(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板と、該放熱板上にダイボンドを介して搭載される半導体素子とを備え、パッケージ本体内に半導体素子及びダイボンドを封止し、前記放熱板はその一部をパッケージ本体の外に導出した半導体装置において、
前記放熱板に貫通孔を設け、該貫通孔の一部を前記パッケージ本体内に配置させてアンカーホール部とし、他の部分をパッケージ本体外に開放させて開放孔部とし、
前記アンカーホール部は、前記半導体素子の一辺に対して平行に延びるとともに前記パッケージ本体の外側面に沿って延びる長尺状を成し、そのアンカーホール部の長手方向の幅を前記半導体素子の幅よりも長くし、
前記開放孔部は、前記アンカーホール部から突出するような形状を成し、前記アンカーホール部の長手方向において、前記開放孔部の幅を前記半導体素子の幅よりも狭くしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
放熱板と、該放熱板上にダイボンドを介して搭載される半導体素子とを備え、パッケージ本体内に半導体素子及びダイボンドを封止し、前記放熱板はその一部をパッケージ本体の外に導出した半導体装置において、
前記放熱板に貫通孔を設け、該貫通孔の一部を前記パッケージ本体内に配置させてアンカーホール部とし、他の部分をパッケージ本体外に開放させて開放孔部とし、
前記貫通孔は、開放孔部側を頂部とし、アンカーホール部側を底部とする略三角形状を成すことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記パッケージ本体には、前記開放孔部に相当する部位を凹ませた凹部を設けた請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記開放孔部には、前記パッケージ本体内の封止材料と一体的に設けられ、開放孔部を縮小化した取付孔を形成するための孔形成部を設けた請求項１〜３の何れかに記載の半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、前記取付孔からアンカーホール部までの離間した距離を放熱板の厚さ以下とした半導体装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の半導体装置において、前記開放孔部の壁面に凹凸を設けた半導体装置。
【請求項７】
請求項４〜６の何れかに記載の半導体装置において、前記孔形成部の取付孔の壁面に勾配を付けた半導体装置。
【請求項８】
請求項４〜７の何れかに記載の半導体装置において、前記開放孔部には、前記放熱板の表面よりも凹ませて前記孔形成部を設けた半導体装置。
【請求項９】
請求項４〜８の何れかに記載の半導体装置において、前記孔形成部に形成される取付孔は円形状を成す半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱板の一部をパッケージ本体内に封止すると共に、放熱板の露出部分にて外部装置への取り付けを行うようにした半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種の半導体装置として、金属製の放熱板を組み込み、その一部を外部装置への被取り付け部として使用するものが知られている（例えば、特開平１１−２６６７０号公報）。以下、従来の半導体装置を図５を参照して説明する。放熱板５１にはダイボンド５２を介して半導体素子５３が搭載されており、半導体素子５３には電気細線５４を介して多数のリード端子５５が接続されている。これらダイボンド５２及び半導体素子５３は、樹脂等の封止材料からなるパッケージ本体５６内に封止されており、放熱板５１の一部はパッケージ本体５６の外部に導出されている。放熱板５１には、パッケージ本体５６からの導出部分に取付孔５７が形成されており、この取付孔５７により本半導体装置が別の放熱体（放熱フィンなど）や電気機器等に取り付けられるようになっている。
【０００３】
しかしながら、上記構成の半導体装置の場合、温度サイクルがかかるような環境下で使用すると、放熱板５１とパッケージ本体５６とは通常熱膨張率が違うことから、放熱板５１とパッケージ本体５６との接合部分が外方から徐々に剥離を起こす。そして、接合部分の剥離が進むと、ワイヤボンディング部に応力がかかってボンディング部が剥がれてしまい、半導体装置が故障するという問題が生じる。
【０００４】
そこで、図６に示すように、半導体素子５３の周りにアンカーホール部５８を設け、接合部分の剥離を防止する技術がある。つまり、図６の構成では、パッケージ本体５６内にアンカーホール部５８が設けられ、同パッケージ本体５６外に取付孔５７が設けられる。この場合、半導体装置の小型化を図るには、取付孔５７とアンカーホール部５８との間隔を近づることが考えられる。しかしながら、取付孔５７とアンカーホール部５８は一般にプレスによる打ち抜き行程で作製され、プレス製法上放熱板５１の板厚よりも間隔を空けて各孔（取付孔５７とアンカーホール部５８）を形成しなくてはならない。従って、半導体装置の小型化には限界があり、これを改善する技術が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の半導体装置は、上記従来技術の間題点に鑑みてなされたものであり、放熱板の小型化を図り、ひいては装置全体の小型化を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１及び請求項２に記載の発明では、放熱板に設けられた貫通孔の一部をパッケージ本体内に配置してアンカーホール部としたので、このアンカーホール部により放熱板と封止材料との剥離が防止される。それ故、半導体装置として高い品質が維持できる。また、貫通孔にはパッケージ本体外に開放される開放孔部を設けたため、この開放孔部を、他の放熱部材や電気機器等に対する被取り付け部として用いることができる。かかる場合、放熱板の貫通孔は、アンカーホールとしての機能と取付孔としての機能とを併せ持ちつつ、一体的に設けられることとなる。それ故、両機能を果たすための部位を近接して設けることができることから放熱板が小さくなり、ひいては半導体装置全体の小型化が実現できる。
【０００７】
なお補足すれば、アンカーホール部を設けた場合、半導体素子発熱の熱伝導が、熱伝導率の悪いアンカーホール部にて妨げられることが考えられる。従って、放熱板の導出部分の必要面積は、放熱性よりも開放孔部の位置や大きさに依存するところが大きく、開放孔部をアンカーホール部に連続して一体的に設けたことにより放熱板の小型化が可能となる。
【０００８】
因みに、「アンカーホール部」と称する部位は、パッケージ本体内に配される部位を指すが、アンカーホール部から連続して封止材料の一部がパッケージ本体外に導出されていても構わない。この場合、パッケージ本体内に配される部位だけをアンカーホール部とする。
【０００９】
とくに、請求項１に記載の発明では、半導体素子の一辺に平行にアンカーホール部を設けたので、アンカーホール部が効率良く配置され、結果的に半導体装置の小型化に寄与できる。
【００１０】
さらに、請求項１に記載の発明では、アンカーホール部の長手方向の幅を半導体素子の幅よりも長くした。したがって、放熱板とパッケージ本体との接合部分の剥離が確実にアンカーホール部でくい止められ、半導体装置の信頼性がより一層向上する。
加えて、請求項１に記載の発明では、開放孔部をアンカーホール部から突出するような形状とし、アンカーホール部の長手方向において、開放孔部の幅を半導体素子の幅よりも狭くした。
【００１１】
とくに、請求項２に記載の発明では、開放孔部側を頂部とし、アンカーホール部側を底部とする略三角形状を成すよう構成している。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、パッケージ本体には、開放孔部に相当する部位を凹ませた凹部を設けた。この場合、パッケージ本体に凹部を設けた分だけ開放孔部をアンカーホール部に近づけることが可能となる。従って、放熱板の小型化をより一層促すことができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、開放孔部には、パッケージ本体内の封止材料と一体的に設けられ、開放孔部を縮小化した取付孔を形成するための孔形成部を設けた。取付孔にはボルト等の締結具が挿通され、それによりこの取付孔は、他の放熱部材や電気機器等に対する被取り付け部として機能する。この場合、取付孔の位置や形状は、開放孔部内において任意に変更して設けることが可能となる。つまり、孔形成部（取付孔）を成形するための型を変更するだけで、取付孔の位置や形状が変更ができる。従って、プレス等の打ち抜き工程により既定の取付孔を成形する従来装置とは異なり、取付孔のバリエーション毎に重量の大きい打ち抜き型を必要とするこことはなく、取付孔の位置や形状等が容易に変更できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、取付孔からアンカーホール部までの離間した距離を放熱板の厚さ以下としている。打ち抜き工程により貫通孔を成形する場合において、分割された孔を各々成形するのであれば、その間隔を打ち抜き可能な距離（すなわち板厚）以上離間させなければならないという制約が生じるが、連続する一つの孔でアンカーホール部と開放孔部とを構成すれば、上記制約を受けることはない。従って、取付孔とアンカーホール部との位置関係を上記の通り定めることができ、放熱板の小型化が実現できる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明では、開放孔部の壁面に凹凸を設けたので、開放孔部の壁面（放熱板）と孔形成部とが凹凸で噛み合い、孔形成部の脱落やズレを防止することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明では、孔形成部の取付孔の壁面に勾配を付けたので、孔形成部を型成形する際、前記勾配に沿って容易に型を抜き取ることができ、作業性が向上する。
【００１７】
請求項８に記載の発明では、開放孔部には、放熱板の表面よりも凹ませて孔形成部を設けたので、ボルトやワッシャ等の締結具により本半導体装置を別の放熱体や電気機器等に組み付ける際、締結具の座面は孔形成部には直接当たらず、放熱板表面に当たって本装置が組み付けられるようになる。従って、孔形成部には直接組み付け応力がかからず、孔形成部の脱落やズレが防止できる。
【００１８】
請求項９に記載の発明では、孔形成部に形成される取付孔は円形状を成すので、別の放熱体や電気機器等に対する組み付け性が向上する。また、締結具として用いられるボルト等の軸部に対して取付孔の密着性が良く、取付ガタが抑えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１では、本実施の形態における半導体装置を一部破断した平面図を（ａ）に示し、（ａ）のＡ−Ａ線断面図を（ｂ）に示す。なお便宜上図１（ａ）では、半導体装置の内部構造が分かるようにパッケージ本体の一部（右半分）を透かして示している。
【００２０】
半導体装置１０において、金属製の放熱板１１には銀ペースト等のダイボンド１２が形成され、そのダイボンド１２上に半導体素子１３がダイボンディングされている。半導体素子１３の周辺には多数のリード端子１４の先端部が配置され、これらリード端子１４と半導体素子１３とが金属細線１５により電気的に接続されている。放熱板１１及びリード端子１４は銅合金や鉄、ニッケル合金等からなる。
【００２１】
ダイボンド１２や半導体素子１３は、樹脂等の封止材料からなるパッケージ本体１６内に封止されており、放熱板１１の一部はパッケージ本体１６の外部に導出されている。
【００２２】
また、放熱板１１には、図２にも示す形状の貫通孔１７が形成されており、その一部がパッケージ本体１６内に配置されてアンカーホール部１８が構成されると共に、他の部分がパッケージ本体１６外に開放されて開放孔部１９が構成されている。詳しくは、貫通孔１７のアンカーホール部１８は、パッケージ本体１６の外側面に沿って延びる長尺状を成す一方、開放孔部１９はアンカーホール部１８の中央部から突出する略円形状を成し、そのアンカーホール部１８と開放孔部１９とが連結して貫通孔１７となっている。また、アンカーホール部１８は、半導体素子１３の一辺に平行で且つそれもよりも長い略長方形状を成している。なお、貫通孔１７は、例えばプレスによる打ち抜き加工により成形される。
【００２３】
アンカーホール部１８には、パッケージ本体１６を構成する封止材料が充填されている。また、開放孔部１９には、前記封止材料と一体的に設けられた孔形成部２０が設置されており、この孔形成部２０により、開放孔部１９を縮径化した取付孔２１が形成されている。取付孔２１は円形状を成す。この場合、打ち抜きにより取付孔とアンカーホール部とを別個に成形するようにした従来構成では、その両者を放熱板の厚さよりも離して配置することがプレス製法上必須であったのに対し、図１の構成では、取付孔２１の中心からアンカーホール部１８までの距離Ｌ１は、該取付孔２１の半径と放熱板１１の板厚を足した距離以下となっている。つまり、取付孔２１からアンカーホール部１８までの離間した距離（すなわち図１において、取付孔２１の最下点とアンカーホール部１８の上側境界線との距離）を放熱板の厚さ以下とすることが可能となっている。
【００２４】
パッケージ本体１６には、孔形成部２０に相当する位置に円弧状の凹部２２が設けられている。この凹部２２により、パッケージ本体１６の外壁面に干渉することなく、取付孔２１が設けられるようになっている。
【００２５】
また、図１（ｂ）に示すように、開放孔部１９の壁面（放熱板１１）には凸部２３が環状に設けられ、その凸部２３上に孔形成部２０が設けられている。これにより、開放孔部１９の壁面（放熱板１１）と孔形成部２０とが凹凸で噛み合い、孔形成部２０の脱落やズレが防止される。なお、アンカーホール部１８の剥離防止のために、その壁面にも同様に凹凸を設けても良い。
【００２６】
同じく図１（ｂ）に示すように、孔形成部２０の取付孔２１には、その内周面に勾配が設けられている。これにより、孔形成部２０がアンカーホール部１８を含む他の封止部と共に一体成形される際、抜き勾配に沿って成形型を容易に抜き取ることができる。また、孔形成部２０の厚さは放熱板１１よりも薄く、放熱板表面から見ると孔形成部２０は幾分凹んでいる。従って、ボルトやワッシャ等の締結具により本半導体装置１０を別の放熱体や電気機器等に組み付ける際、締結具の座面は孔形成部２０には直接当たらず、放熱板１１表面に当たって本装置１０が組み付けられるようになる。つまり、孔形成部２０には直接組み付け応力がかからず、孔形成部２０の脱落やズレが防止できる。また、孔形成部２０の表面に凹凸があってもそれに関係なく、別の放熱体や電気機器等に対して放熱板１１を密着状態で固定させることができるようになる。
【００２７】
上記半導体装置１０の製造過程においては、先ず打ち抜き型を用いて放熱板１１に貫通孔１７を形成し、その後、放熱板１１上に半導体素子１３やリード端子１４等の電気的構成を搭載する。そして次に、成形型を用い、アンカーホール部１８を含むパッケージ本体１６内の封止部分並びに孔形成部２０に封止材料を充填する。この際、封止材料は、円形成分を含む貫通孔１７の壁面に沿ってスムーズに流れ、貫通孔１７のほぼ全体にムラなく充填される。こうして図１に示す半導体装置１０が完成すると、取付孔２１にボルト等が挿通され、本装置１０が別の放熱体（放熱効果の大きな放熱フィンなど）や電気機器等に組み付けられる。この際、取付孔２１は円形状を成すので、他部材に対する組み付け性が良いといったメリットがある他に、ボルト等の軸部に対する密着性が良く、取付ガタが抑えられる。
【００２８】
上記構成の半導体装置１０が駆動される際、半導体素子１３から発生する熱は、ダイボンド１２から熱容量の大きな放熱板１１を介して外部へ放出される。また、アンカーホール部１８により放熱板１１とパッケージ本体１６との剥離が防止される。従って、半導体素子１３のワイヤボンディング部が破損する等の不具合が生じることはなく、半導体装置１０として高い品質が維持される。
【００２９】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す主たる効果が得られる。
放熱板１１にアンカーホール部１８と開放孔部１９とからなる貫通孔１７を設け、更に開放孔部１９には取付孔２１を形成するための孔形成部２０を設けた。かかる場合、放熱板１１の貫通孔１７は、アンカーホールとしての機能と取付孔としての機能とを併せ持ちつつ、一体的に設けられることとなる。それ故、両機能を果たすための部位を近接して設けることができることから放熱板１１が小さくなり、ひいては半導体装置全体の小型化が実現できる。
【００３０】
実際には、打ち抜き工程により貫通孔１７を成形する場合において、分割された孔を各々成形するのであれば、その間隔を打ち抜き可能な距離（放熱板１１の板厚）以上離間させなければならないという制約が生じるが、連続する一つの孔でアンカーホール部１８と開放孔部１９とを構成すれば、上記制約を受けることはない。従って、取付孔２１とアンカーホール部１８との位置関係を上記の通り定めることができ、放熱板１１の小型化が実現できる。
【００３１】
パッケージ本体１６には、開放孔部１９に相当する部位を凹ませた凹部２２を設けたので、凹部２２を設けた分だけ開放孔部１９をアンカーホール部１８に近づけることが可能となる。従って、放熱板１１の小型化をより一層促すことができる。
【００３２】
また、開放孔部１９に孔形成部２０を設けたことにより、取付孔２１の位置や形状は、開放孔部１９内において任意に変更して設けることが可能となる。つまり、孔形成部２０（取付孔２１）を成形するための型を変更するだけで、取付孔２１の位置や形状が変更ができる。従って、プレス等の打ち抜き工程により既定の取付孔を形成する従来装置とは異なり、取付孔のバリエーション毎に重量の大きい打ち抜き型を必要とするこことはなく、取付孔の位置や形状等が容易に変更できる。
【００３３】
なおこの場合、開放孔部１９を予め大きくすれば、取付孔２１の設定自由度が増し、逆に、同開放孔部１９を小さくすれば、孔形成部２０に要する封止材料が削減できる。また、貫通孔１７のコーナー曲率半径（アール）を大きくしたり、コーナー角度を拡張したりすることにより、同貫通孔１７をプレス成形するための打ち抜き型の寿命を延ばすことが可能となる。
【００３４】
加えて、アンカーホール部１８を半導体素子１３の一辺に平行に設けたので、該アンカーホール部１８が効率良く配置され、結果的に半導体装置１０の小型化に寄与できる。また、開放孔部１９の幅をアンカーホール部１８の幅よりも狭くすると共に、アンカーホール部１８の長手方向の幅を半導体素子１３の幅よりも長くしたので、放熱板１１とパッケージ本体１６との接合部分の剥離が確実にアンカーホール部１８でくい止められ、半導体装置の信頼性がより一層向上する。
【００３５】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
放熱板１１に形成する貫通孔の形状は、上記したものに限らず任意に変更しても良い。図３及び図４に貫通孔形状の別例を示す。なお図３，図４では、樹脂封止材料を充填する部分をハッチングにて示している。
【００３６】
すなわち、図３（ａ）に示す貫通孔３１では、長尺状を成すアンカーホール部３２と略円形状を成す開放孔部３３とが設けられ、アンカーホール部３２と開放孔部３３とが円弧状のくびれにより連結されている。特にこの場合、図示の如くアンカーホール部３２にのみ封止材料を充填し、開放孔部３３をそのまま開放しておく（孔形成部を設けない）ことにより、封止材料の削減が可能となる。
【００３７】
また、図３（ｂ）に示す貫通孔３５は、開放孔部側を頂部とし、アンカーホール部側を底部とする略三角形状を成している。この場合、貫通孔３５に図示のように封止材料を充填することにより取付孔３６が形成される。なお図３（ｂ）では、パッケージ本体１６内に埋設される部位がアンカーホール部に相当する。
【００３８】
図４（ａ）に示す貫通孔４１では、アンカーホール部４２の略中央に略正方形状（長方形で可）を成す開放孔部４３が設けられている。そして、貫通孔４１に図示のように封止材料を充填することにより取付孔４４が形成される。
【００３９】
また、図４（ｂ）に示す貫通孔４５では、アンカーホール部４６の右隅部に開放孔部４７が設けられている。そして、貫通孔４５に図示のように封止材料を充填することにより取付孔４８が形成される。なお、図４（ｂ）では、反対側の隅部（図の左側）にも開放孔部を設け、取付孔４８を左右に２個設けるようにしても良い。勿論、取付孔を３個以上設けることも可能である。
【００４０】
図１に示す取付孔２１を図示の位置よりも下方に移動させ、アンカーホール部１８に完全に重なるように同取付孔２１を設けるようにしても良い。この場合、取付孔２１を図の下方に移動させた分だけパッケージ本体１６の凹部２２をより一層大きくすると良い。
【００４１】
上記各実施の形態では、取付孔として円形状の孔を設けたが、取付孔を多角形状にすることも可能である。多角形状にすれば、ボルト等締付具の回り止めにもなる。また、パッケージ本体１６に設けた凹部２２は、本発明として必須の要件ではなく、その凹部２２を設けずに具体化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態における半導体装置を示す一部破断平面図。
【図２】放熱板の貫通孔形状を示す平面図。
【図３】別の形態における貫通孔形状を示す平面図。
【図４】別の形態における貫通孔形状を示す平面図。
【図５】従来技術における半導体装置を示す一部破断平面図。
【図６】従来技術における半導体装置を示す一部破断平面図。
【符号の説明】
１０…半導体装置、１１…放熱板、１２…ダイボンド、１３…半導体素子、１６…パッケージ本体、１７，３１，３５，４１，４５…貫通孔、１８，３２，４２，４６…アンカーホール部、１９，３３，４３，４７…開放孔部、２０…孔形成部、２１，３６，４４，４８…取付孔、２２…凹部、２３…凸部。
【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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