JPWO2013124988A1 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記ヒートスプレッダは、前記底面の隅に、平面視で面取り形状又は曲面形状でありかつ断面視で矩形状である隅部を備えることを特徴とする。
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記周縁部の前記表面に、前記封止樹脂体の樹脂よりも、絶縁性および前記シート部材の前記表面に対する密着性のうち少なくとも一方が高い電気絶縁性コーティング材料の層が設けられたことを特徴とする。
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記シート部材の前記周縁部は、
前記底面と並行に延びる平面部と、
前記平面部の外側であって前記ヒートスプレッダの隅の近傍又は前記ヒートスプレッダの辺に沿って設けられ、前記表面側に凸となる屈曲部と
を備え、
前記封止樹脂体は、前記屈曲部における前記シート部材の前記裏面を覆うものであることを特徴とする。
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダに固定すべき半導体素子と、表面および裏面を備え前記表面と前記裏面を電気的に絶縁するシート部材と、を準備する工程と、
モールド金型のキャビティ内に前記シート部材、前記ヒートスプレッダおよび前記ヒートスプレッダに固定した前記半導体素子を入れ、前記モールド金型の前記キャビティ底面に前記裏面を向けて当該キャビティ底面に前記シート部材を載せ、前記ヒートスプレッダの前記底面の縁から突き出した周縁部を生じさせるように前記ヒートスプレッダを前記シート部材の前記表面に載せて、屈曲部形成手段により前記ヒートスプレッダの側へと前記周縁部に折り曲げを施す工程と、
前記周縁部に折り曲げが施された状態で、前記シート部材の前記表面および前記周縁部における前記裏面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させるように、樹脂封止を行う工程と、
を備えることを特徴とする。
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子とを封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記周縁部は、前記裏面に、前記周縁部の先端にかけて前記表面側に落ち込んだ段差を形成するように薄くされた薄厚部を有し、
前記封止樹脂体が前記シート部材の前記段差を覆うことを特徴とする。
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記周縁部の前記表面には、少なくとも1つの凸部又は凹部が設けられたことを特徴とする。
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子とを封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記シート部材が、前記表面側に位置する絶縁層と前記絶縁層よりも前記裏面側に位置する金属層とを積層したものであり、
前記周縁部には、前記表面と前記裏面を貫通する少なくとも1つの貫通穴が設けられ、
前記金属層の前記裏面側の面における前記貫通穴の縁部には、前記裏面側に突出するバリが設けられており、
前記封止樹脂体は、前記周縁部の前記裏面における前記バリが設けられた部分を覆うことを特徴とする。
底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接する絶縁シートと、
前記絶縁シートの前記裏面に接し、前記絶縁シートの縁から突き出た周縁部を備え、前記周縁部が前記ヒートスプレッダ側を向く上面を備える金属シートと、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記金属シートの前記上面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記金属シートの前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備えることを特徴とする。
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1にかかる半導体装置10の断面図である。図2は、本発明の実施の形態1にかかる半導体装置10の平面図である。図1は、図2におけるA−A線に沿って半導体装置10を切断した断面を示している。図2は、図1の半導体装置10を紙面上から下方に見下ろした平面図であり、便宜上、モールド樹脂を透視して半導体装置10の内部構造を図示している。
半導体装置10のような構成を備えた電力用半導体装置において、モールド樹脂と絶縁シートの間のわずかな界面から、水分が浸入することが問題となっている。この水分は、ヒートスプレッダと銅箔の間に導電パスを形成し、絶縁破壊をもたらす。水分により、ヒートスプレッダと接触する絶縁シートの絶縁材料が加水分解することで、絶縁材料の絶縁性能が低下してしまうからである。
図4は、本発明の実施の形態1にかかかる半導体装置10の変形例を示す図である。この変形例は、ヒートスプレッダ20に代えて、ヒートスプレッダ50を有しており、それ以外は図1、2に示した半導体装置10と同じ構成を備えている。図4(A)がヒートスプレッダ50の断面視における隅部51を示す図であり、図4(B)がヒートスプレッダ50の平面視における隅部51を示す図である。図4(A)は、図4(B)のA2−A2線に沿う断面図である。
[実施の形態2の構成]
図5は、本発明の実施の形態2にかかる半導体装置100の断面図である。図6は、本発明の実施の形態2にかかる半導体装置100の平面図である。図5は、図6におけるB−B線に沿って半導体装置100を切断した断面を示している。図6は、図5の半導体装置100を図5の紙面上から下方に見下ろした平面図であり、便宜上、モールド樹脂を透視して半導体装置100の内部構造を図示している。
本実施の形態によれば、シート部材26とモールド樹脂42の界面に、コーティング層122を設けている。このコーティング層122は、絶縁性コーティング材料からなる層である。このコーティング層122により、界面を辿って吸湿が起きても、絶縁破壊を抑制することができる。また、コーティング層122によれば、絶縁シート22よりも高い絶縁性を確保して、絶縁特性を積極的に向上させることもできる。これにより、ヒートスプレッダの四隅での絶縁破壊を抑制することができる。
(変形例1)
図8は、本発明の実施の形態2にかかかる半導体装置100の変形例の1つを示す図である。コーティング層124を、シート部材26の表面のみならず端部側面まで覆うように設けたものである。コーティング層126の材料は、コーティング層122と同じである。
図9は、本発明の実施の形態2にかかかる半導体装置100の変形例の他の1つを示す図である。図9に示す変形例にかかる半導体装置は、シート部材140を備えている。このシート部材140は、シート部材26とは異なり、絶縁シート142よりも一回り大きな金属シート144を備えている。つまり、絶縁シート142は、表面がヒートスプレッダ120の底面に接する。金属シート144は、絶縁シート142の裏面に接し、絶縁シート142の縁から突き出た周縁部を備え、周縁部がヒートスプレッダ側を向く上面を備えている。
図10は、本発明の実施の形態2にかかかる半導体装置100の変形例の更に他の1つを示す図である。図10は、図6と同様に半導体装置100の平面図に相当しており、内部構成は簡略化して示している。図10(A)のように、ヒートスプレッダ120の四隅にのみ、部分的にコーティング層128を設けても良い。絶縁破壊の発生頻度の高いヒートスプレッダ120の四隅にコーティング層128を設けているので、絶縁破壊の抑制効果を確保できる。また、少ないコーティング材料で済み、コスト削減につながる。また、図10(B)のように、ヒートスプレッダ120の短辺側にのみ、部分的にコーティング層130を設けても良い。また、図10(C)のように、ヒートスプレッダ120の長辺側にのみ、部分的にコーティング層132を設けても良い。各コーティング層の材料は、コーティング層122と同じとする。
以下、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置について説明する。以下に述べる実施の形態3にかかる半導体装置およびその変形例は、モールド樹脂が、シート部材の周縁部表面から裏面にかけて、シート部材の周縁部を覆うという構成を共通に備えている。
図11は、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置200の断面図である。図12は、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置200の平面図である。図11は、図12におけるC−C線に沿って半導体装置200を切断した断面を示している。図12は、図11の半導体装置200を図11の紙面上から下方に見下ろした平面図であり、便宜上、モールド樹脂を透視して半導体装置200の内部構造を図示している。
本実施の形態によれば、屈曲部228におけるシート部材226の裏面の一部をモールド樹脂42が覆っているので、シート部材226の周縁部227とモールド樹脂42の界面に沿う吸湿距離を伸ばすことができる。つまり、シート部材226とヒートスプレッダ120の間の沿面距離を拡大できる。これにより、絶縁破壊の原因となる吸湿を抑制することができ、ヒートスプレッダの絶縁破壊を抑制することができる。
以下、図面を用いて、実施の形態3の変形例を説明する。以下の図では、便宜上、モールド樹脂42を透視して半導体装置200内部構造を図示しており、構成を簡略化して示す図である。具体的には、モールド樹脂42、ヒートスプレッダ120およびシート部材226以外の構成については省略あるいは簡略化されている。
図14は、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置200の変形例を示す模式図である。この図は、図13(A)に示す断面図に対応しており、図13(A)の断面構造を変形させたものである。図14(A)に示すように、周縁部227において、平面部235、屈曲部234を設けても良い。屈曲部234が、第1屈曲部234aと、第2屈曲部234bとを備えていても良い。第1屈曲部234aは平面部235と接続してヒートスプレッダ120側(半導体装置200のパッケージ上面側)に折れ曲がる部分であり、第2屈曲部234aは、第1屈曲部234bと接続して半導体装置200のパッケージ下面側に折れ曲がる部分である。
図15は、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置200の変形例を示す模式図である。この図は、図13(A)に示す断面図に対応しており、図13(A)の断面構造を変形させたものである。図15に示すように、周縁部227に平面部243および屈曲部241が設けられている。金属シート24(銅箔)の端部に設けられた屈曲部241は、ダレ面241aおよびカエリ面241bを有している。モールド樹脂がダレ面241aの表面を覆うとともにカエリ面241bが突き出ることによって、ダレ面241aの無い直角の場合と比べて、吸湿距離(沿面距離)を大きくすることができる。
図17は、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置200の変形例を示す模式図である。図17に示す変形例では、屈曲部228の裏面に、溝244を2つ設ける。溝244は、図17の紙面を貫通する方向に連続的に伸びており、いわゆるケガキを行うことで材料(金属シート24)の表面に傷をつけて線状の溝を設けたものである。この溝により、吸湿距離(沿面距離)を拡大できる。また、この溝244で凹凸形状を設けた結果、モールド樹脂42と金属シート24表面との間の接着面積を拡大し、密着性を向上させることができる。なお、この溝244は、1つであってもよく、或いは3つ以上でも良い。連続的にではなく、所定間隔を置いて不連続的に設けても良い。
図18は、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置200の変形例を示す模式図である。モールド樹脂42における周縁部227付近に、面取部250を設けている。面取りの角度は、周縁部における屈曲部の角度と一致させても良い。これにより、パッケージ小型化、モールド樹脂使用量の低減が可能でありコスト低減効果がある。なお、図18にあるように、屈曲部の近傍において、ヒートスプレッダ120の底面隅部に断面視で曲面形状の面取りを施しても良い。曲面ではなく直線的な面取り(いわゆるC面取り)としてもよい。
図19は、本発明の実施の形態3にかかる半導体装置200の変形例を示す模式図である。便宜上、モールド樹脂42を透視して半導体装置200内部構造を図示しており、ヒートスプレッダ120およびシート部材226のみを示す簡略化した図である。上述の図14乃至16に係る変形例は、半導体装置200における周縁部227について、その断面構造を各種変形させたものである。一方、図19に示す各変形例は、平面視における、半導体装置200における周縁部227を設ける位置を各種変形させたものである。
図19(B)に示す変形例では、シート部材226の四つの隅に部分的に平面部278および屈曲部276を設けた構成としている。絶縁破壊の発生頻度の高いヒートスプレッダの四隅のみに部分的に屈曲部を設けてもよい。
図19(C)に示す変形例では、シート部材226の対向する2つの長辺の周縁部286を、平面部282および屈曲部280を設けた構成としている。四辺全てに屈曲部を設ける場合に比して、曲げ加工の容易性や、曲げ加工工程のコストが低い等のメリットがある。
なお、図19に示す変形例において、各平面部および屈曲部の断面形状は、実施の形態3の図13の構成と同じものとしてもよく、あるいは上記の図14乃至16に記載の各種変形例としてもよい。
以下に、本発明の実施の形態4にかかる半導体装置の製造方法について説明する。実施の形態4にかかる製造方法は、実施の形態3と同様にシート部材226の周縁部に屈曲部を設けた半導体装置を製造するためのものである。以下の図20乃至23は、各図の紙面左右において対称形状であるため紙面左側の部分のみを図示しており、図示を簡略化している。
なお、屈曲部形成手段が、モールド金型におけるキャビティ底面に設けられ、キャビティ内部へと突き出しが可能なピンであってもよい。図21は、本発明の実施の形態4にかかる半導体装置の製造方法の変形例を説明するための模式図である。図21では、下金型291cに、貫通穴およびその内部で軸方向に進出と後退が可能な可動ピン292を設ける。可動ピン292の先端が当たる位置にシート部材226の端部を配置したうで、可動ピン292を進出させる。これにより、図21に示すようにシート部材226の端部を折り曲げることができる。
なお、屈曲部形成手段が、モールド金型におけるキャビティ底面に設けられた凸部であってもよい。図22は、本発明の実施の形態4にかかる半導体装置の製造方法の変形例を説明するための模式図である。図22の製造方法では、底面に凸部294を設けた下金型291dを用いてモールド樹脂封止工程を実施する。この凸部294は角度θ3の傾斜を有する斜面294aを有している。
なお、屈曲部形成手段が、モールド金型におけるキャビティ底面に設けられ、キャビティ内部へと突き出しが可能な第1のピンとともに、このピンと対向するようにモールド金型のキャビティ上面に設けられキャビティ内部へと突き出し可能な第2のピンであってもよい。第1のピンと第2のピンの間の距離は、周縁部227の寸法程度に離間されている。
図24は、本発明の実施の形態5にかかる半導体装置202の周縁部近傍を部分的に示す模式的な断面図である。図24に示す半導体装置202は、シート部材226の裏面の一部をモールド樹脂42で覆う点で、実施の形態3にかかる半導体装置200と共通する。しかし、それ以外に、以下に述べる技術的特長をも有している。
先ず、シート部材226の裏面の一部を、モールド樹脂42で覆うことができる。シート部材226の裏面の端部近傍位置から周縁部227の先端まで薄厚部296が存在し、この薄厚部296をモールド樹脂42が封止している。よって、水の侵入経路は、薄厚部296とモールド樹脂42との界面の分だけ、確実に拡大している。吸湿距離(沿面距離)の拡大、モールド樹脂の密着性向上効果が得られる。
また、金属シート(本実施の形態では銅箔)とモールド樹脂との間の密着力は、金属シート(本実施の形態では銅箔)と絶縁層(絶縁シート)との間の密着力よりも高い。また、モールド樹脂と接する金属シート(本実施の形態では銅箔)の表面積を拡大することで、アンカー効果が発揮される。これにより、高い密着性による吸湿水進入防止を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態6にかかる半導体装置について説明する。以下に述べる実施の形態6にかかる半導体装置およびその変形例は、シート部材の周縁部の表面に、少なくとも1つの凸部又は凹部が設けられた点で共通している。
図25は、本発明の実施の形態6にかかる半導体装置300の断面図である。図26は、本発明の実施の形態6にかかる半導体装置300の平面図である。図25は、図26におけるD−D線に沿って半導体装置300を切断した断面を示している。図26は、図25の半導体装置300を図25の紙面上から下方に見下ろした平面図であり、便宜上、モールド樹脂を透視して半導体装置300の内部構造を図示している。
本実施の形態にかかる半導体装置300によれば、シート部材326の周縁部327の表面に、複数の凹部328が設けられる。この凹部328は、複数の凹部を形成する。複数の凹部により、シート部材326が単に平坦面である場合と比べて、吸湿距離(沿面距離)が拡大する。
以下、図面を用いて、実施の形態6の変形例を説明する。以下の図では、便宜上、モールド樹脂42を透視して半導体装置300内部構造を図示しており、構成を簡略化して示す図である。具体的には、モールド樹脂42、ヒートスプレッダ120およびシート部材326以外の構成については省略あるいは簡略化されている。
図28は、本発明の実施の形態6にかかる半導体装置300の変形例を示す模式的な断面図である。図28(A)は、本発明の実施の形態6にかかる周縁部付近を簡略化して示した部分断面図である。図28(B)は、図27(A)のF−F線に沿う断面図である。この変形例1では、実施の形態6にかかる凹部328と同様の位置、個数で複数の穴部332が設けられているが、この穴部332は絶縁シート22を貫通して金属シート24の表面を露出させる点が凹部328と異なっている。これにより、凹部328と同様の効果に加え、銅箔の金属シート24における表面とモールド樹脂42との間の接着を生じさせることができる。
図29は、本発明の実施の形態6にかかる半導体装置300の変形例を示す模式的な断面図である。図29では、凹部328に代えて、三角形状の凹凸を有する凹凸部334を設けている。これにより、平坦の場合と比べて、シート部材326が単に平坦面である場合と比べて、吸湿距離(沿面距離)が拡大する。また、凹部328の場合と同様に、モールド樹脂42との界面の接触表面積増大により、密着性も向上する。
図30は、本発明の実施の形態6にかかる半導体装置300の変形例を示す模式的な断面図である。図30(A)は、本発明の実施の形態6にかかる周縁部付近を簡略化して示した部分断面図である。図30(B)は、図30(A)のG−G線に沿う断面図である。図30では、凹部328に代えて、矩形状の凹部を有する凹部336を設けている。これにより、平坦の場合と比べて、シート部材326が単に平坦面である場合と比べて、吸湿距離(沿面距離)が拡大する。また、凹部328の場合と同様に、モールド樹脂42との界面の接触表面積増大により、密着性も向上する。
図31(A)および(B)は、本発明の実施の形態6にかかる半導体装置300の変形例を示す模式的な断面図である。図31に示す変形例は、シート部材326に肉厚部338を設けたものである。肉厚部338がある場合には、一様な厚さの場合と比べて、肉厚となった厚さ分だけ吸湿距離(沿面距離)が拡大する。また、絶縁層を肉厚とすることで、ヒートスプレッダ120の端部(特に四隅)の電界集中を、緩和することもできる。
本実施の形態では、シート部材326の2つの短辺にそれぞれ複数の凹部328が設けられている。しかしながら、上述した実施の形態6にかかる凹部328や変形例1乃至5の各種構成を、半導体装置300の平面視においてシート部材326の何れの位置に設けるかは、様々な変形が可能である。
例えば、実施の形態6においても、実施の形態3において図19に示したのと同様の変形が可能である。例えば、図19(A)に示した変形例と同じように、シート部材326の四辺全ての周縁部327に、凹部328や変形例1乃至5の各種構成を設けてもよい。あるいは、図19(B)に示した変形例と同じように、シート部材326の四つの隅に部分的に凹部328や変形例1乃至5の各種構成を設けても良い。あるいは、図19(C)に示す変形例と同じように、シート部材326の対向する2つの長辺の周縁部327に、凹部328や変形例1乃至5の各種構成を設けても良い。
図32は、本発明の実施の形態7にかかる半導体装置302の構成を示す模式的な断面図である。図32(A)は、半導体装置302の製造途中における、ヒートスプレッダ120の搭載前の様子を示す周縁部付近の拡大断面図である。図32(B)は、モールド樹脂封止後における、半導体装置302の周縁部付近を拡大した断面図である。
これにより、シート部材326の裏面を覆うことで吸湿距離(沿面距離)の拡大を図ることができる。また、バリ被覆部345がバリ344を覆うことで、バリ344がない場合に比して、銅箔である金属シート24とモールド樹脂42との接着面積を増大させることができる。
[実施の形態8の構成]
図33は、本発明の実施の形態8にかかる半導体装置400の断面図である。図34は、本発明の実施の形態8にかかる半導体装置400の平面図である。図33は、図34におけるH−H線に沿って半導体装置400を切断した断面を示している。図34は、図33の半導体装置400を図33の紙面上から下方に見下ろした平面図であり、便宜上、モールド樹脂を透視して半導体装置400の内部構造を図示している。
本実施の形態によれば、シート部材426の周縁部427とモールド樹脂42の界面の密着性を向上することができる。すなわち、金属シート(本実施の形態では銅箔)とモールド樹脂との間の密着力は、金属シート(本実施の形態では銅箔)と絶縁層(絶縁シート)との間の密着力よりも高い。また、モールド樹脂と接する金属シート(本実施の形態では銅箔)の表面積を拡大することで、アンカー効果が発揮される。これにより、高い密着性による吸湿水進入防止を行うことができる。これにより、絶縁破壊の原因となる吸湿を抑制することができる。これにより、ヒートスプレッダ120の絶縁破壊を抑制することができる。
図36乃至図43は、本発明の実施の形態8にかかる半導体装置400の変形例を示す、周縁部付近の模式的な拡大断面図である。
図36のように、周縁部428に、三角形状の凹凸部430を設けてもよい。
図37のように、周縁部428を折り曲げて、屈曲部435を設けても良い。ここで、図37(A)のように、周縁部428を全て折り曲げてもよい。また、図37(B)のように、周縁部428を絶縁シート422反部から寸法Lの位置で途中で折り曲げて、屈曲部441および平面部442を設けても良く、この場合には絶縁耐圧も向上できる。図38のように、所定の鈍角であるθ4だけ折曲げを施して屈曲部444を設けたり、所定の鋭角であるθ5だけ折曲げを施して屈曲部446を設けたりしてもよい。この折り曲げ角度は、15度〜165度の範囲とすることが好ましい。図37、38に示すように、折り曲げた場合、モールド樹脂42は、金属シート24の表面と裏面とを覆う。そうすると、金属シート(本実施の形態では銅箔)の表裏両面にモールド樹脂が接着するので、高い密着性を得ることができる。
図39に示すように、周縁部428に、複数の凹部458を設けても良い。図39(B)は、図39(A)の矢印Jに沿って見た平面図であり、モールド樹脂42を便宜上透視した図である。
図40に示すように、周縁部428に複数の貫通穴460を設けても良い。
なお、実施の形態1にかかるヒートスプレッダ20を、実施の形態2乃至5における半導体装置のヒートスプレッダとして用いてもよい。また、上記の各実施形態では、パワー半導体素子としてのIGBTとフリーホイールダイオードが1セットだけ樹脂封止された半導体装置を開示したが、本発明はこれに限られない。例えば、インバータ回路として複数セットのパワー半導体素子を内蔵する半導体装置でも本発明は適用可能であり、具体的には、例えば三相インバータとして6セットのIGBTおよびフリーホイールダイオードを備える半導体装置に対して本発明を適用できる。
20、120 ヒートスプレッダ
21、51 隅部
22 絶縁シート
24 金属シート
26、140、226、326、426 シート部材
27 周縁部
30 IGBT
32 ダイオード
36、37 主端子
38 信号端子
42 モールド樹脂
44、46 ワイヤ
122、124、126、128、130、132 コーティング層
Claims (19)
- 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記ヒートスプレッダは、前記底面の隅に、平面視で面取り形状又は曲面形状でありかつ断面視で矩形状である隅部を備えることを特徴とする半導体装置。 - 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記周縁部の前記表面に、前記封止樹脂体の樹脂よりも、絶縁性および前記シート部材の前記表面に対する密着性のうち少なくとも一方が高い電気絶縁性コーティング材料の層が設けられたことを特徴とする半導体装置。 - 前記電気絶縁性コーティング材料は、ポリイミドと、ポリアミドと、多官能基を有するエポキシ系ポリマーとからなる群から選択された1つの材料であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記シート部材の前記周縁部は、
前記底面と並行に延びる平面部と、
前記平面部の外側であって前記ヒートスプレッダの隅の近傍又は前記ヒートスプレッダの辺に沿って設けられ、前記表面側に凸となる屈曲部と
を備え、
前記封止樹脂体は、前記屈曲部における前記シート部材の前記裏面を覆うものであることを特徴とする半導体装置。 - 前記屈曲部は、
前記平面部から延び、前記シート部材の前記周縁部を前記表面側に折り曲げた第1折曲部と、
前記第1折曲部の外側に設けられた第2折曲部と、
を有するものであることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。 - 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダに固定すべき半導体素子と、表面および裏面を備え前記表面と前記裏面を電気的に絶縁するシート部材と、を準備する工程と、
モールド金型のキャビティ内に前記シート部材、前記ヒートスプレッダおよび前記ヒートスプレッダに固定した前記半導体素子を入れ、前記モールド金型の前記キャビティ底面に前記裏面を向けて当該キャビティ底面に前記シート部材を載せ、前記ヒートスプレッダの前記底面の縁から突き出した周縁部を生じさせるように前記ヒートスプレッダを前記シート部材の前記表面に載せて、屈曲部形成手段により前記ヒートスプレッダの側へと前記周縁部に折り曲げを施す工程と、
前記周縁部に折り曲げが施された状態で、前記シート部材の前記表面および前記周縁部における前記裏面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させるように、樹脂封止を行う工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記屈曲部形成手段が、前記シート部材の端部における前記裏面に設けられた突起であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記屈曲部形成手段が、前記モールド金型における前記キャビティ底面に設けられ、前記キャビティ内部へと突き出しが可能なピンであることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記屈曲部形成手段が、前記モールド金型における前記キャビティ底面に設けられた凸部であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子とを封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記周縁部は、前記裏面に、前記周縁部の先端にかけて前記表面側に落ち込んだ段差を形成するように薄くされた薄厚部を有し、
前記封止樹脂体が前記シート部材の前記段差を覆うことを特徴とする半導体装置。 - 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記周縁部の前記表面には、少なくとも1つの凸部又は凹部が設けられたことを特徴とする半導体装置。 - 前記少なくとも1つの凸部は、
前記周縁部における少なくとも前記底面の隅の近傍に設けられ前記シート部材の中央部分よりも前記表面側に凸となる段差を、
含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。 - 前記周縁部の前記表面は、前記シート部材の中央部の前記表面よりも表面粗さが大きくなるように設けられた凹及び凸からなる凹凸部を有し、
前記少なくとも1つの凸部が、前記凹凸部の凸であり、
前記少なくとも1つの凹部が、前記凹凸部の凹であることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。 - 前記少なくとも1つの凸部は、前記周縁部に設けられ前記封止樹脂体と接する面に凸となる山谷形状を含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
- 前記少なくとも1つの凹部は、前記周縁部に設けられた複数の窪みを含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
- 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接しかつ前記底面の縁から突き出した周縁部を備えるシート部材と、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記シート部材の前記表面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子とを封止し、かつ前記シート部材の前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備え、
前記シート部材が、前記表面側に位置する絶縁層と前記絶縁層よりも前記裏面側に位置する金属層とを積層したものであり、
前記周縁部には、前記表面と前記裏面を貫通する少なくとも1つの貫通穴が設けられ、
前記金属層の前記裏面側の面における前記貫通穴の縁部には、前記裏面側に突出するバリが設けられており、
前記封止樹脂体は、前記周縁部の前記裏面における前記バリが設けられた部分を覆うことを特徴とする半導体装置。 - 底面を有する電気伝導性のヒートスプレッダと、
表面および裏面を備え、前記表面と前記裏面を電気的に絶縁し、前記表面が前記ヒートスプレッダの前記底面に接する絶縁シートと、
前記絶縁シートの前記裏面に接し、前記絶縁シートの縁から突き出た周縁部を備え、前記周縁部が前記ヒートスプレッダ側を向く上面を備える金属シートと、
前記ヒートスプレッダに固定され、前記ヒートスプレッダと電気的に接続された半導体素子と、
前記金属シートの前記上面、前記ヒートスプレッダ、および前記半導体素子を封止し、かつ前記金属シートの前記裏面の少なくとも一部を露出させる封止樹脂体と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記金属シートの前記周縁部は、前記上面に設けられた、少なくとも1つの凸部又は凹部を備えることを特徴とする請求項17に記載の半導体装置。
- 前記金属シートの前記周縁部は、前記ヒートスプレッダの隅の近傍又は前記ヒートスプレッダの辺に沿って設けられかつ前記上面側に凸となる屈曲部を備え、
前記封止樹脂体は、前記屈曲部における前記金属シートの裏面を覆うものであることを特徴とする請求項17に記載の半導体装置。
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