(57)【要約】  本発明は、比較的低コストで形成することができ、高い絶縁性を有する樹脂封止構造の半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。そして、本発明において、ヒートスプレッダ（３）は裏面の外周端部に面取り部となるダレ面（９）あるいはＣ面（２９）を有している。ヒートスプレッダ（３）の表面上に複数のチップ化されたパワー素子（４）がはんだ（２８）を介して搭載されており、ヒートスプレッダ（３）の裏面側に絶縁シート部（２）が設けられている。絶縁シート部（２）は絶縁層（２ａ）及び金属箔（２ｂ）の積層構造で形成されており、上層に設けられる絶縁層（２ａ）がヒートスプレッダ（３）の裏面に密着されている。ダレ面（９）と絶縁シート部（２）との間の隙間領域（Ｓ２）にモールド樹脂（１）が充填されている。
2015037072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（４）がモールド樹脂（１）によって封止される構造の半導体装置（５１）であって、
前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダ（３）と、
前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部（２）とを備え、
前記絶縁シート部は、
前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層（２ａ）と金属層（２ｂ）との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、
前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（９，２９）を有し、
前記絶縁シート部（２）は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を有するように構成され、前記面取り部との間に隙間領域（Ｓ２）が設けられ、
前記モールド樹脂は、前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する、
半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記ヒートスプレッダは０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みを有し、
前記面取り部はＲ面取り加工の場合はＲが１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工の場合はＣが１００μｍ以上に設定される、
半導体装置。
【請求項３】
半導体素子（４）がモールド樹脂（１）によって封止される構造の半導体装置（５２）であって、
前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダ（３）と、
前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部（２０）とを備え、
前記絶縁シート部は、
前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層（２０ａ）と金属層（２０ｂ）との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、
前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（９，２９）を有し、
前記絶縁シート部（２０〜２２）は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部（２０ｍ〜２２ｍ）と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部（２０ｘ〜２２ｘ）とを有し、
前記モールド樹脂は、前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する、
半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置であって、
前記絶縁シート部は前記屈曲部を含めて膜厚が均一に形成されることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置であって、
前記ヒートスプレッダは０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みを有し、
前記面取り部はＲ面取り加工の場合はＲが１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工の場合はＣが１００μｍ以上に設定される、
半導体装置。
【請求項６】
請求項３〜請求項５のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記屈曲部は、前記絶縁層にクラックが発生しない範囲の角度で屈曲されることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置であって、
前記面取り部はＲ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し１０〜１５°の範囲で屈曲される、
半導体装置。
【請求項８】
請求項６記載の半導体装置であって、
前記面取り部はＣ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し４５°の角度で屈曲される、
半導体装置。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置（５１）を製造する方法でさって、
(a) 前記半導体素子（４）を表面上に載置した前記ヒートスプレッダ（３）を準備するステップと、
(b) 前記絶縁シート部（２）を準備するステップと、
(c) 前記金属層の裏面を除く前記絶縁シート部、前記ヒートスプレッダ、及び前記半導体素子を前記モールド樹脂により封止するトランスファモールド処理を実行するステップとを備え、
前記ステップ(a) は、
(a-1) 打抜き金型（１０ａ，１０ｂ）を用いた破断加工処理を実行して、前記ヒートスプレッダの裏面の外周端部に前記面取り部（９，２９）を形成するステップを含み、
前記ステップ(c) 実行後に前記面取り部と前記絶縁シート部の前記絶縁層との間に設けられた前記隙間領域に前記モールド樹脂が充填される、
半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項３記載の半導体装置（５２）を製造する製造方法であって、
(a) 前記半導体素子（４）を表面上に載置した前記ヒートスプレッダ（３）を準備するステップと、
(b) 全体が同一平面を有する加工前の前記絶縁シート部（２０〜２２）を準備するステップと、
(c) 前記本体部における前記金属層の裏面を除く前記絶縁シート部、前記ヒートスプレッダ、及び前記半導体素子を前記モールド樹脂により封止するトランスファモールド処理を実行するステップとを備え、
前記ステップ(a) は、
(a-1) 打抜き金型（１０ａ，１０ｂ）を用いた破断加工処理を実行して、前記ヒートスプレッダの裏面の外周端部に前記面取り部（９，２９）を形成するステップを含み、
前記ステップ(c)は、 
(c-1) 加工前の前記絶縁シート部に対し前記面取り部に対応する領域を屈曲させることにより、前記屈曲部に前記面取り部を密着させる態様で、前記本体部及び前記屈曲部を設ける屈曲部形成処理を実行するステップを含む、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂封止される半導体装置及びその製造方法に関し、特に、封止樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層を有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力用等の半導体装置では、高い絶縁性を確保しながら、パワーチップで発生した熱を効率よく外部に放熱することが非常に重要である。放熱性能を高めるには、パワーチップ下に設ける絶縁層を薄くすることが望ましいが、絶縁層を薄くすると絶縁特性が劣化することが懸念される。【０００３】
また、電力用等の半導体装置では、全体を１種の樹脂でフルモールドする等の樹脂封止構造の半導体装置が採用されることが多い。また、樹脂封止構造の半導体装置として、例えば特許文献１に開示された半導体モジュールがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９４１０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、全体を１種の樹脂でフルモールドする樹脂封止構造の半導体装置では、封止用の樹脂が金属ブロック等のヒートスプレッダに接合されるヒートスプレッダ下絶縁層を兼用することになる。このため、ヒートスプレッダ下絶縁層の膜厚を薄くすると、ヒートスプレッダ下絶縁層の形成領域への樹脂の回り込みが悪くなり、モールド性が極端に劣化する結果、ヒートスプレッダ下絶縁層を薄くすることは極めて困難となる問題点があった。【０００６】
したがって、絶縁層の膜厚はある程度厚くせざるを得ず、そのために放熱性が低下する。絶縁層の膜厚をある程度厚くして、放熱性を高めるためには、絶縁層に熱伝導性の良好な樹脂を用いることが考えられる。しかしながら、熱伝導性の良好な樹脂は高価であり、絶縁層の構成材料として高価な高性能樹脂を用いるとコスト高を招くという問題点があった。【０００７】
また、特許文献１に開示されている半導体モジュールのように、封止樹脂とは別に、ヒートスプレッダ下の絶縁シート部を絶縁層と熱電性の高い金属層（金属箔）との積層構造で構成する構造が考えられているが、高い絶縁特性を有するに至っていないという問題点があった。【０００８】
本発明では、上記のような問題点を解決し、比較的安価に形成することができ、高い絶縁性を有する樹脂封止構造の半導体装置及びその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明による第１の局面の半導体装置は、半導体素子がモールド樹脂によって封止される構造の半導体装置であって、前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部とを備え、前記絶縁シート部は、前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層と金属層との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有し、前記絶縁シート部は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を有するように構成され、前記面取り部との間に隙間領域が設けられ、前記モールド樹脂は、前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する。【００１０】
この発明による第２の局面の半導体装置は、半導体素子がモールド樹脂によって封止される構造の半導体装置であって、前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部とを備え、前記絶縁シート部は、前記モールド樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層と金属層との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有し、前記絶縁シート部は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部とを有し、前記モールド樹脂は、前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部を封止する。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明の第１の局面による半導体装置において、ヒートスプレッダは裏面の外周端部に設けられる面取り部によって、電界集中箇所を複数に分散させることにより電界密度を小さくして絶縁性の改善を図ることができる。その結果、半導体素子の動作時における昇温等により絶縁層による絶縁性の低下が懸念される場合においても高い絶縁性を有する半導体装置を得ることができる。【００１２】
加えて、絶縁シート部は同一平面を形成しているため、Ｒ面取り加工によるＲ、あるいはＣ面取り加工によるＣをモールド樹脂による上記隙間領域への充填に支障が生じない寸法に設定して面取り部を形成することにより、面取り部と絶縁シート部（絶縁層）との間に生じる隙間領域にモールド樹脂を充填することができる結果、良好な放熱特性及び絶縁特性を有する半導体装置を比較的安価に得ることができる。【００１３】
本願発明の第２の局面による半導体装置において、絶縁シート部の屈曲部をヒートスプレッダの面取り部に密着させて絶縁シート部と面取り部との間に隙間領域を有さない構造にすることにより、上記隙間領域に放電要因となるボイドが形成される余地を排除している。このため、ヒートスプレッダ，モールド樹脂間の熱抵抗を低減するとともに、絶縁特性を改善することができる。【００１４】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１である半導体装置の構造を示す説明図である。
【図２】図１で示したヒートスプレッダの面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。
【図３】実施の形態１においてヒートスプレッダにダレ面を形成するための破断加工処理を模式的に示す断面図である。
【図４】実施の形態２である半導体装置におけるヒートスプレッダの面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。
【図５】実施の形態２の半導体装置の効果を示す説明図である。
【図６】絶縁シート部における屈曲部の本体部に対する屈曲角度を示す説明図である。
【図７】第２の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。
【図８】第３の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。
【図９】第４の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。
【図１０】第５の態様における屈曲部形成処理の内容を示す断面図である。
【図１１】第６の態様で設けられる絶縁シート部とヒートスプレッダとの関係を示す説明図である。
【図１２】実施の形態１の半導体装置の応用例を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２の半導体装置の応用例を示す断面図である。
【図１４】前提技術の半導体装置の断面構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（前提技術）
前述したように、従来の樹脂封止構造の半導体装置では、熱伝導性の良好な高性能樹脂等の絶縁材料を絶縁層として用いるとコストが高くなる問題点があった。そこで、特許文献１に開示の半導体モジュールのように、絶縁シート部を絶縁層と熱電性の高い金属層（金属箔）との積層構造で構成し、上記絶縁層として、比較的薄い膜厚で熱伝導性がよい絶縁材料を用いることにより、大きなコスト高を招くことなく、絶縁性確保と高放熱特性とを容易に両立させる積層構造絶縁方法が考えられている。
【００１７】
上記した積層構造絶縁方法は、必要な部位、すなわち、半導体素子を表面に搭載したヒートスプレッダ（Heat Spreader）直下のみにしか、熱伝導性が良好である高性能な絶縁材料を用いた絶縁層を形成しないため、コスト的にも有利である。
【００１８】
図１４は上記積層構造絶縁方法により得られた一般的な半導体装置６１（半導体モジュール）の断面構造を示す説明図である。同図(a) は全体の断面図、同図(b) は、同図(a) における着目領域Ａ３の拡大図である。なお、図１４(a) にはＸＹＺ直交座標系を付している。
【００１９】
図１４(a) に示すように、複数（２つ）のチップ化された半導体素子であるパワー素子４がはんだ２８を介してヒートスプレッダ３３の表面上に搭載されており、複数のパワー素子４，４間、パワー素子４，信号端子６間はアルミワイヤ５で接続される。また、ヒートスプレッダ３３の表面上に主端子７が直接設けられる。
【００２０】
ヒートスプレッダ３３の裏面側に絶縁シート部６２が設けられている。絶縁シート部６２は絶縁層６２ａ及び金属箔６２ｂの積層構造で形成されており、絶縁層６２ａの表面がヒートスプレッダ３３の裏面に密着している。
【００２１】
そして、金属箔６２ｂの裏面を除く絶縁シート部６２、ヒートスプレッダ３３、パワー素子４、及びアルミワイヤ５の全体、信号端子６及び主端子７の一部がモールド樹脂１により封止されることにより、半導体装置６１が構成される。なお、絶縁シート部６２の裏面、すなわち、金属箔６２ｂの裏面は露出している。
【００２２】
図１４(a) で示す半導体装置６１は、高温、高湿度の環境下では、パッケージ一体封止しているモールド樹脂１と絶縁シート部６２との接着界面から水分が侵入し、ヒートスプレッダ３３と裏面が露出した金属箔６２ｂ間で導電性の高いパスが形成されることによって絶縁破壊が発生する問題がある。絶縁破壊が発生しやすい箇所はヒートスプレッダ３３の裏面外周の端部直下となる。なぜなら、ヒートスプレッダ３３の裏面外周の端部は、半導体装置６１の底面水分の侵入口に近く、鋭利な電極構造を形成しているため、電気力線が集中し電界密度が大きくなるからである。
【００２３】
そこで、 上記絶縁破壊の問題点を解消するために、図１４(b) に示すように、絶縁シート部６２のエッジ部を折り曲げて、金属箔６２ｂのエッジ部分直下にもモールド樹脂１を充填し、金属箔６２ｂと強く接着させることにより、外気から侵入してくる水分の吸湿経路の距離Ｄ６２を２倍まで長くし、高温、高湿の環境下でも、ヒートスプレッダ３３の外周端部に水分の到達を困難にすることにより、絶縁破壊しにくくなり、半導体装置６１の信頼性改善することが考えられる。なお、吸湿経路の距離Ｄ６２が従来の２倍程度長くなるのは、屈曲された金属箔６２ｂの裏面部分が吸湿経路に加味されるからである。
【００２４】
しかしながら、前述したように、ヒートスプレッダ３３の底面外周の端部が、図１４のＸＺ平面において９０°に近い鋭角であるため、絶縁層６２ａを介したヒートスプレッダ３３，金属箔６２ｂ間への電圧印加時、電気力線の密度が高くなり、上記底面外周の端部及びその近傍領域からなる電界集中箇所９０に電界集中しやすくなる結果、絶縁特性が劣化するという問題点があった。
【００２５】
以下で述べる実施の形態は、上述した前提技術の問題点の解消を図り、比較的安価に高い絶縁性を有する半導体装置及びその製造方法である。
【００２６】
＜実施の形態１＞
（構造）
図１はこの発明の実施の形態１である半導体装置５１の構造を示す説明図である。同図(a) は断面構造を示す断面図であり、同図(b) が平面構造を示す平面図である。なお、図１(a)，(b) にはそれぞれＸＹＺ直交座標系を付している。
【００２７】
同図に示すように、複数（２つ）のチップ化されたパワー素子４がはんだ２８を介してヒートスプレッダ３の表面上に搭載されている。そして、複数のパワー素子４，４間、パワー素子４，信号端子６間はアルミワイヤ５で接続される。また、ヒートスプレッダ３の表面上に主端子７が直接設けられる。なお、ヒートスプレッダ３の材質は、加工性が容易であり、熱伝導率が高いアルミニウム、銅等の金属が望ましい。
【００２８】
ヒートスプレッダ３の裏面側に絶縁シート部２が設けられている。絶縁シート部２は絶縁層２ａ及び金属箔２ｂ（金属層）の積層構造で形成されており、上層に設けられる絶縁層２ａの表面がヒートスプレッダ３の裏面に密着している。絶縁層２ａはモールド樹脂１よりも熱伝導率が大きく、高い絶縁性を有している。
【００２９】
そして、金属箔２ｂの裏面を除く絶縁シート部２と、ヒートスプレッダ３、パワー素子４、及びアルミワイヤ５の全体と、信号端子６及び主端子７の一部とがモールド樹脂１により封止されることにより、実施の形態１の半導体装置５１が構成される。なお、信号端子６及び主端子７の上記一部以外の部分並びに絶縁シート部２の裏面はモールド樹脂１によって封止されていない。したがって、金属箔２ｂの裏面は外部に露出している。
【００３０】
実施の形態１の半導体装置５１において、ヒートスプレッダ３は裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有している。
【００３１】
図２はヒートスプレッダ３の面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。同図(a) に示すように、半径Ｒ（Radius）でＲ面取り加工されているダレ面９（Ｒ面）が面取り部として形成されている。一方、同図(c) に示すように、面取り長Ｃ(Chamfering)でＣ面取り加工されているＣ面２９が面取り部として形成されている。図２(a) ，(c) に示すように、面取り部としてダレ面９及びＣ面２９のうち一方の面が採用される。
【００３２】
以下、本明細書で述べる面取り部について説明する。面取り部はヒートスプレッダ３の断面形成面である垂直平面（図１，図２で示すＸＺ平面）の端部が切り取られて得られる面であり、上述したようにダレ面９及びＣ面２９が考えられる。
【００３３】
ダレ面９は、曲率を円弧で表しており、数字はその中心部分がどこにあるのかを示している。例えば、図２(a) に示すＲが１０μｍの場合、カーブがつきはじめる部分から１０μｍ内側に入った部分を中心に円弧をかいたカーブ面がダレ面９となる。
【００３４】
一方、Ｃ面２９は、角の先端部から入り込んで角を落とすことにより得られる面である。例えば、図２(c) で示すＣが１０μｍの場合、辺の長さが１０μｍの直角二等辺三角形を角から落とすことによりＣ面２９が得られる。
【００３５】
一方、絶縁シート部２（絶縁層２ａ及び金属箔２ｂ）は屈曲することなく同一平面を有するように形成されているため、ダレ面９を除くヒートスプレッダ３の裏面と絶縁層２ａの表面とが密着され、ダレ面９（Ｃ面２９）と絶縁シート部２（絶縁層２ａ）との間にモールド樹脂１が充填可能な隙間領域Ｓ２が設けられる。
【００３６】
図２(b) に示すように、ヒートスプレッダ３の底面端部にダレ面９（Ｃ面２９）が設けられるため、ヒートスプレッダ３の外周端部の尖り具合が軽減されることになり、電気力線の外周端部への集中が分散し、電界密度は低下する。さらに、電界集中発生箇所は、ダレ面９の両端部及びその近傍の電界集中箇所９１及び９２に分散されるため、さらに電界密度は低下する。これらの現象により、全体的に電界集中が緩和し、互いに導電性を有する金属箔２ｂとヒートスプレッダ３との電極間に形成される絶縁層２ａの耐圧が向上し、半導体装置５１の絶縁特性を改善することができる。
【００３７】
このように、実施の形態１の半導体装置５１において、ヒートスプレッダ３は裏面の外周端部に設けられる面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）によって、電界集中箇所を複数（電界集中箇所９１，９２）に分散させる等により電界密度を小さくして絶縁層２ａによる絶縁性の改善を図ることができる。
【００３８】
その結果、パワー素子４等の半導体素子の動作時における昇温等により絶縁層２ａによる絶縁性の低下が懸念される場合においても高い絶縁性を有する半導体装置５１を得ることができる。この効果は、ＳｉＣを用いたパワー素子４等の半導体素子からなるＳｉＣチップをヒートスプレッダ３に搭載した時、絶縁シート部２の昇温が増大し、絶縁層２ａによる絶縁特性の低下が懸念されるため、特に有効となる。
【００３９】
加えて、絶縁シート部２は同一平面を形成しているため、後述するように、Ｒ面取り加工によるＲ、Ｃ面取り加工によるＣを封止樹脂による隙間領域Ｓ２への充填に支障が生じない寸法に設定することにより、隙間領域Ｓ２にモールド樹脂１を確実に充填することができる結果、良好な放熱特性及び絶縁特性を有する半導体装置５１を得ることができる。
【００４０】
以下、Ｒ面取り加工によるＲ、Ｃ面取り加工によるＣの具体的な寸法設定について述べる。ダレ面９の形成時にＲを１００〜３００μｍとすることが望ましい。Ｒを１００μｍ以上とした理由は、モールド樹脂１中のフィラー１２のサイズが５０μｍ程度と想定した場合、隙間領域Ｓ２においてモールド樹脂１を支障なく充填することができ、トランスファモールド処理時にモールド樹脂１にモールド圧を十分にかけることができるからである。
【００４１】
一方、Ｒが１００μｍより十分に小さい場合、フィラー１２のパッキング性によって、隙間領域Ｓ２におけるモールド樹脂１の充填が阻害され、少なくとも一部が未充填となり、トランスファモールド処理時にモールド圧が十分にかからない。その結果、隙間領域Ｓ２にボイドが発生していまう可能性が高くなる。同様な理由より、Ｃ面２９の形成時にＣを１００μｍ以上にすることが望まれる。
【００４２】
上記のように、ダレ面９及びＣ面２９におけるＲ及びＣの寸法を設定することにより、隙間領域Ｓ２内においてもモールド樹脂１が支障なく充填された安定性の高い構造の半導体装置５１を得ることができる。
【００４３】
（製造方法）
実施の形態１の半導体装置５１は以下のステップ(a) 〜(c) からなる半導体装置の製造方法によって製造することができる。
【００４４】
ステップ(a)：はんだ２８による接合により、パワー素子４を表面上に載置したヒートスプレッダ３を準備する。この際、以下のステップ(a-1)が実行される。
【００４５】
ステップ(a-1)：打抜き金型を用いた破断加工処理を実行して、ヒートスプレッダ３の裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）を形成する。
【００４６】
なお、ステップ(a) には、以下の既存の工程を含む。フレーム（信号端子６，主端子７を構成する部分）にパワー素子４（パワーチップ）をはんだで接合した後、パワー素子４，４間、パワー素子４，フレーム間、フレーム，フレーム間等をアルミワイヤ５で接合して実装フレーム構造を得る。なお、はんだ２８によるヒートスプレッダ３，パワー素子４間の接合をフレームを介して行う態様も考えられる。
【００４７】
ステップ(b)：絶縁層２ａ及び金属箔２ｂからなる絶縁シート部２を準備する。
【００４８】
ステップ(c)：金属箔２ｂの裏面を除く絶縁シート部２と、ヒートスプレッダ３ー、パワー素子４及びアルミワイヤ５の全体と、信号端子６及び主端子７の一部とをモールド樹脂１により封止するトランスファモールド処理を実行する。以下、トランスファモールド処理内容について説明する。
【００４９】
絶縁シート部２を金型（上金型，下金型）によって形成されるキャビティ内に設置した後、ワイヤボンド工程まで完了した上記実装フレーム構造をキャビティ内の所定位置にセットし、型締めした後、トランスファモールド成形法により、モールド樹脂１を金型内のキャビディに注入充填し、加熱及び加圧してモールド樹脂１、並びに絶縁シート部２を硬化させる。その結果、絶縁層２ａがヒートスプレッダ３の裏面（面取り部を除く）に密着すると共に、モールド樹脂１により、各構成部２〜７が樹脂封止された樹脂封止後の半導体装置構造を得ることができる。
【００５０】
また、ステップ(c) 実行後に、以下の後処理が実行される。すなわち、モールド樹脂１を完全硬化させるための加熱工程を経た後、タイバーなどのフレーム余分部の切断、リード端子（信号端子６，主端子７）の成形、製品テスト等を経て、製品となる半導体装置５１は完成する。
【００５１】
図３は上述した前記ステップ(a-1)におけるダレ面９を形成するための破断加工処理の内容を模式的に示す断面図である。
【００５２】
同図に示すように、抜き打ち用の上金型１０ａ，下金型１０ｂ間に設けられた平板構造のヒートスプレッダ材料３０に対し、上金型１０ａを押し下げてヒートスプレッダ材料３０を抜き打ち加工することにより、ダレ面９を有するヒートスプレッダ３を得ることができる。
【００５３】
このように、打抜き用の金型１０ａ，１０ｂを用いた破断加工処理を実行して、ヒートスプレッダ３の裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）を形成することができる。
【００５４】
なお、Ｒ面取り加工及びＣ面取り加工それぞれにおける、Ｒの決定及びＣの決定は、上述した打ち抜き金型１０ａ，１０ｂによる破断加工処理を用い、クリアランスを調整する、専用の工具を用いる等の既存の方法を用いて実現できる。
【００５５】
例えば、ヒートスプレッダ３の製造時の打抜き用の金型１０ａ，１０ｂ間のクリアランスを大きくすれば、ダレ量となるＲを大きくして加工することができる。打ち抜き金型１０ａ，１０ｂ間のクリアランスは大きいほうが望ましく、必要以上にダレ面９、Ｃ面２９を小さくする必要はなく、金型１０ａ，１０ｂの摩耗による替刃のコスト、メンテナンスの手間を省くことができ、コストがかからないメリットがある。
【００５６】
上述したように、Ｒを１００〜３００μｍの範囲で設定すると、打ち抜き後のヒートスプレッダ３の裏面外周の端部に発生するカエリを１０μｍ以下に抑えることができる。
【００５７】
このように、既存の破断加工処理を実行して面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）を有する絶縁シート部２を得ることにより、比較的安価に実施の形態１の半導体装置５１を製造することができる。
【００５８】
＜実施の形態２＞
（構造）
図４は実施の形態２である半導体装置５２におけるヒートスプレッダ３の面取り部の周辺構造を模式的に示す説明図である。図４(a) で示す構造は図１で示した半導体装置５１の着目領域Ａ１に相当し、図４(b) で示す構造は図４(a)における着目領域Ａ２の拡大図となる。
【００５９】
図４に示すように、ヒートスプレッダ３の裏面側に絶縁シート部２０が設けられている。絶縁シート部２０は絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂ（金属層）の積層構造で形成されており、絶縁層２０ａの表面がダレ面９を含むヒートスプレッダ３の裏面に密着している。また、絶縁層２０ａはモールド樹脂１よりも熱伝導率が大きく、高い絶縁性を有している。
【００６０】
このように、絶縁シート部２０はヒートスプレッダ３の裏面（ダレ面９を除く）に沿って同一平面を構成する本体部２０ｍと、ダレ面９に密着するように本体部２０ｍから屈曲して形成される屈曲部２０ｘとを有している。なお、絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂはそれぞれ本体部２０ｍ及び屈曲部２０ｘにおける膜厚は同一に形成される、すなわち、絶縁シート部２０は屈曲部２０ｘを含めて膜厚が均一に形成される。なお、絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂはそれぞれ、トランスファモールド処理時においてモールド樹脂１の流動により屈曲部２０ｘが変形、破損しない材料にすることが望ましい。
【００６１】
なお、図４においては、ヒートスプレッダ３の裏面端部に形成される面取り部としてダレ面９を示したが、実施の形態１と同様、ダレ面９に代えてＣ面２９を設けても良く、この場合、絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘをＣ面２９に密着させる構造となる。
【００６２】
上述したように、実施の形態２の半導体装置５２においては、ヒートスプレッダ３のダレ面９（Ｃ面２９）に対して、絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）の屈曲部２０ｘを密着させることにより、図４(b) で示すように、トランスファモールド処理時にダレ面９の直下にモールド樹脂１が侵入する現象を確実に回避している。したがって、ダレ面９の直下に確実にボイド存在していない構造の半導体装置５２を得ることができる。
【００６３】
実施の形態２の半導体装置５２では、絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘをヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９、Ｃ面２９）に密着させることにより、絶縁シート部２０と面取り部との間に、実施の形態１の半導体装置５１で生じた隙間領域Ｓ２（図２参照）が設けられない構造を呈している。したがって、隙間領域Ｓ２に放電要因となるボイドが形成される余地を確実に排除することにより、ヒートスプレッダ３，モールド樹脂１間の熱抵抗を低減するとともに、絶縁特性を改善した半導体装置５２を得ることができる。
【００６４】
このように、実施の形態２の半導体装置５２の絶縁特性が改善し、また、実機使用のように長時間、半導体装置５２に電圧を印加した場合でも、信頼性は向上し、長寿命化が可能となる。
【００６５】
前述したように、絶縁シート部２０は屈曲部２０ｘを含めて膜厚が均一に形成されるため、図４(b) に示すように、面取り部（ダレ面９、Ｃ面２９）の下方における絶縁シート部２０（金属箔２０ｂ）の屈曲部２０ｘの下方に形成される絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０が形成される。したがって、絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０にモールド樹脂１が充填される分、モールド樹脂１による絶縁シート部２０との接着面積が増加する結果、絶縁シート部２０における絶縁層２０ａ及び金属箔２０ｂ間、絶縁シート部２０及びモールド樹脂１間に剥離が生じにくくなるため、信頼性の向上を図ることができる。
【００６６】
以下、この点を詳述する。上述したように、モールド樹脂１による絶縁シート部２０との接着面積が増加するため、絶縁層２０ａ，金属箔２０ｂ間の界面、及び、絶縁シート部２０，モールド樹脂１間の界面の接着力が向上する。したがって、アセンブリ後の半導体装置５２に対するテスト工程の絶縁特性起因の不良率を低減できる。特に実機使用時に繰り返しの冷熱雰囲気環境下で、絶縁層２０ａ、金属箔２０ｂ及びモールド樹脂１の膨張、収縮により発生していた絶縁シート部２０のエッジを起点とした絶縁層２０ａ，金属箔２０ｂ間の界面、絶縁層２０ａ，モールド樹脂１間の界面の剥離を抑制することができ、装置の長寿命化を図ることができる。
【００６７】
図５は実施の形態２の半導体装置５２の効果を示す説明図である。図５は図４(a) における着目領域Ａ２の拡大図に相当する。
【００６８】
トランスファモールド処理時に、モールド樹脂１を充填する時、図５に示すように、流動しているモールド樹脂１の先端であるウェルド領域が金属箔２０ｂの直下(電圧が印加されない、放熱に影響しない領域）となるため、仮にボイド（空隙）１３が発生しても、半導体装置５２の電気的性能に悪影響を与えることはない。したがって、半導体装置５２を実機で長時間使用した場合でも、絶縁不良と放熱不良を低減することが可能となる。
【００６９】
また、実施の形態２の半導体装置５２において、実施の形態１の半導体装置５１と同様、ヒートスプレッダ３は０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みを有し、面取り部はＲ面取り加工でダレ面９が得られる際、Ｒは１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工でＣ面２９が得られる際、Ｃが１００μｍ以上に設定される寸法特性を有する。
【００７０】
加えて、実施の形態２の半導体装置５２は、上述した寸法特性を有するため、モールド樹脂１中に発生するフィラー１２のサイズを５０μｍ程度と想定する場合、面取り部の下方における絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０にモールド樹脂１が十分に充填され、トランスファモールド処理時におけるモールド圧を十分にかけることができる。
【００７１】
その結果、絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０内においてもモールド樹脂１が支障なく充填された安定性の高い構造の半導体装置５２を得ることができる。
【００７２】
このように、実施の形態２の半導体装置５２は、モールド樹脂１の内部のボイド対策を図るとともに、実施の形態１の半導体装置５１と同様に、従来のように高い絶縁材料（樹脂）を用いる手間やコストを低減できることができる。
【００７３】
図６は屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する屈曲角度を示す説明図である。同図に示すように、ヒートスプレッダ３のダレ面９に密着させるべく、屈曲部２０ｘを本体部２０ｍに対し曲げ角度ＡＧで屈曲させる必要がある。
【００７４】
この際、絶縁層２０ａはクラックが発生しない範囲とする必要があるため、曲げ角度ＡＧはダレ面９の場合は１５°以下、Ｃ面２９の場合は４５°以下にするのが望ましい。
【００７５】
したがって、Ｒ面取り加工でダレ面９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する曲げ角度ＡＧが１０°〜１５°の範囲に収まるように形成することが望ましく、Ｃ面取り加工でＣ面２９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する曲げ角度ＡＧが４５°以下に収まるように形成することが望ましい。
【００７６】
このように、面取り部としてダレ面９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する角度が１０°〜１５°の範囲になるように、半導体装置５２のヒートスプレッダ３は形成されるため、Ｒ面取り加工によって得られるダレ面９と絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）との密着性を満足し、かつ、絶縁層２０ａがクラックしない構造を得ることにより、絶縁特性の改善を高くすることができる。
【００７７】
同様に、面取り部としてＣ面２９を形成する場合は、屈曲部２０ｘの本体部２０ｍに対する角度が４５°になるように、半導体装置５２のヒートスプレッダ３は形成されるため、Ｃ面取り加工によって得られるＣ面２９と絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）との密着性を満足し、かつ、絶縁層２０ａがクラックしない構造を得ることにより、絶縁特性の改善を高くすることができる。
【００７８】
（製造方法）
実施の形態２の半導体装置５２は、以下のステップ(a) 〜(c) からなる半導体装置の製造方法によって製造することができる。
【００７９】
ステップ(a)：パワー素子４を表面上に載置したヒートスプレッダ３を準備する。この際、実施の形態１と同様な判断加工処理（ステップ(a-1) ）が行われ、面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）が形成される。なお、ステップ(a) の処理内容は既存の方法を含め、実施の形態１の半導体装置５１の場合と同様である。
【００８０】
ステップ(b) ：絶縁層２０ａ（〜２２ａ）及び金属箔２０ｂ（〜２２ｂ）からなる絶縁シート部２０（〜２２）を準備する。なお、ステップ(b) において準備される絶縁シート部２０として、全体が同一平面を有する加工前、すなわち、屈曲部２０ｘ（〜２２ｘ）及び本体部２０ｍ（〜２２ｍ）を有しない構造と、加工後、すなわち、屈曲部２０ｘ及び本体部２０ｍを有する構造の絶縁シート部２０とがある。
【００８１】
ステップ(c)：本体部２０ｍにおける金属箔２０ｂの裏面を除く絶縁シート部２と、ヒートスプレッダ３、パワー素子４及びアルミワイヤ５の全体と、信号端子６及び主端子７の一部とをモールド樹脂１により封止するトランスファモールド処理を実行する。
【００８２】
また、実施の形態１の半導体装置５１と同様に、ステップ(c) 後に後処理が実行される。
【００８３】
（屈曲部形成処理）
さらに、実施の形態２の半導体装置５２は、ステップ(b) で加工前の絶縁シート部２０（２１）が準備された場合、加工後の絶縁シート部２０を得るための以下の屈曲部形成処理が上記ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として実行される。
【００８４】
ステップ(c-1) ：加工前の絶縁シート部２０（２１）を金型（上金型，下金型）によって形成されるキャビティ内に設置した後、ワイヤボンド工程まで完了した上記実装フレーム構造をキャビティ内の所定位置にセットし、金型による型締めすることにより、加工前の絶縁シート部２０における面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）に対応する領域を屈曲させて、ヒートスプレッダ３の裏面に沿って同一平面を構成する本体部２０ｍと、面取り部に密着するように本体部２０ｍから屈曲して形成される屈曲部２０ｘとを形成する。
【００８５】
その後、トランスファモールド成形法により、モールド樹脂１を金型内のキャビディに注入充填し、加熱及び加圧してモールド樹脂１、並びに絶縁シート部２０を硬化させる。その結果、ステップ(c) におけるトランスファモールド処理実行後に、絶縁シート部２０の本体部２０ｍが上記面取り部を除くヒートスプレッダ３の裏面に密着され、屈曲部２０ｘがヒートスプレッダ３の面取り部に密着される。
【００８６】
（第１の態様（加工後の絶縁シート部２０を利用））
ステップ(b) の実行の初期段階において、ステップ(b-1)として、ヒートスプレッダ３の面取り部に対応した屈曲部２０ｘを有する絶縁シート部２０を予め準備する。第１の態様は、上述した屈曲部形成処理を実行することなく加工後の絶縁シート部２０を得ている。
【００８７】
第１の態様を採用した場合、屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａの表面とヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）とが対向する位置関係で絶縁シート部２０と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行する。
【００８８】
すると、流動しているモールド樹脂１の先端であるウェルド領域が絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘを形成する金属箔２０ｂの下側の絶縁シート部下隙間領域Ｓ２０に回り込む。モールド樹脂１の注入完了後、保圧しながらモールド樹脂１が硬化するときに、絶縁シート部２０（絶縁層２０ａ）の屈曲部２０ｘは、ヒートスプレッダ３のダレ面９に強く密着し、絶縁層２０ａを構成する絶縁材料も硬化するため、絶縁シート部２０がヒートスプレッダ３に強く接着した状態にすることができる。なお、キャビティを基準としてゲート（樹脂注入口）の反対側に設けたエアベントから真空引きを行うことにより、ウェルド領域をキャビティ外、すなわち、半導体装置５２外に送り出すことができる。
【００８９】
また、絶縁シート部２０のエッジ部がヒートスプレッダ３からはみ出ているはみ出し長さは、半導体装置５２の定格容量によって、ヒートスプレッダ３と金属箔２０ｂとの電極間の必要な沿面距離によって、決定する。例えば、１２００Ｖ定格容量の半導体装置５２に対して、絶縁シート部２０のヒートスプレッダ３からはみ出し長さは１．５ｍｍ程度あれば問題ない。同様なことが、実施の形態１の半導体装置５１にも当てはまる。例えば、１２００Ｖ定格容量の半導体装置５１に対して、絶縁シート部２のヒートスプレッダ３からはみ出し長さは１．５ｍｍ程度あれば問題ない。
【００９０】
（第２，第３の態様(加工前の絶縁シート部２０を利用））
第２及び第３の態様では、ステップ(b) は、同一平面を有する平板構造の加工前の絶縁シート部２０を用いて実行される。したがって、ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として以下で述べる屈曲部形成処理が実行される。
【００９１】
第２及び第３の態様では、加工前の絶縁シート部２０の一部がヒートスプレッダ３の裏面からはみ出る位置関係で加工前の絶縁シート部２０と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。
【００９２】
図７及び図８は屈曲部形成処理（第２及び第３の態様）の内容を示す断面図である。図７に示すように、第２の態様では、モールド用の下金型（図示せず）に上方（＋Ｚ方向）に突出した固定ピン１４を設けている。このため、トランスファモールド処理時にヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２０がモールド用の上金型及び下金型内のキャビティに収容されると、上金型及び下金型による型締め時に固定ピン１４によって、絶縁層２０ａがダレ面９に密着するように絶縁シート部２０の先端部が上方に押圧される。
【００９３】
その結果、絶縁シート部２０の先端部分が屈曲されるため、遅くともモールド樹脂１の充填完了後の保圧時の段階で、本体部２０ｍからダレ面９に密着するように屈曲された屈曲部２０ｘを形成することができる。屈曲部２０ｘを形成した後、モールド樹脂１が硬化することにより、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａを接着することができる。
【００９４】
一方、図８に示す第３の態様のように、突出状態時にモールド用の下金型（図示せず）から上方に突出し、収納状態時に下金型内に少なくとも一部が収納される可動ピン１５を図１４で示す固定ピン１４に代えて設けても良い。なお、図８において、実線で可動ピン１５が収納状態、破線で可動ピン１５が突出状態をそれぞれ示している。
【００９５】
第３の態様の場合、ヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２０がモールド用の上金型及び下金型内のキャビディに収容された後に、可動ピン１５を収納状態から突出状態に変化させる。すると、絶縁シート部２０の先端部が突出状態の可動ピン１５によって、絶縁層２０ａがダレ面９に密着するように上方に押圧される。
【００９６】
その結果、第２の態様の場合と同様に、屈曲部２０ｘ及び本体部２０ｍを得、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２の屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａを接着することができる。
【００９７】
なお、第３の態様の場合、屈曲部２０ｘが形成された段階で、モールド樹脂１が硬化する前に可動ピン１５を突出状態から収納状態にして、可動ピン１５をモールド樹脂１の形成領域から引き抜くことが望ましい。なぜなら、収納状態時には下金型内に可動ピン１５が収納される、すなわち、キャビティ面まで可動ピン１５の先端部が下がるため、半導体装置５２の完成後のモールド樹脂１によるパッケージ表面に可動ピン１５によるピン深さの痕が残らないようにすることができるからである。
【００９８】
（第４の態様（加工前の絶縁シート部２１を利用））
第４の態様では、ステップ(b) は、同一平面を有する平板構造の加工前の絶縁シート部２１を用いて実行される。そして、ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として以下で述べる屈曲部形成処理が実行される。
【００９９】
図９は屈曲部形成処理（第４の態様）の内容等を示す説明図である。同図(a) がステップ(b) 実行時におけるヒートスプレッダ３と加工前の絶縁シート部２１との関係を示す説明図であり、同図(b) がステップ(c-1)として実行される屈曲部形成処理時におけるヒートスプレッダ３と加工後の絶縁シート部２１との関係を示す断面図である。
【０１００】
ステップ(b) において、図９(a) に示すように、絶縁シート部２０に代えて、絶縁層２１ａ及び金属箔２１ｂ（金属層）の積層構造を呈し、突起部１６を除く絶縁層２１ａ及び金属箔２１ｂが同一平面を有する加工前の絶縁シート部２１を準備する。なお、絶縁シート部２１は金属箔２１ｂの先端部分の裏面に突起部１６が設けられている点で、絶縁シート部２０と異なる。突起部１６は加工性・絶縁性・接着性がよい樹脂材料が好ましい。
【０１０１】
第４の態様では、突起部１６に対応する絶縁シート部２１（絶縁層２１ａ）の表面がヒートスプレッダ３の裏面からはみ出る位置関係で加工前の絶縁シート部２１と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。
【０１０２】
図９(b) に示すように、第４の態様では、絶縁シート部２１の金属箔２１ｂの先端部の裏面側に突起部１６を設けることにより、トランスファモールド処理時にヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２１がモールド用の上金型及び下金型内のキャビティに収容されると、上金型及び下金型による型締め時に突起部１６によって、絶縁層２１ａがダレ面９に密着するように、図中右斜め上方に絶縁シート部２１の先端部が押圧される。
【０１０３】
その結果、絶縁シート部２１の先端部分が屈曲されるため、遅くともモールド樹脂１の充填完了後の保圧時の段階で、本体部２１ｍからダレ面９に密着するように屈曲された屈曲部２１ｘを形成することができる。屈曲部２１ｘを形成した後、モールド樹脂１が硬化することにより、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２１の屈曲部２１ｘにおける絶縁層２１ａを接着することができる。
【０１０４】
（第５の態様(加工前の絶縁シート部２０を利用））
第５の態様では、ステップ(b) は、同一平面を有する平板構造の加工前の絶縁シート部２０を用いて実行される。そして、ステップ(c) に含まれるステップ(c-1)として以下で述べる屈曲部形成処理が実行される。
【０１０５】
第５の態様では、加工前の絶縁シート部２０の一部がヒートスプレッダ３の裏面からはみ出る位置関係で加工前の絶縁シート部２０と実装フレーム構造（ヒートスプレッダ３を含む）とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。
【０１０６】
図１０は屈曲部形成処理（第５の態様）の内容を示す断面図である。同図に示すように、第５の態様では、モールド用の下金型１７の表面の一部に凸部１７ｘを設けることにより、上金型と下金型１７とにより形成される、モールド樹脂１の注入領域であるキャビディに凹みを設けている。このため、トランスファモールド処理時に、凸部１７ｘの一方斜面とダレ面９とが対向するようにして、ヒートスプレッダ３及び絶縁シート部２０をキャビティ内に収容することにより、上金型及び下金型による型締め時に凸部１７ｘによって、絶縁層２０ａがダレ面９に密着するように斜め上方に絶縁シート部２０の先端部が押圧される。
【０１０７】
その結果、絶縁シート部２０の先端部分が屈曲されるため、遅くともモールド樹脂１の充填完了後の保圧時の段階で、本体部２０ｍからダレ面９に密着するように屈曲された屈曲部２０ｘを形成することができる。屈曲部２０ｘを形成した後、モールド樹脂１が硬化することにより、ヒートスプレッダ３のダレ面９に絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘにおける絶縁層２０ａを接着することができる。
【０１０８】
なお、モールド用の下金型１７の凸部１７ｘは、面取り部がダレ面９の場合は絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘが本体部２０ｍに対し１０°〜１５°の角度で屈曲可能な形状で上記一方斜面が設けられ、面取り部がＣ面２９の場合は絶縁シート部２０の屈曲部２０ｘが本体部２０ｍに対し４５°の角度で屈曲可能な形状で上記一方斜面が設けられる。
【０１０９】
（第６の態様（加工後の絶縁シート部２２を利用））
図１１は第６の態様で設けられる絶縁シート部２２とヒートスプレッダ３との関係を示す説明図である。同図(a) がヒートスプレッダ３と絶縁シート部２２との関係を示す説明図であり、同図(b) がトランスファモールド処理時の内容を示す断面図である。
【０１１０】
図１１(a) に示すように、第６の態様では、絶縁層２２ａ及び金属箔２２ｂ（金属層）の積層構造を呈する絶縁シート部２２を用いて実行される。なお、絶縁シート部２２の絶縁層２２ａはヒートスプレッダ３のダレ面９（Ｃ面２９）に対応して密着可能な形状の傾斜面２３を有しており、絶縁層２２ａの膜厚が傾斜面２３の低部側と高部側で膜厚が異なっており、高低差を有する点で絶縁シート部２０と異なる。したがって、絶縁シート部２２において、低部側の領域が本体部２２ｍとなり、傾斜面２３が形成される領域が屈曲部２２ｘとなる。
【０１１１】
このように、第６の態様では、ステップ(b) の実行の初期段階において、ステップ(b-1)として、予め、絶縁層２２ａがヒートスプレッダ３の面取り部に対応した傾斜面２３を有する加工後の絶縁シート部２２を予め準備する。したがって、第６の態様では上述した屈曲部形成処理を実行することなく加工後の絶縁シート部２２を得ている。
【０１１２】
第６の態様を採用した場合、絶縁層２２ａの傾斜面２３とヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）とが対向する位置関係で絶縁シート部２２とヒートスプレッダ３とを金型内に形成されるキャビティに搭載後、トランスファモールド処理を実行することを前提としている。この際、低部側の絶縁層２２ａの表面がヒートスプレッダ３の裏面に密着される。
【０１１３】
したがって、ステップ(c) で実行されるトランスファモールド処理において、図１１(b) に示すように、ヒートスプレッダ３のダレ面９と絶縁層２２ａの傾斜面２３とが密着した状態でキャビティに収容され、モールド樹脂１が注入された後、硬化される。その結果、第１の態様と同様に、絶縁シート部２２がヒートスプレッダ３に強く接着した状態にすることができる。
【０１１４】
なお、絶縁層２２ａの傾斜面２３は、面取り部がダレ面９の場合は絶縁シート部２２の屈曲部２２ｘが本体部２２ｍに対し１０°〜１５°の角度で屈曲された形状で設けられ、面取り部がＣ面２９の場合は絶縁シート部２２の屈曲部２２ｘが本体部２２ｍに対し４５°の角度で屈曲された形状で設けられる。
【０１１５】
このように、屈曲部２０ｘ（２１ｘ，２２ｘ）を有する絶縁シート部２０（２１，２２）を用いて第１〜第６の態様のいずれかを実行することにより、ヒートスプレッダ３の面取り部（ダレ面９，Ｃ面２９）に屈曲部２０ｘが密着した構造を有する実施の形態２の半導体装置５２を比較的安価に製造することができる。
【０１１６】
なお、第１及び第６の態様では、ステップ(b) の段階で、加工後の絶縁シート部２０（２２）を得ているため、ステップ(c)のトランスファモールド処理に先がけて絶縁シート部２０（２２）とヒートスプレッダ３との接合を行っても良い。
【０１１７】
＜応用例＞
図１２は実施の形態１の半導体装置５１の応用例を示す断面図である。同図に示すように、半導体装置５１においてモールド樹脂１から露出した金属箔２ｂの裏面がはんだ１８を介して冷却フィン１９に接合されている。
【０１１８】
図１３は実施の形態２の半導体装置５２の応用例を示す断面図である。同図に示すように、半導体装置５２においてモールド樹脂１から露出した金属箔２０ｂの裏面がはんだ１８を介して冷却フィン１９に接合されている。なお、図１３では、絶縁シート部２０を示したが、絶縁シート部２０に代えて、絶縁シート部２１（図９参照）や絶縁シート部２２（図１１参照）を用いても良い。
【０１１９】
図１２及び図１３に示すように、金属箔２ｂ（２０ｂ）と冷却フィン１９とをグリスレス接合するために、はんだ１８を用いたはんだ接合を採用している。上述したように、半導体装置５１，５２は、絶縁層２ａ（２０ａ），金属箔２ｂ（２０ｂ）間の界面、絶縁シート部２（２０），モールド樹脂１間の界面における剥離が発生しにくく、高い信頼性を有している。
【０１２０】
従来は、半導体装置５１，５２に相当するパワーモジュールをグリス実装していたので、熱抵抗の増大が課題となっていた。一方、図１２，図１３に示すように、半導体装置５１，５２は、ヒートスプレッダ３，モールド樹脂１間の熱抵抗の低減等により、装置自体が高い信頼性を有している。このため、冷却フィン１９のはんだ接合実装を採用しても上述した熱抵抗の増大の課題をクリアすることができる。
【０１２１】
このように、図１２及び図１３で示す実施の形態１及び実施の形態２の応用例は、高価な高放熱絶縁シートに加え、高価なグリスを採用することなく、比較的低コストで冷却フィン１９付の半導体装置５１（５２）を実現することができる効果を奏する。
【０１２２】
さらに、図１３に示す半導体装置５２のように、屈曲部２０ｘを有する絶縁シート部２０を用いて、屈曲部２０ｘの面積を増大させるほど、金属箔２０ｂとモールド樹脂１との界面の接着力がより向上し、さらに装置自体の信頼性を改善することができる。
【０１２３】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【０１２４】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１２５】
１  モールド樹脂、２，２０〜２２  絶縁シート部、２ａ，２０ａ〜２２ａ  絶縁層、２ｂ，２０ｂ〜２２ｂ  金属箔、３  ヒートスプレッダ、４  パワー素子、６  信号端子、７  主端子、９  ダレ面、１０ａ  上金型、１０ｂ，１７  下金型、１２  フィラー、１３  ボイド、１４  固定ピン、１５  可動ピン、１６  突起部、１８，２８  はんだ、１９  冷却フィン。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月6日(2016.7.6)
【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】
半導体素子（４）が樹脂（１）によって被覆される構造の半導体装置（５２）であって、
前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダ（３）と、
前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部（２０）とを備え、
前記絶縁シート部は、
前記樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層（２０ａ）と金属層（２０ｂ）との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、
前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（９，２９）を有し、
前記絶縁シート部（２０〜２２）は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部（２０ｍ〜２２ｍ）と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部（２０ｘ〜２２ｘ）とを有し、
前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部が前記樹脂によって被覆される、
半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記絶縁シート部は前記屈曲部を含めて膜厚が均一に形成されることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記ヒートスプレッダは０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みを有し、
前記面取り部はＲ面取り加工の場合はＲが１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工の場合はＣが１００μｍ以上に設定される、
半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記屈曲部は、前記絶縁層にクラックが発生しない範囲の角度で屈曲されることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置であって、
前記面取り部はＲ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し１０〜１５°の範囲で屈曲される、
半導体装置。
【請求項６】
請求項４記載の半導体装置であって、
前記面取り部はＣ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し４５°の角度で屈曲される、
半導体装置。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置（５２）を製造する製造方法であって、
(a) 前記半導体素子（４）を表面上に載置した前記ヒートスプレッダ（３）を準備するステップと、
(b) 全体が同一平面を有する加工前の前記絶縁シート部（２０〜２２）を準備するステップと、
(c) 前記本体部における前記金属層の裏面を除く前記絶縁シート部、前記ヒートスプレッダ、及び前記半導体素子を前記樹脂により被覆するトランスファモールド処理を実行するステップとを備え、
前記ステップ(a) は、
(a-1) 打抜き金型（１０ａ，１０ｂ）を用いた破断加工処理を実行して、前記ヒートスプレッダの裏面の外周端部に前記面取り部（９，２９）を形成するステップを含み、
前記ステップ(c)は、 
(c-1) 加工前の前記絶縁シート部に対し前記面取り部に対応する領域を屈曲させることにより、前記屈曲部に前記面取り部を密着させる態様で、前記本体部及び前記屈曲部を設ける屈曲部形成処理を実行するステップを含む、
半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明による半導体装置は、半導体素子が樹脂によって被覆される構造の半導体装置であって、前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部とを備え、前記絶縁シート部は、前記樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層と金属層との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有し、前記絶縁シート部は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部とを有し、前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部が前記樹脂によって被覆される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本願発明による半導体装置において、絶縁シート部の屈曲部をヒートスプレッダの面取り部に密着させて絶縁シート部と面取り部との間に隙間領域を有さない構造にすることにより、上記隙間領域に放電要因となるボイドが形成される余地を排除している。このため、ヒートスプレッダ，モールド樹脂間の熱抵抗を低減するとともに、絶縁特性を改善することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月15日(2016.12.15)
【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】
半導体素子（４）が樹脂（１）によって被覆される構造の半導体装置（５２）であって、
前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダ（３）と、
前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部（２０）とを備え、
前記絶縁シート部は、
前記樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層（２０ａ）と金属層（２０ｂ）との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、
前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部（９，２９）を有し、
前記絶縁シート部（２０〜２２）は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部（２０ｍ〜２２ｍ）と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部（２０ｘ〜２２ｘ）とを有し、
前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部が前記樹脂によって被覆され、
前記絶縁シート部は、先端部が前記ヒートスプレッダからはみ出して形成される、
半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記絶縁シート部は前記屈曲部を含めて膜厚が均一に形成されることを特徴とする、
半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記ヒートスプレッダは０．５ｍｍ〜５ｍｍの厚みを有し、
前記面取り部はＲ面取り加工の場合はＲが１００μｍ以上に設定され、Ｃ面取り加工の場合はＣが１００μｍ以上に設定される、
半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記屈曲部は、前記絶縁層にクラックが発生しない範囲の角度で屈曲されることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置であって、
前記面取り部はＲ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し１０〜１５°の範囲で屈曲される、
半導体装置。
【請求項６】
請求項４記載の半導体装置であって、
前記面取り部はＣ面取り加工によって得られ、前記屈曲部は前記本体部に対し４５°の角度で屈曲される、
半導体装置。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置（５２）を製造する製造方法であって、
(a) 前記半導体素子（４）を表面上に載置した前記ヒートスプレッダ（３）を準備するステップと、
(b) 全体が同一平面を有する加工前の前記絶縁シート部（２０〜２２）を準備するステップと、
(c) 前記本体部における前記金属層の裏面を除く前記絶縁シート部、前記ヒートスプレッダ、及び前記半導体素子を前記樹脂により被覆するトランスファモールド処理を実行するステップとを備え、
前記ステップ(a) は、
(a-1) 打抜き金型（１０ａ，１０ｂ）を用いた破断加工処理を実行して、前記ヒートスプレッダの裏面の外周端部に前記面取り部（９，２９）を形成するステップを含み、
前記ステップ(c)は、 
(c-1) 加工前の前記絶縁シート部に対し前記面取り部に対応する領域を屈曲させることにより、前記屈曲部に前記面取り部を密着させる態様で、前記本体部及び前記屈曲部を設ける屈曲部形成処理を実行するステップを含む、
半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明による半導体装置は、半導体素子が樹脂によって被覆される構造の半導体装置であって、前記半導体素子を表面上に載置するヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダの裏面上に形成される絶縁シート部とを備え、前記絶縁シート部は、前記樹脂よりも熱伝導率が大きい絶縁層と金属層との積層構造を呈し、前記絶縁層が前記ヒートスプレッダの裏面上に密着され、前記ヒートスプレッダは裏面の外周端部にＲ面取り加工あるいはＣ面取り加工による面取り部を有し、前記絶縁シート部は前記ヒートスプレッダの裏面に沿って同一平面を構成する本体部と、表面領域が前記本体部から屈曲して形成され、前記面取り部に密着する屈曲部とを有し、前記本体部における前記金属層の裏面を除き、前記半導体素子、前記ヒートスプレッダ、及び前記絶縁シート部が前記樹脂によって被覆され、前記絶縁シート部は、先端部が前記ヒートスプレッダからはみ出して形成される。
【国際調査報告】
2015037072.tif 000017
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