(57)【要約】【課題】  縦型パワー素子等からなる半導体チップの表裏の主面にヒートシンクを電気的・熱的に接続してなるとともに基準端子を備えた樹脂モールドタイプの半導体装置において、実装部において樹脂に気泡が発生することを極力防止する。【解決手段】  半導体チップ１０、１１と、半導体チップ１０、１１の主裏面側に接合された下側ヒートシンク２０と、半導体チップ１０、１１の主表面側に接合された上側ヒートシンク３０とを備え、装置のほぼ全体が、型成形された樹脂８０でモールドされてなる半導体装置Ｓ１において、樹脂８０のうち実装部９０の周辺部に位置する肉厚部には、樹脂８０の成形時における樹脂の流れを阻害するための樹脂流れ阻害部としての穴部８１が設けられている。【選択図】        図１
2005191071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面および主裏面にそれぞれ電極を有する半導体素子（１０、１１）と、
前記半導体素子（１０、１１）の主裏面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第１の金属体（２０）と、
前記半導体素子（１０、１１）の主表面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第２の金属体（３０）と、を備え、
装置のほぼ全体が、型成形された樹脂（８０）でモールドされてなる半導体装置において、
前記樹脂（８０）のうち周辺部に位置する肉厚部には、前記樹脂（８０）の成形時における樹脂の流れを阻害するための樹脂流れ阻害部（８１、８２、８３、８４、８５）が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂流れ阻害部は、前記樹脂（８０）における前記肉厚部に形成された穴部（８１、８４）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】
前記穴部は、前記樹脂（８０）における前記肉厚部の端面に形成された凹部（８４）であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂流れ阻害部は、前記樹脂（８０）における前記肉厚部にて前記装置の厚さ方向に貫通する貫通穴に埋め込まれた絶縁物（８２）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５】
前記樹脂流れ阻害部は、前記樹脂（８０）における前記肉厚部の外周部をを薄肉化した薄肉部（８３）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６】
前記樹脂流れ阻害部は、前記樹脂（８０）における前記肉厚部に埋め込まれた金属部材（８５）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７】
前記金属部材（８５）は、前記第１の金属体（２０）または前記第２の金属体（３０）と一体に形成されたものであることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の金属体（３０）は、前記半導体素子（１０、１１）の主表面との間に第３の金属体（４０）を介在させた形で接合されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主表面側および主裏面側に電極を有する半導体素子の主裏面側に第１の金属体、主表面側に第２の金属体を接合するとともに、これらを樹脂でモールドしてなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコスト低減の要求に対しては、半導体素子のサイズを小型化することが求められている。
【０００３】
しかし、半導体素子の小型化は発熱密度や電流密度の上昇を招くので、半導体素子に対するワイヤボンド接続や半導体素子の片面にヒートシンクを設けて放熱させるといった従来構造では、下記のような問題が発生する。
【０００４】
まず、ワイヤボンド接続においては、半導体素子の小型化によりワイヤボンドできるエリアが小さくなり、定格電流はワイヤで制約される。つまり、半導体素子に大電流を流すことなどができにくいという問題が生じる。
【０００５】
また、半導体素子の片面にヒートシンクを設けて放熱させる構成では、半導体素子の小型化により放熱性が低下し、加えて発熱密度が上昇するため、素子温度が上昇するという問題が生じる。このようなことから、ボンディングワイヤやはんだ接合部の熱疲労寿命の低下にも影響する。
【０００６】
そこで、上記問題を解決するために、両面放熱による放熱性向上と、はんだ付けによる電気接続を両立した構造として、半導体素子の両面に電極と放熱を兼ねる金属体をはんだ付けする構造が提案されている。
【０００７】
図９（ａ）、（ｂ）は、この種の半導体装置の一般的な構成を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＨ−Ｈ線に沿った概略断面図である。
【０００８】
この図９に示されるような半導体装置としては、たとえば、特許文献１や特許文献２に記載の半導体装置が提案されている。
【０００９】
このものは、主表面および主裏面にそれぞれ電極を有する半導体素子１０、１１と、半導体素子１０、１１の主裏面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第１の金属体２０と、半導体素子１０、１１の主表面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第２の金属体３０と、を備え、装置のほぼ全体が、型成形された樹脂８０でモールドされてなる両面放熱モールド構造を有する半導体装置である。
【００１０】
ここにおいて、図９に示される半導体装置では、第２の金属体３０は、半導体素子１０、１１の主表面との間に第３の金属体４０を介在させた形で接合されている。また、一方の半導体素子１０は、樹脂８０内においてリードフレーム等からなる信号端子６０に対してボンディングワイヤ７０を介して接続されている。
【００１１】
そして、半導体素子１０、１１および各金属体２０、３０、４０の間の接合は、はんだ等の導電性接合部材５０を介して行われ、各間の接合は、電気的および熱的な接合となっている。
【００１２】
そのため、この両面放熱モールド構造を有する半導体装置においては、半導体素子１０、１１は、表裏の両主面からの放熱が可能となるとともに、表裏の両主面からの電気的な取り出しが可能となるため、放熱性の向上および電流密度の上昇という効果が発揮されている。
【特許文献１】特開２００１−１５６２１９号公報
【特許文献２】特開２００３−１１００６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上記図９に示される半導体装置の場合、樹脂８０を除いた部分（以下これを実装部という）９０を、金型にセットし樹脂８０を注入して充填する、すなわち、型成形することにより、樹脂（モールド樹脂）８０の成形を行う。
【００１４】
しかしながら、このモールド樹脂８０によって充填を行う場合、下記の理由により樹脂８０の内部に気泡が残るという製造上の問題があった。
【００１５】
この両面放熱モールド構造では、樹脂８０の表裏面に金属体２０、３０が露出しており、また、金属体２０、３０は電極としても機能するため、この露出した部分には電界が加わる。
【００１６】
よって、図９（ｂ）に示されるように、樹脂８０において、表裏の金属体２０、３０の間を電気的に絶縁するために必要な沿面距離を得るため、金属体２０、３０の周囲すなわち樹脂８０のうち周辺部に位置する部位に肉厚部を設けている。そして、それにより、図中に示される各寸法Ｗａ、ｔ、Ｗｂの和として（Ｗａ＋ｔ＋Ｗｂ）の距離を設計上確保するようにしている。
【００１７】
このように、この種の半導体装置においては、樹脂８０のうち周辺部を肉厚部としており、それに比較して実装部９０内に位置する樹脂８０の部分は肉薄部となっている。
【００１８】
ここで、モールド樹脂８０の成形を考えたとき、図１０に示されるように、樹脂８０の流れ方向から見た断面積が大きい肉厚部では、型成形時に樹脂８０の流れが容易であるが、実装部９０は表裏の金属体２０、３０や半導体素子１０、１１等の存在により断面積が小さく、樹脂８０の流れが阻害される。
【００１９】
よって、図１０に示されるように、金型内において肉厚部にて樹脂８０が比較的早く回り込むというように、樹脂８０の充填にアンバランスが生じる。そして、最終充填部は実装部９０の内部になって、この最終充填部である実装部９０内において樹脂８０に気泡が残るようになる。こうした気泡は、耐圧特性などに影響し、信頼性上問題となる。
【００２０】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、両面放熱モールド構造を有する半導体装置において、実装部において樹脂に気泡が発生することを極力防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、樹脂のうち実装部内の肉薄部よりも、その周囲の肉厚部の方が型成形時において樹脂の流れが早いため、実装部内部が最終充填部となって気泡が残ることから、肉厚部に樹脂流れを適度に阻害する部位を設けて、肉厚部と肉薄部とで極力樹脂の流れの速度を均一化することに着目してなされたものである。
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、主表面および主裏面にそれぞれ電極を有する半導体素子（１０、１１）と、半導体素子（１０、１１）の主裏面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第１の金属体（２０）と、半導体素子（１０、１１）の主表面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第２の金属体（３０）と、を備え、装置のほぼ全体が、型成形された樹脂（８０）でモールドされてなる半導体装置において、樹脂（８０）のうち周辺部に位置する肉厚部には、樹脂（８０）の成形時における樹脂の流れを阻害するための樹脂流れ阻害部（８１、８２、８３、８４、８５）が設けられていることを特徴としている。
【００２３】
それによれば、樹脂（８０）のうち周辺部に位置する肉厚部に、樹脂（８０）の成形時における樹脂の流れを阻害するための樹脂流れ阻害部（８１〜８５）が設けられているため、樹脂成形時において、肉厚部となる部位では従来よりも樹脂の流れを遅くすることができ、肉厚部となる部位と肉薄部となる部位とで極力、樹脂の流れの速度を均一化することができる。
【００２４】
よって、本発明によれば、両面放熱モールド構造を有する半導体装置において、実装部において樹脂に気泡が発生することを極力防止することができる。
【００２５】
ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体装置においては、樹脂流れ阻害部は、樹脂（８０）における肉厚部に形成された穴部（８１、８４）とすることができる。
【００２６】
この場合、穴部（８１、８４）に対応した凸部を金型に設けることで、樹脂（８０）における肉厚部に容易に穴部（８１、８４）を形成することができる。そして、この場合、金型の上記凸部に樹脂（８０）が当たって樹脂の流れが阻害される。
【００２７】
さらに、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の半導体装置においては、穴部は、樹脂（８０）における肉厚部の端面に形成された凹部（８４）であるものにすることができる。
【００２８】
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体装置においては、樹脂流れ阻害部は、樹脂（８０）における肉厚部にて装置の厚さ方向に貫通する貫通穴に埋め込まれた絶縁物（８２）であるものにできる。
【００２９】
この場合、上下の金型で絶縁物（８２）を狭持するようにすれば、金型内に絶縁物（８２）をセットすることができ、そこへ樹脂（８０）を充填してやることにより、この絶縁物（８２）によって樹脂（８０）の流れが阻害される。
【００３０】
そして、成形後の樹脂（８０）においては、結果的に、樹脂（８０）における肉厚部にて貫通穴に絶縁物（８２）が埋め込まれてなる樹脂流れ阻害部が形成される。
【００３１】
つまり、本発明によれば、金型の構成を特に変更することなく、従来の構成のままで金型を使用することができるという利点がある。
【００３２】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体装置においては、樹脂流れ阻害部は、樹脂（８０）における肉厚部の外周部をを薄肉化した薄肉部（８３）であるものにできる。
【００３３】
この場合も、薄肉部（８３）に対応して金型の形状を変更してやれば、樹脂（８０）における肉厚部の外周部に容易に樹脂流れ阻害部としての薄肉部（８３）を形成することができる。そして、薄肉部（８３）の幅寸法を適切に確保すれば、上記した沿面距離を確保することは容易である。
【００３４】
また、請求項６に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体装置においては、樹脂流れ阻害部は、樹脂（８０）における肉厚部に埋め込まれた金属部材（８５）であるものにできる。
【００３５】
この場合、樹脂流れ阻害部を金属部材（８５）としているため、この金属部材（８５）は、実装部（９０）における金属体（２０、３０）にはんだ付けしたり、当該金属体（２０、３０）と一体成形されたものとする等により、実装部（９０）に固定されたものにできる。そして、この場合、この金属部材（８５）により、樹脂（８０）の流れが阻害される。
【００３６】
このように、本発明においても、この金属部材（８５）が固定された実装部（９０）を金型内にセットして樹脂（８０）を充填するだけで、樹脂流れ阻害部を形成できるため、金型の構成を特に変更することなく、従来の構成のままで金型を使用することができるという利点がある。
【００３７】
ここで、請求項７に記載の発明のように、請求項６に記載の半導体装置においては、金属部材（８５）は、第１の金属体（２０）または第２の金属体（３０）と一体に形成されたものにできる。
【００３８】
それによれば、金属部材（８５）を、第１の金属体（２０）または第２の金属体（３０）と一体化したものとすることにより、放熱体としての第１の金属体（２０）または第２の金属体（３０）の体積を増やすことになり、熱抵抗の低減にもつながるという利点がある。
【００３９】
また、請求項８に記載の発明のように、請求項１〜請求項７に記載の半導体装置においては、第２の金属体（３０）は、半導体素子（１０、１１）の主表面との間に第３の金属体（４０）を介在させた形で接合されているものにできる。
【００４０】
なお、上記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一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
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。
【００４２】
また、以下の各平面図において、白抜き矢印は、樹脂のモールドを行うときの金型における樹脂の充填口すなわちゲートの位置およびこのゲートから注入される樹脂の流れの様子を示すものである。
【００４３】
以下の各平面図では、３点ゲートの例を示してあるがこれに限定されるものではない。また、以下の各平面図において、半導体チップ１０、１１の下の第３の導電性接合部材５３は省略してある。
【００４４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置Ｓ１の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【００４５】
この図１に示されるように、本実施形態の半導体装置Ｓ１は、大きくは、半導体素子としての半導体チップ１０、１１と、第１の金属体としての下側ヒートシンク２０と、第２の金属体としての上側ヒートシンク３０と、モールド樹脂８０とを備えたものとして構成されている。
【００４６】
ここにおいて、本実施形態では、半導体チップ１０、１１と上側ヒートシンク３０との間には、ヒートシンクブロック４０が介在しており、半導体チップ１０、１１と上側ヒートシンク３０とは、このヒートシンクブロック４０を介して接合されている。
【００４７】
なお、図１では図示しないが、第１の半導体チップ１０と同様に、第２の半導体チップ１１についても、上側ヒートシンク３０に対してヒートシンクブロック４０を介して接合されている。この第２の半導体チップ１１の様子については、後述する図５等を参照のこと。
【００４８】
この構成の場合、半導体チップ１０、１１の下面と下側ヒートシンク２０の上面との間は、第１の導電性接合部材５１によって接合されている。
【００４９】
また、半導体チップ１０、１１の上面とヒートシンクブロック４０の下面との間は、第２の導電性接合部材５２によって接合されている。
【００５０】
さらに、ヒートシンクブロック４０の上面と上側ヒートシンク３０の下面との間は、第３の導電性接合部材５３によって接合されている。
【００５１】
ここで、これら第１、第２、第３の導電性接合部材５１、５２、５３としては、はんだや導電性接着剤等を採用することができる。本例の半導体装置においては、これら第１、第２、第３の導電性接合部材５１、５２、５３として、Ｓｎ（すず）系はんだを用いている。
【００５２】
これにより、上記構成においては、半導体チップ１０、１１の上面では、第２の導電性接合部材５２、ヒートシンクブロック４０、第３の導電性接合部材５３および上側ヒートシンク３０を介して放熱が行われ、半導体チップ１０、１１の下面では、第１の導電性接合部材５１から下側ヒートシンク２０を介して放熱が行われる構成となっている。
【００５３】
ここで、第１の半導体チップ１０としては、特に限定されるものではないが、たとえばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）やサイリスタ等のパワー半導体素子から構成することができる。また、第２の半導体チップ１１は、たとえば、ＦＷＤ（フリーホイールダイオード）等からなるものにできる。
【００５４】
具体的には、上記各半導体チップ１０、１１の形状は、たとえば矩形状の薄板状とすることができる。そして、図１（ｂ）において、半導体チップ１０、１１の上面側が素子形成面である主表面、下面側が主裏面であり、これら半導体チップ１０、１１は、主表面および主裏面にそれぞれ電極を有するものである。
【００５５】
つまり、本実施形態においては、半導体チップ１０、１１の主裏面側の電極は、第１の金属体である下側ヒートシンク２０に対して第１の導電性接合部材５１を介して電気的に接続され、半導体チップ１０、１１の主表面側の主電極は、第２の導電性接合部材５２を介してヒートシンクブロック４０に対して電気的に接続されている。
【００５６】
さらに、ヒートシンクブロック４０における半導体チップ１０、１１側の面とは反対側の面にて、第３の導電性接合部材５３を介して第２の金属体である上側ヒートシンク３０とヒートシンクブロック４０とが電気的に接続されている。
【００５７】
ここで、下側ヒートシンク２０、上側ヒートシンク３０およびヒートシンクブロック４０は、たとえば、銅合金もしくはアルミ合金等の熱伝導性および電気伝導性の良い金属で構成されている。また、ヒートシンクブロック４０としては、一般的な鉄合金を用いてもよい。
【００５８】
また、下側ヒートシンク２０は、たとえば、全体としてほぼ長方形状の板材とすることができる。また、ヒートシンクブロック４０については、たとえば、それぞれ接合される半導体チップ１０、１１よりも１回り小さい程度の大きさの矩形状の板材とすることができる。
【００５９】
このヒートシンクブロック４０は、特に、第１の半導体チップ１０と上側ヒートシンク３０とを熱的および電気的に接続するとともに、第１の半導体チップ１０から後述するボンディングワイヤ７０を引き出す際の当該ワイヤの高さを確保する等のために、半導体チップ１０、１１と上側ヒートシンク３０との間の高さを確保する役割を有している。
【００６０】
さらに、上側ヒートシンク３０も、たとえば、全体としてほぼ長方形状の板材で構成することができる。
【００６１】
ここで、下側ヒートシンク２０および上側ヒートシンク３０は、それぞれ、半導体チップ１０、１１の電極の取り出し、すなわち半導体チップ１０、１１と外部とを電気的に接続する機能を有している。このことは、たとえば、両ヒートシンク２０、３０に図示しない端子部を設けることにより、容易に実現可能である。
【００６２】
このように、下側ヒートシンク２０および上側ヒートシンク３０は、それぞれ、電極と放熱体とを兼ねる第１の金属体および第２の金属体として構成されており、半導体装置Ｓ１において半導体チップ１０、１１からの放熱を行う機能を有するとともに半導体チップ１０、１１の電極としての機能も有する。
【００６３】
また、第１の半導体チップ１０の周囲には、リードフレーム等からなる信号端子６０が設けられている。この信号端子６０は、第１の半導体チップ１０の主表面に設けられている信号電極（たとえばゲート電極）等と導通するものである。
【００６４】
本実施形態では、第１の半導体チップ１０と信号端子６０とは、ワイヤ７０によって結線され、電気的に接続されている。このワイヤ７０はワイヤボンディング等により形成され、金やアルミ等からなるものである。
【００６５】
さらに、本実施形態の半導体装置Ｓ１においては、装置Ｓ１のほぼ全体が樹脂８０によりモールドされ封止されている。具体的には、図１に示されるように、一対のヒートシンク２０、３０の隙間、並びに、半導体チップ１０およびヒートシンクブロック４０の周囲部分には、樹脂８０が充填封止されている。
【００６６】
この樹脂８０は、たとえばエポキシ樹脂等の通常のモールド材料を採用することができる。また、ヒートシンク２０、３０等を樹脂８０でモールドするにあたっては、上下型からなる成形型（図示しない）を使用し、トランスファーモールド法によって容易に行うことができる。
【００６７】
このように、本実施形態の半導体装置Ｓ１は、基本的には、縦型パワー素子である半導体チップ１０の表裏の主面に金属体２０、３０、４０を導電性接着剤５１〜５３を介して電気的・熱的に接続してなる樹脂モールドタイプの半導体装置として構成されたものである。
【００６８】
ここにおいて、本半導体装置Ｓ１のうち図１において樹脂８０を除いた部分、つまり、図１において樹脂８０でモールドされていない状態の積層体を、実装部９０ということにする。
【００６９】
そして、樹脂８０には２つの役割があり、実装部９０およびその周辺部を密着封止することで半導体チップ１０、１１を保護する役割と、半導体装置Ｓ１の表裏に露出する上下のヒートシンク２０、３０間の電気的な絶縁を保つため沿面距離を確保する役割である。ここで、沿面距離を得るため、実装部９０の周囲に樹脂８０のみで構成された肉厚部８１を設ける。
【００７０】
本実施形態では、独自の構成として、樹脂８０のうち周辺部に位置する肉厚部には、樹脂８０の成形時における樹脂の流れを阻害するための樹脂流れ阻害部８１が設けられている。本実施形態では、樹脂流れ阻害部８１は、樹脂８０における肉厚部に形成された穴部８１である。
【００７１】
本例では、この樹脂流れ阻害部としての穴部８１は、半導体装置Ｓ１における上側ヒートシンク３０側の面から半導体装置Ｓ１の厚さ方向の途中部まで形成された穴である。そして、本例では、図１（ａ）に示されるように、穴部８１は、ゲートに位置すべき側の肉厚部において２個設けられている。
【００７２】
この穴部８１は、樹脂８０の成形時に用いられる金型から突出するピン（凸部）によって形成されるものである。
【００７３】
次に、上記した構成の半導体装置Ｓ１の製造方法について、図１を参照して説明する。まず、下側ヒートシンク２０の上面に、半導体チップ１０、１１とヒートシンクブロック４０をはんだ付けする工程を実行する。
【００７４】
この場合、下側ヒートシンク２０の上面に、たとえばＳｎ系はんだからなるはんだ箔を介して半導体チップ１０、１１を積層するとともに、各半導体チップ１０、１１の上に、同じはんだ箔を介して、それぞれヒートシンクブロック４０を積層する。
【００７５】
この後、加熱装置（リフロー装置）によって、はんだの融点以上に昇温することにより、上記はんだ箔を溶融させてから、硬化させる。
【００７６】
続いて、第１の半導体チップ１０と信号端子６０とをワイヤボンディングする工程を実行する。これにより、ワイヤ７０によって第１の半導体チップ１０と信号端子６０とが結線され電気的に接続される。
【００７７】
次いで、各ヒートシンクブロック４０の上に上側ヒートシンク３０をはんだ付けする工程を実行する。この場合、各ヒートシンクブロック４０の上にはんだ箔を介して上側ヒートシンク３０を載せる。そして、加熱装置によって上記はんだ箔を溶融させてから、硬化させる。
【００７８】
こうして、溶融した各々のはんだ箔が硬化すれば、硬化したはんだが、第１、第２、第３の導電性接合部材５１、５２、５３として構成されることになる。
【００７９】
そして、これら導電性接合部材５１〜５３を介して、下側ヒートシンク２０、半導体チップ１０、１１、ヒートシンクブロック４０、上側ヒートシンク３０間の接合および電気的・熱的接続を実現することができる。
【００８０】
なお、第１、第２および第３の導電性接合部材５１、５２、５３として導電性接着剤を用いた場合にも、上記工程において、はんだを導電性接着剤に置き換え、導電性接着剤の塗布や硬化を行うことにより、下側ヒートシンク２０、半導体チップ１０、１１、ヒートシンクブロック４０、上側ヒートシンク３０間の接合および電気的・熱的接続を実現することができる。
【００８１】
しかる後、図示しない金型（成形型）を使用して、ヒートシンク２０、３０の隙間及び外周部等に樹脂８０を充填する工程を実行する。ここで、本実施形態では、金型には、上記した樹脂８０の穴部８１を形成するために、当該穴部８１に対応したピンが形成されている。
【００８２】
そして、半導体装置の実装部９０を金型内に設置した後、ゲートから樹脂８０を注入する。ここで、図１（ａ）中の破線は、ゲートから注入される樹脂８０の初期の充填状態を示しているが、穴部８１に対応するピンによって肉厚部となるべき部位では、樹脂８０の流れが阻害されている。
【００８３】
そのため、金型内において、肉厚部となる部位と肉薄部となる部位とで極力樹脂の流れの速度を均一化することができ、金型内において樹脂８０の充填にアンバランスが生じることが抑制される。
【００８４】
そして、最終充填部は、実質的にゲートとは反対側の肉厚部すなわち実装部９０の外部となるため、実装部９０内において樹脂８０に気泡が残ることはなくなる。
【００８５】
こうして、図１に示されるように、ヒートシンク２０、３０の隙間及び外周部等に、樹脂８０が充填封止される。そして、樹脂８０が硬化した後、金型内から半導体装置Ｓ１を取り出せば、半導体装置Ｓ１が完成する。このとき、穴部８１は、上記金型のピンの抜け穴として形成される。
【００８６】
なお、半導体装置Ｓ１においては、上記構成の場合、下側ヒートシンク２０の下面および上側ヒートシンク３０の上面が、それぞれ露出するように樹脂モールドされている。これにより、ヒートシンク２０、３０の放熱性が高められている。
【００８７】
ところで、本実施形態によれば、主表面および主裏面にそれぞれ電極を有する半導体チップ１０、１１と、半導体チップ１０、１１の主裏面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第１の金属体としての下側ヒートシンク２０と、半導体チップ１０、１１の主表面側に接合され電極と放熱体とを兼ねる第２の金属体としての上側ヒートシンク３０とを備え、装置のほぼ全体が、型成形された樹脂８０でモールドされてなる半導体装置Ｓ１において、樹脂８０のうち周辺部に位置する肉厚部には、樹脂８０の成形時における樹脂の流れを阻害するための樹脂流れ阻害部としての穴部８１が設けられていることを特徴とする半導体装置Ｓ１が提供される。
【００８８】
それによれば、樹脂８０のうち周辺部に位置する肉厚部に、樹脂流れ阻害部としての穴部８１が設けられているため、上述したように、樹脂成形時において、肉厚部となる部位では従来よりも樹脂の流れを遅くすることができ、肉厚部となる部位と肉薄部となる部位とで極力、樹脂の流れの速度を均一化することができる。
【００８９】
よって、本実施形態によれば、両面放熱モールド構造を有する半導体装置Ｓ１において、実装部９０において樹脂８０に気泡が発生することを極力防止することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、樹脂流れ阻害部は、樹脂８０における肉厚部に形成された穴部８１であるが、この場合、穴部８１に対応した凸部としてのピンを金型に設けることで、樹脂８１における肉厚部に容易に穴部８１を形成することができる。そして、この場合、上述したように、金型のピンに、樹脂８０が当たって樹脂８０の流れが阻害される。
【００９１】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置Ｓ２の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【００９２】
図２に示されるように、本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、樹脂流れ阻害部としての穴部８１の数を多くしたものである。図２（ａ）に示される例では、穴部８１は、樹脂８０の肉厚部において図中の上下両側にそれぞれ４個ずつ設けられている。各穴部８１のサイズや深さは同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００９３】
本実施形態では、このように、より多くの穴部８１を設けることにより、上記した樹脂流れの阻害効果をより大きくすることができる。
【００９４】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置Ｓ３の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿った概略断面図である。
【００９５】
図３に示されるように、本実施形態も、上記第１実施形態に比べて、樹脂流れ阻害部としての穴部８１の数を多くしたものである。
【００９６】
本実施形態では、図３（ｂ）に示されるように、穴部８１は、半導体装置Ｓ１における上側ヒートシンク３０側の面と下側ヒートシンク２０側の面とから、それぞれ半導体装置Ｓ１の厚さ方向の途中部まで形成された穴である。
【００９７】
ここでも、各穴部８１のサイズや深さは同一であってもよく、異なっていてもよい。そして、本実施形態においても、より多くの穴部８１を設けることにより、上記した樹脂流れの阻害効果をより大きくすることができる。
【００９８】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置Ｓ４の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿った概略断面図である。
【００９９】
本実施形態は、上記第１実施形態に比べて樹脂流れ阻害部を変形したものであり、図４に示されるように、本実施形態の樹脂流れ阻害部は、樹脂８０における肉厚部にて半導体装置Ｓ４の厚さ方向を貫通する貫通穴に埋め込まれた絶縁物８２である。
【０１００】
この絶縁物８２は、樹脂８０よりも融点の高い樹脂やセラミック等からなり、本例では柱状をなすものである。
【０１０１】
この場合、上下の金型で絶縁物８２を狭持してやれば、金型内に絶縁物８２を固定してセットすることができる。そこへゲートから樹脂８０を充填してやることにより、上記第１実施形態に述べた金型のピンの場合と同様に、この絶縁物８２によって樹脂８０の流れが阻害される。
【０１０２】
そして、成形後の樹脂８０においては、結果的に、樹脂８０における肉厚部にて貫通穴に絶縁物８２が埋め込まれてなる樹脂流れ阻害部が形成される。
【０１０３】
つまり、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、金型の構成を特に変更することなく、従来の構成のままで金型を使用することができるという利点がある。
【０１０４】
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置Ｓ５の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ線に沿った概略断面図である。
【０１０５】
本実施形態は、上記第１実施形態に比べて樹脂流れ阻害部を変形したものであり、図５に示されるように、本実施形態の樹脂流れ阻害部は、樹脂８０における肉厚部の外周部をを薄肉化した薄肉部８３である。本例では、ゲートからの樹脂８０の流れに沿ってのびる樹脂８０の端面に、薄肉部８３が形成されている。
【０１０６】
この場合も、薄肉部８３に対応して金型の形状を変更してやれば、樹脂８０における肉厚部の外周部に容易に、樹脂流れ阻害部としての薄肉部８３を形成することができる。そして、肉薄部８３の幅寸法を適切に確保すれば、上記した沿面距離を確保することは容易である。
【０１０７】
また、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、肉厚部への樹脂８０の集中を回避でき、さらに、樹脂８０の充填量を減らすことができ、経済的である。
【０１０８】
（第６実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置Ｓ６の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＦ−Ｆ線に沿った概略断面図である。
【０１０９】
本実施形態は、上記第１実施形態に比べて樹脂流れ阻害部としての穴部を変形したものであり、図６に示されるように、本実施形態の樹脂流れ阻害部としての穴部８４は、樹脂８０における肉厚部の端面に形成された凹部８４である。本例では、ゲートからの樹脂８０の流れに沿ってのびる樹脂８０の端面に、凹部８４が形成されている。
【０１１０】
こうした凹部８４は、樹脂成形時の金型に、入れ子やスライドで突起を設けることで実現できる。図７は、本実施形態の半導体装置Ｓ６の成形中の状態を、金型内の突起Ｋ１とともに示す概略断面図である。
【０１１１】
本実施形態においても、この突起Ｋ１のように、穴部としての凹部８４に対応した凸部を金型に設けることで、樹脂８０における肉厚部に容易に凹部８４を形成することができる。
【０１１２】
そして、この場合も、金型の突起Ｋ１に樹脂８０が当たって樹脂の流れが阻害されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。。
【０１１３】
（第７実施形態）
図８は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置Ｓ７の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＧ−Ｇ線に沿った概略断面図である。
【０１１４】
本実施形態は、上記第１実施形態に比べて樹脂流れ阻害部を変形したものであり、図８に示されるように、本実施形態の樹脂流れ阻害部は、樹脂８０における肉厚部に埋め込まれた金属部材８５である。本例では、ゲートからの樹脂８０の流れに沿ってのびる樹脂８０の肉厚部に、金属部材８５が同方向に延びるように配置されている。
【０１１５】
ここで、樹脂流れ阻害部を、金属からなる金属部材８５としているため、この金属部材８５は、実装部９０における金属体すなわちヒートシンク２０、３０にはんだ付けしたり、ヒートシンク２０、３０と一体成形されたものとすることができる。
【０１１６】
本例では、金属部材８５は、上側ヒートシンク３０にはんだ付けされており、それにより、実装部９０に固定されたものとしている。そして、この場合、樹脂成形時には、この金属部材８５により、樹脂８０の流れが阻害される。
【０１１７】
このように、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することに加えて、この金属部材８５が固定された実装部９０を金型内にセットして樹脂８０を充填するだけで、樹脂流れ阻害部を形成できるため、金型の構成を特に変更することなく、従来の構成のままで金型を使用することができるという利点がある。
【０１１８】
なお、金属部材８５を、ヒートシンク２０または３０と一体に形成されたものにした場合には、金属部材８５を、ヒートシンク２０または３０と一体化したものとすることにより、放熱体としてのヒートシンク２０または３０の体積を増やすことになり、熱抵抗の低減にもつながるという利点がある。
【０１１９】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、ヒートシンクブロック４０が半導体チップ１０、１１と上側ヒートシンク３０との間に介在しているが、このヒートシンクブロックは、半導体素子とヒートシンク（放熱板）とを熱的および電気的に接続するとともに、半導体素子からボンディングワイヤを引き出す際の当該ワイヤの高さを確保する等のために、半導体素子と放熱板との間の高さを確保する役割を有しているものである。
【０１２０】
ここで、ヒートシンクブロックが不要な構成である場合には、もちろんヒートシンクブロックを省略した構成であってもよい。
【０１２１】
また、上記第７実施形態の変形として、金属部材に変えてセラミック等の電気的な絶縁部材を実装部に接着等にて固定したものを、金型に投入して樹脂の充填を行うようにしてもよい。
【０１２２】
以上述べてきたように、本発明は、両面放熱モールド構造を有する半導体装置において、実装部において樹脂に気泡が発生することを防止すべく、樹脂のうち周辺部に位置する肉厚部に、樹脂流れ阻害部を設けたことを要部とするものであり、その他の部分については、上記実施形態に述べたこと以外にも適宜設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿った概略断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＤ−Ｄ線に沿った概略断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ線に沿った概略断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＦ−Ｆ線に沿った概略断面図である。
【図７】上記第６実施形態の半導体装置の樹脂成形中の状態を金型内の突起とともに示す概略断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は各部の平面的な配置構成を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＧ−Ｇ線に沿った概略断面図である。
【図９】従来の半導体装置の一般的な構成を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＨ−Ｈ線に沿った概略断面図である。
【図１０】図９に示される半導体装置の樹脂成形中の状態を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…半導体素子としての第１の半導体チップ、
１１…半導体素子としての第２の半導体チップ、
２０…第１の金属体としての下側ヒートシンク、
３０…第２の金属体としての上側ヒートシンク、
４０…第３の金属体としてのヒートシンクブロック、５１…第１の導電性接着剤、
５２…第２の導電性接着剤、５３…第３の導電性接着剤、
８０…樹脂、８１…樹脂流れ阻害部としての穴部、
８２…樹脂流れ阻害部としての絶縁物、８３…樹脂流れ阻害部としての薄肉部、
８４…樹脂流れ阻害部としての凹部、８５…樹脂流れ阻害部としての金属部材。
【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】
2005191071.tif 000009
【図８】
2005191071.tif 000010
【図９】
2005191071.tif 000011
【図１０】
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