JPH1140708A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH1140708A
JPH1140708A JP19360697A JP19360697A JPH1140708A JP H1140708 A JPH1140708 A JP H1140708A JP 19360697 A JP19360697 A JP 19360697A JP 19360697 A JP19360697 A JP 19360697A JP H1140708 A JPH1140708 A JP H1140708A
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Yasutoshi Kurihara
保敏 栗原
Tsuneo Endo
恒雄 遠藤
Nobuyoshi Maejima
信義 前嶋
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電磁遮蔽機能を有し、かつ熱応力によって破壊
されない樹脂モールド半導体装置を提供する。 【解決手段】半導体素子（２１）が固着される回路基板
（１０）を３５〜９５ｗｔ％のフェライト粉末を添加し
た熱膨張率１４〜２０ppm／℃ のモールド樹脂（３０）
によってモールドする。 【効果】フェライトを含む樹脂により、電磁遮蔽される
とともに、半導体素子に対する熱応力が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波の特に高周
波領域における障害を抑制し、小型化と廉価化を可能に
するとともに、はんだ接続部の耐熱疲労性と気密性に優
れる半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の自動車用電話機，携帯用無線電話
装置，携帯用パーソナルコンピュータ，携帯用ビデオカ
メラ等の電子機器の小型化に伴って、電子回路を内蔵し
た高周波用小型ハイブリッドＩＣ装置に代表される半導
体装置が広く実用に供せられている。このような用途に
供せられる一般的な半導体装置は、配線が施された絶縁
基板上にMOS FET やＩＣ等の半導体基体、コンデンサや
抵抗で代表される受動素子等がはんだ付け搭載され、所
定の入出力端子が取り付けられ、これらの搭載部品及び
配線絶縁基板がエポキシ樹脂等で封止された構造を有す
る。
【０００３】このような従来技術における問題点とし
て、電磁波による悪影響が挙げられる。具体的には、こ
れらの機器で発生した電磁波が人体に悪影響を及ぼした
り、周辺の電子機器を誤動作させたり、逆に周辺の電子
機器等で発生した電磁波によりこれらの機器が誤動作す
る。このため最近では、このような電磁波障害を防ぐた
め、電磁干渉シールドを施すようになってきた。
【０００４】例えば、先行技術例１としての特開昭64−
41248 号には、フェイライト又はフェイライトに相当す
る特性を有する物質からなるベース及びキャップであ
り、これらのベース及びキャップからなるケースに半導
体素子を含む集積回路装置を収納し、電波をこのケース
により吸収させる気密封止型半導体装置が開示されてい
る。ここで言うフェイライトは、一般式ＭＦｅ2Ｏ4，Ｍ
Ｏ・ｎＦｅ2Ｏ3（Ｍ：２価金属、ｎ：整数)で示される
亜鉄酸塩である。
【０００５】先行技術例２としての特開平5−95055号に
は、チップを機械的，化学的に保護する封止部材を持つ
半導体集積回路において、チップを導電率・透磁率の高
い物質で覆い半導体集積回路自体を静電的・電磁的に遮
蔽する半導体集積回路が開示されている。これにより、
実装する電子回路基板の電磁遮蔽効率を向上させて電子
回路基板のノイズ対策を簡略化し、電子回路基板の高密
度実装及び電子機器の軽薄短小化を容易にしている。
【０００６】また、半導体装置を廉価に得る目的から、
近年では金属配線基板を混成集積回路装置の分野で広く
用いられてきている。例えば、先行技術例３としてのN.
Sakamotoらによる“An Improvement on Solder Join
t Reliability for Aluminum Based IMST Substr
ate"：IMC 1992 Proceedings、525〜532頁(1992年)に
は、アルミニウム基板の一方の面上にエポキシ絶縁層を
介して銅箔層を選択形成した配線基板と、この配線基板
上に半導体基体や受動素子等をＰｂ−６０wt％Ｓｎはん
だ材により搭載し、これらの搭載部品をエポキシ樹脂で
モールドした構造のハイブリッドＩＣが開示されてい
る。この先行技術例では、上記基板(Ａｌ)と熱膨張率が
ほぼ等価(２５ppm／℃）な樹脂でモールドするのが、は
んだ接続部の信頼性を維持する上で好ましいことを開示
している。
【０００７】更に、パワーエレクトロニクスの分野で
は、汎用インバータ，数値制御工作機械，産業用ロボッ
ト等において、高効率化，低騒音化，高機能化，小型化
の要求が増している。これらの要求に応えるため、ＩＧ
ＢＴ(Insulated Gate BipolarTransistor）チップの導
入により低損失化及び高周波化，駆動回路や各種保護回
路等の周辺回路をモジュール内に導入することにより高
機能化及び小型化を図っている。例えば、先行技術例４
としての小川及び竹川による“パワー集積モジュー
ル"：富士時報，Vol.６７，Ｎo.５，３１４〜３１７頁
(１９９４年）には、同一のパッケージ内にインバータ
回路とともにその駆動回路及び保護回路を収納したイン
テリジェントパワーモジュールが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術例１の場合は、半導体素子を収納するベース及びキャ
ップからなるケース成形体をあらかじめ製作しておく必
要がある。この場合、製作過程におけるハンドリングの
容易性を保つ上でベースやキャップに寸法的な余裕を持
たせておく必要があるため、これらの部品を抜本的に小
型化するのは困難である。このことは、可及的に配線長
を短縮し、信号の遅延を抑えなければならない高周波動
作用半導体装置にとっては好ましくない。また、これら
の先行技術は、あらかじめ封止材を準備しておく必要が
あるため、部品点数や製作工数が多くなり、半導体装置
製作コストの面で不利益をもたらす。
【０００９】先行技術例２の場合は、絶縁性と電磁干渉
シールド効果を併せて持たせるための多層構造樹脂層を
形成させるため、樹脂層形成の工程が複雑になる。この
ことは、半導体装置のコスト低減の点で好ましくない。
また、３回のモールド工程を経るため、薄い樹脂層を形
成することが困難である。このことは、半導体装置を収
納するスペースに余裕が無い場合に大きな障害になる。
【００１０】更に、先行技術例３のハイブリッドＩＣの
場合は、熱膨張率の小さい搭載部品、例えば、半導体素
子基体：３.５ppm／℃(Ｓｉ)，チップ抵抗体：７ppm／
℃(アルミナ)，チップコンデンサ：１０ppm／℃(チタン
酸バリウム)が、熱膨張率の大きい回路基板(Ａｌ：２５
ppm／℃）上にはんだ付けにより固着される。はんだ付
け部は搭載部品を基板上の所定位置に固定するととも
に、上記ハイブリッドＩＣの配線及び熱放散路の役割を
担う。しかしながら、上記ハイブリッドＩＣには稼働時
や休止時に伴う熱ストレスがくり返し印加され、最終的
にはんだ付け部の熱疲労破壊を生ずるに至る。特に、回
路基板に対してモールド樹脂の熱膨張率が適切に調整さ
れていない場合は、両者の接合界面に過大な残留応力が
内在することとなり、これに稼働時や休止時に伴う熱応
力が重畳されると、はんだ付け部の熱疲労破壊が一層加
速される。この熱疲労破壊が進むと、断線，熱放散路の
遮断等の悪影響を生ずる。この結果、ハイブリッドＩＣ
はその回路機能を失う。
【００１１】このようなはんだ付け部熱疲労の問題は、
先行技術例４のように取扱う電力容量の大きいパワーモ
ジュール装置の場合に、特に克服しなければならない技
術課題である。
【００１２】また、上記先行技術例３の場合、回路基板
に対してモールド樹脂の熱膨張率が適切に調整されてい
ないと、両者の接合界面に過大な残留応力が内在し、こ
れに稼働時や休止時に伴う熱応力が重畳されて、回路基
板−モールド樹脂間の接合界面の剥離が一層進行する。
剥離が進むと、ハイブリッドＩＣ内部に水分が侵入し、
内部の回路機能を害する。
【００１３】また、先行技術例４のようなパワーモジュ
ール装置では、銅ベース上の絶縁基板(ＤＢＣ基板)にパ
ワー素子を搭載し、プリント基板上に制御回路等を形成
し、樹脂被覆した実装構造をとって、上述した高効率
化，低騒音化，高機能化，小型化の要求に応えている。
しかし、高周波化，高機能化にともなって発生する電磁
的原因による誤動作の問題については考慮されていな
い。
【００１４】本発明の目的は、電磁的遮蔽機能を有し、
小型化と廉価化を可能にし、はんだ接続部の耐熱疲労性
と気密性に優れる半導体装置を提供する点にある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明による半導体装置の第１の特徴は、半導体基体又は
／及び受動素子からなる部品，該部品が搭載される配線
基板、そして該部品及び配線基板を直接被覆するモール
ド樹脂を有する半導体装置であり、該モールド樹脂は有
機樹脂に３５〜９５ｗｔ％の一般式ＭＦｅ2Ｏ4又はＭＯ
・ｎＦｅ2Ｏ3（ただし、Ｍは２価金属、ｎは整数）で表
わされる物質からなるフェライト粉末を分散させる点に
ある。
【００１６】本発明によれば、１層のモールド樹脂で部
品，合金材及び配線基板を被覆するため半導体装置の小
型化(配線長の短縮)とコスト低減が図られる。また、モ
ールド樹脂は有機樹脂に調整された量のフェライト粉末
が分散されていて、モールド樹脂層に適度な絶縁性と電
磁的遮蔽効果を持たせることができる。この結果、半導
体装置内部で発生した電磁的雑音の外部への放出と、外
部雑音の半導体装置内部への侵入を防止できるため、半
導体装置自体及び半導体装置の周辺機器の誤動作を防止
できるという効果が得られる。
【００１７】上述の目的を達成する本発明による半導体
装置の第２の特徴は、上記第１の特徴に加えて、該部品
を固着するための合金材としてＳｎを主成分としＳｂ，
Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｕ及びＢｉの群から選択された１
種類以上の金属が添加された合金を用い、該モールド樹
脂の熱膨張率を１４〜２０ppm／℃ に調整する点にあ
る。
【００１８】このような第２の特徴を付与した本発明半
導体装置によれば、剛性が大きく熱歪吸収性に優れる合
金材の利点と、回路基板に対してモールド樹脂の熱膨張
率が適切に調整されている利点とが調和して、はんだ付
け部の熱疲労破壊が一層抑制される。また、回路基板に
対してモールド樹脂の熱膨張率が適切に調整されること
により、回路基板−モールド樹脂間の接合界面の剥離が
一層抑制される。この結果、半導体装置には上述の第１
の特徴による効果に加えて、はんだ接続部の耐熱疲労性
と気密性が付与される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００２０】図１は本発明による一実施例の半導体装置
を示す断面図である。半導体装置４０は、金属板１の一
方の主面に絶縁層２を介して配線層３が選択形成された
回路基板１０(以下、基板１０という)上に、半導体素子
(Ｓｉ)２１と、チップ抵抗体２２やチップコンデンサ２
３などからなる受動素子と端子２４とが、Ｓｎを主成分
としＳｂ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｕ及びＢｉの群から選
択された１種類以上の金属が添加された合金材２５によ
り導電的及び機械的に固着されている。また、半導体素
子２１と配線層３の間には金属線(Ａｌ)２６が超音波ボ
ンディングによって形成されている。これらの搭載部品
２１，２２，２３，２４，合金材２５，金属線２６や基
板１０は、有機樹脂に３５〜９５ｗｔ％のフェライト粉
末を分散し、熱膨張率１４〜２０ppm／℃ に調整された
モールド樹脂３０で気密的に封止されている。
【００２１】すなわち、本発明による半導体装置は、金
属(例えば、アルミニウム)板の一方の主面に絶縁(例え
ば、エポキシ樹脂)層を介して配線層(例えば、銅配線)
が選択形成された回路基板上に、半導体素子，受動素
子，端子の群から選択された少なくとも一つを含む搭載
部品が、合金材２５によって固着され、これらの回路基
板，搭載部品及び合金材が、エポキシ樹脂に３５〜９５
ｗｔ％のフェライト粉末を分散したモールド樹脂(トラ
ンスファモールドによる)で被覆されていることを第１
の特徴とする。
【００２２】そして特に、後述するように合金材を９０
ｗｔ％以上のＳｎにＳｂ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｕ及び
Ｂｉの群から選択された１種類以上の金属が添加された
合金とする点、及び、モールド樹脂の熱膨張率が１４〜
２０ppm／℃ に調整される点に第２の特徴がある。
【００２３】さらに、本発明による半導体装置の特徴に
ついて詳しく説明する。
【００２４】本発明における、モールド樹脂３０は半導
体装置を電磁的に遮蔽することにより、半導体装置の内
部で発生した電磁的雑音が外部へ放出すること、又は、
外部で発生した雑音が半導体装置の内部に侵入すること
を防止するためのものであり、本質的に電磁波に対する
高い遮蔽効果を有している必要がある。
【００２５】図２はモールド樹脂３０の構造を示す断面
模式図である。モールド樹脂３０はマトリックスとして
のエポキシ樹脂３１にＮｉＦｅ2Ｏ4・ＺｎＦｅ2Ｏ4フェ
ライト粉末３２を分散させたものである。ここで、エポ
キシ樹脂３１は、搭載部品，合金材及び回路基板を機械
的に保護したり、気密的に封止するための主要な役割を
担う。また、フェライト粉末３２は、電磁波を吸収して
熱に変換する役割を担う。
【００２６】図３はエポキシ樹脂３１に７５ｗｔ％のＮ
ｉＦｅ2Ｏ4・ＺｎＦｅ2Ｏ4フェライト粉末３２を分散し
たモールド樹脂３０の電磁波透過特性を示す。図４は電
磁波の透過特性測定法の概略を示す図である。透過特性
は、電磁波源用発信器と電磁波強度測定器(受信用素子)
とに、それぞれループ径２mm以下の電磁波送信用微少ル
ープアンテナ及び電磁波受信用微少ループアンテナを接
続した装置を用い、電磁波送信用微少ループアンテナと
電磁波受信用微少ループアンテナの間に試料（モールド
樹脂３０）を配置して測定した。この際、フェライト粉
末が存在しないエポキシ樹脂からなるモールド樹脂板
(比較例)の場合の電磁界強度と比較した。図３の電磁波
透過強度は、発信側強度を基準にした場合の受信側強度
として表される。測定結果によれば、周波数０.１〜１.
５GHz の範囲で、本実施例モールド樹脂３０の場合(曲
線Ａ)は、大部分の電磁波が透過している比較例モール
ド樹脂板(曲線Ｂ)に比べ、大幅な強度低下(遮蔽効果)が
観測される。
【００２７】また、図５はエポキシ樹脂３１に添加する
ＮｉＦｅ2Ｏ4・ＺｎＦｅ2Ｏ4フェライト粉末３２の量を
変化させた場合のモールド樹脂３０の電磁波透過特性を
示す。電磁波透過強度は、フェライト粉末添加量の少な
い領域では大きく、添加量を増すにつれ低下している。
特に、添加量が３５ｗｔ％以上の領域では−５０dB以下
と極めて優れた遮蔽効果が得られる。したがって本発明
では、モールド樹脂３０に電磁波に対する遮蔽性能を確
実に付与する観点から、好ましくはフェライト粉末の添
加量を３５ｗｔ％以上に調整することが重要である。
【００２８】一方、半導体装置の正常な回路動作を維持
するためには、搭載部品２１，２２，２３，２４，２
６，合金材２５，配線層３の相互間は、モールド樹脂３
０の領域を経路にして電気的に接続されてはならない。
換言すると、モールド樹脂３０には適正な電気絶縁性が
付与される必要がある。
【００２９】図６は本実施例半導体装置(図１)における
端子２４間の電圧−電流特性を示すグラフである。ここ
で、端子２４に連なる配線層３の間隔は０.５mm そして
配線層３間の対向長は約１０mmであり、モールド樹脂３
０におけるフェライト粉末３２の添加量は７５ｗｔ％で
ある。本実施例モールド樹脂３０の場合(曲線Ａ)は、リ
ーク電流は端子間の印加電圧が１００Ｖで約１０μＡ、
５００Ｖで５０μＡ、そして１０００Ｖで８０μＡであ
る。この値は、フェライト粉末を添加しない比較例モー
ルド樹脂を適用した半導体装置の場合(曲線Ｂ)に比べて
わずかに大きいけれども、半導体装置を実用する上で障
害になるものではない。
【００３０】このように、本実施例モールド樹脂３０を
適用した場合でも、フェライト粉末を添加しないモール
ド樹脂の場合に比べて、遜色ない絶縁性を確保できる。
【００３１】図７は半導体装置の端子２４間におけるリ
ーク電流のモールド樹脂３０中におけるＮｉＦｅ2Ｏ4・
ＺｎＦｅ2Ｏ4フェライト粉末３２の添加量依存性を示す
グラフである。リーク電流(印加電圧１００Ｖにおける)
は、フェライト粉末添加量の少ない領域では小さく、添
加量の多い領域で増えている。リーク電流の増加は、添
加量を増すにつれ樹脂３１より抵抗率の小さいフェライ
ト粉末３２相互間の絶縁距離が狭められることによる。
しかしながら、特に添加量が９５ｗｔ％以下の領域では
４０μＡ以下と、半導体装置を実用する上で支障のない
優れた絶縁性が得られる。したがって本発明では、モー
ルド樹脂３０に電気絶縁性を確実に付与する観点から、
好ましくはフェライト粉末の添加量を９５ｗｔ％以下に
調整することが重要である。
【００３２】以上のように、本発明に係るモールド樹脂
３０を適用した場合は、フェライト粉末を添加しないモ
ールド樹脂を適用した場合に比べ、電磁波に対する優れ
た遮蔽効果と優れた電気絶縁性を持たせることができ
る。
【００３３】フェライト粉末としてのＮｉＦｅ2Ｏ4・Ｚ
ｎＦｅ2Ｏ4の代替物質としては、一般式ＭＦｅ2Ｏ4又は
ＭＯ・ｎＦｅ2Ｏ3（Ｍは２価金属、ｎは整数）で表され
る物質が挙げられる。具体的には、ＭはＣｄ，Ｃｏ，Ｃ
ｕ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｂａ，Ｓｒそして
Ｐｂである。また、プランバイト型の２ＢａＯ・２Ｍ
０.６Ｆｅ2Ｏ3（Ｍは上記と同じ２価金属)も、本発明に
おける代替フェライト材に属す。これらの代替物質は単
独で、あるいは、任意の組成に組み合わせて樹脂３１に
添加することも可能である。このような場合でも、モー
ルド樹脂３０に優れた電磁波遮蔽性能と電気絶縁性を付
与することができる。
【００３４】表１は代替フェライト粉末３２を添加した
モールド樹脂３０の電磁波透過強度及びリーク電流を示
す。粉末の添加量は７５ｗｔ％であり、マトリックスと
しての樹脂３１はエポキシである。いずれの粉末の場合
も、優れた電磁波遮蔽効果と電気絶縁性が得られてい
る。
【００３５】以上まで説明した本発明の第１の特徴点に
基づき、半導体装置内部で発生した電磁雑音の外部への
放出と、外部雑音の半導体装置内部への侵入を防止でき
るため、半導体装置自体及び半導体装置の周辺に位置す
る他の装置の誤動作を防止できる。また、モールド樹脂
３０に優れた電気絶縁性が付与されているため、半導
【００３６】
【表１】
【００３７】体装置の正常な回路動作がなされる。
【００３８】本発明における合金材２５は搭載部品を導
電的かつ強固に固着するためのものであり、本質的に高
い熱疲労破壊耐量を有している必要がある。
【００３９】図８は合金材の熱疲労破壊耐量を示すグラ
フである。合金材２５の熱疲労破壊耐量を、半導体素子
２１から金属板１に至る放熱経路間の熱抵抗の温度サイ
クル数依存性として表している。この評価に用いた半導
体装置には、樹脂モールドは施していない。図において
合金材２５に、曲線ＡはＳｎ−５ｗｔ％Ｓｂ（合金材
Ａ）、曲線ＢはＰｂ−６０ｗｔ％Ｓｎ（合金材Ｂ）、そ
して、曲線ＣはＰｂ−５ｗｔ％Ｓｎ（合金材Ｃ）をそれ
ぞれ適用した場合を示す。合金材Ａの場合は、熱抵抗の
増大は温度サイクル数１０００回以上で生じている。こ
れに対し合金材Ｂ及びＣの場合は、５０回あたりから変
動し始めている。熱抵抗増大は熱的変動にともなう疲労
破壊によってはんだ層にクラックを生じ、これによる放
熱経路の遮断によってもたらされる。
【００４０】このように、本発明に係る合金材Ａを適用
した場合は、従来の部品搭載用はんだ材Ｂ及びＣを適用
した場合に比べ、優れた熱疲労破壊耐量を示している。
これは、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ材の剛性がＰｂ−６０ｗｔ
％Ｓｎ材やＰｂ−５ｗｔ％Ｓｎ材より高く、塑性変形し
にくい(歪を生じにくい)材料であることに基づく。合金
材ＡとしてのＳｎ−５ｗｔ％Ｓｂ材の代替物としては、
例えば、Ｓｎ−３.５ｗｔ％Ａｇ,Ｓｎ−３.５ｗｔ％Ａ
ｇ−１.５ｗｔ％Ｉｎ,Ｓｎ−８.５ｗｔ％Ｚｎ−１.５ｗ
ｔ％Ｉｎ，Ｓｎ−４ｗｔ％Ａｇ−２ｗｔ％Ｚｎ−２ｗｔ
％Ｂｉ，Ｓｎ−４.５ｗｔ％Ｃｕ，Ｓｎ−４ｗｔ％Ｃｕ
−３ｗｔ％Ａｇ，Ｓｎ−２ｗｔ％Ｓｂ−１ｗｔ％Ｃｕ−
２ｗｔ％Ａｇ−２ｗｔ％Ｚｎ等がある。すなわち、Ｓｎ
を主成分(９０ｗｔ％以上)とし、これにＳｂ，Ａｇ，Ｚ
ｎ，Ｉｎ，Ｃｕ及びＢｉの群から選択された１種類以上
の金属が添加された合金材である。このような合金材に
はＰｂが用いられておらず、副次的な効果としてＰｂの
毒性に基づく環境汚染問題を解消するのに役立つ。
【００４１】ところで、本発明におけるモールド樹脂３
０は、搭載部品を機械的に保護したり、気密的に封止す
るものである。また、モールド樹脂３０は、基板１０と
一体化されるものであり、この場合の一体化界面に内部
応力が導入されないことが望ましい。この第１の理由
は、基板１０上に搭載部品（２１，２２，２３，２４，
２６）がはんだ付け搭載されており、これらの部品を固
着する合金材２５に、該搭載部品を介して一体化にとも
なう内部応力が導入されると、その後の稼働時や休止時
の温度変化に起因する応力が重畳されるため、合金材２
５の熱疲労破壊が生じやすくなるためである。
【００４２】そして、第２の理由は、モールド樹脂３０
と基板１０との一体化界面２７や２７′(図１参照)に内
部応力を内蔵すると、その後の稼働時や休止時の温度変
化に起因する応力が重畳されて過大な界面応力を生じ、
界面２７や２７′の剥離に至る。この結果、稼働環境下
の水分が界面２７や２７′を通じて半導体装置４０の内
部に侵入し、配線層３，半導体素子２１，チップ抵抗体
２２及びチップコンデンサ２３，端子２４，合金材２
５，金属線２６を腐食させ、半導体装置４０の正常な回
路機能を損ねるからである。
【００４３】図９は本発明による一実施例のモールド樹
脂３０と回路基板１０との一体化物のそり量を示すグラ
フである。ここで、基板１０の寸法は２０.５mm×３８m
m×１.５mm 、トランスファモールドによる樹脂３０の
厚さは平均２mmである。また、縦軸は基板１０の長手方
向(３８mm)のそり量を表し、プラスの値は基板１０側が
凸になる形状を、マイナスのそれは基板１０側が凹にな
る形状を意味する。更に、横軸はモールド樹脂の熱膨張
率を表している。一体化物のそり量は、モールド樹脂３
０の熱膨張率が大きくなるにつれプラスの大きな値を示
している。この際、基板１０の初期そり量は２０μｍ
(図中の破線)である。
【００４４】図において、そり量の点からのみ考察すれ
ば、例えばモールド後に界面内部応力が導入されないよ
うにするためには、モールド後の一体化物のそり量が基
板１０の初期そり量に近似させる(望ましくは±１０μ
ｍ以内、領域Ｒ)必要がある。このような観点から判断
すると、モールド樹脂３０の熱膨張率は１０〜２０ppm
／℃ であることが望ましい。
【００４５】しかしながら、本発明者らの各種試験で
は、本発明に係る合金材２５を適用する場合は、熱膨張
率は１４〜２０ppm／℃ の範囲に選択されるのが望まし
いことが判明した。
【００４６】表２は適用したモールド樹脂の熱膨張率と
各種試験による半導体装置の耐久性能の関係を示す。温
度サイクル試験では、半導体装置４０に−５５／１５０
℃の温度変化を与え、合金材２５の熱疲労破断による回
路機能の劣化状況を追跡している。熱膨張率６〜１３pp
m／℃ の領域及び２５ppm／℃ の場合では、いずれも５
０００回以下の温度サイクルで回路機能の劣化を生じて
いる。これに対し１４〜２０ppm／℃ の範囲では、いず
れの試料も１００００回以上の温度サイクルを与えても
回路機能の劣化は生じていない。
【００４７】
【表２】
【００４８】また、高温高湿バイアス試験では、半導体
装置４０に８５℃，８５％RHの雰囲気ストレスを与え、
更に配線層３−金属板１間に５００Ｖの直流電圧を印加
して、絶縁層２の電気的絶縁劣化状況を追跡している。
熱膨張率１３ppm／℃ 以下の領域及び２５ppm／℃ の場
合では、いずれも２０００ｈ以下で絶縁劣化を生じてい
る。これに対し１４〜２０ppm／℃ の範囲では、いずれ
の試料も５０００ｈ以上の試験によっても絶縁劣化は観
測されていない。
【００４９】更に、プレッシャークッカ試験では、半導
体装置４０を１２１℃，２気圧の水蒸気雰囲気にさら
し、配線層３の短絡，搭載部品の化学的変質による半導
体装置の回路機能の劣化状況を追跡している。熱膨張率
１１ppm／℃ 以下の領域及び２５ppm／℃ の場合では、
いずれも４００ｈ以下で回路機能の劣化を生じている。
これに対し、１３〜２０ppm／℃ の範囲では、いずれの
試料も５００ｈ以上の試験によっても絶縁劣化は観測さ
れていない。以上の試験を総合的に評価すると、望まし
いモールド樹脂３０の熱膨張率は１４〜２０ppm／℃ の
範囲にあると言える。
【００５０】このように、合金材２５とモールド樹脂３
０の熱膨張率を選択する上記第２の特徴に基づき、半導
体装置４０に高いはんだ接続信頼性と優れた気密封止性
とを、上記第１の特徴に基づく効果（電磁波遮蔽性能，
電気絶縁性，小型化及び低コスト化）とともに付与でき
る。
【００５１】モールド樹脂３０の熱膨張率の調整は、一
般的な手法によることが可能である。すなわち、エポキ
シ樹脂にフェライト粉末とともに熱膨張率調整材として
のガラス，シリカ，アルミナ等のセラミックス粉末を添
加した後、これらを混練して得た組成物がモールド樹脂
３０になり得る。具体的には、セラミックス粉末の添加
量を調整することにより、熱膨張率を制御できる。
【００５２】本発明半導体装置４０の実施態様によれ
ば、基板１０上に搭載部品２１，２２，２３，２４を合
金材２５により固着し、金属線２６を形成した後、例え
ば樹脂タブレットの予備加熱温度：６５℃，金型温度：
１７５±５℃，金型クランプ力：１００ｔ，モールド圧
力：８０kgｆ／cm2 なる条件下でモールドし、次いで、
１７５±５℃，５ｈの条件下でキュアベークする、いわ
ゆるトランスファモールド法により封止することが可能
である。また、基板１０上に搭載部品２１，２２，２
３，２４を合金材２５により固着し、金属線２６を形成
した後、例えばこれらに塗布したモールド樹脂３０を１
５０℃，２ｈの条件下で硬化熱処理する、いわゆるポッ
ティング法により封止することも可能である。モールド
樹脂３０の寸法精度の制御や量産性，ハンドリングの観
点から比較すれば、半導体装置４０の小型化及び廉価化
にとっては、トランスファモールド法によるのが望まし
い。
【００５３】本発明について、実施例を示してより詳細
に説明する。
【００５４】〔実施例１〕実施例１の半導体装置は、前
述の図１に示した半導体装置４０の構成と同じである。
基板１０は金属板１（面積２０.５mm×３８mm，厚さ１.
５mmのアルミニウム材)と、絶縁層２（厚さ８０μｍ、
エポキシ樹脂)を介して金属板１の一方の主面に配線層
３(厚さ７０μｍ、銅材)が選択形成された積層体からな
る。この基板１０上に、半導体素子(Ｓｉ)２１としての
パワーMOS FET 素子，アルミナ基板上に抵抗膜を形成し
たチップ抵抗体２２及びチタン酸バリウム層と銀層との
積層体であるチップコンデンサ２３からなる受動素子
と、リン青銅からなる端子２４とが、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓ
ｂ材からなる合金材２５(厚さ２０〜１００μｍ)によ
り、導電的及び機械的に固着されている。また、半導体
素子２１と配線層３の間には金属線(Ａｌ)２６が超音波
ボンディングによって形成されている。これらの搭載部
品２１，２２，２３，２４，合金材２５，金属線２６や
基板１０は、フェライト粉末３２としてのＮｉＦｅ2Ｏ4
・ＺｎＦｅ2Ｏ4が７５ｗｔ％添加され、熱膨張率が１６
ppm／℃ に調整されたエポキシ樹脂からなるモールド樹
脂３０（厚さ２mm）のトランスファモールドにより、気
密的に封止されている。
【００５５】図１０は図１の半導体装置４０の内部を示
すブロック図である。本実施例半導体装置４０には、半
導体素子２１を駆動させるためのゲート駆動回路６０
と、このゲート駆動回路６０を制御するためのコントロ
ール部７０とが内蔵されている。更に半導体装置４０
は、共振電源コントロールＩＣを採用し、耐圧２００Ｖ
のパワーＭＯＳトランジスタ８０を収納しており、小
型，高効率，低ノイズの共振型電源装置、特に共振型Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータ電源用として好適である。共振型Ａ
Ｃ／ＤＣコンバータの場合は、スイッチング周波数０.
５GHzで効率９０％以上の性能が得られている。これ
は、（１）過電流，過電圧保護機能、（２）過熱保護機
能、（３）ゲート駆動回路、（４）ソフトスタート機
能、（５）特性の揃った２個のパワーＭＯＳトランジス
タ、をそれぞれ内蔵していることに基づく。
【００５６】上述したように、本実施例半導体装置４０
は所定の回路動作をしている。このことは、モールド樹
脂３０にフェライト粉末３２が添加されているけれど
も、モールド樹脂３０は半導体装置４０の回路機能を損
なうほどの電気絶縁性低下を生じていないことを示唆す
る。
【００５７】また、図１１は電磁波雑音強度の測定結果
を示すグラフである。曲線Ａは動作状態にある半導体装
置４０の周囲で測定した強度であり、フェライト粉末を
添加しないモールド樹脂を適用した比較例半導体装置
（回路構成，寸法等は、本実施例半導体装置と同一）の
雑音強度を基準にして示す。曲線から、本実施例半導体
装置４０から放出される雑音の強度は、比較例半導体装
置の場合より大幅に低いことがわかる。また、曲線Ｂ
は、半導体装置４０の周囲の近傍で電磁波雑音を発生さ
せた場合に半導体装置４０の内部に侵入する電磁波雑音
の強度を示す。この場合も、上記比較例半導体装置の場
合を基準にした値で示す。曲線から、本実施例半導体装
置４０に侵入する雑音強度は、比較例半導体装置の場合
より大幅に低いことが理解される。
【００５８】以上のように、本実施例半導体装置４０に
は優れた電磁波遮蔽性能が付与されていることが確認さ
れる。
【００５９】図１２はチップ抵抗体はんだ付け部の温度
サイクル試験による熱疲労破断寿命を示すグラフであ
る。図中の小さい□印はモールド樹脂３０を設けない場
合、大きい□印はモールド樹脂３０を設けた場合をそれ
ぞれ表す。モールド樹脂３０を設けない場合は、温度サ
イクルの際の高温−低温間の温度差により破断による断
線サイクル数が変わる。断線サイクル数の下限値点の包
絡直線を求めると、実線が得られる。この実線が非モー
ルド構造の熱疲労破断寿命を表す。
【００６０】一方、モールド樹脂３０を設けた場合は、
温度差２０５℃（温度サイクル：−５５／１５０℃）の
条件下でも１１０００回の時点では断線は見られなかっ
た。この点の試験結果に対し、非モールド構造の試験結
果を線形被害則に基づいて適用すると、破線で示す直線
が得られる。この直線が本実施例半導体装置４０のチッ
プ抵抗体２２はんだ付け部の熱疲労破断寿命と推定され
る。この寿命特性から、半導体装置４０の実稼働条件
(温度差：７０℃)における破断寿命を見積もると、約４
５万回以上と推定される。
【００６１】このように長い破断寿命が得られたのは、
（１）合金材２５自体が優れた耐熱疲労特性を有してい
ることに加えて、（２）モールド樹脂３０と回路基板１
０との一体化界面に内部応力を内蔵せず、外部要因の熱
応力が重畳されてもはんだ付け部に過大な応力が作用し
ないことに基づくものと考えられる。換言すれば、合金
材２５の剛性及び熱歪吸収性と、封止材としてのモール
ド樹脂３０の熱膨張率とが整合されていることに基づ
く。
【００６２】図１３はチップコンデンサはんだ付け部の
温度サイクル試験による熱疲労破断寿命を示すグラフで
ある。図の見方は図１２の場合と同様である。
【００６３】本実施例半導体装置４０の実稼働条件(温
度差：７０℃)における、チップコンデンサはんだ付け
部の破断寿命は、１００万回以上と推定される。このよ
うに長い破断寿命が得られた理由は、基本的にチップ抵
抗体の場合と同様である。なお、チップ抵抗体よりチッ
プコンデンサの場合に長い寿命が得られる。これは、チ
ップ抵抗体(母材：アルミナ)よりもチップコンデンサ
(母材：チタン酸バリウム）の方が、基板１０との熱膨
張率の整合性に優れるためである。
【００６４】図１４はパワーＭＯＳ ＦＥＴ 素子搭載
部の熱抵抗の推移を示すグラフである。図中の曲線Ａは
本実施例半導体装置４０の場合、曲線Ｂ及びＣはそれぞ
れ熱膨張率が８ppm／℃及び２５ppm／℃のモールド樹脂
を適用した比較例半導体装置の場合を示している。ただ
し、合金材２５としては、曲線Ａ，Ｂ，ＣともＳｎ−５
ｗｔ％Ｓｂ材を用いている。
【００６５】曲線Ａでは温度サイクル数が１万回までの
試験で熱抵抗の上昇を示していないのに対して、曲線Ｂ
及びＣでは１５０回以上で熱抵抗の上昇を示している。
このように、本実施例の場合に長い破断寿命が得られた
のは、基本的にチップ抵抗体の場合と同様の理由に基づ
く。逆に、比較例の場合は、モールド樹脂と回路基板と
の一体化界面に内部応力を内蔵するため、外部要因の熱
応力が重畳されて、はんだ付け部に過大な応力が作用す
る。この点が、短い寿命しか得られなかった理由であ
る。
【００６６】〔実施例２〕本実施例２の半導体装置４０
は、次の点を除いて実施例１と同じ構成である。異なる
点は、熱膨張率１６ppm／℃ 以外のエポキシ樹脂からな
るモールド樹脂３０でトランスファモールドして半導体
装置４０を得たことである。表２の耐久性能は、これら
の半導体装置４０の各種試験により得られたものであ
る。
【００６７】〔実施例３〕実施例３の半導体装置４０
は、図１５に示した構成のものである。(ａ)に示すよう
に、実施例１と同様の手法により製作されたモールド半
導体装置４０ａが、例えばポリイミドフイルムに銅フイ
ルム配線を設けた、フレキシブルプリント基板５０に、
当該モールド半導体装置４０ａが備えるスルーホール配
線２４ａを介して、例えばＰｂとＳｎを主成分とする合
金材５１(第２合金材)により固着されているものであ
る。そして、モールド半導体装置４０ａは図１に示した
半導体装置４０とほぼ同様の構成であり、内部の回路基
板１０ａ上の搭載部品２１ａ，２２ａ，２３ａ(図示を
省略)がＳｎを主成分としＳｂ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃ
ｕ及びＢｉの群から選択された１種類以上の金属が添加
された合金材２５ａ（第１合金材）によって固着され、
搭載部品２１ａ，２２ａ，２３ａ，２６ａ，合金材２５
ａや基板１０ａが、フェライト粉末としてのＮｉＦｅ2
Ｏ4・ＺｎＦｅ2Ｏ4が７５ｗｔ％添加され、熱膨張率が
１６ppm／℃ に調整されたエポキシ樹脂からなるモール
ド樹脂３０ａ(厚さ：１mm)のトランスファモールドによ
り、気密的に封止されている。
【００６８】ここで、モールド半導体装置４０ａの基板
１０ａ（特に、金属板１ａ）には、(ｂ)に示すように直
径０.４mm の貫通孔２４ｂが設けられ、貫通孔部分まで
延長して設けられた絶縁層２ａ及び配線層３ａが設けら
れ、スルーホール配線２４ａが形成されている。フレキ
シブルプリント基板５０は、基材フイルムとしてのポリ
イミド層５０１(厚さ：６０μｍ)、配線としての銅層５
０２(厚さ：３０μｍ)、表面被覆材としてのポリイミド
層５０３(厚さ：６０μｍ)がサンドウイッチ状に積層さ
れたものである。モールド半導体装置４０ａとフレキシ
ブルプリント基板５０は、第２合金材５１としてのＰｂ
−６０ｗｔ％Ｓｎ材によりはんだ付けされている。以
下、このはんだ付け工程を、プリント基板はんだ付けと
言う。このプリント基板はんだ付けでは、プリント基板
の所定部にＰｂ−６０ｗｔ％Ｓｎ材ペーストを印刷した
後、スルーホール配線２４ａが位置的に印刷部に対応す
るように上記モールド半導体装置４０ａを配置し、これ
らを２２０℃に加熱した。
【００６９】したがって、モールド半導体装置４０ａの
内部の搭載部品２１ａ，２２ａ，２３ａの全ての第１固
着部位は、約２３０℃以上の融点（正確には２３２〜24
0℃）を持つＳｎ−５ｗｔ％Ｓｂ材からなる第１合金材
２５ａによる「前作業」であらかじめ固着されている。
そのために、第２合金材５１でモールド半導体装置４０
ａをフレキシブルプリント基板５０に固着する「後作業」
が、第２合金材５１の融点よりも第１合金材２５ａの融
点よりも低い２２０℃の加熱によって行われても、第１
固着部位の再溶融は生じない。
【００７０】これによって、モールド半導体装置４０ａ
の内の回路定数は、半導体装置４０を得るためのプリン
ト基板はんだ付け工程を経た後であっても、変動しな
い。即ち、モールド半導体装置４０ａを、少なくとも第
１合金材２５ａよりも融点の低い第２合金材５１によっ
て、フレキシブルプリント基板５０に固着することによ
り、半導体装置４０の熱的な変質や性能劣化を防止でき
る。
【００７１】これに対し、Ｐｂ−６０ｗｔ％Ｓｎ材から
なる第１合金材を用いた場合は、２２０℃のプリント基
板はんだ付け工程において、第１合金材としてのＰｂ−
６０ｗｔ％Ｓｎ材(融点：１８３℃)が再溶融し、装置４
０ａ内の回路定数が変動した。また、Ｐｂ−６０ｗｔ％
Ｓｎ材は、再溶融により１.１６ 倍の体積膨張を生ず
る。この場合には、搭載部品２１ａ，２２ａ，２３ａ，
モールド樹脂３０ａ及び回路基板１０ａで構成される密
閉空間で第１合金材からなる溶融はんだ材が受ける圧力
は、８０kg／mm2 以上に達し、モールド樹脂３０ａは回
路基板１０ａから剥離すると同時に、溶融はんだ材は剥
離間隙を通して流出する。この流出により、配線層３ａ
間は電気的に短絡する。しかし、本実施例モールド半導
体装置４０ａ又は半導体装置４０では、プリント基板は
んだ付け工程で再溶融を生じないため、配線層３ａ間は
短絡しない。
【００７２】一方、例えば融点の高い第１合金材(Ｐｂ
−５ｗｔ％Ｓｎ材)を用いて搭載部品を基板１０ａに固
着するには、３００℃以上の温度に加熱する必要があ
る。この場合には、基板１０ａの絶縁層２ａの熱的劣化
により、絶縁層２ａの絶縁耐力が低下する（交流実効値
電圧１５００Ｖの印加により、配線層３ａ−金属板１ａ
間は短絡する）。
【００７３】しかし本実施例では、上述したように２２
０℃の加熱であって３００℃以上の熱工程を経ていない
ため絶縁層２ａは劣化しておらず、上記交流電圧の印加
によっても、配線層３ａ−金属板１ａ間は良好な電気絶
縁性が保たれる。この点からも、熱的耐久性の向上及び
熱的劣化の防止を図ることができる。
【００７４】〔実施例４〕実施例４の半導体装置４０
は、図１６に示した構成のものである。(ａ)を参照する
と、基板１０は金属板１(面積６０mm×１１５mm，厚さ
１.５mmのアルミニウム材）と、絶縁層２（厚さ８０μ
ｍ、エポキシ樹脂）を介して金属板１の一方の主面に配
線層３(厚さ７０μｍ、銅材)が選択形成された積層体か
らなる。基板１０上には、半導体素子(Ｓｉ)２１として
のＩＧＢＴ素子，ダイオード素子，ＭＯＳトランジスタ
素子と、銅からなる端子２４とが、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ
材からなる合金材２５(厚さ２０〜１００μｍ)により、
導電的及び機械的に固着されている。また、半導体素子
２１と配線層３の間には金属線(Ａｌ)２６が超音波ボン
ディングによって形成されている(図示を省略)。これら
の半導体素子２１は、(ｂ)に示す半導体装置４０のブロ
ック図における、インバータ部（ＩＧＢＴ素子：６個，
ダイオード素子：６個)９１，ブレーキ部(ＭＯＳトラン
ジスタ素子：１個，ダイオード：１個）９２を形成して
いる。プリント基板１０１はガラスエポキシ板上に銅配
線を施したものであり(図示を省略)、この基板上には受
動素子２２，２３や半導体素子等がはんだ付け搭載され
ている(図示を省略)。この部分には、駆動回路９３，保
護回路９４が構成されている。駆動回路９３とインバー
タ部９１間は、中継部材２４１により電気的に連絡され
ている。これらの搭載部品２１，２２，２３，２４，合
金材２５，金属線２６や基板１０，１０１は、エポキシ
樹脂からなる枠体３０１やモールド樹脂３０により、気
密的に封止されている。特に、モールド樹脂３０はフェ
ライト粉末３２としてのＮｉＦｅ2Ｏ4・ＺｎＦｅ2Ｏ4が
７５ｗｔ％添加され、熱膨張率が１６ppm／℃ に調整さ
れたエポキシ樹脂からなり、枠体３０１と基板１０で構
成される空間に充填されている。上記構成による半導体
装置４０は、耐圧：１２００Ｖ，電流：５０Ａ（インバ
ータ部），１５Ａ（ブレーキ部）の定格を有し、駆動回
路，過電流保護，短絡保護，制御電源不足保護，過熱保
護の各機能を内蔵している。また、これらの各種機能と
ともに、優れた電磁波遮蔽性能を有している。上記実施
例１の場合と同様にして測定した電磁波雑音強度〔フェ
ライト粉末を添加しないモールド樹脂を適用した比較例
半導体装置（回路構成，寸法等は、本実施例半導体装置
と同一）の雑音強度を基準にして示す〕は、半導体装置
４０の周囲で測定した場合−７０dB（周波数：５kH
z）、半導体装置４０の内部で測定した場合−６０dB(周
波数：５kHz)と、放出雑音及び侵入雑音とも比較例半導
体装置の場合より大幅に低い。更に、本実施例半導体装
置４０では、インバータ部９１，ブレーキ部９２，駆動
回路９３，保護回路９４の相互間はモールド樹脂３０に
より雑音の授受が遮断されるため、雑音による誤動作を
防ぐことができる。
【００７５】以上のように、本実施例半導体装置４０に
は優れた電磁波遮蔽性能が付与されていることが確認さ
れる。
【００７６】ところで、本発明は上述の実施例に記述し
た範囲外にも適用され得る。
【００７７】すなわち、金属板１はアルミニウム以外
に、例えば銅，ニッケル，鉄，モリブデン，タングステ
ン，真鍮，鉄−ニッケル合金，鉄−ニッケル−コバルト
合金，銅−インバ−銅ラミネート複合金属，銅−モリブ
デン−銅ラミネート複合金属などの金属材に置き換える
ことが可能である。
【００７８】また、モールド樹脂３０として適用される
エポキシ系樹脂としては、フィラーとしてＳｉＯ2(溶融
シリカ，結晶シリカ）やＺｎＯ粉末を添加したフェノー
ル硬化型エポキシ樹脂が用いられる。この場合、フィラ
ーは、所望の電磁波遮蔽特性，熱膨張率との兼ね合いに
応じて、任意の組成を選択することが可能である。更
に、ゴム変性エポキシ樹脂を用いた場合でも、その熱膨
張率が１４〜２０ppm／℃の範囲に選択される限り、本
発明の効果を享受できる。
【００７９】更に、上記ではトランスファーモールド構
造の半導体装置を中心に述べたが、トランスファーモー
ルド構造のみに限定されるものではなく、図１７の本発
明の変形例を示す断面模式図のように、例えば回路を構
成する全ての搭載部品や配線をポッティングにより樹脂
被覆した場合(ａ)，回路を構成する搭載部品や配線の必
要部を部分的にポッティングにより樹脂被覆した場合
(ｂ)でも本発明を適用することが可能である。
【００８０】図１８は他の変形例を示す半導体装置の断
面模式図である。本変形例の半導体装置４０は、例えば
ガラスエポキシ材を母材とするプリント基板のごとき回
路配線の施された外部回路基板５０に、モールド半導体
装置４０ａが端子２４を介して、第２合金材５１により
固着されているものである。モールド半導体装置40ａ
は、図１に示した半導体装置４０の構成と同様であり、
内部の回路基板１０ａ上の搭載部品２１ａ，２２ａ，２
３ａがＳｎを主成分としＳｂ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｕ
及びＢｉの群から選択された１種類以上の金属が添加さ
れた第１合金材２５ａによって固着され、これらの回路
基板１０ａ，搭載部品及び第１合金材２５ａが、エポキ
シ樹脂に３５〜９５ｗｔ％のフェライト粉末が添加さ
れ、熱膨張率が１４〜２０ppm／℃ に調整されたモール
ド樹脂３０ａで被覆されている。このような構成の半導
体装置４０でも、図１５に示した半導体装置と同様の効
果を得ることが可能である。
【００８１】上記実施例では半導体素子基体としてのＳ
ｉを中心に述べたが、本発明ではこれのみに限定されな
い。例えば、ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＳｉＣのごとき化合物
半導体を母材にした半導体素子２１が搭載された場合で
も、本発明の効果を享受できる。
【００８２】上述では、９０ｗｔ％以上のＳｎにＳｂ，
Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｕ及びＢｉの群から選択された１
種類以上の金属が添加された合金材によって部品を固着
した場合に、過酷な稼働及び環境条件のもとでも優れた
接続信頼性を確保できる点を示唆した。しかし、半導体
装置４０の稼働条件，環境条件がさほど厳しくない場合
には、上述の合金材で部品を固着する必要は無く、例え
ば銀ペースト接着剤、一般的なＰｂ−Ｓｎ系合金材のよ
うな物質で固着されてもよい。
【００８３】また、図１９はパワーモジュール装置の如
き半導体装置の変形例を示す断面模式図である。この半
導体装置４０では、周辺に樹脂枠体３０１や端子２４を
設けた金属板１（銅ベース板）上に、ＡｌＮやアルミナ
等のセラミックス板に銅層を選択形成したＤＢＣ(Direc
ted bonded copper)基板１００を搭載している。この場
合、金属板１とＤＢＣ基板１００は、合金材により固着
されてもよい。本発明においては、このような構造体も
上述した配線金属基板１０の代替物とみなし得る。図示
を省略しているが、ＤＢＣ基板１００上に半導体素子２
１や受動素子２２，２３を固着することは当然である。
【００８４】
【発明の効果】本発明によれば、電磁的遮蔽機能を有
し、小型化と廉価化を可能にするとともに、はんだ接続
部の耐熱疲労性と気密性に優れる半導体装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の半導体装置を示す断面
図である。
【図２】モールド樹脂の構造を示す断面模式図である。
【図３】エポキシ樹脂にＮｉＦｅ2Ｏ4・ＺｎＦｅ2Ｏ4フ
ェライト粉末を分散したモールド樹脂の電磁波透過特性
を示すグラフである。
【図４】電磁波の透過特性測定法の概略を示す図であ
る。
【図５】エポキシ樹脂に添加するＮｉＦｅ2Ｏ4・ＺｎＦ
ｅ2Ｏ4フェライト粉末の量を変化させた場合のモールド
樹脂の電磁波透過特性を示すグラフである。
【図６】本実施例半導体装置における端子間の電圧−電
流特性を示すグラフである。
【図７】半導体装置の端子間におけるリーク電流のモー
ルド樹脂中におけるＮｉＦｅ2Ｏ4・ＺｎＦｅ2Ｏ4フェラ
イト粉末の添加量依存性を示すグラフである。
【図８】合金材の熱疲労破壊耐量を示すグラフである。
【図９】本発明による一実施例のモールド樹脂と回路基
板との一体化物のそり量を示すグラフである。
【図１０】図１の半導体装置の内部を示すブロック図で
ある。
【図１１】電磁波雑音強度の測定結果を示すグラフであ
る。
【図１２】チップ抵抗体はんだ付け部の温度サイクル試
験による熱疲労破断寿命を示すグラフである。
【図１３】チップコンデンサはんだ付け部の温度サイク
ル試験による熱疲労破断寿命を示すグラフである。
【図１４】パワーMOS FET 素子搭載部の熱抵抗の推移を
示すグラフである。
【図１５】他の実施例の半導体装置を説明する断面模式
図である。
【図１６】本発明の他の実施例における半導体装置の断
面模式図及びブロック図を示す。
【図１７】本発明の一変形例を示す半導体装置の断面模
式図である。
【図１８】他の変形例を示す半導体装置の断面模式図で
ある。
【図１９】パワーモジュール装置の如き半導体装置の変
形例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ…金属板、２，２ａ…絶縁層、３，３ａ…配線
層、１０，１０ａ…回路基板(基板)、２１，２１ａ…半
導体素子、２２，２２ａ…チップ抵抗体、２３，２３ａ
…チップコンデンサ、２４，２４ｃ…端子、２４ａ…ス
ルーホール配線、２４ｂ…貫通孔、２５…合金材、２５
ａ…第１合金材、２６，２６ａ…金属線、３０，３０ａ
…モールド樹脂、３１…エポキシ樹脂、３２…フェライ
ト粉末、４０…半導体装置、４０ａ…モールド半導体装
置、５０…フレキシブルプリント基板，外部回路基板、
５１…第２合金材、６０…ゲート駆動回路、７０…コン
トール部、８０…パワーＭＯＳトランジスタ、９１…イ
ンバータ部、９２…ブレーキ部、９３…駆動回路、９４
…保護回路、１００…ＤＢＣ基板、５０１，５０３…ポ
リイミド層、５０２…銅層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体部品，前記部品が固着される配線金
    属基板、そして前記部品及び配線金属基板の所要部を直
    接被覆するモールド樹脂からなる半導体装置であり、前
    記モールド樹脂は有機樹脂に３５〜９５ｗｔ％のフェラ
    イト粉末を添加したものであり、前記モールド樹脂の熱
    膨張率が１４〜２０ppm／℃ であることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記部品が９０ｗｔ％
    以上のＳｎにＳｂ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｕ及びＢｉの
    群から選択された１種類以上の金属が添加された合金材
    によって前記配線金属基板に固着されることを特徴とす
    る半導体装置。
  3. 【請求項３】半導体部品，前記部品が９０ｗｔ％以上の
    ＳｎにＳｂ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｕ及びＢｉの群から
    選択された１種類以上の金属が添加された第１合金材に
    よって固着される配線金属基板、そして前記部品及び配
    線金属基板の所要部を直接被覆するモールド樹脂を有
    し、前記モールド樹脂は有機樹脂に３５〜９５ｗｔ％の
    フェライト粉末を添加したものであり、前記モールド樹
    脂の熱膨張率が１４〜２０ppm／℃ であって、前記第１
    合金材よりも融点の低い第２合金材によって外部の回路
    基板に固着されることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項におい
    て、前記配線金属基板はＡｌ又はＣｕ又はＦｅからなる
    金属板の主面に絶縁層を介して配線層が形成されたもの
    であり、前記モールド樹脂はエポキシ樹脂に一般式ＭＦ
    ｅ2Ｏ4又はＭＯ・ｎＦｅ2Ｏ3（ただし、Ｍは２価金属、
    ｎは整数）で示される物質からなる前記フェライト粉末
    が添加されたものであることを特徴とする半導体装置。
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