JP2013149796A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだを介して半導体素子と接続された放熱部材の放熱面が露出するように封止樹脂で封止された半導体装置を、従来よりも少ない製造工程で形成する。
【解決手段】放熱部材（１８，３０）は、半導体素子側の一面としてはんだ領域（２０ａ，３２ａ）と非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）を有する。接続工程では、はんだの少なくとも１つとして、封止樹脂成形時に軟化する軟化はんだ（３６）を用いるとともに、積層体（４６）の高さがキャビティ（１０６）の高さよりも高くなるように軟化はんだ（３６）の厚さを確保する。予備加熱工程では、積層体（４６）を加熱して軟化はんだ（３６）のみを軟化させる。モールド工程では、軟化はんだ（３６）を軟化させた状態で、金型の壁面（１０２ａ，１０４ａ）を放熱部材の放熱面（２２，３４）に接触させて、軟化はんだ（３６）を圧縮変形させつつ型締めを行い、この型締め状態で樹脂（４０ａ）を注入する。
【選択図】図３

Description

本発明は、一対の放熱部材と、これら放熱部材の間に配置された半導体素子とが、はんだを介して熱的に接続され、放熱部材における半導体素子と反対の面が露出するように、半導体素子、放熱部材、はんだが封止樹脂で封止された半導体装置及びその製造方法に関する。

従来、一対の放熱部材と、これら放熱部材の間に配置された半導体素子とが、はんだを介して熱的に接続され、放熱部材における半導体素子と反対の面が露出するように、半導体素子、放熱部材、はんだが封止樹脂で封止された半導体装置の製造方法として、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１では、放熱部材（ヒートシンク）の放熱面の少なくとも一方をモールド時に埋設させる。そして、その後、放熱部材の一部とともに放熱面上の封止樹脂を切削又は研削することで、放熱部材の放熱面を露出させ、且つ、放熱面と冷却器との間に隙間が生じない平行度を確保するようにしている。

一方、平行度を確保する製造方法として、特許文献２に記載のものが知られている。

特許文献２では、平行度を確保すべく、一対の放熱部材（導体部材）それぞれに接続されるはんだ（半田部材）の融点が異なっている。はんだを介して、半導体素子と各放熱部材とを接続して積層体を形成した後に、融点の低いはんだ（第２の半田部材）のみをリフローさせた状態で、該はんだに接する放熱部材（第２の導体部材）の上方から加圧することにより、一対の放熱部材の平行度を調整するようにしている。

特開２００５−１１７００９号公報 特許第３６１４０７９号公報

特許文献１に記載の方法では、封止樹脂を形成するモールド工程の後に、放熱部材の一部とともに放熱面上の封止樹脂を除去する切削（研削）工程が必要となる。すなわち、製造工程数が多くなる。

特許文献２に記載の方法では、はんだにより、積層体を形成する接続工程の後であって、外部リードとのワイヤボンディング及びモールド工程の前に、加熱しつつ加圧する平行度の調整工程が必要となる。

本発明は上記問題点に鑑み、一対の放熱部材と、これら放熱部材の間に配置された半導体素子とが、はんだを介して熱的に接続され、放熱部材における半導体素子と反対の面が露出するように、半導体素子、放熱部材、はんだが封止樹脂で封止された半導体装置を、従来と較べて少ない製造工程で形成することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
両面に電極を有する半導体素子（１４，１６）の両面側に放熱部材（１８，３０）をそれぞれ配置するとともに、はんだ（２４，２８，３６）を介して、半導体素子（１４，１６）と各放熱部材（１８，３０）とをそれぞれ熱的に接続し、積層体（４６）を形成する接続工程と、
積層体（４６）を金型（１００）のキャビティ（１０６）に配置して積層体（４６）の積層方向に型締めをし、この型締め状態でキャビティ（１０６）内に樹脂（４０ａ）を注入して、各放熱部材（１８，３０）に接しつつ半導体素子（１４，１６）及びはんだ（２４，２８，３６）を一体的に封止する封止樹脂（４０）を成形するモールド工程と、
接続工程の後であり、金型（１００）を型締めする前に積層体（４６）を予め加熱しておく予備加熱工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
各放熱部材（１８，３０）は、半導体素子側の一面（２０，３２）として、はんだが接触するはんだ領域（２０ａ，３２ａ）と、はんだが接触しない領域であって少なくとも一部に封止樹脂が接触する非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）と、を有し、
接続工程では、多層に配置されるはんだ（２４，２８，３６）の少なくとも１つとして、モールド工程の温度で軟化する軟化はんだ（３６）を用いるとともに、積層方向において、積層体（４６）の高さ（Ｈ１）が、型締め状態のキャビティ（１０６）の高さ（Ｈ２）よりも高くなるように、軟化はんだ（３６）の厚さを確保し、
予備加熱工程では、積層体（４６）を加熱して、はんだ（２４，２８，３６）のうち、軟化はんだ（３６）のみを軟化させ、
モールド工程では、予備加熱工程により軟化はんだ（３６）を軟化させた状態で、積層方向においてキャビティ（１０６）を構成する金型の壁面（１０２ａ，１０４ａ）を、各放熱部材（１８，３０）における一面と反対の裏面（２２，３４）に接触させて、軟化はんだ（３６）を圧縮変形させつつ型締めを行い、この型締め状態で、キャビティ（１０６）内に樹脂（４０ａ）を注入することを特徴とする。

本発明によれば、キャビティ（１０６）を構成する金型の壁面（１０２ａ，１０４ａ）を、各放熱部材（１８，３０）の裏面（２２，３４）に接触させて型締めを行なっても、軟化はんだ（３６）の圧縮変形により、半導体素子（１４，１６）に作用する応力を低減することができる。したがって、モールド工程後の切削を不要とすることができる。

また、各放熱部材の非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）は、キャビティ（１０６）内に注入した樹脂（４０ａ）により、接触する金型（１０２，１０４）の方向に押される。すなわち、放熱部材の裏面（２２，３４）が金型の壁面（１０２ａ，１０４ａ）に密着する。これにより、放熱部材の裏面（２２，３４）側に樹脂（４０ａ）が回りこむのを抑制することができる。したがって、モールド工程前（予備加熱工程前）の、放熱部材（１８，３０）間の平行度調整を不要とすることができる。

このように本発明によれば、一対の放熱部材（１８，３０）と、これら放熱部材（１８，３０）の間に配置された半導体素子（１４，１６）とが、はんだ（２４，２８，３６）を介して熱的に接続され、放熱部材（１８，３０）における半導体素子と反対の裏面（２２，３４）が露出するように、半導体素子、放熱部材、はんだが封止樹脂（４０）で封止された半導体装置を、従来と較べて少ない製造工程で形成することができる。

請求項２に記載のように、
接続工程では、一対の放熱部材（１８，３０）の間に弾性部材（３８，４８，５４）を介在させて、積層体（４６）を形成し、
モールド工程では、金型（１００）の型締めに応じて、弾性部材（３８，４８，５４）を積層方向に弾性変形させるようにすると良い。

これによれば、キャビティ内に注入した樹脂（４０ａ）が放熱部材の非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）に到達するまでの間も、弾性部材（３８，４８，５４）の反力により、放熱部材の裏面（２２，３４）を金型の壁面（１０２ａ，１０４ａ）に密着させることができる。これにより、キャビティ内に注入した樹脂（４０ａ）が放熱部材の裏面（２２，３４）側に回りこむのを、効果的に抑制することができる。

また、弾性部材は所定高さを有するため、この弾性部材により、モールド工程前での軟化はんだの厚さ、ひいては積層体の高さを確保することができる。

例えば請求項３に記載のように、接続工程では、弾性部材としての電気絶縁性を有するスペーサ（４８，５４）を、各放熱部材（１８，３０）の一面における非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）の一部と接触するように配置し、一対の放熱部材（１８，３０）にてスペーサ（４８，５４）を挟んで積層体（４６）を形成するようにしても良い。一方、請求項５に記載のように、軟化はんだ（３６）が、弾性部材としての樹脂ビーズ（３８）を有する構成としても良い。

スペーサ（４８，５４）を用いる場合には、請求項４に記載のように、
積層方向に垂直な面内において、半導体素子（１４，１６）を取り囲むように、スペーサ（４８，５４）を配置すると良い。

これによれば、放熱部材（１８，３０）間の平行度の精度を高めることができる。すなわち、キャビティ内に注入した樹脂（４０ａ）が放熱部材の裏面（２２，３４）側に回りこむのを、より効果的に抑制することができる。

請求項６に記載のように、
一対の放熱部材として、第１放熱部材（１８）と第２放熱部材（３０）を有し、
はんだとして、半導体素子（１４，１６）の一面側の電極と第１放熱部材（１８）とを接続する第１はんだ（２４）と、半導体素子（１４，１６）の一面と反対の裏面側の電極と中継部材（２６）とを接続する第２はんだ（２８）と、中継部材（２６）と第２放熱部材（３０）とを接続する第３はんだ（３６）を有し、
第１はんだ（２４）、第２はんだ（２８）、及び第３はんだ（３６）の少なくとも１つとして、軟化はんだ（３６）を用いれば良い。

請求項７に記載のように、
第２放熱部材（３０）と中継部材（２６）とは、同一の材料を用いて構成されており、
第３はんだ（３６）として軟化はんだを用い、
第１はんだ（２４）及び第２はんだ（２８）として、予備加熱工程及びモールド工程で軟化しないはんだを用いることが好ましい。

一般的に、はんだは融点の低下に伴い、融点と使用環境温度との差が小さくなり、接合寿命が低下する。すなわち、半導体装置の製品寿命が低下する。これに対し、本発明では、第２放熱部材（３０）と中継部材（２６）とを同一の材料を用いて構成するため、第３はんだ（３６）に作用する、第２放熱部材（３０）と中継部材（２６）との線膨張係数差による応力を低減することができる。そして、第３はんだ（３６）として軟化はんだを用いるため、第１はんだ（２４）や第２はんだ（２８）を軟化はんだとする構成に較べて、製品寿命の低下を抑制することができる。

次に、請求項８に記載の発明は、
両面に電極を有する半導体素子（１４，１６）と、
半導体素子（１４，１６）の一面側に配置された第１放熱部材（１８）と、
半導体素子（１４，１６）における一面と反対の裏面側に配置された第２放熱部材（３０）と、
半導体素子（１４，１６）と第１放熱部材（１８）、半導体素子（１４，１６）と第２放熱部材（３０）とをそれぞれ熱的に接続するように、半導体素子と第１放熱部材との間、及び、半導体素子と第２放熱部材との間にそれぞれ配置されたはんだ（２４，２８，３６）と、
モールド成形体であり、半導体素子（１４，１６）、各はんだ（２４，２８，３６）、及び各放熱部材（１８，３０）を一体的に封止する封止樹脂（４０）と、を備え、
各放熱部材（１８，３０）における半導体素子側の一面と反対の裏面（２２，３４）が封止樹脂（４０）から露出された半導体装置であって、
各放熱部材（１８，３０）は、半導体素子側の一面（２０，３２）として、はんだが接触するはんだ領域（２０ａ，３２ａ）と、はんだが接触しない領域であって少なくとも一部に封止樹脂が接触する非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）と、を有し、
半導体素子及び各放熱部材の積層方向において多層に配置されたはんだ（２４，２８，３６）の少なくとも１つが、封止樹脂（４０）をモールド成形する温度にて軟化する軟化はんだ（３６）であることを特徴とする。

本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。

請求項９に記載のように、
はんだとして、半導体素子（１４，１６）の一面側の電極と第１放熱部材（１８）とを接続する第１はんだ（２４）と、半導体素子（１４，１６）の一面と反対の裏面側の電極と中継部材（２６）とを接続する第２はんだ（２８）と、中継部材（２６）と第２放熱部材（３０）とを接続する第３はんだ（３６）を有し、
第２放熱部材（３０）と中継部材（２６）とは、同一の材料を用いて構成されており、
第１はんだ（２４）、第２はんだ（２８）、及び第３はんだ（３６）のうち、第３はんだ（３６）は軟化はんだであり、第１はんだ（２４）及び第２はんだ（２８）は、封止樹脂（４０）をモールド成形する温度にて軟化しないはんだである構成としても良い。

本発明の作用効果は、請求項６及び請求項７に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。

次に、請求項１０に記載の発明は、
両面に電極を有する半導体素子（１４，１６）と、
半導体素子（１４，１６）の一面側に配置された第１放熱部材（１８）と、
半導体素子（１４，１６）の一面側の電極と第１放熱部材（１８）とを熱的に接続する第１はんだ（２４）と、
半導体素子（１４，１６）における一面と反対の裏面側に配置された中継部材（２６）と、
半導体素子（１４，１６）の裏面側の電極と中継部材（２６）とを熱的に接続する第２はんだ（２８）と、
中継部材（２６）における半導体素子と反対の面側に配置された第２放熱部材（３０）と、
中継部材（２６）と第２放熱部材（３０）とを熱的に接続する第３はんだ（３６）と、
モールド成形体であり、半導体素子（１４，１６）、各はんだ（２４，２８，３６）、中継部材（２６）、及び各放熱部材（１８，３０）を一体的に封止する封止樹脂（４０）と、を備え、
各放熱部材（１８，３０）における半導体素子側の一面と反対の裏面（２２，３４）が封止樹脂（４０）から露出された半導体装置であって、
各放熱部材（１８，３０）は、半導体素子側の一面（２０，３２）として、はんだが接触するはんだ領域（２０ａ，３２ａ）と、はんだが接触しない領域であって少なくとも一部に封止樹脂が接触する非はんだ領域（２０ｂ，３０ｂ）と、を有し、
中継部材（２６）及び第２放熱部材（３０）のそれぞれと第３はんだ（３６）との接触界面（５８）として、合金層が形成された合金部（５８ａ）と、合金層の形成されない非合金部（５８ｂ）と、を有することを特徴とする。

上記した積層体（４６）を形成する接続工程では、リフローにより、中継部材（２６）及び第２放熱部材（３０）のそれぞれと第３はんだ（３６）との接触界面として、合金部（５８ａ）が形成される。一方、第３はんだ（３６）として上記した軟化はんだを用いると、モールド工程では、型締めにより押し広げられた第３はんだ（３６）が、中継部材（２６）及び第２放熱部材（３０）の少なくとも一方との間に、新たな接触界面を形成する。しかしながら、第３はんだ（３６）は軟化しているため、この接触界面部分に合金部（５８ａ）は形成されない。したがって、中継部材（２６）及び第２放熱部材（３０）のそれぞれと第３はんだ（３６）との接触界面（５８）として、合金層が形成された合金部（５８ａ）と、合金層の形成されない非合金部（５８ｂ）と、を有することをもって、請求項１に記載の製造方法により形成された半導体装置であることを判別することができる。すなわち、本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。

請求項１１に記載のように、弾性部材としての電気絶縁性を有するスペーサ（４８，５４）が、各放熱部材（１８，３０）の一面における非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）の一部に接触して配置されるとともに、一対の放熱部材（１８，３０）に挟まれて弾性変形している構成としても良い。また、請求項１３に記載のように、第３はんだ（３６）は、弾性部材としての樹脂ビーズ（３８）を有し、樹脂ビーズ（３８）の少なくとも一部が、中継部材（２６）と第２放熱部材（３０）に挟まれて弾性変形している構成としても良い。

これら発明の作用効果は、請求項２（及び請求項３，請求項５）に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。

また、請求項１２に記載のように、
積層方向に垂直な面内において、半導体素子（１４，１６）を取り囲むように、スペーサ（４８，５４）が配置された構成とすると良い。

本発明の作用効果は、請求項４に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。

第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は接続工程、（ｂ）は予備加熱工程、（ｃ）はモールド工程のうち、型締めして樹脂を注入する前の状態、（ｄ）はモールド工程のうち、樹脂を注入した状態、（ｅ）モールド工程後を示している。なお、各図においては、便宜上、半導体素子としてＩＧＢＴのみを有する例を図示している。 第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図であり、図２に対応している。 スペーサの概略構成を示す斜視図である。 半導体装置の変形例を示す断面図であり、図２に対応している。 突出部及びスペーサの概略構成を示す斜視図である。 突出部及びスペーサの変形例を示す斜視図である。便宜上、第２放熱部材を省略して図示している。 第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図であり、図２に対応している。 第４実施形態に係る半導体装置のうち、第３はんだ周辺を拡大した断面図である。 半導体装置のその他変形例を示す断面図であり、図２に対応している。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の各図相互において互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。以下においては、積層体を構成する各要素の積層方向、換言すれば半導体素子の厚さ方向を単に積層方向と示し、積層方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。また、平面形状とは、積層方向に垂直な平面に沿う形状を示すものとする。

（第１実施形態）
先ず、半導体装置の概略構成を説明する。

図１及び図２に示す半導体装置１０は、積層方向両面に電極を有する半導体素子１２と、半導体素子１２の一面に、第１はんだ２４を介して接続された第１放熱部材１８と、半導体素子１２における一面と反対の裏面に、第２はんだ２８を介して接続されたターミナル２６と、ターミナル２６における半導体素子１２と反対の面に、第３はんだを介して接続された第２放熱部材３０と、を備える。そして、封止樹脂４０により、各放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４が露出されつつ、半導体素子１２、各はんだ２４，２８，３６、ターミナル２６、及び各放熱部材１８，３０が一体的に封止されている。なお、ターミナル２６が、特許請求の範囲に記載の中継部材に相当する。

このような半導体装置１０は、たとえば車両のインバータ回路に組み入れられ、負荷をＰＷＭ制御するための装置として適用される。

半導体素子１２は、シリコンなどの半導体基板に、周知の半導体プロセスによって素子が構成されてなるものである。本実施形態では、半導体素子１２として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が構成された半導体素子１４と、転流ダイオード（ＦＷＤ）が構成された半導体素子１６を有している。これら１組の半導体素子１４，１６は、ともに積層方向に電流が流れるように所謂縦型構造をなしており、積層方向の両端面に図示しない電極（パッド）を有している。

また、２つの半導体素子１４，１６は、図１に示すようにともに平面矩形状とされ、図２に示すように、垂直方向において異なる位置であって、積層方向においてほぼ同じ位置に配置されている。すなわち、半導体素子１４，１６は、離間しつつ横並びに配置されている。

半導体素子１２の一面上（図２の紙面下方）には、第１放熱部材１８が配置されている。そして、第１はんだ２４を介して、各半導体素子１４，１６と第１放熱部材１８が、電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。詳しくは、半導体素子１４のコレクタ電極及び半導体素子１６のカソード電極と第１放熱部材１８が接続されている。

第１放熱部材１８は、半導体素子１２（１４，１６）の生じた熱を半導体装置１０の外部に放熱する機能を果たすとともに、半導体素子１２の外部接続端子（電極）としての機能も果たす。また、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。具体的には、銅、銅合金、アルミ合金などの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料を採用することができ、本実施形態では、銅からなる平板の表面をニッケル膜で被覆した構成となっている。この第１放熱部材１８は、半導体素子１４（ＩＧＢＴ）のコレクタ電極と半導体素子１６（ＦＷＤ）のカソード電極を兼ねている。

また、第１放熱部材１８のうち、半導体素子１２側の一面２０は、第１はんだ２４が接触しているはんだ領域２０ａと、第１はんだ２４が接触しておらず、封止樹脂４０が接触している非はんだ領域２０ｂを有している。このように、一面２０は、第１はんだ２４との接続部分を除く部分が、封止樹脂４０によって被覆されている。一方、一面２０と反対の裏面は、封止樹脂４０から露出されて放熱面２２となっている。なお、図１に示す符号１８ａは、第１放熱部材１８のうち、封止樹脂４０の外部に引き出された、外部接続用のリード部である。

一方、半導体素子１２の一面と反対の裏面上（図２の紙面上方）には、後述するボンディングワイヤ４４の高さを確保するためのターミナル２６がそれぞれ配置されている。

このターミナル２６は、第２放熱部材３０と半導体素子１２との熱伝導、電気伝導経路の途中に位置するため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。具体的には、銅やモリブデンなどの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料を採用することができ、本実施形態では、第１放熱部材１８同様、銅からなる平板の表面をニッケル膜で被覆した構成となっている。また、ターミナル２６は、平面矩形をなしており、垂直方向において、半導体素子１４のエミッタパッド、半導体素子１６のアノードパッドと位置が重なるように配置されている。また、ターミナル２６は、垂直方向における大きさが、半導体素子１４，１６や第２放熱部材３０よりも小さいものとなっている。

そして、各半導体素子１４，１６と対応するターミナル２６との間には、第２はんだ２８がそれぞれ介在され、第２はんだ２８により、半導体素子１４，１６と対応するターミナル２６が、電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。

また、ターミナル２６における半導体素子１２と反対の面上には、第２放熱部材３０が配置されている。そして、各ターミナル２６と第２放熱部材３０との間には、第３はんだ３６がそれぞれ介在され、第３はんだ３６により、各ターミナル２６と第２放熱部材３０が、電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。

第２放熱部材３０は、第１放熱部材１８同様、半導体素子１２の生じた熱を半導体装置１０の外部に放熱する機能を果たすとともに、半導体素子１２の外部接続端子（電極）としての機能も果たす。この第２放熱部材３０は、半導体素子１４（ＩＧＢＴ）のエミッタ電極と半導体素子１６（ＦＷＤ）のアノード電極を兼ねている。

また、第２放熱部材３０も、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。具体的には、銅、銅合金、アルミ合金などの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料を採用することができ、本実施形態では、第１放熱部材１８及びターミナル２６同様、銅からなる平板の表面をニッケル膜で被覆した構成となっている。

また、第２放熱部材３０のうち、半導体素子１２側の一面３２は、第３はんだ３６が接触しているはんだ領域３２ａと、第３はんだ３６が接触しておらず、封止樹脂４０が接触している非はんだ領域３２ｂを有している。このように、一面３２は、第３はんだ３６との接続部分を除く部分が、封止樹脂４０によって被覆されている。一方、一面３２と反対の裏面は、封止樹脂４０から露出されて放熱面３４となっている。なお、図１に示す符号３０ａは、第２放熱部材３０のうち、封止樹脂４０の外部に引き出された、外部接続用のリード部である。

このように、半導体素子１４，１６及び各半導体素子１４，１６に対応するターミナル２６は、積層方向において、一対の放熱部材１８，３０により挟まれている。また、図１に示すように、放熱部材１８，３０の、半導体素子１４，１６及びターミナル２６を間に挟む部分は、ほぼ平面矩形状となっている。

また、第１放熱部材１８の周囲には、外部接続用端子として複数本のリード４２が設けられている。これらリード４２は、リードフレームからなるものである。本実施形態では、リード４２が半導体素子１４のゲートパッドと、金やアルミニウムなどからなるボンディングワイヤ４４を介して電気的且つ機械的に接続されている。なお、半導体素子１４において、ゲートパッドは、ＩＧＢＴのエミッタパッドと同一面内であって、ターミナル２６と対向しない部分に形成されている。したがって、半導体素子１４のターミナル２６側（第２放熱部材３０側）の面にボンディングワイヤ４４が接続されている。このリード４２は、その一部が封止樹脂４０の外部に突出しており、外部機器との電気的な接続が可能となっている。

そして、各放熱部材１８，３０の一部、放熱部材１８，３０の間に介在された半導体素子１２（１４，１６）、各ターミナル２６、各リード４２の一部、ボンディングワイヤ４４、及びはんだ２４，２８，３６が、封止樹脂４０にて一体的に封止されている。この封止樹脂４０は、エポキシ系樹脂などからなる。また、金型内に樹脂を注入し、成形してなるものである。

このように、本実施形態に係る半導体装置１０は、半導体素子１２（１４，１６）の両面それぞれにて、放熱部材１８，３０を介した放熱を行うことができる両面放熱構造となっている。

次に、本実施形態に係る半導体装置１０の特徴部分について説明する。

上記したように、半導体装置１０は、積層方向に多層に配置されたはんだ２４，２８，３６を有する。このうち、第１はんだ２４及び第２はんだ２８は、後述する接続工程のリフローにて溶融し、リフロー温度よりもピーク温度が低い予備加熱工程及びモールド工程にて軟化しない材料からなる。例えばＳｎ（融点２３２℃）、Ｓｎ−Ａｇ系（融点２２０℃程度）、Ｓｎ−Ｃｕ系（融点２３０℃程度）などを採用することができる。このように、第１はんだ２４及び第２はんだ２８として、予備加熱工程及びモールド工程にて軟化しないはんだを用いる。

一方、第３はんだ３６は、他のはんだ２４，２８と異なり、後述する接続工程のリフローにて溶融し、リフロー温度よりもピーク温度が低い予備加熱工程及びモールド工程にて軟化する材料からなる。このような材料としては、予備加熱工程及びモールド工程のピーク温度よりも高く、ピーク温度＋２０℃以下の範囲に融点をもつものが好ましい。ピーク温度を１８０℃とすると、例えばＳｎ−Ｚｎ系（融点１９５〜２００℃程度）、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系（融点１８５℃程度）、Ｓｎ−Ｐｂ系（共晶はんだの融点１８３℃）などを採用することができる。このように、第３はんだ３６として、予備加熱工程及びモールド工程にて軟化する軟化はんだを用いる。この第３はんだ３６が、特許請求の範囲に記載の軟化はんだに相当する。

さらに、第３はんだ３６は、樹脂ビーズ３８を含んでいる。この樹脂ビーズ３８は、弾性部材として機能するものである。詳しくは、後述するモールド工程において、金型１００を型締めする際に弾性変形し、その反力により、放熱部材１８，３０を金型１００に押し付ける機能を発揮する。また、積層方向における自身の高さにより、型締めする前の状態で、後述する積層体４６の高さＨ１を所定高さとすべく、第３はんだ３６のはんだ厚を稼ぐ機能を発揮する。換言すれば、樹脂ビーズ３８の粒径により、第３はんだ３６の最低厚さを厚くすることができる。この樹脂ビーズ３８としては、接続工程、予備加熱工程、及びモールド工程で溶融・軟化せず、モールド工程で弾性変形機能を発揮できる材料を採用することができる。本実施形態では、樹脂ビーズ３８の表面が図示しない金属膜により被覆されている。このように、表面を金属膜で被覆した樹脂ビーズ３８を用いると、はんだに対する濡れ性が向上する。そして、はんだ粉末（はんだ粒子）に対する樹脂ビーズ３８の分散性を向上することができる。また、半導体装置１０において、樹脂ビーズ３８が第３はんだ３６における剥離の起点となるのを抑制することもできる。

次に、上記した半導体装置１０の製造方法の一例について、図３（ａ）〜図３（ｅ）を用いて説明する。なお、図３では、便宜上、半導体素子１２として、ＩＧＢＴが構成された半導体素子１４のみを有する半導体装置１０の製造方法を説明する。半導体素子１２として、半導体素子１４のみを有する点以外は、上記した半導体装置１０（図１及び図２参照）と同じ構成である。上記した半導体装置１０についても、図３に示す製造方法を適用することができる。

先ず、半導体素子１２（１４，１６）を準備する。そして、積層体４６を形成するための接続工程を実施する。第１放熱部材１８の一面２０上に、例えば箔状の第１はんだ２４を介して、半導体素子１４を配置する。次いで、この半導体素子１４の上に、予め両面に第２はんだ２８及び第３はんだ３６が迎えはんだとして配置されたターミナル２６を、第２はんだ２８が半導体素子１４に接するように配置する。

そして、この積層状態で、はんだ２４，２８，３６をリフロー（１ｓｔリフロー）させることにより、半導体素子１４と第１放熱部材１８とを、第１はんだ２４を介して接続する。また、半導体素子１４とターミナル２６とを、第２はんだ２８を介して接続する。

次いで、リード４２と半導体素子１４のゲートパッドとをボンディングワイヤ４４により接続する。そして、１ｓｔリフローにより一体化した積層体を、第１放熱部材１８に対してターミナル２６が下方となるように、第２放熱部材３０上に載置する。

そして、第２放熱部材３０を下にして、リフロー（２ｎｄリフロー）を行う。この２ｎｄリフローにより、第３はんだ３６が溶融され、第３はんだ３６を介して、ターミナル２６と第２放熱部材３０とが接続される。以上により、図３（ａ）に示す積層体４６を形成する。この時点で、積層体４６の高さＨ１が、後述する型締め状態のキャビティ１０６の高さＨ２よりも高くなるように、第３はんだ３６の厚さが、他のはんだ２４，２８に較べて厚くされる。本実施形態では、第３はんだ３６が樹脂ビーズ３８を有しており、この樹脂ビーズ３８の粒径が第３はんだ３６の最低厚さとほぼ等しくなる。このように、樹脂ビーズ３８によって、第３はんだ３６の厚さを確保する。

なお、接続工程は、上記手順に限定されない。第１放熱部材１８の一面２０上に、箔状の第１はんだ２４を介して、半導体素子１４を配置し、半導体素子１４上に、箔状の第２はんだ２８を介してターミナル２６を配置する。次いで、ターミナル２６上に、樹脂ビーズ３８入りのシート状の第３はんだ３６を介して、第２放熱部材３０を配置する。そして、一括でリフローを行うことで、積層体４６を形成しても良い。また、ターミナル２６を配置した状態で１ｓｔリフローを行い、次いで、ターミナル２６上に、樹脂ビーズ３８入りのシート状の第３はんだ３６を介して第２放熱部材３０を配置し、２ｎｄリフローを行うことで、積層体４６を形成しても良い。

次に、モールド工程前の予備加熱工程を実施する。図３（ｂ）に示すように、この予備加熱工程では、積層体４６を加熱する。そして、はんだ２４，２８，３６のうち、軟化はんだを用いた第３はんだ３６のみを軟化させる。この予備加熱工程のピーク温度は、第３はんだ３６が軟化し、第１はんだ２４及び第２はんだ２８が軟化しない温度（例えば１８０℃〜２００℃）に設定される。なお、図３（ｂ）では、白抜き矢印にて加熱を表しているが、その方向は特に限定されるものではない。

次に、モールド工程を実施する。このモールド工程では、図３（ｃ）に示すように、積層体４６を金型１００のキャビティ１０６に配置して、積層方向に型締めする。そして、この型締め状態でキャビティ１０６内に樹脂４０ａを注入して、封止樹脂４０を成形する。本実施形態では、樹脂４０ａとしてエポキシ樹脂を用い、トランスファモールド法にて、封止樹脂４０を成形する。また、金型１００が、積層方向に開閉可能に設けられた上型１０２と下型１０４からなる。また、金型１００には図示しない加熱手段（ヒータ）が設けられている。

詳しくは、予備加熱工程により第３はんだ３６を軟化させた状態で、積層体４６を、下型１０４の積層方向においてキャビティ１０６を構成する壁面１０４ａ上に配置する。本実施形態では、第１放熱部材１８の放熱面２２が壁面１０４ａに接するように、積層体４６を配置する。この型締め前の状態で、積層体４６の高さＨ１は、型締め状態のキャビティ１０６の高さＨ２よりも高い。

そして、金型１００を型締めする。上型１０２を下型１０４に接近させると、上型１０２の積層方向においてキャビティ１０６を構成する壁面１０２ａが、第２放熱部材３０の放熱面３４に接触する。この接触状態から、さらに上型１０２を下型１０４に接近させると、軟化している第３はんだ３６が圧縮変形し、これにともなって積層体４６の高さＨ１は、型締め状態のキャビティ１０６の高さＨ２に近づく。そして、図３（ｃ）に示すように、積層体４６の高さＨ１がキャビティ１０６の高さＨ２とほぼ等しくなった状態で、型締めが完了となる。本実施形態では、第３はんだ３６の樹脂ビーズ３８が、第３はんだ３６の圧縮変形にともなって積層方向に弾性変形し、その反力により、一対の放熱部材１８，３０における放熱面２２，３４が金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａに密着される。

そして、この型締め状態で、図３（ｄ）に示すように、金型１００のゲート１０８からキャビティ１０６内に、樹脂４０ａを注入する。このモールド工程のピーク温度は、第３はんだ３６が軟化し、第１はんだ２４及び第２はんだ２８が軟化しない温度（例えば１８０℃）に設定される。第３はんだ３６は溶融しておらず、軟化状態で圧縮されているので、樹脂４０ａの圧力を受けても、ターミナル２６と第２放熱部材３０の間に保持される。また、樹脂４０ａの注入後は、注入した樹脂４０ａが、放熱部材１８，３０の一面２０，３２に回りこみ、非はんだ領域２０ｂ，３２ｂに対して、放熱部材１８，３０が接する金型１００（１０２，１０４）方向の力が加わる。これによっても、一対の放熱部材１８，３０における放熱面２２，３４が金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａに密着される。以上の工程を経て、図３（ｅ）に示す半導体装置１０を得ることができる。

次に、本実施形態に係る半導体装置１０及びその製造方法の特徴部分の効果について説明する。

本実施形態では、積層方向に多層に配置されるはんだ２４，２８，３６のうち、第３はんだ３６として、予備加熱工程及びモールド工程で軟化する軟化はんだを用いる。このため、金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａを、各放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４に接触させて型締めを行なっても、第３はんだ３６の圧縮変形により、半導体素子１２（１４，１６）に作用する応力を低減することができる。したがって、モールド工程後の切削を不要とすることができる。

また、各放熱部材１８，３０の非はんだ領域２０ｂ，３０ｂは、キャビティ１０６内に注入した樹脂４０ａにより、接触する金型１００（１０２，１０４）の方向に押される。これにより、放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４が、金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａに密着する。したがって、放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４側に樹脂４０ａが回りこむのを抑制することができる。これにより、モールド工程前（予備加熱工程前）の、放熱部材１８，３０間の平行度調整を不要とすることができる。

以上により、本実施形態に係る製造方法によれば、上記した構成の半導体装置１０を、従来と較べて少ない製造工程で形成することができる。

なお、この製造方法を用いて形成される半導体装置１０は、各放熱部材１８，３０が、半導体素子１２側の一面２０，３２として、はんだ領域２０ａ，３２ａと非はんだ領域２０ｂ，３２ｂを有する。また、多層に配置されたはんだ２４，２８，３６のうち、第３はんだ３６のみを、モールド成形する際の温度にて軟化する軟化はんだとし、残りのはんだ２４，２８を、モールド成形する際の温度にて軟化しないはんだとする構成となる。

また、本実施形態では、第３はんだ３６に、弾性部材としての樹脂ビーズ３８をもたせている。したがって、一対の放熱部材１８，３０の間に弾性部材としての樹脂ビーズ３８を介在させて、積層体４６を形成する。そして、モールド工程では、金型１００の型締めに応じて、樹脂ビーズ３８が積層方向に弾性変形する。このため、キャビティ１０６内に注入した樹脂４０ａが放熱部材１８，３０の非はんだ領域２０ｂ，３２ｂに到達するまでの間も、樹脂ビーズ３８の弾性変形の反力により、放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４を金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａに密着させることができる。これにより、樹脂４０ａが放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４側に回りこむのを、効果的に抑制することができる。また、樹脂ビーズ３８は積層方向において所定高さを有するため、樹脂ビーズ３８により、モールド工程前での第３はんだ３６の厚さ、ひいては積層体４６の高さＨ１を確保することができる。

なお、この製造方法を用いて形成される半導体装置１０は、第３はんだ３６として、弾性部材としての樹脂ビーズ３８を有する。そして、樹脂ビーズ３８の少なくとも一部が、ターミナル２６と第２放熱部材３０に挟まれて弾性変形したものとなる。

さらに、本実施形態では、ターミナル２６及び第２放熱部材３０として、互いに同一の材料からなるものを採用する。そして、ターミナル２６と第２放熱部材３０の間に介在される第３はんだ３６として軟化はんだを用い、第１はんだ２４及び第２はんだ２８として、予備加熱工程及びモールド工程で軟化しないはんだを用いる。ここで、一般的に、はんだは融点の低下に伴い、融点と使用環境温度との差が小さくなり、接合寿命が低下する。すなわち、半導体装置１０の製品寿命が低下する。これに対し、本実施形態では、ターミナル２６と第２放熱部材３０とを同一の材料を用いて構成するため、第３はんだ３６に作用する、ターミナル２６と第２放熱部材３０との線膨張係数差による応力を低減することができる。そして、第３はんだ３６として軟化はんだを用いるため、第１はんだ２４や第２はんだ２８を軟化はんだとする構成に較べて、製品寿命の低下を抑制することができる。

（変形例）
上記した製造方法では、モールド工程の前に、予備加熱工程を実施する例を示した。しかしながら、予備加熱工程は、接続工程後であって、金型１００の型締めの前に実施すれば良い。例えば、金型１００に積層体４６を配置した後、型締めの前に、金型１００に設けた加熱手段の熱によって、予備加熱工程を実施しても良い。

はんだ２４，２８，３６のうち、第３はんだ３６に軟化はんだを用いる例を示した。しかしながら、はんだ２４，２８，３６の少なくとも１つに軟化はんだを用いれば、型締め時に軟化はんだが圧縮変形するので、上記した構成の半導体装置１０を、従来と較べて少ない製造工程で形成することができる。例えば、第１はんだ２４のみ軟化はんだを用いても良いし、第２はんだ２８のみ軟化はんだを用いても良い。さらには、第２はんだ２８及び第３はんだ３６に軟化はんだを用いても良い。好ましくは、上記したように、ターミナル２６及び第２放熱部材３０として、互いに同一の材料からなるものを採用し、第３はんだ３６として軟化はんだを用いると良い。

（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、第３はんだ３６に、弾性部材としての樹脂ビーズ３８をもたせる例を示した。

これに対し、本実施形態では、図４及び図５に示すように、弾性部材として、電気絶縁性を有するスペーサ４８を用いる。スペーサ４８の構成材料としては、例えばゴム、樹脂を採用することができる。そして、接続工程では、各放熱部材１８，３０の一面２０，３２における非はんだ領域２０ｂ，３２ｂの一部と接触するように、スペーサ４８を配置し、一対の放熱部材１８，３０にてスペーサ４８を挟んで積層体４６を形成する。積層体４６の時点で、スペーサ４８は少なからず弾性変形している。なお、図４及び図５においても、図３同様、半導体素子１２として、ＩＧＢＴの構成された半導体素子１４のみを示す。

このようにスペーサ４８を、非はんだ領域２０ｂ，３２ｂに接触させつつ一対の放熱部材１８，３０にて挟む構成としても、上記した樹脂ビーズ３８と同様の効果をすることができる。モールド工程では、金型１００の型締めに応じて、スペーサ４８が積層方向に弾性変形する。このため、キャビティ１０６内に注入した樹脂４０ａが放熱部材１８，３０の非はんだ領域２０ｂ，３２ｂに到達するまでの間も、スペーサ４８の弾性変形の反力により、放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４を金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａに密着させることができる。これにより、樹脂４０ａが放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４側に回りこむのを、効果的に抑制することができる。また、スペーサ４８は積層方向において所定高さを有するため、スペーサ４８により、モールド工程前での第３はんだ３６（軟化はんだ）の厚さ、ひいては積層体４６の高さＨ１を確保することができる。

なお、この製造方法を用いて形成される半導体装置１０は、弾性部材としてのスペーサ４８が、各放熱部材１８，３０の非はんだ領域２０ｂ，３２ｂの一部に接触して配置される。そして、スペーサ４８が一対の放熱部材１８，３０に挟まれて弾性変形したものとなる。

また、本実施形態では、スペーサ４８として、積層方向に垂直な面内において、半導体素子１４を取り囲むように環状に設けられている。詳しくは、平面矩形の半導体素子１４に対応して、矩形環状に設けられている。そして、半導体素子１４を取り囲むように、スペーサ４８を配置する。これによれば、放熱部材１８，３０間の平行度の精度を高めることができる。すなわち、キャビティ１０６内に注入した樹脂４０ａが放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４側に回りこむのを、より効果的に抑制することができる。なお、1つのスペーサ４８により、２つの半導体素子１２（１４，１６）をまとめて取り囲むようにしても良いし、半導体素子１４，１６ごとに別のスペーサ４８により取り囲むようにしても良い。

また、環状のスペーサ４８は、自身の厚み方向に貫通する貫通部５０を複数有している。図５では、貫通部５０が貫通孔となっている。これにより、樹脂４０ａをスペーサ４８の内外で流通させることができる。なお、貫通部５０に、ボンディングワイヤ４４やリード４２の一部を挿通させても良い。

（変形例）
非はんだ領域２０ｂ，３２ｂに接触配置されるスペーサとしては、上記例に限定されるものではない。例えば図６及び図７に示すように、放熱部材１８，３０の非はんだ領域２０ｂ，３２ｂの一部に、積層方向に延びる突出部５２を設け、突出部５２の突出先端面にスペーサ５４を配置しても良い。図６及び図７に示す例では、スペーサ５４を、積層方向に垂直な面内において、半導体素子１４を取り囲むように円環状（所謂Ｏリング状）に設けている。また、突出部５２も、スペーサ５４に対応して環状としている。そして、半導体素子１４を取り囲むように、スペーサ５４を突出部５２に配置している。また、突出部５２には、複数の貫通部５６が形成されており、これにより、樹脂４０ａを突出部５２及びスペーサ５４の内外で流通させることができる。なお、図７の貫通部５６は、切り欠き（スリット）となっている。このように、切り欠き状の貫通部５６を設けると、貫通部５６に、ボンディングワイヤ４４やリード４２の一部を挿通させやすい。

さらには、図８に示す例では、スペーサ５４を環状とせず、複数のスペーサ５４を用い、半導体素子１４を取り囲むようにスペーサ５４を配置している。このためには、スペーサ５４を３つ以上有せば良い。図８では、各スペーサ５４に対応して突出部５２を設けている。このように、複数のスペーサ５４を設けると、隣り合うスペーサ５４の間から、ボンディングワイヤ４４やリード４２を引き出すことができる。

なお、スペーサの配置は、上記例に限定されるものではない。例えば、ボンディングワイヤ４４やリード４２を引き出す部分に貫通部を有する略Ｃ字状のスペーサ（両端の間に所定の間隙を設けたスペーサ）を採用しても良い。

（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。上記実施形態では、半導体装置１０が弾性部材（樹脂ビーズ３８、スペーサ４８，５４）を有する例を示した。

これに対し、本実施形態では、図９に示すように、半導体装置１０が、樹脂ビーズ３８又はスペーサ４８，５４を有さない点を特徴とする。それ以外の構成は、第１実施形態（とくに図３（ｅ）参照）と同じである。

本実施形態でも、第３はんだ３６として、予備加熱工程及びモールド工程で軟化する軟化はんだを用いる。このため、金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａを、各放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４に接触させて型締めを行なっても、第３はんだ３６の圧縮変形により、半導体素子１２（１４，１６）に作用する応力を低減することができる。したがって、モールド工程後の切削を不要とすることができる。

また、各放熱部材１８，３０の非はんだ領域２０ｂ，３０ｂは、キャビティ１０６内に注入した樹脂４０ａにより、接触する金型１００（１０２，１０４）の方向に押される。これにより、放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４が、金型１００の壁面１０２ａ，１０４ａに密着する。したがって、放熱部材１８，３０の放熱面２２，３４側に樹脂４０ａが回りこむのを抑制することができる。これにより、モールド工程前（予備加熱工程前）の、放熱部材１８，３０間の平行度調整を不要とすることができる。

以上により、本実施形態に係る製造方法によれば、上記した構成の半導体装置１０を、従来と較べて少ない製造工程で形成することができる。

また、半導体装置１０は、各放熱部材１８，３０が、半導体素子１２側の一面２０，３２として、はんだ領域２０ａ，３２ａと非はんだ領域２０ｂ，３２ｂを有する。また、多層に配置されたはんだ２４，２８，３６のうち、第３はんだ３６のみを、モールド成形する際の温度にて軟化する軟化はんだとし、残りのはんだ２４，２８を、モールド成形する際の温度にて軟化しないはんだとする構成となる。

（第４実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。上記実施形態では、第３はんだ（軟化はんだ）とターミナル２６及び第２放熱部材３０との接触界面について、特に言及しなかった。

図１０では、本実施形態に係る半導体装置１０のうち、第３はんだ３６の周辺（ターミナル２６、第２放熱部材３０、及び第３はんだ３６）のみを拡大して図示している。本実施形態では、ターミナル２６及び第２放熱部材３０のそれぞれと第３はんだ３６との接触界面５８として、合金層が形成された合金部５８ａと、合金層の形成されていない非合金部５８ｂと、を有することを特徴とする。それ以外の構成は、第２実施形態と同じである。

なお、図１０において、符号２６ａは、ターミナル２６のうち、銅からなる平板部、符号２６ｂは、ニッケル膜である。符号３０ｂは、第２放熱部材３０のうち、銅からなる平板部、符号３０ｃは、ニッケル膜である。そして、合金部５８ａには、Ｎｉ−Ｓｎ合金層が形成されている。

上記した積層体４６を形成する接続工程では、リフローにより、ターミナル２６及び第２放熱部材３０のそれぞれと第３はんだ３６との接触界面に、合金部５８ａが形成される。一方、第３はんだ３６として上記した軟化はんだを用いると、モールド工程では、型締めにより垂直方向に押し広げられた第３はんだ３６が、ターミナル２６及び第２放熱部材３０の少なくとも一方との間に、新たな接触界面を形成する。しかしながら、第３はんだ３６は軟化しているため、この接触界面部分に合金部５８ａは形成されない。

したがって、ターミナル２６及び第２放熱部材３０のそれぞれと第３はんだ３６との接触界面５８として、合金層が形成された合金部５８ａと、合金層の形成されない非合金部５８ｂと、を有することをもって、上記実施形態に記載の製造方法により形成された半導体装置１０であることを判別することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記したように、第３はんだ３６（軟化はんだ）は、型締め時に圧縮変形する。したがって、ターミナル２６と第２放熱部材３０との対向領域に位置する第３はんだ３６の結晶粒が、全域で潰れていることをもって、上記実施形態に記載の製造方法により形成された半導体装置１０であることを判別することも可能である。第３はんだ３６は型締めにより塑性変形するため、結晶粒が潰れるからである。なお、溶融したはんだは、最結晶化により結晶粒が潰れることはない。

本実施形態では、半導体装置１０が、半導体素子１２として２つの半導体素子１４，１６を有する例を示した。しかしながら、半導体素子１２の個数は特に限定されるものではない。１つの半導体素子１２のみを有する構成を採用することもできる。

本実施形態では、半導体素子１４と半導体素子１６を１組有する例を示した。しかしながら、一対の放熱部材１８，３０の間に、複数組の半導体素子１４，１６ｂが配置された構成を採用することもできる。

本実施形態では、半導体装置１０としてターミナル２６を含む例を示した。しかしながら、第２はんだ２８及びターミナル２６を有さない構成としても良い。例えば図１１に示す例では、半導体素子１４が、第１はんだ２４を介して第１放熱部材１８に接続されるとともに、第３はんだ３６を介して第２放熱部材３０に接続されている。なお、図１１に示す符号６０は、第２放熱部材３０のうち、平板状の基部であり、符号６２は、半導体素子１４に対応して基部６０から突出した突出部である。

１０・・・半導体装置、１２，１４，１６・・・半導体素子、１８・・・第１放熱部材、２０ａ，３２ａ・・・はんだ領域、２０ｂ，３２ｂ・・・非はんだ領域、２２，３４・・・放熱面（裏面）、２４・・・第１はんだ、２６・・・ターミナル（中継部材）、２８・・・第２はんだ、３０・・・第２放熱部材、３６・・・第３はんだ／軟化はんだ、３８・・・樹脂ビーズ（弾性部材）、４０・・・封止樹脂、４６・・・積層体、１００・・・金型、１０２ａ，１０４ａ・・・壁面、１０６・・・キャビティ、

Claims (13)

1. 両面に電極を有する半導体素子（１４，１６）の両面側に放熱部材（１８，３０）をそれぞれ配置するとともに、はんだ（２４，２８，３６）を介して、前記半導体素子（１４，１６）と各放熱部材（１８，３０）とをそれぞれ熱的に接続し、積層体（４６）を形成する接続工程と、
   前記積層体（４６）を金型（１００）のキャビティ（１０６）に配置して前記積層体（４６）の積層方向に型締めをし、この型締め状態で前記キャビティ（１０６）内に樹脂（４０ａ）を注入して、各放熱部材（１８，３０）に接しつつ前記半導体素子（１４，１６）及び前記はんだ（２４，２８，３６）を一体的に封止する封止樹脂（４０）を成形するモールド工程と、
   前記接続工程の後であり、前記金型（１００）を型締めする前に前記積層体（４６）を予め加熱しておく予備加熱工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
   各放熱部材（１８，３０）は、前記半導体素子側の一面（２０，３２）として、前記はんだが接触するはんだ領域（２０ａ，３２ａ）と、前記はんだが接触しない領域であって少なくとも一部に前記封止樹脂が接触する非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）と、を有し、
   前記接続工程では、多層に配置される前記はんだ（２４，２８，３６）の少なくとも１つとして、前記モールド工程の温度で軟化する軟化はんだ（３６）を用いるとともに、前記積層方向において、前記積層体（４６）の高さ（Ｈ１）が、型締め状態の前記キャビティ（１０６）の高さ（Ｈ２）よりも高くなるように、前記軟化はんだ（３６）の厚さを確保し、
   前記予備加熱工程では、前記積層体（４６）を加熱して、前記はんだ（２４，２８，３６）のうち、前記軟化はんだ（３６）のみを軟化させ、
   前記モールド工程では、前記予備加熱工程により前記軟化はんだ（３６）を軟化させた状態で、前記積層方向において前記キャビティ（１０６）を構成する金型の壁面（１０２ａ，１０４ａ）を、各放熱部材（１８，３０）における一面と反対の裏面（２２，３４）に接触させて、前記軟化はんだ（３６）を圧縮変形させつつ型締めを行い、この型締め状態で、前記キャビティ（１０６）内に樹脂（４０ａ）を注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記接続工程では、一対の前記放熱部材（１８，３０）の間に弾性部材（３８，４８，５４）を介在させて、前記積層体（４６）を形成し、
   前記モールド工程では、前記金型（１００）の型締めに応じて、前記弾性部材（３８，４８，５４）を前記積層方向に弾性変形させることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記接続工程では、前記弾性部材としての電気絶縁性を有するスペーサ（４８，５４）を、各放熱部材（１８，３０）の一面における非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）の一部と接触するように配置し、一対の前記放熱部材（１８，３０）にて前記スペーサ（４８，５４）を挟んで前記積層体（４６）を形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記積層方向に垂直な面内において、前記半導体素子（１４，１６）を取り囲むように、前記スペーサ（４８，５４）を配置することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記軟化はんだ（３６）は、前記弾性部材としての樹脂ビーズ（３８）を有することを特徴とする請求項２〜４いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 一対の前記放熱部材として、第１放熱部材（１８）と第２放熱部材（３０）を有し、
   前記はんだとして、前記半導体素子（１４，１６）の一面側の電極と前記第１放熱部材（１８）とを接続する第１はんだ（２４）と、前記半導体素子（１４，１６）の一面と反対の裏面側の電極と中継部材（２６）とを接続する第２はんだ（２８）と、前記中継部材（２６）と前記第２放熱部材（３０）とを接続する第３はんだ（３６）を有し、
   前記第１はんだ（２４）、前記第２はんだ（２８）、及び前記第３はんだ（３６）の少なくとも１つとして、前記軟化はんだ（３６）を用いることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第２放熱部材（３０）と前記中継部材（２６）とは、同一の材料を用いて構成されており、
   前記第３はんだ（３６）として前記軟化はんだを用い、
   前記第１はんだ（２４）及び前記第２はんだ（２８）として、前記予備加熱工程及び前記モールド工程で軟化しないはんだを用いることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 両面に電極を有する半導体素子（１４，１６）と、
   前記半導体素子（１４，１６）の一面側に配置された第１放熱部材（１８）と、
   前記半導体素子（１４，１６）における一面と反対の裏面側に配置された第２放熱部材（３０）と、
   前記半導体素子（１４，１６）と前記第１放熱部材（１８）、前記半導体素子（１４，１６）と前記第２放熱部材（３０）とをそれぞれ熱的に接続するように、前記半導体素子と前記第１放熱部材との間、及び、前記半導体素子と前記第２放熱部材との間にそれぞれ配置されたはんだ（２４，２８，３６）と、
   モールド成形体であり、前記半導体素子（１４，１６）、各はんだ（２４，２８，３６）、及び各放熱部材（１８，３０）を一体的に封止する封止樹脂（４０）と、を備え、
   各放熱部材（１８，３０）における半導体素子側の一面と反対の裏面（２２，３４）が前記封止樹脂（４０）から露出された半導体装置であって、
   各放熱部材（１８，３０）は、前記半導体素子側の一面（２０，３２）として、前記はんだが接触するはんだ領域（２０ａ，３２ａ）と、前記はんだが接触しない領域であって少なくとも一部に前記封止樹脂が接触する非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）と、を有し、
   前記半導体素子及び各放熱部材の積層方向において多層に配置された前記はんだ（２４，２８，３６）の少なくとも１つが、前記封止樹脂（４０）をモールド成形する温度にて軟化する軟化はんだ（３６）であることを特徴とする半導体装置。
9. 前記はんだとして、前記半導体素子（１４，１６）の一面側の電極と前記第１放熱部材（１８）とを接続する第１はんだ（２４）と、前記半導体素子（１４，１６）の一面と反対の裏面側の電極と中継部材（２６）とを接続する第２はんだ（２８）と、前記中継部材（２６）と前記第２放熱部材（３０）とを接続する第３はんだ（３６）を有し、
   前記第２放熱部材（３０）と前記中継部材（２６）とは、同一の材料を用いて構成されており、
   前記第１はんだ（２４）、前記第２はんだ（２８）、及び前記第３はんだ（３６）のうち、前記第３はんだ（３６）は前記軟化はんだであり、前記第１はんだ（２４）及び前記第２はんだ（２８）は、前記封止樹脂（４０）をモールド成形する温度にて軟化しないはんだであることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
10. 両面に電極を有する半導体素子（１４，１６）と、
    前記半導体素子（１４，１６）の一面側に配置された第１放熱部材（１８）と、
    前記半導体素子（１４，１６）の一面側の電極と前記第１放熱部材（１８）とを熱的に接続する第１はんだ（２４）と、
    前記半導体素子（１４，１６）における一面と反対の裏面側に配置された中継部材（２６）と、
    前記半導体素子（１４，１６）の裏面側の電極と前記中継部材（２６）とを熱的に接続する第２はんだ（２８）と、
    前記中継部材（２６）における半導体素子と反対の面側に配置された第２放熱部材（３０）と、
    前記中継部材（２６）と前記第２放熱部材（３０）とを熱的に接続する第３はんだ（３６）と、
    モールド成形体であり、前記半導体素子（１４，１６）、各はんだ（２４，２８，３６）、前記中継部材（２６）、及び各放熱部材（１８，３０）を一体的に封止する封止樹脂（４０）と、を備え、
    各放熱部材（１８，３０）における半導体素子側の一面と反対の裏面（２２，３４）が前記封止樹脂（４０）から露出された半導体装置であって、
    各放熱部材（１８，３０）は、前記半導体素子側の一面（２０，３２）として、前記はんだが接触するはんだ領域（２０ａ，３２ａ）と、前記はんだが接触しない領域であって少なくとも一部に前記封止樹脂が接触する非はんだ領域（２０ｂ，３０ｂ）と、を有し、
    前記中継部材（２６）及び前記第２放熱部材（３０）のそれぞれと前記第３はんだ（３６）との接触界面（５８）として、合金層が形成された合金部（５８ａ）と、合金層の形成されない非合金部（５８ｂ）と、を有することを特徴とする半導体装置。
11. 弾性部材としての電気絶縁性を有するスペーサ（４８，５４）が、各放熱部材（１８，３０）の一面における非はんだ領域（２０ｂ，３２ｂ）の一部に接触して配置されるとともに、一対の前記放熱部材（１８，３０）に挟まれて弾性変形していることを特徴とする請求項８〜１０いずれか１項に記載の半導体装置。
12. 前記積層方向に垂直な面内において、前記半導体素子（１４，１６）を取り囲むように、前記スペーサ（４８，５４）が配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
13. 前記第３はんだ（３６）は、弾性部材としての樹脂ビーズ（３８）を有し、
    前記樹脂ビーズ（３８）の少なくとも一部が、前記中継部材（２６）と前記第２放熱部材（３０）に挟まれて弾性変形していることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置。

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