JP6115738B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。本発明は、特に、スイッチング素子などのパワーデバイスを含み、インバータなどの電力変換用途で使用される半導体装置に関する。
太陽光発電システムのパワーコンディショナー、家電またはEV(Electric Vehicle)用モーターの回転制御には、半導体装置の1つであるパワーデバイスが使用される。このパワーデバイスは、実装面積の削減、半導体素子間距離の短縮による性能向上、またはユーザー側の設計負荷低減を目的として、1パッケージ化した製品が増加している。1パッケージ化とは、複数のパワーデバイスを一つのパッケージに収めてモジュール化することである。1パッケージ化された製品は、パワーモジュールと呼ばれる。
樹脂封止型のパワーモジュールは、例えば、トランスファーモールド工法を用いて組み立てられる。
このトランスファーモールド工法を用いた半導体装置は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1に関する従来の半導体装置100の断面概略図を図5に示す。
図5に示した半導体装置100においては、2つのパワー半導体素子103a,103bが、リードフレーム101上に接合材料102によって接合されている。
パワー半導体素子103bと、別のパワー半導体素子103aまたはリードフレーム101とは、例えばAlからなるボンディングワイヤー104を用いて電気的に接続されている。さらに、この半導体装置100は、封止樹脂106から露出した放熱板105を有している。
電流が流れるリードフレーム101と放熱板105とを電気的に絶縁するため、両者の間には絶縁層107が形成されている。この絶縁層107としては、セラミックフィラーが充填されたエポキシ樹脂製の絶縁シートが使用される。
リードフレーム101と放熱板105の間に求められる絶縁耐圧は、例えば家庭用のパワーコンディショナーであれば、2.5KVである。この場合、絶縁層107の厚みは、例えば0.15〜0.3mmに設定される。
また、半導体装置100自身に対しては、小型化が要求されている。そのため、リードフレーム101と放熱板105をほぼ同サイズにして、半導体装置100を小さくしたものが提案されている。しかしながら、リードフレーム101と放熱板105を同サイズとした場合、封止樹脂106の内部に空気層108(図6(a)(b)を参照)が存在すると、絶縁耐圧が劣化する可能性がある。
この点について、図6(a)(b)を用いて説明する。
図6(a)(b)は半導体装置の内部断面図であり、リードフレーム101、放熱板105及び絶縁層107の配置関係を示す断面概略図である。図6(a)はリードフレーム101と放熱板105が同一サイズの場合を示す。図6(b)はリードフレーム101よりも放熱板105が大きい場合を示す。図6(a)は、放熱板105のエッジ付近に空気層108が存在している場合を示す図である。この空気層108は、例えば、封止工程で樹脂流動によって生じたボイドなどである。ボイドの発生位置、大きさを制御するのは非常に困難であるため、図6(a)のようにリードフレーム101のエッジと放熱板105のエッジが空気層108でつながってしまう可能性がある。空気の絶縁耐圧は約3KV/mm程度であるため、2.5KVの電圧を印加すると、この空気層108が存在する位置で絶縁破壊が発生し、リードフレーム101から放熱板105へ電流が流れ込んでしまう可能性がある。使用時においては、放熱板105はAlヒートシンクなどへ取り付けられるのが一般的であるが、絶縁破壊が発生すると、Alヒートシンクにまで電流が流れる可能性がある。
そこで、特許文献1の半導体装置101では、図6(b)に示すように、リードフレーム101と放熱板105のエッジを離間して配置することで、空気層108が存在しても、物理的な距離により絶縁信頼性を確保できるとしている。
また、特許文献2では、図7に示すように、絶縁被覆202で被覆された放熱板203とデバイス205が載置された接続端子204とを用い、この放熱板203を接続端子204に接続して構成された半導体装置201を開示している。特許文献2の半導体装置201では、放熱板203のエッジ部分が絶縁被覆202で被覆されているため、例えば前述の空気層108が発生したとしても、絶縁信頼性を確保できるとしている。
しかし、特許文献1の構成では、必ず放熱板105をリードフレーム101よりも大きくする必要があり、半導体装置100の小型化が困難である。また、特許文献2の構成では、絶縁被覆202で放熱板203を予め被覆する必要があるため、製造するのが困難になる場合がある。
本発明はこれらの課題を鑑みてなされたものであり、製造が容易であると共に、小型化が可能な半導体装置を提供することを目的とする。
本発明の半導体装置は、半導体素子が搭載された第1基板と、放熱板と、前記第1基板と前記放熱板の間に配置された絶縁層と、前記第1基板及び前記放熱板及び前記絶縁層を樹脂封止する封止樹脂と、前記第1基板の引き出し部分である端子と、前記端子の基端に設け前記封止樹脂が流入可能な孔と、を備え、前記放熱板は、前記絶縁層と反対側の第1面が前記封止樹脂より露出し、前記絶縁層は、前記端子の基端に設けた前記孔の直下で前記第1面側に屈曲した屈曲領域を少なくとも2箇所有すると共に、この少なくとも2箇所の前記屈曲領域の端部が両方とも前記封止樹脂内に存在している、ことを特徴とする。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子が搭載された第1基板と絶縁層と放熱板とを、前記絶縁層の少なくとも2箇所の屈曲領域が前記放熱板からはみ出た状態で金型内に配置し、前記金型内に封止樹脂を注入し、前記絶縁層の少なくとも2箇所の屈曲領域が、前記第1基板の引き出し部分である端子の基端に設けた孔から流れ込む前記封止樹脂によって前記放熱板の前記絶縁層と反対側の第1面側に屈曲し、かつ前記屈曲領域の前記少なくとも2箇所の屈曲領域の端部が両方とも前記封止樹脂内に存在した状態で、前記封止樹脂を、硬化させることを特徴とする。
本発明の半導体装置によれば、製造が容易であると共に、半導体装置の小型化が可能になる。
以下、本発明の各実施の形態を、図1〜図4に基づいて説明する。
なお、この明細書の実施の形態では、ツー・イン・ワン(2in1)モジュールについて説明する。2in1モジュールとは、インバータの基本構成単位となる1アーム分の2つのトランジスタが、一つのモジュールに内蔵されているものである。
(実施の形態1)
図1(a)は、本発明の実施の形態1における半導体装置の内部平面図であり、図1(b)は、その内部断面図である。半導体装置は、例えば、パワーモジュールである。パワーモジュールには、パワー半導体素子が複数個搭載されている。パワー半導体素子は、半導体素子の一例であり、例えば、スイッチングを行うIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)である。
図1(a)は、本発明の実施の形態1における半導体装置の内部平面図であり、図1(b)は、その内部断面図である。半導体装置は、例えば、パワーモジュールである。パワーモジュールには、パワー半導体素子が複数個搭載されている。パワー半導体素子は、半導体素子の一例であり、例えば、スイッチングを行うIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)である。
本実施の形態1の半導体装置のリードフレーム1の上には、接合材料10によって、複数個のパワー半導体素子2が搭載されている。リードフレーム1は、第1基板の一例である。リードフレーム1の材質は、例えばCuまたはCu系合金である。接合材料10は、放熱性の観点から、例えば、Sn−Ag−Cuの半田である。本実施の形態1の半導体装置では、パワー半導体素子2は、2個のIGBT2aと2個のFWD(Free Wheeling Diode)2bである。リードフレーム1及びIGBT2a及びFWD2bは、ボンディングワイヤー3(3a、3b)でそれぞれの電極が接続されている。IGBT2aとFWD2bを接続するボンディングワイヤー3aは、例えばφ400μm程度のアルミ線である。通常、IGBT2aの表面電極はエミッタとなり、FWD2bの表面電極はアノードとなるため、IGBT2aとFWD2bは逆並列に接続されている。このとき、IGBT2aのコレクタとFWD2bのカソードとは、裏面電極に該当する。さらに、IGBT2aの表面には、エミッタとは別にゲート電極が存在する。このゲート電極とリードフレーム1とはボンディングワイヤー3bで接続される。ボンディングワイヤー3bは、ゲート駆動用に使用される電流がパワーラインよりも非常に小さいため、例えばφ150μm程度のアルミ線である。また、本実施の形態1の半導体装置において、リードフレーム1、パワー半導体素子2、およびボンディングワイヤー3は、封止樹脂4で覆われている。これに対し、正極側パワー端子5、負極側パワー端子6、出力側パワー端子7、正極側制御端子8、および負極側制御端子9は、外部との接続のため、封止樹脂4から露出している。封止樹脂4の材料は、例えば、トランスファーモールドに適するエポキシ樹脂が使用される。
リードフレーム1の下には、絶縁層11を介して、放熱板12が配置されている。絶縁層11としては、例えば、絶縁シートを用いることができる。放熱板12は、第2基板の一例である。絶縁層11は、絶縁性及び接着性を有するエポキシ樹脂と、熱伝導用のセラミックフィラーとを、混合したものである。セラミックフィラーの材料としては、例えば、BN(窒化ホウ素)を用いると、アルミナ等よりも熱伝導性が高くなるため、熱伝導性の観点から好ましい。放熱板12の材質は、例えば、リードフレーム1と同様に、CuまたはCu系合金であり、熱伝導率を高くするためには不純物が少ないほど好ましい。絶縁層11と接着している放熱板12の面と反対側の面(第1面)は、封止樹脂4から露出している。
本実施の形態1の半導体装置は、図1(a)に示すように、所定の2辺と対向する位置に、絶縁層11の屈曲領域11aが配置されるように構成していることを特徴の1つとする。所定の2辺とは、四角形状の放熱板12におけるリードフレーム1に隙間が存在する2辺であり、図1(a)における放熱板12の左右2辺である。詳しくは後述するが、本実施の形態1の半導体装置では、この所定の2辺に対向する位置に絶縁層11の屈曲領域11aを配置することによって、絶縁破壊が発生する可能性を軽減できる。
また、本実施の形態1の半導体装置では、図1(a)に示すように、正極側パワー端子5の基端に孔15aが形成され、出力側パワー端子7の基端に孔15bが形成されている。正極側パワー端子5の基端は、正極側パワー端子5のリードフレーム1からの引き出し部分である。出力側パワー端子7の基端は、出力側パワー端子7のリードフレーム1からの引き出し部分である。
正極側パワー端子5の基端の幅と出力側パワー端子7の基端の幅は、孔15a,15bを形成したことによって電流の流路の断面積が不足しないように、正極側パワー端子5の先端の幅および出力側パワー端子7の先端の幅よりも大きくしている。
なお、図1(a)(b)では、正極側制御端子8、負極側制御端子9を、それぞれ2本ずつ図示しているが、パワー半導体素子2の機能によっては端子数が変動してもよく、この本数に限定するものではない。
図2は、上記で説明した構造から成る本発明の実施の形態1における電気回路図であって、IGBT2a及びFWD2bを一対として2つ直列につないだ構成である。図2に示す電気回路図は、1アーム分のインバータとなっている。FWD2bが逆並列に接続されているのは、IGBT2aのスイッチング時の過電圧によって生じる逆回復電流が、FWD2bを通るように接続されることによって、IGBT2aの破壊を防ぐためである。例えば、このような回路構成をもつ半導体装置を3つ組み合わせることで三相交流用のインバータ回路を形成することができ、モーターの回転を制御する用途などに使用することができる。
続いて、本実施の形態1の半導体装置において、所定の2辺に対向する位置に絶縁層11の屈曲領域11aを配置することによって、絶縁破壊が発生する可能性を軽減できることについて、説明する。
IGBT2aから発生する熱は、接合材料10、リードフレーム1、絶縁層11、放熱板12の順に伝達され、封止樹脂4から露出している放熱板12の面から外部へ放出される。
本実施の形態1の絶縁層11の一部である屈曲領域11aは、図1(b)に示すように、放熱板12の側面に沿って下側(放熱板12側)に屈曲して配置されている。このように、本実施の形態1の半導体装置では、放熱板12のエッジ12aが絶縁層11で覆われている。そのため、封止樹脂4の充填時に空気層(ボイド)が発生した場合でも、リードフレーム1と放熱板12のエッジ12aとの間には空気層以外に絶縁層11が存在し、絶縁破壊は容易に発生しない。ここで、放熱板12のエッジ12aとは、放熱板12における絶縁層11側の角である。
屈曲点から放熱板12側へ伸長している屈曲領域11aの距離は、放熱板12の厚み12bに依存し、絶縁層11の端部が封止樹脂4から露出しない距離となることが望ましい。すなわち、本実施の形態1の絶縁層11は、屈曲領域11aを有しているが、その端部は封止樹脂4内に存在している。これは、絶縁層11の端部が外部へ露出した場合、絶縁層11が水分の浸透口となり、絶縁層11が持つ絶縁耐圧が吸湿によって劣化する可能性があるためである。よって、屈曲領域11aの放熱板12の第1面側への伸長距離は、例えば、放熱板12の厚み12bに対して 1/2 以上かつ 2/3以下の長さであればよいことが、発明者らの実験により分かっている。具体的には、屈曲領域11aの放熱板12側への伸長距離は、例えば、放熱板12の厚みが2mmであれば、1mmから1.3mmである。また、本実施の形態1では、屈曲領域11aは、放熱板12の側面に密着するように構成されている。この構成であれば、球状である空気層を通してリードフレーム1と放熱板12とが空気層で繋がる可能性が低くなる。
さらに、本実施の形態1では、放熱板12の所定の2辺のエッジ12aを、図1(b)に示すように、R形状(丸テーパ形状)で構成している。放熱板12の所定の2辺のエッジ12aは、図1(a)の左右2辺であり、リードフレーム1に近い側である。放熱板12のR形状は、例えば、金型によるプレス加工を用い、放熱板12にCuを使用して厚み12bが2mmの場合、0.1mm程度のR形状が形成される。ここでは、プレス加工におけるダイとパンチのクリアランスは、放熱板12の厚み12bの5%程度に設定している。このようにして形成された放熱板12のR形状を絶縁層11と接触させることで、柔軟性に低い絶縁層11を容易に屈曲させることができる。
図3(a)〜図3(e)は、この半導体装置の製造工程を示す。
図3(a)は、パワー半導体素子2をリードフレーム1に搭載するダイボンディング工程を実施し、さらにパワー半導体素子2とリードフレーム1をボンディングワイヤー3で接続するワイヤーボンディング工程を実施した状態を示す。図3(b)は、封止金型13内に、絶縁層11を貼り付けた放熱板12とリードフレーム1を設置する工程を示す。図3(c)(d)は、封止工程において封止樹脂4が充填される途中過程を示す。図3(e)は、封止樹脂4の充填が完了した状態を示す。ここで、封止金型13は、下型13aと上型13bで構成される。
前述の通り、本実施の形態1の絶縁層11はエポキシ樹脂を主材料とするため、熱伝導率が、半導体装置のパワー半導体素子2からの放熱経路の中で最も低い。そのため、本実施の形態1では、放熱性を向上させる目的で、絶縁層11にセラミックフィラーを高密度に充填している。セラミックフィラーとしては、例えばアルミナ(Al2O3)やBNフィラーを用いる。
ここで、絶縁層11にセラミックフィラーが高密度に充填されていると、エポキシ樹脂単体の場合よりも絶縁層11の柔軟性が減少するため、予め絶縁層11を屈曲させた場合、絶縁層11が破断してしまう可能性がある。そこで、発明者らは、種々の実験を行うことで、新たな工程を追加せずに、セラミックフィラーが高密度に充填された絶縁層11を屈曲させることが可能な製造方法を見出した。この製造方法は、封止工程で使用される金型の熱による金型温度と、トランスファーモールド工法における封止樹脂の流動による応力で、絶縁層11を軟化させつつ、形状を変化させて屈曲させるというものである。ここでの金型温度は、170℃以上且つ180℃以下であり、硬化反応前の封止樹脂4を軟化させて流動性を発現させることが可能な温度である。
図3(b)(c)(d)に示すように、放熱板12からはみ出ると共に放熱板12よりも外側に広がっている絶縁層11の屈曲領域11aは、放熱板12による下方の支持が無いため、金型温度により軟化した状態において上面から流動してきた封止樹脂4の自重による応力によって、変形(屈曲)する。本実施の形態1では、このように、封止樹脂4の自重を利用することによって、新たな工程を追加せずに、絶縁層11の屈曲領域11aを放熱板12の厚み方向に屈曲させている。
図3(a)〜図3(e)では封止途中に屈曲領域11aを屈曲させる工程を説明したが、工程が増えても問題が無ければ、封止金型13に配置する前に予め絶縁層11の屈曲領域11aを屈曲させてもよい。
以下、図3(a)〜図3(e)に示した半導体装置の製造工程を詳しく説明する。
図3(a)の状態は、ダイボンディング工程とワイヤーボンディング工程により構成される。
ダイボンディング工程では、リードフレーム1にIGBT2aとFWD2bを接合材料10で接合する。ここで、接合材料10にSn−Ag−Cu半田などを用いる場合、あらかじめリードフレーム1における接合位置にAgメッキを形成しておくと、接合位置の濡れ性が向上して半田内のボイド低減に寄与するため、信頼性および放熱性の面で好ましい。また、本実施の形態1では、接合材料10を溶かすためにリードフレーム1が予備加熱を経て260℃以上になった時点でパワー半導体素子2を搭載しているが、大気中であると半田がすぐに酸化して濡れ性が低下するため、パワー半導体素子2の搭載工程は還元雰囲気下で行うことが好ましい。
ワイヤーボンディング工程では、IGBT2aとFWD2b及びリードフレーム1をボンディングワイヤー3で電気的に接続する。ボンディングワイヤー3は、例えば、加熱接合または超音波接合によって接続される。ここで、アルミ線であるボンディングワイヤー3は、Cuであるリードフレーム1とは接合可能であるものの、Cuの酸化によるプロセス安定性や信頼性に課題が残るため、予めリードフレームにNiメッキを施しておくことが望ましい。Niメッキは、Al同様、強固で薄い酸化膜である不働態を形成するため、加熱による状態変化が無く、また超音波振動で比較的容易に不働態が破壊されて新生面が露出しやすいことから、接合性に優れる。
なお、IGBT2aとリードフレーム1とを接続するボンディングワイヤー3は、特に問題がなければ、IGBT2aとFWD2b及びリードフレーム1の接続で用いたボンディングワイヤー3と同一のものを使用してもよい。この場合、工程数が1つ削減できるため、リードタイム短縮の面で好ましい。
図3(b)では、封止金型13内に、放熱板12および絶縁層11の積層体と、ダイボンディング工程およびワイヤーボンディング工程を経たリードフレーム1とを、配置する。この時、絶縁層11の面積は、屈曲領域11aが構成されるように、放熱板12の面積よりも大きくしておく。例えば一辺20mm、厚み2mmの放熱板12に対して屈曲領域11aの幅を1mm確保するには、対向する一方の2辺が22mmで残りの2辺が20mmの絶縁層11を用いれば良い。ここで、放熱板12と絶縁層11とは、硬化反応が進まない程度に仮接着しておく。放熱板12と絶縁層11とは、例えば、温度80℃、圧力1MPa程度の環境下で接着させることで、剥がれない程度に仮接着させることができる。
図3(c)では、下型13aと上型13bを閉じて、リードフレーム1をクランプし、封止樹脂4を流し込む。本実施の形態1では、封止樹脂4の流動路であるランナー14を上型13bに形成しているため、封止金型13内に流入した封止樹脂4は、リードフレーム1の上側(上型13b側)に優先的に流れ始める。特に、パワーモジュールのような放熱板12を有する半導体装置では、放熱板12が存在することによってリードフレーム1の下側(下型13a側)への封止樹脂4の充填が遅くなるが、ランナー14を上型13bに配置することにより、この傾向をより顕著にすることができる。ここで、絶縁層11は、封止金型13の熱によって軟化した状態であるため、リードフレーム1の上側から封止樹脂4が流れ込んだ場合、上部から押圧される形で変形し始める。その結果、図3(c)に示すように、絶縁層11の屈曲領域11aが放熱板12の側面(R形状)に沿って下側に屈曲する。
なお、本実施の形態1では、図1(a)に示したように、正極側パワー端子5の基端に孔15aを形成しているため、ランナー14から流入した封止樹脂4が孔15aから正極側パワー端子5の基端の直下へも流入して絶縁層11を下側に屈曲させることができる。正極側パワー端子5の直下への封止樹脂4の流入が少ない場合、下側への屈曲領域11aの屈曲量が不足して、正極側パワー端子5の基端の直下付近において絶縁層11の破れが発生するおそれが有る。しかし、上記のように正極側パワー端子5の基端に孔15aを形成しておくことで、正極側パワー端子5の基端の直下へも封止樹脂4を流入させることができ、屈曲領域11aを均一に下側に屈曲させることができる。
これは、出力側パワー端子7の基端においても同様である。本実施の形態1では、図1(a)に示したように、出力側パワー端子7の基端に孔15bを形成しているため、孔15bから出力側パワー端子7の基端の直下へも封止樹脂4が流入して、屈曲領域11aを均一に下側に屈曲させることができる。
図3(e)では、封止金型13のキャビティ全体に封止樹脂4が充填された状態を示している。図3(e)の状態では、ランナー14を介して封止樹脂4を流し込んでいたプランジャーから、絶縁層11に圧力が掛かる。この圧力と封止金型13の熱とによって、絶縁層11が反応を開始し、絶縁性と放熱性を発現する。
その後、封止樹脂4から突出しているリードフレーム1の不要な部分を切断または加工し、必要であれば突出した端子として用いるリードフレーム1にSnなどの外装メッキを施す。これらの工程により、半導体装置を製造することができる。
なお、製造された半導体装置において、ランナー14部分の封止樹脂4は不要となるため除去される。そのため、半導体装置のこの部分には、封止樹脂4を除去した際の切断痕が必ず残ることになる。つまり、本実施の形態1の半導体装置は、封止樹脂4において、リードフレーム1を挟んで、絶縁層11や放熱板12とは逆の側に切断痕を有する。
以上のように、本実施の形態1の半導体装置は、工程を追加せずに、放熱板12のエッジ12aを絶縁層11で覆った構成を製造することができる。そのため、本実施の形態1の半導体装置は、ボイド等の空気層の存在による絶縁耐圧の低下を大幅に抑制することができる。
また、本実施の形態1の半導体装置は、屈曲領域11a分が絶縁距離となるため、屈曲領域11aが例えば1mmであれば、前述のように空気の物性として3KV程度の絶縁耐圧を確保できることになり、有効である。屈曲領域11aを有することにより、ボイド以外にも、封止樹脂4が放熱板12や絶縁層11と剥離してしまうことでリードフレーム1と放熱板12が空気層でつながってしまう場合でも絶縁耐圧を確保できる。
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2における半導体装置の内部断面図である。
図4は、本発明の実施の形態2における半導体装置の内部断面図である。
本実施の形態2の実施の形態1との相違点は、絶縁層11の屈曲領域11aの一部分Xが、放熱板12の側面に密着していない点にある。本実施の形態2では、封止樹脂4の自重により絶縁層11の屈曲領域11aを屈曲させているため、屈曲領域11aの一部分Xは、放熱板12が封止樹脂4から露出した面(図4の下側の面)に近づくにつれて放熱板12の側面から離れるように配置されている。
このような構成にすると、絶縁層11と放熱板12とが完全に密着している場合と比べて、図4中の破線Xで示すように、放熱板12の側面と密着しなかった距離分だけ絶縁距離をかせぐことができる。例えば屈曲領域11aの長さを1mmとするだけでも、絶縁耐圧が3KV程度上昇することになるため、有効である。
このような構成は、封止樹脂4の物性を調整することで製造することが可能である。封止樹脂4の比重は、主成分の一つであるシリカフィラーの含有量によって変化する。そのため、実施の形態1よりも封止樹脂4の比重を小さくすることによって、本実施の形態2の構成の半導体装置を製造することができる。シリカフィラーの含有量によって変化する比重の値は、エポキシ樹脂の種類によっても変化するため一様ではないが、おおよその目安としてシリカフィラーの含有量を重量%として5%変化させると、比重も10%変化する。
本発明は、例えば、トランスファーモールド型のパワーモジュールにおいて、放熱板を必要以上に大きくすること無く、半導体装置の絶縁耐圧劣化を抑制することができる。
1 リードフレーム
2 パワー半導体素子
2a IGBT
2b FWD
3、3a、3b ボンディングワイヤー
4 封止樹脂
5 正極側パワー端子
6 負極側パワー端子
7 出力側パワー端子
8 正極側制御端子
9 負極側制御端子
10 接合材料
11 絶縁層
11a 屈曲領域
12 放熱板
12a エッジ
12b 厚み
13 封止金型
13a 下型
13b 上型
14 ランナー
15a,15b 孔
2 パワー半導体素子
2a IGBT
2b FWD
3、3a、3b ボンディングワイヤー
4 封止樹脂
5 正極側パワー端子
6 負極側パワー端子
7 出力側パワー端子
8 正極側制御端子
9 負極側制御端子
10 接合材料
11 絶縁層
11a 屈曲領域
12 放熱板
12a エッジ
12b 厚み
13 封止金型
13a 下型
13b 上型
14 ランナー
15a,15b 孔
Claims (12)
- 半導体素子が搭載された第1基板と、
放熱板と、
前記第1基板と前記放熱板の間に配置された絶縁層と、
前記第1基板及び前記放熱板及び前記絶縁層を樹脂封止する封止樹脂と、
前記第1基板の引き出し部分である端子と、
前記端子の基端に設け前記封止樹脂が流入可能な孔と、
を備え、
前記放熱板は、前記絶縁層と反対側の第1面が前記封止樹脂より露出し、
前記絶縁層は、前記端子の基端に設けた前記孔の直下で前記第1面側に屈曲した屈曲領域を少なくとも2箇所有すると共に、この少なくとも2箇所の前記屈曲領域の端部が両方とも前記封止樹脂内に存在している、
半導体装置。 - 前記放熱板は、四角形状であり、
前記絶縁層の2箇所の屈曲領域は、前記放熱板の4辺のうちの所定の2辺と対向する位置に配置されている、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記絶縁層の屈曲領域の長さは、前記放熱板の厚みよりも短い、
請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記絶縁層の屈曲領域の長さは、前記放熱板の厚みの1/2以上かつ2/3以下である、請求項3に記載の半導体装置。
- 前記絶縁層と接する側の前記放熱板のエッジが、R形状である、
請求項1から4の何れかに記載の半導体装置。 - 前記絶縁層の4辺のうちの所定の2辺に形成された前記絶縁層の屈曲領域と接する側の前記放熱板のエッジが、R形状である、
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記絶縁層の屈曲領域は、前記放熱板の側面に接触している、
請求項1から6の何れかに記載の半導体装置。 - 前記絶縁層の屈曲領域は、前記第1面に近づくにつれて前記放熱板の側面から離れるように配置されている、
請求項1から5の何れかに記載の半導体装置。 - 前記封止樹脂は、前記第1基板を挟んで前記放熱板と反対側に切断痕を有する、
請求項1から8の何れかに記載の半導体装置。 - 前記絶縁層は、前記封止樹脂の注入温度で軟化する材料で構成された、
請求項1から9の何れかに記載の半導体装置。 - 前記絶縁層は、前記封止樹脂を封止する際に使用する金型の金型温度で軟化する材料で構成された、
請求項1から9の何れかに記載の半導体装置。 - 半導体素子が搭載された第1基板と絶縁層と放熱板とを、前記絶縁層の少なくとも2箇所の屈曲領域が前記放熱板からはみ出た状態で金型内に配置し、
前記金型内に封止樹脂を注入し、
前記絶縁層の少なくとも2箇所の屈曲領域が、前記第1基板の引き出し部分である端子の基端に設けた孔から流れ込む前記封止樹脂によって前記放熱板の前記絶縁層と反対側の第1面側に屈曲し、かつ前記屈曲領域の前記少なくとも2箇所の屈曲領域の端部が両方とも前記封止樹脂内に存在した状態で、前記封止樹脂を、硬化させる、
半導体装置の製造方法。
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