(57)【要約】【課題】プレーナ型半導体素子を積層し、製造容易なローコスト半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、プレーナ型半導体素子を積層し、プレーナ型半導体素子間に放熱板を挿入する。放熱板は一方の面に凸部が設けられ、もう一方の面に平坦部が設けられ、凸部はプレーナ型半導体素子の一方の面に設けられた電極に接合材で接合され、平坦部はプレーナ型半導体素子のもう一方の面に設けられた電極に接合材で接合されていることを特徴とする。【選択図】図１
2015106669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレーナ型半導体素子を積層し、前記プレーナ型半導体素子間に放熱板を挿入する半導体装置において、前記放熱板は一方の面に凸部が設けられ、もう一方の面に平坦部が設けられ、前記凸部は前記プレーナ型半導体素子の一方の面に設けられた電極に接合材で接合され、前記平坦部は前期プレーナ型半導体素子のもう一方の面に設けられた電極に前記接合材で接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記接合材は、鉛フリーはんだであ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】
プレーナ型半導体素子と放熱板を接合する素子予備半田工程と、リードと、前記プレーナ型半導体素子と、前記プレーナ型半導体素子と前記放熱板が接合された予備半田半導体素子とを接合する組立工程と、モールド樹脂を成形するモールド工程からなる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、半導体装置に関し、特に複数の半導体素子を積層して構成された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、大電流の高圧整流機能を必要とする積層型高圧半導体装置が知られている。たとえば、特許文献１には、半導体素子（あるいは半導体素子と放熱板）を複数積層した半導体装置が開示されている。これにより、高耐圧特性や放熱性を向上させている。
【０００３】
また、特許文献２には、ツェナーダイオードが複数形成された半導体装置が開示されている。これにより、伝導ノイズを防止させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−３５６６０号公報
【特許文献２】特開２００６−３１９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、半導体素子を積層する製法は、半導体ウエハを積層し、ダイサー装置によって、ダイシングする製造方法がある。半導体素子はメサ型半導体素子が多く使われている。近年は、メサ型半導体素子に対し、ウエット工程の無い、容易な製造方法で品質の安定しているプレーナ型半導体素子に移行している。
【０００６】
しかしながら、従来技術は、メサ型半導体素子には適応可能であるが、プレーナ型半導体素子は、電極開口部が半導体素子外形より小さいので、半導体素子の電極面同士を全面で接合する構造には適応ができないという課題がある。
また、表面電極上にロウ材を塗布し、ウエハ積層後熱処理し、ダイシングしているため、容易に積層数量を設定することができず、コストアップになるという課題がある。
【０００７】
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、プレーナ型半導体素子を積層し、製造容易なローコスト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】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、プレーナ型半導体素子を積層し、プレーナ型半導体素子間に放熱板を挿入する。放熱板は一方の面に凸部が設けられ、もう一方の面に平坦部が設けられ、凸部はプレーナ型半導体素子の一方の面に設けられた電極に接合材で接合され、平坦部はプレーナ型半導体素子のもう一方の面に設けられた電極に接合材で接合されているものである。
また、その製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、凸形状放熱板を用いるので、プレーナ型半導体素子を積層した半導体装置を提供することができる効果を奏する。
また、半導体素子を個片で積層し、任意の積層数とすることができるので、製造容易なローコストの半導体装置を提供することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の概略断面側面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置のリード図である。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体装置の放熱板図である。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体装置の予備半導体素子図である。
【図５】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施例１に係る半導体装置１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置１の概略断面側面図である。
【００１３】
図１に示すように、半導体装置１は、リード２と半導体素子３と放熱板４とモールド樹脂６によって形成されている。
【００１４】
リード２は、ヘッダー形状をしている。リード２の一方の端部は接合材５により、半導体素子２と接合している。リード２のもう一方の端部は、モールド樹脂６から外部へ導出され、半導体装置１の外部端子（アウターリード）となる。また、リード２は、熱伝導率の高い銅又は銅合金からなり、線材をヘッダープレス加工で製造される。例えばその直径は０．５ｍｍ程度である。
【００１５】
半導体素子３は、一方の面に電極３１（開口電極）を有し、もう一方の面に電極３２（裏面電極）を有している。電極３１と電極３２は一般的なアルミ電極で構成されている。半導体素子３は、例えば個片化されたプレーナ型ダイオードであり、その外形は１辺１．３ｍｍの正方形で厚さは０．２ｍｍ程度である。
【００１６】
放熱板４は、半導体素子３が積層され、その間に挟まれている。板形状をしており、一方の面は凸部４１を備え、半導体素子３の一方の面の電極３１に接合される。また、もう一方の面は平坦部４２を備え、半導体素子３のもう一方の面の電極３２に接合される。放熱板４は、熱伝導率の高い銅又は銅合金からなり、板材を打ち抜きプレス加工で製造される。例えばその外形は１辺１．３ｍｍの正方形で厚さは０．２ｍｍ、凸部４１は直径０．５ｍｍ、高さ０．０５ｍｍ程度である。
【００１７】
接合材５は、リード２、半導体素子３、放熱板４の間の接合に使われている。例えばはんだであり、鉛フリー（Ｐｂフリー）はんだが使われる。
【００１８】
モールド樹脂６は、リード２の一部と半導体素子３と放熱板４を覆い、半導体装置１の外形形状を構成する。例えば半導体素子の動作温度に対する充分な耐熱性や絶縁性をもつ樹脂材料であるエポキシ樹脂をトランスファーモールド金型により樹脂成形される。外形寸法は直径３．０ｍｍ、長さ８．０ｍｍの円筒形である。
【００１９】
半導体装置１の製造方法は、図２に示すように、リード２の一方の端部に接合材５であるはんだを溶融、硬化させ、固着させる。カーボンジグと水素ガス炉装置を使用した製法が一般的に知られている。予備半田リード２１となる。（リード予備半田工程）
【００２０】
次に、図３に示すように、放熱板４の一方の面の凸部４１ともう一方の面の平坦部４２に接合材であるはんだを溶融、硬化させ、固着させる。カーボンジグと水素ガス炉装置を使用した製法が一般的に知られている。予備半田放熱板４３となる。（放熱板予備半田工程）
【００２１】
次に、図４に示すように、放熱板予備半田工程で製造された予備半田放熱板４３のもう一方の面の平坦部４２側と半導体素子３のもう一方の面の電極３２を加熱し、硬化させ、固着させる。カーボンジグと水素ガス炉装置を使用した製法が一般的に知られている。予備半田半導体素子３３となる。（素子予備半田工程）
【００２２】
次に、図５に示すように、孔が開けられたカーボンジグ７に、図の左から順に、予備半田リード２１、予備半田半導体素子３３、予備半田半導体素子３３、予備半田半導体素子３３、半導体素子３、予備半田リード２１をセットする。その後、カーボンジグふた７１を被せ、水素ガス炉装置を使用し、接合材５を再溶融、硬化させ、一体に組み立てる。これにより半導体素子３が４つ積層され、半導体素子３間に放熱板４が３つ挟まれた積層型半導体となる。（組立工程）
【００２３】
次に、図示していないが、トランスファー金型を用いて、モールド樹脂６でリード２の一部と半導体素子３と放熱板４を覆い、樹脂封止する。（モールド工程）
【００２４】
以上により、半導体装置１が完成する。
【００２５】
次に、上述の実施例１に係る半導体装置１の効果を説明する。
【００２６】
本発明の実施例１に係る半導体装置１は、凸形状をした放熱板を用いて、半導体素子を積層している。これにより、プレーナ型半導体素子を積層することが可能である。
【００２７】
また、積層には個片に分割された半導体素子を用いる。これにより、半導体素子の積層に対し、任意の積層数とすることができるので、特殊な製造工程を必要としない製造容易なローコストの半導体装置とすることができる。
【００２８】
また、半導体素子間に放熱板を用いるので、半導体素子の熱を外部へより放出することができ、半導体素子間の応力を緩和することができる。
【００２９】
また、個片で半導体素子を積層するので、ウエハ積層に比較して、位置決めが容易な製造方法でおこなうことができる。
【００３０】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
【００３１】
上述の例では、モールド樹脂をエポキシ樹脂としたが、ブロム（Ｂｒ）非含有のハロゲンフリー樹脂としてもよい。これにより、環境問題に対応できる。
【００３２】
また、はんだは、鉛フリーとしたが、鉛入りはんだでも製造が可能である。これにより、より高温動作可能な半導体装置とすることができる。
【００３３】
また、リードの表面はＮｉめっき、ＡｇめっきやＡｇクラッドであってもよい。これにより、リード表面の酸化を防止することができる。
【００３４】
また、放熱板の凸部形状は直角でなくても、テーパーやＲがついた形状とすることもできる。さらに、予備半田放熱板の接合材は全面につけられてもよい。これらより、放熱板製造時を容易にすることができる。
【００３５】
また、半導体パケージは、一般的なアキシャル型であり、任意の形状を選択することができる。円筒形としたが、樽型であってもよい。
【００３６】
また、上述の例では、４つの半導体素子としたが、２つ以上の任意数の半導体素子が搭載されていてもよい。すなわち、半導体装置内におけるリードの長さや半導体素子数や放熱板の形状の構成は、上述の効果を奏する限りにおいて適宜設定することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１、半導体装置
２、リード
３、半導体素子
４、放熱板
５、接合材
６、モールド樹脂
７、カーボンジグ
２１、予備半田リード
３１、電極（半導体素子）
３２、電極（半導体素子）
３３、予備半田半導体素子
４１、凸部（放熱板）
４２、平坦部（放熱板）
４３、予備半田放熱板
７１、カーボンジグふた
【図１】
2015106669.tif 000003
【図２】
2015106669.tif 000004
【図３】
2015106669.tif 000005
【図４】
2015106669.tif 000006
【図５】
2015106669.tif 000007