JPH11284097A5

JPH11284097A5 -

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Publication number: JPH11284097A5
Application number: JP1998083882A
Authority: JP
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2004-12-02

Description

【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、次の述べる手段を講じたことを特徴とするものである。
請求項１記載の発明では、
基板と、
この基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、
前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状部材と、
前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体装置において、
前記枠状部材が、
加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記プレート状部材の熱膨張による変形を共に阻止しうる剛性を有する構成としたことを特徴とするものである。
また、請求項２記載の発明では、
基板と、
該基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、
前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状部材と、
前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体装置において、
前記基板の剛性率をＧ _Ｐ、前記基板の熱膨張係数をα _Ｐ、前記基板の体積をＶ _Ｐ、前記プレート状部材の剛性率をＧ _Ｍ、前記プレート状部材の熱膨張係数をα _Ｍ、前記プレート状部材の体積をＶ _Ｍとしたときに、ほぼ、
Ｇ _Ｐ ×α _Ｐ ×Ｖ _Ｐ = Ｇ _Ｍ ×α _Ｍ ×Ｖ _Ｍ
となるよう各剛性率、熱膨張係数、体積を調整したことを特徴とするものである。

【００１１】
また、請求項３記載の発明では、
前記請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の熱膨張率をα1,前記プレート状部材の熱膨張率をα2,前記基板の熱膨張率をα3 とした場合、前記枠状部材の熱膨張率α1 が、α1 ≦（α2 ＋α3 ）／２となるよう構成したことを特徴とするものである。

【００１２】
また、請求項４記載の発明では、
前記請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質としてアルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５記載の発明では、
前記請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質としてアルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材質として銅を用いたことを特徴とするものである。

【００１３】
また、請求項６記載の発明では、
前記請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質として窒化アルミニウムを用いると共に、前記プレート状部材の材質として銅を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７記載の発明では、
前記請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質として窒化アルミニウムを用いると共に、前記プレート状部材の材質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするものである。

【００１４】
また、請求項８記載の発明では、
前記請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体装置において、
前記枠状部材に形成された前記開口部のコーナーに湾曲状の切り欠きを形成したことを特徴とするものである。
更に、請求項９記載の発明では、
基板と、
この基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、
前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状部材と、
前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体装置において、
少なくとも前記第２の接着剤が、
加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記プレート状部材の熱膨張による変形を吸収しうる可撓性を有する構成としたことを特徴とするものである。

【００１６】
上記した各手段は、次のように作用する。
請求項１記載の発明によれば、
温度サイクル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張により基板とプレート状部材との間に発生する相対的な変位は小さくなり、半導体素子と基板との接合部分に印加させる応力を低減することが可能となる。これにより、半導体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することができる。

【００１７】
また、請求項３記載の発明によれば、
枠状部材の熱膨張率をα1，プレート状部材の熱膨張率をα2，基板の熱膨張率をα3とした場合、枠状部材の熱膨張率α1が、α1≦（α2＋α3）／２となるよう設定したことにより、枠状部材の熱膨張率α1はプレート状部材の熱膨張率α2と基板の熱膨張率をα3との平均値より小さな値となる。

【００１９】
また、請求項４記載の発明のように、
請求項１または２の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材としてアルミナを用いると共に、プレート状部材としてアルミニウムを用いることが望ましい。
また、請求項５記載の発明のように、
請求項１または２の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材としてアルミナを用いると共に、プレート状部材として銅を用いることが望ましい。

【００２０】
また、請求項６記載の発明のように、
請求項１または２の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材として窒化アルミニウムを用いると共に、プレート状部材として銅を用いることが望ましい。
また、請求項７記載の発明のように、
請求項１または２の作用を実現するための枠状部材の材質とプレート状部材の材質の組み合わせとしては、枠状部材として窒化アルミニウムを用いると共に、プレート状部材としてアルミニウムを用いることが望ましい。

【００２１】
また、請求項８記載の発明によれば、
枠状部材に形成された開口部のコーナーに湾曲状の切り欠きを形成したことにより、このコーナー部分にクラックが発生することを防止できる。即ち、温度サイクル試験等の加熱処理を実施した場合、枠状部材には交番的な熱膨張及び収縮が発生するが、開口部のコーナーが直角であると上記の膨張・収縮によりコーナー部分に応力が集中しクラックが発生するおそれがある。

【００２２】
しかるに、開口部のコーナーに湾曲状の切り欠きを形成することにより、枠状部材に交番的な熱膨張及び収縮が発生しても、コーナー部分の応力は分散され、よってコーナー部分にクラックが発生することを防止できる。
更に、請求項９記載の発明によれば、
少なくとも第１の接着剤が、加熱時における基板の熱膨張による変形、及びプレート状部材の熱膨張による変形を吸収しうる可撓性を有する構成としたことにより、温度サイクル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張により基板とプレート状部材との間に発生する相対的な変位は第１の接着剤が可撓変形することにより吸収され、半導体素子と基板との接合部分に印加させる応力を低減することが可能となる。これにより、半導体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することができる。

【００４８】
以下、プリント基板１２とメタルプレート１８の剛性（熱剛性）が実質的に等価とする具体的手段について説明する。
いま、プリント基板１２のヤング率をＥ_Ｐ，ポアソン比をν_Ｐとすると、剛性率Ｇ_Ｐは、
Ｇ _Ｐ＝Ｅ _Ｐ／（２・（１＋ν _Ｐ）） ……（２）
で求めることができる。同様に、メタルプレート１８のヤング率をＥ_M，ポアソン比をν_Mとすると、剛性率Ｇ_Mは、
Ｇ _M ＝Ｅ _M ／（２・（１＋ν _M ）） ……（３）
で求めることができる。

【００５２】
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、次に述べる種々の効果を実現することができる。
請求項１、請求項２及び請求項４乃至７記載の発明によれば、温度サイクル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張により基板とプレート状部材との間に発生する相対的な変位は小さくなり、半導体素子と基板との接合部分に印加させる応力を低減することが可能となる。

【００５３】
よって、半導体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することができる。
また、請求項３記載の発明によれば、熱により発生するプレート状部材と基板との相対的変位が、直接基板と半導体素子との接合部分に伝達されるのを防止することができるため、半導体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することができる。

【００５４】
また、請求項８記載の発明によれば、開口部のコーナーに湾曲状の切り欠きを形成することにより、枠状部材に交番的な熱膨張及び収縮が発生しても、コーナー部分の応力は分散され、よってコーナー部分にクラックが発生することを防止できる。
更に、請求項９記載の発明によれば、温度サイクル試験等の加熱処理を実施しても、熱膨張により基板とプレート状部材との間に発生する相対的な変位は第１の接着剤が可撓変形することにより吸収され、半導体素子と基板との接合部分に印加させる応力を低減することが可能となるため、半導体素子と基板との接合部分に剥離や亀裂が発生することを防止でき、半導体装置の高い信頼性を維持することができる。

Claims

基板と、
該基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、
前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状部材と、
前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体装置において、
前記枠状部材が、
加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記プレート状部材の熱膨張による変形を共に阻止しうる剛性を有する構成としたことを特徴とする半導体装置。
基板と、
該基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、
前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状部材と、
前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体装置において、
前記基板の剛性率をＧ _Ｐ、前記基板の熱膨張係数をα _Ｐ、前記基板の体積をＶ _Ｐ、前記プレート状部材の剛性率をＧ _Ｍ、前記プレート状部材の熱膨張係数をα _Ｍ、前記プレート状部材の体積をＶ _Ｍとしたときに、ほぼ、
Ｇ _Ｐ ×α _Ｐ ×Ｖ _Ｐ = Ｇ _Ｍ ×α _Ｍ ×Ｖ _Ｍ
となるよう各剛性率、熱膨張係数、体積を調整したことを特徴とする半導体装置。
請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の熱膨張率をα 1 ，前記プレート状部材の熱膨張率をα 2 ，前記基板の熱膨張率をα 3 とした場合、前記枠状部材の熱膨張率α 1 が、α 1 ≦（α 2 ＋α 3 ）／２となるよう構成したことを特徴とする半導体装置。
請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質としてアルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材質としてアルミニウムを用いたことを特徴とする半導体装置。
請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質としてアルミナを用いると共に、前記プレート状部材の材質として銅を用いたことを特徴とする半導体装置。
請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質として窒化アルミニウムを用いると共に、前記プレート状部材の材質として銅を用いたことを特徴とする半導体装置。
請求項１または２記載の半導体装置において、
前記枠状部材の材質として窒化アルミニウムを用いると共に、前記プレート状部材の材質としてアルミニウムを用いたことを特徴とする半導体装置。
請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体装置において、
前記枠状部材に形成された前記開口部のコーナーに湾曲状の切り欠きを形成したことを特徴とする半導体装置。
基板と、
該基板の上面にフェイスダウンボンディングされる半導体素子と、
前記基板に第１の接着剤を介して接着されると共に、前記半導体素子が内部に位置する開口部が形成されなる枠状部材と、
前記半導体素子及び前記枠状部材の上部を覆うように配設され、第２の接着剤により前記半導体素子及び前記枠状部材に接着されるプレート状部材とを具備する半導体装置において、
少なくとも前記第２の接着剤が、
加熱時における前記基板の熱膨張による変形、及び前記プレート状部材の熱膨張による変形を吸収しうる可撓性を有する構成としたことを特徴とする半導体装置。