JP6358296B2 - 半導体モジュールの製造方法 - Google Patents

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Description

本明細書に開示の技術は、半導体モジュールの製造方法に関する。
特許文献１に半導体モジュールの製造方法が開示されている。この製造方法では、半導体チップと、放熱板と、複数の端子を互いに接続することによってアセンブリを組み立てる。次に、アセンブリを樹脂封止する。樹脂封止後の段階では、放熱板全体が樹脂に覆われている。次に、樹脂の表面を切削することによって、樹脂の表面に放熱板を露出させる。このように切削を行うことで、露出した放熱板の表面とその周囲の樹脂の表面を平坦な平面とすることができる。
特許文献２に半導体モジュールが開示されている。この半導体モジュールは、半導体チップ、放熱板及び複数の端子が互いに接続されたアセンブリと、前記アセンブリを封止する樹脂を有している。樹脂の側面から複数の端子が突出している。樹脂の側面には、樹脂の表面から裏面まで伸びる溝（凹部）が設けられている。このように溝を設けることで、溝の両側に位置する端子の間の沿面距離（樹脂の表面に沿う経路における距離）を長くすることができ、これらの端子間の沿面放電を抑制することができる。
特開２００５‐１１７００９号公報 特開２０１４‐１５４７７９号公報
特許文献１の切削技術を、特許文献２の半導体モジュールの製造工程において使用することができる。この場合、樹脂の側面の溝が、切削すべき表面（以下、第１表面という）まで達している。溝の近傍の第１表面を切削する際に、溝のエッジ（溝の内面と第１表面との境界の角部）で樹脂に欠けが生じ易い。このため、この方法では、半導体モジュールの製造歩留まりが悪いという問題がある。
本明細書が開示する半導体モジュールの製造方法は、樹脂封止工程と切削工程を有する。樹脂封止工程では、半導体チップと、前記半導体チップに接続された放熱板と、前記半導体チップに接続された複数の端子を備えるアセンブリを準備し、前記アセンブリを樹脂によって封止する。切削工程では、前記アセンブリを封止した樹脂を切削する。前記封止後の前記樹脂が、第１表面と、前記第１表面の反対側に位置する第２表面と、前記第１表面と前記第２表面とを接続する側面を有している。前記側面から、前記複数の端子が突出している。前記複数の端子の間の位置の前記側面に、前記第１表面から前記第２表面まで伸びる溝が設けられている。前記溝の内面が、前記第１表面に向かって傾斜する第１テーパ面と、前記第１テーパ面と前記第１表面の間に設けられているとともに前記第１テーパ面よりも大きい傾斜角度で前記第１表面に向かって傾斜する第２テーパ面を有している。前記切削する工程では、前記第１テーパ面と前記第２テーパ面の境界よりも前記第１表面側の範囲で前記第１表面を切削することによって、前記第１表面に前記放熱板を露出させる。
上記の「第１表面に向かって傾斜する」こと、及び、「傾斜角度」について、図１６を用いて説明する。図１６の斜線部分は樹脂１１０を表し、斜線でない部分は樹脂１１０の周囲の空間１２０を意味する。図１６において方向Ｙは樹脂１１０の厚み方向（第２表面（図示省略）から第１表面１００に向かう方向）を意味し、第１表面１００側をプラスとして示している。図１６において方向Ｘは方向Ｙに直交するとともに対象のテーパ面（１０１または１０２）と交差する方向を意味し、テーパ面上の空間１２０から樹脂１１０に向かう方向をプラスとして示している。「第１表面に向かって傾斜する」ことは、図１６のテーパ面１０１または１０２のように、方向Ｙのプラス側に向かうほど方向Ｘのプラス側に向かうように傾斜していることを意味する。また、「傾斜角度」は、各テーパ面の方向Ｙに対する角度を意味する。図１６では、テーパ面１０１の傾斜角度が角度θ１であり、テーパ面１０２の傾斜角度が角度θ２である。
また、上記の「複数の端子」は、放熱板を介して半導体チップに接続されていてもよいし、放熱板以外の部材（例えば、ボンディングワイヤ、はんだ等）を介して半導体チップに接続されていてもよい。複数の端子の一部が放熱板を介して半導体チップに接続されており、他の端子が放熱板以外の部材を介して半導体チップに接続されていてもよい。また、複数の端子の一部または全部が、半導体チップに直接接続されていてもよい。
この製造方法では、切削時に第１テーパ面と第２テーパ面の境界よりも第１表面側の範囲で第１表面が切削される。このため、溝を含む範囲で第１表面を切削するときに、第２テーパ面が削られる一方で第１テーパ面は削られない。第２テーパ面の傾斜角度が大きいので、切削時に溝の近傍で樹脂の欠けが生じ難い。したがって、この方法によれば、半導体モジュールを高い歩留まりで製造することができる。また、溝の内面全体を傾斜角度が大きいテーパ面にすることでも、切削時の樹脂の欠けを抑制することができる。しかしながら、この場合には、溝の一部で深さが極端に浅くなり、溝の両側の端子間の沿面距離が短くなる。これに対し、上記のように溝の内面を傾斜角度が異なる複数のテーパ面により構成することで、溝の全体の深さを十分に深くすることができる。これによって溝の両側の端子間の沿面距離を長くして、これらの端子間の絶縁性を高めることができる。以上に説明したように、この方法によれば、溝の両側の端子間の絶縁性が高い半導体モジュールを高い歩留まりで製造することができる。
半導体モジュールの斜視図。 半導体モジュールの回路図。 パッケージ樹脂を省略した半導体モジュールの分解斜視図。 パッケージ樹脂を省略した半導体モジュールの斜視図。 溝の拡大斜視図。 溝の拡大断面図。 傾斜角度が大きいテーパ面のみで構成されている溝の拡大断面図。 リードフレームの斜視図。 半導体チップの実装工程の説明図。 半導体チップ上に放熱板を積層する工程の説明図。 射出成型の説明図。 切削工程の説明図。 切削工程の説明図。 テーパ角度とテーパ面に生じる歪みの関係を示すシミュレーション結果。 シミュレーション結果のグラフ。 傾斜の向きと傾斜角の説明図。
図１に、実施形態の半導体モジュール２の斜視図を示す。半導体モジュール２は、パッケージ樹脂４０の内部に４個の半導体チップが設けられたデバイスである。半導体モジュール２の内部の回路図を図２に示す。半導体モジュール２は、２個のトランジスタＴＨ、ＴＬと２個のダイオードＤＨ、ＤＬで構成される回路を有している。２個のトランジスタＴＨ、ＴＬと２個のダイオードＤＨ、ＤＬのそれぞれが、半導体チップによって構成されている。トランジスタＴＨ、ＴＬとダイオードＤＨ、ＤＬの夫々は、許容電流が１００アンペア以上であり、主に電力変換に用いられる素子である。半導体モジュール２は、典型的には、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車などにおいて、走行用モータに電力を供給するインバータに用いられる。
２個のトランジスタＴＨ、ＴＬは直列に接続されている。ダイオードＤＨはトランジスタＴＨに逆並列に接続されており、ダイオードＤＬはトランジスタＴＬに逆並列に接続されている。以下では、トランジスタＴＨのプラス側の端子を端子Ｔ１と称し、トランジスタＴＨのマイナス側（すなわち、トランジスタＴＬのプラス側）の端子を端子Ｔ２と称し、トランジスタＴＬのマイナス側の端子を端子Ｔ３と称する。図１に示すように、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は、パッケージ樹脂４０の側面４３から突出している。図２に示すように、トランジスタＴＨはゲート端子ＧＨを有しており、トランジスタＴＬはゲート端子ＧＬを有している。図１に示すように、パッケージ樹脂４０の側面４５から、複数の信号端子８１ａ、８１ｂが突出している。ゲート端子ＧＨは複数の信号端子８１ａのうちの一つであり、ゲート端子ＧＬは複数の信号端子８１ｂのうちの一つである。その他の信号端子８１ａ、８１ｂは、半導体チップの状態をモニタするための信号端子である。また、パッケージ樹脂４０の側面４５からは、端子１４、２４も突出している。端子１４は端子Ｔ２と同電位であり、端子２４は端子Ｔ１と同電位である。
図３は、パッケージ樹脂４０の図示を省略した状態の半導体モジュール２の分解斜視図である。図４は、パッケージ樹脂４０の図示を省略した状態の半導体モジュール２の斜視図である。図３に示すように、半導体モジュール２の最も下側に、２枚の放熱板１２、２２が配置されている。放熱板１２の一つの縁から端子Ｔ２が伸びている。放熱板１２の別の縁から継手部１３が伸びている。放熱板１２のさらに別の縁から端子１４が伸びている。放熱板１２と端子Ｔ２と継手部１３と端子１４は連続している。放熱板２２の一つの縁から端子Ｔ１が伸びている。放熱板２２の別の縁から端子２４が伸びている。放熱板２２と端子Ｔ１と端子２４は連続している。なお、端子１４、２４は、半導体モジュール２の製造工程において必要な端子であり、半導体モジュール２の使用状態では端子１４、２４は使用されない。端子Ｔ１と端子Ｔ２の間には端子Ｔ３が配置されている。端子Ｔ３は、放熱板１２、２２とは別体の金属板により構成されている。
放熱板１２の上面に、トランジスタＴＬを構成する半導体チップ３が配置されている。図示していないが、半導体チップ３の下面にコレクタ電極が設けられており、半導体チップ３の上面にエミッタ電極が設けられている。半導体チップ３のコレクタ電極が放熱板１２の上面に接合されている。半導体チップ３の上部に金属ブロック７ａが配置されている。金属ブロック７ａは、半導体チップ３の上面のエミッタ電極に接合されている。また、図示していないが、半導体チップ３の上面には、ゲート電極とその他の信号電極が配置されている。ゲート電極とその他の信号電極には、ボンディングワイヤ８２の一端が接合されている。ボンディングワイヤ８２の他端は信号端子８１ｂに接合されている。
放熱板１２の上面に、ダイオードＤＬを構成する半導体チップ４が接合されている。図示していないが、半導体チップ４の下面にカソード電極が設けられており、半導体チップ４の上面にアノード電極が設けられている。半導体チップ４のカソード電極が放熱板１２の上面に接合されている。半導体チップ４の上部に金属ブロック７ｂが配置されている。金属ブロック７ｂは、半導体チップ４の上面のアノード電極に接合されている。
金属ブロック７ａ、７ｂの上部に、放熱板１５が配置されている。放熱板１５の下面は、金属ブロック７ａの上面及び金属ブロック７ｂの上面に接合されている。放熱板１５の縁から継手部１６が伸びている。図４に示すように、継手部１６は、端子Ｔ３に接合されている。
放熱板２２の上面に、トランジスタＴＨを構成する半導体チップ５が配置されている。図示していないが、半導体チップ５の下面にコレクタ電極が設けられており、半導体チップ５の上面にエミッタ電極が設けられている。半導体チップ５のコレクタ電極が放熱板２２の上面に接合されている。半導体チップ５の上部に金属ブロック７ｃが配置されている。金属ブロック７ｃは、半導体チップ５の上面のエミッタ電極に接合されている。また、図示していないが、半導体チップ５の上面には、ゲート電極とその他の信号電極が配置されている。ゲート電極とその他の信号電極には、ボンディングワイヤ８２の一端が接合されている。ボンディングワイヤ８２の他端は信号端子８１ａに接合されている。
放熱板２２の上面に、ダイオードＤＨを構成する半導体チップ６が接合されている。図示していないが、半導体チップ６の下面にカソード電極が設けられており、半導体チップ６の上面にアノード電極が設けられている。半導体チップ６のカソード電極が放熱板２２の上面に接合されている。半導体チップ６の上部に金属ブロック７ｄが配置されている。金属ブロック７ｄは、半導体チップ６の上面のアノード電極に接合されている。
図３、４に示すように、金属ブロック７ｃ、７ｄの上部に、放熱板２５が配置されている。放熱板２５の下面は、金属ブロック７ｃの上面及び金属ブロック７ｄの上面に接合されている。放熱板２５の縁から継手部２６が伸びている。図４に示すように、継手部２６は、継手部１３に接合されている。
以上に説明したように各部材が接続されていることによって、図２に示す回路が構成されている。
図１に示すように、パッケージ樹脂４０は、半導体チップ３、４、５、６、金属ブロック７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、放熱板１２、１５、２２、２５の周囲を覆っている。また、パッケージ樹脂４０は、信号端子８１ａ、８１ｂ、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、端子１４、２４の基部を覆っている。パッケージ樹脂４０は、上面４１、下面４２、側面４３〜４６を有している。パッケージ樹脂４０の上面４１には、放熱板１５の上面と放熱板２５の上面が露出している。放熱板１５の上面、放熱板２５の上面及びパッケージ樹脂４０の上面４１によって、平坦な平面が構成されている。パッケージ樹脂４０の下面４２は、上面４１の反対側に位置している。図示していないが、下面４２には、放熱板１２の下面と放熱板２２の下面が露出している。側面４３〜４６は、上面４１と下面４２を接続している。側面４３から、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が突出している。側面４３の反対側の側面４５から、信号端子８１ａ、８１ｂ及び端子１４、２４が突出している。
側面４５には、２つの溝３０、３２が設けられている。溝３０、３２は、上面４１から下面４２まで伸びている。溝３０は、信号端子８１ａと端子２４の間に設けられている。溝３０によって、信号端子８１ａと端子２４の間の沿面距離が確保されている。したがって、信号端子８１ａと端子２４の間に高い電位差が生じても、信号端子８１ａと端子２４の間で沿面放電が生じ難い。溝３２は、信号端子８１ｂと端子１４の間に設けられている。溝３２によって、信号端子８１ｂと端子１４の間の沿面距離が確保されている。したがって、信号端子８１ｂと端子１４の間に高い電位差が生じても、信号端子８１ｂと端子１４の間で沿面放電が生じ難い。なお、溝３０、３２は略同じ形状を有しており、略同じ機能を有する。したがって、以下では、溝３２について詳細に説明し、溝３０についての説明を省略する。
図５は、パッケージ樹脂４０の厚み方向（下面４２から上面４１に向かう方向）における中間部Ｍよりも上面４１側であって、溝３２の周辺の部分のパッケージ樹脂４０の斜視図を示している。中間部Ｍよりも下面４２側の部分でも、溝３２は図５と同様の形状を有している。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線におけるパッケージ樹脂４０の断面図（すなわち、溝３２の内面３４の断面図）を示している。なお、図６では、パッケージ樹脂４０の厚み方向の全域を示している。溝３２の内面３４は、何れの位置でも図６と同様の断面形状を有している。
図５、６に示すように、溝３２の内面３４は、中間部Ｍよりも上面４１側において、テーパ面３４ａ、３４ｂを有している。テーパ面３４ａは、中間部Ｍに隣接している。テーパ面３４ｂは、テーパ面３４ａと上面４１の間に配置されている。テーパ面３４ｂは、テーパ面３４ａと上面４１とを接続している。テーパ面３４ａは、上面４１に向かって傾斜している。より詳細には、テーパ面３４ａは、上面４１に近づくに従って溝３２内の空間３８からパッケージ樹脂４０に向かう方向に変位するように傾斜している。テーパ面３４ｂは、上面４１に向かって傾斜している。より詳細には、テーパ面３４ｂは、上面４１に近づくに従って溝３２内の空間３８からパッケージ樹脂４０に向かう方向に変位するように傾斜している。テーパ面３４ｂの傾斜角度θ３４ｂ（すなわち、テーパ面３４ｂとパッケージ樹脂４０の厚み方向との間の角度）は、テーパ面３４ａの傾斜角度θ３４ａ（すなわち、テーパ面３４ａとパッケージ樹脂４０の厚み方向との間の角度）よりも大きい。溝３２は、中間部Ｍよりも下面４２側において、中間部Ｍよりも上面４１側と略同じ形状を有している。つまり、溝３２の内面３４は、中間部Ｍよりも下面４２側において、テーパ面３４ｃ、３４ｄを有している。テーパ面３４ｄはテーパ面３４ｃと下面４２の間に配置されている。テーパ面３４ｃ、３４ｄは、下面４２に向かって傾斜している。テーパ面３４ｄの傾斜角度は、テーパ面３４ｃの傾斜角度よりも大きい。
図５、６に示すように、側面４５は、中間部Ｍよりも上面４１側において、テーパ面４５ａ、４５ｂを有している。テーパ面４５ａは、中間部Ｍに隣接している。テーパ面４５ｂは、テーパ面４５ａと上面４１の間に配置されている。テーパ面４５ｂは、テーパ面４５ａと上面４１とを接続している。テーパ面４５ａは、上面４１に向かって傾斜している。より詳細には、テーパ面４５ａは、上面４１に近づくに従って側面４５上の空間４８からパッケージ樹脂４０に向かう方向に変位するように傾斜している。テーパ面４５ｂは、上面４１に向かって傾斜している。より詳細には、テーパ面４５ｂは、上面４１に近づくに従って空間４８からパッケージ樹脂４０に向かう方向に変位するように傾斜している。テーパ面４５ｂの傾斜角度θ４５ｂ（すなわち、テーパ面４５ｂとパッケージ樹脂４０の厚み方向との間の角度）は、テーパ面４５ａの傾斜角度θ４５ａ（すなわち、テーパ面４５ａとパッケージ樹脂４０の厚み方向との間の角度）よりも大きい。本実施形態では、傾斜角度θ４５ｂは傾斜角度θ３４ｂと略等しく、傾斜角度θ４５ａは傾斜角度θ３４ａと略等しい。パッケージ樹脂４０の厚み方向において、テーパ面４５ｂの幅Ｗ４５ｂはテーパ面３４ｂの幅Ｗ３４ｂよりも狭い。側面４５は、中間部Ｍよりも下面４２側において、中間部Ｍよりも上面４１側と略同じ形状を有している。つまり、側面４５は、中間部Ｍよりも下面４２側において、テーパ面４５ｃ、４５ｄを有している。テーパ面４５ｄはテーパ面４５ｃと下面４２の間に配置されている。テーパ面４５ｃ、４５ｄは、下面４２に向かって傾斜している。テーパ面４５ｄの傾斜角度は、テーパ面４５ｃの傾斜角度よりも大きい。なお、図示していないが、側面４３、４４、４６も、側面４５と同じ断面形状（テーパ形状）を有している。
上記のように上面４１付近において溝３２の内面３４（すなわち、テーパ面３４ｂ）及び側面４５（すなわち、テーパ面４５ｂ）の傾斜角度が大きいと、後述するように製造工程におけるパッケージ樹脂４０の欠けを抑制することができる。
なお、上面４１付近において溝３２の内面３４の傾斜角度を大きくするために、図７に示すように溝３２の内面３４全体を傾斜角度が大きいテーパ面３４ｂ、３４ｄのみによって構成することもできる。しかしながら、図７の構成では、中間部Ｍにおける溝３２の深さＤ３２が極めて浅くなる。このため、信号端子８１ｂと端子１４の間の沿面距離が短く、これらの間で沿面放電が生じ易い。これに対し、図６に示すように溝３２の内面に傾斜角度が小さいテーパ面３４ａ、３４ｃを設けることで、中間部Ｍにおける溝３２の深さＤ３２を深くすることが可能である。このため、図６の構成では、信号端子８１ｂと端子１４の間の沿面距離が長く、これらの間の沿面放電が効果的に抑制される。
また、上面４１付近において側面４５の傾斜角度を大きくするために、側面４５全体を傾斜角度が大きいテーパ面４５ｂ、４５ｄのみによって構成することもできる。しかしながら、このような構成では、半導体モジュールが大型化する。これに対し、図６に示すように側面４５に傾斜角度が小さいテーパ面４５ａ、４５ｃを設けることで、半導体モジュールが大型化することを避けることができる。
次に、半導体モジュール２の製造方法について説明する。まず、図８に示すリードフレーム６０を準備する。リードフレーム６０は、信号端子８１ａ、８１ｂ、放熱板１２、２２、及び、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３がタイバー６２ａ、６２ｂによって互いに接続された部品である。タイバー６２ａ、６２ｂによって、信号端子８１ａ、８１ｂ、放熱板１２、２２、及び、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が相互に固定されている。
次に、図９に示すように、リードフレーム６０上に半導体チップ３、４、５、６を積層する。リードフレーム６０と半導体チップ３、４、５、６の間には、はんだ材が配置される。また、半導体チップ３、４、５、６上に金属ブロック７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄを積層する。半導体チップ３、４、５、６と金属ブロック７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄの間には、はんだ材が配置される。さらに、図１０に示すように、金属ブロック７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ上に、放熱板１５、２５を積層する。金属ブロック７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄと放熱板１５、２５の間には、はんだ材が配置される。この工程において、継手部２６が継手部１３上に配置され、継手部１６が端子Ｔ３上に配置される。継手部２６と継手部１３の間、及び、継手部１６と端子Ｔ３の間にはんだ材が配置される。次に、図１０に示す積層体を、リフロー炉にて加熱し、その後、冷却する。これにより、各はんだ材が一旦溶融し、その後、凝固する。これによって、図１０に示す各部材が相互に固定されるとともに、相互に電気的に接続される。以下では、図１０に示す構造体を、アセンブリ６４という。
次に、図１１に示すように、射出成型によって、アセンブリ６４をパッケージ樹脂４０で封止する。信号端子８１ａ、８１ｂの先端部、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の先端部、タイバー６２ａ、６２ｂ、及び、放熱板１５、２５の下面がパッケージ樹脂４０から露出し、アセンブリ６４のその他の部分がパッケージ樹脂４０によって覆われるように、パッケージ樹脂４０が形成される。すなわち、この段階では、放熱板１５、２５の上面は、パッケージ樹脂４０によって覆われている。したがって、パッケージ樹脂４０の上面４１に、放熱板１５、２５が露出していない。この段階において、図１２、１３に示すように、溝３２のテーパ面３４ｂ及び側面４５のテーパ面４５ｂは、パッケージ樹脂４０の上面４１まで伸びている。
次に、切削工具によって、パッケージ樹脂４０の上面４１全域を切削する。ここでは、図１２、１３に示す破線８０よりも上側の部分（すなわち、破線８０よりも上側に位置する部分のパッケージ樹脂４０と放熱板１５、２５）を切削する。破線８０（すなわち、切削により除去される領域の下端）は、テーパ面３４ａとテーパ面３４ｂの境界、及び、テーパ面４５ａとテーパ面４５ｂの境界の何れよりも上面４１側に位置している。破線８０は、側面４５と溝３２の内面３４に達している。すなわち、切削工具のエッジが、側面４５と溝３２の内面３４を通過する。切削工具のエッジが側面４５と内面３４においてパッケージ樹脂４０を切削する際に、パッケージ樹脂４０の表面に欠けが生じる場合がある。パッケージ樹脂４０の欠けは、側面４５と上面４１の境界の角部や、内面３４と上面４１の境界の角部で発生し易い。特に、内面３４と側面４５と上面４１の３つの境界点（図５の頂部３４ｘに相当する部分）で欠けが発生し易い。しかしながら、切削工具のエッジが通過する位置（すなわち、破線８０の位置）における内面３４及び側面４５の傾斜角度が大きい場合には、パッケージ樹脂４０の欠けの発生が抑制される。さらに、切削工具のエッジが通過する位置における内面３４及び側面４５の傾斜角度が大きい場合には、発生する欠けのサイズが小さくなる。実験では、切削工具のエッジが通過する位置における側面の傾斜角度が５度の場合には欠けのサイズが１．０〜２．２ｍｍ程度となったのに対し、上記傾斜角度が３０度の場合には欠けのサイズが０．１〜０．４ｍｍ程度となった。本実施形態では、破線８０の位置の内面３４に、傾斜角度θ３４ｂが大きいテーパ面３４ｂが配置されている。また、破線８０の位置の側面４５に、傾斜角度θ４５ｂが大きいテーパ面４５ｂが配置されている。したがって、内面３４及び側面４５の位置でパッケージ樹脂４０が切削される際に、パッケージ樹脂４０に欠けが生じ難く、また、欠けが生じた場合に欠けのサイズが小さい。したがって、切削時に、パッケージ樹脂４０の欠けによる不良が生じ難い。上記のように切削を行うことで、図１に示すように、パッケージ樹脂４０の上面４１に、放熱板１５、２５の上面が露出する。
次に、図１１のカットラインＣＬに沿ってタイバー６２ａ、６２ｂを切断する。タイバー６２ｂの切断によって、端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が互いから分離される。また、タイバー６２ａの切断によって、信号端子８１ａ、８１ｂが互いから分離される。また、パッケージ樹脂４０近傍の部分のタイバー６２ａは残存し、図１の端子１４、２４となる。タイバー６２ａ、６２ｂを切断することで、図１に示す半導体モジュール２が完成する。
発明者らは、テーパ角度とテーパ面の欠け易さについてシミュレーションを行って検討した。その結果をここで述べる。発明者らは、テーパ面に向かって樹脂ブロックの表面を切削したときに樹脂ブロックに生じる歪みの分布を、テーパ角度を変えてシミュレーションした。その結果を図１４に示す。シミュレーションでは、実施例のパッケージ樹脂４０の物理的特性と同じ特性を、樹脂ブロックに与えた。
図１４において、樹脂ブロックに現れている曲線群が等歪み曲線を示す。テーパ面において内側の曲線ほど大きい歪みを示している。破線ＰＬは、切削面の位置を示している。破線Ｐｔは、テーパ面（試験ブロックの左端の直線）で最も歪みが大きかった箇所の位置（歪み極大位置）を示している。テーパ角度が大きくなるほど、テーパ面における歪み極大位置は図中上方へシフトしていくのがわかる。テーパ面において歪みが大きい箇所は欠け易くなる。あるいは、歪みが大きい結果、テーパ面で欠けが生じる場合がある。
図１４において記号ｄＨは、切削面から歪み極大位置までの距離（高さ方向の距離）を示す。距離ｄＨは、歪み極大位置が切削面より上側の場合を正とし、切削面より下側の場合を負とした。距離ｄＨが正値の場合は、歪みが極大となった箇所は、切削ツールがテーパ面に達したときに除去される。距離ｄＨが負値の場合は、歪みが極大となった箇所は切削後に残る。すなわち、距離ｄＨが負値の場合は、歪みが極大となる箇所が切削後において樹脂ブロック側に残ることになるため、大きな歪みによってテーパ表面に欠けが生じた場合、欠けが生じたテーパ表面が樹脂ブロックに残ってしまう。
図１５は、図１４の結果のグラフである。テーパ角度が大きくなるほど、距離ｄＨも大きくなる。別言すれば、テーパ角度が大きくなるほど、テーパ面において歪みが極大となる位置が上方にシフトする。テーパ角度が３０度付近で、歪みが極大となる位置が負値から正値に変化する。それゆえ、テーパ角度は、３０度以上であることが好ましい。
以上に説明したように、この製造方法によれば、切削時にパッケージ樹脂４０の欠けによる不良が生じ難い。従って、高い歩留まりで半導体モジュール２を製造することができる。また、上記の切削工程により、パッケージ樹脂４０の上面４１と、放熱板１５の上面と、放熱板２５の上面が平坦な平面となる。この方法によれば、高い寸法精度で半導体モジュール２を製造することができる。
上述した実施形態の構成要素を請求項の構成要素との関係について説明する。実施形態の上面４１は請求項１の第１表面の一例である。実施形態の下面４２は請求項の第２表面の一例である。実施形態の側面４５は請求項の側面の一例である。実施形態の端子１４、２４、８１ａ、８１ｂは請求項の複数の端子の一例である。実施形態のテーパ面３４ａは請求項の第１テーパ面の一例である。実施形態のテーパ面３４ｂは請求項の第２テーパ面の一例である。実施形態のテーパ面４５ａは請求項の第３テーパ面の一例である。実施形態のテーパ面４５ｂは請求項の第４テーパ面の一例である。
本明細書が開示する技術要素について、以下に列記する。なお、以下の各技術要素は、それぞれ独立して有用なものである。
本明細書が開示する一例の構成では、樹脂の側面が、第１表面に向かって傾斜する第３テーパ面と、第３テーパ面と第１表面の間に設けられているとともに第３テーパ面よりも大きい傾斜角度で第１表面に向かって傾斜する第４テーパ面を有している。切削する工程では、第３テーパ面と第４テーパ面の境界よりも第１表面側の範囲で第１表面を切削する。
この構成によれば、切削時に、樹脂の側面で欠けが生じることを抑制することができる。また、側面を２段階のテーパ面とすることで、半導体モジュールが大型化することを防止することができる。
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
２：半導体モジュール
３〜６：半導体チップ
１２、１５、２２、２５：放熱板
３０、３２：溝
３４ａ〜３４ｄ：テーパ面
４０：パッケージ樹脂
４１：上面
４２：下面
４３〜４６：側面
４５ａ〜４５ｄ：テーパ面

Claims (2)

  1. 半導体モジュールの製造方法であって、
    半導体チップと、前記半導体チップに接続された放熱板と、前記半導体チップに接続された複数の端子を備えるアセンブリを、樹脂によって封止する工程と、
    前記アセンブリを封止した樹脂を切削する工程、
    を有しており、
    封止後の前記樹脂が、第１表面と、前記第１表面の反対側に位置する第２表面と、前記第１表面と前記第２表面とを接続する側面を有しており、
    前記側面から、前記複数の端子が突出しており、
    前記複数の端子の間の位置の前記側面に、前記第１表面から前記第２表面まで伸びる溝が設けられており、
    前記溝の内面が、前記第１表面に向かって傾斜する第１テーパ面と、前記第１テーパ面と前記第１表面の間に設けられているとともに前記第１テーパ面よりも大きい傾斜角度で前記第１表面に向かって傾斜する第２テーパ面を有しており、
    前記切削する工程では、前記第１テーパ面と前記第２テーパ面の境界よりも前記第１表面側の範囲で前記第１表面を切削することによって、前記第１表面に前記放熱板を露出させる、
    製造方法。
  2. 前記側面が、前記第１表面に向かって傾斜する第３テーパ面と、前記第３テーパ面と前記第１表面の間に設けられているとともに前記第３テーパ面よりも大きい傾斜角度で前記第１表面に向かって傾斜する第４テーパ面を有しており、
    前記切削する工程では、前記第３テーパ面と前記第４テーパ面の境界よりも前記第１表面側の範囲で前記第１表面を切削する、
    請求項１の製造方法。
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