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JP2008311366A - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents

樹脂封止型半導体装置 Download PDF

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和郎 松本
Sachihiro Shimoide
祥宏 霜出
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Denso Corp
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Abstract


【課題】 封止用樹脂のクラックや、封止用樹脂の剥離が抑えられた樹脂封止型半導体装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の樹脂封止型半導体装置１は、ヒートシンク２と、ヒートシンク２の一面側に搭載された回路基板３と、回路基板３と電気的に接続されたリードフレーム５と、ヒートシンク２の他面側を露出させつつヒートシンク２、回路基板３およびリードフレーム５を包み込むように封止する封止用樹脂７と、を備える樹脂封止型半導体装置１において、ヒートシンク２は、その端部から所定の長さの周縁部をもち、周縁部と回路基板３との間に、回路基板３をヒートシンク２に接合する接合材４のはみ出しや接合材４から低分子量成分の広がりを防止する進展防止手段２１を有することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ヒートシンク、回路基板を樹脂で封止してなる樹脂封止型半導体装置に関する。
従来、回路基板を搭載したモジュール（コントローラ）は、ケース内に回路基板とともにゲルを封入した構成となっている。このような構成のモジュールは、その構成から体格の小型化に限界があった。
回路基板を搭載したモジュールの小型化を達成する方法として、回路基板を樹脂モールドする方法がある。このような構成のモジュールとしては、たとえば、特許文献１〜２に記載されたものがある。
一般的なモジュールは、熱伝導性に優れた金属からなるヒートシンクの一面側に回路基板を搭載し、回路基板に形成された電気回路とリードフレームとをワイヤによって電気的に接続し、ヒートシンクの他面側を露出させつつ回路基板を包み込むように封止用樹脂にて封止してなる。ヒートシンクは、その一面と他面との間の側面に突起部（コイニング）を有する。突起部を封止用樹脂に食い込ませることで、熱応力等によりヒートシンクの他面側でのヒートシンクと封止用樹脂との界面に隙間が発生しても封止用樹脂と突起部との界面の密着性が保持され、水等の異物が隙間から回路基板に侵入することが防止される。
このような樹脂封止型のモジュールは、熱伝導性に優れた金属よりなるヒートシンクを内蔵し、他面を外部に露出しているため、放熱性に優れている。
しかしながら、このような樹脂封止型のモジュールでは、熱衝撃が加わる環境下においては、回路基板近傍でヒートシンクと封止用樹脂とが剥離を生じるという問題が発生していた。ヒートシンクと封止用樹脂とが剥離を生じると、その剥離がヒートシンクの端部にまで進展し、ヒートシンクの突起部（コイニング）の先端部での応力が増大し、封止用樹脂にクラックが発生していた。この問題は、接合材のはみ出しや接合材から滲出した低分子量成分が原因のひとつとなっていた。
具体的には、従来のモジュールは、回路基板をヒートシンクに接合材で接合・固定した状態で封止用樹脂でモールドしていた。より具体的には、回路基板をヒートシンクに固定するために、ヒートシンクに接合材を塗布し、回路基板を貼り付け、接合材を固化した後に樹脂モールドを行っている。回路基板を貼り付けたときに接合材が所定の塗布領域からはみ出したり、接合材が固化するまでの間に接合材から低分子量成分（油分などの接合材に含まれる成分）がヒートシンクの表面に沿って滲出していた。つまり、接合材や低分子量成分がヒートシンク上を広がった状態で封止用樹脂でモールドしている。この接合材や低分子量成分が広がった部分は、樹脂で封止したときにヒートシンクと封止用樹脂との密着性が低下する。つまり、封止用樹脂とヒートシンクの界面での密着が妨げられている。
そして、密着が妨げられた部分に、回路基板およびヒートシンクと封止用樹脂の物性の差により生じる剪断応力が加わると、界面の剥離が進展する。そして、さらに、ヒートシンクの突起部の先端部での応力が増大し、封止用樹脂にクラックが発生する。剪断応力が発生する物性としては、熱膨張率（熱膨張係数）やヤング率をあげることができる。
特開２００５−３３３１５６号公報 特開２００２−４３４７５号公報
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、ヒートシンク、半導体素子およびリードフレームを封止用樹脂で封止してなる樹脂封止型半導体装置であって、封止用樹脂のクラックが抑えられた半導体装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための本発明者らは半導体装置について検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置は、鉄系金属よりなり、長手方向が３０ｍｍ以上の略方形状を有するヒートシンクと、ヒートシンクの一面側に搭載された回路基板と、回路基板をヒートシンクに接合する接合材と、回路基板と電気的に接続されたリードフレームと、ヒートシンクの他面側を露出させつつヒートシンク、回路基板およびリードフレームを包み込むように封止する封止用樹脂と、を備える樹脂封止型半導体装置において、ヒートシンクは、その端部から所定の長さの周縁部をもち、周縁部と回路基板との間に、接合材および接合材に含まれる低分子量成分の広がりを防止する進展防止手段を有することを特徴とする。
請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置において、進展防止手段は、ヒートシンクの一面に対して傾斜する方向に広がる表面を有することを特徴とする。
請求項３に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜２のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、進展防止手段は、ヒートシンクの一面から突出した凸部よりなることを特徴とする。
請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜２のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、進展防止手段は、ヒートシンクの一面からくぼんだ凹部よりなることを特徴とする。
請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、周縁部は、ヒートシンクの一面に凹凸が形成されたことを特徴とする。
請求項６に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、ヒートシンクがニッケルめっき被膜を有し、回路基板がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが４．５ｍｍ以上であることを特徴とする。
請求項７に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、ヒートシンクがニッケルめっき被膜を有するとともに周縁部に凹凸を有し、回路基板がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが２．５ｍｍ以上であることを特徴とする。
請求項８に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、回路基板が、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有し、回路基板がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが２．５ｍｍ以上であることを特徴とする。
請求項９に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、ヒートシンクが、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有するとともに周縁部に凹凸を有し、回路基板がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが１．０ｍｍ以上であることを特徴とする。
請求項１０に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、ヒートシンクが、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有し、回路基板がセラミックスよりなり、接合材が、ヒートシンクに塗布した状態で放置したときに低分子量成分の広がりが少ない接合材が用いられたときに、周縁部の長さが１．０ｍｍ以上であることを特徴とする。
請求項１１に記載の樹脂封止型半導体装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置において、ヒートシンクが、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有し、回路基板が樹脂よりなるときに、周縁部の長さが１．０ｍｍ以上であることを特徴とする。
請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置によると、周縁部では、ヒートシンクと封止用樹脂との密着性が高いものとなった。この高い密着性により、ヒートシンクと封止用樹脂との界面の剥離の進展が抑えられる。また、本発明の樹脂封止型半導体装置は、進展防止手段が接合材のはみ出しや接合材からの低分子量成分の広がりを防止できるため、ヒートシンクと封止用樹脂との高い密着性が維持されるとともに、ヒートシンクと封止用樹脂との界面の剥離の進展が抑えられた。この結果、封止用樹脂のクラックの発生が抑えられた構成となった。さらに、本発明の半導体装置は、長手方向での長さが３０ｍｍ以上と大きなヒートシンクを備えた（端部における歪み量の大きな）場合でも、封止用樹脂のクラックの発生が抑えられた構成となった。
請求項２に記載の半導体装置によると、ヒートシンクの一面に対して交差する方向に広がる表面が、接合材のはみ出しや低分子量成分の滲出の進展を阻害することとなり、ヒートシンクと封止用樹脂との密着性の低下が抑えられた。
請求項３および４に記載の半導体装置によると、凸部または凹部により接合材のはみ出しや低分子量成分の滲出の進展が抑えられ、ヒートシンクと封止用樹脂との密着性の低下が抑えられた。
請求項５に記載の半導体装置によると、凹凸がヒートシンクと封止用樹脂との間でアンカー効果を発揮し、ヒートシンクと封止用樹脂との密着性の低下が抑えるとともに、界面の剥離の進展を抑える。
請求項６〜１１に記載の半導体装置によると、ヒートシンクおよび回路基板ごとに周縁部の所定の長さを設定することができる。この結果、ヒートシンクと封止用樹脂との密着性の低下が抑えられた。
以下、実施形態を用いて本発明を具体的に説明する。
（第一実施形態）
本発明の実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、ヒートシンク２、回路基板３、接合材４、リードフレーム５、ワイヤ６および封止用樹脂７を備えた構成を有している。本実施形態の半導体装置１を、封止用樹脂７の一部を透視した一部透視平面図で図１に示した。また、図１中のＩ−Ｉ線での断面図を図２に示した。
ヒートシンク２は、Ｆｅよりなる略方形状の板状をなすものである。ヒートシンク２は、長手方向の長さが３０ｍｍ以上となるように形成されている。
ヒートシンク２の一面側には、回路基板３が接合材４で接着固定されている。回路基板３は、半導体素子等のさまざまな素子（図示せず）が搭載された構成を有している。素子が搭載された回路基板３の材質は、特に限定されるものではない。回路基板３としては、たとえば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス回路基板や、ガラスエポキシ基板等の樹脂製回路基板とすることができる。ヒートシンク２に回路基板３を接合する接合材４には、従来公知の接合材を用いることができ、本実施形態例においてはシリコーン系接合材を用いた。
ヒートシンク２と回路基板３とは、接合材４を介して接着固定されているが、ヒートシンク２の一面における回路基板３の搭載領域（接合材４の塗布領域）には、Ａｇめっき膜やＮｉめっき膜などからなる被膜を有していてもよい。
さらに、封止用樹脂７とヒートシンク２および回路基板３との間に、密着補助剤を配してもよい。密着補助剤としては、従来公知の密着補助剤を用いることができ、たとえば、ポリアミド系の密着補助剤を用いることができる。
また、ヒートシンク２の周囲には、Ｃｕ等の金属からなるリードフレーム５が複数本配置されており、回路基板３の電気回路とリードフレーム５とは金やアルミニウム等からなるワイヤ６によって結線され電気的に接続されている。
ワイヤ６はリードフレーム５に直接接続する形態であっても、図１に示したように、リードフレーム５のうちワイヤ６が接続される面にはＡｇめっき膜やＮｉめっき膜などからなる被膜５０を形成し、この被膜５０にワイヤ６をボンディングする形態であってもいずれでもよい。
また、図１に示すように、リードフレーム５のうちの一部５ａがヒートシンク２にかしめられることによりかしめ部５ｂが形成されている。このかしめ部５ｂにより、樹脂モールド前の各リードフレーム５がフレーム部やタイバーで一体に連結された状態において、リードフレーム５とヒートシンク２とは一体に固定されたものとなる。
そして、封止用樹脂７は、ヒートシンク２の他面側を露出させつつヒートシンク２、回路基板３、リードフレーム５およびワイヤ６を包み込むように封止している。
封止用樹脂７は、エポキシ系樹脂等の従来の半導体装置においてＩＣチップの封止に用いられた樹脂からなる。封止用樹脂７は、熱膨張係数αを調整する等のためにシリカ等からなるフィラーを含有してもよい。なお、封止用樹脂７に用いるエポキシ樹脂としては、フィラーを多く含有可能な粘性の低いものが好ましく、例えばビフェニル、ＤＣＰＤ（ジシクロペンタジエン）、ナフタレン等の骨格を有するエポキシ樹脂を採用できる。また、フィラーに用いるシリカとしては、球状の溶融ガラス等を採用できる。
また、図２示すように、ヒートシンク２は、その一面と他面との間の側面に、突起部（コイニング）２０を有する。そして、封止用樹脂７が突起部２０を鋳ぐるむことで、半導体装置１の防水性が確保される。具体的には、ヒートシンク２と封止用樹脂７との熱膨張率の差から、ヒートシンク２の他面側の露出した部分と封止用樹脂７の界面との間にすき間が生じても、歪みの方向により突起部２０と封止用樹脂７との界面には隙間が発生しない。この結果、ヒートシンク２の他面側の露出した部分と封止用樹脂７の界面との間にすき間に水等の異物が侵入しても、回路基板３側にまで異物が侵入しなくなった。このような突起部２０を有するヒートシンク２は、プレス加工等により形成することができる。
さらに、ヒートシンク２は、その端部から所定の距離を隔てた位置に、ヒートシンク２の一面からくぼんだ溝条２１が形成されている。この溝条２１は、のびる方向に垂直な面での断面がＶ字状をなすように、一面の広がる方向に交差する方向に広がる平面により区画された。溝条２１は、略方形状のヒートシンク２の端部に平行にのびた状態で形成されている。溝条２１は、その両端がヒートシンク２の端部となるように、ヒートシンク２を横断あるいは縦断するように形成されている。具体的には、図３にその構成を示したように、溝条２１はヒートシンク２の一面に井桁形状をなすように形成されている。溝条２１の具体的な断面形状は特に限定されるものではなく、本実施形態のように断面Ｖ字状以外に、断面凹字状、断面Ｕ字状、断面レ字状（一面が垂直に形成されたＶ字状）としてもよい。また、溝条２１の具体的な大きさ（開口幅や深さ）なども特に限定されるものではない。
ヒートシンク２の溝条２１の形成された部分から端部までの周縁部は、一面が平面上をなすように形成されている。
（第二実施形態）
本実施形態は、ヒートシンク２の一面に形成された溝条２１の形状が異なる以外は第一実施形態と同様な半導体装置である。本実施形態の半導体装置の構成を図４に示した。
溝条２１は、図４に示したように、ヒートシンク２の端部に平行に、かつ回路基板３の搭載領域の外周部を区画する方形状にのびた状態で形成されている。
（第三実施形態）
本実施形態は、ヒートシンク２の一面に形成された溝条２１の形状が異なる以外は第一実施形態と同様な半導体装置である。本実施形態の半導体装置の構成を図５に示した。
溝条２１は、図５に示したように、ヒートシンク２の端部に平行に、かつそれぞれが交差しない状態で形成されている。より具体的には、溝条２１は、ヒートシンク２の端部に平行にのびるとともに、他の隣接する溝条２１とは交わらない長さで形成されている。
（第四実施形態）
本実施形態は、ヒートシンク２の溝条２１の形成された部分から端部までの周縁部に、凹凸が形成されたこと以外は第一実施形態と同様な半導体装置である。本実施形態の半導体装置の構成を図６に示した。
ヒートシンク２の周縁部に形成された凹凸は、溝条２１に平行にのびる第二の溝条２２よりなる。
第二の溝条２２は、ヒートシンク２１の一面であって、溝条２１とヒートシンク２の端部との間に形成されている。第二の溝条２２は、ヒートシンク２の端部と溝条２１の間の中央部に形成されている。また、第二の溝条２２は、溝条２１と同様な断面形状で形成されている。
（第五実施形態）
本実施形態は、ヒートシンク２の一面に形成された第二の溝条２２に替えて第二の突条２４が形成されたこと以外は第四実施形態と同様な半導体装置である。本実施形態の半導体装置の構成を図７に示した。
第二の突条２４は、図７に示したように、のびる方向に垂直な面での断面が略三角形状をなすように突出して形成されており、ヒートシンク２の端部に平行にのびている。第二の突条２４の具体的な断面形状は特に限定されるものではなく、本実施形態のような断面略三角形状以外に、断面凸字状、断面∩字状としてもよい。また、第二の突条２４は、後述の突条２３と同様な断面形状で形成されている。
第四および第五実施形態において、ヒートシンク２の周縁部に形成された凹凸は、一本の溝条２１あるいは突条２４よりなったが、これらの形態に限定されるものではない。つまり、凹凸は、アンカー効果を発揮できる形態であれば良く、たとえば、複数の溝条や突条、溝条と突条の組み合わせなどであってもよい。
（第六実施形態）
本実施形態は、ヒートシンク２の一面に形成された溝条２１に替えて突条２３が形成されたこと以外は第一実施形態と同様な半導体装置である。本実施形態の半導体装置の構成を図８に示した。
突条２３は、図８に示したように、ヒートシンク２の端部から所定の距離を隔てた位置に、ヒートシンク２の一面から突出して形成されている。この突条２３は、のびる方向に垂直な面での断面が略三角形状をなすように、一面の広がる方向に交差する方向に広がる平面により外周部が区画された。突条２３は、ヒートシンク２の端部に平行にのびている。突条２３は、その両端がヒートシンク２の端部となるように、ヒートシンク２を横断するように形成されている。突条２３は、図７に示したように、ヒートシンク２の一面に井桁形状をなすように形成されている。突条２３の具体的な断面形状は特に限定されるものではなく、本実施形態のような断面略三角形状以外に、断面凸字状、断面∩字状としてもよい。また、突条２３の具体的な大きさ（幅や高さ）なども特に限定されるものではない。
（第七実施形態）
本発明の実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、ヒートシンク２の形状が異なる以外は第一実施形態と同様な半導体装置である。本実施形態の半導体装置の構成を図９に示した。
ヒートシンク２は、第一実施形態の時と同様にＦｅよりなる方形板状をなしている。そして、ヒートシンク２は、その端部から所定の距離を隔てた位置を境界として、その一面側の表面の高さが異なるように形成されている。つまり、ヒートシンク２は、その端部から所定の距離を隔てた位置より中央部側（回路基板３が接合される部分）は、周縁部よりもくぼんだ状態となるように段差２５が形成されている。
（効果）
上記の各実施形態の半導体装置１は、ヒートシンク２の回路基板３の搭載領域の外周部に、溝条２１や突条２３あるいは段差２５が形成されている。溝条２１や突条２３あるいは段差２５は、いずれも、ヒートシンク２の一面の広がる方向に対して交差する方向に広がる表面を備えている。具体的には、各図において２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａの符号で示される表面である。このような一面に対して交差した表面を有することで、回路基板３を接合するために塗布された接合材４がはみ出したり、接合材４から低分子量成分が滲出しても、この交差した表面がさらなるはみ出しを抑える。接合材４のはみ出しや低分子量成分の滲出が生じると、封止用樹脂７で封止したときに接合材成分の広がった部分のヒートシンク２と封止用樹脂７との密着性が低下する。そして、密着性の低い部分から界面の剥離が進行するようになる。これに対し、上記の各実施形態においては、接合材４のはみ出しや低分子量成分が交差した表面を超えて流れなくなっており、ヒートシンク２と封止用樹脂７との高い密着性が維持されている。このように、各実施形態の半導体装置１は、ヒートシンク２の一面の広がる方向に対して交差する方向に広がる表面を備えた溝条２１や突条２３あるいは段差２５を有したことで、ヒートシンク２と封止用樹脂７との界面の剥離の進行が抑えられている。この結果、ヒートシンク２と封止用樹脂７との界面の剥離に起因する封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。
また、第四実施形態および第五実施形態の半導体装置１は、接合材４のはみ出しや接合材４からの低分子量成分の滲出を防止する進展防止手段（溝条２１や突条２３あるいは段差２５）とヒートシンク２の端部との間に第二の溝条２２、第二の突条２４よりなる凹凸が形成されている。各実施形態においては、この第二の溝条２２、第二の突条２４がアンカー効果を発揮し、ヒートシンク２と封止用樹脂７との剥離の進行を抑制する。つまり、これら実施形態においては、ヒートシンク２と封止用樹脂７との界面の剥離の進行がより抑えられている。この結果、ヒートシンク２と封止用樹脂７との界面の剥離に起因する封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。
（周縁部）
次に、ヒートシンク２の端部から進展防止手段（溝条２１）までの距離Ｌ（周縁部の長さ）について検討する。
まず、第一実施形態および第四実施形態の半導体装置を、表１に示した構成で製造した。このとき、リードフレーム５は、被膜５０を有さない。
ヒートシンク２は、鉄板をプレス成形により３０×３０ｍｍの正方形状をなすように形成した。
ヒートシンク２の表面処理のＮｉめっきおよびＮｉ粗面化めっきは、従来公知のニッケルめっき処理によりなされた。Ｎｉめっきにより形成された表面の表面粗さＲｚは、０．８μｍであり、Ｎｉ粗面化めっきにより形成された表面の表面積比Ｓａは、２．５であった。ここで、Ｎｉ粗面化めっきにより形成された表面の表面積比Ｓａは、２．３以上であればよい。
接合材４には、低分子量成分が滲出しやすいシリコーン接着剤Ａと、低分子量成分が滲出しにくいシリコーン接着剤Ｂと、が用いられた。ヒートシンク２に塗布した状態で３０分間放置した後の低分子量成分の滲出量を測定したところ、シリコーン接着剤Ａでは０．５ｍｍ、シリコーン接着剤Ｂでは０．１ｍｍ以内であった。
密着補助剤には、従来公知のポリアミド系の密着補助剤が用いられた。
回路基板３を構成するセラミックス基板はアルミナよりなり、樹脂製基板はガラスエポキシ基板よりなる（プリント基板）。
封止用樹脂７には、エポキシ樹脂を用いた。
製造された試料１〜１１の半導体装置において、ヒートシンク２の端部から進展防止手段までの距離Ｌは、図１０に示したように、ヒートシンク２の端部から進展防止手段の溝条２１の最も深い部分（Ｖ字の谷の頂点）までの距離である。
Figure 2008311366
そして、製造された試料１〜１１の半導体装置を−４０℃と１５０℃の温度下に繰り返し晒す処理を施す、熱衝撃試験を施した。５００サイクルおよび１０００サイクル後の状態を観察し、封止用樹脂７にクラックが発生しない場合は良（○）とし、クラックが発生した場合は不良（×）とした。熱衝撃試験の試験結果を表１に合わせて示した。
表１に示したように、ヒートシンク２にＮｉめっきが施されるとともに密着補助剤が用いられた第一実施形態の試料１〜４の半導体装置においては、ヒートシンク２の端部から進展防止手段までの距離が４．５ｍｍ以上で、熱衝撃試験後の封止用樹脂７にクラックが発生しなくなった。このように、ヒートシンク２がＮｉめっき被膜を有し、回路基板３がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが４．５ｍｍ以上であることで、封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。
この試料１〜４において、さらに、周縁部に凹凸（溝条２４）が形成される（第四実施形態）と、ヒートシンク２の端部から進展防止手段までの距離が２．５ｍｍ以上で、熱衝撃試験後の封止用樹脂７にクラックが発生しなくなった。このように、ヒートシンク２がＮｉめっき被膜を有するとともに周縁部に凹凸を有し、回路基板３がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが２．５ｍｍ以上であることで、封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。
また、ヒートシンク２にＮｉ粗面化めっきが施された第一実施形態の試料５〜７の半導体装置においては、ヒートシンク２の端部から進展防止手段までの距離が２．５ｍｍ以上で、熱衝撃試験後の封止用樹脂７にクラックが発生しなくなった。このように、ヒートシンク２がＮｉ粗面化めっき被膜を有し、回路基板３がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが２．５ｍｍ以上であることで、封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。
この試料５〜７において、さらに、周縁部に凹凸（溝条２４）が形成されると（第四実施形態）、ヒートシンク２の端部から進展防止手段までの距離が１．０ｍｍ以上で、熱衝撃試験後の封止用樹脂７にクラックが発生しなくなった。このように、ヒートシンク２がＮｉめっき被膜を有するとともに周縁部に凹凸を有し、回路基板３がセラミックスよりなるときに、周縁部の長さが２．５ｍｍ以上であることで、封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。
ヒートシンク２にＮｉ粗面化めっきが施されるとともに、接合材にシリコーン接着剤Ｂが用いられた第一実施形態の試料８〜９の半導体装置においては、ヒートシンク２の端部から進展防止手段までの距離が１．０ｍｍ以上で、熱衝撃試験後の封止用樹脂７にクラックが発生しなくなった。このように、ヒートシンク２がＮｉ粗面化めっき被膜を有し、回路基板３がセラミックスよりなり、接合材４が、ヒートシンク２に塗布した状態で放置したときに低分子量成分の広がりが少ない接合材が用いられたときに、周縁部の長さが１．０ｍ以上であることで、封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。つまり、この場合には、周縁部の凹凸の有無や、密着補助剤の有無によらずに周縁部の長さを設定することができる。
回路基板３にプリント基板を用いるとともに、ヒートシンク２にＮｉ粗面化めっきが施された試料１０〜１１の半導体装置においては（第四実施形態）、ヒートシンク２の端部から進展防止手段までの距離が０．５ｍｍ以上で、熱衝撃試験後の封止用樹脂７にクラックが発生しなかった。このように、回路基板３がプリント基板よりなりヒートシンク２がＮｉ粗面化めっき被膜を有するときに、周縁部の長さが０．５ｍ以上であることで、封止用樹脂７のクラックの発生が抑えられた。つまり、この場合には、接合材４からの低分子量成分の滲出量や、周縁部の凹凸の有無、密着補助剤の有無によらずに周縁部の長さを設定することができる。
第一実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 第一実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 第一実施形態のヒートシンクを示した図である。 第二実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 第三実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 第四実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 第五実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 第六実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 第七実施形態の半導体装置の構成を示した図である。 半導体装置のヒートシンクの端部近傍を示した図である。
符号の説明
１：樹脂封止型半導体装置
２：ヒートシンク
３：回路基板
４：接合材
５：リードフレーム
６：ワイヤ
７：封止用樹脂

Claims (11)

  1. 鉄系金属よりなり、長手方向が３０ｍｍ以上の略方形状を有するヒートシンクと、
    該ヒートシンクの一面側に搭載された回路基板と、
    該回路基板を該ヒートシンクに接合する接合材と、
    該回路基板と電気的に接続されたリードフレームと、
    該ヒートシンクの他面側を露出させつつ該ヒートシンク、該回路基板および該リードフレームを包み込むように封止する封止用樹脂と、
    を備える樹脂封止型半導体装置において、
    該ヒートシンクは、その端部から所定の長さの周縁部をもち、
    該周縁部と該回路基板との間に、該接合材および該接合材に含まれる低分子量成分の広がりを防止する進展防止手段を有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
  2. 前記進展防止手段は、前記ヒートシンクの前記一面に対して傾斜する方向に広がる表面を有する請求項１記載の樹脂封止型半導体装置。
  3. 前記進展防止手段は、前記ヒートシンクの前記一面から突出した凸部よりなる請求項１〜２のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  4. 前記進展防止手段は、前記ヒートシンクの前記一面からくぼんだ凹部よりなる請求項１〜２のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  5. 前記周縁部は、前記ヒートシンクの前記一面に凹凸が形成された請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  6. 前記ヒートシンクがニッケルめっき被膜を有し、
    前記回路基板がセラミックスよりなるときに、
    前記周縁部の長さが４．５ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  7. 前記ヒートシンクがニッケルめっき被膜を有するとともに前記周縁部に凹凸を有し、
    前記回路基板がセラミックスよりなるときに、
    該周縁部の長さが２．５ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  8. 前記回路基板が、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有し、
    前記回路基板がセラミックスよりなるときに、
    該周縁部の長さが２．５ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  9. 前記ヒートシンクが、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有するとともに前記周縁部に凹凸を有し、
    前記回路基板がセラミックスよりなるときに、
    該周縁部の長さが１．０ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  10. 前記ヒートシンクが、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有し、
    前記回路基板がセラミックスよりなり、
    前記接合材が、該ヒートシンクに塗布した状態で放置したときに前記低分子量成分の広がりが少ない接合材が用いられたときに、
    該周縁部の長さが１．０ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
  11. 前記ヒートシンクが、表面が粗面化された粗面化ニッケルめっき被膜を有し、
    前記回路基板が樹脂よりなるときに、
    該周縁部の長さが１．０ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止型半導体装置。
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