JP2008135688A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Yutaka Kato
豊 加藤
Hiroaki Suzuki
宏明 鈴木
Naoto Ueda
直人 上田
Isamu Aokura
勇 青倉
Takayuki Yoshida
隆幸 吉田
Takuma Hondo
拓磨 本藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

【課題】熱伝導体の一部が封止樹脂体から外部に露出している半導体装置において、樹脂封止時の樹脂の流動による金属細線のショートを防止し、品質を向上させる。
【解決手段】半導体素子１と、半導体素子１の主面に対向して配置された熱伝導体９１と、前記半導体素子１の少なくとも一部と熱伝導体９１の一部とを封止する封止樹脂体６と、を備え、熱伝導体９１における半導体素子１の主面と対向する面と反対側の面の一部が封止樹脂体６から外部に露出している半導体装置において、熱伝導体９１の露出部が設けられている面の一部に、板厚方向に貫通する開口部１１を設けた。半導体素子１の主面に対向する開口部１１からの樹脂注入を可能にできるため、品質を安定させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大きな発熱量の半導体素子を搭載する場合に適した半導体装置、およびその製造方法に関するものである。
近年の電子機器の多機能化、小型・薄型化に伴い、半導体装置においては、小型化・薄型化が進み、端子数も増加傾向にある。このような目的を達成する半導体装置の１種として、従来のＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）型パッケージのような外部リードが側方に突出していたものに加え、外部リードをなくし、半導体装置の下面側に電気的接続を行なうための外部電極としての半田ボールをマトリクス状に配置した、いわゆるＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｌｌａｙ）型のパッケージや、外部電極をマトリクス状に配置したＬＧＡ（Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｌｌａｙ）型のパッケージ、同じく半導体装置の下面側に外部電極をペリフェラルに配置したＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ）パッケージなどが知られている。
このような樹脂封止（ＢＧＡ、ＬＧＡ、ＱＦＰ、ＱＦＮなど）型の半導体装置において、大きな発熱量の半導体素子を搭載する場合には、放熱性を考慮した設計を行う必要があり、特許文献１には、以下に示すような構造を有する半導体装置が開示されている。
ここで、特許文献１に開示されている従来の半導体装置を、図面を参照しながら説明する。
図１９は、従来の半導体装置を示す断面図である。また、図２０は、図１９における半導体装置の熱伝導体の斜視図である。
図１９および図２０に示すように、従来の半導体装置１００は、絶縁性樹脂からなり、その両面にビアホール７を介して互いに電気的に接続された配線パターン２が形成されている基板３と、基板３の主面（以下、半導体素子搭載面とも称す）に接着剤４を介して搭載された半導体素子１と、半導体素子１と基板３の配線パターン２とを電気的に接続した金属細線５と、基板３における半導体素子搭載面と反対側の面にマトリクス状に配置され、基板３の配線パターン２と電気的に接続したボール電極８と、基板３の半導体素子搭載面側および半導体素子１を覆い、その上面の全面または一部を封止樹脂体６から外部に露出させた熱伝導体９と、により構成されたものである。前記熱伝導体９は、基板３に当接した上で接着剤（図示せず）等で固着してもよいし、また必ずしも固着しないで当接させて配設するだけでもよい。
熱伝導体９は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金等の熱伝導性の良好な材料からなり、外周近傍の傾斜を設けた部分に開口部１０を複数設けている。
この半導体装置１００の構成では、半導体素子１から発生する熱がビアホール７およびボール電極８を通して放散されることに加えて、熱伝導体９を介して半導体素子１の主面側（図１９における上面側）からも放散されるので、半導体装置１００は放熱性に優れる。
また、熱伝導体９の封止樹脂体６から露出した部分の上面に例えばヒートシンク等（図示していない）を設けることにより、半導体素子１の主面側からの放熱効果をより一層高めることも可能である。
さらに、熱伝導体９の外周近傍の傾斜を設けた部分に開口部１０を複数設けたことにより、樹脂封止する場合に熱伝導体９と半導体素子１との間隙に樹脂を注入することが容易になり、樹脂の注入性を向上させている。
次に、従来の半導体装置の製造方法について説明する。
図２１（ａ）に示すように、両面に配線パターン２が形成されている基板３を用意し、図２１（ｂ）に示すように、基板３の上面（半導体素子搭載面）の各ボンディング位置に対して、半導体素子１を接着剤４により接着固定して搭載する。
次に、図２１（ｃ）に示すように、基板３上に搭載した半導体素子１の電極パッド（図示せず）と基板３の上面に設けられた配線パターン２とを金属細線５により電気的に接続する。
次に、図２１（ｄ）に示すように、半導体素子１を覆うように熱伝導体９を基板３に当接させる。熱伝導体９と基板３とは、その当接部分を接着剤（図示せず）等で固着してもよいし、また必ずしも固着しないで当接するだけでもよい。ここで、熱伝導体９は、図２０に示すように、略矩形状の板に絞り加工などを施し、中央部に角筒形状部分を設け、その頂部が封止樹脂から露出し（図１９参照）、半導体素子１全体を覆うキャップ状に成形したものである。また、外周近傍の傾斜部には開口部１０を設けている。
次に、図２１（ｅ）に示すように、半導体素子１が搭載され、金属細線５で電気的に接続され、熱伝導体９が当接された基板３を、封止金型２１の下金型２１Ａ上にセットし、封止金型２１の上金型２１Ｂで密封する。このとき、封止金型２１の上金型２１Ｂの下面と熱伝導体９の上面とが互いに接触した状態となる。この状態で封止金型２１の上金型２１Ｂの水平方向に設けられた注入ゲート２１ｓから注入方向２２ｓに封止樹脂体６を注入する。その結果、基板３の上面側（半導体素子搭載面より上方）の隙間が封止樹脂体６で覆われる一方、熱伝導体９の上面が封止樹脂体６から外部へ露出する。この後、封止樹脂体６の硬化後に、封止金型２１の上金型２１Ｂと下金型２１Ａとを開く。
次に、図２１（ｆ）に示すように、上面が封止樹脂体６で封止された基板３に対して、回転ブレード（図示せず）により各半導体チップ単位に切断することにより、個片化する。
最後に、個片化した基板３の底面の外部パッド電極に半田ボールを付設してボール電極８を形成し、外部端子を構成することにより、図１９に示すような半導体装置１００を製造することができる。
特開平８−１３９２２３号公報
しかしながら、従来の半導体装置１００では、熱伝導体９の上面を封止樹脂体６から露出させていることにより、放熱性は実現するものの、樹脂封止工程において、半導体装置の側面に設けられた注入ゲート２１ｓから樹脂を注入する方式（以下、サイドゲート方式という）を採用しているため、図２２（ｃ）に示すような金属細線５の変形が発生する。
図２２（ａ）は、サイドゲート方式を示す樹脂封止を行う直前の断面図であって、図２２（ｂ）および（ｃ）において１点鎖線で示したＡ−Ａ線における断面図に対応する。また、図２２（ｂ）は樹脂注入前の金属細線の形状を示す平面図、図２２（ｃ）は樹脂注入後の金属細線の形状および樹脂の流動パターンを示す平面図である。
図２２（ｃ）に示すように、注入ゲート２１ｓから注入方向２２ｓに注入された樹脂は、注入ゲート２１ｓを中心とした波紋を描くように注入される。ここで、点線は同一時刻における樹脂の到達位置を示している。
金属細線５の変形量は、「樹脂の粘度」と「樹脂の流速」と「樹脂流動先端の金属細線に対する角度」等に比例する。図２２（ｂ）に示すように、金属細線５は半導体素子１の主面の中心側から放射状に張り巡らされている。そのため、図２２（ｃ）に示すように、樹脂注入完了後の形状は、注入ゲート付近あるいは、反注入ゲート付近の流動先端に対して殆ど角度がない金属細線５は殆ど変形しないが、それ以外の金属細線５は「樹脂の流速」と「樹脂流動先端の金属細線に対する角度」等に従って変形している。
したがって、従来のサイドゲート方式の樹脂封止では、小型化および端子数の増加に伴い、高密度に金属細線５が張り巡らされた半導体装置において、隣接する金属細線５同士の間隔が狭い場合、金属細線５の変形により、金属細線５のショート不良が発生し、問題となる。
金属細線５の平面的な変形を抑えるためには、図２３に示すように、半導体装置の上面部に開口するように設けられた注入ゲート２１ｔから樹脂を注入する方式（以下、トップゲート方式という）を採用することが考えられる。
図２３（ａ）は、トップゲート方式を示す断面図であって、図２３（ｂ）および（ｃ）に１点鎖線で示したＢ―Ｂ線における断面図に相当する。また、図２３（ｂ）は樹脂注入前の金属細線の形状を示す平面図、図２３（ｃ）は樹脂注入後の金属細線の形状および樹脂の注入パターンを示す平面図である。
図２３（ｃ）に示すように、注入ゲート２１ｔから注入方向２２ｔに注入された樹脂は、注入ゲート２１ｔを中心とした波紋を描くように注入される。ここで、点線は同一時刻における樹脂の到達位置を示している。
注入ゲート２１ｔを半導体素子１の中心の上方に配置すれば、半導体素子１の中心から放射状に張り巡らされた金属細線５は全て、流動先端に対して殆ど角度がない状態となるため、金属細線５の変形が起こらない、高品質の半導体装置を製造することができる。
しかし、従来の半導体装置１００では、熱伝導体９が半導体素子１の上部全面を覆い、封止樹脂体６から外部へ露出しているので、半導体素子１の上方に樹脂の注入ゲートを配置することが困難であり、トップゲート方式を採用することができない。
また、従来の半導体装置１００は、開口部１０が設けられているものの、熱伝導体９が半導体素子１の全面に覆いかぶさるように配置されているため、樹脂封止の際、熱伝導体９が妨げとなり、未充填など課題が懸念される。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造工程中に半導体装置の金属細線がショートあるいは、未充填が発生することなく製造でき、且つ、放熱性に優れ、品質の安定した半導体装置およびその製造方法を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の半導体装置は、半導体素子と、半導体素子の主面に対向して配置された熱伝導体と、前記半導体素子と前記熱伝導体の一部とを封止した封止樹脂体と、を備え、前記熱伝導体における前記半導体素子と対向する面と反対側の面の一部が前記封止樹脂体から外部に露出している半導体装置において、前記熱伝導体の露出部が設けられている面の一部に、板厚方向に貫通する開口部を設けたことを特徴とする。
請求項２記載の半導体装置は、半導体素子搭載領域と複数の端子とを有した基板を備え、前記基板における前記半導体素子搭載領域が設けられている半導体素子搭載面側に熱伝導体を配置したことを特徴とする。
請求項３記載の半導体装置は、一方の面に複数の電極端子を有する基板と、この基板の他方の面に搭載された半導体素子と、前記基板の他方の面側において前記半導体素子の主面に対向するように配置された熱伝導体と、前記基板の他方の面である半導体素子搭載面と前記半導体素子と前記熱伝導体とを封止する封止樹脂体と、を備え、前記熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部が前記封止樹脂体から外部に露出している半導体装置において、前記熱伝導体の露出部が設けられている面の一部に、板厚方向に貫通する開口部を設けたことを特徴とする。
請求項４記載の半導体装置は、半導体素子搭載領域を有するとともに前記半導体素子搭載領域の周囲に設けられた内部端子および外部端子からなる複数の端子を有したリードフレームを備え、前記リードフレームの前記半導体素子搭載領域が設けられた半導体素子搭載面側に熱伝導体を配置したことを特徴とする。
請求項５記載の半導体装置は、熱伝導体の開口部が設けられている箇所の側面部分に、半導体素子側に突出した突起部を有していることを特徴とする。
請求項６記載の半導体装置は、熱伝導体の突起部は熱伝導体と一体に形成したことを特徴とする。
請求項７記載の半導体装置は、熱伝導体の突起部は半導体素子と当接していることを特徴とする。
請求項８記載の半導体装置は、熱伝導体の突起部に、少なくとも１つの孔部あるいは切欠部を形成したことを特徴とする。
請求項９記載の半導体装置は、熱伝導体の露出部が設けられている面の一部に、半導体素子側に近づくような窪み部を設け、この窪み部の一部に開口部を設けたことを特徴とする。
請求項１０記載の半導体装置は、熱伝導体の窪み部は、すり鉢状に形成されていることを特徴とする。
請求項１１記載の半導体装置は、熱伝導体の窪み部の一部が、半導体素子の主面と略平行に形成されていることを特徴とする。
請求項１２記載の半導体装置は、熱伝導体の窪み部が半導体素子と当接していることを特徴とする。
請求項１３記載の半導体装置は、熱伝導体の露出部の外周部または内周部の少なくとも一方に、封止樹脂体内に埋没する段差部を設けたことを特徴とする。
請求項１４記載の半導体装置は、熱伝導体の段差部を設けた箇所の、露出面の面積が、この露出面と反対面である非露出面の面積よりも小さいことを特徴とする。
請求項１５記載の半導体装置は、熱伝導体の開口部は、半導体素子の主面の中心に対して鉛直方向に位置するように設けたことを特徴とする。
請求項１６記載の半導体装置は、熱伝導体は、半導体素子の主面と対向する面側に突出した支持部を有していることを特徴とする。
請求項１７記載の半導体装置は、熱伝導体は、基板の半導体素子搭載面側に突出した支持部を有していることを特徴とする。
請求項１８記載の半導体装置は、熱伝導体は、リードフレームの半導体素子搭載面側に突出した支持部を有していることを特徴とする。
請求項１９記載の半導体装置は、熱伝導体の支持部は熱伝導体の一部を屈曲して形成したことを特徴とする。
請求項２０記載の半導体装置は、熱伝導体の支持部は少なくとも三つ設けたことを特徴とする。
請求項２１記載の半導体装置は、熱伝導体の支持部が基板と当接していることを特徴とする。
請求項２２記載の半導体装置は、熱伝導体の支持部がリードフレームと当接していることを特徴とする。
請求項２３記載の半導体装置は、熱伝導体の封止樹脂体に埋没している部分は、表面が粗化されていることを特徴とする。
請求項２４記載の半導体装置は、端子と半導体素子とを電気的に接続する複数の金属細線を有することを特徴とする。
請求項２５記載の半導体装置は、基板と半導体素子とを電気的に接続する複数の金属細線を有することを特徴とする。
請求項２６記載の半導体装置は、リードフレームと半導体素子とを電気的に接続する複数の金属細線を有することを特徴とする。
請求項２７記載の半導体装置は、熱伝導体が接地端子に電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項２８記載の半導体装置の製造方法は、半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、前記半導体素子と前記熱伝導体の一部とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記熱伝導体の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程を有することを特徴とする。
請求項２９記載の半導体装置の製造方法は、半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、前記半導体素子と前記熱伝導体の一部とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記熱伝導体の一部に前記半導体素子に近づくような窪み部を形成する工程と、前記窪み部に対応する箇所の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
請求項３０記載の半導体装置の製造方法は、複数の電極端子を有する基板に半導体素子を搭載する工程を有することを特徴とする。
請求項３１記載の半導体装置の製造方法は、半導体素子搭載領域と、前記半導体素子搭載領域の周囲に一体で設けられた内部端子と外部端子とからなる複数の端子とを有したリードフレームの半導体素子搭載領域に半導体素子を搭載する工程を有することを特徴とする。
請求項３２記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記封止金型の内壁面に臨むように前記熱伝導体の開口部を形成する工程を有することを特徴とする。
請求項３３記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記封止金型の内壁面に臨むように前記熱伝導体の窪み部を形成する工程を有することを特徴とする。
請求項３４記載の半導体装置の製造方法は、一方の面側に複数の電極端子を有する基板の他方の面に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、前記半導体素子を搭載した前記基板を封止金型に装着して型締めを行い、前記熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を前記封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、前記基板の他方の面である半導体素子搭載面と前記半導体素子と前記熱伝導体とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記熱伝導体の前記封止金型の内壁面に臨む部分の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程を有することを特徴とする。
請求項３５記載の半導体装置の製造方法は、一方の面側に複数の電極端子を有する基板の他方の面に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、前記半導体素子を搭載した前記基板を封止金型に装着して型締めを行い、前記熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を前記封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、前記基板の他方の面である半導体素子搭載面と前記半導体素子と前記熱伝導体とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記熱伝導体の前記封止金型の内壁面に当接している部分の一部に前記半導体素子に近づくような窪み部を形成する工程と、前記窪み部に対応する箇所の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程とを有することを特徴とする。
請求項３６記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の開口部に設けた注入口から樹脂を注入して、樹脂封止する工程を有することを特徴とする。
請求項３７記載の半導体装置の製造方法は、前記熱伝導体の開口部の内径よりも外形が小さい注入口から樹脂を注入して、樹脂封止する工程を有することを特徴とする。
請求項３８記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、基板を封止金型に装着する工程に先立ち、前記基板の半導体素子搭載面の前記封止金型との当接面から熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の最頂部までの高さが、前記封止金型の半導体素子搭載面側のキャビティの深さよりも大きくなるようにしておく工程を有することを特徴とする。
請求項３９記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、リードフレームを封止金型に装着する工程に先立ち、前記リードフレームの半導体素子搭載面の前記封止金型との当接面から熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の最頂部までの高さが、前記封止金型の半導体素子搭載面側のキャビティの深さよりも大きくなるようにしておく工程を有することを特徴とする。
請求項４０記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、熱伝導体の露出面を封止金型の内壁面に吸着しながら樹脂封止する工程を有することを特徴とする。
請求項４１記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、封止金型の内壁面に、熱伝導体の露出部の内周部に形成された封止樹脂体に埋没する段差部に対向するように第１の突出部が形成され、前記露出部の内周部の段差部と前記第１の突出部とを当接させながら樹脂で封止する工程を有することを特徴とする。
請求項４２記載の半導体装置の製造方法は、熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、封止金型の内壁面に、熱伝導体の露出部の外周部に形成された封止樹脂体に埋没する段差部に対向するように第２の突出部が形成され、前記露出部の外周部の段差部と前記第２の突出部とを当接させながら樹脂で封止する工程を有することを特徴とする。
本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、大きな発熱量の半導体素子を搭載する半導体装置において、封止樹脂の上面から外部へ露出した熱伝導体に開口部を形成することにより、上方からの樹脂注入を可能にできるため、品質を安定させることができるものである。
本発明によれば、熱伝導体が封止樹脂から外部へ露出した半導体装置において、熱伝導体の露出部の一部に開口部を設けることにより、トップゲート方式での樹脂封止が可能になり、金属細線の変形による金属細線同士のショートを防止できる。
また、熱伝導体の下面の一部にのみ支持部を設けたことにより、樹脂の流動性が良好になり、未充填などの不良を防ぐことができる。
以下、本発明の実施の形態における半導体装置１０１について図面を参照しながら説明する。なお、理解し易いように、以下の説明では、基板の半導体素子搭載面側を上方として説明する。また、従来の半導体装置１００と略同機能の構成要素には同じ符号を付す。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態における半導体装置１０１の断面図を示すものである。
図１に示すように、本実施の形態の半導体装置１０１は、絶縁性樹脂からなり、その両面にビアホール７を介して互いに電気的に接続された配線パターン２が形成されている基板３と、下面側に複数の電極端子（図示せず）を有し、基板３の主面である上面（半導体素子搭載面とも称す）に接着剤４を介して搭載された半導体素子１と、半導体素子１と基板３の配線パターン２とを電気的に接続した金属細線５と、基板３における半導体素子搭載面と反対側の面にマトリクス状に配置され、基板３の配線パターン２と電気的に接続したボール電極８と、基板３の半導体素子搭載面側を覆い、この半導体素子１の主面（半導体素子１の回路面であり、図１における半導体素子１の上面）に対向するように配置された、側面視して断面略台形形状の熱伝導体９１と、基板３の半導体素子搭載面、半導体素子１、および熱伝導体９１の一部を封止する封止樹脂体６とを備えている。
そして特に、本実施の形態の半導体装置１０１においては、図１に示すように、熱伝導体９１における半導体素子１の主面と対向する面と反対側の面、すなわち、熱伝導体９１の上面部が外部に露出するように配設され、この外部に露出する熱伝導体９１の上面部の一部に、図２（ｂ）にも示すように、板厚方向に貫通する開口部１１を設けている。
なお、図１、図２（ｂ）に示すように、この熱伝導体９１においては、熱伝導体９１の開口部１１は、熱伝導体９１の上面部と略平行な半導体素子１の主面の、中心の鉛直方向に位置するように（すなわち、平面視して、熱伝導体９１の開口部１１が、半導体素子１の主面の中心に重なるように）、熱伝導体９１に設けている。また、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、熱伝導体９１の角部に曲げ加工を施して、下面方向（半導体素子１の主面に対向する下面方向側）に突出する支持部９ａを形成しており、支持部９ａの底面が基板３に当接する形状とされている。
次に、図３を参照しながら、この半導体装置１０１の製造方法について説明する。なお、図３（ｅ）において、２１１は封止金型、２１ｔは注入ゲート、２２ｔは封止樹脂の注入方向を示す。
本実施の形態における半導体装置１０１の製造方法は、まず、図３（ａ）に示すように、両面に配線パターン２が形成されている基板３を用意し、図３（ｂ）に示すように、基板３の上面の各ボンディング位置に対して、半導体素子１を接着剤４により接着固定して搭載する。
次に、図３（ｃ）に示すように、基板３上に搭載した半導体素子１の電極パッド（図示せず）と基板３の上面に設けられた配線パターン２とを金属細線５により電気的に接続する。
ここまでの工程は従来の半導体装置１００の製造方法と同一である。次に、図３（ｄ）に示すように、半導体素子１に対向する熱伝導体９１を基板３に当接させる。熱伝導体９１と基板３とは、その当接部分を接着剤（図示せず）等で固着してもよいし、また必ずしも固着しないで当接するだけでもよい。
ここで、図２（ａ）、（ｂ）を参照しながら、熱伝導体９１の製造方法について説明する。
図２（ａ）に示すように、熱伝導体９１は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金等の熱伝導性の良好な材料からなる金属板をエッチング加工またはプレス加工により所望する形状に加工して作製する。上述したように、熱伝導体９１には、板厚方向に貫通する開口部１１を形成させる。
この構造は、後に行う封止工程での樹脂の流動による金属細線５の変形を防止するために、トップゲート方式での樹脂注入を可能にする目的から、注入ゲート２１ｔを半導体素子１の表面の中心の鉛直方向に位置するように設けるための構成である。また、封止工程で開口部１１周辺に薄バリが発生するのを防止するため、開口部１１の内径が注入ゲート２１ｔの外形よりも大きく形成することが望ましい。更に、熱伝導体９１の封止樹脂体６に埋没する部分の表面には、凹凸ができるようにディンプル加工などの粗化処理を施して、封止樹脂体６との密着性を向上させている。
次に、図２（ｂ）に示すように、熱伝導体９１の角部に曲げ加工を施して、下面方向に突出する支持部９ａを形成する。なお、支持部９ａの底面が基板３に当接するように加工する。
ここで、熱伝導体９１の支持部９ａは、後に行う封止工程での樹脂の流動性を良好にする目的から、熱伝導体９１の角部にのみ存在する。つまり、従来の半導体装置１００の熱伝導体９ではその外周近傍の傾斜を設けた部分が存在する一方、本実施の形態の半導体装置１０１の熱伝導体９１では、その外周近傍の傾斜を設けた部分の大部分が存在しない。従って、樹脂注入の妨げになる障害物がないため、本実施の形態の半導体装置１０１は樹脂の流動性は良好である。
また、放熱性を良好にする目的から、熱伝導体９１の最上面が封止樹脂体６から外部に露出するように、熱伝導体９１の最上面から基板３の最下面までの高さが、後に行う封止工程で使用する封止金型２１１のキャビティの深さよりも大きくなるように、支持部９ａの高さを調整し、熱伝導体９１を配置している。
本実施の形態における半導体装置１０１の製造方法の説明に戻る。図３（ｅ）に示すように、半導体素子１が搭載され、金属細線５で電気的に接続され、熱伝導体９１が当接された基板３を、封止金型２１１の下金型２１１Ａ上にセットし、封止金型２１１の上金型２１１Ｂで密封する。このとき、封止金型２１１の上金型２１１Ｂの下面と熱伝導体９１の上面とが互いに接触した状態となる。この状態で封止金型２１１の上金型２１１Ｂの鉛直方向に設けられた注入ゲート２１ｔから、注入方向２２ｔの方向に封止樹脂体６を注入する。その結果、基板３の上面の隙間が封止樹脂体６で覆われ、熱伝導体９１の上面が封止樹脂体６から外部へ露出する。封止樹脂体６の硬化後に、封止金型２１１の上金型２１１Ｂと下金型２１１Ａとを開く。
次に、図３（ｆ）に示すように、上面が封止樹脂体６で封止された基板３に対して、回転ブレード（図示せず）により各半導体チップ単位に切断することにより、個片化する。 最後に、個片化した基板３の底面の外部パッド電極に半田ボールを付設してボール電極８を形成し、外部端子を構成することにより、図１に示すような半導体装置１０１を製造することができる。
なお、熱伝導体９１の形状は、本実施の形態に示す四辺形状に加工する必要はなく、丸形状あるいは多角形状であっても構わない。開口部１１の形状も注入ゲートの外形よりも大きくできれば、多角形状であっても構わない。また、熱伝導体９１の支持部９ａは、熱伝導体９１の上面を露出することができれば、必ずしも基板３と当接する必要はなく、半導体素子１と当接していても構わない。さらに、支持部９ａも熱伝導体９１の角部を折り曲げて作製する必要はなく、熱伝導体９１の上面を露出することができれば、別の部材を熱伝導体９１の角部に接着して、支持部とすることも可能である。
以下に、本実施の形態における半導体装置１０１および半導体装置１０１の製造方法が奏する効果を示す。
上述したように、本実施の形態における半導体装置１０１は、従来の半導体装置が備えている基板３、金属細線５、半導体素子１、封止樹脂体６に付け加え、熱伝導性材質からなり、その上部が封止樹脂体６から外部に露出し、露出部に板厚方向に貫通する開口部１１を設けた熱伝導体９１を有している。これにより、従来からの、半導体装置１０１で生じた熱を熱伝導体９１の露出部を介して半導体装置１０１の外部へ放出する機能を維持しつつ、開口部１１からの樹脂注入が可能となると共に、熱伝導体９１の露出部内に開口部１１を設けたことにより封止樹脂体６との密着性が向上する。
また、この半導体装置１０１では、製造工程中において、封止工程で熱伝導体９１の開口部１１の上方に注入ゲート２１ｔを設けるトップゲート方式を採用できるので、樹脂の流動による金属細線５の変形量は少ない。つまり、金属細線５のショートを防止することができる。従って、本発明にかかる半導体装置１０１の製造方法では、電気的接続機能の低下および喪失を招来することなく半導体装置１０１を製造することができるため、製造歩留まりが高い半導体装置１０１を製造することができる。
また、この半導体装置１０１の熱伝導体９１における開口部１１の内径を、注入ゲート２１ｔの外形よりも大きく形成することで、封止工程で開口部１１周辺に薄バリが発生することを防止できる。すなわち、半導体装置１０１の熱伝導体９１における開口部１１の内径を、注入ゲート２１ｔの外形よりも小さく形成した場合には、封止樹脂が、熱伝導体９１の開口部１１周辺と、封止金型２１１の上金型２１１Ｂの上面との間に入って薄バリが発生することがあるが、上記構成によればこのような不具合を生じない。
また、この半導体装置１０１では、熱伝導体９１の下面の角部にのみ支持部９ａを設けているので、封止工程で熱伝導体９１が樹脂の流動の妨げになることはなく、未充填などの不良を防止することができる。
更に、この半導体装置１０１では、熱伝導体９１の支持部９ａを角部にのみ設けたことにより、熱伝導体９１と基板３との当接面積が小さく、他の信号の配線パターン２の邪魔になることがないので、熱伝導体９１を導電性の材料で構成すれば、熱伝導体９１を接地して使用することも可能である。これにより、高周波特性が向上する。
以上をまとめると、本実施の形態における半導体装置１０１および半導体装置１０１の製造方法によれば、封止工程における金属細線５の変形量が少ないため、金属細線５同士のショートによる不良を防止できる、樹脂の流動性が良好なため、未充填が起こらない、封止樹脂体６との密着性がよい等、半導体装置１０１として性能が良いこと、製造歩留まりが高いこと、熱伝導体９１を接地して使用することで高周波特性が向上するという効果を得られるという点で従来の半導体装置１００よりも優れる。
なお、熱伝導体９１の形状は、本実施の形態の熱伝導体９１の形状に限定されない。以下に本実施の形態における変形の形態１を、図４を用いて説明する。ここで、本実施の形態における半導体装置１０１と変形の形態１における半導体装置とでは、熱伝導体９１１と封止金型２１２の形状のみが異なる。なお、以下において、本第１の実施の形態における半導体装置１０１と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
（変形の形態１）
図４は、変形の形態１における半導体装置の封止工程を示す断面図である。
変形の形態１における熱伝導体９１１には、図４に示すように、露出部の内周部および外周部には、露出面より階段状に引っ込み、封止樹脂体６内に埋没する段差部９ｂおよび段差部９ｃが形成されている。
更に、封止金型２１２の上金型には、段差部９ｂおよび段差部９ｃに対応する位置に突出部（第１の突出部）２１ｂおよび突出部（第２の突出部）２１ｃが平面視して略矩形状に形成されている。段差部９ｂおよび段差部９ｃの幅は、突出部２１ｂおよび突出部２１ｃの幅より広く、突出部２１ｂおよび突出部２１ｃは、段差部９ｂおよび段差部９ｃの幅方向の略中央部に形成されている。封止金型２１２の上金型２１２Ｂの基準面２１ａからの突出部２１ｂおよび突出部２１ｃの突出高さは、段差部９ｂおよび段差部９ｃの熱伝導体９１１の上面からの引っ込み量と略同一である。それ以外の点は、本実施の形態における半導体装置１０１と同一である。
なお、封止金型２１２の上金型２１２Ｂには、突出部２１ｂおよび突出部２１ｃを必ず設ける必要はない。また、その場合、熱伝導体９１１の形状は、段差部の代わりに、テーパーを付け、露出面の面積がその反対側の面である非露出面の面積よりも小さくなるように形成することにより、同様の効果を得ることが可能である。
そして、この変形の形態１が奏する効果は、本実施の形態が奏する上記の効果に付け加え、熱伝導体９１１の露出面に形成された段差部９ｂおよび段差部９ｃが封止樹脂体６内に埋没する構造となるため、封止樹脂体６から熱伝導体９１１が脱落することを防止できる、というものである。
更に、熱伝導体９１１の露出部の内周部および外周部に段差部９ｂおよび段差部９ｃが形成されているので、封止樹脂体６を注入し始めると、封止樹脂体６はまず段差部９ｂと封止金型２１２の上金型２１２Ｂとによって形成される空間３０ｂ、遅れて段差部９ｃと封止金型２１２の上金型２１２Ｂとによって形成される空間３０ｃに入り込む。空間３０ｂおよび空間３０ｃ内に高圧に充填された封止樹脂体６の一部は行き場を失い固化し始める。また、残りの樹脂は熱伝導体９１１をわずかに下方に変位させて、段差部９ｂの上面と突出部２１ｂの下面との間、および段差部９ｃの上面と突出部２１ｃの下面との間にできたわずかなすき間に入り込む。そして、封止樹脂体６は高圧の封止圧力を受けて進行する。その後、封止樹脂体６が空間３１ｂおよび空間３１ｃに到達すると、封止樹脂体６が受ける圧力は急激に低下する。この樹脂圧力の急激な低下が熱伝導体９１１を封止金型２１２の上金型に密着させるように作用する。このように、樹脂封止時の熱伝導体９１１の変形を防止でき、かつ、熱伝導体９１１の上面に薄バリが形成され難くなって、熱伝導体９１１の上面を封止樹脂体６から外部に露出させて配置することができる。
（変形の形態２）
図５は、変形の形態２における半導体装置の封止工程を示す断面図である。本実施の形態における半導体装置１０１と変形の形態２における半導体装置とでは、封止金型２１３の形状のみが異なる。なお、以下において、本実施の形態における半導体装置１０１と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
この変形の形態２における封止金型２１３の上金型２１３Ｂには、図５に示すように、熱伝導体９１との当接領域内に吸引孔２３を設け、熱伝導体９１を真空吸引して封止金型２１３の上金型２１３Ｂに密着固定させている。
そして、この変形の形態２の半導体装置が奏する効果は、本実施の形態が奏する上記の効果に付け加え、熱伝導体９１を封止金型２１３の上金型２１３Ｂに密着固定させているので、封止樹脂体６の注入時に、熱伝導体９１の変形を防止することができる。従って、熱伝導体９１の上面に薄バリが形成されにくく、熱伝導体９１１の上面を封止樹脂体６から外部に露出させて配置することができる、というものである。
（第２の実施の形態）
本第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態における半導体装置１０１とは熱伝導体９２の形状が異なる。この半導体装置１０２について図６、図７を用いて説明する。なお、上記第１の実施の形態と重複する箇所については、詳細な説明を省略する。また、図６は、本実施の形態における半導体装置１０２を示す断面図である。また、図７は本実施の形態の熱伝導体９２の製造工程を説明する図である。
図６に示すように、この半導体装置１０２では、熱伝導体９２の開口部１２の側面に、下面（半導体素子１に接近する方向）に突出した突起部１７を有している。また、この前熱伝導体９２の突起部１７は熱伝導体９２と一体に形成されている。
ここで、図７を参照しながら、この熱伝導体９２の製造方法について説明する。
図７（ａ）に示すように、熱伝導体９２は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金等の熱伝導性の良好な材料からなる金属板をエッチング加工またはプレス加工により所望する形状に加工して作製する。熱伝導体９２には、板厚方向に貫通する切り込み部１７ａが形成されている。
次に、図７（ｂ）に示すように、熱伝導体９２の角部に上記実施の形態１と同様の支持部９ａが形成されると共に、切り込み部１７ａの内側を下方に屈曲して、封止樹脂体６内に埋没する突起部１７が形成され、開口部１２が設けられる。
ここで、突起部１７は金属細線５に接触しないように形成され、突起部１７の最下面から熱伝導体９２の最上面までの高さは、半導体素子１の上面から熱伝導体９２の最上面までの高さよりも低く構成する。
また、開口部１２を半導体素子１の主面の中心の鉛直方向に位置するように設け、開口部１２の内径が注入ゲートの外形よりも大きく形成することが望ましい。なお、熱伝導体９２の開口部１２の形状も注入ゲートの外形よりも大きくできれば、丸形状あるいは多角形状であっても構わない。また、突出部１７は必ずしも二箇所形成する必要はなく、一箇所であっても、三箇所以上であっても構わない。それ以外の点は、上記第１の実施の形態における半導体装置１０１と同一であり、上記第１の実施の形態における変形の形態１、および変形の形態２も適用可能である。
本第２の実施の形態における半導体装置１０２は、上記第１の実施の形態の半導体装置１０１が奏でる効果に加えて、熱伝導体９２に封止樹脂体６内に埋没する突出部１７を設けたことにより、熱伝導体９２と封止樹脂体６との密着性がより向上する利点がある。更に、突出部１７が半導体素子１に近づくように形成されているため、放熱性が一層向上する利点もある。
なお、熱伝導体の形状は、本第２の実施の形態の熱伝導体９２の形状に限定されない。以下に本第２の実施の形態における変形の形態１を図８、図９を用いて説明する。ここで、本第２の実施の形態における半導体装置１０２と変形の形態１における半導体装置１０３とでは、熱伝導体９２の形状のみが異なる。以下において、本第２の実施の形態における半導体装置１０２と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
（変形の形態１）
図８は、変形の形態１における半導体装置１０３を示す断面図である。また、図９は、変形の形態１における熱伝導体９３の製造工程を説明する図である。
図８および図９（ｂ）に示すように、この半導体装置１０３でも、熱伝導体９３の開口部１２の側面に、下面に突出した突起部１７を有しており、突起部１７が熱伝導体９２と一体に形成されている。さらに特に、この熱伝導体９３の突起部１７には孔部１３が形成されている。
ここで、図９（ａ）、（ｂ）を参照しながら、この熱伝導体９３の製造方法について説明する。
図９（ａ）に示すように、熱伝導体９３は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金等の熱伝導性の良好な材料からなる金属板をエッチング加工またはプレス加工により所望する形状に加工して作製する。熱伝導体９３には、板厚方向に貫通する切り込み部１７ａおよび孔部１３が形成される。なお、孔部１３は、１つでも、複数でも構わない。また、孔部１３の形状は、丸形状だけでなく、多角形状であっても構わない。また、孔部１３の代わりに切欠部を形成してもよい。
熱伝導体９３の突起部１７に孔部１３が形成された以外は、上記第２の実施の形態の半導体装置１０２と同一であり、図９（ｂ）に示すように、曲げ加工を施し、熱伝導体９３を形成する。
そして、この変形の形態１の半導体装置が奏する効果は、本実施の形態が奏する上記の効果に付け加え、熱伝導体９３の突出部１７に設けた孔部１３内に封止樹脂体６が存在するので、熱伝導体９３と封止樹脂体６との密着性が一層向上されて、封止樹脂体６から熱伝導体９３が脱落することをより確実に防止できる、というものである。
更に、樹脂封止工程において、樹脂注入の妨げとなっていた突出部１７に孔部１３を設けたことにより、孔部１３を封止樹脂体６が通過することが可能となるため、封止樹脂体６の流動性が大幅に改善される利点もある。
（変形の形態２）
図１０は、本第２の実施の形態の変形の形態２における半導体装置１０３ａを示す断面図である。本第２の実施の形態の変形の形態１における半導体装置１０３と変形の形態２における半導体装置１０３ａとでは、熱伝導体９３ａの形状のみが異なる。以下において、本実施の形態における半導体装置１０３と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
図１０に示すように、この半導体装置１０３ａにおいては、熱伝導体９３ａの突出部１７の最下面は半導体素子１の上面である主面に当接している。それ以外の点は、上記変形の形態１における半導体装置１０３と同一である。
そして、この変形の形態２の半導体装置１０３ａが奏する効果は、本第２の実施の形態が奏する上記の効果に付け加え、熱伝導体９３の突出部１７が半導体素子１に当接するように形成されているので、放熱性が一層向上する、というものである。
（第３の実施の形態）
本第３の実施の形態の半導体装置１０４では、上記第１の実施の形態における半導体装置１０１とは熱伝導体の形状が異なる。この半導体装置１０４について、図１１、１２を用いて説明する。なお、上記第１の実施の形態と重複する箇所については、詳細な説明を省略する。また、図１１は、本第３の実施の形態における半導体装置を示す断面図である。また、図１２は本第３の実施の形態の半導体装置における熱伝導体の製造工程を説明する図である。
図１１、図１２（ｂ）に示すように、この半導体装置１０４では、熱伝導体９４の露出部の一部に半導体素子１に近づくような窪み部１８が設けられている。なお、この実施の形態では窪み部１８は、すり鉢状に一体形成されており、この窪み部１８の底面部分に、開口部１２が設けられている。また、この窪み部１８は、熱伝導体９４の上面部と略平行な半導体素子１の主面（上面）の中心の鉛直方向に位置するように設けられている。
ここで、図１２を参照しながら、この熱伝導体９４の製造方法について説明する。
図１２（ａ）に示すように、熱伝導体９４は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金等の熱伝導性の良好な材料からなる金属板をエッチング加工またはプレス加工により所望する形状に加工して作製する。上述したように、熱伝導体９４には、板厚方向に貫通する開口部１４が形成される。
次に、図１２（ｂ）に示すように、熱伝導体９４の角部に上記第１の実施の形態と同様の支持部９ａを形成すると共に、その外側を鍔としてフランジ加工などを施し、開口部１４の外周部をすり鉢状に下方に成形して、封止樹脂体６内に埋没する窪み部１８を形成する。
ここで、窪み部１８は金属細線５に接触しないように形成され、窪み部１８の最下面から熱伝導体９４の最上面までの高さは、半導体素子１の主面（上面）から熱伝導体９４の最上面までの高さよりも低く構成する。また、窪み部１８は、封止金型の内壁面に臨むように形成する。
また、開口部１４を半導体素子１の主面の中心の鉛直方向に位置するように設け、窪み部１８の内径が注入ゲートの外形よりも大きく形成することが望ましい。なお、熱伝導体９４の開口部１４の形状は多角形状でも構わないし、窪み部１８の形状も注入ゲートの外形よりも大きくできれば、多角形状であっても構わない。また、窪み部１８のすり鉢状の傾斜部１８ａに板厚方向に貫通する開口部を設けても構わない。それ以外の点は、上記第１の実施の形態における半導体装置１０１と同一であり、上記第１の実施の形態における変形の形態１、および変形の形態２の構造も適用可能である。
本実施の形態における半導体装置１０４は、上記第１の実施の形態の半導体装置１０１が奏でる効果に加えて、熱伝導体９４に封止樹脂体６内に埋没する窪み部１８を設けたことにより、熱伝導体９４と封止樹脂体６との密着性がより向上する。更に、窪み部１８が半導体素子１の主面に近づくように形成されているため、放熱性が一層向上する。
なお、熱伝導体の形状は、本実施の形態の熱伝導体９４の形状に限定されない。以下に本実施の形態における変形の形態１を図１３、図１４を用いて説明する。ここで、本実施の形態における半導体装置１０４と変形の形態１における半導体装置１０５とでは、熱伝導体９５の形状のみが異なる。以下において、本第３の実施の形態における半導体装置１０４と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
（変形の形態１）
図１３は、変形の形態１における半導体装置を示す断面図である。また、図１４は、変形の形態１における熱伝導体の製造工程を説明する図である。
図１３に示すように、この半導体装置１０５でも、熱伝導体９５の露出部の一部に半導体素子１に近づくような窪み部１９が設けられている。なお、この実施の形態でも窪み部１９はすり鉢状に一体形成されているが、窪み部１９の側面部のみ複数の開口部１５が設けられ、窪み部１９の底面部分には開口部が設けられていない（開口されていない）。そして、窪み部１９の底面部１９ｂが半導体素子１の主面と略平行な状態で近接された配置とされている。
ここで、図１４を参照しながら、この熱伝導体９５の製造方法について説明する。
図１４（ａ）に示すように、熱伝導体９５は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金等の熱伝導性の良好な材料からなる金属板をエッチング加工またはプレス加工により所望する形状に加工して作製する。熱伝導体９５には、板厚方向に貫通する複数の開口部１５が形成されている。なお、開口部１５は、１つでも、複数でも構わない。また、開口部１５の形状は、丸形状だけでなく、多角形状であっても構わない。
次に、図１４（ｂ）に示すように、熱伝導体９５の角部に上記実施の形態１と同様の支持部９ａが形成されると共に、絞り加工などを施し、開口部１５が窪み部１９の傾斜部１９ａ内に配置されるように、その外周部をすり鉢状に下方に成形して、封止樹脂体６内に埋没する窪み部１９が形成される。
ここで、窪み部１９は金属細線５に接触しないように形成され、窪み部１９の底面部１９ｂが半導体素子１の主面と略平行になっている。また、窪み部１９は、封止金型の内壁面に臨むように形成する。
また、窪み部１９を半導体素子１の主面の中心の鉛直方向に位置するように設け、窪み部１９の内径が注入ゲートの外形よりも大きく形成することが望ましい。なお、熱伝導体９５の開口部１５の形状は多角形状でも構わないし、窪み部１９の形状も注入ゲートの外形よりも大きくできれば、多角形状であっても構わない。それ以外の点は、上記第３の実施の形態における半導体装置１０４と同一である。
そして、この変形の形態１の半導体装置１０５が奏する効果は、本第３の実施の形態が奏する上記の効果に付け加え、熱伝導体９５の窪み部１９の底面１９ｂには開口部を設けていないので、底面１９ｂを半導体素子１の主面に近接させたり当接させたりすることが可能になる。したがって、図１３に示すように、熱伝導体９５の窪み部１９の底面１９ｂを半導体素子１の主面に近接させることで、放熱効果を高めることができ、さらには、当接させる構成とする（但し、図１３においては当接させていない場合を図示している）ことで放熱効果を一層高めることができる、というものである。
（変形の形態２）
図１５は、変形の形態２における半導体装置を示す断面図である。また、図１６は、変形の形態２における熱伝導体の製造工程を説明する図である。本第３の実施の形態における半導体装置１０４と変形の形態２における半導体装置１０６とでは、熱伝導体９６の形状のみが異なる。以下において、本変形の形態２における半導体装置１０４と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
図１５に示すように、この半導体装置１０６でも、熱伝導体９６の露出部の一部に半導体素子１に近づくような窪み部２０が設けられている。この実施の形態では、窪み部２０が、後述するように、底部がせん断、または張り出し加工されて一体形成されている。なお、この窪み部２０の側面部分は一部が開口されて開口部１６が形成されているが、底面部分には開口部が設けられずに、そのまま、底面部が残されている。
ここで、図１６を参照しながら、この熱伝導体９６の製造方法について説明する。
図１６（ａ）に示すように、熱伝導体９６は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、またはＦｅ−Ｎｉ合金等の熱伝導性の良好な材料からなる金属板をエッチング加工またはプレス加工により所望する形状に加工して作製する。
次に、図１６（ｂ）に示すように、熱伝導体９６の角部に上記実施の形態１と同様の支持部９６ａが形成されると共に、一部がせん断された張り出し成形加工などを施し、封止樹脂体６内に埋没する窪み部２０を形成する。また、せん断された側面部分に開口部１６が形成される。
ここで、窪み部２０は金属細線５に接触しないように形成され、窪み部２０の底面２０ｂが半導体素子１の主面と略平行になっており、半導体素子１の主面に近接、または、当接されている（図１５においては近接させた場合を示している）。窪み部２０は、封止金型の内壁面に臨むように形成する。また、窪み部２０を半導体素子１の表面の中心の鉛直方向に位置するように設け、窪み部２０の内径が注入ゲートの外形よりも大きく形成することが望ましい。なお、熱伝導体９６の開口部１６の形状は多角形状でも構わないし、窪み部２０の形状も注入ゲートの外形よりも大きくできれば、多角形状であっても構わない。また、開口部１６は複数設けても構わないし、窪み部２０の傾斜部２０ａにエッチング加工またはプレス加工を施し、別の開口部を形成することも可能である。それ以外の点は、上記第３の実施の形態における半導体装置１０４と同一である。
そして、この変形の形態２の半導体装置１０６が奏する効果は、本実施の形態が奏する上記の効果に付け加え、熱伝導体９６の窪み部２０の底面２０ｂに開口部を設けていないので、図１５に示すように、熱伝導体９６の窪み部２０の底面２０ｂを半導体素子１の主面に近接させることで、放熱効果を高めることができ、さらには、当接させる構成とすることで放熱効果を一層高めることができる、というものである。
（第４の実施の形態）
図１７（ａ）および（ｂ）は本発明の第４の実施の形態における半導体装置の断面図および底面図を示すものである。なお、図１７（ａ）は、図１７（ｂ）に１点鎖線で示したＣ―Ｃ線における断面図に相当する。また、以下において、本第１の実施の形態に係る半導体装置１０１と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
図１７に示すように、本第４の実施の形態の半導体装置は、本第１の実施の形態に係る基板３に代えて、半導体素子搭載領域であるダイパット４１ｃと、このダイパット４１ｃの周囲に下面が外部端子４１ｄ、上面が内部端子４１ａとなる複数の端子と、ダイパット４１ｃを支持する吊りリード４１ｂとを一体に有したリードフレーム４１を備えている。
そして、リードフレーム４１のダイパット４１ｃに半導体素子１を接着剤４で固着し、金属細線５で半導体素子１の電極とリードフレーム４１の上面内部端子４１ａとを電気的に接続している。また、熱伝導体９１の支持部９ａは、半導体装置の４角にある吊りリード４１ｂに固着されている。封止樹脂体６は、半導体素子１と、金属細線５、熱伝導体９１の半導体素子側と熱伝導体９１の支持部９ａ、上面内部端子４１ａとを樹脂で覆っている。このとき、熱伝導体９の上面部、およびダイパット４１ｃの下面、端子の下面である外部端子４１ｄとが外部に露出するように封止樹脂体６が設けられている。
さらに、熱伝導体９１における半導体素子１の主面と対向する面と反対側の面、すなわち、熱伝導体９１の上面部が外部に露出するように配設され、この外部に露出する熱伝導体９１の上面部の一部に、板厚方向に貫通する開口部１１を設けている。
この構成によっても、上記第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。また、上記第１の実施の形態の変形例や第２、第３の実施の形態、その変形例と同様な構成を採用することで、これらと同様な作用、効果を得ることが可能である。
（第５の実施の形態）
図１８（ａ）および（ｂ）は本発明の第５の実施の形態における半導体装置の断面図および底面図を示すものである。なお、図１８（ａ）は、図１８（ｂ）に１点鎖線で示したＤ―Ｄ線における断面図に相当する。また、以下において、本第１の実施の形態に係る半導体装置１０１と対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
図１８に示すように、本第４の実施の形態の半導体装置は、半導体素子搭載領域であるダイパット４２ｃと、このダイパット４２ｃの周囲に一体で連続して設けられた内部端子４２ａおよび外部端子４２ｄからなる複数の端子と、ダイパット４１ｃを支持する吊りリード４１ｂとを一体に有したリードフレーム４２を備えている。
そして、リードフレーム４２のダイパット４２ｃに半導体素子１を接着剤４で固着し、金属細線５で半導体素子１の電極とリードフレーム４２の内部端子４２ａとを電気的に接続している。また、熱伝導体９１の支持部９ａは、半導体装置の４角にある吊りリード４２ｂに固着されている。封止樹脂体６は、半導体素子１と、金属細線５、熱伝導体９１の半導体素子側と熱伝導体９１の支持部９ａ、内部端子４２ａとを樹脂で覆っている。このとき、熱伝導体９の上面部、および端子の側方にある外部端子４２ｄが外部に露出するように封止樹脂体６が設けられている。
さらに、熱伝導体９１における半導体素子１の主面と対向する面と反対側の面、すなわち、熱伝導体９１の上面部が外部に露出するように配設され、この外部に露出する熱伝導体９１の上面部の一部に、板厚方向に貫通する開口部１１を設けている。
この構成によっても、上記第１の実施の形態と同様の作用、効果を得ることができる。また、上記第１の実施の形態の変形例や第２、第３の実施の形態、その変形例と同様な構成を採用することで、これらと同様な作用、効果を得ることが可能である。
なお、本発明の実施の形態では、ＢＧＡパッケージ、ＱＦＮパッケージ、ＱＦＰパッケージについて説明したが、これらに限られるものではなく、ＬＧＡパッケージや、基板としてフィルム／テープ等を使用するＣＯＦなど、樹脂封止を行い、熱伝導体が設けられた半導体装置ならば、適用可能である。
また、封止方法として、トランスファ成形法について説明したが、熱伝導体の開口部から樹脂を注入できれば、ポッティング法などを使用しても構わない。
本発明は、大きな発熱量の半導体素子を搭載するのに適した半導体装置、およびその製造方法に特に好適に適用され、特に放熱性が良好で、品質の安定化が要求されるような半導体装置の実施に有効である。
本発明の第１の実施の形態における半導体装置を説明する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、同第１の実施の形態における半導体装置 の熱伝導体の製造工程を説明する斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、同第１の実施の形態における半導体装置の製造 工程を説明する断面図である。 同第１の実施の形態の、変形の形態１における半導体装置の製造工程を説明 する拡大断面図である。 同第１の実施の形態の、変形の形態２における半導体装置の製造工程を説明 する拡大断面図である。 本発明の第２の実施の形態における半導体装置を説明する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、同第２の実施の形態における半導体装置 の熱伝導体の製造工程を説明する斜視図である。 同第２の実施の形態の、変形の形態１における半導体装置を説明する断面図 である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、同第２の実施の形態の、変形の形態１に おける半導体装置の熱伝導体の製造工程を説明する斜視図である。 同第２の実施の形態の、変形の形態２における半導体装置を説明する断面 図である。 本発明の第３の実施の形態における半導体装置を説明する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、同第３の実施の形態における半導体装 置の熱伝導体の製造工程を説明する斜視図である。 同第３の実施の形態の、変形の形態１における半導体装置を説明する断面 図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、同第３の実施の形態の、変形の形態１ における半導体装置の熱伝導体の製造工程を説明する斜視図である。 同第３の実施の形態の、変形の形態２における半導体装置を説明する断面 図である。 （ａ）および（ｂ）は、それぞれ、同第３の実施の形態の、変形の形態２ における半導体装置の熱伝導体の製造工程を説明する斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態における半導体装置の断面図および底面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態における半導体装置の断面図および底面図である。 従来の半導体装置を説明する断面図である。 従来の半導体装置の熱伝導体を説明する斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）はそれぞれ、同従来の半導体装置の製造工程を説明する断 面図である。 サイドゲート方式の金属細線の変形メカニズムを説明する図で、（ａ）は 正面断面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ平面図である。 トップゲート方式の金属細線の変形メカニズムを説明する図で、（ａ）は 正面断面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ平面図である。
符号の説明
１ 半導体素子
２ 配線パターン
３ 基板
４ 接着剤
５ 金属細線
６ 封止樹脂
９、９１、９１１、９２、９３、９３ａ、９４〜９６ 熱伝導体
９ａ 支持部
９ｂ、９ｃ 段差部
１１、１２、１４、１５、１６ 開口部
１７ 突起部
１７ａ 切り込み部
１８、１９、２０ 窪み部
１８ａ、１９ａ、２０ａ 傾斜部
１９ｂ、２０ｂ 底面
２１、２１１、２１２，２１３ 封止金型
２１ａ 基準面
２１ｂ、２１ｃ 突出部
２３ 吸引孔
４１、４２ リードフレーム
４１ａ、４２ａ 内部端子
４１ｂ、４２ｂ 吊りリード
４１ｃ、４２ｃ ダイパッド
４１ｄ、４２ｄ 外部端子
１０１〜１０３、１０３ａ、１０４〜１０６ 半導体装置

Claims (42)

  1. 半導体素子と、半導体素子の主面に対向して配置された熱伝導体と、前記半導体素子と前記熱伝導体の一部とを封止した封止樹脂体と、を備え、
    前記熱伝導体における前記半導体素子と対向する面と反対側の面の一部が前記封止樹脂体から外部に露出している半導体装置において、
    前記熱伝導体の露出部が設けられている面の一部に、板厚方向に貫通する開口部を設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. 半導体素子搭載領域と複数の端子とを有した基板を備え、前記基板における前記半導体素子搭載領域が設けられている半導体素子搭載面側に熱伝導体を配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 一方の面に複数の電極端子を有する基板と、この基板の他方の面に搭載された半導体素子と、前記基板の他方の面側において前記半導体素子の主面に対向するように配置された熱伝導体と、前記基板の他方の面である半導体素子搭載面と前記半導体素子と前記熱伝導体とを封止する封止樹脂体と、を備え、
    前記熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部が前記封止樹脂体から外部に露出している半導体装置において、
    前記熱伝導体の露出部が設けられている面の一部に、板厚方向に貫通する開口部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 半導体素子搭載領域を有するとともに前記半導体素子搭載領域の周囲に設けられた内部端子および外部端子からなる複数の端子を有したリードフレームを備え、
    前記リードフレームの前記半導体素子搭載領域が設けられた半導体素子搭載面側に熱伝導体を配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 熱伝導体の開口部が設けられている箇所の側面部分に、半導体素子側に突出した突起部を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
  6. 熱伝導体の突起部は熱伝導体と一体に形成したことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
  7. 熱伝導体の突起部は半導体素子と当接していることを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
  8. 熱伝導体の突起部に、少なくとも１つの孔部あるいは切欠部を形成したことを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の半導体装置。
  9. 熱伝導体の露出部が設けられている面の一部に、半導体素子側に近づくような窪み部を設け、この窪み部の一部に開口部を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置。
  10. 熱伝導体の窪み部は、すり鉢状に形成されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
  11. 熱伝導体の窪み部の一部が、半導体素子の主面と略平行に形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体装置。
  12. 熱伝導体の窪み部が半導体素子と当接していることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１項に記載の半導体装置。
  13. 熱伝導体の露出部の外周部または内周部の少なくとも一方に、封止樹脂体内に埋没する段差部を設けたことを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の半導体装置。
  14. 熱伝導体の段差部を設けた箇所の、露出面の面積が、この露出面と反対面である非露出面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
  15. 熱伝導体の開口部は、半導体素子の主面の中心に対して鉛直方向に位置するように設けたことを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の半導体装置。
  16. 熱伝導体は、半導体素子の主面と対向する面側に突出した支持部を有していることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の半導体装置。
  17. 熱伝導体は、基板の半導体素子搭載面側に突出した支持部を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置。
  18. 熱伝導体は、リードフレームの半導体素子搭載面側に突出した支持部を有していることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
  19. 熱伝導体の支持部は熱伝導体の一部を屈曲して形成したことを特徴とする請求項１６〜１８の何れか１項に記載の半導体装置。
  20. 熱伝導体の支持部は少なくとも三つ設けたことを特徴とする請求項１６〜１９の何れか１項に記載の半導体装置。
  21. 熱伝導体の支持部が基板と当接していることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
  22. 熱伝導体の支持部がリードフレームと当接していることを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置。
  23. 熱伝導体の封止樹脂体に埋没している部分は、表面が粗化されていることを特徴とする請求項１〜２２の何れか１項に記載の半導体装置。
  24. 端子と半導体素子とを電気的に接続する複数の金属細線を有することを特徴とする請求項１〜２３の何れか１項に記載の半導体装置。
  25. 基板と半導体素子とを電気的に接続する複数の金属細線を有することを特徴とする請求項２、３、１７、２１の何れか１項に記載の半導体装置。
  26. リードフレームと半導体素子とを電気的に接続する複数の金属細線を有することを特徴とする請求項４、１８、２２の何れか１項に記載の半導体装置。
  27. 熱伝導体が接地端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜２６の何れか１項に記載の半導体装置。
  28. 半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、
    前記半導体素子と前記熱伝導体の一部とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記熱伝導体の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  29. 半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、
    前記半導体素子と前記熱伝導体の一部とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記熱伝導体の一部に前記半導体素子に近づくような窪み部を形成する工程と、
    前記窪み部に対応する箇所の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  30. 複数の電極端子を有する基板に半導体素子を搭載する工程を有することを特徴とする請求項２８または２９に記載の半導体装置の製造方法。
  31. 半導体素子搭載領域と、前記半導体素子搭載領域の周囲に一体で設けられた内部端子と外部端子とからなる複数の端子とを有したリードフレームの半導体素子搭載領域に半導体素子を搭載する工程を有することを特徴とする請求項２８または２９に記載の半導体装置の製造方法。
  32. 熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、
    前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記封止金型の内壁面に臨むように前記熱伝導体の開口部を形成する工程を有することを特徴とする請求項２８、３０、３１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  33. 熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、
    前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記封止金型の内壁面に臨むように前記熱伝導体の窪み部を形成する工程を有することを特徴とする請求項２９、３０、３１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  34. 一方の面側に複数の電極端子を有する基板の他方の面に半導体素子を搭載する工程と、
    前記半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、
    前記半導体素子を搭載した前記基板を封止金型に装着して型締めを行い、前記熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を前記封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、
    前記封止金型内に樹脂を注入して、前記基板の他方の面である半導体素子搭載面と前記半導体素子と前記熱伝導体とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記熱伝導体の前記封止金型の内壁面に臨む部分の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  35. 一方の面側に複数の電極端子を有する基板の他方の面に半導体素子を搭載する工程と、
    前記半導体素子の主面に対向するように熱伝導体を配置する工程と、
    前記半導体素子を搭載した前記基板を封止金型に装着して型締めを行い、前記熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を前記封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、
    前記封止金型内に樹脂を注入して、前記基板の他方の面である半導体素子搭載面と前記半導体素子と前記熱伝導体とを樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記熱伝導体の前記封止金型の内壁面に当接している部分の一部に前記半導体素子に近づくような窪み部を形成する工程と、
    前記窪み部に対応する箇所の一部に板厚方向に貫通する開口部を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  36. 熱伝導体の開口部に設けた注入口から樹脂を注入して、樹脂封止する工程を有することを特徴とする請求項２８〜３５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  37. 前記熱伝導体の開口部の内径よりも外形が小さい注入口から樹脂を注入して、樹脂封止する工程を有することを特徴とする請求項２８〜３６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  38. 熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    基板を封止金型に装着する工程に先立ち、前記基板の半導体素子搭載面の前記封止金型との当接面から熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の最頂部までの高さが、前記封止金型の半導体素子搭載面側のキャビティの深さよりも大きくなるようにしておく工程を有することを特徴とする請求項３０、３４〜３７の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  39. 熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    リードフレームを封止金型に装着する工程に先立ち、前記リードフレームの半導体素子搭載面の前記封止金型との当接面から熱伝導体の前記半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の最頂部までの高さが、前記封止金型の半導体素子搭載面側のキャビティの深さよりも大きくなるようにしておく工程を有することを特徴とする請求項３１に記載の半導体装置の製造方法。
  40. 熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    熱伝導体の露出面を封止金型の内壁面に吸着しながら樹脂封止する工程を有することを特徴とする請求項２８〜３９の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  41. 熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    封止金型の内壁面に、熱伝導体の露出部の内周部に形成された封止樹脂体に埋没する段差部に対向するように第１の突出部が形成され、前記露出部の内周部の段差部と前記第１の突出部とを当接させながら樹脂で封止する工程を有することを特徴とする請求項２８〜４０の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  42. 熱伝導体の半導体素子の主面と対向する面と反対側の面の一部を封止金型の内壁面に当接させるように装着する工程と、前記封止金型内に樹脂を注入して、樹脂封止する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
    封止金型の内壁面に、熱伝導体の露出部の外周部に形成された封止樹脂体に埋没する段差部に対向するように第２の突出部が形成され、前記露出部の外周部の段差部と前記第２の突出部とを当接させながら樹脂で封止する工程を有することを特徴とする請求項２８〜４１の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
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