(57)【要約】【課題】半導体素子の上下面を挟持する放熱板であり、さらに前記放熱板が前記半導体封止体の表面から露出している樹脂封止型半導体部品に関するもので、樹脂封止する際、前記露出面に発生する樹脂バリの発生を防止し、さらにそのための構成を簡易に済ませる。【解決手段】半導体素子の上下面を挟持する放熱板を、対向する放熱板の少なくとも一方の放熱板面の周縁部又は前記半導体素子を回避する位置に一体成形による突起部を設ける。前記半導体素子を樹脂封止する際、型圧により前記一体成形による突起部が上下方向に潰れ、その弾性力が封止キャビティ面への押え圧を均一化し、さらに前記露出面と封止金型キャビティ面との隙間をなくし、樹脂が入り込む樹脂バリの発生を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の上下面を挟持する放熱板の少なくとも一方の対向する面の周縁部又は前記半導体素子を回避する位置に突起部を設けたことを特徴とする樹脂封止型半導体部品。
【請求項２】
前記突起部は、前記放熱板を一体成形して設けたことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体部品。
【請求項３】
前記放熱板は、前記突起部と対向するもう一方の前記放熱板面に絶縁材を設けたことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止型半導体部品。
【請求項４】
前記放熱板は、前記突起部と対向するもう一方の前記放熱板面に前記突起部が貫通する孔を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項２記載の樹脂封止型半導体部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、半導体素子の上下面を挟持する放熱板であり、さらに前記放熱板が前記半導体封止体の表面から露出している樹脂封止型半導体部品に関する。
【背景技術】
【０００２】近年、電子機器の小型化、薄形化と同時に高速化、多機能化が進んでいる。つまり電子機器の筐体内の容積がさらに小さく、薄くなってきている反面、電子機器内のプリント配線板上に搭載される半導体部品の単位面積当たりの端子密度は著しく上昇すると共に、半導体装置自身も高速化、高周波数化、多ゲート化されるに伴い発熱量が増大しており、これらのことから、熱放散性に対する要求はますます厳しくなっている。
【先行技術文献】
【０００３】その熱放散性の効率を上げるために、例えば半導体素子の上下面に放熱板を設け冷却効率を上げている、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−６３１１３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】しかしながら、従来の技術では、放熱板の反りや平坦度の寸法公差が大きい時、放熱板露出面と樹脂成形金型のキャビティ面との密着性が不十分であり、その隙間に樹脂が入り込み露出面の周縁部から内側に向けて延びる樹脂バリが発生する不具合が生じていた。このような樹脂漏れによる樹脂バリが発生すると、外観が悪化するのは元より、本来、熱放散する露出面が十分な面積を確保できず、よって満足する熱放散が得られなくなってしまう不具合や、樹脂バリにより電気的接続が得られなくなるなどの不具合が生じる。このため樹脂封止後に、ウォータジェットや研削加工により放熱板露出面の樹脂バリを除去するという追加作業を行う必要があった。また例えば図５に示す通り特許文献１では、放熱板中心部に角形の凸部１０を設け放熱板への押え圧を均等にさせ樹脂の挿入を回避しようとしているが、凸部１０の押え圧面積が放熱板の大きさより明らかに小さいため、放熱板周縁部の押え圧までは均一化出来なかった。更に凸部１０の形成において、別材料の張り合わせ、もしくは放熱板自身を切削加工する手間などコストおよび時間的ロスが発生していた。【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体素子の上下面を挟持する放熱板であり、さらに前記放熱板が前記半導体封止体の表面から露出している樹脂封止型半導体部品に関するもので、前記半導体素子を樹脂封止する際、放熱板露出面における樹脂バリの発生に起因する不具合を効果的に防止することができ、しかもそのための構成を簡易に済ませることができる樹脂封止型半導体部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明は、半導体素子の上下面を挟持する放熱板の少なくとも一方の対向する面の周縁部または前記半導体素子を回避する位置に一体成形の突起部を設けることを特徴とし、さらに、突起部に対向する放熱板面に絶縁材を設けるか、もしくは突起部に対向する放熱板面に前記突起部が貫通する孔を設け、放熱板同士がショートしない構成としていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】本発明により、半導体素子の上下面を挟持する放熱板の少なくとも一方の対向する面の周縁部又は前記半導体素子を回避する位置に一体成形の突起部を設けることで、前記半導体素子を樹脂封止の際、放熱板露出面における樹脂バリの発生に起因する放熱表面積を小さくする不具合を効果的に防止することができ、しかもそのための構成はダボ出し加工による一体成形した簡易的なものである。別材料の張り合わせ、もしくは放熱板自身を精度よく切削加工するなどのコストや時間的ロスを省くものであり、また樹脂バリを除去するためのウォータジェットや研削加工の追加工程を省くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の樹脂封止型半導体部品の第１の実施例の平面図（ａ）とＡ−Ａ拡大断面図（ｂ）。
【図２】本発明の樹脂封止成形工程を示す。それぞれ型開きの状態（ａ）、型閉じ前の状態（ｂ）、樹脂封入の状態（ｃ）を示す。
【図３】本発明の一体成形の突起部を設けた放熱板（上）の上面図（ａ）と下面図（ｂ）。
【図４】本発明の一体成形の突起部成形加工方法に関する１例を示す図。
【図５】従来技術（特許文献１）の樹脂封止型半導体部品であり、半導体素子の中央上面に凸部を設けた放熱板を示す断面図。
【図６】本発明の第２の実施例を示す、一体成形の突起部に対向する放熱板面に貫通する孔を設けた樹脂封止型半導体部品の平面図（ａ）とＢ−Ｂ拡大断面図（ｂ）。
【図７】本発明の第３の実施例を示す、一体成形の突起部に対向する放熱板面に貫通する孔を設けた樹脂封止型半導体部品の平面図（ａ）とＣ−Ｃ拡大断面図（ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】本発明の樹脂封止型半導体部品の第１の実施例を図１（ａ）、（ｂ）にもとづいて説明する。図１（ａ）は、半導体素子の上下面を挟持する放熱板であり、さらに前記放熱板が前記半導体封止体の表面から露出している樹脂封止型半導体部品の平面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ拡大断面図である。いずれの図も、樹脂封止型半導体部品の樹脂封止済みの状態を示している。さて（ｂ）の拡大断面図により積層構成を説明する。まず最下層の放熱板（下）２に半田１１（又はＡｇ等の導電性ペースト）を介して半導体素子５があり、その上に半田１２を介し、スペーサ６があり、さらに半田１３を介して最上層の放熱板（上）３がある。前記放熱板（上）３の対向する面に、本発明の一体成形の突起部４が複数設けてあり、前記突起部４の先端は絶縁材７を介し、前記放熱板（下）２に接触している。前記放熱板（下）２、および放熱板（上）３は、例えば銅、アルミ等の熱伝導性の良い素材を利用し角形の平板状に構成しているとともに、最下層の放熱板（下）２の下面、および最上層の放熱板（上）３の上面は樹脂封止成形体の表面から露出している。スペーサ６は熱伝導性の良い素材であり、例えば銅等のスペーサを使用する。さらに上下の型閉じ圧力による半導体素子の破損防止のため、例えば図示のようなバネ形状を有している。なおスペーサ６は、本実施例において構成要素のひとつとしているが、同等部品に置き換えてもよく、もしくは省略しても構わない。電気的構成は、放熱板（下）２とリードフレーム８を、Ａｕ、Ａｌ等のボンディングワイヤ９にて接続し、それらを例えばエポキシ樹脂等からなる封止樹脂１にて封止し、樹脂封止型半導体部品とする構成となる。
【００１１】本発明の封止金型による成形工程を図２にもとづいて説明する。図２（ａ）は、樹脂封止前の樹脂封止型半導体部品を金型１９にセットした状態であり、上型２０と下型２１とが開いている型開きの状態を示す。（ｂ）は、下型２１が上動し、上型２０に接近し、型閉じをする前の状態を示す。型閉じをする前のキャビティ高さは、放熱板（下）２及び放熱板（上）３の厚さと、放熱板（上）３に設けた一体成形の突起部４の高さと、絶縁材７の厚さを積層したものと同等の寸法を有する。なお一体成形の突起部４、絶縁材７、放熱板（下）２、放熱板（上）３は、全て接触している状態であり、さらに型閉じをする上下からの圧力が加わっていない状態を示す。（ｃ）は、型閉じをし、金型１９に封止樹脂１を注入している状態を示す。前記（ｂ）から、キャビティ内の高さが１０μ〜３０μ圧縮された状態であり、この高さの減少は、突起部４の上下方向の潰れにより吸収する。この時、突起部４の弾性力が、キャビティ面への均一な押圧力となり、両放熱板を上下キャビティ面に均一に密着させることとなる。型閉じをした両放熱板の上下キャビティ面への押圧力が均一化されているので、両放熱板と上下キャビティ面の隙間がなくなり、封止樹脂１が侵入しなくなる。よって樹脂漏れによる樹脂バリが回避される。
【００１２】本発明の一体成形の突起部４について図３、図４にもとづいて説明する。図３は、樹脂封止する前に、事前にプレス押出し成形により突起部４を形成した上面図（ａ）と下面図（ｂ）となる。突起部４は、半導体素子の端子およびボンディングワイヤ９に接触しない放熱板面の周縁部又は前記半導体素子と接触しない位置４ａに複数設ける。また突起部４は、対抗するもう一方の放熱板面に絶縁材７（例えばポリイミドフィルム等）を設け、両放熱板同士がショートしない構成とする。また前記突起部４の形状は、円柱状、角柱状もしくは段付きなど、型圧に対して弾性力が有効に働く形状であり、且つ複雑な加工工程を必要としないコスト重視の成形加工を考慮するシンプルな形状を有している。例えば、図４は一体成形の突起部４を成形する一般的な成形加工を示すものである。ストリッパ１７の貫通するガイド孔に設けられたパンチ１５と共に、上部より下降させ、ストリッパ１７とダイ１６で放熱板（上）３を挟み、さらに下降するパンチ１５によりパンチ凹部１４と突起部４が成形される。その際、ダイ１６、ダイバッキング１８、ダイホルダ１９のガイド孔に設けられたノックアウト２０を下部よりスプリング２１で持ち上げ、突起部４の高さを補正する。これは一般的にプレス押出しによる「ダボ出し加工」と呼ばれるものであるが、あくまでもその一例であり、本構成要素とは違うものであっても構わない。いずれにしても一体成形の突起部４を成形するにあたり、簡易的で、また多様なパターンに応じた変更が容易にできるものであり、コストおよび加工時間の短縮に貢献するものである。
【００１３】本発明の一体成形の突起部４の高さは、上下方向に潰れる寸法（１０μ〜３０μ）を加味している。この潰れる寸法は、型閉じ前から型閉じをするキャビティ高さが圧縮する寸法と同等であり、また突起部４が上下方向に潰れ弾性力を有する寸法であり、さらに前記弾性力は、上下放熱板の露出全面がキャビティ面に隙間なく密着可能にする高さと同等である。なお前記突起部４は、図１において放熱板（上）３に設けているが、放熱板（下）２に設けても構わない。その際、絶縁材７は前記放熱板（下）２の上面ではなく、放熱板（上）３の下面に設けることとなる。
【００１４】本発明において絶縁材を省いた第２の実施例を図６にもとづいて説明する。図６（ａ）は絶縁材７を省いた樹脂封止型半導体部品の平面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ拡大断面図である。（ｂ）の通り、絶縁材７の代わりに一体成形の突起部４が対向する放熱板（下）２の位置に貫通する孔２２を設ける。前記孔２２は突起部４に接触しない径を有しており、例えば型閉じの際、上下寸法が圧縮し突起部４の径が膨らむ際も接触しないことを考慮している。本実施例の場合、絶縁材７を省略できるため、材料コストの省略は元より、その接着工程も省略でき、さらに絶縁材の厚み分、半導体樹脂封止体の厚さを薄く出来るため、近年の電子機器の小型化、薄型化、そしてコスト安の需要に貢献する効果を有する。なお本第２の実施例では放熱板（上）３に突起部４を設け、放熱板（下）２に孔２２を設けているが、放熱板（上）３に孔２２を設け、放熱板（下）２に突起部４を設けても構わない。
【００１５】本発明において絶縁材７を省いた第３の実施例を図７にもとづいて説明する。図７（ａ）は絶縁材７を省いた樹脂封止型半導体部品の平面図であり、（ｂ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ拡大断面図である。絶縁材７を省き、さらに突起部４が対向する放熱板（下）２の位置に貫通する孔２２を設け、その隣接周辺に、突起部４を放熱板（下）に設け、対向する放熱板（上）３の位置に貫通する孔２２を設ける。その配置位置は均等であり、且つ構成要素を交互に設けながらのものであり、型締め圧を均等にさせ、放熱板（上）（下）面を常にフラットにすることが可能となり、樹脂バリの発生を防止できる。本第３の実施例も第２の実施例と同様、絶縁材７を省略できるため、材料コスト、接着工程を省略でき、さらに半導体樹脂封止体の厚さを薄く出来るため、近年の電子機器の小型化、薄型化、そしてコスト安の需要を満足する効果を有する。
【符号の説明】
【００１６】１  封止樹脂
２  放熱板（下）
３  放熱板（上）
４  ダボ出しによる突起部
５  半導体素子
６  スペーサ
７  絶縁材
８  リードフレーム
９  ボンディングワイヤ
１０  凸部
１１、１２、１３  半田
１４  パンチ凹部
１５  パンチ
１６  ダイ
１７  ストリッパ
１８  ダイバッキング
１９  ダイホルダ
２０  ノックアウト
２１  スプリング
２２  孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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