JP4889147B2

JP4889147B2 - Semiconductor device

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Publication number: JP4889147B2
Application number: JP2000380867A
Authority: JP
Inventors: 太深谷
Original assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Current assignee: Fujitsu Semiconductor Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JP2002184930A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特に放熱機構を有した半導体装置に関する。
【０００２】
近年、半導体装置に内設される半導体素子は高電力化され、これに伴い発熱量も増大する傾向にある。また、半導体装置に対する低コスト化の要求も、ますます増大する傾向にある。
【０００３】
よって、半導体装置の構成を大きく変更することなく、換言すれば半導体装置のコスト上昇を伴うことなく、半導体素子から発生する熱を効率よく放熱できる半導体装置が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
図１乃至図３は、従来の半導体装置１を説明するため図である。図１は半導体装置１の断面図であり、図２は半導体装置１を底面側から透視した図であり、更に図３は半導体装置１に設けられた半導体素子２を示す図である。尚、図１は図２におけるＡ１−Ａ１線に沿う断面を示しており、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＡ２−Ａ２線に沿う断面を示している。
【０００５】
半導体装置１は、樹脂パッケージ５内に半導体素子２,ステージ３,リード４，及びワイヤ６等を設けた構成とされている。半導体素子２はＡｇペースト７によりステージ３に固定されている。このステージ３は、サポートバー８により支持されている。また、リード４のインナーリード部（樹脂パッケージ５に埋設された部分）はワイヤ６により半導体素子２と電気的に接続されており、アウターリード部は樹脂パッケージ５から外部に延出して外部端子として機能する。
【０００６】
ここで、ステージ３に注目すると、ステージ３の面積は半導体素子２の面積に対して小さく設定されている。このように、ステージ３の面積を半導体素子２の面積に対して小さく設定したのは次の理由による。
【０００７】
即ち、以前においてはステージの面積は半導体素子の面積と略同じか、或いは若干大きく設定することが行なわれていた。また、半導体素子はステージに対してＡｇペースト等の接合部材を用いて固定されるが、上記のように以前はステージの面積と半導体素子の面積は略同等であったため、Ａｇペーストの配設面積も半導体素子の面積と略同等の面積で配設されていた。
【０００８】
しかしながら、ＡｇペーストはＡｇに樹脂ペーストを混合した構成であるため、吸湿し易い特性がある。よって、吸湿したＡｇペーストを用いて半導体素子をステージに固定（貼着）し、その後に樹脂パッケージをモールドして半導体装置を製造した場合、その後に実装時等において半導体装置に加熱処理がされた場合、吸湿したＡｇペースト内の水分が熱膨張し、半導体素子とステージとの間に剥離が生じたり、また樹脂パッケージにクラックが発生したりすることが生じた。これは、特に近年提案されている鉛フリー化により、実装時における加熱温度が高くなると大きな問題となる。
【０００９】
そこで、ステージの面積を半導体素子の面積より小さくすることにより、Ａｇペーストの配設面積を小さくし、これによりＡｇペーストの吸湿に起因した上記不都合を防止することが行なわれている。また、樹脂パッケージも樹脂であるため接着力を有しており、特に半導体素子との接合性が良好であることが知られている。このため、ステージ面積を小さくしても、半導体素子は樹脂パッケージと接合することにより保持されるため、機械的強度においても十分な強度を得ることができる。
以上説明した各理由により、図１乃至図３に示されるように、半導体素子２の面積に対してステージ３の面積を小さく設定することが行われている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステージ３の機能は、上記したように半導体素子２を固定する機能ばかりではなく、半導体素子２で発生した熱を放熱するという機能を有している。この放熱機能は、当然のことながら放熱面積が大きい程、換言すればステージ３の面積が広い程、効率の高い放熱が行なえる。
【００１１】
しかしながら、上記のようにステージ３の面積を半導体素子２に対して小さく設定すると、半導体素子２とステージ３との間の剥離や樹脂パッケージ５にクラックが発生することは防止できるものの、半導体素子２で発生する熱を効率よく放熱できないという新たな問題点が生じる。
近年では、半導体素子２の高電力化が進んでおり、これに伴い半導体素子２で発生する熱量も増大する傾向にある。よって、上記の問題点は、半導体素子２の高電力化に伴い重要に問題点となる。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体素子とステージ間の剥離や樹脂パッケージにクラックが発生することを抑制しつつ、かつ半導体素子で発生する熱を効率よく放熱しうる半導体装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【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、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１記載の発明は、
半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、前記サポートバーに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記発明によれば、サポートバーに半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことにより、半導体素子を効率よく冷却することができる。また、サポートバーにはステージが設けられるため、リードフレーム形成時にサポートバーと放熱フィンとを一括的に形成することが可能であり、低コストで放熱フィンを形成することができる。
【００２６】
また、請求項２記載の発明は、
半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、
前記ステージに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設け、
前記放熱フィンの一部が前記半導体素子に直接接触する構成としたことを特徴とするものである。
【００２７】
上記発明によれば、放熱フィンの一部が半導体素子に直接接触することにより、半導体素子で発生した熱は直接放熱フィンに熱伝導し放熱される。よって、半導体素子で発生する熱をより効果的に放熱することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００３３】
図４乃至図６は、本発明の第１実施例である半導体装置１０Ａを説明するため図である。図４は半導体装置１０Ａの断面図であり、図５は半導体装置１０Ａを底面側から透視した図であり、更に図６は半導体装置１０Ａに使用されるリードフレーム２０Ａを示す図である。尚、図４は図５におけるＡ３−Ａ３線に沿う断面を示しており、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるＡ４−Ａ４に沿う断面を示している。
【００３４】
半導体装置１０Ａは、大略すると半導体素子１２,ステージ１３Ａ,リード１４，樹脂パッケージ１５．及び放熱フィン１９Ａ等により構成されている。半導体素子１２は、接合部材として機能するＡｇペースト１７によりステージ１３Ａに固定されている。本実施例では、Ａｇペースト１７はステージ１３Ａの略全面に配設されている。
【００３５】
ステージ１３Ａは、図６に示すリードフレーム２０Ａの状態において、サポートバー１８Ａにより支持される構成となっている。このリードフレーム２０Ａは、例えば銅合金，４２アロイ等の周知のリードフレーム材料により形成されている。尚、リードフレーム２０Ａの状態では、リード１４及びサポートバー１８Ａは、図示を省略している枠体（樹脂パッケージ１５の形成後に切断除去される）に、一体的に接続し保持された構成となっている。
【００３６】
ここで、ステージ１３Ａの面積に注目すると、本実施例ではテージ１３Ａの面積を半導体素子１２の面積よりも小さく設定している。従って、吸湿性を有するＡｇペースト１７の配設面積も小さくなっている。よって、Ａｇペースト１７が吸湿していたとしても、その配設面積（即ち、配設量）が少ないため、半導体装置１０Ａに対し実装時等において加熱処理が実施されても水分膨張による影響を抑えることができる。これにより、半導体素子１２とステージ１３Ａとの間で剥離が発生することを防止できると共に、ステージ１３Ａと樹脂パッケージ１５との界面にクラックが発生することを防止できる。
【００３７】
リード１４は、インナーリード部（樹脂パッケージ１５に埋設された部分）と、アウターリード部（樹脂パッケージ１５から外部に延出した部分）とにより構成されている。リード１４のインナーリード部は、ワイヤ１６を用いて半導体素子１２と電気的に接続される。また、リード１４のアウターリード部は外部接続端子として機能し、実装時において例えば実装基板に半田付けされる。
この実装処理の際、前記したように近年では鉛フリー化が進んでおり、無鉛半田を用いることが多くなっていきている。この無鉛半田は、以前から用いられている有鉛半田に比べて融点が高いことは前述した通りである。
【００３８】
樹脂パッケージ１５は、半導体素子１２，リード１４のインナーリード部，ワイヤ１６，及び後述する放熱フィン１９Ａを内部に封止することにより、これらを保護する機能を奏する。この樹脂パッケージ１５は、前記のように半導体素子１２との接合性が高いため、ステージ１３Ａの面積が半導体素子１２よりも小さくても、半導体素子１２のステージ１３Ａからはみ出した部分は樹脂パッケージ１５と接合する。よって、ステージ１３Ａの面積を小さくしても、半導体素子１２は樹脂パッケージ１５内に確実に保持され、半導体装置１０Ａの強度は維持されている。
【００３９】
続いて、本実施例の特徴となる放熱フィン１９Ａについて説明する。
本実施例に係る放熱フィン１９Ａは、ステージ１３Ａに一体的に設けられた構成とされている。この放熱フィン１９Ａは、樹脂パッケージ１５内において、ステージ１３Ａに対し斜め上方に向けて延出するよう形成されている。
【００４０】
このようにステージ１３Ａに放熱フィン１９Ａを設けることにより、半導体素子１２で発生した熱は、Ａｇペースト１７，ステージ１３Ａを介して放熱フィン１９Ａに熱伝導してゆき、放熱フィン１９Ａにおいて放熱される。よって、図１及び図２に示した従来の半導体装置１のように、半導体素子２で発生する熱を小面積であるステージ３及びサポートバー８のみで放熱する構成に比べ、本実施例によればステージ１３Ａ，サポートバー１８Ａに加え、放熱フィン１９Ａによって放熱することができるため、半導体素子１２を効率よく冷却することができる。
【００４１】
この放熱フィン１９Ａは、図６に示すリードフレーム２０Ａの形成時に、リード１４，ステージ１３Ａ，サポートバー１８Ａ等の形成と共に一括的にプレス形成されるものである。よって、放熱フィン１９Ａを新たに形成しても、リードフレーム２０Ａ及び半導体装置１０Ａの製造工程が複雑になることはなく、低コストで形成することができる。
【００４２】
また、放熱フィン１９Ａは、ステージ１３Ａとリード１４との間に形成されている。この放熱フィン１９Ａの形成領域は、従来のリードフレーム９ではなにも形成されていなかった領域（図３に矢印Ｂで示す領域）である。また、この放熱フィン１９Ａの形成領域は、ステージ１３Ａが小面積化されたことによりリードフレーム２０Ａに形成されることとなった領域である。本実施例では、従来ではリードフレーム９の形成時に打ち抜かれ廃棄されていた領域を利用して放熱フィン１９Ａを形成している。
【００４３】
このように、リード１４とステージ１３Ａとの間に形成される空間部分に放熱フィン１９Ａを形成することにより、放熱フィン１９Ａの形状を大きく取ることができ、かつ放熱フィン１９Ａと半導体素子１２Ａとの離間距離を小さくすることができる。これにより、半導体素子１２で発生した熱を効率よく放熱フィン１９Ａに熱伝導させることができ、また熱伝導された熱は面積の広い放熱フィン１９Ａにより放熱されるため、半導体素子１２で発生する熱を効果的に放熱することが可能となる。
【００４４】
続いて、本発明の第２実施例について説明する。
【００４５】
図７乃至図９は、本発明の第２実施例である半導体装置１０Ｂを説明するため図である。図７は半導体装置１０Ｂの断面図、図８は半導体装置１０Ｂの底面側からの透視図、更に図９は半導体装置１０Ｂに使用されるリードフレーム２０Ｂを示す図である。また、図７は図８におけるＡ５−Ａ５線に沿う断面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）におけるＡ６−Ａ６線に沿う断面図である。
尚、図７乃至図９において、先の説明に使用した図４乃至図６と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。また、図１０乃至図２０を用いて説明する各実施例においても同様とする。
【００４６】
前記した第１実施例に係る半導体装置１０Ａは、ステージ１３Ａに放熱フィン１９Ａを形成したことを特徴としていた（図４乃至図６参照）。これに対して本実施例では、サポートバー１８Ｂに放熱フィン１９Ｂを形成したことを特徴とするものである。また、本実施例においても、放熱フィン１９Ｂは樹脂パッケージ１５内において、ステージ１３Ｂに対し斜め上方に向けて延出するよう形成されている。
【００４７】
このようにサポートバー１８Ｂに放熱フィン１９Ｂを設けることにより、半導体素子１２で発生した熱は、Ａｇペースト１７，ステージ１３Ｂ，サポートバー１８Ｂを介して放熱フィン１９Ｂに熱伝導してゆき、放熱フィン１９Ｂにおいて放熱される。よって、第１実施例の半導体装置１０Ａと同様に、半導体素子１２を効率よく冷却することができる。
【００４８】
また、本実施例に係る放熱フィン１９Ｂも、図９に示すリードフレーム２０Ｂの形成時に、ステージ１３Ｂとリード１４との間の領域を利用し、リード１４，ステージ１３Ｂ，サポートバー１８Ｂ等の形成と同時に一括形成される。よって、広い面積を有した放熱フィン１９Ｂを低コストで形成することができる。
【００４９】
更に、本実施例においても、テージ１３Ｂの面積は半導体素子１２の面積よりも小さく設定されているため、実装時等において半導体装置１０Ｂに対し加熱処理が実施されても、Ａｇペースト１７内の水分膨張による影響を抑えることができ、半導体素子１２とステージ１３Ｂとの間における剥離、及びステージ１３Ｂと樹脂パッケージ１５との界面にクラックが発生することを防止できる。
【００５０】
続いて、本発明の第３実施例について説明する。
【００５１】
図１０乃至図１２は、本発明の第３実施例である半導体装置１０Ｃを説明するため図である。図１０は半導体装置１０Ｃの断面図、図１１は半導体装置１０Ｃの底面側からの透視図、更に図１２は半導体装置１０Ｃに使用されるリードフレーム２０Ｃを示す図である。また、図１０は図１１におけるＡ７−Ａ７線に沿う断面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）におけるＡ８−Ａ８線に沿う断面図である。
【００５２】
本実施例に係る半導体装置１０Ｃは、リード１４の一部としてダミーリード２１を形成し、このダミーリード２１に放熱フィン１９Ｃを熱的に接続した構成としたことを特徴とするものである。このダミーリード２１は半導体素子１２の外部接続に寄与しないリードであり、本実施例では放熱フィン１９Ｃと一体的な構成とされている。また、放熱フィン１９Ｃは、樹脂パッケージ１５内においてダミーリード２１（リード１４）に対し斜め上方に向けて延出するよう形成されている。
【００５３】
このように、ダミーリード２１に放熱フィン１９Ｃを設けることにより、半導体素子１２で発生した熱は、樹脂パッケージ１５を介して放熱フィン１９Ｃに熱伝導し放熱されると共にダミーリード２１に熱伝導し放熱される。特に、ダミーリード２１のアウターリード部は樹脂パッケージ１５の外部に露出しているため、効率よく放熱することができる。よって、本実施例に係る半導体装置１０Ｃによっても、第１及び第２実施例に係る半導体装置１０Ａ，１０Ｂと同様に、半導体素子１２を効率よく冷却することができる。
【００５４】
また、本実施例に係る放熱フィン１９Ｃも、図１２に示すリードフレーム２０Ｃの形成時に、ステージ１３Ｃとリード１４（ダミーリード２１）との間の領域を利用し、リード１４，ステージ１３Ｃ，サポートバー１８Ｃ，ダミーリード２１等の形成と同時に一括形成される。よって、広い面積を有した放熱フィン１９Ｃを低コストで形成することができる。
【００５５】
更に、本実施例においても、テージ１３Ｃの面積は半導体素子１２の面積よりも小さく設定されているため、実装時等において半導体装置１０Ｃに対し加熱処理が実施されても、Ａｇペースト１７内の水分膨張による影響を抑えることができ、半導体素子１２とステージ１３Ｃとの間に発生する剥離、及びステージ１３Ｃと樹脂パッケージ１５との界面に発生するクラックを防止することができる。
尚、本実施例では、他のリード１４と異なりワイヤ１６の配設を行なわない構成としているが、半導体素子１２がダミーパッド（素子の入出力に寄与しない電極パッド）を有する場合には、このダミーパッドとダミーリード２１をワイヤ接続する構成としてもよい。この構成とした場合には、半導体素子１２で発生した熱はワイヤ１６を介してダミーリード２１に熱伝導し、ダミーリード２１のアウターリード部及び放熱フィン１９Ｃで放熱される。よって、より効率の高い放熱処理を行なうことができる。
【００５６】
続いて、本発明の第４実施例について説明する。
【００５７】
図１３乃至図１５は、本発明の第４実施例である半導体装置１０Ｄを説明するため図である。図１３は半導体装置１０Ｄの断面図、図１４は半導体装置１０Ｄの底面側からの透視図、更に図１５は半導体装置１０Ｄに使用されるリードフレーム２０Ｄを示す図である。また、図１３は図１４におけるＡ９−Ａ９線に沿う断面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）におけるＡ１０−Ａ１０線に沿う断面図である。
【００５８】
本実施例に係る半導体装置１０Ｄは、図４乃至図６を用いて説明した第１実施例に係る半導体装置１０Ａと近似した構成であるが、放熱フィン１９Ｄに接触部２２を設けた点で相違している。接触部２２は放熱フィン１９Ｄと一体的に形成されており、放熱フィン１９Ｄから半導体素子１２に向け舌片状に延出している。そして、接触部２２の先端部は、半導体素子１２の図中上面（Ａｇペースト１７により接合される面）に直接接触した構成とされている。この際、接触部２２と半導体素子１２は直接接触した状態となっており、接触部２２と半導体素子１２との間にＡｇペースト１７等は介在しない。
【００５９】
このように、ステージ１３Ｄに放熱フィン１９Ｄを設け、更に放熱フィン１９Ｄに接触部２２を設けることにより、半導体素子１２が接触部２２と接触した位置では、半導体素子１２で発生した熱は直接接触部２２に熱伝導し、その後に放熱フィン１９Ｄに熱伝導し放熱される。また、半導体素子１２がステージ１３Ｄと対向する位置では、半導体素子１２で発生した熱はＡｇペースト１７，ステージ１３Ｄを介して放熱フィン１９Ｄに熱伝導し放熱される。
【００６０】
よって、本実施例に係る半導体装置１０Ｄによれば、半導体素子１２で発生した熱は接触部２２により放熱フィン１９Ｄに直接的に熱伝導し放熱されるため、間接的に熱伝導を行なう構成に比べ、半導体素子１２で発生する熱をより効率よく効果的に放熱することができる。更に本実施例では、第１実施例のようにステージ１３Ｄを介して半導体素子１２で発生した熱を放熱フィン１９Ｄに熱伝導し放熱する構成も採用しているため、更に効率よく半導体素子１２で発生する熱の放熱を行なうことができる。
【００６１】
また、本実施例に係る放熱フィン１９Ｄ及び接触部２２は、図１５に示すリードフレーム２０Ｄの形成時に、ステージ１３Ｄとリード１４との間の領域を利用し、リード１４，ステージ１３Ｄ，サポートバー１８Ｄ等の形成と同時に一括形成される。よって、接触部２２を有する放熱フィン１９Ｄを低コストで形成することができる。
【００６２】
更に、本実施例においても、テージ１３Ｄの面積は半導体素子１２の面積よりも小さく設定されているため、上記した理由により、実装時等において半導体素子１２とステージ１３Ｄとの間に発生する剥離、及びステージ１３Ｃと樹脂パッケージ１５との界面に発生するクラックを防止することができる。
【００６３】
尚、上記実施例では接触部２２が半導体素子１２の上面に直接接触する構成を示したが、接触部２２の半導体素子１２に対する接触位置は上面に限定されものではなく、半導体素子１２の他の部位（例えば、半導体素子１２の側壁等）に接触する構成としてもよい。
【００６４】
続いて、本発明の第５実施例について説明する。
【００６５】
図１６乃至図１８は、本発明の第５実施例である半導体装置１０Ｅを説明するため図である。図１６は半導体装置１０Ｅの断面図、図１７は半導体装置１０Ｅの底面側からの透視図、更に図１８は半導体装置１０Ｅに使用されるリードフレーム２０Ｅを示す図である。また、図１６は図１７におけるＡ１１−Ａ１１線に沿う断面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）におけるＡ１２−Ａ１２線に沿う断面図である。
【００６６】
上記した各実施例では、加熱処理時における半導体素子１２とステージ１３Ａ〜１３Ｄ間の剥離防止、及びステージ１３Ａ〜１３Ｄと樹脂パッケージ１５の界面におけるクラック発生防止を図るため、ステージ１３Ａ〜１３Ｄの面積を半導体素子１２の面積よりも小さく設定した構成としていた。これに対して本実施例では、ステージ１３Ｅの面積を半導体素子１２の面積よりも若干大きく設定しつつ、かつ、Ａｇペースト１７の配設面積を他の実施例と同様に半導体素子１２の面積よりも小さくなるよう設定したことを特徴としている。以下、具体的な構成について説明する。
【００６７】
ステージ１３Ｅは、ステージ部２３と放熱フィン部２４とにより構成されている。放熱フィン部２４は平板状とされており、その中央位置には凹状のステージ部２３が形成されている。この放熱フィン部２４は、半導体素子１２の配設側と反対側に突出する凹形状となるよう構成されている。また、放熱フィン部２４の面積は、半導体素子１２の面積よりも小さく設定されており、具体的には前記した各実施例のステージ１３Ａ〜１３Ｄと略等しい面積とされている。
【００６８】
凹状とされたステージ部２３の内部には、Ａｇペースト１７が配設されている。そして、半導体素子１２はこのＡｇペースト１７によりステージ１３Ｅに接合された構成とされている。しかしながら、Ａｇペースト１７は放熱フィン部２４には配設されておらず、よって半導体素子１２をステージ１３Ｅに固定した状態において、放熱フィン部２４は半導体素子１２に直接接触した状態となる。
【００６９】
本実施例のように、ステージ１３Ｅの面積を半導体素子１２の面積と略等しくすると共に、ステージ１３ＥにＡｇペースト１７が配設されたステージ部２３と、平板状の放熱フィン部２４とを設けたことにより、半導体素子１２で発生した熱は直接放熱フィン部２４に熱伝導し放熱される。この放熱フィン部２４は、半導体素子１２の略全面と接しており、またその面積も広いため、半導体素子１２で発生した熱を効率よく放熱することができる。
【００７０】
また、Ａｇペースト１７が配設されたステージ部２３の面積は、半導体素子１２の面積よりも小さく設定されているため、実装時等において半導体装置１０Ｃに対し加熱処理が実施されても、他の実施例と同様にＡｇペースト１７内の水分膨張による影響を抑えることができ、実装時等において発生する半導体素子１２とステージ１３Ｄとの間における剥離、及びステージ１３Ｃと樹脂パッケージ１５との界面にクラックを防止することができる。
【００７１】
また、ステージ部２３は、図１８に示すリードフレーム２０Ｅの形成時に、プレス加工を行なうことにより、リード１４，サポートバー１８Ｄ等の形成と同時に一括形成することができる。よって、ステージ部２３及び放熱フィン部２４を有するステージ１３Ｅを低コストで形成することができる。
【００７２】
図１９及び図２０は、先に図４乃至図６を用いて説明した第１実施例に係る半導体装置１０Ａの変形例に使用するリードフレーム２０Ｆ，２０Ｇを示している。
【００７３】
図１９に示す変形例は、放熱フィン１９Ｅに複数のスリット２５を設けたことを特徴とするものである。この構成とすることにより、放熱フィン１９Ｅの放熱面積を増大させることができるため、半導体素子１２で発生する熱をより効果的に放熱することができる。また、スリット２５はリードフレーム２０Ｆの形成時に一括的に形成することができるため、スリット２５を設けた構成としても、半導体装置のコストが上昇するようなことはない。
【００７４】
また、図２０に示すリードフレーム２０Ｇは、放熱フィン１９Ｆの形状を樹脂抵抗の少ない形状としたことを特徴とするものである。樹脂パッケージ１５は、金型を用いてモールド形成される。この際、放熱フィンは樹脂パッケージ１５となる樹脂の流れを妨げるものとなる。よって、放熱フィンの形状を設定するに際し、モールド時における樹脂の流れを考慮しない場合、樹脂が完全に行き渡らない部位が発生し、ボイド（空間部）が発生するおそれがある。
【００７５】
そこで、本変形例では放熱フィン１９Ｅの形状を樹脂の流れ方向に対し流れ抵抗の少ない形状とし、これによりボイドが発生することを防止する構成としている。これにより、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００７６】
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、
前記ステージに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことを特徴とする半導体装置。
（付記２）半導体素子と、
サポートバーに接続されると共に、前記半導体素子が接合部材を介して接合されるステージと、
前記半導体素子と電気的に接続されるリードと、
前記半導体素子を封止する樹脂パッケージとを有してなる半導体装置において、
前記サポートバーに前記半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことを特徴とする半導体装置。
（付記３）付記１または２記載の半導体装置において、
前記ステージの面積を前記半導体素子の面積に対して小さく設定したことを特徴とする半導体装置。
（付記４）付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置において、
前記接合部材の配設面積を前記ステージの面積に対して小さく設定したことを特徴とする半導体装置。
（付記５）付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置において、
前記放熱フィンの一部が前記半導体素子に直接接触する構成としたことを特徴とする半導体装置。
（付記６）付記１乃至５のいずれかに記載の半導体装置において、
前記リードに前記半導体素子の外部接続に寄与しないダミーリードを設けると共に、該ダミーリードと前記放熱フィンとを熱的に接続したことを特徴とする半導体装置。
（付記７）付記１乃至６のいずれかに記載の半導体装置において、
前記放熱フィンを櫛歯形状としたことを特徴とする半導体装置。
【００７７】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
【００７９】
請求項１記載の発明によれば、サポートバーに半導体素子から発生する熱を放熱する放熱フィンを設けたことにより、半導体素子を効率よく冷却することができる。また、サポートバーにはステージに設けられるため、リードフレーム形成時にサポートバーにと共に放熱フィンを一括的に形成することが可能であり、低コストで放熱フィンを形成することができる。
【００８４】
また、請求項２記載の発明によれば、放熱フィンの一部が半導体素子に直接接触することにより、半導体素子で発生した熱は直接放熱フィンに熱伝導し放熱され、よって半導体素子で発生する熱をより効果的に放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一例である半導体装置を示す断面図である。
【図２】従来の一例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図３】従来の一例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図４】本発明の第１実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図６】本発明の第１実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図７】本発明の第２実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図９】本発明の第２実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図１０】本発明の第３実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図１２】本発明の第３実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図１３】本発明の第４実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図１５】本発明の第４実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図１６】本発明の第５実施例である半導体装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第５実施例である半導体装置の底面からの透視図である。
【図１８】本発明の第５実施例である半導体装置に配設されたリードフレームを示す図である。
【図１９】本発明の変形例である半導体装置に配設されるリードフレームを示す図である（その１）。
【図２０】本発明の変形例である半導体装置に配設されるリードフレームを示す図である（その２）。
【符号の説明】
１０Ａ〜１０Ｅ半導体装置
１２半導体素子
１３Ａ〜１３Ｅステージ
１５樹脂パッケージ
１７Ａｇペースト
１８Ａ〜１８Ｆサポートバー
１９Ａ〜１９Ｅ放熱フィン
２０Ａ〜２０Ｇリードフレーム
２１ダミーリード
２２接触部
２３ステージ部
２４放熱フィン部
２５スリット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a heat dissipation mechanism.
[0002]
In recent years, the power of semiconductor elements installed in semiconductor devices has been increasing, and the amount of heat generation tends to increase accordingly. In addition, demands for lowering the cost of semiconductor devices tend to increase.
[0003]
Therefore, there is a demand for a semiconductor device that can efficiently dissipate heat generated from a semiconductor element without greatly changing the configuration of the semiconductor device, in other words, without increasing the cost of the semiconductor device.
[0004]
[Prior art]
1 to 3 are diagrams for explaining a conventional semiconductor device 1. FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1, FIG. 2 is a view seen through the semiconductor device 1 from the bottom side, and FIG. 3 is a diagram showing a semiconductor element 2 provided in the semiconductor device 1. 1 shows a cross section taken along line A1-A1 in FIG. 2, and FIG. 3B shows a cross section taken along line A2-A2 in FIG. 3A.
[0005]
The semiconductor device 1 is configured such that a semiconductor element 2, a stage 3, leads 4, wires 6 and the like are provided in a resin package 5. The semiconductor element 2 is fixed to the stage 3 with Ag paste 7. This stage 3 is supported by a support bar 8. In addition, the inner lead portion (portion embedded in the resin package 5) of the lead 4 is electrically connected to the semiconductor element 2 by the wire 6, and the outer lead portion extends from the resin package 5 to the outside and serves as an external terminal. Function.
[0006]
Here, paying attention to the stage 3, the area of the stage 3 is set smaller than the area of the semiconductor element 2. The reason why the area of the stage 3 is set smaller than the area of the semiconductor element 2 is as follows.
[0007]
That is, in the past, the area of the stage has been set to be approximately the same as or slightly larger than the area of the semiconductor element. In addition, the semiconductor element is fixed to the stage using a joining member such as an Ag paste. As described above, the area of the stage and the area of the semiconductor element have been approximately the same as described above. Also, the area of the semiconductor element is approximately the same as the area of the semiconductor element.
[0008]
However, since the Ag paste has a structure in which a resin paste is mixed with Ag, the Ag paste has a characteristic of easily absorbing moisture. Therefore, when the semiconductor element is fixed (attached) to the stage using the moisture-absorbed Ag paste, and then the resin package is molded to manufacture the semiconductor device, the semiconductor device is then heat-treated at the time of mounting or the like. In this case, moisture in the absorbed Ag paste thermally expands, and peeling occurs between the semiconductor element and the stage, or cracks occur in the resin package. This becomes a serious problem particularly when the heating temperature at the time of mounting becomes high due to the recent lead-free implementation.
[0009]
In view of this, the area of the Ag paste is reduced by making the area of the stage smaller than the area of the semiconductor element, thereby preventing the inconvenience due to moisture absorption of the Ag paste. Further, since the resin package is also a resin, it has an adhesive force, and it is known that the bonding property with a semiconductor element is particularly good. For this reason, even if the stage area is reduced, the semiconductor element is held by being bonded to the resin package, so that sufficient mechanical strength can be obtained.
For the reasons described above, as shown in FIGS. 1 to 3, the area of the stage 3 is set smaller than the area of the semiconductor element 2.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the function of the stage 3 has not only the function of fixing the semiconductor element 2 as described above but also the function of radiating the heat generated in the semiconductor element 2. As a matter of course, this heat radiation function can perform heat radiation with higher efficiency as the heat radiation area is larger, in other words, as the area of the stage 3 is larger.
[0011]
However, if the area of the stage 3 is set smaller than that of the semiconductor element 2 as described above, the semiconductor element 2 can be prevented from being peeled off between the semiconductor element 2 and the stage 3 or cracking in the resin package 5. There arises a new problem that the heat generated in can not be efficiently dissipated.
In recent years, the power of the semiconductor element 2 has been increased, and accordingly, the amount of heat generated in the semiconductor element 2 tends to increase. Therefore, the above problem becomes an important problem as the power of the semiconductor element 2 is increased.
[0012]
The present invention has been made in view of the above points, and a semiconductor capable of efficiently dissipating heat generated in a semiconductor element while suppressing separation between a semiconductor element and a stage and occurrence of cracks in a resin package. An object is to provide an apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by the following measures.
[0016]
 The invention described in claim 1
 A semiconductor element;
 A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
 A lead electrically connected to the semiconductor element;
 In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element, a radiating fin for radiating heat generated from the semiconductor element is provided on the support bar.
[0017]
 According to the above invention, the semiconductor element can be efficiently cooled by providing the support bar with the radiation fin for radiating the heat generated from the semiconductor element. There is also a stage on the support barButBecause it is provided, the support barWhenHeat dissipation finAndThe heat radiation fins can be formed at a low cost.
[0026]
 Also,Claim 2The described invention
 A semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A heat dissipating fin for dissipating heat generated from the semiconductor element is provided on the stage,
 A part of the radiating fin is in direct contact with the semiconductor element.
[0027]
According to the above invention, when a part of the radiating fin is in direct contact with the semiconductor element, the heat generated in the semiconductor element is directly conducted to the radiating fin and radiated. Therefore, the heat generated in the semiconductor element can be radiated more effectively.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
4 to 6 are views for explaining the semiconductor device 10A according to the first embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10A, FIG. 5 is a view seen through the semiconductor device 10A from the bottom side, and FIG. 6 is a view showing a lead frame 20A used in the semiconductor device 10A. 4 shows a cross section along the line A3-A3 in FIG. 5, and FIG. 6B shows a cross section along the line A4-A4 in FIG. 6A.
[0034]
The semiconductor device 10A is roughly composed of a semiconductor element 12, a stage 13A, leads 14, a resin package 15. And radiating fins 19A and the like. The semiconductor element 12 is fixed to the stage 13A by an Ag paste 17 that functions as a bonding member. In the present embodiment, the Ag paste 17 is disposed on substantially the entire surface of the stage 13A.
[0035]
The stage 13A is supported by the support bar 18A in the state of the lead frame 20A shown in FIG. The lead frame 20A is made of a known lead frame material such as a copper alloy or 42 alloy. In the state of the lead frame 20A, the lead 14 and the support bar 18A are integrally connected to and held by a frame body (not shown) that is not shown. ing.
[0036]
Here, paying attention to the area of the stage 13A, in this embodiment, the area of the tee 13A is set smaller than the area of the semiconductor element 12. Therefore, the arrangement area of the Ag paste 17 having hygroscopicity is also reduced. Therefore, even if the Ag paste 17 absorbs moisture, since the arrangement area (that is, the arrangement amount) is small, even if heat treatment is performed on the semiconductor device 10A during mounting or the like, the influence of moisture expansion is suppressed. be able to. Thereby, it is possible to prevent the separation between the semiconductor element 12 and the stage 13 A and to prevent the occurrence of cracks at the interface between the stage 13 A and the resin package 15.
[0037]
The lead 14 includes an inner lead portion (portion embedded in the resin package 15) and an outer lead portion (portion extending from the resin package 15 to the outside). The inner lead portion of the lead 14 is electrically connected to the semiconductor element 12 using the wire 16. Further, the outer lead portion of the lead 14 functions as an external connection terminal, and is soldered to, for example, a mounting board at the time of mounting.
In this mounting process, as described above, lead-free solder has been developed in recent years, and lead-free solder is increasingly used. As described above, this lead-free solder has a higher melting point than the leaded solder that has been used for some time.
[0038]
The resin package 15 has a function of protecting the semiconductor element 12, the inner lead portion of the lead 14, the wire 16, and the heat dissipating fins 19 A to be described later by sealing them inside. Since the resin package 15 has high bondability to the semiconductor element 12 as described above, even if the area of the stage 13A is smaller than the semiconductor element 12, the portion of the semiconductor element 12 that protrudes from the stage 13A is the same as the resin package 15. Join. Therefore, even if the area of the stage 13A is reduced, the semiconductor element 12 is securely held in the resin package 15 and the strength of the semiconductor device 10A is maintained.
[0039]
Subsequently, the heat dissipating fins 19 A that characterize the present embodiment will be described.
The heat radiation fin 19A according to the present embodiment is configured to be provided integrally with the stage 13A. The heat dissipating fins 19A are formed in the resin package 15 so as to extend obliquely upward with respect to the stage 13A.
[0040]
By providing the heat dissipating fins 19A on the stage 13A in this manner, the heat generated in the semiconductor element 12 is conducted to the heat dissipating fins 19A via the Ag paste 17 and the stage 13A, and is dissipated in the heat dissipating fins 19A. Therefore, as compared with the conventional semiconductor device 1 shown in FIGS. 1 and 2, the heat generated in the semiconductor element 2 is radiated only by the stage 3 and the support bar 8 having a small area. For example, in addition to the stage 13A and the support bar 18A, heat can be radiated by the radiating fins 19A, so that the semiconductor element 12 can be efficiently cooled.
[0041]
The heat dissipating fins 19A are collectively formed by pressing together with the formation of the leads 14, the stage 13A, the support bar 18A and the like when the lead frame 20A shown in FIG. 6 is formed. Therefore, even if the heat dissipating fins 19A are newly formed, the manufacturing process of the lead frame 20A and the semiconductor device 10A is not complicated, and can be formed at a low cost.
[0042]
Further, the heat radiating fins 19 A are formed between the stage 13 A and the leads 14. The region where the heat dissipating fins 19A are formed is a region (region indicated by an arrow B in FIG. 3) which is not formed in the conventional lead frame 9. Further, the region where the heat dissipating fins 19A are formed is a region which is formed on the lead frame 20A when the area of the stage 13A is reduced. In this embodiment, the radiating fins 19A are formed using a region that was conventionally punched and discarded when the lead frame 9 was formed.
[0043]
Thus, by forming the radiation fin 19A in the space formed between the lead 14 and the stage 13A, the shape of the radiation fin 19A can be increased, and the radiation fin 19A and the semiconductor element 12A The separation distance can be reduced. Thereby, the heat generated in the semiconductor element 12 can be efficiently conducted to the radiation fins 19A, and the heat conducted is dissipated by the radiation fins 19A having a large area. Can be effectively dissipated.
[0044]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0045]
7 to 9 are views for explaining a semiconductor device 10B according to the second embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10B, FIG. 8 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10B, and FIG. 9 is a view showing a lead frame 20B used in the semiconductor device 10B. 7 is a cross-sectional view taken along the line A5-A5 in FIG. 8, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line A6-A6 in FIG. 9A.
7 to 9, the same components as those in FIGS. 4 to 6 used in the above description are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The same applies to each embodiment described with reference to FIGS.
[0046]
The semiconductor device 10A according to the first embodiment described above is characterized in that the radiation fins 19A are formed on the stage 13A (see FIGS. 4 to 6). On the other hand, the present embodiment is characterized in that the radiation fins 19B are formed on the support bar 18B. Also in the present embodiment, the heat radiating fins 19 B are formed in the resin package 15 so as to extend obliquely upward with respect to the stage 13 B.
[0047]
By providing the heat radiation fins 19B on the support bar 18B in this way, the heat generated in the semiconductor element 12 is conducted to the heat radiation fins 19B via the Ag paste 17, the stage 13B, and the support bar 18B, and the heat radiation fins 19B. The heat is dissipated. Therefore, similarly to the semiconductor device 10A of the first embodiment, the semiconductor element 12 can be efficiently cooled.
[0048]
Further, the heat dissipating fin 19B according to the present embodiment also uses the region between the stage 13B and the lead 14 when forming the lead frame 20B shown in FIG. 9, and forms the lead 14, the stage 13B, the support bar 18B, etc. Simultaneously formed. Therefore, the radiation fin 19B having a large area can be formed at a low cost.
[0049]
Further, in this embodiment, since the area of the tee 13B is set smaller than the area of the semiconductor element 12, even if the semiconductor device 10B is subjected to heat treatment at the time of mounting or the like, the moisture in the Ag paste 17 The influence of the expansion can be suppressed, and the separation between the semiconductor element 12 and the stage 13B and the occurrence of cracks at the interface between the stage 13B and the resin package 15 can be prevented.
[0050]
Subsequently, a third embodiment of the present invention will be described.
[0051]
10 to 12 are views for explaining a semiconductor device 10C according to the third embodiment of the present invention. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10C, FIG. 11 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10C, and FIG. 12 is a view showing a lead frame 20C used in the semiconductor device 10C. 10 is a cross-sectional view taken along line A7-A7 in FIG. 11, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line A8-A8 in FIG.
[0052]
The semiconductor device 10 C according to the present embodiment is characterized in that a dummy lead 21 is formed as a part of the lead 14, and the radiating fin 19 C is thermally connected to the dummy lead 21. The dummy lead 21 is a lead that does not contribute to the external connection of the semiconductor element 12 and is configured integrally with the heat dissipating fins 19C in this embodiment. The heat radiating fins 19 C are formed in the resin package 15 so as to extend obliquely upward with respect to the dummy leads 21 (leads 14).
[0053]
As described above, by providing the heat radiation fins 19 C on the dummy leads 21, the heat generated in the semiconductor element 12 is thermally conducted to the heat radiation fins 19 C through the resin package 15 and radiated, and is also conducted to the dummy leads 21 to radiate heat. Is done. In particular, since the outer lead portion of the dummy lead 21 is exposed to the outside of the resin package 15, heat can be radiated efficiently. Therefore, also by the semiconductor device 10C according to the present embodiment, the semiconductor element 12 can be efficiently cooled similarly to the semiconductor devices 10A and 10B according to the first and second embodiments.
[0054]
The heat dissipating fin 19C according to the present embodiment also uses the area between the stage 13C and the lead 14 (dummy lead 21) when forming the lead frame 20C shown in FIG. 18C, dummy leads 21 and the like are formed simultaneously. Therefore, the radiation fin 19C having a large area can be formed at a low cost.
[0055]
Further, also in this embodiment, since the area of the tee 13C is set smaller than the area of the semiconductor element 12, even if the semiconductor device 10C is subjected to heat treatment at the time of mounting or the like, the moisture in the Ag paste 17 The influence of the expansion can be suppressed, and the peeling that occurs between the semiconductor element 12 and the stage 13C and the crack that occurs at the interface between the stage 13C and the resin package 15 can be prevented.
In this embodiment, unlike the other leads 14, the wire 16 is not disposed. However, when the semiconductor element 12 has a dummy pad (electrode pad that does not contribute to input / output of the element), The dummy pad and the dummy lead 21 may be connected by wire. In this configuration, the heat generated in the semiconductor element 12 is conducted to the dummy lead 21 through the wire 16 and is radiated by the outer lead portion of the dummy lead 21 and the heat radiation fin 19C. Therefore, a more efficient heat dissipation process can be performed.
[0056]
Subsequently, a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0057]
13 to 15 are views for explaining a semiconductor device 10D according to the fourth embodiment of the present invention. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10D, FIG. 14 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10D, and FIG. 15 is a view showing a lead frame 20D used in the semiconductor device 10D. 13 is a cross-sectional view taken along the line A9-A9 in FIG. 14, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line A10-A10 in FIG. 15A.
[0058]
The semiconductor device 10D according to the present embodiment is similar in configuration to the semiconductor device 10A according to the first embodiment described with reference to FIGS. is doing. The contact portion 22 is formed integrally with the heat radiating fin 19 D, and extends from the heat radiating fin 19 D toward the semiconductor element 12 in a tongue shape. And the front-end | tip part of the contact part 22 is set as the structure which contacted directly the upper surface (surface joined by Ag paste 17) of the semiconductor element 12 in the figure. At this time, the contact portion 22 and the semiconductor element 12 are in direct contact with each other, and the Ag paste 17 or the like is not interposed between the contact portion 22 and the semiconductor element 12.
[0059]
In this way, by providing the radiation fin 19D on the stage 13D and further providing the contact portion 22 on the radiation fin 19D, the heat generated in the semiconductor element 12 is directly contacted at the position where the semiconductor element 12 is in contact with the contact portion 22. The heat is conducted to 22 and then is conducted to the heat radiating fins 19D to be radiated. Further, at the position where the semiconductor element 12 faces the stage 13D, the heat generated in the semiconductor element 12 is thermally conducted to the heat radiating fins 19D through the Ag paste 17 and the stage 13D and radiated.
[0060]
Therefore, according to the semiconductor device 10D according to the present embodiment, the heat generated in the semiconductor element 12 is directly conducted and radiated by the contact portion 22 to the radiating fin 19D, so that the heat conduction is indirectly performed. In comparison, the heat generated in the semiconductor element 12 can be radiated more efficiently and effectively. Furthermore, in this embodiment, since the heat generated in the semiconductor element 12 through the stage 13D is conducted to the heat radiating fins 19D to dissipate heat as in the first embodiment, the semiconductor element 12 is more efficient. The generated heat can be dissipated.
[0061]
Further, the heat dissipating fin 19D and the contact portion 22 according to the present embodiment use the area between the stage 13D and the lead 14 when forming the lead frame 20D shown in FIG. 15, and the lead 14, the stage 13D, and the support bar 18D. And the like are formed simultaneously. Therefore, the radiation fin 19D having the contact portion 22 can be formed at low cost.
[0062]
Further, also in this embodiment, since the area of the tee 13D is set smaller than the area of the semiconductor element 12, due to the above reasons, peeling occurring between the semiconductor element 12 and the stage 13D during mounting or the like, And the crack which generate | occur | produces in the interface of the stage 13C and the resin package 15 can be prevented.
[0063]
In addition, although the contact part 22 showed the structure which contacts the upper surface of the semiconductor element 12 directly in the said Example, the contact position with respect to the semiconductor element 12 of the contact part 22 is not limited to an upper surface, It is good also as a structure which contacts site | parts (for example, side wall etc. of the semiconductor element 12).
[0064]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
[0065]
16 to 18 are views for explaining a semiconductor device 10E according to the fifth embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view of the semiconductor device 10E, FIG. 17 is a perspective view from the bottom side of the semiconductor device 10E, and FIG. 18 is a view showing a lead frame 20E used in the semiconductor device 10E. 16 is a cross-sectional view taken along line A11-A11 in FIG. 17, and FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line A12-A12 in FIG.
[0066]
In each of the above-described embodiments, the areas of the stages 13A to 13D are reduced in order to prevent peeling between the semiconductor element 12 and the stages 13A to 13D during the heat treatment and to prevent generation of cracks at the interface between the stages 13A to 13D and the resin package 15. The configuration is set to be smaller than the area of the semiconductor element 12. On the other hand, in the present embodiment, the area of the stage 13E is set slightly larger than the area of the semiconductor element 12, and the arrangement area of the Ag paste 17 is larger than the area of the semiconductor element 12 as in the other embodiments. The feature is that it is set to be smaller. Hereinafter, a specific configuration will be described.
[0067]
The stage 13 E includes a stage portion 23 and a heat radiating fin portion 24. The radiating fin portion 24 has a flat plate shape, and a concave stage portion 23 is formed at the center position thereof. The radiating fin portion 24 is configured to have a concave shape that protrudes to the side opposite to the side where the semiconductor element 12 is disposed. In addition, the area of the radiating fin portion 24 is set smaller than the area of the semiconductor element 12, and specifically, the area is substantially equal to the stages 13A to 13D of the above-described embodiments.
[0068]
An Ag paste 17 is disposed inside the recessed stage portion 23. The semiconductor element 12 is configured to be bonded to the stage 13E by the Ag paste 17. However, the Ag paste 17 is not disposed on the heat radiating fin portion 24. Therefore, the heat radiating fin portion 24 is in direct contact with the semiconductor element 12 in a state where the semiconductor element 12 is fixed to the stage 13E.
[0069]
As in the present embodiment, the area of the stage 13E is made substantially equal to the area of the semiconductor element 12, and the stage portion 23 in which the Ag paste 17 is disposed on the stage 13E and the flat plate-like heat radiation fin portion 24 are provided. As a result, the heat generated in the semiconductor element 12 is directly conducted to the radiating fin portion 24 and radiated. Since the heat dissipating fin portion 24 is in contact with the substantially entire surface of the semiconductor element 12 and has a large area, the heat generated in the semiconductor element 12 can be efficiently dissipated.
[0070]
Further, since the area of the stage portion 23 on which the Ag paste 17 is disposed is set smaller than the area of the semiconductor element 12, even if the semiconductor device 10C is subjected to heat treatment at the time of mounting or the like, As in the embodiment, it is possible to suppress the influence of moisture expansion in the Ag paste 17, peeling between the semiconductor element 12 and the stage 13 D that occurs during mounting, and cracks at the interface between the stage 13 C and the resin package 15. Can be prevented.
[0071]
Further, the stage portion 23 can be formed at the same time as the formation of the lead 14, the support bar 18D, and the like by performing press working when forming the lead frame 20E shown in FIG. Therefore, the stage 13E having the stage portion 23 and the heat radiation fin portion 24 can be formed at a low cost.
[0072]
19 and 20 show lead frames 20F and 20G used in a modification of the semiconductor device 10A according to the first embodiment described above with reference to FIGS.
[0073]
The modification shown in FIG. 19 is characterized in that a plurality of slits 25 are provided in the radiating fin 19E. With this configuration, the heat radiation area of the heat radiation fin 19E can be increased, so that the heat generated in the semiconductor element 12 can be radiated more effectively. Further, since the slits 25 can be collectively formed when the lead frame 20F is formed, the cost of the semiconductor device does not increase even when the slits 25 are provided.
[0074]
Further, the lead frame 20G shown in FIG. 20 is characterized in that the shape of the heat dissipating fins 19F is made to have a low resin resistance. The resin package 15 is molded using a mold. At this time, the heat radiating fins obstruct the flow of the resin that becomes the resin package 15. Therefore, when setting the shape of the radiating fin, if the flow of the resin at the time of molding is not taken into consideration, there is a possibility that a portion where the resin does not spread completely occurs and a void (space portion) is generated.
[0075]
Therefore, in this modification, the shape of the heat dissipating fins 19E is made to have a shape with less flow resistance in the resin flow direction, thereby preventing the occurrence of voids. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.
[0076]
Regarding the above description, the following items are further disclosed.
(Appendix 1) a semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A semiconductor device characterized in that a radiation fin for radiating heat generated from the semiconductor element is provided on the stage.
(Appendix 2) a semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A semiconductor device characterized in that a radiation fin for radiating heat generated from the semiconductor element is provided on the support bar.
(Appendix 3) In the semiconductor device according to Appendix 1 or 2,
A semiconductor device characterized in that an area of the stage is set smaller than an area of the semiconductor element.
(Appendix 4) In the semiconductor device according to any one of Appendixes 1 to 3,
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein an arrangement area of the joining member is set smaller than an area of the stage.
(Appendix 5) In the semiconductor device according to any one of Appendixes 1 to 4,
A semiconductor device characterized in that a part of the radiation fin is in direct contact with the semiconductor element.
(Supplementary note 6) In the semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 5,
A semiconductor device characterized in that a dummy lead that does not contribute to the external connection of the semiconductor element is provided on the lead, and the dummy lead and the radiation fin are thermally connected.
(Supplementary note 7) In the semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 6,
A semiconductor device characterized in that the heat dissipating fins are comb-shaped.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, various effects described below can be realized.
[0079]
 Claim 1According to the described invention, the semiconductor element can be efficiently cooled by providing the support bar with the radiation fin for radiating the heat generated from the semiconductor element. Further, since the support bar is provided on the stage, it is possible to form the heat radiation fins together with the support bar when forming the lead frame, and the heat radiation fins can be formed at low cost.
[0084]
 Also,Claim 2According to the described invention, when a part of the heat radiating fin is in direct contact with the semiconductor element, the heat generated in the semiconductor element is directly conducted to the heat radiating fin to be radiated, and thus the heat generated in the semiconductor element is more effective. Can dissipate heat.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor device.
FIG. 2 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device as an example of the prior art.
FIG. 3 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device as an example of the prior art.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view from the bottom of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a view showing a lead frame disposed in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a lead frame arranged in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view showing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a perspective view from the bottom of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a view showing a lead frame disposed in a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a view showing a lead frame provided in a semiconductor device according to a modification of the present invention (part 1);
FIG. 20 is a view showing a lead frame provided in a semiconductor device according to a modification of the present invention (part 2);
[Explanation of symbols]
10A to 10E Semiconductor device
12 Semiconductor elements
13A-13E stage
15 Resin package
17 Ag paste
18A-18F Support bar
19A-19E Radiating fin
20A-20G lead frame
21 Dummy lead
22 Contact area
23 Stage
24 Radiation fin part
25 slits

Claims

A semiconductor element;
A stage connected to a support bar and to which the semiconductor element is bonded via a bonding member;
A lead electrically connected to the semiconductor element;
In a semiconductor device having a resin package for sealing the semiconductor element,
A heat dissipating fin for dissipating heat generated from the semiconductor element is provided on the stage,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a part of the heat radiation fin has a contact portion bent toward the semiconductor element, and the contact portion directly contacts the semiconductor element.