(57)【要約】【課題】  ＭＯＳＦＥＴやダイオード等の半導体パッケージ部品のはんだ接続信頼性を向上させる。【解決手段】  辺１側に金属板１を備え、辺１に相対する辺２側に金属板２および金属板３を備え、該金属板１に半導体部品を搭載し、該金属板２および該金属板３は辺２に端子を備え、封止樹脂によりモールドされた半導体パッケージ構造において、金属板１は前記辺２に補強部材を備え、金属板１、金属板２および金属板３にて接合材料により回路基板に接合されることを特徴とする半導体パッケージ構造。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
辺１側に金属板１を備え、辺１に相対する辺２側に金属板２および金属板３を備え、該金属板１に半導体部品を搭載し、該金属板２および該金属板３は辺２に端子を備え、封止樹脂によりモールドされた半導体パッケージ構造において、
金属板１は前記辺２に補強部材を備え、
金属板１、金属板２および金属板３にて接合材料により回路基板に接合されることを特徴とする半導体パッケージ構造。
【請求項２】
請求項第１項において、
辺２に形成された金属板１の補強部材は、
金属板２および金属板３の端子を挟み込むかたちで形成されていることを特徴とする半導体パッケージ構造。
【請求項３】
請求項第１項において、
辺２に形成された金属板１の補強部材は、
金属板２および金属板３の端子を挟み込むかたちで形成され、
且つ金属板２の端子と金属板３の端子との間にも形成されていることを特徴とする半導体パッケージ構造。
【請求項４】
請求項第１項において、
金属板１に形成される補強部材は、
モールド樹脂内で曲げられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項５】
請求項第４項において、
金属板１に形成される補強部材は、
回路基板に接合する面に垂直な方向に凸の形で曲げられていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
前記半導体パッケージの前記金属板１、金属板２および金属板３にて接合材料により接合した回路基板を有し、
前記回路基板上の前記金属板１が相対する領域に１つ以上の放熱用ビアを有していることを特徴とした車載用コントロールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ等により回路基板に実装する表面実装用の金属板を供えた半導体パッケージの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１３−１６８３７号公報（特許文献１）がある。この公報には、「シリコンチップ３はドレインリードを構成するリード４と一体に形成されたダイパッド４Ｄの上に搭載されており、その主面にはソースパッド７とゲートパッド８が形成されている。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、回路基板に実装する電子部品の小型化が急速に進んでいる。しかし、電子部品を実装したコントロールユニットでは、電子部品の発熱や温度変化等の使用環境に起因した不良が生じることが懸念される。温度の変化が存在する環境では、実装部品同士の線膨張係数差に起因した電子装置の変形により基板と電子部品との間の接合不良や配線基板内の断線が生じやすくなる。このため、実装構造や材料の選定による電子部品および電子装置の変形の低減が重要である。
【０００５】
ダイオードやＭＯＳＦＥＴは代表的な電子部品であり、車載用コントロールユニットの回路基板にも搭載されている。
【０００６】
前記特許文献１は、パワーＭＯＳＦＥＴの構造に関する発明である。特許文献１をはじめ、従来技術では、大きさの異なる金属板を複数備え、それぞれの金属板にはんだ接合用の端子が形成され、樹脂封止されたパッケージとなっている。各金属板に形成された端子は、相対する辺に形成されている。大きさの異なる金属板および端子が相対する辺に形成されているため、パッケージ全体としては剛性に偏りが存在する。このため、回路基板にはんだ実装後、温度変化によってパッケージ全体に反りの変形が生じた場合、サイズが最も小さい金属板の端子のはんだ接合部に応力が集中し易い。この結果、サイズが最も小さい金属板の端子のはんだ接続信頼性が懸念される。特に車載用コントロールユニット等の高信頼が要求される電子装置においては、従来技術でははんだ接続寿命の要求値を満足できない場合が多く存在し、はんだ接続信頼性を向上させることが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願は上記課題を解決するための発明であり、その概要を説明する。
「辺１側に金属板１を備え、辺１に相対する辺２側に金属板２および金属板３を備え、該金属板１に半導体部品を搭載し、該金属板２および該金属板３は辺２に端子を備え、封止樹脂によりモールドされた半導体パッケージ構造において、
金属板１は前記辺２に補強部材を備え、
金属板１、金属板２および金属板３にて接合材料により回路基板に接合されることを特徴とする半導体パッケージ構造。」
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、半導体パッケージ全体における剛性の偏りを低減することが可能である。この結果、回路基板にはんだ実装後、環境温度の変化に起因した変形が生じても、一部のはんだ接合部に応力が集中することを防ぎ、はんだ接続寿命の信頼性を向上することが可能となる。
【０００９】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造１００の下面図である
【図２】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造１００の内部構造である。
【図３】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造１００の正面図である。
【図４】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造１００の断面図（図１のＸ−Ｘ’断面図）である。
【図５】半導体パッケージ構造１００を実装する回路基板のはんだ付け部である。
【図６】図５のはんだ付け部と半導体パッケージ構造１００の重ね合わせ図である。
【図７】半導体パッケージ構造１００を実装する回路基板のはんだ付け部である。
【図８】図７のはんだ付け部と半導体パッケージ構造１００の重ね合わせ図である。
【図９】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造２００の下面図である。
【図１０】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造２００の内部構造である。
【図１１】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造２００の正面図である。
【図１２】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造２００の断面図（図９のＸ−Ｘ’断面図）である。
【図１３】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造３００の下面図である。
【図１４】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造３００の正面図である。
【図１５】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造４００の下面図である。
【図１６】本発明の半導体パッケージ構造を表す構造４００の正面図である。
【図１７】従来技術の半導体パッケージ構造を表す下面図である。
【図１８】従来技術の半導体パッケージ構造を表す正面図である。
【図１９】従来技術の半導体パッケージ構造を表す断面図（図１７のＸ−Ｘ’断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
実施例１では、本発明を示す代表的な構造について説明する。
図１は、実施例１の半導体パッケージ構造を表す構造１００の下面図である。また、図２は構造１００の内部構造を表し、図３は構造１００の正面図、図４は構造１００の断面図であり図１のＸ−Ｘ’の断面を示す。
構造１００は、辺１側に金属板１０１、辺２側に金属板１０２および金属板１０３の３枚の金属板を有する。金属板１０１は辺１側に端子１０５を形成し、辺１と相対する辺２側に補強部材１０６を形成している。また、辺２側には補強部材１０６にはさまれる形で、金属板２の端子１０８および金属１０３の端子１０９が形成されている。金属板１０１には半導体チップ１１０が搭載され、端子１０８および１０９と金属ワイヤ１１１にて配線されている。これらのすべての部材は樹脂１１２により封止され、端子１０５,１０８,１０９および補強部材のそれぞれの一部は封止樹脂１１２の外部に露出している。本半導体パッケージ構造１００は、露出している端子および補強部材にてはんだ合金により外部基板（回路基板）と接続される。本半導体パッケージ１００は例えばＭＯＳＦＥＴ、あるいはダイオードのパッケージ構造であり、車載用コントロールユニットの回路基板に実装される。
【００１３】
本実施例によれば、構造１００は、辺１側に設置された金属板１に、辺１と相対する辺２側に補強部材が形成され、さらにそれらの補強部材は端子１０８および１０９をはさみこむ形で形成されていることにより、構造全体における剛性の偏りが低減する。これにより使用環境温度の変化に伴い半導体パッケージに変形が生じた場合、構造全体の変形の偏りを防ぎ、端子１０８および１０９のはんだ接合部への応力集中を低減し、はんだ接続寿命を長寿命化することが可能となる。本実施例は、前記効果により、車載用コントロールユニット等の使用環境温度の変化にも耐え得るはんだ接続信頼性に優れた半導体パッケージ構造を実現する。
【実施例２】
【００１４】
本実施例では、半導体パッケージ構造１００を車載用コントロールユニットの回路基板に実装する際のはんだ付け部の形状について説明する。
【００１５】
図５は半導体パッケージ構造１００を実装する回路基板のはんだ付け部の形状を示す。回路基板には放熱用のスルーホール１１３およびはんだ付け部１１４を備える。スルーホール１１３の内壁およびはんだ付け部１１４は金属材料であり、例えば銅である。また、図６は回路基板はんだ付け部と構造１００との重ね合わせ図である。スルーホール１１３は半導体チップを搭載した金属板の下面に位置し、半導体チップからの発熱を放熱する役目を果たす。構造１００の端子および補強部材ははんだ付け部１１４においてはんだ合金によって回路基板と接合される。図７は図５同様、半導体パッケージ構造１００を実装する回路基板のはんだ付け部の形状を、図８は半導体パッケージ構造１００との重ね合わせ図を示す。
【００１６】
本実施例によれば、半導体パッケージ構造１００を実装する回路基板において、半導体パッケージ構造１００の金属板１０１の下面に放熱用のスルーホール１１３を備えていることにより、半導体チップからの発熱を放熱することが可能となる。これにより、車載用の過酷な使用環境下でも使用可能な、はんだ接続信頼性に優れかつ放熱性に優れた半導体パッケージ構造およびコントロールユニットを実現する。
【実施例３】
【００１７】
本実施例では、使用環境温度の変化に伴うパッケージ構造全体の変形およびはんだ接合部への応力集中をさらに低減し、加えて封止樹脂とその他の部材との密着性を向上させる構造について説明する。
図９は本発明の半導体パッケージ構造２００の下面図である。また、図１０は構造２００の内部構造を表し、図１１は構造２００の正面図、図１２は構造２００の断面図であり図９のＸ−Ｘ’の断面を示す。
構造２００の基本構造は構造１００と同じであり、金属板１０１，１０２，１０３の３枚を有し、金属板１０１は辺１側に金属板１０２および１０３は辺２側に設置されている。金属板１０１は構造１００と同様に辺２側に端子１０８および１０９をはさみこむ形で補強部材１０７を有し、さらに本構造２００では、端子１０８と１０９の間にも補強部材１０７を有している。また、図１２に示すように、補強部材１０７は封止樹脂内で外部基板（回路基板）との接合面に対して垂直な方向に曲げられた形となっている。
【００１８】
本実施例によれば、補強部材１０７を端子１０８と１０９の間にも形成することにより、さらに半導体パッケージ全体における剛性の偏りを低減し、変形の偏りを防ぐことが可能となる。この結果、端子１０８および１０９への応力集中は構造１００以上に低減され、さらにはんだ接続信頼を向上させることが可能となる。また、封止樹脂内で補強部材１０７が曲げられていることにより、封止樹脂と金属板との密着性を向上させることが可能となる。このことは、例えば吸湿した半導体パッケージが高温下に置かれた場合に、部材から発生する水蒸気の圧力によって金属板と封止樹脂との間に剥離等の不具合が生じることを防ぐことを可能とする。
【実施例４】
【００１９】
本実施例では、使用環境温度の変化に伴うパッケージ構造全体の変形およびはんだ接合部への応力集中をさらに低減し、また、放熱性を向上させた構造について説明する。
【００２０】
図１３は本発明の半導体パッケージ構造３００の下面図、図１４は構造３００の正面図である。基本構造は構造１００と同じであるが、構造３００では金属板１０１の面積を、辺１，辺２と隣接する辺の方向へ封止樹脂の外部にまで拡げた構造としている。
【００２１】
本実施例によれば、金属板１０１の面積を図１３に示すように封止樹脂の外部にまで拡げることにより、半導体パッケージ構造３００の全体における剛性の偏りを低減し、かつ構造３００の全体の剛性を高めることになる。これにより、はんだ接続寿命をさらに長寿命化することが可能となる。
【実施例５】
【００２２】
本実施例では、金属板１０１を２枚搭載した半導体パッケージ構造について説明する。
【００２３】
図１５は本発明の半導体パッケージ構造４００の下面図、図１６は構造４００の正面図である。本実施例では、半導体チップを搭載した金属板１０１を２枚供え、それぞれの金属板１０１に補強部材を供えた構造としている。
【００２４】
本実施例によれば、半導体チップを複数搭載した構造においても、補強部材を形成することが可能であり、構造１００，２００および３００と同様にはんだ接続信頼性にすぐれた半導体パッケージ構造を実現することが可能となる。
【００２５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではない。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために挙げたものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  本発明の半導体パッケージ構造
１０１  金属板１
１０２  金属板２
１０３  金属板３
１０４  辺１
１０５  金属板１に形成された端子
１０６  辺２
１０７  金属板１に形成された補強部材
１０８  金属板２に形成された端子
１０９  金属板３に形成された端子
１１０  半導体チップ
１１１  金属ワイヤ
１１２  封止樹脂
１１３  放熱用スルーホール
１１４  回路基板のはんだ付け部
２００  本発明の半導体パッケージ構造
３００  本発明の半導体パッケージ構造
４００  本発明の半導体パッケージ構造
５００  従来技術の半導体パッケージ構造
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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