(57)【要約】【課題】オン抵抗の低い電子部品を提供する。【解決手段】  実施形態の電子部品は、第１導電膜および第２導電膜を有する回路基板と、前記回路基板に搭載され、第１電極が配置された第１面と、前記第１面とは反対側であって第２電極が配置された第２面と、前記第１面と前記第２面との間を連なる複数の第３面と、を有し、前記第３面が前記回路基板に接する半導体チップと、前記第１導電膜と前記第１電極とを接続する第１導電材含有層と、前記第２導電膜と前記第２電極とを接続する第２導電材含有層と、を備える。【選択図】図１
2015005664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電膜および第２導電膜を有する回路基板と、
前記回路基板に搭載され、第１電極が配置された第１面と、前記第１面とは反対側であって第２電極が配置された第２面と、前記第１面と前記第２面との間を連なる複数の第３面と、を有し、いずれかの前記第３面が前記回路基板に接する半導体チップと、
前記第１導電膜と前記第１電極とを接続する第１導電材含有層と、
前記第２導電膜と前記第２電極とを接続する第２導電材含有層と、
を備え、
前記第１面から前記第２面に向かう第１方向における前記半導体チップの厚さは、前記複数の第３面の中から選択された任意の選択面から前記選択面とは反対側に位置する反対側面に向かう第２方向における前記半導体チップの厚さよりも薄い電子部品。
【請求項２】
第１導電膜および第２導電膜を有する回路基板と、
前記回路基板に搭載され、第１電極が配置された第１面と、前記第１面とは反対側であって第２電極が配置された第２面と、前記第１面と前記第２面との間を連なる複数の第３面と、を有し、いずれかの前記第３面が前記回路基板に接する半導体チップと、
前記第１導電膜と前記第１電極とを接続する第１導電材含有層と、
前記第２導電膜と前記第２電極とを接続する第２導電材含有層と、
を備えた電子部品。
【請求項３】
第１導電膜および第２導電膜を有する回路基板であって、前記第１導電膜および前記第２導電膜に導電材含有層が接した前記回路基板と、
第１電極が配置された第１面と、前記第１面とは反対側であって第２電極が配置された第２面と、前記第１面と前記第２面との間を連なる複数の第３面と、を有する半導体チップと、
を準備するか、
もしくは、
第１導電膜および第２導電膜を有する回路基板と、
第１電極が配置された第１面と、前記第１面とは反対側であって第２電極が配置された第２面と、前記第１面と前記第２面との間を連なる複数の第３面と、を有する半導体チップであり、前記第１電極および前記第２電極のそれぞれに導電材含有層が接した前記半導体チップと、
を準備する工程と、
前記半導体チップを、いずれかの前記第３面と前記回路基板とが接するように前記回路基板に搭載する工程と、
前記導電材含有層を融解することにより、前記第１導電膜と前記第１電極とを接続する第１導電材含有層と、前記第２導電膜と前記第２電極とを接続する第２導電材含有層と、を形成する工程と、
を備えた電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子部品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体素子を有する半導体チップを、樹脂ケース等によって包含した電子部品（半導体パッケージ）は、大電流、高耐圧等のスイッチング電源に使用されている。このような電子部品は、ノート型パソコンをはじめとする移動体通信機器等の省エネルギー用スイッチング電源において使用されている。また、このような電子部品は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、同期整流回路等に使用されるため、低電圧駆動ができ、低オン抵抗であり、さらに低スイッチング損失であることが望ましい。
【０００３】
ここで、電子部品を駆動する際の内部抵抗（以下、オン抵抗）は、半導体チップのオン抵抗と半導体チップ外のオン抵抗とに大別される。近年、半導体チップのオン抵抗は、その開発が進むにつれ低減している。そして、半導体チップ外のオン抵抗については、さらに低減させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、オン抵抗の低い電子部品およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の電子部品は、第１導電膜および第２導電膜を有する回路基板と、前記回路基板に搭載され、第１電極が配置された第１面と、前記第１面とは反対側であって第２電極が配置された第２面と、前記第１面と前記第２面との間を連なる複数の第３面と、を有し、いずれかの前記第３面が前記回路基板に接する半導体チップと、前記第１導電膜と前記第１電極とを接続する第１導電材含有層と、前記第２導電膜と前記第２電極とを接続する第２導電材含有層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本実施形態に係る電子部品を表す模式的斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電子部品中の回路基板を表す模式的平面図である。
【図３】図３（ａ）は、本実施形態に係る電子部品中の半導体チップを表す模式的斜視図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係る半導体チップの上面側を表す模式的平面図であり、図３（ｃ）は、本実施形態に係る半導体チップの下面側を表す模式的平面図である。
【図４】図４（ａ）は、本実施形態に係る半導体チップ中の半導体層を表す模式的斜視図であり、図４（ｂ）は、本実施形態に係る半導体チップの模式的側面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第１例を表す模式的斜視図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第１例を表す模式的斜視図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第２例を表す模式的斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第２例を表す模式的斜視図である。
【図９】図９は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第３例を表す模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る電子部品を表す模式的斜視図である。  
図２は、本実施形態に係る電子部品中の回路基板を表す模式的平面図である。  
図３（ａ）は、本実施形態に係る電子部品中の半導体チップを表す模式的斜視図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係る半導体チップの上面側を表す模式的平面図であり、図３（ｃ）は、本実施形態に係る半導体チップの下面側を表す模式的平面図である。
【００１０】
本実施形態に係る電子部品１は、回路基板（プリント基板）１３と、半導体チップ２０と、ハンダ含有層（導電材含有層）３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、を備える。
【００１１】
回路基板１３は、支持基板１２と、導電膜１０ａ（第１導電膜）、導電膜１０ｂ（第２導電膜）、および導電膜１０ｃを有している。導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれは、支持基板１２の上にパターニングされている。導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃが設けられていない支持基板１２の表面には、例えば、ポリイミド等の樹脂層が被覆されている。
【００１２】
さらに、回路基板１３は、複数のリード１１ａと、複数のリード１１ｂ、およびリード１１ｃを有している。複数のリード１１ａは、導電膜１０ａに電気的に接続されている。複数のリード１１ｂは、導電膜１０ｂに電気的に接続されている。リード１１ｃは、導電膜１０ｃに電気的に接続されている。複数のリード１１ａ、複数のリード１１ｂ、およびリード１１ｃのそれぞれは、支持基板１２から表出している。複数のリード１１ａ、複数のリード１１ｂ、およびリード１１ｃのそれぞれは、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等を含む金属板である。複数のリード１１ａ、複数のリード１１ｂ、およびリード１１ｃのそれぞれは、電子部品１の外部接続端子である。
【００１３】
半導体チップ２０は、回路基板１３に搭載されている。半導体チップ２０は、大電流を通電することが可能なパワー半導体素子を有している。パワー半導体素子とは、例えば、電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、およびダイオード（例えば、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode））のいずれかである。
【００１４】
回路基板１３に搭載される半導体チップ２０の数、種類は１つとは限らず、複数個、複数種でもよい。例えば、回路基板１３には、導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃ以外に導電膜を設けもよい。そして、複数種の半導体チップを組み合わせて、インバータ、コンバータ等の回路を回路基板１３に形成してもよい。
【００１５】
半導体チップ２０の外形は、例えば、直方体である。半導体チップ２０は、下面２０ｄ（第１面）と、上面２０ｕ（第２面）と、複数の側面２０ｗ（第３面）と、を有している。図３（ｃ）に示すように、下面２０ｄには、電極２０ａ（第１電極）が配置されている。また、図３（ｂ）に示すように、下面２０ｄとは反対側である上面２０ｕには、電極２０ｂ（第２電極）が配置されている。上面２０ｕには、電極２０ｂとは離れた電極２０ｃが配置されている。複数の側面２０ｗは、下面２０ｄと上面２０ｕとの間を連なる面である。電子部品１では、例えば、複数の側面２０ｗのうちのいずれか、例えば面積が大きい側面２０ｗが回路基板１３に接するように回路基板１３上に半導体チップ２０が搭載されている。電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ以外の半導体チップ２０の表面は、例えば、ポリイミド層等の樹脂層２０ｒによって覆われている。樹脂層２０ｒは、半導体チップ２０内の半導体層、電極、コンタクト、引き出し配線、層間絶縁膜等を保護するパッシベーション層である。
【００１６】
半導体チップ２０が電界効果型トランジスタを含む場合、例えば、電極２０ａは、電界効果型トランジスタのドレイン電極であり、電極２０ｂは電界効果型トランジスタのソース電極である。電極２０ｃはゲート電極である。
【００１７】
半導体チップ２０が絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを含む場合、例えば、電極２０ａは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのコレクタ電極である。電極２０ｂは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタのエミッタ電極である。電極２０ｃは、ゲート電極である。
【００１８】
半導体チップ２０がダイオードを含む場合、例えば、電極２０ａはダイオードのカソード電極である。電極２０ｂはダイオードのアノード電極である。この場合、半導体チップ２０には、図示された電極２０ｃがない。
【００１９】
ハンダ含有層３０ａ（第１導電材含有層）は、導電膜１０ａと電極２０ａとを直接的に接続している。ハンダ含有層３０ｂ（第２導電材含有層）は、導電膜１０ｂと電極２０ｂとを直接的に接続している。ハンダ含有層３０ｃは、導電膜１０ｃと電極２０ｃとを直接的に接続している。ハンダ含有層３０ａ、３０ｂ、３０ｃの外形は、フィレット形状を有している。ハンダ含有層３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、例えば、鉛フリーハンダである。
【００２０】
電子部品１においては、半導体チップ２０が回路基板１３によって、その側面２０ｗが支持されているほか、ハンダ含有層３０ａ、３０ｂ、３０ｃによっても、その上面２０ｕと下面２０ｄとが支持されている。電子部品１において、半導体チップ２０の側面２０ｗのいずれかが回路基板１３の表面に向き合うように半導体チップ２０が回路基板１３上に搭載されている。例えば、半導体チップ２０の下面２０ｄから上面２０ｕに向かう第１方向（図１の矢印Ａの方向）と、回路基板１３の表面の法線（図１の矢印Ｂ）と、は交差している。具体的には、半導体チップ２０の下面２０ｄと上面２０ｕとが回路基板１３の表面に対して垂直になるように、半導体チップ２０が回路基板１３上に搭載されている。
【００２１】
図４（ａ）は、本実施形態に係る半導体チップ中の半導体層を表す模式的斜視図であり、図４（ｂ）は、本実施形態に係る半導体チップの模式的側面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）を矢印Ｐから観た側面図である。
【００２２】
半導体チップ２０においては、下面２０ｄから上面２０ｕに向かう第１方向（矢印Ａの方向）における半導体チップ２０の厚さｄ１は、他の方向の半導体チップ２０の厚さより薄くなっている。例えば、厚さｄ１は、複数の側面２０ｗの中から選択された任意の選択面から、この選択面とは反対側に位置する反対側面に向かう第２方向（矢印Ｂの方向もしくは矢印Ｃの方向）における半導体チップ２０の厚さｄ２、ｄ３よりも薄い。
【００２３】
図５〜図６は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第１例を表す模式的斜視図である。
【００２４】
まず、図５に表すように、回路基板１３と、半導体チップ２０と、を準備する。回路基板１３の導電膜１０ａ、導電膜１０ｂ、および導電膜１０ｃには、ハンダ含有材３１（導電材含有層）が接している。つまり、ハンダ含有材３１が回路基板１３に付着した状態を準備する。
【００２５】
ハンダ含有材３１は、例えば、ペースト状のハンダ含有材であって、ハンダ材のほか、フラックスを含んでいる。また、半導体チップ２０は、例えば、真空吸引機構が付設されたアーム（不図示）によって吸着支持され、回路基板１３の上方に搬送される。真空吸引機構は、半導体チップ２０の下面２０ｄ、上面２０ｕ、および複数の側面２０ｗのいずれかの少なくとも一部を吸着支持する。
【００２６】
次に、図６に表すように、半導体チップ２０を回路基板１３に降下して、半導体チップ２０を回路基板１３の上に搭載する。ここでは、半導体チップ２０の側面２０ｗが回路基板１３に接するように半導体チップ２０を回路基板１３上に搭載する。また、第１方向（矢印Ａの方向）と回路基板１３の表面の法線（矢印Ｂ）とが交差するように、半導体チップ２０を回路基板１３に搭載する。
【００２７】
この後、ハンダ含有材３１に含まれるハンダが融解するように、半導体チップ２０、回路基板１３、およびハンダ含有材３１に加熱処理を行う。また、この加熱処理によって、フラックスは蒸発する。すると、ハンダ含有材３１が半導体チップ２０の電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、回路基板１３の導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、に自己整合的に濡れる現象が起きる。つまり、ハンダ含有材３１は、半導体チップ２０の電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、回路基板１３の導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、選択的に付着する。
【００２８】
ハンダ含有材３１の電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃへの濡れが進行した後においては、電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ以外の半導体チップ２０の表面、および導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃ以外の回路基板１３の表面には、ハンダ含有材３１は付着しない。
【００２９】
これは、電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ以外の半導体チップ２０の表面、および導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃ以外の回路基板１３の表面には、樹脂層が被覆されているからである。つまり、この樹脂層の撥水性によってハンダ含有材３１が弾かれる。
【００３０】
続いて、加熱処理を停止して、半導体チップ２０、回路基板１３、およびハンダ含有材３１を冷却する。これにより、各導電膜ａと各電極とがハンダ含有層によって接続された構造が得られる。すなわち、図１に表す電子部品１が形成される。
【００３１】
また、電子部品１を製造する方法は、上述した方法に限らない。  
図７〜図８は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第２例を表す模式的斜視図である。
【００３２】
第２例では、図７に表すように、半導体チップ２０の電極２０ａ、電極２０ｂ、および電極２０ｃにハンダ含有材３１を接触させている。つまり、ハンダ含有材３１が半導体チップ２０の上面２０ｕおよび下面２０ｄに付着した状態を準備する。
【００３３】
次に、図８に表すように、半導体チップ２０を回路基板１３の上に搭載する。ここでは、第１例と同様に、第１方向と回路基板１３の表面の法線とが交差するように、半導体チップ２０を回路基板１３に搭載する。
【００３４】
この後、ハンダ含有材３１に含まれるハンダが融解するように、半導体チップ２０、回路基板１３、およびハンダ含有材３１に加熱処理を行う。すると、ハンダ含有材３１が半導体チップ２０の電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、回路基板１３の導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、に自己整合的に濡れる現象が起きる。つまり、ハンダ含有材３１が半導体チップ２０の電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、回路基板１３の導電膜１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、選択的に付着する。
【００３５】
続いて、加熱処理を停止して、半導体チップ２０、回路基板１３、およびハンダ含有材３１を冷却する。このような方法によっても、図１に表す電子部品１が形成される。
【００３６】
なお、回路基板１３の法線方向における半導体チップ２０の厚さを調整することにより、ハンダ付けの際の半導体チップ２０の倒れを防止できる。
【００３７】
図９は、本実施形態に係る電子部品の製造過程の第３例を表す模式的斜視図である。
【００３８】
例えば、図９に表すように、回路基板１３の法線方向（矢印Ｂの方向）の半導体チップ２０の厚さを薄くする。つまり、半導体チップ２０の外形を棒状に近づける。これにより、ハンダ付けの際の半導体チップ２０の倒れを防止できる。このような実施例も本実施形態に含まれる。
【００３９】
半導体チップ２０を回路基板１３に搭載した電子部品の構造としては、半導体チップ２０の下面を回路基板１３の表面に向かうように載置して、導電膜１０ａと電極２０ａと間、導電膜１０ｂと電極２０ｂとの間、および導電膜１０ｃと電極２０ｃとの間を接続部材によって接続する方法がある。ここで、接続部材とは、ボンディングワイヤ、コネクタ、リード等である。しかし、この方法では、ボンディングワイヤ、コネクタ、リード等の抵抗によって電子部品のオン抵抗が上昇する。また、オン抵抗には、ボンディングワイヤ、コネクタ、リード等の接触抵抗も加算される。
【００４０】
これに対して、本実施形態に係る電子部品１では、導電膜１０ａと電極２０ａと間、導電膜１０ｂと電極２０ｂとの間、および導電膜１０ｃと電極２０ｃとの間をハンダ等の導電材含有層によって直接接続している。これにより、電子部品１では、接続部材の抵抗、接触抵抗が発生しない。つまり、電子部品１では、オン抵抗が大幅に減少する。
【００４１】
また、電子部品１では、半導体チップ２０の大きな設計変更を要しない。このため、電子部品１に組み込む半導体チップ２０のコスト上昇を招来しない。
【００４２】
なお、実施形態では、「部位Ａは部位Ｂの上に設けられている」と表現された場合の「の上に」とは、部位Ａが部位Ｂに接触して、部位Ａが部位Ｂの上に設けられている場合の他に、部位Ａが部位Ｂに接触せず、部位Ａが部位Ｂの上方に設けられている場合との意味で用いられる場合がある。また、「部位Ａは部位Ｂの上に設けられている」は、部位Ａと部位Ｂとを反転させて部位Ａが部位Ｂの下に位置した場合や、部位Ａと部位Ｂとが横に並んだ場合にも適用される場合がある。これは、実施形態に係る半導体装置を回転しても、回転前後において半導体装置の構造は変わらないからである。
【００４３】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【００４４】
１  電子部品、  １０ａ  導電膜（第１導電膜）、  １０ｂ  導電膜（第２導電膜）、  １０ｃ  導電膜、  １１ａ、１１ｂ、１１ｃ  リード、  １２  支持基板、  １３  回路基板、  ２０  半導体チップ、  ２０ａ  電極（第１電極）、  ２０ｂ  電極（第２電極）、  ２０ｃ  電極、  ２０ｄ  下面（第１面）、  ２０ｒ  樹脂層、  ２０ｓ  半導体層、  ２０ｕ  上面（第２面）、  ２０ｗ  側面（第３面）、  ３０ａ  ハンダ含有層（第１導電材含有層）、  ３０ｂ  ハンダ含有層（第２導電材含有層）、  ３０ｃ  ハンダ含有層、  ３１  ハンダ含有材
【図１】
2015005664.tif 000003
【図２】
2015005664.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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