JP2015198216A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような半導体装置は、例えば、絶縁基板上に半田材を介してパワー半導体素子が配置されており、当該パワー半導体素子上に、ポスト電極が形成されたフレキシブルプリント基板が配置されて、パワー半導体素子の所定の電極に各ポスト電極を半田(接合材)により電気的に接合されている。半導体装置は、さらに、パワー半導体素子が配置された絶縁基板と、フレキシブルプリント基板とが樹脂で封止されて構成される(例えば、特許文献1参照)。
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態における半導体装置について図1を用いて説明する。
なお、図1(A)は、半導体装置1の側断面図を、図1(B)は、図1(A)の一点鎖線A−Aにおける上断面図をそれぞれ示している。
半導体素子3a,3bは、絶縁基板2の主面上に配置されている。なお、図1では、2個の半導体素子3a,3bが記載されているが、半導体素子3a,3bの個数に限定はなく、半導体装置1の仕様等に応じて1個でも、3個以上でも構わない。
ポスト電極7a,7bは、プリント基板4の表裏面に形成された金属箔5,6の少なくとも一方と、半導体素子3a,3bの主電極の少なくとも一つとを電気的に接続する。また、ポスト電極7a,7bは、外部接続用の端子としても機能する。なお、ポスト電極7a,7bは、半導体素子3a,3bの主電極と、プリント基板4の金属箔5,6と、図示しない半田部材により電気的に接続されている。
まず、三点曲げ試験の方法について図2を用いて説明する。
なお、以下では、三点曲げ試験の試験対象として半導体素子3aの場合を例に挙げて説明するが、半導体素子3aと製造プロセス、サイズ、表面構造等が同一の半導体素子3bを試験対象としても半導体素子3aとほぼ同様の結果が得られる。
図3(A)(劈開方向Yと平行)の場合には、押圧部13による圧力を増加させていくと、半導体素子3aが割れてしまい、この際の半導体素子3aのチップ強度は447MPaを示した。一方、図3(B)(劈開方向Yと垂直)の場合には、同様にして、半導体素子3aのチップ強度は629MPaを示し、図3(A)の場合よりも高い強度を示す。
より具体的には、例えば、半導体装置1では、温度変化に応じて封止樹脂8や、半導体素子3a,3bの主電極とポスト電極7a,7bとを接続する半田部材等が膨張・収縮することで、ポスト電極7a,7bにも周期的な応力がかかる。このような応力に伴い、ポスト電極7a,7bは半導体素子3a,3bの主電極に対しても周期的な応力を加え、半導体素子3a,3bの主電極(表面)の破壊に繋がっていた。
第2の実施の形態では、第1の実施の形態についてより具体的な例を挙げて説明する。
半導体素子を内部に配置された半導体装置について図4を用いて説明する。
半導体装置100は、半導体素子(後述)が内部に設けられて、アンダーフィル材140(封止樹脂)の封止により、外部接続用端子として垂直に貫通し、ポスト電極端子130e,130fを導出させた状態で、一体的になって構成されている。なお、ポスト電極端子130e,130fは、外部接続用端子として垂直に貫通し、その端子と半導体素子の各電極との電気的な接続が確保されており、ポスト電極端子130eは、主回路用の端子であって、ポスト電極端子130fは、計測・制御用の端子である。
また、半導体装置100は、取り付け穴150が中心部に設けられており、所定の機器内部に搭載される際にこの取り付け穴150にねじが螺合されることで固定される。
図5は、第2の実施の形態における半導体装置の内部構造を示す図であり、図5(A)は、半導体装置100の上面透視図を、図5(B)は、図5(A)の一点鎖線B−Bにおける断面図をそれぞれ表している。
このプリント基板130は、多層構造をなし、例えば、樹脂層130aを中心部に配置し、その上面に、少なくとも一つの金属箔130bが選択的にパターン形成されている。また、その下面においても、少なくとも一つの金属箔130cが選択的にパターン形成されている。
また、プリント基板130の最表面には、樹脂製の保護層131が形成されている。
外部環境温度が、−40℃、25℃、150℃、175℃の各場合に、3Dレーザ形状計測器を用いて、半導体装置100の長手方向にレーザを照射して、図5(A)に示す半導体装置100の破線円で印された計測箇所(1〜3,4〜6)の変位量を計測した。同様に、半導体装置100の短手方向にレーザを照射して、図5(A)に示す半導体装置100の破線円で印された計測箇所(2,5)の変位量を計測した。
図6は、第2の実施の形態における半導体装置の外部温度変化に応じた変位量を示す図であり、図6(A),(B)は、半導体装置100の長手方向の変位量を、図6(C)は、半導体装置100の短手方向の変位量をそれぞれ表している。また、図6では、横軸には半導体装置100の計測箇所を、縦軸には各計測箇所における変位量[μm]をそれぞれ対応付けている。
まず、半導体素子120をその劈開方向を半導体装置100の長手方向に一致させて絶縁基板110に配置した場合について説明する。
2 絶縁基板
3a,3b 半導体素子
4 プリント基板
5,6 金属箔
7a,7b ポスト電極
8 封止樹脂
Claims (3)
- 絶縁基板と、
劈開性を有し、前記絶縁基板の主面上に配置された半導体素子と、
金属箔が表裏面にそれぞれ形成され、前記絶縁基板の主面に対向配置されたプリント基板と、
前記表裏面に形成された前記金属箔の少なくとも一方と、前記半導体素子の主電極の少なくとも一つとを電気的に接続するポスト電極と、
前記絶縁基板と前記プリント基板との間隙に充填された封止樹脂と、
を有し、
前記半導体素子は、前記半導体素子の劈開方向を半導体装置に発生した最大応力の方向に向けて前記絶縁基板に配置される、
ことを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体装置は上面視で矩形状であって、前記半導体素子は前記劈開方向を前記半導体装置の長手方向に向けて前記絶縁基板の主面上に配置される、
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 前記半導体素子は、炭化シリコンを主成分とする、
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
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