WO2015037072A1 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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semiconductor device
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坂本　健
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Definitions

  • the present invention relates to a resin-sealed semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device having an insulating layer having a thermal conductivity higher than that of a sealing resin and a method for manufacturing the same.
  • a semiconductor device having a resin-encapsulated structure such as full molding with one type of resin is often employed.
  • a semiconductor device having a resin-sealed structure for example, there is a semiconductor module disclosed in Patent Document 1.
  • the insulating resin under the heat spreader where the encapsulating resin is bonded to a heat spreader such as a metal block is also used. For this reason, if the thickness of the insulating layer under the heat spreader is reduced, the resin wraps around the formation region of the insulating layer under the heat spreader and the moldability is extremely deteriorated. As a result, it is extremely difficult to reduce the insulating layer under the heat spreader. There was a problem.
  • the thickness of the insulating layer has to be increased to some extent, and the heat dissipation is reduced for that reason.
  • a resin having a good thermal conductivity is expensive, and there is a problem that an expensive high-performance resin is used as a constituent material of the insulating layer, resulting in an increase in cost.
  • the insulating sheet portion under the heat spreader is configured with a laminated structure of an insulating layer and a highly thermoelectric metal layer (metal foil) separately from the sealing resin.
  • a highly thermoelectric metal layer metal foil
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to obtain a semiconductor device having a resin-encapsulated structure that can be formed at a relatively low cost and has a high insulating property, and a method for manufacturing the same.
  • a semiconductor device is a semiconductor device having a structure in which a semiconductor element is sealed with a mold resin, and is formed on a heat spreader on which the semiconductor element is placed on the surface, and on the back surface of the heat spreader.
  • An insulating sheet portion wherein the insulating sheet portion has a laminated structure of an insulating layer and a metal layer having a thermal conductivity larger than that of the mold resin, and the insulating layer is in close contact with the back surface of the heat spreader,
  • the heat spreader has a chamfered portion by R chamfering processing or C chamfering processing at the outer peripheral end portion of the back surface, and the insulating sheet portion is configured to have the same plane along the back surface of the heat spreader.
  • a gap region is provided in the mold resin, except for the back surface of the metal layer, the semiconductor element, the heat spreader, Sealing the fine the insulating sheet portions.
  • a semiconductor device is a semiconductor device having a structure in which a semiconductor element is sealed with a mold resin, and is formed on a heat spreader for placing the semiconductor element on a surface, and on a back surface of the heat spreader.
  • An insulating sheet portion wherein the insulating sheet portion has a laminated structure of an insulating layer and a metal layer having a thermal conductivity larger than that of the mold resin, and the insulating layer is in close contact with the back surface of the heat spreader,
  • the heat spreader has a chamfered portion by R chamfering processing or C chamfering processing at the outer peripheral end portion of the back surface
  • the insulating sheet portion has a main body portion that forms the same plane along the back surface of the heat spreader, and a surface area is the main body portion.
  • a bent portion that is bent from the chamfered portion and is in close contact with the chamfered portion. Except for the back surface of the semiconductor element, the heat spreader, and sealing the insulating sheet portions.
  • the heat spreader can improve the insulation by reducing the electric field density by dispersing the electric field concentration portions into a plurality of portions by the chamfered portion provided at the outer peripheral end of the back surface. it can. As a result, a semiconductor device having high insulating properties can be obtained even when there is a concern about a decrease in insulating properties due to the insulating layer due to a temperature rise or the like during operation of the semiconductor element.
  • the chamfered portion is set by setting R by R chamfering processing or C by C chamfering processing to a size that does not hinder the filling of the gap region with mold resin.
  • the bent portion of the insulating sheet portion is brought into close contact with the chamfered portion of the heat spreader so as not to have a gap region between the insulating sheet portion and the chamfered portion. This eliminates the room for forming voids that cause discharge in the gap region. For this reason, while reducing the thermal resistance between a heat spreader and mold resin, an insulation characteristic can be improved.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a fracture processing for forming a sag surface on the heat spreader in the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a peripheral structure of a chamfered portion of a heat spreader in a semiconductor device that is a second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an effect of the semiconductor device of the second embodiment. It is explanatory drawing which shows the bending angle with respect to the main-body part of the bending part in an insulating sheet part.
  • the insulating sheet portion is configured by a laminated structure of an insulating layer and a highly thermoelectric metal layer (metal foil), and the insulating layer has a relatively thin film thickness.
  • the above-mentioned laminated structure insulation method forms an insulating layer using a high-performance insulating material with good thermal conductivity only at the necessary site, that is, directly under the heat spreader (Heat Spreader) on which the semiconductor element is mounted. This is advantageous in terms of cost.
  • FIG. 14 is an explanatory view showing a cross-sectional structure of a general semiconductor device 61 (semiconductor module) obtained by the above-described laminated structure insulating method.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the whole, and
  • FIG. 4B is an enlarged view of a region of interest A3 in FIG.
  • an XYZ orthogonal coordinate system is attached.
  • a plurality of (two) chip power elements 4 which are semiconductor elements are mounted on the surface of the heat spreader 33 via solder 28, and a plurality of power elements 4, 4, the power element 4 and the signal terminal 6 are connected by an aluminum wire 5. Further, the main terminal 7 is provided directly on the surface of the heat spreader 33.
  • An insulating sheet 62 is provided on the back side of the heat spreader 33.
  • the insulating sheet 62 is formed by a laminated structure of an insulating layer 62 a and a metal foil 62 b, and the surface of the insulating layer 62 a is in close contact with the back surface of the heat spreader 33.
  • the insulating sheet portion 62 excluding the back surface of the metal foil 62b, the heat spreader 33, the power element 4, and the entire aluminum wire 5, part of the signal terminal 6 and the main terminal 7 are sealed with the mold resin 1, A semiconductor device 61 is configured.
  • the back surface of the insulating sheet 62 that is, the back surface of the metal foil 62b is exposed.
  • the edge portion of the insulating sheet portion 62 is bent and the mold resin 1 is filled just below the edge portion of the metal foil 62b.
  • the distance D62 of the moisture absorption path of moisture entering from the outside air is doubled, and the moisture reaches the outer peripheral edge of the heat spreader 33 even in a high temperature and high humidity environment. This makes it difficult to break down the dielectric and improve the reliability of the semiconductor device 61.
  • the reason why the distance D62 of the moisture absorption path is about twice as long as the conventional distance is that the back surface portion of the bent metal foil 62b is added to the moisture absorption path.
  • the embodiments described below are a semiconductor device having a high insulation property and a method for manufacturing the semiconductor device, which solves the problems of the above-described base technology and is relatively inexpensive.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a semiconductor device 51 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a sectional view showing a sectional structure
  • FIG. 4B is a plan view showing a planar structure.
  • 1 (a) and 1 (b) are each attached with an XYZ orthogonal coordinate system.
  • a plurality of (two) chip-shaped power elements 4 are mounted on the surface of the heat spreader 3 via solder 28.
  • the power elements 4 and 4 and the power elements 4 and the signal terminals 6 are connected by an aluminum wire 5.
  • the main terminal 7 is directly provided on the surface of the heat spreader 3.
  • the material of the heat spreader 3 is preferably a metal such as aluminum or copper, which is easy to process and has high thermal conductivity.
  • An insulating sheet portion 2 is provided on the back side of the heat spreader 3.
  • the insulating sheet portion 2 is formed by a laminated structure of an insulating layer 2 a and a metal foil 2 b (metal layer), and the surface of the insulating layer 2 a provided in the upper layer is in close contact with the back surface of the heat spreader 3.
  • the insulating layer 2a has a higher thermal conductivity than the mold resin 1 and has a high insulating property.
  • the semiconductor device 51 of the first embodiment is configured. Note that portions other than the above-described portions of the signal terminal 6 and the main terminal 7 and the back surface of the insulating sheet portion 2 are not sealed with the mold resin 1. Therefore, the back surface of the metal foil 2b is exposed to the outside.
  • the heat spreader 3 has a chamfered portion by R chamfering or C chamfering at the outer peripheral end portion of the back surface.
  • FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the peripheral structure of the chamfered portion of the heat spreader 3.
  • a sagging surface 9 R surface
  • R radius
  • R radius
  • C chamfering length
  • FIGS. 2A and 2C one of the sagging surface 9 and the C surface 29 is employed as the chamfered portion.
  • the chamfered portion is a surface obtained by cutting off the end of a vertical plane (XZ plane shown in FIGS. 1 and 2) which is a cross-section forming surface of the heat spreader 3, and the sag surface 9 and the C surface 29 are considered as described above. It is done.
  • the sagging surface 9 represents the curvature with an arc, and the number indicates where the central portion is. For example, when R shown in FIG. 2 (a) is 10 ⁇ m, a curved surface having a circular arc centering on a portion entering 10 ⁇ m from the portion where the curve begins to be attached becomes the sagging surface 9.
  • the C surface 29 is a surface obtained by entering from the tip of the corner and dropping the corner.
  • the C plane 29 is obtained by dropping a right-angled isosceles triangle having a side length of 10 ⁇ m from the corner.
  • the insulating sheet 2 (insulating layer 2a and metal foil 2b) is formed to have the same plane without bending, the back surface of the heat spreader 3 excluding the sag surface 9 and the surface of the insulating layer 2a are in close contact with each other.
  • a gap region S2 in which the mold resin 1 can be filled is provided between the sag surface 9 (C surface 29) and the insulating sheet portion 2 (insulating layer 2a).
  • the sag surface 9 (C surface 29) is provided at the bottom end of the heat spreader 3, the sharpness of the outer peripheral end of the heat spreader 3 is reduced. Concentration at the outer peripheral edge is dispersed, and the electric field density decreases. Furthermore, the electric field concentration occurrence locations are dispersed at both ends of the sagging surface 9 and the electric field concentration locations 91 and 92 in the vicinity thereof, so that the electric field density further decreases. Due to these phenomena, the electric field concentration is alleviated as a whole, the withstand voltage of the insulating layer 2a formed between the electrodes of the metal foil 2b and the heat spreader 3 having conductivity is improved, and the insulating characteristics of the semiconductor device 51 are improved. can do.
  • the heat spreader 3 has a plurality of electric field concentration locations (electric field concentration locations 91 and 92) by the chamfered portions (sag surface 9 and C surface 29) provided at the outer peripheral end portion of the back surface. ) To reduce the electric field density and improve the insulation by the insulating layer 2a.
  • the semiconductor device 51 having high insulation can be obtained even in the case where there is a concern about deterioration of insulation due to the insulating layer 2a due to a temperature rise or the like during operation of the semiconductor element such as the power element 4.
  • the temperature rise of the insulating sheet portion 2 is increased, and there is a concern that the insulating characteristics may be deteriorated by the insulating layer 2a. Therefore, it becomes particularly effective.
  • the insulating sheet portion 2 forms the same plane, as will be described later, the dimensions do not hinder the filling of the gap region S2 with sealing resin from R by C chamfering and C by chamfering. As a result, the gap region S2 can be reliably filled with the mold resin 1, and as a result, the semiconductor device 51 having good heat dissipation characteristics and insulation characteristics can be obtained.
  • R is 100 to 300 ⁇ m when the sagging surface 9 is formed.
  • the reason why R is set to 100 ⁇ m or more is that when the size of the filler 12 in the mold resin 1 is assumed to be about 50 ⁇ m, the mold resin 1 can be filled without any trouble in the gap region S2, and the mold resin 1 is transferred to the mold resin 1 during the transfer molding process. This is because the mold pressure can be sufficiently applied.
  • the semiconductor device 51 having a highly stable structure in which the mold resin 1 is filled without any trouble even in the gap region S2 is obtained. be able to.
  • the semiconductor device 51 of the first embodiment can be manufactured by a semiconductor device manufacturing method including the following steps (a) to (c).
  • Step (a-1) Fracture processing using a punching die is executed, and a chamfered portion (sagging surface 9, C surface 29) by R chamfering processing or C chamfering processing is formed on the outer peripheral end of the back surface of the heat spreader 3. Form.
  • Step (a) IV includes the following existing processes. After power element 4 (power chip) is joined to the frame (the part constituting signal terminal 6 and main terminal 7) by soldering, aluminum between power elements 4 and 4, between power element 4 and frame, between frames and frame, etc. A mounting frame structure is obtained by bonding with wires 5. A mode in which the heat spreader 3 and the power element 4 are joined by the solder 28 via a frame is also conceivable.
  • the transfer mold process to stop is executed. Hereinafter, the contents of the transfer mold process will be described.
  • the mounting frame structure completed up to the wire bonding process is set at a predetermined position in the cavity and clamped.
  • the mold resin 1 is injected and filled into the cavity in the mold by a transfer molding method, and the mold resin 1 and the insulating sheet portion 2 are cured by heating and pressurizing.
  • the insulating layer 2a is in close contact with the back surface (excluding the chamfered portion) of the heat spreader 3, and the semiconductor device structure after resin sealing in which the constituent portions 2 to 7 are resin-sealed by the mold resin 1 is obtained. Can do.
  • step (c) execution the following post-processing is executed. That is, after a heating process for completely curing the mold resin 1, a semiconductor to be a product is obtained through cutting of extra frame portions such as tie bars, molding of lead terminals (signal terminals 6 and main terminals 7), product testing, and the like. The device 51 is completed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the content of the fracture processing for forming the sag surface 9 in the step (a-1) described above.
  • a heat spreader 3 having a sag surface 9 can be obtained.
  • the fracture processing using the punching molds 10a and 10b is executed, and the chamfered portion (sagging surface 9 and C surface 29 by R chamfering processing or C chamfering processing is applied to the outer peripheral end portion of the back surface of the heat spreader 3. ) Can be formed.
  • the determination of R and the determination of C in each of the R chamfering process and the C chamfering process are performed by using the above-described fracture processing by the punching dies 10a and 10b, adjusting the clearance, using a dedicated tool, and the like. It can be realized using the method.
  • the clearance between the punching dies 10a and 10b at the time of manufacturing the heat spreader 3 is increased, it is possible to process with a larger R as a sag amount. It is desirable that the clearance between the punching dies 10a and 10b is large, and it is not necessary to make the sag surface 9 and C surface 29 smaller than necessary, and the cost of replacement blades due to wear of the dies 10a and 10b and the labor of maintenance are saved. There is a merit that it can be done and does not cost.
  • the burrs generated at the end of the outer periphery of the back surface of the heat spreader 3 after punching can be suppressed to 10 ⁇ m or less.
  • the semiconductor device 51 of the first embodiment is manufactured at a relatively low cost by executing the existing breaking process and obtaining the insulating sheet portion 2 having the chamfered portions (sag surface 9, C surface 29). be able to.
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing the peripheral structure of the chamfered portion of the heat spreader 3 in the semiconductor device 52 according to the second embodiment.
  • the structure shown in FIG. 4A corresponds to the attention area A1 of the semiconductor device 51 shown in FIG. 1, and the structure shown in FIG. 4B is an enlarged view of the attention area A2 in FIG.
  • an insulating sheet portion 20 is provided on the back side of the heat spreader 3.
  • the insulating sheet portion 20 is formed by a laminated structure of an insulating layer 20 a and a metal foil 20 b (metal layer), and the surface of the insulating layer 20 a is in close contact with the back surface of the heat spreader 3 including the sag surface 9. Further, the insulating layer 20a has a higher thermal conductivity than the mold resin 1 and has a high insulating property.
  • the insulating sheet portion 20 is formed by bending the main body portion 20m so as to be in close contact with the main body portion 20m constituting the same plane along the back surface (excluding the sagging surface 9) of the heat spreader 3. And a bent portion 20x.
  • the insulating layer 20a and the metal foil 20b are formed to have the same film thickness in the main body portion 20m and the bent portion 20x, that is, the insulating sheet portion 20 is formed to have a uniform film thickness including the bent portion 20x.
  • the insulating layer 20a and the metal foil 20b are preferably made of materials that do not deform or break the bent portion 20x due to the flow of the mold resin 1 during the transfer molding process.
  • the sag surface 9 is shown as the chamfered portion formed on the back surface end of the heat spreader 3, but as in the first embodiment, a C surface 29 may be provided instead of the sag surface 9. In this case, the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 is in close contact with the C surface 29.
  • the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 (insulating layer 20a) is brought into close contact with the sag surface 9 (C surface 29) of the heat spreader 3.
  • the phenomenon in which the mold resin 1 enters directly under the sag surface 9 during the transfer molding process is reliably avoided. Therefore, it is possible to obtain the semiconductor device 52 having a structure in which no voids are surely present immediately below the sagging surface 9.
  • the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 is brought into close contact with the chamfered portion (sagging surface 9, C surface 29) of the heat spreader 3, so that the insulating sheet portion 20 and the chamfered portion are interposed.
  • the structure is such that the gap region S2 (see FIG. 2) generated in the semiconductor device 51 of the first embodiment is not provided. Therefore, it is possible to obtain the semiconductor device 52 with improved insulation characteristics while reducing the thermal resistance between the heat spreader 3 and the mold resin 1 by surely eliminating the room for forming voids that cause discharge in the gap region S2. Can do.
  • the insulation characteristics of the semiconductor device 52 of the second embodiment are improved, and even when a voltage is applied to the semiconductor device 52 for a long time as in actual use, the reliability is improved and the lifetime is increased. It becomes possible.
  • the insulating sheet portion 20 is formed to have a uniform film thickness including the bent portion 20x, as shown in FIG. 4B, the chamfered portion (sag surface 9, C surface 29) is provided below.
  • An insulating sheet lower gap region S20 is formed below the bent portion 20x of the insulating sheet 20 (metal foil 20b). Therefore, as the mold resin 1 is filled in the insulating sheet portion lower gap region S20, the adhesion area of the mold resin 1 to the insulating sheet portion 20 increases, resulting in an insulation between the insulating layer 20a and the metal foil 20b in the insulating sheet portion 20. Since peeling between the sheet portion 20 and the mold resin 1 is difficult to occur, the reliability can be improved.
  • the adhesion area between the mold resin 1 and the insulating sheet portion 20 increases, the adhesive force at the interface between the insulating layer 20a and the metal foil 20b and between the insulating sheet portion 20 and the mold resin 1 is increased. improves. Therefore, it is possible to reduce the defect rate due to the insulation characteristics in the test process for the semiconductor device 52 after assembly.
  • the insulating layer 20a and the metal foil 20b starting from the edge of the insulating sheet portion 20 generated by the expansion and contraction of the insulating layer 20a, the metal foil 20b, and the mold resin 1 in a repetitive cold atmosphere environment when using the actual machine. And the interface between the insulating layer 20a and the mold resin 1 can be suppressed, and the life of the apparatus can be extended.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the effect of the semiconductor device 52 of the second embodiment.
  • FIG. 5 corresponds to an enlarged view of the region of interest A2 in FIG.
  • the weld region which is the tip of the flowing mold resin 1 is directly below the metal foil 20b (the region where no voltage is applied and the heat radiation is not affected). Therefore, even if a void (gap) 13 is generated, the electrical performance of the semiconductor device 52 is not adversely affected. Therefore, even when the semiconductor device 52 is used in a real machine for a long time, it is possible to reduce insulation failure and heat radiation failure.
  • the heat spreader 3 has a thickness of 0.5 mm to 5 mm, and the chamfered portion 9 is obtained by the R chamfering process similarly to the semiconductor device 51 according to the first embodiment.
  • R is set to 100 ⁇ m or more, and when the C surface 29 is obtained by C chamfering, C has a dimensional characteristic that is set to 100 ⁇ m or more.
  • the semiconductor device 52 of the second embodiment has the above-described dimensional characteristics, when assuming that the size of the filler 12 generated in the mold resin 1 is about 50 ⁇ m, the gap region below the insulating sheet portion below the chamfered portion. S20 is sufficiently filled with the mold resin 1, and the mold pressure during the transfer molding process can be sufficiently applied.
  • the semiconductor device 52 having a highly stable structure in which the mold resin 1 is filled without hindrance even in the insulating sheet lower gap region S20.
  • the semiconductor device 52 according to the second embodiment aims to prevent voids inside the mold resin 1 and uses a high insulating material (resin) as in the conventional case, like the semiconductor device 51 according to the first embodiment. Time and cost can be reduced.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a bending angle of the bent portion 20x with respect to the main body portion 20m.
  • the bent portion 20x needs to be bent at a bending angle AG with respect to the main body portion 20m so as to be in close contact with the sag surface 9 of the heat spreader 3.
  • the bending angle AG is preferably 15 ° or less for the sagging surface 9 and 45 ° or less for the C surface 29.
  • the bending angle AG of the bent portion 20x with respect to the main body portion 20m be within a range of 10 ° to 15 °. In the case of forming 29, it is desirable that the bending angle AG of the bent portion 20x with respect to the main body portion 20m be within 45 °.
  • the heat spreader 3 of the semiconductor device 52 is formed so that the angle of the bent portion 20x with respect to the main body portion 20m is in the range of 10 ° to 15 °.
  • the heat spreader 3 of the semiconductor device 52 is formed so that the angle of the bent portion 20x with respect to the main body portion 20m is 45 °, and thus obtained by C chamfering.
  • the semiconductor device 52 of the second embodiment can be manufactured by a semiconductor device manufacturing method including the following steps (a) to (c).
  • the processing content of step (a) IV is the same as that of the semiconductor device 51 of the first embodiment including the existing method.
  • the insulating sheet portion 20 prepared in step (b) has a structure that does not have a bent portion 20x ( ⁇ 22x) and a main body portion 20m ( ⁇ 22m) before processing that is entirely coplanar, that is, after processing. That is, there is an insulating sheet portion 20 having a structure having a bent portion 20x and a main body portion 20m.
  • post-processing is executed after step (c).
  • step (b) the following bent portion forming process for obtaining the processed insulating sheet portion 20 is performed. Is executed as step (c-1) included in step (c) above.
  • Step (c-1) IV The above mounting frame structure in which the insulating sheet portion 20 (21) before processing is installed in the cavity formed by the mold (upper mold, lower mold) and then the wire bonding process is completed. Is set at a predetermined position in the cavity, and is clamped by a mold to bend a region corresponding to the chamfered portion (sag surface 9, C surface 29) in the insulating sheet portion 20 before processing, so that the heat spreader 3 A main body portion 20m constituting the same plane along the back surface and a bent portion 20x formed by bending from the main body portion 20m so as to be in close contact with the chamfered portion are formed.
  • the mold resin 1 is injected and filled into the cavity in the mold by a transfer molding method, and the mold resin 1 and the insulating sheet portion 20 are cured by heating and pressurizing.
  • the main body portion 20m of the insulating sheet portion 20 is brought into close contact with the back surface of the heat spreader 3 excluding the chamfered portion, and the bent portion 20x is brought into close contact with the chamfered portion of the heat spreader 3.
  • step (b-1) In an initial stage of execution of step (b), as step (b-1), an insulating sheet portion 20 having a bent portion 20x corresponding to the chamfered portion of the heat spreader 3 is prepared in advance.
  • the processed insulating sheet part 20 is obtained without executing the above-described bending part forming process.
  • the insulating sheet portion 20 and the mounting frame structure are in a positional relationship in which the surface of the insulating layer 20a in the bent portion 20x and the chamfered portion (sag surface 9, C surface 29) of the heat spreader 3 face each other. 3) is mounted in a cavity formed in the mold, and then transfer molding is performed.
  • the weld region which is the tip of the flowing mold resin 1, wraps around the insulating sheet lower gap region S20 below the metal foil 20b that forms the bent portion 20x of the insulating sheet 20.
  • the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 (insulating layer 20a) closely adheres to the sag surface 9 of the heat spreader 3, and the insulating layer 20a is attached. Since the insulating material which comprises is also hardened
  • the weld region can be sent out of the cavity, that is, out of the semiconductor device 52 by evacuating from an air vent provided on the opposite side of the gate (resin inlet) with respect to the cavity.
  • the protruding length of the edge portion of the insulating sheet portion 20 protruding from the heat spreader 3 is determined by the required creepage distance between the electrodes of the heat spreader 3 and the metal foil 20b depending on the rated capacity of the semiconductor device 52. For example, with respect to the semiconductor device 52 having a rated capacity of 1200 V, there is no problem if the protruding length of the insulating sheet portion 20 from the heat spreader 3 is about 1.5 mm. The same applies to the semiconductor device 51 of the first embodiment. For example, with respect to the semiconductor device 51 having a rated capacity of 1200 V, there is no problem if the protruding length of the insulating sheet portion 2 from the heat spreader 3 is about 1.5 mm.
  • step (b) is performed using the insulating sheet portion 20 before processing a flat plate structure having the same plane. Therefore, the bent portion forming process described below is executed as step (c-1) included in step (c).
  • the insulating sheet part 20 and the mounting frame structure (including the heat spreader 3) before processing are molded in a positional relationship where a part of the insulating sheet part 20 before processing protrudes from the back surface of the heat spreader 3. It is assumed that a transfer molding process is performed after mounting in the cavity formed inside.
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional views showing the contents of the bent portion forming process (second and third modes).
  • a fixing pin 14 protruding upward (+ Z direction) is provided on a lower mold (not shown) for molding.
  • the bent portion 20x bent so as to be in close contact with the sag surface 9 from the main body portion 20m at the stage of pressure holding after completion of the filling of the mold resin 1 at the latest. Can be formed.
  • the mold resin 1 is cured, whereby the insulating layer 20a in the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 can be bonded to the sag surface 9 of the heat spreader 3.
  • the movable pin protrudes upward from a lower mold (not shown) for molding in the protruding state and is at least partially stored in the lower mold in the stored state.
  • 15 may be provided instead of the fixing pin 14 shown in FIG.
  • the solid pin indicates the retracted state of the movable pin 15, and the broken line indicates the protruded state of the movable pin 15.
  • the movable pin 15 is changed from the accommodated state to the protruding state. Then, the insulating layer 20 a is pressed upward so that the insulating layer 20 a is in close contact with the sagging surface 9 by the movable pin 15 with the tip end portion of the insulating sheet portion 20 protruding.
  • the bent portion 20x and the main body portion 20m can be obtained, and the insulating layer 20a in the bent portion 20x of the insulating sheet portion 2 can be bonded to the sag surface 9 of the heat spreader 3.
  • the movable pin 15 is moved from the protruding state to the retracted state before the mold resin 1 is cured, and the movable pin 15 is moved away from the mold resin 1 formation region. It is desirable to pull it out. This is because the movable pin 15 is accommodated in the lower mold in the accommodated state, that is, the tip of the movable pin 15 is lowered to the cavity surface, so that the movable pin 15 is formed on the package surface by the mold resin 1 after the semiconductor device 52 is completed. This is because it is possible to prevent the trace of the pin depth from remaining.
  • step (b) is performed using the insulating sheet portion 21 before processing a flat plate structure having the same plane. Then, the bent portion forming process described below is executed as step (c-1) included in step (c).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the contents of the bent portion forming process (fourth aspect).
  • (A) is an explanatory view showing the relationship between the heat spreader 3 and the insulating sheet portion 21 before processing when step (b) is executed, and (b) ⁇ is the bending executed as step (c-1).
  • It is sectional drawing which shows the relationship between the heat spreader 3 at the time of a part formation process, and the insulating sheet part 21 after a process.
  • step (b) as shown in FIG. 9 (a) ⁇ ⁇ , instead of the insulating sheet portion 20, the insulating layer 21a and the metal foil 21b (metal layer) have a laminated structure, and the insulating layer 21a excluding the protrusions 16 and The insulating sheet part 21 before the process in which the metal foil 21b has the same plane is prepared.
  • the insulating sheet portion 21 is different from the insulating sheet portion 20 in that the protrusion 16 is provided on the back surface of the tip portion of the metal foil 21b.
  • the protrusion 16 is preferably a resin material with good workability, insulation, and adhesion.
  • the insulating sheet portion 21 and the mounting frame structure (including the heat spreader 3) before processing in a positional relationship where the surface of the insulating sheet portion 21 (insulating layer 21a) corresponding to the protrusion 16 protrudes from the back surface of the heat spreader 3 are included. It is assumed that a transfer molding process is performed after mounting in a cavity formed in the mold.
  • the protrusion 16 is provided on the back surface side of the tip of the metal foil 21b of the insulating sheet portion 21, so that the heat spreader 3 and the insulating sheet portion 21 during the transfer molding process.
  • the insulating layer 21a is brought into close contact with the sag surface 9 by the protrusion 16 when the upper mold and the lower mold are clamped.
  • the tip of the insulating sheet portion 21 is pressed obliquely upward in the middle right.
  • the bent portion 21x bent so as to be in close contact with the sag surface 9 from the main body portion 21m at the stage of pressure holding after completion of the filling of the mold resin 1 at the latest. Can be formed.
  • the mold resin 1 is cured, whereby the insulating layer 21a in the bent portion 21x of the insulating sheet portion 21 can be bonded to the sag surface 9 of the heat spreader 3.
  • step (b) is performed using the insulating sheet portion 20 before processing a flat plate structure having the same plane. Then, the bent portion forming process described below is executed as step (c-1) included in step (c).
  • the insulating sheet part 20 and the mounting frame structure (including the heat spreader 3) before processing are formed in the mold in a positional relationship where a part of the insulating sheet part 20 before processing protrudes from the back surface of the heat spreader 3. It is assumed that transfer mold processing is executed after mounting in the cavity.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the content of the bent portion forming process (fifth aspect).
  • a mold resin formed by an upper mold and a lower mold 17 by providing a convex portion 17x on a part of the surface of the lower mold 17 for molding.
  • a cavity is provided in the cavity which is one injection region.
  • the heat spreader 3 and the insulating sheet portion 20 are accommodated in the cavity so that the one inclined surface of the convex portion 17x and the sag surface 9 face each other, so that the upper mold and the lower mold are used.
  • the tip of the insulating sheet portion 20 is pressed obliquely upward by the convex portion 17x so that the insulating layer 20a is in close contact with the sag surface 9.
  • the bent portion 20x bent so as to be in close contact with the sag surface 9 from the main body portion 20m at the stage of pressure holding after completion of the filling of the mold resin 1 at the latest. Can be formed.
  • the mold resin 1 is cured, whereby the insulating layer 20a in the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 can be bonded to the sag surface 9 of the heat spreader 3.
  • the convex portion 17x of the lower mold 17 for molding has a shape in which the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 can be bent at an angle of 10 ° to 15 ° with respect to the main body portion 20m when the chamfered portion is the sag surface 9.
  • the chamfered portion is the C surface 29
  • the one inclined surface is provided in a shape in which the bent portion 20x of the insulating sheet portion 20 can be bent at an angle of 45 ° with respect to the main body portion 20m.
  • FIG. 11 is an explanatory view showing the relationship between the insulating sheet portion 22 and the heat spreader 3 provided in the sixth mode.
  • FIG. 4A is an explanatory diagram showing the relationship between the heat spreader 3 and the insulating sheet portion 22, and
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing the contents during the transfer molding process.
  • the process is performed using an insulating sheet portion 22 having a laminated structure of an insulating layer 22a and a metal foil 22b (metal layer).
  • the insulating layer 22a of the insulating sheet portion 22 has an inclined surface 23 having a shape that can be in close contact with the sag surface 9 (C surface 29) of the heat spreader 3, and the thickness of the insulating layer 22a is the inclined surface 23.
  • the film thickness is different between the low part side and the high part side, and is different from the insulating sheet part 20 in that it has a height difference. Therefore, in the insulating sheet part 22, the area
  • step (b-1) in the initial stage of execution of step (b), as step (b-1), after the processing in which the insulating layer 22a has the inclined surface 23 corresponding to the chamfered portion of the heat spreader 3 in advance.
  • the insulating sheet portion 22 is prepared in advance. Therefore, in the sixth aspect, the processed insulating sheet portion 22 is obtained without executing the above-described bending portion forming process.
  • the insulating sheet portion 22 and the heat spreader 3 are placed in the mold in a positional relationship where the inclined surface 23 of the insulating layer 22a and the chamfered portion (sag surface 9, C surface 29) of the heat spreader 3 face each other. It is assumed that the transfer molding process is performed after mounting in the cavity formed in the above. At this time, the surface of the lower insulating layer 22 a is in close contact with the back surface of the heat spreader 3.
  • the sag surface 9 of the heat spreader 3 and the inclined surface 23 of the insulating layer 22a are accommodated in the cavity, After the mold resin 1 is injected, it is cured.
  • the insulating sheet portion 22 can be in a state of being strongly adhered to the heat spreader 3.
  • the inclined surface 23 of the insulating layer 22a is provided in a shape in which the bent portion 22x of the insulating sheet portion 22 is bent at an angle of 10 ° to 15 ° with respect to the main body portion 22m when the chamfered portion is the sagging surface 9.
  • the bent portion 22x of the insulating sheet portion 22 is provided in a shape bent at an angle of 45 ° with respect to the main body portion 22m.
  • the semiconductor device 52 of the second embodiment having a structure in which the bent portion 20x is in close contact with the C surface 29) can be manufactured at a relatively low cost.
  • the processed insulating sheet 20 (22) is obtained at the stage of step (b), the insulating sheet 20 is obtained prior to the transfer molding process of step (c). (22) and the heat spreader 3 may be joined.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing an application example of the semiconductor device 51 of the first embodiment. As shown in the figure, the back surface of the metal foil 2 b exposed from the mold resin 1 in the semiconductor device 51 is joined to the cooling fin 19 via the solder 18.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an application example of the semiconductor device 52 of the second embodiment.
  • the back surface of the metal foil 20 b exposed from the mold resin 1 in the semiconductor device 52 is joined to the cooling fin 19 via the solder 18.
  • the insulating sheet part 20 was shown in FIG. 13, it may replace with the insulating sheet part 20, and may use the insulating sheet part 21 (refer FIG. 9) and the insulating sheet part 22 (refer FIG. 11).
  • solder joining using solder 18 is employed in order to make the metal foil 2 b (20 b) and the cooling fin 19 greaselessly joined.
  • solder joining using solder 18 is employed in order to make the metal foil 2 b (20 b) and the cooling fin 19 greaselessly joined.
  • the application examples of the first and second embodiments shown in FIGS. 12 and 13 include cooling fins at a relatively low cost without using expensive grease in addition to the expensive high heat dissipation insulating sheet.
  • the semiconductor device 51 (52) with 19 can be realized.
  • the adhesive force at the interface between the metal foil 20b and the mold resin 1 increases as the area of the bent portion 20x increases. This further improves the reliability of the device itself.

Abstract

　本発明は、比較的低コストで形成することができ、高い絶縁性を有する樹脂封止構造の半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。そして、本発明において、ヒートスプレッダ（３）は裏面の外周端部に面取り部となるダレ面（９）あるいはＣ面（２９）を有している。ヒートスプレッダ（３）の表面上に複数のチップ化されたパワー素子（４）がはんだ（２８）を介して搭載されており、ヒートスプレッダ（３）の裏面側に絶縁シート部（２）が設けられている。絶縁シート部（２）は絶縁層（２ａ）及び金属箔（２ｂ）の積層構造で形成されており、上層に設けられる絶縁層（２ａ）がヒートスプレッダ（３）の裏面に密着されている。ダレ面（９）と絶縁シート部（２）との間の隙間領域（Ｓ２）にモールド樹脂（１）が充填されている。

Description

半導体装置及びその製造方法
　この発明は、樹脂封止される半導体装置及びその製造方法に関し、特に、封止樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層を有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。
　電力用等の半導体装置では、高い絶縁性を確保しながら、パワーチップで発生した熱を効率よく外部に放熱することが非常に重要である。放熱性能を高めるには、パワーチップ下に設ける絶縁層を薄くすることが望ましいが、絶縁層を薄くすると絶縁特性が劣化することが懸念される。
　また、電力用等の半導体装置では、全体を１種の樹脂でフルモールドする等の樹脂封止構造の半導体装置が採用されることが多い。また、樹脂封止構造の半導体装置として、例えば特許文献１に開示された半導体モジュールがある。
特開２０１１－９４１０号公報
　しかしながら、全体を１種の樹脂でフルモールドする樹脂封止構造の半導体装置では、封止用の樹脂が金属ブロック等のヒートスプレッダに接合されるヒートスプレッダ下絶縁層を兼用することになる。このため、ヒートスプレッダ下絶縁層の膜厚を薄くすると、ヒートスプレッダ下絶縁層の形成領域への樹脂の回り込みが悪くなり、モールド性が極端に劣化する結果、ヒートスプレッダ下絶縁層を薄くすることは極めて困難となる問題点があった。
　したがって、絶縁層の膜厚はある程度厚くせざるを得ず、そのために放熱性が低下する。絶縁層の膜厚をある程度厚くして、放熱性を高めるためには、絶縁層に熱伝導性の良好な樹脂を用いることが考えられる。しかしながら、熱伝導性の良好な樹脂は高価であり、絶縁層の構成材料として高価な高性能樹脂を用いるとコスト高を招くという問題点があった。
　また、特許文献１に開示されている半導体モジュールのように、封止樹脂とは別に、ヒートスプレッダ下の絶縁シート部を絶縁層と熱電性の高い金属層（金属箔）との積層構造で構成する構造が考えられているが、高い絶縁特性を有するに至っていないという問題点があった。
　本発明では、上記のような問題点を解決し、比較的安価に形成することができ、高い絶縁性を有する樹脂封止構造の半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
　本願発明による第１の局面の半導体装置は、半導体素子がモールド樹脂によって封止される構造の半導体装置であって、前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部とを備え、前記絶縁シート部は、前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層と金属層との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有し、前記絶縁シート部は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を有するように構成され、前記面取り部との間に隙間領域が設けられ、前記モールド樹脂は、前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する。
　この発明による第２の局面の半導体装置は、半導体素子がモールド樹脂によって封止される構造の半導体装置であって、前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部とを備え、前記絶縁シート部は、前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層と金属層との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有し、前記絶縁シート部は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部とを有し、前記モールド樹脂は、前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する。
　本願発明の第１の局面による半導体装置において、ヒートスプレッダは裏面の外周端部に設けられる面取り部によって、電界集中箇所を複数に分散させることにより電界密度を小さくして絶縁性の改善を図ることができる。その結果、半導体素子の動作時における昇温等により絶縁層による絶縁性の低下が懸念される場合においても高い絶縁性を有する半導体装置を得ることができる。
　加えて、絶縁シート部は同一平面を形成しているため、Ｒ面取り加工によるＲ、あるいはＣ面取り加工によるＣをモールド樹脂による上記隙間領域への充填に支障が生じない寸法に設定して面取り部を形成することにより、面取り部と絶縁シート部（絶縁層）との間に生じる隙間領域にモールド樹脂を充填することができる結果、良好な放熱特性及び絶縁特性を有する半導体装置を比較的安価に得ることができる。
　本願発明の第２の局面による半導体装置において、絶縁シート部の屈曲部をヒートスプレッダの面取り部に密着させて絶縁シート部と面取り部との間に隙間領域を有さない構造にすることにより、上記隙間領域に放電要因となるボイドが形成される余地を排除している。このため、ヒートスプレッダ，モールド樹脂間の熱抵抗を低減するとともに、絶縁特性を改善することができる。
　この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
この発明の実施の形態１である半導体装置の構造を示す説明図である。 図１で示したヒートスプレッダの面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。 実施の形態１においてヒートスプレッダにダレ面を形成するための破断加工処理を模式的に示す断面図である。 実施の形態２である半導体装置におけるヒートスプレッダの面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。 実施の形態２の半導体装置の効果を示す説明図である。 絶縁シート部における屈曲部の本体部に対する屈曲角度を示す説明図である。 第２の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。 第３の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。 第４の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。 第５の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。 第６の態様で設けられる絶縁シート部とヒートスプレッダとの関係を示す説明図である。 実施の形態１の半導体装置の応用例を示す断面図である。 実施の形態２の半導体装置の応用例を示す断面図である。 前提技術の半導体装置の断面構造を示す説明図である。
　（前提技術）
　前述したように、従来の樹脂封止構造の半導体装置では、熱伝導性の良好な高性能樹脂等の絶縁材料を絶縁層として用いるとコストが高くなる問題点があった。そこで、特許文献１に開示の半導体モジュールのように、絶縁シート部を絶縁層と熱電性の高い金属層（金属箔）との積層構造で構成し、上記絶縁層として、比較的薄い膜厚で熱伝導性がよい絶縁材料を用いることにより、大きなコスト高を招くことなく、絶縁性確保と高放熱特性とを容易に両立させる積層構造絶縁方法が考えられている。
　上記した積層構造絶縁方法は、必要な部位、すなわち、半導体素子を表面に搭載したヒートスプレッダ（Heat Spreader）直下のみにしか、熱伝導性が良好である高性能な絶縁材料を用いた絶縁層を形成しないため、コスト的にも有利である。
　図１４は上記積層構造絶縁方法により得られた一般的な半導体装置６１（半導体モジュール）の断面構造を示す説明図である。同図(a) は全体の断面図、同図(b) は、同図(a) における着目領域Ａ３の拡大図である。なお、図１４(a) にはＸＹＺ直交座標系を付している。
　図１４(a) に示すように、複数（２つ）のチップ化された半導体素子であるパワー素子４がはんだ２８を介してヒートスプレッダ３３の表面上に搭載されており、複数のパワー素子４，４間、パワー素子４，信号端子６間はアルミワイヤ５で接続される。また、ヒートスプレッダ３３の表面上に主端子７が直接設けられる。
　ヒートスプレッダ３３の裏面側に絶縁シート部６２が設けられている。絶縁シート部６２は絶縁層６２ａ及び金属箔６２ｂの積層構造で形成されており、絶縁層６２ａの表面がヒートスプレッダ３３の裏面に密着している。
　そして、金属箔６２ｂの裏面を除く絶縁シート部６２、ヒートスプレッダ３３、パワー素子４、及びアルミワイヤ５の全体、信号端子６及び主端子７の一部がモールド樹脂１により封止されることにより、半導体装置６１が構成される。なお、絶縁シート部６２の裏面、すなわち、金属箔６２ｂの裏面は露出している。
　図１４(a) で示す半導体装置６１は、高温、高湿度の環境下では、パッケージ一体封止しているモールド樹脂１と絶縁シート部６２との接着界面から水分が侵入し、ヒートスプレッダ３３と裏面が露出した金属箔６２ｂ間で導電性の高いパスが形成されることによって絶縁破壊が発生する問題がある。絶縁破壊が発生しやすい箇所はヒートスプレッダ３３の裏面外周の端部直下となる。なぜなら、ヒートスプレッダ３３の裏面外周の端部は、半導体装置６１の底面水分の侵入口に近く、鋭利な電極構造を形成しているため、電気力線が集中し電界密度が大きくなるからである。
　そこで、 上記絶縁破壊の問題点を解消するために、図１４(b) に示すように、絶縁シート部６２のエッジ部を折り曲げて、金属箔６２ｂのエッジ部分直下にもモールド樹脂１を充填し、金属箔６２ｂと強く接着させることにより、外気から侵入してくる水分の吸湿経路の距離Ｄ６２を２倍まで長くし、高温、高湿の環境下でも、ヒートスプレッダ３３の外周端部に水分の到達を困難にすることにより、絶縁破壊しにくくなり、半導体装置６１の信頼性改善することが考えられる。なお、吸湿経路の距離Ｄ６２が従来の２倍程度長くなるのは、屈曲された金属箔６２ｂの裏面部分が吸湿経路に加味されるからである。
　しかしながら、前述したように、ヒートスプレッダ３３の底面外周の端部が、図１４のＸＺ平面において９０°に近い鋭角であるため、絶縁層６２ａを介したヒートスプレッダ３３，金属箔６２ｂ間への電圧印加時、電気力線の密度が高くなり、上記底面外周の端部及びその近傍領域からなる電界集中箇所９０に電界集中しやすくなる結果、絶縁特性が劣化するという問題点があった。
　以下で述べる実施の形態は、上述した前提技術の問題点の解消を図り、比較的安価に高い絶縁性を有する半導体装置及びその製造方法である。
　＜実施の形態１＞
　（構造）
　図１はこの発明の実施の形態１である半導体装置５１の構造を示す説明図である。同図(a) は断面構造を示す断面図であり、同図(b) が平面構造を示す平面図である。なお、図１(a)，(b) にはそれぞれＸＹＺ直交座標系を付している。
　同図に示すように、複数（２つ）のチップ化されたパワー素子４がはんだ２８を介してヒートスプレッダ３の表面上に搭載されている。そして、複数のパワー素子４，４間、パワー素子４，信号端子６間はアルミワイヤ５で接続される。また、ヒートスプレッダ３の表面上に主端子７が直接設けられる。なお、ヒートスプレッダ３の材質は、加工性が容易であり、熱伝導率が高いアルミニウム、銅等の金属が望ましい。
　ヒートスプレッダ３の裏面側に絶縁シート部２が設けられている。絶縁シート部２は絶縁層２ａ及び金属箔２ｂ（金属層）の積層構造で形成されており、上層に設けられる絶縁層２ａの表面がヒートスプレッダ３の裏面に密着している。絶縁層２ａはモールド樹脂１よりも熱伝導率が大きく、高い絶縁性を有している。
　そして、金属箔２ｂの裏面を除く絶縁シート部２と、ヒートスプレッダ３、パワー素子４、及びアルミワイヤ５の全体と、信号端子６及び主端子７の一部とがモールド樹脂１により封止されることにより、実施の形態１の半導体装置５１が構成される。なお、信号端子６及び主端子７の上記一部以外の部分並びに絶縁シート部２の裏面はモールド樹脂１によって封止されていない。したがって、金属箔２ｂの裏面は外部に露出している。
　実施の形態１の半導体装置５１において、ヒートスプレッダ３は裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有している。
　図２はヒートスプレッダ３の面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。同図(a) に示すように、半径Ｒ（Radius）でＲ面取り加工されているダレ面９（Ｒ面）が面取り部として形成されている。一方、同図(c) に示すように、面取り長Ｃ(Chamfering)でＣ面取り加工されているＣ面２９が面取り部として形成されている。図２(a) ，(c) に示すように、面取り部としてダレ面９及びＣ面２９のうち一方の面が採用される。
　以下、本明細書で述べる面取り部について説明する。面取り部はヒートスプレッダ３の断面形成面である垂直平面（図１，図２で示すＸＺ平面）の端部が切り取られて得られる面であり、上述したようにダレ面９及びＣ面２９が考えられる。
　ダレ面９は、曲率を円弧で表しており、数字はその中心部分がどこにあるのかを示している。例えば、図２(a) に示すＲが１０μｍの場合、カーブがつきはじめる部分から１０μｍ内側に入った部分を中心に円弧をかいたカーブ面がダレ面９となる。
　一方、Ｃ面２９は、角の先端部から入り込んで角を落とすことにより得られる面である。例えば、図２(c) で示すＣが１０μｍの場合、辺の長さが１０μｍの直角二等辺三角形を角から落とすことによりＣ面２９が得られる。
　一方、絶縁シート部２（絶縁層２ａ及び金属箔２ｂ）は屈曲することなく同一平面を有するように形成されているため、ダレ面９を除くヒートスプレッダ３の裏面と絶縁層２ａの表面とが密着され、ダレ面９（Ｃ面２９）と絶縁シート部２（絶縁層２ａ）との間にモールド樹脂１が充填可能な隙間領域Ｓ２が設けられる。
　図２(b) に示すように、ヒートスプレッダ３の底面端部にダレ面９（Ｃ面２９）が設けられるため、ヒートスプレッダ３の外周端部の尖り具合が軽減されることになり、電気力線の外周端部への集中が分散し、電界密度は低下する。さらに、電界集中発生箇所は、ダレ面９の両端部及びその近傍の電界集中箇所９１及び９２に分散されるため、さらに電界密度は低下する。これらの現象により、全体的に電界集中が緩和し、互いに導電性を有する金属箔２ｂとヒートスプレッダ３との電極間に形成される絶縁層２ａの耐圧が向上し、半導体装置５１の絶縁特性を改善することができる。
　このように、実施の形態１の半導体装置５１において、ヒートスプレッダ３は裏面の外周端部に設けられる面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）によって、電界集中箇所を複数（電界集中箇所９１，９２）に分散させる等により電界密度を小さくして絶縁層２ａによる絶縁性の改善を図ることができる。
　その結果、パワー素子４等の半導体素子の動作時における昇温等により絶縁層２ａによる絶縁性の低下が懸念される場合においても高い絶縁性を有する半導体装置５１を得ることができる。この効果は、ＳｉＣを用いたパワー素子４等の半導体素子からなるＳｉＣチップをヒートスプレッダ３に搭載した時、絶縁シート部２の昇温が増大し、絶縁層２ａによる絶縁特性の低下が懸念されるため、特に有効となる。
　加えて、絶縁シート部２は同一平面を形成しているため、後述するように、Ｒ面取り加工によるＲ、Ｃ面取り加工によるＣを封止樹脂による隙間領域Ｓ２への充填に支障が生じない寸法に設定することにより、隙間領域Ｓ２にモールド樹脂１を確実に充填することができる結果、良好な放熱特性及び絶縁特性を有する半導体装置５１を得ることができる。
　以下、Ｒ面取り加工によるＲ、Ｃ面取り加工によるＣの具体的な寸法設定について述べる。ダレ面９の形成時にＲを１００～３００μｍとすることが望ましい。Ｒを１００μｍ以上とした理由は、モールド樹脂１中のフィラー１２のサイズが５０μｍ程度と想定した場合、隙間領域Ｓ２においてモールド樹脂１を支障なく充填することができ、トランスファモールド処理時にモールド樹脂１にモールド圧を十分にかけることができるからである。
　一方、Ｒが１００μｍより十分に小さい場合、フィラー１２のパッキング性によって、隙間領域Ｓ２におけるモールド樹脂１の充填が阻害され、少なくとも一部が未充填となり、トランスファモールド処理時にモールド圧が十分にかからない。その結果、隙間領域Ｓ２にボイドが発生していまう可能性が高くなる。同様な理由より、Ｃ面２９の形成時にＣを１００μｍ以上にすることが望まれる。
　上記のように、ダレ面９及びＣ面２９におけるＲ及びＣの寸法を設定することにより、隙間領域Ｓ２内においてもモールド樹脂１が支障なく充填された安定性の高い構造の半導体装置５１を得ることができる。
　（製造方法）
　実施の形態１の半導体装置５１は以下のステップ(a) ～(c) からなる半導体装置の製造方法によって製造することができる。
　ステップ(a)：はんだ２８による接合により、パワー素子４を表面上に載置したヒートスプレッダ３を準備する。この際、以下のステップ(a-1)が実行される。
　ステップ(a-1)：打抜き金型を用いた破断加工処理を実行して、ヒートスプレッダ３の裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）を形成する。
　なお、ステップ(a) には、以下の既存の工程を含む。フレーム（信号端子６，主端子７を構成する部分）にパワー素子４（パワーチップ）をはんだで接合した後、パワー素子４，４間、パワー素子４，フレーム間、フレーム，フレーム間等をアルミワイヤ５で接合して実装フレーム構造を得る。なお、はんだ２８によるヒートスプレッダ３，パワー素子４間の接合をフレームを介して行う態様も考えられる。
　ステップ(b)：絶縁層２ａ及び金属箔２ｂからなる絶縁シート部２を準備する。
　ステップ(c)：金属箔２ｂの裏面を除く絶縁シート部２と、ヒートスプレッダ３ー、パワー素子４及びアルミワイヤ５の全体と、信号端子６及び主端子７の一部とをモールド樹脂１により封止するトランスファモールド処理を実行する。以下、トランスファモールド処理内容について説明する。
　絶縁シート部２を金型（上金型，下金型）によって形成されるキャビティ内に設置した後、ワイヤボンド工程まで完了した上記実装フレーム構造をキャビティ内の所定位置にセットし、型締めした後、トランスファモールド成形法により、モールド樹脂１を金型内のキャビディに注入充填し、加熱及び加圧してモールド樹脂１、並びに絶縁シート部２を硬化させる。その結果、絶縁層２ａがヒートスプレッダ３の裏面（面取り部を除く）に密着すると共に、モールド樹脂１により、各構成部２～７が樹脂封止された樹脂封止後の半導体装置構造を得ることができる。
　また、ステップ(c) 実行後に、以下の後処理が実行される。すなわち、モールド樹脂１を完全硬化させるための加熱工程を経た後、タイバーなどのフレーム余分部の切断、リード端子（信号端子６，主端子７）の成形、製品テスト等を経て、製品となる半導体装置５１は完成する。
　図３は上述した前記ステップ(a-1)におけるダレ面９を形成するための破断加工処理の内容を模式的に示す断面図である。
　同図に示すように、抜き打ち用の上金型１０ａ，下金型１０ｂ間に設けられた平板構造のヒートスプレッダ材料３０に対し、上金型１０ａを押し下げてヒートスプレッダ材料３０を抜き打ち加工することにより、ダレ面９を有するヒートスプレッダ３を得ることができる。
　このように、打抜き用の金型１０ａ，１０ｂを用いた破断加工処理を実行して、ヒートスプレッダ３の裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）を形成することができる。
　なお、Ｒ面取り加工及びＣ面取り加工それぞれにおける、Ｒの決定及びＣの決定は、上述した打ち抜き金型１０ａ，１０ｂによる破断加工処理を用い、クリアランスを調整する、専用の工具を用いる等の既存の方法を用いて実現できる。
　例えば、ヒートスプレッダ３の製造時の打抜き用の金型１０ａ，１０ｂ間のクリアランスを大きくすれば、ダレ量となるＲを大きくして加工することができる。打ち抜き金型１０ａ，１０ｂ間のクリアランスは大きいほうが望ましく、必要以上にダレ面９、Ｃ面２９を小さくする必要はなく、金型１０ａ，１０ｂの摩耗による替刃のコスト、メンテナンスの手間を省くことができ、コストがかからないメリットがある。
　上述したように、Ｒを１００～３００μｍの範囲で設定すると、打ち抜き後のヒートスプレッダ３の裏面外周の端部に発生するカエリを１０μｍ以下に抑えることができる。
　このように、既存の破断加工処理を実行して面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）を有する絶縁シート部２を得ることにより、比較的安価に実施の形態１の半導体装置５１を製造することができる。
　＜実施の形態２＞
　（構造）
　図４は実施の形態２である半導体装置５２におけるヒートスプレッダ３の面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。図４(a) で示す構造は図１で示した半導体装置５１の着目領域Ａ１に相当し、図４(b) で示す構造は図４(a)における着目領域Ａ２の拡大図となる。
　図４に示すように、ヒートスプレッダ３の裏面側に絶縁シート部２０が設けられている。絶縁シート部２０は絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂ（金属層）の積層構造で形成されており、絶縁層２０ａの表面がダレ面９を含むヒートスプレッダ３の裏面に密着している。また、絶縁層２０ａはモールド樹脂１よりも熱伝導率が大きく、高い絶縁性を有している。
　このように、絶縁シート部２０はヒートスプレッダ３の裏面（ダレ面９を除く）に沿って同一平面を構成する本体部２０ｍと、ダレ面９に密着するように本体部２０ｍから屈曲して形成される屈曲部２０ｘとを有している。なお、絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂはそれぞれ本体部２０ｍ及び屈曲部２０ｘにおける膜厚は同一に形成される、すなわち、絶縁シート部２０は屈曲部２０ｘを含めて膜厚が均一に形成される。なお、絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂはそれぞれ、トランスファモールド処理時においてモールド樹脂１の流動により屈曲部２０ｘが変形、破損しない材料にすることが望ましい。
　なお、図４においては、ヒートスプレッダ３の裏面端部に形成される面取り部としてダレ面９を示したが、実施の形態１と同様、ダレ面９に代えてＣ面２９を設けても良く、この場合、絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘをＣ面２９に密着させる構造となる。
　上述したように、実施の形態２の半導体装置５２においては、ヒートスプレッダ３のダレ面９（Ｃ面２９）に対して、絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）の屈曲部２０ｘを密着させることにより、図４(b) で示すように、トランスファモールド処理時にダレ面９の直下にモールド樹脂１が侵入する現象を確実に回避している。したがって、ダレ面９の直下に確実にボイド存在していない構造の半導体装置５２を得ることができる。
　実施の形態２の半導体装置５２では、絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘをヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９、Ｃ面２９）に密着させることにより、絶縁シート部２０と面取り部との間に、実施の形態１の半導体装置５１で生じた隙間領域Ｓ２（図２参照）が設けられない構造を呈している。したがって、隙間領域Ｓ２に放電要因となるボイドが形成される余地を確実に排除することにより、ヒートスプレッダ３，モールド樹脂１間の熱抵抗を低減するとともに、絶縁特性を改善した半導体装置５２を得ることができる。
　このように、実施の形態２の半導体装置５２の絶縁特性が改善し、また、実機使用のように長時間、半導体装置５２に電圧を印加した場合でも、信頼性は向上し、長寿命化が可能となる。
　前述したように、絶縁シート部２０は屈曲部２０ｘを含めて膜厚が均一に形成されるため、図４(b) に示すように、面取り部（ダレ面９、Ｃ面２９）の下方における絶縁シート部２０（金属箔２０ｂ）の屈曲部２０ｘの下方に形成される絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０が形成される。したがって、絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０にモールド樹脂１が充填される分、モールド樹脂１による絶縁シート部２０との接着面積が増加する結果、絶縁シート部２０における絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂ間、絶縁シート部２０及びモールド樹脂１間に剥離が生じにくくなるため、信頼性の向上を図ることができる。
　以下、この点を詳述する。上述したように、モールド樹脂１による絶縁シート部２０との接着面積が増加するため、絶縁層２０ａ，金属箔２０ｂ間の界面、及び、絶縁シート部２０，モールド樹脂１間の界面の接着力が向上する。したがって、アセンブリ後の半導体装置５２に対するテスト工程の絶縁特性起因の不良率を低減できる。特に実機使用時に繰り返しの冷熱雰囲気環境下で、絶縁層２０ａ、金属箔２０ｂ及びモールド樹脂１の膨張、収縮により発生していた絶縁シート部２０のエッジを起点とした絶縁層２０ａ，金属箔２０ｂ間の界面、絶縁層２０ａ，モールド樹脂１間の界面の剥離を抑制することができ、装置の長寿命化を図ることができる。
　図５は実施の形態２の半導体装置５２の効果を示す説明図である。図５は図４(a) における着目領域Ａ２の拡大図に相当する。
　トランスファモールド処理時に、モールド樹脂１を充填する時、図５に示すように、流動しているモールド樹脂１の先端であるウェルド領域が金属箔２０ｂの直下(電圧が印加されない、放熱に影響しない領域）となるため、仮にボイド（空隙）１３が発生しても、半導体装置５２の電気的性能に悪影響を与えることはない。したがって、半導体装置５２を実機で長時間使用した場合でも、絶縁不良と放熱不良を低減することが可能となる。
　また、実施の形態２の半導体装置５２において、実施の形態１の半導体装置５１と同様、ヒートスプレッダ３は０．５ｍｍ～５ｍｍの厚みを有し、面取り部はＲ面取り加工でダレ面９が得られる際、Ｒは１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工でＣ面２９が得られる際、Ｃが１００μｍ以上に設定される寸法特性を有する。
　加えて、実施の形態２の半導体装置５２は、上述した寸法特性を有するため、モールド樹脂１中に発生するフィラー１２のサイズを５０μｍ程度と想定する場合、面取り部の下方における絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０にモールド樹脂１が十分に充填され、トランスファモールド処理時におけるモールド圧を十分にかけることができる。
　その結果、絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０内においてもモールド樹脂１が支障なく充填された安定性の高い構造の半導体装置５２を得ることができる。
　このように、実施の形態２の半導体装置５２は、モールド樹脂１の内部のボイド対策を図るとともに、実施の形態１の半導体装置５１と同様に、従来のように高い絶縁材料（樹脂）を用いる手間やコストを低減できることができる。
　図６は屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する屈曲角度を示す説明図である。同図に示すように、ヒートスプレッダ３のダレ面９に密着させるべく、屈曲部２０ｘを本体部２０ｍに対し曲げ角度ＡＧで屈曲させる必要がある。
　この際、絶縁層２０ａはクラックが発生しない範囲とする必要があるため、曲げ角度ＡＧはダレ面９の場合は１５°以下、Ｃ面２９の場合は４５°以下にするのが望ましい。
　したがって、Ｒ面取り加工でダレ面９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する曲げ角度ＡＧが１０°～１５°の範囲に収まるように形成することが望ましく、Ｃ面取り加工でＣ面２９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する曲げ角度ＡＧが４５°以下に収まるように形成することが望ましい。
　このように、面取り部としてダレ面９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する角度が１０°～１５°の範囲になるように、半導体装置５２のヒートスプレッダ３は形成されるため、Ｒ面取り加工によって得られるダレ面９と絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）との密着性を満足し、かつ、絶縁層２０ａがクラックしない構造を得ることにより、絶縁特性の改善を高くすることができる。
　同様に、面取り部としてＣ面２９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する角度が４５°になるように、半導体装置５２のヒートスプレッダ３は形成されるため、Ｃ面取り加工によって得られるＣ面２９と絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）との密着性を満足し、かつ、絶縁層２０ａがクラックしない構造を得ることにより、絶縁特性の改善を高くすることができる。
　（製造方法）
　実施の形態２の半導体装置５２は、以下のステップ(a) ～(c) からなる半導体装置の製造方法によって製造することができる。
　ステップ(a)：パワー素子４を表面上に載置したヒートスプレッダ３を準備する。この際、実施の形態１と同様な判断加工処理（ステップ(a-1) ）が行われ、面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）が形成される。なお、ステップ(a) の処理内容は既存の方法を含め、実施の形態１の半導体装置５１の場合と同様である。
　ステップ(b) ：絶縁層２０ａ（～２２ａ）及び金属箔２０ｂ（～２２ｂ）からなる絶縁シート部２０（～２２）を準備する。なお、ステップ(b) において準備される絶縁シート部２０として、全体が同一平面を有する加工前、すなわち、屈曲部２０ｘ（～２２ｘ）及び本体部２０ｍ（～２２ｍ）を有しない構造と、加工後、すなわち、屈曲部２０ｘ及び本体部２０ｍを有する構造の絶縁シート部２０とがある。
　ステップ(c)：本体部２０ｍにおける金属箔２０ｂの裏面を除く絶縁シート部２と、ヒートスプレッダ３、パワー素子４及びアルミワイヤ５の全体と、信号端子６及び主端子７の一部とをモールド樹脂１により封止するトランスファモールド処理を実行する。
　また、実施の形態１の半導体装置５１と同様に、ステップ(c) 後に後処理が実行される。
　（屈曲部形成処理）
　さらに、実施の形態２の半導体装置５２は、ステップ(b) で加工前の絶縁シート部２０（２１）が準備された場合、加工後の絶縁シート部２０を得るための以下の屈曲部形成処理が上記ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として実行される。
　ステップ(c-1) ：加工前の絶縁シート部２０（２１）を金型（上金型，下金型）によって形成されるキャビティ内に設置した後、ワイヤボンド工程まで完了した上記実装フレーム構造をキャビティ内の所定位置にセットし、金型による型締めすることにより、加工前の絶縁シート部２０における面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）に対応する領域を屈曲させて、ヒートスプレッダ３の裏面に沿って同一平面を構成する本体部２０ｍと、面取り部に密着するように本体部２０ｍから屈曲して形成される屈曲部２０ｘとを形成する。
　その後、トランスファモールド成形法により、モールド樹脂１を金型内のキャビディに注入充填し、加熱及び加圧してモールド樹脂１、並びに絶縁シート部２０を硬化させる。その結果、ステップ(c) におけるトランスファモールド処理実行後に、絶縁シート部２０の本体部２０ｍが上記面取り部を除くヒートスプレッダ３の裏面に密着され、屈曲部２０ｘがヒートスプレッダ３の面取り部に密着される。
　（第１の態様（加工後の絶縁シート部２０を利用））
　ステップ(b) の実行の初期段階において、ステップ(b-1)として、ヒートスプレッダ３の面取り部に対応した屈曲部２０ｘを有する絶縁シート部２０を予め準備する。第１の態様は、上述した屈曲部形成処理を実行することなく加工後の絶縁シート部２０を得ている。
　第１の態様を採用した場合、屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａの表面とヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）とが対向する位置関係で絶縁シート部２０と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行する。
　すると、流動しているモールド樹脂１の先端であるウェルド領域が絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘを形成する金属箔２０ｂの下側の絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０に回り込む。モールド樹脂１の注入完了後、保圧しながらモールド樹脂１が硬化するときに、絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）の屈曲部２０ｘは、ヒートスプレッダ３のダレ面９に強く密着し、絶縁層２０ａを構成する絶縁材料も硬化するため、絶縁シート部２０がヒートスプレッダ３に強く接着した状態にすることができる。なお、キャビティを基準としてゲート（樹脂注入口）の反対側に設けたエアベントから真空引きを行うことにより、ウェルド領域をキャビティ外、すなわち、半導体装置５２外に送り出すことができる。
　また、絶縁シート部２０のエッジ部がヒートスプレッダ３からはみ出ているはみ出し長さは、半導体装置５２の定格容量によって、ヒートスプレッダ３と金属箔２０ｂとの電極間の必要な沿面距離によって、決定する。例えば、１２００Ｖ定格容量の半導体装置５２に対して、絶縁シート部２０のヒートスプレッダ３からはみ出し長さは１．５ｍｍ程度あれば問題ない。同様なことが、実施の形態１の半導体装置５１にも当てはまる。例えば、１２００Ｖ定格容量の半導体装置５１に対して、絶縁シート部２のヒートスプレッダ３からはみ出し長さは１．５ｍｍ程度あれば問題ない。
　（第２，第３の態様(加工前の絶縁シート部２０を利用））
　第２及び第３の態様では、ステップ(b) は、同一平面を有する平板構造の加工前の絶縁シート部２０を用いて実行される。したがって、ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として以下で述べる屈曲部形成処理が実行される。
　第２及び第３の態様では、加工前の絶縁シート部２０の一部がヒートスプレッダ３の裏面からはみ出る位置関係で加工前の絶縁シート部２０と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。
　図７及び図８は屈曲部形成処理（第２及び第３の態様）の内容を示す断面図である。図７に示すように、第２の態様では、モールド用の下金型（図示せず）に上方（＋Ｚ方向）に突出した固定ピン１４を設けている。このため、トランスファモールド処理時にヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２０がモールド用の上金型及び下金型内のキャビティに収容されると、上金型及び下金型による型締め時に固定ピン１４によって、絶縁層２０ａがダレ面９に密着するように絶縁シート部２０の先端部が上方に押圧される。
　その結果、絶縁シート部２０の先端部分が屈曲されるため、遅くともモールド樹脂１の充填完了後の保圧時の段階で、本体部２０ｍからダレ面９に密着するように屈曲された屈曲部２０ｘを形成することができる。屈曲部２０ｘを形成した後、モールド樹脂１が硬化することにより、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａを接着することができる。
　一方、図８に示す第３の態様のように、突出状態時にモールド用の下金型（図示せず）から上方に突出し、収納状態時に下金型内に少なくとも一部が収納される可動ピン１５を図１４で示す固定ピン１４に代えて設けても良い。なお、図８において、実線で可動ピン１５が収納状態、破線で可動ピン１５が突出状態をそれぞれ示している。
　第３の態様の場合、ヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２０がモールド用の上金型及び下金型内のキャビディに収容された後に、可動ピン１５を収納状態から突出状態に変化させる。すると、絶縁シート部２０の先端部が突出状態の可動ピン１５によって、絶縁層２０ａがダレ面９に密着するように上方に押圧される。
　その結果、第２の態様の場合と同様に、屈曲部２０ｘ及び本体部２０ｍを得、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２の屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａを接着することができる。
　なお、第３の態様の場合、屈曲部２０ｘが形成された段階で、モールド樹脂１が硬化する前に可動ピン１５を突出状態から収納状態にして、可動ピン１５をモールド樹脂１の形成領域から引き抜くことが望ましい。なぜなら、収納状態時には下金型内に可動ピン１５が収納される、すなわち、キャビティ面まで可動ピン１５の先端部が下がるため、半導体装置５２の完成後のモールド樹脂１によるパッケージ表面に可動ピン１５によるピン深さの痕が残らないようにすることができるからである。
　（第４の態様（加工前の絶縁シート部２１を利用））
　第４の態様では、ステップ(b) は、同一平面を有する平板構造の加工前の絶縁シート部２１を用いて実行される。そして、ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として以下で述べる屈曲部形成処理が実行される。
　図９は屈曲部形成処理（第４の態様）の内容等を示す説明図である。同図(a) がステップ(b) 実行時におけるヒートスプレッダ３と加工前の絶縁シート部２１との関係を示す説明図であり、同図(b) がステップ(c-1)として実行される屈曲部形成処理時におけるヒートスプレッダ３と加工後の絶縁シート部２１との関係を示す断面図である。
　ステップ(b) において、図９(a) に示すように、絶縁シート部２０に代えて、絶縁層２１ａ及び金属箔２１ｂ（金属層）の積層構造を呈し、突起部１６を除く絶縁層２１ａ及び金属箔２１ｂが同一平面を有する加工前の絶縁シート部２１を準備する。なお、絶縁シート部２１は金属箔２１ｂの先端部分の裏面に突起部１６が設けられている点で、絶縁シート部２０と異なる。突起部１６は加工性・絶縁性・接着性がよい樹脂材料が好ましい。
　第４の態様では、突起部１６に対応する絶縁シート部２１（絶縁層２１ａ）の表面がヒートスプレッダ３の裏面からはみ出る位置関係で加工前の絶縁シート部２１と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。
　図９(b) に示すように、第４の態様では、絶縁シート部２１の金属箔２１ｂの先端部の裏面側に突起部１６を設けることにより、トランスファモールド処理時にヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２１がモールド用の上金型及び下金型内のキャビティに収容されると、上金型及び下金型による型締め時に突起部１６によって、絶縁層２１ａがダレ面９に密着するように、図中右斜め上方に絶縁シート部２１の先端部が押圧される。
　その結果、絶縁シート部２１の先端部分が屈曲されるため、遅くともモールド樹脂１の充填完了後の保圧時の段階で、本体部２１ｍからダレ面９に密着するように屈曲された屈曲部２１ｘを形成することができる。屈曲部２１ｘを形成した後、モールド樹脂１が硬化することにより、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２１の屈曲部２１ｘにおける絶縁層２１ａを接着することができる。
　（第５の態様(加工前の絶縁シート部２０を利用））
　第５の態様では、ステップ(b) は、同一平面を有する平板構造の加工前の絶縁シート部２０を用いて実行される。そして、ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として以下で述べる屈曲部形成処理が実行される。
　第５の態様では、加工前の絶縁シート部２０の一部がヒートスプレッダ３の裏面からはみ出る位置関係で加工前の絶縁シート部２０と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。
　図１０は屈曲部形成処理（第５の態様）の内容を示す断面図である。同図に示すように、第５の態様では、モールド用の下金型１７の表面の一部に凸部１７ｘを設けることにより、上金型と下金型１７とにより形成される、モールド樹脂１の注入領域であるキャビディに凹みを設けている。このため、トランスファモールド処理時に、凸部１７ｘの一方斜面とダレ面９とが対向するようにして、ヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２０をキャビティ内に収容することにより、上金型及び下金型による型締め時に凸部１７ｘによって、絶縁層２０ａがダレ面９に密着するように斜め上方に絶縁シート部２０の先端部が押圧される。
　その結果、絶縁シート部２０の先端部分が屈曲されるため、遅くともモールド樹脂１の充填完了後の保圧時の段階で、本体部２０ｍからダレ面９に密着するように屈曲された屈曲部２０ｘを形成することができる。屈曲部２０ｘを形成した後、モールド樹脂１が硬化することにより、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａを接着することができる。
　なお、モールド用の下金型１７の凸部１７ｘは、面取り部がダレ面９の場合は絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘが本体部２０ｍに対し１０°～１５°の角度で屈曲可能な形状で上記一方斜面が設けられ、面取り部がＣ面２９の場合は絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘが本体部２０ｍに対し４５°の角度で屈曲可能な形状で上記一方斜面が設けられる。
　（第６の態様（加工後の絶縁シート部２２を利用））
　図１１は第６の態様で設けられる絶縁シート部２２とヒートスプレッダ３との関係を示す説明図である。同図(a) がヒートスプレッダ３と絶縁シート部２２との関係を示す説明図であり、同図(b) がトランスファモールド処理時の内容を示す断面図である。
　図１１(a) に示すように、第６の態様では、絶縁層２２ａ及び金属箔２２ｂ（金属層）の積層構造を呈する絶縁シート部２２を用いて実行される。なお、絶縁シート部２２の絶縁層２２ａはヒートスプレッダ３のダレ面９（Ｃ面２９）に対応して密着可能な形状の傾斜面２３を有しており、絶縁層２２ａの膜厚が傾斜面２３の低部側と高部側で膜厚が異なっており、高低差を有する点で絶縁シート部２０と異なる。したがって、絶縁シート部２２において、低部側の領域が本体部２２ｍとなり、傾斜面２３が形成される領域が屈曲部２２ｘとなる。
　このように、第６の態様では、ステップ(b) の実行の初期段階において、ステップ(b-1)として、予め、絶縁層２２ａがヒートスプレッダ３の面取り部に対応した傾斜面２３を有する加工後の絶縁シート部２２を予め準備する。したがって、第６の態様では上述した屈曲部形成処理を実行することなく加工後の絶縁シート部２２を得ている。
　第６の態様を採用した場合、絶縁層２２ａの傾斜面２３とヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）とが対向する位置関係で絶縁シート部２２とヒートスプレッダ３とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。この際、低部側の絶縁層２２ａの表面がヒートスプレッダ３の裏面に密着される。
　したがって、ステップ(c) で実行されるトランスファモールド処理において、図１１(b) に示すように、ヒートスプレッダ３のダレ面９と絶縁層２２ａの傾斜面２３とが密着した状態でキャビティに収容され、モールド樹脂１が注入された後、硬化される。その結果、第１の態様と同様に、絶縁シート部２２がヒートスプレッダ３に強く接着した状態にすることができる。
　なお、絶縁層２２ａの傾斜面２３は、面取り部がダレ面９の場合は絶縁シート部２２の屈曲部２２ｘが本体部２２ｍに対し１０°～１５°の角度で屈曲された形状で設けられ、面取り部がＣ面２９の場合は絶縁シート部２２の屈曲部２２ｘが本体部２２ｍに対し４５°の角度で屈曲された形状で設けられる。
　このように、屈曲部２０ｘ（２１ｘ，２２ｘ）を有する絶縁シート部２０（２１，２２）を用いて第１～第６の態様のいずれかを実行することにより、ヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）に屈曲部２０ｘが密着した構造を有する実施の形態２の半導体装置５２を比較的安価に製造することができる。
　なお、第１及び第６の態様では、ステップ(b) の段階で、加工後の絶縁シート部２０（２２）を得ているため、ステップ(c)のトランスファモールド処理に先がけて絶縁シート部２０（２２）とヒートスプレッダ３との接合を行っても良い。
　＜応用例＞
　図１２は実施の形態１の半導体装置５１の応用例を示す断面図である。同図に示すように、半導体装置５１においてモールド樹脂１から露出した金属箔２ｂの裏面がはんだ１８を介して冷却フィン１９に接合されている。
　図１３は実施の形態２の半導体装置５２の応用例を示す断面図である。同図に示すように、半導体装置５２においてモールド樹脂１から露出した金属箔２０ｂの裏面がはんだ１８を介して冷却フィン１９に接合されている。なお、図１３では、絶縁シート部２０を示したが、絶縁シート部２０に代えて、絶縁シート部２１（図９参照）や絶縁シート部２２（図１１参照）を用いても良い。
　図１２及び図１３に示すように、金属箔２ｂ（２０ｂ）と冷却フィン１９とをグリスレス接合するために、はんだ１８を用いたはんだ接合を採用している。上述したように、半導体装置５１，５２は、絶縁層２ａ（２０ａ），金属箔２ｂ（２０ｂ）間の界面、絶縁シート部２（２０），モールド樹脂１間の界面における剥離が発生しにくく、高い信頼性を有している。
　従来は、半導体装置５１，５２に相当するパワーモジュールをグリス実装していたので、熱抵抗の増大が課題となっていた。一方、図１２，図１３に示すように、半導体装置５１，５２は、ヒートスプレッダ３，モールド樹脂１間の熱抵抗の低減等により、装置自体が高い信頼性を有している。このため、冷却フィン１９のはんだ接合実装を採用しても上述した熱抵抗の増大の課題をクリアすることができる。
　このように、図１２及び図１３で示す実施の形態１及び実施の形態２の応用例は、高価な高放熱絶縁シートに加え、高価なグリスを採用することなく、比較的低コストで冷却フィン１９付の半導体装置５１（５２）を実現することができる効果を奏する。
　さらに、図１３に示す半導体装置５２のように、屈曲部２０ｘを有する絶縁シート部２０を用いて、屈曲部２０ｘの面積を増大させるほど、金属箔２０ｂとモールド樹脂１との界面の接着力がより向上し、さらに装置自体の信頼性を改善することができる。
　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　１　モールド樹脂、２，２０～２２　絶縁シート部、２ａ，２０ａ～２２ａ　絶縁層、２ｂ，２０ｂ～２２ｂ　金属箔、３　ヒートスプレッダ、４　パワー素子、６　信号端子、７　主端子、９　ダレ面、１０ａ　上金型、１０ｂ，１７　下金型、１２　フィラー、１３　ボイド、１４　固定ピン、１５　可動ピン、１６　突起部、１８，２８　はんだ、１９　冷却フィン。

Claims (10)

  1. 　半導体素子（４）がモールド樹脂（１）によって封止される構造の半導体装置（５１）であって、
    　前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダ（３）と、
    　前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部（２）とを備え、
    　前記絶縁シート部は、
    　前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層（２ａ）と金属層（２ｂ）との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、
    　前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（９，２９）を有し、
    　前記絶縁シート部（２）は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を有するように構成され、前記面取り部との間に隙間領域（Ｓ２）が設けられ、
    　前記モールド樹脂は、前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する、
    半導体装置。
  2. 　請求項１記載の半導体装置であって、
    　前記ヒートスプレッダは０．５ｍｍ～５ｍｍの厚みを有し、
    　前記面取り部はＲ面取り加工の場合はＲが１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工の場合はＣが１００μｍ以上に設定される、
    半導体装置。
  3. 　半導体素子（４）がモールド樹脂（１）によって封止される構造の半導体装置（５２）であって、
    　前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダ（３）と、
    　前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部（２０）とを備え、
    　前記絶縁シート部は、
    　前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層（２０ａ）と金属層（２０ｂ）との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、
    　前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（９，２９）を有し、
    　前記絶縁シート部（２０～２２）は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部（２０ｍ～２２ｍ）と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部（２０ｘ～２２ｘ）とを有し、
    　前記モールド樹脂は、前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する、
    半導体装置。
  4. 　請求項３記載の半導体装置であって、
    　前記絶縁シート部は前記屈曲部を含めて膜厚が均一に形成されることを特徴とする、
    半導体装置。
  5. 　請求項４記載の半導体装置であって、
    　前記ヒートスプレッダは０．５ｍｍ～５ｍｍの厚みを有し、
    　前記面取り部はＲ面取り加工の場合はＲが１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工の場合はＣが１００μｍ以上に設定される、
    半導体装置。
  6. 　請求項３～請求項５のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
    　前記屈曲部は、前記絶縁層にクラックが発生しない範囲の角度で屈曲されることを特徴とする半導体装置。
  7. 　請求項６記載の半導体装置であって、
    　前記面取り部はＲ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し１０～１５°の範囲で屈曲される、
    半導体装置。
  8. 　請求項６記載の半導体装置であって、
    　前記面取り部はＣ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し４５°の角度で屈曲される、
    半導体装置。
  9. 　請求項１記載の半導体装置（５１）を製造する方法でさって、
    　(a) 前記半導体素子（４）を表面上に載置した前記ヒートスプレッダ（３）を準備するステップと、
    　(b) 前記絶縁シート部（２）を準備するステップと、
    　(c) 前記金属層の裏面を除く前記絶縁シート部、前記ヒートスプレッダ、及び前記半導体素子を前記モールド樹脂により封止するトランスファモールド処理を実行するステップとを備え、
    　前記ステップ(a) は、
    　(a-1) 打抜き金型（１０ａ，１０ｂ）を用いた破断加工処理を実行して、前記ヒートスプレッダの裏面の外周端部に前記面取り部（９，２９）を形成するステップを含み、
    　前記ステップ(c) 実行後に前記面取り部と前記絶縁シート部の前記絶縁層との間に設けられた前記隙間領域に前記モールド樹脂が充填される、
    半導体装置の製造方法。
  10. 　請求項３記載の半導体装置（５２）を製造する製造方法であって、
    　(a) 前記半導体素子（４）を表面上に載置した前記ヒートスプレッダ（３）を準備するステップと、
    　(b) 全体が同一平面を有する加工前の前記絶縁シート部（２０～２２）を準備するステップと、
    　(c) 前記本体部における前記金属層の裏面を除く前記絶縁シート部、前記ヒートスプレッダ、及び前記半導体素子を前記モールド樹脂により封止するトランスファモールド処理を実行するステップとを備え、
    　前記ステップ(a) は、
    　(a-1) 打抜き金型（１０ａ，１０ｂ）を用いた破断加工処理を実行して、前記ヒートスプレッダの裏面の外周端部に前記面取り部（９，２９）を形成するステップを含み、
    　前記ステップ(c)は、 
    　(c-1) 加工前の前記絶縁シート部に対し前記面取り部に対応する領域を屈曲させることにより、前記屈曲部に前記面取り部を密着させる態様で、前記本体部及び前記屈曲部を設ける屈曲部形成処理を実行するステップを含む、
    半導体装置の製造方法。
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