JPH09153576A - Semiconductor device with heat sink - Google Patents
Semiconductor device with heat sinkInfo
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- JPH09153576A JPH09153576A JP7312388A JP31238895A JPH09153576A JP H09153576 A JPH09153576 A JP H09153576A JP 7312388 A JP7312388 A JP 7312388A JP 31238895 A JP31238895 A JP 31238895A JP H09153576 A JPH09153576 A JP H09153576A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はパッケージに放熱用
のヒートシンクを備える半導体装置に関し、特にヒート
シンクをパッケージに接着する構成の半導体装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a heat sink for heat dissipation in a package, and more particularly to a semiconductor device having a structure in which a heat sink is bonded to the package.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の高速化、高集積化に伴う消
費電力の増加により、半導体装置のパッケージ内に内装
する半導体素子からの発熱量も増加する傾向にあり、こ
の熱を効果的に放熱することが要求される。この放熱手
法の一つとして、半導体装置のパッケージにヒートシン
クを設ける構成があり、半導体装置とは別体に形成され
たヒートシンクをパッケージにネジや接着剤により一体
化した半導体装置が提案されている。例えば、図７のよ
うに、リードフレーム１のアイランド１ａに半導体素子
２を搭載し、金属ワイヤ３で電気接続を行った上で全体
を樹脂４で封止してパッケージ５を構成している半導体
装置では、パッケージ５の上面に金属材で形成したヒー
トシンク６を接着剤１０により接着している。このよう
に構成すれば、半導体素子２で発生した熱は、樹脂４及
び接着剤１０を介してヒートシンク６に伝達され、ヒー
トシンク６の表面積が大きいことから、ここから効果的
に放熱されることになる。2. Description of the Related Art Due to the increase in power consumption accompanying the increase in speed and integration of semiconductor devices, the amount of heat generated from the semiconductor elements mounted inside the package of the semiconductor device tends to increase, and this heat is effectively radiated. Required to do so. As one of the heat dissipation methods, there is a structure in which a heat sink is provided in a package of a semiconductor device, and a semiconductor device in which a heat sink formed separately from the semiconductor device is integrated with the package by a screw or an adhesive has been proposed. For example, as shown in FIG. 7, a semiconductor device 2 is mounted on an island 1a of a lead frame 1, electrically connected by a metal wire 3, and then sealed entirely with a resin 4 to form a package 5. In the device, a heat sink 6 formed of a metal material is bonded to the upper surface of the package 5 with an adhesive 10. According to this structure, the heat generated in the semiconductor element 2 is transferred to the heat sink 6 via the resin 4 and the adhesive 10, and since the surface area of the heat sink 6 is large, it can be effectively radiated from there. Become.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような従来のヒー
トシンクを有する半導体装置では、パッケージ５からの
熱を効果的にヒートシンク６に伝達させるためには、両
者間に介在される接着剤１０はパッケージ５とヒートシ
ンク６との間に均一な膜として形成される必要がある。
このような、接着剤１０によるヒートシンク６の接着
は、例えは、パッケージ５の上面に接着剤１０をディス
ペンサ等により滴下し、しかる上でヒートシンク６をパ
ッケージ５の上面に押圧し、接着剤１０をこの押圧力で
押し広げて接着を行う方法がとられている。しかしなが
ら、この方法では、接着剤１０の量が少ないと、接着剤
１０がパッケージ５とヒートシンク６との接着面に好適
に広がらず、両者の接着面の面積が低減され、熱の伝導
効率が低下される。また、接着剤１０の量が多いと、接
着剤１０が両者の間から周辺部に溢れ出し、半導体装置
の品質を低下させる原因となる。In a semiconductor device having such a conventional heat sink, in order to effectively transfer the heat from the package 5 to the heat sink 6, the adhesive 10 interposed between the two is used. It is necessary to form a uniform film between the heat sink 5 and the heat sink 6.
Such adhesion of the heat sink 6 with the adhesive 10 is performed, for example, by dropping the adhesive 10 onto the upper surface of the package 5 with a dispenser or the like and then pressing the heat sink 6 against the upper surface of the package 5 to remove the adhesive 10. A method is adopted in which the pressing force is used to spread and bond. However, in this method, when the amount of the adhesive 10 is small, the adhesive 10 does not spread appropriately on the bonding surface between the package 5 and the heat sink 6, the area of the bonding surface between the two is reduced, and the heat conduction efficiency is reduced. To be done. Further, when the amount of the adhesive 10 is large, the adhesive 10 overflows from the space between the two to the peripheral portion, which causes deterioration of the quality of the semiconductor device.
【０００４】このため、例えば、特開平５−４７９７１
号公報では、図８のように、ヒートシンク６の接着面
に、その周辺に沿った溝６Ａを形成し、余分な接着剤１
０を溝６Ａで溜め、周辺部に流れ出ないようにしたもの
が提案されている。しかしながら、この構成では、同図
に示すように、パッケージ上に滴下された接着剤１０は
略円形に広がって行くため、ヒートシンクの各辺に沿う
領域では接着剤１０が溝６Ａに達し、接着剤１０が順次
溝６Ａ内に送りこまれて溝６Ａ内に溜まるため、各角部
の領域ではその分だけ接着剤が不足することになり接着
剤１０が溝６Ａにまで達することがない状態が生じる。
このため、各角部では、溝６Ａ内に流入された接着剤と
達しない接着剤との間に空隙が生じ、この領域において
パッケージとヒートシンクとが接着されなくなり、この
領域での熱伝導効率が低下され、放熱性が劣化されるこ
とになる。Therefore, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-47971.
In the publication, as shown in FIG. 8, a groove 6A is formed along the periphery of the adhesive surface of the heat sink 6, and the excess adhesive 1
It has been proposed that 0 is stored in the groove 6A so as not to flow out to the peripheral portion. However, in this configuration, as shown in the figure, since the adhesive 10 dropped on the package spreads out in a substantially circular shape, the adhesive 10 reaches the groove 6A in the region along each side of the heat sink, and the adhesive 10 Since the adhesive 10 is sequentially fed into the groove 6A and accumulated in the groove 6A, the adhesive becomes insufficient in the area of each corner, and the adhesive 10 does not reach the groove 6A.
Therefore, at each corner, a gap is generated between the adhesive that has flowed into the groove 6A and the adhesive that does not reach the groove, and the package and the heat sink are no longer bonded in this region, and the heat transfer efficiency in this region is increased. As a result, the heat dissipation is deteriorated.
【０００５】したがって、この従来の構成では、必要以
上の接着剤を滴下させることになり、結果として接着剤
の膜厚が増大され、パッケージからヒートシンクへの熱
伝導の効率が全面において劣化されてしまうことにもな
る。また、周辺部に生じる前記した空隙によって接着剤
が不均一なものとなり、半導体装置を基板に実装する際
のリフロー等の熱処理工程時に、接着界面に熱応力が発
生し、クラックが発生することもある。Therefore, in this conventional structure, an excessive amount of adhesive is dropped, resulting in an increase in the film thickness of the adhesive and a deterioration in the efficiency of heat conduction from the package to the heat sink. It will also happen. In addition, the above-described voids generated in the peripheral portion make the adhesive non-uniform, and thermal stress is generated at the bonding interface during the heat treatment step such as reflow when mounting the semiconductor device on the substrate, which may cause cracks. is there.
【０００６】本発明の目的は、接着剤によるパッケージ
とヒートシンクとを全面において均一に接着でき、かつ
接着剤の膜厚を必要以上に増大することがなく、パッケ
ージからヒートシンクへの熱伝導効率を高めて放熱性に
優れた半導体装置を提供することにある。An object of the present invention is to improve the efficiency of heat transfer from the package to the heat sink without the need to increase the film thickness of the adhesive more than necessary, because the package and the heat sink can be evenly bonded over the entire surface with the adhesive. Another object is to provide a semiconductor device having excellent heat dissipation.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体素子を
封止したパッケージと、このパッケージに接着剤を用い
てヒートシンクを一体化した半導体装置において、パッ
ケージとヒートシンクの少なくとも一方の接着面に円形
の溝を形成したことを特徴とする。この円形の溝は同心
状をした複数の溝で構成され、さらには同心状をした複
数の溝は、半径方向の放射溝により互いに連結されるこ
とが好ましい。また、溝で囲まれる面積は、ヒートシン
クとパッケージとの接着面の８０％以上であることが好
ましい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is sealed and a heat sink is integrated with this package by using an adhesive, and at least one of the package and the heat sink has a circular bonding surface. The groove is formed. It is preferable that the circular groove is composed of a plurality of concentric grooves, and further that the concentric grooves are connected to each other by radial radial grooves. Further, the area surrounded by the groove is preferably 80% or more of the bonding surface between the heat sink and the package.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の半導体装置の部分分
解斜視図、図２はヒートシンクを下方からみた斜視図と
その底面図、図３は組立状態の断面図である。半導体装
置は、リードフレーム１のアイランド部１ａに半導体素
子２を搭載し、半導体素子２の電極とリードフレーム１
のインナーリード１ｂとを金属ワイヤ３で電気接続す
る。そして、これらアイランド１ａ、半導体素子２、イ
ンナーリード１ｂ、金属ワイヤ３を樹脂４で封止して偏
平でかつ平面形状か矩形をしたパッケージ５を構成して
いる。一方、ヒートシンク６はアルミニウム等の熱伝導
性の高い材料で形成され、前記パッケージ５の上面形状
に略等しい矩形の平板部７と、この平板部７の上面に立
設した複数本の放熱スタッド８とで構成される。そし
て、前記平板部７の裏面には、円形の溝９が形成されて
いる。この溝９は、ヒートシンク６を形成する際の切削
加工、或いはプレス加工により同時に形成される。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a partially exploded perspective view of a semiconductor device of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a heat sink seen from below and its bottom view, and FIG. 3 is a sectional view of an assembled state. In the semiconductor device, the semiconductor element 2 is mounted on the island portion 1a of the lead frame 1, and the electrodes of the semiconductor element 2 and the lead frame 1 are
The inner leads 1b of the above are electrically connected with the metal wire 3. The island 1a, the semiconductor element 2, the inner leads 1b, and the metal wires 3 are sealed with a resin 4 to form a flat package 5 having a planar shape or a rectangular shape. On the other hand, the heat sink 6 is made of a material having a high thermal conductivity such as aluminum, and has a rectangular flat plate portion 7 having substantially the same shape as the upper surface of the package 5, and a plurality of heat radiating studs 8 standing on the upper surface of the flat plate portion 7. Composed of and. A circular groove 9 is formed on the back surface of the flat plate portion 7. The groove 9 is formed at the same time by cutting or pressing when forming the heat sink 6.
【０００９】このような構成の半導体装置のパッケージ
５の上面に前記ヒートシンク６を固定する方法として
は、従来と同様に接着剤を利用する。この接着に際して
は、パッケージの上面のほぼ中央位置に必要量の接着剤
１０を滴下した上で、ヒートシンク６の平板部７の裏面
をパッケージ５の上面に対して押圧する。この押圧によ
り接着剤１０がパッケージ５の上面で周辺部に向けて広
げられ、その先端は溝９内に流入される。このとき、接
着剤１０は滴下位置を中心にして円形に広げられるた
め、溝９で囲まれた円形の領域の略全域にわたって接着
剤１０が広げられることになり、かつこの溝９内の領域
においては均一に接着剤１０の膜が形成されることにな
る。As a method of fixing the heat sink 6 to the upper surface of the package 5 of the semiconductor device having such a structure, an adhesive is used as in the conventional case. At the time of this bonding, a necessary amount of the adhesive 10 is dropped at a substantially central position on the upper surface of the package, and then the back surface of the flat plate portion 7 of the heat sink 6 is pressed against the upper surface of the package 5. By this pressing, the adhesive 10 is spread toward the peripheral portion on the upper surface of the package 5, and the tip end thereof is flown into the groove 9. At this time, since the adhesive 10 is spread in a circle around the dropping position, the adhesive 10 is spread over almost the entire circular area surrounded by the groove 9, and in the area inside the groove 9. Will form a film of the adhesive 10 uniformly.
【００１０】したがって、接着剤１０の量を幾分多めに
しておけば、少なくとも溝９の領域内ではヒートシンク
６とパッケージ５とは均一な厚さの接着剤１０によって
密接され、かつ余剰の接着剤１０は溝９内に流入される
ことになるため、接着剤１０の一部がパッケージ５とヒ
ートシンク６との間から周囲に溢れ出ることもない。こ
れにより、パッケージ５からの熱を効率よくヒートシン
ク６に伝達し、放熱を行うことが可能となる。このと
き、パッケージ５の角部の溝９の外側の領域において接
着剤１０が存在しない領域が生じるものの、この領域は
接着剤１０によって周囲が囲まれた空隙とされることは
なく、熱処理による応力が発生することはなく、クラッ
ク等が発生することもない。Therefore, if the amount of the adhesive 10 is increased to some extent, the heat sink 6 and the package 5 are brought into close contact with each other by the adhesive 10 having a uniform thickness at least in the region of the groove 9, and the excess adhesive is used. Since the adhesive 10 flows into the groove 9, a part of the adhesive 10 does not overflow from the space between the package 5 and the heat sink 6 to the surroundings. As a result, the heat from the package 5 can be efficiently transferred to the heat sink 6 to radiate heat. At this time, although there is a region where the adhesive 10 does not exist in a region outside the groove 9 at the corner portion of the package 5, this region is not a void surrounded by the adhesive 10, and stress due to heat treatment is not generated. Does not occur, and cracks do not occur.
【００１１】なお、溝９の径寸法は、特に限定されるこ
とはないが、パッケージ５とヒートシンク６間に必要と
される放熱性と接着強度を得るためにヒートシンク６の
平板部７の面積の約８０％程度の面積を確保する大きさ
とすればよい。また、深さは１ｍｍ、幅は２ｍｍ程度と
される。Although the diameter of the groove 9 is not particularly limited, the area of the flat plate portion 7 of the heat sink 6 is set in order to obtain the heat dissipation and the adhesive strength required between the package 5 and the heat sink 6. The size may be such that an area of about 80% is secured. The depth is about 1 mm and the width is about 2 mm.
【００１２】図４は前記したヒートシンクの変形例であ
る第２の実施形態を示す図である。この実施形態では、
溝を複数本、ここでは内溝９Ａと外溝９Ｂの２本の同心
円形の溝で形成している。このように構成すれば、パッ
ケージ５上に滴下された接着剤１０は、ヒートシンク６
の押圧によって周囲に広げられるが、最初に内溝９Ａに
流入され、この内溝９Ａから溢れた接着剤１０が更に外
側に向けて広げられて外溝９Ｂに流入され、最終的にこ
の外溝９Ｂよりも外側へ広がることが防止される。した
がって、第１段階では内溝９Ａの内部領域での接着剤１
０の膜厚の均一化を図り、第２段階では内溝９Ａと外溝
９Ｂとの間の領域での接着剤１０の膜厚の均一化を図る
ことができ、接着面全体としての接着剤１０の膜厚の均
一化を促進することができる。また、溝の数が増えたこ
とにより、溝内に流入可能な接着剤の量が増大できるた
め、接着剤を増やして接着強度を高めた場合でも、接着
剤が周辺部に溢れ出ることを確実に防止することができ
る。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment which is a modification of the above-mentioned heat sink. In this embodiment,
A plurality of grooves, here, two concentric circular grooves, an inner groove 9A and an outer groove 9B, are formed. According to this structure, the adhesive 10 dropped on the package 5 is protected by the heat sink 6
The adhesive 10 overflowed from the inner groove 9A is further spread outward and flows into the outer groove 9B. Finally, the outer groove 9A is spread. 9B is prevented from spreading outward. Therefore, in the first stage, the adhesive 1 in the inner region of the inner groove 9A is
The thickness of the adhesive 10 can be made uniform in the region between the inner groove 9A and the outer groove 9B in the second step. The uniformity of the film thickness of 10 can be promoted. Also, since the number of grooves increases, the amount of adhesive that can flow into the grooves can be increased, so even if the adhesive strength is increased by increasing the amount of adhesive, it is possible to ensure that the adhesive will overflow to the periphery. Can be prevented.
【００１３】図５は更に他の変形例として第３の実施形
態を示す図であり、ここでは、内溝９Ａと外溝９Ｂとを
半径方向の放射溝９Ｃによって互いに連通させた構成と
している。この構成では、内溝９Ａに流入された接着剤
１０の一部は放射溝９Ｃを通して外溝９Ｂにまで流動さ
れるため、内溝９Ａと外溝９Ｂとの間での接着剤１０の
流量バランスか自動的に調整されるため、内溝９Ａより
も内部の領域と、内溝９Ａと外溝９Ｂとの間の領域での
接着剤１０の膜厚をさらに均一化することができる。FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment as still another modification, in which the inner groove 9A and the outer groove 9B are made to communicate with each other by a radial radial groove 9C. In this configuration, a part of the adhesive 10 that has flowed into the inner groove 9A flows to the outer groove 9B through the radial groove 9C, so that the flow rate of the adhesive 10 between the inner groove 9A and the outer groove 9B is balanced. Since it is automatically adjusted, the film thickness of the adhesive 10 in the region inside the inner groove 9A and in the region between the inner groove 9A and the outer groove 9B can be made more uniform.
【００１４】なお、この図４及び図５の実施形態におい
ては、溝の本数はパッケージ及びヒートシンクの寸法に
応じて適宜増やすことも可能である。また、内溝と外溝
の幅寸法や深さを適宜調整することで、接着剤の膜厚や
その広がり具合を調整することも可能である。さらに、
パッケージ及びヒートシンクの平面形状が長方形をして
いるような場合に、接着剤を２箇所に滴下するような場
合には、それぞれの滴下位置を中心とした円形の溝をそ
れぞれに形成するようにしてもよい。また、場合によっ
ては、真円形ではなく、多少楕円形をした形状としても
よい。In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the number of grooves can be appropriately increased according to the dimensions of the package and the heat sink. It is also possible to adjust the film thickness of the adhesive and the extent of its spread by appropriately adjusting the width and depth of the inner groove and the outer groove. further,
When the package and the heat sink have a rectangular planar shape, and when the adhesive is dropped in two places, a circular groove centering on each dropping position should be formed in each. Good. Further, in some cases, the shape may be a slightly elliptical shape instead of the perfect circle.
【００１５】また、図６に本発明の第４の実施形態の一
部の断面図を示すように、パッケージ５の上面にも、ヒ
ートシンク６の溝９に対応して円形の溝１１を形成して
もよい。このようにすれば、溝９，１１内に流入される
接着剤の量を更に増大することができ、接着剤１０の量
が大幅に変動された場合でも好適な接着状態を確保する
ことができる。Further, as shown in FIG. 6 which is a partial sectional view of the fourth embodiment of the present invention, a circular groove 11 corresponding to the groove 9 of the heat sink 6 is formed on the upper surface of the package 5. May be. By doing so, the amount of adhesive that flows into the grooves 9 and 11 can be further increased, and a suitable bonded state can be secured even when the amount of adhesive 10 is significantly changed. .
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体装
置のパッケージとヒートシンクの接着面の少なくとも一
方に円形溝を形成しているので、接着剤がパッケージの
周辺部に溢れ出ることがなく、半導体装置の品質や信頼
性を高めることができるとともに、接着剤の膜厚を均一
にでき、接着強度を高めるとともに熱伝導が均一化で
き、安定した放熱効果が得られるとともに、熱処理によ
っても部分的に応力が生じることがなく、クラック等の
発生を未然に防止することができる効果がある。As described above, according to the present invention, since the circular groove is formed in at least one of the bonding surface of the package of the semiconductor device and the heat sink, the adhesive does not overflow into the peripheral portion of the package, The quality and reliability of the semiconductor device can be improved, the film thickness of the adhesive can be made uniform, the adhesive strength can be increased and the heat conduction can be made uniform, and a stable heat dissipation effect can be obtained, and even partial heat treatment can be achieved. There is an effect that no stress is generated in the inner part and the occurrence of cracks and the like can be prevented in advance.
【図１】本発明の第１の実施形態の部分分解斜視図であ
る。FIG. 1 is a partially exploded perspective view of a first embodiment of the present invention.
【図２】ヒートシンクを下方からみた斜視図とその底面
図である。FIG. 2 is a perspective view of the heat sink seen from below and a bottom view thereof.
【図３】ヒートシンクを接着した状態の断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a state in which a heat sink is bonded.
【図４】本発明の第２の実施形態のヒートシンクの底面
図である。FIG. 4 is a bottom view of the heat sink according to the second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３の実施形態のヒートシンクの底面
図である。FIG. 5 is a bottom view of the heat sink according to the third embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第４の実施形態の一部の断面図であ
る。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the fourth embodiment of the present invention.
【図７】従来の半導体装置の一例の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of an example of a conventional semiconductor device.
【図８】従来の半導体装置における問題点を説明するた
めのヒートシンクの底面図である。FIG. 8 is a bottom view of the heat sink for explaining problems in the conventional semiconductor device.
１ リードフレーム ２ 半導体素子 ４ 樹脂 ５ パッケージ ６ ヒートシンク ７ 平板部 ８ 放熱スタッド ９，９Ａ，９Ｂ 円形溝 ９Ｃ 放射溝 １０ 接着剤 １１ 溝 1 Lead Frame 2 Semiconductor Element 4 Resin 5 Package 6 Heat Sink 7 Flat Plate 8 Heat Dissipation Stud 9, 9A, 9B Circular Groove 9C Radiation Groove 10 Adhesive 11 Groove
Claims (5)
のパッケージに接着剤を用いてヒートシンクを一体化し
た半導体装置において、前記パッケージとヒートシンク
の少なくとも一方の接着面に円形の溝を形成したことを
特徴とするヒートシンクを備える半導体装置。1. A semiconductor device in which a package encapsulating a semiconductor element and a heat sink integrated with the package by using an adhesive are formed with a circular groove on at least one adhesive surface of the package and the heat sink. A semiconductor device having a characteristic heat sink.
される請求項１のヒートシンクを備える半導体装置。2. A semiconductor device having a heat sink according to claim 1, wherein the circular groove is composed of a plurality of concentric grooves.
射溝により互いに連結される請求項２のヒートシンクを
備える半導体装置。3. A semiconductor device having a heat sink according to claim 2, wherein the plurality of concentric grooves are connected to each other by radial radial grooves.
ッケージとの接着面の８０％以上である請求項１ないし
３のいずれかのヒートシンクを備える半導体装置。4. A semiconductor device having a heat sink according to claim 1, wherein an area surrounded by the groove is 80% or more of an adhesion surface between the heat sink and the package.
溝は互いに対向位置される請求項１ないし４のいずれか
のヒートシンクを備える半導体装置。5. A semiconductor device provided with the heat sink according to claim 1, wherein the heat sink and the groove provided in the package are located opposite to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312388A JPH09153576A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Semiconductor device with heat sink |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312388A JPH09153576A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Semiconductor device with heat sink |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153576A true JPH09153576A (en) | 1997-06-10 |
Family
ID=18028657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7312388A Pending JPH09153576A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Semiconductor device with heat sink |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09153576A (en) |
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