JP2015230949A - 半導体装置及びその製造方法並びに転写シート及びその製造方法 - Google Patents

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玲 米山
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耕三 原田
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Isao Oshima
功 大島
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Yoshitaka Otsubo
義貴 大坪
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Abstract

【課題】従来の半導体装置には、パターンが放熱材料として相転移材料を塗布することで形成されている。温度管理が十分でない環境下の場合に、液体状態となった相転移材料で形成されたパターンに衝撃が加わっても、パターンの形状の崩れを低減することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体モジュール１０の内部に実装された半導体素子と、半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱し、半導体モジュール１０に形成された放熱面１３と、相転移材料からなり、放熱面上に形成されたパターン１４と、パターン１４を覆う第１のフィルムとしてのフィルム１５を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置に関するものである。
従来の半導体装置には、実装された半導体素子から生じる熱を、放熱器として動作する冷却体に接触させて放熱させるために、冷却体との密着性が向上する形状を持ったパターンが放熱材料を塗布することで形成されていた（例えば、特許文献１参照）。そして、その塗布面が剥き出しのままの状態で出荷されていた。
特開２００９−２７７９７６号公報
このような半導体装置にあっては、顧客出荷時又は顧客までの輸送時等、温度管理が十分でない環境下の場合に、半導体装置が高温になる恐れがある。そのような場合、塗布された放熱材料が相転移材料であると、その放熱材料は液体状態となる。そのときに、相転移材料であるパターンに衝撃が加わると、パターンの形状が崩れるという問題点があった。
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、温度管理が十分でない環境下の場合に、液体状態となった相転移材料で形成されたパターンに衝撃が加わっても、パターンの形状の崩れを低減することができる半導体装置を提供することを目的とする。
本発明にかかる半導体装置は、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子と、半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱し、半導体モジュールに形成された放熱面と、相転移材料からなり、放熱面上に形成されたパターンと、パターンを覆う第１のフィルムとを備えたものである。
本発明にかかる半導体装置によれば、顧客出荷時又は顧客までの輸送時等、温度管理が十分でない環境下の場合に、半導体装置が高温となり、液体状態となった相転移材料で形成されたパターンに衝撃が加わっても、パターンとフィルムとの界面における張力により、半導体装置はパターンの形状の崩れを低減することができる。
本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００を示す側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００を示す下面図である。 本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程を示すフロー図である。 本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程のステップＳ１を説明するための製造途中の半導体装置１００の側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程のステップＳ１を説明するための製造途中の半導体装置１００の上面図である。 本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程のステップＳ３を説明するための製造途中の半導体装置１００の側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる変形例の半導体装置２００を示す側面図である。 本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００を示す側面図である。 本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程のステップＳ３１を説明するための製造途中の半導体装置３００の上面図である。 本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程のステップＳ３１を説明するための製造途中の半導体装置３００の断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程のステップＳ３３を説明するための製造途中の半導体装置３００の側面図である。 本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００を示す側面図である。 本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００を示す側面図である。 本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００の製造方法の工程を示すフロー図である。 本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００を示す側面図である。 本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００を示す側面図である。 本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００の製造方法の工程を示すフロー図である。 本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００の製造方法の工程のステップＳ７３を説明するための製造途中の転写シート７００示す側面図である。 本発明の実施の形態７にかかる転写シート８００を示す側面図である。
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００を示す側面図である。図１において、半導体装置１００は、半導体モジュール１０と、パターン１４と、接着面１６を有する第１のフィルムとしてのフィルム１５とを備えている。半導体モジュール１０は、放熱面１３を備えた金属板１１と、ケース１２とを備えている。
まず、図１における半導体モジュール１０について説明する。半導体モジュール１０は、ケース１２の内部に、ダイオード、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、又はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体素子が実装されている。実装された半導体素子から生じる熱は、半導体モジュール１０を放熱器に取り付けることにより、金属板１１の放熱面１３を介して放熱する。放熱器は、発熱する機器に取り付け、熱の放散によって、取り付けた機器の温度を下げることを目的としたものを示す。熱の放散方法は、自然冷却であっても、強制的な空冷、水冷であってもよい。また、ペルチェ素子等のような冷却素子を用いてもよい。
金属板１１は、半導体モジュール１０の内部に実装された半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面１３を備えている。金属板１１は、金属から成り、好ましくは銅が用いられている。
ケース１２は、半導体モジュール１０内に実装された半導体素子等を収め、保護している。任意の好適な材料から製造され、例えばポリフェニレンサルファイド（ｐｏｌｙ ｐｈｅｎｙｌｅｎ ｓｕｌｆｉｄｅ）やポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙ ｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の熱可塑性樹脂等から成る。熱可塑樹脂としては、その他に、例えばポリアミド（ｐｏｌｙ ａｍｉｄｅ）やポリエチレン（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｌｅｎｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙ ｅｓｔｅｒ）等も用いることができる。
次に、図１におけるパターン１４について説明する。パターン１４は、相転移材料１４１からなり、放熱面１３上に形成されている。相転移材料１４１は、室温で液体であり、粘度調整のための揮発性の第１の成分と、室温で固体であり、わずかに上昇した温度で液体である第２の成分と、充填材としての熱伝導性の微粒子(例えば、アルミニウムやアルミナ等)とを含む材料である。ここで、室温とは、好ましくは２０℃から２７℃の範囲であり、わずかに上昇した温度とは、好ましくは３５℃から６０℃の範囲である。また、相転移材料１４１は、液体状態となると、チクソトロピー性をもつ。パターン１４は、相転移材料１４１を放熱面１３上に塗布し、第１の成分を揮発させることにより形成される。ここで、パターン１４は、図１に示すように、塗布領域が複数で構成されている。ただし、パターン１４は、放熱面１３の全面等、塗布領域が一箇所で構成されていてもよい。
次に、図１におけるフィルム１５について説明する。フィルム１５は、パターン１４を介して半導体モジュール１０の放熱面１３と接着する接着面１６を有する。接着面１６は、エンボス加工、凸状や線状の加工がされ、粗面になっている。そのエンボス、凸及び線の大きさや太さは、少なくともパターン１４の形状よりも小さければよい。線の場合、その方向は、フィルム１５のある一辺に対し、垂直であっても、平行であっても、斜めであってもよい。また、直線であっても、点線であっても、波線であってもよい。
図２は、図１における半導体装置１００を下から見た下面図である。以下では、図１及び図２を用いて、フィルム１５についてさらに説明する。フィルム１５は、放熱面１３と向かい合い、放熱面１３の外周Ｌ１よりも長い外周を有する。以下では、フィルム１５の外周を第１の外周と呼ぶものとする。また、図２に示すように、第１の外周内に放熱面１３の外周Ｌ１が含まれているようにフィルム１５は配置されている。図１に示すような半導体モジュール１０で、放熱面１３の外周Ｌ１が半導体モジュール１０の外周Ｌ２よりも短いと考えられる場合は、第１の外周内に半導体モジュール１０の外周Ｌ２が含まれるよう配置されることが好ましい。
フィルム１５は、任意の好適な材料から製造されているもので良く、例えば、フッ素樹脂やポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）やポリイミド（ｐｏｌｙ ｉｍｉｄｅ）等である。
また、フィルム１５は、図２に示すように、取り付け位置を示すマーク１７が形成されている。マーク１７は、フィルム１５をパターン１４に接着させる際に、パターン１４の端が接着される位置を示している。その形状は、図２には例として直角記号を示したが、これに限定されるものではなく、図示しないが、乗算記号、丸印や米印、線のみであってもよい。また、直線からなっても、点線でも、波線からなってもよい。また、パターン１４ではなく、半導体モジュール１０の端を示していてもよい。マーク１７は必ずしも端ではなく、中心を示していてもよい。
マーク１７が形成される面は、フィルム１５が透明である場合、フィルム１５の接着面１６でも、接着面１６と向かい合う面でもどちらでもよく、どちらか一方に形成されていればよい。フィルム１５が透明でない場合は、フィルム１５の接着面１６と、接着面１６と向かい合う面と、どちらか一方でもよいが、両面に形成されている方が好ましい。
次に本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法について説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程を示すフロー図である。図３に示されたステップＳ１において、半導体モジュール１０の放熱面１３上に相転移材料１４１を塗布する。その後、ステップＳ２において、相転移材料１４１に含まれる粘度調整のための揮発性の第１の成分を揮発させ、パターン１４を形成する。最後に、ステップＳ３において、パターン１４を覆うようにフィルム１５を接着し、半導体装置１００を得る。
図３のステップＳ１からステップＳ３について、図４から図６を用いて、その詳細を説明する。なお、図４は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程のステップＳ１を説明するための製造途中の半導体装置１００の側面図であり、パターン形成用マスク５を半導体モジュール１０の放熱面１３の上に取り付け、スキージ７を用いて相転移材料１４１を塗布している図である。図５は、図４を上方向から見た図であり、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程のステップＳ１を説明するための製造途中の半導体装置１００の上面図である。図６は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法の工程のステップＳ３を説明するための製造途中の半導体装置１００の側面図である。図４から図６において、図１から図３と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。
ステップＳ１では、図４及び図５に示すように、半導体モジュール１０の金属板１１の放熱面１３上にパターン形成用マスク５及びスキージ７を利用して、相転移材料１４１を塗布する。なお、相転移材料１４１の塗布に用いられるパターン形成用マスク５はメタルマスクやメッシュマスク等でも良く、開口部６の形状は図５に示されるような円形でなくても良く、半導体モジュール１０と放熱器とが密着するよう設計され、半導体モジュール１０から放熱器への熱の放散を最適にするために考えられた形状であればよい。また、相転移材料１４１の塗布には、スキージ７代わりにローラが用いられてもよい。
ステップＳ２では、放熱面１３上に塗布された相転移材料１４１に含まれる粘度調整のための揮発性の第１の成分を揮発させ、パターン１４を形成する。相転移材料１４１に含まれる第１の成分を揮発させる方法は、室温に長時間放置する方法であっても、乾燥器を使用して昇温させる方法であってもよい。
ステップＳ３では、図６に示すように、放熱面１３上に形成されたパターン１４を覆うようにフィルム１５を接着させる。このとき、第１の接着面１６がパターン１４と接する。また、フィルム１５のパターン１４への接着は、マーク１７を位置決めの目安として行う。
以上の図３に示した半導体装置１００の製造方法により、図１に示す半導体装置１００が完成する。
本発明の実施の形態１における半導体装置１００は、半導体モジュール１０を放熱器に取り付ける際は、半導体装置１００を購入した顧客が半導体装置１００においてフィルム１５をパターン１４から剥離したのち、パターン１４と放熱器が接するように、放熱器へ取り付ける。半導体モジュール１０がパターン１４を介して放熱器に取り付けられたあと、半導体モジュール１０を動作させた際に、パターン１４は、半導体モジュール１０の内部に実装された半導体素子から生じる熱により、液体状態となり、半導体モジュール１０と放熱器との間の界面において濡れ広がる。
本発明の実施の形態１では、以上のような構成としたことにより、顧客出荷時又は顧客までの輸送時等、温度管理が十分でない環境下の場合に、半導体装置１００が高温となり、液体状態となった相転移材料１４１で形成されたパターン１４に衝撃が加わっても、パターン１４とフィルム１５との界面における張力により、半導体装置１００はパターン１４の形状の崩れを低減することができるという効果がある。
また、パターン１４はフィルム１５で覆われていることにより、顧客出荷時又は顧客までの輸送時等に、パターン１４を異物付着から保護できるという効果がある。
半導体装置１００は、半導体モジュール１０の放熱器への取り付け作業現場において、フィルム１５を剥がすだけでパターン１４の形成工程を不要とし、作業時間を短縮でき、作業効率が向上するという効果がある。
さらに、パターン１４は、塗布領域が複数となるように構成した場合には、半導体装置１００は、半導体モジュール１０の放熱器への取り付け作業現場において、第１フィルム１５を剥がす際にパターン１４にかかる応力を低減することができ、フィルム１５を剥がしやすいという効果がある。
また、パターン１４の形成は、放熱面１３上に塗布された相転移材料１４１を、室温で液体である第１の成分を揮発させることでできる。したがって、パターン１４は乾性状態であるため、半導体装置１００は、半導体モジュール１０の放熱器への取り付け作業現場において、フィルム１５を剥がす際に、パターン１４は放熱面１３にパターンの形状を崩さずに残り、剥がされたフィルム１５にはパターン１４は付着せず、フィルム１５が剥がしやすいという効果がある。
さらに、フィルム１５は、放熱面１３の外周よりも長い外周を有することにより、半導体装置１００は、半導体モジュール１０の放熱器への取り付け作業現場において、フィルム１５を剥がす際の持ち手があるため、フィルム１５が剥がしやすいという効果がある。さらに、１方向からだけでなく、複数方向からフィルム１５を剥がすことができるので、順番に少しずつ複数方向からフィルム１５を剥がすことにより、半導体装置１００は、フィルム１５の剥離によるパターン１４の形状の崩れを低減することができるという効果がある。また、半導体装置１００の製造工程においても、パターン１４へのフィルム１５の接着が容易となり、作業効率が向上するという効果がある。
さらに、フィルム１５の接着面１６は粗面になっていることより、フィルム１５とパターン１４との間にアンカー効果が働き、フィルム１５とパターン１４との接着性が増すという効果がある。これにより、半導体装置１００は、顧客出荷時又は顧客までの輸送時等、温度管理が十分でない環境下の場合に、半導体装置１００が高温となり、液体状態となった相転移材料１４１で形成されたパターン１４に衝撃が加わっても、パターン１４の形状の崩れをより低減することができる。また、半導体装置１００は、半導体モジュール１０の放熱器への取り付け作業現場において、フィルム１５を剥がす際に、指が滑りにくくなり、フィルム１５が剥がしやすいという効果がある。
また、フィルム１５にはマーク１７が形成されていることより、半導体装置１００の製造工程において、パターン１４をフィルム１５で覆う際に、位置決めが容易となり、作業効率が向上するという効果がある。
本発明の実施の形態１では、半導体装置１００を半導体モジュール１０と、パターン１４と、接着面１６を有するフィルム１５とを備えており、半導体モジュール１０は、放熱面１３を備えた金属板１１と、ケース１２とを備えている半導体装置１００とした。しかし、半導体モジュール１０は、これに限ることはなく、本発明の実施の形態１の変形例として、図７に示すように、放熱面１３が形成された金属板１１を備え、熱硬化性のエポキシ系樹脂等の封止樹脂２２で半導体素子を封止した半導体モジュール２０でもよい。したがって、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００は、半導体モジュール２０と、パターン１４と、接着面１６を有するフィルム１５とを備えている半導体装置２００であってもよい。
また、半導体モジュール１０及び半導体モジュール２０の放熱面１３は、金属板１１が備えていなくてもよく、他の部品、例えば、熱を伝達することができる材料からなるケース１２が備えていてもよい。
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の側面図である。図８において、図１から図７と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００は、本発明の実施の形態１とは、放熱面の形状が相違している。それ以外は、本発明の実施の形態１と同様である。本発明の実施の形態２では、本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。
図８に示すように、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００は、半導体モジュール３０と、パターン１４と、接着面１６を有する第１のフィルムとしてのフィルム１５とを備えている。また、図示しないが、フィルム１５には、マーク１７が形成されている。半導体モジュール３０は、金属板１１と、ケース１２とを備え、金属板１１は、実装された半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面３３を備えている。ここで、放熱面３３は、図８に示すように、うねりのある面である。半導体モジュール３０は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の半導体モジュール１０と同様に、内部に半導体素子が実装され、実装された半導体素子から生じる熱は、半導体モジュール３０を放熱器に取り付けることにより、放熱する。
次に、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法を説明する。図９は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程を示すフロー図である。図９に示されたステップＳ３１において、フィルム１５上に相転移材料１４１を塗布する。その後、ステップＳ３２において、相転移材料１４１に含まれる粘度調整のための揮発性の第１の成分を揮発させ、パターン１４を形成する。最後に、ステップＳ３３において、パターン１４を半導体モジュール３０の放熱面３３に接着し、半導体装置３００を得る。
図９のステップＳ３１からステップＳ３３について、図１０から図１２を用いて、その詳細を説明する。図１０は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程のステップＳ３１を説明するための製造途中の半導体装置３００の上面図である。図１１は本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程のステップＳ３１を説明するための製造途中の半導体装置３００の断面図であり、図１０のＡ−Ａ断面における断面図に相当する。図１２は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法の工程のステップＳ３３を説明するための製造途中の半導体装置３００の側面図である。図１０から図１２において、図１から図９と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。
ステップＳ３１では、図１０及び図１１に示すように、フラットなフィルム１５の一方の面上に、ここでは接着面１６上に、パターン形成用マスク５及びスキージ７を利用して、相転移材料１４１を塗布する。なお、相転移材料１４１の塗布に用いられるパターン形成用マスク５はメタルマスクやメッシュマスク等でも良く、開口部６の形状は図５に示されるような円形でなくても良く、半導体モジュール３０と放熱器とが密着するよう設計され、半導体モジュール３０から放熱器への熱の放散を最適にするために考えられた形状であればよい。また、相転移材料１４１の塗布には、スキージ７代わりにローラが用いられてもよい。
ステップＳ３２では、接着面１６上に塗布された相転移材料１４１に含まれる粘度調整のための揮発性の第１の成分を揮発させ、パターン１４を形成する。相転移材料１４１に含まれる第１の成分を揮発させる方法は、室温に長時間放置する方法であっても、乾燥装置を使用した方法であってもよい。
ステップＳ３３では、図１２に示すように、接着面１６上に形成されたパターン１４を半導体モジュール３０の放熱面３３に接着させる。このとき、マーク１７を位置決めの目安として行う。
以上の図９に示した半導体装置３００の製造方法により、図８に示す半導体装置３００が完成する。
本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００と同様に、半導体モジュール３０を放熱器に取り付ける際は、半導体装置３００を購入した顧客が半導体装置３００においてフィルム１５をパターン１４から剥離したのち、パターン１４と放熱器が接するように、放熱器へ取り付ける。半導体モジュール１０がパターン１４を介して放熱器に取り付けられたあと、半導体モジュール１０を動作させた際に、パターン１４は、半導体モジュール１０の内部に実装された半導体素子から生じる熱により、液体状態となり、半導体モジュール１０と放熱器との間の界面において濡れ広がる。
本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００は、以上のような構成としたことにより、本発明の実施の形態１と同様の効果が得られる。さらに、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法は、フラットなフィルム１５にパターン１４を形成し、うねりのある放熱面３３に接着させるものであり、放熱面３３のうねりに対しても、パターン形成用マスク５の開口部６の形状が転写されたパターン１４を形成することができるという効果がある。
本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法は、半導体モジュール３０を半導体モジュール１０とし、放熱面３３を放熱面１３として、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法に適用してもよい。この場合も、本発明の実施の形態２と同様の効果が得られる。
また、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００の製造方法に、半導体モジュール１０を半導体モジュール３０とし、放熱面１３を放熱面３３として、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法を適用してもよい。この場合、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００は、本発明の実施の形態１と同様の効果が得られる。
本発明の実施の形態２では、半導体装置３００を半導体モジュール３０と、パターン１４と、接着面１６を有するフィルム１５とを備えており、半導体モジュール３０は、放熱面３３を備えた金属板１１と、ケース１２とを備えている半導体装置３００とした。しかし、半導体モジュール３０は、これに限ることはなく、本発明の実施の形態２の変形例として、放熱面３３が形成された金属板１１を備え、熱硬化性のエポキシ系樹脂等の封止樹脂で半導体素子を封止した半導体モジュールでもよい。また、放熱面３３は金属板１１が備えていなくてもよく、他の部品、例えば、熱を伝達することができる材料からなるケース１２が備えていてもよい。
実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００を示す側面図である。図１３において、図１から図１２同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００は、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２とは、パターン１４を覆うフィルムが相違している。それ以外は、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２と同様である。本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２とそれぞれと相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。
まず、図１３において、本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００は、半導体モジュール３０と、パターン１４と、接着面４６を有する第１のフィルムとしてのフィルム４５とを備えている。本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００は、本発明の実施の形態２における半導体装置３００のフィルム１５がフィルム４５となったのみである。
本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００のフィルム４５について説明する。フィルム４５は、半導体モジュール３０の内部に実装された半導体素子から生じる熱により、溶融又は昇華する。溶融した場合、溶融後はパターン１４に溶け込む。昇華した場合、昇華後は周辺空気に溶け込み、周辺部品を腐食させる等の影響は与えない。
フィルム４５は、フィルム１５の接着面１６と同様に、粗面に加工された接着面４６を有する。また、フィルム１５と同様に、マーク１７を備え、放熱面３３の外周よりも長い外周を有する。
本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００は、半導体モジュール３０を放熱器に取り付ける際は、半導体装置４００を購入した顧客が半導体装置４００においてフィルム４５をパターン１４から剥離せずにそのまま、フィルム４５と放熱器が接するように、放熱器へ取り付ける。半導体モジュール３０がパターン１４及びフィルム４５を介して放熱器に取り付けられたあと、半導体モジュール３０を動作させた際に、パターン１４は、半導体モジュール３０の内部に実装された半導体素子から生じる熱により、液体状態となり、半導体モジュール３０と放熱器との間の界面において濡れ広がる。また、フィルム４５も半導体モジュール３０の内部に実装された半導体素子から生じる熱により、溶融又は昇華する。
本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００は、以上のような構成としたことにより、本発明の実施の形態２と同様の効果が得られる。さらに、半導体モジュール３０の放熱器への取り付け作業現場において、フィルム４５を剥がさずに、半導体モジュール３０を放熱器に取り付けることができる。これにより、作業時間の短縮ができ、作業効率を向上させることができるという効果がある。
以上に説明した本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００は、図１３に示すように放熱面３３にうねりがあるが、本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００及び半導体装置２００のフィルム１５をフィルム４５にした半導体装置も含まれる。この場合、本発明の実施の形態１と同様の効果に加え、半導体モジュール１０及び半導体モジュール２０の放熱器への取り付け作業現場において、フィルム４５を剥がさずに、半導体モジュール１０及び半導体モジュール２０を放熱器に取り付けることができるので、作業時間の短縮ができ、作業効率を向上させることができるという効果がある。
実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００を示す側面図である。図１４において、図１から図１３と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。以下では、本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００は、本発明の実施の形態１から本発明の実施の形態３までの半導体装置と同梱することを想定し、説明する。
まず、図１４において、本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００は、パターン１４と、第１のフィルムとしてのフィルム１５とを備えている。フィルム１５は接着面１６を有し、マーク１７が形成されている。
次に、本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００の製造方法について説明する。図１５は、本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００の製造方法の工程を示すフロー図である。図１５に示されたステップＳ５１において、フラットなフィルム１５上に相転移材料１４１を塗布する。その後、ステップＳ５２において、相転移材料１４１に含まれる粘度調整のための揮発性の第１の成分を揮発させ、パターン１４を形成し、転写シート５００を得る。図１５のステップＳ５１は図９のステップＳ３１と同様であり、図１５のステップＳ５２は図９のステップＳ３２と同様である。
本発明の実施の形態４における転写シート５００は、転写シート５００を購入した顧客が、半導体モジュールと放熱器の組み付けの際に使用する。半導体モジュールとは、内部に半導体素子が実装された装置のことであり、実装された半導体素子から生じる熱は、半導体モジュールを放熱器に取り付けることにより、放熱する。
転写シート５００は、半導体モジュールと放熱器に組み付ける際に、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面に、パターン１４が接するように接着する。その後は、フィルム１５をパターン１４から剥離したのち、パターン１４と放熱器が接するように、半導体モジュールを放熱器に取り付ける。取り付けられたあとは、半導体モジュールを動作させた際に、パターン１４は、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱により、液体状態となり、半導体モジュールと放熱器との間の界面において濡れ広がる。
また、転写シート５００は、半導体モジュールの放熱面と向かい合う放熱器の接続面に、パターン１４が接するように接着してもよい。その後は、フィルム１５をパターン１４から剥離したのち、パターン１４と半導体モジュールの放熱面が接するように、半導体モジュールを放熱器に組み付ける。
本発明の実施の形態４では、以上のような構成としたことにより、転写シート５００を購入した顧客が、転写シート５００の取り付け面を半導体モジュールの放熱面、又は放熱面と向かい合う放熱器の接続面いずれか任意に選択できる。これにより、半導体モジュールと放熱器の組み付けに関して、簡易な方法を選択することができ、半導体モジュールと放熱器の組み付け作業現場において、作業効率を向上させることができるという効果がある。
また、転写シート５００が取り付けられる半導体モジュールの放熱面、又は放熱面と向かい合う放熱器の接続面にうねりがあっても、フラットなフィルム１５にパターン１４を形成し、半導体モジュールの放熱面、又は放熱面と向かい合う放熱器の接続面に接着させるので、パターン形成用マスク５の開口部６の形状でパターン１４を半導体モジュールと放熱器との間に形成することができるという効果がある。
転写シート５００は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００と同梱すれば、一度放熱器に取り付けた本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の半導体モジュール１０を、放熱器から取り外し、新たに放熱器に取り付ける際の張り替え用として使用できるという利点がある。取り外した半導体モジュールの放熱面に転写シート５００をパターン１４が接するように接着し、使用する。必要があれば、転写シート５００接着する前に、取り外した半導体モジュールの放熱面を洗浄する。また、転写シート５００は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置２００、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００、本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００のいずれと同梱しても、同様の利点を得ることができる。
また、本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置１００の半導体モジュール１０、並びに半導体装置２００の半導体モジュール２０、並びに本発明の実施の形態２にかかる半導体装置３００及び本発明の実施の形態３にかかる半導体装置４００の半導体モジュール３０と同梱してもよい。この場合も、本発明の実施の形態４と同様の効果が得られる。
実施の形態５．
図１６は、本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００を示す側面図である。図１６において、図１から図１５と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００は、本発明の実施の形態４とは、フィルムが相違している。それ以外は、本発明の実施の形態４と同様である。本発明の実施の形態５では、本発明の実施の形態４と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。
まず、図１６において、本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００は、パターン１４と、第１のフィルムとしてのフィルム４５とを備えている。フィルム４５は接着面４６を有し、マーク１７が形成されている。本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００は、本発明の実施の形態４における転写シート５００のフィルム１５がフィルム４５となったのみである。
本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００も、本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００と同様に、転写シート６００を購入した顧客が半導体モジュールと放熱器の組み付けの際に使用する。
転写シート６００は、半導体モジュールと放熱器の組み付ける際に、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面と、放熱面と向かい合う放熱器の接続面との間に接着する。このとき、パターン１４は半導体モジュールの放熱面、放熱器の接続面、どちらと接していてもよい。半導体モジュールを動作させた際に、パターン１４は、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱により、液体状態となり、半導体モジュールと放熱器との間の界面において濡れ広がる。また、フィルム４５も半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱により、溶融又は昇華する。
本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００は、以上のような構成としたことにより、本発明の実施の形態４と同様の効果を得ることができる。さらに、半導体モジュールと放熱器の組み付け作業現場において、フィルム４５を剥がさずに、半導体モジュールと放熱器の組み付けを行うことができる。これにより、作業時間の短縮ができ、作業効率を向上させることができるという効果がある。
実施の形態６．
図１７は、本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００を示す側面図である。図１７において、図１から図１６と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００は、本発明の実施の形態４及び本発明の実施の形態５に、構成が追加されている。本発明の実施の形態６では、本発明の実施の形態４及び本発明の実施の形態５と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。
まず、図１７において、本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００は、パターン１４と、第１のフィルムとしてのフィルム１５と、第２のフィルムとしてのフィルム１８を備えている。フィルム１５は接着面１６を有し、マーク１７が形成されている。
フィルム１８は接着面１９を有し、フィルム１５と同様にマーク１７が形成されている。フィルム１８は、フィルム１５と同様な任意の好適な材料から製造されている。また、接着面１９は接続面１６と同様な粗面加工がされている。
次に、本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００の製造方法について説明する。図１８は、本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００の製造方法の工程を示すフロー図である。本発明の実施の形態４にかかる転写シート６００の製造方法のステップに、ステップＳ７３として、パターン１４を覆うように第２のフィルムとしてのフィルム１８を接着するステップを追加している。これにより、転写シート７００を得る。図１９は、本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００の製造方法の工程のステップＳ７３を説明するための製造途中の転写シート７００示す側面図である。
本発明の実施の形態６における転写シート７００は、転写シート７００を購入した顧客が半導体モジュールと放熱器の組み付けの際に使用する。
転写シート７００は、半導体モジュールと放熱器に組み付ける際に、まず、フィルム１５又はフィルム１８のいずれか一方を剥がす。その後、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面に、パターン１４が接するように接着する。その後は、残っているフィルムをパターン１４から剥離したのち、パターン１４と放熱器が接するように、半導体モジュールを放熱器に取り付ける。取り付けられたあとは、半導体モジュールを動作させた際に、パターン１４は、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱により、液体状態となり、半導体モジュールと放熱器との間の界面において濡れ広がる。
また、転写シート７００は、フィルム１５又はフィルム１８のいずれか一方を剥がしたのち、半導体モジュールの放熱面と向かい合う放熱器の接続面に、パターン１４が接するように接着してもよい。その後は、残っているフィルムをパターン１４から剥離したのち、パターン１４と半導体モジュールの放熱面が接するように、半導体モジュールを放熱器に組み付ける。
本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００は、以上のような構成としたことにより、本発明の実施の形態４と同様の効果を得ることができる。さらに、顧客出荷時又は顧客までの輸送時等に、転写シート７００のパターン１４を異物付着から保護できるという効果がある。
また、顧客出荷時又は顧客までの輸送時等、温度管理が十分でない環境下の場合に、転写シート７００が高温となり、液体状態となった相転移材料１４１で形成されたパターン１４に衝撃が加わっても、パターン１４とフィルム１５との界面、及びパターン１４とフィルム１８との界面における張力により、転写シート７００はパターン１４の形状の崩れを低減することができるという効果がある。
以上に説明した本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００は、図１７に示すように本発明の実施の形態４にかかる転写シート５００に、フィルム１８を備えたものであるが、本発明の実施の形態６では、本発明の実施の形態５にかかる転写シート６００に、フィルム１８を備えた転写シートも含まれ、同様の効果を得ることができる。さらに、この場合、半導体モジュールの放熱器への組み付け作業現場において、作業時間を短縮し、作業効率を向上させる効果がある。フィルム１８のみを剥離すればよく、フィルム４５は剥離せずに、半導体モジュールを放熱器に組み付けることができるからである。
実施の形態７．
図２０は、本発明の実施の形態７にかかる転写シート８００を示す側面図である。図２０において、図１から図１９と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しており、その説明を省略する。本発明の実施の形態７にかかる転写シート８００は、本発明の実施の形態６とは、フィルムが相違している。それ以外は、本発明の実施の形態６と同様である。本発明の実施の形態７では、本発明の実施の形態６と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。
まず、図２０において、本発明の実施の形態７にかかる転写シート８００は、パターン１４と、第１のフィルムとしてのフィルム４５と、第２のフィルムとしてフィルム４８とを備えている。フィルム４５は接着面４６を有し、マーク１７が形成されている。フィルム４８は接着面４９を有し、マーク１７が形成されている。
フィルム４８は、フィルム４５と同様に、熱により溶融又は昇華する。溶融した場合、溶融後はパターン１４に溶け込む。昇華した場合、昇華後は周辺空気に溶け込み、周辺部品を腐食させる等の影響は与えない。また、接着面４９は接続面４６と同様な粗面加工がされている。本発明の実施の形態７にかかる転写シート８００は、本発明の実施の形態６における転写シート７００のフィルム１５がフィルム４５となり、フィルム１８がフィルム４８となったのみである。
本発明の実施の形態７にかかる転写シート８００も、本発明の実施の形態６にかかる転写シート７００と同様に、転写シート８００を購入した顧客が半導体モジュールと放熱器の組み付けの際に使用する。
転写シート８００は、半導体モジュールと放熱器の組み付けの際に、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面と、放熱面と向かい合う放熱器の接続面との間に接着する。このとき、フィルム４５、４８どちらが半導体モジュールの放熱面と接していてもよい。半導体モジュールを動作させた際に、パターン１４は、半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱により、液体状態となり、半導体モジュールと放熱器との間の界面において濡れ広がる。また、フィルム４５、４８も半導体モジュールの内部に実装された半導体素子から生じる熱により、溶融又は昇華する。
本発明の実施の形態７にかかる転写シート８００は、以上のような構成としたことにより、本発明の実施の形態６と同様の効果を得ることができる。さらに、半導体モジュールと放熱器の組み付け作業現場において、フィルム４５、４８を剥がさずに、半導体モジュールと放熱器の組み付けを行うことができる。これにより、作業時間の短縮ができ、作業効率を向上させることができるという効果がある。
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
５ パターン形成用マスク、６ 開口部、７ スキージ、１０，２０，３０ 半導体モジュール、１１ 金属板、１２ ケース、１３，３３ 放熱面、１４ パターン、１５，１８，４５，４８ フィルム、１６，１９，４６，４９ 接着面、１７ マーク、２２ 封止樹脂、１００，２００，３００，４００ 半導体装置、１４１ 相転移材料、５００，６００，７００，８００ 転写シート、Ｌ１ 放熱面１３の外周、Ｌ２ 半導体モジュール１０の外周。

Claims (17)

  1. 半導体モジュールの内部に実装された半導体素子と、
    前記半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱し、前記半導体モジュールに形成された放熱面と、
    相転移材料からなり、前記放熱面上に形成されたパターンと、
    前記パターンを覆う第１のフィルムと、
    を備えた半導体装置。
  2. 前記第１のフィルムは、前記放熱面と向かい合い、前記放熱面の外周よりも長い第１の外周を有し、かつ前記第１の外周が前記放熱面の外周を中に含むように配置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１のフィルムは、前記パターンとの接着面が粗面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
  4. 前記第１のフィルムは、取り付け位置を示すマークが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  5. 前記第１のフィルムは、前記パターンに伝わる前記半導体素子から生じた熱により融解又は昇華することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置。
  6. 半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面上に、相転移材料を塗布する工程と、
    前記相転移材料の粘度調整のための成分を揮発させ、パターンを形成する工程と、
    前記パターンを第１のフィルムで覆う工程と、
    を備えた半導体装置の製造方法。
  7. 第１のフィルムの一方の面上に、相転移材料を塗布する工程と、
    前記相転移材料の粘度調整のための成分を揮発させ、パターンを形成する工程と、
    前記パターンと、半導体素子から生じる熱を放熱器へ放熱する放熱面を接着させる工程と、
    を備えた半導体装置の製造方法。
  8. 第１のフィルムと、
    前記第１のフィルムの一方の面上に形成され、相転移材料からなるパターンと、
    を備えた転写シート。
  9. 前記第１のフィルムは、前記パターンとの接着面が粗面であることを特徴とする請求項８に記載の転写シート。
  10. 前記第１のフィルムは、取り付け箇所を示すマークが形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の転写シート。
  11. 前記第１のフィルムは、前記パターンに伝わる熱により融解又は昇華することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の転写シート。
  12. 前記パターンを覆う第２のフィルムをさらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の転写シート。
  13. 前記第２のフィルムは、前記パターンとの接着面が粗面であることを特徴とする請求項１２に記載の転写シート。
  14. 前記第２のフィルムは、取り付け箇所を示すマークが形成されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の転写シート。
  15. 前記第２のフィルムは、前記パターンに伝わる熱により融解又は昇華することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載の転写シート。
  16. 第１のフィルムの一方の面上に、相転移材料を塗布する工程と、
    前記相転移材料の粘度調整のための成分を揮発させ、パターンを形成する工程と、
    を備えた転写シートの製造方法。
  17. 第２のフィルムで前記パターンを覆う工程をさらに備える請求項１６に記載の転写シートの製造方法。
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