(57)【要約】【課題】回路基板及びリードフレームの放熱性を高め、且つ装置全体の大型化を効果的に抑制し得る構成を提供する。【解決手段】半導体装置１は、電子部品８が実装される回路基板９と、回路基板９の一部と電気的に接合されると共に、ヒートシンク２に接合されるリードフレーム５と、ヒートシンク２、及びリードフレーム５を一体的に封止するモールド樹脂７とを備えている。そして、ヒートシンク２の第１の接合面２ａが回路基板９の一方面に接合され、第２の接合面２ｂがリードフレーム５に接合されており、リードフレーム５が第２の接合面２ｂに接合されてなる接合部２０と回路基板９とが回路基板９の板面と直交する方向において少なくとも部分的に重なっている。【選択図】図１
2012248774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が実装されてなる回路基板と、
前記回路基板の一方面に対向する第１の接合面と、前記第１の接合面とは異なる第２の接合面とを備えたヒートシンクと、
前記回路基板の一部と電気的に接合されると共に、前記ヒートシンクに接合されるリードフレームと、
前記回路基板、前記ヒートシンク、及び前記リードフレームを一体的に封止するモールド樹脂と、
を備え、
前記ヒートシンクの前記第１の接合面が前記回路基板の一方面に接合され、前記第２の接合面が前記リードフレームに接合されており、
前記リードフレームが前記第２の接合面に接合されてなる接合部と、前記回路基板とが、前記回路基板の板面と直交する方向において少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、前記回路基板と対向する側に前記第２の接合面が形成され、前記回路基板と前記第１の接合面との距離よりも前記回路基板と前記第２の接合面との距離のほうが大きくなるように前記第１の接合面と前記第２の接合面とが段差形状で形成されてい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】
前記リードフレームは、前記第２の接合面に接合されると共に、前記接着媒体によって前記回路基板の前記一方面にも接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクは、前記第１の接合面及び前記第２の接合面が前記回路基板と対向する側に設けられ、且つ、第１の接合面と前記第２の接合面とが平坦に構成されており、
前記回路基板は、前記ヒートシンクと対向する側において、前記第１の接合面と対向する第１の対向面と、前記第２の接合面と対向する第２の対向面とが設けられており、
前記第１の対向面及び前記第２の対向面は、前記第１の対向面よりも前記第２の対向面のほうが前記ヒートシンク側から離れるように段差形状で形成されており、
前記ヒートシンクの前記第２の接合面に接合される前記リードフレームが、前記回路基板の前記第２の対向面に接合されてい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】
前記ヒートシンクは、前記回路基板と対向する一方面側に前記第１の接合面が形成され、前記回路基板と対向する側とは反対面側に前記第２の接合面が形成されてい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】
前記第２の接合面は、前記ヒートシンクにおける前記回路基板の一方の辺側に形成された端部に設けられており、
前記ヒートシンクにおける前記第２の接合面側の前記端部は、前記回路基板の板面と平行な方向において前記一方の辺よりも前記回路基板の内側に収まるように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記リードフレームは、前記第２の接合面に対向する位置に貫通孔が形成されており、
前記接合部において、前記ヒートシンクと前記リードフレームとを接着する接着剤が前記貫通孔に入り込むように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記リードフレームは、絶縁性接着剤により前記第２の接合面に接合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記リードフレームがカシメによって前記第２の接合面と接合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記回路基板の前記一方面に発熱素子が実装され、
前記リードフレームが前記発熱素子の真裏の領域を避けて接合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
電子部品が実装されてなる回路基板と、前記回路基板の一方面に対する第1の接合面と、前記第１の接合面とは異なる第２の接合面とを備えたヒートシンクと、前記回路基板の一部と電気的に接合されると共に、前記ヒートシンクに接合されるリードフレームと、前記回路基板、前記ヒートシンク、及び前記リードフレームを一体的に封止するモールド樹脂とを備えた半導体装置を製造する製造方法であって、
前記ヒートシンクとなるべきベース部材において、所定位置に前記第１の接合面及び前記第２の接合面をそれぞれ設けるように前記ヒートシンクを形成する工程と、
前記回路基板の一方面と前記ヒートシンクの前記第１の接合面との間に接着媒体を介在させて前記回路基板を前記ヒートシンクに接合する工程と、
前記ヒートシンクの前記第２の接合面に前記リードフレームを接合する工程と、
前記回路基板及び前記リードフレームがいずれも前記ヒートシンクに接合された状態で、前記回路基板、前記ヒートシンク、及び前記リードフレームを前記モールド樹脂により一体的にモールドする工程と、
を含み、
前記回路基板及び前記リードフレームを前記ヒートシンクに接合されてなる接合部と、前記回路基板とが前記回路基板と直交する方向において少なくとも部分的に重なるように接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ヒートシンクを形成する工程において、前記第１の接合面と同じ側に前記第２の接合面を形成し、
前記リードフレームを前記第２の接合面に接合する工程では、前記第２の接合面に第２の接着媒体を塗布する工程を行った後に、当該第２の接着媒体を乾燥する工程を行い、
前記リードフレームを前記第２の接合面に接合する工程を行った後に、前記回路基板を前記第１の接合面に接合する工程を行い、
前記回路基板を第１の接合面に接合する工程を行った後に前記接着媒体を乾燥する工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第２の接合面に前記第２の接着媒体を塗布する工程では、当該第２の接着媒体と同材質の樹脂を前記回路基板の実装面側に塗布し、
前記第２の接着媒体を乾燥する工程では、前記第２の接着媒体と前記実装面側の樹脂を共に乾燥することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ヒートシンクを形成する工程において、前記第１の接合面とは反対面側に前記第２の接合面を形成しており、
前記リードフレームを接合する工程において、前記第１の接合面とは反対面側に形成された前記第２の接合面に対し第２の接着媒体を介在させて前記リードフレームを接合しており、
前記回路基板を前記ヒートシンクに接合する工程と、前記リードフレームを前記ヒートシンクに接合する工程とを行った後に、前記接着媒体及び前記第２の接着媒体を共に乾燥する工程を行うことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ヒートシンクを形成する工程では、前記第１の接合面及び前記第２の接合面を形成すると共に、前記ヒートシンクにおける前記モールド樹脂によりモールドされる面に前記モールド樹脂を入り込ませるための溝を形成することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の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、半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両内のトランスミッションやエンジンルーム等に搭載される電子部品は、過酷な環境下でも良好に動作することが求められ、耐熱性や耐オイル性等に優れた構造が用いられている。例えば、特許文献１では、回路基板（１０）の一方面側に電子部品（２０）を搭載し、回路基板（１０）の他面側にリードフレームの端子（４０）を接続しており、これら回路基板（１０）、電子部品（２０）、及び端子（４０）をモールド樹脂（５０）によって封止してなるモールドパッケージが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、回路基板の放熱性を向上し得る構成が開示されており、この構成では、一方面に電子部品が実装された回路基板の他方面をヒートシンクに接合した上でモールド樹脂によって封止しており、更に、ヒートシンクをモールド樹脂から外部に露出させることで放熱性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３５３７３号公報
【特許文献２】特開２００８−８４９７８号公報
【特許文献３】特許第４２０４９９３号公報
【特許文献４】特開２００３−１２４４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような半導体装置では、装置構成が大型化すると熱応力等の影響が大きくなり、モールド樹脂と他部材との間に構成される各界面で剥離が生じやすくなるという問題がある。このような問題を解消する方法として、モールド樹脂と他部材（例えばヒートシンクや回路基板等）の線膨脹係数を極力合わせることで線膨張係数差を低減し、これにより応力緩和を図るといった方法などが考えられる。しかしながら、モールド樹脂の線膨張係数と他部材の線膨張係数を完全に合わせることは難しく、線膨張係数差を低減することで応力を緩和することには限界がある。例えば、モールド樹脂としてはエポキシ樹脂などを好適に用いることができるが、このエポキシ樹脂では線膨張係数を９ｐｐｍ以下とすることが困難であり、回路基板やヒートシンクと線膨張係数を合わせることは構成上難しい。従って、このように大型化に起因する剥離の問題を解消するためにも、或いは装置の搭載スペース等を削減するためにも装置構成の小型化が求められている。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、回路基板をモールド樹脂で封止してなる半導体装置において、回路基板及びリードフレームの放熱性を高め、且つ装置全体の大型化を効果的に抑制し得る構成を提供することを目的とする。また、そのような半導体装置を製造し得る製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、第一の発明に係る半導体装置は、
電子部品が実装されてなる回路基板と、
前記回路基板の一方面に対向する第１の接合面と、前記第１の接合面とは異なる第２の接合面とを備えたヒートシンクと、
前記回路基板の一部と電気的に接合されると共に、前記ヒートシンクに接合されるリードフレームと、
前記回路基板、前記ヒートシンク、及び前記リードフレームを一体的に封止するモールド樹脂と、
を備え、
前記ヒートシンクの前記第１の接合面が前記回路基板の一方面に接合され、前記第２の接合面が前記リードフレームに接合されており、
前記リードフレームが前記第２の接合面に接合されてなる接合部と、前記回路基板とが、前記回路基板の板面と直交する方向において少なくとも部分的に重なっていることを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題を解決するため、第二の発明は、
電子部品が実装されてなる回路基板と、前記回路基板の一方面に対する第1の接合面と、前記第１の接合面とは異なる第２の接合面とを備えたヒートシンクと、前記回路基板の一部と電気的に接合されると共に、前記ヒートシンクに接合されるリードフレームと、前記回路基板、前記ヒートシンク、及び前記リードフレームを一体的に封止するモールド樹脂とを備えた半導体装置を製造する製造方法であって、
前記ヒートシンクとなるべきベース部材において、所定位置に前記第１の接合面及び前記第２の接合面をそれぞれ設けるように前記ヒートシンクを形成する工程と、
前記回路基板の一方面と前記ヒートシンクの前記第１の接合面との間に接着媒体を介在させて前記回路基板を前記ヒートシンクに接合する工程と、
前記ヒートシンクの前記第２の接合面に前記リードフレームを接合する工程と、
前記回路基板及び前記リードフレームがいずれも前記ヒートシンクに接合された状態で、前記回路基板、前記ヒートシンク、及び前記リードフレームを前記モールド樹脂により一体的にモールドする工程と、
を含み、
前記回路基板及び前記リードフレームを前記ヒートシンクに接合されてなる接合部と、前記回路基板とが前記回路基板と直交する方向において少なくとも部分的に重なるように接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明では、ヒートシンクの第１の接合面が回路基板の一方面に接合され、第２の接合面がリードフレームに接合されており、リードフレームが第２の接合面に接合されてなる接合部と、回路基板とが、回路基板の板面と直交する方向において少なくとも部分的に重なるように構成されている。
このように接合部（リードフレームとヒートシンクとが接合された部分）と回路基板とを当該回路基板の板面と直交する方向に重ねた配置とすることで、リードフレームとヒートシンクとの接合部が、回路基板の外周縁よりも外側（即ち、回路基板の板面方向において回路基板の外縁よりも外側の領域）に広がり難くなり、回路基板の機能を損なうことなくモールドサイズの低減を図ることができる。これにより、モールド樹脂の内部で生じる応力を低減することができ、回路基板やヒートシンクからモールド樹脂が剥離することを効果的に抑えることができる。また、上記のように回路基板と重なる位置に接合部を設けているため、第２の接合面の形状がモールドサイズの大型化に影響を与えにくく、接合面の形状を選定する上で自由度が大きくなる。
【００１０】
請求項２の発明では、ヒートシンクにおいて、回路基板と対向する側に第２の接合面が形成され、回路基板と第１の接合面との距離よりも回路基板と第２の接合面との距離のほうが大きくなるように第１の接合面と第２の接合面とが段差形状で形成されている。
この構成では、回路基板から比較的離れたスペース（第２の接合面付近）を利用してリードフレームをヒートシンクに接合できるようになり、モールド全体の小型化を図りつつ、回路基板とヒートシンクとを接合する際にリードフレームが干渉し難い構造を実現できる。また、第１の接合面側の接着剤が第２の接合面側に多少はみ出ても回路基板外周からはみ出るまでには余裕があるため、回路基板とヒートシンクとを接合する際に接着剤のはみ出しを精緻に制御する必要が無くなり、工程の簡易化（例えば、接着剤を塗布する上での条件設定の簡略化等）を図ることができる。
【００１１】
請求項３の発明では、リードフレームが第２の接合面に接合されると共に接着媒体によって回路基板の一方面にも接合されている。この構成によれば、モールド全体の小型化を図りつつ、より確実な接合構造を実現できる。
【００１２】
請求項４では、ヒートシンクにおいて第１の接合面及び第２の接合面が回路基板と対向する側に設けられ、第１の接合面及び第２の接合面が平坦に構成されている。そして、回路基板は、ヒートシンクと対向する側において、第１の接合面と対向する第１の対向面と、第２の接合面と対向する第２の対向面とが設けられている。そして、第１の対向面及び第２の対向面は、第１の対向面よりも第２の対向面のほうがヒートシンク側から離れるように段差形状で形成されており、ヒートシンクの第２の接合面に接合されるリードフレームが、回路基板の第２の対向面に接合されている。
この構成によれば、回路基板側の段差スペース（第２の対向面付近）を利用してリードフレームを回路基板及びヒートシンクに接合できるようになり、モールド全体の小型化を図りつつ、より確実な接合構造を実現できる。
また、ヒートシンクの第１の接合面及び第２の接合面を形成する上で複雑な切削加工などが不要となるため、工程の簡素化を図ることができ、製造時間や製造コストを抑えることができる。
【００１３】
請求項５の発明では、ヒートシンクにおいて、回路基板と対向する一方面側に第１の接合面が形成され、回路基板と対向する側とは反対面側に第２の接合面が形成されている。
この構成では、ヒートシンクの裏側（回路基板と対向する側とは反対側）のスペースを利用してリードフレームをヒートシンクに接合できるようになり、モールド全体の小型化を図りつつ、回路基板とヒートシンクとを接合する際にリードフレームが干渉し難い構造を実現できる。また、リードフレームをヒートシンクに接合する工程の制約をあまり受けることなく回路基板をヒートシンクに接合する工程を行うことができ、各製造工程を行う上での自由度を大きくすることができる。
【００１４】
請求項６の発明では、第２の接合面がヒートシンクにおける回路基板の一方の辺側に形成された端部に設けられており、ヒートシンクにおける第２の接合面側の端部は、回路基板の板面と平行な方向において一方の辺よりも回路基板の内側に収まるように配置されている。
この構成によれば、接合部だけでなくヒートシンク自体も回路基板の外周縁よりも外側（即ち、回路基板の板面方向において回路基板の外縁よりも外側の領域）に広がり難くなり、回路基板の機能を損なうことなくモールドサイズをより一層低減することができる。
【００１５】
請求項７の発明では、リードフレームにおいて、第２の接合面に対向する位置に貫通孔が形成されており、接合部において、ヒートシンクとリードフレームとを接着する接着剤が貫通孔に入り込むように構成されている。
この構成では、リードフレームをヒートシンクに接合する際に、接着剤がリードフレームの貫通孔に入り込むため、ヒートシンクは勿論のこと、比較的接着面積の少ないリードフレームについても確実に接着剤を接着することができ、リードフレームとヒートシンクとをより強固に接合することができる。
【００１６】
請求項８の発明では、リードフレームが、絶縁性接着剤により第２の接合面に接合されている。この構成によれば、リードフレームの放熱性を高めつつ、リードフレームとヒートシンクの絶縁性を確保しやすくなる。
【００１７】
請求項９の発明では、リードフレームがカシメによって第２の接合面と接合されている。この構成では、リードフレームとヒートシンクとを接合する上で接着剤の量の調整が必要とならず、接着剤のはみ出しなどに起因する悪影響等を防ぎやすくなる。また、接着剤の塗布工程や乾燥工程を一部省略或いは削減することができるため、製造上有利となる。
【００１８】
請求項１０の発明では、回路基板の一方面に発熱素子が実装され、リードフレームが発熱素子の真裏の領域を避けて接合されている。
この構成では、発熱素子での発熱を直接ヒートシンクに放熱させる事ができると共に発熱素子での発熱とリードフレームの発熱が特定個所に集中し難くなり、放熱性をより高めることができる。
【００１９】
請求項１１の発明では、接合部（リードフレームとヒートシンクとが接合された部分）と回路基板を当該回路基板の板面と直交する方向に重ねた配置とし、この接合部を、回路基板の外周縁よりも外側（即ち、回路基板の板面方向において回路基板の外縁よりも外側の領域）に広がらせないようにモールド樹脂内に設けることができるため、回路基板の機能を損なわずにモールドサイズが抑えられた半導体装置を効率的に製造することができ、特に、モールド樹脂の小型化により、モールド樹脂の内部で生じる応力を低減することができるため、回路基板やヒートシンクからモールド樹脂が剥離することを効果的に抑えることができる。また、上記のように回路基板と重なる位置に接合部を設けているため、第２の接合面の形状がモールドサイズの大型化に影響を与えにくく、接合面の形状を選定する上で自由度が大きくなる。
【００２０】
請求項１２の発明では、ヒートシンクを形成する工程において、第１の接合面と同じ側に第２の接合面を形成し、リードフレームを第２の接合面に接合する工程では、第２の接合面に第２の接着媒体を塗布する工程を行った後に、当該第２の接着媒体を乾燥する工程を行っている。そして、リードフレームを第２の接合面に接合する工程を行った後に、回路基板を第１の接合面に接合する工程を行い、回路基板を第１の接合面に接合する工程を行った後に接着媒体を乾燥する工程を行っている。
この方法によれば、ヒートシンクの第２の接合面にリードフレームを確実に接合した上で、第１の接合面に回路基板を接合することができるため、回路基板とヒートシンクの間の狭いスペースにリードフレームを安定的に接合し得る構成を好適に実現できる。
【００２１】
請求項１３の発明では、第２の接合面に第２の接着媒体を塗布する工程において、当該第２の接着媒体と同材質の樹脂を回路基板の実装面側に塗布し、第２の接着媒体を乾燥する工程では、第２の接着媒体と実装面側の樹脂を共に乾燥している。
この方法によれば、回路基板の実装面側に樹脂媒体を塗布し、回路基板とモールド樹脂の間に樹脂を介在させることができるため、回路基板とモールド樹脂の線膨張係数の差異に起因する熱応力を緩和することができ、回路基板からモールド樹脂が剥離することを効果的に抑えることができる。更に、剥離防止用の上記樹脂と第２の接合面に塗布する第２の接着媒体を同時期に塗布することができ、且つ同時期に乾燥することができるため、樹脂の塗布及び乾燥を効率的に行うことができ、塗布工程及び乾燥工程に要する時間を短縮することできる。
【００２２】
請求項１４の発明では、ヒートシンクを形成する工程において、第１の接合面とは反対面側に第２の接合面を形成しており、リードフレームを接合する工程において、第１の接合面とは反対面側に形成された第２の接合面に対し第２の接着媒体を介在させてリードフレームを接合している。そして、回路基板をヒートシンクに接合する工程と、リードフレームをヒートシンクに接合する工程とを行った後に、接着媒体及び第２の接着媒体を共に乾燥する工程を行っている。
この方法では、回路基板とヒートシンクを接合するための接着剤と、リードフレームとヒートシンクを接着するための接着剤（第２の接着剤）を同時期に乾燥することができるため、これらを別々に乾燥する製法と比較して工程数の削減を図ることができ、乾燥に要する時間を効果的に短縮することができる。
【００２３】
請求項１５の発明では、ヒートシンクを形成する工程において、第１の接合面及び第２の接合面を形成すると共に、ヒートシンクにおけるモールド樹脂によりモールドされる面にモールド樹脂を入り込ませるための溝を形成している。
この方法によれば、ヒートシンクにおいて第１の接合面及び前記第２の接合面をモールド樹脂を入り込ませるための溝と同時期に形成することができるため、ヒートシンクにおいて各接合面と溝を効率的に形成することができ、これらの形成に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図２】図２は、図１の半導体装置の要部を概略的に示す平面図である。
【図３】図３は、図１の半導体装置を製造する工程の一部を説明する説明図であり、図３（Ａ）は、ヒートシンクを形成する工程を説明する説明図であり、図３（Ｂ）は第２の接合面に接着剤を塗布する工程を説明する説明図であり、図３（Ｃ）は、ヒートシンクにリードフレームを接着する工程を説明する説明図である。
【図４】図４は、図３の工程以後の工程を説明する説明図であり、図４（Ａ）は、ヒートシンクと回路基板を接合する工程を説明する説明図であり、図４（Ｂ）は回路基板にボンディングワイヤを接合する工程を説明する説明図であり、図４（Ｃ）は、ヒートシンクと回路基板が接合された接合体に樹脂をモールドする工程を説明する説明図である。
【図５】図５は、図４（Ｂ）の工程後の構成を概略的に示す平面図である。
【図６】図６は、図４（Ｃ）の工程後の構成を概略的に示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１２】図１２は、他の実施形態の例１に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１３】図１３は、他の実施形態の例２に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１４】図１４は、他の実施形態の例３に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１５】図１５は、他の実施形態の例４に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１６】図１６は、他の実施形態の例５に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
【図１７】図１７は、他の実施形態の例６に係る半導体装置の要部について概略的に説明する説明図である。
【図１８】図１８は、他の実施形態の例７に係る半導体装置の要部について概略的に説明する説明図である。
【図１９】図１９は、他の実施形態の例８に係る半導体装置の要部について概略的に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
[第１実施形態]
以下、本発明の半導体装置を具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。
（半導体装置の構成）
まず、図１、図２等を参照し、第１実施形態に係る半導体装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す断面図である。図２は、図１の半導体装置の要部を概略的に示す平面図である。なお、図２では、一部のリードフレーム５のみを簡略的に示し、他のリードフレームの図示は省略している。
【００２６】
本発明の半導体装置は、例えば自動車のトランスミッションなどに搭載され、その動作制御を行う車載用の電子制御装置として構成されている。この半導体装置は、図１に示すように、主として、ヒートシンク２と、リードフレーム５と、モールド樹脂７と、回路基板９等を備えている。
【００２７】
回路基板９は、例えば耐熱性及び耐湿性に優れるセラミック材などによって構成されており、この回路基板９の基板上（具体的には、ヒートシンク２側とは反対側の基板面９ａ上）には、ポリイミド系樹脂などからなる樹脂層６を介在させて各種電子部品８が実装されている。この回路基板９は、リードフレーム５やアルミワイヤ１０を介して外部からの電流供給や信号入力、或いは外部に対する信号の出力などが可能となっており、例えば回路基板９に実装される電子部品８によりトランスミッションの電子制御などが行われるようになっている。なお、ここではセラミック基板として構成される回路基板９を例示しているが、この回路基板９は樹脂基板として構成されていてもよい。
【００２８】
ヒートシンク２は、例えば板状に構成されると共に、回路基板よりもやや大きい矩形状（平面視矩形状）に構成されており、回路基板９やリードフレーム５で発生した熱を外部に放熱する機能を有している。このヒートシンク２は、例えば、熱伝導性が高く、加工が容易な材料によって構成されており、具体的な材料としては、AlとSiCの焼結体（Al-SiC）、SiC、カーボンなどが好適に用いられる。なお、ヒートシンク２の材質はこれらに限定されるものではなく、放熱性を有する他の材料を用いても良い。また、厚さや大きさ、形状などについても、様々に変更することができる。
【００２９】
図１に示すように、ヒートシンク２は、回路基板９の一方面（基板面９ｂ）に対向するように配置されており、この基板面９ｂに対向する第１の接合面２ａと、第１の接合面２ａとは異なる第２の接合面２ｂとを有している。第１の接合面２ａ及び第２の接合面２ｂは、いずれも平坦に構成され、且つ平坦な基板面９ｂとほぼ平行に配置されている。そして、図１のように、回路基板９と第１の接合面２ａとの距離Ｌ１よりも回路基板９と第２の接合面２ｂとの距離Ｌ２のほうが大きくなるように第１の接合面２ａと第２の接合面２ｂが段差形状で形成されている。
【００３０】
また、上記ヒートシンク２と回路基板９は、基板接着剤３によって接着されている。回路基板９とヒートシンク２を接着する基板接着剤３は、例えば公知の樹脂接着剤などによって構成されており、回路基板９の基板面９ｂを少なくとも第１の接合面２ａに接着するように介在している。
【００３１】
リードフレーム５は、回路基板９に形成された電極と電気的に接続されるものであり、例えば金属材料によって構成されている。本実施形態の半導体装置１では、回路基板９の周囲に複数のリードフレーム５が配置されており、各リードフレーム５は、例えばワイヤ１０を介在させて間接的に或いは直接的に回路基板９の電極に接続されている。これらリードフレーム５は、フレーム状に構成された金属材（図５参照：後述）をカットして形成されたものであり、それぞれが金属端子（リード端子）として機能している。
【００３２】
また、複数のリードフレーム５の内、少なくとも一部のリードフレーム５ａはヒートシンク２に接合されている。図１の例では、回路基板９の一方の辺９ｃ側に設けられたリードフレーム５ａが、絶縁性接着剤４によりヒートシンク２の第２の接合面２ｂに接続されている。絶縁性接着剤４としては絶縁性を有する公知の様々な樹脂接着剤を用いることができ、例えば、ポリイミド系樹脂によって構成されていてもよく、これ以外の材料のものであってもよい。なお、図１の例では、ワイヤ１０を用いたワイヤボンディングによって接続されるリードフレーム５ｂがヒートシンク２に接合されておらず、回路基板９の端子に直接接続されるリードフレーム５ａがヒートシンク２に接合された構成を示しているが、ワイヤボンディングによって回路基板９に接続されるリードフレーム５ｂがヒートシンク２に接合されていてもよい。
【００３３】
このように、半導体装置１では、ヒートシンク２の一方面側の中央付近に配置されて大部分を占める平坦面（第１の接合面２ａ）が回路基板９の一方面に接合され、ヒートシンク２の一辺側（回路基板９の一方の辺９ｃ側）に配置された平坦面（第２の接合面２ｂ）がリードフレーム５に接合されている。そして、リードフレーム５と第２の接合面２ｂとが互いに接合されてなる接合部２０と、回路基板９とが、回路基板９の板面と直交する方向において少なくとも部分的に重なっている。なお、本実施形態では、回路基板９の板面と直交する方向を上下方向とし、電子部品８の実装面側を上方、ヒートシンク２側を下方として説明する。
【００３４】
また、複数のリードフレーム５の内、ヒートシンク２に接合されるリードフレーム５ａは、上述のように第２の接合面２ｂに接合されると共に、基板接着剤３（接着媒体）によって回路基板９の一方面（基板面９ｂ）にも接合されている。更に、第２の接合面２ｂは、ヒートシンク２における回路基板９の一方の辺９ｃ側に形成された端部に設けられており、ヒートシンク２における第２の接合面２ｂは、少なくとも一部が、回路基板９の板面と平行な方向において一方の辺よりも回路基板９の内側に収まるように配置されている。
【００３５】
モールド樹脂（封止樹脂）７は、回路基板９、ヒートシンク２、及びリードフレーム５の一端側部分（回路基板９側の部分）を一体的に封止して回路基板９や回路基板９と他部品との接合部位を保護するものであり、例えばエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を材料としている。このモールド樹脂７によって回路基板９が被覆されて防水性が高められているため、例えば半導体装置１がトランスミッションに直載されるものである場合、ＡＴＦオイルなどの液体が回路基板９付近に侵入しないように保護される。また、図１の例では、回路基板９の実装面がポリイミド系樹脂などの高分子材料で構成される樹脂層６によって被覆されている。回路基板９の実装面（基板面９ａ）とモールド樹脂７の間に介在する樹脂層６は、回路基板９よりもモールド樹脂７との密着性が高くなっており、回路基板９とモールド樹脂７の界面での耐剥離性が高められている。
【００３６】
本実施形態では、回路基板９の実装面側全体及び側面全体がモールド樹脂７によって被覆されており、回路基板９の基板面９ｂを覆う基板接着剤３の側縁部もモールド樹脂７によって被覆されている。従って、回路基板９がモールド樹脂７及び基板接着剤３によって密封されることになる。また、ヒートシンク２の外周縁全体もモールド樹脂７によって被覆されており、リードフレーム５ａとヒートシンク２を接合してなる接合部２０についても外部に露出しないようにモールド樹脂７によって被覆されている。
【００３７】
上記のように構成される半導体装置１では、ヒートシンク２の厚さが１．５ｍｍ程度である。また、基板接着剤３の層の厚さは２００μｍ程度であり、接着剤４の層の厚さは５０μｍ程度である。また、リードフレーム５の厚さは０．２５ｍｍ程度であり、回路基板９の厚さは１．２ｍｍ程度である。また、半導体装置１全体の厚さ（パッケージサイズ）は６．７ｍｍ程度である。なお、これらはいずれも回路基板９の板面と直交する方向を厚さ方向とする。
【００３８】
（上記半導体装置１で生じる主な効果）
上記半導体装置１では、ヒートシンク２の第１の接合面２ａが回路基板９の一方面に接合され、第２の接合面２ｂがリードフレーム５に接合されており、リードフレーム５が第２の接合面２ｂに接合されてなる接合部２０と、回路基板９とが、回路基板９の板面と直交する方向において少なくとも部分的に重なるように構成されている。
このように接合部２０（リードフレーム５とヒートシンク２とが接合された部分）と回路基板９とを当該回路基板９の板面と直交する方向（即ち上下方向）に重ねた配置とすることで、リードフレーム５とヒートシンク２との接合部２０が、回路基板９の外周縁よりも外側（即ち、回路基板９の板面方向において回路基板９の外縁よりも外側の領域）に広がり難くなり、回路基板９の機能を損なうことなくモールドサイズの低減を図ることができる。これにより、モールド樹脂７の内部で生じる応力を低減することができ、回路基板９やヒートシンク２からモールド樹脂７が剥離することを効果的に抑えることができる。また、上記のように回路基板９と上下に重なる位置に接合部２０を設けているため、第２の接合面２ｂの形状がモールドサイズの大型化に影響を与えにくく、接合面の形状を選定する上で自由度が大きくなる。
【００３９】
また、上記半導体装置１では、ヒートシンク２において、回路基板９と対向する側に第２の接合面２ｂが形成され、回路基板９と第１の接合面２ａとの距離Ｌ１よりも回路基板９と第２の接合面２ｂとの距離Ｌ２のほうが大きくなるように第１の接合面２ａと第２の接合面２ｂとが段差形状で形成されている。
この構成では、回路基板９から比較的離れたスペース（第２の接合面２ｂ付近）を利用してリードフレーム５をヒートシンク２に接合できるようになり、モールド全体の小型化を図りつつ、回路基板９とヒートシンク２とを接合する際にリードフレーム５が干渉し難い構造を実現できる。また、第１の接合面２ａ側の接着剤が第２の接合面２ｂ側に多少はみ出ても回路基板９外周からはみ出るまでには余裕があるため、回路基板９とヒートシンク２とを接合する際に接着剤のはみ出しを精緻に制御する必要が無くなり、工程の簡易化（例えば、接着剤を塗布する上での条件設定の簡略化等）を図ることができる。
【００４０】
また、上記半導体装置１では、リードフレーム５が第２の接合面２ｂに接合されると共に基板接着剤３（接着媒体）によって回路基板９の基板面９ｂ（一方面）にも接合されている。この構成によれば、モールド全体の小型化を図りつつ、より確実な接合構造を実現できる。
【００４１】
また、上記半導体装置１では、リードフレーム５が、絶縁性の接着剤４により第２の接合面２ｂに接合されている。この構成によれば、リードフレーム５の放熱性を高めつつ、リードフレーム５とヒートシンク２の絶縁性を確保しやすくなる。
【００４２】
（上記半導体装置１の製造方法）
次に、上記半導体装置１を製造する製造方法について説明する。
図３は、図１の半導体装置を製造する工程の一部を説明する説明図であり、図３（Ａ）は、ヒートシンクを形成する工程を説明する説明図であり、図３（Ｂ）は第２の接合面に接着剤を塗布する工程を説明する説明図であり、図３（Ｃ）は、ヒートシンクにリードフレームを接着する工程を説明する説明図である。図４は、図３の工程以後の工程を説明する説明図であり、図４（Ａ）は、ヒートシンクと回路基板を接合する工程を説明する説明図であり、図４（Ｂ）は回路基板にボンディングワイヤを接合する工程を説明する説明図であり、図４（Ｃ）は、ヒートシンクと回路基板が接合された接合体に樹脂をモールドする工程を説明する説明図である。図５は、図４（Ｂ）の工程後の構成を概略的に示す平面図である。図６は、図４（Ｃ）の工程後の構成を概略的に示す平面図である。なお、図５では、回路基板９に実装される電子部品を省略して示している。
【００４３】
半導体装置１を製造するに際しては、まず、図３（Ａ）のように、ヒートシンク２となるべき基材（ベース部材）を所定形状に形成する工程を行う。この工程では、ヒートシンク２となるべきベース部材において第１の接合面２ａ及び第２の接合面２ｂを同じ面側の所定位置にそれぞれ設けるようにヒートシンク２を形成する。具体的には、ヒートシンク２を所定の大きさに板状に形成すると共に、一方面側の大部分を平坦な板面（第１の接合面２ａ）とし、その外縁部の所定位置において、第１の接合面２ａよりも低くなるように第２の接合面２ｂを形成し、外縁部を部分的に段差形状とする。
【００４４】
図３（Ａ）の形成工程の後には、ヒートシンク２の第２の接合面２ｂにリードフレーム５を接合する工程を行う。この工程では、まず、図３（Ｂ）のように、図３（Ａ）の形成工程で形成された第２の接合面２ｂに対し上述の接着剤４を塗布する（なお、接着剤４は、第２の接着媒体の一例に相当する）。そして、各リードフレーム５が一体的に形成されたカット前のフレーム部材を所定位置に配置することで、接着剤４が塗布された位置に接合対象となるリードフレーム５ａを配置し、第２の接合面２ｂとリードフレーム５ａとを接合する。そして、このように第２の接合面２ｂとリードフレーム５ａの間に接着剤４を介在させた状態でこの接着剤４を公知の乾燥装置によって乾燥させる工程を行う。
【００４５】
図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示す接合工程の後には、回路基板９の基板面９ｂ（一方面）とヒートシンク２の第１の接合面２ａとの間に基板接着剤３（接着媒体）を介在させて回路基板９をヒートシンク２に接合する工程を行う。具体的には、図３（Ｃ）のようにヒートシンク２にリードフレーム５が接合された後に、上述の基板接着剤３を所定位置（回路基板９に覆われる位置）に塗布し、その後、ヒートシンク２上において基板接着剤３が塗布された位置に電子部品８が実装されてなる実装済みの回路基板９を載置する。更に、回路基板９の載置後には、上述の樹脂層６を回路基板９の実装面側に塗布する（図４（Ａ））。なお、図４（Ａ）はあくまで模式的に示すものであり、樹脂層６の塗布位置は図５のように回路基板９の外周縁部であってもよく、複数位置に分散させて塗布するようにしてもよい。また、回路基板９への電子部品８の実装はヒートシンク２上への回路基板９の載置後でもよい。
【００４６】
そして、このようにヒートシンク２と回路基板９の間に基板接着剤３を介在させ、且つ回路基板９の実装面側に樹脂層６が設けられた状態でこの接合体（図４（Ａ））を公知の乾燥装置によって乾燥させ、基板接着剤３及び樹脂層６を固化する。なお、この接合工程では、リードフレーム５ａがヒートシンク２に接合されてなる接合部２０と、回路基板９の一部が、当該回路基板９の板面と直交する方向（即ち上下方向）において少なくとも部分的に重なるように回路基板９を配置しており、接合部２０の一部が回路基板９の端部によって覆われ、リードフレーム５ａの端部が回路基板９とヒートシンク２とによって上下に挟まれた格好で接合されるようになっている。
【００４７】
そして、図４（Ａ）のような接合体を構成した後には、一部のリードフレーム５（図４ではリードフレーム５ｂ）を、ワイヤ１０を介在させたワイヤボンディングにより回路基板９の端子に接続する。なお、基板接着剤３及び樹脂層６を乾燥する工程は、このようにワイヤボンディングを行った後に実施してもよい。
【００４８】
そして、図４（Ｂ）のような接合体（回路基板９及びリードフレーム５がいずれもヒートシンク２に接合されてなる接合体）を形成した後には、その接合状態で、回路基板９、ヒートシンク２、及びリードフレーム５を上述のモールド樹脂７により一体的にモールドする工程を行う（図４（Ｃ）、図６）。この工程では、少なくとも回路基板９の基板面９ａを全体的に被覆し、回路基板９の外周部、基板接着剤３の層の外周部、ヒートシンク２の外周部をそれぞれ全体的に覆うようにモールド樹脂７を配置する。
【００４９】
（上記製造方法の主な効果）
上記製造方法によれば、接合部２０（リードフレーム５とヒートシンク２とが接合された部分）と回路基板９を当該回路基板９の板面と直交する方向に重ねた配置とし、この接合部２０を、回路基板９の外周縁よりも外側（即ち、回路基板９の板面方向において回路基板９の外縁よりも外側の領域）に広がらせないようにモールド樹脂７内に設けることができるため、回路基板９の機能を損なわずにモールドサイズが抑えられた半導体装置を効率的に製造することができ、特に、モールド樹脂７の小型化により、モールド樹脂７の内部で生じる応力を低減することができるため、回路基板９やヒートシンク２からモールド樹脂７が剥離することを効果的に抑えることができる。また、上記のように回路基板９と重なる位置に接合部２０を設けているため、第２の接合面２ｂの形状がモールドサイズの大型化に影響を与えにくく、接合面の形状を選定する上で自由度が大きくなる。
【００５０】
また、上記製造方法では、ヒートシンク２を形成する工程において、第１の接合面２ａと同じ側に第２の接合面２ｂを形成し、リードフレーム５を第２の接合面２ｂに接合する工程では、第２の接合面２ｂに第２の接着媒体を塗布する工程を行った後に、当該第２の接着媒体を乾燥する工程を行っている。そして、リードフレーム５を第２の接合面２ｂに接合する工程を行った後に、回路基板９を第１の接合面２ａに接合する工程を行い、回路基板９を第１の接合面２ａに接合する工程を行った後に接着媒体を乾燥する工程を行っている。
この方法によれば、ヒートシンク２の第２の接合面２ｂにリードフレーム５を確実に接合した上で、第１の接合面２ａに回路基板９を確実に接合することができるため、回路基板９とヒートシンク２の間の狭いスペースにリードフレーム５を安定的に接合し得る構成を好適に実現できる。
【００５１】
また、基板接着剤３と樹脂層６を同時期に乾燥することができるため、それぞれを別々に乾燥する方法と比較して乾燥工程を簡略化することができ、乾燥工程に要する時間を確実に短縮することができる。
【００５２】
［第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
第２実施形態に係る半導体装置２００は、主としてヒートシンクの構成及びリードフレームの接合方法のみが第１実施形態の半導体装置１と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、以下では異なる構成について重点的に説明することとし、同様の部分については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施形態の半導体装置２００では、第１実施形態と同一の回路基板９を有しており、この回路基板９と板状のヒートシンク２０２とが第１実施形態と同様の基板接着剤３によって接着されている。更に、第１実施形態と同様に複数のリードフレーム５が設けられ、それぞれが回路基板９の端子と電気的に接続されており、そのうちの一部のリードフレーム５ａが上述の接着剤４によってヒートシンク２０２に接合されている。そして、これら回路基板９、ヒートシンク２０２、及びリードフレーム５が接合されてなる接合体がモールド樹脂７によって一体的に封止され、回路基板９の周囲が密封されている。
【００５４】
この半導体装置２００で用いられるヒートシンク２０２は、回路基板９側に略平坦な第１の接合面２０２ａが形成され、回路基板９と対向する側とは反対面側に第２の接合面２０２ｂが形成されている。そして、第１の接合面２０２ａが回路基板９の一方面（基板面９ｂ）に接合され、第２の接合面２０２ｂがリードフレーム５ａに接合されており、リードフレーム５が第２の接合面２０２ｂに接合されてなる接合部２０と、回路基板９とが、回路基板９の板面と直交する方向（即ち、上下方向）において少なくとも部分的に重なっている。
【００５５】
この構成では、ヒートシンク２０２の裏側（回路基板９と対向する側とは反対側）のスペースを利用してリードフレーム５をヒートシンク２０２に接合できるようになり、モールド全体の小型化を図りつつ、回路基板９とヒートシンク２０２とを接合する際にリードフレーム５が干渉し難い構造を実現できる。また、リードフレーム５をヒートシンク２０２に接合する工程の制約をあまり受けることなく回路基板９をヒートシンク２０２に接合する工程を行うことができ、各製造工程を行う上での自由度を大きくすることができる。
【００５６】
次に、上述の半導体装置２００の製造方法について説明する。
半導体装置２００を製造する場合、図３（Ａ）に相当する形成工程では、図３（Ａ）の形状に代えて図７のような形状のヒートシンク２０２を形成する。即ち、第１の接合面２０２ａとは反対面側に第２の接合面２０２ｂが段差状に形成されてなるヒートシンク２０２を形成する。また、この工程では、第１の接合面２０２ａ及び第２の接合面２０２ｂを形成すると共に、ヒートシンク２００におけるモールド樹脂７によりモールドされる面（即ち第１の接合面２０２ａ）にモールド樹脂７を入り込ませるための溝１２を形成する。なお、半導体装置２００を製造する方法では、ヒートシンクの形状が異なるだけであり、それ以外（ヒートシンク２０２を構成するベース部材の材料や公知の加工方法など）は第１実施形態で説明した図３（Ａ）の工程と同様である。
【００５７】
そして、このようにヒートシンク２０２を形成した後に、第１の接合面２０２ａに対して基板接着剤３を塗布し、その塗布された領域に電子部品８が実装されてなる実装済みの回路基板９を載置して接合する。
【００５８】
そして、このように回路基板９とヒートシンク２０２とが基板接着剤３によって接着された接合体に対し樹脂層６及び接着剤４（第２の接着媒体）を塗布する工程を行う。この工程では、第２の接合面２０２ｂに塗布する接着剤４（第２の接着媒体）と回路基板９の実装面側に塗布する樹脂層６が同材質の樹脂（例えばポリイミド系樹脂）となっており、これら樹脂を同一の塗布工程にて同時期に塗布する。
【００５９】
そして、上記のような接合状態（即ち、第１の接合面２０２ａに対して基板接着剤３を介して回路基板９が接合されると共に第１の接合面２０２ａとは反対面側に形成された第２の接合面２０２ｂに対し接着剤４（第２の接着媒体）を介在させてリードフレーム５が接合され、更に回路基板９の実装面側に樹脂層６が配された状態）で、これら基板接着剤３（接着媒体）、接着剤４（第２の接着媒体）、及び樹脂層６を公知の乾燥装置によって乾燥する工程を行う。
【００６０】
（上記製造方法の主な効果）
上記製造方法では、第２の接合面２０２ｂに接着剤４（第２の接着媒体）を塗布する工程において、当該接着剤４（第２の接着媒体）と同材質の樹脂（樹脂層６）を回路基板９の実装面側に塗布し、接着剤４（第２の接着媒体）を乾燥する工程では、接着剤４（第２の接着媒体）と実装面側の樹脂を共に乾燥している。
この方法によれば、回路基板９の実装面側に樹脂媒体を塗布し、回路基板９とモールド樹脂７の間に樹脂を介在させることができるため、回路基板９とモールド樹脂７の線膨張係数の差異に起因する熱応力を緩和することができ、回路基板９からモールド樹脂７が剥離することを効果的に抑えることができる。更に、剥離防止用の上記樹脂と第２の接合面２０２ｂに塗布する第２の接着媒体を同時期に塗布することができ、且つ同時期に乾燥することができるため、樹脂の塗布及び乾燥を効率的に行うことができ、塗布工程及び乾燥工程に要する時間を短縮することできる。
【００６１】
また、上記製造方法では、ヒートシンク２０２を形成する工程において、第１の接合面２０２ａとは反対面側に第２の接合面２０２ｂを形成しており、リードフレーム５を接合する工程において、第１の接合面２ａとは反対面側に形成された第２の接合面２ｂに対し第２の接着媒体を介在させてリードフレーム５を接合している。そして、回路基板９をヒートシンク２０２に接合する工程と、リードフレーム５をヒートシンク２０２に接合する工程とを行った後に、接着媒体及び第２の接着媒体を共に乾燥する工程を行っている。
この方法では、回路基板９とヒートシンク２０２を接合するための基板接着剤３と、リードフレーム５とヒートシンク２０２を接着するための接着剤４（第２の接着剤）を同時期に乾燥することができるため、これらを別々に乾燥する製法と比較して工程数の削減を図ることができ、乾燥に要する時間を効果的に短縮することができる。
【００６２】
また、上記製造方法では、ヒートシンク２０２を形成する工程において、第１の接合面２０２ａ及び第２の接合面２０２ｂを形成すると共に、ヒートシンク２０２におけるモールド樹脂７によりモールドされる面にモールド樹脂７を入り込ませるための溝１２を形成している。
この方法によれば、ヒートシンク２０２において第１の接合面２０２ａ及び第２の接合面２０２ｂをモールド樹脂７を入り込ませるための溝１２と同時期に形成することができるため、ヒートシンク２０２において各接合面と溝１２を効率的に形成することができ、これらの形成に要する時間を短縮することができる。そして、製造された半導体装置２００では、モールド樹脂７が溝１２に入り込んだ状態で固化し、封止されるため、構造上、モールド樹脂７がヒートシンク２０２からより一層剥離し難くなる。
【００６３】
［第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
第３実施形態に係る半導体装置３００は、主としてヒートシンクの構成、回路基板の構成及びリードフレームの接合方法のみが第１実施形態の半導体装置１と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、以下では異なる構成について重点的に説明することとし、同様の部分については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６４】
本実施形態の半導体装置３００は、第１実施形態とは形状の異なる回路基板３０９を有しており、この回路基板３０９と板状のヒートシンク３０２とが第１実施形態と同様の基板接着剤３によって接着されている。更に、第１実施形態と同様に複数のリードフレーム５が設けられ、それぞれが回路基板３０９の端子と電気的に接続されており、そのうちの一部のリードフレーム５ａがヒートシンク３０２に接合されている。そして、これら回路基板３０９、ヒートシンク３０２、及びリードフレーム５が接合されてなる接合体がモールド樹脂７によって一体的に封止され、回路基板３０９の周囲が密封されている。
【００６５】
この半導体装置３００で用いられるヒートシンク３０２は、第１の接合面３０２ａ及び第２の接合面３０２ｂが回路基板３０９と対向する側に設けられ、且つ、第１の接合面３０２ａと第２の接合面３０２ｂとが連続した板面として平坦に構成されている。即ち、ヒートシンク３０２における回路基板３０９側の平坦面の一部領域が第１の接合面３０２ａに相当し、その一部領域とは異なる周辺領域が第２の接合面３０２ｂに相当している。そして、第１の接合面３０２ａが回路基板３０９の一方面（基板面３０９ｂ）に接合され、第２の接合面３０２ｂがリードフレーム５ａに接合されており、リードフレーム５が第２の接合面２０２ｂに接合されてなる接合部２０と、回路基板３０９とが、回路基板３０９の板面と直交する方向（即ち、上下方向）において少なくとも部分的に重なっている。
【００６６】
図８の構成では、回路基板３０９において、ヒートシンク３０２と対向する側に、第１の接合面３０２ａと対向する第１の対向面３０９ａと、第２の接合面３０２ｂと対向する第２の対向面３０９ｂとが形成されており、これら第１の対向面３０９ａ及び第２の対向面３０９ｂは、第１の対向面３０９ａよりも第２の対向面３０９ｂのほうがヒートシンク３０２側から離れるように段差形状で形成されている。そして、第２の接合面３０２ｂに接合されるリードフレーム５が、回路基板３０９の第２の対向面３０９ｂにも接合されている。
【００６７】
この構成によれば、回路基板３０９側の段差スペース（第２の対向面３０９ｂ付近）を利用してリードフレーム５を回路基板３０９及びヒートシンク３０２に接合できるようになり、モールド全体の小型化を図りつつ、より確実な接合構造を実現できる。
また、ヒートシンク３０２の第１の接合面３０２ａ及び第２の接合面３０２ｂを形成する上で複雑な切削加工などが不要となるため、工程の簡素化を図ることができ、製造時間や製造コストを抑えることができる。
【００６８】
［第４実施形態］
次に第４実施形態について説明する。図９は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
第４実施形態に係る半導体装置４００は、主としてヒートシンクの構成及びリードフレームの接合方法のみが第１実施形態の半導体装置１と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、以下では異なる構成について重点的に説明することとし、同様の部分については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６９】
本実施形態の半導体装置４００では、第１実施形態と同一の回路基板９を有しており、この回路基板９と板状のヒートシンク４０２とが第１実施形態と同様の基板接着剤３によって接着されている。更に、第１実施形態と同様に複数のリードフレーム５が設けられ、それぞれが回路基板９の端子と電気的に接続されており、そのうちの一部のリードフレーム５ａがカシメによってヒートシンク４０２に接合されている。そして、これら回路基板９、ヒートシンク４０２、及びリードフレーム５が接合されてなる接合体がモールド樹脂７によって一体的に封止され、回路基板９の周囲が密封されている。
【００７０】
この半導体装置４００で用いられるヒートシンク４０２は、回路基板９側に略平坦な第１の接合面４０２ａが形成され、この第１の接合面４０２ａと同じ側において段差状に第２の接合面４０２ｂが形成されている。そして、第１の接合面４０２ａが回路基板９の一方面（基板面９ｂ）に接合され、第２の接合面４０２ｂがリードフレーム５ａに接合されており、リードフレーム５が第２の接合面４０２ｂに接合されてなる接合部２０（カシメによって接合されるカシメ接合部４０４）と、回路基板９とが、回路基板９の板面と直交する方向（即ち、上下方向）において少なくとも部分的に重なっている。
【００７１】
この構成では、リードフレーム５とヒートシンク４０２とを接合する上で接着剤の量の調整が必要とならず、接着剤のはみ出しなどに起因する悪影響等を防ぎやすくなる。また、接着剤の塗布工程や乾燥工程を一部省略或いは削減することができるため、製造上有利となる。
【００７２】
［第５実施形態］
次に第５実施形態について説明する。図１０は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
第５実施形態に係る半導体装置５００は、主としてヒートシンクの構成及びリードフレームの接合方法のみが第１実施形態の半導体装置１と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、以下では異なる構成について重点的に説明することとし、同様の部分については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７３】
本実施形態の半導体装置５００では、第１実施形態と同一の回路基板９を有しており、この回路基板９と板状のヒートシンク５０２とが第１実施形態と同様の基板接着剤３によって接着されている。更に、第１実施形態と同様に複数のリードフレーム５が設けられ、それぞれが回路基板９の端子と電気的に接続されており、そのうちの一部のリードフレーム５ａが第１実施形態と同様の接着剤４によってヒートシンク５０２に接合されている。そして、これら回路基板９、ヒートシンク５０２、及びリードフレーム５が接合されてなる接合体がモールド樹脂７によって一体的に封止され、回路基板９の周囲が密封されている。
【００７４】
この半導体装置５００で用いられるヒートシンク５０２は、回路基板９側に略平坦な第１の接合面５０２ａが形成され、この第１の接合面５０２ａと同じ側において段差状に第２の接合面５０２ｂが形成されている。そして、第１の接合面５０２ａが回路基板９の一方面（基板面９ｂ）に接合され、第２の接合面５０２ｂがリードフレーム５ａに接合されており、リードフレーム５が第２の接合面５０２ｂに接合されてなる接合部２０と、回路基板９とが、回路基板９の板面と直交する方向（即ち、上下方向）において少なくとも部分的に重なっている。
【００７５】
また、上記半導体装置５００では、第２の接合面５０２ｂが、ヒートシンク５０２の端部（回路基板９の一方の辺９ｃ側に形成された端部５０２ｃ）に設けられており、ヒートシンク５０２における第２の接合面５０２ｂ側の端部５０２ｃは、回路基板９の板面と平行な方向において一方の辺９ｃよりも回路基板９の内側に収まるように配置されている。この構成によれば、接合部２０だけでなくヒートシンク５０２自体も回路基板９の外周縁よりも外側（即ち、回路基板９の板面方向において回路基板９の外縁よりも外側の領域）に広がり難くなり、回路基板９の機能を損なうことなくモールドサイズをより一層低減することができる。
【００７６】
［第６実施形態］
次に第６実施形態について説明する。図１１は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置の断面を概略的に示す模式図である。
第６実施形態に係る半導体装置６００は、主としてヒートシンクの構成及びリードフレームの接合方法のみが第１実施形態の半導体装置１と異なり、それ以外は第１実施形態と同様である。よって、以下では異なる構成について重点的に説明することとし、同様の部分については第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７７】
本実施形態の半導体装置６００では、第１実施形態と同一の回路基板９を有しており、この回路基板９と板状のヒートシンク６０２とが第１実施形態と同様の基板接着剤３によって接着されている。更に、第１実施形態と同様に複数のリードフレーム５が設けられ、それぞれが回路基板９の端子と電気的に接続されており、そのうちの一部のリードフレーム５ａが第１実施形態と同様の接着剤４によってヒートシンク６０２に接合されている。そして、これら回路基板９、ヒートシンク６０２、及びリードフレーム５が接合されてなる接合体がモールド樹脂７によって一体的に封止され、回路基板９の周囲が密封されている。
【００７８】
この半導体装置６００で用いられるヒートシンク６０２は、回路基板９側に略平坦な第１の接合面６０２ａが形成され、この第１の接合面６０２ａと同じ側において段差状に第２の接合面６０２ｂが形成されている。また、別の第２の接合面６０２ｃが段差状に形成されている。そして、第１の接合面６０２ａが回路基板９の一方面（基板面９ｂ）に接合され、第２の接合面６０２ｂがリードフレーム５ａに接合されており、もう一つの第２の接合面６０２ｃにはワイヤボンディングされるリードフレーム５ｂが接合されている。そして、リードフレーム５ａが第２の接合面６０２ｂに接合されてなる接合部２０と、回路基板９とが、回路基板９の板面と直交する方向（即ち、上下方向）において少なくとも部分的に重なっており、リードフレーム５ｂが第２の接合面６０２ｃに接合されてなる接合部２１と、回路基板９とが、回路基板９の板面と直交する方向（即ち、上下方向）において少なくとも部分的に重なっている。
【００７９】
このように、ワイヤ１０がボンディングされるリードフレーム５ｂ（リード端子）を加工されたヒートシンク６０２の上面に接着剤４で接着することにより、このヒートシンク６０２がワイヤボンディングする際にリードフレーム５の高さを固定する治具の代替となり、ボンディング工程の治具の簡略化を図ることができる。
【００８０】
［他の実施形態］
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８１】
上記実施形態では、自動車のトランスミッションに搭載される直載式の半導体装置を例示したが、他の部分（特に防水性が求められる部分）に搭載される半導体装置として構成されていてもよい。
【００８２】
第１実施形態では、リードフレーム５ａと第２の接合面２ｂを接着剤４によって接合した例を示したが、図１２に示す半導体装置７００のように、リードフレーム５ａと第２の接合面２ｂを溶接によって接合してもよい。
【００８３】
第２実施形態では、ヒートシンク２０２に溝１２を形成した構成を例示したが、図１３に示す半導体装置８００のように、第１実施形態と同様の段差構成をなすヒートシンク８０２において第２実施形態と同様の溝１２を形成し、剥離防止性を高めてもよい。
【００８４】
第１実施形態では、ヒートシンク２において第１の接合面と第２の接合面とが段差形状となっている例を示したが、図１４に示す半導体装置９００のように、第２の接合面９０２ｂを第１の接合面９０２ａに対して傾斜するようにテーパ状に形成し、この第２の接合面９０２にリードフレーム５ａを接合するようにしてもよい。
【００８５】
第１実施形態では、リードフレームの一例を示したが、リードフレームの形状はこれに限られない。例えば、図１５のリードフレーム５ａのように、ディプレス加工がなされた部分（ディプレス部１７）が設けられ、リードフレーム５ａの端部（ヒートシンク２の第２の接合面２ｂに接合される部分）が、リードフレーム５ｂの端部（ボンディングワイヤ１０に接合される部分）から上下方向（回路基板９の板面と直交する方向、即ち高さ方向）にずれていてもよい。この場合、ヒートシンク２とリードフレーム５ａの接合部２０の位置に左右されることなくワイヤボンディング部１８の位置をボンディングに適した高さに設定し易くなる。
【００８６】
第１実施形態では、第１の接合面２ａと第２の接合面２ｂが段差形状となっている構成を例示したが、第１実施形態で用いられるヒートシンク２を図１６のヒートシンク１１０２のように変更してもよい。このヒートシンク１１０２では、第１の接合面１１０２ａと第２の接合面１１０２ｂとが連続的な平坦面として構成されており、リードフレーム５ａは、接着剤４によって第２の接合面１１０２ｂに接合され、基板接着剤３によって回路基板９の端部付近に接合されている。この構成によれば、ヒートシンクに特別な加工を施すことなくモールドサイズの低減を図ることができる。
【００８７】
いずれの実施形態でも、回路基板９には、図１７のように電子部品８として発熱性の高い発熱素子３０（例えばパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのスイッチ素子など）が実装されていてもよい。そして、いずれの実施形態でも、図１７のように、リードフレーム５がこのような発熱素子３０の真裏の領域を避けて接合されていてもよい。即ち、いずれの実施形態でも、リードフレーム５ａと第２の接合面の接合部２０が発熱素子３０と上下に重ならないように設けられていてもよい。この構成では、発熱素子での発熱を直接ヒートシンクに放熱させる事ができると共に発熱素子３０での発熱とリードフレーム５の発熱が特定個所に集中し難くなり、放熱性をより高めることができる。なお、図１７では、発熱素子３０以外の電子部品については図示を省略している。
【００８８】
上記実施形態では、回路基板やリードフレームの平面形状の一例を示したが、これに限定されるものではなく、これらを図１８（Ａ）のように長手状に構成してもよい。このような構成の場合、回路基板の短辺側にリードフレームを接続する場合に十分な接続ができないことが懸念されるが、本発明によれば、図１８（Ｂ）のように回路基板９の下部にてヒートシンク２とリードフレーム５を接合することができるため、接着剤４の領域を確保して十分な強度で接着することが可能となり、その結果、製品形状選定の自由度拡大に寄与することになる。
【００８９】
また、いずれの実施形態においても、リードフレームにおいて接着剤を侵入させるための貫通孔を形成することができる。例えば、図１９の構成は、リードフレームの形状のみが第１実施形態の半導体装置１と異なっており、この構成では、リードフレーム５において、第２の接合面２ｂに対向する位置に貫通孔５ｅが形成されている。そして、接合部２０において、ヒートシンク２とリードフレーム５とを接着する接着剤４が貫通孔５ｅに入り込むように構成されている。この構成では、リードフレーム５をヒートシンク２に接合する際に、接着剤４がリードフレーム５の貫通孔５ｅに入り込むため、ヒートシンク２は勿論のこと、比較的接着面積の少ないリードフレーム５についても確実に接着剤を接着することができ、リードフレーム５とヒートシンク２をより強固に接合することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００…半導体装置
２，２０２，３０２，４０２，５０２，６０２，８０２，９０２，１１０２，…ヒートシンク
２ａ，２０２ａ，３０２ａ，４０２ａ，５０２ａ，６０２ａ，８０２ａ，９０２ａ，１１０２ａ，…第１の接合面
２ｂ，２０２ｂ，３０２ｂ，４０２ｂ，５０２ｂ，６０２ｂ，８０２ｂ，９０２ｂ，１１０２ｂ，…第２の接合面
３…基板接着剤（接着媒体）
４…接着剤（絶縁性接着剤）
５…リードフレーム
７…モールド樹脂
８…電子部品
９，３０９…回路基板
９ａ…基板面（第１板面）
９ｂ…基板面（第２板面）
１０…ワイヤ
２０，２１…接合部
３０…発熱素子
【図１】
2012248774.tif 000003
【図２】
2012248774.tif 000004
【図３】
2012248774.tif 000005
【図４】
2012248774.tif 000006
【図５】
2012248774.tif 000007
【図６】
2012248774.tif 000008
【図７】
2012248774.tif 000009
【図８】
2012248774.tif 000010
【図９】
2012248774.tif 000011
【図１０】
2012248774.tif 000012
【図１１】
2012248774.tif 000013
【図１２】
2012248774.tif 000014
【図１３】
2012248774.tif 000015
【図１４】
2012248774.tif 000016
【図１５】
2012248774.tif 000017
【図１６】
2012248774.tif 000018
【図１７】
2012248774.tif 000019
【図１８】
2012248774.tif 000020
【図１９】
2012248774.tif 000021