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JP2013008748A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2013008748A JP2011138804A JP2011138804A JP2013008748A JP 2013008748 A JP2013008748 A JP 2013008748A JP 2011138804 A JP2011138804 A JP 2011138804A JP 2011138804 A JP2011138804 A JP 2011138804A JP 2013008748 A JP2013008748 A JP 2013008748A
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    • H01L2224/40Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
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Abstract

【課題】電子部品の生じた熱を金属板及びモールド樹脂を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することのできる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置10は、一面20aにランド23,24を有する基板20と、両面に電極を有し、第1主面が一面20aと対向するように配置されて第1主面の電極がランド23とはんだ60により接続された縦型素子30と、縦型素子30の第2主面に対向配置された対向部41と、該対向部41から延びた脚部42とを有し、はんだ61により対向部41が第2主面の電極と接続され、はんだ62により脚部42がランド24と接続された金属板40と、モールド樹脂50とを備える。そして、対向部41の厚さが、脚部42の厚さよりも厚くなっている。
【選択図】図2
A semiconductor device capable of efficiently dissipating heat generated by an electronic component through a metal plate and a mold resin and ensuring electrical insulation.
A semiconductor device 10 includes a substrate 20 having lands 23 and 24 on one surface 20a, electrodes on both surfaces, and a first main surface disposed so as to face the one surface 20a. Includes a vertical element 30 connected to the land 23 by a solder 60, a facing portion 41 disposed to face the second main surface of the vertical device 30, and a leg portion 42 extending from the facing portion 41. The opposing part 41 is connected to the electrode of the second main surface by the solder 61, and the metal plate 40 in which the leg part 42 is connected to the land 24 by the solder 62 and the mold resin 50 are provided. And the thickness of the opposing part 41 is thicker than the thickness of the leg part 42.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える半導体装置に関する。   The present invention includes an electronic component having electrodes on both sides, an electronic component mounting member in which the electronic component is disposed and electrically connected to one of the electrodes, and an electronic component disposed on the electronic component and electrically connected to the other of the electrodes The present invention relates to a semiconductor device comprising: a metal plate, an electronic component, at least a part of an electronic component mounting member, and a mold resin that integrally seals the metal plate.

従来、例えば特許文献1,2に記載された構成の半導体装置が知られている。この半導体装置は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える。具体的には、電子部品搭載部材としてのダイパッドに、はんだを介して電子部品が接続されており、金属板は、その一端がはんだを介して電子部品に接続されるとともに、他端がモールド樹脂から延出されたリードにはんだを介して接続されている。   Conventionally, for example, semiconductor devices having configurations described in Patent Documents 1 and 2 are known. The semiconductor device includes an electronic component having electrodes on both sides, an electronic component mounting member in which the electronic component is disposed and electrically connected to one of the electrodes, and an electronic component mounted on the electronic component and electrically connected to the other electrode. A connected metal plate, an electronic component, at least a part of the electronic component mounting member, and a mold resin that integrally seals the metal plate are provided. Specifically, an electronic component is connected to a die pad as an electronic component mounting member via solder, and one end of the metal plate is connected to the electronic component via solder and the other end is molded resin. It is connected to the lead extended from the solder via solder.

この半導体装置では、ボンディングワイヤに代えて金属板を用いるため、導通損失を低減し、半導体装置の電気的特性を向上することができる。また、ボンディングワイヤよりも金属板のほうが熱マスとしての効果が高いため、金属板及び該金属板の電子部品と反対側に位置して金属板を被覆するモールド樹脂(以下、被覆部と示す)を介した外部への放熱性を向上することができる。   In this semiconductor device, since a metal plate is used instead of the bonding wire, the conduction loss can be reduced and the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved. In addition, since the metal plate is more effective as a thermal mass than the bonding wire, the mold resin that covers the metal plate on the opposite side of the metal plate and the electronic component of the metal plate (hereinafter referred to as a coating portion) It is possible to improve the heat dissipation to the outside via.

特開2010−123686号公報JP 2010-123686 A 特開2001−291823号公報JP 2001-291823 A

ところで、特許文献1,2に示される従来の半導体装置では、金属板の厚さが均一となっている。すなわち、金属板において、電子部品と対向し、電子部品が接続された対向部と、該対向部から延出され、リードに接続された脚部との厚さが等しくなっている。このため、金属板(対向部)による放熱機能が十分であるとは言えない。   By the way, in the conventional semiconductor device shown by patent document 1, 2, the thickness of a metal plate is uniform. That is, in the metal plate, the thickness of the facing portion facing the electronic component and connected to the electronic component and the leg portion extending from the facing portion and connected to the lead are equal. For this reason, it cannot be said that the heat radiation function by the metal plate (opposing portion) is sufficient.

また、対向部の厚さが脚部の厚さと同じであるため、対向部からはんだに付与される荷重が小さい。このため、はんだ塗布量のばらつきを上記荷重によって低減する効果が小さく、電子部品の厚さ方向において、モールド樹脂の被覆部の厚さのばらつきは、比較的大きくなる。例えば被覆部の厚さが所望の厚さより厚いと、金属板及び被覆部を介した放熱性が低下し、被覆部の厚さが薄いと、電気絶縁性が低下する。   Further, since the thickness of the facing portion is the same as the thickness of the leg portion, the load applied to the solder from the facing portion is small. For this reason, the effect of reducing the variation in the amount of solder applied by the load is small, and the variation in the thickness of the coating portion of the mold resin is relatively large in the thickness direction of the electronic component. For example, when the thickness of the covering portion is larger than a desired thickness, the heat dissipation through the metal plate and the covering portion is reduced, and when the thickness of the covering portion is thin, the electrical insulation is deteriorated.

本発明は上記問題点に鑑み、電子部品の生じた熱を金属板及びモールド樹脂を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することのできる半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of efficiently dissipating heat generated by an electronic component through a metal plate and a mold resin and ensuring electrical insulation. .

上記目的を達成するために、請求項1に記載の半導体装置は、
一面(20a,27a)に、第1接続部(23)及び該第1接続部(23)と電気的に分離された第2接続部(24)を有する電子部品搭載部材(20,27)と、
第1主面と、該第1主面と反対の第2主面との両方に電極を有し、第1主面が一面(20a)と対向するように配置されるとともに、はんだ(60)により第1主面の電極が第1接続部(23)と接続された電子部品(30)と、
電子部品(30)の第2主面に対向配置された対向部(41)と、該対向部(41)から延び、対向部(41)に対して屈曲された脚部(42)とを有し、はんだ(61)により対向部(41)が第2主面の電極と接続され、はんだ(62)により脚部(42)が第2接続部(24)と接続された金属板(40)と、
電子部品搭載部材(20,27)の少なくとも一部、電子部品(30)、及び金属板(40)を一体的に封止するモールド樹脂(50)と、を備え、
金属板(40)の対向部(41)の厚さが、脚部(42)の厚さよりも厚いことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to claim 1 comprises:
An electronic component mounting member (20, 27) having a first connection part (23) and a second connection part (24) electrically separated from the first connection part (23) on one surface (20a, 27a); ,
The electrode has electrodes on both the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface, the first main surface is disposed so as to face one surface (20a), and solder (60) An electronic component (30) in which the electrode on the first main surface is connected to the first connection portion (23),
The electronic component (30) includes a facing portion (41) disposed to face the second main surface, and a leg portion (42) extending from the facing portion (41) and bent with respect to the facing portion (41). The opposing plate (41) is connected to the electrode on the second main surface by the solder (61), and the leg (42) is connected to the second connecting portion (24) by the solder (62). When,
A mold resin (50) for integrally sealing at least a part of the electronic component mounting members (20, 27), the electronic component (30), and the metal plate (40);
The thickness of the opposing part (41) of the metal plate (40) is larger than the thickness of the leg part (42).

このように、本発明では、金属板(40)の厚さが均一ではなく、対向部(41)の厚さを脚部(42)の厚さよりも厚くしている。このため、厚さが均一な金属板(40)を用いる従来の構成に較べて、対向部(41)の蓄熱機能が高く、ひいては、対向部(41)及び該対向部(41)を覆うモールド樹脂(50)の被覆部を介した外部への放熱性が高い。   As described above, in the present invention, the thickness of the metal plate (40) is not uniform, and the thickness of the facing portion (41) is larger than the thickness of the leg portion (42). For this reason, compared with the conventional structure using the metal plate (40) with uniform thickness, the heat storage function of the facing portion (41) is high, and as a result, the mold that covers the facing portion (41) and the facing portion (41). Heat dissipation to the outside through the resin (50) coating is high.

また、脚部(42)よりも対向部(41)の厚さが厚いため、従来の構成に較べて、対向部(41)からはんだ(60,61)に付与される荷重が大きい。このため、はんだ塗布量のばらつきを上記荷重によって低減する効果が大きく、垂直方向において、モールド樹脂(50)の被覆部の厚さのばらつきを、従来よりも低減することができる。すなわち、モールド樹脂(50)の被覆部の厚さを所望の値とすることができる。   Further, since the thickness of the facing portion (41) is larger than that of the leg portion (42), the load applied to the solder (60, 61) from the facing portion (41) is larger than that of the conventional configuration. For this reason, the effect of reducing the variation in the amount of solder applied by the load is great, and the variation in the thickness of the coating portion of the mold resin (50) in the vertical direction can be reduced as compared with the conventional case. That is, the thickness of the coating portion of the mold resin (50) can be set to a desired value.

以上により、本発明によれば、電子部品(30)の生じた熱を金属板(40)及びモールド樹脂(50)を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。   As described above, according to the present invention, heat generated by the electronic component (30) can be efficiently radiated through the metal plate (40) and the mold resin (50), and electrical insulation can be ensured.

さらには、脚部(42)が対向部(41)よりも薄いため、対向部(41)に対し、脚部(42)を屈曲した所定形状とすることができる。   Furthermore, since the leg portion (42) is thinner than the facing portion (41), the leg portion (42) can have a predetermined shape with respect to the facing portion (41).

請求項2に記載のように、
複数の電子部品(31,32)を備え、
各電子部品(31,32)の第2主面の電極が、同一の対向部(41)に接続された構成とすると良い。
As claimed in claim 2,
A plurality of electronic components (31, 32) are provided,
The electrodes on the second main surface of each electronic component (31, 32) are preferably connected to the same facing portion (41).

上記したように、対向部(41)は、脚部(42)よりも厚いため、複数の電子部品(31,32)の熱を、まとめて効率よく放熱することができる。   As described above, since the facing portion (41) is thicker than the leg portion (42), the heat of the plurality of electronic components (31, 32) can be efficiently radiated collectively.

請求項3に記載のように、
複数の電子部品(31,32)の厚さが異なる場合、
垂直方向において、金属板(40)の対向部(41)は、該対向部(41)と電子部品(31,32)との厚さの和が等しくなるように、電子部品(30)の第2主面に対向する対向面(41a)に段差を有して部分的に厚さが異なることが好ましい。
As claimed in claim 3,
When the thickness of multiple electronic components (31, 32) is different,
In the vertical direction, the opposing part (41) of the metal plate (40) is arranged so that the sum of the thicknesses of the opposing part (41) and the electronic parts (31, 32) is equal. It is preferable that the opposing surface (41a) facing the two main surfaces has a step and has a partially different thickness.

これによれば、複数の電子部品(31,32)の厚さが異なりながらも、モールド樹脂(50)のうち、金属板(40)の対向部(41)を覆う被覆部の厚さを、対向部(41)全域でほぼ均一とする、すなわち、対向部(41)の傾きを抑制することができる。したがって、複数の電子部品(31,32)の生じた熱を金属板(40)及びモールド樹脂(50)を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。   According to this, while the thickness of the plurality of electronic components (31, 32) is different, the thickness of the covering portion that covers the facing portion (41) of the metal plate (40) in the mold resin (50) is It can be made substantially uniform throughout the opposing portion (41), that is, the inclination of the opposing portion (41) can be suppressed. Therefore, the heat generated by the plurality of electronic components (31, 32) can be efficiently radiated through the metal plate (40) and the mold resin (50), and electrical insulation can be ensured.

請求項4に記載のように、
金属板(40)の対向部(41)は、電子部品(30)の第2主面に対向する対向面(41a)と反対の裏面(41b)に溝部(44)を有し、
該溝部(44)は、対向面(41a)と裏面(41b)とを連結する側面(41c)に端部が開口していると良い。
As claimed in claim 4,
The facing portion (41) of the metal plate (40) has a groove portion (44) on the back surface (41b) opposite to the facing surface (41a) facing the second main surface of the electronic component (30),
The groove portion (44) is preferably open at an end portion on a side surface (41c) connecting the opposing surface (41a) and the back surface (41b).

これによれば、モールド樹脂(50)を成形する際に、溝部(44)に沿う方向の樹脂の流動性を向上することができる。このため、放熱性を向上すべく、型の内面と金属板(40)の対向部(41)との対向領域が狭くとも、対向領域に樹脂を行き渡らせることができる。   According to this, when shape | molding mold resin (50), the fluidity | liquidity of the resin of the direction along a groove part (44) can be improved. For this reason, in order to improve heat dissipation, even if the opposing area | region of the inner surface of a type | mold and the opposing part (41) of a metal plate (40) is narrow, resin can be spread over an opposing area | region.

また、溝部(44)により、金属板(40)の対向部(41)とモールド樹脂(50)との接触面積が増す。これにより、対向部(41)からモールド樹脂(50)が剥離しにくくなり、長期にわたって放熱性を向上することができる。   Further, the groove (44) increases the contact area between the facing portion (41) of the metal plate (40) and the mold resin (50). Thereby, it becomes difficult to peel mold resin (50) from an opposing part (41), and can improve heat dissipation over a long period of time.

請求項5に記載のように、
金属板(40)の対向部(41)は、電子部品(30)の第2主面に対向する対向面(41a)と、該対向面(41a)と反対の裏面(41b)とを連結する側面(41c)に、凹凸部(45)を有しても良い。
As claimed in claim 5,
The facing portion (41) of the metal plate (40) connects the facing surface (41a) facing the second main surface of the electronic component (30) and the back surface (41b) opposite to the facing surface (41a). You may have an uneven | corrugated | grooved part (45) in a side surface (41c).

これによれば、凹凸部(45)により、金属板(40)の対向部(41)の側面(41c)からモールド樹脂(50)が剥離しにくくなる。このため、側面(41c)の剥離を始点として対向部(41)の裏面(41b)側に剥離が進展し、これにより放熱性が低下するのを抑制することができる。   According to this, the mold resin (50) is difficult to peel from the side surface (41c) of the facing portion (41) of the metal plate (40) due to the uneven portion (45). For this reason, it can suppress that peeling progresses to the back surface (41b) side of an opposing part (41) from the peeling of a side surface (41c), and, thereby, heat dissipation falls.

請求項6に記載のように、
電子部品搭載部材(20)は、絶縁基材(21)に配線が形成された基板であり、
第1接続部(23)は、基板(20)の一面(20a)に形成されたランドであり、
第2接続部(24)は、基板(20)の一面(20a)において第1接続部(23)と離れて形成されたランドである構成を採用することができる。
As claimed in claim 6,
The electronic component mounting member (20) is a substrate in which wiring is formed on the insulating base material (21).
The first connection portion (23) is a land formed on one surface (20a) of the substrate (20),
The 2nd connection part (24) can employ | adopt the structure which is a land formed away from the 1st connection part (23) in the one surface (20a) of a board | substrate (20).

なお、請求項7に記載のように、
基板(20)の一面(20a)であって、金属板(40)の配置領域と異なる領域に配置された電子部品(33)を備え、
該電子部品(33)の基板(20)と反対の面(33b)にはモールド樹脂(50)が接触し、
垂直方向において、金属板(40)の対向部(41)における基板(20)と反対の面(41b)と電子部品(33)における基板(20)と反対の面(33b)が同じ位置とされた構成とすると良い。
As described in claim 7,
An electronic component (33) disposed on an area (20a) of the substrate (20) different from the area where the metal plate (40) is disposed,
The mold resin (50) contacts the surface (33b) opposite to the substrate (20) of the electronic component (33),
In the vertical direction, the surface (41b) opposite to the substrate (20) in the facing portion (41) of the metal plate (40) and the surface (33b) opposite to the substrate (20) in the electronic component (33) are set to the same position. It is good to have a configuration.

これによれば、対向部(41)と電子部品(33)の基板(20)と反対の面(41b,33b)が垂直方向において異なる位置とされる構成に較べて、型の内面と上記面(41b,33b)との間で、対向部(41)側から電子部品(33)、又は、電子部品(33)側から対向部(41)側に樹脂が流動しやすくなる。すなわち、モールド樹脂(50)の成形性を向上することができる。これにより、金属板(40)の対向部(41)と型の内面との対向領域に樹脂を行き渡らせ、電気絶縁性を確保することができる。   According to this, the inner surface of the mold and the surface are compared with the configuration in which the opposite surface (41) and the surface (41b, 33b) opposite to the substrate (20) of the electronic component (33) are in different positions in the vertical direction. (41b, 33b), the resin easily flows from the facing portion (41) side to the electronic component (33), or from the electronic component (33) side to the facing portion (41) side. That is, the moldability of the mold resin (50) can be improved. Thereby, resin can spread over the opposing area | region of the opposing part (41) of a metal plate (40), and the inner surface of a type | mold, and electrical insulation can be ensured.

また、請求項8に記載のように、
電子部品搭載部材(27)は、リードフレームであり、
第1接続部(23)は、リードフレーム(27)のダイパッド(28)における電子部品(30)との接続部分であり、
第2接続部(24)は、電子部品(30)が配置されたダイパッド(28)と電気的に分離された部分(29)であって、金属板(40)の脚部(42)との接続部分である構成を採用することもできる。
Further, as described in claim 8,
The electronic component mounting member (27) is a lead frame,
The first connection portion (23) is a connection portion with the electronic component (30) in the die pad (28) of the lead frame (27),
The second connection portion (24) is a portion (29) electrically separated from the die pad (28) on which the electronic component (30) is disposed, and is connected to the leg portion (42) of the metal plate (40). A configuration that is a connecting portion can also be adopted.

なお、請求項9に記載の発明の作用効果は、請求項7に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。   In addition, since the effect of the invention of Claim 9 is the same as the effect of the invention of Claim 7, the description is abbreviate | omitted.

第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図であり、便宜上、モールド樹脂を省略している。It is a top view which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment, and mold resin is abbreviate | omitted for convenience. 図1のII−II線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line | wire of FIG. 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、縦型素子と金属板を一体化してなるユニットの形成工程を示す。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment, and shows the formation process of the unit formed by integrating a vertical element and a metal plate. 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、基板を準備する工程を示す。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment, and shows the process of preparing a board | substrate. 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、ユニットを基板に実装する工程を示す。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment, and shows the process of mounting a unit on a board | substrate. 第2実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態の半導体装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the semiconductor device of 4th Embodiment. その他変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another modification. その他変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another modification.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図面において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、縦型素子(電子部品)の厚さ方向、換言すれば縦型素子の第1主面及び第2主面に垂直な方向、を単に厚さ方向と示し、該厚さ方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。また、特に断りのない限り、厚さとは、厚さ方向に沿う長さを示すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, common or related elements are given the same reference numerals. In addition, the thickness direction of the vertical element (electronic component), in other words, the direction perpendicular to the first main surface and the second main surface of the vertical element is simply referred to as the thickness direction, and is perpendicular to the thickness direction. The direction is simply indicated as the vertical direction. Unless otherwise specified, the thickness indicates a length along the thickness direction.

(第1実施形態)
図1及び図2に示す半導体装置10は、基板20と、基板20の一面20a上に配置された縦型素子30と、縦型素子30上、すなわち縦型素子30に対して基板20と反対側に配置され、縦型素子30の他方の電極が電気的に接続された金属板40と、モールド樹脂50を備える。
(First embodiment)
The semiconductor device 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes a substrate 20, a vertical element 30 disposed on one surface 20 a of the substrate 20, and a vertical element 30, that is, opposite to the substrate 20 with respect to the vertical element 30. The metal plate 40 which is arrange | positioned at the side and the other electrode of the vertical element 30 was electrically connected, and the mold resin 50 are provided.

基板20は、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて形成された絶縁基材21に、配線部を設けてなるものであり、特許請求の範囲に記載の電子部品搭載部材に相当する。そして、その一面20aに、配線部の一部としてランド22を有しており、ランド22のうち、ランド23が特許請求の範囲に記載の第1接続部、ランド24が第2接続部に相当する。また、ランド22として、縦型素子30以外の電子部品33が接続されるランド25も有している。   The board | substrate 20 provides a wiring part in the insulating base material 21 formed using insulating materials, such as resin and a ceramic, and is equivalent to the electronic component mounting member as described in a claim. And, on one surface 20a, there is a land 22 as a part of the wiring portion. Of the lands 22, the land 23 corresponds to the first connection portion described in the claims, and the land 24 corresponds to the second connection portion. To do. The land 22 also includes a land 25 to which an electronic component 33 other than the vertical element 30 is connected.

本実施形態では、ランド22が銅箔をパターニングしてなる。また、ランド23のうち、ランド23aが後述するIGBT31のゲート電極用のランド、ランド23bがエミッタ電極用のランドとなっており、ランド23cが後述するFWD32のアノード電極用のランドとなっている。さらに、基板20は、エポキシ樹脂系材料からなる絶縁基材21に、配線部を構成する導体パターンが多層に配置されてなる多層基板となっている。なお、配線部のうち、ランド22以外の部分、導体パターン及び層間接続部については図示を省略している。   In this embodiment, the land 22 is formed by patterning a copper foil. Among the lands 23, the land 23a is a land for a gate electrode of an IGBT 31 described later, the land 23b is a land for an emitter electrode, and the land 23c is a land for an anode electrode of an FWD 32 described later. Furthermore, the substrate 20 is a multilayer substrate in which a conductive pattern constituting a wiring portion is arranged in multiple layers on an insulating base material 21 made of an epoxy resin material. In the wiring portion, portions other than the land 22, conductor patterns, and interlayer connection portions are not shown.

一方、基板20の一面20aと反対の裏面20bには、外部接続用のパッド26が形成されている。このパッド26は、例えば上記した図示しない配線部を介して縦型素子30の電極などと電気的に接続されている。   On the other hand, a pad 26 for external connection is formed on the back surface 20 b opposite to the one surface 20 a of the substrate 20. The pad 26 is electrically connected to, for example, the electrode of the vertical element 30 through the above-described wiring portion (not shown).

縦型素子30は、厚さ方向の両端をなす第1主面及び第2主面にそれぞれ電極を有する素子であり、特許請求の範囲に記載の両面に電極を有する電子部品に相当する。なお、基板20との対向面が第1主面、金属板40との対向面が第2主面となっている。このような縦型素子30としては、IGBTやMOSFETなどの発熱量の大きいパワー系半導体素子、ダイオード、ICなどを採用することができる。この縦型素子30は、はんだ60を介して、基板20の一面20aに形成された対応するランド23と電気的且つ機械的に接続されている。   The vertical element 30 is an element having electrodes on each of the first main surface and the second main surface forming both ends in the thickness direction, and corresponds to an electronic component having electrodes on both surfaces described in the claims. The surface facing the substrate 20 is a first main surface, and the surface facing the metal plate 40 is a second main surface. As such a vertical element 30, a power semiconductor element, such as an IGBT or MOSFET, a diode, an IC, or the like, which generates a large amount of heat can be employed. The vertical element 30 is electrically and mechanically connected to the corresponding land 23 formed on the one surface 20 a of the substrate 20 through the solder 60.

本実施形態では、基板20に対し、4つの縦型素子30が配置されている。そして各縦型素子30の第1主面の電極が、Sn−Ag−Cu系のはんだ60により、対応するランド23(23a〜23c)と電気的且つ機械的に接続されている。4つの縦型素子30のうち、2つはIGBT31、残りの2つは転流ダイオード32(以下、FWD32と示す)である。そして、1つのIGBT31に対して1つのFWD32が逆並列に接続されており、2つの金属板40(40a,40b)に、それぞれ1組のIGBT31及びFWD32が接続されている。なお、本実施形態では、共通の金属板40に接続されるIGBT31とFWD32の厚さがほぼ等しい厚さとなっている。   In the present embodiment, four vertical elements 30 are arranged with respect to the substrate 20. And the electrode of the 1st main surface of each vertical element 30 is electrically and mechanically connected with the corresponding land 23 (23a-23c) by the Sn-Ag-Cu-type solder 60. FIG. Of the four vertical elements 30, two are IGBTs 31 and the remaining two are commutation diodes 32 (hereinafter referred to as FWD 32). One FWD 32 is connected in reverse parallel to one IGBT 31, and one set of IGBT 31 and FWD 32 is connected to each of the two metal plates 40 (40a, 40b). In the present embodiment, the thicknesses of the IGBT 31 and the FWD 32 connected to the common metal plate 40 are substantially equal.

また、2つのIGBT31は互いに直列に接続されており、これら4つの縦型素子30により、インバータが構成されている。そして、2つのIGBT31の接続点(中点)が、基板20のパッド26を介してモータなどの負荷に接続されるようになっている。なお、図1では、縦型素子30(31,32)を破線で示しており、金属板40a側の縦型素子31,32がインバータのハイサイド(高電位)側アームを構成し、金属板40b側の縦型素子31,32がローサイド側アームを構成している。   The two IGBTs 31 are connected in series with each other, and the four vertical elements 30 constitute an inverter. A connection point (middle point) between the two IGBTs 31 is connected to a load such as a motor via the pad 26 of the substrate 20. In FIG. 1, the vertical elements 30 (31, 32) are indicated by broken lines, and the vertical elements 31, 32 on the metal plate 40a side constitute the high side (high potential) side arm of the inverter. The vertical elements 31 and 32 on the 40b side constitute a low side arm.

IGBT31は、第1主面にゲート電極及びエミッタ電極を有し、第2主面にコレクタ電極を有する。一方、FWD32は、第1主面にアノード電極を有し、第2主面にカソード電極を有する。そして、共通の金属板40に接続されたIGBT31及びFWD32において、IGBT31のエミッタ電極とFWD32のアノード電極は、はんだ60、ランド23b,23c、及び基板20の図示しない配線部を介して電気的に接続されている。また、IGBT31のコレクタ電極とFWD32のカソード電極は、はんだ61及び金属板40を介して、電気的に接続されている。なお、各はんだ60は、互いにその厚さがほぼ等しくなっており、各はんだ61は、互いにその厚さがほぼ等しくなっている。   The IGBT 31 has a gate electrode and an emitter electrode on the first main surface, and a collector electrode on the second main surface. On the other hand, the FWD 32 has an anode electrode on the first main surface and a cathode electrode on the second main surface. In the IGBT 31 and the FWD 32 connected to the common metal plate 40, the emitter electrode of the IGBT 31 and the anode electrode of the FWD 32 are electrically connected via the solder 60, the lands 23b and 23c, and a wiring portion (not shown) of the substrate 20. Has been. The collector electrode of the IGBT 31 and the cathode electrode of the FWD 32 are electrically connected via the solder 61 and the metal plate 40. In addition, the thickness of each solder 60 is substantially equal to each other, and the thickness of each solder 61 is approximately equal to each other.

また、本実施形態では、図1に示すように、縦型素子30(31,32)以外の電子部品33も、基板20の一面20aに配置されている。なお、このような電子部品33としては、コンデンサ、コイル、抵抗などを採用することができる。本実施形態では、チップコンデンサなどの、縦型素子30(31,32)よりも背の高い(厚い)電子部品33を採用している。この電子部品33は、縦型素子30同様、Sn−Ag−Cu系のはんだ63により、基板20の一面20aに形成された対応するランド25と電気的且つ機械的に接続されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, electronic components 33 other than the vertical elements 30 (31, 32) are also arranged on the one surface 20 a of the substrate 20. In addition, as such an electronic component 33, a capacitor | condenser, a coil, resistance, etc. are employable. In the present embodiment, an electronic component 33 that is taller (thicker) than the vertical element 30 (31, 32), such as a chip capacitor, is employed. Similar to the vertical element 30, the electronic component 33 is electrically and mechanically connected to the corresponding land 25 formed on the one surface 20 a of the substrate 20 by the Sn—Ag—Cu-based solder 63.

金属板40は、縦型素子30に対して電流経路としての機能を果たすとともに、縦型素子30の生じた熱を蓄熱して放熱する機能を果たすものである。金属板40の構成材料は、モールド樹脂50よりも熱伝導性の高い金属材料であれば特に限定されるものではない。例えば、銅や銅合金、アルミニウムなどを採用することができる。本実施形態では、熱伝導性が高い、加工しやすい、安価であるとの観点で、銅からなる金属板40を採用している。   The metal plate 40 functions as a current path for the vertical element 30 and also functions to store and dissipate heat generated by the vertical element 30. The constituent material of the metal plate 40 is not particularly limited as long as it is a metal material having higher thermal conductivity than the mold resin 50. For example, copper, copper alloy, aluminum or the like can be employed. In the present embodiment, the metal plate 40 made of copper is employed from the viewpoint of high thermal conductivity, easy processing, and low cost.

この金属板40は、縦型素子30の第2主面に対向配置され、縦型素子30の第2主面に形成された電極とはんだ61により電気的に接続された対向部41と、対向部41から延びてその先端がはんだ62によりランド24に接続され、対向部41に対して屈曲された脚部42と、を有する。また、対向部41の厚さは、脚部42の厚さよりも厚くなっている。また、金属板40は、基板20に実装された状態で、厚さ方向において、対向部41における基板20との対向面41a(以下、下面41aと示す)と反対の裏面41b(以下、上面41bと示す)の位置が、上記した背の高い電子部品33における基板20との対向面33a(以下、下面33aと示す)と反対の裏面33b(以下、上面33bと示す)の位置とほぼ同じ位置となっている。また、対向部41の上面41bは、基板20の一面20aと略平行となっている。   The metal plate 40 is disposed so as to face the second main surface of the vertical element 30, and is opposed to the facing portion 41 electrically connected by the solder 61 to the electrode formed on the second main surface of the vertical element 30. A leg portion 42 extending from the portion 41 and connected to the land 24 by a solder 62 and bent with respect to the facing portion 41. Further, the thickness of the facing portion 41 is thicker than the thickness of the leg portion 42. Further, the metal plate 40 is mounted on the substrate 20, and in the thickness direction, the back surface 41b (hereinafter referred to as the upper surface 41b) opposite to the opposing surface 41a (hereinafter referred to as the lower surface 41a) of the opposing portion 41 with the substrate 20 in the thickness direction. Is substantially the same position as the position of the back surface 33b (hereinafter referred to as the upper surface 33b) opposite to the surface 33a (hereinafter referred to as the lower surface 33a) facing the substrate 20 in the tall electronic component 33 described above. It has become. Further, the upper surface 41 b of the facing portion 41 is substantially parallel to the one surface 20 a of the substrate 20.

本実施形態の対向部41は、所定の厚さを有し、垂直方向に沿う平面形状が矩形の平板状をなしている。そして、対向部41における基板20との対向面41aに対し、IGBT31及びFWD32の第2主面に形成された各電極が、Sn−Cu−Ni系のはんだ61により電気的、機械的、且つ熱的に接続されている。一方、脚部42は、対向部41の矩形の四隅近傍にそれぞれ設けられており、各脚部42の先端が、縦型素子30同様、Sn−Ag−Cu系のはんだ62を介して、対応するランド24に電気的且つ機械的に接続されている。   The facing portion 41 of the present embodiment has a predetermined thickness, and the planar shape along the vertical direction is a rectangular flat plate shape. And each electrode formed in the 2nd main surface of IGBT31 and FWD32 with respect to the opposing surface 41a with the board | substrate 20 in the opposing part 41 is electrically, mechanically, and heat | fever by the Sn-Cu-Ni type solder 61. Connected. On the other hand, the leg portions 42 are respectively provided in the vicinity of the four corners of the rectangular portion of the facing portion 41, and the tips of the leg portions 42 correspond to the Sn-Ag—Cu-based solder 62 as in the vertical element 30. The land 24 is electrically and mechanically connected.

モールド樹脂50は、基板20の少なくとも一部、縦型素子30、及び金属板40を一体的に封止するものである。このため、縦型素子30(31,32)に接続されたはんだ60、縦型素子30と金属板40の対向部41とを接続するはんだ61、金属板40の脚部42に接続されたはんだ62も、このモールド樹脂50により封止される。また、縦型素子30(31,32)に対応するランド23(23a〜23c)、金属板40の脚部42に対応するランド24も、モールド樹脂50により封止される。   The mold resin 50 integrally seals at least a part of the substrate 20, the vertical element 30, and the metal plate 40. For this reason, the solder 60 connected to the vertical element 30 (31, 32), the solder 61 connecting the vertical element 30 and the facing portion 41 of the metal plate 40, and the solder connected to the leg portion 42 of the metal plate 40. 62 is also sealed with the mold resin 50. The lands 23 (23 a to 23 c) corresponding to the vertical elements 30 (31, 32) and the lands 24 corresponding to the leg portions 42 of the metal plate 40 are also sealed with the mold resin 50.

モールド樹脂50の構成材料としては、エポキシ樹脂などの周知の樹脂材料を採用することができる。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂50が形成されている。また、基板20のうち、縦型素子30の配置された一面20a全域が、モールド樹脂50によって被覆されている。このため、縦型素子30以外の電子部品33もモールド樹脂50により封止されている。   As a constituent material of the mold resin 50, a known resin material such as an epoxy resin can be employed. In the present embodiment, the mold resin 50 is formed by transfer molding using an epoxy resin. In addition, the entire surface 20 a where the vertical element 30 is arranged in the substrate 20 is covered with the mold resin 50. For this reason, the electronic component 33 other than the vertical element 30 is also sealed with the mold resin 50.

また、基板20の一面20aからのモールド樹脂50の高さが、金属板40の対向部41における上面41bを被覆する部分51(以下、被覆部51と示す)と、背の高い電子部品33の上面33bを被覆する部分52(以下、被覆部52と示す)とでほぼ同じ高さとなっている。また、金属板40の対向部41を覆う被覆部51の厚さは、所定厚さを有するとともに、電子部品33を覆う被覆部52の厚さとほぼ同じ厚さとなっている。換言すれば、厚さ方向において、金属板40の対向部41の上面41bと、電子部品33の上面33bがほぼ同じ位置となっている。   Further, the height of the mold resin 50 from the one surface 20a of the substrate 20 is such that the portion 51 (hereinafter referred to as the covering portion 51) covering the upper surface 41b of the facing portion 41 of the metal plate 40 and the tall electronic component 33 The portion 52 (hereinafter referred to as the covering portion 52) covering the upper surface 33b has substantially the same height. Further, the thickness of the covering portion 51 that covers the facing portion 41 of the metal plate 40 has a predetermined thickness and is substantially the same as the thickness of the covering portion 52 that covers the electronic component 33. In other words, in the thickness direction, the upper surface 41b of the facing portion 41 of the metal plate 40 and the upper surface 33b of the electronic component 33 are substantially at the same position.

なお、縦型素子30(31,32)の生じた熱は、それぞれはんだ61を介して金属板40の対向部41に伝達され、金属板40の対向部41からモールド樹脂50の被覆部51を介して半導体装置10の外部に放熱される。このため、被覆部51の厚さが薄いほど、放熱性を向上することができる。一方、縦型素子30には大電流が流れるため、被覆部51は必要であるが、この被覆部51の厚さが厚いほど、電気絶縁性を向上することができる。この点を考慮し、本実施形態では、被覆部51の厚さが、放熱性を向上しつつ電気絶縁性を確保できる所定の厚さとなっている。   The heat generated by the vertical element 30 (31, 32) is transmitted to the facing portion 41 of the metal plate 40 via the solder 61, and the covering portion 51 of the mold resin 50 is passed from the facing portion 41 of the metal plate 40. Heat is radiated to the outside of the semiconductor device 10. For this reason, heat dissipation can be improved, so that the thickness of the coating | coated part 51 is thin. On the other hand, since a large current flows through the vertical element 30, the covering portion 51 is necessary. However, as the covering portion 51 is thicker, the electrical insulation can be improved. Considering this point, in the present embodiment, the thickness of the covering portion 51 is set to a predetermined thickness that can ensure electrical insulation while improving heat dissipation.

次に、上記した半導体装置10の製造方法の一例について、図3〜図5を用いて説明する。   Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device 10 will be described with reference to FIGS.

先ず、第2主面が金属板40の対向部41の下面41aと対向するように、縦型素子30(31,32)を下面41a上に載置する。このとき、対向部41の下面41aと縦型素子30の第2主面の電極との間に、例えばペースト状のはんだ61を介在させておく。そして、この状態で、リフローにより、縦型素子30(31,32)の第2主面の電極を、はんだ61を介して金属板40の対向部41に接合する。これにより、図3に示すように、縦型素子30(31,32)と金属板40とが一体化されてなるユニット70が形成される。なお、リフローに代えて、ダイボンディングにより、縦型素子30(31,32)の第2主面の電極を、金属板40の対向部41に電気的且つ機械的に接続しても良い。   First, the vertical element 30 (31, 32) is placed on the lower surface 41a so that the second main surface faces the lower surface 41a of the facing portion 41 of the metal plate 40. At this time, for example, paste-like solder 61 is interposed between the lower surface 41 a of the facing portion 41 and the electrode on the second main surface of the vertical element 30. In this state, the electrode on the second main surface of the vertical element 30 (31, 32) is joined to the facing portion 41 of the metal plate 40 via the solder 61 by reflow. Thereby, as shown in FIG. 3, the unit 70 formed by integrating the vertical elements 30 (31, 32) and the metal plate 40 is formed. Instead of reflow, the electrode on the second main surface of the vertical element 30 (31, 32) may be electrically and mechanically connected to the facing portion 41 of the metal plate 40 by die bonding.

また、図4に示すように、基板20を別途準備し、基板20のランド22のうち、第1接続部としてのランド23(23a〜23c)上に、例えばペースト状のはんだ60aを塗布する。同じく、第2接続部としてのランド24上に、例えばペースト状のはんだ62aを塗布し、ランド25上にも例えばペースト状のはんだ63aを塗布する。本実施形態では、各はんだ60a,62a,63aが同じ材料からなるため、一括で塗布する。   Further, as shown in FIG. 4, the substrate 20 is separately prepared, and, for example, paste solder 60 a is applied onto the lands 23 (23 a to 23 c) as the first connection portions of the lands 22 of the substrate 20. Similarly, paste solder 62a, for example, is applied on the land 24 as the second connection portion, and paste solder 63a, for example, is also applied on the land 25. In this embodiment, since each solder 60a, 62a, 63a consists of the same material, it apply | coats collectively.

そして、縦型素子30の第1主面に形成された電極、及び、金属板40の脚部42の先端が、基板20の対応するランド22(23,24)上のはんだ60a,62aに接するように、基板20の一面20aにユニット70を載置する。そして、リフローにより、縦型素子30(31,32)の第1主面の電極と対応するランド22(23a〜23c)とをはんだ60を介して接合する。また、このリフローにより、金属板40の脚部42と対応するランド24とをはんだ62を介して接合する。この工程により、図5に示すように、基板20にユニット70が一体化された状態となる。この工程では、基板20の一面20a上に、ユニット70とともに、電子部品33も載置する。そして、リフローにより、電子部品33の電極と対応するランド25とをはんだ63を介して接合する。したがって、基板20にユニット70と電子部品33が一体化された状態となる。   The electrodes formed on the first main surface of the vertical element 30 and the tips of the leg portions 42 of the metal plate 40 are in contact with the solders 60a and 62a on the corresponding lands 22 (23, 24) of the substrate 20. As described above, the unit 70 is placed on the one surface 20 a of the substrate 20. And the land 22 (23a-23c) corresponding to the electrode of the 1st main surface of the vertical element 30 (31, 32) is joined via the solder 60 by reflow. Moreover, the leg part 42 of the metal plate 40 and the corresponding land 24 are joined through the solder 62 by this reflow. By this step, the unit 70 is integrated with the substrate 20 as shown in FIG. In this step, the electronic component 33 is also placed together with the unit 70 on the one surface 20 a of the substrate 20. Then, the electrodes of the electronic component 33 and the corresponding lands 25 are joined via solder 63 by reflow. Therefore, the unit 70 and the electronic component 33 are integrated with the substrate 20.

次いで、ユニット70などが一体化された基板20を、図示しない金型のキャビティに配置し、キャビティ内に樹脂を注入してモールド樹脂50を成形する。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂50を形成する。以上により、図1及び図2に示す半導体装置10を得ることができる。   Next, the substrate 20 in which the unit 70 and the like are integrated is placed in a mold cavity (not shown), and a resin is injected into the cavity to mold the mold resin 50. In this embodiment, the mold resin 50 is formed by transfer molding using an epoxy resin. Thus, the semiconductor device 10 shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.

次に、上記した半導体装置10の特徴部分の効果について説明する。   Next, the effect of the characteristic part of the semiconductor device 10 described above will be described.

本実施形態では、金属板40の厚さを、縦型素子30(31,32)と対向する対向部41と、第2接続部としてのランド24と接続される脚部42とで同一、すなわち金属板40全体で均一とするのではなく、対向部41の厚さを脚部42の厚さよりも厚くしている。このため、厚さが均一な金属板40を用いる従来の構成に較べて、対向部41の蓄熱機能が高く、ひいては、対向部41及びモールド樹脂50の被覆部51を介した外部への放熱性が高い。   In the present embodiment, the thickness of the metal plate 40 is the same between the facing portion 41 facing the vertical element 30 (31, 32) and the leg portion 42 connected to the land 24 as the second connecting portion, that is, The thickness of the facing portion 41 is made larger than the thickness of the leg portion 42 instead of being uniform throughout the metal plate 40. For this reason, compared with the conventional structure using the metal plate 40 with uniform thickness, the heat storage function of the facing portion 41 is high, and as a result, heat dissipation to the outside through the facing portion 41 and the covering portion 51 of the mold resin 50 is performed. Is expensive.

また、脚部42よりも対向部41の厚さが厚いため、対向部41の厚さが脚部42の厚さと等しい従来の構成に較べて、対向部41からはんだ60,61に付与される荷重が大きい。このため、ランド23(23a〜23c)へのはんだ60(60a)の塗布量がばらついても、このばらつきを上記荷重によって従来よりも効果的に低減することができる。これにより、垂直方向において、基板20の一面20aに対する金属板40の対向部41の上面41bの位置のばらつき、換言すればモールド樹脂50の被覆部51の厚さのばらつきを、従来よりも低減することができる。すなわち、モールド樹脂50の被覆部51の厚さを所望の値とすることができる。   Moreover, since the thickness of the opposing part 41 is thicker than the leg part 42, compared with the conventional structure with the thickness of the opposing part 41 equal to the thickness of the leg part 42, it is provided to the solders 60 and 61 from the opposing part 41. The load is large. For this reason, even if the application amount of the solder 60 (60a) to the lands 23 (23a to 23c) varies, this variation can be reduced more effectively than the conventional case by the load. Thereby, in the vertical direction, the variation in the position of the upper surface 41b of the facing portion 41 of the metal plate 40 with respect to the one surface 20a of the substrate 20, in other words, the variation in the thickness of the covering portion 51 of the mold resin 50 is reduced as compared with the conventional case. be able to. That is, the thickness of the covering portion 51 of the mold resin 50 can be set to a desired value.

以上により、本実施形態によれば、縦型素子30(31,32)の生じた熱を金属板40の対向部41及びモールド樹脂50の被覆部51を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。   As described above, according to the present embodiment, the heat generated by the vertical elements 30 (31, 32) can be efficiently radiated through the facing portion 41 of the metal plate 40 and the covering portion 51 of the mold resin 50, and the electric Insulation can be ensured.

さらには、脚部42が対向部41よりも薄いため、脚部42の先端を対応するランド24に接合すべく、対向部41に対し、脚部42を屈曲した所定形状とすることができる。   Furthermore, since the leg part 42 is thinner than the opposing part 41, it can be made into the predetermined shape which bent the leg part 42 with respect to the opposing part 41 in order to join the front-end | tip of the leg part 42 to the corresponding land 24. FIG.

また、本実施形態では、同一の金属板40(40a又は40b)の対向部41に、複数の縦型素子30(31,32)が接続されているが、上記したように、対向部41は、脚部42よりも厚いため、金属板40の厚さが均一の従来構成に較べて、複数の縦型素子30(31,32)の熱を、まとめて効率よく放熱することができる。   Moreover, in this embodiment, although the some vertical element 30 (31, 32) is connected to the opposing part 41 of the same metal plate 40 (40a or 40b), as above mentioned, the opposing part 41 is Since it is thicker than the legs 42, the heat of the plurality of vertical elements 30 (31, 32) can be efficiently radiated collectively compared to the conventional configuration in which the thickness of the metal plate 40 is uniform.

また、本実施形態では、電子部品搭載部材として基板20を採用しており、基板20の一面20aに形成されたランド22の一部が第1接続部としてのランド23(23a〜23c)、ランド22の他の一部が第2接続部としてのランド24となっている。さらには、ランド22の他の一部が、電子部品33が接続されるランド25となっている。このように、基板20を採用すると、モールド樹脂50に封止される電子部品が複数(本実施形態では、4つの縦型素子30と、3つの電子部品33)であっても、配線が容易である。   In the present embodiment, the substrate 20 is employed as the electronic component mounting member, and a part of the land 22 formed on the one surface 20a of the substrate 20 is a land 23 (23a to 23c) as a first connection portion, and a land. Another part 22 is a land 24 as a second connection portion. Furthermore, another part of the land 22 is a land 25 to which the electronic component 33 is connected. As described above, when the substrate 20 is employed, wiring is easy even if there are a plurality of electronic components sealed in the mold resin 50 (four vertical elements 30 and three electronic components 33 in this embodiment). It is.

また、本実施形態では、縦型素子30とは別に、背の高い電子部品33が基板20に実装されており、この電子部品3もモールド樹脂50により封止されている。そして、厚さ方向において、金属板40における対向部41の上面41bと、背の高い電子部品33の上面33bとが、同じ位置となっている。このような構成を採用すると、上面41b,33b同士が垂直方向において異なる位置とされる構成に較べて、型の内面と上面41b,33bとの間で、対向部41側から電子部品33、又は、電子部品33側から対向部41側に樹脂が流動しやすくなる。すなわち、モールド樹脂50の成形性を向上することができる。これにより、金属板40の対向部41と型の内面との対向領域に樹脂を行き渡らせ、電気絶縁性を確保することができる。なお、図2に示す破線は、金属板40における対向部41の上面41bと、背の高い電子部品33の上面33bとが、厚さ方向において同じ位置であることを示す破線である。   In the present embodiment, apart from the vertical element 30, a tall electronic component 33 is mounted on the substrate 20, and the electronic component 3 is also sealed with the mold resin 50. In the thickness direction, the upper surface 41b of the facing portion 41 of the metal plate 40 and the upper surface 33b of the tall electronic component 33 are at the same position. When such a configuration is employed, the electronic component 33 or the electronic component 33 from the facing portion 41 side between the inner surface of the mold and the upper surfaces 41b and 33b, compared to a configuration in which the upper surfaces 41b and 33b are different from each other in the vertical direction, The resin easily flows from the electronic component 33 side to the facing portion 41 side. That is, the moldability of the mold resin 50 can be improved. Thereby, resin can spread over the opposing area | region of the opposing part 41 of the metal plate 40, and the inner surface of a type | mold, and electrical insulation can be ensured. 2 is a broken line indicating that the upper surface 41b of the facing portion 41 in the metal plate 40 and the upper surface 33b of the tall electronic component 33 are at the same position in the thickness direction.

また、本実施形態では、金属板40の脚部42を基板20のランド24に接続させており、半導体装置10は、外部接続用のパッド26を、モールド樹脂50に被覆されない基板20の裏面20bに設けている。このように、外部接続用のリードを有さないため、垂直方向において、半導体装置10の体格を小型化することもできる。   In the present embodiment, the legs 42 of the metal plate 40 are connected to the lands 24 of the substrate 20, and the semiconductor device 10 has the back surface 20 b of the substrate 20 that is not covered with the mold resin 50 with the pads 26 for external connection. Provided. Thus, since there is no lead for external connection, the size of the semiconductor device 10 can be reduced in the vertical direction.

(第2実施形態)
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置10と共通する部分についての説明は割愛する。第1実施形態では、同一の金属板40(40a又は40b)に接続される複数の縦型素子31,32の厚さがほぼ同じである例を示した。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, description of portions common to the semiconductor device 10 shown in the above embodiment is omitted. In the first embodiment, the example in which the thicknesses of the plurality of vertical elements 31 and 32 connected to the same metal plate 40 (40a or 40b) are substantially the same is shown.

これに対し、本実施形態では、図6に示すように、複数の縦型素子31,32の厚さが互いに異なっている。図6では、IGBT31よりもFWD32のほうが厚くなっている。そして、垂直方向において、金属板40の対向部41は、対向部41とIGBT31との厚さの和、対向部41とFWD32との厚さの和が等しくなるように、対向部41の下面41aに段差を有して部分的に厚さが異なっている。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the thicknesses of the plurality of vertical elements 31 and 32 are different from each other. In FIG. 6, the FWD 32 is thicker than the IGBT 31. In the vertical direction, the opposing portion 41 of the metal plate 40 has a lower surface 41a of the opposing portion 41 so that the sum of the thickness of the opposing portion 41 and the IGBT 31 and the sum of the thickness of the opposing portion 41 and the FWD 32 are equal. Have a step and partly different in thickness.

具体的には、金属板40の対向部41の下面41aに、厚さの厚いFWD32に対応して凹部43が形成され、これにより下面41aに段差を有している。FWD32は、対向部41の下面41aのうち、凹部43の底面部分に、はんだ61を介して接続されている。なお、本実施形態においても、各はんだ60の厚さは互いにほぼ等しく、各はんだ61の厚さは互いにほぼ等しくなっている。   Specifically, a concave portion 43 is formed on the lower surface 41a of the facing portion 41 of the metal plate 40 corresponding to the thick FWD 32, thereby providing a step on the lower surface 41a. The FWD 32 is connected to the bottom surface portion of the recess 43 in the lower surface 41 a of the facing portion 41 via the solder 61. Also in this embodiment, the thicknesses of the solders 60 are substantially equal to each other, and the thicknesses of the solders 61 are substantially equal to each other.

これによれば、複数の縦型素子31,32の厚さが異なりながらも、モールド樹脂50の被覆部51の厚さを、IGBT31の上方部分とFWD32の上方部分とでほぼ等しくする、すなわち対向部41全域でほぼ均一とすることができる。これにより、対向部41の傾きを抑制することができる。したがって、各縦型素子31,32の生じた熱を、それぞれ金属板40の対向部41及びモールド樹脂50の被覆部51を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。   According to this, although the thickness of the plurality of vertical elements 31 and 32 is different, the thickness of the covering portion 51 of the mold resin 50 is made substantially equal between the upper portion of the IGBT 31 and the upper portion of the FWD 32, that is, facing each other. The entire area of the portion 41 can be made substantially uniform. Thereby, the inclination of the opposing part 41 can be suppressed. Therefore, the heat generated by the vertical elements 31 and 32 can be efficiently radiated through the opposing portion 41 of the metal plate 40 and the covering portion 51 of the mold resin 50, respectively, and electrical insulation can be ensured. .

(第3実施形態)
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置10と共通する部分についての説明は割愛する。上記実施形態では、金属板40の対向部41における上面41aが平坦である例を示した。これに対し、本実施形態では、図7に示すように、金属板40の対向部41が、上面41bに溝部44を有している。この溝部44は、対向部41の下面41aと上面41bとを連結する側面41cに端部が開口している。具体的には、垂直方向に沿う平面が矩形状の対向部41において、相対する側面41cを跨ぐように、溝部44が形成されている。
(Third embodiment)
In the present embodiment, description of portions common to the semiconductor device 10 shown in the above embodiment is omitted. In the said embodiment, the example in which the upper surface 41a in the opposing part 41 of the metal plate 40 was flat was shown. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the opposing part 41 of the metal plate 40 has the groove part 44 in the upper surface 41b. The groove portion 44 has an end portion opened on a side surface 41 c that connects the lower surface 41 a and the upper surface 41 b of the facing portion 41. Specifically, the groove portion 44 is formed so that the plane along the vertical direction straddles the opposite side surface 41 c in the rectangular facing portion 41.

これによれば、モールド樹脂50を成形する際に、金属板40の対向部41の上面41aと型の内面との対向領域において、溝部44に沿う方向の樹脂の流動性を向上することができる。このため、放熱性を向上すべく、金属板40の対向部41の上面41aと型の内面との対向領域が狭くとも、対向領域に樹脂を行き渡らせることができる。すなわち、電気絶縁性を確保することができる。   According to this, when molding the mold resin 50, the fluidity of the resin in the direction along the groove 44 can be improved in the facing region between the upper surface 41a of the facing portion 41 of the metal plate 40 and the inner surface of the mold. . For this reason, in order to improve heat dissipation, even if the opposing area | region of the upper surface 41a of the opposing part 41 of the metal plate 40 and the inner surface of a type | mold is narrow, resin can be spread over an opposing area | region. That is, electrical insulation can be ensured.

また、溝部44により、金属板40の対向部41とモールド樹脂50との接触面積が増すため、対向部41からモールド樹脂50が剥離しにくくなり、長期にわたって放熱性を向上することができる。   Moreover, since the contact area of the opposing part 41 of the metal plate 40 and the mold resin 50 increases by the groove part 44, it becomes difficult to peel the mold resin 50 from the opposing part 41, and it can improve heat dissipation over a long period of time.

なお、溝部44の形状としては、垂直方向の一方向に沿う直線状に限定されるものではない。例えば格子状としても良い。   The shape of the groove 44 is not limited to a linear shape along one direction in the vertical direction. For example, a lattice shape may be used.

(第4実施形態)
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置10と共通する部分についての説明は割愛する。第3実施形態では、金属板40の対向部41が、上面41aに溝部44を有する例を示した。これに対し、本実施形態では、図8に示すように、金属板40の対向部41が、その側面41cに凹凸部45を有している。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, description of portions common to the semiconductor device 10 shown in the above embodiment is omitted. In 3rd Embodiment, the opposing part 41 of the metal plate 40 showed the example which has the groove part 44 in the upper surface 41a. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the opposing part 41 of the metal plate 40 has the uneven part 45 in the side surface 41c.

これによれば、凹凸部45により、金属板40の対向部41とモールド樹脂50との接触面積が増すため、金属板40の対向部41の側面41cからモールド樹脂50が剥離しにくくなる。このため、側面41cの剥離を始点として対向部41の上面41b側に剥離が進展し、これにより放熱性が低下するのを抑制することができる。   According to this, since the contact area between the facing portion 41 of the metal plate 40 and the mold resin 50 is increased by the concavo-convex portion 45, the mold resin 50 is difficult to peel from the side surface 41 c of the facing portion 41 of the metal plate 40. For this reason, it can suppress that peeling progresses to the upper surface 41b side of the opposing part 41 from the peeling of the side surface 41c, and, thereby, heat dissipation falls.

なお、凹凸部45を、第3実施形態と同じ溝形状とすると、側面41cを被覆するモールド樹脂50の流動性を向上することができる。   In addition, when the uneven | corrugated | grooved part 45 is made into the same groove shape as 3rd Embodiment, the fluidity | liquidity of the mold resin 50 which coat | covers the side surface 41c can be improved.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

上記実施形態では、1つの金属板40に対し、2つの縦型素子30(31,32)が配置される例を示した。しかしながら、縦型素子30の個数は上記例に限定されるものではない。例えば図9に示すように、1つの金属板40に1つの縦型素子30(例えばIGBT)が配置される構成としても良い。また、それ以外の例として、1つの金属板40に対し、3つ以上の縦型素子30が配置されても良い。   In the above embodiment, an example in which two vertical elements 30 (31, 32) are arranged on one metal plate 40 has been described. However, the number of the vertical elements 30 is not limited to the above example. For example, as shown in FIG. 9, one vertical element 30 (for example, IGBT) may be arranged on one metal plate 40. As another example, three or more vertical elements 30 may be arranged for one metal plate 40.

上記実施形態では、電子部品搭載部材として基板20の例を示した。しかしながら、図10に示すように、電子部品搭載部材として、リードフレーム27を採用しても良い。図10では、縦型素子30としてIGBTを採用しており、リードフレーム27におけるダイパッド28のうち、ダイパッド28aに縦型素子30(IGBT)のゲート電極がはんだ60により接続され、ダイパッド28bに縦型素子30(IGBT)のエミッタ電極がはんだ60により接続されている。すなわち、各ダイパッド28(28a,28b)のうち、リードフレーム27の一面27aであってはんだ60の接続部分が、特許請求の範囲に記載の第1接続部となっている。なお、ダイパッド28a,28bは電気的に分離されている。   In the said embodiment, the example of the board | substrate 20 was shown as an electronic component mounting member. However, as shown in FIG. 10, a lead frame 27 may be adopted as the electronic component mounting member. In FIG. 10, an IGBT is employed as the vertical element 30, and among the die pads 28 in the lead frame 27, the gate electrode of the vertical element 30 (IGBT) is connected to the die pad 28a by the solder 60, and the vertical type is connected to the die pad 28b. The emitter electrode of element 30 (IGBT) is connected by solder 60. That is, in each die pad 28 (28a, 28b), the connection portion of the solder 60 on one surface 27a of the lead frame 27 is the first connection portion described in the claims. The die pads 28a and 28b are electrically separated.

また、リードフレーム27は、外部接続用の端子として、モールド樹脂50から一部が延出されたリード29を有しており、リード29の一端側に金属板40の脚部42がはんだ62により接続されている。このリード29は、第1接続部をなすダイパッド28とは電気的に分離されている。また、リード29のうち、リードフレーム27の一面27aであってモールド樹脂50に被覆された部分の一部が、特許請求の範囲に記載の第2接続部となっている。図10に示す半導体装置10では、ダイパッド28(28a,28b)がモールド樹脂50により封止されており、厚さ方向において、縦型素子30の生じた熱を第1主面側に放熱しがたい構成となっている。しかしながら、縦型素子30の生じた熱を、はんだ61を介して金属板40の対向部41に伝達させ、対向部41からモールド樹脂50の被覆部51を介して外部に放熱させることができる。   The lead frame 27 has a lead 29 partially extended from the mold resin 50 as a terminal for external connection, and a leg portion 42 of the metal plate 40 is attached to one end of the lead 29 by solder 62. It is connected. The lead 29 is electrically separated from the die pad 28 forming the first connection portion. In addition, a part of the lead 29 on the one surface 27a of the lead frame 27 that is covered with the mold resin 50 is a second connecting portion described in the claims. In the semiconductor device 10 shown in FIG. 10, the die pad 28 (28a, 28b) is sealed by the mold resin 50, and the heat generated by the vertical element 30 is radiated to the first main surface side in the thickness direction. It has become a configuration. However, the heat generated by the vertical element 30 can be transmitted to the facing portion 41 of the metal plate 40 via the solder 61 and radiated from the facing portion 41 to the outside via the covering portion 51 of the mold resin 50.

このようなリードフレーム27を採用する構成についても、基板20にリードフレーム27を置き換えて、上記実施形態に示した各構成を採用することができる。なお、図10では、リード29に金属板40の脚部42が接続される例を示しているが、例えば上記ダイパッド38と電気的に分離され、電子部品33が実装されたダイパッドを有する場合、このダイパッドにはんだ62を介して脚部42を接続させることもできる。   With respect to the configuration employing the lead frame 27 as described above, the configuration shown in the above embodiment can be employed by replacing the lead frame 27 with the substrate 20. 10 shows an example in which the leg portion 42 of the metal plate 40 is connected to the lead 29. For example, when the die pad 38 is electrically separated from the die pad 38 and the electronic component 33 is mounted, The leg portion 42 can be connected to the die pad via the solder 62.

10・・・半導体装置
20・・・基板(電子部品搭載部材)
20a・・・一面
23,23a〜23c・・・ランド、第1接続部
24・・・ランド、第2接続部
27・・・リードフレーム(電子部品搭載部材)
28・・・ダイパッド
29・・・リード
30・・・縦型素子(両面に電極を有する電子部品)
31・・・IGBT
32・・・FWD
40,40a,40b・・・金属板
41・・・対向部
41b・・・上面
42・・・脚部
50・・・モールド樹脂
51・・・被覆部
60〜63・・・はんだ
10 ... Semiconductor device 20 ... Substrate (electronic component mounting member)
20a ... one surface 23, 23a-23c ... land, first connecting portion 24 ... land, second connecting portion 27 ... lead frame (electronic component mounting member)
28 ... Die pad 29 ... Lead 30 ... Vertical element (electronic component having electrodes on both sides)
31 ... IGBT
32 ... FWD
40, 40a, 40b ... Metal plate 41 ... Opposing part 41b ... Upper surface 42 ... Leg part 50 ... Mold resin 51 ... Covering part 60-63 ... Solder

Claims (9)

一面(20a,27a)に、第1接続部(23)及び該第1接続部(23)と電気的に分離された第2接続部(24)を有する電子部品搭載部材(20,27)と、
第1主面と該第1主面と反対の第2主面との両方に電極を有し、前記第1主面が対向するように前記電子部品搭載部材(20)の一面(20a)上に配置されるとともに、はんだ(60)により前記第1主面の電極が前記第1接続部(23)と接続された電子部品(30)と、
前記電子部品(30)の第2主面に対向配置された対向部(41)と、該対向部(41)から延び、前記対向部(41)に対して屈曲された脚部(42)とを有し、はんだ(61)により前記対向部(41)が前記電子部品(30)における第2主面の電極と接続され、はんだ(62)により前記脚部(42)が前記第2接続部(24)と接続された金属板(40)と、
前記電子部品搭載部材(20,27)の少なくとも一部、前記電子部品(30)、及び前記金属板(40)を一体的に封止するモールド樹脂(50)と、を備えた半導体装置であって、
前記金属板(40)の対向部(41)の厚さが、前記脚部(42)の厚さよりも厚いことを特徴とする半導体装置。
An electronic component mounting member (20, 27) having a first connection part (23) and a second connection part (24) electrically separated from the first connection part (23) on one surface (20a, 27a); ,
On one surface (20a) of the electronic component mounting member (20) having electrodes on both the first main surface and the second main surface opposite to the first main surface, and facing the first main surface And an electronic component (30) in which the electrode of the first main surface is connected to the first connection portion (23) by solder (60),
A facing portion (41) disposed to face the second main surface of the electronic component (30); and a leg portion (42) extending from the facing portion (41) and bent with respect to the facing portion (41). The opposing portion (41) is connected to the electrode of the second main surface of the electronic component (30) by the solder (61), and the leg portion (42) is connected to the second connecting portion by the solder (62). A metal plate (40) connected to (24);
A semiconductor device comprising: a mold resin (50) for integrally sealing at least a part of the electronic component mounting member (20, 27), the electronic component (30), and the metal plate (40). And
The semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the facing portion (41) of the metal plate (40) is larger than a thickness of the leg portion (42).
複数の前記電子部品(31,32)を備え、
各電子部品(31,32)における第2主面の電極が、同一の前記対向部(41)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
A plurality of the electronic components (31, 32);
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an electrode on a second main surface of each electronic component is connected to the same facing portion.
複数の前記電子部品(31,32)は、互いに厚さが異なり、
前記垂直方向において、前記金属板(40)の対向部(41)は、該対向部(41)と前記電子部品(31,32)との厚さの和が等しくなるように、前記電子部品(30)の第2主面に対向する対向面(41a)に段差を有して部分的に厚さが異なることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The plurality of electronic components (31, 32) have different thicknesses from each other,
In the vertical direction, the opposing part (41) of the metal plate (40) has the electronic component (41) so that the sum of the thicknesses of the opposing part (41) and the electronic component (31, 32) is equal. 30. The semiconductor device according to claim 2, wherein the opposing surface (41a) facing the second main surface of (30) has a step and has a partially different thickness.
前記金属板(40)の対向部(41)は、前記電子部品(30)の第2主面に対向する対向面(41a)と反対の裏面(41b)に溝部(44)を有し、
該溝部(44)は、前記対向面(41a)と前記裏面(41b)とを連結する側面(41c)に端部が開口していることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載の半導体装置。
The facing portion (41) of the metal plate (40) has a groove portion (44) on the back surface (41b) opposite to the facing surface (41a) facing the second main surface of the electronic component (30),
The groove portion (44) has an end portion opened to a side surface (41c) connecting the opposing surface (41a) and the back surface (41b). The semiconductor device described.
前記金属板(40)の対向部(41)は、前記電子部品(30)の第2主面に対向する対向面(41a)と、該対向面(41a)と反対の裏面(41b)とを連結する側面(41c)に、凹凸部(45)を有することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の半導体装置。   The facing portion (41) of the metal plate (40) includes a facing surface (41a) facing the second main surface of the electronic component (30) and a back surface (41b) opposite to the facing surface (41a). The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the side surface (41c) to be connected has an uneven portion (45). 前記電子部品搭載部材(20)は、絶縁基材(21)に配線が形成された基板であり、
前記第1接続部(23)は、前記基板(20)の一面(20a)に形成されたランドであり、
前記第2接続部(24)は、前記基板(20)の一面(20a)において前記第1接続部(23)と離れて形成されたランドであることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の半導体装置。
The electronic component mounting member (20) is a substrate in which wiring is formed on an insulating base material (21),
The first connection part (23) is a land formed on one surface (20a) of the substrate (20),
The said 2nd connection part (24) is a land formed apart from the said 1st connection part (23) in the one surface (20a) of the said board | substrate (20), The one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 2. A semiconductor device according to item 1.
前記基板(20)の一面(20a)であって、前記金属板(40)の配置領域と異なる領域に配置された電子部品(33)を備え、
該電子部品(33)の基板(20)と反対の面(33b)には前記モールド樹脂(50)が接触し、
前記垂直方向において、前記金属板(40)の対向部(41)における基板(20)と反対の面(41b)と前記電子部品(33)における基板(20)と反対の面(33b)が同じ位置とされていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
An electronic component (33) disposed on a region (20a) of the substrate (20) different from a region where the metal plate (40) is disposed,
The mold resin (50) contacts the surface (33b) opposite to the substrate (20) of the electronic component (33),
In the vertical direction, the surface (41b) opposite to the substrate (20) in the facing portion (41) of the metal plate (40) and the surface (33b) opposite to the substrate (20) in the electronic component (33) are the same. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor device is positioned.
前記電子部品搭載部材(27)は、リードフレームであり、
前記第1接続部(23)は、前記リードフレーム(27)のダイパッド(28)における電子部品(30)との接続部分であり、
前記第2接続部(24)は、前記リードフレーム(27)において前記電子部品(30)が配置されたダイパッド(28)と電気的に分離された部分(29)であって、前記金属板(40)の脚部(42)との接続部分であることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の半導体装置。
The electronic component mounting member (27) is a lead frame,
The first connection portion (23) is a connection portion with the electronic component (30) in the die pad (28) of the lead frame (27),
The second connection part (24) is a part (29) electrically separated from the die pad (28) on which the electronic component (30) is arranged in the lead frame (27), and the metal plate ( The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the semiconductor device is a connection portion with a leg portion (40).
前記リードフレーム(27)に配置され、前記リードフレーム(27)と反対の面(33b)に前記モールド樹脂(50)が接触する電子部品(33)を備え、
前記垂直方向において、前記金属板(40)の対向部(41)におけるリードフレーム(27)と反対の面(41b)と、前記電子部品(33)におけるリードフレーム(27)と反対の面(33b)が同じ位置とされていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
An electronic component (33) disposed on the lead frame (27) and in contact with the mold resin (50) on a surface (33b) opposite to the lead frame (27),
In the vertical direction, a surface (41b) opposite to the lead frame (27) in the facing portion (41) of the metal plate (40) and a surface (33b) opposite to the lead frame (27) in the electronic component (33). 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the same position is set at the same position.
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