(57)【要約】【課題】封止樹脂の剥離を抑制して信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】放熱板と、放熱板の表面に搭載された半導体チップと、放熱板の表面における半導体チップが搭載された部分のまわりに設けられ、放熱板よりも薄い緩衝板と、放熱板の表面、半導体チップおよび緩衝板を覆う封止樹脂とを備えた。【選択図】図１
2008311326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板と、
前記放熱板の表面に搭載された半導体チップと、
前記放熱板の表面における前記半導体チップが搭載された部分のまわりに設けられ、前記放熱板よりも薄い緩衝板と、
前記放熱板の表面、前記半導体チップおよび前記緩衝板を覆う封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記緩衝板は、前記放熱板と前記封止樹脂との間の熱膨張率を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記緩衝板における前記封止樹脂との接触面に凹凸が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記緩衝板は、前記半導体チップの周囲を囲む枠状に形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記緩衝板は金属材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つ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、半導体チップを封止樹脂でパッケージングした構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＣＰＵなどに電力を供給する電源の低電圧化が進み、その電源に用いられる半導体装置（スイッチング素子）に流れる電流も大電流化している。そのため、パッケージの発熱量が増大し、放熱性の高いパッケージ構造が要求されている。放熱性を高めたパッケージ構造として、半導体チップを金属板上にはんだ付けした構造がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような構造において、放熱性を高めようとすると、金属板サイズを大型化する必要がある。しかし、金属板が大型化した場合に、実際のチップ実装工程を想定した吸湿リフロー試験を行うと、パッケージに吸湿された水分、および金属板と封止樹脂との間に働く熱応力で両者の接合界面で剥離が生じやすかった。
【０００４】
例えば、金属板表面に粗面化等の加工を施してアンカー効果により樹脂との密着力を高める技術があるが、チップが直接搭載される金属板表面に粗面化等の加工を施す場合には、チップ搭載面も粗面化され、はんだのぬれ性が悪化しチップの接合不良となりやすい。また、金属板と封止樹脂との熱膨張率差が大きい場合には樹脂に大きな応力が作用して剥離を起こしやすくなる。
【特許文献１】特開平１０−２２４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、封止樹脂の剥離を抑制して信頼性の高い半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、放熱板と、前記放熱板の表面に搭載された半導体チップと、前記放熱板の表面における前記半導体チップが搭載された部分のまわりに設けられ、前記放熱板よりも薄い緩衝板と、前記放熱板の表面、前記半導体チップおよび前記緩衝板を覆う封止樹脂と、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、封止樹脂の剥離を抑制して信頼性の高い半導体装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る半導体装置の模式断面図であり、図１（ｂ）は同半導体装置における要部構成の平面レイアウトを示す模式平面図である。
【００１０】
本実施形態に係る半導体装置は、半導体チップ３、放熱板２、緩衝板４を封止樹脂６でパッケージングした構造を有する。
【００１１】
半導体チップ３には、例えばソース、ドレイン、ゲートを有するトランジスタが集積された集積回路が形成されている。半導体チップ３の表面には、第１の電極８と第２の電極９とが互いに絶縁分離されて形成されている。第１の電極８は、例えば半導体チップ３に形成された集積回路のソース電極に接続されている。第２の電極９は、例えば半導体チップ３に形成された集積回路のゲート電極に接続されている。半導体チップ３の裏面には、例えば半導体チップ３に形成された集積回路のドレイン電極に接続された第３の電極（図示せず）が形成されている。
【００１２】
放熱板２の平面サイズは半導体チップ３の平面サイズより大きく、半導体チップ３は放熱板２の表面に搭載されている。具体的には、半導体チップ３の裏面に形成された第３の電極が、例えば、はんだ、銀ペーストなどの導電性接合材を介して放熱板２の表面に接合されている。
【００１３】
放熱板２は、半導体チップ３を支持する支持体、半導体チップ３の熱を外部に放熱する放熱体、および裏面に形成された第３の電極を外部回路と接続させるための電極として機能する。したがって、放熱板２は、熱伝導性に優れ、且つ電気導電性を有する材料からなり、例えば銅、銅合金を用いることができる。
【００１４】
半導体チップ３の表面に形成された第１の電極８は、例えば複数本のワイヤ５によって、放熱板２に対して分離して設けられたリード７と接続されている。図示しないが、第２の電極９も、ワイヤによってゲート引き出し用のリードと接続されている。リード７は、例えば銅、銅合金などからなる。また、ワイヤ５は、例えば金、アルミニウムなどからなる。なお、第１の電極８とリード７との接続を金属板を用いて行ってもよい。
【００１５】
緩衝板４は、図１（ｂ）に示すように、半導体チップ３の周囲を囲む枠状に形成されている。緩衝板４は、放熱板２の表面における半導体チップ３が搭載された部分のまわりに搭載されている。緩衝板４は、放熱板２の表面に対して、例えば、はんだ、銀ペーストなどの接合材を介して接合されている。あるいは、超音波接合法により、緩衝板４と放熱板２とを接合してもよい。緩衝板４は、放熱板２の表面において、半導体チップ３の搭載面以外の面のほとんどを覆うように設けられている。
【００１６】
枠状の緩衝板４には、半導体チップ３の平面サイズより一回り大きな貫通穴１４が設けられ、その貫通穴１４内に半導体チップ３を配置することで、半導体チップ３を直接放熱板２に搭載することができるため、放熱性を損ねない。半導体チップ３の側面と、緩衝板４の内側壁面との間には微小間隙が形成され、両者は接触していない。したがって、半導体チップ３と緩衝板４との干渉によるチップ破損や短絡を防止できる。
【００１７】
放熱板２の表面、半導体チップ３、緩衝板４、ワイヤ５、ワイヤ５と半導体チップ３との接合部、ワイヤ５とリード７との接合部を覆うように封止樹脂６が設けられ、それらが封止樹脂６によって保護されている。リード７の外側の一部は封止樹脂６から突出し、外部回路との電気的接続が可能になっている。放熱板２の裏面は封止樹脂６から露出し、その露出面を通じて外部への熱の放熱および外部回路との電気的接続が可能になっている。
【００１８】
緩衝板４の厚さは、放熱板２より薄く、例えば放熱板２の厚さの１／２以下が望ましい。このように緩衝板４を薄くすることで、吸湿リフロー時に、緩衝板４と封止樹脂６との間に働く熱応力を緩和することができ、封止樹脂６の剥離を抑えることができる。
【００１９】
また、緩衝板４における封止樹脂６との接触面である表面には凹凸が設けられている。例えば、薬液や機械的研磨によって緩衝板４の表面が粗面化されている。あるいは、緩衝板４の表面にディンプル加工を施してもよい。
【００２０】
緩衝板４の表面に凹凸を設ける（粗面化も含む）ことで、アンカー効果により、封止樹脂６と緩衝板４との密着力を高めることができ、結果として、緩衝板４を介して封止樹脂６と放熱板２との密着力を高めることができ、封止樹脂６の剥離を抑えることができる。この結果、信頼性の高い半導体装置を提供できる。
【００２１】
緩衝板４は、放熱板２とは別部品のため、放熱板２への搭載前に緩衝板４のみ表面を粗らすことができ、放熱板２におけるチップ搭載面が粗れてはんだのぬれ性が悪化し、半導体チップ３の接合不良となることを防げる。
【００２２】
緩衝板４が、樹脂やゴムなどの柔らかく弾性を有する材料であると、その弾性力により封止樹脂６を押し上げる力が生じ、その力によって半導体チップ３が放熱板２から剥離したり、ワイヤ５が半導体チップ３から剥離する可能性がある。
【００２３】
したがって、緩衝板４の材料としては、樹脂やゴムのような弾性力がなく、また表面の粗面化などの凹凸加工が容易な金属（単体金属だけでなく合金も含む）を用いることが望ましい。例えば、緩衝板４の材料としては、銅、４２Ａｌｌｏｙ（ニッケル含有率４２％のＦｅ−Ｎｉ合金）に銅めっきをしたもの、４２Ａｌｌｏｙにニッケルめっきをしたものなどを用いることができる。
【００２４】
特に、放熱板２と封止樹脂６との熱膨張率の差に起因する両者の剥離を抑制する観点からは、緩衝板４の材料として、放熱板２と封止樹脂６との間の熱膨張率を有するものを用いることが望ましい。この場合、封止樹脂６に過大な応力が生じるのを抑制して剥離しにくくでき、信頼性をより向上できる。
【００２５】
図２は、本発明の他の実施形態に係る半導体装置における緩衝板の模式平面図である。
【００２６】
本実施形態では、緩衝板４において半導体チップ３配置用の貫通穴１４のまわりの部分に、多数の小穴４ａを貫通穴として設けている。封止樹脂６のモールドの際、その小穴４ａに空気を押しのけて閉じこめることができ、封止樹脂６中に形成されるボイドによる密着不良を抑制することができる。
【００２７】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００２８】
緩衝板４は、枠状の一つの部品に限らず、複数の緩衝板を間欠的に半導体チップ３の周囲に並べて設けた構成であってもよい。ただし、一つの部品として構成した方が、１回の接合工程で済む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る半導体装置の模式断面図であり、（ｂ）は同半導体装置における要部構成の平面レイアウトを示す模式平面図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る半導体装置における緩衝板の模式平面図。
【符号の説明】
【００３０】
２…放熱板、３…半導体チップ、４…緩衝板、５…ワイヤ、６…封止樹脂、７…リード
【図１】
2008311326.tif 000003
【図２】
2008311326.tif 000004