(57)【要約】【課題】絶縁耐圧を確保しつつ、放射ノイズを低減可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体素子と、半導体素子が接着される第１の面と、第２の面と、を有する放熱板と、リードと、半導体素子の電極とリードの第１の端部とを接続するボンディングワイヤと、半導体素子と、ボンディングワイヤと、リードの第１の端部と、放熱板の前記第１の面のうち、半導体素子が接着されない領域と、を覆う封止樹脂層であって、第１の側面と第１の側面とは反対の側の第２の側面と上面と底面とを有し、第１の側面には突起部が設けられた、封止樹脂層と、封止樹脂層のうち、上面と、第１突起部よりも上方の第１の側面の領域と、突起部の上面の一部の領域と、を連続して覆う導電性シールド膜と、を有する。リードの第１の端部とは反対の側の第２の端部は、突起部から外部に突出する。【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着される第１の面と、前記第１の面とは反対の側の第２の面と、を有する放熱板と、  
リードと、
前記半導体素子の電極と前記リードの第１の端部とを接続するボンディングワイヤと、
前記半導体素子と、前記ボンディングワイヤと、前記リードの前記第１の端部と、前記放熱板の前記第１の面のうち、前記半導体素子が接着されない領域と、を覆う封止樹脂層であって、第１の側面と前記第１の側面とは反対の側の第２の側面と上面と底面とを有し、前記第１の側面には突起部が設けられた、封止樹脂層と、
前記封止樹脂層のうち、前記上面と、前記突起部よりも上方の前記第１の側面の領域と、前記突起部の上面の一部の領域と、を連続して覆う導電性シールド膜と、
を備え、
前記リードの前記第１の端部とは反対の側の第２の端部は、前記突起部から外部に突出した、半導体装置。
【請求項２】
前記第２の側面は、前記放熱板の前記第１の面よりも高い段差部を有し、
前記導電性シールド膜は、前記段差部まで到達する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記封止樹脂層は、第３および第４の側面をさらに有し、
前記第３および第４の側面は、前記放熱板の前記第１の面よりも高くかつ前記導電性シールド膜が到達する段差部を有する、請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体素子は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダイオードのうちのいずれかである請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記導電性シールド膜は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇペーストのいずれかを含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を備えた各種の電気回路装置がある。例えば、スイッチング電源は、スイッチングレギュレータ（またはＤＣ−ＤＣコンバータ）を有し、交流電力を直流電力に変換することができる。
【０００３】
スイッチングレギュレータは、ＭＯＳＦＥＴや整流ダイオードなどの半導体素子を用いてスイッチングを行う。半導体素子は、オン／オフの切り替え時に、電磁ノイズなどの放射ノイズを放射する。
【０００４】
これらの放射ノイズは、音響機器に影響を与えたり、情報機器、通信機器，制御機器などを誤動作させるので低減することが好ましい。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１２５６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
絶縁耐圧を確保しつつ、放射ノイズを低減可能な半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子が接着される第１の面と、前記第１の面とは反対の側の第２の面と、を有する放熱板と、リードと、前記半導体素子の電極と前記リードの第１の端部とを接続するボンディングワイヤと、前記半導体素子と、前記ボンディングワイヤと、前記リードの前記第１の端部と、前記放熱板の前記第１の面のうち、前記半導体素子が接着されない領域と、を覆う封止樹脂層であって、第１の側面と前記第１の側面とは反対の側の第２の側面と上面と底面とを有し、前記第１側面には突起部が設けられた、封止樹脂層と、前記封止樹脂層のうち、前記上面と、前記突起部よりも上方の前記第１の側面の領域と、前記突起部の上面の一部の領域と、を連続して覆う導電性シールド膜と、を有する。前記リードの前記第１の端部とは反対の側の第２の端部は、前記突起部から外部に突出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は第１の実施形態にかかる半導体装置の模式上面図、図１（ｂ）は模式立面図、図１（ｃ）は模式底面図、図１（ｄ）は右側の側面図、図１（ｅ）は左側の側面図、である。
【図２】Ａ−Ａ線に沿ったＪ部の部分拡大断面図である。
【図３】図３（ａ）は第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の模式上面図、図３（ｂ）は模式立面図、図３（ｃ）は模式底面図、図３（ｄ）は右側の側面図、図３（ｅ）は左側の側面図、である。
【図４】図４（ａ）は比較例にかかる半導体装置の模式上面図、図４（ｂ）は模式立面図、図４（ｃ）は模式底面図、である。
【図５】第２の実施形態にかかる半導体装置のＫ部のＢ−Ｂ線（図１（ａ））に沿った模式断面図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、導電性シールド膜を形成するプロセスの一例を表す模式図である。すなわち、図６（ａ）は導電性シールド膜を形成する前の半導体装置の模式立面図、図６（ｂ）はＣｕをスパッタリングにより形成するプロセスを表す模式図、図６（ｃ）は導電性シールド膜が形成された半導体装置の模式立面図、である。
【図７】図７（ａ）は第３の実施形態にかかる半導体装置の模式上面図、図７（ｂ）は模式立面図、図７（ｃ）は模式底面図、図７（ｄ）は右側の模式側面図、である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１（ａ）は第１の実施形態にかかる半導体装置の模式上面図、図１（ｂ）は模式立面図、図１（ｃ）は模式底面図、図１（ｄ）は右側の側面図、図１（ｅ）は左側の側面図、である。
また、図２は、Ａ−Ａ線に沿ったＪ部の部分拡大断面図である。
【００１０】
半導体装置は、半導体素子１０と、放熱板２０と、リード３１、３２、３３と、ボンディングワイヤ４１、４２、４３と、封止樹脂層５０と、導電性シールド膜６０と、を有する。半導体素子１０は、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate Bipolar  Transistor)、整流ダイオードなどとすることができる。
【００１１】
放熱板２０は、Ｃｕ、ＣｕＷなどとすることができる。放熱板２０は、半導体素子１０が接着される第１の面２０ａと、第１の面２０ａとは反対の側の第２の面（取り付け面）２０ｂと、を有する。すなわち、半導体素子１０は、放熱板２０の第１の面２０ａのうちの一部の領域に接着剤や半田材で接着され、ボンディングワイヤ４１、４２、４３などでボンディングされたのち、封止樹脂層５０で覆われる。
【００１２】
放熱板２０には、回路基板（図示せず）または外部放熱フィン（図示せず）への取り付け孔２２を設けることができる。
【００１３】
ボンディングワイヤ４１、４２、４３は、半導体素子１０の電極とリード３１、３２、３３の第１の端部とを接続する。
【００１４】
封止樹脂層５０は、半導体素子１０と、ボンディングワイヤ４１、４２、４３と、リード３１、３２、３３の第１の端部と、放熱板２０の第１の面のうち半導体素子１０が接着されない領域と、を覆う。封止樹脂層の第１の側面５０ａと第１の側面５０ａとは反対の側の第２の側面５０ｂと上面５０ｃと底面５０ｄとを有する。封止樹脂層５０の第１の側面５０ａの一部の領域には突起部５１が設けられる。
【００１５】
また、図１（ｃ）に表すように、封止樹脂層５０が放熱板２０の第２の面２０ｂを露出するように設けられると、放熱板２０から、外部への放熱を高めることができる。封止樹脂層５０の突起部５１や段差部５２を設けるには、金型の一部を切削するなどにより容易である。
【００１６】
封止樹脂層５０は、たとえば、エポキシやシリコーンなどからなる熱硬化性樹脂を用いた成型体とすると量産性を高めることができる。
【００１７】
リード３１、３２、３３の第１の端部とは反対の側の第２の端部は、突起部５１から外部に突出する。このようにすると、リード３１、３２、３３と封止樹脂層５０との密着強度を高めることができる。
【００１８】
図２に表すように、導電性シールド膜６０は、封止樹脂層５０のうち、上面５０ｃと、突起部５１よりも上方の第１の側面５０ａの領域と、突起部５１の上面５１ａの一部と、を少なくとも覆う。導電性シールド膜６０は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属膜、Ａｇペースト膜などとすることができる。
【００１９】
半導体素子１０を、たとえば、ＭＯＳＦＥＴとすることができる。ＭＯＳＦＥＴは、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極を有する。ゲート電極とリード３１とは、ボンディングワイヤ４１により接続される。ソース電極とリード３３とは、ボンディングワイヤ
４３により接続される。ドレイン電極とリード３２とは、ボンディングワイヤ３２により接続される。もし、ＭＯＳＦＥＴのチップの裏面がドレイン領域であると、リード３２と放熱板２０とは、チップ内のドレイン領域を介して導通する。
【００２０】
ＭＯＳＦＥＴは、スイッチング電源のスイッチングレギュレータ（またはＤＣ−ＤＣコンバータ）に広く使用される。スイッチングレギュレータが降圧型、昇圧型のいずれであっても、ＭＯＳＦＥＴなどの能動素子を飽和領域と遮断領域との間で切り替えることにより所望の直流電力を生成する。
【００２１】
回路の配線などによるインダクタ（インダクタンスＬ）を流れる電流をｉとするとき、ノイズ電圧ｖｎは、たとえば、次式で表される（ｔ：時間）。
【００２２】
ｖｎ＝Ｌ×（ｄｉ／ｄｔ）
【００２３】
また、回路の浮遊容量Ｃに電圧ｖが加わるとき、ノイズ電流ｉｎは、たとえば、次式で表される。
【００２４】
ｖｉ＝Ｃ×（ｄｖ／ｄｔ）
【００２５】
第１の実施形態では、半導体素子１０を覆う封止樹脂層５０の上面５０ｃ、第１の側面５０ａの上部、および突起部５１の上面５１ａの一部を導電性シールド膜５０で覆う。導電性シールド膜６０の電磁シールド機能により、外部への放射ノイズを低減することができる。たとえば、スイッチング周波数が数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの場合、導電性シールド膜６０の厚さは、Ｃｕにおいて１μｍ以上、Ａｇペーストにおいて１０μｍ以上などとすればよい。導電性シールド膜６０の材料はこれに限らず、各種導電材料を用いることができる。なお、放熱板２０の下方に回路基板を設ける場合、回路基板は導電層を有するので下方に対して電磁シールド機能を有する。
【００２６】
スイッチング周波数を高くするとスイッチング損失が増加するが、リップルを小さくできる。また、スイッチングレギュレータのインダクタやキャパシタを小型にできるので、スイッチングレギュレータを小型化できる。
【００２７】
中高耐圧ＭＯＳＦＥＴの場合、ドレイン・ソース間降伏電圧は、５００Ｖ以上と高くする。本実施形態では、導電性シールド膜６０を設けても、図１（ａ）に表すように、導電性シールド膜６０の端部と、突起部５１の端部に露出したリード３１、３２、３３までの絶縁距離Ｍ１を大きくできる。
【００２８】
次に、半導体装置の寸法の一例を説明する。放熱板２０の厚さＤ１は、０．５〜１．３ｍｍなどとする。半導体装置の底面の長さＤ２は、１５ｍｍなどとする。リード３１〜３３の下面と放熱板２０の底面２０ｂとの間隔は、１〜２．８ｍｍなどとする。リード３１〜３３の厚さＤ４は、０．５４ｍｍなどとする。放熱板２０の長さＤ５は、５〜１２ｍｍなどとする。リードの幅Ｄ６は、１．２７ｍｍなどとする。放熱板２０の幅Ｄ７は、１０ｍｍなどとする。突起部５１の長さＤ８は、１〜２ｍｍなどとする。
【００２９】
図３（ａ）は第１の実施形態の変形例にかかる半導体装置の模式上面図、図３（ｂ）は模式立面図、図３（ｃ）は模式底面図、図３（ｄ）は右側の側面図、図３（ｅ）は左側の側面図、である。
第１の実施形態の変形例では、導電性シールド膜６０が段差部５２を覆う。すなわち、図３（ａ）の模式上面図、図３（ｂ）の模式率面図、図３（ｄ）の側面図、において、導電性シールド膜６０は、段差部５２を覆うように放熱板２０まで延設される。このようにすると、ノイズ遮断効果がより大きくなる。
【００３０】
図４（ａ）は比較例にかかる半導体装置の模式上面図、図４（ｂ）は模式立面図、図４（ｃ）は模式底面図、である。
比較例の封止樹脂層１５０は、突起部を有していない。このため、導電性シールド膜１６０の端部と、リードまでの絶縁距離ＭＭが小さい。このため、導電性シールド膜１６０を介して、ドレイン・ソース間またはドレイン・ゲート間で絶縁破壊を生じることがある。他方、絶縁距離ＭＭを確保しようとすると、電磁シールド機能が不十分となる。
【００３１】
これに対して、第１の実施形態では、半導体装置の絶縁耐圧を保ちつつ、放射ノイズを低減できる。もし、導電性シールド膜が設けられないと、半導体装置からの放射ノイズが、周囲の通信機器、情報機器、制御機器などを誤動作させることがある。
【００３２】
図５は、第２の実施形態にかかる半導体装置のＫ部のＢ−Ｂ線（図１（ａ））に沿った模式断面図である。
第２の側面５０ｂは、放熱板２０の第１の面２０ａよりも高い段差部５２を有する。また、導電性シールド膜６０は、段差部５２の面５２ａまで到達する。段差部５２の面５２ａと放熱板２０との間隔は十分狭くできるので、ノイズが横方向に漏洩することを抑制できる。
【００３３】
図６（ａ）〜（ｃ）は、導電性シールド膜を形成するプロセスの一例を表す模式図である。すなわち、図６（ａ）は導電性シールド膜を形成する前の半導体装置の模式立面図、図６（ｂ）はＣｕをスパッタリングにより形成するプロセスを表す模式図、図６（ｃ）は導電性シールド膜が形成された半導体装置の模式立面図、である。
【００３４】
図６（ａ）に表す半導体装置をスパッタリング装置内に配列する。続いて、図６（ｂ）に表すように、導電性シールド膜６０を形成する領域（封止樹脂層５０の上面５０ｃ、および側面の所定領域）を露出させ、かつ導電性シールド膜を形成しない領域を金属または絶縁体の保護カバー８０で覆う。この場合、突起部５１の上面５１ａ上や段差部５２の面５２ａ上に保護カバー８０を載置するとよい。
【００３５】
スパッタリング後、図６（ｃ）に表すように、保護カバー８０を外す。導電性シールド膜６０を、突起部５１の上面５１ａの一部の領域、および段差部５２の面５２ａの一部まで延設するとシールド効果を高めることができる。なお、第１および第２の側面５０ａ、５０ｂをわずかに傾斜させると、第１および第２の側面５０ａ、５０ｂに確実に導電性シールド膜６０を形成することができる。
【００３６】
導電性シールド膜６０は、Ａｇペーストのような導電性接着剤を、スプレー塗布法やインクジェット印刷法などを用いて形成してもよい。なお、スパッタリング法のほうが、スプレー塗布法やインクジェット印刷法よりも量産性が高い。
【００３７】
図７（ａ）は第３の実施形態にかかる半導体装置の模式上面図、図７（ｂ）は模式立面図、図７（ｃ）は模式底面図、図７（ｄ）は右の模式側面図、である。    
封止樹脂層５０は、第３の側面５０ｅおよび第４の側面５０ｆ（図１（ａ）、（ｄ）に表す）に段差部をさらに有してもよい。導電性シールド膜６０が段差部の面まで到達するように延設されると、第３および第４の側面５０ｅ、５０ｆから外方向へ放射されるノイズ量をさらに低減できる。
【００３８】
第１〜第３の実施形態およびこれらに付随する変形例によれば、半導体装置の絶縁耐圧を保ちつつ、放射ノイズが低減された半導体装置が提供される。
【００３９】
半導体素子をＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、整流ダイオードなどとした本実施形態の半導体装置は、スイッチングレギュレータ（またはＤＣ−ＤＣコンバータ）に組み込まれる。このため、放射ノイズが低減された小型スイッチング電源が可能となる。また、本実施形態の半導体装置は、樹脂成型体金型の改良で実現でき、量産性に富む。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  半導体素子、２０  放熱板、２０ａ  第１の面、２０ｂ  第２の面、３１、３２、３３  リード、４１、４２、４３  ボンディングワイヤ、５０  封止樹脂層、５０ａ  第１の側面、５０ｂ  第２の側面、５０ｃ  上面、５０ｄ  底面、５０ｅ  第３の側面、５０ｆ  第４の側面、５１  突起部、５１ａ  上面、５２  段差部、５２ａ  上面、６０  導電性シールド膜
【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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