(57)【要約】【課題】信頼性が高い半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１１は、第１基板１２と、第１基板１２上に、一方向に間隔をあけて並べられた直方体形状の複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃと、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃの第１基板１２と対向しているそれぞれの面と反対側のそれぞれの面と対向するように、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃ上に設けられた第２基板１４と、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃの間を充填し、かつ、一方向に並べられた複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃの両端に位置する半導体チップ１３ａ、１３ｃそれぞれにおける端側の側面２５ａ、２５ｂを覆う第１の封止材１５と、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃと第２基板１４と第１の封止材１５を覆う、第１の封止材１５とは異なる第２の封止材１６と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に、一方向に間隔をあけて並べられた直方体形状の複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップの前記第１基板と対向しているそれぞれの面と反対側のそれぞれの面と対向するように、前記複数の半導体チップ上に設けられた第２基板と、
隣り合う前記半導体チップの間を充填し、かつ、前記一方向に並べられた前記複数の半導体チップの両端に位置する前記半導体チップそれぞれにおける端側の側面を覆う第１の封止材と、
前記複数の半導体チップと前記第２基板と前記第１の封止材を覆う、前記第１の封止材とは異なる第２の封止材と、を備える、半導体装置。
【請求項２】
前記両端に位置する前記半導体チップの少なくとも一つの端側に間隔をあけて配置された補助部材を備え、
前記補助部材と前記補助部材に隣り合う前記半導体チップとの間は、前記第１の封止材で充填されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記補助部材の形状は、前記補助部材に隣り合う前記半導体チップの形状と等しい、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記両端に位置する前記半導体チップそれぞれの端側に間隔をあけて配置された複数の補助部材を備え、
前記複数の補助部材それぞれと前記複数の補助部材それぞれに隣り合う前記複数の半導体チップそれぞれとの間は、第１の封止材で充填されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の補助部材の形状は、前記複数の保持部材それぞれに隣り合う前記複数の半導体チップそれぞれの形状と等しい、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の封止材は第１のフィラーを含み、
前記第２の封止材は前記第１のフィラーよりも大きい第２のフィラーを含む、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
隣り合う前記半導体チップの全ての間隔は、前記第１のフィラーの大きさの５倍よりも大きい、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１基板は導電性を有し、前記第１基板と前記複数の半導体チップとは電気的に接続されている、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２基板は導電性を有し、前記第２基板と前記複数の半導体チップとは電気的に接続されている、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
導電性を有する第３基板をさらに備え、
前記第１基板の前記複数の半導体チップが並べられた面とは反対側の面上に第３基板が配置され、
前記第１基板と前記第３基板とは電気的に接続されている、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１の封止材は熱可塑性樹脂を含み、
前記第２の封止材は熱硬化性樹脂を含む、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記複数の半導体チップのうち、少なくとも２つは同じ形状を有する、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記複数の半導体チップは、全て同じ形状を有する、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
隣り合う前記半導体チップの全ての間隔は、等しい、請求項１〜請求項１３のいずれか１項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、半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二つ以上の半導体チップを備える半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示の半導体装置では、フィラーを充填した隙間充填用の樹脂によって複数の半導体チップ同士の隙間が埋められている。特許文献１には、樹脂封止時にモールド樹脂が入り込めない複数の半導体チップ同士の隙間を、フィラー径の小さい隙間充填用の樹脂で埋めることで、ヒートサイクルやヒートショック等の信頼性試験時にクラックが発生することを低減すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１４／５４２１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の半導体装置では、複数の半導体チップのうちの端に配置される半導体チップについて、一方側の側面で隙間充填用の樹脂と接触し、他方側の側面でモールド樹脂と接触することになる。そうすると、半導体装置の製造時や使用環境下において温度変化が生じた場合、端に配置される半導体チップについて、一方側の側面と他方側の側面とでそれぞれ異なる樹脂と接触することに起因して、半導体チップに大きな応力がかかってしまう。その結果、半導体チップの動作不良等を招くことになり、半導体装置としての信頼性が低下してしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、この発明は、信頼性が高い半導体装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った半導体装置は、第１基板と、第１基板上に、一方向に間隔をあけて並べられた直方体形状の複数の半導体チップと、複数の半導体チップの第１基板と対向しているそれぞれの面と反対側のそれぞれの面と対向するように、複数の半導体チップ上に設けられた第２基板と、隣り合う半導体チップの間を充填し、かつ、一方向に並べられた複数の半導体チップの両端に位置する半導体チップそれぞれにおける端側の側面を覆う第１の封止材と、複数の半導体チップと第２基板と第１の封止材を覆う、第１の封止材とは異なる第２の封止材と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
このような半導体装置によれば、信頼性を高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における半導体装置の構成の一部を示す概略図である。
【図２】図１に示す半導体装置の一部を示す断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の一部を示す断面図である。
【図４】実施の形態２における半導体装置を示す断面図である。
【図５】図４に示す半導体装置の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の半導体装置は、第１基板と、第１基板上に、一方向に間隔をあけて並べられた直方体形状の複数の半導体チップと、複数の半導体チップの第１基板と対向しているそれぞれの面と反対側のそれぞれの面と対向するように、複数の半導体チップ上に設けられた第２基板と、隣り合う半導体チップの間を充填し、かつ、一方向に並べられた複数の半導体チップの両端に位置する半導体チップそれぞれにおける端側の側面を覆う第１の封止材と、複数の半導体チップと第２基板と第１の封止材を覆う、第１の封止材とは異なる第２の封止材と、を備える。
【００１０】
半導体装置は、温度変化が生ずる場所に配置される場合や製造時において一時的に高温となる場合がある。本願の半導体装置では、一方向に間隔をあけて並べられた直方体形状の複数の半導体チップにおいて、隣り合う半導体チップの間には、第１の封止材が充填されている。また、一方向に並べられた複数の半導体チップのうちの両端に位置する半導体チップそれぞれにおける端側の側面は、第１の封止材によって覆われている。すなわち、一方向に間隔をあけて並べられた複数の半導体チップの全ての側面に接触して第１の封止材が配置されている。そのため、各半導体チップに対して、複数の半導体チップの両側における温度変化時の変形量の差を小さくすることができ、半導体チップにかかる応力を小さくすることができる。したがって、各半導体チップの動作不良を低減して、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。なお、直方体形状の半導体チップとしては、幾何学的に厳密に半導体チップが直方体形状である場合に限られず、例えば、角部に面取りが施されていたり、直方体を構成する面の一部に凹凸や孔が形成されていたり、接触しない面同士が厳密に平行の関係を有していない場合も含む。
【００１１】
上記半導体装置において、両端に位置する半導体チップの少なくとも一つの端側に間隔をあけて配置された補助部材を備え、補助部材と補助部材に隣り合う半導体チップとの間は、第１の封止材で充填されていてもよい。このような補助部材を備えることにより、半導体チップの少なくとも一つの端側と補助部材との間に第１の封止材を配置することが容易となる。したがって、信頼性の向上を図ることができる半導体装置の製造が容易となる。
【００１２】
上記半導体装置において、補助部材の形状は、補助部材に隣り合う半導体チップの形状と等しくてもよい。このようにすることにより、補助部材に隣り合う半導体チップの両側に配置される第１の封止材の量のばらつきを抑制することが容易となり、補助部材に隣り合う半導体チップにかかる応力をより小さくすることができる。また、このような補助部材として、例えば、半導体チップの製造時において動作のチェックの際に不良であると判断された不良品を採用することができ、製造時における不良品としての半導体チップの有効活用を図ることができる。
【００１３】
上記半導体装置において、両端に位置する半導体チップそれぞれの端側に間隔をあけて配置された複数の補助部材を備え、複数の補助部材それぞれと複数の補助部材それぞれに隣り合う複数の半導体チップそれぞれとの間は、第１の封止材で充填されていてもよい。このような補助部材を備えることにより、両端に位置する半導体チップとそれぞれに隣り合う補助部材との間に第１の封止材を配置することが容易となる。したがって、信頼性の向上を図ることができる半導体装置の製造が容易となる。
【００１４】
上記半導体装置において、複数の補助部材の形状は、複数の保持部材それぞれに隣り合う複数の半導体チップそれぞれの形状と等しくてもよい。このようにすることにより、両端に位置する半導体チップの両側に配置される第１の封止材の量のばらつきを抑制することが容易となり、両端に位置する半導体チップにかかる応力をより小さくすることができる。また、このような補助部材として、例えば、半導体チップの製造時において動作のチェックの際に不良であると判断された不良品を採用することができ、製造時における不良品としての半導体チップの有効活用を図ることができる。
【００１５】
上記半導体装置において、第１の封止材は第１のフィラーを含み、第２の封止材は第１のフィラーよりも大きい第２のフィラーを含んでもよい。このようにすることにより、隣り合う半導体チップの間に第１の封止材を効率的に充填させることができる。
【００１６】
上記半導体装置において、隣り合う半導体チップの全ての間隔は、第１のフィラーの大きさの５倍よりも大きくてもよい。こうすることにより、各半導体チップの間を第１の封止材で充填させることが容易になり、より容易に半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
上記半導体装置において、第１基板は導電性を有し、第１基板と複数の半導体チップとは電気的に接続されていてもよい。このようにすることにより、電極を構成する板として第１基板を有効に利用することができる。
【００１８】
上記半導体装置において、第２基板は導電性を有し、第２基板と複数の半導体チップとは電気的に接続されていてもよい。このようにすることにより、電極を構成する板として第２基板を有効に利用することができる。
【００１９】
上記半導体装置において、導電性を有する第３基板をさらに備え、第１基板の複数の半導体チップが並べられた面とは反対側の面上に第３基板が配置され、第１基板と第３基板とは電気的に接続されていてもよい。このようにすることにより、電極を構成する板として第３基板を有効に利用することができる。また、一旦、第１の封止材を隣り合う半導体チップの間に充填し、両端に位置する半導体チップそれぞれにおける端側の側面を覆うように第１の封止剤を配置したアセンブリを作製する。そして、このアセンブリを第２の封止剤により封止した後、第１基板と第３基板とを電気的に接続して、半導体装置を製造することができる。したがって、両端に位置する半導体チップそれぞれにおける端側の側面を第１の封止材によって覆う半導体装置を、より確実に製造することができる。
【００２０】
上記半導体装置において、第１の封止材は、熱可塑性樹脂を含み、第２の封止材は、熱硬化性樹脂を含んでもよい。こうすることにより、第２の封止材に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させて第２の封止材による封止を行う際に、半導体チップの側面に配置される第１の封止材に含まれる熱可塑性樹脂を軟化させて変形させ、全体の形状の変化に追従させることができる。したがって、より半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００２１】
上記半導体装置において、複数の半導体チップのうち、少なくとも２つは同じ形状を有してもよい。このようにすることにより、同じ形状を有する２つの半導体チップにかかる応力を同等とすることができる。したがって、各半導体チップの動作不良を低減して、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００２２】
上記半導体装置において、複数の半導体チップは、全て同じ形状を有してもよい。このようにすることにより、同じ形状を有する全ての半導体チップにかかる応力を同等とすることができる。したがって、各半導体チップの動作不良を低減して、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００２３】
上記半導体装置において、隣り合う半導体チップの全ての間隔は、等しくてもよい。各半導体チップの両側に配置される第１の封止材の量のばらつきを抑制し、半導体チップにかかる応力をより小さくすることができる。
【００２４】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本願発明の実施形態に係る半導体装置を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本願の実施の形態１における半導体装置の構成の一部を示す概略図である。図１は、実施の形態１における半導体装置を後述する第１基板の板厚方向から見た図である。図２および図３は、図１に示す半導体装置の一部を示す断面図である。図２は、図１中の線分ＩＩ−ＩＩで切断した場合の断面図である。図１および図２について、後述する第２の封止材を破線で示している。図３は、図１中の線分ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した場合の拡大断面図である。
【００２６】
図１〜図３を参照して、実施の形態１における半導体装置１１は、第１基板１２と、複数の半導体チップ１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、第２基板１４と、第１の封止材１５と、第２の封止材１６とを備える。本実施形態においては、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃは合計三つ設けられている。半導体装置１１は、リード端子１７ａ、１７ｂも備える。
【００２７】
第１基板１２は、導電性を有する。第１基板１２は、第１基板１２の板厚方向から平面的に見た場合に矩形状である。第１基板１２には、第１基板１２の板厚方向から平面的に見て、一つの辺の中央にリード端子２０が接続されている。第１基板１２は、第１の面２１ａを含む。第１の面２１ａ上に、半導体チップ１３ａ〜１３ｃが接合される。第１基板１２は、板厚方向において第１の面２１ａと反対側に位置する面２１ｂを含む。第１基板１２と半導体チップ１３ａ〜１３ｃとは電気的に接続されている。このようにすることにより、電極を構成する板として第１基板を利用することができる。
【００２８】
次に、半導体チップ１３ａの構成について説明する。なお、半導体チップ１３ｂおよび半導体チップ１３ｃの構成は、半導体チップ１３ａの構成と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００２９】
半導体チップ１３ａは、直方体形状を有する。本実施形態においては、半導体チップ１３ａのＹ方向の長さＬ１は、半導体チップ１３ａのＸ方向の長さＬ２よりも長い。半導体チップ１３ａは、第１基板１２に接合される面２４ａと第２基板１４に接合される面２４ｂとを含む。長さＬ２は、半導体チップ１３ａに含まれる側面２５ａと半導体チップ１３ａに含まれる側面２５ｂとのＸ方向の間隔である。面２４ａおよび面２４ｂには、それぞれ電極（図示しない）が形成されている。
【００３０】
半導体チップ１３ａは、第１基板１２の第１の面２１ａ上に配置される。具体的には、半導体チップ１３ａは、第１基板１２の第１の面２１ａと半導体チップ１３ａの面２４ａとが対向するようにして、第１の接合材１８により第１の面２１ａに接合される。第１の接合材１８は、導電性を有する。このようにして、半導体チップ１３ａと第１基板１２とが電気的に接続される。
【００３１】
半導体チップ１３ａは、第２基板１４に含まれる第２の面２２ａと半導体チップ１３ａの面２４ｂとが対向するようにして、第２の接合材１９により第２の面２２ａに接合される。第２の接合材１９は、導電性を有する。このようにして、半導体チップ１３ａと第２基板１４とが電気的に接続される。
【００３２】
半導体チップ１３ｂおよび半導体チップ１３ｃについても半導体チップ１３ａと同様に、第１の接合材１８により第１の面２１ａに接合され、第１基板１２とそれぞれ電気的に接続される。また、半導体チップ１３ｂおよび半導体チップ１３ｃについても半導体チップ１３ａと同様に、第２の接合材１９により第２の面２２ａに接合され、第２基板１４とそれぞれ電気的に接続される。
【００３３】
半導体チップ１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、第１基板１２上に、一方向に間隔をあけて並べられる。本実施形態においては、半導体チップ１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、Ｘ方向にそれぞれ間隔Ｌ３をあけて並ぶように配置される。すなわち、半導体チップ１３ａ〜１３ｃが並べられる一方向は、Ｘ方向である。半導体チップ１３ａと半導体チップ１３ｂとが配置された際に、半導体チップ１３ａに含まれる側面２５ｂと半導体チップ１３ｂに含まれる側面２５ａとが対向する。同様に、半導体チップ１３ｂと半導体チップ１３ｃとが配置された際に、半導体チップ１３ｂに含まれる側面２５ｂと半導体チップ１３ｃに含まれる側面２５ａとが対向する。本実施形態においては、半導体チップ１３ａと半導体チップ１３ｂとの間隔Ｌ３および半導体チップ１３ｂと半導体チップ１３ｃとの間隔Ｌ３は同じである。
【００３４】
第２基板１４は、導電性を有する。第２基板１４は、第１基板１２の板厚方向から平面的に見た場合に、矩形状である。第２基板１４は、第２の面２２ａを含む。第２基板１４は、第２の面２２ａと第１基板１２の第１の面２１ａとが対向するように配置される。半導体チップ１３ａ〜１３ｃは、第２の面２２ａに接合される。第２基板１４は、半導体チップ１３ａ〜１３ｃの第１基板１２と対向しているそれぞれの面２４ａと反対側のそれぞれの面２４ｂと対向するように、半導体チップ１３ａ〜１３ｃ上に設けられる。第２基板１４は、第１基板１２の板厚方向において第２の面２２ａと反対側に位置する面２２ｂを含む。第２基板１４と半導体チップ１３ａ〜１３ｃとは電気的に接続されている。このようにすることにより、電極を構成する板として第２基板１４を利用することができる。第２基板１４は、矩形状の一つの角に相当する部分から外方側に棒状に延びる突出部２３を含む。突出部２３は、リード端子１７ａに電気的に接続されている。
【００３５】
半導体装置１１は、二つの補助部材３１ａ、３１ｂを備える。補助部材３１ａ、３１ｂはそれぞれ、半導体チップとしての機能を有しない。補助部材３１ａは、第１基板１２に接合される面３２ａと第２基板１４に接合される面３２ｂとを含む。
【００３６】
本実施形態において、補助部材３１ａ、３１ｂの形状はそれぞれ、補助部材３１ａ、３１に隣り合う半導体チップ１３ａ、１３ｃの形状と等しい。すなわち、補助部材３１ａは半導体チップ１３ａと同じ形状である。具体的には、補助部材３１ａは直方体形状を有し、補助部材３１ａのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の長さは、半導体チップ１３ａのＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の長さと同じである。補助部材３１ｂの構成は、補助部材３１ａの構成と同様であるため、その説明を省略する。すなわち、半導体チップ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、補助部材３１ａ、３１ｂは全て同じ形状である。このような補助部材３１ａ、３１ｂとして、例えば、半導体チップの製造時において動作のチェックの際に不良であると判断された不良品を採用することができ、製造時における不良品としての半導体チップの有効活用を図ることができる。
【００３７】
補助部材３１ａ、３１ｂはそれぞれ、第１基板１２の第１の面２１ａと補助部材３１ａ、３１ｂのそれぞれの面３２ａとが対向するように第１の接合材１８により第１の面２１ａに接合される。補助部材３１ａ、３１ｂはそれぞれ、第２基板１４の第２の面２２ａと補助部材３１ａ、３１ｂのそれぞれの面３２ｂとが対向するように第２の接合材１９により第２の面２２ａに接合される。
【００３８】
二つの補助部材３１ａ、３１ｂは、一方向に並べて配置される半導体チップ１３ａ〜１３ｃのうち、両端に位置する半導体チップ１３ａ、１３ｃそれぞれの端側に間隔をあけて配置される。二つの補助部材３１ａ、３１ｂそれぞれと二つの補助部材３１ａ、３１ｂそれぞれに隣り合う半導体チップ１３ａ、１３ｃそれぞれとの間は、第１の封止材１５で充填されている。具体的には、Ｘ方向の一方側の端に配置される半導体チップ１３ａに対して、間隔をあけて補助部材３１ａが配置される。補助部材３１ａは、半導体チップ１３ａに対して半導体チップ１３ｂが配置される側と反対側に配置される。半導体チップ１３ａと補助部材３１ａとの間の間隔Ｌ３は、半導体チップ１３ａと半導体チップ１３ｂとの間隔Ｌ３と同じである。半導体チップ１３ａと補助部材３１ａとが配置された際に、半導体チップ１３ａに含まれる側面２５ａが補助部材３１ａに含まれる側面３３ｂと対向する。また、Ｘ方向の他方側の端に配置される半導体チップ１３ｃに対して、間隔をあけて補助部材３１ｂが配置される。補助部材３１ｂは、半導体チップ１３ｃに対して半導体チップ１３ｂが配置される側と反対側に配置される。半導体チップ１３ｃと補助部材３１ｂとの間の間隔Ｌ３についても、半導体チップ１３ｂと半導体チップ１３ｃとの間隔Ｌ３と同じである。半導体チップ１３ｃと補助部材３１ｂとが配置された際に、半導体チップ１３ｃに含まれる側面２５ｂが補助部材３１ｂに含まれる側面３３ａと対向する。
【００３９】
次に、第１の封止材１５について説明する。第１の封止材１５は、第１のフィラー３４を含む。第１のフィラー３４の材質としては、例えば、溶融石英等が挙げられる。第１のフィラー３４の径は、間隔Ｌ３よりも小さい。具体的には、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃの全ての間隔Ｌ３は、第１のフィラー３４の大きさの５倍よりも大きい。第１の封止材１５は、熱可塑性樹脂を含む。採用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂が挙げられる。
【００４０】
次に、第２の封止材１６について説明する。第２の封止材１６は、第１の封止材１５とは異なる。第２の封止材１６は、第２のフィラー３５を含む。第２のフィラー３５の材質としては、例えば、溶融石英等が挙げられる。第２のフィラー３５の径は、第１のフィラー３４の径よりも大きい。本実施形態においては、第１のフィラー３４と第２のフィラー３５とは、材質が同じであって、径が異なる。第２の封止材１６は、熱硬化性樹脂を含む。採用される熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂やノボラック型のフェノール樹脂等が挙げられる。なお、第１のフィラー３４と第２のフィラー３５との大きさの比較としては、半導体装置１１の断面のＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）写真を撮影し、２か所以上の視野を観察し、最大径同士を比較することにより行う。
【００４１】
第１の封止材１５は、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃの間を充填する。すなわち、第１の封止材１５は、半導体チップ１３ａ〜１３ｃが並べられる方向において半導体チップ１３ａ〜１３ｃ全てのそれぞれの両側に接触して配置される。具体的には、半導体チップ１３ａと半導体チップ１３ｂとの間のＸ方向の隙間３６ａにおいて、第１の封止材１５は、半導体チップ１３ａの側面２５ｂ、半導体チップ１３ｂの側面２５ａ、第１基板１２の第１の面２１ａおよび第２基板１４の第２の面２２ａのそれぞれと接触して配置される。第１の封止材１５は、隙間３６ａに充填されている。半導体チップ１３ｂと半導体チップ１３ｃとの間のＸ方向の隙間３６ｂにおいて、第１の封止材１５は、半導体チップ１３ｂの側面２５ｂ、半導体チップ１３ｃの側面２５ａ、第１基板１２の第１の面２１ａおよび第２基板１４の第２の面２２ａのそれぞれと接触して配置される。第１の封止材１５は、隙間３６ｂに充填されている。
【００４２】
第１の封止材１５は、一方向に並べられた半導体チップ１３ａ〜１３ｃの両端に位置する半導体チップ１３ａ、１３ｃそれぞれにおける端側の側面２５ａ、２５ｂを覆う。具体的には、半導体チップ１３ａと補助部材３１ａとの間のＸ方向の隙間３７ａにおいて、第１の封止材１５は、半導体チップ１３ａの側面２５ａ、補助部材３１ａの側面３３ｂ、第１基板１２の第１の面２１ａおよび第２基板１４の第２の面２２ａのそれぞれと接触して配置される。第１の封止材１５は、隙間３７ａに充填されている。半導体チップ１３ｃと補助部材３１ｂとの間のＸ方向の隙間３７ｂにおいて、第１の封止材１５は、半導体チップ１３ｃの側面２５ｂ、補助部材３１ｂの側面３３ａ、第１基板１２の第１の面２１ａおよび第２基板１４の第２の面２２ａのそれぞれと接触して配置される。第１の封止材１５は、隙間３７ｂに充填されている。
【００４３】
第２の封止材１６は、半導体チップ１３ａ〜１３ｃと、第２基板１４と、第１の封止材１５とを覆う。第２の封止材１６は、補助部材３１ａの側面３３ａおよび補助部材３１ｂの側面３３ｂのそれぞれと接触して配置される。
【００４４】
実施の形態１における半導体装置１１の製造方法の一例については、以下の通りである。まず、第１基板１２の第１の面２１ａ上に、半導体チップ１３ａ〜１３ｃおよび補助部材３１ａ、３１ｂを一方向に間隔をあけて並べて配置し、第１基板１２の第１の面２１ａに半導体チップ１３ａ〜１３ｃおよび補助部材３１ａ、３１ｂを接合する。そして、半導体チップ１３ａ〜１３ｃおよび補助部材３１ａ、３１ｂの上に第２基板１４を配置し、第２基板１４の第２の面２２ａと、半導体チップ１３ａ〜１３ｃおよび補助部材３１ａ、３１ｂとを接合する。その後、隙間３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂに第１の封止材１５を充填させる。この場合、例えば、加温して第１の封止材１５に含まれる熱可塑性樹脂を軟化させた後、隙間３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂを埋めるようにして充填する。その後、半導体チップ１３ａ〜１３ｃおよび補助部材３１ａ、３１ｂと、第２基板１４と、第１の封止材１５とを覆うようにして、第２の封止材１６を配置する。この場合、例えば、第２の封止材１６に含まれる熱硬化性樹脂を未硬化の状態で、半導体チップ１３ａ〜１３ｃおよび補助部材３１ａ、３１ｂと、第２基板１４と、第１の封止材１５とを覆うように配置した後、全体を加熱して熱硬化性樹脂を熱硬化させる。このようにして、第２の封止材１６により半導体チップ１３ａ〜１３ｃ等を封止して、半導体装置１１を得る。
【００４５】
半導体装置１１は、温度変化が生ずる場所に配置される場合や製造時において一時的に高温となる場合がある。実施の形態１における半導体装置１１では、一方向に間隔をあけて並べられた直方体形状の複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃにおいて、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃの間には、第１の封止材１５が充填されている。また、一方向に並べられた複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃのうちの両端に位置する半導体チップ１３ａ、１３ｃそれぞれにおける端側の側面２５ａ、２５ｂは、第１の封止材１５によって覆われている。すなわち、一方向に間隔をあけて並べられた複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃの全ての側面２５ａ、２５ｂに接触して第１の封止材１５が配置されている。そのため、各半導体チップ１３ａ〜１３ｃに対して、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃの両側における温度変化時の変形量の差を小さくすることができ、半導体チップ１３ａ〜１３ｃにかかる応力を小さくすることができる。したがって、各半導体チップ１３ａ〜１３ｃの動作不良を低減して、半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００４６】
本実施形態においては、上記した二つの補助部材３１ａ、３１ｂを備える。よって、両端に位置する半導体チップ１３ａ、１３ｃとそれぞれに隣り合う補助部材３１ａ、３１ｂとの間に第１の封止材１５を配置することが容易となる。したがって、信頼性の向上を図ることができる半導体装置１１の製造が容易となる。
【００４７】
本実施形態においては、第１の封止材１５は、熱可塑性樹脂を含み、第２の封止材１６は、硬化性樹脂を含むため、第２の封止材１６に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させて第２の封止材１６による封止を行う際に、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃ全てのそれぞれの両側に接触して配置される第１の封止材１５に含まれる熱可塑性樹脂を軟化させて変形させ、全体の形状の変化に追従させることができる。したがって、より半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００４８】
本実施形態においては、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃの全ての間隔は、第１のフィラー３４の大きさの５倍よりも大きいため、各半導体チップ１３ａ〜１３ｃの間を第１の封止材１５で充填させることが容易になり、より容易に半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００４９】
本実施形態においては、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃは、全て同じ形状を有するため、半導体チップ１３ａ〜１３ｃにかかる応力を等しくすることができる。したがって、各半導体チップ１３ａ〜１３ｃの動作不良を低減して、半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００５０】
本実施形態においては、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃの全ての間隔は等しいため、各半導体チップ１３ａ〜１３ｃの両側に配置される第１の封止材１５の量のばらつきを抑制し、半導体チップ１３ａ〜１３ｃにかかる応力をより小さくすることができる。
【００５１】
なお、上記の実施の形態においては、補助部材３１ａ、３１ｂを半導体チップ１３ａと同じ形状であることとしたが、これに限らず、補助部材３１ａ、３１ｂは、他の形状、例えば、Ｙ方向の長さが半導体チップ１３ａ〜１３ｃと同じでＸ方向の長さが半導体チップ１３ａ〜１３ｃと異なる形状であってもよい。
【００５２】
また、両端に位置する半導体チップ１３ａ、１３ｃの少なくとも一つの端側に間隔をあけて配置された補助部材を備え、補助部材と補助部材に隣り合う半導体チップとの間は、第１の封止材で充填されていてもよい。このような補助部材を備えることにより、半導体チップの少なくとも一つの端側と補助部材との間に第１の封止材を配置することが容易となる。したがって、信頼性の向上を図ることができる半導体装置の製造が容易となる。
【００５３】
この場合、補助部材の形状は、補助部材に隣り合う半導体チップの形状と等しくてもよい。このようにすることにより、補助部材に隣り合う半導体チップの両側に配置される第１の封止材の量のばらつきを抑制することが容易となり、補助部材に隣り合う半導体チップにかかる応力をより小さくすることができる。また、このような補助部材として、例えば、半導体チップの製造時において動作のチェックの際に不良であると判断された不良品を採用することができ、製造時における不良品としての半導体チップの有効活用を図ることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態１においては、半導体装置１１は、補助部材３１ａ、３１ｂを備えることとしたが、これに限らず、以下の構成としてもよい。図４は、本願の他の実施形態である実施の形態２に係る半導体装置１１を示す断面図である。図５は、図４に示す半導体装置１１の一部を示す断面図である。図４に示す断面は、図３に示す断面に相当する。
【００５５】
図４および図５を参照して、実施の形態２における半導体装置１１は、第１基板１２と、複数の半導体チップ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅと、第２基板１４と、第１の封止材１５と、第２の封止材１６とを備える。実施の形態２における半導体装置１１は、補助部材３１ａ、３１ｂを備えない。本実施形態においては、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｅは合計五つ設けられている。半導体チップ１３ｄ、１３ｅの構成については、半導体チップ１３ａの構成と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００５６】
実施の形態２における半導体装置１１は、第３基板４１を備える。第３基板４１は、導電性を有する。第３基板４１は、第１基板１２の複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｅが並べられた第１の面２１ａとは反対側の面４３ａ上に配置される。第１基板１２の面４３ａと第３基板４１の第１基板１２側に位置する面４４ａとが、導電性を有する第３の接合材４２により接合される。第１基板１２と第３基板４１とは、電気的に接続されている。
【００５７】
実施の形態２における半導体装置１１の製造方法の一例については、以下の通りである。まず、図５に示すアセンブリ４０を製造する。アセンブリ４０は、第１基板１２と、半導体チップ１３ａ〜１３ｅと、第２基板１４と、第１の封止材１５とを含む。この場合、例えば、第１基板１２の第１の面２１ａ上に半導体チップ１３ａ〜１３ｅを一方向に並べて配置して第１の面２１ａと半導体チップ１３ａ〜１３ｅとを接合する。第１の面２１ａに半導体チップ１３ａ〜１３ｅを接合した後、第２基板１４の第２の面２２ａと半導体チップ１３ａ〜１３ｅとを接合してサブアセンブリを製造する。そして、半導体チップ１３ａ〜１３ｅの間に形成される隙間３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄ、３８ｅ、３８ｆに第１の封止材１５を充填させる。この場合、例えば、得られたサブアセンブリを所定の形状の型枠に入れた状態で、熱可塑性樹脂を溶融させた第１の封止材１５を流し込んで、隙間３８ａ〜３８ｆに第１の封止材１５を充填する。このようにして、図５に示すアセンブリ４０を得る。
【００５８】
その後、面４３ａと面４４ａとを第３の接合材４２により接合する。そして、例えば、第２の封止材１６に含まれる熱硬化性樹脂を未硬化の状態で、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｅと、第２基板１４と、第１の封止材１５とを覆うように配置した後、全体を加熱して熱硬化性樹脂を熱硬化させる。このようにして、第２の封止材１６により半導体チップ１３ａ〜１３ｅ等を封止して、半導体装置１１を得る。
【００５９】
実施の形態２における半導体装置１１においても、半導体チップ１３ａ〜１３ｅが並べられる一方向において半導体チップ１３ａ〜１３ｅ全てのそれぞれの両側に接触して第１の封止材１５が配置されている。そのため、各半導体チップ１３ａ〜１３ｅに対して、一方向に並べられた複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｅの両側における温度変化時の変形量の差を小さくすることができ、半導体チップ１３ａ〜１３ｅにかかる応力を小さくすることができる。したがって、各半導体チップ１３ａ〜１３ｅの動作不良を低減して、半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００６０】
本実施形態においては、第１基板１２と電気的に接続された上記構成の第３基板４１を備えるため、一旦、第１の封止材１５を複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｅの並べられた方向において複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｅ全てのそれぞれの両側に接触して配置させたアセンブリ４０とすることができる。そして、第１基板１２と第３基板４１とを接合した後、第２の封止材１６により封止して、半導体装置１１を製造することができる。このような構成によっても、各半導体チップ１３ａ〜１３ｅの動作不良を低減し、半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００６１】
本実施形態においては、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｅの全ての間隔は、第１のフィラー３４の大きさの５倍よりも大きいため、各半導体チップ１３ａ〜１３ｅの間を第１の封止材１５で充填させることが容易になり、より容易に半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００６２】
本実施形態においては、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｅは、全て同じ形状を有するため、半導体チップ１３ａ〜１３ｅにかかる応力を等しくすることができる。したがって、各半導体チップ１３ａ〜１３ｅの動作不良を低減して、半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００６３】
本実施形態においては、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｅの全ての間隔は等しいため、各半導体チップ１３ａ〜１３ｅの両側に配置される第１の封止材１５の量のばらつきを抑制し、半導体チップ１３ａ〜１３ｅにかかる応力をより小さくすることができる。
【００６４】
（変形例）
なお、上記の実施の形態において、第１の封止材１５は、熱可塑性樹脂を含み、第２の封止材１６は、熱硬化性樹脂を含むこととしたが、これに限らず、第１の封止材１５および第２の封止材１６は、それぞれ熱可塑性樹脂を含むこととしてもよいし、それぞれ熱硬化性樹脂を含むこととしてもよい。第１の封止材１５および第２の封止材１６に含まれる樹脂を、同じ種類としてもよい。すなわち、含まれる第１の封止材１５と第２の封止材１６との間でフィラーが異なる構成としてもよい。第１の封止材１５は、第１のフィラー３４を含まない構成としてもよい。第２の封止材１６は、第２のフィラー３５を含まない構成としてもよい。
【００６５】
また、上記の実施の形態において、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃ、１３ａ〜１３ｅの間隔を、異ならせてもよい。この場合、隣り合う半導体チップ１３ａ〜１３ｃ、１３ａ〜１３ｅの全ての間隔は、第１のフィラー３４の大きさの５倍よりも大きくするとよい。こうすることにより、各半導体チップ１３ａ〜１３ｃ、１３ａ〜１３ｅの間を第１の封止材１５で充填させることが容易になり、より容易に半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。
【００６６】
なお、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃは、全て同じ形状を有することとしたが、これに限らず、複数の半導体チップ１３ａ〜１３ｃのうち、少なくとも２つは同じ形状を有するようにしてもよい。このようにすることにより、２つの同じ形状の半導体チップにかかる応力を等しくすることができる。したがって、各半導体チップの動作不良を低減して、半導体装置１１の信頼性の向上を図ることができる。また、各半導体チップ１３ａ〜１３ｃのそれぞれの形状を異ならせてもよい。
【００６７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本願の半導体装置は、信頼性の高い半導体装置が求められる場合に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００６９】
１１  半導体装置
１２  第１基板
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ  半導体チップ
１４  第２基板
１５  第１の封止材
１６  第２の封止材
１７ａ，１７ｂ，２０  リード端子
１８  第１の接合材
１９  第２の接合材
２１ａ  第１の面
２１ｂ，２２ｂ，２４ａ，２４ｂ，３２ａ，３２ｂ  面
２２ａ  第２の面
２３  突出部
２５ａ，２５ｂ，３３ａ，３３ｂ  側面
３１ａ，３１ｂ  補助部材
３４  第１のフィラー
３５  第２のフィラー
３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ，３８ｅ，３８ｆ  隙間
４０  アセンブリ
４１  第３基板
４２  第３の接合材
【図１】
2019212730.tif 000003
【図２】
2019212730.tif 000004
【図３】
2019212730.tif 000005
【図４】
2019212730.tif 000006
【図５】
2019212730.tif 000007