JP5708044B2 - Semiconductor device, metal block body and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、半導体チップの一面に、接合面が該半導体チップの一面よりも小さい金属ブロック体をはんだ接合すると共に、それらの両面側に夫々金属放熱板をはんだ接合した構成を備える半導体装置、並びに、その半導体装置に用いられる金属ブロック体及びその製造方法に関する。   The present invention provides a semiconductor device having a configuration in which a metal block body having a bonding surface smaller than one surface of the semiconductor chip is solder-bonded to one surface of the semiconductor chip, and a metal heat dissipation plate is solder-bonded to both surfaces thereof, and The present invention relates to a metal block body used in the semiconductor device and a manufacturing method thereof.

例えばＩＧＢＴ等のパワー素子を含んだ半導体装置としては、放熱性を高めるために、パッケージの両面側に放熱板を有する構成のものがある（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示された半導体装置１の構成を、図１４に示す。   For example, as a semiconductor device including a power element such as an IGBT, there is a semiconductor device having a heat dissipation plate on both sides of a package in order to improve heat dissipation (see, for example, Patent Document 1). The configuration of the semiconductor device 1 disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG.

即ち、図１４（ａ）に示すように、この半導体装置１は、横長な板状に構成された例えば銅等からなる一対の放熱板（ヒートシンク）２、３間に、左右に位置して２個の半導体チップ４、５を備える。このとき、半導体チップ４、５と、下側の放熱板３との間に、矩形ブロック状（直方体形状）をなしスペーサとして機能する例えば銅製の金属ブロック体６、７が夫々挟まれている。前記放熱板２と半導体チップ４、５の間、半導体チップ４、５と金属ブロック体６、７の夫々の間、金属ブロック体６、７と放熱板３との間は、夫々はんだ８により電気的及び熱的に接合されている。この半導体装置１は、エポキシ樹脂等のモールド樹脂層９でモールドされてパッケージが構成され、前記放熱板２、３がパッケージの表面に露出される。   That is, as shown in FIG. 14 (a), the semiconductor device 1 is located between a pair of heat radiating plates (heat sinks) 2 and 3 made of, for example, copper, which are formed in a horizontally long plate shape. The semiconductor chips 4 and 5 are provided. At this time, for example, copper metal block bodies 6 and 7 each having a rectangular block shape (cuboid shape) and functioning as spacers are sandwiched between the semiconductor chips 4 and 5 and the lower radiator plate 3. Electricity is provided between the heat sink 2 and the semiconductor chips 4 and 5, between the semiconductor chips 4 and 5 and the metal block bodies 6 and 7, and between the metal block bodies 6 and 7 and the heat sink 3 by solder 8. And thermally bonded. The semiconductor device 1 is molded with a mold resin layer 9 such as an epoxy resin to form a package, and the heat sinks 2 and 3 are exposed on the surface of the package.

特開２００７−１０３９０９号公報JP 2007-103909 A

ところで、上記構成の半導体装置１においては、半導体チップ４、５の構造によっては、半導体チップ４、５と金属ブロック体６、７との間を接合しているはんだ８の端部において、熱サイクルを受けた際などに、熱膨張係数の相違に起因して半導体チップ４、５に比較的大きな垂直応力が作用し、半導体チップ４、５に悪影響を与えてしまう問題点があった。特に、金属ブロック体６、７と放熱板３との間を接合しているはんだ８が溢れて、金属ブロック体６、７の側面に濡れ拡がり、半導体チップ４、５の表面にまで溢れてしまう場合がある。この場合、溢れたはんだ８と半導体チップ４、５との接触角によっては、垂直応力が更に大きくなり、半導体チップ４、５の寿命低下を招く虞があった。   By the way, in the semiconductor device 1 having the above-described configuration, depending on the structure of the semiconductor chips 4 and 5, the thermal cycle may occur at the end of the solder 8 that joins between the semiconductor chips 4 and 5 and the metal block bodies 6 and 7. When the semiconductor chip 4 or the like is received, a relatively large vertical stress acts on the semiconductor chips 4 and 5 due to the difference in thermal expansion coefficient, which adversely affects the semiconductor chips 4 and 5. In particular, the solder 8 joining the metal block bodies 6 and 7 and the heat radiating plate 3 overflows, spreads on the side surfaces of the metal block bodies 6 and 7, and overflows to the surfaces of the semiconductor chips 4 and 5. There is a case. In this case, depending on the contact angle between the overflowing solder 8 and the semiconductor chips 4 and 5, the vertical stress is further increased, and there is a possibility that the life of the semiconductor chips 4 and 5 is reduced.

尚、上記した特許文献１では、図１４（ｂ）に接合部分の一部を拡大して示すように、放熱板３の上面に、溢れたはんだ８を収容するための溝３ａを形成すると共に、その溝３ａの内面を含むはんだ８の接合面に、金属ブロック体６、７の側面に比べてはんだ８との濡れ性を大きくするための金メッキ層１０を形成するようにしている。これにより、放熱板３の上面から溢れたはんだ８が金属ブロック体６、７の側面に濡れ拡がることを防止するようにしている。   In Patent Document 1 described above, as shown in FIG. 14B in which a part of the joining portion is enlarged, a groove 3 a for accommodating the overflowing solder 8 is formed on the upper surface of the heat radiating plate 3. The gold plating layer 10 for increasing the wettability with the solder 8 compared to the side surfaces of the metal block bodies 6 and 7 is formed on the joint surface of the solder 8 including the inner surface of the groove 3a. Thereby, the solder 8 overflowing from the upper surface of the heat radiating plate 3 is prevented from spreading on the side surfaces of the metal block bodies 6 and 7.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、半導体チップの一面に金属ブロック体をはんだ接合する構成を備えるものにあって、半導体チップのはんだ接合部分に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができる半導体装置を提供するにある。また、本発明の第２の目的は、上記半導体装置に適する金属ブロック体及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to provide a structure in which a metal block body is solder-bonded to one surface of a semiconductor chip, and stress acting on a solder-bonded portion of the semiconductor chip. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device in which the configuration for that can be easily completed while reducing the size of the semiconductor device. A second object of the present invention is to provide a metal block body suitable for the semiconductor device and a manufacturing method thereof.

上記目的を達成するために、本発明者は、半導体チップ（１２）の表面に金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）をはんだ接合した場合に、接合部から溢れたはんだ（１７）によって半導体チップ（１２）が受ける応力に関し、様々な試験、研究を行った。その結果、半導体チップ（１２）に作用する垂直応力は、はんだ（１７）の形状、具体的には半導体チップ（１２）の表面に対してはんだ（１７）がなす接触角度（α）の大小によって変動することを確認した（図３参照）。即ち、はんだ（１７）の接触角度（α）が９０°以上の鈍角であると、応力が比較的大きくなり、接触角度（α）が９０°未満の鋭角であると、応力を十分に（はんだ（１７）の溢れがない場合と同程度に）小さくできるとの知見を得て、本発明を成し遂げるに至ったのである。   In order to achieve the above object, the present inventor, when the metal block bodies (13, 22, 32, 42, 52) are soldered to the surface of the semiconductor chip (12), the solder (17 ) Various tests and studies were conducted on the stress applied to the semiconductor chip (12). As a result, the normal stress acting on the semiconductor chip (12) depends on the shape of the solder (17), specifically, the contact angle (α) that the solder (17) makes with the surface of the semiconductor chip (12). It was confirmed that it fluctuated (see FIG. 3). That is, when the contact angle (α) of the solder (17) is an obtuse angle of 90 ° or more, the stress is relatively large, and when the contact angle (α) is an acute angle of less than 90 °, the stress is sufficiently (solder The present invention was accomplished by obtaining the knowledge that it can be made small (as much as when there is no overflow of (17)).

本発明の半導体装置は、半導体チップ（１２）の一面に、接合面が該半導体チップ（１２）の一面よりも小さい金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）をはんだ接合すると共に、それらの両面側に夫々金属放熱板（１４、１５、６２）をはんだ接合した構成を備えるものにおいて、前記金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部のうち、少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっているところに特徴を有する（請求項１の発明）。 In the semiconductor device of the present invention, a metal block body (13, 22, 32, 42, 52) having a bonding surface smaller than one surface of the semiconductor chip (12) is solder-bonded to one surface of the semiconductor chip (12). What comprises the structure which soldered the metal heat sink (14,15,62) to each of those double-sided side, and at least said semiconductor among the side wall parts of the said metal block body (13,22,32,42,52) A feature is that the rising angle of the portion rising from one surface of the chip (12) is an acute angle (invention of claim 1).

これによれば、金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部の半導体チップ（１２）表面からの立上り角度が鋭角に構成されているので、接合部から溢れてはみ出したはんだ（１７）が、金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部に沿って付着した場合でも、そのはんだ（１７）の半導体チップ（１２）表面に対する接触角度（α）が鋭角状になる。従って、半導体チップ（１２）と金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）とのはんだ接合部分からはんだ（１７）が溢れて金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁面に付着することがあっても、半導体チップ（１２）に作用する応力を小さくすることが可能になる。この場合、金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の形状によって応力を小さくすることができるので、製造工程の複雑化やコストアップを抑えることができる。 According to this, since the rising angle of the side wall portion of the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) from the surface of the semiconductor chip (12) is configured to be an acute angle , the solder overflowed from the joint portion. Even when (17) adheres along the side wall of the metal block (13, 22, 32, 42, 52), the contact angle (α) of the solder (17) with respect to the surface of the semiconductor chip (12) is an acute angle. It becomes a shape. Accordingly, the solder (17) overflows from the solder joint portion between the semiconductor chip (12) and the metal block body (13, 22, 32, 42, 52), and the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) Even if it adheres to the side wall surface, the stress acting on the semiconductor chip (12) can be reduced. In this case, since the stress can be reduced by the shape of the metal block bodies (13, 22, 32, 42, 52), the manufacturing process can be prevented from becoming complicated and costly.

ここで、金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部全体を一定の鋭角形状の傾斜面とした場合には、金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の金属放熱板（１４、６２）と接合される側の面の面積が小さくなってしまい、熱伝導性能ひいては放熱性を低下させることにつながる。そこで、本発明においては、前記金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部の鋭角形状部分を、該金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の厚さ方向の半分以上について設けることにより（請求項２の発明）、所期の目的を達成することができる。   Here, when the whole side wall part of a metal block body (13, 22, 32, 42, 52) is made into the inclined surface of a fixed acute angle shape, the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) of The area of the surface joined to the metal heat radiating plates (14, 62) is reduced, which leads to a decrease in heat conduction performance and consequently heat dissipation. Therefore, in the present invention, the acute-angled portion of the side wall portion of the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) is the thickness direction of the metal block body (13, 22, 32, 42, 52). By providing about half or more (the invention of claim 2), the intended purpose can be achieved.

或いは、前記金属ブロック体（３２）の側壁部（３２ａ）を、前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が鋭角状とされた曲面状をなすように構成しても良い（請求項３の発明）。これによれば、金属ブロック体（２２、３２）の金属放熱板（１４）と接合される側の面の接触面積を徒に小さくすることなく済ませることができる。 Or, the side wall portion of the metal block body (32) and (32a), so as to form said semiconductor chip (12) curved surface rising angle from the one surface of the standing rise portion from the one side is a sharp-pointed You may comprise (Invention of Claim 3 ). According to this , the contact area of the surface of the metal block body (22, 32) on the side to be joined with the metal heat radiating plate (14) can be reduced without being reduced.

また、本発明の半導体装置は、半導体チップ（１２）の一面に、接合面が該半導体チップ（１２）の一面よりも小さい金属ブロック体（２２）をはんだ接合すると共に、それらの両面側に夫々金属放熱板（１４、１５）をはんだ接合した構成を備えるものにおいて、前記金属ブロック体（２２）の側壁部のうち、少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっていると共に、前記金属ブロック体（２２）の側壁部は、前記半導体チップ（１２）の一面と接触する側に位置される傾斜面（２２ａ）と、その傾斜面（２２ａ）から連続して前記金属放熱板（１４）側に延びる垂直面（２２ｂ）とを有して構成されているところに特徴を有する（請求項４の発明）。これによっても、金属ブロック体（２２）の金属放熱板（１４）と接合される側の面の接触面積を徒に小さくすることなく済ませることができる。
更には、本発明の半導体装置は、半導体チップ（１２）の一面に、接合面が該半導体チップ（１２）の一面よりも小さい金属ブロック体（４２、５２）をはんだ接合すると共に、それらの両面側に夫々金属放熱板（１４、１５）をはんだ接合した構成を備えるものにおいて、前記金属ブロック体（４２、５２）の側壁部のうち、少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっていると共に、前記金属ブロック体（４２、５２）の側壁部のうち、前記金属放熱板（１４）との接合側についても、該金属ブロック体（４２、５２）の厚み方向に関して前記半導体チップ（１２）との接合側と対称的になるような鋭角形状に構成されているところに特徴を有する（請求項５の発明）。これによれば、金属ブロック体（４２、５２）の金属放熱板（１４）と接合される側の面の接触面積を徒に小さくすることなく済ませることができることに加え、金属ブロック体（４２、５２）を上下反転しても組付けが可能となるので、組付作業性を高めることができる。 In the semiconductor device of the present invention, the metal block body (22) whose bonding surface is smaller than one surface of the semiconductor chip (12) is solder-bonded to one surface of the semiconductor chip (12), and the both surfaces thereof are respectively connected. Rising from at least one portion of the side wall portion of the metal block body (22) that rises from one surface of the semiconductor block (22), comprising a structure in which metal heat sinks (14, 15) are joined by soldering. The angle is an acute angle, and the side wall portion of the metal block body (22) has an inclined surface (22a) positioned on the side in contact with one surface of the semiconductor chip (12), and the inclined surface (22a). ) And a vertical surface (22b) extending continuously toward the metal heat radiating plate (14). (Invention of Claim 4) This also makes it possible to reduce the contact area of the surface of the metal block body (22) on the side to be joined with the metal heat radiating plate (14).
Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, the metal block body (42, 52) having a bonding surface smaller than one surface of the semiconductor chip (12) is solder-bonded to one surface of the semiconductor chip (12), and both surfaces thereof are bonded. In the structure having a structure in which metal heat sinks (14, 15) are soldered to the sides, at least a portion of the side wall portion of the metal block body (42, 52) rising from one surface of the semiconductor chip (12). The rising angle from the one surface is an acute angle , and the metal block body (42) is also formed on the side of the side wall portion of the metal block body (42, 52) where the metal heat sink (14) is joined. , 52) is characterized in that it is formed in an acute angle shape so as to be symmetric with respect to the bonding side with the semiconductor chip (12) (invention of claim 5). According to this, in addition to the fact that the contact area of the surface of the metal block body (42, 52) to be joined to the metal heat radiating plate (14) can be reduced, the metal block body (42, 52) Assembling is possible even if 52) is turned upside down, so that assembling workability can be improved.

また、本発明においては、前記金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部の、前記半導体チップ（１２）の一面から鋭角状に立上る部分の角度θを、４５°以上、９０°未満の範囲とすることが望ましい（請求項６の発明）。或いは、前記半導体チップ（１２）の表面に対してはんだ（１７）のなす接触角度（α）が、６０°以上、９０°未満の範囲となるように構成することが望ましい（請求項７の発明）。これらによれば、はんだ（１７）が接合部から溢れて金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁面に付着することがあっても、半導体チップ（１２）に作用する応力を、はんだ（１７）の溢れがない場合と同程度に小さくすることができる。   In the present invention, the angle θ of the portion of the side wall portion of the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) that rises acutely from one surface of the semiconductor chip (12) is 45 ° or more. , Preferably within a range of less than 90 ° (invention of claim 6). Alternatively, it is desirable that the contact angle (α) formed by the solder (17) with respect to the surface of the semiconductor chip (12) is in the range of 60 ° or more and less than 90 ° (Invention of Claim 7). ). According to these, even if the solder (17) overflows from the joint and adheres to the side wall surface of the metal block (13, 22, 32, 42, 52), the stress acting on the semiconductor chip (12) Can be made as small as when there is no overflow of the solder (17).

本発明においては、前記金属放熱板（６２）の、前記金属ブロック体（１３）が接合される接合面に、はんだ接合部の外周に位置して、はんだ（１７）の拡がりを防止するための環状の溝（６２ａ）を形成すると共に、その溝（６２ａ）の内面に、前記金属ブロック体（１３）の側面よりもはんだ（１７）の濡れ性の大きい部材（６３）を設ける構成としても良い（請求項８の発明）。金属放熱板（６２）と金属ブロック体（１３）との接合部において溢れるはんだ（１７）を溝（６２ａ）内に捕獲して、金属ブロック体（１３）の側面にはんだ（１７）が濡れ拡がることを効果的に防止することができる。   In the present invention, the metal heat radiating plate (62) is positioned on the outer periphery of the solder joint portion on the joint surface to which the metal block body (13) is joined, and prevents the solder (17) from spreading. An annular groove (62a) may be formed, and a member (63) having higher wettability of solder (17) than the side surface of the metal block body (13) may be provided on the inner surface of the groove (62a). (Invention of Claim 8). The solder (17) overflowing at the joint between the metal heat sink (62) and the metal block body (13) is captured in the groove (62a), and the solder (17) spreads on the side surface of the metal block body (13). This can be effectively prevented.

尚、本発明における「はんだ」とは、一般的な、錫−鉛合金系の接合材料に限定されるものではなく、金属や合金からなる各種の金属接合材（ろう付け材料）全般を含む概念である。   The “solder” in the present invention is not limited to a general tin-lead alloy-based bonding material, but includes a concept including various metal bonding materials (brazing materials) made of metals or alloys. It is.

本発明の金属ブロック体は、上記請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置（１１、２１、３１、４１、５１、６１）に用いられる金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）であって、側壁部のうち少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっているところに特徴を有する（請求項９の発明）。これによれば、半導体チップ（１２）のはんだ接合部分に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができる。 The metal block body of the present invention is a metal block body (13, 22, 32, 42, used in the semiconductor device (11, 21, 31, 41, 51, 61) according to any one of claims 1 to 8. a 52), rising angle of at least the said one surface of the standing rise portion from one surface of the semiconductor chip (12) of the side wall portion, where that is an acute angle with the features (the invention of claim 9). According to this, while the stress acting on the solder joint portion of the semiconductor chip (12) can be reduced, the configuration for that can be easily completed.

そして、上記金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）を製造するための製造方法として、金属材料（７１）を上面からプレスすることにより形成する方法を採用したり（請求項１０の発明）、金属材料（７１）を側面からプレスすることにより形成する方法を採用したり（請求項１１の発明）、厚み方向に２分割された形態の２つの分割体（７５、７５）を接合することにより形成する方法を採用したり（請求項１２の発明）、金属材料（７１）の切削及び研削加工により形成する方法を採用したり（請求項１３の発明）、フープ材（７６）から直接切り出すことにより形成する方法を採用したり（請求項１４の発明）することができる。   And as a manufacturing method for manufacturing the metal block body (13, 22, 32, 42, 52), a method of forming a metal material (71) by pressing from the upper surface is adopted (claim 10). Invention), adopting a method of forming the metal material (71) by pressing from the side surface (Invention of Claim 11), or joining two divided bodies (75, 75) divided into two in the thickness direction From the hoop material (76), a method of forming by forming (invention of claim 12), a method of forming by cutting and grinding of the metal material (71) (invention of claim 13), or A method of forming by direct cutting can be adopted (invention of claim 14).

本発明の第１の実施例を示すもので、はんだの溢れがない状態の半導体装置の縦断面図1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention in a state where there is no overflow of solder はんだの溢れがある場合の半導体装置の縦断面図（ａ）及びそのＡ部の拡大図（ｂ）Longitudinal sectional view (a) of semiconductor device when solder overflows and enlarged view (b) of A part thereof 立上り部の傾斜角度θと半導体チップに作用する垂直方向の応力との関係（ａ）及びはんだ溢れ時のはんだの接触角度αと半導体チップに作用する垂直方向の応力との関係（ｂ）をシミュレートした解析結果を示す図The relationship between the inclination angle θ of the rising portion and the vertical stress acting on the semiconductor chip (a) and the relationship between the solder contact angle α when the solder overflows and the vertical stress acting on the semiconductor chip (b) are simulated. Figure showing the analysis results 本発明の第２の実施例を示すもので、図１相当図（ａ）及び図２（ａ）相当図（ｂ）FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, corresponding to FIG. 1 (a) and FIG. 2 (a) equivalent (b). 本発明の第３の実施例を示すもので、図１相当図（ａ）及び図２（ａ）相当図（ｂ）FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention and is equivalent to FIG. 1 (a) and FIG. 2 (a) equivalent (b). 本発明の第４の実施例を示すもので、図１相当図（ａ）及び図２（ａ）相当図（ｂ）FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention and is equivalent to FIG. 1 (a) and FIG. 2 (a) equivalent view (b). 本発明の第５の実施例を示すもので、図１相当図（ａ）及び図２（ａ）相当図（ｂ）FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention, and is equivalent to FIG. 1 (a) and FIG. 2 (a) equivalent (b). 本発明の第６の実施例を示すもので、図１相当図（ａ）及びそのＢ部の拡大図（ｂ）The 6th Example of this invention is shown, FIG. 1 equivalent figure (a) and the enlarged view of the B section (b) 本発明の第７の実施例を示すもので、金属ブロック体の製造方法を説明するための概略的な縦断面図The schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the 7th Example of this invention and explaining the manufacturing method of a metal block body 本発明の第８の実施例を示す図９相当図FIG. 9 equivalent view showing an eighth embodiment of the present invention. 本発明の第９の実施例を示す図９相当図FIG. 9 equivalent diagram showing a ninth embodiment of the present invention. 本発明の第１０の実施例を示す図９相当図FIG. 9 equivalent diagram showing a tenth embodiment of the present invention. 本発明の第１１の実施例を示す図９相当図FIG. 9 equivalent diagram showing an eleventh embodiment of the present invention. 従来例を示すもので、半導体装置の縦断面図（ａ）及びそのＣ部の拡大図（ｂ）1 shows a conventional example, a longitudinal sectional view of a semiconductor device (a) and an enlarged view of a C portion thereof (b).

以下、本発明を具体化したいくつかの実施例について、図１ないし図１３を参照しながら説明する。尚、以下の実施例を説明する各図面においては、本来ハッチングを付すべき断面に関しても、判り易くするために、便宜上、基本的にはんだ部分を除いてハッチングを省略して示している。また、以下の各実施例においては、本発明を、例えば三相モータ駆動用のインバータ回路に用いられる、ＩＧＢＴとダイオードとの並列接続回路を一体的に形成した半導体チップをパッケージ内に備える半導体装置に適用している。   Hereinafter, several embodiments embodying the present invention will be described with reference to FIGS. In the drawings for explaining the following embodiments, for the sake of convenience, hatching is basically omitted except for a solder portion for easy understanding of a section that should be hatched. Further, in each of the following embodiments, the present invention is a semiconductor device including a semiconductor chip integrally formed with a parallel connection circuit of an IGBT and a diode, which is used in, for example, an inverter circuit for driving a three-phase motor. Has been applied.

（１）第１の実施例
まず、図１ないし図３を参照して、本発明の第１の実施例について述べる。図１及び図２（ａ）は、本実施例に係る半導体装置１１の全体構成を概略的に示している。この半導体装置１１は、半導体チップ１２の一面この場合図で上面に、金属ブロック体１３を接合すると共に、それらの図で上下両面側に夫々金属放熱板１４、１５を接合し、更に全体を例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層１６（パッケージ）でモールドした構成を備える。金属放熱板１４、１５の放熱面は、モールド樹脂層１６から露出している。 (1) First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2A schematically show the overall configuration of a semiconductor device 11 according to this embodiment. The semiconductor device 11 has a metal block body 13 bonded to one surface of the semiconductor chip 12 in this case, the upper surface in the figure, and metal heat sinks 14 and 15 bonded to the upper and lower surfaces in the drawings, respectively. A structure molded with a mold resin layer 16 (package) made of an epoxy resin is provided. The heat radiation surfaces of the metal heat radiation plates 14 and 15 are exposed from the mold resin layer 16.

詳しく図示はしないが、前記半導体チップ１２は、例えばパワー素子であるＩＧＢＴと、そのコレクタ−エミッタ間に並列接続されたダイオードとを備え、薄型の矩形チップ状に構成されている。これも図示はしないが、半導体チップ１２の表面（図で上面）には、例えば大部分に位置してエミッタ電極が形成されていると共に、一辺側に位置してゲート用やケルビンエミッタ用の複数個の小型の電極パッドが形成されている。また、半導体チップ１２の裏面には、コレクタ電極が大きな面積で形成されている。   Although not shown in detail, the semiconductor chip 12 includes, for example, an IGBT, which is a power element, and a diode connected in parallel between its collector and emitter, and is configured in a thin rectangular chip shape. Although not shown in the figure, on the surface (the upper surface in the figure) of the semiconductor chip 12, for example, an emitter electrode is formed in a large part, and a plurality of gate electrodes and kelvin emitters are disposed on one side. Small electrode pads are formed. A collector electrode is formed on the back surface of the semiconductor chip 12 with a large area.

前記金属ブロック体１３は、例えば銅やアルミニウム等の金属から、この場合薄型の四角錘台状、つまり上下両面が上面側の方が小さい矩形状で、４つの側壁部が傾斜面１３ａとされたブロック状に構成されている。この金属ブロック体１３は、半導体チップ１２の表面（上面）のエミッタ電極に重なるようにして、はんだ１７により電気的及び熱的な接続状態で接合されている。このとき、金属ブロック体１３の接合面（下面）は、半導体チップ１２の上面より小さく構成されている。   The metal block 13 is made of, for example, a metal such as copper or aluminum, and in this case is a thin square frustum shape, that is, a rectangular shape whose upper and lower surfaces are smaller on the upper surface side, and four side walls are inclined surfaces 13a. It is configured as a block. The metal block body 13 is joined to the emitter electrode on the surface (upper surface) of the semiconductor chip 12 in an electrically and thermally connected state by a solder 17. At this time, the joint surface (lower surface) of the metal block body 13 is configured to be smaller than the upper surface of the semiconductor chip 12.

そして、図２（ｂ）にも示すように、金属ブロック体１３の側壁部の半導体チップ１２の表面から立上る部分は、鋭角形状に構成されている。より具体的には、その立上り角度θは、４５°以上、９０°未満の範囲、例えば４５°とされている。この場合、金属ブロック体１３の側壁部は、厚み方向全体に渡って傾斜面１３ａとされている。尚、この金属ブロック体１３は、後の第７の実施例等で説明するように、例えば、金属材料を上下方向にプレス加工することにより製造される。   As shown in FIG. 2B, the portion of the side wall portion of the metal block body 13 that rises from the surface of the semiconductor chip 12 has an acute angle shape. More specifically, the rising angle θ is in the range of 45 ° or more and less than 90 °, for example, 45 °. In this case, the side wall portion of the metal block body 13 is an inclined surface 13a over the entire thickness direction. The metal block body 13 is manufactured, for example, by pressing a metal material in the vertical direction, as will be described later in the seventh embodiment.

前記金属放熱板１４、１５は、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い金属から、前記半導体チップ１２よりも大型の矩形板状に構成されている。上側の金属放熱板１４の下面と、前記金属ブロック体１３の上面との間は、はんだ１７により電気的及び熱的な接続状態で接合されている。このとき、図示はしないが、金属放熱板１４に電気的に接続された（或いは一体に設けられた）パワー端子が、モールド樹脂層１６の側面から導出するように設けられている。   The metal heat sinks 14 and 15 are made of a metal having a high thermal conductivity such as copper or aluminum and have a rectangular plate shape larger than the semiconductor chip 12. The lower surface of the upper metal heat radiating plate 14 and the upper surface of the metal block body 13 are joined by solder 17 in an electrically and thermally connected state. At this time, although not shown, a power terminal electrically connected (or integrally provided) to the metal heat radiating plate 14 is provided so as to be led out from the side surface of the mold resin layer 16.

下側の金属放熱板１５の上面には、前記半導体チップ１２の下面側（コレクタ電極）が、はんだ１７により電気的及び熱的な接続状態で接合されている。また、図示はしないが、金属放熱板１５には、パワー端子が電気的に接続される（或いは一体に設けられる）と共に、複数本の信号端子となるリード部を有したリードフレームが接続される。これも図示はしないが、リードフレームの各リード部（信号端子）と、前記半導体チップ１２の表面の複数個の電極パッドとが、夫々ボンディングワイヤによって電気的に接続される。前記金属ブロック体１３は、ワイヤボンディングのためのスペーサ等として機能する。リードフレームはモールド樹脂層１６の形成後に切離され、前記パワー端子および信号端子が、モールド樹脂層１６の側面から導出された形態で設けられる。   The lower surface side (collector electrode) of the semiconductor chip 12 is joined to the upper surface of the lower metal heat radiating plate 15 by solder 17 in an electrically and thermally connected state. Although not shown, the metal heat dissipation plate 15 is electrically connected (or integrally provided) with a power terminal and connected with a lead frame having a lead portion serving as a plurality of signal terminals. . Although not shown, each lead portion (signal terminal) of the lead frame and a plurality of electrode pads on the surface of the semiconductor chip 12 are electrically connected by bonding wires. The metal block body 13 functions as a spacer for wire bonding. The lead frame is separated after the molding resin layer 16 is formed, and the power terminal and the signal terminal are provided in a form led out from the side surface of the molding resin layer 16.

ここで、上記半導体装置１１の製造の手順について述べる。半導体装置１１を製造するにあたっては、図示はしないが、予め、必要な大きさ及び形状に切断した薄いはんだ箔を用意しておく。まず、図示しない治具上に、下側の金属放熱板１５を載置し、その上にはんだ箔を載せ、半導体チップ１２を載置する。さらに、半導体チップ１２のエミッタ電極上にはんだ箔を載せ、金属ブロック体１３を載置する。次いで、１回目のはんだリフローの工程が実行され、はんだ箔が一旦溶けた後、硬化してはんだ１７の層となり、部品間つまり金属放熱板１５と半導体チップ１２との間、並びに、半導体チップ１２と金属ブロック体１３との間がはんだ接合される。   Here, a procedure for manufacturing the semiconductor device 11 will be described. In manufacturing the semiconductor device 11, although not shown, a thin solder foil cut into a necessary size and shape is prepared in advance. First, the lower metal heat sink 15 is placed on a jig (not shown), the solder foil is placed thereon, and the semiconductor chip 12 is placed. Further, a solder foil is placed on the emitter electrode of the semiconductor chip 12 and the metal block body 13 is placed. Next, a first solder reflow process is performed, and the solder foil is once melted and then cured to form a layer of solder 17, between components, that is, between the metal heat sink 15 and the semiconductor chip 12, and the semiconductor chip 12. And the metal block body 13 are soldered together.

この後、金属放熱板１５にリードフレームを接続し、リードフレームの各リード部と、半導体チップ１２の各電極パッドと夫々を接続するワイヤボンディングが行われる。さらに、金属ブロック体１３上にはんだ箔を載せ、上側の金属放熱板１４を載置した上で、２回目のはんだリフローの工程が実行される。これにて、金属ブロック体１３と金属放熱板１４との間についても、はんだ１７の層による接合がなされる。   Thereafter, a lead frame is connected to the metal heat radiating plate 15, and wire bonding is performed to connect each lead portion of the lead frame and each electrode pad of the semiconductor chip 12. Furthermore, after placing the solder foil on the metal block body 13 and placing the upper metal heat sink 14, the second solder reflow process is executed. As a result, the solder block 17 is also joined between the metal block body 13 and the metal heat sink 14.

そして、以上のように組立てられた中間組立体を、図示しないモールド成形型内に収容し、エポキシ樹脂により一体に封止する樹脂モールド工程が実行され、モールド樹脂層１６（パッケージ）が形成される。この樹脂モールド工程の後に、パッケージの上下両面を切削或いは研磨することにより、金属放熱板１４の上面の放熱面がパッケージの上面に露出し、金属放熱板１５の下面の放熱面がパッケージの下面に露出した形態とされる。またこれと共に、前記リードフレームの外周側の連結部分が切離され、パワー端子や信号端子が整形される。   The intermediate assembly assembled as described above is housed in a mold (not shown) and integrally sealed with an epoxy resin to execute a resin molding step, whereby a mold resin layer 16 (package) is formed. . After the resin molding step, the upper and lower surfaces of the package are cut or polished, so that the heat dissipation surface on the upper surface of the metal heat sink 14 is exposed on the upper surface of the package, and the heat sink surface on the lower surface of the metal heat sink 15 is exposed on the lower surface of the package. Exposed form. At the same time, the connecting portion on the outer peripheral side of the lead frame is disconnected, and the power terminal and the signal terminal are shaped.

さて、上記のように構成された半導体装置１１においては、半導体チップ１２と金属ブロック体１３との間の接合部や、金属ブロック体１３と金属放熱板１４との間の接合部に関して、図１に示すように、はんだ１７の量や部材間の間隔が適切であることが理想的である。即ち、はんだ１７の層の厚み（はんだ１７の量）が適切であって、接合部からはんだ１７が溢れるようなことがない場合には、半導体チップ１２に対する垂直応力がさほど大きくなることがない。   In the semiconductor device 11 configured as described above, with respect to the joint between the semiconductor chip 12 and the metal block body 13 and the joint between the metal block 13 and the metal heat sink 14, FIG. As shown in FIG. 4, it is ideal that the amount of solder 17 and the interval between members are appropriate. That is, when the thickness of the solder 17 layer (the amount of the solder 17) is appropriate and the solder 17 does not overflow from the joint portion, the vertical stress on the semiconductor chip 12 does not increase so much.

図３（ａ）は、本発明者が、半導体チップ１２と金属ブロック体１３との接合部においてはんだ１７の溢れがない場合に、金属ブロック体１３の側壁部の半導体チップ１２表面からの立上り角度θと、半導体チップ１２に作用する垂直応力との関係をシミュレートした解析結果を示している。この図３（ａ）から理解できるように、金属ブロック体１３の立上り角度θが、４５°以上の鋭角である場合には、応力が比較的小さく済み、９０°あるいは鈍角の場合には、応力が比較的大きくなる。従って、金属ブロック体１３の側壁部の立上り部分の角度θを、４５°以上、９０°未満の範囲とすることが望ましい。   FIG. 3A shows the rising angle of the side wall portion of the metal block body 13 from the surface of the semiconductor chip 12 when the solder 17 does not overflow at the joint portion between the semiconductor chip 12 and the metal block body 13. The analysis result which simulated the relationship between (theta) and the normal stress which acts on the semiconductor chip 12 is shown. As can be understood from FIG. 3A, when the rising angle θ of the metal block body 13 is an acute angle of 45 ° or more, the stress is relatively small, and when it is 90 ° or an obtuse angle, the stress is reduced. Is relatively large. Therefore, it is desirable that the angle θ of the rising portion of the side wall portion of the metal block body 13 is in a range of 45 ° or more and less than 90 °.

また、現実には、図１のような理想的な状態とすることは難しく、図２（ａ）に示すように、はんだ１７の量が多く溢れてしまうことがある。このように接合部から溢れたはんだ１７が、金属ブロック体１３の側壁部を覆う（上下につながる）ように付着すると、はんだ１７層と半導体チップ１２との間の熱膨張係数の相違に起因して、熱サイクルを受けた際に、半導体チップ１２の表面部に比較的大きな垂直応力がかかることが考えられる。この垂直応力が大きくなると、はんだ１７の層にクラックが発生したり、半導体チップ１２に対して悪影響を及ぼしたりする虞がある。   Further, in reality, it is difficult to achieve the ideal state as shown in FIG. 1, and the amount of solder 17 may overflow as shown in FIG. When the solder 17 overflowing from the joint portion adheres so as to cover the side wall portion of the metal block body 13 (connected vertically), the solder 17 layer is caused by a difference in thermal expansion coefficient between the layer of the solder 17 and the semiconductor chip 12. Thus, it is conceivable that a relatively large vertical stress is applied to the surface portion of the semiconductor chip 12 when subjected to a thermal cycle. If this vertical stress is increased, cracks may occur in the layer of the solder 17 or the semiconductor chip 12 may be adversely affected.

ところが、本実施例では、金属ブロック体１３の形状に工夫を施した、つまり金属ブロック体１３の側壁部の半導体チップ１２の上面から立上る部分を、鋭角形状の傾斜面１３ａに構成した。これにより、半導体チップ１２と金属ブロック体１３とのはんだ接合部分からはんだ１７が溢れて金属ブロック体１３の側壁面に付着することがあっても、半導体チップ１２の表面部に作用する応力を小さく（はんだ１７の溢れがない場合と同程度に）することができたのである。   However, in the present embodiment, the shape of the metal block body 13 is devised, that is, the portion of the side wall portion of the metal block body 13 that rises from the upper surface of the semiconductor chip 12 is configured as an acute-angled inclined surface 13a. Thereby, even if the solder 17 overflows from the solder joint portion between the semiconductor chip 12 and the metal block body 13 and adheres to the side wall surface of the metal block body 13, the stress acting on the surface portion of the semiconductor chip 12 is reduced. (Similar to the case where there is no overflow of the solder 17).

即ち、本発明者の試験、研究によれば、半導体チップ１２に作用する応力は、溢れたはんだ１７の形状、具体的には半導体チップ１２の表面に対して、はんだ１７がなす接触角度αの大小によって変動し、接触角度αが９０°以上の鈍角であると、応力が大きくなり、接触角度αが９０°未満の鋭角であると、応力を十分に小さくできることが明らかとなったのである。図３（ｂ）は、半導体チップ１２に対するはんだ１７の接触角度αと、半導体チップ１２に作用する垂直方向の応力との関係をシミュレートした解析結果を示している。   That is, according to the tests and researches of the present inventors, the stress acting on the semiconductor chip 12 is such that the solder 17 has a contact angle α with respect to the shape of the overflowing solder 17, specifically, the surface of the semiconductor chip 12. It has become clear that when the contact angle α is an obtuse angle of 90 ° or more, the stress increases, and when the contact angle α is an acute angle of less than 90 °, the stress can be sufficiently reduced. FIG. 3B shows an analysis result simulating the relationship between the contact angle α of the solder 17 with respect to the semiconductor chip 12 and the vertical stress acting on the semiconductor chip 12.

この図３（ｂ）の結果から、半導体チップ１２に対するはんだ１７の接触角度αが、９０°（直角）又はそれ以下（鋭角）であると、半導体チップ１２に作用する垂直方向の応力が比較的小さいものとなる。中でも、接触角度αを６０°程度としたものが、応力が最も小さくなっている。そして、はんだ１７の接触角度αが９０°を超えた鈍角になると、角度αが大きくなればなるほど、半導体チップ１２に作用する応力も次第に大きくなっていくことが理解できる。従って、はんだ１７の接触角度αを、６０°以上、９０°未満とすることが最も望ましいのである。   From the result of FIG. 3B, when the contact angle α of the solder 17 with respect to the semiconductor chip 12 is 90 ° (right angle) or less (acute angle), the vertical stress acting on the semiconductor chip 12 is relatively low. It will be small. Among them, the stress is the smallest when the contact angle α is about 60 °. When the contact angle α of the solder 17 becomes an obtuse angle exceeding 90 °, it can be understood that the stress acting on the semiconductor chip 12 gradually increases as the angle α increases. Therefore, it is most desirable that the contact angle α of the solder 17 is 60 ° or more and less than 90 °.

本実施例では、金属ブロック体１３の側壁部の半導体チップ１２表面から立上る部分の角度θが鋭角状に構成されているので、接合部から溢れてはみ出したはんだ１７が、金属ブロック体１３の側壁部に沿って付着した場合でも、そのはんだ１７の半導体チップ１２表面に対する接触角度αも鋭角状になる。従って、半導体チップ１２に作用する応力を小さくすることが可能になるのである。この場合、金属ブロック体１３の形状によって応力を小さくすることができるので、従来のような溝３ａの加工及び金めっき層１０の加工を行うものと異なり、製造工程の複雑化やコストアップを抑えることができる。   In the present embodiment, the angle θ of the portion of the side wall portion of the metal block body 13 rising from the surface of the semiconductor chip 12 is configured to be an acute angle, so that the solder 17 overflowing from the joint portion is Even when it adheres along the side wall, the contact angle α of the solder 17 with respect to the surface of the semiconductor chip 12 also becomes an acute angle. Therefore, the stress acting on the semiconductor chip 12 can be reduced. In this case, since the stress can be reduced depending on the shape of the metal block body 13, unlike the conventional processing of the groove 3 a and the processing of the gold plating layer 10, the manufacturing process is not complicated and the cost is increased. be able to.

この結果、本実施例の半導体装置１１によれば、半導体チップ１２の一面に金属ブロック体１３をはんだ接合する構成を備えるものにあって、半導体チップ１２のはんだ接合部分に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができるという優れた効果を奏する。特に本実施例では、金属ブロック体１３の側壁部の傾斜面１３ａの立上り部分の角度θを、４５°以上、９０°未満の範囲とした。これにより、はんだ１７の溢れが無い場合の半導体チップ１２に作用する垂直応力を低減できるだけでなく、はんだ１７が接合部から溢れて金属ブロック体１３の側壁面に付着することがあっても、はんだ１７の半導体チップ１２に対する接触角度αを、６０°以上、９０°未満とすることができ、半導体チップ１２に作用する応力を、はんだ１７の溢れがない理想的な場合と同程度に小さくすることができたのである。   As a result, according to the semiconductor device 11 of the present embodiment, the metal block body 13 is provided on one surface of the semiconductor chip 12 by soldering, and the stress acting on the solder joint portion of the semiconductor chip 12 is reduced. In spite of being able to do it, there exists the outstanding effect that the structure for it can be completed easily. In particular, in this embodiment, the angle θ of the rising portion of the inclined surface 13a of the side wall portion of the metal block body 13 is set to a range of 45 ° or more and less than 90 °. Thereby, not only can the vertical stress acting on the semiconductor chip 12 when there is no overflow of the solder 17 be reduced, but even if the solder 17 overflows from the joint and adheres to the side wall surface of the metal block body 13, The contact angle α of the semiconductor chip 12 with respect to the semiconductor chip 12 can be set to 60 ° or more and less than 90 °, and the stress acting on the semiconductor chip 12 can be reduced to the same extent as in an ideal case where the solder 17 does not overflow. It was possible.

（２）第２、第３の実施例
次に、図４、図５を夫々参照して、本発明の第２、第３の実施例について述べる。尚、第２の実施例以降の説明に関しては、上記した第１の実施例と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、第１の実施例と異なる点についてのみ述べる。 (2) Second and Third Embodiments Next, the second and third embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 respectively. In the following description of the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and only differences from the first embodiment will be described.

図４（ａ）、（ｂ）は、第２の実施例に係る半導体装置２１の構成を示している。この半導体装置２１は、半導体チップ１２の一面この場合図で上面に、金属ブロック体２２をはんだ１７により接合すると共に、それらの図で上下両面側に夫々金属放熱板１４、１５をはんだ１７により接合し、それらを例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層１６（パッケージ）でモールドした構成を備えている。図４（ａ）は、はんだ１７に溢れがない様子、図４（ｂ）は、はんだ１７の溢れが生じている様子を示している。   4A and 4B show the configuration of the semiconductor device 21 according to the second embodiment. The semiconductor device 21 has one surface of the semiconductor chip 12 in this case, the upper surface in the figure, and the metal block body 22 bonded to the upper and lower surfaces in the drawings by the solder 17. In addition, a configuration in which they are molded with a mold resin layer 16 (package) made of, for example, an epoxy resin is provided. 4A shows a state in which the solder 17 does not overflow, and FIG. 4B shows a state in which the solder 17 overflows.

このとき、前記金属ブロック体２２は、例えば銅等の金属により全体として矩形状に構成されているのであるが、その側壁部は、前記半導体チップ１２の上面と接触する側（下半部）に位置される傾斜面２２ａと、その傾斜面２２ａから連続して前記金属放熱板１４の下面側に直角に延びる垂直面２２ｂとを有している。前記金属ブロック体２２の傾斜面２２ａの半導体チップ１２の上面からの立上り角度θは、やはり、４５°以上、９０°未満の範囲の鋭角状に構成されている。このとき、金属ブロック体２２の斜面部２２ａの高さ寸法ｈが、該金属ブロック体２２の全体の厚さ寸法Ｈの半分以上となるように形成されている。   At this time, the metal block body 22 is made of a metal such as copper, for example, in a rectangular shape as a whole, and its side wall portion is on the side (lower half portion) in contact with the upper surface of the semiconductor chip 12. It has an inclined surface 22a that is positioned and a vertical surface 22b that extends continuously from the inclined surface 22a to the lower surface side of the metal heat radiating plate 14 at a right angle. The rising angle θ of the inclined surface 22a of the metal block body 22 from the upper surface of the semiconductor chip 12 is also formed as an acute angle in the range of 45 ° or more and less than 90 °. At this time, the height dimension h of the slope portion 22a of the metal block body 22 is formed to be at least half of the overall thickness dimension H of the metal block body 22.

この構成によれば、金属ブロック体２２の側壁部の半導体チップ１２表面から立上る傾斜面２２ａの立上り角度θが鋭角形状に構成されているので、図４（ｂ）に示すように、接合部から溢れてはみ出したはんだ１７が、金属ブロック体２２の側壁部に沿って付着した場合でも、そのはんだ１７の半導体チップ１２表面に対する接触角度αも鋭角状（６０°以上、９０°未満）になる。   According to this configuration, since the rising angle θ of the inclined surface 22a rising from the surface of the semiconductor chip 12 on the side wall portion of the metal block body 22 is configured to be an acute angle shape, as shown in FIG. Even when the solder 17 overflowing and sticking out adheres along the side wall portion of the metal block body 22, the contact angle α of the solder 17 to the surface of the semiconductor chip 12 is also acute (60 ° or more and less than 90 °). .

従って、半導体チップ１２に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができる。そして、金属ブロック体２２の側壁部の上半部は、垂直面２２ｂとされているので、金属ブロック体２２の金属放熱板１４と接合される側の面（上面）の接触面積を徒に小さくすることなく済ませることができ、高い放熱性を確保することができる。   Therefore, while the stress acting on the semiconductor chip 12 can be reduced, the configuration for that can be simplified. And since the upper half part of the side wall part of the metal block body 22 is made into the perpendicular | vertical surface 22b, the contact area of the surface (upper surface) joined to the metal heat sink 14 of the metal block body 22 is made small easily. It can be done without doing, and high heat dissipation can be secured.

図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施例に係る半導体装置３１の構成を示している。この半導体装置３１は、半導体チップ１２の一面この場合図で上面に、金属ブロック体３２をはんだ１７により接合すると共に、それらの図で上下両面側に夫々金属放熱板１４、１５をはんだ１７により接合し、それらを例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層１６（パッケージ）でモールドした構成を備えている。図５（ａ）は、はんだ１７に溢れがない様子、図５（ｂ）は、はんだ１７の溢れが生じている様子を示している。   FIGS. 5A and 5B show the configuration of the semiconductor device 31 according to the third embodiment of the present invention. In this semiconductor device 31, a metal block 32 is bonded to one surface of the semiconductor chip 12 in this case, the upper surface in the figure by solder 17, and the metal heat sinks 14 and 15 are bonded to the upper and lower surfaces in the drawings by solder 17, respectively. In addition, a configuration in which they are molded with a mold resin layer 16 (package) made of, for example, an epoxy resin is provided. FIG. 5A shows a state where the solder 17 does not overflow, and FIG. 5B shows a state where the solder 17 overflows.

そして、この実施例では、金属ブロック体３２の４面の側壁部は、半導体チップ（１２）の一面から立上る部分が鋭角状とされた曲面状である円弧面３２ａとされている。この場合も、円弧面３２ａの立上り角度θは、４５°以上、９０°未満の範囲の鋭角状に構成されている。また、図５（ｂ）に示すように、接合部から溢れてはみ出したはんだ１７が、金属ブロック体３２の側壁部に沿って付着した場合でも、そのはんだ１７の半導体チップ１２表面に対する接触角度αが鋭角状（６０°以上、９０°未満）になる。   In this embodiment, the four side wall portions of the metal block body 32 are arcuate surfaces 32a having a curved surface with a portion rising from one surface of the semiconductor chip (12) having an acute angle. Also in this case, the rising angle θ of the arc surface 32a is configured to be an acute angle in a range of 45 ° or more and less than 90 °. Further, as shown in FIG. 5B, even when the solder 17 overflowing from the joint portion adheres along the side wall portion of the metal block body 32, the contact angle α of the solder 17 with respect to the surface of the semiconductor chip 12. Becomes acute (60 ° or more and less than 90 °).

この構成によっても、上記第２の実施例と同様に、半導体チップ１２に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができる。そして、金属ブロック体３２の側壁部は、円弧面３２ａとされているので、金属ブロック体３２の金属放熱板１４と接合される側の面（上面）の接触面積を徒に小さくすることなく済ませることができ、高い放熱性を確保することができる。   Even with this configuration, as in the second embodiment, the stress acting on the semiconductor chip 12 can be reduced, but the configuration therefor can be simplified. And since the side wall part of the metal block body 32 is made into the circular arc surface 32a, it can do without making the contact area of the surface (upper surface) of the metal block body 32 side joined with the metal heat sink 14 small. And high heat dissipation can be ensured.

（３）第４、第５、第６の実施例
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４の実施例に係る半導体装置４１の構成を示している。この半導体装置４１は、半導体チップ１２の一面この場合図で上面に、金属ブロック体４２をはんだ１７により接合すると共に、それらの図で上下両面側に夫々金属放熱板１４、１５をはんだ１７により接合し、それらを例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層１６（パッケージ）でモールドした構成を備えている。図６（ａ）は、はんだ１７に溢れがない様子、図６（ｂ）は、はんだ１７の溢れが生じている様子を示している。 (3) Fourth, Fifth, and Sixth Embodiments FIGS. 6A and 6B show the configuration of a semiconductor device 41 according to a fourth embodiment of the present invention. In this semiconductor device 41, a metal block body 42 is bonded to one surface of the semiconductor chip 12, in this case, the upper surface by solder 17, and the metal heat sinks 14, 15 are bonded to the upper and lower surfaces in the drawings by solder 17, respectively. In addition, a configuration in which they are molded with a mold resin layer 16 (package) made of, for example, an epoxy resin is provided. FIG. 6A shows a state where the solder 17 does not overflow, and FIG. 6B shows a state where the solder 17 overflows.

そして、この実施例では、金属ブロック体４２の４面の側壁部は、半導体チップ（１２）の一面から立上る部分が４５°以上、９０°未満の範囲の鋭角状とされた傾斜面４２ａが形成されている。この傾斜面４２ａは、金属ブロック体４２の厚み方向の下半分について、厚み寸法の半分の位置まで延びて形成されていると共に、厚み方向に関して上半部とにおいても、下半部との間で対称的となる、つまり断面「く」字状になるように形成されている。また、図５（ｂ）に示すように、接合部から溢れてはみ出したはんだ１７が、金属ブロック体４２の側壁部に沿って付着した場合でも、そのはんだ１７の半導体チップ１２表面に対する接触角度αが鋭角状（６０°以上、９０°未満）になる。   In this embodiment, the four side wall portions of the metal block body 42 have inclined surfaces 42a that are sharpened with a portion rising from one surface of the semiconductor chip (12) in a range of 45 ° or more and less than 90 °. Is formed. The inclined surface 42a is formed so as to extend to the position of half the thickness dimension in the lower half of the metal block 42 in the thickness direction, and between the upper half and the lower half in the thickness direction. It is formed to be symmetrical, that is, to have a cross-sectional “<” shape. Further, as shown in FIG. 5B, even when the solder 17 overflowing from the joining portion adheres along the side wall portion of the metal block body 42, the contact angle α of the solder 17 with respect to the surface of the semiconductor chip 12. Becomes acute (60 ° or more and less than 90 °).

この構成によっても、上記第２、第３の実施例と同様に、半導体チップ１２に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができる。そして、金属ブロック体４２の側壁部は、傾斜面４２ａが対称的に形成されているので、金属ブロック体４２の金属放熱板１４と接合される側の面（上面）の接触面積を徒に小さくすることなく済ませることができ、高い放熱性を確保することができる。しかも、金属ブロック体４２は、上下反転しても組付けが可能となるので、組付作業時の取付け方向のミスを未然に防止し、組付作業性を高めることができる。   Even with this configuration, as in the second and third embodiments, the stress acting on the semiconductor chip 12 can be reduced, but the configuration therefor can be simplified. And since the inclined surface 42a is symmetrically formed in the side wall part of the metal block body 42, the contact area of the surface (upper surface) joined to the metal heat sink 14 of the metal block body 42 is made small easily. It can be done without doing, and high heat dissipation can be secured. Moreover, since the metal block body 42 can be assembled even if it is turned upside down, it is possible to prevent a mistake in the mounting direction during the assembling work and improve the assembling workability.

図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５の実施例に係る半導体装置５１の構成を示している。図７（ａ）は、はんだ１７に溢れがない様子、図７（ｂ）は、はんだ１７の溢れが生じている様子を示している。この半導体装置５１が、上記図６の半導体装置４１と異なる点は、金属ブロック体５２の形状にある。   FIGS. 7A and 7B show the configuration of a semiconductor device 51 according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a state where the solder 17 does not overflow, and FIG. 7B shows a state where the solder 17 overflows. The semiconductor device 51 is different from the semiconductor device 41 of FIG. 6 in the shape of the metal block body 52.

即ち、金属ブロック体５２の４面の側壁部は、半導体チップ（１２）の一面から立上る部分が４５°以上、９０°未満の範囲の鋭角状とされた円弧面５２ａが形成されている。この円弧面５２ａは、金属ブロック体５２の厚み方向の中央部において最も深い凹形状となるように形成され、厚み方向に関して上半部と下半部との間で対称的となるように形成されている。図６（ｂ）に示すように、接合部から溢れてはみ出したはんだ１７が、金属ブロック体５２の側壁部に沿って付着した場合でも、そのはんだ１７の半導体チップ１２表面に対する接触角度αが鋭角状（６０°以上、９０°未満）になる。   That is, the four side wall portions of the metal block body 52 are formed with an arcuate surface 52a in which a portion rising from one surface of the semiconductor chip (12) has an acute angle in a range of 45 ° or more and less than 90 °. The arc surface 52a is formed so as to have the deepest concave shape in the central portion in the thickness direction of the metal block body 52, and is formed so as to be symmetrical between the upper half portion and the lower half portion with respect to the thickness direction. ing. As shown in FIG. 6B, even when the solder 17 overflowing from the joining portion adheres along the side wall portion of the metal block body 52, the contact angle α of the solder 17 with respect to the surface of the semiconductor chip 12 is an acute angle. (60 ° or more and less than 90 °).

この構成によっても、上記第４の実施例と同様に、半導体チップ１２に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができる。そして、金属ブロック体５２の金属放熱板１４と接合される側の面（上面）の接触面積を徒に小さくすることなく済ませることができ、高い放熱性を確保することができる。しかも、金属ブロック体５２は、上下反転しても組付けが可能となるので、組付作業時の取付け方向のミスを未然に防止し、組付作業性を高めることができる。   Even with this configuration, as in the fourth embodiment, the stress acting on the semiconductor chip 12 can be reduced, but the configuration for that can be simplified. In addition, the contact area of the surface (upper surface) of the metal block body 52 to be joined to the metal heat radiating plate 14 can be eliminated without difficulty, and high heat dissipation can be ensured. Moreover, since the metal block body 52 can be assembled even if it is turned upside down, it is possible to prevent a mistake in the mounting direction during the assembling work and improve the assembling workability.

図８は、本発明の第６の実施例に係る半導体装置６１の構成を示しており、図８（ａ）は全体の縦断面図、図８（ｂ）はそのＢ部の拡大図を夫々示している。この半導体装置６１は、半導体チップ１２の一面この場合図で上面に、金属ブロック体１３をはんだ１７により接合すると共に、それらの図で上下両面側に夫々金属放熱板６２、１５をはんだ１７により接合し、それらを例えばエポキシ樹脂からなるモールド樹脂層１６（パッケージ）でモールドした構成を備えている。   FIG. 8 shows the configuration of a semiconductor device 61 according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) is an overall longitudinal sectional view, and FIG. 8 (b) is an enlarged view of part B thereof. Show. In the semiconductor device 61, the metal block 13 is joined to one surface of the semiconductor chip 12, in this case, the upper surface by solder 17, and the metal heat dissipating plates 62, 15 are joined to the upper and lower surfaces in the drawings by solder 17, respectively. In addition, a configuration in which they are molded with a mold resin layer 16 (package) made of, for example, an epoxy resin is provided.

このとき、金属ブロック体１３は、上記第１の実施例で示したと同様に、この場合薄型の四角錘台状、つまり上下両面が上面側の方が小さい矩形状で、４つの側壁部が傾斜面１３ａとされたブロック状に構成されている。傾斜面１３ａの立上り角度θは、４５°以上、９０°未満の範囲、例えば４５°とされている。この場合、金属ブロック体１３の側壁部は、厚み方向全体に渡って傾斜面１３ａとされている。従って、接合部から溢れてはみ出したはんだ１７が、金属ブロック体５２の側壁部に沿って付着した場合でも、そのはんだ１７の半導体チップ１２表面に対する接触角度αが鋭角状（６０°以上、９０°未満）になる。   At this time, like the first embodiment, the metal block body 13 has a thin square frustum shape, that is, a rectangular shape whose upper and lower surfaces are smaller on the upper surface side, and the four side wall portions are inclined. It is comprised in the block shape made into the surface 13a. The rising angle θ of the inclined surface 13a is in the range of 45 ° or more and less than 90 °, for example, 45 °. In this case, the side wall portion of the metal block body 13 is an inclined surface 13a over the entire thickness direction. Therefore, even when the solder 17 overflowing from the joining portion adheres along the side wall portion of the metal block body 52, the contact angle α of the solder 17 with respect to the surface of the semiconductor chip 12 is acute (60 ° or more, 90 °). Less than).

そして、本実施例では、上側の金属放熱板６２の、前記金属ブロック体１３が接合される接合面（下面）に、はんだ接合部の外周に位置して、はんだ１７の拡がりを防止するための溝６２ａが環状（矩形枠状）に形成されている。これと共に、金属放熱板６２の下面には、前記溝６２ａの内面及び内側領域に位置して、金属ブロック体１３の側面よりもはんだ１７の濡れ性の大きい部材、この場合金メッキ層６３が設けられている。   And in a present Example, it is located in the outer periphery of a solder joint part on the joining surface (lower surface) to which the said metal block body 13 of the upper metal heat sink 62 is joined, and prevents the spreading | diffusion of the solder 17 The groove 62a is formed in an annular shape (rectangular frame shape). At the same time, a member having a higher wettability of the solder 17 than the side surface of the metal block 13, in this case, a gold plating layer 63, is provided on the lower surface of the metal heat radiating plate 62. ing.

このような第６の実施例によれば、第１の実施例と同様に、金属ブロック体１３の側壁部を鋭角形状の傾斜面１３ａとしたので、半導体チップ１２のはんだ接合部分に作用する応力を小さくすることができながらも、そのための構成を簡単に済ませることができる。そして、本実施例では、金属放熱板６２に溝６２ａを形成すると共に、金メッキ層６３を設けたので、金属放熱板６２と金属ブロック体１３との接合部において溢れ出るはんだ１７を溝６２ａ内に捕獲して、金属ブロック体１３の側面にはんだ１７が濡れ拡がることを効果的に防止することができる。   According to the sixth embodiment, as in the first embodiment, since the side wall portion of the metal block body 13 is formed into the acute inclined surface 13a, the stress acting on the solder joint portion of the semiconductor chip 12 is increased. Can be made small, but the configuration for that can be easily completed. In this embodiment, since the groove 62a is formed in the metal heat radiating plate 62 and the gold plating layer 63 is provided, the solder 17 that overflows at the joint between the metal heat radiating plate 62 and the metal block body 13 is placed in the groove 62a. It is possible to effectively prevent the solder 17 from spreading on the side surface of the metal block body 13 by capturing.

（４）第７〜第１１の実施例、その他の実施例
図９〜図１３は、本発明の第７〜第１１の実施例を順に示すものである。これら第７〜第１１の実施例は、上記第１〜第６の実施例で用いられた、側壁部に鋭角形状を備えた金属ブロック体１３、２２、３２、４２、５２の製造方法のいくつかの具体例を示すものである。ここでは、それらのうち、金属ブロック体１３又は金属ブロック体４２を代表させて製造方法を説明する。 (4) Seventh to Eleventh Embodiments and Other Embodiments FIGS. 9 to 13 sequentially show seventh to eleventh embodiments of the present invention. In these seventh to eleventh embodiments, some of the manufacturing methods of the metal block bodies 13, 22, 32, 42, 52 having an acute-angle shape on the side wall portion used in the first to sixth embodiments are described. A specific example is shown. Here, the manufacturing method will be described using the metal block body 13 or the metal block body 42 as a representative of them.

図９は、本発明の第７の実施例に係る金属ブロック体の製造方法を示すもので、前記金属ブロック体１３の製造方法を示している。図９（ａ）に示すように、金属ブロック体１３には、銅やアルミニウムから矩形板状（ブロック状）に切出された金属材料７１が用いられる。そして、図９（ｂ）に示すように、その金属材料７１をプレス型７２により上面からプレスすることにより、側壁部が傾斜面１３ａとされた金属ブロック体１３が形成される。   FIG. 9 shows a method for manufacturing a metal block body according to a seventh embodiment of the present invention, and shows a method for manufacturing the metal block body 13. As shown in FIG. 9A, a metal material 71 cut into a rectangular plate shape (block shape) from copper or aluminum is used for the metal block body 13. And as shown in FIG.9 (b), the metal block 71 by which the side wall part was made into the inclined surface 13a is formed by pressing the metal material 71 from the upper surface with the press type | mold 72. FIG.

図１０は、本発明の第８の実施例に係る金属ブロック体の製造方法を示すもので、前記金属ブロック体４２の製造方法を示している。この場合も、図１０（ａ）に示すように、金属材料７１が用いられ、図１０（ｂ）に示すように、その金属材料７１を図で左右のプレス型７３，７４により側面からプレスすることにより、側壁部に傾斜面４２ａが厚み方向に対称的に設けられた金属ブロック体４２が形成される。   FIG. 10 shows a method for manufacturing a metal block body according to an eighth embodiment of the present invention, and shows a method for manufacturing the metal block body 42. Also in this case, as shown in FIG. 10A, a metal material 71 is used, and as shown in FIG. 10B, the metal material 71 is pressed from the side by left and right press dies 73 and 74 in the drawing. Thereby, the metal block body 42 in which the inclined surface 42a is provided symmetrically in the thickness direction on the side wall portion is formed.

図１１は、本発明の第９の実施例に係る金属ブロック体の製造方法を示すもので、前記金属ブロック体４２の製造方法を示している。この実施例では、図１１（ａ）に示すように、金属ブロック体４２が厚み方向に２分割された形態の２つの分割体７５、７５を用い、図１１（ｂ）に示すように、溶接等により接合することにより、側壁部に傾斜面４２ａが厚み方向に対称的に設けられた金属ブロック体４２が形成される。尚、分割体７５自体は、薄型の金属材料に対する上記第７の実施例のようなプレスによる方法、或いは、次に述べる切削や切出しなどの方法により製造することができる。   FIG. 11 shows a method for manufacturing a metal block body according to a ninth embodiment of the present invention, and shows a method for manufacturing the metal block body. In this embodiment, as shown in FIG. 11 (a), two divided bodies 75 and 75 having a form in which the metal block body 42 is divided into two in the thickness direction are used. As shown in FIG. 11 (b), welding is performed. The metal block body 42 in which the inclined surface 42a is provided symmetrically in the thickness direction on the side wall portion is formed by bonding by, for example. The divided body 75 itself can be manufactured by a method such as the above seventh embodiment for a thin metal material, or a method such as cutting or cutting described below.

図１２は、本発明の第１０の実施例に係る金属ブロック体の製造方法を示すもので、前記金属ブロック体１３の製造方法を示している。この実施例では、金属材料７１の端部（四辺部）を、切削及び研削により斜めに切断した不要部７１ａ，７１ａを除去し、側壁部が傾斜面１３ａとされた金属ブロック体１３が形成される。   FIG. 12 shows a method for manufacturing the metal block body according to the tenth embodiment of the present invention, and shows a method for manufacturing the metal block body 13. In this embodiment, the unnecessary portions 71a and 71a obtained by obliquely cutting the end portions (four sides) of the metal material 71 by cutting and grinding are removed, and the metal block body 13 having the side wall portion as the inclined surface 13a is formed. The

図１３は、本発明の第１１の実施例に係る金属ブロック体の製造方法を示すもので、前記金属ブロック体１３の製造方法を示している。この実施例では、金属ブロック体１３と同等の厚み寸法を有する長尺なフープ材７６から、直接切り出されることにより、側壁部が傾斜面１３ａとされた複数個の金属ブロック体１３が連続的に形成される。   FIG. 13 shows a method for manufacturing a metal block body according to an eleventh embodiment of the present invention, and shows a method for manufacturing the metal block body 13. In this embodiment, by cutting directly from a long hoop material 76 having a thickness dimension equivalent to that of the metal block body 13, a plurality of metal block bodies 13 whose side wall portions are inclined surfaces 13a are continuously formed. It is formed.

尚、図示は省略するが、上記第２の実施例の金属ブロック体２２や、第３の実施例の金属ブロック体３２についても、上記第７〜第１１の実施例（上面からのプレス、側面からのプレス、分割体の接合、切削及び研削、直接の切出し）のような各製造方法を採用することができる。第５の実施例の金属ブロック体５２に関しても、上記第８〜第１０の実施例（側面からのプレス、分割体の接合、切削及び研削）のような各製造方法を採用することができる。第１の実施例の金属ブロック体１３を、第８、第９の実施例（側面からのプレスや、分割体の接合）のように製造したり、第４の実施例の金属ブロック体４２を、第１０の実施例（切削及び研削）のように製造したりしても良いことは勿論である。   In addition, although illustration is abbreviate | omitted, also about the metal block body 22 of the said 2nd Example, and the metal block body 32 of the 3rd Example, the said 7th-11th Example (press from the upper surface, side surface) Manufacturing methods such as pressing, cutting, grinding, and direct cutting). Also with respect to the metal block body 52 of the fifth embodiment, the respective manufacturing methods such as the eighth to tenth embodiments (pressing from the side surface, joining of the divided bodies, cutting and grinding) can be employed. The metal block body 13 of the first embodiment is manufactured as in the eighth and ninth embodiments (pressing from the side or joining of the divided bodies), or the metal block body 42 of the fourth embodiment is formed. Of course, it may be manufactured as in the tenth embodiment (cutting and grinding).

その他、本発明は上記し且つ図面に示した各実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば金属ブロック体の側壁部の立上り角度θとしては、鋭角状であれば任意の角度を採用すれば良く、その際、特に、４５°以上、９０°未満の範囲の角度を採用することが好ましい。また、本発明は、１つのパッケージ内に複数個半導体チップを備えるもの等、様々な用途及び構成の半導体装置に適用することができる等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。   In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and various modifications can be made. For example, as the rising angle θ of the side wall portion of the metal block body, an arbitrary angle may be adopted as long as it is acute, and in this case, it is particularly preferable to adopt an angle in a range of 45 ° or more and less than 90 °. . In addition, the present invention can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist, such as being applicable to semiconductor devices having various uses and configurations, such as one having a plurality of semiconductor chips in one package. Is.

図面中、１１、２１、３１、４１、５１、６１は半導体装置、１２は半導体チップ、１３、２２、３２、４２、５２は金属ブロック体、１４、１５、６２は金属放熱板、１６はモールド樹脂層、１７ははんだ、１３ａは傾斜面、２２ａは傾斜面、２２ｂは垂直面、３２ａは円弧面、４２ａは傾斜面、５２ａは円弧面、６２ａは溝、６３は金メッキ層（濡れ性の大きい部材）、７１は金属材料、７５は分割体、７６はフープ材を示す。   In the drawings, 11, 21, 31, 41, 51 and 61 are semiconductor devices, 12 is a semiconductor chip, 13, 22, 32, 42 and 52 are metal block bodies, 14, 15 and 62 are metal heat sinks, and 16 is a mold. Resin layer, 17 is solder, 13a is an inclined surface, 22a is an inclined surface, 22b is a vertical surface, 32a is an arc surface, 42a is an inclined surface, 52a is an arc surface, 62a is a groove, 63 is a gold plating layer (high wettability) Member), 71 is a metal material, 75 is a divided body, and 76 is a hoop material.

Claims (14)

半導体チップ（１２）の一面に、接合面が該半導体チップ（１２）の一面よりも小さい金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）をはんだ接合すると共に、それらの両面側に夫々金属放熱板（１４、１５、６２）をはんだ接合した構成を備える半導体装置（１１、２１、３１、４１、５１、６１）において、
前記金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部のうち、少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっていることを特徴とする半導体装置。 A metal block body (13, 22, 32, 42, 52) having a bonding surface smaller than one surface of the semiconductor chip (12) is solder-bonded to one surface of the semiconductor chip (12), and metal is respectively formed on both surfaces thereof. In a semiconductor device (11, 21, 31, 41, 51, 61) having a configuration in which a heat sink (14, 15, 62) is soldered,
Of the side wall portion of the metal block body (13,22,32,42,52), that the rising angle of at least the said one surface of the standing rise portion from one surface of the semiconductor chip (12), has an acute angle A featured semiconductor device. 前記金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部の鋭角形状部分は、該金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の厚さ方向の半分以上について設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。   The acute-angled portion of the side wall portion of the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) is provided for more than half of the thickness direction of the metal block body (13, 22, 32, 42, 52). The semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記金属ブロック体（３２）の側壁部は、前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が鋭角状とされた曲面状をなしていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。 The side wall portion of the metal block body (32) has a curved surface shape in which the rising angle from one surface of the portion rising from one surface of the semiconductor chip (12) is an acute angle. 3. The semiconductor device according to 1 or 2. 半導体チップ（１２）の一面に、接合面が該半導体チップ（１２）の一面よりも小さい金属ブロック体（２２）をはんだ接合すると共に、それらの両面側に夫々金属放熱板（１４、１５）をはんだ接合した構成を備える半導体装置（３１）において、
前記金属ブロック体（２２）の側壁部のうち、少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっていると共に、
前記金属ブロック体（２２）の側壁部は、前記半導体チップ（１２）の一面と接触する側に位置される傾斜面（２２ａ）と、その傾斜面（２２ａ）から連続して前記金属放熱板（１４）側に延びる垂直面（２２ｂ）とを有して構成されていることを特徴とする半導体装置。 A metal block body (22) having a bonding surface smaller than one surface of the semiconductor chip (12) is solder-bonded to one surface of the semiconductor chip (12), and metal heat sinks (14, 15) are respectively mounted on both surfaces thereof. In a semiconductor device (31) having a soldered configuration,
Among the side wall portions of the metal block body (22), at least the rising angle of the portion rising from one surface of the semiconductor chip (12) is an acute angle,
The side wall portion of the metal block body (22) includes an inclined surface (22a) positioned on the side in contact with one surface of the semiconductor chip (12), and the metal heat radiating plate (22a) continuously from the inclined surface (22a). 14) A semiconductor device having a vertical surface (22b) extending toward the side . 半導体チップ（１２）の一面に、接合面が該半導体チップ（１２）の一面よりも小さい金属ブロック体（４２、５２）をはんだ接合すると共に、それらの両面側に夫々金属放熱板（１４、１５）をはんだ接合した構成を備える半導体装置（４１、５１）において、
前記金属ブロック体（４２、５２）の側壁部のうち、少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっていると共に、
前記金属ブロック体（４２、５２）の側壁部のうち、前記金属放熱板（１４）との接合側についても、該金属ブロック体（４２、５２）の厚み方向に関して前記半導体チップ（１２）との接合側と対称的になるような鋭角形状に構成されていることを特徴とする半導体装置。 The metal block bodies (42, 52) having a bonding surface smaller than one surface of the semiconductor chip (12) are solder-bonded to one surface of the semiconductor chip (12), and the metal heat dissipating plates (14, 15) are respectively mounted on both surfaces thereof. In a semiconductor device (41, 51) having a structure in which
Among the side wall portions of the metal block bodies (42, 52), at least the rising angle of the portion rising from one surface of the semiconductor chip (12) is an acute angle,
Of the side walls of the metal block body (42, 52), the side to be joined to the metal heat sink (14) is also connected to the semiconductor chip (12) in the thickness direction of the metal block body (42, 52). semi conductor arrangement you characterized in that it is configured at an acute angle shape such that the joining side and symmetrically. 前記金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）の側壁部の、前記半導体チップ（１２）の一面から鋭角形状に立上る部分の立上り角度θは、４５°以上、９０°未満の範囲とされていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。 The rising angle θ of the portion of the side wall portion of the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) that rises in an acute shape from one surface of the semiconductor chip (12) is in the range of 45 ° or more and less than 90 °. The semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記半導体チップ（１２）の表面に対してはんだ（１７）のなす接触角度（α）が、６０°以上、９０°未満であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。   7. The semiconductor according to claim 1, wherein a contact angle ([alpha]) formed by the solder (17) with respect to the surface of the semiconductor chip (12) is not less than 60 [deg.] And less than 90 [deg.]. apparatus. 前記金属放熱板（６２）の、前記金属ブロック体（１３）が接合される接合面には、はんだ接合部の外周に位置して、はんだ（１７）の拡がりを防止するための環状の溝（６２ａ）が形成されていると共に、その溝（６２ａ）の内面には、前記金属ブロック体（１３）の側面よりもはんだ（１７）の濡れ性の大きい部材（６３）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置。   An annular groove (for preventing the spread of the solder (17)) located on the outer periphery of the solder joint portion on the joint surface of the metal heat radiating plate (62) to which the metal block body (13) is joined. 62a) is formed, and the inner surface of the groove (62a) is provided with a member (63) having higher wettability of the solder (17) than the side surface of the metal block body (13). 8. The semiconductor device according to claim 1, wherein 請求項１乃至８のいずれかに記載の半導体装置（１１、２１、３１、４１、５１、６１）に用いられる金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）であって、側壁部のうち少なくとも前記半導体チップ（１２）の一面から立上る部分の該一面からの立上り角度が、鋭角となっていることを特徴とする金属ブロック体。 A metal block body (13, 22, 32, 42, 52) used in the semiconductor device (11, 21, 31, 41, 51, 61) according to any one of claims 1 to 8, wherein of at least the rising angle from the one surface of the standing rise portion from one surface of the semiconductor chip (12) is a metal block body, characterized in that has an acute angle. 請求項９に記載の金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）を製造するための方法であって、金属材料（７１）を上面からプレスすることにより形成されることを特徴とする金属ブロック体の製造方法。   A method for manufacturing a metal block (13, 22, 32, 42, 52) according to claim 9, characterized in that it is formed by pressing a metal material (71) from above. Manufacturing method of a metal block body. 請求項９に記載の金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）を製造するための方法であって、金属材料（７１）を側面からプレスすることにより形成されることを特徴とする金属ブロック体の製造方法。   A method for manufacturing a metal block (13, 22, 32, 42, 52) according to claim 9, characterized in that it is formed by pressing a metal material (71) from the side. Manufacturing method of a metal block body. 請求項９に記載の金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）を製造するための方法であって、厚み方向に２分割された形態の２つの分割体（７５、７５）を接合することにより形成されることを特徴とする金属ブロック体の製造方法。   It is a method for manufacturing the metal block body (13, 22, 32, 42, 52) of Claim 9, Comprising: Two division bodies (75, 75) of the form divided into 2 in the thickness direction were joined. The metal block body manufacturing method characterized by being formed by doing. 請求項９に記載の金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）を製造するための方法であって、金属材料（７１）の切削及び研削加工により形成されることを特徴とする金属ブロック体の製造方法。   A method for producing a metal block body (13, 22, 32, 42, 52) according to claim 9, characterized in that it is formed by cutting and grinding metal material (71). Manufacturing method of block body. 請求項９に記載の金属ブロック体（１３、２２、３２、４２、５２）を製造するための方法であって、フープ材（７６）から直接切り出すことにより形成されることを特徴とする金属ブロック体の製造方法。   A method for producing a metal block body (13, 22, 32, 42, 52) according to claim 9, characterized in that it is formed by cutting directly from a hoop material (76). Body manufacturing method.
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JP2002246518A (en) * 2001-02-15 2002-08-30 Showa Denko Kk Heat sink and method of manufacturing the same
JP2003229519A (en) * 2002-02-04 2003-08-15 Fujikura Ltd Heat sink
JP2003298266A (en) * 2002-03-29 2003-10-17 Origin Electric Co Ltd Power supply
JP2004327813A (en) * 2003-04-25 2004-11-18 Toyota Industries Corp Semiconductor device
JP4339660B2 (en) * 2003-10-09 2009-10-07 株式会社デンソー Semiconductor device
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