JP2000323593A

JP2000323593A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2000323593A
Application number: JP11126143A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Amano; 哲也天野
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】放熱板と封止ケースとの間の剥離を防止して
気密性を向上させ、外部から半導体チップに至る水の浸
入等を防止することができ、動作信頼性を向上させるこ
とができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置（パワー半導体モジュール）
において、放熱板１の第１接合シール面１Ａにシール剤
たまり部１０１を配設し、封止ケース５の第２接合シー
ル面５０Ａにシール剤たまり部５０１を配設する。シー
ル剤たまり部１０１は溝で形成され、シール剤たまり部
５０１は切欠きで形成されており、いずれも接合シール
層７を部分的に厚くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特にパワーデバイスを搭載した半導体チップを放熱
板上に配設し、この半導体チップを封止ケースで封止し
た構造を有するパワー半導体モジュールに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】回路基板又は配線基板として使用される
セラミックス基板上に半導体チップを搭載し、このセラ
ミックス基板を放熱板上に取り付け、さらに半導体チッ
プ並びにセラミックス基板を封止ケースで封止した構造
を有するパワー半導体モジュールが知られている。特開
平４−１７３５９号公報には、この種のパワー半導体モ
ジュール（半導体装置）において、放熱体の表面上にチ
ップ収納用のケースの周壁に圧接するシール部材を設け
た発明が開示されている。

【０００３】図４（Ａ）は上記第１の公報に開示された
発明を利用して本願発明者によって開発されたパワー半
導体モジュールの断面構成図である。図４（Ａ）に示す
ように、パワー半導体モジュールは、半導体チップ１１
３をセラミックス基板１１２上に搭載し、このセラミッ
クス基板１１２を放熱板１１１上に取り付け、半導体チ
ップ１１３並びにセラミックス基板１１２を封止ケース
１１５で気密封止した構造を備えている。半導体チップ
１１３にはパワーデバイスが搭載されており、このパワ
ーデバイスの動作で発生した熱は半導体チップ１１３の
裏面側から放熱板１１１を通して外部に放出されてい
る。半導体チップ１１３の表面上には符号を付けないが
複数のパッド（ボンディングパッド）を備えている。セ
ラミックス基板１１２は回路基板又は配線基板として使
用されており、このセラミックス基板１１２上には複数
のパッドが配設されている。半導体チップ１１３のパッ
ドとセラミックス基板１１２のパッドとの間はボンディ
ングワイヤ１１４を通して電気的に接続されている。封
止ケース１１５は、半導体チップ１１３並びにセラミッ
クス基板１１２を覆い、放熱板１１１とともに気密空間
を形成する。封止ケース１１５は樹脂製枠体１５０とエ
ポキシ系樹脂で形成されたターミナルホルダー１５１と
を備えて構成されている。ターミナルホルダー１５１に
は複数本の電極端子１１６が配設されており、この電極
端子１１６の一端側はセラミックス基板１１２上のパッ
ドに電気的に接続され、電極端子１１６の他端側は図示
しない外部機器に電気的に接続されるようになってい
る。

【０００４】図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示すパワー半導
体モジュールの接合シール部分の拡大断面構成図であ
る。図４（Ｂ）に示すように、樹脂製枠体１５０の接合
シール面１５０Ａと放熱板１１１の周辺の接合シール面
１１１Ａとの間に接合シール層１１７を介在させて、封
止ケース１１５と放熱板１１１との間の気密な接合を行
っている。樹脂製枠体１５０の放熱板１１１側は放熱板
１１１の周辺表面上並びに周縁に沿ってクランク形状で
構成されており、接合シール面１５０Ａのシール長（シ
ール面積）が増加されている。接合シール層１１７は例
えばシリコン接着剤から形成されている。

【０００５】このように構成されるパワー半導体モジュ
ールは、放熱板１１１と封止ケース１１５との間を接合
シール層１１７で気密に封止しているので、外部から半
導体チップ１１３に至る水の浸入経路が遮断され、半導
体チップ１１３のパッドの腐食、配線の腐食による断線
不良を防止して動作信頼性を向上することができるもの
と期待されていた。

【０００６】一方、特開平５−１６６９５０号公報に
は、パワー半導体モジュールにおいて、外装ケースの底
面に形成した突起と金属ベースに形成された凹みとを定
ピッチ間隔で形成し、さらに接合面を含めて外装ケース
を粗面化して梨地面とし、突起と凹みとの間に接着剤を
介在させて金属ベースに外装ケースを接合する発明が開
示されている。

【０００７】図５（Ａ）は上記第２の公報に開示された
発明を利用して本願発明者によって開発されたパワー半
導体モジュールの断面構成図、図５（Ｂ）はパワー半導
体モジュールの接合シール部分の拡大断面構成図であ
る。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、パワー半
導体モジュールは、樹脂製枠体１５０の底部の凸型形状
を有する接合シール面１５０Ｂと、放熱板１１１の周辺
の接合シール面１５０Ｂと嵌合される凹型形状の接合シ
ール面１１１Ｂとを放熱板１１１の周囲に沿って一定間
隔で備え、接合シール面１５０Ｂと接合シール面１１１
Ｂとの間に接合シール層１１７を介在させて封止ケース
１１５と放熱板１１１との間の気密な接合を行ってい
る。なお、図５（Ａ）に示すパワー半導体モジュールの
基本的な構造は図４（Ａ）に示すパワー半導体モジュー
ルの構造とほぼ同様である。

【０００８】このように構成されるパワー半導体モジュ
ールは、放熱板１１１と封止ケース１１５との熱膨張係
数の違いで接合シール面に生じる剪断応力の一部を接合
シール面１１１Ｂの凹型形状部と接合シール面１５０Ｂ
の凸型形状部との嵌合で受け止め、接合シール層１１７
に作用する応力を緩和することができ、接合シール部分
の接合強度を向上させることができるものと期待されて
いた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
パワー半導体モジュールにおいては、以下の点について
配慮がなされていなかった。

【００１０】まず、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すパ
ワー半導体モジュールにおいては、パワーデバイスの動
作によって半導体チップ１１３が発熱し、放熱板１１１
によりある程度の熱は外部に放出できるものの、モジュ
ール全体が高温になってしまう。特に、電気自動車のイ
ンバータに使用される場合は、高温度と低温度とが繰り
返す厳しい環境下で使用されることになる。パワー半導
体モジュールの放熱板１１１は金属で形成され、封止ケ
ース１１５は樹脂で形成されているので、熱膨張係数の
違いにより、接合シール部分には大きな繰り返し応力が
発生する。この繰り返し応力は、図４（Ｂ）中、接合シ
ール面１１１Ａの左端部と接合シール面１５０Ａの左端
部との間（符号１１７Ａを付して示す内部側端部）、接
合シール面１１１Ａの右端部と接合シール面１５０Ａの
右端部との間（符号１１７Ｂを付して示す外部側端部で
最大応力が発生する領域）に比較的大きく作用する。こ
のため、放熱板１１１の接合シール面１１１Ａと接合シ
ール層１１７との間又は封止ケース１１５の接合シール
面１５０Ａと接合シール層１１７との間に剥離が発生し
気密性を損ねてしまい、この接合シール部分に外部から
半導体チップ１１３に至る水の浸入経路が生成されてし
まう。従って、半導体チップのパッドの腐食、信号配線
や電源配線の腐食による断線不良等を生じる恐れがあ
り、動作信頼性を低下させてしまうという問題があっ
た。

【００１１】さらに、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す
パワー半導体モジュールにおいては、接合シール層１１
７にはシリコン接着剤を使用しているので若干の弾性変
形が可能ではあるが、放熱板１１１の接合シール面１１
１Ａ、封止ケース１１５の接合シール面１５０Ａはいず
れもフラットな形状で形成されているので、接合シール
層１１７は厚さが一定になるものの薄く形成されてしま
い、接合シール層１１７では充分に応力を緩和すること
ができなかった。従って、前述のように剥離が発生して
しまい、動作信頼性を低下させてしまうという問題があ
った。

【００１２】一方、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すパ
ワー半導体モジュールにおいては、図４（Ａ）及び図４
（Ｂ）に示すパワー半導体モジュールと同様に、半導体
チップ１１３が発熱し、放熱板１１１と封止ケース１１
５との熱膨張係数の違いにより、接合シール部分には大
きな繰り返し応力が発生する。この繰り返し応力は、図
５（Ｂ）中、接合シール面１１１Ｂの左端部と接合シー
ル面１５０Ｂの左端部との間（内部側端部１１７Ａ）、
接合シール面１１１Ｂの右端部と接合シール面１５０Ｂ
の右端部との間（外部側端部１１７Ｂ）に比較的大きく
作用する。接合シール面１１１Ｂの凹型形状部と接合シ
ール面１５０Ｂの凸型形状部との嵌合で応力が若干緩和
されるものの、シール長の大半は封止ケース１１５の樹
脂製枠体１５０の厚さと同等の寸法であるためにシール
長が短く（シール面積が小さく）、充分な接合強度を得
ることができなかった。このため、放熱板１１１の接合
シール面１１１Ｂと接合シール層１１７との間又は封止
ケース１１５の接合シール面１５０Ｂと接合シール層１
１７との間に剥離が発生し気密性を損ねてしまい、この
接合シール部分に外部から半導体チップ１１３に至る水
の浸入経路が生成されてしまう。従って、半導体チップ
のパッドの腐食、信号配線や電源配線の腐食による断線
不良等を生じる恐れがあり、動作信頼性を低下させてし
まうという問題があった。

【００１３】さらに、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す
パワー半導体モジュールにおいては、接合シール層１１
７にはシリコン接着剤を使用しているので若干の弾性変
形が可能ではあるが、放熱板１１１の接合シール面１１
１Ｂ、封止ケース１１５の接合シール面１５０Ｂはいず
れも凹型形状部並びに凸型形状部を含めてフラットな形
状で形成されているので、接合シール層１１７は厚さが
一定になるものの薄く形成されてしまい、接合シール層
１１７では充分に応力を緩和することができなかった。
従って、前述のように剥離が発生してしまい、動作信頼
性を低下させてしまうという問題があった。

【００１４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものである。従って、本発明の目的は、放熱板と封止
ケースとの間の剥離を防止して気密性を向上させ、外部
から半導体チップに至る水の浸入等を防止することによ
り、動作信頼性を向上させることができる半導体装置を
提供することである。

【００１５】さらに、本発明の目的は、簡易に製作する
ことができる半導体装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴は、周辺に第１接合シール面を
有する放熱板と、放熱板の中央上の半導体チップと、半
導体チップを覆い、第１接合シール面に対向する第２接
合シール面を有する封止ケースと、第１接合シール面と
第２接合シール面との間の接合シール層と、第１接合シ
ール面又は第２接合シール面に形成され、接合シール層
を部分的に厚くするシール剤たまり部とを備えた半導体
装置としたことである。

【００１７】ここで、本発明の第１の特徴に係る半導体
装置の「シール剤たまり部」とは、第１接合シール面と
第２接合シール面との間に形成される接合シール層をそ
の他の部分に比べて多量に溜めて厚みを部分的に厚くす
るシール剤の貯溜部位を意味する表現である。この「シ
ール剤たまり部」には接合シール層を部分的に厚くでき
る溝、切欠きのいずれかで実用的に形成することができ
る。「シール剤たまり部」としての溝の断面形状はＵ字
形状、Ｖ字形状、凹型形状のいずれであってもよい。
「シール剤たまり部」としての切欠きは、封止ケースの
各角部に形成される単なる面取りに比べてシール剤を貯
溜するために意図的に大きく形成されており、所定角度
（好ましくは30度〜60度の範囲内の角度）で角部を切り
欠いた切欠き、断面形状が逆Ｌ字形状の切欠き、断面形
状が円弧形状の切欠きのいずれであってもよい。「シー
ル剤たまり部」が溝、切欠きのいずれかで形成される結
果、「シール剤たまり部」は第１接合シール面又は第２
接合シール面と接合シール層との間のシール長を実行的
に長くする（又はシール面積を増加させる）ことができ
る。「シール剤たまり部」は、第１接合シール面（放熱
板）にだけ若しくは第２接合シール面（封止ケース）に
だけ配設することもできるが、第１接合シール面及び第
２接合シール面の双方に形成することが好ましい。

【００１８】このように構成される本発明の第１の特徴
に係る半導体装置においては、シール剤たまり部を備え
たことで、第１接合シール面と接合シール層との間、又
は第２接合シール面と接合シール層との間のシール長を
実効的に長くすることができ、双方の界面での接合力を
向上させて双方の界面での剥離を防止することができる
ので、第１接合シール面と第２接合シール面との間の接
合シール層部分における気密性を向上させることができ
る。さらに、シール長を実効的に長くすることで、外部
から半導体チップに至る水等の浸入経路長を長くするこ
とができ、たとえ浸入経路が生成されたとしても半導体
チップへの水の到達を阻止することができる。さらに、
本発明の第１の特徴に係る半導体装置においては、シー
ル剤たまり部を備えたことで、第１接合シール面と第２
接合シール面との間の接合シール層を部分的に厚く形成
することができ、温度サイクルによって発生する応力
（放熱板、封止ケースのそれぞれの熱膨張率の差によっ
て発生する繰り返し応力）を接合シール層の厚い部分で
吸収することができるので、第１接合シール面と接合シ
ール層との間の界面又は第２接合シール面と接合シール
層との間の界面での剥離を防止することができ、接合シ
ール層部分における気密性を向上させることができる。
従って、本発明の第１の特徴に係る半導体装置において
は、外部から内部の半導体チップに至る水の浸入を防止
することができ、半導体チップのパッドの腐食、信号配
線や電源配線の腐食による断線不良等をなくすことがで
きるので、動作信頼性を向上させることができる。

【００１９】本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特
徴に係る半導体装置において、シール剤たまり部を、第
１接合シール面端部と、これに対向する第２接合シール
面端部との双方に配設したことである。ここで、「第１
接合シール面端部」、「第２接合シール面端部」とは、
いずれも放熱板と封止ケースとの間の熱膨張係数の違い
で発生する応力が比較的大きく作用する部位を表現する
意味で使用される。

【００２０】このように構成される本発明の第２の特徴
に係る半導体装置においては、比較的大きな応力が作用
する第１接合シール面端部、第２接合シール面端部のそ
れぞれにシール剤たまり部を備えたので、この領域にお
ける接合シール層の剥離を防止することができ、より一
層気密性を向上させることができる。従って、本発明の
第２の特徴に係る半導体装置においては、外部から内部
の半導体チップに至る水の浸入をより一層防止すること
ができ、半導体チップのパッドの腐食、信号配線や電源
配線の腐食による断線不良等をなくすことができるの
で、動作信頼性をより一層向上させることができる。

【００２１】本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特
徴に係る半導体装置又は本発明の第２の特徴に係る半導
体装置において、シール剤たまり部を、溝又は切欠きで
形成したことである。ここで、通常、放熱板には熱伝導
性の良好な金属板例えば銅（Cu）板を実用的に使用する
ことができ、封止ケースには様々な形状の成型が容易に
行える樹脂ケースを実用的に使用することができる。
「溝」や「切欠き」は単純な形状であるので、エッチン
グ加工、成型加工又は機械加工で容易に形成することが
できる。

【００２２】このように構成される本発明の第３の特徴
に係る半導体装置においては、単純な形状の溝や切欠き
でシール剤たまり部を構築できるので、シール剤たまり
部を容易に製作することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、図面
を参照して本発明の第１の実施の形態を詳細に説明す
る。図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導
体装置の断面構成図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す半
導体装置の接合シール部分の拡大断面構成図である。図
１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示す半導体装置は例えば電気
自動車のインバータに使用されるパワー半導体モジュー
ルである。この半導体装置は、半導体チップ搭載面側
（図１（Ａ）中、上側表面）の周辺に第１接合シール面
１Ａを有する放熱板１と、放熱板１の半導体チップ搭載
面側の中央上の半導体チップ３と、半導体チップ３を覆
い、第１接合シール面１Ａに対向する第２接合シール面
５０Ａを有する封止ケース５と、第１接合シール面１Ａ
と第２接合シール面５０Ａとの間の接合シール層７と、
第１接合シール面１Ａに形成され接合シール層７を部分
的に厚くするシール剤たまり部１０１と、第２接合シー
ル面５０Ａに形成され接合シール層７を部分的に厚くす
るシール剤たまり部５０１とを備えて構築されている。

【００２４】半導体チップ３は例えばシリコン単結晶で
形成され、この半導体チップ３には絶縁ゲート型電界効
果トランジスタやバイポーラトランジスタを主体として
構築されるパワーデバイスが搭載されている。半導体チ
ップ３の表面上には複数のパッド（ボンディングパッ
ド）３１〜３４が配設され、半導体チップ３の裏面側に
は裏面電極３５が配設されている。パッド３１〜３４は
例えばアルミニウム合金膜を主体として形成されてい
る。

【００２５】この半導体チップ３はセラミックス基板２
の半導体チップ搭載面上に搭載される。セラミックス基
板２には例えば窒化アルミニウム（AlN）基板を実用的
に使用することができる。セラミックス基板２の半導体
チップ搭載面上には複数のパッドや配線（又は及び抵抗
素子）２２〜２９が配設され、セラミックス基板２の裏
面には配線２１等が配設されている。これらのパッドや
配線２１〜２９は例えば高融点金属ペーストで形成され
ている。

【００２６】半導体チップ３のパッド３１とセラミック
ス基板２のパッド２４との間はボンディングワイヤ４を
通して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４
には金（Au）ワイヤ、アルミニウム（Al）ワイヤ、銅
（Cu）ワイヤのいずれかを実用的に使用することができ
る。同様に、半導体チップ３のパッド３２とセラミック
ス基板２のパッド２３との間、パッド３３とパッド２７
との間、パッド３４とパッド２６との間はいずれもボン
ディングワイヤ４により電気的に接続されている。半導
体チップ３の裏面電極３５はセラミックス基板２のパッ
ド２５に電気的に接続されており、第１の実施の形態に
係る半導体装置においては半導体チップ３の裏面側から
電源が供給されている。

【００２７】半導体チップ３が搭載されたセラミックス
基板２は放熱板１の半導体チップ搭載面側の中央に取り
付けられている。放熱板１には熱伝達性が良好で半導体
チップ３に搭載されたパワーデバイスの動作で発生する
熱を効率良く外部に放熱させることができるCu板を実用
的に使用することができる。第１の実施の形態に係る半
導体装置においては、例えば2mm〜5mmの範囲内の板厚、
好ましくは3mmの板厚の放熱板１が使用される。放熱板
１へのセラミックス基板２の取り付けには例えば銀（A
g）ペースト等の熱伝達性の良好な接着剤を使用するこ
とができる。

【００２８】封止ケース５は、第１の実施の形態に係る
半導体装置において、半導体チップ３の側面及びセラミ
ックス基板２の側面を覆う樹脂製枠体５０と、半導体チ
ップ３の表面上を覆い複数本の電極端子６０〜６４を装
着したターミナルホルダー５１とを備えて構成されてい
る。樹脂製枠体５０、ターミナルホルダー５１はいずれ
も例えばエポキシ系樹脂で形成されている。ターミナル
ホルダー５１に装着された電極端子６０の一端はセラミ
ックス基板２のパッド２２に電気的に接続され、他端は
外部に導出されている。電極端子６１〜６３はいずれも
パッド２８に電気的に接続されている。電極端子６４の
一端はパッド２９に電気的に接続され、他端は外部に導
出されている。

【００２９】図１（Ｂ）に特に詳細に示すように、放熱
板１の半導体チップ搭載面側の周辺（セラミックス基板
２の搭載領域よりも外側の周囲領域）には半導体チップ
３並びにセラミックス基板２を気密封止するための第１
接合シール面１Ａが配設されており、同様に封止ケース
５の樹脂製枠体５０の下部には第１接合シール面１Ａと
対向する第２接合シール面５０Ａが配設され、この第１
接合シール面１Ａと第２接合シール面５０Ａとの間が接
合シール層７を介在させて接合されている。放熱板１の
第１接合シール面１Ａは放熱板１表面上から側面に沿っ
てシール長を長くするように（シール面積を増加させる
ように）配設されている。樹脂製枠体５０の第２接合シ
ール面５０Ａは、放熱板１表面上から側面に沿って形成
された第１接合シール面１Ａに対向させてクランク形状
で形成されており、少なくとも樹脂製枠体５０の板厚よ
りもシール長が長くなるように（シール面積としては増
加させるように）配設されている。第１の実施の形態に
係る半導体装置において、2mm〜5mmの範囲内の板厚、好
ましくは3mmの板厚の樹脂製枠体５０が使用され、シー
ル長はこの板厚の2倍〜5倍程度の範囲に設定されること
が好ましい。接合シール層７は第１の実施の形態に係る
半導体装置においてシリコン接着剤で形成されている。

【００３０】このように構成される半導体装置において
は、放熱板１の第１接合シール面１Ａにシール剤たまり
部１０１が配設され、さらにシール剤たまり部１０１と
対向する位置において樹脂製枠体５０の第２接合シール
面５０Ａにシール剤たまり部５０１が配設されている。
シール剤たまり部１０１は、第１接合シール面１Ａにお
いてその表面から放熱板１の板厚方向に掘り下げた例え
ば1mm程度の深さを有する断面形状がＵ字形状の溝で形
成され、第１の実施の形態に係る半導体装置において放
熱板１の周囲全域に配設されている。このシール剤たま
り部１０１は、それ以外の領域に比べてシリコン接着剤
を多量に溜めて接合シール層７の厚みを部分的に厚くす
る、シリコン接着剤の貯溜部位である。第１の実施の形
態に係る半導体装置においては、このシール剤たまり部
１０１は、放熱板１と封止ケース５との間の熱膨張係数
の違いにより温度サイクルで発生する繰り返し応力が比
較的大きな第１接合シール面１Ａの内側端部（図１
（Ｂ）中、左側端部）に配設されている。シール剤たま
り部１０１は放熱板１の製作においてエッチング加工や
機械加工によって簡易に形成することができる。なお、
シール剤たまり部１０１は、Ｖ字形状の溝、凹型形状の
溝のいずれかで形成してもよい。

【００３１】シール剤たまり部５０１は、シール剤たま
り部１０１と同様にこのシール剤たまり部１０１に対向
した位置において第２接合シール面５０Ａの内側端部に
配設されており、樹脂製枠体５０の内壁から底面に向か
って好ましくは30度〜60度の範囲内の角度θ、さらに好
ましくは45度の角度θで切り欠いた切欠きで形成されて
いる。この切欠きは封止ケース５の各角部に形成される
単なる面取りに比べてシリコン接着剤を積極的に貯溜す
るために意図的に大きく形成されている。シール剤たま
り部５０１は封止ケース５の製作において成型加工や機
械加工によって簡易に形成することができる。

【００３２】このように構成される本発明の第１の実施
の形態に係る半導体装置においては、シール剤たまり部
１０１を備えたことで第１接合シール面１Ａと接合シー
ル層７との間、シール剤たまり部５０１を備えたことで
第２接合シール面５０Ａと接合シール層７との間のシー
ル長を実効的に長くすることができ、双方の界面での接
合力を向上させて双方の界面での剥離を防止することが
できるので、第１接合シール面１Ａと第２接合シール面
５０Ａとの間の接合シール層７部分における気密性を向
上させることができる。さらに、シール長を実効的に長
くすることで、外部から半導体チップ３に至る水等の浸
入経路長を長くすることができ、たとえ浸入経路が生成
されたとしても半導体チップ３への水の到達を阻止する
ことができる。さらに、本発明の第１の実施の形態に係
る半導体装置においては、シール剤たまり部１０１及び
５０１を備えたことで、第１接合シール面１Ａと第２接
合シール面５０Ａとの間の接合シール層７を部分的に厚
く形成することができ、温度サイクルによって発生する
応力（放熱板１、封止ケース５のそれぞれの熱膨張率の
差によって発生する繰り返し応力）を接合シール層７の
厚い部分（シール剤たまり部１０１及び５０１の接合シ
ール層７）で吸収することができるので、第１接合シー
ル面１Ａと接合シール層７との間の界面及び第２接合シ
ール面５０Ａと接合シール層７との間の界面での剥離を
防止することができ、接合シール層７部分における気密
性を向上させることができる。従って、本発明の第１の
実施の形態に係る半導体装置においては、外部から内部
の半導体チップ３に至る水の浸入を防止することがで
き、半導体チップ３のパッド３１〜３４の腐食、信号配
線や電源配線（例えば、パッド３１〜３４のそれぞれと
トランジスタとの間のアルミニウム合金配線）の腐食に
よる断線不良等をなくすことができるので、動作信頼性
を向上させることができる。

【００３３】さらに、このように構成される本発明の第
１の実施の形態に係る半導体装置においては、比較的大
きな応力が作用する第１接合シール面１Ａ端部、第２接
合シール面５０Ａ端部のそれぞれにシール剤たまり部１
０１及び５０１を備えたので、この領域における接合シ
ール層７の剥離を防止することができ、より一層気密性
を向上させることができる。

【００３４】さらに、単純な形状の溝でシール剤たまり
部１０１を、単純な形状の切欠きでシール剤たまり部５
０１をそれぞれ構築することができるので、動作信頼性
を向上させることができる本発明の第１の実施の形態に
係る半導体装置を容易に製作することができる。

【００３５】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置
の封止ケース５の第２接合シール面５０Ａに配設される
シール剤たまり部の断面形状を代えた例を説明するもの
である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）はいずれも本発明の第
２の実施の形態に係る半導体装置（パワー半導体モジュ
ール）の接合シール部分の拡大断面構成図である。

【００３６】図２（Ａ）に示す半導体装置においては、
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置のシール剤
たまり部５０１に代えて、封止ケース５の樹脂製枠体５
０の第２接合シール面５０Ａに逆Ｌ字形状の断面形状を
有するシール剤たまり部５０２が配設されている。

【００３７】また、図２（Ｂ）に示す半導体装置におい
ては、封止ケース５の樹脂製枠体５０の第２接合シール
面５０Ａに円弧形状の断面形状を有するシール剤たまり
部５０３が配設されている。

【００３８】いずれのシール剤たまり部５０２、５０３
も、接合シール層７を部分的に厚くすることができ、し
かも成型加工や機械加工で容易に形成することができ
る。

【００３９】このように構成される本発明の第２の実施
の形態に係る半導体装置においては、前述の本発明の第
１の実施の形態に係る半導体装置で得られる効果と同様
の効果を得ることができる。

【００４０】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置
の封止ケース５の第２接合シール面５０Ａに配設される
シール剤たまり部５０１に加えて、さらに他のシール剤
たまり部を配設した例を説明するものである。図３
（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）はいずれも本発明の第
３の実施の形態に係る半導体装置（パワー半導体モジュ
ール）の接合シール部分の拡大断面構成図である。

【００４１】図３（Ａ）に示す半導体装置においては、
本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置のシール剤
たまり部５０１に加えて、封止ケース５の樹脂製枠体５
０の第２接合シール面５０Ａの中央部分にＵ字形状の断
面形状を有するシール剤たまり部５０４が配設されてい
る。

【００４２】また、図３（Ｂ）に示す半導体装置におい
ては、シール剤たまり部５０１に加えて、封止ケース５
の樹脂製枠体５０の第２接合シール面５０Ａの中央部分
に等間隔で複数の凹型形状の断面形状を有するシール剤
たまり部５０５が配設されている。

【００４３】また、図３（Ｃ）に示す半導体装置におい
ては、シール剤たまり部５０１に加えて、封止ケース５
の樹脂製枠体５０の第２接合シール面５０Ａの中央部分
に等間隔で複数の台形形状の断面形状を有するシール剤
たまり部５０６が配設されている。

【００４４】いずれのシール剤たまり部５０４、５０
５、５０６も、接合シール層７を部分的に厚くすること
ができ、しかも成型加工や機械加工で容易に形成するこ
とができる。特に、樹脂製枠体５０は、その成型金型の
形状を若干変更するだけで、シール剤たまり部５０４、
５０５、５０６のそれぞれを簡易に形成することができ
る。

【００４５】このように構成される本発明の第２の実施
の形態に係る半導体装置においては、前述の本発明の第
１の実施の形態に係る半導体装置で得られる効果と同様
の効果を得ることができ、さらに図３（Ｂ）に示す複数
個のシール剤たまり部５０５、又は図３（Ｃ）に示す複
数個のシール剤たまり部５０６を備えることで、より一
層気密性を向上させることができる。

【００４６】なお、前述の第１の実施の形態、第２の実
施の形態、第３の実施の形態のそれぞれに係る半導体装
置においては、放熱板１の第１接合シール面１Ａにシー
ル剤たまり部１０１を配設し、さらに封止ケース５の第
２接合シール面５０Ａにシール剤たまり部５０１、５０
２、５０３、５０４、５０５又は５０６を配設したが、
本発明はいずれか一方にのみ配設してもよい。さらに、
本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置において
は、封止ケース５の第２接合シール面５０Ａに複数のシ
ール剤たまり部５０５又は５０６を配設したが、本発明
は加えて放熱板１の第１接合シール面１Ａに複数のシー
ル剤たまり部１０１を配設してもよい。このように、本
発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含
むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上
記の妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によって
のみ定められるものである。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、放熱板の接合シール面又は封
止ケースの接合シール面にシール剤たまり部を備えたこ
とで、放熱板と封止ケースとの間の剥離を防止して気密
性を向上させ、外部から半導体チップに至る水の浸入等
を防止することができるので、動作信頼性を向上させる
ことができる半導体装置を提供することができる。

【００４８】さらに、本発明は、放熱板の接合シール面
又は封止ケースの接合シール面において温度サイクルに
よって発生する応力が大きく作用する箇所にシール剤た
まり部を備えたことで、放熱板と封止ケースとの間の剥
離を防止してより一層気密性を向上させ、外部から半導
体チップに至る水の浸入等を防止することができるの
で、動作信頼性をより一層向上させることができる半導
体装置を提供することができる。

【００４９】さらに、本発明は、上記効果を得ることが
でき、簡易に製作することができる半導体装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る半導
体装置の断面構成図、（Ｂ）は（Ａ）に示す半導体装置
の接合シール部分の拡大断面構成図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）はいずれも本発明の第２の実施
の形態に係る半導体装置の接合シール部分の拡大断面構
成図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はいずれも本発明の第
３の実施の形態に係る半導体装置の接合シール部分の拡
大断面構成図である。

【図４】（Ａ）は本発明の先行技術に係るパワー半導体
モジュールの断面構成図、（Ｂ）は（Ａ）に示すパワー
半導体モジュールの接合シール部分の拡大断面構成図で
ある。

【図５】（Ａ）は本発明の先行技術に係るパワー半導体
モジュールの断面構成図、（Ｂ）は（Ａ）に示すパワー
半導体モジュールの接合シール部分の拡大断面構成図で
ある。

【符号の説明】

１放熱板１Ａ第１接合シール面１０１、５０１〜５０６シール剤たまり部２セラミックス基板３半導体チップ３１〜３４パッド４ボンディングワイヤ５封止ケース５０樹脂製枠体５０Ａ第２接合シール面５１ターミナルホルダー６０〜６４電極端子７接合シール層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周辺に第１接合シール面を有する放熱板
と、前記放熱板の中央上の半導体チップと、前記半導体チップを覆い、第１接合シール面に対向する
第２接合シール面を有する封止ケースと、前記第１接合シール面と第２接合シール面との間の接合
シール層と、前記第１接合シール面又は第２接合シール面に形成さ
れ、前記接合シール層を部分的に厚くするシール剤たま
り部と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記シール剤たまり部は、前記第１接合シール面端部と、これに対向する第２接合
シール面端部との双方に配設されたことを特徴とする請
求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】前記シール剤たまり部は、溝又は切欠きで形成されたことを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の半導体装置。