(57)【要約】【課題】小型化、薄型化、放熱性の要求が強い樹脂封止型半導体装置において、特に放熱性能に優れた半導体装置を提供する。【解決手段】その第１主面に素子電極（図示せず）を有する半導体素子１と、その第１主面に半導体素子１が電気的に接続されたダイパッド２と、リード端子３と、前記素子電極とリード端子３のリード第１先端部３ａとを電気的に接続する金属細線４と、リード第２先端部３ｂを露出する形で半導体素子１の周囲を封止する封止樹脂５と、封止樹脂５の下面に前記ダイパッド２の第２主面を露出する開口部５ａとを備えることを特徴とする。この構成により、放熱性能に優れた半導体装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する第１および第２主面を有し、前記第１主面に素子電極を有する半導体素子と、前記半導体素子の第２主面が当接するように前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子と、前記素子電極と前記リード端子とを電気的に接続する接続導体と、前記半導体素子、前記接続導体および前記リード端子の一部を覆うとともに、前記リード端子の一部を外部に露出する封止樹脂とからなり、
前記封止樹脂が、実装基板と相対向する面側に開口部を有し、前記開口部と前記実装基板との間に形成される空間内に、前記半導体素子搭載部の少なくとも一部が、露呈するように構成された半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記リード端子が、前記実装基板と面接触するように構成された面実装用リードである半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置であって、
前記リード端子が、前記封止樹脂の前記実装基板と相対向する面と同一面から導出され、前記実装基板と面接触するように構成された面実装用リードである半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記封止樹脂の開口部は、その一部が該封止樹脂側面まで達している半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記封止樹脂の開口部から露出された半導体素子搭載部の下面が、前記リード端子の下面よりも封止樹脂の内部側に位置している半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置であって、
前記半導体素子搭載部は、段差を介して前記リード端子の１つと連続的に形成された半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記封止樹脂開口部から露出された半導体素子搭載部の一部は、その表面に凹凸を有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関するものであり、特に樹脂封止型半導体装置の放熱性能に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子装置の小型化、薄型化、軽量化により、電子装置に組み込まれる半導体装置は高密度で実装が行われており、小型化、薄型化、軽量化および低価格化の要求が強くなっている。その中で発熱量が大きい樹脂封止型半導体装置においては、その放熱性能も重要となっている。
【０００３】
従来、樹脂封止型半導体装置の放熱性能を高めるために、発熱源である半導体素子が搭載される半導体素子搭載部（ダイパッド）に、上記半導体素子から発生する熱を外部に放出するための放熱部材を、樹脂内部に設けた構造が提案されている（特許文献１）。
また、放熱部材の一部を外部に露出した状態で設置した構造も提案されている（特許文献２）。
さらにまた、放熱部材を別途設けることなくダイパッド下面を外部に露出した構造を採用し、露出したダイパッド下面から直接放熱する構造をもつ半導体装置も検討されている（特許文献３）。
【０００４】
図５は、前記特許文献３に記載された半導体装置を示すものである。図５において、１０１は半導体素子、１０２はダイパッド、１０３はリード端子、１０４は金属細線、１０５は封止樹脂を示している。ダイパッド１０２が封止樹脂１０５の下面から露出しており、半導体素子１０１からの発熱を外部に放出することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２０９３６０号公報
【特許文献２】特開平９−４５８２１号公報
【特許文献３】特開２０００−１５０７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の構成では、ダイパッドとは別に放熱部材を設けているので、発熱時にダイパッドと放熱部材との膨張率の差により、ダイパッドと放熱部材との接合部に応力が発生してしまうという問題がある。特に薄型の半導体素子の場合にはダイパッドの反りに起因した応力により反りが生じやすくまたチップクラックの原因となることがある。さらにまた製造工数も増大するという問題があった。従って、プロセス面、コスト面、歩留り面において構成材料の追加は不利である。
【０００７】
特許文献３の構成では、ダイパッド１０２を半導体装置下面から直接外部に露出させることにより放熱性能の向上を図っている。しかし、ダイパッド１０２の下面と封止樹脂１０５の下面とが同一面を形成しており、実装基板等の他の部品への接触が懸念される。また、その接触により、電気的な短絡を生じるという問題もある。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、放熱性が高くかつ製造が容易で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】
【０００８】
そこで本発明の半導体装置は、封止樹脂がその下面の一部に開口部を有し、この開口部から半導体素子搭載部が露出していることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明の半導体装置は、相対向する第１および第２主面を有し、前記第１主面に素子電極を有する半導体素子と、前記半導体素子の第２主面が当接するように前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載部と、前記半導体素子搭載部から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子と、前記素子電極と前記リード端子とを電気的に接続する接続導体と、前記半導体素子、前記接続導体および前記リード端子の一部を覆うとともに、前記リード端子の一部を外部に露出する封止樹脂とからなり、前記封止樹脂が、実装基板と相対向する面側に開口部を有し、前記開口部と前記実装基板との間に形成される空間内に、前記半導体素子搭載部の少なくとも一部が、露呈するように構成されたことを特徴とする。
この構成によれば、半導体素子からの発熱を、露出された半導体素子搭載部を介して、半導体装置下面から効率よく外部に放熱する事が可能となり、半導体装置の放熱性能を向上することができる。また露出された半導体素子搭載部と半導体装置下面との間に十分な空隙を設ける事ができるため、接触、短絡などの課題を解決する事ができる。また別途放熱部を形成しないため、熱膨張率の差に起因する歪の発生もないし、薄型の半導体素子の実装においても反りの発生もない。さらにまた、製造工数も低減される。
【００１０】
また、本発明は、上記半導体装置において、前記リード端子が、前記実装基板と面接触するように構成された面実装用リードであるものを含む。
面実装用リードを用いた半導体装置の場合、特に封止樹脂と実装基板との間に空間がなく、放熱されにくいが、本発明によれば、実装基板と半導体素子搭載部との間に空間が存在することで、効率よい放熱が可能となる。
【００１１】
また、本発明は、上記半導体装置において、前記リード端子が、前記封止樹脂の前記実装基板と相対向する面と同一面から導出され、前記実装基板と面接触するように構成された面実装用リードであるものを含む。
この構成により、さらに放熱のなされにくい実装構造であるが、本発明によれば、放熱性の向上をはかることができる。
【００１２】
また、本発明は上記半導体装置において、前記封止樹脂の開口部は、その一部が該封止樹脂側面まで達しているものを含む。
この構成により、側方への放熱が可能となり、より放熱性を高めることができる。
【００１３】
また、本発明は上記半導体装置において、前記封止樹脂の開口部から露出された半導体素子搭載部の下面が、前記リード端子の下面よりも封止樹脂の内部側に位置しているものを含む。
この構成により、リード端子が封止樹脂から抜けるのを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明は上記半導体装置において、前記半導体素子搭載部は、段差を介して前記リード端子の１つと連続的に形成されたものを含む。
この構成により、段差により、封止樹脂からの抜けを防止することができ、また製造が容易である。
【００１５】
また、本発明は上記半導体装置において、前記封止樹脂開口部から露出された半導体素子搭載部の一部は、その表面に凹凸を有するものを含む。
この構成により、凹凸に封止樹脂が入り込み、抜けにくくするという効果を奏功する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明してきたように、本発明の半導体装置によれば、半導体素子からの発熱を、露出された半導体素子搭載部を介して、半導体装置下面から効率よく外部に放熱する事が可能となり、半導体装置の放熱性能を向上することができる。また露出された半導体素子搭載部と半導体装置下面との間に十分な空隙を設ける事ができるため、接触、短絡などの課題を解決する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の樹脂封止型半導体装置の断面図である。図１に示された樹脂封止型半導体装置において、１は半導体素子、２は半導体素子搭載部としてのダイパッド、３はリード端子、３ａはリード第１先端部、３ｂはリード第２先端部、４は金属細線、５は封止樹脂、５ａは封止樹脂開口部をそれぞれ示している。
【００１８】
この半導体装置は、図１に示すように、相対向する第１および第２主面を有し、前記第１主面に素子電極（図示せず）を有する半導体素子１と、前記半導体素子１の第２主面が当接するように前記半導体素子を搭載する半導体素子搭載部としてのダイパッド２、前記第パッド２から所定の間隔を隔てて配設されたリード端子３と、前記素子電極と前記リード端子３とを電気的に接続する接続導体としてのボンディングワイヤ（金属細線）４と、前記半導体素子１、前記ボンディングワイヤおよび前記リード端子３の内端部の一部であるリード第１先端部（インナーリード）３ａを覆うとともに、前記リード端子３の外端部の一部であるリード第２先端部（アウターリード）を外部に露出する封止樹脂５とからなり、前記封止樹脂が、実装基板と相対向する面側に開口部５ａを有し、前記開口部５ａと実装基板との間に形成される空間内に、ダイパッド２の少なくとも一部が、露呈するように構成されたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、半導体素子１は、たとえば、シリコン基板上に電子回路が形成されており、半導体素子１とダイパッド２の第１主面とは、たとえば、はんだ材、熱硬化性樹脂、導電性接着剤等を用いて接合されている。ダイパッド２は、たとえば、金属材料により形成されており、その第２主面は封止樹脂開口部５ａを介して半導体装置から外部に露出している。半導体装置の外部に露出しているダイパッド２の第２主面は、凹凸を有する形状を採用しても良く、表面積を大きくすることで放熱性能を向上させることが可能である。
【００２０】
なお、リード端子３は、たとえば、金属材料から形成されており、リード第２先端部３ｂは封止樹脂５の実装基板と相対向する面から封止樹脂５の両側に露出する形で設置されている。金属細線４は、対応する半導体素子１の素子電極とリード第１先端部３ａとを電気的に接続しており、たとえば、金、アルミ等の導電性の材料により形成されている。
【００２１】
封止樹脂５は、リード第２先端部３ｂをその両側に露出する形で形成されており、たとえば、エポキシ樹脂等のモールド樹脂により形成されている。また、その下面に封止樹脂開口部５ａを有し、ダイパッド２の第２主面を半導体装置から外部に露出している。
なお本発明の実施１の変形例として図２に斜視図を示すように、封止樹脂開口部５ａは、その一部が封止樹脂側面まで達していてもよく、封止樹脂側面まで達している方が効率よく放熱を行うことができる。
【００２２】
かかる構成によれば、半導体素子からの発熱を、露出されたダイパッドを介して、半導体装置下面から効率よく外部に放熱する事が可能となり、半導体装置の放熱性能を向上することができる。また露出されたダイパッドと半導体装置下面との間に十分な空隙を設ける事ができるため、接触、短絡などの課題を解決する事ができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の樹脂封止型半導体装置における実施の形態２の断面図である。図１に示した前記実施の形態１の樹脂封止型半導体装置と異なるのはリード第１先端部がダイパッド２ａを構成し、このダイパッドがアウターリードとしてのリード第２先端部２ｂと段差部を介して一体形成されている点である。本実施の形態においても実施の形態１と同様、１は半導体素子、２はダイパッド、２ａはダイパッド先端部、２ｂはリード端子、３はリード端子、３ａはリード第１先端部、３ｂはリード第２先端部、４は金属細線、５は封止樹脂、５ａは封止樹脂開口部をそれぞれ示している。
【００２４】
この構成によれば、この段差により、封止樹脂５からのリード端子２の抜けを防止することができ、また製造が容易である。
【００２５】
また本発明の実施の形態の変形例として、半導体装置の外部に露出しているダイパッド２の第２主面に、ディンプル加工を施し図４に平面概要部を示すように、凹凸面５ｓを形成してもよい。この構成により、表面積を大きくすることで放熱性能を向上させることが可能である。
かかる構成によっても前記実施の形態１の半導体装置と同様、半導体素子からの発熱を、露出されたダイパッドを介して、半導体装置下面から効率よく外部に放熱する事が可能となり、半導体装置の放熱性能を向上することができる。また露出されたダイパッドと半導体装置下面との間に十分な空隙を設ける事ができるため、接触、短絡などの課題を解決する事ができる。
【００２６】
なお、本発明の樹脂封止型半導体装置は、実施の形態１及び実施の形態２に限られたものではなく、半導体装置の下面側に封止樹脂開口部を有する封止樹脂と、その開口部から露出されたダイパッドとを備えることを特徴としており、この特徴を満たしていれば、金属細線４は、金属箔、金属片および導電性フィルム等でもよく、ダイパッド２及びリード端子３は、屈曲した形状を用いても良い。
【００２７】
なお前記実施の形態では、ダイパッドとリード端子とを同一材料で構成したリードフレームを用いたが、ダイパッドを別途形成してもよい。
また、前記実施の形態では、半導体素子とリード端子との接続はボンディングワイヤを介して行っているが、帯状の接続導体あるいは、絶縁被覆された導電性の板状体などを用いてもよい。また、露呈部の保護は必須となるが、バンプを用いたダイレクトボンディングも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明してきたように、本発明によれば、薄型の半導体素子の実装においても放熱性が良好で、半導体素子搭載部の反りもなく、薄型半導体装置、特に樹脂封止型半導体装置の放熱性能に関して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体装置の変形例を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における半導体装置の断面図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体装置の変形例を示す平面図
【図５】従来例における半導体装置の断面図
【符号の説明】
【００３０】
１    半導体素子
２    ダイパッド
２ａ  ダイパッド先端部
２ｂ  リード端子
３    リード端子
３ａ  リード第１先端部
３ｂ  リード第２先端部
４    金属細線
５    封止樹脂
５ａ  封止樹脂開口部
【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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