(57)【要約】【課題】支持電極体を放熱体（５）の嵌合孔に圧入する際に生じる半導体チップに対する応力（Ｐ）を低減し、電気的特性の劣化を防止して信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】この半導体装置は支持電極体に半導体チップが固着されている。支持電極体は外部放熱板に形成された嵌合孔に圧入により装着される。支持電極体は金属製の本体部と、本体部の表面に形成されたメッキ層を備えている。メッキ層は本体部の硬度よりも高い硬度を有する。【選択図】図１
0003137537.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
支持電極体に半導体チップが固着され、前記支持電極体が外部放熱板に形成された嵌合孔に圧入により装着される半導体装置において、
前記支持電極体は、金属製の本体部と、該本体部の表面に形成され且つ前記本体部の硬度よりも高い硬度を有するメッキ層とを備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記メッキ層は、無電解メッキで形成された金属層に加熱処理を施して形成されたメッキ層である事を特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記支持電極体の本体部は銅又は銅合金から成り、前記メッキ層はリンニッケルから成ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
上部に保護リングに囲まれた樹脂被覆体を形成している支持電極体において、し、その内部に半導体チップを有し、かつ請求項２と３に示されたメッキ層を有する半導体装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は半導体装置にかかり、特に半導体装置を放熱板に圧入する際に半導体チップに発生する応力が低減された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップを固着した支持電極体が放熱体の嵌合孔に圧入して装着される半導体装置は、例えば下記特許文献１により公知の技術である。このような構造の半導体装置は図２に示すように、支持電極体（３１）と、支持電極体（３１）の上面（４０）に固着された半導体チップ（３２）と、半導体チップ（３２）の上面に固着された棒状のリード（３３）と、支持電極体（３１）の上面（４０）の外周縁に沿って環状に形成された筒状の側壁（３９）と、側壁（３９）の内側に充填されて半導体チップ（３２）及びリード（３３）を保護膜として被覆する樹脂被覆体（３４）とを備えた半導体装置である。
【０００３】
この半導体装置は、図３に示すようにして、半導体チップ（３２）の固着された支持電極体（３１）が放熱体（３５）の嵌合孔（４５）に圧入されて使用される。すなわち、図２及び図３に示すように、支持電極体（３１）の底面（４１）を冶具（３６）により押圧して、半導体装置をリード（３３）側から放熱体（３５）の嵌合孔（４５）に圧入する。このとき、支持電極体（３１）の外径を放熱体（３５）の嵌合孔（４５）の内径よりも大きくすることによって、支持電極体（３１）を放熱体（３５）の嵌合孔（４５）に圧入したときに、支持電極体（３１）により放熱体（３５）の嵌合孔（４５）の内壁面が掘削されて装着されるため、支持電極体（３１）と放熱体（３５）との嵌合強度が十分に得られる。
【特許文献１】特開 2002−261210号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、支持電極体（３１）を放熱体（３５）の嵌合孔（４５）に圧入したとき、支持電極体（３１）には放熱体（３５）から押圧力（圧縮力）が伝達され、支持電極体（３１）はその上面（４０）側を凸あるいは凹とする湾曲に変形するおそれがある。この結果、支持電極体（３１）の上面（４０）に固着された半導体チップ（３２）に応力が発生し、半導体チップ（３２）の電気的特性が劣化することがあった。この問題を解決するために、下記特許文献２の半導体装置では、支持電極体（３１）に関して硬度の高い素材を使用する試みをしている。すなわち、支持電極体（３１）の材質に加熱によって硬度増大が可能なジルコニウム銅を使用している。ジルコニウム銅は、水素雰囲気中で３８０℃程度の温度で10分間の熱処理を施すことにより、硬度を１２２Ｈｖから１３９Ｈｖにまで増大する事が出来る。それにより放熱体（３５）との硬度差が大きくなり、つまり支持電極体（３１）の硬度を放熱体（３５）の硬度よりも大きくでき、支持電極体（３１）を放熱体（３５）の嵌合孔（４５）に圧入したときに、支持電極体（３１）が変形することが抑制されて支持電極体（３１）側に伝達される応力が低減されると考えられた。
しかし、ジルコニウム銅は比較的高価であるために、この技術は比較的製造上のコストが高かった。
【特許文献２】特開 2004−56015号公報
【課題を解決するための手段】
【０００５】
より低いコストで支持電極体（１）の硬度を高める手段として、支持電極体（１）の本体部表面に高い硬度を有するメッキ層を形成するという解決策を選択する。硬度の高いメッキ層としては、たとえばリンニッケルメッキ層がある。このリンニッケルメッキ層は、ジルコニウム銅と同様に加熱処理を施すことによってその硬度がさらに増大するという性質を持っている。従来技術は支持電極体（１）の素材そのものを高価なジルコニウム銅で作成していたが、本考案においてはメッキを行うだけで硬度増大をはかる事が出来るという点でコスト的にも優れている。支持電極体（１）の本体部表面に高い硬度を有するメッキ層（１４）を形成することにより、支持電極体（１）の全体としての硬度を増大することができる。このため、支持電極体（１）を放熱体（５）の嵌合孔（１３）に圧入したとき、支持電極体（１）が半導体チップ（２）の電気的特性に影響を与えるほどに変形することがない。メッキ層（１４）をリンニッケルメッキ層とした場合には、その厚さが３μ以上で顕著な効果が現れる。焼き入れ（加熱処理）の条件として行った実験では、約４００℃の加熱処理を約１０分間行うことにより７００Hv以上のビッカーズ硬度を得ることが確認できている。
【考案の効果】
【０００６】
本考案によれば、支持電極体（１）を放熱体（５）の嵌合孔（１３）に圧入したときに、放熱体（５）からの押圧力によって支持電極体（１）が変形することが抑制される。この結果、半導体チップ（２）に発生する応力を低減でき、半導体チップ（２）の電気的特性が劣化することが防止される。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
本考案による半導体装置では、図１に示すように、底壁（７）及び底壁（７）の外周部に環状に形成された筒状の側壁（９）を有する皿状の支持電極体（１）と、支持電極体（１）の底壁（７）の上面（１０）に半田（１２）を介して固着された一方の電極面（２ａ）を有する半導体チップ（２）と、半導体チップ（２）の他方の電極面（２ｂ）に半田（１２）を介して固着されたリード（３）と、半導体チップ（２）及びリード（３）を被覆する樹脂被覆体（４）とを備えている。ここで、リード（３）は銅等の導電性金属材料により形成されており、樹脂被覆体（４）はエポキシ樹脂から形成されている。皿状の支持電極体（１）は上面に凹部（８）を有し、樹脂被覆体（４）はこの凹部（８）に充填されている。本実施形態の半導体装置は、底壁（７）の下面から冶具（６）を押し当て、支持電極体（１）が放熱体（５）の嵌合孔（１３）に圧入して装着される。
【０００８】
支持電極体（１）は、銅から形成された本体部（１ａ）と、この本体部（１ａ）の表面、即ち底壁（７）の上面（１０）および下面（１１）と側壁（９）の内側面、外側面および上面に形成されリンニッケルメッキから成るメッキ層（１４）を有する。リンニッケルメッキ層は、周知の無電解メッキ法によって形成されたリンニッケルメッキ層に約４００℃の加熱処理を約10分間施すことによって形成された金属メッキ層である。この金属メッキ層は加熱処理により結果的にリンニッケルメッキ合金層となっていると考えられる。
【０００９】
メッキ層の厚みは、支持電極体（１）の硬度を高めて変形が効果的に防止されるように３μｍ以上とするのが望ましい。しかし、リンニッケルメッキ層は、銅から成る本体部（１ａ）に比較して熱伝導性に劣るので、１０μｍ以下とするのが良い。本考案によれば、支持電極体（１）の硬度が増大しているので支持電極体（１）が変形することが抑制される。この結果、半導体チップ（２）に発生する応力を低減でき、半導体チップ（２）の電気的特性が劣化することが防止される。
【００１０】
上記実施形態では、支持電極体（１）の表面全体にメッキ層（１４）を形成したが、メッキ層（１４）は支持電極体（１）の底壁（７）の上面および下面のいずれか一方または両方にのみ形成しても良い。このように支持電極体（１）の底壁（７）の上面および下面のいずれか一方または両方に形成すれば、支持電極体（１）を放熱体（５）の嵌合孔（１３）に圧入した時に、支持電極体（１）に放熱体（５）から加わる圧縮力に対する対抗力が強まる。この結果、支持電極体（１）が湾曲に変形する事が防止される。
【００１１】
図４に示すものは本考案の変形例である。支持電極体（１）の上部（１６）に保護リング（１５）を形成し、その内部に半導体チップ（２）を有する半導体装置において、底壁（７）、側壁（９）、上部（１６）にリンニッケルによるメッキ層（１４）を形成する。メッキ層（１４）の厚みは、支持電極体（１）の硬度を高めて変形が効果的に防止されるように３μｍ以上、１０μｍ以下とするのが望ましい。これにより支持電極体（１）の硬度が増大し支持電極体（１）が変形することが抑制される。この結果、半導体チップ（２）に発生する応力を低減でき、半導体チップ（２）の電気的特性が劣化することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】は本考案による半導体装置の断面図である。
【図２】は従来技術において支持電極体を圧入しようとする状態を示す図である。
【図３】は（図２）において支持電極体を圧入し終え、嵌合孔に装着された状態を示す図である。
【図４】は本考案の変形例である。
【符号の説明】
【００１３】
１、支持電極体
２、半導体チップ
２ａ、電極面
２ｂ、他方の電極面
３、リード
４、樹脂被覆体
５、放熱体
６、治具
７、底壁
８、凹部
９、側壁
９ａ、支持電極体表面
１０、内面
１１、外面
１２、半田
１３、嵌合孔
１４、メッキ層
１５、樹脂リング
１６、上部
【図１】
0003137537.tif 000003
【図２】
0003137537.tif 000004
【図３】
0003137537.tif 000005
【図４】
0003137537.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月25日(2007.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
上部に保護リングに囲まれた樹脂被覆体を形成している支持電極体において、その内部に半導体チップを有することを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
１、支持電極体  
２、半導体チップ  
２ａ、電極面  
２ｂ、他方の電極面  
３リード  
４、樹脂被覆体  
５、放熱体  
６、治具  
７、底壁  
８、凹部  
９、側壁  
９ａ、支持電極体表面  
１０、内面  
１１、外面  
１２、半田  
１３、嵌合孔  
１４、メッキ層  
１５、保護リング  
１６、上部