半導体装置
【課題】表面実装型の半導体装置を回路基板の搭載面に実装した状態において、半導体チップの熱を効率よく外部に逃がせるようにする。
【解決手段】導電性を有する板状のダイパッド１０と、ダイパッドの上面に固定される半導体チップ２０と、導電性を有する帯板状に形成されて、その長手方向の一端部が半導体チップに電気接続されるリード３０，４０と、ダイパッドの下面に重ねて固定される放熱基板５０と、リードの他端部４２及び放熱基板の下面５０ｂが露出するように、ダイパッド、半導体チップ、リード及び放熱基板を封止するモールド樹脂６０とを備え、放熱基板が、その下面をなして導電性を有する金属板５１、電気的な絶縁性を有する絶縁層５２、及び、金属板よりも薄い導電性層５３を順番に積層して構成され、放熱基板の下面が、リードの他端部のうち回路基板の搭載面に対向させる接合面３２ｂ，４２ｂと同一方向に向いている半導体装置１を提供する。
【解決手段】導電性を有する板状のダイパッド１０と、ダイパッドの上面に固定される半導体チップ２０と、導電性を有する帯板状に形成されて、その長手方向の一端部が半導体チップに電気接続されるリード３０，４０と、ダイパッドの下面に重ねて固定される放熱基板５０と、リードの他端部４２及び放熱基板の下面５０ｂが露出するように、ダイパッド、半導体チップ、リード及び放熱基板を封止するモールド樹脂６０とを備え、放熱基板が、その下面をなして導電性を有する金属板５１、電気的な絶縁性を有する絶縁層５２、及び、金属板よりも薄い導電性層５３を順番に積層して構成され、放熱基板の下面が、リードの他端部のうち回路基板の搭載面に対向させる接合面３２ｂ，４２ｂと同一方向に向いている半導体装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面実装型の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、半導体チップをリードに電気接続した上で、半導体チップ及びリードの一部（インナーリード）をモールド樹脂に埋設し、リードの残部（アウターリード）をモールド樹脂の外部に露出させたものがある。
また、表面実装型の半導体装置（ＳＭＤ；Surface Mount Device）では、これを実装する回路基板の搭載面に形成された配線パターン（例えば銅箔）に対してアウターリードを半田で接合できるように、例えば特許文献１のように、アウターリードのうち配線パターンに対向する接合面を、回路基板の搭載面に対向するモールド樹脂の下面よりも下方に突出させている。
したがって、表面実装型の半導体装置を回路基板に実装した状態では、回路基板の搭載面とモールド樹脂との間に隙間が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６７７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体装置を回路基板に実装した状態で半導体装置への通電を行うと半導体チップが発熱するため、この熱を回路基板に逃がす必要がある。
しかしながら、前述のように表面実装される上記従来の半導体装置では、半導体チップの熱を逃がす放熱経路が、半導体チップに電気接続されたリードから半田及び配線パターンに至る経路しか確保されていないため、半導体チップの熱を効率よく逃がすことができない、という問題がある。
なお、半導体チップの熱はモールド樹脂にも伝えられるが、リードや半田等の導電性部材と比較して熱伝導率が低いため、モールド樹脂の下面を回路基板に接触させたとしても、放熱効率は極めて低くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、半導体チップの熱を効率よく外部に逃がすことが可能な表面実装型の半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明の半導体装置は、回路基板の搭載面に表面実装する表面実装型の半導体装置であって、導電性を有する板状のダイパッドと、当該ダイパッドの上面に固定される半導体チップと、導電性を有する帯板状に形成されて、その長手方向の一端部が前記半導体チップに電気接続されるリードと、前記ダイパッドの下面に重ねて固定される放熱基板と、少なくとも前記リードの他端部及び前記放熱基板の下面が露出するように、前記ダイパッド、前記半導体チップ、前記リード及び前記放熱基板を封止するモールド樹脂と、を備え、前記放熱基板が、その下面をなして導電性を有する金属板、電気的な絶縁性を有する絶縁層、及び、前記金属板よりも薄い導電性層を順番に積層して構成され、前記放熱基板の下面が、前記リードの他端部のうち前記回路基板の搭載面に対向させる接合面と同一方向に向いていることを特徴とする。
【０００７】
上記半導体装置を回路基板に実装する場合には、放熱基板の下面が、リードの接合面と同様に回路基板の搭載面に対向配置される。したがって、放熱基板の下面を回路基板の搭載面に接触させることができる。また、放熱基板の金属板はリードと同様に導電性を有するため、リードの場合と同様に、半田によって回路基板の搭載面に接合することも可能である。
【０００８】
以上のように半導体装置を回路基板に実装した状態では、半導体チップの熱を逃がす放熱経路を二つ確保することができる。具体的に説明すれば、一つ目の放熱経路は、従来と同様に、リードから半田を介して回路基板の配線パターンに至る経路である。二つ目の放熱経路は、半導体チップに固定されたダイパッドから放熱基板を介して回路基板の配線パターンに至る経路である。ここで、放熱基板はモールド樹脂と比較して熱伝導率の高い金属板や導電性層によって構成されているため、二つ目の放熱経路によって半導体チップの熱を回路基板に効率よく逃がすことができる。
したがって、本発明の半導体装置では、従来のものと比較して半導体チップの熱を回路基板に効率よく逃がすことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の半導体装置によれば、例えばダイパッドが半導体チップ及びリードに電気接続されて半導体装置の電流経路をなす場合であっても、放熱基板の金属板と導電性層との間に絶縁層が設けられていることで、半導体装置の電流経路が、放熱基板を介して回路基板に短絡することも防止できる。
【００１０】
そして、前記半導体装置においては、前記放熱基板と前記ダイパッドとの固定、及び、前記ダイパッドと前記半導体チップとの固定が、半田によって行われていることが好ましい。
【００１１】
この構成では、放熱基板、ダイパッド、半導体チップを接着剤により固定する場合と比較して、熱伝導率の高い半田を介して半導体チップの熱を効率よくダイパッド及び放熱基板に逃がすことができる。
また、この半導体装置を製造する場合には、放熱基板とダイパッドとの間、及び、ダイパッドと半導体チップとの間に、半田ペーストを介在させた状態でリフローを実施するだけで、放熱基板とダイパッドとの固定、及び、ダイパッドと半導体チップとの固定を同時に行うことができる。したがって、接着剤を使用する場合と比較して、半導体装置の製造効率の向上を図ることができる。
【００１２】
また、前記半導体装置においては、平面視した前記導電性層の大きさが、平面視した前記ダイパッドの大きさよりも大きく設定されているとよい。
この場合には、導電性層の熱容量が大きくなるため、半導体チップの熱をダイパッドから導電性層に効率よく逃がすことができる。また、導電性層においては、ダイパッドからの熱を放熱基板の上面に沿う方向に拡散させた上で、絶縁層や金属板側に効率よく逃がすことができる。
【００１３】
さらに、前記半導体装置においては、前記絶縁層がポリイミドからなるとよい。
この場合には、絶縁層をエポキシ樹脂で形成する場合と比較して、絶縁層を薄く設定しても、高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。また、絶縁層の厚さを薄く設定できることで、半導体チップからの熱を導電性層から金属板に効率よく伝えることができ、半導体チップの熱をさらに効率よく逃がすことが可能となる。
【００１４】
また、前記半導体装置においては、前記モールド樹脂が、前記金属板の側面を埋設するように形成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明のような表面実装型の半導体装置では、リードの他端部が金属板の側面に隣り合わせて配置されるが、上記構成のように金属板の側面がモールド樹脂によって埋設されることで、金属板の側面が露出する場合と比較して、金属板からリードの他端部に至る沿面距離を長く設定することができる。
また、金属板の側面がモールド樹脂によって埋設されることで金属板の下面のみが露出することになるため、金属板の下面を半田によって回路基板の搭載面に接合する場合には、溶融した半田が金属板の下面周縁よりも外側に濡れ広がりにくくなる。その結果、リードの他端部を回路基板に接合する半田と、放熱基板を回路基板に接合する半田との間の距離が短くなることを防止できる。
以上のことから、金属板とリードの他端部との間で、電気的な短絡が発生することを防ぐことができる。
【００１６】
さらに、前記金属板の側面が前記モールド樹脂によって埋設される構成の前記半導体装置において、前記金属板には、その下面から前記金属板の厚さ方向に窪むと共に前記金属板の側面に開口する窪み部が形成され、当該窪み部に、前記モールド樹脂が入り込んでいるとさらによい。
この構成では、放熱基板が、窪み部に入り込んだモールド樹脂によって放熱基板の下面側から支持されるため、放熱基板がモールド樹脂に対してその下面側に移動することを確実に防止できる。すなわち、放熱基板がモールド樹脂から剥離することを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体装置を回路基板に表面実装しても、半導体チップの熱を回路基板に効率よく逃がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態示す上面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第一実施形態〕
以下、図１を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１に示すように本実施形態に係る半導体装置１は、回路基板９の搭載面９ａに対して表面実装されるものであり、導電性を有する板状のダイパッド１０と、ダイパッド１０の上面１０ａに固定される半導体チップ２０と、導電性を有して半導体チップ２０に電気接続される複数（図示例では二つ）のリード３０，４０と、ダイパッド１０の下面１０ｂに重ねて固定される放熱基板５０と、ダイパッド１０、半導体チップ２０、リード３０及び放熱基板５０を封止するモールド樹脂６０とを備えて構成されている。
【００２０】
放熱基板５０は、その下面５０ｂをなして導電性を有する金属板５１、電気的な絶縁性を有する絶縁層５２、及び、金属板５１よりも薄い導電性層５３を下側から順番に積層して構成されている。
金属板５１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などのように熱伝導率の高い金属材料によって構成されており、その厚みは例えば１８μｍ以上３００μｍ以下に設定される。
絶縁層５２は、例えばエポキシ樹脂、フィラー入りのエポキシ樹脂によって構成されてもよいが、絶縁層５２の厚みをより薄く設定することを考慮すれば、例えばポリイミド（ＰＩ）によって構成されることが好ましい。なお、絶縁層５２がポリイミドからなる場合、その厚みは例えば、２５μｍ以上１５０μｍ以下に設定することができる。
導電性層５３は、例えば銅箔などのように熱伝導率の高い金属材料を薄膜状に形成したものであり、その厚みは例えば、１８μｍ以上３００μｍ未満に設定される。
これら金属板５１、絶縁層５２及び導電性層５３の平面視の形状及び大きさは、互いに等しくなるように設定されている。すなわち、絶縁層５２は金属板５１の上面全体に形成され、導電性層５３は絶縁層５２の上面全体に形成されている。
【００２１】
ダイパッド１０は、例えば銅などのように熱伝導率の高い金属材料からなり、半田（不図示）によって放熱基板５０の上面５０ａをなす導電性層５３に接合されることで、導電性層５３と電気接続されると共に放熱基板５０の上面５０ａに重ねて固定されている。なお、平面視した導電性層５３の大きさは、平面視したダイパッド１０の大きさよりも大きく設定されている。
半導体チップ２０は、例えばダイオードやトランジスタ等のように通電によって発熱する半導体素子であり、平面視矩形の板状に形成されてその上面及び下面の両方に電極パッドを有して構成されている。この半導体チップ２０は、その下面が半田８１によってダイパッド１０の上面１０ａに接合されることで、ダイパッド１０の上面１０ａに重ねて固定されると共に、ダイパッド１０に電気接続されている。
【００２２】
各リード３０，４０は、ダイパッド１０と同様に、例えば銅などのように熱伝導率の高い金属材料を帯板状に形成して構成されている。各リード３０，４０の長手方向の一端部３１，４１は、後述するモールド樹脂６０内に埋設される部分であり、半導体チップ２０に電気接続されている。なお、各リード３０，４０の一端部３１，４１は、放熱基板５０の上方に間隔をあけて配されている。
一方、各リード３０，４０の他端部３２，４２は、モールド樹脂６０の側面から外部に突出する部分であり、回路基板９の搭載面９ａ（具体的には、搭載面９ａに形成される配線パターン）に接合させる接合面３２ｂ，４２ｂを有している。さらに、各リード３０，４０には屈曲加工が施されており、これによって、リード３０，４０の他端部３２，４２の接合面３２ｂ，４２ｂが、放熱基板５０の下面５０ｂと同一方向に向いている。特に、本実施形態では、リード３０，４０の他端部３２，４２の接合面３２ｂ，４２ｂが、放熱基板５０の下面５０ｂと同一平面をなすように位置している。
【００２３】
そして、第一リード３０の一端部３１は、ダイパッド１０に連結されて電気接続されている。なお、本実施形態では、第一リード３０とダイパッド１０とが一体に形成されている。したがって、第一リード３０は、ダイパッド１０を介して半導体チップ２０に電気接続されている。
一方、第二リード４０の一端部４１は、半導体チップ２０の上面に固定される接続板７０に連結されて電気接続されている。ここで、接続板７０は、ダイパッド１０やリード３０，４０と同様に、例えば銅などのように熱伝導率の高い金属材料を板状に形成して構成されており、半田８２によって半導体チップ２０の上面に接合されることで、半導体チップ２０の上面に重ねて固定されている。なお、本実施形態では、これら第二リード４０と接続板７０とが一体に形成されている。
【００２４】
モールド樹脂６０は、その内部にダイパッド１０、半導体チップ２０、リード３０，４０の一端部３１，４１、及び、接続板７０を埋設するように、また、リード３０，４０の他端部３２，４２をモールド樹脂６０の外部に突出させるように形成されている。また、モールド樹脂６０は、放熱基板５０の下面５０ｂが露出するように、放熱基板５０の上面５０ａ及び側面５０ｃ全体を埋設している。そして、モールド樹脂６０の下面６０ｂは、放熱基板５０の下面５０ｂと同一平面をなしている。
【００２５】
次に、上記構成の半導体装置１を回路基板９に表面実装する方法の一例について説明する。
半導体装置１を回路基板９の搭載面９ａに実装する場合には、はじめに、搭載面９ａのうちリード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂに対応する領域にそれぞれ半田ペースト８４Ａ，８５Ａを塗布する。なお、図示はしていないが、半田ペースト８４Ａ，８５Ａを塗布する搭載面９ａの各領域には、銅箔等からなる配線パターンが形成されている。
【００２６】
次いで、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂが各半田ペースト８４Ａ，８５Ａに接触するように、半導体装置１を回路基板９上に載置する。ここで、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂは同一平面をなしているため、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂが各半田ペースト８４Ａ，８５Ａに確実に接触するように、塗布される全ての半田ペースト８４Ａ，８５Ａの厚みの差を小さくすることが好ましく、塗布される全ての半田ペースト８４Ａ，８５Ａの厚みを等しく設定することがより好ましい。
その後、リフローを実施することにより、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂが、それぞれ半田８４，８５を介して搭載面９ａに接合されて、半導体装置１が回路基板９の搭載面９ａに実装されることになる。
【００２７】
本実施形態の半導体装置１によれば、放熱基板５０の下面５０ｂがリード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと同一方向に向いているため、これを回路基板９に実装させる際に、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと同様に、放熱基板５０の下面５０ｂを半田８５によって回路基板９の搭載面９ａに接合させることができる。
そして、半導体装置１を回路基板９に実装した状態では、半導体チップ２０の熱を回路基板９に逃がす放熱経路を二つ確保することができる。具体的に説明すれば、一つ目の放熱経路は、従来と同様に、リード３０，４０から半田８４を介して回路基板９の搭載面９ａに形成された配線パターンに至る経路である。二つ目の放熱経路は、半導体チップ２０に固定されたダイパッド１０から放熱基板５０及び半田８５を介して回路基板９の配線パターンに至る経路である。ここで、放熱基板５０はモールド樹脂６０と比較して熱伝導率の高い金属板５１や導電性層５３によって構成されているため、二つ目の放熱経路によって半導体チップ２０の熱を回路基板９に効率よく逃がすことができる。
したがって、本実施形態の半導体装置１では、二つの放熱経路を有するため、従来のものと比較して半導体チップ２０の熱を回路基板９に効率よく逃がすことが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態の半導体装置１では、ダイパッド１０が半導体チップ２０及びリード３０，４０に電気接続されて半導体装置１の電流経路をなしているが、放熱基板５０の金属板５１と導電性層５３との間には絶縁層５２が設けられているため、半導体装置１の電流経路が、放熱基板５０を介して回路基板９に短絡することも防止できる。
【００２９】
さらに、本実施形態の半導体装置１では、放熱基板５０とダイパッド１０との固定、及び、ダイパッド１０と半導体チップ２０との固定が半田によって行われているため、放熱基板５０、ダイパッド１０、半導体チップ２０を接着剤により固定する場合と比較して、熱伝導率の高い半田を介して半導体チップ２０の熱を効率よくダイパッド１０及び放熱基板５０に逃がすことができる。
【００３０】
また、本実施形態の半導体装置１では、平面視した導電性層５３の大きさが平面視したダイパッド１０よりも大きく設定されていることで、導電性層５３の熱容量が大きくなるため、半導体チップ２０の熱をダイパッド１０から導電性層５３に効率よく逃がすことができる。さらに、導電性層５３においては、ダイパッド１０からの熱を放熱基板５０の上面５０ａに沿う方向に拡散させた上で、絶縁層５２や金属板５１側に効率よく逃がすことができる。
【００３１】
また、本実施形態の半導体装置１において、放熱基板５０の絶縁層５２がポリイミドからなる場合には、絶縁層５２をエポキシ樹脂やフィラー入りのエポキシ樹脂で形成する場合と比較して、絶縁層５２を薄く設定しても、高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。さらに、絶縁層５２の厚さを薄く設定できることで、半導体チップ２０からの熱を導電性層５３から金属板５１に効率よく伝えることができ、半導体チップ２０の熱をさらに効率よく回路基板９に逃がすことが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態の半導体装置１では、リード３０，４０の他端部３２，４２が放熱基板５０の金属板５１の側面５１ｃに隣り合うように配置されているものの、金属板５１の側面５１ｃはモールド樹脂６０によって埋設されている。このため、金属板５１の側面５１ｃが露出する場合と比較して、金属板５１からリード３０，４０の他端部３２，４２に至る沿面距離を長く設定することができる。
また、金属板５１の側面５１ｃがモールド樹脂６０によって埋設されて金属板５１の下面５１ｂのみが露出しているため、半田８５によって金属板５１の下面５１ｂを回路基板９の搭載面９ａに接合する際には、溶融した半田８５が金属板５１の下面５１ｂ周縁よりも外側に位置するモールド樹脂６０の下面６０ｂには濡れ広がりにくい。すなわち、リード３０，４０の他端部３２，４２を回路基板９に接合する半田８４と、放熱基板５０を回路基板９に接合する半田８５との間の距離が短くなることを防止できる。
以上のことから、放熱基板５０の金属板５１とリード３０，４０の他端部３２，４２との間で、電気的な短絡が発生することを防ぐことが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態の半導体装置１を製造する場合には、放熱基板５０とダイパッド１０との間、ダイパッド１０と半導体チップ２０との間、及び、半導体チップ２０と接続板７０との間に、半田ペーストを介在させた状態でリフローを実施するだけで、放熱基板５０とダイパッド１０との固定、及び、ダイパッド１０と半導体チップ２０との固定、及び、半導体チップ２０と接続板７０との固定を同時に行うことができる。したがって、接着剤を使用する場合と比較して、半導体装置１の製造効率の向上を図ることができる。
【００３４】
〔第二実施形態〕
次に、図２を参照して本発明の第二実施形態について説明する。
この実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と比較して、放熱基板５０の一部構成のみが異なっている。本実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００３５】
本実施形態の半導体装置２では、放熱基板５０を構成する金属板５１に、その下面５１ｂから金属板５１の厚さ方向に窪むと共に金属板５１の側面５１ｃに開口する窪み部５４が形成されている。
窪み部５４は、例えば、金属板５１の下面５１ｂの周縁全体にわたって形成されてもよいし、金属板５１の下面５１ｂの周縁の一部のみに形成されてもよい。また、窪み部５４は、例えば金属板５１の下面５１ｂの周縁に沿って互いに間隔をあけて複数配列されていてもよい。なお、金属板５１の厚さ方向に沿う窪み部５４の深さ寸法は、金属板５１の厚さ寸法よりも小さく設定されていればよい。そして、この窪み部５４にはモールド樹脂６０が入り込んでいる。
【００３６】
本実施形態の半導体装置２によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、本実施形態の半導体装置２では、放熱基板５０が、窪み部５４に入り込んだモールド樹脂６０によって放熱基板５０の下面５０ｂ側から支持されるため、また、放熱基板５０がモールド樹脂６０によって放熱基板５０の厚さ方向から挟み込まれるため、放熱基板５０がモールド樹脂６０に対してその下面６０ｂ側に移動することを確実に防止できる。すなわち、放熱基板５０がモールド樹脂６０から剥離することを確実に防ぐことができる。
【００３７】
〔第三実施形態〕
次に、図３を参照して本発明の第三実施形態について説明する。
この実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と比較して、リード３０，４０の他端部３２，４２と放熱基板５０との相対的な配置のみが異なっている。本実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００３８】
本実施形態の半導体装置３では、図３に示すように、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが、第一実施形態と同様に、放熱基板５０の下面５０ｂと同一方向に向いているものの、放熱基板５０の下面５０ｂよりも低く位置している。言い換えれば、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂは、放熱基板５０の下面５０ｂから突出した位置に配されている。
本実施形態の半導体装置３によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態の半導体装置３では、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂを放熱基板５０の下面５０ｂよりも回路基板９の搭載面９ａに対して優先的に接合することができる。すなわち、半導体装置３と回路基板９との電気接続を確実に行うことができる。
【００３９】
なお、本実施形態の半導体装置３において、放熱基板５０を回路基板９に対して確実に接合させるためには、放熱基板５０と回路基板９との間の半田８５の厚みを、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと回路基板９との間の半田８４の厚みよりも厚く設定することが好ましく、接合面３２ｂ，４２ｂと放熱基板５０の下面５０ｂとの高さ位置の差分、及び、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと回路基板９との間の半田８４の厚みを足し合わせた寸法に設定することがより好ましい。
以上説明した第三実施形態の構成は、前述した第二実施形態にも適用可能である。
【００４０】
〔第四実施形態〕
次に、図４を参照して本発明の第四実施形態について説明する。
この実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と比較して、リード３０，４０の他端部３２，４２と放熱基板５０との相対的な配置のみが異なっている。本実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の半導体装置４では、図４に示すように、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが、第一実施形態と同様に、放熱基板５０の下面５０ｂと同一方向に向いているものの、放熱基板５０の下面５０ｂよりも高く位置している。言い換えれば、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂは、放熱基板５０の下面５０ｂから窪んだ位置に配されている。
本実施形態の半導体装置４によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態の半導体装置４では、半田を介さずに放熱基板５０を確実に回路基板９の搭載面９ａに接触させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態の半導体装置４において、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂを確実に接合させるためには、リフローを実施する前の半田ペースト８４Ａの厚みをリード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと放熱基板５０の下面５０ｂとの高さ位置の差分以上に設定することがより好ましい。
このように半田ペースト８４Ａの厚みを設定すれば、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが半田ペースト８４Ａに接触するように半導体装置１を回路基板９上に載置した状態で、回路基板９の搭載面９ａと放熱基板５０の下面５０ｂとの間に隙間があっても、リフローを実施することで、回路基板９の搭載面９ａを放熱基板５０の下面５０ｂに接触させることができる。すなわち、リフローを実施して半田ペースト８４Ａが溶融すると、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが溶融した半田に沈み込む。そして、このリード３０，４０の沈み込みによって放熱基板５０の下面５０ｂを回路基板９の搭載面９ａに近づけて接触させることができる。
以上説明した第四実施形態の構成は、前述した第二実施形態にも適用することが可能である。
【００４３】
以上、四つの実施形態により本発明の詳細を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第四実施形態の半導体装置４を回路基板９に実装する場合には、放熱基板５０の下面５０ｂを直接接触させなくてもよく、例えば第一〜第三実施形態の場合と同様に、半田によって放熱基板５０の下面５０ｂを回路基板９の搭載面９ａに接合させてもよい。ただし、この場合には、放熱基板５０と回路基板９との間の半田の厚みを、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと回路基板９との間の半田８４の厚みよりも薄く設定することが好ましい。
【００４４】
また、半導体装置に備えるダイパッド１０及び半導体チップ２０の数は、上述した四つの実施形態のように一つに限らず、例えば複数であってもよい。
このような構成では、例えば図５に示すように、放熱基板５０の導電性層５３を複数（図示例では二つ）に分割して形成し、これら複数の導電性層５３を互いに電気的に絶縁させるように配した上で、各ダイパッド１０を半田（不図示）によって個別の導電性層５３に接合すればよい。この場合、複数のダイパッド１０が導電性層５３を介して互いに電気接続されることを防止できるため、様々な電気接続構造を有する半導体装置を製造することが可能となる。
また、同一のダイパッド１０や接続板７０に固定される半導体チップ２０の数も、上述した実施形態のように一つに限らず、例えば図５に示すように、複数であってもよい。
なお、図５に示す半導体装置では、四つの半導体チップ２０、二つのダイパッド１０、二つの接続板及び四つのリード３０，４０によってブリッジ回路が構成されている。また、図５における線分Ａ−Ａによる線視断面は、図１〜４に示す半導体装置１〜４の断面図に対応させることができる。
【００４５】
また、上述した全ての実施形態では、第一リード３０及びダイパッド１０、あるいは、第二リード４０及び接続板７０が、それぞれ一体に形成されるとしたが、例えば別個に形成されて半田等によって互いに接合あるいは連結されていても構わない。このような構成であっても、第一実施形態においても述べたように、半導体装置の製造に際して、リフローによって第一リード３０とダイパッド１０との接合、及び、第二リード４０と接続板７０との接合を同時に行うことが可能であるため、半導体装置の製造効率が低下することは無い。なお、第一リード３０及びダイパッド１０、あるいは、第二リード４０及び接続板７０の少なくとも一方が別個に形成されていれば、半導体装置を構成する全てのリード３０，４０を単一のリードフレームで構成することができ、このリードフレームを用いて半導体装置を製造することも可能となる。
【００４６】
さらに、リード３０，４０の他端部３２，４２は、モールド樹脂６０の外部に突出しているが、少なくとも回路基板９の搭載面９ａに接合させる接合面３２ｂ，４２ｂが露出していればよく、例えば接合面３２ｂ，４２ｂを除くリード３０，４０の他端部３２，４２がモールド樹脂６０によって封止されてもよい。
また、放熱基板５０の下面５０ｂは、モールド樹脂６０の下面６０ｂと共に同一平面をなすことに限らず、例えばモールド樹脂６０の下面６０ｂから突出した位置に配されてもよいし、モールド樹脂６０の下面６０ｂから窪んだ位置に配されてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，２，３，４ 半導体装置
９ 回路基板
９ａ 搭載面
１０ ダイパッド
１０ａ 上面
１０ｂ 下面
２０ 半導体チップ
３０，４０ リード
３１，４１ 一端部
３２，４２ 他端部
３２ｂ，４２ｂ 接合面
５０ 放熱基板
５０ｂ 下面
５１ 金属板
５１ｂ 下面
５１ｃ 側面
５２ 絶縁層
５３ 導電性層
５４ 窪み部
６０ モールド樹脂
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面実装型の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、半導体チップをリードに電気接続した上で、半導体チップ及びリードの一部（インナーリード）をモールド樹脂に埋設し、リードの残部（アウターリード）をモールド樹脂の外部に露出させたものがある。
また、表面実装型の半導体装置（ＳＭＤ；Surface Mount Device）では、これを実装する回路基板の搭載面に形成された配線パターン（例えば銅箔）に対してアウターリードを半田で接合できるように、例えば特許文献１のように、アウターリードのうち配線パターンに対向する接合面を、回路基板の搭載面に対向するモールド樹脂の下面よりも下方に突出させている。
したがって、表面実装型の半導体装置を回路基板に実装した状態では、回路基板の搭載面とモールド樹脂との間に隙間が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６７７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体装置を回路基板に実装した状態で半導体装置への通電を行うと半導体チップが発熱するため、この熱を回路基板に逃がす必要がある。
しかしながら、前述のように表面実装される上記従来の半導体装置では、半導体チップの熱を逃がす放熱経路が、半導体チップに電気接続されたリードから半田及び配線パターンに至る経路しか確保されていないため、半導体チップの熱を効率よく逃がすことができない、という問題がある。
なお、半導体チップの熱はモールド樹脂にも伝えられるが、リードや半田等の導電性部材と比較して熱伝導率が低いため、モールド樹脂の下面を回路基板に接触させたとしても、放熱効率は極めて低くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、半導体チップの熱を効率よく外部に逃がすことが可能な表面実装型の半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題を解決するために、本発明の半導体装置は、回路基板の搭載面に表面実装する表面実装型の半導体装置であって、導電性を有する板状のダイパッドと、当該ダイパッドの上面に固定される半導体チップと、導電性を有する帯板状に形成されて、その長手方向の一端部が前記半導体チップに電気接続されるリードと、前記ダイパッドの下面に重ねて固定される放熱基板と、少なくとも前記リードの他端部及び前記放熱基板の下面が露出するように、前記ダイパッド、前記半導体チップ、前記リード及び前記放熱基板を封止するモールド樹脂と、を備え、前記放熱基板が、その下面をなして導電性を有する金属板、電気的な絶縁性を有する絶縁層、及び、前記金属板よりも薄い導電性層を順番に積層して構成され、前記放熱基板の下面が、前記リードの他端部のうち前記回路基板の搭載面に対向させる接合面と同一方向に向いていることを特徴とする。
【０００７】
上記半導体装置を回路基板に実装する場合には、放熱基板の下面が、リードの接合面と同様に回路基板の搭載面に対向配置される。したがって、放熱基板の下面を回路基板の搭載面に接触させることができる。また、放熱基板の金属板はリードと同様に導電性を有するため、リードの場合と同様に、半田によって回路基板の搭載面に接合することも可能である。
【０００８】
以上のように半導体装置を回路基板に実装した状態では、半導体チップの熱を逃がす放熱経路を二つ確保することができる。具体的に説明すれば、一つ目の放熱経路は、従来と同様に、リードから半田を介して回路基板の配線パターンに至る経路である。二つ目の放熱経路は、半導体チップに固定されたダイパッドから放熱基板を介して回路基板の配線パターンに至る経路である。ここで、放熱基板はモールド樹脂と比較して熱伝導率の高い金属板や導電性層によって構成されているため、二つ目の放熱経路によって半導体チップの熱を回路基板に効率よく逃がすことができる。
したがって、本発明の半導体装置では、従来のものと比較して半導体チップの熱を回路基板に効率よく逃がすことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の半導体装置によれば、例えばダイパッドが半導体チップ及びリードに電気接続されて半導体装置の電流経路をなす場合であっても、放熱基板の金属板と導電性層との間に絶縁層が設けられていることで、半導体装置の電流経路が、放熱基板を介して回路基板に短絡することも防止できる。
【００１０】
そして、前記半導体装置においては、前記放熱基板と前記ダイパッドとの固定、及び、前記ダイパッドと前記半導体チップとの固定が、半田によって行われていることが好ましい。
【００１１】
この構成では、放熱基板、ダイパッド、半導体チップを接着剤により固定する場合と比較して、熱伝導率の高い半田を介して半導体チップの熱を効率よくダイパッド及び放熱基板に逃がすことができる。
また、この半導体装置を製造する場合には、放熱基板とダイパッドとの間、及び、ダイパッドと半導体チップとの間に、半田ペーストを介在させた状態でリフローを実施するだけで、放熱基板とダイパッドとの固定、及び、ダイパッドと半導体チップとの固定を同時に行うことができる。したがって、接着剤を使用する場合と比較して、半導体装置の製造効率の向上を図ることができる。
【００１２】
また、前記半導体装置においては、平面視した前記導電性層の大きさが、平面視した前記ダイパッドの大きさよりも大きく設定されているとよい。
この場合には、導電性層の熱容量が大きくなるため、半導体チップの熱をダイパッドから導電性層に効率よく逃がすことができる。また、導電性層においては、ダイパッドからの熱を放熱基板の上面に沿う方向に拡散させた上で、絶縁層や金属板側に効率よく逃がすことができる。
【００１３】
さらに、前記半導体装置においては、前記絶縁層がポリイミドからなるとよい。
この場合には、絶縁層をエポキシ樹脂で形成する場合と比較して、絶縁層を薄く設定しても、高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。また、絶縁層の厚さを薄く設定できることで、半導体チップからの熱を導電性層から金属板に効率よく伝えることができ、半導体チップの熱をさらに効率よく逃がすことが可能となる。
【００１４】
また、前記半導体装置においては、前記モールド樹脂が、前記金属板の側面を埋設するように形成されていることが好ましい。
【００１５】
本発明のような表面実装型の半導体装置では、リードの他端部が金属板の側面に隣り合わせて配置されるが、上記構成のように金属板の側面がモールド樹脂によって埋設されることで、金属板の側面が露出する場合と比較して、金属板からリードの他端部に至る沿面距離を長く設定することができる。
また、金属板の側面がモールド樹脂によって埋設されることで金属板の下面のみが露出することになるため、金属板の下面を半田によって回路基板の搭載面に接合する場合には、溶融した半田が金属板の下面周縁よりも外側に濡れ広がりにくくなる。その結果、リードの他端部を回路基板に接合する半田と、放熱基板を回路基板に接合する半田との間の距離が短くなることを防止できる。
以上のことから、金属板とリードの他端部との間で、電気的な短絡が発生することを防ぐことができる。
【００１６】
さらに、前記金属板の側面が前記モールド樹脂によって埋設される構成の前記半導体装置において、前記金属板には、その下面から前記金属板の厚さ方向に窪むと共に前記金属板の側面に開口する窪み部が形成され、当該窪み部に、前記モールド樹脂が入り込んでいるとさらによい。
この構成では、放熱基板が、窪み部に入り込んだモールド樹脂によって放熱基板の下面側から支持されるため、放熱基板がモールド樹脂に対してその下面側に移動することを確実に防止できる。すなわち、放熱基板がモールド樹脂から剥離することを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体装置を回路基板に表面実装しても、半導体チップの熱を回路基板に効率よく逃がすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態示す上面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る半導体装置を回路基板に実装した状態を示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第一実施形態〕
以下、図１を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１に示すように本実施形態に係る半導体装置１は、回路基板９の搭載面９ａに対して表面実装されるものであり、導電性を有する板状のダイパッド１０と、ダイパッド１０の上面１０ａに固定される半導体チップ２０と、導電性を有して半導体チップ２０に電気接続される複数（図示例では二つ）のリード３０，４０と、ダイパッド１０の下面１０ｂに重ねて固定される放熱基板５０と、ダイパッド１０、半導体チップ２０、リード３０及び放熱基板５０を封止するモールド樹脂６０とを備えて構成されている。
【００２０】
放熱基板５０は、その下面５０ｂをなして導電性を有する金属板５１、電気的な絶縁性を有する絶縁層５２、及び、金属板５１よりも薄い導電性層５３を下側から順番に積層して構成されている。
金属板５１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などのように熱伝導率の高い金属材料によって構成されており、その厚みは例えば１８μｍ以上３００μｍ以下に設定される。
絶縁層５２は、例えばエポキシ樹脂、フィラー入りのエポキシ樹脂によって構成されてもよいが、絶縁層５２の厚みをより薄く設定することを考慮すれば、例えばポリイミド（ＰＩ）によって構成されることが好ましい。なお、絶縁層５２がポリイミドからなる場合、その厚みは例えば、２５μｍ以上１５０μｍ以下に設定することができる。
導電性層５３は、例えば銅箔などのように熱伝導率の高い金属材料を薄膜状に形成したものであり、その厚みは例えば、１８μｍ以上３００μｍ未満に設定される。
これら金属板５１、絶縁層５２及び導電性層５３の平面視の形状及び大きさは、互いに等しくなるように設定されている。すなわち、絶縁層５２は金属板５１の上面全体に形成され、導電性層５３は絶縁層５２の上面全体に形成されている。
【００２１】
ダイパッド１０は、例えば銅などのように熱伝導率の高い金属材料からなり、半田（不図示）によって放熱基板５０の上面５０ａをなす導電性層５３に接合されることで、導電性層５３と電気接続されると共に放熱基板５０の上面５０ａに重ねて固定されている。なお、平面視した導電性層５３の大きさは、平面視したダイパッド１０の大きさよりも大きく設定されている。
半導体チップ２０は、例えばダイオードやトランジスタ等のように通電によって発熱する半導体素子であり、平面視矩形の板状に形成されてその上面及び下面の両方に電極パッドを有して構成されている。この半導体チップ２０は、その下面が半田８１によってダイパッド１０の上面１０ａに接合されることで、ダイパッド１０の上面１０ａに重ねて固定されると共に、ダイパッド１０に電気接続されている。
【００２２】
各リード３０，４０は、ダイパッド１０と同様に、例えば銅などのように熱伝導率の高い金属材料を帯板状に形成して構成されている。各リード３０，４０の長手方向の一端部３１，４１は、後述するモールド樹脂６０内に埋設される部分であり、半導体チップ２０に電気接続されている。なお、各リード３０，４０の一端部３１，４１は、放熱基板５０の上方に間隔をあけて配されている。
一方、各リード３０，４０の他端部３２，４２は、モールド樹脂６０の側面から外部に突出する部分であり、回路基板９の搭載面９ａ（具体的には、搭載面９ａに形成される配線パターン）に接合させる接合面３２ｂ，４２ｂを有している。さらに、各リード３０，４０には屈曲加工が施されており、これによって、リード３０，４０の他端部３２，４２の接合面３２ｂ，４２ｂが、放熱基板５０の下面５０ｂと同一方向に向いている。特に、本実施形態では、リード３０，４０の他端部３２，４２の接合面３２ｂ，４２ｂが、放熱基板５０の下面５０ｂと同一平面をなすように位置している。
【００２３】
そして、第一リード３０の一端部３１は、ダイパッド１０に連結されて電気接続されている。なお、本実施形態では、第一リード３０とダイパッド１０とが一体に形成されている。したがって、第一リード３０は、ダイパッド１０を介して半導体チップ２０に電気接続されている。
一方、第二リード４０の一端部４１は、半導体チップ２０の上面に固定される接続板７０に連結されて電気接続されている。ここで、接続板７０は、ダイパッド１０やリード３０，４０と同様に、例えば銅などのように熱伝導率の高い金属材料を板状に形成して構成されており、半田８２によって半導体チップ２０の上面に接合されることで、半導体チップ２０の上面に重ねて固定されている。なお、本実施形態では、これら第二リード４０と接続板７０とが一体に形成されている。
【００２４】
モールド樹脂６０は、その内部にダイパッド１０、半導体チップ２０、リード３０，４０の一端部３１，４１、及び、接続板７０を埋設するように、また、リード３０，４０の他端部３２，４２をモールド樹脂６０の外部に突出させるように形成されている。また、モールド樹脂６０は、放熱基板５０の下面５０ｂが露出するように、放熱基板５０の上面５０ａ及び側面５０ｃ全体を埋設している。そして、モールド樹脂６０の下面６０ｂは、放熱基板５０の下面５０ｂと同一平面をなしている。
【００２５】
次に、上記構成の半導体装置１を回路基板９に表面実装する方法の一例について説明する。
半導体装置１を回路基板９の搭載面９ａに実装する場合には、はじめに、搭載面９ａのうちリード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂに対応する領域にそれぞれ半田ペースト８４Ａ，８５Ａを塗布する。なお、図示はしていないが、半田ペースト８４Ａ，８５Ａを塗布する搭載面９ａの各領域には、銅箔等からなる配線パターンが形成されている。
【００２６】
次いで、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂが各半田ペースト８４Ａ，８５Ａに接触するように、半導体装置１を回路基板９上に載置する。ここで、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂは同一平面をなしているため、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂが各半田ペースト８４Ａ，８５Ａに確実に接触するように、塗布される全ての半田ペースト８４Ａ，８５Ａの厚みの差を小さくすることが好ましく、塗布される全ての半田ペースト８４Ａ，８５Ａの厚みを等しく設定することがより好ましい。
その後、リフローを実施することにより、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂ及び放熱基板５０の下面５０ｂが、それぞれ半田８４，８５を介して搭載面９ａに接合されて、半導体装置１が回路基板９の搭載面９ａに実装されることになる。
【００２７】
本実施形態の半導体装置１によれば、放熱基板５０の下面５０ｂがリード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと同一方向に向いているため、これを回路基板９に実装させる際に、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと同様に、放熱基板５０の下面５０ｂを半田８５によって回路基板９の搭載面９ａに接合させることができる。
そして、半導体装置１を回路基板９に実装した状態では、半導体チップ２０の熱を回路基板９に逃がす放熱経路を二つ確保することができる。具体的に説明すれば、一つ目の放熱経路は、従来と同様に、リード３０，４０から半田８４を介して回路基板９の搭載面９ａに形成された配線パターンに至る経路である。二つ目の放熱経路は、半導体チップ２０に固定されたダイパッド１０から放熱基板５０及び半田８５を介して回路基板９の配線パターンに至る経路である。ここで、放熱基板５０はモールド樹脂６０と比較して熱伝導率の高い金属板５１や導電性層５３によって構成されているため、二つ目の放熱経路によって半導体チップ２０の熱を回路基板９に効率よく逃がすことができる。
したがって、本実施形態の半導体装置１では、二つの放熱経路を有するため、従来のものと比較して半導体チップ２０の熱を回路基板９に効率よく逃がすことが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態の半導体装置１では、ダイパッド１０が半導体チップ２０及びリード３０，４０に電気接続されて半導体装置１の電流経路をなしているが、放熱基板５０の金属板５１と導電性層５３との間には絶縁層５２が設けられているため、半導体装置１の電流経路が、放熱基板５０を介して回路基板９に短絡することも防止できる。
【００２９】
さらに、本実施形態の半導体装置１では、放熱基板５０とダイパッド１０との固定、及び、ダイパッド１０と半導体チップ２０との固定が半田によって行われているため、放熱基板５０、ダイパッド１０、半導体チップ２０を接着剤により固定する場合と比較して、熱伝導率の高い半田を介して半導体チップ２０の熱を効率よくダイパッド１０及び放熱基板５０に逃がすことができる。
【００３０】
また、本実施形態の半導体装置１では、平面視した導電性層５３の大きさが平面視したダイパッド１０よりも大きく設定されていることで、導電性層５３の熱容量が大きくなるため、半導体チップ２０の熱をダイパッド１０から導電性層５３に効率よく逃がすことができる。さらに、導電性層５３においては、ダイパッド１０からの熱を放熱基板５０の上面５０ａに沿う方向に拡散させた上で、絶縁層５２や金属板５１側に効率よく逃がすことができる。
【００３１】
また、本実施形態の半導体装置１において、放熱基板５０の絶縁層５２がポリイミドからなる場合には、絶縁層５２をエポキシ樹脂やフィラー入りのエポキシ樹脂で形成する場合と比較して、絶縁層５２を薄く設定しても、高い絶縁耐圧を確保することが可能となる。さらに、絶縁層５２の厚さを薄く設定できることで、半導体チップ２０からの熱を導電性層５３から金属板５１に効率よく伝えることができ、半導体チップ２０の熱をさらに効率よく回路基板９に逃がすことが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態の半導体装置１では、リード３０，４０の他端部３２，４２が放熱基板５０の金属板５１の側面５１ｃに隣り合うように配置されているものの、金属板５１の側面５１ｃはモールド樹脂６０によって埋設されている。このため、金属板５１の側面５１ｃが露出する場合と比較して、金属板５１からリード３０，４０の他端部３２，４２に至る沿面距離を長く設定することができる。
また、金属板５１の側面５１ｃがモールド樹脂６０によって埋設されて金属板５１の下面５１ｂのみが露出しているため、半田８５によって金属板５１の下面５１ｂを回路基板９の搭載面９ａに接合する際には、溶融した半田８５が金属板５１の下面５１ｂ周縁よりも外側に位置するモールド樹脂６０の下面６０ｂには濡れ広がりにくい。すなわち、リード３０，４０の他端部３２，４２を回路基板９に接合する半田８４と、放熱基板５０を回路基板９に接合する半田８５との間の距離が短くなることを防止できる。
以上のことから、放熱基板５０の金属板５１とリード３０，４０の他端部３２，４２との間で、電気的な短絡が発生することを防ぐことが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態の半導体装置１を製造する場合には、放熱基板５０とダイパッド１０との間、ダイパッド１０と半導体チップ２０との間、及び、半導体チップ２０と接続板７０との間に、半田ペーストを介在させた状態でリフローを実施するだけで、放熱基板５０とダイパッド１０との固定、及び、ダイパッド１０と半導体チップ２０との固定、及び、半導体チップ２０と接続板７０との固定を同時に行うことができる。したがって、接着剤を使用する場合と比較して、半導体装置１の製造効率の向上を図ることができる。
【００３４】
〔第二実施形態〕
次に、図２を参照して本発明の第二実施形態について説明する。
この実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と比較して、放熱基板５０の一部構成のみが異なっている。本実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００３５】
本実施形態の半導体装置２では、放熱基板５０を構成する金属板５１に、その下面５１ｂから金属板５１の厚さ方向に窪むと共に金属板５１の側面５１ｃに開口する窪み部５４が形成されている。
窪み部５４は、例えば、金属板５１の下面５１ｂの周縁全体にわたって形成されてもよいし、金属板５１の下面５１ｂの周縁の一部のみに形成されてもよい。また、窪み部５４は、例えば金属板５１の下面５１ｂの周縁に沿って互いに間隔をあけて複数配列されていてもよい。なお、金属板５１の厚さ方向に沿う窪み部５４の深さ寸法は、金属板５１の厚さ寸法よりも小さく設定されていればよい。そして、この窪み部５４にはモールド樹脂６０が入り込んでいる。
【００３６】
本実施形態の半導体装置２によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、本実施形態の半導体装置２では、放熱基板５０が、窪み部５４に入り込んだモールド樹脂６０によって放熱基板５０の下面５０ｂ側から支持されるため、また、放熱基板５０がモールド樹脂６０によって放熱基板５０の厚さ方向から挟み込まれるため、放熱基板５０がモールド樹脂６０に対してその下面６０ｂ側に移動することを確実に防止できる。すなわち、放熱基板５０がモールド樹脂６０から剥離することを確実に防ぐことができる。
【００３７】
〔第三実施形態〕
次に、図３を参照して本発明の第三実施形態について説明する。
この実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と比較して、リード３０，４０の他端部３２，４２と放熱基板５０との相対的な配置のみが異なっている。本実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００３８】
本実施形態の半導体装置３では、図３に示すように、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが、第一実施形態と同様に、放熱基板５０の下面５０ｂと同一方向に向いているものの、放熱基板５０の下面５０ｂよりも低く位置している。言い換えれば、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂは、放熱基板５０の下面５０ｂから突出した位置に配されている。
本実施形態の半導体装置３によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態の半導体装置３では、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂを放熱基板５０の下面５０ｂよりも回路基板９の搭載面９ａに対して優先的に接合することができる。すなわち、半導体装置３と回路基板９との電気接続を確実に行うことができる。
【００３９】
なお、本実施形態の半導体装置３において、放熱基板５０を回路基板９に対して確実に接合させるためには、放熱基板５０と回路基板９との間の半田８５の厚みを、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと回路基板９との間の半田８４の厚みよりも厚く設定することが好ましく、接合面３２ｂ，４２ｂと放熱基板５０の下面５０ｂとの高さ位置の差分、及び、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと回路基板９との間の半田８４の厚みを足し合わせた寸法に設定することがより好ましい。
以上説明した第三実施形態の構成は、前述した第二実施形態にも適用可能である。
【００４０】
〔第四実施形態〕
次に、図４を参照して本発明の第四実施形態について説明する。
この実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と比較して、リード３０，４０の他端部３２，４２と放熱基板５０との相対的な配置のみが異なっている。本実施形態では、第一実施形態の半導体装置１と同一の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
【００４１】
本実施形態の半導体装置４では、図４に示すように、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが、第一実施形態と同様に、放熱基板５０の下面５０ｂと同一方向に向いているものの、放熱基板５０の下面５０ｂよりも高く位置している。言い換えれば、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂは、放熱基板５０の下面５０ｂから窪んだ位置に配されている。
本実施形態の半導体装置４によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態の半導体装置４では、半田を介さずに放熱基板５０を確実に回路基板９の搭載面９ａに接触させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態の半導体装置４において、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂを確実に接合させるためには、リフローを実施する前の半田ペースト８４Ａの厚みをリード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと放熱基板５０の下面５０ｂとの高さ位置の差分以上に設定することがより好ましい。
このように半田ペースト８４Ａの厚みを設定すれば、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが半田ペースト８４Ａに接触するように半導体装置１を回路基板９上に載置した状態で、回路基板９の搭載面９ａと放熱基板５０の下面５０ｂとの間に隙間があっても、リフローを実施することで、回路基板９の搭載面９ａを放熱基板５０の下面５０ｂに接触させることができる。すなわち、リフローを実施して半田ペースト８４Ａが溶融すると、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂが溶融した半田に沈み込む。そして、このリード３０，４０の沈み込みによって放熱基板５０の下面５０ｂを回路基板９の搭載面９ａに近づけて接触させることができる。
以上説明した第四実施形態の構成は、前述した第二実施形態にも適用することが可能である。
【００４３】
以上、四つの実施形態により本発明の詳細を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第四実施形態の半導体装置４を回路基板９に実装する場合には、放熱基板５０の下面５０ｂを直接接触させなくてもよく、例えば第一〜第三実施形態の場合と同様に、半田によって放熱基板５０の下面５０ｂを回路基板９の搭載面９ａに接合させてもよい。ただし、この場合には、放熱基板５０と回路基板９との間の半田の厚みを、リード３０，４０の接合面３２ｂ，４２ｂと回路基板９との間の半田８４の厚みよりも薄く設定することが好ましい。
【００４４】
また、半導体装置に備えるダイパッド１０及び半導体チップ２０の数は、上述した四つの実施形態のように一つに限らず、例えば複数であってもよい。
このような構成では、例えば図５に示すように、放熱基板５０の導電性層５３を複数（図示例では二つ）に分割して形成し、これら複数の導電性層５３を互いに電気的に絶縁させるように配した上で、各ダイパッド１０を半田（不図示）によって個別の導電性層５３に接合すればよい。この場合、複数のダイパッド１０が導電性層５３を介して互いに電気接続されることを防止できるため、様々な電気接続構造を有する半導体装置を製造することが可能となる。
また、同一のダイパッド１０や接続板７０に固定される半導体チップ２０の数も、上述した実施形態のように一つに限らず、例えば図５に示すように、複数であってもよい。
なお、図５に示す半導体装置では、四つの半導体チップ２０、二つのダイパッド１０、二つの接続板及び四つのリード３０，４０によってブリッジ回路が構成されている。また、図５における線分Ａ−Ａによる線視断面は、図１〜４に示す半導体装置１〜４の断面図に対応させることができる。
【００４５】
また、上述した全ての実施形態では、第一リード３０及びダイパッド１０、あるいは、第二リード４０及び接続板７０が、それぞれ一体に形成されるとしたが、例えば別個に形成されて半田等によって互いに接合あるいは連結されていても構わない。このような構成であっても、第一実施形態においても述べたように、半導体装置の製造に際して、リフローによって第一リード３０とダイパッド１０との接合、及び、第二リード４０と接続板７０との接合を同時に行うことが可能であるため、半導体装置の製造効率が低下することは無い。なお、第一リード３０及びダイパッド１０、あるいは、第二リード４０及び接続板７０の少なくとも一方が別個に形成されていれば、半導体装置を構成する全てのリード３０，４０を単一のリードフレームで構成することができ、このリードフレームを用いて半導体装置を製造することも可能となる。
【００４６】
さらに、リード３０，４０の他端部３２，４２は、モールド樹脂６０の外部に突出しているが、少なくとも回路基板９の搭載面９ａに接合させる接合面３２ｂ，４２ｂが露出していればよく、例えば接合面３２ｂ，４２ｂを除くリード３０，４０の他端部３２，４２がモールド樹脂６０によって封止されてもよい。
また、放熱基板５０の下面５０ｂは、モールド樹脂６０の下面６０ｂと共に同一平面をなすことに限らず、例えばモールド樹脂６０の下面６０ｂから突出した位置に配されてもよいし、モールド樹脂６０の下面６０ｂから窪んだ位置に配されてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１，２，３，４ 半導体装置
９ 回路基板
９ａ 搭載面
１０ ダイパッド
１０ａ 上面
１０ｂ 下面
２０ 半導体チップ
３０，４０ リード
３１，４１ 一端部
３２，４２ 他端部
３２ｂ，４２ｂ 接合面
５０ 放熱基板
５０ｂ 下面
５１ 金属板
５１ｂ 下面
５１ｃ 側面
５２ 絶縁層
５３ 導電性層
５４ 窪み部
６０ モールド樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板の搭載面に表面実装する表面実装型の半導体装置であって、
導電性を有する板状のダイパッドと、
当該ダイパッドの上面に固定される半導体チップと、
導電性を有する帯板状に形成されて、その長手方向の一端部が前記半導体チップに電気接続されるリードと、
前記ダイパッドの下面に重ねて固定される放熱基板と、
少なくとも前記リードの他端部及び前記放熱基板の下面が露出するように、前記ダイパッド、前記半導体チップ、前記リード及び前記放熱基板を封止するモールド樹脂と、を備え、
前記放熱基板が、その下面をなして導電性を有する金属板、電気的な絶縁性を有する絶縁層、及び、前記金属板よりも薄い導電性層を順番に積層して構成され、
前記放熱基板の下面が、前記リードの他端部のうち前記回路基板の搭載面に対向させる接合面と同一方向に向いていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記放熱基板と前記ダイパッドとの固定、及び、前記ダイパッドと前記半導体チップとの固定が、半田によって行われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
平面視した前記導電性層の大きさが、平面視した前記ダイパッドの大きさよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁層がポリイミドからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記モールド樹脂が、前記金属板の側面を埋設するように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属板には、その下面から前記金属板の厚さ方向に窪むと共に前記金属板の側面に開口する窪み部が形成され、
当該窪み部に、前記モールド樹脂が入り込んでいることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項１】
回路基板の搭載面に表面実装する表面実装型の半導体装置であって、
導電性を有する板状のダイパッドと、
当該ダイパッドの上面に固定される半導体チップと、
導電性を有する帯板状に形成されて、その長手方向の一端部が前記半導体チップに電気接続されるリードと、
前記ダイパッドの下面に重ねて固定される放熱基板と、
少なくとも前記リードの他端部及び前記放熱基板の下面が露出するように、前記ダイパッド、前記半導体チップ、前記リード及び前記放熱基板を封止するモールド樹脂と、を備え、
前記放熱基板が、その下面をなして導電性を有する金属板、電気的な絶縁性を有する絶縁層、及び、前記金属板よりも薄い導電性層を順番に積層して構成され、
前記放熱基板の下面が、前記リードの他端部のうち前記回路基板の搭載面に対向させる接合面と同一方向に向いていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記放熱基板と前記ダイパッドとの固定、及び、前記ダイパッドと前記半導体チップとの固定が、半田によって行われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
平面視した前記導電性層の大きさが、平面視した前記ダイパッドの大きさよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁層がポリイミドからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記モールド樹脂が、前記金属板の側面を埋設するように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属板には、その下面から前記金属板の厚さ方向に窪むと共に前記金属板の側面に開口する窪み部が形成され、
当該窪み部に、前記モールド樹脂が入り込んでいることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６９９１０（Ｐ２０１３−６９９１０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８０２３（Ｐ２０１１−２０８０２３）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【Ｆターム（参考）】
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