特開 2024-136199 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136199

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/48 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L23/48 V

H01L23/48 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047230

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000233273

【氏名又は名称】ミネベアパワーデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】石塚 典男

(72)【発明者】

【氏名】西森 独志

(72)【発明者】

【氏名】恩田 智弘

(57)【要約】

【課題】温度変化によって生じる熱応力を低減し、半導体チップのクラックの発生を抑制可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、半導体チップと、半導体チップの第１面に鉛フリーはんだにより接合される第１リードフレームと、半導体チップの第１面とは反対側の第２面に鉛フリーはんだにより接合される第２リードフレームと、を備えた半導体装置であって、第１リードフレーム及び第２リードフレームのそれぞれは、複数の材料が積層された積層材であり、半導体チップの形状は、正方形状であり、半導体チップのサイズをＸ、積層材の線膨張係数をＹとした場合、「０＜Ｙ≦－０．６３Ｘ＋７．２」を満たす。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体チップと、前記半導体チップの第１面に鉛フリーはんだにより接合される第１リードフレームと、前記半導体チップの前記第１面とは反対側の第２面に鉛フリーはんだにより接合される第２リードフレームと、を備えた半導体装置であって、
前記第１リードフレーム及び前記第２リードフレームのそれぞれは、複数の材料が積層された積層材であり、
前記半導体チップの形状は、正方形状であり、
前記半導体チップのサイズをＸ、前記積層材の線膨張係数をＹとした場合、以下の式（１）を満たす、半導体装置。
０＜Ｙ≦－０．６３Ｘ＋７．２ …（１）

【請求項2】

請求項１に記載の半導体装置において、
前記鉛フリーはんだの固相線温度は、３００℃以上である
半導体装置。

【請求項3】

請求項２に記載の半導体装置において、
前記鉛フリーはんだは、ＳｎＡｇＣｕＳｂ系はんだである
半導体装置。

【請求項4】

請求項３に記載の半導体装置において、
前記第１リードフレーム及び前記第２リードフレームのそれぞれは、インバーの表裏面に銅が積層された積層構造を有している
半導体装置。

【請求項5】

請求項４に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの前記第１面には、ニッケル層が形成され、
前記ニッケル層と前記第１リードフレームとの間に前記鉛フリーはんだの層が形成されることにより、前記半導体チップの前記第１面と前記第１リードフレームとが接合され、
前記鉛フリーはんだの層は、その端部が前記ニッケル層の端部と一致するように形成されている
半導体装置。

【請求項6】

請求項５に記載の半導体装置において、
前記半導体チップの厚みと、前記第１リードフレームの厚みと、前記第２リードフレームの厚みとは、同程度である
半導体装置。

【請求項7】

請求項６に記載の半導体装置において、
前記半導体チップのサイズは、１ｍｍ以上６ｍｍ以下である
半導体装置。

【請求項8】

請求項４に記載の半導体装置において、
前記インバーの厚みは、前記銅の厚みよりも厚い
半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

整流回路等に用いられる半導体装置は、自動車や産業機器等に広く用いられている。半導体装置は、半導体チップと、半導体チップにはんだにより接合されたリードフレームと、を備えている。半導体装置に温度変化が生じると半導体チップに熱応力が発生する。大きな熱応力が発生した場合には、半導体チップにクラックが生じる場合がある。したがって、半導体装置では、半導体チップのクラックの発生を抑制することが重要となる。

【0003】

特許文献１には、半導体装置に発生する熱応力を低減するために、半導体チップ（半導体素子）にはんだを介して接合される金属部材が、第１金属層と、第１金属層よりも線膨張係数の小さい第２金属層とを積層した構造とされた半導体装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＷＯ２０２０／２４１２３８Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年は、環境負荷低減の観点から、半導体チップとリードフレームの接合には、鉛（Ｐｂ）を含まない鉛フリーはんだの使用が推進されている。しかしながら、鉛フリーはんだは、スズ（Ｓｎ）を主成分とするＳｎ系はんだである。Ｓｎ系はんだは、Ｐｂ系はんだよりも高弾性であり脆い。このため、Ｓｎ系はんだを用いた半導体装置では、Ｐｂ系はんだを用いた半導体装置よりも半導体チップに発生する熱応力が高くなりやすい。さらに、半導体チップの上下両面にリードフレームが接合される両面実装構造の半導体装置では、温度変化時に半導体チップが上下面から拘束されるため、熱応力がより高くなりやすい。

【0006】

特許文献１は、半導体チップに接合される金属部材に、線膨張係数の異なる材料を積層することについて開示している。しかしながら、特許文献１には、半導体チップのサイズと線膨張係数との関係についての記載がなく、半導体チップのサイズによっては、半導体チップにクラックが生じるおそれがある。

【0007】

本発明は、鉛フリーはんだにより半導体チップとリードフレームとが接合される半導体装置であって、温度変化によって生じる熱応力を低減し、半導体チップのクラックの発生を抑制可能な半導体装置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】

【0008】

本発明の一態様による半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップの第１面に鉛フリーはんだにより接合される第１リードフレームと、前記半導体チップの前記第１面とは反対側の第２面に鉛フリーはんだにより接合される第２リードフレームと、を備えた半導体装置であって、前記第１リードフレーム及び前記第２リードフレームのそれぞれは、複数の材料が積層された積層材であり、前記半導体チップの形状は、正方形状であり、前記半導体チップのサイズをＸ、前記積層材の線膨張係数をＹとした場合、「０＜Ｙ≦－０．６３Ｘ＋７．２」を満たす。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、鉛フリーはんだにより半導体チップとリードフレームとが接合される半導体装置であって、温度変化によって生じる熱応力を低減し、半導体チップのクラックの発生を抑制可能な半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態に係る半導体装置の全体を示す断面模式図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る封止樹脂が形成される前の半導体装置の断面模式図である。

【図3】図３は、リードフレームの構成を示す断面模式図である。

【図4】図４は、半導体装置の試験体にクラックが発生した状態を示す模式図である。

【図5】図５は、半導体チップに対する熱応力解析の結果を示す図である。

【図6】図６は、クラック発生限界応力が生じる半導体チップのサイズとリードフレームの線膨張係数との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図面を参照して、本発明の実施形態に係る半導体装置１について説明する。図１は本実施形態に係る半導体装置１の全体を示す断面模式図である。図１に示すように、半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２の上面（第１面）２１に第１はんだ層４ａにより接合される第１リードフレーム３ａと、半導体チップ２の上面２１とは反対側の下面（第２面）２２に第２はんだ層４ｂにより接合される第２リードフレーム３ｂと、封止樹脂５と、を備える。第１リードフレーム３ａと第２リードフレーム３ｂは、総称してリードフレーム３とも記す。第１はんだ層４ａと第２はんだ層４ｂは、総称してはんだ層４とも記す。

【0012】

封止樹脂５は、第１リードフレーム３ａ、第１はんだ層４ａ、半導体チップ２、第２はんだ層４ｂ、及び第２リードフレーム３ｂの積層部を封止する。封止樹脂５により、半導体チップ２が湿気及び衝撃から保護される。

【0013】

本実施形態に係る半導体装置１は、整流用のディスクリート半導体装置である。半導体チップ２は、上面２１がアノード面、下面２２がカソード面とされた整流ダイオードである。

【0014】

図２は、本実施形態に係る封止樹脂５が形成される前の半導体装置１の断面模式図である。図１では省略していたが、図２では半導体チップ２の上面２１及び下面２２に形成されるニッケル層７と、半導体チップ２の上面２１に形成されるシリコン酸化膜６を示している。なお、ニッケル層７及びシリコン酸化膜６は、その膜厚を誇張して図示している。図２では、半導体チップ２を側方から見た断面を示しているが、平面視では、半導体チップ２の形状は、正方形状である。本実施形態に係る半導体チップ２は、厚さ０．２５ｍｍで２．２ｍｍ角の直方体形状である。

【0015】

はんだ層４は、鉛フリーはんだにより形成される。はんだ層４の厚みは５０μｍである。鉛フリーはんだとしては、Ｓｎを主成分とするＳｎＡｇＣｕＳｂ系はんだを採用することが好ましい。Ｓｎはスズであり、Ａｇは銀であり、Ｃｕは銅であり、Ｓｂはアンチモンである。

【0016】

半導体チップ２の上面２１の外周は、シリコン酸化膜６によって覆われている。つまり、シリコン酸化膜６は、半導体チップ２の外縁に沿って、平面視矩形枠状に形成される。半導体チップ２の上面２１における矩形枠状のシリコン酸化膜６の内側には、ニッケル層７が形成されている。なお、シリコン酸化膜６及びニッケル層７の厚みは、０．１μｍ～１．０μｍ程度であり、半導体チップ２の厚みに比べて非常に小さい。

【0017】

ニッケル層７は、溶融させた鉛フリーはんだ材（以下、溶融はんだとも記す）の濡れ性がシリコン酸化膜６に比べて良い。溶融はんだをニッケル層７に塗布すると、溶融はんだはニッケル層７の上面において、ニッケル層７の端部まで広がる。したがって、半導体チップ２の上面２１のニッケル層７と第１リードフレーム３ａとの間で固化されてなる第１はんだ層４ａは、その端部がニッケル層７の端部と一致するように形成される。ニッケル層７と第１リードフレーム３ａとの間に第１はんだ層４ａが形成されることにより、半導体チップ２の上面２１と第１リードフレーム３ａとが接合される。

【0018】

なお、半導体チップ２の下面２２の全体には、ニッケル層７が形成されている。したがって、第２はんだ層４ｂは、その端部が半導体チップ２の下面２２のニッケル層７の端部、すなわち半導体チップ２の端部と一致するように形成される。ニッケル層７と第２リードフレーム３ｂとの間に第２はんだ層４ｂが形成されることにより、半導体チップ２の下面２２と第２リードフレーム３ｂとが接合される。

【0019】

図１に示すように、半導体チップ２の厚みｔ０と、第１リードフレーム３ａの厚みｔ１と、第２リードフレーム３ｂの厚みｔ２とは、同程度である。ここで、半導体チップ２及びリードフレーム３の厚みｔ０，ｔ１，ｔ２は、積層方向（図示上下方向）の長さのことを指す。本実施形態では、半導体チップ２及びリードフレーム３の厚みｔ０，ｔ１，ｔ２は、それぞれ０．２５ｍｍである。なお、本実施形態では、半導体チップ２とリードフレーム３の厚みを一致させているが、ある程度の差があってもよい。その場合、半導体チップ２とリードフレーム３の厚みの差は、半導体チップ２の厚みの２０％以下とすることが好ましい。例えば、半導体チップ２が０．２５ｍｍの場合、リードフレーム３の厚みは０．２５±０．０５ｍｍとすることが好ましい。

【0020】

半導体装置１は、製品として完成した後、プリント基板等にさらにはんだで接合される。以下、半導体チップ２とリードフレーム３との接合に用いるはんだを「１次はんだ」とも記す。また、半導体装置１とプリント基板等との接合に用いるはんだを「２次はんだ」とも記す。１次はんだは、その固相線温度が２次はんだの固相線温度よりも高いものである必要がある。

【0021】

２次はんだとしては、鉛フリーはんだが使用される。鉛フリーはんだは、従来のＰｂ系はんだに比べて固相線温度が高く、リフロー温度も従来に比べて高くなる。例えば、２次はんだにＳｎ－３．０ｍａｓｓ％Ａｇ－０．５ｍａｓｓ％Ｃｕはんだ（通称ＳＡＣ３０５）を用いる場合、リフロー温度は２５０～２６０℃程度となる。このため、リフロー温度のばらつきなども考慮して、１次はんだ（はんだ層４）には、固相線温度が３００℃以上のものを用いることが好ましい。１次はんだの固相線温度は、１次はんだに含有されるＳｂ（アンチモン）の割合を増加させることにより、高めることができる。

【0022】

２次はんだのリフロー時（例えば、リフロー処理後の冷却時）、半導体装置１には温度変化が生じるため、熱応力が発生する。ここで、リードフレーム３が銅のみによって形成される場合、リードフレーム３の線膨張係数は、銅の線膨張係数である１６ｐｐｍ／℃となる。これに対して、半導体チップ２の線膨張係数は３ｐｐｍ／℃である。このように、銅のみからなるリードフレーム３の線膨張係数と半導体チップ２の線膨張係数との差が大きいため、温度変化が生じたときに、半導体装置１に大きな熱応力が発生する。

【0023】

本実施形態では、図１において破線で模式的に示すように、リードフレーム３は、銅３１，３２とインバー３０の積層材によって形成される。図３は、リードフレーム３の構成を示す断面模式図である。図３に示すように、具体的には、第１リードフレーム３ａ及び第２リードフレーム３ｂのそれぞれは、インバー３０の表裏面に銅３１，３２が積層された３層構造を有している。インバー３０は、３４質量％以上且つ３８質量％以下のニッケルを含む鉄－ニッケル合金である。インバー３０の線膨張係数は、約１．２ｐｐｍ／℃であり、銅３１，３２の線膨張係数よりも小さい。線膨張係数の小さいインバー３０をリードフレーム３の構成要素として用いることにより、リードフレーム３の線膨張係数を半導体チップ２の線膨張係数に近づけることができる。

【0024】

リードフレーム３の厚みｔ１（ｔ２）に対するインバー３０の厚みｔａの割合と銅３１，３２の厚みｔｂ，ｔｃの割合を調整することで、リードフレーム３の線膨張係数を調整することができる。ここで、インバー３０及び銅３１，３２の厚みｔａ，ｔｂ，ｔｃは、積層方向（図示上下方向）の長さのことを指す。リードフレーム３の厚みｔ１（ｔ２）に対するインバー３０の厚みｔａの割合を大きく（すなわち銅３１，３２の厚みｔｂ，ｔｃの割合を小さく）することで、リードフレーム３の線膨張係数を小さくできる。したがって、リードフレーム３を構成するインバー３０の厚みｔａは、銅３１，３２の厚みｔｂ，ｔｃよりも厚く形成することが好ましい（ｔａ＞ｔｂ，ｔａ＞ｔｃ）。なお、銅３１の厚みｔｂは、銅３２の厚みｔｃとほぼ等しい。

【0025】

本願発明者らは、３００℃以上の固相線温度を有するＳｎＡｇＣｕＳｂ系はんだを用いて半導体装置１の試験体を作製し、実験を行った。試験体のサイズは、上述した半導体装置１のサイズと同じである。この実験では、試験体を構成するリードフレーム３の試験片として、線膨張係数が３．８ｐｐｍ／℃の第１試験片、線膨張係数が５．８ｐｐｍ／℃の第２試験片、及び線膨張係数が７．５ｐｐｍ／℃の第３試験片が使用された。第１～第３試験片は、いずれも銅／インバー／銅の積層構造であるが、銅３１，３２とインバー３０の厚みが異なっている。試験片の厚みに対するインバー３０の厚みの割合と銅３１，３２の厚みの割合を調整することで、試験片の線膨張係数を調整することができる。

【0026】

実験の結果、第１試験片を用いた試験体及び第２試験片を用いた試験体では、半導体チップ２にクラックが生じず、第３試験片を用いた試験体では、半導体チップ２にクラックが生じた。第３試験片を用いた試験体では、図４に示すように、半導体チップ２の上面２１のニッケル層７の端部（第１はんだ層４ａの端部）Ｐｅからクラック８が生じた。

【0027】

次に、本願発明者らは、第２試験片を用いた試験体と同じ構造、サイズの構造物（解析モデル）に対して、熱応力解析を実施した。なお、第２試験片を構成するインバー３０の厚みは、銅３１，３２の厚みよりも厚い。銅３１の厚みは、銅３２の厚みとほぼ等しい。なお、ＳｎＡｇＣｕＳｂ系はんだは、弾塑性解析として扱った。

【0028】

図５は、半導体チップ２に対する熱応力解析の結果を示す図である。図５に示す熱応力解析結果から半導体チップ２には、ニッケル層７の端部（角部）、すなわち第１はんだ層４ａの端部（角部）に相当する位置（Ｐｅ）において、最大主応力が発生し、その最大主応力が１７５ＭＰａであることがわかった。第２試験片を用いた試験体では、実験においてクラックが発生しなかったため、熱応力解析により得られた最大主応力は、クラックが発生しない応力（以下、クラック発生限界応力）として定めることができる。つまり、上記実験結果（熱応力実験）及び上記数値解析（熱応力解析）により、クラック発生限界応力は１７５ＭＰａと定められる。

【0029】

また、熱応力解析の結果、熱応力を主に支配する因子が、半導体チップ２のサイズとリードフレーム３の線膨張係数であることが判明した。そこで、半導体チップ２のサイズとリードフレーム３の線膨張係数を変数として熱応力解析を行い、半導体チップ２の位置（Ｐｅ）に発生する応力がクラック発生限界応力１７５ＭＰａに達する半導体チップ２のサイズとリードフレーム３の線膨張係数との関係をプロットすると、図６に示す点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが得られた。図６は、クラック発生限界応力が生じる半導体チップ２のサイズとリードフレーム３の線膨張係数との関係を示すグラフである。横軸は半導体チップ２のサイズ［ｍｍ］を示し、縦軸はリードフレーム３の線膨張係数［ｐｐｍ／℃］を示している。各点Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを通る直線Ｌは、Ｙ＝－０．６３Ｘ＋７．２で表される。ここで、Ｘは半導体チップ２のサイズ［ｍｍ］であり、Ｙはリードフレーム３の線膨張係数［ｐｐｍ／℃］である。

【0030】

グラフに示す直線Ｌの下側が半導体チップ２にクラックが発生しない領域となる。つまり、半導体チップ２のクラックの発生を防止するためには、以下の式（１）を満たしていればよい。
０＜Ｙ≦－０．６３Ｘ＋７．２ …（１）
なお、半導体チップ２のサイズＸは、平面視正方形状の半導体チップ２の幅に相当する。

【0031】

以上のとおり、本願発明者らは、３００℃以上の固相線温度を有した１次はんだにより、半導体チップ２と上下のリードフレーム３とが接合された構造において、２次はんだのリフロー処理後のクラック発生限界応力を、実験と解析により求め、熱応力の主要因となる半導体チップ２のサイズＸとリードフレーム３の線膨張係数Ｙとの関係を式（１）により規定した。

【0032】

したがって、あるサイズ（例えば１ｍｍ以上６ｍｍ以下）の半導体チップ２を用いた半導体装置１を形成する場合、サイズを式（１）のＸに代入して得られた値以下となる線膨張係数Ｙのリードフレーム３を用いることで、半導体チップ２のクラックの発生を防止可能な半導体装置１を作製することができる。

【0033】

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

【0034】

（Ａ）半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２の上面（第１面）２１に鉛フリーはんだにより接合される第１リードフレーム３ａと、半導体チップ２の上面２１とは反対側の下面（第２面）２２に鉛フリーはんだにより接合される第２リードフレーム３ｂと、を備えている。第１リードフレーム３ａ及び第２リードフレーム３ｂのそれぞれは、複数の材料（銅３１，３２及びインバー３０）が積層された積層材である。半導体チップ２の形状は、正方形状である。半導体チップ２のサイズ（横幅）をＸ、上記積層材の線膨張係数をＹとした場合、「０＜Ｙ≦－０．６３Ｘ＋７．２」を満たす。

【0035】

この構成によれば、鉛フリーはんだにより半導体チップ２とリードフレーム３とが接合される半導体装置１であって、温度変化によって生じる熱応力を低減し、半導体チップ２のクラックの発生を抑制可能な半導体装置１を提供することができる。また、接合材として鉛フリーはんだが用いられているため、環境にも優しい信頼性の高い半導体装置１を提供することができる。

【0036】

（Ｂ）鉛フリーはんだ（はんだ層４）の固相線温度は、３００℃以上である。この構成によれば、半導体装置１をプリント基板等に実装する際の２次はんだのリフロー処理の際に、１次はんだとしてのはんだ層４が溶融してしまうことを防止できる。

【0037】

（Ｃ）鉛フリーはんだ（はんだ層４）は、ＳｎＡｇＣｕＳｂ系はんだである。この構成によれば、１次はんだ（はんだ層４）の固相線温度を２次はんだとして一般に用いられるＳｎＡｇＣｕ系はんだの固相線温度よりも高くすることができる。

【0038】

（Ｄ）第１リードフレーム３ａ及び第２リードフレーム３ｂのそれぞれは、インバー３０の表裏面に銅３１，３２が積層された積層構造を有している。線膨張係数の低いインバー３０をリードフレーム３の構成部材として用いることで、リードフレーム３の線膨張係数を銅のみから形成されるリードフレームに比べて小さくできる。すなわち、リードフレーム３の線膨張係数を半導体チップ２の線膨張係数に近づけることができる。半導体チップ２とリードフレーム３の線膨張係数の差を小さくすることができるので、温度変化が生じたときに発生する熱応力を低減することができる。

【0039】

（Ｅ）半導体チップ２の上面２１には、ニッケル層７が形成されている。ニッケル層７と第１リードフレーム３ａとの間に鉛フリーはんだの層（第１はんだ層４ａ）が形成されることにより、半導体チップ２の上面２１と第１リードフレーム３ａとが接合される。鉛フリーはんだの層（第１はんだ層４ａ）は、その端部がニッケル層７の端部と一致するように形成されている。この構成によれば、ニッケル層７の端部まで第１はんだ層４ａが設けられない形態に比べて、半導体チップ２と第１リードフレーム３ａとの接合強度を向上できる。同様に、半導体チップ２の下面２２には、ニッケル層７が形成されている。ニッケル層７と第２リードフレーム３ｂとの間に鉛フリーはんだの層（第２はんだ層４ｂ）が形成されることにより、半導体チップ２の下面２２と第２リードフレーム３ｂとが接合される。鉛フリーはんだの層（第２はんだ層４ｂ）は、その端部がニッケル層７の端部と一致するように形成されている。この構成によれば、ニッケル層７の端部まで第２はんだ層４ｂが設けられない形態に比べて、半導体チップ２と第２リードフレーム３ｂとの接合強度を向上できる。

【0040】

（Ｆ）半導体チップ２の厚みｔ０と、第１リードフレーム３ａの厚みｔ１と、第２リードフレーム３ｂの厚みｔ２とは、同程度である。半導体装置１を構成する各部材の厚みｔ０，ｔ１，ｔ２を均一にすることで、製造性を向上することができる。

【0041】

（Ｇ）半導体チップ２のサイズＸは、１ｍｍ以上６ｍｍ以下である。この構成によれば、半導体チップ２のクラックの発生を抑制可能なダイオードなどのコンパクトなディスクリート半導体装置を提供することができる。

【0042】

（Ｈ）インバー３０は、その厚みｔａが銅３１，３２の厚みｔｂ，ｔｃのそれぞれよりも厚くなるように形成することが好ましい。なお、銅３１及び銅３２は、互いの厚みｔｂ，ｔｃが等しくなるように形成される。この構成によれば、リードフレーム３の線膨張係数を適切に半導体チップ２の線膨張係数に近づけることができる。

【0043】

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

【0044】

＜変形例１＞
上記実施形態では、半導体チップ２の厚みｔ０とリードフレーム３の厚みｔ１，ｔ２が、ほぼ同等である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。しかしながら、半導体チップ２の厚みｔ０に対してリードフレーム３の厚みｔ１，ｔ２が数倍以上になる場合には、半導体チップ２のサイズ（幅）だけでなく、半導体チップ２の厚みｔ０も発生応力に影響してくる。このため、リードフレーム３の厚みｔ１，ｔ２は、半導体チップ２の厚みｔ０の２倍未満とすることが好ましい。

【0045】

＜変形例２＞
上記実施形態では、半導体装置１が整流用のディスクリート半導体装置である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。半導体装置１は、トランジスタ、イメージセンサ等のディスクリート半導体装置であってもよい。

【0046】

＜変形例３＞
上記実施形態では、リードフレーム３が銅／インバー／銅の３層構造とされている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。リードフレーム３の厚みが厚い場合には、銅／インバー／銅／インバー／銅などの５層以上の積層構造としてもよい。

【0047】

＜変形例４＞
上述のインバー３０に代えて、３０質量％以上且つ３４質量％以下のニッケルに加えてさらにコバルトを含む鉄－ニッケル－コバルト合金であるスーパーインバーを採用してもよい。リードフレーム３の銅３１，３２によって挟まれる金属は、銅３１，３２よりも線膨張係数が小さい金属であればよい。つまり、第１リードフレーム３ａ及び第２リードフレーム３ｂのそれぞれは、複数の材料が積層された積層材であればよい。リードフレーム３の銅３１，３２によって挟まれる金属は、例えばモリブデンであってもよいが、モリブデンはインバー３０に比べて高価である。このため、半導体装置１の低コスト化の観点からは、リードフレーム３の構成要素としてはインバー３０を採用することが好ましい。

【0048】

＜変形例５＞
上記実施形態では、ニッケル層７の端部とはんだ層４の端部とが一致している例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ニッケル層７の外周部とシリコン酸化膜６に樹脂層などを設けた場合、溶融はんだはニッケル層７の端部まで到達することができない。このため、はんだ層４の端部は、ニッケル層７の端部よりも半導体装置１の中心側に位置することになる。

【0049】

＜変形例６＞
上記実施形態では、鉛フリーはんだ（はんだ層４）の固相線温度が、３００℃以上である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。はんだ層４の固相線温度は、半導体装置１が製品として完成した後の温度変化による最高温度よりも高ければよい。例えば、はんだ層４の固相線温度は、２８０℃や２９０℃であってもよい。

【0050】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上述した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細を述べたものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部について、本発明の趣旨を損なわない範囲で追加、削除、置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0051】

１…半導体装置、２…半導体チップ、３…リードフレーム、３ａ…第１リードフレーム、３ｂ…第２リードフレーム、４…はんだ層、４ａ…第１はんだ層、４ｂ…第２はんだ層、５…封止樹脂、６…シリコン酸化膜、７…ニッケル層、２１…上面（第１面）、２２…下面（第２面）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】