JP2012190958A - Resin sealed semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

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和也 野村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin sealed semiconductor device having a structure where void is not entrained in a recess by improving the air exit from the recess in a structure having protrusions including recesses, and to provide a manufacturing method of resin sealed semiconductor device having a structure where a void is not entrained in the recess.SOLUTION: In a mounting region 16 on one surface 11 of a heat sink 10 where a semiconductor element 30 is mounted, the heat sink 10 has linear protrusions 13 each consisting of a linear recess 14 formed in one direction out of the plane directions of the surface 11, and protrusions 15 located on both sides of the recess 14. Since the bonding layer 20 is easy to get wet in one direction, i.e. the extension direction of the recess 14, the air in the recess 14 exits easily resulting in a structure where a void is not entrained in the recess 14.

Description

本発明は、ヒートシンクの一面に接合層を介して半導体素子を接合した樹脂封止型半導体装置とその製造方法に関する。   The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device in which a semiconductor element is bonded to one surface of a heat sink via a bonding layer and a manufacturing method thereof.

従来より、樹脂封止型半導体装置において、素子が接合層を介してヒートシンクに接合された構造が知られている。ここで、接合層の長期的な信頼性を確保するため、接合層の最低膜厚を確保することが必要になっている。   Conventionally, a structure in which an element is bonded to a heat sink via a bonding layer is known in a resin-encapsulated semiconductor device. Here, in order to ensure long-term reliability of the bonding layer, it is necessary to ensure the minimum film thickness of the bonding layer.

そこで、特許文献１、２では、ヒートシンクの接合面にプレス加工で突起を形成した構造が提案されている。特許文献１では、中央部が窪んだリング状の突起が提案されている。また、特許文献２では、リング状窪みの中央部が隆起した突起が提案されている。これら各特許文献１、２で提案された突起の上に素子等が配置されるにより接合層の最低膜厚が確保されている。   Therefore, Patent Documents 1 and 2 propose a structure in which protrusions are formed by press working on the joint surface of the heat sink. Patent Document 1 proposes a ring-shaped protrusion having a depressed central portion. Patent Document 2 proposes a protrusion in which the central portion of the ring-shaped depression is raised. The minimum film thickness of the bonding layer is ensured by disposing elements and the like on the protrusions proposed in these Patent Documents 1 and 2.

特許第４１５４７９３号公報Japanese Patent No. 4154793 特開２００７−１１６０８０号公報JP 2007-111608 A

しかしながら、上記従来の技術では、プレス加工によって形成された窪みがリング状になっているので、例えば接合層を溶融させてヒートシンクの上に流すと、リング状の窪みのうち窪みの延設方向がヒートシンク上の接合層の流れ方向に対して異なる部分では接合層が濡れにくい。このため、窪みのうち接合層が濡れにくい部分に位置する空気（エアー）が接合層で閉じこめられ、巻き込みボイドが形成されてしまう。この巻き込みボイドが熱伝達を阻害するため、素子の放熱性が悪化するという問題がある。   However, in the above-described conventional technology, the depression formed by pressing is in a ring shape. For example, when the bonding layer is melted and flowed on the heat sink, the extending direction of the depression in the ring-shaped depression is changed. The bonding layer is unlikely to get wet at different portions with respect to the flow direction of the bonding layer on the heat sink. For this reason, the air (air) located in the part in which the joining layer is difficult to get wet in the depression is trapped by the joining layer, and a entangled void is formed. Since this entrainment void hinders heat transfer, there is a problem that heat dissipation of the element is deteriorated.

本発明は上記点に鑑み、凹部を含む突起を有する構造において、凹部のエアー抜けを改善し、凹部にボイドを巻き込まない構造を備えた樹脂封止型半導体装置を提供することを第１の目的とする。また、凹部内にボイドを巻き込まない構造を備えた樹脂封止型半導体装置の製造方法を提供することを第２の目的とする。   In view of the above points, the present invention has a first object to provide a resin-encapsulated semiconductor device having a structure having a protrusion including a recess to improve air escape of the recess and prevent a void from being caught in the recess. And It is a second object of the present invention to provide a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device having a structure in which no void is caught in a recess.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１１）を有するヒートシンク（１０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）に接合層（２０）を介して接合された半導体素子（３０）と、ヒートシンク（１０）および半導体素子（３０）を封止するように成型された樹脂部（５０）と、を備え、ヒートシンク（１０）は、当該ヒートシンク（１０）の一面（１１）のうち半導体素子（３０）が実装される実装領域（１６）において、一面（１１）の面方向のうちの一方向に沿って形成された線状の凹部（１４）と、凹部（１４）の両側にそれぞれ位置する突起部（１５）と、により構成された線状突起（１３）を有していることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a heat sink (10) having one surface (11) and a semiconductor bonded to one surface (11) of the heat sink (10) via a bonding layer (20). An element (30), and a resin part (50) molded so as to seal the heat sink (10) and the semiconductor element (30), and the heat sink (10) has one surface (11 ) In the mounting region (16) where the semiconductor element (30) is mounted, a linear recess (14) formed along one of the surface directions of the one surface (11), and a recess (14) It has the linear protrusion (13) comprised by the projection part (15) located in the both sides of each, It is characterized by the above-mentioned.

これによると、接合層（２０）は凹部（１４）の延設方向である一方向に沿って濡れやすくなるので、凹部（１４）に位置するエアーが抜けやすい構造とすることができる。したがって、凹部（１４）のエアー抜けを改善することができ、凹部（１４）にボイドを巻き込まない構造とすることができる。   According to this, since the joining layer (20) is easily wetted along one direction which is the extending direction of the recess (14), a structure in which air located in the recess (14) can be easily removed can be obtained. Therefore, the air escape of the recess (14) can be improved, and a structure in which no void is caught in the recess (14) can be obtained.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、線状突起（１３）は、ヒートシンク（１０）に少なくとも２本以上設けられていることを特徴とする。これによると、半導体素子（３０）を２本以上の線状突起（１３）で支持することができる。このため、半導体素子（３０）を面で支えることができる。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, at least two linear protrusions (13) are provided on the heat sink (10). According to this, the semiconductor element (30) can be supported by two or more linear protrusions (13). For this reason, a semiconductor element (30) can be supported on a surface.

また、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の発明において、線状突起（１３）は、当該線状突起（１３）の一端側が実装領域（１６）の中央部で交わると共に、当該線状突起（１３）の他端側が実装領域（１６）の外縁部まで延びている構造とすることができる。   Further, as in the invention described in claim 3, in the invention described in claim 2, the linear protrusion (13) intersects at one end side of the linear protrusion (13) at the center of the mounting region (16). At the same time, the other end of the linear protrusion (13) can be extended to the outer edge of the mounting region (16).

また、請求項４に記載の発明のように、請求項３に記載の発明において、半導体素子（３０）は接合層（２０）に接触する面が四角形状になっており、線状突起（１３）は実装領域（１６）の対角線に沿って形成されている構造とすることができる。   Further, as in the invention according to claim 4, in the invention according to claim 3, the surface of the semiconductor element (30) that contacts the bonding layer (20) has a quadrangular shape, and the linear protrusion (13 ) May be a structure formed along the diagonal of the mounting region (16).

請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、線状突起（１３）は、当該線状突起（１３）の一端側が実装領域（１６）の中央部で互いに離間していると共に、当該線状突起（１３）の他端側が実装領域（１６）の外縁側まで延びていることを特徴とする。これにより、実装領域（１６）の中央部に位置する凹部（１４）にボイドが残らない構造とすることができる。   In the invention according to claim 5, in the invention according to claim 2, the linear protrusions (13) are separated from each other at one end side of the linear protrusions (13) at the central portion of the mounting region (16). In addition, the other end side of the linear protrusion (13) extends to the outer edge side of the mounting region (16). Thereby, it can be set as the structure where a void does not remain in the recessed part (14) located in the center part of a mounting area | region (16).

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、線状突起（１３）は、実装領域（１６）の中心部から外縁部に向けて放射状に形成され、少なくとも３本以上設けられていることを特徴とする。これにより、半導体素子（３０）の傾きを補正できる。   According to a sixth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, the linear protrusions (13) are formed radially from the center of the mounting region (16) toward the outer edge, and at least three or more are provided. It is characterized by being. Thereby, the inclination of the semiconductor element (30) can be corrected.

請求項７に記載の発明では、線状突起（１３）の他端側は、凹部（１４）が実装領域（１６）の外側に位置するように実装領域（１６）からはみ出ていることを特徴とする。これにより、凹部（１４）のうち実装領域（１６）からはみ出た部分には半導体素子（３０）を組み付ける圧力が掛からないので、溶融した接合層（２０）を逃がしやすい構造となる。したがって、半導体素子（３０）が高速に組み付けられた場合でも、凹部（１４）にボイドが発生しにくい構造とすることができる。   The invention according to claim 7 is characterized in that the other end side of the linear protrusion (13) protrudes from the mounting region (16) so that the concave portion (14) is positioned outside the mounting region (16). And Thereby, since the pressure which assembles a semiconductor element (30) is not applied to the part which protruded from the mounting area | region (16) among the recessed parts (14), it becomes a structure which is easy to escape the melt | dissolved joining layer (20). Therefore, even when the semiconductor element (30) is assembled at high speed, a structure in which voids are unlikely to occur in the recess (14) can be obtained.

請求項８に記載の発明では、凹部（１４）は、線状突起（１３）の一端側および他端側に向かってヒートシンク（１０）の一面（１１）に近づくように一面（１１）に対して傾斜した傾斜部（１４ａ）を有していることを特徴とする。これにより、凹部（１４）に入り込んだ接合層（２０）が傾斜部（１４ａ）で滑りやすくなるので、凹部（１４）のエアー抜けを改善でき、凹部（１４）にボイドを巻き込まないようにすることができる。   In the invention according to claim 8, the concave portion (14) is located on the one surface (11) so as to approach one surface (11) of the heat sink (10) toward the one end side and the other end side of the linear protrusion (13). It has the inclination part (14a) inclined by this. As a result, the bonding layer (20) that has entered the recess (14) becomes slippery at the inclined portion (14a), so that air escape from the recess (14) can be improved and no void is caught in the recess (14). be able to.

請求項９に記載の発明では、ヒートシンク（１０）の一面（１１）において一方向に垂直な方向における凹部（１４）の幅は１ｍｍ以上であることを特徴とする。これにより、接合層（２０）が凹部（１４）に入り込みやすくすることができる。   The invention according to claim 9 is characterized in that the width of the recess (14) in a direction perpendicular to one direction on the one surface (11) of the heat sink (10) is 1 mm or more. Thereby, the joining layer (20) can easily enter the recess (14).

請求項１０に記載の発明では、線状突起（１３）の凹部（１４）の最大深さは、ヒートシンク（１０）の厚みの１０％以下の深さであることを特徴とする。これにより、プレス加工等による凹部（１４）の形成により、ヒートシンク（１０）のうち一面（１１）とは反対側の他面（１２）に凸部が形成されてしまうことを防止できる。したがって、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の平面度を維持することができる。   The invention described in claim 10 is characterized in that the maximum depth of the recess (14) of the linear protrusion (13) is 10% or less of the thickness of the heat sink (10). Thereby, it can prevent that a convex part will be formed in the other surface (12) on the opposite side to one surface (11) among heat sinks (10) by formation of the recessed part (14) by press work. Therefore, the flatness of the other surface (12) of the heat sink (10) can be maintained.

請求項１１に記載の発明では、ヒートシンク（１０）に対して一方向に垂直な方向にヒートシンク（１０）の断面をとったときの凹部（１４）の底部がＲ形状になっていることを特徴とする。これにより、凹部（１４）の底部で接合層（２０）が流れやすくなるので、凹部（１４）の底部にエアーが残らない構造とすることができる。   The invention according to claim 11 is characterized in that the bottom of the recess (14) when the cross section of the heat sink (10) is taken in a direction perpendicular to the one direction with respect to the heat sink (10) has an R shape. And Thereby, since the joining layer (20) can easily flow at the bottom of the recess (14), a structure in which air does not remain at the bottom of the recess (14) can be obtained.

請求項１２に記載の発明では、一面（１１）を有するヒートシンク（１０）と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）に接合層（２０）を介して接合された半導体素子（３０）と、ヒートシンク（１０）および半導体素子（３０）を封止するように成型された樹脂部（５０）と、を備え、ヒートシンク（１０）は、当該ヒートシンク（１０）の一面（１１）のうち半導体素子（３０）が実装される実装領域（１６）において、一面（１１）の面方向のうちの一方向に沿って形成された線状の凹部（１４）と、凹部（１４）の両側にそれぞれ位置する突起部（１５）と、により構成された線状突起（１３）を有し、凹部（１４）は線状突起（１３）の一端側および他端側に向かってヒートシンク（１０）の一面（１１）に近づくように一面（１１）に対して傾斜した傾斜部（１４ａ）を有する樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、以下の点を特徴としている。   In the invention according to claim 12, a heat sink (10) having one surface (11), a semiconductor element (30) bonded to one surface (11) of the heat sink (10) via a bonding layer (20), and a heat sink (10) and a resin part (50) molded so as to seal the semiconductor element (30), and the heat sink (10) is a semiconductor element (30) of one surface (11) of the heat sink (10). ) In the mounting region (16) where the linear recesses (14) are formed along one of the surface directions of the one surface (11), and the protrusions are located on both sides of the recess (14). A linear protrusion (13) constituted by a portion (15), and the concave portion (14) is one surface (11) of the heat sink (10) toward one end side and the other end side of the linear protrusion (13). One side (1 ) A method of manufacturing a resin-sealed semiconductor device having inclined portion and the (14a) inclined with respect to, is characterized in the following points.

すなわち、凹部（１４）の形状に沿った曲面を有する圧子をヒートシンク（１０）の一面（１１）に対して打ち込むことにより、ヒートシンク（１０）の一面（１１）に線状突起（１３）を形成する線状突起形成工程と、ヒートシンク（１０）の一面（１１）に溶融した接合層（２０）を配置すると共に、半導体素子（３０）を接合層（２０）に押しつけて接合層（２０）を固めることにより、接合層（２０）を介して半導体素子（３０）をヒートシンク（１０）の一面（１１）に接合する接合工程と、を含んでいることを特徴とする。   That is, a linear protrusion (13) is formed on one surface (11) of the heat sink (10) by driving an indenter having a curved surface along the shape of the recess (14) into the one surface (11) of the heat sink (10). A linear protrusion forming step, and a molten bonding layer (20) on one surface (11) of the heat sink (10), and the semiconductor element (30) is pressed against the bonding layer (20) to bond the bonding layer (20). A bonding step of bonding the semiconductor element (30) to one surface (11) of the heat sink (10) through the bonding layer (20) by solidifying.

これによると、接合層（２０）は凹部（１４）の延設方向である一方向に沿って濡れやすくなるので、凹部（１４）に位置するエアーを抜けやすくすることができる。したがって、凹部（１４）のエアー抜けを改善することができ、凹部（１４）にボイドを巻き込まないようにすることができる。   According to this, since the joining layer (20) is easily wetted along one direction which is the extending direction of the recess (14), air located in the recess (14) can be easily removed. Therefore, air escape from the recess (14) can be improved, and voids can be prevented from being caught in the recess (14).

請求項１３に記載の発明では、線状突起形成工程では、ヒートシンク（１０）の一面（１１）において一方向に垂直な方向おける凹部（１４）の幅が１ｍｍ以上となるように線状突起（１３）を形成することを特徴とする。これにより、接合工程において、溶融させた接合層（２０）を凹部（１４）に入り込みやすくすることができる。   In the invention according to claim 13, in the linear protrusion forming step, the linear protrusion (14) is formed such that the width of the concave portion (14) in the direction perpendicular to one direction on the one surface (11) of the heat sink (10) is 1 mm or more. 13) is formed. Thereby, in a joining process, it can make it easy to enter the melted joining layer (20) into a crevice (14).

請求項１４に記載の発明では、線状突起形成工程では、線状突起（１３）の凹部（１４）の最大深さがヒートシンク（１０）の厚みの１０％以下の深さとなるように線状突起（１３）を形成することを特徴とする。   In the invention according to claim 14, in the linear protrusion forming step, the linear depth is such that the maximum depth of the concave portion (14) of the linear protrusion (13) is 10% or less of the thickness of the heat sink (10). A protrusion (13) is formed.

これにより、ヒートシンク（１０）の一面（１１）に圧子を打ち込んだ際に、ヒートシンク（１０）のうち一面（１１）とは反対側の他面（１２）に凸部が形成されてしまうことを防止できる。したがって、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の平面度を維持することができる。   Thus, when the indenter is driven into one surface (11) of the heat sink (10), a convex portion is formed on the other surface (12) opposite to the one surface (11) of the heat sink (10). Can be prevented. Therefore, the flatness of the other surface (12) of the heat sink (10) can be maintained.

請求項１５に記載の発明では、線状突起形成工程では、ヒートシンク（１０）に対して一方向に垂直な方向にヒートシンク（１０）の断面をとったときの凹部（１４）の底部がＲ形状となるように線状突起（１３）を形成することを特徴とする。   In the invention according to claim 15, in the linear protrusion forming step, the bottom of the recess (14) when the cross section of the heat sink (10) is taken in a direction perpendicular to the one direction with respect to the heat sink (10) is an R shape. A linear protrusion (13) is formed so that

これにより、接合工程において、凹部（１４）の底部に接合層（２０）を流しやすくすることができるので、凹部（１４）の底部にエアーが残らない構造とすることができる。   Thereby, in a joining process, since a joining layer (20) can be made to flow easily to the bottom part of a recessed part (14), it can be set as the structure where air does not remain in the bottom part of a recessed part (14).

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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 means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図１に示されるヒートシンクの一面の平面図である。FIG. 2 is a plan view of one surface of a heat sink shown in FIG. 1. １本の線状突起の断面を示した図である。It is the figure which showed the cross section of one linear protrusion. 銅板に対するパンチ加工前後の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode before and after the punch process with respect to a copper plate. 銅板の凹部の深さと裏面平面度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the depth of the recessed part of a copper plate, and back surface flatness. 本発明の第２実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the resin-encapsulated semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図６に示されるヒートシンクの一面の平面図である。FIG. 7 is a plan view of one surface of the heat sink shown in FIG. 6. 本発明の第３実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the resin-encapsulated semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図８に示されるヒートシンクの一面の平面図である。FIG. 9 is a plan view of one surface of the heat sink shown in FIG. 8.

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）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図である。この図に示されるように、樹脂封止型半導体装置は、ヒートシンク１０と、接合層２０と、半導体素子３０と、電極端子４０と、樹脂部５０と、を備えて構成されている。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device according to this embodiment. As shown in this figure, the resin-encapsulated semiconductor device includes a heat sink 10, a bonding layer 20, a semiconductor element 30, an electrode terminal 40, and a resin portion 50.

ヒートシンク１０は一面１１とこの一面１１に対して反対側の他面１２とを有する板状をなしており、接合層２０を介して半導体素子３０の熱を受け取る役割を果たすものである。ヒートシンク１０は、例えば□２０ｍｍ、厚さ３ｍｍの純銅板である。また、ヒートシンク１０にはＮｉメッキが７μｍ程度施されている。   The heat sink 10 has a plate shape having one surface 11 and another surface 12 opposite to the one surface 11, and plays a role of receiving the heat of the semiconductor element 30 through the bonding layer 20. The heat sink 10 is, for example, a pure copper plate with a diameter of 20 mm and a thickness of 3 mm. The heat sink 10 is plated with Ni about 7 μm.

接合層２０は、ヒートシンク１０の一面１１と半導体素子３０とを接合する役割を果たすものである。接合層２０として、例えばはんだが採用される。   The bonding layer 20 serves to bond the one surface 11 of the heat sink 10 and the semiconductor element 30. For example, solder is used as the bonding layer 20.

半導体素子３０は、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳトランジスタ等のパワー素子が形成された半導体チップである。半導体素子３０は接合層２０に接触する面が四角形状になっており、例えば□１０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのサイズである。半導体素子３０には図示しないゲートパッド、ソースパッド、ドレインパッドがそれぞれ形成されている。   The semiconductor element 30 is a semiconductor chip on which a power element such as an IGBT or a power MOS transistor is formed. The surface of the semiconductor element 30 that contacts the bonding layer 20 has a quadrangular shape, for example, a size of □ 10 mm and a thickness of 0.2 mm. The semiconductor element 30 is formed with a gate pad, a source pad, and a drain pad (not shown).

電極端子４０は、半導体素子３０と外部とを電気的に接続するための端子である。例えば、半導体素子３０のゲートパッドやソースパッドに電気的に接続される電極端子４０は、ボンディングワイヤ６０を介してゲートパッドやソースパッドにそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体素子３０のドレインパッドに電気的に接続される電極端子４０は、接合層２０およびヒートシンク１０を介して電気的に接続されている。   The electrode terminal 40 is a terminal for electrically connecting the semiconductor element 30 and the outside. For example, the electrode terminal 40 electrically connected to the gate pad or source pad of the semiconductor element 30 is electrically connected to the gate pad or source pad via the bonding wire 60. The electrode terminal 40 that is electrically connected to the drain pad of the semiconductor element 30 is electrically connected via the bonding layer 20 and the heat sink 10.

樹脂部５０は、電極端子４０の一部が露出するようにヒートシンク１０および半導体素子３０を封止するように成型されたものである。樹脂部５０として、例えばシリカを内在した樹脂が採用される。   The resin part 50 is molded so as to seal the heat sink 10 and the semiconductor element 30 so that a part of the electrode terminal 40 is exposed. As the resin part 50, for example, a resin containing silica is employed.

なお、図１では樹脂部５０がヒートシンク１０の他面１２を覆っている断面となっているが、実際にはヒートシンク１０の他面１２は樹脂部５０から露出しており、ヒートシンク１０が半導体素子３０から受け取った熱を樹脂封止型半導体装置の外部に放出できるようになっている。   In FIG. 1, the resin portion 50 has a cross section that covers the other surface 12 of the heat sink 10, but actually the other surface 12 of the heat sink 10 is exposed from the resin portion 50, and the heat sink 10 is a semiconductor element. The heat received from 30 can be released to the outside of the resin-encapsulated semiconductor device.

上記のような樹脂封止型半導体装置の構成において、ヒートシンク１０は線状突起１３を有している。これについて、図２および図３を参照して説明する。図２は、半導体素子３０側からヒートシンク１０の一面１１を見た平面図である。この図に示されるように、線状突起１３は一面１１の面方向のうちの一方向に沿って形成されており、凹部１４と突起部１５とを有している。これら凹部１４と突起部１５とを含んだ構成を１本の線状突起１３とする。なお、一方向が線状突起１３の延設方向に対応する。   In the configuration of the resin-encapsulated semiconductor device as described above, the heat sink 10 has a linear protrusion 13. This will be described with reference to FIG. 2 and FIG. FIG. 2 is a plan view of one surface 11 of the heat sink 10 viewed from the semiconductor element 30 side. As shown in this figure, the linear protrusion 13 is formed along one of the surface directions of the one surface 11, and has a recess 14 and a protrusion 15. A configuration including these recesses 14 and projections 15 is defined as one linear projection 13. One direction corresponds to the extending direction of the linear protrusion 13.

凹部１４は、一方向に沿って形成された線状の溝である。また、突起部１５は、凹部１４の両側にそれぞれ位置すると共にヒートシンク１０の一面１１から突出した部分である。突起部１５は半導体素子３０に接触している。なお、突起部１５は半導体素子３０に接合層２０を介して接触する部分もある。このように、突起部１５は半導体素子３０に直接接触していても良いし、突起部１５は接合層２０を介して半導体素子３０に接触していても良い。   The recess 14 is a linear groove formed along one direction. Further, the protrusions 15 are portions that are located on both sides of the recess 14 and protrude from the one surface 11 of the heat sink 10. The protrusion 15 is in contact with the semiconductor element 30. The protruding portion 15 also has a portion that contacts the semiconductor element 30 via the bonding layer 20. Thus, the protrusion 15 may be in direct contact with the semiconductor element 30, or the protrusion 15 may be in contact with the semiconductor element 30 through the bonding layer 20.

本実施形態では、図２に示されるように、ヒートシンク１０の一面１１のうち半導体素子３０が実装される領域を実装領域１６としている。そして、線状突起１３は実装領域１６の範囲内に形成されている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a region where the semiconductor element 30 is mounted on one surface 11 of the heat sink 10 is defined as a mounting region 16. The linear protrusion 13 is formed within the range of the mounting region 16.

線状突起１３はヒートシンク１０に４本設けられている。線状突起１３のうちの実装領域１６の中央部側を一端側とし、実装領域１６の外縁部側を他端側とすると、これら４本の線状突起１３のうちの各一端側が実装領域１６の中央部で交わると共に、各線状突起１３の他端側が実装領域１６の外縁部までそれぞれ延びている。ここで、「線状突起１３の一端側が交わる」とは、各線状突起１３の凹部１４がそれぞれ繋がっていることを指す。   Four linear protrusions 13 are provided on the heat sink 10. When the center side of the mounting region 16 of the linear protrusions 13 is one end side and the outer edge side of the mounting region 16 is the other end side, one end side of these four linear protrusions 13 is the mounting region 16. And the other end side of each linear protrusion 13 extends to the outer edge of the mounting region 16. Here, “one end sides of the linear protrusions 13 intersect” means that the concave portions 14 of the linear protrusions 13 are connected to each other.

また、各線状突起１３は実装領域１６の中心位置を中心として放射状に設けられている。具体的に、４本の線状突起１３は、実装領域１６の対角線に沿ってそれぞれ形成されている。このため、各凹部１４が交わる実装領域１６の中心部では各凹部１４の接続部が十字状をなしている。このような線状突起１３が設けられていることで、半導体素子３０が２本以上の線状突起１３で支持される。つまり、半導体素子３０が面で支えられる。   Each linear protrusion 13 is provided radially with the center position of the mounting region 16 as the center. Specifically, the four linear protrusions 13 are respectively formed along diagonal lines of the mounting region 16. For this reason, the connection part of each recessed part 14 has comprised the cross shape in the center part of the mounting area | region 16 where each recessed part 14 crosses. By providing such a linear protrusion 13, the semiconductor element 30 is supported by two or more linear protrusions 13. That is, the semiconductor element 30 is supported by the surface.

図３は、１本の線状突起１３の断面を示した図である。図３（ａ）は線状突起１３の延設方向に平行に突起部１５の断面をとった図であり、図３（ｂ）は線状突起１３の延設方向に垂直な方向に線状突起１３の断面をとった図である。   FIG. 3 is a view showing a cross section of one linear protrusion 13. 3A is a diagram in which a cross section of the protrusion 15 is taken in parallel with the extending direction of the linear protrusion 13, and FIG. 3B is a line in a direction perpendicular to the extending direction of the linear protrusion 13. It is the figure which took the cross section of the processus | protrusion 13. FIG.

図３（ａ）に示されるように、突起部１５の上部は平坦面になっており、この平坦面に半導体素子３０が接触する。また、接合層２０の平均膜厚（１００μｍ）、半導体素子３０の傾きの保証、接合層２０の最低膜厚の確保等の理由のために、ヒートシンク１０の一面１１を基準として４０μｍを超える高さとなるように突起部１５が設けられている。例えば、突起部１５は５０μｍの高さになっている。そして、図３（ｂ）に示されるように、突起部１５は凹部１４の両側に位置している。   As shown in FIG. 3A, the upper portion of the protrusion 15 is a flat surface, and the semiconductor element 30 contacts the flat surface. Also, for reasons such as ensuring the average film thickness (100 μm) of the bonding layer 20, ensuring the inclination of the semiconductor element 30, and ensuring the minimum film thickness of the bonding layer 20, the height exceeds 40 μm with respect to the one surface 11 of the heat sink 10. The protrusion 15 is provided so as to be. For example, the protrusion 15 has a height of 50 μm. And as FIG.3 (b) shows, the projection part 15 is located in the both sides of the recessed part 14. As shown in FIG.

一方、凹部１４は、図３（ａ）に示されるように、線状突起１３の延設方向の中間部が最も深くなっている。また、凹部１４は、線状突起１３の一端側および他端側に向かってヒートシンク１０の一面１１に近づくように一面１１に対してなだらかに傾斜した傾斜部１４ａを有している。この傾斜部１４ａは、凹部１４に入り込んだ溶融した接合層２０の濡れ拡がりが阻害されないように設けられている。凹部１４に入り込んだ溶融した接合層２０がこの傾斜部１４ａを滑ることで凹部１４のエアーが抜かれ、凹部１４にボイドが巻き込まれないようになっている。   On the other hand, as shown in FIG. 3A, the recess 14 has the deepest intermediate portion in the extending direction of the linear protrusion 13. Further, the concave portion 14 has an inclined portion 14 a that is gently inclined with respect to the one surface 11 so as to approach the one surface 11 of the heat sink 10 toward one end side and the other end side of the linear protrusion 13. The inclined portion 14a is provided so that wetting and spreading of the molten bonding layer 20 that has entered the recess 14 is not hindered. The melted bonding layer 20 that has entered the recess 14 slides on the inclined portion 14 a, so that the air in the recess 14 is removed and no void is caught in the recess 14.

そして、図３（ｂ）に示されるように、ヒートシンク１０の一面１１において凹部１４の幅方向（一方向に垂直な方向）における当該凹部１４の横幅は１ｍｍ以上２ｍｍ以下になっている。このように、１ｍｍ以上の横幅を確保することで接合層２０が凹部１４に入り込みやすくなっている。また、横幅を２ｍｍ以下とすることでヒートシンク１０の一面１１の悪化を防止する。   As shown in FIG. 3B, the lateral width of the concave portion 14 in the width direction of the concave portion 14 (direction perpendicular to one direction) on the one surface 11 of the heat sink 10 is 1 mm or more and 2 mm or less. As described above, the bonding layer 20 can easily enter the recess 14 by securing a lateral width of 1 mm or more. Moreover, the deterioration of the one surface 11 of the heat sink 10 is prevented by setting the lateral width to 2 mm or less.

ここで、線状突起１３の凹部１４の最大深さは、ヒートシンク１０の厚みの７％以上１０％以下の深さである。７％以上としているのは、凹部１４に位置していた部分を利用して突起部１５の高さを確保するためである。また、１０％以下としているのは、プレス加工等による凹部１４の形成により、ヒートシンク１０のうち一面１１とは反対側の他面１２に凸部が形成されることを防止し、ヒートシンク１０の他面１２の平面度を維持するためである。上述のように、ヒートシンク１０の板厚を３ｍｍとしているので、本実施形態では凹部１４の最大深さは例えば０．３ｍｍ以下である。   Here, the maximum depth of the concave portion 14 of the linear protrusion 13 is 7% or more and 10% or less of the thickness of the heat sink 10. The reason why it is set to 7% or more is to secure the height of the protrusion 15 by utilizing the portion located in the recess 14. Further, 10% or less is because the formation of the concave portion 14 by press working or the like prevents the convex portion from being formed on the other surface 12 opposite to the one surface 11 of the heat sink 10. This is to maintain the flatness of the surface 12. As described above, since the plate thickness of the heat sink 10 is 3 mm, in the present embodiment, the maximum depth of the recess 14 is, for example, 0.3 mm or less.

さらに、図３（ｂ）に示されるように、幅方向にヒートシンク１０の断面をとったときの凹部１４の底部はＲ形状になっている。これは、凹部１４の底部が尖っていると接合層２０が入り込みにくくボイドが形成されやすいため、凹部１４の底部をＲ形状とすることで凹部１４の底部のエアーを抜けやすくしている。   Further, as shown in FIG. 3B, the bottom of the recess 14 when the cross section of the heat sink 10 is taken in the width direction has an R shape. This is because if the bottom of the concave portion 14 is sharp, the bonding layer 20 is difficult to enter and voids are easily formed. Therefore, the bottom of the concave portion 14 is formed in an R shape so that air at the bottom of the concave portion 14 is easily removed.

なお、線状突起１３の凹部１４は線状圧子（パンチ）をヒートシンク１０に打ち付けて形成するので、線状突起１３の延設方向の線長さや凹部１４の深さは図３（ａ）に示されるように「成り行き」の値となる。もちろん、凹部１４の横幅や深さは上記の条件を満たすように形成される。以上が、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の構成である。   Since the concave portion 14 of the linear protrusion 13 is formed by hitting a linear indenter (punch) to the heat sink 10, the line length in the extending direction of the linear protrusion 13 and the depth of the concave portion 14 are shown in FIG. As shown, it has a “result” value. Of course, the width and depth of the recess 14 are formed so as to satisfy the above-mentioned conditions. The above is the configuration of the resin-encapsulated semiconductor device according to the present embodiment.

次に、樹脂封止型半導体装置の製造方法について説明する。まず、半導体プロセスにより半導体素子３０を製造しておく。   Next, a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device will be described. First, the semiconductor element 30 is manufactured by a semiconductor process.

そして、ヒートシンク１０の一面１１に線状突起１３を形成する線状突起形成工程を行う。この場合、凹部１４の形状に沿った曲面を有する線状圧子をヒートシンク１０の一面１１に対してプレスにて一括で打ち込むことにより、十字状の凹部１４を形成する。これにより、凹部１４となった部分に位置していた銅肉が凹部１４の両側の突起部１５となるように移動することで、突起部１５が形成される。   Then, a linear protrusion forming step for forming the linear protrusion 13 on the one surface 11 of the heat sink 10 is performed. In this case, a linear indenter having a curved surface along the shape of the concave portion 14 is collectively driven into the one surface 11 of the heat sink 10 by a press to form the cross-shaped concave portion 14. Thereby, the copper part which was located in the part which became the recessed part 14 moves so that it may become the projection part 15 of the both sides of the recessed part 14, and the projection part 15 is formed.

この際、凹部１４の幅方向の幅を１ｍｍ以上とし、凹部１４の深さをヒートシンク１０の厚みの１０％の０．３ｍｍ以下にする。これにより、ヒートシンク１０の他面１２側に凸部はほぼ形成されず、ヒートシンク１０の他面１２の平面度は良好となる。   At this time, the width in the width direction of the recess 14 is set to 1 mm or more, and the depth of the recess 14 is set to 0.3 mm or less, which is 10% of the thickness of the heat sink 10. Thereby, a convex part is hardly formed in the other surface 12 side of the heat sink 10, and the flatness of the other surface 12 of the heat sink 10 becomes favorable.

この後、接合工程を行う。具体的には、ヒートシンク１０にＮｉメッキを７μｍ形成した後、ヒートシンク１０を２５０℃程度まで加熱し、各線状突起１３の凹部１４の重なり部分である十字の中心（つまり実装領域１６の中心部）に溶融させたはんだを必要量だけ滴下する。はんだとして例えば糸はんだ等を用いる。なお、ヒートシンク１０に対するメッキ処理は線状突起形成工程後に行っても良い。   Then, a joining process is performed. Specifically, after forming 7 μm of Ni plating on the heat sink 10, the heat sink 10 is heated to about 250 ° C., and the center of the cross that is the overlapping portion of the concave portions 14 of each linear protrusion 13 (that is, the central portion of the mounting region 16). A required amount of the solder melted in is dropped. For example, thread solder or the like is used as the solder. In addition, you may perform the plating process with respect to the heat sink 10 after a linear protrusion formation process.

ヒートシンク１０の一面１１に溶融させたはんだを滴下しただけでは、はんだは一面１１上で丸い半球状になっているため、はんだに半導体素子３０を押しつけることではんだを半導体素子３０の中心部から外周側へと拡げながら組み付ける。このとき、各線状突起１３の凹部１４がヒートシンク１０の一面１１の実装領域１６の中心部から外縁部側に向かって放射状にそれぞれ形成されているので、溶融したはんだが実装領域１６の外縁部側に向かって凹部１４を埋めるように流れる。すなわち、溶融したはんだが凹部１４に位置するエアーを凹部１４の外部に抜きながら広がる。このため、凹部１４にボイドを巻き込まずに半導体素子３０を組付けることができる。このように、凹部１４に位置するエアーがはんだによって凹部１４の外部にはき出されるのは、溶融したはんだの広がりの方向に沿って凹部１４が延びているからである。また、凹部１４に傾斜部１４ａが設けられているので、はんだをスムーズに凹部１４に導入し、はんだの流れを阻害せずに凹部１４からはんだを流し出すことができる。   If the molten solder is simply dropped onto one surface 11 of the heat sink 10, the solder has a rounded hemispheric shape on the one surface 11. Assemble while expanding to the side. At this time, since the concave portions 14 of the respective linear protrusions 13 are formed radially from the center portion of the mounting region 16 on the one surface 11 of the heat sink 10 toward the outer edge portion side, the molten solder is on the outer edge portion side of the mounting region 16. It flows so that the recessed part 14 may be filled up. That is, the melted solder spreads while extracting the air located in the recess 14 to the outside of the recess 14. For this reason, the semiconductor element 30 can be assembled without involving a void in the recess 14. The reason why the air positioned in the recess 14 is expelled to the outside of the recess 14 by the solder is that the recess 14 extends along the direction of the spread of the molten solder. Moreover, since the inclined part 14a is provided in the recessed part 14, a solder can be smoothly introduce | transduced into the recessed part 14 and a solder can be poured out from the recessed part 14 without inhibiting the flow of solder.

このようにして、溶融させたはんだをヒートシンク１０の一面１１に流すと共に、半導体素子３０をはんだに押しつけてはんだを固めることにより、ヒートシンク１０と半導体素子３０との間に接合層２０を形成し、接合層２０を介して半導体素子３０をヒートシンク１０の一面１１に接合する。   In this way, the molten solder is caused to flow on one surface 11 of the heat sink 10 and the semiconductor element 30 is pressed against the solder to harden the solder, thereby forming the bonding layer 20 between the heat sink 10 and the semiconductor element 30. The semiconductor element 30 is bonded to the one surface 11 of the heat sink 10 via the bonding layer 20.

続いて、半導体素子３０のゲートパッド等と電極端子４０とをボンディングワイヤ６０で接合し、接合層２０を介してヒートシンク１０と電極端子４０とを接合する接続工程を行う。   Subsequently, a connection step is performed in which the gate pad and the like of the semiconductor element 30 and the electrode terminal 40 are joined by the bonding wire 60 and the heat sink 10 and the electrode terminal 40 are joined through the joining layer 20.

この後、電極端子４０の一部が露出するように、ヒートシンク１０および半導体素子３０を樹脂部５０で封止する封止工程を行う。こうして、図１に示される樹脂封止型半導体装置が完成する。   Thereafter, a sealing step of sealing the heat sink 10 and the semiconductor element 30 with the resin portion 50 is performed so that a part of the electrode terminal 40 is exposed. Thus, the resin-encapsulated semiconductor device shown in FIG. 1 is completed.

上記のように、ヒートシンク１０に線状突起１３を設けるが、凹部１４の深さをヒートシンク１０の厚みの１０％以下としている。これは、ヒートシンク１０の一面１１に線状圧子を打ち込んだときに、ヒートシンク１０の他面１２の平面度を確保するためである。そこで、発明者らは、線状突起１３の凹部１４の深さとヒートシンク１０の他面１２の平面度との関係を調べた。これについて、図４および図５を参照して説明する。   As described above, the linear protrusion 13 is provided on the heat sink 10, and the depth of the recess 14 is set to 10% or less of the thickness of the heat sink 10. This is to ensure the flatness of the other surface 12 of the heat sink 10 when a linear indenter is driven into the one surface 11 of the heat sink 10. Therefore, the inventors examined the relationship between the depth of the concave portion 14 of the linear protrusion 13 and the flatness of the other surface 12 of the heat sink 10. This will be described with reference to FIG. 4 and FIG.

この試験では、線状圧子として図４に示される「パンチ」を用いている。また、ヒートシンク１０と同じ銅板（Ｃｕ）を用いて試験を行った。そして、試験では、３０ｍｍ×４０ｍｍ×２．０ｍｍ（板厚）の銅板に加圧力を一定として押し込み深さに水準を設け、図４（ａ）に示されるようにパンチを押圧する。パンチ加圧力は例えば１ｔである。そして、押圧後、図４（ｂ）に示されるように銅板の裏面平面度を測定する。   In this test, a “punch” shown in FIG. 4 is used as a linear indenter. The test was performed using the same copper plate (Cu) as the heat sink 10. In the test, a level is set for the indentation depth with a constant pressure applied to a copper plate of 30 mm × 40 mm × 2.0 mm (plate thickness), and the punch is pressed as shown in FIG. The punch pressure is, for example, 1 t. And after pressing, the back surface flatness of a copper plate is measured as FIG.4 (b) shows.

なお、図４（ｂ）の「突起」が図３（ｂ）の突起部１５に対応し、図４（ｂ）の「凹部」が図３（ｂ）の凹部１４に対応する。また、図４（ｂ）の「裏面」は図１のヒートシンク１０の他面１２に対応する。   The “projection” in FIG. 4B corresponds to the projection 15 in FIG. 3B, and the “concave” in FIG. 4B corresponds to the recess 14 in FIG. Further, the “back surface” in FIG. 4B corresponds to the other surface 12 of the heat sink 10 in FIG.

銅板の凹部の深さを変化させたときの裏面平面度を調べた結果を図５に示す。図５の横軸は銅板の板厚に対する凹部深さの割合（％）であり、縦軸は銅板の裏面平面度（ｍｍ）である。ここで、凹部の深さは銅板に形成された凹部の最大深さである。また、裏面平面度は触針にて測定した平均値である。   The result of investigating the back surface flatness when the depth of the concave portion of the copper plate is changed is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 5 is the ratio (%) of the recess depth to the thickness of the copper plate, and the vertical axis is the back surface flatness (mm) of the copper plate. Here, the depth of the recess is the maximum depth of the recess formed in the copper plate. Moreover, back surface flatness is the average value measured with the stylus.

図５を見てみると、裏面平面度が±０．０５ｍｍ（３σ）を超える場合、図４（ｂ）に示されるように裏面凸部が形成されて平面度が悪化していることがわかる。一方、裏面平面度が±０．０５ｍｍ（３σ）を満たす凹部深さは板厚の１０％以下の場合である。したがって、銅板の裏面平面度を維持するためには、凹部深さを板厚の１０％以下とすれば良い。このような結果から、ヒートシンク１０に設けられた線状突起１３の凹部１４の最大深さをヒートシンク１０の板厚の１０％以下としている。   Referring to FIG. 5, when the back surface flatness exceeds ± 0.05 mm (3σ), it can be seen that the back surface convex portion is formed and the flatness is deteriorated as shown in FIG. 4B. . On the other hand, the depth of the recess that satisfies the back surface flatness of ± 0.05 mm (3σ) is 10% or less of the plate thickness. Therefore, in order to maintain the back surface flatness of the copper plate, the depth of the recess may be 10% or less of the plate thickness. From such a result, the maximum depth of the concave portion 14 of the linear protrusion 13 provided on the heat sink 10 is set to 10% or less of the plate thickness of the heat sink 10.

以上説明したように、本実施形態では、ヒートシンク１０と半導体素子３０との間の接合層２０の膜厚を一定以上に保つための線状突起１３をヒートシンク１０の一面１１に設けていることが特徴となっている。これにより、溶融した接合層２０は凹部１４の延設方向に沿って濡れやすくなるので、凹部１４に位置するエアーが溶融した接合層２０によってはき出されやすくすることができる。したがって、凹部１４のエアー抜けを改善することができ、凹部１４にボイドを巻き込まないようにすることができる。   As described above, in this embodiment, the linear protrusion 13 for keeping the film thickness of the bonding layer 20 between the heat sink 10 and the semiconductor element 30 at a certain level or more is provided on the one surface 11 of the heat sink 10. It is a feature. As a result, the molten bonding layer 20 is easily wetted along the extending direction of the recess 14, so that the air located in the recess 14 can be easily ejected by the molten bonding layer 20. Therefore, the air escape of the recessed part 14 can be improved, and a void can be prevented from being caught in the recessed part 14.

特に、凹部１４には傾斜部１４ａが設けられているので、接合層２０の濡れに逆らわずにエアーを抜けやすくすることができる。このため、巻き込みエアーによるボイドができにくい構造とすることができる。   In particular, since the concave portion 14 is provided with the inclined portion 14 a, air can be easily removed without resisting the wetting of the bonding layer 20. For this reason, it can be set as the structure where the void by entrainment air is hard to be made.

また、凹部１４の深さおよび形状を最適化しているため、ヒートシンク１０の他面１２の平面度を維持することができる。これにより、ヒートシンク１０が図示しない筐体に接触して冷却される際に、ヒートシンク１０の他面１２の平面度が悪化していないため、放熱性が悪化することはない。   Further, since the depth and shape of the recess 14 are optimized, the flatness of the other surface 12 of the heat sink 10 can be maintained. Thereby, when the heat sink 10 is cooled by contacting a housing (not shown), the flatness of the other surface 12 of the heat sink 10 is not deteriorated, so that the heat dissipation is not deteriorated.

そして、本実施形態のようにパワー素子の実装では、ボイドの規格が厳しいため、上記の線状突起１３が特に有効である。   And in the mounting of a power element like this embodiment, since the standard of a void is severe, said linear protrusion 13 is especially effective.

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。上記第１実施形態では、４本の線状突起１３の各凹部１４が実装領域１６の中央部で交差していたが、本実施形態では各線状突起１３は互いに離間して設けられている。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. In the first embodiment, the concave portions 14 of the four linear protrusions 13 intersect at the center of the mounting region 16, but in the present embodiment, the linear protrusions 13 are provided apart from each other.

図６は、本実施形態に係る樹脂封止型半導体装置の断面図である。また、図７は、半導体素子３０側からヒートシンク１０の一面１１を見た平面図である。図７に示されるように、４本の線状突起１３は、各線状突起１３の一端側が実装領域１６の中央部で互いに離間していると共に、各線状突起１３の他端側が実装領域１６の外縁側まで延びている。つまり、各凹部１４は互いに交差していない。また、本実施形態においても各線状突起１３は実装領域１６の対角線に沿って形成されており、実装領域１６の中心部から外縁部に向かって放射状に形成されている。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the resin-encapsulated semiconductor device according to this embodiment. FIG. 7 is a plan view of one surface 11 of the heat sink 10 viewed from the semiconductor element 30 side. As shown in FIG. 7, the four linear protrusions 13 are such that one end side of each linear protrusion 13 is separated from the center of the mounting area 16 and the other end side of each linear protrusion 13 is the mounting area 16. It extends to the outer edge side. That is, the recesses 14 do not intersect each other. Also in this embodiment, each linear protrusion 13 is formed along the diagonal line of the mounting region 16 and is formed radially from the center of the mounting region 16 toward the outer edge.

なお、図７に示される１つの線状突起１３の「○」は線状圧子（パンチ）の中心位置を示している。つまり、この「○」の部分が凹部１４のうち最も深い部分である。もちろん、他の３つの線状突起１３についても同様である。   Note that “◯” of one linear protrusion 13 shown in FIG. 7 indicates the center position of the linear indenter (punch). That is, this “◯” portion is the deepest portion of the recess 14. Of course, the same applies to the other three linear protrusions 13.

上記の構造では、ヒートシンク１０の一面１１において実装領域１６の中央部に線状突起１３が位置していない。これは、以下のような場合に対する対策である。すなわち、はんだ吐出時間を短縮するために例えば太い線はんだを実装領域１６の中央部に供給する場合がある。この場合、溶融させたはんだを滴下する位置に線状突起１３の凹部１４の交わりが存在していると、線はんだの径内の部分ではんだの広がりを制御することが難しくなる。このため、実装領域１６の中央部において各凹部１４が交差している部分にボイドを巻き込む可能性があり、放熱性が悪化する可能性がある。これに対し、図７に示されるように、はんだを供給する実装領域１６の中央部には線状突起１３を位置させないことで、実装領域１６の中央部における凹部１４の巻き込みボイドを回避できる。   In the above structure, the linear protrusion 13 is not located at the center of the mounting region 16 on the one surface 11 of the heat sink 10. This is a countermeasure against the following cases. That is, in order to shorten the solder discharge time, for example, thick wire solder may be supplied to the central portion of the mounting region 16. In this case, if there is an intersection of the concave portions 14 of the linear protrusions 13 at a position where the melted solder is dropped, it becomes difficult to control the spread of the solder within the diameter of the wire solder. For this reason, there is a possibility that a void is caught in a portion where the concave portions 14 intersect each other in the central portion of the mounting region 16, and heat dissipation may be deteriorated. On the other hand, as shown in FIG. 7, by not positioning the linear protrusion 13 at the center of the mounting area 16 for supplying solder, it is possible to avoid the voids of the recesses 14 at the center of the mounting area 16.

以上のように、各線状突起１３の一端側が実装領域１６の中央部で互いに離間するように各線状突起１３を形成しても良い。   As described above, the linear protrusions 13 may be formed so that one end sides of the linear protrusions 13 are separated from each other at the central portion of the mounting region 16.

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２施形態と異なる部分について説明する。上記の第１、第２施形態では、線状突起１３はヒートシンク１０の一面１１のうち実装領域１６の範囲内に形成されていた。これにより、凹部１４のエアーを抜きながらはんだが順次拡がることで凹部１４のボイドをなくすことができるものの、半導体素子３０の組み付け時間を短縮するためにはんだの拡がり時間を短縮させると、凹部１４の最も深い部分にエアーを巻き込んでしまう可能性がある。 (Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first and second embodiments will be described. In the first and second embodiments described above, the linear protrusion 13 is formed within the range of the mounting region 16 on the one surface 11 of the heat sink 10. As a result, the voids in the recesses 14 can be eliminated by sequentially spreading the solder while removing the air in the recesses 14. However, if the solder spreading time is shortened in order to shorten the assembly time of the semiconductor element 30, Air may get caught in the deepest part.

そこで、本実施形態では、図８および図９に示されるように、線状突起１３の他端側は、凹部１４が半導体素子３０の外側に位置するように、ヒートシンク１０に線状突起１３を設けたことが特徴となっている。すなわち、図８および図９に示されるように、凹部１４が実装領域１６の外側に位置するように、線状突起１３の他端側が実装領域１６からはみ出ている。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the other end side of the linear protrusion 13 is provided with the linear protrusion 13 on the heat sink 10 so that the concave portion 14 is located outside the semiconductor element 30. The feature is that it was provided. That is, as shown in FIGS. 8 and 9, the other end side of the linear protrusion 13 protrudes from the mounting region 16 so that the recess 14 is positioned outside the mounting region 16.

これにより、凹部１４のうち実装領域１６からはみ出た部分には半導体素子３０を組み付ける圧力が掛からないため、溶融したはんだが逃げやすくなる。このため、半導体素子３０を高速に組み付けた場合でも、凹部１４に発生しやすいボイドをなくすことができる。   Thereby, since the pressure which attaches the semiconductor element 30 does not apply to the part which protruded from the mounting area | region 16 among the recessed parts 14, it becomes easy to escape the molten solder. For this reason, even when the semiconductor element 30 is assembled at a high speed, voids that are likely to occur in the recess 14 can be eliminated.

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された樹脂封止型半導体装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、上記各実施形態では、各線状突起１３を実装領域１６の対角線上に配置させていたが、これは配置の一例である。したがって、例えば２本の線状突起１３を平行またはハの字のように配置しても良い。この場合、第３実施形態のように線状突起１３の他端側を実装領域１６からはみ出しても良い。 (Other embodiments)
The configuration of the resin-encapsulated semiconductor device described in each of the above embodiments is an example, and the present invention is not limited to the configuration described above, and other configurations including the features of the present invention may be employed. For example, in each of the above-described embodiments, each linear protrusion 13 is arranged on the diagonal line of the mounting region 16, but this is an example of the arrangement. Therefore, for example, the two linear protrusions 13 may be arranged in parallel or in a letter C shape. In this case, you may protrude the other end side of the linear protrusion 13 from the mounting area | region 16 like 3rd Embodiment.

上記各実施形態では、４本の線状突起１３がそれぞれ形成されているが、半導体素子３０を支持するため、線状突起１３は少なくとも３本以上設けられていれば良い。このように、最低３本の線状突起１３が設けられていれば、半導体素子３０の傾きを補正できる。   In each of the above embodiments, the four linear protrusions 13 are formed. However, in order to support the semiconductor element 30, it is sufficient that at least three linear protrusions 13 are provided. Thus, if at least three linear protrusions 13 are provided, the inclination of the semiconductor element 30 can be corrected.

上記各実施形態では、突起部１５の上部は平坦面としているが、突起部１５の上部は平坦面でなくとも、例えば曲面でも良い。   In each of the above embodiments, the upper portion of the protrusion 15 is a flat surface. However, the upper portion of the protrusion 15 may not be a flat surface but may be a curved surface, for example.

また、接合層２０を形成するため、溶融させたはんだを拡げるためには半導体素子３０により拡げる方法以外にも、箱型の囲いをはんだに押し当てて拡げるようなスパンカと呼ばれる方法を採用することもできる。はんだ供給方法についても、線はんだだけでなく、溶融はんだを直接供給する方法でも良い。   Further, in order to form the bonding layer 20, in order to spread the melted solder, a method called a spanker that expands by pressing a box-shaped enclosure against the solder is adopted in addition to the method of expanding by the semiconductor element 30. You can also. Regarding the solder supply method, not only wire solder but also a method of directly supplying molten solder may be used.

１０ ヒートシンク
１２ ヒートシンクの他面
１１ ヒートシンクの一面
１３ 線状突起
１４ 凹部
１４ａ 傾斜部
１５ 突起部
１６ 実装領域
２０ 接合層
３０ 半導体素子
５０ 樹脂部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat sink 12 Other surface of heat sink 11 One surface of heat sink 13 Linear protrusion 14 Recessed part 14a Inclined part 15 Protruding part 16 Mounting area 20 Bonding layer 30 Semiconductor element 50 Resin part

Claims (15)

一面（１１）を有するヒートシンク（１０）と、
前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に接合層（２０）を介して接合された半導体素子（３０）と、
前記ヒートシンク（１０）および前記半導体素子（３０）を封止するように成型された樹脂部（５０）と、を備え、
前記ヒートシンク（１０）は、当該ヒートシンク（１０）の一面（１１）のうち前記半導体素子（３０）が実装される実装領域（１６）において、前記一面（１１）の面方向のうちの一方向に沿って形成された線状の凹部（１４）と、前記凹部（１４）の両側にそれぞれ位置する突起部（１５）と、により構成された線状突起（１３）を有していることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。 A heat sink (10) having one surface (11);
A semiconductor element (30) bonded to one surface (11) of the heat sink (10) via a bonding layer (20);
A resin portion (50) molded to seal the heat sink (10) and the semiconductor element (30),
The heat sink (10) is arranged in one direction of the surface direction of the one surface (11) in a mounting region (16) where the semiconductor element (30) is mounted in one surface (11) of the heat sink (10). It has a linear protrusion (13) comprised by the linear recessed part (14) formed along, and the projection part (15) located in the both sides of the said recessed part (14), respectively. A resin-encapsulated semiconductor device. 前記線状突起（１３）は、前記ヒートシンク（１０）に少なくとも２本以上設けら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 resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein at least two linear protrusions (13) are provided on the heat sink (10). 前記線状突起（１３）は、当該線状突起（１３）の一端側が前記実装領域（１６）の中央部で交わると共に、当該線状突起（１３）の他端側が前記実装領域（１６）の外縁部まで延び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 linear protrusion (13) has one end of the linear protrusion (13) intersecting at the center of the mounting area (16), and the other end of the linear protrusion (13) is the mounting area (16). The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 2, wherein the resin-encapsulated semiconductor device extends to an outer edge portion. 前記半導体素子（３０）は、前記接合層（２０）に接触する面が四角形状になっており、
前記線状突起（１３）は、前記実装領域（１６）の対角線に沿って形成されていることを特徴とする請求項３に記載の樹脂封止型半導体装置。 The semiconductor element (30) has a quadrangular surface in contact with the bonding layer (20).
The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 3, wherein the linear protrusion (13) is formed along a diagonal line of the mounting region (16). 前記線状突起（１３）は、当該線状突起（１３）の一端側が前記実装領域（１６）の中央部で互いに離間していると共に、当該線状突起（１３）の他端側が前記実装領域（１６）の外縁側まで延び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 linear protrusion (13) has one end side of the linear protrusion (13) spaced apart from each other at the center of the mounting area (16) and the other end side of the linear protrusion (13) is the mounting area. The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 2, wherein the resin-encapsulated semiconductor device extends to an outer edge side of (16). 前記線状突起（１３）は、前記実装領域（１６）の中心部から外縁部に向けて放射状に形成され、少なくとも３本以上設けられていることを特徴とする請求項５に記載の樹脂封止型半導体装置。   6. The resin seal according to claim 5, wherein the linear protrusions (13) are formed radially from the central portion of the mounting region (16) toward the outer edge portion, and at least three linear protrusions are provided. Stop-type semiconductor device. 前記線状突起（１３）の他端側は、前記凹部（１４）が前記実装領域（１６）の外側に位置するように前記実装領域（１６）からはみ出ていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。   The other end side of the linear protrusion (13) protrudes from the mounting region (16) so that the concave portion (14) is located outside the mounting region (16). 7. The resin-encapsulated semiconductor device according to any one of items 6 to 6. 前記凹部（１４）は、前記線状突起（１３）の一端側および他端側に向かって前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に近づくように前記一面（１１）に対して傾斜した傾斜部（１４ａ）を有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。   The concave portion (14) is an inclined portion inclined with respect to the one surface (11) so as to approach one surface (11) of the heat sink (10) toward one end side and the other end side of the linear protrusion (13). The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1, wherein (14a) is provided. 前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）において前記一方向に垂直な方向における前記凹部（１４）の幅は１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。   The resin according to any one of claims 1 to 8, wherein a width of the concave portion (14) in a direction perpendicular to the one direction on the one surface (11) of the heat sink (10) is 1 mm or more. Sealed semiconductor device. 前記線状突起（１３）の前記凹部（１４）の最大深さは、前記ヒートシンク（１０）の厚みの１０％以下の深さであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。   The maximum depth of the recess (14) of the linear protrusion (13) is not more than 10% of the thickness of the heat sink (10). The resin-encapsulated semiconductor device described in 1. 前記ヒートシンク（１０）に対して前記一方向に垂直な方向に前記ヒートシンク（１０）の断面をとったときの前記凹部（１４）の底部がＲ形状になっていることを特徴とする請求項１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。   The bottom of the recess (14) when the cross section of the heat sink (10) is taken in a direction perpendicular to the one direction with respect to the heat sink (10), has a round shape. The resin-encapsulated semiconductor device according to any one of Items 10 to 10. 一面（１１）を有するヒートシンク（１０）と、
前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に接合層（２０）を介して接合された半導体素子（３０）と、
前記ヒートシンク（１０）および前記半導体素子（３０）を封止するように成型された樹脂部（５０）と、を備え、
前記ヒートシンク（１０）は、当該ヒートシンク（１０）の一面（１１）のうち前記半導体素子（３０）が実装される実装領域（１６）において、前記一面（１１）の面方向のうちの一方向に沿って形成された線状の凹部（１４）と、前記凹部（１４）の両側にそれぞれ位置する突起部（１５）と、により構成された線状突起（１３）を有し、前記凹部（１４）は前記線状突起（１３）の一端側および他端側に向かって前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に近づくように前記一面（１１）に対して傾斜した傾斜部（１４ａ）を有する樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
前記凹部（１４）の形状に沿った曲面を有する圧子を前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に対して打ち込むことにより、前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に前記線状突起（１３）を形成する線状突起形成工程と、
前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に溶融した前記接合層（２０）を配置すると共に、前記半導体素子（３０）を前記接合層（２０）に押しつけて前記接合層（２０）を固めることにより、前記接合層（２０）を介して前記半導体素子（３０）を前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）に接合する接合工程と、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 (10) having one surface (11);
A semiconductor element (30) bonded to one surface (11) of the heat sink (10) via a bonding layer (20);
A resin portion (50) molded to seal the heat sink (10) and the semiconductor element (30),
The heat sink (10) is arranged in one direction of the surface direction of the one surface (11) in a mounting region (16) where the semiconductor element (30) is mounted in one surface (11) of the heat sink (10). A linear protrusion (13) formed by a linear recess (14) formed along the protrusion and a protrusion (15) located on each side of the recess (14). ) Has an inclined portion (14a) inclined with respect to the one surface (11) so as to approach one surface (11) of the heat sink (10) toward one end side and the other end side of the linear protrusion (13). A method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device,
The linear protrusion (13) is formed on one surface (11) of the heat sink (10) by driving an indenter having a curved surface along the shape of the concave portion (14) against the one surface (11) of the heat sink (10). Forming a linear protrusion,
By disposing the molten bonding layer (20) on one surface (11) of the heat sink (10) and pressing the semiconductor element (30) against the bonding layer (20) to solidify the bonding layer (20). A bonding step of bonding the semiconductor element (30) to one surface (11) of the heat sink (10) through the bonding layer (20). Production method. 前記線状突起形成工程では、前記ヒートシンク（１０）の一面（１１）において前記一方向に垂直な方向おける前記凹部（１４）の幅が１ｍｍ以上となるように前記線状突起（１３）を形成することを特徴とする請求項１２に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。   In the linear protrusion forming step, the linear protrusion (13) is formed so that the width of the concave portion (14) in a direction perpendicular to the one direction on the one surface (11) of the heat sink (10) is 1 mm or more. The method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 12, wherein: 前記線状突起形成工程では、前記線状突起（１３）の前記凹部（１４）の最大深さが前記ヒートシンク（１０）の厚みの１０％以下の深さとなるように前記線状突起（１３）を形成することを特徴とする請求項１２または１３に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。   In the linear protrusion forming step, the linear protrusion (13) is configured such that the maximum depth of the concave portion (14) of the linear protrusion (13) is 10% or less of the thickness of the heat sink (10). 14. The method of manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 12 or 13, wherein: is formed. 前記線状突起形成工程では、前記ヒートシンク（１０）に対して前記一方向に垂直な方向に前記ヒートシンク（１０）の断面をとったときの前記凹部（１４）の底部がＲ形状となるように前記線状突起（１３）を形成することを特徴とする請求項１２ないし１４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。   In the linear protrusion forming step, the bottom of the recess (14) when the cross section of the heat sink (10) is taken in a direction perpendicular to the one direction with respect to the heat sink (10) has an R shape. 15. The method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 12, wherein the linear protrusions (13) are formed.
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