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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-03
(45)【発行日】2022-10-12
(54)【発明の名称】半導体装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/28 20060101AFI20221004BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20221004BHJP
H01L 25/18 20060101ALI20221004BHJP
【ＦＩ】
H01L23/28 C
H01L23/28 A
H01L23/28 B
H01L25/04 C
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020551667
(86)(22)【出願日】2018-10-18
(86)【国際出願番号】 JP2018038821
(87)【国際公開番号】W WO2020079798
(87)【国際公開日】2020-04-23
【審査請求日】2021-06-24
(73)【特許権者】
【識別番号】500403365
【氏名又は名称】株式会社日産アーク
(74)【代理人】
【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100101247
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 俊一
(74)【代理人】
【識別番号】100095500
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 正和
(74)【代理人】
【識別番号】100098327
【弁理士】
【氏名又は名称】高松 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】谷本 智
(72)【発明者】
【氏名】山下 真理
【審査官】井上 和俊
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－０５９８１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１４７２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０４６０５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１８２０１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０１１３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１７６６６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２３／２８
Ｈ０１Ｌ ２５／０７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回路基板を有する基体であって、前記回路基板が絶縁基板の上面に配置された上面導体片と前記絶縁基板の下面に配置された下面導体片を有する前記基体と、前記基体の上面に配置された半導体チップと、
前記基体と前記半導体チップを覆う、前記絶縁基板、前記上面導体片および前記下面導体片に接する封止樹脂と、
前記封止樹脂の上部の一部に前記基体に整合されて埋設され、上面が前記封止樹脂の外部に露出する絶縁性の環状栓と、
前記環状栓を貫通して前記基体の上面と垂直な方向に延伸する垂直部分を有し、下端が前記封止樹脂の内部で前記半導体チップの電極と電気的に接続され、上端が前記封止樹脂の外側に露出する一以上の起立端子と
を備え、
前記起立端子の前記垂直部分の側面の周囲に前記環状栓が固着され、前記環状栓の下部が前記封止樹脂の上部の一部に埋設され、前記環状栓の上部が前記封止樹脂の外部に露出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記環状栓が、前記起立端子の側面の周囲で硬化した接着剤であ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】
前記起立端子が平板状であり、前記起立端子の前記垂直部分が主面に配置された絶縁板と前記起立端子とを組み合わせて端子アッシーが構成され、
前記端子アッシーの周囲に前記環状栓が固着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。
【請求項4】
前記半導体チップが、前記半導体チップの表面に配置された表面電極と、前記半導体チップの裏面に配置された裏面電極との間を主電流が流れる半導体素子を有し、前記基体が、前記絶縁基板の主面に第１端子導体片と第２端子導体片を配置した前記回路基板を有し、
前記第１端子導体片と前記裏面電極が電気的に接続され、
前記第２端子導体片と前記表面電極が電気的に接続され、
前記第１端子導体片に下端が接続された第１の前記起立端子の前記垂直部分と、前記第２端子導体片に下端が接続された第２の前記起立端子の前記垂直部分とが、前記絶縁板を挟んで対向するように前記絶縁板に配置されている
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】
前記半導体チップが、前記半導体チップの表面に配置された表面電極と裏面に配置された裏面電極、及び前記表面電極と前記裏面電極の間を流れる主電流のオンオフを制御する制御電極を有する半導体素子を有し、前記基体が、前記絶縁基板の主面に第１端子導体片、第２端子導体片及び制御信号導体片を配置した前記回路基板を有し、
前記第１端子導体片と前記裏面電極が電気的に接続され、
前記第２端子導体片と前記表面電極が電気的に接続され、
前記制御信号導体片と前記制御電極が電気的に接続され、
前記第１端子導体片に下端が接続された第１の前記起立端子の前記垂直部分と、前記第２端子導体片に下端が接続された第２の前記起立端子の前記垂直部分とが、前記絶縁板を挟んで対向するように前記絶縁板に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記制御信号導体片に下端が接続されて制御信号が伝搬される前記起立端子の前記垂直部分が、第１の前記起立端子及び第２の前記起立端子が配置された前記絶縁板に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記半導体素子をそれぞれ有する２つの前記半導体チップを備え、前記半導体チップの一方に形成された前記半導体素子と、前記半導体チップの他方に形成された前記半導体素子が、ハーフブリッジ回路を構成するように直列接続され、
前記ハーフブリッジ回路の出力端が、前記出力端に接続された前記起立端子によって前記封止樹脂の外部に引き出されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記起立端子の少なくとも一部が前記垂直部分を長手部分とするＬ字状であり、Ｌ字状の短手部分が前記半導体チップの電極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。
【請求項9】
前記基体が、前記半導体チップの電極と電気的に接続された回路パターンが形成された前記回路基板を、前記回路基板よりも硬度の高いベースプレートの上面に配置した構造を有し、前記ベースプレートの少なくとも側面及び上面が前記封止樹脂に覆わ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。
【請求項10】
回路基板を有する基体であって、前記回路基板が絶縁基板の上面に配置された上面導体片と前記絶縁基板の下面に配置された下面導体片を有する前記基体の上面に半導体チップを配置する工程と、前記基体の上面と垂直な方向に延伸する垂直部分を有する一以上の起立端子を、前記起立端子の下端を前記半導体チップの電極と電気的に接続させて前記基体の上面に配置する工程と、
前記起立端子を前記基体の上面に配置した後、前記基体に対してアライメントされた位置において、前記起立端子の前記垂直部分の側面の周囲に絶縁性の環状栓を固着する工程と、
前記基体に対してアライメントされた金型を用いて、トランスファモールド成形によって前記基体と前記半導体チップを、前記絶縁基板、前記上面導体片および前記下面導体片に接する封止樹脂により樹脂封止する工程と
を含み、
前記トランスファモールド成形において、前記金型の封止樹脂を注入するモールド領域と封止樹脂を注入しない非モールド領域との境界が前記環状栓によって塞がれ、
前記環状栓の下部が前記封止樹脂の上部の一部に埋設され、前記環状栓の上部が前記封止樹脂の外部に露出されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記環状栓を、前記起立端子の側面の周囲で接着剤を硬化させて形成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記環状栓を形成する工程が、前記基体に対してアライメントされて装着されるように設計された栓形成治具であって、定盤と、前記定盤の上に配置され、前記定盤に前記基体を戴置したときに前記起立端子が位置する領域に隙間が設けられた上部治具とを有し、前記隙間の間隔が可変である栓形成治具を準備する段階と、
前記上部治具の前記隙間の周囲の外縁部に接着剤を充填する段階と、
前記起立端子が配置された前記基体を前記定盤に戴置する段階と、
前記隙間を所定の間隔に狭めた後、新たな接着剤により前記隙間の残りの空間を充填する段階と
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項13】
前記上部治具が、主治具と前記主治具の上面に脱着可能に載置される副治具とを有し、前記主治具の上面に前記副治具が戴置されていない状態で、前記基体を前記定盤に戴置し、
前記起立端子と前記主治具の前記隙間を塞ぐようにシーリング剤を塗布し、
前記シーリング剤が硬化した後に前記主治具の上面に前記副治具を戴置し、前記起立端子と前記主治具の前記隙間を塞ぐように、前記シーリング剤よりも粘度の低い接着剤を塗布する
ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項14】
絶縁板の少なくとも一方の主面に平板状の前記起立端子の前記垂直部分を配置して、前記絶縁板と前記起立端子を組み合わせた端子アッシーを構成し、前記端子アッシーの周囲に前記環状栓を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂封止された半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体装置への機械的な衝撃に対する保護や表面の汚染の防止などのため、樹脂系の絶縁物によって半導体装置の表面を封止する樹脂封止が行われている。樹脂封止された半導体装置では、半導体装置に含まれる半導体チップの電極と電気的に接続する端子の端部が、半導体装置の表面を覆う封止樹脂の外部に露出している。例えば、半導体チップを搭載する基体の主面と略垂直に延伸する端子（以下において「起立端子」という。）が、封止樹脂を貫通して配置されている（特許文献１参照。）。
【0003】
特許文献１には、半導体装置を収納した金型のキャビティに封止樹脂の材料を注入するトランスファモールド成形が開示されている。そして、直棒状の起立端子の、封止樹脂の外側に露出する外部表出側端部と封止樹脂に覆われる素子側接続端部との境界部に、水平方向に張り出す封止樹脂漏出阻止弁を設けている。封止樹脂漏出阻止弁によって、金型のキャビティに封止樹脂の材料を注入する際に、この材料が外部表出側端部の周囲に漏出することが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５０８２６８７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、特許文献１に記載の方法では、膨出加工により封止樹脂漏出阻止弁を水平に張り出させた起立端子を準備し、この起立端子をはんだ付けなどによって基体に取り付けている。このため、起立端子を近接して配置する場合に、隣接する起立端子の封止樹脂漏出阻止弁が互いに接触することによる電気的な短絡が生じる。また、トランスファモールド成形に使用する金型を半導体装置に装着する際に、封止樹脂漏出阻止弁が金型に当接して折れたり曲がったりして起立端子が破損する問題が生じる。このように、起立端子を有する半導体装置を歩留まりよく樹脂封止することが困難であった。
【0006】
本発明は、起立端子を有し、且つ樹脂封止に起因する歩留まりの低下を抑制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】
本発明の一態様に係る半導体装置及びその製造方法は、基体に対してアライメントされた環状栓が起立端子の側面の周囲に固着され、環状栓の上面が封止樹脂の上部に露出するように封止樹脂が成形されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、起立端子を有し、且つ樹脂封止に起因する歩留まりの低下を抑制できる半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図4】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その１）。
【図5】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その２）。
【図6】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その３）。
【図7】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その４）。
【図8】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な平面図である（その５）。
【図9】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その１）。
【図10】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その２）。
【図11】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その３）。
【図12】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その４）。
【図13】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるトランスファモールド成形を説明するための模式的な断面図である（その１）。
【図14】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるトランスファモールド成形を説明するための模式的な断面図である（その２）。
【図15】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるトランスファモールド成形を説明するための模式的な断面図である（その３）。
【図16】比較例の半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図17】比較例の半導体装置におけるトランスファモールド成形を説明するための模式的な断面図である。
【図18】本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図21】本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図22】本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その１）。
【図23】本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その２）。
【図24】本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その３）。
【図25】本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置の環状栓の形成方法を説明するための模式的な断面図である（その４）。
【図26】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である（その１）。
【図27】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である（その２）。
【図28】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である（その３）。
【図32】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
【図33】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である（その１）。
【図34】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である（その２）。
【図35】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な平面図である（その３）。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、図面を参照して実施形態及びその変形例を説明する。ただし、以下の図面では、理解を容易にするために、厚さと平面寸法との関係や各層の厚さの比率などは誇張して描いている。また原則として同一部材には同一符号を付して再度の説明は省略する。
【0011】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体装置は、トランスファモールド成形により樹脂封止された半導体装置（以下において「モールド半導体装置」という。）である。図１～図３を参照して、第１の実施形態に係るモールド半導体装置１の構造を説明する。
第１の実施形態に係る半導体装置は、トランスファモールド成形により樹脂封止された半導体装置（以下において「モールド半導体装置」という。）である。図１～図３を参照して、第１の実施形態に係るモールド半導体装置１の構造を説明する。
【0012】
モールド半導体装置１は、基体１０と、基体１０の上面に配置された半導体チップ４０と、基体１０の上面及び側面と半導体チップ４０の表面を覆う封止樹脂８０と、封止樹脂８０の上部の一部に埋設された環状栓７０を備える。環状栓７０の上面は、封止樹脂８０の外部に露出している。なお、図１は、封止樹脂８０と環状栓７０を透過した平面図を示している。
【0013】
基体１０は、絶縁基板２０の主面に複数の導体片３０を配置した回路基板１２を有する。更に、モールド半導体装置１は、封止樹脂８０の外側に上端が露出する第１起立端子６１Ｎ及び第２起立端子６１Ｐを備える。以下、モールド半導体装置１の有する起立端子を総称して「起立端子６１」という。起立端子６１は、環状栓７０を貫通して基体１０の上面と垂直な方向に延伸する垂直部分を有する。起立端子６１の下端は、後述するように、封止樹脂８０の内部で半導体チップ４０の図示を省略した電極と電気的に接続されている。環状栓７０は、起立端子６１の垂直部分の側面の周囲に固着されている。
【0014】
半導体チップ４０にはダイオード素子やトランジスタ素子などの半導体素子が形成されており、例えば、モールド半導体装置１はパワー半導体デバイスである。以下では、半導体チップ４０の表面に配置された表面電極（図示略）と裏面に配置された裏面電極（図示略）との間を主電流が流れる半導体素子が、半導体チップ４０に形成されている場合について例示的に説明する。
【0015】
図１～図３に示すように、起立端子６１は板状である。また、起立端子６１は、下端が基体１０の主面と平行に折り曲げられたＬ字状の部分を有する。起立端子６１のＬ字状の短手部分（以下、「足部」という。）が、回路基板１２の上面に配置されている。Ｌ字状の長手部分である起立端子６１の垂直部分の一部は、封止樹脂８０の外部に露出している。以下において、起立端子６１の封止樹脂８０の外部に露出している部分を「アウターリード」、封止樹脂８０に覆われた部分を「インナーリード」という。
【0016】
基体１０は、ベースプレート１１の上面に回路基板１２を配置した構成である。ベースプレート１１の少なくとも上面及び側面は、封止樹脂８０によって覆われている。パターニングされた複数の薄膜状の導体片３０が絶縁基板２０の上面に配置されて、回路基板１２の主面に回路パターンが構成されている。導体片３０を介して、起立端子６１と半導体チップ４０の電極とが電気的に接続される。
【0017】
具体的には、回路基板１２の上面に配置された第１端子導体片３２Ｎと半導体チップ４０の裏面電極が電気的に接続するように、半導体チップ４０が第１端子導体片３２Ｎの上面に配置されている。第１端子導体片３２Ｎの上面には、半導体チップ４０と離間して第１起立端子６１Ｎの足部が接続されている。これにより、半導体チップ４０の裏面電極が、第１起立端子６１Ｎと電気的に接続される。
【0018】
一方、半導体チップ４０の表面電極に、インターコネクト５０の一方の端部が接続されている。インターコネクト５０の他方の端部は、回路基板１２の上面に第１端子導体片３２Ｎと離間して配置された第２端子導体片３２Ｐに接続されている。第２端子導体片３２Ｐには、第２起立端子６１Ｐの足部が接続されている。このようにして、半導体チップ４０の表面電極が第２起立端子６１Ｐと電気的に接続されている。
【0019】
第１起立端子６１Ｎ及び第２起立端子６１Ｐの垂直部分は、絶縁板６２の異なる主面にそれぞれ配置されている。このように、モールド半導体装置１は、起立端子６１の垂直部分と絶縁板６２を組み合わせた構成部品（以下、「端子アッシー６０」という。）を有する。端子アッシー６０の上端が封止樹脂８０の外側に露出し、環状栓７０は端子アッシー６０の周囲に固着されている。
【0020】
つまり、モールド半導体装置１は、封止樹脂８０の上部の一部に埋め込まれた環状栓７０を端子アッシー６０が貫通した構成である。これにより、起立端子６１のアウターリードが封止樹脂８０の外側に露出している。環状栓７０は、端子アッシー６０の所定の高さの側面に固着させて形成されている。詳細は後述するが、環状栓７０の位置は、基体１０に対して高精度に位置合わせ（アライメント）されている。
【0021】
上記のように、モールド半導体装置１は、ベースプレート１１の底面と端子アッシー６０の環状栓７０より上方の部分を除いて、封止樹脂８０によって覆われている。以下に、モールド半導体装置１の各要素の詳細について説明する。
【0022】
ベースプレート１１は、銅、アルミニウム、モリブデン、タングステン、ニッケル、クロム、鉄、チタン、あるいはこれらの材料をマトリクスとした合金の堅牢な平板または合板（積層板）、複合板である。ベースプレート１１には、回路基板１２よりも機械的強度の強い材料が使用される。ベースプレート１１に対する封止樹脂８０の接着性を高めるために、図２～図３に示すように、下面に近いほど外周の各辺が短くなる逆段丘状にベースプレート１１の側面を加工してもよい。なお、ベースプレート１１を、半導体チップ４０で発生する熱を放出させるヒートシンクとして機能させてもよい。この場合、ベースプレート１１の厚さ方向の熱伝導性を高めるために、主面方向の熱膨張率が可能な限り回路基板１２の熱膨張率に近くなるようにベースプレート１１の材料設計や構造設計をすることが好ましい。
【0023】
回路基板１２は、絶縁基板２０の上面に、互いに電気的に絶縁して配置された複数の導体片３０を配置した構成である。図２に示したモールド半導体装置１は、第１端子導体片３２Ｎと第２端子導体片３２Ｐを有する。なお、絶縁基板２０の下面にも導体片を配置してもよい。このとき、絶縁基板２０の上面に配置した導体片３０と下面に配置した導体片とが、同一材料で厚さが等しく、形状が絶縁基板２０を挟んで面対称であるように配置されることが好ましい。これにより、絶縁基板２０の上面と下面での熱膨張を同程度にできるため、加熱工程による回路基板１２の反りを抑制できる。
【0024】
以下において、第１端子導体片３２Ｎや第２端子導体片３２Ｐなどの絶縁基板２０の上面に配置された導体片３０を「上面導体片３２」と総称し、絶縁基板２０の下面に配置された導体片を「下面導体片３３」と総称する。モールド半導体装置１では、第１端子導体片３２Ｎに対向して下面導体片３３Ｎが配置され、第２端子導体片３２Ｐに対向して下面導体片３３Ｐが配置されている。
【0025】
絶縁基板２０には、窒化珪素やアルミナ、窒化アルミニウムなどの素材からなる薄いセラミックス板が好適である。更に、これらの素材と等価な絶縁性や熱伝導性、機械的強度を有する板であるなら、その他の無機材、有機材を素材とした板を絶縁基板２０に用いてもよい。
【0026】
導体片３０の素材として、銅板やアルミニウム板、あるいは、これらを基材として複合化した複合板を用いることができる。これらの導体板を直接接合法あるいは活性金属接合法などにより絶縁基板２０の両面に貼付した後、フォトリソグラフィ技術を用いて導体板をパターニングして、導体片３０が形成される。上面導体片３２の表面は、半導体チップ４０との接合を容易にしたり高信頼化したりするために、Ｎｉ／ＡｕめっきあるいはＮｉ／Ａｇめっきで適宜被覆される。
【0027】
モールド半導体装置１は、半導体チップ４０が２端子の半導体素子を有する場合を例示している。しかし、モールド半導体装置１では、半導体チップ４０に形成された半導体素子の種類を問わない。２端子の半導体素子であれば、ｐｎ接合ダイオードやショットキー接合ダイオードであってもよい。３端子の半導体素子であれば、ＭＯＳＦＥＴ（金属－酸化物－半導体電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＢＪＴ（バイポーラ接合トランジスタ）、ＪＦＥＴ（接合ゲートトランジスタ）、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）などから、用途に合わせて自由に選択することができる。なお、半導体チップ４０の裏面には、第１端子導体片３２Ｎとの接合を容易にするために、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ多層膜またはＴｉ／Ｎｉ／Ａｇ多層膜などが形成されている。
【0028】
インターコネクト５０は、半導体チップ４０の表面電極と第２端子導体片３２Ｐとを電気的に接続する。この接続は、インターコネクト５０にアルミニウムや銅、金などの太線のワイヤを用いたワイヤボンド法により、容易に実現できる。あるいは、銅板などを切断折り曲げ加工して形成したクリップリードとはんだ付け（または導電ペースト接合）の組み合わせでインターコネクト５０を形成してもよい。
【0029】
端子アッシー６０は、第１起立端子６１Ｎと第２起立端子６１Ｐが薄い絶縁板６２を挟んで対向する構成である。そして、第１端子導体片３２Ｎと第２端子導体片３２Ｐの境界の上方に端子アッシー６０の下端が位置するように、端子アッシー６０が垂直に立てた状態で配置されている。第１起立端子６１Ｎのインナーリードの足部は、第１端子導体片３２Ｎと電気的、機械的に接続している。第２起立端子６１Ｐのインナーリードの足部は、第２端子導体片３２Ｐと電気的、機械的に接続されている。
【0030】
環状栓７０は、端子アッシー６０の所定の位置の側面を周回するように固着された堅牢な絶縁性の材料からなる。環状栓７０は、起立端子６１のインナーリードとアウターリードの境界を含む、端子アッシー６０の所定の位置を被覆する。環状栓７０は、端子アッシー６０の部分要素ではなく、独立した要素である。即ち、起立端子６１の一部を膨出加工などにより変形させて環状栓７０を形成するのではない。このため、膨出加工などにより水平方向に張り出した部分を形成することが困難な板状の起立端子６１についても、環状栓７０を水平方向に張り出した部分として有する形状にできる。
【0031】
上記の特徴に加えて、環状栓７０は、トランスファモールド成形の成形温度と金型の型締め圧に耐えるだけの耐熱性と機械的強度を有していることが必要である。環状栓７０の材料の例として、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤あるいはポリイミド系接着剤を選択することができるが、これらに限るものではない。上記の条件を満たすものであれば、無機物質を環状栓７０に使用してもよい。
【0032】
図２や図３に示したように、環状栓７０は、下部が封止樹脂８０の内部に埋没され、上部が封止樹脂８０から露出するように設けられている。例えば、図示したように、環状栓７０は、上辺が下辺よりも短い台形状の断面を有する接頭錐体である。
【0033】
環状栓７０は、樹脂封止する前のモールド半導体装置１（以下、「前駆構造体１Ｐ」という。）について金型を使用してトランスファモールド成形する際に、金型内部の空洞（キャビティ）のうち端子アッシー６０のアウターリードを収納する領域の開口部を確実に封印する目的で設けられている。つまり、モールド半導体装置１の封止樹脂８０の外側に露出する部分が収納されるキャビティの非モールド領域と、キャビティの封止樹脂を注入するモールド領域との境界に位置するように、環状栓７０が端子アッシー６０に固着される。環状栓７０によって、封止樹脂８０が非モールド領域に注入されることが防止される。
【0034】
このため、端子アッシー６０を回路基板１２に取り付ける工程から、封止樹脂８０により前駆構造体１Ｐをモールドする工程までの間で、環状栓７０が端子アッシー６０に固着される。このとき、基体１０をアライメントの基準にした専用の治具を使って、アライメント精度よく精密に設定された位置に環状栓７０が形成される。
【0035】
封止樹脂８０には、パワー半導体デバイスのトランスファモールド成形に使用される汎用の封止剤を使用可能である。例えば、熱硬化性エポキシ樹脂や、熱硬化性イミド樹脂と無機フィラーの混合材などを封止樹脂８０に使用することができる。
【0036】
第１の実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ４０にダイオード素子が形成されている場合などに好適に適用される。例えば、半導体チップ４０の表面電極がアノード電極であり、裏面電極がカソード電極である場合に、ダイオード素子の主電流が第２起立端子６１Ｐから流入し第１起立端子６１Ｎから流出する。起立端子６１を使用することにより、モールド半導体装置１の側面にリードを配置する場合と比較して、モールド半導体装置１の設置面積を小さくできる。また、平面視でモールド半導体装置１の周囲に近接して他の部品を配置することが可能である。更に、モールド半導体装置１と接続する部品をモールド半導体装置１の上方に配置することができる。
【0037】
以下に、図面を参照して、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。ただし、以下に述べる半導体装置の製造方法は一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により実現可能である。また、後述の他の実施形態に係る半導体装置の製造にも同様に適用することができる。
【0038】
はじめに、モールド半導体装置１の製造に必要な被加工部材を準備する。即ち、ベースプレート１１、回路基板１２、端子アッシー６０などの被加工部材を購入あるいは周知の加工手段（切削、切断、折り曲げ、貼り付け）を用いて製造する。例えば、回路基板１２は、セラミックスなどの絶縁基板２０の両面の金属板をエッチングなどでパターニングして形成する。端子アッシー６０は、セラミックスなどの絶縁板６２の両面に平板状の第１起立端子６１Ｎと第２起立端子６１Ｐを貼付して形成する。
【0039】
その後、図４に示すように、ベースプレート１１の上面の所定の位置に回路基板１２を貼付する。この貼付は、銀蝋付けやはんだ付け、アルミニウム箔を介在した熱拡散接合などの方法により、下面導体片３３をベースプレート１１の上面に固着して行われる。この後、必要に応じて、上面導体片３２の表面にＮｉ／Ａｕめっき又はＮｉ／Ａｇめっきを被覆してもよい。
【0040】
次いで、図５に示すように、はんだ付けや金属粒子焼結法、導電ペーストなどを用いて、第１端子導体片３２Ｎの上面の所定の位置に半導体チップ４０の裏面電極を接合する。
【0041】
次に、図６に示すように、半導体チップ４０の表面電極と第２端子導体片３２Ｐをインターコネクト５０により電気的に接続する。例えば、インターコネクト５０の材料にアルミニウムや銅、金などの太線のワイヤまたはリボンなどを使用し、周知のワイヤボンド法（ボールボンド、ウェッジボンド）を用いて半導体チップ４０の表面電極と第２端子導体片３２Ｐの間を結線する。あるいは、インターコネクト５０をクリップリードとし、はんだ付けや金属粒子焼結接合法、導電ペースト接着法などを用いて、半導体チップ４０の表面電極と第２端子導体片３２Ｐを電気的に接続してもよい。
【0042】
その後、図７に示すように、第１端子導体片３２Ｎと第２端子導体片３２Ｐの境界付近の所定の位置に、端子アッシー６０を起立させて配置する。このとき、第１起立端子６１Ｎの足部の裏面を第１端子導体片３２Ｎに接合し、第２起立端子６１Ｐの足部の裏面を第２端子導体片３２Ｐに接合する。この接合には、はんだ付けや金属粒子焼結接合法、導電ペースト接着法、超音波衝撃接合法、レーザー溶接法などの接合法を使用することができる。
【0043】
次いで、図８に示すように、基体１０に対してアライメントされた専用の成形治具（開放型金型）を用いて、起立端子６１のインナーリードとアウターリードの境界付近の所定の位置に、絶縁性の環状栓７０を形成する。これにより、環状栓７０は、基体１０に対してアライメントされた位置に固着される。環状栓７０の詳細な形成方法は後述する。
【0044】
その後、トランスファモールド成形を行う。即ち、基体１０に対してアライメントされた専用の金型にモールド半導体装置１の前駆構造体１Ｐを収納し、金型を型締めして、融解樹脂を注入する。そして、融解樹脂を熱硬化させ、型割り（取り出し）、トリムを行うことにより、第１の実施形態に係るモールド半導体装置１が完成する。
【0045】
上記に説明した製造方法には、上記以外にも様々な変形が可能である。ただし、すべての変形に共通な必須要件は、回路基板１２への端子アッシー６０の取り付け工程よりも後、且つ、トランスファモールド成形の工程よりも前に、環状栓７０の形成工程を実施することである。
【0046】
次に、環状栓７０の形成方法について説明する。先ず、図９を参照して、環状栓７０の形成に使用する栓形成治具１００の構成を説明する。栓形成治具１００は、環状栓７０を形成する前の前駆構造体１Ｐに、基体１０に対してアライメントされて装着されるように設計された樹脂成形治具である。栓形成治具１００は、起立端子６１が配置された基体１０が搭載される定盤１０２と、定盤１０２の上に配置された上部治具１０１を備える。上部治具１０１は、主治具１０１Ａと、主治具１０１Ａの上面に脱着可能に載置される副治具１０１Ｂとを有する。上部治具１０１には、基体１０に対してアライメントされた正規の位置に栓形成治具１００を配置したときの起立端子６１の位置に、起立端子６１が通過する隙間としてキャビティ１０１Ｃが設けられている。後述するように、キャビティ１０１Ｃにおいて環状栓７０が形成される。
【0047】
主治具１０１Ａ及び副治具１０１Ｂのそれぞれは、起立端子６１の配置される位置を中心に水平方向に２分割され、分割された部分のそれぞれは、相互の間隔を可変できるように、定盤１０２の主面に沿って水平方向にスライドする。つまり、キャビティ１０１Ｃの幅は可変である。なお、栓形成治具１００の表面は環状栓７０の材料に対して離型性を呈する表面処理（例えばテフロン（登録商標）膜コーティングや離型剤の塗布）が施されているものとする。
【0048】
以下に、栓形成治具１００を用いて環状栓７０を形成する方法を説明する。先ず、図９に示すように、キャビティ１０１Ｃの周囲の副治具１０１Ｂの外縁部に、硬化前のペースト状の接着剤７１Ａを部分充填する。例えば、シリンジなどの射出器を使って、接着剤７１Ａが充填される。上部が下部よりも狭いテーパ形状であるキャビティ１０１Ｃの側壁面は、接頭錐体の環状栓７０の外縁の形状に対応している。
【0049】
接着剤７１Ａを充填した後、図１０に示すように、環状栓７０を形成する前の前駆構造体１Ｐに栓形成治具１００を装着する。即ち、定盤１０２に前駆構造体１Ｐを戴置した後、主治具１０１Ａ及び副治具１０１Ｂを水平方向にスライドさせてキャビティ１０１Ｃを所定の幅に狭める。例えば、接着剤７１Ａと端子アッシー６０の側面が接触するまで、キャビティ１０１Ｃの幅を狭める。
【0050】
次いで、図１１に示すように、栓形成治具１００の上部よりシリンジなどから射出した硬化前のペースト状の新たな接着剤７１Ｂにより、キャビティ１０１Ｃの周囲の外縁部と起立端子６１との間を充填する。これにより、キャビティ１０１Ｃの残りの空間が接着剤によって補填される。副治具１０１Ｂの上面より上に溢れた接着剤７１Ｂは、接着剤７１Ｂが硬化する前にスクレーパーで除去する。
【0051】
この状態でしばらく放置することにより、接着剤７１Ｂが硬化して、図１２に示すように、環状栓７０が形成される。接着剤７１Ｂの硬化を早めるために、接着剤７１Ｂに赤外線を照射して加熱してもよい。
【0052】
その後、前駆構造体１Ｐから栓形成治具１００を取り外す（型割りする）。以上により、環状栓７０が端子アッシー６０の側面に固着された前駆構造体１Ｐが完成する。
【0053】
図１３は、モールド半導体装置１の前駆構造体１Ｐをトランスファモールド成形に使用する金型の下金型９１に戴置した状態を示す。図１４は、下金型９１に上金型９２を取り付ける直前の状態を示し、矢印で示したように上方から上金型９２を下金型９１に取り付ける。図１５は、下金型９１に上金型９２を取り付けた金型９０を型締めした状態を示す。モールド領域９３は、金型９０のキャビティの封止樹脂８０が注入される領域であり、非モールド領域９４は封止樹脂８０が注入されない領域である。金型９０は、基体１０に対して精密にアライメントされて前駆構造体１Ｐに装着される。
【0054】
環状栓７０は、端子アッシー６０に対してではなく、基体１０に対して精密にアライメントさせた位置において、端子アッシー６０の側面の周囲に形成されている。同様に、金型９０も、基体１０に対して精密にアライメントさせて前駆構造体１Ｐに取り付けられるように設計されている。このため、上金型９２に形成された非モールド領域９４のデーパ状の開口部９５に端子アッシー６０が強く当接することなく、且つ余分な隙間を生じることもなく、図１５に示すように、下金型９１と上金型９２が円滑に嵌合する。これにより、金型９０の封止樹脂を注入するモールド領域９３と封止樹脂を注入しない非モールド領域９４との境界が環状栓７０によって塞がれる。
【0055】
なお、環状栓７０が下端から上端に向けて次第に窄む接頭錐体であることにより、環状栓７０の中心位置と非モールド領域９４の開口部９５の中心位置が多少ずれても、非モールド領域９４の開口部に環状栓７０を嵌め合わせることができる。これにより、環状栓７０によって非モールド領域９４をモールド領域９３から隔絶することができる。
【0056】
第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、起立端子６１が設計位置から上下左右にずれた位置に設置されている場合でも傾斜して設置されている場合でも、トランスファモールド成形の型締めにおいて、起立端子６１が金型９０に強く当接しない。このため、起立端子６１が折れたり脱落したりすることがない。
【0057】
これに対し、以下に説明する比較例では、起立端子がトランスファモールド成形に使用する金型に当接して破損するなどの問題が生じる。
【0058】
図１６に示す比較例の半導体装置１ｒは、回路パターンをそれぞれ形成した金属板３２Ｎｒと金属板３２Ｐｒを平板なセラミックス板２０ｒの表面に付設するとともに、裏面に薄い金属板３３ｒを付設した構造の基体１０ｒを備える。金属板３２Ｎｒの上面に半導体チップ４０ｒが接合され、半導体チップ４０ｒの表面電極と金属板３２Ｐｒが、インターコネクト５０ｒによって結線されている。半導体チップ４０ｒは、トランスファモールド成形された硬質の封止樹脂８０ｒによって覆われている。封止樹脂８０ｒは、例えば熱硬化性エポキシ樹脂とフィラーの複合体である。
【0059】
はんだなどにより金属板３２Ｎｒと金属板３２Ｐｒにそれぞれの下端が接合された起立端子６１Ｎｒと起立端子６１Ｐｒ（以下、「起立端子６１ｒ」と総称する。）は、円柱直棒状の金属端子である。起立端子６１ｒのインナーリードとアウターリードの境界に、膨出加工により封止樹脂漏出阻止弁６００が形成されている。
【0060】
封止樹脂漏出阻止弁６００は、トランスファモールド成形の工程において以下のように機能する。図１７は、図１６に示した半導体装置１ｒの前駆構造体１Ｐｒをトランスファモールド成形に使用される金型９０ｒに収容し、金型９０ｒを型締めした状態を示している。金型９０ｒは、上金型９２ｒと下金型９１ｒにより構成される。モールド領域９３ｒは封止樹脂８０ｒを注入する領域であり、非モールド領域９４ｒは封止樹脂８０ｒを注入しない領域である。起立端子６１ｒのアウターリードは、非モールド領域９４ｒに挿入されている。
【0061】
非モールド領域９４ｒの内壁面と起立端子６１ｒのアウターリードとの間には、非モールド領域９４ｒの内直径Ｄ１とアウターリードの外直径Ｄ２との差として十分なクリアランスＧが設けられている。ここで、Ｇ＝Ｄ１－Ｄ２である。これにより、起立端子６１ｒのアウターリードを非モールド領域９４ｒに挿入するときの接触によって生じる起立端子６１ｒの欠損や折れ曲がりなどの破損が防止される。封止樹脂漏出阻止弁６００は、非モールド領域９４ｒの開口部を塞ぐ「弁」として作用する。つまり、溶融した封止樹脂８０ｒがモールド領域９３ｒに注入されたときに、溶融した封止樹脂８０ｒが非モールド領域９４ｒに侵入することが、封止樹脂漏出阻止弁６００によって阻止される。
【0062】
封止樹脂８０ｒが熱硬化した後、金型９０ｒを取り外すと、図１６に示した比較例の半導体装置１ｒが完成する。なお、図１６には、半導体装置１ｒが完成した後に、基体１０ｒの裏面に敷設した金属板３３ｒにベースプレート１１ｒを接合させた例を示した。ベースプレート１１ｒはヒートシンクとして機能する。
【0063】
以下に、上記の比較例の半導体装置１ｒ及びその製造方法の問題点をあげる。
（１）封止樹脂漏出阻止弁６００が設計よりも高い位置で起立端子６１ｒに形成された場合や起立端子６１ｒの延伸方向に対して傾いて形成された場合に、起立端子６１ｒが破損するなどの問題が生じる。即ち、トランスファモールド成形において金型９０ｒを型締めしたときに、金型９０ｒの非モールド領域９４ｒと強く当接して起立端子６１ｒが折れたり外れたりする。
（２）膨出加工によって、起立端子６１ｒに水平方向に張り出した封止樹脂漏出阻止弁６００を形成するため、平板状の起立端子には封止樹脂漏出阻止弁６００を形成することができない。
（３）互いの封止樹脂漏出阻止弁６００同士が接触するため、複数の起立端子６１ｒを近接させて配置させることができない。
（４）上記の（２）、（３）の構造的制約から、起立端子６１ｒの低インダクタンス化が困難である。
（５）起立端子６１ｒの数が増えるに従い、起立端子６１ｒと金型９０ｒとの接触が生じ易くなり、アウターリードと金型９０ｒの非モールド領域９４ｒの内壁面のクリアランスＧを大きく取る冗長な金型設計を強いられる。
（１）封止樹脂漏出阻止弁６００が設計よりも高い位置で起立端子６１ｒに形成された場合や起立端子６１ｒの延伸方向に対して傾いて形成された場合に、起立端子６１ｒが破損するなどの問題が生じる。即ち、トランスファモールド成形において金型９０ｒを型締めしたときに、金型９０ｒの非モールド領域９４ｒと強く当接して起立端子６１ｒが折れたり外れたりする。
（２）膨出加工によって、起立端子６１ｒに水平方向に張り出した封止樹脂漏出阻止弁６００を形成するため、平板状の起立端子には封止樹脂漏出阻止弁６００を形成することができない。
（３）互いの封止樹脂漏出阻止弁６００同士が接触するため、複数の起立端子６１ｒを近接させて配置させることができない。
（４）上記の（２）、（３）の構造的制約から、起立端子６１ｒの低インダクタンス化が困難である。
（５）起立端子６１ｒの数が増えるに従い、起立端子６１ｒと金型９０ｒとの接触が生じ易くなり、アウターリードと金型９０ｒの非モールド領域９４ｒの内壁面のクリアランスＧを大きく取る冗長な金型設計を強いられる。
【0064】
また、基体１０ｒが薄いため、基体１０ｒの面積が大きくなると、トランスファモールド成形において以下の問題が生じる。
（６）金型９０ｒの型締めなどで基体１０ｒが破損し易く、歩留まりが低下する。
（７）反りやうねりなどの基体１０ｒの変形がおきやすい。反りやうねりが生じた基体１０ｒの裏面にベースプレート１１ｒを取り付けると、放熱性が悪化する上に、放熱性に位置ばらつきが生じる。このため、半導体チップ４０ｒの動作が不安定になる。
（６）金型９０ｒの型締めなどで基体１０ｒが破損し易く、歩留まりが低下する。
（７）反りやうねりなどの基体１０ｒの変形がおきやすい。反りやうねりが生じた基体１０ｒの裏面にベースプレート１１ｒを取り付けると、放熱性が悪化する上に、放熱性に位置ばらつきが生じる。このため、半導体チップ４０ｒの動作が不安定になる。
【0065】
これに対し、第１の実施形態に係るモールド半導体装置１及びその製造方法では、ベースプレート１１を含む基体１０を基準にアライメントして、環状栓７０の形成と前駆構造体１Ｐへの金型９０の装着がそれぞれ行われる。このため、起立端子６１が金型９０に強く当接することが抑制される。
【0066】
また、モールド半導体装置１の起立端子６１は、足部の裏面を上面導体片３２に固着する構成である。このため、図１６に示した比較例の半導体装置１ｒの直棒状の起立端子６１に比べると、上面導体片３２に対する起立端子６１の固着面積が非常に広く、固着強度は遙かに勝っている。よって、トランスファモールド成形の型締めにおいて、金型９０に当接した起立端子６１が折れたり脱落したりする問題が抑制される。
【0067】
また、モールド半導体装置１は、平板状の第１起立端子６１Ｎと第２起立端子６１Ｐを、薄い絶縁板６２を介在させて回路基板１２と垂直に配置した構成である。このため、第１起立端子６１Ｎと第２起立端子６１Ｐを互いに電気的に絶縁して近接させて配置することができる。したがって、問題点の（２）、（３）が解消される。
【0068】
更に、モールド半導体装置１では、平板状の第１起立端子６１Ｎと第２起立端子６１Ｐに主電流が分散して流れる。このため、自己インダクタンスを小さくすることができる。また、近接して配置された第１起立端子６１Ｎと第２起立端子６１Ｐに、主電流が逆向きに流れる。つまり、端子アッシー６０に流入する電流と流出する電流の和がゼロである。このため、第１起立端子６１Ｎと第２起立端子６１Ｐの間の相互インダクタンスを大きな負値にすることができる。この結果、モールド半導体装置１の起立端子６１の寄生インダクタンスは、比較例の半導体装置１ｒの起立端子６１ｒの寄生インダクタンスと比較すると、圧倒的に小さくなる。よって、問題点の（４）を解消できる。
【0069】
また、モールド半導体装置１では、絶縁板６２を介して複数の起立端子６１を精度よく積層して、端子アッシー６０を構成する。このように起立端子６１を束ねて集約することにより、位置的に独立した起立端子６１の数を削減する効果を得られる。このため、問題点の（５）について、クリアランスＧを大きく取る冗長な金型設計の制約を大幅に緩和することができる。
【0070】
更に、モールド半導体装置１は、堅牢なベースプレート１１を基体１０に含む構成である。このため、トランスファモールド成形において基体１０が破損したり変形したりする可能性が低いという優れた特徴を有する。したがって、上記の問題点の（６）、（７）を解消できる。
【0071】
なお、比較例の半導体装置１ｒでは、樹脂封止した後に基体１０ｒの裏面にベースプレート１１ｒを接着材により接合する。このため、樹脂封止における加熱工程などにより基体１０ｒに反りやうねりが発生していると、基体１０ｒの裏面とベースプレート１１ｒとの隙間が均一でなくなり、接着材の厚い領域と薄い領域が混在する。その結果、接着材の薄い領域と比較して接着材の厚い領域では熱伝導性が低下し、熱抵抗が増大する。特に、基体１０ｒの面積が大きい場合などに、熱抵抗のばらつきが増大する。
【0072】
これに対し、第１の実施形態に係る半導体装置では、ベースプレート１１と回路基板１２を積層した基体１０を有する前駆構造体１Ｐを樹脂封止する。このため、ベースプレート１１と回路基板１２との隙間を均一に薄くできる。したがって、第１の実施形態に係る半導体装置によれば、熱抵抗を増大させることなく起立端子の数や基体１０の面積を増大させることが可能である。
【0073】
＜第１変形例＞
モールド半導体装置１の平面視のサイズが小さい場合、例えば主面の縦横の辺が２ｃｍ以内の場合などには、回路基板１２は比較的堅牢である。このため、トランスファモールド成形での型締めにおいて、絶縁基板２０が破損したり変形したりするリスクが少ない。このような場合には、図１８～図２０に示す第１変形例に係る半導体装置のように、回路基板１２を基体１０としてモールド半導体装置１を構成してもよい。
モールド半導体装置１の平面視のサイズが小さい場合、例えば主面の縦横の辺が２ｃｍ以内の場合などには、回路基板１２は比較的堅牢である。このため、トランスファモールド成形での型締めにおいて、絶縁基板２０が破損したり変形したりするリスクが少ない。このような場合には、図１８～図２０に示す第１変形例に係る半導体装置のように、回路基板１２を基体１０としてモールド半導体装置１を構成してもよい。
【0074】
第１変形例に係るモールド半導体装置１は、基体１０にベースプレート１１を含まないことが上記に説明したモールド半導体装置１と異なる点であり、他は図１～図３に示したモールド半導体装置１と同様の構成である。このため、重複を避けるために、構造や製造方法の説明は省略する。
【0075】
第１変形例に係るモールド半導体装置１においても、環状栓７０は、基体である回路基板１２に対してアライメントされて精密に形成される。したがって、上記の問題点の（１）～（５）を解消できる。なお、第１変形例に係る構造は、後述の第２の実施形態や第３の実施形態においても適用可能である。
【0076】
＜第２変形例＞
図２１に示す第１の実施形態の第２変形例に係るモールド半導体装置１は、図１６に示した比較例の半導体装置１ｒの起立端子６１ｒに封止樹脂漏出阻止弁６００を形成しない構成と同様である。即ち、基体としての回路基板１２の第１端子導体片３２Ｎに半導体チップ４０の裏面電極が接合され、半導体チップ４０の表面電極と第２端子導体片３２Ｐがインターコネクト５０によって結線されている。第１端子導体片３２Ｎに第１起立端子６１Ｎの下端が接続され、第２端子導体片３２Ｐに第２起立端子６１Ｐの下端が接続されている。第１起立端子６１Ｎ及び第２起立端子６１Ｐは、直棒状であってもよいし平板状であってもよい。
図２１に示す第１の実施形態の第２変形例に係るモールド半導体装置１は、図１６に示した比較例の半導体装置１ｒの起立端子６１ｒに封止樹脂漏出阻止弁６００を形成しない構成と同様である。即ち、基体としての回路基板１２の第１端子導体片３２Ｎに半導体チップ４０の裏面電極が接合され、半導体チップ４０の表面電極と第２端子導体片３２Ｐがインターコネクト５０によって結線されている。第１端子導体片３２Ｎに第１起立端子６１Ｎの下端が接続され、第２端子導体片３２Ｐに第２起立端子６１Ｐの下端が接続されている。第１起立端子６１Ｎ及び第２起立端子６１Ｐは、直棒状であってもよいし平板状であってもよい。
【0077】
第１起立端子６１Ｎのインナーリードとアウターリードとの境界付近には第１環状栓７０Ｎが固着され、第２起立端子６１Ｐのインナーリードとアウターリードとの境界付近には第２環状栓７０Ｐが固着されている。第１環状栓７０Ｎ及び第２環状栓７０Ｐは、基体としての回路基板１２に対して精密にアライメントされて形成されている。
【0078】
このため、回路基板１２に対して精密にアライメントするよう設計された金型を使用した樹脂封止により、起立端子６１が非モールド領域の開口部や内壁面に強く当接することが防止される。したがって、起立端子６１により構成された端子アッシー６０を使用しない場合にも、起立端子６１が平板状ではなく直棒状である場合にも、起立端子６１が破損することを抑制できる。
【0079】
＜第３変形例＞
モールド半導体装置１の環状栓７０の形成について、上記に説明した形成方法では、硬化前にペースト状の接着剤（材料）を使用する場合を示した。しかし、耐熱性や耐圧性などについて様々な特性を有する接着剤を使用したいという要求がある。このため、以下に説明する変形例の形成方法のように、粘度の低い接着剤（材料）によって環状栓７０を形成してもよい。
モールド半導体装置１の環状栓７０の形成について、上記に説明した形成方法では、硬化前にペースト状の接着剤（材料）を使用する場合を示した。しかし、耐熱性や耐圧性などについて様々な特性を有する接着剤を使用したいという要求がある。このため、以下に説明する変形例の形成方法のように、粘度の低い接着剤（材料）によって環状栓７０を形成してもよい。
【0080】
第３変形例に係る環状栓７０の形成方法でも、図９に示した栓形成治具１００を使用する。したがって、第３変形例に係る形成方法を実行するための新たな治具の製作は不要である。
【0081】
【0082】
はじめに、図２２に示すように、定盤１０２に載置したモールド半導体装置１の前駆構造体１Ｐに、栓形成治具１００の主治具１０１Ａを装着する。このとき、主治具１０１Ａの上面に副治具１０１Ｂは戴置されていない。端子アッシー６０と主治具１０１Ａの間隙を塞ぐように、粘度の高いシーリング剤７２Ａを塗布する。例えば、シーリング剤７２Ａにシリコーンシーリング剤を用いることができるが、これに限定するものではない。
【0083】
シーリング剤７２Ａが硬化した後、主治具１０１Ａの上に副治具１０１Ｂを戴置する。そして、図２３に示すように、端子アッシー６０と副治具１０１Ｂの隙間に低粘度の接着剤７２Ｂを注入する。ここで、「低粘度」とは、例えば硬化前はペースト状でなく、且つ、栓形成治具１００と端子アッシー６０との隙間から滴下しない程度の粘度である。接着剤７２Ｂの注入は、例えばシリンジを用いる。このとき、副治具１０１Ｂの上面に溢れた接着剤７２Ｂは、接着剤７２Ｂが完全に硬化する前に不織布やスクレーパーで除去する。そして、接着剤７２Ｂを硬化させて、図２４に示すように接着剤７２Ｃを形成する。
【0084】
その後に、栓形成治具１００を取り外すと、図２５に示すように、硬化した接着剤７２Ｃ及びシーリング剤７２Ａからなる環状栓７０が、端子アッシー６０の側面に形成された前駆構造体１Ｐが完成する。
【0085】
上記のように、第３変形例に係る環状栓７０の形成方法では、粘度の高い接着剤を端子アッシー６０と主治具１０１Ａの間隙に塗布した後に、粘度の低い接着剤を塗布する。このため、低粘度の接着剤も環状栓７０に使用することができる。つまり、環状栓７０に使用する接着剤の選択肢を増やすことができる。
【0086】
（第２の実施形態）
上記に説明した第１の実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ４０がダイオード素子などの２端子の半導体素子を有する構成である。第２の実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ４０がトランジスタ素子などの３端子の半導体素子を有する構成である。ここで、３端子の半導体素子とは、オンオフ動作を制御する制御信号が入力される制御電極であるゲート電極やベース電極を備えたＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＢＪＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴなどである。以下に説明するように、第２の実施形態に係る半導体装置には、第１の実施形態に係る半導体装置に制御信号を入力する構成要素が追加される。
上記に説明した第１の実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ４０がダイオード素子などの２端子の半導体素子を有する構成である。第２の実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ４０がトランジスタ素子などの３端子の半導体素子を有する構成である。ここで、３端子の半導体素子とは、オンオフ動作を制御する制御信号が入力される制御電極であるゲート電極やベース電極を備えたＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＢＪＴ、ＪＦＥＴ、ＨＥＭＴなどである。以下に説明するように、第２の実施形態に係る半導体装置には、第１の実施形態に係る半導体装置に制御信号を入力する構成要素が追加される。
【0087】
図２６～図３１を参照して、第２の実施形態に係るモールド半導体装置１ａの構成を説明する。図２６は平面図、図２７は封止樹脂８０を省略した平面図、図２８は封止樹脂８０と端子アッシー６０及び環状栓７０を省略した平面図である。図２９は図２７のXXIX－XXIX方向に沿った断面図、図３０は図２７のXXX－XXX方向に沿った断面図、図３１は図２７のXXXI－XXXI方向に沿った断面図である。以下では、３端子の半導体素子がパワーＭＯＳＦＥＴである場合を例示的に説明する。
【0088】
第２の実施形態に係るモールド半導体装置１ａは、ベースプレート１１と回路基板１２を積層した基体１０を備える。回路基板１２を構成する絶縁基板２０の上面には、ドレイン導体片３２Ｄ、ソース導体片３２Ｓ、制御信号導体片３２ＧＳ、ソース信号導体片３２ＳＳを含む、少なくとも４つの導体片３０が配置されている。ドレイン導体片３２Ｄとソース導体片３２Ｓの間を、パワーＭＯＳＦＥＴの主電流が流れる。制御信号導体片３２ＧＳを介して、パワーＭＯＳＦＥＴのオンオフ動作を制御する制御信号が半導体チップ４０に伝搬される。
【0089】
また、ソース信号導体片３２ＳＳを介してソース信号が伝搬される。このソース信号は、例えば、ソース電極の電位を示す信号である。これは、ソース電極とドレイン電極の間を大電流が流れることによりソース電極の電位が変動する場合があるためである。ゲート電極の電位はソース電極の電位を基準にして設定されるため、ソース電極の電位を正確に検知する必要がある。
【0090】
半導体チップ４０の裏面電極であるドレイン電極と接合させて、ドレイン導体片３２Ｄの上面に半導体チップ４０が配置されている。半導体チップ４０の表面電極であるソース電極が、インターコネクト５０Ｓによってソース導体片３２Ｓと電気的に接続されている。ソース電極と離間して半導体チップ４０の表面に配置されたゲート電極が、インターコネクト５０ＧＳによって制御信号導体片３２ＧＳと電気的に接続されている。更に、半導体チップ４０のソース電極が、インターコネクト５０ＳＳによってソース信号導体片３２ＳＳと電気的に接続されている。
【0091】
ドレイン導体片３２Ｄ、ソース導体片３２Ｓ、制御信号導体片３２ＧＳ、ソース信号導体片３２ＳＳのそれぞれは、ドレイン起立端子６１Ｄ、ソース起立端子６１Ｓ、制御信号起立端子６１ＧＳ、ソース信号起立端子６１ＳＳの下端に電気的に接続されている。これらの起立端子６１の垂直部分は、端子アッシー６０を構成する絶縁板６２の主面に配置されている。即ち、ドレイン起立端子６１Ｄ、ソース起立端子６１Ｓ、制御信号起立端子６１ＧＳ、ソース信号起立端子６１ＳＳのそれぞれの垂直部分は、互いに近接して配置されている。端子アッシー６０のインナーリードとアウターリードの境界には、基体１０に対して精密にアライメントされた環状栓７０が配置されている。なお、主電流が流れる起立端子６１の相互インダクタンスを低減するために、ドレイン起立端子６１Ｄとソース起立端子６１Ｓが絶縁板６２を挟んで対向して配置されることが好ましい。また、制御信号が伝搬される制御信号起立端子６１ＧＳとソース信号が伝搬されるソース信号起立端子６１ＳＳが絶縁板６２を挟んで対向して配置されている。
【0092】
なお、回路基板１２の絶縁基板２０の裏面には、上面導体片３２のそれぞれに対向する下面導体片を配置してもよい。これにより、加熱工程による回路基板１２の反りが抑制される。例えば、ドレイン導体片３２Ｄ、ソース導体片３２Ｓ、制御信号導体片３２ＧＳ、ソース信号導体片３２ＳＳと絶縁基板２０を介してそれぞれ対向する下面導体片３３Ｄ、３３Ｓ、３３ＧＳ（不図示）、３３ＳＳを配置する。
【0093】
モールド半導体装置１ａでは、４本の起立端子６１を、端子アッシー６０としてあたかも１つの起立端子であるかのように集約している。これにより、起立端子６１を集約することによる効果が更に向上している。なお、主電流の流れる端子アッシー６０と信号が伝搬される端子アッシー６０を別けてもよい。即ち、モールド半導体装置１ａが、ドレイン起立端子６１Ｄとソース起立端子６１Ｓを集約した端子アッシー６０と、制御信号起立端子６１ＧＳとソース信号起立端子６１ＳＳを集約した端子アッシー６０とをそれぞれ備えるようにしてもよい。この場合は、独立した端子アッシー６０のそれぞれについて個別に環状栓７０を形成する。
【0094】
モールド半導体装置１ａでは、半導体チップ４０に形成される半導体素子の主電流が流れる回路の構成が、第１の実施形態に係るモールド半導体装置１と同様である。したがって、第２の実施形態に係るモールド半導体装置１ａは第１の実施形態で述べたすべての効果を同様に奏することができる。
【0095】
上記の効果に加えて、第２の実施形態に係るモールド半導体装置１ａによれば、更に特有の効果を奏する。即ち、モールド半導体装置１ａでは、制御信号起立端子６１ＧＳとソース信号起立端子６１ＳＳを薄い絶縁板６２を挟んで対向させて配置している。そして、制御信号起立端子６１ＧＳから半導体チップ４０に流入するゲート信号電流と、半導体チップ４０からソース信号起立端子６１ＳＳに流出するソース信号電流とは、電流方向が逆向きである。このため、制御信号起立端子６１ＧＳとソース信号起立端子６１ＳＳで発生する寄生インダクタンスを低減することができる。信号端子の寄生インダクタンスの低減は、トランジスタ素子のスイッチング速度の高速化とスイッチングロスの低減に寄与する。
【0096】
なお、ソース信号を必要としない場合には、ソース信号導体片３２ＳＳやソース信号起立端子６１ＳＳを配置する必要は必ずしもない。
【0097】
（第３の実施形態）
本発明の実施形態は、２つ以上の半導体チップを有する半導体装置においても、容易に適用可能である。
本発明の実施形態は、２つ以上の半導体チップを有する半導体装置においても、容易に適用可能である。
【0098】
例えば、図３２に回路図を示すハーフブリッジパワーモジュールに、本発明の実施形態を適用する場合を以下に説明する。図３２に示したハーフブリッジ回路は、ボディーダイオードを有するトランジスタ素子（例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ）がそれぞれ形成された半導体チップ４０Ｈと半導体チップ４０Ｌが、ブリッジ接続（直列接続）されている。このハーフブリッジパワーモジュールでは、上アームを構成する半導体チップ４０Ｈと下アームを構成する半導体チップ４０Ｌの接続点が、ハーフブリッジ回路の独立した出力端子として設定されている。第３の実施形態に係る半導体装置は、図３２に示すハーフブリッジパワーモジュールをトランスファモールド成形により樹脂封止し、且つ起立端子６１を配置した半導体装置として構成したものである。なお、図３２の回路図では、以下に説明する起立端子６１の符号で各端子を示している。
【0099】
図３３～図３８を参照して、第３の実施形態に係るモールド半導体装置１ｂの構成を説明する。図３３は平面図、図３４は封止樹脂８０を省略した平面図、図３５封止樹脂８０と端子アッシー６０及び環状栓７０を省略した平面図である。図３６は図３４のXXXVI－XXXVI方向に沿った断面図、図３７は図３４のXXXVII－XXXVII方向に沿った断面図、図３８は図３４のXXXVIII－XXXVIII方向に沿った断面図である。以下では、半導体チップ４０Ｈ及び半導体チップ４０ＬがパワーＭＯＳＦＥＴである場合を例示的に説明する。
【0100】
第３の実施形態に係るモールド半導体装置１ｂは、ベースプレート１１と回路基板１２を積層した基体１０を備える。回路基板１２を構成する絶縁基板２０の上面には、ドレイン導体片３２Ｄ、ソース導体片３２Ｓ、上側制御信号導体片３２ＧＨ、上側ソース信号導体片３２ＳＨ、ブリッジ導体片３２Ｂ、下側制御信号導体片３２ＧＬ及び下側ソース信号導体片３２ＳＬを含む、少なくとも７つの上面導体片３２が配置されている。
【0101】
半導体チップ４０Ｈの裏面電極であるドレイン電極と接合させて、ドレイン導体片３２Ｄの上面に半導体チップ４０Ｈが配置されている。半導体チップ４０Ｈの表面電極であるソース電極とブリッジ導体片３２Ｂがインターコネクト５０Ｂによって電気的に接続されている。ソース電極と離間して半導体チップ４０Ｈの表面に配置されたゲート電極と上側制御信号導体片３２ＧＨが、インターコネクト５０ＧＨによって電気的に接続されている。更に、半導体チップ４０Ｈのソース電極と上側ソース信号導体片３２ＳＨがインターコネクト５０ＳＨによって電気的に接続されている。
【0102】
半導体チップ４０Ｌの裏面電極であるドレイン電極と接合させて、ブリッジ導体片３２Ｂの上面に半導体チップ４０Ｌが配置されている。半導体チップ４０Ｌの表面電極であるソース電極とソース導体片３２Ｓが、インターコネクト５０Ｓによって電気的に接続されている。ソース電極と離間して半導体チップ４０Ｌの表面に配置されたゲート電極と下側制御信号導体片３２ＧＬが、インターコネクト５０ＧＬによって電気的に接続されている。更に、半導体チップ４０Ｌのソース電極と下側ソース信号導体片３２ＳＬがインターコネクト５０ＳＬによって電気的に接続されている。
【0103】
ドレイン導体片３２Ｄ、上側制御信号導体片３２ＧＨ、上側ソース信号導体片３２ＳＨ、ブリッジ導体片３２Ｂのそれぞれは、ドレイン起立端子６１Ｄ、上側制御信号起立端子６１ＧＨ、上側ソース信号起立端子６１ＳＨ、ブリッジ起立端子６１Ｂの下端と電気的に接続されている。また、ソース導体片３２Ｓ、下側制御信号導体片３２ＧＬ、下側ソース信号導体片３２ＳＬのそれぞれは、ソース起立端子６１Ｓ、下側制御信号起立端子６１ＧＬ、下側ソース信号起立端子６１ＳＬの下端と電気的に接続されている。
【0104】
これらの起立端子６１の垂直部分は、回路基板１２の主面に対して垂直に配置された端子アッシー６０を構成する絶縁板６２Ａ、６２Ｂの主面に沿って配置されている。即ち、絶縁板６２Ａの一方の主面に、ドレイン起立端子６１Ｄ、上側制御信号起立端子６１ＧＨの垂直部分が配置されている。絶縁板６２Ａの他方の主面と絶縁板６２Ｂの一方の主面に挟持されて、上側ソース信号起立端子６１ＳＨ、ブリッジ起立端子６１Ｂ、下側ソース信号起立端子６１ＳＬの垂直部分が配置されている。絶縁板６２Ｂの他方の主面に、ソース起立端子６１Ｓ、下側制御信号起立端子６１ＧＬの垂直部分が配置されている。
【0105】
つまり、ドレイン起立端子６１Ｄ、上側制御信号起立端子６１ＧＨ、上側ソース信号起立端子６１ＳＨ、ブリッジ起立端子６１Ｂ、ソース起立端子６１Ｓ、下側制御信号起立端子６１ＧＬ、下側ソース信号起立端子６１ＳＬのそれぞれの垂直部分は、端子アッシー６０によって互いに近接して配置されている。より詳細には、ドレイン起立端子６１Ｄとブリッジ起立端子６１Ｂが絶縁板６２Ａを挟んで対向して配置され、ブリッジ起立端子６１Ｂとソース起立端子６１Ｓが絶縁板６２Ｂを挟んで対向して配置されている。また、上側制御信号起立端子６１ＧＨと上側ソース信号起立端子６１ＳＨが、絶縁板６２Ａを挟んで対向して配置されている。更に、下側制御信号起立端子６１ＧＬと下側ソース信号起立端子６１ＳＬが、絶縁板６２Ｂを挟んで対向して配置されている。端子アッシー６０のインナーリードとアウターリードの境界には、基体１０に対して精密にアライメントされた環状栓７０が配置されている。
【0106】
上記のように、ハーフブリッジパワーモジュールの出力端子であるブリッジ起立端子６１Ｂは、環状栓７０が側面の周囲に固着された端子アッシー６０によって封止樹脂８０の外部に引き出されている。
【0107】
なお、回路基板１２の絶縁基板２０の裏面には、上面導体片３２のそれぞれと対向する位置に下面導体片３３を配置することが好ましい。即ち、ドレイン導体片３２Ｄ、上側制御信号導体片３２ＧＨ、上側ソース信号導体片３２ＳＨ、ブリッジ導体片３２Ｂとそれぞれ対向させて、下面導体片３３Ｄ、下面導体片３３ＧＨ（不図示）、下面導体片３３ＳＨ、下面導体片３３Ｂを配置する。また、ソース導体片３２Ｓ、下側制御信号導体片３２ＧＬ、下側ソース信号導体片３２ＳＬとそれぞれ対向させて、下面導体片３３Ｓ、下面導体片３３ＧＬ（不図示）、下面導体片３３ＳＬ（不図示）を配置する。
【0108】
第３の実施形態の半導体装置においては、７本の起立端子６１を、端子アッシー６０としてあたかも１つの端子であるかのように集約している。これにより、起立端子６１を集約することによる効果が更に向上している。なお、主電流の流れる端子アッシー６０と信号が伝搬される端子アッシー６０を別けてもよい。更に、半導体チップ４０Ｈに信号を伝搬する上側制御信号起立端子６１ＧＨと上側ソース信号起立端子６１ＳＨを１つの端子アッシー６０に集約し、半導体チップ４０Ｌに信号を伝搬する下側制御信号起立端子６１ＧＬと下側ソース信号起立端子６１ＳＬを他の１つの端子アッシー６０に集約してもよい。このように、１つの端子アッシー６０に集約する起立端子６１の種類は任意である。複数の端子アッシー６０を設ける場合には、端子アッシー６０のそれぞれについて個別の環状栓７０を固着する。
【0109】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【0110】
例えば、上記では、半導体チップ４０に形成された半導体素子が表面電極と裏面電極を有する場合を説明したが、半導体素子のすべての電極が半導体チップ４０の表面に配置された構成であってもよい。例えば、プレーナ型トランジスタの電極のそれぞれと個々にインターコネクトにより電気的に接続された複数の上面導体片３２のそれぞれに、起立端子６１を接続する構成が可能である。
【0111】
また、端子アッシー６０の絶縁板６２の両面に起立端子６１の垂直部分が配置された例を示したが、絶縁板６２の片方の主面にのみ起立端子６１の垂直部分を配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0112】
本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法は、トランスファモールド成形により樹脂封止される半導体装置を製造する製造業を含む電子機器産業に利用可能である。
【符号の説明】
【0113】
１…モールド半導体装置
１０…基体
１１…ベースプレート
１２…回路基板
２０…絶縁基板
３０…導体片
３２…上面導体片
３３…下面導体片
４０…半導体チップ
５０…インターコネクト
６０…端子アッシー
６１…起立端子
６２…絶縁板
７０…環状栓
８０…封止樹脂
１０…基体
１１…ベースプレート
１２…回路基板
２０…絶縁基板
３０…導体片
３２…上面導体片
３３…下面導体片
４０…半導体チップ
５０…インターコネクト
６０…端子アッシー
６１…起立端子
６２…絶縁板
７０…環状栓
８０…封止樹脂
【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15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】