JP2013171926A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの反りを抑制することができる電子部品を提供する。
【解決手段】主表面に表面電極１１、１２、２１を有する半導体チップ１０、２０と、半導体チップ１０、２０を封止する封止部材３０と、封止部材のうち半導体チップの主表面側に配置され、表面電極１１、１２、２１と電気的に接続される表面接続部材３１、３２、３５と、封止部材３０のうち半導体チップ１０、２０の主表面と反対側の裏面側に配置され、半導体チップを基準として表面接続部材３１、３２、３５と同じ形状とされた裏面接続部材３３、３４、３６とを備える。これによれば、半導体チップ１０、２０の主表面側から表面接続部材３１、３２、３５によって印加される応力と、半導体チップ１０、２０の裏面側から裏面接続部材３３、３４、３６によって印加される応力とがばらつくことを抑制することができ、半導体チップ１０、２０が反ることを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップが封止部材の内部に封止されてなる電子部品に関するものである。

従来より、例えば、特許文献１には、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下では、単にＩＧＢＴという）等が形成された半導体チップが熱可塑性樹脂等で構成される封止部材の内部に封止されてなる電子部品が提案されている。

具体的には、半導体チップは、主表面側にゲート電極およびエミッタ電極を有し、裏面側にコレクタ電極を有している。そして、封止部材には、半導体チップの主表面側の部分にゲート電極と電気的に接続される接続部材およびエミッタ電極と電気的に接続される接続部材が配置されている。また、封止部材のうち半導体チップの裏面側の部分にコレクタ電極と電気的に接続される接続部材が配置されている。そして、封止部材における半導体チップの主表面側および裏面側の表面には配線部が形成されており、各配線部は接続部材を介して各電極と電気的に接続されている。

特開２０１１−２２２５５３号公報

しかしながら、上記電子部品では、ゲート電極およびエミッタ電極と接続される接続部材と、コレクタ電極と電気的に接続される接続部材との形状が互いに異なっている。このため、使用環境の温度が変化するような場合には、半導体チップの主表面側に位置する接続部材から半導体チップに印加される応力と、半導体チップの裏面側に位置する接続部材から半導体チップに印加される応力とが異なり、半導体チップが反ってしまう。このため、半導体チップが破壊されたり、半導体チップの特性変動が発生してしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、半導体チップの反りを抑制することができる電子部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、主表面に表面電極（１１、１２、２１）を有する半導体チップ（１０、２０）と、半導体チップを封止する封止部材（３０）と、封止部材のうち半導体チップの主表面側に配置され、表面電極と電気的に接続される表面接続部材（３１、３２、３５）と、封止部材のうち半導体チップの主表面と反対側の裏面側に配置され、半導体チップを基準として表面接続部材と同じ形状とされた裏面接続部材（３３、３４、３６）と、を備えていることを特徴としている。

これによれば、半導体チップの主表面側および裏面側に同じ形状の接続部材が配置されている。このため、半導体チップの主表面側から表面接続部材によって印加される応力と、半導体チップの裏面側から裏面接続部材によって印加される応力とがばらつくことを抑制することができ、半導体チップが反ることを抑制することができる。

この場合、請求項２に記載の発明のように、表面接続部材と裏面接続部材とは、半導体チップを基準として対称に配置されていることが好ましい。

これによれば、半導体チップの主表面側から表面接続部材によって印加される応力と、半導体チップの裏面側から裏面接続部材によって印加される応力とを等しくすることができ、さらに半導体チップが反ることを抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における電子部品の断面図である。 図１に示す電子部品の分解図である。 本発明の第２実施形態における電子部品の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示されるように、本実施形態の電子部品は、第１、第２半導体チップ１０、２０が封止部材３０に封止されて構成されている。

第１半導体チップ１０は、ＩＧＢＴ素子が形成された半導体チップであり、主表面側にエミッタ電極１１およびゲート電極１２を有すると共に裏面側にコレクタ電極１３を有しており、裏面側から表面側に電流が流れるように構成されている。

第２半導体チップ２０は、ダイオード素子が形成された半導体チップであり、主表面側にアノード電極２１を有すると共に裏面側にカソード電極２２を有しており、表面側から裏面側に電流が流れるように構成されている。

なお、本実施形態では、エミッタ電極１１、ゲート電極１２、アノード電極２１が本発明の表面電極に相当し、コレクタ電極１３、カソード電極２２が本発明の裏面電極に相当する。

封止部材３０は、第１、第２半導体チップ１０、２０を内部に保持して保護する機能を果すものであり、後述するように複数の熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムが積層され、加熱しながら加圧されることによって一体化されたものである。そして、この封止部材３０は、第１、第２半導体チップ１０、２０の主表面側に位置する部分と第１、第２半導体チップ１０、２０の裏面側に位置する部分との厚さが等しくされている。

封止部材３０には、第１半導体チップ１０に形成されたエミッタ電極１１と電気的に接続される表面接続部材３１、第１半導体チップ１０に形成されたゲート電極１２と電気的に接続される表面接続部材３２、第１半導体チップ１０に形成されたコレクタ電極１３と電気的に接続される裏面接続部材３３、３４が備えられている。さらに、封止部材３０には、第２半導体チップ２０に形成されたアノード電極２１と電気的に接続される表面接続部材３５、第２半導体チップ２０に形成されたカソード電極２２と電気的に接続される裏面接続部材３６が備えられている。

具体的には、表面接続部材３１、３２は、第１半導体チップ１０の主表面側から当該主表面と離間する方向に向かって先端が細くなるテーパ形状とされている。また、裏面接続部材３３は、第１半導体チップ１０を基準として表面接続部材３１と同じ形状とされ、第１半導体チップ１０の裏面側から当該裏面と離間する方向に向かって先端が細くなるテーパ形状とされている。同様に、裏面接続部材３４は第１半導体チップ１０を基準として表面接続部材３２と同じ形状とされ、第１半導体チップ１０の裏面側から当該裏面と離間する方向に向かって先端が細くなるテーパ形状とされている。そして、裏面接続部材３３は表面接続部材３１と第１半導体チップ１０を基準として対称に配置され、裏面接続部材３４は表面接続部材３２と第１半導体チップ１０を基準として対称に配置されている。

すなわち、裏面接続部材３３、３４はいずれもコレクタ電極１３と電気的に接続されるものであるが、第１半導体チップ１０の主表面側に配置される接続部材と第１半導体チップ１０の裏面側に配置される接続部材との形状および配置関係を等しくするために、２つ配置されている。

同様に、表面接続部材３５は、第２半導体チップ２０の主表面側から当該主表面と離間する方向に向かって先端が細くなるテーパ形状とされている。また、裏面接続部材３６は、第２半導体チップ２０を基準として表面接続部材３５と同じ形状とされ、第２半導体チップ２０の裏面側から当該裏面と離間する方向に向かって先端が細くなるテーパ形状とされている。そして、表面接続部材３５と裏面接続部材３６とは第２半導体チップ２０を基準として対称に配置されている。

なお、上記表面接続部材３１、３２、３５および裏面接続部材３３、３４、３６は、封止部材３０の厚み方向に沿って形成されたビアホール３１ａ〜３６ａ内に導電性ペーストが充填され、この導電性ペーストが焼結されることによって構成されたものである。

また、封止部材３０のうち第１、第２半導体チップ１０、２０の主表面側の表面および第１、第２半導体チップ１０、２０の裏面側の表面には、それぞれＣｕ等の導体箔がパターニングされて配線部３７〜３９が形成されている。

配線部３７は表面接続部材３１、３５と電気的に接続されることによってエミッタ電極１１およびアノード電極２１と電気的に接続されている。また、配線部３８は表面接続部材３２と電気的に接続されることによってゲート電極１２と電気的に接続されている。そして、配線部３９は、裏面接続部材３３、３４、３６と電気的に接続されることによってコレクタ電極１３およびカソード電極２２と電気的に接続されている。

すなわち、本実施形態では、エミッタ電極１１とアノード電極２１とが同電位とされていると共にコレクタ電極１３とカソード電極２２とが同電位とされている。つまり、第２半導体チップ２０に形成されたダイオードはいわゆる還流用ダイオードとして機能するものであり、本実施形態の電子部品はインバータ回路等を構成するスイッチング素子として用いられるものである。

以上が本実施形態における電子部品の構成である。次に、このような電子部品の製造方法について図２を参照しつつ説明する。

まず、封止部材３０を構成し、一面４１ａ〜４３ａおよび他面４１ｂ〜４３ｂを有する３枚の樹脂フィルム４１〜４３を用意する。具体的には、樹脂フィルム４１として、一面４１ａに導体箔がパターニングされてなる配線部３９が形成されていると共に配線部３９を底面とするビアホール３３ａ、３４ａ、３６ａが形成されており、ビアホール３３ａ、３４ａ、３６ａ内に導電性ペースト３３ｂ、３４ｂ、３６ｂが充填されたものを用意する。ビアホール３３ａ、３４ａ、３６ａは、上記のように裏面接続部材３３、３４、３６が構成されるように、他面４１ｂから一面４１ａに向かって先端が細くなるテーパ形状とされている。

また、樹脂フィルム４２として、第１、第２半導体チップ２０、３０を収容するための空洞部（貫通孔）４２ｃが形成されたものを用意する。この空洞部４２ｃは、第１、第２半導体チップ１０、２０の外形形状よりわずかに大きくされている。

さらに、樹脂フィルム４３として、他面４３ｂに導体箔がパターニングされてなる配線部３７、３８が形成されていると共に配線部３７、３８を上面とするビアホール３１ａ、３２ａ、３５ａが形成されており、ビアホール３１ａ、３２ａ、３５ａ内に導電性ペースト３１ｂ、３２ｂ、３５ｂが充填されたものを用意する。この樹脂フィルム４３は、樹脂フィルム４１と厚さが等しくされている。また、ビアホール３１ａ、３２ａ、３５ａは、上記のように、表面接続部材３１、３２、３５が構成されるように一面４３ａから他面４３ｂに向かって先端が細くなるテーパ形状とされており、ビアホール３３ａ、３４ａ、３６ａに対応した位置に形成されている。

なお、ビアホール３１ａ〜３６ａおよび空洞部４２ｃは、例えば、炭酸ガスレーザ等によって形成される。

また、樹脂フィルム４１に充填される導電性ペースト３３ｂ、３４ｂ、３６ｂは、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ等の金属粒子に有機溶媒を加えてペースト化したものが用いられる。樹脂フィルム４３に充填される導電性ペースト３１ｂ、３２ｂ、３５ｂは、例えば、本出願人による特願２００９−７５０３４号に記載のように、導電性粒子に対し、導電性粒子の焼結温度よりも低い温度で分解または揮発すると共に、該温度よりも低く、室温よりも高い温度で溶融状態となり、室温で固体状態となる低融点室温固体樹脂が添加されているものが用いられる。これによれば、充填時には加温することで、低融点室温固体樹脂が溶融してペースト状となり、充填後の冷却において、低融点室温固体樹脂が固化することで導電性ペーストも固まって、ビアホール３１ａ、３２ａ、３５ａ内に保持することができるためである。もちろん、この導電性ペースト３１ｂ、３２ｂ、３５ｂをビアホール３３ａ、３４ａ、３６ａに充填される導電性ペースト３３ｂ、３４ｂ、３６ｂに利用することもできる。

そして、空洞部４２ｃに第１、第２半導体チップ１０、２０が収容されるように、樹脂フィルム４１〜４３および第１、第２半導体チップ１０、２０を配置して積層体を構成し、この積層体の上下両面から真空加熱プレス機により加熱しながら加圧して接合する。これにより、各樹脂フィルム４１〜４３が接着されて封止部材３０が構成される。また、導電性ペースト３１ｂ〜３６が焼結されて表面接続部材３１、３２、３５および裏面接続部材３３、３４、３６が構成され、各接続部材３１〜３６が第１、第２半導体チップ１０、２０および配線部３７〜３９と電気的に接続されて電子部品が製造される。

以上説明したように、本実施形態では、表面接続部材３１と裏面接続部材３３、表面接続部材３２と裏面接続部材３４とが第１半導体チップ１０を基準として同じ形状とされ、表面接続部材３５と裏面接続部材３６とが第２半導体チップ２０を基準として同じ形状とされている。また、表面接続部材３１と裏面接続部材３３、表面接続部材３２と裏面接続部材３４とが第１半導体チップ１０を基準として対称に配置され、表面接続部材３５と裏面接続部材３６とが第２半導体チップ２０を基準として対称に配置されている。このため、第１、第２半導体チップ１０、２０の主表面側から表面接続部材３１、３２、３５によって印加される応力と、第１、第２半導体チップ１０、２０の裏面側から裏面接続部材３３、３４、３６によって印加される応力とがばらつくことを抑制することができ、第１、第２半導体チップ１０、２０が反ることを抑制することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、裏面接続部材３３、３４の配置関係を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図３に示されるように、本実施形態では、第１実施形態に対して、裏面接続部材３３と裏面接続部材３４とが反対に配置されている。すなわち、裏面接続部材３３が第１半導体チップ１０を挟んで表面接続部材３２と反対側に配置されており、裏面接続部材３４が第１半導体チップ１０を挟んで表面接続部材３１と反対側に配置されている。つまり、第１半導体チップ１０を基準として、表面接続部材３１、３２と裏面接続部材３３、３４とが対称に配置されていない。

このような電子部品においても、表面接続部材３１と裏面接続部材３３、表面接続部材３２と裏面接続部材３４とが第１半導体チップ１０を基準として同じ形状とされ、表面接続部材３５と裏面接続部材３６とが第２半導体チップ２０を基準として同じ形状とされているため、従来の電子部品と比較して、第１半導体チップ１０の主表面側に印加される応力と第１半導体チップ１０の裏面側に印加される応力とがばらつくことを抑制することができ、第１半導体チップ１０が反ることを抑制することができる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、第１、第２半導体チップ１０、２０として主表面および裏面に電極を有するものを例に挙げて説明したが、第１、第２半導体チップ１０、２０として主表面のみに電極を有するものであってもよい。このような第１、第２半導体チップ１０、２０を用いた場合においても、上記第１実施形態と同様に、封止部材３０のうち第１、第２半導体チップ１０、２０の裏面側に位置する部分に裏面接続部材３３、３４、３６を配置することにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、この場合、第１、第２半導体チップ１０、２０の裏面側に配置される裏面接続部材３３、３４、３６は、第１、第２半導体チップ１０、２０と電気的に接続されるものではなく、第１、第２半導体チップ１０、２０の反りを抑制するためのみに配置されるものであり、いわゆるダミー電極となる。

また、上記第１実施形態において、第１半導体チップ１０のみを封止してなる電子部品としてもよいし、第２半導体チップ２０のみを封止してなる電子部品としてもよい。もちろん、さらに複数の半導体チップを封止してなる電子部品としてもよく、封止部材に封止される半導体チップはいくつであってもよい。

１０ 半導体チップ
１１ ゲート電極（表面電極）
１２ エミッタ電極（表面電極）
１３ コレクタ電極（裏面電極）
２０ 半導体チップ
２１ アノード電極（表面電極）
２２ カソード電極（裏面電極）
３０ 封止部材
３１、３２、３５ 表面接続部材
３３、３４、３６ 裏面接続部材

Claims (4)

1. 主表面に表面電極（１１、１２、２１）を有する半導体チップ（１０、２０）と、
   前記半導体チップを封止する封止部材（３０）と、
   前記封止部材のうち前記半導体チップの主表面側に配置され、前記表面電極と電気的に接続される表面接続部材（３１、３２、３５）と、
   前記封止部材のうち前記半導体チップの主表面と反対側の裏面側に配置され、前記半導体チップを基準として前記表面接続部材と同じ形状とされた裏面接続部材（３３、３４、３６）と、を備えていることを特徴とする電子部品。
2. 前記表面接続部材と前記裏面接続部材とは、前記半導体チップを基準として対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 前記封止部材は、熱可塑性樹脂を含む複数の樹脂フィルムが積層され、加熱しながら加圧されることによって一体化されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
4. 前記半導体チップは、前記裏面に前記裏面接続部材と電気的に接続される裏面電極（１３、２２）を有し、前記主表面と前記裏面との間に電流を流すものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電子部品。
   

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