(57)【要約】  半導体装置（１００）において、放熱板（２）は封止樹脂（８）内に封止されている。絶縁シート（３）は封止樹脂（８）内において放熱板（２）の一方の主表面に接するように装着されている。リードフレーム（４）は封止樹脂（８）内から封止樹脂（８）外に達するように延び、絶縁シート（３）の放熱板（２）と反対側の主表面上に接するように載置されている。半導体素子（１）は封止樹脂（８）内においてリードフレーム（４）の絶縁シート（３）と反対側の主表面の少なくとも一部に接合されている。絶縁シート（３）のリードフレーム（４）に接する側の表面が、絶縁シート（３）の平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域においてリードフレーム（４）から離れるよう傾斜を有して低くなっている。封止樹脂（８）は、端部領域においてリードフレーム（４）と絶縁シート（３）との間に入り込んでいる。リードフレーム（４）は、少なくとも封止樹脂（８）内において平坦である。
2016125419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止樹脂と、
前記封止樹脂内に封止された放熱板と、
前記封止樹脂内において前記放熱板の一方の主表面に接するように装着された絶縁シートと、
前記封止樹脂内から前記封止樹脂外に達するように延び、前記絶縁シートの前記放熱板と反対側の主表面上に接するように載置されたリードフレームと、
前記封止樹脂内において前記リードフレームの前記絶縁シートと反対側の主表面の少なくとも一部に接合された半導体素子とを備え、
前記絶縁シートの前記リードフレームに接する側の表面が、前記絶縁シートの平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域において前記リードフレームから離れるよう傾斜を有して低くなっており、
前記封止樹脂は、前記端部領域において前記リードフレームと前記絶縁シートとの間に入り込んでおり、
前記リードフレームは、少なくとも前記封止樹脂内において平坦である、半導体装置。
【請求項２】
前記放熱板の平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域において、前記放熱板の前記端部領域以外の領域よりも前記放熱板の最上面が前記絶縁シートと反対側に配置されるように低くなっている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記放熱板の前記端部領域の、前記放熱板の一方の主表面に沿う方向の寸法が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、
前記放熱板の前記端部領域の、前記放熱板の前記端部領域以外の領域よりも前記放熱板の最上面が低くなる最大値は０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱板の平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域は前記放熱板の前記端部領域以外の領域と前記放熱板の最上面の高さが等しくなるよう前記放熱板は平坦である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁シートの前記端部領域の、前記絶縁シートの前記リードフレームに接する側の表面に沿う方向の寸法が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、
前記絶縁シートの前記端部領域の、前記絶縁シートの前記端部領域以外の領域よりも前記絶縁シートの前記リードフレームに接する側の表面が低くなる最大値は０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁シートの厚みが０．０５ｍｍ以上０，５ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁シートの前記端部領域における主表面は曲面を形成する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【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、電力用半導体素子が実装された半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力用半導体素子を実装した半導体装置は、高性能化および小型化されている傾向にあり、従来よりも高い放熱性能が求められている。このような半導体装置における電力用半導体素子は、その周囲の部材との間での絶縁性を確保しながら、その周囲の部材または部材の外部への高い放熱特性が要求される。このためこのような半導体装置においては、熱伝導性と絶縁性を兼ね備えたセラミック基板を用いることが多い。ただし、セラミック基板は脆くて加工性が劣るという欠点がある。【０００３】
一方、最近は放熱特性が求められる半導体装置においては、絶縁シートがよく用いられている。絶縁シートは、たとえば樹脂中にセラミック粒子からなる無機粉末充填材が充填されたものである。たとえば国際公開第２０１２／０７３３０６号（特許文献１）のパワーモジュールにおいては、放熱板の上面を覆うように配置された絶縁シートが、リードフレームと放熱板との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、リードフレームから放熱板への熱伝導効率を高めている。【０００４】
さらに国際公開第２０１２／０７３３０６号のパワーモジュールは、電力用半導体素子、放熱板、絶縁シートなどがエポキシ樹脂により封止された構成を有している。また当該パワーモジュールにおいては、リードフレームの厚みが、その直上に電力用半導体素子が載置される領域と、それ以外の外部と電気的に接続するための領域との間で異なっている。このような領域間で厚みが異なるリードフレームを用いることにより、リードフレームと放熱板との間における、たとえば放熱板の表面に沿う方向の距離であるいわゆる沿面距離を長く確保することができ、これによりリードフレームと放熱板との間の電気的な絶縁性をいっそう高くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０７３３０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
国際公開第２０１２／０７３３０６号に開示の、領域間で厚みが異なるリードフレームは、上記のように放熱性と絶縁性とを向上させることができるが、その製造コストが高騰するという問題がある。これに対してたとえば全体において厚みがほぼ一定であるが延在方向が変更するよう曲げ加工がなされた態様のリードフレームは、その設置時にばたついて不安定になりやすいため、位置制御のために治具を用意するなど、必要な工程が増加するという問題がある。また全体が平坦な（曲げ加工がされない）態様のリードフレームを用いれば、これと放熱板との間の沿面距離が確保できず、両者間の絶縁性が低下する可能性がある。【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストを高騰させることなく、リードフレームと放熱板との間の絶縁性および放熱特性の双方を確保することが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体装置は、封止樹脂と、放熱板と、絶縁シートと、リードフレームと、半導体素子とを備えている。放熱板は封止樹脂内に封止されている。絶縁シートは封止樹脂内において放熱板の一方の主表面に接するように装着されている。リードフレームは封止樹脂内から封止樹脂外に達するように延び、絶縁シートの放熱板と反対側の主表面上に接するように載置されている。半導体素子は封止樹脂内においてリードフレームの絶縁シートと反対側の主表面の少なくとも一部に接合されている。絶縁シートのリードフレームに接する側の表面が、絶縁シートの平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域においてリードフレームから離れるよう傾斜を有して低くなっている。封止樹脂は、端部領域においてリードフレームと絶縁シートとの間に入り込んでいる。リードフレームは、少なくとも封止樹脂内において平坦である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リードフレームは平坦であるため曲げ加工などを要さない。また放熱板に装着された絶縁シートの端部領域がリードフレームから離れるよう低くなった態様を有している。このため製造コストを高騰させることなく、リードフレームと放熱板との間の絶縁性および放熱特性との双方を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１の電力用半導体装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施の形態１における図１の点線で囲まれた領域ＩＩでの放熱板の形状および寸法を示す概略拡大断面図（Ａ）と、実施の形態１における図１の点線で囲まれた領域ＩＩでの放熱板および絶縁シートの形状および寸法を示す概略拡大断面図（Ｂ）とである。
【図３】実施の形態１の放熱板および絶縁シートに端部領域としてのＣ面が形成される態様の第１例を示す概略平面図（Ａ）と、実施の形態１の放熱板および絶縁シートに端部領域としてのＣ面が形成される態様の第２例を示す概略平面図（Ｂ）と、実施の形態１の放熱板および絶縁シートに端部領域としてのＣ面が形成される態様の第３例を示す概略平面図（Ｃ）とである。
【図４】実施の形態１の電力用半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図５】実施の形態１の電力用半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１の電力用半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態１の電力用半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態１の電力用半導体装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態１の電力用半導体装置の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。
【図１０】図６に示す放熱板に絶縁シートが装着された構成の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１１】図６に示す放熱板に絶縁シートが装着された構成の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１２】図６に示す放熱板に絶縁シートが装着された構成の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１３】比較例の電力用半導体装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態２における図１の点線で囲まれた領域ＩＩに相当する領域での放熱板の形状および寸法を示す概略拡大断面図（Ａ）と、実施の形態２における図１の点線で囲まれた領域ＩＩに相当する領域での放熱板および絶縁シートの形状および寸法を示す概略拡大断面図（Ｂ）とである。
【図１５】実施の形態３の電力用半導体装置の構成を示す概略断面図である。
【図１６】実施の形態３における図１５の点線で囲まれた領域ＸＶＩでの放熱板および絶縁シートの形状および寸法を示す概略拡大断面図である。
【図１７】実施の形態３における放熱板に絶縁シートが装着された構成の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態３における放熱板に絶縁シートが装着された構成の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１９】実施の形態３における放熱板に絶縁シートが装着された構成の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図２０】実施の形態３における放熱板に絶縁シートが装着された構成の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態の電力用の半導体装置１００の構成について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１２】
図１を参照して、本実施の形態の半導体装置１００は、半導体素子１と、放熱板２と、絶縁シート３と、リードフレーム４と、インナーリード５とを主に有している。
【００１３】
半導体素子１は、たとえば直方体状を有する放熱板２および平板形状を有する絶縁シート３からなる土台の上に、リードフレーム４を挟んで搭載されるように配置されている。逆に言えば、放熱板２は半導体素子１の駆動時に発する熱を半導体装置１００の外部に放出するための部材であり、これが半導体素子１の下に配置されている。
【００１４】
絶縁シート３は半導体素子１と放熱板２と、およびリードフレーム４と放熱板２とを電気的に絶縁するためにこれらの間に挟まれている。具体的には絶縁シート３は、放熱板２の一方の主表面（図１の上側の主表面）に接するように装着された平板状の部材である。絶縁シート３は高い絶縁性および取扱性の良さにより、電力用の半導体装置１００のように放熱特性が求められる装置に用いられる。
【００１５】
リードフレーム４は、半導体素子１が搭載された半導体装置１００の中心部とたとえば半導体装置１００の外部とを電気的に接続するために半導体装置１００の中心部から半導体装置１００の外側に向けて延びる、導電性の部材である。図１のリードフレーム４は、内側リードフレーム４Ａと、外側リードフレーム４Ｂとを有している。ここではリードフレーム４のうち、半導体装置１００の内部のみに配置される（たとえば後述する封止樹脂８内のみに配置されており半導体装置１００の外部に向けて延びてはいない）領域を内側リードフレーム４Ａと呼び、半導体装置１００の外部に向けて延びる領域を外側リードフレーム４Ｂと呼ぶこととする。また内側リードフレーム４Ａと外側リードフレーム４Ｂとは一体となっていてもよい（後述する図３参照）。たとえば図１の右側のリードフレーム４は内側リードフレーム４Ａと外側リードフレーム４Ｂとの双方を備えている（そのことを図１中においては「４Ｂ（４Ａ）」と示している）。
【００１６】
リードフレーム４は基本的に、絶縁シート３の放熱板２と接する側の主表面と反対側の主表面（上側の主表面）に接するように載置されている。そしてこのリードフレーム４の絶縁シート３と接する側の主表面と反対側の主表面（上側の主表面）上の少なくとも一部に、接合材６Ａにより半導体素子１が接合されている。
【００１７】
インナーリード５はリードフレーム４と同様の態様を有するが、これは複数の半導体素子１間を電気的に接続するための導電性の部材である。インナーリード５は半導体素子１のリードフレーム４と対向する側の主表面と反対側の主表面（上側の主表面）上の少なくとも一部、接合材６Ｂにより接合されている。ここでは接合材６Ａと接合材６Ｂとをまとめて接合材６と呼ぶこととする。
【００１８】
半導体素子１とリードフレーム４とは接合材６Ａにより互いに電気的に接続されてもよいが、これらはボンディングワイヤ７により互いに電気的に接続されてもよい。たとえば図１においては、左側の半導体素子１と左側の外側リードフレーム４Ｂとはボンディングワイヤ７により接続されている。
【００１９】
以上に述べた各部材を覆うように、封止樹脂８によりそのほぼ全体が封止されている。つまり半導体素子１、放熱板２、絶縁シート３、内側リードフレーム４Ａ、インナーリード５、ボンディングワイヤ７はすべてその表面のほぼ全体が封止樹脂８に覆われている。ただし外側へ向かうように延びる外側リードフレーム４Ｂは、その一部（内側の領域）のみが封止樹脂８に覆われ、他の一部（特に外側の領域）は封止樹脂８に覆われない。これにより外側リードフレーム４Ｂの当該部分が半導体装置１００の外側と電気的に接続可能となっている。
【００２０】
封止樹脂８は、半導体素子１の周囲を覆うことにより、ヒートサイクル試験、パワーサイクル試験、耐湿信頼性試験の各種試験による信頼性を向上させることができる。
【００２１】
図１および図２（Ａ）を参照して、本実施の形態においては、放熱板２の平面視における最外端２Ｅ（最も外縁の部分）の少なくとも一部を含む端部領域ＥＲにおいて、放熱板２の端部領域ＥＲ以外の（平面視における内側の）領域よりも、その最上面が絶縁シート３と接する側と反対側（下側）に配置されるように低くなっている。なおここでは端部領域ＥＲとは、たとえば図１および図２（Ａ）の左右方向に関する１点（最も外縁の部分）としての最外端２Ｅそのものに限らず、当該最外端２Ｅに極近い領域も含むものとする。
【００２２】
具体的には、放熱板２の最上面は、端部領域ＥＲにおいてＣ面２Ｃ（斜めの平面）を形成する態様となっている。これにより端部領域ＥＲにおける放熱板２は他の領域に比べてその厚みが薄くなり、かつその最上面の高さが低くなっている。放熱板２は端部領域ＥＲにおいてＣ面２Ｃを有するため、最外端２Ｅに近づくにつれてリードフレーム４（４Ｂ）から下方に離れる量が単調に大きくなっている。
【００２３】
図２（Ａ）を参照して、図１の端部領域ＥＲにおける放熱板２のＣ面２Ｃは、その一方の主表面に沿う方向（図２の左右方向）の寸法ａが０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。また図１の端部領域ＥＲにおける放熱板２のＣ面２Ｃの、端部領域ＥＲ以外の領域よりも放熱板２の最上面が低くなる最大値ｂは０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である。Ｃ面２Ｃは、その最外端２ＥにおいてＣ面２Ｃ以外の領域に比べて最も低くなる。
【００２４】
図１および図２（Ｂ）を参照して、基本的に放熱板２の上面上の絶縁シート３は、その全体においてほぼ均一な厚みｔを有している。このため、放熱板２が上記のように端部領域ＥＲにおいて低くなった領域に追随するように、絶縁シート３のリードフレーム４（４Ｂ）に接する側（上側）の表面が、その平面視における最外端３Ｅ（最も外縁の部分）の一部を含む端部領域ＥＲにおいてリードフレーム４（４Ｂ）から下方へ離れるように傾斜を有して低くなっている。
【００２５】
具体的には、絶縁シート３の最上面は、端部領域ＥＲにおいてＣ面３Ｃ（斜めの平面）を形成する態様となっており、これにより端部領域ＥＲにおける絶縁シート３は他の領域に比べてその厚みが薄くなり、かつその最上面の高さが低くなっている。絶縁シート３は端部領域ＥＲにおいてＣ面３Ｃを有するため、最外端３Ｅに近づくにつれてリードフレーム４（４Ｂ）から下方に離れる量が単調に大きくなっている。
【００２６】
なおここでは放熱板２の最外端２Ｅと絶縁シート３の最外端３Ｅとは平面視においてほぼ重なっており、このため放熱板２のＣ面２Ｃが形成された端部領域ＥＲと絶縁シート３のＣ面３Ｃが形成された端部領域ＥＲとは同じ領域となっている。平面視において放熱板２の最外端２Ｅと絶縁シート３の最外端３Ｅとがほぼ重なっていることにより、絶縁シート３の放熱板２への貼り合わせの際の位置合わせが容易となる。仮に絶縁シート３が平面視において放熱板２よりも大きくなれば、絶縁シート３の放熱板２への装着後の取り扱い作業中に絶縁シート３の欠けが発生することがあり、絶縁性の確保に問題が発生する。
【００２７】
図２（Ｂ）を参照して、図１の端部領域ＥＲにおける絶縁シート３のＣ面３Ｃの、そのリードフレーム４に接する上側の表面に沿う方向（図２の左右方向）の寸法ａは、放熱板２の寸法ａと同様に０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。また図２の端部領域ＥＲにおける絶縁シート３のＣ面３Ｃの、端部領域ＥＲ以外の領域よりも絶縁シート３の最上面が低くなる最大値ｂは０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である。Ｃ面３Ｃは、その最外端３ＥにおいてＣ面３Ｃ以外の領域に比べて最も低くなる。これは絶縁シート３の厚みが全体においてほぼ一定であるため、放熱板２のＣ面２Ｃの形状に追随するようにその真上に絶縁シート３のＣ面３Ｃが形成される結果である。
【００２８】
放熱板２の上記ａの値が長くなることにより、リードフレーム４と放熱板２とに挟まれた領域における封止樹脂８の絶縁沿面距離が長くなる。ここで絶縁沿面距離とは、リードフレーム４と放熱板２とに挟まれた絶縁性の領域の、特に絶縁シート３の表面に沿う長さを意味する。
【００２９】
この観点からは放熱板２のａの値は大きい方が好ましいが、ａの値が極度に大きくなると、端部領域ＥＲにおいてリードフレーム４と放熱板２とに挟まれた封止樹脂８の量が多くなる。封止樹脂８は熱伝導性が低いため、リードフレーム４から放熱板２への放熱性が低下する可能性がある。この観点からは放熱板２のａの値は小さい方が好ましい。以上を考慮すれば、放熱板２の値は上記のように０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
さらに、仮にＣ面２Ｃ，３Ｃが半導体素子１の一部と重なるように形成されれば、その重なった部分において半導体素子１の熱を放熱板２にて放熱する効果が弱められる可能性がある。このような不具合を抑制し、放熱性を確保する観点から、Ｃ面２Ｃ，３Ｃは、平面視において半導体素子１が載置される領域の外側（のみ）に形成されることが好ましい。
【００３１】
また放熱板２の上記ｂの値が長くなることにより、リードフレーム４と放熱板２とに挟まれた領域における封止樹脂８の絶縁沿面距離が長くなる。この観点からは放熱板２のｂの値は大きい方が好ましいが、ｂの値が極度に大きくなると、Ｃ面２Ｃが下方に大きく垂れ下がることによりその真上の絶縁シート３の放熱板２に対する密着性が低下する可能性がある。放熱板２と絶縁シート３との密着性が低下すれば、放熱板２を取り扱う際に絶縁シート３が破損する可能性が生じる。この観点からは放熱板２のｂの値は小さい方が好ましい。
【００３２】
そして放熱板２の端部領域ＥＲは、その上に装着される絶縁シート３がＣ面２Ｃによる段差を吸収して放熱板２に十分な強度で密着する必要があり、そのためには放熱板２の上記ｂの値は絶縁シート３の厚みｔの半分程度であることがより好ましい。後述するように絶縁シート３の厚みｔは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましいので、以上をすべて考慮すれば、放熱板２の上記ｂの値は上記のように０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
また、仮に放熱板２の上記ｂの値が０．０２５ｍｍよりも薄くなると絶縁シート３によるリードフレーム４と放熱板２との間の絶縁性を確保する効果が小さくなり、上記ｂの値が０．２５ｍｍよりも厚くなると放熱板２によるリードフレーム４、半導体素子１などからの放熱特性が低下する。この観点からも、放熱板２の上記ｂの値は上記のように０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
放熱板２の端部領域ＥＲには、１．２５％以上５０％以下の傾斜勾配が設けられていることになる。ここでの傾斜勾配は、ｂの値をａの値で除した値の百分率を示している。放熱板２の端部領域ＥＲにこの範囲の傾斜勾配を設けることにより、絶縁シート３を放熱板２に容易に装着することができる。仮に傾斜勾配が５０％を超えると、放熱板２に絶縁シート３を装着する際に絶縁シート３の破損または欠けによるダメージが発生してその絶縁性を損なう可能性がある。一方、仮に傾斜勾配が１．２５％未満になると、絶縁シート３とリードフレーム４との間の隙間に封止樹脂８が入り込まなくなる。封止樹脂８が絶縁シート３とリードフレーム４との間に入り込まなければ、絶縁沿面距離を長くすることができなくなる。
【００３５】
図３（Ａ）を参照して、リードフレーム４のうちたとえば封止樹脂８に完全に覆われる内側リードフレーム４Ａは平面視において縦と横の長さに大きな差のない（正方形に比較的近い）矩形状を有している。これに対し、少なくとも部分的に封止樹脂８の外側に突出する外側リードフレーム４Ｂは平面視において棒状の形状を有しており、これが平面視において最外端２Ｅ，３Ｅに交差（直交）するように半導体装置１００の外側に向けて延在する。
【００３６】
図３（Ａ）に示すように、端部領域ＥＲにおけるＣ面２ＣおよびＣ面３Ｃは、放熱板２および絶縁シート３の平面視における外周（最外端２Ｅ，３Ｅ）の全体に形成されてもよい。しかし図３（Ｂ）を参照して、たとえば放熱板２および絶縁シート３の矩形の平面形状の４つの最外端の面（４つの面）のうち、外側リードフレーム４Ｂと交差する面のみにＣ面２ＣおよびＣ面３Ｃが形成されてもよい。また図３（Ｃ）を参照して、たとえば放熱板２および絶縁シート３の矩形の平面形状の最外端の面のうち、外側リードフレーム４Ｂと交差する部分とその近くのみにＣ面２ＣおよびＣ面３Ｃが形成されてもよい。
【００３７】
図３（Ａ）のように全周にわたって低くなった部分が形成される場合は、放熱板２および絶縁シート３の方向性がなくなるため、製造時に方向を考慮する必要がなくなり製造が容易になる。一方、図３（Ｃ）のように一部のみに低くなった部分が形成される場合は、端部を薄くする加工がされる部分が少なくなるため、加工コストを低減することができる。
【００３８】
いずれにせよ、本実施の形態においては、放熱板２および絶縁シート３の平面視における外周（最外端２Ｅ，３Ｅ）の少なくとも一部にＣ面２Ｃ，３Ｃが形成されており、特に少なくとも外側リードフレーム４Ｂが最外端２Ｅ，３Ｅを横切る部分を含むように当該最外端２Ｅ，３Ｅを含む端部領域にＣ面２Ｃ，３Ｃが形成されている。
【００３９】
再度図１を参照して、本実施の形態においては、放熱板２の端部領域ＥＲにおいて絶縁シート３のＣ面３Ｃとその真上のリードフレーム４（４Ｂ）との間に封止樹脂８が食い込むように入り込んだ態様となっている。つまり絶縁シート３の端部領域ＥＲにおける最上面３Ｃと、その真上のリードフレーム４の下面とは、封止樹脂８にほぼ完全に覆われている。
【００４０】
また本実施の形態においては、リードフレーム４（４Ａ，４Ｂ）は、その全体において平坦である。つまり当該リードフレーム４は、たとえば曲げ加工がなされておらず、その結果、目立った屈曲部（延在方向に関して直角に屈曲する部分など）などを有していない。より具体的には、当該リードフレーム４の最上面は、その全体において、図１の上下方向に関する位置（座標）の変化（ばらつき）がたとえば０．１ｍｍ以下である。
【００４１】
次に、上記の各部材の材質、サイズ等について詳細に説明する。
半導体素子１は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）のような素子と、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field-Effect  Transistor）のようなスイッチング素子およびダイオードのような整流素子とが搭載されたチップ状の部材である。ＩＧＢＴは大電流を流して駆動させる素子であるため、半導体素子１は電力用半導体素子として駆動し、これを搭載する半導体装置１００はいわゆるパワーモジュールである。
【００４２】
半導体素子１を構成する半導体チップはたとえばシリコン（Ｓｉ）により形成されていることが好ましい。しかし半導体素子１の半導体チップは、シリコン以外にも、たとえば炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム系材料（たとえば窒化ガリウム（ＧａＮ））、ダイヤモンドからなる群から選択されるいずれかにより形成されることがより好ましい。これらはシリコンに比べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料である。このようなワイドバンドギャップ半導体材料を用いて形成された半導体素子１は、ＩＧＢＴなどの搭載される素子に大電流を流すことによる高温での動作に適用することができる。なお図１においては半導体素子１は互いに間隔をあけて２つ配置されているが、これに限定することなく、半導体素子１の配置される数は任意である（すなわち半導体素子１は１つのみ、または３つ以上配置されてもよい）。
【００４３】
放熱板２は熱伝導率の高い銅、アルミニウム、銅またはアルミニウムの合金、銅またはアルミニウムの複合体からなる群から選択されるいずれかにより形成されることが好ましい。銅またはアルミニウムの合金としては、たとえば銅とモリブデンとの合金が用いられる。銅またはアルミニウムの複合体としては、たとえばアルミニウムと炭化珪素との複合体が用いられる。
【００４４】
放熱板２の厚みは特に限定しないが、たとえば１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。放熱板２が厚く形成されれば熱容量が大きく、また熱を広げて逃がすことができるために放熱性を高めることができる。具体的には放熱板２の厚みが１ｍｍ以上の場合、熱の広がりがより大きくなり、放熱性能をより高くできる。また放熱板２の厚みが５ｍｍ以下であれば、放熱板２の加工性がより良くなり（加工がより容易になり）、製造コストをより低く抑えることができる。放熱板２はある厚みを有する金属板をプレス金型加工することにより、所望のサイズとなるように加工される。プレス金型加工を行なえば、放熱板２の端部領域ＥＲにはダレ面が発生する。本実施の形態においてはこのダレ面を有効に用いることによりＣ面２Ｃが形成される。
【００４５】
絶縁シート３は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の中に熱伝導性の高い（セラミック粒子の）無機粉末充填材が含有された構成を有している。また後に詳述する封止樹脂８も、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の中にセラミック粒子の無機粉末充填材が充填されたものが用いられる。たとえば絶縁シート３としてエポキシ樹脂に無機粉末充填材を充填したものを用い、かつ封止樹脂８もエポキシ樹脂に無機粉末充填材を充填したものを用いると、絶縁シート３と封止樹脂８との界面は同じエポキシ樹脂同士で互いに反応し合って、強固な界面を形成することができる。
【００４６】
絶縁シート３は、高い放熱性能を有する必要があり、放熱性を高めるためには熱伝導性の高い無機粉末充填材を用いることが有効である。具体的には、たとえば絶縁シート３においては、結晶シリカ、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどの絶縁性で熱伝導性の高い無機粉末充填材を使用することができる。
【００４７】
絶縁シート３の厚みｔは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。絶縁シート３に使用される無機粉末充填材は、その最大粒径が０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下のものがよく用いられる。ここで無機粉末充填材の最大粒径とは、無機粉末充填材の内部に引いた直線の寸法（無機粉末充填材の射影におけるその内部の直線状の寸法）の最大値を意味する。このため絶縁シート３が０．０５ｍｍよりも薄ければ、そこに含まれる無機粉末充填材の最大粒径よりも薄くなることから、絶縁シート３の絶縁性が著しく低下してしまう場合がある。一方、絶縁シート３が０．５ｍｍよりも厚い場合、絶縁性はよいが熱抵抗が大きくなり、放熱性能が低下してしまう場合がある。以上の観点から、絶縁シート３の厚みｔは０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。なお絶縁シート３は単一の層からなるものである必要はなく、絶縁シート３はたとえば熱伝導率が互いに異なる複数の層が積層された構成であってもよい。
【００４８】
また上記のように絶縁シート３は樹脂材料をベースとして形成されている。このため、たとえば絶縁シート３が通常の半導体装置の基板として用いられるセラミックス材料により形成される場合に比べて、絶縁シート３と封止樹脂８および放熱板２との線膨張係数の差が小さくなる。このため絶縁シート３がセラミックス材料である場合に比べて、ヒートサイクルによる絶縁シート３の樹脂割れや界面剥離を抑制することができる。
【００４９】
さらに樹脂材料をベースとする絶縁シート３は、接着剤としての機能も有している。このため後述する半導体装置１００の封止工程にて行われる熱硬化時に、絶縁シート３は、リードフレーム４、放熱板２および封止樹脂８と互いに密着するように接着される。このため絶縁シート３は、その一方および他方の主表面上に、リードフレーム４、放熱板２および封止樹脂８と互いに接着するための接着剤を塗布する必要がない。当該接着剤は熱抵抗上昇の原因となるため、これを塗布しないことにより、絶縁シート３とリードフレーム４、放熱板２および封止樹脂８との間の熱抵抗の増加を抑制することができ、放熱性能の高い半導体装置１００を得ることができる。
【００５０】
次に、リードフレーム４およびインナーリード５は、いずれもたとえば、銅、鉄、銅合金、鉄合金からなる群から選択されるいずれかにより形成されることが好ましい。これらの中でも、特に銅または銅合金が用いられることが好ましく、これらを用いることにより、リードフレーム４およびインナーリード５の熱伝導性および電気伝導性を特に優れたものとすることができる。またリードフレーム４およびインナーリード５は、上記銅などにより形成された母材の表面にニッケル、銀、ニッケルパラジウム金などの薄膜がめっきにより形成されてもよい。このようにすれば、当該母材の酸化を抑制し、かつ当該母材とボンディングワイヤ７との接合状態をより良好なものとすることができる。
【００５１】
接合材６のうち、リードフレーム４と半導体素子１とを接続する接合材６Ａは、はんだ、銀を主成分とする焼結性フィラー、銀を主成分とするろう材、スズ中に銅を分散した材料、金を主成分とする金スズ、金ゲルマニウム等の金系合金からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。これらは熱伝導性が高く導電性が高い接合材料である。
【００５２】
また接合材６のうち、複数の半導体素子１同士をインナーリード５で接続する接合材６Ｂは、はんだ、銀を主成分とする焼結性フィラー、銀を主成分とするろう材、スズ中に銅を分散した材料からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。これらは導電性が高い接合材料である。
【００５３】
ボンディングワイヤ７は、アルミニウム、銅、金、銀、これらの金属を主成分とする合金からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。
【００５４】
封止樹脂８としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の中に、溶融シリカ、結晶シリカ、酸化アルミニウム、窒化珪素等の無機粉末充填材を混入することにより、熱膨張係数および弾性率が調整された材料が用いられる。これらの中でも封止樹脂８としては溶融シリカを充填材として用いることが特に好ましい。封止樹脂８には熱伝導性が要求されないため、熱伝導性は低いが熱膨張係数が小さい溶融シリカを含めることにより、封止樹脂８全体の熱膨張係数の調整を容易にすることができる。なお封止樹脂８は、その熱伝導率が０．７Ｗ／ｍＫ以上０．９Ｗ／ｍＫ以下（半導体装置１００を構成する他の各部材の熱伝導率に比べて低い）である。
【００５５】
次に、半導体装置１００の製造方法の一例について、図４〜図１２を用いて説明する。
図４を参照して、まず複数の半導体素子１がリードフレーム４Ａ，４Ｂの一方（上側）の主表面上に接合材６Ａを介して、互いに間隔をあけて接合される。この工程をダイボンディングという。ダイボンディングにおいては同時に、複数の半導体素子１同士が接合材６Ｂを介してインナーリード５により接合される。
【００５６】
半導体素子１としては、たとえばシリコンよりなりＩＧＢＴが搭載された半導体チップと、たとえばシリコンよりなりダイオードが搭載された半導体チップとが複数、互いに間隔をあけて、リードフレーム４に接合される。ここでたとえばＩＧＢＴが搭載された半導体素子１はその平面視におけるサイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．２５ｍｍであり、たとえばダイオードが搭載された半導体素子１はその平面視におけるサイズが１０ｍｍ×８ｍｍ×０．２５ｍｍである。
【００５７】
接合材６Ａとしてたとえば、鉛を含まないはんだ材（スズ９９．２５質量％、銅０．７５質量％）を用いて、平坦（厚み方向に関する座標の変化（ばらつき）が全体で０．１ｍｍ以下）でありその全面に無電解ニッケルめっきが施された銅製のリードフレーム４の所望の位置に、半導体素子１が接合固定される。また半導体素子１のリードフレーム４と接合される側と反対側（上側）の主表面には図示されないが部分的にニッケル金めっきが施されている。複数の半導体素子１のニッケル金めっきの部分が、たとえば鉛を含まないはんだ材（スズ９９．２５質量％、銅０．７５質量％）としての接合材６Ｂによりインナーリード５（厚み０．６ｍｍ）と電気的に接続される。これにより、複数の半導体素子１同士がインナーリード５を介して互いに電気的に接続される。半導体素子１の下面における接合材６Ａを用いた接合、および半導体素子１の上面における接合材６Ｂを用いた接合は、はんだリフロー装置を用いて、一括で実施される。
【００５８】
図５を参照して、半導体素子１と（リードフレーム４の一部である）外側リードフレーム４Ｂとがボンディングワイヤ７により電気的に接続される。この工程をワイヤボンディングという。ここで用いられるボンディングワイヤ７は、たとえばその延在する方向に交差する断面が直径０．１５ｍｍのほぼ円形であるアルミニウム製のものである。
【００５９】
図６を参照して、放熱板２の一方（上側）の主表面上に絶縁シート３が載置された状態でこれが加熱および加圧されることにより接合されたものが、図５に示す半導体素子１などが接合された部材とは別の部材として準備される。この絶縁シート３を放熱板２上において加熱および加圧する工程をプレス工程という。ここでは最外端２Ｅ（を含む端部領域ＥＲ）が端部領域ＥＲ以外の領域よりもその最上面が下側に向けて低くなることで端部領域ＥＲにＣ面２Ｃが形成された放熱板２が準備される。その上に厚みが一定の絶縁シート３が接合されるため、絶縁シート３も端部領域ＥＲにＣ面３Ｃが形成される。
【００６０】
一例として、たとえば最外端２Ｅにおいて端部領域ＥＲ以外の領域に比べてその最上面が０．１ｍｍ低く形成され（図２の寸法ｂが０．１ｍｍである）、かつ端部領域ＥＲ（Ｃ面２Ｃ）が最外端２Ｅから１ｍｍの範囲において形成される（図２の寸法ａが１ｍｍである）ように、傾斜勾配１０％のＣ面２Ｃが形成された放熱板２が準備される。この放熱板２はたとえば無酸素銅により形成され、その平面視におけるサイズは３０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍである。また絶縁シート３は熱伝導率が１２Ｗ／ｍＫであり、厚みが０．２ｍｍであるものが準備される。
【００６１】
放熱板２の上側の主表面上に、図示されないがシリコーンゴムシートが載置され、そのシリコーンゴムシート上に絶縁シート３が載置される。つまりシリコーンゴムシートは放熱板２と絶縁シート３との間に挟まれるように配置される。シリコーンゴムシートは絶縁シート３が溶融する温度以上において耐熱性とクッション性とを有する材質により形成されている。この状態で絶縁シート３の上方から絶縁シート３および放熱板２がプレス工程により加圧されるとともにこれらは加熱される。たとえばプレス工程時の加熱条件は、温度が１２０℃、圧力が３ＭＰａであり、加熱時間は３分である。このとき、絶縁シート３は完全に硬化しておらず、加温により再溶融する。
【００６２】
図７を参照して、半導体素子１が接合されかつワイヤボンディング工程が完了したリードフレーム４Ａ，４Ｂと、プレス工程が完了し絶縁シート３が接合された放熱板２とが、樹脂封止（モールド工程）を行なうための金型９の内部の所望の位置に設置される。ここでの金型９はトランスファーモールド工程により樹脂封止を行なうためのものであり、上側金型９Ａおよび下側金型９Ｂからなる容器状の部材の内部に上記のリードフレーム４および放熱板２が設置され、金型９が閉じられる。具体的には、リードフレーム４が絶縁シート３と接触するように絶縁シート３上（放熱板２上）に載置される。絶縁シート３は金型９内の高温雰囲気により溶融することで、リードフレーム４と互いに接着する。
【００６３】
またこのとき金型９の外側には、金型９の内部から外部に通じるシリンダに接続されたポット１０が配置されている。ポット１０は樹脂封止を行なうための材料である封止材タブレット８Ａがセットされる部材である。封止材タブレット８Ａは封止用の樹脂材料が平板状（タブレット状）に固化された形状となったものである。
【００６４】
図８を参照して、金型９が閉じられ、図７の封止材タブレット８Ａが図７のポット１０に設置された状態で、ポット１０内の封止材タブレット８Ａが加圧されながら、金型９の内部に供給される。固形状の封止材タブレット８Ａは加熱により次第に溶融して流動性を増しながら、シリンダ内と連続する金型９の上側金型９Ａと下側金型９Ｂとの間の領域に注入される。金型９内に注入された流動性のある封止材タブレット８Ａとしての樹脂材料は金型９によりさらに加熱され固化し封止樹脂８となる。封止樹脂８が金型９内を充填することにより、金型９内の半導体素子１および放熱板２などの各部材はすべてその表面を固化された封止樹脂８に覆われる。
【００６５】
このとき、放熱板２の最外端２Ｅの少なくとも一部は最上面が低く（厚みが薄く）なっている。このことから、溶融された封止樹脂８が金型９内に注入される際には、最外端２Ｅおよびその近くの端部領域ＥＲにおいては、リードフレーム４と絶縁シート３（放熱板２）との間に間隙が生じ、この間隙にも封止樹脂８が進入する。したがって封止樹脂８は、端部領域ＥＲにおいてもリードフレーム４、絶縁シート３（放熱板２）の表面をくまなく覆うように深く進入する。
【００６６】
なおトランスファーモールド工程においては、封止樹脂８および絶縁シート３を硬化させるため、たとえば金型９内の温度１８０℃、圧力１０ＭＰａであり、加熱時間は３分とする。ただしトランスファーモールド工程における加熱時間は、封止樹脂８および絶縁シート３の反応度により適宜任意の時間を設定することができる。
【００６７】
また絶縁シート３も加温により上記のように溶融し、当該トランスファーモールド工程の更なる加温により熱硬化する。
【００６８】
図９を参照して、封止樹脂８が固化された後、封止樹脂８により封止された半導体装置１００が金型９から取り出される。なお金型９から半導体装置１００を取り出した後に、封止樹脂８の硬化度をさらに上げるためにたとえば１８０℃で８時間加熱することにより、さらなる熱硬化がなされてもよい。
【００６９】
以上においては封止樹脂８がトランスファーモールド工程により供給されているが、封止樹脂８の供給方法はこれに限られない。
【００７０】
次に、リードフレーム４の不要部分が切断される。この工程をタイバーカットという。そして封止樹脂８の外側にはみ出た、たとえば放熱板２の主表面に沿う方向に延びる外側リードフレーム４Ｂが、たとえば封止樹脂８の外側で、図９の上側に向かう方向に延びるように約９０°屈曲される。次に、放熱板２の絶縁シート３が接合されている一方の主表面とは反対側の主表面（下側の主表面）に接合用熱伝導材料１１が塗布され、これを介して当該反対側の主表面上にヒートシンク１２が接合される。これにより半導体装置１００とヒートシンク１２とが接合された態様となる。なおヒートシンク１２は、半導体装置１００（半導体素子１など）の駆動時に発生する熱を外部に放出するための部材である。
【００７１】
接合用熱伝導材料１１は、流動性または熱硬化性を有することが好ましい。たとえば接合用熱伝導材料１１がシリコーン放熱グリースの場合、使用する接合用熱伝導材料１１の種類に応じて、半導体装置１００とヒートシンク１２とを接合するために加えられる荷重が適宜最適化される。なお接合用熱伝導材料１１が放熱性接着剤である場合、半導体装置１００とヒートシンク１２との間に荷重が加えられた状態で、たとえば１２５℃で３０分加熱されることにより、接合用熱伝導材料１１が熱硬化し、これにより半導体装置１００とヒートシンク１２とが接合される。
【００７２】
なお半導体装置１００とヒートシンク１２とは、必要に応じてねじ締めにより接合されてもよく、または板バネを用いて抑えることにより接合されてもよい。
【００７３】
本実施の形態においては、（ヒートシンク１２を有さない）半導体装置１００の態様を最終的な完成品（製品）としてもよいし、半導体装置１００にヒートシンク１２が接続された態様（半導体装置１１０）を最終的な完成品（製品）としてもよい。
【００７４】
ここで、図１０〜図１２を用いて、特に低くなった部分（Ｃ面２Ｃ，３Ｃ）を有する放熱板２および絶縁シート３の形成方法の一例について説明する。
【００７５】
図１０を参照して、最外端２Ｅを含む端部領域がそれ以外の領域に比べて低くなりＣ面２Ｃが形成された放熱板２と、放熱板２と平面視において重なる（放熱板２と平面視における形状およびサイズがほぼ同一の）絶縁シート３とが準備される。なお放熱板２のＣ面２Ｃは、たとえばその成形時の金型としてＣ面２Ｃを形成し得る形状となっているものを用いたり、専用の面取りカッターなどの切削工具を用いた切削加工を行なったりすることにより形成される。絶縁シート３は、図１０においてはＣ面３Ｃは形成されておらず、最外端３Ｅを含めその全面において厚みがほぼ一定（その全面において平坦）になっている。そして絶縁シート３が放熱板２に重なるように、放熱板２の一方（上側）の主表面上に装着される。
【００７６】
図１１を参照して、プレス加工機１３のプレス定盤下面１３Ａ上の所望の位置に図１０の放熱板２および絶縁シート３が載置される。またプレス加工機１３のプレス定盤上面１３Ｂのプレス定盤下面１３Ａと対向する（下側の）面上にはクッションシート１４が、放熱板２および絶縁シート３と平面視において重なる位置に装着される。
【００７７】
クッションシート１４は加熱時および加圧時に（圧縮）変形するとともに、これを絶縁シート３に押しつけることにより絶縁シート３を変形させることが可能な材料により形成された、平板形状の部材である。具体的には、クッションシート１４はシリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素系樹脂からなる群から選択されるいずれかにより形成されることが好ましい。
【００７８】
図１２を参照して、プレス定盤上面１３Ｂが下降してクッションシート１４が絶縁シート３に密着することによりプレス定盤上面１３Ｂが絶縁シート３および放熱板２に下向きの圧力を加えながら、絶縁シート３が溶融する温度まで加熱される。ただしここで加熱される温度は、絶縁シート３の反応が進行して熱硬化しない程度の低温である。また加熱される時間についても、絶縁シート３の反応が進行して熱硬化しない程度とする。これにより絶縁シート３は放熱板２のＣ面２Ｃなどの形状に追随するように（Ｃ面３Ｃが形成されるように）変形する。
【００７９】
プレス加工機１３から放熱板２などを取り外すことにより、図６に示すように、Ｃ面２Ｃ（およびＣ面３Ｃ）を有する放熱板２が形成される。
【００８０】
なお絶縁シート３の上面（クッションシート１４と密着する面）上には、絶縁シート３がクッションシート１４と密着して互いに剥がれなくなる不具合を抑制する観点から、図示されないが離型フィルムが配置されてもよい。
【００８１】
次に、図１３の比較例を参照しながら、本実施の形態の作用効果を説明する。
図１３を参照して、比較例の半導体装置１５０においては、放熱板２がその平面視における最外端２Ｅを含む端部領域において、本実施の形態のようにその最上面が低くなった形状（図１のＣ面２Ｃなど）を有していない。つまり図１３の放熱板２はその全体において図の上下方向に関する厚みがほぼ等しく（平坦に）なっている。放熱板２が平坦であるため、その主表面上に装着された絶縁シート３も同様に、その平面視における最外端３Ｅを含む端部領域において、本実施の形態のようにその最上面が低くなった形状（図１のＣ面３Ｃなど）を有さず、その全体においてほぼ平坦になっている。
【００８２】
なお、これ以外の半導体装置１５０の構成は、半導体装置１００の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８３】
比較例の場合、絶縁シート３の最外端３Ｅの最上部が外側リードフレーム４Ｂと接触している。このため、導電性の外側リードフレーム４Ｂとその真下の放熱板２（の最外端２Ｅ）との距離（絶縁沿面距離）が短くなる。外側リードフレーム４Ｂと放熱板２との絶縁沿面距離が短くなれば、半導体装置１５０の駆動時に外側リードフレーム４Ｂと放熱板２とが互いに短絡する不具合を来す可能性がある。
【００８４】
そこで本実施の形態においては、絶縁シート３のリードフレーム４に接する側（上側）の表面が、絶縁シート３の平面視における最外端３Ｅの少なくとも一部を含む端部領域ＥＲにおいてリードフレーム４から下方に離れるように低くなっている。そして、封止樹脂８が、当該端部領域ＥＲにおいてリードフレーム４と絶縁シート３（つまりその真下の放熱板２）との間に介在するように入り込んでいる。
【００８５】
このため本実施の形態においては、導電性であるリードフレーム４と、その真下の導電性である放熱板２との間における絶縁沿面距離が比較例よりも長くなる。さらに端部領域ＥＲにおいてリードフレーム４と放熱板２との間に封止樹脂８が入り込んでいることから、リードフレーム４と（放熱板２の上面上にある）絶縁シート３との間の領域に絶縁性である封止樹脂８が入り込んだ態様となっている。これにより、本実施の形態においては比較例よりもリードフレーム４と放熱板２との間の絶縁性を高めることができ、かつ放熱板２による半導体素子１などからの発熱を放出する高い機能を確保することができる（絶縁性と放熱特性との双方を確保することができる）。
【００８６】
以上のような構成は、放熱板２の平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域において、放熱板の端部領域以外の領域よりも放熱板の最上面が絶縁シートと反対側に配置されるように低くなっていることにより実現されている。絶縁シート３は放熱板２の最外端２Ｅが低くなった形状に追随してその最外端３Ｅが低くなっているためである。
【００８７】
ここで、仮に外側リードフレーム４Ｂが放熱板２の端部領域ＥＲにおいてたとえば上方に延在し放熱板２との距離を大きくするように屈曲した形状を有すれば、外側リードフレーム４Ｂと放熱板２との絶縁性を容易に確保することができる。ただしその場合、リードフレーム４に対して曲げ加工を実施するなど、リードフレーム４の形成に要する工程数を増やし、その製造コストを高騰させる可能性がある。また曲げ加工が実施されたリードフレーム４はその設置時にばたついてしまい位置が固定されにくいため、リードフレーム４のばたつき抑制管理が必要となる。さらに、曲げ加工が実施されたリードフレーム４の表面上に半導体素子１を搭載したりボンディングワイヤ７を接合したりする際に、リードフレーム４の段差を考慮した専用治具が必要となり、そのための更なるコスト高騰および生産性の低下が懸念される。
【００８８】
しかし本実施の形態においてはリードフレーム４は（図９において封止樹脂８の外側にて樹脂封止後に屈曲されているものの）少なくとも封止樹脂８内においてはその全体が平坦となっており、曲げ加工が施されていない。このため、リードフレーム４の製造コストを低減するとともに、封止樹脂８内におけるリードフレーム４のばたつきの可能性を低減することができる。またリードフレーム４の段差を考慮した専用治具を用いる必要がないため、後工程であるたとえば半導体素子１の載置工程などの生産性を向上させることもできる。
【００８９】
このように本実施の形態においては、たとえリードフレーム４が平坦であっても、その真下の放熱板２との絶縁沿面距離を長くすることにより、絶縁性および放熱特性の双方を向上させることができるところに実益がある。リードフレーム４を平坦にすることにより、リードフレーム４の加工性および取扱性が良好となる上に、放熱板２の端部領域ＥＲの絶縁沿面距離による絶縁性を確保することができるためである。
【００９０】
（実施の形態２）
図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）を参照して、本実施の形態においては、実施の形態１の図２（Ａ）および図２（Ｂ）と比較して、放熱板２および絶縁シート３が、最外端２Ｅ，３Ｅ近くの端部領域において、その主表面が曲面２Ｒ，３Ｒを形成している点において異なっている。つまり本実施の形態においては実施の形態１のＣ面２Ｃ，３Ｃの代わりに曲面２Ｒ，３Ｒが形成されている。この曲面２Ｒ，３Ｒにより放熱板２および絶縁シート３はその最外端２Ｅ，３Ｅを含む端部領域ＥＲにおいて端部領域ＥＲ以外の領域に比べてその最上面が低くなっている（その厚みが薄くなっている）。
【００９１】
曲面２Ｒ，３Ｒは球面状であってもよいし、球面状以外の曲面状であってもよい。絶縁シート３の厚みはその全体においてほぼ一定であるため、絶縁シート３の曲面３Ｒは放熱板２の曲面２Ｒの形状に追随するように形成される。
【００９２】
曲面２Ｒ，３Ｒの一方の主表面に沿う方向（図１４の左右方向）の寸法ａおよび主表面に交差する方向（図１４の上下方向）の寸法ｂは、図２における寸法ａおよび寸法ｂの値と基本的に同様である。
【００９３】
図１４においては曲面２Ｒ，３Ｒは上に凸となる形状を有しているが、これらは下に凸となる形状を有していてもよい。
【００９４】
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００９５】
次に、本実施の形態の作用効果を説明する。本実施の形態においては実施の形態１の作用効果に加えてさらに以下の作用効果を奏することができる。
【００９６】
本実施の形態のように端部領域ＥＲを曲面状に形成すれば、これが実施の形態１と同じ寸法ａ，ｂを有したとしても、実施の形態１のように端部領域ＥＲが平面状である場合に比べて、外側リードフレーム４Ｂとその真下の放熱板２との絶縁沿面距離をより長くすることができる。また本実施の形態においては端部領域ＥＲが曲線状に形成されているため、端部領域ＥＲがＣ面状に形成される実施の形態１に比べて、端部領域ＥＲにおいて絶縁シート３が放熱板２から剥がれる可能性を低減することができる。
【００９７】
（実施の形態３）
図１５および図１６を参照して、本実施の形態の半導体装置３００においては、実施の形態１（図１）の半導体装置１００と比較して、放熱板２は端部領域ＥＲを含めてその全体において平坦になっており、端部領域ＥＲにおいてそれ以外の領域よりも最上面が下側に向けて低くなったＣ面２Ｃが形成されていない点において異なっている。
【００９８】
具体的には、図１５および図１６の放熱板２は、端部領域ＥＲと端部領域ＥＲ以外の領域との間でその最上面の高さが（ほぼ）等しくなるよう平坦になっている。より具体的には、当該放熱板２の最上面は、その全体において、図１５の上下方向に関する位置（座標）の変化（ばらつき）がたとえば０．１ｍｍ以下である。しかし放熱板２の上側の主表面上に装着された絶縁シート３は、その端部領域ＥＲにおいて薄くなっており、Ｃ面３Ｃが形成されている。その結果、（実施の形態１と同様に）絶縁シート３の端部領域ＥＲにおいてＣ面３Ｃがその上の外側リードフレーム４Ｂから下方に離れるように傾斜を有して低くなっている。絶縁シート３は最外端３Ｅに近づくにつれてリードフレーム４（４Ｂ）から下方に離れる量が単調に大きくなっており、Ｃ面３Ｃは、その最外端３Ｅにおいて絶縁シート３の最下面に達するように（図１６において最外端３Ｅが尖った断面形状を有するように）形成されている。
【００９９】
実施の形態１と異なり本実施の形態においては、Ｃ面３Ｃはその真下のＣ面２Ｃの形状に追随して形成されたものではなく、絶縁シート３が端部領域ＥＲにおいて他の領域よりも厚みが薄くなるように形成されたものである。絶縁シート３のＣ面３Ｃは、最外端３Ｅにおける厚みがほぼ０になるように形成されている。このため絶縁シート３の最外端３Ｅは、図１５の上下方向の成分（および図１５の上下方向の成分）を有さず平面視における周方向の成分のみを有することとなる。ただしこのような態様に限らず、最外端３Ｅが図１５の上下方向の成分を有するようにＣ面３Ｃが形成されてもよい。
【０１００】
図１６を参照して、本実施の形態の端部領域ＥＲにおける絶縁シート３のＣ面３Ｃは、リードフレーム４に接する上側の表面に沿う方向（図１６の左右方向）の寸法ｃは、図２の放熱板２の寸法ａに対応し、図２の寸法ａと同様に０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。また図１６の端部領域ＥＲにおける絶縁シート３のＣ面３Ｃの、端部領域ＥＲ以外の領域よりも絶縁シート３の最上面が低くなる最大値ｄは図２の寸法ｂに対応し、図２の寸法ｂと同様に０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である。
【０１０１】
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【０１０２】
次に図１７〜図２０を用いて、本実施の形態の、絶縁シート３のみに低くなった部分（Ｃ面３Ｃ）を有する放熱板２および絶縁シート３の形成方法の一例について説明する。
【０１０３】
図１７を参照して、まず放熱板２および絶縁シート３が準備される。絶縁シート３は放熱板２と平面視において重なる平面形状を有している（放熱板２と平面視における形状およびサイズがほぼ同一である）。図１７においてはＣ面３Ｃは形成されておらず、放熱板２および絶縁シート３は最外端２Ｅ，３Ｅも含めその全面において厚みがほぼ一定（ほぼ平坦）になっている。
【０１０４】
図１８を参照して、絶縁シート３が放熱板２に重なるように、放熱板２の一方（上側）の主表面上に装着される。プレス加工機１５のプレス定盤下面１５Ａ上の所望の位置に図１７の放熱板２および絶縁シート３が載置される。またプレス加工機１５のプレス定盤上面１５Ｂのプレス定盤下面１５Ａと対向する（下側の）面上には、絶縁シート３に形成すべきＣ面３Ｃの形状に対応した傾斜１５Ｃが形成されている。
【０１０５】
図１９を参照して、プレス定盤上面１５Ｂが下降してその下側の面（傾斜１５Ｃの部分を含む）が絶縁シート３に密着することによりプレス定盤上面１３Ｂが絶縁シート３および放熱板２に下向きの圧力を加えながら、絶縁シート３が溶融する温度まで加熱される。ただしここで加熱される温度は、絶縁シート３の反応が進行して熱硬化しない程度の低温である。また加熱される時間についても、絶縁シート３の反応が進行して熱硬化しない程度とする。この加熱および加圧により絶縁シート３の一部が流動し、絶縁シート３にはプレス定盤上面１５Ｂの下面の傾斜１５Ｃの形状が転写され、図１５および図１６に示すような端部領域のＣ面３Ｃが形成される。
【０１０６】
なおこのとき、絶縁シート３がプレス定盤上面１５Ｂに密着して互いに剥がれなくなる不具合を抑制する観点から、図示されないが絶縁シート３の上面上には離型フィルムが配置されてもよい。また流動により放熱板２の真上からはみ出した絶縁シート３は、プレス加工機１５から取り出した後に除去される。
【０１０７】
図２０を参照して、プレス加工機１５から放熱板２などを取り外すことにより、Ｃ面３Ｃを有する絶縁シート３が装着された放熱板２が形成される。
【０１０８】
次に、本実施の形態の作用効果を説明する。
本実施の形態によれば、放熱板２の端部領域に薄くなった（最上面が低くなった）領域を形成することなく、絶縁シート３の端部領域が薄くなった構成を形成することができる。放熱板２へのＣ面の形成が不要になる分だけ、実施の形態１よりも容易に所望の形状の絶縁シート３を提供することができる。
【０１０９】
放熱板２の端部領域が必ずしも低くならずに平坦であったとしても、少なくとも絶縁シート３が端部領域において低くなっていれば、絶縁シート３とその真上の外側リードフレーム４Ｂとの間に封止樹脂８を入り込ませることができ、リードフレーム４と放熱板２との間の絶縁性を高めることができる。また絶縁シート３の端部領域におけるリードフレーム４と放熱板２との絶縁沿面距離が長くなるように確保することができる。
【実施例１】
【０１１０】
実施の形態１において、図２（Ａ），（Ｂ）における寸法ａ，ｂの値を変えることにより傾斜勾配の値を変えて、絶縁シート３が放熱板２の一方の主表面上に装着された状態でプレス工程（図６参照）がなされるときの絶縁シート３の放熱板２に対する密着性、ならびに当該放熱板２により形成された半導体装置１００（図１、図９参照）の絶縁性および放熱性が評価された。【０１１１】
表１のサンプル番号１〜１５は、無酸素銅からなる放熱板２（平面サイズが３０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍ）の一方の主表面上にエポキシ樹脂系の絶縁シート３がプレス工程により接合された半導体装置１００のサンプルである。なお絶縁シート３には無機粉末充填材である窒化ホウ素が体積として５８％分含まれている。また絶縁シート３の厚みは０．２ｍｍであり、熱伝導率は１２Ｗ／ｍＫである。このサンプルにおける放熱板２と絶縁シート３との密着性、半導体装置１００の外側リードフレーム４Ｂと放熱板２との間の絶縁耐圧（絶縁性）、および放熱板２による半導体装置１００の放熱特性（放熱性）が評価された結果が、表１に示されている。【０１１２】
【表１】
2016125419.tif 000003
【０１１３】
表１における「絶縁性」の欄には、各半導体装置１００のサンプルに交流電圧を０．５ｋＶ刻みで上昇させながら１分間印加した際に絶縁性を維持できた最大の電圧を示しており、この電圧値が４ｋＶ以上である場合、絶縁性が良好であると判定された。絶縁性の評価の際には、リードフレーム４の不要部分を切断することなく（タイバーカットを実施せず）、リードフレーム４内はすべて同じ電位の状態で電圧値が測定された。また表１における「放熱性」の欄には、厚みが全体において一定である（Ｃ面２Ｃが形成されない：寸法ａ，ｂがともに０である）放熱板２（サンプル番号１）の熱抵抗を１００としたときの相対値で示しており、１１０以上であれば放熱性が低いと判定された。【０１１４】
表１より、ａの値が小さいと絶縁性が低下し、ａの値が大きいと放熱性が低下する傾向にある。また、ｂの値が小さいと絶縁性が低下し、ｂの値が大きいと放熱板２と絶縁シート３の密着性が確保できなくなる傾向にある。ｂ／ａの値で表される傾斜勾配が高ければ放熱板２に絶縁シート３を装着する際に剥がれが発生し、放熱板２と絶縁シート３との間の密着性が確保できなくなる傾向にある。一方、傾斜勾配が低ければ絶縁シート３の絶縁性が低下する傾向にある。【０１１５】
以上を勘案すれば、ａの値として０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下が最も適切であり、ｂの値としては０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下が最も適切であるといえる。具体的には、サンプル番号３，４，５，６，９，１０，１１，１３の各サンプルが上記のａ，ｂの数値条件を満たしており、密着性、絶縁性、放熱性ともに良好な結果を示している。【０１１６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１７】
１  半導体素子、２  放熱板、２Ｃ，３Ｃ  Ｃ面、２Ｅ，３Ｅ  最外端、３  絶縁シート、４  リードフレーム、４Ａ  内側リードフレーム、４Ｂ  外側リードフレーム、５  インナーリード、６，６Ａ，６Ｂ  接合材、７  ボンディングワイヤ、８  封止樹脂、８Ａ  封止材タブレット、９  金型、９Ａ  上側金型、９Ｂ  下側金型、１０  ポット、１１  接合用熱伝導材料、１２  ヒートシンク、１３，１５  プレス加工機、１３Ａ，１５Ａ  プレス定盤下面、１３Ｂ，１５Ｂ  プレス定盤上面、１４  クッションシート、１００，１１０，１５０  半導体装置、ＥＲ  端部領域。
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年7月11日(2017.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
封止樹脂と、
前記封止樹脂内に封止された放熱板と、
前記封止樹脂内において前記放熱板の一方の主表面に接するように装着された絶縁シートと、
前記封止樹脂内から前記封止樹脂外に達するように延び、前記絶縁シートの前記放熱板と反対側の主表面上に接するように載置されたリードフレームと、
前記封止樹脂内において前記リードフレームの前記絶縁シートと反対側の主表面の少なくとも一部に接合された半導体素子とを備え、
前記放熱板の平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域は前記放熱板の前記端部領域以外の領域と前記放熱板の最上面の高さが等しくなるよう前記放熱板は平坦であり、
前記絶縁シートの前記リードフレームに接する側の表面が、前記絶縁シートの平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域において前記リードフレームから離れるよう傾斜を有して低くなっており、
前記封止樹脂は、前記端部領域において前記リードフレームと前記絶縁シートとの間に入り込んでおり、
前記リードフレームは、少なくとも前記封止樹脂内において平坦である、半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁シートの前記端部領域の、前記絶縁シートの前記リードフレームに接する側の表面に沿う方向の寸法が０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、
前記絶縁シートの前記端部領域の、前記絶縁シートの前記端部領域以外の領域よりも前記絶縁シートの前記リードフレームに接する側の表面が低くなる最大値は０．０２５ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記絶縁シートの厚みが０．０５ｍｍ以上０，５ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁シートの前記端部領域における主表面は曲面を形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の半導体装置は、封止樹脂と、放熱板と、絶縁シートと、リードフレームと、半導体素子とを備えている。放熱板は封止樹脂内に封止されている。絶縁シートは封止樹脂内において放熱板の一方の主表面に接するように装着されている。リードフレームは封止樹脂内から封止樹脂外に達するように延び、絶縁シートの放熱板と反対側の主表面上に接するように載置されている。半導体素子は封止樹脂内においてリードフレームの絶縁シートと反対側の主表面の少なくとも一部に接合されている。放熱板の平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域は放熱板の端部領域以外の領域と放熱板の最上面の高さが等しくなるよう放熱板は平坦である。絶縁シートのリードフレームに接する側の表面が、絶縁シートの平面視における最外端の少なくとも一部を含む端部領域においてリードフレームから離れるよう傾斜を有して低くなっている。封止樹脂は、端部領域においてリードフレームと絶縁シートとの間に入り込んでいる。リードフレームは、少なくとも封止樹脂内において平坦である。
【国際調査報告】
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