(57)【要約】  放熱性を向上しつつ、基板の反りを抑制する。  半導体装置（１００）は、表面（１１１）と、フィン形成領域（Ｓ１）とフィン形成領域（Ｓ１）を取り囲む周辺領域（Ｓ２）とを含む裏面（１１２）とを備えた基板（１１０）と、表面（１１１）上に搭載された絶縁基板（１３０）と、絶縁基板（１３０）上に搭載された半導体チップ（１５０ａ，１５０ｂ）と、フィン形成領域（Ｓ１）上に形成された複数のフィン（１７０）と、周辺領域（Ｓ２）と重なるように、基板（１１０）に接合部材（１６０）を介して形成された補強部材（１８０）と、を有する。
2012056809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と、フィン形成領域と前記フィン形成領域を取り囲む周辺領域とを含む裏面とを備えた基板と、
前記表面上に搭載された絶縁基板と、
前記絶縁基板上に搭載された半導体チップと、
前記フィン形成領域上に形成された複数のフィンと、
前記周辺領域と重なるように、前記基板に接合部材を介して形成された補強部材と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記補強部材には、前記基板とは異なる材料が用いられていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置。
【請求項３】
前記補強部材には、前記基板よりも硬い材料が用いられていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板には、前記補強部材よりも熱伝導性が高い材料が用いられていることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記補強部材は、前記周辺領域上に前記接合部材を介して形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記補強部材には開口部が設けられ、前記補強部材は、前記開口部により前記フィン形成領域を露出するように、前記周辺領域上に形成されていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の半導体装置。
【請求項７】
前記補強部材には複数の貫通孔が設けられ、前記補強部材は、前記複数のフィンのそれぞれが前記複数の貫通孔のそれぞれの内に位置するように、前記周辺領域上および前記フィン形成領域上に形成されていることを特徴とする請求の範囲第５項または第６項記載の半導体装置。
【請求項８】
前記基板の前記表面は、絶縁基板搭載領域と前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域とを備え、
前記絶縁基板は、前記絶縁基板搭載領域上に搭載され、
前記表面の周辺領域上に接合部材を介して補強部材が形成されていることを特徴とする請求の範囲第５項〜第７項のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁基板は、前記表面の周辺領域上の前記接合部材と同じ材料を用いた接合部材を介して、前記絶縁基板搭載領域上に搭載されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記基板の前記表面上には前記絶縁基板が複数個搭載され、
前記表面上の前記補強部材には、開口部と前記開口部に突出する突出部とが設けられ、
前記複数の絶縁基板はそれぞれ、前記突出部を境界にして、前記開口部内に配置されていることを特徴とする請求の範囲第８項または第９項記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記基板の前記表面は、絶縁基板搭載領域と前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域とを備え、
前記絶縁基板は、前記絶縁基板搭載領域上に搭載され、
前記表面の周辺領域上に前記接合部材を介して前記補強部材が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
絶縁基板搭載領域を含む表面と、フィン形成領域と前記フィン形成領域を取り囲む周辺領域とを含む裏面とを備えた基板と、
前記フィン形成領域上に形成された複数のフィンと、
前記周辺領域と重なるように、前記基板に接合部材を介して形成された補強部材と、
を有することを特徴とする放熱部材。
【請求項１３】
前記補強部材には、前記基板とは異なる材料が用いられていることを特徴とする請求の範囲第１２項記載の放熱部材。
【請求項１４】
前記補強部材には、前記基板よりも硬い材料が用いられていることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の放熱部材。
【請求項１５】
前記基板には、前記補強部材よりも熱伝導性が高い材料が用いられていることを特徴とする請求の範囲第１３項または第１４項記載の放熱部材。
【請求項１６】
前記補強部材は、前記周辺領域上に前記接合部材を介して形成されていることを特徴とする請求の範囲第１２項〜第１５項のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項１７】
前記基板の前記表面は、前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域を備え、
前記表面の周辺領域上に接合部材を介して補強部材が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１２項〜第１６項のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項１８】
表面と、フィン形成領域と前記フィン形成領域を取り囲む周辺領域とを含む裏面とを備えた基板の、前記フィン形成領域上に接合部材を介して複数のフィンを配置する工程と、
複数の貫通孔が設けられた補強部材を、前記複数のフィンのそれぞれが前記複数の貫通孔のそれぞれの内に位置するように、前記周辺領域上および前記フィン形成領域上に前記接合部材を介して配置する工程と、
前記補強部材が配置された前記基板に熱処理を施して、前記接合部材により前記基板と前記複数のフィンおよび前記補強部材とを接合させる工程と、
前記表面上に絶縁基板を搭載する工程と、
前記絶縁基板上に半導体チップを搭載する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
絶縁基板搭載領域と前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域とを含む表面と、フィン形成領域を含む裏面とを備え、前記フィン形成領域上に複数のフィンが形成され、かつ、前記表面の周辺領域上に開口部と前記開口部に突出する突出部とが設けられた補強部材が前記開口部により前記絶縁基板搭載領域を露出するように接合部材を介して形成された基板の、前記絶縁基板搭載領域上に、複数の絶縁基板をそれぞれ、前記突出部を目印にして搭載する工程と、
前記複数の絶縁基板のそれぞれの上に、半導体チップを搭載する工程と、
を有することを特徴とする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、放熱用のフィンを有する半導体装置、放熱部材、および、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放熱用のフィンを備えた半導体装置として、基板と、基板の表面上に搭載された絶縁基板と、絶縁基板上に搭載された半導体チップと、基板の裏面上に形成された複数のフィンとを有する半導体装置が存在する。【０００３】
この半導体装置では、半導体チップから発生した熱は、絶縁基板および基板を介して複数のフィンに伝導し、複数のフィンから外部へ放出される。
このような放熱用のフィンを備えた半導体装置としては、例えば、セラミックス製の絶縁基板の上面に形成された電子部品搭載用の導電層と、絶縁基板の下面に形成されたフィンベースと、複数の放熱フィンとを備えている絶縁フィンを有する半導体装置がある（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２００９−２６９５７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、複数のフィンが基板に形成された半導体装置では、複数のフィンが形成されている基板の中央寄りの部分と、フィンが形成されていない基板の周辺部分とで、熱収縮または熱膨張の程度が異なるため、基板が反ってしまう可能性がある。【０００６】
これに対して、基板を厚くして、反りに対する基板の強度を向上させることも考えられるが、この場合、基板の熱抵抗が大きくなってしまい、半導体チップから発生した熱を効果的に複数のフィンへ伝導することができず、放熱性が低下してしまう可能性がある。【０００７】
このような点に鑑み、本発明は、放熱性を向上しつつ、基板の反りを抑制した半導体装置、放熱部材、および、半導体装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために以下のような半導体装置が提供される。
この半導体装置は、表面と、フィン形成領域とフィン形成領域を取り囲む周辺領域とを含む裏面とを備えた基板と、表面上に搭載された絶縁基板と、絶縁基板上に搭載された半導体チップと、フィン形成領域上に形成された複数のフィンと、周辺領域と重なるように、基板に接合部材を介して形成された補強部材と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体装置、放熱部材、および、半導体装置の製造方法によれば、放熱性を向上しつつ、基板の反りを抑制することが可能となる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す上面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す下面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図５】第１の実施の形態の変形例の半導体装置を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の変形例の放熱部材の製造方法を示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態の変形例の半導体装置を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す上面図である。図２は、第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す下面図である。図３は、第１の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。ここで、図３は、図１の点線Ａ−Ａにおける断面図に相当する。
【００１２】
図３に示すように、半導体装置１００は、表面１１１と裏面１１２とを備えている基板１１０を有している。基板１１０の材料には、例えば、銅合金、または、アルミ合金等が用いられている。銅合金としては、例えば、コバルト、りん、錫、ニッケル、亜鉛を銅に微量添加した銅合金（銅：９９．５％以上）が用いられている。さらに、ＪＩＳ規格を用いて説明すると、銅合金には、例えば、Ｃ１０２０（１０００系〜７０００系）が用いられている。アルミ合金には、例えば、Ａ３０００系、Ａ５０００系、Ａ６０００系、Ａ７０００系が用いられている。
【００１３】
さらに、基板１１０の表面１１１上には、接合部材１２０を介して絶縁基板１３０が搭載されている。接合部材１２０には、例えば、はんだが用いられている。
絶縁基板１３０は、接合部材１２０と接合された導体層１３１と、導体層１３１上に形成された絶縁層１３２と、絶縁層１３２上に形成された導体層１３３ａ，１３３ｂ（図３では不図示）とを有している。導体層１３１，１３３ａ，１３３ｂには、例えば、銅、または、アルミ等が用いられている。絶縁層１３２には、例えば、窒化アルミニウム、窒化シリコン、または、酸化アルミニウム等のセラミックスが用いられている。
【００１４】
さらに、絶縁基板１３０の導体層１３３ａ上には、接合部材１４０ａ，１４０ｂをそれぞれ介して、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂが搭載されている。図１に示すように、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂは、互いに、または、導体層１３３ｂと、ワイヤ１５１により接続されている。
【００１５】
接合部材１４０ａ，１４０ｂには、例えば、はんだが用いられている。半導体チップ１５０ａ，１５０ｂには、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）、または、フリーホイールダイオード（Free Wheeling Diode：ＦＷＤ）等が用いられている。
【００１６】
基板１１０の裏面１１２は、図２および図３に示すように、点線Ｂ１で囲まれたフィン形成領域Ｓ１と、フィン形成領域Ｓ１を包囲する周辺領域Ｓ２とを含む。ここで、フィン形成領域Ｓ１は、絶縁基板１３０の直下に位置している。フィン形成領域Ｓ１上には、接合部材１６０を介して、複数のフィン１７０が形成されている。
【００１７】
複数のフィン１７０は、マトリックス状に配置されている。半導体チップ１５０ａ，１５０ｂから発生した熱は、絶縁基板１３０および基板１１０を介して複数のフィン１７０に伝導し、複数のフィン１７０から外部へ放出される。
【００１８】
接合部材１６０には、例えば、銅合金、または、アルミ合金等のろう材が用いられている。銅合金としては、例えば、りん銅系が用いられている。アルミ合金としては、例えば、Ａ４０００系が用いられている。
【００１９】
フィン１７０には、例えば、銅合金、または、アルミ合金等が用いられている。銅合金としては、例えば、Ｃ１０２０（１０００系）の無酸素銅が用いられている。アルミ合金としては、例えば、Ａ４０００系が用いられている。
【００２０】
さらに、基板１１０の裏面１１２の周辺領域Ｓ２上には、接合部材１６０を介して補強部材１８０が形成されている。補強部材１８０には開口部１８１が設けられている。すなわち、補強部材１８０は枠状を成している。補強部材１８０は、開口部１８１によりフィン形成領域Ｓ１を露出するように、周辺領域Ｓ２上に形成されている。
【００２１】
補強部材１８０の材料には、例えば、銅合金、または、アルミ合金等が用いられている。銅合金としては、例えば、コバルト、りん、錫、ニッケル、亜鉛を銅に微量添加した銅合金（銅：９９．５％以上）が用いられている。ＪＩＳ規格を用いて説明すると、銅合金には、例えば、Ｃ１０００系〜Ｃ７０００系が用いられている。アルミ合金には、例えば、Ａ３０００系、Ａ５０００系、Ａ６０００系、Ａ７０００系が用いられている。
【００２２】
ここで、補強部材１８０には、基板１１０とは異なる材料が用いられている。具体的には、補強部材１８０には、基板１１０よりも硬い材料が用いられている。また、基板１１０には、補強部材１８０よりも熱伝導性が高い材料が用いられている。
【００２３】
すなわち、補強部材１８０および基板１１０に、例えば、銅合金が用いられている場合、補強部材１８０には、例えば、Ｃ１０００系〜Ｃ７０００系の中から、硬い銅合金が選択されて用いられ、基板１１０には、例えば、Ｃ１０００系〜Ｃ７０００系の中から、熱伝導性が高い銅合金が選択されて用いられている。
【００２４】
なお、半導体装置１００のうち、基板１１０、接合部材１６０、複数のフィン１７０、および、補強部材１８０から成る部分を、放熱部材１９０と称す。
次に、半導体装置１００の製造方法について説明する。図４は、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【００２５】
まず、図４（Ａ）に示すように、放熱部材１９０を準備する。放熱部材１９０は、基板１１０の裏面１１２上に、接合部材１６０を介して複数のフィン１７０および補強部材１８０を搭載し、この状態で熱処理を施して、接合部材１６０により基板１１０と複数のフィン１７０および補強部材１８０とを接合させることで生成される。すなわち、複数のフィン１７０、および、補強部材１８０を、基板１１０に対して一括して接合させる。なお、放熱部材１９０の表面は、全面的、または、部分的にニッケルめっきされていてもよい。
【００２６】
そして、放熱部材１９０上に、接合部材１２０、絶縁基板１３０、接合部材１４０ａ，１４０ｂ、および、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂを順次搭載する。
次に、図４（Ｂ）に示すように、各部品が搭載された構造体１０１に、熱処理を施す。これにより、接合部材１２０により基板１１０と絶縁基板１３０とが接合し、接合部材１４０ａ，１４０ｂにより、絶縁基板１３０と半導体チップ１５０ａ，１５０ｂとが接合する。このようにして、半導体装置１００が生成される。
【００２７】
以上のように、半導体装置１００では、基板１１０の裏面１１２の周辺領域Ｓ２上に、接合部材１６０を介して補強部材１８０が形成されている。この構成によれば、補強部材１８０により基板１１０の周辺部分が支持されるため、基板１１０に発生する反りを抑制することができる。
【００２８】
また、これにより、基板１１０自体の反りに対する強度を低く設定することもできるため、基板１１０を薄くすることが可能となる。基板１１０を薄くすることで、基板１１０の熱抵抗を下げることができ、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂから発生した熱を、効果的に複数のフィン１７０に伝導することができ、放熱性を向上させることが可能となる。
【００２９】
さらに、基板１１０を薄くすることで、基板１１０の材料が少なくなるため、また、比較的入手の容易なロール材を使うことができるため、材料費を低減することが可能となる。さらに、半導体装置１００を軽量化することができる。特に、半導体装置１００が車載製品に用いられる場合、軽量化の要求が強いため、効果は大きい。
【００３０】
さらに、半導体装置１００では、補強部材１８０は基板１１０の裏面１１２上に接合部材１６０を介して形成されている。すなわち、補強部材１８０と基板１１０とが別の部品で構成されている。
【００３１】
このため、基板１１０に発生する反りの大きさが、例えば、半導体装置１００の用途等により異なる場合でも、基板１１０の厚さを変えずに、補強部材１８０の厚さ等を調整することによって、対応することが可能となる。すなわち、基板１１０に発生する反りの大きさに応じて、異なる種類の基板１１０を準備する必要がないため、製造コストを低減することが可能となる。
【００３２】
さらに、半導体装置１００では、補強部材１８０には、基板１１０とは異なる材料が用いられている。具体的には、補強部材１８０には、基板１１０よりも硬い材料が用いられている。これにより、基板１１０の周辺部分をより強力に支持することが可能となる。また、基板１１０には、補強部材１８０よりも熱伝導性が高い材料が用いられている。これにより、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂから発生した熱を、より効果的に複数のフィン１７０に伝導することが可能となる。
【００３３】
また、半導体装置１００は、フィン１７０と補強部材１８０とが接合部材１６０により基板１１０に接合されている。フィン１７０を補強部材１８０と一緒に接合するため、基板１１０に反りのない状態で組み立てることができ、製造が容易になる。
【００３４】
（変形例）
次に、半導体装置１００の変形例について説明する。図５は、第１の実施の形態の変形例の半導体装置を示す図である。図５（Ａ）は、半導体装置の下面図を示し、図５（Ｂ）は、半導体装置の断面図を示す。
【００３５】
変形例の半導体装置１００ａは、半導体装置１００に対して、補強部材１８０に換えて、補強部材１８０とは形状および配置が異なる補強部材１８０ａを用いたものである。その他の構成は、半導体装置１００と同様である。
【００３６】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、補強部材１８０ａには、複数の貫通孔１８２が設けられている。貫通孔１８２の径は、フィン１７０の径よりも大きい。そして、補強部材１８０ａは、複数のフィン１７０のそれぞれが複数の貫通孔１８２のそれぞれの内に位置するように、基板１１０の裏面１１２の周辺領域Ｓ２上およびフィン形成領域Ｓ１上に、接合部材１６０を介して形成されている。
【００３７】
なお、半導体装置１００ａのうち、基板１１０、接合部材１６０、複数のフィン１７０、および、補強部材１８０ａから成る部分を、放熱部材１９０ａと称す。
半導体装置１００ａにおいても、基板１１０の裏面１１２の周辺領域Ｓ２上に、接合部材１６０を介して補強部材１８０ａが形成されている。この構成によれば、補強部材１８０ａにより基板１１０の周辺部分が支持されるため、基板１１０に発生する反りを抑制することができる。また、これにより、基板１１０を薄くすることができ、放熱性を向上させることが可能となる。
【００３８】
半導体装置１００ａの製造方法は、図４に示された半導体装置１００の製造方法と同様である。すなわち、半導体装置１００ａは、放熱部材１９０ａ上に、接合部材１２０、絶縁基板１３０、接合部材１４０ａ，１４０ｂ、および、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂを順次搭載した後、各部品が搭載された構造体に、熱処理を施すことで生成される。
【００３９】
次に、放熱部材１９０ａの製造方法について説明する。図６は、第１の実施の形態の変形例の放熱部材の製造方法を示す図である。
まず、図６（Ａ）に示すように、基板１１０の裏面１１２上に接合部材１６０を介して複数のフィン１７０を配置する。ここで、複数のフィン１７０は、基板１１０に完全には接合されていない。そして、基板１１０の裏面１１２と対向するように、補強部材１８０ａを配置する。
【００４０】
次に、図６（Ｂ）に示すように、補強部材１８０ａを、複数のフィン１７０のそれぞれが複数の貫通孔１８２のそれぞれの内に位置するようにして、接合部材１６０に接触させる。このとき、複数のフィン１７０のそれぞれは、補強部材１８０ａの複数の貫通孔１８２のそれぞれによって、位置合わせされる。
【００４１】
そして、この状態で熱処理を施し、接合部材１６０により基板１１０と複数のフィン１７０および補強部材１８０ａとを接合させる。このようにして、放熱部材１９０ａが生成される。
【００４２】
このように、放熱部材１９０ａの製造方法によれば、複数の貫通孔１８２が設けられた補強部材１８０ａを、複数のフィン１７０のそれぞれが複数の貫通孔１８２のそれぞれの内に位置するように、基板１１０の裏面１１２上に接合部材１６０を介して配置した後、熱処理を施して、接合部材１６０により基板１１０と複数のフィン１７０および補強部材１８０ａとを接合させる。
【００４３】
この構成によれば、補強部材１８０ａを配置する工程が、複数のフィン１７０の位置合わせを行う工程を兼ねるため、製造工程を少なくすることが可能となる。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の半導体装置について説明する。図７は、第２の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す図である。図７（Ａ）は、上面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の点線Ａ−Ａにおける断面図に相当する。
【００４４】
第２の実施の形態の半導体装置２００は、第１の実施の形態の半導体装置１００に対して、基板１１０の表面１１１上にも、補強部材を形成したものである。その他の構成は、半導体装置１００と同様である。
【００４５】
基板１１０の表面１１１は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、点線Ｂ２で囲まれた領域であり絶縁基板１３０が搭載された絶縁基板搭載領域Ｓ３と、絶縁基板搭載領域Ｓ３を取り囲む周辺領域Ｓ４とを含む。そして、周辺領域Ｓ４上に、接合部材２１０を介して補強部材２２０が形成されている。補強部材２２０には開口部２２１が設けられている。すなわち、補強部材２２０は枠状を成している。補強部材２２０は、開口部２２１により絶縁基板搭載領域Ｓ３を露出するように、周辺領域Ｓ４上に形成されている。
【００４６】
接合部材２１０の材料には、例えば、銅合金、または、アルミ合金等のろう材が用いられている。銅合金としては、例えば、りん銅系が用いられている。アルミ合金としては、例えば、Ａ４０００系が用いられている。
【００４７】
補強部材２２０の材料には、例えば、銅合金、または、アルミ合金等が用いられている。銅合金としては、例えば、コバルト、りん、錫、ニッケル、亜鉛を銅に微量添加した銅合金（銅：９９．５％以上）が用いられている。ＪＩＳ規格を用いて説明すると、銅合金には、例えば、Ｃ１０００系〜Ｃ７０００系が用いられている。アルミ合金には、例えば、Ａ３０００系、Ａ５０００系、Ａ６０００系、Ａ７０００系が用いられている。
【００４８】
ここで、補強部材２２０には、基板１１０とは異なる材料が用いられている。具体的には、補強部材２２０には、基板１１０よりも硬い材料が用いられている。また、基板１１０には、補強部材２２０よりも熱伝導性が高い材料が用いられている。
【００４９】
なお、半導体装置２００のうち、基板１１０、接合部材１６０，２１０、複数のフィン１７０、および、補強部材１８０，２２０から成る部分を、放熱部材２３０と称す。
次に、半導体装置２００の製造方法について説明する。図８は、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【００５０】
まず、図８（Ａ）に示すように、放熱部材２３０を準備する。放熱部材２３０の製造方法としては、まず、基板１１０の裏面１１２上に、接合部材１６０を介して複数のフィン１７０および補強部材１８０を搭載し、さらに、基板１１０の表面１１１上に、接合部材２１０を介して補強部材２２０を搭載する。
【００５１】
そして、この状態で熱処理を施して、接合部材１６０により基板１１０と複数のフィン１７０および補強部材１８０とを接合させ、接合部材２１０により基板１１０と補強部材２２０とを接合させる。すなわち、複数のフィン１７０、および、補強部材１８０，２２０を、基板１１０に対して一括して接合させる。これにより、放熱部材２３０が生成される。なお、放熱部材２３０の表面は、全面的、または、部分的にニッケルめっきされていてもよい。
【００５２】
次に、放熱部材２３０上に、接合部材１２０、絶縁基板１３０、接合部材１４０ａ，１４０ｂ、および、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂを順次搭載する。
次に、図８（Ｂ）に示すように、各部品が搭載された構造体２０１に、熱処理を施す。これにより、接合部材１２０により基板１１０と絶縁基板１３０とが接合し、接合部材１４０ａ，１４０ｂにより、絶縁基板１３０と半導体チップ１５０ａ，１５０ｂとが接合する。このようにして、半導体装置２００が生成される。
【００５３】
以上のように、半導体装置２００では、基板１１０の裏面１１２の周辺領域Ｓ２上に、接合部材１６０を介して補強部材１８０が形成されている。この構成によれば、補強部材１８０により基板１１０の周辺部分が支持されるため、基板１１０に発生する反りを抑制することができる。また、これにより、基板１１０を薄くすることができ、放熱性を向上させることが可能となる。
【００５４】
さらに、半導体装置２００では、基板１１０の表面１１１の周辺領域Ｓ４上に、接合部材２１０を介して補強部材２２０が形成されている。この構成によれば、補強部材２２０により基板１１０の周辺部分が支持されるため、基板１１０に発生する反りをより効果的に抑制することができる。なお、半導体装置２００では、補強部材１８０を削除することも可能である。
【００５５】
（変形例）
次に、半導体装置２００の変形例について説明する。図９は、第２の実施の形態の変形例の半導体装置を示す図である。図９（Ａ）は、半導体装置の上面図を示し、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の点線Ａ−Ａにおける断面図に相当する。
【００５６】
変形例の半導体装置２００ａは、半導体装置２００に対して、絶縁基板１３０に換えて、複数の絶縁基板２４０，２５０，２６０が基板１１０に搭載されたものである。また、半導体装置２００ａは、半導体装置２００に対して、補強部材２２０に換えて、補強部材２２０とは形状が異なる補強部材２２０ａを用いたものである。その他の構成は、半導体装置２００と同様である。
【００５７】
基板１１０の表面１１１上には、接合部材２１０を介して、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、絶縁基板２４０〜２６０が搭載されている。絶縁基板２４０〜２６０はそれぞれ、半導体装置２００の絶縁基板１３０と同様の構成を備えている。
【００５８】
さらに、絶縁基板２４０上には、接合部材２７１を介して半導体チップ２７０ａ，２７０ｂが搭載されている。絶縁基板２５０上には、接合部材２７２を介して半導体チップ２８０ａ，２８０ｂが搭載されている。絶縁基板２６０上には、接合部材２７３を介して半導体チップ２９０ａ，２９０ｂが搭載されている。接合部材２７１〜２７３には、例えば、はんだが材料に用いられている。
【００５９】
図９（Ａ）に示すように、補強部材２２０ａには、開口部２２１ａと、開口部２２１ａに突出する複数の突出部２２２，２２３，２２４，２２５が設けられている。そして、補強部材２２０ａは、開口部２２１ａにより絶縁基板搭載領域Ｓ３を露出するように、周辺領域Ｓ４上に形成されている。
【００６０】
絶縁基板２４０〜２６０はそれぞれ、突出部２２２〜２２５を境界にして、開口部２２１ａ内に配置されている。ここでは、例えば、突出部２２２と突出部２２４とを結ぶ点線Ｂ３を境界にして、絶縁基板２４０，２５０がそれぞれ開口部２２１ａ内に配置され、突出部２２３と突出部２２５とを結ぶ点線Ｂ４を境界にして、絶縁基板２５０，２６０がそれぞれ開口部２２１ａ内に配置されている。
【００６１】
なお、半導体装置２００ａのうち、基板１１０、接合部材１６０，２１０、複数のフィン１７０、および、補強部材１８０，２２０ａから成る部分を、放熱部材２３０ａと称す。
【００６２】
半導体装置２００ａにおいても、基板１１０の表面１１１の周辺領域Ｓ４上に、接合部材２１０を介して補強部材２２０ａが形成されている。この構成によれば、補強部材２２０ａにより基板１１０の周辺部分が支持されるため、基板１１０に発生する反りをより効果的に抑制することができる。
【００６３】
半導体装置２００ａの製造方法は、図８に示された半導体装置２００の製造方法と同様である。すなわち、半導体装置２００ａは、放熱部材２３０ａ上に、接合部材１２０、絶縁基板２４０〜２６０、接合部材２７１〜２７３、および、半導体チップ２７０ａ，２７０ｂ，２８０ａ，２８０ｂ，２９０ａ，２９０ｂを順次搭載した後、各部品が搭載された構造体に、熱処理を施すことで生成される。
【００６４】
ここで、半導体装置２００ａの製造方法では、絶縁基板２４０〜２６０を放熱部材２３０ａの基板１１０上に搭載する際に、補強部材２２０ａに設けられた突出部２２２〜２２５を目印にして位置合わせを行う。
【００６５】
例えば、絶縁基板２４０に対しては、突出部２２２，２２４を目印にして位置合わせを行い、絶縁基板２５０に対しては、突出部２２２，２２４、または、突出部２２３，２２５を目印にして位置合わせを行い、絶縁基板２６０に対しては、突出部２２３，２２５を目印にして位置合わせを行う。
【００６６】
このように、半導体装置２００ａの製造方法によれば、絶縁基板２４０〜２６０を、補強部材２２０ａに設けられた突出部２２２〜２２５を目印にして、基板１１０上に搭載する。この構成によれば、冶具等を用いなくとも、絶縁基板２４０〜２６０の位置合わせを行うことができるため、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００６７】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の半導体装置について説明する。図１０は、第３の実施の形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。
【００６８】
第３の実施の形態の半導体装置３００は、第２の実施の形態の半導体装置２００に対して、基板１１０と絶縁基板１３０および補強部材２２０とを接合する接合部材に、接合部材１２０，２１０に換えて、接合部材２１０ａを用いるようにしたものである。その他の構成は、半導体装置２００と同様である。
【００６９】
図１０に示すように、絶縁基板１３０および補強部材２２０は、基板１１０の表面１１１上に接合部材２１０ａを介して搭載または形成されている。接合部材２１０ａの材料には、例えば、銅合金、または、アルミ合金等のろう材が用いられている。銅合金としては、例えば、りん銅系が用いられている。アルミ合金としては、例えば、Ａ４０００系が用いられている。
【００７０】
なお、半導体装置３００のうち、基板１１０、接合部材１６０，２１０ａ、複数のフィン１７０、および、補強部材１８０，２２０から成る部分を、放熱部材３１０と称す。
次に、半導体装置３００の製造方法について説明する。図１１は、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
【００７１】
まず、図１１（Ａ）に示すように、放熱部材３１０に絶縁基板１３０が搭載された積層体を準備する。この積層体の製造方法としては、まず、基板１１０の裏面１１２上に、接合部材１６０を介して複数のフィン１７０および補強部材１８０を搭載し、さらに、基板１１０の表面１１１上に、接合部材２１０ａを介して絶縁基板１３０および補強部材２２０を搭載する。
【００７２】
そして、この状態で熱処理を施して、接合部材１６０により基板１１０と複数のフィン１７０および補強部材１８０とを接合させ、接合部材２１０ａにより基板１１０と絶縁基板１３０および補強部材２２０とを接合させる。すなわち、複数のフィン１７０、補強部材１８０，２２０、および、絶縁基板１３０を、基板１１０に対して一括して接合させる。これにより、放熱部材３１０に絶縁基板１３０が搭載された積層体が生成される。
【００７３】
次に、この積層体上に、接合部材１４０ａ，１４０ｂ、および、半導体チップ１５０ａ，１５０ｂを順次搭載する。
次に、図１１（Ｂ）に示すように、各部品が搭載された構造体３０１に、熱処理を施す。これにより、接合部材１４０ａ，１４０ｂにより、絶縁基板１３０と半導体チップ１５０ａ，１５０ｂとが接合する。このようにして、半導体装置３００が生成される。
【００７４】
以上のように、半導体装置３００では、基板１１０の裏面１１２の周辺領域Ｓ２上に、接合部材１６０を介して補強部材１８０が形成されている。この構成によれば、補強部材１８０により基板１１０の周辺部分が支持されるため、基板１１０に発生する反りを抑制することができる。また、これにより、基板１１０を薄くすることができ、放熱性を向上させることが可能となる。
【００７５】
さらに、半導体装置３００では、基板１１０の表面１１１の周辺領域Ｓ４上に、接合部材２１０ａを介して補強部材２２０が形成されている。この構成によれば、補強部材２２０により基板１１０の周辺部分が支持されるため、基板１１０に発生する反りをより効果的に抑制することができる。
【００７６】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００７７】
１００，１００ａ，２００，２００ａ，３００  半導体装置
１０１，２０１，３０１  構造体
１１０  基板
１１１  表面
１１２  裏面
１２０，１４０ａ，１４０ｂ，１６０，２１０，２１０ａ，２７１，２７２，２７３  接合部材
１３０，２４０，２５０，２６０  絶縁基板
１３１，１３３ａ，１３３ｂ  導体層
１３２  絶縁層
１５０ａ，１５０ｂ，２７０ａ，２７０ｂ，２８０ａ，２８０ｂ，２９０ａ，２９０ｂ  半導体チップ
１５１  ワイヤ
１７０  フィン
１８０，１８０ａ，２２０，２２０ａ  補強部材
１８１，２２１，２２１ａ  開口部
１８２  貫通孔
１９０，１９０ａ，２３０，２３０ａ，３１０  放熱部材
２２２，２２３，２２４，２２５  突出部
Ｓ１  フィン形成領域
Ｓ２，Ｓ４  周辺領域
Ｓ３  絶縁基板搭載領域
【図１】
2012056809.tif 000003
【図２】
2012056809.tif 000004
【図３】
2012056809.tif 000005
【図４】
2012056809.tif 000006
【図５】
2012056809.tif 000007
【図６】
2012056809.tif 000008
【図７】
2012056809.tif 000009
【図８】
2012056809.tif 000010
【図９】
2012056809.tif 000011
【図１０】
2012056809.tif 000012
【図１１】
2012056809.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と、フィン形成領域と前記フィン形成領域を取り囲む周辺領域とを含む裏面とを備えた基板と、
前記表面上に搭載された絶縁基板と、
前記絶縁基板上に搭載された半導体チップと、
前記フィン形成領域上に形成された複数のフィンと、
前記周辺領域と重なるように、前記基板に接合部材を介して形成された第１の補強部材と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の補強部材には、前記基板とは異なる材料が用いられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の補強部材には、前記基板よりも硬い材料が用いられていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板には、前記第１の補強部材よりも熱伝導性が高い材料が用いられていることを特徴とする請求項２または３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の補強部材は、前記周辺領域上に前記接合部材を介して形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の補強部材には開口部が設けられ、前記第１の補強部材は、前記開口部により前記フィン形成領域を露出するように、前記周辺領域上に形成されていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の補強部材には複数の貫通孔が設けられ、前記第１の補強部材は、前記複数のフィンのそれぞれが前記複数の貫通孔のそれぞれの内に位置するように、前記周辺領域上および前記フィン形成領域上に形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記基板の前記表面は、絶縁基板搭載領域と前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域とを備え、
前記絶縁基板は、前記絶縁基板搭載領域上に搭載され、
前記表面の周辺領域上に接合部材を介して第２の補強部材が形成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁基板は、前記表面の周辺領域上の前記接合部材と同じ材料を用いた接合部材を介して、前記絶縁基板搭載領域上に搭載されていることを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記基板の前記表面上には前記絶縁基板が複数個搭載され、
前記表面上の前記第２の補強部材には、開口部と前記開口部に突出する突出部とが設けられ、
前記複数の絶縁基板はそれぞれ、前記突出部を境界にして、前記開口部内に配置されていることを特徴とする請求項８または９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記基板の前記表面は、絶縁基板搭載領域と前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域とを備え、
前記絶縁基板は、前記絶縁基板搭載領域上に搭載され、
前記表面の周辺領域上に前記接合部材を介して前記第１の補強部材が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
絶縁基板搭載領域を含む表面と、フィン形成領域と前記フィン形成領域を取り囲む周辺領域とを含む裏面とを備えた基板と、
前記フィン形成領域上に形成された複数のフィンと、
前記周辺領域と重なるように、前記基板に接合部材を介して形成された第１の補強部材と、
を有することを特徴とする放熱部材。
【請求項１３】
前記第１の補強部材には、前記基板とは異なる材料が用いられていることを特徴とする請求項１２記載の放熱部材。
【請求項１４】
前記第１の補強部材には、前記基板よりも硬い材料が用いられていることを特徴とする請求項１３記載の放熱部材。
【請求項１５】
前記基板には、前記第１の補強部材よりも熱伝導性が高い材料が用いられていることを特徴とする請求項１３または１４記載の放熱部材。
【請求項１６】
前記第１の補強部材は、前記周辺領域上に前記接合部材を介して形成されていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項１７】
前記基板の前記表面は、前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域を備え、
前記表面の周辺領域上に接合部材を介して第２の補強部材が形成されていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の放熱部材。
【請求項１８】
表面と、フィン形成領域と前記フィン形成領域を取り囲む周辺領域とを含む裏面とを備えた基板の、前記フィン形成領域上に接合部材を介して複数のフィンを配置する工程と、
複数の貫通孔が設けられた補強部材を、前記複数のフィンのそれぞれが前記複数の貫通孔のそれぞれの内に位置するように、前記周辺領域上および前記フィン形成領域上に前記接合部材を介して配置する工程と、
前記補強部材が配置された前記基板に熱処理を施して、前記接合部材により前記基板と前記複数のフィンおよび前記補強部材とを接合させる工程と、
前記表面上に絶縁基板を搭載する工程と、
前記絶縁基板上に半導体チップを搭載する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
絶縁基板搭載領域と前記絶縁基板搭載領域を取り囲む周辺領域とを含む表面と、フィン形成領域を含む裏面とを備え、前記フィン形成領域上に複数のフィンが形成され、かつ、前記表面の周辺領域上に開口部と前記開口部に突出する突出部とが設けられた補強部材が前記開口部により前記絶縁基板搭載領域を露出するように接合部材を介して形成された基板の、前記絶縁基板搭載領域上に、複数の絶縁基板をそれぞれ、前記突出部を目印にして搭載する工程と、
前記複数の絶縁基板のそれぞれの上に、半導体チップを搭載する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【国際調査報告】
2012056809.tif 000014
2012056809.tif 000015