JPS60165745A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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- JPS60165745A JPS60165745A JP59020744A JP2074484A JPS60165745A JP S60165745 A JPS60165745 A JP S60165745A JP 59020744 A JP59020744 A JP 59020744A JP 2074484 A JP2074484 A JP 2074484A JP S60165745 A JPS60165745 A JP S60165745A
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- resin
- sink
- layer
- semiconductor device
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
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- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は樹脂封止型半導体装置に係り、特にヒートシ
ンクを有する樹脂封止型半導体装置におけるヒートシン
クの改良構造に関する。
ンクを有する樹脂封止型半導体装置におけるヒートシン
クの改良構造に関する。
従来の樹脂封止型半導体装置で、例えば第１図ないし第
３図に示されるパワーＩＣがある。図示の半導体装置の
構成は、銅のように熱伝導性にすぐれた金属板で形成さ
れたビー１−シンク（１）と、このビー１−シンク（１
）にマウン１−された半導体装７−（２）と、この半導
体素子（２）の電極が金属細線（３）によって導出され
るリード（４）、（４）・・・ と、前記半導体素子（
２）とともにリード（４）、（４）・・・の各一部およ
びヒートシンク（１）の一部とを一体に封止するモール
ド樹脂外囲器（５）とからなっている。
３図に示されるパワーＩＣがある。図示の半導体装置の
構成は、銅のように熱伝導性にすぐれた金属板で形成さ
れたビー１−シンク（１）と、このビー１−シンク（１
）にマウン１−された半導体装７−（２）と、この半導
体素子（２）の電極が金属細線（３）によって導出され
るリード（４）、（４）・・・ と、前記半導体素子（
２）とともにリード（４）、（４）・・・の各一部およ
びヒートシンク（１）の一部とを一体に封止するモール
ド樹脂外囲器（５）とからなっている。
」二記において、リード（４）、（４）・・・はヒート
シンク（１）のヒートシンク基体（１ａ）と同様に銅板
で形成され熱伝導性、導電性にすぐれた材質でなるリー
ド基体（４ａ）とともに、銅の酸化を防止するためその
露出面はニッケル被覆層（４ｂ）で被覆され、またイン
ナ一部には金属細線をボンディングするための銀被覆層
（４ｂ）が設けられ、さらに、樹脂モールド封止後にそ
の外囲器（５）からの突出部（アウターリード部）には
表面の耐酸化とはんだ接合を良好ならしめるため錫被覆
層（４ｃ）が設けられている。次にヒートシンク（りは
前に述べたように伝熱効率を高めるためにそのヒートシ
ンク基板（１ａ）は銅で形成されるが、その表面はニッ
ケル被覆層（１ｂ）で被覆され、かつ半導体素子（２）
をマウントする側の主面には銀被覆層（ＩＣ）が設けら
れて」１記半導体素子のマウン１−のだめのはんだ層（
６）との接合を良好ならしめている。また、他方の露出
側の主面には表面の耐酸化性向」二のため錫被覆層（１
ｄ）が設けられており、これで外部放熱板（１０）に密
接させて半導体素子の発熱を熱放散させるようになって
いる。
シンク（１）のヒートシンク基体（１ａ）と同様に銅板
で形成され熱伝導性、導電性にすぐれた材質でなるリー
ド基体（４ａ）とともに、銅の酸化を防止するためその
露出面はニッケル被覆層（４ｂ）で被覆され、またイン
ナ一部には金属細線をボンディングするための銀被覆層
（４ｂ）が設けられ、さらに、樹脂モールド封止後にそ
の外囲器（５）からの突出部（アウターリード部）には
表面の耐酸化とはんだ接合を良好ならしめるため錫被覆
層（４ｃ）が設けられている。次にヒートシンク（りは
前に述べたように伝熱効率を高めるためにそのヒートシ
ンク基板（１ａ）は銅で形成されるが、その表面はニッ
ケル被覆層（１ｂ）で被覆され、かつ半導体素子（２）
をマウントする側の主面には銀被覆層（ＩＣ）が設けら
れて」１記半導体素子のマウン１−のだめのはんだ層（
６）との接合を良好ならしめている。また、他方の露出
側の主面には表面の耐酸化性向」二のため錫被覆層（１
ｄ）が設けられており、これで外部放熱板（１０）に密
接させて半導体素子の発熱を熱放散させるようになって
いる。
斜上の従来のピー１−シンクは半導体素子のけんだマウ
ン１−を良好にするためマウン１−面に銀めっき被覆層
が設けられ、外囲器からのｎ出面には銅の耐蝕防止のた
めニッケルめっき被覆層を介して錫の被覆層が設けられ
ているが、ニッケルの被覆層を介在させる理由は、錫被
覆層を銅に直付すると両者によって金属間化合物の例え
ばＣｕ３ＳｎやＣｕ６Ｓｎ５等を生じやすく、これらは
一般に脆く、温度の変動に対し銅とは異なる熱膨張をな
すため銅との結合が破壊される場合があるのでこれを回
避するためである。」二記錫被覆層はアラターリ−３− かつ同時に形成される。
ン１−を良好にするためマウン１−面に銀めっき被覆層
が設けられ、外囲器からのｎ出面には銅の耐蝕防止のた
めニッケルめっき被覆層を介して錫の被覆層が設けられ
ているが、ニッケルの被覆層を介在させる理由は、錫被
覆層を銅に直付すると両者によって金属間化合物の例え
ばＣｕ３ＳｎやＣｕ６Ｓｎ５等を生じやすく、これらは
一般に脆く、温度の変動に対し銅とは異なる熱膨張をな
すため銅との結合が破壊される場合があるのでこれを回
避するためである。」二記錫被覆層はアラターリ−３− かつ同時に形成される。
次に近年の傾向として半導体装置を機器へ実装する場合
の信頼性を向上させるために、アウターリードを半田デ
ィツプすることが要求されている。
の信頼性を向上させるために、アウターリードを半田デ
ィツプすることが要求されている。
この場合には、ビー１〜シンクの露出面はニッケルめっ
き被覆層である。ところがニッケルは次表に示すように
、熱伝導性が若干悪いこと、およびニッケルが硬いため
にリード強度が低下する問題があるので、めっき被覆層
厚を小にコントロールする必要があった。
き被覆層である。ところがニッケルは次表に示すように
、熱伝導性が若干悪いこと、およびニッケルが硬いため
にリード強度が低下する問題があるので、めっき被覆層
厚を小にコントロールする必要があった。
表
次に、従来半導体装置の組立工程の効率を上げるために
、通常のリードフレームは多連化しており、パワＩＣの
場合はそれぞれ伴なってヒートン ４− ンクもリードフレー１１に数個取着されていた。ところ
がビー１〜シンクは銅で形成されているため重く、リー
ドフレーム自体の強度がそれに耐えられなくなるので、
リードフレームの板厚を厚くしたり、直接に半導体装置
には不要なリードフレームの枠部を大にしなければなら
なくなり、リードフレーム自体のロストアツプにつなが
る。さらにリードフレームの輸送面でも効率が悪かった
。また、ボンディング工程以降、モールド工程に至る工
程中の搬送、およびモールド金型内にリードフレームを
挿入する時などボンディングワイヤがダメージをうけや
すく、ワイヤ切れ、ボンディングワイヤ剥れなどの不良
が発生しやすかった。また、モールド金型でモールドを
施す際、次にあげる問題があった。すなわち、ボッ１〜
に装填された樹脂がランチを経てゲートから個々のＩＣ
の外囲部分に注入されて封止が達成されるが、その後に
ポットに残った樹脂部（カル）を中心にして各ランナで
個々のリードフレームの樹脂成形品がつながれた状態に
なる。ついで、個々のＩＣ成形品は金型に設けられてい
るエジェクタで下金型のキャビティ部により離型される
。この場合、ヒートシンクで重くなった多連リードフレ
ームはランチ部で折れて下金型に残るため、これの取出
しに手間がかかり作業性が悪くなるという問題があった
。
、通常のリードフレームは多連化しており、パワＩＣの
場合はそれぞれ伴なってヒートン ４− ンクもリードフレー１１に数個取着されていた。ところ
がビー１〜シンクは銅で形成されているため重く、リー
ドフレーム自体の強度がそれに耐えられなくなるので、
リードフレームの板厚を厚くしたり、直接に半導体装置
には不要なリードフレームの枠部を大にしなければなら
なくなり、リードフレーム自体のロストアツプにつなが
る。さらにリードフレームの輸送面でも効率が悪かった
。また、ボンディング工程以降、モールド工程に至る工
程中の搬送、およびモールド金型内にリードフレームを
挿入する時などボンディングワイヤがダメージをうけや
すく、ワイヤ切れ、ボンディングワイヤ剥れなどの不良
が発生しやすかった。また、モールド金型でモールドを
施す際、次にあげる問題があった。すなわち、ボッ１〜
に装填された樹脂がランチを経てゲートから個々のＩＣ
の外囲部分に注入されて封止が達成されるが、その後に
ポットに残った樹脂部（カル）を中心にして各ランナで
個々のリードフレームの樹脂成形品がつながれた状態に
なる。ついで、個々のＩＣ成形品は金型に設けられてい
るエジェクタで下金型のキャビティ部により離型される
。この場合、ヒートシンクで重くなった多連リードフレ
ームはランチ部で折れて下金型に残るため、これの取出
しに手間がかかり作業性が悪くなるという問題があった
。
次に、ビー１〜シンクについて半導体素子の信頼性保証
項目にある温度サイクルテスト、熱衝撃テスト笠で高パ
ワー用でヒートシンクが大きいものは樹脂とヒートシン
クの熱膨張の差による樹脂クラックが発生しやすい問題
があった。
項目にある温度サイクルテスト、熱衝撃テスト笠で高パ
ワー用でヒートシンクが大きいものは樹脂とヒートシン
クの熱膨張の差による樹脂クラックが発生しやすい問題
があった。
この発明は上記従来の樹脂封止型半導体装置の問題点に
鑑み、そのヒートシンクを改良する。
鑑み、そのヒートシンクを改良する。
〔発明の概要〕
この発明は半導体素子をマウントしたヒートシンクを有
する樹脂封止型半導体装置におけるヒートシンクが表層
の一部に半導体素子をマウントするための銅層を備えた
アルミニウムで形成されていることを特徴とする樹脂封
止型半導体装置の構造を提供する。そして斜上の構造に
より、ヒートシンクのコストの低減化が達成でき、また
軽量化されてフレームが多連化できアセンブリコストの
低減化が達成され、さらに、封＋Ｉ―樹脂とじ−１−シ
ンク境界での樹脂クラックを防止し、熱抵抗についても
問題なく達成された。
する樹脂封止型半導体装置におけるヒートシンクが表層
の一部に半導体素子をマウントするための銅層を備えた
アルミニウムで形成されていることを特徴とする樹脂封
止型半導体装置の構造を提供する。そして斜上の構造に
より、ヒートシンクのコストの低減化が達成でき、また
軽量化されてフレームが多連化できアセンブリコストの
低減化が達成され、さらに、封＋Ｉ―樹脂とじ−１−シ
ンク境界での樹脂クラックを防止し、熱抵抗についても
問題なく達成された。
次にこの発明を一実施例につき図面を参照して詳細に説
明する。なお、この発明の一実施例の説明において従来
と変わらない部分は図面に同じ符号をつけて示し説明も
省略する。
明する。なお、この発明の一実施例の説明において従来
と変わらない部分は図面に同じ符号をつけて示し説明も
省略する。
一実施例を示す第４図において、ヒーＩ〜シンク（旦）
における（Ｉｌａ）はアルミニラ１１で形成されたピー
１〜シンク基体で、その一方の主面の表層の一部に半導
体素子（２）をはんだ接合さぜるための銅層（ｌｌｂ）
が被着されている。この銅層はビー１−シンク基体にな
るアルミニラ１１条に銅クラツドを施して形成され、あ
るいはアルミニウム条に銅めっきを施して形成される。
における（Ｉｌａ）はアルミニラ１１で形成されたピー
１〜シンク基体で、その一方の主面の表層の一部に半導
体素子（２）をはんだ接合さぜるための銅層（ｌｌｂ）
が被着されている。この銅層はビー１−シンク基体にな
るアルミニラ１１条に銅クラツドを施して形成され、あ
るいはアルミニウム条に銅めっきを施して形成される。
そして、このピー１−シンクはビー１〜シンクプレ入金
型で形成され、別途プレス成形されたり−ドフレー１１
にこう着させて・７一 体となし、多連のアルミニウム上−１〜シンクつきリー
ドフレームに形成される。次に、パワーＴＣ素了（２）
は上記銅層（］Ｈ））に例えば＋１２−Ｎ２のフォーミ
ングガスの還元性雰囲気中で３５０〜４００℃に加熱し
て振動をｒｉえてマウン１〜が施される。次に、リード
（４）、（４）・における外囲器（５）から突出した部
分、すなわち、アウターリードははんだ浴に浸漬させる
はんだ処理を施してはんだ被覆層（１２）が設けら７ｈ
ている。
型で形成され、別途プレス成形されたり−ドフレー１１
にこう着させて・７一 体となし、多連のアルミニウム上−１〜シンクつきリー
ドフレームに形成される。次に、パワーＴＣ素了（２）
は上記銅層（］Ｈ））に例えば＋１２−Ｎ２のフォーミ
ングガスの還元性雰囲気中で３５０〜４００℃に加熱し
て振動をｒｉえてマウン１〜が施される。次に、リード
（４）、（４）・における外囲器（５）から突出した部
分、すなわち、アウターリードははんだ浴に浸漬させる
はんだ処理を施してはんだ被覆層（１２）が設けら７ｈ
ている。
上記ビー１−シンク基体（１，１ａ）における銅層が被
２ｎさ扛ている主面と反対側の主面は外囲器の一部をな
して露出するが、この露出したアルミニウム面には酸化
アルミニウム、の薄層（ｌｌｃ）が生じるが、表層にと
どまり内部に侵入するものでないので、１へ導体装置の
機能に悪影響を及ぼすものではない。
２ｎさ扛ている主面と反対側の主面は外囲器の一部をな
して露出するが、この露出したアルミニウム面には酸化
アルミニウム、の薄層（ｌｌｃ）が生じるが、表層にと
どまり内部に侵入するものでないので、１へ導体装置の
機能に悪影響を及ぼすものではない。
なお、上記構造は組立を含めロスト低減を最大の目的と
しているが、設備との兼合いで、従来設けられていた銀
めっき被覆層を設けることも問題はない。
しているが、設備との兼合いで、従来設けられていた銀
めっき被覆層を設けることも問題はない。
８−
この発明には次に挙げる顕著な効果がある。
（ａ）ヒーＩ〜シンクの基体をアルミニウムに変えるこ
とにより素材費がぼぼ部分の１に低減できる。
とにより素材費がぼぼ部分の１に低減できる。
すなわち、ビー１〜シン））１個の大きさがＯ、Ｇ ｃ
ｌｌのとき銅素材費は３．５円、アルミニラｊ１は１．
２円となる。
ｌｌのとき銅素材費は３．５円、アルミニラｊ１は１．
２円となる。
（ｂ）アルミニラ１１の耐蝕性によって外囲器からの露
出面の外装めっきが不要とかり、めっきに要する費用が
低減する。
出面の外装めっきが不要とかり、めっきに要する費用が
低減する。
（ｃ）軽量化されるので、ボンディング後の配送や、モ
ールド型へのフレーム挿入時のボンディングワイヤに対
する重さによるダメージが少く、ボンディングワイヤ切
れ、ボンディング剥れ等の不良が軽減できた。次に、フ
レー１１の多連化が可能となり、組立効率が向」二する
。さらに、モールド工程でフレームの重さによるランナ
部からの折れ等がなくなり作業性が改善される。また、
フレームの梱包および輸送効率を向」―させることが可
能になる。
ールド型へのフレーム挿入時のボンディングワイヤに対
する重さによるダメージが少く、ボンディングワイヤ切
れ、ボンディング剥れ等の不良が軽減できた。次に、フ
レー１１の多連化が可能となり、組立効率が向」二する
。さらに、モールド工程でフレームの重さによるランナ
部からの折れ等がなくなり作業性が改善される。また、
フレームの梱包および輸送効率を向」―させることが可
能になる。
（ｄ）アルミニウムのピー１〜シンクはアルミニウムに
近いため、ピー１−シンクと封止樹脂との境界面に樹脂
のクラックが発生しにくくなり、温度サイクルデスト１
熱衝撃テスト等の信頼性が向」ニする。
近いため、ピー１−シンクと封止樹脂との境界面に樹脂
のクラックが発生しにくくなり、温度サイクルデスト１
熱衝撃テスト等の信頼性が向」ニする。
（ｅ）熱抵抗値については第５図に示すように、製品に
ついてＲｔｈが３℃／Ｗの保障限度に対し２．２８℃／
Ｗで充分満足できるものであり、また、この値は従来の
１．５℃／Ｗとも大差のないものである。
ついてＲｔｈが３℃／Ｗの保障限度に対し２．２８℃／
Ｗで充分満足できるものであり、また、この値は従来の
１．５℃／Ｗとも大差のないものである。
第１図と第２図はいずれも従来の樹脂封止型半導体装置
の斜視図、第３図は放熱板に取着した従来の樹脂封止型
゛１′：導体装置の断面図、第４図はこの発明の１実施
例の樹脂封止型半導体装置の断面図、第５図は熱抵抗を
示す線図である。 ２ 半導体素子 ５ 樹脂封１１−外囲器 １１ ピー１−シンク ＋１ａ ヒートシンク基体 １１ｂ ヒートシンクの銅層 Ｉｎｃ 酸化アルミニラ１１の碧層 代理人 弁理−１，井 、に −・ 男−１１＝ 第 １ 図 第 ２ 図 第３図 第 ４ 図 第 ５ 図
の斜視図、第３図は放熱板に取着した従来の樹脂封止型
゛１′：導体装置の断面図、第４図はこの発明の１実施
例の樹脂封止型半導体装置の断面図、第５図は熱抵抗を
示す線図である。 ２ 半導体素子 ５ 樹脂封１１−外囲器 １１ ピー１−シンク ＋１ａ ヒートシンク基体 １１ｂ ヒートシンクの銅層 Ｉｎｃ 酸化アルミニラ１１の碧層 代理人 弁理−１，井 、に −・ 男−１１＝ 第 １ 図 第 ２ 図 第３図 第 ４ 図 第 ５ 図
Claims (1)
- 表層の一部に銅層を有しアルミニラ１１で形成されたヒ
ートシンク、前記ヒー！・シンクの銅層にマウントされ
た半導体素子、前記゛１′、導体素子の電極を導出する
リード、および、前記リードの各一部とヒートシンクの
一部を露出させリードと半導体素子とヒートシンクを一
体に封着する樹脂封止外囲器を備えた樹脂封止型半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59020744A JPS60165745A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 樹脂封止型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59020744A JPS60165745A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 樹脂封止型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165745A true JPS60165745A (ja) | 1985-08-28 |
Family
ID=12035697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59020744A Pending JPS60165745A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 樹脂封止型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165745A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488254A (en) * | 1991-08-05 | 1996-01-30 | Hitachi, Ltd. | Plastic-molded-type semiconductor device |
| KR20020051468A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-29 | 밍 루 | 전력 소자 모듈의 방열 구조 |
| JP2015153845A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体モジュールとその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5236980A (en) * | 1975-09-19 | 1977-03-22 | Hitachi Ltd | Heat sink for semiconductor devices |
-
1984
- 1984-02-09 JP JP59020744A patent/JPS60165745A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5236980A (en) * | 1975-09-19 | 1977-03-22 | Hitachi Ltd | Heat sink for semiconductor devices |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5488254A (en) * | 1991-08-05 | 1996-01-30 | Hitachi, Ltd. | Plastic-molded-type semiconductor device |
| KR20020051468A (ko) * | 2000-12-22 | 2002-06-29 | 밍 루 | 전력 소자 모듈의 방열 구조 |
| JP2015153845A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体モジュールとその製造方法 |
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