JP2011054889A - Resin sealing semiconductor device, and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve heat dissipation by suppressing an increase in heat resistance due to irregularities of an exposed side of a heat sink. <P>SOLUTION: An insulating sheet material 6 to be bonded to the heat sink 3 has a structure formed by not directly exposing the surface of a sprayed alumina film 6b but exposing the rear surface of an Al plate 6a. Since the rear surface of the Al plate 6a is flat surface, when the insulating sheet material is connected to a base of a cooler via a silicon grease, contact heat resistance at a portion where the Al plate 6a is bonded can be greatly reduced, compared to the conventional case in which it is connected to the sprayed alumina film. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子と共に半導体素子の放熱を行うためのヒートシンクおよび溶射絶縁膜を含む絶縁シート材を樹脂中に埋め込み、かつ、封止樹脂の外部に絶縁シート材の少なくとも一部が露出させられる構造の樹脂封止型半導体装置およびその製造方法に関するものである。   In the present invention, an insulating sheet material including a heat sink and a thermal spray insulating film for radiating the semiconductor element together with the semiconductor element is embedded in the resin, and at least a part of the insulating sheet material is exposed outside the sealing resin. The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device having a structure and a manufacturing method thereof.

従来、ヒートシンクのうち樹脂から露出させられた露出側面の絶縁を行うための構造として、露出側面に対して、絶縁膜として電気絶縁性かつ熱良導体で耐熱性も高いセラミック薄膜を備えたものがある。このセラミック薄膜の中でも、成膜速度が高く、簡便であるという観点から特に溶射膜が採用されている（例えば、特許文献１、２参照）。   Conventionally, as a structure for insulating an exposed side surface exposed from a resin in a heat sink, there is a structure provided with a ceramic thin film having an electrically insulating, good thermal conductor and high heat resistance as an insulating film with respect to the exposed side surface. . Among these ceramic thin films, a sprayed film is particularly employed from the viewpoint of high film formation speed and simplicity (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開平１１−８７５７３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-87573 特許第４０２３３９７号公報Japanese Patent No. 4023397

しかしながら、溶射絶縁膜の表面を微視的に観察すると、非常に大きな凹凸が存在している。このため、樹脂封止型半導体装置をアルミ筐体等の冷却器の基台に取り付けたときに、溶射絶縁膜を冷却器の基台に接触させても接触面積が小さく、熱抵抗が高くなってしまう。このため、溶射絶縁膜から冷却器の基台への熱伝導が阻害され、良好な放熱が行えなくなる。   However, when the surface of the thermal spray insulating film is microscopically observed, very large irregularities exist. For this reason, when the resin-encapsulated semiconductor device is attached to the base of a cooler such as an aluminum casing, the contact area is small and the thermal resistance is high even if the thermal spray insulating film is brought into contact with the base of the cooler. End up. For this reason, heat conduction from the thermal spray insulating film to the base of the cooler is hindered, and good heat dissipation cannot be performed.

これに対して、溶射絶縁膜と基台の界面にシリコングリースなどの液状物を配置し、その液状物を介して溶射絶縁膜と基台とを接触させることで放熱性を高めるという手法もある。しかしながら、シリコングリースなどでは、熱伝導率が数ｍＷ／ｍＫと低いため、効果的に熱抵抗を下げることができず、結局良好な放熱を行うことができない。   On the other hand, there is also a technique in which a liquid material such as silicon grease is arranged at the interface between the thermal spray insulating film and the base, and the heat dissipation is improved by bringing the thermal spray insulating film and the base into contact with each other through the liquid. . However, since the thermal conductivity of silicon grease or the like is as low as several mW / mK, the thermal resistance cannot be effectively reduced, and good heat dissipation cannot be performed after all.

本発明者らの実験によれば、１５０μｍの溶射アルミナ（熱伝導率６Ｗ／ｍＫ）を形成すると、最大４０μｍの凹凸が形成され、シリコーングリースを用いて溶射絶縁膜と基台とを接触させた場合でも、膜内の熱抵抗と、溶射絶縁膜の表面の凹凸による熱抵抗はほぼ同じになることが確認されている。このため、溶射絶縁膜の表面の凹凸は熱抵抗を低下させる上で無視することができない。   According to the experiments by the present inventors, when 150 μm sprayed alumina (thermal conductivity 6 W / mK) is formed, irregularities of maximum 40 μm are formed, and the sprayed insulating film and the base are brought into contact with each other using silicone grease. Even in this case, it has been confirmed that the thermal resistance in the film and the thermal resistance due to the irregularities on the surface of the thermal spray insulating film are almost the same. For this reason, the unevenness | corrugation of the surface of a thermal spray insulation film cannot be disregarded, when reducing a thermal resistance.

本発明は上記点に鑑みて、ヒートシンクの裏面に配置されると共に樹脂部から露出させられる溶射絶縁膜を含む絶縁シート材の表面の凹凸による熱抵抗の増加を抑制することにより放熱性を高められる樹脂封止型半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention can improve heat dissipation by suppressing an increase in thermal resistance due to irregularities on the surface of an insulating sheet material that is disposed on the back surface of the heat sink and is exposed from the resin portion. An object of the present invention is to provide a resin-encapsulated semiconductor device and a manufacturing method thereof.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、パワー素子が形成された半導体チップ（２）で発生した熱を該半導体チップ（２）に接合したヒートシンク（３）に伝えて放出させる樹脂封止型半導体装置において、平坦面を有する金属板（６ａ）および該金属板（６ａ）のうちの平坦面と反対側に形成された溶射絶縁膜（６ｂ）を含み、金属板（６ａ）よりも溶射絶縁膜（６ｂ）側をヒートシンク（３）側に向けて配置された絶縁シート材（６）を備え、半導体チップ（２）やヒートシンク（３）および絶縁シート材（６）を封止する樹脂部（７）から絶縁シート材（６）における金属板（６ａ）の平坦面を露出させた構造とすることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the heat generated in the semiconductor chip (2) on which the power element is formed is transferred to the heat sink (3) bonded to the semiconductor chip (2) and released. The resin-encapsulated semiconductor device includes a metal plate (6a) including a metal plate (6a) having a flat surface and a sprayed insulating film (6b) formed on the opposite side of the metal plate (6a). The insulating sheet material (6) is arranged with the thermal spray insulating film (6b) side facing the heat sink (3) side, and the semiconductor chip (2), the heat sink (3) and the insulating sheet material (6) are sealed. It is characterized by having a structure in which the flat surface of the metal plate (6a) in the insulating sheet material (6) is exposed from the resin portion (7) to be performed.

このように、溶射絶縁膜（６ｂ）の表面を直接露出させるのではなく、金属板（６ａ）を露出させた構造としている。この金属板（６ａ）の露出させられた面は平坦面となっているため、シリコングリースなどを介して冷却器の基台などに接続したときに、従来のように溶射絶縁膜に接続する場合と比較して、金属板（６ａ）との接合箇所での接触熱抵抗を大幅に低下させることが可能となる。   As described above, the surface of the thermal spray insulating film (6b) is not directly exposed, but the metal plate (6a) is exposed. Since the exposed surface of the metal plate (6a) is a flat surface, when it is connected to the base of the cooler via silicon grease or the like, it is connected to the thermal spray insulating film as in the past. Compared with, it becomes possible to reduce the contact thermal resistance in a joining location with a metal plate (6a) significantly.

請求項２に記載の発明では、溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射金属膜（６ｃ）を備え、溶射金属膜（６ｃ）とヒートシンク（３）とがはんだ（１０）を介して接合されていることを特徴としている。   In the invention of claim 2, the sprayed metal film (6c) is provided on the surface of the sprayed insulating film (6b), and the sprayed metal film (6c) and the heat sink (3) are joined via the solder (10). It is characterized by being.

このように、溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射金属膜（６ｃ）を備え、溶射金属膜（６ｃ）およびはんだ（１０）を介して溶射絶縁膜（６ｂ）がヒートシンク（３）に接合される構造とすることができる。   As described above, the surface of the thermal spraying insulating film (6b) is provided with the thermal spraying metal film (6c), and the thermal spraying insulating film (6b) is bonded to the heat sink (3) via the thermal spraying metal film (6c) and the solder (10). It can be set as a structure.

請求項３に記載の発明では、溶射金属膜（６ｃ）は、溶射絶縁膜（６ｂ）よりも小さな寸法で形成され、該溶射金属膜（６ｃ）の外縁が溶射絶縁膜（６ｂ）の外縁よりも内側に配置されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 3, the sprayed metal film (6c) is formed with a smaller size than the sprayed insulating film (6b), and the outer edge of the sprayed metal film (6c) is more than the outer edge of the sprayed insulating film (6b). Is also arranged inside.

樹脂部（７）と絶縁シート材（６）との熱膨張係数差により、その界面で剥離し易くなる。そして、剥離した場合、溶射金属膜（６ｃ）が溶射絶縁膜（６ｂ）の表面全面に形成されていると、金属板（６ａ）と溶射金属膜（６ｃ）との間の距離が溶射絶縁膜（６ｂ）の厚み分しか無くなり、絶縁できなくなって直ぐに特性に影響してしまう。このため、溶射金属膜（６ｃ）を溶射絶縁膜（６ｂ）よりも小さくすることで、溶射金属膜（６ｃ）と溶射絶縁膜（６ｂ）の寸法差分だけ金属板（６ａ）と溶射金属膜（６ｃ）との間の距離を稼ぐことが可能となり、仮に絶縁シート材（６）と樹脂部（７）との界面で剥離が生じても絶縁を確保でき、特性に影響することを抑制することが可能となる。   Due to the difference in thermal expansion coefficient between the resin part (7) and the insulating sheet material (6), the resin part (7) is easily peeled off at the interface. When the thermal spray metal film (6c) is formed on the entire surface of the thermal spray insulation film (6b), the distance between the metal plate (6a) and the thermal spray metal film (6c) becomes the thermal spray insulation film. Only the thickness of (6b) is lost, and the characteristics are immediately affected when insulation cannot be achieved. For this reason, by making the thermal spray metal film (6c) smaller than the thermal spray insulation film (6b), the metal plate (6a) and the thermal spray metal film (by the dimensional difference between the thermal spray metal film (6c) and the thermal spray insulation film (6b) ( 6c) can be gained, and even if peeling occurs at the interface between the insulating sheet material (6) and the resin part (7), insulation can be secured and the influence on the characteristics can be suppressed. Is possible.

請求項４に記載の発明では、溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射はんだ膜を備え、溶射絶縁膜（６ｂ）とヒートシンク（３）とが溶射はんだ膜を溶融させたはんだ（１０）を介して接合されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 4, a thermal spraying solder film is provided on the surface of the thermal spraying insulating film (6b), and the thermal spraying insulating film (6b) and the heat sink (3) are interposed via solder (10) obtained by melting the thermal spraying solder film. It is characterized by being joined together.

このように、溶融絶縁膜（６ｂ）が溶射はんだ膜を溶融させたはんだ（１０）を介してヒートシンク（３）に接合される構造とすることもできる。このような構造では、溶射絶縁膜（６ｂ）とはんだ（１０）との界面は溶射絶縁膜（６ｂ）の表面の凹凸を用いたアンカー効果による密着、はんだ（１０）とヒートシンク（３）とは金属拡散による拡散接合による密着が図られる。このため、溶射金属膜（６ｃ）を備えなくても、金属板（６ａ）の裏面を露出させることによる熱抵抗の低減を図ることができる樹脂封止型半導体装置を構成することが可能となる。これにより、溶射金属膜（６ｃ）を備えなくても済み、その分、熱抵抗を更に低下させられると共に、製造プロセスの簡略化などを図ることができる。   Thus, it can also be set as the structure where a fusion | melting insulating film (6b) is joined to a heat sink (3) through the solder (10) which fuse | melted the sprayed solder film. In such a structure, the interface between the thermal spray insulating film (6b) and the solder (10) is adhered by the anchor effect using the unevenness of the surface of the thermal spray insulating film (6b), and the solder (10) and the heat sink (3) are Adhesion by diffusion bonding by metal diffusion is achieved. For this reason, it becomes possible to constitute a resin-sealed semiconductor device capable of reducing the thermal resistance by exposing the back surface of the metal plate (6a) without providing the sprayed metal film (6c). . Thereby, it is not necessary to provide the sprayed metal film (6c), and accordingly, the thermal resistance can be further reduced, and the manufacturing process can be simplified.

請求項５に記載の発明では、金属板（６ａ）と溶射絶縁膜（６ｂ）とが同寸法とされていることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is characterized in that the metal plate (6a) and the thermal spray insulating film (6b) have the same dimensions.

このように、金属板（６ａ）と溶射絶縁膜（６ｂ）に関しては同寸法とすることができる。このため、金属板（６ａ）に直接絶縁膜を溶射することで、溶射絶縁膜（６ｂ）を形成することができる。   Thus, the metal plate (6a) and the thermal spray insulating film (6b) can have the same dimensions. For this reason, the thermal spray insulation film (6b) can be formed by spraying the insulation film directly on the metal plate (6a).

請求項６に記載の発明では、溶射絶縁膜（６ｂ）は、ヒートシンク（３）のうち半導体チップ（２）が配置される表面と反対側となる裏面に対して溶射されて形成されており、金属板（６ａ）と溶射絶縁膜（６ｂ）とがはんだ（６ｄ、６ｅ）を介して接合されていることを特徴としている。   In the invention of claim 6, the thermal spray insulating film (6b) is formed by thermal spraying on the back surface of the heat sink (3) opposite to the surface on which the semiconductor chip (2) is disposed, The metal plate (6a) and the thermal spray insulating film (6b) are characterized by being joined via solder (6d, 6e).

このように、ヒートシンク（３）に対して溶射絶縁膜（６ｂ）を形成しておくと共に、溶射絶縁膜（６ｂ）の表面にはんだ（６ｄ）を形成しておき、金属板（６ａ）と溶射絶縁膜（６ｂ）とがはんだ（６ｄ）を介して接続された構造とすることもできる。   In this way, the thermal spray insulating film (6b) is formed on the heat sink (3), and the solder (6d) is formed on the surface of the thermal spray insulating film (6b), and the metal plate (6a) and the thermal spray are formed. A structure in which the insulating film (6b) is connected via the solder (6d) can also be used.

この場合、請求項７に記載したように、ヒートシンク（３）の裏面を、該ヒートシンク（３）の中央部の厚みが厚く、かつ、中央部の周囲を囲む外縁部が中央部よりも薄くなるようにすることで凸形状とした段付形状とし、該ヒートシンク（３）の段付形状部分を含めて溶射絶縁膜（６ｄ）を形成することができる。   In this case, as described in claim 7, on the back surface of the heat sink (3), the thickness of the central portion of the heat sink (3) is thick, and the outer edge portion surrounding the periphery of the central portion is thinner than the central portion. By doing so, it is possible to form a stepped shape which is a convex shape, and to form the thermal spray insulating film (6d) including the stepped shape portion of the heat sink (3).

請求項８ないし１５に記載の発明は、上記各請求項に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものである。   The invention described in claims 8 to 15 relates to a method of manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device described in each of the above claims.

具体的には、請求項８に記載の発明では、金属板（６ａ）を用意し、該金属板（６ａ）の平坦面とは反対側の表面に凹凸を形成する工程と、金属板（６ａ）の凹凸を形成した表面に溶射絶縁膜（６ｂ）を形成する工程と、溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射金属膜（６ｃ）を形成することにより、金属板（６ａ）と溶射絶縁膜（６ｂ）および溶射金属膜（６ｃ）を含む構造によって絶縁シート材（６）を構成する工程と、絶縁シート材（６）における溶射金属膜（６ｃ）の表面にはんだ箔を配置した後、該はんだ箔の上にヒートシンク（３）を配置し、真空リフローにてはんだ箔を溶融したはんだ（１０）によって絶縁シート材（６）とヒートシンク（３）とを接合する工程と、を含んでいることを特徴としている。このような製造方法により、請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。   Specifically, in the invention described in claim 8, a step of preparing a metal plate (6a), forming irregularities on the surface opposite to the flat surface of the metal plate (6a), and a metal plate (6a) ) And forming a thermal spray insulating film (6b) on the surface having the irregularities formed thereon, and forming a thermal spray metal film (6c) on the surface of the thermal spray insulating film (6b), thereby forming the metal plate (6a) and the thermal spray insulating film. (6b) and the step of configuring the insulating sheet material (6) with a structure including the sprayed metal film (6c), and after placing the solder foil on the surface of the sprayed metal film (6c) in the insulating sheet material (6), Placing the heat sink (3) on the solder foil and joining the insulating sheet material (6) and the heat sink (3) with the solder (10) obtained by melting the solder foil by vacuum reflow. It is characterized by. With such a manufacturing method, the resin-encapsulated semiconductor device according to claim 2 can be manufactured.

この場合、請求項９に記載したのように、溶射金属膜（６ｃ）を形成することで絶縁シート材（６）を構成する工程では、溶射金属膜（６ｃ）を溶射絶縁膜（６ｂ）よりも小さな寸法で形成し、該溶射金属膜（６ｃ）の外縁が溶射絶縁膜（６ｂ）の外縁よりも内側に配置されるようにすると、請求項３に記載の樹脂封止型半導体装置を製造できる。   In this case, as described in claim 9, in the step of forming the insulating sheet material (6) by forming the sprayed metal film (6c), the sprayed metal film (6c) is formed from the sprayed insulating film (6b). The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 3, wherein the outer periphery of the sprayed metal film (6c) is arranged inside the outer edge of the sprayed insulating film (6b). it can.

また、請求項１０に記載の発明では、金属板（６ａ）を用意し、該金属板（６ａ）の平坦面とは反対側の表面に凹凸を形成する工程と、金属板（６ａ）の凹凸を形成した表面に溶射絶縁膜（６ｂ）を形成することにより絶縁シート材（６）を構成する工程と、絶縁シート材（６）における溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射はんだ膜を配置した後、該溶射はんだ膜の上にヒートシンク（３）を配置し、真空リフローにて溶射はんだ膜を溶融したはんだ（１０）によって絶縁シート材（６）とヒートシンク（３）とを接合する工程と、を含んでいることを特徴としている。このような製造方法により、請求項４に記載の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。   In the invention according to claim 10, a step of preparing the metal plate (6a) and forming irregularities on the surface opposite to the flat surface of the metal plate (6a), and the irregularities of the metal plate (6a) are provided. The step of forming the insulating sheet material (6) by forming the thermal spray insulating film (6b) on the surface on which the thermal spraying is formed, and the thermal spray solder film is disposed on the surface of the thermal spray insulating film (6b) in the insulating sheet material (6) Thereafter, a step of disposing the heat sink (3) on the sprayed solder film and joining the insulating sheet material (6) and the heat sink (3) with solder (10) obtained by melting the sprayed solder film by vacuum reflow; It is characterized by containing. With such a manufacturing method, the resin-encapsulated semiconductor device according to claim 4 can be manufactured.

請求項１１に記載の発明では、金属板（６ａ）の表面に凹凸を形成する工程では、プレス加工にて凹凸を形成することを特徴としている。   The invention according to claim 11 is characterized in that in the step of forming irregularities on the surface of the metal plate (6a), irregularities are formed by press working.

金属板（６ａ）の表面に凹凸を形成するには、例えばプレス加工、ブラスト処理などを用いることができるが、ブラスト処理の場合には金属板（６ａ）に反りが発生する。このため、プレス加工とすることにより、金属板（６ａ）の反りを抑制することができる。   In order to form irregularities on the surface of the metal plate (6a), for example, press working or blasting can be used, but in the case of blasting, the metal plate (6a) is warped. For this reason, the curvature of a metal plate (6a) can be suppressed by carrying out press work.

請求項１２に記載の発明では、ヒートシンク（３）の表面にはんだ（９）を介して半導体チップ（２）を接合する工程を含み、絶縁シート材（６）とヒートシンク（３）とをはんだ（１０）で接合する工程と、ヒートシンク（３）と半導体チップ（２）をはんだ（９）で接合する工程とを同時に行うことを特徴としている。   The invention according to claim 12 includes the step of joining the semiconductor chip (2) to the surface of the heat sink (3) via the solder (9), and the insulating sheet material (6) and the heat sink (3) are soldered ( 10) and the step of joining the heat sink (3) and the semiconductor chip (2) with solder (9) are performed simultaneously.

このように、２箇所のはんだ接合を同時に行うことで、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。   Thus, it becomes possible to simplify a manufacturing process by performing soldering of two places simultaneously.

請求項１３に記載の発明では、ヒートシンク（３）として、中央部の厚みが厚く、かつ、中央部の周囲を囲む外縁部が中央部よりも薄くされることで、裏面が凸形状とされた段付形状のものを用意する工程と、ヒートシンク（３）における凸形状とされた裏面全面に対して溶射絶縁膜（６ｂ）を形成する工程と、溶射絶縁膜（６ｂ）のうちヒートシンク（３）における凸形状とされた部分に形成された部分をはんだディップ槽に浸し、該溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に第１はんだ（６ｄ）を形成する工程と、金属板（６ａ）と溶射絶縁膜（６ｂ）を第１はんだ（６ｄ）を介して接合する工程と、を含んでいることを特徴としている。   In the invention according to claim 13, as the heat sink (3), the thickness of the central part is thick, and the outer edge surrounding the periphery of the central part is made thinner than the central part, so that the back surface has a convex shape. A step of preparing a stepped shape, a step of forming a thermal spray insulating film (6b) on the entire back surface of the heat sink (3), and a heat sink (3) of the thermal spray insulating film (6b). A step of immersing the part formed in the convex part in the solder dip bath to form the first solder (6d) on the surface of the thermal spray insulation film (6b), the metal plate (6a) and the thermal spray insulation film And (6b) through a first solder (6d).

このような製造方法により、請求項６に記載の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。   With such a manufacturing method, the resin-encapsulated semiconductor device according to claim 6 can be manufactured.

請求項１４に記載の発明では、金属板（６ａ）のうち、平坦面と反対側の面に対して第２はんだ（６ｅ）を形成する工程と、第２はんだ（６ｅ）を形成した金属板（６ａ）と、第１はんだ（６ｄ）が表面に形成された溶射絶縁膜（６ｂ）とを、第１、第２はんだ（６ｄ、６ｅ）を介して接合する工程と、を含んでいることを特徴としている。   In invention of Claim 14, the process which forms 2nd solder (6e) with respect to the surface on the opposite side to a flat surface among metal plates (6a), and the metal plate which formed 2nd solder (6e) (6a) and a step of joining the sprayed insulating film (6b) having the first solder (6d) formed thereon via the first and second solders (6d, 6e). It is characterized by.

このような製造方法により、請求項７に記載の樹脂封止型半導体装置を製造することができる。   With such a manufacturing method, the resin-encapsulated semiconductor device according to claim 7 can be manufactured.

請求項１５に記載の発明では、第１はんだ（６ｄ）を溶射絶縁膜（６ｂ）に形成する工程と、第２はんだ（６ｅ）を金属板（６ａ）に形成する工程では、超音波を印加して第１、第２はんだ（６ｄ、６ｅ）を形成することを特徴としている。   In the invention described in claim 15, ultrasonic waves are applied in the step of forming the first solder (6d) on the thermal spray insulating film (6b) and the step of forming the second solder (6e) on the metal plate (6a). Then, the first and second solders (6d, 6e) are formed.

溶射絶縁膜（６ｂ）がセラミック材料等で構成される場合、第１はんだ（６ｄ）が接合し難い。このため、超音波を印加することで、第１はんだ（６ｄ）の接合性を改善することができる。同様に、金属板（６ａ）に対しても第２はんだ（６ｅ）が接合し難いものであれば、超音波を印加することで、第２はんだ（６ｅ）の接合性を改善することができる。   When the thermal spray insulating film (6b) is made of a ceramic material or the like, the first solder (6d) is difficult to join. For this reason, the joining property of the first solder (6d) can be improved by applying ultrasonic waves. Similarly, if the second solder (6e) is difficult to join to the metal plate (6a), the joining property of the second solder (6e) can be improved by applying ultrasonic waves. .

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。1 is a cross-sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device 1 according to a first embodiment of the present invention. 図１に示す樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the resin-encapsulated semiconductor device 1 shown in FIG. 本発明の第２実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。It is sectional drawing of the resin sealing type semiconductor device 1 concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態で説明する樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the manufacturing process of the resin sealing type semiconductor device 1 demonstrated in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。It is sectional drawing of the resin sealing type semiconductor device 1 concerning 4th Embodiment of this invention. 図５に示す樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the resin-encapsulated semiconductor device 1 shown in FIG. 5.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。以下、この図を参照して、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１について説明する。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device 1 according to the present embodiment. Hereinafter, with reference to this figure, the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment will be described.

図１に示されるように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、半導体素子が形成された半導体チップ２、ヒートシンク３、リード（第１、第２リード）４、５、絶縁シート材６および樹脂部７などによって構成されている。   As shown in FIG. 1, a resin-encapsulated semiconductor device 1 according to this embodiment includes a semiconductor chip 2 on which semiconductor elements are formed, a heat sink 3, leads (first and second leads) 4 and 5, and an insulating sheet material. 6 and the resin portion 7.

半導体チップ２は、半導体素子として、駆動時に発熱するＩＧＢＴなどのパワー素子が形成されたものである。このため、ヒートシンク３を介して放熱を行うことで、半導体チップ２の過昇温を抑制している。例えば、半導体チップ２は、紙面上側から見たときの上面寸法が１０ｍｍ□、厚さが０．２ｍｍで構成されており、表面側がボンディングワイヤ８を通じてリード４に電気的に接続されていると共に、裏面側がはんだ９を介してヒートシンク３に搭載されることでヒートシンク３と電気的に接続されている。   The semiconductor chip 2 is a semiconductor element in which a power element such as an IGBT that generates heat during driving is formed. For this reason, the excessive temperature rise of the semiconductor chip 2 is suppressed by radiating heat through the heat sink 3. For example, the semiconductor chip 2 is configured with an upper surface dimension of 10 mm □ and a thickness of 0.2 mm when viewed from the upper side of the paper, and the surface side is electrically connected to the lead 4 through the bonding wire 8. The back surface side is electrically connected to the heat sink 3 by being mounted on the heat sink 3 via the solder 9.

ヒートシンク３は、例えば銅（Ｃｕ）などの熱伝導率が高い金属板にて構成されている。例えば、ヒートシンク３は、紙面上側から見たときの上面寸法が２０ｍｍ□、厚さが２ｍｍとされている。このヒートシンク３の中央位置に半導体チップ２が配置されている。   The heat sink 3 is composed of a metal plate having a high thermal conductivity such as copper (Cu). For example, the heat sink 3 has an upper surface dimension of 20 mm □ and a thickness of 2 mm when viewed from the upper side of the drawing. The semiconductor chip 2 is arranged at the center position of the heat sink 3.

リード４、５は、半導体チップ２に形成されたパワー素子を樹脂部７よりも外部において電気的に接続するための電極端子となるものであり、パワー素子の各部と電気的に接続されている。例えば、パワー素子がＩＧＢＴである場合には、リード４がＩＧＢＴにおけるゲート電極とボンディングワイヤ８を介して電気的に接続され、リード５がＩＧＢＴにおけるコレクタ電極とヒートシンク３を介して電気的に接続された構造とされる。   The leads 4 and 5 serve as electrode terminals for electrically connecting the power element formed on the semiconductor chip 2 outside the resin portion 7 and are electrically connected to each part of the power element. . For example, when the power element is an IGBT, the lead 4 is electrically connected to the gate electrode of the IGBT via the bonding wire 8 and the lead 5 is electrically connected to the collector electrode of the IGBT via the heat sink 3. Structure.

なお、図１中では図示されていないが、ＩＧＢＴにおけるエミッタ電極と電気的に接続されるリードも備えられており、リード４を通じてゲート電圧が制御されると、リード５や図示しないリードを通じてコレクタ−エミッタ間に電流が流されることで、パワー素子によるスイッチング動作が行えるように構成されている。   Although not shown in FIG. 1, a lead electrically connected to the emitter electrode of the IGBT is also provided. When the gate voltage is controlled through the lead 4, the collector is connected through the lead 5 or a lead (not shown). It is configured such that a switching operation by the power element can be performed by passing a current between the emitters.

絶縁シート材６は、ヒートシンク３における半導体チップ２が搭載された面の反対側の面である裏面側に備えられている。絶縁シート材６は、金属板としてのアルミニウム板（以下、Ａｌ板という）６ａと、溶射絶縁膜としての溶射アルミナ膜６ｂおよび溶射金属膜としての溶射銅膜６ｃを備えた構造とされている。   The insulating sheet material 6 is provided on the back surface side which is the surface opposite to the surface on which the semiconductor chip 2 is mounted in the heat sink 3. The insulating sheet material 6 has a structure including an aluminum plate (hereinafter referred to as an Al plate) 6a as a metal plate, a sprayed alumina film 6b as a sprayed insulating film, and a sprayed copper film 6c as a sprayed metal film.

Ａｌ板６ａは、例えば紙面上側から見たときの上面寸法が２６ｍｍ□、厚さが０．５ｍｍとされており、表面側に溶射アルミナ膜６ｂが形成され、裏面側が樹脂部７から露出させられる。このＡｌ板６ａの裏面側は、圧延などによる板製作時と同様、凹凸がほとんど形成されておらず、平坦面となっている。この平坦面とされたＡｌ板６ａの裏面側がシリコングリーズ等を介して図示しない冷却器の基台に接続されることで、ヒートシンク３を通じて伝えられた半導体チップ２の熱がＡｌ板６ａから更に冷却器に伝えられ、放熱させられるようになっている。一方、Ａｌ板６ａの表面側は、平坦面とされていても構わないが、図示しない凹凸が形成されており、凹凸によるアンカー効果によって、溶射アルミナ膜６ｂとの接合性が高められている。これにより、溶射アルミナ膜６ｂの剥離が抑制されている。   The Al plate 6a has, for example, an upper surface dimension of 26 mm □ and a thickness of 0.5 mm when viewed from the upper side of the paper, the sprayed alumina film 6b is formed on the front surface side, and the back surface side is exposed from the resin portion 7. . The back surface side of the Al plate 6a is a flat surface with almost no unevenness, as in the case of plate production by rolling or the like. The back surface side of the flat Al plate 6a is connected to a base of a cooler (not shown) via silicon grease or the like, so that the heat of the semiconductor chip 2 transmitted through the heat sink 3 is further cooled from the Al plate 6a. It is transmitted to the vessel and can be dissipated. On the other hand, the surface side of the Al plate 6a may be a flat surface, but unevenness (not shown) is formed, and the bondability with the sprayed alumina film 6b is enhanced by the anchor effect due to the unevenness. Thereby, peeling of the sprayed alumina film 6b is suppressed.

溶射アルミナ膜６ｂは、Ａｌ板６ａの表面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を溶射することによって形成されている。この溶射アルミナ膜６ｂは、例えばＡｌ板６ａの表面全面に形成されることで、上面寸法が２６ｍｍ□とされている。溶射アルミナ膜６ｂの厚さは任意であるが、厚すぎると熱抵抗が増大するため、ここでは厚さを例えば０．１５ｍｍとしている。 The sprayed alumina film 6b is formed by spraying alumina (Al 2 O 3 ) on the surface of the Al plate 6a. The sprayed alumina film 6b is formed on the entire surface of the Al plate 6a, for example, so that the upper surface dimension is 26 mm □. The thickness of the sprayed alumina film 6b is arbitrary, but if it is too thick, the thermal resistance increases. Therefore, the thickness is set to 0.15 mm, for example.

溶射銅膜６ｃは、溶射アルミナ膜６ｂの表面に銅を溶射することによって形成されている。この溶射銅膜６ｃは、寸法がＡｌ板６ａおよび溶射アルミナ膜６ｂよりも一回り小さく形成され、溶射銅膜６ｃの外縁が溶射アルミナ膜６ｂの外縁よりも内側に配置されている。ここでは、例えば溶射銅膜６ｃの外縁が溶射アルミナ膜６ｂの外縁よりも２ｍｍずつ等間隔内側に配置されるように、例えば上面寸法が２２ｍｍ□とされている。この溶射銅膜６ｃの厚さも任意であるが、ここでは例えば０．１ｍｍとしている。   The sprayed copper film 6c is formed by spraying copper on the surface of the sprayed alumina film 6b. The sprayed copper film 6c is formed to be slightly smaller in size than the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6b, and the outer edge of the sprayed copper film 6c is disposed inside the outer edge of the sprayed alumina film 6b. Here, for example, the upper surface dimension is set to 22 mm □ so that the outer edge of the sprayed copper film 6c is arranged at an inner distance of 2 mm from the outer edge of the sprayed alumina film 6b. Although the thickness of this sprayed copper film 6c is also arbitrary, it is 0.1 mm here, for example.

このように、絶縁シート材６は、Ａｌ板６ａと溶射アルミナ膜６ｂおよび溶射銅膜６ｃの積層構造にて構成されている。この絶縁シート材６は、導体であるＡｌ板６ａと溶射銅膜６ｃの間に絶縁膜となる溶射アルミナ膜６ｂが備えられていることから、Ａｌ板６ａと溶射銅膜６ｃとの間が絶縁された構造となる。そして、このような絶縁シート材６における溶射銅膜６ｃの表面がはんだ１０を介してヒートシンク３の裏面と接合されている。   Thus, the insulating sheet material 6 is configured by a laminated structure of the Al plate 6a, the sprayed alumina film 6b, and the sprayed copper film 6c. This insulating sheet material 6 is provided with a sprayed alumina film 6b serving as an insulating film between the Al plate 6a serving as a conductor and the sprayed copper film 6c, so that the Al plate 6a and the sprayed copper film 6c are insulated from each other. It becomes the structure made. The surface of the sprayed copper film 6 c in the insulating sheet material 6 is joined to the back surface of the heat sink 3 via the solder 10.

樹脂部７は、リード４、５の一端とＡｌ板６ａの裏面側を露出させ、かつ、その他の部分を覆うように、樹脂成形によって形成されたものである。樹脂部７を構成する樹脂は、例えばシリカを内在させることで１４ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有したものとされ、ヒートシンク３の熱膨張係数に合わせ込まれている。このため、熱膨張や熱収縮が生じても、ヒートシンク３と樹脂部７との間での歪みが抑制され、これらの間の剥離が発生し難くなるようにされている。   The resin part 7 is formed by resin molding so as to expose one end of the leads 4 and 5 and the back side of the Al plate 6a and to cover the other part. The resin constituting the resin portion 7 has a thermal expansion coefficient of 14 ppm / ° C. by incorporating silica, for example, and is adjusted to the thermal expansion coefficient of the heat sink 3. For this reason, even if thermal expansion or thermal contraction occurs, distortion between the heat sink 3 and the resin portion 7 is suppressed, and separation between them is less likely to occur.

以上のように構成された本実施形態の樹脂封止型半導体装置１では、溶射アルミナ膜６ｂの表面を直接露出させるのではなく、Ａｌ板６ａの裏面を露出させた構造としている。このＡｌ板６ａの裏面は平坦面となっているため、シリコングリースなどを介して冷却器の基台などに接続したときに、従来のように溶射アルミナ膜に接続する場合と比較して、Ａｌ板６ａとの接合箇所での接触熱抵抗を大幅に低下させることが可能となる。   In the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment configured as described above, the surface of the sprayed alumina film 6b is not directly exposed, but the back surface of the Al plate 6a is exposed. Since the back surface of the Al plate 6a is a flat surface, when it is connected to the base of the cooler via silicon grease or the like, it is compared with the case of connecting to the sprayed alumina film as in the prior art. It is possible to significantly reduce the contact thermal resistance at the joint with the plate 6a.

参考として、本発明者らが実験を行ったところ、従来のように溶射アルミナ膜に対してシリコングリースを介して冷却器を接続するような構造とされる場合には、溶射アルミナ膜の凹凸による熱抵抗に加えて溶射アルミナ膜の膜厚に依存して熱抵抗が増大することを確認した。例えば、本実施形態と同様に溶射アルミナ膜の膜厚を０．１５ｍｍとした場合、凹凸による熱抵抗を１００とすると、溶射アルミナ膜の膜厚に依存する熱抵抗も１００となり、熱抵抗が合計２００になった。   As a reference, when the present inventors conducted an experiment, when the structure is such that a cooler is connected to the sprayed alumina film via silicon grease as in the prior art, it depends on the unevenness of the sprayed alumina film. It was confirmed that the thermal resistance increased depending on the film thickness of the sprayed alumina film in addition to the thermal resistance. For example, when the film thickness of the sprayed alumina film is 0.15 mm as in the present embodiment, if the thermal resistance due to unevenness is 100, the thermal resistance depending on the film thickness of the sprayed alumina film is also 100, and the total thermal resistance is 200.

一方、本実施形態の構造の場合、Ａｌ板６ａの熱伝導率が２３６Ｗ／ｍＫ、溶射アルミナ膜６ｂの熱伝導率が６Ｗ／ｍＫ、溶射銅膜６ｃの熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ、はんだ１０の熱伝導率が６５Ｗ／ｍＫとなる。このため、Ａｌ板６ａ、溶射銅膜６ｃおよびはんだ１０の各熱伝導率が溶射アルミナ膜６ｂの熱伝導率と比べて十分に小さいとは言え、その分、熱抵抗が増加することになる。しかしながら、Ａｌ板６ａの裏面が平坦面とされ、凹凸による熱抵抗がほとんど発生しない。このため、Ａｌ板６ａ、溶射銅膜６ｃおよびはんだ１０を備えた分の熱抵抗の増加のみで済み、その熱抵抗は溶射アルミナ膜６ｂの熱抵抗を１００として、Ａｌ板６ａ、溶射銅膜６ｃおよびはんだ１０を備えた分の熱抵抗が２０となり、熱抵抗が合計１２０となった。   On the other hand, in the structure of this embodiment, the thermal conductivity of the Al plate 6a is 236 W / mK, the thermal conductivity of the sprayed alumina film 6b is 6 W / mK, the thermal conductivity of the sprayed copper film 6c is 80 W / mK, and the solder 10 The thermal conductivity is 65 W / mK. For this reason, although each thermal conductivity of the Al plate 6a, the sprayed copper film 6c, and the solder 10 is sufficiently smaller than the thermal conductivity of the sprayed alumina film 6b, the thermal resistance increases accordingly. However, the back surface of the Al plate 6a is a flat surface, and almost no thermal resistance due to the unevenness is generated. For this reason, it is only necessary to increase the thermal resistance of the Al plate 6a, the sprayed copper film 6c, and the solder 10, and the thermal resistance is set to 100 with the thermal resistance of the sprayed alumina film 6b being 100%. In addition, the thermal resistance corresponding to the amount of the solder 10 was 20 and the thermal resistance was 120 in total.

この実験からも、本実施形態のように、裏面が平坦面であるＡｌ板６ａを露出させ、その裏面にてシリコングリース等を介して冷却器に接続する構造とすることで、熱抵抗を大幅に低下させられることが判る。   Also from this experiment, the heat resistance is greatly increased by adopting a structure in which the Al plate 6a whose back surface is flat is exposed and connected to the cooler via silicon grease or the like on the back surface as in this embodiment. It can be seen that

なお、従来のように溶射アルミナ膜の裏面を樹脂部から露出させるような構造において、溶射アルミナ膜を厚めに形成した後で平坦化する処理を行うことで、溶射アルミナ膜の裏面を平坦面とすることも可能である。しかしながら、このような構造とすれば、裏面の凹凸による熱抵抗を低減できるものの、硬い溶射アルミナ膜を平坦化するという煩雑な工程が必要になる。このため、本実施形態のように、Ａｌ板６ａの裏面の平坦面を用いることで、溶射アルミナ膜を平坦化するという煩雑な工程を行わなくても、熱抵抗の低減を図ることが可能となるという効果も得られる。   In the conventional structure in which the back surface of the sprayed alumina film is exposed from the resin portion, the back surface of the sprayed alumina film is made flat by performing a process of flattening after forming the sprayed alumina film thick. It is also possible to do. However, such a structure can reduce the thermal resistance due to the unevenness of the back surface, but requires a complicated process of flattening the hard sprayed alumina film. For this reason, as in this embodiment, by using the flat surface on the back surface of the Al plate 6a, the thermal resistance can be reduced without performing a complicated process of flattening the sprayed alumina film. The effect of becoming is also obtained.

さらに、本実施形態では、Ａｌ板６ａと溶射アルミナ膜６ｂに加えて溶射銅膜６ｃも備えた構造としている。溶射銅膜６ｃは、はんだ１０との接合が行えるようにするために溶射アルミナ膜６ｂの表面に形成される。この溶射銅膜６ｃは、Ａｌ板６ａおよび溶射アルミナ膜６ｂと同面積として溶射アルミナ膜６ｂの表面全面に形成されていても良いが、Ａｌ板６ａおよび溶射アルミナ膜６ｂよりも一回り小さい方が好ましい。すなわち、樹脂部７と絶縁シート材６との熱膨張係数差により、その界面で剥離し易くなる。そして、剥離した場合、溶射銅膜６ｃが溶射アルミナ膜６ｂの表面全面に形成されていると、Ａｌ板６ａと溶射銅膜６ｃとの間の距離が溶射アルミナ膜６ｂの厚み分しか無くなり、絶縁できなくなって直ぐに特性に影響してしまう。このため、溶射銅膜６ｃを溶射アルミナ膜６ｂよりも一回り小さくすることで、溶射銅膜６ｃと溶射アルミナ膜６ｂの寸法差分だけＡｌ板６ａと溶射銅膜６ｃとの間の距離を稼ぐことが可能となり、仮に絶縁シート材６と樹脂部７との界面で剥離が生じても絶縁を確保でき、特性に影響することを抑制できる。   Further, in the present embodiment, a structure including a sprayed copper film 6c in addition to the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6b is employed. The thermally sprayed copper film 6c is formed on the surface of the thermally sprayed alumina film 6b so that the solder 10 can be joined. The sprayed copper film 6c may be formed on the entire surface of the sprayed alumina film 6b with the same area as the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6b, but is slightly smaller than the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6b. preferable. That is, due to the difference in thermal expansion coefficient between the resin portion 7 and the insulating sheet material 6, it becomes easy to peel off at the interface. And when it peels, if the sprayed copper film 6c is formed in the whole surface of the sprayed alumina film 6b, the distance between the Al plate 6a and the sprayed copper film 6c will be only the thickness of the sprayed alumina film 6b, and insulation Immediately after it becomes impossible, it affects the characteristics. For this reason, by making the sprayed copper film 6c slightly smaller than the sprayed alumina film 6b, the distance between the Al plate 6a and the sprayed copper film 6c is increased by the dimensional difference between the sprayed copper film 6c and the sprayed alumina film 6b. Therefore, even if peeling occurs at the interface between the insulating sheet material 6 and the resin portion 7, insulation can be ensured and influence on the characteristics can be suppressed.

次に、上記のように構成される本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造方法について説明する。図２は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。   Next, a method for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment.

まず、図２（ａ）に示すように、例えば厚さ０．５ｍｍのＡｌ板６ａを用意する。このとき、Ａｌ板６ａとして、表裏面の両面が平坦面となっているものを用意しても良いが、アンカー効果が得られるように表面に凹凸が形成されたものを用意すると好ましい。Ａｌ板６ａの表面に凹凸を形成するのに、例えばプレス加工、ブラスト処理などを用いることができるが、ブラスト処理の場合にはＡｌ板６ａに反りが発生することから、プレス加工とするのが好ましい。このようなプレス加工を行うことにより、例えば高さ２０μｍ程度のノコギリ刃形状の凹凸を形成することができる。   First, as shown in FIG. 2A, for example, an Al plate 6a having a thickness of 0.5 mm is prepared. At this time, as the Al plate 6a, one having both the front and back surfaces being flat may be prepared, but it is preferable to prepare one having irregularities formed on the surface so as to obtain an anchor effect. For example, press working or blasting can be used to form irregularities on the surface of the Al plate 6a. However, in the case of blasting, warping occurs in the Al plate 6a. preferable. By performing such a pressing process, for example, a sawtooth-shaped unevenness having a height of about 20 μm can be formed.

そして、このようなＡｌ板６ａの表面にアルミナを溶射し、溶射アルミナ膜６ｂを例えば０．１５ｍｍの厚みで形成する。このとき、Ａｌ板６ａの表面に凹凸を形成しておけば、溶射アルミナ膜６ｂが凹凸内に入り込むため、凹凸によるアンカー効果が発揮される。   Then, alumina is sprayed on the surface of the Al plate 6a, and the sprayed alumina film 6b is formed with a thickness of, for example, 0.15 mm. At this time, if irregularities are formed on the surface of the Al plate 6a, the sprayed alumina film 6b enters the irregularities, so that the anchor effect due to the irregularities is exhibited.

続いて、図２（ｂ）に示すように、溶射アルミナ膜６ｂのうち溶射銅膜６ｃの形成予定領域が開口するマスク１１を用いて、銅を溶射し、溶射銅膜６ｃを例えば０．１ｍｍの厚みで形成する。このようにして、絶縁シート材６が形成される。そして、この状態で絶縁シート材６に対して所望の電圧を印加することで、絶縁シート材６の絶縁検査を行う。具体的には、Ａｌ板６ａと溶射銅膜６ｃとの間に例えば１ｋＶの電圧を印加し、大きなリーク電流が発生するか否かをチェックしている。このとき大きなリーク電流が発生していれば、絶縁シート材６の端面において絶縁が確保できていないということを意味する。このようなチェックにより、両不良判定を行うことができる。   Subsequently, as shown in FIG. 2 (b), copper is sprayed using a mask 11 in which a region where the sprayed copper film 6c is to be formed is opened in the sprayed alumina film 6b, and the sprayed copper film 6c is, for example, 0.1 mm. The thickness is formed. In this way, the insulating sheet material 6 is formed. And the insulation test of the insulating sheet material 6 is performed by applying a desired voltage with respect to the insulating sheet material 6 in this state. Specifically, for example, a voltage of 1 kV is applied between the Al plate 6a and the sprayed copper film 6c to check whether a large leak current is generated. If a large leak current is generated at this time, it means that insulation cannot be secured at the end face of the insulating sheet material 6. By such a check, it is possible to determine both defects.

その後、図２（ｃ）に示すように、溶射銅膜６ｃの表面に、ヒートシンク３と同寸法にカットした例えば０．１ｍｍの厚みのＳｎ−Ｃｕ系のはんだ箔を配置したのち、その上にリード５が一体化されたヒートシンク３およびリード４を配置する。ヒートシンク３およびリード４は、図中では切り離されたものとして図示されているが、この段階では固定用のフレームによってこれらが一体化されて保持されているため、リード４をヒートシンク３の表面から浮かせた状態にすることができる。なお、ここではヒートシンク３をリード５と一体化させたものを用いているが、これらを別体とし、はんだ等を介してヒートシンク３とリード５を後で接合するようにしても構わない。   Then, as shown in FIG.2 (c), after arrange | positioning Sn-Cu type | system | group solder foil of thickness of 0.1 mm, for example cut | disconnected to the surface of the sprayed copper film 6c at the same dimension as the heat sink 3, on it The heat sink 3 and the lead 4 in which the lead 5 is integrated are arranged. Although the heat sink 3 and the lead 4 are illustrated as being separated from each other in the drawing, since they are integrated and held by the fixing frame at this stage, the lead 4 is floated from the surface of the heat sink 3. It can be in the state. Here, the heat sink 3 integrated with the lead 5 is used, but these may be separated and the heat sink 3 and the lead 5 may be joined later via solder or the like.

更に、ヒートシンク３の表面上にも半導体チップ２と同寸法のカットした例えば０．１ｍｍのはんだ箔を配置したのち、その上にパワー素子を形成しておいた半導体チップ２を搭載する。このとき、位置ズレを防ぐために、図示しない位置決め用の治具を利用して重ねている。   Furthermore, after a 0.1 mm solder foil having the same dimensions as the semiconductor chip 2 is disposed on the surface of the heat sink 3, the semiconductor chip 2 on which the power element is formed is mounted thereon. At this time, in order to prevent positional deviation, they are stacked using a positioning jig (not shown).

そして、このように各部材をすべて重ねた状態で、ボイド率を低減するために真空リフロー槽に移動させ、真空リフローにてはんだ箔を溶融させる。これにより、溶射銅膜６ｃとヒートシンク３の間がはんだ１０にて接合されると共に、ヒートシンク３と半導体チップ２との間がはんだ９にて接合される。このように、２箇所のはんだ接合を同時に行うことで、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。なお、このときのはんだ９、１０による接合性を良くするために、ヒートシンク３の表裏面にＮｉメッキ処理などを行っておくと好ましい。   And in the state which accumulated all the members in this way, in order to reduce a void rate, it moves to a vacuum reflow tank, and melts solder foil by vacuum reflow. Thereby, the sprayed copper film 6 c and the heat sink 3 are joined by the solder 10, and the heat sink 3 and the semiconductor chip 2 are joined by the solder 9. Thus, it becomes possible to simplify a manufacturing process by performing soldering of two places simultaneously. In addition, in order to improve the bondability by the solders 9 and 10 at this time, it is preferable to perform Ni plating processing etc. on the front and back of the heat sink 3.

最後に、図２（ｄ）に示すように、半導体チップ２の所望箇所とリード４とをボンディングワイヤ８にて電気的に接続したのち、成形型内においてモールド樹脂による樹脂成形を行う。これにより、樹脂部７にて、半導体チップ２、ヒートシンク３、絶縁シート材６におけるＡｌ板６ａの裏面以外の部分およびリード４、５の一部を封止する。そして、図示していないが、リード４を固定用のフレームから切断することで、リード４がヒートシンク３から電気的に接触しない構造とできる。このようにして、図１に示した本実施形態の樹脂封止型半導体装置１が完成する。   Finally, as shown in FIG. 2D, after a desired portion of the semiconductor chip 2 and the lead 4 are electrically connected by a bonding wire 8, resin molding is performed with a molding resin in a molding die. Thus, the resin portion 7 seals the semiconductor chip 2, the heat sink 3, the insulating sheet material 6 other than the back surface of the Al plate 6 a and the leads 4 and 5. Although not shown, the lead 4 can be cut from the fixing frame so that the lead 4 does not come into electrical contact with the heat sink 3. In this way, the resin-encapsulated semiconductor device 1 of this embodiment shown in FIG. 1 is completed.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、第１実施形態に対して溶射銅膜６ｃを無くしたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment is different from the first embodiment because the sprayed copper film 6c is eliminated from the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment. Only the part will be described.

図３は、本実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。この図に示されるように、本実施形態では、Ａｌ板６ａの表面に溶射アルミナ膜６ｂが形成され、その上に直接溶射はんだ膜にて構成されたはんだ１０が形成されている。そして、はんだ１０を介して溶射アルミナ膜６ｂとヒートシンク３とが接合されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the resin-encapsulated semiconductor device 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, in the present embodiment, a sprayed alumina film 6b is formed on the surface of an Al plate 6a, and a solder 10 composed of a directly sprayed solder film is formed thereon. The sprayed alumina film 6 b and the heat sink 3 are joined via the solder 10.

このような構造では、溶射アルミナ膜６ｂとはんだ１０との界面は溶射アルミナ膜６ｂの表面の凹凸を用いたアンカー効果による密着、はんだ１０とヒートシンク３とは金属拡散による拡散接合による密着が図られる。このため、第１実施形態で用いていた溶射銅膜６ｃを備えなくても、Ａｌ板６ａの裏面を露出させることによる熱抵抗の低減が図れる樹脂封止型半導体装置１を構成することが可能となる。これにより、溶射銅膜６ｃを備えなくても済み、その分、熱抵抗を更に低下させられると共に、製造プロセスの簡略化などを図ることができる。   In such a structure, the interface between the sprayed alumina film 6b and the solder 10 is adhered by an anchor effect using the unevenness of the surface of the sprayed alumina film 6b, and the solder 10 and the heat sink 3 are adhered by diffusion bonding by metal diffusion. . For this reason, even if it does not have the sprayed copper film 6c used in the first embodiment, it is possible to configure the resin-encapsulated semiconductor device 1 that can reduce the thermal resistance by exposing the back surface of the Al plate 6a. It becomes. Thereby, it is not necessary to provide the sprayed copper film 6c, and accordingly, the thermal resistance can be further reduced, and the manufacturing process can be simplified.

なお、本構造では、ヒートシンク３よりもはんだ１０の寸法が大きいと、溶射アルミナ膜６ｂからはんだ１０が剥離し易くなるため、はんだ１０の寸法をヒートシンク３と同じもしくは小さくすると好適である。   In this structure, if the size of the solder 10 is larger than that of the heat sink 3, the solder 10 is easily peeled off from the sprayed alumina film 6b. Therefore, it is preferable that the size of the solder 10 is the same as or smaller than that of the heat sink 3.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して樹脂封止型半導体装置１の製造方法を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the manufacturing method of the resin-encapsulated semiconductor device 1 is changed with respect to the first embodiment. The other aspects are the same as those in the first embodiment, and therefore, different parts from the first embodiment. Only explained.

図４は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。この図を参照して、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造方法について説明する。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment. With reference to this figure, the manufacturing method of the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment will be described.

まず、図４（ａ）の工程において、図２（ａ）と同様に表面に凹凸が形成された例えば厚さ０．５ｍｍのＡｌ板６ａの表面に溶射アルミナ膜６ｂを例えば厚さ０．１５ｍｍ形成する。続いて、図４（ｂ）の工程において、図２（ｂ）と同様にマスク１１を用いて溶射アルミナ膜６ｂの表面に溶射銅膜６ｃを例えば厚さ０．１ｍｍで形成する。そして、マスク１１を連続して用いて例えばＳｎ−０．７％Ｃｕからなるはんだを溶射することにより、溶射はんだ膜よりなるはんだ１０を形成する。この後は、図４（ｃ）、（ｄ）において、図２（ｃ）、（ｄ）と同様の工程を行うことで、第１実施形態と同様の構造の樹脂封止型半導体装置１が完成する。   First, in the step of FIG. 4 (a), a sprayed alumina film 6b is formed on the surface of an Al plate 6a having a thickness of 0.5 mm, for example, and having an uneven surface as in FIG. Form. Subsequently, in the step of FIG. 4B, the sprayed copper film 6c is formed with a thickness of, for example, 0.1 mm on the surface of the sprayed alumina film 6b using the mask 11 as in FIG. 2B. And the solder 10 which consists of a sprayed solder film | membrane is formed by spraying the solder which consists of Sn-0.7% Cu, for example using the mask 11 continuously. Thereafter, in FIGS. 4C and 4D, the same process as in FIGS. 2C and 2D is performed, so that the resin-encapsulated semiconductor device 1 having the same structure as that of the first embodiment is obtained. Complete.

このように、第１実施形態では、はんだ１０をはんだ箔の溶融によって形成する場合について説明したが、本実施形態では、予め溶射銅膜６ｃの表面にはんだを溶射することで溶射はんだ膜を形成しておき、それをリフローすることではんだ１０を形成している。このようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, in the first embodiment, the case where the solder 10 is formed by melting the solder foil has been described. However, in this embodiment, the sprayed solder film is formed by previously spraying the solder onto the surface of the sprayed copper film 6c. In addition, the solder 10 is formed by reflowing it. Even if it does in this way, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

また、はんだ１０を溶射によって形成している。この場合、はんだ１０を形成するための溶射はんだ膜の寸法をヒートシンク３に合せても良いが、その分マスク数が増えることになる。このため、本実施形態では、溶射銅膜６ｃの形成に用いたマスク１１を利用して、溶射銅膜６ｃと同寸法で溶射はんだ膜を形成するようにしている。このようにすれば、マスク共用を図ることが可能となる。   Also, the solder 10 is formed by thermal spraying. In this case, the size of the sprayed solder film for forming the solder 10 may be matched to the heat sink 3, but the number of masks increases accordingly. For this reason, in this embodiment, the thermal spraying solder film is formed with the same dimensions as the thermal spraying copper film 6c by using the mask 11 used for forming the thermal spraying copper film 6c. This makes it possible to share the mask.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して樹脂封止型半導体装置１の構造およびその製造方法を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the structure of the resin-encapsulated semiconductor device 1 and the manufacturing method thereof are changed with respect to the first embodiment, and the other aspects are the same as those in the first embodiment. Only the different parts will be described.

図５は、本実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。この図に示すように、樹脂封止型半導体装置１では、ヒートシンク３の裏面を中央部が凸形状とされた段付形状とすることで、ヒートシンク３の中央部が厚くて、かつ、当該中央部の周囲を囲む外縁部がそれよりも薄くなる構造としている。また、絶縁シート材６をＡｌ板６ａと溶射アルミナ膜６ｂおよびそれらの間に配置されたはんだ６ｄ、６ｅにて構成している。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the resin-encapsulated semiconductor device 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, in the resin-encapsulated semiconductor device 1, the back surface of the heat sink 3 is formed in a stepped shape with the center portion being convex, so that the center portion of the heat sink 3 is thick and the center The outer edge surrounding the periphery is thinner than that. Further, the insulating sheet material 6 is composed of an Al plate 6a, a sprayed alumina film 6b, and solders 6d and 6e disposed therebetween.

具体的には、ヒートシンク３の裏面の段付形状部分を含めて、ヒートシンク３の裏面全面に溶射アルミナ膜６ｂが形成されている。この溶射アルミナ６ｂのうち、ヒートシンク３の中央部の厚みが厚くされている部分に形成された箇所の表面に、はんだ６ｄが形成されている。また、Ａｌ板６ａの表面にはんだ６ｅが形成されている。そして、はんだ６ｄとはんだ６ｅが接合されることで、Ａｌ板６ａおよび溶射アルミナ膜６ｄが接合され、絶縁シート材６が構成されている。   Specifically, the sprayed alumina film 6 b is formed on the entire back surface of the heat sink 3 including the stepped shape portion on the back surface of the heat sink 3. Solder 6d is formed on the surface of a portion formed in the portion of the thermal sprayed alumina 6b where the thickness of the central portion of the heat sink 3 is increased. Also, solder 6e is formed on the surface of the Al plate 6a. Then, by joining the solder 6d and the solder 6e, the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6d are joined, and the insulating sheet material 6 is configured.

このように、Ａｌ板６ａと溶射アルミナ膜６ｂとがはんだ６ｄ、６ｅを介して接合された構造であっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, even if the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6b are joined via the solders 6d and 6e, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

このような構造の樹脂封止型半導体装置１の製造方法について説明する。図６は、図５に示す樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。   A method for manufacturing the resin-encapsulated semiconductor device 1 having such a structure will be described. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the resin-encapsulated semiconductor device 1 shown in FIG.

まず、図６（ａ）の工程において、ヒートシンク３およびリード４、５をプレス加工により構成する。このとき、ヒートシンク３については、中央部が厚く、かつ、外縁部が中央部よりも薄くなるようにすることで、中央部が凸形状となる段付形状とする。そして、必要に応じてプレス加工もしくはショットブラスト処理により、ヒートシンク３の裏面に対して凹凸を形成したのち、マスク１１を用いてヒートシンク３の裏面全面に対して溶射アルミナ膜６ｂを例えば厚さ０．１５ｍｍ形成する。   First, in the process of FIG. 6A, the heat sink 3 and the leads 4 and 5 are formed by press working. At this time, the heat sink 3 is formed in a stepped shape in which the central part is a convex shape by making the central part thick and the outer edge part thinner than the central part. Then, after forming irregularities on the back surface of the heat sink 3 by press working or shot blasting as required, the sprayed alumina film 6b is formed to a thickness of, for example, 0. Form 15 mm.

次に、図６（ｂ）の工程では、はんだディップ槽内にヒートシンク３の裏面側の溶射アルミナ膜６ｂを浸し、その表面にはんだ６ｄを形成する。このような手法によれば、はんだ６ｄを厚みが３０μｍ程度の薄い層にすることができる。このとき、溶射アルミナ膜６ｂのようなセラミック材料等に対してはんだ６ｄを形成する場合には、はんだ６ｄが接合し難いため（濡れ性が良くないため）、超音波をヒートシンク３に対して印加することで、はんだ６ｄの接合性を改善することができる。   Next, in the step of FIG. 6B, the sprayed alumina film 6b on the back surface side of the heat sink 3 is immersed in a solder dip bath, and solder 6d is formed on the surface thereof. According to such a method, the solder 6d can be a thin layer having a thickness of about 30 μm. At this time, when the solder 6d is formed on a ceramic material or the like such as the sprayed alumina film 6b, since the solder 6d is difficult to join (because wettability is not good), ultrasonic waves are applied to the heat sink 3. By doing so, the bondability of the solder 6d can be improved.

続く、図６（ｃ）の工程では、Ａｌ板６ａを用意し、Ａｌ板６ａの一面をはんだディップ槽に浸すことで、その表面にはんだ６ｅを形成する。この場合にも、はんだ６ｄを厚みが３０μｍ程度の薄い層にすることができる。また、Ａｌ板６ａの表面も、酸化膜が形成される影響によりはんだ６ｅが接合し難いため（濡れ性が良くないため）、超音波などをＡｌ板６ａに対して印加することで、はんだ６ｅの接合性を改善することができる。   In the subsequent step of FIG. 6C, an Al plate 6a is prepared, and one surface of the Al plate 6a is immersed in a solder dip bath, thereby forming solder 6e on the surface. Also in this case, the solder 6d can be a thin layer having a thickness of about 30 μm. Also, since the solder 6e is difficult to join to the surface of the Al plate 6a due to the effect of the formation of an oxide film (because of poor wettability), by applying ultrasonic waves or the like to the Al plate 6a, the solder 6e It is possible to improve the bondability.

この後、図６（ｄ）の工程において、はんだ６ｄを形成したヒートシンク３およびはんだ６ｅを形成したＡｌ板６ａを重ね合わせる。さらに、ヒートシンク３の上面にはんだ箔を配置し、その上に半導体チップ２を配置する。このとき、位置ズレを防ぐために、図示しない位置決め用の治具を利用して重ねている。   6D, the heat sink 3 on which the solder 6d is formed and the Al plate 6a on which the solder 6e is formed are overlapped. Further, a solder foil is disposed on the upper surface of the heat sink 3, and the semiconductor chip 2 is disposed thereon. At this time, in order to prevent positional deviation, they are stacked using a positioning jig (not shown).

そして、図６（ｅ）において、図２（ｄ）と同様の工程を行うことで、図５に示した本実施形態の樹脂封止型半導体装置１が完成する。   6E, the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment shown in FIG. 5 is completed by performing the same process as in FIG.

このように、ヒートシンク３に対して溶射アルミナ膜６ｂを形成しておくと共に、Ａｌ板６ａおよび溶射アルミナ膜６ｂの表面にはんだ６ｄ、６ｅを形成しておき、Ａｌ板６ａと溶射アルミナ膜６ｂとがはんだ６ｄ、６ｅを介して接続された構造とすることもできる。このような構造としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, the sprayed alumina film 6b is formed on the heat sink 3, and the solders 6d and 6e are formed on the surfaces of the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6b, and the Al plate 6a and the sprayed alumina film 6b are formed. May be connected via solders 6d and 6e. Even with such a structure, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

上記実施形態では、ヒートシンク３側に溶射アルミナ膜６ｂを形成したが、Ａｌ板６ａとはんだ６ｅの間に、溶射アルミナ膜６ｂを形成し、ヒートシンク３側と接続することで、はんだ６ｄを無くした構造としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。その際、さらに好適にはヒートシンク３側にはんだ接合をし易いＮｉメッキ被覆をしておくと良い。   In the above embodiment, the sprayed alumina film 6b is formed on the heat sink 3 side, but the solder 6d is eliminated by forming the sprayed alumina film 6b between the Al plate 6a and the solder 6e and connecting it to the heat sink 3 side. Even in the structure, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In that case, it is more preferable to coat the heat sink 3 with a Ni plating coating that facilitates soldering.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、樹脂封止型半導体装置１に含まれる各部の構成材料の一例を挙げて説明しているが、上記材料は単なる一例であり、他の材料を用いても構わない。例えば、金属板としてＡｌ板６ａを用いたが、銅板などを用いても良い。また、溶射絶縁膜として溶射アルミナ膜６ｂを用いたが、窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、マグネシアスピネル（Ａｌ2Ｏ3・ＭｇＯ）などの材料で構成される膜を用いても構わない。また、溶射金属膜として溶射銅膜６ｃを用いたが、Ｎｉ等のようにはんだ１０と接合性のよい材料であれば他の材料で構成されるものを用いても良い。また、各膜は単層膜に限らず、多層膜であっても構わない。また、はんだ９、１０の構成材料に関しても同様であり、Ｓｎ−Ｃｕ以外に一般的に知られている他の材料で、接合できるものであれば良い。 (Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, an example of the constituent material of each part included in the resin-encapsulated semiconductor device 1 has been described. However, the above material is merely an example, and other materials may be used. For example, although the Al plate 6a is used as the metal plate, a copper plate or the like may be used. Further, although the sprayed alumina film 6b is used as the sprayed insulating film, a film made of a material such as aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), or magnesia spinel (Al 2 O 3 .MgO) may be used. Absent. Further, although the sprayed copper film 6c is used as the sprayed metal film, a material composed of other materials may be used as long as it is a material having good bonding properties to the solder 10, such as Ni. Each film is not limited to a single layer film, and may be a multilayer film. The same applies to the constituent materials of the solders 9 and 10 as long as they can be joined with other generally known materials other than Sn-Cu.

また、上記各実施形態では、半導体チップ２で発した熱をヒートシンク３を通じて樹脂部７の一面側から露出させられたＡｌ板６ａから放出させるようにしている。しかしながら、この構造も単なる一例を示したにすぎず、樹脂部７の両面から熱を放出させるタイプの樹脂封止型半導体装置に対して、本発明を適用することもできる。その場合、樹脂部７から露出されている放熱箇所のうち、冷却器に接続される側の面に関してのみＡｌ板６ａなどからなる金属板を備える構造としても構わないし、両方ともに金属板を備える構造としても良い。   In each of the above embodiments, the heat generated by the semiconductor chip 2 is released from the Al plate 6 a exposed from the one surface side of the resin portion 7 through the heat sink 3. However, this structure is merely an example, and the present invention can be applied to a resin-encapsulated semiconductor device of a type that releases heat from both surfaces of the resin portion 7. In that case, it is good also as a structure provided with the metal plate which consists of Al plate 6a etc. only about the surface by which the cooler is connected among the heat radiation locations exposed from the resin part 7, and both are structures provided with a metal plate. It is also good.

１ 樹脂封止型半導体装置
２ 半導体チップ
３ ヒートシンク
４、５ リード
６ 絶縁シート材
６ａ Ａｌ板
６ｂ 溶射アルミナ膜
６ｃ 溶射銅膜
７ 樹脂部
８ ボンディングワイヤ
９、１０ はんだ
１１ マスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Resin sealing type semiconductor device 2 Semiconductor chip 3 Heat sink 4, 5 Lead 6 Insulating sheet material 6a Al plate 6b Thermal sprayed alumina film 6c Thermal sprayed copper film 7 Resin part 8 Bonding wire 9, 10 Solder 11 Mask

Claims (15)

表面および裏面を有するヒートシンク（３）と、
前記ヒートシンク（３）の表面側に配置されると共に、前記ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、
平坦面を有する金属板（６ａ）および該金属板（６ａ）のうちの前記平坦面と反対側に形成された溶射絶縁膜（６ｂ）を含み、前記金属板（６ａ）よりも前記溶射絶縁膜（６ｂ）側を前記ヒートシンク（３）側に向けて該ヒートシンク（３）の裏面側に配置された絶縁シート材（６）と、
前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、
前記ヒートシンク（３）を介して前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、
前記半導体チップ（２）、前記ヒートシンク（３）、前記第１、第２リード（４、５）および前記絶縁シート材（６）を、前記第１、第２リード（４、５）の一部および前記絶縁シート材（６）における前記金属板（６ａ）の前記平坦面を露出させて封止した樹脂部（７）と、を備えていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 A heat sink (3) having a front surface and a back surface;
A semiconductor chip (2) disposed on the surface side of the heat sink (3) and formed with a power element electrically connected to the heat sink (3);
A metal plate (6a) having a flat surface and a thermal spray insulating film (6b) formed on the opposite side of the flat surface of the metal plate (6a), the thermal spray insulating film being more than the metal plate (6a) (6b) the insulating sheet material (6) disposed on the back side of the heat sink (3) with the side facing the heat sink (3),
A first lead (4) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2);
A second lead (5) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2) via the heat sink (3);
The semiconductor chip (2), the heat sink (3), the first and second leads (4, 5) and the insulating sheet material (6) are part of the first and second leads (4, 5). And a resin part (7) sealed by exposing the flat surface of the metal plate (6a) in the insulating sheet material (6). 前記溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射金属膜（６ｃ）を備え、
前記溶射金属膜（６ｃ）と前記ヒートシンク（３）とがはんだ（１０）を介して接合されてい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。 A sprayed metal film (6c) is provided on the surface of the sprayed insulating film (6b),
The resin-sealed semiconductor device according to claim 1, wherein the thermal spray metal film (6c) and the heat sink (3) are joined via a solder (10). 前記溶射金属膜（６ｃ）は、前記溶射絶縁膜（６ｂ）よりも小さな寸法で形成され、該溶射金属膜（６ｃ）の外縁が前記溶射絶縁膜（６ｂ）の外縁よりも内側に配置されてい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。   The thermally sprayed metal film (6c) is formed with a smaller size than the thermally sprayed insulating film (6b), and the outer edge of the thermally sprayed metal film (6c) is disposed inside the outer edge of the thermally sprayed insulating film (6b). The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 2, wherein: 前記溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射はんだ膜を備え、前記溶射絶縁膜（６ｂ）と前記ヒートシンク（３）とが前記溶射はんだ膜を溶融させたはんだ（１０）を介して接合されてい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。   A thermal spray solder film is provided on the surface of the thermal spray insulation film (6b), and the thermal spray insulation film (6b) and the heat sink (3) are joined via solder (10) obtained by melting the thermal spray solder film. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1. 前記金属板（６ａ）と前記溶射絶縁膜（６ｂ）とが同寸法とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。   The resin-encapsulated semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal plate (6a) and the thermal spray insulating film (6b) have the same dimensions. 前記溶射絶縁膜（６ｂ）は、前記ヒートシンク（３）のうち前記半導体チップ（２）が配置される表面と反対側となる裏面に対して溶射されて形成されており、
前記金属板（６ａ）と前記溶射絶縁膜（６ｂ）とがはんだ（６ｄ、６ｅ）を介して接合されてい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。 The thermal spray insulating film (6b) is formed by thermal spraying on the back surface of the heat sink (3) opposite to the front surface on which the semiconductor chip (2) is disposed,
2. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein the metal plate (6 a) and the thermal spray insulating film (6 b) are joined via solder (6 d, 6 e). 前記ヒートシンク（３）の裏面は、該ヒートシンク（３）の中央部の厚みが厚く、かつ、前記中央部の周囲を囲む外縁部が前記中央部よりも薄くされることで凸形状とした段付形状とされており、
該ヒートシンク（３）の段付形状部分を含めて前記溶射絶縁膜（６ｄ）が形成されている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。 The back surface of the heat sink (3) has a stepped shape in which the thickness of the center portion of the heat sink (3) is thick and the outer edge surrounding the center portion is made thinner than the center portion. It is considered as a shape
7. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 6, wherein the thermal spray insulating film (6d) is formed including a stepped shape portion of the heat sink (3). 表面および裏面を有するヒートシンク（３）と、
前記ヒートシンク（３）の表面側に配置されると共に、前記ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、
平坦面を有する金属板（６ａ）および該金属板（６ａ）のうちの前記平坦面と反対側に形成された溶射絶縁膜（６ｂ）を含み、前記金属板（６ａ）よりも前記溶射絶縁膜（６ｂ）側を前記ヒートシンク（３）側に向けて該ヒートシンク（３）の裏面側に配置された絶縁シート材（６）と、
前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、
前記ヒートシンク（３）を介して前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、
前記半導体チップ（２）、前記ヒートシンク（３）、前記第１、第２リード（４、５）および前記絶縁シート材（６）を、前記第１、第２リード（４、５）の一部および前記絶縁シート材（６）における前記金属板（６ａ）の前記平坦面を露出させて封止した樹脂部（７）と、を備えた樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
前記金属板（６ａ）を用意し、該金属板（６ａ）の前記平坦面とは反対側の表面に凹凸を形成する工程と、
前記金属板（６ａ）の前記凹凸を形成した表面に前記溶射絶縁膜（６ｂ）を形成する工程と、
前記溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射金属膜（６ｃ）を形成することにより、前記金属板（６ａ）と前記溶射絶縁膜（６ｂ）および前記溶射金属膜（６ｃ）を含む構造によって前記絶縁シート材（６）を構成する工程と、
前記絶縁シート材（６）における前記溶射金属膜（６ｃ）の表面にはんだ箔を配置した後、該はんだ箔の上に前記ヒートシンク（３）を配置し、前記はんだ箔を溶融したはんだ（１０）によって前記絶縁シート材（６）と前記ヒートシンク（３）とを接合する工程と、を含んでいることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 A heat sink (3) having a front surface and a back surface;
A semiconductor chip (2) disposed on the surface side of the heat sink (3) and formed with a power element electrically connected to the heat sink (3);
A metal plate (6a) having a flat surface and a thermal spray insulating film (6b) formed on the opposite side of the flat surface of the metal plate (6a), the thermal spray insulating film being more than the metal plate (6a) (6b) the insulating sheet material (6) disposed on the back side of the heat sink (3) with the side facing the heat sink (3),
A first lead (4) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2);
A second lead (5) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2) via the heat sink (3);
The semiconductor chip (2), the heat sink (3), the first and second leads (4, 5) and the insulating sheet material (6) are part of the first and second leads (4, 5). And a resin part (7) in which the flat surface of the metal plate (6a) in the insulating sheet material (6) is exposed and sealed, and a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device comprising:
Preparing the metal plate (6a) and forming irregularities on the surface of the metal plate (6a) opposite to the flat surface;
Forming the thermal spray insulating film (6b) on the surface of the metal plate (6a) where the irregularities are formed;
By forming a thermal spray metal film (6c) on the surface of the thermal spray insulation film (6b), the insulation is achieved by a structure including the metal plate (6a), the thermal spray insulation film (6b) and the thermal spray metal film (6c). Forming the sheet material (6);
Solder (10) in which a solder foil is disposed on the surface of the sprayed metal film (6c) in the insulating sheet material (6), the heat sink (3) is disposed on the solder foil, and the solder foil is melted. And a step of bonding the insulating sheet material (6) and the heat sink (3) to each other. 前記溶射金属膜（６ｃ）を形成することで前記絶縁シート材（６）を構成する工程では、前記溶射金属膜（６ｃ）を前記溶射絶縁膜（６ｂ）よりも小さな寸法で形成し、該溶射金属膜（６ｃ）の外縁が前記溶射絶縁膜（６ｂ）の外縁よりも内側に配置されるようにす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の製造方法。   In the step of forming the insulating sheet material (6) by forming the sprayed metal film (6c), the sprayed metal film (6c) is formed with a size smaller than that of the sprayed insulating film (6b), 9. The method of manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 8, wherein an outer edge of the metal film (6c) is disposed inside an outer edge of the thermal spray insulating film (6b). 表面および裏面を有するヒートシンク（３）と、
前記ヒートシンク（３）の表面側に配置されると共に、前記ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、
平坦面を有する金属板（６ａ）および該金属板（６ａ）のうちの前記平坦面と反対側に形成された溶射絶縁膜（６ｂ）を含み、前記金属板（６ａ）よりも前記溶射絶縁膜（６ｂ）側を前記ヒートシンク（３）側に向けて該ヒートシンク（３）の裏面側に配置された絶縁シート材（６）と、
前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、
前記ヒートシンク（３）を介して前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、
前記半導体チップ（２）、前記ヒートシンク（３）、前記第１、第２リード（４、５）および前記絶縁シート材（６）を、前記第１、第２リード（４、５）の一部および前記絶縁シート材（６）における前記金属板（６ａ）の前記平坦面を露出させて封止した樹脂部（７）と、を備えた樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
前記金属板（６ａ）を用意し、該金属板（６ａ）の前記平坦面とは反対側の表面に凹凸を形成する工程と、
前記金属板（６ａ）の前記凹凸を形成した表面に前記溶射絶縁膜（６ｂ）を形成することにより前記絶縁シート材（６）を構成する工程と、
前記絶縁シート材（６）における前記溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に溶射はんだ膜を配置した後、該溶射はんだ膜の上に前記ヒートシンク（３）を配置し、前記溶射はんだ膜を溶融したはんだ（１０）によって前記絶縁シート材（６）と前記ヒートシンク（３）とを接合する工程と、を含んでいることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 A heat sink (3) having a front surface and a back surface;
A semiconductor chip (2) disposed on the surface side of the heat sink (3) and formed with a power element electrically connected to the heat sink (3);
A metal plate (6a) having a flat surface and a thermal spray insulating film (6b) formed on the opposite side of the flat surface of the metal plate (6a), the thermal spray insulating film being more than the metal plate (6a) (6b) the insulating sheet material (6) disposed on the back side of the heat sink (3) with the side facing the heat sink (3),
A first lead (4) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2);
A second lead (5) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2) via the heat sink (3);
The semiconductor chip (2), the heat sink (3), the first and second leads (4, 5) and the insulating sheet material (6) are part of the first and second leads (4, 5). And a resin part (7) in which the flat surface of the metal plate (6a) in the insulating sheet material (6) is exposed and sealed, and a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device comprising:
Preparing the metal plate (6a) and forming irregularities on the surface of the metal plate (6a) opposite to the flat surface;
Forming the insulating sheet material (6) by forming the thermal spray insulating film (6b) on the surface of the metal plate (6a) where the irregularities are formed;
Solder in which the thermal spraying solder film is disposed on the surface of the thermal spraying insulating film (6b) in the insulating sheet material (6), and then the heat sink (3) is disposed on the thermal spraying solder film to melt the thermal spraying solder film. And (10) including the step of joining the insulating sheet material (6) and the heat sink (3). 前記金属板（６ａ）の表面に凹凸を形成する工程では、プレス加工にて前記凹凸を形成することを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。   11. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 8, wherein in the step of forming irregularities on the surface of the metal plate (6 a), the irregularities are formed by pressing. 11. Production method. 前記ヒートシンク（３）の表面にはんだ（９）を介して前記半導体チップ（２）を接合する工程を含み、
前記絶縁シート材（６）と前記ヒートシンク（３）とを前記はんだ（１０）で接合する工程と、前記ヒートシンク（３）と前記半導体チップ（２）を前記はんだ（９）で接合する工程とを同時に行うことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 Bonding the semiconductor chip (2) to the surface of the heat sink (3) via solder (9),
Joining the insulating sheet material (6) and the heat sink (3) with the solder (10), and joining the heat sink (3) and the semiconductor chip (2) with the solder (9). The method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 8, wherein the method is performed simultaneously. 表面および裏面を有するヒートシンク（３）と、
前記ヒートシンク（３）の表面側に配置されると共に、前記ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、
平坦面を有する金属板（６ａ）および該金属板（６ａ）のうちの前記平坦面と反対側に形成された溶射絶縁膜（６ｂ）を含み、前記金属板（６ａ）よりも前記溶射絶縁膜（６ｂ）側を前記ヒートシンク（３）側に向けて該ヒートシンク（３）の裏面側に配置された絶縁シート材（６）と、
前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、
前記ヒートシンク（３）を介して前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、
前記半導体チップ（２）、前記ヒートシンク（３）、前記第１、第２リード（４、５）および前記絶縁シート材（６）を、前記第１、第２リード（４、５）の一部および前記絶縁シート材（６）における前記金属板（６ａ）の前記平坦面を露出させて封止した樹脂部（７）と、を備えた樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
前記ヒートシンク（３）として、中央部の厚みが厚く、かつ、前記中央部の周囲を囲む外縁部が前記中央部よりも薄くされることで、裏面が凸形状とされた段付形状のものを用意する工程と、
前記ヒートシンク（３）における凸形状とされた前記裏面全面に対して前記溶射絶縁膜（６ｂ）を形成する工程と、
前記溶射絶縁膜（６ｂ）のうち前記ヒートシンク（３）における凸形状とされた部分に形成された部分をはんだディップ槽に浸し、該溶射絶縁膜（６ｂ）の表面に第１はんだ（６ｄ）を形成する工程と、
前記金属板（６ａ）と前記溶射絶縁膜（６ｂ）を前記第１はんだ（６ｄ）を介して接合する工程と、を含んでいることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。 A heat sink (3) having a front surface and a back surface;
A semiconductor chip (2) disposed on the surface side of the heat sink (3) and formed with a power element electrically connected to the heat sink (3);
A metal plate (6a) having a flat surface and a thermal spray insulating film (6b) formed on the opposite side of the flat surface of the metal plate (6a), the thermal spray insulating film being more than the metal plate (6a) (6b) the insulating sheet material (6) disposed on the back side of the heat sink (3) with the side facing the heat sink (3),
A first lead (4) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2);
A second lead (5) electrically connected to the power element formed on the semiconductor chip (2) via the heat sink (3);
The semiconductor chip (2), the heat sink (3), the first and second leads (4, 5) and the insulating sheet material (6) are part of the first and second leads (4, 5). And a resin part (7) in which the flat surface of the metal plate (6a) in the insulating sheet material (6) is exposed and sealed, and a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device comprising:
The heat sink (3) has a stepped shape with a thick central portion and an outer edge surrounding the central portion that is thinner than the central portion, so that the back surface is convex. A process to prepare;
Forming the thermal spray insulating film (6b) on the entire back surface of the heat sink (3) having a convex shape;
A portion of the heat-sprayed insulating film (6b) formed on the convex portion of the heat sink (3) is immersed in a solder dip bath, and the first solder (6d) is placed on the surface of the heat-sprayed insulating film (6b). Forming, and
A step of joining the metal plate (6a) and the thermal spray insulating film (6b) via the first solder (6d). 前記金属板（６ａ）のうち、前記平坦面と反対側の面に対して第２はんだ（６ｅ）を形成する工程と、
前記第２はんだ（６ｅ）を形成した前記金属板（６ａ）と、前記第１はんだ（６ｄ）が表面に形成された前記溶射絶縁膜（６ｂ）とを、前記第１、第２はんだ（６ｄ、６ｅ）を介して接合する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 Forming a second solder (6e) on the surface opposite to the flat surface of the metal plate (6a);
The metal plate (6a) on which the second solder (6e) is formed and the thermal spray insulating film (6b) on which the first solder (6d) is formed are used as the first and second solders (6d). , 6e), and the step of bonding. The method of manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 13, 前記第１はんだ（６ｄ）を前記溶射絶縁膜（６ｂ）に形成する工程と、前記第２はんだ（６ｅ）を前記金属板（６ａ）に形成する工程では、超音波を印加して前記第１、第２はんだ（６ｄ、６ｅ）を形成することを特徴とする請求項１４に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。   In the step of forming the first solder (6d) on the thermal spray insulating film (6b) and the step of forming the second solder (6e) on the metal plate (6a), an ultrasonic wave is applied to the first solder (6d). 15. The method of manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 14, wherein a second solder (6d, 6e) is formed.
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