JP5170122B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子に接合されたヒートシンクの半導体素子とは反対側の面をモールド樹脂より露出させてなる半導体装置の製造方法に関する。

一般に、この種の半導体装置は、板状のヒートシンクの一面側に、パワーＭＯＳ等の発熱量の大きい半導体素子を接合し、ヒートシンクおよび前記半導体素子を金型に投入して、ヒートシンクの他面がモールド樹脂より露出するように、モールド樹脂で封止することにより製造される。

ここで、従来では、モールド工程において金型のキャビティの内面にヒートシンクの他面を接触させて密着させることで、ヒートシンクの他面をモールド樹脂より露出させるようにしている。

しかし、従来では、当該モールド工程において、キャビティの内面とヒートシンクの他面との隙間から樹脂が侵入し、樹脂バリがヒートシンクの他面に発生するという問題があった。この樹脂バリは外観上、見映えが悪く、また、半導体装置のヒートシンクを、プリント基板等にはんだ付けする際、この樹脂バリの存在によって、ヒートシンクと基板との熱的な接触面積が縮小されてしまうという問題がある。

これを解決するためには、樹脂バリを除去する工程が必要になる。一般に樹脂バリを除去する方法としては、アルカリや酸の溶液等への浸漬やウォータージェット等の方法が実施されているが、これら工程によるコストアップは大きなものとなっている。

また、特許文献１には、モールド成形時に金型に工夫を加えて、樹脂バリの広がりを防ぎ、封止後にヒートシンクから樹脂バリを取りやすくする方法が提案されている。しかし、このものは、樹脂バリ自身の発生を防止するものではなく、放熱性の低下が懸念される。また、樹脂バリを取るという工程が増えるため、コストアップも懸念される。

また、特許文献２や特許文献３には、ヒートシンクと金型との隙間を無くすことで樹脂バリを防止するために、金型に設けた孔からヒートシンクを真空吸引して両者の密着性を向上させて樹脂バリを防ぐ方法が提案されている。

また、特許文献４では、ヒートシンクへの樹脂バリを防止するためにヒートシンクに凸部を形成し、モールドの際の金型に押さえられる部分を凸部のみにして十分な押さえを可能にし、樹脂漏れを低減する方法が提案されている。また、特許文献５では、ヒートシンク上への樹脂バリの広がりを防止するために、ヒートシンクに溝を形成しておくことも検討されている。

特開昭５５−１２７０２６号公報 特開平５−１４４８６５号公報 特開平５−５５２８０号公報 特開平４−１９９６６４号公報 特開２００２−２３７５５０号公報

しかしながら、上記特許文献２〜５に記載されている各方法においては、ヒートシンクの他面と金型との隙間のない接触を実現することが必要であり、そのために、ヒートシンクの他面にて十分な平面度が要求され、そのための平面加工などが必要となり、コストアップにつながる。

また、初期的にはヒートシンクの他面と金型との隙間のない接触を実現していても、モールドの熱により、ヒートシンクと半導体素子との熱膨張率差によるヒートシンクの熱変形が局所的に発生する可能性がある。すると、その変形部分にて上記隙間が生じ、そこから樹脂が侵入して、樹脂バリが発生してしまうという問題も生じる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子に接合されたヒートシンクの半導体素子とは反対側の面をモールド樹脂より露出させてなる半導体装置において、ヒートシンクの平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、以下の各点を特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。

・モールド樹脂（５０）の封止工程では、モールド樹脂（５０）の成形用の金型（１００）のキャビティ（１０３）に、半導体素子（２０）が接合されたヒートシンク（１０）を、当該ヒートシンク（１０）の他面（１２）がキャビティ（１０３）の内面に接触するように配置した後、キャビティ（１０３）にモールド樹脂（５０）を充填することにより、モールド樹脂（５０）の封止を行うこと。

・金型（１００）として、キャビティ（１０３）におけるヒートシンク（１０）の他面（１２）と接触する内面のうちヒートシンク（１０）の他面（１２）の周辺部に対応する部位に、キャビティ（１０３）とキャビティ（１０３）の外部とを連通する第１の孔（１０５）および第２の孔（１０６）が設けられるとともに、第１の孔（１０５）、第２の孔（１０６）はヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かって順次配列されているものを用いること。

・モールド樹脂（５０）の封止工程では、キャビティ（１０３）の外部から第１の孔（１０５）を介してキャビティ（１０３）へ流体を吹き込むとともに、第２の孔（１０６）を介して流体をキャビティ（１０３）から吹き出させることにより、キャビティ（１０３）内において、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かう流体の流れを形成した状態とし、この状態においてモールド樹脂（５０）の充填を行うこと。本製造方法は、これらの点を特徴としている。

樹脂バリは、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の周辺部から内部側に向かってモールド樹脂（５０）が進行することで形成されるが、本製造方法によれば、そのモールド樹脂（５０）の進行方向とは反対方向の流体流れを形成した状態でモールド樹脂（５０）の充填を行うから、樹脂バリの形成が防止される。よって、本発明によれば、ヒートシンク（１０）の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。

請求項２に記載の発明では、以下の各点を特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。

・モールド樹脂（５０）の封止工程では、モールド樹脂（５０）の成形用の金型（１００）のキャビティ（１０３）に、半導体素子（２０）が接合されたヒートシンク（１０）を、当該ヒートシンク（１０）の他面（１２）がキャビティ（１０３）の内面に接触するように配置した後、キャビティ（１０３）にモールド樹脂（５０）を充填することにより、モールド樹脂（５０）の封止を行うこと。

・金型（１００）として、キャビティ（１０３）におけるヒートシンク（１０）の他面（１２）と接触する内面のうちヒートシンク（１０）の他面（１２）の周辺部に対応する部位に、キャビティ（１０３）とキャビティ（１０３）の外部とを連通する第１の孔（１０５）および第２の孔（１０６）が設けられるとともに、第１の孔（１０５）、第２の孔（１０６）はヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かって順次配列されているものを用いること。

・モールド樹脂（５０）の封止工程では、キャビティ（１０３）の外部から第１の孔（１０５）を介してキャビティ（１０３）へ流体を吹き込むとともに、第２の孔（１０６）を介して流体をキャビティ（１０３）から吹き出させることにより、キャビティ（１０３）内において、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かう流体の流れを形成した状態とし、この状態においてモールド樹脂（５０）の充填を行うこと。

さらに、ヒートシンク（１０）として、その他面（１２）のうち第１の孔（１０５）と第２の孔（１０６）との間に対応する部位に、流体の流れに沿って形成された溝（１３）が設けられたものを用いること。

樹脂バリは、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の周辺部から内部に向かってモールド樹脂（５０）が進行することで形成されるが、本製造方法によれば、そのモールド樹脂（５０）の進行方向とは反対方向の流体流れを形成した状態でモールド樹脂（５０）の充填を行うから、樹脂バリの形成が防止される。また、ヒートシンク（１０）の溝（１３）により、流体の流れを安定して形成することができる。よって、ヒートシンク（１０）の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。また、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かった流体の流れは第２の孔（１０６）で金型（１００）の内側に向かうから、流体がヒートシンク（１０）の他面（１２）より外のキャビティ（１０３）内に広がることは無い。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の製造方法において、第１の孔（１０５）の開口面積が、第２の孔（１０６）の開口面積よりも小さいことを特徴とする。

それによれば、第１の孔（１０５）の吹き込み圧力と第２の孔（１０６）の吹き出し圧力とでは、第１の孔（１０５）の方が高圧となり、第２の孔（１０６）の方が低圧となるので、ヒートシンク（１０）の他面（１２）の周辺部側から内部側へ侵入しようとするモールド樹脂（５０）が、当該内部側に位置する第１の孔（１０５）側へ流れるのをより抑制しやすい。それとともに流体がヒートシンク（１０）の他面（１２）より外のキャビティ（１０３）内に広がることをより抑制しやすい。

なお、特許請求の範囲およびこの欄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一例である。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。 第１実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図であり、（ａ）はワークおよび金型の概略断面図、（ｂ）は（ａ）中の両孔の部分の拡大図である。 図２中の金型の構成を示す図であり、（ａ）は下型におけるキャビティの内面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図であり、（ａ）はワークおよび金型の要部の概略断面図、（ｂ）はヒートシンクの他面側の概略平面図である。。 本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 本発明の第５実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 本発明の第６実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 本発明の第７実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 本発明の第８実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 本発明の第９実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。 参考例としての半導体装置の製造方法におけるモールド工程を示す工程図である。

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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る樹脂モールドパッケージタイプの半導体装置１の概略断面構成を示す図である。この半導体装置１は、たとえばＱＦＰ（クワッドフラットパッケージ）、ＳＯＰ（スモールアウトラインパッケージ）などとして適用することができる。

ヒートシンク１０は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、４２アロイ、コバールなどの金属など、放熱性に優れた材料からなる板状のものであり、たとえば矩形板状をなす。ここで、図１中のヒートシンク１０の上面を一面１１、下面を他面１２とする。

このヒートシンク１０の一面１１側には、半導体素子２０が搭載されている。半導体素子２０としては、半導体よりなりヒートシンク１０に搭載されるものであればよく、ＩＣチップなどのワイヤボンディング実装品、またはフリップチップやミニモールドＩＣなどのバンプによる実装品などが挙げられる。そして半導体素子２０の熱がヒートシンク１０によって放熱されるようになっている。

ここでは、半導体素子２０はＩＣチップ２０である。このＩＣチップ２０は、シリコン基板などからなるもので、半導体プロセス技術を用いてトランジスタなどの素子が形成されたものである。このヒートシンク１０とＩＣチップ２０とは、図示しない樹脂製の接着剤などを介して接着され固定されている。

また、ヒートシンク１０およびＩＣチップ２０の周囲には、Ｃｕや４２アロイ合金などの金属からなるリードフレーム３０が配置されている。そして、ＩＣチップ２０とリードフレーム３０とは、金やアルミニウムなどからなるワイヤ４０によって結線され電気的に接続されている。

そして、モールド樹脂５０は、ヒートシンク１０、ＩＣチップ２０、リードフレーム３０およびワイヤ４０を包み込むように封止している。ここでは、ヒートシンク１０の他面１２をモールド樹脂５０から露出させており、この他面１２を露出面とすることによって、放熱性の向上を図っている。

このモールド樹脂５０は、この種の半導体装置に用いられる金型により成形される通常のモールド材料であれば、特に限定するものではないが、エポキシ系樹脂などが挙げられる。本例では、モールド樹脂５０は、エポキシ系樹脂からなり、さらに熱膨張係数を調整する等のためにシリカなどからなるフィラーが含有されたものである。

次に、本実施形態の半導体装置１の製造方法について、図２、図３を参照して述べる。図２は、本製造方法におけるモールド樹脂５０の封止工程、いわゆるモールド工程を示す工程図であり、（ａ）は同工程におけるワークおよび金型１００の概略断面図、（ｂ）は（ａ）中の両孔１０５、１０６の部分の拡大図である。

また、図３は金型１００の構成を示す図であり、（ａ）は下型１０２におけるキャビティ１０３の内面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）中の一点鎖線Ａ−Ａに沿った金型１００の断面図、（ｃ）は（ａ）中の一点鎖線Ｂ−Ｂに沿った金型１００の断面図である。

まず、本製造方法においては、ヒートシンク１０とリードフレーム３０とを、かしめ、溶接、接着などにより一体に固定した後、ＩＣチップ２０を、上記接着剤を介してヒートシンク１０に搭載し、ワイヤボンディングを行う。

ここまでの状態のワークは、上記図１においてモールド樹脂５０を省略したものに相当する。そして、このワークを、当該ワークに取り付け・取り外し可能なモールド樹脂５０の成形用の金型１００に設置してモールド工程を行う。

この金型１００は、図２、図３に示されるように、上記ワークにおけるヒートシンク１０の一面１１側に位置する上型１０１と、ヒートシンク１０の他面１２側に位置する下型１０２とを備え、これら上下型１０１、１０２が締結などにより合致することで、その内部にキャビティ１０３が形成されるものである。

ここで、キャビティ１０３は、成形された上記モールド樹脂５０の形状に対応する空間形状をなしており、上記ワークにおけるリードフレーム３０のうちのアウターリードの部分を、上下型１０１、１０２によって挟み付けることで、上記ワークが金型１００に固定されるようになっている。

そして、モールド工程後には、これら上下型１０１、１０２を分解することにより、上記ワークから金型１００が取り外されるようになっている。また、金型１００には図示しないゲートが設けられ、このゲートからキャビティ１０３に、溶融状態のモールド樹脂５０が注入されるようになっている。

ここで、金型１００のうちの下型１０２においては、キャビティ１０３の内面の一部が、モールド樹脂５０からの露出面であるヒートシンク１０の他面１２に接触する面１０４、すなわち接触面１０４となっている。そして、図２に示されるように、ヒートシンク１０の他面１２を接触面１０４に接触させた状態として、上記ワークがキャビティ１０３内に設置されるようになっている。

また、図２および図３に示されるように、本実施形態では下型１０２において、キャビティ１０３におけるヒートシンク１０の他面１２と接触する内面である上記接触面１０４のうち、ヒートシンク１０の他面１２の周辺部に対応する部位に、キャビティ１０３とキャビティ１０３の外部とを連通する第１の孔１０５および第２の孔１０６が設けられている。

そして、これら２個の第１の孔１０５、第２の孔１０６は、ヒートシンク１０の他面１２の内部側から周辺部側に向かって順次配列されている。つまり、上記接触面１０４のうちヒートシンク１０の他面１２の周辺部に対応する部位において、第１の孔１０５は第２の孔１０６よりもヒートシンク１０の他面１２の内部寄りに位置し、第２の孔１０６は第１の孔１０５よりもヒートシンク１０の他面１２の周辺部寄りに位置している。

ここでは、図３に示されるように、これら２個の両孔１０５、１０６の組は、平面矩形のヒートシンク１０の他面１２の各辺に対応して、４組設けられている。これら孔１０５、１０６の孔形状は、図３では丸孔形状とされているが、特に限定するものではなく、たとえば多角形の孔形状であってもよい。

また、図３に示されるように、下型１０２における上記接触面１０４のうちヒートシンク１０の他面１２の周辺部に対応する部位には、ヒートシンク１０の他面１２の内部側に位置して第１の孔１０５に連通する環状の第１の溝１０７、この第１の溝１０７よりもヒートシンク１０の他面１２の周辺部側に位置して第２の孔１０６に連通する環状の第２の溝１０８が設けられている。ここでは、内側の第１の溝１０７、その外側の第２の溝１０８ともに平面形状が矩形環状の溝とされている。

つまり、第１の孔１０５は、第１の溝１０７内に位置し、その溝１０７の底部から下型１０２の外面まで貫通する貫通孔であり、一方、第２の孔１０６は、第２の溝１０８内に位置し、その溝１０８の底部から下型１０２の外面まで貫通する貫通孔である。

なお、ここでは、２個の両孔１０５、１０６の組は、上述のように４組設けられているが、１組のみ、２組のみ、３組のみであってもよいし、さらには５組以上であってもよい。また、平面矩形のヒートシンク１０の他面１２の各辺に対応して、両孔１０５、１０６の組が２組以上設けられていてもよい。さらには、当該各辺に対応して両孔１０５、１０６の組を多数設けることにより、第１の溝１０７、第２の溝１０８のそれぞれにおいて、第１の孔１０５、第２の孔１０６が、断続的に環状に配置された状態としてもよい。

ここで、第１の孔１０５および第２の孔１０６は、それぞれ金型１００の外部にて図示しないエアーポンプに接続されるようになっている。具体的には、当該エアーポンプによって、ヒートシンク１０の他面１２の内部側に位置する第１の孔１０５には、キャビティ１０３に空気が吹き込まれるように正圧を加え、当該他面１２の周辺部側に位置する第２の孔１０６には、キャビティ１０３から空気が吸い出されるように負圧を加える。

また、ヒートシンク１０を金型１００に設置した状態、すなわちヒートシンク１０の他面１２を上記接触面１０４に接触させた状態においては、上記第１の溝１０７、第２の溝１０８はヒートシンク１０の他面１２で覆われるため、流体としての空気が通る通路とされる。

それゆえ、ヒートシンク１０を金型１００に設置し、第１の孔１０５に上記正圧、第２の孔１０６に上記負圧を加えた状態においては、第１の溝１０７の内部は正圧の状態、第２の溝１０８の内部は負圧の状態となる（図２（ｂ）参照）。

そして、このような圧力差を実現することで、空気は、キャビティ１０３の外部から第１の孔１０５を介してキャビティ１０３に吹き込まれ、第１の溝１０７内に拡がって、さらに第１の溝１０７から、ヒートシンク１０の他面１２と接触面１０４との隙間を通って第２の溝１０８側へ入り込み、第２の孔１０６を介してキャビティ１０３の外部へ吸引されて吹き出されるようになっている。

つまり、上記圧力差の発生した状態においては、ヒートシンク１０の他面１２とキャビティ１０３の接触面１０４との間では、第１の孔１０５側から第２の孔１０６側へ向かう空気の流れ、すなわち、ヒートシンク１０の他面１２の内部側から周辺部側に向かう空気の流れが形成されるのである（図２（ｂ）参照）。

なお、第１の孔１０５と第２の孔１０６との間、および、第１の溝１０７と第２の溝１０８との間において、ヒートシンク１０の他面１２とキャビティ１０３の接触面１０４とは隙間を持った状態でもよいし、接触した状態でもよい。しかし、当該接触状態であっても、圧力を加えれば空気が通る程度の微小な隙間は必ず存在するため、上記空気の流れが形成される。

そして、本モールド工程では、このような両孔１０５、１０６を有する金型１００を用いて、ＩＣチップ２０が接合されたヒートシンク１０としての上記ワークを、当該ヒートシンク１０の他面１２がキャビティ１０３の内面のうちの接触面１０４に接触するように配置した後、キャビティ１０３にモールド樹脂５０を充填する。

このとき、図２（ｂ）に示されるように、モールド工程では、上述のように、キャビティ１０３の外部から第１の孔１０５を介してキャビティ１０３へ空気を吹き込むとともに、第２の孔１０６を介して空気をキャビティ１０３から吸い出して吹き出させる。

それにより、キャビティ１０３内において、具体的には、ヒートシンク１０の他面１２とこれに対向して接触するキャビティ１０３の接触面１０４との間において、ヒートシンク１０の他面１２の内部側から周辺部側に向かう空気の流れを形成した状態とする。そして、この状態においてモールド樹脂５０の充填を行う。

具体的には、金型１００の上記図示しないゲートから注入されたモールド樹脂５０は上型１０１と下型１０２とで挟まれたキャビティ１０３を充填するが、この注入による圧力によりヒートシンク１０の他面１２とキャビティ１０３の接触面１０４との隙間にはみ出すものが出てくる（図２（ｂ）参照）。

当該はみ出たモールド樹脂５０は圧力によりヒートシンク１０の中央側に向かって進行し、第２の溝１０８に到達すると、この第２の溝１０８内に拡がる。しかし、第２の溝１０８と第１の溝１０７と間の領域では、第１の孔１０５から出てくる空気が、ヒートシンク１０の他面１２とキャビティ１０３の接触面１０４との隙間から樹脂バリの拡がる方向とは反対方向に流れている。そのため、モールド樹脂５０は、この領域よりも内側には入っていかないので、樹脂バリを第２の溝１０８の領域までで確実に止めることが可能となる。

このように、本モールド工程では、上記空気の流れを形成した状態とすることで、当該空気の流れによって、キャビティ１０３内におけるヒートシンク１０の他面１２に周辺部から内部側に向かうモールド樹脂５０の進行が阻害される。つまり、本モールド工程では、このようなモールド樹脂５０の進行を防止しつつ、モールド樹脂５０の充填を行うのである。

こうして、モールド樹脂５０の注入が完了した後、モールド樹脂５０を硬化させ、金型１００の取り外しを行う。そして、本モールド工程により、ヒートシンク１０の他面１２をモールド樹脂５０より露出させるように、ヒートシンク１０およびＩＣチップ２０、さらにワイヤ４０、リードフレーム３０のインナーリード部分がモールド樹脂５０で封止される。その後は、必要に応じて、リードフレーム３０のカットや成形などを行えば、本実施形態の半導体装置１ができあがる。

ところで、上述のように、樹脂バリは、ヒートシンク１０の他面１２の周辺部から内部側に向かってモールド樹脂５０が進行することで形成されるが、本製造方法によれば、そのモールド樹脂５０の進行方向とは反対方向の空気流れを形成した状態でモールド樹脂５０の充填を行うから、キャビティ１０３内におけるヒートシンク１０の他面１２に周辺部から内部側に向かうモールド樹脂５０の進行が、空気の流れによって阻害されることとなり、樹脂バリの形成が防止される。

よって、本実施形態によれば、ヒートシンク１０の他面１２の平面度が悪く、ヒートシンク１０の他面１２とキャビティ１０３の接触面１０４との間にてモールド樹脂５０が侵入可能な大きさの隙間が存在しても、当該隙間へのモールド樹脂５０の侵入が防止される。それゆえ、本実施形態によれば、ヒートシンク１０の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。

また、ヒートシンク１０の他面１２の内部側から周辺部側に向かった流体の流れは第２の孔１０６で金型１００の内側に向かうから、流体がヒートシンク１０の他面１２より外のキャビティ１０３内に広がることは無い。

なお、本実施形態では上記空気の流れが形成されるならば、上記第１の溝１０７、第２の溝１０８は省略してもよい。たとえば、キャビティ１０３の接触面１０４のうちヒートシンク１０の他面１２の周辺部に対応する部位に、第１の孔１０５、第２の孔１０６を断続的に環状に多数配列すれば、上記各溝１０７、１０８は省略されても、上記空気の流れが形成される。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係るモールド工程を示す図であり、（ａ）は同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図、（ｂ）は本実施形態におけるヒートシンク１０の他面１２側の概略平面図である。なお、図４（ｂ）では、ヒートシンク１０を金型１００に設置した状態において対応する上記両孔１０５、１０６の位置を破線にて示してある。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態に比べて、モールド工程の前に予め、ヒートシンク１０の他面１２に溝１３を設けたことが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

図４に示されるように、本実施形態では、ヒートシンク１０として、その他面１２のうち第１の孔１０５と第２の孔１０６との間に対応する部位に、上記した空気の流れに沿って形成された溝１３が設けられたものを用いる。この溝１３は、切削やプレス、エッチングなどにより形成されるものであり、ここでは、平面矩形環状の溝１３とされている。

本実施形態の製造方法は、この溝１３を有するヒートシンク１０を用いること以外は、上記第１実施形態と同様であり、本製造方法によっても、モールド工程において、ヒートシンク１０の他面１２の周辺部から内部に向かって進行するモールド樹脂５０に対して、そのモールド樹脂５０の進行方向とは反対方向の空気流れを形成した状態でモールド樹脂５０の充填を行うから、樹脂バリの形成が防止される。

また、仮に、ヒートシンク１０の溝１３が無い場合には、ヒートシンク１０の他面１２の平面度およびこれに対向するキャビティ１０３の接触面１０４の平面度の両平面度のばらつきにより、２個の孔１０５、１０６の間においてヒートシンク１０の他面１２とキャビティ１０３の接触面１０４との隙間の大きさもばらつくため、当該２個の孔１０５、１０６の間にて空気流れが不安定となる恐れがある。

その点、本製造方法によれば、ヒートシンク１０の溝１３により、両孔１０５、１０６の間をつなぐように溝１３が形成された状態となるから、空気の流れを安定して形成することができる。よって、本実施形態によれば、ヒートシンク１０の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第２実施形態と同様に、ヒートシンク１０の他面１２に溝１３を設けてモールド工程を行うものであるが、そのヒートシンク１０の溝１３の形状を変形したところが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

図４に示されるように、本実施形態においても、ヒートシンク１０として、その他面１２のうち第１の孔１０５と第２の孔１０６との間に対応する部位に、上記した空気の流れに沿って形成された溝１３が設けられたものを用いる。ここで、上記第２実施形態では、溝１３の外郭がヒートシンク１０の他面１２の外郭よりも内側に位置するものであったが、本実施形態の溝１３は、その外郭が当該他面１３の外郭まで拡がり、当該両外郭が一致した位置とされている。

このような本実施形態の溝１３の場合も、両孔１０５、１０６の間を流れる空気の流れを安定して形成することができるから、ヒートシンク１０の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態においてキャビティ１０３の接触面１０４における両孔１０５、１０６の間の部位に、上記空気の流れに沿って形成された溝１０９を設けたところが上記第１実施形態と相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

このキャビティ１０３の接触面１０４における両孔１０５、１０６間の溝１０９を、ここでは孔間の溝１０９と言うこととする。この孔間の溝１０９は、たとえば、当該接触面１０４のうち上記図３（ａ）に示される第１の溝１０７と第２の溝１０８との間の部位を、凹ませることにより形成される。

本実施形態の場合、この孔間の溝１０９によって、両孔１０５、１０６の間を流れる空気の流れを安定して形成することができるから、ヒートシンク１０の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。つまり、この孔間の溝１０９は上記第２および第３実施形態に示したヒートシンク１０の溝１３と同様の機能を有する。なお、本実施形態は上記第２および第３実施形態と組み合わせてもよい。

（第５実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態においてキャビティ１０３の接触面１０４における両孔１０５、１０６の間の部位に、上記空気の流れをスムーズにするための傾斜面１１０を設けたものである。

この傾斜面１１０によって、両孔１０５、１０６の間を流れる空気の流れを安定して形成することができるから、ヒートシンク１０の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。なお、本実施形態は上記第２および第３実施形態と組み合わせてもよい。

（第６実施形態）
図８は、本発明の第６実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態においてキャビティ１０３の接触面１０４における第２の孔１０６よりも外側（つまり第２の孔１０６よりもヒートシンク１０の他面の周辺部側）の部位に、環状の突起１１１を設けたところが相違する。

そして、本製造方法では、この突起１１１の先端部をヒートシンク１０の他面に接触させた状態で、上記第１実施形態と同様にモールド工程を行う。それによれば、この突起１１１がモールド樹脂５０の進行をせき止めるダムの役割を果たすため、樹脂バリの防止の点で好ましい。

また、第２の孔１０６からキャビティ１０３に空気が漏れようとするのを、当該突起１１１がせき止めるため、モールド樹脂５０内のボイドの発生等を防止することができる。なお、本実施形態は上記第２〜第６実施形態と組み合わせてもよい。

（第７実施形態）
図９は、本発明の第７実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態においてヒートシンク１０の他面１２のうち第２の孔１０６に対向する部位に、柱状をなす柱状突起１４を設けたところが相違するものである。

このヒートシンク１０の柱状突起１４は、ヒートシンク１０を金型１００に設置したときに当該柱状突起１４が第２の孔１０６に挿入され、第２の孔１０６と当該第２の孔１０６よりも外側のキャビティ１０３との間を密閉するものである。

そして、本製造方法では、この柱状突起１４による上記密閉状態にて、上記第１実施形態と同様にモールド工程を行う。それによれば、第２の孔１０６からキャビティ１０３に空気が漏れだすのを防止できるため、モールド樹脂５０内のボイドの発生等を防止することができる。

（第８実施形態）
図１０は、本発明の第８実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第２実施形態と同様に、ヒートシンク１０の他面１２に溝１３を設けてモールド工程を行うものであるが、そのヒートシンク１０の溝１３の形状を変形したところが相違するものである。

具体的には、図１０に示されるように、ヒートシンク１０の溝１３に、上記空気の流れをスムーズにするための傾斜面１３ａを設けたものである。ここでは、第１の孔１０５から当該溝１３内に吹き込まれた空気を第２の孔１０６に案内するように傾斜した傾斜面１３ａとされている。

そして、この傾斜面１３ａによって、両孔１０５、１０６の間を流れる空気の流れを安定して形成することができるから、ヒートシンク１０の平面度の精度に関係なく、樹脂バリ防止を行うことができる。

（第９実施形態）
図１１は、本発明の第９実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第２実施形態と同様に、ヒートシンク１０の他面１２に溝１３を設けてモールド工程を行うものであるが、そのヒートシンク１０の溝１３の形状を変形したところが相違するものである。

具体的には、図１１に示されるように、ヒートシンク１０の溝１３のうち第２の孔１０６寄りの部位１３ｂをより深く形成し、ここに、進行してくるモールド樹脂５０を溜めるようにしている。つまり、この部位１３ｂは樹脂貯留部１３ｂとして機能するものである。それによれば、樹脂バリ防止の点で好ましい。

（第１０実施形態）
図１２は、本発明の第１０実施形態に係るモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

本実施形態の製造方法は、上記第１実施形態において第１の孔１０５と第２の孔１０６とで開口面積を異ならせたところが相違するものである。具体的には、第１の孔１０５の開口面積が第２の孔１０６の開口面積よりも小さいものとされている。このことは、たとえば当該孔の幅や孔径を変えて開口面積を変えることで容易に実現できる。

それによれば、第１の孔１０５の吹き込み圧力と第２の孔１０６の吹き出し圧力とでは、第１の孔１０５の方が高圧となり、第２の孔１０６の方が低圧となるので、モールド樹脂５０は、ヒートシンク１０の他面１２の周辺部側の第２の孔１０６から内部側の第１の孔１０５へ向かう方向に対して、より流れにくくなる。

つまり、本製造方法によれば、ヒートシンク１０の他面１２の周辺部側から内部側へ侵入しようとするモールド樹脂５０が、当該内部側に位置する第１の孔１０５側へ流れるのをより抑制しやすいという利点がある。それとともに流体がヒートシンク１０の他面１２より外のキャビティ１０３内に広がることをより抑制しやすい。

なお、本製造方法は、両孔１０５、１０６の孔の開口面積を変える構成であるから、上記第１実施形態だけでなく、上記した各実施形態に組み合わせて適用することが可能である。

（参考例）
図１３は、本発明の参考例としてのモールド工程を示す図であり、同工程におけるワークおよび金型１００の要部の概略断面図である。

この例は、ヒートシンク１０の樹脂バリを防止するものではないが、上記第１実施形態に示した樹脂バリ防止の製造方法を、リードフレーム３０のアウターリードにおける樹脂バリの防止に応用したものである。

図１３に示されるように、本例では、モールド工程において、金型１００のキャビティ１０３から漏れ出してくるモールド樹脂５０が、リードフレーム３０のアウターリードに付着するのを防止する。

そのために、本例では、金型１００（ここでは上型１０１）において上記アウターリードと接触する内面に、上記第１の孔１０５、第２の孔１０６を、キャビティ１０３側とは反対側からキャビティ１０３側へ向かって順次配列した形で設けている。

このものによれば、モールド工程では、金型１００の外部から第１の孔１０５から空気を吹き込み、第２の孔１０６から吹き出させることにより、当該アウターリードに対してキャビティ１０３とは反対側からキャビティ１０３側へ向かう空気の流れが形成される。そして、この状態においてモールド樹脂５０の充填を行えば、アウターリード側へのモールド樹脂５０の漏れ出しが防止されるため、アウターリードにおける樹脂バリの防止がなされる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態において、第１の孔１０５から吹き込み第２の孔１０６から噴出させる流体としては、上記空気に代えて窒素などの空気以外の気体、溶融状態のはんだなど溶融金属等の流体でもよい。

１０ ヒートシンク
１１ ヒートシンクの一面
１２ ヒートシンクの他面
１３ ヒートシンクの溝
２０ 半導体素子としてのＩＣチップ
５０ モールド樹脂
１００ 金型
１０３ キャビティ
１０５ 第１の孔
１０６ 第２の孔

Claims (3)

1. 板状のヒートシンク（１０）の一面（１１）側に半導体素子（２０）を接合し、前記ヒートシンク（１０）および前記半導体素子（２０）をモールド樹脂（５０）で封止するとともに、前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）を前記モールド樹脂（５０）より露出させてなる半導体装置の製造方法において、
   前記モールド樹脂（５０）の封止工程では、前記モールド樹脂（５０）の成形用の金型（１００）のキャビティ（１０３）に、前記半導体素子（２０）が接合された前記ヒートシンク（１０）を、当該ヒートシンク（１０）の他面（１２）が前記キャビティ（１０３）の内面に接触するように配置した後、前記キャビティ（１０３）に前記モールド樹脂（５０）を充填することにより、前記モールド樹脂（５０）の封止を行うものであり、
   前記金型（１００）として、前記キャビティ（１０３）における前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）と接触する内面のうち前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）の周辺部に対応する部位に、前記キャビティ（１０３）と前記キャビティ（１０３）の外部とを連通する第１の孔（１０５）および第２の孔（１０６）が設けられるとともに、前記第１の孔（１０５）、前記第２の孔（１０６）は前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かって順次配列されているものを用い、
   前記モールド樹脂（５０）の封止工程では、前記キャビティ（１０３）の外部から前記第１の孔（１０５）を介して前記キャビティ（１０３）へ流体を吹き込むとともに、前記第２の孔（１０６）を介して前記流体を前記キャビティ（１０３）から吹き出させることにより、前記キャビティ（１０３）内において、前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かう前記流体の流れを形成した状態とし、この状態において前記モールド樹脂（５０）の充填を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 板状のヒートシンク（１０）の一面（１１）側に半導体素子（２０）を接合し、前記ヒートシンク（１０）および前記半導体素子（２０）をモールド樹脂（５０）で封止するとともに、前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）を前記モールド樹脂（５０）より露出させてなる半導体装置の製造方法において、
   前記モールド樹脂（５０）の封止工程では、前記モールド樹脂（５０）の成形用の金型（１００）のキャビティ（１０３）に、前記半導体素子（２０）が接合された前記ヒートシンク（１０）を、当該ヒートシンク（１０）の他面（１２）が前記キャビティ（１０３）の内面に接触するように配置した後、前記キャビティ（１０３）に前記モールド樹脂（５０）を充填することにより、前記モールド樹脂（５０）の封止を行うものであり、
   前記金型（１００）として、前記キャビティ（１０３）における前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）と接触する内面のうち前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）の周辺部に対応する部位に、前記キャビティ（１０３）と前記キャビティ（１０３）の外部とを連通する第１の孔（１０５）および第２の孔（１０６）が設けられるとともに、前記第１の孔（１０５）、前記第２の孔（１０６）は前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かって順次配列されているものを用い、
   前記モールド樹脂（５０）の封止工程では、前記キャビティ（１０３）の外部から前記第１の孔（１０５）を介して前記キャビティ（１０３）へ流体を吹き込むとともに、前記第２の孔（１０６）を介して前記流体を前記キャビティ（１０３）から吹き出させることにより、前記キャビティ（１０３）内において、前記ヒートシンク（１０）の他面（１２）の内部側から周辺部側に向かう前記流体の流れを形成した状態とし、この状態において前記モールド樹脂（５０）の充填を行うものであり、
   さらに、前記ヒートシンク（１０）として、その他面（１２）のうち前記第１の孔（１０５）と前記第２の孔（１０６）との間に対応する部位に、前記流体の流れに沿って形成された溝（１３）が設けられたものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 前記金型（１００）として、前記第１の孔（１０５）の開口面積が、前記第２の孔（１０６）の開口面積よりも小さいものを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。

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