(57)【要約】【課題】基板における任意の位置において、高熱伝導封止樹脂部及び低熱伝導封止樹脂部を形成する半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置（１）は、基板（５）に実装された高発熱素子（２１）及び該高発熱素子（２１）よりも発熱の少ない低発熱素子（２３）と、高発熱素子（２１）を封止する高熱伝導封止樹脂部（３０）と、低発熱素子（２３）を封止する、高熱伝導封止樹脂部（３０）よりも低熱伝導性の低熱伝導封止樹脂部（４０）と、高熱伝導封止樹脂部（３０）と低熱伝導封止樹脂部（４０）との間での境界を画定するために基板（５）に設けられた仕切り部（１７，１８）と、を備える。【選択図】図１
2017092250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装された高発熱素子及び該高発熱素子よりも発熱の少ない低発熱素子と、
前記高発熱素子を封止する高熱伝導封止樹脂部と、
前記低発熱素子を封止する、前記高熱伝導封止樹脂部よりも低熱伝導性の低熱伝導封止樹脂部と、
前記高熱伝導封止樹脂部と前記低熱伝導封止樹脂部との間での境界を画定するために前記基板に設けられた仕切り部と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記仕切り部が、前記基板上に立設された仕切り壁であるか、又は、前記基板に形成された凹部であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置において、
前記高熱伝導封止樹脂部が高熱伝導性フィラーを含有し、前記低熱伝導封止樹脂部が前記高熱伝導性フィラーを含有しないか又は前記高熱伝導封止樹脂部よりも前記高熱伝導性フィラーの含有量が少ないことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
高発熱素子及び低発熱素子を基板上に実装するステップと、
前記高発熱素子と前記低発熱素子との間での境界を画定する仕切り壁を前記基板上に形成するステップと、
前記高発熱素子を高熱伝導封止樹脂部で封止するとともに、前記低発熱素子を低熱伝導封止樹脂部で封止するステップと、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
凹部を基板上に形成するステップと、
高発熱素子及び低発熱素子の一方を前記凹部に実装するとともに、前記高発熱素子及び前記低発熱素子の他方を前記凹部以外の前記基板上に実装するステップと、
前記高発熱素子を高熱伝導封止樹脂部で封止するとともに、前記低発熱素子を低熱伝導封止樹脂部で封止するステップと、を備えることを特徴と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】
この発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パワー半導体素子における電力密度の増大に伴い、パワー半導体素子からの発熱量が増大しているため、半導体装置が高温でも動作することが求められている。半導体装置の高温動作を可能にするため、様々な構造及び材料が検討されている。
【０００３】
インテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Module：ＩＰＭ)は、高温で動作可能なＧａＮ，ＳｉＣ等のパワー半導体素子と、パワー半導体素子を駆動するための制御用半導体素子を一つのパッケージにモジュール化した半導体装置である。制御用半導体素子は、主にシリコン材料から構成されているため、パワー半導体素子よりも耐熱性が劣り、１００℃以下で動作させる必要がある。したがって、パワー半導体素子からの熱をモジュール外に効率よく放出して、制御用半導体素子を耐熱温度以下に保持することが要求される。
【０００４】
半導体装置では、熱伝導率の大きい金属部材が放熱部として働き、熱伝導率の小さい封止樹脂が断熱部として働く。そのため、熱伝導率が大きく且つ絶縁性を有するフィラーを封止樹脂に混入することで、封止樹脂の熱伝導率を大きくすることが一般的に行われている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、ゲル状のシリコーン樹脂に熱伝導性の良いフィラーを充填した封止樹脂材を用いることによって、半導体素子に対する低応力特性と高放熱特性とを両立させる技術が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２では、高熱伝導性のフィラーが沈殿硬化した樹脂分離層で半導体チップ表面を覆い、封止樹脂の放熱機能を高める技術が提案されている。
【０００７】
特許文献３では、熱伝導媒体であるフィラーを含有した絶縁封止材の注型作業中にフィラーを沈降させ、電力素子周辺に高熱伝導部を形成し、制御素子周辺に低熱伝導部を形成する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１２９４７４号公報
【特許文献２】特開平２−９４４５８号公報
【特許文献３】特開平３−３２０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、基板上の半導体素子を封止する封止用樹脂材の熱伝導性が基板において一様となってしまい、熱伝導性の異なる封止樹脂部を基板における任意の位置に形成できない。また、特許文献２及び特許文献３では、熱伝導性の異なる封止樹脂部を形成できるものの、基板における任意の位置で封止樹脂部を形成するものではない。
【００１０】
ところで、パワー半導体素子のような発熱量の大きな高発熱素子は、高い熱伝導性を有する高熱伝導封止樹脂部で封止することで積極的に放熱することが求められる。また、制御用半導体素子のような耐熱性の劣る低発熱素子は、低い熱伝導性を有する低熱伝導封止樹脂部で封止することで周囲から熱が伝わってこないようにすることが求められる。しかしながら、特許文献１から特許文献３に開示された従来技術では、高熱伝導封止樹脂部及び低熱伝導封止樹脂部を、基板における任意の位置に形成できず、熱伝導性を制御することができない。
【００１１】
したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、基板における任意の位置において、高熱伝導封止樹脂部及び低熱伝導封止樹脂部を形成する半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下の半導体装置及びその製造方法が提供される。
【００１３】
すなわち、この発明に係る半導体装置は、
基板に実装された高発熱素子及び該高発熱素子よりも発熱の少ない低発熱素子と、
前記高発熱素子を封止する高熱伝導封止樹脂部と、
前記低発熱素子を封止する、前記高熱伝導封止樹脂部よりも低熱伝導性の低熱伝導封止樹脂部と、
前記高熱伝導封止樹脂部と前記低熱伝導封止樹脂部との間での境界を画定するために前記基板に設けられた仕切り部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
前記仕切り部が、前記基板上に立設された仕切り壁であるか、又は、前記基板に形成された凹部であることが好ましい。
【００１５】
前記高熱伝導封止樹脂部と前記低熱伝導封止樹脂部とが接しないように、前記仕切り壁の高さが構成されていることが好ましい。
【００１６】
前記高熱伝導封止樹脂部が高熱伝導性フィラーを含有し、前記低熱伝導封止樹脂部が前記高熱伝導性フィラーを含有しないか又は前記高熱伝導封止樹脂部よりも前記高熱伝導性フィラーの含有量が少ないことが好ましい。
【００１７】
高発熱素子及び低発熱素子を基板上に実装するステップと、
前記高発熱素子と前記低発熱素子との間での境界を画定する仕切り壁を前記基板上に形成するステップと、
前記高発熱素子を高熱伝導封止樹脂部で封止するとともに、前記低発熱素子を低熱伝導封止樹脂部で封止するステップと、を備えることが好ましい。
【００１８】
凹部を基板上に形成するステップと、
高発熱素子及び低発熱素子の一方を前記凹部に実装するとともに、前記高発熱素子及び前記低発熱素子の他方を前記凹部以外の前記基板上に実装するステップと、
前記高発熱素子を高熱伝導封止樹脂部で封止するとともに、前記低発熱素子を低熱伝導封止樹脂部で封止するステップと、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
仕切り部によって、高熱伝導封止樹脂部及び前記低熱伝導封止樹脂部の配置が決められるので、仕切り部の配置場所を変えることにより、基板における任意の位置において、高発熱素子を封止する高熱伝導封止樹脂部と、低発熱素子を封止する低熱伝導封止樹脂部とを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の第１実施形態に係る半導体装置の模式的断面図。
【図２】図１に示した半導体装置の要部を模式的に説明する拡大平面図。
【図３】第２実施形態に係る半導体装置の模式的断面図。
【図４】第３実施形態に係る半導体装置の模式的断面図。
【図５】半導体装置の一つの製造方法を説明するフローチャート。
【図６】半導体装置の他の製造方法を説明するフローチャート。
【図７】半導体装置のさらなる他の製造方法を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る半導体装置１の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、この実施形態は、あくまでも一例であって、当該実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は半導体装置１の模式的断面図であり、図２は半導体装置１の要部を模式的に説明する拡大平面図である。図１に基づいて、半導体装置１の全体構成を説明する。
【００２３】
図１に示すように、半導体装置１は、ヒートシンク３、基板５、仕切り壁１７、パワー半導体素子２１、制御用半導体素子２３、高熱伝導封止樹脂部３０、低熱伝導封止樹脂部４０、及び、カバー７を備え、一つのパッケージにモジュール化されている。
【００２４】
ヒートシンク３は、例えば、銅又はアルミニウム等の熱伝導性が高い金属から形成されている。ヒートシンク３の上には、例えばアルミナからなる厚膜回路基板５が載置されている。ヒートシンク３の上面における周縁部には、一面が閉じられた筒状のカバー７が全周にわたって密着するように配置され、半導体装置１の内部が閉塞されている。
【００２５】
基板５の上面には、所定パターンの配線電極９が形成されている。基板５の上面には、パワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３が実装されている。基板５へのパワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３の実装は、例えば、図１に示すように、フリップチップ法によって行われる。フリップチップ法では、パワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３の裏面側の電極パッドに形成された半田バンプ又はＡｕバンプ等の接続部１３と、基板５の上面に形成された配線電極９とを対向して密着させることにより、パワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３の各電極パッドと基板５の配線電極９とを電気的に接続する。基板５とパワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３との間の各隙間には、それぞれ、アンダーフィル材１５が充填されて、パワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３が基板５に密着して固定されている。
【００２６】
なお、図２に示すように、基板５へのパワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３の実装は、ワイヤボンド法によって行ってもよい。ワイヤボンド法では、パワー半導体素子２１の電極パッドが設けられた回路面を上向きにした状態（フェイスアップ）でパワー半導体素子２１を基板５に実装し、電極パッドと基板５の配線電極９とが金属ワイヤ１１で電気的に接続される。制御用半導体素子２３も、同様のワイヤボンド法で実装することができる。
【００２７】
パワー半導体素子２１を取り囲むように、仕切り壁１７が基板５の上面に立設されている。仕切り壁１７は、高熱伝導封止樹脂部３０と低熱伝導封止樹脂部４０との間での境界を画定する仕切り部として働く。仕切り壁１７は、基板５に実装されたパワー半導体素子２１を取り囲む所定幅と、パワー半導体素子２１の上面よりも高い所定高さとを有するように構成されている。仕切り壁１７は、例えば、所定幅及び所定高さを有するように、図示しない吐出ノズルから液状の熱硬化性樹脂を滴下して壁状体を形成したあと加熱・硬化させることによって形成される。また、仕切り壁１７は、パワー半導体素子２１を取り囲む所定幅及び所定高さを有する筒状の壁体部材を予め形成しておき、該壁体部材を基板５の上面に接着剤等で固着することによって形成してもよい。
【００２８】
制御用半導体素子２３は、パワー半導体素子２１の制御電極に微小電流の電気信号（制御信号）を供給する半導体素子であり、その発熱量が小さく、例えば１００℃以上の高温になる恐れがない。しかしながら、１００℃を超える高温になると、制御用半導体素子２３が正常に動作しない恐れがあるため、外部からの熱が制御用半導体素子２３に伝わらないようにする必要がある。したがって、制御用半導体素子２３は、パワー半導体素子２１よりも発熱の少ない低発熱素子として働く。制御用半導体素子２３として、シリコン半導体をベースにしたＩＣ又はＬＳＩ等が例示される。
【００２９】
パワー半導体素子２１は、例えば１アンペア以上の大電流が流れる大信号系の半導体素子である。パワー半導体素子２１は、その発熱量が大きく、例えば１２０℃以上の高温になる恐れがある。パワー半導体素子２１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）等からなり、大きな発熱量によって高温になったとしても動作可能である。しかしながら、パワー半導体素子２１は、長期間にわたって安定して動作するように、できるだけ放熱させて高温にならないようにすることを要する。したがって、パワー半導体素子２１は、制御用半導体素子２３よりも発熱の多い高発熱素子として働く。パワー半導体素子２１として、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、バイポーラ型トランジスタ又はパワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ）が例示される。
【００３０】
半導体装置１の内部には、高熱伝導性樹脂及び低熱伝導性樹脂が充填されて、基板５とパワー半導体素子２１と制御用半導体素子２３とが封止されている。より具体的には、仕切り壁１７で取り囲まれて仕切り壁１７の内側部分にあるパワー半導体素子２１が、高熱伝導封止樹脂部３０で覆われて封止されている。また、仕切り壁１７の外側部分にある制御用半導体素子２３が、低熱伝導封止樹脂部４０で覆われて封止されている。樹脂充填後の半導体装置１の内部の上方には、空間８が形成されている。
【００３１】
高熱伝導封止樹脂部３０及び低熱伝導封止樹脂部４０を構成する樹脂３１として、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂及びシリコーン系樹脂等が例示される。高熱伝導封止樹脂部３０及び低熱伝導封止樹脂部４０は、熱硬化性の液状シリコーン樹脂等を用いるディスペンス法、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールド、又は、アクリル系樹脂及びシリコーン系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いるインジェクションモールドによって形成される。
【００３２】
高熱伝導封止樹脂部３０は、高い熱伝導性を発揮するために、熱伝導性が良好である充填材すなわち高熱伝導性フィラー３３を樹脂３１中に分散した状態で含有する。高熱伝導性フィラー３３は、例えば、シリカ、アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、ダイヤモンド等の高熱伝導性で且つ電気絶縁性を有する無機材料である。高熱伝導性フィラー３３の含有量が多くなるほど熱抵抗の低減に貢献するが、樹脂による封止工程において樹脂の流動性が低下してボイドが出現しやすくなる。そのため、これらの点を考慮して高熱伝導性フィラー３３の最適な含有量が決定される。したがって、高熱伝導封止樹脂部３０は、その内部で封止されたパワー半導体素子２１から発生した熱を外部に逃がす高熱伝導部材として働く。
【００３３】
低熱伝導封止樹脂部４０は、高熱伝導封止樹脂部３０よりも低い熱伝導性を有して断熱性を発揮するために、低熱伝導性樹脂単体から構成されるか、又は、高熱伝導封止樹脂部３０での高熱伝導性フィラー３３の含有量よりも少量の高熱伝導性フィラー３３を含有する。したがって、低熱伝導封止樹脂部４０は、外部から内部への伝熱を防止する断熱部材として働く。高熱伝導性フィラー３３の含有量がゼロあるいは少量であることにより、低熱伝導封止樹脂部４０が安定的に形成される。
【００３４】
仕切り壁１７の内側部分すなわちパワー半導体素子２１の側では、仕切り壁１７の上端まで高熱伝導性樹脂が充填される。それによって、高熱伝導封止樹脂部３０が仕切り壁１７の内側部分全体を満たすように形成されて、パワー半導体素子２１が高熱伝導封止樹脂部３０で完全に覆われている。仕切り壁１７の外側部分すなわち制御用半導体素子２３の側では、仕切り壁１７の上端部を越える高さまで低熱伝導性樹脂が充填される。それによって、低熱伝導封止樹脂部４０が仕切り壁１７の外側部分に形成されて、制御用半導体素子２３が低熱伝導封止樹脂部４０で完全に覆われている。また、高熱伝導封止樹脂部３０の上部が低熱伝導封止樹脂部４０で覆われている。
【００３５】
当該構成によれば、仕切り壁１７の配置場所を変えることにより、基板５における任意の位置において、パワー半導体素子２１を封止する高熱伝導封止樹脂部３０と、制御用半導体素子２３を封止する低熱伝導封止樹脂部４０とを形成することができる。そして、高熱伝導封止樹脂部３０によって、高熱伝導封止樹脂部３０の内部においてパワー半導体素子２１から発生した熱を外部に逃がすことができる。それとともに、低熱伝導封止樹脂部４０によって外部から内部への伝熱を防止して、制御用半導体素子２３の温度上昇を抑制できる。したがって、半導体装置１は正常に動作できる。
【００３６】
次に、図５を参照しながら、上記第１実施形態に係る半導体装置１の製造方法の一例を説明する。
【００３７】
ステップＳ１１において、高発熱素子としてのパワー半導体素子２１及び低発熱素子としての制御用半導体素子２３を基板５の上面に実装する。基板５へのパワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３の実装は、例えば、フリップチップ法又はワイヤボンド法によって行われる。
【００３８】
ステップＳ１２において、仕切り部としての仕切り壁１７を基板５の上面に形成する。基板５の上面への仕切り壁１７の形成は、例えば、吐出ノズルから滴下した液状の熱硬化性樹脂の壁状体を加熱・硬化させる方法、又は、仕切り壁１７は、予め形成された筒状の壁体部材を接着剤等で固着する方法によって行われる。
【００３９】
ステップＳ１３において、パワー半導体素子２１を取り囲む仕切り壁１７の内側部分に高熱伝導性樹脂を注入して、仕切り壁１７の内側部分全部を満たすように充填する。例えば、仕切り壁１７の内側部分の上方から高熱伝導性樹脂を注入するディスペンス法によって、高熱伝導性樹脂が充填される。
【００４０】
ステップＳ１４において、制御用半導体素子２３が配置されている仕切り壁１７の外側部分に低熱伝導性樹脂を注入して、仕切り壁１７の上端部を越える高さまで充填する。例えば、仕切り壁１７の外側部分の上方から低熱伝導性樹脂を注入するディスペンス法によって、低熱伝導性樹脂が充填される。
【００４１】
ステップＳ１５において、加熱により、高熱伝導性樹脂及び低熱伝導性樹脂が硬化して、高熱伝導封止樹脂部３０及び低熱伝導封止樹脂部４０をそれぞれ形成する。その結果、仕切り壁１７の配置場所を変えることにより、基板５における任意の位置において、パワー半導体素子２１が高熱伝導封止樹脂部３０で封止されるとともに制御用半導体素子２３が低熱伝導封止樹脂部４０で封止された半導体装置１が容易に製造される。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、図３を参照しながら、この発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態において、上記第１実施形態での構成要素と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４３】
第２実施形態の仕切り壁１７は、第１実施形態の仕切り壁１７よりも高く構成されている。そして、低熱伝導封止樹脂部４０が高熱伝導封止樹脂部３０の上に覆い被さることがないように、仕切り壁１７の高さが寸法構成されている。仕切り壁１７の内側に封止されている高熱伝導封止樹脂部３０の高さが高くなっている。低熱伝導封止樹脂部４０が仕切り壁１７を乗り越えて低熱伝導封止樹脂部４０が高熱伝導封止樹脂部３０に接しないように充填される。そして、高熱伝導封止樹脂部３０の上部が低熱伝導封止樹脂部４０で覆われていない。
【００４４】
パワー半導体素子２１が実装される仕切り壁１７の内側部分が高熱伝導封止樹脂部３０だけで構成されているので、高熱伝導封止樹脂部３０での放熱性が優れている。そのため、高熱伝導封止樹脂部３０で封止されたパワー半導体素子２１が高温になることが抑制される。
【００４５】
次に、図６を参照しながら、上記第２実施形態に係る半導体装置１の製造方法の一例を説明する。
【００４６】
ステップＳ２１において、高発熱素子としてのパワー半導体素子２１及び低発熱素子としての制御用半導体素子２３を基板５の上面に実装する。基板５へのパワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３の実装は、例えば、フリップチップ法又はワイヤボンド法によって行われる。
【００４７】
ステップＳ２２において、第１実施形態の仕切り壁１７よりも高い仕切り壁１７を基板５の上面に形成する。基板５の上面への仕切り壁１７の形成は、例えば、吐出ノズルから滴下した液状の熱硬化性樹脂の壁状体を加熱・硬化させる方法、又は、仕切り壁１７は、予め形成された筒状の壁体部材を接着剤等で固着する方法によって行われる。
【００４８】
ステップＳ２３において、仕切り壁１７の内側部分に、すなわちパワー半導体素子２１が配置された部分に高熱伝導性樹脂を注入して、仕切り壁１７の内側部分全部を満たす手前まで充填する。例えば、仕切り壁１７の内側部分の上方から高熱伝導性樹脂を注入するディスペンス法によって、高熱伝導性樹脂が充填される。それとともに、仕切り壁１７の外側部分に、すなわち制御用半導体素子２３が配置されている部分に低熱伝導性樹脂を注入して、仕切り壁１７の上端部を越えない高さまで充填する。例えば、仕切り壁１７の外側部分の上方から低熱伝導性樹脂を注入するディスペンス法によって、低熱伝導性樹脂が充填される。なお、高熱伝導性樹脂及び低熱伝導性樹脂の注入は、同時であっても、同時でなくてもよい。
【００４９】
ステップＳ２５において、加熱により、高熱伝導性樹脂及び低熱伝導性樹脂が硬化して、高熱伝導封止樹脂部３０及び低熱伝導封止樹脂部４０をそれぞれ形成する。その結果、仕切り壁１７の配置場所を変えることにより、基板５における任意の位置において、パワー半導体素子２１が高熱伝導封止樹脂部３０で封止されるとともに制御用半導体素子２３が低熱伝導封止樹脂部４０で封止された半導体装置１が容易に製造される。
【００５０】
（第３実施形態）
次に、図４を参照しながら、この発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態において、上記第１実施形態での構成要素と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００５１】
第３実施形態の仕切り部は、基板５での平坦な上面が部分的に窪んだ凹部１８として構成されている。凹部１８においても、基板５での他の平坦部と同様に、所定パターンの配線電極９及び電極パッドが形成されている。凹部１８での配線電極９は、平坦部での配線電極９と電気的に接続されている。凹部１８は、平坦な上面から基板５の厚み下方向に、パワー半導体素子２１を収容可能な深さで形成されている。
【００５２】
凹部１８においては、パワー半導体素子２１がフリップチップ法又はワイヤボンド法によって実装されている。凹部１８の底面とパワー半導体素子２１との間の隙間には、アンダーフィル材１５が充填されて、パワー半導体素子２１が凹部１８の底面に密着している。
【００５３】
パワー半導体素子２１が実装された凹部１８に対して高熱伝導性樹脂が充填されて、基板５の凹部１８とパワー半導体素子２１とが封止されている。より具体的には、高熱伝導性樹脂が基板５の平坦な上面と面一になるように充填されて、凹部１８に実装されているパワー半導体素子２１が、高熱伝導封止樹脂部３０で覆われて封止されている。
【００５４】
凹部１８の外側部分に、すなわち制御用半導体素子２３が実装されている部分に対して低熱伝導性樹脂が充填されて、基板５の平坦部と制御用半導体素子２３とが封止されている。そして、高熱伝導封止樹脂部３０の上部が、低熱伝導封止樹脂部４０で覆われている。樹脂充填後の半導体装置１の内部の上方には、空間８が形成されている。
【００５５】
基板５における凹部１８の形成によって基板５の厚みが薄くなり、基板５による熱抵抗が小さくなり、ヒートシンク３への放熱が容易になる。そのため、高熱伝導封止樹脂部３０で封止されたパワー半導体素子２１が高温になることが抑制される。
【００５６】
次に、図７を参照しながら、上記第３実施形態に係る半導体装置１の製造方法の一例を説明する。
【００５７】
ステップＳ３１において、基板５の平坦な上面において部分的に窪んだ凹部１８を形成する。基板５への凹部１８の形成は、例えば、平板状の基板５を物理的に削る方法、又は、基板５のプレス成型あるいは射出成型の際に凹部に対応する突部を有する金型で形成する方法によって行われる。
【００５８】
ステップＳ３２において、高発熱素子としてのパワー半導体素子２１及び低発熱素子としての制御用半導体素子２３を、それぞれ、基板５の凹部１８及び平坦部に実装する。基板５へのパワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３の実装は、例えば、フリップチップ法又はワイヤボンド法によって行われる。
【００５９】
ステップＳ３３において、凹部１８に、すなわちパワー半導体素子２１が実装された部分に高熱伝導性樹脂を注入して、凹部１８の全部を満たすように充填する。例えば、凹部１８の上方から高熱伝導性樹脂を注入するディスペンス法によって、高熱伝導性樹脂が充填される。
【００６０】
ステップＳ３４において、凹部１８の外側部分に、すなわち制御用半導体素子２３が実装されている部分に低熱伝導性樹脂を注入して、制御用半導体素子２３の上面部を越える高さまで充填する。低熱伝導性樹脂は、高熱伝導性樹脂が充填された凹部１８も覆っている。例えば、凹部１８の外側部分の上方から低熱伝導性樹脂を注入するディスペンス法によって、低熱伝導性樹脂が充填される。
【００６１】
ステップＳ３５において、加熱により、高熱伝導性樹脂及び低熱伝導性樹脂が硬化して、高熱伝導封止樹脂部３０及び低熱伝導封止樹脂部４０をそれぞれ形成する。その結果、凹部１８の配置場所を変えることにより、基板５における任意の位置において、パワー半導体素子２１が高熱伝導封止樹脂部３０で封止されるとともに制御用半導体素子２３が低熱伝導封止樹脂部４０で封止された半導体装置１が容易に製造される。
【００６２】
この発明の半導体装置１は、
基板５に実装された高発熱素子２１及び低発熱素子２３と、
前記高発熱素子２１を封止する高熱伝導封止樹脂部３０と、
前記低発熱素子２３を封止する、前記高熱伝導封止樹脂部３０よりも低熱伝導性の低熱伝導封止樹脂部４０と、
前記高熱伝導封止樹脂部３０と前記低熱伝導封止樹脂部４０との間での境界を画定するために前記基板５に設けられた仕切り部１７，１８と、を備えることを特徴とする。
【００６３】
上記構成によれば、仕切り部１７，１８の配置場所を変えることにより、基板５における任意の位置において、高発熱素子２１を封止する高熱伝導封止樹脂部３０と、低発熱素子２３を封止する低熱伝導封止樹脂部４０とを形成することができる。そして、高熱伝導封止樹脂部３０によって、高熱伝導封止樹脂部３０の内部において高発熱素子２１から発生した熱を外部に逃がすことができる。それとともに、低熱伝導封止樹脂部４０によって外部から内部への伝熱を防止して、低発熱素子２３の温度上昇を抑制できる。したがって、半導体装置１は正常に動作できる。
【００６４】
前記仕切り部が、前記基板５上に立設された仕切り壁１７であるか、又は、前記基板５に形成された凹部１８であることが好ましい。
【００６５】
上記構成によれば、基板５において仕切り部を容易に形成できる。
【００６６】
前記高熱伝導封止樹脂部３０が高熱伝導性フィラー３３を含有し、前記低熱伝導封止樹脂部４０が前記高熱伝導性フィラー３３を含有しないか又は前記高熱伝導封止樹脂部３０よりも前記高熱伝導性フィラー３３の含有量が少ないことが好ましい。
【００６７】
上記構成によれば、低熱伝導封止樹脂部４０が安定的に形成される。
【００６８】
この発明の半導体装置１の製造方法は、
高発熱素子２１及び低発熱素子２３を基板５上に実装するステップと、
前記高発熱素子２１と前記低発熱素子２３との間での境界を画定する仕切り壁１７を前記基板５上に形成するステップと、
前記高発熱素子２１を高熱伝導封止樹脂部３０で封止するとともに、前記低発熱素子２３を低熱伝導封止樹脂部４０で封止するステップと、を備える。
【００６９】
上記方法によれば、仕切り壁１７の配置場所を変えることにより、基板５における任意の位置において、高発熱素子２１が高熱伝導封止樹脂部３０で封止されるとともに低発熱素子２３が低熱伝導封止樹脂部４０で封止された半導体装置１が容易に製造される。
【００７０】
この発明の半導体装置１の製造方法は、
凹部１８を基板５上に形成するステップと、
高発熱素子２１及び低発熱素子２３の一方を前記凹部１８に実装するとともに、前記高発熱素子２１及び前記低発熱素子２３の他方を前記凹部１８以外の前記基板５上に実装するステップと、
前記高発熱素子２１を高熱伝導封止樹脂部３０で封止するとともに、前記低発熱素子２３を低熱伝導封止樹脂部４０で封止するステップと、を備える。
【００７１】
上記方法によれば、凹部１８の配置場所を変えることにより、基板５における任意の位置において、高発熱素子２１が高熱伝導封止樹脂部３０で封止されるとともに低発熱素子２３が低熱伝導封止樹脂部４０で封止された半導体装置１が容易に製造される。
【００７２】
この発明の実施形態を具体的に説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【００７３】
上述した半導体装置１では、仕切り壁１７の内側部分及び外側部分において、又は、凹部１８及び凹部１８の外側部分において、パワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３がそれぞれ実装されている。しかしながら、仕切り壁１７の内側部分及び外側部分において、又は、凹部１８及び凹部１８の外側部分において、制御用半導体素子２３及びパワー半導体素子２１がそれぞれ実装された態様であってもよい。
【００７４】
上記実施形態では、高発熱素子２１及び低発熱素子２３として、それぞれ、パワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３を例示したが、高発熱素子２１及び低発熱素子２３とは当該素子に限定されるものではない。
【００７５】
また、パワー半導体素子２１及び制御用半導体素子２３は、パッケージされたチップであってもよいし、パッケージされていないベアチップであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  半導体装置
３  ヒートシンク
５  基板
７  カバー
８  空間
９  配線電極
１３  接続部
１５  アンダーフィル材
１７  仕切り壁（仕切り部）
１８  凹部（仕切り部）
２１  パワー半導体素子（高発熱素子）
２３  制御用半導体素子（低発熱素子）
３０  高熱伝導封止樹脂部
３１  樹脂
３３  高熱伝導性フィラー
４０  低熱伝導封止樹脂部
【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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