JPH0766239A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0766239A
JPH0766239A JP21056993A JP21056993A JPH0766239A JP H0766239 A JPH0766239 A JP H0766239A JP 21056993 A JP21056993 A JP 21056993A JP 21056993 A JP21056993 A JP 21056993A JP H0766239 A JPH0766239 A JP H0766239A
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JP
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semiconductor chip
conductive particles
conductive adhesive
semiconductor device
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JP21056993A
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Masakazu Yamazoe
正和 山添
Kazuhide Ota
和秀 太田
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の放熱特性を良くし、熱膨張によ
る応力の発生を防ぐこと。 【構成】 半導体チップ２０の電極２２、２３が形成さ
れた面２１を基板１１上に固定された配線用導電体層１
２ａ〜１２ｄ及び基板１１に導電性接着剤で接着する半
導体装置において、前記導電性接着剤を導電性粒子４２
及びこの導電性粒子４２よりも小径の熱伝導性粒子４３
を有する異方性導電接着剤４０としたことを特徴とする
半導体装置。更に、上記半導体装置において、前記基板
１１の熱膨張係数と前記半導体チップ２０の熱膨張係数
とをほぼ等しくしたこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、放熱特性を良くした半導体装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置における半導体チップ
の接着構造が特開昭５１−１１５７７３号公報に開示さ
れている。図４はこの従来例の断面構造を示す。図４に
おいて、ヒートシンクを兼ねたハイブリッドＩＣ用基板
５１上に外部リード端子５２ａ、５２ｂ、５２ｃが固定
されている。半導体チップ６０の電極用パッド６２ａ、
６２ｂ、６２ｃが形成された面６１が異方性導電接着剤
７０によって外部リード端子５２ａ、５２ｂ、５２ｃ及
び基板５１に接着されている。ここで、異方性導電接着
剤７０は、ポリマー・バインダー７１中に金属粒子７２
（直径が１０〜２０μｍ）を分散させたものである。こ
の場合、異方性導電接着剤７０は、電極用パッド６２ａ
と外部リード端子５２ａ、電極用パッド６２ｂと外部リ
ード端子５２ｂ、電極用パッド６２ｃと外部リード端子
５２ｃをそれぞれ電気的に接続する。なお、異方性導電
接着剤７０の性質のため、電極用パッド６２ａ、６２
ｂ、６２ｃ相互間、外部リード端子５２ａ、５２ｂ、５
２ｃ相互間及び前記各電極用パッドと前記各外部リード
端子の前記以外の組み合わせの間の電気的絶縁が確保さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来例におい
て、異方性導電接着剤７０は、電気的特性は良好である
が、熱抵抗が十分に小さくなかった。このため、半導体
チップ６０の許容電力損失を大きくすることができなか
った。また、半導体チップ６０の発熱による温度上昇に
よって、半導体チップ６０と基板５１との熱膨張の差が
発生するために、半導体チップ６０と基板５１との間に
応力が発生し、この応力が半導体装置の劣化の原因とな
った。従って、本発明の課題は、上述の従来例の欠点を
なくし、半導体チップの発熱を良好に基板に伝えること
ができるとともに、熱膨張による応力が発生しないよう
にする半導体装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第１の構成は、半導体チップの電極が形成
された面を基板上に固定された配線用導電体層及び前記
基板に導電性接着剤で接着する半導体装置において、前
記導電性接着剤を導電性粒子及びこの導電性粒子よりも
小径の熱伝導性粒子を有する異方性導電接着剤としたこ
とである。更に、第２の構成は、半導体チップの電極が
形成された面を基板上に固定された配線用導電体層及び
前記基板に導電性接着剤で接着する半導体装置におい
て、前記導電性接着剤を導電性粒子及びこの導電性粒子
よりも小径の熱伝導性粒子を有する異方性導電接着剤と
し、前記基板の熱膨張係数と前記半導体チップの熱膨張
係数とをほぼ等しくしたことである。
【０００５】
【作用】上記第１の構成によって、異方性導電接着剤中
の熱伝導性粒子が、異方性導電接着剤の熱抵抗を小さく
する。また、異方性導電接着剤中の導電性粒子が半導体
チップの電極と配線用導電体層との間の電気的接続をす
る。このとき、異方性導電接着剤中の熱伝導性粒子の径
が導電性粒子の径よりも小さいので、熱伝導性粒子の存
在が、導電性粒子による半導体チップの電極と配線用導
電体層との間の電気的接続の妨げにならない。更に、上
記第２の構成によって、上述の第１の構成と同様に異方
性導電接着剤中の熱伝導性粒子が、異方性導電接着剤の
熱抵抗を小さくするとともに、基板と半導体チップの熱
膨張係数をほぼ等しくしているので、半導体チップの発
熱による半導体チップの熱膨張と基板の熱膨張をほぼ等
しくすることができるため、この熱膨張によって、半導
体チップと基板との間において応力がほとんど発生しな
いようにすることができる。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の一実施例の断面構造を示し、図
２はこの一実施例の平面を示し、図３は図２のＡ−Ａ断
面構造を示す。図１〜図３において、ヒートシンクを兼
ねた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板１１の上に配線用
導電体層１２ａ〜１２ｄが固定されている。この窒化ア
ルミニウム基板１１の熱膨張係数は、パワー半導体チッ
プ２０の熱膨張係数にほぼ等しい。パワー半導体チップ
２０には、パワートランジスタが組み込まれているの
で、このパワートランジスタのエミッタ電極２２、ベー
ス電極２３及びコレクタ電極２４が形成されている。こ
のうち、エミッタ電極２２及びベース電極２３が形成さ
れている側の面２１が配線用導電体層１２ｂ、１２ｃ及
び基板１１に異方性導電接着剤４０で接着されている。
コレクタ電極２４は、アルミニウムボンディングワイヤ
１３によって配線用導電体層１２ａに接続されている。
また、制御用ＩＣチップ３０の電極３２、３３等が形成
された面３１が異方性導電接着剤４０によって配線用導
電体層１２ｃ、１２ｄ及び基板１１に接着されている。
異方性導電接着剤４０は、バインダー４１中に導電性粒
子４２及び熱伝導性粒子４３を混在させたものである。
このうち、熱伝導性粒子４３の径は導電性粒子４２の径
よりも小さく形成されている。このため、導電性粒子４
２の径は１０〜２０μｍ、熱伝導性粒子４３の径は１０
μｍ未満である。また、熱伝導性粒子４３の材質はＡｌ
Ｎであり、導電性粒子４２の材質は金属である。更に、
異方性導電接着剤４０中には、熱伝導性粒子４３が導電
性粒子４２よりも多く含まれている。なお、バインダー
４１の材質はポリマー等である。
【０００７】以上の構成によって、本実施例において
は、図１に示すように、導電性粒子４２が図示横方向に
一列に並んでいるが、導電性粒子４２相互間に隙間が生
じるため、異方性導電接着剤４０は、図示縦方向に導電
性を有し、図示横方向には導電性を有しない。また、熱
伝導性粒子４３は、その径が導電性粒子４２の径よりも
小さいので、導電性粒子４２の間に入り込むように分散
されることになる。このため、熱伝導の異方性は生じな
い。なお、本実施例においては、異方性導電接着剤４０
の熱伝導の異方性がない方が、パワー半導体チップ２０
で発生した熱を異方性導電接着剤４０を通じて基板１１
へ放熱しやすくなる。なお、図１において、異方性導電
接着剤４０は、基板１１のうちパワー半導体チップ２０
の図示下方に相当する部分の全面に塗布されているが、
異方性導電接着剤４０の塗布範囲は、配線用導電体層１
２ｂ、１２ｃのある部分のみでもよい。また、制御用Ｉ
Ｃチップ３０と基板１１との接着においても、上述のパ
ワー半導体チップ２０と基板１１との接着と同様の効果
がある。更に、基板１１とパワー半導体チップ２０の熱
膨張係数をほぼ等しくしているので、パワー半導体チッ
プ２０の発熱によるパワー半導体チップ２０の熱膨張と
基板１１の熱膨張をほぼ等しくすることができるため、
この熱膨張によって、半導体チップ２０と基板１１との
間において応力がほとんど発生しない。なお、上述の本
実施例において、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の代わり
に酸化ベリリウム（ＢｅＯ）を用いることもできる。
【０００８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体装置によれば、半導体チップと基板上の配線用導電
体層及び前記基板との接着に異方性導電接着剤を使用し
た半導体装置の放熱特性を著しく向上させることができ
る。このため、半導体チップの許容電力損失を大きくす
ることができる。更に、基板と半導体チップの熱膨張係
数をほぼ等しくすることによって熱膨張による応力の発
生を防ぐことができるので、この応力による半導体装置
の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１１ 基板 １２ａ〜１２ｄ 配線用導電体層 ２０ パワー半導体チップ ２１ パワー半導体チップの面 ２２ エミッタ電極 ２３ ベース電極 ４０ 異方性導電接着剤 ４２ 導電性粒子 ４３ 熱伝導性粒子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップの電極が形成された面を基
    板上に固定された配線用導電体層及び前記基板に導電性
    接着剤で接着する半導体装置において、 前記導電性接着剤を導電性粒子及びこの導電性粒子より
    も小径の熱伝導性粒子を有する異方性導電接着剤とした
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 半導体チップの電極が形成された面を基
    板上に固定された配線用導電体層及び前記基板に導電性
    接着剤で接着する半導体装置において、 前記導電性接着剤を導電性粒子及びこの導電性粒子より
    も小径の熱伝導性粒子を有する異方性導電接着剤とし、
    前記基板の熱膨張係数と前記半導体チップの熱膨張係数
    とをほぼ等しくしたことを特徴とする半導体装置。
JP21056993A 1993-08-25 1993-08-25 半導体装置 Pending JPH0766239A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006148105A (ja) * 2004-11-15 2006-06-08 Samsung Electronics Co Ltd 半導体モジュール及びその製造方法
JP2009289729A (ja) * 2008-04-28 2009-12-10 Hitachi Chem Co Ltd 異方導電フィルム

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