JP2019079891A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号端子と半導体素子との間がはんだ付けされる半導体装置において、信号端子と半導体素子との間におけるはんだの過剰な濡れ広がりを防止する。【解決手段】本明細書における半導体装置は、信号端子と、その信号端子にはんだ層を介して接合される信号パッド部を有する半導体素子とを備える。この半導体装置の信号端子には、凹部が設けられており、その凹部は、信号端子とはんだ層との接合部に隣接しているとともに、半導体素子に対向する範囲に位置している。【選択図】図３

Description

本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。

特許文献１に、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、信号端子と半導体素子とを備える。半導体素子には、信号端子がはんだ層を介して接続された信号パッドが設けられている。

特開２００４−２９６５８８号公報

上記した半導体装置のように、信号端子と半導体素子との間を直接はんだで接合する場合、信号端子と半導体素子との間ではんだが過剰に濡れ広がり、はんだが半導体素子の信号パッドからはみ出すことによって、半導体装置の内部で短絡が生じることがある。本明細書では、信号端子と半導体素子との間がはんだ付けされる半導体装置において、信号端子と半導体素子との間におけるはんだの過剰な濡れ広がりを防止する技術を提供する。

本明細書が開示する半導体装置は、信号端子と、その信号端子にはんだ層を介して接合される信号パッドを有する半導体素子とを備える。この半導体装置の信号端子には、凹部が設けられており、その凹部は、信号端子とはんだ層との接合部に隣接しているとともに、半導体素子に対向する範囲に位置している。

この半導体装置の構成によると、信号端子には、凹部が設けられており、その凹部は信号端子と半導体素子との接合部に隣接している。このような構成によると、信号端子の凹部が形成するエッジにおいて、はんだに生じる表面張力により、はんだの濡れ広がりが抑制される。はんだの過剰な濡れ広がりが抑制されることから、はんだが信号パッドからはみ出すことが防止される。また、信号端子の凹部は、半導体素子に対向する範囲に設けられている。これにより、信号端子と半導体素子との間の空間距離が遠くなり、信号端子と半導体素子の他の部分との間の絶縁性を高めることも可能となる。

実施例１の半導体装置１０を示す平面図である。 実施例１の半導体装置１０の内部構造を示す。但し、モールド樹脂３０は破線で図示する。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図を示す。 図３中のＩＶ部の拡大図である。 実施例１の半導体装置１０の製造方法を説明する図であって、第１工程で用意するリードフレーム１２を示し、下面１２ｂ側からみたときの平面図である。 実施例１の半導体装置１０の製造方法を説明する図であって、第１工程で用意したリードフレーム１２の第１上側ヒートシンク２２の下面２２ｂに第１半導体素子２０を実装する第１リフロー工程を示す（第２工程）。 実施例１の半導体装置１０の製造方法を説明する図であって、第２工程で第１半導体素子２０を実装したリードフレーム１２を第１下側ヒートシンク２４の上面２４ａに接合する第２リフロー工程を示す（第３工程）。 実施例２の半導体装置１００の内部構造を示す。 実施例３の半導体装置２００の内部構造を示す。 実施例４の半導体装置３００を示す平面図である。 実施例４の半導体装置３００の内部構造を示す。但し、モールド樹脂３３０は破線で図示する。

（実施例１）図面を参照して、実施例１の半導体装置１０について説明する。図１〜図４に示すように、半導体装置１０は、第１半導体素子２０、第２半導体素子４０、複数の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８及びモールド樹脂３０を備える。第１半導体素子２０及び第２半導体素子４０は、モールド樹脂３０内で封止されている。モールド樹脂３０は、絶縁性を有する材料で構成されている。特に限定されないが、モールド樹脂３０を構成する材料は、エポキシ樹脂といった熱硬化性の樹脂材料であってもよい。各々の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８はモールド樹脂３０の外部から内部に亘って延びており、モールド樹脂３０の内部で、第１半導体素子２０及び第２半導体素子４０の少なくとも一方に電気的に接続されている。一例ではあるが、複数の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８には、信号用である複数の第１信号端子１４及び複数の第２信号端子１５と、電力用であるＰ端子１６、Ｎ端子１７及びＯ端子１８が含まれる。

第１半導体素子２０は、上面電極２０ａと下面電極２０ｂと複数の信号パッド２０ｃとを有する。上面電極２０ａは第１半導体素子２０の上面に位置しており、下面電極２０ｂは第１半導体素子２０の下面に位置している。同様に、第２半導体素子４０は、上面電極４０ａと下面電極４０ｂと複数の信号パッド４０ｃとを有する。上面電極４０ａは、第２半導体素子４０の上面に位置しており、下面電極４０ｂは、第２半導体素子４０の下面に位置している。第１半導体素子２０の上面電極２０ａ及び下面電極２０ｂを構成する材料には、特に限定されないが、例えばアルミニウム系又はその他の金属を採用することができる。同様に、第２半導体素子４０の上面電極４０ａ及び下面電極４０ｂを構成する材料には、特に限定されないが、例えばアルミニウム系又はその他の金属を採用することができる。信号パッド２０ｃは、第１半導体素子２０の上面に位置している。信号パッド２０ｃを構成する材料には、特に限定されないが、例えばアルミニウム系又はその他の金属を採用することができる。複数の信号パッド２０ｃには、複数の第１信号端子１４がそれぞれ接続されている。同様に信号パッド４０ｃは、第２半導体素子４０の上面に位置している。信号パッド４０ｃを構成する材料には、特に限定されないが、例えばアルミニウム系又はその他の金属を採用することができる。複数の信号パッド４０ｃには、複数の第２信号端子１５がそれぞれ接続されている。

第１半導体素子２０及び第２半導体素子４０は、互いに同種の半導体素子であり、一例ではあるが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子である。但し、第１半導体素子２０及び第２半導体素子４０の各々は、ＩＧＢＴ素子に限定されず、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）素子といった他のパワー半導体素子であってもよい。あるいは、第１半導体素子２０と第２半導体素子４０の各々は、ダイオード素子とＩＧＢＴ素子（又はＭＯＳＦＥＴ素子）といった二以上の半導体素子に置き換えられてもよい。第１半導体素子２０と第２半導体素子４０の具体的な構成は特に限定されず、各種の半導体素子を採用することができる。この場合、第１半導体素子２０と第２半導体素子４０は、互いに異種の半導体素子であってもよい。また、第１半導体素子２０及び第２半導体素子４０は、例えばシリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）といった各種の半導体材料を用いて構成されることができる。

半導体装置１０は、第１上側ヒートシンク２２、第２上側ヒートシンク４２、第１下側ヒートシンク２４及び第２下側ヒートシンク４４を備える。上側ヒートシンク２２、４２及び下側ヒートシンク２４、４４は、例えば、銅、銅合金、又はその他の金属といった、導電性を有し、かつ、熱伝導性に優れた材料を用いて構成されることができる。第１下側ヒートシンク２４は概して直方体形状の部材であり、上面２４ａと上面２４ａの反対側に位置する下面２４ｂとを有する。第１下側ヒートシンク２４の上面２４ａは、第１半導体素子２０の下面電極２０ｂにはんだ５６を介して接合されている。即ち、第１下側ヒートシンク２４は第１半導体素子２０と電気的及び熱的に接続されている。第１下側ヒートシンク２４の下面２４ｂは、モールド樹脂３０の外部に一部露出している。第２下側ヒートシンク４４の具体的構造は、第１下側ヒートシンク２４と同様である。即ち、第２下側ヒートシンク４４は、第２半導体素子４０と電気的及び熱的に接続されている。

第１上側ヒートシンク２２は、上記した第１下側ヒートシンク２４と同様に、概して直方体形状の部材であって、上面２２ａと上面２２ａの反対側に位置する下面２２ｂとを有する。一方で、実施例１における上側ヒートシンク２２は、一例ではあるが、第１上側ヒートシンク２２の下面２２ｂから突出したスペーサ部２２ｃを一体に有しており、別体の導体スペーサを必要としない構造を有している。スペーサ部２２ｃは、必ずしも必要ではなく、複数の第１信号端子１４が第１半導体素子２０に接続されるためのスペースを確保している。第１上側ヒートシンク２２の下面２２ｂは、第１半導体素子２０の上面電極２０ａにはんだ５６を介して接合されている。即ち、第１上側ヒートシンク２２は第１半導体素子２０と電気的及び熱的に接続されている。第１上側ヒートシンク２２の下面２２ｂは、モールド樹脂３０の外部に一部露出している。第２上側ヒートシンク４２の具体的構造は、第１上側ヒートシンク２２と同様である。即ち、第２上側ヒートシンク４２は、第２半導体素子４０と電気的及び熱的に接続されている。このように、第１上側ヒートシンク２２及び第１下側ヒートシンク２４は第１半導体素子２０で発生した熱を外部に放出し、第２上側ヒートシンク４２及び第２下側ヒートシンク４４は第２半導体素子４０で発生した熱を外部に放出するといった放熱板としても機能する両面冷却構造を有する。

図３〜５に示すように、各々の第１信号端子１４は、第１半導体素子２０の信号パッド２０ｃに、はんだ５２を介して接合される。ここで、第１信号端子１４には、凹部１４ａが設けられている。第１信号端子１４の凹部１４ａは、第１半導体素子２０の信号パッド２０ｃとの第１信号端子１４の接合部１４ｂに隣接している。これにより、第１信号端子１４の凹部１４ａがそれぞれ形成するエッジ１４ｃにおいて、はんだ５２に生じる表面張力により、はんだ５２の濡れ広がりが抑制される。はんだ５２の過剰な濡れ広がりが抑制されることから、はんだ５２が信号パッド２０ｃからはみ出すことが防止される。同様に、各々の第２信号端子１５にも、凹部１５ａが設けられており、第２信号端子１５の凹部１５ａは、第２半導体素子４０の信号パッド４０ｃとの第２信号端子１５の接合部１５ｂに隣接している。したがって、各々の第２信号端子１５においても、第１信号端子１４と同様の上記効果を得ることができる。また、信号端子１４、１５の凹部１４ａ、１５ａは、半導体素子２０、４０に対向する範囲に設けられている。これにより、信号端子１４、１５と半導体素子２０、４０との間の空間距離が遠くなり、信号端子１４、１５と半導体素子２０、４０の他の部分との間の絶縁性を高めることも可能となる。

図５〜７を参照して、実施例１の半導体装置１０の製造方法について説明する。図５に示すように、第１工程において、まずリードフレーム１２を用意する。リードフレーム１２は、複数の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８を有する第１上側ヒートシンク２２及び第２上側ヒートシンク４２を有する。リードフレーム１２は、導電性を有する材料で構成されており、第１上側ヒートシンク２２及び第２上側ヒートシンク４２と複数の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８との間は、一例ではあるが、それぞれ溶接などによって取り付けられていればよい。以下、第２工程より、代表して第１上側ヒートシンク２２側のみを説明するが、第２上側ヒートシンク４２側でも同様の作業を行っているものとする。

図６に示すように、第２工程において、第１工程で用意したリードフレーム１２の下面１２ｂ側に半導体素子２０、４０を実装する第１リフロー工程を実施する。まずリードフレーム１２の下面１２ｂ側を上に向け、第１上側ヒートシンク２２の下面２２ｂ上にはんだ５４を配置し、第１信号端子１４の接合部１４ｂ上にはんだ５２を配置する。次いで第１信号端子１４の接合部１４ｂ上に、はんだ５２を介して第１半導体素子２０の信号パッド２０ｃが接続されるように、例えば位置決め治具７０を用いて第１半導体素子２０を精度よく配置する。配置した後、リフロー炉等で加熱し、はんだ５２、５４を溶融し、はんだ付けする。これにより、第１上側ヒートシンク２２の下面２２ｂには、はんだ５４を介して第１半導体素子２０の上面電極２０ａが接合され、第１信号端子１４の接合部１４ｂには、はんだ５２を介して第１半導体素子２０の信号パッド２０ｃが接合される。第１リフロー工程では、第１半導体素子２０の下面電極２０ｂの上にも、予備はんだ５６’を配置しておき、併せて溶融しはんだ付けしておくとよい。

図７に示すように、第３工程において、第２工程で第１半導体素子２０を実装したリードフレーム１２を、第１下側ヒートシンク２４の上面２４ａに接合する第２リフロー工程を実施する。まず、第１下側ヒートシンク２４の上面２４ａを上にして、その上面２４ａ上にはんだ５６を配置する。第２工程で半導体素子を実装したリードフレーム１２には電力用端子側に位置決め治具８０のガイド穴１２ａが設けられている。そのガイド穴１２ａに位置決め治具８０のガイドピン８２を挿入することで、第１下側ヒートシンク２４の上面２４ａ上に精度よく配置することができる。配置した後、リフロー炉等で加熱し、はんだ５６を溶融しはんだ付けする。これにより、第１半導体素子２０の下面電極２０ｂに第１下側ヒートシンク２４の上面２４ａがはんだ５６を介して接合される。

第４工程において、半導体素子２０、４０、ヒートシンク２２、２４、４２、４４、複数の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８などを、例えばエポキシ樹脂等のモールド樹脂３０で封止する。上述したが、このとき上側ヒートシンク２２、４２の上面２２ａ、４２ａ、及び、下側ヒートシンク２４、４４の下面２２ｂ、４２ｂは一部露出している。複数の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８また同様にモールド樹脂３０から突出して露出している。例えば、封止後に、これら各部分の表面が露出していない場合は、切削加工などでモールド樹脂３０を削り落として、各表面を露出させればよい。最後に第５工程において、リードフレーム１２の不要部を切除する。このとき、第３工程で使用したガイド穴１２ａも不要部に含まれる。これにより、複数の外部接続端子１４、１５、１６、１７、１８は電気的に独立し、実施例１の半導体装置１０が完成する。

（実施例２）図面を参照して、実施例２の半導体装置１００について説明する。図８に示すように、実施例１と同様、半導体装置１００は、半導体素子１２０、下側ヒートシンク１２４、複数の外部接続端子１１４、１１６、及びモールド樹脂１３０を備える。複数の外部接続端子１１４、１１６には、信号用の複数の信号端子１１４、電力用端子１１６が含まれる。一方で、半導体装置１００は、下側ヒートシンク１２４のみを備えた片面冷却構造を有しているという点において実施例１と異なっている。また、半導体装置１００は、導体板１２８を備えている。導体板１２８では、導体板１２８の端部１２８ｃに、電力用端子１１６が設けられている。

半導体装置１００は、不図示ではあるが、複数の半導体素子を備えてもよく、その場合、その半導体素子に対応する数の下側ヒートシンク、導体板及び他の複数の外部接続端子をさらに備えることができる。それらの個数については、特に限定されない。以降、実施例２における不図示の部品についての説明は省略する。半導体素子１２０は、モールド樹脂１３０内で封止されている。モールド樹脂１３０は、絶縁性を有する材料で構成されている。特に限定されないが、モールド樹脂１３０を構成する材料は、エポキシ樹脂といった熱硬化性の樹脂材料であってもよい。複数の外部接続端子１１４、１１６はモールド樹脂１３０の外部から内部に亘って延びており、モールド樹脂１３０の内部で、半導体素子１２０に電気的に接続されている。

半導体素子１２０は、上面電極１２０ａと下面電極１２０ｂと複数の信号パッド１２０ｃとを有する。上面電極１２０ａは半導体素子１２０の上面に位置しており、下面電極１２０ｂは半導体素子１２０の下面に位置している。半導体素子１２０の数や種類、及び具体的な構造については実施例１における半導体素子２０、４０と同様に特に限定されない。半導体素子１２０の上面電極１２０ａ及び下面電極１２０ｂを構成する材料においても、実施例１と同様に特に限定されない。複数の信号パッド１２０ｃは、半導体素子１２０の上面に位置しており、複数の信号端子１１４にそれぞれ接続されている。信号パッド１２０ｃを構成する材料は、実施例１と同様に特に限定されない。

下側ヒートシンク１２４は、例えば、銅、銅合金、又はその他の金属といった、導電性を有し、かつ、熱伝導性に優れた材料を用いて構成されることができる。下側ヒートシンク１２４は、概して直方体形状の部材であり、上面１２４ａと上面１２４ａの反対側に位置する下面１２４ｂとを有する。下側ヒートシンク１２４の上面１２４ａは、半導体素子１２０の下面電極１２０ｂにはんだ１５６を介して接合されている。即ち、下側ヒートシンク１２４は半導体素子１２０と電気的及び熱的に接続されている。下側ヒートシンク１２４の下面１２４ｂは、モールド樹脂１３０の外部に一部露出している。このように下側ヒートシンク１２４は半導体素子１２０で発生した熱を外部に放出するといった放熱板としても機能する片面冷却構造を有する。

導体板１２８は、例えば銅又はその他の金属といった、導電性を有する材料を用いて構成されることができる。導体板１２８は、概して板形状の部材であり、上面１２８ａとその上面１２８ａと反対側に位置する下面１２８ｂとを有する。導体板１２８の下面１２８ｂは、半導体素子１２０の上面電極１２０ａにはんだ１５４を介して接合されている。上述したが、導体板１２８の端部１２８ｃには電力用端子１１６が設けられている。導体板１２８と電力用端子１１６との間は、一例ではあるが、溶接等によって接続されていればよい。

各々の信号端子１１４は、半導体素子１２０の信号パッド１２０ｃに、はんだ１５２を介して接合される。ここで、信号端子１１４には、凹部１１４ａが設けられている。信号端子１１４の凹部１１４ａは、半導体素子１２０の信号パッド１２０ｃとの信号端子１１４の接合部１１４ｂに隣接している。これにより、信号端子１１４の凹部１１４ａがそれぞれ形成するエッジ１１４ｃにおいて、はんだ１５２に生じる表面張力により、はんだ１５２の濡れ広がりが抑制される。はんだ１５２の過剰な濡れ広がりが抑制されることから、はんだ１５２が信号パッド１２０ｃからはみ出すことが防止される。また、信号端子１１４の凹部１１４ａは、半導体素子１２０に対向する範囲に設けられている。これにより、信号端子１１４と半導体素子１２０との間の空間距離が遠くなり、信号端子１１４と半導体素子１２０の他の部分との間の絶縁性を高めることも可能となる。

（実施例３）図面を参照して、実施例３の半導体装置２００について説明する。図９に示すように、実施例１と同様、半導体装置２００は、半導体素子２２０、上側ヒートシンク２２２、下側ヒートシンク２２４、複数の外部接続端子２１４、２１６、及びモールド樹脂２３０を備える。複数の外部接続端子２１４、２１６には、信号用の複数の信号端子２１４、電力用端子２１６が含まれる。一方で、上側ヒートシンク２２２は、スペーサ部を有していない点において、構造が実施例１とは異なっている。半導体装置２００は、実施例１と同様の用途を付与するために上側ヒートシンク２２２とは別部材として、導体スペーサ２２６も備える。また、特に限定されないが、一例として実施例３では、電力用端子２１６が下側ヒートシンク２２４の端部２２４ｃに設けられている。

半導体装置２００は、不図示ではあるが、複数の半導体素子を備えてもよく、その半導体素子に対応する数の上側ヒートシンク、下側ヒートシンク、導体スペーサ及び他の複数の外部接続端子をさらに備えてもよい。それらの個数については、特に限定されない。以降、実施例３における不図示の部品についての説明は省略する。半導体素子２２０は、モールド樹脂２３０内で封止されている。モールド樹脂２３０は、絶縁性を有する材料で構成されている。特に限定されないが、モールド樹脂２３０を構成する材料は、エポキシ樹脂といった熱硬化性の樹脂材料であってもよい。複数の外部接続端子２１４、２１６はモールド樹脂２３０の外部から内部に亘って延びており、モールド樹脂２３０の内部で、半導体素子２２０に電気的に接続されている。

半導体素子２２０は、上面電極２２０ａと下面電極２２０ｂと複数の信号パッド２２０ｃとを有する。上面電極２２０ａは半導体素子２２０の上面に位置しており、下面電極２２０ｂは半導体素子２２０の下面に位置している。半導体素子２２０の数や種類、及び具体的な構造については実施例１における半導体素子２０、４０と同様に特に限定されない。半導体素子２２０の上面電極２２０ａ及び下面電極２２０ｂを構成する材料においても、実施例１と同様に特に限定されない。複数の信号パッド２２０ｃは、半導体素子２２０の上面に位置しており、複数の信号端子２１４にそれぞれ接続されている。信号パッド２２０ｃを構成する材料は、実施例１と同様に特に限定されない。

導体スペーサ２２６は、例えば、銅、銅合金又はその他の金属といった導電性を有し、熱伝導性に優れた材料を用いて構成されることができる。導体スペーサ２２６は、概してブロック形状の部材であり、導体スペーサ２２６の上面２２６ａと、その上面２２６ａと反対側に位置する下面２２６ｂを有する。導体スペーサ２２６の上面２２６ａは、後述する上側ヒートシンク２２２の下面２２２ｂにはんだ２５４を介して接合される。また導体スペーサ２２６の下面２２６ｂは半導体素子２２０の上面電極２２０ａにはんだ２５６を介して接合される。即ち、導体スペーサ２２６は、半導体素子２２０と電気的及び熱的に接合されている。

上側ヒートシンク２２２及び下側ヒートシンク２２４は、例えば、銅、銅合金、又はその他の金属といった、導電性を有し、かつ、熱伝導性に優れた材料を用いて構成されることができる。下側ヒートシンク２２４は概して直方体形状の部材であり、上面２２４ａと上面２２４ａの反対側に位置する下面２２４ｂとを有する。下側ヒートシンク２２４の上面２２４ａは、半導体素子２２０の下面電極２２０ｂにはんだ２５８を介して接合されている。即ち、下側ヒートシンク２２４は半導体素子２２０と電気的及び熱的に接続されている。下側ヒートシンク２２４の下面２２４ｂは、モールド樹脂２３０の外部に一部露出している。前述したが、下側ヒートシンク２２４の端部２２４ｃには、電力用端子２１６が設けられている。

上側ヒートシンク２２２は、上記した下側ヒートシンク２２４と同様に、概して直方体形状の部材であって、上面２２２ａと上面２２２ａの反対側に位置する下面２２２ｂとを有する。上側ヒートシンク２２２の下面２２２ｂは、導体スペーサ２２６の上面２２６ａとはんだ２５４を介して接合されている。即ち、上側ヒートシンク２２２は半導体素子２２０と電気的及び熱的に接続されている。上側ヒートシンク２２２の下面２２２ｂは、モールド樹脂２３０の外部に一部露出している。このように、上側ヒートシンク２２２及び下側ヒートシンク２２４は、半導体素子２２０で発生した熱を外部に放出するといった放熱板としても機能する両面冷却構造を有する。また、上側ヒートシンク２２２の下面２２２ｂには導体スペーサ２２６との接合面と隣接する位置に凹部２２２ｃが形成されていてもよい。これにより、はんだ２５４が上側ヒートシンク２２２の下面２２２ｂと導体スペーサ２２６との接合面からはんだ２５４が過剰に濡れ広がることを抑制することができる。

各々の信号端子２１４は、半導体素子２２０の信号パッド２２０ｃに、はんだ２５２を介して接合される。ここで、信号端子２１４には、凹部２１４ａが設けられている。信号端子２１４の凹部２１４ａは、半導体素子２２０の信号パッド２２０ｃとの信号端子２１４の接合部２１４ｂに隣接している。これにより、信号端子２１４の凹部２１４ａがそれぞれ形成するエッジ２１４ｃにおいて、はんだ２５２に生じる表面張力により、はんだ２５２の濡れ広がりが抑制される。はんだ２５２の過剰な濡れ広がりが抑制されることから、はんだ２５２が信号パッド２２０ｃからはみ出すことが防止される。また、信号端子２１４の凹部２１４ａは、半導体素子２２０に対向する範囲に設けられている。これにより、信号端子２１４と半導体素子２２０との間の空間距離が遠くなり、信号端子２１４と半導体素子２２０の他の部分との間の絶縁性を高めることも可能となる。

（実施例４）図面を参照して、実施例４の半導体装置３００について説明する。図１０、１１に示すように、実施例１と同様、半導体装置３００は、第１半導体素子３２０、第２半導体素子３４０、複数の外部接続端子３１４、３１５、３１６、３１７、３１８及びモールド樹脂３３０を備える。また、半導体装置３００は、第１上側ヒートシンク３２２、第２上側ヒートシンク３４２及び下側ヒートシンク３２４も備える。一方で、半導体装置３００は、第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０が積層された構造を有しており、この点で実施例１の半導体装置１０と異なっている。第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０との間には、第２上側ヒートシンク３４２が介挿されている。

第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０は、モールド樹脂３３０内で封止されている。モールド樹脂３３０は、絶縁性を有する材料で構成されている。特に限定されないが、モールド樹脂３３０を構成する材料は、エポキシ樹脂といった熱硬化性の樹脂材料であってもよい。各々の外部接続端子３１４、３１５、３１６、３１７、３１８はモールド樹脂３３０の外部から内部に亘って延びており、モールド樹脂３０の内部で、第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０の少なくとも一方に電気的に接続されている。一例ではあるが、複数の外部接続端子３１４、３１５、３１６、３１７、３１８には、信号用である複数の第１信号端子３１４及び複数の第２信号端子３１５と、電力用であるＰ端子３１６、Ｎ端子３１７及びＯ端子３１８が含まれる。

第１半導体素子３２０は上面電極３２０ａと下面電極３２０ｂと複数の信号パッド３２０ｃとを有する。上面電極３２０ａは第１半導体素子３２０の上面に位置しており、下面電極３２０ｂは第１半導体素子３２０の下面に位置している。同様に第２半導体素子３４０は、上面電極３４０ａと下面電極３４０ｂと複数の信号パッド３４０ｃとを有する。上面電極３４０ａは第２半導体素子３４０の上面に位置しており、下面電極３４０ｂは第２半導体素子３４０の下面に位置している。半導体素子３２０、３４０の数や種類、及び具体的な構造については実施例１における半導体素子２０、４０と同様に特に限定されない。半導体素子３２０，３４０の上面電極３２０ａ、３４０ａ及び下面電極３２０ｂ、３４０ｂを構成する材料においても、実施例１と同様に特に限定されない。複数の信号パッド３２０ｃは、第１半導体素子３２０の上面に位置しており、複数の第１信号端子３１４にそれぞれ接続されている。同様に信号パッド３４０ｃは、第２半導体素子３４０の上面に位置しており、複数の第２信号端子３１５にそれぞれ接続されている。信号パッド３２０ｃ及び信号パッド３４０ｃを構成する材料は、実施例１と同様に特に限定されない。

実施例４における第１上側ヒートシンク３２２、第２上側ヒートシンク３４２は実施例１と同様の構造を有する。第１上側ヒートシンク３２２、第２上側ヒートシンク３４２は、例えば、銅、銅合金、又はその他の金属といった、導電性を有し、かつ、熱伝導性に優れた材料を用いて構成されることができる。第２上側ヒートシンク３４２は、概して直方体形状の部材であって、上面３４２ａと上面３４２ａの反対側に位置する下面３４２ｂとを有する。第２上側ヒートシンク３４２は、一例ではあるが、第２上側ヒートシンク３４２の下面３４２ｂから突出したスペーサ部３４２ｃを一体に有しており、別体の導体スペーサを必要としない構造を有している。スペーサ部３４２ｃは、必ずしも必要ではなく、複数の信号端子３１５が第２半導体素子３４０に接続されるためのスペースを確保している。第２上側ヒートシンク３４２の下面３４２ｂは、第２半導体素子３４０の上面電極３４０ａにはんだ３５５を介して接合されている。第２上側ヒートシンク３４２の上面３４２ａは、第１半導体素子３２０の下面電極３２０ｂにはんだ３５６を介して接合されている。即ち、第２上側ヒートシンク３４２は、第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０と、電気的及び熱的に接合されている。

第１上側ヒートシンク３２２もまた、概して直方体形状の部材であって、上面３２２ａと上面３２２ａの反対側に位置する下面３２２ｂとを有する。第１上側ヒートシンク３２２は、一例ではあるが、第１上側ヒートシンク３２２の下面３２２ｂから突出したスペーサ部３２２ｃを一体に有しており、別体の導体スペーサを必要としない構造を有している。スペーサ部３２２ｃは、必ずしも必要ではなく、複数の信号端子３１４が第１半導体素子３２０に接続されるためのスペースを確保している。第１上側ヒートシンク３２２の下面３２２ｂは、第１半導体素子３２０の上面電極３４０ａにはんだ３５４を介して接合されている。即ち、第２上側ヒートシンク３４２は、第２上側ヒートシンク３４２を介して、第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０と、電気的及び熱的に接合されている。第１上側ヒートシンク３２２の上面３２２ａは、モールド樹脂３３０の外部に一部露出している。

下側ヒートシンク３２４は、例えば、銅、銅合金、又はその他の金属といった、導電性を有し、かつ、熱伝導性に優れた材料を用いて構成されることができる。下側ヒートシンク３２４は、概して直方体形状の部材であり、上面３２４ａと上面３２４ａの反対側に位置する下面３２４ｂとを有する。下側ヒートシンク３２４の上面２４ａは、第２半導体素子３４０の下面電極３４０ｂにはんだ３５７を介して接合されている。即ち、下側ヒートシンク３２４は、第２上側ヒートシンク３４２を介して、第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０と、電気的及び熱的に接続されている。下側ヒートシンク３２４の下面３２４ｂは、モールド樹脂３３０の外部に一部露出している。このように、第１上側ヒートシンク３２２及び下側ヒートシンク３２４は、第１半導体素子３２０及び第２半導体素子３４０で発生した熱を外部に放出するといった放熱板としても機能する両面冷却構造を有する。

各々の第１信号端子３１４は、第１半導体素子３２０の信号パッド３２０ｃに、はんだ３５２を介して接合される。ここで、第１信号端子３１４には、凹部３１４ａが設けられている。第１信号端子３１４の凹部３１４ａは、第１半導体素子３２０の信号パッド３２０ｃとの第１信号端子３１４の接合部３１４ｂに隣接している。これにより、信号端子３１４の凹部３１４ａがそれぞれ形成するエッジ３１４ｃにおいて、はんだ３５２に生じる表面張力により、はんだ３５２の濡れ広がりが抑制される。はんだ３５２の過剰な濡れ広がりが抑制されることから、はんだ３５２が信号パッド３２０ｃからはみ出すことが防止される。同様に、各々の第２信号端子３１５にも、凹部３１５ａが設けられており、第２信号端子３１５の凹部３１５ａは、第２半導体素子３４０の信号パッド３４０ｃとの第２信号端子３１５の接合部３１５ｂに隣接している。第２信号端子１５の凹部１５ａがそれぞれ形成するエッジ３１５ｃにおいて、はんだ３５３に生じる表面張力により、はんだ３５３の濡れ広がりが抑制される。はんだ３５３の過剰な濡れ広がりが抑制されることから、はんだ３５３が信号パッド４０ｃからはみ出すことが防止される。また、信号端子３１４、３１５の凹部３１４ａ、３１５ａは、半導体素子３２０、３４０に対向する範囲に設けられている。これにより、信号端子３１４、３１５と半導体素子３２０、３４０との間の空間距離が遠くなり、信号端子３１４、３１５と半導体素子３２０、３４０の他の部分との間の絶縁性を高めることも可能となる。

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。

１０、１００、２００、３００：半導体装置
１２：リードフレーム
１４、１５、１１４、２１４、３１４、３１５：信号端子
１４ａ、１５ａ、１１４ａ、２１４ａ、３１４ａ、３１５ａ：凹部
１４ｂ、１５ｂ、１１４ｂ、２１４ｂ、３１４ｂ、３１５ｂ：接合部
１４ｃ、３１４ｃ、３１５ｃ：エッジ
１６、１７、１８、１１６、２１６、３１６、３１７、３１８：電力用端子
２０、４０、１２０、２２０、３２０、３４０：半導体素子
２０ａ、４０ａ、１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ、３４０ａ：上面電極
２０ｂ、４０ｂ、１２０ｂ、２２０ｂ、３２０ｂ、３４０ｂ：下面電極
２０ｃ、４０ｃ、１２０ｃ、２２０ｃ、３２０ｃ、３４０ｃ：信号パッド
２２、４２、１２２、２２２、３２２、３４２：上側ヒートシンク
２２ｃ、４２ｃ、３２２ｃ、３４２ｃ：スペーサ部
２４、４４、１２４、２２４、３２４、：下側ヒートシンク
３０、１３０、２３０、３３０：モールド樹脂
５２、５４、５６、１５２、１５４、１５６、２５２、２５４、２５６、２５８、３５２、３５３、３５４、３５５、３５６、３５７：はんだ
５６'：予備はんだ
７０、８０：位置決め治具
８２：ガイドピン
１２８：導体板
２２６：導体スペーサ

Claims (1)

1. 信号端子と
   前記信号端子にはんだ層を介して接合される信号パッドを有する半導体素子と、
   を備え、
   前記信号端子には、凹部が設けられており、
   前記凹部は、前記信号端子と前記はんだ層との接合部に隣接するとともに、前記半導体素子に対向する範囲に位置している、
   半導体装置。

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