JP5018909B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、両面放熱型の半導体装置に関する。

従来より、両側ヒートシンク構造を有する半導体装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとの間に発熱素子が挟み込まれて封止樹脂により封止され、第１のヒートシンクの放熱面および第２のヒートシンクの放熱面が封止樹脂からそれぞれ露出した構造が提案されている。

このように、両ヒートシンクの放熱面を露出させるため、まず、両ヒートシンクで発熱素子を挟み込んだ構造を金型内に設置し、トランスファーモールド法にて樹脂成形を行う。この場合、第１のヒートシンクの放熱面および第２のヒートシンクの放熱面の少なくとも一方を、封止樹脂に埋没させるようにする。

そして、封止樹脂に埋没しているヒートシンクの放熱面を、その外側から封止樹脂と共に研削もしくは切削することにより、両ヒートシンクの放熱面を封止樹脂から露出させる。これによると、放熱面の傾きを調整することができるので、両ヒートシンクの放熱面の平行度を所望の値に適切に調整することが可能となる。

特開２００７−２７７９４号公報

しかしながら、上記従来の技術では、金型を用いたトランスファー成形により、少なくとも一方の放熱面を封止樹脂に埋没させているので、当該放熱面を露出させるために当該放熱面を封止樹脂と共に研削もしくは切削する工程が必要になってしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、封止樹脂から放熱面を露出させるために封止樹脂および放熱面の研削や切削を不要とすることができる構造を備えた両面放熱型の半導体装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（２１）とこの一面（２１）の反対側の他面（２２）を有する半導体素子（２０）と、第１放熱面（１１）とこの第１放熱面（１１）の反対側の第１端面（１２）とを有し、第１端面（１２）が半導体素子（２０）の一面（２１）側に熱的および電気的に接続された第１ヒートシンク（１０）と、第２放熱面（４１）と、第２放熱面（４１）の反対側の第２端面（４２）と、第２端面（４２）の一部が第２放熱面（４１）側に凹んだ凹部（４３）とを有し、凹部（４３）の底面（４４）が半導体素子（２０）の他面（２２）側に熱的および電気的に接続された第２ヒートシンク（４０）と、凹部（４３）に配置され、第１放熱面（１１）が露出するように半導体素子（２０）、第１ヒートシンク（１０）、および第２ヒートシンク（４０）を封止した第１封止樹脂（５０）と、を備え、
第２ヒートシンク（４０）は、第１封止樹脂（５０）を凹部（４３）の内部に保持する容器として機能するようになっていることを特徴とする。

これによると、第２ヒートシンク（４０）が第１封止樹脂（５０）の容器となり、第１封止樹脂（５０）は第２ヒートシンク（４０）の凹部（４３）に配置されるので、凹部（４３）の底面（４４）とは反対側に位置する第２放熱面（４１）が第１封止樹脂（５０）に埋没されることはない。したがって、第１封止樹脂（５０）から各放熱面（１１、４１）を露出させるために第１封止樹脂（５０）および各放熱面（１１、４１）を研削もしくは切削する必要がない構造とすることができる。

また、請求項１に記載の発明では、半導体素子（２０）に電気的に接続された一端部（７１）と、外部と電気的に接続される他端部（７２）と、一端部（７１）と他端部（７２）との間が段状に折り曲げられた段差部（７３）と、を有する信号端子（７０）を備え、信号端子（７０）のうちの一端部（７１）は、凹部（４３）に位置しており、第１封止樹脂（５０）は、信号端子（７０）のうち前記凹部（４３）に位置する部分を封止していることを特徴とする。

これによると、信号端子（７０）は段差部（７３）を備えているので、信号端子（７０）の一端部（７１）を凹部（４３）内の第１封止樹脂（５０）に埋没させることができる。これにより、凹部（４３）に位置する半導体素子（２０）と信号端子（７０）とを電気的に接続することができる。

また、請求項１に記載の発明では、第２ヒートシンク（４０）は、当該第２ヒートシンク（４０）の外部と凹部（４３）とが通じるように第２端面（４２）の一部が第２放熱面（４１）側に凹んだ切り欠け部（４５）を有し、信号端子（７０）の他端部（７２）は、当該他端部（７２）の一部が切り欠け部（４５）に位置していることにより、第２端面（４２）と切り欠け部（４５）の底部（４６）との間に位置していることを特徴とする。

これによると、信号端子（７０）の他端部（７２）が第２端面（４２）の上に配置されずに切り欠け部（４５）に収納されるので、第２端面（４２）側の構造を簡略化することができる。

次に、特許請求の範囲には記載されていないが、後述の「発明を実施するための形態」の欄に開示されている発明群（以下第１〜第２４の発明という）について記述する。
第１の発明では、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）は、切り欠け部（４５）の底部（４６）よりも凹部（４３）の底面（４４）側に位置しており、第１放熱面（１１）が露出するように、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）および切り欠け部（４５）を封止した第２封止樹脂（５２）を備えていることを特徴とする。

これによると、第２封止樹脂（５２）により、第１ヒートシンク（１０）と第２ヒートシンク（４０）との絶縁性を確保することができ、第２ヒートシンク（４０）と信号端子（７０）との絶縁性を確保することができる。

第２の発明では、第２ヒートシンク（４０）は、凹部（４３）の壁面とは反対側の外壁（４７）に切り欠け部（４５）を覆うように貼り付けられていると共に信号端子（７０）の他端部（７２）が貫通しており、さらに、加熱されて熱収縮したことにより信号端子（７０）の他端部（７２）を締め付けた熱収縮材（９０）を有し、第２封止樹脂（５２）は、凹部（４３）内および切り欠け部（４５）を封止していることを特徴とする。

これによると、熱収縮材（９０）によって切り欠け部（４５）に封止された第２封止樹脂（５２）が第２ヒートシンク（４０）から溢れ出ないようにすることができる。また、第２封止樹脂（５２）により信号端子（７０）の他端部（７２）の一部を封止することができる。

第３の発明では、第２封止樹脂（５２）は、当該第２封止樹脂（５２）の最上面が第１放熱面（１１）と同一平面に位置しているか、または、第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置していることを特徴とする。

これによると、第２封止樹脂（５２）が第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置するので、第２封止樹脂（５２）が干渉することなく第１放熱面（１１）を冷却器（８２）等に接触させることができる。

第４の発明では、第２ヒートシンク（４０）は、凹部（４３）の壁面とは反対側の外壁（４７）に切り欠け部（４５）を覆うように貼り付けられていると共に信号端子（７０）の他端部（７２）が貫通しており、さらに、加熱されて熱収縮したことにより信号端子（７０）の他端部（７２）を締め付けた熱収縮材（９０）を有し、第１封止樹脂（５０）は、凹部（４３）内および切り欠け部（４５）を封止していることを特徴とする。

これによると、熱収縮材（９０）が切り欠け部（４５）の堤防となるので、切り欠け部（４５）から第１封止樹脂（５０）が溢れることはない。したがって、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）を切り欠け部（４５）の底部（４６）よりも第２端面（４２）側に位置させることができる。これにより、切り欠け部（４５）にも第１封止樹脂（５０）を設けた構造とすることができるので、第２ヒートシンク（４０）と信号端子（７０）との絶縁性を確保することができる。

第５の発明では、第１封止樹脂（５０）は、信号端子（７０）の段差部（７３）を完全に被覆していることを特徴とする。

これによると、信号端子（７０）の段差部（７３）が全域にわたって第１封止樹脂（５０）により被覆されるので、信号端子（７０）が確実に固定される。したがって、信号端子（７０）の強度を向上させることができる。

第６の発明では、第１放熱面（１１）および第２端面（４２）を覆う第１熱伝導絶縁材（８４）と、第２放熱面（４１）を覆う第２熱伝導絶縁材（８５）と、第１熱伝導絶縁材（８４）を覆うと共に、第１冷却器（８２）が接合される第１導電材（８６）と、第２熱伝導絶縁材（８５）を覆うと共に、第２冷却器（８３）が接合される第２導電材（８７）と、を備えていることを特徴とする。

これによると、半導体装置が第１冷却器（８２）および第２冷却器（８３）に挟まれて冷却される場合、各熱伝導絶縁材（８４、８５）により各冷却器（８２、８３）との絶縁性を確保することができる。また、各熱伝導絶縁材（８４、８５）を備えていると共に、これらの上に各導電材（８６、８７）をそれぞれ備えているので、各冷却器（８２、８３）と半導体装置との間の熱抵抗を低下させることができる。

さらに、第２熱伝導絶縁材（８５）の上に第２導電材（８７）が設けられているので、第２ヒートシンク（４０）と第２導電材（８７）との間に電流が流れるか否かの電気的試験を行う構造を得ることができる。つまり、第２ヒートシンク（４０）と第２導電材（８７）との絶縁性を確認することができる。

第７の発明では、第１ヒートシンク（１０）は、第１放熱面（１１）および第１端面（１２）に垂直な第１側面（１３）と、第１側面（１３）に設けられた第１絶縁体（１４）と、第１絶縁体（１４）の上に設けられていると共に半導体素子（２０）と外部とに電気的に接続される端子部（１５）と、を有していることを特徴とする。

これによると、第１絶縁体（１４）を介して端子部（１５）を第１ヒートシンク（１０）に一体化させているので、段差部（７３）のような形状を有する信号端子（７０）を用いなくても、凹部（４３）に位置する半導体素子（２０）と外部とを電気的に接続することができる。

第８の発明では、 第１放熱面（１１）は、第２端面（４２）と同一平面に位置しているか、または、凹部（４３）の底面（４４）を基準として第２端面（４２）よりも離れて位置していることを特徴とする。

これによると、第１放熱面（１１）を冷却器（８２）等に接触させて放熱することができる。この場合、凹形状の冷却器（８２）を用いることで、第１放熱面（１１）および第２端面（４２）と冷却器（８２）とを熱的に接続できるので、より効率よく冷却を行うことができる。

第９の発明では、第２端面（４２）は、第１放熱面（１１）と同一平面に位置しているか、または、凹部（４３）の底面（４４）を基準として第１放熱面（１１）よりも離れて位置していることを特徴とする。

これによると、第２端面（４２）が第１放熱面（１１）と同一平面に位置する場合、第１ヒートシンク（１０）と第２ヒートシンク（４０）とが同じ面の上に配置された状態で、第１ヒートシンク（１０）と第２ヒートシンク（４０）との間に半導体素子（２０）が接合された構造が得られる。すなわち、第２ヒートシンク（４０）の凹部（４３）の底面（４４）に半導体素子（２０）を接合しやすい構造とすることができる。また、第２端面（４２）が凹部（４３）の底面（４４）から第１放熱面（１１）よりも離れて位置する場合、凸形状の冷却器（８２）を用いることで、第１放熱面（１１）と冷却器（８２）とを熱的に接続することにより、冷却を行うことができる。

第１０の発明では、第１封止樹脂（５０）は、当該第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）が第１放熱面（１１）と同一平面に位置しているか、または、第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置していることを特徴とする。

これによると、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）は第１放熱面（１１）と同一平面、または、第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置しているので、第１放熱面（１１）が第１封止樹脂（５０）に埋没されることはない。また、第１封止樹脂（５０）が第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置することで、第１封止樹脂（５０）が干渉することなく第１放熱面（１１）を冷却器（８２）等に接触させることができる。

以下説明する第１１の発明〜第２４の発明は、半導体装置の製造方法を対象とするもので、封止樹脂から放熱面を露出させるために封止樹脂および放熱面の研削や切削を不要とすることができる構造を備えた両面放熱型の半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
第１１の発明では、半導体素子（２０）として、一面（２１）とこの一面（２１）の反対側の他面（２２）を有するものを用意する工程と、第１ヒートシンク（１０）として、第１放熱面（１１）とこの第１放熱面（１１）の反対側の第１端面（１２）とを有するものを用意する工程と、第２ヒートシンク（４０）として、第２放熱面（４１）と、第２放熱面（４１）の反対側の第２端面（４２）と、第２端面（４２）の一部が第２放熱面（４１）側に凹んだ凹部（４３）とを有する容器状のものを用意する工程と、半導体素子（２０）の一面（２１）側に第１ヒートシンク（１０）の第１端面（１２）を熱的および電気的に接続すると共に、半導体素子（２０）の他面（２２）側に凹部（４３）の底面（４４）を熱的および電気的に接続する工程と、凹部（４３）に第１封止樹脂（５０）を設けることにより、半導体素子（２０）、第１ヒートシンク（１０）、および第２ヒートシンク（４０）を封止する工程と、を含んでいることを特徴とする。

これによると、第２ヒートシンク（４０）そのものが第１封止樹脂（５０）の成形のための金型となるので、凹部（４３）の底面（４４）とは反対側に位置する第２放熱面（４１）が第１封止樹脂（５０）に埋没されることはない。したがって、第１封止樹脂（５０）から各放熱面（１１、４１）を露出させるために第１封止樹脂（５０）および各放熱面（１１、４１）を研削もしくは切削する工程を不要とすることができる。

第１２の発明では、熱的および電気的に接続する工程は、一端部（７１）と、他端部（７２）と、一端部（７１）と他端部（７２）との間が段状に折り曲げられた段差部（７３）と、を有する信号端子（７０）を用意する工程と、信号端子（７０）の一端部（７１）と半導体素子（２０）とを電気的に接続する工程と、を含んでおり、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、信号端子（７０）のうちの一端部（７１）を凹部（４３）に配置し、第１封止樹脂（５０）により信号端子（７０）のうち凹部（４３）に位置する部分を封止することを特徴とする。

これによると、段差部（７３）を有する信号端子（７０）の一端部（７１）を凹部（４３）に配置しているので、信号端子（７０）の他端部（７２）を第１封止樹脂（５０）から露出させつつ封止することができる。これにより、半導体素子（２０）と外部とを電気的に接続することが可能な構造を得ることができる。

第１３の発明では、第２ヒートシンク（４０）を用意する工程では、第２ヒートシンク（４０）として、当該第２ヒートシンク（４０）の外部と凹部（４３）内とが通じるように第２端面（４２）の一部が第２放熱面（４１）側に凹んだ切り欠け部（４５）を有するものを用意し、熱的および電気的に接続する工程では、信号端子（７０）の他端部（７２）の一部を切り欠け部（４５）に位置させることを特徴とする。

これによると、切り欠け部（４５）に信号端子（７０）の他端部（７２）を収納できるので、見栄えの良い半導体装置を得ることができる。

第１４の発明では、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）が、切り欠け部（４５）の底部（４６）よりも凹部（４３）の底面（４４）側に位置するように凹部（４３）に第１封止樹脂（５０）を設ける。また、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程の後、第１放熱面（１１）が露出するように、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）および切り欠け部（４５）を第２封止樹脂（５２）により封止することを特徴とする。

これによると、第２封止樹脂（５２）により、第１ヒートシンク（１０）と第２ヒートシンク（４０）との絶縁性を確保できると共に第２ヒートシンク（４０）と信号端子（７０）との絶縁性を確保できる構造を得ることができる。

この場合、第１５の発明のように、熱的および電気的に接続する工程は、貫通孔（９１）が設けられた熱収縮材（９０）を用意し、この貫通孔（９１）に信号端子（７０）の他端部（７２）を通すと共に熱収縮材（９０）を凹部（４３）の壁面とは反対側の外壁（４７）に切り欠け部（４５）を覆うように貼り付ける工程と、熱収縮材（９０）を加熱することにより熱収縮材（９０）を熱収縮させて貫通孔（９１）と信号端子（７０）の他端部（７２）との間の隙間を無くし、熱収縮させた熱収縮材（９０）により信号端子（７０）の他端部（７２）を締め付ける工程と、を含んでいても良い。

これにより、熱収縮材（９０）によって切り欠け部（４５）から第２封止樹脂（５２）が溢れ出ないように第２封止樹脂（５２）を形成することができる。また、第２封止樹脂（５２）により信号端子（７０）の他端部（７２）の一部を封止することができる。

第１６の発明では、第２封止樹脂（５２）により封止する工程では、第１放熱面（１１）が露出すると共に、凹部（４３）内の第２封止樹脂（５２）の最上面が第１放熱面（１１）と同一平面に位置するか、または、第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置するように、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）および切り欠け部（４５）を第２封止樹脂（５２）により封止することを特徴とする。

これにより、第２封止樹脂（５２）が干渉することなく第１放熱面（１１）を冷却器（８２）等に接触できるようにすることができる。

第１７の発明では、熱的および電気的に接続する工程は、貫通孔（９１）が設けられた熱収縮材（９０）を用意し、この貫通孔（９１）に信号端子（７０）の他端部（７２）を通すと共に熱収縮材（９０）を凹部（４３）の壁面とは反対側の外壁（４７）に切り欠け部（４５）を覆うように貼り付ける工程と、熱収縮材（９０）を加熱することにより熱収縮材（９０）を熱収縮させて貫通孔（９１）と信号端子（７０）の他端部（７２）との間の隙間を無くし、熱収縮させた熱収縮材（９０）により信号端子（７０）の他端部（７２）を締め付ける工程と、を含んでおり、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、第１封止樹脂（５０）により凹部（４３）内および切り欠け部（４５）を封止することを特徴とする。

これによると、熱収縮材（９０）により切り欠け部（４５）に堤防を形成しているので、切り欠け部（４５）から第１封止樹脂（５０）が溢れ出ないようにすることができる。このため、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）を切り欠け部（４５）の底部（４６）よりも第２端面（４２）側に位置させることができる。また、切り欠け部（４５）に位置する信号端子（７０）の他端部（７２）を第１封止樹脂（５０）により封止することができるので、第２ヒートシンク（４０）と信号端子（７０）との絶縁性を確保した構造を得ることができる。

第１８の発明では、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、信号端子（７０）の段差部（７３）を第１封止樹脂（５０）により完全に被覆することを特徴とする。

これによると、信号端子（７０）の段差部（７３）を全域にわたって第１封止樹脂（５０）により被覆するので、信号端子（７０）を確実に固定することができる。したがって、信号端子（７０）の強度を向上させることができる。

第１９の発明では、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、第１封止樹脂（５０）として粉末状のものを凹部（４３）に配置し、粉末状の第１封止樹脂（５０）を加熱して硬化させることにより第１封止樹脂（５０）を形成することを特徴とする。

このように、粉末状の第１封止樹脂（５０）を用いて第１封止樹脂（５０）を形成することもできる。粉末状の第１封止樹脂（５０）は取り扱いが容易であるので、凹部（４３）に粉末状の第１封止樹脂（５０）を容易に配置することができる。

第２０の発明では、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、切り欠け部（４５）を介して凹部（４３）に第１封止樹脂（５０）を流し込むトランスファー成形により第１封止樹脂（５０）を形成することを特徴とする。このように、切り欠け部（４５）を第１封止樹脂（５０）のゲート入口として利用することにより、トランスファー成形によって凹部（４３）に第１封止樹脂（５０）を形成することもできる。

第２１の発明では、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、第２端面（４２）と第１放熱面（１１）とに緩衝テープ（９２）を貼り付けることを特徴とする。これにより、緩衝テープ（９２）が第２端面（４２）の凹凸や第１放熱面（１１）の凹凸を吸収するので、第２端面（４２）と第１放熱面（１１）との平面度のばらつきを無視することができる。

第２２の発明では、第１放熱面（１１）が、第２端面（４２）と同一平面に位置するか、または、凹部（４３）の底面（４４）を基準として第２端面（４２）よりも離れて位置するように半導体素子（２０）に各ヒートシンク（１０、４０）を接続することを特徴とする。

これによると、第１放熱面（１１）が第２端面（４２）と同一平面に位置する場合、各ヒートシンク（１０、４０）を同一平面に配置できるので、各ヒートシンク（１０、４０）に容易に半導体素子（２０）を接続することができる。また、第１放熱面（１１）が底面（４４）から第２端面（４２）よりも離れて位置する場合には、第１放熱面（１１）を冷却器（８２）等に接触させて放熱させることができる。

第２３の発明では、熱的および電気的に接続する工程では、第２端面（４２）が、第１放熱面（１１）と同一平面に位置するか、または、凹部（４３）の底面（４４）を基準として第１放熱面（１１）よりも離れて位置するように半導体素子（２０）に各ヒートシンク（１０、４０）を接続することを特徴とする。

これにより、第２端面（４２）を第１放熱面（１１）と同一平面に位置させる場合、第１ヒートシンク（１０）と第２ヒートシンク（４０）とを同じ面の上に配置した状態で、第１ヒートシンク（１０）と第２ヒートシンク（４０）との間に半導体素子（２０）を接合することができる。また、第２端面（４２）を凹部（４３）の底面（４４）から第１放熱面（１１）よりも離して位置させる場合、凸形状の冷却器（８２）を第１放熱面（１１）に熱的に接続して冷却できる構造を得ることができる。

第２４の発明では、第１封止樹脂（５０）を設けることにより封止する工程では、第１放熱面（１１）が露出すると共に、凹部（４３）内の第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）が第１放熱面（１１）と同一平面に位置するか、または、第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置するように凹部（４３）に第１封止樹脂（５０）を設けることを特徴とする。

このように、第１封止樹脂（５０）の最上面（５１）を第１放熱面（１１）と同一平面、または、第１放熱面（１１）よりも底面（４４）側に位置させているので、第１封止樹脂（５０）から各放熱面（１１、４１）を露出させるために第１封止樹脂（５０）および各放熱面（１１、４１）を研削もしくは切削する工程を不要とすることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ矢視図である。 図１のＣ矢視図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図５のＤ矢視図である。 図５のＥ矢視図である。 図５のＦ矢視図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図１０のＧ矢視図である。 図１０のＨ矢視図である。 本発明の第５実施形態に係る半導体装置の断面図である。 図１３のＩ矢視図である。 本発明の第６実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための図である。 本発明の第７実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための図である。 本発明の第８実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第９実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第１２実施形態に係る半導体装置の断面図である。 本発明の第１３実施形態に係る半導体装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される半導体装置は、例えばハイブリッド車のインバータ制御等に用いられるものである。

図１は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。図２は、図１のＡ矢視図である。また、図３は図１のＢ矢視図であり、図４は図１のＣ矢視図である。

図１に示されるように、半導体装置は、第１ヒートシンク１０、半導体素子２０、ブロック体３０、第２ヒートシンク４０、および第１封止樹脂５０を備えて構成されている。

このうち、第１ヒートシンク１０、半導体素子２０、およびブロック体３０は積層されている。そして、第１ヒートシンク１０と半導体素子２０との間、半導体素子２０とブロック体３０との間、ブロック体３０と第２ヒートシンク４０との間にはんだ６０がそれぞれ介在し、はんだ６０が両者をそれぞれ接続している。

また、半導体装置のうちの第１ヒートシンク１０、ブロック体３０、および第２ヒートシンク４０は、半導体素子２０で発生した熱を半導体装置の外部に放出する役割を果たすものである。これら第１ヒートシンク１０、ブロック体３０、および第２ヒートシンク２は、例えばプレス加工や切削・研削等により形成される。

第１ヒートシンク１０および第２ヒートシンク４０は、半導体装置の内部で発生した熱を半導体装置の外部に放出するヒートシンクとしての役割と、外部と半導体装置とを電気的に接続するための電極としての役割を果たすものである。これら各ヒートシンク１０、４０の材質は、少なくとも導電性および熱伝導性に優れた材料であれば良く、Ｃｕ、Ａｌ、またはそれらの合金系が採用される。

そして、第１ヒートシンク１０は、第１放熱面１１と、この第１放熱面１１の反対側の第１端面１２とを有している。このうちの第１端面１２が半導体素子２０に熱的および電気的に接続されている。一方、第２ヒートシンク４０は、第２放熱面４１と、第２放熱面４１の反対側の第２端面４２と、第２端面４２の一部が第２放熱面４１側に凹んだ凹部４３とを有する容器状をなしている。つまり、第２ヒートシンク４０は底を有する器の形状をなしている。このうちの凹部４３の底面４４が半導体素子２０に熱的および電気的に接続されている。

半導体素子２０は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳトランジスタ、ダイオード等が形成された半導体チップであり、半導体素子２０の表裏にはんだ付けされる電極が形成されたものである。半導体素子２０は、一面２１とこの一面２１の反対側の他面２２を有している。このうちの一面２１がはんだ６０を介して第１ヒートシンク１０の第１端面１２に熱的および電気的に接続され、他面２２がはんだ６０を介してブロック体３０に熱的および電気的に接続されている。

ブロック体３０は、半導体素子２０で発生した熱を第２ヒートシンク４０に伝達するための金属製のヒートシンクである。このブロック体３０ははんだ６０を介して第２ヒートシンク４０の凹部４３の底面４４に熱的および電気的に接続されている。

そして、図１に示されるように、上記各構成のうちの第１ヒートシンク１０、半導体素子２０、およびブロック体３０がはんだ６０を介して積層構造が構成されている。この積層構造が第２ヒートシンク４０の凹部４３に収納されている。これにより、図２に示されるように、第１ヒートシンク１０は凹部４３内に位置すると共に、第２ヒートシンク４０に囲まれた状態となる。

本実施形態では、第２ヒートシンク４０の第２端面４２は第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１よりも第１端面１２側に位置している。これにより、図３および図４に示されるように、第２ヒートシンク４０から第１ヒートシンク１０の一部が突出した構造となる。

また、半導体素子２０、第１ヒートシンク１０、第２ヒートシンク４０と外部とを電気的に接続するべく、半導体装置には、信号端子７０と、第１リード８０と、第２リード８１と、が設けられている。

信号端子７０は、半導体素子２０と外部とを電気的に接続するための端子である。このような半導体素子２０は、当該半導体素子２０に電気的に接続された一端部７１と、外部と電気的に接続される他端部７２と、一端部７１と他端部７２との間が段状に折り曲げられた段差部７３と、を有している。

このような信号端子７０は、一端部７１が第２ヒートシンク４０の凹部４３に位置していると共に、ワイヤ２３を介して半導体素子２０に接続されている。一方、段差部７３により他端部７２が一端部７１よりも第１放熱面１１側に位置している。この他端部７２は、図２に示されるように、第２端面４２と第１放熱面１１との間に位置している。

第１リード８０は、第１ヒートシンク１０と外部とを電気的に接続するための端子である。この第１リード８０は信号端子７０と同様に段差を有する形状をなしており、一端側が第１ヒートシンク１０の第１端面１２に接合され、図４に示されるように、他端側が第２端面４２と第１放熱面１１との間に位置している。

第２リード８１は、第２ヒートシンク４０と外部とを電気的に接続するための端子である。図４に示されるように、第２リード８１は第１リード８０の隣に配置され、第２ヒートシンク４０の第２端面４２に接合されている。

第１封止樹脂５０は、半導体素子２０、ブロック体３０、第１ヒートシンク１０、および第２ヒートシンク４０を封止するものである。このような第１封止樹脂５０は、第１放熱面１１が露出するように第２ヒートシンク４０の凹部４３に配置されている。すなわち、第２ヒートシンク４０の凹部４３は第１封止樹脂５０の容器として機能している。

また、第１封止樹脂５０は信号端子７０のうち一端部７１から段差部７３の一部までを封止し、第１リード８０の一端側を封止している。これは、信号端子７０や第１リード８０に段差部分が設けられているので、信号端子７０の他端部７２や第１リード８０の他端側を第２ヒートシンク４０の凹部４３の外部に配置させつつ、信号端子７０の一端部７１や第１リード８０の一端側を凹部４３内の第１封止樹脂５０に埋没させることが可能となっている。

また、第１封止樹脂５０の最上面５１は第２端面４２よりも底面４４側に位置している。上述のように、第１放熱面１１は第２端面４２よりも第２ヒートシンク４０の凹部４３の外側に位置しているので、第１封止樹脂５０の最上面５１は第１放熱面１１よりも底面４４側に位置していると言える。第１封止樹脂５０の材質として、例えばエポキシ系樹脂が採用される。

次に、図１〜図４に示される半導体装置の製造方法について説明する。まず、ブロック体３０、半導体素子、第１ヒートシンク１０、および第２ヒートシンク４０をプレス加工等によりそれぞれ用意する。第２ヒートシンク４０としては、第２端面４２が凹んだ凹部４３を有するものを用意する。凹部４３は研削や切削、エッチング等の方法により形成することができる。

また、信号端子７０、第１リード８０、および第２リード８１を用意する。なお、第１リード８０が接合された第１ヒートシンク１０を用意しても良いし、第２リード８１が接合された第２ヒートシンク４０を用意しても良い。

続いて、半導体素子２０の一面２１側に第１ヒートシンク１０の第１端面１２を熱的および電気的に接続すると共に、半導体素子２０の他面２２側に第２ヒートシンク４０の凹部４３の底面４４を熱的および電気的に接続する。

具体的には、以下のように行う。はじめに、第１ヒートシンク１０の第１端面１２にはんだ６０を介して半導体素子２０を接合する。また、当該第１端面１２に第１リード８０を接合する。そして、第１ヒートシンク１０の周囲に信号端子７０を配置し、半導体素子２０と信号端子７０の一端部７１とをワイヤ２３で繋ぐ。

次に、半導体素子２０の上にはんだ６０を介してブロック体３０を接合する。この場合、はんだ６０を介して第１ヒートシンク１０、半導体素子２０、ブロック体３０を積層し、リフロー処理により１回で接合を行っても良い。

さらに、ブロック体３０の上にはんだ６０を介して第２ヒートシンク４０の凹部４３の底面４４を載せ、ブロック体３０と第２ヒートシンク４０とを接合する。本実施形態では、第２端面４２が第１放熱面１１よりも第１端面１２側に位置するように接合を行う。これにより、ブロック体３０、半導体素子２０、ワイヤ２３、信号端子７０のうちの一端部７１および段差部７３、第１リード８０の一端側および第１ヒートシンク１０の一部が凹部４３内に配置される。なお、上記の接合順序は一例であり、各要素をどのように接合しても構わない。

この後、第２ヒートシンク４０そのものを金型とし、当該第２ヒートシンク４０の凹部４３にポッティングにより第１封止樹脂５０を注入して固める。この場合、第１封止樹脂５０は容器としての第２ヒートシンク４０に注がれるだけである。すなわち、第２ヒートシンク４０そのものを第１封止樹脂５０の成形のための金型としているので、凹部４３の底面４４とは反対側に位置する第２放熱面４１を第１封止樹脂５０で埋没させてしまうようなことはない。

第２ヒートシンク４０の凹部４３に第１封止樹脂５０をポッティングする場合、第１放熱面１１が露出すると共に、凹部４３内の第１封止樹脂５０の最上面５１が第１放熱面１１よりも底面４４側に位置するように凹部４３に第１封止樹脂５０を設ける。このように、第１封止樹脂５０の最上面５１を第１放熱面１１よりも底面４４側に位置させているので、第１放熱面１１を第１封止樹脂５０で埋没させてしまうようなことはない。

また、信号端子７０に段差部７３を設けているので、一端部７１を第１封止樹脂５０に埋没させ、他端部７２を第１封止樹脂５０から露出させることができる。このため、ワイヤ２３と一端部７１との接合部を第１封止樹脂５０により拘束することが可能となる。

このように、第２ヒートシンク４０を金型として用いると共に、第１封止樹脂５０の最上面５１が第１放熱面１１よりも第１端面１２側に位置するように第１封止樹脂５０を形成しているので、各放熱面１１、４１に第１封止樹脂５０が付着することはない。したがって、第１封止樹脂５０を形成した後に第１封止樹脂５０および各放熱面１１、４１を研削もしくは切削する不要はない。

以上説明したように、本実施形態では、第２ヒートシンク４０に凹部４３を設け、この凹部４３内に第１封止樹脂５０を設けていることが特徴となっている。すなわち、第２ヒートシンク４０が第１封止樹脂５０を形成するための金型となると共に第１封止樹脂５０の容器として機能する。このため、第２ヒートシンク４０の凹部４３に第１封止樹脂５０が配置されることにより、凹部４３の底面４４とは反対側に位置する第２放熱面４１が第１封止樹脂５０に埋没されることはない。

また、本実施形態では、第１封止樹脂５０の最上面５１が第１放熱面１１よりも第１端面１２側に位置していることが特徴となっている。このため、第１放熱面１１が第１封止樹脂５０に被覆・埋没されることはない。

したがって、第１封止樹脂５０から各放熱面１１、４１を露出させるために第１封止樹脂５０および各放熱面１１、４１を研削もしくは切削する必要がない構造とすることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図５は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。図６は、図５のＤ矢視図である。また、図７は図５のＥ矢視図であり、図８は図５のＦ矢視図である。

図５および図６に示されるように、第２ヒートシンク４０は、当該第２ヒートシンク４０の凹部４３と外部とが通じるように第２端面４２の一部が第２放熱面４１側に凹んだ切り欠け部４５を有している。この切り欠け部４５は、信号端子７０、第１リード８０、および第２リード８１が配置された位置に対応してそれぞれ設けられている。

なお、第２リード８１の高さを第１リード８０と合わせるため、第２リード８１のうち切り欠け部４５に配置される部分の第２リード８１の厚さを切り欠け部４５の深さと同じになっている。これにより、第２リード８１が配置された切り欠け部４５は第２リード８１によって閉じられるので、当該切り欠け部４５を介して第２ヒートシンク４０の凹部４３の内外が通ずることはない。このような第２リード８１の形状は一例であり、他の形状でも構わない。

図６に示されるように、本実施形態では、複数の信号端子７０に対応する１つの切り欠け部４５が第２ヒートシンク４０に設けられている。もちろん、信号端子７０の１本１本に対応した切り欠け部４５が複数設けられていても良い。

そして、信号端子７０の他端部７２の一部が切り欠け部４５に位置している。同様に、第１リード８０の他端側の一部や第２リード８１の他端側が切り欠け部４５にそれぞれ位置している。これら他端部７２や各リード８０、８１の他端側は、図７および図８に示されるように、第２端面４２と切り欠け部４５の底部４６との間に位置している。これは、信号端子７０の段差部７３や第１リード８０の段差部分の長さで調整される。

一方、第２リード８１は第２ヒートシンク４０と外部とを電気的に接続するものであるから、図８に示されるように、第２リード８１の一端側は切り欠け部４５に嵌め込まれて固定されている。

本実施形態では、第２端面４２と第１放熱面１１とは同一平面に位置している。さらに、上記のように、信号端子７０の他端部７２や各リード８０、８１の他端側が第２端面４２の上に配置されずに切り欠け部４５に収納されている。このため、半導体素子２０および各ヒートシンク１０、４０等をはんだ６０を介して接合することで、第２ヒートシンク４０の凹部４３の深さや第２端面４２により第１ヒートシンク１０の厚さおよび第１放熱面１１の傾きを制御することができる。

また、図５に示されるように、第１封止樹脂５０の最上面５１は、切り欠け部４５の底部４６よりも凹部４３の底面４４側に位置している。これにより、凹部４３から切り欠け部４５を介して第１封止樹脂５０が溢れ出ないようになっている。さらに、本実施形態では、第１放熱面１１が露出するように、第１封止樹脂５０の最上面５１および切り欠け部４５を第２封止樹脂５２で封止している。

これによると、第１ヒートシンク１０と第２ヒートシンク４０の凹部４３との間に第２封止樹脂５２が位置するので、当該第２封止樹脂５２により第１ヒートシンク１０と第２ヒートシンク４０との絶縁性を確保することができる。また、各切り欠け部４５にも第２封止樹脂５２が配置されるので、当該第２封止樹脂５２により第２ヒートシンク４０と信号端子７０との絶縁性や第２ヒートシンク４０と第１リード８０との絶縁性を確保することができる。

このような第２封止樹脂５２は、図６〜図８に示されるように、第２ヒートシンク４０のうち凹部４３の壁面とは反対側の外壁４７にも設けられている。すなわち、外壁４７は第２ヒートシンク４０の第２端面４２と第２放熱面４１とに垂直な側面に相当する。なお、第２封止樹脂５２は第２ヒートシンク４０と他の部材との絶縁性を高めるためのものであり、第２封止樹脂５２が外壁４７に設けられていなくても良い。このような第２封止樹脂５２の材料としては、ポリアミドイミドやポリアミド等が採用される。

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態では、第２ヒートシンク４０を用意する際に、切り欠け部４５が形成されたものを用意する。もちろん、第１実施形態に係る第２ヒートシンク４０を用意し、接合前に第２ヒートシンク４０に切削等により切り欠け部４５を形成しても良い。

続いて、はんだ６０を介して第１ヒートシンク１０、半導体素子２０、ブロック体３０をそれぞれ接合して積層構造を構成する。また、信号端子７０および第１リード８０を用意し、半導体素子２０と信号端子７０の一端部７１とをワイヤ２３で接続し、第１リード８０の一端側を第１ヒートシンク１０の第１端面１２に接合する。

この後、上記の積層構造を第２ヒートシンク４０の凹部４３に収納する。このとき、信号端子７０の他端部７２の一部や第１リード８０の他端側の一部を切り欠け部４５にそれぞれ位置させると共に、第２端面４２と第１放熱面１１とが同一平面に位置するようにブロック体３０と凹部４３の底面４４とをはんだ６０で接合する。こうして、半導体素子２０に各ヒートシンク１０、４０を熱的および電気的に接続する。

次に、ポッティングにより第２ヒートシンク４０の凹部４３に第１封止樹脂５０を形成する。この場合、第１封止樹脂５０の最上面５１が、切り欠け部４５の底部４６よりも凹部４３の底面４４側に位置するように凹部４３に第１封止樹脂５０を設ける。これは、凹部４３から切り欠け部４５を介して第１封止樹脂５０が溢れ出ないようにするためである。

また、第１封止樹脂５０を形成した後、第１放熱面１１が露出するように、第１封止樹脂５０の最上面５１および切り欠け部４５を第２封止樹脂５２により封止する。すなわち、第２封止樹脂５２が第１放熱面１１と同一平面もしくは第１放熱面１１よりも切り欠け部４５の底部４６側に位置するように第２封止樹脂５２を形成する。また、第２ヒートシンク４０の外壁４７にも第２封止樹脂５２を形成する。なお、第２封止樹脂５２を形成する際には、各放熱面１１、４１をマスクし、ポリアミドイミド等をディップ後、硬化すれば良い。こうして、図５に示された半導体装置が完成する。

以上説明したように、本実施形態では、第２ヒートシンク４０に切り欠け部４５を設け、この切り欠け部４５に信号端子７０や各リード８０、８１を配置したことが特徴となっている。これにより、第１ヒートシンク１０と第２ヒートシンク４０とを同一平面に配置した状態で第１ヒートシンク１０と第２ヒートシンク４０とに半導体素子２０を接続することができる。また、第２端面４２側に信号端子７０等が突出していないので、半導体装置の見栄えが良くなる。

このように、第２端面４２と第１放熱面１１とを同一平面に配置するということは、第２端面４２の高さと第１放熱面１１の高さとを異ならせる必要がないため、第２ヒートシンク４０の凹部４３に積層構造を接合しやすくすることができる。

また、第１封止樹脂５０の上に、切り欠け部４５を埋めるように第２封止樹脂５２を設けたことが特徴となっている。これにより、第１ヒートシンク１０と第２ヒートシンク４０との絶縁性を確保できると共に第２ヒートシンク４０と信号端子７０との絶縁性を確保することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について説明する。図９は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。なお、図９では、第２ヒートシンク４０の第２端面４２の位置を分かりやすくするために、第２ヒートシンク４０については切り欠け部４５が設けられていない部分の断面を示してある。

図９に示されるように、半導体装置を第１、第２冷却器８２、８３で挟み込むことにより、半導体装置の冷却効果を高めるようにしたものである。

このため、半導体装置は、第１放熱面１１および第２端面４２を覆う第１熱伝導絶縁材８４と、第２放熱面４１を覆う第２熱伝導絶縁材８５と、を備えている。これら各熱伝導絶縁材８４、８５としては、高熱伝導なフィラーを含有した絶縁シートやセラミックス等が採用される。前者の場合は圧接、後者の場合はＣＶＤまたは溶射などによる成膜により形成される。

また、第１熱伝導絶縁材８４の上には、当該第１熱伝導絶縁材８４を覆うと共に、第１冷却器８２が接合される第１導電材８６が設けられている。一方、第２熱伝導絶縁材８５の上には、当該第２熱伝導絶縁材８５を覆うと共に、第２冷却器８３が接合される第２導電材８７が設けられている。これら各導電材８６、８７としては、例えばＡｌやＣｕのシートが採用される。

このような構造の半導体装置は、第２ヒートシンク４０の凹部４３に第１封止樹脂５０を設けた後、第１放熱面１１および第２端面４２に第１熱伝導絶縁材８４を形成する。また、第２放熱面４１に第２熱伝導絶縁材８５を形成する。そして、各熱伝導絶縁材８４、８５の表面にマスキングを行い、第１封止樹脂５０の上および切り欠け部４５に第２封止樹脂５２を形成する。

この後、各熱伝導絶縁材８４、８５の上に、圧接または溶射などによる成膜により各導電材８６、８７を形成することにより半導体装置が完成する。

こうして得られた半導体装置において、第１導電材８６の上に第１冷却器８２を接合し、第２導電材８７の上に第２冷却器８３を接合することにより、半導体装置を効率良く冷却することができる。

各ヒートシンク１０、４０と各冷却器８２、８３との絶縁は、各熱伝導絶縁材８４、８５により確保されている。また、各熱伝導絶縁材８４、８５や各導電材８６、８７により半導体装置と各冷却器８２、８３との間の熱抵抗が低下する。

さらに、第２熱伝導絶縁材８５の上に設けた第２導電材８７と第２ヒートシンク４０との間に電流が流れるか否かの電気的試験を行うことができる。これにより、第２ヒートシンク４０と第２導電材８７との絶縁性を確認することができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１０は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。また、図１１は図１０のＧ矢視図であり、図１２は図１０のＨ矢視図である。なお、図１０では、第２ヒートシンク４０の第２端面４２の位置を分かりやすくするために、第２ヒートシンク４０については切り欠け部４５が設けられていない部分の断面を示してある。

図１０〜図１２に示されるように、第２端面４２と第１放熱面１１とが同一平面に位置している。また、第２ヒートシンク４０には信号端子７０や各リード８０、８１に対応した切り欠け部４５がそれぞれ設けられ、各切り欠け部４５に信号端子７０の他端部７２の一部や第１リード８０の他端側の一部が収納されている。

なお、第２リード８１については、第２リード８１のうち切り欠け部４５に配置される部分の第２リード８１の厚さが切り欠け部４５の深さと同じになっている。これにより、第２リード８１が配置された切り欠け部４５は第２リード８１によって閉じられる。

また、図１１および図１２に示されるように、第２ヒートシンク４０は、凹部４３の壁面とは反対側の外壁４７に熱収縮材９０を備えている。図１１および図１２では、熱収縮材９０を斜線の領域で示してある。

この熱収縮材９０は、切り欠け部４５を覆うように外壁４７に貼り付けられている。熱収縮材９０には信号端子７０の断面サイズや第１リード８０の断面サイズよりも大きな貫通孔９１が予め設けられており、この貫通孔９１に信号端子７０の他端部７２や第１リードの他端側が通されている。そして、熱収縮材９０が加熱されて熱収縮したことにより貫通孔９１のサイズが小さくなるので、熱収縮材９０により信号端子７０の他端部７２を締め付けた状態となる。

本実施形態では、第２ヒートシンク４０の凹部４３および切り欠け部４５に第１封止樹脂５０が設けられ、この第１封止樹脂５０の最上面５１は第２端面４２および第１放熱面１１と同一平面に位置している。したがって、第１封止樹脂５０は、凹部４３内および切り欠け部４５を封止している。

この場合、切り欠け部４５を覆うように第２ヒートシンク４０の外壁４７に熱収縮材９０が設けられているので、熱収縮材９０が切り欠け部４５の堤防となる。このため、第１封止樹脂５０の最上面５１が切り欠け部４５の底部４６よりも第２端面４２側に位置することになったとしても、当該切り欠け部４５から第２ヒートシンク４０の外側に第１封止樹脂５０が溢れ出ることはない。これにより、第１封止樹脂５０により信号端子７０と第２ヒートシンク４０との絶縁性や第１リード８０と第２ヒートシンク４０との絶縁性が確保されている。

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。上述のように、第１ヒートシンク１０、半導体素子２０、およびブロック体３０の積層構造を形成し、半導体素子２０と信号端子７０の一端部７１とをワイヤで接合する。また、第１ヒートシンク１０の第１端面１２に第１リード８０を接合する。一方、切り欠け部４５を設けた第２ヒートシンク４０を用意し、第２リード８１を接合する。

この後、第２ヒートシンク４０の凹部４３に上記積層構造を収納し、信号端子７０の他端部７２の一部や第１リード８０の他端側の一部を切り欠け部４５に収納する。そして、第２端面４２と第１放熱面１１とが同一平面に位置するように、ブロック体３０と凹部４３の底面４４とをはんだ６０で接合する。

続いて、貫通孔９１が設けられた熱収縮材９０を用意する。この貫通孔９１に信号端子７０の他端部７２を通すと共に熱収縮材９０を第２ヒートシンク４０の凹部４３の壁面とは反対側の外壁４７に切り欠け部４５を覆うように貼り付ける。第１リード８０についても同様に、熱収縮材９０の貫通孔９１に第１リード８０の他端側を通し、第２ヒートシンク４０の外壁４７に貼り付ける。

次に、熱収縮材９０を加熱することにより熱収縮材９０を熱収縮させて貫通孔９１と信号端子７０の他端部７２や第１リード８０の他端側との間の隙間を無くし、熱収縮させた熱収縮材９０により信号端子７０の他端部７２を締め付ける。これにより、各切り欠け部４５を介する凹部４３と外部との繋がりを遮断する。

そして、第２ヒートシンク４０の凹部４３および切り欠け部４５に第１封止樹脂５０をポッティングにより形成し、凹部４３内および切り欠け部４５を封止する。こうして、図１０に示される半導体装置が完成する。

以上説明したように、本実施形態では、切り欠け部４５を熱収縮材９０により覆うことが特徴となっている。これにより、熱収縮材９０が切り欠け部４５と外壁４７側とを遮断する堤防となるので、切り欠け部４５から第１封止樹脂５０が溢れ出ないようにすることができる。また、切り欠け部４５から外部に第１封止樹脂５０が溢れることはないので、第１封止樹脂５０の最上面５１を切り欠け部４５の底部４６よりも第２端面４２側に位置させることができる。

また、切り欠け部４５に第１封止樹脂５０を設けることができるので、第２ヒートシンク４０と信号端子７０との絶縁性や第２ヒートシンク４０と第１リード８０との絶縁性を確保することができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。第１実施形態では、半導体素子２０と外部とを電気的に接続するための信号端子７０を設けていたが、本実施形態では、第１ヒートシンク１０に半導体素子２０と外部とを電気的に接続するための端子部を設けたことが特徴となっている。

図１３は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。また、図１４は、図１３のＩ矢視図である。

図１３に示されるように、第１ヒートシンク１０は、第１放熱面１１および第１端面１２に垂直な第１側面１３を備えている。この第１側面１３には第１絶縁体１４が設けられ、さらに、第１絶縁体１４の上には半導体素子２０と外部とを電気的に接続するための端子部１５が設けられている。これら第１放熱面１１、第１絶縁体１４、および端子部１５は同一平面に位置している。

また、第１ヒートシンク１０の第１端面１２側において、半導体素子２０と端子部１５とがワイヤ２３で接続されている。そして、ワイヤ２３と端子部１５との接合部やワイヤ２３と半導体素子２０との接合部は第１封止樹脂５０により拘束されている。

上記のように、端子部１５は第１絶縁体１４を介して第１ヒートシンク１０に一体化されているので、図１４に示されるように、端子部１５は第２ヒートシンク４０の凹部４３の範囲内に位置することとなる。そして、端子部１５に外部からワイヤ等が接合されることとなる。

以上の構造とすることで、段差部７３のような形状を有する信号端子７０を用いなくても、端子部１５を介して半導体素子２０に信号電圧を外部に取り出すことが可能になる。

（第６実施形態）
本実施形態では、第１〜第５実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、ポッティングの方法ではなく、粉末状の第１封止樹脂５０を加熱して硬化することにより第１封止樹脂５０を形成することが特徴となっている。

図１５は、本実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための図である。この図に示されるように、各要素をはんだ６０で接合した後、第２ヒートシンク４０の凹部４３に粉末状の第１封止樹脂５０を配置する。

続いて、同一平面に配置された第２端面４２と第１放熱面１１とに緩衝テープ９２を貼り付ける。この緩衝テープ９２に第２端面４２の凹凸や第１放熱面１１の凹凸を吸収させ、第２端面４２と第１放熱面１１との平面度のばらつきを無視できるようにするためである。

この後、金型１００で第２ヒートシンク４０と緩衝テープ９２とを押さえ付け、粉末状の第１封止樹脂５０を加熱して硬化させることにより第１封止樹脂５０を形成する。粉末状の第１封止樹脂５０は取り扱いが容易である。また、第２ヒートシンク４０の凹部４３に粉末状の第１封止樹脂５０を配置して硬化させるだけであるので、ポッティングのための装置も不要とすることができる。

なお、図１５では、第２ヒートシンク４０を上に描いてあるが、第２ヒートシンク４０を粉末状の第１封止樹脂５０の容器として用いているので、第２ヒートシンク４０に切り欠け部４５が設けられていても、粉末の量を調節することにより、切り欠け部４５から第１封止樹脂５０が溢れ出ないようにすることができる。もちろん、熱収縮材９０を用いる場合には、切り欠け部４５からの第１封止樹脂５０の漏れは問題ない。また、第１封止樹脂５０を形成した後に第２封止樹脂５２を設けても良い。

（第７実施形態）
本実施形態では、第１〜第６実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、ポッティングの方法や粉末状の第１封止樹脂５０を硬化させる方法により第１封止樹脂５０を形成していたが、本実施形態ではトランスファー成形により第１封止樹脂５０を形成することが特徴となっている。

図１６は、本実施形態に係る半導体装置の製造工程を説明するための図である。第６実施形態と同様に、第２端面４２および第１放熱面１１に緩衝テープ９２を貼り付けたものを用意し、これを金型１１０に配置する。

本実施形態に係る金型１１０は、トランスファー成形を行うためのものである。図１６では金型１１０を簡略化して描いてあるが、実際には金型１１０は信号端子７０や各リード８０、８１に第１封止樹脂５０が付着しない構造になっている。

そして、金型１１０内に第１封止樹脂５０を流し込む。すなわち、第１封止樹脂５０のゲート入口として利用することにより、切り欠け部４５を介して第２ヒートシンク４０の凹部４３に第１封止樹脂５０を流し込む。これにより、トランスファー成形によって凹部４３に第１封止樹脂５０を形成することができる。

（第８実施形態）
本実施形態では、第１〜第７実施形態と異なる部分について説明する。図１７は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１は、第２ヒートシンク４０の第２端面４２よりも外側に位置している。すなわち、第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１は、第２ヒートシンク４０の凹部４３の底面４４を基準として第２ヒートシンク４０の第２端面４２よりも離れて位置している。つまり、凹部４３の底面４４を基準として第１放熱面１１が第２端面４２から突出している。

このように第１放熱面１１と第２端面４２との位置が規定された半導体装置が第１、第２冷却器８２、８３で挟み込まれている。ここで、各ヒートシンク１０、４０と各冷却器８２、８３との絶縁を図るため、半導体装置と各冷却器８２、８３との間には第１、第２絶縁シート８８、８９が配置されている。各絶縁シート８８、８９として、上述のように、熱伝導絶縁材８４、８５を採用しても良い。

第２ヒートシンク４０の第２放熱面４１は、第２絶縁シート８９を第２冷却器８３に熱的に接続される。一方、図１７に示されるように、第１冷却器８２として、半導体装置に対向する面が凹状になった第１冷却器８２が用いられる。この場合、第１絶縁シート８８は第１冷却器８２の凹面に配置され、この第１絶縁シート８８を介して、第１ヒートシンク１０と第１冷却器８２との熱的な接続だけでなく、第２ヒートシンク４０の第２端面４２と第１冷却器８２との熱的な接続も可能となる。このため、凹形状の第１冷却器８２を用いることで、より効率良く冷却を行うことができる。

（第９実施形態）
本実施形態では、第８実施形態と異なる部分について説明する。図１８は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。第９実施形態で説明したように、第１放熱面１１は第２端面４２から外側に突出しているので、第１放熱面１１が最表面に位置することとなる。したがって、図１８に示されるように、板状の第１冷却器８２と第１ヒートシンク１０との熱的な接続を行うこともできる。

（第１０実施形態）
本実施形態では、第８、第９実施形態と異なる部分について説明する。図１９は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、第２ヒートシンク４０の第２端面４２が、第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１よりも外側に位置している。すなわち、第２ヒートシンク４０の第２端面４２は、凹部４３の底面４４を基準として、第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１よりも離れて位置している。つまり、第２端面４２は、凹部４３の底面４４を基準として第１放熱面１１から突出している。

第２ヒートシンク４０の第２放熱面４１は、第８、第９実施形態で説明したように、第２絶縁シート８９を介して第２冷却器８３に熱的に接続される。一方、図１９に示されるように、第１冷却器８２として、半導体装置に対向する面が凸状になった第１冷却器８２が用いられる。

そして、第１絶縁シート８８は第１冷却器８２の凸面に配置され、この第１絶縁シート８８を介して、第２ヒートシンク４０の第２端面４２と第１冷却器８２との熱的な接続だけでなく、第１ヒートシンク１０と第１冷却器８２との熱的な接続も可能となる。このため、凸形状の第１冷却器８２を用いることで、より効率良く冷却を行うことができる。

（第１１実施形態）
本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分について説明する。図２０は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。第１０実施形態で説明したように、第２端面４２は第１放熱面１１から外側に突出しているので、第２端面４２が最表面に位置することとなる。したがって、図２０に示されるように、第１冷却器８２として、第１放熱面１１の面方向における第１冷却器８２のサイズが、第２ヒートシンク４０の凹部４３の底面４４よりも小さく、第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１よりも大きいものを用いる。これにより、板状の第１冷却器８２と第１ヒートシンク１０との熱的な接続を行うことができる。

（第１２実施形態）
本実施形態では、第１１実施形態と異なる部分について説明する。図２１は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、第１封止樹脂５０は、当該第１封止樹脂５０の最上面５１が信号端子７０の段差部７３よりも外側に位置している。すなわち、第１封止樹脂５０は、信号端子７０の段差部７３を完全に被覆している。

本実施形態に係る半導体装置では、第２ヒートシンク４０に設けられた切り欠け部４５は、第１封止樹脂５０により封止されている。この場合、例えば、切り欠け部４５を塞ぐように第２ヒートシンク４０の外壁４７（図１０、図１１参照）に熱収縮材９０が設けられており、切り欠け部４５から第１封止樹脂５０が溢れ出ないようになっている。なお、図２１では熱収縮材９０を省略している。

また、図２１に示されるように、第２冷却器８３として、第２ヒートシンク４０の第２放熱面４１よりも大きいものを用いられる。さらに、第８、第９実施形態と同様に、第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１が第２ヒートシンク４０の第２端面４２よりも外側に位置している。

以上のように、第１封止樹脂５０により信号端子７０の段差部７３を全域にわたって被覆しているので、信号端子７０を確実に固定することができ、信号端子７０の強度を向上させることができる。

なお、図２１では、第１封止樹脂５０の最上面５１が第２ヒートシンク４０の第２端面４２に対して凸形状となっているが、これは第１封止樹脂５０の最上面５１の形状の一例である。したがって、信号端子７０の段差部７３が第１封止樹脂５０により封止されていれば、第１封止樹脂５０の最上面５１が凹形状となっていても良い。

また、第２ヒートシンク４０に設けられた切り欠け部４５は第１封止樹脂５０により封止されているが、第１封止樹脂５０の最上面５１が凹部４３の壁面に接続されるように第１封止樹脂５０を設けることで、切り欠け部４５が第１封止樹脂５０に封止されていない構造すなわち熱収縮材９０を用いない構造であっても良い。

（第１３実施形態）
本実施形態では、第１２実施形態と異なる部分について説明する。図２２は、本実施形態に係る半導体装置の断面図である。この図に示されるように、本実施形態に係る半導体装置も、第１封止樹脂５０が信号端子７０の段差部７３を完全に被覆している。

本実施形態に係る半導体装置では、第２冷却器８３として、第２ヒートシンク４０の第２放熱面４１と対向する面が当該第２放熱面４１と同じサイズのものが用いられる。また、第１０、第１１実施形態と同様に、第２ヒートシンク４０の第２端面４２が第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１よりも外側に位置している。

このような半導体装置についても、信号端子７０の段差部７３を全域にわたって第１封止樹脂５０で被覆することで、信号端子７０を確実に固定でき、ひいては信号端子７０の強度を向上させることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、半導体装置が信号端子７０を有するものについて説明したが、半導体素子２０の種類によっては半導体装置に信号端子７０が不要な場合もある。例えば、半導体素子２０がダイオード素子を含んだものであれば、第１ヒートシンク１０と第２ヒートシンク４０との間に電流が流れるように構成されれば良いので、このような場合には半導体装置に信号端子７０を備えなくても良い。すなわち、上記各実施形態で示された半導体装置の構成は一例を示すものであり、例えばブロック体３０が備えられていなくても良い。また、各ヒートシンク１０、４０の各放熱面１１、４１を電極面として用いる場合には、各リード８０、８１を不要とすることもできる。

第１、第５実施形態では、第２ヒートシンク４０の第２端面４２と第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１とが同一平面に位置していないが、同一平面に位置させても良い。一方、第２〜第４、第６、第７実施形態では第２ヒートシンク４０の第２端面４２と第１ヒートシンク１０の第１放熱面１１とが同一平面に位置しているが、同一平面に位置させなくても良い。

第２実施形態では、第１封止樹脂５０の上に第２封止樹脂５２を設けていたが、信号端子７０の絶縁性を高めるという観点では第２封止樹脂５２を設けると良いが、第２封止樹脂５２が設けられていなくても良い。

第３実施形態において、第２ヒートシンク４０の外壁４７に熱収縮材９０を設けても良い。これにより、切り欠け部４５から第２封止樹脂５２が溢れ出ないようにすることができる。また、第２ヒートシンク４０の外壁４７に熱収縮材９０を設けて凹部４３および切り欠け部４５を第１封止樹脂５０のみで封止しても良い。さらに、第２ヒートシンク４０の外壁４７に熱収縮材９０を設けずに、第１封止樹脂５０の最上面５１を切り欠け部４５の底部４６よりも凹部４３の底面４４側に位置させて第１封止樹脂５０のみで各部を封止した構造にも各熱伝導絶縁材８４、８５や各導電材８６、８７を設けることができる。

第４実施形態では、第１封止樹脂５０のみで第２ヒートシンク４０の凹部４３を封止していたが、第２ヒートシンク４０の外壁４７に熱収縮材９０を設け、第１封止樹脂５０の最上面５１を例えば切り欠け部４５の底部４６よりも凹部４３の底面４４側に位置させ、この第１封止樹脂５０の上に第２封止樹脂５２を設けても良い。これにより、切り欠け部４５から第２封止樹脂５２を溢れさせることなく、第２封止樹脂５２により信号端子７０を封止することができる。この場合、第２封止樹脂５２の最上面を第１放熱面１１と同一平面に位置させるか、または、第１放熱面１１よりも底面４４側に位置させても良い。これにより、第２封止樹脂５２が干渉することなく第１放熱面１１を第１冷却器８２に接触させることができる。

第９、第１１〜第１３実施形態では、信号端子７０の他端部７２が第２ヒートシンク４０の切り欠け部４に配置されている構造について説明した。しかしながら、例えば図１に示されるように、信号端子７０の他端部７２が第２ヒートシンク４０の第２端面４２の上部すなわち第２端面４２と第１放熱面１１との間に位置していても良い。

第１２、第１３実施形態では、信号端子７０の段差部７３を第１封止樹脂５０で完全に覆うことについて説明したが、他の信号端子、例えば第１実施形態等で示された第１リード８０と、第２リード８１についても同様に段差部分を第１封止樹脂５０で完全に覆うこともできる。

上記に示された半導体装置の具体的な構造は、単なる一例であり、形状や材質等について適宜変更することができる。また、各実施形態を適宜組み合わせて実施しても良い。

１０ 第１ヒートシンク
１１ 第１放熱面
１２ 第１端面
２０ 半導体素子
２１ 半導体素子の一面
２２ 半導体素子の他面
４０ 第２ヒートシンク
４１ 第２放熱面
４２ 第２端面
４３ 凹部
４４ 凹部の底面
５０ 第１封止樹脂
５１ 第１封止樹脂の最上面
７０ 信号端子
７１ 信号端子の一端部
７２ 信号端子の他端部
７３ 信号端子の段差部

Claims (1)

1. 一面（２１）とこの一面（２１）の反対側の他面（２２）を有する半導体素子（２０）と、
   第１放熱面（１１）とこの第１放熱面（１１）の反対側の第１端面（１２）とを有し、前記第１端面（１２）が前記半導体素子（２０）の一面（２１）側に熱的および電気的に接続された第１ヒートシンク（１０）と、
   第２放熱面（４１）と、前記第２放熱面（４１）の反対側の第２端面（４２）と、前記第２端面（４２）の一部が前記第２放熱面（４１）側に凹んだ凹部（４３）とを有し、前記凹部（４３）の底面（４４）が前記半導体素子（２０）の他面（２２）側に熱的および電気的に接続された容器状の第２ヒートシンク（４０）と、
   前記凹部（４３）に配置され、前記第１放熱面（１１）が露出するように前記半導体素子（２０）、前記第１ヒートシンク（１０）、および前記第２ヒートシンク（４０）を封止した第１封止樹脂（５０）と、を備え、
   前記第２ヒートシンク（４０）は、前記第１封止樹脂（５０）を前記凹部（４３）の内部に保持する容器として機能するようになっており、
   さらに、前記半導体素子（２０）に電気的に接続された一端部（７１）と、外部と電気的に接続される他端部（７２）と、前記一端部（７１）と前記他端部（７２）との間が段状に折り曲げられた段差部（７３）と、を有する信号端子（７０）を備え、
   前記信号端子（７０）のうちの前記一端部（７１）は、前記凹部（４３）に位置しており、
   前記第１封止樹脂（５０）は、前記信号端子（７０）のうち前記凹部（４３）に位置する部分を封止しており、
   前記第２ヒートシンク（４０）は、当該第２ヒートシンク（４０）の外部と前記凹部（４３）とが通じるように前記第２端面（４２）の一部が前記第２放熱面（４１）側に凹んだ切り欠け部（４５）を有し、
   前記信号端子（７０）の他端部（７２）は、当該他端部（７２）の一部が前記切り欠け部（４５）に位置していることにより、前記第２端面（４２）と前記切り欠け部（４５）の底部（４６）との間に位置していることを特徴とする半導体装置。

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