JP2010141163A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミックス4上に形成されたコレクタ銅箔5と、コレクタ銅箔5上に固着された半導体チップ7と、半導体チップ7上に固着された金属ブロック9と、金属ブロック9の溶接部16を露出させて、半導体チップ7を被覆したカバー樹脂26と、金属ブロック9の溶接部16にレーザ溶接で接続されたエミッタ端子11と、を有する半導体装置では、レーザ溶接により発生した溶接スパッタ27の半導体チップ7の表面への付着がカバー樹脂26により防止される。
【選択図】図1
Description
まず、構成例1の図6に示す半導体装置は、放熱ベース1と、コレクタ銅箔5及び裏面銅箔3が表裏にそれぞれ形成されたセラミックス4と、半導体チップ7と、金属ブロック9とがそれぞれはんだ2,6,8を介して積層されている。これらが樹脂ケース10内に配置されて、樹脂ケース10内に封止樹脂31が充填されて、蓋32が配置されている。
図7は、半導体装置(構成例1)の製造工程を説明するための要部断面図である。
まず、放熱ベース1の上面にはんだ2を配置し、この上に、コレクタ銅箔5及び裏面銅箔3が表裏にそれぞれ形成されたセラミックス4を搭載する。当該セラミックス4のコレクタ銅箔5の上面にはんだ6を配置し、この上に、半導体チップ7を搭載する。さらに、当該半導体チップ7の上面にはんだ8を配置し、この上に、金属ブロック9を搭載する。
一方、半導体装置のコレクタ端子12とコレクタ銅箔5との電気的接続に、ボンディングワイヤ14(図6)に代わって、他の構成を用いても構わない。
構成例2の当該半導体装置の図6の半導体装置との差異は、コレクタ端子12とコレクタ銅箔5との電気的接続に、ボンディングワイヤ14に代わって、接続導体19を利用している。
構成例3として当該半導体装置の図6の半導体装置との差異は、ボンディングワイヤ14を用いずに、樹脂ケース10にインサート成型するリードフレーム一体型のコレクタ端子20を樹脂ケース10から延長することで、コレクタ銅箔5に直接接続できるようにしたものである。
図10は、半導体装置(構成例4)の製造工程を説明するための要部断面図である。
なお、特許文献1には、両面を露出する一対の主電極板の間を絶縁性の外筒により外部絶縁した平型パッケージの中に、第一主面に少なくとも第一の主電極、第二主面に第二の主電極を有する少なくとも一つ以上の半導体素子を組み込んだ平型半導体装置において、半導体素子表面のうち中間電極板と対向しない外周部分と、中間電極板の側面の少なくとも一部を電気絶縁性材料によりコンパクトに封止することで、低コストで高い信頼性を実現できることが開示されている。
構成例1の半導体装置の製造工程において、金属ブロック9とエミッタ端子11とをレーザ光15によって溶接すると溶接スパッタ17が発生する。溶接スパッタ17は半導体チップ7の表面に飛散し、飛散した溶接スパッタ18(図6)は半導体チップ7を損傷してしまう。
また、溶接スパッタ17が飛散しないようにレーザパワーを下げると、充分な溶接面積が確保できない。このため、各部における接触不良が生じる恐れがある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、溶接スパッタの半導体チップ表面への付着が防止された半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
この半導体装置は、絶縁基板上に形成された導電膜パターンと、前記導電膜パターン上に固着された半導体チップと、前記半導体チップ上に固着された導電ブロックと、前記導電ブロックの溶接部を露出させて、前記半導体チップを被覆した保護樹脂と、前記導電ブロックの前記溶接部にレーザ溶接で接続された外部端子と、を有する。
この半導体装置の製造方法は、絶縁基板上に形成された導電膜パターン上に半導体チップを固着する工程と、前記半導体チップ上に導電ブロックを固着する工程と、前記導電ブロックの溶接部を露出させて、前記半導体チップを保護樹脂にて被覆する被覆工程と、前記導電ブロックの前記溶接部にレーザ溶接で外部端子を接続する工程と、を有する。
図1は、実施の形態における半導体装置の要部断面模式図である。
図1に示す半導体装置の基本的な構造は、図6に示した構成例1の半導体装置と同じである。一方、構成例1の半導体装置と異なる構成は、半導体チップ7がカバー樹脂26(保護樹脂)で被覆されている点である。
このような積層構造に、エミッタ端子11及びコレクタ端子12がインサート成型された樹脂ケース10が嵌合されて、エミッタ端子11と金属ブロック9とがレーザ溶接により接続され、コレクタ銅箔5とコレクタ端子12とがボンディングワイヤ14(アルミワイヤ等)にて接続されている。また、樹脂ケース10と放熱ベース1とがシリコーン接着剤13で固着されている。
次に、このような半導体装置の製造方法について図2及び上記図1を参照して説明する。
まず、放熱ベース1の上面にはんだ2を配置し、この上に、コレクタ銅箔5及び裏面銅箔3がそれぞれ形成されたセラミックス4を搭載する。当該セラミックス4のコレクタ銅箔5の上面にはんだ6を配置し、この上に、半導体チップ7を搭載する。さらに、当該半導体チップ7の上面にはんだ8を配置し、この上に、金属ブロック9を搭載する。
図3は、実施例1における半導体装置の製造工程を説明するための要部断面図である。
実施例1の半導体装置と実施の形態の半導体装置との構成上の差異は、コレクタ端子12とコレクタ銅箔5との電気的接続に、ボンディングワイヤ14に代わって、接続導体19を利用している(すなわち、図8の構成例2に対応)。
なお、接続導体19の材質としては、エミッタ端子11と同様に、低抵抗・高熱伝導性のメリットから銅または銅合金が用いられ、表面にはレーザ光15の吸収率を高めるためにニッケルめっきが施される。
図4は、実施例2における半導体装置の製造工程を説明するための要部断面図である。
実施例2の半導体装置と実施の形態の半導体装置との構成上の差異は、コレクタ端子12とコレクタ銅箔5との電気的接続に、ボンディングワイヤ14を用いずに、樹脂ケース10にインサート成型するリードフレーム一体型のコレクタ端子20を樹脂ケース10から延長することで、コレクタ銅箔5に直接接続できるようにしたものである(すなわち、図9の構成例3に対応)。
この時、上記と同様に、溶接スパッタ17が発生して樹脂ケース10の内部に飛散するが、半導体チップ7はカバー樹脂26で覆われているため、溶接スパッタ17はカバー樹脂26の表面に付着し(溶接スパッタ27)、半導体チップ7表面には付着しない。
<実施例3>
図5は、実施例3における半導体装置の製造工程を説明するための要部断面図である。
したがって、実施例1〜3においても、レーザ溶接の際に発生した溶接スパッタ17は樹脂ケース10内部に飛散するが、半導体チップ7はカバー樹脂26で覆われているため、溶接スパッタ17はカバー樹脂26の表面に付着し(溶接スパッタ27)、半導体チップ7表面には付着しない。このため、半導体チップ7は損傷することが無い。また、溶接スパッタ17の飛散から半導体チップ7を保護するための特別な治具が不要となるため、製造工程数を削減することができる。さらに、溶接スパッタ17の半導体チップ7表面への飛散が防げるために、溶接スパッタ17が発生する条件を採用して充分な溶接面積を確保することが可能となる。したがって、半導体装置の信頼性が向上する。
2,6,8 はんだ
3 裏面銅箔
4 セラミックス
5 コレクタ銅箔
7 半導体チップ
9 金属ブロック
10 樹脂ケース
11,25 エミッタ端子
12,20 コレクタ端子
13 シリコーン接着剤
14 ボンディングワイヤ
15 レーザ光
16 溶接部
17,18,27 溶接スパッタ
19,24 接続導体
21 エミッタ銅箔
26 カバー樹脂
28 リードフレーム
31 封止樹脂
32 蓋
Claims (18)
- 絶縁基板上に形成された導電膜パターンと、
前記導電膜パターン上に固着された半導体チップと、
前記半導体チップ上に固着された導電ブロックと、
前記導電ブロックの溶接部を露出させて、前記半導体チップを被覆した保護樹脂と、
前記導電ブロックの前記溶接部にレーザ溶接で接続された外部端子と、
を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記導電膜パターンにレーザ溶接で接続された別の外部端子をさらに有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 別の外部端子と、
前記別の外部端子と前記導電膜パターンとにそれぞれレーザ溶接で接続された接続導体と、
をさらに有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 前記保護樹脂は、前記半導体チップが固着した箇所以外の前記導電膜パターンの主面に選択的に被覆されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 絶縁基板上に形成された第1導電膜パターンと、
前記絶縁基板上に形成された第2導電膜パターンと、
前記第1導電膜パターン上に固着された半導体チップと、
前記半導体チップ上に固着された導電ブロックと、
前記導電ブロックの溶接部を露出させて、前記半導体チップを被覆した保護樹脂と、
前記導電ブロックの前記溶接部と前記第2導電膜パターンとにそれぞれレーザ溶接で接続されたリードフレームと、
外部端子と、
前記第2導電膜パターンと前記外部端子とにそれぞれレーザ溶接で接続された接続導体と、
を有することを特徴とする半導体装置。 - 前記第1導電膜パターンにレーザ溶接で接続された別の外部端子をさらに有することを特徴とする請求項5記載の半導体装置。
- 別の外部端子と、
前記別の外部端子と前記第1導電膜パターンとにそれぞれレーザ溶接で接続された別の接続導体と、
をさらに有することを特徴とする請求項5記載の半導体装置。 - 前記保護樹脂は、前記半導体チップが固着された箇所以外の前記第1導電膜パターンの主面、前記外部端子と前記リードフレームとが接続される箇所以外の前記第2導電膜パターンの主面、及び前記第1導電膜パターンと前記第2導電膜パターンとの隙間にそれぞれ選択的に被覆されることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記保護樹脂は、シリコーン系、エポキシ系、ウレタン系又はアクリル系であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 絶縁基板上に形成された導電膜パターン上に半導体チップを固着する工程と、
前記半導体チップ上に導電ブロックを固着する工程と、
前記導電ブロックの溶接部を露出させて、前記半導体チップを保護樹脂にて被覆する被覆工程と、
前記導電ブロックの前記溶接部にレーザ溶接で外部端子を接続する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記被覆工程後、前記導電膜パターンにレーザ溶接で別の外部端子を接続する工程をさらに有することを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
- 前記被覆工程後、前記導電膜パターンと別の外部端子とにレーザ溶接で接続導体をそれぞれ接続する工程をさらに有することを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
- 絶縁基板上に形成された第1導電膜パターン上に半導体チップを固着する工程と、
前記半導体チップ上に導電ブロックを固着する工程と、
前記導電ブロックの溶接部を露出させて、前記半導体チップを保護樹脂にて被覆する被覆工程と、
前記導電ブロックの前記溶接部と前記絶縁基板上に形成された第2導電膜パターンとにレーザ溶接でリードフレームをそれぞれ接続する工程と、
前記第2導電膜パターンと外部端子とにレーザ溶接で接続導体をそれぞれ接続する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記被覆工程後、前記第1導電膜パターンにレーザ溶接で別の外部端子を接続する工程をさらに有することを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方法。
- 前記被覆工程後、前記第1導電膜パターンと別の外部端子とにレーザ溶接で別の接続導体をそれぞれ接続する工程をさらに有することを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護樹脂がシリコーン系又はエポキシ系である場合には、前記被覆工程後、前記保護樹脂を室温硬化、加熱硬化又は紫外線硬化によって硬化する工程をさらに有することを特徴とする請求項10又は13に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護樹脂がウレタン系である場合には、前記被覆工程後、前記保護樹脂を室温硬化又は加熱硬化によって硬化する工程をさらに有することを特徴とする請求項10又は13に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記保護樹脂がアクリル系である場合には、前記被覆工程後、前記保護樹脂を室温硬化、加熱硬化、紫外線硬化又は可視光線硬化によって硬化する工程をさらに有することを特徴とする請求項10又は13に記載の半導体装置の製造方法。
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