(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子（１０）の一面（１１）に上側放熱板（４０）の一面（４１）を装着し、前記半導体素子（１０）の他面（１２）に下側放熱板（３０）の一面（３１）を装着したものを、成形型（８０）内に収容し、前記両放熱板の他面（３２、４２）が露出するように樹脂（７０）でモールドしてなる樹脂封止型半導体装置において、
前記上側放熱板（４０）の周辺部には、前記上側放熱板における他の部位よりも変形しやすい変形部（４４）が形成されており、
前記上側放熱板の前記一面は、前記半導体素子の前記一面と接触する部位と、接触していない部位とを有し、
前記半導体素子の前記一面のうち前記上側放熱板の前記一面と接触していない部位には、前記半導体素子の電極が形成されており、
前記成形型によって前記上側放熱板を前記他面側から押圧したときに、前記上側放熱板における前記変形部から外周側の部位が、その押圧方向に曲がって前記成形型の内面に密着するようになっていることを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
前記変形部は、前記上側放熱板（４０）における他の部位よりも厚さが薄い薄肉部（４４）であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
前記薄肉部は、溝部（４４）であることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項４】
前記変形部（４４）は、前記上側放熱板（４０）の周辺部の全周に渡って連続して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置。
【請求項５】
前記変形部（４４）は、前記上側放熱板（４０）における前記半導体素子（１０）の装着領域（４３）よりも外周側に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の樹脂封止型半導体装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の両面に放熱板を装着するものであって、一面側に半導体素子を装着した放熱板を、その他面が露出するように樹脂でモールドしてなる樹脂封止型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の樹脂封止型半導体装置としては、例えば、特開平６−２９１２２３号公報において、半導体素子の放熱性を向上させるために、半導体素子の両面に放熱板を装着したものを、成形型内に収容して樹脂モールドし、それぞれの放熱板の外側の面を樹脂部から露出させるようにしたものが、提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、放熱板の反りや厚さの変動（特に、放熱板が薄くなった場合）により、放熱板と成形型（モールド金型）の内面（キャビティ面）との間の密着性が不十分となり、その隙間へ樹脂が漏れて、放熱板の露出面に樹脂が付着する現象（以下、樹脂ばりと言う）が発生し、本来の放熱面積が得られなくなってしまうという不具合が発生する。
【０００４】
また、放熱板が厚い場合には、放熱板自体が変形しにくいものとなるため、モールド金型の型締め力が半導体素子に、強く加わることになり、半導体素子の特性悪化や破壊といった半導体素子への損傷が懸念される。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、半導体素子の両面に放熱板を装着するものであって、一面側に半導体素子が装着された放熱板を、成形型内に収容し、放熱板の他面が露出するように樹脂でモールドしてなる両面樹脂封止型半導体装置において、簡単な構成にて、半導体素子に加わる型締め力を低減しつつ、樹脂モールド時における樹脂ばりの発生を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１〜請求項５記載の発明においては、半導体素子（１０）の一面（１１）に上側放熱板（４０）の一面（４１）を装着し、半導体素子（１０）の他面（１２）に下側放熱板（３０）の一面（３１）を装着したものを、成形型（８０）内に収容し、両放熱板の他面（３２、４２）が露出するように樹脂（７０）でモールドしてなる樹脂封止型半導体装置において、上側放熱板（４０）の周辺部に、該上側放熱板における他の部位よりも変形しやすい変形部（４４）を形成し、上側放熱板の一面を、半導体素子の一面と接触する部位と接触していない部位とを有するものとし、半導体素子の一面のうち上側放熱板の一面と接触していない部位に、半導体素子の電極を形成し、成形型（８０）によって上側放熱板を他面（４２）側から締め付けて押圧したときに、上側放熱板における変形部から外周側の部位が、その押圧方向に曲がって成形型の内面に密着するようになっていることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、成形型（８０）で上側放熱板（４０）を他面（４２）側から押圧して、上側放熱板の他面（４２）に成形型の内面を密着させる際、変形部（４４）を起点にその外周側の部位が押圧方向に曲がることにより、成形型の内面が、上側放熱板の他面の周辺部を押圧方向に押し込む形となる。これにより、成形型の内面と上側放熱板の他面の周辺部とが確実に密着するため、両者間の隙間を無くすことができ、上側放熱板の他面と成形型との間に樹脂が入り込むのを防止できる。
【０００８】
また、成形型（８０）による締め付け力（型締め力）は、上側放熱板（４０）の一面（４１）側に設けられた半導体素子（１０）に対しては、変形部（４４）の変形によって緩衝される。よって、本発明によれば、上側放熱板に変形部を形成するだけの簡単な構成にて、半導体素子に加わる型締め力を低減しつつ、樹脂モールド時の上側放熱板の他面（４２）即ち露出面における樹脂ばりの発生を防止することができる。
【０００９】
ここで、請求項２の発明のように、変形部は、上側放熱板（４０）における他の部位よりも厚さが薄い薄肉部（４４）として構成することができ、この薄肉部としては、請求項３の発明のように、溝部（４４）とすることができる。
【００１０】
また、請求項４の発明のように、変形部（４４）を、上側放熱板（４０）の周辺部の全周に渡って連続して形成したものとすれば、上記した変形部の変形を、より確実に実現することができる。さらに、請求項５の発明のように、変形部（４４）を、上側放熱板（４０）における半導体素子（１０）の装着領域（４３）よりも外周側に形成すれば、半導体素子に加わる成形型（８０）による締め付け力（型締め力）を、より低減することができる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る半導体装置１００を示す概略断面図であり、樹脂モールド前の状態を示す。なお、モールド後の樹脂ボディ７０の外形は、図中、破線にて示す。
【００１３】
１０は矩形チップ状をなす半導体素子（例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等）であり、この半導体素子１０は、その表面（一面）１１及び裏面（他面）１２に電極（図示せず）を有する。この半導体素子１０の裏面１２には、ろう材（例えば、はんだ）２０を用いて、放熱板（下側放熱板）３０の一面３１側が装着されている。また、半導体素子１０の表面１１には、同じくろう材２０を用いて、放熱板（上側放熱板）４０の一面４１側が装着されている。
【００１４】
これら放熱板３０、４０は、例えば、銅、アルミニウム、タングステン、モリブデン等の伝熱性の良好な材料を用いて矩形板状に形成されたものである。ここで、上側放熱板４０における半導体素子１０との接触部（半導体素子の装着領域）４３は、該放熱板４０の一面４１にて突出したものとなっている。
【００１５】
また、上側放熱板４０の一面４１の周端縁からやや内側の位置、即ち、上側放熱板４０の一面４１の周辺部には、溝部（本発明でいう変形部）４４が形成されており、この溝部４４の部分は、該放熱板４０における他の部位よりも厚さが薄く変形しやすい薄肉部として構成されている。
【００１６】
本例では、この溝部４４は、上側放熱板４０の一面４１における接触部４３よりも外周側の周辺部に、全周に渡って連続して形成されており、上側放熱板４０の一面４１上からみて、環状に形成された溝である。この溝部４４は、例えば上側放熱板４０に対して、プレス等の機械加工あるいはエッチング加工等を施すことにより、形成されている。
【００１７】
また、半導体素子１０の表面１１のうち、上側放熱板４０の接触部４３と接触していない部位には、半導体素子１０の制御信号電極（パッド、図示せず）が形成されており、この制御信号電極は、外部と電気的に接続されるリード５０に対して、金やアルミニウム等のボンディングワイヤ６０にて接続されている。
【００１８】
この図１に示す半導体装置１００は、下側放熱板３０の一面３１に、ろう材２０にて半導体素子１０を装着し、上記制御信号電極とリード５０とをワイヤボンディングにて結線した後、上側放熱板４０をろう材２０にて半導体素子１０に装着することにより、形成される。
【００１９】
その後、図２に示す樹脂モールド工程を行う。ここまで形成された状態の半導体装置をモールド金型（成形型）８０に入れ、例えばエポキシ樹脂等よりなる樹脂でモールドすることにより、樹脂ボディ（図１中、破線図示、本発明でいう樹脂））７０で封止された樹脂封止型半導体装置が構成される。
【００２０】
このとき、上下の放熱板３０、４０の他面（露出面）３２、４２が、樹脂ボディ７０の上下の外面より露出しており、また、リード５０の先端側が樹脂ボディ７０の側面から外部に導出されている。これにより、半導体素子１０は、外部と信号のやり取りを可能とするとともに、各放熱板３０、４０の他面３２、４２から、半導体素子１０にて発生した熱を良好に放熱することができる。
【００２１】
ところで、本実施形態では、上側放熱板４０の周辺部に、該放熱板４０における他の部位よりも変形しやすい変形部としての溝部４４を形成しており、それによって、金型８０によって放熱板４０を締め付けて他面４２側から押圧したときに、放熱板４０における溝部４４から外周側の部位を、押圧方向（締め付け方向）に曲げつつ金型８０の内面に密着させるようになっている。
【００２２】
この溝部４４の効果について、図２に示す樹脂モールド工程の説明図（概略断面図）を参照して、より具体的に述べる。樹脂モールド工程に使用されるモールド金型８０は、上型８１と下型８２とから構成され、それら上型８１と下型８２との間に、樹脂ボディ７０の外形に相当する空間部としてのキャビティ８３が形成されている。
【００２３】
この樹脂モールド工程では、図１に示す半導体装置１００を、例えば、下型８２上の所定位置にセットし、その状態からモールド金型８０の型合わせ、型締めを行う。これにて、図２に示す様に、半導体装置１００が、キャビティ８３内に収納された状態となる。
【００２４】
そして、この時、上述のように、上型８１が上側放熱板４０の他面（露出面）４２の周端縁に当接し、モールド金型８０の締め付け力（型締め力）により、放熱板４０を図２中の下方に押圧するようになる。これにより、放熱板４０の溝部４４から外側の周端縁のみが変形して押圧方向に曲がり、上型８１の内面（成形型の内面）即ちキャビティ８３の面が、上側放熱板４０の他面４２の周辺部を締め付け方向に押し込む形となる。
【００２５】
この状態で、キャビティ８３内に、例えばエポキシ樹脂が注入されて硬化される。この際、モールド金型８０の型締め力を受けて、上側放熱板４０の溝部４４から外側の周端縁のみが変形してキャビティ８３の面に確実に密着しているので、仮に上側放熱板４０に反りや寸法公差が生じていても、該キャビティ面との間の隙間が塞がれ、樹脂が侵入することが無くなる。
【００２６】
このように、本実施形態によれば、成形型８０の内面と上側放熱板４０の他面４２の周辺部との間の隙間を無くし、両者の密着性を向上させることができるため、上側放熱板４０の他面４２と成形型８０との間に樹脂が入り込むのを防止できる。また、成形型８０による締め付け力（型締め力）は、上側放熱板４０の一面４１側に設けられた半導体素子１０に対しては、溝部４４の変形によって緩衝される。
【００２７】
よって、本実施形態によれば、上側放熱板４０に溝部（変形部）４４を形成するだけの簡単な構成にて、半導体素子１０に加わる型締め力を低減しつつ、樹脂モールド時の放熱板４０の露出面４２における樹脂ばりの発生を防止することができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、溝部４４を、上側放熱板４０の周辺部の全周に渡って連続して形成しているため、上側放熱板４０における溝部４４から外側の周端縁の変形を、より確実に実現することができる。さらに、溝部４４を、上側放熱板４０における接触部４３（半導体素子１０の装着領域）よりも外周側に形成しているため、半導体素子１０に加わる型締め力を、より低減することができる。
【００２９】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、溝部（変形部）４４は、上側放熱板４０の周辺部の全周に連続して形成されているが、成形型による締め付け時に、変形部が締め付け方向に変形しつつ、放熱板の他面の周辺部が成形型の内面に隙間無く密着するようになっているものであれば、部分的に形成されていても良い。例えば、放熱板４０の周辺部に破線状の環形状に形成したものでも良い。
【００３０】
また、溝部４４は、上側放熱板４０の他面４２に形成されていても良いし、一面４１と他面４２の両方に形成された構成（つまり、くびれ形状）となっていても良い。また、溝部は下側放熱板３０の周辺部にも形成されていても良い。また、変形部は溝部でなくとも、他の部位よりも変形しやすければ良い。例えば、放熱板４０において溝部４４よりも外周側部位の厚さを内周側部位よりも厚さを薄くした薄肉部としても良い。
【００３１】
以上述べてきたように、本発明は、放熱板の外周縁部を、放熱板における他の部位に比べて、成形型内にて放熱板を締め付けたときに、成形型の内面と密着して締め付け方向に曲がり変形しやすくしたことを主たる特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【図２】上記実施形態に係る樹脂モールド工程を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
１０…半導体素子、３０…下側放熱板、３１…下側放熱板の一面、３２…下側放熱板の他面（露出面）、４０…上側放熱板、４１…上側放熱板の一面、４２…上側放熱板の他面（露出面）、４３…上側放熱板における半導体素子との接触部、４４…溝部、６０…樹脂ボディ、８０…モールド金型（成形型）。
【図１】
0004253992.tif 000002
【図２】
0004253992.tif 000003