(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（２０ａ，２７ａ）に、第１接続部（２３）及び該第１接続部（２３）と電気的に分離された第２接続部（２４）を有する電子部品搭載部材（２０，２７）と、
第１主面と該第１主面と反対の第２主面との両方に電極を有し、前記第１主面が対向するように前記電子部品搭載部材（２０）の一面（２０ａ）上に配置されるとともに、はんだ（６０）により前記第１主面の電極が前記第１接続部（２３）と接続された電子部品（３０）と、
前記電子部品（３０）の第２主面に対向配置された対向部（４１）と、該対向部（４１）から延び、前記対向部（４１）に対して屈曲された脚部（４２）とを有し、はんだ（６１）により前記対向部（４１）が前記電子部品（３０）における第２主面の電極と接続され、はんだ（６２）により前記脚部（４２）が前記第２接続部（２４）と接続された金属板（４０）と、
前記電子部品搭載部材（２０，２７）の少なくとも一部、前記電子部品（３０）、及び前記金属板（４０）を一体的に封止するモールド樹脂（５０）と、を備えた半導体装置であって、
前記金属板（４０）の対向部（４１）の厚さが、前記脚部（４２）の厚さよりも厚くされており、
前記電子部品よりも背が高くされ、前記電子部品搭載部材（２０）の一面（２０）上における前記金属板（４０）の配置領域と異なる領域に配置された高背部品（３３）をさらに備え、
該高背部品（３３）も前記モールド樹脂（５０）によって封止され、
前記一面（２０ａ，２７ａ）に垂直な垂直方向において、前記金属板（４０）の対向部（４１）における電子部品搭載部材（２０）と反対の上面（４１ｂ）と、前記高背部品（３３）における電子部品搭載部材（２０）と反対の上面（３３ｂ）が同じ位置とされるとともに、前記垂直方向において、前記モールド樹脂（５０）のうち、前記対向部（４１）の上面（４１ｂ）を覆う部分の厚さと前記高背部品（３３）の上面（３３ｂ）を覆う部分の厚さが同じとなっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
複数の前記電子部品（３１，３２）を備え、
各電子部品（３１，３２）における第２主面の電極が、同一の前記対向部（４１）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
複数の前記電子部品（３１，３２）は、互いに厚さが異なり、
前記垂直方向において、前記金属板（４０）の対向部（４１）は、該対向部（４１）と前記電子部品（３１，３２）との厚さの和が等しくなるように、前記電子部品（３０）の第２主面に対向する対向面（４１ａ）に段差を有して部分的に厚さが異なることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属板（４０）の対向部（４１）は、前記電子部品（３０）の第２主面に対向する対向面（４１ａ）と反対の裏面（４１ｂ）に溝部（４４）を有し、
該溝部（４４）は、前記対向面（４１ａ）と前記裏面（４１ｂ）とを連結する側面（４１ｃ）に端部が開口していることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属板（４０）の対向部（４１）は、前記電子部品（３０）の第２主面に対向する対向面（４１ａ）と、該対向面（４１ａ）と反対の裏面（４１ｂ）とを連結する側面（４１ｃ）に、凹凸部（４５）を有することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記電子部品搭載部材（２０）は、絶縁基材（２１）に配線が形成された基板であり、
前記第１接続部（２３）は、前記基板（２０）の一面（２０ａ）に形成されたランドであり、
前記第２接続部（２４）は、前記基板（２０）の一面（２０ａ）において前記第１接続部（２３）と離れて形成されたランドであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記電子部品搭載部材（２７）は、リードフレームであり、
前記第１接続部（２３）は、前記リードフレーム（２７）のダイパッド（２８）における電子部品（３０）との接続部分であり、
前記第２接続部（２４）は、前記リードフレーム（２７）において前記電子部品（３０）が配置されたダイパッド（２８）と電気的に分離された部分（２９）であって、前記金属板（４０）の脚部（４２）との接続部分であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１，２に記載された構成の半導体装置が知られている。この半導体装置は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える。具体的には、電子部品搭載部材としてのダイパッドに、はんだを介して電子部品が接続されており、金属板は、その一端がはんだを介して電子部品に接続されるとともに、他端がモールド樹脂から延出されたリードにはんだを介して接続されている。
【０００３】
この半導体装置では、ボンディングワイヤに代えて金属板を用いるため、導通損失を低減し、半導体装置の電気的特性を向上することができる。また、ボンディングワイヤよりも金属板のほうが熱マスとしての効果が高いため、金属板及び該金属板の電子部品と反対側に位置して金属板を被覆するモールド樹脂（以下、被覆部と示す）を介した外部への放熱性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２３６８６号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１，２に示される従来の半導体装置では、金属板の厚さが均一となっている。すなわち、金属板において、電子部品と対向し、電子部品が接続された対向部と、該対向部から延出され、リードに接続された脚部との厚さが等しくなっている。このため、金属板（対向部）による放熱機能が十分であるとは言えない。
【０００６】
また、対向部の厚さが脚部の厚さと同じであるため、対向部からはんだに付与される荷重が小さい。このため、はんだ塗布量のばらつきを上記荷重によって低減する効果が小さく、電子部品の厚さ方向において、モールド樹脂の被覆部の厚さのばらつきは、比較的大きくなる。例えば被覆部の厚さが所望の厚さより厚いと、金属板及び被覆部を介した放熱性が低下し、被覆部の厚さが薄いと、電気絶縁性が低下する。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、電子部品の生じた熱を金属板及びモールド樹脂を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することのできる半導体装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の半導体装置は、
一面（２０ａ，２７ａ）に、第１接続部（２３）及び該第１接続部（２３）と電気的に分離された第２接続部（２４）を有する電子部品搭載部材（２０，２７）と、
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両方に電極を有し、第１主面が一面（２０ａ）と対向するように配置されるとともに、はんだ（６０）により第１主面の電極が第１接続部（２３）と接続された電子部品（３０）と、
電子部品（３０）の第２主面に対向配置された対向部（４１）と、該対向部（４１）から延び、対向部（４１）に対して屈曲された脚部（４２）とを有し、はんだ（６１）により対向部（４１）が第２主面の電極と接続され、はんだ（６２）により脚部（４２）が第２接続部（２４）と接続された金属板（４０）と、
電子部品搭載部材（２０，２７）の少なくとも一部、電子部品（３０）、及び金属板（４０）を一体的に封止するモールド樹脂（５０）と、を備え、
金属板（４０）の対向部（４１）の厚さが、脚部（４２）の厚さよりも厚くされており、
電子部品よりも背が高くされ、電子部品搭載部材（２０）の一面（２０）上における金属板（４０）の配置領域と異なる領域に配置された高背部品（３３）をさらに備え、
該高背部品（３３）もモールド樹脂（５０）によって封止され、
一面（２０ａ，２７ａ）に垂直な垂直方向において、金属板（４０）の対向部（４１）における電子部品搭載部材（２０）と反対の上面（４１ｂ）と、高背部品（３３）における電子部品搭載部材（２０）と反対の上面（３３ｂ）が同じ位置とされるとともに、垂直方向において、モールド樹脂（５０）のうち、対向部（４１）の上面（４１ｂ）を覆う部分の厚さと高背部品（３３）の上面（３３ｂ）を覆う部分の厚さが同じとなっていることを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明では、金属板（４０）の厚さが均一ではなく、対向部（４１）の厚さを脚部（４２）の厚さよりも厚くしている。このため、厚さが均一な金属板（４０）を用いる従来の構成に較べて、対向部（４１）の蓄熱機能が高く、ひいては、対向部（４１）及び該対向部（４１）を覆うモールド樹脂（５０）の被覆部を介した外部への放熱性が高い。
【００１０】
また、脚部（４２）よりも対向部（４１）の厚さが厚いため、従来の構成に較べて、対向部（４１）からはんだ（６０，６１）に付与される荷重が大きい。このため、はんだ塗布量のばらつきを上記荷重によって低減する効果が大きく、垂直方向において、モールド樹脂（５０）の被覆部の厚さのばらつきを、従来よりも低減することができる。すなわち、モールド樹脂（５０）の被覆部の厚さを所望の値とすることができる。
【００１１】
以上により、本発明によれば、電子部品（３０）の生じた熱を金属板（４０）及びモールド樹脂（５０）を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。
【００１２】
さらには、脚部（４２）が対向部（４１）よりも薄いため、対向部（４１）に対し、脚部（４２）を屈曲した所定形状とすることができる。また、対向部（４１）と電子部品（３３）の電子部品搭載部材（２０）と反対の面（４１ｂ，３３ｂ）が垂直方向において異なる位置とされる構成に較べて、型の内面と上記面（４１ｂ，３３ｂ）との間で、対向部（４１）側から電子部品（３３）、又は、電子部品（３３）側から対向部（４１）側に樹脂が流動しやすくなる。すなわち、モールド樹脂（５０）の成形性を向上することができる。これにより、金属板（４０）の対向部（４１）と型の内面との対向領域に樹脂を行き渡らせ、電気絶縁性を確保することができる。
【００１３】
請求項２に記載のように、
複数の電子部品（３１，３２）を備え、
各電子部品（３１，３２）の第２主面の電極が、同一の対向部（４１）に接続された構成とすると良い。
【００１４】
上記したように、対向部（４１）は、脚部（４２）よりも厚いため、複数の電子部品（３１，３２）の熱を、まとめて効率よく放熱することができる。
【００１５】
請求項３に記載のように、
複数の電子部品（３１，３２）の厚さが異なる場合、
垂直方向において、金属板（４０）の対向部（４１）は、該対向部（４１）と電子部品（３１，３２）との厚さの和が等しくなるように、電子部品（３０）の第２主面に対向する対向面（４１ａ）に段差を有して部分的に厚さが異なることが好ましい。
【００１６】
これによれば、複数の電子部品（３１，３２）の厚さが異なりながらも、モールド樹脂（５０）のうち、金属板（４０）の対向部（４１）を覆う被覆部の厚さを、対向部（４１）全域でほぼ均一とする、すなわち、対向部（４１）の傾きを抑制することができる。したがって、複数の電子部品（３１，３２）の生じた熱を金属板（４０）及びモールド樹脂（５０）を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。
【００１７】
請求項４に記載のように、
金属板（４０）の対向部（４１）は、電子部品（３０）の第２主面に対向する対向面（４１ａ）と反対の裏面（４１ｂ）に溝部（４４）を有し、
該溝部（４４）は、対向面（４１ａ）と裏面（４１ｂ）とを連結する側面（４１ｃ）に端部が開口していると良い。
【００１８】
これによれば、モールド樹脂（５０）を成形する際に、溝部（４４）に沿う方向の樹脂の流動性を向上することができる。このため、放熱性を向上すべく、型の内面と金属板（４０）の対向部（４１）との対向領域が狭くとも、対向領域に樹脂を行き渡らせることができる。
【００１９】
また、溝部（４４）により、金属板（４０）の対向部（４１）とモールド樹脂（５０）との接触面積が増す。これにより、対向部（４１）からモールド樹脂（５０）が剥離しにくくなり、長期にわたって放熱性を向上することができる。
【００２０】
請求項５に記載のように、
金属板（４０）の対向部（４１）は、電子部品（３０）の第２主面に対向する対向面（４１ａ）と、該対向面（４１ａ）と反対の裏面（４１ｂ）とを連結する側面（４１ｃ）に、凹凸部（４５）を有しても良い。
【００２１】
これによれば、凹凸部（４５）により、金属板（４０）の対向部（４１）の側面（４１ｃ）からモールド樹脂（５０）が剥離しにくくなる。このため、側面（４１ｃ）の剥離を始点として対向部（４１）の裏面（４１ｂ）側に剥離が進展し、これにより放熱性が低下するのを抑制することができる。
【００２２】
請求項６に記載のように、
電子部品搭載部材（２０）は、絶縁基材（２１）に配線が形成された基板であり、
第１接続部（２３）は、基板（２０）の一面（２０ａ）に形成されたランドであり、
第２接続部（２４）は、基板（２０）の一面（２０ａ）において第１接続部（２３）と離れて形成されたランドである構成を採用することができる。
【００２５】
また、請求項７に記載のように、
電子部品搭載部材（２７）は、リードフレームであり、
第１接続部（２３）は、リードフレーム（２７）のダイパッド（２８）における電子部品（３０）との接続部分であり、
第２接続部（２４）は、電子部品（３０）が配置されたダイパッド（２８）と電気的に分離された部分（２９）であって、金属板（４０）の脚部（４２）との接続部分である構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図であり、便宜上、モールド樹脂を省略している。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、縦型素子と金属板を一体化してなるユニットの形成工程を示す。
【図４】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、基板を準備する工程を示す。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、ユニットを基板に実装する工程を示す。
【図６】第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】第４実施形態の半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】その他変形例を示す断面図である。
【図１０】その他変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図面において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、縦型素子（電子部品）の厚さ方向、換言すれば縦型素子の第１主面及び第２主面に垂直な方向、を単に厚さ方向と示し、該厚さ方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。また、特に断りのない限り、厚さとは、厚さ方向に沿う長さを示すものとする。
【００２９】
（第１実施形態）
図１及び図２に示す半導体装置１０は、基板２０と、基板２０の一面２０ａ上に配置された縦型素子３０と、縦型素子３０上、すなわち縦型素子３０に対して基板２０と反対側に配置され、縦型素子３０の他方の電極が電気的に接続された金属板４０と、モールド樹脂５０を備える。
【００３０】
基板２０は、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて形成された絶縁基材２１に、配線部を設けてなるものであり、特許請求の範囲に記載の電子部品搭載部材に相当する。そして、その一面２０ａに、配線部の一部としてランド２２を有しており、ランド２２のうち、ランド２３が特許請求の範囲に記載の第１接続部、ランド２４が第２接続部に相当する。また、ランド２２として、縦型素子３０以外の電子部品３３が接続されるランド２５も有している。
【００３１】
本実施形態では、ランド２２が銅箔をパターニングしてなる。また、ランド２３のうち、ランド２３ａが後述するＩＧＢＴ３１のゲート電極用のランド、ランド２３ｂがエミッタ電極用のランドとなっており、ランド２３ｃが後述するＦＷＤ３２のアノード電極用のランドとなっている。さらに、基板２０は、エポキシ樹脂系材料からなる絶縁基材２１に、配線部を構成する導体パターンが多層に配置されてなる多層基板となっている。なお、配線部のうち、ランド２２以外の部分、導体パターン及び層間接続部については図示を省略している。
【００３２】
一方、基板２０の一面２０ａと反対の裏面２０ｂには、外部接続用のパッド２６が形成されている。このパッド２６は、例えば上記した図示しない配線部を介して縦型素子３０の電極などと電気的に接続されている。
【００３３】
縦型素子３０は、厚さ方向の両端をなす第１主面及び第２主面にそれぞれ電極を有する素子であり、特許請求の範囲に記載の両面に電極を有する電子部品に相当する。なお、基板２０との対向面が第１主面、金属板４０との対向面が第２主面となっている。このような縦型素子３０としては、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの発熱量の大きいパワー系半導体素子、ダイオード、ＩＣなどを採用することができる。この縦型素子３０は、はんだ６０を介して、基板２０の一面２０ａに形成された対応するランド２３と電気的且つ機械的に接続されている。
【００３４】
本実施形態では、基板２０に対し、４つの縦型素子３０が配置されている。そして各縦型素子３０の第１主面の電極が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ６０により、対応するランド２３（２３ａ〜２３ｃ）と電気的且つ機械的に接続されている。４つの縦型素子３０のうち、２つはＩＧＢＴ３１、残りの２つは転流ダイオード３２（以下、ＦＷＤ３２と示す）である。そして、１つのＩＧＢＴ３１に対して１つのＦＷＤ３２が逆並列に接続されており、２つの金属板４０（４０ａ，４０ｂ）に、それぞれ１組のＩＧＢＴ３１及びＦＷＤ３２が接続されている。なお、本実施形態では、共通の金属板４０に接続されるＩＧＢＴ３１とＦＷＤ３２の厚さがほぼ等しい厚さとなっている。
【００３５】
また、２つのＩＧＢＴ３１は互いに直列に接続されており、これら４つの縦型素子３０により、インバータが構成されている。そして、２つのＩＧＢＴ３１の接続点（中点）が、基板２０のパッド２６を介してモータなどの負荷に接続されるようになっている。なお、図１では、縦型素子３０（３１，３２）を破線で示しており、金属板４０ａ側の縦型素子３１，３２がインバータのハイサイド（高電位）側アームを構成し、金属板４０ｂ側の縦型素子３１，３２がローサイド側アームを構成している。
【００３６】
ＩＧＢＴ３１は、第１主面にゲート電極及びエミッタ電極を有し、第２主面にコレクタ電極を有する。一方、ＦＷＤ３２は、第１主面にアノード電極を有し、第２主面にカソード電極を有する。そして、共通の金属板４０に接続されたＩＧＢＴ３１及びＦＷＤ３２において、ＩＧＢＴ３１のエミッタ電極とＦＷＤ３２のアノード電極は、はんだ６０、ランド２３ｂ，２３ｃ、及び基板２０の図示しない配線部を介して電気的に接続されている。また、ＩＧＢＴ３１のコレクタ電極とＦＷＤ３２のカソード電極は、はんだ６１及び金属板４０を介して、電気的に接続されている。なお、各はんだ６０は、互いにその厚さがほぼ等しくなっており、各はんだ６１は、互いにその厚さがほぼ等しくなっている。
【００３７】
また、本実施形態では、図１に示すように、縦型素子３０（３１，３２）以外の電子部品３３も、基板２０の一面２０ａに配置されている。なお、このような電子部品３３としては、コンデンサ、コイル、抵抗などを採用することができる。本実施形態では、チップコンデンサなどの、縦型素子３０（３１，３２）よりも背の高い（厚い）電子部品３３を採用している。この電子部品３３は、縦型素子３０同様、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ６３により、基板２０の一面２０ａに形成された対応するランド２５と電気的且つ機械的に接続されている。
【００３８】
金属板４０は、縦型素子３０に対して電流経路としての機能を果たすとともに、縦型素子３０の生じた熱を蓄熱して放熱する機能を果たすものである。金属板４０の構成材料は、モールド樹脂５０よりも熱伝導性の高い金属材料であれば特に限定されるものではない。例えば、銅や銅合金、アルミニウムなどを採用することができる。本実施形態では、熱伝導性が高い、加工しやすい、安価であるとの観点で、銅からなる金属板４０を採用している。
【００３９】
この金属板４０は、縦型素子３０の第２主面に対向配置され、縦型素子３０の第２主面に形成された電極とはんだ６１により電気的に接続された対向部４１と、対向部４１から延びてその先端がはんだ６２によりランド２４に接続され、対向部４１に対して屈曲された脚部４２と、を有する。また、対向部４１の厚さは、脚部４２の厚さよりも厚くなっている。また、金属板４０は、基板２０に実装された状態で、厚さ方向において、対向部４１における基板２０との対向面４１ａ（以下、下面４１ａと示す）と反対の裏面４１ｂ（以下、上面４１ｂと示す）の位置が、上記した背の高い電子部品３３における基板２０との対向面３３ａ（以下、下面３３ａと示す）と反対の裏面３３ｂ（以下、上面３３ｂと示す）の位置とほぼ同じ位置となっている。また、対向部４１の上面４１ｂは、基板２０の一面２０ａと略平行となっている。
【００４０】
本実施形態の対向部４１は、所定の厚さを有し、垂直方向に沿う平面形状が矩形の平板状をなしている。そして、対向部４１における基板２０との対向面４１ａに対し、ＩＧＢＴ３１及びＦＷＤ３２の第２主面に形成された各電極が、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系のはんだ６１により電気的、機械的、且つ熱的に接続されている。一方、脚部４２は、対向部４１の矩形の四隅近傍にそれぞれ設けられており、各脚部４２の先端が、縦型素子３０同様、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ６２を介して、対応するランド２４に電気的且つ機械的に接続されている。
【００４１】
モールド樹脂５０は、基板２０の少なくとも一部、縦型素子３０、及び金属板４０を一体的に封止するものである。このため、縦型素子３０（３１，３２）に接続されたはんだ６０、縦型素子３０と金属板４０の対向部４１とを接続するはんだ６１、金属板４０の脚部４２に接続されたはんだ６２も、このモールド樹脂５０により封止される。また、縦型素子３０（３１，３２）に対応するランド２３（２３ａ〜２３ｃ）、金属板４０の脚部４２に対応するランド２４も、モールド樹脂５０により封止される。
【００４２】
モールド樹脂５０の構成材料としては、エポキシ樹脂などの周知の樹脂材料を採用することができる。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂５０が形成されている。また、基板２０のうち、縦型素子３０の配置された一面２０ａ全域が、モールド樹脂５０によって被覆されている。このため、縦型素子３０以外の電子部品３３もモールド樹脂５０により封止されている。
【００４３】
また、基板２０の一面２０ａからのモールド樹脂５０の高さが、金属板４０の対向部４１における上面４１ｂを被覆する部分５１（以下、被覆部５１と示す）と、背の高い電子部品３３の上面３３ｂを被覆する部分５２（以下、被覆部５２と示す）とでほぼ同じ高さとなっている。また、金属板４０の対向部４１を覆う被覆部５１の厚さは、所定厚さを有するとともに、電子部品３３を覆う被覆部５２の厚さとほぼ同じ厚さとなっている。換言すれば、厚さ方向において、金属板４０の対向部４１の上面４１ｂと、電子部品３３の上面３３ｂがほぼ同じ位置となっている。
【００４４】
なお、縦型素子３０（３１，３２）の生じた熱は、それぞれはんだ６１を介して金属板４０の対向部４１に伝達され、金属板４０の対向部４１からモールド樹脂５０の被覆部５１を介して半導体装置１０の外部に放熱される。このため、被覆部５１の厚さが薄いほど、放熱性を向上することができる。一方、縦型素子３０には大電流が流れるため、被覆部５１は必要であるが、この被覆部５１の厚さが厚いほど、電気絶縁性を向上することができる。この点を考慮し、本実施形態では、被覆部５１の厚さが、放熱性を向上しつつ電気絶縁性を確保できる所定の厚さとなっている。
【００４５】
次に、上記した半導体装置１０の製造方法の一例について、図３〜図５を用いて説明する。
【００４６】
先ず、第２主面が金属板４０の対向部４１の下面４１ａと対向するように、縦型素子３０（３１，３２）を下面４１ａ上に載置する。このとき、対向部４１の下面４１ａと縦型素子３０の第２主面の電極との間に、例えばペースト状のはんだ６１を介在させておく。そして、この状態で、リフローにより、縦型素子３０（３１，３２）の第２主面の電極を、はんだ６１を介して金属板４０の対向部４１に接合する。これにより、図３に示すように、縦型素子３０（３１，３２）と金属板４０とが一体化されてなるユニット７０が形成される。なお、リフローに代えて、ダイボンディングにより、縦型素子３０（３１，３２）の第２主面の電極を、金属板４０の対向部４１に電気的且つ機械的に接続しても良い。
【００４７】
また、図４に示すように、基板２０を別途準備し、基板２０のランド２２のうち、第１接続部としてのランド２３（２３ａ〜２３ｃ）上に、例えばペースト状のはんだ６０ａを塗布する。同じく、第２接続部としてのランド２４上に、例えばペースト状のはんだ６２ａを塗布し、ランド２５上にも例えばペースト状のはんだ６３ａを塗布する。本実施形態では、各はんだ６０ａ，６２ａ，６３ａが同じ材料からなるため、一括で塗布する。
【００４８】
そして、縦型素子３０の第１主面に形成された電極、及び、金属板４０の脚部４２の先端が、基板２０の対応するランド２２（２３，２４）上のはんだ６０ａ，６２ａに接するように、基板２０の一面２０ａにユニット７０を載置する。そして、リフローにより、縦型素子３０（３１，３２）の第１主面の電極と対応するランド２２（２３ａ〜２３ｃ）とをはんだ６０を介して接合する。また、このリフローにより、金属板４０の脚部４２と対応するランド２４とをはんだ６２を介して接合する。この工程により、図５に示すように、基板２０にユニット７０が一体化された状態となる。この工程では、基板２０の一面２０ａ上に、ユニット７０とともに、電子部品３３も載置する。そして、リフローにより、電子部品３３の電極と対応するランド２５とをはんだ６３を介して接合する。したがって、基板２０にユニット７０と電子部品３３が一体化された状態となる。
【００４９】
次いで、ユニット７０などが一体化された基板２０を、図示しない金型のキャビティに配置し、キャビティ内に樹脂を注入してモールド樹脂５０を成形する。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂５０を形成する。以上により、図１及び図２に示す半導体装置１０を得ることができる。
【００５０】
次に、上記した半導体装置１０の特徴部分の効果について説明する。
【００５１】
本実施形態では、金属板４０の厚さを、縦型素子３０（３１，３２）と対向する対向部４１と、第２接続部としてのランド２４と接続される脚部４２とで同一、すなわち金属板４０全体で均一とするのではなく、対向部４１の厚さを脚部４２の厚さよりも厚くしている。このため、厚さが均一な金属板４０を用いる従来の構成に較べて、対向部４１の蓄熱機能が高く、ひいては、対向部４１及びモールド樹脂５０の被覆部５１を介した外部への放熱性が高い。
【００５２】
また、脚部４２よりも対向部４１の厚さが厚いため、対向部４１の厚さが脚部４２の厚さと等しい従来の構成に較べて、対向部４１からはんだ６０，６１に付与される荷重が大きい。このため、ランド２３（２３ａ〜２３ｃ）へのはんだ６０（６０ａ）の塗布量がばらついても、このばらつきを上記荷重によって従来よりも効果的に低減することができる。これにより、垂直方向において、基板２０の一面２０ａに対する金属板４０の対向部４１の上面４１ｂの位置のばらつき、換言すればモールド樹脂５０の被覆部５１の厚さのばらつきを、従来よりも低減することができる。すなわち、モールド樹脂５０の被覆部５１の厚さを所望の値とすることができる。
【００５３】
以上により、本実施形態によれば、縦型素子３０（３１，３２）の生じた熱を金属板４０の対向部４１及びモールド樹脂５０の被覆部５１を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。
【００５４】
さらには、脚部４２が対向部４１よりも薄いため、脚部４２の先端を対応するランド２４に接合すべく、対向部４１に対し、脚部４２を屈曲した所定形状とすることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、同一の金属板４０（４０ａ又は４０ｂ）の対向部４１に、複数の縦型素子３０（３１，３２）が接続されているが、上記したように、対向部４１は、脚部４２よりも厚いため、金属板４０の厚さが均一の従来構成に較べて、複数の縦型素子３０（３１，３２）の熱を、まとめて効率よく放熱することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、電子部品搭載部材として基板２０を採用しており、基板２０の一面２０ａに形成されたランド２２の一部が第１接続部としてのランド２３（２３ａ〜２３ｃ）、ランド２２の他の一部が第２接続部としてのランド２４となっている。さらには、ランド２２の他の一部が、電子部品３３が接続されるランド２５となっている。このように、基板２０を採用すると、モールド樹脂５０に封止される電子部品が複数（本実施形態では、４つの縦型素子３０と、３つの電子部品３３）であっても、配線が容易である。
【００５７】
また、本実施形態では、縦型素子３０とは別に、背の高い電子部品３３が基板２０に実装されており、この電子部品３もモールド樹脂５０により封止されている。そして、厚さ方向において、金属板４０における対向部４１の上面４１ｂと、背の高い電子部品３３の上面３３ｂとが、同じ位置となっている。このような構成を採用すると、上面４１ｂ，３３ｂ同士が垂直方向において異なる位置とされる構成に較べて、型の内面と上面４１ｂ，３３ｂとの間で、対向部４１側から電子部品３３、又は、電子部品３３側から対向部４１側に樹脂が流動しやすくなる。すなわち、モールド樹脂５０の成形性を向上することができる。これにより、金属板４０の対向部４１と型の内面との対向領域に樹脂を行き渡らせ、電気絶縁性を確保することができる。なお、図２に示す破線は、金属板４０における対向部４１の上面４１ｂと、背の高い電子部品３３の上面３３ｂとが、厚さ方向において同じ位置であることを示す破線である。
【００５８】
また、本実施形態では、金属板４０の脚部４２を基板２０のランド２４に接続させており、半導体装置１０は、外部接続用のパッド２６を、モールド樹脂５０に被覆されない基板２０の裏面２０ｂに設けている。このように、外部接続用のリードを有さないため、垂直方向において、半導体装置１０の体格を小型化することもできる。
【００５９】
（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、同一の金属板４０（４０ａ又は４０ｂ）に接続される複数の縦型素子３１，３２の厚さがほぼ同じである例を示した。
【００６０】
これに対し、本実施形態では、図６に示すように、複数の縦型素子３１，３２の厚さが互いに異なっている。図６では、ＩＧＢＴ３１よりもＦＷＤ３２のほうが厚くなっている。そして、垂直方向において、金属板４０の対向部４１は、対向部４１とＩＧＢＴ３１との厚さの和、対向部４１とＦＷＤ３２との厚さの和が等しくなるように、対向部４１の下面４１ａに段差を有して部分的に厚さが異なっている。
【００６１】
具体的には、金属板４０の対向部４１の下面４１ａに、厚さの厚いＦＷＤ３２に対応して凹部４３が形成され、これにより下面４１ａに段差を有している。ＦＷＤ３２は、対向部４１の下面４１ａのうち、凹部４３の底面部分に、はんだ６１を介して接続されている。なお、本実施形態においても、各はんだ６０の厚さは互いにほぼ等しく、各はんだ６１の厚さは互いにほぼ等しくなっている。
【００６２】
これによれば、複数の縦型素子３１，３２の厚さが異なりながらも、モールド樹脂５０の被覆部５１の厚さを、ＩＧＢＴ３１の上方部分とＦＷＤ３２の上方部分とでほぼ等しくする、すなわち対向部４１全域でほぼ均一とすることができる。これにより、対向部４１の傾きを抑制することができる。したがって、各縦型素子３１，３２の生じた熱を、それぞれ金属板４０の対向部４１及びモールド樹脂５０の被覆部５１を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。上記実施形態では、金属板４０の対向部４１における上面４１ａが平坦である例を示した。これに対し、本実施形態では、図７に示すように、金属板４０の対向部４１が、上面４１ｂに溝部４４を有している。この溝部４４は、対向部４１の下面４１ａと上面４１ｂとを連結する側面４１ｃに端部が開口している。具体的には、垂直方向に沿う平面が矩形状の対向部４１において、相対する側面４１ｃを跨ぐように、溝部４４が形成されている。
【００６４】
これによれば、モールド樹脂５０を成形する際に、金属板４０の対向部４１の上面４１ａと型の内面との対向領域において、溝部４４に沿う方向の樹脂の流動性を向上することができる。このため、放熱性を向上すべく、金属板４０の対向部４１の上面４１ａと型の内面との対向領域が狭くとも、対向領域に樹脂を行き渡らせることができる。すなわち、電気絶縁性を確保することができる。
【００６５】
また、溝部４４により、金属板４０の対向部４１とモールド樹脂５０との接触面積が増すため、対向部４１からモールド樹脂５０が剥離しにくくなり、長期にわたって放熱性を向上することができる。
【００６６】
なお、溝部４４の形状としては、垂直方向の一方向に沿う直線状に限定されるものではない。例えば格子状としても良い。
【００６７】
（第４実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。第３実施形態では、金属板４０の対向部４１が、上面４１ａに溝部４４を有する例を示した。これに対し、本実施形態では、図８に示すように、金属板４０の対向部４１が、その側面４１ｃに凹凸部４５を有している。
【００６８】
これによれば、凹凸部４５により、金属板４０の対向部４１とモールド樹脂５０との接触面積が増すため、金属板４０の対向部４１の側面４１ｃからモールド樹脂５０が剥離しにくくなる。このため、側面４１ｃの剥離を始点として対向部４１の上面４１ｂ側に剥離が進展し、これにより放熱性が低下するのを抑制することができる。
【００６９】
なお、凹凸部４５を、第３実施形態と同じ溝形状とすると、側面４１ｃを被覆するモールド樹脂５０の流動性を向上することができる。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００７１】
上記実施形態では、１つの金属板４０に対し、２つの縦型素子３０（３１，３２）が配置される例を示した。しかしながら、縦型素子３０の個数は上記例に限定されるものではない。例えば図９に示すように、１つの金属板４０に１つの縦型素子３０（例えばＩＧＢＴ）が配置される構成としても良い。また、それ以外の例として、１つの金属板４０に対し、３つ以上の縦型素子３０が配置されても良い。
【００７２】
上記実施形態では、電子部品搭載部材として基板２０の例を示した。しかしながら、図１０に示すように、電子部品搭載部材として、リードフレーム２７を採用しても良い。図１０では、縦型素子３０としてＩＧＢＴを採用しており、リードフレーム２７におけるダイパッド２８のうち、ダイパッド２８ａに縦型素子３０（ＩＧＢＴ）のゲート電極がはんだ６０により接続され、ダイパッド２８ｂに縦型素子３０（ＩＧＢＴ）のエミッタ電極がはんだ６０により接続されている。すなわち、各ダイパッド２８（２８ａ，２８ｂ）のうち、リードフレーム２７の一面２７ａであってはんだ６０の接続部分が、特許請求の範囲に記載の第１接続部となっている。なお、ダイパッド２８ａ，２８ｂは電気的に分離されている。
【００７３】
また、リードフレーム２７は、外部接続用の端子として、モールド樹脂５０から一部が延出されたリード２９を有しており、リード２９の一端側に金属板４０の脚部４２がはんだ６２により接続されている。このリード２９は、第１接続部をなすダイパッド２８とは電気的に分離されている。また、リード２９のうち、リードフレーム２７の一面２７ａであってモールド樹脂５０に被覆された部分の一部が、特許請求の範囲に記載の第２接続部となっている。図１０に示す半導体装置１０では、ダイパッド２８（２８ａ，２８ｂ）がモールド樹脂５０により封止されており、厚さ方向において、縦型素子３０の生じた熱を第１主面側に放熱しがたい構成となっている。しかしながら、縦型素子３０の生じた熱を、はんだ６１を介して金属板４０の対向部４１に伝達させ、対向部４１からモールド樹脂５０の被覆部５１を介して外部に放熱させることができる。
【００７４】
このようなリードフレーム２７を採用する構成についても、基板２０にリードフレーム２７を置き換えて、上記実施形態に示した各構成を採用することができる。なお、図１０では、リード２９に金属板４０の脚部４２が接続される例を示しているが、例えば上記ダイパッド３８と電気的に分離され、電子部品３３が実装されたダイパッドを有する場合、このダイパッドにはんだ６２を介して脚部４２を接続させることもできる。
【符号の説明】
【００７５】
１０・・・半導体装置
２０・・・基板（電子部品搭載部材）
２０ａ・・・一面
２３，２３ａ〜２３ｃ・・・ランド、第１接続部
２４・・・ランド、第２接続部
２７・・・リードフレーム（電子部品搭載部材）
２８・・・ダイパッド
２９・・・リード
３０・・・縦型素子（両面に電極を有する電子部品）
３１・・・ＩＧＢＴ
３２・・・ＦＷＤ
４０，４０ａ，４０ｂ・・・金属板
４１・・・対向部
４１ｂ・・・上面
４２・・・脚部
５０・・・モールド樹脂
５１・・・被覆部
６０〜６３・・・はんだ
【図１】
0005857468.tif 000002
【図２】
0005857468.tif 000003
【図３】
0005857468.tif 000004
【図４】
0005857468.tif 000005
【図５】
0005857468.tif 000006
【図６】
0005857468.tif 000007
【図７】
0005857468.tif 000008
【図８】
0005857468.tif 000009
【図９】
0005857468.tif 000010
【図１０】
0005857468.tif 000011