JP2003045920A - 電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法 - Google Patents

電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JP2003045920A
JP2003045920A JP2001230910A JP2001230910A JP2003045920A JP 2003045920 A JP2003045920 A JP 2003045920A JP 2001230910 A JP2001230910 A JP 2001230910A JP 2001230910 A JP2001230910 A JP 2001230910A JP 2003045920 A JP2003045920 A JP 2003045920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power semiconductor
wiring
electrode
semiconductor device
bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001230910A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiro Yoshihara
邦裕 吉原
Junichi Nagaseko
順一 長迫
Masayoshi Aragai
雅芳 新飼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001230910A priority Critical patent/JP2003045920A/ja
Publication of JP2003045920A publication Critical patent/JP2003045920A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/37124—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/37144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/4005—Shape
    • H01L2224/4009—Loop shape
    • H01L2224/40095—Kinked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/40225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
    • H01L2224/842—Applying energy for connecting
    • H01L2224/84201—Compression bonding
    • H01L2224/84203—Thermocompression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力用半導体チップの電極と配線との接合強
度を向上させる。 【解決手段】 圧接接合前において、電力用半導体チッ
プ２の電極２Ａは凹凸形状の表面２ＡＳを有している一
方、配線３の接続部３Ａは平坦な表面３ＡＳを有してい
る。両表面３ＡＳ，３ＡＳを対面させ、そして接触させ
た後、超音波ヘッド２１で以て配線３の接続部３Ａの側
から荷重を徐々に加え、更に超音波ヘッド２１によって
超音波を印加する。これにより電極２Ａと接続部３Ａと
が超音波による加熱で溶着し、圧接接合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電力用半導体装置及
びそれの製造方法に関し、具体的には電力用半導体チッ
プの電極と配線との接合強度を向上させるための技術、
低コスト化のための技術等に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電力用半導体装置では、配線とし
て例えば６００μｍ以下の線径のＡｌ線（Ａｌワイヤ）
が用いられている。このＡｌ線はループ状に曲げられて
架線されており、例えば超音波接合によって所定箇所に
接続される。長いＡｌ線は衝撃等によってループ形状が
変形し、Ａｌ線同士の接触等を発生する場合があるの
で、Ａ１線は全体がシリコンゲル等の保護材で覆われて
いる（埋設されている）。
【０００３】なお、電力用半導体チップはゲートパッド
を除いてチップ全面がエミッタ電極にあたるが、パッケ
ージの構造上の制限（大きくできない）のために上記チ
ップ全面からＡｌ線を引き出すことができない。このた
め、従来の電力用半導体装置ではＡｌ溶断電流に対応し
たワイヤ本数で配線を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の電力用半
導体装置は以下の問題点を有している。
【０００５】まず、接合面上に有機物や酸化膜が存在す
ると超音波接合部の強度が低くなる（不足する）。接合
強度の不足は製造工程での熱履歴や市場でのスイッチン
グ動作による熱履歴によって接合部の剥がれを引き起こ
す場合がある。剥がれを有する接合部には定格以下の電
流しか流れないので、電力用半導体装置の所望の性能が
得られない。
【０００６】また、Ａｌ線を覆うシリコンゲルはエポキ
シ樹脂等の封止用樹脂に比べて高価なので、電力用半導
体装置のコスト・価格が高くなってしまう。
【０００７】また、従来の電力用半導体装置ではスイッ
チング時に発生するスイッチング熱はほとんどが電力用
半導体チップの裏面（Ａｌ線が配線されている側とは反
対側）から放熱され、Ａｌ線を介しての放熱はごくわず
かである。このため、チップ裏面からの放熱に何らかの
支障が生じると、電力用半導体装置は所望に動作しなく
なる。
【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、電力用半導体チップの電極と配線との接合強度を
向上しうる電力用半導体装置及びそれの製造方法を提供
することを第１の目的とする。更に、本発明は低コスト
化が可能な電力用半導体装置及びそれの製造方法を提供
することを第２の目的とする。更に、本発明は信頼性の
高い電力用半導体装置及びそれの製造方法を提供するこ
とを第３の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の電力用
半導体装置は、電極を有する電力用半導体チップと、前
記電極と圧接接合された接続部を有する配線とを備え、
前記電極と前記接続部との少なくとも一方の表面は凹凸
形状に形成されており、前記電極と前記接続部とは前記
凹凸形状の前記表面を介して圧接接合されて成る。
【００１０】請求項２に記載の電力用半導体装置は、請
求項１に記載の電力用半導体装置であって、前記配線の
前記接続部の前記表面は平坦である。
【００１１】請求項３に記載の電力用半導体装置は、請
求項１又は請求項２に記載の電力用半導体装置であっ
て、前記配線は板状部材から成る。
【００１２】請求項４に記載の電力用半導体装置の製造
方法は、(a)電極を有する電力用半導体チップと接続部
を有する配線とを準備する工程を備え、前記電極と前記
接続部との少なくとも一方の表面は凹凸形状に形成され
ており、(b)前記凹凸形状の前記表面を介して前記電極
と前記接続部とを対面させ、圧接接合する工程を更に備
える。
【００１３】
【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１に実施の形
態１に係る電力用半導体装置１を説明するための断面図
を示す。電力用半導体装置１は、ヒートシンク１１と、
はんだ１２，１４と、絶縁基板１３と、ケース１５と、
外部リード１６と、硬化性樹脂１７と、電力用半導体チ
ップ２と、配線３とを備えている。
【００１４】詳細には、ヒートシンク１１は銅等の熱伝
導性の良好な部材から成り、ヒートシンク１１上にはん
だ１２で以て絶縁基板１３が接着されている。絶縁基板
１３はセラミック等の絶縁体を基体とし、当該絶縁体の
表裏（はんだ１２，１４に接する）に銅等の導電体が所
定にパターンニングされている。なお、はんだ１２は放
熱を助ける役割もする。更に、絶縁基板１３上にはんだ
１４で以て電力用半導体チップ２が接着されている。
【００１５】特に、電力用半導体装置１では、電力用半
導体チップ２の電極（後述の図２中の電極２Ａを参照）
と配線３の一方端（後述の図２中の接続部３Ａを参照）
とが圧接によって直接に金属的に接合されている。な
お、電力用半導体チップ２の電極２Ａ及び配線３は例え
ば銅、アルミニウム、金等を含む熱伝導性の良い金属か
ら成る。配線３の他方端は外部リード１６の一方端やそ
の他の電極等に圧接接合されている。なお、配線３は厚
さ０．５ｍｍ以上の板状ないしは帯状の部材を基材と
し、例えば電力用半導体チップ２の電極２Ａと外部リー
ド１６との間を接続するために折り曲げ加工等によって
所定の形状に形成されている。
【００１６】外部リード１６は上記一方端及び他方端を
露出させてケース１５に埋設されている。ケース１５は
例えばＰＳＳ，ＰＢＴ等の絶縁材から成る大略枠状の部
材であり、ヒートシンク１１と共に器形状を成す。ケー
ス１５とヒートシンク１１とで形成される上記器形状内
には回路保護及び製品保護のためにエポキシ等の硬化性
樹脂１７が充填されており、電力用半導体チップ２、配
線３等が硬化性樹脂１７内に埋設されている。
【００１７】次に、図１に加えて図２の側面図及び図３
の平面図を参照しつつ、電力用半導体装置１の製造方法
を説明する。なお、図３は図２において電力用半導体チ
ップ２を配線３の側から見た図にあたり、図３中にはゲ
ートパッド２Ｂを図示している。
【００１８】図２及び図３に示すように圧接接合前にお
いて電力用半導体チップ２の電極２Ａは凹凸形状の表面
２ＡＳを有している。より具体的には、電極２の表面２
ＡＳは大略３×３のマトリクス状に並ぶ凸形状部分を有
しており、各凸形状部分は全体的には円筒状でありその
円筒部の頭部が丸まった形状をしている。このような表
面２ＡＳの凹凸形状は電力用半導体チップ２の製造工程
において例えば電極２Ａの材料を上述の凸形状に堆積
（積み増し）したり、あるいは、例えば電極２Ａ用の導
電性膜をエッチングすることによって形成可能である。
【００１９】他方、配線３は電極２Ａに圧接接合される
接続部３Ａを有しており、接続部３Ａにおいて電極２Ａ
と接合される表面３ＡＳは圧接接合前には平坦である。
【００２０】圧接接合工程において、まず、それぞれ上
述の表面形状を有する電極２Ａの表面２ＡＳと配線３の
表面３ＡＳとを対面させ（図２参照）、すなわち上記凹
凸形状の表面２ＡＳを介して電極２と接続部３Ａとを対
面させる。そして、両表面２ＡＳ，３ＡＳを接触させた
後、超音波ヘッド２１で以て配線３の接続部３Ａの側か
ら荷重を徐々に加え、更に超音波ヘッド２１によって超
音波を印加する。これにより電極２と接続部３Ａとが超
音波による加熱で溶着し、圧接接合される。
【００２１】さて、上述の説明では電極２Ａの表面２Ａ
Ｓが大略円筒状の場合を述べたが、表面２ＡＳを図４の
斜視図のように（半）球状を含む凹凸形状に形成しても
良い。あるいは、例えば、図５の斜視図のようにいわゆ
るかまぼこ状を含む凹凸形状や、図６の斜視図のように
３角形の断面を有する山形状を含む凹凸形状や、図７の
斜視図に示す円錐形状や角錐形状（図示せず）を含む凹
凸形状等に、表面２ＡＳを形成しても構わない。また、
凹凸形状中の凸形状部分は上述の９個に限られない。
【００２２】また、図８の側面図に示すように、電極２
Ａの表面２ＡＳを平坦に形成すると共に配線３の接続部
３Ａの表面３ＡＳを凹凸形状に加工して、両表面２Ａ
Ｓ，３ＡＳを対面させて圧接接合しても構わない。ある
いは、図９の側面図に示すように、表面２ＡＳ，３ＡＳ
の双方を凹凸形状に加工しても構わない。このとき、プ
レス加工や削り加工によって配線３の接続部３Ａの表面
３ＡＳを上述の種々の凹凸形状（上述の図４〜図７に示
す形状を含む）に形成することが可能である。
【００２３】なお、例えば配線３と外部リード１６との
圧接接合に関しても、接合対象の表面の少なくとも一方
を凹凸形状に加工しても構わない。
【００２４】電力用半導体装置１及びそれの製造方法に
よれば、以下の効果が得られる。
【００２５】まず、電力用半導体チップ２の電極２Ａと
配線３の接続部３Ａとの少なくとも一方の表面２ＡＳ，
３ＡＳは凹凸形状に形成されており、電極２と接続部３
Ａとは凹凸形状の該表面を介して圧接接合されて成る。
このとき、電極２及び接続部３Ａの双方の表面２ＡＳ，
３ＡＳが平坦な場合よりも圧接接合部（表面２ＡＳ，３
ＡＳ付近）での変形・接合が生じやすい。従って、変形
・接合時に、電極２Ａ及び／又は接続部３Ａの酸化して
いない新生面を露出させることができ、その結果、接合
強度を向上させることができる。更に、上述のように圧
接接合部での変形・接合が生じやすいので、圧接接合時
の押圧力を低減することができ、その結果、圧接接合装
置の小型化、圧接接合時の電力用半導体チップ２へのダ
メージの低減等を図ることができる。
【００２６】このとき、上述の（半）球形を含む凹凸形
状によれば、両表面２ＡＳ，３ＡＳを点接触をさせるこ
とができるので、圧力、超音波、熱等による変形・接合
が生じやすい。換言すれば、圧力、超音波、熱等のエネ
ルギーを他の凹凸形状の場合と比較して小さくしても確
実に圧接接合を行うことが可能である。
【００２７】また、上述のように圧接接合部での変形・
接合が生じやすいので、表面２ＡＳ，３ＡＳが相対的に
傾いた状態で圧接接合工程が実施された場合であって
も、両表面２ＡＳ，３ＡＳが平坦な場合よりも接合面積
を大きくすることができる。つまり、接合強度を向上さ
せることができる。
【００２８】更に、電力用半導体チップ２の表面２ＡＳ
に凹凸形状を形成する一方で配線３の表面３ＡＳを平坦
にする場合、配線３の表面３ＡＳに凹凸形状を形成する
必要が無いので、既存の（汎用の）配線及び圧接接合装
置を用いて圧接接合をすることができる。このため、低
コストに（新たなコスト増を招くことなく）電力用半導
体装置１を提供することができる。
【００２９】また、配線３は板状部材から成るので、Ａ
ｌワイヤ（線状部材）よりも配線が変形しにくく配線同
士の接触等（すなわち回路ショート）が発生しにくい。
このため、配線が線状部材から成る場合とは異なり、電
力用半導体装置１では高価なシリコンゲル（衝撃吸収
材）が不要なので、コストを低減することができる。
【００３０】加えて、板状の配線３によれば、Ａｌワイ
ヤよりも配線を介した放熱を増大させることができる。
これにより放熱効率が向上し、電力用半導体装置の長寿
命化が図られる。更に、板状の配線３によって、電極２
との接合面積及び電気容量（許電流容量）をＡｌワイヤ
よりも十分に確保することができる。つまり、電力用半
導体装置１はＡｌワイヤを用いた従来の電力用半導体装
置よりも高い信頼性を提供することができる。
【００３１】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、電力用半
導体チップの電極と配線の接続部との少なくとも一方の
表面は凹凸形状に形成されており、電極と接続部とは凹
凸形状の表面を介して圧接接合されて成る。このとき、
電極及び接続部の双方の表面が平坦な場合よりも圧接接
合部での変形・接合が生じやすい。従って、変形・接合
時に、酸化していない新生面を露出させることができ、
その結果、接合強度を向上させることができる。更に、
上述のように圧接接合部での変形・接合が生じやすいの
で、圧接接合時の押圧力を低減することができ、その結
果、圧接接合装置の小型化、圧接接合時の電力用半導体
チップへのダメージの低減等を図ることができる。
【００３２】請求項２に係る発明によれば、配線の接続
部の表面に凹凸形状を形成する必要が無いので、既存の
（汎用の）配線及び圧接接合装置を用いて圧接接合をす
ることができる。このため、低コストに電力用半導体装
置を提供することができる。
【００３３】請求項３に係る発明によれば、配線は板状
部材から成るので、線状部材（ワイヤ）よりも配線が変
形しにくく配線同士の接触等（すなわち回路ショート）
が発生しにくい。このため、配線が線状部材から成る場
合とは異なり、高価な衝撃吸収材（シリコンゲル）を不
要としうるので、コストを低減することができる。更
に、配線は板状部材から成るので、線状部材よりも配線
を介した放熱を増大させることができる。これにより電
力用半導体装置の放熱効率が向上し、電力用半導体装置
の長寿命化を図ることができる。更に、板状部材の配線
によれば、電極との接合面積及び電気容量（許容電流
量）を線状部材よりも十分に確保することができる。
【００３４】請求項４に係る発明によれば、電力用半導
体チップの電極と配線の接続部との少なくとも一方の表
面は凹凸形状に形成されており、電極と接続部とは凹凸
形状の表面を介して圧接接合されて成る。このとき、電
極及び接続部の双方の表面が平坦な場合よりも圧接接合
部での変形・接合が生じやすい。従って、変形・接合時
に、酸化していない新生面を露出させることができ、そ
の結果、接合強度を向上させることができる。更に、上
述のように圧接接合部での変形・接合が生じやすいの
で、圧接接合時の押圧力を低減することができ、その結
果、圧接接合装置の小型化、圧接接合時の電力用半導体
チップへのダメージの低減等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１に係る電力用半導体装置を説明
するための断面図である。
【図２】 実施の形態１に係る電力用半導体装置の製造
方法を説明するための側面図である。
【図３】 実施の形態１に係る電力用半導体装置の製造
方法を説明するための平面図である。
【図４】 実施の形態１に係る電力用半導体装置を説明
するための斜視図である。
【図５】 実施の形態１に係る電力用半導体装置を説明
するための斜視図である。
【図６】 実施の形態１に係る電力用半導体装置を説明
するための斜視図である。
【図７】 実施の形態１に係る電力用半導体装置を説明
するための斜視図である。
【図８】 実施の形態１に係る他の電力用半導体装置を
説明するための側面図である。
【図９】 実施の形態１に係る更に他の電力用半導体装
置を説明するための側面図である。
【符号の説明】
１ 電力用半導体装置、２ 電力用半導体チップ、２Ａ
電極、２ＡＳ，３ＡＳ 表面、３ 配線、３Ａ 接続
部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新飼 雅芳 福岡県福岡市西区今宿東一丁目１番１号 福菱セミコンエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 AA07 AA14 CC00 EE01 EE13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極を有する電力用半導体チップと、 前記電極と圧接接合された接続部を有する配線とを備
    え、 前記電極と前記接続部との少なくとも一方の表面は凹凸
    形状に形成されており、前記電極と前記接続部とは前記
    凹凸形状の前記表面を介して圧接接合されて成る、電力
    用半導体装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の電力用半導体装置であ
    って、 前記配線の前記接続部の前記表面は平坦である、電力用
    半導体装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の電力用半
    導体装置であって、 前記配線は板状部材から成る、電力用半導体装置。
  4. 【請求項４】 (a)電極を有する電力用半導体チップと
    接続部を有する配線とを準備する工程を備え、前記電極
    と前記接続部との少なくとも一方の表面は凹凸形状に形
    成されており、 (b)前記凹凸形状の前記表面を介して前記電極と前記接
    続部とを対面させ、圧接接合する工程を更に備える、電
    力用半導体装置の製造方法。
JP2001230910A 2001-07-31 2001-07-31 電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法 Pending JP2003045920A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001230910A JP2003045920A (ja) 2001-07-31 2001-07-31 電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001230910A JP2003045920A (ja) 2001-07-31 2001-07-31 電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003045920A true JP2003045920A (ja) 2003-02-14

Family

ID=19063039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001230910A Pending JP2003045920A (ja) 2001-07-31 2001-07-31 電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003045920A (ja)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259880A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置
JP2006049456A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2006196629A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Nec Electronics Corp 半導体装置、ボンディング方法およびボンディングリボン
JP2006295158A (ja) * 2005-04-12 2006-10-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg 材料結合式で配設された端子要素を有するパワー半導体モジュール
EP1722413A2 (en) 2005-05-10 2006-11-15 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Terminal connection structure for semiconductor device
JP2007081155A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2008041851A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Hitachi Ltd パワー半導体装置
JP2008235651A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2010027813A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
WO2012077305A1 (ja) 2010-12-10 2012-06-14 パナソニック株式会社 導電路、それを用いた半導体装置及びそれらの製造方法
EP2597675A1 (en) * 2011-04-05 2013-05-29 Panasonic Corporation Encapsulated semiconductor device and method for producing same
JP2013157522A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体装置の試験器具、半導体装置の試験方法および半導体装置の接続方法。
US8796563B2 (en) 2009-02-13 2014-08-05 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Connection structure, power module and method of manufacturing the same
JP2015053425A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 三菱電機株式会社 半導体装置
WO2016199621A1 (ja) * 2015-06-11 2016-12-15 三菱電機株式会社 電力用半導体装置の製造方法および電力用半導体装置

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4524570B2 (ja) * 2004-03-10 2010-08-18 富士電機システムズ株式会社 半導体装置
JP2005259880A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置
JP2006049456A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP4599929B2 (ja) * 2004-08-03 2010-12-15 富士電機システムズ株式会社 電力用半導体装置の製造方法
JP2006196629A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Nec Electronics Corp 半導体装置、ボンディング方法およびボンディングリボン
JP4526957B2 (ja) * 2005-01-13 2010-08-18 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置、ボンディング方法およびボンディングリボン
JP2006295158A (ja) * 2005-04-12 2006-10-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co Kg 材料結合式で配設された端子要素を有するパワー半導体モジュール
EP1722413A2 (en) 2005-05-10 2006-11-15 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Terminal connection structure for semiconductor device
EP1722413A3 (en) * 2005-05-10 2013-05-08 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Terminal connection structure for semiconductor device
JP2007081155A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2008041851A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Hitachi Ltd パワー半導体装置
JP2008235651A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2010027813A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP4567773B2 (ja) * 2008-07-18 2010-10-20 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US8952520B2 (en) 2008-07-18 2015-02-10 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor device
US8796563B2 (en) 2009-02-13 2014-08-05 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Connection structure, power module and method of manufacturing the same
US8754510B2 (en) 2010-12-10 2014-06-17 Panasonic Corporation Conduction path, semiconductor device using the same, and method of manufacturing conduction path, and semiconductor device
WO2012077305A1 (ja) 2010-12-10 2012-06-14 パナソニック株式会社 導電路、それを用いた半導体装置及びそれらの製造方法
EP2597675A1 (en) * 2011-04-05 2013-05-29 Panasonic Corporation Encapsulated semiconductor device and method for producing same
EP2597675A4 (en) * 2011-04-05 2013-07-31 Panasonic Corp ENCAPSULATED SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
US9030003B2 (en) 2011-04-05 2015-05-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Encapsulated semiconductor device and method for manufacturing the same
US9240369B2 (en) 2011-04-05 2016-01-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Encapsulated semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2013157522A (ja) * 2012-01-31 2013-08-15 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置、半導体装置の製造方法、半導体装置の試験器具、半導体装置の試験方法および半導体装置の接続方法。
JP2015053425A (ja) * 2013-09-09 2015-03-19 三菱電機株式会社 半導体装置
WO2016199621A1 (ja) * 2015-06-11 2016-12-15 三菱電機株式会社 電力用半導体装置の製造方法および電力用半導体装置
JPWO2016199621A1 (ja) * 2015-06-11 2017-09-07 三菱電機株式会社 電力用半導体装置の製造方法および電力用半導体装置
US10096570B2 (en) 2015-06-11 2018-10-09 Mitsubishi Electric Corporation Manufacturing method for power semiconductor device, and power semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3097644B2 (ja) 半導体装置接続構造及び接続方法
JP2003045920A (ja) 電力用半導体装置及び電力用半導体装置の製造方法
WO2016199621A1 (ja) 電力用半導体装置の製造方法および電力用半導体装置
JP2738568B2 (ja) 半導体チップモジュール
JP2008117825A (ja) パワー半導体デバイス
JPH07202241A (ja) 太陽電池、太陽電池の実装方法および太陽電池の製造方法
JPWO2017187998A1 (ja) 半導体装置
JP2001015541A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP4612550B2 (ja) パワーデバイス用ボンディングリボンおよびこれを用いたボンディング方法
JP5553766B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP4586508B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH10275826A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR20160085672A (ko) 초음파 용접을 이용한 반도체 패키지 및 제조 방법
JP3216305B2 (ja) 半導体装置
WO2020105476A1 (ja) 半導体装置
JP2009147123A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH10303249A (ja) 半導体装置
JP5755601B2 (ja) パワーモジュールおよびその製造方法
JP2000277557A (ja) 半導体装置
JP2665169B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH0637217A (ja) 半導体装置
JP2000232187A (ja) リードフレームの製造方法
JP3132458B2 (ja) 半導体装置の実装構造及び実装方法
JP4550503B2 (ja) 半導体装置
JP4521954B2 (ja) Ｉｃモジュールの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080715

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080911

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20080911

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081224