半導体装置
【課題】本発明は、絶縁シートの外周部分がヒートシンクから剥離することを防止できる半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本願の発明に係る半導体装置は、平坦部と該平坦部を囲むように形成された凸部とを有するヒートシンクと、該凸部に囲まれるように該平坦部及び該凸部に接着した絶縁シートと、該絶縁シートを介して該ヒートシンクに放熱する半導体素子と、該ヒートシンクの該絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、該ヒートシンク、該絶縁シート、及び該半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本願の発明に係る半導体装置は、平坦部と該平坦部を囲むように形成された凸部とを有するヒートシンクと、該凸部に囲まれるように該平坦部及び該凸部に接着した絶縁シートと、該絶縁シートを介して該ヒートシンクに放熱する半導体素子と、該ヒートシンクの該絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、該ヒートシンク、該絶縁シート、及び該半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電力のスイッチングなどに用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヒートシンクに絶縁シートを接着した半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１０５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートシンクに接着された絶縁シートはモールド樹脂に覆われる。そして、モールド樹脂などから絶縁シートに力が及ぼされると、絶縁シートの外周部分がヒートシンクから剥離することがある。絶縁シートが剥離すると、絶縁シートからヒートシンクへの放熱が十分できないことがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、絶縁シートの外周部分の剥離を防止できる半導体装置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】
【０００６】
本発明に係る半導体装置は、平坦部と該平坦部を囲むように形成された凸部とを有するヒートシンクと、該凸部に囲まれるように該平坦部及び該凸部に接着した絶縁シートと、該絶縁シートを介して該ヒートシンクに放熱する半導体素子と、該ヒートシンクの該絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、該ヒートシンク、該絶縁シート、及び該半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、ヒートシンクと、該ヒートシンクと重なるように該ヒートシンクに接着した絶縁シートと、該絶縁シートを介して該ヒートシンクに放熱する半導体素子と、該ヒートシンクの該絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、該ヒートシンク、該絶縁シート、及び該半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備える。そして、該絶縁シートの外周部分は該絶縁シートの中央部分よりも該ヒートシンクに強く接着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶縁シートの外周部分がヒートシンクから剥離することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置のヒートシンクの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図４】絶縁シート端部を面取り加工したことを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。半導体装置１０は、フレーム１２を備えている。フレーム１２は銅で形成されている。フレーム１２の表面側について説明する。フレーム１２には金属パターン１４を介してダイオード１６が固定されている。別の金属パターン１４にはＩＧＢＴ１８が固定されている。フレーム１２の上にはＩＣチップ２２が固定されている。ダイオード１６、ＩＧＢＴ１８、及びＩＣチップ２２の必要な電気的接続は、ワイヤ２０が担っている。
【００１１】
フレーム１２の裏面側について説明する。フレーム１２の裏面には絶縁シート２４が接着している。絶縁シート２４にはヒートシンク２６が接着している。ヒートシンク２６は、絶縁シート２４と接する面に、凸部２６ａと平坦部２６ｂを有している。絶縁シート２４は、ヒートシンク２６の凸部２６ａに囲まれるように平坦部２６ｂ及び凸部２６ａに接着している。つまり、絶縁シート２４の外周部分は凸部２６ａに接着し、中央部分は平坦部２６ｂに接着している。
【００１２】
半導体装置１０は、モールド樹脂３０を有している。モールド樹脂３０は、ヒートシンク２６の絶縁シート２４が接着した面と反対の面を外部に露出するように、ヒートシンク２６、絶縁シート２４、ダイオード１６、及びＩＧＢＴ１８を覆っている。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置のヒートシンクの斜視図である。凸部２６ａは、平坦部２６ｂを囲むように形成されている。凸部２６ａは、ヒートシンク２６の端面（側面）において最も高く形成され、ヒートシンク２６の中央部分へ向かうほど低く形成されている。
【００１４】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置によれば、絶縁シート２４の外周部分がヒートシンク２６から剥離することを防止できる。すなわち、絶縁シート２４の外周部分は凸部２６ａによりモールド樹脂３０から保護されるため、モールド樹脂３０から絶縁シート２４の外周部分に大きな力が及ぼされることを回避できる。そのため、絶縁シート２４の外周部分の応力を低く維持しその剥離を防止できる。
【００１５】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０によれば、ヒートシンク２６に凸部２６ａを形成するだけで、絶縁シート２４の剥離を容易に防止できる。また、凸部２６ａには絶縁シート２４が接着されており、凸部２６ａとフレーム１２との間には絶縁シート２４を介している。よって、凸部２６ａとフレーム１２との絶縁距離を確保できる。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。ヒートシンク４０は凸部４０ａと平坦部４０ｂを備えている。凸部４０ａは、ヒートシンク４０の側面４０ｃよりも外側に突出している。その他の構成は、上述した構成と同様である。
【００１７】
凸部４０ａを側面４０ｃよりも外側に突出させると、凸部４０ａの先端をモールド樹脂に食い込ませることができる。これにより、絶縁シート４２の外周部分近傍のモールド樹脂が固定され、モールド樹脂が絶縁シート４２に及ぼす力を低減できる。よって絶縁シート４２の剥離を防止できる。なお、この効果は、凸部４０ａの先端がモールド樹脂に食い込むように構成すれば得られるものである。よって、凸部４０ａが側面４０ｃよりも外側に突出していなくてもよい。
【００１８】
ヒートシンクにより放熱する対象は、絶縁シートを介してヒートシンクに放熱する半導体素子であれば、ダイオード１６やＩＧＢＴ１８に限定されない。
【００１９】
モールド樹脂から絶縁シートの外周部分に及ぼされる力を緩和するために、絶縁シートの端部を面取り加工してもよい。図４は、絶縁シート４４の端部を面取り加工したことを示す断面図である。絶縁シート４４の端部に面取り加工を施すことで、モールド樹脂から力を受けづらくなる。なお絶縁シートの端部に面取り加工を施しかつ、モールド樹脂の凸部をモールド樹脂に食い込ませるようにしてもよい。
【００２０】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。図５に示さない部分は実施の形態１と同様である。
【００２１】
ヒートシンク５０に絶縁シート５２が接着されている。絶縁シート５２の外周部分５２ａは、ヒートシンク５０に圧着している。図６は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。まず、下金型５４にヒートシンク５０と絶縁シート５２をおく。次いで、上金型５６を用いて絶縁シート５２の外周部分をヒートシンク５０に押し付け、絶縁シート５２の外周部分をヒートシンク５０に圧着する。
【００２２】
本発明の実施の形態２に係る半導体装置によれば、絶縁シート５２の外周部分５２ａがヒートシンク５０に圧着されているので、絶縁シート５２の剥離を防止できる。なお、本発明の実施の形態２に係る半導体装置は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。
【００２３】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。図７に示さない部分は実施の形態１と同様である。
【００２４】
ヒートシンク６０の外周部分には溝６０ａが形成されている。凸部６０ｂはヒートシンク６０の最外周に形成されている。絶縁シート６２の外周部分は溝６０ａの内部に接着している。また、絶縁シート６２の外周部分は凸部６０ｂにも接着している。
【００２５】
本発明の実施の形態３に係る半導体装置によれば、絶縁シート６２の外周部分がヒートシンク６０の溝６０ａの内部に接着しているので、アンカー効果を得ることができる。よって絶縁シート６２の外周部分の剥離を防止できる。さらに、凸部６０ｂにより絶縁シート６２をモールド樹脂から保護できるので、絶縁シート６２の剥離防止の効果を高めることができる。
【００２６】
本発明の実施の形態３に係る半導体装置では、ヒートシンク６０に溝６０ａ及び凸部６０ｂを形成したが本発明はこれに限定されず、例えば溝のみを備える構成としてもよい。なお、本発明の実施の形態３に係る半導体装置は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。
【００２７】
本発明の実施の形態２及び３に係る半導体装置は、絶縁シートの外周部分を絶縁シートの中央部分よりもヒートシンクに強く接着したことを特徴とする。この特徴を逸脱しない範囲において様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０ 半導体装置、 １２ フレーム、 ２４ 絶縁シート、 ２６ ヒートシンク、 ２６ａ 凸部、 ２６ｂ 平坦部、 ６０ ヒートシンク、 ６０ａ 溝、 ６０ｂ 凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電力のスイッチングなどに用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヒートシンクに絶縁シートを接着した半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１０５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートシンクに接着された絶縁シートはモールド樹脂に覆われる。そして、モールド樹脂などから絶縁シートに力が及ぼされると、絶縁シートの外周部分がヒートシンクから剥離することがある。絶縁シートが剥離すると、絶縁シートからヒートシンクへの放熱が十分できないことがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、絶縁シートの外周部分の剥離を防止できる半導体装置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】
【０００６】
本発明に係る半導体装置は、平坦部と該平坦部を囲むように形成された凸部とを有するヒートシンクと、該凸部に囲まれるように該平坦部及び該凸部に接着した絶縁シートと、該絶縁シートを介して該ヒートシンクに放熱する半導体素子と、該ヒートシンクの該絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、該ヒートシンク、該絶縁シート、及び該半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、ヒートシンクと、該ヒートシンクと重なるように該ヒートシンクに接着した絶縁シートと、該絶縁シートを介して該ヒートシンクに放熱する半導体素子と、該ヒートシンクの該絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、該ヒートシンク、該絶縁シート、及び該半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備える。そして、該絶縁シートの外周部分は該絶縁シートの中央部分よりも該ヒートシンクに強く接着したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶縁シートの外周部分がヒートシンクから剥離することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置のヒートシンクの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図４】絶縁シート端部を面取り加工したことを示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。半導体装置１０は、フレーム１２を備えている。フレーム１２は銅で形成されている。フレーム１２の表面側について説明する。フレーム１２には金属パターン１４を介してダイオード１６が固定されている。別の金属パターン１４にはＩＧＢＴ１８が固定されている。フレーム１２の上にはＩＣチップ２２が固定されている。ダイオード１６、ＩＧＢＴ１８、及びＩＣチップ２２の必要な電気的接続は、ワイヤ２０が担っている。
【００１１】
フレーム１２の裏面側について説明する。フレーム１２の裏面には絶縁シート２４が接着している。絶縁シート２４にはヒートシンク２６が接着している。ヒートシンク２６は、絶縁シート２４と接する面に、凸部２６ａと平坦部２６ｂを有している。絶縁シート２４は、ヒートシンク２６の凸部２６ａに囲まれるように平坦部２６ｂ及び凸部２６ａに接着している。つまり、絶縁シート２４の外周部分は凸部２６ａに接着し、中央部分は平坦部２６ｂに接着している。
【００１２】
半導体装置１０は、モールド樹脂３０を有している。モールド樹脂３０は、ヒートシンク２６の絶縁シート２４が接着した面と反対の面を外部に露出するように、ヒートシンク２６、絶縁シート２４、ダイオード１６、及びＩＧＢＴ１８を覆っている。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置のヒートシンクの斜視図である。凸部２６ａは、平坦部２６ｂを囲むように形成されている。凸部２６ａは、ヒートシンク２６の端面（側面）において最も高く形成され、ヒートシンク２６の中央部分へ向かうほど低く形成されている。
【００１４】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置によれば、絶縁シート２４の外周部分がヒートシンク２６から剥離することを防止できる。すなわち、絶縁シート２４の外周部分は凸部２６ａによりモールド樹脂３０から保護されるため、モールド樹脂３０から絶縁シート２４の外周部分に大きな力が及ぼされることを回避できる。そのため、絶縁シート２４の外周部分の応力を低く維持しその剥離を防止できる。
【００１５】
本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０によれば、ヒートシンク２６に凸部２６ａを形成するだけで、絶縁シート２４の剥離を容易に防止できる。また、凸部２６ａには絶縁シート２４が接着されており、凸部２６ａとフレーム１２との間には絶縁シート２４を介している。よって、凸部２６ａとフレーム１２との絶縁距離を確保できる。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。ヒートシンク４０は凸部４０ａと平坦部４０ｂを備えている。凸部４０ａは、ヒートシンク４０の側面４０ｃよりも外側に突出している。その他の構成は、上述した構成と同様である。
【００１７】
凸部４０ａを側面４０ｃよりも外側に突出させると、凸部４０ａの先端をモールド樹脂に食い込ませることができる。これにより、絶縁シート４２の外周部分近傍のモールド樹脂が固定され、モールド樹脂が絶縁シート４２に及ぼす力を低減できる。よって絶縁シート４２の剥離を防止できる。なお、この効果は、凸部４０ａの先端がモールド樹脂に食い込むように構成すれば得られるものである。よって、凸部４０ａが側面４０ｃよりも外側に突出していなくてもよい。
【００１８】
ヒートシンクにより放熱する対象は、絶縁シートを介してヒートシンクに放熱する半導体素子であれば、ダイオード１６やＩＧＢＴ１８に限定されない。
【００１９】
モールド樹脂から絶縁シートの外周部分に及ぼされる力を緩和するために、絶縁シートの端部を面取り加工してもよい。図４は、絶縁シート４４の端部を面取り加工したことを示す断面図である。絶縁シート４４の端部に面取り加工を施すことで、モールド樹脂から力を受けづらくなる。なお絶縁シートの端部に面取り加工を施しかつ、モールド樹脂の凸部をモールド樹脂に食い込ませるようにしてもよい。
【００２０】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。図５に示さない部分は実施の形態１と同様である。
【００２１】
ヒートシンク５０に絶縁シート５２が接着されている。絶縁シート５２の外周部分５２ａは、ヒートシンク５０に圧着している。図６は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す図である。まず、下金型５４にヒートシンク５０と絶縁シート５２をおく。次いで、上金型５６を用いて絶縁シート５２の外周部分をヒートシンク５０に押し付け、絶縁シート５２の外周部分をヒートシンク５０に圧着する。
【００２２】
本発明の実施の形態２に係る半導体装置によれば、絶縁シート５２の外周部分５２ａがヒートシンク５０に圧着されているので、絶縁シート５２の剥離を防止できる。なお、本発明の実施の形態２に係る半導体装置は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。
【００２３】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置のうち、ヒートシンクと絶縁シートを示す断面図である。図７に示さない部分は実施の形態１と同様である。
【００２４】
ヒートシンク６０の外周部分には溝６０ａが形成されている。凸部６０ｂはヒートシンク６０の最外周に形成されている。絶縁シート６２の外周部分は溝６０ａの内部に接着している。また、絶縁シート６２の外周部分は凸部６０ｂにも接着している。
【００２５】
本発明の実施の形態３に係る半導体装置によれば、絶縁シート６２の外周部分がヒートシンク６０の溝６０ａの内部に接着しているので、アンカー効果を得ることができる。よって絶縁シート６２の外周部分の剥離を防止できる。さらに、凸部６０ｂにより絶縁シート６２をモールド樹脂から保護できるので、絶縁シート６２の剥離防止の効果を高めることができる。
【００２６】
本発明の実施の形態３に係る半導体装置では、ヒートシンク６０に溝６０ａ及び凸部６０ｂを形成したが本発明はこれに限定されず、例えば溝のみを備える構成としてもよい。なお、本発明の実施の形態３に係る半導体装置は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。
【００２７】
本発明の実施の形態２及び３に係る半導体装置は、絶縁シートの外周部分を絶縁シートの中央部分よりもヒートシンクに強く接着したことを特徴とする。この特徴を逸脱しない範囲において様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１０ 半導体装置、 １２ フレーム、 ２４ 絶縁シート、 ２６ ヒートシンク、 ２６ａ 凸部、 ２６ｂ 平坦部、 ６０ ヒートシンク、 ６０ａ 溝、 ６０ｂ 凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦部と前記平坦部を囲むように形成された凸部とを有するヒートシンクと、
前記凸部に囲まれるように前記平坦部及び前記凸部に接着した絶縁シートと、
前記絶縁シートを介して前記ヒートシンクに放熱する半導体素子と、
前記ヒートシンクの前記絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、前記ヒートシンク、前記絶縁シート、及び前記半導体素子を覆うモールド樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記凸部の先端は、前記モールド樹脂に食い込む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】
前記絶縁シートの端部は面取り加工されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクと重なるように前記ヒートシンクに接着した絶縁シートと、
前記絶縁シートを介して前記ヒートシンクに放熱する半導体素子と、
前記ヒートシンクの前記絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、前記ヒートシンク、前記絶縁シート、及び前記半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備え、
前記絶縁シートの外周部分は前記絶縁シートの中央部分よりも前記ヒートシンクに強く接着したことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁シートの外周部分は、前記ヒートシンクに圧着したことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクの外周部分には溝が形成され、
前記絶縁シートの外周部分は、前記溝の内部に接着したことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項１】
平坦部と前記平坦部を囲むように形成された凸部とを有するヒートシンクと、
前記凸部に囲まれるように前記平坦部及び前記凸部に接着した絶縁シートと、
前記絶縁シートを介して前記ヒートシンクに放熱する半導体素子と、
前記ヒートシンクの前記絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、前記ヒートシンク、前記絶縁シート、及び前記半導体素子を覆うモールド樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記凸部の先端は、前記モールド樹脂に食い込む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】
前記絶縁シートの端部は面取り加工されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクと重なるように前記ヒートシンクに接着した絶縁シートと、
前記絶縁シートを介して前記ヒートシンクに放熱する半導体素子と、
前記ヒートシンクの前記絶縁シートが接着した面と反対の面を外部に露出するように、前記ヒートシンク、前記絶縁シート、及び前記半導体素子を覆うモールド樹脂と、を備え、
前記絶縁シートの外周部分は前記絶縁シートの中央部分よりも前記ヒートシンクに強く接着したことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁シートの外周部分は、前記ヒートシンクに圧着したことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクの外周部分には溝が形成され、
前記絶縁シートの外周部分は、前記溝の内部に接着したことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４８６６０（Ｐ２０１２−２４８６６０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８９０９（Ｐ２０１１−１１８９０９）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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