(57)【要約】【課題】半導体装置１において剥離の発生を生じ難くする。【解決手段】半導体装置１は、半導体素子１０、リードフレーム２０、リードフレーム２０に対して半導体素子１０の反対側に配置されている絶縁シート３０と、ヒートシンク４０とを備える。絶縁シート３０は、リードフレーム２０に接合されている導電層３１と、ヒートシンク４０に接合されている導電層３２と、導電層３１、３２の間に配置されて導電層３１、３２のそれぞれに接合されている絶縁層３３とを備える。これにより、リードフレーム２０および導電層３１の間には、電位差が生じない。このため、リードフレーム２０および導電層３１の間には、電気化学反応が生じない。ヒートシンク４０および導電層３２の間には、電位差が生じない。このため、ヒートシンク４０および導電層３２の間には、電気化学反応が生じない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（１０）と、導電性材料から構成されて前記電子部品を搭載するリードフレーム（２０）と、前記リードフレームに対して前記電子部品の反対側に配置されている絶縁シート（３０）と、導電性材料から構成され、かつ前記絶縁シートに対して前記リードフレームの反対側に配置されて前記電子部品から前記リードフレームおよび前記絶縁シートを通して伝わる熱を放出するヒートシンク（４０）と、を備え、
前記絶縁シートは、
導電性を有し、かつ前記リードフレームに接触する第１の層（３１）と、
導電性を有し、かつ前記ヒートシンクに接触する第２の層（３２）と、
電気絶縁性を有し、かつ前記第１、第２の層の間に配置されている第３の層（３３）と、を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記第１、第２の層は、それぞれ、導電性フィラー（３４）を含む樹脂材料から構成されることにより、前記第１、第２の層が前記導電性を有するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記導電性フィラーは、熱伝導性を有することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記第１の層と前記第３の層とが接合されており、
前記第２の層と前記第３の層とが接合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項５】
前記第３の層は、電気絶縁性を有する絶縁性フィラー（３５）を含む樹脂材料から構成されたものであり、
前記絶縁性フィラーは、熱伝導性を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項６】
前記第１、第２の層を構成する樹脂材料と前記第３の層を構成する樹脂材料とは、同種の樹脂材料であることを特徴とする請求項５に記載の電子装置。
【請求項７】
前記第１、第２、第３の層を構成する樹脂材料は、前記電気絶縁性を有する樹脂材料であることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
【請求項８】
前記第１、第２の層の厚み寸法は、前記第３の層の厚み寸法に比べて小さいことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項９】
前記リードフレームおよび前記ヒートシンクは、それぞれ、薄板状に形成されており、
前記リードフレームおよび前記ヒートシンクのそれぞれの厚み方向が前記第１、第２、第３の層の厚み方向と同一方向になるように、前記リードフレーム、前記ヒートシンク、および前記第１、第２、第３の層が配置されており、
前記第１の層の面方向の大きさが前記リードフレームおよび前記ヒートシンクのそれぞれの面方向の大きさよりも小さく、かつ前記第１の層の面方向の端部は、前記リードフレームの面方向端部よりも面方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項１０】
電子部品（１０）を搭載する導電性のリードフレーム（２０）とヒートシンク（４０）との間に、絶縁シート（３０）を形成する形成工程（Ｓ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１０Ａ、Ｓ１１０Ａ）を備え、
前記絶縁シートは、導電性を有する第１、第２の層（３１、３２）の間に電気絶縁性を有する第３の層（３３）を配置してなるものであり、
前記形成工程は、
前記ヒートシンクに接触し、かつ未硬化の樹脂材料からなる前記第２の層（３２ａ）を形成する第１工程と、
前記第２の層に対して前記ヒートシンクの反対側に配置されて、硬化された樹脂材料からなり、かつ前記第２の層に接触する前記第３の層（３３）を形成する第２工程と、
前記第３の層に対して前記ヒートシンクの反対側に配置されて、未硬化の樹脂材料からなり、かつ前記第３の層に接触する前記第１の層（３１ａ）を形成する第３工程と、
前記リードフレームのうち前記電子部品の反対側に前記第１の層を接触させて、前記第１の層を構成する樹脂材料を硬化させることにより、前記リードフレームおよび前記第１の層の間を接合させるとともに、前記第１、第３の層の間を接合させる第４工程と、
前記第２の層を構成する樹脂材料を硬化させることにより、前記ヒートシンクおよび前記第２の層の間を接合させるとともに、前記第２、第３の層の間を接合させる第５工程と、を備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１１】
導電性を有する第１、第２の層（３１、３２）の間に電気絶縁性を有する第３の層（３３）を配置してなる絶縁シート（３０）をヒートシンク（４０）上に形成する形成工程を備え、
前記形成工程は、
硬化された樹脂材料からなり、かつ前記ヒートシンクに接合されている前記第２の層を形成する第１工程と、
前記第２の層に対して前記ヒートシンクの反対側に配置されて、硬化された樹脂材料からなり、かつ前記第２の層に接合されている前記第３の層（３３）を形成する第２工程と、
前記第３の層に対して前記前記ヒートシンクの反対側に配置されて、未硬化の樹脂材料からなり、かつ前記第３の層に接触する前記第１の層（３１ａ）を形成する第３工程と、を備え、
電子部品（１０）を搭載する導電性のリードフレーム（２０）のうち前記電子部品と反対側に前記第１の層を接触させて前記第１の層を構成する樹脂材料を硬化することにより、前記リードフレームおよび前記第１の層の間を接合させるとともに、前記第１、第３の層の間を接合させる接合工程を備えることを特徴とする電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置、および電子装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子装置において、パワー素子が接合されているリードフレームとヒートシンクとの間に、熱伝導性および電気絶縁性を有する絶縁シートを挟んだものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このものにおいて、パワー素子および外部間の電気絶縁性が絶縁シートによって保たれた状態で、パワー素子から絶縁シートを通して伝わる熱がヒートシンクから外部に放出させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３２３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子装置において、放熱性を向上させるための絶縁シートの薄膜化と、パワー素子およびグランド間に印加される電圧（以下、チップ電圧という）の高電圧化という要望がある。この絶縁シートの薄膜化およびチップ電圧の高電圧化に伴い、絶縁シートに発生する電界強度が高くなる。
【０００６】
このため、高温高湿の環境下（例えば、温度８５℃、湿度８５％）において、パワー素子およびグランド間に高電圧を印加する耐久評価を実施すると、リードフレームおよび絶縁シートの間で剥離が発生する問題が発生する。この剥離は、リードフレームおよび絶縁シートの密着強度が低下することが原因である。この密着強度が低下する理由は、水分が絶縁シートの内部に拡散して、電圧印加によって電気化学反応が起こることである。
【０００７】
具体的には、陽極では、下記の化１の式で示す金属腐食（すなわち、電食）が生じ、陰極では下記の化２の式で示す水酸化物イオンが生成してｐＨが低下することにより、絶縁シートにおいて樹脂溶解が起こるからである。化１、化２の両式は、リードフレームとしてＮｉを含む材料により形成されたものを用いた場合を示している。
【０００８】
【化１】
2015026737.tif 000003
【０００９】
【化２】
2015026737.tif 000004
さらに、このような剥離現象は電界強度を上げるほど短時間で発生する。そして、剥離現象は、絶縁シートの放熱性を低下させるため、対策が必要である。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、剥離の発生を生じ難くした電子装置、および電子装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電子部品（１０）と、導電性材料から構成されて電子部品を搭載するリードフレーム（２０）と、リードフレームに対して電子部品の反対側に配置されている絶縁シート（３０）と、導電性材料から構成され、かつ絶縁シートに対してリードフレームの反対側に配置されて電子部品からリードフレームおよび絶縁シートを通して伝わる熱を放出するヒートシンク（４０）と、を備え、絶縁シートは、導電性を有し、かつリードフレームに接触する第１の層（３１）と、導電性を有し、かつヒートシンクに接触する第２の層（３２）と、電気絶縁性を有し、かつ前記第１、第２の層の間に配置されている第３の層（３３）とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、リードフレーム、第１、第２の層、およびヒートシンクは、それぞれ、導電性を有する。リードフレームおよび第１の層の間に電位差が生じない。これにより、リードフレームおよび第１の層の間に剥離が生じ難い。これに加えて、第２の層およびヒートシンクの間には、電位差が生じない。これにより、第２の層およびヒートシンクの間に剥離が生じ難い。したがって、剥離の発生を生じ難くした電子装置を提供することができる。
【００１３】
請求項１０に記載の発明では、電子装置の製造方法において、形成工程は、ヒートシンクに接触し、かつ未硬化の樹脂材料からなる第２の層（３２ａ）を形成する第１工程と、第２の層に対してヒートシンクの反対側に配置されて、硬化された樹脂材料からなり、かつ第２の層に接触する第３の層（３３）を形成する第２工程と、第３の層に対してヒートシンクの反対側に配置されて、未硬化の樹脂材料からなり、かつ第３の層に接触する第１の層（３１ａ）を形成する第３工程と、リードフレームのうち電子部品の反対側に第１の層を接触させて、第１の層を構成する樹脂材料を硬化させることにより、リードフレームおよび第１の層の間を接合させるとともに、第１、第３の層の間を接合させる第４工程と、第２の層を構成する樹脂材料を硬化させることにより、ヒートシンクおよび第２の層の間を接合させるとともに、第２、第３の層の間を接合させる第５工程と、を備えることを特徴とする
以上によれば、剥離の発生を生じ難くした電子装置の製造方法を提供することができる。
【００１４】
さらに、請求項１０に記載の発明によれば、第１の層を構成する樹脂材料を硬化させることにより第１の層をリードフレームおよび第３の層のそれぞれに接合させる。これにより、第１の層を介して第３の層とリードフレームとを容易に接合することができる。これに加えて、第２の層を構成する樹脂材料を硬化させることにより第２の層をヒートシンクおよび第３の層のそれぞれに接合させる。これにより、第２の層を介して第３の層とリードフレームとを容易に接合することができる。
【００１５】
請求項１１に記載の発明では、電子装置の製造方法において、形成工程は、硬化された樹脂材料からなり、かつヒートシンクに接合されている第２の層を形成する第１工程と、第２の層に対してヒートシンクの反対側に配置されて、硬化された樹脂材料からなり、かつ第２の層に接合されている第３の層（３３）を形成する第２工程と、第３の層に対してヒートシンクの反対側に配置されて、未硬化の樹脂材料からなり、かつ第３の層に接触する第１の層（３１ａ）を形成する第３工程とを備え、電子部品（１０）を搭載する導電性のリードフレーム（２０）のうち電子部品と反対側に第１の層を接触させて第１の層を構成する樹脂材料を硬化することにより、リードフレームおよび第１の層の間を接合させるとともに、第１、第３の層の間を接合させる接合工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
以上によれば、剥離の発生を生じ難くした電子装置の製造方法を提供することができる。
【００１７】
さらに、請求項１１に記載の発明によれば、第１の層を構成する樹脂材料を硬化させることにより第１の層をリードフレームおよび第３の層のそれぞれに接合させる。これにより、第１の層を介して第３の層とリードフレームとを容易に接合することができる。
【００１８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態における半導体装置の断面構成を示す図である。
【図２】図１中の絶縁シートの部分拡大図である。
【図３】第１実施形態における半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態における製造課程の半導体装置の断面を示す図である。
【図５】図１の絶縁シートの構造および印加電圧の関係を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態における製造課程の半導体装置の断面を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態における半導体装置の断面構成を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態の製造過程における放熱装置の断面構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態の製造過程における放熱装置の断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２１】
（第１実施形態）
図１に本発明の電子装置が適用される半導体装置１の断面図を示す。半導体装置１は、図１に示すように、半導体素子１０、リードフレーム２０、絶縁シート３０、ヒートシンク４０、およびモールド部材５０から構成されている。
【００２２】
半導体素子１０は、リードフレーム２０の表面側（図１中上側）に配置されている電子部品である。半導体素子１０としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の発熱が大きいパワー素子等が挙げられる。リードフレーム２０は、半導体素子１０を搭載するもので、アルミニウム、銅等の導電性金属材料から形成されている薄板部材である。
【００２３】
半導体素子１０には、複数のターミナル１１（図１中２つのターミナル１１を示す）がワイヤ１２を介して接続されている。リードフレーム２０および半導体素子１０の間には、半田層６０が配置されている。半田層６０は、リードフレーム２０、および半導体素子１０の間を接合する。
【００２４】
絶縁シート３０は、リードフレーム２０に対して平行に配置されている。絶縁シート３０は、リードフレーム２０に対して半導体素子１０の反対側（図１中下側）に配置されている。絶縁シート３０は、電気絶縁性を有するものであって、導電層３１、３２、および絶縁層３３から構成されている。導電層３１、３２、および絶縁層３３は、それぞれ、リードフレーム２０に対して平行に配置されている。
【００２５】
導電層３１は、導電性フィラー３４（図２参照）を有する電気絶縁性樹脂材料によって薄膜状に形成されている。つまり、導電層３１は、導電性を有する薄膜から構成されている。導電層３１は、リードフレーム２０の裏面（図１中下側の面）に接合されるとともに、絶縁層３３の表面（図１中上側面）に接合されている。
【００２６】
絶縁層３３は、絶縁性フィラー３５（図２参照）を有する電気絶縁性樹脂材料によって薄膜状に形成されている。つまり、絶縁層３３は、電気絶縁性を有する薄膜から構成されている。
【００２７】
導電層３２は、導電性フィラー３４（図２参照）を有する電気絶縁性樹脂材料によって薄膜状に形成されている。つまり、導電層３２は、導電性を有する薄膜から構成されている。導電層３２は、ヒートシンク４０の表面（図１中上側面）に接合されるとともに、絶縁層３３の裏面（図１中下側面）に接合されている。
【００２８】
ここで、導電層３１、３２、および絶縁層３３を構成する電気絶縁性樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材料が用いられている。本実施形態の導電層３１、３２、および絶縁層３３を構成する樹脂材料としては、同種の電気絶縁性樹脂材料が用いられている。
【００２９】
本実施形態の導電性フィラー３４は、導電性と熱電導性とを有している。例えば、導電性フィラー３４としては、金、アルミニウム、銅、銀、マンガン、クロム、鉄、タングステン、モリブデン等の導電性金属材料を用いることができる。特に、耐腐食性の観点から、金、銅、銀、アルミニウムを導電性フィラー３４として用いることが望ましい。
【００３０】
本実施形態の絶縁性フィラー３５は、電気絶縁性と熱伝導性とを有している。例えば、絶縁性フィラー３５としては、アルミナ、シリカ、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素等の電気絶縁性材料が好ましく、特にアルミナがより好ましい。
【００３１】
特に、導電性フィラー３４、および絶縁性フィラー３５としては、コストの観点から粉砕フィラーを用いることが好ましい。
【００３２】
本実施形態の絶縁シート３０は、半導体素子１０および当該半導体装置１の外側の間で電気絶縁性を保ちつつ、半導体素子１０から発生する熱をヒートシンク４０に伝達させるために用いられる。
【００３３】
ヒートシンク４０は、アルミニウム、銅等の導電性金属材料から形成されている薄板部材である。ヒートシンク４０は、絶縁シート３０に対してリードフレーム２０の反対側に配置されている。ヒートシンク４０うちの裏面（すなわち、絶縁シート３０に対して反対側面）は、モールド部材５０の外側に露出している。ヒートシンク４０は、半導体素子１０からリードフレーム２０および絶縁シート３０を通して伝達される熱を外部に放出させる。
【００３４】
本実施形態では、導電層３１、３２、絶縁層３３、リードフレーム２０、およびヒートシンク４０の厚み方向が同一になっている
導電層３１、３２、および絶縁層３３のそれぞれの面方向の大きさは、それぞれ同一になっている。導電層３１、３２、および絶縁層３３のそれぞれの面方向の大きさは、リードフレーム２０の面方向の大きさよりも大きい。導電層３１、３２、および絶縁層３３のそれぞれの面方向の大きさは、ヒートシンク４０の面方向の大きさよりも小さくなっている。導電層３１、３２の厚み寸法は、絶縁層３３の厚み寸法よりも小さい。
【００３５】
モールド部材５０は、電気絶縁性を有するモールド樹脂によって半導体素子１０、複数のターミナル１１、リードフレーム２０、絶縁シート３０、およびヒートシンク４０をモールドするように形成されている。
【００３６】
なお、本明細書では、以下に示すように、説明の便宜上、仮硬化（すなわち、未硬化）の導電層３１を導電層３１ａとし、仮硬化（すなわち、未硬化）の導電層３２を導電層３２ａとしている。そして、導電層３１、３２を含む絶縁シートを絶縁シート３０とし、導電層３１ａ、３２ａを含む絶縁シートを絶縁シート３０Ａとしている。電気絶縁性樹脂材料３１ｂ、３２ｂを含む絶縁シートを絶縁シート３０Ｂとし、導電層３１ａ、導電層３２を含む絶縁シートを絶縁シート３０Ｃとしている。
【００３７】
次に、本実施形態の半導体装置１の製造方法について図３を参照して説明する。図３は、半導体装置１の製造工程を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、第１の工程において、ヒートシンク４０の上側において絶縁シート３０Ａを形成する（ステップ１００）。
【００３９】
具体的には、ヒートシンク４０の上側において、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって薄膜を形成して半硬化（仮硬化）する。これにより、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって導電層３２ａがヒートシンク４０の上側に形成される（第１工程）。
【００４０】
次に、導電層３２ａの上側において、絶縁性フィラー３５を含む電気絶縁性樹脂材料によって薄膜を形成して硬化する。これにより、絶縁性フィラー３５を含む電気絶縁性樹脂材料によって絶縁層３３がヒートシンク４０の上側に形成される（第２工程：図４（ａ）参照）。
【００４１】
次に、絶縁層３３の上側において、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって薄膜を形成して半硬化（仮硬化）する。これにより、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって導電層３２ａが絶縁層３３の上側に形成される（第３工程：図４（ｂ）参照）。
【００４２】
以上により、導電層３１ａ、３２ａを含む絶縁シート３０Ａがヒートシンク４０の上側に形成される。
【００４３】
次の工程において、ヒータ７０の上にヒートシンク４０を介して絶縁シート３０Ａを配置して、ヒータ７０によりヒートシンク４０を介して導電層３２ａを加熱する。これにより、導電層３２ａは、ヒータ７０による加熱によって溶融状態になる（ステップ１１０）。ヒータ７０としては、例えば、熱を発生するホットプレートを用いることができる。
【００４４】
次の工程において、半導体素子１０が実装されたリードフレーム２０を予め加熱して、この予め加熱されたリードフレーム２０を絶縁シート３０Ａの導電層３１ａの上側に載せる。これにより、導電層３１ａは、リードフレーム２０によって溶融状態になる（ステップ１２０）。
【００４５】
次の工程において、図４（ｃ）中の矢印Ａの如く、リードフレーム２０に対してヒートシンク４０側に圧力を加える。つまり、リードフレーム２０およびヒートシンク４０のうち一方に対して他方側に圧力を加える（ステップ１３０）。
【００４６】
このことにより、導電層３１ａおよびリードフレーム２０が密着する。導電層３１ａおよび絶縁層３３が密着する。絶縁層３３および導電層３２ａが密着する。導電層３２ａおよびヒートシンク４０が密着する。
【００４７】
次の工程において、半導体素子１０および複数のターミナル１１をワイヤ１２によってそれぞれ接続する（ステップ１４０）。
【００４８】
次に、第６の工程において、モールド部材５０を成形する。具体的には、半導体素子１０、複数のターミナル１１、リードフレーム２０、絶縁シート３０Ａ、およびヒートシンク４０をモールド樹脂によってモールドする。このとき、複数のターミナル１１の先端側、およびヒートシンク４０の裏面をモールド樹脂から露出させる。その後、このモールド樹脂を硬化してモールド部材５０が成形される（ステップ１５０）。
【００４９】
このとき、絶縁シート３０Ａを構成する導電層３１ａ、３２ａを硬化させる（第４、第５工程）。これにより、導電層３１、３２が形成される。
【００５０】
つまり、導電層３１を構成する樹脂材料と絶縁層３３を構成する樹脂材料とが接合される。導電層３１を構成する樹脂材料とリードフレーム２０とが接合される。このため、導電層３１を介して絶縁層３３およびリードフレーム２０の間が接合される。さらに、導電層３２を構成する樹脂材料と絶縁層３３を構成する樹脂材料とが接合される。導電層３２を構成する樹脂材料とヒートシンク４０とが接合される。このため、導電層３２を介して絶縁層３３およびヒートシンク４０の間が接合される。
【００５１】
以上により、リードフレーム２０およびヒートシンク４０の間において、導電層３１、３２、絶縁層３３からなる絶縁シート３０が成形されることになる。
【００５２】
なお、図３中のステップ１００、１１０、１２０、１３０が請求項９に記載の形成工程を構成している。
【００５３】
次に、本実施形態の半導体装置１の作動について図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。図５（ａ）は半導体装置１のリードフレーム２０およびヒートシンク４０の間の構造、図５（ｂ）は半導体装置１のリードフレーム２０およびヒートシンク４０の間の電圧を示す。
【００５４】
半導体素子１０およびグランド間に高電圧Ｈｖを印加した状態で半導体素子１０に制御信号を与えてスイッチング等の作動をさせる。これに伴い、半導体素子１０は熱を発生する。この熱は、リードフレーム２０、絶縁シート３０およびヒートシンク４０を通して外側に放出される。
【００５５】
このとき、高電圧Ｈｖが上述の如く半導体素子１０およびグランド間に印加されていても、導電層３１およびリードフレーム２０の間（図５（ｂ）中Ｋ１参照）には電位差は生じていない。このため、導電層３１およびリードフレーム２０の間には、剥離の原因となる電気化学反応が生じない。導電層３２およびヒートシンク４０の間（図５（ｂ）中Ｋ４参照）には電位差は生じていない。これにより、導電層３２およびヒートシンク４０の間には、剥離の原因となる電気化学反応が生じない。
【００５６】
また、導電層３１および絶縁層３３の間の界面（図５（ｂ）中Ｋ２参照）において、導電性フィラー３４のうち絶縁層３３に接触している接触部分には、電位差が生じる。このため、導電性フィラー３４のうち当該接触部分には、電気化学反応によって剥離が生じる場合がある。しかし、導電性フィラー３４のうち接触部分以外の他の部分は、導電層３１（或いは、絶縁層３３）を構成する電気絶縁性樹脂材料によって保持されている。このため、導電層３１および絶縁層３３の間が剥離することを避けることができる。
【００５７】
同様に、導電層３２および絶縁層３３の間の界面（図５（ｂ）中Ｋ３参照）においても、導電性フィラー３４のうち絶縁層３３に接触している当該接触部分には、電位差が生じる。このため、導電性フィラー３４のうち接触部分には、電気化学反応によって剥離が生じる場合がある。しかし、導電性フィラー３４のうち接触部分以外の他の部分は、導電層３２（或いは、絶縁層３３）を構成する電気絶縁性樹脂材料によって保持されている。このため、導電層３２、絶縁層３３の間が剥離することを避けることができる。
【００５８】
以上説明した本実施形態によれば、半導体装置１は、半導体素子１０と、リードフレーム２０と、リードフレーム２０に対して半導体素子１０の反対側に配置されている絶縁層３０と、絶縁層３０に対してリードフレーム２０の反対側に配置されて半導体素子１０からリードフレーム２０および絶縁層３０を通して伝わる熱を放出するヒートシンク４０とを備える。絶縁層３０は、リードフレーム２０に接触する導電層３１と、ヒートシンク４０に接触する導電層３２と、導電層３１、３２の間に配置されて導電層３１、３２のそれぞれに接合されている絶縁層３３とを備える。
【００５９】
以上により、リードフレーム２０および導電層３１の間には、電位差が生じない。このため、リードフレーム２０および導電層３１の間には、剥離の原因となる電気化学反応が生じない。よって、リードフレーム２０および導電層３１の間に剥離の発生を生じ難くすることができる。これに加えて、ヒートシンク４０および導電層３２の間には、電位差が生じない。このため、ヒートシンク４０および導電層３２の間には、剥離の原因となる電気化学反応が生じない。よって、ヒートシンク４０および導電層３２の間に剥離の発生を生じ難くすることができる。
【００６０】
本実施形態では、導電層３１は、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料から構成されている。このため、導電層３１および絶縁層３３の間の界面において、導電性フィラー３４のうち絶縁層３３に接触する接触部分には、電位差が生じて、電気化学反応によって剥離が生じる場合がある。しかし、導電性フィラー３４のうち接触部分以外の他の部分は、導電層３１（或いは、絶縁層３３）を構成する電気絶縁性樹脂材料によって保持されている。このため、導電層３１および絶縁層３３の間が剥離することを避けることができる。
【００６１】
さらに、導電層３２および絶縁層３３の間の界面においても、同様の理由で、導電層３１および絶縁層３３の間が剥離することを避けることができる。
【００６２】
ここで、絶縁シート３０およびリードフレーム２０間に生じる電界強度が大きくなるほど、絶縁シート３０に早く剥離が生じて寿命（すなわち、耐久時間）が短くなる。このため、絶縁シート３０の厚さ寸法が小さくなるほど、絶縁シート３０の寿命が短くなり、絶縁シート３０に加わる電圧が大きくなるほど、絶縁シート３０の寿命が短くなることが分かる。
【００６３】
これに対して、本実施形態では、リードフレーム２０および導電層３１の間、ヒートシンク４０および導電層３２の間、導電層３１および絶縁層３３の間、並びに、導電層３２および絶縁層３３の間のそれぞれにおいて、上述の如く、剥離が生じ難くなった。このため、半導体装置１の寿命（すなわち、耐久時間）を長くすることができる。
【００６４】
本実施形態の絶縁層３３を構成する絶縁性フィラー３５は、熱伝導性を有している。このため、絶縁層３３は、熱伝導性を有することができる。したがって、絶縁シート３０の熱電導性を高めることができる。導電層３１、３２を構成する導電性フィラー３４は、熱伝導性を有している。このため、導電層３１、３２が熱伝導性を有することができる。したがって、絶縁シート３０の熱電導性を高めることができる。以上により、絶縁シート３０において、半導体素子１０側から伝わる熱をヒートシンク４０側に良好に伝えることができる。
【００６５】
本実施形態では、導電性フィラー３４を有する電気絶縁性樹脂材料によって導電層３１、３２を構成することにより、導電層３１、３２は、導電性を有することになる。このため、導電層３１、３２として導電性の薄膜を容易に形成することができる。
【００６６】
本実施形態では、未硬化の導電層３１（すなわち、導電層３１ａ）を構成する樹脂材料を硬化させることにより導電層３１をリードフレーム２０および絶縁層３３のそれぞれに接合させる。これにより、導電層３１を介して絶縁層３３とリードフレーム２０とを容易に接合することができる。これに加えて、未硬化の導電層３２（すなわち、導電層３２ａ）を構成する樹脂材料を硬化させることにより導電層３２をヒートシンク２０および絶縁層３３のそれぞれに接合させる。これにより、導電層３２を介して絶縁層３３とリードフレーム２０とを容易に接合することができる。以上により、絶縁シート３０を介してリードフレーム２０およびヒートシンク２０の間を容易に接合することができる。
【００６７】
本実施形態では、導電層３１、３２の厚み寸法は、絶縁層３３の厚み寸法よりも小さい。このため、導電層３１、３２の導電性を保持しつつ、導電層３１、３２の熱伝導性（すなわち、放熱性）を向上することができる。
【００６８】
本実施形態の導電層３１、３２、および絶縁層３３を構成する樹脂材料としては、同種の電気絶縁性樹脂材料が用いられている。このため、導電層３１および絶縁層３３の間の密着性（すなわち、接合性）と、導電層３２および絶縁層３３の間の密着性（すなわち、接合性）とをそれぞれ向上することができる。
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、導電層３１、３２を構成する樹脂材料として、加熱により溶融する樹脂材料を用いた例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、室温で溶融している樹脂材料を導電層３１、３２に用いて半導体装置１を製造する例について説明する。
【００６９】
以下、本実施形態の半導体装置１の製造方法について図６、図７を参照して説明する。
【００７０】
図６は本実施形態の半導体装置１の製造方法を示すフローチャートである。図７（ａ）、（ｂ）は本実施形態の製造過程の半導体装置１を示す図である。
【００７１】
まず、最初の工程において、絶縁層３３を成形する（ステップ１００Ａ）。具体的には、絶縁性フィラー３５を有する電気絶縁性樹脂材料を離型フィルム上に薄膜状に塗布する。そして、この塗布された電気絶縁性樹脂材料を硬化し、この硬化した電気絶縁性樹脂材料から離型フィルムを剥がす。これにより、絶縁層３３が成形される（図７（ａ）参照）。
【００７２】
次の工程において、リードフレーム２０およびヒートシンク４０の間にて、絶縁層３３を用いた絶縁シート３０Ｂを成形する（ステップ１１０Ｂ）。
【００７３】
具体的には、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料３１ｂ、３２ｂを用意する。本実施形態の電気絶縁性樹脂材料３１ｂ、３２ｂは、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材料であって、室温で溶融している。なお、説明の便宜上、電気絶縁性樹脂材料３１ｂ、３２ｂには、２つの互いに相違する符号を付しているが、電気絶縁性樹脂材料３１ｂ、３２ｂは同一のものである。
【００７４】
このような電気絶縁性樹脂材料３１ｂをヒートシンク４０上に塗布する。この塗布された電気絶縁性樹脂材料３１ｂの上に絶縁層３３を配置する。このことにより、電気絶縁性樹脂材料３１ｂがヒートシンク４０および絶縁層３３の間に挟まれることになる。
【００７５】
その後、絶縁層３３の上側に導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料３２ｂを塗布する（図７（ｂ）参照）。この塗布された電気絶縁性樹脂材料３２ｂの上側に半導体素子１０が実装されたリードフレーム２０を配置する。このことにより、絶縁層３３およびリードフレーム２０の間に電気絶縁性樹脂材料３２ｂが挟まれることになる。以上により、電気絶縁性樹脂材料３１ｂ、３２ｂ、および絶縁層３３からなる絶縁シート３０Ｂが形成される。
【００７６】
その後、リードフレーム２０に対してヒートシンク４０側に図７（ｂ）中矢印Ａの如く圧力を加える。これに伴い、電気絶縁性樹脂材料３１ｂがヒートシンク４０および絶縁層３３によって挟まれて薄膜状に変形する。これにより、ヒートシンク４０および絶縁層３３の間に導電層３１ａ（すなわち、未硬化の導電層３１）が形成される。さらに、電気絶縁性樹脂材料３２ｂが絶縁層３３およびヒートシンク４０によって挟まれて薄膜状に変形する。これにより、絶縁層３３およびヒートシンク４０の間に導電層３２ａ（すなわち、未硬化の導電層３２）が形成される。
【００７７】
以上により、リードフレーム２０およびヒートシンク４０の間に、導電層３１ａ、３２ａ、および絶縁層３３からなる絶縁シート３０Ａが形成されることになる（第１、第２、第３工程）
次の工程において、半導体素子１０および複数のターミナル１１の間をワイヤ１２によってそれぞれ接続する（ステップ１４０）。
【００７８】
次の工程において、モールド部材５０を成形する。具体的には、半導体素子１０、複数のターミナル１１、リードフレーム２０、絶縁シート３０Ｂ、およびヒートシンク４０をモールド樹脂によってモールドする。このとき、複数のターミナル１１の先端側、およびヒートシンク４０の裏面をモールド樹脂から露出させる。その後、このモールド樹脂を硬化してモールド部材５０が成形される（ステップ１５０Ａ）。
【００７９】
このとき、絶縁シート３０Ａを構成する導電層３１ａ、３２ａを硬化させて導電層３１、３２が形成される。
【００８０】
つまり、導電層３１を構成する樹脂材料と絶縁層３３を構成する樹脂材料とが接合される。導電層３１を構成する樹脂材料とリードフレーム２０とが接合される。このため、導電層３１を介して絶縁層３３およびリードフレーム２０の間が接合される。さらに、導電層３２を構成する樹脂材料と絶縁層３３を構成する樹脂材料とが接合される。導電層３２を構成する樹脂材料とヒートシンク４０とが接合される。このため、導電層３２を介して絶縁層３３およびヒートシンク４０の間が接合される。
【００８１】
これにより、リードフレーム２０およびヒートシンク４０の間において、導電層３１、３２、絶縁層３３からなる絶縁シート３０が成形される。以上により、上記第１実施形態と同様に、半導体装置１を形成することができる。
【００８２】
なお、図６中のステップ１００Ａ、１１０Ａが請求項１０に記載の形成工程を構成している。
【００８３】
以上説明した本実施形態によれば、未硬化の導電層３１を構成する樹脂材料を硬化させることにより導電層３１をリードフレーム２０および絶縁層３３のそれぞれに接合させる。これにより、導電層３１を介して絶縁層３３とリードフレーム２０とを容易に接合することができる。これに加えて、未硬化の導電層３２を構成する樹脂材料を硬化させることにより導電層３２をヒートシンク２０および絶縁層３３のそれぞれに接合させる。これにより、導電層３２を介して絶縁層３３とリードフレーム２０とを容易に接合することができる。以上により、上記第１実施形態と同様に、絶縁シート３０を介してリードフレーム２０およびヒートシンク２０の間を容易に接合することができる。
【００８４】
（第３実施形態）
本第３実施形態では、上記第１実施形態の半導体装置１において、絶縁シート３０にクラックの発生を抑制するようにした例について説明する。
【００８５】
次に、本実施形態の半導体装置１の構造について説明する。図８は本実施形態の半導体装置１の断面図である。図８において図１と同一符号は、同一のものを示し、その説明を省略する。
【００８６】
まず、上記クラックの発生のメカニズムについて説明する。
【００８７】
上記第１実施形態の半導体装置１では、導電層３１の面方向の大きさは、リードフレーム２０の面方向の大きさよりも大きく、かつ導電層３１の面方向の大きさは、ヒートシンク４０の面方向の大きさよりも小さくなっている。
【００８８】
ここで、導電層３１の線膨張係数は、リードフレーム２０の線膨張係数よりも大きく、かつ導電層３１の線膨張係数は、ヒートシンク４０の線膨張係数よりも大きい。このため、半導体装置１に温度変化が生じると、リードフレーム２０の面方向端部２０ａ（図１参照）から導電層３１に対して応力が加わる。したがって、半導体装置１に温度変化が繰り返し生じると、導電層３１にクラックが生じる場合がある。
【００８９】
これに対して、本実施形態では、図８に示すように、導電層３１の面方向の大きさは、リードフレーム２０の面方向の大きさよりも小さく、かつ導電層３１の面方向の大きさは、ヒートシンク４０の面方向の大きさよりも小さい。これに加えて、導電層３１の面方向端部３１ｘは、リードフレーム２０の面方向端部２０ａよりも面方向内側に配置されている。
【００９０】
以上説明した本実施形態によれば、半導体装置１に温度変化が生じても、リードフレーム２０の面方向端部２０ａから導電層３１に対して応力が加わることがない。したがって、温度変化が原因で導電層３１にクラックが生じることを抑制することができる。
（第４実施形態）
上記第１〜３実施形態では、未硬化の導電層３１、３２を構成する樹脂材料を硬化して、リードフレーム２０および絶縁層３３を接合し、かつヒートシンク２０および絶縁層３３を接合させた例について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、次のように半導体装置１を製造する方法について説明する。
【００９１】
次に、本実施形態における半導体装置１の製造方法について図９を参照して説明する。
【００９２】
まず、ヒートシンク４０の上側において、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって薄膜を形成して硬化する。これにより、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって導電層３２がヒートシンク４０の上側に形成される（第１工程：図９（ａ）参照）。このことにより、導電層３２およびヒートシンク４０の間が接合される。
【００９３】
次に、導電層３２の上側において、絶縁性フィラー３５を含む電気絶縁性樹脂材料によって薄膜を形成して硬化する。これにより、絶縁性フィラー３５を含む電気絶縁性樹脂材料によって絶縁層３３が導電層３２の上側に形成される（第２工程）。このことにより、絶縁層３３および導電層３２の間が接合される。
【００９４】
次に、絶縁層３３の上側において、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって薄膜を形成して半硬化（仮硬化）する（第３工程）。これにより、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料によって導電層３２ａが絶縁層３３の上側に形成される（図９（ｂ）参照）。
【００９５】
以上により、導電層３１ａ、導電層３２、および絶縁層３３からなる絶縁シート３０Ｃがヒートシンク４０の上側に形成される。
【００９６】
次に、半導体素子１０を搭載するリードフレーム２０を用意する。このとき、リードフレーム２０を予め加熱しおく。そして、リードフレーム２０のうち半導体素子１０と反対側に絶縁シート３０Ｃの導電層３１ａを接触させる。このため、導電層３１ａを構成する樹脂材料が加熱されて溶融する。その後、導電層３１ａを構成する樹脂材料を硬化して、導電層３１が形成される。つまり、導電層３１を構成する樹脂材料と絶縁層３３を構成する樹脂材料とが接合される。導電層３１を構成する樹脂材料とリードフレーム２０とが接合される。このため、導電層３１を介して絶縁層３３およびリードフレーム２０の間が接合される。（第４工程、第５工程）。これにより、上記第１実施形態と同様に、半導体装置１を形成することができる。
【００９７】
以上説明した本実施形態によれば、未硬化の導電層３１を構成する樹脂材料を硬化させることにより導電層３１をリードフレーム２０および絶縁層３３のそれぞれに接合させる。これにより、導電層３１を介して絶縁層３３とリードフレーム２０とを容易に接合することができる。
（第５実施形態）
本第５実施形態では、上記第４実施形態において、導電層３１、３２を構成する樹脂材料として室温で溶融している樹脂材料を用いて半導体装置１を製造する例について図１０（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００９８】
まず、最初の工程において、絶縁層３３を成形する。具体的には、絶縁性フィラー３５を有する電気絶縁性樹脂材料を離型フィルム上に薄膜状に塗布する。そして、この塗布された電気絶縁性樹脂材料を硬化し、この硬化した電気絶縁性樹脂材料から離型フィルムを剥がす。これにより、絶縁層３３が成形される（図１０（ａ）参照）。
【００９９】
次の工程において、導電性フィラー３４を含んで、かつ室温で溶融している電気絶縁性樹脂材料３２ｂを用意する。そして、この導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料３２ｂをヒートシンク４０上に塗布する。この塗布した電気絶縁性樹脂材料３２ｂをヒートシンク４０および絶縁層３３の間に挟み込むように組み付ける（図１０（ｂ）参照）。その後、電気絶縁性樹脂材料３２ｂを硬化して導電層３２を形成する（図１０（ｃ）参照）。これにより、導電層３２および絶縁層３３の間が接合され、かつ導電層３２およびヒートシンク４０の間が接合される。
【０１００】
次の工程において、導電性フィラー３４を含む電気絶縁性樹脂材料３１ｂを薄膜状に塗布して、この塗布された電気絶縁性樹脂材料３１ｂを半硬化（仮硬化）して導電層３１ａを形成する。
【０１０１】
以上により、導電層３１ａ、導電層３２、および絶縁層３３からなる絶縁シート３０Ｃがヒートシンク４０の上側に形成される（第１〜第３工程）。
【０１０２】
次に、半導体素子１０を搭載するリードフレーム２０を用意する。このとき、リードフレーム２０を予め加熱しおく。そして、リードフレーム２０のうち半導体素子１０と反対側に絶縁シート３０Ｃの導電層３１ａを接触させる。このため、導電層３１ａを構成する樹脂材料が加熱されて溶融する。その後、導電層３１ａを構成する樹脂材料を硬化して、導電層３１が形成される。つまり、導電層３１を構成する樹脂材料と絶縁層３３を構成する樹脂材料とが接合される。導電層３１を構成する樹脂材料とリードフレーム２０とが接合される。このため、導電層３１を介して絶縁層３３およびリードフレーム２０の間が接合される（接合工程）。
【０１０３】
以上説明した本実施形態によれば、上記第４実施形態と同様に、未硬化の導電層３１を構成する樹脂材料を硬化させることにより導電層３１をリードフレーム２０および絶縁層３３のそれぞれに接合させる。これにより、導電層３１を介して絶縁層３３とリードフレーム２０とを容易に接合することができる。
【０１０４】
（他の実施形態）
上記第１〜４実施形態では、導電層３１、３２、および絶縁層３３を構成する樹脂材料として、同種の樹脂材料を用いた例について説明したが、これに代えて、次の（１）、（２）のようにしてもよい。
（１）導電層３１、３２、および絶縁層３３を構成する樹脂材料として、それぞれ相違する熱硬化性樹脂材料を用いる。
（２）導電層３１、３２、および絶縁層３３をそれぞれ構成する樹脂材料として、熱可塑性樹脂材料を用いる。
【０１０５】
上記第１〜４実施形態では、絶縁性フィラー３５を有する電気絶縁性樹脂材料によって絶縁層３３を構成した例について説明したが、これに代えて、電気絶縁性を有する材料であるならば、セラミックなどを用いて絶縁層３３を構成してもよい。
【０１０６】
上記第１〜４実施形態では、導電性フィラー３４を有する樹脂材料を用いて導電層３１、３２を構成することにより、導電層３１、３２が導電性を有するにした例について説明したが、これに代えて、導電性フィラー３４を用いなく、かつ導電性を有する樹脂材料によって導電層３１、３２を構成してもよい。
【０１０７】
上記第１〜４実施形態では、電子部品としての半導体素子１０を用いて、本発明の電子装置として半導体装置１を構成した例について説明したが、これに代えて、電子部品としての半導体素子１０以外の素子を用いて、半導体装置１以外の電子装置を構成してもよい。
【０１０８】
なお、本発明は上記した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。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１        半導体装置
１０      半導体素子（電子部品）
１１      ターミナル
２０      リードフレーム
３０      絶縁シート
３１      導電層（第１の層）
３２      導電層（第２の層）
３３      絶縁層（第３の層）
３４      導電性フィラー
３５      絶縁性フィラー
４０      ヒートシンク
【図１】
2015026737.tif 000005
【図２】
2015026737.tif 000006
【図３】
2015026737.tif 000007
【図４】
2015026737.tif 000008
【図５】
2015026737.tif 000009
【図６】
2015026737.tif 000010
【図７】
2015026737.tif 000011
【図８】
2015026737.tif 000012
【図９】
2015026737.tif 000013
【図１０】
2015026737.tif 000014