溶射絶縁膜が備えられる構造体の製造方法
【課題】被形成物に反りが発生しないようにしつつ、アンカー効果が十分得られるような凹凸を形成できるようにする。
【解決手段】粗面処理としてプレス加工を行い、プレス加工によって、ヒートシンク３の下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成する。このように粗面処理をプレス加工によって行えば、ヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込むようにして力が加えられるため、ヒートシンク３が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。また、プレス型によって決まった形状の凹凸を形成することになるため、粗面の面内バラツキやヒートシンク３間でのバラツキが発生しないようにできる。
【解決手段】粗面処理としてプレス加工を行い、プレス加工によって、ヒートシンク３の下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成する。このように粗面処理をプレス加工によって行えば、ヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込むようにして力が加えられるため、ヒートシンク３が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。また、プレス型によって決まった形状の凹凸を形成することになるため、粗面の面内バラツキやヒートシンク３間でのバラツキが発生しないようにできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射絶縁膜が備えられる前に被形成物の表面に対して溶射絶縁膜の密着性を高めるための処理を行ってから溶射絶縁膜を被形成物に形成した構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートシンクのうち樹脂から露出させられた露出側面の絶縁を行うための構造として、露出側面に対して、電気絶縁性かつ熱良導体で耐熱性も高いセラミック絶縁薄膜等を絶縁膜として備えたものがある。この絶縁膜の中でも、成膜速度が高く、簡便であるという観点から、溶射絶縁膜が採用されている。
【０００３】
このような溶射絶縁膜を採用する場合、溶射絶縁膜とヒートシンクとの密着性を高めるために、アンカー効果を得るための凹凸を形成すべく、ヒートシンクの表面をブラスト加工もしくは機械加工することで粗面処理することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ブラスト加工では、アンカー効果が十分得られるような凹凸が形成されるように大きな粒子を用いることになるが、その場合には、ブラストの圧力によって粗面処理をするヒートシンクが反ってしまう問題がある。特に、厚さ数ｍｍ程度の板に対して粗面処理を行う場合には、その反りが顕著となる。また、その反りを抑制できるように小さな粒子を用いてブラスト加工を行うと、アンカー効果が十分得られる凹凸を形成できない。このため、溶射絶縁膜と粗面処理をした板との密着性が不十分だったり、粗面の面内バラツキやヒートシンク間でのバラツキが発生してしまう。
【０００６】
一方、機械加工では、細かいローレットによってヒートシンクに凹凸を形成するための溝を形成することになるため、溝深さが得られないし、溝深さを得ようとすると何度もローレットを行わなければならない。このため、ヒートシンクが反ってしまうという問題が発生する。したがって、ヒートシンクに反りが発生しないようにしつつ、アンカー効果が十分得られるような凹凸を形成できる粗面処理が望まれる。
【０００７】
なお、ここではヒートシンクに対して粗面処理を行う場合を例に挙げて説明したが、ヒートシンクに限らず、溶射絶縁膜が形成される被形成物であれば、どのようなものであっても上記問題が発生する。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、被形成物に反りが発生しないようにしつつ、アンカー効果が十分得られるような凹凸を形成できる溶射絶縁膜が備えられる被形成物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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、被形成物（３）の一面（３ｂ）に対してプレス加工による粗面処理を行い、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）を有する凹凸を形成する工程と、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）を有する凹凸が形成された被形成物（３）の一面（３ｂ）に対して溶射絶縁膜（６）を形成する工程とを含んでいることを特徴としている。
【００１０】
このように粗面処理をプレス加工によって行えば、被形成物（３）を挟み込むようにして力が加えられるため、被形成物（３）が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。また、プレス型によって決まった形状の凹凸を形成することになるため、粗面の面内バラツキや被形成物（３）間でのバラツキが発生しないようにできる。
【００１１】
例えば、請求項２に記載したように、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）の幅を数μｍ〜数十μｍにすると共に、凸部（３ｃ）の先端からの凹部（３ｄ）の深さを数μｍ〜数十μｍとすることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載したように、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）に加えて、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）よりも幅が狭く、かつ、凹部よりも深さが浅い溝（３ｅ）が形成されることにより、凹凸を多段で構成することもできる。
【００１３】
このように、凹凸を多段となるような構造とすることもできる。このような多段の凹凸とすることで、より溶射絶縁膜（６）の粒子が被形成物（３）の一面（３ｂ）の凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。例えば、請求項４に記載したように、凹凸を２段階とする場合、溝（３ｅ）の幅を数百ｎｍ〜数μｍ、深さを数百ｎｍ〜数μｍで構成することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、被形成物（３）をプレス加工によって形成する工程を含み、被成形物（３）を形成する工程と粗面処理によって凹凸を形成する工程のプレス加工を同時に行うことを特徴としている。
【００１５】
このようにすれば、被形成物の形成工程と凹凸の形成工程とを同時に行うことが可能となり、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、粗面処理によって凹凸を形成する工程の後に、凹凸が形成された一面（３ｂ）に対してブラスト処理を行うことで凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）により構成される凹凸の表面に当該凹凸よりも小さな凹凸を形成することを特徴としている。
【００１７】
このようにすれば、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）からなる凹凸の表面に当該凹凸よりも小さい凹凸を形成することができ、表面積を増加させることができる。これにより、より溶射絶縁膜（６）の粒子が凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、被形成物の一面に対してプレス加工を行って凹凸を形成する際に、同時に、被形成物の一面と反対側の面にも、被形成物の一面と同じ凹凸を形成することを特徴としている。
【００１９】
このように、被形成物の両側に凹凸を形成することで、表裏面での応力の掛かり方が等しくなる。このため、溶射絶縁膜が形成される被形成物に高い平坦度が要求される場合には、片面にのみ凹凸を形成したときによる被形成面の反りをより一層抑制することが可能となる。なお、このように被形成物の表裏面に共に凹凸を形成する場合にも、プレス加工によって一度に形成できるため、ブラスト加工や機械加工のように、表裏面のそれぞれに別々の工程で凹凸を形成する場合と比較して、製造工程の簡略化も図れる。
【００２０】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法は、例えば、請求項８に記載したように、上面（３ａ）および下面（３ｂ）を有するヒートシンク（３）と、ヒートシンク（３）の上面（３ａ）側に配置されると共に、ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、ヒートシンク（３）の下面（３ｂ）の表面に形成された溶射絶縁膜（６）と、半導体チップ（２）に形成されたパワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、ヒートシンク（３）を介して半導体チップ（２）に形成されたパワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、第１、第２リード（４、５）の一部および絶縁放熱層（６、１２）のうちヒートシンク（３）の下面（３ｂ）の表面に形成された部分を露出させた状態としつつ、半導体チップ（２）、ヒートシンク（３）、第１、第２リード（４、５）および絶縁放熱層（６、１２）を封止した樹脂部（７）とを備える樹脂封止型半導体装置の製造方法に対して適用される。具体的には、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、ヒートシンク（３）を被形成物とし、該ヒートシンク（３）の下面（３ｂ）を被形成物の一面として、下面（３ｂ）に対して凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）からなる凹凸を形成し、溶射絶縁膜（６）を形成する工程では、凹凸が形成されたヒートシンク（３）の下面（３ｂ）に対して溶射絶縁膜（６）を形成することができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。
【図２】ヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【図３】図１に示す樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態として採用される樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。以下、この図を参照して、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１について説明する。
【００２５】
図１に示されるように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、半導体素子が形成された半導体チップ２、ヒートシンク３、リード（第１、第２リード）４、５、溶射絶縁膜６および樹脂部７などによって構成されている。
【００２６】
半導体チップ２は、半導体素子として、駆動時に発熱するＩＧＢＴなどのパワー素子が形成されたものである。このため、ヒートシンク３を介して放熱を行うことで、半導体チップ２の過昇温を抑制している。例えば、半導体チップ２は、紙面上側から見たときの上面寸法が１０ｍｍ□、厚さが０．２ｍｍで構成されており、表面側がボンディングワイヤ８を通じてリード４に電気的に接続されていると共に、裏面側がはんだ９を介してヒートシンク３に搭載されることでヒートシンク３と電気的に接続されている。
【００２７】
ヒートシンク３は、例えば銅（Ｃｕ）などの熱伝導率が高い金属板にて構成されている。例えば、ヒートシンク３は、紙面上側から見たときの上面寸法が２０ｍｍ□、厚さが２ｍｍとされている。このヒートシンク３の上面３ａの中央位置に半導体チップ２が配置され、下面３ｂの表面に溶射絶縁膜６が形成されている。そして、ヒートシンク３の下面３ｂには、溶射絶縁膜６との接合性を良くし、アンカー効果が十分に得られるような構造となっている。
【００２８】
図２に、ヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図を示す。この図に示されるように、下面３ｂには凸部３ｃと凹部３ｄからなる凹凸が形成されている。本実施形態では、下面３ｂに形成された凹凸を断面矩形波状とし、凸部３ｃおよび凹部３ｄの幅を数μｍ〜数十μｍ、凸部３ｃの先端からの凹部３ｄの深さも数μｍ〜数十μｍとしている。
【００２９】
リード４、５は、半導体チップ２に形成されたパワー素子を樹脂部７よりも外部において電気的に接続するための電極端子となるものであり、パワー素子の各部と電気的に接続されている。例えば、パワー素子がＩＧＢＴである場合には、リード４がＩＧＢＴにおけるゲート電極とボンディングワイヤ８を介して電気的に接続され、リード５がＩＧＢＴにおけるコレクタ電極とヒートシンク３を介して電気的に接続された構造とされる。
【００３０】
なお、図１中では図示されていないが、ＩＧＢＴにおけるエミッタ電極と電気的に接続されるリードも備えられており、リード４を通じてゲート電圧が制御されると、リード５や図示しないリードを通じてコレクタ−エミッタ間に電流が流されることで、パワー素子によるスイッチング動作が行えるように構成されている。
【００３１】
溶射絶縁膜６は、絶縁放熱層として機能するもので、ヒートシンク３の下面３ｂの表面に形成されている。この溶射絶縁膜６は、溶射セラミック膜、例えば溶射アルミナ膜によって構成されており、ヒートシンク３のうち下面３ｂに対してアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を溶射することによって形成されている。このため、溶射絶縁膜６も、紙面上方から見たときの上面寸法が２６ｍｍ□とされている。溶射絶縁膜６の厚さは任意であるが、厚すぎると熱抵抗が増大するため、ここでは厚さを例えば０．１５ｍｍとしている。
【００３２】
このように、ヒートシンク３の下面３ｂの表面に溶射絶縁膜６が形成されている。このため、溶射絶縁膜６によってヒートシンク３が外部、例えば樹脂封止型半導体装置１が搭載される冷却器の基台から絶縁された状態となっている。
【００３３】
樹脂部７は、リード４、５の一端と溶射絶縁膜６を露出させ、かつ、その他の部分を覆うように、樹脂成形によって形成されたものである。樹脂部７を構成する樹脂は、例えばシリカを内在させることで１４ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有したものとされ、ヒートシンク３の熱膨張係数に合わせ込まれている。このため、熱膨張や熱収縮が生じても、ヒートシンク３と樹脂部７との間での歪みが抑制され、これらの間の剥離が発生し難くなるようにされている。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態の樹脂封止型半導体装置１では、ヒートシンク３の下面３ｂを直接露出させるのではなく、溶射絶縁膜６を露出させた構造としている。この溶射絶縁膜６は、絶縁材料であるため、シリコングリースなどを介して冷却器の基台などに接続したときに、ヒートシンク３を冷却器などから電気的に絶縁することが可能となる。このため、ヒートシンク３と冷却器との絶縁を確保しつつ、ヒートシンク３および溶射絶縁膜６を介して、半導体チップ２で発生した熱を放出させることが可能となる。
【００３５】
そして、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１では、ヒートシンク３の下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｃからなる凹凸を形成しているため、下面３ｂと溶射絶縁膜６との間のアンカー効果を十分に発揮させることが可能となる。このため、下面３ｂと溶射絶縁膜６との密着性を向上させることができる。
【００３６】
次に、上記のように構成される本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造方法について説明する。図３は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。
【００３７】
まず、図３（ａ）に示すように、上面３ａおよび下面３ｂを有するヒートシンク３とリード４およびヒートシンク３に接続されたリード５が形成された金属構造体を用意する。例えば、プレスによる金属板の打ち抜きもしくは型成形によってこの構造を形成することができる。このとき、リード５が接続されたヒートシンク３とリード４とは、後で切断される箇所において接続されており、この段階では金属構造体は一体化されている。
【００３８】
そして、このような金属構造体におけるヒートシンク３の下面３ｂに、図２に示したような凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成するための粗面処理を行う。具体的には、プレス型によってヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込み、プレス加工を行う。プレス型のうち下面３ｂと対応する箇所に凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸と対応する凹凸を形成しておくことで、プレス加工によって、下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成することができる。
【００３９】
このように粗面処理をプレス加工によって行えば、ヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込むようにして力が加えられるため、ヒートシンク３が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。
【００４０】
この後、必要に応じてヒートシンク３の表面３ａに対してはんだ９との接合性を良好にするためのＮｉメッキ処理などを行う。そして、図３（ｂ）に示すように、下面３ｂの法線方向からほぼ一様に溶射することにより、ヒートシンク３の下面３ｂの表面に溶射絶縁膜６を形成する。例えば、アルミナ溶射により、溶射アルミナ膜からなる溶射絶縁膜６を例えば０．１５ｍｍの厚みで形成する。また、下面３ｂの表面に凹凸を形成しているため、溶射絶縁膜６が凹凸内に入り込み、凹凸によるアンカー効果を発揮させられる。
【００４１】
その後、図３（ｃ）に示すように、ヒートシンク３の上面３ａに半導体チップ２と同寸法にカットした例えば０．１ｍｍの厚みのＳｎ−Ｃｕ系のはんだ箔を配置する。そして、その上に半導体チップ２を配置する。このとき、位置ズレを防ぐために、図示しない位置決め用の治具を利用して重ねている。
【００４２】
そして、このように各部材をすべて重ねた状態で、ボイド率を低減するために真空リフロー槽に移動させ、真空リフローにてはんだ箔を溶融させる。これにより、ヒートシンク３と半導体チップ２との間がはんだ９にて接合される。なお、上述したように、ヒートシンク３の上面３ａにＮｉメッキ処理などを行っておくと、このときのはんだ９による接合性を良くすることができる。
【００４３】
最後に、図３（ｄ）に示すように、半導体チップ２の所望箇所とリード４とをボンディングワイヤ８にて電気的に接続したのち、成形型内においてモールド樹脂による樹脂成形を行う。これにより、樹脂部７にて、半導体チップ２、ヒートシンク３、溶射絶縁膜６およびリード４、５の一部を封止する。そして、図示していないが、リード４およびリード５を切断して分離させることで、リード４がヒートシンク３から電気的に接触しない構造とできる。このようにして、図１に示した本実施形態の樹脂封止型半導体装置１が完成する。
【００４４】
以上説明した本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造方法によれば、プレス加工によって、下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成している。このように粗面処理をプレス加工によって行えば、ヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込むようにして力が加えられるため、ヒートシンク３が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。また、プレス型によって決まった形状の凹凸を形成することになるため、粗面の面内バラツキやヒートシンク３間でのバラツキが発生しないようにできる。
【００４５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、基本的には第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
本実施形態では、第１実施形態で説明したヒートシンク３の下面３ｂの凸部３ｃおよび凹部３ｄの形状を変更している。図４は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図を示す。この図に示されるように、凸部３ｃの表面と凹部３ｄの底面にさらに、凸部３ｃや凹部３ｄよりも幅が狭く、かつ、凹部３ｄの深さよりも浅い溝３ｅを形成することで、下面３ｂに形成される凹凸が多段となるようにしており、本実施形態では２段階としている。
【００４７】
そして、粗い粗面を構成する凸部３ｃおよび凹部３ｄに関しては、これらの幅が数μｍ〜数十μｍ、凸部３ｃの先端からの凹部３ｄの深さも数μｍ〜数十μｍとしている。また、細かい粗面を構成する溝３ｅに関しては、幅が数百ｎｍ〜数μｍ、幅も数百ｎｍ〜数μｍとしている。このような溝３ｅに関しても、凸部３ｃおよび凹部３ｄを形成する際のプレス加工によって同時に形成することができる。
【００４８】
このように、下面３ｂに形成する凹凸を多段となるような構造とすることもできる。このような多段の凹凸とすることで、より溶射絶縁膜６の粒子が下面３ｂの凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。
【００４９】
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、ヒートシンク３の下面３ｂに対して凹凸を形成する工程を、ヒートシンク３とリード４およびリード５が形成された金属構造体を用意した後の粗面処理として行った。これに対して、ヒートシンク３やリード４、５が形成された金属構造体をプレス成形によって形成し、このプレス成形時に同時にヒートシンク３の下面３ｂに凹凸が形成されるようにしても良い。このようにすれば、被形成物であるヒートシンク３の形成工程と凹凸の形成工程とを同時に行うことが可能となり、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００５０】
（２）上記各実施形態では、ヒートシンク３の下面３ｂに対してプレス加工によって凹凸を形成したのみであるが、凹凸を形成した後、更にこの凹凸が形成された下面３ｂに対して細かいブラスト材料でのブラスト処理を行うこともできる。このようにすれば、凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸の表面に当該凹凸よりも小さい凹凸を形成することができ、表面積を増加させることができる。これにより、より溶射絶縁膜６の粒子が下面３ｂの凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。
【００５１】
なお、このときのブラスト処理では、細かなブラスト材料（例えば＃百番台〜二百番台のブラスト材料）を用いているため、凹凸そのものをブラスト処理で形成する場合と比較してヒートシンク３に与える力が小さく、ヒートシンク３が反ってしまうことはない。
【００５２】
（３）上記各実施形態では、ヒートシンク３の下面３ｂに対して断面矩形波状の凹凸を形成する場合について説明したが、他の凹凸形状であっても構わない。図５（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態として採用される樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【００５３】
図５（ａ）に示されるように、先端が尖った凸部３ｃと底部が尖った凹部３ｄからなる断面三角波状（ノコギリ波状）の凹凸としても良い。この場合、例えば、隣り合う凸部３ｃの頂点間の距離が数μｍ〜数十μｍとされる。また、図５（ｂ）に示されるように、凸部３ｃや凹部３ｄに隣接する壁面にさらに溝３ｅを形成することで、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、図５（ｃ）に示されるように、断面矩形状の凸部３ｃおよび凹部３ｄによって凹凸を構成しつつ、凸部３ｃおよび凹部３ｄそれぞれに形成する溝３ｅを断面三角波状としても良い。
【００５４】
（４）上記各実施形態では、ヒートシンク３の上面３ａに半導体チップ２を搭載し、これらを樹脂部７にて封止した樹脂封止型半導体装置１を例に挙げて説明したが、被形成物の表面に溶射絶縁膜を形成するような構造体であれば、どのようなものに対しても本発明を適用することができる。例えば、被形成物としてＣＶＤ装置などの静電チャックを挙げることができる。ＣＶＤ装置の静電チャックでは、ウェハの搭載面と静電チャックとを絶縁するために、静電チャックの表面に溶射絶縁膜を形成すると好ましい。このような場合にも、静電チャックの表面にプレス加工によって凹凸を形成することで、上記効果を得ることができる。
【００５５】
また、溶射絶縁膜を形成する側の面だけでなく、その反対側の面にも凹凸を形成するようにしても良い。すなわち、被形成物の両側に凹凸を形成することで、表裏面での応力の掛かり方が等しくなる。このため、溶射絶縁膜が形成される被形成物に高い平坦度が要求される場合には、片面にのみ凹凸を形成したときによる被形成面の反りをより一層抑制することが可能となる。なお、このように被形成物の表裏面に共に凹凸を形成する場合にも、プレス加工によって一度に形成できるため、ブラスト加工や機械加工のように、表裏面のそれぞれに別々の工程で凹凸を形成する場合と比較して、製造工程の簡略化も図れる。
【００５６】
（５）上記各実施形態では、樹脂封止型半導体装置１に含まれる各部の構成材料の一例を挙げて説明しているが、上記材料は単なる一例であり、他の材料を用いても構わない。例えば、絶縁放熱層に含まれる溶射絶縁膜６として溶射アルミナ膜を用いたが、窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、マグネシアスピネル（Ａｌ2Ｏ3・ＭｇＯ）などの材料で構成される膜を用いても構わない。また、はんだ９の構成材料に関しても同様であり、Ｓｎ−Ｃｕ系以外に一般的に知られている他の材料を用いても良い。
【００５７】
（６）上記各実施形態では、半導体チップ２で発した熱をヒートシンク３を通じて樹脂部７の一面側から露出させられた溶射絶縁膜６から放出させるようにしている。しかしながら、この構造も単なる一例を示したにすぎず、樹脂部７の両面から熱を放出させるタイプの樹脂封止型半導体装置に対して、本発明を適用することもできる。その場合、樹脂部７から露出されている放熱箇所のうち、冷却器に接続される側の面に関してのみヒートシンク３の表面に溶射絶縁膜６を備える構造としても構わないし、両方ともにそのような構造を備えるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ 樹脂封止型半導体装置
２ 半導体チップ
３ ヒートシンク
４、５ リード
６ 溶射絶縁膜
７ 樹脂部
８ ボンディングワイヤ
９ はんだ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射絶縁膜が備えられる前に被形成物の表面に対して溶射絶縁膜の密着性を高めるための処理を行ってから溶射絶縁膜を被形成物に形成した構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートシンクのうち樹脂から露出させられた露出側面の絶縁を行うための構造として、露出側面に対して、電気絶縁性かつ熱良導体で耐熱性も高いセラミック絶縁薄膜等を絶縁膜として備えたものがある。この絶縁膜の中でも、成膜速度が高く、簡便であるという観点から、溶射絶縁膜が採用されている。
【０００３】
このような溶射絶縁膜を採用する場合、溶射絶縁膜とヒートシンクとの密着性を高めるために、アンカー効果を得るための凹凸を形成すべく、ヒートシンクの表面をブラスト加工もしくは機械加工することで粗面処理することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ブラスト加工では、アンカー効果が十分得られるような凹凸が形成されるように大きな粒子を用いることになるが、その場合には、ブラストの圧力によって粗面処理をするヒートシンクが反ってしまう問題がある。特に、厚さ数ｍｍ程度の板に対して粗面処理を行う場合には、その反りが顕著となる。また、その反りを抑制できるように小さな粒子を用いてブラスト加工を行うと、アンカー効果が十分得られる凹凸を形成できない。このため、溶射絶縁膜と粗面処理をした板との密着性が不十分だったり、粗面の面内バラツキやヒートシンク間でのバラツキが発生してしまう。
【０００６】
一方、機械加工では、細かいローレットによってヒートシンクに凹凸を形成するための溝を形成することになるため、溝深さが得られないし、溝深さを得ようとすると何度もローレットを行わなければならない。このため、ヒートシンクが反ってしまうという問題が発生する。したがって、ヒートシンクに反りが発生しないようにしつつ、アンカー効果が十分得られるような凹凸を形成できる粗面処理が望まれる。
【０００７】
なお、ここではヒートシンクに対して粗面処理を行う場合を例に挙げて説明したが、ヒートシンクに限らず、溶射絶縁膜が形成される被形成物であれば、どのようなものであっても上記問題が発生する。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、被形成物に反りが発生しないようにしつつ、アンカー効果が十分得られるような凹凸を形成できる溶射絶縁膜が備えられる被形成物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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、被形成物（３）の一面（３ｂ）に対してプレス加工による粗面処理を行い、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）を有する凹凸を形成する工程と、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）を有する凹凸が形成された被形成物（３）の一面（３ｂ）に対して溶射絶縁膜（６）を形成する工程とを含んでいることを特徴としている。
【００１０】
このように粗面処理をプレス加工によって行えば、被形成物（３）を挟み込むようにして力が加えられるため、被形成物（３）が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。また、プレス型によって決まった形状の凹凸を形成することになるため、粗面の面内バラツキや被形成物（３）間でのバラツキが発生しないようにできる。
【００１１】
例えば、請求項２に記載したように、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）の幅を数μｍ〜数十μｍにすると共に、凸部（３ｃ）の先端からの凹部（３ｄ）の深さを数μｍ〜数十μｍとすることができる。
【００１２】
また、請求項３に記載したように、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）に加えて、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）よりも幅が狭く、かつ、凹部よりも深さが浅い溝（３ｅ）が形成されることにより、凹凸を多段で構成することもできる。
【００１３】
このように、凹凸を多段となるような構造とすることもできる。このような多段の凹凸とすることで、より溶射絶縁膜（６）の粒子が被形成物（３）の一面（３ｂ）の凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。例えば、請求項４に記載したように、凹凸を２段階とする場合、溝（３ｅ）の幅を数百ｎｍ〜数μｍ、深さを数百ｎｍ〜数μｍで構成することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、被形成物（３）をプレス加工によって形成する工程を含み、被成形物（３）を形成する工程と粗面処理によって凹凸を形成する工程のプレス加工を同時に行うことを特徴としている。
【００１５】
このようにすれば、被形成物の形成工程と凹凸の形成工程とを同時に行うことが可能となり、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、粗面処理によって凹凸を形成する工程の後に、凹凸が形成された一面（３ｂ）に対してブラスト処理を行うことで凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）により構成される凹凸の表面に当該凹凸よりも小さな凹凸を形成することを特徴としている。
【００１７】
このようにすれば、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）からなる凹凸の表面に当該凹凸よりも小さい凹凸を形成することができ、表面積を増加させることができる。これにより、より溶射絶縁膜（６）の粒子が凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、被形成物の一面に対してプレス加工を行って凹凸を形成する際に、同時に、被形成物の一面と反対側の面にも、被形成物の一面と同じ凹凸を形成することを特徴としている。
【００１９】
このように、被形成物の両側に凹凸を形成することで、表裏面での応力の掛かり方が等しくなる。このため、溶射絶縁膜が形成される被形成物に高い平坦度が要求される場合には、片面にのみ凹凸を形成したときによる被形成面の反りをより一層抑制することが可能となる。なお、このように被形成物の表裏面に共に凹凸を形成する場合にも、プレス加工によって一度に形成できるため、ブラスト加工や機械加工のように、表裏面のそれぞれに別々の工程で凹凸を形成する場合と比較して、製造工程の簡略化も図れる。
【００２０】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法は、例えば、請求項８に記載したように、上面（３ａ）および下面（３ｂ）を有するヒートシンク（３）と、ヒートシンク（３）の上面（３ａ）側に配置されると共に、ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、ヒートシンク（３）の下面（３ｂ）の表面に形成された溶射絶縁膜（６）と、半導体チップ（２）に形成されたパワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、ヒートシンク（３）を介して半導体チップ（２）に形成されたパワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、第１、第２リード（４、５）の一部および絶縁放熱層（６、１２）のうちヒートシンク（３）の下面（３ｂ）の表面に形成された部分を露出させた状態としつつ、半導体チップ（２）、ヒートシンク（３）、第１、第２リード（４、５）および絶縁放熱層（６、１２）を封止した樹脂部（７）とを備える樹脂封止型半導体装置の製造方法に対して適用される。具体的には、粗面処理によって凹凸を形成する工程では、ヒートシンク（３）を被形成物とし、該ヒートシンク（３）の下面（３ｂ）を被形成物の一面として、下面（３ｂ）に対して凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）からなる凹凸を形成し、溶射絶縁膜（６）を形成する工程では、凹凸が形成されたヒートシンク（３）の下面（３ｂ）に対して溶射絶縁膜（６）を形成することができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。
【図２】ヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【図３】図１に示す樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態として採用される樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる樹脂封止型半導体装置１の断面図である。以下、この図を参照して、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１について説明する。
【００２５】
図１に示されるように、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、半導体素子が形成された半導体チップ２、ヒートシンク３、リード（第１、第２リード）４、５、溶射絶縁膜６および樹脂部７などによって構成されている。
【００２６】
半導体チップ２は、半導体素子として、駆動時に発熱するＩＧＢＴなどのパワー素子が形成されたものである。このため、ヒートシンク３を介して放熱を行うことで、半導体チップ２の過昇温を抑制している。例えば、半導体チップ２は、紙面上側から見たときの上面寸法が１０ｍｍ□、厚さが０．２ｍｍで構成されており、表面側がボンディングワイヤ８を通じてリード４に電気的に接続されていると共に、裏面側がはんだ９を介してヒートシンク３に搭載されることでヒートシンク３と電気的に接続されている。
【００２７】
ヒートシンク３は、例えば銅（Ｃｕ）などの熱伝導率が高い金属板にて構成されている。例えば、ヒートシンク３は、紙面上側から見たときの上面寸法が２０ｍｍ□、厚さが２ｍｍとされている。このヒートシンク３の上面３ａの中央位置に半導体チップ２が配置され、下面３ｂの表面に溶射絶縁膜６が形成されている。そして、ヒートシンク３の下面３ｂには、溶射絶縁膜６との接合性を良くし、アンカー効果が十分に得られるような構造となっている。
【００２８】
図２に、ヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図を示す。この図に示されるように、下面３ｂには凸部３ｃと凹部３ｄからなる凹凸が形成されている。本実施形態では、下面３ｂに形成された凹凸を断面矩形波状とし、凸部３ｃおよび凹部３ｄの幅を数μｍ〜数十μｍ、凸部３ｃの先端からの凹部３ｄの深さも数μｍ〜数十μｍとしている。
【００２９】
リード４、５は、半導体チップ２に形成されたパワー素子を樹脂部７よりも外部において電気的に接続するための電極端子となるものであり、パワー素子の各部と電気的に接続されている。例えば、パワー素子がＩＧＢＴである場合には、リード４がＩＧＢＴにおけるゲート電極とボンディングワイヤ８を介して電気的に接続され、リード５がＩＧＢＴにおけるコレクタ電極とヒートシンク３を介して電気的に接続された構造とされる。
【００３０】
なお、図１中では図示されていないが、ＩＧＢＴにおけるエミッタ電極と電気的に接続されるリードも備えられており、リード４を通じてゲート電圧が制御されると、リード５や図示しないリードを通じてコレクタ−エミッタ間に電流が流されることで、パワー素子によるスイッチング動作が行えるように構成されている。
【００３１】
溶射絶縁膜６は、絶縁放熱層として機能するもので、ヒートシンク３の下面３ｂの表面に形成されている。この溶射絶縁膜６は、溶射セラミック膜、例えば溶射アルミナ膜によって構成されており、ヒートシンク３のうち下面３ｂに対してアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を溶射することによって形成されている。このため、溶射絶縁膜６も、紙面上方から見たときの上面寸法が２６ｍｍ□とされている。溶射絶縁膜６の厚さは任意であるが、厚すぎると熱抵抗が増大するため、ここでは厚さを例えば０．１５ｍｍとしている。
【００３２】
このように、ヒートシンク３の下面３ｂの表面に溶射絶縁膜６が形成されている。このため、溶射絶縁膜６によってヒートシンク３が外部、例えば樹脂封止型半導体装置１が搭載される冷却器の基台から絶縁された状態となっている。
【００３３】
樹脂部７は、リード４、５の一端と溶射絶縁膜６を露出させ、かつ、その他の部分を覆うように、樹脂成形によって形成されたものである。樹脂部７を構成する樹脂は、例えばシリカを内在させることで１４ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有したものとされ、ヒートシンク３の熱膨張係数に合わせ込まれている。このため、熱膨張や熱収縮が生じても、ヒートシンク３と樹脂部７との間での歪みが抑制され、これらの間の剥離が発生し難くなるようにされている。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態の樹脂封止型半導体装置１では、ヒートシンク３の下面３ｂを直接露出させるのではなく、溶射絶縁膜６を露出させた構造としている。この溶射絶縁膜６は、絶縁材料であるため、シリコングリースなどを介して冷却器の基台などに接続したときに、ヒートシンク３を冷却器などから電気的に絶縁することが可能となる。このため、ヒートシンク３と冷却器との絶縁を確保しつつ、ヒートシンク３および溶射絶縁膜６を介して、半導体チップ２で発生した熱を放出させることが可能となる。
【００３５】
そして、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１では、ヒートシンク３の下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｃからなる凹凸を形成しているため、下面３ｂと溶射絶縁膜６との間のアンカー効果を十分に発揮させることが可能となる。このため、下面３ｂと溶射絶縁膜６との密着性を向上させることができる。
【００３６】
次に、上記のように構成される本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造方法について説明する。図３は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造工程を示した断面図である。
【００３７】
まず、図３（ａ）に示すように、上面３ａおよび下面３ｂを有するヒートシンク３とリード４およびヒートシンク３に接続されたリード５が形成された金属構造体を用意する。例えば、プレスによる金属板の打ち抜きもしくは型成形によってこの構造を形成することができる。このとき、リード５が接続されたヒートシンク３とリード４とは、後で切断される箇所において接続されており、この段階では金属構造体は一体化されている。
【００３８】
そして、このような金属構造体におけるヒートシンク３の下面３ｂに、図２に示したような凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成するための粗面処理を行う。具体的には、プレス型によってヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込み、プレス加工を行う。プレス型のうち下面３ｂと対応する箇所に凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸と対応する凹凸を形成しておくことで、プレス加工によって、下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成することができる。
【００３９】
このように粗面処理をプレス加工によって行えば、ヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込むようにして力が加えられるため、ヒートシンク３が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。
【００４０】
この後、必要に応じてヒートシンク３の表面３ａに対してはんだ９との接合性を良好にするためのＮｉメッキ処理などを行う。そして、図３（ｂ）に示すように、下面３ｂの法線方向からほぼ一様に溶射することにより、ヒートシンク３の下面３ｂの表面に溶射絶縁膜６を形成する。例えば、アルミナ溶射により、溶射アルミナ膜からなる溶射絶縁膜６を例えば０．１５ｍｍの厚みで形成する。また、下面３ｂの表面に凹凸を形成しているため、溶射絶縁膜６が凹凸内に入り込み、凹凸によるアンカー効果を発揮させられる。
【００４１】
その後、図３（ｃ）に示すように、ヒートシンク３の上面３ａに半導体チップ２と同寸法にカットした例えば０．１ｍｍの厚みのＳｎ−Ｃｕ系のはんだ箔を配置する。そして、その上に半導体チップ２を配置する。このとき、位置ズレを防ぐために、図示しない位置決め用の治具を利用して重ねている。
【００４２】
そして、このように各部材をすべて重ねた状態で、ボイド率を低減するために真空リフロー槽に移動させ、真空リフローにてはんだ箔を溶融させる。これにより、ヒートシンク３と半導体チップ２との間がはんだ９にて接合される。なお、上述したように、ヒートシンク３の上面３ａにＮｉメッキ処理などを行っておくと、このときのはんだ９による接合性を良くすることができる。
【００４３】
最後に、図３（ｄ）に示すように、半導体チップ２の所望箇所とリード４とをボンディングワイヤ８にて電気的に接続したのち、成形型内においてモールド樹脂による樹脂成形を行う。これにより、樹脂部７にて、半導体チップ２、ヒートシンク３、溶射絶縁膜６およびリード４、５の一部を封止する。そして、図示していないが、リード４およびリード５を切断して分離させることで、リード４がヒートシンク３から電気的に接触しない構造とできる。このようにして、図１に示した本実施形態の樹脂封止型半導体装置１が完成する。
【００４４】
以上説明した本実施形態の樹脂封止型半導体装置１の製造方法によれば、プレス加工によって、下面３ｂに凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸を形成している。このように粗面処理をプレス加工によって行えば、ヒートシンク３の上面３ａおよび下面３ｂを挟み込むようにして力が加えられるため、ヒートシンク３が反らず、かつ、十分に力を加えられるため、アンカー効果を得るのに十分な大きさの凹凸を形成できる。また、プレス型によって決まった形状の凹凸を形成することになるため、粗面の面内バラツキやヒートシンク３間でのバラツキが発生しないようにできる。
【００４５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の樹脂封止型半導体装置１は、基本的には第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
本実施形態では、第１実施形態で説明したヒートシンク３の下面３ｂの凸部３ｃおよび凹部３ｄの形状を変更している。図４は、本実施形態の樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図を示す。この図に示されるように、凸部３ｃの表面と凹部３ｄの底面にさらに、凸部３ｃや凹部３ｄよりも幅が狭く、かつ、凹部３ｄの深さよりも浅い溝３ｅを形成することで、下面３ｂに形成される凹凸が多段となるようにしており、本実施形態では２段階としている。
【００４７】
そして、粗い粗面を構成する凸部３ｃおよび凹部３ｄに関しては、これらの幅が数μｍ〜数十μｍ、凸部３ｃの先端からの凹部３ｄの深さも数μｍ〜数十μｍとしている。また、細かい粗面を構成する溝３ｅに関しては、幅が数百ｎｍ〜数μｍ、幅も数百ｎｍ〜数μｍとしている。このような溝３ｅに関しても、凸部３ｃおよび凹部３ｄを形成する際のプレス加工によって同時に形成することができる。
【００４８】
このように、下面３ｂに形成する凹凸を多段となるような構造とすることもできる。このような多段の凹凸とすることで、より溶射絶縁膜６の粒子が下面３ｂの凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。
【００４９】
（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、ヒートシンク３の下面３ｂに対して凹凸を形成する工程を、ヒートシンク３とリード４およびリード５が形成された金属構造体を用意した後の粗面処理として行った。これに対して、ヒートシンク３やリード４、５が形成された金属構造体をプレス成形によって形成し、このプレス成形時に同時にヒートシンク３の下面３ｂに凹凸が形成されるようにしても良い。このようにすれば、被形成物であるヒートシンク３の形成工程と凹凸の形成工程とを同時に行うことが可能となり、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００５０】
（２）上記各実施形態では、ヒートシンク３の下面３ｂに対してプレス加工によって凹凸を形成したのみであるが、凹凸を形成した後、更にこの凹凸が形成された下面３ｂに対して細かいブラスト材料でのブラスト処理を行うこともできる。このようにすれば、凸部３ｃおよび凹部３ｄからなる凹凸の表面に当該凹凸よりも小さい凹凸を形成することができ、表面積を増加させることができる。これにより、より溶射絶縁膜６の粒子が下面３ｂの凹凸に食い込み、これらの接触面積が増加して密着性を高めることが可能となる。
【００５１】
なお、このときのブラスト処理では、細かなブラスト材料（例えば＃百番台〜二百番台のブラスト材料）を用いているため、凹凸そのものをブラスト処理で形成する場合と比較してヒートシンク３に与える力が小さく、ヒートシンク３が反ってしまうことはない。
【００５２】
（３）上記各実施形態では、ヒートシンク３の下面３ｂに対して断面矩形波状の凹凸を形成する場合について説明したが、他の凹凸形状であっても構わない。図５（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態として採用される樹脂封止型半導体装置１のヒートシンク３の下面３ｂの表面を部分的に拡大した拡大断面図である。
【００５３】
図５（ａ）に示されるように、先端が尖った凸部３ｃと底部が尖った凹部３ｄからなる断面三角波状（ノコギリ波状）の凹凸としても良い。この場合、例えば、隣り合う凸部３ｃの頂点間の距離が数μｍ〜数十μｍとされる。また、図５（ｂ）に示されるように、凸部３ｃや凹部３ｄに隣接する壁面にさらに溝３ｅを形成することで、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、図５（ｃ）に示されるように、断面矩形状の凸部３ｃおよび凹部３ｄによって凹凸を構成しつつ、凸部３ｃおよび凹部３ｄそれぞれに形成する溝３ｅを断面三角波状としても良い。
【００５４】
（４）上記各実施形態では、ヒートシンク３の上面３ａに半導体チップ２を搭載し、これらを樹脂部７にて封止した樹脂封止型半導体装置１を例に挙げて説明したが、被形成物の表面に溶射絶縁膜を形成するような構造体であれば、どのようなものに対しても本発明を適用することができる。例えば、被形成物としてＣＶＤ装置などの静電チャックを挙げることができる。ＣＶＤ装置の静電チャックでは、ウェハの搭載面と静電チャックとを絶縁するために、静電チャックの表面に溶射絶縁膜を形成すると好ましい。このような場合にも、静電チャックの表面にプレス加工によって凹凸を形成することで、上記効果を得ることができる。
【００５５】
また、溶射絶縁膜を形成する側の面だけでなく、その反対側の面にも凹凸を形成するようにしても良い。すなわち、被形成物の両側に凹凸を形成することで、表裏面での応力の掛かり方が等しくなる。このため、溶射絶縁膜が形成される被形成物に高い平坦度が要求される場合には、片面にのみ凹凸を形成したときによる被形成面の反りをより一層抑制することが可能となる。なお、このように被形成物の表裏面に共に凹凸を形成する場合にも、プレス加工によって一度に形成できるため、ブラスト加工や機械加工のように、表裏面のそれぞれに別々の工程で凹凸を形成する場合と比較して、製造工程の簡略化も図れる。
【００５６】
（５）上記各実施形態では、樹脂封止型半導体装置１に含まれる各部の構成材料の一例を挙げて説明しているが、上記材料は単なる一例であり、他の材料を用いても構わない。例えば、絶縁放熱層に含まれる溶射絶縁膜６として溶射アルミナ膜を用いたが、窒化アルミ（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、マグネシアスピネル（Ａｌ2Ｏ3・ＭｇＯ）などの材料で構成される膜を用いても構わない。また、はんだ９の構成材料に関しても同様であり、Ｓｎ−Ｃｕ系以外に一般的に知られている他の材料を用いても良い。
【００５７】
（６）上記各実施形態では、半導体チップ２で発した熱をヒートシンク３を通じて樹脂部７の一面側から露出させられた溶射絶縁膜６から放出させるようにしている。しかしながら、この構造も単なる一例を示したにすぎず、樹脂部７の両面から熱を放出させるタイプの樹脂封止型半導体装置に対して、本発明を適用することもできる。その場合、樹脂部７から露出されている放熱箇所のうち、冷却器に接続される側の面に関してのみヒートシンク３の表面に溶射絶縁膜６を備える構造としても構わないし、両方ともにそのような構造を備えるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ 樹脂封止型半導体装置
２ 半導体チップ
３ ヒートシンク
４、５ リード
６ 溶射絶縁膜
７ 樹脂部
８ ボンディングワイヤ
９ はんだ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被形成物（３）の一面（３ｂ）側の表面に対して溶射絶縁膜（６）を形成することにより構造体の製造を行う、前記溶射絶縁膜（６）が備えられた構造体の製造方法であって、
前記被形成物（３）の前記一面（３ｂ）に対してプレス加工による粗面処理を行い、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）を有する凹凸を形成する工程と、
前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）を有する凹凸が形成された前記被形成物（３）の前記一面（３ｂ）に対して前記溶射絶縁膜（６）を形成する工程とを含んでいることを特徴とする溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項２】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）の幅を数μｍ〜数十μｍにすると共に、前記凸部（３ｃ）の先端からの前記凹部（３ｄ）の深さを数μｍ〜数十μｍとすることを特徴とする請求項１に記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項３】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）に加えて、前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）よりも幅が狭く、かつ、前記凹部よりも深さが浅い溝（３ｅ）が形成されることにより、凹凸を多段で構成することを特徴とする請求項１または２に記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項４】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記凹凸を２段階とし、前記溝（３ｅ）の幅を数百ｎｍ〜数μｍ、深さを数百ｎｍ〜数μｍで構成することを特徴とする請求項３に記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項５】
前記被形成物（３）をプレス加工によって形成する工程を含み、
前記被成形物（３）を形成する工程と前記粗面処理によって凹凸を形成する工程のプレス加工を同時に行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項６】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程の後に、前記凹凸が形成された前記一面（３ｂ）に対してブラスト処理を行うことで前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）により構成される凹凸の表面に該凹凸よりも小さな凹凸を形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項７】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記被形成物の前記一面に対してプレス加工を行って前記凹凸を形成する際に、同時に、前記被形成物の前記一面と反対側の面にも、前記一面と同じ凹凸を形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項８】
上面（３ａ）および下面（３ｂ）を有するヒートシンク（３）と、
前記ヒートシンク（３）の前記上面（３ａ）側に配置されると共に、前記ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、
前記ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）の表面に形成された溶射絶縁膜（６）と、
前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、
前記ヒートシンク（３）を介して前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、
前記第１、第２リード（４、５）の一部および前記絶縁放熱層（６、１２）のうち前記ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）の表面に形成された部分を露出させた状態としつつ、前記半導体チップ（２）、前記ヒートシンク（３）、前記第１、第２リード（４、５）および前記絶縁放熱層（６、１２）を封止した樹脂部（７）と、を備えた樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の前記溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法を用いて、
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記ヒートシンク（３）を前記被形成物とし、該ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）を前記被形成物の前記一面として、前記下面（３ｂ）に対して前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）からなる前記凹凸を形成し、
前記溶射絶縁膜（６）を形成する工程では、前記凹凸が形成された前記ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）に対して前記溶射絶縁膜（６）を形成することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項１】
被形成物（３）の一面（３ｂ）側の表面に対して溶射絶縁膜（６）を形成することにより構造体の製造を行う、前記溶射絶縁膜（６）が備えられた構造体の製造方法であって、
前記被形成物（３）の前記一面（３ｂ）に対してプレス加工による粗面処理を行い、凸部（３ｃ）および凹部（３ｄ）を有する凹凸を形成する工程と、
前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）を有する凹凸が形成された前記被形成物（３）の前記一面（３ｂ）に対して前記溶射絶縁膜（６）を形成する工程とを含んでいることを特徴とする溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項２】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）の幅を数μｍ〜数十μｍにすると共に、前記凸部（３ｃ）の先端からの前記凹部（３ｄ）の深さを数μｍ〜数十μｍとすることを特徴とする請求項１に記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項３】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）に加えて、前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）よりも幅が狭く、かつ、前記凹部よりも深さが浅い溝（３ｅ）が形成されることにより、凹凸を多段で構成することを特徴とする請求項１または２に記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項４】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記凹凸を２段階とし、前記溝（３ｅ）の幅を数百ｎｍ〜数μｍ、深さを数百ｎｍ〜数μｍで構成することを特徴とする請求項３に記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項５】
前記被形成物（３）をプレス加工によって形成する工程を含み、
前記被成形物（３）を形成する工程と前記粗面処理によって凹凸を形成する工程のプレス加工を同時に行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項６】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程の後に、前記凹凸が形成された前記一面（３ｂ）に対してブラスト処理を行うことで前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）により構成される凹凸の表面に該凹凸よりも小さな凹凸を形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項７】
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記被形成物の前記一面に対してプレス加工を行って前記凹凸を形成する際に、同時に、前記被形成物の前記一面と反対側の面にも、前記一面と同じ凹凸を形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法。
【請求項８】
上面（３ａ）および下面（３ｂ）を有するヒートシンク（３）と、
前記ヒートシンク（３）の前記上面（３ａ）側に配置されると共に、前記ヒートシンク（３）と電気的に接続されるパワー素子が形成された半導体チップ（２）と、
前記ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）の表面に形成された溶射絶縁膜（６）と、
前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第１リード（４）と、
前記ヒートシンク（３）を介して前記半導体チップ（２）に形成された前記パワー素子と電気的に接続される第２リード（５）と、
前記第１、第２リード（４、５）の一部および前記絶縁放熱層（６、１２）のうち前記ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）の表面に形成された部分を露出させた状態としつつ、前記半導体チップ（２）、前記ヒートシンク（３）、前記第１、第２リード（４、５）および前記絶縁放熱層（６、１２）を封止した樹脂部（７）と、を備えた樹脂封止型半導体装置の製造方法において、
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の前記溶射絶縁膜が備えられた構造体の製造方法を用いて、
前記粗面処理によって凹凸を形成する工程では、前記ヒートシンク（３）を前記被形成物とし、該ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）を前記被形成物の前記一面として、前記下面（３ｂ）に対して前記凸部（３ｃ）および前記凹部（３ｄ）からなる前記凹凸を形成し、
前記溶射絶縁膜（６）を形成する工程では、前記凹凸が形成された前記ヒートシンク（３）の前記下面（３ｂ）に対して前記溶射絶縁膜（６）を形成することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−５２２４０（Ｐ２０１１−５２２４０Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９５９５（Ｐ２００９−１９９５９５）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【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２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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