JPH10178128A - 半導体装置、およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置、およびその製造方法Info
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- JPH10178128A JPH10178128A JP8337827A JP33782796A JPH10178128A JP H10178128 A JPH10178128 A JP H10178128A JP 8337827 A JP8337827 A JP 8337827A JP 33782796 A JP33782796 A JP 33782796A JP H10178128 A JPH10178128 A JP H10178128A
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体チップが搭載されるダイパッドと、半
導体チップから発生する熱を外部に放出する放熱板と、
が強固に接合されている半導体装置、およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 放熱板１４およびダイパッド１２の少な
くとも一方の接合面は、最頂部位置と最深部位置との差
で表される最大面粗度が０．５μｍ以上、および／また
は互いに隣接する頂部位置と深部位置との差の平均値で
表される平均面粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有して
おり、好ましくは、上記放熱板１４と上記ダイパッド１
２とは超音波接合されている。
導体チップから発生する熱を外部に放出する放熱板と、
が強固に接合されている半導体装置、およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 放熱板１４およびダイパッド１２の少な
くとも一方の接合面は、最頂部位置と最深部位置との差
で表される最大面粗度が０．５μｍ以上、および／また
は互いに隣接する頂部位置と深部位置との差の平均値で
表される平均面粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有して
おり、好ましくは、上記放熱板１４と上記ダイパッド１
２とは超音波接合されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、半導体チップが
搭載されるダイパットと、このダイパッドと接合される
とともに、上記半導体チップから発生する熱を外部に放
出するための放熱板と、を備える半導体装置、およびそ
の製造方法に関する。
搭載されるダイパットと、このダイパッドと接合される
とともに、上記半導体チップから発生する熱を外部に放
出するための放熱板と、を備える半導体装置、およびそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば、モータドライブ用パワーＩ
Ｃ、ある種のゲートアレイ、超ＬＳＩなど、駆動時に生
じる発熱量の大きい樹脂パッケージ型半導体装置には、
樹脂パッケージ内に金属放熱板を組み込み、放熱性を高
めたものがある。
Ｃ、ある種のゲートアレイ、超ＬＳＩなど、駆動時に生
じる発熱量の大きい樹脂パッケージ型半導体装置には、
樹脂パッケージ内に金属放熱板を組み込み、放熱性を高
めたものがある。
【０００３】上記放熱板の放熱特性を十分に活かすため
には、上記放熱板が上記ダイパッドに対して強固に接合
されていることが望まれる。そこで、上記放熱板と上記
ダイパッドとを強固に接合するために様々な方法が検討
されているが、上記放熱板あるいは上記ダイパッドの表
面粗度に着目し、これら表面粗度と接合強度との関係が
検討されることはなかった。
には、上記放熱板が上記ダイパッドに対して強固に接合
されていることが望まれる。そこで、上記放熱板と上記
ダイパッドとを強固に接合するために様々な方法が検討
されているが、上記放熱板あるいは上記ダイパッドの表
面粗度に着目し、これら表面粗度と接合強度との関係が
検討されることはなかった。
【０００４】一般に、上記ダイパッドとしては、上記放
熱板との接合面の最頂部位置と最深部位置との差で表さ
れる最大面粗度が０．１〜０．２μｍ程度のものを用
い、上記放熱板としては、上記ダイパッドとの接合面の
最大面粗度が上記ダイパッドと同等のもの、あるいは上
記ダイパッドよりも最大面粗度が若干大きいものを用い
ている。また、上記放熱板は、上記ダイパッドに対し、
その下面中央にいわゆる超音波接合により接合されてい
る。
熱板との接合面の最頂部位置と最深部位置との差で表さ
れる最大面粗度が０．１〜０．２μｍ程度のものを用
い、上記放熱板としては、上記ダイパッドとの接合面の
最大面粗度が上記ダイパッドと同等のもの、あるいは上
記ダイパッドよりも最大面粗度が若干大きいものを用い
ている。また、上記放熱板は、上記ダイパッドに対し、
その下面中央にいわゆる超音波接合により接合されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような値の最大面粗度を有するダイパッドと放熱板とを
接合する場合には、互いの接合面の最大面粗度が小さい
ために超音波接合によっては十分な剛性をもって上記ダ
イパッドと上記放熱板とを接合することができないのが
現状である。このため、上記放熱板が本来有する放熱特
性を十分に活かすことができない。
ような値の最大面粗度を有するダイパッドと放熱板とを
接合する場合には、互いの接合面の最大面粗度が小さい
ために超音波接合によっては十分な剛性をもって上記ダ
イパッドと上記放熱板とを接合することができないのが
現状である。このため、上記放熱板が本来有する放熱特
性を十分に活かすことができない。
【０００６】本願発明は、上記した事情のもとで考え出
されたものであって、半導体チップが搭載されるダイパ
ッドと、半導体チップから発生する熱を外部に放出する
放熱板と、が強固に接合されている半導体装置、および
その製造方法を提供することをその課題とする。
されたものであって、半導体チップが搭載されるダイパ
ッドと、半導体チップから発生する熱を外部に放出する
放熱板と、が強固に接合されている半導体装置、および
その製造方法を提供することをその課題とする。
【０００７】
【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。
は、次の技術的手段を講じている。
【０００８】すなわち、本願発明の第１の側面に係る半
導体装置は、半導体チップが搭載されるダイパッドと、
このダイパッドと接合されるとともに、上記半導体チッ
プから発生する熱を外部に放出するための放熱板と、を
備える半導体装置であって、上記放熱板および上記ダイ
パッドの少なくとも一方の接合面は、最頂部位置と最深
部位置との差で表される最大面粗度が０．５μｍ以上、
および／または互いに隣接する頂部位置と深部位置との
差の平均値で表される平均面粗度が０．４μｍ以上の面
粗度を有することを特徴としている。
導体装置は、半導体チップが搭載されるダイパッドと、
このダイパッドと接合されるとともに、上記半導体チッ
プから発生する熱を外部に放出するための放熱板と、を
備える半導体装置であって、上記放熱板および上記ダイ
パッドの少なくとも一方の接合面は、最頂部位置と最深
部位置との差で表される最大面粗度が０．５μｍ以上、
および／または互いに隣接する頂部位置と深部位置との
差の平均値で表される平均面粗度が０．４μｍ以上の面
粗度を有することを特徴としている。
【０００９】好ましい実施の形態に係る半導体装置にお
いては、上記放熱板は、上記ダイパッドに対し、その下
面中央部の限定された領域において超音波接合されてい
る。
いては、上記放熱板は、上記ダイパッドに対し、その下
面中央部の限定された領域において超音波接合されてい
る。
【００１０】超音波を利用して金属どうしを相互に接合
する場合には、接合界面の面粗度が大きい方が接合強度
が高いと考えられる。というのは、超音波を利用した金
属どうしの接合は、金属の相互拡散により接合面におい
て合金が形成されることにより行われるからである。こ
のため、超音波を利用した金属どうしの接合方法では、
接合界面の面粗度が大きい、すなわち表面積が大きいと
接合面において金属が拡散しうる有効面積、すなわち実
質的な接触面積が大きくなるために接合強度が大きくな
ると考えられる。
する場合には、接合界面の面粗度が大きい方が接合強度
が高いと考えられる。というのは、超音波を利用した金
属どうしの接合は、金属の相互拡散により接合面におい
て合金が形成されることにより行われるからである。こ
のため、超音波を利用した金属どうしの接合方法では、
接合界面の面粗度が大きい、すなわち表面積が大きいと
接合面において金属が拡散しうる有効面積、すなわち実
質的な接触面積が大きくなるために接合強度が大きくな
ると考えられる。
【００１１】したがって、上記した半導体装置は、上記
放熱板および上記ダイパッドの少なくとも一方の接合面
は、最大面粗度が０．５μｍ以上、および／または平均
面粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有し、従来より用い
られている放熱板およびダイパッドの接合面の最大面粗
度および／または平均面粗度よりも面粗度の大きいもの
が用いられているので、上記ダイパッドと上記放熱板と
の間に従来よりも大きい接合強度が得られる。このこと
は、面粗度が略一定の銅により形成されたダイパッド
と、様々な面粗度の銅製の放熱板とを超音波接合し、こ
のときの接合強度を引き剥がし試験によって測定した結
果から確認されている。
放熱板および上記ダイパッドの少なくとも一方の接合面
は、最大面粗度が０．５μｍ以上、および／または平均
面粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有し、従来より用い
られている放熱板およびダイパッドの接合面の最大面粗
度および／または平均面粗度よりも面粗度の大きいもの
が用いられているので、上記ダイパッドと上記放熱板と
の間に従来よりも大きい接合強度が得られる。このこと
は、面粗度が略一定の銅により形成されたダイパッド
と、様々な面粗度の銅製の放熱板とを超音波接合し、こ
のときの接合強度を引き剥がし試験によって測定した結
果から確認されている。
【００１２】なお、上記最大面粗度および平均面粗度
は、いわゆる面粗度計などによって測定することがで
き、上記放熱板および上記ダイパッドの面粗度を調整す
る方法としては、従来から用いられている最大面粗度が
０．１〜０．２μｍ程度の銅板の表面に金属製などのロ
ールブラシによる処理を施して所望の値にまで面粗度を
高める方法が考えられる。また、上記ダイパッドとして
ニッケル−鉄合金、たとえばニッケルの含有率が４２％
のいわゆる４２アロイを用いても略同様の結果が得られ
る。
は、いわゆる面粗度計などによって測定することがで
き、上記放熱板および上記ダイパッドの面粗度を調整す
る方法としては、従来から用いられている最大面粗度が
０．１〜０．２μｍ程度の銅板の表面に金属製などのロ
ールブラシによる処理を施して所望の値にまで面粗度を
高める方法が考えられる。また、上記ダイパッドとして
ニッケル−鉄合金、たとえばニッケルの含有率が４２％
のいわゆる４２アロイを用いても略同様の結果が得られ
る。
【００１３】また、本願発明の第２の側面に係る半導体
装置の製造方法は、リードフレームに形成されたダイパ
ッドと、このダイパッドに搭載される半導体チップから
発生する熱を外部に放出するための放熱板と、を接合す
る工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記放熱
板および／または上記ダイパッドとしては、その接合面
の最頂部位置と最深部位置との差で表される最大面粗度
が０．５μｍ以上、および／または互いに隣接する頂部
位置と深部位置との差の平均値で表される平均面粗度が
０．４μｍ以上の面粗度を有するものを用い、上記放熱
板を上記ダイパッドに対して超音波接合することを特徴
としている。
装置の製造方法は、リードフレームに形成されたダイパ
ッドと、このダイパッドに搭載される半導体チップから
発生する熱を外部に放出するための放熱板と、を接合す
る工程を含む半導体装置の製造方法であって、上記放熱
板および／または上記ダイパッドとしては、その接合面
の最頂部位置と最深部位置との差で表される最大面粗度
が０．５μｍ以上、および／または互いに隣接する頂部
位置と深部位置との差の平均値で表される平均面粗度が
０．４μｍ以上の面粗度を有するものを用い、上記放熱
板を上記ダイパッドに対して超音波接合することを特徴
としている。
【００１４】このような半導体装置の製造方法によって
製造された半導体装置は、上述した第１の側面に係る半
導体装置と同様の効果を奏することができる。
製造された半導体装置は、上述した第１の側面に係る半
導体装置と同様の効果を奏することができる。
【００１５】本願発明のその他の特徴および利点は、添
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態を、図面を参照して具体的に説明する。
形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１７】図１は、本願実施形態に係る半導体装置１
０の一例を表す断面図、図２は、上記半導体チップ１３
の製造に用いられるリードフレーム２０に形成されたダ
イパッド１２の下面に放熱板１４を接合した状態の平面
図、図３は、ダイパッド１２の下面に放熱板１４を超音
波接合法によって接合している様子を示す断面図、図４
は、図２のダイパッド１２に半導体チップ１３を実装
し、この半導体チップ１３と内部リード１６とをワイヤ
１７を用いて結線した状態の平面図、図５は、図４のリ
ードフレーム２０を金型３に挟持した状態の断面図であ
る。
０の一例を表す断面図、図２は、上記半導体チップ１３
の製造に用いられるリードフレーム２０に形成されたダ
イパッド１２の下面に放熱板１４を接合した状態の平面
図、図３は、ダイパッド１２の下面に放熱板１４を超音
波接合法によって接合している様子を示す断面図、図４
は、図２のダイパッド１２に半導体チップ１３を実装
し、この半導体チップ１３と内部リード１６とをワイヤ
１７を用いて結線した状態の平面図、図５は、図４のリ
ードフレーム２０を金型３に挟持した状態の断面図であ
る。
【００１８】図１に示すように、上記半導体装置１０
は、半導体チップ１３がボンディングされるダイパッド
１２と、この半導体チップ１３の上面に形成された上面
電極（図示せず）とワイヤ１７を介して電気的に導通す
るように結線された複数本の内部リード１５と、上記半
導体チップ１３ないし上記内部リード１５を封止する樹
脂パッケージ１１と、上記各内部リード１５と連続して
上記樹脂パッケージ１１の外部に延出する外部リード１
６と、上記ダイパッド１２の下面に接合される放熱板１
４と、を備えて構成されている。
は、半導体チップ１３がボンディングされるダイパッド
１２と、この半導体チップ１３の上面に形成された上面
電極（図示せず）とワイヤ１７を介して電気的に導通す
るように結線された複数本の内部リード１５と、上記半
導体チップ１３ないし上記内部リード１５を封止する樹
脂パッケージ１１と、上記各内部リード１５と連続して
上記樹脂パッケージ１１の外部に延出する外部リード１
６と、上記ダイパッド１２の下面に接合される放熱板１
４と、を備えて構成されている。
【００１９】図２に良く表れているように、上記ダイパ
ッド１２は、たとえば銅やニッケル合金などの金属によ
って平面視形状が矩形状に形成されている。
ッド１２は、たとえば銅やニッケル合金などの金属によ
って平面視形状が矩形状に形成されている。
【００２０】図２に良く表れているように、上記放熱板
１４は、たとえば銅などの金属によって平面視形状が矩
形状に形成されており、上記ダイパッド１２よりも大の
面積を有している。また、図１に良く表れているよう
に、上記放熱板１４は、その下面が上記樹脂パッケージ
１１の下面に露出させられている。
１４は、たとえば銅などの金属によって平面視形状が矩
形状に形成されており、上記ダイパッド１２よりも大の
面積を有している。また、図１に良く表れているよう
に、上記放熱板１４は、その下面が上記樹脂パッケージ
１１の下面に露出させられている。
【００２１】上記ダイパッド１２および／または上記放
熱板１４としては、接合面の最頂部位置と最深部位置と
の差で表される最大面粗度が０．５μｍ以上、および／
または互いに隣接する頂部位置と深部位置との差の平均
値で表される平均面粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有
するものが用いられる。また、上記ダイパッド１２と上
記放熱板１４とは、超音波接合法により接合することが
好適であるが、これに限らず、スポット溶接を採用する
こともできる。なお、上記放熱板１４と上記ダイパッド
１２との間の接合部分は、図中において符号１９で示さ
れている。
熱板１４としては、接合面の最頂部位置と最深部位置と
の差で表される最大面粗度が０．５μｍ以上、および／
または互いに隣接する頂部位置と深部位置との差の平均
値で表される平均面粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有
するものが用いられる。また、上記ダイパッド１２と上
記放熱板１４とは、超音波接合法により接合することが
好適であるが、これに限らず、スポット溶接を採用する
こともできる。なお、上記放熱板１４と上記ダイパッド
１２との間の接合部分は、図中において符号１９で示さ
れている。
【００２２】なお、上記放熱板および上記ダイパッドの
面粗度を調整する方法としては、従来から用いられてい
る最大面粗度が０．１〜０．２μｍ程度の銅板の表面に
金属製などのロールブラシによる処理を施して所望の値
にまで面粗度を高める方法が考えられる。
面粗度を調整する方法としては、従来から用いられてい
る最大面粗度が０．１〜０．２μｍ程度の銅板の表面に
金属製などのロールブラシによる処理を施して所望の値
にまで面粗度を高める方法が考えられる。
【００２３】次に、上記半導体装置１０の製造方法につ
いて説明する。便宜上、図２を参照しながらリードフレ
ーム２０について説明する。
いて説明する。便宜上、図２を参照しながらリードフレ
ーム２０について説明する。
【００２４】幅方向に位置するサイドフレーム２１，２
１間を掛け渡すようにしてサポートリード２３によって
支持された平面視矩形状のダイパッド１２が形成されて
いる。そして、サイドフレーム２１，２１間を掛け渡す
ようにして、上記ダイパッド１２に対してフレームの長
手方向両側に形成されている各タイバー２２，２２によ
ってこのタイバー２２よりも外側に延びる外部リード１
６および内側に延びる内部リード１５が一体につなげら
れている。このリードフレーム２０は、ニッケル合金あ
るいは銅を材質とする金属薄板に打ち抜きプレス加工を
施すことによって作成されている。
１間を掛け渡すようにしてサポートリード２３によって
支持された平面視矩形状のダイパッド１２が形成されて
いる。そして、サイドフレーム２１，２１間を掛け渡す
ようにして、上記ダイパッド１２に対してフレームの長
手方向両側に形成されている各タイバー２２，２２によ
ってこのタイバー２２よりも外側に延びる外部リード１
６および内側に延びる内部リード１５が一体につなげら
れている。このリードフレーム２０は、ニッケル合金あ
るいは銅を材質とする金属薄板に打ち抜きプレス加工を
施すことによって作成されている。
【００２５】ところで、上記ダイパッド１２は、リード
フレーム２０のその他の部分、すなわち、たとえば内部
リード１５と同一平面内に位置するのはなく、図１およ
び図３に示されるように、内部リード１５に対して若
干、たとえば２００〜４００μｍダウンオフセットされ
ている。
フレーム２０のその他の部分、すなわち、たとえば内部
リード１５と同一平面内に位置するのはなく、図１およ
び図３に示されるように、内部リード１５に対して若
干、たとえば２００〜４００μｍダウンオフセットされ
ている。
【００２６】図２に示すように、平面矩形状に形成され
た上記放熱板１４は、上記ダイパッド１２の下面に位置
するとともに、上記各内部リード１５の下面に所定量重
なるように配される。なお、上記放熱板１４は、放熱性
の観点から銅または銅合金が好適であるが、これには限
定されない。また、その形状も様々に設計変更可能であ
り、たとえば円形状であってもよい。
た上記放熱板１４は、上記ダイパッド１２の下面に位置
するとともに、上記各内部リード１５の下面に所定量重
なるように配される。なお、上記放熱板１４は、放熱性
の観点から銅または銅合金が好適であるが、これには限
定されない。また、その形状も様々に設計変更可能であ
り、たとえば円形状であってもよい。
【００２７】また、上述したように、上記ダイパッド１
２および／または上記放熱板１４としては、接合面の最
頂部位置と最深部位置との差で表される最大面粗度が
０．５μｍ以上、および／または互いに隣接する頂部位
置と深部位置との差の平均値で表される平均面粗度が
０．４μｍ以上の面粗度を有するものが用いられる。な
お、上記した最大面粗度および面粗度は、いわゆる面粗
度計を用いて容易に測定することができる。
２および／または上記放熱板１４としては、接合面の最
頂部位置と最深部位置との差で表される最大面粗度が
０．５μｍ以上、および／または互いに隣接する頂部位
置と深部位置との差の平均値で表される平均面粗度が
０．４μｍ以上の面粗度を有するものが用いられる。な
お、上記した最大面粗度および面粗度は、いわゆる面粗
度計を用いて容易に測定することができる。
【００２８】次に、図３に示すように、上記放熱板１４
が、上記ダイパッド１２に対し、その下面中央の限定さ
れた領域に接合される。この接合方法としては、たとえ
ば超音波接合が採用される。具体的には、支持台２４上
に載置した放熱板１４の上面にリードフレーム２０のダ
イパッド１２を重ね、超音波ホーン２５に接続された押
圧ツール２６をダイパッド１２の上面中央部に押し付け
て押圧ツール２６から超音波振動を供給する。本実施形
態においては、ダイパッド１２の上面中央部の３×３μ
ｍ程度の面積を有する矩形領域に、振動数、振幅が各々
４０ｋＨｚ、１０μｍ程度の超音波を約０．１〜０．２
秒間供給する。なお、ダイパッド１２の超音波を供給す
る領域およびその面積は様々に設計変更可能であり、上
記ダイパッド１２に供給する超音波の振動数および振幅
もまた様々に設計変更可能である。
が、上記ダイパッド１２に対し、その下面中央の限定さ
れた領域に接合される。この接合方法としては、たとえ
ば超音波接合が採用される。具体的には、支持台２４上
に載置した放熱板１４の上面にリードフレーム２０のダ
イパッド１２を重ね、超音波ホーン２５に接続された押
圧ツール２６をダイパッド１２の上面中央部に押し付け
て押圧ツール２６から超音波振動を供給する。本実施形
態においては、ダイパッド１２の上面中央部の３×３μ
ｍ程度の面積を有する矩形領域に、振動数、振幅が各々
４０ｋＨｚ、１０μｍ程度の超音波を約０．１〜０．２
秒間供給する。なお、ダイパッド１２の超音波を供給す
る領域およびその面積は様々に設計変更可能であり、上
記ダイパッド１２に供給する超音波の振動数および振幅
もまた様々に設計変更可能である。
【００２９】上記の条件のもとでダイパッド１２の上面
中央部に超音波を供給した場合には、接合面において金
属の相互拡散が起こり、金属の相互拡散によって接合面
が合金化される。このようにして上記ダイパッド１２と
上記放熱板１４とは互いに接合される。
中央部に超音波を供給した場合には、接合面において金
属の相互拡散が起こり、金属の相互拡散によって接合面
が合金化される。このようにして上記ダイパッド１２と
上記放熱板１４とは互いに接合される。
【００３０】続いて、図４に示すように、上記のように
して放熱板１４が接合されたダイパッド１２に半導体チ
ップ１３をボンディングし、この半導体チップ１３の上
面に形成された上面電極（図示せず）と上記各内部リー
ド１５の上面とをワイヤ１７を用いて結線する。
して放熱板１４が接合されたダイパッド１２に半導体チ
ップ１３をボンディングし、この半導体チップ１３の上
面に形成された上面電極（図示せず）と上記各内部リー
ド１５の上面とをワイヤ１７を用いて結線する。
【００３１】さらに、図５に示すように、合わせ状態に
おいて上記ダイパッド１２および上記半導体チップ１３
を収容可能なキャビティ４を形成する上下の金型３０，
３１によって、図５に示すリードフレーム２２のタイバ
ー２６の部分をはさみ付けて上記キャビティ４内に上記
半導体チップ１３を収容する。そして、上記上下の金型
３０，３１の型締めを行う。
おいて上記ダイパッド１２および上記半導体チップ１３
を収容可能なキャビティ４を形成する上下の金型３０，
３１によって、図５に示すリードフレーム２２のタイバ
ー２６の部分をはさみ付けて上記キャビティ４内に上記
半導体チップ１３を収容する。そして、上記上下の金型
３０，３１の型締めを行う。
【００３２】なお、上記した上下の金型３０、３１のコ
ーナー部には、ランナを介してキャビティ空間内に樹脂
材料を供給するためのゲート（図示せず）が形成されて
おり、型締めが行われた上下の金型３０，３１には、樹
脂が注入される前からヒータなどによって熱が与えられ
ている。
ーナー部には、ランナを介してキャビティ空間内に樹脂
材料を供給するためのゲート（図示せず）が形成されて
おり、型締めが行われた上下の金型３０，３１には、樹
脂が注入される前からヒータなどによって熱が与えられ
ている。
【００３３】次いで、上記ゲートからランナを介してエ
ポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を溶融状態でキャビティ
４内に注入し、上記金型３０，３１に与えられた熱によ
って注入された樹脂を硬化させ、樹脂パッケージ１０を
形成させる。
ポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を溶融状態でキャビティ
４内に注入し、上記金型３０，３１に与えられた熱によ
って注入された樹脂を硬化させ、樹脂パッケージ１０を
形成させる。
【００３４】最後に、リードフレーム２０に対するハン
ダメッキ、樹脂パッケージ１１に対する標印、タイバー
カット、リードカット、リードフォーミング等の工程を
経て、図１に示したような単位半導体装置１０が得られ
る。
ダメッキ、樹脂パッケージ１１に対する標印、タイバー
カット、リードカット、リードフォーミング等の工程を
経て、図１に示したような単位半導体装置１０が得られ
る。
【００３５】このようにして形成された半導体装置１０
は、上記ダイパッド１２と上記放熱板１４との接合界面
の面粗度が大きいもの、すなわち表面積の大きいものを
用いているため、接合面において金属が拡散しうる有効
面積、すなわち実質的な接触面積が大きくなり上記ダイ
パッド１２と上記放熱板１４との間の接合強度が大きく
なると考えられる。
は、上記ダイパッド１２と上記放熱板１４との接合界面
の面粗度が大きいもの、すなわち表面積の大きいものを
用いているため、接合面において金属が拡散しうる有効
面積、すなわち実質的な接触面積が大きくなり上記ダイ
パッド１２と上記放熱板１４との間の接合強度が大きく
なると考えられる。
【００３６】ここで、本願発明の半導体装置１０のダイ
パッド１２に対する放熱板１４の接合強度について考察
する。本願発明者は、様々な平均面粗度を有する放熱板
１４を用い、これらの放熱板１４のダイパッド１２に対
する接合強度を引き剥がし試験による引き剥がし強度を
測定することにより上記ダイパッド１２に対する上記放
熱板１４の接合強度を調べた。
パッド１２に対する放熱板１４の接合強度について考察
する。本願発明者は、様々な平均面粗度を有する放熱板
１４を用い、これらの放熱板１４のダイパッド１２に対
する接合強度を引き剥がし試験による引き剥がし強度を
測定することにより上記ダイパッド１２に対する上記放
熱板１４の接合強度を調べた。
【００３７】上記放熱板１４として、０．２５μｍ以上
の平均面粗度を有する銅により形成されたものを用い、
ダイパッド１２としては、０．１〜０．２μｍの最大面
粗度を有する銅により形成されたものを用いた。そし
て、図３に示すように、上記放熱板１４と上記ダイパッ
ド１２との接合は、支持台２４上に載置した放熱板１４
の上面にダイパッド１２を重ね、超音波発生装置の超音
波ホーン２５に接続された押圧ツール２６をダイパッド
１２の上面中央部の３×３ｍｍの矩形領域に押し付けて
押圧ツール２６に超音波振動を供給することにより行っ
た。なお、上記ダイパッド１２の限定された領域に供給
される超音波の振動数および振幅は、各々約４０ｋＨｚ
および約１０μｍ、上記ダイパッド１２に対する超音波
の供給時間は、約０．１〜０．２秒であり、上記放熱板
１４と上記ダイパッド１２の最大面粗度および平均面粗
度は、面粗度計により測定した。
の平均面粗度を有する銅により形成されたものを用い、
ダイパッド１２としては、０．１〜０．２μｍの最大面
粗度を有する銅により形成されたものを用いた。そし
て、図３に示すように、上記放熱板１４と上記ダイパッ
ド１２との接合は、支持台２４上に載置した放熱板１４
の上面にダイパッド１２を重ね、超音波発生装置の超音
波ホーン２５に接続された押圧ツール２６をダイパッド
１２の上面中央部の３×３ｍｍの矩形領域に押し付けて
押圧ツール２６に超音波振動を供給することにより行っ
た。なお、上記ダイパッド１２の限定された領域に供給
される超音波の振動数および振幅は、各々約４０ｋＨｚ
および約１０μｍ、上記ダイパッド１２に対する超音波
の供給時間は、約０．１〜０．２秒であり、上記放熱板
１４と上記ダイパッド１２の最大面粗度および平均面粗
度は、面粗度計により測定した。
【００３８】上記の条件により接合された上記放熱板１
４と上記ダイパッド１２との間の接合強度を引き剥がし
試験により測定し、このときの上記放熱板１４の平均面
粗度と、引き剥がし強度（接合強度）との関係を図６に
示す。
４と上記ダイパッド１２との間の接合強度を引き剥がし
試験により測定し、このときの上記放熱板１４の平均面
粗度と、引き剥がし強度（接合強度）との関係を図６に
示す。
【００３９】図６に示すように、放熱板１４として平均
面粗度が０．４μｍ以上、より具体的には、平均面粗度
が０．４２μｍ以上の銅を用いた場合には、上記条件に
よる上記放熱板１４と上記ダイパッド１２との間の接合
強度が格段に大きくなる。すなわち、放熱板１４として
平均面粗度が０．４２μｍ以上の銅を用いた場合には、
従来用いられていた放熱板（最大面粗度が０．１〜０．
２μｍ）に比べて接合強度が約４倍に向上している。
面粗度が０．４μｍ以上、より具体的には、平均面粗度
が０．４２μｍ以上の銅を用いた場合には、上記条件に
よる上記放熱板１４と上記ダイパッド１２との間の接合
強度が格段に大きくなる。すなわち、放熱板１４として
平均面粗度が０．４２μｍ以上の銅を用いた場合には、
従来用いられていた放熱板（最大面粗度が０．１〜０．
２μｍ）に比べて接合強度が約４倍に向上している。
【００４０】したがって、上記放熱板１４を上記ダイパ
ッド１２に対して超音波接合法を用いて接合する場合に
は、上記放熱板１４として平均面粗度が０．４μｍ以上
の銅を用いることが好ましい。また、平均面粗度が０．
４μｍのときの最大面粗度は約０．５μｍであり、放熱
板１４として最大面粗度は約０．５μｍ以上の銅を用い
ることが好ましい。
ッド１２に対して超音波接合法を用いて接合する場合に
は、上記放熱板１４として平均面粗度が０．４μｍ以上
の銅を用いることが好ましい。また、平均面粗度が０．
４μｍのときの最大面粗度は約０．５μｍであり、放熱
板１４として最大面粗度は約０．５μｍ以上の銅を用い
ることが好ましい。
【００４１】また、本願発明者の実験によって上記ダイ
パッド１２として４２重量％のニッケルを含む、いわゆ
る４２アロイを用いた場合にも略同様の結果が得られて
いる。
パッド１２として４２重量％のニッケルを含む、いわゆ
る４２アロイを用いた場合にも略同様の結果が得られて
いる。
【００４２】なお、本願発明者の実験では、上記放熱板
１４の平均面粗度は略０．４μｍ以上の場合に良好な接
合強度が得られているが、上記ダイパッド１２の平均面
粗度が略０．４μｍ以上の場合にも良好な接合強度が得
られると推測される。
１４の平均面粗度は略０．４μｍ以上の場合に良好な接
合強度が得られているが、上記ダイパッド１２の平均面
粗度が略０．４μｍ以上の場合にも良好な接合強度が得
られると推測される。
【図１】本実施形態に係る半導体装置の一例を表す断面
図である。
図である。
【図２】上記半導体装置の製造に用いるリードフレーム
に形成されたダイパッドの下面に放熱板を接合した状態
の部分平面図である。
に形成されたダイパッドの下面に放熱板を接合した状態
の部分平面図である。
【図３】ダイパッドの下面に放熱板を超音波接合法によ
って接合している様子を示す断面図である。
って接合している様子を示す断面図である。
【図４】図２のダイパッドに半導体チップを実装し、こ
の半導体チップと内部リードとを結線じた状態の平面図
である。
の半導体チップと内部リードとを結線じた状態の平面図
である。
【図５】図４のリードフレームを上下の金型の間に挟持
し状態の断面図である。
し状態の断面図である。
【図６】放熱板の平均面粗度と引き剥がし強度（接合強
度）との関係を表すグラフである。
度）との関係を表すグラフである。
１０ 半導体装置 １２ ダイパッド １３ 半導体チップ １４ 放熱板 １９ 接合部分
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体チップが搭載されるダイパッド
と、このダイパッドと接合されるとともに、上記半導体
チップから発生する熱を外部に放出するための放熱板
と、を備える半導体装置であって、 上記放熱板および上記ダイパッドの少なくとも一方の接
合面は、最頂部位置と最深部位置との差で表される最大
面粗度が０．５μｍ以上、および／または互いに隣接す
る頂部位置と深部位置との差の平均値で表される平均面
粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有することを特徴とす
る、半導体装置。 - 【請求項２】 上記放熱板は、上記ダイパッドに対し、
その下面中央部の限定された領域において超音波接合さ
れている、請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 リードフレームに形成されたダイパッド
と、このダイパッドに搭載される半導体チップから発生
する熱を外部に放出するための放熱板と、を接合する工
程を含む半導体装置の製造方法であって、 上記放熱板および／または上記ダイパッドとしては、そ
の接合面の最頂部位置と最深部位置との差で表される最
大面粗度が０．５μｍ以上、および／または互いに隣接
する頂部位置と深部位置との差の平均値で表される平均
面粗度が０．４μｍ以上の面粗度を有するものを用い、
上記放熱板を上記ダイパッドに対して超音波接合するこ
とを特徴とする、半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33782796A JP3842356B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 半導体装置、およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33782796A JP3842356B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 半導体装置、およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10178128A true JPH10178128A (ja) | 1998-06-30 |
| JP3842356B2 JP3842356B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=18312344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33782796A Expired - Fee Related JP3842356B2 (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 半導体装置、およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3842356B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000064084A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-02-29 | Kobe Steel Ltd | 電子部品の放熱板用めっき材 |
| JP2007088030A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置 |
| KR100720607B1 (ko) | 2004-08-06 | 2007-05-21 | 가부시키가이샤 덴소 | 반도체장치 |
| WO2013005555A1 (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | 株式会社日立製作所 | 金属接合構造とその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0653390A (ja) * | 1992-06-03 | 1994-02-25 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPH08125092A (ja) * | 1994-10-24 | 1996-05-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP33782796A patent/JP3842356B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0653390A (ja) * | 1992-06-03 | 1994-02-25 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPH08125092A (ja) * | 1994-10-24 | 1996-05-17 | Rohm Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000064084A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-02-29 | Kobe Steel Ltd | 電子部品の放熱板用めっき材 |
| KR100720607B1 (ko) | 2004-08-06 | 2007-05-21 | 가부시키가이샤 덴소 | 반도체장치 |
| JP2007088030A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 半導体装置 |
| WO2013005555A1 (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-10 | 株式会社日立製作所 | 金属接合構造とその製造方法 |
| JP2013018003A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Hitachi Ltd | 金属接合構造とその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3842356B2 (ja) | 2006-11-08 |
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