(57)【要約】【課題】モールド樹脂の注入工程でパイプ内へのモールド樹脂漏れが生じることなく、パイプが一体化された半導体装置を製造できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】下側成形型上に、半導体素子の各主面に半導体素子側から順番に電極板、絶縁板、及び、外周部に挿通部が形成された放熱板が積層され、且つ、両端部が広がった金属パイプが上側の放熱板の挿通部及び下側の放熱板の挿通部に通された状態の組立体を設ける工程と、金属パイプの上端の全周囲に接触する上側成形型と、金属パイプの下端の全周囲に接触する下側成形型とによって、金属パイプを上下から加圧して金属パイプの両端部をさらに広げながら、上側成形型と下側成形型との隙間を塞ぐ型締めを行う工程と、型締め後に上側成形型と下側成形型とにより形成された内部空間にモールド樹脂を注入し、モールド樹脂を硬化させる工程とを行い、パイプが一体化された半導体装置を製造する。【選択図】図２Ｆ
2016131197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
下側成形型上に、半導体素子の各主面に前記半導体素子側から順番に電極板、絶縁板、及び、貫通孔又は切り欠きにより構成された挿通部が外周部に形成された放熱板が積層され、且つ、両端部が広がった金属パイプが上側の前記放熱板の前記挿通部及び下側の前記放熱板の前記挿通部に通された状態の組立体を設ける工程と、
前記金属パイプの上端の全周囲に接触する上側成形型と、前記金属パイプの下端の全周囲に接触する前記下側成形型とによって、前記金属パイプを上下から加圧して前記金属パイプの両端部をさらに広げながら、前記上側成形型と前記下側成形型との隙間を塞ぐ型締めを行う工程と、
前記型締め後に前記上側成形型と前記下側成形型とにより形成された内部空間にモールド樹脂を注入し、前記モールド樹脂を硬化させる工程とを行い、
前記半導体素子、前記電極板、前記絶縁板、前記放熱板、及び前記金属パイプが一体化された半導体装置を製造する、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、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷却器が組み付けられる半導体装置が知られている。特許文献１の図８には、２つの冷却器によって挟まれた半導体装置が記載されている。半導体チップの両側には、半導体チップ側から順番に、ヒートシンクとバスバ端子と絶縁板とが積層されている。半導体チップ及びヒートシンクは、バスバ端子間に設けられた樹脂によって封止されている。２つの冷却器は、２本のパイプによって互いに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０３３１２５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、従来のように冷媒が流れるパイプを冷却器に一体化するのではなく、パイプを半導体装置に一体化することが考えられる。この場合、半導体素子の各主面に電極板、絶縁板、及び、放熱板が積層され、且つ、２つの放熱板の貫通孔（又は切り欠き）にパイプが通された状態で、２つの放熱板の間にモールド樹脂を注入する工程を行うことで、パイプが一体化された半導体装置を得ることができる。しかし、パイプの両端は開口しているため、モールド樹脂の注入工程で、パイプ内へモールド樹脂が漏れないように対策を施す必要がある。
【０００５】
本発明は、モールド樹脂の注入工程でパイプ内へのモールド樹脂漏れが生じることなく、パイプが一体化された半導体装置を製造できる半導体装置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】
第１の発明は、半導体装置の製造方法であって、下側成形型上に、半導体素子の各主面に半導体素子側から順番に電極板、絶縁板、及び、貫通孔又は切り欠きにより構成された挿通部が外周部に形成された放熱板が積層され、且つ、両端部が広がった金属パイプが上側の放熱板の挿通部及び下側の放熱板の挿通部に通された状態の組立体を設ける工程と、金属パイプの上端の全周囲に接触する上側成形型と、金属パイプの下端の全周囲に接触する下側成形型とによって、金属パイプを上下から加圧して金属パイプの両端部をさらに広げながら、上側成形型と下側成形型との隙間を塞ぐ型締めを行う工程と、型締め後に上側成形型と下側成形型とにより形成された内部空間にモールド樹脂を注入し、モールド樹脂を硬化させる工程とを行い、半導体素子、電極板、絶縁板、放熱板、及び金属パイプが一体化された半導体装置を製造する。
【０００７】
第１の発明では、半導体素子の各主面に電極板、絶縁板、及び、放熱板が積層された組立体が作成される。組立体の各放熱板の外周部には、貫通孔又は切り欠きにより構成された挿通部が形成されている。組立体では、上側の放熱板の挿通部及び下側の放熱板の挿通部に金属パイプが通されている。上側成形型と下側成形型との隙間を塞ぐ型締めの際に、上側成形型及び下側成形型によって金属パイプが上下から加圧される。加圧前に、金属パイプの両端部は予め広げられている。そのため、上下からの加圧によって、金属パイプの両端部はさらに広がる。従って、型締め後は、金属パイプの上端の全周囲が残留応力によって上側成形型に密着し、金属パイプの下端の全周囲が残留応力によって下側成形型に密着する。この状態で、上側成形型と下側成形型とにより形成された内部空間にモールド樹脂が注入される。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明では、上側成形型と下側成形型との隙間を塞ぐ型締めの際に、金属パイプの両端部を外側に広げているため、モールド樹脂の注入工程の際に、金属パイプの両端の全周囲が成形型に密着している。そのため、モールド樹脂の注入工程でパイプ内へのモールド樹脂漏れが生じることなく、金属パイプが一体化された半導体装置を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る半導体積層ユニットの断面図
【図２Ａ】一次組立体の断面図
【図２Ｂ】二次組立体の断面図
【図２Ｃ】三次組立体の断面図
【図２Ｄ】上側成形型及び下側成形型による型締めを実行している状態の断面図
【図２Ｅ】上側成形型及び下側成形型による型締めが完了した状態の断面図
【図２Ｆ】上側成形型及び下側成形型による型締め後に注入されたモールド樹脂が硬化した状態の断面図
【図２Ｇ】半導体装置に冷却器を組み付けた状態の断面図
【図３】変形例２に係る上側成形型及び下側成形型を型締めする前の断面図
【図４】参考形態１に係る上側成形型及び下側成形型を型締めした後の断面図
【図５】参考形態２に係る半導体装置に冷却器を組み付けた状態の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１及び図２Ａ〜図２Ｇを参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
［概要］
本実施の形態は、冷却水等の冷媒が流れる金属パイプが一体化された半導体装置の製造方法である。この製造方法では、金属パイプの上端に接触する上側成形型と、金属パイプの下端に接触する下側成形型とによって、金属パイプを上下から加圧して金属パイプの両端部を広げながら型締めが行われる。そのため、モールド樹脂を注入する際に、残留応力によって金属パイプの両端の全周囲が成形型に密着しているため、金属パイプ内へのモールド樹脂漏れを防止できる。
【００１２】
図１は、半導体装置１０を備えた半導体積層ユニット１００の断面図である。半導体積層ユニット１００では、複数の半導体装置１０と複数の冷却器４０とが交互に積み重ねられている。半導体装置１０の製造方法の説明をする前に、半導体装置１０及び冷却器４０について説明する。
【００１３】
［半導体装置の構造］
半導体装置１０は、図１に示すように、半導体素子１１、第１の電極板１２、第２の電極板１３、第１の絶縁板１４、第２の絶縁板１５、第１の放熱板１６、第２の放熱板１７、２本の金属パイプ１８、及び、モールド樹脂１９を備えている。半導体素子１１の一方の主面（図１において上面）には、第１の電極板１２、第１の絶縁板１４、及び第１の放熱板１６が、この順番に積層されている。半導体素子１１の他方の主面（図１において下面）には、第２の電極板１３、第２の絶縁板１５、及び、第２の放熱板１７が、この順番に積層されている。半導体装置１０では、半導体素子１１、各電極板１２、１３、各絶縁板１４、１５、及び、各金属パイプ１８が、第１の放熱板１６と第２の放熱板１７との間のモールド樹脂１９によって封止されてパッケージ化されている。
【００１４】
半導体装置１０を厚さ方向（図１における上下方向）に見た場合の各要素の大小関係について説明する。電極板１２、１３は半導体素子１１よりも大きい。電極板１２、１３と絶縁板１４、１５とは同程度の大きさである。放熱板１６、１７は、絶縁板１４、１５よりも大きい。
【００１５】
半導体素子１１と第１の電極板１２とは、はんだ材により構成された接合層２０を介して接合されている。第１の電極板１２は、第１の絶縁板１４に接合されている。第１の絶縁板１４は、第１の放熱板１６に接合されている。また、半導体素子１１と第２の電極板１３とは、はんだ材により構成された接合層２０を介して接合されている。第２の電極板１３は、第２の絶縁板１５に接合されている。第２の絶縁板１５は、第２の放熱板１７に接合されている。
【００１６】
半導体素子１１は、例えばＩＧＢＴなどのパワー半導体チップである。半導体素子１１の上面のコレクタは、第１の電極板１２に電気的に接続されている。半導体素子１１の下面のエミッタは、第２の電極板１３に電気的に接続されている。また、半導体素子１１の電極パッドは、ボンディングワイヤを介して制御端子に接続されている（図示省略）。
【００１７】
第１の電極板１２及び第２の電極板１３の各々は、半導体装置１０の電極として機能すると共に、半導体素子１１で発生した熱を放熱板１６、１７に逃がすヒートスプレッダーとして機能する。第１の電極板１２及び第２の電極板１３には、純銅又は銅合金などの電気伝導性及び熱伝導性に優れた材料が用いられる。
【００１８】
第１の絶縁板１４及び第２の絶縁板１５の各々は、電極板１２、１３からの熱を放熱板１６、１７へ伝達させると共に、電極板１２、１３と放熱板１６、１７とを電気的に絶縁する。第１の絶縁板１４及び第２の絶縁板１５の材料には、高熱伝導性の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、又はシリコーン樹脂等）が用いられる。熱硬化性樹脂に含有させる充填剤として、高熱伝導性の絶縁性無機フィラー（アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）等）が用いられる。
【００１９】
第１の放熱板１６及び第２の放熱板１７の各々は、半導体素子１１で発生した熱を半導体装置１０の外部に放熱する。第１の放熱板１６の片面には、複数のフィン２６が一体化されている。第１の放熱板１６及び複数のフィン２６はヒートシンクを構成する。第２の放熱板１７の片面には、複数のフィン２７が一体化されている。第２の放熱板１７及び複数のフィン２７はヒートシンクを構成する。第１の放熱板１６及び第２の放熱板１７の材料には、例えば銅又はアルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料が用いられる。フィン２６、２７には、放熱板１６、１７と同じ材料が用いられる。
【００２０】
図１に示すように、第１の放熱板１６の外周部には、第１の絶縁板１４が接合された領域を挟んで２つの貫通孔２１（挿通部）が形成されている。第２の放熱板１７の外周部には、第２の絶縁板１５が接合された領域を挟んで２つの貫通孔２２（挿通部）が形成されている。半導体装置１０を厚さ方向に見た場合に、貫通孔２１と貫通孔２２とは互いに重なる。貫通孔２１と貫通孔２２には、真っ直ぐな金属パイプ１８が挿通されている。なお、第１の放熱板１６及び第２の放熱板１７の各々について、貫通孔２１、２２の代わりに、切り欠きを形成してもよい。
【００２１】
金属パイプ１８は、例えばアルミパイプである。金属パイプ１８の上端部１８ａは、第１の放熱板１６の外面よりも上側に突出している。上端部１８ａは、テーパ状に広がっている。金属パイプ１８の下端部１８ｂは、第２の放熱板１７の外面よりも下側に突出している。下端部１８ｂは、テーパ状に広がっている。各金属パイプ１８では、上端部１８ａ及び下端部１８ｂの外周面が、モールド樹脂１９によって覆われている。各金属パイプ１８の両端部１８ａ、１８ｂの周囲には、モールド樹脂１９によって、後述するシール材４２が当接する平坦面が形成されている。
【００２２】
［冷却器の構造］
冷却器４０は、樹脂製のケース４１を有する。ケース４１内には、２つの接続空間４５と、２つの接続空間４５の間に位置する冷却空間４７とが形成されている。冷却空間４７は、各接続空間４５に繋がっている。図１における冷却空間４７の上側と下側とは、開放されている。
【００２３】
ケース４１の半導体装置１０側には、ゴム製のシール材４２が貼り付けられている。シール材４２は、接続空間４５の開口の周囲に設けられている。半導体積層ユニット１００では、バネ等の弾性部材（図示省略）によって、半導体積層ユニット１００が上下から加圧されている。各シール材４２は、弾性部材によって、金属パイプ１８の端及びモールド樹脂１９の平坦面に押し付けられている。また、冷却空間４７には、半導体装置１０のフィン２６、２７が配置されている。なお、ゴム製のシール材の代わりに、クッション性を有するエラストマーを用いてもよいし、異なる材質を組み合わせた２色成形のシール材を使用してもよい。
【００２４】
半導体積層ユニット１００は、冷媒が循環する冷媒回路に接続される。冷媒回路には、ポンプ及び放熱器も接続される。ポンプの運転を行うと、図１における右側の金属パイプ１８と接続空間４５とを通って冷却水が、各冷却器４０の冷却空間４７に流入する。冷却水は、冷却フィン２６、２７に接触して、半導体素子１１から発せられた熱を奪い加熱される。加熱された冷却水は、図１における左側の金属パイプ１８と接続空間４５とを通って、放熱器に流入して放熱器で冷却される。
【００２５】
［半導体装置の製造方法］
次に、図２Ａ〜図２Ｆを参照して、半導体装置１０の製造方法について説明する。また、図２Ｇを参照して、半導体装置１０に冷却器４０を組み付ける工程について説明する。
【００２６】
まず、第１工程では、はんだにより半導体素子１１の一方の主面に第１の電極板１２を接合し、はんだにより半導体素子１１の他方の主面に第２の電極板１３を接合して、図２Ａに示す一次組立体３１が作成される。半導体素子１１と第１の電極板１２との間には、はんだ材により構成された接合層２０が形成される。半導体素子１１と第２の電極板１３との間にも、はんだ材により構成された接合層２０が形成される。
【００２７】
続いて、第２工程では、一次組立体３１、放熱板１６、１７及び金属パイプ１８にプライマーが塗布される。プライマーは、図２Ｂに破線で示す領域（モールド樹脂１９との接合界面となる領域、絶縁板１４、１５との接合界面となる領域）に塗布される。プライマーとしては、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、アミン系処理剤、又はシランカップリング剤などが用いられる。
【００２８】
具体的に、一次組立体３１では、半導体素子１１の側面、各接合層２０の側面、及び、接合層２０に覆われた領域を除く各電極板１２、１３の全面に、プライマーが塗布される。各放熱板１６、１７では、フィン２６、２７とは反対側の面と、貫通孔２１、２２の孔面に、プライマーが塗布される。金属パイプ１８では、両端部１８ａ、１８ｂの外周面にプライマーが塗布される（図２Ｂにおいて破線省略）。なお、金属パイプ１８の外径は、貫通孔２１、２２の径よりも小さい。
【００２９】
続いて、第３工程では、一次組立体３１の上側に第１の絶縁板１４と第１の放熱板１６を積層して、一次組立体３１の下側に第２の絶縁板１５と第２の放熱板１７を積層して、図２Ｂに示す二次組立体３２が作成される。第１の絶縁板１４及び第２の絶縁板１５は、熱硬化が完了していない状態（Ｂステージの状態）で積層される。また、第１の放熱板１６及び第２の放熱板１７は、積層方向において貫通孔２１と貫通孔２２とが互いに重なるように配置される。
【００３０】
続いて、第４工程では、第２工程でプライマーが塗布された２本の金属パイプ１８を二次組立体３２に設けて、図２Ｃに示す三次組立体３３が作成される。具体的に、第４工程では、各金属パイプ１８が、第１の放熱板１６の貫通孔２１及び第２の放熱板１７の貫通孔２２に通される。そして、各金属パイプ１８は、上端部１８ａが第１の放熱板１６の外面よりも上側に突出し、下端部１８ｂが第２の放熱板１７の外面よりも下側に突出した状態で保持される。そして、この状態で、各金属パイプ１８の上端部１８ａ及び下端部１８ｂをテーパ状に広げる加工が施される。この加工では、各金属パイプ１８の上端側及び下端側の所定位置が外側に折り曲げられる。この加工により、図２Ｃに示す三次組立体３３が完成する。次に、三次組立体３３は下側成形型２５上に設置されて、下側成形型２５上で三次組立体３３の位置調節が行なわれる。そして、三次組立体３３上に上側成形型２４が載置される。
【００３１】
なお、本実施の形態では、三次組立体３３の作成後に三次組立体３３を下側成形型２５上に設置しているが、二次組立体３２の作成及び三次組立体３３の作成を下側成形型２５上で実施してもよい。つまり、下側成形型２５上で、一次組立体３１の両側に各絶縁板１４、１５と放熱板１６、１７の積層を行った後に、各金属パイプ１８を貫通孔２１及び貫通孔２２に通してもよい。この場合、例えば、各金属パイプ１８を貫通孔２１及び貫通孔２２に通す前に、両端部１８ａ、１８ｂを広げる加工が行われる。
【００３２】
ここで、上側成形型２４及び下側成形型２５について説明する。型締めされた状態の上側成形型２４及び下側成形型２５は、略直方体状を呈する。
【００３３】
上側成形型２４は、図２Ｄに示すように、天板２４ａと、天板２４ａから突出する側壁２４ｂとを備える。側壁２４ｂの先端面は、シール面を構成している。側壁２４ｂの先端部の内側には、段差部２４ｃが形成されている。また、天板２４ａの下面には、２つの凸部２４ｄと３つの凹部２４ｅ、２４ｆとが形成されている。３つの凹部２４ｅ、２４ｆのうち、凹部２４ｅは、天板２４ａの下面の中央部に形成されている。図２Ｄでは、凹部２４ｅの左右にそれぞれ、凹部２４ｅ側から、凸部２４ｄと凹部２４ｆとが形成されている。凹部２４ｆの底面は平坦面である。上側成形型２４には、加熱ヒータ３５が埋設されている。上側成形型２４は加熱機能を有する。また、上側成形型２４には、冷却水を流す流路３７が形成されている。
【００３４】
下側成形型２５は、図２Ｄに示すように、底板２５ａと、底板２５ａから突出する側壁２５ｂとを備える。側壁２５ｂの先端面は、シール面を構成している。側壁２５ｂの先端部の内側には、段差部２５ｃが形成されている。また、底板２５ａの上面には、２つの凸部２５ｄと３つの凹部２５ｅ、２５ｆとが形成されている。３つの凹部２５ｅ、２５ｆのうち、凹部２５ｅは、底板２５ａの上面の中央部に形成されている。図２Ｄでは、凹部２５ｅの左右にそれぞれ、凹部２５ｅ側から、凸部２５ｄと凹部２５ｆとが形成されている。凹部２５ｆの底面は平坦面である。また、側壁２５ｂには、モールド樹脂の注入ゲート２５ｇが形成されている。下側成形型２５には、加熱ヒータ３６が埋設されている。下側成形型２５は加熱機能を有する。また、下側成形型２５には、冷却水を流す流路３８が形成されている。
【００３５】
第４工程の終了時点では、図２Ｄに示すように、第１の放熱板１６に一体化された複数のフィン２６が、上側成形型２４の凹部２４ｅに収容されている。第２の放熱板１７に一体化された複数のフィン２７が、下側成形型２５の凹部２５ｅに収容されている。また、上側成形型２４の各凸部２４ｄが、第１の放熱板１６に当接している。下側成形型２５の各凸部２５ｄが、第２の放熱板１７に当接して支持している。また、各金属パイプ１８は、上端部１８ａの全周囲が上側成形型２４の凹部２４ｆの底面に当接し、下端部１８ｂの全周囲が下側成形型２５の凹部２５ｆの底面に当接している。各金属パイプ１８は、上側成形型２４と下側成形型２５とに挟まれている。第５工程は、この状態から開始される。
【００３６】
第５工程では、上側から上側成形型２４に圧力を加えながら、上側成形型２４の側壁２４ｂの先端面と、下側成形型２５の側壁２５ｂの先端面との隙間を塞ぐ型締めが行われる。未硬化の絶縁板１４、１５は、図２Ｅに示すように圧縮されて薄くなる。絶縁板１４、１５の厚みが薄くなる過程で、第１の放熱板１６は下側へ移動し、第１の放熱板１６の両端部が、下側成形型２５の段差部２５ｃの内側に入り込む。そして、側壁２４ｂの先端面と側壁２５ｂの先端面とが当接して型締めが完了すると、第１の放熱板１６の外面から第２の放熱板１７の外面までの厚さＤが、下側成形型２５の凸部２５ｄの先端面から上側成形型２４の凸部２４ｄの先端面までの高さに調節される。この厚さＤは、半導体装置１０の中央部の厚さとなる。上側成形型２４及び下側成形型２５によって、半導体装置１０の厚さの定寸出しが行われる。本実施の形態によれば、半導体装置１０の量産において全ての半導体装置１０で、厚さＤを同じにすることができる。
【００３７】
また、第５工程では、上側成形型２４及び下側成形型２５の各々に設けられた加熱ヒータ３５、３６を作動させる。そのため、絶縁板１４、１５は、加熱及び加圧されて、熱硬化反応が促進される。
【００３８】
また、第５工程では、型締めの過程で、図２Ｅに示すように、各金属パイプ１８が、上側成形型２４及び下側成形型２５によって上下から加圧される。この加圧により、各金属パイプ１８では、上端部１８ａ及び下端部１８ｂが、外側に変形して、さらに広がる。そのため、型締めの終了時点で、金属パイプ１８の上端の全周囲は、残留応力により上側成形型２４の凹部２４ｆの底面に密着し、金属パイプ１８の下端の全周囲は、残留応力により下側成形型２５の凹部２５ｆの底面に密着している。
【００３９】
なお、本実施の形態では、第５工程の開始時点で各金属パイプ１８の上端部１８ａが凹部２４ｆの底面に当接しているが、第５工程の開始時点では、各金属パイプ１８の上端部１８ａが凹部２４ｆの底面に当接していなくてもよい。この場合、各金属パイプ１８の上端部１８ａは、絶縁板１４、１５の厚みが薄くなる過程で第１の放熱板１６が下側へ移動している途中から凹部２４ｆの底面に当接する。
【００４０】
第６工程では、上側成形型２４に所定の圧力（例えば２０ＭＰａ）を加えた状態で、モールド樹脂（例えばエポキシ系の樹脂）が、注入ゲート２５ｇから所定の射出圧で成形型内に射出され、上側成形型２４と下側成形型２５とにより形成された内部空間に充填される。図２Ｆに示すように、モールド樹脂１９は、貫通孔２１の孔面と金属パイプ１８の外周面との隙間を通って、金属パイプ１８の上端部１８ａの周囲にも充填される。また、モールド樹脂１９は、貫通孔２２の孔面と金属パイプ１８の外周面との隙間を通って、金属パイプ１８の下端部１８ｂの周囲にも充填される。
【００４１】
モールド樹脂１９の充填後は、モールド樹脂１９が硬化するまで、加熱ヒータ３５、３６を作動させて、モールド樹脂１９が一定の温度（例えば１７５℃）で加熱される。モールド樹脂１９は例えば２０分程度加熱される。そして、モールド樹脂１９の硬化後に、流路３７、３８に冷却水を流して、上側成形型２４と下側成形型２５が冷却される。冷却後に、上側成形型２４と下側成形型２５を取り外すと、半導体装置１０は完成する。
【００４２】
第６工程では、加熱ヒータ３５、３６による加熱によって、プライマーとモールド樹脂１９とが化学反応する。そのため、三次組立体３３のうちプライマーが塗布された領域が、モールド樹脂１９に強固に接合される。
【００４３】
また、絶縁板１４、１５は、第５工程の開始時点から第６工程の終了時点までの間、加熱及び加圧され続ける。第６工程の終了時点では、第１の絶縁板１４及び第２の絶縁板１５の熱硬化が完了する。第１の絶縁板１４は、第１の電極板１２と第１の放熱板１６とにそれぞれ接合され、第２の絶縁板１５は、第２の電極板１３と第２の放熱板１７とにそれぞれ接合される。本実施の形態では、モールド樹脂１９を硬化させる期間に、第１の絶縁板１４及び第２の絶縁板１５の熱硬化を行うため、半導体装置１０の製造時間を短縮できる。
【００４４】
半導体装置１０が完成すると、図２Ｇに示すように、半導体装置１０の両側に冷却器４０を組み付ける第７工程が行われる。第７工程では、各冷却器４０のシール材４２を金属パイプ１８の端に当接させた状態で、上述の弾性部材を取り付けることによって、シール材４２を金属パイプ１８の端に押し付ける。これにより、金属パイプ１８の両端がシールされる。なお、第１の放熱板１６と第２の放熱板１７との間にはモールド樹脂が充填されているため、弾性部材による圧力が第１の放熱板１６及び第２の放熱板１７に作用しても、第１の放熱板１６及び第２の放熱板１７の変形が抑制される。
【００４５】
［実施の形態の効果］
本実施の形態では、上側成形型２４と下側成形型２５との隙間を塞ぐ型締めの際に、金属パイプ１８の両端部１８ａ、１８ｂを外側に広げているため、モールド樹脂の注入工程の際に、金属パイプ１８の両端の全周囲が成形型に密着している。そのため、モールド樹脂１９の注入工程で金属パイプ１８内へのモールド樹脂漏れが生じることなく、金属パイプ１８が一体化された半導体装置１０を製造できる。
【００４６】
また、本実施の形態では、モールド樹脂１９によって一体化された各放熱板１６、１７の外面に冷却器４０を当接させることなく、金属パイプ１８の端及びその周囲のモールド樹脂１９に、冷却器４０のシール材４２を当接させる。ここで、放熱板１６、１７の外面に冷却器４０を当接させる場合、放熱板１６、１７の外面に機械加工を行う必要がある。また、絶縁板１４、１５の材料に後述するセラミックを用いる場合は、放熱板１６、１７の外面にグリースを塗布する必要もある。本実施の形態では、各放熱板１６、１７の外面に冷却器４０を当接させないため、上記の機械加工及びグリースの塗布が不要であり、高い生産性で、半導体装置１０を製造することができる。また、グリースを塗布しないため、グリース抜けが生じる虞もない。
【００４７】
［変形例１］
変形例１では、第１の絶縁板１４及び第２の絶縁板１５の材料として、熱硬化性樹脂の代わりに、セラミックが用いられている。つまり、各絶縁板１４、１５には、セラミック基板が用いられる。
【００４８】
第２工程では、各絶縁板１４、１５の両面に、プライマーが塗布される。そして、第３工程では、電極板１２、１３と絶縁板１４、１５との間に、Ｂステージの状態の樹脂シートが積層される。さらに、絶縁板１４、１５と放熱板１６、１７との間にも、Ｂステージの状態の樹脂シートが積層される。樹脂シートの材料は、例えば上記の実施の形態における絶縁板１４、１５と同じである。第５工程及び第６工程で各樹脂シートが熱硬化して、電極板１２、１３と絶縁板１４、１５とが接合され、絶縁板１４、１５と放熱板１６、１７とが接合される。
【００４９】
［変形例２］
変形例２では、図３に示す分割構造の上側成形型５４が用いられる。上側成形型５４は、第１部材５５と、第１部材５５に対して上下方向にスライド自在に設けられた第２部材５６とを備える。第１部材５５の中央部には貫通孔が形成されている。この貫通孔に、第２部材５６が挿入されている。
【００５０】
変形例２では、型締めを行う前に、加熱ヒータ３５、３６を作動させた状態で、第２部材５６を下側へスライドさせて、三次組立体３３を上下から加圧する。未硬化の絶縁板１４、１５は、加熱及び加圧される。未硬化の絶縁板１４、１５の厚さが薄くなる過程で、第１の放熱板１６は下側へ移動する。第１の放熱板１６は、第１の放熱板１６の両端部が、側壁２５ｂにおける段差部２５ｃの内側の上面に当接するまで移動する。第１の放熱板１６の移動は一定の高さで止まる。そのため、上記実施の形態と同様に、半導体装置１０の量産において全ての半導体装置１０で、第１の放熱板１６の外面から第２の放熱板１７の外面までの厚さを同じにすることができる。
【００５１】
［変形例３］
変形例１では、予めヒータプレス装置を用いて三次組立体３３を加熱及び加圧した後に、三次組立体３３が下側成形型２５上に配置される。この場合も、未硬化の絶縁板１４、１５の厚さが薄くなる過程で第１の放熱板１６の移動が一定の高さで止まるように、ヒータプレス装置を構成することで、半導体装置１０の量産において、全ての半導体装置１０で、第１の放熱板１６の外面から第２の放熱板１７の外面までの厚さを同じにすることができる。
【００５２】
［参考形態１］
参考形態１では、金属パイプ内へのモールド樹脂漏れを防ぐために、型締めの際に金属パイプの両端部を広げていない。図４に示すように、一端から他端まで外径が一様の金属パイプ５８が用いられる。参考形態１では、三次組立体３３を作成する工程で、貫通孔２１の孔面と金属パイプ５８の外周面との隙間と、貫通孔２２の孔面と金属パイプ５８の外周面との隙間とを塞ぐことによって、金属パイプ５８内へのモールド樹脂漏れを防ぐ。例えばレーザ溶接によって、各金属パイプ５８を第１の放熱板１６又は第２の放熱板１７に接合する際に、上記隙間を溶接材によって塞ぐ。
【００５３】
［参考形態２］
参考形態２に係る半導体装置７０では、図５に示すように、金属パイプ６８の両端部６８ａ、６８ｂの形状が、上記実施の形態とは異なる。金属パイプ６８の上端部６８ａでは、上端よりも少し下に折れ曲がり部が形成されている。金属パイプ６８の下端部６８ｂでは、下端よりも少し上に折れ曲がり部が形成されている。上端部６８ａ及び下端部６８ｂの各々では、折れ曲がり部より上側及び下側が、共に折れ曲がり部から離れるに従って外径が徐々に小さくなっている。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体装置の製造方法などに適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    半導体装置
１１    半導体素子
１２    第１の電極板
１３    第２の電極板
１４    第１の絶縁板
１５    第２の絶縁板
１６    第１の放熱板
１７    第２の放熱板
４０    冷却器
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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