(57)【要約】  発熱部材又は放熱部材１０を内部に格納する筐体２０と、筐体２０の内部に充填された樹脂３０と、を備え、断面視において、筐体２０は、発熱部材又は放熱部材２０に対向する位置に、第一の凹部２２を備える封止構造体Ａ１の提供。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、
前記筐体の内部に充填された樹脂と、を備え、
断面視において、前記筐体は、前記発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、第一の凹部を備えることを特徴とする封止構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の封止構造体であって、
前記筐体の前記第一の凹部には、前記発熱部材又は放熱部材に突き当たっている第一の突起部が設けられていることを特徴とする封止構造体。
【請求項３】
請求項１に記載の封止構造体であって、
前記筐体の前記第一の凹部の内側には、前記発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、導熱部材が設けられていることを特徴とする封止構造体。
【請求項４】
請求項１に記載の封止構造体であって、
前記筐体の内側には、前記第一の凹部とは異なる部位に、内側に突出した第二の突起部を備えることを特徴とする封止構造体。
【請求項５】
請求項１に記載の封止構造体であって、
前記筐体は、前記第一の凹部を支持する側壁を備え、前記側壁には第二の凹部が形成されていることを特徴とする封止構造体。
【請求項６】
請求項１に記載の封止構造体であって、
前記樹脂は、硬化時に収縮する熱硬化型樹脂であることを特徴とする封止構造体。
【請求項７】
請求項１に記載の封止構造体であって、
前記樹脂は、前記筐体の前記第一の凹部の凹み方向に収縮硬化したこと示す痕跡を有することを特徴とする封止構造体。
【請求項８】
発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、前記筐体の内部を封入する樹脂と、を備える封止構造体の製造方法であって、
前記筐体の内部に、硬化時に収縮する樹脂を充填する工程と、
前記発熱部材又は放熱部材と筐体との間隙近傍領域に充填された樹脂よりも、前記筐体内部の周縁領域に充填された樹脂を先行して、徐々に硬化させる工程と、
前記樹脂の硬化時の収縮により前記間隙を狭める工程と、
を有することを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記発熱部材又は放熱部材と対向する位置に第一の凹部を備える前記筐体を用いることを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記発熱部材又は放熱部材の方向に突出した突起部を備える前記筐体を用い、
前記樹脂の硬化時の収縮により前記間隙を狭める工程では、
前記突起部を、前記発熱部材又は放熱部材に突き当てる
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記第一の凹部の内側には、前記発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、導熱部材が設けられている前記筐体を用いる
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記第一の凹部とは異なる部位に、内側に突出した第二の突起部を備える前記筐体を用いる
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記筐体の側壁に設けられ、凹むことで、前記間隙が狭まる方向に作用する第二の凹部を備える前記筐体を用い、
前記樹脂の硬化時の収縮により前記間隙を狭める工程では、
前記樹脂の硬化時の収縮により、前記第二の凹部が凹むことで、前記間隙を狭める
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の段落０００２には、「面実装型の半導体装置を配線基板（以下、単に基板という）に搭載する際には」「配線パターンが形成された基板ＫＲにフリップチップ接続方式によって接続されることで半導体チップＨＣが搭載される」と記載されている。【０００３】
さらに、同文献の段落０００５，０００６には、「配線基板に半導体チップがフリップチップ実装された半導体装置」について「半導体装置のフィレット部が形成される前に、アンダーフィルを充填されること」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体素子を基板上に実装した半導体装置は、種々の電子機器に用いられており、近年の電子機器の高機能化、小型化、高速化に伴い、半導体装置についても高度な設計が必要とされている。【０００６】
さらに、カーエレクトロニクス分野等を例に挙げれば、半導体装置を用いたエレクトロニクスコントロールユニット（ＥＣＵ）等が、高温かつ振動が大きいエンジンルーム内に搭載されている。【０００７】
このように、過酷な高温環境下で使用される半導体装置もあり、かかる半導体装置には高い耐熱性も必要とされている。【０００８】
そして、その対策として、半導体素子や基板等を金属製の筐体内に配置し、それらを樹脂で封止した封止構造体等を用いることで、筐体経由で外部へ放熱することが試みられている。【０００９】
しかしながら、上述した封止構造体の放熱効率については未だ改善の余地がある。【００１０】
例えば、筐体に半導体素子等の発熱部材を格納するだけでは放熱効率が不十分であり、放熱シートや放熱パッドといった部材を別途筐体の内部に設けたり、筐体内部の空間領域を大きく確保したりしなければならないのが現状である。【００１１】
このように部材の点数が多くなることで、半導体装置の設計自由度や小型化について制限を受ける。【００１２】
あるいは、半導体装置の製造工程の煩雑化や高コスト化の原因となる。かかる熱設計に関する問題は、カーエレクトロニクス分野等のように、高熱かつ振動が大きいといった過酷な環境下で用いられる半導体装置に関わる封止構造体において顕著となる。【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、放熱効率に優れた封止構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。【００１５】
上記課題を解決すべく、本発明に係る封止構造体は、発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、前記筐体の内部に充填された樹脂と、を備え、断面視において、前記筐体は、前記発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、第一の凹部を備える。【００１６】
また、本発明に係る封止構造体の製造方法の一例としては、発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、前記筐体の内部を封入する樹脂と、を備える封止構造体の製造方法であって、前記筐体の内部に、硬化時に収縮する樹脂を充填する工程と、前記発熱部材又は放熱部材と筐体との間隙近傍領域に充填された樹脂よりも、前記筐体内部の周縁領域に充填された樹脂を先行して、徐々に硬化させる工程と、前記樹脂の硬化時の収縮により前記間隙を狭める工程と、を有する方法を用いることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、放熱効率に優れた封止構造体を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る封止構造体の第一の態様を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る封止構造体の第一の態様における半導体素子１０と筐体２０の位置関係を説明するための概略斜視図である。
【図３】本実施形態に係る封止構造体の第二の態様を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る封止構造体の第三の態様を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る封止構造体の第三の態様における導熱部材２６の近傍領域を説明するための部分断面図である。
【図６】本実施形態に係る封止構造体の第四の態様における半導体素子１０と筐体２０の位置関係を説明するための概略斜視図である。
【図７】本実施形態に係る封止構造体の第五の態様を示す断面図である。
【図８】本実施形態に係る製造方法の一例におけるにおける樹脂充填前の状態を説明するための断面図である。
【図９】本実施形態に係る製造方法の一例におけるにおける樹脂充填後の状態を説明するための断面図である。
【図１０】参考例１に係る封止構造体Ｂの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。そして、本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
【００２１】
なお、図面中、同一要素には原則として同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２２】
さらに、本明細書において、「略」を付した用語は、当業者の技術常識の範囲内でその「略」を除いた用語の意味を示すものであり、「略」を除いた意味自体をも含むものとする。
【００２３】
＜封止構造体＞
本実施形態に係る封止構造体は、発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、筐体の内部に充填された樹脂と、を備え、断面視において、筐体は、発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、第一の凹部を備える封止構造体である。
【００２４】
第一の凹部を備えることで、発熱部材又は放熱部材の上面と筐体の内側表面とをより接近させることができる。これにより放熱効率を高めることができる。
【００２５】
従来、筐体の熱設計については、溶融樹脂を筐体に充填する際の溶融樹脂の挙動までは詳細には検討されていなかった。
【００２６】
本発明者らは、かかる溶融樹脂の挙動にも着目し、溶融樹脂の挙動を制御できる筐体構造とすれば放熱効率を向上できるのではないかと考えた。
【００２７】
そして、樹脂の硬化収縮力を利用できる筐体設計にすればよいという知見を得、この知見に基づき鋭意検討した結果、本実施形態に係る封止構造体に想到するに至った（ただし、本実施形態の作用はこれらに限定されない。）。
【００２８】
本実施形態において、発熱部材とは自己発熱する部材のことをいい、例えば、電気が流されることによりオン抵抗に応じた熱を発生する素子類等が挙げられる。
【００２９】
発熱部材の具体例としては、特に限定されず、半導体素子（トランジスタ、ペルチェ素子、シリコン素子、パワー半導体素子等）、コンデンサ、抵抗体、熱電素子、モータ、各種熱源等が挙げられる。
【００３０】
本実施形態において、放熱部材とは、他の部材から発生する熱が自己に伝達され、それを外部に放熱する部材のことをいう。
【００３１】
放熱部材の具体例としては、特に限定されず、半導体素子等の自己発熱体から発生する熱を放熱するヒートシンク、モールドされた半導体素子等が挙げられる。
【００３２】
例えば、パワーデバイス等の場合、発生した熱の多くがヒートシンク等の放熱部材を介して伝達されることになるので、そのような場合にはヒートシンクから多くの熱が放熱されることになる。
【００３３】
熱を外部に放出するという点で発熱部材と放熱部材は共通するといえる。よって、以下、特に断りがない限り、発熱部材（放熱部材）と併記する場合には、発熱部材又は放熱部材、あるいはその両方を意味するものである。
【００３４】
本実施形態に係る封止構造体の各態様について図面を用いつつ説明する。
【００３５】
図１は、本実施形態に係る封止構造体の第一の態様を示す断面図である。
図２は、同態様における半導体素子１０と筐体２０の位置関係を説明するための概略斜視図である。
【００３６】
封止構造体Ａ１では、基板１上に配置された半導体素子１０が、筐体２０の内部に格納されている。封止構造体Ａ１は、半導体素子１０を内部に格納する筐体２０と、筐体２０の内部に充填された樹脂３０とを備えている。
【００３７】
製造方法については後述するが、この樹脂３０は、溶融した樹脂３０を筐体２０の内部に充填し、硬化させることによって半導体素子１０を封止するものである。
【００３８】
なお、半導体素子１０が実装されていることからも明らかなように、封止構造体Ａ１は、上述した発熱部材と放熱部材のうち、発熱部材を使用した場合の例示にあたる。
【００３９】
そして、以下に述べる本実施形態の各態様は、発熱部材として半導体素子１０を使用した場合を例示するものである。よって、特に断りがない限り、半導体素子以外の発熱部材や、放熱部材を使用する各種封止構造体についても、本実施形態の構成を採用できる。
【００４０】
図２のＸ−Ｘ’方向の断面視において、筐体２０は、半導体素子１０に対向する位置に、第一の凹部２２を有している。
【００４１】
より具体的には、筐体２０は、基板１に対して立設する側壁と、この側壁により形成された開口を連結する天面とを有する上部と、を備え、天面の長手方向に沿った断面視において、発熱部の略上方に位置する天面の内側表面が、筐体２０の外側からみて（図１の上側から下側にみて）、凹状になっている。
【００４２】
これは、換言すれば、発熱部の略上方に位置する天面の内側表面が、筐体２０の外側からみて（図１の下側から上側にみて）、半導体素子１０側に向かって凸状になっているといえる。
【００４３】
すなわち、基板１の表面を基準とする高さが、半導体素子１０に対応する部分である第一の凹部２２と、筐体２０の側面部から第一の凹部２２に接続される部分である梁部分と、の高さが異なるということである。
【００４４】
また、梁部分の高さは、筐体２０の側面部から第一の凹部２２へ向かって徐々に低くなっている。なお、第一の凹部２２と梁部分の接続部は略同一の高さであってもよい。
【００４５】
例えば、板状の金属部材を折り曲げて第一の凹部２２と梁部分を成形する場合は、接続部は同じ高さとなる。
【００４６】
第一の凹部２２の底面部は、半導体素子１０の上面と略平行となることが好ましい。この場合には、第一の凹部２２の底面部と半導体素子１０の上面との距離をより近づけることができ、放熱特性を向上させることができるからである。
【００４７】
この場合は、第一の凹部２２と梁部分とは異なる角度となる。
【００４８】
溶融した樹脂３０の充填時には、半導体素子１０と第一の凹部２２との間に樹脂３０の流入を阻害しない程度（例えば、３００μｍ〜４００μｍ程度）の間隙が存在している。この間隙が存在することで、ボイドを巻き込まずに樹脂３０を充填させることができる。
【００４９】
第一の凹部２２の形状については、特に限定されず、図２におけるＸ−Ｘ’方向の断面視において、円弧状、矩形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状等の種々の形状とすることができる。
【００５０】
なお、その凹状表面の湾曲部の曲率半径Ｒ（図１参照）は小さいほうが好ましい。具体的には、曲率半径は、好ましくは２０ｍｍ以下であり、より好ましくは１５ｍｍ以下であり、更に好ましくは１０ｍｍ以下である。
【００５１】
筐体２０の内部に充填された溶融樹脂は、筐体２０の内部の外側から内側に向けて（筐体の周縁から半導体素子１０が配置されている箇所に向けて）充填されたものである（図１の矢印Ｆ１参照）。
【００５２】
第一の凹部２２の曲率半径が小さければ、第一の凹部２２の凹形状をより小さくすることができる。上述の観点から、第一の凹部２２の形状としては、Ｖ字形状又はＵ字形状であることが好ましい。
【００５３】
例えば、Ｖ字形状の場合、かかる形状は、第一の凹部２２の凹形状の両端を直線で繋いだ構造であるといえ、曲率半径Ｒが小さいものといえるので、凹部の好適例として「凹形状」に概念上包含される。
【００５４】
そして、筐体２０の表面に対する樹脂３０の密着力や密着距離の適正化については、筐体２０の構造寸法や形状を制御することによって一層高い精度で調整できる。
【００５５】
筐体２０の材質は、特に限定されないが、アルミダイキャスト、ステンレス、スチール等の金属製の板材により構成することができる。第一の凹部２２は、筐体２０と一体となっていてもよいし、部材として独立した部材であってもよい。
【００５６】
また、図示はしないが、筐体２０に対して、第一の凹部２２の凹形状に賦形することについては、溝（切込み線）を設けて凹形状に折れ曲がるように方向付けがなされたものであってもよい。
【００５７】
これにより、筐体２０の製造プロセスについては工程の簡略化や、製造コストの低減が可能となる。
【００５８】
樹脂３０は、溶融状態の樹脂を筐体２０の内部に充填し、その後硬化させることで、半導体素子１０を封止するものである。
【００５９】
樹脂３０としては、溶融と硬化が可能なものであればよく、その種類は特に限定されないが、硬化時に収縮する熱硬化型樹脂であることが好ましい。
【００６０】
かかる熱硬化型樹脂の具体例としては、特に限定されないが、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。
【００６１】
これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、例えば、２液系の硬化剤等であってもよい。
【００６２】
熱硬化型樹脂を樹脂３０として用いる場合、まず溶融状態の熱硬化型樹脂を筐体２０の内部に充填し、これを熱硬化させることで封止を完了させる。熱硬化型樹脂は、溶融状態から硬化する過程において、化学反応により架橋密度や体積収縮等の変化を伴う。
【００６３】
その結果、硬化後には筐体２０の内部における内部残留応力や残留歪が生じる。このような収縮に起因する力を硬化収縮力という。
【００６４】
硬化収縮力は、樹脂成形技術においては変形やそり等の原因であるという理由等から、従来は好ましくないものと考えられていた。この点、発明者らは発想を大きく転換し、この硬化収縮力を制御できる筐体構造を見出した。
【００６５】
これを用いることで、樹脂３０の充填を簡便かつ精密に制御することができ、ひいては封止構造体１Ａの熱設計の向上に寄与させることができる。
【００６６】
本実施形態では、樹脂３０の硬化を阻害しない範囲であれば、必要に応じて、熱可塑性樹脂、熱硬化促進剤、架橋剤、フラックス剤、その他の無機充填剤等を樹脂３０に更に配合してもよい。
【００６７】
熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ブチルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、６−ナイロンや６，６−ナイロン等のポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、ＰＥＴやＰＢＴ等の飽和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【００６８】
これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００６９】
熱硬化促進剤としては、特に限定されず、使用する樹脂の種類に応じて公知の熱硬化促進剤を適宜選択することができる。
【００７０】
熱硬化促進触媒としては、特に限定されず、例えば、アミン系硬化促進剤、リン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、ホウ素系硬化促進剤、リン−ホウ素系硬化促進剤等が挙げられる。
【００７１】
これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００７２】
架橋剤としては、特に限定されず、使用する樹脂の種類に応じて公知の架橋剤を適宜選択することができる。
【００７３】
架橋剤としては、特に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、多価アルコールとジイソシアネートの付加物等のポリイソシアネート化合物等が挙げられる。
【００７４】
フラックス剤としては、特に限定されず、公知のフラックス剤を適宜選択することができる。
【００７５】
フラックス剤としては、特に限定されず、例えば、ジフェノール酸、アジピン酸、アセチルサリチル酸、安息香酸、ベンジル酸、アゼライン酸、ベンジル安息香酸、マロン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、サリチル酸、ｏ−メトキシ安息香酸、ｍ−ヒドロキシ安息香酸、コハク酸、２，６−ジメトキシメチルパラクレゾール、安息香酸ヒドラジド、カルボヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド、クエン酸トリヒドラジド、チオカルボヒドラジド、ベンゾフェノンヒドラゾン、４，４’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド等が挙げられる。
【００７６】
その他の無機充填剤としては、特に限定されず、所望する物性に応じて公知の無機充填剤を適宜選択することができる。
【００７７】
無機充填剤としては、タルク、クレー、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ等の酸化物；炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト等の炭酸塩；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物；硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩又は亜硫酸塩；窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等が挙げられる。
【００７８】
例えば、溶融シリカや結晶シリカ等を用いることで、耐熱性、耐湿性、強度が向上する。
【００７９】
本実施形態において、筐体２０の第一の凹部２２の凹み方向に収縮硬化された封止構造体とすることができる。
【００８０】
モールド樹脂は硬化の際に、流動方向に線が残る。つまり、本実施形態を実施することで、溶融した樹脂が硬化の際に梁部分に沿った線が残る。この線は、梁部分に沿うように生じるため、筐体２０の上面からの圧縮応力に強くなる。
【００８１】
このように、封止構造体内に充填された硬化樹脂を切断し、その断面の外観を観察することにより判断することができる。
【００８２】
このように、硬化収縮力の存在が確認できる程度に、十分な硬化収縮力が作用した封止構造体Ａ１であれば、封止構造体Ａ１の熱設計上優れた放熱効率を付与できる。
【００８３】
また、基板１周辺よりも筐体２０と第一の凹部２２とを接続する梁部分周辺の方が圧縮応力が高い。これは、樹脂の硬化の際に梁部分が基板１側に引っ張られるためである。
【００８４】
これにより、半導体素子１０と第一の凹部２２の密着性が高くなる。ひいては、密着性が高くなることで放熱特性が向上する。
【００８５】
このような線は、硬化後の樹脂表面についての外観評価に基づくものであってもよいし、硬化収縮率による定量的な評価に基づくものであってもよい。
【００８６】
上述した硬化収縮率は、例えば、硬化収縮率（％）＝（硬化物比重−硬化前比重）／硬化物比重×１００といった指標に基づき定量的に評価することができる。硬化収縮率が０％でない場合は、硬化収縮力によるものであると評価することができる。
【００８７】
図３は、本実施形態に係る封止構造体の第二の態様を示す断面図である。封止構造体Ａ２は、上述した封止構造体Ａ１において、筐体２０の第一の凹部２２に、半導体素子１０に突き当たっている第一の突起部２４を設けたものである。
【００８８】
突き当たっている場合には、第一の凹部２２と半導体素子１０の位置関係を確保しやすくなるため有利である。なお、突き当たっていなくとも実施可能である。この場合は、溶融樹脂の流路を調整が可能となる。
【００８９】
より具体的には、上述した筐体２０の天面の長手方向に沿った断面視において、筐体２０が、その天面の内側表面上において、半導体素子１０と対向する位置に設けられた第一の突起部２４を有するものである。
【００９０】
つまり、第一の突起部２４は、半導体素子１０の上面と第一の凹部２２との間に配置される。
【００９１】
第一の突起部２４を設けることにより、半導体素子１０の放熱面１２と第一の凹部２２との間隙をより確実に確保することができる。その結果、半導体素子１０（あるいは、半導体素子１０内の絶縁部分１４）の絶縁性をより確実に維持できる。
【００９２】
また、第一の突起部２４の数やその位置は、特に限定されず、例えば、半導体素子１０が矩形の場合は４つ角にそれぞれ設けることができる。
【００９３】
突起部２４の形状や大きさは、特に限定されず、例えば、直方体形状、円柱形状、円錐台形状、さらには剣山形状や梨地形状やエンボス等であってもよい。
【００９４】
また、第一の突起部２４は、第一の凹部２２に接続して実施することが可能である。また、押し出しやプレス等によって成形することが可能である。
【００９５】
図４は、本実施形態に係る封止構造体の第三の態様を示す断面図である。
図５は、同態様における導熱部材２６の近傍領域を説明するための部分断面図である。
【００９６】
封止構造体Ａ３は、上述した封止構造体Ａ２において、筐体２０の第一の凹部２２の内側に、半導体素子１０と対向する位置に導熱部材２６を設けたものである。より具体的には、第一の凹部２２と第一の突起部２４の間に導熱部材２６を設けたものである。
【００９７】
導熱部材２６は、樹脂３０と同等以上の熱伝導率の部材を用いる。これにより、半導体素子１０の熱を第一の凹部２２へ効率よく伝達することができる。
【００９８】
つまり、半導体素子１０、半導体素子１０と導熱部材２６との間に配置される樹脂３０、第一の凹部２２へ熱が伝達されるということである。
【００９９】
また、第１の変形例として、導熱部材２６の熱伝導率が、第一の凹部２２と、半導体素子１０と導熱部材２６との間に配置される樹脂３０と、の２つの部材よりも高い場合には、半導体素子１０から半導体素子１０と導熱部材２６との間に配置される樹脂３０を介して導熱部材２６へ熱が伝達されるため有効である。
【０１００】
さらに、第２の変形例として、熱伝導率が、第一の凹部２２、導熱部材２６、半導体素子１０と導熱部材２６との間に配置される樹脂３０、の順である場合には、半導体素子１０から順に熱伝導率が高くなるため、さらに効率よく熱が伝達されるため有効である。
【０１０１】
すなわち、封止構造体Ａ３は、筐体２０の天面の長手方向に沿った断面視において、筐体２０は、その天面の内側表面上において、半導体素子１０と対向する位置に設けられた第一の凹部２２と、第一の凹部２２の表面上に設けられた導熱部材２６と、導熱部材２６の表面上に設けられた第一の突起部２４と、を有している。
【０１０２】
第一の突起部２４の部材を絶縁部材とした場合には、半導体素子１０の放熱面１２が金属部材であっても、第一の凹部２２又は導熱部材２６を金属部材にすることができる。
【０１０３】
第一の突起部２４の部材が絶縁部材であるため、樹脂３０と第一の突起部２４とにより、金属部材同士の接触を回避させることができる。
【０１０４】
これにより、半導体素子１０の金属部分がグランドを取るものであっても実施できる。また、半導体素子１０の近くに配置される第一の凹部２２又は第一の突起部２４に、熱伝導が高い金属部材を採用できる。
【０１０５】
第一の凹部２２に加えて、導熱部材２６及び第一の突起部２４という２段階の突起形状を設けることで、第一の凹部２２や導熱部材２６と、半導体素子の絶縁部分１４との面接触を一層確実に防止できる。
【０１０６】
これによって、絶縁性を一層確実に維持することができる。その結果、半導体素子の電気的特性の面での品質を一層向上させることができる。
【０１０７】
さらに、筐体２０の表面と半導体素子１０の放熱面１２との間隙について、局所的な微小なばらつきがあったとしても、筐体２０と半導体素子１０の面接触を確実に防止できるという利点も有する。
【０１０８】
その結果、筐体２０と半導体素子１０が面接触しない程度で、筐体２０を半導体素子１０の放熱面１２に十分に接近させることが可能となる。そして、筐体２０の天面の構造設計を大きく変更せずとも、半導体素子１０との距離をより高い精度で維持することができる。
【０１０９】
導熱部材２６の形状や大きさは特に限定されず、封止構造体Ａ３の構造設計等を考慮して、適宜好適な形状や大きさを採用することができる。
【０１１０】
導熱部材２６の形状の具体例としては、例えば、平板形状、シート形状、パッド形状、円柱形状、さらには、微小な導熱部材２６を第一の凹部２２と放熱面１２との間に配置させたものであってもよい。
【０１１１】
なお、図４及び図５では、一例として導熱部材２６と第一の突起部２４を備える態様を例示しているが、本実施形態では、必ずしもこれら両方を備える必要はない。所望する構造設計によっては、導熱部材２６と第一の突起部２４のいずれかを備える構成としてもよい。
【０１１２】
図６は、本実施形態に係る封止構造体の第四の態様における半導体素子１０と筐体２０の位置関係を説明するための概略斜視図である。
【０１１３】
封止構造体Ａ４は、上述した封止構造体Ａ１において、第一の凹部２２を支持する側壁を備え、この側壁には第二の凹部２９が形成されたものである。
【０１１４】
より具体的には、第一の凹部２２を支持する側壁において、第一の凹部２２が設けられた天面と連結された箇所の近傍に、第二の凹部２９が２つ形成されたものである。
【０１１５】
すなわち、封止構造体Ａ４は、複数の凹形状（天面の凹部として第一の凹部２２、側壁の凹部として第二の凹部２９）を有する筐体２０の例である。
【０１１６】
また、基板１周辺より第二の凹部２９周辺の方が圧縮応力が高い。他の部分より第二の凹部２９が設けられた周辺部分の方が圧縮応力が高いということである。これは、樹脂の硬化の際に筐体２０の側壁である第二の凹部２９側に引っ張られるためである。
【０１１７】
これにより、半導体素子１０と第一の凹部２２の密着性が高くなる。ひいては、密着性が高くなることで放熱特性が向上する。
【０１１８】
後述の製造方法の説明において言及するように、複数の凹形状を設けることによって、溶融樹脂の挙動をより高い精度で制御することができる。
【０１１９】
図７は、本実施形態に係る封止構造体の第五の態様を示す断面図である。
封止構造体Ａ５は、上述した封止構造体Ａ１において、第一の凹部２２とは異なる部位に、内側に突出した第二の突起部２８を設けたものである。
【０１２０】
より具体的には、上述した筐体２０の天面の長手方向に沿った断面視において、筐体２０が、その天面の内側表面上において、半導体素子１０と対向しない位置に設けられた、第二の突起部２８を有するものである。
【０１２１】
溶融した樹脂３０を筐体２０の内部に充填し、硬化させる際には、樹脂３０の硬化収縮力が発生する。この硬化収集力については、筐体２０の一部の箇所では大きくなり、別の箇所では小さくなるといった局所的なばらつきが発生することがある。
【０１２２】
このような場合であっても、充填時の溶融樹脂の流れに対して第二の突起部２８が抵抗となって作用し、制御することができる。
【０１２３】
その結果、硬化した樹脂３０が筐体２０から剥がれてしまう現象を、より効果的に防止することができ、樹脂３０の充填をより一層安定化させることができる。さらには、製造不良の発生を低減でき、歩留まりの向上にも寄与する。
【０１２４】
このように、第二の突起部２８は、筐体の内側表面の周縁（半導体素子１０から遠い領域）に設けることで、半導体素子１０に到達する前の溶融樹脂の動きを制御するアンカーとして機能させることができる。
【０１２５】
第二の突起部２８の形状は、特に限定されず、筐体２０の内側方向にその表面が突出していればよい。具体的には、直方体形状、円柱形状、円錐台形状、さらには梨地形状やエンボス等であってもよい。
【０１２６】
また、第二の突起部２８は、第一の凹部２２と筐体２０の側面上部と接続される梁部分に接続して実施することが可能である。また、押し出しやプレス等によって成形することが可能である。
【０１２７】
＜製造方法＞
本実施形態における、上述した封止構造体の好適な製造方法を説明する。なお、封止構造体の構造等について上述した内容と重複する内容については、以下では説明を省略する。
【０１２８】
本実施形態に係る製造方法としては、発熱部材（放熱部材）を内部に格納する筐体と、筐体の内部を封入する樹脂と、を備える封止構造体の製造方法であって；
筐体の内部に、硬化時に収縮する樹脂を充填する工程と、
発熱部材又は放熱部材と筐体との間隙近傍領域に充填された樹脂よりも、筐体内部の周縁領域に充填された樹脂を先行して、徐々に硬化させる工程と、
樹脂の硬化時の収縮により間隙を狭める工程と、
を有することが好ましい。
【０１２９】
封止構造体の製造方法は、この製造方法に限定されるものではないが、この製造方法によれば、溶融樹脂を充填する前の筐体について、上述した第一の凹部の形状（凹形状）を有していない筐体であっても、溶融樹脂の硬化収縮力を利用することにより、筐体の天面の内側表面を凹形状に賦形することができる。
【０１３０】
もちろん、予め第一の凹部２２を有する筐体を用意して、それを用いてもよい。
【０１３１】
一例として、上述した第三実施形態（図４、図５）に係る封止構造体Ａ３の製造方法を説明する。
【０１３２】
図８は、同製造方法における樹脂充填前の状態を説明するための断面図である。
図９は、同製造方法における樹脂充填後の状態を説明するための断面図である。
【０１３３】
まず、図８に示すように、半導体素子１０が内部に仮配置された筐体２０を、上部金型５０ａと下部金型５０ｂ（以下、これらを金型５０と総称することがある。）の中に配置する。金型５０は、ヒータ（不図示）を備えている。
【０１３４】
金型５０の周縁には、溶融樹脂を導入するためのゲート５２が２つ設けられている。筐体２０を金型５０の内部に配置した時点では、第一の突起部２４は半導体素子１０の表面に当接しておらず、一定の間隙Ｄが生じている。
【０１３５】
次に、筐体２０の内部に、硬化時に収縮する樹脂３０を充填する。図９に示すように、溶融した樹脂３０を、ゲート５２より導入する。導入された溶融樹脂３０は、筐体２０の内部に流入し、筐体２０の内部空間が溶融樹脂３０によって充填される。
【０１３６】
ゲート５２から溶融した樹脂３０（例えば、不飽和ポリエステル等の熱硬化型樹脂）が金型５０内部に導入されると、金型５０内部の空気が抜けて樹脂３０によって金型５０の空間が充填される。
【０１３７】
そして、半導体素子１０と筐体２０との間隙の位置から離れた位置から近づく方向に、樹脂を徐々に硬化させる。図９を例にすると、ヒータにより筐体２０の内部領域が加熱され、その熱は外側から内側（矢印Ｆ３参照）に伝達される。
【０１３８】
そうすると、その熱源に近い部位から徐々に溶融樹脂３０が熱硬化し、筐体２０内において硬化樹脂層３２と未硬化樹脂層３４とが形成される。
【０１３９】
図９において、図面の下側から上側にかけて金型５０の加熱が行われており（矢印Ｆ３参照；加熱による熱の伝導方向）、樹脂３０は図面の下側から上側（筐体２０の天面側）に向けて徐々に硬化する。
【０１４０】
樹脂３０は、熱硬化によりに体積が収縮するため、未硬化樹脂層３４は、熱源方向（すなわち硬化樹脂層３２側）へと引かれる力（矢印Ｆ２参照；硬化収縮による密着力）を受ける。
【０１４１】
その結果、間隙を満たしていた溶融樹脂は外周方向へ流動し、漏れ出すように流れる（矢印Ｆ４参照；溶融樹脂の流動方向）。
【０１４２】
金型５０はヒータを備えているため、硬化収縮の時間差により先行して収縮する樹脂３０の動きを、筐体２０の必要な部位に伝えることができる。
【０１４３】
そして、筐体２０の半導体素子１０への密着力を発生させることで、余分な樹脂３０を半導体素子１０と筐体２０との間隙から未硬化のうちに排出できる。
【０１４４】
溶融した樹脂３０が筐体内部の外側から内側に向けて順次熱硬化されることで、硬化収縮力も外側から内側に向けて順次働く。そのため、筐体２０の内側領域に位置する第一の凹部２２付近においては、外側から内側に向けて収縮力が働く（矢印Ｆ２参照）。
【０１４５】
その結果、筐体２０の第一の凹部２２の凹状形状はより一層湾曲される。
【０１４６】
すなわち、第一の凹部２２に対して、硬化収縮による密着力が図面の上方から下方（半導体素子１０側）に向けて働く。これによって、第一の凹部２２は下方に引っぱられ、曲率半径Ｒは小さくなり、凹状の湾曲の程度が一層顕著になる。
【０１４７】
半導体素子１０の放熱面１２と、導熱部材２６との距離が短くなるように筐体２０の天面が撓むことで、筐体２０の天面が平行である場合（天面が凹状でない場合）に比べて、放熱性が一層向上する。
【０１４８】
なお、熱硬化が進むにつれて、上述した硬化収縮による密着力（矢印Ｆ２参照）が徐々に大きくなるため、半導体素子１０と筐体２０の天面との距離が短くなっていく。
【０１４９】
そのため、樹脂３０が硬化を終える頃には、第一の突起部２４が半導体素子１０の放熱面１２と当接するようになり、両者の距離は略ゼロになる。また、樹脂３０については、ボイドの発生を抑制し、放熱を阻害しない程度に薄肉に硬化させることができる。
【０１５０】
上述した製造方法によれば、筐体２０の天面は溶融樹脂の硬化収縮力によって撓ませることができるため、筐体２０の天面が凹状でない（断面視直線状である）筐体を使用していても、溶融樹脂の熱硬化時に凹状に賦形することができるのである。
【０１５１】
あるいは、上述した溶融樹脂を充填する工程において、半導体素子１０（発熱部材（放熱部材））と対向する位置に第一の凹部２２を備える筐体２０を用いてもよい。
【０１５２】
このように、本実施形態に係る製造方法においては、予め第一の凹部２２を備えた筐体２０を用いることもできる。この場合、溶融樹脂の硬化収縮力の作用により、第一の凹部２２の凹形状を一層湾曲させることができる。すなわち、曲率半径Ｒをより小さくできる。
【０１５３】
また、上述した溶融樹脂を充填する工程では、上述の図３、図４及び図５に示すように、半導体素子１０（発熱部材（放熱部材））の方向に突出した第一の突起部２４を備える筐体を用い、樹脂の硬化時の収縮により間隙を狭める工程では、この第一の突起部２４を、半導体素子１０（発熱部材（放熱部材））の表面に突き当てて、第一の凹部２２と半導体素子１０の面密着を防止できる。
【０１５４】
さらに、上述した溶融樹脂を充填する工程では、上述の図４及び図５に示すように、第一の凹部２２の内側には、半導体素子１０（発熱部材（放熱部材））に対向する位置に、導熱部材２６が設けられている筐体２０を用いることができる。
【０１５５】
さらに、上述した溶融樹脂を充填する工程では、上述の図７に示すように、樹脂の密着性を高めるための第二の突起部２８を内側に備える筐体２０を用いることができる。
【０１５６】
さらに、上述した溶融樹脂を充填する工程では、上述の図６に示すように、筐体２０の側壁に設けられ、凹むことで、間隙が狭まる方向に作用する第二の凹部２９を備える筐体２０を用いることができる。
【０１５７】
そして、樹脂の硬化時の収縮により間隙を狭める工程では、樹脂の硬化収縮力により、第二の凹部２９が凹むことで、間隙を狭めることができる。
【０１５８】
このように、筐体２０の側壁にも凹形状（第二の凹部２９）を設けておくことで、天面が架けられた第二の凹部２９どうしを結ぶ幅（例えば、図２のＷ参照）が、他の箇所の幅よりも短くなる。
【０１５９】
そして、凹形状であるために、より多くの力がここにかかりやすくなる。そのため、溶融樹脂の硬化時には、第二の凹部２９により多くの硬化収縮力がかかり、第二の凹部２９はより一層湾曲される。
【０１６０】
本実施形態に係る製造方法は、簡便な方法であり、放熱用部材を別途設ける必要もない。そのため、部材の点数を抑えることができ、製造工程が煩雑にならない。さらには、半導体素子１０や筐体２０については既存の製造設備を用いることができる。
【０１６１】
よって、本実施形態に係る製造方法においては、一度の鋳込み・板材打ち抜きでの筐体製造が可能であり、製造コストを低減でき、歩留まりも良い。
【０１６２】
上述した本実施形態に係る封止構造体及びその製造方法は、種々の半導体装置（例えば、トランジスタ、ペルチェ素子、シリコン素子、パワー半導体素子、モールドされた種々の半導体素子等）、コンデンサ、抵抗体、熱電素子、モータ、各種熱源、ヒートシンク等に関する熱設計技術に用いることができる。
【０１６３】
特に、カーエレクトロニクス分野等のように、高温環境下で用いられる技術に対して好適に用いることができる。また、交流発動機やオルタネータ等の半導体装置にも適用できる。
【０１６４】
また、本実施形態に係る封止構造体は、ＩＧＢＴ(ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)等を用いたインバータを代表とするパワーモジュールに適用可能である。
【０１６５】
さらにまた、本実施形態に係る封止構造体は、鉄道車両や自動車を代表とする移動体に適用可能である。筐体２０の表面又は筐体２０にフィンを設け、これらを外気に接触するように配置することで、更に放熱特性を向上させることができる。
【０１６６】
また、自走することにより、放熱効率はさらに上昇する。
【０１６７】
他の移動体の一種として、建設機械やエレベータにも適用可能である。本願明細書においては、上記したように車輪等を動作させ自走する手段又はワイヤやモータ等を用いることで駆動する手段を有することで装置自体が移動するものを移動体という。
【０１６８】
さらに、本実施形態に係る封止構造体を有する半導体装置は、太陽光発電装置、太陽光発電モジュールや風力発電機、風力発電モジュール等の発電装置の分野にも適用することが可能である。
【０１６９】
また、本実施形態に係る封止構造体は、ホイストやアクチュエータ、圧縮機等を代表とする産業機械の分野にも適用可能である。
【０１７０】
さらにまた、本実施形態に係る封止構造体は、無停電電源装置、メインフレームや汎用計算機等の計算機の分野にも適用可能である。その他、空調設備等においても、適用可能である。
【０１７１】
空調設備であれば、パワーモジュールやインバータ又はそれらに接続されたフィン等の冷却器に外気を接触させることで、さらに冷却効率が向上する。
【０１７２】
これらの例においても、放熱効率に優れるため、半導体装置の信頼性が向上する。上記した半導体装置を用いる分野の装置を総称してエレクトロニクス装置又は単に半導体装置と呼ぶことがある。
【０１７３】
本実施形態に係る封止構造体は、放熱効率が高く、優れた耐熱性を有する。そのため、デバイスとしては熱疲労による信頼性、はんだ接合部等の部材や装置全体の寿命の長期化、デバイス表面の過度の温度上昇の防止、放熱部材等について部品点数の低減等も期待される。
【実施例】
【０１７４】
以下の実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。【０１７５】
（参考例１）
図１０に示す封止構造体を作製し、評価した。長さ（Ｌ）１００ｍｍ、幅（Ｗ）８０ｍｍ、高さ（Ｈ）１４ｍｍ、肉厚１ｍｍの筐体６０に樹脂３０を封入した。【０１７６】
これを、筐体固定治具とヒータを備えた金型５０により、封入樹脂全体を同時に１３０℃に到達させて熱硬化させた。【０１７７】
筐体６０の材質はアルミダイキャスト（ＡＤＣ１２）であり、導熱部材６２を筐体６０の内部に配置し、この導熱部材６２を半導体素子１０の上方に位置する構成とした（図１０参照）。【０１７８】
樹脂３０は不飽和ポリエステル（一方向における硬化収縮率３００ｐｐｍ、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ）を用いた。半導体素子１０は、発熱量１０Ｗ、ジャンクション温度規定値が１５０℃のものを使用した。【０１７９】
その結果、樹脂封入前に半導体素子１０と筐体２０間の間隙が３００μｍの状態になるように基板１が筐体２０に固定されていたが、樹脂封入後、金型５０のヒータで樹脂３０を全体的に硬化収縮させたため、筐体２０と半導体素子１０との距離は、３００μｍのまま変化していなかった。【０１８０】
得られた封止構造体Ｂを使用し、使用環境における雰囲気温度１０５℃、雰囲気風速０．５ｍ／ｓ、の実使用環境下で信頼性試験を実施したところ、封止構造体のジャンクション温度は１４８℃に達した。【０１８１】
（実施例１）
図４及び図５に示す封止構造体Ａ３の変形例を作製し、評価した。長さ（Ｌ）１００ｍｍ、幅（Ｗ）８０ｍｍ、高さ（Ｈ）１４ｍｍ、肉厚１ｍｍの筐体２０に樹脂を封入し、筐体固定治具とヒータを備えた金型５０により底部から１０ｍｍ部分を先に１３０℃に到達させて硬化させ、封止構造体を作製した。【０１８２】
筐体２０の材質はアルミダイキャスト（ＡＤＣ１２）、樹脂３０は不飽和ポリエステル（一方向における硬化収縮率３００ｐｐｍ、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ）を用いた。半導体素子１０は、発熱量１０Ｗ、ジャンクション温度規定値が１５０℃のものを使用した。【０１８３】
半導体素子１０の表面上面の絶縁部分１４に近接する筐体２０の内側には、２００μｍの第一の突起部２４を４個設け、半導体素子１０の表面上面の放熱面１２と筐体２０内側が直接接触するのを防止した。【０１８４】
さらに、筐体２０の長手方向上面の中央部分には、長手方向１０ｍｍ、幅１０ｍｍの正方形形状部分が筐体内部に５ｍｍ入り込んで存在し、さらにその両側に曲率半径１０ｍｍの曲がり部を介して２枚の幅１０ｍｍの平面と接続した第一の凹部２２で橋渡しして繋いだ構造とした。【０１８５】
樹脂封入前には、半導体素子１０と筐体２０間の間隙が４００μｍの状態になるように基板１が筐体２０に固定されていた。【０１８６】
樹脂封入後には、金型５０のヒータで硬化収縮させた。その結果、半導体素子１０の表面上面の絶縁部分１４と、筐体２０内側の４個の第一の突起部２４との接触は確認されなかった。【０１８７】
しかし、筐体２０が半導体素子１０に向けて１５０μｍ接近し、筐体２０と半導体素子１０との距離は２５０μｍになっていることが少なくとも確認された。なお、半導体素子１０と筐体２０間の間隙には、ボイドの存在は確認されなかった。【０１８８】
得られた封止構造体を使用し、使用環境における雰囲気温度１０５℃、雰囲気風速０．５ｍ／ｓ、の実使用環境下で信頼性試験を実施したところ、封止構造体のジャンクション温度は１４７℃に抑えられた。【０１８９】
なお、別途実施した製品の実フィールド試験により、参考例１の封止構造体Ｂのジャンクション温度は１４８℃であった。１℃の温度低下で１０％程度のはんだ接続寿命向上が可能となることが既知である。【０１９０】
そして、半導体素子１０と筐体２０間の間隙のボイドを抑止しながら、ジャンクション温度のマージン確保に貢献できることが少なくとも確認された。【０１９１】
（実施例２）
図４及び図５に示す封止構造体Ａ３の変形例を作製し、評価した。【０１９２】
長さ（Ｌ）１００ｍｍ、幅（Ｗ）８０ｍｍ、高さ（Ｈ）１４ｍｍ、肉厚１ｍｍの筐体２０に樹脂３０を封入し、筐体固定治具とヒータを備えた金型５０により底部から１０ｍｍ部分を先に１３０℃に到達させて硬化させ、封止構造体を作製した。【０１９３】
筐体２０の材質はアルミダイキャスト（ＡＤＣ１２）、樹脂３０は不飽和ポリエステル（一方向における硬化収縮率３００ｐｐｍ、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫ）を用いた。半導体素子１０は、発熱量１０Ｗ、ジャンクション温度規定値が１５０℃のものを使用した。【０１９４】
半導体素子１０の表面上面の絶縁部分１４に近接する筐体２０内側には、２００μｍの第一の突起部２４を４個設け、半導体素子１０の表面上面の放熱面１２と筐体２０内側が直接接触するのを防止した。【０１９５】
さらに、筐体２０の長手方向上面の中央部分には、長手方向１０ｍｍ、幅１０ｍｍの正方形形状部分が筐体２０内部に５ｍｍ入り込んで存在し、さらにその両側に２枚の幅１０ｍｍの平面と接続したＶ字構造（第一の凹部２２）で橋渡しして繋いだ構造とした。【０１９６】
その結果、樹脂封入前には、半導体素子１０と筐体２０間の間隙が４００μｍの状態になるように回路基板が筐体に固定されていた。【０１９７】
樹脂封入後には、金型５０のヒータで硬化収縮させることにより、半導体素子１０の表面上面の絶縁部分１４と筐体２０内側の４個の第一の突起部２４との接触は確認されなかった。【０１９８】
しかし、筐体２０が半導体素子１０に向けて１８０μｍ接近し、筐体２０と半導体素子１０との距離が２２０μｍになっていることが少なくとも確認された。なお、半導体素子１０と筐体２０間の間隙には、ボイドの存在は確認されなかった。【０１９９】
得られた封止構造体を使用し、使用環境における雰囲気温度１０５℃、雰囲気風速０．５ｍ／ｓ、の実使用環境下で信頼性試験を実施したところ、封止構造体のジャンクション温度は１４６．５℃に抑えられていた。【０２００】
なお、別途実施した製品の実フィールド試験により、参考例１の封止構造体Ｂのジャンクション温度は１４８℃であったのに対して、この１．５℃の温度低下で１５％程度のはんだ接続寿命向上が可能となることが既知である。【０２０１】
そして、半導体素子１０と筐体２０間の間隙のボイドを抑止しながら、ジャンクション温度のマージン確保に貢献できることが少なくとも確認された。【０２０２】
（実施例３）
図６に示す封止構造体Ａ４の変形例を作製し、評価した。【０２０３】
長さ（Ｌ）１００ｍｍ、幅（Ｗ）８０ｍｍ、高さ（Ｈ）１４ｍｍ、肉厚１ｍｍの筐体２０に樹脂３０を封入し、筐体固定治具とヒータを備えた金型５０により底部から１０ｍｍ部分を先に１３０℃に到達させて硬化させ、封止構造体を製造した。【０２０４】
筐体２０の材質はアルミダイキャスト（ＡＤＣ１２）、封入樹脂は不飽和ポリエステルとし、一方向における硬化収縮率３００ｐｐｍ、熱伝導率０．９Ｗ／ｍＫのもの、半導体素子１０は、発熱量１０Ｗ、ジャンクション温度規定値が１５０℃のものを使用した。【０２０５】
半導体素子１０上面の絶縁部分１４に近接する筐体２０の内側には、２００μｍの第一の突起部２４を４個設け、半導体素子１０上面と筐体２０内側が直接接触するのを防いだ。【０２０６】
さらに、筐体２０の２枚の長手方向側壁の、中央部分の、長手方向１０ｍｍ、高さ１４ｍｍの矩形形状部分が筐体内部に５ｍｍ入り込んだ２個のＶ字構造（第二の凹部２９）を設け、さらに筐体２０の上面に筐体２０内部に２ｍｍ入り込んだ１個のＶ字構造（第一の凹部２２）を橋渡しして繋いだ構造とした。【０２０７】
その結果、樹脂封入前に半導体素子１０と筐体２０間の間隙が４００μｍの状態になるように回路基板１が筐体２０に固定されていたが、樹脂封入後、金型５０のヒータで硬化収縮させることにより、半導体素子１０上面の絶縁部分１４と筐体２０内側の４個の第一の突起部２４とが接触し、筐体２０が半導体素子１０に向けて２００μｍ接近できていることが少なくとも確認された。【０２０８】
なお、半導体と筐体間の間隙には、ボイドの存在は確認されなかった。【０２０９】
得られた封止構造体を使用し、使用環境における雰囲気温度１０５℃、雰囲気風速０．５ｍ／ｓ、の実使用環境下で信頼性試験を実施したところ、ジャンクション温度は１４６℃に抑えられていた。【０２１０】
なお、別途実施した製品の実フィールド試験により、参考例１の封止構造体Ｂのジャンクション温度は１４８℃であったのに対して、この２℃の温度低下で２０％程度のはんだ接続寿命向上が可能となることが既知である。【０２１１】
そして、半導体素子１０と筐体２０間の間隙のボイドを抑止しながら、ジャンクション温度のマージン確保に貢献できることが少なくとも確認された。
【符号の説明】
【０２１２】
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ｂ…封止構造体、１…基板、１０…半導体素子、１２…半導体素子の放熱面、１４…半導体素子の絶縁部分、２０，６０…筐体、２２…筐体の第一の凹部、２４…筐体の第一の突起部、２６，６２…導熱部材、２８…筐体の第二の突起部、２９…筐体の第二の凹部、３０…樹脂、３２…硬化樹脂層、３４…未硬化樹脂層、５０…金型、５０ａ…上部金型、５０ｂ…下部金型、５２…ゲート、Ｆ１，Ｆ４…溶融樹脂の流動方向、Ｆ２…硬化収縮による密着力、Ｆ３…加熱による熱の伝導方向、Ｒ…曲率半径、Ｈ…高さ、Ｌ…長さ、Ｗ…幅、Ｄ…間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月28日(2018.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、
前記筐体の内部に充填された樹脂と、を備え、
断面視において、前記筐体は、前記発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、第一の凹部を備え、
前記筐体は、前記第一の凹部を支持する側壁を備え、前記側壁には第二の凹部が形成されていることを特徴とする封止構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の封止構造体であって、
前記樹脂は、前記筐体の前記第一の凹部の凹み方向に収縮硬化したこと示す痕跡を有することを特徴とする封止構造体。
【請求項３】
発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、前記筐体の内部を封入する樹脂と、を備える封止構造体の製造方法であって、
前記筐体の内部に、硬化時に収縮する樹脂を充填する工程と、
前記発熱部材又は放熱部材と筐体との間隙近傍領域に充填された樹脂よりも、前記筐体内部の周縁領域に充填された樹脂を先行して、徐々に硬化させる工程と、
前記樹脂の硬化時の収縮により前記間隙を狭める工程と、
を有することを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記発熱部材又は放熱部材と対向する位置に第一の凹部を備える前記筐体を用いることを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記発熱部材又は放熱部材の方向に突出した突起部を備える前記筐体を用い、
前記樹脂の硬化時の収縮により前記間隙を狭める工程では、
前記突起部を、前記発熱部材又は放熱部材に突き当てる
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記第一の凹部の内側には、前記発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、導熱部材が設けられている前記筐体を用いる
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項７】
請求項４に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記第一の凹部とは異なる部位に、内側に突出した第二の突起部を備える前記筐体を用いる
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【請求項８】
請求項３に記載の封止構造体の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程では、
前記筐体の側壁に設けられ、凹むことで、前記間隙が狭まる方向に作用する第二の凹部を備える前記筐体を用い、
前記樹脂の硬化時の収縮により前記間隙を狭める工程では、
前記樹脂の硬化時の収縮により、前記第二の凹部が凹むことで、前記間隙を狭める
ことを特徴とする封止構造体の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記課題を解決すべく、本発明に係る封止構造体は、発熱部材又は放熱部材を内部に格納する筐体と、前記筐体の内部に充填された樹脂と、を備え、断面視において、前記筐体は、前記発熱部材又は放熱部材に対向する位置に、第一の凹部を備え、前記筐体は、前記第一の凹部を支持する側壁を備え、前記側壁には第二の凹部が形成されている。
【国際調査報告】
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