CN112584963A - 接合结构体、半导体装置和接合方法 - Google Patents

接合结构体、半导体装置和接合方法 Download PDF

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Abstract

一种接合结构体，其中，第1金属构件与第2金属构件在第1方向上观察时重叠。前述第1金属构件与前述第2金属构件接合。前述接合结构体在前述第1金属构件与前述第2金属构件重叠的区域具备前述第1金属构件和前述第2金属构件的各一部分被熔接而成的熔接部。前述熔接部具有外周缘和多个线状痕。前述外周缘在第1方向上观察时为环状。前述多个线状痕在第1方向上观察时分别从前述熔接部的内部向前述外周缘延伸。前述多个线状痕分别以朝向沿前述外周缘的环状方向的一方鼓起的方式弯曲。

Description

接合结构体、半导体装置和接合方法
技术领域
本公开涉及第1金属构件与第2金属构件接合而成的接合结构体、具备该接合结构体的半导体装置、以及第1金属构件与第2金属构件的接合方法。
背景技术
近年来，在半导体装置中，随着大电流化、高效化，要求其内部的低电阻化。针对这样的要求，开发了不使用键合线等而将2个金属构件间直接接合的方法。例如，专利文献1中公开了通过超声波接合将2个金属构件(金属端子和金属板)接合的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-221527号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在超声波接合中，通过将一个金属构件按压在另一金属构件上并施加超声波振动来使2个金属构件接合。但在超声波接合中，存在由于2个金属构件彼此相互摩擦因而各金属构件磨损的情况。这样的表面损伤成为半导体装置性能下降的原因。
本公开是鉴于上述课题想出的，其目的在于，提供一种接合结构体，其实现对2个金属构件间的接合导致表面损伤的抑制。此外还在于，提供具备该接合结构体的半导体装置、以及2个金属构件间的接合方法。
用于解决课题的方法
关于由本公开的第1方面提供的接合结构体，为第1金属构件与第2金属构件在第1方向上观察时重叠、且前述第1金属构件与前述第2金属构件接合而成的接合结构体，在前述第1金属构件与前述第2金属构件重叠的区域具备前述第1金属构件和前述第2金属构件的各一部分被熔接而成的熔接部，前述熔接部具有在前述第1方向上观察时为环状的外周缘、以及在前述第1方向上观察时分别从前述熔接部的内部向前述外周缘延伸的多个线状痕，前述多个线状痕分别以朝向沿前述外周缘的环状方向的一方鼓起的方式弯曲。
前述接合结构体的优选实施方式中，前述外周缘是以第1基准点为中心的圆环状，前述多个线状痕分别从前述第1基准点向前述外周缘延伸，而且朝向前述外周缘的圆周方向的一方鼓起。
前述接合结构体的优选实施方式中，前述熔接部进一步具有在前述第1方向上观察时为圆形的陷口部，前述陷口部的直径比前述外周缘的半径小。
前述接合结构体的优选实施方式中，前述陷口部在前述第1方向上观察的中心位于连接前述第1基准点和前述外周缘的线段的中央部分。
前述接合结构体的优选实施方式中，前述多个线状痕在前述第1方向上观察时为圆弧状，前述多个线状痕中的一部分线状痕中，越是位于前述圆周方向的另一方，曲率半径越小。
前述接合结构体的优选实施方式中，前述熔接部包含在与前述第1方向正交的第2方向上观察时与前述第2金属构件重叠的底部。
前述接合结构体的优选实施方式中，前述底部与前述第1方向正交的截面为圆环状。
由本公开的第2方面提供的半导体装置是具备由前述第1方面提供的接合结构体的半导体装置，具备：具有在前述第1方向上分开的主面和背面的绝缘基板，配置于前述主面的第1导电构件，与前述第1导电构件导通接合的第1开关元件，包含第1端子部且与前述第1导电构件电连接的第1端子，以及包含第2端子部且与前述第1开关元件电连接的第2端子。
前述半导体装置的优选实施方式中，前述熔接部包含从作为前述第1金属构件的前述第1端子跨至作为前述第2金属构件的前述第1导电构件而形成的第1接合部。
前述半导体装置的优选实施方式中，前述第1端子比前述第1导电构件薄。
前述半导体装置的优选实施方式中，具备：配置于前述主面、与前述第1导电构件分开的第2导电构件，与前述第2导电构件导通接合的第2开关元件，以及包含第3端子部且与前述第2导电构件电连接的第3端子；前述第1导电构件与前述第2开关元件电连接。
前述半导体装置的优选实施方式中，前述熔接部包含从作为前述第1金属构件的前述第3端子跨至作为前述第2金属构件的前述第2导电构件而形成的第2接合部。
前述半导体装置的优选实施方式中，前述第3端子比前述第2导电构件薄。
前述半导体装置的优选实施方式中，进一步具备在前述第1方向上夹在前述第2端子部与前述第3端子部之间的绝缘构件，前述绝缘构件的一部分在前述第1方向上观察时与前述第2端子部和前述第3端子部重叠。
前述半导体装置的优选实施方式中，进一步具备具有第1供应端子、第2供应端子和绝缘体的汇流排，前述第2供应端子在前述第1方向上与前述第1供应端子分开，而且在前述第1方向上观察时至少一部分与前述第1供应端子重叠，前述绝缘体在前述第1方向上夹在前述第1供应端子与前述第2供应端子之间，前述第1供应端子与前述第2端子部导通接合，前述第2供应端子与前述第3端子导通接合。
前述半导体装置的优选实施方式中，进一步具备与前述第1供应端子和前述第2供应端子并联连接的电容器。
前述半导体装置的优选实施方式中，前述熔接部包含从作为前述第1金属构件的前述第1供应端子跨至作为前述第2金属构件的前述第2端子部而形成的第3接合部。
前述半导体装置的优选实施方式中，前述第1供应端子包含在前述第1方向上观察时与前述第2端子部重叠的区域中为凹形的前端部。
前述半导体装置的优选实施方式中，前述前端部包含基部和从前述基部延伸的2个伸出部，前述第3接合部分别设于前述2个伸出部中的每一个和前述基部。
由本公开的第3方面提供的接合方法包括：准备第1金属构件的工序，准备第2金属构件、以在第1方向上观察时与前述第1金属构件重叠的方式配置第2金属构件的工序，以及在前述第1金属构件与前述第2金属构件重叠的区域对前述第1金属构件照射激光、对前述第1金属构件和前述第2金属构件的各一部分进行熔接的激光熔接工序；在前述激光熔接工序中，进行从前述第1方向上观察时使前述激光沿环状的第1轨道移动的第1扫描、以及使前述第1轨道的基准位置沿第2轨道移动的第2扫描。
前述接合方法的优选实施方式中，在前述激光熔接工序中，通过利用振镜扫描器改变前述激光的照射位置，使前述激光移动。
前述接合方法的优选实施方式中，前述第1轨道和前述第2轨道分别为圆形。
前述接合方法的优选实施方式中，前述第1轨道的直径与前述第2轨道的直径大体相同。
前述接合方法的优选实施方式中，前述第2扫描中，使前述激光沿前述第2轨道至少绕行1周。
前述接合方法的优选实施方式中，前述第2扫描中，在使前述激光沿前述第2轨道移动前，从前述第2轨道的中心位置开始前述激光的照射，使前述激光从前述第2轨道的中心位置开始在径向上直线移动。
前述接合方法的优选实施方式中，前述激光的光束直径为20μm，而且，移动速度为1000～1500mm/s。
发明效果
根据本公开的接合结构体和本公开的接合方法，能够实现2个金属构件中表面损伤的抑制。此外，根据本公开的半导体装置，能够通过实现2个金属构件中表面损伤的抑制来抑制性能的下降。
附图说明
[图1]为显示第1实施方式涉及的接合结构体的平面图。
[图2]是沿图1的II-II线的截面图，为显示接合结构体的截面结构的示意图。
[图3]为显示第1实施方式涉及的接合方法中使用的激光熔接装置的示意图。
[图4]为显示第1实施方式涉及的接合方法的第1扫描的轨道(第1轨道)和第2扫描的轨道(第2轨道)的图。
[图5]为显示进行激光熔接时激光的移动轨迹的图。
[图6]为显示第1实施方式涉及的半导体装置的立体图。
[图7]为图6所示的立体图中省略了密封树脂的图。
[图8]为显示第1实施方式涉及的半导体装置的平面图。
[图9]为图8所示的平面图中将密封树脂用假想线表示的图。
[图10]为将图9的一部分放大而得的部分放大图。
[图11]为显示第1实施方式涉及的半导体装置的正视图。
[图12]为显示第1实施方式涉及的半导体装置的底视图。
[图13]为显示第1实施方式涉及的半导体装置的左视图。
[图14]为显示第1实施方式涉及的半导体装置的右视图。
[图15]为沿图9的XV-XV线的截面图。
[图16]为沿图9的XVI-XVI线的截面图。
[图17]为将图16的一部分放大而得的主要部分放大截面图。
[图18]为显示变形例涉及的接合结构体的平面图。
[图19]为显示变形例涉及的接合方法的第2扫描的轨道(第2轨道和第3轨道)的图。
[图20]为显示变形例涉及的接合结构体的截面结构的示意图。
[图21]为显示第2实施方式涉及的半导体装置的立体图。
[图22]为显示第2实施方式涉及的半导体装置的平面图。
[图23]为显示第2实施方式涉及的半导体装置的底视图。
[图24]为沿图22的XXIV-XXIV线的截面图。
[图25]为显示第2实施方式的变形例涉及的半导体装置的截面图。
[图26]为显示第2实施方式的变形例涉及的半导体装置的截面图。
[图27]为显示第3实施方式的半导体装置的立体图。
[图28]为用于对变形例涉及的熔接部进行说明的截面示意图。
[图29]为用于对变形例涉及的熔接部进行说明的截面示意图。
[图30]为用于对变形例涉及的熔接部进行说明的截面示意图。
[图31]为用于对变形例涉及的熔接部进行说明的截面示意图。
[图32]为用于对变形例涉及的熔接部进行说明的截面示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的接合结构体、半导体装置和接合方法的优选实施方式进行说明。
首先，参照图1和图2对本公开的第1实施方式涉及的接合结构体进行说明。第1实施方式的接合结构体A1包含第1金属构件91、第2金属构件92和熔接部93。图1为显示接合结构体A1的平面图。图2是沿图1的II-II线的截面图，为显示接合结构体A1的截面结构的示意图。为了便于说明，将图2的上下方向定义为厚度方向。即，图1所示的平面图显示的是从厚度方向的上方向下方观察时的接合结构体A1。
第1金属构件91和第2金属构件92例如为金属板。该金属板的构成材料例如为Cu(铜)或者Cu合金。第1金属构件91比第2金属构件92薄。第1金属构件91的厚度例如为0.8mm，第2金属构件92的厚度例如为3.0mm。需说明的是，第1金属构件91和第2金属构件92各自的厚度不限于此。如图1所示，第1金属构件91与第2金属构件92在平面视图中部分重叠。此外，第1金属构件91与第2金属构件92是，除了熔接部93以外，如图2所示在厚度方向上相接配置。第1金属构件91配置在第2金属构件92之上(图2的上方)。
如图2所示，熔接部93是第1金属构件91的一部分与第2金属构件92的一部分被熔接而成的部分。通过熔接部93，第1金属构件91与第2金属构件92接合。如图1所示，熔接部93形成于第1金属构件91与第2金属构件92在平面视图中重叠的区域。熔接部93是通过激光熔接使第1金属构件91与第2金属构件92熔接而形成的。具体地，熔接部93是通过下述方法形成的：第1金属构件91与第2金属构件92通过激光照射产生的发热而熔融，然后，熔融的部分凝固，从而形成。熔接部93分别与第1金属构件91和第2金属构件92一体地形成。在熔接部93以外的部分，第1金属构件91与第2金属构件92的界面并不接合，而是抵接的状态。熔接部93包括第1金属构件91与第2金属构件92各自的材质合金化的部位、仅由第1金属构件91的材质构成的部位和仅由第2金属构件92的材质构成的部位。例如，在进行激光熔接前，在第1金属构件91与第2金属构件92相接的部分附近，容易形成第1金属构件91与第2金属构件92各自的材质合金化的部位。此外，熔接部93的上方(图2的上方)部分容易形成仅由第1金属构件91的材质构成的部位。
熔接部93如图1所示在平面视图中具有外周缘931、多个线状痕932和陷口部933。它们是对第1金属构件91与第2金属构件92进行激光熔接时的熔接痕。
外周缘931是平面视图中熔接部93与第1金属构件91的边界。外周缘931在平面视图中是以基准点P1为中心的圆环状。外周缘931的直径例如为1.6mm，但不限于此。图1所示例示中，外周缘931为正圆环状，但不限于此，也可以发生由于激光熔接而产生的形变、锯齿。
多个线状痕932是平面视图中在熔接部93形成的肋状熔接痕。如图1所示，各线状痕932在平面视图中为圆弧状。具体地，各线状痕932在平面视图中以外周缘931的中心为基准点P1，从该基准点P1向外周缘931延伸，而且，以朝向沿外周缘931的环状方向的一方鼓起的方式弯曲。本实施方式中，外周缘931在平面视图中为圆环状，因而上述环状方向是其圆周方向。图1所示例示中，各线状痕932以向外周缘931的圆周方向的逆时针方向鼓起的方式弯曲。
陷口部933例如在平面视图中为圆形。平面视图中，陷口部933的半径比外周缘931的半径小。平面视图中陷口部933的中央位置P2位于连接外周缘931的中心位置(相当于基准点P1)与外周缘931的线段的中央部分。图1中，将连接该线段的中央的线用辅助线L1表示。如图2所示，陷口部933的外周向上方突出。
如图2所示，熔接部93在截面结构中具有上部934、体部935和底部936。
如图2所示，上部934是熔接部93中位于厚度方向的上方侧的部分。上部934比第1金属构件91更向上方突出。
体部935是熔接部93中夹在上部934和底部936之间的部分。如图2所示，体部935在与厚度方向正交的方向上观察时与第1金属构件91重叠。
底部936是熔接部93中位于厚度方向的下方侧的部分。如图2所示，底部936在与厚度方向正交的方向上观察时与第2金属构件92重叠。底部936的例如在与厚度方向正交的平面中的截面为圆环状。
接下来，参照图3～图5，对本公开的第1实施方式涉及的接合结构体A1的形成方法、即对第1金属构件91与第2金属构件92的接合方法进行说明。
首先，分别准备第1金属构件91和第2金属构件92。例如，准备厚度0.8mm的金属板作为第1金属构件91，准备厚度3.0mm的金属板作为第2金属构件92。然后，使第1金属构件91的至少一部分与第2金属构件92的至少一部分在厚度方向上重叠配置(参照图3)。此时，按照在厚度方向上观察时重叠的方式，配置要将第1金属构件91与第2金属构件92接合的部分。然后，将第1金属构件91与第2金属构件92用图中未显示的钳位器等临时固定。
接下来，对平面视图中第1金属构件91与第2金属构件92重叠的区域照射激光，将第1金属构件91和第2金属构件92进行激光熔接。本实施方式中，对于如图3所示从第1金属构件91的表面(图3的上表面)照射激光而对第1金属构件91和第2金属构件92进行激光熔接的情况进行说明。该进行激光熔接的工序(激光熔接工序)中，例如使用YAG激光、利用下文所示激光熔接装置LD(参照图3)来进行。激光熔接装置LD是用于对已临时固定的第1金属构件91和第2金属构件92进行激光熔接的装置。
图3显示的是激光熔接装置LD的一例。如图3所示，激光熔接装置LD具备激光振荡器81、光纤82和激光头83。激光振荡器81是使激光振荡的设备。光纤82是传输由激光振荡器81振荡的激光的设备。激光头83是将从光纤82射出的激光导向第1金属构件91的设备。
激光头83具备准直透镜831、镜面832、振镜扫描器833和聚光镜834。准直透镜831是对从光纤82射出的激光进行准直的(形成平行光)透镜。镜面832是将利用准直透镜831进行了平行的激光向第1金属构件91反射的构件。振镜扫描器833是用于改变第1金属构件91中激光的照射位置的构件。振镜扫描器833例如使用图中未显示的包含可在正交的2个方向上摇摆运动的一对可动镜面的公知的扫描仪。聚光镜834使从振镜扫描器833导出的激光聚集在第1金属构件91上。本实施方式中，以照射于第1金属构件91的激光的光束直径例如为20μm左右、而且激光的移动速度例如为1000～1500mm/s左右的方式对激光熔接装置LD进行控制。此外，将照射的激光的峰值功率例如设为700～900W程度。上述各种数值是一个例子，并不限定于此。
图4和图5为用于说明利用激光熔接装置LD照射的激光的轨道的图。如上所述，激光熔接装置LD利用振镜扫描器833来改变激光的照射位置。
激光熔接装置LD进行在平面视图中使激光沿环状第1轨道T1移动的第1扫描和使第1轨道T1的基准位置沿第2轨道T2移动的第2扫描。
第1扫描中，如图4所示，以绘出以基准位置P3为中心的半径R3的圆的方式照射激光。由此，如图4所示，第1扫描中的激光的轨道形成以基准位置P3为中心的半径R3的圆形第1轨道T1。激光沿第1轨道T1的移动速度设为上述1000～1500mm/s。
第2扫描中，如图4所示，使第1扫描中的基准位置P3以绘出以基准位置P4为中心的半径R4的圆的方式移动。因此，基准位置P3的轨道成为以基准位置P4为中心的半径R4的圆形第2轨道T2。此时，第1轨道T1的半径R3与第2轨道T2的半径R4大体相同。基准位置P3沿第2轨道T2的移动速度设为约5mm/s。需说明的是，该移动速度不限于此。第2扫描中，使基准位置P3沿第2轨道T2至少绕行1周。本实施方式中，如图4所示，使其沿第2轨道T2绕行1周后继续绕行1/4周。此时，使其沿第2轨道T2绕行1周期间，使激光的能量大(例如以峰值功率进行照射)，剩下的1/4周期间，以绕行了1/4周的时刻为0w的方式使能量缓慢下降。
本实施方式的接合方法中，使激光沿第1轨道T1进行第1扫描，并使第1轨道T1的基准位置P3沿第2轨道T2进行第2扫描。由此，在激光熔接工序中照射的激光的轨迹成为图5所示那样的轨迹。该轨迹中，外周的直径约为1.6mm。本实施方式的接合方法中，第1扫描的移动速度约为1000～1500mm/s，第2扫描的移动速度约为5mm/s。因此，如图5所示，激光遵循的轨迹中，由第1扫描绘出的多个第1轨道T1各有一部分重合。
通过如上所述照射激光，被激光照射的部分发热，第1金属构件91首先熔融。而且，该第1金属构件91熔融的同时，激光导致的发热扩散，第2金属构件92熔融。结果，产生第1金属构件91的一部分与第2金属构件92的一部分熔融而成的熔融浴。其后，通过使激光的照射位置移动，由激光产生的热源发生移动，产生的熔融浴冷却凝固。然后，通过熔融浴的凝固，第1金属构件91与第2金属构件92被熔接，形成熔接部93。此时，通过沿第2轨道T2的移动，依次进行熔融和凝固，因此，在形成的熔接部93中形成了圆弧状的多个线状痕932。此外，在停止激光照射的时刻产生的熔融浴从其周围开始凝固，因而在形成的熔接部93中形成圆形的陷口部933。以这种方式进行操作，通过激光熔接形成跨着第1金属构件91和第2金属构件92的熔接部93，第1金属构件91与第2金属构件92由于该熔接部93被接合。
接下来，参照图6～图17对本公开的第1实施方式涉及的半导体装置进行说明。在第1实施方式的半导体装置B1的一部分中，通过上述激光熔接，2个金属构件间被接合。因此，第1实施方式的半导体装置B1具有上述熔接部93，具备上述接合结构体A1。半导体装置B1具备绝缘基板10、多个导电构件11、多个开关元件20、2个输入端子31、32、输出端子33、一对栅极端子34A、34B、一对检测端子35A、35B、多个虚拟端子36、一对侧面端子37A、37B、一对绝缘层41A、41B、一对栅极层42A，42B、一对检测层43A、43B、多个台基部44、多个线状连接构件51、多个板状连接构件52、密封树脂60和多个熔接部93。多个开关元件20包含多个开关元件20A和多个开关元件20B。
图6为显示半导体装置B1的立体图。图7为省略了图6所示的立体图中的密封树脂60的图。图8为显示半导体装置B1的平面图。图9为将图8所示的平面图中的密封树脂60用假想线(两点划线)表示的图。图10为将图9所示的平面图的一部分放大的部分放大图。图11为显示半导体装置B1的正视图。图12为显示半导体装置B1的底视图。图13为显示半导体装置B1的侧视图(左侧视图)。图14为显示半导体装置B1的侧视图(右侧视图)。图15为沿图9的XV-XV线的截面图。图16为沿图9的XVI-XVI线的截面图。图17为将图16的一部分放大的主要部分放大截面图，显示的是开关元件20的截面结构。
为了便于说明，图6～图17中，将相互正交的3个方向定义为x方向、y方向、z方向。z方向是半导体装置B1的厚度方向，对应于上述接合结构体A1的厚度方向。x方向是半导体装置B1的平面图(参照图8和图9)中的左右方向。y方向是半导体装置B1的平面图(参照图8和图9)中的上下方向。根据需要，将x方向的一个方向设为x1方向，将x方向的另一方向设为x2方向。同样地，将y方向的一个方向设为y1方向，将y方向的另一方向设为y2方向，将z方向的一个方向设为z1方向，将z方向的另一方向设为z2方向。
如图7、图9、图15和图16所示，绝缘基板10配置有多个导电构件11。绝缘基板10成为多个导电构件11和多个开关元件20的支撑构件。绝缘基板10具有电绝缘性。绝缘基板10的构成材料例如为导热性优异的陶瓷。作为这样的陶瓷，可列举例如AlN(氮化铝)。本实施方式中，绝缘基板10在平面视图中为矩形。如图15和图16所示，绝缘基板10具有主面101和背面102。
主面101与背面102在z方向上是分开的，而且相互朝向相反侧。主面101朝向z方向中配置有多个导电构件11的一侧、即z2方向。主面101被多个导电构件11和多个开关元件20、以及密封树脂60覆盖。背面102朝向z1方向。如图12、图15和图16所示，背面102从密封树脂60露出。背面102连接有例如图中未显示的散热器等。绝缘基板10的构成不受上述例示的限定，例如也可以是对于多个导电构件11中的每一个单独设置。
多个导电构件11分别为金属板。该金属板的构成材料例如为Cu或Cu合金。多个导电构件11与2个输入端子31、32和输出端子33一起构成与多个开关元件20的导通通路。多个导电构件11配置于绝缘基板10的主面101，且相互分开。各导电构件11例如通过Ag(银)糊那样的接合材与主面101接合。导电构件11的z方向尺寸例如为3.0mm，但不限于此。多个导电构件11可以被Ag镀层覆盖。
多个导电构件11包含2个导电构件11A、11B。如图7和图9所示，导电构件11A位于比导电构件11B更靠近x2方向的位置。导电构件11A搭载有多个开关元件20A。导电构件11B搭载有多个开关元件20B。2个导电构件11A、11B分别例如在平面视图中为矩形。各导电构件11A、11B中，可以在朝向z2方向的面的一部分形成有槽。例如，导电构件11A中，可以在平面视图中的多个开关元件20A与绝缘层41A(后述)之间形成有在y方向上延伸的槽。同样地，导电构件11B中，可以在平面视图中的多个开关元件20B与绝缘层41B(后述)之间形成有在y方向上延伸的槽。
各导电构件11A、11B在其表面(朝向z2方向的面)的一部分包含粗糙面区域。需说明的是，图9和图10中，将该粗糙面区域用影线表示。粗糙面区域与导电构件11表面的其他部分相比为粗糙面。粗糙面区域通过在半导体装置B1的制造过程中对导电构件11表面照射激光而形成。具体地，对导电构件11的表面照射激光使被该激光照射的部分熔融后，该熔融的部分凝固，从而成为粗糙面。需说明的是，照射激光的部分中的一部分也有时会升华。在该粗糙面区域，可以利用锚定效应提高密封树脂60的接合强度。各导电构件11A、11B也可以不包含粗糙面区域。
多个导电构件11的构成不受上述例示的限定，可以根据半导体装置B1所需的性能适当变更。例如，可以基于多个开关元件20的个数和配置等来改变各导电构件11的形状、大小和配置等。
多个开关元件20分别是使用以SiC(碳化硅)为主的半导体材料构成的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。需说明的是，多个开关元件20不限定为MOSFET，也可以是包含MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor FET，金属-绝缘体-半导体场效应管)的场效应晶体管、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)那样的双极晶体管、LSI等IC芯片。例示的是各开关元件20均为相同元件、而且是n通道型的MOSFET的情况。各开关元件20例如在平面视图中为矩形，但不限于此。
如图17所示，多个开关元件20分别具有元件主面201和元件背面202。图17中显示了开关元件20A。元件主面201和元件背面202在z方向上是分开的，而且相互朝向相反侧。各元件主面201朝向与绝缘基板10的主面101相同的方向。各元件背面202与绝缘基板10的主面101相对。
如图17所示，多个开关元件20分别具有主面电极21、背面电极22和绝缘膜23。
主面电极21设于元件主面201。如图10所示，主面电极21包括第1电极211和第2电极212。第1电极211例如为源极电极，流有源极电流。第2电极212例如为栅极电极，施加有用于驱动各开关元件20的栅极电压。第1电极211比第2电极212大。图10所示例示中，第1电极211是由1个区域构成的，但不限于此，也可以分割成多个区域。
背面电极22设于元件背面202。背面电极22例如遍布元件背面202整体地形成。背面电极22例如为漏极电极，流有漏极电流。
绝缘膜23设于元件主面201。绝缘膜23具有电绝缘性。绝缘膜23在平面视图中包围主面电极21。绝缘膜23例如为SiO2(二氧化硅)层、SiN4(氮化硅)层、聚苯并噁唑层，是从元件主面201开始按上述顺序层叠而成的。需说明的是，绝缘膜23中，代替聚苯并噁唑层，也可以是聚酰亚胺层。
如上所述，多个开关元件20包含多个开关元件20A和多个开关元件20B。如图7和图9所示，半导体装置B1包含4个开关元件20A和4个开关元件20B。多个开关元件20的数量不受本构成的限定，可以根据半导体装置B1所需的性能适当变更。例如，半导体装置B1为半桥型开关电路的情况下，多个开关元件20A构成半导体装置B1的上桥臂电路，多个开关元件20B构成半导体装置B1的下桥臂电路。
多个开关元件20A分别如图9所示搭载于导电构件11A。多个开关元件20A在y方向上分开地并列。如图17所示，各开关元件20A通过导电性接合层29与导电构件11A导通接合。导电性接合层29的构成材料例如设为以Sn(锡)为主成分的无铅焊锡，但不限于此，也可以为Ag糊。各开关元件20A中，元件背面202与导电构件11A的上表面(朝向z2方向的面)相对。各开关元件20A的背面电极22经由导电性接合层29与导电构件11A导通。
多个开关元件20B分别如图9所示搭载于导电构件11B。多个开关元件20B在y方向上分开地并列。各开关元件20B经由导电性接合层29与导电构件11B导通接合。各开关元件20B中，元件背面202与导电构件11B的上表面(朝向z2方向的面)相对。各开关元件20B的背面电极22经由导电性接合层29与导电构件11B导通。
2个输入端子31、32分别为金属板。该金属板的构成材料例如为Cu或Cu合金。2个输入端子31、32的z方向尺寸分别例如为0.8mm，但不限于此。2个输入端子31、32分别如图11所示在半导体装置B1中位于靠近x2方向的位置。2个输入端子31、32之间例如施加了电源电压。输入端子31是正极(P端子)，输入端子32是负极(N端子)。输入端子32在z方向上与输入端子31和导电构件11A双方分开地配置。
如图9和图15所示，输入端子31具有衬垫部311和端子部312。
衬垫部311是输入端子31中被密封树脂60覆盖的部分。衬垫部311的x1方向侧的端部呈梳齿状，包含多个梳齿部311a。多个梳齿部311a分别经由一部分熔接部93(具体地，后述输入端子接合部93B)与导电构件11A的表面接合，而且，经由该熔接部93，输入端子31与导电构件11A导通。梳齿部311a与导电构件11A的接合通过激光熔接来进行。
端子部312是输入端子31中从密封树脂60露出的部分。如图9和图15所示，端子部312在平面视图中从密封树脂60在x2方向上延伸。
如图9和图15所示，输入端子32具有衬垫部321和端子部322。
衬垫部321是输入端子32中被密封树脂60覆盖的部分。衬垫部321包含连接部321a和多个伸出部321b。连接部321a是在y方向上延伸的带状。连接部321a与端子部322相连。多个伸出部321b是从连接部321a在x1方向上延伸的带状。多个伸出部321b在平面视图中在y方向上并列，而且相互分开。各伸出部321b中朝向z1方向的面与各台基部44相接，隔着该各台基部44由导电构件11A支撑。
衬垫部321在其表面的一部分包含粗糙面区域。图9中，将该粗糙面区域用影线表示。粗糙面区域与衬垫部321表面的其他部分相比为粗糙面。粗糙面区域是通过在半导体装置B1的制造过程中对输入端子32表面照射激光而形成的。在该粗糙面区域，可以利用锚定效应提高密封树脂60的接合强度。衬垫部321中也可以不包含粗糙面区域。
端子部322是输入端子32中从密封树脂60露出的部分。如图9和图15所示，端子部322在平面视图中从密封树脂60在x2方向上延伸。端子部322在平面视图中为矩形。如图9和图15所示，端子部322在平面视图中与输入端子31的端子部312重叠。端子部322与端子部312在z2方向上分开。图9和图15所示例示中，端子部322的形状与端子部312的形状是同样的。
输出端子33为金属板。该金属板的构成材料例如为Cu或Cu合金。如图11所示，输出端子33在半导体装置B1中位于靠近x1方向的位置。利用多个开关元件20，从输出端子33输出经功率转换的交流电(电压)。
如图9和图15所示，输出端子33包含衬垫部331和端子部332。
衬垫部331是输出端子33中被密封树脂60覆盖的部分。衬垫部331的x2方向侧的部分呈梳齿状，包含多个梳齿部331a。多个梳齿部331a分别经由一部分熔接部93(具体地，后述输出端子接合部93A)与导电构件11B的表面接合，而且，经由该熔接部93，输出端子33与导电构件11B导通。梳齿部331a与导电构件11B的接合通过激光熔接来进行。
衬垫部331在其表面的一部分包含粗糙面区域。图9中，将该粗糙面区域用影线表示。粗糙面区域与衬垫部331表面的其他部分相比为粗糙面。粗糙面区域通过在半导体装置B1的制造过程中对输出端子33表面照射激光而形成。在该粗糙面区域，可以利用锚定效应提高密封树脂60的接合强度。衬垫部331可以不包含粗糙面区域。
端子部332是输出端子33中从密封树脂60露出的部分。如图9和图15所示，端子部332从密封树脂60在x1方向上伸出。
如图8～图10和图12所示，一对栅极端子34A、34B在y方向上位于与各导电构件11A、11B相邻的位置。对于栅极端子34A施加用于驱动多个开关元件20A的栅极电压。对于栅极端子34B施加用于驱动多个开关元件20B的栅极电压。
如图9和图10所示，一对栅极端子34A、34B分别具有衬垫部341和端子部342。各栅极端子34A、34B中，衬垫部341被密封树脂60覆盖。由此，各栅极端子34A、34B被密封树脂60支撑。在各衬垫部341表面例如可以实施了Ag镀敷。各端子部342与各衬垫部341相连而且从密封树脂60露出。各端子部342在x方向上观察时构成L字形。
如图8～图10和图12所示，一对检测端子35A、35B在x方向上位于与一对栅极端子34A、34B相邻的位置。施加于多个开关元件20A的各主面电极21(第1电极211)的电压(对应于源极电流的电压)从检测端子35A检测。施加于多个开关元件20B的各主面电极21(第1电极211)的电压(对应于源极电流的电压)从检测端子35B检测。
如图9和图10所示，一对检测端子35A、35B分别具有衬垫部351和端子部352。各检测端子35A、35B中，衬垫部351被密封树脂60覆盖。由此，各检测端子35A、35B被密封树脂60支撑。在各衬垫部351表面例如可以实施了Ag镀敷。各端子部352与各衬垫部351相连而且从密封树脂60露出。各端子部352在x方向上观察时构成L字形。
如图8～图10和图12所示，多个虚拟端子36在x方向上相对于一对检测端子35A、35B而位于与一对栅极端子34A、34B相反的一侧。本实施方式中有6个虚拟端子36。其中3个虚拟端子36位于x方向的一侧(x2方向)。剩下的3个虚拟端子36位于x方向的另一侧(x1方向)。多个虚拟端子36的数量不受本构成的限定。此外，也可以设为不具备多个虚拟端子36的构成。
如图9和图10所示，多个虚拟端子36分别具有衬垫部361和端子部362。各虚拟端子36中，衬垫部361被密封树脂60覆盖。由此，各虚拟端子36被密封树脂60支撑。在各衬垫部361表面例如可以实施了Ag镀敷。各端子部362与各衬垫部361相连而且从密封树脂60露出。各端子部362在x方向上观察时构成L字形。图6～图14所示例示中，各端子部362的形状与一对栅极端子34A、34B的各端子部342的形状和一对检测端子35A、35B的各端子部352的形状是同样的。
如图7、图9和图16所示，一对侧面端子37A、37B在平面视图中配置在密封树脂60的y1方向侧的端缘部分且为密封树脂60的x方向的各端缘部分。如图9和图16所示，一对侧面端子37A、37B分别具有衬垫部371和端面372。
各侧面端子37A、37B中，衬垫部371被密封树脂60覆盖。如图9所示，各衬垫部371的一部分在平面视图中是弯曲的。此外，如图16所示，各衬垫部371的其他部分在z方向上弯曲。侧面端子37A的衬垫部371经由一部分熔接部93(下文具体描述的侧面端子接合部93D)与导电构件11A接合，侧面端子37B的衬垫部371经由一部分熔接部93(下文具体描述的侧面端子接合部93C)与导电构件11B接合。由此，侧面端子37A被导电构件11A支撑，侧面端子37B被导电构件11B支撑。
各衬垫部371在其表面的一部分包含粗糙面区域。图9中，将该粗糙面区域用影线表示。粗糙面区域与各衬垫部371表面的其他部分相比为粗糙面。粗糙面区域通过在半导体装置B1的制造过程中对一对侧面端子37A、37B的表面照射激光而形成。在该粗糙面区域，可以利用锚定效应提高密封树脂60的接合强度。各侧面端子37A、37B也可以不包含粗糙面区域。
各侧面端子37A、37B中，端面372从密封树脂60露出。侧面端子37A的端面372朝向x2方向，例如与树脂侧面631大体在一个面上。需说明的是，也可以不在一个面上。侧面端子37B的端面372朝向x1方向，例如与树脂侧面632大体在一个面上。需说明的是，也可以不在一个面上。各侧面端子37A、37B在平面视图中全部与密封树脂60重叠。
各侧面端子37A、37B的构成不受上述例示的限定。例如，平面视图中，可以分别伸出直至从树脂侧面631、632突出。此外，半导体装置B1也可以不具备各侧面端子37A、37B。
如图8～图10所示，一对栅极端子34A、34B、一对检测端子35A、35B和多个虚拟端子36在平面视图中沿x方向排列。半导体装置B1中，一对栅极端子34A、34B、一对检测端子35A、35B、多个虚拟端子36和一对侧面端子37A、37B均从相同的引线框形成。
绝缘构件39具有电绝缘性，其构成材料例如为绝缘纸等。绝缘构件39的一部分为平板，如图15所示，在z方向上夹在输入端子31的端子部312与输入端子32的端子部322之间。平面视图中，输入端子31全部与绝缘构件39重叠。此外，平面视图中，输入端子32中，衬垫部321的一部分和端子部322的全部与绝缘构件39重叠。利用绝缘构件39，2个输入端子31、32相互绝缘。绝缘构件39的一部分(x1方向侧的部分)被密封树脂60覆盖。
如图15所示，绝缘构件39具有夹层部391和伸出部392。夹层部391在z方向上夹在输入端子31的端子部312与输入端子32的端子部322之间。夹层部391全部夹在端子部312与端子部322之间。伸出部392从夹层部391相比于端子部312和端子部322进一步向x2方向延伸。
一对绝缘层41A、41B具有电绝缘性，其构成材料例如为玻璃环氧树脂。如图9所示，一对绝缘层41A、41B分别是在y方向上延伸的带状。如图9、图10、图15和图16所示，绝缘层41A与导电构件11A的上表面(朝向z2方向的面)接合。绝缘层41A位于比多个开关元件20A更靠近x2方向的位置。如图9、图10、图15和图16所示，绝缘层41B与导电构件11B的(朝向z2方向的面)接合。绝缘层41B位于比多个开关元件20B更靠近x1方向的位置。
一对栅极层42A，42B具有导电性，其构成材料例如为Cu。一对栅极层42A、42B分别如图9所示是在y方向上延伸的带状。如图9、图10、图15和图16所示，栅极层42A配置在绝缘层41A上。栅极层42A经由线状连接构件51(具体地，后述栅极线511)与各开关元件20A的第2电极212(栅极电极)导通。如图9、图10、图15和图16所示，栅极层42B配置在绝缘层41B上。栅极层42B经由线状连接构件51(具体地后述栅极线511)与各开关元件20B的第2电极212(栅极电极)导通。
一对检测层43A、43B具有导电性，其构成材料例如为Cu。一对检测层43A、43B分别如图9所示是在y方向上延伸的带状。如图9、图10、图15和图16所示，检测层43A与栅极层42A一起配置在绝缘层41A上。检测层43A在绝缘层41A上位于栅极层42A的近旁，且与栅极层42A分开。检测层43A例如位于比栅极层42A更靠近配置有多个开关元件20A的一侧(x2方向)，但也可以位于相反侧。检测层43A经由线状连接构件51(具体地，后述检测线512)与各开关元件20A的第1电极211(源极电极)导通。如图9、图10、图15和图16所示，检测层43B与栅极层42B一起配置在绝缘层41B上。检测层43B在绝缘层41B上位于与栅极层42B的近旁，且与栅极层42B分开。检测层43B例如位于比栅极层42B更靠近配置有多个开关元件20B的一侧(x1方向)，但也可以位于相反侧。检测层43B经由线状连接构件51(具体地，后述检测线512)与各开关元件20B的第1电极211(源极电极)导通。
多个台基部44分别具有电绝缘性，其构成材料例如为陶瓷。如图7和图15所示，各台基部44与导电构件11A的表面接合。各台基部44例如在平面视图中为矩形。多个台基部44在y方向上并列，且相互分开。各台基部44的z方向尺寸与输入端子31的z方向尺寸和绝缘构件39的z方向尺寸的合计大体相同。各台基部44上接合有输入端子32的衬垫部321的各伸出部321b。各台基部44支撑输入端子32。
多个线状连接构件51是所谓键合线。多个线状连接构件51分别具有导电性，其构成材料例如为Al(铝)、Au(金)、Cu中的任一种。如图9和图10所示，多个线状连接构件51包含多个栅极线511、多个检测线512、一对第1连接线513和一对第2连接线514。
如图9和图10所示，多个栅极线511分别是，其一端与开关元件20的第2电极212(栅极电极)接合，其另一端与一对栅极层42A、42B中的任一个接合。多个栅极线511中，有使开关元件20A的第2电极212与栅极层42A导通的栅极线，也有使开关元件20B的第2电极212与栅极层42B导通的栅极线。
如图9和图10所示，多个检测线512分别是，其一端与开关元件20的第1电极211(源极电极)接合，其另一端与一对检测层43A、43B中的任一个接合。多个检测线512中，有使开关元件20A的第1电极211与检测层43A导通的检测线，也有使开关元件20B的第1电极211与检测层43B导通的检测线。
如图9和图10所示，一对第1连接线513是，其一方将栅极层42A与栅极端子34A连接，另一方将栅极层42B与栅极端子34B连接。一方的第1连接线513的一端与栅极层42A接合，另一端与栅极端子34A的衬垫部341接合，使它们导通。另一方的第1连接线513的一端与栅极层42B接合，另一端与栅极端子34B的衬垫部341接合，使它们导通。
如图9和图10所示，一对第2连接线514是，其一方将检测层43A与检测端子35A连接，另一方将检测层43B与检测端子35B连接。一方的第2连接线514的一端与检测层43A接合，另一端与检测端子35A的衬垫部351接合，使它们导通。另一方的第2连接线514的一端与检测层43B接合，另一端与检测端子35B的衬垫部351接合，使它们导通。
多个板状连接构件52分别具有导电性，其构成材料例如为Al、Au、Cu中的任一种。各板状连接构件52可以是板状金属板折叠形成的。如图7、图9和图10所示，多个板状连接构件52包含多个第1引线521和多个第2引线522。代替多个板状连接构件52，也可以使用与上述线状连接构件51等同的键合线。
如图7、图9和图10所示，多个第1引线521分别将开关元件20A与导电构件11B连接。各第1引线521的一端与开关元件20A的第1电极211(源极电极)接合，另一端与导电构件11B的表面接合。
如图7、图9和图10所示，多个第2引线522分别将各开关元件20B与输入端子32连接。各第2引线522的一端与各开关元件20B的第1电极211(源极电极)接合，另一端与输入端子32的衬垫部321的各伸出部321b接合。各第2引线522例如利用Ag糊、焊锡接合。各第2引线522在z方向上弯曲。
如图15和图16所示，密封树脂60覆盖绝缘基板10(但背面102除外)、多个导电构件11、多个开关元件20、多个线状连接构件51和多个板状连接构件52。密封树脂60的构成材料例如为环氧树脂。如图6、图8、图9和图11～图14所示，密封树脂60具有树脂主面61、树脂背面62和多个树脂侧面63。
树脂主面61和树脂背面62在z方向上分开，而且，相互朝向相反侧。树脂主面61朝向z2方向，树脂背面62朝向z1方向。如图12所示，树脂背面62在平面视图中是包围绝缘基板10的背面102的框状。多个树脂侧面63分别与树脂主面61和树脂背面62双方相连，而且夹在它们之间。多个树脂侧面63中，有在x方向上分开的一对树脂侧面631、632和在y方向上分开的一对树脂侧面633、634。树脂侧面631朝向x2方向，树脂侧面632朝向x1方向。树脂侧面633朝向y2方向，树脂侧面634朝向y1方向。
如图6、图11和图12所示，密封树脂60包含分别从树脂背面62向z方向凹陷的多个凹部65。多个凹部65分别在y方向上延伸，平面视图中，从树脂背面62的y1方向的端缘至y2方向的端缘相连。多个凹部65在平面视图中在x方向上夹着绝缘基板10的背面102分别各形成3个。密封树脂60中也可以不形成多个凹部65。
多个熔接部93分别是将2个金属构件接合的部分，是与上述接合结构体A1的各熔接部93同样的结构(参照图1和图2)。多个熔接部93包含多个输出端子接合部93A、多个输入端子接合部93B、2个侧面端子接合部93C、93D。
如图9和图15所示，多个输出端子接合部93A是在平面视图中重叠的输出端子33的一部分与导电构件11B的一部分通过激光熔接而被熔接形成的。多个输出端子接合部93A在平面视图中在输出端子33的衬垫部331中的各梳齿部331a中分别形成1个。利用各输出端子接合部93A使作为第1金属构件91的输出端子33与作为第2金属构件92的导电构件11B接合，它们构成接合结构体A1。
如图9和图15所示，多个输入端子接合部93B是在平面视图中重叠的输入端子31的一部分与导电构件11A的一部分通过激光熔接而被熔接形成的。多个输入端子接合部93B在平面视图中在输入端子31的衬垫部311中的各梳齿部311a中分别各形成1个。利用各输入端子接合部93B使作为第1金属构件91的输入端子31与作为第2金属构件92的导电构件11A接合，它们构成接合结构体A1。
如图9和图16所示，侧面端子接合部93C是在平面视图中重叠的侧面端子37A的一部分与导电构件11A的一部分通过激光熔接而被熔接形成的。侧面端子接合部93C在平面视图中在侧面端子37A的衬垫部371中形成。利用侧面端子接合部93C使作为第1金属构件91的侧面端子37A与作为第2金属构件92的导电构件11A接合，它们构成接合结构体A1。
如图9和图16所示，侧面端子接合部93D是在平面视图中重叠的侧面端子37B的一部分与导电构件11B的一部分通过激光熔接而被熔接形成的。侧面端子接合部93D在平面视图中在侧面端子37B的衬垫部371中形成。利用侧面端子接合部93D使作为第1金属构件91的侧面端子37B与作为第2金属构件92的导电构件11B接合，它们构成接合结构体A1。
接下来，对第1实施方式涉及的接合结构体A1、接合方法和半导体装置B1的作用效果进行说明。
接合结构体A1具备熔接部93。熔接部93是在第1金属构件91与第2金属构件92重叠的区域中第1金属构件91的一部分和第2金属构件92的一部分被熔接而成的。熔接部93例如是通过激光熔接形成的，使第1金属构件91与第2金属构件92接合。因此，第1金属构件91与第2金属构件92不会相互摩擦。由此能够抑制第1金属构件91与第2金属构件92的表面损伤。
本实施方式的接合方法中，使激光沿第1轨道T1进行第1扫描，同时使第1轨道T1的基准位置P3沿第2轨道T2进行第2扫描。已知在激光熔接中，通过增加激光的照射速度或减小激光的光束直径来抑制飞溅的发生。但激光的照射速度的高速化、激光的光束直径的缩小有可能引起由于激光产生的热无法从第1金属构件91传递至第2金属构件92的问题。结果，存在第2金属构件92不熔融，熔接部93无法跨着第1金属构件91和第2金属构件92而形成的情况。这意味着第1金属构件91与第2金属构件92未被接合。因此，通过进行上述第1扫描和第2扫描，使激光的轨迹为例如图5所示那样的轨迹。由此，即使增大激光的照射速度并缩小激光的光束直径，也能够使激光导致的发热从第1金属构件91充分传递至第2金属构件92。综上所述，本实施方式的接合方法能够抑制激光熔接时飞溅的发生而且使第1金属构件91与第2金属构件92接合。
本实施方式的接合方法中，第1轨道T1的半径R3与第2轨道T2的半径R4大体相同。例如，如果第1轨道T1的半径R3与第2轨道T2的半径R4不同，则在激光的轨迹(参照图5)中，无法通过平面视图中的中央部分(第2轨道T2的基准位置P4附近)。因此，通过使第1轨道T1的半径R3与第2轨道T2的半径R4大体相同，能够如图5所示使激光的轨迹为通过平面视图中的中央部分的轨迹。
半导体装置B1具备多个熔接部93。即，通过激光熔接使形成有熔接部93的金属构件间接合。因此，不会发生该金属构件间的相互摩擦。上述超声波接合中会使接合的2个金属构件间相互摩擦，因此有可能由于金属构件的磨损而产生粉尘。该粉尘如果在半导体装置B1的制造过程中产生，则成为半导体装置B1的运转不良的原因。因此，通过利用激光熔接使2个金属构件间接合，能够抑制半导体装置B1的运转不良。此外，在激光熔接的情况下，存在熔接时产生的热局部性扩散的倾向。例如，通过激光熔接使输出端子33的衬垫部331与导电构件11B接合时，由该激光熔接产生的热无法扩散至导电构件11B上形成的导电性接合层29。因此，热向导电性接合层29等的扩散被抑制。因此，在半导体装置B1的制造过程中，能够抑制导电性接合层29等的非有意的熔融，因而能够抑制多个开关元件20的接合不良。
半导体装置B1中，多个熔接部93通过上述接合方法形成。如上所述，该接合方法能够抑制飞溅的发生。如果在半导体装置B1的制造过程中发生飞溅，则有可能成为半导体装置B1的运转不良的原因。因此，通过利用上述接合方法形成多个熔接部93，能够抑制半导体装置B1的运转不良。
半导体装置B1中，在z方向上输入端子31的端子部312与输入端子32的端子部322之间具备绝缘构件39。由此能够容易地将端子部312和端子部322制成层压配线。
如图1所示，第1实施方式涉及的接合结构体A1中，显示了多个线状痕932的各曲率半径全部相同的情况，但不限于此。例如，各线状痕932的曲率半径也可以是不同的。图18显示的是这样的变形例的一例。图18所示例子中，在多个线状痕932的一部分中，越是位于外周缘931的圆周方向的规定方向(图18的顺时针)，曲率半径越是缓缓变小。多个线状痕932的最小曲率半径例如与陷口部933的曲率半径大体相同。需说明的是，上述规定方向与第2轨道T2的移动方向一致。例如，可以根据第1金属构件91和第2金属构件92的熔化容易度、激光导致的发热的扩散程度等，形成这样的熔接痕。
第1实施方式涉及的接合方法中，显示了第2扫描中第2轨道T2在平面视图中为圆形的情况，但第2轨道T2不限于此。例如，可以使基准位置P3直线移动，也可以曲线移动，也可以在平面视图中呈椭圆形移动，还可以呈多边形移动。但即使在这种情况下，第1扫描也是以基准位置P3为基准呈环状移动。使基准位置P3呈椭圆形移动的情况下，本公开的环状方向是绘出椭圆形轨迹的方向。此外，第2轨道T2不仅可以沿某一形状移动，而且可以沿多个形状移动。图19例如显示的是组合了直线移动和圆形移动的情况的一例。图19所示例子中，使第1轨道T1的基准位置P3从第2轨道T2的中心位置(相当于基准位置P4)朝向第2轨道T2、在第2轨道T2的径向上直线移动(参照第3轨道T3)。然后，与上述例示同样地使基准位置P3沿第2轨道T2移动。关于照射的激光，在使基准位置P3沿第3轨道T3移动期间和使基准位置P3沿第2轨道T2移动1周期间，可以以其峰值功率相同的方式进行控制，也可以以其峰值功率不同的方式进行控制。以这种方式复合多个轨道进行第2扫描的情况下，熔接部93成为图20所示那样的结构。图20所示熔接部93中，底部936的形状与第1实施方式涉及的熔接部93的形状是不同的。具体地，底部936的与厚度方向正交的平面的截面不是圆环状，而是呈圆形。这样的图20所示熔接部93的情况下，在接合强度提高的同时，还有助于导通通路的扩大化带来的低电阻化。
接下来，参照图21～图24对第2实施方式涉及的半导体装置进行说明。需说明的是，以下的说明中，对于与第1实施方式相同或者相似的要素标注同样的符号，省略其说明。
第2实施方式的半导体装置B2与半导体装置B1相比主要在下面几点上是不同的。这几点是：进一步具备汇流排C1这一点，以及多个熔接部93进一步包含多个供应端子接合部93E和多个供应端子接合部93F这一点。半导体装置B2具备半导体装置B1、以及经由多个供应端子接合部93E和多个供应端子接合部93F连接于半导体装置B1的汇流排C1。图21为显示半导体装置B2的立体图。图22为显示半导体装置B2的平面图。图23为显示半导体装置B2的底视图。图24为沿图22的XXIV-XXIV线的截面图。
如图21～图24所示，汇流排C1具备2个供应端子71、72、绝缘体73和模具树脂74。
2个供应端子71、72分别为金属板。该金属板的构成材料例如为Cu或Cu合金。如图21～图24所示，各供应端子71、72是在x方向上延伸的带状。供应端子72相对于供应端子71在朝向z方向的绝缘基板10的主面101侧分开地配置。平面视图中，供应端子72与供应端子71重叠。图22～图24所示例示中，供应端子71的形状与供应端子72的形状是同样的。各供应端子71、72的z方向尺寸分别例如为0.8mm，但不限于此。
如图24所示，供应端子71通过激光熔接与输入端子31接合，与该输入端子31导通。供应端子71在从模具树脂74露出的前端部包含基部711和多个伸出部712。多个伸出部712从基部711向x1方向延伸。各伸出部712在平面视图中为矩形。本实施方式中包含2个伸出部712。2个伸出部712在y方向上留有间隙地配置。由此，供应端子71的上述前端部为凹形。需说明的是，供应端子71的形状不限定为上述情况，例如，从模具树脂74露出的部分在平面视图中可以为矩形。
供应端子72如图24所示通过激光熔接与输入端子32接合，与该输入端子32导通。供应端子72在从模具树脂74露出的前端部包含基部721和多个伸出部722。多个伸出部722从基部721向x1方向延伸。各伸出部722在平面视图中为矩形。本实施方式中有2个伸出部722。2个伸出部722在y方向上留有间隙地配置。由此，供应端子72的前端部为凹形。需说明的是，供应端子72的形状不限定为上述情况，例如，从模具树脂74露出的部分在平面视图中可以为矩形。
绝缘体73如图24所示在z方向上夹在2个供应端子71、72之间。绝缘体73具有电绝缘性，作为其构成材料的一例，是玻璃环氧树脂等合成树脂。供应端子71的朝向z2方向的面与绝缘体73相接。供应端子72的朝向z1方向的面与绝缘体73相接。供应端子71和供应端子72构成在平面视图中相互重叠而且利用绝缘体73相互电绝缘的层压配线。
如图24所示，模具树脂74覆盖各供应端子71、72和绝缘体73各自的一部分。模具树脂74的构成材料为环氧树脂等具有电绝缘性的合成树脂。各供应端子71、72和绝缘体73各自的一部分从模具树脂74的x方向的两侧突出。需说明的是，汇流排C1也可以不具备模具树脂74。
如图23和图24所示，多个供应端子接合部93E是在平面视图中重叠的供应端子71的一部分与输入端子31的一部分通过激光熔接而被熔接形成的。通过各供应端子接合部93E，作为第1金属构件91的供应端子71与作为第2金属构件92的输入端子31接合，它们构成接合结构体A1。图23所示例示中有3个供应端子接合部93E，但供应端子接合部93E的数量没有特别限定。具备各供应端子接合部93E的接合结构体A1中，第2金属构件92与上述第1实施方式涉及的各接合结构体A1相比更薄。
如图23所示，多个供应端子接合部93E中，形成于供应端子71的伸出部712的供应端子接合部93E在平面视图中的半径(相当于上述外周缘931的半径)比形成于供应端子71的基部711的供应端子接合部93E大。这是由于伸出部712的宽度(y方向尺寸)比基部711的宽度(y方向尺寸)窄而产生的。详细地，伸出部712的宽度比基部711的宽度窄，因此激光熔接时产生的热难以释放。结果，产生的熔融浴变大，因此伸出部712中形成的供应端子接合部93E的直径变大。考虑这样的倾向，可以通过对激光熔接的各种条件(例如激光的峰值功率)进行调整，使各供应端子接合部93E的在平面视图中半径全部大体相同。
如图21～图22和图24所示，多个供应端子接合部93F是在平面视图中重叠的供应端子72的一部分与输入端子32的一部分通过激光熔接而被熔接形成的。通过各供应端子接合部93F，作为第1金属构件91的供应端子72与作为第2金属构件92的输入端子32接合，它们构成接合结构体A1。本实施方式中有3个供应端子接合部93F。图22所示例示中，供应端子接合部93F的数量没有特别限定。具备各供应端子接合部93F的接合结构体A1中，第2金属构件92与上述第1实施方式涉及的各接合结构体A1相比更薄。
如图22所示，多个供应端子接合部93F中，形成于供应端子72的伸出部722的供应端子接合部93F在平面视图中的半径(相当于上述外周缘931的半径)比形成于供应端子72的基部721的供应端子接合部93F大。这是由于伸出部722的宽度(y方向尺寸)比基部721(y方向尺寸)的宽度窄而产生的。详细地，伸出部722的宽度比基部721的宽度窄，因此激光熔接时产生的热难以释放。结果，产生的熔融浴变大，因此伸出部722中形成的供应端子接合部93F的直径变大。考虑这样的倾向，可以通过对激光熔接的各种条件(例如激光的峰值功率)进行调整，使各供应端子接合部93F的在平面视图中半径大体相同。
半导体装置B2中，供应端子71是正极，供应端子72是负极。2个供应端子71、供应端子72例如如图24所示在x2方向侧与直流电源DC连接。由此，经由汇流排C1，在与2个输入端子31、32之间施加直流电源DC的电源电压。
接下来，对第2实施方式涉及的半导体装置B2的作用效果进行说明。
半导体装置B2具备多个熔接部93。即，与上述第1实施方式同样地，通过激光熔接使形成有熔接部93的金属构件间接合。因此，2个金属构件不会相互摩擦，因此能够抑制粉尘的产生。由此，能够抑制半导体装置B2的运转不良。此外，该熔接部93是通过上述接合方法形成的，因而能够抑制飞溅的发生。由此能够抑制半导体装置B2的运转不良。
半导体装置B2具备输入端子31和输入端子32。输入端子31具有端子部312。输入端子32具有端子部322。此外，半导体装置B2具备汇流排C1。汇流排C1具备2个供应端子71、72。输入端子32的端子部322在z方向上与输入端子31的端子部312分开，而且，在平面视图中与输入端子31的端子部312重叠。供应端子72在z方向上与供应端子71分开，而且，在平面视图中与供应端子71重叠。供应端子71和输入端子31的端子部312通过多个供应端子接合部93E接合，供应端子72和输入端子32的端子部322通过多个供应端子接合部93F接合。由此，由端子部312和供应端子71以及端子部322和供应端子72构成连续的层压配线。因此，由直流电源DC向半导体装置B2供应的电力经过层压配线。因此，能够利用该层压配线使半导体装置B2内部产生的电感以更稳定的状态减少。因此，利用半导体装置B2，能够使内部电感以更稳定的状态减少。
半导体装置B2中，汇流排C1具备在z方向上夹在2个供应端子71、72之间的绝缘体73。由此，能够容易地将供应端子71和供应端子72设为层压配线。
半导体装置B2中，供应端子71和输入端子31通过3个供应端子接合部93E接合。这3个供应端子接合部93E分别通过基于上述接合方法的激光熔接来形成。通过增加供应端子接合部93E的数量也能够进一步提高供应端子71和输入端子31的接合强度，但激光熔接的次数增加，因此制造工序的劳动量增加，而且，供应端子71有可能由于激光熔接所产生的热而发生热形变。因此，为了减少制造工序的劳动量和降低热形变带来的影响，优选用3个供应端子接合部93E将供应端子71和输入端子31接合。需说明的是，供应端子72和输入端子32通过3个供应端子接合部93F接合也是出于这样的理由。
半导体装置B2中，汇流排C1具备供应端子71。供应端子71包含基部711和各自从基部711伸出的多个伸出部712。如图23所示，供应端子71中，与输入端子31接合的部分分为两部分。由此，如上所述利用3个供应端子接合部93E进行接合的情况下，能够使热形变的影响进一步降低。供应端子72中，如图22所示与输入端子32接合的部分分为两部分也是出于这样的理由。
第2实施方式中，如图24所示，给出了在2个供应端子71、72之间连接直流电源DC的情况，但不限于此。例如，也可以如图25所示进一步连接电容器C。电容器C与直流电源DC并联连接。电容器C是陶瓷电容器、薄膜电容器等。电容器C的电容根据半导体装置B2的频率特性来设定。通过半导体装置B2的多个开关元件20的驱动，在2个输入端子31、32产生作为电感的产生要因的反电动势。电容器C发挥将该反电动势作为电荷蓄积的功能。因此，图25所示方式中，更有效地减小了半导体装置B2的电感。需说明的是，电容器C中蓄积的电荷用于向半导体装置B1供应的直流电力的一部分。或者，也可以如图26所示进一步连接电容器C和电阻器R的串联电路。该串联电路是所谓RC缓冲电路，与直流电源DC并联连接。电阻器R能够使2个输入端子31、32中产生的反电动势的电压下降。因此，图26所示方式中，能够在减小上述半导体装置B2的电感的同时，防止电容器C的过充电。
图27显示的是第3实施方式涉及的半导体装置。第3实施方式的半导体装置B3与半导体装置B1相比，密封树脂60的形状是不同的。除此以外，是与半导体装置B1相同的。图27为显示半导体装置B3的立体图。
本实施方式的密封树脂60在平面视图中的y方向的各端缘部分在x方向上伸出。2个输入端子31、32和绝缘构件39各自的一部分被密封树脂60中在x2方向上延伸的部分覆盖。此外，输出端子33的一部分被密封树脂60中在x1方向上延伸的部分覆盖。
半导体装置B3与半导体装置B1相比，密封树脂60更大，进一步覆盖2个输入端子31、32、输出端子33和绝缘构件39各一部分。由此，半导体装置B3与半导体装置B1相比更能保护2个输入端子31、32、输出端子33和绝缘构件39不发生劣化、弯折等。
半导体装置B3中也可以连接有第2实施方式所示的汇流排C1。
上述接合结构体A1中，给出了第1金属构件91和第2金属构件92的表面为Cu的情况，但不限于此。例如，第1金属构件91和第2金属构件92中的任一方或者其双方的表面可以被金属镀层覆盖。作为该金属镀层，例如有Sn、Ni(镍)等。以下，对第1金属构件91或者第2金属构件92中的任一方被金属镀层覆盖的情况进行说明。需说明的是，Cu的熔点为1085℃，Sn的熔点为232℃，Ni的熔点为1453℃。
图28～图32是用于对变形例中的接合结构体(熔接部93)进行说明的图。这些图所示各熔接部93通过仅进行上述第1扫描(不进行上述第2扫描)就可以形成。图28～图32为显示各接合结构体的截面示意图。
图28为第1金属构件91的表面和第2金属构件92的表面均未被镀敷的情况的一例。图28对应于接合结构体A1，是为了与变形例涉及的例示(图29～图32)进行比较而示出的。图29为第1金属构件91不被金属镀层覆盖、第2金属构件92被Sn镀层覆盖的情况的一例。图30为第1金属构件91不被金属镀层覆盖、第2金属构件92被Ni镀层覆盖的情况的一例。图31为第1金属构件91被Sn镀层覆盖、第2金属构件92不被金属镀层覆盖的情况的一例。图32为第1金属构件91被Ni镀层覆盖、第2金属构件92不被金属镀层覆盖的情况的一例。
如图29和图31所示，可见在第1金属构件91或者第2金属构件92被Sn镀层覆盖的情况下，在第1金属构件91与第2金属构件92的界面附近，熔接部93向侧方鼓起。这是因为，Sn的熔点比Cu的熔点低，因此，由于激光导致的发热，Sn比Cu更先熔融。此外，熔接部93组成的一部分含有CuSn合金。
另一方面，如图30和图32所示，第1金属构件91或者第2金属构件92被Ni镀层覆盖的情况下，不会产生图29和图31所示那样的第1金属构件91与第2金属构件92的界面附近的熔接部93的鼓起。此外，熔接部93的组成中不含CuNi合金，Cu和Ni分别共存。
即使在以上所示第1金属构件91和第2金属构件92中的任一方或者双方进行了金属镀敷的情况下(参照图29～图32)，与未进行金属镀敷的情况(参照图28)相比，第1金属构件91与第2金属构件92的接合强度也是大体同等的。此外，各熔接部93中的导电性也大体同等。即，本公开的接合结构体中，可以适当对第1金属构件91和第2金属构件92实施金属镀敷。
本公开涉及的接合结构体、半导体装置和接合方法不受上述实施方式的限定。本公开的接合结构体和半导体装置的各部的具体构成、以及本公开的接合方法的各工序的具体处理可以自由地进行各种设计变更。

Claims (26)

1.一种接合结构体，
第1金属构件与第2金属构件在第1方向上观察时重叠、且所述第1金属构件与所述第2金属构件接合，
在所述第1金属构件与所述第2金属构件重叠的区域，具备所述第1金属构件和所述第2金属构件的各一部分被熔接而成的熔接部，
所述熔接部具有在所述第1方向上观察时为环状的外周缘、以及在所述第1方向上观察时分别从所述熔接部的内部向所述外周缘延伸的多个线状痕，
所述多个线状痕分别以朝向沿所述外周缘的环状方向的一方鼓起的方式弯曲。
2.根据权利要求1所述的接合结构体，
所述外周缘是以第1基准点为中心的圆环状，
所述多个线状痕分别从所述第1基准点向所述外周缘延伸，而且朝向所述外周缘的圆周方向的一方鼓起。
3.根据权利要求2所述的接合结构体，
所述熔接部进一步具有在所述第1方向上观察时为圆形的陷口部，
所述陷口部的直径比所述外周缘的半径小。
4.根据权利要求3所述的接合结构体，所述陷口部在所述第1方向上观察的中心位于连接所述第1基准点和所述外周缘的线段的中央部分。
5.根据权利要求3或4所述的接合结构体，
所述多个线状痕在所述第1方向上观察时为圆弧状，
所述多个线状痕中的一部分线状痕中，越是位于所述圆周方向的另一方，曲率半径越小。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的接合结构体，
所述熔接部包含在与所述第1方向正交的第2方向上观察时与所述第2金属构件重叠的底部。
7.根据权利要求6所述的接合结构体，所述底部的与所述第1方向正交的截面为圆环状。
8.一种半导体装置，其为具备权利要求1至7中任一项所述的接合结构体的半导体装置，具备：
具有在所述第1方向上分开的主面和背面的绝缘基板，
配置于所述主面的第1导电构件，
与所述第1导电构件导通接合的第1开关元件，
包含第1端子部且与所述第1导电构件电连接的第1端子，以及
包含第2端子部且与所述第1开关元件电连接的第2端子。
9.根据权利要求8所述的半导体装置，
所述熔接部包含从作为所述第1金属构件的所述第1端子跨至作为所述第2金属构件的所述第1导电构件而形成的第1接合部。
10.根据权利要求8或9所述的半导体装置，所述第1端子比所述第1导电构件薄。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的半导体装置，
具备：
配置于所述主面、与所述第1导电构件分开的第2导电构件，
与所述第2导电构件导通接合的第2开关元件，以及
包含第3端子部且与所述第2导电构件电连接的第3端子；
所述第1导电构件与所述第2开关元件电连接。
12.根据权利要求11所述的半导体装置，所述熔接部包含从作为所述第1金属构件的所述第3端子跨至作为所述第2金属构件的所述第2导电构件而形成的第2接合部。
13.根据权利要求11或12所述的半导体装置，所述第3端子比所述第2导电构件薄。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的半导体装置，
进一步具备在所述第1方向上夹在所述第2端子部与所述第3端子部之间的绝缘构件，
所述绝缘构件的一部分在所述第1方向上观察时与所述第2端子部和所述第3端子部重叠。
15.根据权利要求14所述的半导体装置，
进一步具备具有第1供应端子、第2供应端子和绝缘体的汇流排，
所述第2供应端子在所述第1方向上与所述第1供应端子分开，而且在所述第1方向上观察时至少一部分与所述第1供应端子重叠，
所述绝缘体在所述第1方向上夹在所述第1供应端子与所述第2供应端子之间，
所述第1供应端子与所述第2端子部导通接合，所述第2供应端子与所述第3端子导通接合。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，进一步具备与所述第1供应端子和所述第2供应端子并联连接的电容器。
17.根据权利要求15或16所述的半导体装置，所述熔接部包含从作为所述第1金属构件的所述第1供应端子跨至作为所述第2金属构件的所述第2端子部而形成的第3接合部。
18.根据权利要求17所述的半导体装置，所述第1供应端子包含在所述第1方向上观察时与所述第2端子部重叠的区域中为凹形的前端部。
19.根据权利要求18所述的半导体装置，
所述前端部包含基部和从所述基部延伸的2个伸出部，
所述第3接合部分别设于所述2个伸出部中的每一个和所述基部。
20.一种接合方法，
包括：
准备第1金属构件的工序，
准备第2金属构件、以在第1方向上观察时与所述第1金属构件重叠的方式配置所述第2金属构件的工序，以及
在所述第1金属构件与所述第2金属构件重叠的区域对所述第1金属构件照射激光、对所述第1金属构件和所述第2金属构件的各一部分进行熔接的激光熔接工序；
在所述激光熔接工序中，进行从所述第1方向上观察时使所述激光沿环状的第1轨道移动的第1扫描、以及使所述第1轨道的基准位置沿第2轨道移动的第2扫描。
21.根据权利要求20所述的接合方法，在所述激光熔接工序中，通过利用振镜扫描器改变所述激光的照射位置，使所述激光移动。
22.根据权利要求20或21所述的接合方法，所述第1轨道和所述第2轨道分别为圆形。
23.根据权利要求22所述的接合方法，所述第1轨道的直径与所述第2轨道的直径大体相同。
24.根据权利要求22或23所述的接合方法，在所述第2扫描中，使所述激光沿所述第2轨道至少绕行1周。
25.根据权利要求24所述的接合方法，
所述第2扫描中，在使所述激光沿所述第2轨道移动前，从所述第2轨道的中心位置开始所述激光的照射，使所述激光从所述第2轨道的中心位置开始在径向上直线移动。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的接合方法，所述激光的光束直径为20μm，而且，移动速度为1000～1500mm/s。
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