[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置，特别涉及车辆用旋转发电机的整流装置。

背景技术

车辆用旋转发电机的整流装置，一般形成如下结构，即，将具有整流 功能的半导体芯片、具有导电性的引线电极和基电极、以及接合它们的焊 料层叠，通过硅酮橡胶等的树脂将半导体芯片周边密封。

当车辆用旋转发电机工作时，则由于在本整流装置中流过大电流，半 导体芯片发热，半导体芯片和周边的焊料、引线电极以及基电极最高达到 200℃以上的高温。若车辆用旋转发电机停止，则电流也停止，本整流装 置冷却至周围环境温度。由于车辆用旋转发电机长期过渡反复工作和停 止，因此在本整流装置中反复进行因加热导致的膨胀和因冷却导致的收 缩。此时，由于半导体芯片和引线电极、基电极的线膨胀系数不同，因此 在接合这些的焊料中热应力产生。由于该热应力，焊料中疲劳裂纹产生， 并发展，最终导致本半导体装置破坏的不良情况发生。作为降低焊料的热 应力的结构，提出了例如在专利文献1中所示的整流装置，该整流装置在 半导体芯片和引线电极之间以及在半导体芯片和基电极之间设置由线膨 胀系数大于半导体芯片的线膨胀系数，且小于引线电极、基电极材料的线 膨胀系数的材料构成的应力缓冲板，将这些应力缓冲板分别由焊料接合在 半导体芯片和引线电极之间以及半导体芯片和基电极之间。

专利文献1：美国专利第4349831号

随着近年来迅速的汽车的电气安装化，车辆用旋转发电机的电力容量 具有增加的趋势。随之，预测到本整流装置的半导体芯片的发热量增加， 焊料热应力也增加的情况。

与此相对，为了确保今后与现有产品同等以上的可靠性，需要进一步 降低焊料的热应力，抑制热疲劳。

作为降低焊料的热应力的机构，考虑有制成使半导体芯片中产生的热 易于向周围释放，并减小向焊料施加的温度振幅的结构，或者制成即使在 大温度振幅下焊料的热应力也减小的结构。

在所述现有技术中，为了获得应力缓和的效果，在半导体芯片和引线 电极以及半导体芯片和基电极之间分别设置应力缓冲板。但是，这种结构 的情况，应力缓冲板和用于将该应力缓冲板与引线电极和基电极接合的接 合材料层增加，因此散热性能降低。

发明内容

本发明鉴于上述现有技术，目的在于提供一种半导体装置，其通过维 持散热性能同时达到应力缓和功能，由此降低焊料的热应力，抑制热疲劳。

本发明提供一种半导体装置，其特征在于，具有：基电极；半导体芯 片，其隔着第一接合材料设置于所述基电极，且具有整流功能；引线电极， 其经由第二接合材料连接在所述半导体芯片的上侧，并与引线相连；以及 第一应力缓冲材料，其降低所述第一接合材料的应力，在所述第一接合材 料的所述基电极侧的面上设置有所述基电极和所述第一应力缓冲材料分 别直接接触的区域。

根据本发明，由于形成基电极和降低接合半导体芯片和基电极的接合 材料的应力的应力缓冲材料与接合材料的基电极侧的面直接接触的区域， 因此能够良好地同时达到散热性能和应力缓和性能。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的半导体装置的剖面图。

图2是图1所示的作为本发明的第一实施例的半导体装置的I-I线剖 面图。

图3是表示作为本发明的第一实施例的半导体装置的基电极凸部和应 力缓冲材料的变形例的I-I线剖面图。

图4是表示作为本发明的第一实施例的半导体装置的基电极凸部和应 力缓冲材料的其他变形例的I-I线剖面图。

图5是本发明的第二实施例的半导体装置的剖面图。

图6是表示作为本发明的第二实施例的半导体装置的基电极的变形例 的剖面图。

图7是现有的半导体装置的剖面图。

图8是表示现有的半导体装置和本发明的第一实施例的半导体装置的 通电时条件下的接合材料的裂纹面积率和半导体芯片温度的关系的图。

图9是对于现有的半导体装置和本发明的第一实施例，比较在通电时 的条件下接合材料中产生的应力的图。

符号说明：1-半导体芯片，2-第一接合材料，3-基电极，3a-凸部，3b- 壁部，4-第二接合材料，5-引线电极，5a-引线，6-第一应力缓冲材料，7- 第三接合材料，8-密封树脂，9-应力缓冲板，10-第四接合材料，11-第二应 力缓冲材料，13-第二应力缓冲板。