion C formed on the edge of at least one of the upper surface side and the lower surface side of the flat metal plate. Is not necessary.
10,20・・・樹脂封止型半導体装置、310・・・第1半導体チップ、320・・・第2半導体チップ、400・・・樹脂モールド、1000・・・フレーム部、1100・・・ヒートシンク、1200・・・第1弾性接続子、1202,1204・・・弾性接続子の第1変形例、1210,1610,1710,1810・・・平板状金属板、1211,1611,1711・・・第1平板部、1212,1612,1712・・・第2平板部、1213,1613・・・第3平板部、1300・・・第2弾性接続子、1410,1420,1510,1520・・・一対の端子金具、1600・・・弾性接続子1200の第2変形例、1700・・・弾性接続子1200の第3変形例、1800・・・弾性接続子、1802・・・弾性接続子1800の第1変形例、1804・・・弾性接続子1800の第1変形例、1820・・・連結板部、1830・・・応力干渉抑制部、1831,1832・・・切り欠き部、1833・・・凹部、C・・・面取り部、P1・・・第1の折り返し部、P2・・・第2の折り返し部、R・・・丸み部、t1・・・一方の端部、t2・・・他方の端部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ヒートシンクの上面側に配設されている半導体チップと、
全体が平板状金属板からなり、かつ、前記半導体チップに加わる応力を緩和するための応力緩和構造を有し、かつ、前記ヒートシンクと前記半導体チップとの間に配設されている弾性接続子と、
前記半導体チップの上面側電極に電気接続されている外部接続リードと、
前記ヒートシンクの下面側及び前記外部接続リードの先端部側をそれぞれ露出した状態で、前記ヒートシンク、前記半導体チップ、前記弾性接続子及び前記外部接続リードを封止するモールド樹脂とを備える樹脂封止型半導体装置であって、
前記ヒートシンクは、前記弾性接続子を介して、前記半導体チップの下面側電極に電気接続されており、
前記応力緩和構造は、
前記平板状金属板の一方の端部と他方の端部との間における前記一方の端部側の所定位置に第1の折り返し部を設定するとともに前記他方の端部側の所定位置に第2の折り返し部を設定し、前記一方の端部と前記第1の折り返し部との間を第1平板部とし、前記他方の端部と前記第2の折り返し部との間を第2平板部とし、前記第1の折り返し部と前記第2の折り返し部との間を第3平板部としたとき、
前記第1平板部を前記第1の折り返し部で第1の回転方向に回転させるようにして折り返すとともに、前記第2平板部を前記第2の折り返し部で前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返し、かつ、前記一方の端部と前記他方の端部とが離隔した状態となるように形成されており、前記第1平板部及び前記第2平板部は前記ヒートシンク側に接触し、前記第3平板部は前記半導体チップ側に接触するように配設され、
前記半導体チップは、並列接続されるように配設されている複数の半導体チップであって、
前記弾性接続子は、
前記複数の半導体チップに跨るように前記ヒートシンクと前記複数の半導体チップとの間に配設され、
前記複数の半導体チップの各半導体チップのそれぞれに対応して前記応力緩和構造を有し、
前記各半導体チップのそれぞれに対応する前記応力緩和構造の間に存在し、前記各半導体チップのそれぞれに対応する前記応力緩和構造を連結する連結板部をさらに備え、
前記連結板部は、一方の縁部及び前記一方の縁部と平行な他方の縁部を有し、
前記連結板部には、前記各半導体チップ間において前記応力の干渉を抑制する応力干渉抑制部が設けられ、
前記応力干渉抑制部は、前記一方の縁部と前記他方の縁部とに直交する線上に形成した凹部を少なくとも設けることによって形成したものであることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 A heat sink having electrical conductivity and thermal conductivity;
A semiconductor chip disposed on the upper surface side of the heat sink;
Entirely made flat metal plate, and said have a stress relaxation structure for alleviating the stress applied to the semiconductor chip, and an elastic connection element that is disposed between the heat sink and the semiconductor chip ,
An external connection lead electrically connected to the upper surface side electrode of the semiconductor chip;
A resin-sealed mold comprising: a mold resin that seals the heat sink, the semiconductor chip, the elastic connector, and the external connection lead in a state where the lower surface side of the heat sink and the tip end side of the external connection lead are exposed. A semiconductor device,
The heat sink is electrically connected to the lower surface side electrode of the semiconductor chip via the elastic connector,
The stress relaxation structure is
A first folded portion is set at a predetermined position on the one end side between one end and the other end of the flat metal plate, and a second is set at a predetermined position on the other end side. Is set as a first flat plate portion between the one end portion and the first folded portion, and a second flat plate portion is provided between the other end portion and the second folded portion. When the third flat plate portion is between the first folded portion and the second folded portion,
The first flat plate portion is turned back by rotating the first flat plate portion in the first rotation direction, and the second flat plate portion is turned by the second turn back portion opposite to the first rotation direction. The first flat plate portion and the second flat plate are formed so as to be folded back so as to be rotated in the second rotation direction and the one end portion and the other end portion are separated from each other. The portion is in contact with the heat sink side, and the third flat plate portion is disposed in contact with the semiconductor chip side ,
The semiconductor chips are a plurality of semiconductor chips arranged to be connected in parallel,
The elastic connector is
Arranged between the heat sink and the plurality of semiconductor chips so as to straddle the plurality of semiconductor chips,
The stress relaxation structure corresponding to each of the semiconductor chips of the plurality of semiconductor chips,
A connecting plate portion that exists between the stress relaxation structures corresponding to each of the semiconductor chips and that connects the stress relaxation structures corresponding to the respective semiconductor chips;
The connecting plate portion has one edge and the other edge parallel to the one edge,
The connection plate portion is provided with a stress interference suppression portion that suppresses interference of the stress between the semiconductor chips,
The resin-encapsulated semiconductor device, wherein the stress interference suppression portion is formed by providing at least a concave portion formed on a line orthogonal to the one edge portion and the other edge portion .
前記応力緩和構造は、
前記第1平板部が前記第3平板部に対して所定間隔を有し、かつ、平行となるように前記第1平板部を前記第1の折り返し部で第1の回転方向に回転させるようにして折り返すとともに、前記第2平板部が前記第3平板部に対して所定間隔を有し、かつ、平行となるように前記第2平板部を前記第2の折り返し部で前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されていることを特徴とする脂封止型半導体装置。 The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1,
The stress relaxation structure is
The first flat plate portion is rotated in the first rotation direction by the first folded portion so that the first flat plate portion has a predetermined interval with respect to the third flat plate portion and is parallel to the third flat plate portion. And the second flat plate portion has a predetermined interval with respect to the third flat plate portion and is parallel to the second flat plate portion so that the second flat plate portion is parallel to the first rotation direction. A grease-sealed semiconductor device, wherein the grease-sealed semiconductor device is formed by being folded back so as to be rotated in a second rotation direction opposite to the first direction.
前記応力緩和構造は、
前記一方の端部が前記第3平板部に接触又は近接するように、前記第1平板部を前記第1の折り返し部で第1の回転方向に回転させるようにして折り返すとともに、前記他方の端部が前記第3平板部に接触又は近接するように、前記第2平板部を前記第2の折り返し部で前記第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に回転させるようにして折り返すことによって形成されていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1,
The stress relaxation structure is
The first flat plate portion is turned back in the first rotation direction so that the one end portion is in contact with or close to the third flat plate portion, and the other end is turned. The second flat plate portion is turned back by rotating the second flat plate portion in the second rotation direction opposite to the first rotation direction so that the portion contacts or approaches the third flat plate portion. A resin-encapsulated semiconductor device, characterized by being formed.
前記折り返し部は、当該折り返し部の少なくとも外周面側が丸みを帯びるように折り返されていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 The resin-encapsulated semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
The resin-encapsulated semiconductor device, wherein the folded portion is folded so that at least the outer peripheral surface side of the folded portion is rounded.
前記弾性接続子には、前記半導体チップ及び前記ヒートシンクに接する側の面の縁部には面取り部が形成されていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 The resin-encapsulated semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
2. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein a chamfered portion is formed on an edge portion of a surface of the elastic connector that is in contact with the semiconductor chip and the heat sink.
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