JP2015144204A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージの大型化を抑制しつつ、沿面放電による金属板の他面と締結部材との導通を防止する。【解決手段】金属板１０の一面１１側に半導体素子２０を搭載し、金属板１０の他面１２を露出させるようにモールド樹脂３０で封止してなるパッケージ１００と、冷却部材２００とを、シート部材３００を介して対向させ、これらをネジ部材４００で締結してなる半導体装置Ｓ１において、シート部材３００は、多孔質基材３１０に電気絶縁性の流動物３２０を染み込ませてなり、モールド樹脂３０の突出部３１の表面３１ａのうち金属板１０の他面１２とネジ部材４００とが最短の沿面距離となる最短経路Ｙ１上では、シート部材３００とネジ部材４００とが離間しており、この離間した部分における突出部３１の表面３１ａは、シート部材３００から染み出した流動物３２０により形成された被膜３４０で被覆されている。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子が搭載された金属板の板面をモールド樹脂より露出させたパッケージを有し、金属板の板面を放熱用のシート部材を介して冷却部材に接触させ、これらパッケージ、シート部材および冷却部材を締結部材で固定してなる半導体装置に関する。

従来より、この種の半導体装置としては、一面と他面とが表裏の板面の関係にある金属板と、この金属板の一面側に搭載された半導体素子と、半導体素子とともに金属板の一面側を封止するモールド樹脂とを備え、金属板の他面をモールド樹脂より露出させてなるパッケージを有するものが提案されている。

そして、パッケージにおける金属板の他面側には、この金属板の他面に対して隙間を有して対向するように、放熱フィン等の冷却部材が配置される。また、金属板の他面全体と冷却部材との隙間には、放熱性且つ電気絶縁性を有するシート状のシート部材が介在される。

ここで、これらパッケージ、シート部材および冷却部材は、通常、ネジやバネ等の締結部材を用いて、積層方向に加圧された状態で締結されることにより固定される（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００３−２４３５８４号公報

このような半導体装置において、本発明者は、上記パッケージを、さらにモールド樹脂の周辺部が金属板の他面の外郭よりも外側に突出した突出部とされた構成を有するものとして、試作、検討を進めた。このような構成を有する本発明者の試作品について、図５（ａ）、（ｂ）を参照して述べる。

図５に示されるように、この構成のパッケージ１００において、金属板１０の一面１１に半導体素子２０が搭載されている。そして、モールド樹脂３０は金属板１０の平面サイズよりも大きく、金属板１０の外郭から外側にはみ出した突出部３１を有するものである。

これにより、金属板１０の他面１２側の平面構成としては、モールド樹脂３０より露出する金属板１０の他面１２の外側に、モールド樹脂３０の突出部３１が張り出したものとされる。そのため、冷却部材２００は、パッケージ１００における金属板１０の他面１２だけでなく、モールド樹脂３０の突出部３１に対しても、隙間を有して対向配置されたものとなる。

また、このとき、シート部材Ｊ３は、樹脂やグリス等よりなる一般的なもので、モールド樹脂３０より露出している金属板１０の他面１２よりも大きな平面サイズを有するものとされる。これにより、シート部材Ｊ３は、金属板１０の他面１２全体を被覆した状態で、金属板１０の他面１２全体と冷却部材２００との隙間に介在し、当該隙間を充填している。

そして、締結部材としては、ネジ部材やクリップバネ等が用いられるが、ここではネジ部材４００を用いている。このネジ部材４００は、モールド樹脂３０の突出部３１を貫通して冷却部材２００に挿入されることで、突出部３１と冷却部材２００とをネジ結合して締結している。

つまり、ネジ部材４００は、一方側がモールド樹脂３０の突出部３１に接触し、他方側が冷却部材２００に接触した状態で、パッケージ１００と冷却部材２００とを積層方向に加圧して固定している。このように、本構成では、封止用のモールド樹脂３０を冷却部材２００との固定部として兼用することができる。

このとき、ネジ部材４００は、金属等よりなる導電性を有するものであるため、モールド樹脂３０より露出する金属板１０の他面１２とネジ部材４００との導通を回避する必要がある。また、金属板１０とネジ部材４００とが導通すると、ネジ部材４００を介して、パッケージ１００と冷却部材２００とが導通してしまうおそれもある。

そのため、図５に示されるように、モールド樹脂３０の突出部３１と冷却部材２００との隙間において、ネジ部材４００は、金属板１０の他面１２に接触するシート部材Ｊ３とは離間して設けられる必要がある。

しかし、ネジ部材４００を、シート部材Ｊ３と離間して配置したとしても、図５（ｂ）の矢印Ｙ１に示されるように、モールド樹脂３０の突出部３１の表面３１ａを介して、金属板１０の他面１２からネジ部材４００への沿面放電が発生する可能性がある。

この沿面放電は、突出部３１の表面３１ａのうち金属板１０の他面１２とネジ部材４００とが最短の沿面距離となる経路、すなわち上記矢印Ｙ１で示される最短経路Ｙ１の部位にて通常、発生する。つまり、この最短経路Ｙ１は、突出部３１の表面３１ａにおける沿面放電による導通経路となる。

そこで、この沿面放電を防止するには、突出部３１の表面３１ａのうちネジ部材４００とシート部材３００との間の沿面距離を大きくしないといけない。しかし、このことは、モールド樹脂３０の突出部３１の大型化、ひいてはパッケージ１００の大型化という問題につながってしまう。

そして、このような問題は、ネジ部材４００だけでなく、クリップバネ等、一方側が突出部に接触し他方側が冷却部材に接触した状態でパッケージと冷却部材とを締結する締結部材に対しても、同様に発生すると考えられる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、パッケージの大型化を抑制しつつ、沿面放電による金属板の他面と締結部材との導通を防止できるようにすることを目的とする。

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）と他面（１２）とが表裏の板面の関係にある金属板（１０）において当該金属板の一面側に半導体素子（２０）を搭載し、半導体素子とともに金属板の一面側をモールド樹脂（３０）で封止しつつ、金属板の他面をモールド樹脂より露出させており、モールド樹脂の周辺部は当該他面の外郭よりも外側に突出した突出部（３１）とされているパッケージ（１００）と、
パッケージにおける金属板の他面およびモールド樹脂の突出部に対し、隙間を有して対向するように配置された冷却部材（２００）と、
モールド樹脂より露出する金属板の他面よりも平面サイズが大きく、当該金属板の他面全体を被覆した状態で、当該金属板の他面全体と冷却部材との隙間に介在する放熱性且つ電気絶縁性を有するシート状のシート部材（３００）と、
一方側が突出部に接触し、他方側が冷却部材に接触した状態でパッケージと冷却部材とを積層方向に加圧して締結する締結部材（４００、４３０）と、を備える半導体装置であって、さらに、次のような特徴を有する。

すなわち、請求項１の半導体装置においては、シート部材は、電気絶縁性且つ熱伝導性を有するシート状の多孔質基材（３１０）に電気絶縁性の流動物（３２０）を染み込ませてなるものであり、
突出部の表面（３１ａ）のうち金属板の他面と締結部材とが最短の沿面距離となる最短経路（Ｙ１）上では、シート部材と締結部材とが離間しており、
突出部の表面における最短経路の部位であってシート部材と締結部材との間に位置する部位は、締結部材によって加圧されて圧縮されたシート部材から染み出した流動物により形成された被膜（３４０）で被覆されており、
この被膜によって、金属板の他面と締結部材とが、突出部の表面を介した沿面放電により導通することが防止されていることを特徴とする。

それによれば、突出部の表面のうち金属板の他面と締結部材とが最短の沿面距離となる最短経路の部位では、シート部材と締結部材とが離間しているので、当該離間している部位では、突出部の表面がシート部材より露出する。しかし、本発明では、この露出している突出部の表面の部位が、電気絶縁性の流流体により形成された被膜にて被覆されているから、この被膜によって、金属板の他面と締結部材とが突出部の表面を介して導通する導通経路が絶縁される。

そのため、突出部の表面における締結部材と、シート部材との間の沿面距離を大きくすることなく、当該間の沿面放電による導通を防止できる。よって、本発明によれば、パッケージの大型化を抑制しつつ、沿面放電による金属板の他面と締結部材との導通を防止することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄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一例である。

本発明の第１実施形態にかかる半導体装置の概略平面図である。 図１に示される半導体装置の概略断面図である。 図２中の丸で囲まれたＡ部を拡大して示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の概略断面図である。 本発明者の試作品としての半導体装置を示す図であり、（ａ）は全体概略断面図、（ｂ）は（ａ）中の丸で囲まれたＢ部分を拡大して示す図である。

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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体装置について、図１〜図３を参照して述べる。この半導体装置は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。

なお、図２は図１中の矢印Ｙ１で示される最短経路Ｙ１に沿った方向の概略断面を示す図である。また、図１では図２中の半導体素子２０は省略してある。また、図３では、締結部材であるネジ部材４００の表面に設けられた被膜３４０についても、当該被膜３４０の断面部分と同様の点ハッチングを施すことで示してある。

本実施形態の半導体装置Ｓ１は、大きくは、ハーフモールドタイプのパッケージ１００と、パッケージ１００に対向して配置された冷却部材２００と、パッケージ１００と冷却部材２００との隙間に介在し当該隙間を充填するシート部材３００と、パッケージ１００と冷却部材２００とを締結して固定するネジ部材４００と、を備える。そして、パッケージ１００に発生する熱を、シート部材３００を介して冷却部材２００に放熱するようにしたものである。

パッケージ１００は、一面１１と他面１２とが表裏の板面の関係にある金属板１０と、金属板１０の一面１１に搭載された半導体素子２０と、半導体素子２０とともに金属板の一面１１側を封止するモールド樹脂３０と、を備える。ここで、金属板１０の他面１２は、モールド樹脂３０より露出している。このように、パッケージ１００は、いわゆるハーフモールドタイプのものとして構成されたものである。

金属板１０は、ＣｕやＦｅ等の放熱性に優れた金属よりなり、いわゆるヒートシンクあるいはヒートスプレッダと言われるものである。典型的には、金属板１０は矩形板状をなすものである。

また、半導体素子２０は駆動時に発熱し、放熱を必要とするものであればよい。このような半導体素子２０としては、たとえば、ＭＯＳトランジスタやＩＧＢＴ等のパワー素子等が挙げられる。この半導体素子２０は、はんだやＡｇペースト等の図示しないダイボンド材を介して金属板１０の一面１１に搭載され、固定されている。

また、この半導体素子２０は、たとえば図示しないリード端子等に対して、ワイヤボンディング等により接続されてパッケージ外部と電気的接続が行われるようになっている。たとえば、このようなリード端子は、モールド樹脂３０によって一部封止された形で設けられた、インナーリードとアウターリードとを有する典型的なものである。

モールド樹脂３０は、パッケージ本体を区画するものであり、たとえば金属板１０の板厚方向と同一方向を板厚方向とする板状のものである。典型的には、モールド樹脂３０は矩形板状である。このようなモールド樹脂３０は、たとえばエポキシ樹脂等の通常のモールド材料よりなり、トランスファー成形やコンプレッション成形等により形成されたものである。

このモールド樹脂３０は、金属板１０の他面１２を露出させつつ、金属板１０における一面１１、および、一面１１と他面１２とを連結する側面を、半導体素子２０とともに封止している。また、パッケージ１００において、モールド樹脂３０の周辺部は金属板１０の他面１２の外郭よりも外側に突出した突出部３１とされている。

ここでは、モールド樹脂３０の突出部３１は、金属板１０の側面に回り込むことで、金属板１０の他面１２の全周にて突出している。ここで、モールド樹脂３０より露出する金属板１０の他面１２は、突出部３１の表面（ここでは、冷却部材２００と対向する表面）３１ａよりも突出している。

なお、この金属板１０の他面１２と突出部３１の表面３１ａとは、同一平面でもよいし、凹んだものであってもよい。限定するものではないが、たとえば、モールド樹脂３０より露出する金属板１０の他面１２の面積は、１２００ｍｍ^２程度であり、当該金属板１０の他面１２と突出部３１の表面３１ａとの高低差は、±５０μｍ程度以内である。

本実施形態においては、このモールド樹脂３０より露出する金属板１０の他面１２が、パッケージ１００における放熱の用をなす放熱面として構成されている。そして、この金属板１０の他面１２が、シート部材３００に正対しシート部材３００に荷重を加えた状態で直接接触している。

冷却部材２００は、パッケージ１００における金属板１０の他面１２およびモールド樹脂３０の突出部３１に対し、隙間を有して対向するように配置されている。そして、冷却部材２００とパッケージ１００とは、シート部材３００を介して熱伝導可能に接続されている。

この冷却部材２００は、パッケージ１００の放熱面である金属板１０の他面１２から受けた熱を冷却するものであり、たとえば内部に冷却水が流れる通路を有する水冷式のものや、フィンを有する空冷式のもの、あるいはヒートシンク等が採用される。また、冷却部材２００におけるシート部材３００の設置面は、典型的には平坦面である。このような冷却部材２００は、典型的には熱伝導性に優れたＡｌ等の金属等よりなる。

シート部材３００は、放熱性且つ電気絶縁性を有するシート状をなす。このシート部材３００は、モールド樹脂３０より露出する金属板１０の他面１２よりも平面サイズが大きく、金属板１０の他面１２全体を被覆した状態で、金属板１０の他面１２全体と冷却部材２００との隙間に介在している。

つまり、シート部材３００は、金属板１０の他面１２およびこれに対向する冷却部材２００の面に直接接触した状態で、当該両者間に介在している。ここでは、シート部材３００は、金属板１０の他面１２よりも一回り大きい矩形板状をなしている。

本実施形態のシート部材３００は、図３に示されるように、シート部材３００の本体を構成するシート状の多孔質基材３１０と、この多孔質基材３１０に含浸された流動物３２０と、よりなるものである。

多孔質基材３１０は、シート状に形成され電気絶縁性且つ熱伝導性を有する固体状態のものである。この多孔質基材３１０は、いわゆるスポンジのような柔軟性を有するものであり、特に限定するものではないが、たとえばポリウレタン等の多孔質樹脂等よりなるものである。

ここで、多孔質基材３１０には、熱伝導性を向上させる等の目的で、図示しない熱伝導性フィラーが含有されていてもよい。この熱伝導性フィラーは、電気絶縁性且つ熱伝導性を有するもので、たとえばアルミナ、窒化アルミ、窒化ホウ素等よりなる。もちろん、多孔質基材３１０は、この熱伝導性フィラーを含まないものであってもよい。

流動物３２０は、多孔質基材３１０の内孔に含浸されたもので、電気絶縁性且つ熱伝導性を有する流動状態のものである。ここで、流動状態であるならば、液状でもよいしゲル状でもよい。この流動物３２０は、特に限定するものではないが、典型的には、シリコーンオイル、シリコーンゲル等よりなる。

このようなシート部材３００は、シート状に形成された多孔質基材３１０を、流動物３２０に浸漬して、流動物３２０を多孔質基材３１０に含浸させることにより、形成される。こうして、シート部材３００として、多孔質基材３１０に流動物３２０が染み込んだものができあがる。

ネジ部材４００は、締結部材に相当するものである。このネジ部材４００は、頭部４１０側である一方側が突出部３１に接触し、先端部４２０側である他方側が冷却部材２００に接触した状態とされている。

具体的には、ネジ部材４００は、突出部３１から突出部３１を貫通して冷却部材２００に挿入されている。これにより、本実施形態のネジ部材４００は、突出部３１と冷却部材２００との隙間に位置して、突出部３１および冷却部材２００の両者に接触した状態とされている。

そして、この状態で、パッケージ１００と冷却部材２００とが、ネジ部材４００を介したネジ結合によって、積層方向に加圧して締結されている。このネジ部材４００は、たとえばステンレス等の金属よりなる。

ここで、図１に示されるように、シート部材３００の外郭端部には、略半円状の切り欠き３３０が設けられており、ネジ部材４００は、切り欠き３３０に位置している。ここで、突出部３１の表面３１ａのうち金属板１０の他面１２とネジ部材４００とが最短の沿面距離となる最短経路Ｙ１上では、シート部材３００とネジ部材４００とが離間している。

本実施形態では、図１に示されるように、突出部３１の表面３１ａに位置するネジ部材４００の全体が、シート部材３００とは離間している。つまり、突出部３１の表面３１ａのうち最短経路Ｙ１上だけでなく、最短経路ではない経路Ｙ２上においても、ネジ部材４００がシート部材３００の外郭から所定距離離れた位置にあり、シート部材３００とネジ部材４００とは非接触の状態にある。

なお、少なくとも突出部３１の表面３１ａのうち最短経路Ｙ１上にて、シート部材３００とネジ部材４００とが離間していればよく、突出部３１の表面３１ａのうち最短経路ではない経路Ｙ２上においては、シート部材３００とネジ部材４００とが接触していてもよい。上記沿面放電は、当該最短経路Ｙ１にて発生するものであり、当該最短経路ではない経路Ｙ２では発生する確率は低いためである。

そして、突出部３１と冷却部材２００との隙間において、突出部３１の表面３１ａにおける最短経路Ｙ１の部位であって且つシート部材３００とネジ部材４００との間に位置する部位は、被膜３４０により被覆されている。ここでは、当該部位においてシート部材３００とネジ部材４００との間の全域に被膜３４０が設けられている。

この被膜３４０は、ネジ部材４００によって加圧されて圧縮されたシート部材３００から染み出した流動物３２０により形成されたものであり、流動物３２０と同じく電気絶縁性の膜である。

そして、この被膜３４によって、金属板１０の他面１２とネジ部材４００とが、突出部３１の表面３１ａを介した沿面放電により導通することが防止されている。なぜならば、突出部３１の表面３１ａにおける最短経路Ｙ１は、金属板１０の他面１２から突出部３１の表面３１ａを通ってネジ部材４００に向かう沿面放電が発生する導通経路であり、この最短経路Ｙ１の部位が被膜３４０で被覆されているためである。

また、上述したが、ネジ部材４００は、突出部３１と冷却部材２００との隙間に位置して突出部３１と冷却部材２００に接触しつつ、当該隙間における突出部３１の表面３１ａのうち最短経路Ｙ１上にて、シート部材３００と離間している。

ここにおいて、図３に示されるように、被膜３４０は、突出部３１と冷却部材２００との隙間に位置する突出部３１の表面３１ａのうち最短経路Ｙ１の部位に設けられるとともに、当該部位から連続してネジ部材４００の表面にも設けられている。

さらに、図２、図３に示されるように、被膜３４０は、冷却部材２００の表面（つまりパッケージ１００との対向面）のうちネジ部材４００とシート部材３００との間に位置する部位にも、設けられている。

このような本実施形態の半導体装置Ｓ１の製造方法は次の通りである。まず、パッケージ１００と冷却部材２００とを、シート部材３００を介して積層する。ここで、パッケージ１００の突出部３１には、ネジ部材４００が貫通する貫通孔を設け、冷却部材２００には、ネジ部材４００が挿入されるネジ穴を設けておく。

そして、パッケージ１００の突出部３１の上記貫通孔にネジ部材４００を挿入し、冷却部材２００までネジ部材４００を挿入することで、パッケージ１００と冷却部材２００とをネジ締めする。これにより、パッケージ１００と冷却部材２００とが積層方向に加圧された状態で固定される。

また、このネジ締めのとき、シート部材３００は加圧されて、上記積層方向すなわちシート部材３００の厚さ方向に圧縮される。このとき、多孔質基材３１０の内孔も圧縮される。これにより、当該内孔に染み込んでいた流動物３２０を、多孔質基材３１０の外郭から上記被膜３４０の形成箇所まで染み出させる。

これにより被膜３４０が形成されるが、このように染み出しによる形成のため、被膜３４０は、通常、シート部材３００から連続して拡がる膜とされる。また、被膜３４０は、流動物３２０の材質にもよるが、最終的に流動状態であってもよいし、加熱等により最終的に硬化されたものであってもよい。

なお、図２、図３では、突出部３１と冷却部材２００との隙間において、突出部３１側の被膜３４０と冷却部材２００側の被膜３４０との間には、空間が存在するが、流動物３２０の染み出しの程度により、この空間が無くなるものでもよい。つまり、当該両側の被膜３４０が一体となったものでもよい。

また、図示しないが、この染み出す流動物３２０により、シート部材３００と金属板１０の他面１２との界面、および、シート部材３００と冷却部材２００との界面において、当該界面に存在する微小な凹凸が埋められる。これにより、シート部材３００と金属板１０および冷却部材２００との密着面積が確保されている。

ところで、本実施形態によれば、モールド樹脂３０の突出部３１の表面３１ａのうち最短経路Ｙ１上では、シート部材３００とネジ部材４００とが離間している。そのため、当該離間している部位では、突出部３１の表面３１ａは、シート部材３００に対して露出するものとされる。

しかし、本実施形態では、この露出している突出部３１の表面３１ａの部位が、電気絶縁性の流動物３２０により形成された被膜３４０によって被覆されているから、この被膜３４０によって、金属板１０の他面１２とネジ部材４００とが突出部３１の表面３１ａを介して導通する導通経路が絶縁される。

そのため、突出部３１の表面３１ａにおけるネジ部材４００とシート部材３００との間の沿面距離を大きくすることなく、当該間の沿面放電による導通を防止できる。よって、本実施形態によれば、パッケージ１００の大型化を抑制しつつ、沿面放電による金属板１０の他面１２と締結部材であるネジ部材４００との導通を防止することができる。

また、上述したが、図３に示されるように、被膜３４０は、突出部３１と冷却部材２００との隙間に位置する突出部３１の表面３１ａのうち最短経路Ｙ１の部位に設けられるとともに、当該部位から連続してネジ部材４００の表面にも設けられている。これによれば、ネジ部材４００の表面も被膜３４０で被覆されるから、金属板１０の他面１２とネジ部材４００との沿面放電による導通を防止する点で、より望ましい構成となる。

さらに、上述したが、図２、図３に示されるように、被膜３４０は、冷却部材２００の表面（つまりパッケージ１００との対向面）のうちネジ部材４００とシート部材３００との間に位置する部位にも、設けられている。

それによれば、金属板１０の他面１２からシート部材３００の表面を介して冷却部材２００に至る沿面放電の導通経路に対しても、被膜３４０による絶縁がなされ、当該沿面放電についても防止できるため、好ましい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる半導体装置Ｓ２について、図４を参照して、上記第１実施形態にかかる半導体装置Ｓ１との相違点を中心に述べる。上記第１実施形態では、締結部材はネジ部材４００であったが、本実施形態では、締結部材として板バネよりなるクリップバネ４３０を用いている。

上記第１実施形態のネジ部材４００の場合、モールド樹脂３０の突出部３１と冷却部材２００との隙間に位置して、これら突出部３１および冷却部材２００に接触した状態とされていた。これに対して、図４に示されるように、本実施形態では、クリップバネ４３０は、バネ力によってパッケージ１００と冷却部材２００とを挟み付けるように締結するものである。

そのため、図４に示されるように、クリップバネ４３０の一方側は、突出部３１における冷却部材２００とは反対側の表面に接触し、クリップバネ４３０の他方側は、冷却部材２００におけるパッケージ１００とは反対側の面に接触したものとされている。つまり、クリップバネ４３０は、突出部３１と冷却部材２００との隙間の外側に位置して、これら突出部３１および冷却部材２００に接触している。

この場合、突出部３１の表面のうち金属板１０の他面１２とクリップバネ４３０との最短の沿面距離となる最短経路Ｙ１は、突出部３１と冷却部材２００との隙間における突出部の表面３１ａから当該隙間の外側に位置する突出部３１の表面を介した経路となる。

ここで、上記第１実施形態では、被膜３４０は、突出部３１の表面３１ａにおける最短経路Ｙ１の部位であって且つシート部材３００とネジ部材４００との間に位置する部位の全域に設けられていた。

これに対して、本実施形態では、被膜３４０は、突出部３１の表面のうち最短経路Ｙ１の部位の一部、すなわち、突出部３１と冷却部材２００との隙間における突出部の表面３１ａの一部に設けられている。また、本実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、締結部材であるクリップバネ４３０の表面には被膜３４０は設けられていない。

しかし、この場合でも、上記最短経路Ｙ１においてシート部材３００とクリップバネ４３０との間に露出する突出部３１の表面が、電気絶縁性の被膜３４０で被覆されて絶縁されているので、当該間の沿面放電による導通を防止できる。

そのため、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様、パッケージ１００の大型化を抑制しつつ、沿面放電による金属板１０の他面１２と締結部材であるクリップバネ４３０との導通を防止することができる。

また、本実施形態では、上記したようにクリップバネ４３０の表面までは、被膜３４０は設けられていないが、上記第１実施形態と同様、冷却部材２００の表面にも、被膜３４０が設けられている。このため、上記第１実施形態と同様、金属板１０の他面１２からシート部材３００の表面を介して冷却部材２００に至る沿面放電についても防止することができる。

（他の実施形態）
なお、パッケージ１００としては、半導体素子２０とともに金属板１０の一面１１側をモールド樹脂３０で封止しつつ、金属板１０の他面１２を露出させており、モールド樹脂３０の周辺部を上記突出部３１としたものであればよく、上記ハーフモールドタイプのものに限定されるものではない。

たとえば、半導体素子２０の両面にそれぞれ金属板１０の一面１１を対向させたものをモールド樹脂３０で封止し、半導体素子２０の各側の金属板１０の他面１２をモールド樹脂３０より露出させてなる両面放熱構造のモールドパッケージであってもよい。この場合も、モールド樹脂３０より露出する各金属板１０の他面１２について、上記シート部材３００を介して冷却部材２００を締結した構成において、上記実施形態の構成を採用してやればよい。

また、上記した締結部材としてのネジ部材４００やクリップバネ４３０は、金属製のものであったが、樹脂よりなるものであってもよい。この場合も、上記したような金属板１０の他面１２とこれら締結部材との間で、突出部３１の表面を介した沿面放電が発生する可能性があるためである。

また、締結部材としては、一方側がモールド樹脂３０の突出部３１に接触し、他方側が冷却部材２００に接触した状態でパッケージ１００と冷却部材２００とを締結するものであれば、上記のネジ部材４００やクリップバネ４３０のような単一の部品よりなるものに限定されるものではない。たとえば、締結部材としては、ネジとバネとを組み合わせた複数の部品よりなるものであってもよい。

また、上記図３では、モールド樹脂３０の突出部３１の表面３１ａにおける最短経路Ｙ１の部位であって且つシート部材３００とネジ部材４００との間に位置する部位の全域が、被膜３４０で被覆されていた。さらに、上記図３では、この最短経路Ｙ１の部位に連続するネジ部材４００の表面、および、冷却部材２００の表面のうちネジ部材４００とシート部材３００との間に位置する部位も、被膜３４０で被覆されていた。

ここで、上記図３において、被膜３４０は、突出部３１の表面３１ａのうち最短経路Ｙ１の部位であって且つシート部材３００とネジ部材４００との間に位置する部位の全域ではなく、上記図４に示される第２実施形態と同様に、当該部位の一部のみに設けられていてもよい。

このような当該部位の一部のみに被膜３４０を設けた場合でも、突出部３１の表面３１ａを介した沿面放電による金属板１０の他面１２とネジ部材４００との導通を防止するという目的は達成される。なお、被膜３４０が、当該部位の全域に設けられていれば、上記目的のために、より好ましいことは言うまでもない。このように、被膜３４０は、当該部位のうちの少なくとも一部に設けられていれば、突出部３１の表面３１ａを介した沿面放電による導通防止という上記目的を達成できるものである。

さらに言えば、締結部であるネジ部材４００およびクリップバネ４３０の表面や、冷却部材２００の表面にも被膜３４０を設けることで、上記突出部３１の表面３１ａを介した沿面放電、あるいは、シート部材３００を介した沿面放電を防止するという点で、好ましい構成となることは言うまでもない。

また、上記図１では、被膜３４０は、モールド樹脂３０の平面サイズの範囲内に位置していた。しかし、シート部材３００からの流動物３２０の染み出し度合を多くすることにより、被膜３４０は、モールド樹脂３０の平面サイズよりも外側まで拡がるものであってもよい。

また、上記各実施形態では、上記図１に示したように、モールド樹脂３０の突出部３１は、金属板１０の他面１２の全周にて突出していた。しかし、この突出部３１は締結部材であるネジ部材４００やクリップバネ４３０による固定を行うために設けられるものであればよく、金属板１０の他面１２の外周の一部のみにて突出して設けられたものであってもよい。たとえば、上記図１の左右方向における金属板１０の他面１２の外側にのみ、突出部３１が設けられたものでもよい。

また、上記第１実施形態では、上記図１に示したように、シート部材３００の切り欠き３４０にネジ部材４００を通していた。しかし、締結部材がネジ部材４００である場合には、切り欠き３４０に代えて、ネジ部材４００が通るようなシート部材３００に設けられた貫通孔であってもよい。この場合、たとえば上記図１において、シート部材３００は、ネジ部材４００の位置の外側まで拡がる、より大きな矩形状のものにできる。

また、パッケージ１００としては、金属板１０が複数個、平面的に設けられたものであってもよい。この場合、それぞれの金属板１０の他面１２には、１個の共通の大きなシート部材３００を対応させた構成でもよいし、それぞれの金属板１０の他面１２に対して独立したシート部材３００を設けたものであってもよい。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０ 金属板
１１ 金属板の一面
１２ 金属板の他面
２０ 半導体素子
３０ モールド樹脂
３１ モールド樹脂の突出部
３１ａ 突出部の表面
１００ パッケージ
２００ 冷却部材
３００ シート部材
３１０ 多孔質基材
３２０ 流動物
３４０ 被膜
４００ 締結部材としてのネジ部材
４３０ 締結部材としてのクリップバネ
Ｙ１ 最短経路

Claims (3)

1. 一面（１１）と他面（１２）とが表裏の板面の関係にある金属板（１０）において当該金属板の一面側に半導体素子（２０）を搭載し、前記半導体素子とともに前記金属板の一面側をモールド樹脂（３０）で封止しつつ、前記金属板の他面を前記モールド樹脂より露出させており、前記モールド樹脂の周辺部は当該他面の外郭よりも外側に突出した突出部（３１）とされているパッケージ（１００）と、
   前記パッケージにおける前記金属板の他面および前記モールド樹脂の前記突出部に対し、隙間を有して対向するように配置された冷却部材（２００）と、
   前記モールド樹脂より露出する前記金属板の他面よりも平面サイズが大きく、当該金属板の他面全体を被覆した状態で、当該金属板の他面全体と前記冷却部材との隙間に介在する放熱性且つ電気絶縁性を有するシート状のシート部材（３００）と、
   一方側が前記突出部に接触し、他方側が前記冷却部材に接触した状態で前記パッケージと前記冷却部材とを積層方向に加圧して締結する締結部材（４００、４３０）と、を備え、
   前記シート部材は、電気絶縁性且つ熱伝導性を有するシート状の多孔質基材（３１０）に電気絶縁性の流動物（３２０）を染み込ませてなるものであり、
   前記突出部の表面（３１ａ）のうち前記金属板の他面と前記締結部材とが最短の沿面距離となる最短経路（Ｙ１）上では、前記シート部材と前記締結部材とが離間しており、
   前記突出部の表面における前記最短経路の部位であって前記シート部材と前記締結部材との間に位置する部位は、前記締結部材によって加圧されて圧縮された前記シート部材から染み出した前記流動物により形成された被膜（３４０）で被覆されており、
   この被膜によって、前記金属板の他面と前記締結部材とが、前記突出部の表面を介した沿面放電により導通することが防止されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記締結部材（４００）は、前記突出部と前記冷却部材との隙間に位置して前記突出部と前記冷却部材とに接触しているとともに、当該隙間における前記突出部の表面のうち前記最短経路上にて、前記シート部材とは離間しているものであり、
   前記被膜は、前記隙間に位置する前記突出部の表面のうち前記最短経路の部位に設けられるとともに、さらに連続して前記締結部材の表面にも設けら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. さらに、前記被膜は、前記冷却部材の表面のうち前記締結部材と前記シート部材との間に位置する部位にも、設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。

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