JP2010135723A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】封止樹脂によりパッケージ化される半導体装置における構成材料同士の間の熱応力を分散すると共に、半導体チップの反りを抑制して該チップ同士の平坦度を高め、信頼性を向上できるようにする。
【解決手段】半導体装置は、複数の半導体チップ3A、3Bと、上面に複数の半導体チップを保持するダイパッド2と、複数の半導体チップの電極となるリードフレーム1と、複数の半導体チップ、ダイパッド及びリードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材7とを有している。ダイパッドは、該ダイパッドに保持される第1の半導体チップ3Aの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部2aを有し、アップセット部と第1の半導体チップとは接着ペースト4により接着され、ダイパッドのアップセット部を除く部分は、封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材8により覆われている。
【選択図】図1
【解決手段】半導体装置は、複数の半導体チップ3A、3Bと、上面に複数の半導体チップを保持するダイパッド2と、複数の半導体チップの電極となるリードフレーム1と、複数の半導体チップ、ダイパッド及びリードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材7とを有している。ダイパッドは、該ダイパッドに保持される第1の半導体チップ3Aの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部2aを有し、アップセット部と第1の半導体チップとは接着ペースト4により接着され、ダイパッドのアップセット部を除く部分は、封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材8により覆われている。
【選択図】図1
Description
本発明は、少なくとも1つの半導体チップをパッケージに封止してなる半導体装置に関する。
現在、標準化された表面実装型の半導体パッケージは、半導体チップが銅(Cu)合金又は鉄−ニッケル(Fe−Ni)系合金からなるリードフレームのダイパッド部分にダイボンディングにより固着されてなり、半導体チップにおけるボンディングパッド(電極パッド)とリードフレームにおけるリード部の先端とは金(Au)等からなる金属細線によってワイヤボンディングされ、さらに、所定の形状を有する金型にて樹脂モールドされて構成されている。
近年、LSI(large scale integration)装置の発達は、メモリ部とロジック部との混載又はアナログ部とデジタル部との混載が急速に進行しており、その結果、市場におけるコスト競争はさらに進み、今や、単に1チップ化してチップ拡散プロセスにより混載化することは、市場競争に有利な条件ではなくなってきている。
そこで、最適なチップ形態を選択し、複数の半導体チップを1パッケージ化する方が、混載により1チップ化するよりは、利益を上げる可能性が高くなってきている。その例として、マルチチップタイプの半導体装置がある。
図8は従来の複数の半導体チップを積層したマルチチップタイプの半導体装置における要部の断面構成を示している。図8に示すように、マルチチップタイプの半導体装置は、複数のリードフレーム101と、該複数のリードフレーム101に囲まれた領域に配された放熱板兼ダイパッド102と、該放熱板兼ダイパッド102の主面上に、接着ペースト104により接着された第1の半導体チップ103A及び第2の半導体チップ103Bとを有している。第1の半導体チップ103Aと第2の半導体チップ103Bとは接着シート105等により接着されている。各半導体チップ103A、103Bは、リードフレーム101の内側の端部と金属細線106により接続されており、放熱板兼ダイパッド102、各半導体チップ103A、103B、リードフレーム101の内側部分及び各金属細線106は、封止樹脂材107によりモールドされている。
特開2003−092379号公報(第2図)
しかしながら、前記従来のマルチチップタイプの半導体装置は、複数の半導体チップを積層しているため、信号バス数の増加及び消費電力の増大により、各半導体チップが発する熱を効率良く伝導させ、ジャンクション温度の上昇による誤動作や信頼性低下を防止する必要がある。
特許文献1に記載されるように、放熱効果を上げるために、半導体チップの裏面等に金属板を広範囲に接着させる手法は従来から実施されているが、金属板と樹脂材との線膨張係数の差が大きいことから、複数の半導体チップ同士の平坦度が高い積層を阻害するチップの反り及び内部応力によって、半導体装置の信頼性が低下するという問題がある。
本発明は、前記従来の問題を解決し、封止樹脂材によりパッケージ化される半導体装置における構成材料同士の間の熱応力を分散すると共に、半導体チップの反りを抑制して該チップ同士の平坦度を高め、信頼性を向上できるようにすることを目的とする。
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体装置を、ダイパッドの一部に凸状でその頂面が平坦なアップセット部を形成し、該アップセット部の頂面に半導体チップを固持すると共に、ダイパッドにおけるアップセット部の周囲を封止樹脂材よりも弾性が小さい樹脂材で覆うか、又はダイパッドにおけるアップセット部の周囲にダイパッドの裏面側に突き出す溝部を形成する構成とする。
具体的に、本発明に係る第1の半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを保持するダイパッドと、リードフレームと、半導体チップ、ダイパッド、及びリードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、ダイパッドは、半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有し、ダイパッドにおけるアップセット部を除く部分は、封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材により覆われていることを特徴とする。
本発明の第1の半導体装置によると、ダイパッドは半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有しており、半導体チップはアップセット部でのみ保持される。このため、製造時におけるチップ接着の応力による反りを低減することができるので、半導体チップの平坦性が確保される。その上、ダイパッドにおけるアップセット部を除く部分は、封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材により覆われているため、通常、金属からなるダイパットと封止樹脂材との線膨張係数の差を吸収して緩和することができる。これにより、製造時の熱履歴及び実装時の熱による応力により、封止樹脂材がダイパッドから剥離することを防止でき、放熱性と信頼性とを向上させることができる。
本発明に係る第2の半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを保持するダイパッドと、リードフレームと、半導体チップ、ダイパッド、及びリードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、ダイパッドは、半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部と、該アップセット部の周囲に形成され、ダイパッドの下面側に凸状に突き出す少なくとも1つの溝からなるダウンセット部とを有していることを特徴とする。
本発明の第2の半導体装置によると、ダイパッドは半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有しており、半導体チップはアップセット部でのみ保持される。このため、製造時におけるチップ接着の応力による反りを低減することができるので、積層される半導体チップの平坦性が確保される。その上、ダイパッドには、アップセット部の周囲に形成され、ダイパッドの下面側に凸状に突き出す少なくとも1つの溝からなるダウンセット部を有しているため、ダイパッドに設けたアップセット部及びダウンセット部による凹凸形状によってアンカー効果を持たせることができる。このため、製造時の熱履歴及び実装時の熱による応力により、封止樹脂材がダイパッドから剥離することを防止でき、放熱性と信頼性とを向上させることができる。
第2の半導体装置において、ダイパッドにおけるダウンセット部は、半導体チップの下側に位置するように形成されていてもよい。
このようにすると、封止樹脂材が半導体チップとダイパッドとの間に充填されやすくなるため、パッケージの強度が向上する。
第2の半導体装置において、アップセット部とダウンセット部とは、プレスせん断により形成され、ダイパッドの主面に対して垂直な側面を有していることが好ましい。
このようにすると、ダイパットの表面積がより増大するため、放熱性がより一層向上する。
第1又は第2の半導体装置において、半導体チップは、互いに接着された複数の半導体チップから構成されていてもよい。
このようにすると、複数の半導体チップ同士の積層をより確実に行うことができる。
第1又は第2の半導体装置において、アップセット部と半導体チップとは接着材により接着され、接着材はペースト樹脂材であることが好ましい。
このようにすると、ダイパッドのアップセット部と半導体チップとの間の熱伝導性が確保される。
第1又は第2の半導体装置において、ダイパッドの平面積は半導体チップの平面積よりも大きく形成されていてもよい。
このようにすると、ダイパッドによる放熱性がより一層向上する。
第1又は第2の半導体装置において、アップセット部の平面形状は四辺形状であってもよい。
このようにすると、ダイパッドと半導体チップとの面積の差が小さくなるため、半導体チップの剛性の低下を補うことができる。なぜなら、封止樹脂材の厚さと半導体チップとの厚さとが相対的に薄くなると、半導体装置自体の剛性はダイパットが支配的となる。この場合、例えばワイヤボンディング時の超音波加重が半導体チップの剛性の低下で十分に伝達せず、ワイヤによる合金層の良好な接合状態が得られなくおそれがあるからである。
また、第1又は第2の半導体装置において、アップセット部の平面形状は円形状であってもよい。
このようにすると、ダイパッドと半導体チップとの面積の差が大きくなるため、界面破壊の応力発生源である接着材による接着面積を小さくできるので、発生応力を低減することができる。なぜなら、封止樹脂材の厚さと半導体チップの厚さとが相対的に厚くなると、半導体装置自体の剛性は半導体チップ及び封止樹脂材の厚さが支配的となる。この場合、ダイパットの内側のアップセット部と半導体チップの裏面との接着材による接着部が温度サイクル試験及びリフロー処理によって膨張又は収縮しようとする応力は反りを伴うことなく界面破壊に至るおそれがあるからである。さらに、所定の接着強度が確保できるのであれば、より小さい面積で接着材による接着面積を確保するのが効果的でもある。
第1の半導体装置において、緩衝樹脂材は、熱伝導率が高い無機材料又は金属からなる粒子が添加されていてもよい。
このようにすると、緩衝樹脂材の放熱性が向上する。
以上説明したように、高放熱性能を得るため、熱伝導性が高い金属板(ダイパッド)の上に半導体チップを積層して搭載するチップ積層型の半導体装置の場合は、構成材料や熱による線膨張係数の差の影響によって、半導体チップ及び金属板に反りが生じたり、内部応力のバランスの崩壊により封止樹脂材との間で剥離が生じたりする危険性が高い。
このため、本発明においては、放熱板を兼ねる金属板における半導体チップとの接着部を除く領域にバッファとなる低弾性樹脂材をコーティングするか、又はアンカー効果が高い断面構造を採用し、且つ熱伝導を妨げない面積を確保している。
すなわち、金属板の中央部に段差部を設けて、チップサイズよりも小さい面積で平坦面を構成することにより、製造過程のチップの接着応力による反りを低減でき、半導体チップの上面の平坦性を確保することができる。但し、このとき、半導体チップと金属板の周縁部との間にギャップが生じ、最終工程で封止樹脂材を介した層構造となって、高密着層と低密着層との差や線膨張の差が大きくなる。これを防止するため、本発明は、材料の線膨張係数が大きく且つ樹脂材との密着差が低い金属板の表面に緩衝用樹脂材をバッファ層としてコーティングするか、又は金属板の周縁部に凹凸形状を設けてアンカー効果を持たせることにより、内部応力のバランスの崩壊及び水分吸湿後の高温の水蒸気圧に耐えることができるようにしている。
本発明に係る半導体装置によると、封止樹脂材によりパッケージ化される半導体装置において、構成材料同士の間の熱応力が分散すると共に、半導体チップの反りが抑制される結果、該チップ同士の平坦度が向上して信頼性を大きく向上することができる。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るチップ積層型の半導体装置の断面構成を模式的に示している。
図1に示すように、第1の実施形態に係る半導体装置は、金属からなる複数のリードフレーム1と、該複数のリードフレーム1に囲まれた領域に配され、金属からなり放熱板を兼ねると共に中央部がその周囲よりも上方にアップセットされたアップセット部2aを有するダイパッド2と、該ダイパッド2におけるアップセット部2aの上に、ペースト樹脂材からなる接着ペースト4により接着された第1の半導体チップ3A及び第2の半導体チップ3Bとを有している。
ここで、ペースト樹脂材には例えば銀(Ag)を含むエポキシ樹脂又は銀(Ag)を含むポリイミド樹脂を用いることができる。
第1の半導体チップ3Aと第2の半導体チップ3Bとは、例えば熱硬化型のエポキシ成分を含む弾力性を持った樹脂からなる接着シート5により接着されている。各半導体チップ3A、3Bは、リードフレーム1の内側の端部と金(Au)からなる金属細線(ワイヤ)6によりそれぞれ接続されている。
ダイパッド2、各半導体チップ3A、B、リードフレーム1の内側部分(インナリード)及び各金属細線6は、例えばエポキシ樹脂等の封止樹脂材7により封止されている。
ダイパッド2は、その平面積が第1の半導体チップ3Aの裏面の面積よりも大きい部材により形成されているため、各半導体チップ3A、3Bが発生する熱を効率良く放熱することができる。
第1の実施形態の特徴として、ダイパット2の中央部に形成されたアップセット部2aは、平面をなす頂面を持って盛り上がり、その頂面は第1の半導体チップ3Aの裏面の面積よりも小さい。これにより、線膨張係数が異なる第1の半導体チップ3Aとダイパッド2との接着部の面積が小さくなるため、複数の半導体チップ全体の平坦性を得られると同時に、封止樹脂材7の上部及び下部の体積バランスの差を低減することができる。
さらに、第1の実施形態の特徴として、ダイパット2におけるアップセット部2aを除く周縁部の上面、側面及び裏面は、アップセット部2aを超えない厚さの緩衝樹脂材8によって覆われている。緩衝樹脂材8には、例えば熱可塑型樹脂の成分を含む弾力性を持った樹脂を用いることができ、硬化後の封止樹脂材7よりも小さい弾性を持つ。これにより、封止樹脂材7とダイパット2に掛かる温度サイクルによる膨張と収縮との差分を吸収することが可能となる。
なお、緩衝樹脂材8は、溶融状態の樹脂材を所定の領域にコーティングした後、硬化させればよい。
従って、従来、放熱板を兼ねるダイパットを有する半導体装置の課題であった材料間の線膨張係数の差による半導体チップの反りや、リフロー工程及び温度サイクルでの封止樹脂材7の剥離又はクラックを防止することができる。
この熱による不具合の防止は、以下の半導体装置の製造過程においても有効である。
第1に、第1の半導体チップ3Aの上に第2の半導体チップ3Bを積層する際の第1の半導体チップ3Aの上面の平坦性が確保できる。第2に、接着シート5による第1の半導体チップ3Aと第2の半導体チップ3Bとの隙間の変動が低減するため、高温下のワイヤボンド工程の歩留まりが向上する。第3に、封止樹脂材7の注入時における高温状態から温度を降下し、硬化収縮させる際のチップ等の反りが低減する。第4に、耐温度サイクル試験及び耐リフロー性が向上する。このように、製造過程から製品実装及び製品動作の信頼性の向上を図ることができる。
図2(a)は本発明の第1の実施形態に係るダイパッド2及びアップセット部2aの平面構成を示し、(b)は(a)のIIb−IIb線における断面構成を示している。
一般に、封止樹脂材7の厚さと第1の半導体チップ3A及び第2の半導体チップ3Bの厚さとが相対的に薄くなると、半導体装置自体の剛性はダイパット2が支配的となる。この場合、例えば、ワイヤボンディング時における超音波加重が第1の半導体チップ3A及び第2の半導体チップ3Bの剛性の低下によって十分に伝達せず、ワイヤによる合金層の良好な接合状態が得られなくおそれがある。
このため、本実施形態においては、図2(a)に示すように、ダイパッド2におけるアップセット部2aの平面形状を四辺形又は方形とする。これにより、アップセット部2aは、通常平面形状が方形状である第1の半導体チップ3Aの下面との面積差が小さくなるため、半導体チップ3A、3Bにおける剛性の低下を補うことができる。加えて、半導体装置全体(パッケージ全体)の平坦性は、封止樹脂材7の上部及び下部の体積バランスの差がより支配的となるが、リードフレーム1とダイパット2の周縁部との段差、及びダイパット2の内側のアップセット部2aの段差の両方の高さ調整によって、その平坦性を調整することが可能となる。
なお、本実施形態においては、リードフレーム1の外側部分(アウタリード)は、ダイパッド2から離れる方向(上方)に曲げられてるが、これに限られず、ダイパッド2に向かう方向(下方)に曲げられていてもよい。
(第1の実施形態の第1変形例)
図3(a)は本発明の第1の実施形態の第1変形例に係るダイパッド2及びアップセット部2aの平面構成を示し、(b)は(a)のIIIb−IIIb線における断面構成を示している。
図3(a)は本発明の第1の実施形態の第1変形例に係るダイパッド2及びアップセット部2aの平面構成を示し、(b)は(a)のIIIb−IIIb線における断面構成を示している。
一般に、封止樹脂材7の厚さと第1の半導体チップ3A及び第2の半導体チップ3Bの厚さとが相対的に厚くなると、半導体装置自体の剛性は第1の半導体チップ3A、第2の半導体チップ3B及び封止樹脂材7の厚さが支配的となる。この場合、ダイパット2の内側のアップセット部2aの頂面と第1の半導体チップ3Aとの接着ペースト4による接着部が温度サイクル試験及びリフロー処理によって膨張又は収縮しようとする応力は反りを伴うことなく、界面破壊に至るおそれが高い。
このため、第1変形例においては、図3(a)に示すように、ダイパッド2におけるアップセット部2aの平面形状を円形とする。これにより、アップセット部2aは、通常平面形状が方形状である第1の半導体チップ3Aの下面との面積差が大きくなるため、界面破壊の応力発生源である接着ペースト4によるダイパッド2及び第1の半導体チップ3Aとの接着面積を小さくできるので、発生応力が低減する。
さらに、所定の接着強度が確保できるのであれば、より小さい面積で接着ペースト4による接着面積を確保するのが効果的である。
(第1の実施形態の第2変形例)
図3(c)に本発明の第1の実施形態の第2変形例に係るダイパッド2、アップセット部2a及び緩衝樹脂材8の断面構成を示す。
図3(c)に本発明の第1の実施形態の第2変形例に係るダイパッド2、アップセット部2a及び緩衝樹脂材8の断面構成を示す。
図3(c)に示すように、緩衝樹脂材8はダイパッド2におけるアップセット部2aの上面に至る傾斜部分の表面及び裏面をも覆うように形成されていてもよい。このようにすると、半導体装置を構成する構成材料同士の間の熱応力がより分散すると共に、半導体チップの反りがさらに抑制される。その結果、リフロー時の封止樹脂材の剥離又はクラックが防止されるので、半導体チップ同士の平坦度がさらに向上して信頼性を大きく向上することができる。
(第1の実施形態の第3変形例)
なお、図3(d)に示すように、緩衝樹脂材8におけるアップセット部2aの上面に至る傾斜部分は、該傾斜部分の表面のみを覆っていてもよい。
なお、図3(d)に示すように、緩衝樹脂材8におけるアップセット部2aの上面に至る傾斜部分は、該傾斜部分の表面のみを覆っていてもよい。
(第1の実施形態の第4変形例)
また、図3(e)に示すように、緩衝樹脂材8におけるアップセット部2aの上面に至る傾斜部分は、該傾斜部分の裏面のみを覆っていてもよい。
また、図3(e)に示すように、緩衝樹脂材8におけるアップセット部2aの上面に至る傾斜部分は、該傾斜部分の裏面のみを覆っていてもよい。
これら第2〜第4変形例は、第1の実施形態にも適用可能である。
(第1の実施形態の第5変形例)
図4はダイパッド2の周縁部と該周縁部を覆う緩衝樹脂材8の部分的な断面構成を示している。
図4はダイパッド2の周縁部と該周縁部を覆う緩衝樹脂材8の部分的な断面構成を示している。
第5変形例においては、緩衝樹脂材8に、熱伝導率が高い無機材料又は金属からなる粒子9を添加、すなわち混練している。ここで、粒子9には、シリカ、アルミナ若しくはチタニア又はアルミニウム、銅若しくは銀等を用いることができる。また、粒子9の緩衝樹脂材8に対する添加量は20%以上且つ60%以下程度でよい。これにより、緩衝樹脂材8における放熱性が向上するため、半導体装置の信頼性をも高めることができる。
なお、第5変形例は、第1の実施形態及び第1〜第4変形例のいずれにも適用可能である。
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図5は本発明の第2の実施形態に係るチップ積層型の半導体装置の断面構成を模式的に示している。図5において、図1に付した符号と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
第2の実施形態においては、ダイパッド2におけるアップセット部2aを除く周縁部に緩衝樹脂材8を設ける構成に代えて、アップセット部2aの周囲に、ダイパッド2の下面側(第1の半導体チップ3Aと反対側)に凸状に突き出す少なくとも1つの溝からなるダウンセット部2bを設けている。ここでは、ダウンセット部2bは、第1の半導体チップ3Aの下側に位置するように形成されている。
ダウンセット部2bを設けることにより、ダイパット2の裏面側には凸状の突き出し部が形成されるため、封止樹脂材7に対してアップセット部2aとダウンセット部2bとからなる凹凸状のアンカーが形成される。この凹凸状のアンカー効果によって、放熱板を兼ねるダイパット2と封止樹脂材7との密着面におけるせん断応力と剥離とに対する強度が向上する。
また、アップセット部2a及びダウンセット部2bをプレスせん断加工によって行うことにより、ダイパット2の表面積が増大するため、放熱性がより向上する。
さらに、ダウンセット部2bの少なくとも一部が、その上側の第1の半導体チップ3Aと重なるような位置に形成されているため、第1の半導体チップ3Aの裏面とダウンセット部2bとの隙間が広くなる。これにより、封止樹脂材7の隙間への充填量が増えるので、曲げ弾性応力が向上してダイパット2と封止樹脂材7との密着面でのせん断応力が低減する。その結果、ダイパット2における封止樹脂材7の界面剥離がさらに抑制される。
従って、従来、放熱板を兼ねるダイパットを有する半導体装置の課題であった材料間の線膨張係数の差による半導体チップの反りや、リフロー工程及び温度サイクルでの封止樹脂材7の剥離又はクラックを防止することができる。
この熱による不具合の防止は、以下の半導体装置の製造過程においても有効である。
第1に、第1の半導体チップ3Aの上に第2の半導体チップ3Bを積層する際の第1の半導体チップ3Aの上面の平坦性が確保できる。第2に、接着シート5による第1の半導体チップ3Aと第2の半導体チップ3Bとの隙間の変動が低減するため、高温下のワイヤボンド工程の歩留まりが向上する。第3に、放熱性が向上する。このように、製造過程から製品実装及び製品動作の信頼性の向上を図ることができる。
図6(a)は第2の実施形態に係るダイパッド2、アップセット部2a及びダウンセット部2bの平面構成を示し、(b)は(a)のVIb−VIb線における断面構成を示している。
一般に、封止樹脂材7の厚さと第1の半導体チップ3A及び第2の半導体チップ3Bの厚さとが相対的に薄くなると、半導体装置自体の剛性はダイパット2が支配的となる。この場合、例えば、ワイヤボンディング時における超音波加重が第1の半導体チップ3A及び第2の半導体チップ3Bの剛性の低下によって十分に伝達せず、ワイヤによる合金層の良好な接合状態が得られなくおそれがある。
このため、本実施形態においては、図6(a)に示すように、ダイパッド2におけるアップセット部2aの平面形状を四辺形又は方形とする。これにより、アップセット部2aは、通常平面形状が方形状である第1の半導体チップ3Aの下面との面積差が小さくなるため、半導体チップ3A、3Bにおける剛性の低下を補うことができる。加えて、半導体装置全体(パッケージ全体)の平坦性は、封止樹脂材7の上部及び下部の体積バランスの差がより支配的となるが、リードフレーム1とダイパット2の周縁部との段差、及びダイパット2の内側のアップセット部2aの段差の両方の高さ調整によって、その平坦性を調整することが可能となる。
これにより、線膨張係数が異なる第1の半導体チップ3Aとダイパッド2との接着部の面積が小さくなるため、複数の半導体チップ全体の平坦性を得られるのと同時に、封止樹脂材7の上部及び下部の体積バランスの差を低減することができる。
なお、本実施形態においては、リードフレーム1の外側部分(アウタリード)は、ダイパッド2から離れる方向(上方)に曲げられてるが、これに限られず、ダイパッド2に向かう方向(下方)に曲げられていてもよい。
(第2の実施形態の一変形例)
図7(a)は本発明の第2の実施形態の一変形例に係るダイパッド2、アップセット部2a及びダウンセット部2bの平面構成を示し、(b)は(a)のVIIb−VIIb線における断面構成を示している。
図7(a)は本発明の第2の実施形態の一変形例に係るダイパッド2、アップセット部2a及びダウンセット部2bの平面構成を示し、(b)は(a)のVIIb−VIIb線における断面構成を示している。
一般に、封止樹脂材7の厚さと第1の半導体チップ3A及び第2の半導体チップ3Bの厚さとが相対的に厚くなると、半導体装置自体の剛性は第1の半導体チップ3A、第2の半導体チップ3B及び封止樹脂材7の厚さが支配的となる。この場合、ダイパット2の内側のアップセット部2aの頂面と第1の半導体チップ3Aとの接着ペースト4による接着部が温度サイクル試験及びリフロー処理によって膨張又は収縮しようとする応力は反りを伴うことなく、界面破壊に至るおそれが高い。
このため、第1変形例においては、図7(a)に示すように、ダイパッド2におけるアップセット部2aの平面形状を円形とする。これにより、アップセット部2aは、通常平面形状が方形状である第1の半導体チップ3Aの下面との面積差が大きくなるため、界面破壊の応力発生源である接着ペースト4によるダイパッド2及び第1の半導体チップ3Aとの接着面積を小さくできるので、発生応力が低減する。
さらに、所定の接着強度が確保できるのであれば、より小さい面積で接着ペースト4による接着面積を確保するのが効果的である。
これにより、線膨張係数が異なる第1の半導体チップ3Aとダイパッド2との接着部の面積が小さくなるため、複数の半導体チップ全体の平坦性を得られるのと同時に、封止樹脂材7の上部及び下部の体積バランスの差を低減することができる。
なお、第1の実施形態及び第2の実施形態並びに各実施形態の変形例においては、積層される半導体チップの個数が2個の場合を説明したが、本発明は、積層される半導体チップが3個以上の場合にも適用可能である。
本発明に係る半導体装置は、封止樹脂材によりパッケージ化される半導体装置において、構成材料同士の間の熱応力が分散すると共に、半導体チップの反りが抑制される結果、該チップ同士の平坦度が向上して信頼性を向上することができ、複数の半導体チップを封止してなる半導体装置等に有用である。
1 リードフレーム
2 ダイパッド
2a アップセット部
2b ダウンセット部
3A 第1の半導体チップ
3B 第2の半導体チップ
4 接着ペースト
5 接着シート
6 金属細線
7 封止樹脂材
8 緩衝樹脂材
9 粒子
2 ダイパッド
2a アップセット部
2b ダウンセット部
3A 第1の半導体チップ
3B 第2の半導体チップ
4 接着ペースト
5 接着シート
6 金属細線
7 封止樹脂材
8 緩衝樹脂材
9 粒子
Claims (10)
- 半導体チップと、
前記半導体チップを保持するダイパッドと、
リードフレームと、
前記半導体チップ、前記ダイパッド、及び前記リードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、
前記ダイパッドは、前記半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部を有し、
前記ダイパッドにおける前記アップセット部を除く部分は、前記封止樹脂材よりも弾性が小さい緩衝樹脂材により覆われていることを特徴とする半導体装置。 - 半導体チップと、
前記半導体チップを保持するダイパッドと、
リードフレームと、
前記半導体チップ、前記ダイパッド、及び前記リードフレームの内側部分を封止する封止樹脂材とを備え、
前記ダイパッドは、前記半導体チップの面積よりも小さい領域が上方に且つ平面状に突き出たアップセット部と、該アップセット部の周囲に形成され、前記ダイパッドの下面側に凸状に突き出す少なくとも1つの溝からなるダウンセット部とを有していることを特徴とする半導体装置。 - 前記ダイパッドにおける前記ダウンセット部は、前記半導体チップの下側に位置するように形成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。
- 前記アップセット部と前記ダウンセット部とは、プレスせん断により形成され、前記ダイパッドの主面に対して垂直な側面を有していることを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置。
- 前記半導体チップは、互いに接着された複数の半導体チップからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記アップセット部と前記半導体チップとは接着材により接着され、
前記接着材は、ペースト樹脂材であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記ダイパッドの平面積は、前記半導体チップの平面積よりも大きいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記アップセット部の平面形状は四辺形状であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記アップセット部の平面形状は円形状であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記緩衝樹脂材は、熱伝導率が高い無機材料又は金属からなる粒子が添加されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
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