JP6485398B2 - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents

電子装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6485398B2
JP6485398B2 JP2016080578A JP2016080578A JP6485398B2 JP 6485398 B2 JP6485398 B2 JP 6485398B2 JP 2016080578 A JP2016080578 A JP 2016080578A JP 2016080578 A JP2016080578 A JP 2016080578A JP 6485398 B2 JP6485398 B2 JP 6485398B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
back surface
oxide film
sealing resin
resin body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016080578A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017191857A (ja
Inventor
正範 大島
正範 大島
英二 林
英二 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2016080578A priority Critical patent/JP6485398B2/ja
Priority to PCT/JP2017/011948 priority patent/WO2017179394A1/ja
Priority to CN201780022959.7A priority patent/CN109075147B/zh
Priority to US16/079,128 priority patent/US10373889B2/en
Publication of JP2017191857A publication Critical patent/JP2017191857A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6485398B2 publication Critical patent/JP6485398B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3142Sealing arrangements between parts, e.g. adhesion promotors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654Imaging
    • G01N29/0672Imaging by acoustic tomography
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814Conductive parts
    • H01L21/4821Flat leads, e.g. lead frames with or without insulating supports
    • H01L21/4825Connection or disconnection of other leads to or from flat leads, e.g. wires, bumps, other flat leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49537Plurality of lead frames mounted in one device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49568Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49582Metallic layers on lead frames
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49586Insulating layers on lead frames
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/50Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/36Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L24/37Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/84Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0655Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/112Mixed assemblies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
    • G01N2291/267Welds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601Structure
    • H01L2224/0603Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • H01L2224/26152Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers being formed on an item to be connected not being a semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/26175Flow barriers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/331Disposition
    • H01L2224/3318Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/33181On opposite sides of the body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001Core members of the connector
    • H01L2224/3701Shape
    • H01L2224/37011Shape comprising apertures or cavities
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/3754Coating
    • H01L2224/3756Disposition, e.g. coating on a part of the core
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/3754Coating
    • H01L2224/37599Material
    • H01L2224/37686Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401Disposition
    • H01L2224/40151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/40221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/40245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83385Shape, e.g. interlocking features
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838Bonding techniques
    • H01L2224/83801Soldering or alloying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/8434Bonding interfaces of the connector
    • H01L2224/84345Shape, e.g. interlocking features
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/848Bonding techniques
    • H01L2224/84801Soldering or alloying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49548Cross section geometry
    • H01L23/49551Cross section geometry characterised by bent parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/12Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203Rectifying Diode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • H01L2924/141Analog devices
    • H01L2924/1425Converter
    • H01L2924/14252Voltage converter
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

この明細書における開示は、樹脂封止型の電子装置及びその製造方法に関する。
従来、電子部品と、電子部品を封止する封止樹脂体と、少なくとも一部が封止樹脂体の内部に配置された第1部材と、封止樹脂体の内部において、はんだを介して第1部材と接続された第2部材と、を備える樹脂封止型の電子装置が知られている。
このような電子装置では、封止樹脂体の成形後、超音波探傷装置(SAT:Scanning Acoustic Tomograph)を用い、第1部材、はんだ、及び第2部材の積層方向において、第1部材側からはんだを検査する。具体的には、はんだ中のボイドなどを検査する。第1部材における第2部材との対向面と反対の裏面のうち、積層方向からの投影視で第1部材の対向面におけるはんだの接続領域と重なる部分に封止樹脂体の剥離が生じると、封止樹脂体と空気との界面、空気と第1部材との界面で超音波がそれぞれ反射する。したがって、はんだを精度良く検査することができなくなる。
これに対し、たとえば特許文献1に開示されるように、金属部材の表面を粗化し、封止樹脂体に対するアンカー効果により、金属部材の表面から封止樹脂体が剥離するのを抑制する技術が知られている。
特開2013−71312号公報
しかしながら、上記した従来の技術では、第1部材におけるはんだの接続領域の裏面部分が腐食する虞がある。たとえば封止樹脂体中に残存する塩素系化合物により、金属部材は腐食する。また、封止樹脂体と第1部材との界面など通じて外部から水分が侵入すると、金属部材は腐食する。このように、腐食が生じると、金属表面が粗化されていても、封止樹脂体の剥離が生じてしまう。すなわち、超音波探傷装置ではんだを精度良く検査することができない。
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、超音波探傷装置によってはんだを精度良く検査できる電子装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、技術的範囲を限定するものではない。
本開示のひとつは、電子部品(12)と、電子部品を封止する封止樹脂体(11)と、少なくとも一部が封止樹脂体の内部に配置された第1部材(19)と、封止樹脂体の内部において、はんだ(21,22)を介して第1部材と接続された第2部材(16,25)と、を備え、第1部材は、金属材料を用いて形成された基材(191c)と、基材の表面のうち、少なくとも第1部材における第2部材との対向面(191a)と反対の裏面(191b)側の表面上に形成された皮膜(191d)と、を有し、皮膜は、基材の表面に形成された金属薄膜(191e)と、金属薄膜上に形成され、金属薄膜の主成分の金属と同じ金属の酸化物よりなる凹凸酸化膜(191f)と、を有し、凹凸酸化膜は、第1部材の裏面において、第1部材、はんだ、及び第2部材の積層方向からの投影視で第1部材の対向面におけるはんだが接続される接続領域(194)の全域と少なくとも重なるように形成されている。
これによれば、第1部材において、はんだが接続される接続領域の裏面部分に凹凸酸化膜が形成されている。凹凸酸化膜の表面は連続して凹凸をなしており、アンカー効果及び接触面積増加の効果によって、封止樹脂体の剥離を抑制することができる。したがって、超音波探傷検査により、第1部材側からはんだを精度良く検査することができる。
また、金属薄膜上に凹凸酸化膜が形成されているため、凹凸酸化膜により、第1部材の腐食を防ぐことができる。これにより、腐食にともなう封止樹脂体の剥離を抑制し、ひいては超音波探傷検査により、はんだを精度良く検査することができる。なお、凹凸酸化膜は、後述するように、金属薄膜にパルス発振のレーザ光を照射することで形成されたものである。
本開示の他のひとつは、電子部品(12)と、電子部品を封止する封止樹脂体(11)と、少なくとも一部が封止樹脂体の内部に配置された第1部材(19)と、封止樹脂体の内部において、はんだ(21,22)を介して第1部材と接続された第2部材(16,25)と、を備え、第1部材は、金属材料を用いて形成された基材(191c)と、基材の表面のうち、少なくとも第1部材における第2部材との対向面(191a)と反対の裏面(191b)側の表面上に形成された皮膜(191d)と、を有し、皮膜は、基材の表面に形成された金属薄膜(191e)と、金属薄膜上に形成され、金属薄膜の主成分の金属と同じ金属の酸化物よりなる凹凸酸化膜(191f)と、を有し、凹凸酸化膜は、第1部材の裏面において、第1部材、はんだ、及び第2部材の積層方向からの投影視で第1部材の対向面におけるはんだが接続される接続領域(194)の全域と少なくとも重なるように形成されている電子装置の製造方法であって、金属薄膜が形成された基材を準備し、金属薄膜の表面のうち、第1部材の裏面側の表面における接続領域の裏面部分全域を少なくとも含むようにパルス発振のレーザ光を照射して、凹凸酸化膜を形成し、はんだを介して、第1部材と第2部材とを接続し、凹凸酸化膜を形成し、且つ、第1部材と第2部材とを接続した後、封止樹脂体を成形し、封止樹脂体の成形後、超音波探傷装置(33)を用い、積層方向において第1部材側からはんだを検査する。
これによれば、金属薄膜にパルス発振のレーザ光を照射することで、表面が連続して凹凸をなす凹凸酸化膜を形成できる。このため、上記した他の開示同様、第1部材における接続領域の裏面部分から封止樹脂体が剥離するのを抑制することができる。したがって、超音波探傷検査により、第1部材側からはんだを精度良く検査することができる。
また、金属薄膜上に凹凸酸化膜を形成するため、凹凸酸化膜により、第1部材の腐食を防ぐことができる。これにより、腐食にともなう封止樹脂体の剥離を抑制し、ひいては超音波探傷検査により、はんだを精度良く検査することができる。
第1実施形態の半導体装置が適用される電力変換装置の概略構成を示す図である。 第1実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。 図2に示す半導体装置において、封止樹脂体を省略した図である。 図2のIV-IV線に沿う断面図である。 図2のV-V線に沿う断面図である。 第2ヒートシンクを対向面側から見た平面図である。 第2ヒートシンクを放熱面側から見た平面図である。 図7のVIII-VIII線に沿う断面図である。 半導体装置の製造方法を示す平面図であり、図7に対応している。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図4に対応している。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図4に対応している。 半導体装置の製造方法を示す断面図であり、図4に対応している。 第2実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図であり、図4に対応している。 第3実施形態に係る半導体装置において、第2ヒートシンクを放熱面側から見た平面図であり、図7に対応している。 第4実施形態に係る半導体装置において、第2ヒートシンクを放熱面側から見た平面図であり、図7に対応している。
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び/又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下において、半導体チップの厚み方向をZ方向、Z方向に直交し、2つの半導体チップの並び方向をX方向と示す。また、Z方向及びX方向の両方向に直交する方向をY方向と示す。特に断わりのない限り、上記したX方向及びY方向により規定されるXY面に沿う形状を平面形状とする。
(第1実施形態)
先ず、図1に基づき、半導体装置が適用される電力変換装置の一例について説明する。
図1に示す電力変換装置1は、直流電源2(バッテリ)から供給される直流電圧を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ3に出力するように構成されている。このような電力変換装置1は、たとえば電気自動車やハイブリッド車に搭載される。なお、電力変換装置1は、モータ3により発電された電力を、直流に変換して直流電源2に充電することもできる。図2に示す符号4は、平滑コンデンサである。
電力変換装置1は、三相インバータを有している。三相インバータは、直流電源2の正極(高電位側)に接続された高電位電源ライン5と、負極(低電位側)に接続された低電位電源ライン6との間に設けられた三相分の上下アームを有している。そして、各相の上下アームが、それぞれ半導体装置10によって構成されている。すなわち、ひとつの半導体装置10により、一相分の上下アームが構成されている。
半導体装置10は、IGBT素子と、該IGBT素子に逆並列に接続された還流用のFWD素子と、を備えている。本実施形態では、後述する半導体チップ12に、IGBT素子及びFWD素子がそれぞれ構成されている。しかしながら、IGBT素子とFWD素子が別チップに構成されても良い。本実施形態では、nチャネル型のIGBT素子を採用している。FWD素子のカソード電極はコレクタ電極と共通化され、アノード電極はエミッタ電極と共通化されている。
半導体装置10において、上アーム側のIGBT素子のコレクタ電極は高電位電源ライン5と電気的に接続され、エミッタ電極はモータ3への出力ライン7に接続されている。一方、下アーム側のIGBT素子のコレクタ電極はモータ3への出力ライン7に接続され、エミッタ電極は低電位電源ライン6と電気的に接続されている。
なお、電力変換装置1は、上記した三相インバータに加えて、直流電源2から供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ、三相インバータや昇圧コンバータを構成するスイッチング素子の動作を制御する制御部を有してもよい。
次に、図2〜図7に基づき、半導体装置10の概略構成について説明する。
図2〜図7に示すように、半導体装置10は、封止樹脂体11と、半導体チップ12と、第1ヒートシンク14と、ターミナル17と、第2ヒートシンク19と、主端子23,24,25と、信号端子26と、を備えている。半導体装置10が、樹脂封止型の電子装置に相当する。以下において、符号末尾のHは上アーム側の要素であることを示し、末尾のLは下アーム側の要素であることを示す。要素の一部には、上アーム、下アームを明確にするために末尾にH,Lを付与し、別の一部については、上アームと下アームとで共通符号としている。
封止樹脂体11は、たとえばエポキシ系樹脂からなる。封止樹脂体11は、平面略矩形状をなしており、図2,図4,及び図5に示すように、Z方向に直交する一面11aと、一面11aと反対の裏面11bと、一面11aと裏面11bとをつなぐ側面と、を有している。一面11a及び裏面11bは、たとえば平坦面となっている。封止樹脂体11は、側面として、主端子23,24,25が突出する側面11cと、信号端子26が突出する側面11dと、を有している。
半導体チップ12は、シリコンなどの半導体基板に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などのパワートランジスタが形成されてなる。本実施形態では、nチャネル型のIGBTと、当該IGBTに逆並列に接続される転流ダイオード(FWD)が形成されている。すなわち、半導体チップ12に、RC(Reverse Conducting)−IGBTが形成されている。半導体チップ12は、平面略矩形状をなしている。
IGBT及びFWDは、Z方向に電流が流れるように縦型構造をなしている。図4及び図5に示すように、半導体チップ12の板厚方向、すなわちZ方向において、一面12aにはコレクタ電極13aが形成され、一面12aと反対の裏面12bにはエミッタ電極13bが形成されている。コレクタ電極13aはFWDのカソード電極も兼ねており、エミッタ電極13bはFWDのアノード電極も兼ねている。半導体チップ12の裏面12b、すなわちエミッタ電極形成面には、ゲート電極用のパッドを含む図示しないパッドが形成されている。半導体チップ12が、電子部品に相当する。
半導体チップ12は、上アーム側の半導体チップ12Hと、下アーム側の半導体チップ12Lと、を有している。半導体チップ12H,12Lは、互いにほぼ同じ平面形状、具体的には平面略矩形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさとほぼ同じ厚みを有している。半導体チップ12H,12Lは、お互いのコレクタ電極13aがZ方向において同じ側となり、お互いのエミッタ電極13bがZ方向において同じ側となるように配置されている。半導体チップ12H,12Lは、Z方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、X方向において横並びで配置されている。半導体チップ12Hが上アームチップに相当し、半導体チップ12Lが下アームチップに相当する。半導体チップ12H,12Lの並び方向であるX方向が、直交方向に相当する。
第1ヒートシンク14は、対応する半導体チップ12の熱を半導体装置10の外部に放熱する機能を果たすとともに、配線としての機能も果たす。このため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。第1ヒートシンク14は、放熱部材とも称される。本実施形態では、第1ヒートシンク14が、Z方向からの投影視において、対応する半導体チップ12を内包するように設けられている。
第1ヒートシンク14は、半導体チップ12の一面12aに対向する対向面14aと、対向面14aと反対の放熱面14bと、を有している。第1ヒートシンク14の対向面14aと、該第1ヒートシンク14に対応する半導体チップ12のコレクタ電極13aとが、はんだ15を介して電気的に接続されている。第1ヒートシンク14の大部分は封止樹脂体11によって覆われている。対向面14aは封止樹脂体11内に配置され、放熱面14bは封止樹脂体11から露出されている。放熱面14bは、封止樹脂体11の一面11aと略面一となっている。
本実施形態では、第1ヒートシンク14が、上アーム側の第1ヒートシンク14Hと、下アーム側の第1ヒートシンク14Lと、を有している。また、はんだ15も、上アーム側のはんだ15Hと、下アーム側のはんだ15Lと、を有している。そして、第1ヒートシンク14Hが、はんだ15Hを介して、半導体チップ12Hのコレクタ電極13aと接続されている。また、第1ヒートシンク14Lが、はんだ15Lを介して、半導体チップ12Lのコレクタ電極13aと接続されている。第1ヒートシンク14H,14Lは、X方向に並んで配置されるとともに、Z方向においてほぼ同じ位置に配置されている。そして、第1ヒートシンク14H,14Lの放熱面14bが、封止樹脂体11の一面11aから露出されるとともに、互いにX方向に並んでいる。
図3及び図4に示すように、継手部16は、下アーム側の第1ヒートシンク14Lに連なっている。継手部16は、第1ヒートシンク14Lと、後述する第2ヒートシンク19Hとを、電気的に中継する部分である。本実施形態では、継手部16が、同一の金属板を加工することで、第1ヒートシンク14Lと一体的に設けられている。したがって、継手部16は、第1ヒートシンク14Lの一部分である。継手部16は、第1ヒートシンク14Lのうち、はんだ15Hを介して半導体チップ12Lと接続される本体部分に連なっている。
継手部16は、封止樹脂体11に被覆されるように、第1ヒートシンク14Lよりも薄く設けられている。継手部16は、第1ヒートシンク14Lの対向面14aに略面一で連なっている。継手部16は、第1ヒートシンク14LにおけるY方向の一端付近から、第2ヒートシンク19Hに向けて延設されている。本実施形態では、図4に示すように、継手部16が屈曲部を2箇所有している。継手部16が、第2部材に相当する。
ターミナル17は、対応する半導体チップ12と第2ヒートシンク19との間に介在している。ターミナル17は、半導体チップ12と第2ヒートシンク19との熱伝導、電気伝導経路の途中に位置するため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料(たとえば、Cu)を用いて形成されている。本実施形態のターミナル17は、Cuを用いて形成された基材と、Niを主成分とし、基材の表面に形成された金属薄膜と、を有している。ターミナル17は、エミッタ電極13bに対向配置され、はんだ18を介してエミッタ電極13bと電気的に接続されている。
本実施形態では、ターミナル17が、上アーム側のターミナル17Hと、下アーム側のターミナル17Lと、を有している。また、はんだ18が、上アーム側のはんだ18Hと、下アーム側のはんだ18Lと、を有している。そして、ターミナル17Hが、はんだ18Hを介して、半導体チップ12Hのエミッタ電極13bと接続されている。また、ターミナル17Lが、はんだ18Lを介して、半導体チップ12Lのエミッタ電極13bと接続されている。
第2ヒートシンク19は、対応する半導体チップ12の熱を半導体装置10の外部に放熱する機能を果たすとともに、配線としての機能も果たす。このため、第1ヒートシンク14同様、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。第2ヒートシンク19は、放熱部材とも称される。本実施形態では、第2ヒートシンク19が、Z方向からの投影視において、対応する半導体チップ12を内包するように設けられている。
図3,図6,及び図7に示すように、第2ヒートシンク19は、平面略L字状をなしており、本体部190と、本体部190から延設された延設部191と、を有している。図6及び図7では、後述する第2ヒートシンク19Hを第2ヒートシンク19として例示している。
本体部190は、対応するターミナル17と対向する対向面190aと、対向面190aと反対の放熱面190bと、を有している。第2ヒートシンク19の対向面190aと対応するターミナル17とが、はんだ20を介して電気的に接続されている。本体部190の大部分は封止樹脂体11によって覆われている。対向面190aは封止樹脂体11内に配置され、放熱面190bは封止樹脂体11から露出されている。具体的には、放熱面190bと封止樹脂体11の裏面11bとが、略面一となっている。
延設部191は、同一の金属板を加工することで、本体部190と一体的に設けられている。延設部191は、封止樹脂体11に被覆されるように、本体部190よりも薄く設けられている。延設部191は、継手部16及び主端子25のいずれかと対向する対向面191aと、対向面191aと反対の裏面191bと、を有している。延設部191は、対向面190a,191aが略面一となるように、本体部190に連なっている。また、延設部191の延設方向がX方向に沿うように、第2ヒートシンク19が配置されている。
本実施形態では、第2ヒートシンク19が、上アーム側の第2ヒートシンク19Hと、下アーム側の第2ヒートシンク19Lと、を有しており、はんだ20が、上アーム側のはんだ20Hと、下アーム側のはんだ20Lと、を有している。さらには、本体部190が、上アーム側の本体部190Hと、下アーム側の本体部190Lと、を有しており、延設部191が、上アーム側の延設部191Hと、下アーム側の延設部191Lと、を有している。
図3,図6,及び図7に示すように、第2ヒートシンク19H,19Lは、共通形状となっている。第2ヒートシンク19Hと第2ヒートシンク19Lは、2回対称となるように配置されている。そして、X方向において、延設部191Hが本体部190Lと対向し、延設部191Lが本体部190Hと対向するように、2つの第2ヒートシンク19H,19Lが配置されている。換言すれば、Y方向において、延設部191H,191Lが横並びとなるように、2つの第2ヒートシンク19H,19Lが配置されている。
このような配置において、第2ヒートシンク19Hの本体部190Hとターミナル17Hとが、はんだ20Hを介して接続されている。したがって、ターミナル17Hを介して、半導体チップ12Hが第2ヒートシンク19Hに固定されている。また、第2ヒートシンク19Lの本体部190Lとターミナル17Lとが、はんだ20Lを介して接続されている。したがって、ターミナル17Lを介して、半導体チップ12Lが第2ヒートシンク19Lに固定されている。本体部190H,190Lは、X方向に並んで配置されるとともに、Z方向においてほぼ同じ位置に配置されている。そして、本体部190H,190Lの放熱面190bが、封止樹脂体11の裏面11bから露出されるとともに、互いにX方向に並んでいる。
延設部191のうち、上アーム側の延設部191Hは、図3に示すように、Z方向からの投影視において、継手部16の先端部分と重なっている。延設部191Hは、図4に示すように、はんだ21を介して継手部16と接続されている。継手部16は、Z方向において、延設部191Hに対して半導体チップ12側に配置されている。継手部16は、延設部191Hとの対向面16aと、該対向面16aと反対の裏面16bと、を有している。はんだ21は、延設部191Hの対向面191aと継手部16の対向面16aとの間に介在している。延設部191H、はんだ21、及び継手部16の積層方向が、Z方向に略一致している。
下アーム側の延設部191Lは、図3に示すように、Z方向からの投影視において、主端子25の先端部分と重なっている。延設部191Lは、図5に示すように、はんだ22を介して継手部16と接続されている。主端子25は、Z方向において、延設部191Lに対して半導体チップ12側に配置されている。主端子25は、延設部191Lとの対向面25aと、該対向面25aと反対の裏面25bと、を有している。はんだ22は、延設部191Lの対向面191aと主端子25の対向面25aとの間に介在している。なお、第2ヒートシンク19(延設部191)が、第1部材に相当する。第2ヒートシンク19の構造詳細については、後述する。
主端子23は、高電位電源ライン5に接続される。このため、主端子23は、高電位電源端子、P端子とも称される。主端子23は、第1ヒートシンク14Hと電気的に接続されており、Y方向に延設されて、封止樹脂体11の側面11cから外部に突出している。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、主端子23が第1ヒートシンク14Hと一体的に設けられている。
主端子24は、モータ3の出力ライン7に接続される。このため、主端子24は、出力端子、O端子とも称される。主端子24は、第1ヒートシンク14Lと電気的に接続されており、Y方向に延設されて、主端子23と同じ側面11cから外部に突出している。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、主端子24が第1ヒートシンク14Lと一体的に設けられている。
主端子25は、低電位電源ライン6に接続される。このため、主端子25は、低電位電源端子、N端子とも称される。上記したように、主端子25は、延設部191Lに対して半導体チップ12側に配置され、はんだ22を介して、延設部191Lと接続されている。主端子25は、Y方向に延設されて、主端子23,24と同じ側面11cから外部に突出している。主端子23,24,25における封止樹脂体11からの突出部分は、Z方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。また、X方向において、主端子23、主端子25、主端子24の順に並んで配置されている。主端子25が、第2部材に相当する。
信号端子26は、対応する半導体チップ12のパッドに、ボンディングワイヤ27を介して電気的に接続されている。本実施形態では、アルミニウム系のボンディングワイヤ27を採用している。信号端子26は、Y方向に延設されており、封止樹脂体11の側面11dから外部に突出している。具体的には、主端子23,24,25が突出する側面11cとは反対の側面11dから、外部に突出している。
本実施形態では、信号端子26が、上アーム側の信号端子26Hと、下アーム側の信号端子26Lと、を有している。信号端子26Hは半導体チップ12Hのパッドと接続され、信号端子26Lは半導体チップ12Lのパッドと接続されている。
以上のように構成される半導体装置10では、第1ヒートシンク14H,14L、継手部16、主端子23,24,25と、及び信号端子26が、同一の金属板から構成されている。すなわち、リードフレームが、第1ヒートシンク14H,14L、継手部16、主端子23,24,25と、及び信号端子26を有している。
また、封止樹脂体11により、半導体チップ12、第1ヒートシンク14の一部、継手部16、ターミナル17、第2ヒートシンク19の一部、主端子23,24,25の一部、及び信号端子26の一部が、一体的に封止されている。半導体装置10では、封止樹脂体11によって、一相分の上下アームを構成する2つの半導体チップ12H,12Lが封止されている。このため、半導体装置10は、2in1パッケージとも称される。
また、第1ヒートシンク14及び第2ヒートシンク19は、後述するように、封止樹脂体11とともに切削加工されている。そして、第1ヒートシンク14H,14Lの放熱面14bが、同一面内に位置するとともに、封止樹脂体11の一面11aと略面一となっている。同じく、第2ヒートシンク19H,19L(本体部190H,190L)の放熱面190bが、同一面内に位置するとともに、封止樹脂体11の裏面11bと略面一となっている。このように、半導体装置10は、放熱面14b,190bがともに封止樹脂体11から露出された両面放熱構造をなしている。
なお、半導体装置10は、貫通孔28,29,30を有している。貫通孔28は、上記したリードフレームを位置決めするために、主端子23に形成されている。貫通孔28は、主端子23において、封止樹脂体11によって被覆されない部分に形成されている。貫通孔29は、封止樹脂体11の剥離を抑制するために、第1ヒートシンク14H,14Lと主端子23,24との連結部付近に形成されている。貫通孔29には、封止樹脂体11が充填されている。貫通孔30は、封止樹脂体11の剥離を抑制するために、信号端子26に形成されている。貫通孔30には、封止樹脂体11が充填されている。
次に、図4〜図8に基づき、第2ヒートシンク19の構造詳細及び接続構造について説明する。図6及び図7は平面図であるが、明確化のため、凹凸酸化膜191fにハッチングを施している。
図4〜図6に示すように、第2ヒートシンク19の本体部190は、対向面190aに、はんだ20の接続領域192を有している。本体部190の対向面190aには、接続領域192を取り囲むように溝部193が形成されている。接続領域192は、はんだ20が接続される領域、換言すれば塗布される領域である。溝部193は、接続領域192から溢れたはんだ20を収容するために形成されている。本実施形態では、溝部193が、接続領域192を取り囲むように環状に形成されている。しかしながら、溝部193は環状に限定されない。たとえば接続領域192を取り囲むように不連続に形成されたものを採用することもできる。溝部193の深さ及び幅は、余剰のはんだ20を吸収できるように適宜設定される。
延設部191は、対向面191aに、対応するはんだ21,22の接続領域194を有している。接続領域194は、はんだ21,22で共通の形状となっている。延設部191の対向面191aには、接続領域194を取り囲むように溝部195が形成されている。接続領域194は、はんだ21,22が接続される領域である。溝部195は、接続領域194から溢れたはんだ21,22を収容するために形成されている。本実施形態では、溝部195が、接続領域194を取り囲むように環状に形成されている。しかしながら、溝部195は環状に限定されない。たとえば接続領域194を取り囲むように不連続に形成されたものを採用することもできる。溝部195の深さ及び幅は、余剰のはんだ20を吸収できるように適宜設定される。
図7に示すように、延設部191の裏面191b側には、溝部195に対応して突起部196が形成されている。突起部196は、超音波探傷装置(SAT:Scanning Acoustic Tomograph)により、封止樹脂体11の裏面11b側からはんだ21,22を検査する際に、はんだ21,22に対する位置基準部として機能する。突起部196は、Z方向からの投影視において、溝部195とほぼ一致している。突起部196は、裏面191bにおける接続領域194の裏面部分194aを取り囲むように環状に形成されている。裏面部分194aは、裏面191bのうち、Z方向からの投影視において、接続領域194に一致する部分である。本実施形態では、金属板を対向面191a側からプレスすることで、溝部195及び突起部196が形成されている。なお、本体部190の放熱面190bにおいて、溝部193に対応する突起部は、後述する切削により除去されている。
図8に示すように、第2ヒートシンク19の延設部191は、金属材料を用いて形成された基材191cと、基材191cの表面のうち、少なくとも裏面191b側の表面に形成された皮膜191dと、を有している。本実施形態では、基材191cの材料としてCuを採用している。なお、延設部191だけでなく、本体部190も基材191cを有している。
皮膜191dは、金属薄膜191eと、凹凸酸化膜191fと、を有している。金属薄膜191eは、金属を構成材料とする膜である。金属薄膜191eは、基材191cの表面に形成されている。すなわち、金属薄膜191eは、基材191cの表面のうち、少なくとも裏面191b側の表面に形成されている。本実施形態では、基材191cにおける対向面191a側の表面にも、金属薄膜191eが形成されている。第2ヒートシンク19の表面のうち、放熱面190bを除く部分に、金属薄膜191eが形成されている。放熱面190bは、切削加工により金属薄膜191eが除去されている。
金属薄膜191eは、たとえばめっき、蒸着により形成されている。金属薄膜191eとして、Niを主成分とする膜を含む構成が好ましい。より好ましくは、無電解Niめっき膜を含む構成がよい。無電解Niめっき膜は、主成分であるNiに加えて、P(リン)を含んでいる。
本実施形態では、対向面191a側の金属薄膜191eのうち、凹凸酸化膜191fの形成されていない部分が、無電解Niめっき膜と、無電解Niめっき膜上に形成されたAuめっき膜と、を有している。一方、対向面191a側の金属薄膜191eのうち、凹凸酸化膜191fの形成されている部分は、無電解Niめっき膜を有している。このように、対向面191aにおいて凹凸酸化膜191fの形成領域にAuめっき膜が存在しないのは、後述するレーザ光の照射によりAuめっき膜を除去するとともに、下層の無電解Niめっき膜から凹凸酸化膜191fを形成するためである。また、対向面191a以外、たとえば裏面191b側の金属薄膜191eは、無電解Niめっき膜を有している。
なお、本体部190も同様の構成となっている。具体的には、対向面190a側の金属薄膜191eのうち、凹凸酸化膜191fの形成されていない部分が、無電解Niめっき膜と、無電解Niめっき膜上に形成されたAuめっき膜と、を有している。一方、対向面190a側の金属薄膜191eのうち、凹凸酸化膜191fの形成されている部分は、無電解Niめっき膜を有している。
後述するレーザ光の照射条件が同じであれば、無電解Niめっき膜のほうが、電気Niめっき膜よりも、凹凸酸化膜191fの膜厚が厚くなる。無電解Niめっき膜(Ni−P)の融点は、Pの含有量にもよるが約800度程度であり、電気Niめっき膜(Ni)の融点は、約1450度である。このように、無電解Niめっき膜ほうが融点が低いため、低いエネルギーのレーザ光で溶融及び蒸発し、凹凸酸化膜191fの膜厚が厚くなると考えられる。
金属薄膜191eの表面には、図8に示すように複数の凹部191gが局所的に形成されている。凹部191gは、後述するように、パルス発振のレーザ光の照射により形成されている。たとえば1パルスごとに1つの凹部191gが形成されている。凹部191gは、レーザ光のスポットに対応している。また、レーザ光の走査方向において、隣り合う凹部191gが連なっている。各凹部191gの幅は、5μm〜300μmとなっている。また、凹部191gの深さは、0.5μm〜5μmとなっている。
凹部191gの深さが0.5μmより浅いと、レーザ光の照射による金属薄膜191eの表面の溶融及び蒸着が不十分となり、後述する凹凸酸化膜191fが形成され難くなる。凹部191gの深さが5μmよりも深いと、金属薄膜191eの表面が溶融飛散しやすくなり、蒸着よりも溶融飛散による表面形成が支配的となり、凹凸酸化膜191fが形成され難くなる。
金属薄膜191eの表面のうち、凹部191g上には、凹凸酸化膜191fが形成されている。上記したように、凹部191gはレーザ光が照射された痕跡である。金属薄膜191eにおいて、凹凸酸化膜191fが形成された部分の平均膜厚は、凹凸酸化膜191fが形成されていない部分の平均膜厚よりも薄くなっている。このように、金属薄膜191eにおいて、凹凸酸化膜191fが形成された部分の平均膜厚が薄いことも、レーザ光照射の痕跡である。
凹凸酸化膜191fは、金属薄膜191eを構成する主成分の金属と同じ金属の酸化物よりなる。凹凸酸化膜191fは、表面が連続して凹凸をなしている。凹凸酸化膜191fは、金属薄膜191e上に形成されている。凹凸酸化膜191fは、金属薄膜191eにパルス発振のレーザ光を照射し、金属薄膜191eを構成する金属を酸化することで形成されている。すなわち、凹凸酸化膜191fは、金属薄膜191eの表層を酸化することで、金属薄膜191eの表面に形成された酸化物の膜である。このため、金属薄膜191eの一部分が、凹凸酸化膜191fを提供しているとも言える。本実施形態では、凹凸酸化膜191fを構成する成分のうち、80%がNI、10%がNiO、10%がNiとなっている。このように、凹凸酸化膜191fの主成分は、金属薄膜191eに含まれるNiの酸化物である。
凹凸酸化膜191fは、金属薄膜191eの表面のうち、凹部191gの表面に形成されている。凹凸酸化膜191fの平均膜厚は、10nm〜数百nmとなっている。凹凸酸化膜191fは、凹部191gを有する金属薄膜191eの表面の凹凸に倣って形成されている。また、凹部191gの幅よりも細かいピッチで凹凸が形成されている。すなわち、非常に微細な凹凸が形成されている。換言すれば、複数の凸部191h(柱状体)が、細かいピッチで形成されている。たとえば凸部191hの平均幅が1nm〜300nm、凸部191h間の平均間隔が1nm〜300nmとなっている。
凹凸酸化膜191fは、延設部191の裏面191bのうち、接続領域194の裏面部分194aの全域に形成されている。換言すれば、裏面191bのうち、突起部196によって囲まれた部分の全域に形成されている。裏面191bのうち、凹凸酸化膜191fが形成されている部分では、凹凸酸化膜191fが裏面191bの一部をなしている。本実施形態では、対向面191aのうち、接続領域194及び溝部195を除く部分、すなわち溝部195より外側の部分の全域にも、凹凸酸化膜191fが形成されている。
また、本体部190の対向面190aのうち、接続領域192及び溝部193を除く部分、すなわち溝部193より外側の部分の全域にも、凹凸酸化膜191fが形成されている。このように、第2ヒートシンク19の対向面190a,191aのうち、接続領域192,194及び溝部193,195を除く部分の全域に、凹凸酸化膜191fが形成されている。さらには、ターミナル17の表面のうち、はんだ18,20との接合面を除く面である側面にも、凹凸酸化膜191fが形成されている。上記したように、ターミナル17も、Cuを用いて形成された基材と、Niを主成分とし、基材の表面に形成された金属薄膜と、を有しており、金属薄膜にパルス発振のレーザ光を照射することで、凹凸酸化膜191fが形成されている。
本実施形態では、第2ヒートシンク19における延設部191の対向面191aにおいて、はんだ21,22の接続領域194及び溝部195以外の部分に、凹凸酸化膜191fが形成されている。このように凹凸酸化膜191fを有すると、凹凸酸化膜191fを有さない構成、すなわち金属薄膜191eの表面が露出する構成に比べて、はんだ21,22に対する濡れ性を低下させることができる。
また、凹凸酸化膜191fを有することで、対向面191aに微細な凹凸が形成されている。このような粗化面には、はんだ21,22入り込み難い。このため、はんだ21,22の一部と対向面191aとの接触面積が小さくなり、はんだ21,22の一部は表面張力によって球状になる。すなわち、接触角が大きくなる。したがって、凹凸酸化膜191fが形成された部分において、はんだ21,22に対する濡れ性を低くすることができる。以上により、はんだ21,22が、溝部195の外側に濡れ拡がるのを抑制することができる。同様にして、対向面190aに形成された凹凸酸化膜191fにより、はんだ20が溝部193の外側に濡れ拡がるのを抑制することができる。
また、同様にして、ターミナル17の側面に形成された凹凸酸化膜191fにより、はんだ20が側面を濡れ拡がり、半導体チップ12側のはんだ18に流れ込むのを抑制することもできる。
また、凹凸酸化膜191fを有することで、対向面190a,191aと封止樹脂体11との接触面積が増える。さらには、封止樹脂体11が凹凸酸化膜191fの凹凸に絡みついてアンカー効果が生じる。したがって、対向面190a,191aと封止樹脂体11との密着性を向上し、封止樹脂体11との間に強固な接続構造を形成することができる。特にNiを含む金属薄膜191eを形成すると、長期にわたって安定した接続構造を保持することができる。
次に、図9〜図12に基づき、上記した半導体装置10(電子装置)の製造方法について説明する。
先ず、半導体装置10を構成する各要素を準備する。すなわち、半導体チップ12、継手部16を含む第1ヒートシンク14、ターミナル17、第2ヒートシンク19、主端子23,24,25、及び信号端子26をそれぞれ準備する。この準備工程では、基材191cの表面のうち、少なくとも裏面191bに金属薄膜191eが形成された第2ヒートシンク19を準備する。
本実施形態では、裏面191b全面に、金属薄膜191eとして無電解Niめっき膜が形成され、対向面190a,191aの全面に、金属薄膜191eとして、無電解Niめっき膜及び無電解Niめっき膜上のAuめっき膜が形成された第2ヒートシンク19を準備する。このとき、無電解Ni膜の膜厚を10μm程度とする。また、ターミナル17を準備する。ターミナル17についても、基材の表面上に、金属薄膜として無電解Niめっき膜が形成されたものを準備する。第1ヒートシンク14、主端子23,24,25、及び信号端子26については、これらを備えるリードフレームを準備する。
次に、レーザ光を照射して凹凸酸化膜191fを形成する。第2ヒートシンク19の延設部191における裏面191b側の金属薄膜191eの表面に、パルス発振のレーザ光を照射することにより、金属薄膜191eの表面を溶融及び蒸発させる。具体的には、レーザ光を照射することにより、金属薄膜191eの表面の部分を溶融させるとともに、蒸発(気化)させて、外気中に浮遊させる。
パルス発振のレーザ光は、エネルギー密度が0J/cmより大きく100J/cm以下で、パルス幅が1μ秒以下となるように調整される。この条件を満たすには、YAGレーザ、YVOレーザ、ファイバレーザなどを採用することができる。たとえばYAGレーザの場合、エネルギー密度が1J/cm以上であればよい。無電解Niめっきの場合、たとえば5J/cm程度でも金属薄膜191eを加工することができる。なお、エネルギー密度は、パルスフルーエンスとも称される。
このとき、レーザ光の光源と第2ヒートシンク19eとを相対的に移動させることにより、図9に示すように、レーザ光を突起部196に取り囲まれた接続領域194の裏面部分194aの複数の位置に順に照射する。なお、レーザ光の光源を移動させてもよいし、第2ヒートシンク19を移動させてもよい。さらには、ミラーの回転動作によって、レーザ光を走査してもよい。すなわち、レーザ光を走査することで、裏面部分194aの複数の位置にレーザ光を順に照射してもよい。
たとえば図9に示すように、レーザ光をY方向に走査して裏面部分194aの一端から他端までの照射が完了すると、X方向においてレーザ光の照射領域をずらす。すなわち、X方向にレーザ光を走査する。そして、同様にY方向に走査して、一端から他端までレーザ光を照射する。これを繰り返すことで、裏面部分194aのほぼ全域にレーザ光を照射する。すなわち、XY座標における所定ピッチの格子点に、レーザ光を照射する。
本実施形態では、隣り合うレーザ光のスポット(1パルスによる照射範囲)がY方向において一部重なるようにして、Y方向においてレーザ光を走査する。また、隣り合うレーザ光のスポットがX方向において一部重なるようにして、X方向においてレーザ光を走査する。このように、レーザ光を照射し、金属薄膜191eの表面を溶融、気化させることで、金属薄膜191eの表面には、凹部191gが形成される。金属薄膜191eのうち、レーザ光を照射した部分の平均厚みは、レーザ光を照射しない部分の平均厚みよりも薄くなる。また、レーザ光のスポットに対応して形成される複数の凹部191gは、X方向において連なるとともに、Y方向においても連なる。これにより、レーザ照射痕である凹部191gは、たとえば鱗状となる。
次いで、溶融した金属薄膜191eの部分を凝固させる。具体的には、溶融して気化した金属薄膜191eを、レーザ光が照射された部分やその周辺部分に蒸着させる。このように、溶融して気化した金属薄膜191eを蒸着させることにより、金属薄膜191eの表面上に凹凸酸化膜191fを形成する。凹凸酸化膜191fは、主として、金属薄膜191eにおけるレーザ光が照射された部分に形成される。
以上のようにして、延設部191における接続領域194の裏面部分194aに、凹凸酸化膜191fを形成する。レーザ光の照射において、エネルギー密度を100J/cmよりも大きい150J/cmや、300J/cmとした場合、凹凸酸化膜191fが形成されなかった。また、パルス発振ではなく、連続発振のレーザ光を照射した場合にも、凹凸酸化膜191fが形成されなかった。
本実施形態では、裏面部分194aのみならず、第2ヒートシンク19の対向面190a,191a及びターミナル17の側面にも、同様に凹凸酸化膜191fを形成する。たとえば対向面190a,191aの場合、パルス発振のレーザ光を照射することで、上層のAuめっき膜を除去しつつ、下層の無電解Niめっき膜の表層部分を溶融、気化させ、金属薄膜191eの表面上に凹凸酸化膜191fを形成する。ターミナル17については、裏面部分194aと同様である。
次いで、はんだ15を介して半導体チップ12と第1ヒートシンク14を接続し、接続体31を形成する。本実施形態では、接続体31として、上アーム側の接続体31Hと、下アーム側の接続体31Lと、を形成する。
先ず接続体31Hの形成方法について説明する。図10に示すように、第1ヒートシンク14Hの対向面14a上に、はんだ15Hを介して、半導体チップ12Hを配置する。次に、たとえば予め両面にはんだ18H及びはんだ20Hが迎えはんだとして配置されたターミナル17Hを、半導体チップ12Hに対して、はんだ18Hが半導体チップ12H側となるように配置する。はんだ20Hについては、半導体装置10における高さばらつきを吸収可能な量を配置しておく。
そして、この積層状態で、はんだ15H,18H,20Hをリフロー(1stリフロー)させることにより、はんだ15Hを介して、半導体チップ12Hと第1ヒートシンク14Hとを接続する。また、はんだ18Hを介して、半導体チップ12Hとターミナル17Hとを接続する。はんだ20Hについては、接続対象である第2ヒートシンク19H(本体部190H)がまだないので、表面張力により、第2ヒートシンク19Hとの対向面の中心を頂点として盛り上がった形状となる。
接続体31Lも、接続体31Hと同様に形成する。リフローの前に、継手部16における延設部191Hとの対向面16a上に、はんだ21を配置しておく点が異なる。はんだ21については、はんだ20Hと同様に、半導体装置10における高さばらつきを吸収可能な量を配置しておく。
そして、この積層状態で、はんだ15L,18L,20L,21をリフロー(1stリフロー)させることにより、はんだ15Lを介して、半導体チップ12Lと第1ヒートシンク14Lとを接続する。また、はんだ18Lを介して、半導体チップ12Lとターミナル17Lとを接続する。はんだ20Lについては、接続対象である第2ヒートシンク19L(本体部190L)がまだないので、表面張力により、第2ヒートシンク19Lとの対向面の中心を頂点として盛り上がった形状となる。はんだ21も、接続対象である第2ヒートシンク19Hの延設部191Hがまだないので、表面張力により、盛り上がった形状となる。
次いで、信号端子26H,26Lと対応する半導体チップ12H,12Lのパッドを、ボンディングワイヤ27により接続する。
次いで、はんだ20を介して、接続体31と、対応する第2ヒートシンク19とを接続する。本実施形態では、はんだ20Hを介して、接続体31Hと第2ヒートシンク19Hを接続するとともに、はんだ20Lを介して、接続体31Lと第2ヒートシンク19Lを接続する。また、はんだ21を介して、上アームと下アームを接続する。さらに、はんだ22を介して、主端子25と延設部191Lを接続する。すなわち、はんだ20,21,22を同時にリフロー(2ndリフロー)させる。
図11に示すように、対向面19aが上になるようにして第2ヒートシンク19H,19Lを台座32上に配置する。このとき、図示しないが、第2ヒートシンク19Lの延設部191Lにおける対向面191a上に、はんだ22(例えばはんだ箔)を配置する。はんだ22については、半導体装置10における高さばらつきを吸収可能な量を配置しておく。なお、はんだ22については、主端子25上に予め迎えはんだしてもよい。
次に、ターミナル17H,17Lが対応する第2ヒートシンク19H,19Lに対向するように、接続体31H,31Lを第2ヒートシンク19H,19Lの対向面19a上に配置する。はんだ21は、継手部16と延設部191Hとにより挟まれる。また、はんだ22は、延設部191Lと主端子25とにより挟まれる。
そして、第2ヒートシンク19H,19Lを下にした状態で2ndリフローを行う。2ndリフローでは、第1ヒートシンク14H,14L側から荷重を加えることで、半導体装置10の高さが所定の高さとなるようにする。具体的には、図示しないスペーサを、第2ヒートシンク19H,19Lの本体部190H,190Lと台座32との間に配置し、スペーサを、本体部190H,190Lと台座32の両方に接触させる。このようにして、半導体装置10の高さが所定の高さとなるようにする。すなわち、台座32とスペーサが、高さ調整部材として機能する。
上記したように、高さばらつきを調整すべく、多めのはんだ20H,20Lをターミナル17H,17Lと第2ヒートシンク19H,19Lの本体部190H,190Lとの間に配置する。したがって、2ndリフローにおいて、ターミナル17H,17Lと第2ヒートシンク19H,19Lとの間のはんだ20H,20Lは不足せず、確実な接続を行うことができる。また、多めのはんだ21を延設部191Hと継手部16との間に配置するため、2ndリフローにおいて、延設部191Hと継手部16との間のはんだ21は不足せず、確実な接続を行うことができる。さらに、多めのはんだ22を延設部191Lと主端子25との間に配置するため、2ndリフローにおいて、延設部191Lと主端子25との間のはんだ22は不足せず、確実な接続を行うことができる。
また、上記した荷重の印加などにより、ターミナル17H,17Lと第2ヒートシンク19H,19Lとの間から、余剰のはんだ20H,20Lが押し出されても、余剰のはんだ20H,20Lは、溝部193に収容される。溝部193の周囲には凹凸酸化膜191fが形成されているため、溝部193より外側へのはんだ20H,20Lの濡れ拡がりが抑制される。また、ターミナル17H,17Lの側面にも凹凸酸化膜191fが形成されているため、ターミナル17H,17Lの側面へのはんだ20H,20Lの濡れ拡がりが抑制される。
同様に、延設部191と継手部16との間から余剰のはんだ21が押し出されても、余剰のはんだ21は、溝部195に収容される。溝部195の周囲には凹凸酸化膜191fが形成されているため、溝部195より外側へのはんだ21の濡れ拡がりが抑制される。同様に、延設部191Lと主端子25との間から、余剰のはんだ22が押し出されても、余剰のはんだ22は、溝部195に収容される。溝部195の周囲には凹凸酸化膜191fが形成されているため、溝部195より外側へのはんだ22の濡れ拡がりが抑制される。
なお、1stリフロー及び2ndリフローは、水素雰囲気下のリフローとされる。これにより、はんだ付けに不要な金属表面の自然酸化膜を、還元により除去することができる。したがって、各はんだ15,18,20,21,22としてフラックスレスのはんだを用いることができる。また、減圧により、はんだ15,18,20,21,22にボイドが生じるのを抑制することができる。なお、凹凸酸化膜191fも還元により厚みが薄くなるため、還元されても凹凸酸化膜191fが残るように、レーザ光の照射により所望厚みの凹凸酸化膜191fを形成しておく。上記したように、金属薄膜191eが無電解Niめっき膜を含むと、凹凸酸化膜191fを厚くできるため、好ましい。
なお、第2ヒートシンク19における延設部191の裏面191bのみに凹凸酸化膜191fを形成するのであれば、接続体31の形成後や、2ndリフローの実施後に、凹凸酸化膜191fを形成することもできる。すなわち、封止樹脂体11の成形前に、凹凸酸化膜191fを形成することもできる。
次いで、トランスファモールド法により封止樹脂体11の成形を行う。本実施形態では、第1ヒートシンク14及び第2ヒートシンク19が完全に被覆されるように、封止樹脂体11を成形する。この場合、成形した封止樹脂体11を第1ヒートシンク14及び第2ヒートシンク19の一部ごと切削することにより、第1ヒートシンク14及び第2ヒートシンク19の放熱面14b,190bを露出させる。このため、放熱面14b,190bは切削面となる。また、封止樹脂体11の一面11a及び裏面11bも切削面となる。そして、放熱面14bと一面11aが略面一となる。また、放熱面190bと裏面11bが略面一となる。
なお、第1ヒートシンク14及び第2ヒートシンク19の放熱面14b,190bを成形金型のキャビティ壁面に押し当て、密着させた状態で、封止樹脂体11を成形してもよい。この場合、封止樹脂体11を成形した時点で、放熱面14b,190bが封止樹脂体11から露出される。このため、成形後の切削が不要となる。
封止樹脂体11の成形後、図12に示すように、超音波探傷装置33を用い、Z方向において、第2ヒートシンク19の延設部191側からはんだ21を検査する。具体的には、超音波探傷装置33のプローブ(探触子)33aから、延設部191に向けて超音波を送信するとともに、その反射波をプローブ33aで検出する。その際、突起部196を位置準部として用いる。超音波の送受波により、突起部196の位置を検出することで、裏面部分194a、すなわちはんだ21を位置精度良く特定することができる。そして、超音波の送受波の結果から、はんだ21におけるボイドなどの欠陥を検出する。
本実施形態では、図12に示すように、Z方向において、封止樹脂体11のうち、継手部16の裏面16bを覆う部分の厚みT1よりも、延設部191の裏面191bを覆う部分の厚みT2のほうが薄くなっている。継手部16と延設部191は、ほぼ同じ厚みを有している。したがって、はんだ21に対して、封止樹脂体11の厚みが薄い方から検査する。また、はんだ22の検査についても同様に行う。なお、はんだ21,22以外のはんだについて、検査してもよい。
そして、リードフレームの不要部分を除去することで、半導体装置10を得ることができる。なお、リードフレームの不要部分を除去した後に、超音波探傷装置33によるはんだ21,22の検査を行うこともできる。
次に、上記した半導体装置10及びその製造方法の効果について説明する。
本実施形態では、第2ヒートシンク19のうち、延設部191における接続領域194の裏面部分194aに、凹凸酸化膜191fが形成されている。凹凸酸化膜191fの表面は微細な凹凸をなしている。このため、裏面部分194aと封止樹脂体11との接触面積が増える。また、封止樹脂体11が凹凸酸化膜191fの凹凸に絡みついてアンカー効果が生じる。これにより、延設部191の裏面部分194aと封止樹脂体11との密着性を向上させ、裏面部分194aから封止樹脂体11が剥離するのを抑制することができる。たとえば放熱面190bを露出させる際の切削加工の振動が延設部191に伝達されても、裏面部分194aから封止樹脂体11が剥離するのを抑制することができる。したがって、超音波探傷装置33により、延設部191側からはんだ21,22を精度良く検査することができる。
また、パルス発振のレーザ光を照射することで、金属薄膜191e上に凹凸酸化膜191fが形成されている。このように、金属薄膜191e及び基材191cが凹凸酸化膜191fによって保護されているため、金属薄膜191eが凹凸酸化膜191fによって保護されず、露出される構成に較べて、延設部191の裏面部分194aの腐食を防ぐことができる。たとえば凹凸酸化膜191fにより、封止樹脂体11中に残存する塩素系化合物から、金属薄膜191e及び基材191cを保護することができる。また、封止樹脂体11と第2ヒートシンク19との界面など通じて外部から侵入した水分から、金属薄膜191e及び基材191cを保護することができる。したがって、裏面部分194aの腐食にともなう封止樹脂体11の剥離を抑制し、ひいては超音波探傷装置33により、はんだ21,22を精度良く検査することができる。
特に本実施形態では、封止樹脂体11のうち、継手部16の裏面16bを覆う部分の厚みよりも、延設部191の裏面191bを覆う部分の厚みのほうが薄くなっている。また、主端子25の裏面25bを覆う部分の厚みよりも、延設部191の裏面191bを覆う部分の厚みのほうが薄くなっている。したがって、封止樹脂体11の厚い側、たとえば継手部16の裏面16bに凹凸酸化膜191fを設け、継手部16側からはんだ21を検査する構成に較べて、封止樹脂体11での超音波の減衰を抑制することができる。すなわち、はんだ21,22を精度良く検査することができる。
ところで、溝部195にはんだ21,22が収容されない状態では、溝部195において、封止樹脂体11(樹脂)と延設部191(金属)との界面が形成されるため、超音波探傷装置33により、溝部195の位置を検出しやすい。しかしながら、接続領域194からはんだ21,22が溢れ、溝部195に収容された状態では、溝部195において、はんだ21,22(金属)と延設部191(金属)との界面が形成されることとなる。この場合、音響インピーダンスに大きな差がないため、超音波探傷装置33により、溝部195の位置を検出し難くなる。
これに対し、本実施形態では、延設部191の対向面191aに、接続領域194を取り囲む溝部195が形成され、裏面191bに、接続領域194の裏面部分194aを取り囲む突起部196が形成されている。したがって、はんだ21,22が溝部195に収容された状態でも、突起部196を検出することができる。そして、突起部196の位置を基準として、はんだ21,22を位置精度良く検査することができる。また、裏面191bのほうが対向面191aよりも封止樹脂体11の裏面11bに近いので、超音波の減衰を抑制し、位置基準部を位置精度良く検出することができる。
また、突起部196は、プレス加工により、溝部195とともに形成されている。したがって、裏面191b側に、溝部195に対応して位置精度よく位置基準部を形成することができる。また、製造工程を簡素化することもできる。
(第2実施形態)
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した半導体装置10及びその製造方法と共通する部分についての説明は省略する。
本実施形態では、図13に示すように、延設部191の裏面191bに、位置基準部として溝部197が形成されている。本実施形態において、溝部195が第1溝部に相当し、溝部197が第2溝部に相当する。溝部197は、溝部195に対応して形成されている。溝部197は、Z方向からの投影視において、溝部195に一致するように形成されている。溝部197は、たとえばエッチングにより形成することができる。
このように、位置基準部として溝部197を有する構成を採用した場合にも、第1実施形態同様の効果を奏することができる。
(第3実施形態)
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した半導体装置10及びその製造方法と共通する部分についての説明は省略する。図14は平面図であるが、明確化のため、凹凸酸化膜191fにハッチングを施している。
本実施形態では、図14に示すように、凹凸酸化膜191fが、延設部191の裏面191bにおいて、位置基準部としての突起部196にも形成されている。すなわち、凹凸酸化膜191fが、接続領域194の裏面部分194aと突起部196に形成されている。
これによれば、突起部196から封止樹脂体11が剥離するのを抑制することができる。したがって、超音波探傷装置33により、突起部196の位置をより確実に検出することができる。また、突起部196から封止樹脂体11が剥離し難いため、裏面部分194aの周囲から裏面部分194aに剥離が進展するのを抑制することができる。すなわち、裏面部分194aから封止樹脂体11が剥離するのをより効果的に抑制することができる。
なお、溝部197に凹凸酸化膜191fが形成された場合にも、同様の効果を奏することができる。
(第4実施形態)
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した半導体装置10及びその製造方法と共通する部分についての説明は省略する。図15は平面図であるが、明確化のため、凹凸酸化膜191fにハッチングを施している。
本実施形態では、図15に示すように、凹凸酸化膜191fが、延設部191の裏面191bの全面に形成されている。
これによれば、裏面191b全面において、封止樹脂体11の剥離が抑制される。たとえば延設部191の裏面191bにおける縁部に剥離が生じるのを抑制することができる。したがって、裏面部分194aから封止樹脂体11が剥離するのをより効果的に抑制することができる。
なお、溝部197に凹凸酸化膜191fが形成された場合にも、同様の効果を奏することができる。
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
上記実施形態では、半導体装置10として、半導体チップ12を2つ有する2in1パッケージの例を示した。しかしながら、半導体チップ12の個数は限定されない。たとえば三相分の上下アームを構成する6つの半導体チップ12を有する6in1パッケージにも適用できる。
IGBTとFWDが同一チップに形成される例を示したが、互いに別チップに形成される構成にも適用できる。
半導体装置10がターミナル17を有する例を示したが、ターミナル17を有さない構成としてもよい。この場合、第2ヒートシンク19に、エミッタ電極13bに向けて突出する凸部を設けるとよい。
放熱面14b,19bが、封止樹脂体11から露出される例を示した。しかしながら、放熱面14b,19bが、封止樹脂体11から露出されない構成にも適用できる。
電子装置として半導体装置10の例を示したが、これに限定されない。電子部品と、電子部品を封止する封止樹脂体と、少なくとも一部が封止樹脂体の内部に配置された第1部材と、封止樹脂体の内部において、はんだを介して第1部材と接続された第2部材と、を備える電子装置であれば適用することができる。
金属薄膜191eを構成する金属はNiに限定されない。また、凹凸酸化膜191fもNiの酸化物に限定されない。凹凸酸化膜191fの構成材料は、金属薄膜191eを構成する金属と同じ金属の酸化物であればよい。
凹凸酸化膜191fが、第2ヒートシンク19の対向面190a,191a及びターミナル17の側面にも形成される例を示した。しかしながら、第2ヒートシンク19の対向面190a,191a及びターミナル17の側面の少なくとも一方に、凹凸酸化膜191fを有さない構成を採用することもできる。
なお、凹凸酸化膜191fは、延設部191の裏面191bのうち、位置基準部としての突起部196又は溝部197のみに形成されてもよい。これによれば、突起部196から封止樹脂体11が剥離するのを抑制できる。したがって、超音波探傷装置33により、突起部196の位置をより確実に検出できる。また、突起部196から封止樹脂体11が剥離し難いため、裏面部分194aの周囲から裏面部分194aに剥離が進展するのを抑制することができる。また、位置基準部に限定されず、裏面部分194aを取り囲むように、凹凸酸化膜191fが形成されてもよい。たとえば、裏面191bの縁部のみに凹凸酸化膜191fが形成されてもよい。
1…電力変換装置、2…直流電源、3…モータ、4…平滑コンデンサ、5…高電位電源ライン、6…低電位電源ライン、7…出力ライン、10…半導体装置、11…封止樹脂体、11a…一面、11b…裏面、11c,11d…側面、12,12H,12L…半導体チップ、12a…一面、12b…裏面、13a…コレクタ電極、13b…エミッタ電極、14,14H,14L…第1ヒートシンク、14a…対向面、14b…放熱面、15,15H,15L…はんだ、16…継手部、16a…対向面、16b…裏面、17,17H,17L…ターミナル、18,18H,18L…はんだ、19,19H,19L…第2ヒートシンク、190,190H,190L…本体部、190a…対向面、190b…裏面、191,191H,191L…延設部、191a…対向面、191b…裏面、191c…基材、191d…皮膜、191e…金属薄膜、191f…凹部、191g…凹凸酸化膜、191h…凸部、192,194…接続領域、194a…裏面部分、193,195,197…溝部、196…突起部、20,20H,20L…はんだ、21,22…はんだ、23,24,25…主端子、25a…対向面、25b…裏面、26,26H,26L…信号端子、27…ボンディングワイヤ、28,29,30…貫通孔、31,31H,31L…接続体、32…台座、33…超音波探傷装置、33a…プローブ

Claims (10)

  1. 電子部品(12)と、
    前記電子部品を封止する封止樹脂体(11)と、
    少なくとも一部が前記封止樹脂体の内部に配置された第1部材(19)と、
    前記封止樹脂体の内部において、はんだ(21,22)を介して前記第1部材と接続された第2部材(16,25)と、
    を備え、
    前記第1部材は、金属材料を用いて形成された基材(191c)と、前記基材の表面のうち、少なくとも前記第1部材における前記第2部材との対向面(191a)と反対の裏面(191b)側の表面上に形成された皮膜(191d)と、を有し、
    前記皮膜は、前記基材の表面に形成された金属薄膜(191e)と、前記金属薄膜上に形成され、前記金属薄膜の主成分の金属と同じ金属の酸化物よりなる凹凸酸化膜(191f)と、を有し、
    前記凹凸酸化膜は、前記第1部材の裏面において、前記第1部材、前記はんだ、及び前記第2部材の積層方向からの投影視で前記第1部材の対向面における前記はんだが接続される接続領域(194)の全域と少なくとも重なるように形成されている電子装置。
  2. 前記積層方向において、前記封止樹脂体の厚みは、前記第2部材における前記第1部材との対向面(16a,25a)と反対の裏面(16b,25b)を覆う部分よりも、前記第1部材の裏面(191b)を覆う部分のほうが薄くされている請求項1に記載の電子装置。
  3. 前記電子装置は、三相インバータを構成する3組の上下アームのうちの1組をなしており、
    前記電子部品は、前記積層方向における一面(12a)及び前記一面と反対の裏面(12b)に電極(13a,13b)がそれぞれ形成された半導体チップ(12)であり、
    前記半導体チップは、上アームをなす上アームチップ(12H)と、下アームをなし、お互いの前記一面が前記積層方向において同じ側となるように、前記積層方向に直交する直交方向において前記上アームチップに並んで配置された下アームチップ(12L)と、を有し、
    前記電子装置は、
    前記半導体チップの熱を放熱させるために、前記積層方向において前記半導体チップを個別に挟むように配置される一対のヒートシンクであって、前記積層方向において前記一面側に配置され、前記一面の電極と電気的に接続された第1ヒートシンク(14)、及び、前記積層方向において前記裏面側に配置され、前記裏面の電極と電気的に接続された本体部(190)と、前記本体部から前記直交方向に延設された延設部(191)と、を含む前記第1部材としての第2ヒートシンクと、
    前記延設部と前記積層方向において対向するように前記延設部に対して前記半導体チップ側に配置され、前記はんだを介して前記延設部と電気的に接続された前記第2部材として、前記上アーム及び前記下アームのうちの一方の前記延設部に接続された継手部(16)、及び、他方の前記延設部に接続された主端子(25)と、を備える請求項1又は請求項2に記載の電子装置。
  4. 前記第1部材は、前記対向面に形成され、前記接続領域を取り囲む溝部(195)と、前記溝部に対応して前記裏面に形成された位置基準部としての突起部(196)と、を有する請求項1〜3いずれか1項に記載の電子装置。
  5. 前記第1部材は、前記対向面に形成され、前記接続領域を取り囲む第1溝部(195)と、前記第1溝部に対応して前記裏面に形成された位置基準部としての第2溝部(197)と、を有する請求項1〜3いずれか1項に記載の電子装置。
  6. 前記凹凸酸化膜は、前記第1部材の裏面において、前記位置基準部に形成されている請求項4又は請求項5に記載の電子装置。
  7. 前記凹凸酸化膜は、前記第1部材の裏面の全面に形成されている請求項1〜6いずれか1項に記載の電子装置。
  8. 前記金属薄膜は、前記凹凸酸化膜が形成された部分の表面に複数の凹部(191g)を有する請求項1〜7いずれか1項に記載の電子装置。
  9. 前記金属薄膜において、前記凹凸酸化膜が形成された部分の平均膜厚が、前記凹凸酸化膜が形成されていない部分の平均膜厚よりも薄くなっている請求項1〜8いずれか1項に記載の電子装置。
  10. 電子部品(12)と、
    前記電子部品を封止する封止樹脂体(11)と、
    少なくとも一部が前記封止樹脂体の内部に配置された第1部材(19)と、
    前記封止樹脂体の内部において、はんだ(21,22)を介して前記第1部材と接続された第2部材(16,25)と、
    を備え、
    前記第1部材は、金属材料を用いて形成された基材(191c)と、前記基材の表面のうち、少なくとも前記第1部材における前記第2部材との対向面(191a)と反対の裏面(191b)側の表面上に形成された皮膜(191d)と、を有し、
    前記皮膜は、前記基材の表面に形成された金属薄膜(191e)と、前記金属薄膜上に形成され、前記金属薄膜の主成分の金属と同じ金属の酸化物よりなる凹凸酸化膜(191f)と、を有し、
    前記凹凸酸化膜は、前記第1部材の裏面において、前記第1部材、前記はんだ、及び前記第2部材の積層方向からの投影視で前記第1部材の対向面における前記はんだが接続される接続領域(194)の全域と少なくとも重なるように形成されている電子装置の製造方法であって、
    前記金属薄膜が形成された前記基材を準備し、
    前記金属薄膜の表面のうち、前記第1部材の裏面側の表面における前記接続領域の裏面部分全域を少なくとも含むようにパルス発振のレーザ光を照射して、前記凹凸酸化膜を形成し、
    前記はんだを介して、前記第1部材と前記第2部材とを接続し、
    前記凹凸酸化膜を形成し、且つ、前記第1部材と前記第2部材とを接続した後、前記封止樹脂体を成形し、
    前記封止樹脂体の成形後、超音波探傷装置(33)を用い、前記積層方向において前記第1部材側から前記はんだを検査する電子装置の製造方法。
JP2016080578A 2016-04-13 2016-04-13 電子装置及びその製造方法 Active JP6485398B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016080578A JP6485398B2 (ja) 2016-04-13 2016-04-13 電子装置及びその製造方法
PCT/JP2017/011948 WO2017179394A1 (ja) 2016-04-13 2017-03-24 電子装置及びその製造方法
CN201780022959.7A CN109075147B (zh) 2016-04-13 2017-03-24 电子装置及其制造方法
US16/079,128 US10373889B2 (en) 2016-04-13 2017-03-24 Electronic device and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016080578A JP6485398B2 (ja) 2016-04-13 2016-04-13 電子装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017191857A JP2017191857A (ja) 2017-10-19
JP6485398B2 true JP6485398B2 (ja) 2019-03-20

Family

ID=60042555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016080578A Active JP6485398B2 (ja) 2016-04-13 2016-04-13 電子装置及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10373889B2 (ja)
JP (1) JP6485398B2 (ja)
CN (1) CN109075147B (ja)
WO (1) WO2017179394A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018105486A1 (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 株式会社 東芝 半導体装置
JP6874467B2 (ja) * 2017-03-29 2021-05-19 株式会社デンソー 半導体装置とその製造方法
JP6402281B1 (ja) * 2017-05-19 2018-10-10 新電元工業株式会社 電子モジュール、接続体の製造方法及び電子モジュールの製造方法
JP6874645B2 (ja) * 2017-11-02 2021-05-19 トヨタ自動車株式会社 半導体装置の製造方法
US10896869B2 (en) * 2018-01-12 2021-01-19 Amkor Technology Singapore Holding Pte. Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
JP7069787B2 (ja) * 2018-02-09 2022-05-18 株式会社デンソー 半導体装置
JP2019149469A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
DE112018008134T5 (de) * 2018-11-12 2021-07-29 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung
WO2022004589A1 (ja) * 2020-06-30 2022-01-06 三菱電機株式会社 端子部材、集合体、半導体装置およびこれらの製造方法
WO2022004758A1 (ja) * 2020-06-30 2022-01-06 富士電機株式会社 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法
JPWO2022049641A1 (ja) * 2020-09-01 2022-03-10
JP7395010B2 (ja) * 2020-10-12 2023-12-08 三菱電機株式会社 半導体モジュール
US11611170B2 (en) 2021-03-23 2023-03-21 Amkor Technology Singapore Holding Pte. Ltd Semiconductor devices having exposed clip top sides and methods of manufacturing semiconductor devices
JP2023041490A (ja) * 2021-09-13 2023-03-24 株式会社東芝 半導体装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03222465A (ja) * 1990-01-29 1991-10-01 Mitsubishi Electric Corp リードフレームおよびその製造方法
JP3204545B2 (ja) * 1992-08-20 2001-09-04 イビデン株式会社 多層プリント配線板およびその製造方法
JPH07115170A (ja) 1993-08-23 1995-05-02 Toppan Printing Co Ltd マルチチップモジュール
JP2001225346A (ja) 1999-12-08 2001-08-21 Polyplastics Co 金属インサート樹脂複合成形品の製造方法
JP3748849B2 (ja) * 2002-12-06 2006-02-22 三菱電機株式会社 樹脂封止型半導体装置
JP4644718B2 (ja) * 2008-01-31 2011-03-02 株式会社日立製作所 金属/樹脂接着構造体及び樹脂封止型半導体装置とその製造方法
JP4968195B2 (ja) 2008-06-24 2012-07-04 株式会社デンソー 電子装置の製造方法
JP2013071312A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Hitachi Automotive Systems Ltd 金属部材と成形樹脂部材との複合成形体および金属部材の表面加工方法
JP2013247256A (ja) * 2012-05-28 2013-12-09 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2013251500A (ja) 2012-06-04 2013-12-12 Renesas Electronics Corp 半導体装置及びその製造方法
JP5843750B2 (ja) 2012-12-14 2016-01-13 ポリプラスチックス株式会社 金属部品の製造方法、及び複合成形体
WO2015151273A1 (ja) * 2014-04-04 2015-10-08 三菱電機株式会社 半導体装置
JP2016004941A (ja) * 2014-06-18 2016-01-12 株式会社デンソー 半導体装置及びパワーモジュール

Also Published As

Publication number Publication date
CN109075147A (zh) 2018-12-21
US10373889B2 (en) 2019-08-06
JP2017191857A (ja) 2017-10-19
US20190057921A1 (en) 2019-02-21
WO2017179394A1 (ja) 2017-10-19
CN109075147B (zh) 2021-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6485398B2 (ja) 電子装置及びその製造方法
JP6686691B2 (ja) 電子装置
JP6578900B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN108604579B (zh) 电子装置及其制造方法
US10943859B2 (en) Semiconductor device
WO2017154289A1 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US11742256B2 (en) Semiconductor device
WO2018173511A1 (ja) 半導体装置
WO2016092791A1 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP4765853B2 (ja) 半導体装置の製造方法
WO2019187608A1 (ja) 半導体装置
WO2020105476A1 (ja) 半導体装置
JP2010141163A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
CN115425016A (zh) 功率模块及其制备方法、封装结构
JP2020198388A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP7327134B2 (ja) 半導体装置
JP2022007599A (ja) 半導体装置
JP2022185936A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180313

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190204

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6485398

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250