JP2016009819A - Power semiconductor module and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、パワー半導体モジュールおよびその製造方法に関するものであり、主としてパワー半導体モジュールの小型化等を図る技術に関する。 The present invention relates to a power semiconductor module and a method for manufacturing the same, and particularly to a technique for reducing the size of the power semiconductor module.
従来のパワー半導体モジュールは、半導体パッケージ内において、パワー基板を構成する絶縁基板上の半導体チップ、例えばIGBTチップ、ダイオードチップ等のパワーチップと、外部電極とがはんだ付け、若しくはワイヤボンディングされ、その後、モールド樹脂等にて封止されている。 In a conventional power semiconductor module, a semiconductor chip on an insulating substrate constituting a power substrate, for example, a power chip such as an IGBT chip or a diode chip, and an external electrode are soldered or wire-bonded in a semiconductor package. Sealed with mold resin or the like.
従来の半導体パッケージでは、ガラスエポキシ基板上にはんだバンプを作製し、そのはんだを再溶融させることで、半導体チップ上の配線と接合を行うが、半導体チップと基板とは高さが異なるため基板上の配線はワイヤボンディングを別途行う必要があった。 In a conventional semiconductor package, solder bumps are made on a glass epoxy substrate and the solder is remelted to connect with wiring on the semiconductor chip. However, the height of the semiconductor chip differs from that on the substrate. For this wiring, it was necessary to perform wire bonding separately.
このような半導体チップを搭載する絶縁基板においては、モジュールの小型化、生産性の向上、および低コスト化を図るために、段差を有する半導体チップと基板とを一括配線する技術が要求されている。 In such an insulating substrate on which a semiconductor chip is mounted, in order to reduce the size of the module, improve the productivity, and reduce the cost, a technique for collectively wiring the semiconductor chip having a step and the substrate is required. .
これに対し、特許文献1および特許文献2では、例えばチップ上と基板上とに、高さの異なるはんだボール、または、はんだバンプを配置することで、段差を有するチップと基板との一括配線を可能とする技術が開示されている。
On the other hand, in
また、特許文献3では、半導体チップの表面を外部電極につながる基板上の配線パターンにバンプ接合し、裏面をワイヤボンディングの代わりに、段差に対応した形状のリードフレームを用いて半導体チップと基板との一括配線を可能とする技術が開示されている。 In Patent Document 3, the front surface of a semiconductor chip is bump-bonded to a wiring pattern on a substrate connected to an external electrode, and the back surface is bonded to the semiconductor chip and the substrate using a lead frame having a shape corresponding to a step instead of wire bonding. A technique that enables collective wiring is disclosed.
しかしながら、特許文献1においては、高さの異なるはんだバンプをはんだペーストの印刷・リフローにより作製することは困難であることから、大きさの異なるはんだボールを用意してそれぞれ配置する必要があり、製造工程が複雑化するという問題があった。
However, in
特許文献2においては、はんだの中にはんだより融点の高い銅製の核を内包したはんだバンプを使用する必要があり、安定供給が難しいという問題があった。 In Patent Document 2, it is necessary to use a solder bump in which a copper core having a melting point higher than that of the solder is included in the solder, and there is a problem that stable supply is difficult.
特許文献3においては、半導体チップの表面を外部電極につながる基板上のパターンにバンプ接合し、裏面をワイヤボンディングの代わりにリードフレームを用いるが、チップダイボンドやリードフレームの高さの公差に対する許容範囲が狭くなり、生産効率が低下するという問題があった。 In Patent Document 3, the front surface of a semiconductor chip is bump-bonded to a pattern on a substrate connected to an external electrode, and the back surface uses a lead frame instead of wire bonding. However, tolerances for chip die bond and lead frame height tolerances are used. However, there was a problem that the production efficiency was lowered.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、パワー半導体モジュールの小型化とともに生産性を向上し、低コスト化を図ることのできるパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power semiconductor module capable of improving productivity and reducing costs while reducing the size of the power semiconductor module. And
この発明のパワー半導体モジュールは、半導体素子が設置された面と同一面で、半導体素子が設置された領域以外の領域に、半導体素子の裏面電極に電気的に接続された突起部が形成された第1の絶縁基板と、第1の絶縁基板の、半導体素子が設置され、突起部が形成された面と向かい合う面上で、半導体素子の表面電極および突起部にそれぞれ対応する位置に、内部側端子が形成され、他方の面に形成された外部側端子とスルーホールを介して内部側端子が接続された第2の絶縁基板と、第1の絶縁基板の前記半導体素子の表面電極と、表面電極に対応する位置にある第2の絶縁基板の内部側端子とが接続された第1の接合部と、第1の絶縁基板の突起部と、突起部に対応する位置にある第2の絶縁基板の内部側端子とが接続された第2の接合部とを備えたものである。 In the power semiconductor module according to the present invention, a protrusion electrically connected to the back electrode of the semiconductor element is formed in a region other than the region where the semiconductor element is installed on the same surface as the surface where the semiconductor element is installed. On the surface of the first insulating substrate and the surface of the first insulating substrate facing the surface on which the semiconductor element is installed and the protrusion is formed, the inner side is located at a position corresponding to the surface electrode and the protrusion of the semiconductor element. A second insulating substrate having a terminal formed thereon and an external terminal formed on the other surface connected to the internal terminal via a through hole; a surface electrode of the semiconductor element on the first insulating substrate; and a surface A first joint connected to an internal terminal of the second insulating substrate at a position corresponding to the electrode, a protrusion of the first insulating substrate, and a second insulation at a position corresponding to the protrusion. The second terminal connected to the inner terminal of the substrate It is obtained by a coupling portion.
また、この発明のパワー半導体モジュールの製造方法は、第1の絶縁基板の一方の面に半導体素子を配置し、半導体素子が設置された面と同一面で、半導体素子が設置された領域以外の領域に、半導体素子の裏面電極と電気的に接続された突起部を形成する工程と、第1の絶縁基板の、半導体素子が設置され、突起部が形成された面と向かい合う第2の絶縁基板の一方の面上で、半導体素子の表面電極および突起部に対応する位置にそれぞれ形成された内部側端子上にはんだバンプを形成する工程と、第1の絶縁基板の半導体素子の表面電極と、表面電極に対応する位置に設けられた第2の絶縁基板の内部側端子上のはんだバンプとを重ね、かつ、第1の絶縁基板の突起部の端部と、突起部に対応する位置に設けられた第2の絶縁基板の内部側端子上のはんだバンプとを重ね、はんだバンプを加熱溶融後、冷却することにより一括してはんだ接合する工程とを含むものである。 In the method for manufacturing a power semiconductor module according to the present invention, the semiconductor element is disposed on one surface of the first insulating substrate, and is on the same surface as the surface on which the semiconductor element is installed, except for the region where the semiconductor element is installed. Forming a protrusion electrically connected to the back electrode of the semiconductor element in the region, and a second insulating substrate of the first insulating substrate facing the surface on which the semiconductor element is provided and the protrusion is formed A step of forming solder bumps on the inner side terminals respectively formed at positions corresponding to the surface electrodes and protrusions of the semiconductor element on one surface of the semiconductor element; and the surface electrode of the semiconductor element of the first insulating substrate; Overlay the solder bump on the inner terminal of the second insulating substrate provided at the position corresponding to the surface electrode, and provide at the end corresponding to the protruding portion of the first insulating substrate and the position corresponding to the protruding portion. Of the second insulating substrate formed Overlapping the solder bumps on the terminals, after heating and melting the solder bumps, it is intended to include a process of solder joining collectively by cooling.
この発明によれば、第1の絶縁基板の一面に半導体素子および半導体素子の裏面電極に電気的に接続された突起部とを設け、向い合う第2の絶縁基板の一面に、半導体素子の表面電極と突起部とに対応する位置にそれぞれ内部側端子を設けて、半導体素子の表面電極とそれに対応する内部側端子とを接続し、突起部とそれに対応する内部側端子とを接続する構成としたことで、第1の絶縁基板の表面に半導体素子を配置する領域と半導体素子を配置する領域以外の領域において段差がある場合であっても、ワイヤボンディングを用いずに、一括配線することができる。また、ワイヤボンディングを用いた場合よりも高さ方向にパッケージを小型化できる。 According to the present invention, the semiconductor element and the protrusion electrically connected to the back electrode of the semiconductor element are provided on one surface of the first insulating substrate, and the surface of the semiconductor element is provided on the one surface of the second insulating substrate facing each other. A configuration in which internal terminals are provided at positions corresponding to the electrodes and the protrusions, the surface electrodes of the semiconductor element are connected to the corresponding internal terminals, and the protrusions are connected to the corresponding internal terminals; Therefore, even if there is a step in the region other than the region where the semiconductor element is arranged and the region where the semiconductor element is arranged on the surface of the first insulating substrate, it is possible to perform collective wiring without using wire bonding. it can. Further, the package can be downsized in the height direction as compared with the case of using wire bonding.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュール100の断面図である。図1に示すように、パワー半導体モジュール100は、半導体素子としての半導体チップ5と、半導体チップ5を搭載する第1の絶縁基板8と、はんだ接合部4a、4bを介して半導体チップ5および第1の絶縁基板8と接続する第2の絶縁基板1と、第2の絶縁基板1上で半導体チップ5と第1の絶縁基板8等を覆う封止樹脂部6とから構成される。
1 is a cross-sectional view of a
半導体チップ5(例えば、外形寸法10mm×10mm)としては、IC(Integrated Circuit)やダイオードなどの半導体や、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)のようなパワー半導体でもよい。ここでは、Si製のIGBTを用いた。 As the semiconductor chip 5 (for example, an external dimension of 10 mm × 10 mm), a semiconductor such as an IC (Integrated Circuit) or a diode, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), or the like. A power semiconductor may be used. Here, Si IGBT was used.
第1の絶縁基板8(例えば、外形寸法18mm×18mm)としては、セラミック基板である窒化アルミニウム(AlN)基板を用いる。第1の絶縁基板8上には、半導体チップ5が板はんだによりダイボンドされている。図1では、半導体チップ5は、1枚のみとなっているが、必要に応じて複数のチップが直列または並列に配置される。
As the first insulating substrate 8 (for example, an outer dimension of 18 mm × 18 mm), an aluminum nitride (AlN) substrate that is a ceramic substrate is used. On the first
第2の絶縁基板1(外形寸法20mm×20mm)としては、ガラス繊維製のクロスにエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ基板を用いる。第2の絶縁基板1の表面には、半導体チップ5の表面電極と第1の接合部としてのはんだ接合部4aを介して電気的に接続する内部側端子としてのランド1a、および、第2の接合部としてのはんだ接合部4bを介して第1の絶縁基板8と電気的に接続する内部側端子としてのランド1bが設けられている。
As the second insulating substrate 1 (outer dimension 20 mm × 20 mm), a glass epoxy substrate in which a glass fiber cloth is impregnated with an epoxy resin is used. On the surface of the second
ランド1aは半導体チップ5の表面電極とはんだ接合部4aを介して接続し、ランド1bは半導体チップ5の裏面電極とはんだ接合部4bを介して接続する。第2の絶縁基板1のランド1aおよびランド1bは、それぞれスルーホール(図示せず)を介して、第2の絶縁基板1の裏面に設けられた外部側端子としての外部電極10と電気的に接続されている。
The
なお、第1の絶縁基板8と第2の絶縁基板1は、それぞれAlN基板、ガラスエポキシ基板としたが、絶縁性が得られ、Cuのようにはんだが濡れるランドが形成できるものであればこれに限るものではなく、他の絶縁基板でもよい。セラミック基板としては、例えば、アルミナや炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(SiN)、などの絶縁基板基材を用いてもよい。
The first
また、ランド1a、1bは、はんだが濡れることができればよく、Cuに限らず最表面がSn、Au、Agなどの金属となっていればよい。また、半導体チップ5の表面および裏面は、はんだが濡れる金属であればよく、最表面がSn、Au、Agなどとなっていればよい。
The
封止樹脂部6は、ポッティング樹脂により、半導体チップ5、第1の絶縁基板8、および第2の絶縁基板1のランド1a、1bと接続するはんだ接合部4a、4bを覆って形成され、絶縁封止する。なお、封止樹脂部6は、絶縁性が確保され、第2の絶縁基板1と第1の絶縁基板8の間を樹脂で満たすことができるものであればよく、ポッティング樹脂に限らず、液状ゲル等を用いてもよい。また、モールド樹脂によるトランスファーモールドでの封止でもよい。
The sealing
次に、この発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュール100の製造方法について、図2に基づき説明する。図2は、この発明の実施の形態1によるパワー半導体モジュール100の製造工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the
まず最初に、図2(a1)に示すように、第2の絶縁基板1には、表面にランド1a、1b(Cu、φ1mm)、裏面に外部電極10が設けられており、表面のランド1a、1bの上に、はんだバンプを形成するために、マスク2aを用いて、はんだペースト30a、30b(例えば、Sn-Ag-Cuはんだ)が印刷される。はんだペースト30a、30bは、Sn-Ag-Cuはんだに限らず、他にSbが添加されたものや、CuSnはんだでもよい。
First, as shown in FIG. 2A1, the second insulating
このように、半導体チップ5の表面電極にはんだ接合させるためのはんだペースト30aと、半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続する第1の絶縁基板8上の配線にはんだ接合させるためのはんだペースト30bとを、同時に形成することができる。
Thus, the
続いて、図2(b1)に示すように、第2の絶縁基板1を加熱することで、印刷されたはんだペースト30a、30bは、溶融し、その後、冷却することではんだバンプ40a、40bとなる。
Subsequently, as shown in FIG. 2 (b1), by heating the second insulating
上記の工程と並行して、図2(a2)に示すように、第1の絶縁基板8には、半導体チップ5を配置する側の第1の絶縁基板8の同一面に、半導体チップ5の裏面電極と配線パターンで電気的に接続するランド(図示せず)上で、第2の絶縁基板1のランド1bと対応する位置に、マスク2bを用いて、はんだペースト31b(Sn-Ag-Cuはんだ)が印刷される。
In parallel with the above steps, as shown in FIG. 2 (a2), the first insulating
続いて、図2(b2)に示すように、第1の絶縁基板8に、半導体チップ5が板はんだによりダイボンドされる。ダイボンドする際、第1の絶縁基板8を加熱することで、印刷されたはんだペースト31bも、溶融し、その後、冷却することではんだバンプ41bを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 2 (b2), the
ここで、はんだバンプ41bの高さは、半導体チップ5の高さと同等の高さ以上で、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値以下であることが好ましい。はんだバンプ41bの高さが、半導体チップ5の高さより低い場合は、はんだ接合部4b(図2(d))が接合できないか、接合できたとしても十分な電流容量を得ることができない。はんだバンプ41bの高さが、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値よりも高いと、はんだ接合部4aが接合できないか、接合できたとしても十分な電流容量を得ることができない。
Here, it is preferable that the height of the
図3には、第2の絶縁基板1に、はんだペースト30a、30bを印刷するために使用するマスク2a、または第1の絶縁基板8にはんだペースト31bを印刷するために使用するマスク2bの一例を示す。図3(a)と図3(b)では、開口部2cの直径が異なる。
FIG. 3 shows an example of a
図1のはんだ接合部4a、4bが十分な電流容量を得るために、開口部2cの直径を選択することにより電流容量を制御できる。また、例えば、図3(a)の開口部2cの直径を必要とする場合でも、図3(b)に示すように、図3(a)の開口部2cよりも直径の小さい開口部2cを複数持つマスク2aとすることもでき、この場合、はんだ接合部のボイドの発生を低減できるという効果も有する。
In order for the
第2の絶縁基板1に形成されるランド1a、1bは、マスク2aの開口部の数と中心の位置が同じで、ランド1a、1bの直径はマスク2aの開口部の直径の±20%以内であることが望ましい。
The
なお、半導体チップ5のダイボンドは、板はんだにより行ったが、チップ配置位置に対応するマスク2bの位置にダイボンド用の開口部を設け、はんだペーストを用いてダイボンドしてもよい。
Although the die bonding of the
また、半導体チップ5のダイボンドに使用するはんだを、板はんだを用いた場合であっても、または、はんだペーストを用いた場合であっても、はんだバンプ40a、40b、41bより融点の高いはんだとすることにより、後工程で、はんだバンプ40a、40b、41bが溶融する温度まで加熱しても、半導体チップ5をダイボンドしたはんだが再溶融することを抑制し、半導体チップ5の位置ずれや、回転することを防ぐことが可能となる。
Further, the solder used for die bonding of the
次いで、図2(c)に示すように、図2(b1)に示す第2の絶縁基板1のはんだバンプ40a、40bが形成されている面と、図2(b2)に示す第1の絶縁基板8のはんだバンプ41bが形成されている面とを、向かい合わせにする。
Next, as shown in FIG. 2 (c), the surface on which the solder bumps 40a and 40b of the second insulating
第2の絶縁基板1のはんだバンプ40aが第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面に重なるように、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bが第1の絶縁基板8のはんだバンプ41bに重なるように、位置決めした後、第1の絶縁基板8および第2の絶縁基板1を加熱する。
The solder bumps 40b of the second insulating
はんだバンプ40a、40b、および41bが再溶融するまで、加熱することで、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40aが第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面電極と接合し、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bが第1の絶縁基板8のはんだバンプ41bと接合する。
By heating until the solder bumps 40a, 40b, and 41b are remelted, the
その後、冷却することで、図2(d)に示すように、はんだバンプ40aは、はんだ接合部4aとなり、第2の絶縁基板1のランド1aは、はんだ接合部4aを介して半導体チップ5の表面電極と電気的に接続する。
Thereafter, by cooling, as shown in FIG. 2D, the
また、はんだバンプ40bおよびはんだバンプ41bは、はんだ接合部4bとなり、第2の絶縁基板1のランド1bは、第1の絶縁基板8上の半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続するランド(図示せず)と電気的に接続する。
The solder bumps 40b and the solder bumps 41b become
なお、図4に示すように、第1の絶縁基板のはんだバンプ41bを形成する際に、はんだバンプ41bの配置位置の周辺に、はんだの溶融温度でも溶融しない耐熱性のあるレジスト9を予め形成しておくことで、加熱により溶融したはんだバンプ41bが、レジスト9を形成していない領域8aで選択的に濡れ、はんだバンプ41bの位置精度を向上させることができる(図4(a))。
As shown in FIG. 4, when the
また、はんだバンプ41bの配置位置に凸部8b(図4(b))、または凹部を予め形成しておくことで、加熱により溶融したはんだバンプ41bが、凸部8b、または凹部に選択的に濡れるようにして、はんだバンプ41bの位置精度を向上させてもよい。
Further, by forming the
また、はんだバンプ41bの配置位置の周辺に、面粗さの異なる領域8cを予め形成しておくことで、加熱により溶融したはんだバンプ41bが、濡れ性のよい領域8dで選択的に濡れるようにして、はんだバンプ41bの位置精度を向上させてもよい。
In addition, by previously forming a
さらに、上記図4(a)から(c)のそれぞれの場合に、はんだバンプ41bの配置位置のみAuや、Ag、Cuなどはんだ濡れ性に優れる金属でパターンを形成しておいてもよい。
Furthermore, in each of the cases shown in FIGS. 4A to 4C, a pattern may be formed with a metal having excellent solder wettability such as Au, Ag, Cu only at the position where the
最後に、図2(e)に示すように、半導体チップ5、第1の絶縁基板8、および第1の絶縁基板8と第2の絶縁基板1との間のランド1a、1bとはんだ接合部4a、4bを覆う封止樹脂部6を、ポッティング樹脂により形成する。
Finally, as shown in FIG. 2E, the
上記工程により、半導体チップ上での配線と、高さが異なる基板上での配線をワイヤボンディングを用いずに同時に行うことができ、製造工程を簡略化できるだけでなく、ワイヤのルーピングのための縦方向のスペースが不要となり、小型化されたパッケージを提供することができる。 Through the above process, wiring on a semiconductor chip and wiring on a substrate having different heights can be performed simultaneously without using wire bonding, which not only simplifies the manufacturing process but also enables vertical wiring for wire looping. A space in the direction is not necessary, and a miniaturized package can be provided.
以上のように、この発明の実施の形態1におけるパワー半導体モジュール100では、第1の絶縁基板8と第2の絶縁基板1とが、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域においては、第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面電極と第2の絶縁基板1のランド1aとがランド1aに設けられたはんだバンプ40aから形成されたはんだ接合部4aにより接続され、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域以外の領域においては、半導体チップ5の裏面電極と配線パターンで接続される第1の絶縁基板8のランドと、第2の絶縁基板1のランド1bとが、第1の絶縁基板8のランド上にはんだバンプ41bとランド1b上のはんだバンプ40bから形成されたはんだ接合部4bにより接続されるようにしたので、絶縁基板の表面に半導体チップを配置する領域と半導体チップを配置する領域以外の領域において段差がある場合であっても、ワイヤボンディングを用いずに、一括配線することができる。また、ワイヤボンディングを用いた場合よりも高さ方向にパッケージを小型化できる。
As described above, in the
また、はんだバンプ同士が接合することで、高さの交差に対する許容範囲を広げることができ、設計の裕度を確保できる。さらに、はんだ同士の張力により、位置ずれの自己補正が可能となる。 In addition, by joining the solder bumps, the allowable range for the intersection of heights can be expanded, and the design margin can be ensured. Furthermore, the self-correction of the positional deviation is possible due to the tension between the solders.
また、はんだペーストの印刷・リフローにより一括配線することで、生産性が向上し、低コスト化を図ることができる。 In addition, by performing batch wiring by printing / reflowing solder paste, productivity can be improved and costs can be reduced.
実施の形態2.
実施の形態1では、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域以外の領域においては、第2の絶縁基板1と第1の絶縁基板8とを、はんだ接合部4bのみで接続する構成としたが、実施の形態2では、第1の絶縁基板8に形成した突起部を介して接続した場合について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, in the region other than the region where the
図5は、この発明の実施の形態2によるパワー半導体モジュール200の断面図である。図5に示すように、第1の絶縁基板8には、Cu製の円柱状の突起部8eが設けられている。突起部8eの一端は、第2の絶縁基板1のランド1bとはんだ接合部4cにより電気的に接続され、他端は、第1の絶縁基板8に配置されている半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a
なお、突起部8eは、第2の絶縁基板1のはんだ接合部4cと接合することができる形状であれば円柱状の突起部8e(図5、図6(a))に限るものではなく、四角柱状(図6(b))などの多角柱状や、円錐状(図6(c))、三角錐状(図6(d))などの多角柱状の突起部8eであってもよい。
The
また、突起部8eは、はんだに濡れる金属であればCu製に限るものではなく、Sn、Au、Agなどの金属製でもよい。
The
その他の構成については、図1に示す実施の形態1のパワー半導体モジュール100と同様であり、同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
Other configurations are the same as those of the
次に、この発明の実施の形態2によるパワー半導体モジュール200の製造方法について、図7に基づき説明する。図7は、この発明の実施の形態2によるパワー半導体モジュール200の製造工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the
まず最初は、実施の形態1と同様に、図7(a1)に示すように、第2の絶縁基板1には、表面にランド1a、1b(Cu、φ1mm)、裏面に外部電極10が設けられており、表面のランド1a、1bの上に、はんだバンプを形成するために、マスク2aを用いて、はんだペースト30a、30b(例えば、Sn-Ag-Cuはんだ)が印刷される。はんだペースト30a、30bは、Sn-Ag-Cuはんだに限らず、他にSbが添加されたものや、CuSnはんだでもよい。
First, as in the first embodiment, as shown in FIG. 7 (a1), the second insulating
このように、半導体チップ5の表面電極にはんだ接合させるためのはんだペースト30aと、半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続する第1の絶縁基板8上の突起部8eにはんだ接合させるためのはんだペースト30bとを、同時に形成することができる。
Thus, the
続いて、実施の形態1と同様に、図7(b1)に示すように、第2の絶縁基板1を加熱することで、印刷されたはんだペースト30a、30bは、溶融し、その後、冷却することではんだバンプ40a、40bとなる。
Subsequently, as in the first embodiment, as shown in FIG. 7B1, by heating the second insulating
上記の工程と並行して、図7(a2)に示すように、第1の絶縁基板8の第2の絶縁基板1のランド1bと対応する位置に、突起部8eが形成される。突起部8eの形成方法は、絶縁基板の種類によりろう付けや鋳込などが選択されるが、半導体チップ5の裏面電極と配線パターンで電気的に接続するランド(図示せず)上に、ワイヤバンプを形成してもよい。その際のワイヤは、はんだが濡れる金属であればAuやCuなどでよい。
In parallel with the above steps, as shown in FIG. 7A2, a
ここで、突起部8eの高さは、半導体チップ5の高さと同等の高さ以上で、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値以下であることが好ましい。突起部8eの高さが、半導体チップ5の高さより低い場合は、はんだ接合部4c(図7(d))が接合できないか、接合できたとしても十分な電流容量を得ることができない。突起部8eの高さが、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値よりも高いと、はんだ接合部4aが接合できないか、接合できたとしても十分な電流容量を得ることができない。
Here, it is preferable that the height of the protruding
続いて、図7(b2)に示すように、第1の絶縁基板8に、半導体チップ5が板はんだによりダイボンドされる。
Subsequently, as shown in FIG. 7 (b2), the
なお、実施の形態2においても、図5のはんだ接合部4a、4cが十分な電流容量を得るために、実施の形態1と同様に、図3に示すように、開口部2cの直径を選択することにより電流容量を制御できる。また、例えば、図3(a)の開口部2cの直径を必要とする場合でも、図3(b)に示すように、図3(a)の開口部2cよりも直径の小さい開口部2cを複数持つマスク2aとすることもでき、この場合、はんだ接合部のボイドの発生を低減できるという効果も有する。
In the second embodiment as well, the diameter of the opening 2c is selected as shown in FIG. 3 in order to obtain sufficient current capacity for the
また、第2の絶縁基板1に形成されるランド1a、1bは、マスク2aの開口部の数と中心の位置が同じで、ランド1a、1bの直径はマスク2aの開口部の直径の±20%以内であることが望ましい。
Also, the
また、半導体チップ5のダイボンドは、板はんだにより行ったが、チップ搭載位置に対応するマスク2bの位置にダイボンド用の開口部を設け、はんだペーストを用いてダイボンドしてもよい。
The die bonding of the
また、半導体チップ5のダイボンドに使用するはんだを、板はんだを用いた場合であっても、または、はんだペーストを用いた場合であっても、はんだバンプ40a、40bより融点の高いはんだとすることで、はんだバンプ40a、40bが溶融する温度まで加熱しても、半導体チップ5をダイボンドしたはんだが再溶融することを抑制し、半導体チップ5の位置ずれや、回転することを防ぐことが可能となる。
In addition, the solder used for die bonding of the
次いで、図7(c)に示すように、図7(b1)に示す第2の絶縁基板1のはんだバンプ40a、40bが形成されている面と、図7(b2)に示す第1の絶縁基板8の半導体チップ5および突起部8eが形成されている面とを、向かい合わせにする。
Next, as shown in FIG. 7C, the surface on which the solder bumps 40a and 40b of the second insulating
第2の絶縁基板1のはんだバンプ40aが第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面に重なるように、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bが第1の絶縁基板8の突起部8eに重なるように、位置決めした後、第1の絶縁基板8および第2の絶縁基板1を加熱する。
The solder bumps 40b of the second insulating
はんだバンプ40a、40bが再溶融するまで、加熱することで、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40aが第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面電極と接合し、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bが第1の絶縁基板8の突起部8eと接合する。
By heating until the solder bumps 40a and 40b are remelted, the solder bumps 40a of the second insulating
その後、冷却することで、図7(d)に示すように、はんだバンプ40aは、はんだ接合部4aとなり、第2の絶縁基板1のランド1aは、はんだ接合部4aを介して半導体チップ5の表面電極と電気的に接続する。
Thereafter, by cooling, as shown in FIG. 7D, the solder bumps 40a become
また、はんだバンプ40bは、はんだ接合部4cとなり、第2の絶縁基板1のランド1bは、第1の絶縁基板8上の半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続する突起部8eと電気的に接続する。
Also, the
最後に、図7(e)に示すように、半導体チップ5、第1の絶縁基板8、および第1の絶縁基板8と、第2の絶縁基板1との間のランド1a、1b、はんだ接合部4a、4c、および突起部8eを覆う封止樹脂部6を、ポッティング樹脂により形成する。
Finally, as shown in FIG. 7E, the
なお、実施の形態2においても、第1の絶縁基板8と第2の絶縁基板1は、絶縁性が得られるのであればAlN基板、ガラスエポキシ基板に限るものではなく、他の絶縁基板でもよい。第2の絶縁基板1は、Cuのようにはんだが濡れるランドが形成できればよい。セラミック基板としては、例えば、アルミナやSiC、SiNなどの絶縁基板基材を用いてもよい。
Also in the second embodiment, the first insulating
ランド1a、1bは、はんだが濡れることができればよく、Cuに限らず最表面がSn、Au、Agなどの金属となっていればよい。また、半導体チップ5の表面電極および裏面電極は、はんだが濡れる金属であればよく、最表面がSn、Au、Agなどとなっていればよい。
The
また、封止樹脂部6は、絶縁性が確保され、第2の絶縁基板1と第1の絶縁基板8の間を樹脂で満たすことができるものであればよく、ポッティング樹脂に限らず、液状ゲルや耐熱ゴムを用いてもよい。また、モールド樹脂によるトランスファーモールドでの封止でもよい。
Moreover, the sealing
上記工程により、実施の形態1と同様に、半導体チップ上での配線と、高さが異なる基板上での配線をワイヤボンディングを用いずに同時に行うことができ、製造工程を簡略化できるだけでなく、ワイヤのルーピングのための縦方向のスペースが不要となり、小型化されたパッケージを提供することができる。 Through the above steps, as in the first embodiment, wiring on a semiconductor chip and wiring on a substrate having different heights can be performed simultaneously without using wire bonding, and the manufacturing process can be simplified. The vertical space for wire looping is not required, and a miniaturized package can be provided.
また、この構成により、突起部8eを第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bと対応する第1の絶縁基板8の位置に配置しておくことで、はんだ接合部4cと第1の絶縁基板8とが接続する位置の位置決めの精度が向上する。
Also, with this configuration, the
以上のように、この発明の実施の形態2におけるパワー半導体モジュール200では、第1の絶縁基板8と第2の絶縁基板1とが、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域においては、第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面電極と第2の絶縁基板1のランド1aとがランド1aに設けられたはんだバンプ40aから形成されたはんだ接合部4aにより接続され、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域以外の領域においては、半導体チップ5の裏面電極と配線パターンで接続される第1の絶縁基板8のランド上に形成された突起部8eの端部と、第2の絶縁基板1のランド1bとが、ランド1b上のはんだバンプ40bから形成されたはんだ接合部4bにより接続されるようにしたので、絶縁基板の表面に半導体チップを配置する領域と半導体チップを配置する領域以外の領域において段差がある場合であっても、ワイヤボンディングを用いずに、一括配線することができる。また、ワイヤボンディングを用いた場合よりも高さ方向にパッケージを小型化できる。
As described above, in the
また、半導体チップ5の高さと同等の高さ以上で、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値以下である突起部とはんだバンプ40bとを接合することで、高さの交差に対する許容範囲を広げることができ、設計の裕度を確保できる。
Further, the height of the
さらに、突起部8eを第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bと対応する第1の絶縁基板8の位置に配置しておくことで、はんだ接合部と第2の絶縁基板とが接続する位置の位置決めの精度が向上する
Furthermore, by arranging the
また、はんだペーストの印刷・リフローにより一括配線することで、生産性が向上し、低コスト化を図ることができる。 In addition, by performing batch wiring by printing / reflowing solder paste, productivity can be improved and costs can be reduced.
実施の形態3.
実施の形態2では、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域以外の領域においては、第2の絶縁基板1のランド1bと接続するはんだ接合部4cが第1の絶縁基板8に形成した突起部8eの端部に接続する構成としたが、実施の形態3では、はんだ接合部が突起部を覆って接続する場合について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, in the region other than the region where the
図8は、この発明の実施の形態3によるパワー半導体モジュール300の断面図である。図8に示すように、第1の絶縁基板8には、Cu製の円柱状の突起部8eが設けられているだけでなく、第2の絶縁基板1のランド1bと接合するはんだ接合部4dが、突起部8eを覆って接合し、電気的に接続する。はんだ接合部4dは、第1の絶縁基板8と、突起部8eおよび第1の絶縁基板8上の半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続するランド(図示せず)と電気的に接続する。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a
なお、突起部8eは、実施の形態2と同様に、第2の絶縁基板1のはんだ接合部4dと接合することができる形状であれば円柱状の突起部8e(図8、図6(a))に限るものではなく、四角柱状(図6(b))などの多角柱状や、円錐状(図6(c))、三角錐状(図6(d))などの多角柱状の突起部8eであってもよい。
As in the second embodiment, the
また、突起部8eは、はんだに濡れる金属であればCu製に限るものではなく、Sn、Au、Agなどの金属製でもよい。
The
その他の構成については、図1に示す実施の形態1のパワー半導体モジュール100と同様であり、同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
Other configurations are the same as those of the
次に、この発明の実施の形態3によるパワー半導体モジュール300の製造方法について、図9に基づき説明する。図9は、この発明の実施の形態3によるパワー半導体モジュール300の製造工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the
まず最初は、実施の形態1と同様に、図9(a1)に示すように、第2の絶縁基板1には、表面にランド1a、1b(Cu、φ1mm)、裏面に外部電極10が設けられており、表面のランド1a、1bの上に、はんだバンプを形成するために、マスク2aを用いて、はんだペースト30a、30b(例えば、Sn-Ag-Cuはんだ)が印刷される。はんだペースト30a、30bは、Sn-Ag-Cuはんだに限らず、他にSbが添加されたものや、CuSnはんだでもよい。
First, as in the first embodiment, as shown in FIG. 9A1, the second insulating
このように、半導体チップ5の表面電極にはんだ接合させるためのはんだペースト30aと、半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続する第1の絶縁基板8上の配線にはんだ接合させるためのはんだペースト30bとを、同時に形成することができる。
Thus, the
続いて、実施の形態1と同様に、図9(b1)に示すように、第2の絶縁基板1を加熱することで、印刷されたはんだペースト30a、30bは、溶融し、その後、冷却することではんだバンプ40a、40bとなる。
Subsequently, as in the first embodiment, as shown in FIG. 9B1, by heating the second insulating
上記の工程と並行して、図9(a2)に示すように、第1の絶縁基板8には、第2の絶縁基板1のランド1bと対応する位置に、突起部8eが形成されている。突起部8eの形成方法は、実施の形態2と同様に、絶縁基板の種類によりろう付けや鋳込などが選択されるが、半導体チップ5の裏面電極と配線パターンで電気的に接続するためのランド(図示せず)上に、ワイヤバンプを形成してもよい。その際のワイヤは、はんだが濡れる金属であればAuやCuなどでよい。
In parallel with the above steps, as shown in FIG. 9 (a2), the first insulating
また、第1の絶縁基板8には、突起部8eを中心に、突起部8eの周囲にはんだバンプ42bを形成するため、マスク2bを用いて、はんだペースト32b(Sn-Ag-Cuはんだ)が印刷される。
Further, the solder paste 32b (Sn—Ag—Cu solder) is applied to the first insulating
ここで、突起部8eの高さは、半導体チップ5の高さと同等の高さ以上で、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値以下であることが好ましい。突起部8eの高さが、半導体チップ5の高さより低い場合は、はんだ接合部4d(図9(d))が接合できないか、接合できたとしても十分な電流容量を得ることができない。突起部8eの高さが、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値よりも高いと、はんだ接合部4aが接合できないか、接合できたとしても十分な電流容量を得ることができない。
Here, it is preferable that the height of the protruding
続いて、図9(b2)に示すように、第1の絶縁基板8に、半導体チップ5が板はんだによりダイボンドされる。ダイボンドする際、第1の絶縁基板8を加熱することで、印刷されたはんだペースト32bも、溶融し、その後、冷却することで、突起部8eの側面にはんだバンプ42bが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 9B2, the
なお、実施の形態3においても、図8のはんだ接合部4a、4dが十分な電流容量を得るために、実施の形態1と同様に、図3に示すように、開口部2cの直径を選択することにより電流容量を制御できる。また、例えば、図3(a)の開口部2cの直径を必要とする場合でも、図3(b)に示すように、図3(a)の開口部2cよりも直径の小さい開口部2cを複数持つマスク2aとすることもでき、この場合、はんだ接合部のボイドの発生を低減できるという効果も有する。
In the third embodiment as well, the diameter of the opening 2c is selected as shown in FIG. 3 in order to obtain sufficient current capacity for the
また、第2の絶縁基板1に形成されるランド1a、1bは、マスク2aの開口部の数と中心の位置が同じで、ランド1a、1bの直径はマスク2aの開口部の直径の±20%以内であることが望ましい。
Also, the
また、半導体チップ5のダイボンドは、板はんだにより行ったが、チップ搭載位置に対応するマスク2bの位置にダイボンド用の開口部を設け、はんだペーストを用いてダイボンドしてもよい。
The die bonding of the
また、半導体チップ5のダイボンドに使用するはんだを、板はんだを用いた場合であっても、または、はんだペーストを用いた場合であっても、はんだバンプ40a、40bより融点の高いはんだとすることで、はんだバンプ40a、40bが溶融する温度まで加熱しても、半導体チップ5をダイボンドしたはんだが再溶融することを抑制し、半導体チップ5の位置ずれや、回転することを防ぐことが可能となる。
In addition, the solder used for die bonding of the
次いで、図9(c)に示すように、図9(b1)に示す第2の絶縁基板1のはんだバンプ40a、40bが形成されている面と、図9(b2)に示す第1の絶縁基板8の半導体チップ5および突起部8eが形成されている面とを、向かい合わせにする。
Next, as shown in FIG. 9C, the surface on which the solder bumps 40a and 40b of the second insulating
第2の絶縁基板1のはんだバンプ40aが第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面電極に重なるように、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bが第1の絶縁基板8のはんだバンプ42bで側面を覆われた突起部8eに重なるように、位置決めした後、第1の絶縁基板8および第2の絶縁基板1を加熱する。
The solder bumps 40b of the second insulating
はんだバンプ40a、40b、および、はんだバンプ42bが再溶融するまで、加熱することで、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40aが第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面電極と接合し、第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bが第1の絶縁基板8の突起部8eを覆うはんだバンプ42bと接合する。
By heating until the solder bumps 40a and 40b and the
その後、冷却することで、図9(d)に示すように、はんだバンプ40aは、はんだ接合部4aとなり、第2の絶縁基板1のランド1aは、はんだ接合部4aを介して半導体チップ5の表面電極と電気的に接続する。
Thereafter, by cooling, as shown in FIG. 9D, the solder bumps 40a become
また、はんだバンプ40b、および、はんだバンプ42bは、はんだ接合部4dとなり、第2の絶縁基板1のランド1bは、第1の絶縁基板8上の半導体チップ5の裏面電極と電気的に接続するはんだ接合部4dおよび突起部8eとで電気的に接続する。
Further, the
最後に、図9(e)に示すように、半導体チップ5、第1の絶縁基板8、および第1の絶縁基板8と、第2の絶縁基板1との間のランド1a、1b、はんだ接合部4a、4dを覆う封止樹脂部6を、ポッティング樹脂により形成する。
Finally, as shown in FIG. 9E, the
なお、実施の形態3においても、第1の絶縁基板8と第2の絶縁基板1は、絶縁性が得られるのであればAlN基板、ガラスエポキシ基板に限るものではなく、他の絶縁基板でもよい。第2の絶縁基板1は、Cuのようにはんだが濡れるランドが形成できればよい。セラミック基板としては、例えば、アルミナやSiC、SiNなどの絶縁基板基材を用いてもよい。
Also in the third embodiment, the first insulating
ランド1a、1bは、はんだが濡れることができればよく、Cuに限らず最表面がSn、Au、Agなどの金属となっていればよい。また、半導体チップ5の表面電極および裏面電極は、はんだが濡れる金属であればよく、最表面がSn、Au、Agなどとなっていればよい。
The
また、封止樹脂部6は、絶縁性が確保され、第2の絶縁基板1と第1の絶縁基板8の間を樹脂で満たすことができるものであればよく、ポッティング樹脂に限らず、液状ゲルや耐熱ゴムを用いてもよい。また、モールド樹脂によるトランスファーモールドでの封止でもよい。
Moreover, the sealing
上記工程により、実施の形態1と同様に、半導体チップ上での配線と、高さが異なる基板上での配線をワイヤボンディングを用いずに同時に行うことができ、製造工程を簡略化できるだけでなく、ワイヤのルーピングのための縦方向のスペースが不要となり、小型化されたパッケージを提供することができる。 Through the above steps, as in the first embodiment, wiring on a semiconductor chip and wiring on a substrate having different heights can be performed simultaneously without using wire bonding, and the manufacturing process can be simplified. The vertical space for wire looping is not required, and a miniaturized package can be provided.
また、この構成により、突起部8eを第2の絶縁基板1のはんだバンプ40bと対応する第1の絶縁基板8の位置に配置しておくことで、第1の絶縁基板8上でのはんだ接合部4dの位置の位置決めの精度が向上するだけでなく、はんだ接合部4dが、突起部8eを覆って第1の絶縁基板8とも接合することで、電気的に確実に接続され、信頼性の向上を図ることができる。
Also, with this configuration, the
以上のように、この発明の実施の形態3におけるパワー半導体モジュール300では、第1の絶縁基板8と第2の絶縁基板1とが、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域においては、第1の絶縁基板8の半導体チップ5の表面電極と第2の絶縁基板1のランド1aとがランド1aに設けられたはんだバンプ40aから形成されたはんだ接合部4aにより接続され、第1の絶縁基板8の半導体チップ5を配置する領域以外の領域においては、半導体チップ5の裏面電極と配線パターンで接続される第1の絶縁基板8のランド上に形成された突起部8eと、第2の絶縁基板1のランド1bとが、突起部8eを覆うはんだバンプ42bとランド1b上のはんだバンプ40bから形成されたはんだ接合部4bにより接続されるようにしたので、絶縁基板の表面に半導体チップを配置する領域と半導体チップを配置する領域以外の領域において段差がある場合であっても、ワイヤボンディングを用いずに、一括配線することができる。また、ワイヤボンディングを用いた場合よりも高さ方向にパッケージを小型化できる。
As described above, in the
また、半導体チップ5の高さと同等の高さ以上で、半導体チップ5の高さにはんだバンプ40aの高さを加えた値以下である突起部8eおよびはんだバンプ42bと、はんだバンプ40bとを接合することで、高さの交差に対する許容範囲を広げることができ、設計の裕度を確保できる。
Further, the
さらに、突起部8eを第2の絶縁基板1のはんだバンプ40aと対応する第1の絶縁基板8の位置に配置しておくことで、第1の絶縁基板上でのはんだ接合部の位置の位置決めの精度が向上するだけでなく、はんだ接合部4dが、突起部8eを覆って第1の絶縁基板8とも接合することで、電気的に確実に接続され、信頼性の向上を図ることができる。
Further, by positioning the
また、はんだバンプ同士が接合することで、高さの交差に対する許容範囲を広げることができ、設計の裕度を確保できる。さらに、はんだ同士の張力により、位置ずれの自己補正が可能となる。 In addition, by joining the solder bumps, the allowable range for the intersection of heights can be expanded, and the design margin can be ensured. Furthermore, the self-correction of the positional deviation is possible due to the tension between the solders.
また、はんだペーストの印刷・リフローにより一括配線することで、生産性が向上し、低コスト化を図ることができる。 In addition, by performing batch wiring by printing / reflowing solder paste, productivity can be improved and costs can be reduced.
なお、上述した実施の形態1から実施の形態3におけるパワー半導体モジュール100、200、300を構成する半導体チップ5としては、Si製のIGBTを用いたが、これに限定するものではない。Siに比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、SiC、GaN、ダイヤモンドなどが挙げられる。
In addition, although Si IGBT was used as the
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体チップは、耐電圧性が高く、許容電流密度も高い。また、耐熱性も高いため、放熱部材の冷却フィンの小型化や、空冷化が可能であるので、パワー半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。 A semiconductor chip formed of such a wide band gap semiconductor has high voltage resistance and high allowable current density. In addition, since the heat resistance is high, the cooling fins of the heat dissipating member can be downsized or air cooled, so that the power semiconductor module can be further downsized.
パワーモ半導体ジュールの小型化が進むと、放熱性を確保し、熱応力に対する長期信頼性への要求がさらに高度になる。このような要求に対しても、この発明のパワー半導体モジュールは、優れた効果を発揮する。 As miniaturization of power semiconductor semiconductors progresses, the requirement for long-term reliability against thermal stress is further enhanced to ensure heat dissipation. The power semiconductor module of the present invention exhibits excellent effects even in response to such demands.
なお、この発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
1 第2の絶縁基板、1a、1b ランド、4a、4b、4c、4d はんだ接合部、5 半導体チップ、8 第1の絶縁基板、8e 突起部、10 外部電極、40a、40b、41b、42b はんだバンプ、100、200、300 パワー半導体モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記第1の絶縁基板の、前記半導体素子が設置され、前記突起部が形成された面と向かい合う面上で、前記半導体素子の表面電極および前記突起部にそれぞれ対応する位置に、内部側端子が形成され、他方の面に形成された外部側端子とスルーホールを介して前記内部側端子が接続された第2の絶縁基板と、
前記第1の絶縁基板に設置された前記半導体素子の表面電極と、前記表面電極に対応する位置にある前記第2の絶縁基板の前記内部側端子とが接続された第1の接合部と、
前記第1の絶縁基板の前記突起部と、前記突起部に対応する位置にある前記第2の絶縁基板の前記内部側端子とが接続された第2の接合部と
を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュール。 A first insulating substrate formed with a protrusion electrically connected to a back electrode of the semiconductor element in a region other than the region where the semiconductor element is disposed, on the same surface as the surface where the semiconductor element is disposed; ,
On the surface of the first insulating substrate facing the surface on which the semiconductor element is installed and the protrusion is formed, the internal terminal is located at a position corresponding to the surface electrode of the semiconductor element and the protrusion, respectively. A second insulating substrate formed and connected to the internal terminal via a through hole and an external terminal formed on the other surface;
A first bonding portion connected to the surface electrode of the semiconductor element installed on the first insulating substrate and the internal terminal of the second insulating substrate at a position corresponding to the surface electrode;
And a second bonding portion connected to the protrusion of the first insulating substrate and the inner terminal of the second insulating substrate at a position corresponding to the protrusion. Power semiconductor module.
前記第1の絶縁基板の、前記半導体素子が設置され、前記突起部が形成された面と向かい合う第2の絶縁基板の一方の面上で、前記半導体素子の表面電極および前記突起部に対応する位置にそれぞれ形成された内部側端子上にはんだバンプを形成する工程と、
前記第1の絶縁基板の前記半導体素子の表面電極と、前記表面電極に対応する位置に設けられた前記第2の絶縁基板の前記内部側端子上のはんだバンプとを重ね、かつ、前記第1の絶縁基板の前記突起部の端部と、前記突起部に対応する位置に設けられた前記第2の絶縁基板の前記内部側端子上のはんだバンプとを重ね、前記はんだバンプを加熱溶融後、冷却することにより一括してはんだ接合する工程と
を含むことを特徴とするパワー半導体モジュールの製造方法。 A semiconductor element is disposed on one surface of the first insulating substrate, and the back surface electrode of the semiconductor element and the electrical surface are formed in a region other than the region where the semiconductor element is disposed on the same surface as the surface where the semiconductor element is disposed. Forming the connected projections, and
Corresponding to the surface electrode of the semiconductor element and the protrusion on one surface of the second insulating substrate facing the surface on which the semiconductor element is installed and the protrusion is formed, of the first insulating substrate. Forming solder bumps on the internal terminals respectively formed at the positions;
A surface electrode of the semiconductor element of the first insulating substrate and a solder bump on the inner terminal of the second insulating substrate provided at a position corresponding to the surface electrode are overlapped, and the first Overlap the end of the protrusion of the insulating substrate and the solder bump on the inner terminal of the second insulating substrate provided at a position corresponding to the protrusion, and heat-melt the solder bump. A method of manufacturing a power semiconductor module, comprising: a step of soldering together by cooling.
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