(57)【要約】【課題】良好な作業性で比較的少量の樹脂により効率的に半導体チップをレーザ溶接時のスパッタから保護することができる、熱拡散性に優れた半導体装置等の提供。【解決手段】本発明による半導体装置１，２，３は、凹部２２Ａ，２２Ｂを有するヒートスプレッダ２０，２００と、ヒートスプレッダの凹部内に固着された半導体チップ１０Ａ，１０Ｂと、半導体チップ１０Ａ，１０Ｂに固着された接続導体１２と、接続導体の溶接部１２１を露出させつつ、ヒートスプレッダの凹部２２Ａ，２２Ｂ内で半導体チップ１０Ａ，１０Ｂを被覆する絶縁樹脂部７０と、接続導体の溶接部にレーザ溶接で接合された外部端子８０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有するヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダの凹部内に固着された半導体チップと、
前記半導体チップに固着された接続導体と、
前記接続導体の溶接部を露出させつつ、前記ヒートスプレッダの凹部内で前記半導体チップを被覆する絶縁樹脂部と、
前記接続導体の溶接部にレーザ溶接で接合された外部端子とを備えることを特徴とする、半導体装置。
【請求項２】
前記ヒートスプレッダにレーザ溶接で直接接合される第２外部端子を更に備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ヒートスプレッダの凹部の深さは、該凹部内に固着される半導体チップの高さよりも大きい、請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
凹部を備えるヒートスプレッダの前記凹部内に半導体チップを固着する工程と、
接続導体を前記半導体チップに固着する工程と、
前記接続導体の溶接予定部を露出させつつ前記半導体チップを被覆する態様で、前記ヒートスプレッダの凹部内に樹脂を充填する工程と、
前記接続導体の露出した溶接予定部に外部端子をレーザ溶接で接合する工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接で接続導体と外部端子が接合される半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の半導体装置は知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２に記載の半導体装置では、レーザ溶接で発生するスパッタによる半導体チップへのダメージを防止するため、半導体チップを樹脂で被覆することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／０８１７２３号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−１４１１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の半導体装置では、半導体チップは、セラミックスを上下から銅箔で挟んだ絶縁基板上に半田により接合されている。かかる絶縁基板を使用する構成では、ヒートスプレッダを使用する構成に比べて熱拡散性が劣るという欠点がある。
【０００５】
ところで、半導体チップを覆うための樹脂は、少量で半導体チップを効率的に保護できれば有利である。一般的に、半導体チップを覆うための樹脂は、流動性があるので、不必要な範囲まで広がりうり、かかる場合、作業性が悪いだけでなく、使用する樹脂の量が不必要に多くなりコスト上の問題も生じうる。更に、基板の表面の全体に亘って樹脂が充填されると、半導体チップの電極と外部端子との間の電気的接続に、中間端子（例えば、特許文献１に記載の半導体装置における接続導体１４）等が必要となりうり、部品点数や作業工数が増えてしまう問題も生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、良好な作業性で比較的少量の樹脂により効率的に半導体チップをレーザ溶接時のスパッタから保護することができる、熱拡散性に優れた半導体装置及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、凹部を有するヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダの凹部内に固着された半導体チップと、
前記半導体チップに固着された接続導体と、
前記接続導体の溶接部を露出させつつ、前記ヒートスプレッダの凹部内で前記半導体チップを被覆する絶縁樹脂部と、
前記接続導体の溶接部にレーザ溶接で接合された外部端子とを備えることを特徴とする、半導体装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一局面によれば、凹部を備えるヒートスプレッダの前記凹部内に半導体チップを固着する工程と、
接続導体を前記半導体チップに固着する工程と、
前記接続導体の溶接予定部を露出させつつ前記半導体チップを被覆する態様で、前記ヒートスプレッダの凹部内に樹脂を充填する工程と、
前記接続導体の露出した溶接予定部に外部端子をレーザ溶接で接合する工程とを含む、半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、良好な作業性で比較的少量の樹脂により効率的に半導体チップをレーザ溶接時のスパッタから保護することができる、熱拡散性に優れた半導体装置及びその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）による半導体装置１の要部を上面視で示す図である。
【図２】図１に示す半導体装置１のラインＡ−Ａに沿った断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置１のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図４】ヒートスプレッダ２０の単品図であり、（Ａ）は上面図を示し、（Ｂ）はラインＡ−Ａに沿った断面図を示す。
【図５】レーザ溶接時のスパッタに起因したＩＧＢＴの耐圧不良の発生メカニズムの主なる一例を示す図である。
【図６】比較例による半導体装置の要部を上面視で示す図である。
【図７】図６に示す比較例による半導体装置のラインＡ−Ａに沿った断面図である。
【図８】図６に示す比較例による半導体装置のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図９】図１に示した半導体装置１の製造方法の流れの一例の要部（その１）を順に示す図である。
【図１０】図１に示した半導体装置１の製造方法の一例の流れの要部（その２）を順に示す図である。
【図１１】他の実施例（実施例２）による半導体装置２を示す斜視図である。
【図１２】他の実施例（実施例３）による半導体装置３の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例（実施例１）による半導体装置１の要部を上面視で示す図である。図２は、図１に示す半導体装置１のラインＡ−Ａに沿った断面図である。図３は、図１に示す半導体装置１のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。図４は、ヒートスプレッダ２０の単品図であり、図４（Ａ）は上面図を示し、図４（Ｂ）はラインＡ−Ａに沿った断面図を示す。尚、図１においては、第１外部端子８０の下方の構成が理解しやすいようにするための便宜上、第１外部端子８０については、透視図で示されている。尚、半導体装置１の上下方向は、半導体装置１の搭載状態に応じて上下方向が異なるが、以下では、便宜上、半導体装置１のヒートスプレッダ２０に対して半導体チップ１０が存在する側を上方とする。半導体装置１は、例えば、ハイブリッド車又は電気自動車で使用されるモータ駆動用のインバータを構成するものであってよい。
【００１３】
半導体装置１は、図１及び図２に示すように、半導体チップ１０と、接続導体１２と、ヒートスプレッダ２０と、絶縁樹脂部７０と、第１外部端子８０と、第２外部端子８２とを含む。
【００１４】
半導体チップ１０は、パワー半導体素子を含み、本例ではＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）を含む。尚、半導体チップ１０が含むパワー半導体素子の種類や数は、任意である。半導体チップ１０は、ＩＧＢＴに代えて、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field‐Effect  Transistor)のような他のスイッチング素子を含んでもよい。半導体チップ１０は、ヒートスプレッダ２０上に半田５０により接合される。図示の例では、半導体チップ１０は、ＩＧＢＴからなる半導体チップ１０Ａと、ＦＷＤ（Free  Wheeling  Diode）からなる半導体チップ１０Bからなる。この場合、半導体チップ１０Ａは、上面にエミッタ電極を備え、下面にコレクタ電極を備える。また、半導体チップ１０Bは、上面にアノード電極を備え、下面にカソード電極を備える。
【００１５】
ヒートスプレッダ２０は、半導体チップ１０で発生する熱を吸収し拡散する部材である。ヒートスプレッダ２０は、例えば銅、アルミなどの熱拡散性の優れた金属から形成されてもよい。銅としては、伝導率が銅材の中で最も高い無酸素銅(C1020)が好適である。
【００１６】
ヒートスプレッダ２０は、図４に示すように、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂのそれぞれの設置領域に対応して、凹部２２Ａ，２２Ｂを有する。凹部２２Ａ，２２Ｂは、ヒートスプレッダ２０の上側の表面（半導体チップ１０Ａ、１０Ｂが設置される側の面）に形成される。凹部２２Ａ，２２Ｂは、例えばプレスにより形成されてもよい。凹部２２Ａ，２２Ｂは、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂをそれぞれ内部に含むことができるように、上面視で、それぞれ、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの外形よりも大きい外形を有する。凹部２２Ａ，２２Ｂの深さＤは、以下で説明するように、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの厚み（高さ）と、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの下方の半田５０の厚みとを足した合計厚みと同一又はそれよりも大きくなるように設定される。尚、凹部２２Ａの深さＤと凹部２２Ａの２２Ｂの深さＤは、互いに同一であってよいが、必ずしも同一である必要はない。例えば、凹部２２Ａ，２２Ｂの深さＤは、それぞれ対応する半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの厚さに応じて設定されてもよい。また、凹部２２Ａ，２２Ｂは、図示の例では、互いに連続しない態様でそれぞれ別個に形成されているが、互いに連続する態様で形成されてもよい。即ち、凹部２２Ａ，２２Ｂは、凹部２２Ａと凹部２２Ｂの間の隔壁２２ｃ（図４参照）を無くして１つの凹部として形成されてもよい。また、凹部２２Ａ，２２Ｂのそれぞれは、典型的には、一定の深さを有しているが、深さが変化してもよい。例えば、凹部２２Ａ，２２Ｂ内における半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの位置決め用の段差が凹部２２Ａ，２２Ｂ内の表面（凹部２２Ａ，２２Ｂの底部の表面）に形成されてもよい。また、凹部２２Ａ，２２Ｂ内の表面は、平滑な表面であってもよいし、微小な凹凸が形成されてもよい。この微小な凹凸は、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂとヒートスプレッダ２０との接合を実現する半田５０の厚みを管理するために形成されてもよい。尚、以下では、ヒートスプレッダ２０の上面とは、特に言及しない限り、ヒートスプレッダ２０における凹部２２Ａ，２２Ｂが形成されていない領域の上面を指す。
【００１７】
半導体チップ１０Ａ、１０Ｂは、図１及び図２に示すように、ヒートスプレッダ２０のそれぞれの凹部２２Ａ，２２Ｂ内に固着される。半導体チップ１０Ａ、１０Ｂは、好ましくは、ヒートスプレッダ２０の基本面（凹部２２Ａ，２２Ｂが形成されていない領域の面）よりも上方に突出しない態様で、凹部２２Ａ，２２Ｂ内に固着される。半導体チップ１０Ａ、１０Ｂは、上述の如く、それぞれの凹部２２Ａ，２２Ｂ内において、ヒートスプレッダ２０に半田５０により固着（接合）される。半導体チップ１０Ａ、１０Ｂは、横方向で（上下方向に直角な方向で）凹部２２Ａ，２２Ｂ内の周壁２２１及び隔壁２２ｃから離間する態様で、凹部２２Ａ，２２Ｂ内に固着されてよい。
【００１８】
接続導体１２は、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの電極に半田５０により固着（接合）される。図示の例では、接続導体１２は、ＩＧＢＴのエミッタ電極と、ＦＷＤのアノード電極に半田５０により接合される。接続導体１２は、側面視で、図２に示すように、上向きに凸形状をなし、ヒートスプレッダ２０の上面から上方に離間した上部１２１と、ヒートスプレッダ２０の上面付近の高さに延在する２つの接続部１２２と、上部１２１及び２つの接続部１２２を繋ぐ上下方向の脚部１２３とから構成される。２つの接続部１２２は、それぞれ、ＩＧＢＴのエミッタ電極と、ＦＷＤのアノード電極に接合される。接続導体１２の上部１２１は、後述の如く、第１外部端子８０との接合のための溶接部を画成する。
【００１９】
絶縁樹脂部７０は、図１及び図２に示すように、ヒートスプレッダ２０の凹部２２Ａ，２２Ｂ内に形成される。具体的には、ヒートスプレッダ２０の凹部２２Ａ，２２Ｂは、上述のように接続導体１２が接合された半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを内部に含む状態で、樹脂が充填される。樹脂は、好ましくは、凹部２２Ａ，２２Ｂ内のみに充填され、上面視で凹部２２Ａ，２２Ｂの外形よりも外側に広がらないように充填される。即ち、凹部２２Ａ，２２Ｂ内の周壁２２１（図４参照）は、凹部２２Ａ，２２Ｂ内に充填された樹脂が上面視で凹部２２Ａ，２２Ｂの外形よりも外側に広がらないように堰止める機能を果たす。これにより、凹部２２Ａ，２２Ｂ内に充填される樹脂により凹部２２Ａ，２２Ｂ内に絶縁樹脂部７０が形成される。尚、絶縁樹脂部７０を構成する樹脂は、任意の樹脂材料であってよく、例えばエポキシ樹脂が使用されてもよい。
【００２０】
絶縁樹脂部７０の最大厚さは、図２に示すように、凹部２２Ａ，２２Ｂの深さに対応した厚さであってよい。絶縁樹脂部７０は、少なくとも後述のレーザ溶接時のスパッタから半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを保護できる態様で、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを覆っていればよい。即ち、絶縁樹脂部７０は、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面を含む全体（下面を除く全体）を覆うように設けられる。図示の例では、上述の如く、凹部２２Ａ，２２Ｂの深さＤは、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの厚みと、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの下方の半田５０の厚みとを足した合計厚みよりもより大きくなるように設定されている。そして、絶縁樹脂部７０は、凹部２２Ａ，２２Ｂの深さに対応した厚さを有し、これにより、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面を含む全体を覆う。尚、図示の例では、絶縁樹脂部７０は、上下方向で、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂと接続導体１２との接合を実現する半田５０の上面（即ち、接続導体１２の接続部１２２の下面）と略同一の高さまで延在する。接続導体１２の上部１２１は、絶縁樹脂部７０に被覆されず、絶縁樹脂部７０の上方に露出される。尚、絶縁樹脂部７０の最大厚さは、充填時の表面張力を利用して、凹部２２Ａ，２２Ｂの深さよりも僅かに大きくてもよい。
【００２１】
尚、ヒートスプレッダ２０の上面は、絶縁樹脂部７０を構成する樹脂以外の樹脂で更に被覆されてもよい。例えば、シリコンゲルのようなゲル材料が、ヒートスプレッダ２０の上面を封止するように付与されてもよい。但し、この場合、ゲル材料は、後述の第２外部端子８２のヒートスプレッダ２０へのレーザ溶接による接合が完了した後に設けられる。
【００２２】
第１外部端子８０は、図１及び図２に示すように、接続導体１２の上部１２１にレーザ溶接により接合される。第１外部端子８０は、ヒートスプレッダ２０の上面から離間してヒートスプレッダ２０の上方に延在する。第１外部端子８０は、接続導体１２の上部１２１に対応する高さに設けられる。第１外部端子８０は、図１に示すように、上面視で、接続導体１２の上部１２１と重なるように延在する。尚、第１外部端子８０の幅（長手方向に対して垂直方向の長さ）は、任意であってよい。図示の例では、第１外部端子８０の幅は、図１に示すように、接続導体１２の上部１２１の幅と略同一であるが、接続導体１２の上部１２１の幅よりも大きく設定されてもよい。また、図示の例では、第１外部端子８０は、ヒートスプレッダ２０の上方において同一面内に延在する平面状の形態を有しているが、上下に段差を有してもよい。
【００２３】
第１外部端子８０と接続導体１２の上部１２１とは、図１及び図２に示すように、１つの溶接点８０ａ，１２ａにて溶接により接合されてもよいし、２つ以上の溶接点にて互いに接合されてもよい。第１外部端子８０と接続導体１２の間の溶接点８０ａ，１２ａは、好ましくは、ヒートスプレッダ２０の上面よりも上方向にひいては半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面よりも上方向にオフセットした位置に設定される。図示の例では、接続導体１２側の溶接点１２ａは、ヒートスプレッダ２０の上面から上方向に離間した上部１２１に設定されている。
【００２４】
第２外部端子８２は、図１及び図３に示すように、ヒートスプレッダ２０の上面にレーザ溶接により接合される。尚、ヒートスプレッダ２０には、上述の如く半導体チップ１０ＡとしてのＩＧＢＴのコレクタ電極（及び半導体チップ１０ＢとしてのＦＷＤのカソード電極）が接続されるので、ヒートスプレッダ２０自体がＩＧＢＴのコレクタ電極の取り出し部を構成する。第２外部端子８２は、側面視で、図３に示すように、下向きに凸形状をなす部位を有し、当該部位は、ヒートスプレッダ２０の上面から上方に離間した高さに延在する上部８２２と、ヒートスプレッダ２０の上面に接する下部８２１と、上部８２２及び下部８２１を繋ぐ上下方向の脚部８２３とから構成される。第２外部端子８２の下部８２１は、ヒートスプレッダ２０の上面との接合のための溶接部を画成する。第２外部端子８２の下部８２１は、上面視で、図１に示すように、ヒートスプレッダ２０における凹部２２Ａ，２２Ｂの存在しない表面に対向する。尚、第２外部端子８２の上部８２２は、第１外部端子８０と同一の高さに延在してもよい。また、第２外部端子８２は、第１外部端子８０と共に同一のバスバーモジュール（図１１参照）に組み込まれてもよい。また、第２外部端子８２は、上面視で、図１に示すように、第１外部端子８０に対して平行な関係で、ヒートスプレッダ２０における凹部２２Ａ，２２Ｂの存在しない領域の上方を延在してもよい。
【００２５】
第２外部端子８２の下部８２１とヒートスプレッダ２０の上面とは、図１及び図３に示すように、１つの溶接点８２ａ，２０ａにて溶接により接合されてもよいし、２つ以上の溶接点にて互いに接合されてもよい。また、第２外部端子８２は、好ましくは、ヒートスプレッダ２０の上面に直接接合される。これにより、中間端子（例えば図８に示す中間端子１４）等を必要とすることなく、ＩＧＢＴのコレクタ電極を直接取り出すことができる。
【００２６】
図５は、レーザ溶接時のスパッタに起因したＩＧＢＴの耐圧不良の発生メカニズムの主なる一例を示す図であり、半導体チップ１０Ａに対応するＩＧＢＴの断面図を示す図である。尚、この耐圧不良の発生メカニズムは、ＦＷＤの場合も同様である。
【００２７】
レーザ溶接時には、スパッタとして煤（カーボン）が発生する場合がある。このような煤は、例えば周辺の樹脂がレーザ溶接時に焼けることで発生する。このような煤が、図５に示すように、半導体チップ（ＩＧＢＴ）のエッジ部分に付着すると、コレクタ−エミッタ間がショートすることで、耐圧不良が生じると考えられる。
【００２８】
ここで、本実施例によれば、上述の如く、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂは凹部２２Ａ，２２Ｂ内で絶縁樹脂部７０によりその上面及び側面（即ちエッジ部分を構成する上面及び側面）が保護される。従って、図５に示すような第１外部端子８０や第２外部端子８２のレーザ溶接時に煤が発生した場合でも、絶縁樹脂部７０によって半導体チップ１０Ａ、１０Ｂのエッジ部分に煤が付着することを防止することができる。これにより、レーザ溶接時のスパッタに起因して半導体チップ１０Ａ、１０Ｂに耐圧不良が生じるのを防止することができる。また、絶縁樹脂部７０により半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを保護することができるので、レーザ溶接時に半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを保護するための特別な治具なども不要とすることができる。
【００２９】
図６は、比較例による半導体装置の要部を上面視で示す図である。図７は、図６に示す比較例による半導体装置のラインＡ−Ａに沿った断面図である。図８は、図６に示す比較例による半導体装置のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。尚、図６乃至図８において、図１乃至図４に示した本実施例による半導体装置１における対応する構成要素については、同様の参照符号を付している。
【００３０】
この比較例による半導体装置は、ヒートスプレッダ２０’に、本実施例による凹部２２Ａ，２２Ｂが形成されず、それ故に、ヒートスプレッダ２０’の上面上に半導体チップ１０Ａ、１０Ｂが設けられると共に、ヒートスプレッダ２０’の上面の全体に亘って一定の厚さで絶縁樹脂部７０’が設けられる。即ち、絶縁樹脂部７０’は、ヒートスプレッダ２０’の上面よりも高い位置にある半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面を覆うように、ヒートスプレッダ２０’の上面から上方に所定厚みで形成される。また、絶縁樹脂部７０’がヒートスプレッダ２０’の上面の全体に亘って形成されるため、ヒートスプレッダ２０’の上面には、コレクタ電極の取り出し用の中間端子１４が半田５０により接合される。ヒートスプレッダ２０’の上面に半導体チップ１０Ａ、１０Ｂが接合され、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂに接続導体１２が接合され、更に、中間端子１４が半田５０により接合された後、絶縁樹脂部７０’が形成される。
【００３１】
ここで、この比較例では、絶縁樹脂部７０’により半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの全体を覆うので、第１及び第２外部端子８０，８２’と接続導体１２及び中間端子１４との間のレーザ溶接時のスパッタから半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを保護することができる。しかしながら、絶縁樹脂部７０’がヒートスプレッダ２０’の上面の全体を覆うので、絶縁樹脂部７０’を形成するために必要な樹脂の量が比較的多くなる。また、絶縁樹脂部７０’がヒートスプレッダ２０’の上面の全体を覆うので、図８に示すように、コレクタ端子を第２外部端子８２’へと取り出すための中間端子１４が必要となる。即ち、第２外部端子８２’をヒートスプレッダ２０’の上面に直接接合できないため、絶縁樹脂部７０’から上方に露出する中間端子１４を設定する必要がある。従って、かかる比較例の構成では、比較的多い使用する樹脂の量に起因したコスト増のみならず、中間端子１４を必要とすることから部品点数や作業工数が増えてしまう。
【００３２】
これに対して、本実施例によれば、上述の如く、ヒートスプレッダ２０の凹部２２Ａ，２２Ｂ内に半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを収容し、ヒートスプレッダ２０の凹部２２Ａ，２２Ｂ内にのみ樹脂を充填して半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを保護する絶縁樹脂部７０を形成する。従って、絶縁樹脂部７０’がヒートスプレッダ２０’の上面の全体を覆う比較例に比べて、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを保護する絶縁樹脂部７０を形成するために必要な樹脂の量を低減することができる。また、ヒートスプレッダ２０の上面に絶縁樹脂部７０が形成されない領域が存在するので、第２外部端子８２をヒートスプレッダ２０の上面（絶縁樹脂部７０が形成されない領域）に直接接合することが可能であり、上記の比較例で必要となるような中間端子１４を無くすことができる。また、本実施例によれば、ヒートスプレッダ２０の凹部２２Ａ，２２Ｂ内に樹脂を充填して絶縁樹脂部７０を形成するので、表面張力の作用等で樹脂の流動が凹部２２Ａ，２２Ｂ内に規制され、ヒートスプレッダ２０の上面（ヒートスプレッダ２０における凹部２２Ａ，２２Ｂが形成されていない領域の上面）への樹脂の望ましくない流動（広がり）を防止することができる。このように本実施例によれば、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂと第２外部端子８２との間の電気的接続を効率的に実現可能であり、良好な作業性で比較的少量の樹脂により半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを効率的に保護することができる。
【００３３】
図９乃至図１０は、図１に示した半導体装置１の製造方法の流れの一例の要部を示す図である。図９（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１におけるラインＡ−Ａに沿った断面に対応し、図１０（Ａ）乃至（Ｂ）は、図１におけるラインＡ−Ａに沿った断面に対応し、図１０（Ｃ）は、図１におけるラインＢ−Ｂに沿った断面に対応する。
【００３４】
先ず、図９（Ａ）に示すように、凹部２２Ａ，２２Ｂを備えるヒートスプレッダ２０が用意される。尚、ここでは、理解を容易にするための説明の都合上、単一のヒートスプレッダ２０が用意されている。しかしながら、ヒートスプレッダ２０は、複数のヒートスプレッダ２０を形成するフープ材が用意されてもよく、最終段階で、フープ材が切断されて各ヒートスプレッダ２０へと分割されてもよい。
【００３５】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、ヒートスプレッダ２０の凹部２２Ａ，２２Ｂ内に半導体チップ１０Ａ、１０Ｂが半田５０により接合される。尚、この際、凹部２２Ａ，２２Ｂ内において、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂと半田５０とにより占められる部分以外は空間である。
【００３６】
次いで、図９（Ｃ）に示すように、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂに接続導体１２が半田５０により接合される。
【００３７】
次いで、図１０（Ａ）に示すように、凹部２２Ａ，２２Ｂ内に樹脂が充填され、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂを覆う絶縁樹脂部７０が形成される。この際、絶縁樹脂部７０からは、接続導体１２の溶接予定部、即ち接続導体１２の上部１２１が露出する。
【００３８】
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、絶縁樹脂部７０から露出する接続導体１２の上部１２１に第１外部端子８０がレーザ溶接により接合される。レーザ溶接は、第１外部端子８０を接続導体１２の上部１２１に対して下方に押し付けた状態で、第１外部端子８０に上方から略面直方向にレーザ光を照射することにより実行されてもよい。このようなレーザ溶接に用いるレーザとしては、例えばＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、半導体レーザなどの任意のレーザが使用されてもよい。
【００３９】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、ヒートスプレッダ２０の上面（凹部２２Ａ，２２Ｂ以外の部位）に第２外部端子８２がレーザ溶接により接合される。同様に、レーザ溶接は、第２外部端子８２をヒートスプレッダ２０の上面に対して下方に押し付けた状態で、第２外部端子８２に上方から略面直方向にレーザ光を照射することにより実行されてもよい。尚、第２外部端子８２の接合は、第１外部端子８０の接合よりも前に又は第１外部端子８０の接合と同時に実行されてもよい。要するに、第１外部端子８０及び第２外部端子８２の接合は、絶縁樹脂部７０が形成された後であれば任意の適切なタイミングで実行されてよい。例えば、第１外部端子８０及び第２外部端子８２のレーザ溶接は、絶縁樹脂部７０を形成する樹脂が完全に硬化してから実行されてもよいし、絶縁樹脂部７０を形成する樹脂が硬化する前に実行されてもよい。尚、第１外部端子８０及び第２外部端子８２の接合後に、シリコンゲルのようなゲル材料が、ヒートスプレッダ２０の上面を封止するように付与されてもよい。
【００４０】
図１１は、他の実施例（実施例２）による半導体装置２を示す斜視図であり、バスバーモジュール６０が組み付けられる前の状態を示す。本実施例２において、上述の実施例１と実質的に同一であってよい構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施例２では、６つのヒートスプレッダ２０が１つのモジュールとして搭載されている。各ヒートスプレッダ２０の構成は、上述した実施例１による半導体装置１の場合と同様であってよい。６つのヒートスプレッダ２０上の各半導体チップ１０Ａ、１０Ｂは、モータ駆動用のインバータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アーム及び各下アームを構成するものであってよい。このように、１つのモジュール内に任意の数のヒートスプレッダ２０を含んでもよい。
【００４２】
尚、バスバーモジュール６０は、６つのヒートスプレッダ２０に対応して、６組の第１外部端子８０及び第２外部端子８２を含んでよい。第１外部端子８０及び第２外部端子８２は、樹脂で形成された支持体８４によりモジュール化されてもよい。バスバーモジュール６０は、例えば樹脂のインサート成形により形成されてもよい。尚、本実施例２では、バスバーモジュール６０を各ヒートスプレッダ２０に対して位置決めして下方向に押圧した状態で、各第１外部端子８０及び第２外部端子８２に対して順次又は同時にレーザ溶接が実行されてもよい。また、各第１外部端子８０及び第２外部端子８２のレーザ溶接による接合後に、ゲル材料が各ヒートスプレッダ２０の上面を封止するように付与されてもよい。
【００４３】
尚、ヒートスプレッダ２０は、図１１に示すように、絶縁層３０を介してヒートシンク４０に接合されてよい。絶縁層３０は、樹脂接着剤や樹脂シートから構成されてよい。絶縁層３０は、例えばアルミナをフィラーとした樹脂で形成されてもよい。絶縁層３０は、ヒートスプレッダ２０とヒートシンク４０の間に設けられ、ヒートスプレッダ２０とヒートシンク４０に接合する。絶縁層３０は、ヒートスプレッダ２０とヒートシンク４０との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、ヒートスプレッダ２０からヒートシンク４０への高い熱伝導性を確保する。ヒートシンク４０は、熱伝導性の良い材料から形成され、例えば、アルミなどの金属により形成されてもよい。ヒートシンク４０は、上面がヒートスプレッダ２０に接合される。ヒートシンク４０は、下面側にフィン４２を備える。フィン４２の数や配列態様は任意である。フィン４２は、図示のようなストレートフィンであってもよいし、その他、ピンフィンの千鳥配置等で実現されてもよい。半導体装置２の実装状態では、フィン４２は、冷却水や冷却油のような冷却媒体と接触する。このようにして、半導体装置２の駆動時に生じる半導体チップ１０からの熱は、ヒートスプレッダ２０、絶縁層３０を介して、ヒートシンク４０のフィン４２から冷却媒体へと伝達され、半導体装置２の冷却が実現される。
【００４４】
図１２は、他の実施例（実施例３）による半導体装置３の断面図であり、図１に示した半導体装置１のラインＢ−Ｂに沿った断面図に相当する。本実施例３は、第２外部端子８２が、第２外部端子部２０２としてヒートスプレッダ２００と一体に形成されている点が、上述の実施例１による半導体装置１の構成と異なる。本実施例３において、上述の実施例１と実質的に同一であってよい構成については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本実施例３では、ヒートスプレッダ２００は、本体部２０１と、第２外部端子部２０２とを一体に備える。ヒートスプレッダ２００は、例えば異型材リードフレームにより形成されてもよい。この場合、本体部２０１と第２外部端子部２０２とが初期的に連結されているので、本体部２０１と第２外部端子部２０２との間の接合（レーザ溶接）が不要となる。第２外部端子部２０２の端部（本体部２０１側とは逆側の端部）は、図示しない基板に半田等により接続されてもよい。尚、本体部２０１の他の構成は、上述した実施例１による半導体装置１のヒートスプレッダ２０の構成（特に図２の断面図を参照して説明した構成）と同様であってよい。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４７】
例えば、上述の実施例１では、半導体装置１は、他の構成（例えば、走行モータ駆動用のＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータの素子の一部）を含んでよいし、また、半導体装置１は、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂと共に、他の素子（コンデンサ、リアクトル等）を含んでもよい。また、半導体装置１は、車両用のインバータに適用されるものであったが、半導体装置１は、他の用途（鉄道、エアコン、エレベータ、冷蔵庫等）で使用されるインバータに使用されてもよい。更に、半導体装置１は、インバータ以外の装置、例えば、コンピューター用のＭＰＵ（Microprocessor  Unit）や、無線通信機の送信部の電力増幅回路に使用される高周波パワーモジュールに使用されてもよい。これらは、上述の実施例２，３においても同様である。
【００４８】
また、上述の実施例１では、ヒートスプレッダ２０がＩＧＢＴのコレクタ電極と等電位になることから、コレクタ電極を取り出すための第２外部端子８２をヒートスプレッダ２０上にレーザ溶接で接合しているが、例えば、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳＦＥＴからなる半導体チップ１０Ａを用いる場合には、ヒートスプレッダ２０がＭＯＳＦＥＴのドレイン電極と等電位になることから、ドレイン電極を取り出すための同様の第２外部端子８２をヒートスプレッダ２０上にレーザ溶接で接合すればよい。
【００４９】
また、上述の実施例１では、絶縁樹脂部７０を形成する樹脂よりも安価な樹脂（例えばシリコンゲル）によりヒートスプレッダ２０の上面等が封止されうるが、このような封止は省略されてもよい。或いは、絶縁樹脂部７０を形成する樹脂と同一の樹脂によりヒートスプレッダ２０の上面等が封止されてもよい。これらは、上述の実施例２，３においても同様である。
【００５０】
また、上述した実施例１では、絶縁樹脂部７０は、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面の全体（接続導体１２の接続部１２２が接合された領域を除く全体）を被覆しているが、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂのエッジ部分のみ、即ち半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面の外周部と側面のみを被覆する構成であってもよい。具体的には、図５に示したガードリング（エミッタ電極とコレクタ電極の間を絶縁するためのリング状の絶縁部位）のみ被覆する構成又はガードリング及びその周辺を被覆する構成であってもよい。但し、半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面への直接的なスパッタの衝突による物理的なダメージを防止するため、絶縁樹脂部７０は半導体チップ１０Ａ、１０Ｂの上面の全体を被覆することが望ましい。これらは、上述の実施例２，３においても同様である。
【符号の説明】
【００５１】
１，２，３    半導体装置
１０（１０Ａ，１０Ｂ）    半導体チップ
１２    接続端子
１２ａ    溶接点
２０，２００    ヒートスプレッダ
２０ａ    溶接点
２２Ａ，２２Ｂ    凹部
３０    絶縁層
４０    ヒートシンク
４２    フィン
５０    半田
６０    バスバーモジュール
７０    絶縁樹脂部
８０    第１外部端子
８０ａ    溶接点
８２    第２外部端子
８２ａ    溶接点
８４    支持体
１２１    上部
１２２    接続部
２０１    本体部
２０２    第２外部端子部
２２１    周壁
８２１    下部
８２２    上部
８２３    脚部
【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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