(57)【要約】【課題】体格の増大が抑制された半導体装置、及び、その製造方法を提供する。【解決手段】発熱素子（１０）と、発熱素子（１０）とは別部材の電子素子（３１）と、発熱素子（１０）及び電子素子（３１）を搭載する基板（３０）と、発熱素子（１０）の周囲を囲む囲み部材（５０）と、電子素子（３１）、基板（３０）、及び、囲み部材（５０）を被覆保護するモールド樹脂（７０）と、を有し、発熱素子（１０）と囲み部材（５０）との間の空間は、気体若しくはゲル（９０）で満たされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子（１０）と、
発熱素子（１０）とは別部材の電子素子（３１）と、
前記発熱素子（１０）及び前記電子素子（３１）を搭載する基板（３０）と、
前記発熱素子（１０）の周囲を囲む囲み部材（５０）と、
前記電子素子（３１）、前記基板（３０）、及び、前記囲み部材（５０）を被覆保護するモールド樹脂（７０）と、を有し、
前記発熱素子（１０）と前記囲み部材（５０）との間の空間は、気体若しくはゲル（９０）で満たされていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記気体は、不活性ガス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】
前記発熱素子（１０）の外形輪郭線と、前記囲み部材（５０）の内壁面が成す輪郭線とが相似であ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】
前記囲み部材（５０）の外壁面の少なくとも一部は、曲線形状を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記囲み部材（５０）と前記モールド樹脂（７０）とは同一材料から成ることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記発熱素子（１０）は、インダクタであることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記囲み部材（５０）を前記基板（３０）に配置することで、前記発熱素子（１０）を前記囲み部材（５０）と前記基板（３０）とによって構成される密閉空間内に配置し、前記発熱素子（１０）と前記囲み部材（５０）との間の空間を気体で満たす配置工程と、
該配置工程後、前記基板（３０）及び前記囲み部材（５０）を前記モールド樹脂（７０）によって被覆保護する被覆保護工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記囲み部材（５０）は、環状部（５１）と、蓋部（５２）とを有し、
前記配置工程は、
前記環状部（５１）の一方の開口面が前記基板（３０）によって閉塞され、且つ、前記環状部（５１）の内壁面によって前記発熱素子（１０）の周囲が囲まれるように、前記環状部（５１）を前記基板（３０）に固定する固定工程と、
前記固定工程後、前記環状部（５１）の他方の開口面を蓋部（５２）によって閉塞することで、前記発熱素子（１０）を、前記環状部（５１）と前記基板（３０）と前記蓋部（５２）とによって構成される密閉空間内に配置する閉塞工程と、を有することを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜６いずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記囲み部材（５０）を前記基板（３０）に配置することで、前記発熱素子（１０）の周囲を前記囲み部材（５０）によって囲む配置工程と、
該配置工程後、前記囲み部材（５０）と前記発熱素子（１０）との間の空間に前記ゲル（９０）を充填する充填工程と、
該充填工程後、前記基板（３０）及び前記囲み部材（５０）を前記モールド樹脂（７０）によって被覆保護する被覆保護工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記囲み部材（５０）は、環状部（５１）と、蓋部（５２）とを有し、
前記配置工程において、前記環状部（５１）の一方の開口面が前記基板（３０）によって閉塞され、且つ、前記環状部（５１）の内壁面によって前記発熱素子（１０）の周囲が囲まれるように、前記環状部（５１）を前記基板（３０）に固定し、
前記充填工程後、且つ、前記被覆保護工程前において、前記環状部（５１）の他方の開口面を蓋部（５２）によって閉塞することで、前記発熱素子（１０）と前記ゲル（９０）を、前記環状部（５１）と前記基板（３０）と前記蓋部（５２）とによって構成される密閉空間内に配置する閉塞工程を行うことを特徴とする請求項９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、発熱素子が搭載された基板がモールド樹脂によって被覆保護された半導体装置、及び、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、実装基板と、実装基板上に実装された電子部品と、電子部品の外周を被覆する緩衝体と、緩衝体の外周を被覆するモールド樹脂と、を備える電子部品パッケージが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３４３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示される電子部品パッケージでは、ディスペンス方式で液状の緩衝体を滴下することで電子部品の外周を被覆している。そのため、緩衝体の厚さを制御し難いという問題があった。また、緩衝体が意図しない部位に形成され易いため、緩衝体の形成領域を広めに確保しなければならず、電子部品パッケージの体格が増大する虞があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、体格の増大が抑制された半導体装置、及び、その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】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発熱素子（１０）と、
発熱素子（１０）とは別部材の電子素子（３１）と、
発熱素子（１０）及び電子素子（３１）を搭載する基板（３０）と、
発熱素子（１０）の周囲を囲む囲み部材（５０）と、
電子素子（３１）、基板（３０）、及び、囲み部材（５０）を被覆保護するモールド樹脂（７０）と、を有し、
発熱素子（１０）と囲み部材（５０）との間の空間は、気体若しくはゲル（９０）で満たされていることを特徴とする。
【０００７】
このように本発明によれば、発熱素子（１０）とモールド樹脂（７０）との間の距離が、囲み部材（５０）によって規定されている。そのため、液状の緩衝体を滴下することで発熱素子の外周を被覆した構成とは異なり、発熱素子（１０）とモールド樹脂（７０）との間の距離が、不定となることが抑制される。この結果、半導体装置（１００）の体格の増大が抑制される。また、上記比較例とは異なり、意図しない部位に緩衝体が形成されることもない。そのため、緩衝体の形成領域を広めに確保しなくともよく、半導体装置（１００）の体格の増大が抑制される。更に言えば、発熱素子（１０）の発熱によって、発熱素子（１０）とモールド樹脂（７０）との界面にて、モールド樹脂（７０）にクラックが生じることが抑制される。この結果、そのクラックを介して、外部と発熱素子（１０）や電子素子（３１）とが連通され、湿気などによって発熱素子（１０）や電子素子（３１）に不具合が生じることが抑制される。
【０００８】
請求項２に記載のように、気体は、不活性ガスである構成が好適である。これによれば、気体が活性ガスである構成とは異なり、発熱素子（１０）の劣化が抑制される。
【０００９】
請求項３に記載のように、発熱素子（１０）の外形輪郭線と、囲み部材（５０）の内壁面が成す輪郭線とが相似である構成が好ましい。これによれば、発熱素子の外形輪郭線と、囲み部材の内壁面が成す輪郭線とが相似ではない構成と比べて、発熱素子（１０）と囲み部材（５０）との間の空間を小さくすることができる。そのため、半導体装置（１００）の体格の増大が抑制される。
【００１０】
請求項４に記載のように、囲み部材（５０）の外壁面の少なくとも一部は、曲線形状を有する構成が良い。これによれば、囲み部材の外壁面が、直線形状である構成と比べて、液状のモールド樹脂（７０）の流動による応力が囲み部材（５０）に印加され難くなる。
【００１１】
請求項５に記載のように、囲み部材（５０）とモールド樹脂（７０）とは同一材料から成る構成が良い。これによれば、囲み部材（５０）とモールド樹脂（７０）との間にて、線膨張差に起因する熱応力が発生しないので、半導体装置（１００）の耐久性の低下が抑制される。
【００１２】
請求項６に記載のように、発熱素子（１０）としては、インダクタを採用することができる。
【００１３】
なお、請求項７〜１０に記載の発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図４】半導体装置の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２に基づいて、本実施形態に係る半導体装置を説明する。半導体装置１００は、要部として、発熱素子１０と、基板３０と、囲み部材５０と、モールド樹脂７０と、を有する。発熱素子１０と囲み部材５０とが基板３０に搭載され、囲み部材５０によって発熱素子１０の周囲が囲まれている。そして、基板３０と囲み部材５０とがモールド樹脂７０によって被覆保護されている。
【００１６】
発熱素子１０は、インダクタである。より詳しく言えば、メタルコンポジットコアのＳＭＤインダクタである。電極１１を介して、基板３０に搭載されている。
【００１７】
基板３０は、絶縁基板に配線が設けられたプリント基板若しくはセラミック基板である。基板３０の上面３０ａに、発熱素子１０、電子素子３１、及び、囲み部材５０が設けられ、裏面３０ｂに銅から成るヒートシンク３２が固定されている。電子素子３１は、チップコンデンサやＩＣなどの能動素子、受動素子であり、素子１０，３１それぞれは、基板３０の配線、ワイヤ３３、及び、リード３４を介して外部素子と電気的に接続可能となっている。ヒートシンク３２とリード３４とはリードフレームであり、モールド樹脂７０にて基板３０とリードフレームとを一体的に固定した後、各リード３４を連結する連結部（図示略）を除去することで、各リード３４が電気的に独立とされる。
【００１８】
囲み部材５０は、環状部５１と、蓋部５２とを有する。環状部５１の一方の開口面が基板３０によって閉塞され、且つ、その内面よって囲まれた領域内に発熱素子１０が位置するように、環状部５１は基板３０に固定されている。そして、環状部５１のもう一方の開口面が蓋部５２によって閉塞され、発熱素子１０が、囲み部材５０と基板３０とによって構成される密閉空間内に配置されている。これにより、発熱素子１０とモールド樹脂７０との間の距離が、囲み部材５０によって規定されている。本実施形態では、密閉空間が窒素などの不活性ガスによって満たされており、環状部５１は円筒状を成し、その外形輪郭線が曲線形状となっている。
【００１９】
モールド樹脂７０は、基板３０、電子素子３１、及び、囲み部材５０を被覆保護するものである。図２に示すように、基板３０に固定されたヒートシンク３２は、基板３０との固定面の裏面が外部に露出され、リード３４におけるワイヤ３３との接合端とは反対側の端部が外部に露出されている。本実施形態では、モールド樹脂７０と囲み部材５０とは同一材料から成る。
【００２０】
次に、本実施形態に係る半導体装置１００の製造方法を説明する。先ず、基板３０にリードフレームと素子１０，３１とを固定する。その後、リードフレームと基板３０とをワイヤ３３を介して電気的に接続する。以上が、準備工程である。
【００２１】
該準備工程後、不活性ガス雰囲気下で、囲み部材５０を基板３０に配置することで、発熱素子１０を囲み部材５０と基板３０とによって構成される密閉空間内に配置し、発熱素子１０と囲み部材５０との間の空間を不活性ガスで満たす。以上が配置工程である。
【００２２】
該配置工程後、基板３０及び囲み部材５０をモールド樹脂７０によって被覆保護する。以上が被覆保護工程である。以上の工程後、各リード３４を連結する連結部を除去することで半導体装置１００が製造される。
【００２３】
なお、上記したように、囲み部材５０は、環状部５１と、蓋部５２とを有する。そのため、配置工程は、環状部５１を基板３０に固定する固定工程と、環状部５１の開口面を蓋部５２によって閉塞する閉塞工程と、を有する。もう少し詳しく言えば、固定工程では、環状部５１の一方の開口面が基板３０によって閉塞され、且つ、環状部５１の内壁面によって発熱素子１０の周囲が囲まれるように、環状部５１を基板３０に固定する。また、閉塞工程では、環状部５１の他方の開口面を蓋部５２によって閉塞することで、発熱素子１０を、環状部５１と基板３０と蓋部５２とによって構成される密閉空間内に配置する。ちなみに、上記例では、準備工程にてワイヤ３３の接続を行う例を示したが、ワイヤ３３の接続は、準備工程から被膜工程の前であれば何時でも良い。
【００２４】
次に、本実施形態に係る半導体装置１００の作用効果を説明する。上記したように、発熱素子１０とモールド樹脂７０との間の距離が、囲み部材５０によって規定されている。そのため、液状の緩衝体を滴下することで発熱素子の外周を被覆した構成とは異なり、発熱素子１０とモールド樹脂７０との間の距離が、不定となることが抑制される。この結果、半導体装置１００の体格の増大が抑制される。また、上記比較例とは異なり、意図しない部位に緩衝体が形成されることもない。そのため、緩衝体の形成領域を広めに確保しなくともよく、半導体装置１００の体格の増大が抑制される。更に言えば、発熱素子１０の発熱によって、発熱素子１０とモールド樹脂７０との界面にて、モールド樹脂７０にクラックが生じることが抑制される。この結果、そのクラックを介して、外部と発熱素子１０や電子素子３１とが連通され、湿気などによって発熱素子１０や電子素子３１に不具合が生じることが抑制される。
【００２５】
密閉空間が窒素などの不活性ガスによって満たされている。これによれば、密閉空間が活性ガスで満たされた構成とは異なり、発熱素子１０の劣化が抑制される。
【００２６】
環状部５１は円筒状を成し、その外形輪郭線が曲線形状となっている。これによれば、囲み部材の外壁面が、直線形状である構成と比べて、液状のモールド樹脂７０の流動による応力が囲み部材５０に印加され難くなる。
【００２７】
モールド樹脂７０と囲み部材５０とは同一材料から成る。これによれば、囲み部材５０とモールド樹脂７０との間にて、線膨張差に起因する熱応力が発生しないので、半導体装置１００の耐久性の低下が抑制される。
【００２８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００２９】
本実施形態では、発熱素子１０の形状と囲み部材の形状との関係を特に言及しなかった。しかしながら、図４に示すように、発熱素子１０の外形輪郭線と、囲み部材５０の内壁面が成す輪郭線とが相似である構成が特に好ましい。これによれば、発熱素子の外形輪郭線と、囲み部材の内壁面が成す輪郭線とが相似ではない構成と比べて、発熱素子１０と囲み部材５０との間の空間を小さくすることができる。そのため、半導体装置１００の体格の増大が抑制される。
【００３０】
本実施形態では、密閉空間が窒素などの不活性ガスによって満たされた例を示した。しかしながら、密閉空間が空気などの活性ガスによって満たされた構成を採用することができる。
【００３１】
また、図３に示すように、密閉空間がシリコーン樹脂などの樹脂性のゲル９０によって満たされた構成を採用することもできる。この構成の場合、以下に示す製造方法を経ることで半導体装置１００が製造される。
【００３２】
先ず、環状部５１の一方の開口面が基板３０によって閉塞され、且つ、環状部５１の内壁面によって発熱素子１０の周囲が囲まれるように、環状部５１を基板３０に固定する。以上が配置工程である。該配置工程後、囲み部材５０と発熱素子１０との間の空間にゲル９０を充填する。以上が充填工程である。該充填工程後、環状部５１の他方の開口面を蓋部５２によって閉塞することで、発熱素子１０とゲル９０を、環状部５１と基板３０と蓋部５２とによって構成される密閉空間内に配置する。以上が閉塞工程である。該閉塞工程後、基板３０及び囲み部材５０をモールド樹脂７０によって被覆保護する。以上が被覆保護工程である。以上の工程後、第１実施形態と同様にして、各リード３４を連結する連結部を除去することで半導体装置１００が製造される。
【００３３】
なお、囲み部５０が、蓋部５２を有さず、環状部５１のみを有する構成を採用することもできる。この場合、図３に示すように、発熱素子１０はゲル９０によって全面が覆われた構成となり、上記した閉塞工程は省略される。
【００３４】
本実施形態では、環状部５１は円筒状を成し、その外形輪郭線が曲線形状となっている例を示した。しかしながら、環状部５１の形状としては上記例に限定されず、環状であれば適宜採用することができる。外形輪郭線が直線形状でもよい。
【００３５】
本実施形態では、発熱素子１０がインダクタである例を示した。しかしながら、発熱素子１０としては上記例に限定されず、発熱する素子であれば、適宜採用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０・・・発熱素子
３０・・・基板
３１・・・電子素子
５０・・・囲み部材
７０・・・モールド樹脂
９０・・・ゲル
１００・・・半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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