放熱用部材の製造方法および放熱用部材を用いた半導体装置
【課題】絶縁シートの欠けや切り屑の発生なしに、ヒートシンクの表面形状に合わせて加工した絶縁シートをヒートシンクに接着した放熱性部材を提供する。
【解決手段】ヒートシンクに絶縁シートが接着された放熱性部材の製造方法が、平坦な表面を有するヒートシンク１０を準備する工程と、ヒートシンク上に、少なくともヒートシンクの上面を覆うように絶縁シート２０を重ねる工程と、絶縁シートの縁部を削り、絶縁シートの形状をヒートシンクの上面形状に合わせる切削工程とを含む。
【解決手段】ヒートシンクに絶縁シートが接着された放熱性部材の製造方法が、平坦な表面を有するヒートシンク１０を準備する工程と、ヒートシンク上に、少なくともヒートシンクの上面を覆うように絶縁シート２０を重ねる工程と、絶縁シートの縁部を削り、絶縁シートの形状をヒートシンクの上面形状に合わせる切削工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱用部材の製造方法に関し、特に、トランスファモールド型半導体装置に含まれる放熱用部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスファモールド型半導体装置では、パワーチップと制御チップとがフレーム上にダイボンドされている。フレームは、高い熱伝導率の絶縁性樹脂シートを介して、金属製のヒートシンク（またはヒートスプレッダ）上に載置されている。パワーチップやヒートシンクは、ヒートシンクの裏面が外部に露出するように、樹脂からなるパッケージ内に封止されている。
パッケージから露出したヒートシンクは、熱伝導性グリースを介して放熱フィンの上に載置され、パッケージに設けられたネジ穴を用いてパッケージはヒートシンクにネジ止めされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ヒートシンク上に絶縁シートを配置する工程では、予めヒートシンクの上面形状に合うように加工した絶縁シートをヒートシンク上に載置するより、絶縁シートをヒートシンク上に配置した後に上面形状に合わせて切断する方が、絶縁シートとヒートシンクとの位置合わせ等が不要となり製造工程が簡略化できる。一方、絶縁シートは、パワーチップ等を搭載したフレームとヒートシンクとの間を絶縁するものである。このため、加工時に絶縁シートに欠け等が生じると絶縁性が低下し半導体装置の破壊等の原因となる。
【０００４】
このため、例えば、繊維質の基材にエポキシ樹脂を含浸させた所謂プリプレグのシートのような欠けを生じにくい材料を用い、ヒートシンク上にプレプリグシートを配置した後に、ヒートシンクの上面形状に合わせてレーザ加工でプレプリグシートを切断し、絶縁シートを作製する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２５８２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１９１１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような方法では、プレプリグシートが熱伝導性の良いヒートシンク上に配置されているため、レーザ加工を行う切断部分の温度が上がりにくく、加工時に切り屑が発生するという問題があった。即ち、プレプリグシートの表面が所望の温度になっても、裏面に向かうに従って温度が下がり、プレプリグシートの裏面側が十分に切断されず、絶縁シートに欠けが生じたり切り屑が発生するという問題があった。
これに対して、レーザ出力を高くしてプレプリグシートの裏面の温度を高くすると、プレプリグシートの表面で温度が高くなりすぎて、プレプリグシートが炭化するという問題があった。
【０００６】
また、ロータリーカッターなどで絶縁シートを裁断しても、ヒートシンクの外縁に沿って精度良く切断することは困難であった。トムソン抜き板を用いる方法も考えられるが、この方法でも十分な精度を得ることは困難であった。
【０００７】
更に、樹脂シートの熱伝導率を高めるため、多量のフィラーをエポキシ樹脂に混錬した場合、樹脂シートはきわめて脆くなり、裁断が不十分でヒートシンクの上面から絶縁シートがはみ出していると、その後のハンドリング工程で、非常に欠けが生じやすくなっていた。
【０００８】
また、絶縁シートが欠けてしまうとダイパッド部とヒートシンクと間の絶縁が不十分となり、半導体装置の絶縁耐圧が低下した。また、欠けによる生じた小片屑が絶縁シートの上に残ると、ダイパッド部との密着不良の原因となった。また、小片屑がヒートシンクの表面に付着すると、ヒートシンクにへこみや傷を生じる原因となった。
【０００９】
そこで、本発明は、絶縁シートの欠けや発生する切り屑の影響を受けずに、ヒートシンクの表面形状に合わせて絶縁シートを加工する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】
【００１０】
本発明は、ヒートシンクに絶縁シートが接着された放熱性部材の製造方法であって、平行に配置された上部プレス板と下部プレス板とを準備する工程と、下部プレス板上に、ヒートシンク、絶縁シート、および変形性部材をこの順に重ねて配置する配置工程と、上部プレス板と下部プレス板との間で変形性部材をヒートシンクに向かってプレスし、ヒートシンクと上部プレス板との間からヒートシンクの側面側に変形性部材を変形させてはみ出させ、はみ出した変形性部材によりヒートシンクの側面に沿って絶縁シートを切断する切断工程とを含むことを特徴とする放熱性部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、絶縁シートの欠けや切り屑の発生なしに、ヒートシンクの表面形状に合わせて加工した絶縁シートをヒートシンクに接着した放熱性部材を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本実施の形態１にかかるトランスファモールド半導体装置の上面図であり、図２は、図１をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の半導体装置１００の断面図である。
【００１３】
図２に示すように、半導体装置１００は、ヒートシンク１０を含む。ヒートシンク１０の上には、ヒートシンク１０の上面を覆うように絶縁シート２０が設けられている。ヒートシンク１０は、アルミニウムや銅などの金属からなる。また、絶縁シート２０は、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の熱伝導率の高いセラミックス微粉フィラーを混錬した材料からなる。
【００１４】
絶縁シート２０の上には、リードフレーム３５のダイパッド部３０が載置されている。ダイパッド部３０には、パワーＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワーチップ５０が搭載されている。一方、他のリードフレーム３５にはパワーチップ５０を制御するための制御チップ５５が搭載されている。パワーチップ５０とリードフレーム３５との間は、口径の大きな大電流ワイヤで接続されている。また、制御チップ５５とパワーチップ５０との間は、口径の小さな小電流ワイヤで接続されている。
【００１５】
ヒートシンク１０やパワーチップ５０は、エポキシ樹脂等のモールド樹脂からなるパッケージ６０内に封止されている。ヒートシンク１０の少なくとも底面はモールド樹脂から露出している。
【００１６】
図１に示すように、半導体装置１００では、パッケージ６０の両側からリードフレーム３５の端部が突き出すとともに、放熱フィン（図示せず）に固定するネジを通すためのネジ孔７０が設けられている。
【００１７】
図３は、ヒートシンク１０の上面および側面を表す概略図である。ヒートシンク１０は表面１１と底面１２とを有し、底面側の周囲に段差部１４が設けられている。かかる段差部１４を有することにより、モールド樹脂が段差部１４にも回り込み、ヒートシンク１０とモード樹脂との接合が強化される。ヒートシンク１０の両側面には、ネジ孔に対応する切欠き部１３が設けられている。
【００１８】
図４は、半導体装置１００に用いられる放熱用部材の製造方法の概略図である。ここで、放熱等部材とは、ヒートシンク１０と、ヒートシンク１０を覆う絶縁シート２０からなり、絶縁シート２０の形状はヒートシンク１０の上面形状と略一致するようになっている。
【００１９】
図４では、下部プレス板２３０の上に複数のヒートシンク１０が並べられている。ヒートシンク１０の上には、ヒートシンク１０を覆うように樹脂シートが配置されている。かかる樹脂シートは、通常、ＰＥＴ、銅、アルミニウムなどのフィルムに、フィラーを分散させたエポキシ樹脂を塗布し、真空プレスなどを行い、最終的にフィルムから剥がして形成される。樹脂シートが切断されて、ヒートシンク１０の上の絶縁シート２０が形成される。
【００２０】
エポキシ樹脂からなる樹脂シートは、完全硬化した状態（Ｃステージ）ではなく、ほとんど硬化していない状態（Ａステージ）または硬化反応が未完了の半硬化状態（Ｂステージ）でモールド金型に投入すれば、モールド時に硬化が進行することを利用してダイパッド部に接着させることができる。ここで、殆ど硬化が生じておら容易に接着する状態を未硬化状態（Ａステージ）、接着可能な程度に硬化反応が未完了の状態を半硬化状態（Ｂステージ）、モールド金型中でダイパッドと接触していても、その後の熱処理（キュア）工程を含めダイパッドへの接着が生じない状態を完全硬化状態（Ｃステージ）となる。
【００２１】
図４では、未硬化状態（Ａステージ）、または半硬化状態（Ｂステージ）の樹脂シートが用いられる。
【００２２】
放熱用部材の製造工程では、まず、上述のように、下部プレス板２３０上にヒートシンク１０を並べ、その上に樹脂シートを載せる。
【００２３】
次に、加熱しながら上部プレス板２４０で樹脂シートをプレスし、ヒートシンク１０に樹脂シートを圧着させる（圧着プレス）。
【００２４】
次に、一旦、上部プレス板２４０をはずして、樹脂シートの上にシート状の変形性部材（変形シート）２１０を載せ、再度、上部プレス板２４０を用いてプレスする。かかるプレス工程において、図４のように変形性部材２１０がヒートシンク１０の端部で下方に押し出されるように変形し、樹脂シートはヒートシンク１０の上面と略同一形状に切断される（裁断プレス）。
【００２５】
変形性部材２１０は、例えば、ゴム、ポリウレタン、厚紙など、プレスによって容易に圧縮されて、連続的に樹脂シートの厚み以上に変形する材料が用いられる。樹脂シートを完全に切断するには、樹脂シートの厚みの２倍にヒートシンク厚みのマイナス側公差を加えた値以上の食い込み量が必要となることが、実験的に認められている。
【００２６】
特に、変形性部材２１０を介して樹脂シートを加圧することにより、ヒートシンク１０のうねりや厚さのばらつき、ヒートシンク１０自体の製造工程で生じる外周のダレなどに起因する、プレス圧力のばらつきを低減できる。このため、確実な切断が可能となり、生産性を向上させることができる。
【００２７】
かかる製造工程では、樹脂シートの圧着工程の後に、ヒートシンク１０を改めて並べ替える必要が無く、また、樹脂シートを裁断するための位置合わせも不要である。
【００２８】
また、プレス工程において、ヒートシンク１０の下に板材を配置しておけば、圧着プレスの後に、ヒートシンク１０が配列した状態のまま、容易に別のプレス機に板材ごとヒートシンク１０を移動させることができる。
【００２９】
裁断プレスは、必ずしも加熱しながら行う必要がないため、熱硬化反応が過剰に進むことを防止できる。すなわち、樹脂シートの硬化状態の制御は、塗工工程と圧着工程のみで行われ、樹脂シートの品質の管理が容易になる。
【００３０】
なお、変形性部材２１０が圧着のためのプレス条件に耐えうる場合は、圧着工程と裁断工程を兼ねて、最初から変形性部材２１０を挿入した状態でプレスを行っても良い。これにより製造工程を簡略化できるとともに、ヒートシンク１０の厚みのばらつきやダレによるプレス圧力の分布も低減できる。
【００３１】
図５は、樹脂シートの切断面の拡大図であり、絶縁性の樹脂シートが、ヒートシンク１０側の端部から金属性のリードフレーム３５側に向かって、外方に張り出している。即ち、変形性部材２１０を用いた樹脂シートの剪断により、ヒートシンク１０の端部に、やや張り出した庇部２０５ができている。切断面の形状は、樹脂シートの硬化した程度や、樹脂シートに含有されるフィラーの種類や量にも影響される。
【００３２】
放熱性部材（絶縁シート２０が接着されたヒートシンク１０）は、プレス装置から取り出した後、樹脂シートの切り屑を除去して完了する。樹脂シートの切り屑は、剪断後にヒートシンク１０の間にたまっているため、切り屑を巻き上げないようにヒートシンク１０を引き上げるか、引き上げる前に粉塵を除去すれば、絶縁シート２０の上面やヒートシンク１０の底面に切り屑が付着することは無い。
【００３３】
また、プレス時に変形性部材２１０がヒートシンクの形状に対応して変形するため、ヒートシンク１０の周囲にダレ領域があっても、樹脂シートが欠けることはない。
【００３４】
なお、図４では、複数のヒートシンク１０を一括してプレスする場合について説明したが、ヒートシンクの厚みのばらつきや樹脂シートの厚み分布を考慮して、ヒートシンクを１つずつ個別にプレスしても構わない。これにより、変形性部材２１０の厚さを薄くすることが可能となり、変形性部材２１０のコストを低減することができる。
【００３５】
また、特に、樹脂シートに含有されるフィラーとして鱗片状のＢＮを使用している場合は、変形性部材２１０により裁断された樹脂シート（絶縁シート）の外形が、樹脂シート厚みと同程度の幅で、ヒートシンク１０の外形より大きくなる場合がある。この場合は、以下の実施の形態２等で述べる方法により、樹脂シートの周囲を削っても構わない。
【００３６】
なお、ヒートシンク１０上に絶縁シートを配置する放熱性部材の製造方法には、樹脂シートをヒートシンク１０の上面と同じ外形に打ち抜いて加工した後に、１枚ずつヒートシンク１０に貼り付ける方法と、上述のようなヒートシンク１０上に樹脂シートを載せて貼り付けた後、裁断する方法がある。後者の方法では、ヒートシンク１０より大きな樹脂シートを貼り付けた後、裁断を行うため、貼り付け時の精密な位置合わせが不要となる。また、樹脂シートからフィルムをまとめて剥離できるため、フィルム剥離の工程が簡単になる。このため、放熱性部材の生産性を高くできる。
【００３７】
上述のように、本実施の形態１にかかる製造工程では、欠けを生じることなくヒートシンク１０の上面形状にあわせて絶縁シートを切断できるため、欠けや小片屑の付着に起因する問題は生じない。
【００３８】
実施の形態２．
図６は、本実施の形態２にかかる放熱性部材の製造工程を表す概略図である。図６（ａ）は、ヒートシンク１０上に絶縁シート２０を載置した状態で固定治具３００、３１０に固定する場合の側面図であり、図６（ｂ）は、（ａ）をＶＩ−ＶＩ方向に見た場合の断面図である。
【００３９】
固定治具３００では、ヒートシンク１０の段差部１４を利用してヒートシンク１０の位置決めを行う。固定治具３１０は、ヒートシンク１０の周縁部を押さえる構造となっている。アルミニウムや銅からなるヒートシンク１０はプレス加工によって製造されるが、製造工程において、周辺部にダレを生じる。具体的には、ヒートシンク１０の上面が、周囲においてテーパーを持っている。このようなテーパーがあると、樹脂シートを圧着する工程でプレス圧力が低下し、結果的にテーパー部で接着力が弱くなる。
【００４０】
図６に示す固定治具３１０では、固定治具３１０がヒートシンク１０の上の絶縁シート２０と接触する幅ｄが、テーパー領域の幅と略等しくなっている。これにより、テーパー領域でも十分な圧力でプレスできるようにし、絶縁シート２０をヒートシンク１０の上に確実に接着できるようにしている。
【００４１】
なお、図６（ｃ）に示すように、固定治具３２０には、絶縁シート２０との接触部分に、ヒートシンク１０のテーパーと同様のテーパーを設けても構わない。これにより、絶縁シート２０とヒートシンク１０との接着をより確実にできる。
【００４２】
ここでは、まず、固定治具３００の上にヒートシンク１０を載せ、その表面上に、絶縁シート２０を載せる。絶縁シート２０の大きさは、ヒートシンク１０の表面よりやや大きめに形成されている。次に、固定治具３１０を用いて絶縁シート２０を押さえ、固定治具３００、３１０の間に、ヒートシンク１０と絶縁シート２０とを固定する。
【００４３】
このように固定治具３００、３１０の間に固定したヒートシンク１０と絶縁シート２０に対して、図７に示す工程が行われる。
かかる工程では、図７（ａ）に示すように、ヒートシンク１０と絶縁シート２０を固定した固定治具３００、３１０が、２本のロールブラシ４００の間を通過する。なお、図７（ａ）では、図面を簡略化する意味で、固定治具３００等は省略し、ヒートシンク１０のみを記載してある。
【００４４】
固定治具３００等は、図７（ａ）の矢印ａの方向に移動する。この際、ロールブラシ４００は矢印ｂの方向に回転し、ヒートシンク１０からはみ出した絶縁シート２０の縁部を削る。削られた絶縁シート２０の削り屑は、吸引ノズル４２０により矢印ｃの方向に吸引、除去される。これにより、削り屑が絶縁シート２０等に付着することはない。
【００４５】
なお、固定治具３００等は移動せずに、ロールブラシ４００が矢印ａの方向と反対に移動しても良い。この場合でも、固定治具３００は相対的にロールブラシ４００に対して矢印ａの方向に移動することになる。これは、他の実施の形態においても同様である。
【００４６】
２本のロールブラシ４００が、ヒートシンク１０の短片側（図７（ａ）では水平方向の辺）に接触した後、ローラブラシ４００の間隔を広げて短辺側を加工する。ネジ孔用の溝は、図示されていない専用のロールブラシを用いて加工する。ローラブラシ４００による加工は加熱処理を伴わないため、絶縁シート２０の硬化反応を進行させず、硬化反応の制御が容易となる。
【００４７】
図７（ｃ）はロールブラシ４００の斜視図であり、回転軸４１０の周囲にロールブラシ４００が回転するようになっている。
ローラブラシ４００の毛材は、絶縁シート２０中のフィラー材料が硬度の高い粉体であることから、線径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのワイヤ線、ステンレス線、または、線径０．３ｍｍ以上の、ナイロンに炭化珪素やアルミナの微粉を混合した砥粒入り線を用いることが好ましい。
この工程では、削り屑の発生を防止することは出来ないため、上述のように、削り屑を吸引ないし吹き飛ばして除去する必要がある。更に、絶縁シート２０の表面やヒートシンク１０の裏面は、固定治具３００、３１０により覆われているため、絶縁シート２０の表面等に削り屑が付着することは殆どない。
【００４８】
この方法では、特に、樹脂シート中のフィラーが４０Ｖｏｌ％を超えるような、脆性破壊しやすい樹脂シートに対して良好な外形加工が可能になる。純度の高いアルミニウムや銅からなるヒートシンク１０はローラブラシ４００によって傷つきやすいが、ヒートシンク１０の表面にブラシ毛材の線径に対応した微細な傷がつくことによって凹凸が形成され、モールド樹脂とヒートシンク１０との接着強度を高めるという副次的効果も得ることができる。ヒートシンク１０の側面の接着強度が高まると、半導体装置のヒートショックや耐湿性についての信頼性を向上させることができる。
【００４９】
なお、ローラブラシ４００の磨耗対策として、ロールブラシ４００を回転軸４１０の方向（上下方向）に移動させながら加工を行っても良い。
【００５０】
図８は、本実施の形態２にかかる他の製造方法の概略図である。図８では、上述の図７で用いたローラブラシ４００に換えて、回転ブラシ４５０、４６０を用いる。他の工程は、図７の場合と同様であり、ヒートシンク１０と絶縁シート２０とが、固定治具３００、３１０の間に固定された状態で、回転ブラシ４５０、４６０の間を矢印ｄの方向に移動する。この結果、絶縁シート２０の縁部が削られて、ヒートシンク１０の上面形状と同じ形状の絶縁シート２０を得ることができる。
【００５１】
ここでは、回転ブラシを２段に配置し、１段目の回転ブラシ４５０はヒートシンク１０の幅よりやや広めに配置されている。また、１段目の回転ブラシ４５０に用いられるブラシの線径を２段目の回転ブラシ４６０より太くしたり、より硬い毛材を用いたり、更には回転速度に差をつけるように調整することもできる。一般的には、１段目の回転ブラシ４５０で粗加工を行い、２段目に回転ブラシ４６０で高精度の加工を行う。
【００５２】
また、絶縁シート２０の端部の直線性を高めるため、１段目を回転ブラシ４５０、２段目をロールブラシ４００としても構わない。
【００５３】
以上のように、本実施の形態２にかかる方法を用いることにより、絶縁シート２０の欠けや削り屑の付着を防止しながら、ヒートシンク１０の上にヒートシンク１０の上面形状に合わせて加工した絶縁シート２０を有する放熱性部材を提供することができる。
【００５４】
なお、図９に示すように、ヒートシンク１０と絶縁シート２０とからなる放熱用部材を、絶縁シート２０同士が重なるように積層し、固定治具３００で固定した状態で絶縁シート２０を加工しても構わない。これにより、生産性を向上させることが可能となる。特に、ヒートシンク１０のダレが小さい場合には、このように積み重ねることが有効である。
【００５５】
実施の形態３．
図１０は、本実施の形態３にかかる放熱性部材の製造工程を表す概略図である。かかる工程では、まず、図６に示すように、ヒートシンク１０と絶縁シート２０を固定治具３００、３１０に固定する。絶縁シート２０の大きさは、ヒートシンク１０の表面よりやや大きめに切断されている。
【００５６】
続いて、図１０に示すように、金属やセラミックからなる、１組の対向したブレード５００の間を、矢印ｅの方向に通過させる。図１０では、図面を簡略化する意味で固定治具３００等は省略し、ヒートシンク１０のみを記載してある。
【００５７】
ブレード５００により、絶縁シート２０の周辺部に、矢印ｅと平行な方向に剪断応力をかけて、ヒートシンク１０から横にはみ出した絶縁シート２０の縁部を除去する。ブレード５００とヒートシンク１０との相対速度は、絶縁シート２０の材料に合わせて調整する。
【００５８】
加工速度を速くし、かつ削り屑の発生を少なくするには、ブレード５００を加熱することが有効である。ブレード５００の熱容量が十分に大きければ、加工時間に対してブレード５００の温度変化を小さく抑えることができる。例えば、ブレード５００の温度を、絶縁シート２０の材料のガラス転移点に対して±１０℃の範囲内に設定することで、絶縁シート２０を軟化させて、切断しやすい状態で加工を進めることが可能となる。
【００５９】
例えば、５０Ｖｏｌ％の窒化ホウ素粉体を含有した絶縁シートを加工する場合、ブレード５００とヒートシンク１０との相対速度は、３０ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度が好ましい。
【００６０】
更に、ブレード５００の熱がヒートシンク１０に伝わって逃げるのを抑えるには、ブレード５００とヒートシンク１０が数点の点接触を維持するように、ブレード５００の側面に突起ないしローラーを設けることが好ましい。突起によってヒートシンク１０の側面に小さな傷がつく場合もあるが、ヒートシンク１０の切り屑が生じない限り問題はない。むしろ、ヒートシンク１０の側面の線状痕は、モールド樹脂との密着度を向上させる。
【００６１】
図１１は、本実施の形態３にかかる他の製造方法の概略図である。かかる製造方法では、上述のブレード５００に換えてホットワイヤ６００を用いて、ヒートシンク１０の両側にはみ出した絶縁シート２０を除去する。ホットワイヤ６００は直接加熱するか、または通電加熱する。加熱温度は絶縁シート２０が炭化しない程度であり、例えば絶縁シート２０の樹脂材料のガラス転移点に対して±１０℃の範囲内とすることが好ましい。ホットワイヤ６００は、切断に用いる部分のみならず、その全長または一定の長さで加熱されるため、加工温度を所定の温度に保持するのが容易である。
【００６２】
また、巻き取りロール６１０でホットワイヤ６００を巻き取りながら、絶縁シート２０を切断することにより、絶縁シート２０を切断する部分のホットワイヤ６００を常に新しくすることができ、切断面の形状を良好にできる。
【００６３】
図１１（ａ）では、ホットワイヤ６００を鉛直方向に配置したが、図１１（ｂ）のように、ローラ６２０を用いてホットワイヤ６００を屈曲させてもよい。この場合、ヒートシンク１０との接触長さが小さくなり、ホットワイヤ６００の温度の低下を防止できる。
【００６４】
なお、ホットワイヤ６００を用いることにより、ホットワイヤ６００と接触する絶縁シート２０の熱硬化が部分的に進行する。しかしながら、ヒートシンク１０の端部はダイパッドが重ならない領域であり、絶縁シート２０の硬化が部分的に進行しても問題はない。むしろ、その後のハンドリング工程で粉塵を生じにくくなる。
【００６５】
なお、図１１では、２組の放熱性部材を重ねて処理する場合について示したが、図６に示すように、上下を固定治具３００、３１０で固定した状態で処理する場合にも適用できる。
【００６６】
実施の形態４．
図１２は、本実施の形態４にかかる製造方法の概略図である。かかる方法では、ヒートシンク１０の上に所定の大きさの絶縁シート２０を接着した後、超音波カッター７００を用いて、ヒートシンク１０の上面形状に合わせて絶縁シート２０を切断する。準備する絶縁シート２０は、ヒートシンク１０の表面よりやや大きめに切断されているが、シート状のものであってもよい。
【００６７】
超音波カッター７００は、矢印ｆの方向に移動する。超音波カッター７００は、刃先に２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ程度の振動を加えて切削抵抗が低い状態で切断するもので、特に、プリプレグシートのような柔らかい材料の切断に適している。ただし、刃先が切断方向に振動するため、ヒートシンク１０に接触しないようにヒートシンク１０との距離を制御する必要がある。
【００６８】
なお、ヒートシンク１０の上面に刃先が届かないようにすると、絶縁シート２０を完全に裁断できない。この場合は、上述のロールブラシ４００または回転ブラシ４５０、４６０を用いて半裁断状態の切り屑を取り除くことができる。即ち、超音波カッター７００を用いることで、高速にかつ直線性の高い裁断を行うことができるため、密着性の弱いヒートシンク端部でも、±３０μｍ程度の高い精度で加工が可能となる。また、超音波カッター７００は切削性が高いので、微細な切り屑の発生を最小限に抑えることができる。
【００６９】
なお、超音波カッター７００では、曲線形状の加工も可能となる。超音波カッター７００でヒートシンク１０の外形寸法より大きい寸法に粗加工し、実施の形態２等の方法で本加工しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるトランスファモールド半導体装置の上面図である。
【図２】図１をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の半導体装置の断面図である。
【図３】ヒートシンクの上面および側面を表す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる放熱用部材の製造工程の概略図である。
【図５】樹脂シートの切断面の拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる放熱性部材の他の製造工程の概略図である。
【図９】放熱用部材の他の固定方法の概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる放熱性部材の他の製造工程の概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態４にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ ヒートシンク、２０ 絶縁シート、３０ ダイパッド部、３５ リードフレーム、４０ 大電流ワイヤ、４５ 小電流ワイヤ、５０ パワーチップ、５５ 制御チップ、６０ モールド樹脂、７０ ネジ孔、１００半 導体装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱用部材の製造方法に関し、特に、トランスファモールド型半導体装置に含まれる放熱用部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスファモールド型半導体装置では、パワーチップと制御チップとがフレーム上にダイボンドされている。フレームは、高い熱伝導率の絶縁性樹脂シートを介して、金属製のヒートシンク（またはヒートスプレッダ）上に載置されている。パワーチップやヒートシンクは、ヒートシンクの裏面が外部に露出するように、樹脂からなるパッケージ内に封止されている。
パッケージから露出したヒートシンクは、熱伝導性グリースを介して放熱フィンの上に載置され、パッケージに設けられたネジ穴を用いてパッケージはヒートシンクにネジ止めされる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ヒートシンク上に絶縁シートを配置する工程では、予めヒートシンクの上面形状に合うように加工した絶縁シートをヒートシンク上に載置するより、絶縁シートをヒートシンク上に配置した後に上面形状に合わせて切断する方が、絶縁シートとヒートシンクとの位置合わせ等が不要となり製造工程が簡略化できる。一方、絶縁シートは、パワーチップ等を搭載したフレームとヒートシンクとの間を絶縁するものである。このため、加工時に絶縁シートに欠け等が生じると絶縁性が低下し半導体装置の破壊等の原因となる。
【０００４】
このため、例えば、繊維質の基材にエポキシ樹脂を含浸させた所謂プリプレグのシートのような欠けを生じにくい材料を用い、ヒートシンク上にプレプリグシートを配置した後に、ヒートシンクの上面形状に合わせてレーザ加工でプレプリグシートを切断し、絶縁シートを作製する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２５８２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１９１１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような方法では、プレプリグシートが熱伝導性の良いヒートシンク上に配置されているため、レーザ加工を行う切断部分の温度が上がりにくく、加工時に切り屑が発生するという問題があった。即ち、プレプリグシートの表面が所望の温度になっても、裏面に向かうに従って温度が下がり、プレプリグシートの裏面側が十分に切断されず、絶縁シートに欠けが生じたり切り屑が発生するという問題があった。
これに対して、レーザ出力を高くしてプレプリグシートの裏面の温度を高くすると、プレプリグシートの表面で温度が高くなりすぎて、プレプリグシートが炭化するという問題があった。
【０００６】
また、ロータリーカッターなどで絶縁シートを裁断しても、ヒートシンクの外縁に沿って精度良く切断することは困難であった。トムソン抜き板を用いる方法も考えられるが、この方法でも十分な精度を得ることは困難であった。
【０００７】
更に、樹脂シートの熱伝導率を高めるため、多量のフィラーをエポキシ樹脂に混錬した場合、樹脂シートはきわめて脆くなり、裁断が不十分でヒートシンクの上面から絶縁シートがはみ出していると、その後のハンドリング工程で、非常に欠けが生じやすくなっていた。
【０００８】
また、絶縁シートが欠けてしまうとダイパッド部とヒートシンクと間の絶縁が不十分となり、半導体装置の絶縁耐圧が低下した。また、欠けによる生じた小片屑が絶縁シートの上に残ると、ダイパッド部との密着不良の原因となった。また、小片屑がヒートシンクの表面に付着すると、ヒートシンクにへこみや傷を生じる原因となった。
【０００９】
そこで、本発明は、絶縁シートの欠けや発生する切り屑の影響を受けずに、ヒートシンクの表面形状に合わせて絶縁シートを加工する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】
【００１０】
本発明は、ヒートシンクに絶縁シートが接着された放熱性部材の製造方法であって、平行に配置された上部プレス板と下部プレス板とを準備する工程と、下部プレス板上に、ヒートシンク、絶縁シート、および変形性部材をこの順に重ねて配置する配置工程と、上部プレス板と下部プレス板との間で変形性部材をヒートシンクに向かってプレスし、ヒートシンクと上部プレス板との間からヒートシンクの側面側に変形性部材を変形させてはみ出させ、はみ出した変形性部材によりヒートシンクの側面に沿って絶縁シートを切断する切断工程とを含むことを特徴とする放熱性部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、絶縁シートの欠けや切り屑の発生なしに、ヒートシンクの表面形状に合わせて加工した絶縁シートをヒートシンクに接着した放熱性部材を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本実施の形態１にかかるトランスファモールド半導体装置の上面図であり、図２は、図１をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の半導体装置１００の断面図である。
【００１３】
図２に示すように、半導体装置１００は、ヒートシンク１０を含む。ヒートシンク１０の上には、ヒートシンク１０の上面を覆うように絶縁シート２０が設けられている。ヒートシンク１０は、アルミニウムや銅などの金属からなる。また、絶縁シート２０は、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に、ＢＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ等の熱伝導率の高いセラミックス微粉フィラーを混錬した材料からなる。
【００１４】
絶縁シート２０の上には、リードフレーム３５のダイパッド部３０が載置されている。ダイパッド部３０には、パワーＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワーチップ５０が搭載されている。一方、他のリードフレーム３５にはパワーチップ５０を制御するための制御チップ５５が搭載されている。パワーチップ５０とリードフレーム３５との間は、口径の大きな大電流ワイヤで接続されている。また、制御チップ５５とパワーチップ５０との間は、口径の小さな小電流ワイヤで接続されている。
【００１５】
ヒートシンク１０やパワーチップ５０は、エポキシ樹脂等のモールド樹脂からなるパッケージ６０内に封止されている。ヒートシンク１０の少なくとも底面はモールド樹脂から露出している。
【００１６】
図１に示すように、半導体装置１００では、パッケージ６０の両側からリードフレーム３５の端部が突き出すとともに、放熱フィン（図示せず）に固定するネジを通すためのネジ孔７０が設けられている。
【００１７】
図３は、ヒートシンク１０の上面および側面を表す概略図である。ヒートシンク１０は表面１１と底面１２とを有し、底面側の周囲に段差部１４が設けられている。かかる段差部１４を有することにより、モールド樹脂が段差部１４にも回り込み、ヒートシンク１０とモード樹脂との接合が強化される。ヒートシンク１０の両側面には、ネジ孔に対応する切欠き部１３が設けられている。
【００１８】
図４は、半導体装置１００に用いられる放熱用部材の製造方法の概略図である。ここで、放熱等部材とは、ヒートシンク１０と、ヒートシンク１０を覆う絶縁シート２０からなり、絶縁シート２０の形状はヒートシンク１０の上面形状と略一致するようになっている。
【００１９】
図４では、下部プレス板２３０の上に複数のヒートシンク１０が並べられている。ヒートシンク１０の上には、ヒートシンク１０を覆うように樹脂シートが配置されている。かかる樹脂シートは、通常、ＰＥＴ、銅、アルミニウムなどのフィルムに、フィラーを分散させたエポキシ樹脂を塗布し、真空プレスなどを行い、最終的にフィルムから剥がして形成される。樹脂シートが切断されて、ヒートシンク１０の上の絶縁シート２０が形成される。
【００２０】
エポキシ樹脂からなる樹脂シートは、完全硬化した状態（Ｃステージ）ではなく、ほとんど硬化していない状態（Ａステージ）または硬化反応が未完了の半硬化状態（Ｂステージ）でモールド金型に投入すれば、モールド時に硬化が進行することを利用してダイパッド部に接着させることができる。ここで、殆ど硬化が生じておら容易に接着する状態を未硬化状態（Ａステージ）、接着可能な程度に硬化反応が未完了の状態を半硬化状態（Ｂステージ）、モールド金型中でダイパッドと接触していても、その後の熱処理（キュア）工程を含めダイパッドへの接着が生じない状態を完全硬化状態（Ｃステージ）となる。
【００２１】
図４では、未硬化状態（Ａステージ）、または半硬化状態（Ｂステージ）の樹脂シートが用いられる。
【００２２】
放熱用部材の製造工程では、まず、上述のように、下部プレス板２３０上にヒートシンク１０を並べ、その上に樹脂シートを載せる。
【００２３】
次に、加熱しながら上部プレス板２４０で樹脂シートをプレスし、ヒートシンク１０に樹脂シートを圧着させる（圧着プレス）。
【００２４】
次に、一旦、上部プレス板２４０をはずして、樹脂シートの上にシート状の変形性部材（変形シート）２１０を載せ、再度、上部プレス板２４０を用いてプレスする。かかるプレス工程において、図４のように変形性部材２１０がヒートシンク１０の端部で下方に押し出されるように変形し、樹脂シートはヒートシンク１０の上面と略同一形状に切断される（裁断プレス）。
【００２５】
変形性部材２１０は、例えば、ゴム、ポリウレタン、厚紙など、プレスによって容易に圧縮されて、連続的に樹脂シートの厚み以上に変形する材料が用いられる。樹脂シートを完全に切断するには、樹脂シートの厚みの２倍にヒートシンク厚みのマイナス側公差を加えた値以上の食い込み量が必要となることが、実験的に認められている。
【００２６】
特に、変形性部材２１０を介して樹脂シートを加圧することにより、ヒートシンク１０のうねりや厚さのばらつき、ヒートシンク１０自体の製造工程で生じる外周のダレなどに起因する、プレス圧力のばらつきを低減できる。このため、確実な切断が可能となり、生産性を向上させることができる。
【００２７】
かかる製造工程では、樹脂シートの圧着工程の後に、ヒートシンク１０を改めて並べ替える必要が無く、また、樹脂シートを裁断するための位置合わせも不要である。
【００２８】
また、プレス工程において、ヒートシンク１０の下に板材を配置しておけば、圧着プレスの後に、ヒートシンク１０が配列した状態のまま、容易に別のプレス機に板材ごとヒートシンク１０を移動させることができる。
【００２９】
裁断プレスは、必ずしも加熱しながら行う必要がないため、熱硬化反応が過剰に進むことを防止できる。すなわち、樹脂シートの硬化状態の制御は、塗工工程と圧着工程のみで行われ、樹脂シートの品質の管理が容易になる。
【００３０】
なお、変形性部材２１０が圧着のためのプレス条件に耐えうる場合は、圧着工程と裁断工程を兼ねて、最初から変形性部材２１０を挿入した状態でプレスを行っても良い。これにより製造工程を簡略化できるとともに、ヒートシンク１０の厚みのばらつきやダレによるプレス圧力の分布も低減できる。
【００３１】
図５は、樹脂シートの切断面の拡大図であり、絶縁性の樹脂シートが、ヒートシンク１０側の端部から金属性のリードフレーム３５側に向かって、外方に張り出している。即ち、変形性部材２１０を用いた樹脂シートの剪断により、ヒートシンク１０の端部に、やや張り出した庇部２０５ができている。切断面の形状は、樹脂シートの硬化した程度や、樹脂シートに含有されるフィラーの種類や量にも影響される。
【００３２】
放熱性部材（絶縁シート２０が接着されたヒートシンク１０）は、プレス装置から取り出した後、樹脂シートの切り屑を除去して完了する。樹脂シートの切り屑は、剪断後にヒートシンク１０の間にたまっているため、切り屑を巻き上げないようにヒートシンク１０を引き上げるか、引き上げる前に粉塵を除去すれば、絶縁シート２０の上面やヒートシンク１０の底面に切り屑が付着することは無い。
【００３３】
また、プレス時に変形性部材２１０がヒートシンクの形状に対応して変形するため、ヒートシンク１０の周囲にダレ領域があっても、樹脂シートが欠けることはない。
【００３４】
なお、図４では、複数のヒートシンク１０を一括してプレスする場合について説明したが、ヒートシンクの厚みのばらつきや樹脂シートの厚み分布を考慮して、ヒートシンクを１つずつ個別にプレスしても構わない。これにより、変形性部材２１０の厚さを薄くすることが可能となり、変形性部材２１０のコストを低減することができる。
【００３５】
また、特に、樹脂シートに含有されるフィラーとして鱗片状のＢＮを使用している場合は、変形性部材２１０により裁断された樹脂シート（絶縁シート）の外形が、樹脂シート厚みと同程度の幅で、ヒートシンク１０の外形より大きくなる場合がある。この場合は、以下の実施の形態２等で述べる方法により、樹脂シートの周囲を削っても構わない。
【００３６】
なお、ヒートシンク１０上に絶縁シートを配置する放熱性部材の製造方法には、樹脂シートをヒートシンク１０の上面と同じ外形に打ち抜いて加工した後に、１枚ずつヒートシンク１０に貼り付ける方法と、上述のようなヒートシンク１０上に樹脂シートを載せて貼り付けた後、裁断する方法がある。後者の方法では、ヒートシンク１０より大きな樹脂シートを貼り付けた後、裁断を行うため、貼り付け時の精密な位置合わせが不要となる。また、樹脂シートからフィルムをまとめて剥離できるため、フィルム剥離の工程が簡単になる。このため、放熱性部材の生産性を高くできる。
【００３７】
上述のように、本実施の形態１にかかる製造工程では、欠けを生じることなくヒートシンク１０の上面形状にあわせて絶縁シートを切断できるため、欠けや小片屑の付着に起因する問題は生じない。
【００３８】
実施の形態２．
図６は、本実施の形態２にかかる放熱性部材の製造工程を表す概略図である。図６（ａ）は、ヒートシンク１０上に絶縁シート２０を載置した状態で固定治具３００、３１０に固定する場合の側面図であり、図６（ｂ）は、（ａ）をＶＩ−ＶＩ方向に見た場合の断面図である。
【００３９】
固定治具３００では、ヒートシンク１０の段差部１４を利用してヒートシンク１０の位置決めを行う。固定治具３１０は、ヒートシンク１０の周縁部を押さえる構造となっている。アルミニウムや銅からなるヒートシンク１０はプレス加工によって製造されるが、製造工程において、周辺部にダレを生じる。具体的には、ヒートシンク１０の上面が、周囲においてテーパーを持っている。このようなテーパーがあると、樹脂シートを圧着する工程でプレス圧力が低下し、結果的にテーパー部で接着力が弱くなる。
【００４０】
図６に示す固定治具３１０では、固定治具３１０がヒートシンク１０の上の絶縁シート２０と接触する幅ｄが、テーパー領域の幅と略等しくなっている。これにより、テーパー領域でも十分な圧力でプレスできるようにし、絶縁シート２０をヒートシンク１０の上に確実に接着できるようにしている。
【００４１】
なお、図６（ｃ）に示すように、固定治具３２０には、絶縁シート２０との接触部分に、ヒートシンク１０のテーパーと同様のテーパーを設けても構わない。これにより、絶縁シート２０とヒートシンク１０との接着をより確実にできる。
【００４２】
ここでは、まず、固定治具３００の上にヒートシンク１０を載せ、その表面上に、絶縁シート２０を載せる。絶縁シート２０の大きさは、ヒートシンク１０の表面よりやや大きめに形成されている。次に、固定治具３１０を用いて絶縁シート２０を押さえ、固定治具３００、３１０の間に、ヒートシンク１０と絶縁シート２０とを固定する。
【００４３】
このように固定治具３００、３１０の間に固定したヒートシンク１０と絶縁シート２０に対して、図７に示す工程が行われる。
かかる工程では、図７（ａ）に示すように、ヒートシンク１０と絶縁シート２０を固定した固定治具３００、３１０が、２本のロールブラシ４００の間を通過する。なお、図７（ａ）では、図面を簡略化する意味で、固定治具３００等は省略し、ヒートシンク１０のみを記載してある。
【００４４】
固定治具３００等は、図７（ａ）の矢印ａの方向に移動する。この際、ロールブラシ４００は矢印ｂの方向に回転し、ヒートシンク１０からはみ出した絶縁シート２０の縁部を削る。削られた絶縁シート２０の削り屑は、吸引ノズル４２０により矢印ｃの方向に吸引、除去される。これにより、削り屑が絶縁シート２０等に付着することはない。
【００４５】
なお、固定治具３００等は移動せずに、ロールブラシ４００が矢印ａの方向と反対に移動しても良い。この場合でも、固定治具３００は相対的にロールブラシ４００に対して矢印ａの方向に移動することになる。これは、他の実施の形態においても同様である。
【００４６】
２本のロールブラシ４００が、ヒートシンク１０の短片側（図７（ａ）では水平方向の辺）に接触した後、ローラブラシ４００の間隔を広げて短辺側を加工する。ネジ孔用の溝は、図示されていない専用のロールブラシを用いて加工する。ローラブラシ４００による加工は加熱処理を伴わないため、絶縁シート２０の硬化反応を進行させず、硬化反応の制御が容易となる。
【００４７】
図７（ｃ）はロールブラシ４００の斜視図であり、回転軸４１０の周囲にロールブラシ４００が回転するようになっている。
ローラブラシ４００の毛材は、絶縁シート２０中のフィラー材料が硬度の高い粉体であることから、線径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍのワイヤ線、ステンレス線、または、線径０．３ｍｍ以上の、ナイロンに炭化珪素やアルミナの微粉を混合した砥粒入り線を用いることが好ましい。
この工程では、削り屑の発生を防止することは出来ないため、上述のように、削り屑を吸引ないし吹き飛ばして除去する必要がある。更に、絶縁シート２０の表面やヒートシンク１０の裏面は、固定治具３００、３１０により覆われているため、絶縁シート２０の表面等に削り屑が付着することは殆どない。
【００４８】
この方法では、特に、樹脂シート中のフィラーが４０Ｖｏｌ％を超えるような、脆性破壊しやすい樹脂シートに対して良好な外形加工が可能になる。純度の高いアルミニウムや銅からなるヒートシンク１０はローラブラシ４００によって傷つきやすいが、ヒートシンク１０の表面にブラシ毛材の線径に対応した微細な傷がつくことによって凹凸が形成され、モールド樹脂とヒートシンク１０との接着強度を高めるという副次的効果も得ることができる。ヒートシンク１０の側面の接着強度が高まると、半導体装置のヒートショックや耐湿性についての信頼性を向上させることができる。
【００４９】
なお、ローラブラシ４００の磨耗対策として、ロールブラシ４００を回転軸４１０の方向（上下方向）に移動させながら加工を行っても良い。
【００５０】
図８は、本実施の形態２にかかる他の製造方法の概略図である。図８では、上述の図７で用いたローラブラシ４００に換えて、回転ブラシ４５０、４６０を用いる。他の工程は、図７の場合と同様であり、ヒートシンク１０と絶縁シート２０とが、固定治具３００、３１０の間に固定された状態で、回転ブラシ４５０、４６０の間を矢印ｄの方向に移動する。この結果、絶縁シート２０の縁部が削られて、ヒートシンク１０の上面形状と同じ形状の絶縁シート２０を得ることができる。
【００５１】
ここでは、回転ブラシを２段に配置し、１段目の回転ブラシ４５０はヒートシンク１０の幅よりやや広めに配置されている。また、１段目の回転ブラシ４５０に用いられるブラシの線径を２段目の回転ブラシ４６０より太くしたり、より硬い毛材を用いたり、更には回転速度に差をつけるように調整することもできる。一般的には、１段目の回転ブラシ４５０で粗加工を行い、２段目に回転ブラシ４６０で高精度の加工を行う。
【００５２】
また、絶縁シート２０の端部の直線性を高めるため、１段目を回転ブラシ４５０、２段目をロールブラシ４００としても構わない。
【００５３】
以上のように、本実施の形態２にかかる方法を用いることにより、絶縁シート２０の欠けや削り屑の付着を防止しながら、ヒートシンク１０の上にヒートシンク１０の上面形状に合わせて加工した絶縁シート２０を有する放熱性部材を提供することができる。
【００５４】
なお、図９に示すように、ヒートシンク１０と絶縁シート２０とからなる放熱用部材を、絶縁シート２０同士が重なるように積層し、固定治具３００で固定した状態で絶縁シート２０を加工しても構わない。これにより、生産性を向上させることが可能となる。特に、ヒートシンク１０のダレが小さい場合には、このように積み重ねることが有効である。
【００５５】
実施の形態３．
図１０は、本実施の形態３にかかる放熱性部材の製造工程を表す概略図である。かかる工程では、まず、図６に示すように、ヒートシンク１０と絶縁シート２０を固定治具３００、３１０に固定する。絶縁シート２０の大きさは、ヒートシンク１０の表面よりやや大きめに切断されている。
【００５６】
続いて、図１０に示すように、金属やセラミックからなる、１組の対向したブレード５００の間を、矢印ｅの方向に通過させる。図１０では、図面を簡略化する意味で固定治具３００等は省略し、ヒートシンク１０のみを記載してある。
【００５７】
ブレード５００により、絶縁シート２０の周辺部に、矢印ｅと平行な方向に剪断応力をかけて、ヒートシンク１０から横にはみ出した絶縁シート２０の縁部を除去する。ブレード５００とヒートシンク１０との相対速度は、絶縁シート２０の材料に合わせて調整する。
【００５８】
加工速度を速くし、かつ削り屑の発生を少なくするには、ブレード５００を加熱することが有効である。ブレード５００の熱容量が十分に大きければ、加工時間に対してブレード５００の温度変化を小さく抑えることができる。例えば、ブレード５００の温度を、絶縁シート２０の材料のガラス転移点に対して±１０℃の範囲内に設定することで、絶縁シート２０を軟化させて、切断しやすい状態で加工を進めることが可能となる。
【００５９】
例えば、５０Ｖｏｌ％の窒化ホウ素粉体を含有した絶縁シートを加工する場合、ブレード５００とヒートシンク１０との相対速度は、３０ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度が好ましい。
【００６０】
更に、ブレード５００の熱がヒートシンク１０に伝わって逃げるのを抑えるには、ブレード５００とヒートシンク１０が数点の点接触を維持するように、ブレード５００の側面に突起ないしローラーを設けることが好ましい。突起によってヒートシンク１０の側面に小さな傷がつく場合もあるが、ヒートシンク１０の切り屑が生じない限り問題はない。むしろ、ヒートシンク１０の側面の線状痕は、モールド樹脂との密着度を向上させる。
【００６１】
図１１は、本実施の形態３にかかる他の製造方法の概略図である。かかる製造方法では、上述のブレード５００に換えてホットワイヤ６００を用いて、ヒートシンク１０の両側にはみ出した絶縁シート２０を除去する。ホットワイヤ６００は直接加熱するか、または通電加熱する。加熱温度は絶縁シート２０が炭化しない程度であり、例えば絶縁シート２０の樹脂材料のガラス転移点に対して±１０℃の範囲内とすることが好ましい。ホットワイヤ６００は、切断に用いる部分のみならず、その全長または一定の長さで加熱されるため、加工温度を所定の温度に保持するのが容易である。
【００６２】
また、巻き取りロール６１０でホットワイヤ６００を巻き取りながら、絶縁シート２０を切断することにより、絶縁シート２０を切断する部分のホットワイヤ６００を常に新しくすることができ、切断面の形状を良好にできる。
【００６３】
図１１（ａ）では、ホットワイヤ６００を鉛直方向に配置したが、図１１（ｂ）のように、ローラ６２０を用いてホットワイヤ６００を屈曲させてもよい。この場合、ヒートシンク１０との接触長さが小さくなり、ホットワイヤ６００の温度の低下を防止できる。
【００６４】
なお、ホットワイヤ６００を用いることにより、ホットワイヤ６００と接触する絶縁シート２０の熱硬化が部分的に進行する。しかしながら、ヒートシンク１０の端部はダイパッドが重ならない領域であり、絶縁シート２０の硬化が部分的に進行しても問題はない。むしろ、その後のハンドリング工程で粉塵を生じにくくなる。
【００６５】
なお、図１１では、２組の放熱性部材を重ねて処理する場合について示したが、図６に示すように、上下を固定治具３００、３１０で固定した状態で処理する場合にも適用できる。
【００６６】
実施の形態４．
図１２は、本実施の形態４にかかる製造方法の概略図である。かかる方法では、ヒートシンク１０の上に所定の大きさの絶縁シート２０を接着した後、超音波カッター７００を用いて、ヒートシンク１０の上面形状に合わせて絶縁シート２０を切断する。準備する絶縁シート２０は、ヒートシンク１０の表面よりやや大きめに切断されているが、シート状のものであってもよい。
【００６７】
超音波カッター７００は、矢印ｆの方向に移動する。超音波カッター７００は、刃先に２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ程度の振動を加えて切削抵抗が低い状態で切断するもので、特に、プリプレグシートのような柔らかい材料の切断に適している。ただし、刃先が切断方向に振動するため、ヒートシンク１０に接触しないようにヒートシンク１０との距離を制御する必要がある。
【００６８】
なお、ヒートシンク１０の上面に刃先が届かないようにすると、絶縁シート２０を完全に裁断できない。この場合は、上述のロールブラシ４００または回転ブラシ４５０、４６０を用いて半裁断状態の切り屑を取り除くことができる。即ち、超音波カッター７００を用いることで、高速にかつ直線性の高い裁断を行うことができるため、密着性の弱いヒートシンク端部でも、±３０μｍ程度の高い精度で加工が可能となる。また、超音波カッター７００は切削性が高いので、微細な切り屑の発生を最小限に抑えることができる。
【００６９】
なお、超音波カッター７００では、曲線形状の加工も可能となる。超音波カッター７００でヒートシンク１０の外形寸法より大きい寸法に粗加工し、実施の形態２等の方法で本加工しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるトランスファモールド半導体装置の上面図である。
【図２】図１をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の半導体装置の断面図である。
【図３】ヒートシンクの上面および側面を表す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる放熱用部材の製造工程の概略図である。
【図５】樹脂シートの切断面の拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【図８】本発明の実施の形態２にかかる放熱性部材の他の製造工程の概略図である。
【図９】放熱用部材の他の固定方法の概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる放熱性部材の他の製造工程の概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態４にかかる放熱性部材の製造工程の概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ ヒートシンク、２０ 絶縁シート、３０ ダイパッド部、３５ リードフレーム、４０ 大電流ワイヤ、４５ 小電流ワイヤ、５０ パワーチップ、５５ 制御チップ、６０ モールド樹脂、７０ ネジ孔、１００半 導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクに絶縁シートが接着された放熱性部材の製造方法であって、
平坦な表面を有するヒートシンクを準備する工程と、
該ヒートシンク上に、少なくとも該ヒートシンクの上面を覆うように絶縁シートを重ねる工程と、
該絶縁シートの縁部を削り、該絶縁シートの形状をヒートシンクの上面形状に合わせる切削工程とを含むことを特徴とする放熱性部材の製造方法。
【請求項２】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿ってブラシを回転させながら移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を該ブラシで削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
上記ブラシが、上記ヒートシンクの表面の法線方向の中心軸を持つロールブラシ、又は該ヒートシンクの側面の法線方向の中心軸を持つ回転ブラシであることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿ってブレードを移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿って、加熱されたホットワイヤを移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿って、超音波カッターを移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
上記切削工程が、上記ヒートシンクの底面を覆うように固定する第１固定治具と、上記絶縁シートの、該ヒートシンクの表面に対向する領域を覆うように上記絶縁シート上に載置される第２固定治具との間に、該ヒートシンクと該絶縁シートが挟まれて固定された状態で、該絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
半導体素子が固定された金属フレームとヒートシンクとの間に伝熱性の絶縁シートを有する半導体装置において、
該絶縁シートが、該ヒートシンク側の端部から該金属フレーム側に向かって、外方に張り出すようにしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
ヒートシンクに絶縁シートが接着された放熱性部材の製造方法であって、
平坦な表面を有するヒートシンクを準備する工程と、
該ヒートシンク上に、少なくとも該ヒートシンクの上面を覆うように絶縁シートを重ねる工程と、
該絶縁シートの縁部を削り、該絶縁シートの形状をヒートシンクの上面形状に合わせる切削工程とを含むことを特徴とする放熱性部材の製造方法。
【請求項２】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿ってブラシを回転させながら移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を該ブラシで削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
上記ブラシが、上記ヒートシンクの表面の法線方向の中心軸を持つロールブラシ、又は該ヒートシンクの側面の法線方向の中心軸を持つ回転ブラシであることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿ってブレードを移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿って、加熱されたホットワイヤを移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
上記切削方法が、上記ヒートシンクの側面に沿って、超音波カッターを移動させ、該ヒートシンクの側面からはみ出した上記絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
上記切削工程が、上記ヒートシンクの底面を覆うように固定する第１固定治具と、上記絶縁シートの、該ヒートシンクの表面に対向する領域を覆うように上記絶縁シート上に載置される第２固定治具との間に、該ヒートシンクと該絶縁シートが挟まれて固定された状態で、該絶縁シートの縁部を削る工程であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
半導体素子が固定された金属フレームとヒートシンクとの間に伝熱性の絶縁シートを有する半導体装置において、
該絶縁シートが、該ヒートシンク側の端部から該金属フレーム側に向かって、外方に張り出すようにしたことを特徴とする半導体装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−９４８８３（Ｐ２０１２−９４８８３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６７５５０（Ｐ２０１１−２６７５５０）
【出願日】平成２３年１２月７日（２０１１．１２．７）
【分割の表示】特願２００７−１４６５６５（Ｐ２００７−１４６５６５）の分割
【原出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【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５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月７日（２０１１．１２．７）
【分割の表示】特願２００７−１４６５６５（Ｐ２００７−１４６５６５）の分割
【原出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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