(57)【要約】 【課題】金属部材と樹脂部材との密着性を向上させることができる半導体パッケージを提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体パッケージは、半導体チップの上または半導体チップの下に設けられ、半導体チップに対向する第１面と、第１面とは反対側の第２面と、を有する金属部材と、第１面および第２面の少なくとも一方を覆う樹脂部材と、を備える。金属部材の少なくとも第１面に凹凸形状が設けられ、凹凸形状に設けられた複数の凹部は、開口幅が底幅よりも狭い第１凹部を有する。【選択図】図１
2018046057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの上または前記半導体チップの下に設けられ、前記半導体チップに対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有する金属部材と、
前記第１面および前記第２面の少なくとも一方を覆う樹脂部材と、を備え、
前記金属部材の少なくとも前記第１面に凹凸形状が設けられ、前記凹凸形状に設けられた複数の凹部は、開口幅が底幅よりも狭い第１凹部を有する、半導体パッケージ。
【請求項２】
前記複数の凹部は、前記第１凹部と、前記第１凹部と交互に設けられた第２凹部と、を有し、前記第２凹部の深さは、前記第１凹部の深さよりも浅い、請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記第１面の前記凹凸形状が、前記第２面の前記凹凸形状と同じである、請求項１または２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記第１面の前記凹凸形状が、前記第２面の前記凹凸形状と異なる、請求項１または２に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記金属部材が、前記半導体チップの上に設けられた放熱部材である、請求項１から４のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記金属部材が、前記半導体チップの下に設けられたダイパッドである、請求項１から４のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記第１面に設けられた前記第１凹部の中心ピッチが、０．１ｍｍ以下である、請求項６に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージには、半導体チップを樹脂部材で封止するタイプがある。この樹脂部材によって、当該半導体チップで発生した熱を放散する放熱部材、あるいは当該半導体チップが接合されたダイパッドも封止される場合がある。
【０００３】
放熱部材およびダイパッドには、一般的に金属部材が用いられる。金属部材と樹脂部材との密着性は、一般的にそれほど高くないことが知られている。そのため、放熱部材と樹脂部材との密着が不十分であると、放熱効率が悪化することが懸念される。また、ダイパッドと樹脂部材との密着が不十分であると、これらの間から不純物や水分が侵入することが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９３１８３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態は、金属部材と樹脂部材との密着性を向上させることができる半導体パッケージを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態に係る半導体パッケージは、半導体チップの上または半導体チップの下に設けられ、半導体チップに対向する第１面と、第１面とは反対側の第２面と、を有する金属部材と、第１面および第２面の少なくとも一方を覆う樹脂部材と、を備える。金属部材の少なくとも第１面に凹凸形状が設けられ、凹凸形状に設けられた複数の凹部は、開口幅が底幅よりも狭い第１凹部を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る半導体パッケージの概略的な構造を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す放熱部材を拡大した平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図３】放熱部材と樹脂部材との密着強度の実験結果を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る半導体パッケージの概略的な構造を示す断面図である。
【図５】図４に示すダイパッドを拡大した断面図である。
【図６】第３実施形態に係る半導体パッケージの概略的な構造を示す断面図である。
【図７】図６に示すダイパッドを拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体パッケージの概略的な構造を示す断面図である。
【００１０】
図１に示す半導体パッケージ１では、半導体チップ１１が、接合部材１２によって基板２０の表面に接合されている。半導体チップ１１は、例えば、シリコンチップである。また、接合部材１２は、例えば、導電性の粒子を含んだ樹脂や絶縁性の材料を含んだ樹脂、若しくははんだでもよい。
【００１１】
基板２０内には、複数の配線２１が、層状に設けられている。すなわち、基板２０は、多層基板である。複数の配線２１の一部は、ボンディングワイヤ２２によって、半導体チップ１１に電気的に接続されている。基板２０の裏面には、半球状の複数の端子２３が格子状に並べられている。複数の端子２３は、いわゆるはんだボールであり、配線２１を介して半導体チップ１１に電気的に接続されている。
【００１２】
半導体チップ１１の上には、スペーサー３０が設けられている。このスペーサー３０によって、ボンディングワイヤ２２の高さスペースを確保することができる。スペーサー３０の上には、接合部材３１を介して板状の放熱部材４０が接続されている。接合部材３１は、例えば、導電性の粒子を含んだ樹脂や絶縁性の材料を含んだ樹脂、若しくははんだでもよい。
【００１３】
放熱部材４０は、半導体チップ１１で発生した熱を放熱する、いわゆるヒートスラグである。放熱部材４０は、例えば銅を含む金属部材に相当する。ここで、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して放熱部材４０の構造について説明する。
【００１４】
図２（ａ）は放熱部材４０を拡大した平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す切断線Ａ−Ａに沿った断面図である。放熱部材４０は、半導体チップ１１に対向する面４０ａ（第１面）と、この面４０ａとは反対側の面４０ｂ（第２面）と、を有する。面４０ａおよび面４０ｂには、凹凸形状がプレス加工によってそれぞれ形成されている。ここでいうプレス加工とは、金属材料の素材に、２個以上の対をなす工具によって力を加え、所望の形状や寸法に塑性加工することを意味する。
【００１５】
凹凸形状に設けられた複数の凹部は、凹部４１（第１凹部）と、凹部４１と交互に設けられた凹部４２（第２凹部）と、を有する。凹部４１では、開口幅Ｗ１が底幅Ｗ２よりも狭い。また、凹部４２の深さｄ２は、凹部４１の深さｄ１よりも浅い。
【００１６】
上記凹凸形状は、プレス加工によって、面４０ａおよび面４０ｂに同時に形成されてもよいし、片面ずつ形成されてもよい。また、本実施形態では、面４０ａの凹凸形状と面４０ｂの凹凸形状とは、互いに同じである。しかし、これらの凹凸形状は、互いに異なっていてもよい。この場合、例えば、開口幅Ｗ１と底幅Ｗ２の比率や、深さｄ１と深さｄ２の比率等が異なる。
【００１７】
図１に戻って、面４０ａおよび面４０ｂの両面は、樹脂部材５０に覆われている。樹脂部材５０は、例えばエポキシ樹脂を用いて構成される。樹脂部材５０によって、半導体チップ１１および放熱部材４０等が封止される。
【００１８】
図３は、放熱部材４０と樹脂部材５０との密着強度の実験結果を示す図である。図３において、「Ａ」は、放熱部材４０の表面（面４０ａおよび面４０ｂ）が平坦、すなわち凹凸形状が形成されていない形態の密着強度を示す。「Ｂ」は、放熱部材４０の表面に、酸化還元処理、すなわち粗化処理によって、凹凸形状を形成した形態の密着強度を示す。「Ｃ」は、放熱部材４０の表面に、プレス加工によって、上記凹凸形状を形成した形態、すなわち本実施形態の密着強度を示す。
【００１９】
図３に示すように、各形態の密着強度の平均値を比較すると、本実施形態の密着強度が最も大きいことがわかる。これは、本実施形態の凹部４１では、開口幅Ｗ１が、底幅Ｗ２よりも狭くなっているからであると考えられる。開口幅Ｗ１が狭く形成されていることによって、樹脂部材５０は、凹部４１から離れにくくなる。すなわち、面４０ａおよび面４０ｂのアンカー効果が高まる。その結果、放熱部材４０と樹脂部材５０と密着性が向上して、放熱効率の悪化を抑えることができる。
【００２０】
また、本実施形態では、凹凸形状がプレス加工によって形成されている。そのため、酸化還元処理等を用いて凹凸形状を形成する場合に比べて、加工時間を短縮するとともに、加工コストを低減することができる。
【００２１】
さらに、本実施形態では、凹部４１と凹部４２が交互に形成され、凹部４２の深さｄ２は、凹部４１の深さｄ１よりも浅い。そのため、プレス加工の際、開口幅Ｗ１が狭くて深さｄ１が深い凹部４１を形成しやすくなる。
【００２２】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る半導体パッケージの概略的な構造を示す断面図である。図４では、上述した第１実施形態と同様の構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２３】
図４に示す半導体パッケージ２では、半導体チップ１１が、接合部材１２によって、ダイパッド６０に接合される。また、半導体チップ１１は、ボンディングワイヤ２２によって、リードフレーム２４に電気的に接続される。
【００２４】
ダイパッド６０は、例えば銅を含む金属部材に相当する。ダイパッド６０は、半導体チップ１１に対向する面６０ａ（第１面）と、この面６０ａとは反対側の面６０ｂ（第２面）と、を有する。本実施形態では、図５に示すように、面６０ａは、樹脂部材５０に覆われている一方で、面６０ｂは、樹脂部材５０に覆われていない。すなわち、面６０ｂは露出している。
【００２５】
図５は、ダイパッド６０を拡大した拡大図である。本実施形態では、樹脂部材５０に覆われる面６０ａには、第１実施形態と同様に、凹凸形状がプレス加工によって形成されている。一方、樹脂部材５０に覆われない面６０ｂには、この凹凸形状は形成されない。すなわち、面６０ｂは平坦である。
【００２６】
面６０ａに設けられた凹凸形状では、凹部６１（第１凹部）と、凹部６２（第２凹部）とが、交互に設けられている。凹部６１および凹部６２は、第１実施形態で説明した凹部４１および凹部４２にそれぞれ相当する。すなわち、凹部６１では、樹脂部材５０との密着性を高めるために、開口幅Ｗ１が底幅Ｗ２よりも狭い。また、凹部６１を形成しやすくするために、凹部６２の深さｄ２は、凹部６１の深さｄ１よりも浅い。
【００２７】
ダイパッド６０には、上述したように、半導体チップ１１が接合される。そのため、ダイパッド６０と半導体チップ１１との接合性を考慮すると、凹部６１（凹部６２）の中心ピッチＰ１（図５参照）は、小さい方が望ましい。例えば、半導体チップ１１の辺長が８ｍｍ以下である場合、中心ピッチＰ１は０．１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００２８】
本実施形態によれば、ダイパッド６０の面６０ａには、開口幅Ｗ１が底幅Ｗ２よりも狭い凹部６１が設けられている。そのため、面６０ａが樹脂部材５０に覆われたとき、面６０ａのアンカー効果が高まる。その結果、ダイパッド６０と樹脂部材５０との密着性が向上して、不純物や水分が半導体チップ１１へ侵入することを抑制できる。
【００２９】
なお、本実施形態では、ダイパッド６０の面６０ｂには、凹凸形状が設けられていないが、凹凸形状は面６０ｂに設けられていてもよい。
【００３０】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る半導体パッケージの概略的な構造を示す断面図である。以下、第２実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００３１】
図６に示す半導体パッケージ３では、ダイパッド６０の全体が、樹脂部材５０に覆われている。すなわち、ダイパッド６０の面６０ａだけでなく面６０ｂも、樹脂部材５０に覆われる
【００３２】
図７は、本実施形態のダイパッド６０を拡大した断面図である。図７に示すように、ダイパッド６０の面６０ａおよび面６０ｂは、樹脂部材５０に覆われる。そのため、面６０ａおよび面６０ｂの両面に、第２実施形態で説明した凹部６１および凹部６２が、交互に設けられている。これにより、ダイパッド６０と樹脂部材５０との密着性が確保される。
【００３３】
また、本実施形態では、面６０ａには半導体チップ１１が接合されている。そのため、面６０ａに設けられた凹部６１の中心ピッチＰ１は、半導体チップ１１との接合性に最適化できるように設定することが望ましい。一方、面６０ｂには、半導体チップ１１が接合されていないので、面６０ｂに設けられた凹部６１の中心ピッチＰ２は、樹脂部材５０との密着性に最適化できるように設定することが望ましい。その結果、中心ピッチＰ１と中心ピッチＰ２は、異なっていてもよい。
【００３４】
以上説明した本実施形態では、ダイパッド６０の面６０ａおよび面６０ｂに、開口幅Ｗ１が底幅Ｗ２よりも狭い凹部６１が設けられている。そのため、面６０ａだけでなく面６０ｂも樹脂部材５０に覆われる形態であっても、各面のアンカー効果が高まる。その結果、ダイパッド６０と樹脂部材５０との密着性が向上する。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１１  半導体チップ、４０  放熱部材、４０ａ、４０ｂ  面、４１、４２  凹部、５０  樹脂部材、６０  ダイパッド、６０ａ、６０ｂ  面、６１、６２  凹部
【図１】
2018046057.tif 000003
【図２】
2018046057.tif 000004
【図３】
2018046057.tif 000005
【図４】
2018046057.tif 000006
【図５】
2018046057.tif 000007
【図６】
2018046057.tif 000008
【図７】
2018046057.tif 000009