(57)【要約】【課題】金属製のヒートシンクの一面側にダイボンド材を介して半導体チップを接着してなる半導体装置において、適切にダイボンド材の厚さを一定以上に確保する。【解決手段】金属製のヒートシンク１０と、このヒートシンク１０の一面上にダイボンド材２０を介して接着された半導体チップ３０とを備える半導体装置Ｓ１において、ヒートシンク１０の一面における半導体チップ３０の配置領域には、当該一面上に突出しダイボンド材２０の厚さを規定する複数個の突起部１１が形成されている。【選択図】　　　　図１
2004103642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基材（１０、４１）と、
この基材の一面上にダイボンド材（２０）を介して接着された半導体チップ（３０）とを備える半導体装置において、
前記基材の一面における前記半導体チップの配置領域には、当該一面上に突出し前記ダイボンド材の厚さを規定する複数個の突起部（１１、４２）が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記突起部（１１、４２）の高さをｔ、前記ダイボンド材（２０）のガラス転移温度以上における熱膨張係数をα２、前記ダイボンド材のガラス転移温度以上におけるヤング率をＥ２としたとき、次の数式１
【数１】
2004103642.tif 000003
に示される関係を満足するように、前記突起部の高さｔが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
金属製の基材（１０）の一面にダイボンド材（２０）を配置し、当該一面の上方からダイマウントツール（Ｄ１）に保持された半導体チップ（３０）を下降させることにより、前記基材の一面上に前記ダイボンド材を介して前記半導体チップを接着してなる半導体装置において、
前記基材の一面における前記半導体チップの配置領域以外の領域には、当該一面上に突出した複数個の突起部（１３）が形成されており、
前記半導体チップを下降させるときに、前記ダイマウントツールが前記突起部に当たって前記半導体チップの下降が停止するようになっており、
この下降が停止された前記半導体チップと前記基材の一面との距離に基づいて、前記ダイボンド材の厚さが規定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記基材（１０、４１）および前記半導体チップ（３０）は、樹脂（６０）にて包み込むように封止されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記基材（１０、４１）は、平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上である矩形板状をなすものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップ（３０）は、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上である矩形板状をなすものであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
被実装基板に対して、リフロー温度が２４０℃以上のはんだを用いて実装されるものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項８】
金属製の基材（１０）の一面にダイボンド材（２０）を配置し、当該一面の上方からダイマウントツール（Ｄ１）に保持された半導体チップ（３０）を下降させることにより、前記基材の一面上に前記ダイボンド材を介して前記半導体チップを接着するようにした半導体装置の製造方法において、
前記ダイマウントツールとして、前記半導体チップの上面に接触した状態で前記半導体チップを保持するものであって、且つ、前記半導体チップを保持する部位の周辺部に前記半導体チップよりも下方に突出する突起部（３２）を有するものを用い、
前記半導体チップを下降させるときに、前記ダイマウントツールの前記突起部が前記基材の一面に当たって前記半導体チップの下降が停止するようになっており、
この下降が停止された前記半導体チップと前記基材の一面との距離に基づいて、前記ダイボンド材の厚さを規定するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記基材（１０）の一面上に前記半導体チップ（３０）を接着した後、前記基材および前記半導体チップを樹脂（６０）にて包み込むように封止することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記基材（１０）として、平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上である矩形板状をなすものを用いることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体チップ（３０）として、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上である矩形板状をなすものを用いることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体装置は、被実装基板に対して、リフロー温度が２４０℃以上のはんだを用いて実装されるものであることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートシンクやリードフレーム等の金属製の基材の一面側にダイボンド材を介して半導体チップを接着してなる半導体装置に関し、特に、はんだを介して回路基板等の被実装基板に実装される半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置は、ヒートシンクやリードフレーム等の金属製の基材の一面側にダイボンド材を介して半導体チップを接着してなるものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、この種の一般的な半導体装置として基材にヒートシンクを用いた樹脂封止型半導体装置を示す概略断面図である。このものは、金属製の基材としてのヒートシンク１０と、このヒートシンク１０の一面上に導電性接着剤等のダイボンド材２０を介して接着された半導体チップ３０と、この半導体チップ３０とボンディングワイヤ５０により電気的に接続されたリードフレーム４０とを備え、これらのものを樹脂６０で封止してなるものである。
【０００４】
この装置は、次のようにして製造される。ヒートシンク１０の一面にダイボンド材２０を配置し、当該一面の上方からダイマウントツール（図示せず）に保持された半導体チップ３０を下降させることにより、ヒートシンク１０の一面上にダイボンド材２０を介して半導体チップ３０を接着する。
【０００５】
続いて、半導体チップ３０とリードフレーム４０とをワイヤボンディングして結線する。これを、金型内にセットし、樹脂６０を注入、充填することにより、ヒートシンク１０、半導体チップ３０、ボンディングワイヤ５０およびリードフレーム４０の一部が樹脂６０で封止され、図１１に示す装置ができあがる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平３−２３７７３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記半導体装置は、リードフレーム４０を介して回路基板等の被実装基板上にはんだ実装されるが、その実装のときには、はんだをリフローさせるため、そのリフロー温度がそのまま半導体装置に加わる。そのため、ダイボンド材２０とヒートシンク１０との間で剥離が発生するという問題がある。
【０００８】
本発明者らの検討では、特に、ヒートシンクの大きな半導体装置、例えば矩形板状をなすヒートシンクにおいて平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上、矩形板状をなす半導体シリコンチップにおいて平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上といった大きな半導体装置において、上記剥離の問題が顕著に現れた。
【０００９】
その原因の一つとして、ダイボンド材２０の厚さが、その粘度や接着時の条件（圧力、温度等）によって大きくばらつくため、ダイボンド材２０の厚さを一定以上に確保するのが難しいことが挙げられる。
【００１０】
ダイボンド材２０が薄くなると、上記リフロー時において半導体チップ３０とヒートシンク１０との熱膨張係数の差によりダイボンド材２０に生じる応力を緩和することが難しくなり、それによって当該応力が大きくなって上記剥離が発生しやすくなると考えられる。そのため、ダイボンド材２０の厚さを一定以上に確保することが望まれる。
【００１１】
なお、この剥離の問題は、上記した樹脂封止型半導体装置以外にも、樹脂で封止されていない半導体装置であっても発生すると考えられる。つまり、金属製の基材の一面側にダイボンド材を介して半導体チップを接着してなる半導体装置であって、はんだ実装されるものであれば、共通して発生すると考えられる。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、金属製の基材の一面側にダイボンド材を介して半導体チップを接着してなる半導体装置において、適切にダイボンド材の厚さを一定以上に確保できるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、金属製の基材（１０、４１）と、この基材の一面上にダイボンド材（２０）を介して接着された半導体チップ（３０）とを備える半導体装置において、基材の一面における半導体チップの配置領域には、当該一面上に突出しダイボンド材の厚さを規定する複数個の突起部（１１、４２）が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
それによれば、基材の一面における半導体チップの配置領域に、当該一面上に突出する複数個の突起部が形成されているため、基材の一面上にダイボンド材を配し、その上から半導体チップを搭載したときに、半導体チップは突起部に当たって止まる。
【００１５】
そのため、半導体チップと基材の一面との距離は、当該突起部の高さによって規定され、この規定された距離が実質的にダイボンド材の厚さとなる。このように、本発明によれば、突起部によってダイボンド材の厚さを確実に規定することができるため、適切にダイボンド材の厚さを一定以上に確保することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明では、突起部（１１、４２）の高さをｔ、ダイボンド材（２０）のガラス転移温度以上における熱膨張係数をα２、ダイボンド材のガラス転移温度以上におけるヤング率をＥ２としたとき、次の数式２に示される関係を満足するように、突起部の高さｔが設定されていることを特徴とする。
【００１７】
【数２】
ｔ≧４×１０−１８×（α２・Ｅ２）４．３５８７
このように突起部の高さｔを設定することにより、ダイボンド材の厚さを、ダイボンド材に発生する応力をダイボンド材が剥離しない大きさ以下に抑制可能な厚さとすることが、確実に実現でき、好ましい。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、金属製の基材（１０）の一面にダイボンド材（２０）を配置し、当該一面の上方からダイマウントツール（Ｄ１）に保持された半導体チップ（３０）を下降させることにより、基材の一面上にダイボンド材を介して半導体チップを接着してなる半導体装置において、基材の一面における半導体チップの配置領域以外の領域には、当該一面上に突出した複数個の突起部（１３）が形成されており、半導体チップを下降させるときに、ダイマウントツールが突起部に当たって半導体チップの下降が停止するようになっており、この下降が停止された半導体チップと基材の一面との距離に基づいて、ダイボンド材の厚さが規定されていることを特徴とする。
【００１９】
それによれば、基材の一面における半導体チップの配置領域以外の領域に形成された複数個の突起部とダイマウントツールとが当たったときに、半導体チップと基材の一面との距離が規定され、この規定された距離が実質的にダイボンド材の厚さとなる。
【００２０】
このように、本発明によっても、ダイボンド材の厚さを確実に規定できるため、適切にダイボンド材の厚さを一定以上に確保することができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明では、基材（１０、４１）および半導体チップ（３０）は、樹脂（６０）にて包み込むように封止されていることを特徴とする。上記各発明は、このような樹脂封止型半導体装置にも適用可能である。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明では、基材（１０、４１）は、平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上である矩形板状をなすものであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明では、半導体チップ（３０）は、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上である矩形板状をなすものであることを特徴とする。
【００２４】
請求項１〜請求項４に記載の半導体装置は、この請求項５や請求項６の発明のように、ヒートシンクや半導体シリコンチップが大型化したものに適用して有効である。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６に記載の半導体装置が、被実装基板に対してリフロー温度が２４０℃以上のはんだを用いて実装されるものであることを特徴とする。
【００２６】
請求項８〜請求項１２に記載の発明は、金属製の基材（１０）の一面にダイボンド材（２０）を配置し、当該一面の上方からダイマウントツール（Ｄ１）に保持された半導体チップ（３０）を下降させることにより、基材の一面上にダイボンド材を介して半導体チップを接着するようにした半導体装置の製造方法において、ダイマウントツールとして、半導体チップの上面に接触した状態で半導体チップを保持するものであって、且つ、半導体チップを保持する部位の周辺部に半導体チップよりも下方に突出する突起部（３２）を有するものを用い、半導体チップを下降させるときに、ダイマウントツールの突起部が基材の一面に当たって半導体チップの下降が停止するようになっており、この下降が停止された半導体チップと基材の一面との距離に基づいて、ダイボンド材の厚さを規定するようにしたことを特徴とする。
【００２７】
請求項８〜請求項１２記載の発明によれば、ダイマウントツールに形成された突起部と基材の一面とが当たった時点で、半導体チップと基材の一面との距離が規定され、この規定された距離が実質的にダイボンド材の厚さとなる。
【００２８】
このように、本発明によっても、ダイボンド材の厚さを確実に規定することができるため、適切にダイボンド材の厚さを一定以上に確保することができる。また、本製造方法では、基材は加工不要である。
【００２９】
ここで、上記請求項８の製造方法においても、請求項９に記載の発明のように、基材（１０）の一面上に半導体チップ（３０）を接着した後、基材および半導体チップを樹脂（６０）にて包み込むように封止することができ、樹脂封止型半導体装置を製造できる。
【００３０】
また、請求項１０に記載の発明のように基材（１０）として、平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上である矩形板状をなすものを用いることができ、さらに、請求項１１に記載の発明のように、半導体チップ（３０）として、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上である矩形板状をなすものを用いることができる。
【００３１】
また、請求項８〜請求項１１に記載の半導体装置の製造方法においても、請求項１２に記載の発明のように、半導体装置は、被実装基板に対して、リフロー温度が２４０℃以上のはんだを用いて実装されるものにできる。
【００３２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において互いに同一の部分には、図中、同一符号を付してある。
【００３４】
（第１実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る樹脂封止型半導体装置としての半導体装置Ｓ１の概略断面構成を示す図である。
【００３５】
この半導体装置Ｓ１は、金属製の基材としてのヒートシンク１０を有する。このヒートシンク１０は銅やアルミニウム等の放熱性に優れた金属からなり、例えば熱膨張係数αが１８ｐｐｍ・℃−１以下、ヤング率Ｅが１２０ＧＰａ以下程度のものを採用できる。本例では、ヒートシンク１０は銅からなり、その場合、熱膨張係数αは１７ｐｐｍ・℃−１、ヤング率Ｅは１２０ＧＰａ程度である。
【００３６】
また、ヒートシンク１０は、放熱性を向上させるためにサイズを大きくして放熱面積を大きくしたものにできる。そのような場合、具体的には、ヒートシンク１０は平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上である矩形板状をなすものを採用することができる。なお、ヒートシンク１０の側面には、樹脂６０と噛み合って樹脂６０との密着性を向上させるための引っかかり部（コイニング）１０ａが形成されている。
【００３７】
このヒートシンク１０の一面上には、ダイボンド材２０を介して半導体チップ３０が搭載され、接着されている。半導体チップ３０はシリコン半導体からなるもので、例えば矩形板状のＩＣチップである。このチップ３０は、上記した大型化したヒートシンク１０を採用する場合には、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上であるものにできる。
【００３８】
ダイボンド材２０は、例えばエポキシ系樹脂に導電性のフィラー（例えば銀フィラー等）を含有してなる導電性接着剤や、絶縁性の樹脂や無機物からなる接着剤等を採用することができる。
【００３９】
このダイボンド材２０は、ヒートシンク１０と半導体チップ３０との接着固定する。また、ダイボンド材２０はあまり薄いと、ヒートシンク１０と半導体チップ３０との間に加わる応力を緩和する機能が不十分となることから、ある一定以上の厚さを有することが好ましい。
【００４０】
ここで、ダイボンド材２０の厚さを一定以上且つ均一に確保するため、ヒートシンク（基材）１０の一面における半導体チップ３０の配置領域には、当該一面上に突出する複数個の突起部１１が形成されている。ヒートシンク１０の一面上にダイボンド材２０を配し、その上から半導体チップ３０を搭載したときに、半導体チップ３０は突起部に当たって止まる。
【００４１】
そのため、半導体チップ３０とヒートシンク１０の一面との距離は、当該突起部１１の高さによって規定され、この規定された距離が実質的にダイボンド材２０の厚さとなるのである。つまり、ダイボンド材２０の厚さは突起部１１をスペーサとして規定され、実質的に突起部１１の高さｔがダイボンド材２０の厚さとなる。
【００４２】
なお、突起部１１を複数個としたのは、ダイボンド材２０の厚さを面内で均一とするためである。突起部１１が１個であると、半導体チップ３０に当たったときに半導体チップ３０を支持する点が１点であり、チップ３０が傾いてダイボンド材２０の厚さが部分的に不均一となる。
【００４３】
このようなヒートシンク１０は、例えば、プレス型を用いたプレス加工により容易に形成することができる。そのプレス加工の方法の一例を図２に示す。公知のプレス加工等により引っかかり部１０ａを有する矩形板状のヒートシンク１０を形成する（図２（ａ）参照）。
【００４４】
そして、図２（ｂ）に示すように、このものを、ヒートシンク１０の一面側に突起部１１に対応した凹部１１ａを有する第１の型Ｋ１、ヒートシンク１０の他面側に突起部１１に対応した凸部１１ｂを有する第２の型Ｋ２を用いて挟み込むようにプレス加工する。これにより、突起部１１を有するヒートシンク１０ができあがる。
【００４５】
そして、このようなプレス加工によって形成された一面側に突起部１１を有するヒートシンク１０においては、他面側に当該突起部１１に対応する形状を有する凹部１２が形成された形となる。
【００４６】
さらに、ヒートシンク１０における突起部１１の高さｔについては、ダイボンド材２０のガラス転移温度（Ｔｇ点）以上における熱膨張係数をα２、ダイボンド材２０のガラス転移温度以上におけるヤング率をＥ２としたとき、次の数式３に示される関係を満足するように、突起部１１の高さｔが設定されていることが好ましい。
【００４７】
【数３】
ｔ≧４×１０−１８×（α２・Ｅ２）４．３５８７
このような突起部１１の高さｔを導出した根拠については後述するが、当該高さｔを上記数式３の関係とすることにより、ダイボンド材２０の厚さを、ダイボンド材２０に発生する応力をダイボンド材２０が剥離しない大きさ以下に抑制可能な厚さとすることが、確実に実現できる。
【００４８】
ここで、周知のことではあるが、ガラス転移温度を有する物質に関しては一般に、図３に示すような、温度と膨張量ΔＬとの関係となり、ガラス転移温度すなわちＴｇ点において膨張量ΔＬの温度に対する傾き、すなわち熱膨張係数が変化する。Ｔｇ点以下の熱膨張係数α１に対して、Ｔｇ点以上の熱膨張係数α２は大きくなる。この熱膨張係数と同じことがヤング率にも言える。
【００４９】
また、図１に示すように、ヒートシンク１０および半導体シリコンチップ３０の周囲には、リードフレーム４０が配置されている。このリードフレーム４０は銅や４２アロイ等の通常のリードフレーム材料を用いて形成されたもので、半導体シリコンチップ３０とは、金やアルミ等のボンディングワイヤ５０により結線され電気的に接続されている。
【００５０】
そして、これらヒートシンク１０、半導体シリコンチップ３０、リードフレーム４０およびボンディングワイヤ５０は、樹脂６０にて包み込まれるように封止されている。この樹脂６０の封止形態は、通常の樹脂封止型半導体装置の形態であり、ヒートシンク１０の他面およびリードフレーム４０の一部（アウターリード）を露出させた形で封止を行っている。
【００５１】
この樹脂６０は、例えばエポキシ系樹脂等の通常のモールド樹脂を採用することができ、そのＴｇ点以上の熱膨張係数α２は３０ｐｐｍ・℃−１以下、ヤング率Ｅ２は１０００ＭＰａ以下程度のものを採用できる。本例では、樹脂６０はエポキシ樹脂からなり、その場合、熱膨張係数α２は３０ｐｐｍ・℃−１、ヤング率Ｅ２は１０００ＭＰａ程度である。
【００５２】
このような半導体装置Ｓ１の製造方法について図４を参照して述べる。突起部１１が形成されたヒートシンク１０とリードフレーム４０とをかしめ固定する。そして、図４に示すように、ヒートシンク１０の一面にダイボンド材２０を配置し、当該一面の上方からダイマウントツールＤ１に保持された半導体チップ３０を下降させる。
【００５３】
それにより、半導体チップ３０の下面がヒートシンク１０の突起部１１の先端に当たって止まり、上記したようにダイボンド材２０の厚さが規定される。その後、ダイボンド材２０を硬化させるなどにより、ヒートシンク１０の一面上にダイボンド材２０を介して半導体チップ３０を接着する。
【００５４】
次に、ワイヤボンディングを行い、半導体チップ３０とリードフレーム４０とをボンディングワイヤ５０にて結線する。その後、このものを樹脂の成形型内へセットし、樹脂６０を注入、充填、硬化させることにより、半導体装置Ｓ１ができあがる。
【００５５】
このようにして製造された半導体装置Ｓ１は、例えば、半導体シリコンチップ３０として発熱度合の大きいパワー素子を有するものを用い、放熱性を必要とするパワーパッケージとして適用することができる。
【００５６】
そして、本半導体装置Ｓ１は、リードフレーム４０のアウターリードを介して、配線基板等の被実装基板上にはんだ実装される。この実装においては、はんだをリフローさせることで実装が行われるが、鉛を含まない鉛フリーはんだの場合、リフロー温度は２４０℃以上となる。
【００５７】
ところで、本実施形態では、ヒートシンク１０の一面における半導体チップ３０の配置領域に、当該一面上に突出しダイボンド材２０の厚さを規定する複数個の突起部１１が形成されていることを主たる特徴としている。そのため、突起部１１によってダイボンド材２０の厚さを確実に規定することができるため、適切にダイボンド材２０の厚さを一定以上に確保することができる。
【００５８】
また、この突起部１１はヒートシンク１０にプレス加工することで容易に形成できるため、製造コストの上昇等を抑えることができる。また、突起部１１の高さｔを上記数式３の関係とすることで、ダイボンド材２０に発生する応力をダイボンド材２０が剥離しない大きさ以下に抑制することができる。
【００５９】
ここで、上記数式３を導出した根拠を述べる。上述したように、ダイボンド材２０が薄くなると、はんだリフロー時において半導体チップ３０とヒートシンク１０との熱膨張係数の差によりダイボンド材２０に生じる応力を緩和することが難しくなり、それによって当該応力が大きくなってダイボンド材２０の剥離が発生しやすくなる。
【００６０】
そこで、ダイボンド材２０の厚さとダイボンド材２０に加わる応力との関係をＦＥＭ解析により解析することとした。図５は、そのＦＥＭ応力解析結果を示す図である。ここで、半導体装置Ｓ１の各部構成は上記例のものとした。
【００６１】
すなわち、ヒートシンク１０は平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上である矩形板状をなす銅製のもの、半導体チップ３０は平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上である矩形板状をなすシリコンチップ、樹脂６０はエポキシ樹脂からなるものとした。また、リフロー温度は２４５℃とした。
【００６２】
また、本発明者らは、はんだリフロー時には、ダイボンド材２０がガラス転移温度以上になることから、ダイボンド材２０の応力緩和に関する特性として、ガラス転移温度以上の熱膨張係数α２とガラス転移温度以上のヤング率Ｅ２に着目し、これらの積α２・Ｅ２を変えた場合についても同様にＦＥＭ解析を行った。
【００６３】
つまり、図５では、ダイボンド材２０における上記積α２・Ｅ２（単位：Ｐａ・℃−１）を変えたときの、ダイボンド材２０の厚さ（単位：μｍ）とダイボンド材２０に印加される応力（単位：ＭＰａ）との関係を示している。ダイボンド材２０が厚くなるにつれて、ダイボンド材２０に加わる応力が小さくなることがわかる。
【００６４】
ここで、本発明者らの検討によれば、応力においては、１０ＭＰａ以下が実用上ダイボンド材２０とヒートシンク１０との剥離が生じないレベルの値、すなわち許容応力値である。そこで、図５から、ダイボンド材２０における各積α２・Ｅ２の値について当該応力が１０ＭＰａとなるときのダイボンド材２０の厚さｄを求めた。
【００６５】
図６は、ダイボンド材２０に加わる応力が１０ＭＰａとなるときの積α２・Ｅ２とダイボンド材２０の厚さｄとの関係を示す図である。当該関係は図６中の曲線Ｌにて示されている。
【００６６】
そして、ダイボンド材２０に加わる応力が１０ＭＰａ以下となる領域は、図６においては、斜線ハッチングで示す曲線Ｌの上側の領域Ｒである。この領域Ｒは次の数式４にて示される。
【００６７】
【数４】
ｄ≧４×１０−１８×（α２・Ｅ２）４．３５８７
なお、数式４中の不等号「≧」が等号「＝」となったときが曲線Ｌであり、このとき、ｄはα２・Ｅ２の４．３５８７乗を４倍し更に１０の−１８乗をかけたものになる。
【００６８】
ここで、ダイボンド材２０の厚さｄは、実質的にヒートシンク１０の突起部１１の高さｔであることから、この数式４にてｄをｔに置き換えることにより、上記数式３が求められる。
【００６９】
そして、上記数式３を満足する突起部１１の高さｔとすれば、様々の特性α２やＥ２を有するダイボンド材２０に対しても、ダイボンド材２０に加わる応力を１０ＭＰａ以下とすることができ、ダイボンド材２０のヒートシンク１０からの剥離を防止できる。以上が、上記数式３を導出した根拠である。
【００７０】
なお、ダイボンド材２０の積α２・Ｅ２を変えることは、例えば、導電性接着剤の場合、従来のエポキシ樹脂に対して異なる樹脂（シリコーン樹脂等）を加えたり、あるいはエポキシ樹脂を異なる樹脂に置き換えたり、または、フィラーの量を調整したりすることにより、実現可能である。
【００７１】
以上述べてきたように、本実施形態によれば、金属製のヒートシンク１０と、このヒートシンク１０の一面側にダイボンド材２０を介して接着された半導体チップ３０とを備える半導体装置Ｓ１において、ヒートシンク１０の一面における半導体チップ３０の配置領域に、当該一面上に突出しダイボンド材２０の厚さを規定する複数個の突起部１１を形成したことを特徴としている。
【００７２】
それにより、突起部１１によってダイボンド材２０の厚さを確実に規定することができるため、適切にダイボンド材２０の厚さを一定以上に確保することができる。
【００７３】
なお、「課題」の欄にて上述したが、本発明者らの検討によれば、例えば、平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上にまで大型化した矩形板状のヒートシンク１０や、このように大型化したヒートシンク１０に伴って平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上である矩形板状の半導体シリコンチップ３０を有する大きな半導体装置において、上記剥離の問題が顕著に現れる。
【００７４】
そのため、上記した本実施形態の効果は、これらのヒートシンク１０が大型化した半導体装置に特に有効である。また、本発明は上記樹脂封止型半導体装置以外にも、金属製のヒートシンクの一面側にダイボンド材を介して半導体シリコンチップを接着してなる半導体装置であって、はんだ実装されるものであれば適用可能である。
【００７５】
ここで、本実施形態の変形例を図７に示す。図７は、上記図１に示した半導体装置Ｓ１において、ヒートシンク１０を基材としてのリードフレーム４０のチップ搭載部（アイランド部）４１に置き換えたものである。この突起部１１もリードフレーム４０のチップ搭載部４１にプレス加工することで容易に形成することができる。
【００７６】
この場合も、チップ搭載部４１の一面における半導体チップ３０の配置領域に、当該一面上に突出しダイボンド材２０の厚さを規定する複数個の突起部４２を形成することにより、上記した本実施形態の効果を発揮できることは明らかである。
【００７７】
（第２実施形態）
図８は本発明の第２実施形態に係る半導体装置Ｓ２の概略断面図である。本実施形態の半導体装置Ｓ２は、ヒートシンク１０の一面における半導体チップ３０の配置領域以外の領域に、当該一面上に突出した複数個の突起部１３を形成した点が上記第１実施形態と異なる。
【００７８】
この半導体装置Ｓ２における半導体チップ３０の搭載方法を図９に示す。本実施形態においても、ヒートシンク１０の一面にダイボンド材２０を配置し、当該一面の上方からダイマウントツールＤ１に保持された半導体チップ３０を下降させることにより、ヒートシンク１０の一面上にダイボンド材２０を介して半導体チップ３０を接着する。
【００７９】
ここで、図９に示すように、本実施形態では、この半導体チップ３０を下降させるときに、ダイマウントツールＤ１の下面が突起部１３に当たって半導体チップ３０の下降が停止する。そして、この下降が停止された半導体チップ３０とヒートシンク１０の一面との距離に基づいて、ダイボンド材２０の厚さが規定される。
【００８０】
つまり、突起部１３とダイマウントツールＤ１とが当たったときに規定される半導体チップ３０とヒートシンク１０の一面との距離が、実質的にダイボンド材２０の厚さとなる。そのため、本実施形態によっても、ダイボンド材２０の厚さを確実に規定できるため、適切にダイボンド材２０の厚さを一定以上に確保することができる。
【００８１】
なお、本実施形態の場合、突起部１３はダイマウントツールＤ１と当たることでダイボンド材２０の厚さを規定するようにしているため、突起部１３の高さは上記第１実施形態の突起部の高さよりも大きいものとなる。つまり、本実施形態の突起部１３の高さは、ダイボンド材２０の厚さよりも大きいものとなる。
【００８２】
なお、このヒートシンク１０に対する突起部１３の形成は上記第１実施形態と同様、プレス加工にて行うことができる。そのため、本ヒートシンク１０においても、その他面側に突起部１３に対応した形状を有する凹部１４が形成された形となっている。また、本実施形態においても、突起部１３はリードフレームのチップ搭載部に形成して良い。
【００８３】
（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【００８４】
本製造方法は、金属製のヒートシンク１０の一面にダイボンド材２０を配置し、当該一面の上方からダイマウントツールＤ１に保持された半導体チップ３０を下降させることにより、ヒートシンク１０の一面上にダイボンド材２０を介して半導体チップ３０を接着するようにした半導体装置の製造方法である。
【００８５】
そして、図１０に示すように、ダイマウントツールＤ１としては、半導体チップ３０の上面に接触した状態で半導体チップ３０を保持するものである。例えば、ダイマウントツールＤ１には、チップ３０を吸引して保持する吸引孔３１が形成されている。
【００８６】
さらに、このツールＤ１には、半導体チップ３０を保持する部位の周辺部に半導体チップ３０の上面よりも下方に突出する突起部３２が形成されている。この突起部３２の突出高さｔ’は、半導体チップ３０の厚さとダイボンド材２０の厚さとの合計とする。
【００８７】
それにより、半導体チップ３０を下降させるときに、ダイマウントツールＤ１の突起部３２がヒートシンク１０の一面に当たって半導体チップ３０の下降が停止するようになっており、この下降が停止された半導体チップ３０とヒートシンク１０の一面との距離に基づいて、ダイボンド材２０の厚さを規定するようにしている。
【００８８】
このように、本実施形態の製造方法によれば、ダイマウントツールＤ１に形成された突起部３２とヒートシンク１０の一面とが当たった時点で、半導体チップ３０とヒートシンク１０の一面との距離が規定され、この規定された距離が実質的にダイボンド材２０の厚さとなる。
【００８９】
そのため、本実施形態によっても、ダイボンド材２０の厚さを確実に規定することができるため、適切にダイボンド材の厚さ２０を一定以上に確保することができる。また、本製造方法では、基材であるヒートシンク１０は加工不要である。さらに、本実施形態においても、基材としてリードフレームのチップ搭載部を用いて良い。
【００９０】
また、本実施形態においても、ヒートシンク１０上に半導体チップ３０を搭載した後は、上記実施形態と同様、半導体チップ３０とリードフレームとのワイヤボンディングによる結線、樹脂封止を行い、樹脂封止型半導体装置を形成することができることは明らかである。また、樹脂封止しなくても良いことも言うまでもない。
【００９１】
また、本実施形態の製造方法においても、ヒートシンクやリードフレームのチップ搭載部等の基材として、平面サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上である矩形板状をなすものを用いたり、半導体チップ３０として、平面サイズが４ｍｍ×４ｍｍ以上である矩形板状をなすものを用いることができる。そして、このような大型化した半導体装置に適用して有効なことは上記実施形態と同様である。
【００９２】
また、本実施形態の製造方法によって製造された半導体装置は、被実装基板に対して、リフロー温度が２４０℃以上のはんだを用いて実装されるものにできることも、上記実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図２】ヒートシンクの突起部形成方法を示す図である。
【図３】ガラス転移温度を有する物質における温度と膨張量ΔＬとの一般的な関係を示す図である。
【図４】上記第１実施形態における半導体チップの搭載方法を示す図である。
【図５】ダイボンド材における積α２・Ｅ２を変えたときの、ダイボンド材の厚さとダイボンド材に印加される応力との関係を示す図である。
【図６】ダイボンド材に加わる応力が１０ＭＰａとなるときの積α２・Ｅ２とダイボンド材の厚さｄとの関係を示す図である。
【図７】上記第１実施形態の変形例としての半導体装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図９】上記第２実施形態における半導体チップの搭載方法を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１１】従来の一般的な半導体装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０…ヒートシンク、１１、１３、３２、４２…突起部、
２０…ダイボンド材、３０…半導体チップ、
４１…リードフレームのチップ搭載部、６０…樹脂、
Ｄ１…ダイマウントツール。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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