特許6901196IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

半導体モジュール、及び半導体モジュールの製造方法に関するものである。

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

前述した金属ペーストとして、Ag又はCuを含有し、更にエポキシ樹脂等の有機材を含むものが知られている。この金属ペーストは、Auを含有するものと比較してコストが抑えられるという利点がある。しかしながら、半導体ダイは、その平面形状のアスペクト比が大きく且つ薄い場合がある。よって、前述の金属ペーストで半導体ダイをボンディングすると、半導体ダイが薄いことに起因してボンディングの信頼性が低下しうる。更に、高温環境下でボンディングを行う場合には、ボンディング力が低下することが想定される。 近年、直径が数十μm程度の金属微粒子を200℃以上且つ400℃以下の温度で焼結させる焼結型の金属ペーストが開発された。この金属ペーストは、固化した後には高温であっても溶融しにくいため、高いボンディング強度の確保が可能となる。この焼結型の金属ペーストでは、金属微粒子が焼結されることにより、内部に微細な空孔が多く形成される。この空孔が少ない場合には、ベース及び半導体ダイの熱膨張の差に伴って生じる応力を吸収しにくくなるので、熱サイクルにより接合界面又は半導体ダイの破壊を招来する可能性がある。 この問題を解消するため、ボンディングの後に、エポキシ等の樹脂材料から成る有機材によって半導体ダイを封止する方法(ポッティング技術)が知られている。この方法では、有機材の接着効果及び応力吸収効果によって信頼性は上がるが、有機材の誘電損失によって高周波特性が劣化するという問題が生じうる。 また、金属ペーストの焼結体の空孔が多い場合には、焼結体全体として弾性率を高めることができ、熱サイクルによる応力を吸収しやすくなる。しかしながら、焼結体の密度が低下するので、これにより熱伝導率が低下する懸念がある。これを防止するため、空孔内に有機材を充填させた後に有機材を硬化させることが考えられるが、この場合、前述したように空孔が少なくなるので、熱サイクル特性が劣化する問題が発生しうる。 本発明は、熱サイクル特性の劣化を抑制することができる半導体モジュール、及び半導体モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の一形態に係る半導体モジュールは、金属製のベースと、ベース上に固定された半導体ダイと、半導体ダイ及びベースの間に介在する多孔性金属材と、金属粒材のベース及び半導体ダイから露出した領域を覆う有機材と、を備え、多孔性金属材は、有機材が含浸する空孔を有し、金属粒材の空孔に含浸した有機材の表面部は固化しており、多孔性金属材の空孔に含浸した有機材の内部は液状である。
【発明の効果】
本発明によれば、熱サイクル特性の劣化を抑制することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】図1は、半導体モジュールを示す平面図である。

【図2】図2は、半導体ダイの表面を示す図である。

【図3】図3は、図2の半導体ダイの裏面を示す図である。

【図4】図4は、図2の半導体ダイ、及び導電性ペーストを示す平面図である。

【図5】図5(a)〜図5(f)は、導電性ペーストの塗布の手順を示す図である。

【図6】図6(a)〜図6(d)は、導電性ペーストの塗布の手順の変形例を示す図である。

【図7】図7は、ベースと半導体ダイの間の導電性ペーストと有機材を示す図である。

【図8】図8は、ボンディングワイヤ及び固化した樹脂を示す断面図である。

【図9】図9は、図8の固化した樹脂を形成する手順を示す図である。

【図10】図10は、図8の固化した樹脂を形成する手順を示す図である。

【図11】図11は、図8の固化した樹脂を形成する手順を示す図である。

【図12】図12は、図8の固化した樹脂を形成する手順を示す図である。

【図13】図13は、図8のボンディングワイヤと固化した樹脂を示す断面図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1…半導体モジュール、2…ハウジング、2a…前壁、2b…後壁、2c…側壁、3…ベース、3a…第1の領域、3b…第2の領域、3c、3e…一端、3d、3f…他端、4…入力リード、5…出力リード、6…入力整合回路、7…半導体ダイ、7a…短辺、7b…長辺、7c…基板、7d…ソース電極、7e…ゲート電極、7f…ソースビア、7g…活性領域、7h…ドレイン電極、8…出力整合回路、9…出力キャパシタ、10…導電性ペースト、11…有機材、A…素子搭載領域、B…幅、C1、C2…中央部、D…直径、R…固化樹脂、R1…第1の固化樹脂、R2…第2の固化樹脂、S…キャビティ、U1、U2…ユニット、W…ボンディングワイヤ、W1…第1のボンディングワイヤ、W2…第2のボンディングワイヤ。

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