JP2012043956A - 半導体装置及び電力用半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子と電極端子とを接続部材によって確実に接続できる半導体装置及び電力用半導体装置を提供する。
【解決手段】基台１０と、この基台の主面に接続された半導体素子２０と、基台及び半導体素子から離間して設けられた電極端子３０と、半導体素子と接続された本体部４００と、本体部に設けられ電極端子と接続された接続部４１０と、を有する導通部材４０と、を備えた半導体装置１１０である。この半導体装置の導通部材には、接続部の電極端子との接続を行う部分に、主面に対して垂直な部分が含まれている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置及び電力用半導体装置に関する。

半導体装置は、チップ状の半導体素子と、半導体素子を封止するパッケージと、半導体素子と導通し、パッケージの内部から外部に延出する電極端子と、を備えている。パッケージの内部では、半導体素子と電極端子とが、導通部材（例えば、アルミニウムのボンディングワイヤ）によって接続されている。

電力用半導体装置では、半導体素子と電極端子との間の導通抵抗を低減する観点から、導通部材として金属板を適用したものものある。

しかし、導通部材として金属板を用いる場合、金属板の形状が不変であることから、半導体素子の厚さが変わると、導通部材による接続性の悪化を招く。また、半導体素子の種類に対応して金属板を形成するには、開発期間や工数など多くの手間が必要になる。

特開２００８−２３５６５１号公報

本発明の実施形態は、半導体素子と電極端子とを導通部材によって確実に接続できる半導体装置及び電力用半導体装置を提供する。

本実施形態によれば、基台と、この基台の主面に接続された半導体素子と、基台及び半導体素子から離間して設けられた電極端子と、半導体素子と接続された本体部と、本体部に設けられ電極端子と接続された接続部と、を有する導通部材と、を備えた半導体装置が提供される。この半導体装置の導通部材には、接続部の電極端子との接続を行う部分に、主面に対して垂直な部分が含まれている。

第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。 導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。 比較例に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。 比較例に係る導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。 第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。 第３の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。 導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。 第４の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。 第５の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。 導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。 第６の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。 導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。 第７の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。 導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。 第８の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。 第９の実施の形態に係る電力用半導体装置の構成を例示する模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
同図（ａ）は、半導体装置１１０の模式的平面図である。
同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＡ−Ａ’線矢視の模式的断面図である。
図１に表したように、本実施の形態に係る半導体装置１１０は、基台１０と、基台１０の主面１０ａに接続された半導体素子２０と、基台１０及び半導体素子２０から離間して設けられた電極端子３０と、導通部材４０と、を備える。導通部材４０は、半導体素子２０と接続された本体部４００と、本体部４００に設けられ電極端子３０と接続された接続部４１０と、を有する。そして、接続部４１０の電極端子３０との接続を行う部分には、主面１０ａに対して垂直な部分が含まれる。

基台１０は、半導体素子２０を支持するとともに、電気的な接続を行うフレーム部材である。基台１０には、例えば銅（Ｃｕ）が用いられる。基台１０は、半導体素子２０を実装する台座部１１と、台座部１１から延出する延出端子部１２と、を有する。台座部１１には、はんだＳＬを介して半導体素子２０が接続される。はんだＳＬには、例えば共晶はんだや、高融点はんだが用いられる。高融点はんだは、例えば半導体素子２０の動作温度よりも高い、例えば３００℃程度の融点を有する。

台座部１１は、半導体素子２０の裏面と電気的な接続を有する。これにより、台座部１１から延出する延出端子部１２は、半導体素子２０の裏面と導通する電極端子として利用される。また、台座部１１は、半導体素子２０よりも大きく設けられており、半導体素子２０の放熱板としても機能する。

半導体素子２０には、トランジスタやダイオード等の能動素子、抵抗やコンデンサ等の受動素子が形成されている。半導体素子２０は、半導体基板を切り出してチップ状に設けられている。図１に例示した半導体素子２０では、裏面及び表面で、それぞれ電気的な接続が行われる。なお、半導体素子２０としては、例えば表面のみで電気的な接続が行われてもよい。

電極端子３０は、基台１０及び半導体素子２０から離間して設けられている。図１に例示した電極端子３０では、基台１０の台座部１１とあいだを開けて、基台１０の延出端子部１２とほぼ並行に延出するように配置されている。図１に例示した半導体装置１１０では、２つの電極端子３０Ａ及び３０Ｂが設けられている。なお、電極端子３０の個数は、２つに限定されず、半導体素子２０の電極や、半導体装置１１０の仕様などによって適宜の個数が設けられる。電極端子３０には、例えば基台１０と同じＣｕが用いられる。図１に例示した半導体装置１１０では、延出端子部１２が一つの電極端子として利用されるため、これに２つの電極端子３０Ａ及び３０Ｂを加えた、３端子の装置になる。

電極端子３０は、半導体装置１１０の製造工程の途中まで、例えば基台１０の延出端子部１２とタイバー（図示せず）によって連結されている。タイバーは、封止部材５０を形成後に切断される。これにより、電極端子３０は、延出端子部１２から独立する。

電極端子３０には、表面から裏面まで貫通する孔３０ｈが設けられている。この孔３０ｈに、導通部材４０の接続部４１０が挿入される。

導通部材４０は、半導体素子２０と電極端子３０とを導通させる金属製の部材である。半導体装置１１０において、複数の電極端子３０Ａ及び３０Ｂを有する場合、電極端子３０Ａに対応して導通部材４０Ａが接続され、電極端子３０Ｂに対応して導通部材４０Ｂが接続される。

導通部材４０は、本体部４００と、接続部４１０と、を有する。本体部４００の一端４００ａは、半導体素子２０の表面に設けられた電極パッド（図示せず）と略平行に設けられており、はんだＳＬによってこの電極パッドと接続される。また、本体部４００は必要に応じて折り曲げられていて、他端４００ｂが電極端子３０よりも上方に配置されるようになっている。

本体部４００の他端４００ｂには、電極端子３０に向かう方向に延出する接続部４１０が設けられている。接続部４１０は、例えば、基台１０の主面１０ａに対して垂直な方向（Ｚ方向）に延出する。なお、接続部４１０の延出の方向としては、Ｚ方向のみの場合だけでなく、Ｚ方向の成分を有する場合も含まれる。

接続部４１０の先端は、電極端子３０の孔３０ｈに挿入される。そして、接続部４１０は、はんだＳＬによって電極端子３０と接続されている。

上記の構成を有する半導体装置１１０においては、さらに封止部材５０を有している。封止部材５０は、少なくとも半導体素子２０の周囲を封止する。図１に例示する封止部材５０では、半導体素子２０、導通部材４０、台座部１１の一部、延出端子部１２の一部及び電極端子３０の一部が封止されている。なお、装置構成によって、台座部１１の全てが封止部材５０によって封止される場合もある。

本実施の形態に係る半導体装置１１０では、導通部材４０の接続部４１０が、Ｚ方向に沿って電極端子３０と接触する部分を有する。したがって、導通部材４０における、Ｚ方向に沿った電極端子３０との接触範囲に余裕が生じる。これにより、基台１０に搭載される半導体素子２０の厚さが変更になり、Ｚ方向に沿った導通部材４０の接続位置が変化しても、導通部材４０と電極端子３０とを確実に接続できるようになる。

ここで、半導体装置１１０の製造方法の概略を説明する。
先ず、基台１０の台座部１１に、はんだＳＬを取り付ける。また、電極端子３０の孔３０ｈに、適量のはんだＳＬを挿入する。孔３０ｈにはんだＳＬを挿入する際、孔３０ｈの上側の一部を残しておく。一方、チップ状の半導体素子２０の電極にも、はんだＳＬを取り付けておく。

次に、基台１０の台座部１１に取り付けたはんだＳＬの上に、半導体素子２０を載置する。また、半導体素子２０と電極端子３０との間に、導通部材４０を載置する。この際、導通部材４０の本体部４００の一端４００ａを、半導体素子２０に取り付けたはんだＳＬに接触させ、他端４００ｂの接続部４１０を、電極端子３０の孔３０ｈに挿入されたはんだＳＬに接触させる。接続部４１０は、孔３０ｈの上側の一部、すなわち、はんだＳＬが挿入されずに残った凹部に嵌め込まれる。これにより、導通部材４０の載置が安定する。

次に、例えばリフロー処理によって、はんだＳＬを溶融し、台座部１１と半導体素子２０とを接続するとともに、半導体素子２０と電極端子３０との間に導通部材４０を接続する。導通部材４０は、一端４００ａ側及び接続部４１０側のはんだＳＬが溶融することで、基台１０側に沈み込む。この際、接続部４１０は、孔３０ｈの方向に沿って移動し、一端４００ａが半導体素子２０と接続される位置で止まることになる。これにより、導通部材４０におけるＺ方向の接続位置が自己整合的に設定される。

次に、例えばトランスファモールド法によって、半導体素子２０等の周囲を封止部材５０で封止する。その後、図示しないタイバーを切断して電極端子３０を延出端子部１２から分離するとともに、必要に応じて電極端子３０及び延出端子部１２の先端形状を加工する。これにより、半導体装置１１０が完成する。

図２は、導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。
同図（ａ）は、図１に例示した半導体素子２０に比べて厚さの薄い半導体素子２０Ａを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。同図（ｂ）は、図１に例示した半導体素子２０に比べて厚さの厚い半導体素子２０Ｂを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。

図２（ａ）に表したように、半導体素子２０Ａが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ａと、のＺ方向に沿った接続位置は、図１に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側に近づく。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の孔３０ｈに沿って深く入り込む。

一方、図２（ｂ）に表したように、半導体素子２０Ｂが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ｂと、のＺ方向に沿った接続位置は、図１に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側から離れる。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の孔３０ｈに沿って浅く入り込む。

図２（ａ）及び（ｂ）のいずれの半導体素子２０Ａ及び２０Ｂでも、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の孔３０ｈに入り込んでいて、はんだＳＬによって確実に電極端子３０と接続される。このように、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂの厚さが変わり、導通部材４０のＺ方向に沿った位置が変わっても、Ｚ方向に沿って延出する接続部４１０によって、導通部材４０の位置の変化を吸収し、導通部材４０と電極端子３０との確実な接触を得られるようになる。また、形状が不変の導通部材４０であっても、厚さの異なる半導体素子２０Ａ及び２０Ｂに対応でき、汎用性を高めることができる。

図３は、比較例に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
同図（ａ）は、半導体装置１９０の模式的平面図である。
同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＢ−Ｂ’線矢視の模式的断面図である。
図３に表したように、比較例に係る半導体装置１９０は、基台１０と、基台１０の主面１０ａに接続された半導体素子２０と、基台１０及び半導体素子２０から離間して設けられた電極端子３０と、半導体素子２０と電極端子３０とを接続する導通部材４９と、を備える。

半導体素子２０は、基台１０の台座部１１に、はんだＳＬによって接続される。導通部材４９の一端４９ａは、半導体素子２０の表面に設けられた電極パッド（図示せず）と、はんだＳＬによって接続される。一方、導通部材４９の他端４９ｂは、電極端子３０と、はんだＳＬによって接続される。

図４は、比較例に係る導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。
同図（ａ）は、図３に例示した半導体素子２０に比べて厚さの薄い半導体素子２０Ａを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。同図（ｂ）は、図３に例示した半導体素子２０に比べて厚さの厚い半導体素子２０Ｂを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。

図４（ａ）に表したように、半導体素子２０Ａが基台１０に搭載されている場合、導通部材４９における他端４９ｂと、電極端子３０とは、はんだＳＬによって接続されているものの、導通部材４９における一端４９ａと、半導体素子２０Ａとは、離れてしまう可能性がある。

一方、図４（ｂ）に表したように、半導体素子２０Ｂが基台１０に搭載されている場合、導通部材４９における一端４９ａと、半導体素子２０Ｂとは、はんだＳＬによって接続されているものの、導通部材４９における他端４９ｂと、電極端子３０とは、離れてしまう可能性がある。

このように、図３に例示した半導体素子２０の厚さとは異なる厚さを有する半導体素子２０Ａ及び２０Ｂを基台１０に搭載すると、導通部材４９が、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂの厚さの差を吸収できず、いずれか一方の端部で接触不良を起こす可能性が生じる。

これに対し、本実施の形態に係る半導体装置１１０では、半導体素子２０の厚さとは異なる厚さを有する半導体素子２０Ａ及び２０Ｂを基台１０に搭載しても、厚さの違いを接続部４１０と電極端子３０との接続を行う部分におけるＺ方向に対して平行な部分（すなわち、基台１０の主面１０ａに対して垂直な部分）によって吸収できる。これにより、半導体素子２０、２０Ａ及び２０Ｂの厚さが異なっていても、同じ導通部材４０によって半導体素子２０、２０Ａ及び２０Ｂと電極端子３０との接続を確実に行うことができる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
同図（ａ）は、第１の厚さｈ１を有する半導体素子２０を搭載した状態を例示する模式的断面図である。
同図（ｂ）は、第１の厚さよりも薄い第２の厚さｈ２を有する半導体素子２０Ａを搭載した状態を例示する模式的断面図である。
同図（ｃ）は、第１の厚さよりも厚い第３の厚さｈ３を有する半導体素子２０Ｂを搭載した状態を例示する模式的断面図である。

図５（ａ）に表したように、第２の実施の形態に係る半導体装置１２０では、電極端子３０に、表面から所定の深さを有する凹部３０ｐが設けられている。この凹部３０ｐに、導通部材４０の接続部４１０が挿入される。

本実施の形態に係る半導体装置１２０では、導通部材４０の接続部４１０が、Ｚ方向に沿って電極端子３０と接触する部分を有する。したがって、導通部材４０における、Ｚ方向に沿った電極端子３０との接触範囲に余裕が生じる。これにより、半導体素子２０の厚さが変わり、Ｚ方向に沿った導通部材４０の接続位置が変化しても、導通部材４０と電極端子３０とを確実に接続できるようになる。

例えば、図５（ｂ）に表したように、厚さｈ２を有する半導体素子２０Ａが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ａと、のＺ方向に沿った接続位置は、図５（ａ）に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側に近づく。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の凹部３０ｐに沿って深く入り込む。

一方、図５（ｃ）に表したように、厚さｈ３を有する半導体素子２０Ｂが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ｂと、のＺ方向に沿った接続位置は、図５（ａ）に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側から離れる。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の凹部３０ｐに沿って浅く入り込む。

いずれの半導体素子２０Ａ及び２０Ｂでも、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の凹部３０ｐに入り込んでいて、はんだＳＬによって確実に電極端子３０と接続される。このように、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂの厚さが変わり、導通部材４０のＺ方向に沿った位置が変わっても、Ｚ方向に沿って延出する接続部４１０によって、導通部材４０の位置の変化を吸収し、導通部材４０と電極端子３０との確実な接触を得られるようになる。

また、電極端子３０に設けられた凹部３０ｐは、電極端子３０の表面から所定の深さで設けられているため、はんだＳＬを挿入した際、はんだＳＬを受け止めることができる。したがって、はんだＳＬの量の設定が容易になる。

（第３の実施の形態）
図６は、第３の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
同図（ａ）は、半導体装置１３０の模式的断面図、同図（ｂ）は、接続部４１０の部分拡大平面図である。

第３の実施の形態に係る半導体装置１３０では、接続部４１０が、導通部材４０の本体部４００における他端４００ｂよりもわずかに手前に設けられている。すなわち、本体部４００の他端４００ｂ側には、接続部４１０の位置よりもわずかに外側に延出する延出部４０１が設けられる。この延出部４０１の大きさは、接続部４１０が挿入される孔３０ｈの内径と、接続部４１０の外形と、の差よりも大きくなっている。

接続部４１０としては、本体部４００と一体的に設けられていても、本体部４００に別体で取り付けられていてもよい。また、図６（ｂ）に例示する接続部４１０では、平面視で円形になっているが、平面視で矩形など、他の形状であってもよい。

図７は、導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。
同図（ａ）は、図６に例示した半導体素子２０に比べて厚さの薄い半導体素子２０Ａを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。同図（ｂ）は、図６に例示した半導体素子２０に比べて厚さの厚い半導体素子２０Ｂを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。

図７（ａ）に表したように、半導体素子２０Ａが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ａと、のＺ方向に沿った接続位置は、図６に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側に近づく。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の孔３０ｈに沿って深く入り込む。接続部４１０が孔３０ｈに深く入り込むと、導通部材４０の他端４００ｂ側に設けられた延出部４０１は、電極端子３０の表面に当接する。これにより、導通部材４０は、接続部４１０と孔３０ｈとの接触と、本体部４００及び延出部４０１と電極端子３０の表面との接触と、を得ることができ、確実な接続が行われる。

一方、図７（ｂ）に表したように、半導体素子２０Ｂが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ｂと、のＺ方向に沿った接続位置は、図６に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側から離れる。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の孔３０ｈに沿って浅く入り込む。

図７（ａ）及び（ｂ）のいずれの半導体素子２０Ａ及び２０Ｂでも、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の孔３０ｈに入り込んでいて、はんだＳＬによって確実に電極端子３０と接続される。このように、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂの厚さが変わり、導通部材４０のＺ方向に沿った位置が変わっても、Ｚ方向に沿って延出する接続部４１０によって、導通部材４０の位置の変化を吸収し、導通部材４０と電極端子３０との確実な接触を得られるようになる。

（第４の実施の形態）
図８は、第４の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
同図（ａ）は、第１の厚さｈ１を有する半導体素子２０を搭載した状態を例示する模式的断面図である。
同図（ｂ）は、第１の厚さｈ１よりも薄い第２の厚さｈ２を有する半導体素子２０Ａを搭載した状態を例示する模式的断面図である。
同図（ｃ）は、第１の厚さｈ１よりも厚い第３の厚さｈ３を有する半導体素子２０Ｂを搭載した状態を例示する模式的断面図である。

図８（ａ）に表したように、第４の実施の形態に係る半導体装置１４０では、導通部材４０の本体部４００における他端４００ｂ側に、延出部４０１が設けられている。また、電極端子３０には、表面から所定の深さを有する凹部３０ｐが設けられている。この凹部３０ｐに、導通部材４０の接続部４１０が挿入される。

本実施の形態に係る半導体装置１４０では、導通部材４０の接続部４１０が、Ｚ方向に沿って電極端子３０と接触する部分を有する。したがって、導通部材４０における、Ｚ方向に沿った電極端子３０との接触範囲に余裕が生じる。これにより、半導体素子２０の厚さが変わり、Ｚ方向に沿った導通部材４０の接続位置が変化しても、導通部材４０と電極端子３０とを確実に接続できるようになる。

例えば、図８（ｂ）に表したように、厚さｈ２を有する半導体素子２０Ａが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ａと、のＺ方向に沿った接続位置は、図８（ａ）に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側に近づく。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の凹部３０ｐに沿って深く入り込む。

接続部４１０が凹部３０ｐに深く入り込むと、導通部材４０の他端４００ｂ側に設けられた延出部４０１は、電極端子３０の表面に当接する。なお、凹部３０ｐの深さと、接続部４１０の延出長さとを等しくした場合、延出部４０１と電極端子３０の表面とが当接すると、接続部４１０の先端と凹部３０ｐの底とも当接する。これにより、導通部材４０は、接続部４１０と孔３０ｈとの接触と、本体部４００及び延出部４０１と電極端子３０の表面との接触と、を得ることができ、確実な接続が行われる。

一方、図８（ｃ）に表したように、厚さｈ３を有する半導体素子２０Ｂが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ｂと、のＺ方向に沿った接続位置は、図８（ａ）に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側から離れる。これに伴い、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の凹部３０ｐに沿って浅く入り込む。

いずれの半導体素子２０Ａ及び２０Ｂでも、導通部材４０の接続部４１０は、電極端子３０の凹部３０ｐに入り込んでいて、はんだＳＬによって確実に電極端子３０と接続される。このように、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂの厚さが変わり、導通部材４０のＺ方向に沿った位置が変わっても、Ｚ方向に沿って延出する接続部４１０によって、導通部材４０の位置の変化を吸収し、導通部材４０と電極端子３０との確実な接触を得られるようになる。

（第５の実施の形態）
図９は、第５の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
同図（ａ）は、半導体装置１５０の模式的断面図、同図（ｂ）は、突起部３１０の部分拡大平面図である。
第５の実施の形態に係る半導体装置１５０は、基台１０と、基台１０の主面１０ａに接続された半導体素子２０と、基台１０及び半導体素子２０から離間して設けられ、主面１０ａから離れる方向に延びる突起部３１０を有する電極端子３０と、半導体素子２０と電極端子３０の突起部３１０とを接続する導通部材４０と、を備える。

導通部材４０の本体部４００における他端４００ｂ側には、孔４０ｈが設けられている。孔４０ｈの内径は、突起部３１０の外形よりも大きくなっている。これにより、突起部３１０が、孔４０ｈ内に挿入される。導通部材４０の本体部４００における他端４００ｂ側は、孔４０ｈが突起部３１０に嵌め込まれた状態で、はんだＳＬによって電極端子３０と接続される。

本実施の形態に係る半導体装置１５０では、導通部材４０の本体部４００における他端４００ｂ側が、主面１０ａから離れる方向（Ｚ方向を含む方向）に沿って電極端子３０の突起部３１０と接触する。したがって、導通部材４０における、Ｚ方向に沿った電極端子３０との接触範囲に余裕が生じる。これにより、半導体素子２０の厚さが変わり、Ｚ方向に沿った導通部材４０の接続位置が変化しても、導通部材４０と電極端子３０とを確実に接続できるようになる。

図１０は、導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。
同図（ａ）は、図９に例示した半導体素子２０に比べて厚さの薄い半導体素子２０Ａを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。同図（ｂ）は、図９に例示した半導体素子２０に比べて厚さの厚い半導体素子２０Ｂを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。

図１０（ａ）に表したように、半導体素子２０Ａが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ａと、のＺ方向に沿った接続位置は、図９に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側に近づく。これに伴い、導通部材４０の孔４０ｈは、電極端子３０の突起部３１０に沿って深く入り込む。この状態で、導通部材４０における他端４００ｂ側は、この状態で電極端子３０と、はんだＳＬによって確実に接続される。

一方、図１０（ｂ）に表したように、半導体素子２０Ｂが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０における一端４００ａと、半導体素子２０Ｂと、のＺ方向に沿った接続位置は、図９に例示した半導体素子２０に比べて、基台１０側から離れる。これに伴い、導通部材４０の孔４０ｈは、電極端子３０の突起部３１０に沿って浅く入り込む。この状態で、導通部材４０における他端４００ｂ側は、この状態で電極端子３０と、はんだＳＬによって確実に接続される。

図１０（ａ）及び（ｂ）のいずれの半導体素子２０Ａ及び２０Ｂでも、導通部材４０の孔４０ｈは、電極端子３０の突起部３１０に入り込んだ状態になる。これにより、導通部材４０と、電極端子３０とが、はんだＳＬによって確実に接続される。このように、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂの厚さが変わり、導通部材４０のＺ方向に沿った位置が変わっても、主面１０ａから離れる方向に延出する突起部３１０によって、導通部材４０の位置の変化を吸収し、導通部材４０と電極端子３０との確実な接触を得られるようになる。

（第６の実施の形態）
図１１は、第６の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
第６の実施の形態に係る半導体装置１６０では、接続部４１０の接触面４１０ａが、電極端子３０の端面３０ａに対向して設けられている。
例えば、電極端子３０の基台１０側の端面３０ａが、基台１０の主面１０ａに対して傾斜して設けられている場合、この傾斜した端面３０ａと略並行となるよう対向して接触面４１０ａが設けられている。

この導通部材４０によれば、半導体素子２０の厚さが変わった場合、接触面４１０ａが端面３０ａに沿って移動する状態になる。したがって、半導体素子２０の厚さが変わっても、端面３０ａと導通部材４０との接触面積は変わらない。

図１２は、導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。
同図（ａ）は、図１１に例示した半導体素子２０に比べて厚さの薄い半導体素子２０Ａを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。同図（ｂ）は、図１１に例示した半導体素子２０に比べて厚さの厚い半導体素子２０Ｂを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。

図１２（ａ）に表したように、半導体素子２０Ａが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０の位置は、図１１に例示した半導体素子２０に比べて斜め下方に変化する。すなわち、接続部４１０の接触面４１０ａが、電極端子３０の端面３０ａに沿って斜め下方に移動することになるため、これに沿って導通部材４０の位置も変化する。導通部材４０の位置が変化しても、接触面４１０ａが端面３０ａに対して平行移動することになるため、接続部４１０の接触面４１０ａと、電極端子３０の端面３０ａと、の接触面積に変化は生じない。

一方、図１２（ｂ）に表したように、半導体素子２０Ｂが基台１０に搭載されている場合、導通部材４０の位置は、図１１に例示した半導体素子２０に比べて斜め上方に変化する。すなわち、接続部４１０の接触面４１０ａが、電極端子３０の端面３０ａに沿って斜め上方に移動することになるため、これに沿って導通部材４０の位置も変化する。導通部材４０の位置が変化しても、接触面４１０ａが端面３０ａに対して平行移動することになるため、接続部４１０の接触面４１０ａと、電極端子３０の端面３０ａと、の接触面積に変化は生じない。

図１２（ａ）及び（ｂ）のいずれの半導体素子２０Ａ及び２０Ｂでも、導通部材４０の接続部４１０の接触面４１０ａは、電極端子３０の端面３０ａと、はんだＳＬを介して確実に接続される。

なお、図１１及び図１２に例示した導通部材４０では、接続部４１０が主面１０ａに対して傾斜して設けられているが、接続部４１０が主面１０ａに垂直（Ｚ方向）に設けられていてもよい。この場合、電極端子３０の端面３０ａもＺ方向に沿って設けられる。これにより、接続部４１０と電極端子３０の端面３０ａとの接触面４１０ａがＺ方向に対して平行な部分（すなわち、主面１０ａに対して垂直な部分）のみで接続されることになる。

（第７の実施の形態）
図１３は、第７の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
第７の実施の形態に係る半導体装置１７０では、導通部材４０における接続部４１０に、電極端子３０と接続される第１の階段面４１１が設けられている。なお、図１３に例示した接続部４１０では、上下面に階段面が設けられているが、少なくとも下面に設けられていればよい。

第１の階段面４１１においては、電極端子３０の側に向かうに従い、Ｚ方向に沿って段階的に主面１０ａから遠ざかるように複数の段が形成されている。一方、電極端子３０の上面には、第１の階段面４１１に対応して第２の階段面３０２が設けられている。

このような導通部材４０では、第１の階段部４１１と、電極端子３０の第２の階段部３０２と、が対向してそれぞれの段差のいずれか同士が噛み合わされる状態になる。この噛み合わせの位置によって、導通部座４０のＺ方向における接続位置が決定される。つまり、半導体素子２０の厚さが変わった場合、その厚さに応じた第１の階段部４１１と第２の階段部３０２との噛み合わせ位置によって接続が行われることになる。したがって、第１の階段部４１１の噛み合わせの段数によって導通部材４０のＺ方向の接続高さを変えられることになる。

図１４は、導通部材の接続状態を説明する模式的断面図である。
なお、図１３に例示した導通部材４０では、第１の階段部４１１の段差数が４段の場合になっている。ここで、第１の階段部４１１において、電極端子３０と接触しない段差の数（余りの段差数）をｋとする。
同図（ａ）は、ｋ＝０、すなわち第１の階段部４１１の全ての段差が接触している状態を例示している。
同図（ｂ）は、ｋ＝１、すなわち第１の階段部４１１の段差のうち１段が接触していない状態を例示している。
同図（ｃ）は、ｋ＝２、すなわち第１の階段部４１１の段差のうち２段が接触していない状態を例示している。
同図（ｄ）は、ｋ＝３、すなわち第１の階段部４１１の段差のうち３段が接触していない状態を例示している。

ここで、本体部４００の一端４００ａ側の下面と、接続部４１０の最下段の下面と、のＺ方向の距離ｚ１は、同図（ａ）〜（ｄ）のいずれも同じである。また、基台１０の主面１０ａと、電極端子３０の第２の階段部３０２の最下段の上面と、のＺ方向の距離ｚ２も、同図（ａ）〜（ｄ）のいずれも同じである。第１の階段部４１１及び第２の階段部３０２のＺ方向の段差が等しく、１段分の段差がｚ０、同図（ａ）における半導体素子２０Ａの厚さをｔ０とすると、導通部材４０によって接続される半導体素子２０Ｂ〜２０Ｄの厚さｔ１〜ｔ３は、次のようになる。

同図（ｂ）に表したｋ＝１の場合、半導体素子２０Ｂの厚さｔ１は、
ｔ１＝ｔ０−ｋ×ｚ０＝ｔ０−ｚ０
になる。

同図（ｃ）に表したｋ＝２の場合、半導体素子２０Ｃの厚さｔ２は、
ｔ２＝ｔ０−ｋ×ｚ０＝ｔ０−２×ｚ０
になる。

同図（ｄ）に表したｋ＝３の場合、半導体素子２０Ｄの厚さｔ３は、
ｔ３＝ｔ０−ｋ×ｚ０＝ｔ０−３×ｚ０
になる。

このように、同じ導通部材４０であっても、ｋを変えることによって、異なる厚さの半導体素子２０の接続に対応することができるようになる。また、第１の階段部４１１と第２の階段部３０２との噛み合わせによって、導通部材４０のＺ方向のみならず、Ｚ方向と垂直な方向の位置決めも的確に行うことができるようになる。

なお、図１３及び図１４では、接続部４１０及び電極端子３０の両方に階段部（４１１、３０２）が設けられた半導体装置１７０を例示したが、いずれか一方のみに階段部を設けるようにしてもよい。この場合、階段部を備える接続部４１０又は電極端子３０のいずれかの段差に、階段部を備えていない接続部４１０又は電極端子３０の先端の隅部を合わせた状態で接続が行われることになる。

（第８の実施の形態）
図１５は、第８の実施の形態に係る半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
同図（ａ）は、厚さの厚い半導体素子２０Ｂを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。同図（ｂ）は、厚さの薄い半導体素子２０Ａを搭載した場合の導通部材４０の接続状態を例示している。

第８の実施の形態に係る半導体装置１８０は、基台１０と、基台１０の主面１０ａに接続された半導体素子２０Ａ（２０Ｂ）と、基台１０及び半導体素子２０Ａ（２０Ｂ）から離間して設けられた電極端子３０と、半導体素子２０Ａ（２０Ｂ）と接続され、半導体素子２０Ａ（２０Ｂ）の主面２０ｓに対向した湾曲面ＳＦ１を含む第１接続部４１と、電極端子３０と接続され、電極端子３０の主面３０ｓに対向した湾曲面ＳＦ２を含む第２接続部４２と、を有する導通部材４０と、を備える。

ここで、第１接続部４１の面ＳＦ１及び第２接続部４２の面ＳＦ２の少なくとも一方は、円柱面を含む。

導通部材４０は、本体部４００と、本体部４００と第１接続部４１とを連結する連結部４０２と、本体部４００と第２接続部４２とを連結する連結部４０３と、を有する。連結部４０２は、本体部４００の一端４００ａに接続され、連結部４０３は、本体部４００の他端４００ｂに接続される。連結部４０２及び４０３は、それぞれ本体部４００から屈曲して第１接続部４１及び第２接続部４２に接続されている。連結部４０２及び４０３の長さや屈曲の角度は、適宜設定される。

第１接続部４１は、はんだＳＬによって半導体素子２０Ａ（２０Ｂ）の表面に設けられた電極パッド（図示せず）と接続される。第２接続部４２は、はんだＳＬによって電極端子３０の主面３０ｓに接続される。

本実施の形態に係る半導体装置１８０では、第１接続部４１の面ＳＦ１が半導体素子２０Ａ（２０Ｂ）の主面２０ｓに対向し湾曲しているため、連結部４０２の主面２０ｓに対する角度が変化しても、面ＳＦ１と主面２０ｓとの接触状態に大きな変化は生じない。また、第２接続部４２の面ＳＦ２が電極端子３０の主面３０ｓに対向し湾曲しているため、連結部４０３の主面３０ｓに対する角度が変化しても、面ＳＦ２と主面３０ｓとの接触状態に大きな変化は生じない。

例えば、第１接続部４１の面ＳＦ１に円柱面が含まれると、面ＳＦ１と主面２０ｓとが線接触する状態になる。第１接続部４１の主面２０ｓに対する角度が変化しても、この線接触の状態は維持される。同様に、第２接続部４２の面ＳＦ２に円柱面が含まれると、面ＳＦ２と主面３０ｓとが線接触する状態になる。第２接続部４２の主面３０ｓに対する角度が変化しても、この線接触の状態は維持される。

したがって、半導体装置１８０では、異なる厚さの半導体素子２０Ａ及び２０Ｂを基台１０に搭載し、Ｚ方向に沿った導通部材４０の接続位置が変化しても、導通部材４０と半導体素子２０との接続、及び導通部材４０と電極端子３０との接続を確実に行うことができるようになる。

なお、第１接続部４１の面ＳＦ１及び第２接続部４２の面ＳＦ２の少なくとも一方は、球面を含むものであってもよい。また、第１接続部４１の面ＳＦ１及び第２接続部４２の面ＳＦ２の一方に円柱面を含み、他方に球面を含むものであってもよい。

（第９の実施の形態）
図１６は、第９の実施の形態に係る電力用半導体装置の構成を例示する模式図である。
同図（ａ）は、電力用半導体装置２００の模式的平面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＣ−Ｃ’線矢視の模式的断面図である。

図１６に表したように、本実施の形態に係る電力用半導体装置２００は、基台１０と、基台１０の主面１０ａに接続された電力用半導体素子２１と、基台１０及び電力用半導体素子２１から離間して設けられた電極端子３０と、本体部４００及び接続部４１０を有し、本体部４００の一端４００ａ側が半導体素子２０と接続され、他端４００ｂ側が電極端子３０の上方に配置され、接続部４１０が他端４００ｂ側から電極端子３０に向かう方向に延出して電極端子３０と接続された導通部材４０と、電極端子３０の先端側の一部が外部に露出するように、少なくとも電力用半導体素子２１を封止する封止部材５０と、を備える。

電力用半導体素子２１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＩＥＧＴ（Injection Enhanced Gate Transistor）、パワーＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタといった高電圧及び大電流に対応したトランジスタ素子である。本実施の形態に係る電力用半導体装置２００では、電力用半導体素子２１の一例としてＩＧＢＴが適用されている。

電力用半導体素子２１は、基台１０の台座部１１に、はんだＳＬによって接続されている。電力用半導体素子２１の台座部１１との接続面（裏面）は、ＩＧＢＴのコレクタである。台座部１１には、封止部材５０の外側まで延出する延出端子部１２が設けられている。したがって、延出端子部１２は、電力用半導体装置２００のコレクタ電極として利用される。

図１６に例示した電力用半導体装置２００では、２つの電極端子３０Ａ及び３０Ｂが設けられている。電極端子３０Ａは、導通部材４０Ａによって電力用半導体素子２１と接続されている。また、電極端子３０Ｂは、導通部材４０Ｂによって電力用半導体素子２１と接続されている。電極端子３０Ａ及び３０Ｂの一方は、電力用半導体装置２００のエミッタ電極またはベース電極として利用され、他方は、電力用半導体装置２００のベース電極またはエミッタ電極として利用される。なお、電力用半導体素子２１の極性と、延出端子部１２及び各電極端子３０Ａ、３０Ｂとの対応は一例であり、上記に限定されるものではない。

導通部材４０は、本体部４００と、接続部４１０と、を有する。本体部４００の一端４００ａは、電力用半導体素子２１の表面に設けられた電極パッド（図示しない、エミッタ電極パッドまたはベース電極パッド）と略平行に設けられており、はんだＳＬによってこの電極と接続される。

また、本体部４００は必要に応じて折り曲げられていて、他端４００ｂが電極端子３０よりも上方に配置されるようになっている。本体部４００の他端４００ｂには、電極端子３０に向かう方向に延出する接続部４１０が設けられている。接続部４１０は、例えばＺ方向に延出する。

接続部４１０は、本体部４００の他端４００ｂから電極端子３０の孔３０ｈに向けて延出している。接続部４１０は、孔３０ｈに挿入され、はんだＳＬによって電極端子３０と接続されている。

本実施の形態に係る電力用半導体装置２００では、導通部材４０の接続部４１０が、Ｚ方向に沿って電極端子３０と接触する。したがって、導通部材４０における、Ｚ方向に沿った電極端子３０との接触範囲に余裕が生じる。これにより、電力用半導体素子２１の厚さが変わり、Ｚ方向に沿った導通部材４０の接続位置が変化しても、導通部材４０と電極端子３０とを確実に接続できるようになる。

上記説明した電力用半導体装置２００では、導通部材４０として、第１の実施の形態で説明した態様を適用しているが、第２〜第８の実施の形態のいずれかの態様を適用してもよい。また、電力用半導体装置２００は、１つの電力用半導体素子２１が基台１０に搭載されるもののほか、複数の電力用半導体素子２１が基台１０に搭載されるものであってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…基台、１１…台座部、１２…延出端子部、２０，２０Ａ，２０Ｂ…半導体素子、２１…電力用半導体素子、３０，３０Ａ，３０Ｂ…電極端子、３０ｈ…孔、３０ｐ…凹部、４０，４０Ａ，４０Ｂ…導通部材、４０ｈ…孔、４１…第１接続部、４２…第２接続部、５０…封止部材、１１０〜１８０，１９０…半導体装置、２００…電力用半導体装置、３０２…第２の階段部、３１０…突起部、４００…本体部、４００ａ…一端、４００ｂ…他端、４０１…延出部、４０２，４０３…連結部、４１０…接続部、４１０ａ…接触面、４１１…第１の階段部

Claims (12)

1. 基台と、
   前記基台の主面に接続された半導体素子と、
   前記基台及び前記半導体素子から離間して設けられた電極端子と、
   前記半導体素子と接続された本体部と、前記本体部に設けられ前記電極端子と接続された接続部と、を有し、前記接続部の前記電極端子との接続を行う部分に、前記主面に対して垂直な部分が含まれる導通部材と、
   を備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 前記電極端子は、前記接続部を挿入する貫通孔を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記電極端子は、前記接続部を挿入する凹部を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
4. 前記電極端子は、前記接続部を貫通する突起を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
5. 前記接続部は、前記突起を挿入する貫通孔を有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置。
6. 前記接続部は、前記電極端子の端面に対向した面を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
7. 前記接続部は、前記主面に対して傾斜した面を有することを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
8. 前記接続部は、前記電極端子と接続される第１の階段面を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
9. 前記電極端子は、前記接続部と接続される第２の階段面を有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
10. 基台と、
    前記基台の主面に接続された半導体素子と、
    前記基台及び前記半導体素子から離間して設けられた電極端子と、
    前記半導体素子と接続され、前記半導体素子の主面に対向した湾曲面を含む第１接続部と、前記電極端子と接続され、前記電極端子の主面に対向した湾曲面を含む第２接続部と、を有する導通部材と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置。
11. 前記第１接続部の湾曲面及び前記第２接続部の湾曲面の少なくともいずれかは、円柱面を含むことを特徴とする請求項１０記載の半導体装置。
12. 基台と、
    前記基台の主面に接続された電力用半導体素子と、
    前記基台及び前記半導体素子から離間して設けられた電極端子と、
    前記半導体素子と接続された本体部と、前記本体部に設けられ前記電極端子と接続された接続部と、を有し、前記接続部の前記電極端子との接続を行う部分に、前記主面と垂直な部分が含まれる導通部材と、
    少なくとも前記電力用半導体素子を封止する封止部材と、
    を備えたことを特徴とする電力用半導体装置。

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