JPH04291948A - 半導体装置及びその製造方法及び放熱フィン - Google Patents

半導体装置及びその製造方法及び放熱フィン

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JPH04291948A
JPH04291948A JP3057314A JP5731491A JPH04291948A JP H04291948 A JPH04291948 A JP H04291948A JP 3057314 A JP3057314 A JP 3057314A JP 5731491 A JP5731491 A JP 5731491A JP H04291948 A JPH04291948 A JP H04291948A
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semiconductor element
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Rikuro Sono
薗　陸郎
Junichi Kasai
純一 河西
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法及び放熱フィンに係り、特に樹脂パッケージ構造と
された半導体装置及びその製造方法及び放熱フィンに関
する。
【０００２】半導体素子には作動中に発熱するものがあ
り、この種の半導体素子は効率よく冷却する必要がある
。このため、半導体素子を封止するパッケージに半導素
子を冷却するための放熱フィンを設けた構成の半導体装
置がある。
【０００３】この放熱フィンは機能面からは高い放熱特
性を有することが望まれ、また製造面からは簡単にかつ
低コストで製造できることが望まれている。
【０００４】
【従来の技術】図１０及び図１１は従来における半導体
装置１を示している。半導体装置１は、大略するとパッ
ケージ２と放熱フィン３とにより構成されており、パッ
ケージ２は樹脂により、また放熱フィン３はアルミニウ
ム等の金属により構成されている。
【０００５】パッケージ２は、樹脂モールドにより半導
体素子を封止したものであり、半導体素子はこのパッケ
ージ２により保護されている。またパッケージ２には、
パッケージ２の内部において半導体素子と接続されると
共に、パッケージ２より外部に延出した部位が回路基板
等と接続される複数のリードフレーム４が設けられてい
る。
【０００６】放熱フィン３は前記のようにアルミニウム
等の金属により構成されおり、放熱効率を向上させるた
め、同図に示すように表面積を広くした形状とされてい
る。
【０００７】従来、放熱フィン３をパッケージ２に取り
付けるには、熱伝導性の良い接着剤を用い、この接着剤
により放熱フィン３をパッケージ２に接着することが行
われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかるに従来の半導体
装置１では、上記のようにパッケージ２が樹脂により、
また放熱フィン３が金属により構成されていたため、夫
々を別個の工程で作成せねばならず、半導体装置１の製
造工程が複雑になるという問題点があった。これに加え
、放熱フィン３は放熱効率を向上させるため複雑な形状
となっており、この複雑な形状の放熱フィン３を金属加
工により形成するのは面倒かつ困難であり、量産性に問
題がありコスト的にも高くなってしまうという問題点が
あった。
【０００９】また、従来では、放熱フィン３をパッケー
ジ２に接着剤を用いて取り付けていたため、接着部分に
おける強度や耐熱性が弱く、また接着面積や接着剤内に
発生する空泡（ボイド）により接着部分における放熱性
にバラツキが生じ、半導体装置１の信頼性が劣化すると
いう問題点があった。更に、接着による取り付けでは、
パッケージ２に対する放熱フィン３の配設位置精度や高
さ精度にバラツキが発生し易いという問題点があった。
【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、生産性及び放熱性を共に向上することができる半
導体装置及びその製造方法及び半導体装置用放熱フィン
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、半導体素子を封止する樹脂製パッケー
ジに半導体素子を冷却するための放熱フィンを設けた構
成の半導体装置において、上記放熱フィンを樹脂により
構成し、樹脂製パッケージに一体的に設けたことを特徴
とするものである。
【００１２】また、リードフレームに取り付けられた半
導体素子を樹脂封止して樹脂製パッケージを形成すると
共に、半導体素子を冷却する放熱フィンを形成する半導
体装置の製造方法において、リードフレームの半導体素
子が配設された面と異なる面がパッケージ面に露出する
よう半導体素子をモールディングして樹脂製パッケージ
を形成し、続いて上記露出した面と対接するよう樹脂製
パッケージ上に樹脂製の放熱フィンを樹脂成形すること
を特徴とするものである。
【００１３】また、上記放熱フィンを、モールド樹脂に
金属粉或いは絶縁体粉、または金属粉及び絶縁体粉をフ
ィラーとして含有させた樹脂にて成形することを特徴と
するものである。
【００１４】更に、冷却を必要とする装置に配設され、
この装置と独立の構成とされた冷却フィンを、モールド
樹脂に金属粉或いは絶縁体粉、または金属粉及び絶縁体
粉をフィラーとして含有させた樹脂により成形したこと
を特徴とするものである。
【００１５】
【作用】上記構成により、放熱フィンは樹脂成形される
ため、放熱フィンと樹脂製パッケージを一体化すること
ができる。よって、放熱フィンと樹脂製パッケージを共
にモールディング工程において製造することができるた
め、半導体装置の製造工程を簡単化することができる。
【００１６】また、接着剤を用いることなく放熱フィン
を樹脂製パッケージに取り付けることができるため、接
合部分における強度が強くなり、また耐熱性が向上する
。更に、接合部分に接着剤が介在しないため、樹脂製パ
ッケージから放熱フィンへの熱伝導も良好となる。これ
に加えて樹脂製の放熱フィンは金属製の放熱フィンに比
べて軽量化を図ることができる。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。図１は本発明の一実施例である半導体装置１０を
示す斜視図であり、また図２は半導体装置１０の縦断面
図、図３は半導体装置１０の横断面図である。同図に示
す半導体装置１０は、大略するとパッケージ部１１と放
熱フィン部１２とにより構成されている。
【００１８】パッケージ部１１はエポキシ樹脂により成
形された樹脂製パッケージである。このパッケージ部１
１は、その内部に半導体素子１３及びリードフレーム１
４（例えばコパール製）を樹脂封止した、所謂ディップ
タイプのパッケージである。半導体素子１３はリードフ
レーム１４のステージ１４ａ上にダイ付けされた上で樹
脂封止されている。このステージ１４ａは折曲されて半
導体素子１３が載置される部位が凹んだ形状となってい
る。ステージ１４ａをこのような構成とすることにより
、パッケージ部１１の形成の際、樹脂に生じる応力をス
テージ１４ａのバネ変形で吸収することができ、半導体
素子１３へのダメージを軽減できる。
【００１９】また、本発明では、このステージ１４ａの
折曲の度合いが大きく設定されており、これによりステ
ージ１４ａの半導体素子１３が配設された部位の背面部
はパッケージ部１１のパッケージ面に露出し、後述する
放熱フィン部１２と直接対接した構成となっている。
【００２０】ステージ１４ａ上に配設された半導体素子
１３は、リードフレーム１４のインナーリード１４ｂに
ワイヤボンディングされることにより接続されており、
またリードフレーム１４のアウタリード１４ｃは外部の
回路基板等と接続するためパッケージ部１１の外部に延
出している。
【００２１】放熱フィン部１２は、本発明の要部となる
ものであり、樹脂により形成されていることを特徴とす
る。この放熱フィン部１２を構成する樹脂は、例えば金
（Ａｕ），銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃ
ｕ），ニッケル（Ｎｉ）等の金属粉や、窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ），　アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁体粉
をフィラー（フィラーとは、物性改善等の目的で配合す
る粉粒等をいう）とするエポキシ樹脂であり、このエポ
キシ樹脂は通常の封止に用いられるエポキシ樹脂と異な
り、不純物含有量は著しく低いレベルでなければ多少劣
っていてもよく、また成形性，耐湿性も多少劣っていて
もよい。
【００２２】これは、放熱フィン部１２はパッケージ部
１１に封止された半導体素子１３の冷却を行うための機
能を奏するものであり、その内部に半導体素子等を封止
するパッケージ部１１ほど厳しい条件は不要であるため
である。但し、パッケージ部１１を構成する樹脂と接着
性がよく、また熱膨張率がパッケージ部１１と近似して
いるものの方が望ましい。
【００２３】上記のように金属粉等を含有した構成の樹
脂により構成される放熱フィン部１２は、金属粉等が混
在するため、通常の樹脂に比べて熱伝導率が高く、放熱
特性が向上している。このため、樹脂により放熱フィン
を構成しても十分な放熱効果を実現することができる。 また、放熱フィンは表面積を広くし放熱効率を向上させ
る必要があるため一般に複雑な形状となるが、本発明の
ように放熱フィン部１２を樹脂成形により形成すること
により、複雑な形状の放熱フィン部１２を容易に製造す
ることができる。
【００２４】本発明に係る半導体装置１０は、上記構成
を有する放熱フィン部１２をパッケージ部１１に一体的
に取り付けた構成とされている。具体的には、放熱フィ
ン部１２をモールドする際、パッケージ部１１上に放熱
フィン部１２を直接モールドすることにより、パッケー
ジ部１１と放熱フィン部１２を一体化させている。
【００２５】ここで、上記構成を有する半導体装置１０
の製造方法について説明する。半導体装置１０を製造す
るには、先ず半導体素子１３をリードフレーム１４のス
テージ１４ａ上にダイ付け材によりダイ付けし、次に金
ワイヤ，銅ワイヤ等により半導体素子１３のボンディン
グパッドとインナーリード１４ｂとをワイヤボンディン
グする。続いて、半導体素子１３が取り付けられたリー
ドフレーム１４をパッケージ部１１を形成するパッケー
ジ用金型１５（上型１５ａと下型１５ｂとにより構成さ
れる）に装着し、このパッケージ用金型１５に樹脂（エ
ポキシ樹脂）を注入する。
【００２６】図４は樹脂注入をした状態のパッケージ用
金型１５を示している（図中、梨地で示すのは注入され
た樹脂である）。同図に示すように、パッケージ部１１
を形成する際、半導体素子１３をダイ付けしたステージ
１４ａの裏面１４ａ−１をパッケージ用金型１５に殆ど
隙間なく接触させた状態でモールディングを行う。具体
的には、ステージ１４ａは前記したように折曲されて半
導体素子１３が載置される部位が凹んだ形状となってい
るため、この形状によるバネ性を利用してステージ１４
ａを僅かに下に押し下げ、これにより実質的に金型１５
（上型１５ａ）とステージ１４ａとを密着させる。この
構成とすることにより、ステージ１４ａの裏面１４ａ−
１をパッケージ用金型１５に殆ど隙間なく接触させた状
態でモールディングできる。
【００２７】このようにして形成されたパッケージ部１
１を図５に示す。同図に示すように、ステージ１４ａの
裏面１４ａ−１はパッケージ部１１のパッケージ面に露
出した状態となっている（パッケージ部１１のパッケー
ジ面の内、特に裏面１４ａ−１が露出しているパッケー
ジ面を接合面１１ａという）。尚、裏面１４ａ−１が接
合面１１ａに露出していても半導体素子１３の封止性が
劣化するようなことはない。また、確実に裏面１４ａ−
１が接合面１１ａに露出するよう、樹脂注入時に半導体
素子１３を図４中、上方向に押圧する治具を設けてもよ
い。
【００２８】上記の如くパッケージ部１１が形成される
と、このパッケージ部１１は放熱フィン用金型１６（上
型１６ａと下型１６ｂとにより構成される）に装着され
、この放熱フィン用金型１６に上記した金属粉等をフィ
ラーとして含有させた樹脂を注入する。図６は樹脂注入
をした状態の放熱フィン用金型１６を示している（図中
、梨地で示すのは今回注入された樹脂である）。この際
、パッケージ部１１の接合面１１ａ上に放熱フィン部１
２が形成されるよう、樹脂はパッケージ部１１の接合面
１１ａ上に注入されるよう構成されている。よって、放
熱フィン部１２は接合面１１ａに露出したステージ１４
ａの裏面１４ａ−１に直接対接した状態で形成される。
【００２９】従って、ステージ１４ａに配設された半導
体素子１３から発生する熱は、ステージ１４ａを介して
直接放熱フィン部１２に熱伝導してゆくため、熱の伝導
効率がよく、効率的に半導体素子１３を冷却することが
できる。
【００３０】また、放熱フィン部１２はパッケージ部１
１上に接着剤を用いることなく直接モールディングされ
るため、接合部における強度及び耐熱性は良好であり、
半導体装置１０の信頼性を向上させることができる。ま
た従来のように、放熱フィン部をパッケージ部上に接着
する構成に比べて、放熱フィン用金型１６を用いて放熱
フィン部１２をパッケージ部１１上に形成する本願構成
の方が放熱フィン部１２のパッケージ部１１に対する位
置精度，寸法精度が向上し、これによっても半導体装置
１０の信頼性を向上することができる。
【００３１】更に、上記のごとくパッケージ部１１と放
熱フィン部１２とを共に樹脂のモールディング工程によ
り製造することにより量産性が向上し、低コストで半導
体装置１０を製造することができる。また、放熱フィン
用金型１６を変更することにより、容易に複雑な形状の
放熱フィン部１２を形成することができる。図７で示す
半導体装置２０は、放熱フィン用金型を変更することに
より、より表面積を広くし放熱効率を向上させた放熱フ
ィン部２１を形成したものである。同図に示す放熱フィ
ン部２１と同じ形状を金属により形成しようとした場合
、加工が困難で量産性も劣り、製品コストが大幅に増大
してしまう。しかるに、本発明のように放熱フィン部を
樹脂により構成することにより、量産性よく複雑な形状
の放熱フィンを製造することが可能となる。
【００３２】上記してきた実施例では、樹脂性の放熱フ
ィン部１２，２１を半導体装置１０，２０に適用した例
について述べてきたが、図８及び図９に示すように放熱
フィン部１２，２１をパッケージ部１１から独立させ、
半導体装置１０，２０以外の装置，機器の放熱フィン３
１，３２として用いることもできる。前記したように、
樹脂製の放熱フィン３１，３２は、複雑な形状を量産性
よく製造することができるため、種々の装置，機器の冷
却用フィンとして用いることができ、また製品コストの
低減を図ることができる。また、樹脂製の放熱フィン３
０，３１は、従来用いられていた金属製放熱フィンに比
べて軽いため、特に軽量化を必要とする装置に好適であ
る。
【００３３】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、放熱フィン
が樹脂製であるため、放熱フィンと樹脂製パッケージを
一体化することができ、よって放熱フィンと樹脂製パッ
ケージを共にモールディング工程において製造すること
ができるため、半導体装置の製造工程を簡単化すること
ができる。
【００３４】また、接着剤を用いることなく放熱フィン
を樹脂製パッケージに一体的に取り付けることにより、
接合部分における強度が強くなり、また耐熱性が向上し
、更に接合部分に接着剤が介在しないため、樹脂製パッ
ケージから放熱フィンへの熱伝導も良好となる。
【００３５】また、樹脂製放熱フィンは金属製の放熱フ
ィンに比べて軽いため、樹脂製放熱フィンを用いる装置
，機器の軽量化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である半導体装置の斜視図で
ある。
【図２】図１に示す半導体装置の縦断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の横断面図である。
【図４】パッケージ部をモールディングしている状態を
示す図である。
【図５】モールディングされたパッケージ部を示す斜視
図である。
【図６】放熱フィン部をモールディングしている状態を
示す図である。
【図７】図１に示した半導体装置の変形例を示す斜視図
である。
【図８】本発明の一実施例である放熱フィンの斜視図で
ある。
【図９】本発明の一実施例である放熱フィンの斜視図で
ある。
【図１０】従来の半導体装置の一例を示す斜視図である
。
【図１１】従来の半導体装置の一例を示す側面図である
。
【符号の説明】
１０，２０　　半導体装置 １１　　パッケージ部 １１ａ　　接合面 １２，２１　　放熱フィン部 １３　　半導体素子 １４　　リードフレーム １４ａ　　ステージ １４ａ−１　　裏面 １４ｂ　　インナーリード １４ｃ　　アウタリード １５　　パッケージ用金型 １６　　放熱フィン用金型 ３０，３１　　放熱フィン

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　半導体素子（１３）を封止する樹脂製
    パッケージ（１１）に該半導体素子（１３）を冷却する
    ための放熱フィン（１２，２１）を設けた構成の半導体
    装置において、該放熱フィン（１２，２１）を樹脂によ
    り構成し、該樹脂製パッケージ（１１）に一体的に設け
    たことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】　　該放熱フィン（１２，２１）は、モー
    ルド樹脂に金属粉或いは絶縁体粉、または金属粉及び絶
    縁体粉をフィラーとして含有させた樹脂にて形成されて
    いることを特徴とする請求項１の半導体装置。
  3. 【請求項３】　　該半導体素子（１３）はリードフレー
    ム（１４）に搭載されると共に、リードフレーム（１４
    ）の該半導体素子（１３）が配設された面と異なる面（
    １４ａ−１）が該放熱フィン（１２，２１）と該樹脂製
    パッケージ（１１）との境界面に位置するよう構成した
    ことを特徴とする請求項１または２の半導体装置。
  4. 【請求項４】　　リードフレーム（１４）に取り付けら
    れた半導体素子（１３）を樹脂封止して樹脂製パッケー
    ジ（１１）を形成すると共に、該半導体素子（１３）を
    冷却する放熱フィン（１２，２１）を形成する半導体装
    置の製造方法において、リードフレーム（１４）の該半
    導体素子（１３）が配設された面と異なる面（１４ａ−
    １）がパッケージ面に露出するよう該半導体素子（１３
    ）をモールディングして樹脂製パッケージ（１１）を形
    成し、続いて上記露出した面（１４ａ−１）と対接する
    よう該樹脂製パッケージ（１１）上に樹脂製の放熱フィ
    ン（１２，２１）を樹脂成形することを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】　　該放熱フィン（１２，２１）は、モー
    ルド樹脂に金属粉或いは絶縁体粉、または金属粉及び絶
    縁体粉をフィラーとして含有させた樹脂にて成形されて
    いることを特徴とする請求項４の半導体装置の製造方法
    。
  6. 【請求項６】　　該リードフレーム（１４）を折曲して
    半導体素子（１３）が載置される部位を凹んだ形状とし
    、該形状とすることにより該リードフレーム（１４）が
    有するバネ性により、該樹脂製パッケージ（１１）を形
    成する金型（１５）に上記面（１４ａ−１）を密着させ
    、該面（１４ａ−１）と該金型（１５）が密着した状態
    で該樹脂製パッケージ（１１）をモールディングするこ
    とを特徴とする請求項４または５の半導体装置の製造方
    法。
  7. 【請求項７】　　冷却を必要とする装置に配設され、該
    装置と独立した構成の冷却フィン（３０，３１）であっ
    て、モールド樹脂に金属粉或いは絶縁体粉、または金属
    粉及び絶縁体粉をフィラーとして含有させた樹脂により
    成形したことを特徴とする放熱フィン。
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