(57)【要約】【課題】半導体装置の信頼性を向上させることが可能な技術を提供する。【解決手段】半導体チップ３を搭載するベース板５上には接着補強凸部１が設けられている。ベース板５上には、接着補強凸部１及び半導体チップ３を覆ってコーティング材２が設けられており、当該コーティング材２は、接着補強凸部１、半導体チップ３及びベース板５よりも弾性率が低い。そして、コーティング材２やベース板５などを覆って封止する封止樹脂４が形成されている。【選択図】図１
2006202936.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搭載するベース板と、
前記ベース板上に設けられた凸部と、
前記凸及び前記半導体チップを覆って前記ベース板上に設けられた、前記ベース板、前記凸部及び前記半導体チップよりも弾性率の低いコーティング材と
を備える、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記コーティング材と前記ベース板とを覆う封止樹脂を更に備え、
前記コーティング材の熱伝導率は前記封止樹脂よりも低い、半導体装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の半導体装置であって、
前記凸部は樹脂で形成されている、半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の半導体装置であって、
平面視上において、前記凸部は、前記半導体チップにおける互いに繋がる２つのチップ辺が成す角に対向するように配置され、かつ前記角とは離れる方向に突出する円弧状に形成されている、半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置であって、
平面視上において前記半導体チップの前記角の角度は９０°であって、
平面視上においては、前記凸部が成す円弧の中心と前記半導体チップの前記角とを結ぶ仮想直線と、前記半導体チップの前記チップ辺との成す角度は４５度であって、更に、前記円弧は前記仮想直線の両側に均等に広がり、
前記円弧の半径は、前記半導体チップの厚みの１倍以上５倍以下に設定されている、半導体装置。
【請求項６】
請求項４に記載の半導体装置であって、
平面視上において前記半導体チップの前記角の角度は９０°であって、
平面視上においては、前記凸部が成す円弧の中心と前記半導体チップの前記角とを結ぶ仮想直線と、前記半導体チップの前記チップ辺との成す角度は４５度であって、更に、前記円弧は前記仮想直線の両側に均等に広がり、
前記円弧の中心と前記半導体チップの前記角との平面視上における距離は、前記半導体チップの厚みの１倍以上５倍以下に設定されている、半導体装置。
【請求項７】
請求項４に記載の半導体装置であって、
平面視上において前記半導体チップの前記角の角度は９０°であって、
平面視上においては、前記凸部が成す円弧の中心と前記半導体チップの前記角とを結ぶ仮想直線と、前記半導体チップの前記チップ辺との成す角度は４５度であって、更に、前記円弧は前記仮想直線の両側に均等に広がり、
前記円弧は１／４円を成す、半導体装置。
【請求項８】
請求項４に記載の半導体装置であって、
平面視上において前記半導体チップの前記角の角度は９０°であって、
前記ベース板と前記半導体チップとの間に介在する介在層を更に備え、
平面視上において、前記介在層における互いに繋がる２つの辺が成す角の角度は９０°であって、
前記介在層の前記角は、前記半導体チップの前記角よりも外側に位置し、
平面視上においては、前記凸部が成す円弧の中心と、前記介在層の前記角と、前記半導体チップの前記角とは仮想直線上に配置され、当該仮想直線と前記半導体チップの前記チップ辺との成す角度、及び当該仮想直線と前記介在層の前記辺との成す角度はともに４５度であって、更に前記円弧は前記仮想直線の両側に均等に広がり、
前記円弧の半径は、前記介在層の厚みと前記半導体チップの厚みとを足し合わせた値の１倍以上５倍以下に設定されている、半導体装置。
【請求項９】
請求項４に記載の半導体装置であって、
平面視上において前記半導体チップの前記角の角度は９０°であって、
前記ベース板と前記半導体チップとの間に介在する介在層を更に備え、
平面視上において、前記介在層における互いに繋がる２つの辺が成す角の角度は９０°であって、
前記介在層の前記角は、前記半導体チップの前記角よりも外側に位置し、
平面視上においては、前記凸部が成す円弧の中心と、前記介在層の前記角と、前記半導体チップの前記角とは仮想直線上に配置され、当該仮想直線と前記半導体チップの前記チップ辺との成す角度、及び当該仮想直線と前記介在層の前記辺との成す角度はともに４５度であって、更に前記円弧は前記仮想直線の両側に均等に広がり、
前記円弧の中心と前記介在層の前記角との平面視上における距離は、前記介在層の厚みと前記半導体チップの厚みを足し合わせた値の１倍以上５倍以下に設定されている、半導体装置。
【請求項１０】
請求項４に記載の半導体装置であって、
平面視上において前記半導体チップの前記角の角度は９０°であって、
前記ベース板と前記半導体チップとの間に介在する介在層を更に備え、
平面視上において、前記介在層における互いに繋がる２つの辺が成す角の角度は９０°であって、
前記介在層の前記角は、前記半導体チップの前記角よりも外側に位置し、
平面視上においては、前記凸部が成す円弧の中心と、前記介在層の前記角と、前記半導体チップの前記角とは仮想直線上に配置され、当該仮想直線と前記半導体チップの前記チップ辺との成す角度、及び当該仮想直線と前記介在層の前記辺との成す角度はともに４５度であって、更に前記円弧は前記仮想直線の両側に均等に広がり、
前記円弧は１／４円を成す、半導体装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の半導体装置であって、
前記凸部の表面には凹凸が設けられている、半導体装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか一つに記載の半導体装置であって、
前記凸部の表面には、前記コーティング材に対する接着性が前記凸部よりも良好な表面処理材が設けられている、半導体装置。
【請求項１３】
半導体チップと、
前記半導体チップを搭載するベース板と、
前記半導体チップを覆って前記ベース板上に設けられたコーティング材と、
前記コーティング材と前記ベース板とを覆う封止樹脂と
を備え、
前記コーティング材の熱伝導率は前記封止樹脂よりも低い、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベース板に搭載された半導体チップを覆ってコーティング材が設けられた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車、電気鉄道をはじめ洗濯機、冷蔵庫、エアコンディショナーなどに使用されるインバータモジュールでは、高付加価値化や低コスト化の観点から小型化、高効率化、高機能化へ向けた開発が精力的に行われている。インバータモジュールは、半導体チップ、当該半導体チップを搭載するベース板、ワイヤ、電極、封止材などの部品から成り、近年では小型化のために複数の半導体チップをモジュール内に搭載するマルチチップモジュール化や、ＳｉＣ（炭化シリコン）チップのようにＳｉチップに比べて絶縁性が高く装置を小型化できる半導体チップを使用する検討が進んでいる。このような開発が進めばモジュール内は半導体チップの発熱によって高温化が加速するため、高温時の信頼性を確保できるモジュール構造が必要となる。
【０００３】
このような要求に対して、例えば特許文献１では、半導体チップの周囲をコーティングする技術が提案されている。この技術では、高温時の振動や衝撃から半導体装置での結線を保護し、当該半導体装置の信頼性を向上させている。
【０００４】
なお、特許文献２にも半導体装置の信頼性の向上を図る技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９８４７１号公報
【特許文献２】特開平１０−６５０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、特許文献１に記載の技術では、装置が高温化すると、半導体チップをコーティングするコーティング材に発生する熱応力によって、当該コーティング材がベース板から剥離することがある。また、半導体装置内の各部品を封止する封止樹脂においては、装置の高温化によって熱劣化が生じることがある。その結果、半導体装置の信頼性が低下するという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は上記点に鑑みて成されたものであり、半導体装置の信頼性を向上させることが可能な技術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】
この発明の第１の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップを搭載するベース板と、前記ベース板上に設けられた凸部と、前記凸及び前記半導体チップを覆って前記ベース板上に設けられた、前記ベース板、前記凸部及び前記半導体チップよりも弾性率の低いコーティング材とを備える。
【０００９】
また、この発明の第２の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップを搭載するベース板と、前記半導体チップを覆って前記ベース板上に設けられたコーティング材と、前記コーティング材と前記ベース板とを覆う封止樹脂とを備え、前記コーティング材の熱伝導率は前記封止樹脂よりも低い。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の第１の半導体装置によれば、コーティング材が、それよりも弾性率の高い凸部を覆うため、当該凸部の表面積の分、当該コーティング材とその他の弾性率が高い材料との接触面積が増加する。従って、コーティング材がベース板から剥がれ難くなり、その結果、本半導体装置の信頼性が向上する。
【００１１】
また、この発明の第２の半導体装置によれば、コーティング材の熱伝導率が封止樹脂よりも低いため、半導体チップで発生した熱が封止樹脂に伝導しにくくなる。その結果、封止樹脂で発生する熱応力を低減でき、当該封止樹脂の熱劣化を抑制できる。従って、本半導体装置の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す断面図である。本実施の形態１に係る半導体装置は、例えば、ハイブリッド自動車や冷蔵庫などに使用されるインバータモジュールである。図１に示されるように、本実施の形態１に係る半導体装置は、ベース板５と、ベース板５上に搭載された複数の半導体チップ３と、複数の電極７と、半導体チップ３間、あるいは半導体チップ３と電極７との間を接続する複数のワイヤ６とを備えている。
【００１３】
ベース板５上には、各半導体チップ３の周辺に接着補強凸部１が複数設けられている。そして、ベース板５上には半導体チップ３ごとにコーティング材２が設けられており、当該コーティング材２は、対応する半導体チップ３とその周辺の複数の接着補強凸部１とを覆って形成されている。
【００１４】
また、ベース板５の底面には例えばセラミック板から成る絶縁性高熱伝導材８が設けられており、当該絶縁性高熱伝導材８には図示しないヒートシンクが取り付けられる。そして、ベース板５と、ワイヤ６と、電極７と、コーティング材２とを覆って封止する封止樹脂４が設けられている。
【００１５】
半導体チップ３は、例えばやや平たい直方体形状のシリコンチップであって、コーティング材２よりも弾性率が高い。半導体チップ３には、ＭＯＳトランジスタやダイオードなどが形成されている。半導体チップ３としては、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＳｉＣ（炭化シリコン）などから成る半導体チップを用いても良い。
【００１６】
半導体チップ３は、例えば、ＡｕＳｎ（金−錫）半田やＡｇＳｎ（銀−錫）半田などの金属融解物を用いてベース板５上に固定される。半導体チップ３とベース板５とは、銀ペーストなどの熱伝導率と電気的導電性が良好な接合材を用いて接合しても良い。
【００１７】
電極７は、例えばニッケルメッキが施された銅から成る。電極７は、十分な電気導電性を有する材料であればその他の材料で形成しても良い。電極７には、半導体チップ３で発生した信号がワイヤ６を介して伝達され、当該信号は本半導体装置の外部に出力される。また、本半導体装置の外部から信号が電極７に入力されると、当該信号は、ワイヤ６を介して半導体チップ３に入力される。
【００１８】
ワイヤ６は例えばアルミニウムから成る。ワイヤ６は、金などの他の金属から形成しても良い。また、本半導体装置で消費される電力量によって、所定の径のワイヤ６を複数本使用して半導体チップ３間、あるいは電極７と半導体チップ３との間を接続しても良い。
【００１９】
コーティング材２は、半導体チップ３とワイヤ６との接続箇所等を保護するために設けられたものである。コーティング材２は、例えば、JIS K 6253試験規格においてゴム硬度３５（弾性率を示すヤング率は約０．２Ｍｐａ）であって、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・ｋのシリコーン樹脂から形成されており、接着補強凸部１及びベース板５よりも弾性率が低く、封止樹脂４よりも熱伝導率が低い。コーティング材２は、シリコーン樹脂以外にも、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂などで形成しても良く、コーティング材２の材料は、接着補強凸部１、ベース板５及び半導体チップ３よりも弾性率が低く、かつ封止樹脂４よりも熱伝導率が低い、接着補強凸部１やベース板５と接着できる材料であれば良い。
【００２０】
封止樹脂４は、例えば、熱伝導率が２．０Ｗ／ｍ・ｋのエポキシ樹脂から形成されている。封止樹脂４は、エポキシ樹脂以外にも、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂などで形成しても良く、封止樹脂４の材料は、コーティング材２よりも熱伝導率が高く、ベース板５やコーティング材２などと接着できる材料であれば良い。
【００２１】
接着補強凸部１は、コーティング材２よりもヤング率の高い樹脂で形成されている。接着補強凸部１は、例えば、充填材を添加したシリコーン樹脂（ヤング率は０．６Ｍｐａ）で形成されるが、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂などで形成しても良く、接着補強凸部１の材料は、コーティング材２よりもヤング率が高く、ベース板５と接着できるものであれば良い。
【００２２】
コーティング材２、封止樹脂４、あるいは接着補強凸部１では、材料コストの観点から有機樹脂を使用するのが好ましいが、それ以外に、シラザンやアルミノキサンなどの無機系の樹脂や、ガラス、セラミック前駆体などを用いても良い。
【００２３】
また、コーティング材２、封止樹脂４、あるいは接着補強凸部１では、ヤング率と熱伝導率とを調節するために樹脂に充填材が添加される。この充填材としては、充填性の観点からシリカ粉末が好ましいが、それ以外にも、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、窒化ホウ素などの粉末を樹脂等に添加しても良い。
【００２４】
また充填材の形状は、添加量の観点からは球状が好ましいが、樹脂に充填できる形状ならば、破砕状、燐片状、中空状などでも良い。また当該充填材の大きさは、充填性の観点から１０μｍ程度が好ましいが、コーティング材２のヤング率と熱伝導率が調節できる大きさであればそれ以外の大きさでも構わない。
【００２５】
ベース板５は、コーティング材２及び接着補強凸部１よりも弾性率が高く、熱伝導率などの観点から銅で形成されるのが好ましいが、モリブデン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）などから成る金属板で形成しても良く、炭化ケイ素アルミニウム（ＳｉＣＡｌ）などの合金で形成しても良い。また、ベース板５の上面にニッケルや金などのメッキを行っても良い。ベース板５の材料としては、熱伝導率などの観点からは、半導体チップ３を搭載でき、かつ当該半導体チップ３の発熱を効率よく伝達する材料であれば構わない。
【００２６】
またベース板５は、加工性の観点からは、金属以外の材料、例えば、窒化アルミニウム、シリカ、アルミナなどから成るセラミック板や、有機樹脂を使用したプリント基板で形成しても良く、当該セラミック板や当該プリント基板上には、銅、アルミ、金などのから成る金属配線を施しても良い。
【００２７】
以上のように、本実施の形態１に係る半導体装置では、コーティング材２が、それよりも弾性率の高い接着補強凸部１を覆うため、当該接着補強凸部１の表面積の分、当該コーティング材２とその他の弾性率が高い材料との接触面積が増加する。従って、コーティング材２がベース板５から剥がれ難くなり、本半導体装置の信頼性が向上する。
【００２８】
また、本実施の形態１では、コーティング材２の熱伝導率が封止樹脂４よりも低いため、半導体チップ３で発生した熱が封止樹脂４に伝導しにくくなる。その結果、封止樹脂４で発生する熱応力を低減でき、当該封止樹脂４の熱劣化を抑制できる。従って、本半導体装置の信頼性が向上する。
【００２９】
また、本実施の形態１では、接着補強凸部１が樹脂から形成されているため、ベース板５の任意の位置に当該接着補強凸部１を形成しやすくなる。その結果、半導体チップ３の大きさに応じて接着補強凸部１の形成位置を容易に変更することができ、複数種類の半導体装置を容易に製造することができる。その結果、製造効率が向上する。更に、接着補強凸部１に関して、コーティング材２の材質に応じた材料選定が行いやすくなり、接着補強凸部１の設計自由度が向上する。
【００３０】
なお、本実施の形態１では、ベース板５上には半導体チップ３が１層しか形成されていないが、図２に示されるように、例えばスイッチング機能を有する複数の半導体チップ３を上下方向に重ねて積層しても良い。
【００３１】
また、図３に示されるように、図１に示される、半導体チップ３、ベース板５、ワイヤ６、電極７及び絶縁性高熱伝導材８から成る組みを２組設けて、一方の組みにおける半導体チップ３と、他方の組みに置ける半導体チップ３とが互いに対向するように配置し、それらの互いに対向する半導体チップ３をコーティング材２で覆いつつ、それらの組みの間を封止樹脂４で充填することによって、複数の半導体チップ３を上下方向に離して積層しても良い。
【００３２】
また、上述の図１では、半導体チップ３が横方向に２個並べられた半導体装置の断面図を示しているが、半導体チップ３は横方向に３個以上並べてベース板５上に搭載しても良い。
【００３３】
また、本実施の形態１では、電極７と半導体チップ３との電気的接続はワイヤ６で行っていたが、図４に示されるように、ワイヤ６及び電極７の替わりに、片面にバンプ１０が形成された圧接電極９とバネ材１１を設けて、当該バネ材１１によって圧接電極９上のバンプ１０を半導体チップ３に圧接することにより、半導体チップ３で発生する電気信号を外部に取り出したり、外部からの電気信号を半導体チップ３に入力しても良い。
【００３４】
また、図５に示されるように、図３の装置において、ワイヤ６及び電極７の替わりに、両面にバンプ１０が形成された圧接電極９とバネ材１１を設けて、当該バネ材１１によって、圧接電極９の上面上のバンプ１０を上側の半導体チップ３に圧接するとともに、圧接電極９の下面上のバンプ１０を下側の半導体チップ３に圧接することにより、半導体チップ３で発生する電気信号を外部に取り出したり、外部からの電気信号を半導体チップ３に入力しても良い。
【００３５】
なお図４の装置では、バネ材１１の一端は圧接電極９のバンプ１０とは反対側の面と接触していることから、当該バネ材１１の伸長力により圧接電極９が半導体チップ３に圧接されている。また図５の装置では、バネ材１１は上下のベース板５の間で狭持されていることから、当該バネ材１１の収縮力により圧接電極９が半導体チップ３に圧接されている。
【００３６】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構造を示す平面図である。本実施の形態２では、実施の形態１では特定されていなかった、接着補強凸部１の形状、個数及び配置位置を特定する。なお図６では、説明の便宜上、封止樹脂４、ワイヤ６及び電極７の記載を省略し、コーティング材２の輪郭を破線で示している。
【００３７】
図６に示されるように、本実施の形態２に係る接着補強凸部１は、一つの半導体チップ３に対して４つ設けられている。そして、平面視上において、４つの接着補強凸部１は、半導体チップ３が有する４つの角３ａと一対一で対向するように配置されている。ここで、角３ａは半導体チップ３における上面と互いに繋がる２つの側面とが成す角であって、平面視上においては、互いに繋がる２つのチップ辺３ｂが成す角である。
【００３８】
また、断面視上の接着補強凸部１の形状は、図１に示されるように半球状であって、平面視上の接着補強凸部１の形状は、図６に示されるように、半導体チップ３の角３ａとは離れる方向に突出する円弧状となっている。本実施の形態２に係る半導体装置のその他の構造については、実施の形態１に係る半導体装置と同様である。
【００３９】
このように、本実施の形態２に係る半導体装置では、コーティング材２よりも弾性率が高く円弧状を成す接着補強凸部１が半導体チップ３の角３ａと対向するように配置されている。通常、コーティング材２に発生する熱応力は、半導体チップ３の角３ａ付近に集中するため、本実施の形態２のように、コーティング材２よりも弾性率が高く円弧状の接着補強凸部１を半導体チップ３の角３ａと対向するように配置することによって、当該熱応力を接着補強凸部１によって効率的に分散できる。従って、コーティング材２がベース板５から剥がれにくくなり、本半導体装置の信頼性が向上する。
【００４０】
なお、本実施の形態２では、接着補強凸部１は半導体チップ３の各々の角３ａに合計４つ設けていたが、必要な角３ａにのみ当該接着補強凸部１を設けてもよい。
【００４１】
また、本実施の形態２では、接着補強凸部１を１重の円弧状に作製したが、図７に示されるように、多重に接着補強凸部１を設けても良い。この場合には、コーティング材２の熱応力を更に効率良く分散できる。
【００４２】
また、接着補強凸部１は、ディスペンサから樹脂をベース板５上に円弧状に塗出し、塗出後の樹脂を熱硬化させることによって形成することができるが、金型成型、転写、リソグラフィなどの方法を使用して形成しても良い。
【００４３】
実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構造を拡大して示す部分平面図であって、図９は当該半導体装置の構造を拡大して示す部分断面図である。本実施の形態３に係る半導体装置は、上述の実施の形態２に係る半導体装置において、接着補強凸部１の形状及び配置位置を更に特定したものである。なお、図８では半導体チップ３と接着補強凸部１だけを拡大して示しており、図９では封止樹脂４、ワイヤ６及び電極７の記載を省略している。
【００４４】
図８に示されるように、本実施の形態３に係る半導体装置では、平面視上において、接着補強凸部１が成す円弧の中心Ｏと、当該接着補強凸部１に対応する半導体チップ３の角３ａとを結ぶ仮想直線５０は、当該角３ａを成す半導体チップ３の２つのチップ辺３ｂとそれぞれ４５°の角度を成す。つまり、平面視上において当該仮想直線５０は角３ａが成す角度を均等に二分する。
【００４５】
また、接着補強凸部１が成す円弧の中心Ｏと、当該接着補強凸部１に対応する半導体チップ３の角３ａとの距離ｄ１は、半導体チップ３の厚みｈ１の１倍以上５倍以下に設定されている。つまり、距離ｄ１はｈ１≦ｄ１≦５×ｈ１を満足する。
【００４６】
接着補強凸部１が成す円弧の半径ｒ、つまり平面視上において接着補強凸部１の円弧方向に延びる中心線１ａと中心Ｏとの半径方向の距離は、距離ｄ１と同様に、半導体チップ３の厚みｈ１の１倍以上５倍以下に設定され、当該半径ｒはｈ１≦ｒ≦５×ｈ１を満足する。そして、接着補強凸部１は、仮想直線５０の両側に均等に広がる１／４円の円弧を成している。つまり、接着補強凸部１が成す円弧は、対応する角３ａに繋がる一方のチップ辺３ｂに対する平行線と、角３ａに繋がる他方のチップ辺３ｂに対する平行線とで、点Ｏを中心とする正円を切断して得られる、仮想直線上５０に位置する１／４円である。
【００４７】
このように、距離ｄ１がｈ１≦ｄ１≦５×ｈ１を満足し、かつ半径ｒもｈ１≦ｒ≦５×ｈ１を満足し、かつ接着補強凸部１が成す、仮想直線５０の両側に均等に広がる円弧のサイズが１／４円の場合には、コーティング材２で発生した、半導体チップ３の角３ａ付近に集中する熱応力を最も効果的に分散することができる。
【００４８】
図１０は、距離ｅ１と接着補強凸部１が成す円弧のサイズを一定にして半径ｒを変化させた際の本半導体装置の不良率を示す図であり、図１１は、半径ｒと接着補強凸部１が成す円弧のサイズを一定にして距離ｄ１を変化させた際の本半導体装置の不良率を示す図であり、図１２は、距離ｄ１及び半径ｒを一定にして接着補強凸部１が成す円弧のサイズを変化させた際の本半導体装置の不良率を示す図である。なお距離ｅ１は、接着補強凸部１が成す円弧と、それに対応する半導体チップ３の角３ａとの距離であって、具体的には、図８に示されるように、仮想直線５０と中心線１ａとの交点と、半導体チップ３の角３ａとの距離である。
【００４９】
図１０〜１２に示される結果は、半導体チップ３のチップサイズを縦５ｍｍ×横５ｍｍｍ×厚み０．５ｍｍとし、コーティング材２としてゴム硬度３５、熱伝導率０．３Ｗ／ｍ・ｋの樹脂を使用し、接着補強凸部１としてゴム硬度６０の樹脂を使用した場合の結果である。また、図１０〜１２に示される不良率は、本半導体装置の周囲温度を−５０℃〜２００℃まで変化させる熱サイクル試験を１００回繰り返した後にコーティング材２の剥離状況を確認し、当該剥離状況が一定の基準を満足するか否かに基づいて算出している。
【００５０】
なお、図１０においては、半径ｒ、距離ｅ１及び接着補強凸部１が成す円弧のサイズがすべて零の場合の不良率が示されており、図１１，１２においては、半径ｒ、距離ｄ１及び接着補強凸部１が成す円弧のサイズがすべて零の場合の不良率が示されているが、これらの不良率は、本発明の接着補強凸部１を形成しなかった場合の不良率である。
【００５１】
図１０に示されるように、半導体チップ３の厚みｈ１が０．５ｍｍの場合において、接着補強凸部１が成す円弧の半径ｒが０．５ｍｍから２．５ｍｍの範囲内に設定されると、不良率が０．２％以下となり、この場合には本半導体装置の信頼性が非常に高いと言える。そして、半径ｒについての不良率が低い範囲は、半導体チップ３の厚みｈ１に比例することから、本実施の形態３のように、半径ｒを半導体チップ３の厚さｈ１の１倍以上５倍以下に設定することによって、コーティング材２で発生した熱応力が効果的に分散され、コーティング材２がベース板５から剥がれにくくなり、本半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００５２】
また、図１１に示されるように、半導体チップ３の厚みｈ１が０．５ｍｍの場合において、接着補強凸部１が成す円弧の中心Ｏと半導体チップ３の角３ａとの距離ｄ１が０．５ｍｍから２．５ｍｍの範囲内に設定されると、不良率が０．５％以下であり、この場合には本半導体装置の信頼性が非常に高いと言える。
【００５３】
ここで、ベース板５とコーティング材２との界面において熱応力が最も大きくなる位置は、半導体チップ３の厚みｈ１に依存し、当該厚みｈ１に比例して、当該位置は半導体チップ３の側面から離れる傾向にある。これは、コーティング材２の熱膨張動作が、当該コーティング材２よりも弾性率の高いベース板５及び半導体チップ３によって拘束されるからである。従って、距離ｄ１についての不良率が低い範囲は、半導体チップ３の厚みｈ１に比例する。
【００５４】
以上のことから、本実施の形態３のように、距離ｄ１を半導体チップ３の厚さｈ１の１倍以上５倍以下に設定することによって、コーティング材２で発生した熱応力が効果的に分散され、コーティング材２がベース板５から剥がれにくくなり、本半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００５５】
また、図１２に示されるように、接着補強凸部１が成す円弧のサイズが１／４円のときには不良率が０．１％以下であり、この場合には本半導体装置の信頼性が非常に高いと言える。従って、本実施の形態３のように、接着補強凸部１が成す円弧のサイズを１／４円に設定することによって、コーティング材２で発生した熱応力が効果的に分散され、コーティング材２がベース板５から剥がれにくくなり、本半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００５６】
なお、接着補強凸部１の高さは１００μｍ程度が好ましいが、半導体チップ３の高さ以下でありコーティング材２が当該接着補強凸部１を完全に覆う高さであれば構わない。
【００５７】
また、本実施の形態３に係る半導体装置に、ベース板５と半導体チップ３との間に介在する特定の介在層が設けられる場合には、接着補強凸部１が成す円弧の半径ｒ等は、当該介在層の厚さと半導体チップ３の厚さｈ１とを足し合わせた値を基準にして特定することになる。以下に、この場合の接着補強凸部１の形状及び配置位置について説明する。
【００５８】
図１３は本実施の形態３に係る半導体装置の変形例の構造を示す部分断面図であって、図１４は当該変形例の構造を示す部分平面図である。本変形例は、図８，９に示される半導体装置において、絶縁性高熱伝導材１８を更に備え、接着補強凸部１の形状及び配置位置を変更したものである。なお、図１３では封止樹脂４、ワイヤ６及び電極７の記載を省略し、図１４では半導体チップ３、絶縁性高熱伝導材１８及び接着補強凸部１だけを示している。
【００５９】
絶縁性高熱伝導材１８は、例えばセラミック板であって、やや平たい直方体である。そして図１３に示されるように、絶縁性高熱伝導材１８はベース板５と半導体チップ３との間に介在している。
【００６０】
本変形例では、図１４に示されるように、絶縁性高熱伝導材１８と半導体チップ３とは平面視上においては相似形であって、絶縁性高熱伝導材１８の方が半導体チップ３よりも上面積が大きい。そして、半導体チップ３は、平面視上においてそのチップ辺３ｂが絶縁性高熱伝導材１８の辺１８ｂよりも内側に位置するように、当該絶縁性高熱伝導材１８上に配置されている。従って、絶縁性高熱伝導材１８の角１８ａは、半導体チップ３の角３ａよりも外側に位置している。なお角１８ａは、絶縁性高熱伝導材１８における上面と互いに繋がる２つの側面とが成す角であって、平面視上においては、互いに繋がる２つの辺１８ｂが成す角である。
【００６１】
本変形例における接着補強凸部１は、一つの絶縁性高熱伝導材１８に対して４つ設けられている。そして、平面視上において、４つの接着補強凸部１は、半導体チップ３が有する４つの角３ａだけではなく、絶縁性高熱伝導材１８が有する４つの角１８ａと一対一で対向するように配置されている。
【００６２】
また、図１４に示されるように、平面視上においては、接着補強凸部１が成す円弧の中心Ｏと、当該接着補強凸部１に対応する絶縁性高熱伝導材１８の角１８ａと、当該接着補強凸部１に対応する半導体チップ３の角３ａとは仮想直線６０上に配置されている。そして、平面視上においては、仮想直線６０と、半導体チップ３における角３ａに繋がるチップ辺３ｂとの成す角度、及び当該仮想直線６０と、絶縁性高熱伝導材１８における角１８ａに繋がる辺１８ｂとの成す角度はともに４５度である。従って、平面視上において仮想直線６０は角３ａが成す角度及び角１８ａが成す角度を均等に二分する。
【００６３】
本変形例では、接着補強凸部１が成す円弧の中心Ｏと、当該接着補強凸部１に対応する絶縁性高熱伝導材１８の角１８ａとの距離ｄ２は、半導体チップ３の厚みｈ１と絶縁性高熱伝導材１８の厚みｈ２とを足し合わせた値の１倍以上５倍以下に設定されている。つまり、距離ｄ２は（ｈ１＋ｈ２）≦ｄ２≦５×（ｈ１＋ｈ２）を満足する。
【００６４】
接着補強凸部１が成す円弧の半径ｒも、距離ｄ２と同様に、半導体チップ３の厚みｈ１と絶縁性高熱伝導材１８の厚みｈ２とを足し合わせた値の１倍以上５倍以下に設定され、当該半径ｒは（ｈ１＋ｈ２）≦ｒ≦５×（ｈ１＋ｈ２）を満足する。そして、接着補強凸部１は、仮想直線６０の両側に均等に広がる１／４円の円弧を成している。
【００６５】
本変形例において、距離ｅ２と円弧サイズを一定にして半径ｒを変化させると、図１０に示される結果と似たような結果が得られる。つまり、半径ｒが、半導体チップ３の厚さｈ１と絶縁性高熱伝導材１８の厚さｈ２とを足し合わせた値の１倍以上５倍以下の場合には不良率が１％未満となる。従って、本変形例のように、半径ｒを（ｈ１＋ｈ２）≦ｒ≦５×（ｈ１＋ｈ２）に設定することによって、コーティング材２で発生した熱応力が効果的に分散され、コーティング材２がベース板５から剥がれにくくなり、本半導体装置の信頼性を向上することができる。なお距離ｅ２は、接着補強凸部１が成す円弧と、それに対応する絶縁性高熱伝導材１８の角１８ａとの距離であって、具体的には、仮想直線６０と中心線１ａとの交点と、絶縁性高熱伝導材１８の角１８ａとの距離である。
【００６６】
また、本変形例において、半径ｒと円弧サイズを一定にして距離ｄ２を変化させると、図１１に示される結果と似たような結果が得られる。つまり、距離ｄ２が、半導体チップ３の厚さｈ１と絶縁性高熱伝導材１８の厚さｈ２とを足し合わせた値の１倍以上５倍以下の場合には不良率が１％未満となる。従って、本変形例のように、距離ｄ２を（ｈ１＋ｈ２）≦ｄ２≦５×（ｈ１＋ｈ２）に設定することによって、コーティング材２で発生した熱応力が効果的に分散され、コーティング材２がベース板５から剥がれにくくなり、本半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００６７】
また、本変形例において、半径ｒと距離ｄ２と一定にして接着補強凸部１の円弧サイズを変化させると、図１２に示される結果と似たような結果が得られる。つまり、当該円弧サイズが１／４円のときには不良率が１％未満となる。従って、本変形例のように、接着補強凸部１が成す円弧を１／４円に設定することによって、コーティング材２で発生した熱応力が効果的に分散され、コーティング材２がベース板５から剥がれにくくなり、本半導体装置の信頼性を向上することができる。
【００６８】
以上の実施の形態１〜３に係る半導体装置においては、接着補強凸部１の断面形状は半球状であったが、図１５に示されるように、接着補強凸部１の表面に凹凸を設けても良い。この凹凸は、図１５に示されるように、接着補強凸部１の表面にＶ字型の窪みを形成することによって実現しても良いし、当該表面に半球状の窪みを形成することによって実現しても良い。なお、図１５と後述する図１６では、封止樹脂４、ワイヤ６及び電極７の記載を省略している。
【００６９】
接着補強凸部１の表面の凹凸は、ディスペンサの塗出ノズルの形状を工夫することによって形成することができるが、金型成型、転写、リソグラフィなどの方法を用いて形成しても良い。
【００７０】
このように、接着補強凸部１の表面に凹凸を設けることによって、コーティング材２と接着補強凸部１との接触面積を更に大きくすることができるため、コーティング材２がベース板５から剥がれ難くなり、半導体装置の信頼性が更に向上する。
【００７１】
また、図１６に示されるように、接着補強凸部１の表面に、コーティング材２に対する接着性が当該接着補強凸部１よりも良好な表面処理材１４を設けても良い。表面処理材１４には、シランカップリング剤を使用するのが好ましいが、接着補強凸部１の表面には表面処理材１４として、当該接着補強凸部１よりも接着性が良好なエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などを塗布しても良い。
【００７２】
また、表面処理材１４は、接着補強凸部１を作製した後にその表面にディスペンサ等を用いて塗布するのが好ましいが、蒸着、転写などの方法によっても表面処理材１４を形成しても良い。
【００７３】
このように、コーティング材２に対する接着性が接着補強凸部１よりも良好な表面処理材１４を当該接着補強凸部１の表面に設けることによって、コーティング材２と接着補強凸部１との接着性が向上し、コーティング材２がベース板５から剥がれ難くなり、半導体装置の信頼性が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構造を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の変形例の構造を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構造を拡大して示す部分平面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構造を拡大して示す部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の不良率を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の不良率を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の不良率を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の変形例の構造を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の変形例の構造を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１〜３に係る半導体装置の変形例の構造を示す部分断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態１〜３に係る半導体装置の変形例の構造を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  接着補強凸部、２  コーティング材、３  半導体チップ、３ａ，１８ａ  角、３ｂ  チップ辺、４  封止樹脂、５  ベース板、１８  絶縁性高熱伝導材、１８ｂ  辺、５０，６０  仮想直線。
【図１】
2006202936.tif 000003
【図２】
2006202936.tif 000004
【図３】
2006202936.tif 000005
【図４】
2006202936.tif 000006
【図５】
2006202936.tif 000007
【図６】
2006202936.tif 000008
【図７】
2006202936.tif 000009
【図８】
2006202936.tif 000010
【図９】
2006202936.tif 000011
【図１０】
2006202936.tif 000012
【図１１】
2006202936.tif 000013
【図１２】
2006202936.tif 000014
【図１３】
2006202936.tif 000015
【図１４】
2006202936.tif 000016
【図１５】
2006202936.tif 000017
【図１６】
2006202936.tif 000018