(57)【要約】【課題】半導体素子から発生する熱を効果的に外部に放熱させることができ、かつ実装時の接合安定性に優れた樹脂製中空パッケージを提供すること。【解決手段】半導体素子を装着するための底面４を有する中空部２０と、この中空部２０に装着される半導体素子７と基板１７との電気的導通を実現するリード１、２と、パッケージ本体３を構成する樹脂成形体とからなる樹脂製中空パッケージにおいて、その底面部分にパッケージ本体の底面６よりも中空部２０側に位置するパッケージ下面部５を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を装着するための底面を有する中空部と、この中空部に装着される半導体素子と外部との電気的導通を実現するリードと、パッケージ本体を構成する樹脂成形体とからなる樹脂製中空パッケージにおいて、その底面部分にパッケージ本体の底面よりも中空部側に位置するパッケージ下面部が設けらていることを特徴とする樹脂製中空パッケージ。
【請求項２】
中空部の底面、パッケージ下面部またはその内部に、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有する金属板からなるアイランド部を具備した請求項１に記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項３】
中空部の底面と同じかもしくはそれよりも広い金属板が、インナーリード下面に絶縁層を介して固着されている請求項１に記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項４】
金属板の上面の少なくとも一部が中空部の底面に露出されている請求項３に記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項５】
金属板の上面に樹脂層が形成されている請求項３に記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項６】
金属板の上面または下面あるいは上下面に凹凸部が形成されている請求項３に記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項７】
金属板の側端部の少なくとも一部に、段差部が形成されている請求項３に記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項８】
リードは、その下面部の一部をエッチングすることで基板実装面となるアウターリードの下面を残すように形成され、前記アウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されている請求項１〜７のいずれかに記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項９】
リードを屈曲し、このリードのアウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されている請求項１〜７のいずれかに記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項１０】
アウターリードの下面の屈曲端面部に、段差部が形成されている請求項９に記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項１１】
基板とパッケージ下面部との間の隙間と外部とを連通する気流通路が形成されている請求項１〜１０のいずれかに記載の樹脂製中空パッケージ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の樹脂製中空パッケージを用いた半導体装置であって、半導体素子が樹脂製中空パッケージの中空部の底面に固着され、リードフレームのインナーリードと半導体素子が電気的に接続され、樹脂製中空パッケージの中空部が蓋材で気密封止された半導体装置。
【請求項１３】
基板とパッケージ下面部との間の隙間と外部とを連通する気流通路が形成されている請求項１２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子を装着するための樹脂製中空パッケージ及びこれを用いた半導体装置に関する。さらに詳しくは、基板に対して接合信頼性が高く、放熱性に優れた、多様な中空パッケージのリード構造にも適用可能な半導体素子向け樹脂製中空パッケージ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子などの半導体素子を搭載する中空構造の半導体パッケージ(以下「中空パッケージ」という。)では、低コスト化を目的としてパッケージベース（パッケージ本体）に樹脂を採用したものが知られている。またパッケージ構造としては、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）が主流であるが、近年表面実装タイプのＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）・ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）が採用されるようになり、さらにはＳＯＮ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｎｏｎ  Ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）・ＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ  Ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ）といったリードレス化されたパッケージ構造も検討され始めている。これは中空パッケージに小型化、薄型化が要求されてきているためであり、中空パッケージの面実装技術も検討が進んでいる。
【０００３】
一方で、固体撮像素子などの半導体素子は高密度化が進んでおり、それに伴って、中空パッケージに組み込んで作動させた場合に発生する熱が増加している。発生する熱が増加すると半導体素子そのものの機能を低下させる虞があり、中空パッケージから放熱できる構造が強く望まれている。しかしながら、低コスト化を目的とした樹脂製中空パッケージではパッケージベースである樹脂の熱伝導性が、セラミックス製中空パッケージと比較して低く、放熱性が低い点が課題とされている。
【０００４】
この樹脂製中空パッケージの放熱効果を高めるために、金属板等の熱伝導率の高い材料を中空部の底面、中空パッケージの底面またはそれより内部に埋設することで中空部から中空パッケージの底面までの熱伝導性を高め、半導体素子より発生する熱を効果的に放熱する構造が従来より提案されてきた（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特許第２９６８９８８号公報
【特許文献２】特許第３０８０２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金属板等の熱伝導率の高い材料を中空部の底面、中空パッケージの底面またはそれより内部に埋設させた樹脂製中空パッケージでは、半導体素子より発生する熱を中空パッケージの底面に効率よく伝えることは可能であるが、中空パッケージの底面から放熱するには、中空パッケージ底面近傍で空気の対流を発生させ熱を逃がす必要がある。つまり、中空パッケージ底面近傍に空気層がないと効果的な放熱は望めない。しかし、従来、基板実装後の中空パッケージにおいては、その底面と基板間に隙間は殆どなく、空気層は皆無であるため、高い放熱効果は望めない。
【０００６】
また、実装時には中空パッケージの底面を基準面として半田などの実装ペーストを熱により溶融させリードを基板に接合させるが、金属板を中空パッケージの底面、もしくは底面近傍に設置した場合、熱による膨張で中空パッケージの底面が膨らみ、実装高さの位置決め精度を低下させる虞がある。さらには基板実装時の熱に伴う金属板の膨張により、基板を突き上げ、半田などの実装ペーストに剥離・亀裂等の不具合を発生させ、実装強度の低下あるいは接合不良を発生させてしまう虞がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、半導体素子から発生する熱を効果的に外部に放熱させることができ、かつ実装時の接合安定性に優れた樹脂製中空パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の樹脂製中空パッケージは、半導体素子を装着するための底面を有する中空部と、この中空部に装着される半導体素子と外部との電気的導通を実現するリードと、パッケージ本体を構成する樹脂成形体とからなる樹脂製中空パッケージにおいて、その底面部分にパッケージ本体の底面よりも中空部側に位置するパッケージ下面部が設けらていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、パッケージ下面部がパッケージ本体の底面より中空部側に位置するため、実装後でも基板とパッケージ下面部との間に隙間が発生し、空気層が確保される。つまり、半導体素子から発生した熱がパッケージ下面部に伝達されると空気層に対流が起り、より効果的に放熱することが可能となる。
【００１０】
パッケージ本体の底面より中空部側に位置するパッケージ下面部は、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有していることが好ましい。このパッケージ下面部が広いほど空気層が増え、対流効果が高まり放熱性が向上する。また、パッケージ下面部を中空部側により大きく凹ませて位置させれば、空気層が増加することに加え、中空部の底面部分の樹脂部の厚みが薄くなることでパッケージ下面部までの熱伝達速度が高まり、一層の放熱効果が得られる。パッケージ下面部の凹形状は、同形状を成形金型に凸構造として準備し成形することで容易に得られる。
【００１１】
基板とパッケージ下面部との間の空気層により強い対流を起こして効果的な放熱を可能とするには、基板とパッケージ下面部との間の隙間における空気層を交換するために、この隙間と外部とを連通する気流通路を形成することが好ましい。具体的には、パッケージ下面部を囲繞する形成樹脂層（パッケージ本体の底面部）に切り欠きや透孔を複数個形成したり、パッケージ本体の２周辺部にリードを配置したものでは他の周辺部に切り欠きや開口部を形成したり、４周辺部にリードを配置したものではパッケージ下面部下の基板面に透孔を複数個形成したり、パッケージ下面部の面積より小面積の開口部を基板に設けることで、気流通路を形成することができる。この気流通路を介して、中空部に蓋材で気密封止された半導体装置とその周辺域との温度差により、基板とパッケージ下面部との間の隙間の空気層により強い対流を生じさせることができる。
【００１２】
さらに高い放熱性を必要とする場合、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有する金属体からなるアイランド部を中空部の底面、パッケージ下面部またはその内部に設置すればよい。アイランド部が広いほど、放熱効果は高まる。アイランド部はパッケージ下面部への熱伝導を高める効果があり、設置する位置は中空部の底面、パッケージ下面部あるいはその内部の樹脂層内のいずれでもよい。アイランド部は吊りリードを介してリードフレームに連結させて、成形後の目的とする位置に予め押し下げた(ディプレスした)ものを使用して、樹脂成形することにより容易に得られる。
【００１３】
アイランド部を設置することで、効果的に半導体素子から発生する熱はパッケージ下面部へ伝達され、その熱は空気層の対流により放熱される。パッケージ下面部にアイランド部を設置したとしても、パッケージ本体の底面よりも中空部側で露出する形状となり、基板実装時の熱に伴う金属板の膨張が発生しても、基板を突き上げることが無いため、半田などの実装ペーストに剥離・亀裂を発生させる虞はない。これらによって実装時の接合安定性が確保された、放熱性の高い樹脂製中空パッケージを得ることができる。
【００１４】
さらに本発明では、中空部の底面と同じかもしくはそれよりも広い金属板を、インナーリード下面に絶縁層を介して固着することもできる。金属板の厚みは厚い方が好ましく、中空部の底面及びパッケージ下面部のいずれにも金属板が露出する厚みを選択することがより好ましい。中空部の底面からパッケージ下面部までの間を熱伝導率の高い金属板が占有し、かつ空気層に接する部位（パッケージ下面部）を金属板とすることで、高い放熱性が得られる。この場合、金型での成形時には、上型によりインナーリード上面を、下型により金属板下面を、強固にクランプできることから、露出される金属板下面、及びインナーリード上面に発生しやすい樹脂バリを極めて少なくすることができ、後の樹脂バリ除去工程への負担が大幅に軽減できる。
【００１５】
インナーリード下面に絶縁層を介して金属板を固着させる構造にすると、露出するインナーリード上面と中空部の底面となる金属板の上面には、リードの厚みと絶縁層の厚み分の高低差が生じる。この高低差は半導体素子の厚みに近い高さに設定することで、半導体素子とインナーリード上面の高低差を小さくすることが可能であり、安定した電気的接合が可能となる。好ましくは半導体素子の厚みとリード及び絶縁層を加えた厚みとを同一とすれば、より安定するとともに、電気的接合の距離を短くすることが可能となり、低コスト化の中空パッケージが提供できる。また、この構造により振動などによる衝撃でショートする危険性が大幅に軽減できる。
【００１６】
金属板は銅、鉄、ステンレス、アルミニウム及びこれらの金属を含む合金からなる群から選ばれたもの、好ましくは銅合金が良い。必要に応じて全面ないし部分的に表面処理を施すことができる。例えば、金、銀、ニッケル、半田などのメッキを施しても良い。また金属板の上面または下面、あるいは上下面に、丸、四角などの形状をした凹凸部を形成することで、樹脂との密着性が高まり、かつ比表面積が増加することに伴い一段と放熱性を高めることが可能となる。また、金属板の側端部に段差部を形成することにより、金属板の比表面積が大きくなり放熱効果が高まり、かつ金属板と樹脂との密着性が高まる効果が得られる。
【００１７】
半導体実装面、つまり金属板の上面は露出した方が高い放熱効果が得られるが、半導体素子と樹脂製中空パッケージ間に絶縁を必要とする製品もあり、金属板上面に樹脂層を設けることも可能である。この際、半導体素子とインナーリードの接合部におけるショートの危険性を回避するためにも、前記樹脂層の上面とインナーリード上面とは同一面上ではなく、高低差を設けることが好ましい。
【００１８】
本発明は、薄型化中空パッケージにも適用できる。つまり、ＳＯＮ、ＱＦＮといったノンリード型の面実装タイプの高放熱性樹脂製中空パッケージにも適用できる。
【００１９】
第１に、リード下面部の一部をエッチングすることで基板実装面となるアウターリードの下面を残すように形成したリードフレームを用い、アウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されているタイプの中空パッケージに適用できる。
【００２０】
第２に、リードを屈曲し、このリードのアウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されているタイプの中空パッケージに適用できる。
【００２１】
前記２種類の面実装タイプ中空パッケージでは、パッケージ本体の底面の周縁近傍に基板への実装端子となるアウターリードが露出しており、中空パッケージの薄型化が図れるとともに、中空部下のパッケージ下面部に空気層を確保でき、対流による放熱性も得られる。
【００２２】
また、前記２種類のノンリード型の面実装タイプの中空パッケージにおいても、その中空部の底面、パッケージ下面部またはその内部に少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有する金属板からなるアイランド部を設置することができる。あるいは、中空部の底面と同じかもしくはそれよりも広い金属板をインナーリード下面に絶縁層を介して固着することができる。これらによって、さらに高い放熱効果が得られる。アイランド部もしくは金属板の下面をパッケージ下面部に露出させる構造とすることにより、空気層での対流が活発となり、本発明の放熱効果をより高めることが可能である。
【００２３】
金属板の下面をパッケージ下面部に露出させる構造では、先に述べたとおり、金型での成形時には、成形金型の上型でインナーリード上面を、下型で金属板下面を、強固にクランプできることから、露出される金属板の下面、及びインナーリード上面に発生しやすい樹脂バリを極めて少なくすることができ、後の樹脂バリ除去工程への負担が大幅に軽減できる。金属板の下面をパッケージ下面部に露出させるのに加えて、金属板の上面を半導体素子の実装面となる中空部の底面にも露出させることで、放熱効果はさらに高まり、加えて樹脂バリ低減にさらに高い効果も得られる。
【００２４】
また、パッケージ下面部として露出している金属板の周縁にあるパッケージ本体の底面部で高さ位置決めを行うことにより、基板実装時の熱で金属板が膨張してもパッケージ本体の底面部よりも膨らむことは無いことから、精度の高い実装ができるとともに、パッケージ本体の底面部が基板を突き上げ、半田などの実装ペーストに剥離・亀裂等の不具合を発生させ、実装強度の低下あるいは接合不良を発生させてしまうことは無い。
【００２５】
ＳＯＮ、ＱＦＮといったノンリード型の面実装タイプ樹脂製中空パッケージでは、パッケージ本体の底面に露出したアウターリード下面の屈曲端面部に段差部を形成することにより、露出するアウターリード下面への樹脂バリが低減され、露出部の寸法精度が向上する。この段差部は、ハーフプレス、またはハーフエッチング方式で形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、非常に優れた放熱性を確保し、かつ基板への実装精度を高め、半田などの実装ペーストに剥離・亀裂等の不具合を発生させない半導体素子向け樹脂製中空パッケージを提供することができる。さらに本発明は、ＤＩＰ、ＳＯＰ、ＱＦＰなどに加え、面実装タイプ樹脂製中空パッケージでも同様の効果が得られ、極めて高い放熱性の薄型樹脂製中空パッケージも提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に示す実施例に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００２８】
図１は本発明の一実施例による樹脂製中空パッケージを示す断面図である。同図に示す樹脂製中空パッケージにおいて、リードのインナーリード1の上面は中空部２０内で露出し、アウターリード２は樹脂成形体からなるパッケージ本体３の外方でガルウィング曲げ(ＳＯＰ、ＱＦＰタイプ)が施されている。そして、パッケージ本体３の底面部分にその底面（以下「パッケージ底面」という。）６よりも中空部２０側に凹むようにパッケージ下面部５が設けられている。
【００２９】
図２は、図１の樹脂製中空パッケージを用いた半導体装置である。同図に示す半導体装置は、半導体素子７を中空部の底面４に固着し、電気的接合材８を用いて半導体素子７とインナーリード１を電気的に導通させ、蓋材９をパッケージ本体３の上面に固着し、気密封止することで得られ、実装基板１７に実装ペースト１８を用いて接着されている。この半導体装置は、図示のようにパッケージ下面部５と実装基板１７との間の隙間に空気層１９を備えている。ここで、半導体素子７が作動することによって発生した熱は、中空部の底面４からパッケージ下面部５に伝達され外気に放熱されるが、空気層１９を備えていることにより、対流が発生しやすい環境となり、放熱効果を高めることが可能となる。
【００３０】
図３は、アイランド部１０を中空部の底面４に露出させた構造の樹脂製中空パッケージを示す。アイランド部１０は中空部の底面４からパッケージ下面部５の下面の間であれば、どの位置にあっても構わない。パッケージ下面部５の下面にアイランド部１０が露出していても、パッケージ下面部５はパッケージ底面６よりも中空部２０側に位置しているため、実装時の熱でアイランド部１０が膨張しても実装基板と接することがなく、実装ペーストに亀裂・剥離等の不具合を発生させる危険性はない。また、アイランド部１０は吊りリードを介してリードフレームに連結させて、成形後の目的とする位置に予め押し下げた(ディプレスした)ものを使用して、樹脂成形することにより容易に得ることができる。
【００３１】
図４は、図１のインナーリード１の下面に絶縁層１２を介して金属板１１を固着させた構造の樹脂製中空パッケージを示す。金属板１１の厚みは厚い方が好ましく、中空部の底面４とパッケージ下面部５のいずれの面にも露出する厚みの金属板を用いるとより高い放熱性が得られる。さらに金属板１１の上面または下面、あるいは上下面に凹凸部を形成することで樹脂との密着性が高まり、かつ比表面積が増加することに伴い一段と放熱性を高めることが可能となる。
【００３２】
図５は、リード下面部をエッチングすることで基板実装面となるアウターリード２の下面を残すように形成したリードフレームを用い、アウターリード２の下面がパッケージ底面６の周縁近傍で露出されている面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す。
【００３３】
図６は、図５の構成に加えてアイランド部１０を有した構造の面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す。アイランド部１０も必要に応じエッチングなどにより厚みを薄くすることも可能である。
【００３４】
図７は、図５のインナーリード１の下面に絶縁層１２を介して金属板１１を固着させた構造の面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す。図７の構造おいては、金属板１１の上面に樹脂層１３を設けている。
【００３５】
図８は、リードを屈曲部１６にて屈曲させてアウターリード２を形成したリードフレームを用い、アウターリード２の下面がパッケージ底面６の周縁近傍で露出されている面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す。
【００３６】
図９は、図８の構成に加えてアイランド部１０を有した構造の面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す。
【００３７】
図１０は、図８の屈曲させたリードのインナーリード１の下面に絶縁層１２を介して金属板１１を固着させている面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す。特に面実装タイプの中空パッケージでは、実装基板とパッケージ底面６とが略同一面上となり、従来、パッケージ底面６からの放熱は望めない状況であったが、本発明ではパッケージ底面６よりも、パッケージ下面部５となる金属板１１の下面部分が中空部２０側に位置し空気層が確保されることから、対流による放熱が可能となる。なお、図１１に示すように、金属板１１の上面に樹脂層１３を設けてもよい。
【００３８】
図１２は、図１０のリード部拡大断面図であり、アウターリード２の屈曲端面部であり、リード屈曲部１６の端面部に、段差部１５を形成している。この段差部１５によりアウターリード２の端面に樹脂バリが発生しにくく、寸法精度の高いアウターリードが提供できる。また、金属板１１の側端部に段差部１４を備えることで樹脂との密着性が高まり、界面剥離延いては気密性低下を防ぐことが可能となる。図１３は、図１０の樹脂製中空パッケージを用いた半導体装置である。
【００３９】
以下、図１３に示す半導体装置の製造方法を説明する。
【００４０】
まず、図に示されるようなＳＯＮ型あるいはＱＦＮ型のリードフレームを準備し、リードに屈曲部１６を形成しておく。リード屈曲部１６にて形成されたインナーリード１の下面に絶縁層１２を介して金属板１１を固着され、リードと金属板１１が一体化した構造とする。金属板１１は、例えば銅、鉄、ステンレス、アルミニウム及びこれらの金属を含む合金からなる群から選択し、必要に応じて、金、銀、ニッケル、半田などのメッキを施しても良い。前記リード及び金属板１１を成形金型に装着し、成形金型のキャビティーにエポキシ樹脂や熱可塑樹脂等の耐熱性樹脂をトランスファー成形あるいは射出成形にてインサート成形を行う。ここで、パッケージ下面部５の凹構造を形成するためには、同形状を成形金型で凸構造にしておけば良い。
【００４１】
トランスファー成形を行う条件はエポキシ樹脂等により条件は異なる。一般的には、成形温度１５０〜２００℃、成形圧力１〜５０ＭＰａ、成形時間１〜４０秒の条件、好ましくは成形温度１６５〜１８５℃、成形圧力５〜３０ＭＰａ、成形時間３〜２０秒の条件で行う。前記の成形法により成形後、必要に応じ熱を加えて樹脂を硬化させても良い。成形された成形体の露出したリード表面は樹脂バリが発生しているため、後工程にて樹脂バリの除去を行う必要がある。
【００４２】
本発明の構造の場合、成形体表面に露出したインナーリードとアウターリード及び金属板はそれぞれ成形金型で強固にクランプされているので露出されたインナーリード上面とアウターリード下面及び金属板上下面に発生する樹脂バリも極めて少なくすることができる。一般的には樹脂バリを除去する際、高圧水が使用されるが、成形体に高圧水を施すと樹脂とリードの界面の強度が低下しやすくなる。本発明の構造の場合、露出したアウターリード２の端面部に段差部１５を形成し、また金属板１１の側端部に段差部１４を形成しており、樹脂とリード、金属板との密着性が高く、剥離などの発生が抑えられ、気密性の低下が防げる。
【００４３】
以上のようにして得られた樹脂製中空パッケージの中空部の底面４に固体撮像素子などの半導体素子７を接着剤等で固着した後、インナーリード１と半導体素子７を電気的接合材８で接続し、中空部２０を蓋材９にて接着材などで接着して気密封止することで図１３に示すような本発明の半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例による樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図２】図１の樹脂製中空パッケージを用いた半導体装置を基板に実装した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるアイランド部を有する樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例による絶縁層を介して固着された金属板を有する樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例による面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によるアイランド部を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例による絶縁層を介して固着された金属板を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図８】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成した面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図９】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成し、アイランド部を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成し、絶縁層を介して固着された金属板を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成し、絶縁層を介して固着された金属板と金属板上に樹脂層を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図１２】図１０のリード屈曲部近傍を示す拡大断面図である。
【図１３】図１０の樹脂製中空パッケージ用いた半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  インナーリード
２  アウターリード
３  パッケージ本体（樹脂成形体）
４  中空部の底面（半導体素子実装面）
５  パッケージ下面部
６  パッケージ底面（パッケージ本体の底面）
７  半導体素子
８  電気的接合材
９  蓋材
１０  アイランド部
１１  金属板
１２  絶縁層
１３  樹脂層
１４  金属板の段差部 
１５  リードの段差部
１６  リード屈曲部
１７  実装基板
１８  実装ペースト
１９  空気層
２０  中空部
【図１】
2006278607.tif 000003
【図２】
2006278607.tif 000004
【図３】
2006278607.tif 000005
【図４】
2006278607.tif 000006
【図５】
2006278607.tif 000007
【図６】
2006278607.tif 000008
【図７】
2006278607.tif 000009
【図８】
2006278607.tif 000010
【図９】
2006278607.tif 000011
【図１０】
2006278607.tif 000012
【図１１】
2006278607.tif 000013
【図１２】
2006278607.tif 000014
【図１３】
2006278607.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月27日(2005.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を装着するための底面を有する中空部と、この中空部に装着される半導体素子と外部との電気的導通を実現するためのリードと、パッケージ本体を構成する樹脂成形体とからなり、
前記リードは、その下面部の一部をエッチングすることで基板実装面となるアウターリードの下面を残すように形成され、前記アウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されているか、又は、
前記リードを屈曲し、このリードのアウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されている、面実装タイプ樹脂製中空パッケージにおいて、
その底面部分にパッケージ本体の底面よりも中空部側に位置するパッケージ下面部が設けられ、このパッケージ下面部は、パッケージ本体を構成する樹脂成形体に囲繞され、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有していることを特徴とする面実装タイプ樹脂製中空パッケージ。
【請求項２】
中空部の底面、パッケージ下面部またはその内部に、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有する金属板からなるアイランド部を具備した請求項１に記載の面実装タイプ樹脂製中空パッケージ。
【請求項３】
中空部の底面と同じかもしくはそれよりも広い金属板が、インナーリード下面に絶縁層を介して固着されている請求項１に記載の面実装タイプ樹脂製中空パッケージ。
【請求項４】
リードを屈曲し、このリードのアウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されている面実装タイプ樹脂製中空パッケージにおいて、アウターリードの下面の屈曲端面部に、段差部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の面実装タイプ樹脂製中空パッケージ。
【請求項５】
パッケージ本体が実装される基板とパッケージ下面部との間の隙間と外部とを連通する気流通路が、パッケージ下面部を囲繞する樹脂成形体に形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の面実装タイプ樹脂製中空パッケージ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の面実装タイプ樹脂製中空パッケージを用いた半導体装置であって、半導体素子が面実装タイプ樹脂製中空パッケージの中空部の底面に固着され、リードフレームのインナーリードと半導体素子が電気的に接続され、面実装タイプ樹脂製中空パッケージの中空部が蓋材で気密封止された半導体装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は半導体素子を装着するための面実装タイプ樹脂製中空パッケージ及びこれを用いた半導体装置に関する。さらに詳しくは、基板に対して接合信頼性が高く、放熱性に優れた、多様な中空パッケージのリード構造にも適用可能な半導体素子向けの面実装タイプ樹脂製中空パッケージ構造に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、半導体素子から発生する熱を効果的に外部に放熱させることができ、かつ実装時の接合安定性に優れた面実装タイプ樹脂製中空パッケージを提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の面実装タイプ樹脂製中空パッケージは、半導体素子を装着するための底面を有する中空部と、この中空部に装着される半導体素子と外部との電気的導通を実現するためのリードと、パッケージ本体を構成する樹脂成形体とからなり、前記リードは、その下面部の一部をエッチングすることで基板実装面となるアウターリードの下面を残すように形成され、前記アウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されているか、又は、前記リードを屈曲し、このリードのアウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されている、面実装タイプ樹脂製中空パッケージにおいて、その底面部分にパッケージ本体の底面よりも中空部側に位置するパッケージ下面部が設けられ、このパッケージ下面部は、パッケージ本体を構成する樹脂成形体に囲繞され、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有していることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
パッケージ本体の底面より中空部側に位置するパッケージ下面部は、少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさとする。このパッケージ下面部が広いほど空気層が増え、対流効果が高まり放熱性が向上する。また、パッケージ下面部を中空部側により大きく凹ませて位置させれば、空気層が増加することに加え、中空部の底面部分の樹脂部の厚みが薄くなることでパッケージ下面部までの熱伝達速度が高まり、一層の放熱効果が得られる。パッケージ下面部の凹形状は、同形状を成形金型に凸構造として準備し成形することで容易に得られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
パッケージ本体が実装される基板とパッケージ下面部との間の空気層により強い対流を起こして効果的な放熱を可能とするには、基板とパッケージ下面部との間の隙間における空気層を交換するために、この隙間と外部とを連通する気流通路を形成することが好ましい。具体的には、パッケージ下面部を囲繞する形成樹脂層（パッケージ本体の底面部）に切り欠きや透孔を複数個形成したり、パッケージ本体の２周辺部にリードを配置したものでは他の周辺部に切り欠きや開口部を形成したり、４周辺部にリードを配置したものではパッケージ下面部下の基板面に透孔を複数個形成したり、パッケージ下面部の面積より小面積の開口部を基板に設けることで、気流通路を形成することができる。この気流通路を介して、中空部に蓋材で気密封止された半導体装置とその周辺域との温度差により、基板とパッケージ下面部との間の隙間の空気層により強い対流を生じさせることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
アイランド部を設置することで、効果的に半導体素子から発生する熱はパッケージ下面部へ伝達され、その熱は空気層の対流により放熱される。パッケージ下面部にアイランド部を設置したとしても、パッケージ本体の底面よりも中空部側で露出する形状となり、基板実装時の熱に伴う金属板の膨張が発生しても、基板を突き上げることが無いため、半田などの実装ペーストに剥離・亀裂を発生させる虞はない。これらによって実装時の接合安定性が確保された、放熱性の高い面実装タイプ樹脂製中空パッケージを得ることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明は、薄型化中空パッケージ、つまり、ＳＯＮ、ＱＦＮといったノンリード型の面実装タイプの高放熱性樹脂製中空パッケージに適用される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
第１に、リード下面部の一部をエッチングすることで基板実装面となるアウターリードの下面を残すように形成したリードフレームを用い、アウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されているタイプの中空パッケージに適用される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
第２に、リードを屈曲し、このリードのアウターリードの下面がパッケージ本体の底面の周縁近傍で露出されているタイプの中空パッケージに適用される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、前記２種類のノンリード型の面実装タイプの中空パッケージにおいては、先に述べたとおり、その中空部の底面、パッケージ下面部またはその内部に少なくとも半導体素子の底面と同じ大きさを有する金属板からなるアイランド部を設置することができる。あるいは、中空部の底面と同じかもしくはそれよりも広い金属板をインナーリード下面に絶縁層を介して固着することができる。これらによって、さらに高い放熱効果が得られる。アイランド部もしくは金属板の下面をパッケージ下面部に露出させる構造とすることにより、空気層での対流が活発となり、本発明の放熱効果をより高めることが可能である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
まず、本発明の構成の一部を参考例により説明する。図１は樹脂製中空パッケージの参考例を示す断面図である。同図に示す樹脂製中空パッケージにおいて、リードのインナーリード1の上面は中空部２０内で露出し、アウターリード２は樹脂成形体からなるパッケージ本体３の外方でガルウィング曲げ(ＳＯＰ、ＱＦＰタイプ)が施されている。そして、パッケージ本体３の底面部分にその底面（以下「パッケージ底面」という。）６よりも中空部２０側に凹むようにパッケージ下面部５が設けられている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
次に、本発明の実施例を説明する。図５は、リード下面部をエッチングすることで基板実装面となるアウターリード２の下面を残すように形成したリードフレームを用い、アウターリード２の下面がパッケージ底面６の周縁近傍で露出されている面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
【図１】樹脂製中空パッケージの参考例を示す断面図である。
【図２】図１の樹脂製中空パッケージを用いた半導体装置を基板に実装した状態を示す断面図である。
【図３】アイランド部を有する樹脂製中空パッケージの参考例を示す断面図である。
【図４】絶縁層を介して固着された金属板を有する樹脂製中空パッケージの参考例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例による面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図６】本発明の一実施例によるアイランド部を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例による絶縁層を介して固着された金属板を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図８】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成した面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図９】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成し、アイランド部を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成し、絶縁層を介して固着された金属板を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施例によるリードに屈曲部を形成し、絶縁層を介して固着された金属板と金属板上に樹脂層を有する面実装タイプの樹脂製中空パッケージを示す断面図である。
【図１２】図１０のリード屈曲部近傍を示す拡大断面図である。
【図１３】図１０の樹脂製中空パッケージ用いた半導体装置を示す断面図である。