(57)【要約】【課題】反りを抑制することができる半導体装置を提供する。【解決手段】金属基板４０には半導体素子３０が接合され、シールド板５０は半導体素子３０と対向して配置される。モールド樹脂６０により、金属基板４０に半導体素子３０が接合されるとともに半導体素子３０がシールド板５０と対向する状態で半導体素子３０と金属基板４０とシールド板５０とが一体的にモールドされる。金属基板４０の反りとシールド板５０の反りとが打ち消し合うように金属基板４０の膨張特性とシールド板５０の膨張特性とを合わせている。【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、
前記半導体素子が接合される金属基板と、
前記半導体素子と対向して配置されるシールド板と、
前記金属基板に前記半導体素子が接合されるとともに前記半導体素子がシールド板と対向する状態で前記半導体素子と前記金属基板と前記シールド板とを一体的にモールドするモールド樹脂と、
を備え、
前記金属基板の反りと前記シールド板の反りとが打ち消し合うように前記金属基板の膨張特性と前記シールド板の膨張特性とを合わせたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記シールド板は取付部を有し、当該取付部は前記モールド樹脂の外部に延設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】
前記取付部は、ねじが通る貫通孔を有す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】
前記シールド板と前記金属基板のうち線膨張係数が大きいものが線膨張係数が小さいものより厚くされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記モールド樹脂における前記シールド板との接触面積が前記金属基板との接触面積よりも大きくなっているとともに、前記シールド板の厚さが前記金属基板の厚さよりも厚くされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記モールド樹脂における前記シールド板との接触面積が前記金属基板との接触面積よりも大きくなっているとともに、前記シールド板の線膨張係数が前記金属基板の線膨張係数よりも小さくされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項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、半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のリモコン受光ユニットにおいては、集積回路部および受光素子がリードフレーム上に実装されるとともに集積回路部および受光素子と対峙するようにシールド板が配置され、集積回路部および受光素子を含むリードフレームとシールド板とが樹脂にて一体的にモールドされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２１７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、反り対策が講じられていない。
本発明の目的は、反りを抑制することができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、半導体素子と、前記半導体素子が接合される金属基板と、前記半導体素子と対向して配置されるシールド板と、前記金属基板に前記半導体素子が接合されるとともに前記半導体素子がシールド板と対向する状態で前記半導体素子と前記金属基板と前記シールド板とを一体的にモールドするモールド樹脂と、を備え、前記金属基板の反りと前記シールド板の反りとが打ち消し合うように前記金属基板の膨張特性と前記シールド板の膨張特性とを合わせたことを要旨とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、金属基板の反りとシールド板の反りとが打ち消し合うように金属基板の膨張特性とシールド板の膨張特性とが合わされ、反りを抑制することができる。
【０００７】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の半導体装置において、前記シールド板は取付部を有し、当該取付部は前記モールド樹脂の外部に延設されていると、取り付けが容易となる。
【０００８】
請求項３に記載のように、請求項２に記載の半導体装置において、前記取付部は、ねじが通る貫通孔を有するとよい。
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記シールド板と前記金属基板のうち線膨張係数が大きいものが線膨張係数が小さいものより厚くされていると、反りを抑制することができる。
【０００９】
請求項５に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記モールド樹脂における前記シールド板との接触面積が前記金属基板との接触面積よりも大きくなっているとともに、前記シールド板の厚さが前記金属基板の厚さよりも厚くされていると、反りを抑制することができる。
【００１０】
請求項６に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記モールド樹脂における前記シールド板との接触面積が前記金属基板との接触面積よりも大きくなっているとともに、前記シールド板の線膨張係数が前記金属基板の線膨張係数よりも小さくされていると、反りを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、反りを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は実施形態における電子機器の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は電子機器の右側面図。
【図２】（ａ）は半導体装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での縦断面図、（ｃ）は半導体装置の右側面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は半導体装置の縦断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は半導体装置の縦断面図。
【図５】別例の電子機器の縦断面図。
【図６】別例の電子機器の縦断面図。
【図７】別例の電子機器の縦断面図。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は比較のための製造工程説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。
【００１４】
図１に示すように、電子機器１０は、半導体装置２０と冷却部材７０を備えている。そして、冷却部材７０の上面に絶縁層を介して、半導体装置２０がねじ８０，８１により締結されている。
【００１５】
半導体装置２０は、図２に示すように、半導体素子３０と、金属基板４０と、シールド板５０と、モールド樹脂６０を備えている。半導体素子３０はシリコンチップであり、パワートランジスタが作り込まれている。半導体素子３０は駆動、即ち、パワートランジスタのオンオフに伴い発熱する。
【００１６】
金属基板４０は銅よりなり、水平状態で配置される。水平に配置された金属基板４０の上面には半導体素子３０が配置されている。金属基板４０と半導体素子３０とははんだ等により接合されている。
【００１７】
シールド板５０は銅よりなり、左右方向に延びる一枚の帯板を屈曲形成することにより（折り曲げることにより）構成されている。金属基板４０とシールド板５０とは同種金属（銅）よりなり、厚さが同一である。
【００１８】
シールド板５０は、水平方向に延びる本体部５１と、本体部５１の右端から右斜め上方に延びる斜状部５２ａと、斜状部５２ａの右端から右側に水平に延びる水平部５３ａと、水平部５３ａの右端から右斜め下方に延びる斜状部５４ａと、斜状部５４ａの右端から右側に水平に延びる水平部５５ａを有している。また、シールド板５０は、本体部５１の左端から左斜め上方に延びる斜状部５２ｂと、斜状部５２ｂの左端から左側に水平に延びる水平部５３ｂと、水平部５３ｂの左端から左斜め下方に延びる斜状部５４ｂと、斜状部５４ｂの左端から左側に水平に延びる水平部５５ｂを有している。
【００１９】
本体部５１は四角形状をなし、左右において対向する２辺のうちの右側の辺から順に斜状部５２ａ、水平部５３ａ、斜状部５４ａ、水平部５５ａが屈曲形成されている。同様に、四角形状の本体部５１での左右において対向する２辺のうちの左側の辺から順に斜状部５２ｂ、水平部５３ｂ、斜状部５４ｂ、水平部５５ｂが屈曲形成されている。
【００２０】
水平部５３ａと水平部５３ｂとは同一高さとなっている。同様に、水平部５５ａと水平部５５ｂとは同一高さとなっている。
水平部５５ａには、ねじ８０が通るねじ貫通孔５６が２つ形成されている。水平部５５ｂには、ねじ８１が通るねじ貫通孔５７が２つ形成されている。
【００２１】
モールド樹脂６０は、金属基板４０に半導体素子３０が接合されるとともに半導体素子３０がシールド板５０にて覆われた状態（対向する状態）で半導体素子３０と金属基板４０とシールド板５０とを一体的にモールドしている。詳しくは、モールド樹脂６０は、金属基板４０の下面以外の部位を覆っており、金属基板４０の下面は露出している。半導体素子３０はモールド樹脂６０にて全面が覆われている。シールド板５０については、本体部５１および斜状部５２ａ，５２ｂがその全領域がモールド樹脂６０にて覆われている。シールド板５０の水平部５３ａ，５３ｂの一部がモールド樹脂６０にて覆われ、他の領域はモールド樹脂６０の側面から露出している（突出している）。斜状部５４ａ，５４ｂおよび水平部５５ａ，５５ｂはモールド樹脂６０から露出している。
【００２２】
図１に示すように、冷却部材７０は扁平な四角箱状をなし、上面が水平方向に延びている。図２に示した半導体装置２０が図１に示したように冷却部材７０の上面に配置され、ねじ８０，８１を、シールド板５０の水平部５５ａ，５５ｂのねじ貫通孔５６，５７を貫通して冷却部材７０に螺入することにより冷却部材７０に半導体装置２０が締結されている。
【００２３】
このようにして、本実施形態においては、シールド板５０ごと樹脂６０により封止されている構造となっている。また、樹脂６０からシールド板５０が飛び出ている。さらに、シールド板５０の飛び出ている先に、ねじ貫通孔５６およびねじ貫通孔５７が設けられており、そのまま取り付けが可能となっている。
【００２４】
次に、このように構成した電子機器１０（半導体装置２０）の作用について説明する。
図１において、金属基板４０の上に半導体素子３０が実装され、半導体素子３０の上方にシールド板５０が覆うように配置され、金属基板４０と半導体素子３０とシールド板５０とは樹脂６０によりモールドされている。この半導体装置２０が冷却部材７０の上面に締結されている。
【００２５】
そして、半導体素子３０の駆動に伴い発生する電磁波はシールド板５０により遮蔽される。また、半導体素子３０の駆動に伴い熱が発生する。この熱は金属基板４０を通して冷却部材７０に伝わり、冷却部材７０から逃がされる。
【００２６】
また、シリコンの線膨張係数は２．６ｐｐｍ／℃であり、銅の線膨張係数は１６．５ｐｐｍ／℃であり、シリコンよりなる半導体素子３０よりも銅製の金属基板４０の方が線膨張係数が大きく、銅製の金属基板４０において温度変化に伴って反りが発生しても銅製のシールド板５０が金属基板４０の反りの方向とは逆向きに反ることにより反りが相殺される。このように、シールド板５０の線膨張係数を金属基板４０と合わせることにより、反り対策を講じることができる。
【００２７】
図３，４を用いて詳しく説明する。
図３（ａ）に示すように、シールド板５０を樹脂封止しない場合においては、熱をかけると、図３（ｂ）に示すように、金属基板４０がたくさん変形するのに対して、半導体素子３０はあまり変形しない。その結果、半導体装置が反る。一般的に、アルミ、銅等の金属基板４０の線膨張係数はシリコン等の半導体素子３０の線膨張係数よりも大きい。
【００２８】
一方、図４（ａ）に示すように、シールド板５０を樹脂封止する場合においては、熱をかけると、図４（ｂ）に示すように、金属基板４０がたくさん変形するのと同等程度の力で、反対方向の力（シールド板５０の反り）が発生する。そして、銅製の金属基板４０と銅製のシールド板５０は樹脂６０により封止されているので、反ろうとする力は、互いに打ち消し合う。
【００２９】
このようにして、熱反りに強い半導体装置の構造とすることができる（半導体装置の反りを低減することができる）。その結果、半導体素子３０にクラックが生じたり樹脂６０と金属基板４０との間に剥離が生じるといったことを未然に防止することができる。
【００３０】
次に、製造の容易性について言及する。
比較のために製造工程として図８を用いる。
製造工程において、図８（ａ）に示すように、金属基板１０１に半導体素子１００を接合し、樹脂１０２により封止し、取付具１０３を装着する。さらに、図８（ｂ）に示すように、シールド板１０４と取付具１０５を装着し、図８（ｃ）に示すように、冷却部材１０６に対しねじ１０７を用いて締結等により固定する。
【００３１】
よって、図８の場合、工程が長いため、時間とコストを多く必要とする。また、部品数が多いため、部品費を多く必要とする。
これに対し本実施形態においては、シールド板５０ごと樹脂６０で封止することにより、シールド板５０とモールド樹脂６０との取り付け工程を削減でき（半導体装置の作製工程数の削減でき）、装置作製工程における時間とコストの低減することができる。また、モールド樹脂６０にシールド板５０が付くことで取付具を削減でき、半導体装置の部品費の低減を図ることができる。つまり、封止用のモールド樹脂６０とシールド板５０の後付け工程の削減を行うことが可能となり、部品費の低減、つまり、取付具の削減を図ることができる。
【００３２】
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）半導体装置２０の構成として、半導体素子３０と、金属基板４０と、シールド板５０と、モールド樹脂６０と、を備えている。金属基板４０には半導体素子３０が接合され、シールド板５０は半導体素子３０と対向して配置される。モールド樹脂６０により、金属基板４０に半導体素子３０が接合されるとともに半導体素子３０がシールド板５０と対向する状態で半導体素子３０と金属基板４０とシールド板５０とが一体的にモールドされる。金属基板４０の反りとシールド板５０の反りとが打ち消し合うように金属基板４０の膨張特性とシールド板５０の膨張特性とを合わせている。つまり、シールド板５０の線膨張係数と金属基板４０の線膨張係数とはほぼ等しくなっている。これにより、半導体装置２０における反りを抑制することができる。
【００３３】
（２）シールド板５０は取付部としての水平部５３ａ，５３ｂ，５５ａ，５５ｂおよび斜状部５４ａ，５４ｂを有し、当該取付部はモールド樹脂６０の外部に延設されているので、取り付けが容易となる。
【００３４】
（３）取付部は、ねじが通る貫通孔５６，５７を有するので容易に締結できる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・金属基板４０はアルミ製、シールド板５０はアルミ製であってもよい。
【００３５】
・金属基板４０とシールド板５０とは同種材料でなく同種材料であってもよい。例えば、金属基板４０はアルミ製、シールド板５０は銅製であっても、金属基板４０が銅製、シールド板５０がアルミ製であってもよい。
【００３６】
・金属基板４０はアルミ製の場合、線膨張係数が２３．１ｐｐｍ／℃であり、シールド板５０が銅製の場合、線膨張係数が１６．５ｐｐｍ／℃であるので、熱膨張係数の大きい金属基板４０を厚くシールド板５０を薄くするとよい。つまり、アルミ製金属基板４０を厚くして反りにくくする。
【００３７】
このように、シールド板と金属基板のうち線膨張係数が大きいものを線膨張係数が小さいものより厚くすると、反りを抑制することができる。
・図１に示すように、モールド樹脂６０におけるシールド板５０との接触面積が金属基板４０との接触面積よりも大きくなっている場合にはシールド板５０の厚さを金属基板４０の厚さよりも厚くすると、反りを抑制できる。つまり、金属基板４０の線膨張係数とシールド板５０の線膨張係数が同じである場合において金属基板４０を薄くするとともにシールド板５０を厚くすることにより、反りを抑制することができる。
【００３８】
・図１に示すように、モールド樹脂６０におけるシールド板５０との接触面積が金属基板４０との接触面積よりも大きくなっている場合にはシールド板５０の線膨張係数を金属基板４０の線膨張係数よりも小さくすると、反りを抑制できる。つまり、金属基板４０の厚さとシールド板５０の厚さが同じである場合において、金属基板４０については樹脂６０との接触面積が小さいので線膨張係数の大きなアルミを用いる（反りやすいアルミを用いる）。一方、シールド板５０については樹脂６０との接触面積が大きいので線膨張係数の小さな銅を用いる（反りにくい銅を用いる）。
【００３９】
・図１ではシールド板５０は上下に屈曲形成されていたが、これに代わり、図５に示すように、シールド板５０が平板形状をなしていてもよい。そして、冷却部材７０のボス（取付用突起）７５ａ，７５ｂにねじ８０，８１により締結する。
【００４０】
・図１ではシールド板５０における取付部（５３ａ，５４ａ，５５ａ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ）は下方に折り曲げられていたが、これに代わり、図６に示すように、シールド板５０は取付部が上方に折り曲げられている形状をなしていてもよい。つまり、本体部５１の右側において斜状部９０ａ，水平部９１ａ，斜状部９２ａ，水平部９３ａを有し、本体部５１の左側において斜状部９０ｂ，水平部９１ｂ，斜状部９２ｂ，水平部９３ｂを有する。そして、冷却部材７０のボス（取付用突起）７６ａ，７６ｂにねじ８０，８１により締結する。
【００４１】
・図１ではモールド樹脂６０の左右の側面からシールド板５０が突出する構成としたが、これに代わり、図７に示すように、シールド板５０がモールド樹脂６０の片側（図７では右側）からのみ出ている構成としてもよい。
【００４２】
・半導体装置２０の取付対象は問わない。例えば、冷却部材として放熱板でも冷却部材でも筐体でもよい。
・放熱部材にボルトで固定したが、これに限ることなく、例えば引っ掛ける爪等を用いて放熱部材に固定してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
２０…半導体装置、３０…半導体素子、４０…金属基板、５０…シールド板、６０…モールド樹脂。
【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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