JP2014123700A - Semiconductor device - Google Patents

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勝 小澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of taking sufficient overheat protection measures even if a heating element and another semiconductor element are integrally incorporated into the semiconductor device for downsizing.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a first heating element 22; a thermo-sensitive element 28; a lead frame 26 including a first frame tab 40 on which the first heating element 22 is mounted and a second frame tab 42; a heat dissipation circuit board 20 on which the first frame tab 40, the second frame tab 42, and the thermo-sensitive element 28 are mounted; and a sealing resin 34 for sealing these so that a rear surface of the heat dissipation circuit board 20 is exposed.

Description

本発明は、発熱素子を有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a heating element.

近年、市場における電子機器の小型化要求はますます高まっている。このため、基板に実装する部品点数は出来るだけ少ない方が好ましい。   In recent years, there is an increasing demand for miniaturization of electronic devices in the market. For this reason, it is preferable that the number of components to be mounted on the substrate is as small as possible.

その反面、相対的に発熱が多い半導体素子（発熱素子）を有する発熱回路を電源装置に組み込むことが必要である（例えば、特許文献１参照）。この場合、過熱保護対策を行うことが好ましい（例えば、特許文献２参照）。   On the other hand, it is necessary to incorporate a heat generation circuit having a semiconductor element (heat generation element) that generates a relatively large amount of heat into a power supply device (see, for example, Patent Document 1). In this case, it is preferable to take measures against overheating (see, for example, Patent Document 2).

特開2001-250911号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-250911 特開2004-172239号公報JP 2004-172239 A

しかし、過熱保護対策として、特許文献２を参考にして支持板上に感温素子を配置しても、封止樹脂内の部分的な温度感知しかできず、高い検出精度が得られない。   However, as a measure against overheating, even if a temperature sensitive element is arranged on the support plate with reference to Patent Document 2, only a partial temperature sensing within the sealing resin can be performed, and high detection accuracy cannot be obtained.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化するために発熱素子を装置内に他の半導体素子と一体化して組み込んでも、過熱保護対策を充分に行うことができる半導体装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a semiconductor device capable of sufficiently taking measures against overheating even if a heating element is integrated with another semiconductor element in the device in order to reduce the size. The task is to do.

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、発熱素子と、感温素子と、前記発熱素子が載置されるフレームタブを有するリードフレームと、前記フレームタブが載置されるとともに前記感温素子が載置される放熱回路基板と、前記放熱回路基板の裏面が露出するように、これらを封止する封止樹脂と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes a heating element, a temperature sensitive element, a lead frame having a frame tab on which the heating element is mounted, and the frame tab being mounted. It is characterized by comprising a heat dissipation circuit board on which the temperature sensitive element is placed, and a sealing resin that seals the heat dissipation circuit board so that the back surface of the heat dissipation circuit board is exposed.

本発明によれば、小型化するために発熱素子を半導体装置内に他の半導体素子と一体化して組み込んでも、過熱保護対策を充分に行うことができる半導体装置が実現される。   According to the present invention, it is possible to realize a semiconductor device that can sufficiently take measures against overheating even if the heat generating element is integrated with another semiconductor element in the semiconductor device in order to reduce the size.

図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施形態の半導体装置で、内部構造を説明する平面図および側面断面図である。1A and 1B are a plan view and a side sectional view, respectively, for explaining the internal structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の半導体装置の変形例を示す部分拡大平面図である。It is a partial enlarged plan view which shows the modification of the semiconductor device of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の半導体装置の変形例を示す部分拡大平面図である。It is a partial enlarged plan view which shows the modification of the semiconductor device of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の半導体装置の変形例を示す部分拡大平面図である。It is a partial enlarged plan view which shows the modification of the semiconductor device of one Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、すでに説明したものと同一または類似の構成要素には同一または類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same or similar components as those already described are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

また、図面は模式的なものであり、寸法比などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法比などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。   In addition, it should be noted that the drawings are schematic and the dimensional ratios and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensional ratios and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。   The following embodiments are exemplifications for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention are described below in terms of the material, shape, structure, arrangement, etc. of the components. It is not something specific. The embodiments of the present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention.

図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施形態の半導体装置で、内部構造を説明する平面図および側面図である。図２〜図４は、何れも、本発明の一実施形態の半導体装置の変形例を示す部分拡大平面図である。   1A and 1B are a plan view and a side view, respectively, for explaining the internal structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 2 to 4 are partially enlarged plan views showing modifications of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

図１に示すように、半導体装置１０は、放熱性の回路基板である放熱回路基板２０と、放熱回路基板２０に搭載された第１の発熱素子２２、第２の発熱素子２４、リードフレーム２６および感温素子（例えばサーミスタ）２８と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 10 includes a heat dissipation circuit board 20 that is a heat dissipation circuit board, a first heat generating element 22, a second heat generating element 24, and a lead frame 26 mounted on the heat dissipation circuit board 20. And a temperature sensitive element (for example, a thermistor) 28.

第１の発熱素子２２と第２の発熱素子２４は、封止樹脂３４の短手方向の略中央部に配置されている。また第１の発熱素子２２は第２の発熱素子２４よりも相対的に発熱が多い。   The first heat generating element 22 and the second heat generating element 24 are arranged at a substantially central portion in the short direction of the sealing resin 34. The first heat generating element 22 generates relatively more heat than the second heat generating element 24.

半導体装置１０は、放熱回路基板２０の裏面が露出するように、これらを封止する封止樹脂３４を備えている。   The semiconductor device 10 includes a sealing resin 34 that seals the heat dissipation circuit board 20 so that the back surface of the heat dissipation circuit board 20 is exposed.

放熱回路基板（放熱板）２０は、金属ベース回路基板やセラミックベース回路基板であることが多い。また、放熱回路基板２０上の銅パターン部分（図示せず）と、第２の発熱素子２４を搭載したリードフレーム２６の裏面とが、導電性接着剤（例えばはんだ）を介して接着され、放熱回路基板２０の裏面は、封止樹脂（封止体）３４から露出している。   The heat dissipation circuit board (heat dissipation plate) 20 is often a metal base circuit board or a ceramic base circuit board. In addition, a copper pattern portion (not shown) on the heat dissipation circuit board 20 and the back surface of the lead frame 26 on which the second heat generating element 24 is mounted are bonded via a conductive adhesive (for example, solder) to dissipate heat. The back surface of the circuit board 20 is exposed from the sealing resin (sealing body) 34.

（フレームタブ）
リードフレーム２６は複数のフレームタブを有している。すなわち、リードフレーム２６は、第１の発熱素子２２を搭載する第１フレームタブ４０と、第１の発熱素子２２および第２の発熱素子２４を搭載する第２フレームタブ４２と、第２の発熱素子２４を搭載する第３フレームタブ４３とを有する。そして第２フレームタブ４２には、第１の発熱素子２２と第２の発熱素子２４との間のフレームタブ部分４２ｍに、フレームタブ部分４２ｍを貫通する透孔４６が形成されている。また、隣り合う第２の発熱素子２４同士の間にも透孔４６が形成されている。 (Frame tab)
The lead frame 26 has a plurality of frame tabs. That is, the lead frame 26 includes a first frame tab 40 on which the first heating element 22 is mounted, a second frame tab 42 on which the first heating element 22 and the second heating element 24 are mounted, and a second heat generation. And a third frame tab 43 on which the element 24 is mounted. The second frame tab 42 is formed with a through hole 46 penetrating the frame tab portion 42m in the frame tab portion 42m between the first heat generating element 22 and the second heat generating element 24. A through hole 46 is also formed between the adjacent second heat generating elements 24.

本実施形態では、リードフレーム２６は銅製であり、均一な厚さの平条フレームである。従ってフレームタブ（第１フレームタブ４０、第２フレームタブ４２、および、第３フレームタブ４３）は銅からなる。フレームタブが導電性接着剤（例えばはんだ）で付けられる放熱回路基板２０上の銅パターン部分（図示せず）のサイズは、フレームタブと接する部分に比べ、同じか或いはやや小さくされている。   In the present embodiment, the lead frame 26 is made of copper and is a flat frame having a uniform thickness. Accordingly, the frame tabs (the first frame tab 40, the second frame tab 42, and the third frame tab 43) are made of copper. The size of the copper pattern portion (not shown) on the heat dissipation circuit board 20 to which the frame tab is attached with a conductive adhesive (for example, solder) is the same or slightly smaller than the portion in contact with the frame tab.

また、第１フレームタブ４０における第１の発熱素子２２の１つあたりの面積は、第２フレームタブ４２における第２の発熱素子２４の１つあたりの面積に比べて大きい。具体的には、第１フレームタブ４０の熱抵抗が、第２フレームタブ４２の熱抵抗よりも小さくなるように、第１フレームタブ４０の第１の発熱素子１つあたりの面積を、第２フレームタブ４２の第２の発熱素子１つあたりの面積に比べて例えば1.5倍以上大きくすることにより、第１の発熱素子２２からの熱を効率良く放熱できる構造になっている。なお、第１の発熱素子２２の熱抵抗は1.7Ｗ／℃、第２の発熱素子２４の熱抵抗は3Ｗ／℃である。   In addition, the area of each first heating element 22 in the first frame tab 40 is larger than the area of each second heating element 24 in the second frame tab 42. Specifically, the area per first heating element of the first frame tab 40 is set to the second so that the thermal resistance of the first frame tab 40 is smaller than the thermal resistance of the second frame tab 42. By making the frame tab 42 larger than, for example, 1.5 times the area of each second heat generating element, heat from the first heat generating element 22 can be efficiently radiated. The thermal resistance of the first heating element 22 is 1.7 W / ° C., and the thermal resistance of the second heating element 24 is 3 W / ° C.

（インナーリード）
リードフレーム２６を構成するインナーリード２６ｉはアウターリード２６ｅに連続している。インナーリード２６ｉのうち、第２フレームタブ４２に接続するインナーリード以外では、インナーリードポスト２６ｐ１、２６ｐ２のいずれかを有する。インナーリードポスト２６ｐ１、２６ｐ２は平面視矩形状であり、その長手方向が、放熱回路基板２０の長手方向に沿うように配置されている。インナーリードポスト２６ｐ１の長手方向略中央部には、第２の発熱素子２４と電気接続するためのワイヤ（ボンディングワイヤ）Ｗ１が接続されている。そして、インナーリードポスト２６ｐ２の長手方向略中央部には、第１の発熱素子２２と電気接続するためのワイヤ（ボンディングワイヤ）Ｗ２、Ｗ３が接続されている。なお、ワイヤの材質には例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金、あるいは金または金合金、あるいは銅または銅合金を用いる。 (Inner lead)
Inner leads 26i constituting the lead frame 26 are continuous with the outer leads 26e. The inner leads 26i other than the inner leads connected to the second frame tab 42 have either inner lead posts 26p1 or 26p2. The inner lead posts 26p1 and 26p2 have a rectangular shape in plan view, and are arranged so that the longitudinal direction thereof is along the longitudinal direction of the heat dissipation circuit board 20. A wire (bonding wire) W1 for electrical connection with the second heat generating element 24 is connected to a substantially central portion in the longitudinal direction of the inner lead post 26p1. Wires (bonding wires) W2 and W3 for electrical connection with the first heat generating element 22 are connected to a substantially central portion in the longitudinal direction of the inner lead post 26p2. For example, aluminum or aluminum alloy, gold or gold alloy, copper or copper alloy is used as the material of the wire.

また、本実施形態では、第２フレームタブ４２には１つの第１の発熱素子２２と複数（図１では３つ）の第２の発熱素子２４とが配置されており、第３フレームタブ４３には１つの第２の発熱素子２４が配置されている。このため、第２フレームタブ４２に供給する電力は第３フレームタブに供給する電力に比べて大きい。本実施形態ではこれを考慮して、アウターリード２６ｅと第２フレームタブ４２とに接続するインナーリード本体２６ｍの横幅が、インナーリードポスト２６ｐ１と第３フレームタブ４３とに接続するインナーリード接続部２６ｃｎに比べて幅広にされている。   Further, in the present embodiment, one first heat generating element 22 and a plurality of (three in FIG. 1) second heat generating elements 24 are arranged on the second frame tab 42, and the third frame tab 43. One second heat generating element 24 is disposed in the. For this reason, the power supplied to the second frame tab 42 is larger than the power supplied to the third frame tab. In the present embodiment, in consideration of this, the inner lead main body 26m connected to the outer lead 26e and the second frame tab 42 has a lateral width of the inner lead connecting portion 26cn connected to the inner lead post 26p1 and the third frame tab 43. It is made wider than.

また、本実施形態では、図１から判るように、第３フレームタブ４３に接続するインナーリード接続部２６ｃｎと、第２の発熱素子２４に接続されるワイヤＷ１とは、平面視で互い違いに交差している。   In the present embodiment, as can be seen from FIG. 1, the inner lead connection portion 26 cn connected to the third frame tab 43 and the wire W <b> 1 connected to the second heating element 24 cross each other in plan view. doing.

（封止樹脂）
本実施形態では、封止樹脂３４は、放熱回路基板２０と対向する側の長手方向、すなわち放熱回路基板２０に接する側が放熱回路基板２０に対して確実に凸形状となるように（すなわち封止樹脂３４の表面側が凹形状となるように）、封止樹脂３４の線膨張率、封止樹脂３４の厚み、放熱回路基板２０の厚みなどが考慮されている。 (Sealing resin)
In this embodiment, the sealing resin 34 is formed so that the longitudinal direction on the side facing the heat dissipation circuit board 20, that is, the side in contact with the heat dissipation circuit board 20 is surely convex with respect to the heat dissipation circuit board 20 (that is, the sealing resin 34 is sealed). The linear expansion coefficient of the sealing resin 34, the thickness of the sealing resin 34, the thickness of the heat dissipation circuit board 20, and the like are taken into consideration so that the surface side of the resin 34 has a concave shape.

また、封止樹脂３４の裏面に切欠部３４ｄを形成することで沿面距離を確保しており、これにより、電気絶縁性が向上している。   Moreover, the creepage distance is ensured by forming the notch part 34d in the back surface of the sealing resin 34, and, thereby, electrical insulation is improved.

また、封止樹脂３４の長手方向両端部には、ビス止めのネジが入り込む切欠部３４ｓが形成されている。そして、平面視の投影面上で、ビス止めのネジの頭部Ｈが、第１の発熱素子２２、更にはリードフレーム２６に重ならないように、切欠部３４ｓ、リードフレーム２６などの寸法、位置が決められている。   Further, notches 34 s into which screws for screwing are formed are formed at both ends in the longitudinal direction of the sealing resin 34. Then, on the projection surface in plan view, the dimensions and positions of the notches 34 s, the lead frame 26, and the like so that the screw heads H of the screwing screws do not overlap the first heating element 22 and further the lead frame 26. Is decided.

（アウターリード）
また、本実施形態では、インナーリード２６ｉに連続するアウターリード２６ｅは、放熱回路基板２０の外周から内側で曲げて、放熱回路基板２０の裏面から離す必要があり、放熱回路基板２０とは高さを異ならせている。 (Outer lead)
In the present embodiment, the outer lead 26e that is continuous with the inner lead 26i needs to be bent inward from the outer periphery of the heat dissipation circuit board 20 and separated from the back surface of the heat dissipation circuit board 20, and is higher than the heat dissipation circuit board 20. Are different.

本実施形態では、アウターリード２６ｅは放熱回路基板２０に繋がる部位がデプレスされていることで、このようにアウターリード２６ｅの端部（樹脂封止体側面から導出されたアウターリードの端面）と放熱回路基板２０との高さが異なっている。   In the present embodiment, the outer lead 26e is depressed at the portion connected to the heat dissipation circuit board 20, and thus the end of the outer lead 26e (the end surface of the outer lead led out from the side surface of the resin sealing body) and the heat dissipation. The height of the circuit board 20 is different.

また、本実施形態では、デプレスの位置は、放熱回路基板２０を中央にして、左右同じであるが、異なっていてもよい。   Further, in this embodiment, the position of pressing is the same on the left and right with the heat dissipation circuit board 20 in the center, but may be different.

なお、デプレスの形態としては、例えば図１（ｂ）に示すように、高さ方向に対して側面視で直線状に傾斜する直線傾斜部２６ｅｓ、２６ｅｔを形成してもよく、デプレスの形態は特に限定しない。   In addition, as a form of pressing, for example, as shown in FIG. 1 (b), linear inclined portions 26es and 26et that are linearly inclined in a side view with respect to the height direction may be formed. There is no particular limitation.

（感温素子）
感温素子２８は半導体素子を有するものであり、過熱保護用に放熱回路基板２０上に載置され、検知能力が向上している。すなわち、図１に示すように、感温素子２８は、放熱回路基板２０に形成されている電極２１ｋ、２１ｊに接続され、放熱回路基板２０上に直接に載置されているので、フレームタブを介して感温素子を配置した場合に比べ、放熱回路基板２０の温度を高い検出精度で検出をすることができる構成になっている。 (Temperature sensor)
The temperature sensing element 28 has a semiconductor element and is placed on the heat dissipation circuit board 20 for overheating protection, and the detection capability is improved. That is, as shown in FIG. 1, the temperature sensing element 28 is connected to the electrodes 21k and 21j formed on the heat dissipation circuit board 20 and is placed directly on the heat dissipation circuit board 20, so that the frame tab is attached. The temperature of the heat dissipation circuit board 20 can be detected with high detection accuracy as compared with the case where the temperature sensing element is arranged.

また感温素子２８は、発熱素子と同様に封止樹脂３４の短手方向の略中央部に配置され、また隣り合う第３フレームタブ４３同士の間隔と同一の間隔で、第２の発熱素子２４の横並びに配置されている。   Similarly to the heat generating element, the temperature sensitive element 28 is disposed at a substantially central portion in the short direction of the sealing resin 34, and the second heat generating element is spaced at the same interval as the interval between the adjacent third frame tabs 43. 24 are arranged side by side.

また、感温素子２８は、長矩形の外形を有し、感温素子２８の長手方向が半導体装置１０の長手方向と垂直になるよう配置しており、歪による特性変動を防止している。   Further, the temperature sensing element 28 has a long rectangular outer shape, and is arranged such that the longitudinal direction of the temperature sensing element 28 is perpendicular to the longitudinal direction of the semiconductor device 10, thereby preventing characteristic fluctuation due to strain.

また、本実施形態では、感温素子２８に接続される放熱回路基板２０の電極面積（一方の電極２１ｊおよび他方の電極２１ｋの合計の面積）が、感温素子２８の平面視面積よりも広い。   In the present embodiment, the electrode area of the heat dissipation circuit board 20 connected to the temperature sensing element 28 (the total area of the one electrode 21j and the other electrode 21k) is larger than the planar view area of the temperature sensing element 28. .

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果について説明する。 (Function, effect)
Hereinafter, the operation and effect of the present embodiment will be described.

本実施形態では、感温素子２８が放熱回路基板２０上に直接に載置されている。従って、支持板などの介在物を経由して感温素子を配置した従来例に比べ、放熱回路基板２０の温度を高い検出精度で温度検出をすることができ、充分な過熱対策保護を図ることができる。   In the present embodiment, the temperature sensitive element 28 is placed directly on the heat dissipation circuit board 20. Therefore, the temperature of the heat dissipation circuit board 20 can be detected with high detection accuracy compared with the conventional example in which the temperature sensing element is arranged via an inclusion such as a support plate, and sufficient protection against overheating can be achieved. Can do.

また、本実施形態では、感温素子２８に接続される放熱回路基板２０の電極面積（一方の電極２１ｊおよび他方の電極２１ｋの合計の面積）が、感温素子２８の平面視面積は、従来に比べて遥かに広い。従って、放熱回路基板２０の熱が感温素子２８に伝わる速度は、従来に比べて遥かに速く、放熱回路基板２０の温度をより迅速に正確に検出することができる。   In this embodiment, the electrode area of the heat dissipation circuit board 20 connected to the temperature sensing element 28 (the total area of the one electrode 21j and the other electrode 21k) is the same as that of the conventional plan view area of the temperature sensing element 28. It is far wider than Therefore, the speed at which the heat of the heat dissipation circuit board 20 is transmitted to the temperature sensing element 28 is much faster than in the past, and the temperature of the heat dissipation circuit board 20 can be detected more quickly and accurately.

また感温素子２８は、発熱素子と同様に封止樹脂３４の短手方向の略中央部に配置されている。そして、感温素子２８は、隣り合う第３フレームタブ４３の間隔と同一の間隔で第２の発熱素子２４の横並びの位置に配置されており、このように感温素子２８が第２の発熱素子２４に隣接することで、更に検出精度を向上させることができる構成になっている。   Further, the temperature-sensitive element 28 is disposed at a substantially central portion in the short direction of the sealing resin 34 as in the heat generating element. The temperature sensing element 28 is arranged at a position side by side with the second heat generating element 24 at the same interval as the interval between the adjacent third frame tabs 43. Thus, the temperature sensing element 28 has the second heat generation. Adjacent to the element 24, the detection accuracy can be further improved.

また、感温素子２８は、長矩形の外形を有し、感温素子２８の長手方向が半導体装置１０の長手方向と垂直になるよう配置しており、歪による特性変動を防止している。すなわち、温度変化などにより封止樹脂３４に反りが生じた場合、仮に感温素子２８の長手方向が半導体装置１０の長手方向と平行であると、感温素子２８に生じる反りが最大となるが、本実施形態では、封止樹脂３４の反りによって感温素子２８に生じる反りが最小となるように感温素子２８の向きが設定されている。   Further, the temperature sensing element 28 has a long rectangular outer shape, and is arranged such that the longitudinal direction of the temperature sensing element 28 is perpendicular to the longitudinal direction of the semiconductor device 10, thereby preventing characteristic fluctuation due to strain. That is, when the sealing resin 34 is warped due to a temperature change or the like, if the longitudinal direction of the temperature sensing element 28 is parallel to the longitudinal direction of the semiconductor device 10, the warping occurring in the temperature sensing element 28 is maximized. In the present embodiment, the orientation of the temperature sensing element 28 is set so that the warp generated in the temperature sensing element 28 due to the warping of the sealing resin 34 is minimized.

また、インナーリードポスト２６ｐ１と第２の発熱素子２４が載置される第３フレームタブ４３とに連続するインナーリード接続部２６ｃｎと、インナーリードポスト２６ｐ１と第２の発熱素子２４とに接続するワイヤ（ボンディングワイヤ）Ｗ１とは、平面視で交差した、いわゆるクロス配線となっており、しかも、互い違いにクロスしている。これにより、接続に必要な領域を狭くすることができ、半導体装置１０の小型化に大きく役立っている。また、小型化のために、アウターリードのピッチが狭い場合でも、接続に必要な領域を狭くすることができ、狭ピッチに対応することが可能である。   In addition, the inner lead connection portion 26cn continuous to the inner lead post 26p1 and the third frame tab 43 on which the second heat generating element 24 is placed, and the wire connected to the inner lead post 26p1 and the second heat generating element 24. (Bonding wire) W1 is a so-called cross wiring that intersects in a plan view, and crosses alternately. As a result, a region necessary for connection can be narrowed, which greatly contributes to miniaturization of the semiconductor device 10. In addition, because of downsizing, even when the pitch of the outer leads is narrow, the area necessary for connection can be narrowed, and it is possible to cope with the narrow pitch.

また、インナーリード接続部２６ｃｎの幅を広くすることにより、放熱性の向上が期待できる。   Further, by increasing the width of the inner lead connection portion 26cn, it is possible to expect improvement in heat dissipation.

また、インナーリード接続部２６ｃｎの厚さを厚くして放熱性の向上が期待できる。   Further, the heat dissipation can be improved by increasing the thickness of the inner lead connection portion 26cn.

また、インナーリード接続部２６ｃｎの幅を広くしたり、あるいは厚さを厚くしたりすることでインナーリード接続部２６ｃｎの機械的強度が向上し、変形を防止する効果が期待できる。   Further, by increasing the width of the inner lead connection portion 26cn or increasing the thickness, the mechanical strength of the inner lead connection portion 26cn is improved, and an effect of preventing deformation can be expected.

また、インナーリード２６ｉに形成されたインナーリードポスト２６ｐ１、２６ｐ２は、平面視矩形状であって、その長手方向が、放熱回路基板２０の長手方向と平行方向となるように配置されている。インナーリードポスト２６ｐ１には第２の発熱素子２４と電気接続するためのワイヤ（ボンディング）Ｗ１が接続されている。従って、ワイヤボンディングする際にインナーリードポスト２６ｐ１の両端部を押さえて確実にワイヤボンディングすることができる。しかも、半導体装置１０の小型化を図るために第１の発熱素子２２を密集させた配置にしても、上記のクロス配線の領域を確保することができ、半導体装置１０の小型化を充分に図り易い。インナーリードポスト２６ｐ２についても同様である。   The inner lead posts 26p1 and 26p2 formed on the inner lead 26i have a rectangular shape in plan view, and are arranged such that the longitudinal direction thereof is parallel to the longitudinal direction of the heat dissipation circuit board 20. A wire (bonding) W1 for electrical connection with the second heating element 24 is connected to the inner lead post 26p1. Therefore, when wire bonding is performed, both ends of the inner lead post 26p1 can be pressed to reliably perform wire bonding. In addition, even if the first heat generating elements 22 are arranged densely in order to reduce the size of the semiconductor device 10, the cross wiring region can be secured, and the semiconductor device 10 can be sufficiently reduced in size. easy. The same applies to the inner lead post 26p2.

また、ワイヤの材質は、通電のために電気抵抗の低い金属が好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金、あるいは金または金合金、あるいは銅または銅合金が好ましい。   Further, the material of the wire is preferably a metal having a low electric resistance for energization, and for example, aluminum or aluminum alloy, gold or gold alloy, or copper or copper alloy is preferable.

また、ワイヤの太さについては、大電流を流すワイヤは電気抵抗を小さくするために相対的に太く、それ以外のワイヤは細くしてもよい。   Further, regarding the thickness of the wire, the wire through which a large current flows may be relatively thick in order to reduce the electric resistance, and the other wires may be thin.

また、リボンワイヤあるいは、ストラップリードを用いることによって、高い通電性と放熱性の向上を期待することができる。   Further, by using a ribbon wire or a strap lead, it is possible to expect an improvement in high electrical conductivity and heat dissipation.

また、リードフレーム２６は複数のフレームタブ（第１フレームタブ４０および第２フレームタブ４２）を有しており、第１フレームタブ４０における第１の発熱素子２２の１つあたりの面積は、第２フレームタブ４２における第２の発熱素子２４の１つあたりの面積に比べて大きい。従って、第１フレームタブ４０では第２フレームタブ４２よりも放熱し易いので、第１の発熱素子２２で発生した熱を放熱し易い。   Further, the lead frame 26 has a plurality of frame tabs (first frame tab 40 and second frame tab 42), and the area per one of the first heating elements 22 in the first frame tab 40 is as follows. It is larger than the area per one second heating element 24 in the two-frame tab 42. Accordingly, since the first frame tab 40 is easier to dissipate heat than the second frame tab 42, it is easier to dissipate heat generated by the first heating element 22.

また、第２フレームタブ４２には、１つの第１の発熱素子２２と複数の第２の発熱素子２４とが配置されており、第２フレームタブ４２に供給する電力は他のフレームタブに比べて相対的に大きい。アウターリード２６ｅと第２フレームタブ４２とに接続するインナーリード本体２６ｍの横幅を幅広にすることで伝熱効果を高め放熱性を向上させることができる。   The second frame tab 42 is provided with one first heat generating element 22 and a plurality of second heat generating elements 24, and the power supplied to the second frame tab 42 is higher than that of the other frame tabs. Is relatively large. By increasing the lateral width of the inner lead body 26m connected to the outer lead 26e and the second frame tab 42, the heat transfer effect can be increased and the heat dissipation can be improved.

また、第２フレームタブ４２の透孔４６は、第２フレームタブ４２の横方向の熱伝導を妨げることにより、発熱素子間の熱の影響を防止することには有効であるが、第２フレームタブ４２の中央付近に熱がこもり易くなることを防ぐため、幅広なインナーリード本体２６ｍを第２フレームタブ４２の略中央に接続することにより、第２フレームタブ４２の放熱性を向上させることができる。   Further, the through hole 46 of the second frame tab 42 is effective in preventing the influence of heat between the heating elements by preventing the heat conduction in the lateral direction of the second frame tab 42, but the second frame tab 42 In order to prevent heat from being easily trapped near the center of the tab 42, the heat dissipation of the second frame tab 42 can be improved by connecting the wide inner lead body 26 m to the approximate center of the second frame tab 42. it can.

また、第１の発熱素子２２と第２の発熱素子２４との間のフレームタブ部分４２ｍに、フレームタブ部分４２ｍを貫通する透孔４６が形成されている。   Further, a through hole 46 penetrating the frame tab portion 42m is formed in the frame tab portion 42m between the first heat generating element 22 and the second heat generating element 24.

透孔４６により、フレームタブ部分４２ｍを通過する横方向の伝熱を防止でき、第１の発熱素子２２で発生した熱が、第２の発熱素子２４に伝わることを防止できる。   The through holes 46 can prevent lateral heat transfer through the frame tab portion 42 m, and can prevent heat generated in the first heating element 22 from being transmitted to the second heating element 24.

また、透孔４６内には第２フレームタブ４０を放熱回路基板に接着する際に、樹脂を主剤とした導電性接着剤が入り込んでもよい。この場合、はんだが入り込んだ場合よりも熱の遮断性効果が高くなる。   In addition, when the second frame tab 40 is bonded to the heat dissipation circuit board, a conductive adhesive mainly composed of a resin may enter the through hole 46. In this case, the heat blocking effect is higher than when solder enters.

また、封止樹脂３４にて封止した際に封止樹脂３４が入り込んでも熱の遮断性効果が高くなる。この際、透孔４６内にボイド等の空気が入り込んでも熱の遮断性効果が高くなる。   Moreover, even if the sealing resin 34 enters when the sealing resin 34 is sealed, the heat blocking effect is enhanced. At this time, even if air such as voids enters the through holes 46, the heat blocking effect is enhanced.

なお、導電性接着剤として、はんだを入り込ませてもよい。この場合、熱の遮断性は劣るが、接着時にはんだ中のボイドが透孔４６内に抜けるため、はんだの厚みを均一化しやすいという効果が得られる。   Note that solder may be inserted as the conductive adhesive. In this case, the heat shielding property is inferior, but since the voids in the solder come out into the through-holes 46 at the time of bonding, the effect that the thickness of the solder is easily made uniform can be obtained.

また透孔４６の形状、大きさは本実施形態に限定するものでは無く、第２フレームタブの強度が維持される大きさであればよい。   The shape and size of the through hole 46 are not limited to those in the present embodiment, and may be any size as long as the strength of the second frame tab is maintained.

例えば、透孔４６の幅は、フレームタブ部分４２ｍの幅と略等しい幅まで可能である。   For example, the width of the through hole 46 can be approximately equal to the width of the frame tab portion 42m.

また、フレームタブの厚みが均一な平条フレームとしたが、フレームタブが厚い異形条フレームとすることで熱容量が増加し、放熱効果を向上させることができる。   Further, although the flat strip frame has a uniform thickness of the frame tab, the heat capacity can be increased and the heat dissipation effect can be improved by using a deformed strip frame having a thick frame tab.

フレームタブが導電性接着剤（例えばはんだ）で付けられる放熱回路基板２０上の銅パターン部分（図示せず）のサイズは、フレームタブと接する部分に比べ、同じか或いはやや小さくされており、これにより、導電性接着剤（例えばはんだ）のはみ出しが抑えられている。   The size of the copper pattern portion (not shown) on the heat dissipation circuit board 20 to which the frame tab is attached with a conductive adhesive (for example, solder) is the same or slightly smaller than the portion in contact with the frame tab. Thus, the protrusion of the conductive adhesive (for example, solder) is suppressed.

なお、リードフレーム２６の表面にはめっき（例えばニッケルめっき）を施してもよい。   Note that the surface of the lead frame 26 may be plated (for example, nickel plating).

放熱回路基板２０は、放熱性を重視する場合は金属ベース回路基板とし、そうでない場合は、安価なセラミックベース回路基板することができる。   The heat dissipating circuit board 20 can be a metal base circuit board when importance is placed on heat dissipation, and can be an inexpensive ceramic base circuit board otherwise.

また、放熱回路基板２０は、放熱回路基板２０上の銅パターン部分に、第２の発熱素子２４を搭載したリードフレーム２６の裏面を導電性接着剤（例えばはんだ）を介して接着しており、発熱素子からの熱を封止樹脂３４から露出した放熱回路基板２０の裏面から放熱する効果が期待できる。   Further, the heat dissipation circuit board 20 has the back surface of the lead frame 26 on which the second heat generating element 24 is mounted bonded to the copper pattern portion on the heat dissipation circuit board 20 via a conductive adhesive (for example, solder). The effect of radiating the heat from the heat generating element from the back surface of the heat dissipation circuit board 20 exposed from the sealing resin 34 can be expected.

また、銅パターン部分のサイズは、フレームタブと接する部分に比べ、同じか或いはやや小さくされており、これにより、導電性接着剤のはみ出しが抑えられている。   Further, the size of the copper pattern portion is the same as or slightly smaller than that of the portion in contact with the frame tab, thereby preventing the conductive adhesive from protruding.

また、封止樹脂３４は、放熱回路基板２０と対向する側の長手方向、すなわち放熱回路基板２０に接する側が放熱回路基板２０に対して確実に凸形状となっている。これにより、外部の放熱フィンにビス止めすることで、放熱回路基板２０の中央部が封止樹脂３４から浮き上がることを確実に防止し、密着性を向上させることができる。このことは、封止樹脂３４が薄厚であるときに特に顕著な効果を奏する。   Further, the sealing resin 34 is surely convex with respect to the heat dissipation circuit board 20 in the longitudinal direction on the side facing the heat dissipation circuit board 20, that is, the side in contact with the heat dissipation circuit board 20. Thereby, by screwing to the external heat radiation fin, it is possible to reliably prevent the central portion of the heat radiation circuit board 20 from being lifted from the sealing resin 34 and to improve the adhesion. This has a particularly remarkable effect when the sealing resin 34 is thin.

また、封止樹脂３４の裏面に切欠部３４ｄを形成することで沿面距離を確保しており、これにより、電気絶縁性が向上している。   Moreover, the creepage distance is ensured by forming the notch part 34d in the back surface of the sealing resin 34, and, thereby, electrical insulation is improved.

なお、インナーリードポスト２６ｐ１、２６ｐ２とアウターリード２６ｅやインナーリード接続部２６ｃｎとの接続形態や、インナーリードポスト２６ｐ１、２６ｐ２の寸法などは特に限定するものではない。例えば、図１に示したアウターリード２６ｅよりも幅細のアウターリード５６ｅ（図２参照）が接続されたインナーリードポスト５６ｐであってもよいし、図１に示したインナーリード接続部２６ｃｎに比べ、平面視で逆方向（紙面左下方向）に延び出すインナーリード接続部６６ｃｎ（図３参照）が接続されたインナーリードポスト６６ｐであってもよい。また、図１に示したインナーリードポスト２６ｐ２に比べ、平面視での縦横比が更に大きいインナーリードポスト７６ｐ（図４参照）であってもよい。   The connection form between the inner lead posts 26p1 and 26p2 and the outer leads 26e and the inner lead connection portion 26cn, the dimensions of the inner lead posts 26p1 and 26p2, and the like are not particularly limited. For example, the inner lead post 56p to which the outer lead 56e (see FIG. 2) narrower than the outer lead 26e shown in FIG. 1 is connected may be used, or compared with the inner lead connecting portion 26cn shown in FIG. The inner lead post 66p to which the inner lead connecting portion 66cn (see FIG. 3) extending in the reverse direction (lower left in the drawing) in plan view is connected may be used. Further, the inner lead post 76p (see FIG. 4) may have a larger aspect ratio in plan view than the inner lead post 26p2 shown in FIG.

また、本実施形態では、感温素子２８の長手方向が半導体装置１０の長手方向と垂直になるよう配置された例で説明したが、厳密に垂直ではなくて、例えば垂直方向に対して±５°程度に傾いていても、封止樹脂３４の反りによって感温素子２８に生じる反りを小さくすることができる。   Further, in the present embodiment, the example in which the longitudinal direction of the temperature sensing element 28 is arranged to be perpendicular to the longitudinal direction of the semiconductor device 10 has been described. However, it is not strictly perpendicular, for example, ± 5 with respect to the vertical direction. Even if it is tilted to about 0 °, the warp generated in the temperature sensitive element 28 due to the warp of the sealing resin 34 can be reduced.

また、本実施形態では、インナーリードポスト２６ｐ１、２６ｐ２の長手方向が、放熱回路基板２０の長手方向と平行方向となるように配置された例で説明したが、厳密に平行ではなくて、例えば平行方向に対して±５°程度に傾いていても、ワイヤボンディングする際にインナーリードポスト２６ｐ１の両端部を押さえて確実にワイヤボンディングすることができ、また、第１の発熱素子２２を密集させた配置にしても、上記のクロス配線の領域を確保して半導体装置１０の小型化を充分に図ることができる。   In the present embodiment, the example in which the inner lead posts 26p1 and 26p2 are arranged so that the longitudinal direction thereof is parallel to the longitudinal direction of the heat dissipation circuit board 20 has been described. Even if it is inclined about ± 5 ° with respect to the direction, both ends of the inner lead post 26p1 can be pressed securely during wire bonding, and the first heating elements 22 can be densely packed. Even in the arrangement, it is possible to sufficiently reduce the size of the semiconductor device 10 by securing the cross wiring area.

感温素子２８は、温度検知精度に応じた電子部品や抵抗で構成することもできる。   The temperature sensing element 28 can also be constituted by an electronic component or a resistor corresponding to temperature detection accuracy.

第１の発熱素子２２と第２の発熱素子２４は、従来のシリコン（Ｓｉ）半導体素子に比べて高温状態での動作が可能であり、スイッチング速度が速く、低損失である化合物半導体、例えばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）やガリウムナイトライド（ＧａＮ）等の化合物半導体で構成することもできる。   The first heat generating element 22 and the second heat generating element 24 are capable of operating at a higher temperature than conventional silicon (Si) semiconductor elements, have a high switching speed, and have a low loss. For example, silicon A compound semiconductor such as carbide (SiC) or gallium nitride (GaN) can also be used.

以上のように、本発明に係る半導体装置は、発熱素子が載置されるフレームタブを有するリードフレームと、フレームタブが載置されるとともに感温素子が載置される放熱回路基板と、を備えているので、放熱回路基板の温度を高い検出精度で温度検出をすることができ、小型化するために発熱素子を装置内に他の半導体素子と一体化して組み込んでも、過熱保護対策を充分に行うことができる半導体装置として用いるのに好適である。   As described above, a semiconductor device according to the present invention includes a lead frame having a frame tab on which a heating element is mounted, and a heat dissipation circuit board on which the frame tab is mounted and a temperature sensitive element is mounted. It is possible to detect the temperature of the heat dissipation circuit board with high detection accuracy, and even if the heat generating element is integrated with other semiconductor elements in the device for miniaturization, sufficient measures against overheat protection are provided. It is suitable for use as a semiconductor device that can be used in the following.

１０ 半導体装置
２０ 放熱回路基板
２２ 第１の発熱素子（発熱素子）
２４ 第２の発熱素子（発熱素子）
２６ リードフレーム
２８ 感温素子
３４ 封止樹脂
４０ 第１フレームタブ（フレームタブ）
４２ 第２フレームタブ（フレームタブ）
４３ 第３フレームタブ（フレームタブ） 10 Semiconductor Device 20 Heat Dissipation Circuit Board 22 First Heating Element (Heating Element)
24 Second heating element (heating element)
26 Lead frame 28 Temperature sensing element 34 Sealing resin 40 First frame tab (frame tab)
42 Second frame tab (frame tab)
43 Third Frame Tab (Frame Tab)

Claims (4)

発熱素子と、
感温素子と、
前記発熱素子が載置されるフレームタブを有するリードフレームと、
前記フレームタブが載置されるとともに前記感温素子が載置される放熱回路基板と、
前記放熱回路基板の裏面が露出するように、これらを封止する封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 A heating element;
A temperature sensing element;
A lead frame having a frame tab on which the heating element is placed;
A heat dissipation circuit board on which the frame tab is placed and the temperature sensitive element is placed;
Sealing resin for sealing them so that the back surface of the heat dissipation circuit board is exposed;
A semiconductor device comprising: 前記感温素子に接続される前記放熱回路基板の電極面積が、前記感温素子の平面視面積よりも広いことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an electrode area of the heat dissipation circuit substrate connected to the temperature sensitive element is larger than a planar view area of the temperature sensitive element. 前記感温素子は、前記放熱回路基板に載置され前記発熱素子に隣接していることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature sensitive element is placed on the heat dissipation circuit board and is adjacent to the heat generating element. 前記感温素子の長手方向の向きが前記放熱回路基板の長手方向に直交する方向に沿っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a direction of a longitudinal direction of the temperature sensitive element is along a direction orthogonal to a longitudinal direction of the heat dissipation circuit substrate.
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