(57)【要約】【課題】樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上させる。【解決手段】半導体素子１０が封止樹脂５０にて封止されてなる半導体装置１００を基材である筐体２００および回路基板３００に実装してなる実装構造において、半導体装置１００のうち基材２００、３００に対向する基材対向面１００ａ、１００ｂには、当該基材対向面から凹むことによって底部側の封止樹脂５０が薄くなった凹部５１が形成されており、基材２００、３００のうち凹部５１に対向する部位には、凸部２１０、３１０が形成されるとともに、この凸部２１０、３１０が凹部５１に入り込むことにより、各基材２００、３００と半導体装置１００とが熱的に接続されている。【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（１０）が封止樹脂（５０）にて封止されてなる半導体装置（１００）を基材（２００、３００）に実装してなる半導体装置の実装構造において、
前記半導体装置のうち前記基材に対向する基材対向面（１００ａ、１００ｂ）には、当該基材対向面から凹みが形成されることによって底部側の前記封止樹脂が薄くなった凹部（５１）が形成されており、
前記基材のうち前記凹部に対向する部位には、凸部（２１０、３１０）が形成されるとともに、この凸部が前記凹部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
【請求項２】
前記凹部（５１）は、前記封止樹脂（５０）のうち前記半導体素子（１０）と前記基材（２００、３００）とが対向する間に位置する部分に形成さ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の実装構造。
【請求項３】
前記基材は前記半導体装置（１００）を収納する筐体（２００）であり、前記筐体の一部が前記凸部（２１０）として構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の実装構造。
【請求項４】
前記基材は、前記半導体装置（１００）が搭載される回路基板（３００）であり、前記凸部は、前記回路基板上に取り付けられ前記回路基板よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック（３１０）であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の実装構造。
【請求項５】
前記基材は、前記半導体装置（１００）を収納する筐体（２００）と前記半導体装置が搭載される回路基板（３００）とであり、
前記半導体装置の一面（１００ａ）に前記筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の前記半導体装置の他面（１００ｂ）に前記回路基板が対向して配置されており、
前記半導体装置の一面および他面は、前記基材対向面として構成されるとともに、前記凹部（５１）が形成されているものであり、
前記半導体装置の一面の凹部と前記筐体の凸部（２１０）との間、および、前記半導体装置の他面の凹部と前記回路基板の凸部（３１０）との間は、それぞれ熱的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の実装構造。
【請求項６】
前記凹部（５１）と前記凸部（２１０、３１０）との間には、熱伝導性を有する樹脂（６０）が充填されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の半導体装置の実装構造。
【請求項７】
リードフレームの板状のアイランド部（２０）の一面側に搭載された回路基板（１２）と、前記回路基板に搭載された半導体素子（１０）とが、前記アイランド部の他面側を露出させた状態で封止樹脂（５０）にて封止されてなる半導体装置（４００）を、前記アイランド部の他面側を基材（２００）に対向させた状態で前記基材に実装してなる半導体装置の実装構造において、
前記半導体装置のうち前記基材に対向する部位では、前記封止樹脂に凹部（５２）が形成されるとともに、この凹部に沿って前記アイランド部の一部が食い込んだ食い込み部（２１）が形成されており、
前記アイランド部における前記封止樹脂から露出する他面は、前記食い込み部から前記封止樹脂の凹部の開口縁部にまで延在されており、
前記食い込み部にて前記アイランド部の一面が前記回路基板に接して前記回路基板を支持しており、
前記基材のうち前記食い込み部に対向する部位には、凸部（２１０）が形成されるとともに、この凸部が前記食い込み部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子が封止樹脂にて封止されてなる半導体装置を、筐体や回路基板等の基材に実装するようにした半導体装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置の一般的な断面構成を図８に示す。半導体素子１０は、リードフレームのアイランド部２０に搭載されるとともに、リードフレームのリード部３０に対してボンディングワイヤ４０を介して結線され、電気的に接続されている。
【０００３】
そして、半導体素子１０、アイランド部２０、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。そして、このような半導体装置は、回路基板や筐体等の基材へ実装され、封止樹脂５０から突出するリード部３０の部分を介して外部との電気的な接続をなすようにしている。
【０００４】
このような半導体装置は、封止樹脂５０により内部の構成部品が保護されたモールドパッケージとして構成されており、いわゆる樹脂封止型半導体装置と呼ばれている。
【０００５】
近年、半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置で消費される電力が増大している。そのため、半導体装置の動作により、かなりの高熱が発生することになる。
【０００６】
上記図８に示すような樹脂封止型半導体装置では、熱伝導率の小さい封止樹脂５０が厚く、また外部に熱的に接続されている部分はリード３０しかない為、放熱性が非常に悪いという問題があった。
【０００７】
そこで、図９に示すように、樹脂封止型半導体装置において、アイランド部２０の下部に、ヒートシンクと呼ばれる良熱伝導性ブロック９００を接着し、この良熱伝導性ブロック９００を封止樹脂５０から露出させることにより、高放熱性を狙ったものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、図９において、良熱伝導性ブロック９００の無いもの、すなわち、単に樹脂封止型半導体装置において、アイランド部２０の下部の封止樹脂５０を除去し、アイランド部２０の下部を外部に露出させることにより高放熱性を狙ったものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
さらに、図１０に示すように、樹脂封止型半導体装置において、封止樹脂５０に凹部５５を設け、その凹部５５に放熱板９１０を接着することにより、高放熱性を狙ったものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５９−２８３６４号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平９−１９９６３８号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開昭５９−８２７５４号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図９に示したような構成では、良熱伝導性ブロック９００と封止樹脂５０との熱膨張率の違いから、これら両者の界面から剥離が発生しやすいという問題がある。このような封止樹脂５０の剥離は、半導体装置における耐湿性の劣化につながる。
【００１４】
さらに、良熱伝導性ブロック９００を固定する必要があり、上記図８に示した一般的な半導体装置に比べて構造が複雑になるため、コストが高くなるという問題もある。
【００１５】
また、上記特許文献２に記載されているようなアイランド部２０を直に封止樹脂５０から露出させる構造においても、露出したアイランド部２０と封止樹脂５０との界面から剥離が発生しやすいという問題がある。
【００１６】
また、上記図１０に示したような構成では、樹脂封止型半導体装置の製造工程において、放熱板９１０と封止樹脂５０とを接着する工程が必要となり、装置のコストアップが生じてしまう。
【００１７】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記樹脂封止型半導体装置が、筐体や回路基板といった基材に実装されて用いられることから、この基材との組合せで放熱性の向上を実現することに着目してなされたものである。
【００１９】
すなわち、請求項１に記載の発明では、半導体素子（１０）が封止樹脂（５０）にて封止されてなる半導体装置（１００）を基材（２００、３００）に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する基材対向面（１００ａ、１００ｂ）には、当該基材対向面から凹みが形成されることによって底部側の前記封止樹脂が薄くなった凹部（５１）が形成されており、前記基材のうち前記凹部に対向する部位には、凸部（２１０、３１０）が形成されるとともに、この凸部が前記凹部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【００２０】
それによれば、封止樹脂（５０）に形成された凹部（５１）における封止樹脂（６０）の薄い部分（５０ａ、５０ｂ）から、半導体素子（１０）の熱が、基材（２００、３００）の凸部（２１０、３１０）を介して基材（２００、３００）へ放熱される。
【００２１】
また、上記従来の半導体装置では、封止樹脂から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本発明では、半導体装置（１００）よりも通常サイズの大きな基材（２００、３００）を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【００２２】
また、このような半導体装置（１００）における基材（２００、３００）を介した放熱経路は、この半導体装置（１００）を基材（２００、３００）に実装するときに、封止樹脂（５０）の凹部（５１）と基材（２００、３００）の凸部（２１０、３１０）とを接触させることによって容易に形成することができる。
【００２３】
そのため、半導体装置（１００）側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂（５０）に凹部（５１）を形成するだけでよくなる。
【００２４】
また、半導体装置（１００）において封止樹脂（５０）に形成された凹部（５１）では、封止樹脂（５０）を完全に除去するものではなく、凹部（５１）の底部には薄肉の封止樹脂（５０）を残すため、樹脂の剥離という問題は発生せず耐湿性を確保することができる。
【００２５】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明では、前記凹部（５１）は、前記封止樹脂（５０）のうち前記半導体素子（１０）と前記基材（２００、３００）とが対向する間に位置する部分に形成されていることを特徴とする。
【００２７】
それによれば、凹部（５１）が半導体素子（１０）に対応した位置に形成され、半導体素子（１０）から基材（２００、３００）の凸部（２１０、３１０）への熱伝導を効率の良いものにでき、好ましい。
【００２８】
請求項３に記載の発明では、前記基材は前記半導体装置（１００）を収納する筐体（２００）であり、前記筐体の一部が前記凸部（２１０）として構成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項４に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置（１００）が搭載される回路基板（３００）であり、前記凸部は、前記回路基板上に取り付けられ前記回路基板よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック（３１０）であることを特徴とする。
【００３０】
基材としては、これら請求項３や請求項４に記載のような筐体や回路基板を採用できる。
【００３１】
また、請求項５に記載の発明では、前記基材は、前記半導体装置（１００）を収納する筐体（２００）と前記半導体装置が搭載される回路基板（３００）とであり、前記半導体装置の一面（１００ａ）に前記筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の前記半導体装置の他面（１００ｂ）に前記回路基板が対向して配置されており、前記半導体装置の一面および他面は、前記基材対向面として構成されるとともに、前記凹部（５１）が形成されているものであり、前記半導体装置の一面の凹部と前記筐体の凸部（２１０）との間、および、前記半導体装置の他面の凹部と前記回路基板の凸部（３１０）との間は、それぞれ熱的に接続されていることを特徴とする。
【００３２】
このように、基材として、筐体（２００）と回路基板（３００）との両方を採用してもよい。この場合、筐体（２００）と回路基板（３００）に挟まれた半導体装置（１００）において、半導体素子（１０）の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【００３３】
請求項６に記載の発明では、前記凹部（５１）と前記凸部（２１０、３１０）との間には、熱伝導性を有する樹脂（６０）が充填されていることを特徴とする。
【００３４】
それによれば、凹部（５１）と凸部（２１０、３１０）との間に、隙間が発生していても、その隙間は熱伝導性の樹脂（６０）にて埋められるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【００３５】
また、請求項７に記載の発明では、リードフレームの板状のアイランド部（２０）の一面側に搭載された回路基板（１２）と、前記回路基板に搭載された半導体素子（１０）とが、前記アイランド部の他面側を露出させた状態で封止樹脂（５０）にて封止されてなる半導体装置（４００）を、前記アイランド部の他面側を基材（２００）に対向させた状態で前記基材に実装してなる半導体装置の実装構造において、前記半導体装置のうち前記基材に対向する部位では、前記封止樹脂に凹部（５２）が形成されるとともに、この凹部に沿って前記アイランド部の一部が食い込んだ食い込み部（２１）が形成されており、前記アイランド部における前記封止樹脂から露出する他面は、前記食い込み部から前記封止樹脂の凹部の開口縁部にまで延在されており、前記食い込み部にて前記アイランド部の一面が前記回路基板に接して前記回路基板を支持しており、前記基材のうち前記食い込み部に対向する部位には、凸部（２１０）が形成されるとともに、この凸部が前記食い込み部に入り込むことにより、前記基材と前記半導体装置とが熱的に接続されていることを特徴とする。
【００３６】
それによれば、リードフレームのアイランド部（２０）の一部が食い込み部（２１）を形成し、この食い込み部（２１）にて回路基板（１２）に接することにより、半導体素子（１０）からの熱は回路基板（１２）からアイランド部（２０）の食い込み部（２１）へ伝わる。
【００３７】
そして、アイランド部（２０）の他面は食い込み部（２１）およびその周囲のアイランド部（２０）の部分にて封止樹脂（５０）から露出しているため、アイランド部（２０）の食い込み部（２１）に伝わってきた熱は、アイランド部（２０）の他面から基材（２００）の凸部（２１０）を介して基材（２００）へ放熱される。
【００３８】
また、本発明においても、半導体装置（４００）よりも通常サイズの大きな基材（２００）を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【００３９】
また、本発明においても、このような半導体装置（４００）における基材（２００）を介した放熱経路は、この半導体装置（４００）を基材（２００）に実装するときに、半導体装置（４００）におけるアイランド部（２０）の食い込み部（２１）と基材（２００）の凸部（２１０）とを接触させることによって容易に形成することができる。
【００４０】
そのため、半導体装置（４００）側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂（５０）の凹部（５２）およびリードフレームのアイランド部（２０）の食い込み部（２１）を形成するだけでよくなる。
【００４１】
ここで、このような半導体装置（４００）において、リードフレームのアイランド部（２０）の食い込み部（２１）は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができる。
【００４２】
そして、このアイランド部（２０）の食い込み部（２１）の突出端面上に回路基板（１２）を搭載し、当該食い込み部（２１）に合致する凸部（５１１）を設けた樹脂の成形型（５００）を用いて樹脂成形を行えば、封止樹脂（５０）は食い込み部（２１）の形を継承し、それによって、封止樹脂（５０）の凹部（５２）が容易に形成される。
【００４３】
また、この樹脂成形時に、アイランド部（２０）を成形型（５００）に押し付けた形とすることでアイランド部（２０）の他面側が、封止樹脂（５０）から露出した形態を実現することができる。
【００４４】
このように、本半導体装置（４００）では、リードフレームのアイランド部（２０）は、封止樹脂（５０）の凹部（５２）に食い込んだ食い込み部（２１）を持つものであるため、アイランド部（２０）と封止樹脂（５０）とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【００４５】
以上のように、本発明によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【００４６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態相互において同一部分には、図中、同一符号を付してある。
【００４８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。
【００４９】
半導体素子１０は、シリコン等の半導体基板にトランジスタ等の素子が形成された半導体チップであり、例えば、駆動時に大電流が流れるパワーＩＣ等が用いられる。
【００５０】
この半導体素子１０は、リードフレームのアイランド部２０に接着剤等を介して搭載され固定されている。それとともに、半導体素子１０は、リードフレームのリード部３０に対してボンディングワイヤ４０を介して結線され、電気的に接続されている。
【００５１】
このリードフレームは、銅合金やニッケル合金等の金属からなる一般的なものを採用できる。また、ボンディングワイヤ４０は、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等のワイヤを採用することができる。
【００５２】
そして、半導体素子１０、アイランド部２０、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。この封止樹脂５０は、一般に用いられているエポキシ系樹脂等のモールド樹脂材料からなるものである。
【００５３】
そして、この半導体装置１００は、基材としての筐体２００および回路基板３００に実装されている。回路基板３００は、プリント基板やセラミック基板等からなるもので、本例ではプリント基板を採用している。
【００５４】
半導体装置１００は、回路基板３００の表面に搭載され、封止樹脂５０から露出するリード部３０すなわちアウターリードの部分において半田等の導電性接続部材を介して回路基板３００と電気的に接続されている。
【００５５】
そして、筐体２００は、半導体装置１００および該半導体装置１００が実装された回路基板３００を収納するものである。ここでは、筐体２００はステンレス等の鉄系金属やＡｌ等の熱伝導性に優れた金属等からなる。
【００５６】
これによって、図１に示すように、半導体装置１００の一面１００ａに筐体２００が対向して配置され、当該一面１００ａとは反対側の半導体装置１００の他面１００ｂに回路基板３００が対向して配置された形となっている。本実施形態では、半導体装置１００における半導体素子側の面１００ａを一面、アイランド部側の面を他面１００ｂということにする。
【００５７】
このように、本実装構造においては、半導体装置１００の一面１００ａおよび他面１００ｂは、基材２００、３００に対向する基材対向面１００ａ、１００ｂとして構成されている。
【００５８】
そして、図１に示すように、この半導体装置１００の基板対向面１００ａ、１００ｂには、当該基材対向面１００ａ、１００ｂから凹みが形成されることによって底部側の封止樹脂５０が薄くなった凹部５１が形成されている。
【００５９】
つまり、図１に示すように、凹部５１の底部に位置する封止樹脂５０は、当該凹部５１以外の部分に位置する封止樹脂５０に比べて、薄い薄肉樹脂層５０ａ、５０ｂを形成している。
【００６０】
一方、各基材２００、３００のうち半導体装置１００の凹部５１に対向する部位には、それぞれ凸部２１０、３１０が形成されており、これら各凸部２１０、３１０は、それぞれに対向する凹部５１に入り込んだ形となっている。
【００６１】
そして、各凸部２１０、３１０の先端部とこれに対向する凹部５１の底部とが接触しており、それによって、各基材２００、３００と半導体装置１００とが熱的に接続された構成となっている。
【００６２】
具体的には、一方の基材である筐体２００においては、筐体２００にプレス加工や切削加工等を施すことによって、筐体２００における半導体装置１００の一面１００ａに対向する内面に凸部２１０が形成されている。
【００６３】
他方の基材である回路基板３００においては、回路基板３００の表面のうち半導体装置１００の他面１００ｂに対向する表面に、回路基板３００よりも熱伝導性に優れた良熱伝導性ブロック３１０を半田や接着剤等を介して取り付け固定されている。この良熱伝導性ブロック３１０が回路基板３００の凸部として構成されている。
【００６４】
こうして、半導体装置１００の一面１００ａの凹部５１と筐体２００の凸部２１０との間、および、半導体装置１００の他面１００ｂの凹部５１と回路基板３００の凸部３１０との間は、それぞれ熱的に接続された形となっている。
【００６５】
このような半導体装置１００は、次のようにして製造可能である。リードフレームのアイランド部２０に半導体素子１０をダイマウントし、半導体素子１０とリードフレームのリード部３０との間でワイヤボンディングを行い、当該間をボンディングワイヤ４０によって結線する。
【００６６】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂５０となる樹脂材料を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。こうして、封止樹脂５０が形成される。このとき、上記成形型には、凹部５１に対応した凸部が形成されており、それによって、凹部５１を有する封止樹脂５０が容易に形成できる。こうして、半導体装置１００ができあがる。
【００６７】
そして、できあがった半導体装置１００は良熱伝導性ブロック３１０を有する回路基板３００上に搭載され、良熱伝導性ブロック３１０を半導体装置１００の他面１００ｂ側の凹部５１へ挿入した状態で、リード部３０を介して回路基板３００に電気的に接続される。
【００６８】
次に、このようにして半導体装置１００が実装された回路基板３００は、筐体２００に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板３００は筐体２００に固定される。このとき、筐体２００の凸部２１０が半導体装置１００の一面１００ａ側の凹部５１に挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【００６９】
ところで、本実施形態によれば、半導体素子１０が封止樹脂５０にて封止されてなる半導体装置１００を基材２００、３００に実装してなる半導体装置１００の実装構造において、半導体装置１００のうち基材２００、３００に対向する基材対向面１００ａ、１００ｂには、当該基材対向面から凹むことによって底部側の封止樹脂５０が薄くなった凹部５１が形成されており、基材２００、３００のうち凹部５１に対向する部位には、凸部２１０、３１０が形成されるとともに、この凸部２１０、３１０が凹部５１に入り込むことにより、基材２００、３００と半導体装置１００とが熱的に接続されている。
【００７０】
それによれば、封止樹脂５０に形成された凹部５１における封止樹脂５０の薄い部分すなわち薄肉樹脂層５０ａ、５０ｂから、半導体素子１０の熱が、各凸部２１０、３１０を介して基材である筐体２００や回路基板３００へ逃がされ、放熱が行われる。
【００７１】
ちなみに、上記図８に示した従来の一般的な樹脂封止型半導体装置では、半導体素子１０の上下の封止樹脂５０が厚く、また、一般に封止樹脂５０の熱伝導率は非常に小さいため、半導体素子１０で発生した熱は、リード部３０を通して放熱していた。
【００７２】
本実施形態は、この熱伝導率の小さい封止樹脂５０において、半導体素子１０の上部の薄肉樹脂層５０ａおよびアイランド部２０の下部の薄肉樹脂層５０ｂをを薄くすることにより、半導体素子１０の熱を筐体２００および良熱伝導性ブロック３１０へ効率的に放熱することができる。そのため、従来の樹脂封止型半導体装置に対し、約１０％程度、放熱性を向上することができる。
【００７３】
また、上記図９を参照して述べた従来の樹脂封止型半導体装置では、封止樹脂５０から露出した部分から外気へ放熱を行うが、本実施形態では、半導体装置１００よりもサイズの大きな基材２００、３００を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【００７４】
また、上述したように、半導体装置１００における基材２００、３００を介した放熱経路は、この半導体装置１００を基材２００、３００に実装するときに、封止樹脂５０の凹部５１と基材２００、３００の凸部２１０、３１０とを接触させることによって容易に形成することができる。
【００７５】
そのため、半導体装置１００側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂５０に凹部５１を形成するだけでよくなる。そして、この凹部５１は上述したように、樹脂成形により容易に形成することができる。
【００７６】
さらに、筐体２００における凸部２１０の形成は、筐体２００の形成時に同時に容易に形成することができ、また、回路基板３００に良熱伝導性ブロック３１０を取り付けることも、回路基板３００への部品搭載工程にて可能であるためさほど手間を要しない。
【００７７】
つまり、本実施形態では、筐体２００や回路基板３００が放熱体であり且つ基材でもあるため、半導体装置１００に対して放熱体を取り付ける工程と、半導体装置１００を基材へ実装する工程とを共通化することができる。そのため、放熱体を半導体装置へ接着したり樹脂で密着させるような従来の構成に比べて、安いコストで大きな放熱効果を得ることができる。
【００７８】
また、半導体装置１００において封止樹脂５０に形成された凹部５１では、封止樹脂５０を完全に除去するものではなく、凹部５１の底部には薄肉の封止樹脂５０を薄肉樹脂層５０ａ、５０ｂとして残している。つまり、半導体素子１０やアイランド部２０は封止樹脂５０から露出したものではなく、薄肉となった封止樹脂５０を介して放熱体である基材２００、３００と接した形となる。
【００７９】
また、封止樹脂５０と基材２００、３００の凸部２１０、３１０との接触部は、熱的な接続が確保されていればよく、機械的に接合していることは不要であるため、そもそも封止樹脂５０と基材２００、３００の凸部２１０、３１０との間の剥離という問題は生じない。
【００８０】
そのため、本実施形態では、上記図９に示したような半導体装置で発生するアイランド部と封止樹脂との間の剥離、または、良熱伝導性ブロックと封止樹脂との間の剥離という問題は発生せず、耐湿性を確保することができる。
【００８１】
以上のように、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置１００において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、半導体装置１００は基材である筐体２００と回路基板３００とで挟まれた形となっており、これら両基材２００、３００から放熱可能となっているため、半導体素子１０の両面からの放熱が可能となり、より放熱性の向上が図れる。
【００８３】
また、本実施形態では、凹部５１を、封止樹脂５０のうち半導体素子１０と基材２００、３００とが対向する間に位置する部分に形成している。つまり、凹部５１は、図１において、半導体素子１０の直上および直下に形成されている。
【００８４】
ちなみに、図１において、凹部５１を半導体素子１０の直上や直下から多少左右にずれた位置に形成してもよいが、図１に示してあるように、凹部５１を半導体素子１０の直上、直下に形成する方が、効率の良い熱伝導を実現することができ、好ましい。
【００８５】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。上記実施形態との相違点について主として述べる。
【００８６】
本実施形態では、上記実施形態において、凹部５１と凸部２１０、３１０との間に、熱伝導性を有する樹脂として良熱伝導性樹脂６０を充填したものである。この良熱伝導性樹脂６０としては、例えばエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等を採用することができる。
【００８７】
図３（ａ）、（ｂ）は、図２における半導体装置１００の他面１００ｂ側の凹部５１と回路基板３００の凸部すなわち良熱伝導性ブロック３１０との接続部界面の拡大断面図である。
【００８８】
通常、封止樹脂５０や良熱伝導性ブロック３１０の表面には、少なからず凹凸が存在する。そのため、これら２つの面を接触させた場合、図３（ａ）に示すように、凹部５１の底面と良熱伝導性ブロック３１０の先端面との間に隙間が生じる。そこで、本実施形態のように、この隙間に良熱伝導性樹脂６０を充填すれば、放熱性をさらに向上させることができる。
【００８９】
また、図３（ｂ）に示すように、各部品の公差上、凹部５１の底面（つまり薄肉樹脂層５０ｂ）と良熱伝導性ブロック３１０の先端面とを完全に密着できないような場合であっても、その隙間が良熱伝導性樹脂６０によって埋められるため、本実施形態は有効である。
【００９０】
なお、半導体装置１００の一面１００ａ側の凹部５１と筐体２００の凸部２１０との接続部界面についても、上記図３と同様のことが言えることは明らかである。
【００９１】
このように、本実施形態によれば、凹部５１と凸部２１０、３１０との間に、隙間が発生していても、その隙間は良熱伝導性樹脂６０にて埋められる。そして、当該隙間部分では良熱伝導性樹脂６０を介して各基材２００、３００と半導体装置１００との熱的な接続がなされるため、熱伝導性をより向上させることができ、好ましい。
【００９２】
（第３実施形態）
本実施形態は、基材が筐体と回路基板とである場合に、半導体装置の一面に筐体が対向して配置され、当該一面とは反対側の半導体装置の他面に回路基板が対向して配置されており、半導体装置の一面および他面は、基材対向面として構成されるとともに凹部が形成されているものであり、半導体装置の一面の凹部と筐体の凸部との間、および、半導体装置の他面の凹部と回路基板の凸部との間がそれぞれ熱的に接続されているという、上記実施形態と同様の技術思想を採用したものであるが、基材に対する半導体装置の一面および他面の配置を、上記実施形態とは反対にしたものである。
【００９３】
図４は、本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。具体的に図４に示す構造は、基材２００、３００に対する半導体装置１００の一面１００ａおよび他面１００ｂの配置を上記第２実施形態とは逆にしたものである。
【００９４】
すなわち、上記図２では、半導体装置１００における半導体素子側の面１００ａを筐体２００が対向して配置される一面とし、アイランド部側の面１００ｂを回路基板３００が対向して配置される他面としていたが、図４に示す構造では、半導体装置１００におけるアイランド部側の面１００ｂを筐体２００が対向して配置される一面とし、半導体素子側の面１００ａを回路基板３００が対向して配置される他面としている。
【００９５】
この場合であっても、上記第２実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【００９６】
（第４実施形態）
上記各実施形態では、半導体素子１０が封止樹脂５０にて封止されてなる半導体装置１００として、半導体素子１０をアイランド部２０に搭載したタイプいわゆるモノリシックＩＣに適したタイプを採用していたが、複数の半導体素子１０や電子部品を基板に搭載してなる混成集積回路いわゆるハイブリッドＩＣを半導体装置として適用してもよい。
【００９７】
図５は、本発明の第４実施形態に係る樹脂封止型半導体装置１００’の基材２００、３００への実装構造の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置１００’では、アイランド部２０の上に、半導体素子１０を有する混成集積回路１１を搭載したものである。
【００９８】
この混成集積回路１１は、基板１２に複数個の半導体素子１０および図示しない抵抗やコンデンサ等の電子部品を搭載し、これら搭載部品によって回路を構成してなるものである。
【００９９】
そして、半導体素子１０を含む混成集積回路１１、アイランド部２０、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。その他の構成は、上記図２に示す実装構造と同様である。
【０１００】
このような混成集積回路１１を封止樹脂５０で封止してなる半導体装置１００’を用いた本実装構造においても、上記実施形態にて述べたのと同様の作用効果が発揮されることは明らかである。
【０１０１】
（第５実施形態）
本実施形態は、上記第４実施形態と同様、ハイブリッドＩＣを半導体装置として適用したものである。図６は、本発明の第５実施形態に係る樹脂封止型半導体装置４００を基材である筐体２００へ実装した実装構造の概略断面構成を示す図である。
【０１０２】
リードフレームの板状のアイランド部２０の一面側に、回路基板としての基板１２が搭載されている。この基板１２はプリント基板等の樹脂基板でもよいし、アルミナ基板等のセラミック基板でもよく、その他、回路基板として採用できるものであればかまわない。
【０１０３】
そして、基板１２には、複数個の半導体素子１０が搭載され、基板１２と半導体素子１０とはボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続されている。なお、ここでも、必要に応じて、基板１２には、図示しない抵抗やコンデンサ素子等の電子部品が搭載されていてもよく、基板１２は搭載部品とともに回路を構成し、混成集積回路１１を形成している。
【０１０４】
ここで、基板１２とリードフレームのリード部３０とがボンディングワイヤ４０により結線され、電気的に接続されている。そして、半導体素子１０を含む混成集積回路１１、リード部３０の一部およびボンディングワイヤ４０が、封止樹脂５０によって包み込まれるように封止されている。ここにおいて、アイランド部２０の他面側を封止樹脂５０から露出させた状態としている。
【０１０５】
かかる半導体装置４００は、アイランド部２０の他面側を基材である筐体２００に対向させた状態で筐体２００および回路基板３００に実装されている。ここで、半導体装置１００は、リード部３０を介して回路基板３００と電気的に接続されている。
【０１０６】
このような実装構造において、半導体装置４００のうち筐体２００に対向する部位では、封止樹脂５０に凹部５２が形成されている。この凹部５２の形成に伴って、アイランド部２０の一部が当該凹部５２に食い込んだ食い込み部２１を形成するとともに、この食い込み部２１から凹部５２の開口縁部にまでアイランド部２０が延在された形となっている。
【０１０７】
つまり、凹部５２に沿ってアイランド部２０の一部が食い込んだ食い込み部２１が形成されることによって、アイランド部２０における封止樹脂５０から露出する他面は、食い込み部２１から封止樹脂５０の凹部５２の開口縁部にまで延在されている。
【０１０８】
そして、食い込み部２１にてアイランド部２０の一面が基板１２に接しており、アイランド部２０は、この食い込み部２１にて基板１２すなわち混成集積回路１１を支持している。ここで、食い込み部２１と基板１２とは、接着等により互いに固定されている。
【０１０９】
そして、筐体２００のうちアイランド部２０の食い込み部２１に対向する部位には、凸部２１０が形成されるとともに、この凸部２１０が食い込み部２１に入り込むことにより、筐体２００と半導体装置４００とが熱的に接続された形となっている。
【０１１０】
ここで、筐体２００の凸部２１０の先端部とアイランド部２０の食い込み部２１とは、互いに直に接触しているものでもよいし、上記したエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等からなる良熱伝導性樹脂を介在させて接触したものであってもよい。
【０１１１】
ここで、上記半導体装置４００の製造方法について図７を参照述べておく。図７は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【０１１２】
まず、プレス加工等によりアイランド部２０に食い込み部２１が形成されたリードフレームと、半導体素子１０および必要に応じてその他の電子部品が搭載された基板１２とを用意し、アイランド部２０の一面のうち食い込み部２１の部分に、基板１２を搭載する。また、半導体素子１０と基板１２との間、および、基板１２とリード部３０との間をボンディングワイヤ４０により結線する。
【０１１３】
その後、このものを成形型内に投入し、封止樹脂５０を当該成形型内に注入し、硬化させることで樹脂成形を行う。
【０１１４】
ここで、図７に示すように、成形型５００は、互いに合致する下型５１０と上型５２０とからなる金型であり、キャビティ５３０内において下型５１０には、リードフレームのアイランド部２０の食い込み部２１に合致する凸部５１１が設けられている。
【０１１５】
そして、リードフレームと混成集積回路１１とが一体化されたものを、キャビティ５３０内に設置するときに、アイランド部２０の食い込み部２１を、下型５１０の凸部５１１にはめあわせる。その後、成形型５００のゲート５０１から溶融状態の封止樹脂５０をキャビティ５３０へ注入する。
【０１１６】
このとき、キャビティ５３０内の上部を流れる樹脂すなわちアイランド部２０および混成集積回路１１の上方を流れる樹脂５０によって、アイランド部２０は下型５１０に押しつけられる。そのため、アイランド部２０の他面と下型５１０との間に樹脂５０が入り込まなくなり、最終的には、アイランド部２０の他面側は、封止樹脂５０から露出する。
【０１１７】
こうして、キャビティ５３０内への樹脂５０の充填が終了した後、樹脂５０を硬化させる。そして、成形型５００からワークを取り出した後、リードフレームにおけるタイバーの切断やアウターリードのフォーミング等を行うことにより、本実施形態の半導体装置４００ができあがる。
【０１１８】
そして、できあがった半導体装置４００は、アイランド部２０の一面側すなわち半導体素子１０側を回路基板３００に対向させた状態で回路基板３００上に搭載され、リード部３０を介して回路基板３００にはんだ等によって電気的に接続される。
【０１１９】
次に、このようにして半導体装置４００が実装された回路基板３００は、筐体２００に収納され、接着やネジ締め、係合等、周知の取り付け手法により回路基板３００は筐体２００に固定される。このとき、筐体２００の凸部２１０が半導体装置４００におけるアイランド部２０の食い込み部２１へ挿入される。こうして、上記実装構造ができあがる。
【０１２０】
ところで、本実施形態の実装構造によれば、半導体装置４００においては、リードフレームのアイランド部２０の一部が食い込み部２１を形成し、この食い込み部２１にて基板１２に接することにより、半導体素子１０からの熱は基板１２からアイランド部２０の食い込み部２１へ伝わる。
【０１２１】
そして、アイランド部２０の他面は食い込み部２１およびその周囲のアイランド部２０の部分にて封止樹脂５０から露出しているため、食い込み部２１に伝わってきた熱は、アイランド部２０の他面から筐体２００の凸部２１０を介して筐体２００へ放熱される。
【０１２２】
また、本実施形態においても、半導体装置４００よりも通常サイズの大きな筐体２００を介した熱伝導によって、放熱が行われるため、より優れた放熱性が期待できる。
【０１２３】
また、本実施形態においても、半導体装置４００における基材２００を介した放熱経路は、この半導体装置４００を筐体２００に収納するときに、半導体装置４００におけるアイランド部２０の食い込み部２１と筐体２００の凸部２１０とを接触させることによって容易に形成することができる。
【０１２４】
そのため、半導体装置４００側では、放熱性向上対策として、上記従来の半導体装置に示したような良熱伝導性ブロックや放熱板等の別部材を設けることが不要となり、封止樹脂５０の凹部５２およびリードフレームのアイランド部２０の食い込み部２１を形成するだけでよくなる。
【０１２５】
ここで、上記した半導体装置４００の製造方法に示したように、リードフレームのアイランド部２０の食い込み部２１は、リードフレームをプレス加工等により形成する際に同時に形成することができ、また、樹脂成形によって封止樹脂５０の凹部５２も容易に形成することができる。よって、半導体装置４００の製造は安価に行える。
【０１２６】
そして、本半導体装置４００では、リードフレームのアイランド部２０は、封止樹脂５０の凹部５２に食い込んだ食い込み部２１を持つものであるため、アイランド部２１と封止樹脂５０とは両者のアンカー効果によって剥離しにくいものとなる。
【０１２７】
したがって、本実施形態によれば、樹脂封止型半導体装置において、耐湿性を劣化させることなく、低コストで放熱性を向上できるような実装構造を提供することができる。
【０１２８】
また、本実施形態は、ハイブリッドＩＣとリードフレームを用いた樹脂封止型半導体装置に用いて好適である。その理由は次の通りである。
【０１２９】
半導体素子１２が搭載される基板１２は半導体素子１０よりも大きく、それに伴い、リードフレームのアイランド部２０も基板１２と同等以上のサイズとなる。しかしながら、基板１２の全体から放熱する必要はなく、基板１２において放熱したい部分に少なくともアイランド部２０が接していればよい。
【０１３０】
そのため、本実施形態では、アイランド部２０の一部を、アイランド部２０の他面側から凹んだ食い込み部２１として構成し、この食い込み部２１にてアイランド部２０を基板１２に対して接触させている。
【０１３１】
ちなみに、モノリシックＩＣでは、アイランド部のサイズが半導体素子と同じ程度であるため、アイランド部の一部を食い込み部として半導体素子に接触させた場合、半導体素子の放熱が不十分となる恐れがある。
【０１３２】
逆に言えば、本実施形態では、基板１２に搭載されている半導体素子１０のうち放熱が必要な基板部分に対応して、封止樹脂５０に凹部５２を形成するとともに、アイランド部２０に食い込み部２１を形成すればよい。そして、アイランド部２０は食い込み部２０を形成しても、それ以外の部分のサイズに余裕があるため、封止樹脂５０の凹部５２の開口縁部にまでアイランド部２０を延在させることができる。
【０１３３】
なお、本実施形態において、基材としては筐体２００以外に回路基板３００であってもよい。その場合には、基材としての回路基板３００には、凸部として上記した良熱伝導性ブロックを設けたものとすればよい。
【０１３４】
また、図６において、回路基板３００に対向する半導体装置４００の面において、封止樹脂５０に対して上記実施形態に示したような凹部を設け、回路基板３００には上記良熱伝導性ブロックを設け、当該凹部へ当該良熱伝導性ブロックを挿入して、両者を熱的に接続するようにしてもよい。それにより、半導体装置４００の上下両方からの効率的な放熱が可能となる。
【０１３５】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態においては、半導体装置１００を基材である筐体２００と回路基板３００とで挟んだ形となっており、半導体装置１００は筐体２００および回路基板３００の両方に実装されたものとなっているが、それ以外にも半導体装置１００は筐体２００のみ、もしくは回路基板３００のみに実装されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図３】図２における半導体装置の凹部と回路基板の凸部との接続部界面の拡大断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の実装構造の概略断面図である。
【図７】上記第５実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明するための概略断面図である。
【図８】従来の一般的な樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図９】従来の放熱性向上を図った樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図１０】従来の放熱性向上を図ったもう一つの樹脂封止型半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…半導体素子、１２…基板、
２０…リードフレームのアイランド部、２１…アイランド部の食い込み部、
５０…封止樹脂、５１…凹部、５２…凹部、６０…良熱伝導性樹脂、
１００、４００…半導体装置、１００ａ…半導体装置の半導体素子側の面、
１００ｂ…半導体装置のアイランド部側の面、２００…筐体、
２１０…筐体の凸部、３００…回路基板
３１０…回路基板の凸部としての良熱伝導性ブロック。
【図１】
2004335493.tif 000003
【図２】
2004335493.tif 000004
【図３】
2004335493.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004335493.tif 000009
【図８】
2004335493.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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