JPH0572135U - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本考案は半導体チップ、金属板、金属部材を
固着するはんだ層内のボイド発生率を低減し、熱疲労性
能の向上を図った半導体装置、及び、放熱フィンやプリ
ント配線板と結合した半導体装置を提供するものであ
る。 【構成】 凸状曲面を上下両面に形成した金属板３の一
面に半導体チップ１を、又、他面に金属部材２をそれぞ
れ、はんだ層５を介して固着したもので、はんだ層５の
厚さを凸状曲面３ａ，４ａの中央部に比し、周辺部を大
とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は半導体装置、放熱フィンやプリント配線板に搭載した半導体装置の構造 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ダイオード、トランジスタ等の半導体チップを用いて半導体装置を構成す る場合、例えば、図１の断面構造図に示すように２の金属部材、３の金属板、１ の半導体チップ及び４の接続部材を順次、載置して、５のはんだ層により相互間 を固着している。３の金属板は支持手段、間隔保持手段、熱疲労防止手段や放熱 手段などに使用され、金属材料としてもモリブデン、タングステン、銅、銀など 必要に応じて、選択使用される。

【０００３】 しかしながら、金属板３のろう付け面、すなわち、半導体チップ１側及び金属部 材２側に対向する面が平坦であるため、次のような欠点がある。

【０００４】 金属板のはんだ付けにおいては、はんだのヌレ性をよくするためフラックスを 与え、加熱、冷却により固着しているが、はんだが溶融し、固化するまでの間に フラックスがはんだ層内に残り、はんだ層内にボイド（空洞）を発生し易い。こ のようなボイドの発生ははんだ結合を弱め、半導体装置の信頼性を悪化する。

【０００５】 長期冷熱サイクルの環境下において、はんだ層の周辺厚が薄いため、熱緩衝効 果が少なく、周辺部に熱疲労現象によるクラックを発生しやすく熱疲労の寿命が 短い。

【０００６】

【考案の目的】

本考案は従来装置の前記欠点を解消し、ボイドの発生率を低減し、かつ、熱疲労 寿命の長い半導体装置を提供するものである。又、放熱フィンやプリント配線板 に搭載した半導体装置をあわせて提供する。

【０００７】

【実施例】

図２は本考案の実施例の断面構造図であって、図１と同一符号は同一部分を示し ている。２の金属部材は金属板及び半導体チップ１が収容できる凹部をもったア ルミや銅の放熱フィンを構成する。

【０００８】 また、金属板３は図３（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図で示すように、凸状曲面 ３ａを上下両面に形成している。

【０００９】 製造においては、金属部材２（放熱フィン）の凹部に第１のはんだチップ、金属 板３、第２のはんだチップ、半導体チップ１、第３のはんだチップ、接続部材４ を積層して収容し、加熱により、第１、第２、第３のはんだチップを溶融し、そ の後の固化により、はんだ層５を形成する。

【００１０】 金属板３は上下両面に凸状曲面３ａを形成しているので、はんだの溶融から固化 までの間にボイドの要因となるフラックス等は金属板３の３ａの中央部より周辺 部にむかって逃げやすくなり、はんだ層の固化後のボイド発生は著しく低減する 。

【００１１】 又、金属板３の上下両面のはんだ層５は中央部に比し周辺部が厚くなっており、 （はんだ層５の溶融時の外周へのひろがり効果によって薄くなる部分を除く）長 時間の冷熱サイクル環境下での熱疲労現象であるはんだ層のクラック発生を図１ の従来装置に比し、減少せしむる。

【００１２】 又、半導体チップ１、金属板３、及び金属部材２の順で面積を増加させることに より、放熱効果を良好としている。

【００１３】 図２では、接続片やヘッダーリード線等の接続部材４の半導体チップ１との接続 部分に凸状曲面４ａを形成することにより、前記せる金属板３の３ａと同様の効 果を生ずる。

【００１４】 図４は本考案の他の実施例の断面図であって、図１、図２、図４と同一符号は同 一部分を示している。２の金属部材はプリント配線板の基板６に配設した導電層 である。プリント配線板は多種多様のものがあり、例えばセラミック基板、アル ミベース銅張板、ガラス、エポキシ銅張積層板がある。本考案は、いづれのプリ ント配線板にも適用できる。又、７は基板６上に設けた他の電子部品であり、種 々の複合又は混成集積回路装置を構成する。

【００１５】 図４の実施例においても、図２の実施例で説明したと同様の作用、効果を示す。

【００１６】 本考案の実施例において、説明した形状、材料等は本考案の要旨の範囲で変形、 変換、付加、削除等の変更をなし得るものである。例えば、金属板３は銅、モリ ブデン、タングステンなど必要に応じて選択し得る。

【００１７】

【考案の効果】

以上、説明したように本考案の半導体装置は、はんだ層内のボイドを低減し、か つ、はんだ層の熱疲労性能の向上を可能とし、放熱フィンやプリント配線板に搭 載した半導体装置として有効であり、電装品をはじめ、高信頼性を要求される各 種の電気機器に利用して実用上の効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の半導体装置の断面構造図

【図２】本考案の実施例を示す断面構造図

【図３】図２に用いる金属板の構造図であり、（ａ）は
平面図、（ｂ）は側面図

【図４】本考案の他の実施例を示す断面構造図

【符号の説明】

１ 半導体チップ ２ 金属部材 ３ 金属板 ３ａ 金属板の凸状曲面 ４ 接続部材 ４ａ 接続部材の凸状曲面 ５ はんだ層 ６ 基板 ７ 他の電子部品

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 凸状曲面を上下両面に形成した金属板の
   一面に半導体チップを、又、他面に金属部材をそれぞれ
   はんだ層を介して固着し、それらは半導体チップ、金属
   板、金属部材の順に面積を増加させ、かつ、前記はんだ
   層の厚さを凸状曲面の中央部に比し、周辺部に大なる部
   分をもたせることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 金属部材を金属放熱フィンとした請求項
   １の半導体装置。
3. 【請求項３】 金属部材をプリント配線板上の金属層と
   した請求項１の半導体装置。
4. 【請求項４】 金属板とはんだ付けした面と反対側の半
   導体チップの面に接続部材の凸状曲面をはんだ付けした
   請求項１、請求項２、又は請求項３の半導体装置。