(57)【要約】【課題】金属部材を半導体素子上にはんだを介して搭載する際の工程数が少ない構造の半導体装置およびその製造方法を実現する。【解決手段】第１導電部材１、第１はんだ２、半導体素子３、第２はんだ４、金属部材５、第３はんだ６、第２導電部材７がこの順に積み上げられてなる半導体装置にて、金属部材５のうち半導体素子３側とは反対側の上面５ａが、上面５ａに対する法線方向から見て、第１領域５１と第１領域５１を囲む枠体状の第２領域５２とに区画された構造とする。その製造方法は、半導体素子３上に金属部材５を搭載する際に、上面５ａのうち第１領域５１および下面５ｂそれぞれに溶融はんだを塗布し、該はんだが溶融した状態のまま、半導体素子３上に搭載することを含む。これにより、溶融はんだが第２領域５２に濡れ広がることが抑制され、金属部材５を搭載する際の工数を削減できる構造となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電部材（１）と、
表面（３ａ）と裏面（３ｂ）とを有し、前記裏面が第１はんだ（２）を介して前記第１導電部材に接続された半導体素子（３）と、
表裏の関係にある上面（５ａ）と下面（５ｂ）とを有し、前記下面が第２はんだ（４）を介して前記半導体素子の前記表面に接続された金属部材（５）と、
第３はんだ（６）を介して前記金属部材の前記上面に接続された第２導電部材（７）と、
これらを覆うモールド樹脂（８）と、を備え、
前記第１導電部材および前記第２導電部材それぞれは、前記半導体素子側と反対側の面が前記モールド樹脂から露出しており、
前記上面は、前記上面に対する法線方向から見て、前記上面の中心側の領域である第１領域（５１）と前記第１領域を囲む枠体状とされた第２領域（５２）とに区画されている半導体装置。
【請求項２】
前記第２領域は、被覆層（９）に覆われており、
前記被覆層は、前記金属部材を構成する材料よりも溶融したはんだの濡れ性が低い材料で構成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２領域は、前記第１領域よりも前記法線方向に突き出た凸部とされている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記上面には、前記法線方向から見て枠体状の溝部（５３）が形成されており、
前記上面は、前記溝部により前記第１領域と前記第２領域とに区画されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２領域は、前記第１領域に前記第３はんだを構成することとなる溶融はんだを塗布した場合、当該溶融はんだが濡れ広がらない領域である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１導電部材、前記第２導電部材、前記半導体素子および前記金属部材を用意することと、
前記第１導電部材に前記第１はんだを介して前記半導体素子を接続することと、
前記半導体素子の前記表面上に前記金属部材を組み付けることと、を含み、
前記金属部材の前記上面側に前記第３はんだを介して前記第２導電部材を接続することと、を含み、
前記金属部材を組み付けることにおいては、前記金属部材の前記上面のうち前記第１領域に前記第３はんだを塗布し、前記下面に第２はんだを塗布した後、少なくとも前記第２はんだが溶融した状態で前記金属部材を前記半導体素子の前記表面上に搭載する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記金属部材を組み付けることにおいては、前記第３はんだも溶融した状態、かつ溶融した前記第３はんだが前記第１領域内に留まった状態で前記金属部材を前記半導体素子の前記表面上に搭載する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記金属部材を組み付けることにおいては、前記金属部材を前記半導体素子上に搭載する際、傾斜面（１２ａ）が設けられた支持部（１２）を有する搬送治具（１１）を用い、前記搬送治具は、前記金属部材の前記上面の外郭に前記傾斜面を接触させて前記金属部材を支持することで前記第２はんだおよび前記第３はんだに接触しない状態とされる請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属部材を組み付けることにおいては、前記金属部材を前記半導体素子上に搭載する際、段差部（１２ｂ）が設けられた支持部（１２）を有する搬送治具（１１）を用い、前記搬送治具は、前記金属部材の前記上面の外郭に前記段差部を接触させて前記金属部材を支持することで前記第２はんだおよび前記第３はんだに接触しない状態とされる請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の両面にはんだを介して金属部材が接合され、当該金属部材を介して放熱がなされる両面放熱型の半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の半導体装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この半導体装置は、半導体素子の一面側に第１導電部材が配置され、半導体素子と第１導電部材とが第１はんだにより接続されると共に、半導体素子のうち一面の反対側の面に金属部材を介して第２導電部材が第２、第３はんだにより接続されてなる。また、この半導体装置は、封止樹脂体（モールド樹脂）により半導体素子が封止されると共に、各導電部材の表面のうち半導体素子と向き合う面の反対の面が封止樹脂体から露出している。つまり、この半導体装置は、半導体素子の熱を各導電部材のうち封止樹脂体から露出した面側から放熱可能な両面放熱構造をなしている。
【０００３】
このような両面放熱構造をなす半導体装置の金属部材と半導体素子とのはんだ付け方法として、予め金属部材にはんだをつけ、冷やし固めたものを半導体素子上に置き、治具によって位置決めをした後、リフローによりはんだ接合を行う方法が提案されている。この方法により半導体素子と金属部材とを位置精度よく接合することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３５６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の製造方法では組み付けとは別の工程で予め金属部材にはんだをつける、いわゆる迎えはんだをし、冷やし固めなければならず、製造工程が多いことに加え、位置決めのための治具が必要になることにより、その製造コストが高くなる。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、より少ない工程数で、位置決め用の治具無しで半導体素子と金属部材とのはんだ接合を行うことのできる半導体装置およびその製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の半導体装置は、第１導電部材（１）と、表面（３ａ）と裏面（３ｂ）とを有し、裏面が第１はんだ（２）を介して第１導電部材に接続された半導体素子（３）と、表裏の関係にある上面（５ａ）と下面（５ｂ）とを有し、下面が第２はんだ（４）を介して半導体素子の表面に接続された金属部材（５）と、第３はんだ（６）を介して金属部材の上面に接続された第２導電部材（７）と、これらを覆うモールド樹脂（８）と、を備える。このような構成において、第１導電部材および第２導電部材それぞれは、半導体素子側と反対側の面がモールド樹脂から露出しており、上面は、上面に対する法線方向から見て、上面の中心側の領域である第１領域（５１）と第１領域を囲む枠体状とされた第２領域（５２）とに区画されている。
【０００８】
これにより、金属部材の上面を第１領域と第２領域とに区画することにより、金属部材に塗布した第２はんだおよび第３はんだを溶融させた状態のまま、金属部材を半導体素子の表面上に組み付けることが可能な構造の半導体装置となる。つまり、金属部材を半導体素子の表面上に搭載する際に、迎えはんだの後に冷やし固める工程が不要となり、位置決め用の治具も不要となるため、より少ない工程数で製造することが可能な構造の半導体装置となる。
【０００９】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法は、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法であって、第１導電部材、第２導電部材、半導体素子および金属部材を用意することと、第１導電部材に第１はんだを介して半導体素子を接続することと、半導体素子の表面上に金属部材を組み付けることと、を含む。このような製造方法において、金属部材の上面側に第３はんだを介して第２導電部材を接続することと、を含み、金属部材を組み付けることにおいては、金属部材の上面のうち第１領域に第３はんだを塗布し、下面に第２はんだを塗布した後、少なくとも第２はんだが溶融した状態で金属部材を半導体素子の表面上に搭載する。
【００１０】
これにより、半導体素子の表面上に金属部材を組み付ける際に、金属部材に塗布された第２はんだが溶融した状態、かつ第３はんだが第１領域内に留まった状態のまま、金属部材を半導体素子上に搭載することができる。そのため、金属部材を搬送する治具と溶融したはんだとが接触することが抑制され、金属部材に塗布した第２はんだを冷やし固めることなく、半導体素子上に搭載でき、工程数が少なく、位置決め用の治具を用いずに半導体装置を製造できる。
【００１１】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の半導体装置の断面構成を示す概略断面図である。
【図２】第１実施形態の半導体装置の外観を示す概略平面図である。
【図３】図１の半導体装置に用いられる金属部材を示す上面斜視図である。
【図４】図１の半導体装置の製造工程のうち金属部材を半導体素子上に搭載する工程を示す図である。
【図５Ａ】図４の工程で用いられる搬送治具の一例を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す搬送治具で金属部材を支持する様子を示す斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ｂの一点鎖線で示すVC-VCの断面を示す概略断面図である。
【図６】従来の半導体装置の製造工程のうち、従来の金属部材を半導体素子上に搭載する工程を示す図である。
【図７Ａ】図５Ａに示す搬送治具の変形例の一例について示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａの搬送治具で金属部材を支持する様子を示す概略断面図である。
【図８】第２実施形態の半導体装置の断面構成を示す概略断面図である。
【図９】図８の半導体装置に用いられる金属部材を示す上面斜視図である。
【図１０】第３実施形態の半導体装置の断面構成を示す概略断面図である。
【図１１】図１０の半導体装置に用いられる金属部材を示す上面斜視図である。
【図１２Ａ】金属部材の他の形状の一例について示す斜視図である。
【図１２Ｂ】金属部材の他の形状の一例について示す斜視図である。
【図１２Ｃ】金属部材の他の形状の一例について示す斜視図である。
【図１３】金属部材の他の搬送方法の一例について示す図である。
【図１４】図１３に示す他の搬送方法に適する金属部材の他の形状の一例について示す斜視図である。
【図１５】図１３に示す他の搬送方法に適する金属部材の他の形状の一例について示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、同一符号を付して説明を行う。
【００１４】
（第１実施形態）
第１実施形態の半導体装置Ｓ１について、図１〜図５Ｃを参照して述べる。本実施形態の半導体装置Ｓ１は、例えば自動車などの車両に搭載され、車両用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。
【００１５】
図１では、図２中の一点鎖線で示すＩ−Ｉ間の断面構成を示すと共に、本実施形態の半導体装置の構成を理解し易くするため、各構成要素の厚みや幅などを誇張したものを示している。図３では、断面を示すものではないが、後述する金属部材５のうち第１領域５１と第２領域５２とを区別するために、ハッチングを施している。
【００１６】
半導体装置Ｓ１は、図１に示すように、第１導電部材１、第１はんだ２、半導体素子３、第２はんだ４、金属部材５、第３はんだ６、第２導電部材７がこの順に積層され、モールド樹脂８に覆われた構成とされている。本実施形態の半導体装置は、図１に示すように、第１導電部材１および第２導電部材７それぞれが、半導体素子３側の面の反対面がモールド樹脂８から露出している。つまり、この半導体装置Ｓ１は、半導体素子３の表面３ａおよびその反対側の裏面３ｂの両面から導電部材１、７を介した放熱を可能とした両面放熱型の構造とされている。
【００１７】
第１導電部材１は、半導体素子３で生じた熱を外部に逃がす役割を果たす部材であり、例えば、図１に示すように、表裏の関係にある一面１ａと他面１ｂとを有する四角形板状とされ、銅系金属や鉄系金属などの熱伝導性が高い金属材料などにより構成される。第１導電部材１は、図１に示すように、一面１ａ側に第１はんだ２を介して半導体素子３が搭載され、他面１ｂがモールド樹脂８から露出している。
【００１８】
以後、説明の簡略化のため、便宜的に、第１導電部材１の一面１ａに対する法線方向に沿った方向であって、他面１ｂから一面１ａに向かう方向を「上」と称する。
【００１９】
半導体素子３は、例えば、図１に示すように、表面３ａと裏面３ｂとを有する四角形板状とされ、その裏面３ｂ側が第１はんだ２を介して第１導電部材１の一面１ａに熱的に接続されている。半導体素子３は、主としてシリコンなどの半導体材料により構成され、通常の半導体プロセスにより製造される。半導体素子３としては、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのパワー素子などが挙げられる。半導体素子３は、図１に示すように、表面３ａに第２はんだ４を介して金属部材５が熱的に接続されている。
【００２０】
なお、半導体素子３は、例えば、表面３ａ側にＡｌなどによりなる図示しない電極パッドが形成されている。半導体素子３は、図１に示す断面と異なる断面において、図２に示すように、モールド樹脂８から一部が露出する複数のリード１０と図示しないワイヤにより接続されており、外部の図示しない電源との電気的なやり取りが可能な構成とされている。
【００２１】
金属部材５は、半導体素子３で生じた熱を第２導電部材７に伝熱する部材であり、例えば、図１に示すように、表裏の関係にある上面５ａと下面５ｂとを有する四角形板状とされ、銅系金属や鉄系金属などの熱伝導性が高い金属材料などにより構成される。金属部材５は、下面５ｂが第２はんだ４を介して半導体素子３の表面３ａと接続され、上面５ａが第３はんだ６を介して第２導電部材７と接続されている。なお、金属部材５は、半導体素子３とリード１０とをワイヤなどの接続部材で電気的に接続した場合に、当該接続部材が第２導電部材７と接触する事態を防止するスペーサーとしても機能する。
【００２２】
金属部材５は、図３に示すように、上面５ａが第１領域５１とこれを囲む枠体状の第２領域５２とに区画されている。
【００２３】
具体的には、上面５ａに対する法線方向（以下「上面法線方向」という）から見て、第１領域５１は、上面５ａのうち中心側の領域であって、後述する半導体装置Ｓ１の製造方法にて、第３はんだ６を構成することとなる溶融はんだが塗布される部分である。
【００２４】
第２領域５２は、図３に示すように、上面法線方向から見て、上面５ａのうち第１領域５１を取り囲む領域であって、上面５ａの外郭を含む部分である。第２領域５２は、金属部材５を半導体素子３の表面３ａ上に搭載する際に、第３はんだ６を構成することとなる溶融はんだが第１領域５１に塗布された状態であっても、この溶融はんだが濡れ広がらない領域である。第２領域５２は、本実施形態では、図１に示すように、溶融はんだの濡れ性が低い物質で構成された被覆層９に覆われている。第２領域５２は、本実施形態では、このような表面処理が施されることで溶融はんだが濡れ広がらない領域とされる。
【００２５】
なお、第２領域５２のうちその内郭とこれに隣接する上面５ａの外郭との当該外郭に対する垂直方向における距離を幅とする。この場合、第２領域５２の幅は、任意であるが、後述する搬送治具１１で金属部材５を支持した際に、第１領域５１上の溶融はんだと搬送治具１１とが接触しない程度とされる。例えば、第２領域５２の幅は、限定するものではないが、５００μｍ程度とされ得る。また、第１領域５１は、上面５ａのうち第２領域５２と異なる残部であり、その平面サイズについては任意である。
【００２６】
被覆層９は、金属部材５を構成する材料よりも溶融したはんだの濡れ性が低い材料、例えば、Ｔｉ（チタン）や金属酸化物などで構成されればよく、スパッタリングなどの真空成膜法や金属部材５の上面５ａの一部に酸化処理を施すなどの任意の方法で形成される。
【００２７】
なお、ここでいう「濡れ性が低い」とは、溶融はんだを第１領域５１に塗布した際に、この溶融はんだが第１領域５１内に留まり、第２領域５２に濡れ広がらない程度の濡れ性であることを意味する。例えば、限定するものではないが、第２領域５２における溶融はんだを塗布した場合の接触角が８０°以上とされていれば、溶融した第３はんだ６は、第１領域５１から第２領域５２に濡れ広がることが抑制され、第１領域５１内に留まることとなる。溶融はんだが第１領域５１内に留まるのであれば、被覆層９は、上記の接触角と異なる接触角とされてもよいことは言うまでもない。
【００２８】
また、第３はんだ６は、少なくとも金属部材５を半導体素子３上に搭載する際には第１領域５１内に留まるが、第２導電部材７を金属部材５上に搭載した後については、第２導電部材７の荷重で第２領域５２にはみ出した状態となる。さらに、第２領域５２を溶融はんだが濡れ広がらない領域とする理由については、後述する半導体装置Ｓ１の製造方法の説明にて述べる。
【００２９】
第２導電部材７は、第１導電部材１と同様に、半導体素子３で生じた熱を外部に逃がす役割を果たす部材であり、例えば、銅系金属や鉄系金属などの熱伝導性が高い金属材料などにより構成される。第２導電部材７は、例えば、図１に示すように、表裏の関係にある一面７ａと他面７ｂとを有する四角形板状とされ、他面７ｂが第３はんだ６を介して金属部材５の上面５ａに接続され、一面７ａがモールド樹脂８から露出している。
【００３０】
なお、第１導電部材１、半導体素子３、金属部材５、第２導電部材７の順に積層して接続するはんだを区別するために、便宜的に、第１はんだ２、第２はんだ４および第３はんだ６と称しているが、これはすべて同一の組成のはんだで構成されてもよい。
【００３１】
モールド樹脂８は、例えば、図１もしくは図２に示すように、第１導電部材１の一部、第２導電部材７の一部、およびリード１０の一部を除き、他の構成要素を覆っている。モールド樹脂８は、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材料で構成され、トランスファー成形などにより成形される。
【００３２】
以上が、本実施形態の半導体装置Ｓ１の基本的な構成である。
【００３３】
次に、半導体装置Ｓ１の製造方法について、図４〜図５Ｃを参照して説明する。図４では、金属部材５の半導体素子３への搭載を理解し易いようにするため、後述する搬送治具１１を省略している。図５Ａ、図５Ｂでは、断面を示すものではないが、理解し易くするため、後述する溶融はんだ４１、６１にハッチングを施している。
【００３４】
なお、この製造方法は、第１領域５１と第２領域５２とを有する金属部材５を用意する点、および金属部材５を塗布したはんだを溶融させたまま半導体素子３上に搭載する点を除き、任意の半導体装置の製造工程を採用できる。そのため、以下の製造方法については、上記の点以外の工程については、本明細書では簡単に説明する。
【００３５】
以下、説明の簡略化のため、便宜的に、金属部材５のうち下面５ｂに塗布される溶融はんだを「第１の溶融はんだ４１」と称し、第１領域５１上に塗布される溶融はんだを「第２の溶融はんだ６１」と称する。
【００３６】
まず、第１導電部材１と通常の半導体プロセスにより製造された半導体素子３を用意する。そして、第１導電部材１の一面１ａ上に半導体素子３をはんだ付けし、第１導電部材１の一面１ａ上に第１はんだ２を介して半導体素子３が搭載された状態とする。
【００３７】
続けて、第１領域５１と第２領域５２とを有する上面５ａ、および下面５ｂを備える金属部材５を用意する。その後、この金属部材５の下面５ｂと上面５ａのうち第１領域５１とに、それぞれ迎えはんだをし、図４に示すように、金属部材５の下面５ｂに第１の溶融はんだ４１が、第１領域５１上に第２の溶融はんだ６１が塗布された状態とする。例えば、上面５ａのうち第１領域５１に迎えはんだをした後に、下面５ｂに迎えはんだをすることで、上面５ａおよび下面５ｂそれぞれに溶融したはんだが塗布された金属部材５を用意できる。この溶融はんだが塗布された状態のまま、すなわちはんだを溶かしたままの状態で、図４の矢印で示す方向に沿って金属部材５を搬送し、金属部材５を半導体素子３の表面３ａ上に載せ、金属部材５を半導体素子３上に組み付ける。
【００３８】
具体的には、図５に示すように、第１の溶融はんだ４１と第２の溶融はんだ６１とが塗布された状態の金属部材５をそのまま搬送できる搬送治具１１を用意し、この搬送治具１１を用いて当該金属部材５を半導体素子３上に組み付ける。この搬送治具１１は、例えば、図５Ａに示すように、四角形の有底筒状とされ、その開口部側に金属部材５を支持する支持部１２を備える。支持部１２には、図５Ａに示すように、傾斜面１２ａが形成されている。搬送治具１１は、本実施形態では、図５Ｂもしくは図５Ｃに示すように、金属部材５の上面５ａの外郭とこの傾斜面１２ａを接触させて支持する構成とされている。また、金属部材５の上面５ａ側に塗布された第２の溶融はんだ６１が第１領域５１内に留まる状態とすることで、搬送治具１１は、図５Ｃに示すように、第２の溶融はんだ６１と接触しないこととなる。
【００３９】
なお、搬送治具１１としては、例えば、上記の支持部１２を有する形状とされた吸着コレットが用いられることができる。このような形状とされた搬送治具１１を用いて、金属部材５の外郭に支持部１２を接触させて支持することで、単に金属部材５の側面を利用して支持する場合に比べて、搬送治具１１に対して金属部材５が傾きにくくなり、搬送が安定する効果が期待される。加えて、迎えはんだを施した金属部材５を半導体素子３の表面３ａ上に搭載する際、半導体素子３の表面３ａのなす平面に対する金属部材５の位置を「高さ位置」として、金属部材５の高さ位置の制御精度が向上する効果も期待される。
【００４０】
続いて、第２の溶融はんだ６１の上に第２導電部材７を載せ、これを固化させることで第３はんだ６とし、第３はんだ６を介して第２導電部材７と金属部材５とを接続する。その後、モールド樹脂８の外形に相当するキャビティを有する図示しない金型を用意し、第１導電部材１、半導体素子３、金属部材５、第２導電部材７がはんだを介して積層されたワークを当該金型内にセットする。そして、エポキシ樹脂などの樹脂材料を図示しないゲートからキャビティ内に流し込んで硬化させることでモールド樹脂８を形成する。
【００４１】
上記した工程により、半導体装置Ｓ１を製造することができる。上記の製造方法は、あくまで一例であり、金属部材５の用意および金属部材５の半導体素子３上に組み付ける点以外の工程については、適宜変更されてもよいことは言うまでもない。
【００４２】
次に、金属部材５の上面５ａを第２の溶融はんだ６１が塗布される第１領域５１と当該第２の溶融はんだ６１が濡れ広がらない第２領域５２とに区画することによる効果を、従来の金属部材１００の組み付け工程と対比して説明する。
【００４３】
まず、従来の金属部材１００の組み付け工程について、図６を参照して説明する。従来の金属部材１００は、例えば、図６に示すように、上面１００ａおよびその反対面の下面１００ｂを有する四角形板状とされる。従来の金属部材１００は、金属部材５と異なり、上面１００ａが２以上の領域に区画されておらず、溶融したはんだを上面１００ａに塗布した際にその全域に濡れ広がる構成とされている。
【００４４】
従来の金属部材１００を半導体素子３上に搭載する場合、まず従来の金属部材１００の上面１００ａおよび下面１００ｂに迎えはんだをする。この際、上面１００ａおよび下面１００ｂの全域にはんだが濡れ広がるため、このままでは、治具で搬送しようとすると、溶融したはんだが当該治具と接触してしまい、治具に意図しないはんだが付着することによる不具合が生じ得る。そのため、従来の金属部材１００に迎えはんだをした後、塗布したはんだを放冷もしくは冷却などの方法で固化させ、再度固体の状態とする必要がある。
【００４５】
このように上面１００ａおよび下面１００ｂの両面にはんだを塗布して固化させた従来の金属部材１００は、上面１００ａと下面１００ｂとの間の側面を図示しない治具により支持され、半導体素子３上に載せられる。続けて、従来の金属部材１００は、図６に示すように、半導体素子３上に位置合わせ治具１０１に支持された状態で配置される。そして、この状態で通常のリフロー工程によりはんだを再溶融させた後、再度はんだを固化することで従来の金属部材１００と半導体素子３とを第２はんだ４を介して接続する。続けて、第２導電部材７を従来の金属部材１００上に配置した後、通常のリフロー工程により第２導電部材７と従来の金属部材１００とを第３はんだ６を介して接続する。
【００４６】
従来の金属部材１００の組み付け方法では、従来の金属部材１００に迎えはんだをした後に塗布した溶融はんだを再度固化させる工程が必要であって、リフロー工程において従来の金属部材１００を支持すると共に位置合わせをする位置合わせ治具１０１を要する。そのため、半導体装置を製造するための工程数が多く、その製造コストが高くなってしまう。
【００４７】
これに対して、本実施形態の半導体装置Ｓ１では、図５Ｃに示すように、金属部材５の上面５ａが、溶融はんだが濡れ広がる第１領域５１と溶融はんだが濡れ広がらない第２領域５２とに区画された構成とされている。つまり、溶融はんだを第１領域５１に塗布した際に、溶融はんだが第１領域５１にのみ留まる構成の金属部材５とされている。
【００４８】
これにより、金属部材５に第３はんだ６となる溶融はんだを塗布した状態において、当該溶融はんだが上面５ａの外郭を含む端部側の領域、すなわち第２領域５２に存在しない状態となる。そのため、金属部材５をその上面５ａの外郭に、搬送治具１１を接触させて支持して搬送することで、金属部材５を溶融はんだが付着した状態のままで半導体素子３上に配置することができる。
【００４９】
本実施形態によれば、迎えはんだを行った後に、再度はんだを固化させる工程が不要となると共に、位置合わせ治具１０１が不要となるため、工程数が従来よりも少なく、製造コストが低減された構造の半導体装置Ｓ１となる。
【００５０】
また、金属部材５を第１領域５１と第２領域５２とに区画された構成とし、溶融はんだが第１領域５１内に留まらせた状態で半導体素子３上に配置することで、搬送時に搬送治具１１と第１領域５１上の溶融はんだとが接触することを防止できる。これにより、金属部材５に迎えはんだをした後に、塗布したはんだを固化させることなく、溶融させた状態のまま半導体素子３上に金属部材５を搭載することができ、従来よりも工程数を削減し、製造コストの低い半導体装置の製造方法を実現できる。
【００５１】
（第１実施形態の変形例）
図５Ａないし図５Ｃでは、金属部材５を搬送する搬送治具１１の一例について示したが、搬送治具１１はこの例に限られず、図７Ａ、図７Ｂで示す形状とされてもよい。図７Ａでは、図５Ａと同様に、断面を示すものではないが、理解し易くするため、第１の溶融はんだ４１および第２の溶融はんだ６１にハッチングを施している。
【００５２】
具体的には、搬送治具１１は、本変形例では、図７Ａに示すように、支持部１２が段差部１２ｂを備える形状とされている。そして、搬送治具１１は、図７Ｂに示すように、この段差部１２ｂが金属部材５の第２領域５２の一部および側面のうち上面５ａ側の部分に接触し、金属部材５を搬送できる構成とされる。
【００５３】
このような搬送治具１１で金属部材５を搬送する場合であっても、上記第１実施形態と同様に、搬送治具１１と第２の溶融はんだ６１とが接触することが防止でき、製造工程を従来よりも少なくすることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
第２実施形態の半導体装置Ｓ２について、図８、図９を参照して述べる。図８では、図１と同様に、半導体装置Ｓ２の構成を理解し易くするため、各構成要素の厚みや幅などを誇張したものを示している。図９では、図８と同様に、その構成を理解し易くするため、金属部材５の厚みや幅などを誇張したものを示すと共に、断面を示すものではないが、第２領域５２にハッチングを施している。
【００５５】
本実施形態の半導体装置Ｓ２は、図８もしくは図９に示すように、金属部材５の上面５ａが第１領域５１とこれを囲む枠体状の第２領域５２とを有する構成とされるが、第２領域５２が上面法線方向に突き出た凸部５３とされている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００５６】
金属部材５は、本実施形態では、例えば図８に示すように、上面５ａが第１領域５１とこの四方を囲みつつ、上面法線方向に突き出る凸部５３とされた第２領域５２とにより構成されている。
【００５７】
凸部５３は、上面法線方向における高さが、第１領域５１に溶融したはんだを塗布した際に、第２領域５２上に濡れ広がらない程度、言い換えると、溶融したはんだが乗り越えられない程度とされていればよく、適宜変更される。なお、凸部５３は、例えば、金属部材５を構成する板材にプレス加工や研磨、エッチング処理などを施すことで形成されるが、その形成手段については任意である。
【００５８】
なお、凸部５３は、金属部材５を半導体素子３上に搭載するまでの間、第２の溶融はんだ６１を第１領域５１内に留まらせる役割を果たせばよい。そのため、第２導電部材７を金属部材５上に搭載した後には、金属部材５は、図８に示すように、凸部５３上にも第３はんだ６が配置された状態となる。
【００５９】
本実施形態によれば、金属部材５の上面５ａのうち第１領域５１に溶融したはんだを塗布しても、第２領域５２に当該溶融したはんだが濡れ広がることが抑制されるため、上記第１実施形態と同様の効果が得られる半導体装置Ｓ２となる。
【００６０】
（第３実施形態）
第３実施形態の半導体装置Ｓ３について、図１０、図１１を参照して述べる。図１０では、図１と同様に、半導体装置Ｓ３の構成を理解し易くするため、各構成要素の厚みや幅などを誇張したものを示している。図１１についても、図１０と同様に、その構成を理解し易くするため、金属部材５の厚みや幅などを誇張したものを示すと共に、断面を示すものではないが、第２領域５２にハッチングを施している。
【００６１】
本実施形態の半導体装置Ｓ３は、図１０もしくは図１１に示すように、金属部材５の上面５ａに枠体状の溝部５４が形成され、当該溝部５４により上面５ａが第１領域５１と第２領域５２とに区画されている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００６２】
溝部５４は、第１領域５１と第２領域５２とを区画し、第１領域５１に溶融したはんだを塗布した際に、当該はんだが第１領域５１を越えて第２領域５２に濡れ広がることを防止するために形成されるものである。溝部５４は、例えば図１１に示すように、上面法線方向から見て、四角形枠体状とされ、プレス加工などの任意の方法により形成される。
【００６３】
なお、溝部５４は、第１領域５１に溶融はんだが塗布された際に、溝部５４を越えて第２領域５２に当該溶融はんだが濡れ広がることを防止できればよく、その深さ、幅や形状などについては任意である。また、溝部５４は、金属部材５を半導体素子３上に搭載するまでの間、第２の溶融はんだ６１を第１領域５１内に留まらせる役割を果たせばよい。そのため、第２導電部材７を金属部材５上に搭載した後には、金属部材５は、図８に示すように、第３はんだ６が溝部５４を乗り越えて第２領域５２上にも配置された状態となる。
【００６４】
本実施形態によれば、金属部材５の上面５ａのうち第１領域５１に溶融したはんだを塗布しても、第２領域５２に当該溶融したはんだが濡れ広がることが抑制されるため、上記第１実施形態と同様の効果が得られる半導体装置Ｓ３となる。
【００６５】
（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態に示した半導体装置およびその製造方法は、本発明の一例を示したものであり、上記の各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。
【００６６】
（１）例えば、上記各実施形態では、金属部材５が単に略四角形板状とされた例について説明したが、上面５ａが第１領域５１および第２領域５２を有した構成とされていればよく、上記した例に限られず、他の形状とされてもよい。
【００６７】
具体的には、金属部材５は、図１２Ａないし図１２Ｃに示すように、上面５ａの面積を下面５ｂの面積よりも大きくし、上面５ａのうち上面法線方向から見て下面５ｂよりも外側にはみ出した部分を第２領域５２とされてもよい。言い換えると、この場合、金属部材５は、側面のうち下面５ｂ側の部分に段差部が形成されており、金属部材５の搬送時に下面５ｂに塗布された溶融はんだが上面５ａ側に回り込みにくい形状とされている。
【００６８】
なお、図１２Ａないし図１２Ｃでは、見易くするために、断面を示すものではないが、第２領域５２にハッチングを施している。
【００６９】
（２）上記第１実施形態では、上面５ａのうちその外郭を含む領域に枠体状の被覆層９が形成された例について説明したが、被覆層９は、上面５ａの一部だけでなく、側面に形成されていてもよい。これにより、上記のように、側面に段差部が形成されていなくても、下面５ｂに塗布された溶融はんだが、上面５ａ側に回り込むことが抑制される金属部材５となり、金属部材５の搬送が安定する効果が期待される。
【００７０】
（３）上記第１実施形態およびその変形例では、上面５ａの外郭または上面５ａの外郭および側面を利用して金属部材５を支持して搬送する例について説明したが、図１３に示すように、金属部材５の側面のみに搬送治具１３を接触させ、金属部材５を支持してもよい。
【００７１】
この場合、金属部材５は、例えば、図１４や図１５に示す他の形状とされてもよい。具体的には、金属部材５は、図１４に示すように、側面に搬送用の溝５５が形成された形状とされてもよいし、図１５に示すように、側面に搬送用の突起部５６が形成された形状とされてもよい。なお、図１４、図１５では、見易くするため、第１領域５１および第２領域５２を省略している。
【００７２】
（４）上記各実施形態では、金属部材５の上面５ａの第１領域５１および下面５ｂに溶融はんだを塗布する例について説明した。このとき、第１領域５１に塗布される第２の溶融はんだ６１と下面５ｂに塗布される第１の溶融はんだ４１とが、その融点が同じ組成とされてもよいし、異なる組成とされてもよい。
【００７３】
後者の場合、第１領域５１に塗布される第２の溶融はんだ６１は、下面５ｂに塗布される第１の溶融はんだ４１よりも融点が高い組成とされることが好ましい。この場合には、金属部材５を半導体素子３上に搭載する際の加熱温度は、第２はんだ４の融点以上かつ第３はんだ６の融点未満とされる。
【００７４】
これにより、金属部材５を半導体素子３上に搭載する際に、第１領域５１に塗布されるはんだのみを固体とした状態で、金属部材５を搬送し、搭載することができ、搬送治具１１と溶融はんだとが接触する事態をより抑制することが可能になる。言い換えると、少なくとも第２はんだ４となるはんだのみが溶融した状態で金属部材５を搬送し、搬送治具１１と溶融したはんだとが接触することなく、半導体素子３上に金属部材５を搭載することが可能となる。なお、はんだの融点は、錫を含む合金の元素のうち錫以外の元素の割合を変更することにより適宜調整することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１    第１導電部材
３    半導体素子
５    金属部材
５ａ  上面
５１  第１領域
５２  第２領域
５３  凸部
５４  溝部
７    第２導電部材
９    被覆層
【図１】
2019212801.tif 000003
【図２】
2019212801.tif 000004
【図３】
2019212801.tif 000005
【図４】
2019212801.tif 000006
【図５Ａ】
2019212801.tif 000007
【図５Ｂ】
2019212801.tif 000008
【図５Ｃ】
2019212801.tif 000009
【図６】
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【図７Ａ】
2019212801.tif 000011
【図７Ｂ】
2019212801.tif 000012
【図８】
2019212801.tif 000013
【図９】
2019212801.tif 000014
【図１０】
2019212801.tif 000015
【図１１】
2019212801.tif 000016
【図１２Ａ】
2019212801.tif 000017
【図１２Ｂ】
2019212801.tif 000018
【図１２Ｃ】
2019212801.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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