(57)【要約】【課題】ベースをフィンに圧入する際に生じる半導体チップに対する応力を低減し、電気的特性の劣化を防止して信頼性の高い半導体装置を提供すること。【解決手段】本発明の半導体装置は、板状の底部と、一方の端部が底部の主面又は側面に連結され、かつ、底面の縁部に沿って環状に形成された周辺部と、底部の主面に、周辺部の内側に沿って環状に形成された溝部とを有するベースと、ベースの底部の主面に第１の導電性接着材を介し固着された半導体チップと、半導体チップに第２の導電性接着材を介し固着されたリードを有し、ベースがフィンに圧入により装着され、溝部の外側壁が溝底部に向かい、かつ、内側に向かって傾斜している。また、周辺部の上端面が内側に向かって傾斜している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の底部と、一方の端部が前記底部の主面又は側面に連結され、かつ、前記底面の縁部に沿って環状に形成された周辺部と、前記底部の主面に、前記周辺部の内側に沿って環状に形成された溝部とを有するベースと、前記ベースの前記底部の主面に第１の導電性接着材を介し固着された半導体チップと、前記半導体チップに第２の導電性接着材を介し固着されたリードを有し、前記ベースがフィンに圧入により装着される半導体装置において、前記溝部の外側壁が溝底部に向かい、かつ、内側に向かって傾斜していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記周辺部の上端面が内側に向かって傾斜していることを特徴とする請求項１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、半導体装置に関し、特に半導体装置を放熱板に圧入する際に半導体チップに発生する応力が低減された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体チップを固着したベースが放熱体の嵌合フィンに圧入して装着される半導体装置が知られている。例えば、プレスフィット型ダイオードである。
【０００３】
特許文献１には、プレスフィット型ダイオードの構造で、支持電極体（ベース）の台座の外周側壁に傾斜部を設けている半導体装置が開示されている。これにより、支持電極と封止樹脂との剥離や脱落を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５２９５１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、この半導体装置は、半導体チップの固着されたベースが放熱体のフィンに圧入されて使用される。すなわち、ベースの底面を冶具により押圧して、半導体装置をリード側から放熱体のフィンに圧入する。このとき、半導体チップに対し応力が加わり、半導体チップが破壊されることが本技術分野における大きな課題となっている。
【０００６】
しかしながら、従来技術は、支持電極と封止樹脂との剥離強度は向上するが、傾斜部はベースの台座を変形させているので、高温動作時のベースひずみで半導体チップを破損するという課題がある。
【０００７】
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、半導体チップに対する応力を低減して信頼性の高い半導体装置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】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、板状の底部と、一方の端部が底部の主面又は側面に連結され、かつ、底面の縁部に沿って環状に形成された周辺部と、底部の主面に、周辺部の内側に沿って環状に形成された溝部とを有するベースと、ベースの底部の主面に第１の導電性接着材を介し固着された半導体チップと、半導体チップに第２の導電性接着材を介し固着されたリードを有し、ベースがフィンに圧入により装着され、溝部の外側壁が溝底部に向かい、かつ、内側に向かって傾斜している。
また、周辺部の上端面が内側に向かって傾斜している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ベースをフィンに圧入する際に生じる半導体チップに対する応力を低減することで、電気的特性の劣化を防止して信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１に係る半導体装置を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置の断面図である。図２は、本発明の実施例１に係る半導体装置の要部断面図である。
【００１３】
図１に示すように、底部８と底部８の周囲に設けられた周辺部３を有するベース１と、第１の導電性接着剤４を介してベース１のチップ搭載面２に固定された 一方の主面を有する半導体チップ５と、第２の導電性接着剤６を介して半導体チップ５の他方の主面に固着されたリード７で構成されている。
【００１４】
底部８は、底壁の厚みでありｈ１の高さの領域である。また、底部８には、溝部１２が形成されている底壁の厚みがｈ２の高さの領域であり、半導体チップ５の周囲に環状（円周状）に設けられている。
【００１５】
ベース１は、周辺部３、底部８で構成され、底部８の上面であるチップ搭載面２とベース底面１１と溝部１２を有している。また、材質は、銅を主成分とする金属により一体に形成されている。
【００１６】
チップ搭載面２と周辺部３内側が形成する凹状の空間には、封止樹脂が充填され、樹脂充填部９を形成している。
【００１７】
また、半導体装置は、自動車用オルタネータのフィン１０に形成された孔に圧入される。例えば、フィン１０の高さｈ３は、３ｍｍから４ｍｍである。
【００１８】
チップ搭載面２とベース底面１１の間に連続的に設けられた領域であるｈ１と溝底部１３とベース底面１１の間に連続的に設けられた領域であるｈ２の高さを最適化する。フィン１０の高さｈ３に対し充分に硬度を持ったベース１は圧入時の応力に対し強固に反発することで、半導体チップ５への応力緩和をする。例えば、ｈ２はｈ１の高さ１００％に対し９５％以下である。
【００１９】
この圧入時の応力は、チップ搭載面２に第１の導電性接着材４を介して接着されている半導体チップ５を破壊する。半導体チップ５の破壊は整流機能の喪失であり、半導体装置が搭載される自動車用オルタネータの初期不良を招く。
【００２０】
図２に示すように、要部である周辺部３と溝部１２と周辺部３の拡大断面である。溝部１２は、底部８の高さｈ１から溝底部１３とベース底面１１の間に連続的に設けられた領域であるｈ２を引いた領域である。半導体チップ５の周囲に円周状に設けられる溝となる。また、溝部１２の外側壁が溝底部１３に向かって傾斜している第１の傾斜部１４がある。
【００２１】
周辺部３は、ベース１の底部８の上面であるチップ搭載面２、および、底部８の側面であるチップ搭載面２の周囲である縁部に沿って環状に形成されている。さらに、周辺部３の上端面（図の上部）が内側（リード方向）に向かって傾斜している第２の傾斜部１５がある。
【００２２】
ベース１は、円筒状の銅を主成分とした銅合金インゴット (図示しない)をプレス加工し凹部を成形する方法や、銅合金インゴットを切削する方法で製造される。この時、先行技術では、ｈ１の高さ（ベースの台座）を押し潰し変形させることによって、傾斜部を製造している。
【００２３】
第１の導電性接着材４と第２の導電性接着材６は、例えば、はんだである。高温の雰囲気下においても品質の劣化が進みにくい導電性接着材を選択することが望ましい。また、鉛を含有したはんだが一般的に用いられるがそれ限定されるものではなく、鉛を含有しないはんだ（鉛フリーはんだ）を用いてもよい。その場合は、鉛を含まないという点で環境に配慮した半導体装置という商品価値を創出することができる。
【００２４】
リード７の材質は、銅を主成分とする導電性金属材料によって形成されている。
【００２５】
樹脂充填部９は、エポキシ樹脂が充填されている。樹脂充填部９は高温に耐えることが必要であり、樹脂充填部９は高温の雰囲気下においても品質の劣化が進みにくい樹脂を選択することが望ましい。
【００２６】
フィン１０は、放熱性の高いアルミニウムや銅の板材から形成される。また、いろいろな形状が容易に形成できるアルミダイキャストも使われる。
【００２７】
次に、上述の実施例１に係る半導体装置の効果を説明する。
【００２８】
本発明の実施例１に係る半導体装置は、主に自動車用オルタネータに使用するダイオードであり、半導体装置は、製造時に圧入され、使用時には高温環境下で使用される。例えば、高温とは、２２０℃の雰囲気下である。
【００２９】
この時、上述のように、溝部の外側壁に溝底部に向かって傾斜部をつくるので、製造時にプレス加工を容易にし、チップ搭載面２（ベースの台座）を変形加工していないので、チップ搭載面２にかかるひずみを低減することができる。これにより、半導体装置をフィンに圧入する時や高温動作時のベースひずみで半導体チップを破損することを抑制できる。
【００３０】
また、周辺部の上端面に内側（リード方向）に向かって傾斜部をつくるので、樹脂充填時の樹脂が外部へこぼれることを抑制し、樹脂の充填を安定させることができる。
【００３１】
以上により、ベースをフィンに圧入する際に生じる半導体チップに対する応力を低減することで、電気的特性の劣化を防止して信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００３２】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
【００３３】
周辺部３のフィン１０と接する部位３Ａには、高さ方向にスリットが設けられていてもよい。周辺部３にスリットが設けられることフィン１０に対する半導体装置の圧入の際に指向性を持って装着されるため比較的少量の力で圧入する事ができ、作業の負担が軽減される。
【００３４】
また、フィン１０との強固な固着を求める場合には、周辺部３のフィン１０と接する部位３Ａにローレット加工を施してもよい。ローレット文様は菱、四角、丸など形状が限定されるものではないが、何れの形状でもフィンへの圧入時により良好にフィンと勘合できるため、強固な固着を実現することができる。
【００３５】
また、ベース底面１１は、図１において、平面状に形成されているが、凹凸を設けてもよい。これにより、放熱性を向上することも可能である。
【００３６】
また、半導体チップ５は、Ｓｉにより形成されたダイオードであるが、トランジスタ装置、サイリスタ装置、集積回路等でもよい。Ｓｉに限らずＳｉＣ（シリコンカーバイト)やＧａＮ(窒化ガリウム)などにより構成されてもよく、効果は同様である。
【符号の説明】
【００３７】
１、ベース
２、チップ搭載面
３、周辺部
４、第１の導電性接着材
５、半導体チップ
６、第２の導電性接着材
７、リード
８、底部
９、樹脂充填部
１０、フィン
１１、ベース底面
１２、溝部
１３、溝底部
１４、第１の傾斜部
１５、第２の傾斜部
【図１】
2015142121.tif 000003
【図２】
2015142121.tif 000004