JP2008141140A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持部材間の電気的な分離状態を確保しつつ、放熱性を向上することのできる半導体装置を提供する。
【解決手段】電気的に分離されたアイランドに対し、ＩＣチップがそれぞれ搭載され、ＩＣチップ及びＩＣチップとリードとの接続部が封止樹脂によって封止された半導体装置であって、アイランドを封止樹脂によって被覆して封止樹脂部に保持しつつ、チップ搭載面の裏面が露出するように封止樹脂部に凹部を設けた。また、凹部内に充填した接着剤によってヒートシンクをアイランドに接着固定するに当たり、ヒートシンクの対向面の位置を封止樹脂部の凹部開口面と同じ位置、若しくは、凹部開口面よりもアイランドに近い位置であってアイランドと離間された一定位置に保つように、アイランドとヒートシンクとの間に、少なくともヒートシンクと接触する電気絶縁性のスペーサを配置した。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体装置に関するものである。

従来、成形型を用いたトランスファーモールド法などにより、複数の半導体素子をエポキシ系樹脂などの封止樹脂によって被覆（モールド）してなる半導体装置において、複数の半導体素子を、互いに電気的に分離された複数の支持部材（特許文献１においては回路基板）上に分けて搭載される構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。その一例を図１４（ａ），（ｂ）に示す。図１４は、従来例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は半導体素子側から見た平面図である。なお、図１４（ｂ）においては、説明の都合上、各構成要素の配置が分かるように、封止樹脂部のうち、ヒートシンクよりも上方の部位を省略して図示している。

図１４（ａ），（ｂ）に示す半導体装置２００は、例えばセラミックを絶縁基材とする１つの回路基板１９０を含んでいる。回路基板１９０の一面には、搭載されるＩＣチップ１１０，１１１の動作電位に応じた互いに異なる電位に固定された２つのランド１９１，１９２が設けられ、ランド１９１，１９２に対し、動作電位の異なるＩＣチップ１１０，１１１がそれぞれ接続部１８０（はんだや導電性接着剤）を介して固定されている。また、回路基板１９０のチップ搭載面の裏面には、接続部１６０（接着剤）を介してヒートシンク１７０が固定されている。そして、ＩＣチップ１１０，１１１、ＩＣチップ１１０，１１１とリード１３０，１３１との接続部、回路基板１９０、及びヒートシンク１７０の一部が、封止樹脂からなる封止樹脂部１５０によって被覆されている。このように、半導体装置２００は所謂ハーフモールド構造を有しており、ＩＣチップ１１０，１１１の発した熱を、回路基板１９０及びヒートシンク１７０を介して、装置外部へ逃がすように構成されている。なお、図１４（ａ），（ｂ）において、符号１４０はワイヤ、符号１７１はヒートシンク１７０の端部に設けられたかしめ部、符号１７２はかしめ部１７１を介してヒートシンク１７０と接続されたフランジ部１７２である。このフランジ部１７２は、リード１３０，１３１とともにリードフレームの一部として構成され、封止後に不要部を除去してなる部分である。

なお、図１４（ａ），（ｂ）においては、各ＩＣチップ１１０，１１１の動作電位をそれぞれ安定化させるために、各ＩＣチップ１１０，１１１が、電位の異なるランド１９１，１９２上に分けて搭載される例を示した。しかしながら、複数の支持部材が電気的に分離される構成は、上記例に限定されるものではない。例えば支持部材を同電位（ＧＮＤ電位）とする場合であっても、半導体素子の動作電位が異なる場合には、上述した構成を採用することがある。また、半導体素子の動作電位が同じであっても、例えば一方がノイズに厳しい場合には、上述した構成を採用することがある。
特開２００５−３２８０１８号公報

しかしながら、特許文献１や図１４（ａ），（ｂ）に示した従来の半導体装置においては、半導体素子とヒートシンクとの間に回路基板と接続層が存在するため、放熱経路が長く、熱抵抗が大きい。すなわち、ヒートシンクを有するものの、放熱性の点で不利である。

本発明は上記問題点に鑑み、支持部材間の電気的な分離状態を確保しつつ、放熱性を向上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。

上記目的を達成する為に、以下の請求項１〜８に記載の発明は、複数の半導体素子と、導電材料からなり、それぞれに少なくとも１つの半導体素子が搭載され、互いに電気的に分離された複数の支持部材と、半導体素子と電気的に接続された外部接続端子と、支持部材の半導体素子搭載面の裏面側に配置され、半導体素子からの熱を外部に放熱する放熱部材と、半導体素子及び半導体素子と外部接続端子との接続部を被覆するように封止樹脂を配置してなる封止樹脂部と、を備える半導体装置に関するものである。そして、請求項１に記載の発明は、封止樹脂部に凹部が設けられ、支持部材は、一部が封止樹脂によって被覆されて封止樹脂部に保持されつつ、半導体素子搭載面の裏面の少なくとも一部が封止樹脂部の凹部底面に露出され、支持部材の裏面と支持部材の裏面に対する放熱部材の対向面との間に、少なくとも対向面の一部に接して、裏面に対する対向面の位置を封止樹脂部の凹部開口面と同じ位置、若しくは、凹部開口面よりも裏面に近い位置であって裏面と離間された一定位置に保つ電気絶縁性のスペーサが少なくとも１つ配置され、放熱部材は、スペーサを介して支持部材上に配置され、凹部内に配置された電気絶縁性の接着剤を介して支持部材に固定されていることを特徴とする。

このように本発明によれば、導電材料からなる複数の支持部材上に半導体素子をそれぞれ搭載する。したがって、従来のように半導体素子を絶縁基材からなる回路基板上に搭載する構成に比べて、熱抵抗を小さくし、放熱性を向上することができる。

なお、スペーサがないと、接着剤によって放熱部材を支持部材に貼り付ける際に、各支持部材と放熱部材とが接触する恐れがある。これに対し、本発明によれば、支持部材の裏面と支持部材の裏面に対する放熱部材の対向面との間にスペーサを配置するので、支持部材と放熱部材との接触を低減乃至無くすことができる。すなわち、支持部材間の電気的な分離状態を確保することができる。

また、スペーサの厚さによって、支持部材と放熱部材との間隔を任意の距離とすることができる。

請求項２に記載のように、支持部材の裏面と放熱部材の対向面との間に、複数のスペーサが互いに離間して配置された構成とすると良い。このような構成とすると、放熱部材を支持する点が増えるので、放熱部材との総接触面積が同じであれば、１つのスペーサに比べて、接着剤を硬化させるまで支持部材上に放熱部材をより安定的に支持することができる。また、製造するに当たり、スペーサ上に放熱部材を配置した状態で、接着剤を凹部に注入する場合には、支持部材の裏面と放熱部材の対向面との間全体に接着剤が行き渡りやすくなる。

放熱部材は、封止樹脂部の凹部を蓋するように、凹部開口面上に配置されても良いが、好ましくは、請求項３に記載のように、放熱部材は、少なくとも一部が凹部内に配置され、封止樹脂部の凹部側面と当該凹部側面と対向する放熱部材の部位との間に、接着剤が配置された構成とすると良い。このような構成とすると、放熱部材と接着剤との接触面積が増え、放熱部材をより安定して保持することができる。

なお、請求項４に記載のように、放熱部材が、接着剤と接触しない部位を有する構成とすることが好ましい。このような構成とすると、放熱部材から直接外部（例えば外気）に放熱することができるので、放熱性を向上することができる。

請求項５に記載のように、スペーサが、支持部材の半導体素子搭載面の裏面に対し、半導体素子搭載領域に対応する裏面側領域を除く部位と接触するように配置された構成とすると良い。このような構成とすると、スペーサが支持部材とも接触する構成において、スペーサを介さずに、支持部材から接着剤を介して放熱部材に放熱できる範囲が大きくなるので、放熱性の点で有利である。

請求項６に記載のように、スペーサは封止樹脂からなり、封止樹脂部の一部として一体的に構成されることが好ましい。このような構成とすると、製造工程を簡素化することができる。

また、請求項７に記載のように、スペーサは封止樹脂部とは別部材であり、支持部材の裏面、封止樹脂部、及び、放熱部材の少なくとも１つに固定された構成としても良い。このような構成とすると、例えば接着固定するような場合、任意の位置にスペーサを配置することも可能である。また、配置は制限されるが、インサート部品として、一部を封止樹脂によって被覆保持された構成とすることもできる。

請求項８に記載のように、複数の支持部材及び外部接続端子が同一のリードフレームからなり、リードフレームの不要部分を除去して構成されると良い。このような構成とすると、構成を簡素化することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置を、ＩＣチップ側から見た平面図である。図２は、半導体装置を、ヒートシンク側から見た平面図である。図３は、図２において、ヒートシンク及び接着剤を省略した平面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。なお、図１においては、説明の都合上、各構成要素の配置が分かるように、封止樹脂部のうち、アイランドよりも上方の部位を省略して図示している。また、図３においては、説明の都合上、ＩＣチップを破線で図示している。また、図４においては、便宜上、ワイヤを省略して図示している。

図１〜図４に示すように、半導体装置１００は、要部として、ＩＣチップ１０，１１と、ＩＣチップ１０，１１がそれぞれ搭載されるアイランド２０，２１と、ＩＣチップ１０，１１と装置外部とを電気的に接続するリード３０，３１と、ＩＣチップ１０，１１の発した熱を外部に放熱する１つのヒートシンク７０と、ＩＣチップ１０，１１及びＩＣチップ１０，１１と対応するリード３０，３１との接続部を被覆する封止樹脂部５０と、を含んでいる。

ＩＣチップ１０，１１は、特許請求の範囲に記載の複数の半導体素子に相当するものである。本実施形態においては、ＩＣチップ１０が車両アクチュエータのモータの駆動を制御する制御用ＩＣとして構成されており、ＩＣチップ１１がモータを駆動する駆動用ＩＣとして構成されている。そして、２つのＩＣチップ１０，１１の動作電位がそれぞれ異なっている。なお、本実施形態においては、半導体素子として、２つのＩＣチップ１０，１１を有する例を示すが、半導体素子の個数は２個に限定されるものではない。２つ以上の半導体素子を有し、各アイランドに少なくとも１つの半導体素子が搭載された構成であれば採用することができる。また、半導体素子としては、ＩＣチップに限定されるものではなく、パワーＭＯＳ素子やＩＧＢＴ素子などの素子を採用することもできる。

アイランド２０，２１は、特許請求の範囲に記載の複数の支持部材に相当するものである。なお、支持部材とは、導電材料からなり、半導体素子を固定するための基台であり、複数の支持部材とは、それぞれに少なくとも１つの半導体素子が同一側の面上に搭載された上記構成の支持部材が、互いに電気的に分離された関係にあるものを指す。本実施形態においては、図４に示すように、銀ペーストなどの導電性接着剤やはんだなどの接続層８０を介して、アイランド２０上にＩＣチップ１０が固定され、アイランド２１上にＩＣチップ１１が固定されている。

本実施形態において、アイランド２０，２１は、リード３０，３１とともに、例えば銅や４２アロイからなるリードフレームの一部として構成されており、トランスファーモールド後にリードフレームの不要部分を除去することで、アイランド２０，２１が互いに電気的に分離されつつ、リード３０，３１とも電気的に分離されている。そして、リードフレームの一部であることを利用して、それぞれのＩＣチップ搭載面の裏面がひとつの平面をなすように、２つのアイランド２０，２１が並んで配置されている。このように、アイランド２０，２１をリードフレームの一部とすると、構成を簡素化するとともに、トランスファーモールド前の搬送時におけるアイランド２０，２１の位置ずれやトランスファーモールド時のアイランド２０，２１の位置ずれを抑制することができる。しかしながら、アイランド２０，２１をリード３０，３１とは別部材とし、かしめ等によりリードフレームに固定した構成としても良い。なお、図１〜図３に示す符号２０ａ，２１ａは、アイランド２０，２１をリードフレームと連結する連結部であり、アイランド２０，２１と一体化されている。そして、連結部２０ａ，２１ａの少なくとも一部（本実施形態において、それぞれ２本）は、対応するアイランド２０，２１と接続された端部と反対側の端部が封止樹脂部１５０外へ露出されている。したがって、この連結部２０ａ，２１ａを介して、アイランド２０，２１を電気的に分離された状態でそれぞれ所定電位に固定することができる。なお、アイランド２０，２１の電位とはＧＮＤ電位でも良いし、ＧＮＤ電位以外の任意電位でも良い。本実施形態おいては、各アイランド２０，２１にＧＮＤ電位以外の任意電位をそれぞれ与え、アイランド２０，２１と対応するＩＣチップ１０，１１とを電気的に接続することで、ＩＣチップ１０，１１の動作電位をそれぞれ安定化させるようにしている。例えば外部と接続しなくともアイランド２０，２１の電位を所定電位に固定できる場合には、連結部２０ａ，２１ａを封止樹脂部１５０外へ露出させなくとも良い。また、本実施形態においては、支持部材として、２つのアイランド２０，２１を有する例を示すが、支持部材の個数は２個に限定されるものではない。

リード３０，３１は、特許請求の範囲に記載の外部接続端子に相当するものである。構成材料としては、導電材料であれば特に限定されるものではないが、本実施形態においては、上述したように、アイランド２０，２１とともにリードフレームの一部として構成されており、トランスファーモールド後にリードフレームの不要部分を除去することで、互いに電気的に分離されつつ、アイランド２０，２１とも電気的に分離されている。このリード３０，３１は、アイランド２０，２１の平面方向において、アイランド２０，２１及びヒートシンク７０の外周に配置されており、金やアルミニウム系のワイヤ４０を介して、対応するＩＣチップ１０，１１と電気的に接続されている。なお、リード３０がＩＣチップ１０に対応する端子であり、リード３１がＩＣチップ１１に対応する端子である。また、図１に示すように、ＩＣチップ１０，１１との間もワイヤ４０によって、電気的に接続されている。

封止樹脂部５０は、エポキシ系樹脂などの電気絶縁性の封止樹脂からなり、ＩＣチップ１０，１１及びＩＣチップ１０，１１と対応するリード３０，３１との接続部を被覆保護（完全に樹脂内に埋設配置）するとともに、アイランド２０，２１の一部を被覆するものである。したがって、アイランド２０，２１は封止樹脂部１５０に保持されているが、ヒートシンク７０は封止樹脂によって被覆されておらず、封止樹脂部１５０に保持されていない。また、封止樹脂部５０は凹部５１を有しており、アイランド２０，２１のＩＣチップ搭載面の裏面（以下単に裏面と示す）の少なくとも一部が凹部底面から露出されている。本実施形態においては、図４に示すように、アイランド２０，２１の裏面の縁領域の一部が封止樹脂によって被覆され、アイランド２０，２１がそれぞれ封止樹脂部５０に保持されている。そして、アイランド２０，２１の裏面の封止樹脂部５０から露出された領域が、凹部５１の底面をなしている。

ヒートシンク７０は、特許請求の範囲に記載の放熱部材に相当するものである。その構成材料は放熱性（熱伝導性）に優れた材料であれば採用することができる。例えば、鉄や銅などの金属、鉄ニッケル合金を銅で挟んでなるような積層体、アルミニウムと炭化シリコンの焼結体や銅と酸化第一銅の焼結体などの焼結体を採用することができる。本実施形態においては、後述する固定構造を採用することで放熱性を高めた結果、上述した中では熱伝導率が低いが、低コストの鉄を構成材料としている。ヒートシンク７０は、上述したように封止樹脂部１５０に保持されておらず、後述するスペーサを介して各アイランド２０，２１上に配置され、この配置状態において、封止樹脂部５０の凹部５１内に配置された接着剤６０によって、少なくともアイランド２０，２１に固定されている。

次に、図２〜図４を用いて、ヒートシンク７０の固定構造の詳細を説明する。上述したように、ヒートシンク７０は、封止樹脂部５０の凹部５１内に配置された接着剤６０を介して、少なくともアイランド２０，２１に固定される。しかしながら、ヒートシンク７０の傾きや位置ずれなどにより、接着剤６０が硬化する前に、ヒートシンク７０がアイランド２０，２１と接触する恐れがある。すなわち、各アイランド２０，２１の電気的な分離状態を確保できないことも考えられる。そこで、本実施形態においては、アイランド２０，２１の裏面とヒートシンク７０の対向面７１との間に、所定厚さを有するスペーサを配置した状態で、ヒートシンク７０をアイランド２０，２１に接着固定する。

スペーサとしては、電気絶縁性の材料からなり、アイランド２０，２１の裏面のそれぞれ一部及びヒートシンク７０の対向面７１の一部のうち、少なくとも対向面７１の一部に接し、ヒートシンク７０の対向面７１の位置を封止樹脂部５０の凹部開口面５３と同じ位置、若しくは、凹部開口面５３よりも裏面に近い位置であって裏面と離間された一定位置に保つ間隔維持機能を有するものであれば採用することができる。

本実施形態においては、図４に示すように、アイランド２０，２１の裏面の縁領域を封止する封止樹脂部５０の一部である間隔維持部５２が、スペーサとして、ヒートシンク７０の対向面７１の一部とともにアイランド２０，２１の裏面の一部に接し、ヒートシンク７０の対向面７１の位置を封止樹脂部５０の凹部開口面５３よりも裏面に近い位置であって裏面と離間された一定位置に保っている。より具体的には、図３及び図４に示すように、アイランド２０，２１の裏面の縁領域であって、２つのアイランド２０，２１間の領域（対向領域）の一部に、凹部５１の底面から突起する凸部として、ヒートシンク７０と接する面がアイランド２０，２１の裏面がなす平面と略平行（平板状）であり平面略正方形の間隔維持部５２が１つ構成されている。このような間隔維持部５２は、成形型の型形状によって任意に構成することができる。このように、スペーサとしての間隔維持部５２を、封止樹脂部１５０の一部（すなわち、封止樹脂からなる）として封止樹脂部１５０と一体化された構成とすると、製造工程を簡素化することができる。

また、本実施形態においては、図３に示すように、間隔維持部５２を各アイランド２０，２１の裏面に対して、対応するＩＣチップ１０，１１の搭載領域に対応する領域（図３に示す破線で囲んだ領域）を除く部位と接触するように構成している。このような構成とすると、間隔維持部５２（スペーサ）が各アイランド２０，２１（支持部材）とも接触する構成において、間隔維持部５２を介さずに、アイランド２０，２１から接着剤６０を介してヒートシンク７０に放熱できる範囲が大きくなるので、放熱性の点で有利である。

また、本実施形態においては、図４に示すように、ヒートシンク７０の少なくとも一部が凹部５１内に配置され、封止樹脂部５０の凹部側面と当該凹部側面と対向するヒートシンク７０の部位との間にも接着剤６０が配置されている。このような構成とすると、ヒートシンク７０は、接着剤６０を介して各アイランド２０，２１に固定されるだけでなく、封止樹脂部５０に対しても接着剤６０を介して固定される。すなわち、ヒートシンク７０と接着剤６０との接触面積を増やすことができるので、各アイランド２０，２１の裏面とヒートシンク７０の対向面間のみに接着剤６０が配置される構成に比べて、ヒートシンク７０を半導体装置１００により安定して保持することができる。しかしながら、ヒートシンク７０と接着剤６０との接触面積が増えるほど、ヒートシンク７０において直接外気に晒される部位が小さくなる。したがって、放熱性を向上するために、ヒートシンク７０が、接着剤６０と接触しない部位を有する構成とすることが好ましい。本実施形態においては、
図３及び図４に示すように、ヒートシンク７０が凹部５１内に配置され、各アイランド２０，２１と対向する面７１の裏面が封止樹脂部５０の凹部開口面５３と面一とされている。また、ヒートシンク７０の側面と凹部側面との間に隙間が設けられ、接着剤６０が配置されている。したがって、ヒートシンク７０を安定的に保持しつつ、放熱性を向上することができる。

なお、このような構成の半導体装置１００は、例えば以下に示す製造方法を用いて形成することができる。例えば、先ず、各アイランド２０，２１と複数のリード３０，３１０が一体的に構成されたリードフレームを準備する。そして、各アイランド２０，２１上に接続層８０を介して対応するＩＣチップ１０，１１を固定し、固定後、ワイヤ４０によってＩＣチップ１０，１１と対応するリード３０，３１、及びＩＣチップ１０，１１間を接続する。次に、トランスファーモールド法により、ＩＣチップ１０，１１及びＩＣチップ１０,１１と対応するリード３０，３１との接続部を封止樹脂によって被覆する。このとき、成形型の形状によって、封止樹脂部５０に底面にアイランド２０，２１の裏面が露出された凹部５１と間隔維持部５２も形成される。このモールド工程後、形成された凹部５１に対し接着剤６０を充填し、対向面７１が間隔維持部５２と接するように、ヒートシンク７０を配置する。そして、接着剤６０を硬化させることにより、半導体装置１００が形成される。なお、上記においては、凹部５１内に接着剤６０を充填後、ヒートシンク７０を配置する例を示したが、ヒートシンク７０を配置後、ヒートシンク７０と凹部５１路の間の隙間を通して、凹部５１内に接着剤６０を充填するようにしても良い。

このように本実施形態に係る半導体装置１００によれば、導電材料からなる複数のアイランド２０，２１上にＩＣチップ１０，１１を搭載しており、接着剤６０を介してヒートシンク７０に放熱することができる。したがって、従来のように半導体素子を絶縁基材からなる回路基板上に搭載する構成に比べて熱抵抗が小さく、放熱性を向上することができる。

また、アイランド２０，２１とヒートシンク７０との間にスペーサとしての間隔維持部５２を配置するので、接着剤６０が硬化する前においてヒートシンク７０と各アイランド２０，２１との接触を抑制することができる。すなわち、各アイランド２０，２１間の電気的な分離状態を確保することができる。

また、スペーサとしての間隔維持部５２の厚さ（高さ）を調整することで、絶縁性と放熱性を確保することができる。

なお、本実施形態においては、スペーサとして、図３及び図４に示すように、アイランド２０，２１の裏面の縁領域であって、２つのアイランド２０，２１間の領域（対向領域）の一部に、凹部５１の底面から突起する平面略正方形の間隔維持部５２が１つ構成される例を示した。しかしながら、間隔維持部５２の形状は特に限定されるものではない。例えば、図５及び図６（ａ），（ｂ）に示すように、アイランド２０，２１の裏面の縁領域であって、２つのアイランド２０，２１間の領域（対向領域）全体に、凹部５１の底面から突起する平面長方形の間隔維持部５２を形成しても良い。このような構成とすると、上記実施形態の構成よりも、間隔維持部５２とヒートシンク７０との接触面積が増えるので、接着剤６０が硬化する前においてヒートシンク７０と各アイランド２０，２１との接触をより効果的に抑制することができる。しかしながら、間隔維持部５２と各アイランド２０，２１との接触面積も増えるので、熱抵抗が若干大きくなる。また、間隔維持部５２によってアイランド２０とヒートシンク７０との対向領域、アイランド２１とヒートシンク７０との対向領域が遮断されるので、ヒートシンク７０を間隔維持部５２上に配置した後に接着剤６０を充填する場合、工程が複雑となる。図５は、変形例を示す平面図であり、図３に対応している。また、図６（ａ）は図５のＶＩａ−ＶＩａ線に沿う断面図、図６（ｂ）は、図５のＶＩａ−ＶＩａ線に沿う断面図である。図６（ａ）においては、便宜上、ワイヤ４０を省略して図示している。

また、本実施形態においては、スペーサとして１つの間隔維持部５２を有する例を示した。しかしながら、間隔維持部５２（スペーサ）の個数は特に限定されるものではない。例えば、図７〜図９に示すように、複数個の間隔維持部５２によって、１つのヒートシンク７０が支持される構成としても良い。このような構成とすると、ヒートシンク７０を支持する点が増えるので、ヒートシンク７０との総接触面積が同じであれば、熱抵抗を大きくすることなく、１つの間隔維持部５２（スペーサ）に比べて接着剤６０が硬化する前のヒートシンク７０と各アイランド２０，２１との接触をより効果的に抑制することができる。特に、図７〜図９に示すように、複数（図中において４つ）の間隔維持部５２が分散配置された（互いに離間して配置された）構成とすると、より効果的である。また、分散配置された構成とすると、ヒートシンク７０を間隔維持部５２上に配置した後に接着剤６０を充填する場合、アイランド２０，２１とヒートシンク７０との対向領域全体に接着剤６０が行き渡りやすい。図７は、変形例を示す平面図であり、図３に対応している。また、図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。図９は、図８に示す構造において、接着剤６０及びヒートシンク７０を配置した状態を示す断面図である。図８及び図９においては、便宜上、ワイヤ４０を省略して図示している。

また、本実施形態においては、ヒートシンク７０が凹部５１内に配置され、各アイランド２０，２１と対向する面７１の裏面が封止樹脂部５０の凹部開口面５３と面一とされた例を示した。しかしながら、ヒートシンク７０が凹部５１内の接着剤６０と接するためには、ヒートシンク７０のアイランド２０，２１との対向面７１が、封止樹脂部５０の凹部開口面５３と同じ位置、若しくは、凹部開口面５３よりも裏面に近い位置であって裏面と離間された位置となれば良い。すなわち、ヒートシンク７０の一部が凹部５１内に配置された構成としても良い。また、図１０に示すように、間隔維持部５２のヒートシンク７０との接触面を封止樹脂部５０の凹部開口面５３と面一とすることによって、ヒートシンク７０を凹部５１内に配置せずに固定された構成としても良い。このような構成とすると、ヒートシンク７０の外気に晒される部位を増やすことができるので、放熱性を向上することができる。しかしながら、ヒートシンク７０の対向面７１のみが接着剤６０と接触するので、ヒートシンク７０の保持の点では不利となる。図１０は変形例を示す断面図であり、図９に対応している。

また、本実施形態においては、封止樹脂部５０の一部として構成される間隔維持部５２が、ヒートシンク７０だけでなくアイランド２０，２１とも接触配置された例を示した。しかしながら、間隔維持部５２（スペーサ）としては、少なくともヒートシンク７０に接触することで、ヒートシンク７０の対向面７１の位置を決定するものであれば良い。例えば図１１に示すように、間隔維持部５１が凹部５１の側面から突起し、各アイランド２０，２１とは接触せず、ヒートシンク７０と接触する構成としても良い。図１１は変形例を示す断面図であり、図９に対応している。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１２に基づいて説明する。図１２は、第２実施形態に係る半導体装置１００の概略構成を示す断面図である。図１２は、第１実施形態で示した図９に対応している。図１２においても、便宜上、ワイヤ４０を省略して図示している。

第２実施形態に係る半導体装置１００は、第１実施形態に示した半導体装置１００と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。また、本実施形態においては、本実施形態の特徴部分以外、同じ構成要素については第１実施形態と同一の符号を付与するものとする。

第１実施形態においては、スペーサとしての間隔維持部５２が、封止樹脂部５０の一部として構成される例を示した。これに対し、本実施形態においては、スペーサが封止樹脂部５０とは別部材からなることを特徴とする。このようなスペーサとしても、第１実施形態で述べたように、電気絶縁性の材料からなり、アイランド２０，２１の裏面のそれぞれ一部及びヒートシンク７０の対向面７１の一部のうち、少なくともヒートシンク７０の対向面７１の一部に接し、ヒートシンク７０の対向面７１の位置を封止樹脂部５０の凹部開口面５３と同じ位置、若しくは、凹部開口面５３よりも裏面に近い位置であって裏面と離間された一定位置に保つ間隔維持機能を有するものであれば採用することができる。

本実施形態においては、図１２に示すように、封止樹脂部５０とは別部材（例えば金属）からなるスペーサ９０を、インサート部品として一部を封止樹脂によって被覆し、封止樹脂部５０に保持させた構成としている。それ以外の構成は、第１実施形態に変形例として示した図７〜図９の構成と同じである。すなわち、図７〜図９の構成において、間隔保持部５２をスペーサ９０で置き換えた構成としている。なお、スペーサ９０の構成材料としては、電気絶縁性の材料であれば良く、例えば封止樹脂部５０を構成する封止樹脂を採用しても良い。

このように本実施形態に係る半導体装置１００においても、第１実施形態同様、導電材料からなる複数のアイランド２０，２１上にＩＣチップ１０，１１を搭載しており、接着剤６０を介してヒートシンク７０に放熱することができる。したがって、従来のように半導体素子を絶縁基材からなる回路基板上に搭載する構成に比べて熱抵抗が小さく、放熱性を向上することができる。

また、アイランド２０，２１とヒートシンク７０との間にスペーサ９０を配置するので、接着剤６０が硬化する前においてヒートシンク７０と各アイランド２０，２１との接触を抑制することができる。すなわち、各アイランド２０，２１間の電気的な分離状態を確保することができる。

また、本実施形態においては、スペーサ９０がインサート部品として封止樹脂部５０に固定されている。したがって、接着剤６０の充填時、及び／又は、ヒートシンク７０のスペーサ９０上への配置時に、スペーサ９０の位置ずれを抑制することができる。なお、スペーサ９０の位置ずれを抑制するためには、アイランド２０，２１の裏面少なくとも一方、封止樹脂部５０、及びヒートシンク７０の少なくとも１つにスペーサ９０が固定されれば良い。例えば、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、アイランド２０，２１上にスペーサ９０を接着固定した構成としても良い。このように接着固定するような場合、任意の位置にスペーサ９０を配置することができる、なお、図１３（ａ），（ｂ）においては、任意の位置にスペーサ９０を配置できる点を示すために、敢えてアイランド２０，２１の裏面において、対応するＩＣチップ１０，１１の搭載領域に対応する領域（破線で囲んだ領域）にスペーサ９０を配置している。このような構成においても、スペーサ９０として、接着剤６０よりも熱伝導性に優れた材料を採用すれば、放熱性を向上することができる。図１３は、変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線に沿う断面図である。なお、図１３（ａ）は、図３に対応している。また、図１３（ｂ）においては、便宜上、ワイヤ４０を省略して図示している。

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。

本実施形態においては、各ＩＣチップ１０，１１（半導体素子）の動作電位をそれぞれ安定化させるために、各ＩＣチップ１０，１１が、電位の異なるアイランド２０，２１（支持部材）に分けて搭載される例を示した。しかしながら、複数の支持部材が電気的に分離される構成は、上記例に限定されるものではない。例えば支持部材を同電位（例えばともにＧＮＤ電位）とする場合において、半導体素子の動作電位が異なる場合には、上述した構成を採用することができる。また、半導体素子の動作電位が同じであっても、例えば一方がノイズに厳しい（ＧＮＤを近くに置きたい）場合などにおいては、上述した構成を採用することができる。すなわち、導電材料からなる複数の支持部材に対し、複数の半導体素子を分けて搭載する構成においては、上述の構成を採用することができる。

第１実施形態に係る半導体装置を、ＩＣチップ側から見た平面図である。 半導体装置を、ヒートシンク側から見た平面図である。 図２において、ヒートシンク及び接着剤を省略した平面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 変形例を示す平面図である。 （ａ）は図５のＶＩａ−ＶＩａ線に沿う断面図、（ｂ）は、図５のＶＩａ−ＶＩａ線に沿う断面図である。 変形例を示す平面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 図８に示す構造において、接着剤及びヒートシンクを配置した状態を示す断面図である。 変形例を示す断面図である。 変形例を示す断面図である。 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。 変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線に沿う断面図である。 従来例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は半導体素子側から見た平面図である。

符号の説明

１０，１１・・・ＩＣチップ（半導体素子）
２０，２１・・・アイランド（支持部材）
３０，３１・・・リード（外部接続端子）
５０・・・封止樹脂部
５１・・・凹部
５２・・・間隔維持部（スペーサ）
５３・・・凹部開口面
６０・・・接着剤
７０・・・ヒートシンク（放熱部材）
９０・・・スペーサ
１００・・・半導体装置

Claims (8)

1. 複数の半導体素子と、
   導電材料からなり、それぞれに少なくとも１つの前記半導体素子が搭載され、互いに電気的に分離された複数の支持部材と、
   前記半導体素子と電気的に接続された外部接続端子と、
   前記支持部材の半導体素子搭載面の裏面側に配置され、前記半導体素子からの熱を外部に放熱する放熱部材と、
   前記半導体素子及び前記半導体素子と前記外部接続端子との接続部を被覆するように封止樹脂を配置してなる封止樹脂部と、を備える半導体装置であって、
   前記封止樹脂部に凹部が設けられ、
   前記支持部材は、一部が前記封止樹脂によって被覆されて前記封止樹脂部に保持されつつ、半導体素子搭載面の裏面の少なくとも一部が前記封止樹脂部の凹部底面に露出され、
   前記支持部材の裏面と前記支持部材の裏面に対する前記放熱部材の対向面との間に、少なくとも前記対向面の一部に接して、前記裏面に対する前記対向面の位置を前記封止樹脂部の凹部開口面と同じ位置、若しくは、前記凹部開口面よりも前記裏面に近い位置であって前記裏面と離間された一定位置に保つ電気絶縁性のスペーサが、少なくとも１つ配置され、
   前記放熱部材は、前記スペーサを介して前記支持部材上に配置され、前記凹部内に配置された電気絶縁性の接着剤を介して前記支持部材に固定されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記支持部材の裏面と前記放熱部材の対向面との間に、複数の前記スペーサが互いに離間して配置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。
3. 前記放熱部材は、少なくとも一部が前記凹部内に配置されており、
   前記封止樹脂部の凹部側面と当該凹部側面と対向する前記放熱部材の部位との間に、前記接着剤が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記放熱部材は、前記接着剤と接触しない部位を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記スペーサは、前記支持部材の半導体素子搭載面の裏面に対し、半導体素子搭載領域に対応する裏面側領域を除く部位と接触するように配置されてい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。
6. 前記スペーサは前記封止樹脂からなり、前記封止樹脂部の一部として一体的に構成されてい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。
7. 前記スペーサは前記封止樹脂部とは別部材であり、
   前記支持部材の裏面、前記封止樹脂部、及び、前記放熱部材の少なくとも１つに固定されてい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。
8. 複数の前記支持部材及び前記外部接続端子は、同一のリードフレームからなり、前記リードフレームの不要部分を除去して構成されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の半導体装置。

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