JP2012054597A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子が搭載された半導体パッケージ基板に半導体素子を覆うようにリッドが接着された半導体装置において、接着不良によるリッド剥がれや冷却不良による故障を防止する手段を提供する。
【解決手段】中央部に半導体素子１を収めかつ半導体素子１と接着された接着面を持つ凹部５ｂと凹部の外周部に半導体パッケージ基板３と接着された接着面３ａを持つつば部５ａとを有するリッド５を、つば部５ａの接着面から凹部５ｂの接着面までの深さｄ１（μｍ）と、つば部５ａが接着された半導体パッケージ基板３の接着面から凹部５ｂと接着された半導体素子１の接着面までの高さに接着剤６ａの厚さを加えた長さｄ２（μｍ）との関係が、２５μｍ≦ｄ２−ｄ１≦３００μｍであるように形成し、半導体パッケージ基板３とリッド５のつば部５ａとの間に２５μｍ以上３００μｍ以下の隙間を有する半導体装置９を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に半導体パッケージに関する。

従来技術のフリップチップ型の半導体装置を図８に示す。図８に示すように従来の半導体装置は、半田バンプ５２がアレイ状に配置された半導体素子５１と、半導体パッケージ基板５３と、半導体素子５１の放熱や保護のために半導体素子５１を覆うように半導体素子５１と半導体パッケージ基板５３の両方に接着されたリッド（Ｌｉｄ）５５から構成されている。

半導体パッケージ基板５３には、半導体素子５１の半田バンプ５２に物理的電気的に接続されるパッドと、信号や電源グランドといった配線層と、プリント基板に接続されるパッド等（いずれも図示せず）が構成されている。

半導体素子５１は、Ｓｉ（シリコン）等の半導体ペレットの表面にトランジスタや抵抗、容量素子等を形成し回路を構成したものである。

半導体素子５１の回路構成面にアレイ状に形成されたパッド（図示せず）上に、印刷半田ペーストやマイクロ半田ボール搭載により半田バンプ５２が配置される。その後ＦＣ（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ）マウント工法を用いて半導体素子５１と半導体パッケージ基板５３が接続される。このとき、半導体素子５１に配置された半田バンプ５２と半導体パッケージ基板５３のパッド（図示せず）とが位置ずれしないように半導体素子５１を半導体パッケージ基板５３に搭載し、リフローされる。こうして半導体素子５１と半導体パッケージ基板が半田によって物理的電気的に接続される。なお、半導体素子５１の回路構成面に形成されたパッドは、入出力信号パッドや電源パッド、グランドパッドなどである。

半導体素子５１と半導体パッケージ基板５３との間に充填樹脂５４を充填したり、さらには半導体素子５１を完全に覆うように充填樹脂５４施す場合もある。これは、半導体素子５１と半導体パッケージ基板５３との熱膨張係数の差異から発生する熱応力によって、半導体装置製造時の熱処理、半導体装置のプリント板実装時の熱処理、半導体装置のプリント板実装後の温度変動などでバンプクラックが発生することを防止するためである。また、近年では、半導体素子の高速化を狙って半導体素子に利用される絶縁膜にＬｏｗ−Ｋ（低誘電率）膜が使用されるようになっているがこのＬｏｗ−Ｋ膜は前述の熱応力によって剥離が発生しやすい。この防止のためにも充填樹脂５４が充填されるようになっている。このように充填樹脂５４はバンプの保護のために充填されるためバンプ保護材でありアンダーフィルとも呼ばれる。

リッド５５は、リッド５５の中心部に半導体素子５１を収めるための凹部５５ｂと、リッド５５の外周部（つば部５５ａ）に半導体パッケージ基板５３との接着面５３ａとが形成されている。このようにリッド５５は、リッド５５で半導体素子５１を覆うことができるよう、凹部５５ｂに半導体素子５１を収めることが出来るようハット型に加工されている。

半導体素子５１、半導体パッケージ基板５３とリッド５５は、リッド５５の凹部５５ｂと半導体素子５１との間に接着剤５６ａを、リッド５５のつば部５５ａと半導体パッケージ基板５３の接着面５３ａとの間に接着剤５６ｂをそれぞれ塗布し、リッド５５を半導体素子５１と半導体パッケージ基板５３に圧着した後、ベーキングを行って接着される。

接着剤５６ａと接着剤５６ｂは同一樹脂を使用しても異なる樹脂を使用してもよいが、従来技術では通常、接着材５６ａには銀ペーストを、接着材５６ｂには充填樹脂５４と同じ樹脂が一般的に使用される。

充填樹脂５４には、上述のバンプクラックやＬｏｗ−Ｋ膜剥離を防止するために、特に弾性率が１０Ｇｐａ程度の高弾性のものが使用されている。

なお、本発明に関する従来技術として、特開２００１−２１０７６１号公報や特開２０００−１５０６９５号公報が開示されている。

特開２０００−１５０６９５号公報 特開２００１−２１０７６１号公報

上述したような従来の半導体装置では、リッドの凹部５５ｂの深さと凹部５５ｂに収める半導体素子５１のバンプ５２を含めた厚さとの関係を考慮した設計はされていなかった。すなわち、リッド５５の凹部５５ｂに半導体素子５１やバンプ５２が収まるように設計されるのみであった。

しかしながら実際には、リッドの加工精度のバラツキによりリッドの凹部５５ｂの深さが半導体素子５１のバンプ５２を含めた厚さ以上に深くなったリッド５５が製造され、このようなリッド５５を半導体素子５１の搭載された半導体パッケージ基板５３に搭載すると、リッド５５の外周部（つば部５５ａ）が半導体パッケージ基板５３に先に接触してしまい、リッド５５と半導体素子５１との間に隙間が生じる事態を発生させる。このような場合はその間に接着剤５６ａを塗布しても十分圧着されない。リッド５５と半導体素子５１の接着強度を低下させるのみならず、半導体素子５１から発生する熱を接着剤５６ａを介して十分にリッド５５へ放熱することができなくなり半導体素子５１の故障（破壊）の原因にもなってしまうという問題がある。特にリッド５５と半導体素子５１の接着不良は目視等による選別が困難なため、出荷後の使用環境によっては半導体素子５１が正常に動作せず市場不良となる可能性がある。

一方、リッド５５の凹部５５ｂの深さを浅くすれば、リッド５５のつば部５５ａと半導体パッケージ基板５３との隙間が広くなり半導体装置の組立工程でリッド５５と半導体パッケージ基板５３との隙間に接着剤５６ｂが充填しきれず接着が行えなくなるという問題がある。

なお、本発明に関する従来技術である特開２００１−２１０７６１号公報や特開２０００−１５０６９５号公報では、いずれもリッドと半導体パッケージ基板との接着部分における間隔（隙間の厚さ）の記述はない。

本願で開示される発明は、上記課題を解決するために、以下の構成とされる。

本発明の半導体装置は、半導体素子が搭載された半導体パッケージ基板と、中央部に前記半導体素子を収めかつ前記半導体素子と接着された接着面を持つ凹部と前記凹部の外周部に前記半導体パッケージ基板と接着された接着面を持つつば部とを有するリッドとを備え、前記半導体素子を前記半導体パッケージ基板と前記リッドとで覆う半導体装置であって、前記つば部の接着面から前記凹部の接着面までの深さｄ１（μｍ）と、前記つば部が接着された前記半導体パッケージ基板の接着面から前記凹部と接着された前記半導体素子の接着面までの高さに前記半導体素子と前記凹部の間に充填された接着剤の厚さを加えた長さｄ２（μｍ）との関係が、
２５μｍ≦ｄ２−ｄ１≦３００μｍ
である。

本発明の半導体装置は、リッド５のつば部５ａの接着面からリッド５の凹部５ｂの接着面までの深さｄ１（μｍ）と、つば部５ａが接着された半導体パッケージ基板３の接着面３ａからリッド５の凹部５ｂと接着された半導体素子１の接着面までの高さに半導体素子１と凹部５ｂの間に充填された接着剤６ａの厚さを加えた長さｄ２（μｍ）との関係が、
２５μｍ≦ｄ２−ｄ１≦３００μｍ
であるため、リッド５を半導体素子１を搭載した半導体パッケージ基板３に接着する場合に、リッド５の凹部５ｂと半導体素子１は接着剤６ａに密着する。このため、半導体素子１とリッド５を確実に接着することが出来る。

また、リッドのつば部と半導体パッケージ基板との隙間が３００μｍ以上開かない構造であるため、半導体装置の組立工程でリッドと半導体パッケージ基板との隙間に接着剤が充填しきれず接着が行えなくなることもない。

本発明の第１の実施例における半導体装置の断面図である。 本発明の第１の実施例における半導体装置の製造過程を表わす図である。 本発明の第１の実施例における半導体装置の製造過程を表わす図である。 本発明の第１の実施例における半導体装置の製造過程を表わす図である。 リッドと半導体パッケージ基板との間に発生する応力を示す図面である。 接着剤６ｂの弾性率と接着剤６ｂにかかる応力との関係を示す図である。 接着剤６ｂの弾性率と半導体パッケージ基板３の基板端の反りとの関係を表す図である。 従来の技術における半導体装置の断面図である。 本発明の第２の実施例における半導体装置の断面図である。 本発明の第３の実施例における半導体装置の断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の半導体装置の第１の実施例である。ここでは、本発明の半導体装置はＦＣＢＧＡ（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）として説明する。

図１に示すように、本発明の半導体装置９は、半田バンプ２がアレイ状に配置された半導体素子１と、半導体パッケージ基板３と、半導体素子１の放熱や保護のために半導体素子１を覆うように半導体素子１と半導体パッケージ基板３の両方に接着されたリッド５から構成されている。

半導体パッケージ基板３には、半導体素子１の半田バンプ２に物理的電気的に接続されるパッドと、信号や電源グランドといった配線層と、プリント基板に接続されるパッド等（いずれも図示せず）が構成されている。

半導体素子１は、Ｓｉ（シリコン）等の半導体ペレットの表面にトランジスタや抵抗、容量素子等を形成し回路を構成したものである。

半導体素子１の回路構成面にアレイ状に形成されたパッド（図示せず）上に、印刷半田ペーストやマイクロ半田ボール搭載により半田バンプ２が配置される。その後ＦＣ（Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ）マウント工法を用いて半導体素子１と半導体パッケージ基板３が接続される。このとき、半導体素子１に配置された半田バンプ２と半導体パッケージ基板３のパッド（図示せず）とが位置ずれしないように半導体素子１を半導体パッケージ基板３に搭載し、リフローされる。こうして半導体素子１と半導体パッケージ基板が半田によって物理的電気的に接続される。なお、半導体素子１の回路構成面に形成されたパッドは、入出力信号パッドや電源パッド、グランドパッドなどである。

半田バンプ２は通常共晶半田、高温半田、又はＳｎ−Ａｇ系の鉛フリー半田等が用いられる。

リッド５は、リッド５の中心部に半導体素子１を収めるための凹部５ｂと、リッド５の外周部（つば部５ａ）に半導体パッケージ基板３との接着面とが形成されている。このようにリッド５は、リッド５で半導体素子１を覆うことができるよう、凹部５ｂに半導体素子１を収めることが出来るようハット型に加工されている。

リッド５は好ましくは厚さ０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の金属板が用いられ、この金属板を用いて薄い金属板を絞り加工等を施してつば部５ａや凹部５ｂを構成する。なお、一般にリッド５に用いられる金属板は銅（Ｃｕ）である。Ｃｕと同程度の物性を持つ金属板において本発明を適用することも可能である。またリッド５に使われる金属板は銅板にＮｉメッキを施した金属板でもよい。

ここで、リッド５は、リッド５のつば部５ａの接着面からリッド５の凹部５ｂの接着面までの深さｄ１（μｍ）と、つば部５ａが接着された半導体パッケージ基板３の接着面からリッド５の凹部５ｂに接着された半導体素子１の接着面までの高さに半導体素子１と前記凹部５ｂの間に充填された接着剤６ａの厚さを加えた長さｄ２（μｍ）との関係が、
２５μｍ≦ｄ２−ｄ１≦３００μｍ ・・・式（１）
であるように加工される。ここでｄ２−ｄ１は、リッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３との接着面との隙間の厚さでもあり、リッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３との接着面３ａとの隙間に充填される接着剤６ｂの厚さでもある。リッド５の凹部５ｂと半導体素子１とを接着する接着剤６ａの厚さは隙間の厚さｄ２−ｄ１に比べて十分小さいので、リッド５と半導体素子１を十分に密着させることが可能である。

半導体素子１とリッド５の凹部５ｂの接着面とを接着する接着剤６ａは通常シリコーン樹脂やエポキシ樹脂が用いられる。特にリッド５を放熱板として用いる場合は銀ペーストなどの熱伝導性の高いものを用いることも可能である。また、接着剤６ｂは接着剤６ａと同じものを用いてもよい。

次に図２〜図４を用いて、本発明の半導体装置の製造過程を説明する。

まず、図２ならびに先に記したように、半田バンプ２を半導体素子１のパッド（図示せず）上に搭載し、半田バンプ２を搭載した半導体素子１を半導体パッケージ基板３上のパッド（図示せず）に位置ずれしないように乗せる。このあとリフローを行って、半導体素子１と半導体パッケージ基板３とを半田バンプ２を介して物理的電気的に接続する。ここでバンプクラックやＬｏｗ−Ｋ膜剥離の防止を目的として半田バンプ２を完全に覆うよう充填樹脂材４を施す。

次に図３に示すように、半導体素子１が固定された半導体パッケージ基板３にリッド５を搭載する。リッド５は上述のように予め加工が施されている。ここではまず半導体素子１のリッド接着面と半導体パッケージ基板３の外周部の接着面３ａにそれぞれ接着剤６ａと接着剤６ｂを塗布する。半導体素子１のリッド接着面は、半田バンプ２が配置される面の反対の面である。半導体素子１のリッド接着面に塗布される接着剤６ａはリッド５の凹部５ｂの接着面とを接着する。また、半導体パッケージ基板３の外周部の接着面３ａに塗布される接着剤６ｂは、半導体パッケージ基板３の接着面３ａとリッド５のつば部５ａとを接着する。ここで半導体パッケージ基板３の接着面３ａとリッド５のつば部５ａとの接着に関しては、必要に応じて半導体パッケージ基板３の接着面３ａは外周部全体、あるいはコーナー部分のみ塗布する。そして半導体素子１のリッド接着面にリッド５を垂直に押し付けるように装着する。この際、リッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３の接着面３ａとの間には、式（１）で記された隙間が出来るよう前記リッド５は成形されている。また、リッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３の接着面３ａとの隙間に接着剤６ｂが充填されるよう塗布量を調節する。このようにして図１に示される半導体装置９が製造される。

図４に本発明の半導体装置が実際のプリント板等に実装された状態を示す。半導体パッケージ基板３の半導体素子１搭載面の反対側にアウターボール７を搭載し、このアウタ−ボール７を介してプリント板８と半導体パッケージ３とを物理的電気的に接続する。このようにして、本発明の半導体装置はプリント板８に実装される。

上述のような構造をもつ本発明の半導体装置においては、後述するようにリッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３との接着面に塗布される低弾性率の接着剤６ｂによる応力緩和の効果を得るためには少なくとも２５μｍ以上の隙間を確保しなければならない。このことから、ｄ２−ｄ１の最小値は２５μｍ以上確保しなければならない。

一方、隙間の厚さ（ｄ２−ｄ１）は、半導体装置の組立工程でリッド５と半導体パッケージ基板３との隙間に接着剤６ｂが充填でき接着が行える範囲であればよい。しかしながら、むやみに間隔（ｄ２−ｄ１）を広く取りすぎれば、塗布幅を増やすか、樹脂ポストを形成する、あるいは型を取るための金型を起こさなければならず、半導体パッケージの大型化や生産コスト増の要因となる。場合によっては、半導体装置の組立工程でリッドと半導体パッケージ基板との隙間に接着剤が充填しきれず接着が行えなくなる。

一般に用いられる樹脂系の接着剤は、滴下したときに底面の幅に対し高さはおおよそ底面の幅の１／３になることが知られている。また従来技術の半導体装置では、リッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３の接着面３ａに塗布される接着剤の塗布領域は１．５ｍｍ程度である。このような場合、塗布された接着剤樹脂の高さはおおよそ５００μｍ程度となる。ここから十分な充填を考えれば、隙間の厚さ（ｄ２−ｄ１）はおおよそ３００μｍ程度にすることが望ましい。つまり少なくとも隙間の厚さ（ｄ２−ｄ１）を３００μｍ以下にすれば、リッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３の接着面３ａの隙間に問題なく接着剤６ｂを充填することが可能である。

本発明の半導体装置は、式（１）の関係を満足するようにリッド５を加工することによって、リッド５を半導体素子１を搭載した半導体パッケージ基板３に接着する場合に、リッド５の凹部５ｂと半導体素子１は接着剤６ａに密着する。このため、半導体素子１とリッド５を確実に接着することが出来る。リッド５の加工ばらつきがある場合には、この加工ばらつきも考慮に入れて、式（１）を満足するようにリッド５を加工すればよい。

また、リッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３の接着面３ａとの隙間が３００μｍよりも開けない構造であるため、半導体装置の組立工程でリッド５と半導体パッケージ基板３との隙間に接着剤６ｂが充填しきれず接着が行えなくなることもない。

以上のように本発明の半導体装置は必ずリッド５の凹部５ｂと半導体素子１が接着剤６ａに密着するため、その接着は強固なものとなりこの部分のリッド剥がれを防止することが可能となる。また、本願発明の半導体装置は、リッド５と半導体パッケージ基板３との間にｄ２−ｄ１の隙間の存在が目視で確認できるので、リッド５の凹部５ｂと半導体素子１の接着不良品を簡便に発見できる。このような接着不良品を取り除けばリッド５の凹部５ｂと半導体素子１の接着不良から引き起こされる半導体素子１の放熱不足を引き起こすことがない。したがって半導体素子の放熱不足による市場不良を防止することが出来る。

本発明の半導体装置では、さらに好ましくは、上述の半導体装置のリッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３の接着面３ａとの間の隙間に１ＭＰa〜３ＧＰａの低弾性の接着剤が充填されている。

図５は本発明の半導体装置９が温度変化によってリッド５と半導体パッケージ基板３との熱膨張係数の差により両者に歪が生じることを模式的に表した図である。

図５よりリッド５と半導体パッケージ基板３との熱膨張係数の差により生じた歪は応力となってリッド５のつば部５ａと半導体パッケージ基板３の接着面３ａとの間に充填された接着剤６ｂにかかることがわかる。このことは接着剤６ｂが高弾性の接着剤である場合リッド５と半導体パッケージ基板３との接着部分に集中する応力（熱応力）によってこの接着部分が剥がれる危険性を示唆している。

図６はシミュレーションにより求められた接着剤６ｂの弾性率と接着剤６ｂにかかる応力との関係を示す。横軸は接着剤６ｂの弾性率（ＭＰａ）、縦軸は接着剤６ｂにかかる応力（ＭＰａ）である。図６においてｔはリッド５の厚さ、ｄはリッドのつば部と半導体パッケージ基板の隙間厚（すなわちｄ２−ｄ１）を示す。図６には、（ａ）ｔ＝０．５ｍｍ、ｄ＝１００μｍ、（ｂ）ｔ＝０．５ｍｍ、ｄ＝３００μｍ、（ｃ）ｔ＝０．５ｍｍ、ｄ＝２５μｍ、（ｄ）ｔ＝１．０ｍｍ、ｄ＝１００μｍでシュミレーションした結果がグラフ化されている。なお、リッドの材料はＣｕである。また図６のシュミレーション結果は、０℃〜１２５℃の範囲における、接着剤６ｂの弾性率と接着剤６ｂにかかる応力の最大値を示している。

図６によると、（ａ）〜（ｄ）いずれの条件でも接着剤６ｂの弾性率が３０００ＭＰａ＝３ＧＰａ以上の場合、応力が急激に増加することがわかる。これは図５が示唆したリッド５と半導体パッケージ基板３との接着部分が剥がれることを避けるためには、接着剤６ｂに低弾性率の接着剤を使用すればよいことを示している。（ａ）〜（ｃ）の結果から、ｄ（＝ｄ２−ｄ１）が２５μｍ以上３００μｍ以下の範囲では、３ＧＰａ以下の低弾性率の接着剤の応力削減効果が顕著に現れる。また（ａ）と（ｄ）からこの応力削減効果はすくなくともリッド厚が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲では変わらない。したがって一般的に利用される厚さ０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の金属板（Ｃｕ）で構成されたリッドにおいては、ｄ（＝ｄ２−ｄ１）が２５μｍ以上３００μｍ以下の範囲で接着剤６ｂの弾性率を３ＧＰａ以下にすれば接着剤６ｂにかかる応力が顕著に削減され、リッド剥がれを防止することが可能となる。

図７は同じくシミュレーションにより求められた接着剤６ｂの弾性率を変えた場合の半導体パッケージ基板３の基板端の反りを示している。半導体パッケージ基板３の基板端の反りは半導体パッケージ基板３の中心からの偏移として示している。横軸は接着剤６ｂの弾性率（ＭＰａ）、縦軸は半導体パッケージ基板３の基板端の反り（μｍ）である。図７においても図６と同様、ｔはリッド５の厚さ、ｄはリッドのつば部と半導体パッケージ基板の隙間厚（すなわちｄ２−ｄ１）を示す。図７には、（ａ）ｔ＝０．５ｍｍ、ｄ＝１００μｍ、（ｂ）ｔ＝０．５ｍｍ、ｄ＝３００μｍ、（ｃ）ｔ＝０．５ｍｍ、ｄ＝２５μｍ、（ｄ）ｔ＝１．０ｍｍ、ｄ＝１００μｍでシュミレーションした結果がグラフ化されている。なお、リッドの材料はＣｕである。また図７のシュミレーション結果は、０℃〜１２５℃の範囲における、接着剤６ｂの弾性率を変えた場合の半導体パッケージ基板３の基板端の反りの最大値を示している。

図７に示すように（ａ）〜（ｄ）いずれの条件でも接着剤６ｂの弾性率が１ＭＰａより小さい値となると反りは４２０μｍ付近で一定値となる。いずれのケースも接着剤６ｂの弾性率が１ＭＰａ以下になると反りはリッドを半導体パッケージ基板に接着していない場合と同等になる。すなわち、接着剤６ｂの弾性率が１ＭＰａより小さい値であれば接着剤はリッドと半導体パッケージ基板とを接着する効果が見られないことを示す。（ａ）〜（ｃ）の結果から、ｄ（＝ｄ２−ｄ１）が２５μｍ以上３００μｍ以下の範囲で、また（ａ）と（ｄ）からリッド厚が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲で、この特性は変わらない。したがって一般的に利用される厚さ０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の金属板（Ｃｕ）で構成されたリッドにおいては、ｄ（＝ｄ２−ｄ１）が２５μｍ以上３００μｍ以下の範囲で接着剤６ｂの弾性率を１ＭＰａ以上にしなければ接着剤６ｂがリッド５と半導体パッケージ基板３とを接着する効果が現れない。換言すれば接着剤６ｂの弾性率を１ＭＰａ以上にすれば、接着剤６ｂがリッド５と半導体パッケージ基板３とを接着する効果が現れリッド剥がれを防止することが可能となる。なお、接着剤６ｂの弾性率が３ＧＰａより大きくなっても反りはもはや増加しない。

以上から、リッド５と半導体パッケージ基板３それぞれの接着面間の隙間（ｄ２−ｄ１）を２５μｍ以上３００μｍ以下とした場合、その隙間に弾性率１Ｍｐａ以上３Ｇｐａ以下の接着剤を充填し接着することによって、接着剤６ｂの部分で応力（熱応力）を吸収することができるため、リッド剥がれを改善、防止できる。本半導体装置をプリント板等へ実装した後の半導体装置の動作によって温度変化が生じた場合でもリッド剥がれを起こしにくくすることが可能となる。

また翻って、リッド５と半導体パッケージ基板３それぞれの接着面間の隙間の厚さ（ｄ２−ｄ１）を２５μｍ以上３００μｍ以下とさえすれば、接着剤６ｂを弾性率１Ｍｐａ以上３Ｇｐａ以下の接着剤に置き換えなくとも、必ずリッド５の凹部５ｂと半導体素子１が接着剤６ａに密着するため、その接着は強固なものとなりこの部分のリッド剥がれを防止することが可能となる。放熱不足の防止も可能となる。

図９は本発明の半導体装置の第２の実施例である。本発明の半導体装置９ｂは、リッド５のつば部５ａの先端を折り曲げてフィンをリッド５の外周部に作成したつば部５ａの外周に形成するように加工された構造である。他は本発明の第一の実施例と同様である。リッドの剛性を強化や放熱効果を上げることが出来る。

図１０は本発明の半導体装置の第３の実施例である。本発明の半導体装置９ｃは、金属板をくりぬいてリッド５の凹部５ｂを形成する。他は本発明の第一の実施の形態と同様である。

図９、図１０に示すように、本発明の半導体装置の実施例のバリエーションを示している。このように、リッド５に凹部５ｂを備え、リッド５と半導体パッケージ基板３それぞれの接着面間の隙間の厚さ（ｄ２−ｄ１）を２５μｍ以上３００μｍ以下とさえすれば、本発明の半導体装置が実現できる。リッド５と半導体パッケージ基板３それぞれの接着面間の隙間に弾性率１Ｍｐａ以上３Ｇｐａ以下の接着剤を充填すれば、さらにリッド剥がれを防止することが可能となる。

１ 半導体素子
２ 半田バンプ
３ 半導体パッケージ基板
３ａ 接着面
４ 充填樹脂
５ リッド
５ａ つば部
５ｂ 凹部
６ａ、６ｂ 接着剤
７ アウターボール
８ プリント板
９、９ｂ、９ｃ 半導体装置
５１ 半導体素子
５２ 半田バンプ
５３ 半導体パッケージ基板
５３ａ 接着面
５４ 充填樹脂
５５ リッド
５５ａ つば部
５５ｂ 凹部
５６ａ、５６ｂ 接着剤
５９ 半導体装置

本発明によれば、
半導体素子が搭載された半導体パッケージ基板と、
前記半導体素子を収める凹部と前記凹部の外周部に形成されたつば部とを有するリッドと、
前記半導体素子と前記リッドの凹部との間に形成された第１の接着層と、
前記半導体パッケージ基板と前記リッドのつば部との間に形成された第２の接着層と、
を備え、
前記第１の接着層の厚さが、前記第２の接着層の厚さより小さいことを特徴とする半導体装置が提供される。

Claims (8)

1. 半導体素子が搭載された半導体パッケージ基板と、
   中央部に前記半導体素子を収めかつ前記半導体素子と接着された接着面を持つ凹部と前記凹部の外周部に前記半導体パッケージ基板と接着された接着面を持つつば部とを有するリッドとを備え、
   前記半導体素子を前記半導体パッケージ基板と前記リッドとで覆う半導体装置であって、
   前記つば部の接着面から前記凹部の接着面までの深さｄ１（μｍ）と、前記つば部が接着された前記半導体パッケージ基板の接着面から前記凹部と接着された前記半導体素子の接着面までの高さに前記半導体素子と前記凹部の間に充填された接着剤の厚さを加えた長さｄ２（μｍ）との関係が、
   ２５μｍ≦ｄ２−ｄ１≦３００μｍ
   である半導体装置。
2. 前記半導体パッケージ基板と前記リッドのつば部とを接着する接着剤の弾性率が、１ＭＰａ以上３ＧＰａ以下である請求項１記載の半導体装置。
3. 前記リッドは金属板を絞り加工して前記凹部と前記つば部とを形成したことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
4. 前記リッドのつば部の先端を折り曲げ、つば部にフィンを形成したことを特長とする請求項３記載の半導体装置
5. 前記リッドは金属板であって、
   前記半導体素子を接着する接着面を備える凹部は、前記金属板の中央部をくり貫いて形成し、前記金属板の外周部が前記半導体パッケージ基板と接着された前記つば部となることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
6. 前記半導体パッケージと前記つば部とを接着する接着剤がシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
7. 前記リッドは放熱板であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
8. 前記半導体パッケージと前記つば部とを接着する接着剤の弾性率は、０℃から１２５℃までの温度範囲内で１ＭＰａ以上３ＧＰａ以下である請求項２記載の半導体装置。

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