(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備え、装置の全体を樹脂でモールドするように構成した半導体装置において、
前記発熱素子と前記放熱板とを接合する半田層と、前記放熱板及び前記発熱素子の表面における前記樹脂と接触する面に塗布され、前記樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備えたものであって、
前記放熱板の内面に前記発熱素子を囲むようにリング状の突起を１つまたは複数設けたことにより、前記発熱素子の表面に塗布された前記ポリアミド樹脂の塗布厚さを前記半田層の厚み寸法の２０％以下としたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備え、装置の全体を樹脂でモールドするように構成した半導体装置において、
前記発熱素子と前記放熱板とを接合する半田層と、前記放熱板及び前記発熱素子の表面における前記樹脂と接触する面に塗布され、前記樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備えたものであって、
前記放熱板の内面に前記発熱素子を囲むようにリング状の溝部を１つまたは複数設けたことにより、前記発熱素子の表面に塗布された前記ポリアミド樹脂の塗布厚さを前記半田層の厚み寸法の２０％以下としたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備え、装置の全体を樹脂でモールドするように構成した半導体装置において、
前記発熱素子と前記放熱板とを接合する半田層と、前記放熱板及び前記発熱素子の表面における前記樹脂と接触する面に塗布され、前記樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備えたものであって、
前記放熱板の内面に前記発熱素子を囲むようにリング状部材を１つまたは複数設けたことにより、前記発熱素子の表面に塗布された前記ポリアミド樹脂の塗布厚さを前記半田層の厚み寸法の２０％以下としたことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記ポリアミド樹脂に絶縁性を有するフィラーを混合したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記フィラーは、非球形状の粉体であることを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記放熱板の内面に、メッシュを配設したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記一対の放熱板の一方の放熱板と前記発熱素子との間に電極ブロックを備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備え、装置のほぼ全体を樹脂でモールドするように構成した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば高耐圧・大電流用の半導体チップ（発熱素子）は、使用時の発熱が大きいため、チップからの放熱性を向上させるための構成が必要になる。この構成の一例として、チップの両面に一対の放熱板を例えば半田層を介して接合する構成が、従来より、考えられており、この構成によれば、チップの両面から放熱できるので、放熱性が向上する。
【０００３】
上記した構成の半導体装置の一例を、図９に示す。この図９に示すように、半導体装置１は、一対のヒートシンク（放熱板）２、３の間に半導体チップ４と電極ブロック５を挟んで構成されている。ヒートシンク２と半導体チップ４の間、半導体チップ４と電極ブロック５の間、電極ブロック５とヒートシンク３の間は、それぞれ半田６により接合されている。そして、このような構成の半導体装置１は、樹脂７でモールドされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成においては、半導体チップ４及びヒートシンク２、３等と樹脂７との熱膨脹係数の差が大きいため、熱サイクルを加えたときに両者の接触部に大きな熱応力が作用し、この熱応力が樹脂７の密着力よりも大きくなると、樹脂７が剥離してしまうことがある。そして、樹脂７が剥離すると、半導体チップ４とヒートシンク２、３の接合部（半田層）に大きなストレスがかかるようになり、急激に接合部（半田層）が劣化してしまう。この傾向は、温度差が大きいほど顕著である。
【０００５】
さて、樹脂７の剥離を防止する対策として、樹脂７の密着力を強くする対策が考えられる。この対策として、樹脂７が密着する表面、即ち、ヒートシンク２の上面、ヒートシンク３の下面、半導体チップ４及び電極ブロック５の表面に、樹脂７との密着性を高めるポリアミド樹脂を塗布することが考えられている。
【０００６】
ポリアミド樹脂を塗布した場合、ポリアミド樹脂の塗布層の厚みが薄く且つ均一で漏れ（切れ目）がないときには、十分な密着力が得られ、樹脂７が剥離し難くなることを、本発明者は試作及び実験等により確認している。しかし、ポリアミド樹脂の塗布層の厚みが厚くなったり、塗布層に部分的に厚い部分ができたり、塗布層の漏れができたりすると、熱応力（例えばせん断力）によって上記塗布層が歪むことから、モールド樹脂７が剥離してしまうことを、本発明者は確認している。ここで、半導体装置の放置時間と半導体チップ４の圧縮応力との関係を示す図１０（ａ）及び各部材の弾性率の一例を示す図１０（ｂ）を用いて具体的に説明する。尚、図１０（ａ）に示す▲１▼軸は樹脂７によりモールドされていない半導体装置の実験結果であり、▲２▼軸は樹脂７でモールドされた半導体装置の実験結果であり、▲３▼軸はポリアミド樹脂が３０μｍ塗布され樹脂７でモールドされた半導体装置の実験結果である。この図１０（ａ）に示されるように、▲３▼軸の半導体装置は、時間経過に従って半導体チップ４の圧縮応力が緩和してしまい、即ち、半導体チップ４におけるモールド樹脂７との拘束力が低下してしまっている。この傾向は、▲２▼軸の半導体装置よりも顕著である。この傾向の原因として、図１０（ｂ）に示されるように、一般的に、半導体チップ４や電極ブロック５等の弾性率と比較してポリアミド樹脂の弾性率は小さいため、この弾性率の小さいポリアミド樹脂が厚く塗布されると、半導体チップ４及び電極ブロック５とモールド樹脂７との間に塗布されたポリアミド樹脂がクッションとして作用し、半導体チップ４の圧縮応力が緩和してしまうことが考えられる。
【０００７】
ここで、ポリアミド樹脂の塗布層に部分的に厚い部分ができる場合として、次のような場合がある。まず、ポリアミド樹脂を塗布する場合、ポリアミド樹脂を溶媒に希釈して塗布することにより、膜（塗布層）を形成している。このとき、半導体チップ４の端部や電極ブロック５の端部等にいわゆるフィレットが形成され、このフィレットが塗布層の厚い部分となってしまう。
【０００８】
また、ポリアミド樹脂の塗布層が乾燥するときには、溶媒の揮発に伴い塗布層が収縮するが、このとき、ポリアミド樹脂が半導体チップ４の端部や電極ブロック５の端部等に集まり、これらの部分でポリアミド樹脂が厚い膜となってしまう。そして、上記厚い塗布膜が生ずる部分、即ち、半導体チップ４の端部や電極ブロック５の端部等で、樹脂７の剥離が発生すると、接合部（半田６の層）が急激に劣化することから、半導体装置１の信頼性が悪くなるのである。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、熱応力が作用したときに樹脂の剥離を防止することができ、信頼性を向上させることができる半導体装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明においては、発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備え、装置の全体を樹脂でモールドするように構成した半導体装置において、前記発熱素子と前記放熱板とを接合する半田層と、前記放熱板及び前記発熱素子の表面における前記樹脂と接触する面に塗布され、前記樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備えたものであって、前記放熱板の内面に前記発熱素子を囲むようにリング状の突起を１つまたは複数設けたことにより、前記発熱素子の表面に塗布された前記ポリアミド樹脂の塗布厚さを、前記半田層の厚み寸法の２０％以下とするように構成した。
本発明者は、試作や実験等を実行することにより、発熱素子の表面に塗布されたポリアミド樹脂の塗布厚さを、半田層の厚み寸法の２０％以下とすると、熱応力が作用したときに樹脂の剥離を防止できることを確認した。これにより、半導体装置の信頼性を向上できる。尚、本発明者の試作においては、半田層の厚み寸法は１００〜２００μｍ程度に設定した。
そこで、請求項１の発明では、放熱板の内面に発熱素子を囲むようにリング状の突起を１つまたは複数設けたので、このリング状の突起の端部に、ポリアミド樹脂の塗布層のフィレット（厚い部分）が形成されるようになる。
その結果、半導体チップの端部には、塗布層の厚い部分ができなくなるため、発熱素子の表面に塗布されたポリアミド樹脂の塗布厚さを、半田層の厚み寸法の２０％以下とすることができるようになる。
【００１１】
請求項２の発明においては、発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の板とを備え、装置の全体を樹脂でモールドするように構成した半導体装置において、前記発熱素子と前記放熱板とを接合する半田層と、前記放熱板及び前記発熱素子の表面における前記樹脂と接触する面に塗布され、前記樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備えたものであって、前記放熱板の内面に前記発熱素子を囲むようにリング状の溝部を１つまたは複数設けたことにより、前記発熱素子の表面に塗布された前記ポリアミド樹脂の塗布厚さを前記半田層の厚み寸法の２０％以下とするように構成した。
そこで、請求項２の発明では、放熱板の内面に、発熱素子を囲むようにリング状の溝部を１つまたは複数設けたので、このリング状の溝部の内部にポリアミド樹脂が集まり、塗布層の厚い部分が形成されるようになる。
その結果、半導体チップの端部には、塗布層の厚い部分ができなくなるため、発熱素子の表面に塗布されたポリアミド樹脂の塗布厚さを、半田層の厚み寸法の２０％以下とすることができるようになる。
【００１２】
請求項３の発明においては、発熱素子と、この発熱素子の両面から放熱するための一対の放熱板とを備え、装置の全体を樹脂でモールドするように構成した半導体装置において、前記発熱素子と前記放熱板とを接合する半田層と、前記放熱板及び前記発熱素子の表面における前記樹脂と接触する面に塗布され、前記樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備えたものであって、前記放熱板の内面に前記発熱素子を囲むようにリング状部材を１つまたは複数設けたことにより、前記発熱素子の表面に塗布された前記ポリアミド樹脂の塗布厚さを前記半田層の厚み寸法の２０％以下とするように構成した。
そこで、請求項３の発明では、放熱板の内面に、発熱素子を囲むようにリング状部材を１つまたは複数設けたので、このリング状部材の端部に、ポリアミド樹脂の塗布層の厚い部分ができるようになる。
その結果、半導体チップの端部には、塗布層の厚い部分ができなくなるため、発熱素子の表面に塗布されたポリアミド樹脂の塗布厚さを、半田層の厚み寸法の２０％以下とすることができるようになる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、前記ポリアミド樹脂に絶縁性を有するフィラーを混合したので、フィラーによりポリアミド樹脂の塗布層の剛性が高くなる。このため、熱応力が作用しても、ポリアミド樹脂の塗布層が歪み難くなることから、樹脂の剥離を防止できる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、前記フィラーを、非球形状の粉体としたので、フィラー及びポリアミド樹脂の流動を抑制することができ、これにより、ポリアミド樹脂の乾燥時にその収縮を抑制できる。
【００１６】
請求項６の発明によれば、放熱板の内面にメッシュを配設したので、ポリアミド樹脂の塗布層はメッシュに含浸した状態で固着される。これにより、ポリアミド樹脂の塗布層の剛性が高くなると共に、ポリアミド樹脂の乾燥時にその収縮を抑制することができる。
請求項７の発明によれば、前記一対の放熱板の一方の放熱板と前記発熱素子との間に電極ブロックを備えたので、請求項１乃至３のような構成を適用することにより、発熱素子の表面だけでなく電極ブロックの表面に塗布されたポリアミド樹脂の塗布厚さを、半田層の厚み寸法の２０％以下とすることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例について、図１及び図２を参照しながら説明する。まず、図１に示すように、本実施例の半導体装置１１は、半導体チップ（発熱素子）１２と、下側ヒートシンク（放熱板）１３と、上側ヒートシンク（放熱板）１４と、ヒートシンクブロック（電極ブロック）１５とを備えて構成されている。
【００１８】
上記半導体チップ１２は、例えばＩＧＢＴやサイリスタ等のパワー半導体素子から構成されている。半導体チップ１２の形状は、本実施例の場合、図２（ａ）に示すように、例えば矩形状の薄板状である。また、下側ヒートシンク１３、上側ヒートシンク１４及びヒートシンクブロック１５は、例えばＣｕやＡｌ等の熱伝導性及び電気伝導性の高い金属で構成されている。そして、ヒートシンクブロック１５は、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１２よりも１回り小さい程度の大きさの矩形状の板材である。
【００１９】
また、下側ヒートシンク１３は、図２（ａ）に示すように、全体として例えばほぼ長方形状の板材であり、端子部１３ａが後方へ向けて延びるように突設されている。更に、下側ヒートシンク１３の上面には、リング状の突起１３ｂ及び１３ｃが半導体チップ１２を囲むように突設されている。この突起１３ｂ、１３ｃの突出高さ寸法は、後述するポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚み寸法よりも大きくなるように構成されており、本実施例の場合、例えば数十μｍ程度に設定されている。
【００２０】
更に、上側ヒートシンク１４は、図２（ｄ）に示すように、全体として例えばほぼ長方形状の板材で構成されており、端子部１４ａが後方へ向けて延びるように突設されている。この上側ヒートシンク１４の下面には、リング状の突起１４ｂ及び１４ｃがヒートシンクブロック１５を囲むように突設されている。この突起１４ｂ、１４ｃの突出高さ寸法は、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚み寸法よりも大きくなるように構成されており、本実施例の場合、例えば数十μｍ程度、即ち、上記突起１３ｂ、１３ｃとほぼ同じ寸法に設定されている。
【００２１】
そして、上記構成の場合、図１に示すように、半導体チップ１２は、下側ヒートシンク１３の上に接合部材である例えば半田１７を介して接合されている。そして、ヒートシンクブロック１５は、半導体チップ１２の上に接合部材である例えば半田１７を介して接合されている。更に、上側ヒートシンク１４は、ヒートシンクブロック１５の上に接合部材である例えば半田１７を介して接合されている。尚、上記各半田１７の層の厚み寸法は、例えば１００〜２００μｍ程度となるように構成されている。
【００２２】
上記構成においては、半導体チップ１２の両面からヒートシンク１３、１４（及びヒートシンクブロック１５）を介して放熱される構成となっている。また、下側ヒートシンク１３及び上側ヒートシンク１４は、半導体チップ１２の各主電極（例えばコレクタ電極やエミッタ電極等）に半田１７を介して電気的にも接続されている。
【００２３】
尚、下側ヒートシンク１３の端子部１３ａと、上側ヒートシンク１４の端子部１４ａは、互いの位置がずれるように、即ち、対向しないように構成されている。また、上記構成の場合、下側ヒートシンク１３の上面と上側ヒートシンク１４の下面との間の距離は、例えば１〜２ｍｍ程度になるように構成されている。
【００２４】
また、図１に示すように、ヒートシンク１３、１４の表面、並びに、半導体チップ１２及びヒートシンクブロック１５の周囲部分（端面部）には、ポリアミド樹脂１６が塗布されている。この場合、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚み寸法は、例えば１５μｍ以下となるように構成されている。これにより、本実施例においては、ポリアミド樹脂１６の塗布厚さは、前記半田１７の層の厚み寸法の約２０％程度以下となるように構成されている。尚、上記ポリアミド樹脂１６の塗布方法については、後述する半導体装置１１の製造方法のところで説明する。
【００２５】
そして、図１に示すように、一対のヒートシンク１３、１４の隙間、並びに、半導体チップ１２及びヒートシンクブロック１５の周囲部分には、樹脂（例えばエポキシ樹脂等）１８がモールド（充填封止）されている。この場合、前記ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａによって、樹脂１８とヒートシンク１３、１４との密着力、樹脂１８とチップ１２との密着力、並びに、樹脂１８とヒートシンクブロック１５との密着力が強化される構成となっている。
【００２６】
また、チップ１２の制御電極（例えばゲートパッド等）にワイヤーボンディングされたリードフレーム１９ａ、１９ｂ（図１及び図２参照）も、上記樹脂１８によってモールドされている。尚、リードフレーム１９ａ、１９ｂとチップ１２の制御電極とを接続するワイヤー２０は、例えばＡｌやＡｕ等製のワイヤーである。また、ワイヤー２０やリードフレーム１９ａ、１９ｂの表面にも、ポリアミド樹脂１６を塗布することが好ましい。
【００２７】
次に、上記した構成の半導体装置１１の製造方法（即ち、製造工程）について、図２を参照して説明する。まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、下側ヒートシンク１３の上面に、半導体チップ１２とヒートシンクブロック１５を半田付けする工程を実行する。この場合、下側ヒートシンク１３の上面に半田箔２１を介してチップ１２を載せると共に、このチップ１２の上に半田箔２１を介してヒートシンクブロック１５を載せる。この後、加熱装置（リフロー装置）によって上記半田箔２１、２１を溶融させてから、硬化させる。
【００２８】
続いて、図２（ｃ）に示すように、チップ１２の制御電極（例えばゲートパッド等）とリードフレーム１９ａ、１９ｂとをワイヤーボンディングする工程を実行する。これにより、ワイヤー２０によってチップ１２の制御電極とリードフレーム１９ａ、１９ｂとが接続される。
【００２９】
次に、図２（ｄ）及び（ｅ）に示すように、ヒートシンクブロック１５の上に上側ヒートシンク１４を半田付けする工程を実行する。この場合、図２（ｄ）に示すように、ヒートシンクブロック１５の上に半田箔２１を介して上側ヒートシンク１４を載せる。そして、加熱装置によって上記半田箔２１を溶融させてから、硬化させる。
【００３０】
このとき、上側ヒートシンク１４の上に例えば重り２２等を載置することにより、上側ヒートシンク１４を下方へ向けて加圧するように構成されている。これと共に、上側ヒートシンク１４と下側ヒートシンク１３との間に、スペーサ治具（図示しない）を取り付けることにより、上側ヒートシンク１４と下側ヒートシンク１３との間の距離を予め決められた設定距離に保持するように構成されている。
【００３１】
尚、半田箔２１が溶融する前の状態では、上側ヒートシンク１４と下側ヒートシンク１３との距離は、スペーサ治具の設定距離よりも大きくなるように構成されている。そして、半田箔２１が溶融すると、重り２２等の加圧力により、溶融した半田層の部分が薄くなり、上側ヒートシンク１４と下側ヒートシンク１３との距離がスペーサ治具の設定距離と等しくなる。このとき、半田層は、適度な薄さまで薄くなるように構成されている。そして、溶融した半田層が硬化すれば、半導体チップ１２とヒートシンク１３、１４とヒートシンクブロック１５の接合及び電気的接続が完了する。
【００３２】
次いで、ポリアミド樹脂１６を、一対のヒートシンク１３、１４の表面、並びに、半導体チップ１２及びヒートシンクブロック１５の周囲部分（端面部）等に塗布する工程を実行する。この場合、ポリアミド樹脂１６を塗布する具体的方法としては、ポリアミド樹脂塗布用のディスペンサのノズルからポリアミド樹脂１６を滴下したり、噴霧したりする塗布方法や，ディッピング（浸漬）塗布方法等を使用すれば良い。そして、ポリアミド樹脂１６は、その塗布層１６ａの厚み寸法が例えば１０μｍ以下となるように、薄く均一に且つ漏れ（切れ目）がないように塗布されている。
【００３３】
ここで、一対のヒートシンク１３、１４の各内面には、突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃが突設されていることから、図１に示すように、各突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃの内外の側面部にポリアミド樹脂１６が集まり、そのフィレットが形成されるようになる。この結果、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロック１５の端部等には、ポリアミド樹脂１６が薄く均一に塗布されるようになり、塗布層１６ａの厚い部分ができなくなる。尚、ワイヤー２０やリードフレーム１９ａ、１９ｂ（図２参照）の表面にも、ポリアミド樹脂１６が塗布されている。
【００３４】
この後、上記塗布したポリアミド樹脂１６が乾燥したら、図１に示すように、ヒートシンク１３、１４の隙間、並びに、チップ１２及びヒートシンクブロック１５の周囲部分等を、樹脂１８でモールドする工程を実行する。この場合、上述したように半田付けし且つポリアミド樹脂１６を塗布したヒートシンク１３、１４、チップ１２及びヒートシンクブロック１５等の構成を、図示しない成形型の内部に収容すると共に、樹脂１８を注入（充填）する。これにより、一対のヒートシンク１３、１４の隙間、並びに、チップ１２及びヒートシンクブロック１５の周囲部分等に、樹脂１８が充填される。そして、上記樹脂１８が硬化した後、成形型内から半導体装置１１を取り出せば、半導体装置１１が完成する。
【００３５】
このような構成の本実施例においては、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚さを、半田１７の層の厚み寸法の約２０％程度以下とするように構成した。ここで、本発明者は、試作や実験等を実行することにより、上記したように構成した半導体装置１１に対して熱サイクル（例えば−５０℃〜１５０℃）を繰り返しかけて、熱応力が作用するようにしたときに、樹脂１８の剥離をほとんど防止できることを確認した。これにより、半導体装置１１の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
尚、本発明者の試作においては、半田１７の層の厚み寸法を１００〜２００μｍ程度に設定した。また、本発明者は、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚さを、半田１７の層の厚み寸法の約２０％程度よりも厚くすると、樹脂１８の剥離の発生率が高くなることを確認した。
【００３７】
また、上記実施例では、一対のヒートシンク１３、１４の各内面に、半導体チップ１２を囲むようにリング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けたので、このリング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃの側面部に、ポリアミド樹脂１６が集まり、フィレット（厚い部分）が形成されるようになった。この結果、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロック１５の端部等には、余分なポリアミド樹脂１６が集まらなくなり、塗布層１６ａの厚い部分ができなくなった。ここで、本実施形態の効果を示す図１１を用いて具体的に説明する。尚、図１１に示す▲１▼軸はヒートシンク１３、１４の表面におけるポリアミド樹脂１６の厚みであり、▲２▼軸は半導体チップ１２の側面におけるポリアミド樹脂１６の厚みである。この図１１に示されるように、ヒートシンク１３、１４の各内面にリング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けた場合、従来と比較してポリアミド樹脂１６の厚みを薄くすることができる。
【００３８】
これにより、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロック１５の端部等における樹脂１８の剥離を防止することができる。尚、リング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃの側面部には、ポリアミド樹脂１６のフィレットが形成されるため、この部分で樹脂１８の剥離が発生することがあるが、この部分で樹脂１８の剥離が発生しても、半導体チップ１２とヒートシンク１３、１４の接合部（半田１７の層）にはストレスがかかないので、ほとんど問題がない。
【００３９】
また、上記実施例では、ヒートシンク１３、１４の各内面に突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを突設したので、ヒートシンク１３、１４の各内面の面積（即ち、ポリアミド樹脂１６及び樹脂１８との接触面積）が大きくなるから、ヒートシンク１３、１４と樹脂１８との密着力をより一層強くすることができる。
【００４０】
尚、上記実施例では、リング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを、一対のヒートシンク１３、１４の両方に設けるように構成したが、これに代えて、いずれか一方のヒートシンク１３、１４だけに設けるように構成しても良い。また、各ヒートシンク１３、１４に設ける突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃの個数は、２つ（２重）に限られるものではなく、１つでも良いし、３つ（３重）以上でも良い。また、リング状の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃは、環状に繋がった形状に限られるものではなく、所定の間隔を隔てて複数の突起を環状に配置するようにしてもよい。
【００４１】
更に、上記実施例では、図１に示すように、ポリアミド樹脂１６を、ヒートシンク１３、１４の各内面に塗布するように構成したが、これに代えて、ヒートシンク１３、１４の端面部の表面にまで塗布するように構成しても良いし、また、ヒートシンク１３、１４の各外面にも塗布するように構成しても良い。
【００４２】
更にまた、上記実施例では、ヒートシンクブロック１５を別部材としたが、これに代えて、ヒートシンクブロックを上側ヒートシンクの下面に一体に設けるように、即ち、上側ヒートシンクの下面に突設するように構成しても良い。
【００４３】
図３及び図４は、本発明の第２の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第２の実施例においては、図３及び図４に示すように、第１の実施例の突起１３ｂ、１３ｃに加えて、下側ヒートシンク１３の上面における外周縁部に、２つのリング状の突起１３ｄ、１３ｅを突設した。
【００４４】
これ以外の第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第２の実施例においても、第１の実施例と同じ作用効果を得ることができる。尚、第２の実施例の構成の場合、上側ヒートシンク１４の下面にも、上記突起１３ｄ、１３ｅとほぼ同じようにして、２つのリング状の突起を突設するように構成しても良い。
【００４５】
図５は、本発明の第３の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第３の実施例においては、図５に示すように、一対のヒートシンク１３、１４の各内面に、第１の実施例の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃに代えて、リング状の溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇを半導体チップ１２を囲むように形成した。この構成の場合、リング状の溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇの内部に、ポリアミド樹脂１６が集まるようになり、その結果、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロック１５の端部等には、塗布層１６ａの厚い部分ができなくなる。
【００４６】
尚、上述した以外の第３の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第３の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００４７】
また、上記第３の実施例では、リング状の溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇを、一対のヒートシンク１３、１４の両方に設けるように構成したが、これに代えて、いずれか一方のヒートシンク１３、１４だけに設けるように構成しても良い。また、各ヒートシンク１３、１４に設ける溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇの個数は、２つ（２重）に限られるものではなく、１つでも良いし、３つ（３重）以上でも良い。また、リング状の溝部１３ｆ、１３ｇ、１４ｆ、１４ｇは、環状に繋がった形状に限られるものではなく、所定の間隔を隔てて複数の溝部を環状に配置するようにしてもよい。
【００４８】
図６は、本発明の第４の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第４の実施例では、図６に示すように、ヒートシンク１３、１４に第１の実施例の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けることを止めると共に、ポリアミド樹脂１６に絶縁性を有するフィラー２３を混合するように構成した。尚、上記フィラー２３としては、ポリアミド樹脂よりも硬く、絶縁性を有する材料からなる粉体を使用することができる。そして、本実施例では、フィラー２３として例えばシリカ系フィラーを使用した。更に、フィラー２３の形状を、非球形状とし、具体的には、やや長細い形状の粉体とした。尚、フィラー２３としてアルミナ系フィラーとしても良く、フィラー２３の形状を球形状としても良い。また、上述のように、フィラー２３は予めポリイミド樹脂１６に混入させても良いが、ポリアミド樹脂１６とフィラー２３を個別に塗布しても良い。
【００４９】
上記構成の場合、散在するフィラー２３によりポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの剛性が高くなる。このため、熱応力が作用したときに、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａが歪み難くなることから、樹脂１８の剥離を防止することができる。特に、第４の実施例においては、フィラー２３を、非球形状の粉体としたので、フィラー２３及びポリアミド樹脂１６の流動を抑制することができ、これにより、ポリアミド樹脂１６の乾燥時にその収縮を抑制することができる。さらに、上記構成の場合、ポリアミド樹脂１６の塗布後には、フィラー２３の毛細管現象によりポリアミドがフィラー２３に吸収されるため、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロック１５の端部等には、余分なポリアミド樹脂１６が集まらなくなり、塗布層１６ａの厚い部分ができなくなった。ここで、上記図１１を用いて具体的に説明する。尚、上述のように、図１１に示す▲１▼軸はヒートシンク１３、１４の表面におけるポリアミド樹脂１６の厚みであり、▲２▼軸は半導体チップ１２の側面におけるポリアミド樹脂１６の厚みである。この図１１に示されるように、ポリアミド樹脂１６にフィラー２３を混合した場合、従来と比較してポリアミド樹脂１６の厚みを薄くすることができる。
【００５０】
尚、上述した以外の第４の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第４の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００５１】
図７は、本発明の第５の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第５の実施例では、図７に示すように、ヒートシンク１３、１４に第１の実施例の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けることを止めると共に、ヒートシンク１３、１４に各内面に、半導体チップ１２を囲むようにリング状部材２４、２５を例えば半田付けして設けた。尚、本実施形態では、断面矩形状のリング状部材２４、２５を設けたが、リング状部材２４、２５の形状は、三角形状や球形状でも良い。また、このリング状部材２４、２５は、ヒートシンク１３、１４に半田付けされずに、ヒートシンク１３、１４に直接搭載するだけでも良い。
【００５２】
この構成においては、リング状部材２４、２５の内外の側面部に、ポリアミド樹脂１６が集中して、塗布層１６ａの厚い部分（いわゆるフィレット）が形成されるようになる。これにより、半導体チップ１２の端部やヒートシンクブロック１５の端部等には、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの厚い部分ができなくなる。
【００５３】
尚、上述した以外の第５の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第５の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００５４】
また、上記第５の実施例では、リング状部材２４、２５を、一対のヒートシンク１３、１４の両方に設けるように構成したが、これに代えて、いずれか一方のヒートシンク１３、１４だけに設けるように構成しても良い。また、各ヒートシンク１３、１４に設けるリング状部材２４、２５の個数は、１つに限られるものではなく、２つ（２重）以上でも良い。
【００５５】
図８は、本発明の第６の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第６の実施例では、図８に示すように、ヒートシンク１３、１４に第１の実施例の突起１３ｂ、１３ｃ、１４ｂ、１４ｃを設けることを止めると共に、ヒートシンク１３、１４の各内面に、メッシュ２６を配設した。そして、ポリアミド樹脂１６を上記メッシュ２６に含浸させるように塗布して塗布層１６ａを形成した。この場合、メッシュ２６は、ヒートシンク１３、１４にポリアミド樹脂１６によって接着される構成となっている。
【００５６】
上記構成の場合、メッシュ２６にポリアミド樹脂１６を含浸させて固着するように構成したので、ポリアミド樹脂１６の塗布層１６ａの剛性が高くなると共に、ポリアミド樹脂１６の乾燥時にその収縮を抑制することができる。
【００５７】
尚、上述した以外の第６の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第６の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【００５８】
また、上記各実施例においては、ヒートシンク１３、１４、チップ１２、ヒートシンクブロック１５等を接合する接合部材として半田箔２１を用いたが、これに限られるものではなく、半田ペースト等を用いるように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す半導体装置の縦断面図
【図２】半導体装置の製造工程を示す図
【図３】本発明の第２の実施例を示す下側ヒートシンク及び半導体チップの部分縦断面図
【図４】下側ヒートシンク及び半導体チップの部分斜視図
【図５】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図６】本発明の第４の実施例を示す図１相当図
【図７】本発明の第５の実施例を示す図１相当図
【図８】本発明の第６の実施例を示す図１相当図
【図９】従来構成を示す図１相当図
【図１０】（ａ）は半導体装置の放置時間と半導体チップの圧縮応力との関係を示すグラフ。（ｂ）は各部材の弾性率の一例を示す表。
【図１１】本発明の効果を示す図。
【符号の説明】
１１は半導体装置、
１２は半導体チップ（発熱素子）、
１３は下側ヒートシンク（放熱板）、
１３ａ、１３ｂは突起、
１４は上側ヒートシンク（放熱板）、
１４ａ、１４ｂは突起、
１５はヒートシンクブロック、
１６はポリアミド樹脂、
１６ａは塗布層、
１７は半田、
１８は樹脂、
２１は半田箔、
２３はフィラー、
２４、２５はリング状部材、
２６はメッシュを示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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