半導体装置及びその製造方法
【課題】電子部品の生じた熱を金属板及びモールド樹脂を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することのできる半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置は、両面に電極を有する電子部品２０と、電子部品２０が配置され、電極の一方と電気的に接続された基板３０と、電子部品２０上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板４０と、電子部品２０、基板３０の少なくとも一部、金属板４０を一体的に封止するモールド樹脂５０を備える。そして、対向配置された２つの部材としての、電子部品２０と基板３０との間、及び、電子部品２０と金属板４０との間の少なくとも一方に、樹脂シート６０が配置される。樹脂シート６０は、ビアホール内に導電材料を配置してなる接続ビア６１を有し、樹脂シート６０を挟む２つの部材は、接続ビア６１に接しつつ接続ビア６１を介して接合される。
【解決手段】半導体装置は、両面に電極を有する電子部品２０と、電子部品２０が配置され、電極の一方と電気的に接続された基板３０と、電子部品２０上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板４０と、電子部品２０、基板３０の少なくとも一部、金属板４０を一体的に封止するモールド樹脂５０を備える。そして、対向配置された２つの部材としての、電子部品２０と基板３０との間、及び、電子部品２０と金属板４０との間の少なくとも一方に、樹脂シート６０が配置される。樹脂シート６０は、ビアホール内に導電材料を配置してなる接続ビア６１を有し、樹脂シート６０を挟む２つの部材は、接続ビア６１に接しつつ接続ビア６１を介して接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１，２に記載された構成の半導体装置が知られている。この半導体装置は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える。
【０００３】
この半導体装置では、ボンディングワイヤに代えて金属板を用いるため、導通損失を低減し、半導体装置の電気的特性を向上することができる。また、ボンディングワイヤよりも金属板のほうが熱マスとしての効果が高いため、金属板及び該金属板の電子部品と反対側に位置するモールド樹脂（以下、金属板を覆うモールド樹脂と示す）を介した外部への放熱性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２３６８６号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１，２に示される従来の半導体装置では、電子部品の電極と金属板とがリフローはんだ付けにより接続され、電子部品の電極と電子部品搭載部材もリフローはんだ付けにより接続される。このため、液状態ではんだ厚がばらつき、これにより、電子部品の厚さ方向において、金属板を覆うモールド樹脂の厚さにばらつきが生じる。例えば所望の厚さより厚いと、金属板及びその上方に位置するモールド樹脂を介した放熱性が低下し、厚さが薄いと、電気絶縁性が低下する。また、金属板が傾いて配置されると、局所的に放熱性や電気絶縁性が低下することとなる。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、電子部品の生じた熱を金属板及びモールド樹脂を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することのできる半導体装置及びそ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】
【０００７】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の半導体装置は、
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）と、
電子部品（２０）の第１主面に対向配置され、第１主面の電極と電気的に接続された電子部品搭載部材（３０，３６）と、
電子部品（２０）の第２主面に対向配置され、第２主面の電極と電気的に接続された金属板（４０）と、
電子部品（２０）、電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び金属板（４０）を一体的に封止するモールド樹脂（５０）と、を備える。
【０００８】
そして、対向配置された２つの部材としての、電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）、の少なくとも一方の間に樹脂シート（６０）が配置され、
樹脂シート（６０）は、ビアホール内に導電材料が配置されてなる接続ビア（６１）を有しており、モールド樹脂（５０）にて封止され、
樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材は、接続ビア（６１）に接しつつ接続ビア（６１）を介して接合されていることを特徴とする。
【０００９】
このように、樹脂シート（６０）に形成された接続ビア（６１）によって、樹脂シート（６０）を挟む２つの部材が接合される。すなわち、接続ビア（６１）により、２つの部材が、電気的、熱的、及び機械的に接続される。
【００１０】
また、電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の少なくとも一方に、樹脂シート（６０）が配置される。このため、樹脂シート（６０）が配置された２つの部材の間隔のばらつきを、製造過程において液状となるはんだを用いる構成に較べて小さくすることができる。これにより、金属板（４０）を覆うモールド樹脂（５１）の厚さのばらつきを小さくすることができる。すなわち、金属板（４０）を覆うモールド樹脂（５１）の厚さを所望の値とすることができる。
【００１１】
以上から、本発明によれば、電子部品（２０）の生じた熱を金属板（４０）及びモールド樹脂の被覆部分（５１）を介して効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。
【００１２】
請求項２に記載のように、
樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成されており、
樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材のそれぞれに、樹脂シート（６０）が接着している構成とすることが好ましい。
【００１３】
このように熱可塑性樹脂を用いると、加熱により樹脂シート（６０）を軟化させ、各部材に接着させる（密着させる）ことができる。したがって、熱硬化性樹脂を用いる構成に較べて、樹脂シート（６０）を挟む２つの部材、例えば電子部品（２０）と金属板（４０）の機械的な接続信頼性を向上することができる。また、機械的な接続信頼性を向上することで、電気的な接続信頼性も向上することができる。
【００１４】
請求項３に記載のように、
複数の電子部品（２１，２２）は、共通の樹脂シート（６０）を介して、共通の金属板（４０）に接続されても良い。
【００１５】
これによれば、電子部品（２１，２２）ごとに樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）を位置決め配置する構成に較べて、構成を簡素化することができる。
【００１６】
請求項４に記載のように、
共通の金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部（２２）品とは厚さの異なる電子部品（２１）を有する場合、
樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成された樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）を複数枚積層しつつ一体化してなり、電子部品（２１，２２）と該電子部品（２１，２２）に隣接する樹脂シート（６０）との厚さの和が一定となるように、樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）の積層枚数により部分的に厚さが異なる構成とすると良い。
【００１７】
これによれば、電子部品（２１，２２）の厚さのばらつきを、樹脂シート（６０）を構成する樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）の積層枚数と配置にて調整するため、金属板（４０）の各電子部品（２１，２２）と対向する部分を覆うモールド樹脂（５１）の厚さを一定とすることができる。すなわち、厚さの異なる複数の電子部品（２１，２２）を採用しながらも、電子部品（２１，２２）の生じた熱を金属板（４０）及びモールド樹脂の被覆部分（５１）を介して効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。
【００１８】
一方、請求項５に記載のように、
複数の電子部品（２１，２２）は、互いに異なる樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）を介して共通の金属板（４０）に接続され、
共通の金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部品（２２）とは厚さの異なる電子部品（２１）を有する場合、
複数の樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）は、該樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）と隣接する電子部品（２１，２２）との厚さの和が一定となるように、電子部品（２１，２２）に応じて厚さが異なる構成としても良い。
【００１９】
これによっても、厚さの異なる複数の電子部品（２１，２２）を採用しつつ、金属板（４０）の各電子部品（２１，２２）と対向する部分を覆うモールド樹脂（５１）の厚さを一定とすることができる。
【００２０】
請求項６に記載のように、
電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の両方に、接続ビア（６１）を有する樹脂シート（６０）が配置された構成とするとことが好ましい。
【００２１】
これによれば、電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の一方のみに樹脂シート（６０）が配置される構成に較べて、金属板（４０）を覆うモールド樹脂（５１）の厚さのばらつきをより小さくすることができる。
【００２２】
請求項７に記載のように、電子部品搭載部材（３０）は、絶縁基材（３１）に配線（３２）が形成された基板であり、
基板（３０）は、電子部品（２０）の配置面に、電子部品（２０）の第１主面の電極と接続される電子部品用ランド（３３）を有する構成を採用することもできる。
【００２３】
この場合、請求項８に記載のように、
金属板（４０）は、基板（３０）における電子部品（２０）の配置面に形成された金属板用ランド（３４）と電気的に接続され、
基板（３０）は、電子部品（２０）の配置面と反対の面に外部接続用の電極（３５）を有し、基板（３０）の電極形成面がモールド樹脂（５０）に対して露出された構成としても良い。
【００２４】
これによれば、外部接続用のリードを有さないため、電子部品（２０）の厚さ方向に垂直な方向において、半導体装置（１０）の体格を小型化することができる。
【００２５】
一方、請求項９に記載のように、
電子部品搭載部材（３６）は、リードフレームであり、
電子部品（２０）は、リードフレーム（３６）のダイパッド（３７）に配置されて、電子部品（２０）の第１主面の電極がダイパッド（３７）に接続され、
金属板（４０）は、リードフレーム（３６）において電子部品（３０）が配置されたダイパッド（３７）と電気的に分離された部分（３８）に接続された構成を採用することもできる。
【００２６】
次に、請求項１０に記載の発明は、
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）を、第１主面が対向するように電子部品搭載部材（３０，３６）に配置するとともに、電子部品（２０）の第２主面上に金属板（４０）を配置し、第１主面の電極と電子部品搭載部材（３０，３６）の接続部（３３）、及び、第２主面の電極と金属板（４０）をそれぞれ電気的に接続する接続工程と、
接続工程後、電子部品（２０）、電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び金属板（４０）を一体的に封止するように、モールド樹脂（５０）を成形する成形工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
接続工程として、
電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の少なくとも一方に、熱可塑性樹脂を用いて形成され、導電性ペースト（６１ａ）の充填されたビアホールを有する樹脂シート（６０）を配置して積層体を形成する積層工程と、
積層体を、積層方向において加圧しつつ加熱することで、樹脂シート（６０）を軟化させて樹脂シート（６０）を挟む２つの部材のそれぞれに接着させるとともに、導電性ペースト（６１ａ）中の導電性粒子を焼結させて２つの部材を接合する加圧・加熱工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、請求項２に記載の半導体装置を形成することができる。また、その作用効果は、請求項１，２に記載の発明の作用効果と同じであるのでその記載を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図であり、便宜上、モールド樹脂を省略している。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、仮接着工程を示す。
【図４】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、積層工程及び加圧・加熱工程を示す。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、基板の準備工程を示す。
【図６】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、実装工程を示す。
【図７】第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、積層工程及び加圧・加熱工程を示す。
【図１０】第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】第４実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、金属板上に、樹脂シート及び縦型素子を仮接着する工程を示す。
【図１２】第４実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、基板の準備工程を示す。
【図１３】その他変形例を示す断面図である。
【図１４】その他変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図面において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、電子部品の厚さ方向を単に厚さ方向と示し、該厚さ方向に垂直な方向を単に垂直な方向と示す。また、特に断りのない限り、厚さとは、厚さ方向に沿う長さを示すものとする。
【００３０】
（第１実施形態）
図１及び図２に示す半導体装置１０は、縦型素子２０と、縦型素子２０が配置され、縦型素子２０の一方の電極が電気的に接続された基板３０と、縦型素子２０上、すなわち縦型素子２０に対して基板３０と反対側に配置され、縦型素子２０の他方の電極が電気的に接続された金属板４０と、縦型素子２０、基板３０における縦型素子配置面、及び金属板４０を一体的に封止するモールド樹脂５０を備える。さらに本実施形態では、縦型素子２０と金属板４０との間に配置された樹脂シート６０を備える。
【００３１】
縦型素子２０は、厚さ方向の両端をなす第１主面及び第２主面にそれぞれ電極を有する素子である。この縦型素子２０が、特許請求の範囲に記載の両面に電極を有する電子部品に相当する。なお、基板３０との対向面が第１主面、金属板４０との対向面が第２主面となっている。このような縦型素子２０としては、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの発熱量の大きいパワー系半導体素子、ダイオード、ＩＣなどを採用することができる。
【００３２】
本実施形態では、基板３０に対し、４つの縦型素子２０が配置されている。４つの縦型素子２０のうち、２つはＩＧＢＴ２１、残りの２つは転流ダイオード２２（以下、ＦＷＤ２２と示す）である。そして、１つのＩＧＢＴ２１に対して１つのＦＷＤ２２が逆並列に接続されており、２つの金属板４０（４０ａ，４０ｂ）に、それぞれ１組のＩＧＢＴ２１及びＦＷＤ２２が接続されている。また、２つのＩＧＢＴ２１は互いに直列に接続されており、これら４つの縦型素子２０により、インバータが構成されている。そして、２つのＩＧＢＴ２１の接続点（中点）が、モータなどの負荷に接続されるようになっている。なお、図１に示す金属板４０ａ側が、インバータのハイサイド（高電位）側アームを構成し、金属板４０ｂ側がローサイド側アームを構成している。
【００３３】
ＩＧＢＴ２１は、第１主面にゲート電極及びエミッタ電極を有し、第２主面にコレクタ電極を有する。一方、ＦＷＤ２２は、第１主面にアノード電極を有し、第２主面にカソード電極を有する。そして、共通の金属板４０に接続されたＩＧＢＴ２１及びＦＷＤ２２において、ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極とＦＷＤ２２のアノード電極は、基板３０の配線３２を介して電気的に接続されている。また、ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とＦＷＤ２２のカソード電極は、樹脂シート６０の接続ビア６１及び金属板４０を介して、電気的に接続されている。また、縦型素子２０（２１，２２）の各電極は、Ｎｉを含んで構成されている。
【００３４】
これら縦型素子２０は、基板３０の一面に対向配置されている。また、本実施形態では、図１に示すように、縦型素子２０（２１，２２）以外の電子部品２３も、基板３０の一面に配置されている。なお、このような電子部品２３としては、コンデンサ、コイル、抵抗などを採用することができる。
【００３５】
基板３０は、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて形成された絶縁基材３１に、配線部３２を設けてなり、その一面に、配線部３２の一部としてのランド３３を有している。この基板３０が、特許請求の範囲に記載の電子部品搭載部材に相当する。
【００３６】
本実施形態の基板３０は、エポキシ樹脂系材料からなる絶縁基材３１に、配線部３２を構成する導体パターン３２ａが多層に配置されてなる多層基板となっている。なお、ランド３３は、配線部３２のうち、導体パターン３２ａの一部である。また、符号３２ｂは、導体パターン３２ａとともに配線部３２を構成する層間接続部である。
【００３７】
そして、基板３０の一面、すなわち縦型素子２０の配置面に、ランド３３として、ＩＧＢＴ２１のゲート電極用のランド３３ａ、エミッタ電極用のランド３３ｂ、ＦＷＤ２２のアノード電極用のランド３３ｃが形成されている。また、これらランド３３とは別に、金属板４０用のランド３４が形成されている。そして、ＩＧＢＴ２１のゲート電極とランド３３ａ、エミッタ電極とランド３３ｂ、ＦＷＤ２２のアノード電極とランド３３ｃ、及び金属板４０とランド３４が、はんだ７０にて電気的且つ機械的に接続されている。本実施形態では、はんだ７０として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだを採用している。
【００３８】
一方、基板３０の縦型素子配置面の裏面には、外部接続用のパッド３５が形成されている。なお、図２に示すパッド３５は、ＩＧＢＴ２１のゲート電極に配線部３２を介して接続されたパッドと、金属板４０、すなわちＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とＦＷＤ２２のカソード電極ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とＦＷＤ２２のカソード電極に、配線部３２を介して接続されたパッド３５である。パッド３５としては、図示しないがそれ以外に、ハイサイド側ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極とローサイド側ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極との接続点（中点）に接続されたパッド、ローサイド側のＩＧＢＴ２１のエミッタ電極及びＦＷＤ２２のアノード電極に共通のパッドなどを有している。
【００３９】
金属板４０は、縦型素子２０に対して電流経路としての機能を果たすとともに、縦型素子２０の生じた熱を蓄熱して放熱する機能を果たすものである。この金属板４０は、縦型素子２０の第２主面に対向配置されて、第２主面に形成された電極と電気的に接続されている。
【００４０】
金属板４０の構成材料は、モールド樹脂５０よりも熱伝導性の高い金属材料であれば特に限定されるものではない。例えば、銅や銅合金、アルミニウムなどを採用することができる。本実施形態では、熱伝導性が高い、加工しやすい、安価であるとの観点で、銅からなる金属板４０を採用している。
【００４１】
また、本実施形態では、金属板４０が、縦型素子２０に対して対向配置される対向部４１と、該対向部４１から延びた脚部４２を有している。対向部４１は、所定の厚さを有し、垂直方向に沿う平面形状が矩形の平板状をなしており、この対向部４１に対し、１組のＩＧＢＴ２１及びＦＷＤ２２が対向配置されている。脚部４２は、対向部４１の矩形の四隅近傍にそれぞれ設けられており、各脚部４２の先端が、はんだ７０を介して、対応するランド３４に電気的且つ機械的に接続されている。また、対向部４１の厚さは、脚部４２の厚さよりも厚くなっている。これにより、金属板４０の対向部４１は、効果的に熱マスとしての蓄熱機能を果たすようになっている。
【００４２】
樹脂シート６０は、半導体装置１０の製造過程から、縦型素子２０の第２主面と金属板４０との対向距離（間隔）を、ばらつきの小さい状態で保持するとともに、縦型素子２０と金属板４０とを、電気的、熱的、及び機械的に接続する機能を果たすものである。このため、樹脂シート６０は、ビアホール内に導電材料を配置してなる接続ビア６１を有している。
【００４３】
本実施形態では、樹脂シート６０が、熱可塑性樹脂を用いて形成された１枚の熱可塑性樹脂フィルムからなる。そして、樹脂シート６０は、該樹脂シート６０を挟む縦型素子２０及び金属板４０のそれぞれに接着している。このような熱可塑性樹脂フィルムとしては、熱可塑性樹脂とともに、ガラス繊維、アラミド繊維などの無機材料を含むフィルム、無機材料を含まない熱可塑性樹脂からなるフィルムのいずれも採用することができる。本実施形態では、熱可塑性樹脂フィルムとして、ガラス繊維などの無機材料や線膨張係数などを調整するための無機フィラーを含まない、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）３０重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）７０重量％からなる樹脂フィルムを採用している。
【００４４】
そして、１つの縦型素子２０につき、１枚の樹脂シート６０が配置されている。なお、樹脂シート６０のうち、符号６０ａは、ＩＧＢＴ２１に接して配置された樹脂シート、符号６０ｂは、ＦＷＤ２２に接して配置された樹脂シートである。本実施形態では、ＩＧＢＴ２１の第２主面全面がコレクタ電極、ＦＷＤ２２の第２主面全面がカソード電極となっており、これら樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）は、対応する縦型素子２０（２１，２２）の第２主面とほぼ同じ大きさ及び形状を有し、第２主面全域を覆っている。また、図２に示すように、ＩＧＢＴ２１とＦＷＤ２２の厚さがともにほぼ等しいため、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さもほぼ等しい厚さとなっている。
【００４５】
接続ビア６１は、熱可塑性樹脂フィルムにおいて、厚さ方向に沿って設けたビアホール（貫通孔）に導電性ペーストを充填し、この導電性ペースト中の導電性粒子を加圧・加熱により焼結してなるものである。本実施形態では、接続ビア６１がＡｇ−Ｓｎ合金からなる。また、各樹脂シート６０ａ，６０ｂにおいて、複数の接続ビア６１が、所定ピッチで格子状に配列されている。また、ＩＧＢＴ２１のほうがＦＷＤ２２よりも垂直方向に沿う大きさが大きいため、樹脂シート６０ａのほうが樹脂シート６０よりも接続ビア６１の個数が多いものとなっている。
【００４６】
モールド樹脂５０は、縦型素子２０、基板３０におけるランド３３を含む少なくとも一部、及び金属板４０を一体的に封止するものである。このため、縦型素子２０と金属板４０とを接続する樹脂シート６０、縦型素子２０と基板３０のランド３３とを接続するはんだ７０も、このモールド樹脂５０により封止されている。
【００４７】
モールド樹脂５０の構成材料としては、エポキシ樹脂などの周知の樹脂材料を採用することができる。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂が形成されている。また、基板３０のうち、縦型素子２０の配置された一面全面が、モールド樹脂５０によって被覆されている。このため、縦型素子２０以外の電子部品２３もモールド樹脂５０により封止されている。
【００４８】
また、モールド樹脂５０のうち、厚さ方向において金属板４０における縦型素子２０と反対側に位置する部分、すなわち金属板４０を覆う被覆部５１の厚さは、所定の厚さとなっている。なお、縦型素子２０の生じた熱は、樹脂シート６０の接続ビア６１を介して金属板４０に伝達され、金属板４０から被覆部５１を介して半導体装置１０の外部に放熱される。このため、被覆部５１の厚さが薄いほど、放熱性を向上することができる。一方、縦型素子２０には大電流が流れるため、被覆部５１は必要であるが、この被覆部５１の厚さが厚いほど、電気絶縁性を向上することができる。この点を考慮し、本実施形態では、被覆部５１の厚さが、放熱性を向上しつつ電気絶縁性を確保できる所定の厚さとなっている。
【００４９】
次に、上記した半導体装置１０の製造方法の一例について、図２〜図６を用いて説明する。
【００５０】
先ず、樹脂シート６０を準備する。本実施形態では、樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）として、ガラス繊維などの無機材料や線膨張係数などを調整するための無機フィラーを含まない、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）３０重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）７０重量％からなる熱可塑性樹脂フィルムをそれぞれ１枚用いる。そして、この熱可塑性樹脂フィルムに炭酸ガスレーザなどにより、樹脂フィルムを貫通するビアホールを形成し、スクリーン印刷などによって、導電性ペースト６１ａをビアホール内に充填する。
【００５１】
導電性ペースト６１ａは、導電性粒子にエチルセルロース樹脂やアクリル樹脂などを保形性付与のため添加し、テルピネオールなどの有機溶剤を加えた状態で混練することで得ることができる。底のないビアホール内に導電性ペースト６１ａを留めるには、本出願人による特開２０１０−１２３７６０号公報に記載の導電性ペーストを用いると良い。また、この導電性ペースト６１ａを充填する装置（方法）としては、本出願人による特開２０１０−２２８１０４号公報に記載の装置（方法）を採用すると良い。
【００５２】
この導電性ペースト６１ａは、導電性粒子に対し、導電性粒子の焼結温度よりも低い温度で分解または揮発するとともに、該温度よりも低く、室温よりも高い温度で溶融状態となり、室温で固体状態となる低融点室温固体樹脂が添加されている。低融点室温固体樹脂としては、例えばパラフィンがある。これによれば、充填時には加温することで、低融点室温固体樹脂が溶融してペースト状となり、充填後の冷却において、低融点室温固体樹脂が固化することで導電性ペースト６１ａも固まって、ビアホール内に保持することができる。なお、充填する際には、ビアホールの一端を平坦な部材にて塞いでおけば良い。
【００５３】
また、樹脂シート６０の形成に併せて、周知の半導体プロセスにより、縦型素子２０（２１，２２）を形成する。
【００５４】
樹脂シート６０及び縦型素子２０の準備後、図３に示すように、第２主面を搭載面として縦型素子２０（２１，２２）を樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）に載置する。そして、例えばパルスヒート方式の熱圧着ツール（図示略）により、縦型素子２０（２１，２２）を第１主面側から加圧しつつ加熱して、樹脂シート６０を縦型素子２０に接着する（密着させる）仮接着工程を行う。すなわち、縦型素子２０と樹脂シート６０とを一体させる。この仮接着工程では、樹脂シート６０の表面が軟化して接着機能を有する程度、すなわち、樹脂シート６０全体の体格が殆ど変化しない程度の加圧・加熱条件、例えば樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度とする。
【００５５】
次いで、縦型素子２０と一体化した樹脂シート６０を、図４に示すように、縦型素子２０と反対の面が金属板４０の対向部４１に接するように、対向部４１における基板３０側の面に載置する積層工程を行う。すなわち、金属板４０上に、樹脂シート６０を介して縦型素子２０を積層して積層体を形成する。そして、例えばパルスヒート方式の熱圧着ツール（図示略）により、縦型素子２０（２１，２２）を第１主面側から加圧しつつ加熱して、樹脂シート６０を金属板４０に接着させるとともに、導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子を焼結して、縦型素子２０と金属板４０とを電気的に接続する加圧・加熱工程を行う。この加圧・加熱工程では、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度（例えば２８０℃）とする。
【００５６】
この加圧・加熱工程（接続工程）では、導電性ペースト６１ａ中のＳｎ（融点２３２℃）が溶融し、同じく導電性ペースト６１ａ中のＡｇ粒子に拡散して、Ａｇ−Ｓｎ合金（融点４８０℃）を形成する。また、導電性ペースト６１ａに圧力が加えられているため、焼結により一体化した合金からなる接続ビア６１がビアホール内に形成される。
【００５７】
溶融したＳｎは、金属板４０を構成するＣｕとも相互拡散する。これにより、接続ビア６１と金属板４０の界面に金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成される。また、溶融したＳｎは、縦型素子２０の電極（ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極、ＦＷＤ２２のカソード電極）を構成するＮｉとも相互拡散する。これにより、接続ビア６１と電極との界面に金属拡散層（Ｎｉ−Ｓｎ合金層）が形成される。
【００５８】
以上により、接続ビア６１を介して縦型素子２０と金属板４０とが、電気的、熱的、及び機械的に接続される。また、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂が金属板４０にも接着するため、縦型素子２０及び金属板４０の両方に接着する樹脂シート６０によっても、縦型素子２０と金属板４０とが機械的に接続される。そして、金属板４０、樹脂シート６０、及び縦型素子２０（２１，２２）が一体化されたユニット８０が形成される。
【００５９】
また、図５に示すように、基板３０を別途準備し、この基板３０のランド３３，３４上に例えばペースト状のはんだ７０を塗布する。
【００６０】
そして、縦型素子２０の第１主面に形成された対応する電極、及び、金属板４０の脚部４２の先端が、基板３０のはんだ７０に接するように、基板３０のランド形成面にユニット８０を載置する。そして、リフローにより、縦型素子２０（２１，２２）の電極と対応するランド３３（３３ａ〜３３ｃ）とをはんだ７０を介して接合し、金属板４０の脚部４２と対応するランド３４とをはんだ７０を介して接合する実装工程を行う。この実装工程により、図６に示すように、基板３０にユニット８０が一体化された状態となる。なお、上記した積層工程、加圧・加熱工程、及び実装工程が、特許請求の範囲に記載の接続工程に相当する。
【００６１】
次いで、ユニット８０が一体化された基板３０を、図示しない金型のキャビティに配置し、キャビティ内に樹脂を注入してモールド樹脂５０を成形する成形工程を行う。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂５０を形成する。以上により、図１及び図２に示す半導体装置１０を得ることができる。
【００６２】
次に、上記した半導体装置１０及びその製造方法の特徴部分の効果について説明する。
【００６３】
本実施形態では、樹脂シート６０に形成された接続ビア６１によって、樹脂シート６０を挟む縦型素子２０と金属板４０が接合される。すなわち、接続ビア６１により、縦型素子２０と金属板４０が、電気的、熱的、及び機械的に接続される。
【００６４】
また、縦型素子２０と金属板４０の間に、所定厚さの樹脂シート６０が配置される。樹脂シート６０の厚さは、その製造過程において殆ど変化しない。このため、製造過程において液状となるはんだを用いる構成に較べて、縦型素子２０と金属板４０の間隔のばらつきを小さくすることができる。これにより、金属板４０を覆うモールド樹脂５０の被覆部５１の厚さのばらつきを小さくすることができる。すなわち、金属板４０を覆う被覆部５１の厚さを所望の値とすることができる。
【００６５】
以上から、本実施形態によれば、縦型素子２０の生じた熱を金属板４０及びモールド樹脂５０の被覆部５１を介して外部に効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。特に本実施形態では、縦型素子２０の第１主面側に、絶縁基材３１を有する基板３０が存在し、第１主面側へ放熱しがたい構成となっているが、上記構成を採用するため、第２主面側に効率よく放熱することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、樹脂シート６０が、熱可塑性樹脂を用いて形成されており、隣接する縦型素子２０及び金属板４０の両方に接着している。したがって、熱硬化性樹脂を用いる構成に較べて、縦型素子２０と金属板４０との機械的な接続信頼性を向上することができる。また、機械的な接続信頼性を向上することで、電気的な接続信頼性（長期安定性）も向上することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、金属板４０の脚部４２を基板３０のランド３４に接続させており、半導体装置１０は、外部接続用のパッド３５を、モールド樹脂５０に被覆されない縦型素子配置面の裏面に設けている。このように、外部接続用のリードを有さないため、垂直方向において、半導体装置１０の体格を小型化することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）を縦型素子２０（２１，２２）に仮接着してから、縦型素子２０を金属板４０と接続する例を示した。しかしながら、仮接着工程を省略し、金属板４０上に、樹脂シート６０、縦型素子２０の順で積層した後、加圧・加熱により、縦型素子２０を金属板４０と接続するようにしても良い。これによれば、製造工程を簡素化することができる。この場合、加圧・加熱工程において、樹脂シート６０は縦型素子２０及び金属板４０の両方に接着することとなる。
【００６９】
（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、共通の金属板４０（４０ａ，４０ｂ）に接続される複数の縦型素子２１，２２の厚さがほぼ同じであり、各縦型素子２１，２２に隣接する樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さもほぼ等しい例を示した。
【００７０】
これに対し、本実施形態では、図７に示すように、複数の縦型素子２１，２２の厚さが互いに異なっている。そして、縦型素子２１と樹脂シート６０ａの厚さの和と、縦型素子２２と樹脂シート６０ｂの厚さの和とが同じとなるように、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さが設定されている。すなわち、厚さの薄い縦型素子２１に対応する樹脂シート６０ａは厚く、厚さの厚い縦型素子２２に対応する樹脂シート６０ｂは薄くなっている。なお、本実施形態では、厚さの異なる熱可塑性樹脂フィルムを用いることで、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さを異ならせている。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、縦型素子２１,２２の厚さが互いに異なりながらも、モールド樹脂５０の被覆部５１の厚さを、金属板４０の縦型素子２１,２２と対向する部分である対向部４１全域で一定とすることができる。すなわち、厚さの異なる複数の縦型素子２１，２２を採用しながらも、縦型素子２１，２２の生じた熱を金属板４０及びモールド樹脂５０の被覆部５１を介して効率よく放熱しつつ、電気絶縁性を確保することができる。
【００７２】
（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態及び第２実施形態では、縦型素子２１，２２ごとに、個別に樹脂シート６０ａ，６０ｂが配置される例を示した。これに対し、本実施形態では、図８に示すように、共通の金属板４０に接続された縦型素子２１，２２に対し、共通の樹脂シート６０（１つの樹脂シート６０）が配置される点を第１の特徴点とする。これによれば、上記実施形態に較べて、構成及び製造工程を簡素化することができる。
【００７３】
また、第２実施形態では、樹脂シート６０ａ，６０ｂを構成する熱可塑性樹脂フィルムの厚さを異ならせることで、厚さの異なる縦型素子２１，２２に対応する例を示した。これに対し、本実施形態では、図９に示すように、複数枚の熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂを部分的に積層して樹脂シート６０を構成する点を第２の特徴点とする。
【００７４】
樹脂シート６０は、縦型素子２１，２２と樹脂シート６０との厚さの和が一定となるように、厚さの薄い縦型素子２１に対応する部分は、２枚の樹脂フィルム６２ａ，６２ｂによる積層構造、厚さの厚い縦型素子２２に対応する部分は、１枚の樹脂フィルム６２ａのみとなっている。このように、樹脂フィルム６２ａ，６２ｂの積層枚数に差を付けて、樹脂シート６０の厚さを部分的に異ならせている。
【００７５】
これによれば、縦型素子２１，２２の厚さのばらつきを、樹脂シート６０を構成する樹脂フィルム６２ａ，６２ｂの積層枚数と配置にて調整するため、モールド樹脂５０の被覆部５１の厚さを一定とすることができる。すなわち、厚さの異なる複数の縦型素子２１，２２を採用しながらも、縦型素子２１，２２の生じた熱を金属板４０及び被覆部５１を介して外部に効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、図９に示すように、金属板４０上に、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ、熱可塑性樹脂フィルム６２ｂの順に積層して樹脂シート６０とし、この樹脂シート６０上に、縦型素子２０を配置する。この時点で、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂは一体化していない。そして、加圧・加熱により、縦型素子２０を金属板４０と接続する。この加圧・加熱によって、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂは、縦型素子２１，２２及び金属板４０に接着するとともに、相互に接着する。また、各熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂにおいて、導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子が焼結して接続ビア６１となる。そして、接続ビア６１同士が一体化する。以上により、樹脂シート６０を介して縦型素子２０が金属板４０に一体化されたユニット８０となる。以下の工程は、第１実施形態と同じである。なお、第１実施形態に示したように、積層工程の前に、仮接着工程を実施し、樹脂シート６０を縦型素子２０に接着するとともに、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂを相互に接着するようにしても良い。
【００７７】
また、本実施形態では、樹脂シート６０が第１の特徴点を有した上でさらに第２の特徴点を有する例を示した。しかしながら、第１の特徴点のみを有する構成としても良い。例えば第１実施形態に示す構成において、共通の樹脂シート６０を採用しても良い。
【００７８】
（第４実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。上記各実施形態では、縦型素子２０（２１，２２）と金属板４０との間のみに樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）が配置される例を示した。これに対し、本実施形態では、図１０に示すように、縦型素子２０（２１，２２）と金属板４０との間、及び、縦型素子２０（２１，２２）と基板３０との間の両方に、接続ビア６１を有する樹脂シート６０が配置されている点を特徴とする。
【００７９】
なお、図１０において、符号６０ａはＩＧＢＴ２１と金属板４０との間に配置された樹脂シート、符号６０ｂは、ＦＷＤ２２と金属板４０との間に配置された樹脂シート、符号６０ｃは、ＩＧＢＴ２１と基板３０との間に配置された樹脂シート、符号６０ｄは、ＦＷＤ２２と金属板４０との間に配置された樹脂シートである。
【００８０】
ＩＧＢＴ２１の基板３０と対向する第１主面には、ゲート電極とエミッタ電極が形成されているが、本実施形態では、両電極に対し樹脂シート６０は共通となっており、樹脂シート６０に形成された接続ビア６１により、ゲート電極が対応するランド３３ａと選択的に接続され、エミッタ電極が対応するランド３３ｂと選択的に接続されている。
【００８１】
また、図１０では、第１実施形態同様、ＩＧＢＴ２１とＦＷＤ２２の厚さがほぼ同じとなっており、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さが互いにほぼ等しい厚さとなっている。また、樹脂シート６０ｃ，６０ｄの厚さも、互いにほぼ等しい厚さとなっている。
【００８２】
これによれば、基板３０と縦型素子２０の間、縦型素子２０と金属板４０の間に、それぞれ所定厚さの樹脂シート６０が配置され、厚さ方向において、基板３０、縦型素子２０、金属板４０の間にはんだが存在しない。また、樹脂シート６０の厚さは、その製造過程において殆ど変化しない。このため、製造過程において液状となるはんだを用いる構成に較べて、縦型素子２０と金属板４０の間隔のばらつき、及び、基板３０と縦型素子２０の間隔のばらつきを、それぞれ小さくすることができる。すなわち、基板３０と金属板４０の間隔のばらつきをより小さくすることができる。これにより、金属板４０を覆うモールド樹脂５０の被覆部５１の厚さのばらつきをより小さくすることができる。
【００８３】
なお、このような半導体装置１０は、例えば以下の製造方法により形成することができる。図１１に示すように、金属板４０上に、樹脂シート６０ａ，６０ｂを載置し、樹脂シート６０ａ上にＩＧＢＴ２１、樹脂シート６０ｂ上にＦＷＤ２２を載置する。次いで、ＩＧＢＴ２１上に樹脂シート６０ｃを載置し、ＦＷＤ２２上に樹脂シート６０ｄを載置して積層体を形成する。そして、この積層体を加圧・加熱することで、各樹脂シート６０を隣接する縦型素子２０、金属板４０に接着する（密着させる）仮接着を行う。これにより、縦型素子２０と金属板４０が一体化してなるユニット８０が形成される。ユニット８０では、導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子は完全に焼結していない。この仮接着では、各樹脂シート６０の表面が軟化して接着機能を有する程度、すなわち、樹脂シート６０全体の体格が殆ど変化しない程度の加圧・加熱条件、例えば樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度とする。
【００８４】
そして、ユニット８０を図１２に示す基板３０に載置し、例えばパルスヒート方式の熱圧着ツール（図示略）により、金属板４０側から加圧しつつ加熱して、樹脂シート６０ｃ，６０ｄを基板３０に接着させるとともに、各樹脂シート６０において導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子を焼結して、基板３０と縦型素子２０（２１，２２）、縦型素子２０（２１，２２）と金属板４０とを電気的に接続する加圧・加熱工程を行う。この加圧・加熱工程では、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度（例えば２８０℃）とする。その後、リフローにより、金属板４０の脚部４２と対応するランド３４とをはんだ７０を介して接合する実装工程を行う。以下の工程は、第１実施形態と同じである。なお、加圧・加熱工程において、金属板４０の脚部４２と対応するランド３４とのはんだ７０を介した接合を併せて行っても良い。また、基板３０上に、樹脂シート６０ｃ，６０ｄを載置し、樹脂シート６０ｃ上にＩＧＢＴ２１、樹脂シート６０ｄ上にＦＷＤ２２を載置する。次いで、ＩＧＢＴ２１上に樹脂シート６０ａを載置し、ＦＷＤ２２上に樹脂シート６０ｂを載置して積層体を形成する。そして、この積層体を加圧・加熱することで、各樹脂シート６０を隣接する縦型素子２０、金属板４０に接着する（密着させる）仮接着を行う。その後、金属板４０を基板３０上に載置しても良い。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００８６】
上記実施形態では、１つの金属板４０に対し、２つの縦型素子２０（２１，２２）が配置される例を示した。しかしながら、縦型素子２０の個数は上記例に限定されるものではない。例えば図１３に示すように、１つの金属板４０に１つの縦型素子２０（例えばＩＧＢＴ）が配置される構成としても良い。図１３では、第１実施形態同様、縦型素子２０の第２主面と金属板４０の間のみに樹脂シート６０が配置されている。また、それ以外の例として、１つの金属板４０に対し、３つ以上の縦型素子２０が配置されても良い。
【００８７】
第１実施形態〜第３実施形態では、縦型素子２０と金属板４０の間のみに樹脂シート６０が配置される例を示したが、縦型素子２０と基板３０の間のみに樹脂シート６０が配置される構成としても良い。
【００８８】
上記実施形態では、電子部品搭載部材として基板３０の例を示した。しかしながら、図１４に示すように、電子部品搭載部材として、リードフレーム３６を採用することもできる。図１４では、リードフレーム３６が、縦型素子２０の配置されるダイパッド３７と、外部接続用端子としてのリード３８を有している。また、縦型素子２０としてＩＧＢＴを採用しており、ダイパッド３７として、ゲート電極用のダイパッド３７ａとエミッタ電極用のダイパッド３７ｂを有している。また、リード３８は、モールド樹脂５０から一部が外部に延出されており、金属板４０の脚部４２は、はんだ７０によりリード３８と接続されている。図１４に示す例では、このリード３８が、特許請求の範囲に記載の縦型素子２０の配置されたダイパッド３７（３７ａ，３７ｂ）と電気的に分離された部分に相当する。図１４に示す半導体装置１０では、ダイパッド３７（３７ａ，３７ｂ）がモールド樹脂５０により封止されており、厚さ方向において、縦型素子２０の生じた熱を第１主面側に放熱しがたい構成となっている。しかしながら、縦型素子２０の生じた熱を、樹脂シート６０の接続ビア６１を介して、金属板４０の対向部４１に伝達させ、金属板４０から被覆部５１を介して外部に放熱させることができる。
【００８９】
なお、図１４では、リード３８に金属板４０の脚部４２が接続される例を示しているが、例えば上記ダイパッド３７と電気的に分離され、電子部品２３が実装されたダイパッドを有する場合、このダイパッドに脚部４２を接続させることもできる。
【００９０】
上記実施形態では、樹脂シート６０を構成する樹脂として熱可塑性樹脂の例を示した。しかしながら、熱硬化性樹脂を採用することもできる。熱硬化性樹脂の場合、Ｂステージ状態のものを用いれば、熱可塑性樹脂同様、樹脂シート６０を縦型素子２０などに接着させることもできる。
【００９１】
また、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂も上記例に限定されない。例えば、ＰＥＥＫ／ＰＥＩからなるものであっても、上記例とは比率の異なるものを採用しても良い。また、ＰＥＥＫ／ＰＥＩ以外の構成材料、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などを採用しても良い。
【００９２】
上記実施形態では、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂フィルムとして、ガラス繊維、アラミド繊維などの基材に用いられる無機材料、融点や線膨張係数の調整のために添加される無機フィラーを有さないフィルムを用いる例を示した。これによれば、加圧・加熱する際に、縦型素子２０への局所的な応力印加を抑制することができる。しかしながら、ガラス繊維、アラミド繊維などの基材に用いられる無機材料、融点や線膨張係数の調整のために添加される無機フィラーを有するフィルムを採用することもできる。
【符号の説明】
【００９３】
１０・・・半導体装置
２０・・・縦型素子（両面に電極を有する電子部品）
２１・・・ＩＧＢＴ
２２・・・ＦＷＤ
２３・・・電子部品
３０・・・基板（電子部品搭載部材）
３１・・・絶縁基材
３２・・・配線部
３３，３３ａ〜３３ｃ・・・ランド（電子部品用ランド）
３４・・・ランド（金属板用ランド）
３５・・・パッド
３６・・・リードフレーム（電子部品搭載部材）
３７，３７ａ，３７ｂ・・・ダイパッド
３８・・・リード
４０，４０ａ，４０ｂ・・・金属板
４１・・・対向部
４２・・・脚部
５０・・・モールド樹脂
５１・・・被覆部
６０,６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ・・・樹脂シート
６１・・・接続ビア
６１ａ・・・導電性ペースト
６２ａ，６２ｂ・・・樹脂フィルム
７０・・・はんだ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１，２に記載された構成の半導体装置が知られている。この半導体装置は、両面に電極を有する電子部品と、電子部品が配置され、電極の一方と電気的に接続された電子部品搭載部材と、電子部品上に配置され、電極の他方と電気的に接続された金属板と、電子部品、電子部品搭載部材の少なくとも一部、及び金属板を一体的に封止するモールド樹脂と、を備える。
【０００３】
この半導体装置では、ボンディングワイヤに代えて金属板を用いるため、導通損失を低減し、半導体装置の電気的特性を向上することができる。また、ボンディングワイヤよりも金属板のほうが熱マスとしての効果が高いため、金属板及び該金属板の電子部品と反対側に位置するモールド樹脂（以下、金属板を覆うモールド樹脂と示す）を介した外部への放熱性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２３６８６号公報
【特許文献２】特開２００１−２９１８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１，２に示される従来の半導体装置では、電子部品の電極と金属板とがリフローはんだ付けにより接続され、電子部品の電極と電子部品搭載部材もリフローはんだ付けにより接続される。このため、液状態ではんだ厚がばらつき、これにより、電子部品の厚さ方向において、金属板を覆うモールド樹脂の厚さにばらつきが生じる。例えば所望の厚さより厚いと、金属板及びその上方に位置するモールド樹脂を介した放熱性が低下し、厚さが薄いと、電気絶縁性が低下する。また、金属板が傾いて配置されると、局所的に放熱性や電気絶縁性が低下することとなる。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、電子部品の生じた熱を金属板及びモールド樹脂を介して効率よく放熱でき、且つ、電気絶縁性を確保することのできる半導体装置及びそ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】
【０００７】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の半導体装置は、
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）と、
電子部品（２０）の第１主面に対向配置され、第１主面の電極と電気的に接続された電子部品搭載部材（３０，３６）と、
電子部品（２０）の第２主面に対向配置され、第２主面の電極と電気的に接続された金属板（４０）と、
電子部品（２０）、電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び金属板（４０）を一体的に封止するモールド樹脂（５０）と、を備える。
【０００８】
そして、対向配置された２つの部材としての、電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）、の少なくとも一方の間に樹脂シート（６０）が配置され、
樹脂シート（６０）は、ビアホール内に導電材料が配置されてなる接続ビア（６１）を有しており、モールド樹脂（５０）にて封止され、
樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材は、接続ビア（６１）に接しつつ接続ビア（６１）を介して接合されていることを特徴とする。
【０００９】
このように、樹脂シート（６０）に形成された接続ビア（６１）によって、樹脂シート（６０）を挟む２つの部材が接合される。すなわち、接続ビア（６１）により、２つの部材が、電気的、熱的、及び機械的に接続される。
【００１０】
また、電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の少なくとも一方に、樹脂シート（６０）が配置される。このため、樹脂シート（６０）が配置された２つの部材の間隔のばらつきを、製造過程において液状となるはんだを用いる構成に較べて小さくすることができる。これにより、金属板（４０）を覆うモールド樹脂（５１）の厚さのばらつきを小さくすることができる。すなわち、金属板（４０）を覆うモールド樹脂（５１）の厚さを所望の値とすることができる。
【００１１】
以上から、本発明によれば、電子部品（２０）の生じた熱を金属板（４０）及びモールド樹脂の被覆部分（５１）を介して効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。
【００１２】
請求項２に記載のように、
樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成されており、
樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材のそれぞれに、樹脂シート（６０）が接着している構成とすることが好ましい。
【００１３】
このように熱可塑性樹脂を用いると、加熱により樹脂シート（６０）を軟化させ、各部材に接着させる（密着させる）ことができる。したがって、熱硬化性樹脂を用いる構成に較べて、樹脂シート（６０）を挟む２つの部材、例えば電子部品（２０）と金属板（４０）の機械的な接続信頼性を向上することができる。また、機械的な接続信頼性を向上することで、電気的な接続信頼性も向上することができる。
【００１４】
請求項３に記載のように、
複数の電子部品（２１，２２）は、共通の樹脂シート（６０）を介して、共通の金属板（４０）に接続されても良い。
【００１５】
これによれば、電子部品（２１，２２）ごとに樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）を位置決め配置する構成に較べて、構成を簡素化することができる。
【００１６】
請求項４に記載のように、
共通の金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部（２２）品とは厚さの異なる電子部品（２１）を有する場合、
樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成された樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）を複数枚積層しつつ一体化してなり、電子部品（２１，２２）と該電子部品（２１，２２）に隣接する樹脂シート（６０）との厚さの和が一定となるように、樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）の積層枚数により部分的に厚さが異なる構成とすると良い。
【００１７】
これによれば、電子部品（２１，２２）の厚さのばらつきを、樹脂シート（６０）を構成する樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）の積層枚数と配置にて調整するため、金属板（４０）の各電子部品（２１，２２）と対向する部分を覆うモールド樹脂（５１）の厚さを一定とすることができる。すなわち、厚さの異なる複数の電子部品（２１，２２）を採用しながらも、電子部品（２１，２２）の生じた熱を金属板（４０）及びモールド樹脂の被覆部分（５１）を介して効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。
【００１８】
一方、請求項５に記載のように、
複数の電子部品（２１，２２）は、互いに異なる樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）を介して共通の金属板（４０）に接続され、
共通の金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部品（２２）とは厚さの異なる電子部品（２１）を有する場合、
複数の樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）は、該樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）と隣接する電子部品（２１，２２）との厚さの和が一定となるように、電子部品（２１，２２）に応じて厚さが異なる構成としても良い。
【００１９】
これによっても、厚さの異なる複数の電子部品（２１，２２）を採用しつつ、金属板（４０）の各電子部品（２１，２２）と対向する部分を覆うモールド樹脂（５１）の厚さを一定とすることができる。
【００２０】
請求項６に記載のように、
電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の両方に、接続ビア（６１）を有する樹脂シート（６０）が配置された構成とするとことが好ましい。
【００２１】
これによれば、電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の一方のみに樹脂シート（６０）が配置される構成に較べて、金属板（４０）を覆うモールド樹脂（５１）の厚さのばらつきをより小さくすることができる。
【００２２】
請求項７に記載のように、電子部品搭載部材（３０）は、絶縁基材（３１）に配線（３２）が形成された基板であり、
基板（３０）は、電子部品（２０）の配置面に、電子部品（２０）の第１主面の電極と接続される電子部品用ランド（３３）を有する構成を採用することもできる。
【００２３】
この場合、請求項８に記載のように、
金属板（４０）は、基板（３０）における電子部品（２０）の配置面に形成された金属板用ランド（３４）と電気的に接続され、
基板（３０）は、電子部品（２０）の配置面と反対の面に外部接続用の電極（３５）を有し、基板（３０）の電極形成面がモールド樹脂（５０）に対して露出された構成としても良い。
【００２４】
これによれば、外部接続用のリードを有さないため、電子部品（２０）の厚さ方向に垂直な方向において、半導体装置（１０）の体格を小型化することができる。
【００２５】
一方、請求項９に記載のように、
電子部品搭載部材（３６）は、リードフレームであり、
電子部品（２０）は、リードフレーム（３６）のダイパッド（３７）に配置されて、電子部品（２０）の第１主面の電極がダイパッド（３７）に接続され、
金属板（４０）は、リードフレーム（３６）において電子部品（３０）が配置されたダイパッド（３７）と電気的に分離された部分（３８）に接続された構成を採用することもできる。
【００２６】
次に、請求項１０に記載の発明は、
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）を、第１主面が対向するように電子部品搭載部材（３０，３６）に配置するとともに、電子部品（２０）の第２主面上に金属板（４０）を配置し、第１主面の電極と電子部品搭載部材（３０，３６）の接続部（３３）、及び、第２主面の電極と金属板（４０）をそれぞれ電気的に接続する接続工程と、
接続工程後、電子部品（２０）、電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び金属板（４０）を一体的に封止するように、モールド樹脂（５０）を成形する成形工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
接続工程として、
電子部品（２０）と電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、電子部品（２０）と金属板（４０）との間の少なくとも一方に、熱可塑性樹脂を用いて形成され、導電性ペースト（６１ａ）の充填されたビアホールを有する樹脂シート（６０）を配置して積層体を形成する積層工程と、
積層体を、積層方向において加圧しつつ加熱することで、樹脂シート（６０）を軟化させて樹脂シート（６０）を挟む２つの部材のそれぞれに接着させるとともに、導電性ペースト（６１ａ）中の導電性粒子を焼結させて２つの部材を接合する加圧・加熱工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、請求項２に記載の半導体装置を形成することができる。また、その作用効果は、請求項１，２に記載の発明の作用効果と同じであるのでその記載を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図であり、便宜上、モールド樹脂を省略している。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、仮接着工程を示す。
【図４】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、積層工程及び加圧・加熱工程を示す。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、基板の準備工程を示す。
【図６】第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、実装工程を示す。
【図７】第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、積層工程及び加圧・加熱工程を示す。
【図１０】第４実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】第４実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、金属板上に、樹脂シート及び縦型素子を仮接着する工程を示す。
【図１２】第４実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図であり、基板の準備工程を示す。
【図１３】その他変形例を示す断面図である。
【図１４】その他変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、各図面において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、電子部品の厚さ方向を単に厚さ方向と示し、該厚さ方向に垂直な方向を単に垂直な方向と示す。また、特に断りのない限り、厚さとは、厚さ方向に沿う長さを示すものとする。
【００３０】
（第１実施形態）
図１及び図２に示す半導体装置１０は、縦型素子２０と、縦型素子２０が配置され、縦型素子２０の一方の電極が電気的に接続された基板３０と、縦型素子２０上、すなわち縦型素子２０に対して基板３０と反対側に配置され、縦型素子２０の他方の電極が電気的に接続された金属板４０と、縦型素子２０、基板３０における縦型素子配置面、及び金属板４０を一体的に封止するモールド樹脂５０を備える。さらに本実施形態では、縦型素子２０と金属板４０との間に配置された樹脂シート６０を備える。
【００３１】
縦型素子２０は、厚さ方向の両端をなす第１主面及び第２主面にそれぞれ電極を有する素子である。この縦型素子２０が、特許請求の範囲に記載の両面に電極を有する電子部品に相当する。なお、基板３０との対向面が第１主面、金属板４０との対向面が第２主面となっている。このような縦型素子２０としては、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの発熱量の大きいパワー系半導体素子、ダイオード、ＩＣなどを採用することができる。
【００３２】
本実施形態では、基板３０に対し、４つの縦型素子２０が配置されている。４つの縦型素子２０のうち、２つはＩＧＢＴ２１、残りの２つは転流ダイオード２２（以下、ＦＷＤ２２と示す）である。そして、１つのＩＧＢＴ２１に対して１つのＦＷＤ２２が逆並列に接続されており、２つの金属板４０（４０ａ，４０ｂ）に、それぞれ１組のＩＧＢＴ２１及びＦＷＤ２２が接続されている。また、２つのＩＧＢＴ２１は互いに直列に接続されており、これら４つの縦型素子２０により、インバータが構成されている。そして、２つのＩＧＢＴ２１の接続点（中点）が、モータなどの負荷に接続されるようになっている。なお、図１に示す金属板４０ａ側が、インバータのハイサイド（高電位）側アームを構成し、金属板４０ｂ側がローサイド側アームを構成している。
【００３３】
ＩＧＢＴ２１は、第１主面にゲート電極及びエミッタ電極を有し、第２主面にコレクタ電極を有する。一方、ＦＷＤ２２は、第１主面にアノード電極を有し、第２主面にカソード電極を有する。そして、共通の金属板４０に接続されたＩＧＢＴ２１及びＦＷＤ２２において、ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極とＦＷＤ２２のアノード電極は、基板３０の配線３２を介して電気的に接続されている。また、ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とＦＷＤ２２のカソード電極は、樹脂シート６０の接続ビア６１及び金属板４０を介して、電気的に接続されている。また、縦型素子２０（２１，２２）の各電極は、Ｎｉを含んで構成されている。
【００３４】
これら縦型素子２０は、基板３０の一面に対向配置されている。また、本実施形態では、図１に示すように、縦型素子２０（２１，２２）以外の電子部品２３も、基板３０の一面に配置されている。なお、このような電子部品２３としては、コンデンサ、コイル、抵抗などを採用することができる。
【００３５】
基板３０は、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて形成された絶縁基材３１に、配線部３２を設けてなり、その一面に、配線部３２の一部としてのランド３３を有している。この基板３０が、特許請求の範囲に記載の電子部品搭載部材に相当する。
【００３６】
本実施形態の基板３０は、エポキシ樹脂系材料からなる絶縁基材３１に、配線部３２を構成する導体パターン３２ａが多層に配置されてなる多層基板となっている。なお、ランド３３は、配線部３２のうち、導体パターン３２ａの一部である。また、符号３２ｂは、導体パターン３２ａとともに配線部３２を構成する層間接続部である。
【００３７】
そして、基板３０の一面、すなわち縦型素子２０の配置面に、ランド３３として、ＩＧＢＴ２１のゲート電極用のランド３３ａ、エミッタ電極用のランド３３ｂ、ＦＷＤ２２のアノード電極用のランド３３ｃが形成されている。また、これらランド３３とは別に、金属板４０用のランド３４が形成されている。そして、ＩＧＢＴ２１のゲート電極とランド３３ａ、エミッタ電極とランド３３ｂ、ＦＷＤ２２のアノード電極とランド３３ｃ、及び金属板４０とランド３４が、はんだ７０にて電気的且つ機械的に接続されている。本実施形態では、はんだ７０として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだを採用している。
【００３８】
一方、基板３０の縦型素子配置面の裏面には、外部接続用のパッド３５が形成されている。なお、図２に示すパッド３５は、ＩＧＢＴ２１のゲート電極に配線部３２を介して接続されたパッドと、金属板４０、すなわちＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とＦＷＤ２２のカソード電極ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とＦＷＤ２２のカソード電極に、配線部３２を介して接続されたパッド３５である。パッド３５としては、図示しないがそれ以外に、ハイサイド側ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極とローサイド側ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極との接続点（中点）に接続されたパッド、ローサイド側のＩＧＢＴ２１のエミッタ電極及びＦＷＤ２２のアノード電極に共通のパッドなどを有している。
【００３９】
金属板４０は、縦型素子２０に対して電流経路としての機能を果たすとともに、縦型素子２０の生じた熱を蓄熱して放熱する機能を果たすものである。この金属板４０は、縦型素子２０の第２主面に対向配置されて、第２主面に形成された電極と電気的に接続されている。
【００４０】
金属板４０の構成材料は、モールド樹脂５０よりも熱伝導性の高い金属材料であれば特に限定されるものではない。例えば、銅や銅合金、アルミニウムなどを採用することができる。本実施形態では、熱伝導性が高い、加工しやすい、安価であるとの観点で、銅からなる金属板４０を採用している。
【００４１】
また、本実施形態では、金属板４０が、縦型素子２０に対して対向配置される対向部４１と、該対向部４１から延びた脚部４２を有している。対向部４１は、所定の厚さを有し、垂直方向に沿う平面形状が矩形の平板状をなしており、この対向部４１に対し、１組のＩＧＢＴ２１及びＦＷＤ２２が対向配置されている。脚部４２は、対向部４１の矩形の四隅近傍にそれぞれ設けられており、各脚部４２の先端が、はんだ７０を介して、対応するランド３４に電気的且つ機械的に接続されている。また、対向部４１の厚さは、脚部４２の厚さよりも厚くなっている。これにより、金属板４０の対向部４１は、効果的に熱マスとしての蓄熱機能を果たすようになっている。
【００４２】
樹脂シート６０は、半導体装置１０の製造過程から、縦型素子２０の第２主面と金属板４０との対向距離（間隔）を、ばらつきの小さい状態で保持するとともに、縦型素子２０と金属板４０とを、電気的、熱的、及び機械的に接続する機能を果たすものである。このため、樹脂シート６０は、ビアホール内に導電材料を配置してなる接続ビア６１を有している。
【００４３】
本実施形態では、樹脂シート６０が、熱可塑性樹脂を用いて形成された１枚の熱可塑性樹脂フィルムからなる。そして、樹脂シート６０は、該樹脂シート６０を挟む縦型素子２０及び金属板４０のそれぞれに接着している。このような熱可塑性樹脂フィルムとしては、熱可塑性樹脂とともに、ガラス繊維、アラミド繊維などの無機材料を含むフィルム、無機材料を含まない熱可塑性樹脂からなるフィルムのいずれも採用することができる。本実施形態では、熱可塑性樹脂フィルムとして、ガラス繊維などの無機材料や線膨張係数などを調整するための無機フィラーを含まない、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）３０重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）７０重量％からなる樹脂フィルムを採用している。
【００４４】
そして、１つの縦型素子２０につき、１枚の樹脂シート６０が配置されている。なお、樹脂シート６０のうち、符号６０ａは、ＩＧＢＴ２１に接して配置された樹脂シート、符号６０ｂは、ＦＷＤ２２に接して配置された樹脂シートである。本実施形態では、ＩＧＢＴ２１の第２主面全面がコレクタ電極、ＦＷＤ２２の第２主面全面がカソード電極となっており、これら樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）は、対応する縦型素子２０（２１，２２）の第２主面とほぼ同じ大きさ及び形状を有し、第２主面全域を覆っている。また、図２に示すように、ＩＧＢＴ２１とＦＷＤ２２の厚さがともにほぼ等しいため、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さもほぼ等しい厚さとなっている。
【００４５】
接続ビア６１は、熱可塑性樹脂フィルムにおいて、厚さ方向に沿って設けたビアホール（貫通孔）に導電性ペーストを充填し、この導電性ペースト中の導電性粒子を加圧・加熱により焼結してなるものである。本実施形態では、接続ビア６１がＡｇ−Ｓｎ合金からなる。また、各樹脂シート６０ａ，６０ｂにおいて、複数の接続ビア６１が、所定ピッチで格子状に配列されている。また、ＩＧＢＴ２１のほうがＦＷＤ２２よりも垂直方向に沿う大きさが大きいため、樹脂シート６０ａのほうが樹脂シート６０よりも接続ビア６１の個数が多いものとなっている。
【００４６】
モールド樹脂５０は、縦型素子２０、基板３０におけるランド３３を含む少なくとも一部、及び金属板４０を一体的に封止するものである。このため、縦型素子２０と金属板４０とを接続する樹脂シート６０、縦型素子２０と基板３０のランド３３とを接続するはんだ７０も、このモールド樹脂５０により封止されている。
【００４７】
モールド樹脂５０の構成材料としては、エポキシ樹脂などの周知の樹脂材料を採用することができる。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂が形成されている。また、基板３０のうち、縦型素子２０の配置された一面全面が、モールド樹脂５０によって被覆されている。このため、縦型素子２０以外の電子部品２３もモールド樹脂５０により封止されている。
【００４８】
また、モールド樹脂５０のうち、厚さ方向において金属板４０における縦型素子２０と反対側に位置する部分、すなわち金属板４０を覆う被覆部５１の厚さは、所定の厚さとなっている。なお、縦型素子２０の生じた熱は、樹脂シート６０の接続ビア６１を介して金属板４０に伝達され、金属板４０から被覆部５１を介して半導体装置１０の外部に放熱される。このため、被覆部５１の厚さが薄いほど、放熱性を向上することができる。一方、縦型素子２０には大電流が流れるため、被覆部５１は必要であるが、この被覆部５１の厚さが厚いほど、電気絶縁性を向上することができる。この点を考慮し、本実施形態では、被覆部５１の厚さが、放熱性を向上しつつ電気絶縁性を確保できる所定の厚さとなっている。
【００４９】
次に、上記した半導体装置１０の製造方法の一例について、図２〜図６を用いて説明する。
【００５０】
先ず、樹脂シート６０を準備する。本実施形態では、樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）として、ガラス繊維などの無機材料や線膨張係数などを調整するための無機フィラーを含まない、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）３０重量％とポリエーテルイミド（ＰＥＩ）７０重量％からなる熱可塑性樹脂フィルムをそれぞれ１枚用いる。そして、この熱可塑性樹脂フィルムに炭酸ガスレーザなどにより、樹脂フィルムを貫通するビアホールを形成し、スクリーン印刷などによって、導電性ペースト６１ａをビアホール内に充填する。
【００５１】
導電性ペースト６１ａは、導電性粒子にエチルセルロース樹脂やアクリル樹脂などを保形性付与のため添加し、テルピネオールなどの有機溶剤を加えた状態で混練することで得ることができる。底のないビアホール内に導電性ペースト６１ａを留めるには、本出願人による特開２０１０−１２３７６０号公報に記載の導電性ペーストを用いると良い。また、この導電性ペースト６１ａを充填する装置（方法）としては、本出願人による特開２０１０−２２８１０４号公報に記載の装置（方法）を採用すると良い。
【００５２】
この導電性ペースト６１ａは、導電性粒子に対し、導電性粒子の焼結温度よりも低い温度で分解または揮発するとともに、該温度よりも低く、室温よりも高い温度で溶融状態となり、室温で固体状態となる低融点室温固体樹脂が添加されている。低融点室温固体樹脂としては、例えばパラフィンがある。これによれば、充填時には加温することで、低融点室温固体樹脂が溶融してペースト状となり、充填後の冷却において、低融点室温固体樹脂が固化することで導電性ペースト６１ａも固まって、ビアホール内に保持することができる。なお、充填する際には、ビアホールの一端を平坦な部材にて塞いでおけば良い。
【００５３】
また、樹脂シート６０の形成に併せて、周知の半導体プロセスにより、縦型素子２０（２１，２２）を形成する。
【００５４】
樹脂シート６０及び縦型素子２０の準備後、図３に示すように、第２主面を搭載面として縦型素子２０（２１，２２）を樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）に載置する。そして、例えばパルスヒート方式の熱圧着ツール（図示略）により、縦型素子２０（２１，２２）を第１主面側から加圧しつつ加熱して、樹脂シート６０を縦型素子２０に接着する（密着させる）仮接着工程を行う。すなわち、縦型素子２０と樹脂シート６０とを一体させる。この仮接着工程では、樹脂シート６０の表面が軟化して接着機能を有する程度、すなわち、樹脂シート６０全体の体格が殆ど変化しない程度の加圧・加熱条件、例えば樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度とする。
【００５５】
次いで、縦型素子２０と一体化した樹脂シート６０を、図４に示すように、縦型素子２０と反対の面が金属板４０の対向部４１に接するように、対向部４１における基板３０側の面に載置する積層工程を行う。すなわち、金属板４０上に、樹脂シート６０を介して縦型素子２０を積層して積層体を形成する。そして、例えばパルスヒート方式の熱圧着ツール（図示略）により、縦型素子２０（２１，２２）を第１主面側から加圧しつつ加熱して、樹脂シート６０を金属板４０に接着させるとともに、導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子を焼結して、縦型素子２０と金属板４０とを電気的に接続する加圧・加熱工程を行う。この加圧・加熱工程では、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度（例えば２８０℃）とする。
【００５６】
この加圧・加熱工程（接続工程）では、導電性ペースト６１ａ中のＳｎ（融点２３２℃）が溶融し、同じく導電性ペースト６１ａ中のＡｇ粒子に拡散して、Ａｇ−Ｓｎ合金（融点４８０℃）を形成する。また、導電性ペースト６１ａに圧力が加えられているため、焼結により一体化した合金からなる接続ビア６１がビアホール内に形成される。
【００５７】
溶融したＳｎは、金属板４０を構成するＣｕとも相互拡散する。これにより、接続ビア６１と金属板４０の界面に金属拡散層（Ｃｕ−Ｓｎ合金層）が形成される。また、溶融したＳｎは、縦型素子２０の電極（ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極、ＦＷＤ２２のカソード電極）を構成するＮｉとも相互拡散する。これにより、接続ビア６１と電極との界面に金属拡散層（Ｎｉ−Ｓｎ合金層）が形成される。
【００５８】
以上により、接続ビア６１を介して縦型素子２０と金属板４０とが、電気的、熱的、及び機械的に接続される。また、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂が金属板４０にも接着するため、縦型素子２０及び金属板４０の両方に接着する樹脂シート６０によっても、縦型素子２０と金属板４０とが機械的に接続される。そして、金属板４０、樹脂シート６０、及び縦型素子２０（２１，２２）が一体化されたユニット８０が形成される。
【００５９】
また、図５に示すように、基板３０を別途準備し、この基板３０のランド３３，３４上に例えばペースト状のはんだ７０を塗布する。
【００６０】
そして、縦型素子２０の第１主面に形成された対応する電極、及び、金属板４０の脚部４２の先端が、基板３０のはんだ７０に接するように、基板３０のランド形成面にユニット８０を載置する。そして、リフローにより、縦型素子２０（２１，２２）の電極と対応するランド３３（３３ａ〜３３ｃ）とをはんだ７０を介して接合し、金属板４０の脚部４２と対応するランド３４とをはんだ７０を介して接合する実装工程を行う。この実装工程により、図６に示すように、基板３０にユニット８０が一体化された状態となる。なお、上記した積層工程、加圧・加熱工程、及び実装工程が、特許請求の範囲に記載の接続工程に相当する。
【００６１】
次いで、ユニット８０が一体化された基板３０を、図示しない金型のキャビティに配置し、キャビティ内に樹脂を注入してモールド樹脂５０を成形する成形工程を行う。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファ成形により、モールド樹脂５０を形成する。以上により、図１及び図２に示す半導体装置１０を得ることができる。
【００６２】
次に、上記した半導体装置１０及びその製造方法の特徴部分の効果について説明する。
【００６３】
本実施形態では、樹脂シート６０に形成された接続ビア６１によって、樹脂シート６０を挟む縦型素子２０と金属板４０が接合される。すなわち、接続ビア６１により、縦型素子２０と金属板４０が、電気的、熱的、及び機械的に接続される。
【００６４】
また、縦型素子２０と金属板４０の間に、所定厚さの樹脂シート６０が配置される。樹脂シート６０の厚さは、その製造過程において殆ど変化しない。このため、製造過程において液状となるはんだを用いる構成に較べて、縦型素子２０と金属板４０の間隔のばらつきを小さくすることができる。これにより、金属板４０を覆うモールド樹脂５０の被覆部５１の厚さのばらつきを小さくすることができる。すなわち、金属板４０を覆う被覆部５１の厚さを所望の値とすることができる。
【００６５】
以上から、本実施形態によれば、縦型素子２０の生じた熱を金属板４０及びモールド樹脂５０の被覆部５１を介して外部に効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。特に本実施形態では、縦型素子２０の第１主面側に、絶縁基材３１を有する基板３０が存在し、第１主面側へ放熱しがたい構成となっているが、上記構成を採用するため、第２主面側に効率よく放熱することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、樹脂シート６０が、熱可塑性樹脂を用いて形成されており、隣接する縦型素子２０及び金属板４０の両方に接着している。したがって、熱硬化性樹脂を用いる構成に較べて、縦型素子２０と金属板４０との機械的な接続信頼性を向上することができる。また、機械的な接続信頼性を向上することで、電気的な接続信頼性（長期安定性）も向上することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、金属板４０の脚部４２を基板３０のランド３４に接続させており、半導体装置１０は、外部接続用のパッド３５を、モールド樹脂５０に被覆されない縦型素子配置面の裏面に設けている。このように、外部接続用のリードを有さないため、垂直方向において、半導体装置１０の体格を小型化することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）を縦型素子２０（２１，２２）に仮接着してから、縦型素子２０を金属板４０と接続する例を示した。しかしながら、仮接着工程を省略し、金属板４０上に、樹脂シート６０、縦型素子２０の順で積層した後、加圧・加熱により、縦型素子２０を金属板４０と接続するようにしても良い。これによれば、製造工程を簡素化することができる。この場合、加圧・加熱工程において、樹脂シート６０は縦型素子２０及び金属板４０の両方に接着することとなる。
【００６９】
（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態では、共通の金属板４０（４０ａ，４０ｂ）に接続される複数の縦型素子２１，２２の厚さがほぼ同じであり、各縦型素子２１，２２に隣接する樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さもほぼ等しい例を示した。
【００７０】
これに対し、本実施形態では、図７に示すように、複数の縦型素子２１，２２の厚さが互いに異なっている。そして、縦型素子２１と樹脂シート６０ａの厚さの和と、縦型素子２２と樹脂シート６０ｂの厚さの和とが同じとなるように、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さが設定されている。すなわち、厚さの薄い縦型素子２１に対応する樹脂シート６０ａは厚く、厚さの厚い縦型素子２２に対応する樹脂シート６０ｂは薄くなっている。なお、本実施形態では、厚さの異なる熱可塑性樹脂フィルムを用いることで、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さを異ならせている。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、縦型素子２１,２２の厚さが互いに異なりながらも、モールド樹脂５０の被覆部５１の厚さを、金属板４０の縦型素子２１,２２と対向する部分である対向部４１全域で一定とすることができる。すなわち、厚さの異なる複数の縦型素子２１，２２を採用しながらも、縦型素子２１，２２の生じた熱を金属板４０及びモールド樹脂５０の被覆部５１を介して効率よく放熱しつつ、電気絶縁性を確保することができる。
【００７２】
（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。第１実施形態及び第２実施形態では、縦型素子２１，２２ごとに、個別に樹脂シート６０ａ，６０ｂが配置される例を示した。これに対し、本実施形態では、図８に示すように、共通の金属板４０に接続された縦型素子２１，２２に対し、共通の樹脂シート６０（１つの樹脂シート６０）が配置される点を第１の特徴点とする。これによれば、上記実施形態に較べて、構成及び製造工程を簡素化することができる。
【００７３】
また、第２実施形態では、樹脂シート６０ａ，６０ｂを構成する熱可塑性樹脂フィルムの厚さを異ならせることで、厚さの異なる縦型素子２１，２２に対応する例を示した。これに対し、本実施形態では、図９に示すように、複数枚の熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂを部分的に積層して樹脂シート６０を構成する点を第２の特徴点とする。
【００７４】
樹脂シート６０は、縦型素子２１，２２と樹脂シート６０との厚さの和が一定となるように、厚さの薄い縦型素子２１に対応する部分は、２枚の樹脂フィルム６２ａ，６２ｂによる積層構造、厚さの厚い縦型素子２２に対応する部分は、１枚の樹脂フィルム６２ａのみとなっている。このように、樹脂フィルム６２ａ，６２ｂの積層枚数に差を付けて、樹脂シート６０の厚さを部分的に異ならせている。
【００７５】
これによれば、縦型素子２１，２２の厚さのばらつきを、樹脂シート６０を構成する樹脂フィルム６２ａ，６２ｂの積層枚数と配置にて調整するため、モールド樹脂５０の被覆部５１の厚さを一定とすることができる。すなわち、厚さの異なる複数の縦型素子２１，２２を採用しながらも、縦型素子２１，２２の生じた熱を金属板４０及び被覆部５１を介して外部に効率よく放熱しつつ電気絶縁性を確保することができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、図９に示すように、金属板４０上に、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ、熱可塑性樹脂フィルム６２ｂの順に積層して樹脂シート６０とし、この樹脂シート６０上に、縦型素子２０を配置する。この時点で、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂは一体化していない。そして、加圧・加熱により、縦型素子２０を金属板４０と接続する。この加圧・加熱によって、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂは、縦型素子２１，２２及び金属板４０に接着するとともに、相互に接着する。また、各熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂにおいて、導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子が焼結して接続ビア６１となる。そして、接続ビア６１同士が一体化する。以上により、樹脂シート６０を介して縦型素子２０が金属板４０に一体化されたユニット８０となる。以下の工程は、第１実施形態と同じである。なお、第１実施形態に示したように、積層工程の前に、仮接着工程を実施し、樹脂シート６０を縦型素子２０に接着するとともに、熱可塑性樹脂フィルム６２ａ，６２ｂを相互に接着するようにしても良い。
【００７７】
また、本実施形態では、樹脂シート６０が第１の特徴点を有した上でさらに第２の特徴点を有する例を示した。しかしながら、第１の特徴点のみを有する構成としても良い。例えば第１実施形態に示す構成において、共通の樹脂シート６０を採用しても良い。
【００７８】
（第４実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。上記各実施形態では、縦型素子２０（２１，２２）と金属板４０との間のみに樹脂シート６０（６０ａ，６０ｂ）が配置される例を示した。これに対し、本実施形態では、図１０に示すように、縦型素子２０（２１，２２）と金属板４０との間、及び、縦型素子２０（２１，２２）と基板３０との間の両方に、接続ビア６１を有する樹脂シート６０が配置されている点を特徴とする。
【００７９】
なお、図１０において、符号６０ａはＩＧＢＴ２１と金属板４０との間に配置された樹脂シート、符号６０ｂは、ＦＷＤ２２と金属板４０との間に配置された樹脂シート、符号６０ｃは、ＩＧＢＴ２１と基板３０との間に配置された樹脂シート、符号６０ｄは、ＦＷＤ２２と金属板４０との間に配置された樹脂シートである。
【００８０】
ＩＧＢＴ２１の基板３０と対向する第１主面には、ゲート電極とエミッタ電極が形成されているが、本実施形態では、両電極に対し樹脂シート６０は共通となっており、樹脂シート６０に形成された接続ビア６１により、ゲート電極が対応するランド３３ａと選択的に接続され、エミッタ電極が対応するランド３３ｂと選択的に接続されている。
【００８１】
また、図１０では、第１実施形態同様、ＩＧＢＴ２１とＦＷＤ２２の厚さがほぼ同じとなっており、樹脂シート６０ａ，６０ｂの厚さが互いにほぼ等しい厚さとなっている。また、樹脂シート６０ｃ，６０ｄの厚さも、互いにほぼ等しい厚さとなっている。
【００８２】
これによれば、基板３０と縦型素子２０の間、縦型素子２０と金属板４０の間に、それぞれ所定厚さの樹脂シート６０が配置され、厚さ方向において、基板３０、縦型素子２０、金属板４０の間にはんだが存在しない。また、樹脂シート６０の厚さは、その製造過程において殆ど変化しない。このため、製造過程において液状となるはんだを用いる構成に較べて、縦型素子２０と金属板４０の間隔のばらつき、及び、基板３０と縦型素子２０の間隔のばらつきを、それぞれ小さくすることができる。すなわち、基板３０と金属板４０の間隔のばらつきをより小さくすることができる。これにより、金属板４０を覆うモールド樹脂５０の被覆部５１の厚さのばらつきをより小さくすることができる。
【００８３】
なお、このような半導体装置１０は、例えば以下の製造方法により形成することができる。図１１に示すように、金属板４０上に、樹脂シート６０ａ，６０ｂを載置し、樹脂シート６０ａ上にＩＧＢＴ２１、樹脂シート６０ｂ上にＦＷＤ２２を載置する。次いで、ＩＧＢＴ２１上に樹脂シート６０ｃを載置し、ＦＷＤ２２上に樹脂シート６０ｄを載置して積層体を形成する。そして、この積層体を加圧・加熱することで、各樹脂シート６０を隣接する縦型素子２０、金属板４０に接着する（密着させる）仮接着を行う。これにより、縦型素子２０と金属板４０が一体化してなるユニット８０が形成される。ユニット８０では、導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子は完全に焼結していない。この仮接着では、各樹脂シート６０の表面が軟化して接着機能を有する程度、すなわち、樹脂シート６０全体の体格が殆ど変化しない程度の加圧・加熱条件、例えば樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度とする。
【００８４】
そして、ユニット８０を図１２に示す基板３０に載置し、例えばパルスヒート方式の熱圧着ツール（図示略）により、金属板４０側から加圧しつつ加熱して、樹脂シート６０ｃ，６０ｄを基板３０に接着させるとともに、各樹脂シート６０において導電性ペースト６１ａ中の導電性粒子を焼結して、基板３０と縦型素子２０（２１，２２）、縦型素子２０（２１，２２）と金属板４０とを電気的に接続する加圧・加熱工程を行う。この加圧・加熱工程では、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂のガラス転移点以上融点以下の温度（例えば２８０℃）とする。その後、リフローにより、金属板４０の脚部４２と対応するランド３４とをはんだ７０を介して接合する実装工程を行う。以下の工程は、第１実施形態と同じである。なお、加圧・加熱工程において、金属板４０の脚部４２と対応するランド３４とのはんだ７０を介した接合を併せて行っても良い。また、基板３０上に、樹脂シート６０ｃ，６０ｄを載置し、樹脂シート６０ｃ上にＩＧＢＴ２１、樹脂シート６０ｄ上にＦＷＤ２２を載置する。次いで、ＩＧＢＴ２１上に樹脂シート６０ａを載置し、ＦＷＤ２２上に樹脂シート６０ｂを載置して積層体を形成する。そして、この積層体を加圧・加熱することで、各樹脂シート６０を隣接する縦型素子２０、金属板４０に接着する（密着させる）仮接着を行う。その後、金属板４０を基板３０上に載置しても良い。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００８６】
上記実施形態では、１つの金属板４０に対し、２つの縦型素子２０（２１，２２）が配置される例を示した。しかしながら、縦型素子２０の個数は上記例に限定されるものではない。例えば図１３に示すように、１つの金属板４０に１つの縦型素子２０（例えばＩＧＢＴ）が配置される構成としても良い。図１３では、第１実施形態同様、縦型素子２０の第２主面と金属板４０の間のみに樹脂シート６０が配置されている。また、それ以外の例として、１つの金属板４０に対し、３つ以上の縦型素子２０が配置されても良い。
【００８７】
第１実施形態〜第３実施形態では、縦型素子２０と金属板４０の間のみに樹脂シート６０が配置される例を示したが、縦型素子２０と基板３０の間のみに樹脂シート６０が配置される構成としても良い。
【００８８】
上記実施形態では、電子部品搭載部材として基板３０の例を示した。しかしながら、図１４に示すように、電子部品搭載部材として、リードフレーム３６を採用することもできる。図１４では、リードフレーム３６が、縦型素子２０の配置されるダイパッド３７と、外部接続用端子としてのリード３８を有している。また、縦型素子２０としてＩＧＢＴを採用しており、ダイパッド３７として、ゲート電極用のダイパッド３７ａとエミッタ電極用のダイパッド３７ｂを有している。また、リード３８は、モールド樹脂５０から一部が外部に延出されており、金属板４０の脚部４２は、はんだ７０によりリード３８と接続されている。図１４に示す例では、このリード３８が、特許請求の範囲に記載の縦型素子２０の配置されたダイパッド３７（３７ａ，３７ｂ）と電気的に分離された部分に相当する。図１４に示す半導体装置１０では、ダイパッド３７（３７ａ，３７ｂ）がモールド樹脂５０により封止されており、厚さ方向において、縦型素子２０の生じた熱を第１主面側に放熱しがたい構成となっている。しかしながら、縦型素子２０の生じた熱を、樹脂シート６０の接続ビア６１を介して、金属板４０の対向部４１に伝達させ、金属板４０から被覆部５１を介して外部に放熱させることができる。
【００８９】
なお、図１４では、リード３８に金属板４０の脚部４２が接続される例を示しているが、例えば上記ダイパッド３７と電気的に分離され、電子部品２３が実装されたダイパッドを有する場合、このダイパッドに脚部４２を接続させることもできる。
【００９０】
上記実施形態では、樹脂シート６０を構成する樹脂として熱可塑性樹脂の例を示した。しかしながら、熱硬化性樹脂を採用することもできる。熱硬化性樹脂の場合、Ｂステージ状態のものを用いれば、熱可塑性樹脂同様、樹脂シート６０を縦型素子２０などに接着させることもできる。
【００９１】
また、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂も上記例に限定されない。例えば、ＰＥＥＫ／ＰＥＩからなるものであっても、上記例とは比率の異なるものを採用しても良い。また、ＰＥＥＫ／ＰＥＩ以外の構成材料、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などを採用しても良い。
【００９２】
上記実施形態では、樹脂シート６０を構成する熱可塑性樹脂フィルムとして、ガラス繊維、アラミド繊維などの基材に用いられる無機材料、融点や線膨張係数の調整のために添加される無機フィラーを有さないフィルムを用いる例を示した。これによれば、加圧・加熱する際に、縦型素子２０への局所的な応力印加を抑制することができる。しかしながら、ガラス繊維、アラミド繊維などの基材に用いられる無機材料、融点や線膨張係数の調整のために添加される無機フィラーを有するフィルムを採用することもできる。
【符号の説明】
【００９３】
１０・・・半導体装置
２０・・・縦型素子（両面に電極を有する電子部品）
２１・・・ＩＧＢＴ
２２・・・ＦＷＤ
２３・・・電子部品
３０・・・基板（電子部品搭載部材）
３１・・・絶縁基材
３２・・・配線部
３３，３３ａ〜３３ｃ・・・ランド（電子部品用ランド）
３４・・・ランド（金属板用ランド）
３５・・・パッド
３６・・・リードフレーム（電子部品搭載部材）
３７，３７ａ，３７ｂ・・・ダイパッド
３８・・・リード
４０，４０ａ，４０ｂ・・・金属板
４１・・・対向部
４２・・・脚部
５０・・・モールド樹脂
５１・・・被覆部
６０,６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ・・・樹脂シート
６１・・・接続ビア
６１ａ・・・導電性ペースト
６２ａ，６２ｂ・・・樹脂フィルム
７０・・・はんだ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）と、
前記電子部品（２０）の第１主面に対向配置され、前記第１主面の電極と電気的に接続された電子部品搭載部材（３０，３６）と、
前記電子部品（２０）の第２主面に対向配置され、前記第２主面の電極と電気的に接続された金属板（４０）と、
前記電子部品（２０）、電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び前記金属板（４０）を一体的に封止するモールド樹脂（５０）と、を備えた半導体装置であって、
対向配置された２つの部材としての、前記電子部品（２０）と前記電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、前記電子部品（２０）と前記金属板（４０）との間、の少なくとも一方に樹脂シート（６０）が配置され、
前記樹脂シート（６０）は、ビアホール内に導電材料が配置されてなる接続ビア（６１）を有しており、前記モールド樹脂（５０）にて封止され、
前記樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材は、前記接続ビア（６１）に接しつつ前記接続ビア（６１）を介して接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成されており、
前記樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材のそれぞれに、前記樹脂シート（６０）が接着していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
複数の前記電子部品（２１，２２）は、共通の樹脂シート（６０）を介して、共通の前記金属板（４０）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
共通の前記金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部品（２２）とは厚さの異なる電子部品（２１）を有し、
前記樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成された樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）を複数枚積層しつつ一体化してなり、前記電子部品（２１，２２）と該電子部品（２１，２２）に隣接する樹脂シート（６０）との厚さの和が一定となるように、前記樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）の積層枚数により部分的に厚さが異なることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
複数の前記電子部品（２１，２２）は、互いに異なる前記樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）を介して共通の前記金属板（４０）に接続され、
共通の前記金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部品（２２）とは厚さの異なる電子部品（２１）を有し、
複数の前記樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）は、該樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）と隣接する前記電子部品（２１，２２）との厚さの和が一定となるように、前記電子部品（２１，２２）に応じて厚さが異なることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記電子部品（２０）と前記電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、前記電子部品（２０）と前記金属板（４０）との間の両方に、前記接続ビア（６１）を有する樹脂シート（６０）が配置されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記電子部品搭載部材（３０）は、絶縁基材（３１）に配線（３２）が形成された基板であり、
前記基板（３０）は、電子部品（２０）の配置面に、前記電子部品（２０）の第１主面の電極と接続される電子部品用ランド（３３）を有することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記金属板（４０）は、前記基板（３０）における電子部品（２０）の配置面に形成された金属板用ランド（３４）と電気的に接続され、
前記基板（３０）は、前記電子部品（２０）の配置面と反対の面に外部接続用の電極（３５）を有し、前記基板（３０）の電極形成面が前記モールド樹脂（５０）に対して露出されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記電子部品搭載部材（３６）は、リードフレームであり、
前記電子部品（２０）は、前記リードフレーム（３６）のダイパッド（３７）に配置されて、前記電子部品（２０）の第１主面の電極が前記ダイパッド（３７）に接続され、
前記金属板（４０）は、前記リードフレーム（３６）において前記電子部品（３０）が配置されたダイパッド（３７）と電気的に分離された部分（３８）に接続されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）を、前記第１主面が対向するように電子部品搭載部材（３０，３６）に配置するとともに、前記電子部品（２０）の第２主面上に金属板（４０）を配置し、前記第１主面の電極と前記電子部品搭載部材（３０，３６）、及び、前記第２主面の電極と前記金属板（４０）をそれぞれ電気的に接続する接続工程と、
前記接続工程後、前記電子部品（２０）、前記電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び前記金属板（４０）を一体的に封止するように、モールド樹脂（５０）を成形する成形工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
前記接続工程として、
前記電子部品（２０）と前記電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、前記電子部品（２０）と前記金属板（４０）との間の少なくとも一方に、熱可塑性樹脂を用いて形成され、導電性ペースト（６１ａ）の充填されたビアホールを有する樹脂シート（６０）を配置して積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を、積層方向において加圧しつつ加熱することで、前記樹脂シート（６０）を軟化させて前記樹脂シート（６０）を挟む２つの部材のそれぞれに接着させるとともに、前記導電性ペースト（６１ａ）中の導電性粒子を焼結させて前記２つの部材を接合する加圧・加熱工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）と、
前記電子部品（２０）の第１主面に対向配置され、前記第１主面の電極と電気的に接続された電子部品搭載部材（３０，３６）と、
前記電子部品（２０）の第２主面に対向配置され、前記第２主面の電極と電気的に接続された金属板（４０）と、
前記電子部品（２０）、電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び前記金属板（４０）を一体的に封止するモールド樹脂（５０）と、を備えた半導体装置であって、
対向配置された２つの部材としての、前記電子部品（２０）と前記電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、前記電子部品（２０）と前記金属板（４０）との間、の少なくとも一方に樹脂シート（６０）が配置され、
前記樹脂シート（６０）は、ビアホール内に導電材料が配置されてなる接続ビア（６１）を有しており、前記モールド樹脂（５０）にて封止され、
前記樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材は、前記接続ビア（６１）に接しつつ前記接続ビア（６１）を介して接合されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成されており、
前記樹脂シート（６０）が間に配置された２つの部材のそれぞれに、前記樹脂シート（６０）が接着していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
複数の前記電子部品（２１，２２）は、共通の樹脂シート（６０）を介して、共通の前記金属板（４０）に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
共通の前記金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部品（２２）とは厚さの異なる電子部品（２１）を有し、
前記樹脂シート（６０）は、熱可塑性樹脂を用いて形成された樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）を複数枚積層しつつ一体化してなり、前記電子部品（２１，２２）と該電子部品（２１，２２）に隣接する樹脂シート（６０）との厚さの和が一定となるように、前記樹脂フィルム（６２ａ，６２ｂ）の積層枚数により部分的に厚さが異なることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
複数の前記電子部品（２１，２２）は、互いに異なる前記樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）を介して共通の前記金属板（４０）に接続され、
共通の前記金属板（４０）に接続された複数の電子部品（２１，２２）として、他の電子部品（２２）とは厚さの異なる電子部品（２１）を有し、
複数の前記樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）は、該樹脂シート（６０ａ，６０ｂ）と隣接する前記電子部品（２１，２２）との厚さの和が一定となるように、前記電子部品（２１，２２）に応じて厚さが異なることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記電子部品（２０）と前記電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、前記電子部品（２０）と前記金属板（４０）との間の両方に、前記接続ビア（６１）を有する樹脂シート（６０）が配置されていることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記電子部品搭載部材（３０）は、絶縁基材（３１）に配線（３２）が形成された基板であり、
前記基板（３０）は、電子部品（２０）の配置面に、前記電子部品（２０）の第１主面の電極と接続される電子部品用ランド（３３）を有することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記金属板（４０）は、前記基板（３０）における電子部品（２０）の配置面に形成された金属板用ランド（３４）と電気的に接続され、
前記基板（３０）は、前記電子部品（２０）の配置面と反対の面に外部接続用の電極（３５）を有し、前記基板（３０）の電極形成面が前記モールド樹脂（５０）に対して露出されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記電子部品搭載部材（３６）は、リードフレームであり、
前記電子部品（２０）は、前記リードフレーム（３６）のダイパッド（３７）に配置されて、前記電子部品（２０）の第１主面の電極が前記ダイパッド（３７）に接続され、
前記金属板（４０）は、前記リードフレーム（３６）において前記電子部品（３０）が配置されたダイパッド（３７）と電気的に分離された部分（３８）に接続されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
第１主面と、該第１主面と反対の第２主面との両面に電極を有する電子部品（２０）を、前記第１主面が対向するように電子部品搭載部材（３０，３６）に配置するとともに、前記電子部品（２０）の第２主面上に金属板（４０）を配置し、前記第１主面の電極と前記電子部品搭載部材（３０，３６）、及び、前記第２主面の電極と前記金属板（４０）をそれぞれ電気的に接続する接続工程と、
前記接続工程後、前記電子部品（２０）、前記電子部品搭載部材（３０，３６）の少なくとも一部、及び前記金属板（４０）を一体的に封止するように、モールド樹脂（５０）を成形する成形工程と、を備える半導体装置の製造方法であって、
前記接続工程として、
前記電子部品（２０）と前記電子部品搭載部材（３０，３６）との間、及び、前記電子部品（２０）と前記金属板（４０）との間の少なくとも一方に、熱可塑性樹脂を用いて形成され、導電性ペースト（６１ａ）の充填されたビアホールを有する樹脂シート（６０）を配置して積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を、積層方向において加圧しつつ加熱することで、前記樹脂シート（６０）を軟化させて前記樹脂シート（６０）を挟む２つの部材のそれぞれに接着させるとともに、前記導電性ペースト（６１ａ）中の導電性粒子を焼結させて前記２つの部材を接合する加圧・加熱工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−８７４９（Ｐ２０１３−８７４９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８８０５（Ｐ２０１１−１３８８０５）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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