JP2017126774A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

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semiconductor chip
resin
heat sink
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明寛 木村
Akihiro Kimura
明寛 木村
武史 須永
Takeshi Sunaga
武史 須永
尚司 安永
Shoji Yasunaga
尚司 安永
明宏 古賀
Akihiro Koga
明宏 古賀
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Rohm Co Ltd
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    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
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Abstract

【課題】 平面視において小型化を図ることができる半導体装置を提供すること。
【解決手段】 互いに反対側を向くダイパッド面111,112を有するダイパッド部11と、ダイパッド面111に配置された半導体チップ41と、ダイパッド面112に配置された半導体チップ42と、ダイパッド面111,112を覆う封止樹脂部7と、を備え、封止樹脂部7は、半導体チップ41を覆う樹脂部71と、半導体チップ42を覆う樹脂部72と、を含み、樹脂部71は、樹脂面713を有し、樹脂部72は、樹脂面713に接する樹脂面723を有する。
【選択図】 図6

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
従来から、種々の半導体装置が知られている。種々の半導体装置の一つとしてIPM(Intelligent Power Module)と称されるものがある。このような半導体装置は、複数の半導体チップと、複数のダイパッド部と、放熱板と、接合層と、封止樹脂と、を備える。複数の半導体チップは複数のダイパッド部にそれぞれ配置されている。各ダイパッド部は、接合層を介して放熱板に接合されている。封止樹脂は、複数の半導体チップと複数のダイパッド部と放熱板と接合層とを覆っている。IPMと称される半導体装置は、たとえば、特許文献1に記載されている。
従来、このような半導体装置の製造工程においては、封止樹脂を形成する前もしくは同時に、複数のダイパッド部と放熱板とを接合している。各ダイパッド部を放熱板に対し接合する際、比較的細いピンによって各ダイパッド部を放熱板に対し押さえつける。ダイパッド部の一箇所のみをピンで押さえつけると、ダイパッド部の一箇所のみに力が加わるため、ダイパッド部が放熱板に対し傾くおそれがある。また、ピンが無いと封止樹脂を形成する際、樹脂注入時にダイパッド部がばたつくことで、全てのワイヤが切れてしまうなどの不具合が生じうる。このような不具合を回避するためにも、ピンでダイパッド部を固定しておく必要がある。ダイパッド部が放熱板に対し傾くことを防止するためには、ダイパッド部の複数箇所をピンで押さえつける必要がある。ダイパッド部の複数箇所をピンで押さえつけるためには、ピンで押さえつけるためのスペースをダイパッド部に設けなければならない。これは、半導体装置の小型化の妨げとなる。
また、上記半導体装置においては、ダイパッド部と放熱板との離間寸法は、ある値に予め決められている。各ダイパッド部と放熱板との離間寸法がいずれも予め決められた値となるように、複数のダイパッド部ごとに放熱板に対する位置決めをすることは、高度な技術を必要とし、簡単ではない。
従来から、種々の半導体装置が知られている。種々の半導体装置の一つとしてIPM(Intelligent Power Module)と称されるものがある。このような半導体装置は、複数の半導体チップと、複数のダイパッド部と、複数の端子と、放熱板と、接合層と、封止樹脂と、を備える。複数の半導体チップは複数のダイパッド部にそれぞれ配置されている。各ダイパッド部は、接合層を介して放熱板に接合されている。封止樹脂は、複数の半導体チップと複数のダイパッド部と放熱板と接合層とを覆っている。複数の端子はそれぞれ、ダイパッド部につながっており、封止樹脂から突出している。複数の端子は互いに並列されている。
半導体装置が使用される際、各端子間には大きな電位差が生じる。また、半導体装置が使用される際に互いに隣接する端子どうしの間の空間において絶縁破壊が生じ当該空間に電流が流れることを、防止する必要がある。そのため、互いに隣接する端子間の耐電圧を大きく確保する必要がある。たとえば、特許文献2に記載の半導体装置では、各端子に絶縁性のチューブをはめ込むことにより、各端子間の耐電圧の向上を図っている。しかしながら、特許文献1に記載の半導体装置では、各端子の先端は絶縁性のチューブに覆われていない。各端子の先端が絶縁性のチューブに覆われていないと、各端子の先端どうしの間の空間において絶縁破壊が生じ当該空間に電流が流れるおそれがある。そのため、各端子の先端どうしの間隔をある程度大きく確保する必要がある。このことは、半導体装置の小型化を図るうえで好ましくない。
従来から、種々の半導体装置が知られている。種々の半導体装置の一つとしてIPM(Intelligent Power Module)と称されるものがある。このような半導体装置は、複数の半導体チップと、複数のダイパッド部と、複数の端子と、放熱板と、接合層と、封止樹脂と、を備える。複数の半導体チップは複数のダイパッド部にそれぞれ配置されている。各ダイパッド部は、接合層を介して放熱板に接合されている。封止樹脂は、複数の半導体チップと複数のダイパッド部と放熱板と接合層とを覆っている。複数の端子はそれぞれ、ダイパッド部につながっており、封止樹脂から突出している。複数の端子は互いに並列されている。このような半導体装置に関して、特許文献2に記載されている。
半導体装置が実装された状態において、半導体装置における放熱板に、熱伝導率の大きい放熱部材が当接される。従来から、半導体装置の半導体チップにて発生した熱を放熱部材へより速やかに伝える方法の開発が求められている。
従来から、種々の半導体装置が知られている。半導体装置については、たとえば、特許文献3に記載されている。同文献に記載の半導体装置は、複数の半導体チップと、ダイパッドと、モールド樹脂と、を備える。複数の半導体チップは、ダイパッドに配置されている。モールド樹脂は、複数の半導体チップおよびダイパッドを覆っている。このような半導体装置においては、複数の半導体チップは、ダイパッドにおける同一面に配置されている。そのため、ダイパッドにおいて各半導体チップを配置できる位置は、他の半導体チップの配置される位置に制約される。たとえば、複数の半導体チップを、ダイパッド部の厚さ方向視において互いにある程度離間させた状態で、配置する必要がある。このような半導体装置を小型化するうえでは、いまだ改善の余地がある。
図95は、従来の半導体装置の一例を示している(たとえば、特許文献4参照)。同図に示された半導体装置900は、金属製のアイランド901に搭載された半導体素子904を備えている。アイランド901からは、リード902が延びている。半導体素子904は、ワイヤ905を介してリード903に接続されている。半導体素子904、アイランド901それぞれの全体と、リード902,903の一部ずつとは、封止樹脂906によって覆われている。半導体装置900は、図示しない回路基板に実装されることにより、半導体素子904の機能に応じた役割を果たす。
近年、入力された電流を所望の仕様の電流に変換して出力する半導体装置として、IPM(Intelligent Power Module)が、普及し始めている。半導体装置900がIPMとして構成される場合、半導体素子904として、パワーMOSFETやIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などの制御素子と、この制御素子を駆動制御するためのドライバ素子を内蔵する。上記制御素子は、通電による発熱が顕著であるため、半導体装置900の放熱性能を高める必要がある。また、上記制御素子と上記ドライバ素子とのレイアウトが適切でないと、半導体装置900のサイズが不当に大きくなってしまう。
従来から、半導体素子を樹脂モールドした半導体装置が広く用いられている(たとえば、特許文献3参照)。図123にはこのような半導体装置の一例を示している。図123に示す半導体装置90は、1対の端子リード91,92、半導体素子93、絶縁性の樹脂シート94、金属からなる金属部材95、ワイヤ96、および、これらを保護する封止樹脂97を備えている。端子リード91は、たとえば銅からなるリードフレームを加工して形成されており、ダイパッド911を備えている。半導体素子93はダイパッド911の表面に設置されており、ワイヤ96を介して端子リード91,92に導通している。端子リード91,92に通電させることで、半導体素子93は駆動する。この際、半導体素子93は発熱する。金属部材95は、半導体素子93が発する熱を効率よく外部に放出するために設けられている。樹脂シート94はダイパッド911の裏面と金属部材95の表面とを固着している。樹脂シート94は、熱伝導性を向上させるためのフィラーを含むエポキシ樹脂からなる。
樹脂シート94を用いてダイパッド911と金属部材95とを固定する際には、たとえば高温環境下でプレスを行う。このような製造方法によれば樹脂シート94には厚み方向に圧力が加えられることになる。このとき、圧力が偏ったりすると、図124に示すように、樹脂シート94が意図せぬ形状に変形してしまうことが起こりえる。図124に示す例では、圧力によりダイパッド911も変形しており、金属部材95と接触してしまっている。ダイパッド911は端子リード91と導通しており、ダイパッド911と金属部材95とが接触していると半導体装置90を回路に組み込んだ際に意図しない電気経路が形成されてしまうことが起こりえる。
図124に示す状態に至らずとも、樹脂シート94の厚みが低下した場合には、金属部材95とダイパッド911との間の絶縁性を保ちにくくなり、半導体装置90の耐電圧性を確保できなくなることもある。また、さらに、樹脂シート94内に含まれるフィラーが圧力により偏在してしまい、樹脂シート94の放熱性に位置によって差異が生じることもある。
上述したように、金属部材95を設けることは半導体装置90の放熱性能を高める上で有意義である一方、装置の信頼性を損なう可能性があった。
特開2009−105389号公報 特開平11−36959号公報 特開2005−123495号公報 特開2008−166621号公報
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、小型化を図ることができ、且つ、放熱板に対する複数のダイパッド部の位置決めを簡単に行える半導体装置の製造方法を提供することをその主たる課題とする。
本発明のバリエーションにかかる発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、小型化を図るのに適する半導体装置、半導体装置の製造方法、および半導体装置の実装構造を提供することをその課題とする。
本発明のバリエーションにかかる発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、半導体チップにて発生した熱を放熱部材へより速やかに伝えることのできる半導体装置の実装構造を提供することをその課題とする。
本発明のバリエーションにかかる発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、平面視において小型化を図ることができる半導体装置を提供することをその主たる課題とする。
本発明のバリエーションにかかる発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、放熱性能を高めつつ小型化を図ることが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することをその課題とする。
本発明のバリエーションにかかる発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、放熱性能の向上を図りつつ信頼性の向上も図ることが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することをその課題とする。
本発明の第1の側面によると、複数のダイパッド部を含むリードフレームと、複数の半導体チップとを用意し、上記各半導体チップを上記複数のダイパッド部のいずれか一つに配置し、上記複数のダイパッド部および上記複数の半導体チップを覆う封止樹脂を形成し、上記封止樹脂を形成した後に、接着層を挟んで上記複数のダイパッド部に対し放熱板を押し付けることにより、上記複数のダイパッド部に上記放熱板を接合する、各工程を備える、半導体装置の製造方法が提供される。
このような構成によると、使用するピンの本数を減らせるので、製品ごとのモールド設計を必要とせず、金型の共用も可能になり、コスト削減を図ることができる。
好ましくは、上記封止樹脂を形成する工程においては、上記複数のダイパッド部を露出させる凹部を上記封止樹脂に形成し、上記放熱板を接合する工程においては、上記放熱板を上記凹部にはめ込む。
好ましくは、上記接着層および上記放熱板のいずれか一方は、絶縁性を有する。
好ましくは、上記封止樹脂を形成する工程の後であり且つ上記放熱板を接合する工程の前に、上記複数のダイパッド部に対しブラスト処理を施す工程を更に備える。
本発明の第2の側面によると、複数のダイパッド部と、上記複数のダイパッド部のいずれか一つに各々が配置された複数の半導体チップと、上記複数のダイパッド部のいずれをも露出させる凹部が形成され、且つ、上記複数のダイパッド部および上記複数の半導体チップを覆う封止樹脂と、上記凹部に配置された放熱板と、複数の第1部位を含む中間層と、を備え、上記各第1部位は、上記複数のダイパッド部のうちのいずれか一つのダイパッド部と上記放熱板とを接合し且つ当該一つのダイパッド部と上記放熱板との間に介在し、上記凹部は、上記放熱板から離間する凹部側面を有する、半導体装置が提供される。
好ましくは、上記放熱板および上記第1部位のいずれか一方は、絶縁性を有する。
好ましくは、上記各ダイパッド部は、上記複数の第1部位のいずれかが接する凹凸面を有する。
好ましくは、上記凹部は、凹部底面を有し、上記複数のダイパッド部は、上記凹部底面から露出している。
好ましくは、上記凹部底面は、凹凸面である。
好ましくは、上記中間層は、上記凹部側面と上記放熱板との間に介在する絶縁部位を有する。
好ましくは、上記中間層は、上記複数の第1部位につながる第2部位を有し、上記放熱板は、導体よりなり、上記各第1部位および上記第2部位はいずれも、互いに同一の絶縁材料よりなる。
好ましくは、上記各第1部位および上記第2部位に混入されたフィラーを更に備える。
好ましくは、上記導体は、アルミニウム、銅、もしくは鉄である。
好ましくは、上記絶縁材料は、熱可塑性樹脂である。
好ましくは、上記放熱板は、セラミックよりなり、上記複数の第1部位は互いに離間し且つ導体よりなる。
好ましくは、上記セラミックは、アルミナ、チッ化アルミニウム、もしくはチッ化ケイ素である。
好ましくは、上記導体は、銀、金、もしくは銅である。
好ましくは、上記封止樹脂は、樹脂底面を有し、上記凹部は上記樹脂底面から凹み、上記放熱板は、上記樹脂底面から突出している部位を有する。
好ましくは、上記封止樹脂は、上記凹部底面から起立する複数の棒状部を含み、上記各棒状部は上記放熱板と上記凹部側面との間に位置する。
好ましくは、上記封止樹脂は、上記凹部底面から隆起する隆起部を含み、上記隆起部は、上記放熱板に当接している。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明の1A実施形態にかかる半導体装置の実装構造の断面図である。 本発明の1A実施形態にかかる半導体装置を説明するための透過平面図である。 本発明の1A実施形態にかかる半導体装置のリードを折り曲げる前の底面図である。 図2のIV−IV線に沿う断面図である。 図4の領域Vの部分拡大図である。 本発明の1A実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 図6に続く工程を示す断面図である。 図7に続く工程を示す断面図である。 図8に続く工程を示す断面図である。 本発明の2A実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 図10のXI−XI線に沿う断面図である。 本発明の2A実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である。 本発明の2A実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。 本発明の2A実施形態の変形例にかかる半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である。 本発明の3A実施形態にかかる半導体装置の断面図である。 本発明の4A実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 図16のXVII−XVII線に沿う断面図である。 本発明の4A実施形態の変形例にかかる半導体装置の底面図である。 本発明の5A実施形態にかかる半導体装置の断面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の平面図(一部省略、一部透視化)である。 1B実施形態にかかる半導体装置の正面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 図20のXXIII−XXXIII線に沿う断面図である。 図23の部分拡大図である。 図24のXXV−XXV線に沿う断面図である。 図25のXXVI−XXVI線に沿う断面図である。 図20のXXVII−XXVII線に沿う断面図である。 図27の領域XXVIIIの部分拡大図である。 1B実施形態にかかる半導体装置における半導体チップのうちの一つが構成する回路図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の製造方法における一工程を示す平面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の製造方法における一工程を示す断面図である。 図31に続く工程を示す断面図である。 図32に続く工程を示す断面図である。 図33に続く工程を示す平面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の実装構造の断面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の実装構造の断面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の実装構造の平面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置の実装構造の部分拡大断面図である。 1B実施形態にかかる半導体装置を実装基板に実装する一工程を示す断面図である。 図39に続く工程を示す断面図である。 1B実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。 図41の部分拡大断面図である。 1B実施形態の変形例にかかる半導体装置の部分拡大平面図である。 1B実施形態の変形例にかかる半導体装置の実装構造の断面図である。 1B実施形態の変形例にかかる半導体装置の実装構造の部分拡大断面図である。 2B実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 図46のXLVII−XLVII線に沿う断面図である。 2B実施形態にかかる半導体装置の一工程を示す断面図である。 2B実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。 2B実施形態の変形例にかかる半導体装置の製造工程の一工程を示す断面図である。 3B実施形態にかかる半導体装置の断面図である。 4B実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 図52のLIII−LIII線に沿う断面図である。 4B実施形態の変形例にかかる半導体装置の底面図である。 5B実施形態にかかる半導体装置の断面図である。 1C実施形態にかかる半導体装置の実装構造の断面図である。 1C実施形態にかかる半導体装置の平面図である。 1C実施形態にかかる半導体装置の平面図(一部省略)である。 1C実施形態にかかる半導体装置の底面図である。 1C実施形態にかかる半導体装置の底面図(一部省略)である。 図58のLXI−LXI線に沿う断面図である。 図58のLXII−LXII線に沿う断面図である。 1C実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 図63のLXIV−LXIV線に沿う断面図である。 図64に続く一工程を示す断面図である。 図65に続く一工程を示す断面図である。 図66に続く一工程を示す断面図である。 図67に続く一工程を示す断面図である。 図68に続く一工程を示す断面図である。 2C実施形態にかかる半導体装置の断面図である。 2C実施形態にかかる半導体装置の断面図である。 2C実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 図72に続く一工程を示す断面図である。 図73に続く一工程を示す断面図である。 図74に続く一工程を示す断面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法に用いる第1リードフレームを示す平面図である。 図76の第1リードフレームを示す側面図である。 図76の第1リードフレームを示す側面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法に用いる第2リードフレームを示す平面図である。 図79の第2リードフレームを示す側面図である。 図79の第2リードフレームを示す側面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法において、第1リードフレームに第1放熱板を接合した状態を示す平面図である。 図82の第1リードフレームおよび第1放熱板を示す側面図である。 図82の第1リードフレームおよび第1放熱板を示す側面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法において、第2リードフレームに第2放熱板を接合した状態を示す平面図である。 図85の第2リードフレームおよび第2放熱板を示す側面図である。 図85の第2リードフレームおよび第2放熱板を示す側面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法において、第1リードフレームに第1制御素子および第2ドライバ素子を搭載した状態を示す平面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法において、第2リードフレームに第2制御素子および第1ドライバ素子を搭載した状態を示す平面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法において、第1および第2リードフレームを接合する工程を示す平面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置の製造方法において、第1および第2リードフレームを接合した状態を示す平面図である。 1D実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。 図92のXCIII−XCIII線に沿う断面図である。 図92のXCIV−XCIV線に沿う断面図である。 従来の半導体装置の一例を示す断面図である。 1E実施形態に基づく半導体装置を示す斜視図である。 図96に示す半導体装置の内部構造を示す平面図である。 図97のXCVIII−XCVIII線に沿う断面図である。 図97に示すスペーサの一方を示す平面図である。 図97に示すスペーサの他方を示す平面図である。 図96に示す半導体装置の製造方法の一例において、リードを形成した状態を示す平面図である。 図96に示す半導体装置の製造方法の一例において、半導体素子を設置する工程を示す要部断面図である。 図96に示す半導体装置の製造方法の一例において、ワイヤを形成する工程を示す要部平面図である。 図96に示す半導体装置の製造方法の一例において、スペーサの一方を製造する工程を示す図である。 図96に示す半導体装置の製造方法の一例において、スペーサに金属部材を取り付けた状態を示す平面図である。 図96に示す半導体装置の製造方法の一例において、スペーサをダイパッドに取り付けた状態を示す要部断面図である。 図96に示す半導体装置の製造方法の一例において、封止樹脂を形成する工程を示す要部断面図である。 図96に示す半導体装置の使用例を示す断面図である。 図99に示すスペーサの別の例を示す平面図である。 2E実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 図110に示す半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。 図111に示す工程で製造された封止樹脂を示す図である。 図110に示す半導体装置の製造方法の一例において、封止樹脂に金属部材およびスペーサを嵌め込む工程を示す図である。 3E実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 図114に示す半導体装置の使用例を示す断面図である。 4E実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 図116に示す半導体装置の要部拡大図である。 5E実施形態に基づく半導体装置を示す要部断面図である。 6E実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 図119に示す半導体装置の使用例を示す断面図である。 図119に示す半導体装置の使用例における要部拡大図である。 7E実施形態に基づく半導体装置を示す要部断面図である。 従来の半導体装置の一例を示す断面図である。 従来の半導体装置における不具合の一例を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
<1A実施形態>
図1〜図9を用いて、本発明の1A実施形態について説明する。
図1は、本実施形態にかかる半導体装置の実装構造の断面図である。
図1に示す半導体装置の実装構造801Aは、半導体装置101Aと、基板807と、放熱部材808とを備える。
基板807は、複数の電子部品が実装されるものである。基板807は絶縁性の材料よりなる。基板807には図示しない配線パターンが形成されている。基板807には、複数の孔809が形成されている。放熱部材808は、熱伝導率の比較的大きな材料、たとえば、アルミニウムなどの金属よりなる。放熱部材808は、図示しない支持部材によって基板807に対し固定されている。半導体装置101Aは、基板807に実装されている。本実施形態において半導体装置101Aは、IPM(Intelligent Power Module)と称される製品である。半導体装置101Aは、たとえば、エアーコンディショナーやモータ制御機器などの用途に用いられる。
図2は、本実施形態にかかる半導体装置を説明するための透過平面図である。図3は、本実施形態にかかる半導体装置のリード32等を折り曲げる前の底面図である。図4は、図2のIV−IV線に沿う断面図である。図5は、図4の領域Vの部分拡大図である。なお、図1は、図2のI−I線に沿う断面に相当する。図4においては理解の便宜上、各構成を模式化して示している。
これらの図に示す半導体装置101Aは、複数の電極1〜3と、複数の半導体チップ41,42と、受動部品チップ43と、中間層5と、放熱板6と、封止樹脂7と、ワイヤ8と、を備える。図2においては、放熱板6を点線で示し、封止樹脂7を仮想線で示している。
封止樹脂7は、複数の電極1〜3と、半導体チップ41,42と、受動部品チップ43と、を覆っている。封止樹脂7は、たとえば、黒色のエポキシ樹脂よりなる。図3、図4に示すように、封止樹脂7は、樹脂主面71と、樹脂底面72と、樹脂側面73と、を有する。
樹脂主面71は、方向z1を向き、且つ、xy平面に沿う平坦な面である。樹脂底面72は、方向z1とは反対側の方向z2を向き、且つ、xy平面に沿う平坦な面である。樹脂側面73は、xy平面視において半導体チップ41,42および受動部品チップ43を囲む形状である。樹脂側面73は、樹脂主面71と樹脂底面72とにつながる。
封止樹脂7には凹部75が形成されている。凹部75は樹脂底面72から凹む。凹部75は、凹部底面751および凹部側面752を有する。凹部底面751はxy平面に沿う形状である。図5に示すように、本実施形態において、凹部底面751は微細な凹凸形状が形成された凹凸面である。封止樹脂7に対しブラスト処理(後述)を施すことにより、凹部底面751は凹凸面になる。凹部底面751の算術平均粗さRaは、たとえば、0.1μm〜1μmである。
図4に示すように、凹部側面752は、凹部底面751および樹脂底面72につながる。凹部側面752は、方向zに対し傾斜するテーパ状である。凹部側面752は、方向z2にいくにつれ、xy平面視において凹部底面751から遠ざかるように、方向zに対し傾斜している。
図2に示すように、半導体チップ41,42および受動部品チップ43は平面視矩形状を呈する。半導体チップ41は、たとえば、IGBT,MOS,ダイオードなどのパワーチップである。半導体チップ42は、コントロールICなどのLSIチップである。受動部品チップ43は、たとえば、抵抗もしくはコンデンサなどの受動部品である。
図2〜4に示す電極1〜3は、いずれも導電性材料よりなる。このような導電性材料としては、たとえば銅が挙げられる。
複数(本実施形態では4つ)の電極1はそれぞれ、ダイパッド部11(図1、図2、図4参照)と、接続部12(図1、図2参照)と、ワイヤボンディング部13(図1、図2参照)と、リード14(図1〜図3参照)と、を含む。複数の電極1は、方向xにおいて互いに離間している。
各ダイパッド部11は、xy平面に沿う板状である。ダイパッド部11には半導体チップ41が配置されている。図4に示すように、ダイパッド部11と半導体チップ41との間には、接合層991が介在している。接合層991はたとえばハンダよりなる。ハンダは熱伝導率が比較的大きい。接合層991としてハンダを用いると、半導体チップ41からダイパッド部11に熱を効率よく伝えることができる。複数のダイパッド部11はいずれも、凹部底面751から露出している。
各ダイパッド部11は、第1面111と第2面112とを有する。第1面111は方向z1を向き、第2面112は方向z2を向く。すなわち第1面111および第2面112は互いに反対側を向く。第1面111には、半導体チップ41が配置されている。第1面111と半導体チップ41との間には接合層991が介在している。図5に示すように、本実施形態において、第2面112は、微細な凹凸形状が形成された凹凸面である。ダイパッド部11に対しブラスト処理(後述)を施すことにより、第2面112は凹凸面になる。
図2に示すように、各接続部12は、ダイパッド部11とワイヤボディング部13との間に位置し且つダイパッド部11とワイヤボンディング部13とにつながる。図1に示すように、接続部12は、xy平面に傾斜する面に沿う形状である。接続部12は、ダイパッド部11から離間するにつれ方向z1に向かうようにxy平面に対し傾斜している。
図1、図2に示す各ワイヤボンディング部13はxy平面に沿う形状である。各ワイヤボンディング部13は、方向zにおいて、ダイパッド部11よりも方向z1側に位置する。一のワイヤボンディング部13と一の半導体チップ41とには、ワイヤ8がボンディングされている。これにより、一のワイヤボンディング部13と一の半導体チップ41とが導通している。リード14は、ワイヤボンディング部13につながる。各リード14は方向yに沿って延びる。リード14は、封止樹脂7の樹脂側面73から突出する部位を有する。本実施形態にてリード14は挿入実装用のものである。図1に示すように、半導体装置101Aの基板807への実装時において、リード14は折れ曲げられ、孔809に挿入される。リード14を基板807に固定するために、孔809にハンダ810が充填されている。
図2に示すように、複数(本実施形態では3つ)の電極2はそれぞれ、ワイヤボンディング部23と、リード24と、を含む。複数の電極2は、方向xにおいて互いに離間している。
各ワイヤボンディング部23はxy平面に沿う形状である。各ワイヤボンディング部23は、方向zにおいて、ダイパッド部11よりも方向z1側に位置する。一のワイヤボンディング部23と一の半導体チップ41とには、ワイヤ8がボンディングされている。これにより、一のワイヤボンディング部23と一の半導体チップ41とが導通している。リード24は、ワイヤボンディング部23につながる。各リード24は方向yに沿って延びる。リード24は、封止樹脂7の樹脂側面73から突出する部位を有する。本実施形態にてリード24は挿入実装用のものである。図示しないが、リード14と同様に、半導体装置101Aの基板807への実装時においてリード24は孔809に挿入される。
図1、図2に示す電極3は、複数のダイパッド部31と、複数のリード32とを含む。ダイパッド部31およびリード32はいずれも、方向zにおいて同じ位置に配置されている。各ダイパッド部31には、半導体チップ42もしくは受動部品チップ43が配置されている。ダイパッド部31と半導体チップ42との間、および、ダイパッド部31と受動部品チップ43との間には、接合層(図示略)が介在している。
各リード32は、封止樹脂7の樹脂側面73から突出する部位を有する。本実施形態にてリード32は挿入実装用のものである。図1に示すように、半導体装置101Aの基板807への実装時においてリード32は孔809に挿入される。リード14に関して述べたように、リード32を基板807に固定するために、孔809にハンダ810が充填されている。一のリード32と一の半導体チップ42とには、ワイヤ8がボンディングされている。これにより、一のリード32と一の半導体チップ42とが導通している。また、ワイヤ8は、一の半導体チップ42と一の受動部品チップ43とにもボンディングされている。
図4に示すように、放熱板6は、封止樹脂7における凹部75に配置されている。本実施形態において、放熱板6は、xy平面に沿う板状である。放熱板6は、半導体チップ41にて発生した熱を速やかに半導体装置101Aの外部に放出するために、設けられている。半導体チップ41にて発生した熱を速やかに半導体装置101Aの外部に放出するには、放熱板6を構成する材料の熱伝導率は大きければ大きいほど良い。好ましくは、放熱板6は、封止樹脂7を構成する材料の熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料よりなる。更に好ましくは、放熱板6は、ダイパッド部11を構成する材料の熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料よりなる。放熱板6は、たとえば、アルミニウム、銅、もしくは、鉄などの導体よりなる。なお、放熱板6は、アルミニウムに銀メッキがされたものであってもよい。図2に示すように、放熱板6は、xy平面視において、各ダイパッド部11の全体に重なる。
図3、図4に示すように、放熱板6は第1面61と第2面62と側面63とを有する。第1面61は方向z1を向く。第1面61は、xy平面視において、各ダイパッド部11の第2面112と、凹部底面751とに重なる。第2面62は第1面61の向く方向とは反対方向である方向z2を向く。第2面62は封止樹脂7の樹脂底面72から露出している。本実施形態にて第2面62は、樹脂底面72と面一である。側面63は、放熱板6の厚さ方向である方向zに垂直である方向を向く。側面63は凹部側面752から離間している。すなわち、凹部側面752は放熱板6から離間している。これは、後述するように、封止樹脂7を形成後凹部75に放熱板6をはめ込めるようにするためである。図1に示すように、半導体装置101Aの使用時にて放熱板6は、放熱部材808に当接させられる。
図3、図4に示す中間層5は、放熱板6と封止樹脂7との間に介在する。中間層5は放熱板6を封止樹脂7に対し接着している。より具体的には、中間層5は、複数の第1部位51と、第2部位52と、絶縁部位53とを含む。
放熱板6および第1部位51のいずれか一方は、絶縁性を有する。複数のダイパッド部11どうしが導通することを防止するためである。本実施形態では、第1部位51が絶縁性を有する。複数の第1部位51と第2部位52と絶縁部位53とは互いに同一の絶縁材料よりなる。このような材料としては、たとえば、エポキシなどの樹脂が挙げられる。当該絶縁材料は熱可塑性樹脂であることが好ましい。複数の第1部位51と第2部位52と絶縁部位53(すなわち中間層5)は、絶縁樹脂シートや絶縁樹脂ペーストから形成されたものである。複数の第1部位51と第2部位52と絶縁部位53とは一体となっている。各第1部位51は、複数のダイパッド部11のうちのいずれか一つのダイパッド部11と放熱板6とを接合し且つ当該一つのダイパッド部11と放熱板6との間に介在する。各第1部位51は、ダイパッド部11の第2面112と、放熱板6の第1面61とに接している。第2部位52は、凹部底面751と放熱板6とを接合し且つ凹部底面751と放熱板6との間に介在する。第2部位52は、凹部底面751と放熱板6の第1面61とに接している。第2部位52は、複数の第1部位51につながる。絶縁部位53は、凹部側面752と放熱板6とを接合し且つ凹部側面752と放熱板6との間に介在する。絶縁部位53は方向z2側に露出している。絶縁部位53は、凹部側面752と放熱板6の側面63とに接している。
図4に示すように、各第1部位51、第2部位52、絶縁部位53には、フィラー855が混入されていてもよい。フィラー855を構成する材料の熱伝導率は、中間層5を構成する材料の熱伝導率よりも大きい。これにより、ダイパッド部11から放熱板6に効率よく熱を伝えることができる。フィラー855を構成する材料としては、たとえば、アルミナ、チッカナイトライド、およびボロンナイトライドが挙げられる。
次に、半導体装置101Aの製造方法について説明する。製造方法の説明にて用いる図では、上述と同一の構成については、同一の符号を付している。
まず、図6に示すように、複数のダイパッド部11,31を含むリードフレーム300と、複数の半導体チップ41,42と、受動部品チップ43とを用意する。次に、同図に示すように、接合層(図示略)を介して、各半導体チップ41を複数のダイパッド部11のいずれか一つに配置する。同様に、各半導体チップ42および受動部品チップ43を、接合層(図示略)を介して、複数のダイパッド部31のいずれか一つに配置する。次に、同図に示すように、ワイヤ8を各半導体チップ41,42等にボンディングする。
次に、図7、図8に示すように、封止樹脂7を形成する。図7に示すように、封止樹脂7は、金型881を用いたモールド成型により形成する。同図に示すように、金型881で複数のダイパッド部11などを押さえつける。次に、金型881内に樹脂材を注入し、当該樹脂材を硬化させる。当該樹脂材が硬化すると、図8に示すように、金型881を複数のダイパッド部11などから取り外す。これにより、封止樹脂7を形成できる。封止樹脂7を形成する工程においては、複数のダイパッド部11を露出させる凹部75を封止樹脂7に形成する。樹脂硬化後に金型881を封止樹脂7から抜けやすくするために、凹部75における凹部側面752は上述のようなテーパ状となっている。
封止樹脂7を形成した後は、ダイパッド部11を覆う薄い樹脂バリが形成されることがある。この樹脂バリを除去するために複数のダイパッド部11に対してブラスト処理を施す(図示略)。ブラスト処理とは、珪砂等のような非金属粒や金属粒を高速度で噴きつけ、表面を粗化する方法である。これにより、各ダイパッド部11の第2面112および封止樹脂7の凹部底面751は、図5に示したように、微細な凹凸形状が形成された凹凸面となる。
次に、図9に示すように、封止樹脂7の凹部75に放熱板6をはめ込む。封止樹脂7に凹部75が形成されているのは、各ダイパッド部11に対する放熱板6の位置決めを容易にできる点において好ましい。封止樹脂7の凹部75に放熱板6をはめ込んだ後、接着層としての樹脂シート862を挟んで複数のダイパッド部11に対し、板材871で放熱板6を押し付ける。放熱板6を複数のダイパッド部11に対し押し付ける際には、ヒータ上に封止樹脂7ごと配置して、プレスする。樹脂シート862を加熱する。本実施形態では、樹脂シート862は熱可塑性の材料よりなる。そのため、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し押し付ける際には樹脂シート862が軟化する。そしてこの軟化した樹脂シート862が放熱板6の側面63側に押し出されつつ、放熱板6が封止樹脂7の凹部75に収容される。樹脂シート862はその後硬化し、上述の中間層5になる。このようにして、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し接合する。図4に示したフィラー855が中間層5に混入されている製品を得るためには、樹脂シート862にフィラー855が混入されているものを用いるとよい。接着層として樹脂シート862を用いずに樹脂ペーストを用いても良い。
次に、図6に示したリードフレーム300を適宜切断することにより、図2等に示した半導体装置101Aが製造される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、封止樹脂7を形成した後に、接着層としての樹脂シート862を挟んで複数のダイパッド部11に対し放熱板6を押し付けることにより、複数のダイパッド部11に放熱板6を接合する。このような構成によると、複数のダイパッド部11に対し放熱板6を接合する際には、複数の半導体チップ41が封止樹脂7に覆われている。そのため、図9に示したように、複数のダイパッド部11に対し放熱板6を押さえつける際には、複数のダイパッド部11と複数の半導体チップ41とを覆う封止樹脂7に放熱板6を押さえつければよい。よって、各ダイパッド部11を、従来技術にかかる半導体装置の製造方法にて用いられていたピンで押さえつける必要がない。そうすると、各ダイパッド部11にピンを押さえつけるためのスペースを設ける必要がない。その結果、各ダイパッド部11の小型化を図ることができる。各ダイパッド部11の小型化は、半導体装置の小型化を図るのに適する。
本実施形態においては、放熱板6の接合は封止樹脂7を形成した後になされるため、複数のダイパッド部11に対し放熱板6を接合する際には、各ダイパッド部11は封止樹脂7に覆われている。各ダイパッド部11が封止樹脂7に覆われていることは、封止樹脂7によって複数のダイパッド部11どうしが固定されていることを意味する。そのため、複数のダイパッド部11ごとに放熱板6に対する位置決めをする必要がない。よって、複数のダイパッド部11ごとに放熱板6に対する位置決めを、簡単に行うことができる。すなわち、複数のダイパッド部11ごとの放熱板6からの離間寸法を、簡単な方法で、均一にすることができる。
また、ピンを用いて放熱板6と複数のダイパッド部11とを接合するとき、金型881にピンを挿通させるピン用穴を形成しておかなければならない場合がある。また、半導体装置の外郭形状が同一であっても、半導体装置の内部のダイパッド部11の位置が異なれば、金型881にてピン用穴を形成すべき位置も異なることとなる。しかしながら、本実施形態においてはピンを用いない。そのため、半導体装置の外郭形状が同一であれば、半導体装置の内部のダイパッド部11の位置が異なったとしても、互いに同一の金型881を用いて封止樹脂7を形成することができる。これは、半導体装置の製造の効率化に適する。
本実施形態においては、封止樹脂7を形成する工程の後であり且つ放熱板6を接合する工程の前に、複数のダイパッド部11に対しブラスト処理を施す。これにより、各ダイパッド部11の第2面112は、微細な凹凸形状が形成された凹凸面となる。また、第2面112には第1部位51が接する。このような構成によると、第2面112と第1部位51との接触面積を大きくすることができる。これにより、第2面112と第1部位51とをより強く接合することができる。したがって、第1部位51に接する放熱板6が封止樹脂7から脱落することを防止することができる。
本実施形態においては、第1部位51は絶縁材料よりなる。絶縁材料の代表たる絶縁樹脂は、導体よりなるダイパッド部11の第2面112と接合しにくい。第2面112が凹凸面である本実施形態にかかる構成は、接合しにくい絶縁材料と導体とを、強く接合できるため、非常に効果的である。
以下に、本発明の他の実施形態を示している。なお、他の実施形態にて用いる図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
<2A実施形態>
次に、本発明の2A実施形態について説明する。
図10は、本実施形態にかかる半導体装置の底面図である。図11は、図10のXI−XI線に沿う断面図である。
これらの図に示す半導体装置102Aにおける中間層5および放熱板6以外の構成は、半導体装置101Aにおける構成と同様であるから、説明を省略する。
半導体装置102Aにおいては、放熱板6は、封止樹脂7における凹部75に配置されている。放熱板6は、xy平面に沿う板状である。放熱板6は、半導体チップ41にて発生した熱を速やかに半導体装置102Aの外部に放出するために、設けられている。本実施形態において放熱板6は絶縁性を有する。放熱板6を構成する絶縁材料としては、たとえば、アルミナ、チッ化アルミニウム、もしくはチッ化ケイ素などのセラミックが挙げられる。1A実施形態と同様に、放熱板6は、xy平面視において、各ダイパッド部11の全体に重なる。
放熱板6は第1面61と第2面62と側面63とを有する。第1面61、第2面62および側面63は、半導体装置101Aと同様であるから、説明を省略する。
中間層5は、放熱板6と封止樹脂7との間に介在する。中間層5は、複数の第1部位54と、絶縁部位55とを含む。
本実施形態においては、各第1部位54は導体よりなる。このような導体としては、たとえば、銀、金、もしくは銅が挙げられる。各第1部位54は金属ペーストから形成されたものである。各第1部位54は、複数のダイパッド部11のうちのいずれか一つのダイパッド部11と放熱板6とを接合し且つ当該一つのダイパッド部11と放熱板6との間に介在する。各第1部位54は、ダイパッド部11の第2面112と、放熱板6の第1面61とに接している。複数の第1部位54は互いに離間している。ダイパッド部11どうしが第1部位54を経由して導通することを防止するためである。
絶縁部位55は、凹部側面752と放熱板6とを接合し且つ凹部側面752と放熱板6との間に介在する。絶縁部位55は方向z2側に露出している。絶縁部位55は、凹部側面752と放熱板6の側面63とに接している。絶縁部位55は、たとえばエポキシなどの樹脂よりなる。絶縁部位55を中間層5が有していなくても良い。
次に、半導体装置102Aの製造方法について説明する。
まず、1A実施形態で述べたのと同様の工程を経ることにより、図8に示す製品を製造する。次に、図12に示すように、接着層としての金属ペースト863を挟んで複数のダイパッド部11に対し、板材871で放熱板6を押し付ける。金属ペースト863はその後硬化し、上述の第1部位54になる。このようにして、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し接合する。
次に、放熱板6の側面63と凹部側面752との間に樹脂ペーストを充填するなどして、中間層5における絶縁部位55(図11参照)を形成する。次に、1A実施形態と同様に、リードフレーム300を切断することにより、図11等に示した半導体装置102Aが製造される。
本実施形態においては、封止樹脂7を形成した後に、接着層としての金属ペースト863を挟んで複数のダイパッド部11に対し放熱板6を押し付けることにより、複数のダイパッド部11に放熱板6を接合する。このような構成によっても、1A実施形態で述べたのと同様の理由により、各ダイパッド部11の小型化は、半導体装置の小型化を図るのに適する。
また、本実施形態によっても、1A実施形態で述べたのと同様の利点を得ることができる。
図13は、本実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。同図に示す半導体装置102Aは、中間層5が、複数の第1部位54を含むのではなく1つの第1部位54を含む点において、図11に示した半導体装置102Aと異なる。本変形例における第1部位54は、複数のダイパッド部11に接合している。本変形例にかかる半導体装置102Aを製造するには、図14に示すように、接着層としての金属ペースト863を、複数のダイパッド部11に塗布する。もしくは、放熱板6の第1面61の略全体に接着層としての金属ペースト863を塗布する。次に、接着層としての金属ペースト863を挟んで複数のダイパッド部11に対し、板材871で放熱板6を押し付ける。金属ペースト863はその後硬化し、上述の第1部位54になる。このような構成によっても、図11に示した半導体装置102Aに関して述べた利点と同様の利点を得ることができる。
<3A実施形態>
次に、本発明の3A実施形態について説明する。
図15は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
同図に示す半導体装置103Aは、放熱板6が樹脂底面72から突出している部位を有する点において、上述の半導体装置101Aと異なる。すなわち、半導体装置103Aにおいては、放熱板6の第2面62が樹脂底面72から突出している。このような構成によると、図1に示した放熱部材808が樹脂底面72に接触しにくいから、放熱板6の第2面62を放熱部材808に当接させやすい。そのため、半導体チップ41から放熱板6に伝わった熱を、放熱部材808に効率よく伝えることができる。なお、半導体装置102Aにおける構成として本実施形態の構成を採用してもよい。
<4A実施形態>
次に、本発明の4A実施形態について説明する。
図16は、本実施形態にかかる半導体装置の底面図である。図17は、図16のXVII−XVII線に沿う断面図である。
同図に示す半導体装置104Aは、封止樹脂7が複数の棒状部771を含む点において、上述の半導体装置101Aと異なる。各棒状部771は、放熱板6の側面63と凹部側面752との間に介在している。半導体装置104Aでは、方向zにおいて、各棒状部771の方向z2側の端部、および、放熱板6の第2面62は、同じ位置に配置されている。このような構成によると、図9で示した板材871は、各棒状部771に当接する位置に至るまでは、放熱板6を凹部底面751側に押しこむ。板材871が棒状部771に当接したのちは、板材871が放熱板6を凹部底面751側に押しこまない。すなわち、各棒状部771の先端の位置によって、半導体装置104Aにおける放熱板6の位置および姿勢を決定することができる。このような構成は、半導体装置104Aにおいて放熱板6を所望の位置および所望の姿勢に配置するのに好適である。図18に示すように、各棒状部771は、放熱板6の4角にそれぞれ位置していてもよい。
<5A実施形態>
次に、本発明の5A実施形態について説明する。
図19は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
同図に示す半導体装置105Aは、封止樹脂7が凹部底面751から隆起する隆起部772を含み、隆起部772は放熱板6に当接している点において、上述の半導体装置101Aと異なる。このような構成によると、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し押さえつけるときに放熱板6が隆起部772に当接したのちは、放熱板6のダイパッド部11に向かう移動は隆起部772に規制される。そのため、放熱板6が隆起部772に当接したのちは、それ以上放熱板6がダイパッド部11に近づかない。すなわち、隆起部772によって、半導体装置105Aにおける放熱板6の位置および姿勢を決定することができる。このような構成は、半導体装置105Aにおいて放熱板6を所望の位置および所望の姿勢に配置するのに好適である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。中間層はコンポジット材であってもよいし、放熱板がコンポジット材であってもよい。
<1B実施形態>
図20〜図40を用いて、本発明のバリエーションにかかる発明の1B実施形態について説明する。
図20〜図23に示す半導体装置101Bは、IPM(Intelligent Power Module)と称される製品である。半導体装置101Bは、挿入実装型の製品である。半導体装置101Bは、たとえば、エアーコンディショナーやモータ制御機器などの用途に用いられる。半導体装置101Bは、複数の電極1〜3と、複数の半導体チップ41,42と、受動部品チップ43と、中間層5(図27参照)と、放熱板6と、封止樹脂7と、ワイヤ8と、絶縁膜460と、を備える。図20においては、放熱板6を点線で示し、封止樹脂7を仮想線で示している。
封止樹脂7は、複数の電極1〜3と、半導体チップ41,42と、受動部品チップ43とを覆っている。封止樹脂7は、たとえば、黒色のエポキシ樹脂よりなる。図27に示すように、封止樹脂7は、樹脂主面71と、樹脂底面72と、樹脂側面73と、を有する。
樹脂主面71は、方向z1を向き、且つ、xy平面に沿う平坦な面である。樹脂底面72は、方向z1とは反対側の方向z2を向き、且つ、xy平面に沿う平坦な面である。樹脂側面73は、xy平面視において半導体チップ41,42および受動部品チップ43を囲む形状である。樹脂側面73は、樹脂主面71と樹脂底面72とにつながる。
封止樹脂7には凹部75が形成されている。凹部75は樹脂底面72から凹む。凹部75は、凹部底面751および凹部側面752を有する。凹部底面751はxy平面に沿う形状である。図28に示すように、本実施形態において、凹部底面751は微細な凹凸形状が形成された凹凸面である。封止樹脂7に対しブラスト処理(後述)を施すことにより、凹部底面751は凹凸面になる。凹部底面751の算術平均粗さRaは、たとえば、0.1μm〜1μmである。
図27に示すように、凹部側面752は、凹部底面751および樹脂底面72につながる。凹部側面752は、方向zに対し傾斜するテーパ状である。凹部側面752は、方向z2にいくにつれ、xy平面視において凹部底面751から遠ざかるように、方向zに対し傾斜している。
図20に示すように、半導体チップ41,42および受動部品チップ43は平面視矩形状を呈する。半導体チップ41は、パワーチップである。パワーチップである半導体チップ41は、たとえば、MOS,IGBT,ダイオード等である。複数の半導体チップ41は、xy平面視において、方向xに沿って延びる直線L81に沿って配置されている。本実施形態では、複数の半導体チップ41のうちの左側の3つは、xy平面視において、短手方向が直線L81が延びる方向に一致する長矩形状である。各半導体チップ41は、xy平面視において、直線L81上に位置する。図29には、複数の半導体チップ41のうちの一つが構成する回路図の一例を示している。各半導体チップ41は、複数の機能素子部411,412を含む。本実施形態において機能素子部411はトランジスタであり、機能素子部412はダイオードである。半導体チップ42は、たとえば、コントロールICなどのLSIチップである。受動部品チップ43は、たとえば、抵抗もしくはコンデンサなどの受動部品である。
図20〜図27に示す電極1〜3は、いずれも導電性材料よりなる。このような導電性材料としては、たとえば銅が挙げられる。
複数(本実施形態では4つ)の電極1はそれぞれ、ダイパッド部11(図20、図27参照)と、接続部12(図20参照)と、ワイヤボンディング部13(図20参照)と、端子14(図20参照)と、を含む。複数の電極1は、方向xにおいて互いに離間している。
各ダイパッド部11は、xy平面に沿う板状である。ダイパッド部11には半導体チップ41が配置されている。図27に示すように、ダイパッド部11と半導体チップ41との間には、接合層991が介在している。接合層991はたとえばハンダよりなる。ハンダは熱伝導率が比較的大きい。接合層991としてハンダを用いると、半導体チップ41からダイパッド部11に熱を効率よく伝えることができる。複数のダイパッド部11はいずれも、凹部底面751から露出している。
各ダイパッド部11は、第1面111と第2面112とを有する。第1面111は方向z1を向き、第2面112は方向z2を向く。すなわち第1面111および第2面112は互いに反対側を向く。第1面111には、半導体チップ41が配置されている。第1面111と半導体チップ41との間には接合層991が介在している。図28に示すように、本実施形態において、第2面112は、微細な凹凸形状が形成された凹凸面である。ダイパッド部11に対しブラスト処理(後述)を施すことにより、第2面112は凹凸面になる。
図20に示すように、各接続部12は、ダイパッド部11とワイヤボンディング部13との間に位置し且つダイパッド部11とワイヤボンディング部13とにつながる。図23に示すように、接続部12は、xy平面に傾斜する面に沿う形状である。接続部12は、ダイパッド部11から離間するにつれ方向z1に向かうようにxy平面に対し傾斜している。
図20に示す各ワイヤボンディング部13はxy平面に沿う形状である。一のワイヤボンディング部13と一の半導体チップ41とには、ワイヤ8がボンディングされている。これにより、一のワイヤボンディング部13と一の半導体チップ41とが導通している。図23に示すように、各ワイヤボンディング部13は、方向zにおいて、ダイパッド部11よりも方向z1側に位置する。
図20〜図23に示す端子14は、ワイヤボンディング部13につながる。端子14は、封止樹脂7から露出している。より具体的には、端子14は、封止樹脂7の樹脂側面73から突出する部位を有する。本実施形態にて端子14は挿入実装用のものである。図23、図24に示すように、各端子14は、屈曲部141を有する。各端子14は互いに並列されている。なお、図25に示すように、複数の端子14のうちの一つを第1端子14aとし、複数の端子14のうちの一つを第2端子14bとしている。第1端子14aにおける屈曲部141を屈曲部141aとし、第2端子14bにおける屈曲部141を屈曲部141bとしている。第1端子14aと第2端子14bとは方向xにおいて隣接している。
図20に示すように、複数(本実施形態では3つ)の電極2はそれぞれ、ワイヤボンディング部23と、端子24と、を含む。複数の電極2は、方向xにおいて互いに離間している。
各ワイヤボンディング部23はxy平面に沿う形状である。各ワイヤボンディング部23は、方向zにおいて、ダイパッド部11よりも方向z1側に位置する。一のワイヤボンディング部23と一の半導体チップ41とには、ワイヤ8がボンディングされている。これにより、一のワイヤボンディング部23と一の半導体チップ41とが導通している。
端子24は、ワイヤボンディング部23につながる。端子24は、封止樹脂7から露出している。より具体的には、端子24は、封止樹脂7の樹脂側面73から突出する部位を有する。本実施形態にて端子24は挿入実装用のものである。各端子24は互いに並列されている。
図20に示す電極3は、複数のダイパッド部31と、複数の端子32とを含む。ダイパッド部31および端子32はいずれも、方向zにおいて同じ位置に配置されている。各ダイパッド部31には、半導体チップ42もしくは受動部品チップ43が配置されている。ダイパッド部31と半導体チップ42との間、および、ダイパッド部31と受動部品チップ43との間には、接合層(図示略)が介在している。
端子32は、封止樹脂7から露出している。より具体的には、各端子32は、封止樹脂7の樹脂側面73から突出する部位を有する。本実施形態にて端子32は挿入実装用のものである。各端子32は互いに並列されている。一の端子32と一の半導体チップ42とには、ワイヤ8がボンディングされている。これにより、一の端子32と一の半導体チップ42とが導通している。また、ワイヤ8は、一の半導体チップ42と一の受動部品チップ43とにもボンディングされている。
図27に示すように、放熱板6は、封止樹脂7における凹部75に配置されている。本実施形態において、放熱板6は、xy平面に沿う板状である。放熱板6は、半導体チップ41にて発生した熱を速やかに半導体装置101Bの外部に放出するために、設けられている。半導体チップ41にて発生した熱を速やかに半導体装置101Bの外部に放出するには、放熱板6を構成する材料の熱伝導率は大きければ大きいほど良い。好ましくは、放熱板6は、封止樹脂7を構成する材料の熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料よりなる。更に好ましくは、放熱板6は、ダイパッド部11を構成する材料の熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料よりなる。放熱板6は、たとえば、アルミニウム、銅、もしくは、鉄などの導体よりなる。なお、放熱板6は、アルミニウムに銀メッキがされたものであってもよい。図20に示すように、放熱板6は、xy平面視において、各ダイパッド部11の全体に重なる。
図27に示すように、放熱板6は第1面61と第2面62と側面63とを有する。第1面61は方向z1を向く。第1面61は、xy平面視において、各ダイパッド部11の第2面112と、凹部底面751とに重なる。第2面62は第1面61の向く方向とは反対方向である方向z2を向く。第2面62は封止樹脂7の樹脂底面72から露出している。本実施形態にて第2面62は、樹脂底面72と面一である。側面63は、放熱板6の厚さ方向である方向zに垂直である方向を向く。側面63は凹部側面752から離間している。すなわち、凹部側面752は放熱板6から離間している。これは、後述するように、封止樹脂7を形成後凹部75に放熱板6をはめ込めるようにするためである。後述するように、半導体装置101Bの使用時にて放熱板6は、放熱部材840に当接させられる。
図27に示す中間層5は、放熱板6と封止樹脂7との間に介在する。中間層5は放熱板6を封止樹脂7に対し接着している。より具体的には、中間層5は、複数の第1部位51と、第2部位52と、絶縁部位53とを含む。
放熱板6および第1部位51のいずれか一方は、絶縁性を有する。複数のダイパッド部11どうしが導通することを防止するためである。本実施形態では、第1部位51が絶縁性を有する。複数の第1部位51と第2部位52と絶縁部位53とは互いに同一の絶縁材料よりなる。このような材料としては、たとえば、エポキシなどの樹脂が挙げられる。当該絶縁材料は熱可塑性樹脂であることが好ましい。複数の第1部位51と第2部位52と絶縁部位53(すなわち中間層5)は、絶縁樹脂シートや絶縁樹脂ペーストから形成されたものである。複数の第1部位51と第2部位52と絶縁部位53とは一体となっている。各第1部位51は、複数のダイパッド部11のうちのいずれか一つのダイパッド部11と放熱板6とを接合し且つ当該一つのダイパッド部11と放熱板6との間に介在する。各第1部位51は、ダイパッド部11の第2面112と、放熱板6の第1面61とに接している。第2部位52は、凹部底面751と放熱板6とを接合し且つ凹部底面751と放熱板6との間に介在する。第2部位52は、凹部底面751と放熱板6の第1面61とに接している。第2部位52は、複数の第1部位51につながる。絶縁部位53は、凹部側面752と放熱板6とを接合し且つ凹部側面752と放熱板6との間に介在する。絶縁部位53は方向z2側に露出している。絶縁部位53は、凹部側面752と放熱板6の側面63とに接している。
図27に示すように、各第1部位51、第2部位52、絶縁部位53には、フィラー855が混入されていてもよい。フィラー855を構成する材料の熱伝導率は、中間層5を構成する材料の熱伝導率よりも大きい。これにより、ダイパッド部11から放熱板6に効率よく熱を伝えることができる。フィラー855を構成する材料としては、たとえば、アルミナ、チッカナイトライド、およびボロンナイトライドが挙げられる。
図21、図23に示すように、複数の絶縁膜460は端子14,24,32をそれぞれ覆っている(一部図示略)。絶縁膜460のうち第1端子14aを覆っているものを第1絶縁膜460aとし、絶縁膜460のうち第2端子14bを覆っているものを第2絶縁膜460bとしている。以下では、絶縁膜460のうち第1絶縁膜460a,第2絶縁膜460bについて説明し、その他の絶縁膜460は、第1絶縁膜460aや第2絶縁膜460bと同様であるから、説明を省略する。
図24〜図26に示す各絶縁膜460はフラックスよりなる。各絶縁膜460は、包囲部461,462を有する。図25に示すように、具体的には、第1絶縁膜460aは、包囲部461a(第1包囲部)と、包囲部462a(第2包囲部)とを有する。第2絶縁膜460bは、包囲部461b(追加包囲部)と、包囲部462bとを有する。
包囲部461a,462aはいずれも、第1端子14aを囲んでいる。具体的には、包囲部461aは、第1端子14aの封止樹脂7から延びる方向における先端148aを囲んでいる。本実施形態においては、第1絶縁膜460aは先端被覆部463aを更に有する。先端被覆部463aは、第1端子14aの封止樹脂7から延びる方向における先端面144aを覆っている。本実施形態と異なり、第1絶縁膜460aが先端被覆部463aを有していなくてもよい。この場合、先端面144aは第1絶縁膜460aから露出している。
図24、図25に示すように、包囲部462aは、包囲部461aとつながり且つ封止樹脂7に接する。包囲部462aは、第1端子14aの屈曲部141aを囲んでいる。本実施形態においては、第1端子14aは、封止樹脂7から露出している部分の全体にわたって、第1絶縁膜460aに覆われている。
第2絶縁膜460bは、第1絶縁膜460aと同様の構成を有する。包囲部461b,462bはいずれも、第2端子14bを囲んでいる。具体的には、包囲部461bは、第2端子14bの封止樹脂7から延びる方向における先端148bを囲んでいる。包囲部461bは、包囲部461aに対し空隙を介して対向している部位を有する。本実施形態においては、第2絶縁膜460bは先端被覆部463bを更に有する。先端被覆部463bは、第2端子14bの封止樹脂7から延びる方向における先端面144bを覆っている。本実施形態と異なり、第2絶縁膜460bが先端被覆部463bを有していなくてもよい。この場合、先端面144bは第2絶縁膜460bから露出している。
包囲部462bは、包囲部462aと同様に、包囲部461bとつながり且つ封止樹脂7に接する。包囲部462bは、第2端子14bの屈曲部141bを囲んでいる。本実施形態においては、第2端子14bは、封止樹脂7から露出している部分の全体にわたって、第2絶縁膜460bに覆われている。
次に、半導体装置101Bの製造方法について説明する。製造方法の説明にて用いる図では、上述と同一の構成については、同一の符号を付している。
まず、図30に示すように、複数のダイパッド部11,31を含むリードフレーム300と、複数の半導体チップ41,42と、受動部品チップ43と、を用意する。次に、同図に示す接合層(図示略)を介して、各半導体チップ41を複数のダイパッド部11のいずれか一つに配置する。同様に、各半導体チップ42,受動部品チップ43を、接合層(図示略)を介して、複数のダイパッド部31のいずれか一つに配置する。次に、同図に示すように、ワイヤ8を各半導体チップ41,42等にボンディングする。
次に、図31、図32に示すように、封止樹脂7を形成する。図31に示すように、封止樹脂7は、金型881を用いたモールド成型により形成する。同図に示すように、金型881で複数のダイパッド部11などを押さえつける。次に、金型881内に樹脂材を注入し、当該樹脂材を硬化させる。当該樹脂材が硬化すると、図32に示すように、金型881を複数のダイパッド部11などから取り外す。これにより、封止樹脂7を形成できる。封止樹脂7を形成する工程においては、複数のダイパッド部11を露出させる凹部75を封止樹脂7に形成する。樹脂硬化後に金型881を封止樹脂7から抜けやすくするために、凹部75における凹部側面752は上述のようなテーパ状となっている。
封止樹脂7を形成した後は、ダイパッド部11を覆う薄い樹脂バリが形成されることがある。この樹脂バリを除去するために複数のダイパッド部11に対してブラスト処理を施す(図示略)。ブラスト処理とは、珪砂等のような非金属粒や金属粒を高速度で噴きつけ、表面を粗化する方法である。これにより、各ダイパッド部11の第2面112および封止樹脂7の凹部底面751は、図28に示したように、微細な凹凸形状が形成された凹凸面となる。
次に、図33に示すように、封止樹脂7の凹部75に放熱板6をはめ込む。封止樹脂7に凹部75が形成されているのは、各ダイパッド部11に対する放熱板6の位置決めを容易にできる点において好ましい。封止樹脂7の凹部75に放熱板6をはめ込んだ後、接着層としての樹脂シート862を挟んで複数のダイパッド部11に対し、板材871で放熱板6を押し付ける。放熱板6を複数のダイパッド部11に対し押し付ける際には樹脂シート862を加熱する。本実施形態では、樹脂シート862は熱可塑性の材料よりなる。そのため、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し押し付ける際には樹脂シート862が軟化する。そしてこの軟化した樹脂シート862が放熱板6の側面63側に押し出されつつ、放熱板6が封止樹脂7の凹部75に収容される。樹脂シート862はその後硬化し、上述の中間層5になる。このようにして、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し接合する。図27に示したフィラー855が中間層5に混入されている製品を得るためには、樹脂シート862にフィラー855が混入されているものを用いるとよい。接着層として樹脂シート862を用いずに樹脂ペーストを用いても良い。
次に、図30に示したリードフレーム300を切断することにより、図34に示す製品が製造される。同図に示す製品では、各々が、封止樹脂7から延び出す複数の端子14,24,32が形成されている。次に、各端子14,24,32を屈曲させる工程を行う(図示略)。これにより、各端子14に上述の屈曲部141が形成される。
次に、各端子14,24,32を覆う絶縁膜460をそれぞれ形成する。具体的には、複数の端子14のうちの一つである第1端子14aの、封止樹脂7から延びる方向における先端148aを囲み且つフラックスよりなる第1絶縁膜460aを形成する。同様に、複数の端子14のうちの一つである第2端子14bの、封止樹脂7から延びる方向における先端148bを囲み且つフラックスよりなる第2絶縁膜460bを形成する。第1端子14a、第2端子14b以外の端子14,24,32についても、同様に絶縁膜460を形成する。
各端子14,24,32に同時に絶縁膜460を形成してもよいし、各端子14,24,32ごとに順に絶縁膜460を形成してもよい。端子14,24,32を屈曲させる工程の前に、絶縁膜460を各端子14,24,32に形成してもよい。
以上のようにして、図20〜図28に示した半導体装置101Bが製造される。
次に、図35〜図38を用いて、半導体装置101Bの実装構造801Bについて説明する。
実装構造801Bは、半導体装置101Bと、実装基板811と、ハンダ層820と、放熱部材840と、第1作用部材858と、第2作用部材859と、を備える。
実装基板811は、主面811aおよび裏面811bを有する。主面811aおよび裏面811bは互いに反対側を向く。実装基板811は、基材812と、スルーホール電極814と、主面電極816と、裏面電極817とを有する。
基材812は絶縁性の材料よりなる。図35、図38に示すように、基材812(すなわち実装基板811)には、複数の貫通孔813が形成されている。各貫通孔813は、基材812において、主面811a側から裏面811b側に至る。各貫通孔813には、端子14,24,32のいずれか一つが貫通している(一部図示略)。主面電極816は、基材812における主面811a側に形成されている。裏面電極817は、基材812における裏面811b側に形成されている。スルーホール電極814は、貫通孔813にそれぞれ形成されている。
図38に示すように、複数の貫通孔813のうちの一つを第1貫通孔813aとし、複数の貫通孔のうちの一つを第2貫通孔813bとしている。また、複数のスルーホール電極814のうちの一つを第1スルーホール電極814aとし、複数のスルーホール電極814のうちの一つを第2スルーホール電極814bとしている。第1スルーホール電極814aおよび第2スルーホール電極814bは互いに絶縁されている。
実装基板811に実装された半導体装置101Bにおける各構成は、絶縁膜460が絶縁膜470と絶縁膜479とに変化している点を除き、実装基板811に実装する前と同様であるから、絶縁膜470,479以外の構成についての説明は省略する。
複数の絶縁膜470は端子14,24,32をそれぞれ覆っている(一部図示略)。図38に示すように、絶縁膜470のうち第1端子14aを覆っているものを絶縁膜470aとし、絶縁膜470のうち第2端子14bを覆っているものを絶縁膜470bとしている。以下では、絶縁膜470のうち絶縁膜470a,絶縁膜470bについて説明し、その他の絶縁膜470は、絶縁膜470aや絶縁膜470bと同様であるから、説明を省略する。同様に、複数の絶縁膜479は端子14,24,32をそれぞれ覆っている(一部図示略)。絶縁膜479のうち第1端子14aを覆っているものを絶縁膜479a(追加絶縁膜)とし、絶縁膜479のうち第2端子14bを覆っているものを絶縁膜479bとしている。以下では、絶縁膜479のうち絶縁膜479a,479bについて説明し、その他の絶縁膜479は、絶縁膜479a,479bと同様であるから、説明を省略する。
絶縁膜470a,479aは、第1絶縁膜460aから変化したものであり、絶縁膜470b,479bは、第2絶縁膜460bから変化したものである。
各絶縁膜470は、被覆部471および包囲部462を有する。具体的には、絶縁膜470aは被覆部471aおよび包囲部462aを有する。被覆部471aは第1端子14aを囲んでいる。すなわち、絶縁膜470aは第1端子14aを囲む部位を有する。被覆部471aは包囲部462aとつながる。
絶縁膜479aは第1端子14aを囲んでいる。絶縁膜479aは、実装基板811を挟んで絶縁膜470aとは反対側に位置する。
同様に、絶縁膜470bは被覆部471bおよび包囲部462bを有する。被覆部471bは第2端子14bを囲んでいる。すなわち絶縁膜470bは、第2端子14bを囲む部位を有する。そして被覆部471bは包囲部462bとつながる。被覆部471bは被覆部471aに対向している部位を有する。
絶縁膜479bは第2端子14bを囲んでいる。絶縁膜479bは、実装基板811を挟んで絶縁膜470bとは反対側に位置する。絶縁膜479bは絶縁膜479aに対向している部位を有する。
ハンダ層820は、基材812に形成された貫通孔813にそれぞれ形成されている。ハンダ層820のうち第1貫通孔813aに形成されたものを、ハンダ層820aとし、ハンダ層820のうち第2貫通孔813bに形成されたものを、ハンダ層820bとしている。
ハンダ層820aは、第1端子14aと実装基板811との間に介在している。ハンダ層820aは絶縁膜470aに接している。より具体的には絶縁膜470aにおける被覆部471aに接している。本実施形態ではハンダ層820aは絶縁膜479aに接している。
同様に、ハンダ層820bは、第2端子14bと実装基板811との間に介在している。ハンダ層820bは、絶縁膜470bに接している。より具体的には絶縁膜470bにおける被覆部471bに接している。本実施形態ではハンダ層820bは絶縁膜479bに接している。
図35〜図37に示す放熱部材840は、熱伝導率の比較的大きな材料、たとえば、アルミニウムなどの金属よりなる。放熱部材840は半導体装置101Bに接している。より具体的には放熱部材840は半導体装置101Bの放熱板6に接している。図37に示すように、放熱部材840は第1部分841および第2部分842を含む。第1部分841および第2部分842は、xy平面視において互いに離間している。第1部分841および第2部分842にはそれぞれ、方向zに延びる孔が形成されている。第1部分841および第2部分842を直線L81が結んでいる。
図36、図37に示す第1作用部材858は、放熱部材840の第1部分841に対し方向zにおいて半導体装置101Bに向かって力を作用する。本実施形態では第1作用部材858は、第1部分841を貫通するネジである。すなわち、第1作用部材858は、第1部分841に形成された孔に挿通されており、第1部分841に対し方向z1に向かって力を作用する。第1作用部材858は実装基板811に対し固定される。これにより、放熱部材840が、半導体装置101Bに接した状態で半導体装置101Bおよび実装基板811に対し固定される。本実施形態と異なり、第1作用部材858は、放熱部材840とは別体のネジではなく放熱部材840と一体となっているものであってもよい。
第1作用部材858と同様に、第2作用部材859は、放熱部材840の第2部分842に対し方向zにおいて半導体装置101Bに向かって力を作用する。本実施形態では第2作用部材859は、第2部分842を貫通するネジである。すなわち、第2作用部材859は、第2部分842に形成された孔に挿通されており、第2部分842に対し方向z1に向かって力を作用する。第2作用部材859は実装基板811に対し固定される。これにより、放熱部材840が、半導体装置101Bに接した状態で半導体装置101Bおよび実装基板811に対し固定される。本実施形態と異なり、第2作用部材859は放熱部材840とは別体のネジではなく、放熱部材840と一体となっているものであってもよい。
次に、図39、図40を用いて、実装構造801Bの製造方法(すなわち半導体装置101Bの実装基板811への実装方法)について説明する。
図39に示すように、まず、実装基板811を用意する。次に、実装基板811における各貫通孔813にハンダ82を充填する。次に、実装基板811および半導体装置101Bを加熱する。すると、実装基板811の貫通孔813内のハンダ82が溶融する。次に、図40に示すように、端子14,24,32を、貫通孔813にそれぞれ挿通する(端子24については略)。端子14,24,32が貫通孔813にそれぞれ挿通されている状態において、各端子14,24,32を覆う絶縁膜460の一部が蒸発するなどして、各端子14,24,32のうちの一部分が絶縁膜460から露出する。各絶縁膜460は、実装基板811の図40における上側の部分と、実装基板811の図40における下側の部分とに分断される。絶縁膜460のうち実装基板811の図40における上側の部分は、絶縁膜470となる。絶縁膜460のうち実装基板811の図40における下側の部分は、絶縁膜479となる。そして、ハンダ82が、各端子14,24,32のうち絶縁膜460から露出した部分と、絶縁膜470,479とに接することとなる。ハンダ82が固化することにより上述のハンダ層820が形成される。このようにして、半導体装置101Bが実装基板811に対し固定される。
次に、半導体装置101Bの放熱板6に接した状態で放熱部材840を半導体装置101Bおよび実装基板811に固定する(図示略)。以上の工程を経ることにより半導体装置101Bが実装基板811に実装される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
実装構造801Bにおいては、図38に示したように、半導体装置101Bが絶縁膜470aを備える。絶縁膜470aはフラックスよりなり且つ第1端子14aを覆う。このような構成によると、第1端子14aと第2端子14bとの間に、絶縁膜470aを介在させることができる。また、実装構造801Bにおいては、絶縁膜470aはハンダ層820aに接する。このような構成によると、ハンダ層820aと絶縁膜470aとの間に隙間を生じさせる必要がない。そのため、第1端子14aにおけるハンダ層820aの近傍部分を、ハンダ層820aと絶縁膜470aとの隙間から露出させる必要がない。以上より、第1端子14aにおけるハンダ層820aの近傍部分と、第1端子14aに隣接する第2端子14bとの間において絶縁破壊が生じにくくなる。よって、第1端子14aと第2端子14bとの間の耐電圧の値を維持したまま、第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。
同様に、実装構造801Bにおいては、半導体装置101Bが絶縁膜470bを備える。絶縁膜470bはフラックスよりなり且つ第2端子14bを覆う。実装構造801Bにおいては、絶縁膜470bはハンダ層820bに接する。このような構成によっても、上述と同様に、第2端子14bにおけるハンダ層820bの近傍部分と、第2端子14bに隣接する第1端子14aとの間において絶縁破壊が生じにくくなる。よって、第1端子14aと第2端子14bとの耐電圧の値を維持したまま、第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。
以上より、本実施形態によると、第1端子14aと第2端子14bとの間の耐電圧の値を維持したまま、第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。同様に、複数の端子14のうちの隣接するものどうしの間の耐電圧を維持したまま、複数の端子14のうちの隣接するものどうしの離間距離を小さくすることができる。したがって、半導体装置101Bは小型化を図るのに適する。
実装構造801Bにおいては、絶縁膜470aが封止樹脂7に接する。このような構成によると、第1端子14aのうちのハンダ層820aに覆われた部位の近傍から、封止樹脂7より突出している部位にわたって、絶縁膜470aによって覆うことができる。当該構成は、第1端子14aと第2端子14bとの間において絶縁破壊が生じることを防止するのに更に適する。実装構造801Bにおいては、絶縁膜470bが封止樹脂7に接する。このような構成も同様に、第1端子14aと第2端子14bとの間において絶縁破壊が生じることを防止するのに適する。
図38に示したように、実装構造801Bは、フラックスよりなり且つ第1端子14aを囲む絶縁膜479aを備える。絶縁膜479aは、実装基板811を挟んで絶縁膜470aとは反対側に位置する。ハンダ層820aは絶縁膜479aに接する。このような構成によると上述したのと同様に、実装構造801Bにおいて、第1端子14aの先端148aと第2端子14bの先端148bとの間において絶縁破壊が生じにくくなる。よって、第1端子14aと第2端子14bとの耐電圧の値を維持したまま第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。実装構造801Bは、フラックスよりなり且つ第2端子14bを囲む絶縁膜479bを備える。絶縁膜479bは、実装基板811を挟んで絶縁膜470bとは反対側に位置する。このような構成によっても同様に、第1端子14aと第2端子14bとの耐電圧の値を維持したまま第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。
図36、図37を参照して説明したように、実装構造801Bにおいては、第1作用部材858は、放熱部材840の第1部分841に対し方向zにおいて半導体装置101Bに向かって力を作用する。第2作用部材859は、放熱部材840の第2部分842に対し方向zにおいて半導体装置101Bに向かって力を作用する。このような構成においては、放熱部材840のうち、第1部分841と第2部分842とを結ぶ直線L81に重なる部分が、より強く半導体装置101Bに押し当てられる。そのため、半導体装置101Bにおける放熱部材840と接する部分のうち、直線L81に重なる部分は、半導体装置101Bから放熱部材840に熱を伝えやすい。また、実装構造801Bにおいては、複数の半導体チップ41は直線L81に沿って配置され且つ直線L81上に各々が位置する。このような構成は、半導体装置101Bにおける放熱部材840と接する部分のうち直線L81に重なる部分と、半導体チップ41と、の距離を小さくするのに適する。したがって、半導体チップ41にて発生した熱を効率よく放熱部材840に伝えることができる。
図20に示したように、本実施形態においては、複数の半導体チップ41はいずれも、xy平面視において、短手方向が直線L81の延びる方向に一致する長矩形状である。このような構成によると、半導体チップ41が、長手方向が直線L81の延びる方向に一致する長矩形状である場合と比べ、L81に沿う方向におけるある寸法内に配置可能な半導体チップ41の数を、より多くすることができる。
次に、図41〜図45を用いて半導体装置の変形例(図41〜図43参照)、および、半導体装置の実装構造の変形例(図44、図45参照)について、説明する。本変形例にかかる半導体装置201Bは、表面実装型の装置である。
図41〜図43に示す各端子14は、2つの屈曲部141を有する。すなわち第1端子14aは2つの屈曲部141aを有し、第2端子14bは2つの屈曲部141bを有する。本実施形態においても各屈曲部141aは第1絶縁膜460aにおける包囲部462aに囲まれている。同様に各屈曲部141bは第2絶縁膜460bにおける包囲部462bに囲まれている。
半導体装置201Bの製造方法は、半導体装置101Bの製造方法と同様であるため、説明を省略する。
次に、図44、図45を用いて、半導体装置201Bの実装構造802Bについて説明する。
これらの図に示す半導体装置201Bの実装構造802Bは、半導体装置201Bと、実装基板811と、ハンダ層820と、を備える。
実装基板811は、貫通孔813が形成されていないことを除き、実装構造801Bにおける実装基板811と同様の構成を有する。図45に示すように、本変形例では、主面電極816のうちの一つを主面電極816aとし、主面電極816のうちの一つを主面電極816bとしている。主面電極816aおよび主面電極816bは互いに絶縁されている。
実装基板811に実装された半導体装置201Bにおける各構成は、絶縁膜460が絶縁膜470に変化している点を除き、実装基板811に実装する前と同様であるから、絶縁膜470以外の構成についての説明は省略する。
図45に示すように、本実施形態においても、絶縁膜470のうち第1端子14aを覆っているものを絶縁膜470aとし、絶縁膜470のうち第2端子14bを覆っているものを絶縁膜470bとしている。以下では、絶縁膜470のうち絶縁膜470a,絶縁膜470bについて説明し、その他の絶縁膜470は、絶縁膜470aや絶縁膜470bと同様であるから、説明を省略する。
絶縁膜470aは、第1絶縁膜460aから変化したものである。絶縁膜470aは、封止樹脂7に接している。絶縁膜470bは、第2絶縁膜460bから変化したものである。絶縁膜470bは、封止樹脂7に接している。図45に示すように、絶縁膜470bは、絶縁膜470aに対向している部位を有する。
複数のハンダ層820のうちのハンダ層820aは、第1端子14aと実装基板811との間に介在している。ハンダ層820aは絶縁膜470aに接している。より具体的には、ハンダ層820aは、実装基板811における主面電極816aと第1端子14aとの間に介在している。
複数のハンダ層820のうちのハンダ層820bは、第2端子14bと実装基板811との間に介在している。より具体的には、ハンダ層820bは、実装基板811における主面電極816bと第2端子14bとの間に介在している。
なお、主面電極816bに積層されたレジスト層(図示略)を形成してもよい。
次に、実装構造802Bの製造方法(すなわち半導体装201Bの実装基板811への実装方法)について簡単に説明する。
まず、図44に示した実装基板811を用意する。次に、実装基板811における主面電極816にハンダを塗布する。次に、実装基板811および半導体装置201Bを加熱する。すると、ハンダが溶融する。次に、端子14を、ハンダを介在させて主面電極816に接合する(端子24,32についても同様であるから説明を省略する。以下同様)。すると、各端子14を覆う絶縁膜460の一部が蒸発するなどして、各端子14のうちの一部分が絶縁膜460から露出する。そして、ハンダが、各端子14のうち絶縁膜460から露出した部分と、主面電極816とに接することとなる。ハンダが固化することにより上述のハンダ層820が形成される。このようにして、半導体装置201Bを実装基板811に実装する。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
実装構造802Bにおいては、図45に示したように、半導体装置201Bが絶縁膜470aを備える。絶縁膜470aはフラックスよりなり且つ第1端子14aを覆う。このような構成によると、第1端子14aと第2端子14bとの間に、絶縁膜470aを介在させることができる。更に、実装構造802Bにおいては、絶縁膜470aはハンダ層820aに接する。このような構成によると、ハンダ層820aと絶縁膜470aとの間に隙間を生じさせる必要がない。そのため、第1端子14aにおけるハンダ層820aの近傍部分を、ハンダ層820aと絶縁膜470aとの隙間から露出させる必要がない。以上より、第1端子14aにおけるハンダ層820aの近傍部分と、第1端子14aに隣接する第2端子14bとの間において絶縁破壊が生じにくくなる。よって、第1端子14aと第2端子14bとの間の耐電圧の値を維持したまま、第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。
実装構造802Bにおいては、図45に示したように、半導体装置201Bが絶縁膜470bを備える。絶縁膜470bはフラックスよりなり且つ第2端子14bを覆う。実装構造802Bにおいては、絶縁膜470bはハンダ層820bに接する。このような構成によっても、上述と同様に、第2端子14bにおけるハンダ層820bの近傍部分と、第2端子14bに隣接する第1端子14aとの間において絶縁破壊が生じにくくなる。よって、第1端子14aと第2端子14bとの耐電圧の値を維持したまま、第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。
以上より、本実施形態によると、第1端子14aと第2端子14bとの間の耐電圧の値を維持したまま、第1端子14aと第2端子14bとの離間距離を小さくすることができる。同様に、複数の端子14のうちの隣接するものどうしの間の耐電圧を維持したまま、複数の端子14のうちの隣接するものどうしの離間距離を小さくすることができる。したがって、半導体装置201Bは、小型化を図るのに適する。
図44に示したように、実装構造802Bにおいては、絶縁膜470aが封止樹脂7に接する。当該構成は、実装構造801Bに関して述べたのと同様の理由により、第1端子14aと第2端子14bとの間において絶縁破壊が生じることを防止するのに適する。実装構造802Bにおいては、絶縁膜470bが封止樹脂7に接する。このような構成も同様に、第1端子14aと第2端子14bとの間において絶縁破壊が生じることを防止するのに適する。
以下に、本バリエーション発明の他の実施形態を示している。なお、他の実施形態にて用いる図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
<2B実施形態>
次に、図46〜図48を用いて、本バリエーション発明の2B実施形態について説明する。
図46、図47に示す半導体装置102Bにおける中間層5および放熱板6以外の構成は、半導体装置101Bにおける構成と同様であるから、説明を省略する。
半導体装置102Bにおいては、放熱板6は、封止樹脂7における凹部75に配置されている。放熱板6は、xy平面に沿う板状である。放熱板6は、半導体チップ41にて発生した熱を速やかに半導体装置102Bの外部に放出するために、設けられている。本実施形態において放熱板6は絶縁性を有する。放熱板6を構成する絶縁材料としては、たとえば、アルミナ、チッ化アルミニウム、もしくはチッ化ケイ素などのセラミックが挙げられる。1B実施形態と同様に、放熱板6は、xy平面視において、各ダイパッド部11の全体に重なる。
放熱板6は第1面61と第2面62と側面63とを有する。第1面61、第2面62および側面63は、半導体装置101Bと同様であるから、説明を省略する。
中間層5は、放熱板6と封止樹脂7との間に介在する。中間層5は、複数の第1部位54と、絶縁部位55とを含む。
本実施形態においては、各第1部位54は導体よりなる。このような導体としては、たとえば、銀、金、もしくは銅が挙げられる。各第1部位54は金属ペーストから形成されたものである。各第1部位54は、複数のダイパッド部11のうちのいずれか一つのダイパッド部11と放熱板6とを接合し且つ当該一つのダイパッド部11と放熱板6との間に介在する。各第1部位54は、ダイパッド部11の第2面112と、放熱板6の第1面61とに接している。複数の第1部位54は互いに離間している。ダイパッド部11どうしが第1部位54を経由して導通することを防止するためである。
絶縁部位55は、凹部側面752と放熱板6とを接合し且つ凹部側面752と放熱板6との間に介在する。絶縁部位55は方向z2側に露出している。絶縁部位55は、凹部側面752と放熱板6の側面63とに接している。絶縁部位55は、たとえばエポキシなどの樹脂よりなる。絶縁部位55を中間層5が有していなくても良い。
次に、半導体装置102Bの製造方法について説明する。
まず、1B実施形態で述べたのと同様の工程を経ることにより、図46に示す製品を製造する。次に、図48に示すように、接着層としての金属ペースト863を挟んで複数のダイパッド部11に対し、板材871で放熱板6を押し付ける。金属ペースト863はその後硬化し、上述の第1部位54になる。このようにして、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し接合する。
次に、放熱板6の側面63と凹部側面752との間に樹脂ペーストを充填するなどして、中間層5における絶縁部位55(図47参照)を形成する。次に、1B実施形態と同様に、リードフレーム300を切断することにより、図47等に示した半導体装置102Bが製造される。
本実施形態においては、封止樹脂7を形成した後に、接着層としての金属ペースト863を挟んで複数のダイパッド部11に対し放熱板6を押し付けることにより、複数のダイパッド部11に放熱板6を接合する。このような構成によっても、1B実施形態で述べたのと同様の理由により、半導体装置の小型化を図るのに適する。
また放熱板6がセラミックよりなるため、放熱板6に強い力を加えると放熱板6が割れるおそれがある。しかしながら1B実施形態で述べたように各半導体チップ41を直線L81に沿って配置することで、放熱板6に放熱部材840をあまり強く押し付けなくても、各半導体チップ41にて発生した熱を、放熱部材840に効率よく伝えることができる。
また、本実施形態によっても、1B実施形態で述べたのと同様の利点を得ることができる。
図49は、本実施形態の変形例にかかる半導体装置の断面図である。同図に示す半導体装置102Bは、中間層5が、複数の第1部位54を含むのではなく1つの第1部位54を含む点において、図47に示した半導体装置102Bと異なる。本変形例における第1部位54は、複数のダイパッド部11に接合している。本変形例にかかる半導体装置102Bを製造するには、図50に示すように、接着層としての金属ペースト863を、複数のダイパッド部11に塗布する。もしくは、放熱板6の第1面61の略全体に接着層としての金属ペースト863を塗布する。次に、接着層としての金属ペースト863を挟んで複数のダイパッド部11に対し、板材871で放熱板6を押し付ける。金属ペースト863はその後硬化し、上述の第1部位54になる。このような構成によっても、図47に示した半導体装置102Bに関して述べた利点と同様の利点を得ることができる。
<3B実施形態>
次に、図51を用いて、本バリエーション発明の3B実施形態について説明する。
同図に示す半導体装置103Bは、放熱板6が樹脂底面72から突出している部位を有する点において、上述の半導体装置101Bと異なる。すなわち、半導体装置103Bにおいては、放熱板6の第2面62が樹脂底面72から突出している。このような構成によると、図35〜図37に示した放熱部材840が樹脂底面72に接触しにくいから、放熱板6の第2面62を放熱部材840に当接させやすい。そのため、半導体チップ41から放熱板6に伝わった熱を、放熱部材840に効率よく伝えることができる。なお、半導体装置102Bにおける構成として本実施形態の構成を採用してもよい。
<4B実施形態>
次に、図52、図53を用いて、本バリエーション発明の4B実施形態について説明する。
同図に示す半導体装置104Bは、封止樹脂7が複数の棒状部771を含む点において、上述の半導体装置101Bと異なる。各棒状部771は、放熱板6の側面63と凹部側面752との間に介在している。半導体装置104Bでは、方向zにおいて、各棒状部771の方向z2側の端部、および、放熱板6の第2面62は、同じ位置に配置されている。このような構成によると、図33で示した板材871は、各棒状部771に当接する位置に至るまでは、放熱板6を凹部底面751側に押しこむ。板材871が棒状部771に当接したのちは、板材871が放熱板6を凹部底面751側に押しこまない。すなわち、各棒状部771の先端の位置によって、半導体装置104Bにおける放熱板6の位置および姿勢を決定することができる。このような構成は、半導体装置104Bにおいて放熱板6を所望の位置および所望の姿勢に配置するのに好適である。図54に示すように、各棒状部771は、放熱板6の4角にそれぞれ位置していてもよい。
<5B実施形態>
次に、図55を用いて、本バリエーション発明の5B実施形態について説明する。
同図に示す半導体装置105Bは、封止樹脂7が凹部底面751から隆起する隆起部772を含み、隆起部772は放熱板6に当接している点において、上述の半導体装置101Bと異なる。このような構成によると、放熱板6を複数のダイパッド部11に対し押さえつけたときに放熱板6が隆起部772に当接したのちは、放熱板6のダイパッド部11に向かう移動は隆起部772に規制される。そのため、放熱板6が隆起部772に当接したのちは、それ以上放熱板6がダイパッド部11に近づかない。すなわち、隆起部772によって、半導体装置105Bにおける放熱板6の位置および姿勢を決定することができる。このような構成は、半導体装置105Bにおいて放熱板6を所望の位置および所望の姿勢に配置するのに好適である。
本バリエーション発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本バリエーション発明の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。中間層はコンポジット材であってもよいし、放熱板がコンポジット材であってもよい。半導体装置に放熱板が複数設けられていてもよい。
第1端子14aの封止樹脂7に近接する部分に絶縁チューブをはめ込み、第1端子14aの当該絶縁チューブがはめ込まれた部分よりも先端側に、フラックスよりなる絶縁膜を形成してもよい。DIPタイプやSOPタイプの半導体装置のみではなく、QFNタイプやボール実装タイプの装置の端子に、フラックスよりなる絶縁膜を形成してもよい。
上述の説明では、封止樹脂を形成した後に放熱板を取り付ける例を示したが、放熱板を取り付けた後に封止樹脂を形成してもよい。
本バリエーション発明のまとめとして、以下に付記として列挙する。
(付記1)
半導体チップと、
上記半導体チップを覆う封止樹脂と、
各々が上記封止樹脂から露出している複数の端子と、
フラックスよりなり且つ上記複数の端子のうちの一つである第1端子を覆う第1絶縁膜と、を備える、半導体装置。
(付記2)
上記複数の端子は、上記封止樹脂から各々が延び出し且つ互いに並列され、上記第1絶縁膜は、第1包囲部を含み、上記第1包囲部は、上記第1端子の上記封止樹脂から延びる方向における先端を囲む、付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
上記第1絶縁膜は、上記第1端子を囲む第2包囲部を含み、上記第2包囲部は、上記第1包囲部につながり且つ上記封止樹脂に接する、付記2に記載の半導体装置。
(付記4)
上記第1端子は、上記第2包囲部に囲まれた屈曲部を含む、付記3に記載の半導体装置。
(付記5)
フラックスよりなる第2絶縁膜を更に備え、
上記第2絶縁膜は、上記複数の端子のうちの一つである第2端子の上記封止樹脂から延びる方向における先端を囲む追加包囲部を含み、上記追加包囲部は、上記第1包囲部に対し空隙を介して対向している部位を有する、付記2ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6)
半導体装置と、
上記半導体装置が実装された実装基板と、
ハンダ層と、を備え、
上記半導体装置は、
半導体チップと、
上記半導体チップを覆う封止樹脂と、
各々が上記封止樹脂から露出する複数の端子と、
フラックスよりなり且つ上記複数の端子のうちの一つである第1端子を覆う第1絶縁膜と、を含み、
上記ハンダ層は、上記第1端子と上記実装基板との間に介在し、且つ、上記第1絶縁膜に接する、半導体装置の実装構造。
(付記7)
上記複数の端子は、上記封止樹脂から各々が延び出し且つ互いに並列され、上記第1絶縁膜は、上記第1端子を囲む部位を有する、付記6に記載の半導体装置の実装構造。
(付記8)
上記第1絶縁膜は、上記封止樹脂に接する、付記7に記載の半導体装置の実装構造。
(付記9)
上記第1端子は、上記第1絶縁膜に囲まれた屈曲部を含む、付記8に記載の半導体装置の実装構造。
(付記10)
フラックスよりなる第2絶縁膜と、
追加ハンダ層と、を更に備え、
上記第2絶縁膜は、上記複数の端子のいずれか一つである第2端子を囲み、且つ、上記第1絶縁膜に対向している部位を有し、
上記追加ハンダ層は、上記第2端子と上記実装基板との間に介在し、且つ、上記第2絶縁膜に接する、付記7ないし9のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記11)
上記実装基板には、上記ハンダ層が形成された貫通孔が形成され、上記第1端子は、上記貫通孔を貫通している、付記7ないし10のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記12)
フラックスよりなり且つ上記第1端子を囲む追加絶縁膜を更に備え、
上記追加絶縁膜は、上記実装基板を挟んで上記第1絶縁膜とは反対側に位置し、上記ハンダ層は、上記追加絶縁膜に接する、付記7ないし11のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記13)
上記実装基板は、上記半導体装置が配置された主面を有し、
上記ハンダ層は、上記主面と上記第1端子との間に介在している、付記6ないし10のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記14)
リードフレームに半導体チップを配置し、
上記リードフレームの一部と上記半導体チップとを封止樹脂により封止し、
上記リードフレームを切断することにより、各々が、上記封止樹脂から延び出す複数の端子を形成し、
上記複数の端子のうちの一つである第1端子の上記封止樹脂から延びる方向における先端を囲み且つフラックスよりなる絶縁膜を形成する、各工程を備える、半導体装置の製造方法。
(付記15)
上記絶縁膜を形成する工程においては、上記絶縁膜を上記封止樹脂に当接させる、付記14に記載の半導体装置の製造方法。
(付記16)
上記複数の端子を形成した後に、上記各端子を屈曲させる工程を更に備え、
上記絶縁膜を形成する工程は、上記各端子を屈曲させる工程の後に行う、付記15に記載の半導体装置の製造方法。
本バリエーション発明の別の側面のまとめとして、以下に付記として列挙する。
(付記1)
実装基板と、
上記実装基板に実装された半導体装置と、
上記実装基板の厚さ方向視において互いに離間する第1部分および第2部分を含み、且つ、上記半導体装置に接する放熱部材と、
上記第1部分に対し上記厚さ方向において上記半導体装置に向かって力を作用する第1作用部材と、
上記第2部分に対し上記厚さ方向において上記半導体装置に向かって力を作用する第2作用部材と、を備え、
上記半導体装置は、上記厚さ方向視において、上記第1部分および上記第2部分を結ぶ直線に沿って配置され且つ上記直線上に各々が位置する複数の半導体チップを含む、半導体装置の実装構造。
(付記2)
上記複数の半導体チップはいずれも、複数の機能素子部を含む、付記1に記載の半導体装置の実装構造。
(付記3)
上記複数の半導体チップのいずれか一つは、上記厚さ方向視において、短手方向が上記直線に沿う方向に一致する長矩形状である、付記1または2に記載の半導体装置の実装構造。
(付記4)
上記半導体装置は、
上記複数の半導体チップのいずれか一つが配置されたダイパッド部と、
上記ダイパッド部および上記放熱部材の間に配置された放熱板と、
上記複数の半導体チップ、上記ダイパッド部、および上記放熱板を覆う封止樹脂と、を含み、
上記放熱板は、上記放熱部材に接する、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記5)
上記半導体装置は、第1部位を含む中間層を含み、
上記封止樹脂には、上記ダイパッド部を露出させる凹部が形成され、
上記放熱板は、上記凹部に配置され、
上記第1部位は、上記ダイパッド部と上記放熱板とを接合し且つ上記ダイパッド部と上記放熱板との間に介在する、付記4に記載の半導体装置の実装構造。
(付記6)
上記凹部は、上記放熱板から離間する凹部側面を有する、付記5に記載の半導体装置の実装構造。
(付記7)
上記放熱板および上記第1部位のいずれか一方は、絶縁性を有する、付記6に記載の半導体装置の実装構造。
(付記8)
上記ダイパッド部は、上記第1部位が接する凹凸面を有する、付記6または7に記載の半導体装置の実装構造。
(付記9)
上記凹部は、凹部底面を有し、上記ダイパッド部は、上記凹部底面から露出している、付記6ないし8のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記10)
上記凹部底面は、凹凸面である、付記9に記載の半導体装置の実装構造。
(付記11)
上記中間層は、上記凹部側面と上記放熱板との間に介在する絶縁部位を有する、付記6ないし10のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記12)
上記中間層は、上記厚さ方向視において上記半導体チップと異なる位置に配置された第2部位を有し、上記放熱板は、導体よりなり、上記第1部位および上記第2部位はいずれも、互いに同一の絶縁材料よりなる、付記6ないし11のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記13)
上記第1部位および上記第2部位に混入されたフィラーを更に備える、付記12に記載の半導体装置の実装構造。
(付記14)
上記導体は、アルミニウム、銅、もしくは鉄である、付記12または13に記載の半導体装置の実装構造。
(付記15)
上記絶縁材料は、熱可塑性樹脂である、付記12ないし14のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記16)
上記放熱板は、セラミックよりなり、上記第1部位は導体よりなる、付記6ないし11のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記17)
上記セラミックは、アルミナ、チッ化アルミニウム、もしくはチッ化ケイ素である、付記16に記載の半導体装置の実装構造。
(付記18)
上記導体は、銀、金、もしくは銅である、付記16もしくは17に記載の半導体装置の実装構造。
(付記19)
上記封止樹脂は、樹脂底面を有し、上記凹部は上記樹脂底面から凹み、上記放熱板は、上記樹脂底面から突出している部位を有する、付記6ないし18のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記20)
上記封止樹脂は、上記凹部底面から起立する複数の棒状部を含み、上記各棒状部は上記放熱板と上記凹部側面との間に位置する、付記9に記載の半導体装置の実装構造。
(付記21)
上記封止樹脂は、上記凹部底面から隆起する隆起部を含み、上記隆起部は、上記放熱板に当接している、付記9に記載の半導体装置の実装構造。
(付記22)
上記第1作用部材は、上記第1部分を貫通するネジであり、上記第2作用部材は、上記第2部分を貫通するネジである、付記1ないし21のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
(付記23)
上記複数の半導体チップは、パワーチップである、付記1ないし22のいずれかに記載の半導体装置の実装構造。
<1C実施形態>
図56〜図69を用いて、本発明のバリエーションにかかる発明の1C実施形態について説明する。
図56は、本実施形態にかかる半導体装置の実装構造の断面図である。
図56に示す半導体装置の実装構造801Cは、半導体装置101Cと、基板807と、放熱部材808とを備える。
基板807は、複数の電子部品が実装されるものである。基板807は絶縁性の材料よりなる。基板807には図示しない配線パターンが形成されている。基板807には、複数の孔809が形成されている。放熱部材808は、熱伝導率の比較的大きな材料、たとえば、アルミニウムなどの金属よりなる。放熱部材808は、図示しない支持部材によって基板807に対し固定されている。半導体装置101Cは、基板807に実装されている。半導体装置101Cは、たとえば、IPM(Intelligent Power Module)と称される製品である。IPMと称される製品は、たとえば、エアーコンディショナーやモータ制御機器などの用途に用いられる。
図57は、本実施形態にかかる半導体装置の平面図である。図58は、本実施形態にかかる半導体装置の平面図(一部省略)である。図59は、本実施形態にかかる半導体装置の底面図である。図60は、本実施形態にかかる半導体装置の底面図(一部省略)である。図61は、図58のLXI−LXI線に沿う断面図である。図62は、図58のLXII−LXII線に沿う断面図である。
これらの図に示す半導体装置101Cは、複数の電極1,2,3と、半導体チップ41(第1半導体チップ)と、半導体チップ42(第2半導体チップ)と、半導体チップ43(第3半導体チップ)と、接合層501(第1接合層)と、接合層502(第2接合層)と、接合層503(第3接合層)と、接合層504と、ヒートシンク6と、封止樹脂部7と、ワイヤ81(第1ワイヤ)と、ワイヤ82(第2ワイヤ)と、ワイヤ83,84と、を備える。図58、図60においては封止樹脂部7を省略し、2点鎖線で示している。
図56〜図62に示す電極1〜3は、いずれも導電性材料よりなる。このような導電性材料としては、たとえば銅が挙げられる。
電極1は、ダイパッド部11と、リード12(第1リード)と、を含む。
ダイパッド部11は、XY平面に沿う板状である。ダイパッド部11は、ダイパッド面111(第1ダイパッド面)およびダイパッド面112(第2ダイパッド面)を有する。ダイパッド面111およびダイパッド面112は互いに反対側を向く。具体的には、ダイパッド面111は方向Zのうちの一方向(以下、方向Z1と言う)を向き、ダイパッド面112は方向Zのうちの他方向(以下、方向Z2と言う)を向く。
リード12は、ダイパッド部11につながる。リード12は方向Yに沿って延びる。リード12は、後述の封止樹脂部7から突出する部位を有する。本実施形態にてリード12は挿入実装用のものである。図56に示すように、半導体装置101Cの基板807への実装時において、リード12は折れ曲げられ、孔809に挿入される。リード12を基板807に固定するために、孔809にハンダ810が充填されている。
複数(本実施形態では3つ)の電極2はそれぞれ、ワイヤボンディング部21と、リード22と、を含む。複数の電極2は、方向Xにおいて互いに離間している。
各ワイヤボンディング部21はxy平面に沿う形状である。各ワイヤボンディング部21は、ワイヤボンディング面211(第1ワイヤボンディング面)とワイヤボンディング面212(第2ワイヤボンディング面)とを有する。ワイヤボンディング面211およびワイヤボンディング面212は互いに反対側を向く。具体的には、ワイヤボンディング面211は方向Z1を向き、ワイヤボンディング面212は方向Z2を向く。
各リード22は、複数のワイヤボンディング部21のいずれか一つにつながる。各リード22は方向Yに沿って延びる。各リード22は、後述の封止樹脂部7から突出する部位を有する。本実施形態にてリード22は挿入実装用のものである。図56に示すように、リード12と同様に、半導体装置101Cの基板807への実装時においてリード22は孔809に挿入される。リード22を基板807に固定するために、孔809にハンダ810が充填されている。
複数(本実施形態では2つ)の電極3はそれぞれ、電極2と同様に、ワイヤボンディング部31と、リード32と、を含む。複数の電極3は、リード12に対し方向Xにおいて離間している。電極3の構成は、電極2の構成と同様であるから説明を省略する。
図56、図58、図61、図62に示す半導体チップ41は、ダイパッド部11に配置されている。より具体的には、半導体チップ41は、ダイパッド部11のダイパッド面111に配置されている。図61に示すように、半導体チップ41は、複数の主面電極411,412と、裏面電極413とを含む。主面電極411,412は、半導体チップ41において、方向Z1側に位置する。主面電極411,412は、XY平面視において互いに異なる位置に配置されている。裏面電極413は、半導体チップ41において、方向Z2側に位置する。裏面電極413は、後述の接合層501を挟んで、ダイパッド面111に対向している。本実施形態と異なり、半導体チップ41は、裏面電極413を含まなくてもよい。
図56、図60〜図62に示す半導体チップ42は、ダイパッド部11に配置されている。より具体的には、半導体チップ42は、ダイパッド部11のダイパッド面112に配置されている。図60に示すように、本実施形態では、半導体チップ42は、XY平面視において半導体チップ41と重なる部位を有する。図61に示すように、半導体チップ42は、主面電極421および裏面電極423を含む。主面電極421は、半導体チップ42において、方向Z2側に位置する。裏面電極423は、半導体チップ42において、方向Z1側に位置する。裏面電極423は、後述の接合層502を挟んで、ダイパッド面112に対向している。本実施形態と異なり、半導体チップ42は、裏面電極423を含まなくてもよい。
図56、図58、図61に示す半導体チップ43は、ダイパッド部11に配置されている。より具体的には、半導体チップ43は、ダイパッド部11のダイパッド面111に配置されている。半導体チップ43は、XY平面視において、半導体チップ41とは異なる位置に配置されている。図61に示すように、半導体チップ43は、複数の主面電極431,432と、裏面電極433とを含む。主面電極431,432は、半導体チップ43において、方向Z1側に位置する。主面電極431,432は、XY平面視において互いに異なる位置に配置されている。裏面電極433は、半導体チップ43において、方向Z2側に位置する。裏面電極433は、後述の接合層503を挟んで、ダイパッド面111に対向している。本実施形態と異なり、半導体チップ43は、裏面電極433を含まなくてもよい。
図56、図58、図60、図61に示すワイヤ81,82,83,84はいずれも、導電性材料よりなる。このような導電性材料は、たとえば、金もしくはアルミニウムである。
図58に示すように、各ワイヤ81は、半導体チップ41とワイヤボンディング部21とにボンディングされている。より具体的には、各ワイヤ81は、半導体チップ41の主面電極411と、ワイヤボンディング部21のワイヤボンディング面211とにボンディングされている。これにより、ワイヤ81を経由して半導体チップ41とワイヤボンディング部21とが導通している。
図60に示すように、同様に、ワイヤ82は、半導体チップ42とワイヤボンディング部21とにボンディングされている。より具体的には、ワイヤ82は、半導体チップ42の主面電極421と、ワイヤボンディング部21のワイヤボンディング面212とにボンディングされている。これにより、ワイヤ82を経由して半導体チップ42とワイヤボンディング部21とが導通している。ワイヤ82がボンディングされているワイヤボンディング部21には、ワイヤ81もボンディングされている。
図58に示すように、ワイヤ83は、半導体チップ41と半導体チップ43とにボンディングされている。より具体的には、ワイヤ83は、半導体チップ41の主面電極412と、半導体チップ43の主面電極431とにボンディングされている。また、ワイヤ84は、半導体チップ43とワイヤボンディング部31とにボンディングされている。より具体的には、ワイヤ84は、半導体チップ43の主面電極432と、ワイヤボンディング部31にボンディングされている。
図56、図59〜図61に示すヒートシンク6は、半導体チップ41,42,43にて発生した熱を速やかに半導体装置101Cの外部に放出するために、設けられている。ヒートシンク6は、ダイパッド部11に配置されている。より具体的には、ヒートシンク6は、ダイパッド部11のダイパッド面112に配置されている。すなわち、ヒートシンク6が位置する側とはダイパッド部11を挟んで反対側にて、半導体チップ43がダイパッド部11に配置されている。図61に示すように、本実施形態では、ヒートシンク6は、XY平面視(方向Z視)において半導体チップ43と重なる部位を有する。
半導体チップ41,42,43にて発生した熱を速やかに半導体装置101Cの外部に放出するには、ヒートシンク6を構成する材料の熱伝導率は大きければ大きいほど良い。好ましくは、ヒートシンク6は、封止樹脂部7を構成する材料の熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料よりなる。更に好ましくは、ヒートシンク6は、ダイパッド部11を構成する材料の熱伝導率よりも熱伝導率が大きい材料よりなる。ヒートシンク6は、たとえば、アルミニウム、銅、もしくは、鉄などの導電性材料よりなる。なお、ヒートシンク6は、アルミニウムに銀メッキがされたものであってもよい。もしくは、ヒートシンク6は、セラミックよりなっていてもよい。
図61に示すように、ヒートシンク6は第1面61と第2面62とを有する。第1面61は方向Z1を向く。第1面61は、後述の接合層504を挟んで、ダイパッド面112に対向している。第2面62は第1面61の向く方向とは反対方向である方向Z2を向く。
図61、図62に示す接合層501は、半導体チップ41とダイパッド面111との間に介在している。より具体的には、接合層501は、半導体チップ41の裏面電極413とダイパッド面111との間に介在している。接合層501は、半導体チップ41をダイパッド面111に接合している。
図61、図62に示す接合層502は、半導体チップ42とダイパッド面112との間に介在している。より具体的には、接合層502は、半導体チップ42の裏面電極423とダイパッド面112との間に介在している。接合層502は、半導体チップ42をダイパッド面112に接合している。
図61に示す接合層503は、半導体チップ43とダイパッド面111との間に介在している。より具体的には、接合層503は、半導体チップ43の裏面電極433とダイパッド面111との間に介在している。接合層503は、半導体チップ43をダイパッド面111に接合している。
本実施形態においては、接合層501,502,503はいずれも導電性材料よりなる。そのため、ダイパッド部11は、半導体チップ41の裏面電極413、半導体チップ42の裏面電極423、および、半導体チップ43の裏面電極433のいずれにも導通している。当該構成は、裏面電極413,423,433どうしを導通させる必要がある場合に有効である。裏面電極413,423,433どうしを導通させる場合としては、裏面電極413,423,433をグランド接続する場合が考えられる。
接合層501,502,503を構成する導電性材料は、たとえば、銀もしくはハンダである。ハンダは熱伝導率が比較的大きい。接合層としてハンダを用いると、各半導体チップからダイパッド部11に熱を効率よく伝えることができる。
図61に示す接合層504は、ヒートシンク6とダイパッド面112との間に介在している。より具体的には、接合層504は、ヒートシンク6の第1面61とダイパッド面112との間に介在している。接合層504は、ヒートシンク6をダイパッド面112に接合している。本実施形態では、接合層504は絶縁材料よりなる。このような材料としては、たとえば、エポキシなどの樹脂が挙げられる。本実施形態と異なり、接合層504が銀ペーストなどから形成されていてもよい。
図56〜図62に示す封止樹脂部7は、複数の電極1,2,3と、半導体チップ41,42,43と、接合層501,502,503,504と、ヒートシンク6と、ワイヤ81,82,83,84と、を覆っている。封止樹脂部7はダイパッド面111,112を覆っている。
図61、図62によく表れているように、封止樹脂部7は、樹脂部71(第1樹脂部)と、樹脂部72(第2樹脂部)とを含む。
樹脂部71は、ダイパッド面111と、ワイヤボンディング面211と、半導体チップ41,43と、接合層501,503と、を覆っている。樹脂部71は、たとえば黒色のエポキシ樹脂よりなる。樹脂部71は、主面711(第1主面)と側面712(第1側面)と樹脂面713(第1樹脂面)とを有する。
主面711は、方向Z1を向く。すなわち、主面711は、ダイパッド面111が向く方向と同一方向を向く。主面711はXY平面に沿う平坦な面である。側面712は、XY平面視(Z方向視)において、半導体チップ41,43を囲む形状である。側面712は、主面711につながる。側面712はテーパ状である。具体的には、側面712は、主面711と鈍角をなすように主面711に対して傾斜している。
樹脂面713は、XY平面に沿う平坦な面である。樹脂面713はダイパッド部11のダイパッド面112と面一となっている。図62に示すように、樹脂面713は側面712とつながっている。
図61、図62に示すように、樹脂部72は、ダイパッド面112と、ワイヤボンディング面212と、半導体チップ42と、ヒートシンク6と、接合層502,504と、を覆っている。樹脂部72は、たとえば黒色のエポキシ樹脂よりなる。樹脂部72は、樹脂部71を構成する材料と同一の材料よりなっていてもよいし、異なる材料よりなっていてもよい。樹脂部72は、主面721(第2主面)と側面722(第2側面)と樹脂面723(第2樹脂面)とを有する。
主面721は、方向Z2を向く。すなわち、主面721は、ダイパッド面112が向く方向と同一方向を向く。主面721はXY平面に沿う平坦な面である。図59、図61に示すように、主面721からはヒートシンク6が露出している。ヒートシンク6は封止樹脂部7から露出している必要は必ずしもない。主面721は、ヒートシンク6の第2面62と面一となっている。側面722は、XY平面視(Z方向視)において、半導体チップ42を囲む形状である。側面722は、主面721につながる。側面722はテーパ状である。具体的には、側面722は、主面721と鈍角をなすように主面721に対して傾斜している。図62に示すように、側面722は側面712とつながっている。
樹脂面723は、XY平面に沿う平坦な面である。樹脂面723は、側面722とつながっている。樹脂面723は樹脂面713に接している。樹脂面723および樹脂面713は、樹脂部71と樹脂部72との境界となっている。
次に、図63〜図69を用いて、半導体装置101Cの製造方法について説明する。製造方法の説明にて用いる図では、上述と同一の構成については、同一の符号を付している。
まず、図63、図64に示すように、リードフレーム300を用意する。リードフレーム300は、上述したダイパッド部11、ワイヤボンディング部21,31を含む。次に、リードフレーム300を基台871に載置する。リードフレーム300が基台871に載置された状態では、ダイパッド部11のダイパッド面112が基台871に当たっている。
次に、同図に示すように、ダイパッド面111に半導体チップ41および半導体チップ43を配置する。半導体チップ41は、接合層501を介してダイパッド面111に接合する。同様に、半導体チップ43は、接合層503を介してダイパッド面111に接合する。
次に、同図に示すように、複数のワイヤ81をそれぞれ、半導体チップ41とワイヤボンディング部21とにボンディングする。同様に、ワイヤ83,84を半導体チップ43等にボンディングする。
次に、図65、図66に示すように、樹脂部71を形成する。樹脂部71は、図65に示すように、金型881を用いたモールド成型により形成する。同図に示すように、金型881でリードフレーム300を押さえつける。次に、金型881内に樹脂材を注入し、当該樹脂材を硬化させる。当該樹脂材が硬化すると、図66に示すように、金型881をリードフレーム300などから取り外す。これにより、樹脂部71を形成できる。
樹脂部71を形成する際、図65,図66おける下側の金型881の平坦な面は、ダイパッド面112およびワイヤボンディング面212に当接している。そのため、樹脂部71には、ダイパッド面112およびワイヤボンディング面212のいずれとも面一となっている樹脂面713が形成される。一方、同図における上側の金型881が樹脂部71から抜けやすくするべく、同図における上側の金型881は逆テーパ状となっている。そのため、樹脂部71の側面712は、上述のようなテーパ状となっている。
次に、図67に示すように、図66に示した製品を裏返す。次に、リードフレーム300を基台872に載置する。リードフレーム300が基台872に載置された状態では、樹脂部71が基台872に当たっている。
次に、同図に示すように、ダイパッド面112に半導体チップ42を配置する。半導体チップ42は、接合層502を介してダイパッド面112に接合する。次に、同図に示すように、ワイヤ82を、半導体チップ42とワイヤボンディング部21とにボンディングする。同様に、ダイパッド面112にヒートシンク6を配置する。ヒートシンク6は、接合層504を介してダイパッド面112に接合する。
次に、図68、図69に示すように、樹脂部72を形成する。樹脂部72は、図68に示すように、金型882を用いたモールド成型により形成する。同図に示すように、金型882でリードフレーム300を押さえつける。次に、金型882内に樹脂材を注入し、当該樹脂材を硬化させる。当該樹脂材が硬化すると、図69に示すように、金型882をリードフレーム300などから取り外す。これにより、樹脂部72を形成できる。
樹脂部72を形成する際、図68、図69における上側の金型882が樹脂部72から抜けやすくするべく、図68、図69における上側の金型882は逆テーパ状となっている。そのため、樹脂部72の側面722は、上述のようなテーパ状となっている。また、樹脂部72には樹脂面713に接する樹脂面723が形成される。
次に、リードフレーム300を適宜切断することにより、図56〜図62に示した半導体装置101Cが製造される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によると、ダイパッド面111およびダイパッド面112は互いに反対側を向く。半導体チップ41はダイパッド面111に配置され、半導体チップ42はダイパッド面112に配置されている。そのため、半導体チップ41および半導体チップ42は、ダイパッド部11を挟んで反対側に配置されている。よって、XY平面視における半導体チップ41を配置できる位置は、半導体チップ42の配置されている位置に制約されにくい。よって、XY平面視において、半導体チップ41と半導体チップ42とをより近接させることができる。これにより、XY平面視において半導体装置101Cの小型化を図ることができる。
半導体装置101Cにおいては、半導体チップ42は、XY平面視において半導体チップ41に重なる部位を有する。このような構成は、XY平面視において半導体装置101Cを小型化するのに更に適する。
本実施形態においては、半導体チップ41を配置する工程は、半導体チップ42を配置する工程の前に行われる。そのため、図63、図64に示したように、半導体チップ41を配置する際、ダイパッド面112には半導体チップ42が配置されていない。ダイパッド面112に半導体チップ42が配置されていないと、ダイパッド面112を基台871に当てた状態でダイパッド部11を基台871に固定できる。そのため、半導体チップ41をダイパッド部11に配置する際にダイパッド部11に力がかかったとしても、ダイパッド部11の姿勢を崩すことなく維持することができる。このような方法によると、半導体チップ41をダイパッド部11に正確に配置できる。
本実施形態においては、半導体チップ42を配置する工程は、樹脂部71を形成する工程の後に行われる。そのため、図67に示したように、半導体チップ42を配置する際、半導体チップ41は樹脂部71により覆われている。仮に半導体チップ41が樹脂部71に覆われておらず露出していた場合、半導体チップ41を基台872に直接当てることはありえない。しかしながら本実施形態では、半導体チップ42を配置する際、樹脂部71を基台872に当てた状態で、樹脂部71とともにダイパッド部11を基台872に固定できる。そのため、半導体チップ42をダイパッド部11に配置する際にダイパッド部11に力がかかったとしても、ダイパッド部11の姿勢を崩すことなく維持することができる。このような方法によると、半導体チップ42をダイパッド部11に正確に配置できる。
以上より、本実施形態にかかる方法によると、半導体チップ41および半導体チップ42のいずれもが正確に配置された半導体装置101Cを製造することができる。
本実施形態にかかる方法においては、半導体チップ41にワイヤ81をボンディングする。また、樹脂部71を形成する工程においては、ワイヤ81を樹脂部71で覆う。このような構成によると、半導体チップ42を配置する際、ワイヤ81は樹脂部71によって覆われている。仮にワイヤ81が樹脂部71に覆われておらず露出していた場合、ワイヤ81を基台872に直接当てることはありえない。ワイヤ81と半導体チップ41との断線などが生じるおそれがあるからである。しかしながら本実施形態では、半導体チップ42を配置する際、ワイヤ81を基台872に当てずに、樹脂部71を基台872に当てた状態で、樹脂部71とともにダイパッド部11を基台872に固定できる。よって、ワイヤ81を半導体装置101Cが備えていたとしても、上述したのと同様に、半導体チップ42をダイパッド部11に正確に配置できる。
一般的に、樹脂部の形成時に、半導体チップの姿勢が崩れたり、ワイヤが断線したりするなどの不具合が生じることがある。本実施形態においては、半導体チップ42を配置する工程の前に、半導体チップ41を覆う樹脂部71を形成する工程を行い、半導体チップ42を配置する工程の後に、半導体チップ42を覆う樹脂部72を形成する工程を行っている。すなわち、半導体装置101Cにおける半導体チップの全てを一度に封止樹脂部7で覆っていない。そのため、樹脂部71で半導体チップ41を覆う際に上述の不具合が生じても、半導体チップ42を配置する工程を行う前に当該不具合の発生が明らかになる。よって、不具合の発生している製品に半導体チップ42を配置することを回避できる。すなわち、不具合の発生していない製品に半導体チップ42を確実に配置することができる。したがって、無駄になる半導体チップ42が生じることを抑制することができる。
樹脂部の形成時における上述の不具合の生じる可能性は、樹脂部が覆う半導体チップの数が多ければ多いほど大きくなる傾向にある。半導体装置101Cは、ダイパッド面112に配置されたヒートシンク6を備える。ヒートシンク6は、ダイパッド部11における熱を効率よく半導体装置101Cの外部に放出するため、XY平面視におけるサイズが比較的大きくなることが多い。そのため、ダイパッド面112において半導体チップを配置できるスペースは極めて限定されうる。よって、ダイパッド面112に配置可能な半導体チップの数は、ダイパッド面111に配置可能な半導体チップの数に比べ小さい可能性が高い。
そのため、比較的多くの数の半導体チップが配置されるダイパッド面111を覆う樹脂部71を形成する場合の方が、比較的少ない数の半導体チップが配置されるダイパッド面112を覆う樹脂部72を形成する場合に比較して、上述した不具合の生じる可能性が高い。仮に、半導体装置101Cの製造工程におけるほぼ最終段階で上述の不具合が明らかになると、最終段階までに行われた工程の全てが無駄になる。本実施形態においては、不具合の生じる可能性の高い樹脂部71を形成する工程を、不具合の生じる可能性が低い樹脂部72を形成する工程の前に行っている。これにより、上記の不具合が生じたとしても、半導体装置101Cの製造工程におけるより早い段階で、当該不具合が明らかになる。よって、無駄になる工程を削減することができる。これは、半導体装置101Cの製造の効率化を図るのに適する。
本実施形態においては、ワイヤ81およびワイヤ82のいずれもが、ワイヤボンディング部21にボンディングされている。ワイヤ81はワイヤボンディング面211にボンディングされ、ワイヤ82はワイヤボンディング面211とは反対側のワイヤボンディング面212にボンディングされている。このような構成によると、同一面にワイヤ81,82のいずれもをボンディングする必要がない。ワイヤボンディング面211のXY平面視におけるサイズを小型化することができる。
<2C実施形態>
図70〜図75を用いて、本バリエーション発明の2C実施形態について説明する。以下の説明および参照する図では、上述の実施形態と同一もしくは類似の構成については同一の符号を付し、その説明を省略している。
図70は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。図71は、本実施形態にかかる半導体装置の断面図である。
本実施形態は、樹脂部71,72を形成する順番が逆になっている点において、1C実施形態と主に異なる。これにより、半導体装置102Cにおける構造が異なっている。以下具体的に説明する。
半導体装置102Cは、複数の電極1,2,3と、半導体チップ41(第2半導体チップ)と、半導体チップ42(第1半導体チップ)と、半導体チップ43(第3半導体チップ)と、接合層501(第2接合層)と、接合層502(第1接合層)と、接合層503(第3接合層)と、接合層504と、ヒートシンク6と、封止樹脂部7と、ワイヤ81(第2ワイヤ)と、ワイヤ82(第1ワイヤ)と、ワイヤ83,84と、を備える。
半導体装置102Cにおいては、半導体チップ41,42,43、接合層501,502,503,504、ヒートシンク6、および、ワイヤ81,82,83,84の各構成は、半導体装置101Cにおける構成と同様であるから、説明を省略する。
電極1は、ダイパッド部11と、リード12(第1リード)と、を含む。ダイパッド部11は、ダイパッド面111(第2ダイパッド面)およびダイパッド面112(第1ダイパッド面)を有する。本実施形態における電極1の構成は、1C実施形態と同様であるから、説明を省略する。また、本実施形態における電極2,3の各構成も1C実施形態と同様であるから、説明を省略する。
封止樹脂部7は、樹脂部71(第2樹脂部)と、樹脂部72(第1樹脂部)とを含む。本実施形態では、上述の実施形態と異なり、樹脂部71の樹脂面713(第2樹脂面)はダイパッド面112と面一になっていない。一方、樹脂部72の樹脂面723(第1樹脂面)が、ダイパッド面111と面一となっている。樹脂部71,72のその他の点については、1C実施形態とほぼ同様であるから、説明を省略する。
次に、図72〜図75を用いて半導体装置102Cの製造方法について説明する。製造方法の説明にて用いる図では、上述と同一の構成については、同一の符号を付している。
本実施形態においても、図72に示すように、リードフレーム300を用意し、基台873に載置する。本実施形態では、リードフレーム300が基台873に載置された状態では、ダイパッド部11のダイパッド面111が基台873に当たっている。
次に、同図に示すように、ダイパッド面112に半導体チップ42を配置する。半導体チップ42は、接合層502を介してダイパッド面112に接合する。次に、同図に示すように、ワイヤ82を、半導体チップ42とワイヤボンディング部21とにボンディングする。次に、ダイパッド面112にヒートシンク6を配置する。ヒートシンク6は、接合層504を介してダイパッド面112に接合する。
次に、図73に示すように、樹脂部72を形成する。図73に示すように、樹脂部72は、金型883を用いたモールド成型により形成する。
樹脂部72を形成する際、図73における下側の金型883の平坦な面は、ダイパッド面111およびワイヤボンディング面211に当接している。そのため、樹脂部72には、ダイパッド面111およびワイヤボンディング面211のいずれとも面一となっている樹脂面723が形成される。
次に、図74に示すように、図73に示した製品を裏返す。次に、リードフレーム300を基台874に載置する。リードフレーム300が基台874に載置された状態では、樹脂部72が基台874に当たっている。
次に、同図に示すように、1C実施形態と同様に、ダイパッド面111に半導体チップ41,43を配置する。次に、同図に示すように、ワイヤ81を半導体チップ41とワイヤボンディング部21とにボンディングする。ワイヤ83,84も、半導体チップ43等にボンディングする。
次に、図75に示すように、樹脂部71を形成する。図75に示すように、樹脂部71は、金型884を用いたモールド成型により形成する。樹脂部71には、樹脂面723に接する樹脂面713が形成される。
次に、リードフレーム300を適宜切断することにより、図70等に示した半導体装置102Cが製造される。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によると、ダイパッド面111およびダイパッド面112は互いに反対側を向く。半導体チップ41はダイパッド面111に配置され、半導体チップ42はダイパッド面112に配置されている。そのため、半導体チップ41および半導体チップ42は、ダイパッド部11を挟んで反対側に配置されている。よって、1C実施形態で述べたのと同様の理由により、XY平面視において半導体装置102Cの小型化を図ることができる。
半導体装置102Cにおいては、半導体チップ42は、XY平面視において半導体チップ41に重なる部位を有する。このような構成は、XY平面視において半導体装置102Cを小型化するのに更に適する。
本実施形態においては、半導体チップ42を配置する工程は、半導体チップ41を配置する工程の前に行われる。そのため、図72に示したように、半導体チップ42を配置する際、ダイパッド面111には半導体チップ41が配置されていない。このような方法によると、1C実施形態で述べたのと同様の理由により、半導体チップ42をダイパッド部11に正確に配置できる。
本実施形態においては、半導体チップ41を配置する工程は、樹脂部72を形成する工程の後に行われる。そのため、図74に示したように、半導体チップ41を配置する際、半導体チップ42は樹脂部72により覆われている。このような方法によると、1C実施形態で述べたのと同様の理由により、半導体チップ41をダイパッド部11に正確に配置できる。
以上より、本実施形態にかかる方法によると、半導体チップ41および半導体チップ42のいずれもが正確に配置された半導体装置102Cを製造することができる。
本実施形態にかかる方法においては、半導体チップ42にワイヤ82をボンディングする。また、樹脂部72を形成する工程においては、ワイヤ82を樹脂部72で覆う。このようにワイヤ82を半導体装置102Cが備えていたとしても、1C実施形態で述べたのと同様の理由により、半導体チップ41をダイパッド部11に正確に配置できる。
本実施形態においては、半導体チップ41を配置する工程の前に、半導体チップ42を覆う樹脂部72を形成する工程を行い、半導体チップ41を配置する工程の後に、半導体チップ41を覆う樹脂部71を形成する工程を行っている。すなわち、半導体装置102Cにおける半導体チップの全てを一度に封止樹脂部7で覆っていない。そのため、樹脂部72で半導体チップ42を覆う際に上述の不具合が生じても、半導体チップ41を配置する工程を行う前に当該不具合の発生が明らかになる。よって、不具合の発生していない製品に半導体チップ41を確実に配置することができる。したがって、無駄になる半導体チップ41が生じることを抑制することができる。
本実施形態においては、ワイヤ81およびワイヤ82のいずれもが、ワイヤボンディング部21にボンディングされている。ワイヤ81はワイヤボンディング面211にボンディングされ、ワイヤ82はワイヤボンディング面211とは反対側のワイヤボンディング面212にボンディングされている。このような構成によると、同一面にワイヤ82,81をボンディングする必要がない。したがって、XY平面において、ワイヤボンディング部21を小型化することができる。
本バリエーション発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本バリエーション発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、半導体装置101C,102Cはヒートシンク6を備えていなくてもよい。一方、半導体装置101C,102Cがヒートシンク6を備えている場合であっても、上述のタイミングでヒートシンク6をダイパッド部11に配置する必要はない。すなわち、樹脂部72に凹部を設けておき、樹脂部71および樹脂部72のいずれもが形成された後に、樹脂部72に設けられた凹部にヒートシンク6を配置してもよい。上記の実施形態では半導体装置が挿入実装型である例を示したが、半導体装置は表面実装型のものであってもよい。なお、ヒートシンク6と同一の側に配置された半導体チップ41として、パワートランジスタ以外の、たとえば、LSIやディスクリート部品を用いるとよい。
本バリエーション発明のまとめとして、以下に付記として列挙する。
(付記1)
互いに反対側を向く第1ダイパッド面および第2ダイパッド面を有するダイパッド部と、
上記第1ダイパッド面に配置された第1半導体チップと、
上記第2ダイパッド面に配置された第2半導体チップと、
上記第1ダイパッド面および上記第2ダイパッド面を覆う封止樹脂部と、を備え、
上記封止樹脂部は、上記第1半導体チップを覆う第1樹脂部と、上記第2半導体チップを覆う第2樹脂部と、を含み、上記第1樹脂部は、第1樹脂面を有し、上記第2樹脂部は、上記第1樹脂面に接する第2樹脂面を有する、半導体装置。
(付記2)
上記第1半導体チップは、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記第2半導体チップに重なる部位を有する、付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
上記第1半導体チップにボンディングされた第1ワイヤを更に備える、付記1または2に記載の半導体装置。
(付記4)
上記ダイパッド部に配置されたヒートシンクを更に備える、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
上記ヒートシンクは、上記第2ダイパッド面に配置されている、付記4に記載の半導体装置。
(付記6)
上記ヒートシンクは、上記第1ダイパッド面に配置されている、付記4に記載の半導体装置。
(付記7)
上記ヒートシンクが位置する側とは上記ダイパッド部を挟んで反対側にて、上記ダイパッド部に配置された第3半導体チップを更に備え、
上記第3半導体チップは、上記ダイパッド部の厚さ方向視において上記ヒートシンクに重なる部位を有する、付記4ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8)
上記第1樹脂面は、上記第2ダイパッド面と面一である、付記1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
(付記9)
上記ヒートシンクは、上記封止樹脂部に覆われた部位を有する、付記4ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
(付記10)
上記第2半導体チップにボンディングされた第2ワイヤと、
上記第1ワイヤと上記第2ワイヤとのいずれもがボンディングされたワイヤボンディング部と、を更に備える、付記3記載の半導体装置。
(付記11)
上記第1半導体チップおよび上記第1ダイパッド面との間に介在する第1接合層と、
上記第2半導体チップおよび上記第2ダイパッド面との間に介在する第2接合層と、を更に備え、
上記第1接合層および上記第2接合層はいずれも導電性材料よりなる、付記1ないし10のいずれかに記載の半導体装置。
(付記12)
上記第1樹脂部は、上記第1ダイパッド面が向く方向と同一方向を向く第1主面と、上記第1主面につながる第1側面と、を有し、上記第2樹脂部は、上記第2ダイパッド面が向く方向と同一方向を向く第2主面と上記第2主面につながる第2側面と、を有し、
上記第1側面は、上記第1主面と鈍角をなすように上記第1主面に対し傾斜しており、上記第2側面は、上記第2主面と鈍角をなすように上記第2主面に対して傾斜している、付記1ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
(付記13)
上記ダイパッド部につながり且つ上記封止樹脂部から突出する第1リードと、
上記ワイヤボンディング部につながり且つ上記封止樹脂部から突出する第2リードと、を更に備える、付記1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
(付記14)
互いに反対側を向く第1ダイパッド面および第2ダイパッド面を有するダイパッド部を含むリードフレームを用意する工程と、
上記第1ダイパッド面に第1半導体チップを配置する工程と、
上記第1ダイパッド面および上記第1半導体チップを覆う第1樹脂部を形成する工程と、
上記第1樹脂部を形成する工程の後に、上記第2ダイパッド面に第2半導体チップを配置する工程と、
上記第2ダイパッド面および上記第2半導体チップを覆う第2樹脂部を形成する工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
(付記15)
上記第2半導体チップを配置する工程においては、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記第2半導体チップを上記第1半導体チップと重なる位置に配置する、付記14に記載の半導体装置の製造方法。
(付記16)
上記第1樹脂部を形成する工程の前に、上記第1半導体チップに第1ワイヤをボンディングする工程を更に備え、
上記第1樹脂部を形成する工程においては、上記第1ワイヤを上記第1樹脂部で覆う、付記14または15に記載の半導体装置の製造方法。
(付記17)
上記ダイパッド部にヒートシンクを配置する工程を更に備える、付記14ないし16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記18)
上記ヒートシンクを配置する工程は、上記第1樹脂部を形成する工程の後に行い、上記ヒートシンクを配置する工程においては、上記ヒートシンクを上記第2ダイパッド面に配置する、付記17に記載の半導体装置の製造方法。
(付記19)
上記ヒートシンクを配置する工程は、上記第1樹脂部を形成する工程の前に行い、上記ヒートシンクを配置する工程においては、上記ヒートシンクを上記第1ダイパッド面に配置する、付記17に記載の半導体装置の製造方法。
(付記20)
上記ダイパッド部に第3半導体チップを配置する工程を更に備え、
上記ヒートシンクを配置する工程においては、上記ヒートシンクを、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記第3半導体チップと重なる位置に配置する、付記17ないし19のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記21)
上記第1ワイヤをワイヤボンディング部にボンディングする工程と、
上記第2樹脂部を形成する工程の前に、上記第2半導体チップおよび上記ワイヤボンディング部に第2ワイヤをボンディングする工程と、を更に備える、付記16に記載の半導体装置の製造方法。
(付記22)
上記第1半導体チップを配置する工程においては、導電性材料よりなる第1接合層を介して上記第1半導体チップを上記第1ダイパッド面に接合し、上記第2半導体チップを配置する工程においては、導電性材料よりなる第2接合層を介して上記第2半導体チップを上記第2ダイパッド面に接合する、付記14ないし21のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
<1D実施形態>
図76〜図94を用いて、本発明のバリエーションにかかる発明の1D実施形態について説明する。
図76〜図94は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法、および本実施形態に係る半導体装置を示している。これらの図を参照しつつ、以下に本実施形態に係る半導体装置の製造方法および半導体装置について説明する。
まず、図76〜図78に示すように、リードフレーム210を用意する。リードフレーム210は、本バリエーション発明でいう第1リードフレームに相当する。リードフレーム210は、フレーム211、複数の主アイランド231、補助アイランド242、複数の主リード251,253、複数の補助リード262,264、および複数の支持リード271を有している。フレーム211は、本バリエーション発明でいう第1フレームに相当し、主アイランド231は、本バリエーション発明でいう第1主アイランドに相当し、補助アイランド242は、本バリエーション発明でいう第2補助アイランドに相当し、主リード251,253は、本バリエーション発明でいう第1主リードに相当し、補助リード262,264は、本バリエーション発明でいう第2補助リードに相当し、支持リード271は、本バリエーション発明でいう第1支持リードに相当する。リードフレーム210は、たとえばCuあるいはCu合金などの金属からなるプレートに対して、打ち抜き加工と折り曲げ加工とを一括して施すことによって形成される。
フレーム211は、リードフレーム210の各要素を一体的に接続するためのものであり、本実施形態においては、矩形環状である。主アイランド231は、後述する制御素子310を搭載するための部位であり、たとえば矩形状とされている。補助アイランド242は、後述するドライバ素子420を搭載するための部位であり、たとえば矩形状とされている。図77および図78に示すように、主アイランド231および補助アイランド242は、z方向においてフレーム211に対してシフトした位置にある。なお、図76においてハッチングされた部位は、フレーム211に対してz方向においてシフトした位置にあるものを示している。図76に示すように主アイランド231と補助アイランド242とは、x方向およびy方向のいずれにおいても互いに離間している。
複数の主リード251は、フレーム211から主アイランド231の近傍に向かってy方向に延びる帯状部位である。複数の主リード253は、フレーム211から主アイランド231の近傍に向かってx方向に延びており、その先端がy方向を向くように屈曲した帯状部位である。複数の補助リード262は、フレーム211から補助アイランド242近傍に向かってy方向に延び、さらにその一部は先端がx方向に向かう帯状部位である。複数の補助リード264は、フレーム211から補助アイランド242近傍に向かってx方向に延びており、その先端がy方向を向くように屈曲した帯状部位である。各支持リード271は、フレーム211と主アイランド231とを連結している。各支持リード271は、x方向寸法が部分的に大となった部位を有している。
主リード253の先端部分、補助リード264の先端部分、および支持リード271のうちx方向寸法が部分的に大となった部分には、ハンダ280が塗布されている。ハンダ280は、リードフレーム210と後述するリードフレーム220とを接合するために用いるものである。ハンダ280の塗布は、リードフレーム210,220の接合工程の前であれば、いずれのタイミングで行ってもよい。
次に、図79〜図81に示すように、リードフレーム220を用意する。リードフレーム220は、本バリエーション発明でいう第2リードフレームに相当する。リードフレーム220は、フレーム221、主アイランド232、補助アイランド241、複数の主リード252,254、複数の補助リード261,263、および支持リード272を有している。フレーム221は、本バリエーション発明でいう第2フレームに相当し、主アイランド232は、本バリエーション発明でいう第2主アイランドに相当し、補助アイランド241は、本バリエーション発明でいう第1補助アイランドに相当し、主リード252,254は、本バリエーション発明でいう第2主リードに相当し、補助リード261,263は、本バリエーション発明でいう第1補助リードに相当する。リードフレーム220は、たとえばCuあるいはCu合金などの金属からなるプレートに対して、打ち抜き加工と折り曲げ加工とを一括して施すことによって形成される。
フレーム221は、リードフレーム220の各要素を一体的に接続するためのものであり、本実施形態においては、矩形環状である。主アイランド232は、後述する制御素子320を搭載するための部位であり、たとえば矩形状とされており、3つの制御素子320を搭載可能なサイズとされている。補助アイランド241は、後述するドライバ素子410を搭載するための部位であり、たとえば矩形状とされている。図80および図81に示すように、主アイランド232および補助アイランド241は、z方向においてフレーム221に対してシフトした位置にある。なお、図79においてハッチングされた部位は、フレーム221に対してz方向においてシフトした位置にあるものを示している。図79に示すように主アイランド232と補助アイランド241とは、x方向およびy方向のいずれにおいても互いに離間している。
複数の主リード252は、フレーム221から主アイランド232の近傍に向かってy方向に延びる部分と、それに続いてx方向に延びる部分と、それに続いて再びy方向に延びる部分とを有する屈曲帯状部位である。図中右方にある2つの主リード252は、先端寄りのy方向に延びる部分と中間のx方向に延びる部分とが、主アイランド232および補助アイランド241と同様にフレーム221に対してz方向においてシフトしている。複数の主リード254は、フレーム221から主アイランド232の近傍に向かってx方向に延びており、その先端がy方向を向くように屈曲した帯状部位である。複数の補助リード261は、フレーム221から補助アイランド241近傍に向かってy方向に延び、さらにその一部は先端がx方向に向かう帯状部位である。複数の補助リード263は、フレーム221から補助アイランド241近傍に向かってx方向に延びており、その先端寄り部分がy方向を向くように屈曲した帯状部位である。支持リード272は、フレーム221と主アイランド232とを連結している。
次いで、図82〜図84に示すように、リードフレーム210の3つの主アイランド231に、放熱板510を接合する。放熱板510は、本バリエーション発明でいう第1放熱板に相当し、たとえばCuからなる。本実施形態においては、放熱板510は、その厚さがリードフレーム210よりも厚く、平面視寸法が3つの主アイランド231を合計した大きさよりも顕著に大である矩形状とされている。放熱板510と主アイランド231との接合は、絶縁接合材511を用いて行う。絶縁接合材511は、たとえばポリイミド樹脂からなる基材を備える接着シートである。
次いで、図85〜図87に示すように、リードフレーム220の主アイランド232に、放熱板520を接合する。放熱板520は、本バリエーション発明でいう第2放熱板に相当し、たとえばCuからなる。本実施形態においては、放熱板520は、その厚さがリードフレーム220よりも厚く、平面視寸法が主アイランド232よりも顕著に大である矩形状とされている。放熱板520と主アイランド232との接合は、絶縁接合材521を用いて行う。絶縁接合材521は、たとえばポリイミド樹脂からなる基材を備える接着シートである。
次いで、図88に示すように、リードフレーム210に、3つの制御素子310とドライバ素子420とを搭載する。制御素子310は、たとえばパワーMOSFETあるいはIGBTである。ドライバ素子420は、後述する制御素子320を駆動制御するためのものである。各制御素子310は、各主アイランド231に搭載する。ドライバ素子420は、補助アイランド242に搭載する。制御素子310およびドライバ素子420の搭載は、たとえば絶縁性樹脂に熱伝導率を高めるためのAg粒子が混入された絶縁性ペーストを用いて行う。なお、制御素子310やドライバ素子420の仕様に応じて、導電性ペーストを用いて搭載してもよい。次いで、各制御素子310と主リード251とをワイヤ711によって接続し、各制御素子310と主リード253とをワイヤ712によって接続する。また、ドライバ素子420と補助リード262とをワイヤ741によって接続し、ドライバ素子420と補助リード264とをワイヤ742によって接続する。
次いで、図89に示すように、リードフレーム220に、3つの制御素子320とドライバ素子410とを搭載する。制御素子320は、たとえばパワーMOSFETあるいはIGBTである。ドライバ素子410は、制御素子310を駆動制御するためのものである。3つの制御素子320は、主アイランド232に搭載する。ドライバ素子410は、補助アイランド241に搭載する。制御素子320およびドライバ素子410の搭載は、たとえば絶縁性樹脂に熱伝導率を高めるためのAg粒子が混入された絶縁性ペーストを用いて行う。なお、制御素子320やドライバ素子410の仕様に応じて、導電性ペーストを用いて搭載してもよい。次いで、各制御素子320と主リード252とをワイヤ721によって接続し、各制御素子320と主リード254とをワイヤ722によって接続する。また、ドライバ素子410と補助リード261とをワイヤ731によって接続し、ドライバ素子410と補助リード263とをワイヤ732によって接続する。
次いで、図90に示すように、リードフレーム210とリードフレーム220とを接合する。この接合においては、リードフレーム210とリードフレーム220とのうち同図において現れている側どうしを対面させた状態でたとえばリフロー炉に挿入する。これにより、主リード253に塗布されたハンダ280によって主リード253と補助リード263とが接合される。また、補助リード264に塗布されたハンダ280によって補助リード264と主リード254とが接合される。また、支持リード271に塗布されたハンダ280によって支持リード271と主リード252とが接合される。この結果、図91に示すように、リードフレーム210とリードフレーム220との接合が完了する。同図においては、理解の便宜上、リードフレーム220にハッチングを付している。
図91に示すように、リードフレーム210とリードフレーム220とを接合すると、主アイランド231に搭載された複数の制御素子310と主アイランド232に搭載された複数の制御素子320とがx方向において隣り合う位置関係となる。また、補助アイランド241に搭載されたドライバ素子410と補助アイランド242に搭載されたドライバ素子420とがx方向において隣り合っている。また、ドライバ素子410は複数の制御素子310に対してy方向において隣り合っており、ドライバ素子420は複数の制御素子320に対してy方向において隣り合っている。
制御素子310とドライバ素子410とは、ワイヤ712、主リード253、ハンダ280、補助リード263、およびワイヤ732を介して導通している。制御素子320とドライバ素子420とは、ワイヤ722、主リード254、ハンダ280、補助リード264、およびワイヤ742を介して導通している。また、制御素子320は、ワイヤ721、主リード252、およびハンダ280を介して支持リード271に導通している。特に、3つの主リード252のうち図中上方(左方)にある2つの主リード252は、支持リード271に対してz方向にシフトした部分を有することにより、それぞれとは導通しない支持リード271を跨ぐ格好となっている。放熱板510,520は、平面視において、複数の制御素子310と複数の制御素子320とに重なるサイズおよび配置となっている。
次いで、図91において仮想線で示すように、たとえば金型成型によって封止樹脂600を形成する。封止樹脂600は、たとえばエポキシ樹脂材料を用いて形成する。そして、フレーム211およびフレーム221を取り除くようにリードフレーム210およびリードフレーム220を切断することにより、図92〜図94に示す半導体装置101Dが得られる。
半導体装置101Dにおいては、前述した製造方法においてフレーム211,221を取り除いた結果残存した主アイランド231,232、補助アイランド241,242、主リード251,252,253,254、補助リード261,262,263,264、支持リード271,272によって、導通支持体200が構成されている。導通支持体200は、制御素子310,320およびドライバ素子410,420を支持するとともに、半導体装置101Dが実装されるたとえば回路基板(図示略)と制御素子310,320およびドライバ素子410,420とを導通させる役割を果たす。
図93に示すように、制御素子310とこれを駆動制御するドライバ素子410とは、z方向において互いに反対側に配置されている。この位置関係は、制御素子320とドライバ素子420との位置関係についても同様である。また、図94に示すように、制御素子310と制御素子320とは、z方向において互いに反対側に配置されている。そして、放熱板510と放熱板520とは、z方向において互いに反対側に封止樹脂600から露出している。
次に、半導体装置101Dおよびその製造方法の作用について説明する。
本実施形態によれば、放熱板510と放熱板520とは、z方向において互いに反対側に封止樹脂600から露出しているため、互いに干渉しあわない。このため、放熱板510と放熱板520とが平面視において互いに重なり合う程度のサイズであるにも関わらず、半導体装置101Dの平面視サイズが不当に大きくなってしまうことを回避することができる。また、放熱板510,520を大型化することにより、半導体装置101Dの放熱性能を高めることができる。
たとえば制御素子310とドライバ素子410とは、3次元的に離間された配置となっており、互いを導通させる導通経路は比較的複雑な形状となっている。しかしながら、その経路は、ワイヤ712,732だけでなく、主リード253および補助リード263によっても構成されている。また、主リード253と補助リード263は、z方向において異なる位置に配置された制御素子310とドライバ素子410とを導通させる導通経路のうちz方向において連絡する部分も構成している。したがって、3次元的に比較的複雑な導通経路によって制御素子310とドライバ素子410とを導通させつつ、この導通経路をたとえばワイヤのみによって構成した場合と比較して低抵抗化を図ることができる。
一部の主リード252が一部の支持リード271を跨ぐ構成とすることにより、制御素子320と主リード252あるいは支持リード271のうち封止樹脂600から露出する部分との間の導通経路の低抵抗化を図ることができる。この導通経路を、たとえばワイヤのみによって構成した場合、抵抗値の増大、あるいは複数のワイヤどうしの干渉が懸念されるが、半導体装置101Dによれば、そのような不具合を回避することができる。
ハンダ280によってリードフレーム210とリードフレーム220とを接合することにより、封止樹脂600を形成する際には、リードフレーム210とリードフレーム220とが一体の構造物となっている。このため、リードフレーム210およびリードフレーム220の各部を過度に支持することなく、封止樹脂600を形成するための金型成型を適切に行うことができる。
本バリエーション発明に係る半導体装置および半導体装置の製造方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本バリエーション発明に係る半導体装置および半導体装置の製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
本バリエーション発明のまとめとして、以下に付記として列挙する。
(付記1)
入力電流または入力電圧を制御することにより出力電流または出力電圧を生成する複数の制御素子と、
上記制御素子を駆動制御する複数のドライバ素子と、
上記複数の制御素子および上記複数のドライバ素子を支持し、かつこれらと導通する部分を有する導通支持体と、
上記複数の制御素子および上記複数のドライバ素子と上記導通支持体の一部と、を覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、
上記複数の制御素子は、1以上の第1制御素子と1以上の第2制御素子とを含み、
上記複数のドライバ素子は、上記第1制御素子を駆動制御する第1ドライバ素子と上記第2制御素子を駆動制御する第2ドライバ素子とを含み、
上記封止樹脂から第1方向において互いに反対側に露出した部分を有する第1および第2放熱板を備えており、
上記導通支持体は、上記第1放熱板に接合されており、かつ上記第1制御素子が接合された第1主アイランドと、上記第2放熱板に接合されており、かつ上記第2制御素子が接合された第2主アイランドと、を有することを特徴とする、半導体装置。
(付記2)
上記第1および第2放熱板は、上記第1方向視において互いに重なっている、付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
上記第1主アイランドと上記第1放熱板とは、絶縁接合材を介して接合されている、付記1または2に記載の半導体装置。
(付記4)
上記第2主アイランドと上記第2放熱板とは、絶縁接合材を介して接合されている、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
上記第1および第2制御素子は、上記第1方向に対して直角である第2方向において離間配置されている、付記1ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6)
上記第1および第2ドライバ素子は、上記第2方向において離間配置されており、かつ上記第1および第2方向のいずれに対しても直角である第3方向において、上記第1および第2制御素子に対して離間配置されている、付記5に記載の半導体装置。
(付記7)
上記第1方向において、上記第1ドライバ素子は上記第2放熱板寄りに配置されており、上記第2ドライバ素子は上記第1放熱板寄りに配置されている、付記6に記載の半導体装置。
(付記8)
上記導通支持体は、上記第1ドライバ素子が接合された第1補助アイランドと、上記第2ドライバ素子が接合された第2補助アイランドと、を有している、付記7に記載の半導体装置。
(付記9)
上記導通支持体は、上記第1制御素子にワイヤ接合された複数の第1主リード、上記第2制御素子にワイヤ接合された複数の第2主リード、上記第1ドライバ素子にワイヤ接合された複数の第1補助リード、上記第2ドライバ素子にワイヤ接合された複数の第2補助リード、を有する、付記1ないし8のいずれかに記載の半導体装置。
(付記10)
上記複数の第1主リードのいずれかと上記複数の上記第1補助リードのいずれかとは、上記第1方向における上記第1主アイランドおよび上記第1補助アイランドの間において互いに接合されている、付記9に記載の半導体装置。
(付記11)
上記第1主リードと上記第1補助リードとは、ハンダによって接合されている、付記10に記載の半導体装置。
(付記12)
上記複数の第2主リードのいずれかと上記複数の上記第2補助リードのいずれかとは、上記第1方向における上記第2主アイランドおよび第2補助アイランドの間において互いに接合されている、付記9ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
(付記13)
上記第2主リードと上記第2補助リードとは、ハンダによって接合されている、付記12に記載の半導体装置。
(付記14)
上記導通支持体は、上記第1主アイランドにつながる第1支持リードを有しており、
上記第1支持リードと上記複数の第2主リードのいずれかとは、上記第1方向における上記第1および第2主アイランドの間において互いに接合されている、付記9ないし13のいずれかに記載の半導体装置。
(付記15)
上記第1支持リードと上記第2主リードとは、ハンダによって接合されている、付記14に記載の半導体装置。
(付記16)
第1主アイランド、第2補助アイランド、複数の第1主リード、複数の第2補助リード、およびこれらを支持する第1フレームを有するとともに、上記第1フレームに対して上記第1主アイランドおよび上記第2補助アイランドが厚さ方向において同じ側にずれた位置に配置された第1リードフレームと、第2主アイランド、第1補助アイランド、複数の第2主リード、複数の第1補助リード、およびこれらを支持する第2フレームを有するとともに、上記第2フレームに対して上記第2主アイランドおよび上記第1補助アイランドが厚さ方向において同じ側にずれた位置に配置された第2リードフレームと、を用意する工程と、
上記第1主アイランドに第1制御素子を搭載し、上記第2補助アイランドに第2ドライバ素子を搭載する工程と、
上記第2主アイランドに上記第2ドライバ素子によって駆動制御される第2制御素子を搭載し、上記第1補助アイランドに上記第1制御素子を駆動制御する第1ドライバ素子を搭載する工程と、
上記第1制御素子と上記複数の第1主リードのいずれかとをワイヤ接合する工程と、
上記第2制御素子と上記複数の第2主リードのいずれかとをワイヤ接合する工程と、
上記第1および第2リードフレームを、互いの厚さ方向を第1方向に一致させ、かつ上記第1主アイランドおよび上記第2補助アイランドと上記第2主アイランドおよび上記第1補助アイランドとが上記第1方向において互いに反対側に位置する姿勢で、互いに接合する工程と、
上記第1および第2制御素子、上記第1および第2ドライバ素子、上記第1および第2リードフレームの一部ずつ、を覆う封止樹脂を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
(付記17)
上記第1および第2リードフレームを接合する工程の前に、上記第1主アイランドに第1放熱板を接合する工程と、上記第2主アイランドに第2放熱板を接合する工程と、を備えており、
上記封止樹脂を形成する工程においては、上記第1および第2放熱板の一部ずつを上記封止樹脂から露出させる、付記16に記載の半導体装置の製造方法。
(付記18)
上記第1および第2リードフレームを接合する工程においては、上記第1および第2主アイランドは、上記第1方向に対して直角である第2方向において離間配置されている、付記16または17に記載の半導体装置の製造方法。
(付記19)
上記第1および第2リードフレームを接合する工程においては、上記第1および第2補助アイランドは、上記第2方向において離間配置されており、かつ上記第1および第2方向のいずれに対しても直角である第3方向において、上記第1および第2主アイランドに対して離間配置されている、付記18に記載の半導体装置の製造方法。
(付記20)
上記第1および第2リードフレームを接合する工程においては、上記複数の第1主リードのいずれかと上記複数の上記第1補助リードのいずれかとを、上記第1方向における上記第1主アイランドと上記第1補助アイランドとの間において互いにハンダ接合する、付記16ないし19のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記21)
上記第1および第2リードフレームを接合する工程においては、上記複数の第2主リードのいずれかと上記複数の上記第2補助リードのいずれかとを、上記第1方向における上記第2主アイランドと上記第2補助アイランドとの間において互いにハンダ接合する、付記16ないし20のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記22)
上記第1リードフレームは、上記第1主アイランドにつながる第1支持リードを有しており、
上記第1および第2リードフレームを接合する工程においては、上記第1支持リードと上記複数の第2主リードのいずれかとを、上記第1方向における上記第1および第2主アイランドの間において互いにハンダ接合する、付記16ないし21のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
<1E実施形態>
図96〜図100は、本発明のバリエーションにかかる発明の1E実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置101Eは、封止樹脂10と、リード25,26,27,28と、半導体素子35,36,37と、ICチップ38と、固定部材45,46,47,48と、4本のワイヤ50と、スペーサ6A,6Bと、金属部材70とを備えている。半導体装置101Eは、たとえば電力の制御を行うパワーモジュールであり、電子機器に組み込まれて使用される。以降の説明で使用するx,y,z方向は互いに直交する方向である。z方向は、後述するダイパッド255,265,285の厚み方向となっている。また、z方向における図98中上側を表側とし、図98中下側を裏側とする。
封止樹脂10は、y方向に長く延びるように形成されている。封止樹脂10は、半導体素子35,36,37、ICチップ38および4本のワイヤ50を完全に覆い保護している。封止樹脂10は、リード25,26,27の一部をx方向における図97中左方から露出させるようにリード25,26,27を覆い、リード28の一部をx方向における図97中右方から露出させるようにリード28を覆っている。封止樹脂10は、スペーサ6A,6Bの裏面を露出させるようにスペーサ6A,6Bの側面を覆っている。封止樹脂10は、金属部材70の裏面70aを裏面10aから露出させるように、金属部材70を覆っている。封止樹脂10は、たとえば黒色のエポキシ樹脂であり、内部構造を外部から見ることはできないが、図97では、説明のために、封止樹脂10の内部構造を示している。
リード25,26,27,28は、たとえば銅製であり、互いに離間している。これらのリード25,26,27,28は、たとえば厚さ0.2mm程度の銅板を精密プレスによる打ち抜きやエッチングによって所望パターンに形成することによって製造することができる。
リード25は、図97および図98に示すように、ダイパッド255および端子256を備えている。ダイパッド255は、z方向視矩形の板状に形成されており、封止樹脂10内に配置されている。ダイパッド255の表面には半導体素子35が設置されている。図97に示すように、半導体素子35は、z方向視においてダイパッド255の中央に設置されている。半導体素子35は固定部材45によりダイパッド255に固定されている。端子256は、封止樹脂10のx方向における図97中左方に突出しており、外部の配線パターンと接続するのに用いられる。本実施形態では、端子256の先端部は封止樹脂10の裏面10aよりもz方向における図98中下方に位置している。
リード26は、図97に示すように、ダイパッド265および端子266を備えている。ダイパッド265は、z方向視において長矩形の板状に形成されており、図97に示すように、ダイパッド255からy方向に離間するように封止樹脂10内に配置されている。ダイパッド265はy方向に長く延びるように形成されており、ダイパッド265の表面には半導体素子36,37がy方向に一定間隔を隔てて離間するように設置されている。半導体素子36は固定部材46によりダイパッド265に固定されており、半導体素子37は固定部材47によりダイパッド265に固定されている。端子266は、封止樹脂10のx方向における図97中左方に突出しており、外部の配線パターンと接続するのに用いられる。本実施形態では、端子266の先端部は封止樹脂10の裏面10aよりもz方向における図98中下方に位置している。
図98に示すように、封止樹脂10は、ダイパッド255,265の裏面を露出させるようにダイパッド255,265を覆っている。
リード27は、図97に示すように、ワイヤボンディングパッド275および端子276を備えている。ワイヤボンディングパッド275は、図98に示すように、ダイパッド255よりもz方向図中上方に位置している。このワイヤボンディングパッド275にはワイヤ50が接続されている。ワイヤボンディングパッド275に接続されているワイヤ50の別の端は、半導体素子37に接続されている。端子276は、封止樹脂10のx方向における図97中左方に突出しており、外部の配線パターンと接続するのに用いられる。本実施形態では、端子276の先端部は封止樹脂10の裏面10aよりもz方向における図98中下方に位置している。
リード28は、図97に示すように、ICチップ用ダイパッド285および3本の端子286を備えている。ICチップ用ダイパッド285は、図98に示すように、ダイパッド255よりもz方向図中上方に位置しており、その表面にはICチップ38が設置されている。ICチップ38は固定部材48によりICチップ用ダイパッド285に固定されている。3本の端子286は、それぞれ封止樹脂10のx方向における図97中右方に突出しており、外部の配線パターンと接続するのに用いられる。図97に示すように、3本の端子286はICチップ用ダイパッド285から延び出ている。本実施形態では、端子286の先端部は封止樹脂10の裏面10aよりもz方向における図98中下方に位置している。
半導体素子35,36,37は、たとえばIGBTやFWダイオードといったパワーチップである。半導体素子35,36は、z方向における表面と裏面にそれぞれ電極が設けられている。半導体素子37はz方向における表面に1対の電極が設けられている。固定部材45,46,47は、たとえば銀ペーストを硬化させたものである。半導体素子35の裏面に設けられた電極は固定部材45を介してダイパッド255と導通している。半導体素子36の裏面に設けられた電極は固定部材46を介してダイパッド265と導通している。なお、半導体素子37の裏面には電極が設けられておらず、半導体素子37はダイパッド265とは導通していない。
ICチップ38は、たとえばロジックチップであり、半導体素子35,36,37を制御する。ICチップ38の表面側には3つの電極が設けられており、これらの電極はワイヤ50を介して半導体素子35,36,37の表面に設けられた電極と接続されている。また、ICチップ38の裏面側にも図示しない電極が設けられている。固定部材48は、たとえば銀ペーストを硬化させたものである。ICチップ38の裏面に設けられた電極は固定部材48を介してICチップ用ダイパッド285と導通している。
スペーサ6A,6Bは、それぞれ板部材610および多数の接着部材620を備えている。板部材610には、z方向視円形の多数の貫通孔611が形成されている。各接着部材620は各貫通孔611を充填している。このため、x方向視において、板部材610と接着部材620とは重なっている。また、各接着部材620の形状は各貫通孔611と同一であり、z方向視円形である。
板部材610は、封止樹脂10よりも硬く、かつ、熱伝導率が高い材質からなる。具体的には、板部材610は、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの絶縁性セラミック製であり、z方向における厚さが0.2〜2mmとなっている。各貫通孔611の直径は0.2mm程度である。接着部材620はたとえばエポキシ樹脂である。
スペーサ6Aは、表面がダイパッド255の裏面に接するように配置されている。具体的には、スペーサ6Aの板部材610の表面はダイパッド255の裏面に当接し、接着部材620の表面はダイパッド255の裏面に接着している。図99にはスペーサ6Aの拡大図を示している。なお、図99には説明のために半導体素子35の輪郭を二点鎖線で示し、ダイパッド255の輪郭を一点鎖線で示している。図97および図99に示すように、スペーサ6Aは、z方向視においてダイパッド255よりもわずかに大きな矩形状となっており、z方向視においてダイパッド255の全体と重なるように配置されている。スペーサ6Aにおける貫通孔611および接着部材620は、z方向視において半導体素子35と重ならないように、半導体素子35を囲む矩形枠に沿うように配置されている。
スペーサ6Bは、表面がダイパッド265の裏面に接するように配置されている。具体的には、スペーサ6Bの板部材610の表面はダイパッド265の裏面に当接し、接着部材620の表面はダイパッド265の裏面に接着している。図100にはスペーサ6Bの拡大図を示している。なお、図100には説明のために半導体素子36,37の輪郭を二点鎖線で示し、ダイパッド265の輪郭を一点鎖線で示している。図97および図100に示すように、スペーサ6Bは、z方向視においてダイパッド265よりもわずかに大きな矩形状となっており、z方向視においてダイパッド265の全体と重なるように配置されている。スペーサ6Bにおける貫通孔611および接着部材620は、z方向視において半導体素子36,37と重ならないように、半導体素子36,37を囲む矩形枠に沿うように配置されている。
金属部材70は、半導体装置101Eの放熱性能を向上させるために設けられており、たとえばz方向視矩形状のアルミニウム製の板である。図97に示すように、z方向視において、スペーサ6A,6Bよりも大きく、かつ、スペーサ6A,6Bと重なる位置に設置されている。本実施形態では、金属部材70のx方向における長さはスペーサ6A,6Bのx方向における長さよりも長く、金属部材70のy方向における長さはスペーサ6A,6Bのy方向における長さよりも長くなっている。さらに、図98に示すように、金属部材70の表面は、スペーサ6A,6Bの裏面と接している。具体的には、板部材610の裏面が金属部材70の表面に当接し、接着部材620の裏面が金属部材70の表面に接着している。金属部材70の裏面70aは、封止樹脂10の裏面10aとz方向において同じ位置にある。金属部材70はスペーサ6A,6Bよりも厚く形成されているのが望ましい。具体的には、金属部材70の厚さは0.1mmである。
次に、半導体装置101Eの製造方法の一例について、図101〜図107を参照しつつ以下に説明する。
半導体装置101Eの製造では、まず、銅板からリード25,26,27,28を形成する工程を行う。この工程は、精密プレスによる打ち抜きやエッチングによって所望パターンに形成することによって行われる。この工程により、図101に示すように、ダイパッド255,265、ワイヤボンディングパッド275、ICチップ用ダイパッド285および端子256,266,276,286が形成される。なお、以降の工程を円滑に行うために、この時点では端子256,266,276,286は図96に示す屈曲した状態とはなっていない。端子256,266,276,286を折り曲げる工程は、半導体装置101Eを基板に組み込む前に行えばよい。
次に、ダイパッド255の表面に半導体素子35を設置する工程を行う。この工程は、図102に示すように、ダイパッド255の表面に銀ペースト45Aを塗布し、その上に半導体素子35を載せることにより行われる。銀ペースト45Aが硬化したものが固定部材45となる。本実施形態では、ダイパッド255および端子256は同一のリード25の一部である。上述したように半導体素子35の電極の一つは裏面に設けられている。この工程により、半導体素子35はダイパッド255および固定部材45を介して端子256と導通する。
次に、ダイパッド265の表面に半導体素子36,37を設置する工程を行う。この工程は、ダイパッド265の表面に銀ペーストを塗布し、その上に半導体素子36,37を載せることにより行われる。ダイパッド265の表面に塗布された銀ペーストが硬化したものが固定部材46,47となる。なお、図97に示す例では、固定部材46,47は分離しているが、固定部材46,47が一体となっていても構わない。本実施形態では、ダイパッド265および端子266は同一のリード26の一部である。上述したように、半導体素子36の電極の一つは裏面に設けられている。この工程により、半導体素子36はダイパッド265および固定部材42を介して端子266と導通する。
次に、ICチップ用ダイパッド285の表面にICチップ38を設置する工程を行う。この工程は、ICチップ用ダイパッド285の表面に銀ペーストを塗布し、その上にICチップ38を載せることにより行われる。ICチップ用ダイパッド285の表面に塗布された銀ペーストが硬化したものが固定部材48となる。
なお、半導体素子35,36,37を設置する工程およびICチップ38を設置する工程は、上記のように順次に行う必要はなく、同時に行っても構わない。
次に、ワイヤ50を形成する工程を行う。この工程は、たとえば市販のワイヤボンディングツールを用いて行うことができる。図103にはワイヤ50を形成した後の状態を示している。図103に示すように、半導体素子37の表面に設けられた電極とワイヤボンディングパッド275との間にワイヤ50が形成される。本実施形態では、ワイヤボンディングパッド275および端子276は同一のリード27の一部である。この工程により、半導体素子37はワイヤ50およびワイヤボンディングパッド275を介して端子276と導通する。また、この工程により、半導体素子35,36,37はワイヤ50を介してICチップ38と導通する。
次に、スペーサ6A,6Bを製造する工程を行う。図104にはスペーサ6Aの製造過程を簡略に示している。図104に示すように、スペーサ6Aを製造するには、板部材610に貫通孔611を形成する工程を行う。さらに、貫通孔611にエポキシ樹脂62Aを設置する工程を行う。この工程は、たとえば、液状化させたエポキシ樹脂62Aを貫通孔611に流し込むことによって行われる。さらに、エポキシ樹脂62Aを半硬化させる。具体的には、1〜2時間ほど80℃で加熱することにより、エポキシ樹脂62Aは貫通孔611内に留まる程度に半硬化する。その後、スペーサ6Aの表裏面を研磨して、エポキシ樹脂62Aの貫通孔611からはみ出す部分を除去する工程を行う。半硬化したエポキシ樹脂62Aの不要部分を除去することで接着部材620が形成され、スペーサ6Aが製造される。スペーサ6Bを製造する工程は、スペーサ6Aを製造する工程とほぼ同様に行うことができるため、説明を省略する。
次に、スペーサ6A,6Bを金属部材70に設置する工程を行う。図105には金属部材70にスペーサ6A,6Bを設置した状態を示している。この工程では、接着部材620が金属部材70の表面に接する。
次に、スペーサ6Aをダイパッド255に、スペーサ6Bをダイパッド265に取り付ける工程を行う。この工程では、たとえば、金属部材70ごとスペーサ6A,6Bをダイパッド255,265に押し当てる。図106に示すように、z方向に圧力を加えることで、スペーサ6Aの接着部材620はダイパッド255の裏面に接し、スペーサ6Bの接着部材620はダイパッド265の裏面に接する。その後、8時間ほど160℃で加熱することにより、接着部材620は完全に硬化する。この工程により、ダイパッド255,265の裏面に、接着部材620を介して板部材610は固定される。同時に、金属部材70の表面に、接着部材620を介して板部材610の裏面が固定される。
次に、封止樹脂10を形成する工程を行う。この工程は、たとえばトランスファーモールド法により行われる。図107には、封止樹脂10を形成するための金型150にリード25,26,27,28を設置した状態を示している。金型150に液化したエポキシ樹脂を流し込んで硬化させることで封止樹脂10は形成される。図107に示すように、金属部材70の裏面70aは金型150の内面に接している。このため、金型150を用いて形成される封止樹脂10の裏面10aと金属部材70の裏面70aとは面一となる。
次に、半導体装置101Eの作用について説明を行う。
半導体装置101Eでは、半導体素子35はリード25,28と導通し、リード26,27とは導通しないように構成されている。半導体素子36はリード26,28と導通し、リード25,27とは導通しないように構成されている。半導体素子37はリード27,28と導通し、リード25,26とは導通しないように構成されている。リード25,26が意図せず導通してしまった場合には、半導体素子35,36が正常に機能しなくなる。上記の構成では、z方向視においてダイパッド255,265と重なるように金属部材70が設けられているため、金属部材70を通じてリード25,26が導通する懸念がある。本実施形態では、ダイパッド255,265と金属部材70との間にスペーサ6A,6Bを設けることでリード25,26が導通するのを防いでいる。
半導体装置101Eにおけるスペーサ6A,6Bの大部分を板部材610が占めている。板部材610はセラミック製であり、エポキシ樹脂からなる封止樹脂10および接着部材620よりも硬くなっている。また、従来で説明した樹脂シート94と比較しても板部材610は硬くなっている。このため、上述した製造方法において、スペーサ6A,6Bに対してz方向に圧力を加えたときにスペーサ6A,6Bが変形してしまうことが生じにくくなっている。このことは、ダイパッド255,265と金属部材70との間を絶縁する上で好ましいことである。従って、半導体装置101Eは、ダイパッド255,265と金属部材70との間の絶縁性を確保しやすく、信頼性の向上を図ることができる。
半導体素子35,36,37は駆動時に発熱する。この熱はダイパッド255,265へと伝わる。本実施形態では、ダイパッド255,265の裏面にセラミックからなる板部材610の表面が当接している。セラミックはエポキシ樹脂と比較して熱伝導性が高くなっているため、ダイパッド255,265に伝わった熱は封止樹脂10ではなく主に板部材610へと伝わる。さら板部材610の裏面は金属部材70に当接している。板部材610に伝わった熱はより熱伝導率が高い金属部材70へと主に伝達される。
図108には、半導体装置101Eの使用形態の一例を示している。図108に示す例では、半導体装置101Eは、基板B上に実装されている。基板B上には図示しない配線パターンが設けられている。端子256,266,276,286は、たとえばはんだ85により前記の配線パターンに接続されている。さらに、金属部材70の裏面70aと基板Bの表面との間にはんだ86が設けられている。このはんだ86により、半導体装置101Eは基板Bに強固に固定される。このような使用形態においては、金属部材70に伝わった熱がさらにはんだ86に伝達されるため、より高い放熱効果を期待できる。
さらに、本実施形態によれば、図97に示すように、z方向視において接着部材620は半導体素子35,36,37を囲むように配置されている。このような配置によれば、z方向視において半導体素子35,36,37と重なる領域には接着部材62が存在しないことになる。すなわち、スペーサ6A,6Bのz方向視において半導体素子35,36,37と重なる領域はすべてセラミックにより占められている。このことは、半導体素子35,36,37の発する熱をスペーサ6A,6Bを通じて金属部材70に伝達する上で好ましい構成である。
上述した理由により、貫通孔611はz方向視において半導体素子35と重ならない位置に設けることが望ましい。一方で、ダイパッド255とダイパッド265とが導通するのを防ぎ、かつ、半導体装置101Eの小型化を図る上で、ダイパッド255,265のz方向視面積を小さくすることも求められる。さらに、スペーサ6A,6B、ダイパッド255,265、および金属部材70の接着強度も求められるため、接着部材620は一定量必要である。これらの条件を満たすために、限られた面積内により多数の貫通孔611を配置することが求められる。このような観点から、貫通孔611のz方向視形状を円形とするのは望ましいことである。
セラミック製の板部材610は、エポキシ樹脂よりも熱伝導性に優れているが、金属部材70よりは劣っている。放熱性能の向上を図るためには、ダイパッド255,265と金属部材70との絶縁を保つ限りにおいて、スペーサ6A,6Bをより薄く、z方向視面積をより小さくすることが望ましい。このため、スペーサ6A,6Bは、要求される耐電圧を満たす最低限の厚みを有し、かつ、z方向視においてダイパッド255,265とほぼ重なる大きさであるのがより望ましい。逆に放熱性を高めるために金属部材70は大きければ大きいほどよい。従って、半導体装置101Eでは金属部材70がスペーサ6A,6Bよりもz方向に厚く、かつ、z方向視においてより面積が大きくなるように形成されている。
本実施形態では、板部材610に貫通孔611を設けてその内側に接着部材620を充填している。このような構成によれば、貫通孔611の内周面と接着部材620とが接触することになる。このことは、板部材610と接着部材620との接着強度を向上させる上で望ましい構成である。
接着部材620としてはエポキシ樹脂の他にフェノール樹脂やアクリル樹脂を用いることができる。また、接着部材620として、フィラーを含む、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、あるいはアクリル樹脂を用いてもよい。フィラーは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素および窒化ホウ素から選択される1または複数の材料からなる。
図109には、スペーサ6Aの別の例を示している。図99に示すスペーサ6Aでは貫通孔611はz方向視円形であったが、図109に示す例では各貫通孔612はz方向視正六角形となっている。また、図109に示す例では、半導体素子35のy方向における両側に2列ずつ貫通孔612の列が配置されている。半導体素子35のx方向における両側にも図99に示す例よりも多くの貫通孔612が配置されている。貫通孔612の形状をz方向視円形または正六角形とすることにより、一定面積内により多数の貫通孔612を配置することができる。なお、図109に示す配置例は図99に示す円形の貫通孔611を用いても可能である。
図110〜図122は、本バリエーション発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
<2E実施形態>
図110は、本バリエーション発明の2E実施形態に基づく半導体装置を示している。図110に示す半導体装置102Eでは、封止樹脂10にz方向表方に凹む凹部110および凹部120が設けられており、スペーサ6Aが凹部120に、金属部材70が凹部110に嵌め込まれている。また、図110には表れていないが、スペーサ6Bも封止樹脂10に設けられた凹部(後述する凹部130)に嵌め込まれている。半導体装置102Eのその他の構成は半導体装置101Eと同様である。
図110に示すように、凹部110は、封止樹脂10の裏面10aから金属部材70の厚み分だけ凹むように形成されている。金属部材70のスペーサ6A,6Bが設置されていない部分の表面は凹部110の底面110aに当接している。凹部120は、凹部110の底面110aからスペーサ6Aの厚み分だけ凹むように形成されている。凹部120の底面はダイパッド255の裏面である。
このような半導体装置102Eの製造方法の一例について、図111〜図113を参照にしつつ以下に説明する。
半導体装置102Eの製造方法は、途中まで半導体装置101Eの製造方法と同様に行われる。図101〜図105に示した手順に従い、リード25,26,27,28を形成し、ダイパッド255,265に半導体素子35,36,37を設置する。さらに、スペーサ6A,6Bを製造して金属部材70に設置する。
半導体装置101Eの製造方法では、図106に示すようにダイパッド255,265にスペーサ6A,6Bを取り付けてから封止樹脂10の形成を行った。しかしながら、半導体装置102Eの製造方法では、図111および図112に示すように、先に封止樹脂10の形成を行う。封止樹脂10の形成は、半導体装置101Eの場合と同様に、トランスファーモールド法により行われる。ただし、本製造方法では図107に示す場合と金型150の形状が異なる。
図111に示す金型150には、裏面から隆起する凸部151と、凸部151からさらに隆起する凸部152が設けられている。凸部152の表面はダイパッド255の裏面に接している。なお、図示していないが、ダイパッド265の裏面に接する凸部も設けられている。図112には、このような金型150を用いて形成された封止樹脂10の裏面10a側を示している。図112に示す封止樹脂10には、凸部151に対応する凹部110、凸部152に対応する凹部120、および、図111には表れていない凸部に対応する凹部130が形成されている。凹部110は、z方向視において金属部材70と同一の形状となるように形成される。凹部120は、z方向視においてスペーサ6Aと同一の形状となるように形成される。凹部130は、z方向視においてスペーサ6Bと同一の形状となるように形成される。凸部152の表面がダイパッド255に接する構成であったため、凹部120の底面はダイパッド255の裏面となり、同様に凹部130の底面はダイパッド265の裏面となる。すなわち、封止樹脂10は、ダイパッド255の裏面およびダイパッド265の裏面を露出させるように形成されている。
次に、封止樹脂10およびダイパッド255,265の露出部分を洗浄する工程を行う。さらに、必要に応じて、ダイパッド255,265の露出部分を研磨し、平滑な面とする。ダイパッド255,265の裏面にバリが生じている場合はこの工程によりバリが除去される。
次に、図113に示すように、スペーサ6A,6Bおよび金属部材70を封止樹脂10に嵌め込む工程を行う。この工程に先立って、半導体装置101Eの製造方法で説明した手順に従い図105に示すように、スペーサ6A,6Bを金属部材70に設置しておく。この工程では、予め一体とされたスペーサ6A,6Bおよび金属部材70を封止樹脂10に設けられた凹部110に嵌め込む。このとき、スペーサ6Aは凹部120に嵌め込まれ、スペーサ6Bは凹部130に嵌め込まれる。この工程では、スペーサ6Aはダイパッド255に対してz方向に押し当てられ、スペーサ6Bはダイパッド265に対してz方向に押し当てられる。この工程により、金属部材70のスペーサ6A,6Bが設置されていない部分の表面は凹部110の底面110aに当接する。スペーサ6Aの板部材610および接着部材620の表面はダイパッド255の裏面に当接する。スペーサ6Bの板部材610および接着部材620の表面はダイパッド265の裏面に当接する。さらに、8時間ほど160℃で加熱することにより、接着部材620は硬化し、ダイパッド255,265の裏面および金属部材70の表面に固着される。
このような製造方法では、凹部110のz方向視の大きさが金属部材70のz方向視の大きさと完全に一致している場合、金属部材70を凹部110に嵌め込む作業が困難になることが想定される。同様の問題は、凹部120とスペーサ6A、および、凹部130とスペーサ6Bに対しても想定される。このような問題は、凹部110,120,130の大きさを、それぞれ金属部材70、スペーサ6A,6Bよりもわずかに大きくすることで回避することができる。このような対処法を行うことにより、図110に示すように、凹部110と金属部材70との間、および、凹部120とスペーサ6Aとの間に隙間が生じる。なお、この隙間は樹脂で埋めても構わない。
次に、半導体装置102Eおよびその製造方法の作用について説明を行う。
半導体装置101Eの作用の説明で記したように、放熱性をより高くするためには、板部材610の表面がダイパッド255,265に当接していることが望ましい。このような観点から、スペーサ6A,6Bの表面を研磨する工程を行っているが、スペーサ6A,6Bの表面に付着したエポキシ樹脂62Aを完全に除去しきれない場合もある。このような場合、図101〜図107に示した製造方法によれば、スペーサ6A,6Bをダイパッド255,265に当接させたときに、スペーサ6Aの板部材610とダイパッド255との間、あるいは、スペーサ6Bの板部材610とダイパッド265との間に微小な隙間が生じることが起こりえる。このような状態で図107に示す工程を行えば、前述の微小な隙間に封止樹脂10が入り込むことが懸念される。このような事態になると、隙間に入り込んだ封止樹脂10がダイパッド255,265から板部材610への熱伝導を阻害することになる。
一方、図111〜図113に示す製造方法では、封止樹脂10を形成した後にスペーサ6A,6Bおよび金属部材70を、封止樹脂10の凹部110,120,130に嵌め込んでいる。このため、封止樹脂10を形成する工程では板部材610が設置されていないため、金型150内にエポキシ樹脂を流し込んだときに、板部材610とダイパッド255,265との間にエポキシ樹脂が流れ込む事態は生じ得ない。
図111に示すように、封止樹脂10の形成は凸部151,152を有する金型150を用いて行われる。凸部152はダイパッド255に当接しているが、凸部152とダイパッド255との間にエポキシ樹脂が流れ込み樹脂の膜ができてしまうことがある。本実施形態における製造方法では、封止樹脂10を形成した後に、ダイパッド255,265の裏面を研磨する工程を行っている。ダイパッド255の裏面にエポキシ樹脂の膜が形成されていた場合でも、この研磨工程によりエポキシ樹脂の膜を除去することができる。従って、本実施形態における製造方法によれば、ダイパッド255,265の裏面とスペーサ6A,6Bの表面とをより望ましい状態で接触させることが可能である。
<3E実施形態>
図114は、本バリエーション発明の3E実施形態に基づく半導体装置を示している。図114に示す半導体装置103Eでは、金属部材70の裏面70aが封止樹脂10の裏面10aよりもz方向における図114中下方に位置している。さらに、端子256および端子286の形状が半導体装置102Eの場合と異なっている。なお、図114には表れていないが、端子266,276の形状も半導体装置101Eの場合と異なっている。半導体装置103Eのその他の構成は半導体装置102Eと同様である。
半導体装置103Eにおける端子256,266,276,286は、z方向における図114中上方に向けて延びている。
図115には半導体装置103Eの使用形態の一例を示している。図115に示す例では、半導体装置103Eは、封止樹脂10のz方向における表面が基板Bの表面に当接するように基板Bに実装されている。なお、図115では、基板Bの表面が上側にくるように示している。このような実装方法によれば、金属部材70は基板Bの表面と接することはなく、金属部材70にさらに放熱部材710を取り付けた構成とすることができる。放熱部材710は、たとえばアルミニウム製の金属板に多数の溝を設けて表面積を増やしたものである。金属部材70と放熱部材710との接合は、たとえばシリコングリースを用いて行うことができる。
図115に示す例では、基板Bに設けられた穴に、端子256,266,276,286が挿通している。基板Bには、上記の穴に通じるように形成された図示しない配線パターンが設けられている。
本実施形態では、金属部材70の裏面70aが裏面10aから突き出している。この構成は、金属部材70と放熱部材710とをより確実に接触させる上で望ましいものである。
金属部材70の裏面70aを裏面10aから突き出すように半導体装置103Eを製造するには、金属部材70の厚みを調整するだけでよい。たとえば、図111に示す金型150の凸部151のz方向高さよりもz方向における厚さが長い金属部材70を用意すればよい。
<4E実施形態>
図116および図117は、本バリエーション発明の4E実施形態に基づく半導体装置を示している。図116および図117に示す半導体装置104Eでは、貫通孔611のかわりに凹部613,614が設けられており、接着部材620は接着部材621,622を有している。半導体装置104Eのその他の構成は半導体装置101Eと同様である。
凹部613は、板部材610の表面側からz方向に凹むように形成されている。この凹部613には接着部材621が充填されている。凹部614は、板部材610の裏面側から凹部613とは逆方向に凹むように形成されている。この凹部614には接着部材622が充填されている。本実施形態においても、x方向視において、板部材610と、接着部材621および接着部材622とは重なっている。図116および図117に示す例では、凹部613,614はz方向視において重なるように配置されている。凹部613,614のz方向視形状は円形または正六角形である。このため、接着部材621,622はそれぞれz方向視形状は円形または正六角形である。
接着部材621はダイパッド255の裏面に接着され、接着部材622は金属部材70の表面に接着されている。このため、本実施形態のスペーサ6Aは、半導体装置101Eにおけるスペーサ6Aと同様の機能を有している。図116および図117に示したのはスペーサ6Aの例であるが、スペーサ6Bにおいても貫通孔611のかわりに凹部613,614を設けて接着部材621,622を充填しても構わない。
貫通孔611の代わりに凹部613,614を設ける場合、z方向における凹部613と凹部614との間にエポキシ樹脂よりも熱伝導性の高いセラミックが挟まることになる。このため、本実施形態のスペーサ6Aは、半導体装置101Eにおけるスペーサ6Aよりもセラミックの比率を高めることが可能である。
なお、上述した実施形態では、凹部613,614がz方向視において重なるように配置されているが、凹部613,614は独立して配置可能である。たとえば、凹部613,614をz方向視において互いに重ならないように配置しても構わない。
また、半導体装置104Eは半導体装置101Eの構成を基とした実施形態であるが、半導体装置102E,103Eの構成を基としても構わない。半導体装置102E,103Eにおけるスペーサ6A,6Bと半導体装置104Eにおけるスペーサ6A,6Bは互換可能である。
<5E実施形態>
図118は、本バリエーション発明の5E実施形態に基づく半導体装置を示している。図118に示す半導体装置105Eでは、接着部材621の代わりに銀ペーストからなる接着部材623が用いられ、接着部材622の代わりに銀ペーストからなる接着部材624が用いられている。半導体装置105Eのその他の構成は半導体装置104Eと同様である。
本実施形態においては、接着部材623,624は絶縁性を有する板部材610によって隔てられている。このため、接着部材623,624が導電性を備えていてもスペーサ6A,6B全体としての絶縁性を保つことが可能である。
板部材610の素材であるセラミックや半導体装置104Eの接着部材621,622の素材であるエポキシ樹脂よりも銀の方が熱伝導性においては優れている。このため、銀ペーストからなる接着部材623,624で凹部613,614を充填した場合、スペーサ6A,6Bの熱伝導性を半導体装置104Eの場合よりも向上させることができる。
<6E実施形態>
図119は、本発明の6E実施形態に基づく半導体装置を示している。図119に示す半導体装置106Eは、金属部材70を有しておらず、板部材610の裏面610aの位置が封止樹脂10の裏面10aの位置とz方向において同一となるように構成されている。さらに、板部材610には凹部613および凹部614が設けられており、凹部613には接着部材621が設置されている。凹部614には、図119に示す状態では何も設置されていない。半導体装置106Eのその他の構成は半導体装置103Eと同様となっている。
本実施形態では、板部材610は接着部材621によりダイパッド255に固定されている。この構造は半導体装置104Eの場合と同様である。なお、接着部材621の代わりに半導体装置105Eにおける接着部材623を用いても構わない。
図120には、半導体装置106Eの使用形態の一例を示している。図120に示す例では、封止樹脂10の裏面10aおよび板部材610の裏面610aと当接するように放熱部材710が連結されている。放熱部材710は、たとえば図示しないネジにより封止樹脂10に固定されている。図121には、半導体装置106Eの要部拡大図を示している。なお、図121では、図120に示した放熱部材710が取り付けられた状態を示している。
図121に示す凹部614には、接着部材625が充填されている。接着部材625は銀ペーストからなり、放熱部材710と板部材610とを接着している。接着部材625は、半導体装置106Eに放熱部材710を取り付ける際に凹部614に銀ペーストを流し込み、それを硬化させることにより形成される。なお、接着部材625として銀ペースト以外のものを用いても構わない。
放熱部材710の放熱効果が十分に大きい場合、放熱部材710を伴う使用形態において、半導体装置106Eと半導体装置103Eとの間に大きな差は生じない。このため、半導体装置106Eは、使用時には半導体装置103Eと同様の効果を期待できるものである。
<7E実施形態>
図122は、本発明の7E実施形態に基づく半導体装置を示している。図122に示す半導体装置107Eは、半導体装置101E,102Eで示した貫通孔611が設けられた板部材610を用いて半導体装置106Eの構成を実施したものである。なお、図122は、半導体装置106Eの場合の図121に相当する拡大図である。
半導体装置107Eを製造する際には、半導体装置101E〜105Eにおける金属部材70と板部材610とを接着する工程が必要ないため、接着部材621を介して板部材610をダイパッド255あるいはダイパッド265に取り付ける工程が行われる。このとき、貫通孔611を接着部材621で満たさずに、貫通孔611の表面側の領域を充填するようにエポキシ樹脂を流し込む。あるいは、貫通孔611をエポキシ樹脂で満たした後に、裏面側からエポキシ樹脂の一部を除去する工程を行う。以上のいずれかの方法により、貫通孔611の裏面側に空洞が生じた状態のスペーサ6A,6Bを製造することができる。
なお、半導体装置101Eの製造方法では、上記の空洞に封止樹脂10が入り込むことになる。このため、半導体装置107Eを製造する場合、半導体装置101Eの製造方法は適さず、半導体装置102Eの製造方法が適している。
半導体装置107Eに放熱部材710を取り付ける際には、貫通孔611の接着部材621が設置されていない部分に銀ペーストまたはエポキシ樹脂を流し込み、流し込んだ銀ペーストまたはエポキシ樹脂を介して放熱部材710を板部材610に固定する。このときの銀ペーストまたはエポキシ樹脂が接着部材625となる。熱伝導性を優先する場合、接着部材625としては銀ペーストが望ましく、絶縁性を優先する場合には接着部材625としてはエポキシ樹脂が望ましい。
上述した製造方法によれば、図122に示すように貫通孔611内に中空の部分が生じる場合もある。
なお、接着部材621の代わりに銀ペーストからなる接着部材623を用いた実施形態も実施可能である。この場合には、貫通孔611を通じてダイパッド255と放熱部材710とが導通するのを防ぐために、接着部材625としてエポキシ樹脂などの絶縁性の素材を採用する必要がある。
なお、半導体装置106E,107Eにおいて、板部材610の裏面610aは封止樹脂10の裏面10aとz方向において同一の位置にあるが、これは一例に過ぎない。板部材610の裏面610aが封止樹脂10の外側に突出していても構わない。この場合、板部材610の裏面610aと放熱部材710とをより確実に接触させることが可能である。
また、半導体装置106E,107Eにおいて、放熱部材710を封止樹脂10により強固に固定できる場合には、接着部材625を用いて板部材610と放熱部材710とを固定する必要はない。板部材610と放熱部材710とが単に当接しているだけでも放熱効果は十分に得ることができる。
本バリエーション発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本バリエーション発明に係る半導体装置の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。上述した実施形態では3つの半導体素子35,36,37を1つの封止樹脂10内に封入した半導体装置を示しているが、本バリエーション発明に基づく半導体装置は、より多数の半導体素子を封入してもよい。また、逆に単一の半導体素子が封入されたものであってもよい。さらに、上記実施形態では半導体装置35,36,37はパワーチップであったが、本バリエーション発明はパワーチップに限定されず発熱を伴う様々な半導体素子を樹脂に封入する場合に適用可能である。
また、上述した実施形態では、貫通孔611,612および凹部613,614はz方向視において半導体素子35,36,37と重ならない位置に配置されているが、このような配置は好ましい一例に過ぎない。貫通孔611,612および凹部613,614がz方向視において半導体素子35,36,37と重なる位置に配置されている構成も実施可能である。
また、上述した実施形態では、板部材610に貫通孔611が形成されているパターンと凹部613,614が形成されているパターンとを分けて示しているが、貫通孔611と凹部613,614とを混在させても構わない。上述したように、板部材610はz方向視においてダイパッド255よりも大きく金属部材70よりも小さくなっている。このため、板部材610にはz方向視において、ダイパッド255とは重なっていないが金属部材70とは重なっている領域が存在する。このような領域に凹部613を形成する意義は薄いが、板部材610と金属部材70とをより強固に固定するためには凹部614を設けることが望ましい。従って、たとえば、貫通孔611と凹部614とを併用することで望ましい効果を得ることができる場合があり得る。
また、上述した実施形態では接着部材620は板部材610に形成された貫通孔611,612および凹部613,614内に設置されているが、この構成は接着部材620と板部材610との接触面積を増大させるために適した一例に過ぎない。板部材610に貫通孔611,612あるいは凹部613,614が設けられておらず、接着部材620が板部材610を囲む枠状に形成されている場合も本バリエーション発明の範囲内である。
また、上述した実施形態では、ダイパッド255と半導体素子35とが導通しており、ダイパッド255と金属部材70とが接触すると大きな問題が生じるケースを示している。本バリエーション発明の構成はこのようなケースに大きな効果をもたらすものである。しかしながら、本バリエーション発明の構成はこのようなケースに限らずに利用可能である。たとえば、本実施形態では、ダイパッド265と半導体素子37とは導通していない。このような半導体素子とダイパッドとが導通しないケースにおいても、半導体素子が発熱する問題は存在する。封止樹脂よりも放熱性に優れる材質からなる板部材をダイパッドに取り付けることは、半導体素子の発する熱を冷却する上で有意義な構成である。
上述した実施形態では金属部材70はアルミニウム製の板であるが、本バリエーション発明における金属部材はこれに限定されない。たとえば、金製の膜を用いることも可能である。
本バリエーション発明のまとめとして、以下に付記として列挙する。
(付記1)
半導体素子と、
上記半導体素子を支持するダイパッドと、
上記半導体素子と導通する複数の端子と、
上記半導体素子を覆う封止樹脂と、
を備えた半導体装置であって、
上記半導体素子は上記ダイパッドの厚み方向における一方側の面に設置されており、
上記ダイパッドの厚み方向における他方側の面に接する接着部材と、
上記接着部材と接する絶縁性の板部材と、を備えており、
上記板部材は、上記封止樹脂よりも硬く、かつ、上記封止樹脂よりも熱伝導率が高い材質からなることを特徴とする、半導体装置。
(付記2)
上記厚み方向と直交する方向視において上記接着部材は上記板部材と重なっている、付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
上記板部材は、セラミック製である、付記1または2に記載の半導体装置。
(付記4)
上記板部材の上記厚み方向における一方側の面は、上記ダイパッドに当接している、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
上記板部材は、上記厚み方向視において上記半導体素子と重なる位置に配置されており、
上記接着部材は、上記厚み方向視において上記半導体素子と重ならない位置に配置されている、付記2ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6)
上記封止樹脂は上記板部材の上記厚み方向における他方側の面を露出させるように形成されている、付記1ないし5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)
上記板部材には、上記厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、
上記接着部材は、上記貫通孔に設置されている、付記1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記8)
上記板部材には、上記厚み方向に凹む凹部が形成されており、
上記接着部材は、上記凹部に設置されている、付記1ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
(付記9)
上記板部材には、上記凹部とは逆方向に凹む追加の凹部が形成されている、付記8に記載の半導体装置。
(付記10)
上記接着部材は、上記厚み方向視円形または正六角形である、付記1ないし9のいずれかに記載の半導体装置。
(付記11)
上記板部材および上記接着部材はスペーサを構成しており、
少なくとも一部が上記封止樹脂から露出する金属部材を備えており、
上記スペーサは、上記厚み方向において上記ダイパッドと上記金属部材との間に挟まれている、付記1ないし10のいずれかに記載の半導体装置。
(付記12)
上記接着部材は上記金属部材の上記厚み方向における一方側の面に接している、付記11に記載の半導体装置。
(付記13)
上記接着部材から離間しつつ上記板部材に接し、かつ、上記金属部材の上記厚み方向における一方側の面に接する追加の接着部材を備えている、付記11に記載の半導体装置。
(付記14)
上記厚み方向と直交する方向視において上記追加の接着部材は上記板部材と重なっている、付記13に記載の半導体装置。
(付記15)
上記板部材の上記厚み方向における他方側の面は、上記金属部材の上記厚み方向における一方側の面に当接している、付記11ないし14のいずれかに記載の半導体装置。
(付記16)
上記封止樹脂は、上記金属部材の上記厚み方向における他方側の面を露出させるように形成されている、付記11ないし14のいずれかに記載の半導体装置。
(付記17)
上記金属部材の上記厚み方向における他方側の面は、上記封止樹脂の上記厚み方向における他方側の面よりも他方側に位置している、付記16に記載の半導体装置。
(付記18)
上記金属部材の上記厚み方向における他方側の面は、上記封止樹脂の上記厚み方向における他方側の面と上記厚み方向において同一の位置にある、付記16に記載の半導体装置。
(付記19)
上記金属部材は、上記厚み方向と直交する方向における長さが、上記スペーサよりも長くなるように形成されている、付記11ないし18のいずれかに記載の半導体装置。
(付記20)
上記金属部材は、上記厚み方向において、上記スペーサよりも厚く形成されている、付記11ないし19のいずれかに記載の半導体装置。
(付記21)
上記接着部材は、樹脂製である、付記1ないし20のいずれかに記載の半導体装置。
(付記22)
上記ダイパッドは上記複数の端子のいずれかと導通している、付記1ないし21のいずれかに記載の半導体装置。
(付記23)
上記板部材の上記厚み方向における厚みは0.2〜2mmである、付記1ないし22のいずれかに記載の半導体装置。
(付記24)
複数の端子およびダイパッドを形成する工程と、
上記ダイパッドの厚み方向における一方側の面に半導体素子を設置する工程と、
上記複数の端子の少なくとも一つと、上記半導体素子とを導通させる工程と、
上記半導体素子を封止樹脂で覆う工程と、
を備えた半導体装置の製造方法であって、
上記封止樹脂よりも硬く、かつ、上記封止樹脂よりも熱伝導率が高い材質からなる板部材に接着部材を取り付ける工程と、
上記ダイパッドの厚み方向における他方側の面に上記接着部材を介して上記板部材を取り付ける工程と、を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記25)
上記板部材に上記接着部材を取り付ける工程では、上記板部材の厚み方向と直交する方向視において上記板部材と重なる位置に上記接着部材を取り付ける、付記24に記載の半導体装置の製造方法。
(付記26)
上記板部材に上記接着部材を取り付ける工程は、上記板部材に厚み方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、上記貫通孔に上記接着部材を取り付ける工程とを含んでいる、付記25に記載の半導体装置の製造方法。
(付記27)
上記板部材に上記接着部材を取り付ける工程は、上記板部材に厚み方向に凹む凹部を形成する工程と、上記凹部に上記接着部材を取り付ける工程とを含んでいる、付記25に記載の半導体装置の製造方法。
(付記28)
上記半導体素子を封止樹脂で覆う工程では、上記ダイパッドの厚み方向における他方側の面を露出させるように上記封止樹脂を形成し、
上記半導体素子を封止樹脂で覆う工程を行った後に、上記ダイパッドに上記板部材を取り付ける工程を行う、付記24ないし27のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記29)
上記ダイパッドに上記板部材を取り付ける工程では、上記板部材の厚み方向における一方側の面と上記ダイパッドの厚み方向における他方側の面とを当接させる、付記25ないし28のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記30)
上記板部材を金属部材に設置する工程をさらに備えている、付記24ないし29のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。

Claims (22)

  1. 互いに反対側を向く第1ダイパッド面および第2ダイパッド面を有するダイパッド部と、
    上記第1ダイパッド面に配置された第1半導体チップと、
    上記第2ダイパッド面に配置された第2半導体チップと、
    上記第1ダイパッド面および上記第2ダイパッド面を覆う封止樹脂部と、を備え、
    上記封止樹脂部は、上記第1半導体チップを覆う第1樹脂部と、上記第2半導体チップを覆う第2樹脂部と、を含み、上記第1樹脂部は、第1樹脂面を有し、上記第2樹脂部は、上記第1樹脂面に接する第2樹脂面を有する、半導体装置。
  2. 上記第1半導体チップは、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記第2半導体チップに重なる部位を有する、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 上記第1半導体チップにボンディングされた第1ワイヤを更に備える、請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 上記ダイパッド部に配置されたヒートシンクを更に備える、請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 上記ヒートシンクは、上記第2ダイパッド面に配置されている、請求項4に記載の半導体装置。
  6. 上記ヒートシンクは、上記第1ダイパッド面に配置されている、請求項4に記載の半導体装置。
  7. 上記ヒートシンクが位置する側とは上記ダイパッド部を挟んで反対側にて、上記ダイパッド部に配置された第3半導体チップを更に備え、
    上記第3半導体チップは、上記ダイパッド部の厚さ方向視において上記ヒートシンクに重なる部位を有する、請求項4ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 上記第1樹脂面は、上記第2ダイパッド面と面一である、請求項1ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
  9. 上記ヒートシンクは、上記封止樹脂部に覆われた部位を有する、請求項4ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
  10. 上記第2半導体チップにボンディングされた第2ワイヤと、
    上記第1ワイヤと上記第2ワイヤとのいずれもがボンディングされたワイヤボンディング部と、を更に備える、請求項3記載の半導体装置。
  11. 上記第1半導体チップおよび上記第1ダイパッド面との間に介在する第1接合層と、
    上記第2半導体チップおよび上記第2ダイパッド面との間に介在する第2接合層と、を更に備え、
    上記第1接合層および上記第2接合層はいずれも導電性材料よりなる、請求項1ないし10のいずれかに記載の半導体装置。
  12. 上記第1樹脂部は、上記第1ダイパッド面が向く方向と同一方向を向く第1主面と、上記第1主面につながる第1側面と、を有し、上記第2樹脂部は、上記第2ダイパッド面が向く方向と同一方向を向く第2主面と上記第2主面につながる第2側面と、を有し、 上記第1側面は、上記第1主面と鈍角をなすように上記第1主面に対し傾斜しており、上記第2側面は、上記第2主面と鈍角をなすように上記第2主面に対して傾斜している、請求項1ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
  13. 上記ダイパッド部につながり且つ上記封止樹脂部から突出する第1リードと、
    上記ワイヤボンディング部につながり且つ上記封止樹脂部から突出する第2リードと、を更に備える、請求項1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
  14. 互いに反対側を向く第1ダイパッド面および第2ダイパッド面を有するダイパッド部を含むリードフレームを用意する工程と、
    上記第1ダイパッド面に第1半導体チップを配置する工程と、
    上記第1ダイパッド面および上記第1半導体チップを覆う第1樹脂部を形成する工程と、
    上記第1樹脂部を形成する工程の後に、上記第2ダイパッド面に第2半導体チップを配置する工程と、
    上記第2ダイパッド面および上記第2半導体チップを覆う第2樹脂部を形成する工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
  15. 上記第2半導体チップを配置する工程においては、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記第2半導体チップを上記第1半導体チップと重なる位置に配置する、請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 上記第1樹脂部を形成する工程の前に、上記第1半導体チップに第1ワイヤをボンディングする工程を更に備え、
    上記第1樹脂部を形成する工程においては、上記第1ワイヤを上記第1樹脂部で覆う、請求項14または15に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 上記ダイパッド部にヒートシンクを配置する工程を更に備える、請求項14ないし16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  18. 上記ヒートシンクを配置する工程は、上記第1樹脂部を形成する工程の後に行い、上記ヒートシンクを配置する工程においては、上記ヒートシンクを上記第2ダイパッド面に配置する、請求項17に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 上記ヒートシンクを配置する工程は、上記第1樹脂部を形成する工程の前に行い、上記ヒートシンクを配置する工程においては、上記ヒートシンクを上記第1ダイパッド面に配置する、請求項17に記載の半導体装置の製造方法。
  20. 上記ダイパッド部に第3半導体チップを配置する工程を更に備え、
    上記ヒートシンクを配置する工程においては、上記ヒートシンクを、上記ダイパッド部の厚さ方向視において、上記第3半導体チップと重なる位置に配置する、請求項17ないし19のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  21. 上記第1ワイヤをワイヤボンディング部にボンディングする工程と、
    上記第2樹脂部を形成する工程の前に、上記第2半導体チップおよび上記ワイヤボンディング部に第2ワイヤをボンディングする工程と、を更に備える、請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
  22. 上記第1半導体チップを配置する工程においては、導電性材料よりなる第1接合層を介して上記第1半導体チップを上記第1ダイパッド面に接合し、上記第2半導体チップを配置する工程においては、導電性材料よりなる第2接合層を介して上記第2半導体チップを上記第2ダイパッド面に接合する、請求項14ないし21のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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