JP2000223631A

JP2000223631A - 半導体装置およびその製造方法

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Publication number: JP2000223631A
Application number: JP11019023A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nakajima; 靖志中島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体チップの信頼性が高いとともに放熱性
がよい半導体装置を提供することである。【解決手段】半導体装置は、１主面（裏面）に電極を
有する半導体チップ６と、半導体チップ６の裏面に対向
して配置され、半導体チップ６から発生する熱を吸収す
る放熱板１と、半導体チップ６と放熱板１との間に配置
され、放熱板１に熱的に接続された絶縁性板（セラミッ
ク板）２と、半導体チップ６とセラミック板２間に配置
され、セラミック板２に接合された導電性板（銅板）３
と、バネ性を有する金属細線１１が複雑に入り組んで形
成された金属細線群９であって、半導体チップ６と銅板
３間に押しつぶされて固定された金属細線群９とを有す
る。半導体チップ６と銅板３間に縦・横方向の位置ずれ
が生じた場合でも、半導体チップ６を破損することな
く、熱的および電気的な接続を維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に半導体チップの裏面を電極として利用し、実装
時の放熱性や接続抵抗が重視される電力用半導体チップ
を用いたモジュール型半導体装置およびそのモジュール
実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体チップの裏面を電極として
利用し、実装時に半導体チップから発生する熱の放熱性
や裏面電極の電気的接続抵抗が重要である電力用半導体
チップを用いたモジュール型半導体装置として、図１６
に示すものが一般的に考えられる。

【０００３】図１６に示すように従来の半導体装置は、
厚い銅製の放熱板５１上に、セラミック板５２の両面に
銅板５３、５８が接合されたＤＢＣ基板５４が接合さ
れ、銅板５３上に導電性線材７１と絶縁性線材７２を互
いに織り込まれて形成された織物状基板７０を挟んで、
半導体チップ５６が載置されている。半導体チップ５６
上方から圧力を印加して織物状基板７０を押しつぶし
て、半導体チップ５６の裏面と銅板５３間が熱的および
電気的に接続されている。織物状基板７０は、図１７に
示すような特開平５−２９９５３３号公報に開示されて
いる導電性線材７１と絶縁性線材７２とが互いに織り込
まれて形成されている。

【０００４】

【発明が解説しようとする課題】近年、電力用半導体チ
ップ５６を用いた半導体装置において、その扱う電力が
著しく増加し、半導体チップ５６の発熱量が増加する傾
向にある。この発熱量の増加により、半導体装置全体の
温度が上昇し、半導体チップ５６、放熱板５１あるいは
ＤＢＣ基板５４との熱膨張差が原因となり、図１８に示
すようにＤＢＣ基板５４あるいは放熱板５１の反りが発
生する。

【０００５】しかし、半導体チップ５６の裏面に垂直方
向への織物状基板７０の伸縮力は、導電性線材７１およ
び絶縁性線材７２自体の弾力性、つまり両線材の柔らか
さにより決定されるため、反りによる半導体チップ６と
銅板３との間の隙間を埋めるだけの伸縮力を得ることは
難しい。複数の織物状基板７０を重ねた場合でもその伸
縮力の著しい向上は期待できない。したがって、図１８
に示すように、この反りにより半導体チップ５６と銅板
５３との間に隙間６９が生じ、熱的および電気的な接続
を維持することが困難になる。

【０００６】また、製造工程上一時的にこの織物状基板
７０を銅板５３上に固定する必要がある。この時、導電
性線材７１と絶縁性線材７２が混在した中で導電性線材
７１を銅板３に溶接することは一般に難しいため、接着
剤で接着することに頼らざるを得ない。接着剤は熱伝導
性および電気伝導性が悪く、接着剤を貼付した部分が貼
付しない部分と比較して異常に温度上昇することにな
り、半導体装置の信頼性に問題が生じる。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的は、半導体チップの信頼
性の高い半導体装置を提供することである。

【０００８】また本発明の他の目的は、製造コストの低
い半導体装置を提供することである。

【０００９】さらに本発明の他の目的は、放熱性のよい
半導体装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴は、１主面に電極を有する半導
体チップと、半導体チップの１主面に対向して配置さ
れ、半導体チップから発生する熱を吸収する放熱板と、
半導体チップと放熱板との間に配置され、放熱板に熱的
に接続された絶縁性板と、半導体チップと絶縁性板間に
配置され、絶縁性板に接合された導電性板と、バネ性を
有する金属細線が複雑に入り組んで形成された金属細線
群であって、半導体チップと導電性板間に押しつぶされ
て固定された金属細線群とを有する半導体装置であるこ
とである。

【００１１】本発明の第１の特徴において、金属細線
は、バネ性を有するとともに抵抗が低く、容易に入手可
能なリン青銅あるいはベリリウム銅を用いることが望ま
しい。また、半導体チップと導電性板との熱抵抗および
電気抵抗を低くするため、半導体装置は、金属細線間の
隙間に含浸された金属であって、金属細線と濡れ性を有
し、半導体チップの動作時の温度において溶融する低融
点金属をさらに有することが好ましい。さらに、金属細
線群は、材質の異なる複数の金属細線が均一に混紡され
て形成されていてもよい。さらに、金属細線は、材質の
異なる複数の金属を接合して形成されていてもよい。金
属細線の表面、半導体チップの１主面およびこの１主面
に対向する導電性板の表面に、金属と容易に合金反応を
呈さない金属薄膜が形成されていることが好ましい。金
属細線群の周縁に低融点金属と濡れ性を有しない絶縁体
細線を設置していることが好ましい。

【００１２】本発明の第１の特徴によれば、バネ性を有
する金属細線が複雑に入り組んで形成された金属細線群
は３次元的に弾力性を有するため、半導体チップと導電
性板間の熱膨張差による応力を吸収し、半導体チップの
破損を防ぐことができる。また実装系の反りによる半導
体チップと導電性板間の隙間の発生を防ぐことができ
る。したがって、半導体チップと導電性板間に縦・横方
向の位置ずれが生じた場合でも、熱的および電気的な接
続を維持することができる。さらに、放熱板から半導体
チップへの熱応力を考慮する必要がなくなるので、従来
通りに放熱板に銅を使用することができる。

【００１３】本発明の第２の特徴は、１主面に電極を有
する半導体チップと、１主面に対向して配置され、半導
体チップから発生する熱を吸収する放熱板と、半導体チ
ップと放熱板との間に配置され、放熱板に熱的に接続さ
れた絶縁性板と、半導体チップと絶縁性板間に配置さ
れ、絶縁性板に接合された導電性板と、半導体チップと
導電性板との間に配置された複数のバネ性を有する金属
細線からなる金属細線群であって、総ての金属細線は、
１端が導電性板に接続され、半導体チップの１主面に垂
直に延ばされ、他端が湾曲して半導体チップの１主面に
接触した金属細線群とを有する半導体装置であることで
ある。

【００１４】本発明の第２の特徴によれば、先端の湾曲
した金属細線が半導体チップと接触しているため、実装
系の反りを吸収することができる。また、横方向の応力
に対しては、半導体チップが金属細線と接触を維持しな
がらも滑ることができるため半導体チップへの応力集中
を防止できる。したがって、第１の特徴と同様に、半導
体チップと導電性板間に縦・横方向の位置ずれが生じた
場合でも、熱的および電気的な接続を維持することがで
きる。さらに、放熱板から半導体チップへの熱応力を考
慮する必要がなくなるので、従来通りに放熱板に銅を使
用することができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、半導体チップの信頼性
の高い半導体装置を提供することができる。

【００１６】さらに本発明によれば、製造コストの低い
半導体装置を提供することができる。

【００１７】さらに本発明によれば、放熱性のよい半導
体装置を提供することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１
は本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置の構成
を示す断面図である。図１に示すように、半導体装置
は、１主面（裏面）に電極を有する半導体チップ６と、
半導体チップ６の裏面に対向して配置され、半導体チッ
プ６から発生する熱を吸収する放熱板１と、半導体チッ
プ６と放熱板１との間に配置され、放熱板１に熱的に接
続された絶縁性板（セラミック板）２と、半導体チップ
６とセラミック板２間に配置され、セラミック板２に接
合された導電性板（銅板）３と、バネ性を有する金属細
線が複雑に入り組んで形成された金属細線群９であっ
て、半導体チップ６と銅板３間に押しつぶされて固定さ
れた金属細線群９とを有する。

【００１９】さらに、半導体装置は、セラミック板２と
放熱板１間に銅板８を有している。銅板３、８とセラミ
ック板２をまとめてＤＢＣ基板４と呼ぶ。金属細線群９
は半導体チップ６と銅板３から圧力を加えられて押しつ
ぶされると、その体積が減少して電気抵抗および熱抵抗
が減少する。そして、半導体チップ６の裏面と銅板３間
の電気的および熱的伝導を確保している。その他の部材
はハンダを用いて強固に接合されて熱的伝導を確保して
いる。また図示はしないが、半導体チップ６の表面から
はワイヤボンディングを用いて半導体装置外部に接続を
取ることができる。

【００２０】図２は金属細線群９付近を拡大した断面図
である。図２に示すように、半導体装置は、金属細線１
１間の隙間に含浸された金属であって、金属細線１１と
濡れ性を有し、半導体チップ６の動作時の温度において
溶融する低融点金属１０をさらに有する。低融点金属１
０は金属細線１１と濡れ性を有するため、金属細線１１
が骨材となって金属細線群９内に保持される。

【００２１】次に、金属細線１１、半導体チップ６、お
よび金属細線群９に含浸された低融点金属１０に関して
詳細に説明する。図３は金属細線群９の形状を示す模式
図である。図３に示すように、金属細線群９は、バネ性
を有する金属細線１１が複雑に入り組んで形成されてい
る。また金属細線群９は、押しつぶされても元の形に戻
る弾力性を有する。この金属細線１１の材質として、電
気抵抗が低く容易に入手可能なリン青銅あるいはベリリ
ウム銅を用いる。リン青銅は常温で抵抗率が２〜６μΩ
ｃｍ（参考：理科年表）、ベリリウム銅は常温で抵抗率
が数μΩｃｍ程度と低く、同時にバネ性も有する。ま
た、リン青銅あるいはベリリウム銅を細線状に引き伸ば
す方法は非常に容易である。

【００２２】低融点金属１０の材質として、例えば、半
導体チップ６にシリコン（Ｓｉ）を用いた場合、半導体
チップ６の動作温度範囲である１００℃程度以上で溶融
させる必要が有るため、インジウム（Ｉｎ）やガリウム
（Ｇａ）を用いる。また、半導体チップ６にシリコンカ
ーバイド（ＳｉＣ）を用いた場合、動作温度範囲である
２００℃程度以上で溶融させるために、６−４半田やス
ズ・亜鉛（Ｓｎ−Ｚｎ）等の低融点半田を使用する。ま
た、低融点金属１０は金属細線１１の封止材の役割も果
たすため、金属細線１１の酸化による抵抗上昇を防止す
る。さらに、半導体装置の温度が上昇することによる応
力発生時には、液化して応力を開放するのみならず金属
細線群９の機械的変形による摩擦クズの発生防止やノイ
ズ発生防止が為され、潤滑剤としての役割も果たす。

【００２３】なお、一般的に金属は溶融してしまうと、
他の金属材料との反応性が非常に強くなる性質がある。
例えば、溶融したインジウムに対して銅を接触させた場
合、インジウムと銅が溶解してしまう（合金化してしま
う）。すると、金属細線１１としての銅のバネ性や低抵
抗性が失われてしまう。したがって、金属細線１１には
低融点金属１０と濡れ性を有すると共に、溶融した低融
点金属１０に溶解しにくい性質を有することが必要であ
る。そこで、金属細線１１の基材１２にリン青銅あるい
はベリリウム銅を用い、低融点金属１０にインジウムを
用いた場合には、図４に示すように、インジウムとの濡
れ性を有しつつ合金を形成しないアモルファス状のモリ
ブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）あるいはニオブ（Ｎ
ｂ）等を用いた導電性薄膜１３を金属蒸着法等で基材１
２の表面に形成しておく。また、低融点金属１０が６−
４半田である場合には導電性薄膜１３は鉄（Ｆｅ）であ
ってもよい。なお、図示はしないが、金属細線群９が接
触する半導体チップ６の裏面とそれに対向して位置する
銅板３の表面にも合金化し難い導電性薄膜１３を形成し
ておく必要があることは言うまでもない。

【００２４】つぎに、本発明に係わる半導体装置の製造
方法について図面を参照して説明する。まず、本発明に
係わる金属細線群９を挟み込むまでの製造方法について
説明する。

【００２５】（ａ）図５に示すように、所望の大きさに
まとめた金属細線群９を銅板３の所定の位置にあわせた
後、超音波ワイヤボンディング装置を用いて超音波溶接
法により金属細線１１の数ヶ所を銅板３上に点溶接１８
する。

【００２６】（ｂ）その後、金属細線１１の表面に自然
酸化膜が形成されていると低融点金属１０との濡れ性を
阻害して金属細線群９と低融点金属１０とが絡まなくな
るので、酸化膜除去のためのフラックスを金属細線群９
に付着させてからシート状の低融点金属１０を金属細線
群９の上に重ね、さらにその上から半導体チップ６を重
ねて、圧力を印加して固定する。このようにして、半導
体チップの動作時には図１に示した構造が容易に形成さ
れる。

【００２７】本発明に係わる金属細線群１１は太さが２
０〜１００μｍである金属細線を複雑に入り組ませて、
からげさせた塊であるため、多くの隙間を含み比重は軽
い。よって、周囲の空地の影響を受けやすく、一定の位
置に保持することが難しく、半導体チップ６と銅板３と
の間に挟み込むまでに位置ずれが生じやすい。上述の方
法を用いることで、金属細線群９を挟み込まれるまでの
間、所定の位置に固定するすることができ、製造時の取
り扱いが容易になる。また、接着剤による電気的および
熱的な障害点になることもない。

【００２８】つぎに、半導体チップ６の上方から圧力を
印加して、金属細線群９を押しつぶして固定する方法に
ついて説明する。図６は本発明に係わる半導体装置の実
装構造全体を模式的に示した断面図である。図６におい
て、構造の説明を容易にするため寸法等は多少デフォル
メしてあり、かつ実装構造全体のうち本発明に係わる実
装部分を切り取っている。

【００２９】銅厚板からなる放熱板１の側壁部分には実
装用ケースの側壁部２５が接合されている。放熱板１の
上部にはセラミック板２が接合され、セラミック板２の
上部には配線用の銅板３が接合されている。銅板３の上
部には金属細線群９が配置され、金属細線群９の上部に
は半導体チップ６が配置されている。半導体チップ６の
表面には突起状のバンプ２１が形成されている。半導体
チップ６の上部にプリント配線板２２が配置され、バン
プ２１を介して、半導体チップ６とプリント配線板２２
が電気的に接続されている。プリント配線板２２の上部
には少なくとも１回はＵ字型に屈曲させてバネ性を持た
せた板状配線２３が配置され、板状配線２３の一端には
外部接続端子用のボルト２６が接続されている。ボルト
２６は実装用ケースの蓋２４にネジ止めされている。実
装用ケースの蓋２４はケースの側壁部２５に接合されて
いる。

【００３０】板状配線２３は、ケースの蓋２４を実装用
ケースの側壁２５に固定するときに多層のプリント配線
板２２を放熱板１側へ押しつける。この時、半導体チッ
プ６には多層プリント配線板２２より圧力が印加され
る。そして、半導体チップ６と銅板３の間に挟まれた金
属細線群９が押しつぶされて、電気的および熱的接続が
行われる。板状配線２３は実装用ケースの蓋２４部分に
おいて、その一端が外部接続端子用のボルト２６と接続
されているため、バンプ２１、プリント配線板２２、板
状配線２３、そしてボルト２６を介して外部との入出力
を行うことができる。

【００３１】第１の実施の形態に係わる半導体装置によ
れば、バネ性を有する金属細線１１が複雑に入り組んで
形成された金属細線群９は３次元的に弾力性を有するた
め、半導体装置の構成部材の熱膨張差による応力を吸収
し、半導体チップ６の破損を防ぐことができる。また、
実装系の反りによる半導体チップ６と銅板３間の隙間の
発生を防ぐことができる。したがって、半導体チップ６
と銅板３間に縦・横方向の位置ずれが生じた場合でも、
熱的および電気的な接続を維持することができる。さら
に、放熱板の熱応力を考慮する必要がなくなるので、従
来通りに放熱板に銅を使用することができる。

【００３２】また、金属細線群９は圧力を印加されてい
ても、金属細線１１よりも金属細線１１間の隙間の占め
る割合がまだ大きいため、電気抵抗および熱抵抗は大き
い。したがって、金属細線１１の隙間に半導体チップ６
の動作時の温度において液体となる低融点金属１０が含
浸させることにより、電気抵抗および熱抵抗を改善する
ことができる。また、低融点金属１０は金属細線１１の
酸化による抵抗上昇を防止する。また、実装系の温度が
上昇することによる応力発生時には液化して応力を開放
するのみならず、潤滑剤の役割も果たすため周囲の機械
的変形による摩擦クズの発生防止やノイズ発生防止が為
される。加えて、金属細線１１表面および半導体チップ
６の裏面電極とそれに対向して位置する電極（銅板）３
の３者のそれぞれ表面には低融点金属１０と容易に合金
反応を呈さない金属膜を形成したので、金属細線１１と
低融点金属１０との溶解を防止して金属細線１１の初期
性能を維持することができる。

【００３３】さらに、第１の実施の形態に係わる半導体
装置の製造方法において、空地の影響を受けやすく固定
しにくい金属細線群９を用いた組立時に、金属細線群９
を超音波接合法により固定すると、金属細線群９の良好
な電気的・熱的性能を劣化させることなく容易に組立を
行うことができる。

【００３４】さらに、金属細線群９を押しつぶして固定
する実装系において、各部材の熱膨張量に差異が存在し
ても、金属細線群９あるいは板状配線部２３にて吸収さ
れるため、実装系の一部に応力が集中して、実装系全体
の信頼性が劣化する可能性が著しく低減される。

【００３５】（第１の変形例）金属細線群９は第１の実
施の形態において説明したようなバネ性と低抵抗性を同
時に満足する単一材料の金属細線を用いて形成する場合
の他に、材料の特性が異なる金属細線１４、１５を均等
に混ぜ合わせて、弾力性および低抵抗性を満足する金属
細線群を形成することもできる。

【００３６】図７は第１の変形例に係わる金属細線群９
を示す図面である。図７に示すように、金属細線群９は
バネ性を有することを特徴とする材料で形成された金属
細線１４と、低抵抗性を特徴とする材料で形成された金
属細線１５とを均等に混ぜ合わせて、混紡材料として形
成されている。

【００３７】バネ性を有する材料としては、リン青銅お
よびベリリウム銅の他にスチール（鋼線）やステンレス
鋼が使用できる。低抵抗な材料としては、銅（Ｃｕ）も
しくは銀（Ａｇ）、アルミニウム（ＡI）等が使用でき
る。

【００３８】第１の変形例によれば、金属細線１４、１
５の混紡する比率を変化させることにより、金属細線群
９の低抵抗性と弾力性を調整することができる。

【００３９】なお、図示はしないが、第１の変形例にお
いても、金属細線群９の隙間に半導体チップの動作時の
温度において液体となる低融点金属を含浸させ、また、
溶融した低融点金属と金属細線１４、１５が溶解するこ
とのないように、金属細線１４、１５の表面に合金化し
難い導電性薄膜を形成することが望ましい。

【００４０】（第２の変形例）第２の変形例では、金属
細線が材質の異なる複数の金属を接合して形成された場
合について２つの例を説明する。まず、図８に示す金属
細線１１は、金属細線１１の基材１２をバネ性を有する
ことを特徴とする材料で形成し、基材１２の周囲にメッ
キ法により蒸着された低抵抗性を特徴とする金属１６が
形成されている。また、逆に、低抵抗性を特徴とする材
料で金属細線１１の基材１２を形成し、その周囲にバネ
性を特徴とする金属１６を形成された金属細線１１も第
２の変形例に含まれる。

【００４１】つぎに、図９に示すように金属細線１１の
断面がバネ性を有することを特徴とする金属３５で半円
を形成し、低抵抗性を特徴とする金属３６で残りの半円
を形成して、これら接合させることもできる。

【００４２】第２の変形例によれば、金属細線１１を材
質の異なる複数の金属で単一線として形成すると、金属
細線１１の低抵抗性と弾力性を調整が可能になると同時
に、実装時の取り扱いは単独材料のように容易になる。

【００４３】なお、図示はしないが、第２の変形例にお
いても、金属細線群９の隙間に半導体チップ６の動作時
の温度において液体となる低融点金属を含浸させ、ま
た、溶融した低融点金属と金属細線１１が溶解すること
のないように、金属細線の表面に合金化し難い導電性薄
膜１３を形成することが望ましい。

【００４４】（第３の変形例）第３の変形例では、金属
細線群９の周縁に金属細線群９の隙間に含浸された低融
点金属１０と濡れ性を有しない絶縁体細線群１７を金属
細線群９と同等の厚みに設置した場合について説明す
る。図１０は第３の変形例に係わる半導体装置の構造を
示す断面図である。図１０に示すように、半導体チップ
６の裏面と銅板３との間に低融点金属１０が含浸（図中
の斜線領域）された金属細線群９が押しつぶされて配置
され、金属細線群９の周縁には低融点金属１０に対して
濡れ性を示さない絶縁体細線群１７が配置されている。
絶縁体細線群１７は絶縁材からなる細線が金属細線群９
と同様に複雑に入り組んで形成されている。

【００４５】図１１（ａ）に示すように、半導体装置の
実装時において、半導体チップ６と銅板３との間で押し
つぶされた金属細線群９の隙間には、低融点金属１０が
含浸されている。低融点金属１０の端部は半導体チップ
６の端とほぼ同じ矢印３７の位置にある。

【００４６】図１１（ｂ）に示すように、半導体装置の
実装系にひずみが発生し、半導体チップ６と銅板３間の
圧力が強くなり、金属細線群９がさらに押しつぶされた
場合、含浸された低融点金属１０は金属細線群９の隙間
容積の減少により、半導体チップ６の周囲にはみ出して
くる。低融点金属１０は銅板３の表面と濡れ性を有する
ため、銅板３表面を濡れながら広がるが、最も広がった
場合でも銅板３の端部１９までしか広がることができな
い。この時、半導体チップ６と銅板３間の圧力が強くな
っても、絶縁体細線群１７は押しつぶされないので、半
導体チップ６の周縁に低融点金属１０がはみ出しても、
低融点金属１０は露出することなく絶縁体細線群１７に
より覆われている。絶縁体細線群１７は低融点金属１０
と濡れ性を有さないので、再び実装系が図１１（ａ）の
状態に戻ったときに低融点金属１０の端部は半導体チッ
プ６の端部まで戻ってくる。

【００４７】第３の変形例によれば、半導体チップ６か
らはみ出した低融点金属１０によるショートを防ぐこと
ができる。つまり、絶縁体細線群１７は半導体チップ６
にはつぶされずに残るから、低融点金属１０が絶縁体細
線群１７の外側にまで出てくるまでは絶縁体細線群１７
が低融点金属１０のバッファの役割を果たす。したがっ
て、低融点金属１０の含浸量の調整が容易になり、ま
た、金属細線群９の伸縮範囲を大きく取ることもでき
る。

【００４８】（第２の実施の形態）第２の実施の形態で
は、第１の実施の形態において説明した金属細線群の代
わりに、半導体チップと導電性板（銅板）との間に配置
された複数のバネ性を有する金属細線からなる金属細線
群であって、総ての金属細線は、１端が銅板に接続さ
れ、半導体チップの１主面（裏面）に垂直に延ばされ、
他端が湾曲して半導体チップの裏面に接触した金属細線
群、つまり、銅板上にブラシ状に密に植毛された金属細
線を用いた場合について図面を参照して説明する。

【００４９】図１２は第２の実施の形態に係わる半導体
装置の構造を示す断面図である。図１２に示すように、
第２の実施の形態に係わる半導体装置は、１主面（裏
面）に電極を有する半導体チップ６と、半導体チップ６
の裏面に対向して配置され、半導体チップ６から発生す
る熱を吸収する放熱板と、半導体チップ６と放熱板との
間に配置され、放熱板に接合された絶縁性板（セラミッ
ク板）２と、セラミック板２に接合された銅板２８と、
半導体チップ６と銅板２８との間に配置された複数のバ
ネ性を有する金属細線２７からなる金属細線群３９であ
って、総ての金属細線２７は、１端が銅板２８に接続さ
れ、半導体チップ６の裏面に垂直に延ばされ、他端が湾
曲して半導体チップ６の裏面に接触した金属細線群３９
とを有する。図１２において、放熱板は省略している。
このような構成を有する半導体装置において、半導体チ
ップ６の上方から圧力を印加することにより、金属細線
２７の先端がさらに大きく湾曲して、半導体チップ６の
裏面と電気的・熱的に接触している。

【００５０】次に、第２の実施の形態に係わる金属細線
群３９の形成方法について図面を参照して説明する。

【００５１】（ａ）まず、図１３に示すように、銅板２
８、２９に金属細線３０を貫通させるための複数の孔を
形成し、銅板２８、２９を孔の位置が合わさるように重
ねる。そして、１つの孔に対して１本または複数本の金
属細線３０を貫通させる。貫通させる金属細線３０の本
数が多いほど、孔の断面積に対する金属細線３０の断面
積の合計比率が大きくなり、電気的・熱的に好ましいの
は言うまでもない。

【００５２】（ｂ）つぎに、微量のロウ材３１で金属細
線３０を銅板２８にロウ付けし、金属細線３０が固定さ
れた銅板２８を形成する。この時、ロウ材３１が多すぎ
ると、金属細線３０間に染み込み、全体が１つの塊とな
ってしまうので、注意が必要である。

【００５３】（ｃ）つぎに、図１４に示すように、半導
体チップと銅板２８間の接続のために必要な金属細線３
０の長さ分３３だけ銅板２８を引き上げる。

【００５４】（ｄ）つぎに、図１５に示すように、カッ
タ３４を銅板２９の表面に沿わせて金属細線３０を切断
する。以上の工程を経て、先端が湾曲した複数の金属細
線２７がブラシ状に植毛された銅板２８が得られる。

【００５５】第２の実施の形態に係わる半導体装置で
は、動作時の半導体チップ６の表面に垂直方向に印加さ
れる応力をバネ性を持った複数の金属細線が湾曲して吸
収するため、実装系のそりに対しても熱的・電気的接続
を維持できる。そして横方向の応力に対しては、金属細
線群３９上を半導体チップ６が滑りながら、熱的・電気
的接続を維持するため、半導体チップ６への応力集中が
防止できる。

【００５６】なお、金属細線２７の湾曲した上方先端の
みならば、半導体チップ６の裏面にロウ材で固定しても
金属細線２７が湾曲することにより縦方向および横方向
の応力を吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる半導体装置
の構成を示す断面図である。

【図２】図１における金属細線群部分を示す拡大図であ
る。

【図３】第１の実施の形態に係わる金属細線群の形状を
示す模式図である。

【図４】金属細線の断面の形状を示す図である。

【図５】金属細線群の載置方法を示す斜視図である。

【図６】金属細線群を押しつぶして固定する方法を示す
断面図である。

【図７】第１の変形例に係わる金属細線群を示す模式図
である。

【図８】第２の変形例に係わる金属細線の形状を示す断
面図である（その１）。

【図９】第２の変形例に係わる金属細線の形状を示す断
面図である（その２）。

【図１０】第３の変形例に係わる半導体装置の構成を示
す断面図である。

【図１１】第３の変形例に係わる絶縁体細線群の機能を
示す断面図である。

【図１２】第２の実施の形態に係わる半導体装置の構成
を示す断面図である。

【図１３】第２の実施の形態に係わる金属細線群の形成
方法を示す断面図である（その１）。

【図１４】第２の実施の形態に係わる金属細線群の形成
方法を示す断面図である（その２）。

【図１５】第２の実施の形態に係わる金属細線群の形成
方法を示す断面図である（その３）。

【図１６】従来技術に係わる半導体装置の構成を示す断
面図である。

【図１７】従来技術に係わる織物状基板の形状を示す模
式図である。

【図１８】従来技術に係わる半導体装置の反りの様子を
示す断面図である。

【符号の説明】

１放熱板２セラミック板３、８、２８、２９銅板４ＤＢＣ基板６半導体チップ９、３９金属細線群１０低融点金属１１、１４、１５、２７、３０金属細線１２基材１３導電性薄膜１６、３５、３６金属１７絶縁体細線群１８溶接点２１バンプ２２プリント基板２３板状配線２４蓋部２５側壁部２６ボルト３１ロウ材３４カッター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１主面に電極を有する半導体チップと、前記１主面に対向して配置され、前記半導体チップから
発生する熱を吸収する放熱板と、前記半導体チップと前記放熱板との間に配置され、該放
熱板に熱的に接続された絶縁性板と、前記半導体チップと前記絶縁性板間に配置され、前記絶
縁性板に接合された導電性板と、バネ性を有する金属細線が複雑に入り組んで形成された
金属細線群であって、前記半導体チップと前記導電性板
間に押しつぶされて固定された金属細線群と、を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記金属細線群に含浸された金属であっ
て、前記金属細線と濡れ性を有し、前記半導体チップの
動作時の温度において溶融する金属を有することを特徴
とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】前記金属細線は、リン青銅あるいはベリ
リウム銅を用いたことを特徴とする請求項１または２記
載の半導体装置。
【請求項４】前記金属細線群は、材質の異なる複数の
前記金属細線が均一に混紡されて形成されたことを特徴
とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項５】前記金属細線は、材質の異なる複数の金
属を接合して形成されたことを特徴とする請求項１また
は２記載の半導体装置。
【請求項６】前記金属細線の表面、前記半導体チップ
の１主面および該１主面に対向する前記導電性板の面
に、前記金属と容易に合金反応を呈さない金属薄膜が形
成されたことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項７】前記金属細線群の周縁に前記金属と濡れ
性を有しない絶縁材料を設置したことを特徴とする請求
項２記載の半導体装置。
【請求項８】前記金属細線群の１以上の箇所を導電性
板に超音波溶接法を用いて溶接することを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】１主面に電極を有する半導体チップと、前記１主面に対向して配置され、前記半導体チップから
発生する熱を吸収する放熱板と、前記半導体チップと前記放熱板との間に配置され、該放
熱板に熱的に接続された絶縁性板と、前記半導体チップと前記絶縁性板間に配置され、前記絶
縁性板に接合された導電性板と、前記半導体チップと前記導電性板との間に配置された複
数のバネ性を有する金属細線からなる金属細線群であっ
て、総ての金属細線は、１端が該導電性板に接続され、
前記半導体チップの１主面に垂直に延ばされ、他端が湾
曲して前記半導体チップの１主面に接触した金属細線群
と、を有することを特徴とする半導体装置。