(57)【要約】【課題】半導体チップを熱緩衝板、金属電極板などで圧接するための構造を有する圧接型半導体装置において、熱疲労耐性を向上すること。【解決手段】第１の金属電極板、第１の熱緩衝板、半導体チップ、第２の熱緩衝板、第２の金属電極板による圧接構造を有し、第２の金属電極板には、第２の熱緩衝板に接しない部位が存在する。この接しない部位は、少なくとも第２の金属電極板の側面延長に面している。または、第１の金属電極板、第１の熱緩衝板、半導体チップ、第２の熱緩衝板、第２の金属電極板による圧接構造を有し、第２の熱緩衝板は、その周縁形状が第２の金属電極板の周縁形状より小さく収まる形状である。これらにより、第２の金属電極板の周縁が第２の熱緩衝板側に塑性変形した場合においても、第２の熱緩衝板の弾性変形を緩和する。【選択図】　　　図１
2004023083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電流を導く電極を表裏面それぞれにおのおのが有する複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側にそれぞれ設けられた複数の第１の熱緩衝板と、
前記複数の半導体チップそれぞれの他方の面側に共通に設けられた第２の熱緩衝板と、
前記複数の第１の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記複数の第１の熱緩衝板それぞれに対接する突起部と前記突起部のベースとなる台部とを有する第１の金属電極板と、
前記第２の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられた第２の金属電極板とを具備し、
前記第２の金属電極板は、前記第２の熱緩衝板の面側が、前記第２の熱緩衝板に接する部位と前記接する部位より後退して前記第２の熱緩衝板に接しない部位とを有し、前記接しない部位は、少なくとも前記第２の金属電極板の側面延長に面して設けられている
ことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項２】
前記第２の金属電極板の前記接しない部位は、前記第２の熱緩衝板を挟んで前記複数の半導体チップに対向しない位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【請求項３】
主電流を導く電極を表裏面それぞれにおのおのが有する複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側にそれぞれ設けられた複数の第１の熱緩衝板と、
前記複数の半導体チップそれぞれの他方の面側に設けられた第２の熱緩衝板と、
前記複数の第１の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記複数の第１の熱緩衝板それぞれに対接する突起部と前記突起部のベースとなる台部とを有する第１の金属電極板と、
前記第２の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられた第２の金属電極板とを具備し、
前記第２の熱緩衝板は、その周縁形状が前記第２の金属電極板の周縁形状より小さく収まる形状である
ことを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項４】
前記第２の熱緩衝板は、前記複数の半導体チップに対向しない部位に前記第２の熱緩衝板を貫通する方向に前記第２の金属電極板に達して空間部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の圧接型半導体装置。
【請求項５】
前記第２の熱緩衝板は、一枚板構造であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の圧接型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを熱緩衝板、金属電極板などで圧接するための構造を有する圧接型半導体装置に係り、特に、熱疲労耐性を向上するのに適する圧接型半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大電流・高耐圧のパワースイッチング素子として、ＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｇａｔｅｂｉｐｏｌａｒ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体チップを複数並列にして配列し、これを熱緩衝板、金属電極板などで圧接して熱抵抗を低減する構造のもの（圧接型半導体装置）が現在生産・使用されている。図１０は、このような圧接型半導体装置の構造例を示す模式図である。図１０（ａ）は、縦断面を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中のＺ−Ｚａ断面の矢視図である。
【０００３】
図１０に示すように、この圧接型半導体装置は、ほぼ方形の半導体チップ５１が複数並列に配列され、そのおのおのは、主電流を導くための電極（図示せず）をその表裏面に有している。半導体チップ５１には、ＰＮ接合ダイオードやＩＧＢＴなどの制御端子付きスイッチング素子を一方のみまたは混合して用いることができる。半導体チップ５１が制御端子付きスイッチング素子の場合には、その制御端子たる電極は、図１０（ａ）における半導体チップ５１の上側の面のごく一部に設けられ、図示しない導電材により接続されて絶縁性の側囲体５７を貫通して外部に電気的に接続可能となっている。
【０００４】
半導体チップ５１それぞれの図１０（ａ）で上側の面（一方の側の電極）には、導電性の熱緩衝板５２が配され、熱緩衝板５２のさらに上側には金属電極板５３の突起部が接する。また、半導体チップ５１それぞれの図１０（ａ）で下側の面（もう一方の側の電極）には、導電性の熱緩衝板５４が共通に設けられ、熱緩衝板５４のさらに下側には金属電極板５５が全面的に接する。なお、金属電極板５３の上記突起は、圧接と半導体チップ５１の発熱とによる塑性変形を勘案して適切に形状決定することができる。
【０００５】
金属電極板５３、熱緩衝板５４、金属電極板５５は、それぞれ周縁形状がほぼ円形であり、これらを取り囲むように絶縁性の側囲体（例えばセラミクス製）５７が取り付けられている。側囲体５７には、その側面外側に、沿面距離を長くして耐圧を確保するように複数の周状突起がある。
【０００６】
半導体チップ５１それぞれの図１０（ａ）で上側の面には、さらに、その周縁部に絶縁性の樹脂枠５６が設けられる。この樹脂枠５６は、半導体チップ５１の両電極間での沿面距離を長くして耐圧を確保するためのものである。
【０００７】
なお、金属電極板５３などの直径は、例えば１０ｃｍ程度、半導体装置全体としての定格電圧は例えば数千Ｖ、定格電流は例えば１０００Ａ前後である。
【０００８】
図１１は、図１０に示した圧接型半導体装置を使用する場合または使用した場合の状態を説明する図である。図１１において、すでに説明した構成要素には同一番号を付してある。
【０００９】
図１１（ａ）に示すように、金属電極板５３、５５は、さらにその外側に配される板により向かい合う方向に例えば数千ｋｇｆ（数万Ｎ）の力が加えられる。これにより、金属電極板５３、熱緩衝板５２、半導体チップ５１、熱緩衝板５４、金属電極板５５の５つの部材は、均一に圧縮方向に力を加えられつつ電気的・熱的に接続された状態となる（すなわち均一的な圧接状態となる）。このとき熱抵抗を小さくする効果を得ることができる。また、部材同士の電気的接続に半田などの接続金属を用いていないので、使用時、非使用時で繰り返される熱サイクルにも良好な信頼性を得ることができる。
【００１０】
半導体チップ５１の発生する熱は、熱緩衝板５２、５４、および金属電極板５３、５５を介して伝導し、伝導した熱は例えば上記圧接用板の外側に配設された水冷フィン（図示せず）により熱交換される。これにより半導体装置の冷却がなされる。
【００１１】
また、熱緩衝板５２、５４は、半導体チップ５１の主材料であるシリコンと熱膨張率の違いが小さくされている。これにより、半導体チップ５１と熱緩衝板５２、５４との接触面に生じる熱膨張／収縮による剪断方向の力が抑制され、半導体チップ５１の表裏面の電極が破壊されにくくされている。なお、熱緩衝板５２、５４には、例えば、モリブデン、タングステンなどを用いることができる。
【００１２】
金属電極板５３、５５には、熱伝導および電気伝導が良好な金属として例えば銅（表面に酸化防止のため例えばニッケルめっきを施す）が用いられる。銅は熱膨張率がシリコンと比較して非常に大きいものの、金属電極板５３、５５が熱緩衝板５２、５４を介して半導体チップ５１と熱的・電気的に接続されているので、金属電極板５３、５５の熱膨張／収縮による剪断方向の半導体チップ５１への悪影響は大きく抑制される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような圧接型半導体装置では、圧接と発熱とにより特に金属電極板５５が次第に熱疲労し塑性変形する。この状態を示すのが図１１（ｂ）である。すなわち、金属電極板５５は、その周縁部５５ａにおいて、対向する金属電極板５３の方向に曲がりその状態が定常化する。これは、半導体チップ５１の発熱により金属電極板５５が圧接方向に膨張して、半導体チップ５１、熱緩衝板５２、金属電極板５３に支えられていないその周縁部５５ａでは曲げモーメントを生じるからである。
【００１４】
ここで、この金属電極板５５の周縁部５５ａの変形が、上記のように塑性変形となった場合でも、熱緩衝板５４の周縁部５４ａは、未だ弾性変形である状態が生じ得る。これは、金属電極板５５の材質が例えば銅であるところ、熱緩衝板５４の材質が例えばモリブデンであり、これらの熱変形耐性が異なるからである（すなわち銅は比較的柔らかくモリブデンは比較すると硬い。）。熱緩衝板５４の周縁部５４ａが弾性変形により金属電極板５３の方向に曲がっている状態では、熱緩衝板５４の半導体チップ５１と接する最も外縁側Ｄに応力が集中する。
【００１５】
このような応力集中が発生すると、圧接状態において半導体チップ５１と熱緩衝板５４との接触圧の均一性が、各半導体チップ５１間で、または各半導体チップ５１の接触面内でも劣化する。接触圧の均一性劣化は、半導体チップ５１間または内での熱抵抗のばらつきを生じしめ、これによりもやは均一かつ並列的に各半導体チップ５１が動作する状態ではなくなる。そしてこのような傾向が生じるとそれが新たな原因となりますます均一かつ並列的動作性が失われる。すなわち、半導体装置として所期の動作をはずれいわゆる熱疲労劣化となる。
【００１６】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、半導体チップを熱緩衝板、金属電極板などで圧接するための構造を有する圧接型半導体装置において、熱疲労耐性を向上することができる圧接型半導体装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、主電流を導く電極を表裏面それぞれにおのおのが有する複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側にそれぞれ設けられた複数の第１の熱緩衝板と、前記複数の半導体チップそれぞれの他方の面側に共通に設けられた第２の熱緩衝板と、前記複数の第１の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記複数の第１の熱緩衝板それぞれに対接する突起部と前記突起部のベースとなる台部とを有する第１の金属電極板と、前記第２の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられた第２の金属電極板とを具備し、前記第２の金属電極板は、前記第２の熱緩衝板の面側が、前記第２の熱緩衝板に接する部位と前記接する部位より後退して前記第２の熱緩衝板に接しない部位とを有し、前記接しない部位は、少なくとも前記第２の金属電極板の側面延長に面して設けられていることを特徴とする（請求項１）。
【００１８】
また、本発明は、主電流を導く電極を表裏面それぞれにおのおのが有する複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側にそれぞれ設けられた複数の第１の熱緩衝板と、前記複数の半導体チップそれぞれの他方の面側に設けられた第２の熱緩衝板と、前記複数の第１の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記複数の第１の熱緩衝板それぞれに対接する突起部と前記突起部のベースとなる台部とを有する第１の金属電極板と、前記第２の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられた第２の金属電極板とを具備し、前記第２の熱緩衝板は、その周縁形状が前記第２の金属電極板の周縁形状より小さく収まる形状であることを特徴とする（請求項３）。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る圧接型半導体装置は、第１の金属電極板、第１の熱緩衝板、半導体チップ、第２の熱緩衝板、第２の金属電極板による圧接構造を有し、第２の金属電極板には、第２の熱緩衝板に接しない部位が存在する。この接しない部位は、少なくとも第２の金属電極板の側面延長に面している。これにより、第２の金属電極板の周縁が第２の熱緩衝板側に塑性変形した場合においても、第２の熱緩衝板の周縁側をすべて押圧することにならないので第２の熱緩衝板の弾性変形を緩和する。
【００２０】
したがって、第２の熱緩衝板と半導体チップとの接触圧の均一性はより長期に渡り維持されることになり、これにより半導体装置としての熱疲労耐性を向上することが可能になる。なお、本願において、「主電流」とは、制御電極に流れる電流ではなく、例えばアノード・カソード間、エミッタ・コレクタ間、ソース・ドレイン間などに流れる電流のことである。「側面延長」とは、第２の金属電極板の板としての側面およびこれを延長して形成される仮想的な面のことである。
【００２１】
また、本発明の他の実施形態に係る圧接型半導体装置は、第１の金属電極板、第１の熱緩衝板、半導体チップ、第２の熱緩衝板、第２の金属電極板による圧接構造を有し、第２の熱緩衝板は、その周縁形状が第２の金属電極板の周縁形状より小さく収まる形状である。これにより、第２の金属電極板の周縁が第２の熱緩衝板側に塑性変形した場合においても、その影響が第２の熱緩衝板にそのまま加わることにはならないので第２の熱緩衝板の弾性変形を緩和する。
【００２２】
したがって、第２の熱緩衝板と半導体チップとの接触圧の均一性はより長期に渡り維持されることになり、これにより半導体装置としての熱疲労耐性を向上することが可能になる。
【００２３】
また、上記前者の実施形態たる圧接型半導体装置は、実施態様として、前記第２の金属電極板の前記接しない部位が、前記第２の熱緩衝板を挟んで前記複数の半導体チップに対向しない位置に設けられている。
【００２４】
このような位置に第２の金属電極板と第２の熱緩衝板とが接しない部位を設けることで、第２の金属電極板の塑性変形による第２の熱緩衝板の弾性変形はほぼゼロになる。よって、特に、第２の熱緩衝板と半導体チップとの接触圧の均一性がより長期に渡り維持されることになり、これにより半導体装置としての熱疲労耐性を一層向上する。
【００２５】
また、上記後者の実施形態たる圧接型半導体装置は、実施態様として、前記第２の熱緩衝板が、前記複数の半導体チップに対向しない部位に前記第２の熱緩衝板を貫通する方向に前記第２の金属電極板に達して空間部が設けられている。
【００２６】
このような第２の熱緩衝板の空間部により、第２の金属電極板の塑性変形による第２の熱緩衝板の弾性変形はほぼゼロになる。よって、特に、第２の熱緩衝板と半導体チップとの接触圧の均一性がより長期に渡り維持されることになり、これにより半導体装置としての熱疲労耐性を一層向上する。
【００２７】
また、実施態様として、前記第２の熱緩衝板は、一枚板構造である。一枚板を維持することにより半導体装置としての良好な組立性を維持し、熱伝導性、電気伝導性の維持の面でもその悪化を防止することができる。
【００２８】
以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図である。図１（ａ）は、縦断面を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａａ断面の矢視図である。
【００２９】
図１に示すように、この圧接型半導体装置は、ほぼ方形の半導体チップ１が複数並列に配列され、そのおのおのは、主電流を導くための電極（図示せず）をその表裏面に有している。半導体チップ１には、ＰＮ接合ダイオードやＩＧＢＴなどの制御端子付きスイッチング素子を一方のみまたは混合して用いることができる。半導体チップ１が制御端子付きスイッチング素子の場合には、その制御端子たる電極は、図１（ａ）における半導体チップ１の上側の面のごく一部に設けられ、図示しない導電材により接続されて絶縁性の側囲体７を貫通して外部に電気的に接続可能となっている。なお、半導体チップ１の厚さは、例えば５００μｍである。
【００３０】
半導体チップ１それぞれの図１（ａ）で上側の面（一方の側の電極）には、導電性の熱緩衝板２が配され、熱緩衝板２のさらに上側には、台部から突起する金属電極板３の突起部が接する。また、半導体チップ１それぞれの図１（ａ）で下側の面（もう一方の側の電極）には、導電性の熱緩衝板４が共通に設けられ、熱緩衝板４のさらに下側には金属電極板５が接する。熱緩衝板２の厚さは、例えば１．５ｍｍ、熱緩衝板４の厚さは、例えば２ｍｍである。なお、金属電極板３の上記突起は、圧接と半導体チップ５１の発熱とによる塑性変形を勘案して適切に形状決定することができる。
【００３１】
金属電極板５は、熱緩衝板４に接するとともにその接する面より後退することにより熱緩衝板４に接しない部位５ａも有する。この接しない部位５ａは、金属電極板５の側面を延長した仮想的な筒面から熱緩衝板４を介して半導体チップ１に対向する縁に達して設けられている。金属電極板５の上面図を図２に示す。図２において、図１と対応する部位には同一番号を付す。
【００３２】
金属電極板３、熱緩衝板４、金属電極板５は、それぞれ周縁形状がほぼ円形であり、これらを取り囲むように絶縁性の側囲体（例えばセラミクス製）７が取り付けられている。側囲体７には、その側面外側に、沿面距離を長くして耐圧を確保するように複数の周状突起がある。
【００３３】
半導体チップ１それぞれの図１（ａ）で上側の面には、さらに、その周縁部に絶縁性の樹脂枠６が設けられる。この樹脂枠６は、半導体チップ１の両電極間での沿面距離を長くして耐圧を確保するためのものである。
【００３４】
なお、金属電極板３などの直径は、例えば１０ｃｍ程度、半導体装置全体としての定格電圧は例えば数千Ｖ、定格電流は例えば１０００Ａ前後とすることができる。また、例えば、半導体チップ１がＩＧＢＴの場合には、金属電極板５がコレクタ側、金属電極板３がエミッタ側で、主電流は例えばコレクタ側からエミッタ側に流れ、ＩＧＢＴと混合して一部の半導体チップ１をフライホイールダイオードとして用いる場合には、フライホイールダイオードをＩＧＢＴと導通方向が反対となるように図１（ａ）における上側面をアノードに下側面をカソードにする。
【００３５】
以上説明の圧接型半導体装置を使用する場合には、金属電極板３、５は、さらにその外側に配される板により向かい合う方向に例えば数千ｋｇｆ（数万Ｎ）の力が加えられる。これにより、金属電極板３、熱緩衝板２、半導体チップ１、熱緩衝板４、金属電極板５の５つの部材は、均一に圧縮方向に力を加えられつつ電気的・熱的に接続された状態となる。このとき熱抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
半導体チップ１の発生する熱は、熱緩衝板２、４、および金属電極板３、５を介して伝導し、伝導した熱は例えば上記圧接用板の外側に配設された水冷フィン（図示せず）により熱交換される。これにより半導体装置の冷却がなされる。
【００３７】
また、熱緩衝板２、４は、半導体チップ１の主材料であるシリコンと熱膨張率の違いが小さくされている。これにより、半導体チップ１と熱緩衝板２、４との接触面に生じる熱膨張／収縮による剪断方向の力が抑制され、半導体チップ１の表裏面の電極が破壊されにくくされている。なお、熱緩衝板２、４には、例えば、モリブデン、タングステンなどを用いることができる。
【００３８】
金属電極板３、５には、熱伝導および電気伝導が良好な金属として例えば銅（表面に酸化防止のため例えばニッケルめっきを施す）が用いることができる。銅は熱膨張率がシリコンと比較して非常に大きいものの、金属電極板３、５が熱緩衝板２、１を介して半導体チップ１と熱的・電気的に接続されているので、金属電極板３、５の熱膨張／収縮による剪断方向の半導体チップ１への悪影響は大きく抑制されている。
【００３９】
また、このような圧接型半導体装置では、圧接と発熱とにより金属電極板５が次第に熱疲労し、その周縁部において、対向する金属電極板３の方向に塑性変形した場合でも、その変形の影響を熱緩衝板４が受けることがない。これは、金属電極板５の後退した部位５ａが熱緩衝板４を介して半導体チップ１に対向しない部分に設けられているので、熱緩衝板４を変形させないからである。
【００４０】
したがって、熱緩衝板４と半導体チップ１との接触圧の均一性は、チップ間、チップ内ともに長期間に渡り維持されることになり、半導体装置としての熱疲労耐性が良好なものとなる。
【００４１】
なお、このような熱疲労耐性向上の効果は、金属電極板５の後退した部位５ａを、熱緩衝板４を介して半導体チップ１に対向する縁にちょうど合わせて設けることまでしなくても、半導体チップ１に対向しない部分の一部が熱緩衝板４に接するように金属電極板５およびその後退した部位５ａが形成されても得られる。これは、後退した部位が全くない場合より、金属電極板５の塑性変形により発生する熱緩衝板４の弾性変形の程度が軽減されるからである。
【００４２】
さらに、金属電極板５の図２に示したような形状への加工は、金属電極板５が比較的軟らかい例えば銅を材質とするため容易に行なうことができる。したがって、コストや生産性の点でも有利である。
【００４３】
次に、本発明の他の実施形態に係る圧接型半導体装置を図３を参照して説明する。同図は、本発明の他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図であり、図３（ａ）は、その縦断面を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＢ−Ｂａ断面の矢視図である。図３において、すでに説明した図における構成要素と同一のものには同一の番号を付してある。以下では、重複を避けて説明する。
【００４４】
この実施形態では、金属電極板１５の、熱緩衝板４に接しない部位１５ａが図１に示した実施形態の場合より、大きく取られている。具体的には、図３に示すように、この接しない部位１５ａは、金属電極板１５の側面を延長した仮想的な筒面から、熱緩衝板４を介して半導体チップ１に対向する縁に達して設けられ、かつ、半導体チップ１同士の間であって半導体チップ１に対向しない部分にも設けられている。金属電極板１５の上面図を図４に示す。図４において、図４と対応する部位には同一番号を付す。金属電極板１５の他の属性・性質などについては図１に示した実施形態の金属電極板５と同様である。
【００４５】
このような圧接型半導体装置では、図１に示した実施形態とほぼ同様の熱疲労耐性の向上効果を得ることが可能である。とともに、金属電極板１５がさらに軟らかく半導体チップ１同士の間であって半導体チップ１に対向しない部分でも塑性変形し、その塑性変形によって熱緩衝板４に弾性変形が引き起こされ得る場合についても、対応することができる。すなわち、そのような場合にも、後退した部位１５ａにより熱緩衝板４の変形が回避される。
【００４６】
したがって、熱緩衝板４と半導体チップ１との接触圧の均一性は、チップ間、チップ内ともに長期間に渡り維持されることになり、半導体装置としての熱疲労耐性が良好なものとなる。
【００４７】
さらに、図１に示した実施形態と同様に、金属電極板１５の図４に示したような形状への加工は、金属電極板１５が比較的軟らかい例えば銅を材質とするため容易に行なうことができる。したがって、コストや生産性の点でも有利である。
【００４８】
次に、本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置を図５を参照して説明する。同図は、本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図であり、図５（ａ）は、その縦断面を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＣ−Ｃａ断面の矢視図である。図５において、すでに説明した図における構成要素と同一のものには同一の番号を付してある。以下では、重複を避けて説明する。
【００４９】
この実施形態では、金属電極板５には、後退した部位が設けられない。これに対して、熱緩衝板１４の、半導体チップ１に対向しない部位に熱緩衝板１４を貫通する方向に金属電極板５に達して空間部１４ａが設けられている。空間部１４ａは、金属電極板５の側面を延長した仮想的な筒面から、半導体チップ１に対向する縁に達して設けられる。熱緩衝板１４の上面図を図６に示す。図６において、図５と対応する部位には同一番号を付す。熱緩衝板１４の他の属性・性質などについては図１に示した実施形態の熱緩衝板４と同様である。
【００５０】
このような圧接型半導体装置でも、圧接と発熱とにより金属電極板５が次第に熱疲労し、その周縁部において、対向する金属電極板３の方向に塑性変形した場合に、その変形の影響を熱緩衝板１４が受けることがない。これは、熱緩衝板１４が半導体チップ１から外れて外側に延長していないからである。
【００５１】
したがって、熱緩衝板１４と半導体チップ１との接触圧の均一性は、チップ間、チップ内ともに長期間に渡り維持されることになり、半導体装置としての熱疲労耐性が良好なものとなる。
【００５２】
なお、このような熱疲労耐性向上の効果は、熱緩衝板１４の空間部１４ａを、半導体チップ１の縁にちょうど合わせて設けることまでしなくても、半導体チップ１からやや外側に外れた位置から外に設けても得られる。これは、空間部１４ａが全くない場合より、金属電極板５の塑性変形により発生する熱緩衝板１４の弾性変形の程度が軽減されるからである。
【００５３】
この実施形態では、熱緩衝板１４の平面形状が円形ではない。熱緩衝板１４はより硬い金属製であることから、加工性については、円形の場合（図１、図３に示した実施形態）より難点になるが、一枚板構造を保つことで半導体装置として良好な組立性を維持することができる。
【００５４】
次に、本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置を図７を参照して説明する。同図は、本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図であり、図７（ａ）は、その縦断面を示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＤ−Ｄａ断面の矢視図である。図７において、すでに説明した図における構成要素と同一のものには同一の番号を付してある。以下では、重複を避けて説明する。
【００５５】
この実施形態は、図５中に示した一枚板の熱緩衝板１４に代えて、一枚板ではなく方形板の集合体からなる熱緩衝板２４を用いるものである。この場合には、部分部分の熱緩衝板２４の形状がより単純となり加工性はよい。このような集合体としての熱緩衝板２４では、半導体１に対向しない部位としての熱緩衝板が存在しない形態になっており、その意味で、図５中に示した熱緩衝板１４の空間部１４ａより大きく空間部２４ａが取られているという見方もできる。
【００５６】
集合体としての熱緩衝板２４の上面図を図８に示す。図８において、図７と対応する部位には同一番号を付す。熱緩衝板２４の他の属性・性質などについては図１に示した実施形態の熱緩衝板４、または図５に示した実施形態の熱緩衝板１４と同様である。
【００５７】
このような圧接型半導体装置では、図５に示した実施形態とほぼ同様の熱疲労耐性の向上効果を得ることが可能である。とともに、金属電極板５がさらに軟らかく半導体チップ１同士の間であって半導体チップ１に対向しない部分でも塑性変形し、その塑性変形によって熱緩衝板に弾性変形が引き起こされ得る場合についても、対応することができる。すなわち、そのような場合にも、空間部２４ａにより熱緩衝板２４の変形が回避される。
【００５８】
したがって、熱緩衝板２４と半導体チップ１との接触圧の均一性は、チップ間、チップ内ともに長期間に渡り維持されることになり、半導体装置としての熱疲労耐性が一層良好なものとなる。
【００５９】
次に、本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置を図９を参照して説明する。同図は、本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図であり、図９（ａ）は、その縦断面を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）中のＥ−Ｅａ断面の矢視図である。図９において、すでに説明した図における構成要素と同一のものには同一の番号を付してある。以下では、重複を避けて説明する。
【００６０】
この実施形態では、金属電極板５に後退した部位（後退部５ａ）が設けられるとともに、熱緩衝板１４にも、そのうちの半導体チップ１に対向しない部位に、熱緩衝板１４を貫通する方向に金属電極板５に達して空間部１４ａが設けられている。金属電極板５の後退部５ａについては、図１に示した実施形態と同様であり、熱緩衝板１４の空間部１４ａについては、図５に示した実施形態と同様である。
【００６１】
このような圧接型半導体装置では、すでに説明した図１に示した実施形態および図５に示した実施形態における作用が重なりあい、金属電極板３の塑性変形の影響を熱緩衝板１４が受けることがない。したがって、熱緩衝板１４と半導体チップ１との接触圧の均一性は、チップ間、チップ内ともに長期間に渡り維持されることになり、半導体装置としての熱疲労耐性が一層良好なものとなる。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、圧接型半導体装置において熱疲労耐性を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図。
【図２】図１中に示した金属電極板５の上面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図。
【図４】図３中に示した金属電極板１５の上面図。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図。
【図６】図５中に示した熱緩衝板１４の上面図。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図。
【図８】図７中に示した熱緩衝板２４の上面図。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係る圧接型半導体装置の構造を示す模式図。
【図１０】従来の圧接型半導体装置の構造例を示す模式図。
【図１１】図１０に示した圧接型半導体装置を使用する場合または使用した場合の状態を説明する図。
【符号の説明】
１…半導体チップ　２…熱緩衝板　３…金属電極板　４、１４、２４…熱緩衝板　１４ａ、２４ａ…空間部　５、１５…金属電極板　５ａ、１５ａ…熱緩衝板に接しない後退部位　６…樹脂枠　７…側囲体
【図１】
2004023083.tif 000003
【図２】
2004023083.tif 000004
【図３】
2004023083.tif 000005
【図４】
2004023083.tif 000006
【図５】
2004023083.tif 000007
【図６】
2004023083.tif 000008
【図７】
2004023083.tif 000009
【図８】
2004023083.tif 000010
【図９】
2004023083.tif 000011
【図１０】
2004023083.tif 000012
【図１１】
2004023083.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月23日(2003.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側に設けられた熱緩衝板と、
前記熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記熱緩衝板の面側が、前記複数の半導体チップに対向しない位置のいずれかで前記熱緩衝板の弾性変形を緩和する部位を有する金属電極板と
を具備することを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項２】
前記部位は、前記熱緩衝板に接しないように後退していることを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【請求項３】
前記金属電極板の前記後退は、該金属電極板の側面延長に面して設けられていることを特徴とする請求項２記載の圧接型半導体装置。
【請求項４】
前記複数の半導体チップそれぞれの他方の面側にそれぞれ設けられた複数の第２の熱緩衝板と、
前記複数の第２の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記複数の第２の熱緩衝板それぞれに対接する突起部と前記突起部のベースとなる台部とを有する第２の金属電極板と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【請求項５】
前記金属電極板の前記後退は、前記第２の金属電極板の突起部のうち最も外側にあるものに対向する位置よりほぼ外側に設けられていることを特徴とする請求項４記載の圧接型半導体装置。
【請求項６】
前記金属電極板は、前記第２の金属電極板の突起部に対向する位置では前記熱緩衝板に接していることを特徴とする請求項４記載の圧接型半導体装置。
【請求項７】
前記熱緩衝板は、前記金属電極板の周縁形状に収まる周縁形状であることを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【請求項８】
前記熱緩衝板は、前記複数の半導体チップの最も外側を結ぶ線より外に張り出していない形状であることを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【請求項９】
前記熱緩衝板は、前記複数の半導体チップに対向しない部位に前記熱緩衝板を貫通する方向に前記金属電極板に達して空間部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【請求項１０】
前記熱緩衝板は、一枚板構造であることを特徴とする請求項１記載の圧接型半導体装置。
【請求項１１】
複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側に設けられた熱緩衝板と、
前記熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記熱緩衝板の周縁形状より張り出した大きな周縁形状を有する金属電極板と
を具備することを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項１２】
前記熱緩衝板は、前記複数の半導体チップの最も外側を結ぶ線より外に張り出していない形状であることを特徴とする請求項１１記載の圧接型半導体装置。
【請求項１３】
前記熱緩衝板は、前記複数の半導体チップに対向しない部位に前記熱緩衝板を貫通する方向に前記金属電極板に達して空間部が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の圧接型半導体装置。
【請求項１４】
前記複数の半導体チップそれぞれの他方の面側にそれぞれ設けられた複数の第２の熱緩衝板と、
前記複数の第２の熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記複数の第２の熱緩衝板それぞれに対接する突起部と前記突起部のベースとなる台部とを有する第２の金属電極板と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１１記載の圧接型半導体装置。
【請求項１５】
前記金属電極板は、前記第２の金属電極板の突起部に対向する位置では前記緩衝板に接していることを特徴とする請求項１４記載の圧接型半導体装置。
【請求項１６】
前記熱緩衝板は、前記複数の半導体チップに対向しない部位に前記熱緩衝板を貫通する方向に前記金属電極板に達して空間部が設けられていることを特徴とする請求項１４記載の圧接型半導体装置。
【請求項１７】
前記熱緩衝板は、一枚板構造であることを特徴とする請求項１１記載の圧接型半導体装置。
【請求項１８】
前記熱緩衝板は、前記複数の半導体チップに対応して複数の板状であることを特徴とする請求項１１記載の圧接型半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側に設けられた熱緩衝板と、前記熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記熱緩衝板の面側が、前記複数の半導体チップに対向しない位置のいずれかで前記熱緩衝板の弾性変形を緩和する部位を有する金属電極板とを具備することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明は、複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップそれぞれの一方の面側に設けられた熱緩衝板と、前記熱緩衝板の前記複数の半導体チップ側とは反対側に設けられ、前記熱緩衝板の周縁形状より張り出した大きな周縁形状を有する金属電極板とを具備することを特徴とする。