(57)【要約】【課題】  絶縁樹脂層の放熱板からの剥離を抑制する。【解決手段】  半導体装置であって、第１表面を有する第１放熱板と、前記第１表面に対向する第２表面を有する第２放熱板と、前記第１表面の一部と前記第２表面の一部に接続されている半導体チップと、前記第１表面にループ状にボンディングされているとともに前記半導体チップの外周縁に沿って伸びるボンディングテープと、前記第１表面と前記第２表面に接しているとともに前記半導体チップと前記ボンディングテープを封止する絶縁樹脂層を有する。前記ボンディングテープの前記絶縁樹脂層に対する密着強度が、前記第１放熱板及び前記第２放熱板の前記絶縁樹脂層に対する密着強度よりも低い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置であって、
第１表面を有する第１放熱板と、
前記第１表面に対向する第２表面を有する第２放熱板と、
前記第１表面の一部と前記第２表面の一部に接続されている半導体チップと、
前記第１表面にループ状にボンディングされており、前記半導体チップの外周縁に沿って伸びるボンディングテープと、
前記第１表面と前記第２表面に接しており、前記半導体チップと前記ボンディングテープを封止する絶縁樹脂層、
を有し、
前記ボンディングテープの前記絶縁樹脂層に対する密着強度が、前記第１放熱板及び前記第２放熱板の前記絶縁樹脂層に対する密着強度よりも低い、
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体装置に関する。
【０００２】
特許文献１に開示の半導体装置は、一対の放熱板とその間に配置された半導体チップとを備えている。半導体チップは、各放熱板に導電部材等を介して接続されている。また、半導体チップの周囲に絶縁樹脂層が配置されている。絶縁樹脂層は、半導体チップを封止している。絶縁樹脂は、一対の放熱板の対向する表面に接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の使用時に、半導体チップが繰り返し発熱する。このため、半導体装置の温度は繰り返し変動する。半導体装置の温度が低下すると、絶縁樹脂層と半導体チップが収縮する。このとき、絶縁樹脂層が半導体チップよりも収縮する。半導体チップと絶縁樹脂層の収縮量に差があるため、絶縁樹脂層と各放熱板の接触面に高い引張応力が加わる。引張応力によって、絶縁樹脂層が放熱板から剥離するおそれがある。絶縁樹脂層が放熱板から剥離すると、その剥離部に沿って水分が進入し易くなるため、半導体チップの信頼性が低下する。この問題に対し、本明細書では、絶縁樹脂層が放熱板から剥離し難い半導体装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置は、第１表面を有する第１放熱板と、前記第１表面に対向する第２表面を有する第２放熱板と、前記第１表面の一部と前記第２表面の一部に接続されている半導体チップと、前記第１表面にループ状にボンディングされているとともに前記半導体チップの外周縁に沿って伸びるボンディングテープと、前記第１表面と前記第２表面に接しているとともに前記半導体チップと前記ボンディングテープを封止する絶縁樹脂層を有する。前記絶縁樹脂層の前記ボンディングテープに対する密着強度が、前記絶縁樹脂層の前記第１放熱板及び前記第２放熱板に対する密着強度よりも低い。
【０００６】
この半導体装置の温度が低下すると、絶縁樹脂層と各放熱板の接触面に引張応力が加わるだけでなく、絶縁樹脂層とボンディングテープの界面にも引張応力が加わる。絶縁樹脂層のボンディングテープに対する密着強度が低いので、絶縁樹脂層がボンディングテープから剥離し易い。このため、ボンディングテープが各放熱板よりも先に絶縁樹脂層から剥離する。ボンディングテープが絶縁樹脂層から剥離すると、その剥離部の周辺で引張応力が緩和される。これによって、絶縁樹脂層が各放熱板から剥離することが防止される。また、ボンディングテープのループ状の部分は第１表面から浮いているので、ループ状の部分でボンディングテープが絶縁樹脂層から剥離しても、その剥離部の周囲は絶縁樹脂層に囲まれている。このため、この剥離部は、水分の進入経路とはならず、半導体チップの信頼性に影響を与えない。以上に説明したように、この半導体装置によれば、半導体チップの高い信頼性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】半導体装置１０の断面図（図２のＩ−Ｉ線における断面図）。
【図２】半導体チップ１４と下部放熱板１２の平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１に示す実施形態の半導体装置１０は、下部放熱板１２、半導体チップ１４、金属ブロック１６、上部放熱板１８、複数の信号端子２０、及び、絶縁樹脂層２２を有している。
【０００９】
下部放熱板１２は、銅等の金属により構成されている。
【００１０】
半導体チップ１４は、下部放熱板１２上に配置されている。半導体チップ１４は、半導体基板１４ａと、上部電極１４ｂと、複数の信号電極１４ｃと、下部電極１４ｄを有している。図２に示すように、上部電極１４ｂは、半導体基板１４ａの上面に配置されている。上部電極１４ｂは、半導体基板１４ａの上面の大部分を覆っている。複数の信号電極１４ｃは、半導体基板１４ａの上面に配置されている。複数の信号電極１４ｃは、上部電極１４ｂの隣に設けられている。下部電極１４ｄは、半導体基板１４ａの下面に配置されている。半導体チップ１４の下部電極１４ｄは、はんだ層３０によって下部放熱板１２の上面の中央部に接続されている。
【００１１】
金属ブロック１６は、銅等の金属により構成されている。金属ブロック１６は、半導体チップ１４の上部電極１４ｂ上に配置されている。金属ブロック１６の下面は、はんだ層３２によって上部電極１４ｂに接続されている。
【００１２】
上部放熱板１８は、銅等の金属により構成されている。上部放熱板１８は、金属ブロック１６上に配置されている。上部放熱板１８の下面の中央部は、はんだ層３４によって金属ブロック１６の上面に接続されている。
【００１３】
下部放熱板１２の面積と上部放熱板１８の面積は、半導体チップ１４の面積よりも大きい。したがって、半導体チップ１４の周囲において、下部放熱板１２の上面と上部放熱板１８の上面が対向している。
【００１４】
図１、２に示すように、複数の信号端子２０は、下部放熱板１２の側方に配置されている。各信号端子２０は、ボンディングワイヤ３８によって、対応する信号電極１４ｃに接続されている。
【００１５】
図１に示すように、下部放熱板１２と上部放熱板１８の間に、ボンディングテープ４０が配置されている。ボンディングテープ４０は、下部放熱板１２及び上部放熱板１８よりも絶縁樹脂層２２に対する密着強度が低い金属によって構成されたテープである。すなわち、ボンディングテープ４０は、下部放熱板１２及び上部放熱板１８よりも絶縁樹脂層２２から剥離し易い。本実施形態では、ボンディングテープ４０は、アルミニウムによって構成されている。図２に示すように、半導体チップ１４の外周縁に沿って、４つのボンディングテープ４０ａ〜４０ｄが配置されている。４つのボンディングテープ４０ａ〜４０ｄによって、半導体チップ１４の周囲全体が囲まれている。図３は、ボンディングテープ４０ｂの断面を示している。ボンディングテープ４０ｂは、単一ループにより構成されており、その両端部で下部放熱板１２の上面にボンディングされている。ボンディングテープ４０ａ、４０ｃも、ボンディングテープ４０ｂと同様に、単一ループにより構成されている。図４に示すように、ボンディングテープ４０ｄは、３つのループにより構成されており、４か所で下部放熱板１２の上面にボンディングされている。このため、ボンディングテープ４０ｄのループの高さは、ボンディングテープ４０ａ〜４０ｃのループの高さよりも低い。ボンディングテープ４０ｄのループの高さが低いことで、ボンディングテープ４０ｄとボンディングワイヤ３８との間の距離が確保されている。
【００１６】
絶縁樹脂層２２は、下部放熱板１２と上部放熱板１８の間に設けられている。絶縁樹脂層２２は、半導体チップ１４、金属ブロック１６、及び、ボンディングテープ４０を封止している。また、絶縁樹脂層２２は、下部放熱板１２の上面と上部放熱板１８の下面に密着している。
【００１７】
絶縁樹脂層２２を形成するときには、溶融状態の樹脂が下部放熱板１２と上部放熱板１８の間に充填される。その後、樹脂が冷却されると、樹脂が硬化して絶縁樹脂層２２となる。絶縁樹脂層２２が冷却されるときに、絶縁樹脂層２２が収縮する。このとき、半導体チップ１４と金属ブロック１６も収縮するが、これらは絶縁樹脂層２２ほど収縮しない。このため、絶縁樹脂層２２と下部放熱板１２の間の接着面、及び、絶縁樹脂層２２と上部放熱板１８の間の接着面に、引張応力が加わる。また、半導体装置１０の使用時に、半導体チップ１４に繰り返し電流が流れ、半導体チップ１４が繰り返し発熱する。その結果、絶縁樹脂層２２が膨張と収縮を繰り返す。その結果、絶縁樹脂層２２と下部放熱板１２の間の接着面、及び、絶縁樹脂層２２と上部放熱板１８の間の接着面に加わる引張応力が繰り返し変化する。引張応力によって絶縁樹脂層２２が下部放熱板１２及び上部放熱板１８から剥離すると、半導体チップ１４の信頼性に問題が生じる。
【００１８】
これに対し、本実施形態の半導体装置１０では、絶縁樹脂層２２と下部放熱板１２の間の接着面、及び、絶縁樹脂層２２と上部放熱板１８の間の接着面に加わる引張応力と略同じ引張応力が、絶縁樹脂層２２とボンディングテープ４０の接着面にも加わる。上述したように、ボンディングテープ４０は、下部放熱板１２及び上部放熱板１８よりも絶縁樹脂層２２から剥離し易い。したがって、絶縁樹脂層２２は、下部放熱板１２及び上部放熱板１８から剥離するよりも前に、ボンディングテープ４０から剥離する。ボンディングテープ４０の大部分はループ部により構成されているので、絶縁樹脂層２２はボンディングテープ４０のループ部から剥離する。例えば、絶縁樹脂層２２は、ボンディングテープ４０の上面または下面から剥離する。絶縁樹脂層２２がボンディングテープ４０から剥離すると、その剥離部の周囲で引張応力が緩和される。特に、剥離部に対向する位置において、下部放熱板１２の上面及び上部放熱板１８の下面に加わる引張応力が緩和される。このため、絶縁樹脂層２２が下部放熱板１２の上面及び上部放熱板１８の下面から剥離することが抑制される。したがって、下部放熱板１２または上部放熱板１８に沿って剥離が進行し、剥離部によって半導体チップ１４と外部とが接続されることが抑制される。また、ボンディングテープ４０のループ部は下部放熱板１２から浮いているので、ループ部はその周囲を絶縁樹脂層２２で囲まれている。このため、ボンディングテープ４０のループ部で剥離が生じても、半導体チップ１４の信頼性に影響はない。したがって、この半導体装置１０は、高い信頼性を有している。
【００１９】
なお、ボンディングテープ４０のループ部で剥離することが好ましいため、ボンディングテープ４０が下部放熱板１２にボンディングされている箇所は少ない方が好ましい。したがって、ボンディングワイヤ３８が設けられていない箇所では、図３に示すように、ボンディングテープ４０が両端でのみボンディングされていることが好ましい。また、ボンディングワイヤ３８が設けられている箇所では、図４に示すように、ループを低くするために、両端以外の部分でもボンディングテープ４０がボンディングされている。しかしながら、図２に示すように、半導体チップ１４と下部放熱板１２の端面の間の幅は、ボンディングワイヤ３８が設けられている箇所（すなわち、幅Ｗ１）で、ボンディングワイヤ３８が設けられていない箇所（すなわち、幅Ｗ２）よりも広い。したがって、ボンディングワイヤ３８が設けられている箇所では、絶縁樹脂層２２が下部放熱板１２から剥離し難い構造となっている。このため、ボンディングワイヤ３８が設けられている箇所では、ボンディングテープ４０のボンディング箇所の数を多くしても、絶縁樹脂層２２の放熱板からの剥離を十分に抑制することができる。
【００２０】
なお、上述した実施形態では、ボンディングテープ４０が下部放熱板１２の上面にボンディングされていた。しかしながら、ボンディングテープ４０が上部放熱板１８の下面にボンディングされていてもよい。
【００２１】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２２】
１０    ：半導体装置
１２    ：下部放熱板
１４    ：半導体チップ
１６    ：金属ブロック
１８    ：上部放熱板
２０    ：信号端子
２２    ：絶縁樹脂層
３０    ：はんだ層
３２    ：はんだ層
３４    ：はんだ層
３８    ：ボンディングワイヤ
４０    ：ボンディングテープ
【図１】
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【図２】
2019149468.tif 000004
【図３】
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【図４】
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