JP2003124406A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱応力が作用したときに、樹脂の剥離を防止
して、信頼性を向上させる。 【解決手段】 本発明の半導体装置１１は、発熱素子１
２の両面から一対の放熱板１３、１４を介して放熱する
ものであって、装置のほぼ全体を樹脂１８でモールドし
たものにおいて、発熱素子１２と放熱板１３、１４とを
接合する半田層を備えると共に、放熱板１３、１４等の
表面に塗布され樹脂１８との密着性を高めるポリアミド
樹脂１６を備え、そして、ポリアミド樹脂１６の塗布厚
さを半田層の厚み寸法の約２０％程度以下としたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱素子と、この
発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備
え、装置のほぼ全体を樹脂でモールドするように構成し
た半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば高耐圧・大電流用の半導体チップ
（発熱素子）は、使用時の発熱が大きいため、チップか
らの放熱性を向上させるための構成が必要になる。この
構成の一例として、チップの両面に一対の放熱板を例え
ば半田層を介して接合する構成が、従来より、考えられ
ており、この構成によれば、チップの両面から放熱でき
るので、放熱性が向上する。
【０００３】上記した構成の半導体装置の一例を、図９
に示す。この図９に示すように、半導体装置１は、一対
のヒートシンク（放熱板）２、３の間に半導体チップ４
と電極ブロック５を挟んで構成されている。ヒートシン
ク２と半導体チップ４の間、半導体チップ４と電極ブロ
ック５の間、電極ブロック５とヒートシンク３の間は、
それぞれ半田６により接合されている。そして、このよ
うな構成の半導体装置１は、樹脂７でモールドされてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来構成において
は、半導体チップ４及びヒートシンク２、３等と樹脂７
との熱膨脹係数の差が大きいため、熱サイクルを加えた
ときに両者の接触部に大きな熱応力が作用し、この熱応
力が樹脂７の密着力よりも大きくなると、樹脂７が剥離
してしまうことがある。そして、樹脂７が剥離すると、
半導体チップ４とヒートシンク２、３の接合部（半田
層）に大きなストレスがかかるようになり、急激に接合
部（半田層）が劣化してしまう。この傾向は、温度差が
大きいほど顕著である。
【０００５】さて、樹脂７の剥離を防止する対策とし
て、樹脂７の密着力を強くする対策が考えられる。この
対策として、樹脂７が密着する表面、即ち、ヒートシン
ク２の上面、ヒートシンク３の下面、半導体チップ４及
び電極ブロック５の表面に、樹脂７との密着性を高める
ポリアミド樹脂を塗布することが考えられている。
【０００６】ポリアミド樹脂を塗布した場合、ポリアミ
ド樹脂の塗布層の厚みが薄く且つ均一で漏れ（切れ目）
がないときには、十分な密着力が得られ、樹脂７が剥離
し難くなることを、本発明者は試作及び実験等により確
認している。しかし、ポリアミド樹脂の塗布層の厚みが
厚くなったり、塗布層に部分的に厚い部分ができたり、
塗布層の漏れができたりすると、熱応力（例えばせん断
力）によって上記塗布層が歪むことから、モールド樹脂
７が剥離してしまうことを、本発明者は確認している。
ここで、半導体装置の放置時間と半導体チップ４の圧縮
応力との関係を示す図１０（ａ）及び各部材の弾性率の
一例を示す図１０（ｂ）を用いて具体的に説明する。
尚、図１０（ａ）に示す軸は樹脂７によりモールドさ
れていない半導体装置の実験結果であり、軸は樹脂７
でモールドされた半導体装置の実験結果であり、軸は
ポリアミド樹脂が３０μｍ塗布され樹脂７でモールドさ
れた半導体装置の実験結果である。この図１０（ａ）に
示されるように、軸の半導体装置は、時間経過に従っ
て半導体チップ４の圧縮応力が緩和してしまい、即ち、
半導体チップ４におけるモールド樹脂７との拘束力が低
下してしまっている。この傾向は、軸の半導体装置よ
りも顕著である。この傾向の原因として、図１０（ｂ）
に示されるように、一般的に、半導体チップ４や電極ブ
ロック５等の弾性率と比較してポリアミド樹脂の弾性率
は小さいため、この弾性率の小さいポリアミド樹脂が厚
く塗布されると、半導体チップ４及び電極ブロック５と
モールド樹脂７との間に塗布されたポリアミド樹脂がク
ッションとして作用し、半導体チップ４の圧縮応力が緩
和してしまうことが考えられる。
【０００７】ここで、ポリアミド樹脂の塗布層に部分的
に厚い部分ができる場合として、次のような場合があ
る。まず、ポリアミド樹脂を塗布する場合、ポリアミド
樹脂を溶媒に希釈して塗布することにより、膜（塗布
層）を形成している。このとき、半導体チップ４の端部
や電極ブロック５の端部等にいわゆるフィレットが形成
され、このフィレットが塗布層の厚い部分となってしま
う。
【０００８】また、ポリアミド樹脂の塗布層が乾燥する
ときには、溶媒の揮発に伴い塗布層が収縮するが、この
とき、ポリアミド樹脂が半導体チップ４の端部や電極ブ
ロック５の端部等に集まり、これらの部分でポリアミド
樹脂が厚い膜となってしまう。そして、上記厚い塗布膜
が生ずる部分、即ち、半導体チップ４の端部や電極ブロ
ック５の端部等で、樹脂７の剥離が発生すると、接合部
（半田６の層）が急激に劣化することから、半導体装置
１の信頼性が悪くなるのである。
【０００９】そこで、本発明の目的は、熱応力が作用し
たときに樹脂の剥離を防止することができ、信頼性を向
上させることができる半導体装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明において
は、発熱素子と放熱板とを接合する半田層と、放熱板等
の表面における樹脂と接触する面に塗布され樹脂との密
着性を高めるポリアミド樹脂とを備え、前記ポリアミド
樹脂の塗布厚さを、前記半田層の厚み寸法の約２０％程
度以下とするように構成した。本発明者は、試作や実験
等を実行することにより、上記したように構成すると、
熱応力が作用したときに樹脂の剥離を防止できることを
確認した。これにより、半導体装置の信頼性を向上でき
る。尚、本発明者の試作においては、半田層の厚み寸法
は１００〜２００μｍ程度に設定した。
【００１１】請求項２の発明によれば、前記一対の放熱
板のうちの少なくとも一方の放熱板の内面に、前記発熱
素子を囲むようにリング状の突起を１つまたは複数設け
たので、このリング状の突起の端部に、ポリアミド樹脂
の塗布層のフィレット（厚い部分）が形成されるように
なり、その結果、半導体チップの端部や電極ブロックの
端部等には、塗布層の厚い部分ができなくなる。
【００１２】請求項３の発明によれば、前記一対の放熱
板のうちの少なくとも一方の放熱板の内面に、前記発熱
素子を囲むようにリング状の溝部を１つまたは複数設け
たので、このリング状の溝部の内部に、ポリアミド樹脂
が集まり、塗布層の厚い部分が形成されるようになる。
その結果、半導体チップの端部や電極ブロックの端部等
には、塗布層の厚い部分ができなくなる。
【００１３】請求項４の発明によれば、前記ポリアミド
樹脂に絶縁性を有するフィラーを混合したので、フィラ
ーによりポリアミド樹脂の塗布層の剛性が高くなる。こ
のため、熱応力が作用しても、ポリアミド樹脂の塗布層
が歪み難くなることから、樹脂の剥離を防止できる。
【００１４】請求項５の発明によれば、前記フィラー
を、非球形状の粉体としたので、フィラー及びポリアミ
ド樹脂の流動を抑制することができ、これにより、ポリ
アミド樹脂の乾燥時にその収縮を抑制できる。
【００１５】請求項６の発明によれば、前記一対の放熱
板のうちの少なくとも一方の放熱板の内面に、前記発熱
素子を囲むようにリング状部材を１つまたは複数設けた
ので、このリング状部材の端部に、ポリアミド樹脂の塗
布層の厚い部分ができるようになり、その結果、半導体
チップの端部や電極ブロックの端部等には、塗布層の厚
い部分ができなくなる。
【００１６】請求項７の発明によれば、前記一対の放熱
板のうちの少なくとも一方の放熱板の内面に、メッシュ
を配設したので、ポリアミド樹脂の塗布層はメッシュに
含浸した状態で固着される。これにより、ポリアミド樹
脂の塗布層の剛性が高くなると共に、ポリアミド樹脂の
乾燥時にその収縮を抑制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例につ
いて、図１及び図２を参照しながら説明する。まず、図
１に示すように、本実施例の半導体装置１１は、半導体
チップ（発熱素子）１２と、下側ヒートシンク（放熱
板）１３と、上側ヒートシンク（放熱板）１４と、ヒー
トシンクブロック（電極ブロック）１５とを備えて構成
されている。
【００１８】上記半導体チップ１２は、例えばＩＧＢＴ
やサイリスタ等のパワー半導体素子から構成されてい
る。半導体チップ１２の形状は、本実施例の場合、図２
（ａ）に示すように、例えば矩形状の薄板状である。ま
た、下側ヒートシンク１３、上側ヒートシンク１４及び
ヒートシンクブロック１５は、例えばＣｕやＡｌ等の熱
伝導性及び電気伝導性の高い金属で構成されている。そ
して、ヒートシンクブロック１５は、図２（ａ）に示す
ように、半導体チップ１２よりも１回り小さい程度の大
きさの矩形状の板材である。
【００１９】また、下側ヒートシンク１３は、図２
（ａ）に示すように、全体として例えばほぼ長方形状の
板材であり、端子部１３ａが後方へ向けて延びるように
突設されている。更に、下側ヒートシンク１３の上面に
は、リング状の突起１３ｂ及び１３ｃが半導体チップ１
２を囲むように突設されている。この突起１３ｂ、１３
ｃの突出高さ寸法は、後述するポリアミド樹脂１６の塗
布層１６ａの厚み寸法よりも大きくなるように構成され
ており、本実施例の場合、例えば数十μｍ程度に設定さ
れている。
【００２０】更に、上側ヒートシンク１４は、図２
（ｄ）に示すように、全体として例えばほぼ長方形状の
板材で構成されており、端子部１４ａが後方へ向けて延
びるように突設されている。この上側ヒートシンク１４
の下面には、リング状の突起１４ｂ及び１４ｃがヒート
シンクブロック１５を囲むように突設されている。この
突起１４ｂ、１４ｃの突出高さ寸法は、ポリアミド樹脂
１６の塗布層１６ａの厚み寸法よりも大きくなるように
構成されており、本実施例の場合、例えば数十μｍ程
度、即ち、上記突起１３ｂ、１３ｃとほぼ同じ寸法に設
定されている。
【００２１】そして、上記構成の場合、図１に示すよう
に、半導体チップ１２は、下側ヒートシンク１３の上に
接合部材である例えば半田１７を介して接合されてい
る。そして、ヒートシンクブロック１５は、半導体チッ
プ１２の上に接合部材である例えば半田１７を介して接
合されている。更に、上側ヒートシンク１４は、ヒート
シンクブロック１５の上に接合部材である例えば半田１
７を介して接合されている。尚、上記各半田１７の層の
厚み寸法は、例えば１００〜２００μｍ程度となるよう
に構成されている。
【００２２】上記構成においては、半導体チップ１２の
両面からヒートシンク１３、１４（及びヒートシンクブ
ロック１５）を介して放熱される構成となっている。ま
た、下側ヒートシンク１３及び上側ヒートシンク１４
は、半導体チップ１２の各主電極（例えばコレクタ電極
やエミッタ電極等）に半田１７を介して電気的にも接続
されている。
【００２３】尚、下側ヒートシンク１３の端子部１３ａ
と、上側ヒートシンク１４の端子部１４ａは、互いの位
置がずれるように、即ち、対向しないように構成されて
いる。また、上記構成の場合、下側ヒートシンク１３の
上面と上側ヒートシンク１４の下面との間の距離は、例
えば１〜２ｍｍ程度になるように構成されている。
【００２４】また、図１に示すように、ヒートシンク１
３、１４の表面、並びに、半導体チップ１２及びヒート
シンクブロック１５の周囲部分（端面部）には、ポリア
ミド樹脂１６が塗布されている。この場合、ポリアミド
樹脂１６の塗布層１６ａの厚み寸法は、例えば１５μｍ
以下となるように構成されている。これにより、本実施
例においては、ポリアミド樹脂１６の塗布厚さは、前記
半田１７の層の厚み寸法の約２０％程度以下となるよう
に構成されている。尚、上記ポリアミド樹脂１６の塗布
方法については、後述する半導体装置１１の製造方法の
ところで説明する。
【００２５】そして、図１に示すように、一対のヒート
シンク１３、１４の隙間、並びに、半導体チップ１２及
びヒートシンクブロック１５の周囲部分には、樹脂（例
えばエポキシ樹脂等）１８がモールド（充填封止）され
ている。この場合、前記ポリアミド樹脂１６の塗布層１
６ａによって、樹脂１８とヒートシンク１３、１４との
密着力、樹脂１８とチップ１２との密着力、並びに、樹
脂１８とヒートシンクブロック１５との密着力が強化さ
れる構成となっている。
【００２６】また、チップ１２の制御電極（例えばゲー
トパッド等）にワイヤーボンディングされたリードフレ
ーム１９ａ、１９ｂ（図１及び図２参照）も、上記樹脂
１８によってモールドされている。尚、リードフレーム
１９ａ、１９ｂとチップ１２の制御電極とを接続するワ
イヤー２０は、例えばＡｌやＡｕ等製のワイヤーであ
る。また、ワイヤー２０やリードフレーム１９ａ、１９
ｂの表面にも、ポリアミド樹脂１６を塗布することが好
ましい。
【００２７】次に、上記した構成の半導体装置１１の製
造方法（即ち、製造工程）について、図２を参照して説
明する。まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、下
側ヒートシンク１３の上面に、半導体チップ１２とヒー
トシンクブロック１５を半田付けする工程を実行する。
この場合、下側ヒートシンク１３の上面に半田箔２１を
介してチップ１２を載せると共に、このチップ１２の上
に半田箔２１を介してヒートシンクブロック１５を載せ
る。この後、加熱装置（リフロー装置）によって上記半
田箔２１、２１を溶融させてから、硬化させる。
【００２８】続いて、図２（ｃ）に示すように、チップ
１２の制御電極（例えばゲートパッド等）とリードフレ
ーム１９ａ、１９ｂとをワイヤーボンディングする工程
を実行する。これにより、ワイヤー２０によってチップ
１２の制御電極とリードフレーム１９ａ、１９ｂとが接
続される。
【００２９】次に、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すよう
に、ヒートシンクブロック１５の上に上側ヒートシンク
１４を半田付けする工程を実行する。この場合、図２
（ｄ）に示すように、ヒートシンクブロック１５の上に
半田箔２１を介して上側ヒートシンク１４を載せる。そ
して、加熱装置によって上記半田箔２１を溶融させてか
ら、硬化させる。
【００３０】このとき、上側ヒートシンク１４の上に例
えば重り２２等を載置することにより、上側ヒートシン
ク１４を下方へ向けて加圧するように構成されている。
これと共に、上側ヒートシンク１４と下側ヒートシンク
１３との間に、スペーサ治具（図示しない）を取り付け
ることにより、上側ヒートシンク１４と下側ヒートシン
ク１３との間の距離を予め決められた設定距離に保持す
るように構成されている。
【００３１】尚、半田箔２１が溶融する前の状態では、
上側ヒートシンク１４と下側ヒートシンク１３との距離
は、スペーサ治具の設定距離よりも大きくなるように構
成されている。そして、半田箔２１が溶融すると、重り
２２等の加圧力により、溶融した半田層の部分が薄くな
り、上側ヒートシンク１４と下側ヒートシンク１３との
距離がスペーサ治具の設定距離と等しくなる。このと
き、半田層は、適度な薄さまで薄くなるように構成され
ている。そして、溶融した半田層が硬化すれば、半導体
チップ１２とヒートシンク１３、１４とヒートシンクブ
ロック１５の接合及び電気的接続が完了する。
【００３２】次いで、ポリアミド樹脂１６を、一対のヒ
ートシンク１３、１４の表面、並びに、半導体チップ１
２及びヒートシンクブロック１５の周囲部分（端面部）
等に塗布する工程を実行する。この場合、ポリアミド樹
脂１６を塗布する具体的方法としては、ポリアミド樹脂
塗布用のディスペンサのノズルからポリアミド樹脂１６
を滴下したり、噴霧したりする塗布方法や，ディッピン
グ（浸漬）塗布方法等を使用すれば良い。そして、ポリ
アミド樹脂１６は、その塗布層１６ａの厚み寸法が例え
ば１０μｍ以下となるように、薄く均一に且つ漏れ（切
れ目）がないように塗布されている。
【００３３】ここで、一対のヒートシンク１３、１４の
各内面には、突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃが突
設されていることから、図１に示すように、各突起１３
ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃの内外の側面部にポリアミ
ド樹脂１６が集まり、そのフィレットが形成されるよう
になる。この結果、半導体チップ１２の端部やヒートシ
ンクブロック１５の端部等には、ポリアミド樹脂１６が
薄く均一に塗布されるようになり、塗布層１６ａの厚い
部分ができなくなる。尚、ワイヤー２０やリードフレー
ム１９ａ、１９ｂ（図２参照）の表面にも、ポリアミド
樹脂１６が塗布されている。
【００３４】この後、上記塗布したポリアミド樹脂１６
が乾燥したら、図１に示すように、ヒートシンク１３、
１４の隙間、並びに、チップ１２及びヒートシンクブロ
ック１５の周囲部分等を、樹脂１８でモールドする工程
を実行する。この場合、上述したように半田付けし且つ
ポリアミド樹脂１６を塗布したヒートシンク１３、１
４、チップ１２及びヒートシンクブロック１５等の構成
を、図示しない成形型の内部に収容すると共に、樹脂１
８を注入（充填）する。これにより、一対のヒートシン
ク１３、１４の隙間、並びに、チップ１２及びヒートシ
ンクブロック１５の周囲部分等に、樹脂１８が充填され
る。そして、上記樹脂１８が硬化した後、成形型内から
半導体装置１１を取り出せば、半導体装置１１が完成す
る。
【００３５】このような構成の本実施例においては、ポ
リアミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚さを、半田１７の
層の厚み寸法の約２０％程度以下とするように構成し
た。ここで、本発明者は、試作や実験等を実行すること
により、上記したように構成した半導体装置１１に対し
て熱サイクル（例えば−５０℃〜１５０℃）を繰り返し
かけて、熱応力が作用するようにしたときに、樹脂１８
の剥離をほとんど防止できることを確認した。これによ
り、半導体装置１１の信頼性を向上させることができ
る。
【００３６】尚、本発明者の試作においては、半田１７
の層の厚み寸法を１００〜２００μｍ程度に設定した。
また、本発明者は、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａ
の厚さを、半田１７の層の厚み寸法の約２０％程度より
も厚くすると、樹脂１８の剥離の発生率が高くなること
を確認した。
【００３７】また、上記実施例では、一対のヒートシン
ク１３、１４の各内面に、半導体チップ１２を囲むよう
にリング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設
けたので、このリング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４
ｂ、１４ｃの側面部に、ポリアミド樹脂１６が集まり、
フィレット（厚い部分）が形成されるようになった。こ
の結果、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロッ
ク１５の端部等には、余分なポリアミド樹脂１６が集ま
らなくなり、塗布層１６ａの厚い部分ができなくなっ
た。ここで、本実施形態の効果を示す図１１を用いて具
体的に説明する。尚、図１１に示す軸はヒートシンク
１３、１４の表面におけるポリアミド樹脂１６の厚みで
あり、軸は半導体チップ１２の側面におけるポリアミ
ド樹脂１６の厚みである。この図１１に示されるよう
に、ヒートシンク１３、１４の各内面にリング状の突起
１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けた場合、従来と
比較してポリアミド樹脂１６の厚みを薄くすることがで
きる。
【００３８】これにより、半導体チップ１２の端部やヒ
ートシンクブロック１５の端部等における樹脂１８の剥
離を防止することができる。尚、リング状の突起１３
ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃの側面部には、ポリアミド
樹脂１６のフィレットが形成されるため、この部分で樹
脂１８の剥離が発生することがあるが、この部分で樹脂
１８の剥離が発生しても、半導体チップ１２とヒートシ
ンク１３、１４の接合部（半田１７の層）にはストレス
がかかないので、ほとんど問題がない。
【００３９】また、上記実施例では、ヒートシンク１
３、１４の各内面に突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４
ｃを突設したので、ヒートシンク１３、１４の各内面の
面積（即ち、ポリアミド樹脂１６及び樹脂１８との接触
面積）が大きくなるから、ヒートシンク１３、１４と樹
脂１８との密着力をより一層強くすることができる。
【００４０】尚、上記実施例では、リング状の突起１３
ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを、一対のヒートシンク１
３、１４の両方に設けるように構成したが、これに代え
て、いずれか一方のヒートシンク１３、１４だけに設け
るように構成しても良い。また、各ヒートシンク１３、
１４に設ける突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃの個
数は、２つ（２重）に限られるものではなく、１つでも
良いし、３つ（３重）以上でも良い。また、リング状の
突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃは、環状に繋がっ
た形状に限られるものではなく、所定の間隔を隔てて複
数の突起を環状に配置するようにしてもよい。
【００４１】更に、上記実施例では、図１に示すよう
に、ポリアミド樹脂１６を、ヒートシンク１３、１４の
各内面に塗布するように構成したが、これに代えて、ヒ
ートシンク１３、１４の端面部の表面にまで塗布するよ
うに構成しても良いし、また、ヒートシンク１３、１４
の各外面にも塗布するように構成しても良い。
【００４２】更にまた、上記実施例では、ヒートシンク
ブロック１５を別部材としたが、これに代えて、ヒート
シンクブロックを上側ヒートシンクの下面に一体に設け
るように、即ち、上側ヒートシンクの下面に突設するよ
うに構成しても良い。
【００４３】図３及び図４は、本発明の第２の実施例を
示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同
一符号を付している。この第２の実施例においては、図
３及び図４に示すように、第１の実施例の突起１３ｂ、
１３ｃに加えて、下側ヒートシンク１３の上面における
外周縁部に、２つのリング状の突起１３ｄ、１３ｅを突
設した。
【００４４】これ以外の第２の実施例の構成は、第１の
実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第２の
実施例においても、第１の実施例と同じ作用効果を得る
ことができる。尚、第２の実施例の構成の場合、上側ヒ
ートシンク１４の下面にも、上記突起１３ｄ、１３ｅと
ほぼ同じようにして、２つのリング状の突起を突設する
ように構成しても良い。
【００４５】図５は、本発明の第３の実施例を示すもの
である。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を
付している。この第３の実施例においては、図５に示す
ように、一対のヒートシンク１３、１４の各内面に、第
１の実施例の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃに代
えて、リング状の溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇ
を半導体チップ１２を囲むように形成した。この構成の
場合、リング状の溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇ
の内部に、ポリアミド樹脂１６が集まるようになり、そ
の結果、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロッ
ク１５の端部等には、塗布層１６ａの厚い部分ができな
くなる。
【００４６】尚、上述した以外の第３の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第３の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ
作用効果を得ることができる。
【００４７】また、上記第３の実施例では、リング状の
溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇを、一対のヒート
シンク１３、１４の両方に設けるように構成したが、こ
れに代えて、いずれか一方のヒートシンク１３、１４だ
けに設けるように構成しても良い。また、各ヒートシン
ク１３、１４に設ける溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１
４ｇの個数は、２つ（２重）に限られるものではなく、
１つでも良いし、３つ（３重）以上でも良い。また、リ
ング状の溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇは、環状
に繋がった形状に限られるものではなく、所定の間隔を
隔てて複数の溝部を環状に配置するようにしてもよい。
【００４８】図６は、本発明の第４の実施例を示すもの
である。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を
付している。この第４の実施例では、図６に示すよう
に、ヒートシンク１３、１４に第１の実施例の突起１３
ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けることを止めると共
に、ポリアミド樹脂１６に絶縁性を有するフィラー２３
を混合するように構成した。尚、上記フィラー２３とし
ては、ポリアミド樹脂よりも硬く、絶縁性を有する材料
からなる粉体を使用することができる。そして、本実施
例では、フィラー２３として例えばシリカ系フィラーを
使用した。更に、フィラー２３の形状を、非球形状と
し、具体的には、やや長細い形状の粉体とした。尚、フ
ィラー２３としてアルミナ系フィラーとしても良く、フ
ィラー２３の形状を球形状としても良い。また、上述の
ように、フィラー２３は予めポリイミド樹脂１６に混入
させても良いが、ポリアミド樹脂１６とフィラー２３を
個別に塗布しても良い。
【００４９】上記構成の場合、散在するフィラー２３に
よりポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの剛性が高くな
る。このため、熱応力が作用したときに、ポリアミド樹
脂１６の塗布層１６ａが歪み難くなることから、樹脂１
８の剥離を防止することができる。特に、第４の実施例
においては、フィラー２３を、非球形状の粉体としたの
で、フィラー２３及びポリアミド樹脂１６の流動を抑制
することができ、これにより、ポリアミド樹脂１６の乾
燥時にその収縮を抑制することができる。さらに、上記
構成の場合、ポリアミド樹脂１６の塗布後には、フィラ
ー２３の毛細管現象によりポリアミドがフィラー２３に
吸収されるため、半導体チップ１２の端部やヒートシン
クブロック１５の端部等には、余分なポリアミド樹脂１
６が集まらなくなり、塗布層１６ａの厚い部分ができな
くなった。ここで、上記図１１を用いて具体的に説明す
る。尚、上述のように、図１１に示す軸はヒートシン
ク１３、１４の表面におけるポリアミド樹脂１６の厚み
であり、軸は半導体チップ１２の側面におけるポリア
ミド樹脂１６の厚みである。この図１１に示されるよう
に、ポリアミド樹脂１６にフィラー２３を混合した場
合、従来と比較してポリアミド樹脂１６の厚みを薄くす
ることができる。
【００５０】尚、上述した以外の第４の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第４の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ
作用効果を得ることができる。
【００５１】図７は、本発明の第５の実施例を示すもの
である。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を
付している。この第５の実施例では、図７に示すよう
に、ヒートシンク１３、１４に第１の実施例の突起１３
ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けることを止めると共
に、ヒートシンク１３、１４に各内面に、半導体チップ
１２を囲むようにリング状部材２４、２５を例えば半田
付けして設けた。尚、本実施形態では、断面矩形状のリ
ング状部材２４、２５を設けたが、リング状部材２４、
２５の形状は、三角形状や球形状でも良い。また、この
リング状部材２４、２５は、ヒートシンク１３、１４に
半田付けされずに、ヒートシンク１３、１４に直接搭載
するだけでも良い。
【００５２】この構成においては、リング状部材２４、
２５の内外の側面部に、ポリアミド樹脂１６が集中し
て、塗布層１６ａの厚い部分（いわゆるフィレット）が
形成されるようになる。これにより、半導体チップ１２
の端部やヒートシンクブロック１５の端部等には、ポリ
アミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚い部分ができなくな
る。
【００５３】尚、上述した以外の第５の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第５の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ
作用効果を得ることができる。
【００５４】また、上記第５の実施例では、リング状部
材２４、２５を、一対のヒートシンク１３、１４の両方
に設けるように構成したが、これに代えて、いずれか一
方のヒートシンク１３、１４だけに設けるように構成し
ても良い。また、各ヒートシンク１３、１４に設けるリ
ング状部材２４、２５の個数は、１つに限られるもので
はなく、２つ（２重）以上でも良い。
【００５５】図８は、本発明の第６の実施例を示すもの
である。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を
付している。この第６の実施例では、図８に示すよう
に、ヒートシンク１３、１４に第１の実施例の突起１３
ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けることを止めると共
に、ヒートシンク１３、１４の各内面に、メッシュ２６
を配設した。そして、ポリアミド樹脂１６を上記メッシ
ュ２６に含浸させるように塗布して塗布層１６ａを形成
した。この場合、メッシュ２６は、ヒートシンク１３、
１４にポリアミド樹脂１６によって接着される構成とな
っている。
【００５６】上記構成の場合、メッシュ２６にポリアミ
ド樹脂１６を含浸させて固着するように構成したので、
ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの剛性が高くなると
共に、ポリアミド樹脂１６の乾燥時にその収縮を抑制す
ることができる。
【００５７】尚、上述した以外の第６の実施例の構成
は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従っ
て、第６の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ
作用効果を得ることができる。
【００５８】また、上記各実施例においては、ヒートシ
ンク１３、１４、チップ１２、ヒートシンクブロック１
５等を接合する接合部材として半田箔２１を用いたが、
これに限られるものではなく、半田ペースト等を用いる
ように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す半導体装置の縦断
面図
【図２】半導体装置の製造工程を示す図
【図３】本発明の第２の実施例を示す下側ヒートシンク
及び半導体チップの部分縦断面図
【図４】下側ヒートシンク及び半導体チップの部分斜視
図
【図５】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図６】本発明の第４の実施例を示す図１相当図
【図７】本発明の第５の実施例を示す図１相当図
【図８】本発明の第６の実施例を示す図１相当図
【図９】従来構成を示す図１相当図
【図１０】（ａ）は半導体装置の放置時間と半導体チッ
プの圧縮応力との関係を示すグラフ。（ｂ）は各部材の
弾性率の一例を示す表。
【図１１】本発明の効果を示す図。
【符号の説明】
１１は半導体装置、 １２は半導体チップ（発熱素子）、 １３は下側ヒートシンク（放熱板）、 １３ａ、１３ｂは突起、 １４は上側ヒートシンク（放熱板）、 １４ａ、１４ｂは突起、 １５はヒートシンクブロック、 １６はポリアミド樹脂、 １６ａは塗布層、 １７は半田、 １８は樹脂、 ２１は半田箔、 ２３はフィラー、 ２４、２５はリング状部材、 ２６はメッシュを示す。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発熱素子と、この発熱素子の両面から放
    熱するための一対の放熱板とを備え、装置のほぼ全体を
    樹脂でモールドするように構成した半導体装置におい
    て、 前記発熱素子と前記放熱板とを接合する半田層と、前記
    放熱板等の表面における前記樹脂と接触する面に塗布さ
    れ、前記樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備
    え、前記ポリアミド樹脂の塗布厚さを、前記半田層の厚
    み寸法の約２０％程度以下としたことを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項２】 前記一対の放熱板のうちの少なくとも一
    方の放熱板の内面に、前記発熱素子を囲むようにリング
    状の突起を１つまたは複数設けたことを特徴とする請求
    項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記一対の放熱板のうちの少なくとも一
    方の放熱板の内面に、前記発熱素子を囲むようにリング
    状の溝部を１つまたは複数設けたことを特徴とする請求
    項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記ポリアミド樹脂に絶縁性を有するフ
    ィラーを混合したことを特徴とする請求項１記載の半導
    体装置。
  5. 【請求項５】 前記フィラーは、非球形状の粉体である
    ことを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記一対の放熱板のうちの少なくとも一
    方の放熱板の内面に、前記発熱素子を囲むようにリング
    状部材を１つまたは複数設けたことを特徴とする請求項
    １記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 前記一対の放熱板のうちの少なくとも一
    方の放熱板の内面に、メッシュを配設したことを特徴と
    する請求項１記載の半導体装置。
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