JP2015138843A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンクにおける発熱素子と反対の放熱面が、封止樹脂体の切削により封止樹脂体から露出されてなる半導体装置において、切削加工時の反りや傾きを抑制すること。【解決手段】半導体装置（１０）は、発熱素子（１１）と、発熱素子を封止する封止樹脂体（１２）と、発熱素子の一面（１１ａ）側に配置され、発熱素子と熱的に接続される第１ヒートシンク（１４）を備える。封止樹脂体の側面（１２ｃ）は、封止樹脂体を成形する型の抜き勾配に応じたテーパ部を有する。また、側面は、型（１００）の合わせ部（１０４）に対応する頂点部（２０）と第１樹脂面（１２ａ）との間に、テーパ部として、第１樹脂面に連結された第１テーパ部（３０）を有するとともに、封止樹脂体の切削により第１放熱面（１４ａ）を露出させる際に厚み方向に押圧するために、第１テーパ部に連結されて、第１放熱面に平行とされた第１平坦部（３１）を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、発熱素子が封止樹脂体によって封止され、発熱素子と熱的に接続されたヒートシンクのうち、発熱素子と反対の放熱面が、封止樹脂体の切削により封止樹脂体から露出されてなる半導体装置及びその製造方法に関する。

従来、特許文献１に記載のように、発熱素子が封止樹脂体によって封止され、発熱素子と熱的に接続されたヒートシンクのうち、発熱素子と反対の放熱面が、封止樹脂体の切削により封止樹脂体から露出されてなる半導体装置が知られている。

特開２００７−２７７９４号公報

ところで、封止樹脂体は、第１面及び該第１面と反対の第２面と、放熱面に直交する厚み方向において第１面と第２面を繋ぐ側面と、を有している。また、側面は、型の抜き勾配に応じたテーパ部を有している。従来の半導体装置では、封止樹脂体を成形する型の合わせ部に対応する頂点部（パーティングライン）と第１面との間、頂点部と第２面との間がそれぞれテーパ部となっている。

このため、放熱面を露出させるための封止樹脂体の切削は、側面の頂点部を左右両側からクランプした状態で、フライスなどの刃具を用いてなされる。このように左右両側から押圧するため、封止樹脂体の厚みが薄くなるほど、半導体装置に反りが生じやすい。また、頂点部をクランプする、すなわち線接触であるため、押圧が不安定となりやすく、これによっても、封止樹脂体の厚みが薄くなるほど半導体装置に反りや傾きが生じやすい。このように半導体装置に反りや傾きが生じると、所望の切削を行なうことができなくなる。

本発明は上記問題点に鑑み、ヒートシンクにおける発熱素子と反対の放熱面が、封止樹脂体の切削により封止樹脂体から露出されてなる半導体装置において、切削加工時の反りや傾きを抑制することを目的とする。

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明のひとつは、一面（１１ａ）及び該一面と反対の裏面（１１ｂ）を有する発熱素子（１１）と、発熱素子を封止する封止樹脂体（１２）と、発熱素子の一面側に配置され、発熱素子と熱的に接続される第１ヒートシンク（１４）と、を備え、第１ヒートシンクは、封止樹脂体の切削により、発熱素子と反対の第１放熱面（１４ａ）が封止樹脂体から露出され、封止樹脂体のうち、第１放熱面を取り囲み、第１放熱面と面一とされる第１樹脂面（１２ａ）と、第１樹脂面と反対の第２樹脂面（１２ｂ）とを、第１放熱面に直交する厚み方向において繋ぐ側面（１２ｃ）が、封止樹脂体を成形する型の抜き勾配に応じたテーパ部を有する半導体装置であって、側面は、型（１００）の合わせ部（１０４）に対応する頂点部（２０）と第１樹脂面との間に、テーパ部として、第１樹脂面に連結された第１テーパ部（３０）を有するとともに、封止樹脂体の切削により第１放熱面を露出させる際に厚み方向に押圧するために、第１テーパ部に連結されて、第１放熱面に平行とされた第１平坦部（３１）を有することを特徴とする。

これによれば、第１平坦部（３１）を厚み方向に押圧した状態で、封止樹脂体（１２）を切削することができる。したがって、封止樹脂体（１２）の切削時において、半導体装置に反りや傾きが生じるのを抑制することができる。

開示された他の発明のひとつは、発熱素子（１１）の裏面（１１ｂ）側に配置され、発熱素子と熱的に接続される第２ヒートシンク（１５）を備え、第２ヒートシンクにおける発熱素子と反対の第２放熱面（１５ａ）が、封止樹脂体から露出されていることを特徴とする。

これによれば、発熱素子（１１）の両面側に放熱することができる。したがって、放熱性を向上することができる。

開示された他の発明のひとつは、第２放熱面（１５ａ）は、封止樹脂体（１２）の切削により、封止樹脂体から露出され、第２樹脂面（１２ｂ）は、第２放熱面を取り囲むとともに、第２放熱面と面一とされ、側面（１２ｃ）は、頂点部と第２樹脂面との間に、テーパ部として、第２樹脂面に連結された第２テーパ部（４０）を有するとともに、封止樹脂体の切削により第２放熱面を露出させる際に厚み方向に押圧するために、第２テーパ部に連結されて、第２放熱面に平行とされた第２平坦部（４１）を有することを特徴とする。

これによれば、第２平坦部（４１）を厚み方向に押圧した状態で、封止樹脂体（１２）を切削することができる。したがって、封止樹脂体（１２）の両面を切削する場合にも、半導体装置に反りや傾きが生じるのを抑制することができる。

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、図２に対応している。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図２に対応している。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図２に対応している。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図２に対応している。 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。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図２に対応している。 第１変形例を示す平面図であり、図１に対応している。 第２変形例を示す平面図であり、図１に対応している。 第３変形例を示す平面図であり、図１に対応している。 図１１のXII-XII線に沿う断面図である。 第４変形例を示す断面図であり、図１２に対応している。 第５変形例を示す断面図であり、図１２に対応している。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、第１放熱面の直交する方向、換言すれば封止樹脂体の厚み方向をＺ方向、Ｚ方向に直交し、端子部及び制御端子の延設方向をＹ方向と示す。また、Ｚ方向及びＹ方向の両方向に直交する方向をＸ方向と示す。また、特に断わりのない限り、上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を、平面形状とする。

（第１実施形態）
先ず、半導体装置の概略構成について説明する。この半導体装置は、所謂１ｉｎ１パッケージであり、例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。

図１及び図２に示すように、半導体装置１０は、発熱素子１１と、封止樹脂体１２と、ターミナル１３と、第１ヒートシンク１４と、第２ヒートシンク１５と、を備えている。

発熱素子１１は、同一の半導体チップに、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と転流ダイオード（ＦＷＤ）が形成されてなる。この発熱素子１１は、Ｚ方向に電流が流れるように所謂縦型構造をなしており、Ｚ方向両面に電極を有している。発熱素子１１は、第１ヒートシンク１４側の一面１１ａ側に、アノード電極を兼ねるエミッタ電極とゲート電極を有し、一面１１ａと反対の裏面１１ｂ側に、カソード電極を兼ねるコレクタ電極を有している。また、発熱素子１１の平面形状は、略矩形状とされている。

封止樹脂体１２は、発熱素子１１を封止している。封止樹脂体１２は、金型内に樹脂を注入し、成形してなるものであり、平面略矩形状をなしている。樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂を採用することができる。この封止樹脂体１２は、その表面として、後述する第１放熱面１４ａと面一とされる第１樹脂面１２ａと、該第１樹脂面１２ａと反対の第２樹脂面１２ｂと、Ｚ方向において、第１樹脂面１２ａと第２樹脂面１２ｂを繋ぐ側面１２ｃと、を有している。

発熱素子１１のエミッタ電極には、はんだ１６を介して、ターミナル１３が、電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。ターミナル１３は、第１ヒートシンク１４と発熱素子１１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ている。例えば、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からなる。

また、発熱素子１１の一面１１ａには、エミッタ電極の形成領域を除く外周領域の一部に、図示しない制御用パッドが形成されている。この制御用パッドには、図示しないボンディングワイヤを介して、制御端子１７が電気的に接続されている。制御端子１７は、図１に示すように、Ｙ方向に延設されている。そして、その一部が封止樹脂体１２の側面１２ｃのひとつから外部に突出している。このように、制御端子１７は、外部機器との電気的な接続が可能となっている。

ターミナル１３における発熱素子１１と反対の面には、はんだ１８を介して、第１ヒートシンク１４が電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。この第１ヒートシンク１４は、発熱素子１１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。

このような第１ヒートシンク１４は、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。例えば、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からなる。また、第１ヒートシンク１４の表面のうち、ターミナル１３との対向面であってはんだ１８が配置されない領域と、側面とは、封止樹脂体１２により被覆されている。一方、対向面と反対の面は、封止樹脂体１２の第１樹脂面１２ａから露出された第１放熱面１４ａとなっている。この第１放熱面１４ａは、封止樹脂体１２の切削により、封止樹脂体１２から露出されるとともに第１樹脂面１２ａと面一となっている。

また、第１ヒートシンク１４は、発熱素子１１のエミッタ端子をなす端子部１４ｂを有している。端子部１４ｂは、図１に示すように、Ｙ方向に延設されている。そして、その一部が、封止樹脂体１２の側面１２ｃのうち、制御端子１７が突出する面と反対の面から外部に突出している。このように、端子部１４ｂは、外部機器との電気的な接続が可能となっている。

一方、発熱素子１１のコレクタ電極には、はんだ１９を介して、第２ヒートシンク１５と電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。第２ヒートシンク１５は、第１ヒートシンク１４同様、発熱素子１１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。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。例えば、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からなる。第２ヒートシンク１５の表面のうち、発熱素子１１との対向面であってはんだ１９が配置されない領域と、側面とは、封止樹脂体１２により被覆されている。一方、対向面と反対の面は、封止樹脂体１２の第２樹脂面１２ｂから露出された第２放熱面１５ａとなっている。この第２放熱面１５ａは、封止樹脂体１２の切削により、封止樹脂体１２から露出されるとともに第２樹脂面１２ｂと面一となっている。

また、第２ヒートシンク１５は、発熱素子１１のコレクタ端子をなす端子部１５ｂを有している。端子部１５ｂは、図１に示すように、Ｙ方向に延設されている。そして、その一部が、封止樹脂体１２の側面１２ｃのうち、端子部１４ｂと同じ面から外部に突出している。このように、端子部１５ｂは、外部機器との電気的な接続が可能となっている。

次に、封止樹脂体１２の側面１２ｃの構造について、詳細に説明する。

封止樹脂体１２の側面１２ｃは、封止樹脂体１２を成形する際に用いる型１００の抜き勾配に応じたテーパ部を有している。側面１２ｃのうち、封止樹脂体１２を成形する際に用いる型１００の合わせ部１０４に対応する頂点部２０（所謂パーティングライン）が、Ｚ方向に直交する方向において、発熱素子１１から最も離れた位置となっている。また、側面１２ｃは、頂点部２０を境に、第１樹脂面１２ａ側の第１側面部２１と、第２樹脂面１２ｂ側の第２側面部２２と、に分かれている。

第１側面部２１は、第１テーパ部３０と、第１平坦部３１と、第５テーパ部３２と、を有している。第１テーパ部３０は、第１樹脂面１２ａに連結されており、第１樹脂面１２ａからＺ方向において離れるほど、Ｚ方向に直交する方向において発熱素子１１から遠ざかるように設けられている。

第１平坦部３１は、封止樹脂体１２の切削により第１放熱面１４ａを露出させる際、封止樹脂体１２をＺ方向に押圧するために、第１テーパ部３０に連結されるとともに、第１放熱面１４ａに略平行とされている。すなわち、第１平坦部３１は、Ｚ方向において、第１樹脂面１２ａよりも頂点部２０に近い位置に設けられている。本実施形態では、第１テーパ部３０との連結端と反対の端部に、第５テーパ部３２が連結されている。

第５テーパ部３２は、頂点部２０に連結されており、第１樹脂面１２ａからＺ方向において離れるほど、Ｚ方向に直交する方向において発熱素子１１から遠ざかるように設けられている。本実施形態では、上記したように、頂点部２０と反対の端部が、第１平坦部３１に連結されている。

一方、第２側面部２２は、第２テーパ部４０と、第２平坦部４１と、第３テーパ部４２と、を有している。第２テーパ部４０は、第２樹脂面１２ｂに連結されており、第２樹脂面１２ｂからＺ方向において離れるほど、Ｚ方向に直交する方向において発熱素子１１から遠ざかるように設けられている。

第２平坦部４１は、封止樹脂体１２の切削により第２放熱面１５ａを露出させる際、封止樹脂体１２をＺ方向に押圧するために、第２テーパ部４０に連結されるとともに、第２放熱面１５ａに略平行とされている。すなわち、第２平坦部４１は、Ｚ方向において、第２樹脂面１２ｂよりも頂点部２０に近い位置に設けられている。第２放熱面１５ａは第１放熱面１４ａと略平行とされるから、第２平坦部４１は、第１平坦部３１とも略平行とされている。本実施形態では、第２テーパ部４０との連結端と反対の端部に、第３テーパ部４２が連結されている。

第３テーパ部４２は、頂点部２０に連結されており、第２樹脂面１２ｂからＺ方向において離れるほど、Ｚ方向に直交する方向において発熱素子１１から遠ざかるように設けられている。本実施形態では、上記したように、頂点部２０と反対の端部が、第２平坦部４１に連結されている。

このように、第１側面部２１には、第１樹脂面１２ａ側から、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、第５テーパ部３２の順に設けられている。第２側面部２２には、頂点部２０側から、第３テーパ部４２、第２平坦部４１、第２テーパ部４０の順に設けられている。すなわち、側面１２ｃには、Ｚ方向において第１樹脂面１２ａから、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、第５テーパ部３２、頂点部２０、第３テーパ部４２、第２平坦部４１、第２テーパ部４０の順に設けられている。

本実施形態では、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、第５テーパ部３２、頂点部２０、第３テーパ部４２、第２平坦部４１、及び第２テーパ部４０が、図１に示すように、平面矩形状をなす封止樹脂体１２のうち、矩形の相対する２辺のみに設けられている。詳しくは、端子部１４ｂ，１５ｂ及び制御端子１７が突出する側面１２ｃではなく、残りの側面１２ｃ、すなわちＸ方向において相対する２辺のみに設けられている。Ｙ方向において相対する２辺の側面１２ｃは、従来同様、第１側面部２１全体がテーパ部とされ、第２側面部２２全体がテーパ部とされている。

次に、図３〜図６に基づき、上記した半導体装置１０の製造方法について説明する。

先ず、接続工程を実施する。この接続工程では、図３に示すように、発熱素子１１、ターミナル１３、第１ヒートシンク１４、及び第２ヒートシンク１５を一体的に接続して、接続体２３を形成する。

具体的には、発熱素子１１、予め両面にはんだ１６，１８が迎えはんだとして配置されたターミナル１３、第２ヒートシンク１５を準備する。そして、第２ヒートシンク１５上に、はんだ１９（例えばはんだ箔）、発熱素子１１、ターミナル１３を積層配置する。このとき、裏面１１ｂが第２ヒートシンク１５側となるように発熱素子１１を配置し、はんだ１６が発熱素子１１側となるようにターミナル１３を配置する。はんだ１８は、半導体装置１０における高さの公差ばらつきを吸収するために、余裕をもって多めに配置される。

そして、この積層状態で、はんだ１６，１８，１９をリフロー（１ｓｔリフロー）させることにより、発熱素子１１と第２ヒートシンク１５とをはんだ１９を介して接続し、発熱素子１１とターミナル１３とをはんだ１６を介して接続する。はんだ１８については、接続対象である第１ヒートシンク１４がまだ無いので、表面張力により、盛り上がった形状となる。

次いで、制御端子１７と発熱素子１１の制御用パッドとを、ボンディングワイヤにより接続する。そして、１ｓｔリフローにより一体化した積層体を、第１ヒートシンク１４に対してターミナル１３が下となるように、第１ヒートシンク１４上に配置する。

次いで、第１ヒートシンク１４を下にしてはんだ１８のリフロー（２ｎｄリフロー）を行うとともに、積層体に荷重を加えて、半導体装置１０の高さが所定の高さとなるようにする。このとき、多めのはんだ１８をターミナル１３と第１ヒートシンク１４の間に供給しているため、ターミナル１３と第１ヒートシンク１４との間のはんだ１８は不足せず、確実な接続を行うことができる。

次に、封止樹脂体１２による封止工程を実施する。この封止工程では、先に形成した接続体２３を、図４に示す型１００に配置する。型１００は、Ｚ方向に分割可能に構成されており、上型１０１と下型１０２を有し、上型１０１と下型１０２を型締めした状態で形成されるキャビティ１０３内に、接続体２３を配置する。そして、接続体２３が配置された状態で、キャビティ１０３内に樹脂を注入し、封止樹脂体１２を形成する。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファーモールド法により、封止樹脂体１２を形成する。なお、図４において、符号１０４は、上型１０１と下型１０２の合わせ部である。この合わせ部１０４に対応する部分が、上記した頂点部２０となる。

なお、第１ヒートシンク１４及び第２ヒートシンク１５の両方をキャビティ１０３の壁面に接触させると、各ヒートシンク１４，１５に対して、樹脂の圧力が発熱素子１１から遠ざかる方向に作用し、はんだ１６，１８，１９や発熱素子１１がダメージを受ける虞がある。そこで、本実施形態では、第２ヒートシンク１５のみをキャビティ１０３の壁面に接触させる。したがって、第１ヒートシンク１４の放熱面１４ａは、封止工程の終了時点で、封止樹脂体１２により覆われる。

次に、接続体２３を封止樹脂体１２にて封止してなるモールド部品に対し、封止樹脂体１２を切削する切削工程を実施する。本実施形態では、第１樹脂面１２ａを切削する第１切削工程と、第２樹脂面１２ｂを切削する第２切削工程を備えている。第１切削工程と第２切削工程は、いずれを先に実施しても良い。本実施形態では、第１切削工程を先に実施する。

第１切削工程では、第１樹脂面１２ａを切削して、第１ヒートシンク１４の第１放熱面１４ａを封止樹脂体１２から露出させる。本実施形態では、第１ヒートシンク１４ごと封止樹脂体１２を切削する。具体的には、図５に示すように、平坦な台座１０５上に、第２樹脂面１２ｂ側を下にして、モールド部品を載置する。そして、側面１２ｃの第１平坦部３１に押圧治具１０６を接触させ、Ｚ方向において、封止樹脂体１２（モールド部品）を台座１０５側に押しつける。この押圧状態で、刃具１０７により、封止樹脂体１２の第１樹脂面１２ａ側から、第１ヒートシンク１４ごと封止樹脂体１２を切削する。第１ヒートシンク１４はＺ方向において一部が切削される。

この切削により、第１ヒートシンクは封止樹脂体１２から露出され、第１放熱面１４ａは、周囲の第１樹脂面１２ａと略面一となる。

第２切削工程では、第２樹脂面１２ｂを切削して、第２ヒートシンク１５の第２放熱面１５ａを封止樹脂体１２から露出させる。本実施形態では、第２ヒートシンク１５ごと封止樹脂体１２を切削する。具体的には、図６に示すように、台座１０５上に、第１樹脂面１２ａ側を下にして、モールド部品を載置する。そして、側面１２ｃの第２平坦部４１に押圧治具１０６を接触させ、Ｚ方向において、封止樹脂体１２（モールド部品）を台座１０５側に押しつける。この押圧状態で、刃具１０７により、封止樹脂体１２の第２樹脂面１２ｂ側から、第２ヒートシンク１５ごと封止樹脂体１２を切削する。第２ヒートシンク１５はＺ方向において一部が切削される。

この切削により、第２ヒートシンクは封止樹脂体１２から露出され、第２放熱面１５ａは、周囲の第２樹脂面１２ｂと略面一となる。また、本実施形態では、両面１２ａ，１２ｂを切削するとともに、各ヒートシンク１４，１５も切削するため、放熱面１４ａ，１５ａ同士の平行度を確保することができる。

そして、切削工程後、図示しないリードフレームのタイバーなどを除去することで、半導体装置１０を得ることができる。なお、不要部分の除去は、切削工程の前に実施することもできる。

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効果について説明する。

本実施形態では、封止樹脂体１２の側面１２ｃが、第１樹脂面１２ａに連結された第１テーパ部３０だけでなく、第１テーパ部３０に連結されて第１放熱面１４ａに略平行とされた第１平坦部３１を有している。この第１平坦部３１は、封止樹脂体１２の成形時に形成される。したがって、押圧治具１０６にて第１平坦部３１をＺ方向に押圧した状態で、第１樹脂面１２ａ側から封止樹脂体１２を切削し、第１放熱面１４ａを封止樹脂体１２から露出させることができる。特に本実施形態では、上記したように押圧した状態で、第１ヒートシンク１４ごと封止樹脂体１２を切削することができる。

したがって、例えばＸ方向両側から封止樹脂体１２をクランプするときのように半導体装置１０（モールド部品）が反ったり傾く、といった問題が生じるのを抑制することができる。これにより、切削量のばらつきを抑制することができる。また、第１放熱面１４ａの平面度、さらには放熱面１４ａ，１５ａ同士の平行度を確保することができる。

また、本実施形態では、側面１２ｃが、第２樹脂面１２ｂに連結された第２テーパ部４０だけでなく、第２テーパ部４０に連結されて第２放熱面１５ａに略平行とされた第２平坦部４１を有している。この第２平坦部４１は、封止樹脂体１２の成形時に形成される。したがって、押圧治具１０６にて第２平坦部４１をＺ方向に押圧した状態で、第２樹脂面１２ｂ側から封止樹脂体１２を切削し、第２放熱面１５ａを封止樹脂体１２から露出させることができる。特に本実施形態では、上記したように押圧した状態で、第２ヒートシンク１５ごと封止樹脂体１２を切削することができる。

したがって、切削時に、半導体装置１０（モールド部品）が反ったり傾く、といった問題が生じるのを抑制することができる。これにより、切削量のばらつきを抑制することができる。また、第２放熱面１５ａの平面度、さらには放熱面１４ａ，１５ａ同士の平行度を確保することができる。

なお、本実施形態では、両放熱面１４ａ，１５ａを封止樹脂体１２から露出させるため、発熱素子１１の熱を両面側において封止樹脂体１２の外側に逃がすことができる。このように、両面放熱構造を採用することで、放熱性を向上することができる。

また、本実施形態では、第１側面部２１が、頂点部２０に連結された第５テーパ部３２を有しており、第５テーパ部３２の他端に第１平坦部３１が連結されている。第１平坦部３１は、第１樹脂面１２ａよりも頂点部２０に近い位置とされている。同じく、第２側面部２２が、頂点部２０に連結された第３テーパ部４２を有しており、第３テーパ部４２の他端に第２平坦部４１が連結されている。第２平坦部４１は、第２樹脂面１２ｂよりも頂点部２０に近い位置とされている。したがって、封止樹脂体１２を切削する際に、刃具１０７の邪魔にならないように、押圧治具１０６にて平坦部３１，４１を押圧することができる。

また、本実施形態では、第１平坦部３１が、Ｚ方向に直交する方向において外側に開口している。同じく、第２平坦部４１が、Ｚ方向に直交する方向において外側に開口している。したがって、封止樹脂体１２の構造を簡素であり、成形しやすい。さらには、押圧治具１０６としても簡素なものを採用することができる。

（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。

本実施形態では、図７に示すように、第２側面部２２が、テーパ部として、第２平坦部４１における第２テーパ部４０との連結端と反対の端部に連結された第４テーパ部４３を有している。この第４テーパ部４３は、Ｘ方向において発熱素子１１から離れるほど、Ｚ方向において頂点部２０から離れる傾斜となっている。そして、第２テーパ部４０、第２平坦部４１、及び第４テーパ部４３により、第２平坦部４１を底とする第１凹部４４が形成されている。

また、第１側面部２１が、テーパ部として、第１平坦部３１における第１テーパ部３０との連結端と反対の端部に連結された第６テーパ部３３を有している。この第６テーパ部３３は、Ｘ方向において発熱素子１１から離れるほど、Ｚ方向において頂点部２０から離れる傾斜となっている。そして、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、及び第６テーパ部３３により、第１平坦部３１を底とする第２凹部３４が形成されている。それ以外の構成は、第１実施形態に示した半導体装置１０と同じである。

このように、側面１２ｃには、Ｚ方向において第１樹脂面１２ａから、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、第６テーパ部３３、第５テーパ部３２、頂点部２０、第３テーパ部４２、第４テーパ部４３、第２平坦部４１、第２テーパ部４０の順に設けられている。

次に、図８に基づき、上記した半導体装置１０の製造方法について説明する。封止工程までは、第１実施形態と同じである。本実施形態においても、切削工程として、第１切削工程と第２切削工程とを備える。

第１切削工程では、図８に示すように、平坦な台座１０５上に、第２樹脂面１２ｂ側を下にして、モールド部品を載置する。そして、側面１２ｃの第１平坦部３１に押圧治具１０６を接触させ、Ｚ方向において、封止樹脂体１２（モールド部品）を台座１０５側に押しつける。本実施形態では、ＸＹ面に沿う断面形状が略Ｌ字の押圧治具１０６を用いる。そして、押圧治具１０６を、第１平坦部３１に接触させるとともに、Ｘ方向における両側で、第６テーパ部３３にも接触させる。

この押圧状態で、刃具１０７により、封止樹脂体１２の第１樹脂面１２ａ側から、第１ヒートシンク１４ごと封止樹脂体１２を切削する。第１ヒートシンク１４はＺ方向において一部が切削される。なお、第２切削工程についても、第１切削工程同様の切削を行なう。すなわち、略Ｌ字の押圧治具１０６を用い、押圧治具１０６を、第２平坦部４１に接触させるとともに、Ｘ方向における両側で、第４テーパ部４３にも接触させる。

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効果について説明する。

本実施形態によれば、第１実施形態同様、切削時に、半導体装置１０（モールド部品）が反ったり傾く、といった問題が生じるのを抑制することができる。

また、押圧治具１０６を平坦部３１，４１よりもＸ方向外側に位置するテーパ部３３，４３に接触させた状態で、切削を行なう。このように、テーパ部３３，４３に接触させることで、封止樹脂体１２（モールド部品）に対する押圧治具１０６の接触位置を一定とすることができる。これにより、封止樹脂体１２（モールド部品）が押圧治具１０６から受ける力がＸＹ面内において一定となる。したがって、切削量のばらつきを、より効果的に抑制することができる。また、放熱面１４ａ，１５ａの平面度、さらには放熱面１４ａ，１５ａ同士の平行度を向上することができる。

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。

本実施形態では、半導体装置１０として、発熱素子１１を１つのみ有する１ｉｎ１パッケージの例を示した。しかしながら、上下アームを１組有する２ｉｎ１パッケージや、三相分の上下アームを有する６ｉｎ１パッケージにも適用することができる。

本実施形態では、ＩＧＢＴとＦＷＤが同一チップ化されたＲＣ−ＩＧＢＴの例を示したが、ＩＧＢＴとＦＷＤを別チップとする構成にも適用することができる。なお、ＩＧＢＴに代えて、ＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。

本実施形態では、平坦部３１，４１などが、平面矩形状をなす封止樹脂体１２のうち、Ｘ方向において相対する２辺のみに設ける例を示した。しかしながら、Ｙ方向において相対する２辺のみに設けても良い。少なくとも相対する部分に設けることで、切削時に封止樹脂体１２（モールド部品）を安定して保持することができる。より好ましくは、図９に示す第１変形例のように、平面矩形状をなす封止樹脂体１２の４辺に平坦部３１，４１を設けると良い。図９では、発熱素子１１を取り囲むように、全周にわたって平坦部３１，４１が設けられている。

なお、平坦部３１，４１は各辺において一部に設けられても良い。図１０に示す第２変形例では、相対する２辺において、各辺の一部のみに平坦部３１，４１が設けられている。なお、図示は省略するが、４辺すべてにおいて、各辺の一部のみに平坦部３１，４１が設けられた構成としても良い。

第１実施形態では、側面１２ｃが、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、第５テーパ部３２、頂点部２０、第３テーパ部４２、第２平坦部４１、第２テーパ部４０を有する例を示した。また、第２実施形態では、側面１２ｃが、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、第６テーパ部３３、第５テーパ部３２、頂点部２０、第３テーパ部４２、第４テーパ部４３、第２平坦部４１、第２テーパ部４０を有する例を示した。しかしながら、第１ヒートシンク１４の第１放熱面１４ａが切削により第１樹脂面１２ａから露出される構成において、側面１２ｃが、少なくとも第１テーパ部３０及び第１平坦部３１を有せば良い。

図１１及び図１２に示す第３変形例では、封止樹脂体１２のうち、第１樹脂面１２ａ側のみを切削するため、側面１２ｃのうち、第１側面部２１に第１テーパ部３０及び第１平坦部３１が設けられている。第１平坦部３１は、Ｚ方向において頂点部２０と同じ位置とされ、頂点部２０と連結されている。一方、第２側面部２２は、平坦部を有しておらず、全体がテーパ部となっている。これによっても、第１平坦部３１を押圧治具１０６にて押圧した状態で、第１樹脂面１２ａを切削することができる。なお、第３変形例では、切削せずとも、第２放熱面１５ａが第２樹脂面１２ｂと略面一となっている。この場合、切削工程として第１切削工程のみを備えることとなる。

図１３に示す第４変形例では、第２ヒートシンク１５の全体が封止樹脂体１２によって被覆されている。それ以外は第３変形例と同じである。このように、第１ヒートシンク１４のみが露出される構成にも適用することができる。

図１４に示す第５変形例のように、第２ヒートシンク１５の第２放熱面１５ａが切削により第２樹脂面１２ａｂから露出される構成において、第２側面部２２が、第２テーパ部４０及び第２平坦部４１のみを有する構成としても良い。これによっても、第２平坦部４１を押圧治具１０６にて押圧した状態で、第２樹脂面１２ｂを切削することができる。

図１４では、第１側面部２１が、第１テーパ部３０、第１平坦部３１、第５テーパ部３２を有し、第２側面部２２が、第２テーパ部４０、第２平坦部４１を有している。このように、第１側面部２１と第２側面部２２とで、テーパ部と平坦部が、対応しない形状としても良い。

本実施形態では、発熱素子１１と第１ヒートシンク１４の間に、ターミナル１３を介在させる例を示したが、ターミナル１３を有さない構成としても良い。

本実施形態では、ヒートシンク１４，１５ごと封止樹脂体１２を切削する例を示したが、封止樹脂体１２のみを切削することで、放熱面１４ａ，１５ａを露出させる構成にも適用することができる。

１０・・・半導体装置、１１・・・発熱素子、１１ａ・・・一面、１１ｂ・・・裏面、１２・・・封止樹脂体、１２ａ・・・第１樹脂面、１２ｂ・・・第２樹脂面、１２ｃ・・・側面、１３・・・ターミナル、１４・・・第１ヒートシンク、１４ａ・・・放熱面、１４ｂ・・・端子部、１５・・・第２ヒートシンク、１５ａ・・・放熱面、１５ｂ・・・端子部、１６・・・はんだ、１７・・・制御端子、１８，１９・・・はんだ、２０・・・頂点部、２１・・・第１側面部、２２・・・第２側面部、２３・・・接続体、３０・・・第１テーパ部、３１・・・第１平坦部、３２・・・第５テーパ部、３３・・・第６テーパ部、３４・・・第２凹部、４０・・・第２テーパ部、４１・・・第２平坦部、４２・・・第３テーパ部、４３・・・第４テーパ部、４４・・・第１凹部、１００・・・型、１０１・・・上型、１０２・・・下型、１０３・・・キャビティ、１０４・・・合わせ部、１０５・・・台座、１０６・・・押圧治具、１０７・・・刃具

Claims (11)

1. 一面（１１ａ）及び該一面と反対の裏面（１１ｂ）を有する発熱素子（１１）と、
   前記発熱素子を封止する封止樹脂体（１２）と、
   前記発熱素子の前記一面側に配置され、前記発熱素子と熱的に接続される第１ヒートシンク（１４）と、を備え、
   前記第１ヒートシンクは、前記封止樹脂体の切削により、前記発熱素子と反対の第１放熱面（１４ａ）が前記封止樹脂体から露出され、
   前記封止樹脂体のうち、前記第１放熱面を取り囲み、前記第１放熱面と面一とされる第１樹脂面（１２ａ）と、前記第１樹脂面と反対の第２樹脂面（１２ｂ）とを、前記第１放熱面に直交する厚み方向において繋ぐ側面（１２ｃ）が、前記封止樹脂体を成形する型の抜き勾配に応じたテーパ部を有する半導体装置であって、
   前記側面は、前記型（１００）の合わせ部（１０４）に対応する頂点部（２０）と前記第１樹脂面との間に、前記テーパ部として、前記第１樹脂面に連結された第１テーパ部（３０）を有するとともに、前記封止樹脂体の切削により前記第１放熱面を露出させる際に前記厚み方向に押圧するために、前記第１テーパ部に連結されて、前記第１放熱面に平行とされた第１平坦部（３１）を有することを特徴とする半導体装置。
2. 前記発熱素子（１１）の前記裏面（１１ｂ）側に配置され、前記発熱素子と熱的に接続される第２ヒートシンク（１５）を備え、
   前記第２ヒートシンクにおける前記発熱素子と反対の第２放熱面（１５ａ）が、前記封止樹脂体から露出されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第２放熱面（１５ａ）は、前記封止樹脂体（１２）の切削により、前記封止樹脂体から露出され、
   前記第２樹脂面（１２ｂ）は、前記第２放熱面を取り囲むとともに、前記第２放熱面と面一とされ、
   前記側面（１２ｃ）は、前記頂点部と前記第２樹脂面との間に、前記テーパ部として、前記第２樹脂面に連結された第２テーパ部（４０）を有するとともに、前記封止樹脂体の切削により前記第２放熱面を露出させる際に前記厚み方向に押圧するために、前記第２テーパ部に連結されて、前記第２放熱面に平行とされた第２平坦部（４１）を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記側面（１２ｃ）は、前記頂点部（２０）と前記第２樹脂面（１２ｂ）との間に設けられた前記テーパ部として、前記頂点部に連結された第３テーパ部（４２）を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記第２平坦部（４１）における前記第２テーパ部（４０）との連結端と反対の端部が、前記第３テーパ部（４２）に連結されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記側面（１２ｃ）は、前記頂点部（２０）と前記第２樹脂面（１２ｂ）との間に、前記テーパ部として、前記第２平坦部（４１）における前記第２テーパ部（４０）との連結端と反対の端部に連結された第４テーパ部（４３）を有し、
   前記第２テーパ部、前記第２平坦部、及び前記第４テーパ部により第１凹部（４４）が形成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の半導体装置。
7. 前記側面（１２ｃ）は、前記頂点部（２０）と前記第１樹脂面（１２ａ）との間に設けられた前記テーパ部として、前記頂点部に連結された第５テーパ部（３２）を有することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記第１平坦部（３１）における前記第１テーパ部（３０）との連結端と反対の端部が、前記第５テーパ部（３２）に連結されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記側面（１２ｃ）は、前記頂点部（２０）と前記第１樹脂面（１２ａ）との間に、前記テーパ部として、前記第１平坦部（３１）における前記第１テーパ部（３０）との連結端と反対の端部に連結された第６テーパ部（３３）を有し、
   前記第１テーパ部、前記第１平坦部、及び前記第６テーパ部により第２凹部（３４）が形成されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の半導体装置。
10. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記発熱素子（１１）と前記第１ヒートシンク（１４）を、熱的に接続する接続工程と、
    前記接続工程後、前記発熱素子を封止するように、前記封止樹脂体（１２）を成形する封止工程と、
    前記封止工程後、前記第１放熱面（１４ａ）が前記第１樹脂面（１２ａ）から露出するように、刃具（１０７）を用いて前記封止樹脂体を切削する切削工程と、を備え、
    前記封止工程では、前記側面（１２ｃ）に前記第１平坦部（３１）を有するように、前記封止樹脂体を成形し、
    前記切削工程では、押圧治具（１０６）により前記第１平坦部を前記厚み方向に押圧した状態で、切削を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項３に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記発熱素子（１１）と前記第１ヒートシンク（１４）を熱的に接続するとともに、前記発熱素子と前記第２ヒートシンク（１５）を熱的に接続する接続工程と、
    前記接続工程後、前記発熱素子を封止するように、前記封止樹脂体（１２）を成形する封止工程と、
    前記封止工程後、前記第１放熱面（１４ａ）が前記第１樹脂面（１２ａ）から露出するように、刃具（１０７）を用いて前記封止樹脂体を切削する第１切削工程と、
    前記封止工程後、前記第２放熱面（１５ａ）が前記第２樹脂面（１２ｂ）から露出するように、刃具（１０７）を用いて前記封止樹脂体を切削する第２切削工程と、を備え、
    前記封止工程では、前記側面（１２ｃ）に前記第１平坦部（３１）及び前記第２平坦部（４１）を有するように、前記封止樹脂体を成形し、
    前記第１切削工程では、押圧治具（１０６）により前記第１平坦部を前記厚み方向に押圧した状態で切削を行ない、前記第２切削工程では、押圧治具（１０６）により前記第２平坦部を前記厚み方向に押圧した状態で切削を行なうことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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