JPH02238653A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に係り、特に放熱性に優れた半導体
装置の構造に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の放熱性を向上させる方法としては、装置表
面に放熱フィンを設けることが有効であり、従来、特開
昭５５−１０５３５４号、あるいは特開昭６０−６３９
５２号公報に記載されているように、あらかじめフィン
形状に成形した高熱伝導部材を装置表面に接着あるいは
ろう付けによって取り付ける方法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術において、半導体装置表面に複雑な形状の
放熱フィンが取り付けられているため、半導体装置の搬
送あるいは保管時に大きな容積を占有し、しかも汎用の
基板搭載機による基板実装の自動化が難しいなど取扱い
性上の問題があった。

さらに樹脂封止型半導体装置の場合、成形済みの放熱フ
ィンを樹脂で一体にモールドして固定することが困難な
ため、樹脂モートド後に放熱フィンを取り付ける工程が
必要となり、組立工程数が増加するとともに、取付け部
の熱伝達性能も低下するという問題があった。

本発明の目的は取扱い性に優れた放熱フィン付半導体装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、組立性に優れた放熱フィン付樹脂
封止型半導体装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、放熱フィンに形状記憶合金
を使用したものである。

〔作用〕

半導体装置の組立にあたっては、あらかじめ高温で形状
記憶合金に所定の放熱フィン形状を記憶させ、その後低
温で平たんな形状に再成形した部材を使用する。上記放
熱部材は、変態点以上に加熱されるまでは平たんな状態
を保持し、変態点以上に加熱されると、放熱フィン形状
に復元する。

したがって、変態点以上への加熱を、基板へのはんだ付
け時もしくはその後の工程で行うようにすれば、半導体
装置の搬送・保管あるいは基板搭載時における放熱部材
の寸法及び凹凸を小さくすることができ、取り扱い性が
向上する。加熱を行った後は、放熱部材はフィンとして
機能するので、半導体装置動作時に十分な放熱性能を得
ることができる。また樹脂封止型半導体装置の場合、平
だんな形状の放熱部材は容易に樹脂モールド用金型の内
部に配置することができるので、樹脂モールド時に一体
で半導体装置に取り付けることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は、本発明の一実施例である摺脂封止型半導体装
置の最終的な使用状態における断面図である。第１図に
おいて、半導体素子１は、タブ２の上に接着剤などを用
いて固定され、半導体素子上上面に形成された電気回路
は、タブ２の周囲に配設されたりード３と、金属細線４
によって電気接続されている。これらの各部材は、リー
ド３の外部引出し部を除いて樹脂５によってモールドさ
れ、樹脂５外部のりード３は、基板あるいはソケットな
どとの接続のため、所定の形状に成形される。半導体装
置表面には、形状記憶合金よりなる放熱部材６が、その
一部を樹脂５でモールドすることによって固定されてい
る。放熱部材６は、フイン７を有しており、フイン７は
、樹脂モールド直後の段階では図中に一点鎖線で示すよ
うに平たんになっている。また、半導体装置の最終的な
使用状態では、図中にハツチングで示すように放熱部材
６から突き出している。

放熱部材６には、Ｔ　ｉ　−　Ｎ　ｉ系あるいはＣｕ系
などの形状記憶合金で、変態点が樹脂５のモールド温度
以上にある材料を使用する。第１図の樹脂封止型半導体
装置を組立てるには、あらかじめ第２図に示すような手
順で放熱部材６を成形しておく。すなわち、１枚の形状
記憶合金板をプレスなどによって加工し、まず高温で第
２図の（ａ）に示すような最終的な放熱部材６の形状を
記憶させておく。次に、この放熱部材６のフィン７部分
を低温で塑性変形させ、第２図の（ｂ）に示すような平
たんな形状にする。第２図の（ｂ）の平たんな放熱部材
６を、他の部材と共にモールド金型内に配置し、樹脂５
でモールドすれば、半導体装置への放熱部材６の取り付
けは完了する。上記のようにして得られた樹脂封止型半
導体装置は、放熱部材６が平たんな形状のままとなって
いるので、搬送や保管の際に大きな容積を専有すること
がない。また複雑な形状の突起部分がないので、汎用の
基板搭載機で容易に取り扱うことができ、実装の自動化
に適している。基板搭載終了後は、放熱部品６あるいは
半導体装置全体、あるいは基板全体を形状記憶合金の変
態点以上に加熱することによって、放熱部品６が第２図
の（ｂ）の状態から第２図の（．）の状態に復元するの
で、半導体装置動作時に半導体素子１で発生する熱は、
半導体装置表面から突き出したフイン７によって効率良
く放散され、優れた放熱性能を得ることができる。

なお、形状記憶合金の変態点を、樹脂モールド温度と基
板実装時のはんだ付け温度との中間となるように選定す
れば、放熱部品６の形状復元のための加熱を独立して行
うことが不要になり、１回の加熱ではんだ付け実装と形
状復元の両方を行うことができる。

第１図の実施例のような樹脂封止型半導体装置の場合、
放熱部材６の形状復元は、樹脂モールド後であれば、ど
の時点で行っても良い。樹脂封止型半導体装置自体の製
造工程内で形状復元を行った場合、搬送，保管あるいは
実装時などにおける取り扱い性の改善効果は得られない
。しかし平たんな形状に成形された放熱部材６をモール
ド金型内に配置しておくことによって、フイン７の付い
た高性能な放熱部材６を樹脂モールドと同時に半導体装
置に取り付けることができるので、組立てを簡単化でき
ると共に、強固な接着による優れた熱伝達性能を得るこ
とができる。

タブ２とリード３は、通常Ｆ　ｅ　−　Ｎ　ｉ合金ある
いはＣｕ合金などの金属薄板からなるリードフレーム内
に一体で成形され、樹脂モールド後に切り離される。本
発明は、必ずしもこのようなリードフレーム構造に限定
するものではなく、タブ２とリ一ド３が別個の材料で形
成されていても良いし、タブ２部分が金属以外の例えば
高分子フイルムなどで形成され、その上に半導体素子１
が固定されていても良い。また、タブ２を廃して、リー
ド３を半導体素子上の下部まで延長させ、その上に半導
体素子１を固定しても良い。

半導体素子１をリードフレームに取り付ける向きは、半
導体素子１の反回路形成面側をリードフレーム側に向け
て取り付けても良いし、また回路形成面側をリードフレ
ーム側に向けても良い。さらに、樹脂５外部でリード３
を折り曲げ成形する向きと、リードフレームの半導体素
子１取り付け面との関係についても、第１図に示すよう
に、リード３を半導体素子１取り付け面とは逆の側に折
り曲げる場合に限定するものではない。リード３をリー
ドフレームの半導体素子１取り付け面側に折り曲げ、第
１図の放熱部材６の上方でリード３を基板に接続しても
良いし、また折り曲げを行わなくても良い。

上記のように、半導体素子１，リード３及び基板の間の
位置関係には種々の組合せがあり得る。

しかし、いずれの場合でも放熱部材６は、基板から離れ
た側の半導体装置表面に取り付ける方が、より高い放熱
性能を得ることができる。ただし、半導体装置の実装形
態によっては、半導体装置表面の複数の面に放熱部材６
を取り付けることも有効であり、また、１つの面に複数
個に分割した放熱部材６を取り付けても良い。

放熱部材６をモールド金型内に配置するには、半導体装
置の放熱部材６を取り付け面が下側になるようにモール
ド金型を構成し、モールド金型の底部に放熱部材６を設
置すれば良い。また放熱部材６自体のばね力によってモ
ールド金型の上部あるいは底部に固定しても良い。放熱
部材６の一部をスポット溶接やろう付け、接着などによ
って、あらかじめリードフレームに固定しておけば、モ
ールド金型への各部材の配置を１回で行うことができる
。さらに、複数個の半導体装置の放熱部材６を互いに連
結した状態で成形し、同じく複数個の半導体装置用に連
結したリードフレームと組み合わせて樹脂モールドし、
その後切り離しても良い。

放熱部材６の形状は、必ずしも第２図の形状に限定する
ものではなく、要求される放熱性能や冷却空気の流れの
条件などに応じて、フイン７の幅，高さ，間隔，枚数，
方向などを任意に調節して良い。また、１枚の形状記憶
合金板内にすべての部分を形成する必要はなく、第３図
に示すように、放熱部材６の本体６　−　ａの表面にフ
イン７を取り付けても良いし、また第４図に示すように
形状記憶合金のブロックから切削加工，塑性加工などに
よって、放熱部材６の本体６　−　ａとフイン７を一体
で成形しても良い。第３図及び第４図の場合、それぞれ
の（ａ）のような最終形状を記憶させた放熱部材６を、
低温で（ｂ）に示すような平たんな形状に成形する。第
３図のようにフィン７を放熱部材の本体６−ａに取り付
ける場合、放熱部材の本体６　−　ａは必ずしも形状記
憶合金である必要はなく、フイン７の部分だけを形状記
憶合金としても良い。なお、フイン７の形状は、角型平
板状に限定するものではなく、棒状あるいは曲面状など
種々の形状を使用することができる。

第５図は、本発明の他の実施例である樹脂封止型半導体
装置の断面図である。第５図において、放熱部材６には
、樹脂５内部に食い込む形で突起８が設けられており、
これによって放熱部材６の固定強度及び、樹脂５と放熱
部材６の間の熱伝達性能を向上させることができる。こ
の場合の放熱部材６の成形では、まず高温で第４図に示
した最終形状を記憶させ、次に低温でフイン７のみを塑
性変形させて、平たんにすれば良い。突起８など、放熱
部材６のうちのフイン７以外の部分では、低温成形後も
最終形状を保持していることが望ましむ）。

第６図は、本発明のさらに他の実施例である樹脂封止型
半導体の断面図である。第６図において、放熱部材６は
、樹脂５の表面に接着剤９によって樹脂モールド後に取
り付けられている。本実施例の場合、放熱部材６の樹脂
モールド固定による組立て工程数の低減、及び放熱部材
６取り付け部の熱伝達性能向上という効果は得られない
。しかし、平たんな形状に成形した状態で放熱部材６を
取り付けることによって、搬送，保管あるいは実装時な
どにおける取扱い性は改善することができる。

第７図は、本発明のさらに他の実施例である樹脂封止型
半導体装置の断面図である。第７図にお（１ｌ） いて、半導体素子１は金属ブロック状のタブ２に固定さ
れ、形状記憶合金よりなる放熱部材６は、接着剤または
ろう材などによって直接タブ６に取付けられている。放
熱部材６のフイン７は、半導体装置の組み立て時には平
たんな形状に成形されており、使用時の図示のような形
状に復元する点は、前記実施例の場合と同様である。本
実施例のように、放熱部材６を、間に樹脂５を介するこ
となく直接金属製のタブ２に取り付けることによって、
半導体素子１と放熱部材６の間の熱伝達が良好となり、
高い放熱性能を得ることができる。放熱部材６の取り付
けは、樹脂モールドの前後いずれに行うことも可能であ
る。樹脂モールドの前後いずれに行うかによって効果の
異なる点は、第１図及び第６図の実施例で述べた点と同
様である。

第８図は、本発明をピン・グリッド・アレイ型の樹脂封
止型半導体装置に適用した場合の実施例を示す断面図で
ある。第７図において、樹脂基板１ｏにはあらかじめ複
数のスルーホールが設けられ、各スルーホールにはピン
状のりード３が挿入されている。樹脂基板１０の上面に
はメタライズ配線１１が施されており、リード３と電気
接続されている。半導体素子１は、上記のように構成さ
れた樹脂基板１０上に接着剤などによって固定され、半
導体素子１上面の電気回路と前記メタライズ配線１１が
金属細線４によって電気接続されたのち、半導体素子１
を含む樹脂基板１０上部が樹脂５によってモールドされ
る。樹脂５上面には形状記憶合金よりなる放熱部材６が
、樹脂モールド時に樹脂５によって固定されるか、ある
いは樹脂モールド後に接着剤によって固定されている。

第８図に示したように、本発明はピン・グリッド・アレ
イ型の樹脂封止型半導体装置に対しても適用することが
でき、取り扱い性，組立て性、あるいはその両方を向上
させることができる。

第９図は，本発明のセラミック封止型半導体装置に適用
した場合の実施例を示す断面図である。

第９図において、半導体素子１はセラミックス製のベー
ス」−２に接着剤あるいは低融点ガラスなどによって固
定され、金属細線４によってリート３と電気接続されて
いる。ベース１２の半導体素子１搭載面側はセラミック
ス製のキャップ１３によって覆われ、ベース１２とキャ
ップ１３は、低融点ガラス１４によって接着されている
。形状記憶合金よりなる放熱部材６は、上記の封止が終
ったのち、ベース１２側表面に接着剤９によって取り付
けられる。放熱部材６には、あらかじめ高温で最終的な
形状を記憶させ、その後低温で平たんな形状に再成形し
たものを使用する。半導体装置を基板に搭載したのち、
形状記憶合金の変態点以上に加熱することによって、そ
れまでの搬送，保管あるいは実装時における取り扱い性
を向上させることができる。

第９図の実施例のように中空の封止構造を有する半導体
装置の場合、半導体素子１で発生した熱は、キャップ１
３側には伝達されにくい。したがってリード３と基板と
の接続はキャップ１３側で行い、放熱部材６をベース１
２側に取り付けることが望ましい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体装置の組立，搬送，保管あるい
は実装などの段階における放熱部材の寸法及び凹凸を小
さくできるので、以下に記載されるような効果を奏する
。

すなわち、搬送及び保管などの段階では、半導体装置の
専有する容積を小さくすることができ、基板実装の段階
では、汎用の基板搭載機による自動化が容易になるなど
、取り扱い性を向上させる効果がある。また、樹脂封止
型半導体装置の組立てにおいては、樹脂モールドと同時
に放熱部材の取り付けを行うことができるので、組立て
に要する工程数を低減できるとともに、強固な接着によ
る優れた熱伝達性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体装置を示す断面図、
第２図は第１図の放熱部材の成形過程を示す斜視図、第
３図及び第４図は夫々放熱部材の他の構造例とその成形
過程を示す断面図、第５図は本発明の他の実施例の半導
体装置を示す断面図、第６図及び第７図は夫々本発明の
さらに他の実施例の半導体装置を示す断面図、第８図は
本発明をピン・グリッド・アレイ型樹脂封止型半導体装
置に適用した場合の一実施例を示す断面図、第９図は本
発明をセラミックス封止型半導体装置に適用した場合の
一実施例を示す断面図である。 １・・・半導体素子、２・・・タブ、３・・・リード、
４・・・金属細線、５・・・樹脂、６・・・放熱部材、
６　−　ａ・・・放熱部材本体、７・・・フィン、８・
・・突起、９・・・接着剤，１ｏ・・・樹脂基板、１１
・・・メタライズ配線、１２・・・ベース、１３・・・
キャップ、１４・・・低融点ガラス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子の周囲を封止材で封止し、封止材表面に
   形状記憶合金よりなる放熱フィンを設けたことを特徴と
   する半導体装置。 ２、半導体素子を樹脂によつてモールドし、複数のリー
   ドを介して樹脂内外の電気接続を行う構造の樹脂封止型
   半導体装置において、樹脂表面と各リードとの交差部が
   互いに形成する平面とは異なる部分の半導体装置表面に
   、形状記憶合金からなる放熱フィンを設けたことを特徴
   とする樹脂封止形半導体装置。