(57)【要約】【課題】金属ベースと、放熱用のフィン等との間に、一定厚の空間を設ける。【解決手段】パッケージ部と、パッケージ部に収容され、且つ、パッケージ部の下面において露出する金属ベースと、パッケージ部に収容され、且つ、金属ベースの上方に載置された半導体チップと、パッケージ部を貫通する貫通空間を囲んで設けられた枠部とを備え、枠部の下端は、パッケージ部の下面および金属ベースの下面よりも下側に突出している半導体装置を提供する。枠部は、パッケージ部に貫通空間を形成した後に、貫通空間に挿入されることが好ましい。【選択図】図２
2018174228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ部と、
前記パッケージ部に収容され、且つ、前記パッケージ部の下面において露出する金属ベースと、
前記パッケージ部に収容され、且つ、前記金属ベースの上方に載置された半導体チップと、
前記パッケージ部を貫通する貫通空間を囲んで設けられた枠部と
を備え、
前記枠部の下端は、前記パッケージ部の下面および前記金属ベースの下面よりも下側に突出している半導体装置。
【請求項２】
前記枠部は、前記パッケージ部の外側において、前記パッケージ部の前記貫通空間に挿入される部分よりも幅の大きい幅広部を有する
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記幅広部は、前記パッケージ部の上面の上方に設けられている
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記幅広部は、前記パッケージ部の下面に接して設けられている
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属ベースの下面の下方に設けられた放熱部を更に備え、
前記枠部の下端は、前記放熱部に接している
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属ベースの下面に設けられた放熱グリスを更に備える
請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記枠部の上端は、前記パッケージ部の上面よりも上側に突出している
請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記枠部の下端が、前記金属ベースの下面よりも下側に突出する長さは、５０μｍ以上、１００μｍ以下である
請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記貫通空間は、前記パッケージ部の上面と平行な面において、前記パッケージ部の端辺から、前記パッケージ部の内側に向かって設けられた開放空間である
請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記貫通空間は、前記パッケージ部の上面と平行な面において、前記パッケージ部の端辺から最も離れた先端部分が曲線形状を有する
請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記枠部はバネ性を有しており、前記貫通空間の内壁に沿って挿入された状態で前記貫通空間の内壁を押圧する方向に復元力が生じている
請求項９または１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記枠部が、前記パッケージ部の下面から下側に突出する長さは、前記パッケージ部の上面と平行な面において前記パッケージ部の端辺から最も離れた内側部分よりも、前記パッケージ部の端辺に最も近い外側部分のほうが大きい
請求項１から１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
半導体装置の製造方法であって、
金属ベースおよび前記金属ベースの上方に載置されるべき半導体チップを準備する段階と、
前記金属ベースおよび前記半導体チップを収容し、下面において前記金属ベースが露出し、且つ、上面から下面まで貫通する貫通空間が設けられたパッケージ部を形成するパッケージ形成段階と、
前記パッケージ部の前記貫通空間に枠部を挿入する枠部挿入段階と
を備え、
前記枠部挿入段階において、前記枠部の下端が、前記パッケージ部の下面および前記金属ベースの下面よりも下側に突出するように、前記枠部を前記貫通空間に挿入する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂ケース内に半導体チップを収容した半導体装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。半導体チップは、銅プレート等の金属ベースにより直接または間接に支持される。金属ベースは、樹脂ケースの下面に露出して、放熱用のフィン等に接触する。
特許文献１  特開２０１４−１７９３７６号公報
特許文献２  特開平１０−１２８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
金属ベースと放熱用のフィン等との間には、熱伝導性を向上させるための放熱グリス等を設けるための、所定の厚みの空間が存在することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、パッケージ部を備える半導体装置を提供する。半導体装置は、パッケージ部に収容された金属ベースを備えてよい。金属ベースは、パッケージ部の下面において露出してよい。半導体装置は、パッケージ部に収容された半導体チップを備えてよい。半導体チップは、金属ベースの上方に載置されてよい。半導体装置は、パッケージ部を貫通する貫通空間を囲んで設けられた枠部を備えてよい。枠部の下端は、パッケージ部の下面および金属ベースの下面よりも下側に突出していてよい。
【０００５】
枠部は、パッケージ部の外側において、パッケージ部の貫通空間に挿入される部分よりも幅の大きい幅広部を有してよい。幅広部は、パッケージ部の上面の上方に設けられていてよい。幅広部は、パッケージ部の下面に接して設けられていてもよい。
【０００６】
金属ベースの下面の下方に設けられた放熱部を更に備えてよい。枠部の下端は、放熱部に接していてよい。金属ベースの下面に設けられた放熱グリスを更に備えてよい。
【０００７】
枠部の上端は、パッケージ部の上面よりも上側に突出していてよい。枠部の下端が、金属ベースの下面よりも下側に突出する長さは、５０μｍ以上、１００μｍ以下であってよい。
【０００８】
貫通空間は、パッケージ部の上面と平行な面において、パッケージ部の端辺から、パッケージ部の内側に向かって設けられた開放空間であってよい。貫通空間は、パッケージ部の上面と平行な面において、パッケージ部の端辺から最も離れた先端部分が曲線形状を有してよい。
【０００９】
枠部はバネ性を有してよい。枠部は、貫通空間の内壁に沿って挿入された状態で貫通空間の内壁を押圧する方向に復元力が生じていてよい。
【００１０】
枠部が、パッケージ部の下面から下側に突出する長さは、パッケージ部の上面と平行な面においてパッケージ部の端辺から最も離れた内側部分よりも、パッケージ部の端辺に最も近い外側部分のほうが大きくてよい。
【００１１】
本発明の第２の態様においては、半導体装置の製造方法を提供する。製造方法は、金属ベースおよび金属ベースの上方に載置されるべき半導体チップを準備する段階を備えてよい。製造方法は、金属ベースおよび半導体チップを収容し、下面において金属ベースが露出し、上面から下面まで貫通する貫通空間が設けられたパッケージ部を形成するパッケージ形成段階を備えてよい。製造方法は、パッケージ部の貫通空間に枠部を挿入する枠部挿入段階を備えてよい。枠部挿入段階において、枠部の下端が、パッケージ部の下面および金属ベースの下面よりも下側に突出するように、枠部を貫通空間に挿入してよい。
【００１２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一つの実施形態に係る半導体装置１００の上面１２および下面１４を示す図である。
【図２】図１に示したＡ−Ａ断面の一例を示す図である。
【図３】枠部２２の形状の一例を示す斜視図である。
【図４】半導体装置１００を、放熱用フィン２００に載置した例を示す断面図である。
【図５】半導体装置１００の製造方法における一部の工程を説明するフローチャートである。
【図６】Ａ−Ａ断面における枠部２２の近傍を拡大した拡大図である。
【図７】図１のＢ−Ｂ断面における枠部２２の近傍を拡大した拡大図である。
【図８】Ｂ−Ｂ断面における枠部２２の他の例を示す図である。
【図９】Ｂ−Ｂ断面における枠部２２の他の例を示す図である。
【図１０】ＸＹ面における枠部２２および貫通空間２４の形状の一例を示す図である。
【図１１Ａ】枠部２２の下端５０の形状の他の例を示す図である。
【図１１Ｂ】枠部２２の下端５０の近傍を拡大した図である。
【図１２】半導体装置１００の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１５】
本明細書においては半導体装置の高さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または半導体装置の実装時における方向に限定されない。
【００１６】
本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Ｚ軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、＋Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Ｚ軸方向と記載した場合、＋Ｚ軸および−Ｚ軸に平行な方向を意味する。
【００１７】
図１は、本発明の一つの実施形態に係る半導体装置１００の上面１２および下面１４を示す図である。半導体装置１００は、例えば電力変換用の半導体モジュールである。半導体装置１００は、インバータ装置、無停電電源装置、パワーコンディショナー、鉄道等の車両、工作機械、および、産業用ロボット等に用いることができるが、半導体装置１００の用途は上記に限定されない。
【００１８】
半導体装置１００は、パッケージ部１０を備える。パッケージ部１０は、樹脂等の絶縁材料で形成されている。パッケージ部１０は、上面１２および下面１４を有する。上面１２および下面１４は、パッケージ部１０の各面のうち、他の面よりも面積の大きい２つの主面を指す。本例の上面１２および下面１４は、長手方向および短手方向を有する。
【００１９】
上面１２および下面１４の長手方向とは、上面１２および下面１４の外形に沿った辺のうち最も長い辺と平行な方向を指し、短手方向とは長手方向とは垂直な方向を指す。図１の例では、長手方向をＸ軸方向とし、短手方向をＹ軸方向としている。また、後述する図においては、Ｘ軸およびＹ軸の双方に垂直な高さ方向をＺ軸方向とする。
【００２０】
パッケージ部１０は、１つ以上の半導体チップを収容する。また、パッケージ部１０は、半導体チップを支持する金属ベース２６を収容する。金属ベース２６は、銅等の金属材料で形成されている。金属ベース２６は、ＸＹ面に平行な主面を有する板形状であってよい。金属ベース２６は、パッケージ部１０の下面１４において露出している。
【００２１】
パッケージ部１０の上面１２には、半導体チップと電気的に接続される複数の接続ピン１８が配置されている。接続ピン１８は、下端がパッケージ部１０の内部に設けられ、半導体チップと電気的に接続される。接続ピン１８の上端は、パッケージ部１０の上面１２において露出して、外部の回路と電気的に接続される。パッケージ部１０の上面１２には、接続ピン１８の外周に沿って形成され、接続ピン１８を支持する支持部１６が設けられてよい。支持部１６は、パッケージ部１０と同一の材料で形成されてよい。
【００２２】
パッケージ部１０には、１つ以上の貫通空間２４が設けられている。本例のパッケージ部１０は、長手方向における２つの端部に、それぞれ貫通空間２４を有する。貫通空間２４は、パッケージ部１０の上面１２から下面１４まで貫通した空間である。貫通空間２４は、ＸＹ面において、パッケージ部１０に囲まれた閉じた閉空間であってよく、図１に示すように、一部の領域がパッケージ部１０に囲まれていない開放空間であってもよい。
【００２３】
一例として、貫通空間２４は、ＸＹ面においてパッケージ部１０の端辺から、パッケージ部１０の内側に向けて伸びて設けられた開放空間である。開放空間とは、ＸＹ面においてパッケージ部１０の外側の空間とつながっている空間を指す。
【００２４】
貫通空間２４は、パッケージ部１０の上面１２側から、下面１４側まで、ＸＹ面と平行な断面における面積が一定の空間であってよく、断面積が変化するテーパー形状を有してもよい。貫通空間２４は、上面１２における断面積が、下面１４における断面積よりも大きくてよく、小さくてもよい。
【００２５】
半導体装置１００は、貫通空間２４を囲んで設けられた枠部２２を更に備える。ＸＹ面において枠部２２は、貫通空間２４の外周の全体に沿って設けられた閉じた枠であってよく、貫通空間２４の外周のうちの一部には設けられていない開いた枠であってもよい。本例の枠部２２は、ＸＹ面における貫通空間２４の外周のうち、パッケージ部１０の端辺１１を延長した部分には設けられていない。つまり、ＸＹ面において枠部２２が囲む領域は、パッケージ部１０の端辺１１を延長した部分において、パッケージ部１０の外側の空間とつながっている。
【００２６】
枠部２２は、パッケージ部１０よりも硬度の高い材料で形成される。枠部２２は、銅またはアルミニウム等の金属で形成されてよい。枠部２２は、貫通空間２４に露出するパッケージ部１０の壁に沿って配置されてよい。枠部２２は、パッケージ部１０の上面１２から、下面１４まで配置されてよい。
【００２７】
貫通空間２４および枠部２２は、パッケージ部１０の上面１２に設けられた窪み部２８に配置されてよい。窪み部２８は、パッケージ部１０の上面１２において、下面１４の方向に窪んだ形状を有する。窪み部２８においては、上面１２と下面１４との距離が、他の領域における上面１２と下面１４との距離よりも短い。つまり、貫通空間２４および枠部２２は、他の領域よりもパッケージ部１０が薄い領域に設けられてよい。本明細書では、パッケージ部１０の上側から見た場合に観察される面を、上面１２と称する。上面１２は、Ｚ軸方向における高さが異なる面を含んでよい。
【００２８】
パッケージ部１０は、突出部２０を有してよい。突出部２０は、パッケージ部１０の上面１２において、貫通空間２４および枠部２２を囲み、且つ、上面１２よりも上側に突出して設けられる。突出部２０が囲む領域内には、接続ピン１８が配置されないことが好ましい。突出部２０を設けることで、接続ピン１８と、貫通空間２４に挿入されるネジ等の締結部材および枠部２２との沿面距離を大きくすることができる。
【００２９】
図２は、図１に示したＡ−Ａ断面の一例を示す図である。Ａ−Ａ断面は、貫通空間２４を通過するＸＺ面である。なお、図２においては、Ａ−Ａ断面上に配置されていない部材の一部（例えば、接続ピン１８および支持部１６）を、Ａ−Ａ断面に投影して表示している。
【００３０】
半導体装置１００は、１つ以上の半導体チップ４０を搭載している。図２に示した半導体装置１００は、複数の半導体チップ４０を搭載している。半導体装置１００は、インバータ回路の上アーム部および下アーム部を搭載していてよい。それぞれのアーム部に、複数の半導体チップ４０が含まれてよい。半導体チップ４０は、ＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等のパワー半導体スイッチング素子を含む。
【００３１】
半導体チップ４０に含まれる半導体素子は、シリコン等の半導体で形成されてよく、炭化珪素および窒化ガリウム等のワイドバンドギャップの化合物半導体で形成されていてもよい。半導体素子は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ−ＪＦＥＴ、ＧａＮ−ＨＥＭＴ等であってもよい。
【００３２】
それぞれの半導体チップ４０は、樹脂等の絶縁材料で形成されたパッケージ部１０に収容されている。パッケージ部１０は、半導体チップ４０が露出しないように封止している。
【００３３】
本例の半導体チップ４０は、銅等の導電材料で形成された板状の第１の金属ベース３２上に配置される。第１の金属ベース３２は、半導体チップ４０のいずれかの端子と電気的に接続されてよい。本例の第１の金属ベース３２は、半導体チップ４０の主端子に接続されている。主端子とは、例えばＭＯＳＦＥＴのソースまたはドレインに接続される端子を指す。
【００３４】
第１の金属ベース３２は、セラミック等の絶縁基板３０を挟んで板状の第２の金属ベース２６上に配置される。第１の金属ベース３２、絶縁基板３０および第２の金属ベース２６は、パッケージ部１０に収容されている。ただし、第２の金属ベース２６の下面２７がパッケージ部１０の下面１４に露出している。第２の金属ベース２６の下面２７は、パッケージ部１０の下面１４と面一に配置されていてよく、下面１４よりも下側に突出していてもよい。
【００３５】
図２の例では、２つの金属ベースの間に絶縁基板３０が設けられる例を説明したが、金属ベースの構造は、図２の例に限定されない。パッケージ部１０の下面１４に露出する金属ベース２６の上方に半導体チップ４０が載置されており、半導体チップ４０および金属ベース２６が、樹脂よりも熱伝導率の高い金属またはセラミック等により熱的に接続されていればよい。
【００３６】
本例の半導体装置１００は、パッケージ部１０に収容され、半導体チップ４０と対向して配置された配線基板４１を備える。配線基板４１は、一例としてプリント基板である。配線基板４１には、半導体装置１００の外部に設けられた回路と、半導体チップ４０の端子とを電気的に接続する配線が形成されている。本例の配線基板４１と、それぞれの半導体チップ４０とは、１つ以上の接続ピン４２により電気的に接続される。また、配線基板４１には、接続ピン１８の下端が接続されている。配線基板４１は、第１の金属ベース３２と接続ピン１８等により接続されてよい。
【００３７】
貫通空間２４および枠部２２は、第２の金属ベース２６および半導体チップ４０よりも、パッケージ部１０の端辺１１寄りに配置されている。枠部２２の下端５０は、第２の金属ベース２６の下面２７およびパッケージ部１０の下面１４の両方よりも下側（Ｚ軸方向負側）に突出している。枠部２２の下端５０が下側に突出することで、第２の金属ベース２６の下面２７を放熱用フィン等の外部装置に接続する場合に、下面２７と外部装置との間に一定の厚みの空間を設けることができる。当該空間に、放熱グリス等を設けることで、放熱グリス等の厚みのバラツキを低減して、放熱効率等のバラツキを低減できる。
【００３８】
図３は、枠部２２の形状の一例を示す斜視図である。枠部２２は、ＸＹ面において貫通空間２４の内壁に沿った形状を有する。本例の枠部２２は、ＸＹ面においてＵ字形状を有する。本例の枠部２２は、Ｚ軸に沿って連続して形成されている。本例の枠部２２は、ＸＹ断面における形状が、Ｚ軸におけるいずれの位置においても同一である。
【００３９】
図４は、半導体装置１００を、放熱用フィン２００に載置した例を示す模式図である。図４は、図２に示した断面と同一の断面であるが、パッケージ部１０に設けられている部材のうち、枠部２２および金属ベース２６以外の部材を省略している。放熱用フィン２００は放熱部の一例である。放熱用フィン２００は半導体装置１００の構成要素に含まれていてもよい。放熱用フィン２００の上面には、枠部２２の下端５０が接触する。
【００４０】
枠部２２の下端５０は、金属ベース２６の下面２７よりも下側に突出しているので、金属ベース２６の下面２７と、放熱用フィン２００との間には、所定の厚みＴの空間が設けられる。また、パッケージ部１０の下面と放熱用フィン２００との間にも、空間が設けられる。これらの空間には、放熱グリス２０２が充填されている。空間の厚みＴは、枠部２２の下端５０が金属ベース２６の下端よりも下側に突出する長さと概ね等しい。このような構造により、放熱グリス２０２の厚みＴのバラツキを低減できる。このため、金属ベース２６と、放熱用フィン２００との間の熱伝導のバラツキを低減できる。
【００４１】
枠部２２の下端５０が金属ベース２６の下端よりも下側に突出する長さ（すなわち、厚みＴ）は、５０μｍ以上、１００μｍ以下であってよい。厚みＴが大きくなりすぎると、金属ベース２６と放熱用フィン２００との間の熱伝導性が低下してしまう。また、厚みＴが小さすぎると、金属ベース２６と放熱用フィン２００との間に放熱グリス２０２を充填することが難しくなる。厚みＴは、６０μｍ以上であってよく、７０μｍ以上であってもよい。厚みＴは、９０μｍ以下であってよく、８０μｍ以下であってもよい。
【００４２】
図５は、半導体装置１００の製造方法における一部の工程を説明するフローチャートである。まずステップＳ４００において、金属ベース２６および半導体チップ４０等の、パッケージ部１０の内部に収容する部材を準備する。
【００４３】
ステップＳ４０２において、パッケージ部１０を射出成形するための金型に対して、金属ベース２６および半導体チップ４０等の部材を所定の位置に配置する。また、貫通空間２４の形成用の治具を、貫通空間２４を形成すべき位置に配置する。当該治具の少なくとも一部の外形は、貫通空間２４と同一の形状である。当該治具は、銅等の金属で形成されてよい。これらの部材および治具を配置した状態で、金型内に樹脂を射出する。樹脂を射出した後、紫外線等を照射して樹脂を硬化させてもよい。これによりパッケージ部１０を形成する。
【００４４】
ステップＳ４０４において、パッケージ部１０から、貫通空間２４の形成用の治具を除去する。例えば、治具を押し出し、または、引っ張り出すことで、治具をパッケージ部１０から抜き出す。これにより、パッケージ部１０には貫通空間２４が形成される。
【００４５】
ステップＳ４０６において、貫通空間２４に枠部２２を挿入する。このとき、枠部２２の下端５０が、金属ベース２６の下面２７およびパッケージ部１０の下面１４よりも下側に突出するように、枠部２２を挿入する。ステップＳ４０６においては、パッケージ部１０の下面１４側に、枠部２２の突出量に応じた深さの凹部を有する受け治具を配置した状態で、枠部２２をパッケージ部１０の上面側から貫通空間２４に挿入してよい。
【００４６】
枠部２２の外形は、図１から図３に示したように、貫通空間２４の形状と同一であってよい。また、枠部２２はバネ性を有しており、貫通空間２４に挿入されることで、枠部２２の外形が貫通空間２４の形状と同一になってもよい。
【００４７】
このような工程により、半導体装置１００を製造できる。パッケージ部１０を形成した後に、貫通空間２４に枠部２２を挿入するので、枠部２２の内側の貫通空間２４に樹脂が残留しない。このため、枠部２２の内側から樹脂を除去する工程を省略でき、また、樹脂を除去するときに枠部２２の内面にキズが発生することも抑制できる。
【００４８】
また、パッケージ部１０を形成した後に枠部２２を挿入するので、枠部２２の下端５０を、金属ベース２６の下面２７およびパッケージ部１０の下面１４に対して容易に突出させることができ、且つ、突出する長さも容易に調整できる。また、枠部２２の上端側も、パッケージ部１０の上面１２から突出させることが容易になる。
【００４９】
図６は、Ａ−Ａ断面における枠部２２の近傍を拡大した拡大図である。図６においては、枠部２２のうち、Ａ−Ａ断面に存在する断面だけを示している。図６においては、枠部２２に囲まれる貫通空間２４に挿入される締結部材２１０を合わせて示している。締結部材２１０は例えばネジである。
【００５０】
本例の枠部２２は、下端５０がパッケージ部１０の下面１４よりも下側に突出し、且つ、上端５２がパッケージ部１０の上面１２（図６の例では、窪み部２８の底面）よりも上側に突出する。下端５０が下面１４から突出する長さと、上端５２が上面１２（本例では、窪み部２８の底面）から突出する長さは、同一であってよく異なっていてもよい。
【００５１】
枠部２２の上端５２は、締結部材２１０と接触する。これにより、締結部材２１０は、パッケージ部１０の上面１２（本例では窪み部２８の底面）とは接触しない。また、枠部２２の下端５０は、放熱用フィン２００等の外部装置と接触する。締結部材２１０の下端は、放熱用フィン２００等の外部装置に設けられたネジ穴等に挿入される。このため、締結部材２１０を締めた場合に、枠部２２にはＺ軸方向に圧縮される力が印加され得るが、パッケージ部１０には圧縮力が印加されない。このため、パッケージ部１０を保護できる。
【００５２】
図７は、図１のＢ−Ｂ断面における枠部２２の近傍を拡大した拡大図である。Ｂ−Ｂ断面は、Ａ−Ａ断面とは垂直なＹＺ面に平行な断面である。図７に示すように、Ｂ−Ｂ断面においては、締結部材２１０の両側に枠部２２が配置され、それぞれの枠部２２の上端が締結部材２１０と接触している。
【００５３】
図８は、Ｂ−Ｂ断面における枠部２２の他の例を示す図である。本例の枠部２２は、幅広部５３を有する。幅広部５３は、パッケージ部１０の外側において、パッケージ部１０の貫通空間２４に挿入される部分５５の幅Ｗ１よりも、大きい幅Ｗ２を有する。当該幅は、ＸＹ面における少なくとも一つの方向における幅を指す。本例の幅広部５３は、Ｂ−Ｂ断面において、Ｙ軸方向における幅Ｗ２が部分５５の幅Ｗ１よりも大きい。
【００５４】
本例の幅広部５３は、パッケージ部１０の上面１２（図８では窪み部２８の底面）の上方に配置されている。幅広部５３は、枠部２２の上端５２に配置されてよい。幅広部５３の上面は、締結部材２１０と接触する。幅広部５３の下面は、パッケージ部１０の上面（本例では、窪み部２８の底面）と接触しないことが好ましい。これにより、枠部２２が貫通空間２４から抜け落ちることを防ぎつつ、パッケージ部１０を保護できる。
【００５５】
図９は、Ｂ−Ｂ断面における枠部２２の他の例を示す図である。本例における枠部２２は、下端５０に幅広部５３を有する。幅広部５３は、パッケージ部１０の下面に沿って形成されることが好ましい。つまり、幅広部５３の上面は、パッケージ部１０の下面と接触している。幅広部５３の厚みは、枠部２２の下端５０がパッケージ部１０の下面よりも下側に突出する長さと同一であることが好ましい。
【００５６】
このような構造により、半導体装置１００と、放熱用フィン２００等の外部装置との間の空間の厚みを、より精度よく制御できる。また、放熱用フィン２００等の外部装置に接触する枠部２２の面積を増大できるので、外部装置に印加される応力を分散できる。図８または図９に示した幅広部５３の幅Ｗ２は、部分５５の幅Ｗ１の１．５倍以上であってよく、２倍以上であってもよい。
【００５７】
図１０は、ＸＹ面における枠部２２および貫通空間２４の形状の一例を示す図である。上述したように、本例の貫通空間２４は、ＸＹ面においてパッケージ部１０の端辺１１から、パッケージ部１０の内部に向かって設けられたＵ字状の開放空間である。
【００５８】
貫通空間２４は、ＸＹ面において、パッケージ部１０の端辺１１から最も離れた先端部分２５が曲線形状を有してよい。ＸＹ面において貫通空間２４は、先端部分２５と端辺１１とを接続する２つの接続部２９を有する。接続部２９は、ＸＹ面において平行に直線状に設けられてよい。２つの接続部２９の距離をＷ３とする。
【００５９】
枠部２２は、先端部分２３と、２つの接続部２１とを有する。枠部２２の先端部分２３は、貫通空間２４の先端部分２５と同様の曲線形状を有する。接続部２１は、先端部分２３の両端からそれぞれＸ軸方向に延伸して設けられる。２つの接続部２１は、ＸＹ面において平行に設けられてよく、非平行に設けられてもよい。
【００６０】
本例の枠部２２は、バネ性を有する。つまり、枠部２２は、印加される力に応じて弾性変形し、元の形状に戻ろうとする復元力を発生させる。枠部２２は、貫通空間２４の内壁に沿って挿入された状態で、貫通空間２４の内壁を押圧する方向に復元力が生じていることが好ましい。これにより、貫通空間２４から枠部２２が抜け落ちるのを抑制できる。
【００６１】
本例の枠部２２は、貫通空間２４に挿入されていない状態（すなわち、力が印加されていない状態）で、２つの接続部２１の先端部分２３とは逆側の端部の幅Ｗ４が、貫通空間２４の２つの接続部２９の幅Ｗ３よりも大きい。２つの接続部２１の先端部分２３と接続されている部分の幅は、接続部２９の幅Ｗ３と同一であってよい。図１０に示す枠部２２は、貫通空間２４に挿入されていない状態で、２つの接続部２１の幅が、先端部分２３から離れるに従って広がる形状を有する。
【００６２】
このような枠部２２を貫通空間２４に挿入することで、２つの接続部２１が、互いに近づくように押圧される。これにより、枠部２２の接続部２１が、貫通空間２４の接続部２９を外側に押圧する復元力が生じる。
【００６３】
図１１Ａは、枠部２２の下端５０の形状の他の例を示す図である。枠部２２の下端５０の形状以外の構造は、図１から図１０において説明したいずれかの形態の半導体装置１００と同一である。図１１Ａでは、図２に示した構造において、枠部２２の下端５０の形状を変更した例を示している。本例の枠部２２の下端５０は、図１１Ａに示すように、ＸＺ面において傾斜した形状を有する。
【００６４】
図１１Ｂは、図１１Ａに示した枠部２２の下端５０の近傍を拡大した図である。ただし、図１１Ｂにおいては、図１０に示した枠部２２の先端部分２３および接続部２１の両方を、同一のＸＺ面に投影して示している。本例では、枠部２２が、パッケージ部１０の下面１４から下側に突出する長さは、ＸＹ面においてパッケージ部１０の端辺１１から最も離れた内側部分１３（すなわち、先端部分２３）よりも、パッケージ部１０の端辺１１に最も近い外側部分１５（すなわち、接続部２１の先端部分２３とは逆側の端部）のほうが大きい。本例では、内側部分１３の突出長さをＴ１とし、外側部分１５の突出長さをＴ２とした場合に、Ｔ１＜Ｔ２である。なお、ＸＺ面において内側部分１３と外側部分１５との間の下端５０は直線形状を有しているが、下端５０は曲線形状を有してもよい。下端５０の突出長さは、内側部分１３から外側部分１５に近づくほど大きくなってよい。
【００６５】
半導体装置１００は、温度変動により反りが生じる場合がある。特に、半導体装置１００の長手方向（本例ではＸ軸方向）において、比較的に大きい反りが生じる。半導体装置１００に反りが生じた場合、パッケージ部１０の両端が上方向に変位する。枠部２２の下端５０が傾斜した形状を有することで、半導体装置１００の反りを相殺することができる。
【００６６】
図１２は、半導体装置１００の他の例を示す図である。本例の半導体装置１００は、貫通空間２４および枠部２２の形状が、図１から図１１Ｂの例とは異なる。他の構造は、図１から図１１Ｂにおいて説明したいずれかの態様の半導体装置１００と同一である。
【００６７】
本例の貫通空間２４は、ＸＹ面においてパッケージ部１０の外側の空間とつながっていない閉空間である。なお、Ｚ軸方向においては、貫通空間２４はパッケージ部１０の外側の空間とつながっている。一例としてＸＹ面における貫通空間２４の形状は円であるが、貫通空間２４の形状はこれに限定されない。
【００６８】
枠部２２は、貫通空間２４に露出するパッケージ部１０の内壁に沿って設けられる。ＸＹ面における枠部２２の外形は、貫通空間２４の外形と同一である。一例としてＸＹ面における枠部２２の形状は円環状であるが、枠部２２の形状はこれに限定されない。
【００６９】
本例においても、枠部２２の下端５０は、金属ベース２６の下面２７およびパッケージ部１０の下面１４よりも下側に突出している。本例においても、半導体装置１００と放熱用フィン２００等の外部装置との空間の厚みのバラツキを低減できる。また、枠部２２の上端５２も、パッケージ部１０の上面１２よりも上側に突出してよい。
【００７０】
なお、貫通空間２４および枠部２２を閉じた形状とした場合、枠部２２とパッケージ部１０の端辺１１との間には、Ｘ軸方向における厚みが比較的に小さい残存部１７が設けられる。残存部１７は、厚みが小さいため他の部分よりも強度が弱くなる。これに対して、図１から図１１Ｂの例における半導体装置１００では、残存部１７が存在しないので、パッケージ部１０の強度を向上させることができる。
【００７１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００７２】
１０・・・パッケージ部、１１・・・端辺、１２・・・上面、１３・・・内側部分、１４・・・下面、１５・・・外側部分、１６・・・支持部、１７・・・残存部、１８・・・接続ピン、２０・・・突出部、２１・・・接続部、２２・・・枠部、２３・・・先端部分、２４・・・貫通空間、２５・・・先端部分、２６・・・金属ベース、２７・・・下面、２８・・・窪み部、２９・・・接続部、３０・・・絶縁基板、３２・・・金属ベース、４０・・・半導体チップ、４１・・・配線基板、４２・・・接続ピン、５０・・・下端、５２・・・上端、５３・・・幅広部、５５・・・部分、１００・・・半導体装置、２００・・・放熱用フィン、２０２・・・放熱グリス、２１０・・・締結部材
【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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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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