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公開番号2025115525
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024010022
出願日2024-01-26
発明の名称半導体装置
出願人ミネベアパワーデバイス株式会社
代理人ポレール弁理士法人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20250731BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体基板とリードフレームの接続に球状フィラーを混成した半田材を利用する場合であっても、両者間の接続品質を十分に担保することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】球状フィラーを混成した半田材でリードフレームとペレットを接続した半導体装置であって、前記リードフレームは、前記ペレットとの対向面に凹部と凸部を有し、前記凹部と前記ペレットの間の空間に前記球状フィラーを配置した半導体装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
球状フィラーを混成した半田材でリードフレームとペレットを接続した半導体装置であって、
前記リードフレームは、前記ペレットとの対向面に凹部と凸部を有し、
前記凹部と前記ペレットの間の空間に前記球状フィラーを配置したことを特徴とする半導体装置。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記凹部と前記ペレットの間隔は、前記球状フィラーの最大のものより大きく、
前記凸部と前記ペレットの間隔は、前記球状フィラーの最小のものより小さいことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記凹部と前記凸部は前記対向面の全体に亘り同心矩形状に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の半導体装置において、
前記リードフレームは、リフロー処理中に前記ペレットの上方に配置される上リードフレームであり、
前記凹部と前記凸部は、前記上リードフレームの下面に設けられることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の半導体装置において、
前記リードフレームは、リフロー処理中に前記ペレットの下方に配置される下リードフレームであり、
前記凹部と前記凸部は、前記下リードフレームの上面に設けられることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の半導体装置において、
前記凸部には前記球状フィラーの最大のものが嵌合する形状の溝が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の半導体装置において、
前記球状フィラーは、前記半田材より融点の高い金属球であることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記金属球は、直径が５０～６０μｍのニッケル球であることを特徴とする半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、球状フィラーを混成した半田材を利用することで部品間の半田膜厚を所定以上に保持する半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
球状フィラーを混成した半田材を利用することで部品間の半田膜厚を所定以上に保持した半導体装置として、特許文献１の半導体装置が知られている。
【０００３】
例えば、同文献の要約書では、目的として「二部品を半田付けする際に、部品間の間隔を所要の寸法でしかも均一な間隔で半田付けすることを可能にした半田材を得る。」の記載があり、構成として「二つの部品（半導体基体１と放熱体２）の各金属面を半田付けするための半田材３を、硬ろうや軟ろう等の半田素材と、その中に含んだ添加材５とで構成する。添加材５は、二つの部品間に要求される間隔寸法に略等しい粒径で、かつ半田素材よりも融点が高く、しかも熱伝導性の良い球状（粒状）に形成される。」の記載がある。
【０００４】
また、同文献の段落０００７には「前記半田材３は・・・、その半田素材の内部には球状（粒状）をした多数個の添加材５を含んでいる。この添加材５は、半導体基体１の下面と放熱体２の上面との間に要求される間隔、即ち半田材による接続強度が高くかつ半導体基体１に応力歪による劈開を生じさせない程度の間隔に略等しい粒径の粒子体として形成される。又、この添加材５は半田素材よりも融点は高く、しかも熱伝導性の高いものが用いられている。」との記載があり、段落０００８には「したがって、このような添加材５を含む半田材３により半導体基体１を放熱体２に半田付けを行えば、添加材５は融点が高いためにその球状の形状が保持されており、部品の自重や治具等の重さによって半田の厚さが低減されようとしても、添加材５によって半導体基体１と放熱体２との間隔を保持することができる。」との記載がある。
【０００５】
このように、特許文献１の半田材を利用すれば、半田材に含まれる球状の添加材（球状フィラー）の作用により、半田付け中の二部品間の間隔（すなわち、半田付け後の半田膜厚）を所定以上確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平６－６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の図１において、半導体基板下面と放熱体上面の両面が平坦であることから自明なように、同文献の半導体装置は、半田付け中に溶融した半田内での球状フィラーの移動を規制する構成を何ら備えていない。また、一般に、球状フィラーには製造誤差があるため、球状フィラーの大きさにはある程度のバラツキが許容されている。
【０００８】
そのため、特許文献１の図１の構成下での半田溶融中には、相対的に大きな球状フィラーは、上下の二部品に挟まれて移動が制限されるのに対し、相対的に小さな球状フィラーは、溶融半田の流動と連動して自由に移動できるので、溶融半田内での球状フィラーの分布に偏りが発生し、半田付け後の半田膜厚を均一にできない可能性があった。従って、半導体装置における半導体基板とリードフレームの接続箇所に特許文献１の半田材を利用する場合には、半導体基板とリードフレームの間の半田膜厚を均一にできない可能性があり、両者の接続品質を十分に担保できない惧れがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、半導体基板とリードフレームの接続に球状フィラーを混成した半田材を利用する場合であっても、両者間の接続品質を十分に担保することができる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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置は、球状フィラーを混成した半田材でリードフレームとペレットを接続した半導体装置であって、前記リードフレームは、前記ペレットとの対向面に凹部と凸部を有し、前記凹部と前記ペレットの間の空間に前記球状フィラーを配置したものとした。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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