(57)【要約】【課題】  本発明の目的は小型でありながら、放熱効率が良く、かつクラック発生の防止を図り得る半導体装置を提供することにある。【解決手段】  半導体チップ１１が搭載されるチップ搭載部１４と該チップ搭載部の一端側にネジ孔１８が切り欠けられた形状に形成された取付け部１５とチップ搭載部の他端側に外部と接続するための端子部とが一体形成されたリードフレーム１２と、端子部の先端が露出すると共にネジ孔の形状に応じたネジ貫通孔を有するようにリードフレームを樹脂封止する半導体パッケージ１３と、を備えた半導体装置１０において、ネジ孔の切り欠けられた形状は、開口が不完全に閉塞することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが搭載されるチップ搭載部と該チップ搭載部の一端側にネジ孔が切り欠けられた形状に形成された取付け部と前記チップ搭載部の他端側に外部と接続するための端子部とが一体形成されたリードフレームと、前記端子部の先端が露出すると共に前記ネジ孔の形状に応じたネジ貫通孔を有するように前記リードフレームを樹脂封止する半導体パッケージと、を備えた半導体装置において、
前記ネジ孔の切り欠けられた形状は、開口が不完全に閉塞することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記取付け部は、前記ネジ孔の開口が不完全閉塞することでΩ字状の開口孔を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に取付け孔を備えた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置が樹脂封止半導体装置として特許文献１に開示されている。この半導体装置は、半導体チップ１と、該半導体チップ１が搭載されるリードフレームと、半導体チップが搭載されたリードフレームの一部を樹脂封止する半導体パッケージ（樹脂体７）と、を備える。
【０００３】
リードフレームは、チップ搭載部（リードフレームマウント部２）と、端子部（リード端子３）とを備えており、これらが一体的に形成されている。
【０００４】
端子部は、その先端が半導体パッケージの一端の側面から導出されるように当該半導体パッケージから露出しており、外部と半田を介して電気的に接続される。
【０００５】
また、半導体パッケージは、他端の表面から裏面に亘って貫通するネジ貫通孔（取付孔７１）が設けられている。
【０００６】
外部と電気的に接続する場合、半導体装置は、ネジ貫通孔にネジが挿入され、該ネジと螺合されることで放熱フィンなどに固定される。
【０００７】
ネジ貫通孔は、リードフレーム上のチップ搭載部と一体形成された取付け部のネジ孔に応じて樹脂形成されており、樹脂封止されるリードフレームの終端から離れた位置にネジ貫通孔が形成される。
【０００８】
ここで、ネジ孔が形成される取付け部について説明する。
例えば引用文献１の図２に於いて、リードフレームは、チップ搭載部と、端子部とを備えており、更に引用文献１の図２において具体的な名称が付されていない取付け部を備えている。
【０００９】
取付け部はチップ搭載部の一端側において延伸しており、チップ搭載部の他端側には端子部が延伸しており、取付け部にはネジ貫通孔の形状に応じたネジ孔が形成されている。
【００１０】
ところで、前記した取付け部を有しないリードフレームを備えた半導体装置が引用文献１の図１に開示されている。
【００１１】
この半導体装置のネジ貫通孔の位置とリードフレームの関係を説明すると、リードフレームはチップ搭載部の一端側において、延伸して形成される取付け部が無い。従って、リードフレームにはネジ貫通孔に対応する取付け部が無く、半導体パッケージに形成されるネジ貫通孔は、リードフレームと絶縁されている。
【００１２】
また、取付け部が無いことから、ネジ貫通孔の強度は半導体パッケージの有する固有の強度に依存するため、ネジ貫通孔の周囲が取り付け部で補強されることがなく、ネジ孔貫通孔に挿嵌されるネジの係合による押圧集中によるクラックの発生を危惧する余り、十分な螺合強度を得ることができない。
更に、取付け部が無いことから、半導体チップからの発熱はリードフレームのチップ搭載部と端子部へのみ伝導するため、取付け部を介した放熱伝導を得ることができず、結果として放熱効率が悪い。
【００１３】
ところで、引用文献１の図２には、取付け部を有するリードフレームを備えた半導体装置が開示されている。
【００１４】
この構成の特徴は、ネジ貫通孔の強度が半導体パッケージの固有の強度と、封止されたリードフレームの取付け部の強度とで決定され、これらの強度により引用文献１の図１に示す半導体装置よりも、螺合強度を得ることができる。更に、半導体チップからの発熱はリードフレームのチップ搭載部と端子部とに加え、取付け部にも伝導させることができ、引用文献１の図１に示す半導体装置よりも、放熱面積を得ることができる。
【００１５】
しかし、前記した効果を得ることができるものの、リードフレームは取付け部の構成が必要となり、結果的に半導体装置の小型化を図ることができない。
【００１６】
また、引用文献１の図３には、取付け部に切り欠きが施されたリードフレームを備えた半導体装置が開示されている。この切り欠きは、前記したネジ孔に相当しており、丸孔ではなくリードフレームの終端を開放するように矩形に切り欠いた形状を有している。これにより、矩形に切り欠いた部位にネジ貫通孔を形成することができ、もって半導体装置の小型化を図ることができる。
【００１７】
しかし、前記した効果を得ることができるものの、矩形に切り欠くことで、ネジ貫通孔のためのネジ孔としての機能を十分に得ることができない。つまり十分な螺合強度を得ようとすると、クラックが発生し易く、更に矩形の切り欠が施された取付け部は、放熱のための面積が狭く、十分な放熱効果を得ることができない等の問題が生じる。
【００１８】
【特許文献１】特許登録２５５５７３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従って、本発明は上記した課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は小型でありながら、放熱効率が良く、かつクラック発生の防止を図り得る半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
半導体チップが搭載されるチップ搭載部と該チップ搭載部の一端側にネジ孔が切り欠けられた形状に形成された取付け部と前記チップ搭載部の他端側に外部と接続するための端子部とが一体形成されたリードフレームと、前記端子部の先端が露出すると共に前記ネジ孔の形状に応じたネジ貫通孔を有するように前記リードフレームを樹脂封止する半導体パッケージと、を備えた半導体装置において、前記ネジ孔の切り欠けられた形状は、開口が不完全に閉塞することを特徴とする。
【００２１】
前記取付け部は、前記ネジ孔の開口が不完全閉塞することでΩ字状の開口孔を有する形状であってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の半導体装置によれば、小型化のためにリードフレームの取付け部をネジ孔で切り欠いた形状としても、ネジ孔の切り欠いた形状が不完全に閉塞しているため、ネジ孔の周囲のほとんどが取囲まれた状態の取り付け部となる。従って、従来の切り欠きの一端が完全に開放された形状と比較して放熱面積を得ることができ、もって放熱効率の向上を図ることができる。更に本発明の半導体装置によれば、小型化のためにリードフレームの取付け部にネジ孔を切り欠いた形状としても、取り付け部を樹脂封止する半導体パッケージにおいてネジ孔形状に応じて形成されるネジ孔貫通孔の周囲のほとんどが取囲まれる。このようにネジ孔が従来の切り欠きの一端が完全に開放された形状と比較して補強される。これにより、ネジ孔貫通孔に挿嵌されるネジの係合による押圧を分散することができ、もってクラックの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を用いて、本発明の印刷装置の実施の形態を詳細に説明するが、以下の説明では、各実施の形態に用いる図面について同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の半導体装置１０は、図１に示すように、トランジスタなどの半導体チップ１１、導電性を有するリードフレーム１２と、絶縁性を有する半導体パッケージ１３とを備える。
【００２５】
リードフレーム１２は、半導体パッケージ１３の成型までの工程に於いて、数個から数十個連ねるように、複数のリードフレーム１２がプレス加工によって連成される。リードフレーム１２の連成は、タイバーと称される外枠によって成されている。
【００２６】
前記したように連成されたリードフレーム１２は、半導体パッケージ１３の成型後に、プレス加工により外枠から切断して個別の半導体装置１０となる。
【００２７】
半導体パッケージ１３は、絶縁性の樹脂であり、電気的絶縁性、機械的強度、難燃性およびモールド成型性等を考慮して樹脂成分以外に骨材として配合されるフィラー材他、フィラーと樹脂の結合を強化するカップリング剤、樹脂を熱効果させる硬化剤（フェーノールノボラック樹脂）等が混合されたものであり、一般的にエポキシコンパウンドあるいはシリコーンコンパウンドなどと称されている。
【００２８】
フィラー材は、電気的絶縁性が有り高熱伝導性且、低熱膨張率を有するシリカを多量に含有しており、このシリカ材は固形物で有りエポキシ樹脂に比べ非常に硬いのでトランスファーモールドにおける硬化後において骨材として作用する。これにより半導体パッケージ１３は、強度を得ることができ、もって熱膨張による半導体チップ１１への熱応力を低減する効果がある。
【００２９】
前記した特性を有する半導体パッケージ１３は、リードフレーム１２の一部が露出するように封止する。
【００３０】
リードフレーム１２は、半導体チップ１１が搭載されて半田を介して電気的に接続されるチップ搭載部１４と、該チップ搭載部１４の一端側に延在する取付け部１５と、チップ搭載部１４の他端側で延在する端子部１６とを備えており、これらの構成が一体的に形成されている。
【００３１】
また、前記リードフレーム１２の作成には、打ち抜きや曲げ加工を行うことができるプレス機が用いられており、該プレス機により例えば導電性の板部材にプレス加工が施されて、取付け部１５、チップ搭載部１４および端子部１６が一体的に形成される。
【００３２】
プレス加工が施される板部材は、熱伝導性の高い銅材などである。また、鉄を数パーセント含有させ、強度を持たせても良い。
【００３３】
リードフレーム１２の中央部にはチップ搭載部１４が設けられており、該チップ搭載部１４は、樹脂封止される半導体パッケージ１３において、該半導体パッケージ１３のほぼ中央に位置する。このチップ搭載部１４には、半田を介して半導体チップ１１を搭載するためにニッケルめっき等が施される。更に、このめっきはバリアメタルとして作用する。これによりリードフレーム１２の銅成分が半導体チップ１１へ拡散することを防止することができる。
【００３４】
また、チップ搭載部１４の周縁には、図示省略のV溝がプレス加工によって設けられており、該Ｖ溝により、その内側に配置される半導体チップ１１の接続に用いる半田の流れ、すなわち溶融時の半田流れを防止することができる。
【００３５】
端子部１６はその先端がプレス加工により半導体パッケージ１３から露出するように作成されている。この端子部１６の先端は、リードフレーム１２の一部であり、該リードフレーム１２の中央部にはチップ搭載部１４がある。従って、チップ搭載部１４上に半田を介して接続される半導体チップ１１は、端子部１６と導電状態にあり、端子部１６を介して外部と電気的に接続することができる。
【００３６】
ところで、前記した端子部１６と同様に外部と電気的に接続するための独立端子１７が図１に示されている。この独立端子１７は、リードフレーム１２と一体的に形成されており、リードフレーム１２と同様にプレスにより所望の形状に加工され、外枠から切り離されて個別に分割される。尚、独立端子１７は、その先端が露出するように半導体パッケージ１３に封止されている。
【００３７】
前記端子部１７の露出した表面並びに独立端子１７の露出した表面、すなわち一般的にアウターリードと称する箇所には、半田めっきまたは錫めっきがされており、半田付けの時に表面の酸化を防止することができ、良好な接続を得ることができる。
【００３８】
リードフレーム１２の端子部１６および独立端子１７は、半導体パッケージ１３内における周縁近傍において、図示省略のＶ溝がプレス加工によって設けられている。これにより、Ｖ溝の凹みが封止樹脂との係合を補強するいわゆるモールドロックとして働く。このモールドロックは、封止樹脂とリードフレーム１２との界面の密着を得ることができ、もって半導体パッケージ１３外部からの水分の浸入防止を図ることができる。
【００３９】
半導体チップ１１の表面および裏面には、接続のための電極（図示省略）が形成されている。例えば半導体チップ１１がＮＰＮトランジスタの場合、裏面の電極はコレクタ電極であり、表面の電極はベース電極およびエミッタ電極である。尚、これらの電極は、アルミまたはアルミ合金を蒸着またはスパッタにより作られている。
【００４０】
前記した半導体チップ１１のベース電極およびエミッタ電極は、それぞれ個別の独立端子１７に接続される。この接続には、アルミワイヤーが用いられており、該アルミワイヤーの端部に超音波の振動を加える圧接である。
【００４１】
リードフレーム１２の取付け部１５には、ネジ孔１８が設けられており、後述する挿嵌されるネジの形状に応じた丸孔を基調とした形状である。このネジ孔１８が形成される取付け部１５をより詳細に説明すると、ネジ孔１８により取付け部１５の先端の一辺が切り欠けられて、その切り欠きによる開口が不完全に閉塞する形状である。
【００４２】
換言すれば、取付け部１５に丸孔状のネジ孔１８を設けたリードフレーム１２をそのリードフレーム１２の一端からチップ搭載部に向かって短くするように切断し、ネジ孔の一部を省略したような形状である。従って、取付け部１５はネジ孔１８の開口が不完全閉塞し、Ω字状の開口孔を有する。尚、この形状は、プレス加工によって形成される。
【００４３】
ところで、半導体パッケージ１３には、ネジ貫通孔１９が形成されている。このネジ貫通孔１９は、前記ネジ孔１８の形状に応じて形成されており、トランスファーモールドにより形成される半導体パッケージ１３によって、ネジ孔１８が形成される取付け部１５と、ネジ貫通孔１９に挿入されるネジと、が絶縁性の封止樹脂により隔てられる。
【００４４】
封止樹脂により隔てられるネジ貫通孔１９には、ネジが挿嵌される。このネジのネジ径が例えば３ｍｍでネジの頭の直径が約６ｍｍのとき、ネジ貫通孔１９は直径が約３．２ｍｍに設定され、またネジ孔１８の直径は封止樹脂の絶縁性を考慮して約４．４ｍｍに設定される。
【００４５】
次にネジ貫通孔１９と各部位の位置関係を説明する。
半導体パッケージ１３において、取付け部１５の在る側の先端（終端）から約３ｍｍ中央に寄った位置に、ネジ貫通孔１９の中心が位置するように形成されている。
【００４６】
以って、ネジの頭の直径が約６ｍｍのネジは、ネジの頭の外縁が半導体パッケージ１３の最も終端に近い位置に形成されている。
【００４７】
前記したようにネジおよびネジ貫通孔１９の位置関係は、リードフレーム１２の取付け部１５の形状によるものであり、ネジ孔１８により取付け部１５の先端の一辺が切り欠けられて、その切り欠きによる開口が不完全に閉塞している。
前記ネジ孔１８に前記開口を設けられていることで、リードフレーム１２の一端からチップ搭載部に向かって取付け部１５を短くすることができる。
これにより、本発明の半導体装置１０は、従来の切り欠きのない形状、例えば引用文献１の図２と比較して小型できる。
【００４８】
また、半導体パッケージ１３に封止されるリードフレーム１２において、取付け部１５の先端は半導体パッケージ１３の終端から約０．８ｍｍ封止樹脂内に位置し、取付け部１５における絶縁性が考慮されている。
【００４９】
ところで、ネジ孔１８の中心は、前記ネジ貫通孔１９の中心と同じに設定されており、ネジ孔１８の円周は取付け部１５の先端において、切り欠けられた形状となり、開口が不完全に閉塞するΩ字状に形成されている。Ω字状に形成される取付け部１５は、放熱効率の良い銅材であるため、これによりネジ孔１８の周囲の放熱を得ることができる。
従って本発明の半導体装置１０は、従来の切り欠きの一端が完全に開放された形状と比較して大きな放熱作用を得ることができる。
【００５０】
更に、Ω字状に形成する取付け部１５は、所定の強度を有している。従って、この強度がネジ貫通孔１９の外周の封止の割れを防止することができる。
【００５１】
尚、平面視で見たとき、ネジ孔１８に挿嵌されるネジの頭がネジ孔１８が形成される取付け部１５に係るように各寸法が調整されている。これにより、ネジ孔貫通孔１９に挿嵌されるネジの係合による押圧の分散を図ることができる。
従って、従来の切り欠きの一端が完全に開放された形状と比較して、ネジ貫通孔１９に挿嵌されるネジの係合による押圧に耐えてクラックの発生を防止することができる。
【００５２】
以上述べたように、本発明の半導体装置１０は、小型でありながら、放熱効率が良く、しかもクラック発生の防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の半導体装置を示す平面図である。
【図２】本発明の半導体装置を示す断面図である。
【図３】従来の半導体装置を示す平面図および断面図である（引用文献１の図１）。
【図４】従来の半導体装置を示す平面図および断面図である（引用文献１の図２）。
【図５】従来の半導体装置を示す平面図および断面図である（引用文献１の図３）。
【符号の説明】
【００５４】
１０  半導体装置
１１  半導体チップ
１２  リードフレーム
１３  半導体パッケージ
１４  チップ搭載部
１５  取付け部
１６  端子部
１７  独立端子
１８  ネジ孔
１９  ネジ貫通孔
【図１】
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【図２】
2010103279.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010103279.tif 000006
【図５】
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