JP2018148168A - Semiconductor device - Google Patents

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Chie Sugama
千絵 須鎌
芳則 江尻
Yoshinori Ejiri
芳則 江尻
偉夫 中子
Takeo Nakako
偉夫 中子
石川　大
Masaru Ishikawa
大 石川
祐貴 川名
Yuki Kawana
祐貴 川名
征央 根岸
Motohiro Negishi
征央 根岸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device having an excellent connection reliability even in a case where a high-temperature operation is required.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a laminate that has a heat block, a bonding material, and a semiconductor element in this order; and an encapsulation resin cured product that encapsulates the laminate. In a plan view, an outer peripheral edge of the bonding material is larger than that of the semiconductor element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に半導体素子とリードフレームとが接合材により接合され、さらに封止樹脂硬化物により一体化された半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device in which a semiconductor element and a lead frame are bonded by a bonding material and further integrated by a cured sealing resin.

近年、半導体パッケージ材料において、高温・高湿下での安定性や信頼性に優れた耐熱性が求められている。例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、電鉄、分散電源ではインバーターにパワー半導体が多く使われているが、パワー密度の向上が著しく、パッケージ材料は高温に晒される。また、カーエレクトロニクス分野で用いられる通常の半導体チップを使用するエレクトロニクスコントロールユニット（ＥＣＵ）も、これまで車室内に搭載されていたが、より環境の厳しいエンジンルーム内へ搭載される方向にあり、より高い耐熱性が要求されている。さらに、ワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ等）も適用され、２００℃以上で高温動作させる用途も予想されている。   In recent years, semiconductor package materials are required to have heat resistance excellent in stability and reliability under high temperature and high humidity. For example, in hybrid vehicles, electric vehicles, electric railways, and distributed power supplies, power semiconductors are often used for inverters, but the power density is remarkably improved, and the package material is exposed to high temperatures. In addition, electronics control units (ECUs) that use ordinary semiconductor chips used in the car electronics field have also been installed in the vehicle compartment until now, but they are in the direction of being installed in more severe engine rooms. High heat resistance is required. In addition, wide band gap semiconductors (SiC and the like) are also applied, and applications for operating at a high temperature at 200 ° C. or higher are also expected.

このような使用条件下では、高温動作への対応が必要となるため、半導体素子の接合材にこれまで用いられてきたはんだでは対応が困難である。そのため、金属微粒子を含むペーストを焼結して得られる焼結金属による接合が高温対応の接合技術として提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに半導体素子やワイヤ等を含む基板全体をトランスファーモールド樹脂によって封止することにより、高温条件でも回路部材を保持し、半導体素子の放熱性と接合材の熱疲労に対する信頼性を向上させた半導体装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。   Under such usage conditions, it is necessary to cope with high-temperature operation, so that it has been difficult to cope with solder that has been used as a bonding material for semiconductor elements. Therefore, joining with a sintered metal obtained by sintering a paste containing metal fine particles has been proposed as a joining technique for high temperatures (for example, see Patent Document 1). Furthermore, by sealing the entire substrate including semiconductor elements and wires with transfer mold resin, the circuit member is held even under high temperature conditions, and the heat dissipation of the semiconductor elements and the reliability against thermal fatigue of the bonding material are improved. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開２００７−２１４３４０号公報JP 2007-214340 A 特開２００４−１６５２８１号公報JP 2004-165281 A

しかしながら、２００℃以上では樹脂の分解等による劣化が進みやすいため、封止樹脂硬化物の接着力が低下する。これにより、半導体素子やリードフレームのヒートブロック等の回路部材から封止樹脂硬化物が剥離することが懸念される。回路部材と封止樹脂硬化物間で一度生じた剥離は、繰り返しの温度サイクルにともなって進展するため、回路部材を保持できず、半導体素子の放熱性の劣化や接合材の接続信頼性の確保が難しくなる可能性がある。こうした状況は、半導体素子がワイドバンドギャップ半導体で構成された場合のように、大電力動作を前提として設計された場合において特に顕著である。   However, at 200 ° C. or higher, deterioration due to resin decomposition or the like is likely to proceed, so that the adhesive strength of the cured encapsulated resin is reduced. Thereby, there is a concern that the cured encapsulated resin may be peeled off from circuit members such as a semiconductor element and a heat block of the lead frame. The peeling that occurs once between the circuit member and the cured encapsulated resin progresses with repeated temperature cycles, so the circuit member cannot be retained, and the heat dissipation of the semiconductor element is deteriorated and the connection reliability of the bonding material is ensured. Can be difficult. Such a situation is particularly remarkable when the semiconductor element is designed on the premise of high-power operation, such as when the semiconductor element is formed of a wide band gap semiconductor.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高温動作を要する場合にも優れた接続信頼性を有する半導体装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor device having excellent connection reliability even when a high temperature operation is required.

本発明は、ヒートブロック、接合材及び半導体素子をこの順で備える積層体と、積層体を封止する封止樹脂硬化物と、を有し、平面視において、接合材の外周縁が半導体素子の外周縁よりも大きい、半導体装置を提供する。   The present invention includes a laminated body including a heat block, a bonding material, and a semiconductor element in this order, and a cured sealing resin that seals the laminated body. In a plan view, the outer periphery of the bonding material is a semiconductor element. A semiconductor device larger than the outer peripheral edge of the semiconductor device is provided.

本発明において、接合材が金属粒子を含むペーストの焼結体であることが好ましい。   In the present invention, the bonding material is preferably a sintered body of a paste containing metal particles.

本発明において、平面視において、接合材及び半導体素子の形状が略正方形である場合、接合材の一辺の長さが半導体素子の一辺の長さよりも少なくとも１ｍｍ長いことが好ましい。   In the present invention, when the shape of the bonding material and the semiconductor element is substantially square in plan view, it is preferable that the length of one side of the bonding material is at least 1 mm longer than the length of one side of the semiconductor element.

本発明において、封止樹脂硬化物がトランスファーモールド工程によって形成されてなるものであることが好ましい。   In this invention, it is preferable that sealing resin hardened | cured material is formed by the transfer mold process.

本発明において、半導体素子がワイドバンドギャップ半導体であることが好ましい。   In the present invention, the semiconductor element is preferably a wide band gap semiconductor.

本発明によれば、高温動作を要する場合にも優れた接続信頼性を有する半導体装置を得ることができる。リードフレームのヒートブロックと封止樹脂硬化物との間に従来よりも広面積で形成された接合材を設けることで、封止樹脂硬化物が接合材の一部を被覆することになる。この際、接合材がアンカー効果を発生することにより、リードフレームのヒートブロックと封止樹脂硬化物との剥離を抑制することができる。   According to the present invention, a semiconductor device having excellent connection reliability can be obtained even when high temperature operation is required. By providing a bonding material having a larger area than the conventional one between the heat block of the lead frame and the cured sealing resin, the cured sealing resin covers a part of the bonding material. At this time, when the bonding material generates an anchor effect, peeling between the heat block of the lead frame and the cured sealing resin can be suppressed.

本実施形態の半導体装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the semiconductor device of this embodiment. 本実施形態の半導体装置（Ｓｉ ＴＥＧパッケージ）を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the semiconductor device (Si TEG package) of this embodiment.

＜半導体装置＞
図１は本実施形態の半導体装置を示す模式図である。具体的には、図１（ａ）は、本実施形態の半導体装置の特徴的な構成を示す断面模式図である。また、図１（ｂ）は、本実施形態の半導体装置の、平面視における、半導体素子、接合材及びヒートブロックの外周縁を比較する図である。 <Semiconductor device>
FIG. 1 is a schematic view showing a semiconductor device of this embodiment. Specifically, FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a characteristic configuration of the semiconductor device of the present embodiment. Moreover, FIG.1 (b) is a figure which compares the outer periphery of a semiconductor element, a joining material, and a heat block in planar view of the semiconductor device of this embodiment.

図１（ａ）に示す半導体装置１は、アウターリード３ａ，３ｂ、及びヒートブロック３ｃを備えるリードフレームと、当該リードフレームの全体をパッケージする封止樹脂硬化物５とを備える。半導体装置１の裏面からはリードフレームの一部であるヒートブロック３ｃの放熱面が露出するとともに、封止樹脂硬化物５の端部からはアウターリード３ａ，３ｂが露出している。   A semiconductor device 1 shown in FIG. 1A includes a lead frame including outer leads 3a and 3b and a heat block 3c, and a cured sealing resin 5 that packages the entire lead frame. From the back surface of the semiconductor device 1, the heat radiating surface of the heat block 3 c, which is a part of the lead frame, is exposed, and the outer leads 3 a and 3 b are exposed from the end of the cured sealing resin 5.

ヒートブロック３ｃの放熱面とは反対側の面と、半導体素子２の裏面電極とは、接合材４により接合されている。半導体素子２の表面電極と、アウターリード３ａとは、金属配線６によって電気接続されている。   The surface opposite to the heat radiating surface of the heat block 3 c and the back surface electrode of the semiconductor element 2 are bonded by the bonding material 4. The surface electrode of the semiconductor element 2 and the outer lead 3 a are electrically connected by a metal wiring 6.

次に、上述した半導体装置の主な部材および製造方法について説明する。リードフレームの一部であるヒートブロック３ｃおよびアウターリード３ａ，３ｂは、Ｃｕ等の金属で構成されている。ヒートブロック３ｃおよびアウターリード３ａ，３ｂは、酸化防止や接合材との接着力を向上させるために、ＮｉやＡｇ等のめっきが施されていてもよい。また、ヒートブロック３ｃおよびアウターリード３ａ，３ｂの一部にめっきが施されていてもよく、例えば、全面にＮｉめっきが施されているが、接合部分のみＡｇめっきが施されていてもよい。また、ヒートブロック３ｃおよびアウターリード３ａ，３ｂの一部は封止されるため、封止樹脂硬化物５との接着力向上を目的に、めっきの種類を選択してもよい。   Next, main members and manufacturing methods of the semiconductor device described above will be described. The heat block 3c and the outer leads 3a and 3b, which are part of the lead frame, are made of a metal such as Cu. The heat block 3c and the outer leads 3a and 3b may be plated with Ni, Ag, or the like in order to prevent oxidation or improve the adhesive force with the bonding material. Further, a part of the heat block 3c and the outer leads 3a and 3b may be plated. For example, Ni plating is performed on the entire surface, but Ag plating may be performed only on the joint portion. In addition, since part of the heat block 3c and the outer leads 3a and 3b are sealed, the type of plating may be selected for the purpose of improving the adhesive strength with the cured resin product 5.

半導体素子２の裏面電極はリードフレームの一部であるヒートブロック３ｃの、放熱面とは反対側の面に接合される。   The back electrode of the semiconductor element 2 is joined to the surface of the heat block 3c, which is a part of the lead frame, on the side opposite to the heat dissipation surface.

接合材４としては、金属粒子を含有するペーストの焼結体（焼結接合材）が挙げられる。金属粒子としては、銅、銀、亜鉛等の金属からなる粒子が挙げられ、その形状としては、球状、略球状、多面体状、針状、フレーク状（鱗片状）が挙げられる。   Examples of the bonding material 4 include a sintered body (sintered bonding material) of a paste containing metal particles. Examples of the metal particles include particles made of a metal such as copper, silver, and zinc. Examples of the shape include a spherical shape, a substantially spherical shape, a polyhedral shape, a needle shape, and a flake shape (scale shape).

金属粒子（金属微粒子）の大きさは、ナノあるいはマイクロレベルとすることができ、具体的には、０．５μｍ以上５００μｍ以下程度とすることができ、１μｍ以上１００μｍ以下程度としてもよい。金属粒子は、例えば、酢酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、テレフタル酸、オレイン酸等の脂肪族カルボン酸、ピロメリット酸、ｏ−フェノキシ安息香酸等の芳香族カルボン酸、セチルアルコール、ステアリルアルコール、イソボルニルシクロヘキサノール、テトラエチレングリコール等の脂肪族アルコール、ｐ−フェニルフェノール等の芳香族アルコール、オクチルアミン、ドデシルアミン、ステアリルアミン等のアルキルアミン、ステアロニトリル、デカニトリル等の有機ニトリル化合物等の表面処理剤により処理されていても構わない。   The size of the metal particles (metal fine particles) can be nano or micro level, specifically 0.5 μm or more and 500 μm or less, or 1 μm or more and 100 μm or less. Examples of the metal particles include aliphatic carboxylic acids such as acetic acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, terephthalic acid, and oleic acid, aromatic carboxylic acids such as pyromellitic acid and o-phenoxybenzoic acid, and cetyl alcohol. , Stearyl alcohol, isobornylcyclohexanol, aliphatic alcohols such as tetraethylene glycol, aromatic alcohols such as p-phenylphenol, alkylamines such as octylamine, dodecylamine, stearylamine, organics such as stearonitrile, deconitrile, etc. It may be treated with a surface treatment agent such as a nitrile compound.

ペースト中の分散媒としては、金属粒子を分散でき、さらに焼成時に揮発除去されるものであれば特に制限なく使用することができる。例えば、１，３−ジオキソラン−２−オン、４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オンなどの炭酸エステル類、メタノール、エタノールなどの低級アルコール類、グリセリン、ジグリセリン、ジエチレングリコール、プロピレングリコールなどの多価アルコール類、アミン類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等の酸アミド、γ―ブチロラクトンなどのエステル類、水が挙げられる。あるいは、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、エチレングリコール、ブチレングリコール、α―テルピネオール、ボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ）等の高級アルコール類及びエチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ）、乳酸エチル、乳酸ブチル、炭酸プロピレン等のエステル類、シクロヘキサノン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素が挙げられる。   As a dispersion medium in the paste, any metal particles can be used without particular limitation as long as it can disperse metal particles and can be volatilized and removed during firing. For example, carbonate esters such as 1,3-dioxolan-2-one and 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, lower alcohols such as methanol and ethanol, glycerin, diglycerin, diethylene glycol, propylene glycol and the like And polyhydric alcohols, amines, acid amides such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, esters such as γ-butyrolactone, and water. Or higher alcohols such as pentanol, hexanol, heptanol, octanol, decanol, ethylene glycol, butylene glycol, α-terpineol, bornylcyclohexanol (MTPH) and ethylene glycol butyl ether, ethylene glycol phenyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol Ethyl ether, diethylene glycol butyl ether, diethylene glycol isobutyl ether, diethylene glycol hexyl ether, triethylene glycol methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol Isopropyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, propylene glycol propyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, dipropylene glycol butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, Ethers such as tripropylene glycol methyl ether and tripropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol butyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol butyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate (DPMA), esters such as ethyl lactate, butyl lactate and propylene carbonate, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexanone, octane, nonane, decane and undecane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene.

ヒートブロック３ｃ上への、金属粒子を含むペーストの形成方法は、スクリーン印刷のような通常の印刷方法で形成してもよく、スプレーのような塗布方法で形成してもよく、予め溶媒を乾燥させた金属粒子の凝集体を設置してもよい。この金属粒子を含むペースト上に半導体素子２を載置し、加圧状態あるいは無加圧状態にて加熱することでペーストを焼結させることで、ヒートブロック３ｃと半導体素子２とが接合材４により接合される。   A method for forming a paste containing metal particles on the heat block 3c may be formed by a normal printing method such as screen printing, or may be formed by a coating method such as spraying, and the solvent is dried in advance. You may install the aggregate of the made metal particle. The semiconductor element 2 is placed on the paste containing the metal particles, and the heat block 3c and the semiconductor element 2 are bonded to the bonding material 4 by sintering the paste by heating in a pressurized or non-pressurized state. Are joined together.

半導体素子２の、ヒートブロック３ｃとの接合面とは反対側の面には、ワイヤボンディングやリボンボンディング等によって配線材（金属配線６）が接続される。なお、アウターリード３ａ，３ｂをはんだ等の接合材によって接続してもよい。ワイヤやリボンはＡｌやＣｕ等の金属が通常用いられるが、半導体素子に損傷を与えずに配線材を接続させるものであれば、特に限定されない。   A wiring material (metal wiring 6) is connected to the surface of the semiconductor element 2 opposite to the bonding surface with the heat block 3c by wire bonding or ribbon bonding. The outer leads 3a and 3b may be connected by a bonding material such as solder. A metal such as Al or Cu is usually used for the wire and ribbon, but is not particularly limited as long as the wiring material is connected without damaging the semiconductor element.

ヒートブロック３ｃの放熱面とアウターリード３ａ，３ｂの一部を露出させて、半導体素子２と接合材４、金属配線６は封止樹脂硬化物５によって封止される。封止樹脂硬化物５は、例えばエポキシ樹脂と無機フィラーとを含有する熱硬化性樹脂（封止樹脂）の硬化物であるものを用いることができる。   The heat radiating surface of the heat block 3 c and a part of the outer leads 3 a and 3 b are exposed, and the semiconductor element 2, the bonding material 4, and the metal wiring 6 are sealed with the sealing resin cured product 5. As the encapsulated resin cured product 5, for example, a cured product of a thermosetting resin (encapsulating resin) containing an epoxy resin and an inorganic filler can be used.

ヒートブロック３ｃの放熱面を下にしてトランスファーモールド用の下金型の上に載せ、リードフレームの周縁部を上金型と下金型とで挟み込むように型締めすることで回路部の位置を固定し、封止材を金型内に注入して硬化させる。このようなトランスファーモールド工程により、ヒートブロック３ｃの放熱面とアウターリード３ａ，３ｂの一部が露出し、半導体素子２を含む回路部材を封止する封止樹脂硬化物５が形成される。   Place the heat block 3c on the lower mold for transfer molding with the heat dissipation surface facing down, and clamp the periphery of the lead frame so that it is sandwiched between the upper mold and the lower mold. Fix and inject the sealant into the mold and cure. By such a transfer molding process, the heat radiation surface of the heat block 3c and a part of the outer leads 3a and 3b are exposed, and the cured resin resin 5 that seals the circuit member including the semiconductor element 2 is formed.

最後に封止樹脂硬化物５からはみ出たリードフレームの不要な部分を切除し、アウターリード３ａ，３ｂが所定の形に成型されることで、半導体装置が完成する。   Finally, unnecessary portions of the lead frame that protrude from the encapsulated resin cured product 5 are cut out, and the outer leads 3a and 3b are molded into a predetermined shape, thereby completing the semiconductor device.

すなわち、本実施形態の半導体装置の特徴部を示すと、当該半導体装置は、ヒートブロック、接合材及び半導体素子をこの順で備える積層体と、該積層体を封止する封止樹脂硬化物と、を有するということができる。   That is, when the characteristic part of the semiconductor device of this embodiment is shown, the semiconductor device includes a laminated body including a heat block, a bonding material, and a semiconductor element in this order, and a cured cured resin that seals the laminated body. It can be said that

また、本実施形態の半導体装置では、平面視において、接合材の外周縁が半導体素子の外周縁よりも大きい。このことは、本実施形態の半導体装置では、積層体の積層面に対し垂直な方向（積層方向）から見て、接合材の面積が半導体素子の面積よりも大きく、かつ接合材の主面が半導体素子の主面を内包している、と言うこともできる。図１（ｂ）は、本実施形態の半導体装置の、平面視における、半導体素子、接合材及びヒートブロックの外周縁を比較する図である。すなわち、同図に示されるように、接合材４は、半導体素子２の面積よりも大きくなるように形成されている。例えば、上記のペーストを半導体素子２の主面よりもはみ出るように塗布等することにより、焼成後にこのような態様の半導体装置を得ることができる。これにより、封止樹脂硬化物が接合材の一部を被覆することになる。   In the semiconductor device of this embodiment, the outer peripheral edge of the bonding material is larger than the outer peripheral edge of the semiconductor element in plan view. This is because, in the semiconductor device of this embodiment, the area of the bonding material is larger than the area of the semiconductor element when viewed from the direction perpendicular to the stacking surface of the stacked body (stacking direction), and the main surface of the bonding material is It can also be said that the main surface of the semiconductor element is included. FIG. 1B is a diagram for comparing the outer periphery of the semiconductor element, the bonding material, and the heat block in a plan view of the semiconductor device of the present embodiment. That is, as shown in the figure, the bonding material 4 is formed to be larger than the area of the semiconductor element 2. For example, by applying the above paste so as to protrude beyond the main surface of the semiconductor element 2, a semiconductor device having such an embodiment can be obtained after firing. Thereby, sealing resin hardened | cured material coat | covers a part of joining material.

平面視における半導体素子の形状は特に限定されないが、矩形とすることができ、略正方形とすることができる。接合材の形状も特に限定されないが、同様に矩形とすることができ、略正方形とすることができる。   Although the shape of the semiconductor element in plan view is not particularly limited, it can be rectangular and can be substantially square. Although the shape of the bonding material is not particularly limited, it can be similarly rectangular and can be substantially square.

本実施形態においては、リードフレームのヒートブロックと封止樹脂硬化物との間に設けられた、従来よりも広面積で形成された接合材が、アンカー効果を発生する。当該効果をより得易いという観点から、接合材及び半導体素子の形状が略正方形である場合、接合材の一辺の長さが半導体素子の一辺の長さよりも少なくとも１ｍｍ長いことが好ましく、２ｍｍ長いことがより好ましく、４ｍｍ長いことがさらに好ましい。当該上限は特に限定されないが、一般的な半導体素子及びヒートブロックのサイズに鑑み、例えばヒートブロックの全面に接合材が形成された場合を想定すると、３０ｍｍ程度とすることができる。   In the present embodiment, the bonding material provided between the heat block of the lead frame and the cured sealing resin and having a larger area than the conventional one generates an anchor effect. From the viewpoint of easily obtaining the effect, when the shape of the bonding material and the semiconductor element is substantially square, the length of one side of the bonding material is preferably at least 1 mm longer than the length of one side of the semiconductor element, and is 2 mm longer. It is more preferable that the length is 4 mm longer. Although the said upper limit is not specifically limited, In view of the size of a general semiconductor element and a heat block, for example, when the case where the joining material is formed in the whole surface of a heat block, it can be set to about 30 mm.

次に動作について説明する。半導体装置１を起動させると整流素子などの半導体素子２に電流が流れ、熱が発生する。発生した熱は、温度勾配を駆動力としてヒートブロック３ｃから放熱されるが、放熱量と熱の発生量とがバランスするまで半導体装置１の温度は上昇する。このとき、半導体素子２は２００℃程度まで温度が上昇することがある。一方、半導体装置１の動作を停止すると、温度が低下する。このような温度の上昇と下降（温度サイクル）を繰り返すと、特に線膨張係数の異なるヒートブロック３ｃと封止樹脂硬化物５との間で応力が発生する。   Next, the operation will be described. When the semiconductor device 1 is activated, a current flows through the semiconductor element 2 such as a rectifying element, and heat is generated. The generated heat is dissipated from the heat block 3c using the temperature gradient as a driving force, but the temperature of the semiconductor device 1 rises until the amount of heat dissipation and the amount of heat generation are balanced. At this time, the temperature of the semiconductor element 2 may rise to about 200 ° C. On the other hand, when the operation of the semiconductor device 1 is stopped, the temperature decreases. When such temperature rise and fall (temperature cycle) is repeated, stress is generated between the heat block 3c and the cured cured resin 5 having different linear expansion coefficients.

従来の半導体装置では、これにより半導体素子とヒートブロックとの接合面に沿って剥離が進行する。そして、さらに温度サイクルを繰り返すと、ヒートブロックと封止樹脂硬化物との間の剥離が拡大し、回路部材を保持できなくなり、チップの放熱性の低下や、接合材と金属配線の劣化が発生する。   In the conventional semiconductor device, the peeling proceeds along the bonding surface between the semiconductor element and the heat block. If the temperature cycle is repeated further, the separation between the heat block and the cured resin product increases, and the circuit member cannot be held, resulting in a decrease in heat dissipation of the chip and deterioration of the bonding material and metal wiring. To do.

一方、本実施形態の半導体装置１では、ヒートブロック３ｃの半導体素子２との接合面に、半導体素子２よりも広面積で接合材４が配置されている。この場合、接合材４の焼結構造により、ヒートブロック３ｃと封止樹脂硬化物５との間にアンカー効果を発生させることができる。その結果、ヒートブロック３ｃと封止樹脂硬化物５との間の剥離を抑制し、回路部材を保持することができる。これにより、チップの放熱性の低下や、接合材４と金属配線６の劣化が抑制されるため、半導体装置１の接続信頼性を向上させることができる。   On the other hand, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the bonding material 4 is arranged on the bonding surface of the heat block 3c with the semiconductor element 2 so as to have a larger area than the semiconductor element 2. In this case, an anchor effect can be generated between the heat block 3 c and the cured sealing resin 5 by the sintered structure of the bonding material 4. As a result, peeling between the heat block 3c and the cured sealing resin 5 can be suppressed, and the circuit member can be held. Thereby, since the fall of the heat dissipation of a chip | tip and deterioration of the joining material 4 and the metal wiring 6 are suppressed, the connection reliability of the semiconductor device 1 can be improved.

なお、半導体素子２としては、シリコン（Ｓｉ）等の（一般的な）半導体材料の他、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ半導体材料などを特に限定なく用いることができる。また、半導体素子２としては、メモリー系やロジック系のＩＣから、整流素子やＩｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＩＧＢＴ）、Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＭＯＳＦＥＴ）のようなパワー半導体まで特に限定されずに用いることができる。特に、パワー半導体は、高温環境に晒されやすいため、本実施形態における半導体素子２として好適に用いることができる。   As the semiconductor element 2, a wide band gap semiconductor material such as silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), or the like is used without particular limitation in addition to a (general) semiconductor material such as silicon (Si). Can do. Further, the semiconductor element 2 is particularly limited from a memory system or logic system IC to a power semiconductor such as a rectifier element, Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor (MOSFET). It can be used without. In particular, since the power semiconductor is easily exposed to a high temperature environment, it can be suitably used as the semiconductor element 2 in the present embodiment.

本実施形態の半導体装置の形状等は特に限定されないが、例えばパワー半導体素子を用いた場合では、ディスクリートパッケージ、パワーモジュールと呼ばれるパッケージとして用いることができる。   The shape and the like of the semiconductor device of the present embodiment are not particularly limited. For example, when a power semiconductor element is used, it can be used as a package called a discrete package or a power module.

以下、実施例および比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれによって制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention in detail, this invention is not restrict | limited by this.

［実施例１］
（銀粒子接着剤組成物の作製）
次に示す工程にて銀粒子接着剤組成物を作製した。まず、ＤＰＭＡ（ダイセル工業株式会社製、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート）１２質量部と、ＭＴＰＨ（日本テルペン化学株式会社製、イソボルニルシクロヘキサノール）１２質量部、ステアリン酸０．８８質量部をらいかい機にて１０分間混練し、液状成分を得た。この液状成分に、鱗片状銀粒子（福田金属箔粉工業株式会社製、ＡｇＣ−２３９）８８質量部を加えてらいかい機にて１５分間混練し、銀粒子接着剤組成物（銀粒子を含有するペースト）を得た。 [Example 1]
(Preparation of silver particle adhesive composition)
A silver particle adhesive composition was prepared by the following steps. First, 12 parts by mass of DPMA (manufactured by Daicel Industries, Ltd., dipropylene glycol methyl ether acetate), 12 parts by mass of MTPH (manufactured by Nippon Terpene Chemical Co., Ltd., isobornylcyclohexanol), and 0.88 parts by mass of stearic acid The mixture was kneaded for 10 minutes with a paddle to obtain a liquid component. To this liquid component, 88 parts by mass of flaky silver particles (AgC-239, manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.) was added and kneaded for 15 minutes with a coarse machine, and a silver particle adhesive composition (containing silver particles) Paste).

（銀粒子接着剤組成物層の形成）
図２は、本実施例における評価に用いた、Ｓｉ ＴＥＧパッケージを示す模式断面図である。すなわち、厚み４μｍのＡｇめっきが形成されたＣｕブロック９（縦２４ｍｍ×横１９ｍｍ×厚さ３ｍｍ）を用意した。Ｃｕブロック９にギャップ１００μｍのメタルマスクを設置し、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦１０ｍｍ×横１０ｍｍの範囲にスクリーン印刷した。ついで、焼結銀ペーストをスクリーン印刷したＣｕブロック９を１６０℃のホットプレート上で１８０秒間加熱し、銀粒子接着剤組成物層を形成した。 (Formation of silver particle adhesive composition layer)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a Si TEG package used for evaluation in this example. That is, a Cu block 9 (24 mm long × 19 mm wide × 3 mm thick) on which 4 μm thick Ag plating was formed was prepared. A metal mask having a gap of 100 μm was placed on the Cu block 9, and a sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 10 mm length × 10 mm width. Subsequently, the Cu block 9 on which the sintered silver paste was screen-printed was heated on a hot plate at 160 ° C. for 180 seconds to form a silver particle adhesive composition layer.

（銀粒子接着剤組成物層による接合工程）
Ｓｉダミーチップ８（縦５ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍ、表面：Ａｌ膜、裏面：Ａｇ膜）のＡｇ膜側と銀粒子接着剤組成物層とが接触するように、Ｓｉダミーチップ８を銀粒子接着剤組成物層上に設置し、圧着用サンプルを用意した。ここで、Ｓｉダミーチップ８とは、Ｓｉを用いた試験用のＴＥＧ（ｔｅｓｔ ｅｌｅｍｅｎｔ ｇｒｏｕｐ）チップをいう。以下、「Ｓｉダミーチップ」を、単に「チップ」ということがある。３００℃に加熱されたステンレス製ステージとステンレス製ヘッドによって、圧着用サンプルを１０ＭＰａで９０秒間にて加圧し、チップ８をＣｕブロック９に接合した。この接合材４を「焼結銀接合材」と呼ぶ。なお、加圧の際にチップのＣｕブロック９との接合面とは反対側の面とステンレス製ヘッドとの間にカーボンシート（厚さ３ｍｍ）を挟み、チップを保護した。 (Joint process with silver particle adhesive composition layer)
Si dummy chip 8 (length 5 mm × width 5 mm × thickness 0.15 mm, surface: Al film, back surface: Ag film) Si dummy chip 8 so that the Ag film side and the silver particle adhesive composition layer are in contact with each other. Was placed on the silver particle adhesive composition layer to prepare a sample for pressure bonding. Here, the Si dummy chip 8 is a test TEG (test element group) chip using Si. Hereinafter, the “Si dummy chip” may be simply referred to as “chip”. The sample for pressure bonding was pressed at 10 MPa for 90 seconds with a stainless steel stage and a stainless steel head heated to 300 ° C., and the chip 8 was bonded to the Cu block 9. This bonding material 4 is referred to as “sintered silver bonding material”. During pressurization, a carbon sheet (thickness 3 mm) was sandwiched between the surface of the chip opposite to the bonding surface with the Cu block 9 and the stainless steel head to protect the chip.

（パッケージ封止工程）
チップ８接合後のＣｕブロック９において、Ｃｕブロック９の放熱面を除いた部分を封止樹脂によって封止した。封止樹脂には日立化成株式会社製固形封止材（ＣＥＬ−４００ＺＨＦ１６、ガラス転移温度２０４℃、無機充填剤含有エポキシ系樹脂、弾性率１７．１ＧＰａ、線膨張係数１０．２×１０−６／℃）を用いた。封止にはトンラスファーモールド装置を用いて、金型温度１８０℃、成形圧力６．９ＭＰａ、硬化加熱時間９０秒にて、封止を行った。その後、封止後のサンプルを１７５℃のオーブンにて６時間加熱することで封止樹脂の硬化を完了し、封止樹脂硬化物５の外形が縦５０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ９ｍｍであるＳｉ ＴＥＧパッケージ７（以下、単に「パッケージ」ということがある。）を作製した。 (Package sealing process)
In the Cu block 9 after joining the chip 8, the portion excluding the heat dissipation surface of the Cu block 9 was sealed with a sealing resin. The sealing resin is a solid sealing material manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. (CEL-400ZHF16, glass transition temperature 204 ° C., inorganic filler-containing epoxy resin, elastic modulus 17.1 GPa, linear expansion coefficient 10.2 × 10 −6 / ° C) was used. Sealing was performed by using a ton-laser mold apparatus at a mold temperature of 180 ° C., a molding pressure of 6.9 MPa, and a curing heating time of 90 seconds. Thereafter, the sample after sealing is heated in an oven at 175 ° C. for 6 hours to complete the curing of the sealing resin, and the outer shape of the cured resin resin 5 is 50 mm long × 30 mm wide × 9 mm thick Si A TEG package 7 (hereinafter, simply referred to as “package”) was produced.

（封止樹脂硬化物の密着面積率評価）
Ｓｉ ＴＥＧパッケージをＳＡＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察し、次のようにして温度サイクル試験前の密着面積率Ｓ０を評価した。まず、Ｓｉ ＴＥＧパッケージのＣｕブロック９側から３５ＭＨｚの超音波を照射し、Ｃｕブロック９と封止樹脂硬化物５との界面で反射された超音波を測定し、ＳＡＭ画像を観察した。 (Evaluation of adhesion area ratio of cured resin resin)
The Si TEG package was observed by SAM (Scanning Acoustic Microscope), it was evaluated the adhesion area ratio S 0 before the temperature cycle test in the following manner. First, an ultrasonic wave of 35 MHz was irradiated from the Cu block 9 side of the Si TEG package, the ultrasonic wave reflected at the interface between the Cu block 9 and the cured sealing resin 5 was measured, and a SAM image was observed.

次に温度サイクル４００回後に同様にＣｕブロック９と封止樹脂硬化物５との界面のＳＡＭ画像を観察した。温度サイクル試験前のＳＡＭ画像よりもコントラストが明るくなった箇所の面積ＳＡ４００を評価した。Ｓ０からＳＡ４００を引算した後、Ｓ０で除算し、Ｃｕブロック９と封止樹脂硬化物５との密着面積率Ｓ４００（％）を評価した。次に温度サイクル１０００回後に同様に接合材のＳＡＭ画像を観察した。温度サイクル試験前のＳＡＭ画像よりもコントラストが明るくなった箇所の面積ＳＡ１０００を評価した。Ｓ０からＳＡ１０００を引算した後、Ｓ０で除算し、Ｃｕブロック９と封止樹脂硬化物５の密着面積率Ｓ１０００（％）を評価した。得られた結果を表２に示す。 Next, a SAM image of the interface between the Cu block 9 and the cured encapsulated resin 5 was similarly observed after 400 temperature cycles. The area SA400 where the contrast became brighter than the SAM image before the temperature cycle test was evaluated. After subtracting the S A400 from S 0, divided by S 0, to evaluate the adhesion area ratio S 400 (%) of Cu block 9 and the sealing resin cured 5. Next, the SAM image of the bonding material was similarly observed after 1000 temperature cycles. The area SA1000 of the portion where the contrast became brighter than the SAM image before the temperature cycle test was evaluated. After subtracting the S A1000 from S 0, divided by S 0, to evaluate the adhesion area ratio S 1000 of Cu block 9 and the sealing resin cured product 5 (%). The obtained results are shown in Table 2.

なお、パッケージの温度サイクル試験は次のようにして行った。すなわち、試験槽内にてパッケージには温風と冷風によって温度サイクルが与えられた。まず、試験槽内の温度が２００℃±５℃を５分以上保持するように、温風を３０分送風した。次に、試験槽内の温度が−４０℃±５℃を５分以上保持するように、冷風を３０分送風した。これを温度サイクル１回とし、４００回又は１０００回まで温度サイクル試験を実施した。   The temperature cycle test of the package was performed as follows. That is, the temperature cycle was given to the package by hot air and cold air in the test tank. First, warm air was blown for 30 minutes so that the temperature in the test tank was maintained at 200 ° C. ± 5 ° C. for 5 minutes or more. Next, cold air was blown for 30 minutes so that the temperature in the test tank was maintained at −40 ° C. ± 5 ° C. for 5 minutes or more. This was regarded as one temperature cycle, and the temperature cycle test was conducted up to 400 times or 1000 times.

［実施例２］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層の形成にて、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦８ｍｍ×横８ｍｍの範囲にスクリーン印刷した以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Example 2]
Except that the sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 8 mm long × 8 mm wide in the formation of the silver particle adhesive composition layer of Example 1, the same manner as in Example 1 was performed. A Si TEG package was produced. Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

［実施例３］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層の形成にて、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦６ｍｍ×横６ｍｍの範囲にスクリーン印刷した以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Example 3]
Except that the sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 6 mm in length and 6 mm in width in the formation of the silver particle adhesive composition layer of Example 1, it was the same as in Example 1. A Si TEG package was produced. Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

［比較例１］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層の形成にて、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦５ｍｍ×横５ｍｍの範囲にスクリーン印刷した以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Comparative Example 1]
Except that the sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 5 mm in length and 5 mm in width in the formation of the silver particle adhesive composition layer of Example 1, the same as in Example 1 A Si TEG package was produced. Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

［実施例４］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層による接合工程にて、チップのサイズを縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍにした以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Example 4]
A Si TEG package was produced in the same manner as in Example 1 except that the size of the chip was 3 mm long × 3 mm wide × 0.15 mm thick in the joining step using the silver particle adhesive composition layer of Example 1. . Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

［実施例５］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層の形成にて、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦８ｍｍ×横８ｍｍの範囲にスクリーン印刷したこと、および銀粒子接着剤組成物層による接合工程にて、チップのサイズを縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍにした以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Example 5]
In the formation of the silver particle adhesive composition layer of Example 1, the sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 8 mm long × 8 mm wide, and the silver particle adhesive composition layer A Si TEG package was produced in the same manner as in Example 1 except that the size of the chip was changed to 3 mm long × 3 mm wide × 0.15 mm thick in the bonding step. Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

［実施例６］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層の形成にて、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦６ｍｍ×横６ｍｍの範囲にスクリーン印刷したこと、および銀粒子接着剤組成物層による接合工程にて、チップのサイズを縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍにした以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Example 6]
In the formation of the silver particle adhesive composition layer of Example 1, the sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 6 mm length × 6 mm width, and the silver particle adhesive composition layer A Si TEG package was produced in the same manner as in Example 1 except that the size of the chip was changed to 3 mm long × 3 mm wide × 0.15 mm thick in the bonding step. Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

［実施例７］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層の形成にて、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦４ｍｍ×横４ｍｍの範囲にスクリーン印刷したこと、および銀粒子接着剤組成物層による接合工程にて、チップのサイズを縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍにした以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Example 7]
In the formation of the silver particle adhesive composition layer of Example 1, the sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 4 mm long × 4 mm wide, and the silver particle adhesive composition layer A Si TEG package was produced in the same manner as in Example 1 except that the size of the chip was changed to 3 mm long × 3 mm wide × 0.15 mm thick in the bonding step. Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

［比較例２］
実施例１の銀粒子接着剤組成物層の形成にて、焼結銀ペースト（銀粒子接着剤組成物）を縦３ｍｍ×横３ｍｍの範囲にスクリーン印刷したこと、および銀粒子接着剤組成物層による接合工程にて、チップのサイズを縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍにした以外は、実施例１と同様にしてＳｉ ＴＥＧパッケージを作製した。さらに実施例１と同様にして、パッケージのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率評価と、パッケージの温度サイクル試験を実施し、結果を表２に示した。 [Comparative Example 2]
In the formation of the silver particle adhesive composition layer of Example 1, the sintered silver paste (silver particle adhesive composition) was screen-printed in a range of 3 mm length × 3 mm width, and the silver particle adhesive composition layer A Si TEG package was produced in the same manner as in Example 1 except that the size of the chip was changed to 3 mm long × 3 mm wide × 0.15 mm thick in the bonding step. Further, in the same manner as in Example 1, evaluation of the adhesion area ratio between the heat block of the package and the cured resin cured product and a temperature cycle test of the package were performed, and the results are shown in Table 2.

Figure 2018148168
Figure 2018148168

表１中の「焼結銀」は各実施例及び各比較例における「焼結銀接合材」を、「封止樹脂」は各実施例及び各比較例における「封止樹脂硬化物」を示す。   “Sintered silver” in Table 1 indicates “sintered silver bonding material” in each example and each comparative example, and “sealing resin” indicates “cured resin cured product” in each example and each comparative example. .

Figure 2018148168
Figure 2018148168

表２より、パッケージ中の接合材の温度サイクル耐性（温度サイクル試験における各温度サイクルでのヒートブロックと封止樹脂硬化物の密着面積率）を向上させるためには、ヒートブロックと封止樹脂硬化物との間に敢えてはみ出るように接合材を設けたことが有効であった。   From Table 2, in order to improve the temperature cycle resistance of the bonding material in the package (the adhesion area ratio of the heat block and the cured resin product in each temperature cycle in the temperature cycle test), the heat block and the cured resin resin It was effective to provide a bonding material so as to protrude between the objects.

本発明の半導体装置は、高温環境下での信頼性に優れた半導体装置を提供できるので、産業上有用である。   The semiconductor device of the present invention is industrially useful because it can provide a semiconductor device with excellent reliability in a high temperature environment.

１…半導体装置、２…半導体素子、３ａ，３ｂ…アウターリード、３ｃ…ヒートブロック、４…接合材、５…封止樹脂硬化物、６…金属配線、７…Ｓｉ ＴＥＧパッケージ、８…Ｓｉダミーチップ、９…Ｃｕブロック。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device, 2 ... Semiconductor element, 3a, 3b ... Outer lead, 3c ... Heat block, 4 ... Joining material, 5 ... Hardened resin resin, 6 ... Metal wiring, 7 ... Si TEG package, 8 ... Si dummy Chip, 9 ... Cu block.

Claims (5)

ヒートブロック、接合材及び半導体素子をこの順で備える積層体と、該積層体を封止する封止樹脂硬化物と、を有し、
平面視において、前記接合材の外周縁が前記半導体素子の外周縁よりも大きい、半導体装置。 A laminate including a heat block, a bonding material, and a semiconductor element in this order; and a cured cured resin that seals the laminate;
A semiconductor device, wherein an outer peripheral edge of the bonding material is larger than an outer peripheral edge of the semiconductor element in a plan view. 前記接合材が金属粒子を含むペーストの焼結体である、請求項１に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the bonding material is a sintered body of a paste containing metal particles. 平面視において、前記接合材及び前記半導体素子の形状が略正方形である場合、前記接合材の一辺の長さが前記半導体素子の一辺の長さよりも少なくとも１ｍｍ長い、請求項１又は２に記載の半導体装置。   3. The plane according to claim 1, wherein when the shape of the bonding material and the semiconductor element is substantially square in plan view, the length of one side of the bonding material is at least 1 mm longer than the length of one side of the semiconductor element. Semiconductor device. 前記封止樹脂硬化物がトランスファーモールド工程によって形成されてなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the cured sealing resin is formed by a transfer mold process. 前記半導体素子がワイドバンドギャップ半導体である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is a wide band gap semiconductor.
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