(57)【要約】【課題】放熱効率の向上を、全体の大型化を伴うことなく実現すること。【解決手段】リードフレームには、パワーＭＯＳＦＥＴ３をマウントするための第１ダイパッド８及び制御ＩＣ４をマウントするための第２ダイパッド１１が設けられており、第１ダイパッド８は、リードフレームの一方の枠部６に対し比較的太めのタイバー９により連結されている。パワーＭＯＳＦＥＴ３及び制御ＩＣ４の樹脂モールド時には、第１ダイパッド８の裏面が露出した状態で残される。タイバー９は、これに連結された枠部６の裏面が第１ダイパッド８の裏面と同一平面上に位置するような形態に屈曲され、半導体装置１がヒートシンク１３に取り付けられた状態では、第１ダイパッド８の裏面（露出面）及び枠部６の裏面が、ヒートシンク１３に対して伝熱的に接触された構造とされる。【選択図】図１
2007317781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームに形成された第１ダイパッド及び第２ダイパッド上にそれぞれ半導体パワー素子及び制御ＩＣをマウントすると共に、それら半導体パワー素子及び制御ＩＣを、当該半導体パワー素子用の前記第１ダイパッド裏面を露出させた状態で樹脂モールドして形成される半導体装置において、
前記リードフレームを、所定の間隔を存して対向する一対の枠部の一方に対して前記第１ダイパッドをタイバーにより連結した形態に構成すると共に、
前記タイバーに連結された前記枠部を、前記樹脂モールドから露出させると共に、前記第１ダイパッド裏面の露出面に伝熱的に取り付けられたヒートシンクに対して伝熱的に接触させる構造としたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記リードフレームは、前記第１ダイパッド部分の板厚を他の部分より大きくした異形断面形状の板条により構成されてい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、リードフレーム上に半導体パワー素子及び制御ＩＣをマウントして構成される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体パワー素子（電力用のＦＥＴやバイポーラトランジスタなど）及び制御ＩＣなどをリードフレーム上にマウントして一体化した半導体装置が提供されている。この種の半導体装置においては、半導体パワー素子が高温はんだなどによりマウントされるダイパッド（アイランド）と、制御ＩＣ及びその他のチップ部品が導電性接着剤（或いははんだ）によりマウントされるダイパッドとを備えたリードフレームを使用し、それら半導体パワー素子及び制御ＩＣなどを、当該半導体パワー素子用のダイパッド裏面を露出させた状態で樹脂モールド（ハーフモールド）することが行われている（例えば、特許文献１参照）。この場合、半導体装置の裏面（半導体パワー素子用のダイパッド裏面が露出した面）には、ヒートシンクがシリコーングリスなどを介して伝熱的に取り付けられるものであり、半導体パワー素子による発熱をヒートシンクから放散するようになっている。
【特許文献１】特開平５−２２６５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来構成の半導体装置では、半導体パワー素子からの熱の主たる放熱経路が、リードフレームのダイパッドからヒートシンクに至る経路に限定されるため、その放熱能力を十分に高め得る構造とはいえない。このため、従来では、半導体パワー素子用ダイパッド部分の板厚を他の部分より大きくした異形断面形状のリードフレームを使用することにより、半導体パワー素子で発生した熱を吸収しやすくし、以てヒートシンクを通じた放熱効率の向上を図るなどの対策が施されている。しかしながら、半導体パワー素子がスイッチング制御（例えばＰＷＭ制御）される回路構成であった場合には、そのパワー素子での損失が比較的小さな値に抑制されるから、従来構成でも支障を生ずる可能性が低いが、半導体パワー素子がリニア制御される回路構成であった場合には、そのパワー素子での損失増に伴い発熱量が大幅に増えるという事情があるため、上記のような従来の構成だけでは対処できない。このため半導体パワー素子用のダイパッドを大面積化するなどの対策が必要になり、この結果、装置全体の大型化を招くという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱効率の向上を、全体の大型化を伴うことなく実現できるようにな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】
【０００５】
請求項１記載の手段によれば、半導体パワー素子からの熱の放熱経路が、リードフレームの第１ダイパッドからヒートシンクに至る経路以外に、リードフレームのタイバー及び枠部を介してヒートシンクに至る経路も形成されることになる。このため、従来構成のように、ダイパッドを大面積化することなく放熱能力を高め得るようになるから、結果的に、装置全体の大型化を伴うことなく放熱効率を向上させ得るようになる。尚、上記タイバー及び枠部は、通常の場合はカットされて廃棄されるものであるが、このように有効利用することにより、コスト的に有利になると共に、環境にも優しいものになる。
【０００６】
請求項２記載の手段によれば、半導体パワー素子がマウントされる第１ダイパッド部分の板厚が他の部分より大きくなっているから、その部分で当該パワー素子において発生した熱を吸収しやすくなり、これによりヒートシンクを通じた放熱効率の向上を図り得るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図４には、本実施例による半導体装置の電気的構成と共に当該半導体装置の実際の使用例を概略的に示している。この図４において、半導体装置１は、例えば、車両に搭載されたブロワモータより成る負荷２を、ｐチャネル型パワーＭＯＳＦＥＴ３（半導体パワー素子に相当）のリニア制御により駆動するブロワコントローラとして構成されたもので、当該ＭＯＳＦＥＴ３は、ソースが電源端子＋Ｂに接続され、ドレインが負荷２を介してグランド端子ＧＮＤに接続されたハイサイドスイッチとして設けられている。制御ＩＣ４は、パワーＭＯＳＦＥＴ３のゲート制御をＥＣＵ（Electronic Control Unit）５からの制御信号に基づいて実行するためのもので、電源端子＋Ｂ及びグランド端子ＧＮＤ間から給電されるようになっている。
【０００８】
図１には、実際の使用状態での半導体装置１の断面構造が示され、図２には、半導体装置１に使用されるリードフレーム５の平面形状が示され、図３には、図２のＹ−Ｙ線に沿った断面形状が示されている。
【０００９】
図２及び図３において、リードフレーム５は、所定の間隔を存して対向する一対の枠部６、７を備えており、一方の枠部６には、チップ状の前記パワーＭＯＳＦＥＴ３をマウントするための第１ダイパッド８が比較的太めの例えば２本のタイバー９により連結されている。この場合、リードフレーム５は、異形断面形状の板条により構成されており、上記第１ダイパッド８部分の板厚が、他の部分の板厚より大きくなるように設定されている。尚、第１ダイパッド８には、半導体装置１をヒートシンクに取り付け固定するためのねじが挿通される丸穴８ａが形成されている。
【００１０】
他方の枠部７には、複数本のリード１０が連結されており、それらリード１０群のうちの１本に前記制御ＩＣ４をマウントするための第２ダイパッド１１が連結されており、また、リード１０群のうち１本が前記第１ダイパッド８にも連結されている。尚、各リード１０は、当該リード１０をアウタリード及びインナリードに区分する位置においてタイバー１０ａにより互いに連結されている。
【００１１】
第１ダイパッド８上には、チップ状のパワーＭＯＳＦＥＴ３が例えば高温はんだ或いは鉛フリーはんだを利用してマウントされ、第２ダイパッド１１上には、制御ＩＣ４が例えば導電性接着剤或いは鉛フリーはんだを利用してマウントされる。この場合、パワーＭＯＳＦＥＴ３は、下面側（マウント面側）がドレインとなっており、そのソースは、所定のリード１０に対して複数本のボンディングワイヤにより接続され、ゲートは、制御ＩＣ４の出力端子に対してボンディングワイヤにより接続される構成となっている。また、制御ＩＣ４の電源端子及び入力端子は、リード１０に対してボンディングワイヤにより接続される。
【００１２】
上記のようにパワーＭＯＳＦＥＴ３及び制御ＩＣ４のマウント及びワイヤボンディングが行われた後には、図２中に二点鎖線で示す領域Ａを樹脂モールドするものであり、この樹脂モールド工程は、第１ダイパッド８の裏面が露出した状態で残るように行われる。この樹脂モールド工程後には、一方の枠部７及びタイバー１０ａをリード１０群から切断して除去する工程、他方の枠部８を例えば、図２に二点鎖線Ｂで示す位置で切断して分離する工程、タイバー９を図１に示すような形態、特には、当該タイバー９に連結された枠部６の裏面が第１ダイパッド８の裏面とほぼ同一平面上（実際には、第１ダイパッド８の裏面より若干量だけ下方）に位置するような形態に屈曲させる工程を行うことにより、半導体装置１を完成させる。尚、図１には、上記樹脂モールド工程により形成されたパッケージ１２の外形を二点鎖線により示している。
【００１３】
上記のような形態とされた半導体装置１は、図１に示すように、その下面側が、ヒートシンク１３に対しシリコーングリスや熱伝導シートなどより成る熱伝導部材１４を介して密着された状態で、第１ダイパッド８の丸穴８ａ（図２参照）に挿通されたねじ１５により取り付けられるものであり（ヒートシンク１３側には、ねじ１５のためのねじ穴が予め形成されている）、これにより、第１ダイパッド８の裏面（露出面）及び枠部６の裏面が、ヒートシンク１３に対して伝熱的に接触された構造とされている。また、このようにして半導体装置１がヒートシンク１３に取り付けられときには、樹脂モールドパッケージ１２から露出された形態の枠部６の裏面もヒートシンク１３に対して伝熱的に接触された状態を呈するものである。尚、枠部６の裏面とヒートシンク１３との間にも、上記熱伝導部材１４を介在させる構成としても良い。
【００１４】
この場合、リードフレーム５としては、パワーＭＯＳＦＥＴ３や制御ＩＣ４などの実装に鉛フリーはんだを用いた場合でも高い実装信頼性を確保するために、例えば、銅或いは銅合金などを基材としたＮｉ粗化ＰｄＰＰＦ（パラジウムプリプレーティングリードフレーム）により構成することが望ましい。
【００１５】
要するに、上記した本実施例の構成によれば、パワーＭＯＳＦＥＴ３からの熱の放熱経路が、リードフレーム５の第１ダイパッド８からヒートシンク１３に至る経路以外に、リードフレーム５のタイバー９及び枠部６を介してヒートシンク１３に至る経路も形成されることになる。このため、第１ダイパッド８を大面積化することなく放熱能力を高め得るようになるから、結果的に、半導体装置１全体の大型化を伴うことなく放熱効率を向上させ得るようになる。尚、上記タイバー９及び枠部６は、通常の場合はカットされて廃棄されるものであるが、このように有効利用することにより、コスト的に有利になると共に、環境にも優しいものになる。
【００１６】
また、パワーＭＯＳＦＥＴ３がマウントされる第１ダイパッド８部分の板厚が他の部分より大きくなっているから、その部分で当該ＭＯＳＦＥＴ３において発生した熱を吸収しやすくなり、これによりヒートシンク１３を通じた放熱効率の向上を図り得るようになる。
【００１７】
その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような変形または拡張が可能である。
リードフレーム５は、銅や銅合金或いはこれらと同等の電気的特性及び温度特性を有した金属材料を基材とし、その表面に防食処理（Ｎｉメッキなど）を施したものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例を示す半導体装置の断面図
【図２】リードフレームの平面図
【図３】図２中のＹ−Ｙ線に沿った断面図
【図４】電気的構成図
【符号の説明】
【００１９】
１は半導体装置、２は負荷、３はパワーＭＯＳＦＥＴ（半導体パワー素子）、４は制御ＩＣ、５はリードフレーム、６、７は枠部、８は第１ダイパッド、９はタイバー、１０はリード、１１は第２ダイパッド、１３はヒートシンクを示す。
【図１】
2007317781.tif 000003
【図２】
2007317781.tif 000004
【図３】
2007317781.tif 000005
【図４】
2007317781.tif 000006