JP2015041676A - 電力用半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体チップ1,2と、支持基板8と、導電性溶融部10と、樹脂材料11とを備えている。半導体チップ1,2は、入力電極2aと出力電極1a,2bとを含んでいる。支持基板8は、半導体チップ1,2を搭載し、半導体チップ1,2が電気的に接続された導電部6を有している。導電性溶融部10は、半導体チップ1,2の、支持基板8と反対側の表面の上方に配置されている。樹脂材料11は、半導体チップ1,2、支持基板8および導電性溶融部10を封止している。導電性溶融部10の融点は、樹脂材料11の分解温度よりも低く、導電性溶融部10は、単一の導電性部材と接している。
【選択図】図1
Description
(実施の形態1)
まず本実施の形態における電力用半導体装置を構成するモジュール構造(半導体モジュール)の構成について図1〜図3を用いて説明する。
図10および図11を参照して、本実施の形態の第1例の電力用半導体装置200の構成は、図1および図2に示す電力用半導体装置100と比較して、半導体チップ1,2の、支持基板8と反対側の表面(図10の表面)上にリードフレーム14を備える点において異なっている。
ただし、高耐熱接合層15を構成する材料の融点が樹脂材料11の熱分解温度以下である場合には、高耐熱接合層15が導電性溶融部10と同様に溶融して濡れ広がる性質を有するため、導電性溶融部10の設置が不要になる場合がある。
本実施の形態のように電気信号の入出力を行なう部材としてリードフレーム14を用いれば、細線である金属配線3を用いる場合に比べて(リードフレーム14を含む電力用半導体装置200全体に)大きな電流を流すことができる。このため電力用半導体装置200はいっそう大きな電力に対応することができる。
図21〜図23を参照して、本実施の形態の電力用半導体装置300の構成は、図10〜図12の電力用半導体装置200と比較して、リードフレーム14の第1リード主面14aから第2リード主面14bまでリードフレーム14を貫通する貫通孔16を有している点において異なっている。図21は、図22における貫通孔16を含むXXI−XXI線に沿う概略断面図である。
樹脂材料11はリードフレーム14の表面を強固に固定しているため、導電性溶融部10の溶融時にたとえリードフレーム14と樹脂材料11との接している面に剥離が起こって両者の間に隙間が形成されたとしても、リードフレーム14の表面積は半導体チップ1などに比べて大きいため、隙間が広がりにくい場合がある。このためたとえば実施の形態2の第1例においては、第1リード主面14a上の導電性溶融部10は、その溶融時にリードフレーム14と樹脂材料11との界面を伝って濡れ広がる。このため導電性溶融部10が半導体チップ1,2、高耐熱接合層15から配線パターン6または接合材料9まで濡れ広がるのに時間がかかる。しかし実際には、なるべく速やかに樹脂材料11の温度上昇を抑制する観点から、溶融した導電性溶融部はなるべく速やかに配線パターン6または接合材料9まで濡れ広がることが好ましい。
図24を参照して、本実施の形態の電力用半導体装置400においては、図21〜図23の電力用半導体装置300と比較して、導電性溶融部10が超音波接合法により、リードフレーム14の第1リード主面14a上に、貫通孔16を覆うように配置(固定)されている点において異なっている。
Claims (12)
- 入力電極と出力電極とを含む半導体チップと、
前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップが電気的に接続された導電部を有する支持基板と、
前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面の上方に配置された導電性溶融部と、
前記半導体チップ、前記支持基板および前記導電性溶融部を封止する樹脂材料とを備え、
前記導電性溶融部の融点は、前記樹脂材料の分解温度よりも低く、
前記導電性溶融部は、単一の導電性部材と接している、電力用半導体装置。 - 前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面上にリードフレームを備え、
前記導電性溶融部は、前記リードフレームの前記半導体チップと反対側の表面である第1の主面上に配置される、請求項1に記載の電力用半導体装置。 - 前記リードフレームは、前記第1の主面に対向する第2の主面とを含み、
前記リードフレームは、前記導電性溶融部が配置される前記第1の主面から前記第2の主面まで前記リードフレームを貫通する貫通孔を含み、
前記導電性溶融部は、前記第1の主面において前記貫通孔を覆うように配置される、請求項2に記載の電力用半導体装置。 - 前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面上にリードフレームを備え、
前記導電性溶融部は、平面視において前記リードフレームと並ぶように配置される、請求項1に記載の電力用半導体装置。 - 前記リードフレームは、平面視における外縁部の一部に切欠き部を含み、
前記導電性溶融部は、前記切欠き部と平面的に重なる位置に配置される、請求項4に記載の電力用半導体装置。 - 前記半導体チップと前記支持基板とを接合する接合材料をさらに備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記導電性溶融部の融点は220℃以上450℃以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記半導体チップはワイドバンドギャップ半導体により形成される、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 前記導電性溶融部は接着剤により前記電力用半導体装置に固定される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
- 入力電極と出力電極とを含む半導体チップを準備する工程と、
前記半導体チップと、前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップが電気的に接続された導電部を有する支持基板とを電気的に接続する工程と、
前記半導体チップの、前記支持基板と反対側の表面の上方に導電性溶融部を形成する工程と、
前記半導体チップ、前記支持基板および前記導電性溶融部を封止する樹脂材料で封止する工程とを備え、
前記導電性溶融部の融点は、前記樹脂材料の分解温度よりも低く、
前記導電性溶融部は、単一の導電性部材と接している、電力用半導体装置の製造方法。 - 前記導電性溶融部を形成する工程においては、前記導電性溶融部は接着剤により固定される、請求項10に記載の電力用半導体装置の製造方法。
- 前記導電性溶融部を形成する工程においては、前記導電性溶融部は超音波接合法により固定される、請求項10に記載の電力用半導体装置の製造方法。
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