(57)【要約】【課題】複数の半導体チップを搭載しても、ノイズ伝搬を抑制し、信頼性の高い半導体装置を提供すること。【解決手段】本発明の半導体装置は、パワー用半導体チップとコントロール用半導体チップとリードフレームと放熱板とモールド樹脂から成り、放熱板は回路パターンと絶縁層と樹脂部が積層されており、パワー半導体チップの下部の樹脂部には金属部を備え、コントロール半導体チップに下部の樹脂部は厚さが厚いことを特徴とする。また、放熱板のコントロール半導体チップの下部は、絶縁層に変えて、樹脂基板を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー用半導体チップと、コントロール用半導体チップと、リードフレームと、放熱板と、モールド樹脂から成る半導体装置において、前記放熱板は、回路パターンと絶縁層と樹脂部が積層されており、前記パワー半導体チップの下部の前記樹脂部には金属部を備え、前記コントロール半導体チップに下部の前記樹脂部は厚さが厚いことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記放熱板の前記コントロール半導体チップの下部は、前記絶縁層に変えて、樹脂基板を備えていることを特徴とする請求項１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、半導体装置に関し、特に半導体チップがモールド樹脂で封止され、半導体チップの放熱をおこなう放熱板がモールド樹脂の下面に露出した構造の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体チップが使用され、半導体チップがリードフレーム上に搭載された構造が絶縁性のモールド樹脂で封止され、モールド樹脂から端子となるリードが導出した構成をもつ半導体装置がある。ここで、特に半導体チップがパワー半導体チップ（パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等）である場合には、半導体チップからの放熱が効率的に行われることが要求される。この放熱は、主に半導体チップを搭載するリードフレームを介してなされる。さらに、放熱のために、モールド樹脂の下面には金属で構成された放熱板を設けることが好ましい。この場合には、半導体チップを搭載する金属板と放熱板とが電気的に絶縁され、これらの間における熱伝導効率が高くなることが要求される。
【０００３】
特許文献１には、半導体装置において、電力用素子と制御用素子が水平に配置されたリードフレームと放熱板と絶縁層と回路パターン層が形成された構造が開示されている。これにより、放熱効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１２９８２２号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術は、放熱効率を向上させるには有効であるが、金属放熱板を用いて、複数の半導体チップを搭載した場合には、ノイズ伝搬する懸念がある。
【０００６】
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の半導体チップを搭載しても、ノイズ伝搬を抑制し、信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、パワー用半導体チップとコントロール用半導体チップとリードフレームと放熱板とモールド樹脂から成り、放熱板は回路パターンと絶縁層と樹脂部が積層されており、パワー半導体チップの下部の樹脂部には金属部を備え、コントロール半導体チップに下部の樹脂部は厚さが厚いことを特徴とする。また、放熱板のコントロール半導体チップの下部は、絶縁層に変えて、樹脂基板を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数の半導体チップを搭載しても、ノイズ伝搬を抑制し、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例１変形例に係る半導体装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る半導体装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１に係る半導体装置を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置の断面図である。
【００１２】
図１に示すように、半導体装置１は、パワー半導体チップ２とコントロール半導体チップ３と、リードフレーム４と、放熱板５と、モールド樹脂６で構成されている。
【００１３】
ここでは、各半導体チップとリードフレームと放熱板を接合する接合材については省略している。また、各半導体チップとリードフレームを接続する電気配線についても省略している。
【００１４】
パワー半導体チップ２は、電力用素子であり、チップサイズが大きく、発熱量も大きい。さらに、ノイズの発生源になる。また、コントロール半導体チップ３は、制御用素子であり、チップサイズが小さく、発熱量は小さい。ノイズが伝搬すると、制御誤動作を発生する懸念がある。ノイズは、一般的な電気ノイズである。
【００１５】
リードフレーム４は、銅板材を使用した一般的な半導体装置に使われ、半導体チップを搭載するものである。
【００１６】
モールド樹脂６は、半導体装置材料として一般的なエポキシ樹脂により、樹脂成形されたものであり、半導体装置１の外形形状となっている。この時、モールド樹脂６の下面から、放熱板５を露出させている。
【００１７】
放熱板５は、回路パターン１１と、絶縁層１２と、樹脂部１３が積層された構造になっている。さらに、樹脂部１３の一部には金属部１４を備えている。複合的に材料を組み合わせた樹脂基板である。
【００１８】
回路パターン１１は、リードフレーム４を接合する部位であり、リードフレーム４の形状に合わせたパターンとなっている。例えば、材質は銅めっき等であり、厚さは３５ミクロンである。
【００１９】
絶縁層１２は、回路パターン１１と樹脂部１３の間にあり、樹脂部１３の一方の面全体を覆っている。例えば、材質は絶縁樹脂であり、厚さは１００ミクロンである。
【００２０】
樹脂部１３は、絶縁層１２の下側にあり、一部には金属部１４を有している。また、異なる厚みを有する部分を備えている。例えば、材質は低誘電率材料樹脂であり、厚さは１ｍｍから２ｍｍである。
【００２１】
金属部１４は、パワー半導体チップ２の下部において、樹脂部１３の一部を金属に置き換えている。例えば、材質はアルミであり、厚さは１ｍｍである。これにより、半導体チップの発熱を樹脂部に比べより放出している。
【００２２】
放熱板５の形状は、樹脂部１３により、パワー半導体チップ２を搭載する下部は薄くし、コントロール半導体チップ３を搭載する下部は厚くしている。パワー半導体チップ２を搭載する下部は、金属部１４により放熱性向上させている。コントロール半導体チップ３を搭載する下部は、樹脂部１３厚さを厚くすることにより、ノイズの伝搬を抑制している。例えば、パワー半導体チップ２搭載部の厚さは１ｍｍ、コントロール半導体チップ３搭載部の厚さは２ｍｍである。
【００２３】
次に、上述の実施例１に係る半導体装置の効果を説明する。
【００２４】
本発明の実施例１に係る半導体装置は、複数の半導体チップを搭載するものであり、放熱板は回路パターンと絶縁層と樹脂部の積層構造となっている。さらに樹脂部には金属部を備えた複合基板となっている。
【００２５】
この時、放熱板のパワー部には金属部が備えられ、コントロール部には、樹脂部が厚く備わっている。金属部は、パワー半導体チップの動作時に際に生じる熱を放出することができる。また、発熱の少ないコントロールパワー半導体チップは、金属部が無く、低誘電率材料の樹脂なので、パワー側からのノイズ伝搬を抑制できる。これにより、複数の半導体チップを搭載しても、ノイズ伝搬を抑制しすることができる。
【００２６】
また、放熱板とリードフレームを接合材により貼り付ける工程において、はんだによる接合をした場合、はんだ及びはんだ中のフラックスがコントロール半導体チップ部への飛散が発生する。これは、パワー半導体チップサイズが大きく、複数個あるため、はんだ量が多いことによる。リードフレーム形状でパワー部とコントロール部の高さを変えることが一般的におこなわれる。これに対応させる形で放熱板に段差を設けている。これにより、リードフレームの受けとなり、リードフレームの安定性を向上させ、はんだ及びはんだ中のフラックス飛散を抑制する。
【００２７】
また、パワー部直下の放熱板に金属部を埋め込み、コントロール部直下の放熱板は低誘電率材料として、材質を変えることによって、パワー部で発生したノイズがコントロール部へ伝搬することをより抑制することができる。
【００２８】
以上により、複数の半導体チップを搭載し、モールド樹脂で封止する半導体装置において、放熱板構造を設けることによって、ノイズ伝搬を抑制して信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００２９】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
【００３０】
例えば、実施例１の変形例として、図２に示すように、放熱板は先行技術文献と同様にパワー部とコントロール部を水平に配置することが考えられる。すなわち、放熱板の厚さを均一にすることである。この時は、はんだ飛散を抑制するために放熱板の樹脂部から絶縁層と回路パターンを貫通させた樹脂突起部１５を設けることができる。これにより、半導体装置全体の厚さを制限した低背パッケージとし、パッケージの反り低減（線膨張率差による放熱板の反りを低減することができる。また、モールド樹脂や放熱板の積層構造の剥離を低減することができる。
【００３１】
例えば、実施例２として、図３に示すように、コントロール半導体素子搭載部の回路パターンと絶縁層に変えて、安価なガラスエポキシ等の樹脂基板１６を分割して使用してもよい。これにより、回路パターンに設けるめっきをパワー部とコントロール部と異なる材質にすることができる。これにより、搭載物に応じた接合方法が選択できる。また、傾斜部を廃止することができ、放熱板やめっきのコストを削減することができる。機能的効果は実施例１と同様である。
【００３２】
また、実施例２の変形例として、放熱板の厚さを均一にする構成されてもよく、効果は同様である。
【符号の説明】
【００３３】
１、半導体装置
２、パワー半導体チップ
３、コントロール半導体チップ
４、リードフレーム
５、放熱板
６、モールド樹脂
１１、回路パターン
１２、絶縁層
１３、樹脂部
１４、金属部
１５、樹脂突起部
１６、樹脂基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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