JPS6265353A - 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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に半導体集積回路の放熱
効果を向上せしめる際に利用して有効な技術に関するも
のである。

〔背景技術〕

半導体集積回路（以下においてＩＣという）において、
半導体チップから発生する熱の放熱は極めて重要なこと
であり、このため種々の工夫がなされている。

第１１図及び第１２図は、本出願人らが検討したＩＣＩ
から発生する熱の放熱を示す斜視図である。先ず第１１
図について放熱状況金述べると、ＩＣＩの四側面に設け
られた各放熱板２はそれぞれ下方に折曲げられ、プリン
ト基板３に形成された放熱用パターン４に半田付は等に
よシ接続されている。なお、パッケージ５の側面に設け
られた多数の外部接続ビン６は、プリント基板３の背面
に形成された回路パターン（図示せず）にそれぞれ接続
されている。

上記構成によると、ＩＣチップ（図示せず）から発生し
た熱は、タブと一体に形成された上記放熱板２を介して
放熱パターン４に伝導し、空気中に放熱される。従って
、放熱効果を高めるためには、上記放熱板２、ならびに
放熱パターン４は大きい方がよい。しかし、放熱板２は
、本願出願人Ｋかかる実開昭５３−５６７６７号公報に
示す如きリードフレーム構造からなっているので、放熱
板２を大きくすると外部接続ピン６の数が限定されるこ
とになり、ＩＣの集積度が低下する一因になる。また、
プリント基板３の上面には、抵抗等の回路部品がマウン
トされるので、回路パターン４の形状、大きさともに制
約があり、放熱効果にも限界がある。

第１２図に示す構造は、放熱板２に柱状の放熱部材７１
！−接続したものである。この場合、放熱部材７の高さ
を大にすれば、放熱面積が大になシ、放熱効果が向上す
る。しかし、各種電子機器への実装を考えると、放熱部
材７の高さを大にした場合、筺体に組込める枚数が低減
するので、実装密度が低下する。

一方、ＩＣＩは極めて多目的に使用されるものでろって
、通信衛星、原子力発電所内の制御機器、ロボット等に
使用される場合もあシ、ＩＣＩにはα線、β線、γ線等
の放射組が照射されるが、これらの放射線が照射される
と、ＩＣＩ内のトランジスタの電流増幅率ｈｆｅ等が変
動することが本発明者らの検討であきらかとなった。

特に、ＩＣＩが通信衛星に使用された場合全想定すると
、真空中の場合は空気中への放熱ができないのであるか
ら、熱を吸収するにたる容量を有する放熱部材が必要で
ある。しかし、放熱用回路パターンは銅箔などのうすい
ものであシ、しかも上記制約を有することから、通信衛
星への使用が困難になる。

更に、上記構造では、ＩＣと放熱部材との着脱が半田付
け、半田付けの取外し等のため面倒であることも判明し
た。

本発明者等の検討によると、上記放熱板の構造では、放
熱効果につき上述の如き問題点を有しているうえに、上
記放射線についてはまったく無防備であることが判明し
た。

そこで本発明者等は、上記問題点を解決すべく技術的検
討を重ね、本発明を提案するに至りた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、放熱効果を向上し得るとともに、耐放
射線特性の良好な半導体装置を提供することＫある。

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Ｋなるであろう
。

〔発明の概要〕

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
を簡単に述べれば、下記のとおりである。

すなわち、半導体集積回路の外周側面から突出し丸飲熱
板の先端部を、パッケージの上側面又は下側面と面一構
造となし、上記パッケージの上側面又は下側面に放熱部
材を密着せしめた状態で放熱板にて固定し、放熱効果を
向上せしめると同時に放熱部材の選択によシ耐放射線特
性を良好にする、という本発明の目的を達成するもので
ある。

〔実施例−１〕 以下、第１図〜第４図を参照して本発明を適用した半導
体装置の第１実施例を説明する。なお・第１図はＩＣの
外形を示す斜視図、第２図はＩＣに放熱板に放熱用部材
を取付けた状態を示す側面図、第３図は放熱板を取付け
た状態の平面図、第４図は放熱状況を示す断面図を示す
ものである。

本実施例の特徴は、ＩＣＥ設けられ丸飲熱板の先端部分
をＩＣの一側面（上側面）と面一となし、ＩＣの上側面
に密着した状態で放熱用部材を固定したことにある。

ＩＣＩ　１の外周囲の四側面には、バクケージ１２から
放熱板（あるいは放熱フィン）１３が突出している。各
放熱板１３は、パッケージ１２の西側面からバクケージ
１２の上側面に平行に突出し、一旦上方に折シ曲けられ
、更に上側面と面一になるように折り曲げられているに
の折り曲げ形状は、第２図及び第４図に示されている。

なお、１４はＩＣＩ　１の外部接続ビンを示すものであ
る。

上記ＩＣＩ　１のプリント基板１５へのマウントは、第
２図に示すように各外部接続ピン１４をプリント基板１
５に開孔された挿通孔（図示せず）に挿通し、回路パタ
ーン（図示せず）Ｋ半田付けすることによって行われる
。

ここで注目すべきは、放熱板１３と放熱部材１８との関
係である。

すなわち、第２図〜第４図に示すように、放熱板１３と
放熱部材１８とは、取付はネジ１９によって固定される
。放熱部材１８の厚さは数ｎ以上であってよく、その材
質は放射線を遮断し得る鉛板等であってよい。

そして、各放熱板１３の各先端部とパッケージ１２の上
側面とは面一になされているので、ＩＣ１１と放熱部材
１８とは重ね合せられることになる。この結果、プリン
ト基板１５の下側面と放熱部材１８の上側面との間、言
い換えれば全体の高さｈはＩＣＩＩの厚さと放熱部材１
８の厚さとで決定されることになり、上記第１２図につ
いて述べた場合に比較し、実装密度を向上させることが
できる。

また、工Ｃ１１の使用時においては、第４図に示すＩＣ
チップ２１から熱が発生するが、その熱は矢印人に示す
ようパッケージ１２内を上方ニ伝達すると同時に、その
先端が放熱板１３となるタブ吊りリード２２を介して矢
印Ｂで示すように伝達する。タブ吊りリード２２による
熱の伝達は、第３図に示すように４方向において行われ
る。

なお、第３図においては、図示の便宜のため放熱部材１
８．取付はネジ１９等全仮想線で示し、ＩＣテップ２１
．タブ吊りリード２２等を点線で示し、ＩＣＩ　１と放
熱部材１８との関連を示す。

第４図に示すようＫ、パッケージ１２の上側面と放熱部
材１８の下側面との間には、シリコングリース２３が介
在している。シリコングリース２３は、熱伝導の良好な
溶剤であって、乾燥により両者を同着するものである。

このシリコングリース２３を介在せしめることによシ、
矢印Ａ方向に放熱する熱は、パッケージ１２．シリコン
グリース２３を介して放熱部材１８に効率よく吸収され
る。

上記放電構造によれば、工Ｃ１１に比較して放電部材１
８が大であるため、ＩＣチップ２１から発生した熱の吸
収、ついで表面からの放熱が極めて良好に行われる。ま
た、放電部材１８はネジ止めであるから、ＩＣＩ　ｎプ
リント基板１５から外づすことなしに、簡単に着脱する
ことができる。

ところで、ＩＣＩ　１は既述のように通信衛星において
使用されることがある。通信衛星内が真空である場合、
放熱部材１８の表面からの放熱を期待することはできな
い。この場合、放熱部材１８の形状を更に大にすること
により、ＩＣチップ２１から発生した熱を放熱部材１８
自体に吸収することができる。

更に、上記通信衛星内はもとより、原子力発電所内等に
おいて放射線が照射されることがある。

この場合、第２図及び第４図の少なくとも上方から照射
される放射線は、放熱部材１８によって遮断されること
になる。従って、ＩＣＩ　１の放射線に起因する特性変
化が低減され、安定した回路動作を行うことができる。

〔実施例−２〕 次に、第５図〜第７図を参照して本発明の第２実施例を
説明する。なお、第５図はデュアルインライン型ＩＣの
外形を示す斜視図であり、第６図は上記ＩＣと放熱部材
との取付状況を示す側面図。

第７図は放熱部材の取付は状態の平面図である。

本実施例の特徴は、デュアルインライン型ＩＣに設けた
放熱板の先端部をパッケージの上面と面一に形成したこ
とにある。

３１はデュアルインライン型ＩＣであり、パッケージ３
２の長手方向の両端部には、２個の放熱板３３が設けら
れている。なお、３４ｆｉ外部接続ピンを示すものであ
る。

上記２個の放熱板３３は、それぞれパッケージ３２の側
面から突出し、一旦パッケージ３２の上方に折り曲げら
れ、更に上側面と面一になるように折り曲げられている
。上記折り曲げ形状は、第６図に示されている。

そして、ＩＣ３１のプリント基板３５への取付けは、第
６図に示すように各外部接続ピン３４をプリント基板３
５に開孔された挿通孔（図示せず）に挿通し、回路パタ
ーン（図示せず）に半田付けすることＫよって行われる
。

放熱板３３の上方には、ＩＣ３１と重ね合せるようにし
て鉛板で形成された放熱部材３６がネジ３７によりて固
定される。そして、パッケージ３２の上側面と放熱部材
３６の下側面との間にはシリコングリース３８が介在し
、パッケージ３２から放熱部材３６への熱伝導を容易な
らしめている。

第７図に示すＩＣチップ３９から発生した熱は、上記第
１実施例で述べ庚ように矢印Ａ方向、Ｂ方向に伝達する
が、このうちＡ方向に伝達する熱は上記のようにシリコ
ングリース３８を介して効率よく放熱部材３６に伝達さ
れる。

一方、Ｂ方向に伝達する熱は、第７図に示すようにタブ
吊りリードを伝達し、その先端部である放熱板３３を介
して放熱部材３６に吸収される。

そして、矢印Ａ、　Ｂ方向から放熱部材３６に吸収され
た熱は、放熱部材３６の嚢内から空気中に放熱される。

ところで、上述の如き真空中では、ＩＣチップ３９から
発生した熱は、放熱部材３６に吸収される。そして、空
気中への放熱が低減する分、放熱部材３６を大にすれば
、ＩＣテップ３９の放熱を効率よく行うことができる。

〔実施例−３〕 次に、第８図及び第９図を参照して本発明の第３実施例
を説明する。なお、第８図はＩＣのプリント基板への取
付は状況を示す側面図、第９図は平面図である。

本実施例の特徴は、上記第１及びＭ２実施例の如く形成
された放熱板をプリント基板に固定し、プリント基板を
放熱部材として利用したことにおる。

第８図に示すように、ＩＣ４１のパッケージ４２の２側
面に放熱板４３が形成されている。放熱板４３は、パッ
ケージ４２の下方に一旦折シ曲げられ、更にパッケージ
４２の下側面と面一になるようＫＦｒり曲げられている
。そして、放熱板４３は、取付ネジ４４によってプリン
ト基板４５に直接固定されている。なお、４６は外部接
続端子であり、プリント基板４５に開孔された挿通孔（
図示せず）Ｋ挿通され、回路パターン（図示せず）に半
田付けされている。

そして、パッケージ４２の下側面とプリント基板４５と
の間にはシリコングリース４７が介在し、ＩＣチップ（
図示せず）から発生した熱を放熱板４３を介してプリン
ト基板４５に吸収せしめるとともに、シリコングリース
４７を介してプリント基板４５に吸収させる。

本実施例によれば、上述した矢印入方向に伝達する熱は
、パッケージ４２の上側面等から空気中に放熱される。

そして、放熱板４３の上記構造によれば、プリント基板
４５が放熱部材としての機能を有するようになるので、
上記各実施例で述べた鉛板を用い友放熱部材は不要にな
る。

従って、ＩＣ４１’ｉプリント基板４５に取付けた場合
の高さｈは、第８図に示すようにＩＣ４１の高さＫはぼ
一致することになり、上記第１及び第２実施例に比較し
て高さｈｉ小にすることができる。

また・放熱部材が不要になることから、ＩＣ４１の外周
囲に近接して高さ制限のない空間ができることになシ、
第９図に示すようにＩＣ４１の近傍に抵抗等の回路部品
がマウントできるようになる。

従って本実施例に示す放熱板構造では、設計の自由度が
向上するうえに電子機器への実装密度を著しく向上させ
ることができる。

ところで、ＩＣのパッケージは多種類に及ぶものであり
、レジンモールドに比較してセラミックパッケージは熱
伝導率が高いものである。従って、セラきツクパッケー
ジを用い九工Ｃで、特に発熱量が少ない場合は、上記放
熱板を特に設けなくてもよい場合がある。以下の実施例
は、セラミックパッケージを用いたＩＣの放熱構造を示
すものである。

〔実施例−４〕 次Ｋ、第１０図金診照して本発明の第４実施例金説明す
る。

なお、第１０図はセラミックパッケージを用いたＩＣの
放熱構造を示す要部の断面図である。

第１０図に示すＩＣ５１の一般にキャップと呼ばれる上
パッケージ５２ａと一般にベースと呼ばれる下パッケー
ジ５２ｂとは、セラミックにて形成されている。５３Ｆ
ｉＩ　Ｃチップであり、ＩＣチップ５３上に形成された
タブ（図示せず）と外部接続ビン５４とはワイヤボンデ
ィングされている。

ＩＣチップ５３は、下パッケージ５２ｂ上の所定位置に
固着され、その下部には通気孔５５が開孔されている、 そして、下パッケージ５２ｂの下側面とプリント基板５
６の上側面との間にはシリコングリース５７が介在し、
ＩＣチップ５２から発生した熱をプリント基板５６１Ｃ
吸収せしめるようになされている。

上記構成によれば、特に放熱板を用いることなく、セラ
ミックパッケージの特質全利用してＩＣチップ５２から
発生する熱全放熱させることができる。

〔効果〕

（１）　　半導体集積回路に設けた放熱板を上記半導体
集積回路のパッケージの上側面又は下側面と面一に形成
し、この放熱板と上記パッケージの上側面又は下側面と
金利用して放熱部材を固定することにより、半導体集積
回路の放熱効果を向上させる、という効果が得られる。

（２）上記（１）に示す放熱部材を鉛板にて構成するこ
とにより、半導体集積回路を照射する放射線を低減する
ことができるので、多量の放射線が照射される環境であ
っても半導体集積回路の特性変化全低減し得る、という
効果が得られる。

（３）上記（１）により、放熱部材とパッケージとの接
触面積が大になり、両者の間にシリコングリース全介在
せしめることにより、パッケージを介して半導体集積回
路の放熱を効率よく行うことができる、という効果が得
られる。

（４）上記（１）により、平板状の放熱部材を用いるこ
とができるので、実装時の高さを低減することができ、
電子機器に組込む際の実装密度を高めることができる、
という効果が得られる。

（５）上記（１）により、プリント基板全体を放熱部材
として利用できるので、特に放熱部材を用いることなく
半導体集積回路の放熱を効率的に行ない得る、という効
果が得られる。

以上に、本発明者等によってなされた発明を実施例にも
とづき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定
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。

例えば、第１実施例では４個の放熱板が示されているが
、２個に削減し外部接続端子数を増すようにしてもよい
。

また、第２実施例に示す放熱板の形成位置は、長手方向
の端部に限定されず、他の側面に形成してもよい。

更に、第４実施例に示す如きセラミックパッケージを用
いたＩＣでろワても、上記各実施例に示ｔような放熱板
全形成してもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では、主として本発明者等によってなされた
発明をその背景となった利用分野である半導体集積回路
の放熱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、例えば低熱抵抗プラスチックパッ
ケージの半導体装置に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した半導体装置の第１実施例を示
すＩＣの斜視図、 第２図は上記ＩＣへの放熱部材、プリント基板への取付
状態全示す側面図、 第３図は上記ＩＣに放熱部材を取付けた状態の平面図、 第４図は放熱状況を示す要部の断面図、第５図は本発明
の第２実施例を示すデエアルインライン型ＩＣの斜視図
、 第６図は上記ＩＣと放熱部材との取付は状況を示す側面
図、 第７図は放熱部材の取付は状況を示す平面図、第８図は
本発明の第３実施例を示すＩＣのプリント基板への取付
は状況を説明する側面図、第９図は上記取付は状況を示
す平面図、第１０図は本発明の第４実施例を示すセラミ
ックパッケージ？用いたＩＣの要部断面図、第１１図は
本発明に先立って検討されたＩＣの放熱の一例を示す斜
視図、 第１２図は本発明に先立って検討されたＩＣの放熱の他
の例を示す斜視図を示すものである。 １１．３１，４１．５１・・・半導体集積回路、１８．
３６・・・放熱部材、１３，３３，４３・・・放熱板、
２１，３９．５２・・・ＩＣチップ、１２，３２゜４２
．５２ａ、５２ｂ・・・パッケージ、１９，３７゜４４
・・・取付はネジ、１４，３４，４６，５４・・・外部
接続ビン、１５，３５，４５，５６・・・プリント基板
、２３．３８，４７．５７・・・シリコングリース。 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　５　　図 Ｊ）４ 第　　６　　図 第　　　７　　図 第　　９　　図 第１Ｏ￥Ａ 、タノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）半導体装置のパッケージ外側面に設けられ、
   その先端部が上記パッケージの他の外側面の平面部に対
   し面一に形成された放熱板と、 （２）上記放熱板と、この放熱板と面一になるパッケー
   ジの上記他の外側面とに接触するように固定され、上記
   半導体装置の放熱を行う放熱部材と、をそれぞれ具備し
   、上記半導体装置から発生する熱を上記放熱板及びパッ
   ケージを介して放熱部材に伝達し、放熱効果を向上せし
   めることを特徴とする半導体装置。 ２、上記放熱部材が鉛板にて構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、上記放熱部材が上記半導体装置が実装されるプリン
   ト基板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の半導体装置。