(57)【要約】【課題】絶縁性能を損なうことなく、半導体チップにヒートシンクが良好に接合された半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、ヒートシンクと、ヒートシンク上に層状に配置される伝導性の接着剤と、接着剤上に配置される半導体チップとが積層されたものであって、ヒートシンクにおける半導体チップを接合する領域には凹み部分である凹溝が形成され、凹溝の中央部分から四隅に向かって放射状に延びるガイド溝が形成され、凹溝及びガイド溝には接着剤が充填されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、前記ヒートシンク上に層状に配置される伝導性の接着剤と、前記接着剤上に配置される半導体チップとが積層された半導体装置であって、
前記ヒートシンクにおける前記半導体チップを接合する領域には凹み部分である凹溝が形成され、前記凹溝の中央部分から四隅に向かって放射状に延びるガイド溝が形成され、
前記凹溝及び前記ガイド溝には前記接着剤が充填されている、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、半導体チップは、高速化・高機能化に伴い多大な熱を放出するようになった。このため、半導体チップを冷却するための冷却機構が必要となる。半導体チップの冷却機構としては一般的にヒートシンクが用いられる。半導体チップとヒートシンクとの接合には接着剤が用いられるのが一般的だが、接着剤を接合に必要な箇所に行き渡らせるようにする検討がなされている。特許文献１には、枠状のヒートシンク（熱拡散板）が配置されたダイパッドと半導体チップが銀ペーストによって接着され、ダイパッドには半導体チップの外縁に沿った形状のスリットが形成されている構成の半導体装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の半導体装置の構成では、接着剤が、ヒートシンクにおける半導体チップを接合する領域の四隅に行き渡り難い。一方、特許文献１に記載の半導体装置の構成では、ヒートシンクにおける半導体チップを接合する領域に行き渡るように接着剤の量を多くすると、当該領域の外側に接着剤がはみ出てしまうのを十分に防止することができない恐れがある。当該領域の外側に接着剤がはみ出してしまうと、半導体チップに触れてしまい、半導体装置の絶縁性能が損なわれる恐れがある。
【０００５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、絶縁性能を損なうことなく、半導体チップにヒートシンクが良好に接合された半導体装置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】
【０００６】
本発明の一態様に係る半導体装置は、ヒートシンクと、前記ヒートシンク上に層状に配置される伝導性の接着剤と、前記接着剤上に配置される半導体チップとが積層された半導体装置であって、前記ヒートシンクにおける前記半導体チップを接合する領域には凹み部分である凹溝が形成され、前記凹溝の中央部分から四隅に向かって放射状に延びるガイド溝が形成され、前記凹溝及び前記ガイド溝には前記接着剤が充填されているものである。
【０００７】
このように構成することにより、接着剤を、ガイド溝を伝ってヒートシンクにおける半導体チップを接合する領域に行き渡らせることができる。また、凹溝により、当該領域の外側に接着剤がはみ出てしまうのを十分に防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、絶縁性能を損なうことなく、半導体チップにヒートシンクが良好に接合された半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置が備えるヒートシンク１０の概略構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置において、ヒートシンクに半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置において、ヒートシンクに半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置において、ヒートシンクに半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。
【図５】ヒートシンクにガイド溝及び凹溝を形成したことの効果について説明する模式図である。
【図６】実施の形態２に係る半導体装置が備えるコレクタの概略構成を示す模式図である。
【図７】実施の形態２に係る半導体装置が備えるエミッタの概略構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態２に係る半導体装置において、コレクタ及びエミッタに半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。
【図９】実施の形態２に係る半導体装置において、コレクタ及びエミッタに半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。
【図１０】実施の形態２に係る半導体装置において、コレクタ及びエミッタに半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。
【図１１】実施の形態２に係る半導体装置において、コレクタ及びエミッタに半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１１】
［実施の形態１］
実施の形態１に係る半導体装置は、ヒートシンクと、ヒートシンク上に層状に配置される伝導性の接着剤と、接着剤上に配置される半導体チップとが積層されたものである。まず、図１を参照して実施の形態１に係る半導体装置が備えるヒートシンクの構成について説明する。ここで、ヒートシンクは、半導体装置が備える半導体チップを冷却するためのものである。
図１は、実施の形態１に係る半導体装置が備えるヒートシンク１０の概略構成を示す模式図である。ここで、ヒートシンク１０の平面図を図１の上段に示し、当該平面図のＡ−Ａ断面における断面図を図１の下段に示す。
【００１２】
図１に示すように、ヒートシンク１０には、ガイド溝１０ａと、凹溝１０ｂと、が形成されている。凹溝１０ｂは、ヒートシンク１０における半導体チップを接合する領域に形成された凹み部分である。ガイド溝１０ａは、凹溝１０ｂの中央部分から四隅に向かって放射状に延びる溝である。
【００１３】
次に、実施の形態１に係る半導体装置において、ヒートシンク１０に半導体チップを接合する工程について説明する。
図２から図４は、実施の形態１に係る半導体装置において、ヒートシンク１０に半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。まず、図２の上段に示すように、ヒートシンク１０に凹溝１０ｂ及びガイド溝１０ａを形成する。続いて、図２の下段に示すように、伝導性の接着剤１２をヒートシンク１０の中央部分に配置する。なお、図２の上段には、左側に平面図、右側に当該平面図のＡ−Ａ断面における断面図が示されている。図２の下段には、左側に平面図、右側に当該平面図のＢ−Ｂ断面における断面図が示されている。
【００１４】
続いて、図３の上段に示すように、ヒートシンク１０の中央部分に配置された接着剤１２の上に、半導体チップ１１を配置する。続いて、図３の下段に示すように、加圧治具２１によって半導体チップ１１をヒートシンク１０の方に押し付ける。これにより、接着剤１２がヒートシンク１０における半導体チップ１１を接合する領域に行き渡る。凹溝１０ｂ及びガイド溝１０ａ（図２参照）には接着剤１２が充填されている。
【００１５】
続いて、図４の上段に示すように、接着剤１２を、ヒートシンク１０における半導体チップ１１を接合する領域に行き渡らせた状態で、ヒータ２０により加熱して、接着剤１２を焼成させる。これにより、図４の下段に示すように、接着剤１２が層状に硬化し、ヒートシンク１０に半導体チップ１１が接合される。
【００１６】
図５は、ヒートシンク１０にガイド溝１０ａ及び凹溝１０ｂを形成したことの効果について説明する模式図である。図５の上段には、実施の形態１に係る半導体装置における接着剤１２の状態を示す。接着剤１２を、ガイド溝１０ａを伝ってヒートシンク１０における半導体チップ１１を接合する領域に行き渡らせることができる。また、凹溝１０ｂにより、当該領域の外側に接着剤１２がはみ出てしまうのを十分に防止することができる。
【００１７】
図５の中段には、ガイド溝５１０ａはあるが凹溝がない構成のヒートシンク５１０を用いた比較例に係る半導体装置における接着剤１２の状態を示す。接着剤１２を、ガイド溝５１０ａを伝ってヒートシンク５１０における半導体チップ１１を接合する領域に行き渡らせることができる。しかしながら、当該領域の外側に接着剤１２がはみ出てしまう。
【００１８】
図５の下段には、凹溝６１０ｂはあるがガイド溝がない構成のヒートシンク６１０を用いた比較例に係る半導体装置における接着剤１２の状態を示す。凹溝６１０ｂにより、ヒートシンク６１０における半導体チップ１１を接合する領域の外側に接着剤１２がはみ出てしまうのを十分に防止することができる。しかしながら、接着剤１２を、当該領域の四隅に行き渡らせることができない。
【００１９】
以上により、実施の形態１にかかる半導体装置では、絶縁性能を損なうことなく、半導体チップにヒートシンクが良好に接合されている。
【００２０】
［実施の形態２］
まず、図６を参照して実施の形態２に係る半導体装置が備えるヒートシンクとしてのコレクタの構成について説明する。
図６は、実施の形態２に係る半導体装置が備えるコレクタ１１０の概略構成を示す模式図である。ここで、コレクタ１１０の平面図を図６の上段に示し、当該平面図のＣ−Ｃ断面における断面図を図６の下段に示す。
【００２１】
図６に示すように、コレクタ１１０には、ガイド溝１１０ａと、凹溝１１０ｂと、が形成されている。凹溝１１０ｂは、コレクタ１１０における半導体チップを接合する領域に形成された凹み部分である。ガイド溝１１０ａは、凹溝１１０ｂの中央部分から四隅に向かって放射状に延びる溝である。
【００２２】
次に、図７を参照して実施の形態２に係る半導体装置が備えるヒートシンクとしてのエミッタの構成について説明する。
図７は、実施の形態２に係る半導体装置が備えるエミッタ１１３の概略構成を示す模式図である。ここで、エミッタ１１３の平面図を図７の上段に示し、当該平面図のＤ−Ｄ断面における断面図を図７の下段に示す。
【００２３】
図７に示すように、エミッタ１１３には、ガイド溝１１３ａと、凹溝１１３ｂと、が形成されている。凹溝１１３ｂは、エミッタ１１３における半導体チップを接合する領域に形成された凹み部分である。ガイド溝１１３ａは、凹溝１１３ｂの中央部分から四隅に向かって放射状に延びる溝である。なお、エミッタ１１３における半導体チップを接合する領域は、コレクタ１１０（図６参照）における半導体チップを接合する領域よりも狭いため、凹溝１１３ｂの領域の方が凹溝１１０ｂ（図６参照）の領域より狭くなっている。
【００２４】
次に、実施の形態２に係る半導体装置において、コレクタ１１０に半導体チップを接合する工程について説明する。
図８から図１１は、実施の形態２に係る半導体装置において、コレクタ１１０及びエミッタ１１３に半導体チップを接着する工程について説明する模式図である。まず、図８の上段に示すように、コレクタ１１０に凹溝１１０ｂ及びガイド溝１１０ａ（図６参照）を形成し、エミッタ１１３に凹溝１１３ｂ及びガイド溝１１３ａ（図７参照）を形成する。続いて、図８の下段に示すように、接着剤１２をコレクタ１１０の中央部分に配置する。
【００２５】
続いて、図９の上段に示すように、コレクタ１１０の中央部分に配置された接着剤１２の上に、半導体チップ１１１を配置する。続いて、図９の下段に示すように、半導体チップ１１１の上にさらに接着剤１２を配置する。なお、半導体チップ１１１の上に配置する接着剤１２の量は、コレクタ１１０の中央部分に配置された接着剤１２の量より少ない。
【００２６】
続いて、図１０の上段に示すように、半導体チップ１１１の上に配置された接着剤１２の上にエミッタ１１３を配置する。続いて、図１０の下段に示すように、加圧治具２１によってエミッタ１１３を半導体チップ１１１の方に押し付ける。これにより、接着剤１２が、コレクタ１１０における半導体チップ１１１を接合する領域、及び、エミッタ１１３における半導体チップ１１１を接合する領域に行き渡る。凹溝１１０ｂ，１１３ｂ及びガイド溝１０ａ，１１３ａ（図６、図７参照）には接着剤１２が充填されている。
【００２７】
続いて、図１１の上段に示すように、接着剤１２を、コレクタ１１０における半導体チップ１１１を接合する領域、及び、エミッタ１１３における半導体チップ１１１を接合する領域に行き渡らせた状態で、ヒータ２０により加熱して、接着剤１２を焼成させる。これにより、図１１の下段に示すように、接着剤１２が層状に硬化し、コレクタ１１０及びエミッタ１１３に半導体チップ１１１が接合される。
【００２８】
以上により、実施の形態２にかかる半導体装置では、絶縁性能を損なうことなく、半導体チップにヒートシンクが良好に接合されている。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ヒートシンク
１０ａ、１１０ａ、１１３ａ  ガイド溝
１０ｂ、１１０ｂ、１１３ｂ  凹溝
１１  半導体チップ
１２  接着剤
２０  ヒータ
２１  加圧治具
１１０  コレクタ
１１３            エミッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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