(57)【要約】【課題】本発明は、被接合部材を接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ被接合部材の発熱により発生する応力を緩和できるベース板の提供を目的とする。【解決手段】本発明のベース板は、被接合部材が接合層を介して一方の面に接合されるベース板であって、上記一方の面に凸部及び凹部を有する１又は複数の応力緩和領域を備え、上記応力緩和領域の凸部の頂面が上記応力緩和領域の周囲と面一に構成され、上記応力緩和領域の凸部及び凹部の平均段差が、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合部材が接合層を介して一方の面に接合されるベース板であって、
上記一方の面に凸部及び凹部を有する１又は複数の応力緩和領域を備え、
上記応力緩和領域の凸部の頂面が上記応力緩和領域の周囲と面一に構成され、
上記応力緩和領域の凸部及び凹部の平均段差が、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるベース板。
【請求項２】
上記応力緩和領域が平面視で点在する複数のドット部を有し、
上記ドット部が上記凸部又は上記凹部で構成される請求項１に記載のベース板。
【請求項３】
上記ドット部の平均面積が、０．０２５ｍｍ２以上０．２５ｍｍ２以下である請求項１又は請求項２に記載のベース板。
【請求項４】
上記複数のドット部が、規則的に配列されている請求項２又は請求項３に記載のベース板。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のベース板と、
上記被接合部材としての半導体チップと、
上記ベース板及び上記半導体チップを接合する接合層と
を備え、
上記半導体チップの縁辺の少なくとも一部が上記応力緩和領域内に位置するように上記半導体チップと上記応力緩和領域とが重ねられている半導体装置。
【請求項６】
上記半導体チップが平面視で方形状であり、
４つの上記応力緩和領域が、平面視で、上記半導体チップの４つの角ごとに、その角が接合される位置を含むように設けられ、
上記半導体チップと個々の上記応力緩和領域とが重なる範囲の面積が、上記半導体チップの面積の１０％以上２０％以下である請求項５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、ベース板及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体チップは導通して動作する際に熱を発生するため、ヒートシンクなどの放熱器が取り付けられている。半導体チップとヒートシンクとの間には、通常ベース板が設けられ、発生した熱は、このベース板を介して放熱器へと伝導される。あるいは、放熱器が省略されてベース板から大気等に直接放熱する構造とする場合もある。いずれの構成においても、ベース板は、半導体チップから発生する熱の伝導路となる部材であることから、熱伝導率の高い材料により構成されている。
【０００３】
近年、モータ駆動等のため半導体チップの電流密度は増加しており、半導体チップからの発熱も増大する傾向にある。熱伝導率の高い材料で構成されるベース板は、半導体チップに比べて熱膨張率が高くなる傾向にあるため、発熱により発生する半導体チップとベース板との間の応力も増大する傾向にある。その結果、この応力により導体チップとベース板とを接合する接合層に亀裂や剥離や、半導体チップの破損等の損傷が発生するおそれがある。
【０００４】
この応力による損傷を防止するベース板として、半導体チップを接合する凹部を備え、この凹部の開口面積が半導体チップよりも大きく、かつ上記凹部の外周部が中央部よりも窪んでいるベース板が提案されている（特開２０１５−１２８１５４号公報）。この従来のベース板では、接合層及び半導体チップを凹部に格納するので、半導体チップを接合する際に接合材が溶融して液状となっても接合材及び半導体チップが凹部内に留まり周囲に流出しないため、接合層の薄膜化を抑止できる。このため、接合層に亀裂や剥離が発生し難い。また、上記従来のベース板は、半導体チップが格納される外周部に深い凹部（溝）を有する。上記従来のベース板では、この溝部に接合材が充填されるので、半導体チップを接合した際にこの溝部において接合層の厚みが厚くなる。上記従来のベース板は、半導体チップとベース板との間に発生する応力をこの溝部の厚い接合層部分により緩和できる。このように上記従来のベース板では、接合時の位置ずれによる接合層の薄膜化の防止と厚い接合層部分による応力の緩和とにより、応力による損傷の発生を防止している。
【０００５】
上記従来のベース板では、半導体チップの外周縁が、ベース板の外周部の溝部と対向するように接合されることが必要である。また、上記溝部の幅を広くすると、接合層の厚い部分の面積が増え、ベース板の放熱性が低下するため、この溝部の幅は比較的狭くする必要がある。ところが、上記従来のベース板の凹部の開口面積は半導体チップよりも大きく構成されるため、接合時に半導体チップをその外周縁が上記溝部と対向するように精密に位置合わせを行うことが必要となる。このため、上記従来のベース板では、半導体チップに位置ずれが生じると、応力の緩和効果が十分に得られないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１２８１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、被接合部材を接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ被接合部材の発熱により発生する応力を緩和できるベース板及びこのベース板を用いた半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、被接合部材が接合層を介して一方の面に接合されるベース板であって、上記一方の面に凸部及び凹部を有する１又は複数の応力緩和領域を備え、上記応力緩和領域の凸部の頂面が上記応力緩和領域の周囲と面一に構成され、上記応力緩和領域の凸部及び凹部の平均段差が、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である。
【０００９】
当該ベース板は、凸部及び凹部を有する応力緩和領域を備え、応力緩和領域の凸部の頂面が上記応力緩和領域の周囲と面一に構成される。また、当該ベース板では、被接合部材の縁辺の少なくとも一部が上記応力緩和領域に位置するように接合層を介して被接合部材が接合される。つまり、被接合部材が応力緩和領域の一部と接する。このため、当該ベース板では、被接合部材が接する応力緩和領域の凸部では、接合層の厚さを小さくすることができ、放熱性が維持される。一方、被接合部材が接する応力緩和領域の凹部では、凸部に比べて上記範囲内の凸部及び凹部の平均段差で接合層の厚さが大きくなるため、放熱性の低下を抑止しつつ応力の緩和効果が得られる。また、被接合部材の周囲に被接合部材が接さない応力緩和領域が存在するので、被接合部材に位置ずれが生じたとしても、応力緩和領域の凸部及び凹部が好適に被接合部材と接触し、放熱性及び応力緩和効果が共に低下し難い。さらに、被接合部材の縁辺が応力緩和領域の凸部及び凹部内に位置するので、例えば被接合部材の縁辺が接する凸部で発生した剥離は凹部で止められ易くなり、剥離の進展を抑制できる。従って、当該ベース板を用いることで、被接合部材を接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ被接合部材の発熱により発生する応力を緩和できる。
【００１０】
上記応力緩和領域が平面視で点在する複数のドット部を有し、上記ドット部が上記凸部又は上記凹部で構成される。このように凸部又は凹部で構成される複数のドット部を応力緩和領域内に点在させることで、位置ずれによる放熱性及び応力緩和効果の変動を効果的に抑止できる。
【００１１】
上記ドット部の平均面積としては、０．０２５ｍｍ２以上０．２５ｍｍ２以下が好ましい。上記ドット部の平均面積を上記範囲内とすることで、放熱性と応力緩和効果とをバランスよく発現できる。
【００１２】
上記複数のドット部が、規則的に配列されているとよい。上記複数のドット部を規則的に配列することで、位置ずれによる放熱性及び応力緩和効果の変動をさらに抑止できる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた別の発明は、本発明のベース板と、上記被接合部材としての半導体チップと、上記ベース板及び上記半導体チップを接合する接合層とを備え、上記半導体チップの縁辺の少なくとも一部が上記応力緩和領域内に位置するように上記半導体チップと上記応力緩和領域とが重ねられている。
【００１４】
当該半導体装置は、本発明のベース板を用いており、半導体チップの縁辺の少なくとも一部が応力緩和領域内に位置するように上記半導体チップと上記応力緩和領域とが重ねられている。従って、半導体チップをベース板に接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ半導体チップの発熱により発生する応力を緩和できる。
【００１５】
上記半導体チップが平面視で方形状であり、４つの上記応力緩和領域が、平面視で、上記半導体チップの４つの角ごとに、その角が接合される位置を含むように設けられ、上記半導体チップと個々の上記応力緩和領域とが重なる範囲の面積が、上記半導体チップの面積の１０％以上２０％以下であるとよい。方形状の半導体チップに対して上述のように構成することで、当該半導体装置は、半導体チップの接合時の位置ずれに対して強くできる。また、ベース板の半導体チップが接合される面に、応力緩和領域により挟まれ、かつ半導体チップと接する領域が生じる。この領域は、応力緩和領域の凸部の頂面とは面一であるので、接合層の厚さが小さくでき放熱性をさらに高められる。なお、「位置ずれに対して強い」とは、単位長の位置ずれに対し放熱性及び応力緩和効果の低下が小さいことを意味する。
【００１６】
ここで、「応力緩和領域の凸部及び凹部の平均段差」とは、応力緩和領域での凸部の頂面と凹部の底面との間のベース板厚さ方向の平均距離を指す。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明のベース板は、被接合部材を接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ被接合部材の発熱により発生する応力を緩和できる。従って、本発明のベース板を用いている本発明の半導体装置は、半導体チップの発熱に起因する応力による損傷が発生し難い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す模式的断面図である。
【図２】図２は、図１の本発明の一実施形態に係るベース板の模式的上面図である。
【図３】図３は、図２とは異なる本発明の一実施形態に係るベース板の模式的上面図である。
【図４】図４は、図２及び図３とは異なる本発明の一実施形態に係るベース板の模式的上面図である。
【図５】図５は、図２、図３及び図４とは異なる本発明の一実施形態に係るベース板の模式的上面図である。
【図６】図６は、実施例における半導体チップとベース板の緩衝位置との相対関係を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の半導体装置及びベース板について説明する。
【００２０】
［半導体装置］
図１の半導体装置は、それ自体が本発明の一実施形態であるベース板１と、被接合部材としての半導体チップ２と、ベース板１及び半導体チップ２を接合する接合層３とを備える。
【００２１】
＜ベース板＞
ベース板１は、一方の面に４つの応力緩和領域１１を備える。応力緩和領域１１は、凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有する。このベース板１の詳細については、後述する。
【００２２】
＜半導体チップ＞
半導体チップ２は、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子を有する。当該半導体装置では、半導体チップ２は、平面視で方形状であり、平面視で、半導体チップ２の４つの角がベース板１の応力緩和領域１１内に位置するように接合されている。つまり、当該半導体装置では、半導体チップ２の縁辺の少なくとも一部がベース板１の応力緩和領域１１内に位置するように半導体チップ２と応力緩和領域１１とが重ねられている。
【００２３】
半導体チップ２の平面視での大きさは、搭載される半導体素子に応じて適宜決定されるが、例えば１辺が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の正方形状や長方形状とされる。また、半導体チップ２の平均厚みは、特に限定されないが、例えば０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下とされる。
【００２４】
＜接合層＞
接合層３は、半導体チップ２をベース板１に接合する層であり、接合材で構成される。上記接合材としては、比較的軟化温度が低く柔らかいもの、例えばハンダ、ろう、銀ペースト等が好ましい。接合材としてこのような柔らかいものを用いることで、応力に対して緩衝材として機能するので、応力の低減効果を高められる。
【００２５】
接合層３は、半導体チップ２とベース板１との間に積層され、ベース板１の応力緩和領域１１と半導体チップ２とが重なる部分では、応力緩和領域１１の凹部１１ｂ内も充填する。
【００２６】
応力緩和領域１１の凹部１１ｂを除く接合層３の平均厚さは、半導体チップ２から発生する熱量に応じて適宜決定されるが、上記接合層３の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましい。一方、上記接合層３の平均厚さの上限としては、２００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。接合層３の平均厚さが上記下限未満であると、半導体チップ２とベース板１との接合強度が不足するおそれがある。逆に、接合層３の平均厚さが上記上限を超えると、接合層３により熱伝導性が低下し、ベース板１を介した放熱が困難となるおそれがある。
【００２７】
［ベース板］
以下、ベース板１について詳説する。
【００２８】
当該ベース板１には、被接合部材である半導体チップ２が接合層３を介して一方の面に接合される。当該ベース板１は、半導体チップ２と、外部配線とを接続するリードフレームや、ヒートシンクを兼ねてもよい。また、当該ベース板１の他方の面にヒートシンクを積層し、半導体チップ２とヒートシンクとの間の熱伝導路として使用することもできる。
【００２９】
当該ベース板１の材質としては、特に限定されないが、熱伝導性の高い材料が好ましい。熱伝導性の高い材料としては、例えば銅、アルミニウム、これらの合金、セラミック等を挙げることができる。
【００３０】
当該ベース板１の大きさは、半導体チップ２が接合できる限り特に限定されず、ヒートシンクを接合する場合はその大きさ、熱伝導路としての必要な性能等を勘案して決定される。
【００３１】
当該ベース板１の平均厚さは、特に限定されないが、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とされる。当該ベース板１の平均厚さが上記下限未満であると、当該ベース板１の強度が不足するおそれがある。逆に、当該ベース板１の平均厚さが上記上限を超えると、熱伝導効率が低下するおそれがある。
【００３２】
＜応力緩和領域＞
当該ベース板１は、図２に示すように、上記一方の面に凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有する４つの応力緩和領域１１を備える。４つの応力緩和領域１１は、平面視で、半導体チップ２が接合される位置（図２の接合位置２０）の４つの角ごとに、その角が接合される位置を含むように設けられている。
【００３３】
応力緩和領域１１の凸部１１ａの頂面は、応力緩和領域１１の周囲と面一に構成される。このように構成することで、凸部１１ａにおける接合層３の平均厚さと、応力緩和領域１１以外での接合層３の平均厚さとを同等とできる。従って、ベース板１と半導体チップ２との接合強度を維持しつつ、応力緩和領域１１の凹部１１ｂを除く接合層３の平均厚さを小さくすることができるので、放熱性が高められる。なお、このようなベース板１は、例えばプレス加工により凹部１１ｂを形成することで容易に製造することができる。
【００３４】
応力緩和領域１１の凸部１１ａ及び凹部１１ｂの平均段差の下限としては、０．０２ｍｍであり、０．０５ｍｍがより好ましい。一方、上記平均段差の上限としては、０．５ｍｍであり０．３ｍｍがより好ましい。上記平均段差が上記下限未満であると、凹部１１ｂでの接合層３の厚さが不足し、応力緩和効果が低減するおそれがある。逆に、上記平均段差が上記上限を超えると、放熱性が低下するおそれや、凹部１１ｂの作製が困難となるおそれがある。
【００３５】
また、応力緩和領域１１は、平面視で点在する複数のドット部１２を有している。当該ベース板１では、ドット部１２は凸部１１ａで構成されている。つまり、凸部１１ａが平面視でドット状を呈している。また、凹部１１ｂは複数の凸部１１ａ（ドット部１２）をそれぞれ囲むように配設されている。このように凸部１１ａで構成される複数のドット部１２を応力緩和領域１１内に点在させることで、位置ずれによる放熱性及び応力緩和効果の変動を効果的に抑止できる。
【００３６】
ドット部１２の平面視形状は図２では正方形状であるが、ドット部１２の平面視形状はこれに限定されるものではなく、矩形状、円形状、星形状等他の形状であってもよい。また、複数のドット部１２は全て同一形状である必要はなく、異なる形状を混在させることもできる。
【００３７】
ドット部１２は柱状、つまり高さ方向に同一面積であってもよいが、頂面に向かって狭くなるテーパーを有する形状とすることもできる。テーパーを有する場合のテーパー角としては、７５度以上が好ましい。テーパー角が上記下限未満であると、ドット部１２の頂面の面積が小さくなるため、放熱性が低下するおそれがある。なお、テーパーは頂面に向かって狭くなるように設けられるので、テーパーを有する場合のテーパー角は９０度未満である。
【００３８】
複数のドット部１２は、図２に示すような規則的に配列されている、いわゆるブロックパターン状とすることが好ましい。複数のドット部１２を規則的に配列することで、位置ずれによる放熱性及び応力緩和効果の変動をさらに抑止できる。
【００３９】
ドット部１２の平均面積（頂面の平均面積）の下限としては、０．０２５ｍｍ２が好ましく、０．０１ｍｍ２がより好ましい。一方、ドット部１２の平均面積の上限としては、０．２５ｍｍ２が好ましく、０．１６ｍｍ２がより好ましい。ドット部１２の平均面積が上記下限未満であると、ベース板１の加工コストが上昇するおそれがある。逆に、ドット部１２の平均面積が上記上限を超えると、１つのドット部１２にかかる応力が大きくなり易くなり、応力緩和効果が低下するおそれがある。
【００４０】
ドット部１２の密度の下限としては、１０個／ｍｍ２が好ましく、１２個／ｍｍ２がより好ましい。一方、ドット部１２の密度の上限としては、２０個／ｍｍ２が好ましく、１８個／ｍｍ２がより好ましい。ドット部１２の密度が上記下限未満であると、放熱性が低下するおそれがある。逆に、ドット部１２の密度が上記上限を超えると、相対的に凹部１１ｂの面積が小さくなるため、応力緩和効果が低下するおそれがある。
【００４１】
応力緩和領域１１は、平面視で、接合位置２０の角を含むように設けられているので、半導体チップ２と個々の応力緩和領域１１とが重なる範囲（図２の重なり範囲１３）が存在する。この重なり範囲１３の面積（半導体チップ２と１つの応力緩和領域１１とが重なる範囲の面積）の下限としては、半導体チップ２の面積の１０％が好ましく、１３％がより好ましい。一方、重なり範囲１３の面積の上限としては、半導体チップ２の面積の２０％が好ましく、１７％がより好ましい。重なり範囲１３の面積が上記下限未満であると、応力緩和効果が低下するおそれがある。逆に、重なり範囲１３の面積が上記上限を超えると、放熱性が低下するおそれがある。
【００４２】
また、重なり範囲１３を構成する半導体チップ２の辺の長さ（図２のＬで、縦横問わず）は、半導体チップ２の大きさにもよるが、重なり範囲１３の辺の長さＬの下限としては、２００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましい。一方、重なり範囲１３の辺の長さＬの上限としては、３ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。重なり範囲１３の辺の長さＬが上記下限未満であると、応力緩和効果が低下するおそれがある。逆に、重なり範囲１３の辺の長さＬが上記上限を超えると、放熱性が低下するおそれがある。
【００４３】
応力緩和領域１１の大きさは特に限定されないが、応力緩和領域１１は、その中心（重心位置）が重なり範囲１３の内側に入り込まないような大きさとすることが好ましく、その中心が接合位置２０の角に位置するような大きさとすることがより好ましい。このように構成することで、半導体チップの接合時の位置ずれに対して強くすることができる。
【００４４】
また、応力緩和領域１１は、図２に示すように少なくとも接合位置２０の角を中心とする半径２００μｍの近傍領域１４を包含するとよい。応力緩和領域１１が近傍領域１４を包含することで、半導体チップ２の接合時の位置ずれに対して強くすることができる。
【００４５】
近傍領域１４における凸部１１ａの合計面積割合の下限としては、１０％が好ましく、１５％がより好ましい。一方、近傍領域１４における凸部１１ａの合計面積割合の上限としては、７５％が好ましく、６５％がより好ましい。上記凸部１１ａの合計面積割合が上記下限未満であると、放熱性が低下するおそれがある。逆に、上記凸部１１ａの合計面積割合が上記上限を超えると、応力緩和効果が低下するおそれがある。
【００４６】
近傍領域１４における凹部１１ｂの合計面積割合の下限としては、２５％が好ましく、３５％がより好ましい。一方、近傍領域１４における凹部１１ｂの合計面積割合の上限としては、９０％が好ましく、８５％がより好ましい。上記凹部１１ｂの合計面積割合が上記下限未満であると、応力緩和効果が低下するおそれがある。逆に、上記凹部１１ｂの合計面積割合が上記上限を超えると、放熱性が低下するおそれがある。
【００４７】
［利点］
当該ベース板１は、凸部１１ａ及び凹部１１ｂを有する応力緩和領域１１を備え、応力緩和領域１１の凸部１１ａの頂面が応力緩和領域１１の周囲と面一に構成される。また、当該ベース板１では、半導体チップ２の縁辺の少なくとも一部が応力緩和領域１１内に位置するように接合層３を介して半導体チップ２が接合される。つまり、半導体チップ２が応力緩和領域１１の一部と接する。このため、当該ベース板１では、半導体チップ２が接する応力緩和領域１１の凸部１１ａでは、接合層３の厚さを小さくすることができ、放熱性が維持される。一方、半導体チップ２が接する応力緩和領域１１の凹部１１ｂでは、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の凸部１１ａ及び凹部１１ｂの平均段差で接合層３の厚さが大きくなるため、放熱性の低下を抑止しつつ応力の緩和効果が得られる。また、半導体チップ２の周囲に半導体チップ２が接さない応力緩和領域１１が存在するので、半導体チップ２に位置ずれが生じたとしても、応力緩和領域１１の凸部１１ａ及び凹部１１ｂが好適に半導体チップ２と接触し、放熱性及び応力緩和効果が共に低下し難い。さらに、半導体チップ２の縁辺が応力緩和領域１１の凸部１１ａ及び凹部１１ｂ内に位置するので、例えば半導体チップ２の縁辺が接する凸部１１ａで発生した剥離は凹部１１ｂで止められ易くなり、剥離の進展を抑制できる。従って、当該ベース板１を用いることで、半導体チップ２を接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ半導体チップ２の発熱により発生する応力を緩和できる。
【００４８】
また、当該半導体装置は、本発明のベース板１を用いており、半導体チップ２の縁辺の少なくとも一部が応力緩和領域１１内に位置するように半導体チップ２と応力緩和領域１１とが重ねられている。従って、半導体チップ２をベース板１に接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ半導体チップ２の発熱により発生する応力を緩和できる。
【００４９】
さらに、当該半導体装置では、半導体チップ２が平面視で方形状であり、４つの応力緩和領域１１が、平面視で、半導体チップ２の４つの角ごとに、その角が接合される位置を含むように設けられ、半導体チップ２と個々の応力緩和領域１１とが重なる範囲の面積が、半導体チップ２の面積の１０％以上２０％以下とされている。方形状の半導体チップ２に対して上述のように構成することで、当該半導体装置は、半導体チップ２の接合時の位置ずれに対して強くできる。また、ベース板１の半導体チップ２が接合される面に、応力緩和領域１１により挟まれ、かつ半導体チップ２と接する領域が生じる。この領域は、応力緩和領域１１の凸部１１ａの頂面とは面一であるので、接合層３の厚さが小さくでき放熱性をさらに高められる。
【００５０】
［その他の実施形態］
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５１】
上記実施形態では、ベース板のドット部が凸部で構成され、凹部が複数の凸部をそれぞれ囲むように配設されている場合を説明したが、図３に示すベース板４のように、ドット部１２が凹部１１ｂで構成され、凸部１１ａが複数の凹部１１ｂを囲むように配設されてもよい。このようなベース板４についても、上記実施形態で述べた効果と同等の効果を奏する。
【００５２】
上記実施形態では、ベース板の４つの応力緩和領域が半導体チップが接合される位置の４つの角ごとに設けられている場合を説明したが、応力緩和領域は他の位置、例えば辺の途中に設けることも可能である。
【００５３】
また、４つの角全てに応力緩和領域を設けることは必須ではなく、一部の角に応力緩和領域を設けた構成も本発明の意図するところである。
【００５４】
応力緩和領域の数は４に限定されるものではなく、１、２、３あるいは５以上の応力緩和領域を有してもよい。例えば、図４に示すベース板５のように、４つの角全てを包含するように１つの応力緩和領域１１を設けてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、ベース板の応力緩和領域が平面視で点在する複数のドット部を有する場合を説明したが、ベース板の応力緩和領域の構成はこれに限定されない。例えば、図５に示すベース板６のように、応力緩和領域を、凸部及び凹部が同心円状に配列される構成とすることもできる。
【００５６】
上記実施形態では、半導体チップが方形状の場合を説明したが、半導体チップは他の形状、例えば多角形状や円形状であってもよい。半導体チップが多角形状の場合、ベース板の応力緩和領域は、その角の一部又は全てを含むように設けられるとよい。また、半導体チップが円形状である場合、ベース板の応力緩和領域はその外周の一部又は全てを含むように設けられるとよい。
【００５７】
上記実施形態では、ベース板に接合される被接合部材が半導体チップである場合を説明したが、被接合部材は半導体チップに限られず、発熱をし易い部材であれば本発明は効果を奏する。このような被接合部材としては、例えばスパッタリングターゲットを挙げることができる。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５９】
実施例として図１及び図２に示す本発明のベース板、比較例として応力緩和領域を有さないベース板について、熱応力解析による比較を行った。具体的には、１７５℃を初期温度とし、２５℃に温度が下がった場合の接合層の塑性相当ひずみの熱応力解析を、みずほ情報総研提供のソフトウェア「ＭＥＭＳＯＮＥ」を用いて行った。
【００６０】
＜半導体装置のモデル＞
半導体装置のモデルとして、サイズ１４ｍｍ×１４ｍｍ、平均厚さ０．２ｍｍの半導体チップ、平均厚さ０．０５ｍｍの接合層、及び平均厚さ２ｍｍのベース板を想定した。使用した半導体チップ、接合層、ベース板の材料パラメータを表１に示す。
【００６１】
【表１】
2019220603.tif 000003
【００６２】
表１で「０．２％耐力」の「−」は、０．２％耐力の情報を用いていないことを示す。また、表１には示していないが、降伏応力はいずれの材料についても用いていない。
【００６３】
＜ベース板＞
実施例のベース板として、図２に示すように半導体チップが配置される４つの角に、複数のドット部を有する４つの応力緩和領域を有するベース板を準備した。なお、ドット部は凸部で構成した。応力緩和領域の大きさは５ｍｍ×５ｍｍとし、ドット部は底面が０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍの方形状とし、ドット部の間隔が０．２５ｍｍのブロックパターン状に配列した。ドット部の高さは５０μｍであり、側面のテーパー角は８０度とした。この応力緩和領域の凸部及び凹部は、プレス加工を用いてＣｕ板に凹部を形成することで作製した。つまり、応力緩和領域の凸部の頂面は応力緩和領域の周囲と面一となる構成とした。
【００６４】
比較例のベース板は、平板とした。
【００６５】
＜熱応力解析＞
ベース板の一方の面に接合層を介して半導体チップを接合した以下のケースについて、熱応力解析を行った。結果を表２に示す。
【００６６】
［実施例］
実施例のベース板を用いた場合については、応力緩和領域の凸部及び凹部と半導体チップとの相対位置により結果が変わるため、以下の３ケースについて熱解析を行った。
【００６７】
（ケース１）
ケース１は、図６に示すように、半導体チップ２の角が応力緩和領域の凸部１１ａの中心に位置する場合とした。
【００６８】
（ケース２）
ケース２は、図６に示すように、半導体チップ２の角が応力緩和領域の凸部１１ａの１辺上に位置する場合とした。
【００６９】
（ケース３）
ケース３は、図６に示すように、半導体チップ２の角が応力緩和領域の凸部１１ａ間の中心、つまり凹部１１ｂの中央に位置する場合とした。
【００７０】
［比較例］
比較例のベース板は、平板であり、このような相対位置依存は発生しない。従って、ケース分けは行わなかった。
【００７１】
［参考例］
参考例として、実施例のベース板を用いたケース１において、半導体チップ２の角が位置している凸部１１ａと接合層との間が接着していない条件とした場合の熱解析を合わせて行った。
【００７２】
【表２】
2019220603.tif 000004
【００７３】
表２の結果から、本発明のベース板を用いた実施例では、いずれのケースにおいても平板のベース板を用いた比較例よりも接合層の塑性相当ひずみが低く、応力が緩和されていることが分かる。従って、本発明のベース板は、被接合部材を接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ被接合部材の発熱により発生する応力を緩和できると言える。
【００７４】
さらに、参考例をみると、実施例のケース１に比べて接合層の塑性相当ひずみがさらに低減されていることが分かる。この参考例は、半導体チップ２の角が位置している凸部１１ａと接合層との間が接着していない、つまり半導体チップ２の角で剥離が発生した場合を表している。このように例えば半導体チップ２の角で凸部１１ａとの剥離が生じると、塑性相当ひずみが低減するということは、剥離が伝搬し難く、１つの凸部１１ａでの剥離に留まり易いことを意味する。従って、本発明のベース板では剥離の進展に対する抑制という観点からも半導体チップの発熱に起因する応力による損傷が発生し難いと言える。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上説明したように、本発明のベース板は、被接合部材を接合する際に精密な位置制御を必要とせず、かつ被接合部材の発熱により発生する応力を緩和できる。従って、本発明のベース板を用いている本発明の半導体装置は、半導体チップの発熱に起因する応力による損傷が発生し難い。
【符号の説明】
【００７６】
１、４、５、６  ベース板
１１  応力緩和領域
１１ａ  凸部
１１ｂ  凹部
１２  ドット部
１３  重なり範囲
１４  近傍領域
２  半導体チップ
２０  接合位置
３  接合層
【図１】
2019220603.tif 000005
【図２】
2019220603.tif 000006
【図３】
2019220603.tif 000007
【図４】
2019220603.tif 000008
【図５】
2019220603.tif 000009
【図６】
2019220603.tif 000010