(57)【要約】【課題】半導体素子の下面の一部を、接着剤を介して、パッケージに固定する場合において、半導体素子の下面における接着面積のばらつきを抑制する。【解決手段】半導体素子１と、半導体素子１を内部に収容するセラミックパッケージ２と、半導体素子１とセラミックパッケージ２を接着する接着剤３とを備える半導体装置において、セラミックパッケージ２のうちの半導体素子１と接着される領域に凸部２ｃを設け、その凸部２ｃの上面２ｄ全域に接着剤３を配置する。【選択図】図２
2007281349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部（２ａ）および側壁部（２ｂ）を有するパッケージ（２）と、
前記底部（２ａ）および前記側壁部（２ｂ）で囲まれた前記パッケージ（２）の内部に配置され、接着剤（３）を介して、前記底部（２ａ）に固定された半導体素子（１）とを備え、
前記パッケージ（２）は、前記底部（２）のうちの前記半導体素子（１）に対向する位置で内部側に突出している１つもしくは複数の凸部（２ｃ）を有する形状であり、
前記接着剤（３）が前記凸部（２ｃ）の上面（２ｄ）全域に配置された状態で、前記半導体素子（１）が前記凸部（２ｃ）の上面（２ｄ）に固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
底部（２ａ）および側壁部（２ｂ）を有するパッケージ（２）と、
前記底部（２ａ）および前記側壁部（２ｂ）で囲まれた前記パッケージ（２）の内部に配置され、接着剤（３）を介して、下面（１ｂ）の一部が前記底部（２ａ）に固定された半導体素子（１）とを備え、
前記パッケージ（２）の底部（２ｃ）と前記半導体素子（１）の少なくとも一方は、前記接着剤（３）と接着している領域が、前記接着剤（３）と接着していない領域よりも、前記接着剤（３）側に突出している凸形状となっており、
前記接着剤（３）が前記凸形状部分（１ｃ、２ｃ）の接着面全域に配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記パッケージ（２）は、前記底部（２ａ）の前記半導体素子（１）に対向する位置で内部側に突出している１つもしくは複数の凸部（２ｃ）を有する形状であり、
前記半導体素子（１）は、前記凸部（２ｃ）の上面（２ｄ）全域に配置された前記接着剤（３）を介して、前記凸部（２ｃ）の上面（２ｄ）に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記接着剤（３）は、エポキシ樹脂もしくはシリコーン樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記パッケージ（２）は、セラミックスからなることを特徴とする請求項１ないし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、半導体素子がパッケージに接着剤で固定される構造の半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した構造の半導体装置としては、例えば、セラミックパッケージのキャビティ内部に半導体素子が配置され、半導体素子の下面を、接着剤を介して、セラミックパッケージの内部側底面に固定した構造のものがある。
【０００３】
このような半導体装置においては、半導体素子の下面全域を、接着剤を介して、セラミックパッケージの内部側底面に固定した場合、セラミックパッケージに反りが発生すると、接着剤の収縮等の変形が大きいことから、接着剤を介して、半導体素子も変形し、半導体素子の特性に影響を及ぼすという問題がある。
【０００４】
そこで、従来では、この対策として、セラミックパッケージの内部側底面に対する接着剤の範囲を、半導体素子の下面全域よりも小さくしている（例えば、特許文献１参照）。これにより、接着剤の収縮等の変形による半導体素子への影響を小さくできるので、上記した問題を解決できる。
【特許文献１】特開２００２−１６４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した構造の半導体装置においては、セラミックパッケージの内部側底面に対して接着剤が配置される範囲を所望の大きさとするために、半導体装置の製造の際に、接着剤の塗布量を調整している。
【０００６】
しかし、この方法では、その接着剤の塗布量にばらつきが生じた場合、接着剤の範囲にばらつきが生じてしまう。すなわち、接着剤の塗布量が多くなった場合では、接着剤の範囲が所望の大きさよりも大きくなってしまう。
【０００７】
このことは、上記のようにセラミックパッケージの変形に伴って半導体素子に加えられる応力を低減する等の目的により、半導体素子の下面の一部を、接着剤を介して、パッケージに固定する場合に、特に問題となる。接着剤の範囲が所望の大きさにできなければ、半導体素子の下面における接着面積を所望の大きさにできないからである。
【０００８】
なお、これらの問題はパッケージがセラミックスで構成されている場合に限らず、他の絶縁体で構成されている場合においても同様に発生する問題である。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、パッケージの内部側底面に対する接着剤の範囲を一定の大きさにできる半導体装置を提供することを第１の目的とし、半導体素子の下面の一部を、接着剤を介して、パッケージに固定する場合において、半導体素子の下面における接着面積のばらつきを抑制できる半導体装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置は、パッケージ（２）が、底部（２）のうちの半導体素子（１）に対向する位置で内部側に突出している１つもしくは複数の凸部（２ｃ）を有する形状であり、接着剤（３）が凸部（２ｃ）の上面（２ｄ）全域に配置された状態で、半導体素子（１）が凸部（２ｃ）の上面（２ｄ）に固定されていることを第１の特徴としている。
【００１１】
このように、パッケージのうちの半導体素子と接着される領域を凸にして、その凸部の上面全域に接着剤を配置する構成とすることで、接着剤を凸部の上面に塗布したとき、接着剤の塗布量が増えた場合であっても、接着剤を凸部の上面に留まらせることができるので、接着剤の範囲が所定の範囲よりも広がるのを抑制できる。なお、接着剤を凸部の上面に留まらせるためには、粘度の高い接着剤を用いることが好ましい。
【００１２】
したがって、本発明によれば、パッケージの内部側底面に対する接着剤の範囲を一定の大きさにできる。
【００１３】
また、本発明の半導体装置は、パッケージ（２）の底部（２ｃ）と半導体素子（１）の少なくとも一方は、接着剤（３）と接着している領域が、接着剤（３）と接着していない領域よりも、接着剤（３）側に突出している凸形状となっており、接着剤（３）が凸形状部分（１ｃ、２ｃ）の接着面全域に配置されていることを第２の特徴としている。
【００１４】
これにより、パッケージの底部と半導体素子の下面との接着面積は、凸形状部分の接着面の大きさによって決まることから、接着面積のばらつきを防ぐことができる。
【００１５】
この場合、例えば、パッケージの底部の一部を凸形状としたり、半導体素子の下面の一部を凸形状としたり、その両方を凸形状としたりすることができる。
【００１６】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における半導体装置の上面図を示し、図２に、図１中のＡ−Ａ線矢視方向断面図を示す。なお、図１は、図２中の蓋５を省略した図である。
【００１８】
図１、２に示すように、半導体装置は、主に、半導体素子１と、半導体素子１を内部に収容するセラミックパッケージ２と、半導体素子１とセラミックパッケージ２を接着する接着剤３とを備えている。
【００１９】
半導体素子１は、例えば、加速度、角速度および圧力等を検出するセンサチップもしくはＩＣチップである。また、図２に示すように、半導体素子１の上面１ａには、図示しない電極パッドが形成されており、ボンディングワイヤ４の一端と接続されている。
【００２０】
セラミックパッケージ２は、図２に示すように、底部２ａと側壁部２ｂとを有する凹形状であり、セラミックスにより構成されている。このセラミックパッケージ２は、例えば、４層のアルミナ基板等のセラミック板１１〜１４を積層することで形成される。この場合、下から１層目の第１層１１が底部２ａを構成し、下から２、３、４層目の第２層１２、第３層１３、第４層１４が側壁部２ｂを構成している。
【００２１】
また、図２に示すように、セラミックパッケージ２は、底部２ａの半導体素子１に対向する位置で内部側（接着剤側）に突出している１つの凸部２ｃを有している。そして、接着剤３を介して、凸部２ｃの上面２ｄと半導体素子１の下面１ｂの一部とが、接着されている。言い換えると、セラミックパッケージ２の内部側底面のうち、接着剤３を介して、半導体素子１と接着されている領域以外の領域は、凹形状となっている。
【００２２】
この凸部２ｃは、例えば、第１層１１の上に形成された第２層１２により構成されており、第１層１１の上に凸部２ｃの形状とされた第２層１２を積層するか、第１層１１の上に第２層１２を積層した後、第２層１２に対して溝を掘る等により、この凸部２ｃが形成される。
【００２３】
図１に示すように、凸部２ｃの上面は、半導体素子１の下面よりも小さく、凸部２ｃは、セラミックパッケージ２の内部側底面のうち、半導体素子１が配置される領域の中心部に位置し、半導体素子１の端部よりも内側に位置している。
【００２４】
そして、各寸法については、図２に示すように、半導体素子１の幅２１と凸部２ｃの幅２２の比は２：１であり、例えば、半導体素子１の幅２１は３ｍｍ、凸部２ｃの幅２２は１．５ｍｍである。また、凸部２ｃと側壁部２ｂとの間隔２３は、例えば、０．５〜１ｍｍであり、凸部２ｃの高さ２４は、例えば、０．１〜０．２ｍｍである。
【００２５】
また、側壁部２ｂの内部側には、ボンディングワイヤ４の他端と接続されたパッド１５が形成されており、このパッド１５は、側壁部２ｂに形成されたスルーホールを介して、セラミックパッケージ２の底部の外側に形成された電極パッド１６と電気的に接続されている。
【００２６】
また、図２に示すように、セラミックパッケージ２の上側には、蓋５が配置されており、この蓋５とセラミックパッケージ２により、半導体素子１が封止されている。蓋５は、例えば、コバールなどの金属製である。
【００２７】
接着剤３は、図１、２に示すように、セラミックパッケージ２の凸部２ｃの上面２ｄ全域に配置されており、凸部２ｃの上面２ｄからはみ出ていない。すなわち、本実施形態では、セラミックパッケージ２を上方から見たとき、接着剤３が配置されている領域と、凸部２ｃの上面とは、同じ位置および同じ大きさである。なお、接着剤３としては、例えば、銀フィラーを含有するエポキシ樹脂やシリコン樹脂を用いることができる。
【００２８】
本実施形態の半導体装置は、セラミックパッケージ２の凸部２ｃに接着剤３を塗布し、接着剤３の上に半導体素子１を載せ、セラミックパッケージ２と半導体素子１とを接着させた後、ワイヤボンディングをして、蓋５とセラミックパッケージ２を接合することで、製造される。
【００２９】
より詳細に説明すると、セラミックパッケージ２に半導体素子１を接着するときでは、凸部２ｃの上面２ｄの一部に接着剤３を塗布した後、その上に、半導体素子１を載せ、半導体素子１を接着剤３側に押さえつける。このとき、接着剤３は、流動性があるので、凸部２ｃの上面２ｄ全域に広がる。その後、接着剤３を硬化させることで、セラミックパッケージ２に半導体素子１を固定する。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態では、セラミックパッケージ２のうちの半導体素子１と接着される領域を凸にして、その凸部２ｃの上面２ｄ全域に接着剤３を配置する構成としている。
【００３１】
このため、この半導体装置を製造する際のセラミックパッケージ２に半導体素子１を接着するときでは、接着剤３の粘性が高ければ、接着剤３の塗布量が増えた場合であっても、凸部２ｃの上面２ｄからはみ出ることなく、凸部２ｃの上面２ｄに留まるので、接着剤３の範囲が所定の範囲よりも広がるのを抑制できる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、セラミックパッケージの内部側底面に対する接着剤３の範囲を一定の大きさにできる。この結果、半導体素子１とセラミックパッケージ２の接着面積のばらつきの発生を防ぐことができる。
【００３３】
また、セラミックパッケージ２に半導体素子１を接着するときにおいて、仮に、接着剤３の粘性が低い等の理由により、凸部２ｃの上面２ｄからはみ出た場合であっても、セラミックパッケージ２の半導体素子１との接着面は、凸部２ｃの上面２ｄであるので、半導体素子１とセラミックパッケージ２の接着面積は常に一定となり、接着面積のばらつきの発生を防ぐことができる。
【００３４】
また、本実施形態では、セラミックパッケージ２と半導体素子１との位置決めが適切になされていれば、半導体素子１の下面のうち、接着剤３と接着する領域は、図１中の破線で示される領域である。したがって、本実施形態によれば、半導体素子１の下面と接着剤３の位置関係を常に一定にでき、狙いの接着パターンが得られる。
【００３５】
また、本実施形態では、接着剤３の塗布領域が半導体素子１の下面全域よりも小さいだけでなく、セラミックパッケージ２のうち、半導体素子１が固定される領域である凸部２ｃの大きさも、半導体素子１の下面全域よりも小さい。このため、セラミックパッケージ２のうちの半導体素子１と接着される領域が半導体素１子の下面全域と同じ大きさの場合と比較して、パッケージの変形に伴って半導体素子に加えられる応力を低減できる。
【００３６】
なお、本実施形態では、半導体素子１とセラミックパッケージ２の凸部２ｃとの間に、接着剤３のみを介在させているが、パッケージの変形に伴って半導体素子に加えられる応力を低減する目的では、接着剤３のみでなく、応力緩和材を介在させることもできる。また、接着剤３として、応力を緩和できるものを選択する方法も考えられる。
【００３７】
しかしながら、これらの方法は、パッケージを通じての半導体素子への衝撃の伝達性が低下してしまうので、半導体素子１として車両のエアバック用加速度センサ等を用いる場合のように、高周波の衝撃伝達が必要な半導体装置においては不向きである。
【００３８】
これに対して、本実施形態によれば、応力緩和材を介在させたり、接着剤３として応力の緩和力が大きなものを選択したりしなくても済むので、衝撃の伝達性が損なわれないという利点がある。
【００３９】
（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して、凸部２ｃおよび接着剤３の配置を変更した例である。図３、４、５に本実施形態の第１、第２、第３の例における半導体装置の上面図を示す。図３、４、５では、図１と同様の構成部に、図１と同一の符号を付しているので、図１と同様の構成部の説明は省略する。
【００４０】
例えば、図３に示すように、セラミックパッケージ２の内部側底面のうち、半導体素子１が配置される領域を図中上下方向に３分割し、その中央の領域に凸部２ｃおよび接着剤３を配置しても良い。
【００４１】
また、図４に示すように、セラミックパッケージ２の内部側底面のうち、半導体素子１が配置される領域の四隅に、４つの凸部２ｃおよび接着剤３を配置しても良い。
【００４２】
また、図５に示すように、セラミックパッケージ２の内部側底面のうち、半導体素子１が配置される領域の縁に、４つの凸部２ｃおよび接着剤３を配置しても良い。
【００４３】
このように、凸部２ｃおよび接着剤３の数、位置、大きさについては、凸部２ｃおよび接着剤３が、セラミックパッケージ２の内部側底面のうち、半導体素子１が配置される領域内の一部に位置していれば、任意に変更できる。このように変更しても、第１実施形態と同様の効果を有する。
【００４４】
（第３実施形態）
図６に、本実施形態における半導体装置の断面図を示す。なお、図６では、図２と同様の構成部に同一の符号を付しているので、図２と同様の構成部の説明は省略する。
【００４５】
図６に示すように、本実施形態では、凸部２ｃの上面２ｄと、半導体素子１の下面１ｂとが同じ大きさであり、接着剤３を介して、凸部２ｃの上面２ｄと半導体素子１の下面１ｂ全域とが接着されている。
【００４６】
本実施形態によれば、凸部２ｃの上面２ｄによって、接着剤３の範囲を決めることができるので、セラミックパッケージの内部側底面に対する接着剤３の範囲を一定の大きさにできる。
【００４７】
（第４実施形態）
図７に、本実施形態における半導体装置の断面図を示す。なお、図７では、図２と同様の構成部に同一の符号を付しているので、図２と同様の構成部の説明は省略する。  
【００４８】
図７に示すように、本実施形態では、半導体素子１の下面１ｂの一部において、接着剤３側に突出している１つの凸部１ｃを有している。そして、接着剤３を介して、この凸部１ｃを構成する下面１ｄがセラミックパッケージ２の底部２ａと接着されている。なお、接着剤３は、凸部１ｃを構成する下面１ｄの全域に配置されている。また、凸部１ｃの半導体素子１の下面１ｂに対する位置は、例えば、図１中破線で示されている凸部２ｃと同じ位置である。凸部１ｃの位置については、第２実施形態の図３〜５中破線で示される凸部２ｃの位置のように、任意に変更可能である。
【００４９】
本実施形態では、半導体素子１の下面におけるセラミックパッケージ２との接着領域は、凸部１ｃを構成する下面１ｄであるので、半導体素子１とセラミックパッケージ２の接着面積は、この凸部１ｃを構成する下面１ｄの面積と同じであり、常に一定となるので、接着面積のばらつきの発生を防ぐことができる。
【００５０】
（第５実施形態）
本実施形態は、第１実施形態と第４実施形態とを組み合わせたものである。図８に、本実施形態における半導体装置の断面図を示す。なお、図８では、図２、７と同様の構成部に同一の符号を付しているので、図２、７と同様の構成部の説明は省略する。
【００５１】
図８に示すように、本実施形態では、セラミックパッケージ２の底部２ａの一部と、半導体素子１の下面１ｂの一部とに、それぞれ凸部２ｃ、凸部１ｃが形成されており、両方の凸部２ｃ、１ｃ同士が、接着剤３を介して接着されている。
【００５２】
本実施形態においても、半導体素子１の接着領域は凸部１ｃの下面１ｄであり、セラミックパッケージ２の接着領域は凸部２ｃの上面２ｄであるので、第１、第４実施形態と同様の効果を有している。
【００５３】
（他の実施形態）
上記した各実施形態では、セラミックパッケージ２を用いる場合を説明したが、セラミックパッケージに限らず、他の材料で構成されたパッケージを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態における半導体装置の上面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視方向断面図である。
【図３】第２実施形態の第１の例における半導体装置の上面図である。
【図４】第２実施形態の第２の例における半導体装置の上面図である。
【図５】第２実施形態の第３の例における半導体装置の上面図である。
【図６】第３実施形態における半導体装置の断面図である。
【図７】第４実施形態における半導体装置の断面図である。
【図８】第５実施形態における半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…半導体素子、１ｂ…下面、１ｃ…凸部、１ｄ…凸部を構成する下面１ｄ、
２…セラミックパッケージ、２ａ…底部、２ｂ…側壁部、
２ｃ…凸部、２ｄ…凸部を構成する上面、
３…接着剤、４…ボンディングワイヤ、５…蓋。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007281349.tif 000005
【図４】
2007281349.tif 000006
【図５】
2007281349.tif 000007
【図６】
2007281349.tif 000008
【図７】
2007281349.tif 000009
【図８】
2007281349.tif 000010