(57)【要約】【課題】半導体素子の積層位置ずれを回避し、品質の安定化を実現可能な半導体装置の提供を図る。【解決手段】第１，第２電極部材２１，２２の一方、例えば、第２電極部材２２は、半導体素子１０の積層方向と直交する方向への位置ずれを規制する複数の突起４１を備えている。これにより、半導体素子１０と第１，第２電極部材２１，２２との半田接合時に、半導体素子１０が適正位置に定置されて位置ずれを回避できる。突起４１の先端は第１電極部材２１から離間配置しているため、万一、モールド樹脂４０と突起４１との間に剥離が生じた場合でも、これら突起４１と第１電極２１との間のモールド樹脂４０による封止状態を維持する。これにより、突起４１の周面に沿って、第１，第２電極部材２１，２２間に亘って放電路が生じるようなことはなく、沿面放電を回避して絶縁性を高められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、該半導体素子を挟んで積層した２つの通電部材と、これら半導体素子と２つの通電部材のそれぞれとを接合した接合部材と、前記２つの通電部材間に充填されて前記半導体素子を封止したモールド樹脂と、を備えた半導体装置であって、
前記半導体素子の周縁に沿って複数設けられ、前記２つの通電部材の一方の通電部材から他方の通電部材へ向かって延びて、前記半導体素子の前記積層方向と直交する方向への位置ずれを規制する絶縁性の突起を備え、
前記突起は、その先端を前記他方の通電部材から離間して配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記突起は、前記半導体素子の周縁と対向する内側の高さに対して、これと反対の外側の高さを低く設定したことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記突起の先端を傾斜して形成することにより、前記内，外側の高さを設定した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】
前記突起を、先端に頂面を備える基部と、該基部の頂面に前記半導体素子の周縁と対向する内側に偏寄した位置で、先端が該半導体素子の配置高さよりも高く突設した小突起と、で構成することにより、前記内，外側の高さを設定したことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記他方の通電部材には、前記突起との間の間隔を前記積層方向に広げる凹部を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記凹部は、装置外周方向側の周縁部に、凹底面に向かって深くなる傾斜面を備えたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記凹部は、装置中心方向側の周縁部に、凹底面から装置中心方向に向かって浅くなる傾斜面を備えたことを特徴とする請求項５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、とりわけ、半導体素子を保護するためにモールド樹脂で封止した、所謂モールド封止型の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モールド封止型の半導体装置の中には、例えば、特許文献１に示されているように、半導体素子を２つの通電部材で挟んで積層して積層面間を半田等の接合部材で接合し、これら２つの通電部材間にモールド樹脂を充填して、半導体素子を封止したものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８４５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の半導体装置は、半導体素子と２つの通電部材とを積層して半田付けする積層複合体の形成工程と、この積層複合体にモールド樹脂を充填して半導体素子を封止するモールド成形工程と、を経て製造される。
【０００５】
ところが、この特許文献１の開示技術では、上述の積層複合体の形成工程で、積層配置されたシート状半田あるいは半田ペーストが加熱炉で加熱されて溶融した際に、半導体素子がその積層方向と直交する方向に、つまり、水平方向に位置ずれする可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は積層した半導体素子と２つの通電部材とを接合する際に、半導体素子が積層方向と直交する方向に位置ずれを生じることがなく、品質を安定化することができるモールド封止型の半導体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体装置は、半導体素子と、該半導体素子を挟んで積層した２つの通電部材と、これら半導体素子と２つの通電部材のそれぞれとを接合した接合部材と、２つの通電部材間に充填されて半導体素子を封止したモールド樹脂と、を備えている。
【０００８】
２つの通電部材の少なくとも一方は、半導体素子の積層方向と直交する方向への位置ずれを規制する絶縁性の複数の突起を備えている。
【０００９】
そして、複数の突起は、先端を対向する他方の通電部材から離間して配置したことを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２つの通電部材の少なくとも一方は、半導体素子の積層方向と直交する方向への位置ずれを規制する複数の突起を備えているため、半導体素子と通電部材との接合部材による接合時に、該半導体素子を適正位置に定置させて位置ずれを回避でき、品質の安定化を実現することができる。
【００１１】
しかも、この突起は、先端を対向する他方の通電部材から離間して配置してあるため、万一、モールド樹脂と突起との間に剥離が生じた場合でも、当該突起と他方の通電部材と
の間のモールド樹脂による封止状態を維持する。これにより、突起の周面に沿って、２つの通電部材間に亘って放電路が生じるようなことはなく、沿面放電を回避して絶縁性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る半導体装置の第１実施形態を示す断面説明図。
【図２】図１に示した半導体装置における一方の通電部材と半導体素子および突起との配置関係を示す平面説明図。
【図３】図１に示した半導体装置における積層工程を示す断面説明図。
【図４】図１に示した半導体装置の型成形状態を示す断面説明図。
【図５】本発明の第２実施形態を示す断面説明図。
【図６】本発明の第３実施形態を示す断面説明図。
【図７】図６に示した半導体装置における一方の通電部材と半導体素子および突起との配置関係を示す平面説明図。
【図８】本発明の第４実施形態を示す断面説明図。
【図９】図８に示した半導体装置における突起と他方の通電部材の凹部との配置関係を示す平面説明図。
【図１０】凹部の変形例を示す図９と同様の平面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１４】
図１に示す第１実施形態の半導体装置１は、半導体素子１０と、２つの通電部材としての第１，第２電極部材２１，２２と、これら半導体素子１０と第１，第２電極部材２１，２２とを接合する接合部材としての第１，第２半田３１，３２と、半導体素子１０を封止したモールド樹脂４０と、を備えている。
【００１５】
半導体素子１０は、第１，第２電極部材２１，２２を通じて電流が供給されることにより駆動するＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やダイオード等のパワー半導体素子である。
【００１６】
第１，第２電極部材２１，２２は、例えば、銅やアルミニウム、またはこれらの合金等、電気伝導性および熱伝導性が良好な材料からなり、半導体素子１０を挟んでその両側面に積層して配置してある。これら第１，第２電極部材２１，２２は、それぞれ半導体装置１の外部の配線部材に電気的に接続され、電力変換装置として機能する。
【００１７】
第１，第２半田３１，３２として、例えば、シート状の半田が用いられるが、半田ぺーストを用いてもよい。半導体素子１０がＩＧＢＴである場合、第１半田３１で接合される面がエミッタ電極となり、第２半田３２で接合される面がコレクタ電極となる。
【００１８】
第１，第２電極部材２１，２２の何れか一方、例えば、第２電極部材２２は、半導体素子１０の積層方向と直交する方向（以下では平面方向とも言う）への位置ずれを規制する複数の突起４１を備えている。
【００１９】
突起４１は、電気絶縁性の材料、例えばＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂の円柱部材として形成され、金属−樹脂接合技術等により第２電極部材２２の一側面上に一体的に突設してある。勿論、突起４１の断面形状は円柱に限らず、角柱、楕円柱状であってもよい。
【００２０】
本実施形態にあっては、図２に示すように半導体素子１０を平面正四角形に形成してあり、そこで、突起４１はこの半導体素子１０の４側辺の各中央に対応した位置に配置して
ある。また、これら突起４１は、半導体素子１０が、例えばその中心位置を中心として回転した場合に、該半導体素子１０の各対応する側辺が突起４１に接触して、回転方向にも位置ずれを規制可能としている。即ち、突起４１は半導体素子１０の平面方向の位置ずれの許容範囲を考慮してその突設位置が設定される。
【００２１】
更に、突起４１は、何れも先端を対向する第１電極部材２１から離間して配設してある。具体的には、突起４１の先端高さは、第２半田３２の厚み寸法バラツキを考慮した半導体素子１０の下面高さ位置よりも高く設定され、かつ、半導体素子１０の厚み寸法バラツキおよび第１半田３１の厚み寸法バラツキを考慮した第１電極部材２１の下面高さ位置よりも低く設定されている。
【００２２】
次に、半導体装置１の製造工程を図３，図４を参照して詳述する。
【００２３】
図３に示すように、先ず、第２電極部材２２上に第２半田３２が載置され、その上に半導体素子１０と第１半田３１とがこの順に載置される。これらの部品３２，１０，３１を第２電極部材２２上に載置する際に、複数の突起４１が位置決めの役割を果たすことになり、半導体素子１０の位置決めが容易となる。
【００２４】
次いで、第１電極部材２１が第１半田３１上に載置される。そして、第１電極部材２１が載置された状態で図外の加熱炉に移送され、第１，第２半田３１，３２が溶融および凝固して、半導体素子１０と第１，第２電極部材２１，２２との半田付けが行われる。
【００２５】
このようにして、半導体素子１０と第１，第２電極部材２１，２２との積層複合体が形成されると、次に、例えば、図４に示すトランスファーモールド工程においてモールド樹脂４０による半導体素子１０のモールド封止が行われる。
【００２６】
半導体素子１０と第１，第２電極部材２１，２２との積層複合体は、トランスファー成形装置の下型５１内に定置される。そして、下型５１と上型５２とを閉じて、所要の型締め力Ｆで型締めした状態で、ゲート５３からエポキシ等の溶融した熱硬化性樹脂を高圧で第１，第２電極部材２１，２２間の半導体素子１０の周囲に充填する。これにより、半導体素子１０がモールド樹脂４０により封止された半導体装置１が成形される。
【００２７】
以上の構成からなる本実施形態の半導体装置１によれば、第２電極部材２２は、半導体素子１０の積層方向と直交する方向への位置ずれを規制する複数の突起４１を備えている。このため、半導体素子１０と第１，第２電極部材２１，２２とを、加熱炉でそれらの間に介装した第１，第２半田３１，３２を溶融乃至凝固させて接合する際に、該半導体素子１０の平面方向の位置ずれを許容範囲に規制することができる。
【００２８】
これにより、例えば、ワイヤボンディングの際に、半導体素子１０の上面側に設けられた図外の電極パッドの位置が不確定となることがなく、品質の安定化を実現することができる。
【００２９】
また、突起４１は、先端を対向する第１電極部材２１から離間して配設してあるため、万一、モールド樹脂４０と突起４１との間に剥離が生じた場合でも、これら突起４１と第１電極２１との間のモールド樹脂４０による封止状態を維持する。これにより、突起４１の周面に沿って、第１，第２電極２１，２２間に亘って放電路が生じるようなことはなく、沿面放電を回避して絶縁性を高めることができる。
【００３０】
また、このように、突起４１は、先端を対向する第１電極部材２１から離間して配設してあるため、モールド樹脂４０の型成形時に、該第１電極部材２１に沿う溶融樹脂の流動
の妨げとなることがない。
【００３１】
これにより、溶融樹脂の充填効率を高めて品質，生産性を向上できると共に、溶融樹脂として比較的に流動性の低い低廉な樹脂材料の使用が可能となり、コスト的に有利に得ることができる。
【００３２】
図５は本発明の第２実施形態を示すもので、半導体素子１０の周囲に配設した複数の突起４１Ａは、半導体素子１０の周縁と対向する内側の高さに対して、これと反対の外側の高さを低く設定してある。
【００３３】
図５に示す例では、突起４１Ａを先端に傾斜面４２を設けて形成することにより、該突起４１Ａの内，外側に高，低差を設定している。なお、突起４１Ａの先端の傾斜面４２は平面でも曲面でも良い。
【００３４】
このように、突起４１Ａの内側と外側とで突出高さに高，低差を設けることにより、モールド樹脂４０のモールド成形時に、第１電極部材２１に沿って成形型のキャビティ周囲から中心方向、つまり、半導体素子１０の周囲に向かう溶融樹脂の流動性が良好となって、充填効率をより向上することができる。
【００３５】
また、突起４１Ａの先端に傾斜面４２を形成すればよいので、簡単に実現することができる。
【００３６】
図６，図７は本発明の第３実施形態を示すもので、本実施形態は前記第２実施形態と同様の趣旨により、突起４１Ｂを、頂面が半導体素子１０の配置高さよりも低い基部４３と、基部４３の頂面に半導体素子１０側に片寄って内側に偏寄した位置に突設した小突起４４と、で構成している。この小突起４４は、その先端高さを半導体素子１０の配置高さよりも高くすることは勿論である。
【００３７】
この第３実施形態の構成によれば、半導体素子１０の位置ずれ規制を行う突起４１Ｂを、突出高さの低い基部４３と、その頂面の半導体素子１０側に片寄って突設された小突起４４とで構成しているため、第１電極部材２１と突起４１Ｂとの間を流動する溶融樹脂の流動抵抗を小さくして、充填効率を更に向上することができる。なお、上記の通り本実施例においては基部４３の頂面の高さを半導体素子１０の配置高さよりも低くしているが、これに限定されない。基部４３の頂面の高さは第１電極部材２１と突起４１Ｂとの間を流動する溶融樹脂の流動抵抗を考慮して設定すれば良く、適宜変更可能である。
【００３８】
図８，図９は本発明の第４実施形態を示している。本実施形態では、第１電極部材２１の下面に、突起４１との間の間隔を半導体素子１０の積層方向に広げる凹部２３を設けてある。
【００３９】
この凹部２３は、半導体装置１の外周方向側の周縁部に、凹底面に向かって深くなる傾斜面２３ａを、および半導体装置１の中心方向側の周縁部に、凹底面から装置中心方向に向かって浅くなる傾斜面２３ｂを設けることが望ましい。
【００４０】
図８，図９に示す例では、凹部２３を、各突起４１の先端に対向する位置に同心的に設けてある。そして、この凹部２３を、それぞれ開放周縁から凹底面に向かって漸次小径となるテーパ状に形成することによって、傾斜面２３ａと２３ｂとが存在するようにしている。
【００４１】
図１０は第４実施形態の変形例を示している。この変形例では、凹部２３を、複数の突起４１が投影平面内に入る矩形環状に形成している。そして、好ましくはその外周側と内周側の各周縁を傾斜面２３ａ，２３ｂ（図８参照）として形成する。
【００４２】
この第４実施形態およびその変形例の構成によれば、凹部２３によって第１電極部材２
１と各突起４１の先端との間の間隔が積層方向に広がるから、前記第２，第３実施形態と同様にモールド樹脂４０の型成形時における流動性が良好となって、成形性を向上することができる。
【００４３】
また、凹部２３の外周側縁部に傾斜面２３ａを形成することによって、外周側から凹部２３内へ溶融樹脂が流れ込み易くなって流動性をより良好にできると共に、凹部２３の外周縁部分に絶縁性の阻害要因となるボイド（気泡）が発生するのを回避することができる。
【００４４】
更に、凹部２３の内周側縁部に傾斜面２３ｂを形成することによって、凹部２３内から装置中心方向に向けて溶融樹脂が流動し易くなって、流動性を更に良好にできると共に、凹部２３内で溶融樹脂が滞留して流動が抑制されることによるボイドの発生を回避することができる。
【００４５】
なお、本発明は前記各実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、各実施形態を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…半導体装置
１０…半導体素子
２１…第１電極部材（通電部材）
２２…第２電極部材（通電部材）
２３…凹部
２３ａ，２３ｂ…凹部周縁の傾斜面
３１…第１半田（接合部材）
３２…第２半田（接合部材）
４０…モールド樹脂
４１，４１Ａ，４１Ｂ…突起
４２…突起先端の傾斜面
４３…基部
４４…小突起
【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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