JP5987665B2

JP5987665B2 - 半導体装置

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Publication number: JP5987665B2
Application number: JP2012266327A
Authority: JP
Inventors: 匠野村; 小林　渉; 渉小林; 修一伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: JP2014112591A

Description

本発明は、半導体素子の一面側のみ、もしくは、両面側に金属板およびセラミック板を設けたものをモールド樹脂で封止してなる両面放熱パッケージとしての半導体装置に関する。

従来より、この種の一般的な半導体装置は、一対の金属板の間に半導体素子を挟み、半導体素子の表裏の各面と各金属板とを、はんだ等により電気的および熱伝導可能に接合し、さらに、それぞれの金属板の外面にセラミック板やシート等の絶縁部材を設け、これらをモールド樹脂で封止するとともに、上記絶縁部材の外面を放熱面としてモールド樹脂より露出させ、放熱するようにしている。

ここで、このような半導体装置は、金属板に半導体素子を挟むことで金属板、半導体素子および上記絶縁部材が積層されてなる構造体を形成し、この構造体を樹脂成形用の金型に設置し、モールド樹脂の成形を行うことにより製造される。このとき、単純には、各放熱面をモールド樹脂より露出させるべく、各放熱面に金型を押し付けて、当該構造体を金型で挟んだ状態で、樹脂封止を行う。

しかし、従来では、当該構造体のすべてがヤング率の大きい（つまり高弾性の）材料で構成されているため、モールド樹脂成形を行う際、金型で構造体の放熱面を押し付けると、その押し付け力によって、半導体素子やはんだ接続部やセラミック板へのダメージや、金型の損傷といった不具合が発生しやすい。

そこで、従来では、このような不具合を避けるために、構造体における一方の放熱面が金型に接触しないように、構造体の高さ寸法（つまり積層方向の寸法）を厳密に管理する必要があった。また、当該一方の放熱面が金型に接触しないような構成にするが故に、当該一方の放熱面にモールド樹脂のバリが発生し、研磨やバリ取り処理といった後工程を追加する必要があった。

一方で、樹脂成形における放熱面の樹脂バリ発生を防止する目的で、金属板と半導体素子との間に、薄い板バネ形状をなしバネ性を有する銅材を組付けた構造が提案されている（特許文献１参照）。これによれば、当該銅材のバネ力により金属板を金型内面に押し付けるので、樹脂バリが発生しにくくなるとされている。

特開２００８−２２７２３１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の銅材を用いた場合、当該銅材がバネ性を有するためには、銅材を薄い板材とする必要がある。そのため、銅材を介した放熱性が低下すること、また銅材が曲げられた際に銅材と半導体素子との接合部等に大きな応力が発生し、当該接合部等におけるクラックの発生が懸念される。

なお、半導体素子の一面側のみに、上記同様に金属板およびセラミック板を設けたものをモールド樹脂で封止してなる半導体装置、いわゆる片面放熱構造の場合でも、上記両面の場合ほど金型への放熱面の押し付け力は大きくないが、当該押し付け力による上記同様の問題が発生する可能性がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子の一面側のみ、もしくは、両面側に金属板およびセラミック板を設けたものをモールド樹脂で封止してなる半導体装置において、半導体素子やはんだ接合部やセラミック板のダメージおよび樹脂成形用の金型へのダメージの防止と、放熱面への樹脂バリの発生防止とを両立するのに適した構成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（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある半導体素子（１０）と、半導体素子の一面側、他面側にそれぞれ、電気的および熱伝導可能に接合され、半導体素子を挟む一対の金属板（２０、３０）と、一対の金属板のそれぞれにおける外面（２１、３１）に設けられた電気絶縁性のセラミック板（４０、５０）と、半導体素子、一対の金属板およびセラミック板を包み込むように封止するモールド樹脂（６０）と、を備え、セラミック板の外面（４１、５１）がモールド樹脂から露出しており、それぞれのセラミック板の端部に位置する側面（４３、５３）の少なくとも一部が、モールド樹脂により封止されており、一対の金属板のそれぞれの側において、セラミック板の平面サイズは金属板の平面サイズよりも一回り小さく、セラミック板の端部全体が金属板の端部の内側に位置しており、一対の金属板のそれぞれにおける外面とセラミック板の内面（４２、５２）との間には、金属板およびセラミック板よりも軟らかい介在層（１１０、１２０）が、介在されていることを特徴とする。

それによれば、金属板、半導体素子およびセラミック板が積層されてなる構造体において、セラミック板の外面が放熱面となる。そして、モールド樹脂の成形時には、両放熱面に樹脂成形用の金型（２００）を押し付けた状態とすることで樹脂バリ防止を行うが、この金型からの押し付け力は、金属板およびセラミック板よりも軟らかい介在層によって緩和される。それゆえ、本発明によれば、半導体素子やはんだ接合部やセラミック板のダメージおよび金型へのダメージの防止と、放熱面への樹脂バリの発生防止とを両立するのに適し、セラミック板の端部に位置する側面におけるモールド樹脂の剥離を抑制しやすい構成を提供できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１の半導体装置において、それぞれのセラミック板の端部に位置する側面（４３、５３）の少なくとも一部が、モールド樹脂により封止されており、一対の金属板のそれぞれの側において、介在層の平面サイズはセラミック板の平面サイズよりも一回り小さく、介在層の端部全体がセラミック板の端部の内側に位置していることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２のいずれか１つに記載の半導体装置において、介在層は、モールド樹脂の成形温度よりも低いガラス転移点を有する材料よりなることを特徴とする。

それによれば、モールド樹脂の成形温度で介在層が軟化するので、金型からの押し付け力を、より緩和しやすくなり、好ましい。

また、請求項４に記載の発明では、一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある半導体素子（１０）と、半導体素子の一面側、他面側にそれぞれ、電気的および熱伝導可能に接合され、半導体素子を挟む一対の金属板（２０、３０）と、一対の金属板のそれぞれにおける外面（２１、３１）に設けられた電気絶縁性のセラミック板（４０、５０）と、半導体素子、一対の金属板およびセラミック板を包み込むように封止するモールド樹脂（６０）と、を備え、セラミック板の外面（４１、５１）がモールド樹脂から露出しており、一対の金属板のそれぞれにおける外面とセラミック板の内面（４２、５２）との間には、金属板およびセラミック板よりも軟らかい介在層（１１０、１２０）が、介在されており、介在層は、モールド樹脂の成形温度よりも低いガラス転移点を有する材料よりなることを特徴とする。

この場合も、金属板およびセラミック板よりも軟らかい介在層によって、半導体素子やはんだ接合部やセラミック板のダメージおよび金型へのダメージの防止と、放熱面への樹脂バリの発生防止とを両立するのに適した構成を提供することができる。また、モールド樹脂の成形温度で介在層が軟化するので、金型からの押し付け力を、より緩和しやすくなり、好ましい。

さらに、請求項５に記載の発明では、一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある半導体素子（１０）と、半導体素子の他面側のみに電気的および熱伝導可能に接合された金属板（３０）と、金属板における外面（３１）に設けられた電気絶縁性のセラミック板（５０）と、半導体素子、金属板およびセラミック板を包み込むように封止するモールド樹脂（６０）と、を備え、セラミック板の外面（５１）がモールド樹脂から露出しており、金属板における外面とセラミック板の内面（５２）との間には、金属板およびセラミック板よりも軟らかい介在層（１２０）が、介在されており、介在層は、モールド樹脂の成形温度よりも低いガラス転移点を有する材料よりなることを特徴とする。

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実施形態にかかる半導体装置の概略的な断面構成を示す図である。図１に示される半導体装置の製造方法を示す工程図である。図２に続く製造方法を示す工程図である。本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の製造方法の要部を示す概略断面図である。本発明の第３実施形態にかかる半導体装置の放熱フィンへの組み付け構造を示す概略断面図である。

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、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）
本発明の第１実施形態にかかる半導体装置について図１を参照して述べる。この半導体装置は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。

本実施形態の半導体装置は、大きくは、半導体素子１０と、半導体素子１０を挟む一対の金属板２０、３０と、一対の金属板２０、３０のそれぞれにおける外面２１、３１に設けられたセラミック板４０、５０と、半導体素子１０、一対の金属板２０、３０およびセラミック板４０、５０を封止するモールド樹脂６０と、を備え、セラミック板４０、５０の外面４１、５１が放熱面としてモールド樹脂６０から露出している構成を有するものである。

半導体素子１０は、シリコン半導体等よりなる一面１１と他面１２とが表裏の関係にあるもので、ここでは板状をなす半導体チップとして構成されている。具体的に、半導体素子１０は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やパワーＭＯＳ等のパワー素子等よりなり、矩形板状をなす。

そして、一対の金属板２０、３０は、半導体素子１０の一面１１側に位置する第１の金属板２０と、他面１２側に位置する第２の金属板３０とよりなり、それぞれ半導体素子１０の一面１１側、他面１２側に対して電気的および熱伝導可能に接合されている。

つまり、互いの内面２２、３２が対向するように一対の金属板２０、３０が設けられており、半導体素子１０は、これら両金属板２０、３０に挟まれるように設けられて両金属板２０、３０の内面２２、３２に接合されている。ここでは、半導体素子１０と第１の金属板２０とは、導電性を有するスペーサ７０を介して、電気的および熱伝導可能に接合されている。

この一対の金属板２０、３０は、導電性、放熱性を有し、半導体素子１０の電極および放熱部材として機能するものである。具体的には、金属板２０、３０は、純Ｃｕ（銅）、Ｃｕ合金などよりなり、典型的には矩形板状をなす。ここでは、金属板２０、３０はリードフレームのアイランドとして構成されたものとするが、当該アイランドよりも厚く放熱性に優れたヒートシンクであってもよい。

なお、金属板２０、３０としては、母材が純Ｃｕ、Ｃｕ合金であって、その表面にＮｉめっきやＡｕめっきなどが設けられているものであってもよい。また、金属板２０、３０としては、ＡＬ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、これらの積層材など、その他の金属材料を用いてもよい。

また、スペーサ７０は、半導体素子１０よりも一回り小さい板状（たとえば矩形板状）をなし、金属板２０、３０と同様の金属材料から選択された材料よりなる。このスペーサは、後述する半導体素子１０とリード端子９０とのワイヤボンディングを行うにあたって、ワイヤ１００の高さを維持するために、半導体素子１０のワイヤボンディング面である一面１１と第１の金属板２０との間の高さを確保する役割を果たすものである。

そして、図１に示されるように、本半導体装置において、第１の金属板２０、スペーサ７０、半導体素子１０、第２の金属板３０の各間は、はんだ８０によって電気的且つ熱伝導可能に接続されている。このはんだ８０は、たとえばＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐなどの一般的なＰｂフリーはんだ等よりなる。

また、図１に示されるように、モールド樹脂６０の内部にて、銅等の導電性材料よりなる上記リード端子９０が設けられており、このリード端子９０のインナーリード部と半導体素子１０の一面１１とが、ワイヤ１００により結線され、電気的に接続されている。

このワイヤ１００は、たとえば金、アルミ、銅等のワイヤボンディングにより形成されるものである。そして、リード端子９０のアウターリード部を介して、半導体素子１０と外部とが電気的に接続されるようになっている。

セラミック板４０、５０は、電気絶縁性のセラミックよりなる板状をなすもので、一対の金属板２０、３０のそれぞれにおける外面２１、３１に設けられている。ここでは、セラミック板４０、５０は、たとえば矩形板状をなすもので、その材質としては、具体的にはＳｉ_３Ｎ_４が挙げられ、その他にＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮなども使用可能である。

モールド樹脂６０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂よりなるもので、トランスファーモールド法により成形されるものである。このモールド樹脂６０は、半導体素子１０、一対の金属板２０、３０およびセラミック板４０、５０を包み込むように封止するが、セラミック板４０、５０の外面４１、５１は、モールド樹脂６０より露出している。

ここでは、図１に示されるように、セラミック板４０、５０の端部に位置する側面４３、５３の全体がモールド樹脂６０で封止されており、なおかつ、モールド樹脂６０の表面とセラミック板４０、５０の外面４１、５１とが同一平面にある。

このセラミック板４０、５０の外面４１、５１は、外部に露出して放熱を行う放熱面として構成されており、これら外面４１、５１には、外部の筺体や冷却器等が接続されるようになっている。ここで、セラミック板４０、５０は電気絶縁性であるから、外部に対する電気的絶縁が保証される。

このような半導体装置において、さらに、図１に示されるように、モールド樹脂６０の内部にて、一対の金属板２０、３０のそれぞれにおける外面２１、３１とセラミック板４０、５０の内面４２、５２との間には、金属板２０、３０およびセラミック板４０、５０よりも軟らかい介在層１１０、１２０が、介在されている。

この介在層１１０、１２０は、全体がモールド樹脂６０内に位置し、介在層１１０、１２０の表面のうち金属板２０、３０およびセラミック板４０、５０と接する部位以外の部位は、すべてモールド樹脂６０に封止されている。

この介在層１１０、１２０はシート状をなすが、金属板２０、３０とセラミック板４０、５０との間に、塗布や成形シート等の形態で介在させることで設けられる。介在層１１０、１２０の材質としては、金属板２０、３０およびセラミック板４０、５０よりも軟らかいものであれば、特に限定しないが、典型的には樹脂が採用される。

具体的には、介在層１１０、１２０の材料としては、シリコーン系の樹脂材料に、例えば熱伝導性を向上させるためにＢＮ（窒化ボロン）よりなるフィラーを混入したもの等が挙げられる。なお、シリコーン系樹脂の代わりに、たとえば、アクリル系樹脂やエポキシ系樹脂を採用してもよい。

ただし、上述のように、セラミック板４０、５０で電気的絶縁を保証する構造であるため、介在層１１０、１２０に混入されるフィラー材料としては、電気絶縁性、導電性を問わず使用可能である。ここで、導電性のフィラー材料としては、金属片、グラファイト、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）などが挙げられ、絶縁性のフィラー材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＢＮなどが挙げられる。

つまり、介在層１１０、１２０は、電気絶縁性でもよいし、導電性でもよい。また、介在層１１０、１２０としては、金属板２０、３０やセラミック板４０、５０に対し接着性を有するシートでもよいし、接着性を持たないシートでもよい。また、一方の介在層１１０と他方の介在層１２０とで、材質や形状、サイズが同一でもよいし、異なるものであってもよい。

また、本実施形態では、図１に示されるように、それぞれのセラミック板４０、５０の側面４３、５３がモールド樹脂６０により封止されており、一対の金属板２０、３０のそれぞれの側において、介在層１１０、１２０の平面サイズはセラミック板４０、５０の平面サイズよりも一回り小さいものとされている。それにより、介在層１１０、１２０の端部全体がセラミック板４０、５０の端部の内側に位置し、引っ込んでいる。

ここで、本実施形態では、介在層１１０、１２０の端部がセラミック板４０、５０の端部よりもはみ出していてもよいが、上記の引っ込んでいる構成の方が望ましい。このような構成とすることにより、次のような利点が生じる。

介在層１１０、１２０は、セラミック板４０、５０に比べてモールド樹脂６０との密着性が悪いので、介在層１１０、１２０の端部とモールド樹脂６０との界面が剥離起点となって、モールド樹脂６０の剥離が進行し、セラミック板４０、５０の側面４３、５３とモールド樹脂６０との剥離が誘発されやすい。

ここで、本実施形態のように、介在層１１０、１２０の端部全体がセラミック板４０、５０の端部の内側に位置して引っ込んでいれば、はみ出している場合に比べて、上記剥離起点からセラミック板４０、５０の側面４３、５３までの剥離経路を長くできる。そのため、セラミック板４０、５０の側面４３、５３への剥離の進行を遅らせることができ、セラミック板４０、５０の側面４３、５３におけるモールド樹脂６０の剥離を抑制しやすいものにできる。

また、本実施形態では、図１に示されるように、それぞれのセラミック板４０、５０の側面４３、５３がモールド樹脂６０により封止されており、一対の金属板２０、３０のそれぞれの側において、セラミック板４０、５０の平面サイズは金属板２０、３０の平面サイズよりも一回り小さいものとされている。それにより、セラミック板４０、５０の端部全体が金属板２０、３０の端部の内側に位置し、引っ込んでいる。

ここで、本実施形態では、セラミック板４０、５０の端部が金属板２０、３０の端部よりもはみ出していてもよいが、上記の引っ込んでいる構成の方が望ましい。このような構成とすることにより、次のような利点が生じる。

仮に、セラミック板４０、５０の端部が金属板２０、３０の端部よりはみ出した場合、モールド樹脂６０によってセラミック板４０、５０の端部に引っ張り応力が加わり、セラミック板４０、５０の側面４３、５３にてモールド樹脂６０の剥離が生じやすくなる。

それに比べて、本実施形態のように、セラミック板４０、５０の端部全体が金属板２０、３０の端部の内側に位置して引っ込んでいれば、セラミック板４０、５０の端部にはモールド樹脂６０によって圧縮応力が加わるため、セラミック板４０、５０の側面４３、５３にてモールド樹脂６０の剥離が抑制されやすくなる。そのため、本実施形態によれば、セラミック板４０、５０の側面４３、５３におけるモールド樹脂６０の剥離を抑制しやすいものにできる。

たとえば、金属板２０、３０、介在層１１０、１２０、セラミック板４０、５０を、矩形板状をなすものにした場合には、上記平面サイズの大小関係を実現するべく、介在層１１０、１２０が最小の矩形となり、金属板２０、３０が最大の矩形となり、セラミック板４０、５０が中間サイズの矩形となる。

次に、本半導体装置を製造する製造方法について、図２、図３を参照して述べる。なお、図２、図３では、各工程におけるワークを断面的に示してある。

まず、図２（ａ）〜（ｄ）および図３（ａ）に示されるように、半導体素子１０、金属板２０、３０、介在層１１０、１２０、および、セラミック板４０、５０が積層された構造体１を形成する（構造体形成工程）。

この構造体形成工程では、まず、図２（ａ）に示されるように、第２の金属板３０とリード端子９０とを平面的に配置し、第２の金属板３０の内面３２上に、はんだ８０を介して半導体素子１０、スペーサ７０を順次積層し、はんだ付けする。

次に、図２（ｂ）に示されるように、半導体素子１０の一面１１とリード端子９０との間でワイヤボンディングを行い、これらの間をワイヤ１００で結線する。次に、図２（ｃ）に示されるように、スペーサ７０の上に、はんだ８０を介して、第１の金属板２０を搭載し、はんだ付けする。

その後、図２（ｄ）に示されるように、接着性を有する介在層１１０、１２０を、セラミック板４０、５０の内面に接着させた状態で設ける。この介在層１１０、１２０は、印刷またはディスペンスによる塗布や成型シートの貼り付け等により設けられる。

そして、このセラミック板４０、５０を、介在層１１０、１２０を介して、金属板２０、３０の外面２１、３１に貼り付ける。その後は、図３（ａ）に示されるように、加熱して介在層１１０、１２０を硬化させる。こうして、構造体１ができあがる。

次に、図３（ｂ）、（ｃ）に示される樹脂成形工程を行う。この工程では、図３（ｂ）に示されるように、上型２１０と下型２２０とを合致させることによりモールド樹脂６０の外形に対応する空間形状を有するキャビティ２３０を構成する金型２００を用いる。

そして、キャビティ２３０内に構造体１を設置してキャビティ２３０内にモールド樹脂６０を充填することによりモールド樹脂６０を形成する。こうして、本実施形態の半導体装置ができあがる。

ここで、上記構造体形成工程では、構造体１における積層方向の寸法を、キャビティ２３０における当該積層方向の寸法よりも大きいものとしておく。そして、樹脂成形工程では、半導体素子１０の一面１１側からセラミック板４０の外面４１に上型２１０を押し付けるとともに、半導体素子１０の他面１２側からセラミック板５０の外面５１に下型２２０を押し付けて、介在層１１０、１２０を厚さ方向に圧縮する。

それにより、構造体１における積層方向の寸法を、キャビティ２３０における当該積層方向の寸法と同一の大きさとして、構造体１をキャビティ２３０内に設置する。このとき、両放熱面４１、５１に樹脂成形用の金型２００を押し付けた状態とすることで樹脂バリ防止が行われるが、この金型２００からの押し付け力は、軟らかい介在層１１０、１２０によって緩和される。

それゆえ、本実施形態によれば、金型２００の押し付け力による半導体素子１０やはんだ接続部やセラミック板のダメージ、あるいは金型２００自身のダメージを防止することができ、且つ、放熱面４１、５１への樹脂バリの発生を防止することができる。

（第２実施形態）
図４を参照して、本発明の第２実施形態を述べる。上記第１実施形態に示した製造方法では、介在層１１０、１２０として接着性を有するシートを用いた場合を述べたが、本実施形態では、接着性を持たないシートの場合の製造方法を述べる。

この場合、図４に示されるように、成型シートとしての介在層１１０、１２０を用意し、金型２００の下型２２０から、セラミック板５０、介在層１２０、構造体１、介在層１１０、セラミック板４０の順に重ね、その上に上型２１０を重ねて、上下型２１０、２２０を合致させた後、モールド成形を行えばよい。

（第３実施形態）
上記図１に示した半導体装置は、たとえば、図５に示されるように、外部の放熱フィン３００に組み付けることで使用される。この場合、半導体装置の放熱面４１、５１は、放熱ゲル３０１を介して放熱フィン３００に接触するが、放熱面４１、５１は電気絶縁性のセラミック板４０、５０であるから、放熱ゲル３０１は導電性のものでもよい。なお、放熱ゲル３０１は放熱グリス等であってもよい。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、モールド樹脂６０の表面とセラミック板４０、５０の外面４１、５１とが同一平面にあったが、各セラミック板４０、５０の外面４１、５１がモールド樹脂６０より露出していればよく、各セラミック板４０、５０の外面４１、５１は、モールド樹脂６０の表面より突出していてもよいし、引っ込んでいるものであってもよい。

たとえば、各セラミック板４０、５０の外面４１、５１がモールド樹脂６０の表面より突出する場合は、セラミック板４０、５０の端部に位置する側面４３、５３の一部、具体的には当該側面４３、５３における内面寄りの一部がモールド樹脂６０で封止されたものとすればよい。

また、上記第１実施形態では、一対の金属板２０、３０のそれぞれの側において、金属板２０、３０、介在層１１０、１２０、セラミック板４０、５０の各平面サイズの大小関係を規定したが、当該各平面サイズは上記の大小関係に限定されるものではなく、金型２００からの押し付け力を介在層４０、５０によって緩和するものであれば、上記以外の大小関係であってもよいことはもちろんである。

また、介在層１１０、１２０は、金属板２０、３０およびセラミック板４０、５０よりも軟らかいものであって、且つ、モールド樹脂６０の成形温度（たとえば１７５℃程度）よりも低いガラス転移点（Ｔｇ）を有する材料よりなるものであってもよい。そのようなものとしては、たとえばアクリル変性のエポキシ樹脂等が上げられる。これによれば、樹脂成形工程にて、モールド樹脂６０の成形温度で介在層１１０、１２０が軟化するので、金型２００からの押し付け力を、より緩和しやすくなる。

また、一対の金属板２０、３０間に設けられる半導体素子１０は、１個に限らず複数個でもよい。また、半導体素子１０と外部との電気接続が適切に行われる構成ならば、一対の金属板２０、３０間にて上記スペーサは無くてもよい。つまり、半導体素子１０の一面１１に第１の金属板２０の内面２２が直接はんだ付けされたものであってもよい。

また、半導体装置としては、上記図１において、モールド樹脂６０内における半導体素子１０の一面１１側の構成要素、つまり、スペーサ７０、第１の金属板２０、介在層１０、セラミック板４０およびこれらを接合するはんだ８０が省略されたものであってもよい。この場合、半導体素子１０の他面１２側にて第２の金属板３０およびセラミック板５０を介して放熱する片面放熱構造とされる。

また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

１０半導体素子
２０、３０金属板
４０、５０セラミック板
６０モールド樹脂
１１０、１２０介在層

Claims

一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある半導体素子（１０）と、
前記半導体素子の一面側、他面側にそれぞれ、電気的および熱伝導可能に接合され、前記半導体素子を挟む一対の金属板（２０、３０）と、
前記一対の金属板のそれぞれにおける外面（２１、３１）に設けられた電気絶縁性のセラミック板（４０、５０）と、
前記半導体素子、前記一対の金属板および前記セラミック板を包み込むように封止するモールド樹脂（６０）と、を備え、
前記セラミック板の外面（４１、５１）が前記モールド樹脂から露出しており、
それぞれの前記セラミック板の端部に位置する側面（４３、５３）の少なくとも一部が、前記モールド樹脂により封止されており、
前記一対の金属板のそれぞれの側において、前記セラミック板の平面サイズは前記金属板の平面サイズよりも一回り小さく、前記セラミック板の端部全体が前記金属板の端部の内側に位置しており、
前記一対の金属板のそれぞれにおける外面と前記セラミック板の内面（４２、５２）との間には、前記金属板および前記セラミック板よりも軟らかい介在層（１１０、１２０）が、介在されていることを特徴とする半導体装置。
それぞれの前記セラミック板の端部に位置する側面（４３、５３）の少なくとも一部が、前記モールド樹脂により封止されており、
前記一対の金属板のそれぞれの側において、前記介在層の平面サイズは前記セラミック板の平面サイズよりも一回り小さく、前記介在層の端部全体が前記セラミック板の端部の内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
前記介在層は、前記モールド樹脂の成形温度よりも低いガラス転移点を有する材料よりなることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の半導体装置。
一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある半導体素子（１０）と、
前記半導体素子の一面側、他面側にそれぞれ、電気的および熱伝導可能に接合され、前記半導体素子を挟む一対の金属板（２０、３０）と、
前記一対の金属板のそれぞれにおける外面（２１、３１）に設けられた電気絶縁性のセラミック板（４０、５０）と、
前記半導体素子、前記一対の金属板および前記セラミック板を包み込むように封止するモールド樹脂（６０）と、を備え、
前記セラミック板の外面（４１、５１）が前記モールド樹脂から露出しており、
前記一対の金属板のそれぞれにおける外面と前記セラミック板の内面（４２、５２）との間には、前記金属板および前記セラミック板よりも軟らかい介在層（１１０、１２０）が、介在されており、
前記介在層は、前記モールド樹脂の成形温度よりも低いガラス転移点を有する材料よりなることを特徴とする半導体装置。
一面（１１）と他面（１２）とが表裏の関係にある半導体素子（１０）と、
前記半導体素子の他面側のみに電気的および熱伝導可能に接合された金属板（３０）と、
前記金属板における外面（３１）に設けられた電気絶縁性のセラミック板（５０）と、
前記半導体素子、前記金属板および前記セラミック板を包み込むように封止するモールド樹脂（６０）と、を備え、
前記セラミック板の外面（５１）が前記モールド樹脂から露出しており、
前記金属板における外面と前記セラミック板の内面（５２）との間には、前記金属板および前記セラミック板よりも軟らかい介在層（１２０）が、介在されており、
前記介在層は、前記モールド樹脂の成形温度よりも低いガラス転移点を有する材料よりなることを特徴とする半導体装置。