JP5440427B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１放熱部材と第２放熱部材との間に半導体チップを電気的及び熱的に接続してモールド樹脂で封止した半導体装置およびその製造方法に関する。

従来より、半導体チップの両面に放熱部材が設けられ、両面から放熱が行われる両面放熱構造の半導体装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、接合部材を介して放熱部材に半導体チップが挟まれて接合されており、各放熱部材において半導体チップが接合される実装面とは反対側の放熱面が露出するように半導体チップと一対の放熱部材とがモールド樹脂により封止されたものが提案されている。

以下のように、上記の半導体装置を製造する。まず、一方の放熱部材の上に半導体チップを接合し、一方の放熱部材と他方の放熱部材とが一定間隔となるように半導体チップに他方の放熱部材を接合する。次に、半導体チップを放熱部材で挟んだものを、一方の放熱部材の放熱面が金型に接触するように金型に配置する。このとき、他方の放熱部材の放熱面が金型に接触しないようにギャップを設ける。これは、金型で各放熱部材を挟み込んで押さえつけると、金型で各放熱面を押さえつける力が半導体チップに直接伝達され、半導体チップの素子が破壊されてしまうからである。この後、金型内にモールド樹脂を流し込んで硬化させる。

続いて、他方の放熱部材の放熱面と金型とのギャップに形成されたモールド樹脂の樹脂バリを除去する。さらに、各放熱部材の放熱面の形状公差、すなわち放熱面の平面度、各放熱面の平行度、各放熱部材の位置関係、他方の放熱部材の厚さが所望の精度となるように寸法管理を行う。こうして、半導体装置が完成する。

特許第３５２５８３２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、半導体チップが破壊されないように金型で各放熱部材を挟み込まないようにしているため、他方の放熱部材の放熱面の上に形成されたモールド樹脂の樹脂バリを除去しなければ両面放熱構造の半導体装置を得ることができない。

また、樹脂バリを除去するに際し、各放熱部材の放熱面の形状公差を得るための工程が必要になっている。このため、半導体チップに対する各放熱部材の組み付け管理だけでなく、放熱部材ごとに形状公差を高い精度で管理しなければならない。

本発明は、上記点に鑑み、モールド樹脂の樹脂バリの除去の工程、および高精度の形状公差を得るための工程を不要としても、両面放熱構造を得ると共に放熱部材について高精度の形状公差を得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１の面（３）と、第１の面（３）の反対側に位置する第２の面（４）とを有する半導体装置であって、半導体チップ（５、６）と、半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）に電気的および熱的に接続された第１放熱部材（９）と、半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）に電気的および熱的に接続された第２放熱部材（１０）と、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）が第１の面（３）および第２の面（４）の両方に露出するように、半導体チップ（５、６）、第１放熱部材（９）、および第２放熱部材（１０）を封止したモールド樹脂（１１）とを備えている。

また、第１放熱部材（９）は、第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）と、第１放熱面（９ａ）および第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第１実装面（９ｃ）を有し、第２放熱部材（１０）は、第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と第２の面（４）に露出する第４放熱面（１０ｂ）と、第３放熱面（１０ａ）および第４放熱面（１０ｂ）に対して角度を持った第２実装面（１０ｃ）を有し、半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）は、第１放熱部材（９）の第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）は、第２放熱部材（１０）の第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）は、第１放熱面（９ａ）、第２放熱面（９ｂ）、放熱面（１０ａ）、および第４放熱面（１０ｂ）を除いて前記モールド樹脂（１１）により被覆されているいることを特徴とする。

これにより、半導体装置を製造するに際し、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）が第１の面（３）に露出する部分を第１の金型（１４）で押さえつけ、第２の面（４）に露出する部分を第２の金型（１５）で押さえつけることができる。したがって、各金型（１４、１５）のクランプ力を各放熱部材（９、１０）のみに加えることができる構造とすることができる。したがって、各金型（１４、１５）によって形成された空間にモールド樹脂（１１）を流し込んだ後は、第１の面（３）および第２の面（４）それぞれに各放熱部材（９、１０）が露出した両面放熱構造となるため、モールド樹脂（１１）の樹脂バリの除去を不要とすることができる。また、半導体チップ（５、６）に各金型（１４、１５）のクランプ力が直接伝達されないため、半導体チップ（５、６）の破壊も防止できる。

さらに、樹脂バリを除去する工程が不要となるため、半導体装置の厚さ寸法の精度は第１の面（３）および第２の面（４）の両方に露出する放熱部材（９、１０）そのものの寸法精度で決まる。したがって、半導体装置の寸法管理を、半導体チップ（５、６）に対する各放熱部材（９、１０）の組み付け管理だけで済むようにすることができる。すなわち、形状公差の寸法管理については、各放熱部材（９、１０）と半導体チップ（５、６）とを組み付ける前に、各放熱部材（９、１０）の厚さ、各放熱部材（９、１０）の位置関係、各放熱部材（９、１０）の平面度／平行度の精度を管理するだけで良い。したがって、高精度の形状公差を得るための工程を不要としても、放熱部材（９、１０）について高精度の形状公差を持った構造の半導体装置を得ることができる。

そして、各実装面（９ｃ、１０ｃ）が各放熱面（９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ）に対して傾斜したものにおいても、両面放熱構造とすることができる。

請求項２に記載の発明では、第１実装面（９ｃ）は第１放熱面（９ａ）および第２放熱面（９ｂ）に対して垂直になっており、第２実装面（１０ｃ）は第３放熱面（１０ａ）および第４放熱面（１０ｂ）に対して垂直になっていることを特徴とする。

これにより、各放熱部材（９、１０）として、直方体や立方体のものを用いることができるので、各放熱部材（９、１０）の形状公差の寸法管理を容易に行うことができる。
また、請求項３に記載の発明では、第１の面（３）と、第１の面（３）の反対側に位置する第２の面（４）とを有する半導体装置であって、半導体チップ（５、６）と、半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）に電気的および熱的に接続された第１放熱部材（９）と、半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）に電気的および熱的に接続された第２放熱部材（１０）と、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）が第１の面（３）および第２の面（４）の両方に露出するように、半導体チップ（５、６）、第１放熱部材（９）、および第２放熱部材（１０）を封止したモールド樹脂（１１）とを備え、第１放熱部材（９）は、第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）と、第１放熱面（９ａ）および第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第１実装面（９ｃ）を有し、第２放熱部材（１０）は、第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と第２の面（４）に露出する第４放熱面（１０ｂ）と、第３放熱面（１０ａ）および第４放熱面（１０ｂ）に対して角度を持った第２実装面（１０ｃ）を有し、半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）は、第１放熱部材（９）の第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）は、第２放熱部材（１０）の第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、半導体チップ（５、６）と外部とを電気的に接続するターミナル（２）を有し、第１の面（３）および第２の面（４）は、ターミナル（２）の並列方向と平行な面であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、半導体チップ（５、６）が第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）に実装されたものを用意し、凹部（１４ａ）を有する第１の金型（１４）において凹部（１４ａ）の底部に、第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）を接触させ、凹部（１５ａ）を有する第２の金型（１５）の底部において凹部（１５ａ）の底部に、第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）を接触させて各金型（１４、１５）で挟み込み、各金型（１４、１５）内にモールド樹脂（１１）を流し込むことを特徴とする。

これにより、各放熱部材（９、１０）のいずれかを各金型（１４、１５）で挟み込んで直接クランプすることができる。これにより、モールド樹脂（１１）を成形した後に、第１の面（３）および第２の面（４）に各放熱部材（９、１０）のいずれかが露出した両面放熱構造を得ることができる。したがって、樹脂バリの除去工程を不要とすることができる。また、第１の面（３）および第２の面（４）に露出する放熱部材（９、１０）の形状公差の寸法管理を行うだけで良く、モールド樹脂（１１）の成形後に放熱部材（９、１０）の形状公差の寸法の精度を得るための工程を不要とすることができる。以上により、高精度な形状公差を持った両面放熱構造の半導体装置を得ることができる。

また、請求項４に記載の発明では、第１の金型（１４）として、各放熱部材（９、１０）のうち第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）の外縁部（９ｈ、１０ｊ）に接するように、凹部（１４ａ）の底部にさらに凹部（１４ｂ）が設けられたものを用いると共に、第２の金型（１５）として、各放熱部材（９、１０）のうち第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）の外縁部（９ｉ、１０ｈ）に接するように、凹部（１５ａ）の底部にさらに凹部（１５ｂ）が設けられたものを用いることを特徴とする。

このように、放熱部材（９、１０）への各金型（１４、１５）の接触面積を減らしたことで、放熱部材（９、１０）に掛かる各金型（１４、１５）の負荷を低減することができる。また、金型（１４、１５）が放熱部材（９、１０）の外縁部（９ｈ、９ｉ、１０ｊ、１０ｈ）に当たることで、クランプ力による放熱部材（９、１０）の変形を吸収することができる。

請求項５に記載の発明では、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）のうちいずれかまたは両方として、第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）および第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）が、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）の中央部における第１の面（３）および第２の面（４）に平行な断面よりも大きくされたものを用いることを特徴とする。

これにより、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）の中央部にクランプ力が掛からないようにすることができ、放熱部材（９、１０）や半導体チップ（５、６）への負担を軽減することができる。

請求項６に記載の発明では、第１放熱部材（９）は、第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と第１放熱面（９ａ）よりも小さい第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）とを有するＬ字状をなしており、第２放熱部材（１０）は、第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と第３放熱面（１０ａ）よりも大きい第２の面（４）に露出する第４放熱面（１０ｂ）とを有するＬ字状をなしており、半導体チップ（５、６、１６、１７）を複数有し、複数の半導体チップ（５、６、１６、１７）の一つの裏面が第１放熱部材（９）のうち第１放熱面（９ａ）の反対側の第１実装面（９ｅ）に電気的および熱的に接続され、当該半導体チップの表面が第２放熱部材（１０）のうち第４放熱面（１０ｂ）の反対側の第２実装面（１０ｄ）に電気的および熱的に接続されていることを特徴とする。

このように、各放熱部材（９、１０）両方が第１の面（３）および第２の面（４）に露出する構造とすることができる。また、半導体装置においてターミナル（２）が配置される位置を各金型（１４、１５）の合わせ面に配置できる。

さらに、請求項６に記載の発明では、複数の半導体チップ（５、６、１６、１７）の一つは、少なくとも、第１放熱部材（９）のうち第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第３実装面（９ｆ）と第２放熱部材（１０）のうち第４放熱面（１０ｂ）に対して角度を持った第４実装面（１０ｅ）との間、および、第１放熱部材（９）のうち第１放熱面（９ａ）に対して角度を持った第５実装面（９ｇ）と第２放熱部材（１０）のうち第３放熱面（１０ａ）に対して角度を持った第６実装面（１０ｆ）との間のいずれかに電気的および熱的に接続されていることを特徴とする。

これによると、ターミナル（２）の接続が不要なダイオード素子等が形成された半導体チップ（１６、１７）については、第１、第４放熱面（９ａ、１０ｂ）に平行ではない第３実装面（９ｆ）や第６実装面（１０ｆ）に実装することができる。また、複数の半導体チップ（５、６、１６、１７）の間隔を空けて配置することができるので、各放熱部材（９、１０）に熱が集中することがなく、放熱性を向上させることができる。

請求項７に記載の発明のように、第３実装面（９ｆ）が第２放熱面（９ｂ）に対して、第４実装面（１０ｅ）が第４放熱面（１０ｂ）に対して、第５実装面（９ｇ）が第１放熱面（９ａ）に対して、第６実装面（１０ｆ）が第３放熱面（１０ａ）に対してそれぞれ垂直になるようにすることができる。

請求項８に記載の発明では、半導体チップ（５、６）を２つ有し、さらに、第３放熱部材（１８）を有しており、第２放熱部材（１０）は、第２実装面（１０ｃ）の反対側に第３実装面（１０ｇ）を有し、第３放熱部材（１８）は、第１の面（３）に露出する第５放熱面（１８ａ）と、第２の面（４）に露出する第６放熱面（１８ｂ）と、第５放熱面（１８ａ）および第６放熱面（１８ｂ）に対して角度を持った第４実装面（１８ｃ）を有し、第１放熱部材（９）、第２放熱部材（１０）、第３放熱部材（１８）は一直線上に配置されており、２つの半導体チップ（５、６）のうち一方の裏面（５ａ）が第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、表面（５ｂ）が第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、２つの半導体チップ（５、６）のうち他方の裏面（６ａ）が第３実装面（１０ｇ）に電気的および熱的に接続され、表面（６ｂ）が第４実装面（１８ｃ）に電気的および熱的に接続されていることを特徴とする。

これにより、例えば同じ半導体素子が形成された半導体チップ（５、６）が直列に接続された半導体装置を提供することができる。また、半導体装置の厚さを各放熱部材（９、１０、１８）の厚さとすることができる。したがって、各放熱面（９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ、１８ａ、１８ｂ）に対して半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）または裏面（５ａ、６ａ）が平行に配置される場合よりも半導体装置の厚さを小さくすることができ、半導体装置を小型化することができる。

請求項９に記載の発明のように、第４実装面（１８ｃ）が第５放熱面（１８ａ）および第６放熱面（１８ｂ）に対して垂直になっているものを提供することができる。これにより、各放熱部材（９、１０、１８）として、直方体や立方体のものを用いることができ、形状公差の管理を容易にすることができる。

請求項１０に記載の発明では、半導体チップ（５、６）を２つ有し、さらに、第３放熱部材（１８）を有しており、第１放熱部材（９）は、第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）と、第１放熱面（９ａ）および第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第１実装面（９ｃ）を有し、第２放熱部材（１０）は、第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と、第３放熱面（１０ａ）に対して角度を持った第２実装面（１０ｃ）を有し、第３放熱部材（１８）は、第２の面（４）に露出する第４放熱面（１８ｂ）と、第４放熱面（１８ｂ）に対して角度を持った第３実装面（１８ｃ）を有し、２つの半導体チップ（５、６）のうち一方の裏面（５ａ）が第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、表面（５ｂ）が第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、２つの半導体チップ（５、６）のうち他方の裏面（６ａ）が第３実装面（１８ｃ）に電気的および熱的に接続され、表面（６ｂ）が第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続されていることを特徴とする。

これにより、２つの半導体チップ（５、６）が直列に接続された構造を得ることができる。また、第１放熱部材（９）と第２放熱部材（１０）とを近接配置することができると共に、第１放熱部材（９）と第３放熱部材（１８）とを近接配置することができる。このため、低インダクタンス構造とすることができ、サージ電圧を低減することができる。

請求項１１に記載の発明のように、第３放熱部材（１８）が、第１の面（３）に露出する第５放熱面（１８ａ）を有した構造とすることもできる。これにより、第３放熱部材（１８）によって各金型（１４、１５）によるクランプ力を支えることができるため、半導体チップ（５、６）への該クランプ力の伝達を低減することができる。

請求項１２に記載の発明では、第２放熱部材（１０）は、第２の面（４）に露出する第６放熱面（１０ｂ）を有していることを特徴とする。

これにより、各放熱部材（９、１０、１８）の各放熱面（９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂ、１８ａ、１８ｂ）を各金型（１４、１５）の合わせ面に対して平行にできるので、半導体装置の厚さを各放熱部材（９、１０、１８）の厚さとすることができる。したがって、半導体装置を小型化することができる。

請求項１３に記載の発明では、第１実装面（９ｃ）は第１放熱面（９ａ）および第２放熱面（９ｂ）に対して垂直になっており、第２実装面（１０ｃ）は第３放熱面（１０ａ）に対して垂直になっており、第３実装面（１８ｃ）は第４放熱面（１８ｂ）に対して垂直になっていることを特徴とする。

これにより、各放熱部材（９、１０、１８）として、直方体や立方体のものを用いることができ、形状公差の管理を容易にすることができる。

請求項１４に記載の発明では、第１放熱部材（９）および第２放熱部材（１０）が第１の面（３）および第２の面（４）の両方に露出しており、半導体チップ（５、６）と外部とを電気的に接続するターミナル（２）を有し、第１放熱部材（９）は、半導体チップ（５、６）が実装される面（９ｃ）と該面の反対側の面（９ｊ）を貫通する貫通孔（９ｋ）を有しており、ターミナル（２）は、ターミナル（２）の一部がターミナル（２）の側面に設けられた絶縁層（２ａ）を介して貫通孔（９ｋ）に配置され、一端側（２ｂ）が半導体チップ（５、６）に電気的に接続されると共に、他端側（２ｃ）がモールド樹脂（１１）から露出して外部に電気的に接続されるようになっていることを特徴とする。

これにより、各金型（１４、１５）の合わせ面にターミナル（２）が配置されるように、ターミナル（２）を複雑に折り曲げた構造としなくて済む。

請求項１５に記載の発明では、各金型（１４、１５）の間に弾性シート（１９）を配置し、各金型（１４、１５）で弾性シート（１９）を挟みつつ、第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）と第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）とを挟み込むことを特徴とする。

また、請求項１６に記載の発明では、第１の金型（１４）の凹部（１４ａ）の底部と第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）との間に弾性シート（１９）を配置し、第２の金型（１５）の凹部（１５ｂ）の底部と第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）との間に弾性シート（１９）を配置することを特徴とする。

このような請求項１５、１６に記載の発明により、金型（１４、１５）のクランプ力を弾性シート（１９）によって吸収することができ、放熱部材（９、１０）や半導体チップ（５、６）への負荷を軽減することができる。

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。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の外観図である。 （ａ）は図１に示されるＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示される半導体装置を製造する工程を示した図である。 図３に続く製造工程を示した図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。 （ａ）は本発明の第６実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。 （ａ）は本発明の第７実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。 （ａ）は、本発明の第８実施形態に係る半導体装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面図、（ｃ）は（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。 （ａ）は、本発明の第９実施形態に係る半導体装置の製造工程を示した図であり、（ｂ）は各放熱部材のうち金型に押さえつけられる部分を示した平面図である。 本発明の第１０実施形態に係る半導体装置の製造工程を示した図である。 本発明の第１１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示した図である。 本発明の第１２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示した図である。 他の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示した図である。 他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。 他の実施形態に係る半導体装置の断面図である。

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。また、以下の第１実施形態から他の実施形態までの各実施形態のうちの第２実施形態、第３実施形態、および第６実施形態については参考例とする。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される半導体装置は、例えばハイブリッド車のインバータ制御に用いられるものである。

図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の外観図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図１に示されるように、半導体装置１の外観はチップ形状をなしており、半導体装置１は外部に電気的に接続するためのターミナル２を有している。また、図２（ａ）に示されるように、半導体装置１は、第１の面３と、この第１の面３の反対側に位置する第２の面４とを有する。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、半導体装置１は、第１半導体チップ５、第２半導体チップ６、第１ターミナル７、第２ターミナル８、第１放熱部材９、第２放熱部材１０、モールド樹脂１１を備えている。

各半導体チップ５、６は、ＩＧＢＴ、ＭＯＳトランジスタ、ダイオード等の半導体素子が形成されたものであり、チップの表裏にはんだ付け等される電極が形成されたものである。

各ターミナル７、８は、第２放熱部材１０と各半導体チップ５、６とを電気的および熱的に接続するためのものである。したがって、各ターミナル７、８は、配線としての機能と、放熱ブロックとしての機能を有するものである。このようなターミナル７、８は、例えばＣｕ（純銅）などの金属板をプレス加工により形成されたものである。

各放熱部材９、１０は、各半導体チップ５、６で発生した熱を半導体装置１の外部に放出するヒートシンクとしての役割と、各半導体チップ５、６を外部と電気的に接続するための電極としての役割を果たすものである。

第１放熱部材９は、半導体装置１の第１の面３に露出する第１放熱面９ａと第２の面４に露出する第２放熱面９ｂと、第１放熱面９ａおよび第２放熱面９ｂに対して垂直の第１実装面９ｃを有している。第２放熱部材１０は、第１の面３に露出する第３放熱面１０ａと第２の面４に露出する第４放熱面１０ｂと、第３放熱面１０ａおよび第４放熱面１０ｂに対して垂直の第２実装面１０ｃを有している。

各放熱部材９、１０は、例えば金属板をプレス加工することにより得られ、板状もしくはブロック状にプレス加工される。つまり、各放熱部材９、１０として、直方体や立方体のものを用いることができる。これにより、各放熱部材９、１０として、形状精度の高いものが得られるし、寸法精度の管理が容易となる。すなわち、半導体装置１における各放熱部材９、１０の厚さ、各放熱部材９、１０の位置関係、各放熱部材９、１０の平面度／平行度の精度は、各放熱部材９、１０そのものの精度によってほぼ決まる。

また、各放熱部材９、１０、各ターミナル７、８の材質は、少なくとも導電性に優れた材料であれば良く、Ｃｕ、Ａｌ、またはそれらの合金系が採用される。各放熱部材９、１０のうち実装面９ｃ、１０ｃははんだ付け等の表面処理として、Ｎｉめっきや必要に応じＡｕめっきされていても良い。

これら各半導体チップ５、６、各ターミナル７、８、各放熱部材９、１０は、はんだなどの接合部材１２によって電気的および熱的に接続されている。具体的には、第１半導体チップ５の裏面５ａは接合部材１２を介して第１放熱部材９の第１実装面９ｃに接合され、第１半導体チップ５の表面５ｂは接合部材１２を介して第１ターミナル７に接合されている。また、第１ターミナル７は接合部材１２を介して第２放熱部材１０の第２実装面１０ｃに接合されている。なお、接合部材１２として銀ペースト等を用いても構わない。

一方、第２半導体チップ６の裏面６ａは接合部材１２を介して第１放熱部材９の第１実装面９ｃに接合され、第２半導体チップ６の表面６ｂは接合部材１２を介して第２ターミナル８に接合されている。また、第２ターミナル８は接合部材１２を介して第２放熱部材１０の第２実装面１０ｃに接合されている。

モールド樹脂１１は、半導体装置１の外観をなすものである。このモールド樹脂１１は、第１放熱部材９の第１放熱面９ａと第２放熱部材１０の第３放熱面１０ａとが半導体装置１の第１の面３から露出すると共に、第１放熱部材９の第２放熱面９ｂと第２放熱部材１０の第４放熱面１０ｂとが半導体装置１の第２の面４から露出するように、各半導体チップ５、６、各ターミナル７、８、各放熱部材９、１０を封止している。モールド樹脂１１の材質として、例えばエポキシ系樹脂が採用される。以上が、本実施形態に係る半導体装置１の全体構成である。

次に、図１に示される半導体装置１の製造方法について、図３および図４を参照して説明する。図３の左側の図は、Ｂ−Ｂ断面に相当する断面図であり、図３の右側の図は左側の図を右から見た図である。

まず、各半導体チップ５、６、各ターミナル７、８、各放熱部材９、１０、外部接続用のターミナル２を用意する。各放熱部材９、１０については、形状公差の寸法の精度が高いものを用意する。すなわち、半導体装置１における各放熱部材９、１０の厚さ、各放熱部材９、１０の位置関係、各放熱部材９、１０の平面度／平行度の精度を高めたものをプレス加工等により用意する。

そして、図３（ａ）に示す工程では、第１放熱部材９の第１実装面９ｃに接合部材１２を介して第１半導体チップ５および第２半導体チップ６を実装し、各半導体チップ５、６の上に各ターミナル７、８をそれぞれ実装する。各ターミナル７、８の上には、第２放熱部材１０に接続するための接合部材１２を設けておく。この実装品を外部接続用のターミナル２と共に、図示しない冶具に固定する。

図３（ｂ）に示す工程では、各半導体チップ５、６とターミナル２とをボンディングワイヤ１３で接続する。

続いて、図３（ｃ）に示す工程では、図示しない冶具を用いて、各ターミナル７、８の上に、接合部材１２を介して第２放熱部材１０を接合する。このとき、第１放熱部材９の第１放熱面９ａと第２放熱部材１０の第３放熱面１０ａとが一平面上に揃うように、また、第１放熱部材９の第２放熱面９ｂと第２放熱部材１０の第４放熱面１０ｂとが一平面上に揃うように組み付け管理を行う。

該組み付け管理として、半導体装置１の第１の面３に露出する第１、第３放熱面９ａ、１０ａと第２の面４に露出する第２、第４放熱面９ｂ、１０ｂとの間隔、すなわち半導体装置１の厚さ管理や、各放熱面９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの平面度の管理も行う。この組み付け管理が、半導体装置１の形状公差の精度となる。

この後、図４に示す工程では、モールド樹脂１１を形成する。まず、凹部１４ａを有する第１の金型１４と、凹部１５ａを有する第２の金型１５とを用意する。そして、第１の金型１４の凹部１４ａの底部に、図３（ｃ）に示す工程で得られたものを、第１の面３に露出させる各放熱面９ａ、１０ａを接触させて配置する。次に、第２の金型１５の凹部１５ａの底部に、第２の面４に露出させる各放熱面９ｂ、１０ｂを接触させて各金型１４、１５で挟み込む。外部接続用のターミナル２は各金型１４、１５の合わせ面に挟まれた状態になっている。

続いて、図４に示されるように、第２の金型１５を矢印の方向に第１の金型１４にクランプする。このとき、各金型１４、１５のクランプ力は、各放熱部材９、１０に直接加わるが、各半導体チップ５、６には直接伝わらないため、該クランプ力によって各半導体チップ５、６が破壊されることはない。

そして、各金型１４、１５の内部空間にモールド樹脂１１を流し込み、該モールド樹脂１１を硬化させることにより、図１に示される半導体装置１が完成する。

以上説明したように、本実施形態では、半導体装置１の第１の面３および第２の面４に各放熱部材９、１０の各放熱面９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂを露出させ、各放熱面９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂに垂直な実装面９ｃ、１０ｃに各半導体チップ５、６を実装したことが特徴となっている。

これによると、半導体装置１を製造するに際し、金型１４、１５のクランプ力はほぼ各放熱部材９、１０のみに加わるため、各半導体チップ５、６に各放熱部材９、１０の圧縮力が加わることを回避することができる。また、モールド樹脂１１を成形した後に両面放熱構造が得られるため、樹脂バリ加工を不要とすることができる。

さらに、半導体装置１の厚さ寸法が各放熱部材９、１０の厚さ寸法だけで決まる。このため、寸法管理については、各放熱部材９、１０と各半導体チップ５、６とを組み付ける前に、形状公差として各放熱部材９、１０の厚さ、各放熱部材９、１０の位置関係、各放熱部材９、１０の平面度／平行度の精度を管理するだけで済み、寸法管理が容易となる。すなわち、モールド樹脂１１の成形後に、形状公差の精度を得るための工程を不要とすることができる。

したがって、モールド樹脂１１の樹脂バリの除去の工程、および高精度の形状公差を得るための工程を不要としても、両面放熱構造の半導体装置１を得ることができ、各放熱部材９、１０について高精度の形状公差を得ることができる。

上記のように、樹脂バリを除去する工程が不要であるから、モールド樹脂１１を成形する際に、余分なモールド樹脂１１が不要となる。また、余分なモールド樹脂１１を研削して形状公差の精度を確保する工程も不要となる。以上により、製造コストを下げることができる。

（第２実施形態）
図５（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５（ｂ）に示されるように、第１放熱部材９は、第１の面３に露出する第１放熱面９ａと第２の面４に露出する第２放熱面９ｂとを有し、さらに第２放熱面９ｂが第１放熱面９ａ側に凹んだ凹部９ｄを２つ有している。また、半導体装置１は第３、第４半導体チップ１６、１７を有している。

一方の凹部９ｄの底部には、第１、第２半導体チップ５、６の表面５ｂ、６ｂが第１実施形態と同様に電気的および熱的に接続されている。また、第１、第２半導体チップ５、６の裏面５ａ、６ａには、凹部９ｄ内に配置された第２放熱部材１０に第１実施形態と同様に電気的および熱的に接続されている。

他方の凹部９ｄの底部には、第３、第４半導体チップ１６、１７の裏面１６ａ、１７ａが第１実施形態と同様に電気的および熱的に接続されている。また、第３、第４半導体チップ１６、１７の表面１６ｂ、１７ｂには、凹部９ｄ内に配置された第２放熱部材１０が第１実施形態と同様に電気的および熱的に接続されている。

各凹部９ｄに配置された第２放熱部材１０の一部は、第２の面４に露出している。このように、第１放熱部材９および第２放熱部材１０のうち少なくとも一方が第１の面３および第２の面４の両方に露出していれば良く、第１放熱部材９が第１の面３および第２の面４の両方に露出しているため、第２放熱部材１０が第１の面３および第２の面４の両方に露出しなくても良い。

上記構成の半導体装置１では、第１放熱部材９が半導体装置１の第１の面３および第２の面４の両方に露出しているため、該第１放熱部材９を各金型１４、１５で挟み込んでモールド樹脂１１を成形することができる。すなわち、半導体装置１の寸法管理については、第１放熱部材９の形状精度のみで済む。このため、モールド樹脂１１の成形後に樹脂バリの除去工程や半導体装置１の形状公差の寸法精度を得る工程を不要とすることができる。

また、各半導体チップ５、６、１６、１７の表裏面を第１放熱部材９の各放熱面９ａ、９ｂに平行に配置することができる。これにより、各半導体チップ５、６、１６、１７に接続される外部接続用のターミナル２を各金型１４、１５の合わせ面に配置できる。このため、図３に示されるような複雑な折り曲げ加工をターミナル２に施す必要がなくなり、ターミナル２の設置が容易になる。

さらに、放熱性においても従来技術（特開２００４−２９６６６３号公報）より優れた点がある。各半導体チップ５、６、１６、１７が半導体装置１の厚さ方向のほぼ中央に配置することが可能なため、各半導体チップ５、６、１６、１７から第１の面３または第２の面４までの距離が最短になるように配置することができ、放熱経路を短くすることができる。また、各半導体チップ５、６、１６、１７で発生した熱を直線的に第１の面３や第２の面４にまで伝達させることができる。一方前記従来技術では、放熱と電極を兼ねた中継部材が素子に挟まれた構成となっていて、中継部材には表裏からの熱の流入で熱抵抗が上昇する。また中継部材放熱経路（素子から放熱面までの距離）は、本案と比較しても長くなる。したがって、本案は従来技術よりも放熱性をより向上させることができる。

（第３実施形態）
図６（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。本実施形態では、第１放熱部材９は、第１の面３に露出する第１放熱面９ａと第１放熱面９ａよりも小さい第２の面４に露出する第２放熱面９ｂとを有するＬ字状をなしている。同様に、第２放熱部材１０は、第１の面３に露出する第３放熱面１０ａと第３放熱面１０ａよりも大きい第２の面４に露出する第４放熱面１０ｂとを有するＬ字状をなしている。

そして、第１、第２半導体チップ５、６の裏面５ａ、６ａは、第１放熱部材９のうち第１放熱面９ａの反対側の第１実装面９ｅに電気的および熱的に接続され、表面５ｂ、６ｂは、第２放熱部材１０のうち第４放熱面１０ｂの反対側の第２実装面１０ｄに電気的および熱的に接続されている。

このような構造では、第２実施形態と同様に、半導体装置１において外部接続用のターミナル２の位置を各金型１４、１５の合わせ面に配置することができる。もちろん、各放熱部材９、１０が半導体装置１の第１の面３および第２の面４の両方に露出しているので、半導体装置１の寸法管理を各放熱部材９、１０の精度のみで管理することが可能となる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図７（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。

本実施形態では、第１、第２半導体チップ５、６に加え、第３、第４半導体チップ１６、１７が設けられている。第３半導体チップ１６の裏面１６ａは第１放熱部材９のうち第２放熱面９ｂに垂直な第３実装面９ｆに電気的および熱的に接続され、表面１６ｂは第２放熱部材１０のうち第４放熱面１０ｂに対して垂直な第４実装面１０ｅに電気的および熱的に接続されている。

また、第４半導体チップ１７の裏面１７ａは第１放熱部材９のうち第１放熱面９ａに対して垂直な第５実装面９ｇに電気的および熱的に接続され、表面１７ｂは第２放熱部材１０のうち第３放熱面１０ａに対して垂直な第６実装面１０ｆに電気的および熱的に接続されている。

このように、第３、第４実装面９ｆ、１０ｅとの間や、第５、第６実装面９ｇ、１０ｆとの間には、第３、第４半導体チップ１６、１７として、外部接続用のターミナル２の接続が不要なダイオード素子等が形成されたものを配置することができる。一方、外部接続用のターミナル２の接続が必要なＩＧＢＴ等の半導体素子が形成された第１、第２半導体チップ５、６については、各金型１４、１５の合わせ面と平行な第１、第２実装面９ｅ、１０ｄに実装すればターミナル２の配置が容易となる。

また、各半導体チップ５、６、１６、１７の間隔を空けて配置することが可能となるため、各放熱部材９、１０に熱が集中することがない。したがって、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。

（第５実施形態）
図８（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。図８（ｂ）に示されるように、半導体装置１は３つの放熱部材９、１０、１８と２つの半導体チップ５、６を備えている。

各放熱部材９、１０、１８は、一直線上に配置されている。第１放熱部材９の第１放熱面９ａ、第２放熱部材１０の第３放熱面１０ａ、および第３放熱部材１８の第５放熱面１８ａは、半導体装置１の第１の面３に露出している。また、第１放熱部材９の第２放熱面９ｂ、第２放熱部材１０の第４放熱面１０ｂ、および第３放熱部材１８の第６放熱面１８ｂは、半導体装置１の第２の面４に露出している。

第１半導体チップ５の裏面５ａは第１放熱部材９のうち第１放熱面９ａに垂直な第１実装面９ｃに電気的および熱的に接続され、表面５ｂは第２放熱部材１０のうち第１実装面９ｃに対向する第２実装面１０ｃに電気的および熱的に接続されている。

一方、第２半導体チップ６の裏面６ａは第２放熱部材１０のうち第２実装面１０ｃの反対側の第３実装面１０ｇに電気的および熱的に接続され、表面６ｂは第３放熱部材１８のうち第３実装面１０ｇに対向する第４実装面１８ｃに電気的及び熱的に接続されている。

このような構造では、同じ半導体素子が形成された各半導体チップ５、６を直列に接続することが可能となる。また、各放熱部材９、１０、１８の厚さが半導体装置１の厚さとなるため、半導体装置１を小型化することができる。

（第６実施形態）
図９（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。

本実施形態では、半導体装置１は、２つの半導体チップ５、６を有し、第１、第２放熱部材９、１０に加え、第３放熱部材１８を有している。

第１放熱部材９は、半導体装置１の第１の面３に露出する第１放熱面９ａと、半導体装置１の第２の面４に露出する第２放熱面９ｂと、第１放熱面９ａおよび第２放熱面９ｂに対して垂直な第１実装面９ｃを有している。第２放熱部材１０は、半導体装置１の第１の面３に露出する第３放熱面１０ａと、第３放熱面１０ａに対して垂直な第２実装面１０ｃを有している。また、第３放熱部材１８は、半導体装置１の第２の面４に露出する第４放熱面１８ｂと、第４放熱面１８ｂに対して垂直な第３実装面１８ｃを有している。

そして、第１半導体チップ５の裏面５ａが第１実装面９ｃに電気的および熱的に接続され、表面５ｂが第２実装面１０ｃに電気的および熱的に接続されており、第２半導体チップ６の裏面６ａが第３実装面１８ｃに電気的および熱的に接続され、表面６ｂが第１実装面９ｃに電気的および熱的に接続されている。

これにより、第３放熱部材１８、第２半導体チップ６、第１放熱部材９、第１半導体チップ５、第２放熱部材１０という電流経路を形成することができる。つまり、第５実施形態と同様に、複数の半導体素子を直列に配置した半導体装置１を構成することができる。また、第２、第３放熱部材１０、１８と第１放熱部材９とを近接配置することができるため、低インダクタンス構造とすることができ、サージ電圧を低減することができる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１０（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＨ−Ｈ断面図である。

本実施形態では、図１０（ｂ）に示されるように、第３放熱部材１８が、半導体装置１の第１の面３に露出する第５放熱面１８ａを有している。したがって、図１０に示される半導体装置１は、第１、第３放熱部材９、１８が共に半導体装置１の第１の面３および第２の面４に露出する構造となっている。これにより、第１、第３放熱部材９、１８によって各金型１４、１５によるクランプ力を支えることができるので、各半導体チップ５、６への該クランプ力の伝達を低減することができる。

（第８実施形態）
本実施形態では、第６、第７実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１１（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＩ−Ｉ断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。

本実施形態では、さらに、第２放熱部材１０が、半導体装置１の第２の面４に露出する第６放熱面１０ｂを有している。なお、各半導体チップ５、６の各放熱部材９、１０、１８に対する接続形態は第６、第７実施形態と同じである。

これによると、図１１（ａ）に示されるように、第１〜第３放熱部材９、１０、１８すべてが一平面内に配置される。このため、半導体装置１の厚さを各放熱部材９、１０、１８の厚さとすることができるので、半導体装置１を小型化することができる。

（第９実施形態）
本実施形態では、第１〜第８実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１２（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置１の製造工程を示した図であり、図１２（ｂ）は各放熱部材９、１０のうち第２の金型１５に押さえつけられる部分を斜線で示した平面図である。なお、以下では、図２に示される半導体装置１を例に説明する。

図１２（ａ）に示されるように、第１の金型１４は、半導体装置１の第１の面３に露出する放熱面９ａ、１０ａのうち外縁部９ｈ、１０ｊに接するように、第１の金型１４の凹部１４ａの底部にさらに凹部１４ｂを有している。第２の金型１５は、半導体装置１の第２の面４に露出する放熱面９ｂ、１０ｂのうち外縁部９ｉ、１０ｈに接するように、凹部１５ａの底部にさらに凹部１５ｂを有している。

これにより、各放熱部材９、１０には、例えば図１２（ｂ）の斜線部で示されるような外縁部９ｉ、１０ｈが各金型１４、１５に接触する。これによると、各放熱部材９、１０への各金型１４、１５の接触面積が減少するため、各放熱部材９、１０や半導体チップ５、６に掛かる各金型１４、１５の負荷を低減することが可能となる。また、各金型１４、１５が各放熱部材９、１０全体ではなく外縁部９ｈ、９ｉ、１０ｊ、１０ｈに接触するため、各金型１４、１５がクランプ力による放熱部材９、１０の変形を吸収することができる。

（第１０実施形態）
本実施形態では、第９実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１３は、本実施形態に係る半導体装置１の製造工程を示した図である。なお、以下では、図２に示される半導体装置１を例に説明する。

第１の金型１４として図４に示されるものを用い、第２の金型１５として図１２に示されるものを用いる。

そして、図２に示される半導体装置１を製造するに際し、各放熱部材９、１０の両方に、半導体装置１の第１の面３に露出する放熱面９ａ、１０ａおよび第２の面４に露出する放熱面９ｂ、１０ｂが、各放熱部材９、１０の中央部における第１の面３および第２の面４に平行な断面よりも大きくされたものを用いる。

これによると、図１３に示されるように、各金型１４、１５の底部の面に垂直な面の各放熱部材９、１０の断面がＨ状になっており、各放熱面９ｂ、１０ｂの外縁部９ｉ、１０ｈが各放熱部材９、１０の中央部よりも突出した形態になっている。

したがって、第２の金型１５の底部は、各放熱部材９、１０のうち各放熱部材９、１０の本体部から突出した各放熱面９ｂ、１０ｂに接触する。このため、図１２に示される場合よりも各放熱部材９、１０に掛かるクランプ力をさらに低減することができる。これにより、各放熱部材９、１０や半導体チップ５、６への負担をさらに軽減することができる。

なお、図１３では、第２の金型１５のみに凹部１５ｂが設けられているものが示されているが、第１の金型１４に凹部１４ｂを設けても良い。

（第１１実施形態）
図１４は、本実施形態に係る半導体装置１の製造工程を示した図である。なお、以下では、図２に示される半導体装置１を例に説明する。

図１４に示されるように、各半導体チップ５、６を各放熱部材９、１０に実装した後、各金型１４、１５に配置する際、各金型１４、１５の間に弾性シート１９を配置する。これにより、各金型１４、１５で弾性シート１９を挟みつつ、第１の面３に露出する放熱面９ａ、１０ａと第２の面４に露出する放熱面９ｂ、１０ｂとを挟み込む。

このとき、弾性シート１９は、各金型１４、１５に挟まれることで弾性変形し、その端部１９ａが各金型１４、１５の凹部１４ａ、１５ａ内に突出した形態となる。モールド樹脂１１の成形後は、該モールド樹脂１１に埋まった弾性シート１９の端部１９ａを取り除くことで、半導体装置１が完成する。

以上のように、各金型１４、１５の間に弾性シート１９を配置して各金型１４、１５のクランプ力を吸収することで、各放熱部材９、１０や各半導体チップ５、６への負荷を軽減することができる。

（第１２実施形態）
本実施形態では、第１１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図１５は、本実施形態に係る半導体装置１の製造工程を示した図である。図１５に示されるように、第１の金型１４の凹部１４ａの底部と第１の面３に露出する放熱面９ａ、１０ａとの間に弾性シート１９を配置し、第２の金型１５の凹部１５ｂの底部と第２の面４に露出する放熱面９ｂ、１０ｂとの間に弾性シート１９を配置する。

これにより、各放熱部材９、１０を弾性シート１９で挟み込んだ状態となる。この状態で各金型１４、１５をクランプし、モールド樹脂１１を成形する。

以上のように、各放熱部材９、１０を弾性シート１９で直接挟み込むことで、弾性シート１９がクランプ力を吸収するため、各放熱部材９、１０や各半導体チップ５、６への負荷を軽減することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態については、それぞれを組み合わせて実施しても良い。

第１実施形態では、半導体装置１に２つの半導体チップ５、６が実装されているが、一つだけが実装されていても良いし、３つ以上実装されていても良い。

第２実施形態では、第１放熱部材９に凹部９ｄが２つ設けられているが、凹部９ｄは１つだけ設けられていても良いし、３つ以上設けられていても良い。また、凹部９ｄに実装される第１半導体チップ５の表裏の向きも、設計に伴って自由に設定可能である。

第９実施形態では、各金型１４、１５両方に各凹部１４ａ、１５ａの底部がさらに凹んだ凹部１４ｂ、１５ｂが設けられているが、各凹部１４ｂ、１５ｂは各金型１４、１５のいずれか一方のみに設けられていても良い。

また、第９〜第１３実施形態では、図２に示される半導体装置１について説明しているが、図５〜図１１に示される各半導体装置１の製造についても同様である。

第１１実施形態では、弾性シート１９の端部１９ａがモールド樹脂１１に埋まってしまっていたが、図１６に示されるように、弾性シート１９の端部１９ａが各金型１４、１５の凹部１４ａ、１５ａによって形成される空間に突出しないようにすれば、弾性シート１９の端部１９ａがモールド樹脂１１に埋まらないようにすることができる。

上記各実施形態では、放熱面と実装面とが垂直になっている場合や、放熱面と実装面とが平行になっている場合について説明したが、実装面が放熱面に傾斜した状態になっていても良い。図１７は、実装面を放熱面に対して傾斜させた半導体装置１の断面図を示したものである。図１７に示されるように、第１放熱部材９は、第１放熱面９ａおよび第２放熱面９ｂに対して角度を持った第１実装面９ｃを有し、第２放熱部材１０は、第３放熱面１０ａおよび第４放熱面１０ｂに対して角度を持った第２実装面１０ｃを有している。

そして、第１半導体チップ５の裏面５ａは、第１放熱部材９の第１実装面９ｃに電気的および熱的に接続され、第１半導体チップ５の表面５ｂは、第２放熱部材１０の第２実装面１０ｃに電気的および熱的に接続されている。このように、各実装面９ｃ、１０ｃが各放熱面９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂに対して傾斜していても、両面放熱構造とすることができる。

上記各実施形態において、例えば図２や図８等に示される半導体装置１では、放熱面と実装面とが垂直になっているため、ターミナル２の実装が煩雑であった。そこで、図１８に示されるように、第１放熱部材９において、第１半導体チップ５が実装される実装面９ｃと該面の反対側の面９ｊを貫通する貫通孔９ｋを設け、該貫通孔９ｋにターミナル２を通す。貫通孔９ｋ内に配置されるターミナル２の側面に絶縁層２ａを設けることにより、該絶縁層２ａによって第１放熱部材９とターミナル２とを絶縁および固定している。そして、ターミナル２の一端側２ｂが第１半導体チップ５にワイヤ１３で電気的に接続されると共に、他端側２ｃがモールド樹脂１１から露出して外部に電気的に接続されるようになっている。これにより、各金型１４、１５の合わせ面にターミナル２が配置されるように、ターミナル２を複雑に折り曲げた構造としなくて済む。

図１９に示されるように、各放熱部材９、１０において第１半導体チップ５の表面５ｂに平行な方向に貫通孔９ｍ、１０ｉを設けることもできる。各貫通孔９ｍ、１０ｉには、空気や油、冷却水などの冷媒を通すことができ、半導体装置１の冷却効率を向上させることができる。

一方、図２０に示されるように、各放熱部材９、１０において第１半導体チップ５の表面５ｂに垂直な方向にのびると共に各放熱部材９、１０を貫通する絶縁パイプ２０を設け、該絶縁パイプ２０内に冷媒を通すこともできる。

図２１は、半導体装置１の第１の面３や第２の面４に平行な断面図である。この図に示されるように、半導体装置１は、複数のブロック状の放熱部材２１を有している。そして、各放熱部材２１の間に半導体チップ５が電気的および熱的に接続されている。これは、例えば図８に示される半導体装置１を第１の面３の面方向に拡張していった形態と同様である。このように、半導体装置１として、複数の放熱部材２１を面方向に並べたものを構成することもできる。

１ 半導体装置
３ 第１の面
４ 第２の面
５ 第１半導体チップ
５ａ 第１半導体チップの裏面
５ｂ 第１半導体チップの表面
６ 第２半導体チップ
６ａ 第２半導体チップの裏面
６ｂ 第２半導体チップの表面
９ 第１放熱部材
１０ 第２放熱部材
１１ モールド樹脂

Claims (16)

1. 第１の面（３）と、前記第１の面（３）の反対側に位置する第２の面（４）とを有する半導体装置であって、
   半導体チップ（５、６）と、
   前記半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）に電気的および熱的に接続された第１放熱部材（９）と、
   前記半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）に電気的および熱的に接続された第２放熱部材（１０）と、
   前記第１放熱部材（９）および前記第２放熱部材（１０）が前記第１の面（３）および前記第２の面（４）の両方に露出するように、前記半導体チップ（５、６）、前記第１放熱部材（９）、および前記第２放熱部材（１０）を封止したモールド樹脂（１１）とを備え、
   前記第１放熱部材（９）は、前記第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と前記第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）と、前記第１放熱面（９ａ）および前記第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第１実装面（９ｃ）を有し、
   前記第２放熱部材（１０）は、前記第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と前記第２の面（４）に露出する第４放熱面（１０ｂ）と、前記第３放熱面（１０ａ）および前記第４放熱面（１０ｂ）に対して角度を持った第２実装面（１０ｃ）を有し、
   前記半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）は、前記第１放熱部材（９）の前記第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、前記半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）は、前記第２放熱部材（１０）の前記第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、
   前記第１放熱部材（９）および前記第２放熱部材（１０）は、前記第１放熱面（９ａ）、前記第２放熱面（９ｂ）、第３放熱面（１０ａ）、および前記第４放熱面（１０ｂ）を除いて前記モールド樹脂（１１）により被覆されていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記第１実装面（９ｃ）は前記第１放熱面（９ａ）および前記第２放熱面（９ｂ）に対して垂直になっており、
   前記第２実装面（１０ｃ）は前記第３放熱面（１０ａ）および前記第４放熱面（１０ｂ）に対して垂直になっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 第１の面（３）と、前記第１の面（３）の反対側に位置する第２の面（４）とを有する半導体装置であって、
   半導体チップ（５、６）と、
   前記半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）に電気的および熱的に接続された第１放熱部材（９）と、
   前記半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）に電気的および熱的に接続された第２放熱部材（１０）と、
   前記第１放熱部材（９）および前記第２放熱部材（１０）が前記第１の面（３）および前記第２の面（４）の両方に露出するように、前記半導体チップ（５、６）、前記第１放熱部材（９）、および前記第２放熱部材（１０）を封止したモールド樹脂（１１）とを備え、
   前記第１放熱部材（９）は、前記第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と前記第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）と、前記第１放熱面（９ａ）および前記第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第１実装面（９ｃ）を有し、
   前記第２放熱部材（１０）は、前記第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と前記第２の面（４）に露出する第４放熱面（１０ｂ）と、前記第３放熱面（１０ａ）および前記第４放熱面（１０ｂ）に対して角度を持った第２実装面（１０ｃ）を有し、
   前記半導体チップ（５、６）の裏面（５ａ、６ａ）は、前記第１放熱部材（９）の前記第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、前記半導体チップ（５、６）の表面（５ｂ、６ｂ）は、前記第２放熱部材（１０）の前記第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、
   前記半導体チップ（５、６）と外部とを電気的に接続するターミナル（２）を有し、前記第１の面（３）および前記第２の面（４）は、前記ターミナル（２）の並列方向と平行な面であることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体チップ（５、６）が前記第１放熱部材（９）および前記第２放熱部材（１０）に実装されたものを用意し、凹部（１４ａ）を有する第１の金型（１４）において前記凹部（１４ａ）の底部に、前記第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）を接触させ、凹部（１５ａ）を有する第２の金型（１５）の底部において前記凹部（１５ａ）の底部に、前記第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）を接触させて前記各金型（１４、１５）で挟み込み、前記各金型（１４、１５）内に前記モールド樹脂（１１）を流し込むようになっており、
   前記第１の金型（１４）として、前記各放熱部材（９、１０）のうち前記第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）の外縁部（９ｈ、１０ｊ）に接するように、前記凹部（１４ａ）の底部にさらに凹部（１４ｂ）が設けられたものを用いると共に、前記第２の金型（１５）として、前記各放熱部材（９、１０）のうち前記第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）の外縁部（９ｉ、１０ｈ）に接するように、前記凹部（１５ａ）の底部にさらに凹部（１５ｂ）が設けられたものを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記第１放熱部材（９）および前記第２放熱部材（１０）のうちいずれかまたは両方として、前記第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）および前記第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）が、前記第１放熱部材（９）および前記第２放熱部材（１０）の中央部における前記第１の面（３）および前記第２の面（４）に平行な断面よりも大きくされたものを用いることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第１放熱部材（９）は、前記第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と前記第１放熱面（９ａ）よりも小さい前記第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）とを有するＬ字状をなしており、
   前記第２放熱部材（１０）は、前記第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と前記第３放熱面（１０ａ）よりも大きい前記第２の面（４）に露出する第４放熱面（１０ｂ）とを有するＬ字状をなしており、
   前記半導体チップ（５、６、１６、１７）を複数有し、
   前記複数の半導体チップ（５、６、１６、１７）の一つの裏面が前記第１放熱部材（９）のうち前記第１放熱面（９ａ）の反対側の第１実装面（９ｅ）に電気的および熱的に接続され、当該半導体チップの表面が前記第２放熱部材（１０）のうち前記第４放熱面（１０ｂ）の反対側の第２実装面（１０ｄ）に電気的および熱的に接続されており、
   前記複数の半導体チップ（５、６、１６、１７）の一つは、少なくとも、前記第１放熱部材（９）のうち前記第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第３実装面（９ｆ）と前記第２放熱部材（１０）のうち前記第４放熱面（１０ｂ）に対して角度を持った第４実装面（１０ｅ）との間、および、前記第１放熱部材（９）のうち前記第１放熱面（９ａ）に対して角度を持った第５実装面（９ｇ）と前記第２放熱部材（１０）のうち前記第３放熱面（１０ａ）に対して角度を持った第６実装面（１０ｆ）との間のいずれかに電気的および熱的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
7. 前記第３実装面（９ｆ）は前記第２放熱面（９ｂ）に対して、前記第４実装面（１０ｅ）は前記第４放熱面（１０ｂ）に対して、前記第５実装面（９ｇ）は前記第１放熱面（９ａ）に対して、前記第６実装面（１０ｆ）は前記第３放熱面（１０ａ）に対してそれぞれ垂直になっていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記半導体チップ（５、６）を２つ有し、さらに、第３放熱部材（１８）を有しており、
   前記第２放熱部材（１０）は、前記第２実装面（１０ｃ）の反対側に第３実装面（１０ｇ）を有し、
   前記第３放熱部材（１８）は、前記第１の面（３）に露出する第５放熱面（１８ａ）と、前記第２の面（４）に露出する第６放熱面（１８ｂ）と、前記第５放熱面（１８ａ）および前記第６放熱面（１８ｂ）に対して角度を持った第４実装面（１８ｃ）を有し、
   前記第１放熱部材（９）、前記第２放熱部材（１０）、前記第３放熱部材（１８）は一直線上に配置されており、
   前記２つの半導体チップ（５、６）のうち一方の裏面（５ａ）が前記第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、表面（５ｂ）が前記第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、
   前記２つの半導体チップ（５、６）のうち他方の裏面（６ａ）が前記第３実装面（１０ｇ）に電気的および熱的に接続され、表面（６ｂ）が前記第４実装面（１８ｃ）に電気的および熱的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
9. 前記第４実装面（１８ｃ）は前記第５放熱面（１８ａ）および前記第６放熱面（１８ｂ）に対して垂直になっていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
10. 前記半導体チップ（５、６）を２つ有し、さらに、第３放熱部材（１８）を有しており、
    前記第１放熱部材（９）は、前記第１の面（３）に露出する第１放熱面（９ａ）と前記第２の面（４）に露出する第２放熱面（９ｂ）と、前記第１放熱面（９ａ）および前記第２放熱面（９ｂ）に対して角度を持った第１実装面（９ｃ）を有し、
    前記第２放熱部材（１０）は、前記第１の面（３）に露出する第３放熱面（１０ａ）と、前記第３放熱面（１０ａ）に対して角度を持った第２実装面（１０ｃ）を有し、
    前記第３放熱部材（１８）は、前記第２の面（４）に露出する第４放熱面（１８ｂ）と、前記第４放熱面（１８ｂ）に対して角度を持った第３実装面（１８ｃ）を有し、
    前記２つの半導体チップ（５、６）のうち一方の裏面（５ａ）が前記第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続され、表面（５ｂ）が前記第２実装面（１０ｃ）に電気的および熱的に接続されており、
    前記２つの半導体チップ（５、６）のうち他方の裏面（６ａ）が前記第３実装面（１８ｃ）に電気的および熱的に接続され、表面（６ｂ）が前記第１実装面（９ｃ）に電気的および熱的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
11. 前記第３放熱部材（１８）は、前記第１の面（３）に露出する第５放熱面（１８ａ）を有していることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
12. 前記第２放熱部材（１０）は、前記第２の面（４）に露出する第６放熱面（１０ｂ）を有していることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
13. 前記第１実装面（９ｃ）は前記第１放熱面（９ａ）および前記第２放熱面（９ｂ）に対して垂直になっており、
    前記第２実装面（１０ｃ）は前記第３放熱面（１０ａ）に対して垂直になっており、
    前記第３実装面（１８ｃ）は前記第４放熱面（１８ｂ）に対して垂直になっていることを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
14. 前記第１放熱部材（９）および前記第２放熱部材（１０）が前記第１の面（３）および前記第２の面（４）の両方に露出しており、
    前記半導体チップ（５、６）と外部とを電気的に接続するターミナル（２）を有し、
    前記第１放熱部材（９）は、前記半導体チップ（５、６）が実装される面（９ｃ）と該面の反対側の面（９ｊ）を貫通する貫通孔（９ｋ）を有しており、
    前記ターミナル（２）は、前記ターミナル（２）の一部が前記ターミナル（２）の側面に設けられた絶縁層（２ａ）を介して前記貫通孔（９ｋ）に配置され、一端側（２ｂ）が前記半導体チップ（５、６）に電気的に接続されると共に、他端側（２ｃ）が前記モールド樹脂（１１）から露出して外部に電気的に接続されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
15. 前記各金型（１４、１５）の間に弾性シート（１９）を配置し、前記各金型（１４、１５）で前記弾性シート（１９）を挟みつつ、前記第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）と前記第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）とを挟み込むことを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
16. 前記第１の金型（１４）の前記凹部（１４ａ）の底部と前記第１の面（３）に露出する面（９ａ、１０ａ）との間に弾性シート（１９）を配置し、前記第２の金型（１５）の前記凹部（１５ｂ）の底部と前記第２の面（４）に露出する面（９ｂ、１０ｂ）との間に弾性シート（１９）を配置することを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。

Images