JP2022127145A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の半導体装置の放熱性を向上させることが可能な技術を提供する。【解決手段】一実施形態に係る半導体装置１は、複数の半導体素子１１，１２と、複数の半導体素子１１，１２を含む回路の配線を構成する配線部２０と、複数の半導体素子１１，１２及び配線部２０を含む構成要素を樹脂で封止し、構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部３０と、を備える。【選択図】図１
Description
本開示は、半導体装置等に関する。
例えば、複数の半導体素子を含むパワー半導体装置の構成要素を全体として樹脂封止し、構成要素が積層される積層方向での絶縁性を確保する技術が知られている（特許文献１参照）。
また、例えば、パワー半導体素子を含むパワーモジュール部と、フィンベースとの双方に凹凸部を設け、嵌合させることによりパワーモジュール部とフィンベースとを一体化させる技術が開示されている（特許文献２参照）。
ところで、特許文献１のように、樹脂封止によって積層方向での絶縁性を確保する場合、例えば、絶縁層を有する基板を利用する場合に比して、樹脂封止の熱伝導性が相対的に低くなり、その結果、放熱性が相対的に低くなる可能性がある。
そこで、上記課題に鑑み、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の半導体装置の放熱性を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を含む構成要素を樹脂で封止し、前記構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部と、を備える、
半導体装置が提供される。
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を含む構成要素を樹脂で封止し、前記構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部と、を備える、
半導体装置が提供される。
上述の実施形態によれば、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の半導体装置の放熱性を向上させることができる。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。
［半導体装置の第１例］
まず、図１を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第１例について説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第１例について説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体装置１の構造の第１例を示す図である。本例（図１）では、説明の簡単のため、半導体装置１の構成要素が積み重ねられる方向に沿ってＺ軸が規定され、Ｚ軸に垂直な座標軸として、Ｘ軸及びＹ軸が規定される。以下、後述の第２例～第５例についても同様である。
図１に示すように、半導体装置１は、半導体素子１０と、配線部２０と、樹脂封止部３０とを含む。
半導体素子１０は、半導体素子１１，１２を含む。
尚、半導体装置１は、３以上の半導体装置を含んでもよい。
半導体素子１１，１２は、例えば、パワー半導体素子である。パワー半導体素子は、例えば、ダイオードやスイッチング素子である。ダイオードは、例えば、環流ダイオード（ＦＷＤ：Free Wheel Diode）である。また、スイッチング素子は、例えば、シリコン（Ｓｉ）製のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。また、スイッチング素子は、例えば、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体素子であってもよい。
配線部２０は、半導体素子１１，１２を含む回路の配線を構成する。配線部２０は、配線部２１～２４を含む。配線部２１～２４は、例えば、リードフレーム（ＬＦ：Lead Frame）である。また、配線部２０は、ワイヤで構成される配線部を含んでもよい。
配線部２１、半導体素子１１、及び配線部２２は、Ｚ軸負方向に向かって、Ｚ軸に沿って積み重ねられるように配置される。
配線部２１の一端のＺ軸負方向側の表面には、ダイパッドが設けられ、はんだ１１ｓを介して半導体素子１１が載置される。
半導体素子１１のＺ軸負方向側の表面の端子には、配線部２２の一端が接続される。半導体素子１１の端子及び配線部２２の一端は、例えば、はんだで接続される。
配線部２１，２２は、それぞれ、半導体素子１１に接続される一端からＸ軸負方向に向かって延び出すように構成される。配線部２１，２２のそれぞれの他端部は、樹脂封止部３０のＸ軸負方向側の端面から飛び出すように配置され、外部端子２１ｔ、２２ｔとして機能する。
配線部２３、半導体素子１２、及び配線部２４は、Ｚ軸正方向に向かって、Ｚ軸に沿って積み重ねられるように配置される。
配線部２３の一端のＺ軸正方向側の表面には、ダイパッドが設けられ、はんだ１２ｓを介して半導体素子１２が載置される。
半導体素子１２のＺ軸正方向側の表面の端子には、配線部２４の一端が接続される。半導体素子１２の端子及び配線部２４の一端は、例えば、はんだで接続される。
配線部２３，２４は、それぞれ、半導体素子１２に接続される一端からＸ軸正方向に向かって延び出すように構成される。配線部２３，２４のそれぞれの他端部は、樹脂封止部３０のＸ軸正方向側の端面から飛び出すように配置され、外部端子２３ｔ、２４ｔとして機能する。
配線部２１、半導体素子１１、及び配線部２２を含む一の構成要素群と、配線部２３、半導体素子１２、及び配線部２４を含む他の構成要素群は、Ｘ軸方向に並列配置される。
本例では、一の構成要素群、及び他の構成要素群は、Ｚ軸方向の寸法が略同じであり、Ｚ軸正方向側及びＺ軸負方向側の両端部が略一致するように配置される。これにより、樹脂封止部３０のＺ軸方向の寸法を相対的に小さくすることができる。そのため、例えば、樹脂封止部３０のＺ軸方向の両端部に接続される、後述の放熱部材６０（例えば、フィンベース）に半導体素子１１，１２等の熱を伝達し易くなり、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
尚、Ｘ軸方向に並列配置される構成要素群同士のＺ軸方向の寸法が異なる場合、Ｚ軸正方向及びＺ軸負方向の何れか一方の端部同士が略一致するように配置されてよい。これにより、同様の効果を奏する。
樹脂封止部３０は、半導体素子１０及び配線部２０を含む構成要素を樹脂で封止し、構成要素が積み重ねられる積層方向（Ｚ軸方向）での周囲に対する絶縁層を構成する。本例では、樹脂封止部３０は、Ｚ軸方向の両端面と、構成要素（本例では、配線部２０）との間に必要な電気的な絶縁性を確保可能な距離（以下、「ギャップ量」）を確保するように構成される。これにより、必要なギャップ量は、半導体装置１の構成要素により生じる（と想定される）電界に基づき予め規定されてよい。
樹脂封止部３０のＺ軸方向の両端面のうちの何れか一方には、樹脂封止部３０からの熱伝導が可能な態様で、放熱部材６０（図３、図４参照）が配置される。これにより、半導体装置１は、半導体素子１０や配線部２０から発生する熱エネルギを、樹脂封止部３０から放熱部材６０に逃がし、その放熱性を向上させることができる。
また、樹脂封止部３０のＺ軸方向の両端面のうちの放熱部材６０が配置される一方と反対側の他方の面には、金属箔が貼り付けられてもよい。これにより、半導体装置１は、金属箔を通じて、樹脂封止部３０の熱伝導性を向上させ、その結果、その放熱性をより向上させることができる。
また、樹脂封止部３０のＺ軸方向の両端面の双方に、樹脂封止部３０からの熱伝導が可能な態様で、放熱部材６０が配置されてもよい。これにより、半導体装置１は、放熱性を更に向上させることができる。
樹脂封止部３０と放熱部材６０とは、直接、接触する態様で配置されてよい。また、樹脂封止部３０と放熱部材６０との間の接触面には、熱伝導性が相対的に高い、熱伝導グリース、ギャップフィラ、接着剤等が塗布されていてもよい。これにより、樹脂封止部３０と放熱部材６０との間の接触面の微細な隙間をグリース等で埋めることができ、樹脂封止部３０から放熱部材６０への熱伝導性をより向上させ、その結果、半導体装置１の放熱性をより向上させることができる。
樹脂封止部３０は、任意の方法で製造されてよい。例えば、樹脂封止部３０は、ポッティング、トランスファ成形、液状トランスファ成形、圧縮成型、或いは射出成型等の方法によって製造される。
具体的には、トランスファ成形により封止が行われる場合、トランスファ成形機に取り付けられる金型の内部に、半導体素子１０及び配線部２０を含む構成要素の集合体（以下、単に「集合体」）を所定の治具等も利用して適切に設置される。そして、タブレット状の樹脂組成物がプランジャで予熱された金型内部に流し込まれ、硬化後に金型から取り出された後、恒温槽で後硬化することで、樹脂封止部３０の製造が完了する。
また、液状トランスファ成形により封止が行われる場合、高温の金型内に、集合体が適切に配置され、液状の樹脂組成物が金型内に射出成形されることで加熱硬化される。そして、樹脂組成物が金型内で硬化した後に金型から取り出され、恒温槽で後硬化することで、樹脂封止部３０の製造が完了する。
また、ポッティングにより封止が行われる場合、ケース内に、集合体が適切に配置され、液状の樹脂組成物がディスペンサで流下されることにより、樹脂封止部３０が製造される。
樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物は、例えば、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂である。
また、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物は、例えば、熱硬化性樹脂に加えて、或いは、加えて、熱可塑性樹脂を含んでもよい。熱可塑性樹脂は、例えば、液晶ポリマ（ＬＣＰ：Liquid Crystal Polymer）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ：Poly Phenylene Sulfide Resin）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ：Polybutylene Terephthalate）等を含む。これにより、樹脂組成物の熱伝導性を向上させ、その結果、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
また、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物は、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等に加えて、熱伝導フィラを含んでもよい。これにより、樹脂組成物の熱伝導性を向上させ、その結果、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
熱伝導フィラは、例えば、シリカ（二酸化ケイ素：ＳｉＯ２）、アルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等を含む。樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物は、例えば、一種類の熱伝導フィラを含む。また、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物は、例えば、複数の種類の熱伝導フィラを含んでもよい。これにより、複数の種類の熱伝導フィラが適宜選択されることにより、より適切に、樹脂組成物に必要な熱伝導性の確保を図ることができる。
樹脂組成物において、熱伝導フィラは、粒径、粒度分布、配合量等が適宜制御されることで、最密充填化が図られる。
例えば、熱硬化性樹脂に熱伝導フィラが配合される場合、樹脂組成物のガラス転移速度の向上の観点から、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物に含まれる熱伝導フィラは、１ｎｍ～１０００ｎｍの平均粒径を有してよい。特に、熱伝導フィラは、例えば、１ｎｍ～１００ｎｍの平均粒径を有することが好ましく、３～５０ｎｍの平均粒径を有することがより好ましく、５～３０ｎｍの平均粒径を有することが更に好ましい。
また、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物に含まれる熱伝導フィラ同士の平均距離は、例えば、１～２００ｎｍであってよい。熱伝導フィラ同士の平均距離とは、隣接する２つの熱伝導フィラの中心点間を結ぶ距離で、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）による観察で測定し計算される値である。特に、樹脂組成物は、熱伝導フィラ同士の平均距離が１～１００ｎｍの間隔で分散（分布）するように、構成されることが好ましい。これにより、フィラ間の平均距離が相対的に小さくなり、相対的な分子力の作用によって、樹脂組成物（樹脂封止部３０）のガラス転移温度の向上を図ることができる。
また、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物に含まれる熱伝導フィラの配合量は、硬化前の樹脂組成物の重量を基準として、０．１～１０重量％であってよく、特に、１．５～６重量％であることが好ましい。熱伝導フィラの配合量が０．１重量％未満の場合、樹脂組成物のガラス転移温度を向上させる効果が十分に得られない場合があり、１０重量％を超えると、粘度の上昇により注型材としての使用ができなくなる可能性があるからである。
また、例えば、熱可塑性樹脂に熱伝導フィラが配合される場合、樹脂組成物のガラス転移速度の向上の観点から、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物に含まれる熱伝導フィラは、１０００ｎｍ以下の平均粒径を有してよい。
また、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物に含まれる熱伝導フィラ同士の平均距離は、例えば、１ｎｍ～２０００ｎｍであってよく、好ましくは、１ｎｍ～１０００ｎｍであってよい。これにより、上述と同様の作用によって、樹脂組成物（樹脂封止部３０）のガラス転移温度の向上を図ることができる。
また、樹脂封止部３０に使用される樹脂組成物における熱伝導フィラの配合割合は、樹脂組成物全体の質量を基準として、０．１～１０重量％であってよい。
［半導体装置の第２例］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第２例について説明する。以下、上述の第１例と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
次に、図２を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第２例について説明する。以下、上述の第１例と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
図２は、本実施形態に係る半導体装置１の構造の第２例を示す図である。
図２に示すように、半導体装置１は、半導体素子１０と、配線部２０と、樹脂封止部３０と、放熱樹脂シート４０とを含む。
放熱樹脂シート４０は、樹脂封止部３０のＺ軸方向の両端面に一体的に取り付けられる（貼り付けられる）。これにより、樹脂封止部３０から放熱樹脂シート４０への熱伝導を促進し、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
放熱樹脂シート４０は、樹脂封止部３０よりも相対的に熱伝導性が高い樹脂組成物により構成されてよい。放熱樹脂シート４０は、例えば、いわゆるＢステージ状態に制御される、半硬化封止樹脂シートである。
樹脂封止部３０のＺ軸方向の両端部のうちの少なくとも一方には、放熱樹脂シート４０を介して更に放熱部材６０が取り付けられてよい。これにより、半導体装置１の放熱性を更に向上させることができる。
また、放熱樹脂シート４０は、樹脂封止部３０のＺ軸方向の両端面のうちの何れか一方（例えば、放熱部材６０が配置されない他端部の端面）だけに設けられてもよい。これにより、放熱部材６０が設けられる樹脂封止部３０の一端からの放熱だけでなく、放熱部材６０が設けられない他端部からの放熱を促進させ、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
［半導体装置の第３例］
次に、図３、図４を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第３例について説明する。以下、上述の第１例等と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例等と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
次に、図３、図４を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第３例について説明する。以下、上述の第１例等と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例等と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
図３、図４は、本実施形態に係る半導体装置１の構造の第３例を示す図である。具体的には、図３は、製造工程において、半導体素子１０、配線部２０、及び樹脂封止部３０を含むパッケージ部と、放熱部材６０とが連結される前の状態を表し、図４は、パッケージ部と、放熱部材６０とが連結された後の状態を表す。
図３、図４に示すように、半導体装置１は、半導体素子１０と、配線部２０と、樹脂封止部３０、係止部材５０と、放熱部材６０とを含む。
係止部材５０（他の部材の一例）は、樹脂封止部３０のＺ軸負方向の端面に取り付けられる。係止部材５０は、例えば、相対的に熱伝導性が高いセラミックや金属により構成されてよい。金属は、例えば、銅であってよい。
係止部材５０は、Ｚ軸負方向の端面に複数の凹部５１（第１の凹部の一例）を有する。これにより、Ｚ軸負方向の端面の表面積を相対的に大きくして、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
また、図３、図４に示すように、係止部材５０の複数の凹部５１に放熱部材６０の凸部６１が挿入される態様で、パッケージ部と放熱部材６０との間の位置決めが可能に構成される。これにより、半導体装置１の製造効率を向上させることができる。
係止部材５０を含むパッケージ部の構成は、任意の方法で実現されてよい。例えば、係止部材５０は、任意の製造方法で別途製造され、樹脂封止部３０のＺ軸負方向の端面に貼り付けられる態様であってよい。また、例えば、係止部材５０は、精密メッキや溶射等の方法により樹脂封止部３０のＺ軸方向の端面に形成されてもよい。
放熱部材６０は、樹脂封止部３０から伝達される熱エネルギを外部に放熱する。放熱部材６０は、Ｚ軸正方向の端面に複数の凸部６１を有する。放熱部材６０は、複数の凸部６１が係止部材５０の複数の凹部５１に挿入される態様で、係止部材５０を介して樹脂封止部３０のＺ軸負方向の端部に配置される。これにより、凸部６１の作用で、樹脂封止部３０からの熱が、係止部材５０を介して放熱部材６０に伝達され易くなる。そのため、半導体装置１は、放熱性を更に向上させることができる。
尚、樹脂封止部３０のＺ軸正方向の端部に、係止部材５０が取り付けられ、放熱部材６０が樹脂封止部３０（係止部材５０）のＺ軸正方向の端部に設けられてもよい。また、凹部５１及び凸部６１の断面形状は、例えば、図３、図４に示すような矩形状に限定されず、凹部５１及び凸部６１の組み合わせでかみ合い可能であれば、任意の形状が採用されてよい。以下、後述の凹部３１及び凸部６１についても同様であってよい。また、係止部材５０（凹部５１）と放熱部材６０（凸部６１）との間の接触面には、熱伝導グリース（サーマルグリース）やギャップフィラ等が塗布されてもよい。以下、後述（第４例）の樹脂封止部３０（凹部３１）と放熱部材６０（凸部６１）との間の接触面についても同様であってよい。これにより、樹脂封止部３０（係止部材５０）から放熱部材６０への熱伝導性を更に向上させ、その結果、半導体装置１の放熱性を更に向上させることができる。また、放熱部材６０の凸部６１は、省略され、係止部材５０と放熱部材６０との位置決めは他の方法で実現されてもよい。また、半導体装置１の必要な放熱性能が実現可能であれば、放熱部材６０は、省略されてもよい。
［半導体装置の第４例］
次に、図５を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第４例について説明する。以下、上述の第１例等と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例等と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
次に、図５を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第４例について説明する。以下、上述の第１例等と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例等と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
図５は、本実施形態に係る半導体装置１の構造の第４例を示す図である。
図５に示すように、半導体装置１は、半導体素子１０と、配線部２０と、樹脂封止部３０と、放熱部材６０とを含む。
樹脂封止部３０は、Ｚ軸負方向の端面に複数の凹部３１（第１の凹部の一例）を有する。これにより、上述の第３例の場合と同様、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
また、凹部３１は、Ｚ軸方向において樹脂封止部３０における絶縁層に相当する部分の厚さより深くなるように設けられてもよい。具体的には、Ｚ軸に沿って半導体装置１を見て、半導体素子１０及び配線部２０を含む樹脂封止される構成要素が存在しない領域において、凹部３１は、樹脂封止部３０のＺ軸負方向の端部と樹脂封止される構成要素との間の距離よりも深く設定されてよい。これにより、半導体装置１の放熱性を更に向上させることができる。
また、複数の凹部３１が放熱部材６０の凸部６１が挿入される態様で、パッケージ部と放熱部材６０との間の位置決めが可能に構成される。これにより、上述の第３例の場合と同様、半導体装置１の製造効率を向上させることができる。
樹脂封止部３０の凹部３１は、任意の方法で実現されてよい。例えば、樹脂封止部３０の成形時の金型に凹部３１の形状が反映されることにより実現されてよい。
放熱部材６０は、上述の第３例の場合と同様、Ｚ軸正方向の端面に複数の凸部６１を有する。放熱部材６０は、複数の凸部６１が樹脂封止部３０の複数の凹部３１に挿入される態様で、係止部材５０を介して樹脂封止部３０のＺ軸負方向の端部に配置される。これにより、上述の第３例の場合と同様、凸部６１の作用で、樹脂封止部３０からの熱が放熱部材６０に伝達され易くなる。そのため、半導体装置１は、放熱性を更に向上させることができる。
尚、樹脂封止部３０のＺ軸正方向の端部に、複数の凹部３１が設けられ、放熱部材６０が樹脂封止部３０のＺ軸正方向の端部に設けられてもよい。また、上述の第３例の場合と同様、放熱部材６０の凸部６１が省略され、樹脂封止部３０と放熱部材６０との間の位置決めは他の方法で実現されてもよい。また、上述の第３例の場合と同様、半導体装置１の必要な放熱性能が実現可能であれば、放熱部材６０は、省略されてもよい。
［半導体装置の第５例］
次に、図６、図７を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第５例について説明する。以下、上述の第１例等と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例等と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
次に、図６、図７を参照して、本実施形態に係る半導体装置１の第５例について説明する。以下、上述の第１例等と同じ或いは対応する構成要素には、同一の符号を付し、異なる部分を中心に説明を行う。そのため、上述の第１例等と同じ或いは対応する内容の説明を簡略化或いは省略する場合がある。
図６は、本実施形態に係る半導体装置１の構造の第５例を示す図である。図７は、配線部２０（リードフレーム）のＺ軸方向に沿う面（以下、「側面」）に形成される凹部２０ｒの具体例を示す図である。
図６に示すように、半導体装置１は、上述の第１例等の場合と同様、半導体素子１０と、配線部２０と、樹脂封止部３０とを含む。
図６、図７に示すように、配線部２０（配線部２１～２４）は、Ｚ軸方向に沿う面（側面）に凹部２０ｒ（第２の凹部の一例）を有する。これにより、凹部２０ｒに樹脂封止部３０の樹脂組成物が入り込む。そのため、樹脂封止部３０と配線部２０との間の剥離を抑制することができる。
凹部２０ｒは、配線部２１～２４の全ての側面のうちの一部に設けられてもよいし、全部に設けられてもよい。
また、配線部２０（配線部２１～２４）の一つの側面に形成される凹部２０ｒの数は、一つであってもよいし、複数であってもよい。
また、凹部２０ｒの断面形状は、任意の形状で構成されてよい。例えば、図７Ａに示すように、凹部２０ｒの断面形状（縦断面の形状）は、底部に向かって幅が小さくなる態様のテーパ形状（三角形状）であってよい。また、例えば、図７Ｂに示すように、凹部２０ｒの断面形状（縦断面の形状）は、底部に向かって幅が略一定の形状（矩形状）であってもよい。また、例えば、図７Ｃに示すように、凹部２０ｒの断面形状（縦断面の形状）は、表面から底部に向かって幅が小さくなる態様のテーパ形状と、テーパ形状の途中から底部に向かって幅が略一定の形状（矩形状）との組み合わせであってもよい。
尚、配線部２０（配線部２１～２４）の側面に代えて、或いは、加えて、配線部２０（配線部２１～２４）のＺ軸方向の端面等の任意の表面に凹部が設けられてもよい。また、配線部２０に代えて、或いは、加えて、樹脂封止部３０により封止される他の構成要素の側面やＺ軸方向の端面等の任意の表面に凹部が設けられてもよい。
［半導体装置の他の例］
次に、半導体装置の他の例について説明する。
次に、半導体装置の他の例について説明する。
上述の第１例～第５例は、適宜、組み合わせられてもよい。
例えば、上述の第２例の放熱樹脂シート４０は、上述の第３例、第４例の樹脂封止部３０のＺ軸正方向の端面に採用されてもよい。
また、例えば、上述の第５例の凹部２０ｒは、上述の第２例～第４例の配線部２０（配線部２１～２４）に採用されてもよい。
［作用］
次に、本実施形態に係る半導体装置１の作用について説明する。
次に、本実施形態に係る半導体装置１の作用について説明する。
例えば、絶縁基板上に、半導体素子や回路素子を配置し、半導体素子を樹脂封止する構成の場合、絶縁基板の絶縁層と、樹脂封止による絶縁層とが重畳し、製造工程が複雑になったり、構成要素が積み重ねられる積層方向の寸法が大きくなったりする可能性がある。
これに対して、本実施形態では、半導体装置１は、半導体素子１１，１２と、配線部２０と、樹脂封止部３０とを備える。具体的には、配線部２０は、半導体素子１１，１２を含む回路の配線を構成する。また、樹脂封止部３０は、半導体素子１１，１２及び配線部２０を含む構成要素を樹脂で封止し、構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止部３０によって、回路を構成する構成要素の積層方向での絶縁性を確保することができる。そのため、半導体装置１は、製造工程の簡易化や積層方向の寸法の縮小を実現することができる。
また、本実施形態では、樹脂封止部３０の積層方向（Ｚ軸方向）の両端部のうちの少なくとも一方の端部に凹部３１，５１が設けられてよい。
これにより、半導体装置１は、積層方向の両端部のうちの少なくとも一方の表面積を相対的に大きくすることができる。そのため、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性を向上させることができる。
また、本実施形態では、凹部３１は、積層方向（Ｚ軸方向）において、樹脂封止部３０の絶縁層の厚さより深く設けられてよい。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、半導体装置１は、放熱部材６０を備えてよい。具体的には、放熱部材６０は、樹脂封止部３０の積層方向（Ｚ軸方向）の両端部のうちの凹部３１，５１が設けられる端部に設けられてよい。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、放熱部材６０は、凹部３１，５１に挿入される凸部６１を有してよい。
これにより、半導体装置１は、放熱部材６０の凸部６１の作用によって、樹脂封止部３０から放熱部材６０への熱伝導性を向上させ、その結果、その放熱性を向上させることができる。そのため、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性を向上させることができる。
また、本実施形態では、放熱部材６０は、樹脂封止部３０の積層方向の両端部の双方に設けられてよい。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、樹脂封止部３０の積層方向（Ｚ軸方向）の両端部のうちの少なくとも一方には、金属箔が設けられてよい。例えば、樹脂封止部３０の積層方向の両端部のうちの放熱部材６０が設けられる一方と反対側の他方の端部には、金属箔が取り付けられてよい。
これにより、半導体装置１は、熱伝導性が相対的に大きい金属箔の作用により、樹脂封止部３０から金属箔への熱伝導を促進させ、放熱性を向上させることができる。そのため、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、樹脂封止部３０の積層方向の少なくとも一方には、樹脂封止部３０よりも相対的に高い熱伝導性を有する係止部材５０が取り付けられてよい。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、積層方向（Ｚ軸方向）と垂直な方向（例えば、Ｘ軸方向）において、並列配置される複数の構成要素群は、積層方向での一端部又は他端部の位置が略一致するように配置されてよい。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止部３０の積層方向での寸法を相対的に小さくすることができる。そのため、半導体装置１は、樹脂封止部３０から放熱部材への熱伝導性を向上させ、その結果、その放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、樹脂封止部３０は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物により構成されてよい。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、樹脂封止部３０は、熱硬化性樹脂及び熱伝導フィラを含む樹脂組成物により構成される。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、複数の種類の熱伝導フィラを含んでよい。
これにより、半導体装置１は、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、複数の種類の熱伝導フィラには、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、及び窒化ケイ素の少なくとも一つを含んでよい。
これにより、半導体装置１は、具体的に、樹脂封止により積層方向での絶縁性を確保する際の放熱性をより向上させることができる。
また、本実施形態では、構成要素（例えば、配線部２１～２４）の積層方向に沿う平面に凹部２０ｒが設けられてよい。
これにより、凹部２０ｒに樹脂封止部３０の樹脂組成物が入り込み、樹脂封止部３０の構成要素からの剥離を抑制することができる。
以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１ 半導体装置
１０，１１，１２ 半導体素子
１１ｓ，１２ｓ はんだ
２０，２１～２４ 配線部
２０ｒ 凹部（第２の凹部）
２１ｔ～２４ｔ 外部端子
３０ 樹脂封止部
３１ 凹部（第１の凹部）
４０ 放熱樹脂シート（他の部材）
５０ 係止部材
５１ 凹部（第１の凹部）
６０ 放熱部材
１０，１１，１２ 半導体素子
１１ｓ，１２ｓ はんだ
２０，２１～２４ 配線部
２０ｒ 凹部（第２の凹部）
２１ｔ～２４ｔ 外部端子
３０ 樹脂封止部
３１ 凹部（第１の凹部）
４０ 放熱樹脂シート（他の部材）
５０ 係止部材
５１ 凹部（第１の凹部）
６０ 放熱部材
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を含む構成要素を樹脂で封止し、前記構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部と、を備え、
前記樹脂封止部の前記積層方向の両端部のうちの少なくとも一方の端部の外面から内側に向かう方向に形成される第１の凹部が設けられる、
半導体装置が提供される。
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を含む構成要素を樹脂で封止し、前記構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部と、を備え、
前記樹脂封止部の前記積層方向の両端部のうちの少なくとも一方の端部の外面から内側に向かう方向に形成される第１の凹部が設けられる、
半導体装置が提供される。
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を含む構成要素を樹脂で封止し、前記構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部と、を備え、
前記樹脂封止部の前記積層方向の両端部のうちの少なくとも一方の端部の外面から内側に向かう方向に形成される第１の凹部が設けられ、
前記第１の凹部は、複数あり、
前記複数の前記第１の凹部は、前記少なくとも一方の端面の全体に亘って配置される、
半導体装置が提供される。
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を含む構成要素を樹脂で封止し、前記構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部と、を備え、
前記樹脂封止部の前記積層方向の両端部のうちの少なくとも一方の端部の外面から内側に向かう方向に形成される第１の凹部が設けられ、
前記第１の凹部は、複数あり、
前記複数の前記第１の凹部は、前記少なくとも一方の端面の全体に亘って配置される、
半導体装置が提供される。
Claims (14)
- 複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を含む構成要素を樹脂で封止し、前記構成要素が積み重ねられる積層方向での周囲に対する絶縁層を構成する樹脂封止部と、を備える、
半導体装置。 - 前記樹脂封止部の前記積層方向の両端部のうちの少なくとも一方の端部に第１の凹部が設けられる、
請求項１に記載の半導体装置。 - 前記第１の凹部は、前記積層方向において前記絶縁層の厚さより深く設けられている、
請求項２に記載の半導体装置。 - 前記樹脂封止部の前記少なくとも一方の端部に設けられる放熱部材を備える、
請求項２又は３に記載の半導体装置。 - 前記放熱部材は、前記第１の凹部に挿入される凸部を有する、
請求項４に記載の半導体装置。 - 前記放熱部材は、前記樹脂封止部の前記積層方向の両端部の双方に設けられる、
請求項４又は５に記載の半導体装置。 - 前記樹脂封止部の前記積層方向の両端部に金属箔が設けられる、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記樹脂封止部の前記積層方向の前記少なくとも一方には、前記樹脂封止部よりも相対的に高い熱伝導性を有する他の部材が取り付けられる、
請求項１乃至７の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記積層方向と垂直な方向において、並列配置される複数の構成要素群は、前記積層方向での一端部又は他端部の位置が略一致するように配置される、
請求項１乃至８の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記樹脂封止部は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物により構成される、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記樹脂封止部は、熱硬化性樹脂及び熱伝導フィラを含む樹脂組成物により構成される、
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記樹脂組成物は、複数の種類の前記熱伝導フィラを含む、
請求項１１に記載の半導体装置。 - 前記熱伝導フィラには、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、及び窒化ケイ素の少なくとも一つが含まれる、
請求項１１又は１２に記載の半導体装置。 - 前記樹脂封止部により封止される前記構成要素の前記積層方向に沿う平面に第２の凹部が設けられる、
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の半導体装置。
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| JP7024900B1 (ja) | 2022-02-24 |
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