(57)【要約】【課題】表面側導電板と裏面側導電板の間に半導体チップを挟みこみ、表面側導電板と裏面側導電板の間隙に樹脂を充填したモジュールであって、表面側導電板と裏面側導電板の間隔が所定距離に調整されたものを量産する。【解決手段】表面側導電板と裏面側導電板のうちの一方の導電板から他方の導電板に向かって所定距離だけ突出する複数個の突出片を設け、その突出片に他方の導電板を接触させて表面側導電板と裏面側導電板の間隔を所定距離に調整する。所定間隔に調整された状態で半導体チップと導電板をはんだ付けし、その後に表面側導電板と裏面側導電板の間隙に溶融樹脂を充填する。溶融樹脂の充填時に生じる流動現象によって突出片が変形し、突出片と前記他方の導電板が絶縁される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの表面に表面側導電板がはんだ接合されており、
半導体チップの裏面に裏面側導電板がはんだ接合されており、
前記表面側導電板と前記裏面側導電板の間隙が樹脂で封止されており、
前記表面側導電板と前記裏面側導電板の間隔が所定距離に調整されている半導体モジュールを製造する方法であり、
前記表面側導電板と前記裏面側導電板のうちの一方の導電板から他方の導電板に向かって所定距離だけ突出する複数個の突出片を設け、
その突出片に他方の導電板を接触させて前記表面側導電板と前記裏面側導電板の間隔を所定距離に調整し、
前記間隔が所定距離に調整された状態で半導体チップと導電板をはんだ付けし、
その後に前記表面側導電板と前記裏面側導電板の間隙に溶融樹脂を充填する工程を備えており、
前記充填工程における溶融樹脂の流動現象によって前記突出片が変形し、前記突出片と前記他方の導電板が離反することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、下記特徴を備えている半導体モジュールの製造方法を開示する。
・半導体チップの表面に表面側導電板がはんだ接合されている。
・半導体チップの裏面に裏面側導電板がはんだ接合されている。
・表面側導電板と裏面側導電板の間隙が樹脂で封止されている。
・表面側導電板と裏面側導電板の間隔が所定距離に調整されている。
以下では、表面側導電板と裏面側導電板の間隙を単に間隙という。
【背景技術】
【０００２】
上記半導体モジュールの一例が特許文献１に開示されている。上記半導体モジュールを製造するためには、下記の製造工程が必要とされる。
・半導体チップの表面に表面側導電板をはんだ接合する。
・半導体チップの裏面に裏面側導電板をはんだ接合する。
・間隙に溶融樹脂を充填して硬化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０４２０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記半導体モジュールの中には、表面側導電板と裏面側導電板の間隔（以下では、単に間隔という。）を所定距離に調整したいものがある。半導体チップが動作すると発熱するために表面側導電板と裏面側導電板に伝熱して半導体チップを冷却するような場合、前記間隔が伝熱特性に影響するために前記間隔を所定距離に調整する必要がある。
【０００５】
図５は、前記間隔を所定距離に調整しながら、表面側導電板４と裏面側導電板８の間に半導体チップ１２をはんだ付けする技術の一例を示している。この技術では、表面側導電板４と裏面側導電板８の間隙に治具２２を挿入して間隔を所定距離に調整する。間隔を所定距離に調整した状態で、表面側導電板４と半導体チップ１２の間を表面側はんだ層１０で固定し、裏面側導電板８と半導体チップ１２の間を裏面側はんだ層１４で固定する。治具２２で間隔を調整する以前にはんだ層１０，１４の一方を形成しておき、治具２２で間隔を調整してからはんだ層１０，１４の他方を形成してしてもよい。
図５の技術の場合、はんだ付けした後に表面側導電板４と裏面側導電板８の間隙から治具２２を抜く必要がある。導電板の形状が複雑になってくると、間隙から治具２２を抜くのが困難となる。治具２２に絶縁材料を用いれば、間隙から治具を抜く必要はないが、絶縁材料で作った治具の寸法を所定距離に管理するためには高コストが必要となる。また絶縁材料で作った治具の熱膨張率が他の部材の熱膨張率から相違するために、量産時には、前記間隔に対して広めの設計距離を採用しなければならない。間隔が広くなると、半導体チップから導電板までの伝熱特性が低下する。
【０００６】
図６では、間隔調整用の突起２６を備えている治具２４に裏面側導電板８を載置し、その突起２６によって表面側導電板４を支持した状態で、表面側導電板４と裏面側導電板８の間に半導体チップ１２をはんだ付けする技術の一例を示している。この技術によると、裏面側導電板８が厚ければ前記間隔が狭くなってしまう。量産時には、裏面側導電板８の厚みの公差を考慮して前記間隔に対して広めの設計距離を採用しなければならない。間隔が広くなると、半導体チップから導電板までの伝熱特性が低下する。また、平面形状が大きな表面側導電板４を必要とし、半導体モジュールの平面形状が大型化する。
【０００７】
本明細書では、前記間隔を所定距離に調整するための部材を間隙から抜く必要がなく、間隔を所定距離に調整するための部材を絶縁材料で作る必要がない技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書では、下記の特徴を備えている半導体モジュールの製造方法を開示する。
・半導体チップの表面に表面側導電板がはんだ接合されている。
・半導体チップの裏面に裏面側導電板がはんだ接合されている。
・表面側導電板と裏面側導電板の間隙が樹脂で封止されている。
・表面側導電板と裏面側導電板の間隔が所定距離に調整されている。
本明細書で開示する製造方法では、下記の技術を採用する。
・表面側導電板と裏面側導電板のうちの一方の導電板から他方の導電板に向かって所定距離だけ突出する複数個の突出片を設ける。
・その突出片に他方の導電板を接触させて両者間に所定距離の間隙を設ける。
・その状態で、半導体チップと導電板をはんだ付けする。
・その後に、表面側導電板と裏面側導電板の間隙に溶融樹脂を充填する。
・溶融樹脂の充填時に生じる流動現象によって前記突出片が変形し、前記突出片と前記他方の導電板が離反する。
【０００９】
上記の製造方法によると、
・所定距離だけ突出する複数個の突出片を利用することから、表面側導電板と裏面側導電板の間隔が所定距離に調整される。
・溶融樹脂の充填時に突出片が変形して他方の導電板から離反することから、突出片を絶縁材料で形成する必要がない。
・前記突出片を前記間隙から抜く必要がない。
【００１０】
本明細書で開示する技術によると、間隔が所定距離に調整されている半導体モジュールを安価に量産することが可能となる。本明細書で開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態、及び実施例にて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施例の表面側導電板と裏面側導電板の間に半導体チップをはんだ付けした状態を側面視した図。図２のA方向から見た側面図。
【図２】溶融樹脂の流れと突起の位置と形状の関係を示す平面図。図１のII−II線の高さの平面図。
【図３】溶融樹脂の流れによって突起が変形する様子を示す断面図。図２のIII−III線に沿った断面図。
【図４】突起の形状の変形例を示す図。
【図５】従来技術を示す図。
【図６】他の従来技術を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する実施例の主要な特徴を下記に列記する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれが独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。
（特徴１）  導電板を切りおこして突起を立てる。
（特徴２）  別部材を導電板に固定（かしめ等によって固定する）して突起を立てる。
【実施例】
【００１３】
（第１実施例）
図１は、半導体チップ１２の表面にはんだ層１０によって表面側導電板４を固定し、半導体チップ１２の裏面にはんだ層１４によって裏面側導電板８を固定したモールド前半導体モジュール２の側面図を示している。裏面側導電板８から表面側導電板４まで延びている突起６ｂ、６ｄ（実際には、図２に示すように、４枚の突起６ａ〜６ｄが存在する。）によって表面側導電板４と裏面側導電板８の間に間隙が確保される。突起６ａ〜６ｄの突出距離は所定距離に調整されており、表面側導電板４と裏面側導電板８の間隔は所定距離に調整されている。図１は、樹脂で封止する前の状態を示しており、以下ではモールド前半導体モジュール２という。
【００１４】
モールド前半導体モジュール２は、下記の工程で製造する。
（１）裏面側導電板８をプレスして突起６ａ〜６ｄの形状に一致する切れ目を入れる。
（２）その切れ目を起こして突起６ａ〜６ｄを形成する。その際に、突起６ａ〜６ｄの立ち上がり高さは所定距離に調整される。
（３）裏面側導電板８と半導体チップ１２をはんだ層１４で固定する。
（４）突起６ａ〜６ｄの上に表面側導電板４を載置する。
（５）その状態で、表面側導電板４と半導体チップ１２をはんだ層１０で固定する。
上記の結果、表面側導電板４と裏面側導電板８の間隔が所定距離となるように、はんだ層１０の厚みが調整される。
上記に代えて、先にはんだ層１０を形成したあとに、表面側導電板４と裏面側導電板８の間隔を所定距離に調整しておいてはんだ層１４を形成してもよい。あるいは、別に製造して置いた突起６ａ〜６ｄを裏面側導電板８に固定（例えばかしめる）してもよい。あるいは、突起６ａ〜６ｄを表面側導電板４に固定してもよいし、表面側導電板４に形成してもよい。
量産時に半導体チップ１２の厚みがばらついても、表面側導電板４と裏面側導電板８の間隔が所定距離に調整されたモールド前半導体モジュール２を量産することができる。
【００１５】
モールド前半導体モジュール２が製造されたら、図３に示すように、溶融樹脂の充填型にセットする。溶融樹脂の充填型は、上型１６と下型１８を備えており、開孔２０から型内に溶融樹脂を充填する。溶融樹脂は、矢印２１に示すように型内を流動し、型内の空間を充填する。溶融樹脂が硬化すると、半導体チップの周囲の空間、すなわち表面側導電板４と裏面側導電板８の間隙は、硬化した樹脂で封止される。
【００１６】
突起６ａ〜６ｄは導電体であり、図１の状態では表面側導電板４と裏面側導電板８を短絡させる。本実施例では、図３に示すように、矢印２１に示すように型内を流動する溶融樹脂が突起６ａ〜６ｄを倒す。この結果、突起６ａ〜６ｄと表面側導電板４の間が絶縁される。モールド前半導体モジュール２の製造と、溶融樹脂の充填までの間に、突起６ａ〜６ｄを除去する工程が必要とされない。
【００１７】
図２は、型内を流動する溶融樹脂と突起６ａ〜６ｄの位置関係を平面視した図である。図１のII−II線断面に相当する。突起６ａ〜６ｄは薄板状であり、樹脂の流れにほぼ直交する向きに配置されている。流動する樹脂によって突起６ａ〜６ｄが確実に倒れる関係に調整されている。なお図１は、図２の矢印Ａ方向から見た側面図であり、図３は、図２のIII―III線に沿った断面図である。
【００１８】
図４は、突起６ｂ，６ｄの変形例３６ｂ，３６ｄを示している。突起は、薄板状のものが樹脂の流動方向下流に向けて凸に湾曲したものであってもよい。突起６ａ，６ｃについても同様である。
【００１９】
以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２０】
２：モールド前半導体モジュール
４：表面側導電板
６ａ〜６ｄ：突起
８：裏面側導電板
１０：はんだ層
１２：半導体チップ
１４：はんだ層
１６：上型
１８：下型
２０：開孔
２２：治具
２４：治具
２６：突起
３６ａ〜３６ｄ：突起
【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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