JP2017069350A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017069350A JP2017069350A JP2015192315A JP2015192315A JP2017069350A JP 2017069350 A JP2017069350 A JP 2017069350A JP 2015192315 A JP2015192315 A JP 2015192315A JP 2015192315 A JP2015192315 A JP 2015192315A JP 2017069350 A JP2017069350 A JP 2017069350A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead terminal
- heat
- lead
- semiconductor chip
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4912—Layout
- H01L2224/49171—Fan-out arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特にパワー半導体チップとコントロール半導体チップがリードフレーム上に搭載され、モールド材で樹脂封止された半導体装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a power semiconductor chip and a control semiconductor chip are mounted on a lead frame and sealed with a molding material.
大電流のスイッチングや整流を行うパワー半導体チップ(整流用ダイオード、パワーMOSFET、IGBT等)は、動作中での発熱量が大きい。このため、パワー半導体チップを樹脂封止材中に内蔵した半導体装置では、高い放熱効率が要求されている。
A power semiconductor chip (such as a rectifier diode, a power MOSFET, or an IGBT) that performs switching and rectification of a large current generates a large amount of heat during operation. For this reason, in a semiconductor device in which a power semiconductor chip is built in a resin sealing material, high heat dissipation efficiency is required.
例えば、特許文献1には、パワー半導体モジュールにおいて、放熱板とリード端子とから構成されるリードフレームが使用され、この放熱板の上にパワー半導体チップが搭載される。また、樹脂から成るモールド材で樹脂封止され、パッケージ化した構造が開示されている。
For example,
リードフレームは、熱伝導率の高い銅等で形成されている。また、リードフレームの一部を構成するリード端子がモールド材から突出した形態とされる。パワー半導体チップの電極は、電気信号の入出力端子を構成する各リードにボンディングワイヤ等を用いて接続される。パワー半導体チップは、外部から各リードに印加された電圧によって動作する。この構成のパワー半導体モジュールは、プリント基板中に形成されたスルーホールに各リードが挿入されてはんだ付けされることによって使用される。
The lead frame is made of copper having a high thermal conductivity. Further, the lead terminals constituting a part of the lead frame are projected from the mold material. The electrodes of the power semiconductor chip are connected to the respective leads constituting the input / output terminals for electrical signals using bonding wires or the like. The power semiconductor chip operates by a voltage applied to each lead from the outside. The power semiconductor module having this configuration is used by inserting each lead into a through hole formed in a printed circuit board and soldering.
一般的に、モールド材を構成するモールド材の熱伝導率は、リードフレームと比較すると高くはない。このため、放熱効率を高めるためには、パワー半導体チップからの発熱を、リードフレームを介して外部に放出することが重要となる。
Generally, the thermal conductivity of the molding material constituting the molding material is not high compared to the lead frame. For this reason, in order to improve the heat dissipation efficiency, it is important to release the heat generated from the power semiconductor chip to the outside through the lead frame.
しかしながら、従来技術は、放熱板の延伸部からも放熱する観点はよいが、大電流のスイッチングや整流を行うパワー半導体チップの動作中での発熱量が大きいため、熱応力でリードフレームとモールド材(封止樹脂)とが剥離すという課題がある。
However, the conventional technology has a good point of view of heat dissipation from the extended part of the heat sink, but the heat generated during operation of the power semiconductor chip that performs switching and rectification of a large current is large. There is a problem that the (sealing resin) peels off.
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、さらに樹脂密着性と放熱特性を向上させた高信頼性の半導体装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a highly reliable semiconductor device having improved resin adhesion and heat dissipation characteristics.
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、第1の放熱板と第2の放熱板と、第1の側面の側に配置された第1のリード端子と第2のリード端子と、第2の側面の側に配置された第3のリード端子と第2の側面の側において第3のリード端子よりも第2の放熱板に近い側に配置された第4のリード端子と、第1の放熱板の主面に搭載された第1の半導体チップと第2の放熱板の主面に搭載された第2の半導体チップと、それらを被覆するモールド材を備え、第1のリード端子及び第2のリード端子と、第3のリード端子及び第4のリード端子とが、それぞれモールド材における1対の側面からそれぞれ反対方向に導出された構成であって、第1のリード端子は第1の放熱板に連結され、第1のリード端子の第1の放熱板側において、第1のリード端子の厚さ方向に向かって貫通する貫通孔を備え、第1の放熱板は、第2の放熱板よりも面積が大きいことをことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention has the following configurations.
The semiconductor device according to the present invention includes a first heat radiating plate, a second heat radiating plate, a first lead terminal disposed on the first side surface side, a second lead terminal, and a second side surface side. The fourth lead terminal disposed on the side closer to the second heat sink than the third lead terminal on the side of the third lead terminal disposed on the second side and the main surface of the first heat sink A first semiconductor chip mounted on the second semiconductor chip, a second semiconductor chip mounted on the main surface of the second heat sink, and a molding material covering them, the first lead terminal and the second lead terminal; The third lead terminal and the fourth lead terminal are respectively led out in opposite directions from a pair of side surfaces of the molding material, and the first lead terminal is connected to the first heat radiating plate. The thickness direction of the first lead terminal on the first heat sink side of the first lead terminal Toward includes a through hole penetrating the first heat sink, characterized in that a greater area than the second heat radiating plate.
本発明は、以上のように構成されているので、樹脂密着性と放熱特性が向上した高信頼性の半導体装置を提供することができる。
Since the present invention is configured as described above, a highly reliable semiconductor device having improved resin adhesion and heat dissipation characteristics can be provided.
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。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description.
本発明の実施例1に係る半導体装置1を説明する。図1は、半導体装置1の内観構造を示す平面図である。図2は、半導体装置1の外観構造を示す平面図及び側面図である。図3は、半導体装置1のリードフレーム構造を示す平面図である。
A
図1に示すように、半導体装置1は、リードフレーム2と半導体チップ31、32とワイヤ4とモールド材5で構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ここでは、パワー半導体チップと制御用ICチップが、リードフレーム のそれぞれ独立した放熱板上に搭載され、複数のリード端子と組み合わせた形態となった組立体である。これがモールド材で樹脂封止された形態の半導体装置となる。
In this example, the power semiconductor chip and the control IC chip are mounted on independent heat sinks of the lead frame and combined with a plurality of lead terminals. This is a semiconductor device in the form of resin sealing with a molding material.
図2に示すように、半導体装置1は、モールド材5から導出されたリード端子にリードフォーミングが施され、各リード端子はその先端部がプリント基板上のスルーホールに挿入され、プリント基板にはんだ付けによって固定されるDIP型パッケージである。
As shown in FIG. 2, in the
図3に示すように、リードフレーム2は、放熱板とリード端子からなっている。放熱板は、第1の放熱板21と、第1の放熱板21と互いに離間して配置された第2の放熱板22からなっている。
As shown in FIG. 3, the
リード端子は、第1の放熱板21における第1の側面(一方の側面:図1中では右側面)に沿って第1のリード端子23と第2の放熱板22に近い側に第2のリード端子24が互いに並行して配置されている。
また、第1の放熱板21における第1の側面の反対側に位置する第2の側面(他方の側面:図1中では左側面)の側に、第3のリード端子25と第2の放熱板22に近い側に第4のリード端子26が互いに並行して配置される。
The lead terminal has a second side on the side close to the
Further, the
ここで用いられるリード端子は、その機能上区分される。第1の放熱板21は、第1のリード端子23の配列方向において、前記第1のリード端子23の端部と連結され、第1のリード端子23の第1の放熱板21側において、第1のリード端子23の厚さ方向に向かって貫通する貫通孔27を備えている。
The lead terminals used here are classified according to their functions. The first
第1の放熱板21の主面には第1の半導体チップ31が搭載され、第2の放熱板22の主面には第2の半導体チップ32が搭載される。
A
例えば、第1の半導体チップ31はパワー半導体チップであり、第2の半導体チップ32の制御用ICチップである。第1の半導体チップ31のパワー半導体チップは、第2の半導体チップ32の制御用ICチップと比較して大きな発熱が生じるので、パワー半導体チップの発した熱が伝達して制御用ICチップの温度が上昇し性能が劣化しないよう放熱板が2つに分割されている。かつ、その放熱効果を高くするために、第1の放熱板21の面積は第2の放熱板22の面積よりも大きくなっている。
For example, the
第1の放熱板21及び第2の放熱板22は、所望の機械的強度と放熱効果が得られる厚さの銅又は銅合金、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で構成される。また、第1の放熱板21及び第2の放熱板22を、各リード端子23〜26よりも厚くすることも可能である。具体的には第1の放熱板31及び第2の放熱板32は0.25mmから1.0mm、リード端子23〜26は0.25mmから0.75mmで構成されることが好ましい。銅又は銅合金、鉄または鉄合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等は、モールド材を構成するエポキシ樹脂等と比べて充分に高い熱伝導率をもつため、パワー半導体チップ31が動作時に発する熱は、放熱板を介し、さらに連結されたリード端子から放熱させることができる。
The first
ここで、第1の半導体チップ31は、パワー半導体チップであり、整流用ダイオード、パワーMOSFET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等、高電圧が印加され、大電流が流されてスイッチング動作をおこなう半導体素子である。第1の半導体チップ31の一方の主面は導電性接着材(図示せず)を介して第1の放熱板21に電気的機械的に接続されている。例えば、ドレイン電極であり、第1のリード端子23に電気的に接続されている。 他方の主面には、複数のボンディングパッド(図示せず)が設けられている。
Here, the
第2の半導体チップ32は、パワー半導体チップの制御を行う制御用ICチップである。他方の主面には、第1の半導体チップ31と同様に複数のボンディングパッド(図示せず)が設けられている。
The
第1の半導体チップ31、第2の半導体チップ32への電気的接続は、これらの上面に形成されたボンディングパッドと各リード端子にボンディングワイヤ4を接続することによって行われる。接続箇所は機能によって選択することができる。
Electrical connection to the
例えば、パワー半導体チップ(31)のソース電極と第3のリード端子25との間、パワー半導体チップ(31)のゲート電極と制御用ICチップ(32)のボンディングバッドとの間がボンディングワイヤ4を用いて電気的に接続されている。また、制御用ICチップ(32)のボンディングバッドと第4のリード端子26との間もボンディングワイヤ4を用いて電気的に接続されている。
For example, the
製造方法としては、リードフレーム上に半導体チップを搭載し、必要箇所をワイヤボンディングで配線し、樹脂成形後、個片に切断するものである。これは通常、半導体装置において知られる製造方法で可能である。
As a manufacturing method, a semiconductor chip is mounted on a lead frame, necessary portions are wired by wire bonding, and after resin molding, cut into individual pieces. This is usually possible with manufacturing methods known in semiconductor devices.
効果としては、第1の放熱板21は、第1のリード端子23の配列方向において、前記第1のリード端子23の端部と連結されている。これにより、第1の半導体チップ31(パワー半導体チップ)から発する熱の放熱は、第1の放熱板21とリード端子23を介して外部に効率よく放出することができる。
As an effect, the first
また、第1のリード端子23の第1の放熱板21側において、第1のリード端子23の厚さ方向に向かって貫通する貫通孔27を備えている。これにより、第1の半導体チップ31(パワー半導体チップ)から発する熱の温度上昇で、リードフレーム2(放熱板21、リード端子23)とモールド材5とが膨張差を生じても、樹脂剥離の発生を防止することができる。
Further, the
このため、パワー半導体チップ31からの過渡的な放熱等を第1の放熱板21によって良好に吸収しても、モールド材5との膨張差による剥離を生じることがなく、発熱を外部に良好に放出することができる。また、第1の放熱板21に連結された第1のリード端子23は、モールド材の外部に延伸しており、パワー半導体チップ31からの発熱を外部に導出する機能を有する。よって、樹脂密着性と放熱特性を向上させた高信頼性の半導体装置とすることができる。
For this reason, even if transient heat dissipation from the
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。
As described above, the mode for carrying out the present invention has been described. From this disclosure, it should be apparent to those skilled in the art that various alternative embodiments and examples are possible.
図2の構成では、リード端子の構成を左右対称とし、右側面において4本のリード端子を設けたが、半導体装置の機能により、左右で異なる本数のリード端子を設けた非対称の構成とすることもできる。ここでは、第2のリード端子24でワイヤボンディングしていない端子は空き端子とすることができる。
In the configuration of FIG. 2, the configuration of the lead terminals is bilaterally symmetric and four lead terminals are provided on the right side. However, depending on the function of the semiconductor device, an asymmetric configuration in which different numbers of lead terminals are provided on the left and right sides is used. You can also. Here, a terminal that is not wire-bonded by the
また、各放熱板にパワー半導体チップ、制御用ICチップをそれぞれ搭載するとしたが、これら以外のチップも同時に各放熱板に搭載することができる。この場合には、動作時の発熱量の大きなチップを第1の放熱板に、発熱量の小さなチップを第2の放熱板に搭載することが好ましい。
In addition, although the power semiconductor chip and the control IC chip are mounted on each heat sink, other chips can be mounted on each heat sink at the same time. In this case, it is preferable to mount a chip having a large heat generation amount during operation on the first heat radiating plate and a chip having a small heat generation amount on the second heat radiating plate.
また、放熱板の厚さは、リード端子の厚さより厚くてもよい。これにより放熱性を向上させることができる。また、厚くした部位をモールド材の裏面に放熱板が露出した形態とすることもできる。この場合、裏面の放熱板自身もプリント基板にはんだ付けされて使用されることもある。
Moreover, the thickness of the heat sink may be thicker than the thickness of the lead terminal. Thereby, heat dissipation can be improved. Further, the thickened portion may be in a form in which the heat sink is exposed on the back surface of the mold material. In this case, the heat sink on the back surface itself may be used by being soldered to the printed circuit board.
また、貫通孔の形状は丸に限らず、四角であってもよく、複数備えてもよい。面積や製造容易な形状に対応することができる。第1の放熱板21とリード端子23をモールド材5が貫通するような形状であれば、同様の効果を奏する。
The shape of the through hole is not limited to a circle, and may be a square or a plurality of through holes. It can correspond to an area or a shape that is easy to manufacture. The same effect can be obtained as long as the
また、制御用ICチップ中には、その温度を測定する温度センサを形成してもよい。温度センサは、パワー半導体チップの温度を電気的に感知し、制御回路に出力し、異常時はパワー半導体チップの動作を制御するように機能する。これにより、半導体装置1の過熱による誤動作を防止できる。
A temperature sensor for measuring the temperature may be formed in the control IC chip. The temperature sensor electrically senses the temperature of the power semiconductor chip, outputs it to the control circuit, and functions to control the operation of the power semiconductor chip when there is an abnormality. Thereby, malfunction due to overheating of the
1、半導体装置
2、リードフレーム
21、第1の放熱板
22、第2の放熱板
23、第1のリード端子
24、第2のリード端子
25、第3のリード端子
26、第4のリード端子
27、貫通孔
31、第1の半導体チップ
32、第2の半導体チップ
4、ボンディングワイヤ
5、モールド材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
A first heat dissipating plate, a second heat dissipating plate disposed away from the first heat dissipating plate, and a plurality of first leads disposed on a first side surface of the first heat dissipating plate. A terminal, a plurality of second lead terminals disposed on the first side surface of the second heat radiating plate, and a second position located on the opposite side of the first side surface of the first heat radiating plate. A third lead terminal disposed on the side surface side, and a fourth lead terminal disposed on the second side surface side closer to the second heat dissipation plate than the third lead terminal; A first semiconductor chip mounted on a main surface of the first heat dissipation plate; a second semiconductor chip mounted on a main surface of the second heat dissipation plate; the first heat dissipation plate; A heat sink, a part of the first lead terminal, a part of the second lead terminal, a part of the third lead terminal, 4, including a molding material covering a part of the lead terminals, the first semiconductor chip, and the second semiconductor chip, the first lead terminal, the second lead terminal, and the third lead The terminal and the fourth lead terminal are each a semiconductor device led out from a pair of side surfaces of the molding material in opposite directions, and the first lead terminal is connected to the first heat dissipation plate. A through hole penetrating in the thickness direction of the first lead terminal on the first heat dissipation plate side of the first lead terminal, and the first heat dissipation plate is provided with the second heat dissipation plate. A semiconductor device having an area larger than that of a plate.
The first semiconductor chip has one main electrode on the back surface side and the other main electrode on the upper surface side, and the one main electrode is electrically connected to the first heat radiating plate. The plurality of first lead terminals are connected to the first heat radiation plate to serve as extraction electrodes of the one main electrode, and the second semiconductor chip is a control IC chip. The semiconductor device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015192315A JP2017069350A (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015192315A JP2017069350A (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017069350A true JP2017069350A (en) | 2017-04-06 |
Family
ID=58495045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015192315A Pending JP2017069350A (en) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017069350A (en) |
-
2015
- 2015-09-29 JP JP2015192315A patent/JP2017069350A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3107120B1 (en) | Power semiconductor module | |
JP5339800B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP6520437B2 (en) | Semiconductor device | |
KR101208332B1 (en) | Clip structure for semiconductor package and a semiconductor package using the same | |
JPWO2016174899A1 (en) | Semiconductor device | |
US20150130042A1 (en) | Semiconductor module with radiation fins | |
JP2015142077A (en) | semiconductor device | |
JP4985809B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2010034350A (en) | Semiconductor device | |
CN105814682A (en) | Semiconductor device | |
JP2012182250A (en) | Semiconductor device | |
US20130001759A1 (en) | Semiconductor package and method of manufacturing the semiconductor package | |
JP2011199148A (en) | Semiconductor device | |
JP6150866B2 (en) | Power semiconductor device | |
JP5341339B2 (en) | Circuit equipment | |
JP2013016766A (en) | Power module package and method for manufacturing the same | |
JP5172290B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2017123360A (en) | Semiconductor module | |
JP2017069352A (en) | Semiconductor device | |
JP2017069351A (en) | Semiconductor device | |
JP5429413B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2012238737A (en) | Semiconductor module and manufacturing method therefor | |
JP2017069350A (en) | Semiconductor device | |
JP2013098343A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
KR20190085587A (en) | High thermal conductivity semiconductor package |