(57)【要約】【課題】絶縁シートと放熱部との十分な接合性を図ることができるパワー半導体装置と、その製造方法と、絶縁基板部とを提供する。【解決手段】パワー半導体装置１では、複数のピンフィン５ｂを突出させた放熱部５の上に、絶縁シート７を介在させてヒートスプレッダ９が配置され、その上に、ＩＧＢＴ１５とダイオード１７とが搭載されている。ヒートスプレッダ９の側方および絶縁シート７を覆うように、放熱部５の第１凹部５ａにトランスファ成形樹脂１１が充填されている。トランスファ成形樹脂１１、ＩＧＢＴ１５およびダイオード１７等を封止するように、ケース１９の内側にポッティング樹脂２３が充填されている。【選択図】図２
2016096263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１主表面と第２主表面を有し、前記第１主表面にピンフィンを突出させ、前記第２主表面に、前記第１主表面の側に向かって凹んだ第１凹部を有する放熱部と、
前記放熱部の前記第１凹部の底面に接するように配置された絶縁シートと、
前記絶縁シートに接するように配置されたヒートスプレッダと、
前記ヒートスプレッダに搭載されたパワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子が搭載されている前記ヒートスプレッダの表面を除き、前記ヒートスプレッダの側方および前記絶縁シートを覆うように、前記放熱部の前記第１凹部に充填されたトランスファ成形樹脂と、
前記トランスファ成形樹脂、前記ヒートスプレッダおよび前記パワー半導体素子を周りから取り囲むように、前記放熱部に装着されたケースと、
前記トランスファ成形樹脂とは材料が異なり、前記トランスファ成形樹脂、前記ヒートスプレッダおよび前記パワー半導体素子を封止するように前記ケースに充填された封止樹脂と
を備えた、パワー半導体装置。
【請求項２】
前記放熱部には、前記第１凹部の側壁に庇が形成される態様で第２凹部が形成され、
前記トランスファ成形樹脂は、前記第２凹部に充填される態様で前記第１凹部に充填された、請求項１記載のパワー半導体装置。
【請求項３】
前記トランスファ成形樹脂の表面に第３凹部が形成され、
前記封止樹脂は、前記第３凹部に充填される態様で前記ケースに充填された、請求項１または２に記載のパワー半導体装置。
【請求項４】
前記ヒートスプレッダは、対向するカエリ面とダレ面とを有し、
前記カエリ面に前記パワー半導体素子が搭載され、
前記ダレ面が前記絶縁シートに接触している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項５】
トランスファー成形樹脂となる樹脂材料を成形する下金型および上金型を用意する工程と、
対向する第１主表面と第２主表面を有し、前記第１主表面にピンフィンを突出させ、前記第２主表面に、前記第１主表面の側に向かって凹んだ第１凹部を有する放熱部を用意する工程と、
パワー半導体素子が搭載されるヒートスプレッダを用意する工程と、
前記放熱部と前記ヒートスプレッダとの間に介在させる絶縁シートを用意する工程と、
前記放熱部の前記第１凹部の底面に前記絶縁シートを介在させて前記ヒートスプレッダを配置した状態で、前記下金型と前記上金型とで前記放熱部を挟み込み、前記放熱部の前記第１凹部に樹脂材料を供給する工程と、
前記下金型および上金型によって前記樹脂材料を加圧することにより、前記ヒートスプレッダの側方および前記絶縁シートを覆うように、前記放熱部の前記第１凹部にトランスファ成形樹脂を成形する工程と、
前記トランスファ成形樹脂が成形された前記放熱部を、前記下金型および前記上金型から取り出す工程と、
前記ヒートスプレッダの露出した表面にパワー半導体素子を電気的に接続する工程と、
前記放熱部にケースを装着する工程と、
前記トランスファ成形樹脂、前記ヒートスプレッダおよび前記パワー半導体素子を封止するように、前記トランスファ成形樹脂とは材料が異なるポッティング樹脂を前記ケースに充填する工程と
を備えた、パワー半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記放熱部の前記第１凹部に前記樹脂材料を供給する工程は、
前記下金型に前記ヒートスプレッダを載置する工程と、
載置された前記ヒートスプレッダに接するように、前記絶縁シートを載置する工程と、
前記絶縁シートに前記第１凹部の前記底面が接するように、前記放熱部を載置する工程と、
配置された前記放熱部を前記下金型と前記上金型とで挟み込む工程と、
前記第１凹部に前記樹脂材料を供給する工程と
を含む、請求項５記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ヒートスプレッダを用意する工程は、厚さを有する金属板を打ち抜くことによって前記ヒートスプレッダを形成する工程を含み、
前記下金型に前記ヒートスプレッダを載置する工程は、前記ヒートスプレッダのカエリ面の外周端を、前記下金型に接触させて載置する工程を含む、請求項５または６に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記上金型を用意する工程は、前記放熱部の前記ピンフィンを支持するフィンサポートバーを有する上金型を用意する工程を含み、
前記放熱部を前記下金型と前記上金型とで挟み込む工程は、前記フィンサポートバーを前記放熱部に接触させる工程を含む、請求項５〜７のいずれかに記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項９】
パワー半導体装置に用いられ、パワー半導体素子が搭載される絶縁基板部であって、
対向する第１主表面と第２主表面を有し、前記第１主表面にピンフィンを突出させ、前記第２主表面に、前記第１主表面の側に向かって凹んだ第１凹部を有する放熱部と、
前記放熱部の前記第１凹部の底面に接するように配置された絶縁シートと、
前記絶縁シートに接するように配置されたヒートスプレッダと、
パワー半導体素子が搭載されることになる前記ヒートスプレッダの表面を除き、前記ヒートスプレッダの側方および前記絶縁シートを覆うように、前記放熱部の前記第１凹部に充填されたトランスファ成形樹脂と
を備えた、絶縁基板部。
【請求項１０】
前記放熱部には、前記第１凹部の側壁に庇が形成される態様で第２凹部が形成され、
前記トランスファ成形樹脂は、前記第２凹部に充填される態様で前記第１凹部に充填された、請求項９記載の絶縁基板部。
【請求項１１】
前記トランスファ成形樹脂の表面には第３凹部が形成された、請求項９または１０に記載の絶縁基板部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワー半導体装置およびその製造方法ならびに絶縁基板部に関し、特に、放熱部およびヒートスプレッダを備えたパワー半導体装置と、そのようなパワー半導体装置の製造方法と、パワー半導体装置に用いられる絶縁基板部とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体装置の一つの形態に、ピンフィンを突出させた放熱部に絶縁材を介在させてヒートスプレッダを配置し、そのヒートスプレッダにパワー半導体素子を搭載したパワー半導体装置がある。このようなパワー半導体装置では、パワー半導体素子、ヒートスプレッダおよび絶縁材は、ポッティング樹脂によって直接封止される。
【０００３】
放熱部およびヒートスプレッダは、たとえば、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）等の金属から形成されている。絶縁材には、無機絶縁材が用いられており、たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が用いられている。
【０００４】
パワー半導体素子として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）およびダイオード等が搭載される。ＩＧＢＴ等から発生する熱は、ヒートスプレッダを介して放熱部のピンフィンに伝導することによって、パワー半導体装置の外に放出される。なお、この種のパワー半導体装置を開示した特許文献の例として、特許文献１、特許文献２および特許文献３がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２３８６４２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３８６４３号公報
【特許文献３】特開２０１２−８４７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パワー半導体装置では、窒化アルミニウムの絶縁材と、銅等のヒートスプレッダとの線膨張係数の違い、または、その絶縁材と、銅等の放熱部との線膨張係数の違いから、放熱部、絶縁材およびヒートスプレッダを含む部材（絶縁基板部）が反ってしまうという問題があった。このような反りを解消するために、絶縁材として、比較的柔軟性を有する有機材料から形成された樹脂シートが提案されている。
【０００７】
しかしながら、このような絶縁シートを使用して、パワー半導体素子等をポッティング樹脂によって封止したパワー半導体装置では、絶縁シートを放熱部へ十分に密着させることができず、絶縁シートと放熱部との接合性を確保することが難しいことがわかった。
【０００８】
本発明は、そのような問題点を解消するためになされたものであり、一つの目的は、絶縁シートと放熱部との十分な接合性を図ることができるパワー半導体装置を提供することであり、他の目的は、そのようなパワー半導体装置の製造方法を提供することであり、さらに他の目的は、そのようなパワー半導体装置に用いられる絶縁基板部を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るパワー半導体装置は、放熱部と絶縁シートとヒートスプレッダとパワー半導体素子とトランスファ成形樹脂とケースと封止樹脂とを備えている。放熱部は、対向する第１主表面と第２主表面を有し、第１主表面にピンフィンを突出させ、第２主表面に、第１主表面の側に向かって凹んだ第１凹部を有する。絶縁シートは、放熱部の第１凹部の底面に接するように配置されている。ヒートスプレッダは、絶縁シートに接するように配置されている。パワー半導体素子は、ヒートスプレッダに搭載されている。トランスファ成形樹脂は、パワー半導体素子が搭載されているヒートスプレッダの表面を除き、ヒートスプレッダの側方および絶縁シートを覆うように、放熱部の第１凹部に充填されている。ケースは、トランスファ成形樹脂、ヒートスプレッダおよびパワー半導体素子を周りから取り囲むように、放熱部に装着されている。封止樹脂は、トランスファ成形樹脂とは材料が異なり、トランスファ成形樹脂、ヒートスプレッダおよびパワー半導体素子を封止するようにケースに充填されている。
【００１０】
本発明に係るパワー半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。トランスファー成形樹脂となる樹脂材料を成形する下金型および上金型を用意する。対向する第１主表面と第２主表面を有し、第１主表面にピンフィンを突出させ、第２主表面に、第１主表面の側に向かって凹んだ第１凹部を有する放熱部を用意する。パワー半導体素子が搭載されるヒートスプレッダを用意する。放熱部とヒートスプレッダとの間に介在させる絶縁シートを用意する。放熱部の第１凹部の底面に絶縁シートを介在させてヒートスプレッダを配置した状態で、下金型と上金型とで放熱部を挟み込み、放熱部の第１凹部に樹脂材料を供給する。下金型および上金型によって樹脂材料を加圧することにより、ヒートスプレッダの側方および絶縁シートを覆うように、放熱部の第１凹部にトランスファ成形樹脂を成形する。トランスファ成形樹脂が成形された放熱部を、下金型および上金型から取り出す。ヒートスプレッダの露出した表面にパワー半導体素子を電気的に接続する。放熱部にケースを装着する。トランスファ成形樹脂、ヒートスプレッダおよびパワー半導体素子を封止するように、トランスファ成形樹脂とは材料が異なるポッティング樹脂をケースに充填する。
【００１１】
本発明に係る絶縁基板部は、パワー半導体装置に用いられ、パワー半導体素子が搭載される絶縁基板部であって、放熱部と絶縁シートとヒートスプレッダとトランスファ成形樹脂とを備えている。放熱部は、対向する第１主表面と第２主表面を有し、第１主表面にピンフィンを突出させ、第２主表面に、第１主表面の側に向かって凹んだ第１凹部を有する。絶縁シートは、放熱部の第１凹部の底面に接するように配置されている。ヒートスプレッダは、絶縁シートに接するように配置されている。トランスファ成形樹脂は、パワー半導体素子が搭載されることになるヒートスプレッダの表面を除き、ヒートスプレッダの側方および絶縁シートを覆うように、放熱部の第１凹部に充填されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るパワー半導体装置によれば、トランスファ成形樹脂が、ヒートスプレッダの側方および絶縁シートを覆うように、放熱部の第１凹部に充填されている。これにより、絶縁シートと放熱部との接合性を十分に図ることができる。
【００１３】
本発明に係るパワー半導体装置の製造方法によれば、下金型および上金型によって樹脂材料を加圧することにより、ヒートスプレッダの側方および絶縁シートを覆うように、放熱部の第１凹部にトランスファ成形樹脂を成形することで、絶縁シートを放熱部へ確実に接合させることができる。
【００１４】
本発明に係る絶縁基板部によれば、パワー半導体素子が搭載される絶縁基板部として、絶縁シートと放熱部との接合性を十分に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るパワー半導体装置の平面図である。
【図２】同実施の形態において、図１に示す断面線ＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】同実施の形態において、放熱部を示す断面図である。
【図４】同実施の形態において、ヒートスプレッダを示す部分拡大断面図である。
【図５】同実施の形態において、絶縁基板部を示す部分拡大断面図である。
【図６】同実施の形態において、パワー半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図７】同実施の形態において、図６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図８】同実施の形態において、図７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図９】同実施の形態において、図８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１０】同実施の形態において、図９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１１】同実施の形態において、図１０に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１２】同実施の形態において、図１１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１４】同実施の形態において、図１３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１５】比較例に係るパワー半導体装置を示す断面図である。
【図１６】比較例に係るパワー半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１８】図１７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態に係るパワー半導体装置の一例について説明する。
図１および図２に示すように、パワー半導体装置１では、複数のピンフィン５ｂを突出させた放熱部５の上に、絶縁シート７を介在させて所定の位置にヒートスプレッダ９が配置されている。ヒートスプレッダ９の上に、はんだ１３を介してＩＧＢＴ１５とダイオード１７とが搭載されている。ヒートスプレッダ９の側方（側面）および絶縁シート７を覆うように、放熱部５の第１凹部５ｃ（図３参照）にトランスファ成形樹脂１１が充填されている。
【００１７】
ヒートスプレッダ９を周囲から取り囲むように、放熱部５にケース１９が装着されている。ケース１９には、主端子２０ａと信号端子２０ｂとが設けられている。主端子２０ａまたは信号端子２０ｂと、ＩＧＢＴ１５等とは、アルミニウムワイヤ２１によって電気的に接続されている。トランスファ成形樹脂１１、ＩＧＢＴ１５およびダイオード１７等を封止するように、ケース１９の内側にポッティング樹脂２３が充填されている。
【００１８】
パワー半導体装置１の構造について、詳しく説明する。図３に示すように、放熱部５では、厚さを有する板状部５ａの一方の面（第１主表面）に、複数のピンフィン５ｂが突出するように配置されている。板状部５ｂの他方の面（第２主表面）に、一方の面の側に向かって凹んだ第１凹部５ｃが形成されている。その第１凹部５ｃの側壁部には、庇が形成される態様で第２凹部５ｄが形成されている。放熱部５は、たとえば、アルミニウムから形成されている。なお、放熱部５としては、銅等の金属から形成されたものでもよい。
【００１９】
図２に示すように、絶縁シート７は、放熱部５の第１凹部５ｃの底面に接するように配置されている。絶縁シート７として、たとえば、エポキシ樹脂を主成分とする有機物のシートが適用されている。また、絶縁シート７は、フィラー材として、たとえば、ＢＮ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ３を含有していることが好ましい。
【００２０】
図４に示すように、ヒートスプレッダ９は、たとえば、約１ｍｍ〜５ｍｍ程度の所定の厚さを有する銅板を打ち抜くことによって形成されている。銅板を打ち抜くことで、ヒートスプレッダ９には、カエリ面９ａとダレ面９ｂとが形成されることになる。ヒートスプレッダ９は、ダレ面９ｂが絶縁シート７に接するように配置されている。カエリ面９ａでは、突出したカエリ部９ａａが、カエリ面９ａの外周端に沿って位置している。ＩＧＢＴ１５（図２参照）等は、カエリ面９ａに搭載されている。なお、カエリ部９ａａの高さはたとえば、約０．０３ｍｍ程度である。
【００２１】
図２および図５に示すように、トランスファ成形樹脂１１は、絶縁シート７とヒートスプレッダ９の側部（側方）を覆い、第２凹部５ｄに充填される態様で第１凹部５ｃに充填されている。後述するように、トランスファ成形樹脂１１は、樹脂材料を金型（下金型および上金型）によって加圧成形することによって形成されている。成形されたトランスファ成形樹脂１１の表面には、凹部１１ａが形成されている。ポッティング樹脂２３（図２参照）は、凹部１１ａを埋め込むようにケース１９に充填されている。なお、凹部１１ａの他に、凸部が形成されていてもよい。
【００２２】
なお、上述したパワー半導体装置１では、放熱部５、絶縁シート７、ヒートスプレッダ９およびトランスファ成形樹脂１１によって、半完成品として、パワー半導体素子が搭載される絶縁基板部３が構成される。
【００２３】
次に、上述したパワー半導体装置の製造方法の一例について説明する。
まず、図６に示すように、トランスファ成形樹脂を成形する下金型５１と上金型６１とを用意する。下金型５１には、トランスファ成形樹脂の樹脂材料を供給する可動キャビティ５３が設けられている。また、可動キャビティ５３に供給された樹脂材料を加圧する可動キャビティロッド５５が設けられている。可動キャビティロッド５５の先端には、凸部５３ａが設けられている。
【００２４】
さらに、下金型５１には、下金型５１を付勢するプレスロッド５７が設けられている。また、下金型５１には、ヒートスプレッダ９のカエリ部９ａａ（図４参照）に接触する当接部５８が設けられている。当接部５８は、ヒートスプレッダ９のカエリ面９ａの外周端に沿って位置するように連続的に配置されている。
【００２５】
一方、上金型６１は、下金型５１と対向するように配置される。上金型６１には、放熱部５（図２等参照）のピンフィン５ｂ（板状部５ａ）を支持するフィンサポートバー６３が設けられている。
【００２６】
次に、図７に示すように、用意された下金型５１の可動キャビティ５３にトランスファ成形樹脂となる樹脂材料７１を供給する。次に、ヒートスプレッダ９のカエリ部９ａａ（図４参照）が当接部５８に接触するように、下金型５１にヒートスプレッダ９を載置する。次に、ヒートスプレッダ９のダレ面９ｂ（図４参照）に接触するように、絶縁シート７を載置する。
【００２７】
次に、図８に示すように、放熱部５のピンフィン５ｂを上に向け、放熱部５の第１凹部５ｃの底面が絶縁シート７に接触するように、放熱部５配を載置する。次に、図９に示すように、下金型５１に対向するように上金型６１を配置し、下金型５１と上金型６１とで、放熱部５の板状部５ａを挟み込む。このとき、放熱部５のピンフィン５ｂ（または板状部５ａ）は、上金型６１のフィンサポートバー６３によって、上方から押えられることになる。
【００２８】
次に、図１０に示すように、下金型５１と上金型６１とで、放熱部５（板状部５ａ）を挟み込んだ状態で、下金型５１の可動キャビティロッド５５を上昇させて、樹脂材料７１に圧力を加えることにより、放熱部５の第１凹部５ｃおよび第２凹部５ｄに充填されるように、トランスファ成形樹脂１１を成形する。
【００２９】
樹脂材料７１に圧力を加えてトランスファ成形樹脂１１を成形することで、絶縁シート７を放熱部５に確実に密着させることができ、絶縁シート７と放熱部５との接合性を十分に確保することができる。こうして、放熱部５、絶縁シート７、ヒートスプレッダ９およびトランスファ成形樹脂１１を備えた絶縁基板部３（図１１参照）が形成される。
【００３０】
次に、図１１に示すように、下金型５１および上金型６１とから、絶縁基板部３を取り出す。トランスファ成形樹脂１１の表面には、可動キャビティ５３の凸部５３ａに対応する凹部１１ａが形成されている。なお、この絶縁基板部３は、パワー半導体素子が搭載される、半完成品の絶縁基板部として、販売が可能とされる。
【００３１】
次に、図１２に示すように、ヒートスプレッダ９のカエリ面９ａ（図４参照）に、はんだ１３によって、ＩＧＢＴ１５およびダイオード１７を搭載する。次に、ケース１９を放熱部５に装着する。次に、図１３に示すように、アルミニウムワイヤ２１をワイヤボンディングすることによって、たとえば、ＩＧＢＴ１５と所定の電極とを電気的に接続する。
【００３２】
次に、図１４に示すように、ケース１９内にポッティング樹脂２３を充填することによって、ＩＧＢＴ１５およびダイオード１７等を封止する。このとき、トランスファ成形樹脂１１の凹部１１ａにポッティング樹脂２３が充填されることで、トランスファ成形樹脂１１とポッティング樹脂２３との密着性を図ることができる。なお、ポッティング樹脂２３は、トランスファ成形樹脂とは樹脂材料が異なる。こうして、図２等に示すパワー半導体装置１が完成する。
【００３３】
上述したパワー半導体装置１では、トランスファ成形樹脂１１を成形することで、絶縁シート７と放熱部５との接合性を十分に確保することができる。このことについて、比較例に係るパワー半導体装置と対比して説明する。
【００３４】
図１５に示すように、比較例に係るパワー半導体装置１０１では、複数のピンフィン１０５ｂを突出させた放熱部１０５の上に、絶縁シート１０７を介在させて所定の位置にヒートスプレッダ１０９が配置されている。ヒートスプレッダ１０９の上に、はんだ１１３を介してＩＧＢＴ１１５とダイオード１１７とが搭載されている。
【００３５】
ヒートスプレッダ１０９を周囲から取り囲むように、放熱部１０５にケース１１９が装着されている。ケース１１９に設けられた所定の電極とＩＧＢＴ１５等とが、アルミニウムワイヤ１２１によって電気的に接続されている。ＩＧＢＴ１１５およびダイオード１１７等を封止するように、ケース１１９の内側にポッティング樹脂１２３が充填されている。
【００３６】
次に、比較例に係るパワー半導体装置１０１の製造方法について説明する。まず、図１６に示すように、放熱部１０５における、複数のピンフィン１０５ｂが突出している側の面とは反対側の面に、絶縁シート１０７を接着（接合）する。次に、その絶縁シート１０７にヒートスプレッダ１０９を接着（接合）する。
【００３７】
次に、図１７に示すように、ヒートスプレッダ１０９の表面（上面）に、はんだ１１３によって、ＩＧＢＴ１１５およびダイオード１１７を電気的に接続する。次に、ケース１１９を放熱部５に装着する。次に、アルミニウムワイヤ１２１をワイヤボンディングすることによって、たとえば、ＩＧＢＴ１１５と所定の電極とを電気的に接続する。
【００３８】
次に、図１８に示すように、ケース１１９内にポッティング樹脂１２３を充填することによって、ＩＧＢＴ１１５およびダイオード１１７等を封止する。こうして、図１５に示す比較例に係るパワー半導体装置１０１が完成する。
【００３９】
比較例に係るパワー半導体装置１０１では、放熱部１０５の表面に絶縁シート１０７が接着され、その絶縁シート１０７の表面にヒートスプレッダ１０９が接着されている。そのヒートスプレッダ１０９に搭載されたＩＧＢＴ１１５等のパワー半導体素子が、ポッティング樹脂１２３によって封止されている。
【００４０】
ポッティング樹脂１２３は、当初は液体状の樹脂であり、ケース１１９に充填した後、所定の温度のもとでキュアを行うことによって硬化する。しかしながら、ポッティング樹脂１２３では、絶縁シート１０７と放熱部１０５との密着性が十分ではないことが、発明者らによって確認された。
【００４１】
比較例に係るパワー半導体装置１０１に対して、実施の形態に係るパワー半導体装置１では、図１０に示すように、下金型５１と上金型６１とで樹脂材料７１に圧力を加えることによって、放熱部５の第１凹部５ｃおよび第２凹部５ｄに充填されるように、トランスファ成形樹脂１１が成形される。
【００４２】
これにより、成形する際の温度と圧力とによって、絶縁シート７を放熱部５に確実に密着させることができる。特に、第１凹部５ｃの側壁に、庇が形成される態様で形成された第２凹部５ｄにトランスファ成形樹脂１１が充填されることで、絶縁シート７と放熱部５との接合性を十分に図ることができる。また、トランスファ成形樹脂１１の表面に形成された凹部１１ａにポッティング樹脂２３が充填されることで、トランスファ成形樹脂１１とポッティング樹脂２３との接合性も図ることができる。
【００４３】
さらに、トランスファ成形樹脂１１によって、隣り合うヒートスプレッダ９とヒートスプレッダ９との間の電気的な絶縁を確実に確保することができる。また、ヒートスプレッダ９と放熱部５との間の電気的な絶縁も確実に確保することができる。
【００４４】
また、実施の形態に係るパワー半導体装置１では、ヒートスプレッダ９は、たとえば、銅板から形成されている。これにより、パワー半導体装置に流れる電流に応じて適切な厚さの銅板を選択することができ、たとえば、エッチングによって形成されるヒートスプレッダの場合と比べて、容易に大電流化を図ることができる。
【００４５】
さらに、そのヒートスプレッダ９は、銅板を打ち抜くことによって形成されていることで、加工費用が抑制されて、製造コストの削減に貢献することができる。また、打ち抜くことによって形成されたヒートスプレッダ９は、カエリ面９ａが下金型５１の当接部５８に当接するように、カエリ面９ａを下に向けて下金型５１に載置される。これにより、樹脂材料７１に圧力を加える際に、樹脂材料７１が、可動キャビティ５３からヒートスプレッダ９のカエリ面９ａへ漏れて流れ込むのを抑制することができる。
【００４６】
また、実施の形態に係るパワー半導体装置１では、絶縁シート７として、線膨張係数が、アルミニウムから形成される放熱部５の線膨張係数（２２ｐｐｍ／℃）、または、銅から形成されるヒートスプレッダ９の線膨張係数（１７ｐｐｍ／℃）と同レベルの値（１７ｐｐｍ／℃〜２２ｐｐｍ／℃程度）を有する絶縁シートを適用することで、絶縁基板部３の反りも抑制することができる。
【００４７】
なお、上述した実施の形態において挙げた寸法等の数値は一例であって、これらの数値に限られるものではない。
【００４８】
さらに、上述したパワー半導体装置の製造方法では、下金型５１と上金型６１とでトランスファ成形樹脂１１を成形する際に、放熱部５のピンフィン５ｂ（または板状部５ａ）が、上金型６１のフィンサポートバー６３によって上方から押えられることで、放熱部５が変形するのを抑制することができる。
【００４９】
なお、上述したパワー半導体装置の製造方法では、パワー半導体素子が搭載されるヒートスプレッダの表面を下に向けてトランスファ成形樹脂を形成する場合について説明した。この他に、ヒートスプレッダのその表面に樹脂材料を流れ込ませないことを条件として、ヒートスプレッダのその表面を上に向けた状態でトランスファ成形樹脂を成形するようにしてもよい。
【００５０】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、ピンフィンを含む放熱部を備えたパワー半導体装置に有効に利用される。
【符号の説明】
【００５２】
１  パワー半導体装置、３  絶縁基板部、５  放熱部、５ａ  板状部、５ｂ  ピンフィン、５ｃ  第１凹部、５ｄ  第２凹部、７  絶縁シート、９  ヒートスプレッダ、９ａ  カエリ面、９ａａ  カエリ部、９ｂ  ダレ面、１１  トランスファ成形樹脂、１１ａ  凹部、１３  はんだ、１５  ＩＧＢＴ、１７  ダイオード、１９  ケース、２０ａ  主端子、２０ｂ  信号端子、２１  アルミニウムワイヤ、２３  ポッティング樹脂、５１  下金型、５３  可動キャビティ、５３ａ  凸部、５５  可動キャビティロッド、５７  プレスロッド、５８  当接部、６１  上金型、６３  フィンサポートバー、７１  樹脂材料。
【図１】
2016096263.tif 000003
【図２】
2016096263.tif 000004
【図３】
2016096263.tif 000005
【図４】
2016096263.tif 000006
【図５】
2016096263.tif 000007
【図６】
2016096263.tif 000008
【図７】
2016096263.tif 000009
【図８】
2016096263.tif 000010
【図９】
2016096263.tif 000011
【図１０】
2016096263.tif 000012
【図１１】
2016096263.tif 000013
【図１２】
2016096263.tif 000014
【図１３】
2016096263.tif 000015
【図１４】
2016096263.tif 000016
【図１５】
2016096263.tif 000017
【図１６】
2016096263.tif 000018
【図１７】
2016096263.tif 000019
【図１８】
2016096263.tif 000020