JPH06252317A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の基板実装時における加熱リフロ
ー時等に樹脂封止パッケージにクラックが発生するのを
防止する。 【構成】 放熱体１０のペレット搭載部１３の上面にペ
レット１６を囲むように矩形溝３０を形成し、さらにそ
の外側に溝３１を形成する。矩形溝３０とその外側溝３
１において放熱体１０のヘッダ部１１側の直線溝は非連
続に形成し、非溝部３２、３３が複数個所設けられてい
る。 【効果】 半導体装置の基板実装時における加熱リフロ
ー時等に樹脂封止パッケージ１８が加熱されて、パッケ
ージと放熱体との界面に吸湿されている水分が膨張して
も、その水蒸気は放熱体の非溝部３２、３３とパッケー
ジ１８との界面を通って外部に排出されるため、パッケ
ージにクラックが発生するのが防止される。そして、矩
形溝３０とその外側溝３１とで放熱体とパッケージとの
間における密着性および耐湿性は確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に半導体
ペレットが放熱体にボンディングされ、かつ、樹脂封止
されており、放熱体の一部である機器取付用のヘッダ部
がパッケージの側面から突出している構造のものに関
し、例えばフィン付きシングル・インライン・プラスチ
ック・パッケージを備えているパワーＩＣ（以下、パワ
ーＩＣという。）に利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーＩＣとして、良好な放熱性を確保
するためにペレットが放熱体にボンディングされてお
り、このペレットに電気的に接続されているリードが放
熱体に若干の間隙をもって対向するように配置されてお
り、前記ペレットおよびリードの一部が樹脂封止されて
いるものがある。

【０００３】なお、パワーＩＣを述べてある例として
は、特開昭５７−１５５７５５号公報や、日経ＢＰ社刊
行「日経マイクロデバイス １９８９年９月号」Ｐ９１
〜９９がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のパワーＩＣにお
いて、放熱体のペレット搭載部の上面に、リークパスを
長くして耐湿性を向上させる溝が、ペレットを取り囲む
ように環状に刻設されているものがある。

【０００５】しかしながら、上記環状の溝が周方向にお
いて完全に連続していると、パワーＩＣの基板実装時に
おいて、加熱リフロー装置に通した際に、樹脂封止パッ
ケージと放熱体との界面に吸湿されていた水分が急激な
加熱により膨張して、樹脂封止パッケージにクラックが
発生することがある。

【０００６】本発明の目的は、放熱体と樹脂封止パッケ
ージとの間における密着性および耐湿性を確保しつつ、
半導体装置の基板実装における加熱リフロー時等に樹脂
封止パッケージにクラックが発生するのを防止すること
にある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【０００９】すなわち、電子回路を作り込まれている半
導体ペレットと、半導体ペレットがボンディングされて
いる放熱体と、半導体ペレットに電気的に接続されてい
るリードと、前記放熱体にボンディングされた半導体ペ
レットおよびリードの一部を樹脂封止するパッケージと
を備えており、前記放熱体の一部である機器取付用のヘ
ッダ部が前記パッケージ側面から突出している半導体装
置において、前記放熱体の樹脂封止領域における半導体
ペレットの周辺部に溝が形成されており、この溝が非連
続に形成されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】前記した手段によれば、半導体装置の基板実装
における加熱リフロー時等に、樹脂封止パッケージと放
熱体との界面（特に、半導体ペレットの周辺）に吸湿さ
れていた水分が加熱によって膨張しても、その水蒸気は
放熱体における非溝部と樹脂封止パッケージとの界面を
通って外部に排出されるため、樹脂封止パッケージにク
ラックが発生するのを防止することができる。そして、
放熱体に形成されている溝によって樹脂封止パッケージ
と放熱体との間における密着性および耐湿性は確保され
る。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるパワーＩＣに
おける樹脂封止パッケージ成形後を示す平面図、図２
（ａ）、（ｂ）は放熱体を示す平面図およびそのｂ−ｂ
線に沿う断面図、図３は樹脂成形工程を示す正面断面
図、図４はパワーＩＣを示す斜視図である。

【００１２】本実施例において、本発明に係る半導体装
置は、パワーＩＣとして構成されている。このパワーＩ
Ｃは高出力の集積回路が作り込まれている半導体ペレッ
ト（以下、ペレットという。）１６と、ペレットがボン
ディングされている放熱体１０と、ペレットに電気的に
接続されているリードと、樹脂封止パッケージ１８とを
備えており、放熱体１０の一部であるヘッダ部１１が樹
脂封止パッケージ１８の側面から露出されている。そし
て、この放熱体１０の樹脂封止パッケージ１８内におけ
るペレット搭載部の周辺に溝３０が非連続に形成されて
いる。

【００１３】そして、このパワーＩＣは次のような製造
方法によって製造されている。以下、パワーＩＣの製造
方法を説明することにより、前記パワーＩＣの構成の詳
細を説明する。

【００１４】本実施例において、樹脂封止パッケージを
備えているパワーＩＣの製造方法には図１に示されてい
る多連リードフレームが使用される。この多連リードフ
レーム１は略同一パターンに形成された単位リードフレ
ーム６が複数個、一方向に繰り返すように隣り合わせに
並べられて連設されている。但し、以下の説明並びに図
面においては、繰り返しが理解される単位のみが示され
ている。これは他の構成についても同様である。

【００１５】単位リードフレーム６は導電材料を用いて
プレス加工により略長方形の板形状に一体成形されてお
り、一長辺の一部が切り欠かれた略長方形枠形状の外枠
２と、外枠２の切欠部において先端部が後記するペレッ
トを取り囲むように配設されている複数本のインナリー
ド３と、各インナリード３に一体的にそれぞれ連接され
ているとともに、外枠２の一辺に保持されている複数本
のアウタリード４と、隣り合うアウタリード４、４間に
架橋されているとともに、外枠２に保持されているダム
５とを備えている。外枠２の切欠部における両脇には放
熱体連結部７がインナリード３の方向にそれぞれ突出し
ており、これらの連結部７には小孔８が先端部に配され
て肉厚方向に貫通するようにそれぞれ開設されている。

【００１６】パワーＩＣに使用される際、前記構成にか
かる単位リードフレーム６には放熱性を確保するための
放熱体１０が組み付けられる。放熱体１０は図２に示さ
れているように構成されている。

【００１７】放熱体１０は銅等のような熱伝導性の良好
な導電材料が用いられてプレス加工により一体成形され
ており、ヘッダ部１１と搭載部１３とから構成されてい
る。ヘッダ部１１は略長方形の板形状に形成されてお
り、その両端部には取付孔１２がこのパワーＩＣを電気
機器等に実装する際にねじ部材等を挿通し得るようにそ
れぞれ開設されている。

【００１８】搭載部１３は略台形の板形状に形成されて
おり、その一端面（以下、上面とする。）にはペレット
１６が略中央部に配されて、銀ペーストによる接着等の
ような適当な手段によりボンディングされている。搭載
部１３における台形の長辺の両脇にはリードフレーム連
結部１４がその上面から若干隆起するように、かつ、外
向きにそれぞれ突設されており、両連結部１４には突起
１５が上向きにそれぞれ突設されている。

【００１９】搭載部１３の上面にはリークパスを長く
し、かつ、密着性を向上させる２条の溝３０および３１
が内外に配されて形成されている。内側の溝３０はペレ
ット１６を取り囲むように矩形の略環状に刻設されてお
り、この内側溝３０のヘッダ部１１側に位置している直
線溝３０ａは非連続に形成されており、非溝部３２が複
数個所に設けられている。

【００２０】外側の溝３１は上記矩形溝３０の外側に刻
設されており、内側の矩形溝３０における非連続直線溝
３０ａに平行に配置されている直線溝３１ａと、その両
端からハ字形状に形成され搭載部１３の端縁まで延びて
いる一対の直線溝３１ｂとで構成されている。この外側
の溝３１において、上記矩形溝３０の非連続直線溝３０
ａに平行に形成されている直線溝３１ａも非連続に形成
されており、非溝部３３が複数個所に設けられている。
そして、内側溝３０とその外側溝３１において非連続直
線溝３０ａ、３１ａ部における非溝部３２、３３は互い
に対向する位置に配置されている。

【００２１】上記内外の溝３０、３１の断面形状は図２
（ｂ）に示されているように、Ｖ字形状にそれぞれ形成
されているが、Ｕ字形状やＷ字形状等、他の形状でもよ
い。

【００２２】放熱体１０の矩形溝３０で囲まれた領域
と、その領域から矩形溝３０の非溝部３２および外側溝
３１の非溝部３３を通って垂直に樹脂封止領域を越えた
位置まで延びている直線状の領域とに、Ａｇ等の金属め
っき３４が被着されている。

【００２３】そして、リードフレーム連結部１４の突起
１５は前記単位リードフレーム６における放熱体連結部
７の小孔８にそれぞれ嵌入される。これにより、放熱体
１０と単位リードフレーム６とは規定する間隙を置いて
対向するように重ね合わされて、組み付けられる。

【００２４】この組付状態において、インナリード３群
の先端部はペレット１６の四辺を取り囲むように配設さ
れることになり、これらインナリード３の先端部とペレ
ット１６の各電極パッド（図示せず）との間にはボンデ
ィングワイヤ１７がそれぞれ橋絡される。これにより、
ペレット１６に作り込まれた集積回路は各パッド、ワイ
ヤ１７およびインナリード３を通じてアウタリード４に
電気的に引き出されることになる。

【００２５】前述のように、ワイヤボンディング工程を
経た多連リードフレーム１および放熱体１０の組立体
は、図３に示されているように、トランスファ成形装置
２０により樹脂封止パッケージ１８を成形される。

【００２６】この成形装置２０は型締め装置（図示せ
ず）等により互いに型合わせされる上型２１と下型２２
とを備えており、上型２１と下型２２との合わせ面に
は、互いに協働してキャビティー２３を形成する一対の
凹所２３ａ、２３ｂが複数組、一方向に整列されてそれ
ぞれ没設されている。

【００２７】上型２１の合わせ面にはサブランナ２５が
複数本（但し、図面では１本のみが示されている。）、
隣り合うキャビティー凹所２３ａと２３ａとの間におい
てキャビティーの整列方向と直角方向に延びるように配
されて没設されており、このサブランナ２５の一端は成
形材料圧送源としてのポット（図示せず）に連通された
メインランナに流体的に接続されている。

【００２８】サブランナ２５の他端部にはゲート２６が
一対、左右両向きに配されて、隣り合うキャビティー２
３、２３内に連通するようにそれぞれ開設されており、
ゲート２６はサブランナ２５に送給されて来る成形材料
をキャビティー２３に注入し得るように構成されてい
る。

【００２９】パッケージ１８が樹脂成形される際、多連
リードフレーム１と放熱体１０との組立体は下型２２上
に、各ペレット１６が各キャビティー凹所２３ｂ内の略
中央部にそれぞれ位置するようにセットされる。

【００３０】続いて、上型２１と下型２２とが型締めさ
れた後、成形材料としての樹脂がメインランナ、サブラ
ンナ２５を通じて各ゲート２６から各キャビティー２３
にそれぞれ注入され、各キャビティー２３によりパッケ
ージ１８がそれぞれ樹脂成形される。

【００３１】パッケージ１８の樹脂成形後、上型２１と
下型２２とが互いに離反されて開かれ、成形製品が成成
装置２０から取り外される。

【００３２】このようにして、ペレット１６、インナリ
ード３、ボンディングワイヤ１７および放熱体１０の搭
載部１３は樹脂を用いて成形されたパッケージ１８によ
り樹脂封止される。この状態において、アウタリード４
群はパッケージ１８の一側面から１列に整列された状態
で突出されており、これにより、ペレット１６の集積回
路はボンディングワイヤ１７、インナリード３およびア
ウタリード４を通じてパッケージ１８の外部に引き出さ
れる。

【００３３】放熱体１０はそのヘッダ部１１がアウタリ
ード４群とは反対側の側面においてパッケージ１８から
突出されているとともに、搭載部１３の裏面がパッケー
ジ１８の裏面において露出されている。

【００３４】その後、リード切断工程等を経て、図４に
示されているように、樹脂封止パッケージを備えている
パワーＩＣ３５が製造される。

【００３５】このパワーＩＣ３５はそのアウタリード４
群が基板に形成されているスルーホールやランド部に、
はんだリフローによってはんだ付けされて実装される。
このはんだ付け作業時に、樹脂封止パッケージ１８が加
熱されるため、放熱体１０における矩形溝３０およびそ
の外側溝３１とで囲まれている領域と樹脂封止パッケー
ジ１８との界面に吸湿されていた水分が膨張する。この
水分の膨張力が樹脂封止パッケージ１８の内部に籠もる
と、樹脂封止パッケージ１８にクラックが発生する。

【００３６】しかし、本実施例においては、その水蒸気
は矩形溝３０とその外側溝３１とに形成されている非溝
部３２、３３と樹脂封止パッケージ１８との界面を通っ
て外部に排出されるため、樹脂封止パッケージ１８にク
ラックが発生するのが防止される。

【００３７】さらに、本実施例においては、放熱体１０
における上記水分の排出領域にはＡｇ等の金属めっき３
４が被着されていることによって、その部分においては
樹脂封止パッケージ１８との密着性が低減するため、上
記膨張した水分の排出がより効果的に行われる。

【００３８】一方、矩形溝３０とその外側溝３１とによ
って、放熱体１０と樹脂封止パッケージ１８との間にお
ける密着性および耐湿性は確保される。

【００３９】前記実施例によれば次の効果が得られる。 放熱体１０にペレット１６を取り囲む矩形溝３０と
その外側に溝３１を刻設し、それらの溝３０、３１の一
部を非連続として非溝部３２、３３を設けたことによっ
て、パワーＩＣ３５の基板実装時におけるはんだリフロ
ー時等に樹脂封止パッケージ１８が加熱されて、放熱体
１０における矩形溝３０およびその外側溝３１とで囲ま
れている領域と樹脂封止パッケージ１８との界面に吸湿
されていた水分が膨張しても、その水蒸気は前記非溝部
３２、３３と樹脂封止パッケージ１８との界面を通って
外部に排出されるため、樹脂封止パッケージ１８にクラ
ックが発生するのが防止される。

【００４０】 放熱体１０の矩形溝３０で囲まれた領
域と、その領域から矩形溝３０の非溝部３２および外側
溝３１の非溝部３３を通って垂直に樹脂封止領域を越え
た位置まで延びている直線状の領域とに、Ａｇ等の金属
めっき３４を被着したことによって、金属めっき３４が
被着されている部分は樹脂封止パッケージ１８との密着
性が低下するため、前記における水分の排出が効果的
になされる。

【００４１】 前記非溝部３２、３３を内外の溝３
０、３１における樹脂封止パッケージ１８と接触し合っ
ているヘッダ部１１側に配置させたことにより、前記
における水分の排出が効果的になされる。

【００４２】 前記非溝部３２、３３を互いに対向す
る位置に設けたことにより、前記における水分の排出
が効果的になされる。

【００４３】 前記矩形溝３０とその外側溝３１とに
よって放熱体１０と樹脂封止パッケージ１８との間にお
ける密着性および耐湿性を充分に確保することができ
る。

【００４４】図５（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例
であるパワーＩＣの放熱体をそれぞれ示す各平面図であ
る。

【００４５】図５（ａ）は実施例２を示す。本実施例２
は上記実施例１とは矩形溝とその外側溝における非溝部
の位置を異にしているもので、その他の構成は同じであ
る。本実施例２においては、ヘッダ部１１側に位置して
いる互いに平行な非連続直線溝３０ａ、３１ａにおける
非溝部３２、３３を、実施例１におけるように互いに対
向する位置に配置させずに、互いにずれた位置になるよ
うに千鳥状に設けたものである。

【００４６】上記構成により、実施例１に比べて、外部
から樹脂封止パッケージ１８内のペレット１６部分に水
分が浸入しにくくなり、耐湿性が向上する。

【００４７】図５（ｂ）は実施例３を示す。本実施例３
も上記実施例１とは矩形溝とその外側溝における非溝部
の位置を異にしているもので、その他の構成は同じであ
る。本実施例３においては、矩形溝３０に設ける非溝部
３２はヘッダ部１１側に配置する直線溝と直交する一対
の対向する直線溝部に設け、外側溝３１に設ける非溝部
３３はハ字形状に形成されている一対の直線溝部に設け
たものである。

【００４８】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４９】例えば、上記実施例におけるように、放熱
体の所定個所にＡｇ等の金属めっきを被着するのが望ま
しいが、被着しなくともよい。

【００５０】また、金属めっきを施す領域は上記実施例
で示したものに限らないことはいうまでもなく、適宜選
定すればよい。

【００５１】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるパワー
ＩＣ技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、パワートランジスタ等の半導体
装置全般に適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００５３】放熱体の樹脂封止領域における半導体ペレ
ットの周辺部に溝が形成されており、この溝が非連続に
形成されていることにより、半導体装置の基板実装時等
における加熱リフロー時等に、樹脂封止パッケージと放
熱体との界面に吸湿されていた水分が膨張しても、その
水蒸気は放熱体における非溝部と樹脂封止パッケージと
の界面を通って外部に排出されるため、樹脂封止パッケ
ージにクラックが発生するのを防止することができる。
そして、放熱体に形成されている溝によって樹脂封止パ
ッケージと放熱体との間における密着性および耐湿性は
確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるパワーＩＣにおける樹
脂封止パッケージ成形後を示す平面図である。

【図２】（ａ）は放熱体を示す平面図、（ｂ）はｂ−ｂ
線に沿う拡大断面図である。

【図３】樹脂成形工程を示す正面断面図である。

【図４】パワーＩＣを示す斜視図である。

【図５】（ａ）は本発明の実施例２であるパワーＩＣに
おける放熱体を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施例３
であるパワーＩＣにおける放熱体を示す平面図である。

【符号の説明】

１…多連リードフレーム、２…外枠、３…インナリー
ド、４…アウタリード、５…ダム、７…放熱体連結部、
８…透孔、１０…放熱体、１１…ヘッダ部、１２…取付
孔、１３…搭載部、１４…リードフレーム連結部、１５
…突起、１６…ペレット、１７…ボンディングワイヤ、
１８…樹脂封止パッケージ、２０…成形装置、２１…上
型、２２…下型、２３…キャビティー、２５…サブラン
ナ、２６…ゲート、３０…矩形溝、３０ａ、３１ａ…非
連続直線溝、３１…外側溝、３２、３３…非溝部、３４
…金属めっき、３５…ＩＣ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路を作り込まれている半導体ペレ
   ットと、半導体ペレットがボンディングされている放熱
   体と、半導体ペレットに電気的に接続されているリード
   と、前記放熱体にボンディングされた半導体ペレットお
   よびリードの一部を樹脂封止するパッケージとを備えて
   おり、前記放熱体の一部である機器取付用のヘッダ部が
   前記パッケージ側面から突出している半導体装置におい
   て、 前記放熱体の樹脂封止領域における半導体ペレットの周
   辺部に溝が形成されており、この溝が非連続に形成され
   ていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記溝の非連続部分が前記放熱体のヘッ
   ダ部側に位置していることを特徴とする請求項１記載の
   半導体装置。
3. 【請求項３】 前記放熱体において溝の内側から樹脂封
   止パッケージの側面位置までにわたって金属めっきが被
   着されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装
   置。