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JP7268035B2 - パッケージ構造、半導体装置およびパッケージ構造の形成方法 - Google Patents

パッケージ構造、半導体装置およびパッケージ構造の形成方法 Download PDF

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Description

本開示は、金属部材および樹脂部材を備えたパッケージ構造、当該パッケージ構造を備えた半導体装置、および、パッケージ構造の形成方法に関する。
特許文献1には、従来の半導体装置が記載されている。特許文献1に記載の半導体装置は、リードフレーム(金属部材)と、半導体素子と、モールド樹脂(樹脂部材)とを備えている。半導体素子は、リードフレームに搭載されている。モールド樹脂は、リードフレームの一部と半導体素子とを覆っている。モールド樹脂は、リードフレームとの接合によって、当該リードフレームに支持されている。
特開2006-310609号公報
従来の半導体装置において、モールド樹脂は、リードフレームの一部の腐食防止や半導体素子を保護するために、形成されている。したがって、モールド樹脂の剥離の防止が要求される。
本開示は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、金属部材から樹脂部材が剥離することを抑制できるパッケージ構造を提供することにある。また、そのパッケージ構造を備える半導体装置、および、パッケージ構造の形成方法を提供することにある。
本開示の第1の側面によって提供されるパッケージ構造は、第1方向の一方を向く主面を有する金属部材と、前記主面の少なくとも一部に接して配置された樹脂部材と、を備えており、前記主面は、粗化領域を含んでおり、前記粗化領域には、各々が、前記主面から窪み、かつ、表面が前記主面よりも粗面である複数の第1線状溝が形成されており、前記複数の第1線状溝は、各々が前記第1方向に直交する第2方向に延びており、かつ、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向に並んでおり、前記樹脂部材は、前記複数の第1線状溝の各々に充填されている。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記複数の第1線状溝の各々は、前記第1方向に見て、前記粗化領域の前記第2方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記複数の第1線状溝の各々は、前記第1方向に見て、前記第2方向に延びる直線状である。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記主面は、前記粗化領域において、前記第3方向に隣り合う2つの第1線状溝に挟まれた隆起部を備えており、前記隆起部は、前記第1方向に見て、前記粗化領域の前記第2方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記粗化領域には、各々の表面が前記主面よりも粗面である複数の第2線状溝が、さらに形成されており、前記複数の第2線状溝は、各々が前記第3方向に延びており、かつ、前記第2方向に並んでおり、前記複数の第1線状溝の各々と前記複数の第2線状溝の各々とは、前記第1方向に見て、交差している。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記粗化領域は、交差底面と、非交差底面とを含んでおり、前記交差底面は、前記第1方向に見て、前記第1線状溝および前記第2線状溝の両方に重なり、前記非交差底面は、前記第1方向に見て、前記第1線状溝あるいは前記第2線状溝のいずれか一方にのみ重なり、前記交差底面は、前記非交差底面よりも前記第1方向において前記主面から離間している。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記複数の第2線状溝の各々は、前記第1方向に見て直線状である。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、隣り合う2つの前記第1線状溝の間隔と、隣り合う2つの前記第2線状溝の間隔とは、略同じである。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記複数の第1線状溝の各々は、前記第2方向に直交する断面における端縁が湾曲している。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、各前記第1線状溝の表面には、前記粗化領域において前記複数の第1線状溝によって形成される凹凸よりも、微細な凹凸が形成されている。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記複数の第1線状溝の表層は、前記金属部材の素材の酸化物で構成された酸化物層である。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記複数の第1線状溝は、所定のピッチ寸法で並んでいる。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記第1線状溝の幅は、10~200μmである。
前記パッケージ構造の好ましい実施の形態においては、前記第1線状溝の幅に対する、前記第1線状溝の深さの割合は、0.2~1.2である。
本開示の第2の側面によって提供される半導体装置は、前記第1の側面によって提供されるパッケージ構造を備える半導体装置であって、第1スイッチング素子と、各々が前記第1スイッチング素子に導通する第1端子および第2端子と、を備えており、前記樹脂部材は、前記第1スイッチング素子、前記第1端子の一部および前記第2端子の一部を覆っており、前記粗化領域は、前記第1端子に設けられている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記第1端子は、前記樹脂部材に覆われた第1パッド部と、前記樹脂部材から露出した第1端子部とを含んでおり、前記粗化領域は、前記第1パッド部のうち前記第1端子部に繋がる側の端縁部分に形成されている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記粗化領域は、さらに前記第2端子に設けられている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記第2端子は、前記樹脂部材に覆われた第2パッド部と、前記樹脂部材から露出した第2端子部とを含んでおり、前記粗化領域は、前記第2パッド部のうち前記第2端子部に繋がる側の端縁部分に形成されている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記第1方向の前記一方を向く基板主面を有する絶縁基板と、前記基板主面に配置され、前記第1スイッチング素子が導通接合された第1導電部材と、をさらに備えており、前記第1端子は、前記第1導電部材に導通接合されている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記粗化領域は、前記第1導電部材の前記第1スイッチング素子が接合された側の面の少なくとも一部に設けられている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記基板主面に配置され、前記第1導電部材と離間する第2導電部材と、前記第2導電部材に導通接合され、前記第1スイッチング素子とは異なる第2スイッチング素子と、前記第2導電部材に導通接合された第3端子と、をさらに備えており、前記第3端子は、前記樹脂部材に覆われた第3パッド部および前記樹脂部材から露出した第3端子部を含んでおり、前記第2スイッチング素子は、前記第1導電部材に導通している。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記粗化領域は、前記第2導電部材の前記第2スイッチング素子が接合された側の面の少なくとも一部に設けられている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記第1方向において、前記第2端子部と前記第3端子部との間に挟まれた絶縁部材をさらに備えており、前記絶縁部材の一部は、前記第1方向にみて、前記第2端子部および前記第3端子部に重なる。
本開示の第3の側面によって提供されるパッケージ構造の形成方法は、第1方向の一方を向く主面を有する金属部材を準備する工程と、前記主面の少なくとも一部を粗化処理して、粗化領域を形成する粗化処理工程と、少なくとも前記粗化領域に接するように樹脂部材を形成する樹脂部材形成工程と、を含んでおり、前記粗化領域には、各々が、前記主面から窪み、かつ、表面が前記主面よりも粗面である複数の第1線状溝が形成されており、前記複数の第1線状溝は、各々が前記第1方向に直交する第2方向に延びており、かつ、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向に並んでおり、前記樹脂部材は、前記複数の第1線状溝の各々に充填されている。
前記パッケージ構造の形成方法の好ましい実施の形態においては、前記粗化処理工程では、前記金属部材にレーザ光を照射することにより前記複数の第1線状溝を形成する。
本開示のパッケージ構造によれば、金属部材から樹脂部材が剥離することを抑制できる。また、本開示の半導体装置によれば、金属部材から樹脂部材が剥離することを抑制し、半導体素子が外気に曝されることを抑制できる。さらに、本開示のパッケージ構造の形成方法によれば、上記パッケージ構造を提供することができる。
第1実施形態にかかるパッケージ構造を示す平面図である。 図1のII-II線に沿う断面図である。 図1の領域IIIを拡大した部分拡大平面図であって、特に、第1実施形態にかかる粗化領域を示す図である。 図3に示した部分の斜視図である。 図4のV-V線に沿う断面図である。 レーザ照射装置の一例を示す模式図である。 第1実施形態にかかるレーザ光の照射パターンを示す図である。 第1実施形態の変形例にかかる粗化領域を示す平面図である。 第1実施形態の変形例にかかる粗化領域を示す平面図である。 第2実施形態にかかるパッケージ構造を示す部分拡大平面図であって、特に、第2実施形態にかかる粗化領域を示す図である。 図10に示す部分の斜視図である。 図11のXII-XII線に沿う断面図である。 第3実施形態にかかるパッケージ構造を示す部分拡大平面図であって、特に、第3実施形態にかかる粗化領域を示す図である。 図13に示す部分の斜視図である。 図14のXV-XV線に沿う断面図である。 図14のXVI-XVI線に沿う断面図である。 第3実施形態にかかるレーザ光の照射パターンを示す図である。 半導体装置を示す斜視図である。 図18に示す斜視図において封止樹脂を省略した図である。 半導体装置を示す平面図である。 図20に示す平面図において、封止樹脂を想像線で示した図である。 図21の一部を拡大した部分拡大図である。 半導体装置を示す正面図である。 半導体装置を示す底面図である。 半導体装置を示す左側面図である。 半導体装置を示す右側面図である。 図21のXXVII-XXVII線に沿う断面図である。 図21のXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である。 図28の一部を拡大した要部拡大断面図である。 平面視における溶接痕の一例を示す図である。 変形例にかかる半導体装置を示す斜視図である。 変形例にかかる半導体装置を示す斜視図である。
本開示のパッケージ構造、半導体装置およびパッケージ構造の形成方法の好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。以下の説明において、同一あるいは類似の構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
まず、本開示の第1実施形態にかかるパッケージ構造について、図1~図5を参照して、説明する。第1実施形態のパッケージ構造A1は、金属部材91と樹脂部材92とを備えている。図1は、パッケージ構造A1を示す平面図である。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。図3は、図1の領域IIIを拡大した部分拡大平面図である。図4は、図3に示した部分の斜視図である。図5は、図4のV-V線に沿う断面図である。図1、図3および図4においては、樹脂部材92を想像線(二点鎖線)で示している。
説明の便宜上、図1~図5において、互いに直交する3つの方向を、x’方向、y’方向、z’方向と定義する。z’方向は、パッケージ構造A1の厚さ方向である。x’方向は、パッケージ構造A1の平面図(図1参照)における左右方向である。y’方向は、パッケージ構造A1の平面図(図1参照)における上下方向である。
金属部材91は、たとえば金属板である。当該金属板の構成材料は、たとえば、Cu(銅)あるいはCu合金である。金属部材91の厚さは、特に限定されないが、一例では0.8mmあるいは3.0mmである。金属部材91は、主面911を有している。主面911は、z’方向の一方(本実施形態においては図2の上方)を向く面である。
樹脂部材92は、金属部材91の主面911上に配置され、主面911に接している。樹脂部材92の構成材料は、たとえばエポキシ樹脂である。樹脂部材92の構成材料は、エポキシ樹脂に限定されない。また、樹脂部材92には、フィラーが含有されている。
パッケージ構造A1において、金属部材91の主面911は、粗化領域93を含んでいる。粗化領域93は、樹脂部材92によって覆われている。粗化領域93は、金属部材91の主面911のうち、粗化処理された領域である。粗化領域93は、たとえばレーザ光を照射することで、形成されるが、これに限定されない。たとえば、粗化領域93をエッチングによって形成してもよい。粗化領域93には、複数の第1線状溝931および複数の隆起部931aが形成されている。
複数の第1線状溝931の各々は、主面911から窪んだ部分である。各第1線状溝931は、y’方向に延びている。各第1線状溝931は、z’方向に見て、粗化領域93のy’方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている。各第1線状溝931は、z’方向に見て、直線状である。複数の第1線状溝931は、所定のパターンに従って、規則的に配置されている。複数の第1線状溝931は、z’方向に見て、x’方向に並んでいる。複数の第1線状溝931は、x’方向に等間隔に配置されている。各第1線状溝931の表面は、y’方向に直交する平面(x’-z’平面)による断面が湾曲している。当該断面は、z’方向の一方(図5の下方)に向けて凹んでいる。
各第1線状溝931は、x’方向寸法W(図5参照)がたとえば10~200μm程度(本実施形態においては15~25μm程度)である。また、各第1線状溝931は、深さd(図5参照)がたとえば10~40μm程度(本実施形態においては10~20μm程度)である。また、深さdに対するx’方向寸法Wの割合(d/W)は、0.2~1.2程度(本実施形態においては0.6~0.7程度)である。各第1線状溝931のx’方向寸法Wは、樹脂部材92のフィラーよりも小さい。
複数の隆起部931aの各々は、図3~図5に示すように、x’方向に隣り合う2つの第1線状溝931に挟まれている。各隆起部931aは、図4および図5に示すように、主面911よりもz’方向上方に突き出ているが、突き出ていなくてもよい。各隆起部931aは、x’方向の隣に配置された第1線状溝931に繋がっており、特に、当該第1線状溝931のx’方向に位置する端縁に繋がっている。各隆起部931aは、各第1線状溝931と同様に、y’方向に延びている。各隆起部931aは、z’方向に見て、粗化領域93のy’方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている。各隆起部931aは、z’方向に見て、直線状である。複数の隆起部931aは、z’方向に見て、x’方向に並んで配置されている。
粗化領域93において、各第1線状溝931の表層および各隆起部931aの表層は、図4および図5で示すように、酸化物層94である。酸化物層94は、金属部材91の素材の酸化物から構成される。本願発明者が金属部材91の表面分析を行った結果、主面911のうち粗化領域93でない領域においては、防錆剤(たとえばベンゾトリアゾール)の成分が検出され、主面911のうち粗化領域93である領域においては、その防錆剤の成分が検出されなかった。酸化物層94の厚さは、特に限定されないが、たとえばおよそ20nmである。
粗化領域93において、複数の第1線状溝931の表面および複数の隆起部931aの表面は、微細な凹凸を有している。この微細な凹凸により、主面911よりも粗面である。当該凹凸は、複数の第1線状溝931および複数の隆起部931aによって構成される凹凸よりも微細である。各第1線状溝931の表面粗さ(算術平均粗さ)Raは、たとえば2.51μm程度であり、各隆起部931aの表面粗さRaは、たとえば2.46μm程度である。なお、複数の第1線状溝931および複数の隆起部931aは、上記するようにレーザ光の照射によって形成されているため、これらの表面にはレーザ溶接による溶接痕(たとえば溶接ビードなど)が形成されているが、図1~図5においてはその図示を省略する。上記微細な凹凸の少なくとも一部は、当該溶接痕による凹凸である。
次に、本開示の第1実施形態にかかるパッケージ構造A1の形成方法について、図6および図7を参照して説明する。
まず、主面911を有する金属部材91を準備する。たとえば、金属部材91として、金属板を準備する。金属板の厚みは、特に限定されない。
次いで、金属部材91の主面911の少なくとも一部を粗化処理し、主面911に粗化領域93を形成する。主面911を粗化する工程(粗化処理工程)においては、たとえば、レーザ光を主面911に照射する。これにより、レーザ光を照射した部分に窪みができる。このとき、レーザ光が照射された部分は、レーザ光のエネルギーによって発熱し、この熱によって、昇華、溶融する。その後、溶融した分が再凝固し、再凝固した部分の表面において上記微細な凹凸が形成される。レーザ光の照射には、たとえば、次に示すレーザ照射装置LD(図6参照)を用いる。
図6は、レーザ照射装置LDの一例を示している。レーザ照射装置LDは、図6に示すように、レーザ発振器81、光ファイバ82およびレーザヘッド83を備えている。レーザ発振器81は、レーザ光を発振するものである。本実施形態においては、レーザ発振器81は、レーザ光としてYAGレーザ光を発振する。光ファイバ82は、レーザ発振器81から発振されたレーザ光を伝送するものである。レーザヘッド83は、光ファイバ82から出射されたレーザ光を金属部材91に導くものである。
レーザヘッド83は、コリメートレンズ831、ミラー832、ガルバノスキャナ833および集光レンズ834を備えている。コリメートレンズ831は、光ファイバ82から出射されたレーザ光をコリメートする(平行光にする)レンズである。ミラー832は、コリメートレンズ831によって平行にされたレーザ光を金属部材91に向けて反射するものである。ガルバノスキャナ833は、金属部材91におけるレーザ光の照射位置を変更するためのものである。ガルバノスキャナ833は、たとえば、直交する2方向に首ふり運動が可能な図示しない一対の可動ミラーを含む周知のスキャナが用いられる。集光レンズ834は、ガルバノスキャナ833から導かれたレーザ光を金属部材91に集光する。
本実施形態の粗化処理工程においては、上記レーザ照射装置LDを用いて、レーザ光を金属部材91に照射する。このとき、レーザ光の照射位置を、所定の照射パターンに従って移動させる。図7は、本実施形態における、レーザ光の照射パターンを、説明するための図である。レーザ光の照射位置の変更は、上記するように、ガルバノスキャナ833による。金属部材91の主面911に照射されるレーザ光のスポット径Dsはたとえば20μm程度である。スポット径Dsとは、レーザ照射装置LDから照射され、金属部材91の主面911の照射されたレーザ光のビーム径(直径)を指す。また、レーザ光の移動速度は、200mm/s程度である。
本実施形態における照射パターンは、図7に示すように、ライン状のパターン(太い矢印参照)である。具体的には、各々がy’方向に延びる複数の走査軌道SO1がx’方向に等間隔で並んでいる。複数の走査軌道SO1の各々は、直線状であり、かつ、互いに平行である。図7に示す走査軌道SO1はレーザ光の中心位置が通る位置を示している。
粗化処理工程においては、まず、図7に示す点P1を開始位置とし、当該点P1を通る走査軌道SO1に沿って、レーザ光を、y’方向に距離Ly’分、移動させる。続いて、点P2を開始位置とし、当該点P2を通る走査軌道SO1に沿って、レーザ光をy’方向に距離Ly’分、移動させる。各走査軌道SO1の間隔、すなわち、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’(図7参照)は、たとえば33μm程度である。本実施形態においては、図7に示すように、y’方向において、図7の下方から上方に向けてレーザ光を走査する場合と、図7の上方から下方に向けてレーザ光を走査する場合とを交互に行っている。なお、交互ではなく、全ての走査軌道SO1に対して、図の下方から上方(あるいは上方から下方)に向かってレーザ光を走査するようにしてもよい。本実施形態の粗化処理工程では、以上のように、複数の走査軌道SO1に沿って、レーザ光を照射する。レーザ光の、y’方向の移動量(距離Ly’)およびx’方向の移動量(距離Lx’)は、粗化領域93の形成範囲に応じて、適宜設定される。
粗化処理工程では、図7に示す照射パターンに従って、レーザ光を照射する。これにより、レーザ光が照射された部分の金属部材91が発熱する。この発熱により、金属部材91が昇華、溶融する。このとき、発生した熱が金属部材91を拡散するため、溶融する範囲は上記スポット径Dsより大きくなる。そのため、形成される粗化領域93において、図7に示すように、隣り合う軌道によって溶融した金属部材91が重なり合い、各隆起部931aが形成される。また、本実施形態においては、直線状の各走査軌道SO1に沿って、レーザ光を移動させるため、当該各走査軌道SO1に基づいて複数の第1線状溝931の各々が形成される。よって、各第1線状溝931は、y’方向に直線状に延び、かつ、互いにx’方向に平行に並んでいる。
続いて、形成した粗化領域93を覆うように、樹脂部材92を形成する。樹脂部材92を形成する工程(樹脂部材形成工程)では、たとえばトランスファモールド成形による。
以上の工程を経ることによって、表面に粗化領域93を含む金属部材91と、粗化領域93を覆う樹脂部材92とを備えるパッケージ構造A1が形成される。
次に、第1実施形態にかかるパッケージ構造A1およびその形成方法の作用効果について説明する。
パッケージ構造A1では、金属部材91の主面911は、粗化領域93を含んでいる。粗化領域93には、複数の第1線状溝931が形成されている。複数の第1線状溝931は、各々が主面911から窪み、かつ、表面が主面911よりも粗面である。また、複数の第1線状溝931の各々には、樹脂部材92が充填されている。この構成をとることで、樹脂部材92は、アンカー効果によって、金属部材91の主面911との接合強度が向上する。したがって、パッケージ構造A1は、金属部材91から樹脂部材92が剥離することを抑制できる。これにより、金属部材91の主面911の腐食を抑制することが可能となる。
本願発明者は、パッケージ構造A1において、金属部材91と樹脂部材92との接合強度の評価を行った。この接合強度の評価においては、プリンカップ成形によるシェア試験を行い、シェア強度を測定した。シェア試験では、粗化領域93上にプリンカップ型の樹脂部材92を成形する。そして、成形したプリンカップ型の樹脂部材92に対して、シェアツールを用いて、金属部材91と樹脂部材92との接合界面が剥離するときの荷重を測定した。比較のため、粗化領域93を含まない金属部材91に対しても、同様のシェア試験を行った。シェア試験における各条件は、次の通りである。それは、形成したプリンカップ型の樹脂部材92は、円錐台形状であって、その高さが3.0mmであり、底部の直径が3.6mmである。また、シェアツールのツール幅が9mm、高さが100μm、速度が50μ/sである。そして、測定時の環境温度は、25℃である。
上記シェア試験の結果、粗化領域93を含む金属部材91におけるシェア強度は、各第1線状溝931に直交する方向(以下、「直交方向」という。)で30.41kgfであり、第1線状溝931の並行する方向(以下、「並行方向」という。)で31.09kgfであった。これらの平均値は30.75kgfである。一方、粗化領域93を含まない金属部材91におけるシェア強度は、直交方向に相当する方向で5.47kgfであり、並行方向に相当する方向で5.81kgfであった。これらの平均値は5.64kgfである。よって、金属部材91の主面911に粗化領域93を形成した場合、粗化領域93を形成しなかった場合よりも、シェア強度が上記平均値でおよそ5.5倍程度高い値となった。つまり、粗化領域93によって、金属部材91と樹脂部材92との接合強度が向上していることが分かった。したがって、パッケージ構造A1は、金属部材91に粗化領域93を形成することで、金属部材91と樹脂部材92との接合強度を向上させることができる。また、上記したシェア試験の結果から、各第1線状溝931に直交する方向だけでなく、並行する方向に対してもシェア強度を向上していることが分かった。
パッケージ構造A1では、各第1線状溝931のx’方向寸法は、樹脂部材92に含まれるフィラーの粒径よりも小さい。そのため、フィラーが各第1線状溝931に入り込まない。したがって、金属部材91と樹脂部材92との界面部分にフィラーが配置されることを抑制することができる。これにより、金属部材91と樹脂部材92との界面破壊を抑制することができる。
パッケージ構造A1の形成方法では、粗化処理工程において、レーザ光を照射して、粗化領域93を形成した。このとき、レーザ光を直線状の走査軌道SO1に沿って移動させた。この構成をとることで、粗化領域93に、複数の第1線状溝931を形成することができる。また、レーザ光を照射することで、金属部材91が昇華したり、溶融した部分が凝固したりすることで、各第1線状溝931の表面に微細な凹凸が形成される。したがって、粗化処理工程において、レーザ光を照射して粗化領域93を形成することで、複数の第1線状溝931を形成するとともに、各第1線状溝931の表面を粗面にすることができる。
第1実施形態では、第1線状溝931の表面粗さRaが2.51μm程度であり、隆起部931aの表面粗さRaが2.46μm程度である場合を示したが、これに限定されない。たとえば、これらの表面粗さRaが例示した値よりも低い値であってもよい。本願発明者は、第1線状溝931の表面粗さRaが1.59μm程度であり、隆起部931aの表面粗さRaが0.98μm程度である場合について、同様にシェア試験を行い、表面粗さRaとシェア強度との関係についての研究を行った。この結果、表面粗さRaを低下させた場合のシェア強度は、直交方向においては31.26kgf、並行方向においては26.21kgfであった。なお、第1実施形態においては、上記するように、直交方向のシェア強度は30.41kgfであり、並行方向のシェア強度は31.09kgfである。したがって、表面粗さRaを低くしても、粗化領域93を形成しなかった場合と比較して、定量的には上記第1実施形態よりもシェア強度が向上しなかったものの、定性的にはシェア強度が向上していることが判明した。以上のことから、複数の第1線状溝931を形成することで、接合強度を向上させることができ、さらに、粗化領域93の表面粗さRaを調整することで、シェア強度を定量的に調整することができる。たとえば、粗化領域93の表面粗さRaを高くすることで、シェア強度を定量的に向上させることができる。
第1実施形態では、各第1線状溝931が、直線状である場合を説明したが、これに限定されない。たとえば、各第1線状溝931が、波状あるいはクランク状であってもよい。たとえば、粗化処理工程におけるレーザ光の照射パターン(図7参照)において、レーザ光を直線状に移動させるのではなく、波状あるいはクランク状に移動させることで、z’方向に見て、波状あるいはクランク状の第1線状溝931が形成されうる。図8は、波状の第1線状溝931が形成されている場合の、パッケージ構造A1の平面図を示している。図9は、クランク状の第1線状溝931が形成されている場合の、パッケージ構造A1の平面図を示している。本開示において、クランク状とは、屈曲した部分の屈曲角度が、直角であるものに限定されず、その角度が鋭角であるものも鈍角であるものも含む概念としている。図9に示す例示においては、第1線状溝931は、鈍角に屈曲している。これら図8および図9に示すパッケージ構造A1であっても、直線状の第1線状溝931が形成されている場合と同様に、シェア強度を高めることができる。したがって、パッケージ構造A1において、金属部材91と樹脂部材92との接合強度を向上させることができる。
次に、第2実施形態にかかるパッケージ構造について、図10~図12を参照して、説明する。第2実施形態にかかるパッケージ構造A2は、金属部材91の主面911に、粗化領域93とは異なる粗化領域93’が形成されている。パッケージ構造A2の全体構造は、図1および図2に示すパッケージ構造A1の全体構造と同じである。
図10~図12は、粗化領域93’を示している。図10は、粗化領域93’を示す部分拡大平面図であり、第1実施形態の図3に対応する。図11は、図10に示した部分の斜視図である。図12は、図11のXII-XII線に沿う断面図である。
粗化領域93’は、図10~図12に示すように、複数の第1線状溝931、複数の隆起部931aおよび複数の介在部931bを有している。粗化領域93’は、粗化領域93と比較して、複数の介在部931bを有しており、かつ、複数の隆起部931aの配置が異なっている。粗化領域93’においては、図10~図12に示すように、x’方向において、第1線状溝931、隆起部931a、介在部931b、隆起部931aの順に、繰り返し配置されている。
介在部931bは、図10~図12に示すように、x’方向において、隆起部931aを介して、2つの第1線状溝931に挟まれている。介在部931bは、主面911と同じ表面粗さである。すなわち、介在部931bは、金属部材91の素地の表面粗さである。介在部931bのx’方向寸法Dx2(図11参照)は、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’に依存する。介在部931bは、主面911と面一である。
粗化領域93’において、隆起部931aは、図10~図12に示すように、1つの第1線状溝931のx’方向の各端縁にそれぞれ1つずつ繋がっている。隆起部931aは、x’方向の2つの端縁のうち、一方が第1線状溝931に繋がり、他方が介在部931bに繋がっている。
次に、第2実施形態にかかるパッケージ構造A2の成形方法について、説明する。
本実施形態にかかる形成方法は、上記粗化処理工程での照射パターンにおいて、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’が異なっている。具体的には、第1実施形態においては、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’が、33μm程度であったが、本実施形態においては、それよりも大きい、たとえば66μm程度や99μm程度にしている。このように、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’を大きくすることで、隣り合う走査軌道SO1によって昇華あるいは溶融した金属部材91が重なり合わなくなり、2つの第1線状溝931に挟まれた介在部931bが形成される。
次に、第2実施形態にかかるパッケージ構造A2およびその形成方法の作用効果について説明する。
パッケージ構造A2では、金属部材91の主面911は、粗化領域93’を含んでいる。粗化領域93’には、複数の第1線状溝931が形成されている。複数の第1線状溝931は、各々が主面911から窪み、かつ、表面が主面911よりも粗面である。また、複数の第1線状溝931の各々には、樹脂部材92が充填されている。この構成をとることで、第1実施形態と同様に、樹脂部材92は、アンカー効果によって、金属部材91の主面911との接合強度が向上する。したがって、パッケージ構造A2は、金属部材91から樹脂部材92が剥離することを抑制できる。これにより、金属部材91の主面911の腐食を抑制することが可能となる。
本願発明者は、パッケージ構造A2においても、パッケージ構造A1と同様に、シェア試験を行った。当該シェア試験においては、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’を66μm程度にし、これによって形成された粗化領域93’に対して、シェア強度を測定した。シェア試験の各条件は、第1実施形態と同じである。
上記シェア試験の結果、粗化領域93’に対するシェア強度は、直交方向が21.68kgf、並行方向が22.34kgfであり、これらの平均値は22.01kgfであった。上記するように、粗化領域93を含まない金属部材91におけるシェア強度は、平均値が5.64kgf(直交方向5.47kgf、並行方向5.81kgf)であることから、パッケージ構造A2においても、複数の第1線状溝931を含んだ粗化領域93’を形成することで、金属部材91と樹脂部材92との接合強度を向上させることができる。
さらに、本願発明者は、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’とシェア強度との相関関係を調べるために、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’を99μm程度にし、これによって形成された粗化領域93’に対しても、シェア強度を測定した。当該シェア試験の結果、この粗化領域93’に対するシェア強度は、直交方向が17.29kgf、並行方向が15.10kgfであり、これらの平均値は16.20kgfであった。したがって、ピッチ寸法Dx’を99μm程度にさらに大きくした場合であっても、粗化領域93を含まない金属部材91におけるシェア強度よりも向上することがわかった。したがって、第1線状溝931が形成された粗化領域93’によって、定性的にシェア強度を向上させることができる。
また、本願発明者は、各走査軌道SO1のピッチ寸法Dx’が33μm程度(第1実施形態)、66μm程度、99μm程度であるそれぞれの場合のシェア試験の結果を比較した結果、次の傾向があることがわかった。それは、ピッチ寸法Dx’が小さいほど、定量的にシェア強度が向上する傾向があるということである。ピッチ寸法Dx’が小さいほど、形成される粗化領域93’における複数の第1線状溝931の占有面積が大きくなる。そして、この第1線状溝931の占有面積の増大が、定量的にシェア強度を向上させているからである。したがって、照射パターン(ライン状の照射パターン)のピッチ寸法Dx’を調整することで、パッケージ構造A2の接合強度を調整することができる。ただし、ピッチ寸法Dx’が小さいほど、レーザ光を照射する時間が長くなる。このため、パッケージ構造の生産性が低くなる。したがって、接合強度があまり求められない場合には、ピッチ寸法Dx’を大きくすることで、適度な接合強度を確保しつつ、生産性を高めることが可能となる。
次に、第3実施形態にかかるパッケージ構造について、図13~図17を参照して、説明する。第3実施形態のパッケージ構造A3は、金属部材91の主面911に粗化領域93,93’とは異なる粗化領域93”が形成されている。パッケージ構造A3の全体構造は、図1および図2に示すパッケージ構造A1の全体構造と同じである。
図13~図16は、本実施形態にかかる粗化領域93”を示している。図13は、粗化領域93”を示す部分拡大平面図であり、第1実施形態の図3に対応する。図14は、図13に示した部分の斜視図である。図15は、図14のXV-XV線に沿う断面図である。図16は、図14のXVI-XVI線に沿う断面図である。
粗化領域93”は、図13~図16に示すように、複数の第1線状溝931および複数の第2線状溝932を有している。よって、粗化領域93”は、粗化領域93,93”と比較して、複数の第2線状溝932がさらに形成されている。複数の第1線状溝931の表層および複数の第2線状溝932の表層はそれぞれ、酸化物層94である。当該酸化物層94の図示を省略する。また、z’方向に見たときの、各第1線状溝931および各第2線状溝932の各端縁部分は、z’方向に隆起していてもよいし、していなくてもよい。
複数の第2線状溝932の各々は、主面911から窪んだ部分である。各第2線状溝932は、x’方向に延びている。各第2線状溝932は、z’方向に見て、粗化領域93”のx’方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている。各第2線状溝932は、図13および図14に示すように、z’方向に見て、直線状である。複数の第2線状溝932は、所定のパターンに従って、規則的に配置されている。複数の第2線状溝932は、図13および図14に示すように、z’方向に見て、y’方向に並んでおり、等間隔に配置されている。各第2線状溝932は、図13および図14に示すように、z’方向に見て、各第1線状溝931に直交する。
粗化領域93”においては、各第1線状溝931は、y’方向に直交する平面(x’-z’平面)における断面が、略台形状である。具体的には、z’方向下方の辺がz’方向上方の辺よりも短い台形状である。そして、各第1線状溝931のx’方向寸法(各第1線状溝931の幅)は、たとえば10~200μm程度(本実施形態においては80μm程度)であり、x’方向に隣り合う2つの第1線状溝931の離間距離は、たとえば80μm程度である。また、各第2線状溝932は、x’方向に直交する平面(y’-z’平面)における断面が、略台形状である。具体的には、z’方向下方の辺がz’方向上方の辺よりも短い台形状である。そして、各第2線状溝932のy’方向寸法(各第2線状溝932の幅)は、たとえば10~200μm程度(本実施形態においては80μm程度)であり、y’方向に隣り合う2つの第2線状溝932の離間距離は、たとえば80μm程度である。x’方向に隣り合う2つの第1線状溝931の離間距離およびy’方向に隣り合う2つの第2線状溝932の離間距離は、略同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、各第1線状溝931の幅と各第2線状溝932の幅とは、略同じであってもよいし、異なっていてもよい。
粗化領域93”は、図13~図16に示すように、複数の第1底面951、複数の第2底面952、複数の第3底面953および複数の平坦面954を含んでいる。各第1底面951、各第2底面952および各第3底面953は、微細な凹凸があり、粗面である。
複数の第1底面951は、z’方向に見て、各第1線状溝931に重なり、かつ、各第2線状溝932には重ならない。複数の第2底面952は、z’方向に見て、各第1線状溝931には重ならず、かつ、各第2線状溝932に重なる。複数の第3底面953は、z’方向に見て、各第1線状溝931および各第2線状溝932の両方に重なる。つまり、複数の第3底面953は、z’方向に見て、各第1線状溝931と各第2線状溝932とが交差する部分に重なる。複数の平坦面954は、z’方向に見て、各第1線状溝931および各第2線状溝932のいずれにも重ならない部分である。
各平坦面954は、z’方向において、主面911と同じ位置に配置されている。各平坦面954は、粗化処理工程において、粗化領域93”のうちレーザ光が照射されなかった部分である。各第3底面953は、z’方向において、各平坦面954よりも下方に配置されている。各第1底面951および各第2底面952はそれぞれ、z’方向において、各第3底面953と各平坦面954との間に配置されている。本実施形態においては、各第1底面951と各第2底面952とが、z’方向において、同じ位置に配置されている場合を示すが、異なっていてもよい。
次に、第3実施形態にかかるパッケージ構造A3の形成方法について、説明する。
本実施形態にかかる形成方法は、上記粗化処理工程での照射パターンが、第1実施形態および第2実施形態と異なる。具体的には、第1実施形態および第2実施形態においては、その照射パターンがライン状のパターンであったが、本実施形態においては、格子メッシュ状のパターンである。
図17は、本実施形態における照射パターンを示している。図17に示すように、当該照射パターンは、複数の走査軌道SO1と複数の走査軌道SO2とを含んでいる。複数の走査軌道SO1は、各々がy’方向に延び、かつ、x’方向に等間隔に並んでいる。複数の走査軌道SO2は、各々がx’方向に延び、かつ、y’方向に等間隔に並んでいる。各走査軌道SO1および各走査軌道SO2はそれぞれ、直線状である。よって、本実施形態における照射パターンは、上記するように格子メッシュ状のパターンである。x’方向に隣り合う2つの走査軌道SO1の離間距離と、y’方向に隣り合う2つの走査軌道SO2の離間距離とは、たとえば同じである。複数の走査軌道SO1のピッチ寸法、複数の走査軌道SO2のピッチ寸法、レーザ光のスポット径Dsなどは、形成する粗化領域93”に応じて適宜変更されうる。
次に、第3実施形態にかかるパッケージ構造A3およびその形成方法の作用効果について説明する。
パッケージ構造A3では、金属部材91の主面911は、粗化領域93”を含んでいる。粗化領域93”には、複数の第1線状溝931が形成されている。複数の第1線状溝931は、各々が主面911から窪み、かつ、表面が主面911よりも粗面である。また、複数の第1線状溝931の各々には、樹脂部材92が充填されている。この構成をとることで、第1実施形態と同様に、樹脂部材92は、アンカー効果によって、金属部材91の主面911との接合強度が向上する。したがって、パッケージ構造A3は、金属部材91から樹脂部材92が剥離することを抑制できる。これにより、金属部材91の主面911の腐食を抑制することが可能となる。
本願発明者は、パッケージ構造A3においても、パッケージ構造A1,A2と同様に、シェア試験を行った。その結果、シェア強度は、直交方向が24.43kgf、並行方向が23.43kgfであり、これらの平均値は23.93kgfであった。したがって、パッケージ構造A3においても、粗化領域93”を形成しなかった場合よりも、シェア強度を向上させることができる。すなわち、パッケージ構造A3においても、金属部材91と樹脂部材92との接合強度を向上させることができる。
パッケージ構造A3では、複数の第1線状溝931と複数の第2線状溝932とが交差している。これにより、粗化領域93”において、主面911から窪んだ部分が全面にわたって連続している。この構成をとることで、樹脂部材形成工程時に、液体状の樹脂部材92が、毛細管現象と同様のメカニズムによって濡れ広がる。すなわち、液体状の樹脂部材92を、効率的に複数の第1線状溝931および複数の第2線状溝932に充填させることができる。
パッケージ構造A3においては、粗化領域93”が平坦面954を含んでいる場合を示したが、これに限定されない。たとえば、図17に示す照射パターンにおいて、各走査軌道SO1,SO2の間隔を小さくした場合、粗化領域93”に、当該平坦面954の代わりに、山のような隆起部分が形成されうる。
第1実施形態ないし第3実施形態においては、環境温度を25℃にしてシェア試験を行った。本願発明者は、当該環境温度を150℃にして同様にシェア試験を行った。その結果、パッケージ構造A1~A3のいずれにおいても、上記したシェア強度よりもおよそ50~70%に低下した。しかしながら、樹脂部材92の剥離状態を観察すると、粗化領域93,93’,93”上にプリンカップ型の樹脂部材92の一部(テストピース)が残っていた。したがって、高温の環境下において、樹脂部材92の機械強度が低下し、樹脂部材92自体の破壊が発生したことがわかった。よって、金属部材91と樹脂部材92との接合部分の破壊ではなかった。以上のことから、パッケージ構造A1~A3によれば、金属部材91と樹脂部材92との接合において温度変化に対する耐性が向上している。
本願発明者は、上記した粗化領域93,93’,93”以外の構造について、検討を行った。この検討においては、粗化処理工程での、レーザ光の照射パターンや照射条件を変えていき、照射パターンや照射条件を変えるごとに上記シェア試験を行った。当該シェア試験の結果を表1に示す。表1は、9つのサンプルについての、照射パターンおよび各照射条件と、シェア試験によって測定したシェア強度との関係を示している。表1には、比較対象として、レーザ光を照射しないサンプル、すなわち、粗化領域を形成しなかったサンプルについての結果を、サンプル番号S0に示している。
Figure 0007268035000001
サンプル番号S1~S5においては、照射パターンとして、ドット状のパターンに従って、レーザ光を照射した。これにより形成される粗化領域には複数のディンプルが形成される。また、サンプル番号S1~S3はそれぞれ、各ドットの間隔を80μmとした。さらに、レーザ光を照射した後に形成されるディンプルの深さが、サンプル番号S1では4μm、サンプル番号S2では7μm、そして、サンプル番号S3では10μmとなるように、レーザ光の照射強度を調整した。サンプル番号S6,S7は、照射パターンとして、格子メッシュ状のパターンに従って、レーザ光を照射した。また、サンプル番号S6,S7はそれぞれ、ピッチが80μmである。さらに、レーザ光を照射した後に形成される溝の深さが、サンプル番号S6では4μm、サンプル番号S7では10μmとなるように、レーザ光の照射強度を調整した。そして、サンプル番号S8,S9は、照射パターンとして、ライン状のパターンに従って、レーザ光を照射した。サンプル番号S8は、ピッチが44μmであり、サンプル番号S9は、ピッチが33μmである。サンプル番号S9は、上記パッケージ構造A1の粗化領域93を形成する際の、粗化処理工程の条件と略同じである。
本願発明者は、9つのサンプルごとにシェア強度を測定することで、次に示す傾向があることが分かった。それは、ドット状のパターンに従ってレーザ光を照射することで形成される粗化領域においては、比較的シェア強度が低下する傾向があることが分かった(ただし、その照射条件にもよる)。一方、格子メッシュ状のパターンおよびライン状のパターンに従ってレーザ光を照射することで形成される粗化領域においては、比較的シェア強度が向上する傾向があることが分かった。この傾向から、粗化領域に形成された線状の溝によって、接合強度(シェア強度)を向上させていることが分かる。したがって、上記粗化領域93,93’,93”に、第1線状溝931を形成したことで、各パッケージ構造A1~A3の接合強度を向上させることが可能となる。また、第1線状溝931を形成した場合、ディンプルを形成した場合よりも、接合強度を確実に向上させることができる。
次に、本開示の半導体装置について、図18~図30を参照して、説明する。本開示の半導体装置B1は、絶縁基板10、複数の導電部材11、複数のスイッチング素子20、2つの入力端子31,32、出力端子33、一対のゲート端子34A,34B、一対の検出端子35A,35B、複数のダミー端子36、一対の側方端子37A,37B、一対の絶縁層41A,41B、一対のゲート層42A,42B、一対の検出層43A,43B、複数の土台部44、複数の線状接続部材51、複数の板状接続部材52および封止樹脂60を備えている。複数のスイッチング素子20は、複数のスイッチング素子20Aおよび複数のスイッチング素子20Bを含む。また、半導体装置B1は、複数の導電部材11、入力端子32、出力端子33および一対の側方端子37A,37Bのそれぞれに、上記した粗化領域93を含んでいる。半導体装置B1は、上記したパッケージ構造A1を備えている。
図18は、半導体装置B1を示す斜視図である。図19は、図18に示す斜視図において、封止樹脂60を省略した図である。図20は、半導体装置B1を示す平面図である。図21は、図20に示す平面図において、封止樹脂60を想像線(二点鎖線)で示した図である。図22は、図21に示す平面図の一部を拡大した部分拡大図である。図23は、半導体装置B1を示す正面図である。図24は、半導体装置B1を示す底面図である。図25は、半導体装置B1を示す側面図(左側面図)である。図26は、半導体装置B1を示す側面図(右側面図)である。図27は、図21のXXVII-XXVII線に沿う断面図である。図28は、図21のXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である。図29は、図28の一部を拡大した要部拡大断面図であって、スイッチング素子20の断面構造を示している。
説明の便宜上、図18~図29において、互いに直交する3つの方向を、x方向、y方向、z方向と定義する。z方向は、半導体装置B1の厚さ方向であって、パッケージ構造A1のz’方向に対応する。x方向は、半導体装置B1の平面図(図20および図21参照)における左右方向である。y方向は、半導体装置B1の平面図(図20および図21参照)における上下方向である。必要に応じて、x方向の一方をx1方向、x方向の他方をx2方向とする。同様に、y方向の一方をy1方向、y方向の他方をy2方向とし、z方向の一方をz1方向、z方向の他方をz2方向とする。本実施形態においては、x方向は、パッケージ構造A1のx’方向に相当し、y方向は、パッケージ構造A1のy’方向に相当している。なお、z方向とz’方向とを対応させれば、x方向とx’方向と、および、y方向とy’方向とを、対応させなくてもよい。
絶縁基板10は、図19、図21、図27および図28に示すように、複数の導電部材11が配置されている。絶縁基板10は、複数の導電部材11および複数のスイッチング素子20の支持部材をなす。絶縁基板10は、電気絶縁性を有する。絶縁基板10の構成材料は、たとえば熱伝導性に優れたセラミックスである。このようなセラミックスとしては、たとえばAlN(窒化アルミニウム)が挙げられる。本実施形態においては、絶縁基板10は、平面視矩形状である。絶縁基板10は、図27および図28に示すように、主面101および裏面102を有する。
主面101と裏面102とは、z方向において、離間し、かつ、互いに反対側を向く。主面101は、z方向のうち複数の導電部材11が配置される側、すなわち、z2方向を向く。主面101は、複数の導電部材11および複数のスイッチング素子20とともに、封止樹脂60に覆われている。裏面102は、z1方向を向く。裏面102は、図24、図27および図28に示すように、封止樹脂60から露出している。裏面102には、たとえば図示しないヒートシンクなどが接続される。絶縁基板10の構成は、上記した例示に限定されず、たとえば複数の導電部材11ごとに個別に設けてもよい。
複数の導電部材11の各々は、金属板である。当該金属板の構成材料は、たとえばCuまたはCu合金である。複数の導電部材11は、2つの入力端子31,32および出力端子33とともに、複数のスイッチング素子20との導通経路を構成している。複数の導電部材11は、絶縁基板10の主面101に配置され、互いに離間している。各導電部材11は、たとえばAg(銀)ペーストのような接合材により主面101に接合されている。本実施形態において、導電部材11のz方向寸法は、たとえば3.0mmであるが、これに限定されない。複数の導電部材11は、Agめっきで覆われていてもよい。
複数の導電部材11は、2つの導電部材11A,11Bを含んでいる。導電部材11Aは、図19および図21に示すように、導電部材11Bよりもx2方向に位置する。導電部材11Aは、複数のスイッチング素子20Aが搭載される。導電部材11Bは、複数のスイッチング素子20Bが搭載される。導電部材11A,11Bはそれぞれ、たとえば平面視矩形状である。各導電部材11A,11Bにおいて、z2方向を向く面の一部に溝が形成されていてもよい。たとえば、導電部材11Aに、平面視において複数のスイッチング素子20Aと絶縁層41A(後述)との間にy方向に延びる溝が形成されていてもよい。同様に、導電部材11Bに、平面視において複数のスイッチング素子20Bと絶縁層41B(後述)との間にy方向に延びる溝が形成されていてもよい。
各導電部材11A,11Bは、図19および図21に示すように、その表面(z2方向を向く面)の一部に粗化領域93A,93Bをそれぞれ含んでいる。粗化領域93A,93Bはそれぞれ、たとえば上記粗化領域93と同じ構造である場合を示すが、粗化領域93’あるいは粗化領域93”と同じ構造であってもよい。本実施形態においては、粗化領域93Aは、導電部材11Aの上面のうち、平面視において封止樹脂60の周縁部分に重なる領域、すなわち、導電部材11Aの上面のうち、y方向における各端縁部分に形成されている。また、粗化領域93Bは、導電部材11Bの上面のうち、平面視において封止樹脂60の周縁部分に重なる領域、すなわち、導電部材11Bの上面のうち、y方向における各端縁部分に形成されている。粗化領域93A,93Bの形成範囲は、上記した例示に限定されず、たとえば、導電部材11A,11Bの各上面のすべてに形成されていてもよい。
複数の導電部材11の構成は、上記した例示に限定されず、半導体装置B1に要求される性能に応じて適宜変更されうる。たとえば、複数のスイッチング素子20の個数および配置などに基づき、各導電部材11の形状、大きさおよび配置などが、変更されうる。
複数のスイッチング素子20の各々は、SiC(炭化ケイ素)を主とする半導体材料を用いて構成されたMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。複数のスイッチング素子20は、MOSFETに限定されず、MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor FET)を含む電界効果トランジスタや、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のようなバイポーラトランジスタ、LSIなどのICチップであってもよい。本実施形態においては、各スイッチング素子20は、いずれも同一素子であり、かつ、nチャネル型のMOSFETである場合を示す。各スイッチング素子20は、たとえば平面視矩形状であるが、これに限定されない。
複数のスイッチング素子20の各々は、図29に示すように、素子主面201および素子裏面202を有する。図29においては、スイッチング素子20Aが示されている。素子主面201および素子裏面202は、z方向において離間し、かつ、互いに反対側を向く。各素子主面201は、絶縁基板10の主面101と同じ方向を向く。各素子裏面202は、絶縁基板10の主面101に対向している。
複数のスイッチング素子20の各々は、図29に示すように、主面電極21、裏面電極22および絶縁膜23を有する。
主面電極21は、素子主面201に設けられている。主面電極21は、図22に示すように、第1電極211および第2電極212を含む。第1電極211は、たとえばソース電極であって、ソース電流が流れる。第2電極212は、たとえばゲート電極であって、各スイッチング素子20を駆動させるためのゲート電圧が印加される。第1電極211は、第2電極212よりも大きい。図22に示す例示では、第1電極211は、1つの領域で構成されているが、これに限定されず、複数の領域に分割されていてもよい。
裏面電極22は、素子裏面202に設けられている。裏面電極22は、たとえば、素子裏面202の全体にわたって形成されている。裏面電極22は、たとえばドレイン電極であって、ドレイン電流が流れる。
絶縁膜23は、素子主面201に設けられている。絶縁膜23は、電気絶縁性を有する。絶縁膜23は、平面視において主面電極21を囲んでいる。絶縁膜23は、たとえばSiO2(二酸化ケイ素)層、SiN4(窒化ケイ素)層、ポリベンゾオキサゾール層が、素子主面201からこの順番で積層されたものである。絶縁膜23においては、ポリベンゾオキサゾール層に代えてポリイミド層でもよい。
複数のスイッチング素子20は、上記するように、複数のスイッチング素子20Aおよび複数のスイッチング素子20Bを含んでいる。半導体装置B1は、図19および図21に示すように、4つのスイッチング素子20Aおよび4つのスイッチング素子20Bを含んでいる。複数のスイッチング素子20の数は、本構成に限定されず、半導体装置B1に要求される性能に応じて適宜変更されうる。たとえば、半導体装置B1がハーフブリッジ型のスイッチング回路である場合、複数のスイッチング素子20Aは、半導体装置B1の上アーム回路を構成し、複数のスイッチング素子20Bは、半導体装置B1の下アーム回路を構成する。
複数のスイッチング素子20Aの各々は、図21に示すように、導電部材11Aに搭載されている。複数のスイッチング素子20Aは、y方向に離間して並んでいる。各スイッチング素子20Aは、図29に示すように、導電性接合層29を介して、導電部材11Aに導通接合されている。導電性接合層29の構成材料は、たとえばSn(スズ)を主成分とする鉛フリーはんだとするが、これに限定されず、Agペーストであってもよい。各スイッチング素子20Aは、素子裏面202が導電部材11Aの上面(z2方向を向く面)に対向している。各スイッチング素子20Aの裏面電極22は、導電性接合層29を介して、導電部材11Aに導通している。
複数のスイッチング素子20Bの各々は、図21に示すように、導電部材11Bに搭載されている。複数のスイッチング素子20Bは、y方向に離間して並んでいる。各スイッチング素子20Bは、導電性接合層29を介して、導電部材11Bに導通接合されている。各スイッチング素子20Bは、素子裏面202が導電部材11Bの上面(z2方向を向く面)に対向している。各スイッチング素子20Bの裏面電極22は、導電性接合層29を介して、導電部材11Bに導通している。
2つの入力端子31,32はそれぞれ、金属板である。当該金属板の構成材料は、たとえばCuまたはCu合金である。2つの入力端子31,32はそれぞれ、z方向寸法がたとえば0.8mmであるが、これに限定されない。2つの入力端子31,32はそれぞれ、図6に示すように、半導体装置B1においてx2方向寄りに位置する。2つの入力端子31,32の間には、たとえば電源電圧が印加される。入力端子31,32には、図示しない電源(図示略)から直接電源電圧が印加されてもよいし、入力端子31,32を挟み込むようにバスバー(図示略)を接続し、当該バスバーを介して、印加されてもよい。また、スナバ回路などを並列に接続してもよい。入力端子31は、正極(P端子)であり、入力端子32は、負極(N端子)である。入力端子32は、z方向において、入力端子31および導電部材11Aの双方に対して離間して配置されている。
入力端子31は、図21および図27に示すように、パッド部311および端子部312を有する。
パッド部311は、入力端子31のうち、封止樹脂60に覆われた部分である。パッド部311のx1方向側の端部は、櫛歯状となっており、複数の櫛歯部311aを含んでいる。複数の櫛歯部311aの各々は、導電部材11Aの表面に導通接合されている。当該接合方法は、レーザ光を用いたレーザ溶接による接合であってもよいし、超音波接合であってもよいし、導電性接合材を用いた接合であってもよい。各櫛歯部311aは、レーザ溶接によって、導電部材11Aに接合されており、平面視において、溶接痕M1(図30参照)が視認される。
図30は、溶接痕M1の一例を示している。溶接痕M1は、レーザ溶接によって形成される溶接痕であれば、その形状や特徴は図示したものに限定されない。溶接痕M1は、図30に示すように、外周縁711、複数の線状痕712およびクレータ部713を有している。
外周縁711は、溶接痕M1の境界である。本実施形態においては、外周縁711は、平面視において、基準点P3を中心とする円環状である。図30においては、外周縁711が、真円環状である場合を示しているが、レーザ溶接によるゆがみやジグザグが生じていてもよい。
複数の線状痕712は、図30に示すように、平面視において円弧状である。具体的には、各線状痕712は、平面視において、外周縁711の中心を基準点P3として、当該基準点P3から外周縁711に向かって延びており、かつ、外周縁711に沿う環状方向の一方に向かって膨らむように湾曲している。本実施形態においては、外周縁711が平面視円環状であるので、上記環状方向はその周方向である。図30に示す例示においては、各線状痕712は、外周縁711の周方向の反時計回り方向に膨らむように湾曲している。
クレータ部713は、平面視円形状である。平面視において、クレータ部713の半径は、外周縁711の半径よりも小さい。平面視におけるクレータ部713の中央位置P4は、外周縁711の中心位置(基準点P3に相当)と外周縁711とを結ぶ線分の中央部分に位置する。図30において、この線分の中央を結んだ線を補助線L1で示している。
端子部312は、入力端子31のうち、封止樹脂60から露出した部分である。端子部312は、図21および図27に示すように、平面視において、封止樹脂60からx2方向に延びている。
入力端子32は、図21および図28に示すように、パッド部321および端子部322を有する。
パッド部321は、入力端子32のうち、封止樹脂60に覆われた部分である。パッド部321は、連結部321aおよび複数の延出部321bを含んでいる。連結部321aは、y方向に延びる帯状である。連結部321aは、端子部322に繋がっている。複数の延出部321bは、連結部321aからx1方向に向けて延びる帯状である。複数の延出部321bは、平面視において、y方向に並んでおり、かつ、互いに離間している。各延出部321bは、z1方向を向く面が各土台部44に接しており、当該各土台部44を介して、導電部材11Aに支持されている。
パッド部321は、その表面の一部に粗化領域93Cを含んでいる。本実施形態においては、粗化領域93Cは、粗化領域93と同じ構造であるが、粗化領域93’あるいは粗化領域93”と同じ構造であってもよい。本実施形態においては、粗化領域93Cは、入力端子32のうち、平面視において封止樹脂60の周縁部分に重なる領域、すなわち、パッド部321のうち、端子部322に繋がる側の端縁部分に形成されている。粗化領域93Cの形成範囲は、上記した例示に限定されず、たとえば、パッド部321の全面に形成されていてもよい。
端子部322は、入力端子32のうち、封止樹脂60から露出した部分である。端子部322は、図21および図27に示すように、平面視において、封止樹脂60からx2方向に延びている。端子部322は、平面視矩形状である。端子部322は、図21および図27に示すように、平面視において、入力端子31の端子部312に重なっている。端子部322は、端子部312に対して、z2方向に離間している。端子部322の形状は、たとえば端子部312の形状と同一である。
出力端子33は、金属板である。当該金属板の構成材料は、たとえばCuまたはCu合金である。出力端子33は、図23に示すように、半導体装置B1においてx1方向寄りに位置する。出力端子33から複数のスイッチング素子20により電力変換された交流電力(電圧)が出力される。
出力端子33は、図21および図27に示すように、パッド部331および端子部332を含んでいる。
パッド部331は、出力端子33のうち、封止樹脂60に覆われた部分である。パッド部331のx2方向側の部分は、櫛歯状となっており、複数の櫛歯部331aを含んでいる。複数の櫛歯部331aの各々は、導電部材11Bの表面に導通接合されている。当該接合方法は、レーザ光を用いたレーザ溶接による接合であってもよいし、超音波接合であってもよいし、導電性接合材を用いた接合であってもよい。本実施形態においては、各櫛歯部331aは、レーザ溶接によって、導電部材11Bに接合されており、平面視において、溶接痕M1(図30参照)が視認される。
パッド部331は、その表面の一部に粗化領域93Dを含んでいる。本実施形態においては、粗化領域93Dは、上記粗化領域93と同じ構造であるが、粗化領域93’あるいは粗化領域93”と同じ構造であってもよい。本実施形態においては、粗化領域93Dは、出力端子33のうち、平面視において封止樹脂60の周縁部分に重なる領域、すなわち、パッド部331のうち、端子部332に繋がる側の端縁部分に形成されている。粗化領域93Dの形成範囲は、上記した例示に限定されず、たとえば、パッド部331の全面に形成されていてもよい。
端子部332は、出力端子33のうち、封止樹脂60から露出した部分である。端子部332は、図21および図27に示すように、封止樹脂60からx1方向の延び出ている。
一対のゲート端子34A,34Bは、図20~図22および図24に示すように、y方向において、各導電部材11A,11Bの隣に位置する。ゲート端子34Aには、複数のスイッチング素子20Aを駆動させるためのゲート電圧が印加される。ゲート端子34Bには、複数のスイッチング素子20Bを駆動させるためのゲート電圧が印加される。
一対のゲート端子34A,34Bはそれぞれ、図21および図22に示すように、パッド部341および端子部342を有する。各ゲート端子34A,34Bにおいて、パッド部341は、封止樹脂60に覆われている。これにより、各ゲート端子34A,34Bは、封止樹脂60に支持されている。各パッド部341の表面には、たとえばAgめっきが施されていてもよい。各端子部342は、各パッド部341につながり、かつ、封止樹脂60から露出している。各端子部342は、x方向に見て、L字状をなしている。
一対の検出端子35A,35Bは、図20~図23および図24に示すように、x方向において一対のゲート端子34A,34Bの隣に位置する。検出端子35Aから、複数のスイッチング素子20Aの各主面電極21(第1電極211)に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が検出される。検出端子35Bから、複数のスイッチング素子20Bの各主面電極21(第1電極211)に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が検出される。
一対の検出端子35A,35Bはそれぞれ、図21および図22に示すように、パッド部351および端子部352を有する。各検出端子35A,35Bにおいて、パッド部351は、封止樹脂60に覆われている。これにより、各検出端子35A,35Bは、封止樹脂60に支持されている。各パッド部351の表面には、たとえばAgめっきが施されていてもよい。各端子部352は、パッド部351につながり、かつ、封止樹脂60から露出している。各端子部352は、x方向に見て、L字状をなしている。
複数のダミー端子36は、図20~図22および図24に示すように、x方向において一対の検出端子35A,35Bに対して一対のゲート端子34A,34Bの反対側に位置する。本実施形態においては、6つのダミー端子36がある。このうち3つのダミー端子36は、x方向の一方側(x2方向)に位置する。残り3つのダミー端子36は、x方向の他方側(x1方向)に位置する。複数のダミー端子36の数は、本構成に限定されない。また、複数のダミー端子36を備えない構成としてもよい。
複数のダミー端子36はそれぞれ、図21および図22に示すように、パッド部361および端子部362を有する。各ダミー端子36において、パッド部361は、封止樹脂60に覆われている。これにより、複数のダミー端子36は、封止樹脂60に支持されている。各パッド部361の表面には、たとえばAgめっきが施されていてもよい。各端子部362は、各パッド部361につながり、かつ、封止樹脂60から露出している。各端子部362は、x方向に見て、L字状をなしている。図18~図26に示す例示においては、各端子部362の形状は、一対のゲート端子34A,34Bの各端子部342の形状、および、一対の検出端子35A,35Bの各端子部352の形状と同一である。
一対の側方端子37A,37Bは、図19、図21および図28に示すように、平面視において、封止樹脂60のy1方向側の端縁部分であり、かつ、封止樹脂60のx方向の各端縁部分に配置されている。一対の側方端子37A,37Bはそれぞれ、図19および図21に示すように、パッド部371および端面372を有する。
各側方端子37A,37Bにおいて、パッド部371は、封止樹脂60に覆われている。各側方端子37A,37Bにおいて、各パッド部371は、図21に示すように一部が平面視において屈曲している。また、各パッド部371は、図28に示すように他の一部がz方向に屈曲している。側方端子37Aのパッド部371は、導電部材11Aに導通接合され、側方端子37Bのパッド部371は、導電部材11Bに導通接合されている。これにより、側方端子37Aは、導電部材11Aに支持され、側方端子37Bは、導電部材11Bに支持されている。各パッド部371の接合方法は、レーザ光を用いたレーザ溶接による接合であってもよいし、超音波接合であってもよいし、導電性接合材を用いた接合であってもよい。本実施形態においては、側方端子37Aのパッド部371および側方端子37Bのパッド部371はそれぞれ、レーザ溶接によって、導電部材11A,11Bに接合されており、平面視において、溶接痕M1(図30参照)が形成されている。
各パッド部371は、その表面の一部に粗化領域93Eを含んでいる。粗化領域93Eは、たとえば粗化領域93と同じ構成であるが、粗化領域93’あるいは粗化領域93”と同じ構造であってもよい。粗化領域93Eは、各側方端子37A,37Bのうち、平面視において封止樹脂60の周縁部分に重なる領域、すなわち、各パッド部371のうち、端面372に繋がる側の端縁部分に形成されている。粗化領域93Eの形成範囲は、これに限定されず、たとえば、各側方端子37A,37Bの上面のすべてに形成されていてもよい。
各側方端子37A,37Bにおいて、端面372は、封止樹脂60から露出している。側方端子37Aの端面372は、x2方向を向いており、たとえば樹脂側面631と略面一である。なお、面一でなくてもよい。側方端子37Bの端面372は、x1方向を向いており、たとえば樹脂側面632と略面一である。なお、面一でなくてもよい。各側方端子37A,37Bは、平面視において、そのすべてが封止樹脂60に重なる。
各側方端子37A,37Bの構成は、上記した例示に限定されない。たとえば、平面視において、樹脂側面631,632からそれぞれ突き出るまで延びていてもよい。また、半導体装置B1が各側方端子37A,37Bを備えていなくてもよい。
一対のゲート端子34A,34B、一対の検出端子35A,35Bおよび複数のダミー端子36は、図20~図22に示すように、平面視において、x方向に沿って配列されている。半導体装置B1において、一対のゲート端子34A,34B、一対の検出端子35A,35B、複数のダミー端子36および一対の側方端子37A,37Bは、いずれも同一のリードフレームから形成される。
絶縁部材39は、電気絶縁性を有しており、その構成材料は、たとえば絶縁紙などである。絶縁部材39の一部は、平板であって、図28に示すように、z方向において入力端子31の端子部312と、入力端子32の端子部322とに挟まれている。平面視において、入力端子31は、その全部が絶縁部材39に重なっている。また、平面視において、入力端子32は、パッド部321の一部と端子部322の全部とが絶縁部材39に重なっている。絶縁部材39により、2つの入力端子31,32が互いに絶縁されている。絶縁部材39の一部(x1方向側の部分)は、封止樹脂60に覆われている。
絶縁部材39は、図28に示すように、介在部391および延出部392を有する。介在部391は、z方向において、入力端子31の端子部312と、入力端子32の端子部322との間に介在する。介在部391は、その全部が端子部312と端子部322とに挟まれている。延出部392は、介在部391から端子部312および端子部322よりもさらに、x2方向に向けて延びている。
一対の絶縁層41A,41Bは、電気絶縁性を有しており、その構成材料は、たとえばガラスエポキシ樹脂である。一対の絶縁層41A,41Bはそれぞれ、図19および図21に示すように、y方向の延びる帯状である。絶縁層41Aは、図21、図22、図27および図28に示すように、導電部材11Aの上面(z2方向を向く面)に接合されている。絶縁層41Aは、複数のスイッチング素子20Aよりもx2方向に位置する。絶縁層41Bは、図21、図22、図27および図28に示すように、導電部材11Bの上面(z2方向を向く面)に接合されている。絶縁層41Bは、複数のスイッチング素子20Bよりもx1方向に位置する。
一対のゲート層42A,42Bは、導電性を有しており、その構成材料は、たとえばCuである。一対のゲート層42A,42Bは、図21に示すように、y方向に延びる帯状である。ゲート層42Aは、図21、図22、図27および図28に示すように、絶縁層41A上に配置されている。ゲート層42Aは、線状接続部材51(具体的には後述するゲートワイヤ511)を介して、各スイッチング素子20Aの第2電極212(ゲート電極)に導通する。ゲート層42Bは、図21、図22、図27および図28に示すように、絶縁層41B上に配置されている。ゲート層42Bは、線状接続部材51(具体的には後述するゲートワイヤ511)を介して、各スイッチング素子20Bの第2電極212(ゲート電極)に導通する。
一対の検出層43A,43Bは、導電性を有しており、その構成材料は、たとえばCuである。一対の検出層43A,43Bはそれぞれ、図9に示すように、y方向に延びる帯状である。検出層43Aは、図21、図22、図27および図28に示すように、ゲート層42Aとともに絶縁層41A上に配置されている。検出層43Aは、絶縁層41A上において、ゲート層42Aの隣に位置し、ゲート層42Aに離間している。検出層43Aは、たとえばゲート層42Aよりも複数のスイッチング素子20Aが配置されている側(x2方向)に位置するが、反対側に位置していてもよい。検出層43Aは、線状接続部材51(具体的には後述する検出ワイヤ512)を介して、各スイッチング素子20Aの第1電極211(ソース電極)に導通する。検出層43Bは、図21、図22、図27および図28に示すように、ゲート層42Bとともに絶縁層41B上に配置されている。検出層43Bは、絶縁層41B上において、ゲート層42Bの隣に位置し、ゲート層42Bに離間している。検出層43Bは、たとえば、ゲート層42Bよりも複数のスイッチング素子20Bが配置されている側(x1方向)に位置するが、反対側に位置していてもよい。検出層43Bは、線状接続部材51(具体的には後述する検出ワイヤ512)を介して、各スイッチング素子20Bの第1電極211(ソース電極)に導通する。
複数の土台部44の各々は、電気絶縁性を有しており、その構成材料は、たとえばセラミックである。各土台部44は、図19および図27に示すように、導電部材11Aの表面に接合されている。各土台部44は、たとえば、平面視矩形状である。複数の土台部44は、y方向に並んでおり、互いに離間している。各土台部44のz方向寸法は、入力端子31のz方向寸法と絶縁部材39のz方向寸法との合計と略同じである。各土台部44には、入力端子32のパッド部321の各延出部321bが接合されている。各土台部44は、入力端子32を支持している。
複数の線状接続部材51は、いわゆるボンディングワイヤである。複数の線状接続部材51の各々は、導電性を有しており、その構成材料は、たとえばAl(アルミニウム)、Au(金)、Cuのいずれかである。複数の線状接続部材51は、図4および図5に示すように、複数のゲートワイヤ511、複数の検出ワイヤ512、一対の第1接続ワイヤ513および一対の第2接続ワイヤ514を含んでいる。
複数のゲートワイヤ511の各々は、図21および図22に示すように、その一端がスイッチング素子20の第2電極212(ゲート電極)に接合され、その他端が一対のゲート層42A,42Bのいずれかに接合されている。複数のゲートワイヤ511には、スイッチング素子20Aの第2電極212とゲート層42Aとを導通させるものと、スイッチング素子20Bの第2電極212とゲート層42Bとを導通させるものとがある。
複数の検出ワイヤ512の各々は、図21および図22に示すように、その一端がスイッチング素子20の第1電極211(ソース電極)に接合され、その他端が一対の検出層43A,43Bのいずれかに接合されている。複数の検出ワイヤ512には、スイッチング素子20Aの第1電極211と検出層43Aとを導通させるものと、スイッチング素子20Bの第1電極211と検出層43Bとを導通させるものとがある。
一対の第1接続ワイヤ513は、図21および図22に示すように、その一方がゲート層42Aとゲート端子34Aとを接続し、その他方がゲート層42Bとゲート端子34Bとを接続する。一方の第1接続ワイヤ513は、一端がゲート層42Aに接合され、他端がゲート端子34Aのパッド部341に接合されており、これらを導通している。他方の第1接続ワイヤ513は、一端がゲート層42Bに接合され、他端がゲート端子34Bのパッド部341に接合されており、これらを導通している。
一対の第2接続ワイヤ514は、図21および図22に示すように、その一方が検出層43Aと検出端子35Aとを接続し、その他方が検出層43Bと検出端子35Bとを接続する。一方の第2接続ワイヤ514は、一端が検出層43Aに接合され、他端が検出端子35Aのパッド部351に接合されており、これらを導通している。他方の第2接続ワイヤ514は、一端が検出層43Bに接合され、他端が検出端子35Bのパッド部351に接合されており、これらを導通している。
複数の板状接続部材52の各々は、導電性を有しており、その構成材料は、たとえばAl、Au、Cuのいずれかである。各板状接続部材52は、板状の金属板が折り曲げられて形成されうる。複数の板状接続部材52は、図19、図21および図22に示すように、複数の第1リード521および複数の第2リード522を含んでいる。半導体装置B1では、複数の板状接続部材52の代わりに、上記線状接続部材51と同等のボンディングワイヤを用いてもよい。
複数の第1リード521の各々は、図19、図21および図22に示すように、スイッチング素子20Aと導電部材11Bとを接続する。各第1リード521は、一端がスイッチング素子20Aの第1電極211(ソース電極)に接合され、他端が導電部材11Bの表面に接合されている。
複数の第2リード522の各々は、図19、図21および図22に示すように、各スイッチング素子20Bと入力端子32とを接続する。各第2リード522は、一端が各スイッチング素子20Bの第1電極211(ソース電極)に接合され、他端が入力端子32のパッド部321の各延出部321bに接合されている。各第2リード522は、たとえばAgペーストやはんだによって接合されている。本実施形態において、各第2リード522は、z方向に屈曲している。
封止樹脂60は、図22および図23に示すように、絶縁基板10(ただし、裏面102を除く)、複数の導電部材11、複数のスイッチング素子20、複数の線状接続部材51および複数の板状接続部材52を覆っている。封止樹脂60の構成材料は、たとえばエポキシ樹脂である。封止樹脂60は、図18、図20、図21および図23~図26に示すように、樹脂主面61、樹脂裏面62および複数の樹脂側面63を有している。
樹脂主面61および樹脂裏面62は、z方向において、離間し、かつ、互いに反対側を向く。樹脂主面61は、z2方向を向き、樹脂裏面62は、z1方向を向く。樹脂裏面62は、図24に示すように、平面視において、絶縁基板10の裏面102を囲む枠状である。複数の樹脂側面63の各々は、樹脂主面61および樹脂裏面62の双方に繋がり、かつ、これらに挟まれている。複数の樹脂側面63には、x方向において離間する一対の樹脂側面631,632と、y方向において離間する一対の樹脂側面633,634がある。樹脂側面631は、x2方向を向き、樹脂側面632は、x1方向を向く。樹脂側面633は、y2方向を向き、樹脂側面634は、y1方向を向く。
封止樹脂60は、図18、図23および図24に示すように、各々が樹脂裏面62からz方向に窪んだ複数の凹部65を含んでいる。複数の凹部65の各々は、y方向に延びており、平面視において、樹脂裏面62のy1方向の端縁からy2方向の端縁まで繋がっている。複数の凹部65は、平面視において、x方向に絶縁基板10の裏面102を挟んで、それぞれ3つずつ形成されている。封止樹脂60に複数の凹部65が形成されていなくてもよい。
次に、本開示の半導体装置B1の作用効果について説明する。
半導体装置B1では、導電部材11Aの表面に粗化領域93Aが形成されている。粗化領域93Aは、封止樹脂60によって覆われている。したがって、半導体装置B1は、金属部材91としての導電部材11Aと、樹脂部材92としての封止樹脂60とで構成されたパッケージ構造A1を含んでいる。これにより、導電部材11Aと封止樹脂60との接合強度を高くすることができる。したがって、半導体装置B1は、封止樹脂60が剥離することを抑制できるため、複数のスイッチング素子20が外気に曝されることを抑制できる。
半導体装置B1では、導電部材11Bの表面に粗化領域93Bが形成されている。粗化領域93Bは、封止樹脂60によって覆われている。したがって、半導体装置B1は、金属部材91としての導電部材11Bと、樹脂部材92としての封止樹脂60とで構成されたパッケージ構造A1を含んでいる。これにより、導電部材11Bと封止樹脂60との接合強度を高くすることができる。したがって、半導体装置B1は、封止樹脂60が剥離することを抑制できるため、複数のスイッチング素子20が外気に曝されることを抑制できる。
半導体装置B1では、入力端子32の表面に粗化領域93Cが形成されている。粗化領域93Cは、封止樹脂60によって覆われている。したがって、半導体装置B1は、金属部材91としての入力端子32と、樹脂部材92としての封止樹脂60とで構成されたパッケージ構造A1を含んでいる。これにより、入力端子32と封止樹脂60との接合強度を高くすることができる。したがって、半導体装置B1は、封止樹脂60が剥離することを抑制できるため、複数のスイッチング素子20が外気に曝されることを抑制できる。
半導体装置B1では、出力端子33の表面に粗化領域93Dが形成されている。粗化領域93Dは、封止樹脂60によって覆われている。したがって、半導体装置B1は、金属部材91としての出力端子33と、樹脂部材92としての封止樹脂60とで構成されたパッケージ構造A1を含んでいる。これにより、出力端子33と封止樹脂60との接合強度を高くすることができる。したがって、半導体装置B1は、封止樹脂60が剥離することを抑制できるため、複数のスイッチング素子20が外気に曝されることを抑制できる。
半導体装置B1では、一対の側方端子37A,37Bの各表面に粗化領域93Eが形成されている。粗化領域93Eは、封止樹脂60によって覆われている。したがって、半導体装置B1は、金属部材91としての各側方端子37A,37Bと、樹脂部材92としての封止樹脂60とで構成されたパッケージ構造A1を含んでいる。これにより、各側方端子37A,37Bと封止樹脂60との接合強度を高くすることができる。したがって、半導体装置B1は、封止樹脂60が剥離することを抑制できるため、複数のスイッチング素子20が外気に曝されることを抑制できる。
半導体装置B1では、粗化領域93A~93Eはそれぞれ、平面視において、封止樹脂60の周縁部分に重なっている。封止樹脂60の周縁部分においては、熱応力の影響により、封止樹脂60が、入力端子31,32、出力端子33などの金属部材から剥離しやすくなる。そのため、封止樹脂60の周縁部分に重なる部分に、粗化領域93A~93Eを形成することで、熱応力による負荷を受けやすい箇所の接合強度を向上させることができる。したがって、封止樹脂60の接合強度を高めるとともに、半導体装置B1の生産性を向上することができる。特に、入力端子31,32および出力端子33には、上記熱応力による負荷を比較的受けやすいので、これらに設けられた粗化領域(たとえば粗化領域93C,93D)によって、封止樹脂60の剥離を効果的に抑制できる。
半導体装置B1においては、粗化領域93A~93Eが、パッケージ構造A1の粗化領域93と同じ構造である場合、すなわち、半導体装置B1がパッケージ構造A1を備えている場合について説明したが、これに限定されない。粗化領域93A~93Eの少なくともいずれかを、パッケージ構造A2の粗化領域93’と同じ構造にしてもよいし、パッケージ構造A3の粗化領域93”と同じ構造にしてもよい。すなわち、半導体装置B1が、パッケージ構造A2を備えていてもよいし、パッケージ構造A3を備えていてもよい。
次に、本開示の半導体装置B1の各変形例について、図31および図32を参照して、説明する。
図31に示す半導体装置B2は、半導体装置B1と比較して、封止樹脂60の形状が異なっている。それ以外については、上記半導体装置B1と同じである。図31は、半導体装置B3を示す斜視図である。図31には表れていないが、半導体装置B2においても、半導体装置B1と略同じ位置に粗化領域93が形成されている。
本実施形態の封止樹脂60は、平面視において、y方向の各端縁部分が、x方向に延び出ている。封止樹脂60のうち、x2方向に延び出た部分によって、2つの入力端子31,32および絶縁部材39の各々の一部が覆われている。また、封止樹脂60のうち、x1方向に延び出た部分によって、出力端子33の一部が覆われている。
半導体装置B2においても、パッケージ構造A1~A3の少なくともいずれかを備えることで、樹脂部材92としての封止樹脂60が剥離することを抑制できる。
半導体装置B2は、半導体装置B1と比較して、封止樹脂60が、大きく、2つの入力端子31,32、出力端子33および絶縁部材39の一部ずつをさらに覆っている。これにより、半導体装置B2は、半導体装置B1よりも、2つの入力端子31,32、出力端子33および絶縁部材39を、劣化や折れ曲がりなどから、保護することができる。半導体装置B2において、各粗化領域93の配置や大きさは、適宜変更してもよい。
図32に示す半導体装置B3は、半導体装置B1と異なり、1つのスイッチング素子20を備えたディスクリート半導体である。なお、スイッチング素子20の代わりに、ダイオードあるいはICなどの半導体素子を用いてもよい。
半導体装置B3は、いわゆるリードフレーム構造である。半導体装置B3は、リードフレーム72を備えている。リードフレーム72の構成材料は、特に限定されないが、たとえばCuあるいはCu合金である。また、リードフレーム72の形状は、図32に示す例示に限定されない。リードフレーム72には、スイッチング素子20が搭載されている。リードフレーム72の一部、および、スイッチング素子20は、封止樹脂60によって覆われている。
半導体装置B3において、図32に示すように、リードフレーム72の表面のうち、封止樹脂60に接する部分の一部には、粗化領域93が形成されている。よって、半導体装置B3は、金属部材91としてのリードフレーム72と、樹脂部材92としての封止樹脂60とで構成されたパッケージ構造A1を備えている。
半導体装置B3においても、パッケージ構造A1~A3の少なくともいずれかを備えることで、樹脂部材92としての封止樹脂60が剥離することを抑制できる。
半導体装置B2,B3においては、パッケージ構造A1を備えている場合を示したが、これに限定されない。たとえば、粗化領域93の代わりに、粗化領域93’あるいは粗化領域93”が形成されていてもよい。この場合、半導体装置B2,B3は、パッケージ構造A1の代わりに、パッケージ構造A2あるいはパッケージ構造A3を備えている。また、半導体装置B1,B2,B3において、粗化領域93,93’,93”のいずれかのみが形成されているものに限定されず、これらを複合的に形成されていてもよい。
本開示にかかるパッケージ構造、半導体装置およびパッケージ構造の形成方法は、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示のパッケージ構造および半導体装置の各部の具体的な構成、および、本開示のパッケージ構造の形成方法の各工程の具体的な処理は、種々に設計変更自在である。

Claims (24)

  1. 第1方向の一方を向く主面を有する金属部材と、
    前記主面の少なくとも一部に接して配置された樹脂部材と、を備えており、
    前記主面は、粗化領域を含んでおり、
    前記粗化領域には、各々が、前記主面から窪み、かつ、表面が前記主面よりも粗面である複数の第1線状溝が形成されており、
    前記複数の第1線状溝は、各々が前記第1方向に直交する第2方向に延びており、かつ、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向に並んでおり、
    前記樹脂部材は、前記複数の第1線状溝の各々に充填されており、
    前記複数の第1線状溝の各々は、前記第1方向に見て、前記粗化領域の前記第2方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている、
    パッケージ構造。
  2. 前記複数の第1線状溝の各々は、前記第1方向に見て、前記第2方向に延びる直線状である、
    請求項1に記載のパッケージ構造。
  3. 前記主面は、前記粗化領域において、前記第3方向に隣り合う2つの第1線状溝に挟まれた隆起部を備えており、
    前記隆起部は、前記第1方向に見て、前記粗化領域の前記第2方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている、
    請求項2に記載のパッケージ構造。
  4. 前記粗化領域には、各々の表面が前記主面よりも粗面である複数の第2線状溝が、さらに形成されており、
    前記複数の第2線状溝は、各々が前記第3方向に延びており、かつ、前記第2方向に並んでおり、
    前記複数の第1線状溝の各々と前記複数の第2線状溝の各々とは、前記第1方向に見て、交差している、
    請求項2に記載のパッケージ構造。
  5. 前記粗化領域は、交差底面と、非交差底面とを含んでおり、
    前記交差底面は、前記第1方向に見て、前記第1線状溝および前記第2線状溝の両方に重なり、
    前記非交差底面は、前記第1方向に見て、前記第1線状溝あるいは前記第2線状溝のいずれか一方にのみ重なり、
    前記交差底面は、前記非交差底面よりも前記第1方向において前記主面から離間している、
    請求項4に記載のパッケージ構造。
  6. 前記複数の第2線状溝の各々は、前記第1方向に見て直線状である、
    請求項4または請求項5に記載のパッケージ構造。
  7. 隣り合う2つの前記第1線状溝の間隔と、隣り合う2つの前記第2線状溝の間隔とは、略同じである、
    請求項6に記載のパッケージ構造。
  8. 前記複数の第1線状溝の各々は、前記第2方向に直交する断面における端縁が湾曲している、
    請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のパッケージ構造。
  9. 各前記第1線状溝の表面には、前記粗化領域において前記複数の第1線状溝によって形成される凹凸よりも、微細な凹凸が形成されている、
    請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のパッケージ構造。
  10. 前記複数の第1線状溝の表層は、前記金属部材の素材の酸化物で構成された酸化物層である、
    請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のパッケージ構造。
  11. 前記複数の第1線状溝は、所定のピッチ寸法で並んでいる、
    請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載のパッケージ構造。
  12. 前記第1線状溝の幅は、10~200μmである、
    請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載のパッケージ構造。
  13. 前記第1線状溝の幅に対する、前記第1線状溝の深さの割合は、0.2~1.2である、
    請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載のパッケージ構造。
  14. 請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載のパッケージ構造を備える半導体装置であって、
    第1スイッチング素子と、
    各々が前記第1スイッチング素子に導通する第1端子および第2端子と、を備えており、
    前記樹脂部材は、前記第1スイッチング素子、前記第1端子の一部および前記第2端子の一部を覆っており、
    前記粗化領域は、前記第1端子に設けられている、
    半導体装置。
  15. 前記第1端子は、前記樹脂部材に覆われた第1パッド部と、前記樹脂部材から露出した第1端子部とを含んでおり、
    前記粗化領域は、前記第1パッド部のうち前記第1端子部に繋がる側の端縁部分に形成されている、
    請求項14に記載の半導体装置。
  16. 前記粗化領域は、さらに前記第2端子に設けられている、
    請求項15に記載の半導体装置。
  17. 前記第2端子は、前記樹脂部材に覆われた第2パッド部と、前記樹脂部材から露出した第2端子部とを含んでおり、
    前記粗化領域は、前記第2パッド部のうち前記第2端子部に繋がる側の端縁部分に形成されている、
    請求項16に記載の半導体装置。
  18. 前記第1方向の前記一方を向く基板主面を有する絶縁基板と、
    前記基板主面に配置され、前記第1スイッチング素子が導通接合された第1導電部材と、をさらに備えており、
    前記第1端子は、前記第1導電部材に導通接合されている、
    請求項17に記載の半導体装置。
  19. 前記粗化領域は、前記第1導電部材の前記第1スイッチング素子が接合された側の面の少なくとも一部に設けられている、
    請求項18に記載の半導体装置。
  20. 前記基板主面に配置され、前記第1導電部材と離間する第2導電部材と、
    前記第2導電部材に導通接合され、前記第1スイッチング素子とは異なる第2スイッチング素子と、
    前記第2導電部材に導通接合された第3端子と、をさらに備えており、
    前記第3端子は、前記樹脂部材に覆われた第3パッド部および前記樹脂部材から露出した第3端子部を含んでおり、
    前記第2スイッチング素子は、前記第1導電部材に導通している、
    請求項18または請求項19に記載の半導体装置。
  21. 前記粗化領域は、前記第2導電部材の前記第2スイッチング素子が接合された側の面の少なくとも一部に設けられている、
    請求項20に記載の半導体装置。
  22. 前記第1方向において、前記第2端子部と前記第3端子部との間に挟まれた絶縁部材をさらに備えており、
    前記絶縁部材の一部は、前記第1方向にみて、前記第2端子部および前記第3端子部に重なる、
    請求項20または請求項21に記載の半導体装置。
  23. 第1方向の一方を向く主面を有する金属部材を準備する工程と、
    前記主面の少なくとも一部を粗化処理して、粗化領域を形成する粗化処理工程と、
    少なくとも前記粗化領域に接するように樹脂部材を形成する樹脂部材形成工程と、を含んでおり、
    前記粗化領域には、各々が、前記主面から窪み、かつ、表面が前記主面よりも粗面である複数の第1線状溝が形成されており、
    前記複数の第1線状溝は、各々が前記第1方向に直交する第2方向に延びており、かつ、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向に並んでおり、
    前記樹脂部材は、前記複数の第1線状溝の各々に充填されており、
    前記複数の第1線状溝の各々は、前記第1方向に見て、前記粗化領域の前記第2方向の一方の端縁から他方の端縁まで一続きに繋がっている、
    パッケージ構造の形成方法。
  24. 前記粗化処理工程では、前記金属部材にレーザ光を照射することにより前記複数の第1線状溝を形成する、
    請求項23に記載のパッケージ構造の形成方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220029987A (ko) * 2020-09-02 2022-03-10 에스케이하이닉스 주식회사 3차원 구조의 반도체 장치
JP2022162304A (ja) * 2021-04-12 2022-10-24 富士電機株式会社 半導体モジュール及び半導体装置
WO2024171765A1 (ja) * 2023-02-16 2024-08-22 ローム株式会社 半導体装置、半導体装置アッセンブリ、車両、および半導体装置の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013071312A (ja) 2011-09-28 2013-04-22 Hitachi Automotive Systems Ltd 金属部材と成形樹脂部材との複合成形体および金属部材の表面加工方法
JP2014166693A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Daicel Polymer Ltd 複合成形体とその製造方法
WO2016117711A1 (ja) 2015-01-23 2016-07-28 古河電気工業株式会社 金属部材と樹脂モールドとの複合体および樹脂モールドとの複合体形成用金属部材
JP2018067600A (ja) 2016-10-18 2018-04-26 株式会社デンソー 電子装置及びその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006310609A (ja) 2005-04-28 2006-11-09 Toshiba Corp 半導体装置
JP6072667B2 (ja) * 2013-11-12 2017-02-01 三菱電機株式会社 半導体モジュールとその製造方法
JP5983700B2 (ja) * 2013-12-09 2016-09-06 株式会社デンソー 半導体装置およびその製造方法、複合成形体
JP6591556B2 (ja) * 2015-09-30 2019-10-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013071312A (ja) 2011-09-28 2013-04-22 Hitachi Automotive Systems Ltd 金属部材と成形樹脂部材との複合成形体および金属部材の表面加工方法
JP2014166693A (ja) 2013-02-28 2014-09-11 Daicel Polymer Ltd 複合成形体とその製造方法
WO2016117711A1 (ja) 2015-01-23 2016-07-28 古河電気工業株式会社 金属部材と樹脂モールドとの複合体および樹脂モールドとの複合体形成用金属部材
JP2018067600A (ja) 2016-10-18 2018-04-26 株式会社デンソー 電子装置及びその製造方法

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