(57)【要約】【課題】封止樹脂によりパッケージ化される半導体装置における構成材料同士の間の熱応力を分散すると共に、半導体チップの反りを抑制して該チップ同士の平坦度を高め、信頼性を向上できるようにする。【解決手段】半導体装置は、複数の半導体チップ３Ａ、３Ｂと、上面に複数の半導体チップを保持するダイパッド２と、複数の半導体チップの電極となるリードフレーム１と、複数の半導体チップ、ダイパッド及びリードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材７とを有している。ダイパッドは、該ダイパッドに保持される第１の半導体チップ３Ａの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部２ａを有し、アップセット部と第１の半導体チップとは接着ペースト４により接着され、ダイパッドのアップセット部を除く部分は、封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材８により覆われている。【選択図】図１
2010135723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップを保持するダイパッドと、
リードフレームと、
前記半導体チップ、前記ダイパッド、及び前記リードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、
前記ダイパッドは、前記半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有し、
前記ダイパッドにおける前記アップセット部を除く部分は、前記封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材により覆われていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体チップと、
前記半導体チップを保持するダイパッドと、
リードフレームと、
前記半導体チップ、前記ダイパッド、及び前記リードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、
前記ダイパッドは、前記半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部と、該アップセット部の周囲に形成され、前記ダイパッドの下面側に凸状に突き出す少なくとも１つの溝からなるダウンセット部とを有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記ダイパッドにおける前記ダウンセット部は、前記半導体チップの下側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記アップセット部と前記ダウンセット部とは、プレスせん断により形成され、前記ダイパッドの主面に対して垂直な側面を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップは、互いに接着された複数の半導体チップからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記アップセット部と前記半導体チップとは接着材により接着され、
前記接着材は、ペースト樹脂材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ダイパッドの平面積は、前記半導体チップの平面積よりも大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記アップセット部の平面形状は四辺形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記アップセット部の平面形状は円形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記緩衝樹脂材は、熱伝導率が高い無機材料又は金属からなる粒子が添加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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの半導体チップをパッケージに封止してなる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、標準化された表面実装型の半導体パッケージは、半導体チップが銅（Ｃｕ）合金又は鉄−ニッケル（Ｆｅ−Ｎｉ）系合金からなるリードフレームのダイパッド部分にダイボンディングにより固着されてなり、半導体チップにおけるボンディングパッド（電極パッド）とリードフレームにおけるリード部の先端とは金（Ａｕ）等からなる金属細線によってワイヤボンディングされ、さらに、所定の形状を有する金型にて樹脂モールドされて構成されている。
【０００３】
近年、ＬＳＩ（large scale integration）装置の発達は、メモリ部とロジック部との混載又はアナログ部とデジタル部との混載が急速に進行しており、その結果、市場におけるコスト競争はさらに進み、今や、単に１チップ化してチップ拡散プロセスにより混載化することは、市場競争に有利な条件ではなくなってきている。
【０００４】
そこで、最適なチップ形態を選択し、複数の半導体チップを１パッケージ化する方が、混載により１チップ化するよりは、利益を上げる可能性が高くなってきている。その例として、マルチチップタイプの半導体装置がある。
【０００５】
図８は従来の複数の半導体チップを積層したマルチチップタイプの半導体装置における要部の断面構成を示している。図８に示すように、マルチチップタイプの半導体装置は、複数のリードフレーム１０１と、該複数のリードフレーム１０１に囲まれた領域に配された放熱板兼ダイパッド１０２と、該放熱板兼ダイパッド１０２の主面上に、接着ペースト１０４により接着された第１の半導体チップ１０３Ａ及び第２の半導体チップ１０３Ｂとを有している。第１の半導体チップ１０３Ａと第２の半導体チップ１０３Ｂとは接着シート１０５等により接着されている。各半導体チップ１０３Ａ、１０３Ｂは、リードフレーム１０１の内側の端部と金属細線１０６により接続されており、放熱板兼ダイパッド１０２、各半導体チップ１０３Ａ、１０３Ｂ、リードフレーム１０１の内側部分及び各金属細線１０６は、封止樹脂材１０７によりモールドされている。
【特許文献１】特開２００３−０９２３７９号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のマルチチップタイプの半導体装置は、複数の半導体チップを積層しているため、信号バス数の増加及び消費電力の増大により、各半導体チップが発する熱を効率良く伝導させ、ジャンクション温度の上昇による誤動作や信頼性低下を防止する必要がある。
【０００７】
特許文献１に記載されるように、放熱効果を上げるために、半導体チップの裏面等に金属板を広範囲に接着させる手法は従来から実施されているが、金属板と樹脂材との線膨張係数の差が大きいことから、複数の半導体チップ同士の平坦度が高い積層を阻害するチップの反り及び内部応力によって、半導体装置の信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題を解決し、封止樹脂材によりパッケージ化される半導体装置における構成材料同士の間の熱応力を分散すると共に、半導体チップの反りを抑制して該チップ同士の平坦度を高め、信頼性を向上できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置を、ダイパッドの一部に凸状でその頂面が平坦なアップセット部を形成し、該アップセット部の頂面に半導体チップを固持すると共に、ダイパッドにおけるアップセット部の周囲を封止樹脂材よりも弾性が小さい樹脂材で覆うか、又はダイパッドにおけるアップセット部の周囲にダイパッドの裏面側に突き出す溝部を形成する構成とする。
【００１０】
具体的に、本発明に係る第１の半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを保持するダイパッドと、リードフレームと、半導体チップ、ダイパッド、及びリードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、ダイパッドは、半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有し、ダイパッドにおけるアップセット部を除く部分は、封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材により覆われていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第１の半導体装置によると、ダイパッドは半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有しており、半導体チップはアップセット部でのみ保持される。このため、製造時におけるチップ接着の応力による反りを低減することができるので、半導体チップの平坦性が確保される。その上、ダイパッドにおけるアップセット部を除く部分は、封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材により覆われているため、通常、金属からなるダイパットと封止樹脂材との線膨張係数の差を吸収して緩和することができる。これにより、製造時の熱履歴及び実装時の熱による応力により、封止樹脂材がダイパッドから剥離することを防止でき、放熱性と信頼性とを向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る第２の半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを保持するダイパッドと、リードフレームと、半導体チップ、ダイパッド、及びリードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、ダイパッドは、半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部と、該アップセット部の周囲に形成され、ダイパッドの下面側に凸状に突き出す少なくとも１つの溝からなるダウンセット部とを有していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の半導体装置によると、ダイパッドは半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有しており、半導体チップはアップセット部でのみ保持される。このため、製造時におけるチップ接着の応力による反りを低減することができるので、積層される半導体チップの平坦性が確保される。その上、ダイパッドには、アップセット部の周囲に形成され、ダイパッドの下面側に凸状に突き出す少なくとも１つの溝からなるダウンセット部を有しているため、ダイパッドに設けたアップセット部及びダウンセット部による凹凸形状によってアンカー効果を持たせることができる。このため、製造時の熱履歴及び実装時の熱による応力により、封止樹脂材がダイパッドから剥離することを防止でき、放熱性と信頼性とを向上させることができる。
【００１４】
第２の半導体装置において、ダイパッドにおけるダウンセット部は、半導体チップの下側に位置するように形成されていてもよい。
【００１５】
このようにすると、封止樹脂材が半導体チップとダイパッドとの間に充填されやすくなるため、パッケージの強度が向上する。
【００１６】
第２の半導体装置において、アップセット部とダウンセット部とは、プレスせん断により形成され、ダイパッドの主面に対して垂直な側面を有していることが好ましい。
【００１７】
このようにすると、ダイパットの表面積がより増大するため、放熱性がより一層向上する。
【００１８】
第１又は第２の半導体装置において、半導体チップは、互いに接着された複数の半導体チップから構成されていてもよい。
【００１９】
このようにすると、複数の半導体チップ同士の積層をより確実に行うことができる。
【００２０】
第１又は第２の半導体装置において、アップセット部と半導体チップとは接着材により接着され、接着材はペースト樹脂材であることが好ましい。
【００２１】
このようにすると、ダイパッドのアップセット部と半導体チップとの間の熱伝導性が確保される。
【００２２】
第１又は第２の半導体装置において、ダイパッドの平面積は半導体チップの平面積よりも大きく形成されていてもよい。
【００２３】
このようにすると、ダイパッドによる放熱性がより一層向上する。
【００２４】
第１又は第２の半導体装置において、アップセット部の平面形状は四辺形状であってもよい。
【００２５】
このようにすると、ダイパッドと半導体チップとの面積の差が小さくなるため、半導体チップの剛性の低下を補うことができる。なぜなら、封止樹脂材の厚さと半導体チップとの厚さとが相対的に薄くなると、半導体装置自体の剛性はダイパットが支配的となる。この場合、例えばワイヤボンディング時の超音波加重が半導体チップの剛性の低下で十分に伝達せず、ワイヤによる合金層の良好な接合状態が得られなくおそれがあるからである。
【００２６】
また、第１又は第２の半導体装置において、アップセット部の平面形状は円形状であってもよい。
【００２７】
このようにすると、ダイパッドと半導体チップとの面積の差が大きくなるため、界面破壊の応力発生源である接着材による接着面積を小さくできるので、発生応力を低減することができる。なぜなら、封止樹脂材の厚さと半導体チップの厚さとが相対的に厚くなると、半導体装置自体の剛性は半導体チップ及び封止樹脂材の厚さが支配的となる。この場合、ダイパットの内側のアップセット部と半導体チップの裏面との接着材による接着部が温度サイクル試験及びリフロー処理によって膨張又は収縮しようとする応力は反りを伴うことなく界面破壊に至るおそれがあるからである。さらに、所定の接着強度が確保できるのであれば、より小さい面積で接着材による接着面積を確保するのが効果的でもある。
【００２８】
第１の半導体装置において、緩衝樹脂材は、熱伝導率が高い無機材料又は金属からなる粒子が添加されていてもよい。
【００２９】
このようにすると、緩衝樹脂材の放熱性が向上する。
【００３０】
以上説明したように、高放熱性能を得るため、熱伝導性が高い金属板（ダイパッド）の上に半導体チップを積層して搭載するチップ積層型の半導体装置の場合は、構成材料や熱による線膨張係数の差の影響によって、半導体チップ及び金属板に反りが生じたり、内部応力のバランスの崩壊により封止樹脂材との間で剥離が生じたりする危険性が高い。
【００３１】
このため、本発明においては、放熱板を兼ねる金属板における半導体チップとの接着部を除く領域にバッファとなる低弾性樹脂材をコーティングするか、又はアンカー効果が高い断面構造を採用し、且つ熱伝導を妨げない面積を確保している。
【００３２】
すなわち、金属板の中央部に段差部を設けて、チップサイズよりも小さい面積で平坦面を構成することにより、製造過程のチップの接着応力による反りを低減でき、半導体チップの上面の平坦性を確保することができる。但し、このとき、半導体チップと金属板の周縁部との間にギャップが生じ、最終工程で封止樹脂材を介した層構造となって、高密着層と低密着層との差や線膨張の差が大きくなる。これを防止するため、本発明は、材料の線膨張係数が大きく且つ樹脂材との密着差が低い金属板の表面に緩衝用樹脂材をバッファ層としてコーティングするか、又は金属板の周縁部に凹凸形状を設けてアンカー効果を持たせることにより、内部応力のバランスの崩壊及び水分吸湿後の高温の水蒸気圧に耐えることができるようにしている。
【発明の効果】
【００３３】
本発明に係る半導体装置によると、封止樹脂材によりパッケージ化される半導体装置において、構成材料同士の間の熱応力が分散すると共に、半導体チップの反りが抑制される結果、該チップ同士の平坦度が向上して信頼性を大きく向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施形態に係るチップ積層型の半導体装置の断面構成を模式的に示している。
【００３６】
図１に示すように、第１の実施形態に係る半導体装置は、金属からなる複数のリードフレーム１と、該複数のリードフレーム１に囲まれた領域に配され、金属からなり放熱板を兼ねると共に中央部がその周囲よりも上方にアップセットされたアップセット部２ａを有するダイパッド２と、該ダイパッド２におけるアップセット部２ａの上に、ペースト樹脂材からなる接着ペースト４により接着された第１の半導体チップ３Ａ及び第２の半導体チップ３Ｂとを有している。
【００３７】
ここで、ペースト樹脂材には例えば銀（Ａｇ）を含むエポキシ樹脂又は銀（Ａｇ）を含むポリイミド樹脂を用いることができる。
【００３８】
第１の半導体チップ３Ａと第２の半導体チップ３Ｂとは、例えば熱硬化型のエポキシ成分を含む弾力性を持った樹脂からなる接着シート５により接着されている。各半導体チップ３Ａ、３Ｂは、リードフレーム１の内側の端部と金（Ａｕ）からなる金属細線（ワイヤ）６によりそれぞれ接続されている。
【００３９】
ダイパッド２、各半導体チップ３Ａ、Ｂ、リードフレーム１の内側部分（インナリード）及び各金属細線６は、例えばエポキシ樹脂等の封止樹脂材７により封止されている。
【００４０】
ダイパッド２は、その平面積が第１の半導体チップ３Ａの裏面の面積よりも大きい部材により形成されているため、各半導体チップ３Ａ、３Ｂが発生する熱を効率良く放熱することができる。
【００４１】
第１の実施形態の特徴として、ダイパット２の中央部に形成されたアップセット部２ａは、平面をなす頂面を持って盛り上がり、その頂面は第１の半導体チップ３Ａの裏面の面積よりも小さい。これにより、線膨張係数が異なる第１の半導体チップ３Ａとダイパッド２との接着部の面積が小さくなるため、複数の半導体チップ全体の平坦性を得られると同時に、封止樹脂材７の上部及び下部の体積バランスの差を低減することができる。
【００４２】
さらに、第１の実施形態の特徴として、ダイパット２におけるアップセット部２ａを除く周縁部の上面、側面及び裏面は、アップセット部２ａを超えない厚さの緩衝樹脂材８によって覆われている。緩衝樹脂材８には、例えば熱可塑型樹脂の成分を含む弾力性を持った樹脂を用いることができ、硬化後の封止樹脂材７よりも小さい弾性を持つ。これにより、封止樹脂材７とダイパット２に掛かる温度サイクルによる膨張と収縮との差分を吸収することが可能となる。
【００４３】
なお、緩衝樹脂材８は、溶融状態の樹脂材を所定の領域にコーティングした後、硬化させればよい。
【００４４】
従って、従来、放熱板を兼ねるダイパットを有する半導体装置の課題であった材料間の線膨張係数の差による半導体チップの反りや、リフロー工程及び温度サイクルでの封止樹脂材７の剥離又はクラックを防止することができる。
【００４５】
この熱による不具合の防止は、以下の半導体装置の製造過程においても有効である。
【００４６】
第１に、第１の半導体チップ３Ａの上に第２の半導体チップ３Ｂを積層する際の第１の半導体チップ３Ａの上面の平坦性が確保できる。第２に、接着シート５による第１の半導体チップ３Ａと第２の半導体チップ３Ｂとの隙間の変動が低減するため、高温下のワイヤボンド工程の歩留まりが向上する。第３に、封止樹脂材７の注入時における高温状態から温度を降下し、硬化収縮させる際のチップ等の反りが低減する。第４に、耐温度サイクル試験及び耐リフロー性が向上する。このように、製造過程から製品実装及び製品動作の信頼性の向上を図ることができる。
【００４７】
図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るダイパッド２及びアップセット部２ａの平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面構成を示している。
【００４８】
一般に、封止樹脂材７の厚さと第１の半導体チップ３Ａ及び第２の半導体チップ３Ｂの厚さとが相対的に薄くなると、半導体装置自体の剛性はダイパット２が支配的となる。この場合、例えば、ワイヤボンディング時における超音波加重が第１の半導体チップ３Ａ及び第２の半導体チップ３Ｂの剛性の低下によって十分に伝達せず、ワイヤによる合金層の良好な接合状態が得られなくおそれがある。
【００４９】
このため、本実施形態においては、図２（ａ）に示すように、ダイパッド２におけるアップセット部２ａの平面形状を四辺形又は方形とする。これにより、アップセット部２ａは、通常平面形状が方形状である第１の半導体チップ３Ａの下面との面積差が小さくなるため、半導体チップ３Ａ、３Ｂにおける剛性の低下を補うことができる。加えて、半導体装置全体（パッケージ全体）の平坦性は、封止樹脂材７の上部及び下部の体積バランスの差がより支配的となるが、リードフレーム１とダイパット２の周縁部との段差、及びダイパット２の内側のアップセット部２ａの段差の両方の高さ調整によって、その平坦性を調整することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態においては、リードフレーム１の外側部分（アウタリード）は、ダイパッド２から離れる方向（上方）に曲げられてるが、これに限られず、ダイパッド２に向かう方向（下方）に曲げられていてもよい。
【００５１】
（第１の実施形態の第１変形例）
図３（ａ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係るダイパッド２及びアップセット部２ａの平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面構成を示している。
【００５２】
一般に、封止樹脂材７の厚さと第１の半導体チップ３Ａ及び第２の半導体チップ３Ｂの厚さとが相対的に厚くなると、半導体装置自体の剛性は第１の半導体チップ３Ａ、第２の半導体チップ３Ｂ及び封止樹脂材７の厚さが支配的となる。この場合、ダイパット２の内側のアップセット部２ａの頂面と第１の半導体チップ３Ａとの接着ペースト４による接着部が温度サイクル試験及びリフロー処理によって膨張又は収縮しようとする応力は反りを伴うことなく、界面破壊に至るおそれが高い。
【００５３】
このため、第１変形例においては、図３（ａ）に示すように、ダイパッド２におけるアップセット部２ａの平面形状を円形とする。これにより、アップセット部２ａは、通常平面形状が方形状である第１の半導体チップ３Ａの下面との面積差が大きくなるため、界面破壊の応力発生源である接着ペースト４によるダイパッド２及び第１の半導体チップ３Ａとの接着面積を小さくできるので、発生応力が低減する。
【００５４】
さらに、所定の接着強度が確保できるのであれば、より小さい面積で接着ペースト４による接着面積を確保するのが効果的である。
【００５５】
（第１の実施形態の第２変形例）
図３（ｃ）に本発明の第１の実施形態の第２変形例に係るダイパッド２、アップセット部２ａ及び緩衝樹脂材８の断面構成を示す。
【００５６】
図３（ｃ）に示すように、緩衝樹脂材８はダイパッド２におけるアップセット部２ａの上面に至る傾斜部分の表面及び裏面をも覆うように形成されていてもよい。このようにすると、半導体装置を構成する構成材料同士の間の熱応力がより分散すると共に、半導体チップの反りがさらに抑制される。その結果、リフロー時の封止樹脂材の剥離又はクラックが防止されるので、半導体チップ同士の平坦度がさらに向上して信頼性を大きく向上することができる。
【００５７】
（第１の実施形態の第３変形例）
なお、図３（ｄ）に示すように、緩衝樹脂材８におけるアップセット部２ａの上面に至る傾斜部分は、該傾斜部分の表面のみを覆っていてもよい。
【００５８】
（第１の実施形態の第４変形例）
また、図３（ｅ）に示すように、緩衝樹脂材８におけるアップセット部２ａの上面に至る傾斜部分は、該傾斜部分の裏面のみを覆っていてもよい。
【００５９】
これら第２〜第４変形例は、第１の実施形態にも適用可能である。
【００６０】
（第１の実施形態の第５変形例）
図４はダイパッド２の周縁部と該周縁部を覆う緩衝樹脂材８の部分的な断面構成を示している。
【００６１】
第５変形例においては、緩衝樹脂材８に、熱伝導率が高い無機材料又は金属からなる粒子９を添加、すなわち混練している。ここで、粒子９には、シリカ、アルミナ若しくはチタニア又はアルミニウム、銅若しくは銀等を用いることができる。また、粒子９の緩衝樹脂材８に対する添加量は２０％以上且つ６０％以下程度でよい。これにより、緩衝樹脂材８における放熱性が向上するため、半導体装置の信頼性をも高めることができる。
【００６２】
なお、第５変形例は、第１の実施形態及び第１〜第４変形例のいずれにも適用可能である。
【００６３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００６４】
図５は本発明の第２の実施形態に係るチップ積層型の半導体装置の断面構成を模式的に示している。図５において、図１に付した符号と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６５】
第２の実施形態においては、ダイパッド２におけるアップセット部２ａを除く周縁部に緩衝樹脂材８を設ける構成に代えて、アップセット部２ａの周囲に、ダイパッド２の下面側（第１の半導体チップ３Ａと反対側）に凸状に突き出す少なくとも１つの溝からなるダウンセット部２ｂを設けている。ここでは、ダウンセット部２ｂは、第１の半導体チップ３Ａの下側に位置するように形成されている。
【００６６】
ダウンセット部２ｂを設けることにより、ダイパット２の裏面側には凸状の突き出し部が形成されるため、封止樹脂材７に対してアップセット部２ａとダウンセット部２ｂとからなる凹凸状のアンカーが形成される。この凹凸状のアンカー効果によって、放熱板を兼ねるダイパット２と封止樹脂材７との密着面におけるせん断応力と剥離とに対する強度が向上する。
【００６７】
また、アップセット部２ａ及びダウンセット部２ｂをプレスせん断加工によって行うことにより、ダイパット２の表面積が増大するため、放熱性がより向上する。
【００６８】
さらに、ダウンセット部２ｂの少なくとも一部が、その上側の第１の半導体チップ３Ａと重なるような位置に形成されているため、第１の半導体チップ３Ａの裏面とダウンセット部２ｂとの隙間が広くなる。これにより、封止樹脂材７の隙間への充填量が増えるので、曲げ弾性応力が向上してダイパット２と封止樹脂材７との密着面でのせん断応力が低減する。その結果、ダイパット２における封止樹脂材７の界面剥離がさらに抑制される。
【００６９】
従って、従来、放熱板を兼ねるダイパットを有する半導体装置の課題であった材料間の線膨張係数の差による半導体チップの反りや、リフロー工程及び温度サイクルでの封止樹脂材７の剥離又はクラックを防止することができる。
【００７０】
この熱による不具合の防止は、以下の半導体装置の製造過程においても有効である。
【００７１】
第１に、第１の半導体チップ３Ａの上に第２の半導体チップ３Ｂを積層する際の第１の半導体チップ３Ａの上面の平坦性が確保できる。第２に、接着シート５による第１の半導体チップ３Ａと第２の半導体チップ３Ｂとの隙間の変動が低減するため、高温下のワイヤボンド工程の歩留まりが向上する。第３に、放熱性が向上する。このように、製造過程から製品実装及び製品動作の信頼性の向上を図ることができる。
【００７２】
図６（ａ）は第２の実施形態に係るダイパッド２、アップセット部２ａ及びダウンセット部２ｂの平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面構成を示している。
【００７３】
一般に、封止樹脂材７の厚さと第１の半導体チップ３Ａ及び第２の半導体チップ３Ｂの厚さとが相対的に薄くなると、半導体装置自体の剛性はダイパット２が支配的となる。この場合、例えば、ワイヤボンディング時における超音波加重が第１の半導体チップ３Ａ及び第２の半導体チップ３Ｂの剛性の低下によって十分に伝達せず、ワイヤによる合金層の良好な接合状態が得られなくおそれがある。
【００７４】
このため、本実施形態においては、図６（ａ）に示すように、ダイパッド２におけるアップセット部２ａの平面形状を四辺形又は方形とする。これにより、アップセット部２ａは、通常平面形状が方形状である第１の半導体チップ３Ａの下面との面積差が小さくなるため、半導体チップ３Ａ、３Ｂにおける剛性の低下を補うことができる。加えて、半導体装置全体（パッケージ全体）の平坦性は、封止樹脂材７の上部及び下部の体積バランスの差がより支配的となるが、リードフレーム１とダイパット２の周縁部との段差、及びダイパット２の内側のアップセット部２ａの段差の両方の高さ調整によって、その平坦性を調整することが可能となる。
【００７５】
これにより、線膨張係数が異なる第１の半導体チップ３Ａとダイパッド２との接着部の面積が小さくなるため、複数の半導体チップ全体の平坦性を得られるのと同時に、封止樹脂材７の上部及び下部の体積バランスの差を低減することができる。
【００７６】
なお、本実施形態においては、リードフレーム１の外側部分（アウタリード）は、ダイパッド２から離れる方向（上方）に曲げられてるが、これに限られず、ダイパッド２に向かう方向（下方）に曲げられていてもよい。
【００７７】
（第２の実施形態の一変形例）
図７（ａ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係るダイパッド２、アップセット部２ａ及びダウンセット部２ｂの平面構成を示し、（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面構成を示している。
【００７８】
一般に、封止樹脂材７の厚さと第１の半導体チップ３Ａ及び第２の半導体チップ３Ｂの厚さとが相対的に厚くなると、半導体装置自体の剛性は第１の半導体チップ３Ａ、第２の半導体チップ３Ｂ及び封止樹脂材７の厚さが支配的となる。この場合、ダイパット２の内側のアップセット部２ａの頂面と第１の半導体チップ３Ａとの接着ペースト４による接着部が温度サイクル試験及びリフロー処理によって膨張又は収縮しようとする応力は反りを伴うことなく、界面破壊に至るおそれが高い。
【００７９】
このため、第１変形例においては、図７（ａ）に示すように、ダイパッド２におけるアップセット部２ａの平面形状を円形とする。これにより、アップセット部２ａは、通常平面形状が方形状である第１の半導体チップ３Ａの下面との面積差が大きくなるため、界面破壊の応力発生源である接着ペースト４によるダイパッド２及び第１の半導体チップ３Ａとの接着面積を小さくできるので、発生応力が低減する。
【００８０】
さらに、所定の接着強度が確保できるのであれば、より小さい面積で接着ペースト４による接着面積を確保するのが効果的である。
【００８１】
これにより、線膨張係数が異なる第１の半導体チップ３Ａとダイパッド２との接着部の面積が小さくなるため、複数の半導体チップ全体の平坦性を得られるのと同時に、封止樹脂材７の上部及び下部の体積バランスの差を低減することができる。
【００８２】
なお、第１の実施形態及び第２の実施形態並びに各実施形態の変形例においては、積層される半導体チップの個数が２個の場合を説明したが、本発明は、積層される半導体チップが３個以上の場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係る半導体装置は、封止樹脂材によりパッケージ化される半導体装置において、構成材料同士の間の熱応力が分散すると共に、半導体チップの反りが抑制される結果、該チップ同士の平坦度が向上して信頼性を向上することができ、複数の半導体チップを封止してなる半導体装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を示す模式的な断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置におけるダイパッドを示す平面図である。（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置におけるダイパッドを示す平面図である。（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。（ｃ）は本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置におけるダイパッドを示す断面図である。（ｄ）は本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置におけるダイパッドを示す断面図である。（ｅ）は本発明の第１の実施形態の第４変形例に係る半導体装置におけるダイパッドを示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の第５変形例に係る半導体装置におけるダイパッドに設ける緩衝樹脂材を示す部分的な断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置を示す模式的な断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体装置におけるダイパッドを示す平面図である。（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第２の実施形態の一変形例に係る半導体装置におけるダイパッドを示す平面図である。（ｂ）は（ａ）のVIIｂ−VIIｂ線における断面図である。
【図８】従来のマルチチップタイプの半導体装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１    リードフレーム
２    ダイパッド
２ａ  アップセット部
２ｂ  ダウンセット部
３Ａ  第１の半導体チップ
３Ｂ  第２の半導体チップ
４    接着ペースト
５    接着シート
６    金属細線
７    封止樹脂材
８    緩衝樹脂材
９    粒子
【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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