JP2019041034A - Semiconductor device for electric power and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device for electric power and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2019041034A
JP2019041034A JP2017162963A JP2017162963A JP2019041034A JP 2019041034 A JP2019041034 A JP 2019041034A JP 2017162963 A JP2017162963 A JP 2017162963A JP 2017162963 A JP2017162963 A JP 2017162963A JP 2019041034 A JP2019041034 A JP 2019041034A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
external connection
connection terminal
circuit pattern
brazing
power semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017162963A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
修三 荒谷
Shuzo Araya
修三 荒谷
中島 泰
Yasushi Nakajima
泰 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2017162963A priority Critical patent/JP2019041034A/en
Publication of JP2019041034A publication Critical patent/JP2019041034A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/4846Connecting portions with multiple bonds on the same bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/4847Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector

Abstract

To suppress deterioration in a junction for joining an external connection terminal to a circuit pattern under a high-temperature environment.SOLUTION: A semiconductor device 100 for electric power includes an insulation substrate 9 and an external connection terminal 4. on a principal plane 9a side of the insulation substrate 9, a circuit pattern 7 is formed. The external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7 through a brazing material 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、外部接続端子を備える電力用半導体装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a power semiconductor device including an external connection terminal and a manufacturing method thereof.

従来の電力用半導体装置では、外部接続端子を、絶縁基板に設けられた回路パターンに接合する場合、特許文献1のように、はんだ接合が用いられてきた。   In a conventional power semiconductor device, when joining an external connection terminal to a circuit pattern provided on an insulating substrate, solder joining has been used as in Patent Document 1.

特許文献1には、端子(外部接続端子)と、絶縁基板(セラミック基板)上の回路とを接続するはんだ部分(接合部)の信頼性を高める構成(以下、「関連構成A」ともいう)が開示されている。具体的には、関連構成Aでは、端子のうち、絶縁基板上の回路パターンに接合される部分の厚さを、他の部分の厚さより薄くしている。また、端子のうち、絶縁基板上の回路パターンに接合される部分が、スリットで分割されている。これにより、はんだ部分(接合部)にかかる応力を低減している。その結果、信頼性の高い接合部を得ることが出来る。   Patent Document 1 discloses a configuration (hereinafter also referred to as “related configuration A”) that increases the reliability of a solder portion (joint portion) that connects a terminal (external connection terminal) and a circuit on an insulating substrate (ceramic substrate). Is disclosed. Specifically, in Related Configuration A, the thickness of the portion of the terminal bonded to the circuit pattern on the insulating substrate is made thinner than the thickness of the other portion. Moreover, the part joined to the circuit pattern on an insulating board among terminals is divided | segmented by the slit. Thereby, the stress concerning a solder part (joining part) is reduced. As a result, a highly reliable joint can be obtained.

また、外部接続端子を、絶縁基板上の回路パターンに形成された端子台に接合するために、特許文献2のように、超音波接合が使用される場合もある。   Moreover, in order to join an external connection terminal to a terminal block formed in a circuit pattern on an insulating substrate, ultrasonic bonding may be used as in Patent Document 2.

特許文献2には、超音波接合により、電極端子(外部接続端子)を、絶縁基板上に形成された端子台に接合する構成(以下、「関連構成B」ともいう)が開示されている。なお、特許文献2では、温度サイクル試験における、Pb系のはんだを使用したはんだ接合と、超音波接合との比較結果が示されている。特許文献2では、超音波接合の方がはんだ接合よりも、信頼性の高い接合部が得られると述べられている。   Patent Document 2 discloses a configuration (hereinafter also referred to as “related configuration B”) in which electrode terminals (external connection terminals) are bonded to a terminal block formed on an insulating substrate by ultrasonic bonding. Patent Document 2 shows a result of comparison between solder bonding using Pb-based solder and ultrasonic bonding in a temperature cycle test. Patent Document 2 states that ultrasonic bonding can provide a more reliable bonded portion than solder bonding.

特開2006−253516号公報JP 2006-253516 A 特許第3524360号公報Japanese Patent No. 3524360

電力用半導体装置は、200度から300度程度の高温環境下においても、正常に動作する必要がある。外部接続端子を、絶縁基板に設けられた回路パターンに接合するために、はんだ接合が使用される場合、当該高温環境下において、はんだで構成される接合部に劣化が発生しやすいという問題がある。   The power semiconductor device needs to operate normally even in a high temperature environment of about 200 to 300 degrees. When solder joints are used to join the external connection terminals to the circuit pattern provided on the insulating substrate, there is a problem that the joints made of solder are likely to deteriorate under the high temperature environment. .

また、外部接続端子を、当該回路パターンに接合するために、超音波接合が使用される場合、当該外部接続端子に力を加えた状態で、当該外部接続端子に超音波振動が与えられる。この場合、当該力の大きさによっては、外部接続端子の下方に存在する部材等が破損する可能性があるという問題もある。そのため、超音波接合の使用は望ましくない。   In addition, when ultrasonic bonding is used to bond the external connection terminal to the circuit pattern, ultrasonic vibration is applied to the external connection terminal in a state where force is applied to the external connection terminal. In this case, depending on the magnitude of the force, there is a problem that a member or the like existing below the external connection terminal may be damaged. Therefore, the use of ultrasonic bonding is not desirable.

そこで、高温環境下において、外部接続端子を回路パターンに接合するための接合部の劣化の発生を抑制することが要求される。関連構成A,Bでは、このような要求を満たすことはできない。   Therefore, it is required to suppress the occurrence of deterioration of the joint portion for joining the external connection terminal to the circuit pattern in a high temperature environment. The related configurations A and B cannot satisfy such a requirement.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、高温環境下において、外部接続端子を回路パターンに接合するための接合部の劣化の発生を抑制することが可能な電力用半導体装置等を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and for electric power capable of suppressing the occurrence of deterioration of a joint portion for joining an external connection terminal to a circuit pattern in a high temperature environment. An object is to provide a semiconductor device or the like.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力用半導体装置は、絶縁基板と、外部接続端子と、を備え、前記絶縁基板の主面側には、回路パターンが設けられており、前記外部接続端子は、硬ろう材を介して、前記回路パターンにろう付されている。   In order to achieve the above object, a power semiconductor device according to an aspect of the present invention includes an insulating substrate and an external connection terminal, and a circuit pattern is provided on a main surface side of the insulating substrate. The external connection terminals are brazed to the circuit pattern via a hard brazing material.

本発明によれば、前記外部接続端子は、硬ろう材を介して、前記回路パターンにろう付されている。硬ろう材は、融点が450度以上であるろう材である。すなわち、硬ろう材の融点は、はんだの融点よりも高い。そのため、外部接続端子を回路パターンに接合するための接合部である硬ろう材は、高温環境下において、はんだよりも、劣化が発生し難い。したがって、高温環境下において接合部の劣化の発生を抑制することができる。   According to the present invention, the external connection terminal is brazed to the circuit pattern via a hard brazing material. The hard brazing material is a brazing material having a melting point of 450 degrees or more. That is, the melting point of the brazing filler metal is higher than the melting point of the solder. Therefore, the hard brazing material, which is a joint for joining the external connection terminals to the circuit pattern, is less likely to be degraded than solder in a high temperature environment. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the joint portion in a high temperature environment.

本発明の実施の形態1に係る電力用半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体製造方法Prのフローチャートである。It is a flowchart of the semiconductor manufacturing method Pr which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体製造方法Prを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor manufacturing method Pr which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る半導体製造方法Prを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor manufacturing method Pr which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る構成における、レーザー光の照射による熱の伝達を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the transfer of the heat by irradiation of the laser beam in the structure which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の変形例1に係る構成における外部接続端子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the external connection terminal in the structure which concerns on the modification 1 of this invention. 本発明の変形例2に係る構成において、回路パターンの上方に存在する、外部接続端子の端部付近の断面図である。In the structure which concerns on the modification 2 of this invention, it is sectional drawing of the edge part vicinity of an external connection terminal which exists above a circuit pattern. 本発明の変形例2に係る半導体製造方法Praのフローチャートである。It is a flowchart of semiconductor manufacturing method Pra concerning the modification 2 of this invention. 本発明の変形例2に係る半導体製造方法Praを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor manufacturing method Pra which concerns on the modification 2 of this invention. 本発明の変形例2に係る半導体製造方法Praを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor manufacturing method Pra which concerns on the modification 2 of this invention. 本発明の変形例2に係る半導体製造方法Praを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor manufacturing method Pra which concerns on the modification 2 of this invention. 本発明の変形例3に係る構成において、回路パターンの上方に存在する、外部接続端子の端部付近の断面図である。In the structure which concerns on the modification 3 of this invention, it is sectional drawing of the edge part vicinity of an external connection terminal which exists above a circuit pattern. 本発明の変形例4に係る構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure which concerns on the modification 4 of this invention. 本発明の変形例4に係る半導体製造方法Prbのフローチャートである。It is a flowchart of semiconductor manufacturing method Prb which concerns on the modification 4 of this invention. 本発明の変形例5に係る構成における外部接続端子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the external connection terminal in the structure which concerns on the modification 5 of this invention. 本発明の変形例5に係る半導体製造方法Prcのフローチャートである。It is a flowchart of semiconductor manufacturing method Prc which concerns on the modification 5 of this invention. 外部接続端子に設けられる貫通孔の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the through-hole provided in an external connection terminal. 本発明の変形例6に係る構成を有する電力用半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the power semiconductor device which has a structure concerning the modification 6 of this invention. 本発明の変形例7に係る構成を有する外部接続端子の斜視図である。It is a perspective view of the external connection terminal which has a structure concerning the modification 7 of this invention. 比較対象となる外部接続端子の斜視図である。It is a perspective view of the external connection terminal used as a comparison object. 本発明の変形例8に係る半導体製造方法Prdを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor manufacturing method Prd which concerns on the modification 8 of this invention. 本発明の変形例8に係る半導体製造方法Prdを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the semiconductor manufacturing method Prd which concerns on the modification 8 of this invention. 本発明の変形例8に係る半導体製造方法Prdのフローチャートである。It is a flowchart of semiconductor manufacturing method Prd which concerns on the modification 8 of this invention.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same components are denoted by the same reference numerals. The names and functions of the components having the same reference numerals are the same. Therefore, a detailed description of some of the components having the same reference numerals may be omitted.

なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。   Note that the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components exemplified in the embodiments may be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied, various conditions, and the like.

<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力用半導体装置100の断面図である。電力用半導体装置100は、たとえば、家電用、産業用、電車用等のパワーモジュールである。なお、図1では、構成を分かりやすくするために、電力用半導体装置100における主要な構成要素以外の構成要素は示されていない。例えば、図1では、ゲル等である封止材は示されていない。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a sectional view of a power semiconductor device 100 according to the first embodiment of the present invention. The power semiconductor device 100 is, for example, a power module for home appliances, industrial use, and train use. In FIG. 1, components other than the main components in the power semiconductor device 100 are not shown for easy understanding of the configuration. For example, FIG. 1 does not show a sealing material such as a gel.

図1において、X方向、Y方向およびZ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるX方向、Y方向およびZ方向も、互いに直交する。以下においては、X方向と、当該X方向の反対の方向(−X方向)とを含む方向を「X軸方向」ともいう。また、以下においては、Y方向と、当該Y方向の反対の方向(−Y方向)とを含む方向を「Y軸方向」ともいう。また、以下においては、Z方向と、当該Z方向の反対の方向(−Z方向)とを含む方向を「Z軸方向」ともいう。   In FIG. 1, the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other. The X direction, Y direction, and Z direction shown in the following figures are also orthogonal to each other. Hereinafter, a direction including the X direction and the direction opposite to the X direction (−X direction) is also referred to as “X axis direction”. In the following, the direction including the Y direction and the direction opposite to the Y direction (−Y direction) is also referred to as “Y-axis direction”. Hereinafter, a direction including the Z direction and a direction opposite to the Z direction (−Z direction) is also referred to as a “Z-axis direction”.

また、以下においては、X軸方向およびY軸方向を含む平面を、「XY面」ともいう。また、以下においては、X軸方向およびZ軸方向を含む平面を、「XZ面」ともいう。また、以下においては、Y軸方向およびZ軸方向を含む平面を、「YZ面」ともいう。   Hereinafter, a plane including the X-axis direction and the Y-axis direction is also referred to as an “XY plane”. Hereinafter, a plane including the X-axis direction and the Z-axis direction is also referred to as an “XZ plane”. Hereinafter, a plane including the Y-axis direction and the Z-axis direction is also referred to as a “YZ plane”.

図1を参照して、電力用半導体装置100は、電力用半導体素子S1と、2個の外部接続端子4と、接続配線3と、ベース板11と、絶縁基板9と、ケース12とを備える。絶縁基板9は、接合材10を介して、ベース板11に接合されている。接合材10は、はんだである。絶縁基板9は、主面9aを有する。主面9aは、電力用半導体素子S1が実装される面である。   Referring to FIG. 1, a power semiconductor device 100 includes a power semiconductor element S <b> 1, two external connection terminals 4, a connection wiring 3, a base plate 11, an insulating substrate 9, and a case 12. . The insulating substrate 9 is bonded to the base plate 11 via the bonding material 10. The bonding material 10 is solder. The insulating substrate 9 has a main surface 9a. The main surface 9a is a surface on which the power semiconductor element S1 is mounted.

絶縁基板9は、セラミック基板8と、回路パターン7a,7b,7cとを含む。セラミック基板8は、表面8aおよび裏面8bを有する。セラミック基板8の表面8aには、回路パターン7a,7bが設けられている。回路パターン7a,7bは、活性金属ろう材を介して、セラミック基板8の表面8aに接合されている。   The insulating substrate 9 includes a ceramic substrate 8 and circuit patterns 7a, 7b, 7c. The ceramic substrate 8 has a front surface 8a and a back surface 8b. Circuit patterns 7 a and 7 b are provided on the surface 8 a of the ceramic substrate 8. The circuit patterns 7a and 7b are bonded to the surface 8a of the ceramic substrate 8 through an active metal brazing material.

セラミック基板8の表面8aは、絶縁基板9の主面9a側に相当する。すなわち、絶縁基板9の主面9a側には、回路パターン7a,7bが設けられている。セラミック基板8の裏面8bには、回路パターン7cが設けられている。回路パターン7cは、活性金属ろう材を介して、セラミック基板8の裏面8bに接合されている。   The surface 8 a of the ceramic substrate 8 corresponds to the main surface 9 a side of the insulating substrate 9. That is, circuit patterns 7 a and 7 b are provided on the main surface 9 a side of the insulating substrate 9. A circuit pattern 7 c is provided on the back surface 8 b of the ceramic substrate 8. The circuit pattern 7c is bonded to the back surface 8b of the ceramic substrate 8 through an active metal brazing material.

回路パターン7a,7b,7cの各々は、銅で構成されている。具体的には、回路パターン7a,7b,7cの各々は、例えば、C1020(無酸素銅)で構成されている。なお、C1020の融点は、1083度である。   Each of the circuit patterns 7a, 7b, 7c is made of copper. Specifically, each of the circuit patterns 7a, 7b, and 7c is made of, for example, C1020 (oxygen-free copper). The melting point of C1020 is 1083 degrees.

回路パターン7aには、接合材2を介して、電力用半導体素子S1が設けられている。すなわち、回路パターン7aには、電力用半導体素子S1が実装されている。接合材2は、Agナノ粒子、Cuナノ粒子等を含む焼結接合材である。電力用半導体素子S1は、例えば、SiC(シリコンカーバイド)で構成されている。電力用半導体素子S1は、例えば、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、SBD(Schottky barrier diode)等である。   A power semiconductor element S <b> 1 is provided on the circuit pattern 7 a via the bonding material 2. That is, the power semiconductor element S1 is mounted on the circuit pattern 7a. The bonding material 2 is a sintered bonding material containing Ag nanoparticles, Cu nanoparticles, and the like. The power semiconductor element S1 is made of, for example, SiC (silicon carbide). The power semiconductor element S1 is, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), an SBD (Schottky barrier diode), or the like.

電力用半導体素子S1上の表面電極(図示せず)は、接続配線3により、回路パターン7bと電気的に接続されている。接続配線3は、アルミニウム、銅等で構成されているワイヤである。接続配線3は、超音波接合により、電力用半導体素子S1上の表面電極と、回路パターン7bとに接合される。以下においては、回路パターン7a,7bの各々を、「回路パターン7」ともいう。   A surface electrode (not shown) on the power semiconductor element S <b> 1 is electrically connected to the circuit pattern 7 b through the connection wiring 3. The connection wiring 3 is a wire made of aluminum, copper or the like. The connection wiring 3 is bonded to the surface electrode on the power semiconductor element S1 and the circuit pattern 7b by ultrasonic bonding. Hereinafter, each of the circuit patterns 7a and 7b is also referred to as “circuit pattern 7”.

ベース板11には、接着剤13を介して、筒状のケース12が接合されている。接着剤13は、シリコーン系の材料で構成されている。ケース12の内部には、封止材(図示せず)が充填されている。   A cylindrical case 12 is joined to the base plate 11 via an adhesive 13. The adhesive 13 is made of a silicone material. The case 12 is filled with a sealing material (not shown).

外部接続端子4は、電力用半導体装置100と、当該電力用半導体装置100の外部の装置とを電気的に接続するための端子である。各外部接続端子4は、ケース12および回路パターン7に接続される。各外部接続端子4は、銅で構成されている。具体的には、各外部接続端子4は、例えば、C1020(無酸素銅)で構成されている。   The external connection terminal 4 is a terminal for electrically connecting the power semiconductor device 100 and a device outside the power semiconductor device 100. Each external connection terminal 4 is connected to the case 12 and the circuit pattern 7. Each external connection terminal 4 is made of copper. Specifically, each external connection terminal 4 is made of C1020 (oxygen-free copper), for example.

各外部接続端子4は、端部4a,4bを有する。端部4aは、外部接続端子4の一方の端部である。端部4bは、外部接続端子4の他方の端部である。端部4bには、貫通孔h4が設けられている。貫通孔h4は、ネジにより、端部4bをケース12に接合するためのネジ留め部として機能する。端部4bは、ネジ(図示せず)および貫通孔h4により、ケース12に接合されている。   Each external connection terminal 4 has end portions 4a and 4b. The end 4 a is one end of the external connection terminal 4. The end 4 b is the other end of the external connection terminal 4. The end 4b is provided with a through hole h4. The through hole h4 functions as a screw fastening portion for joining the end portion 4b to the case 12 with a screw. The end 4b is joined to the case 12 by a screw (not shown) and a through hole h4.

端部4aは、硬ろう材5を介して、回路パターン7に接合されている。硬ろう材5とは、融点が450度以上であるろう材である。本実施の形態では、硬ろう材5の融点は、一例として、約700度から800度の範囲の温度である。以下においては、硬ろう材5の融点を、「硬ろう融点」ともいう。硬ろう材5は、りん銅ろうである。りん銅ろうの融点(硬ろう融点)は、前述の活性金属ろう材の融点より低い。なお、硬ろう材5は、りん銅ろうと同様な特性を有する、りん銅ろう以外の材料であってもよい。硬ろう材5は、例えば、黄銅ろう、りん青銅ろう、銅ろう、銀ろう、金ろう、アルミニウムろう、ニッケルろう等であってもよい。   The end 4 a is joined to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5. The hard brazing material 5 is a brazing material having a melting point of 450 degrees or more. In the present embodiment, the melting point of the brazing filler metal 5 is, for example, a temperature in the range of about 700 degrees to 800 degrees. Hereinafter, the melting point of the brazing filler metal 5 is also referred to as a “hard brazing melting point”. The brazing filler metal 5 is phosphor copper brazing. The melting point (hard solder melting point) of the phosphor copper brazing is lower than the melting point of the above active metal brazing material. The brazing filler metal 5 may be a material other than phosphor copper brazing having the same characteristics as phosphor copper brazing. The brazing filler metal 5 may be, for example, brass brazing, phosphor bronze brazing, copper brazing, silver brazing, gold brazing, aluminum brazing, nickel brazing, or the like.

端部4aは、面4a1,4a2を有する。面4a2は、硬ろう材5を介して、回路パターン7に接合されている接合面である。   The end 4a has surfaces 4a1 and 4a2. The surface 4 a 2 is a joint surface joined to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5.

各外部接続端子4は、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付されている。具体的には、2個の外部接続端子4のうちの一方の外部接続端子4の端部4aは、硬ろう材5を介して、回路パターン7aにろう付されている。2個の外部接続端子4のうちの他方の外部接続端子4の端部4aは、硬ろう材5を介して、回路パターン7bにろう付されている。   Each external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7 via a hard brazing material 5. Specifically, the end 4 a of one of the two external connection terminals 4 is brazed to the circuit pattern 7 a via a hard brazing material 5. Of the two external connection terminals 4, the end 4 a of the other external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7 b via a hard brazing material 5.

次に、本実施の形態における半導体製造方法Prについて説明する。半導体製造方法Prは、電力用半導体装置100の製造方法である。図2は、本発明の実施の形態1に係る半導体製造方法Prのフローチャートである。なお、図2では、半導体製造方法Prに含まれる特徴的な工程のみを示している。   Next, the semiconductor manufacturing method Pr in the present embodiment will be described. The semiconductor manufacturing method Pr is a method for manufacturing the power semiconductor device 100. FIG. 2 is a flowchart of the semiconductor manufacturing method Pr according to the first embodiment of the present invention. Note that FIG. 2 shows only the characteristic steps included in the semiconductor manufacturing method Pr.

半導体製造方法Prでは、まず、絶縁基板9に、電力用半導体素子S1が実装される。具体的には、図3(a)のように、回路パターン7aに、接合材2を介して、電力用半導体素子S1が接合される。電力用半導体素子S1の下方に存在する接合材2には、当該電力用半導体素子S1の駆動により発生する熱が伝達しやすい。Sn系のはんだは、熱により、縦割れ、横割れ等がの劣化が発生しやすい。そのため、接合材2は、Agナノ粒子、Cuナノ粒子等を含む、耐熱性が優れた焼結接合材である。   In the semiconductor manufacturing method Pr, first, the power semiconductor element S <b> 1 is mounted on the insulating substrate 9. Specifically, as illustrated in FIG. 3A, the power semiconductor element S <b> 1 is bonded to the circuit pattern 7 a via the bonding material 2. Heat generated by driving the power semiconductor element S1 is easily transferred to the bonding material 2 existing below the power semiconductor element S1. Sn-based solder is liable to deteriorate due to heat, such as vertical cracks and horizontal cracks. Therefore, the bonding material 2 is a sintered bonding material having excellent heat resistance, including Ag nanoparticles, Cu nanoparticles, and the like.

例えば、Agナノ粒子を含む焼結接合材の焼結温度は、約250度である。また、焼結後のAg接合部の融点は約960度(Agの融点)である。すなわち、Agナノ粒子を含む焼結接合材は、高耐熱ダイボンド材である。   For example, the sintering temperature of the sintered bonding material containing Ag nanoparticles is about 250 degrees. Further, the melting point of the Ag joint after sintering is about 960 degrees (the melting point of Ag). That is, the sintered bonding material containing Ag nanoparticles is a high heat-resistant die bond material.

次に、図3(b)のように、電力用半導体素子S1が実装されている絶縁基板9が、接合材10を介して、ベース板11に接合される。すなわち、絶縁基板9が、ベース板11にはんだ付けされる。次に、超音波接合により、接続配線3が、電力用半導体素子S1上の表面電極(図示せず)と、回路パターン7bとに接合される。   Next, as illustrated in FIG. 3B, the insulating substrate 9 on which the power semiconductor element S <b> 1 is mounted is bonded to the base plate 11 via the bonding material 10. That is, the insulating substrate 9 is soldered to the base plate 11. Next, the connection wiring 3 is bonded to the surface electrode (not shown) on the power semiconductor element S1 and the circuit pattern 7b by ultrasonic bonding.

次に、図4のように、外部接続端子4の端部4bが接合されている、筒状のケース12が、接着剤13を介して、ベース板11に接合される。なお、ケース12は、インサート成型で作製されたものである。以下においては、外部接続端子4(端部4aの面4a2)、および、回路パターン7により、硬ろう材5が挟まれた状態を、「挟み状態」ともいう。   Next, as shown in FIG. 4, the cylindrical case 12 to which the end 4 b of the external connection terminal 4 is joined is joined to the base plate 11 via the adhesive 13. The case 12 is made by insert molding. Hereinafter, a state in which the brazing filler metal 5 is sandwiched between the external connection terminal 4 (the surface 4a2 of the end 4a) and the circuit pattern 7 is also referred to as a “squeezed state”.

次に、ろう付工程が行われる(ステップS110)。ろう付工程は、挟み状態において、外部接続端子4を、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付する工程である。   Next, a brazing process is performed (step S110). The brazing step is a step of brazing the external connection terminals 4 to the circuit pattern 7 through the hard brazing material 5 in the sandwiched state.

具体的には、ろう付工程では、まず、挟み処理が行われる。挟み処理では、図4のように、外部接続端子4(端部4a)、および、回路パターン7により、硬ろう材5が挟まれる。次に、ろう付工程では、照射処理Iaが行われる。照射処理Iaは、詳細は後述するが、外部接続端子4に生じる熱により硬ろう材5が溶融するように、当該外部接続端子4の一部にレーザー光を照射する処理である。   Specifically, in the brazing process, a pinching process is first performed. In the pinching process, the hard brazing material 5 is pinched by the external connection terminals 4 (end portions 4a) and the circuit pattern 7, as shown in FIG. Next, in the brazing process, an irradiation process Ia is performed. Although the irradiation process Ia will be described in detail later, the irradiation process Ia is a process of irradiating a part of the external connection terminal 4 with laser light so that the hard brazing material 5 is melted by the heat generated in the external connection terminal 4.

照射処理Iaでは、レーザー18およびガルバノスキャナシステム14により、レーザー光が照射される。レーザー18は、例えば、光ファイバを利用したファイバーレーザーである。   In the irradiation process Ia, laser light is irradiated by the laser 18 and the galvano scanner system 14. The laser 18 is, for example, a fiber laser using an optical fiber.

ガルバノスキャナシステム14は、レーザー光の高速な照射、高精度なレーザー光の照射を行うことが可能なシステムである。ガルバノスキャナシステム14は、レーザ光の照射位置および照射形状を調整する機能を有する。例えば、ガルバノスキャナシステム14は、ステージにおけるレーザー光のXY軸を動かすことなく、当該レーザ光の照射位置を調整する機能を有する。   The galvano scanner system 14 is a system capable of performing high-speed laser beam irradiation and high-precision laser beam irradiation. The galvano scanner system 14 has a function of adjusting the irradiation position and irradiation shape of the laser beam. For example, the galvano scanner system 14 has a function of adjusting the irradiation position of the laser light without moving the XY axes of the laser light on the stage.

具体的には、照射処理Iaでは、レーザー18から発振されたレーザー光が、ガルバノスキャナシステム14に伝達される。ガルバノスキャナシステム14は、硬ろう材5が溶融するように、当該レーザー光を外部接続端子4の端部4aの面4a1に照射する。   Specifically, in the irradiation process Ia, laser light oscillated from the laser 18 is transmitted to the galvano scanner system 14. The galvano scanner system 14 irradiates the surface 4a1 of the end 4a of the external connection terminal 4 with the laser light so that the brazing filler metal 5 is melted.

外部接続端子4の端部4aの面4a1にレーザー光が照射されことにより、端部4aに熱(以下、「熱Ht」ともいう)が生じる。熱Htにより、端部4aの面4a2に接する硬ろう材5が、硬ろう融点以上まで加熱される。これにより、硬ろう材5が溶融し、その後、溶融した硬ろう材5が凝固する。これにより、外部接続端子4の端部4aが、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付される。   By irradiating the surface 4a1 of the end 4a of the external connection terminal 4 with laser light, heat (hereinafter also referred to as “heat Ht”) is generated in the end 4a. With the heat Ht, the brazing filler metal 5 in contact with the surface 4a2 of the end 4a is heated to the melting point of the brazing filler metal or higher. Thereby, the brazing filler metal 5 is melted, and then the molten brazing filler metal 5 is solidified. As a result, the end 4 a of the external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5.

照射処理Iaでは、ガルバノスキャナシステム14により、レーザー光が、回路パターン7aの上方の端部4a、回路パターン7bの上方の端部4aの順に照射される。これにより、一方の外部接続端子4の端部4aが、回路パターン7aにろう付され、他方の外部接続端子4の端部4aが、回路パターン7bにろう付される。   In the irradiation process Ia, the galvano scanner system 14 irradiates laser light in the order of the upper end 4a of the circuit pattern 7a and the upper end 4a of the circuit pattern 7b. Thereby, the end 4a of one external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7a, and the end 4a of the other external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7b.

なお、レーザー光は、回路パターン7bの上方の端部4a、回路パターン7aの上方の端部4aの順に照射されてもよい。   Note that the laser beam may be emitted in the order of the upper end 4a of the circuit pattern 7b and the upper end 4a of the circuit pattern 7a.

以上説明したように、本実施の形態によれば、外部接続端子4は、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付されている。硬ろう材5は、融点が450度以上であるろう材である。すなわち、硬ろう材5の融点は、はんだの融点よりも高い。そのため、外部接続端子4を回路パターン7に接合するための接合部である硬ろう材5は、高温環境下において、はんだよりも、劣化が発生し難い。したがって、高温環境下において接合部(硬ろう材5)の劣化の発生を抑制することができる。また、耐熱性が高い接合部を得ることが出来る。   As described above, according to the present embodiment, the external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5. The brazing filler metal 5 is a brazing filler metal having a melting point of 450 degrees or more. That is, the melting point of the brazing filler metal 5 is higher than the melting point of the solder. Therefore, the hard brazing material 5 which is a joint for joining the external connection terminal 4 to the circuit pattern 7 is less likely to be deteriorated than solder in a high temperature environment. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the joint (hard soldering material 5) in a high temperature environment. In addition, a joint having high heat resistance can be obtained.

また、本実施の形態では、超音波接合のような固相接合の超音波接合とは異なり、硬ろう材が溶融し凝固することでろう付が行われる。そのため、安定した接合部を形成することができる。その結果、絶縁基板9へのダメージが小さく、信頼性の高い電力用半導体装置を得ることができる。   Further, in the present embodiment, unlike solid-phase ultrasonic bonding such as ultrasonic bonding, brazing is performed by melting and solidifying the hard brazing material. As a result, a stable joint can be formed. As a result, a highly reliable power semiconductor device with little damage to the insulating substrate 9 can be obtained.

また、本実施の形態では、レーザー光で外部接続端子4を加熱し、加熱された外部接続端子4の熱で硬ろう材5を溶融させる。これにより、外部接続端子4は、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付される。すなわち、電力用半導体装置100全体を加熱することなく、ろう付の対象となる部分を局所的に加熱することが出来る。そのため、絶縁基板9の下方に存在する、はんだ、ケース等に熱の影響を与えることなく、外部接続端子4を回路パターン7にろう付することが出来る。また、電力用半導体装置100全体を加熱する必要がないため、大きな雰囲気炉が不要である。また、短時間でろう付を行うことが出来る。   In the present embodiment, the external connection terminal 4 is heated with laser light, and the brazing filler metal 5 is melted with the heat of the heated external connection terminal 4. As a result, the external connection terminals 4 are brazed to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5. That is, the portion to be brazed can be locally heated without heating the entire power semiconductor device 100. Therefore, the external connection terminals 4 can be brazed to the circuit pattern 7 without affecting the solder, the case, etc. existing below the insulating substrate 9. In addition, since it is not necessary to heat the entire power semiconductor device 100, a large atmosphere furnace is unnecessary. Moreover, brazing can be performed in a short time.

また、本実施の形態では、回路パターン7および外部接続端子4は、熱伝導率が高い銅(C1020)で構成されている。そのため、電力用半導体装置100の駆動時の放熱性をよくすることができる。また、銅で構成されている回路パターン7および外部接続端子4は、電気抵抗率が低い。そのため、大電流が流されても、当該銅の発熱を低く抑えることが出来る。   Moreover, in this Embodiment, the circuit pattern 7 and the external connection terminal 4 are comprised with copper (C1020) with high heat conductivity. Therefore, the heat dissipation during driving of the power semiconductor device 100 can be improved. Further, the circuit pattern 7 and the external connection terminal 4 made of copper have a low electrical resistivity. Therefore, even when a large current flows, the heat generation of the copper can be kept low.

また、本実施の形態では、外部接続端子4を、銅で構成される回路パターン7にろう付するために、りん銅ろうである硬ろう材5が使用される。そのため、りん銅ろうに含まれるりんがフラックスの役割を果たすため、上記のろう付において、当該フラックスが不要であるという効果がある。   Further, in the present embodiment, a hard brazing material 5 which is a phosphor copper braze is used to braze the external connection terminals 4 to a circuit pattern 7 made of copper. Therefore, since phosphorus contained in the phosphor copper braze plays a role of flux, there is an effect that the flux is unnecessary in the above brazing.

また、りん銅ろう(硬ろう材5)の融点は、前述の活性金属ろう材の融点より低い。そのため、活性金属ろう材を再溶融させることなく、ろう付を行うことが出来る。また、りん銅ろうの融点を少しでも低くすることにより、ろう付に要する時間を短縮できる。   Further, the melting point of the phosphor copper brazing (hard brazing material 5) is lower than the melting point of the above active metal brazing material. Therefore, brazing can be performed without remelting the active metal brazing material. Moreover, the time required for brazing can be shortened by reducing the melting point of the phosphor copper brazing as much as possible.

また、本実施の形態では、照射処理Iaにおいて使用されるレーザー18は、ファイバーレーザーである。ファイバーレーザーは、例えば、YAGレーザーと比較して、レーザー光の品質が良く、レーザー光のスポット径も小さくすることができる。そのため、例えば、外部接続端子4が反射率の高い銅で構成されている場合、レーザー光の一部は反射するが、YAGレーザーよりも、当該銅に吸収されるレーザー光の量が多い。したがって、外部接続端子4の加熱効率が良いという効果がある。   In the present embodiment, the laser 18 used in the irradiation process Ia is a fiber laser. The fiber laser, for example, has better laser light quality and can reduce the spot diameter of the laser light as compared with the YAG laser. Therefore, for example, when the external connection terminal 4 is made of copper having a high reflectance, a part of the laser light is reflected, but the amount of laser light absorbed by the copper is larger than that of the YAG laser. Therefore, there is an effect that the heating efficiency of the external connection terminal 4 is good.

なお、レーザー18は、ファイバーレーザーに限定されず、他の方式のレーザーであってもよい。レーザー18は、例えば、YAGレーザーであってもよい。なお、YAGレーザーで、ファイバーレーザーと同様の加熱効率を得るためには、YAGレーザーを、高出力で駆動する必要がある。   The laser 18 is not limited to a fiber laser, and may be another type of laser. The laser 18 may be a YAG laser, for example. In order to obtain the same heating efficiency as the fiber laser with the YAG laser, it is necessary to drive the YAG laser with high output.

また、本実施の形態では、高速でレーザー光を照射できるガルバノスキャナシステム14が使用される。そのため、短時間で、ろう付を行うことが出来る。   In this embodiment, a galvano scanner system 14 that can irradiate laser light at high speed is used. Therefore, brazing can be performed in a short time.

なお、SiC(シリコンカーバイド)素子などのワイドギャップ半導体素子を用いた電力用半導体装置では、Siを用いた電力用半導体装置と比べ、より高温環境下において、正常に動作する必要がある。そのため、外部接続端子と絶縁基板の回路パターンとの接合に、Sn系のはんだを用いた構成において、パワーサイクル試験、温度サイクル試験等が行われた場合、はんだで構成される接合部の劣化が発生しやすい。したがって、接合部の信頼性が、従来よりも低くなる可能性がある。   Note that a power semiconductor device using a wide gap semiconductor element such as a SiC (silicon carbide) element needs to operate normally in a higher temperature environment than a power semiconductor device using Si. Therefore, when a power cycle test, a temperature cycle test, or the like is performed in a configuration using Sn-based solder for bonding between the external connection terminal and the circuit pattern of the insulating substrate, the bonding portion formed of the solder deteriorates. Likely to happen. Therefore, there is a possibility that the reliability of the joint portion is lower than in the past.

また、外部接続端子と絶縁基板の回路パターンとの接合に、超音波接合が使用される場合、絶縁基板に大きな加圧力をかけながら超音波を印加する接合が行われる。そのため、絶縁基板のセラミック基板にダメージが与えられることが懸念される。また、発明者らの調査によれば、温度サイクル試験後のSAT観察結果から、サイクル数が進むにつれ、接合面積が縮小していくことが分かっている。そのため、長期信頼性の面で懸念がある。   When ultrasonic bonding is used for bonding the external connection terminal and the circuit pattern of the insulating substrate, bonding is performed by applying ultrasonic waves while applying a large pressure to the insulating substrate. Therefore, there is a concern that the ceramic substrate of the insulating substrate is damaged. Further, according to the investigation by the inventors, it is known from the SAT observation result after the temperature cycle test that the junction area decreases as the number of cycles progresses. Therefore, there is a concern in terms of long-term reliability.

そこで、本実施の形態の電力用半導体装置100は上記のような構成を有する。また、本実施の形態の半導体製造方法Prは、上記のように行われる。そのため、本実施の形態の電力用半導体装置100および半導体製造方法Prにより、上記の各問題を解決することができる。   Therefore, the power semiconductor device 100 of the present embodiment has the above configuration. Further, the semiconductor manufacturing method Pr of the present embodiment is performed as described above. Therefore, each of the above problems can be solved by the power semiconductor device 100 and the semiconductor manufacturing method Pr of the present embodiment.

<変形例1>
以下においては、実施の形態1の構成を「構成Ct1」ともいう。また、以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm1」ともいう。本変形例の構成Ctm1では、外部接続端子4の端部4aが、特徴的な形状を有する構成である。構成Ctm1は、構成Ct1(実施の形態1)に適用される。構成Ctm1が適用された電力用半導体装置100では、外部接続端子4の代わりに外部接続端子4Cを備える。
<Modification 1>
Hereinafter, the configuration of the first embodiment is also referred to as “configuration Ct1”. In the following, the configuration of this modification is also referred to as “configuration Ctm1”. In the configuration Ctm1 of the present modification, the end 4a of the external connection terminal 4 has a characteristic shape. The configuration Ctm1 is applied to the configuration Ct1 (Embodiment 1). The power semiconductor device 100 to which the configuration Ctm1 is applied includes an external connection terminal 4C instead of the external connection terminal 4.

ここで、実施の形態1の構成Ct1において、ろう付工程(照射処理Ia)が行われた後の、接合部としての硬ろう材5について説明する。図5は、本発明の実施の形態1に係る構成Ct1における、レーザー光の照射による熱の伝達を説明するための図である。図5(a)は、実施の形態1に係る構成Ct1における外部接続端子4の端部4a付近の斜視図である。図5(b)は、実施の形態1に係る構成Ct1において、回路パターン7aの上方に存在する、外部接続端子4の端部4a付近の断面図である。   Here, in the configuration Ct1 of the first embodiment, the brazing filler metal 5 as a joint portion after the brazing step (irradiation process Ia) is performed will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining heat transfer due to laser light irradiation in the configuration Ct1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A is a perspective view of the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4 in the configuration Ct1 according to the first embodiment. FIG. 5B is a cross-sectional view in the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4 existing above the circuit pattern 7a in the configuration Ct1 according to the first embodiment.

前述のように、照射処理Iaにおいて、ガルバノスキャナシステム14が、レーザー光を外部接続端子4の端部4aの面4a1に照射する。これにより、照射処理Iaが行われた後、硬ろう材5の断面形状は、図5(b)のようになる。   As described above, in the irradiation process Ia, the galvano scanner system 14 irradiates the surface 4a1 of the end 4a of the external connection terminal 4 with laser light. Thereby, after the irradiation process Ia is performed, the cross-sectional shape of the brazing filler metal 5 becomes as shown in FIG.

硬ろう材5の断面形状が、図5(b)のようになるのは、以下の理由Rsによる。理由Rsは、例えば、外部接続端子4のみが加熱され、絶縁基板9の回路パターン7に熱が伝わっていないという理由である。また、理由Rsは、例えば、外部接続端子4のみが加熱され、仮に、絶縁基板9の回路パターン7に熱が伝わっている場合でも、絶縁基板9の放熱性が高く、回路パターン7のうち、硬ろう融点を超えている箇所が、局所的であるという理由である。   The reason why the cross-sectional shape of the brazing filler metal 5 is as shown in FIG. 5B is as follows. The reason Rs is, for example, that only the external connection terminal 4 is heated and heat is not transmitted to the circuit pattern 7 of the insulating substrate 9. The reason Rs is, for example, that only the external connection terminal 4 is heated, and even if heat is transmitted to the circuit pattern 7 of the insulating substrate 9, the heat dissipation of the insulating substrate 9 is high. This is because the location where the melting point of the hard solder is exceeded is local.

そこで、本変形例の構成Ctm1について説明する。図6は、本発明の変形例1に係る構成Ctm1における外部接続端子4Cを説明するための図である。図6(a)は、外部接続端子4Cの端部4a付近の斜視図である。図6(b)は、回路パターン7aの上方に存在する、外部接続端子4Cの端部4a付近の断面図である。   Therefore, the configuration Ctm1 of this modification will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the external connection terminal 4C in the configuration Ctm1 according to the first modification of the present invention. FIG. 6A is a perspective view of the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4C. FIG. 6B is a cross-sectional view of the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4C existing above the circuit pattern 7a.

図6(a)および図6(b)を参照して、外部接続端子4Cは、外部接続端子4と比較して、突起部としての先端部4axを有する点が異なる。外部接続端子4Cのそれ以外の形状および構成は、外部接続端子4と同様なので詳細な説明は繰り返さない。   With reference to FIG. 6A and FIG. 6B, the external connection terminal 4 </ b> C is different from the external connection terminal 4 in that the external connection terminal 4 </ b> C has a tip portion 4 ax as a protruding portion. Since the other shape and configuration of external connection terminal 4C are the same as those of external connection terminal 4, detailed description will not be repeated.

先端部4axは、外部接続端子4Cの端部4aに含まれる。先端部4axの幅は、外部接続端子4Cのうち、当該先端部4ax以外の部分の幅より小さい。   The tip portion 4ax is included in the end portion 4a of the external connection terminal 4C. The width of the tip portion 4ax is smaller than the width of the portion other than the tip portion 4ax in the external connection terminal 4C.

構成Ctm1が適用されたろう付工程(照射処理Ia)では、外部接続端子4の先端部4ax、および、回路パターン7により、硬ろう材5が挟まれた状態で、ガルバノスキャナシステム14は、硬ろう材5が溶融するように、レーザー光を先端部4axの面4a1に照射する。これにより、外部接続端子4Cの先端部4axが、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付される。   In the brazing process (irradiation process Ia) to which the configuration Ctm1 is applied, the galvano scanner system 14 is in a state where the brazing filler metal 5 is sandwiched between the distal end portion 4ax of the external connection terminal 4 and the circuit pattern 7. Laser light is applied to the surface 4a1 of the tip 4ax so that the material 5 melts. Thereby, the front end 4ax of the external connection terminal 4C is brazed to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5.

したがって、構成Ctm1が適用された電力用半導体装置100では、外部接続端子4Cの先端部4axが、硬ろう材5を介して、回路パターン7(7a,7b)にろう付されている。   Therefore, in the power semiconductor device 100 to which the configuration Ctm1 is applied, the tip end 4ax of the external connection terminal 4C is brazed to the circuit pattern 7 (7a, 7b) via the hard brazing material 5.

以上説明したように、本変形例によれば、外部接続端子4Cの先端部4axに、レーザー光が照射されることにより、当該先端部4axが、硬ろう材5を介して、回路パターン7(7a,7b)にろう付される。これにより、硬ろう材5の断面形状は、図6(b)のようになる。以下においては、外部接続端子4Cのうち、当該先端部4ax以外の部分を、「非先端部」ともいう。   As described above, according to the present modification, the tip portion 4ax of the external connection terminal 4C is irradiated with laser light, so that the tip portion 4ax is connected to the circuit pattern 7 ( 7a, 7b). Thereby, the cross-sectional shape of the brazing filler metal 5 becomes as shown in FIG. Hereinafter, the part other than the tip part 4ax in the external connection terminal 4C is also referred to as a “non-tip part”.

なお、先端部4axの熱容量は小さい。そのため、先端部4axにレーザー光が照射された場合、外部接続端子4Cの非先端部に伝達される熱量よりも、先端部4axにおける熱量が大きい。したがって、外部接続端子4Cを回路パターン7にろう付するための時間は、構成Ct1の外部接続端子4を回路パターン7にろう付するための時間よりも、短いという効果がある。すなわち、外部接続端子4Cは、外部接続端子4よりも、効率よく短時間で、回路パターン7にろう付することができる。   In addition, the heat capacity of the tip portion 4ax is small. Therefore, when the tip portion 4ax is irradiated with laser light, the amount of heat at the tip portion 4ax is larger than the amount of heat transmitted to the non-tip portion of the external connection terminal 4C. Therefore, there is an effect that the time for brazing the external connection terminal 4C to the circuit pattern 7 is shorter than the time for brazing the external connection terminal 4 of the configuration Ct1 to the circuit pattern 7. That is, the external connection terminal 4 </ b> C can be brazed to the circuit pattern 7 more efficiently and in a shorter time than the external connection terminal 4.

また、構成Ctm1では、超音波接合のように大きな加圧力を必要としない。   Further, the configuration Ctm1 does not require a large pressing force unlike the ultrasonic bonding.

なお、レーザー光の照射による加熱によって、絶縁基板9のセラミック基板8にダメージが生じることが懸念される。そこで、発明者らは、ろう付が行われた後のセラミック基板8の断面の状態を観察したところ、セラミック基板8に、ひび、割れ等が存在しないことを確認した。   In addition, there is a concern that the ceramic substrate 8 of the insulating substrate 9 may be damaged by the heating due to the laser light irradiation. Accordingly, the inventors observed the cross-sectional state of the ceramic substrate 8 after brazing, and confirmed that the ceramic substrate 8 did not have cracks, cracks, or the like.

<変形例2>
以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm2」ともいう。構成Ctm2は、電力用半導体装置100の製造方法に、特徴を有する構成である。構成Ctm2は、構成Ct1(実施の形態1)に適用される。以下においては、構成Ctm2における、電力用半導体装置100の製造方法を、「半導体製造方法Pra」ともいう。半導体製造方法Praの処理については後述する。
<Modification 2>
In the following, the configuration of this modification is also referred to as “configuration Ctm2”. The configuration Ctm2 has a feature in the method for manufacturing the power semiconductor device 100. The configuration Ctm2 is applied to the configuration Ct1 (Embodiment 1). Hereinafter, the method for manufacturing the power semiconductor device 100 in the configuration Ctm2 is also referred to as “semiconductor manufacturing method Pra”. The processing of the semiconductor manufacturing method Pra will be described later.

半導体製造方法Praが行われることにより、外部接続端子4の端部4aが、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付される。図7は、本発明の変形例2に係る構成Ctm2において、回路パターン7aの上方に存在する、外部接続端子4の端部4a付近の断面図である。構成Ctm2では、端部4aおよび回路パターン7により挟まれている硬ろう材5に、フィレットFt1,Ft2が形成されている。フィレットFt1は、硬ろう材5のうち、端部4a側の部分に存在する。フィレットFt2は、硬ろう材5のうち、回路パターン7側の部分に存在する。   By performing the semiconductor manufacturing method Pra, the end portion 4 a of the external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5. FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of the end portion 4a of the external connection terminal 4 existing above the circuit pattern 7a in the configuration Ctm2 according to the second modification of the present invention. In the configuration Ctm2, fillets Ft1 and Ft2 are formed on the brazing filler metal 5 sandwiched between the end 4a and the circuit pattern 7. The fillet Ft1 is present in a portion of the hard brazing material 5 on the end 4a side. The fillet Ft2 is present in the portion of the hard brazing material 5 on the circuit pattern 7 side.

以下においては、フィレットFt1,Ft2を有する硬ろう材5の形状を、「形状Cf」ともいう。また、以下においては、形状Cfを有する硬ろう材5を、「硬ろう材5A」ともいう。   Hereinafter, the shape of the brazing filler metal 5 having the fillets Ft1 and Ft2 is also referred to as “shape Cf”. In the following, the brazing filler metal 5 having the shape Cf is also referred to as “hard brazing filler metal 5A”.

図8は、本発明の変形例2に係る半導体製造方法Praのフローチャートである。図8において、図2のステップ番号と同じステップ番号の処理は、実施の形態1で説明した処理と同様な処理が行われるので詳細な説明は繰り返さない。以下、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。なお、図8では、半導体製造方法Praに含まれる特徴的な工程のみを示している。   FIG. 8 is a flowchart of the semiconductor manufacturing method Pra according to the second modification of the present invention. In FIG. 8, the processing with the same step number as the step number in FIG. 2 is performed in the same way as the processing described in the first embodiment, and therefore detailed description will not be repeated. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment. FIG. 8 shows only the characteristic steps included in the semiconductor manufacturing method Pra.

以下においては、回路パターン7のうち、外部接続端子4の端部4aを接合するための部分を、「接合対象部」ともいう。接合対象部は、回路パターン7a,7bの両方に存在する。   Below, the part for joining the edge part 4a of the external connection terminal 4 among the circuit patterns 7 is also called "joining object part." The joining target portion exists in both of the circuit patterns 7a and 7b.

次に、半導体製造方法Praについて説明する。半導体製造方法Praでは、まず、準備工程が行われる(ステップS101)。準備工程では、回路パターン7に、予備ろう付が行われる。具体的には、図9(a)のように、回路パターン7に、硬ろう材5が設けられる。具体的には、回路パターン7a,7bの各々の接合対象部に、硬ろう材5が設けられる。   Next, the semiconductor manufacturing method Pra will be described. In the semiconductor manufacturing method Pra, first, a preparation process is performed (step S101). In the preparation step, preliminary brazing is performed on the circuit pattern 7. Specifically, as shown in FIG. 9A, a hard brazing material 5 is provided on the circuit pattern 7. Specifically, the brazing filler metal 5 is provided in each joining target portion of the circuit patterns 7a and 7b.

なお、硬ろう材5のろう付けは、回路パターン7(7a,7b)および回路パターン7cを構成する銅が酸化しないように、窒素雰囲気中で行われる。具体的には、回路パターン7a,7bの各々の接合対象部に、りん銅ろうが配置される。   The brazing material 5 is brazed in a nitrogen atmosphere so that the copper constituting the circuit pattern 7 (7a, 7b) and the circuit pattern 7c is not oxidized. Specifically, a phosphor copper braze is arranged at each joining target portion of the circuit patterns 7a and 7b.

次に、窒素雰囲気中において、りん銅ろうの温度が、当該りん銅ろうの融点まで上昇するように、当該りん銅ろうが加熱される。次に、当該りん銅ろうが冷却される。これにより、回路パターン7a,7bの各々の接合対象部に、硬ろう材5が設けられる。すなわち、予め、硬ろう材5が接合対象部にろう付される。   Next, in the nitrogen atmosphere, the phosphor copper solder is heated so that the temperature of the phosphor copper solder rises to the melting point of the phosphor copper solder. Next, the phosphor copper braze is cooled. Thereby, the brazing filler metal 5 is provided in each joining object part of circuit pattern 7a, 7b. That is, the hard brazing material 5 is brazed to the joining target portion in advance.

以下においては、予め、接合対象部にろう付された硬ろう材5を、「準備ろう材」ともいう。次に、実施の形態1と同様に、図9(b)のように、回路パターン7aに、接合材2を介して、電力用半導体素子S1が接合される。次に、図10のように、実施の形態1と同様に、電力用半導体素子S1が実装されている絶縁基板9が、接合材10を介して、ベース板11に接合される。   In the following, the hard brazing material 5 brazed to the joining target portion in advance is also referred to as “preparation brazing material”. Next, as in the first embodiment, the power semiconductor element S1 is bonded to the circuit pattern 7a through the bonding material 2 as shown in FIG. 9B. Next, as in FIG. 10, as in the first embodiment, the insulating substrate 9 on which the power semiconductor element S <b> 1 is mounted is bonded to the base plate 11 via the bonding material 10.

次に、実施の形態1と同様に、超音波接合により、接続配線3が、電力用半導体素子S1上の表面電極(図示せず)と、回路パターン7bとに接合される。次に、図11のように、実施の形態1と同様に、外部接続端子4の端部4bが接合されている、筒状のケース12が、接着剤13を介して、ベース板11に接合される。   Next, as in the first embodiment, the connection wiring 3 is bonded to the surface electrode (not shown) on the power semiconductor element S1 and the circuit pattern 7b by ultrasonic bonding. Next, as shown in FIG. 11, as in the first embodiment, the cylindrical case 12 to which the end 4 b of the external connection terminal 4 is joined is joined to the base plate 11 via the adhesive 13. Is done.

以下においては、外部接続端子4(端部4aの面4a2)、および、回路パターン7により、準備ろう材としての硬ろう材5が挟まれた状態を、「挟み状態」ともいう。   Hereinafter, the state in which the hard brazing material 5 as the preparation brazing material is sandwiched between the external connection terminal 4 (the surface 4a2 of the end 4a) and the circuit pattern 7 is also referred to as a “squeezed state”.

次に、ろう付工程が行われる(ステップS110)。前述したように、ろう付工程は、挟み状態において、外部接続端子4を、準備ろう材としての硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付する工程である。   Next, a brazing process is performed (step S110). As described above, the brazing step is a step of brazing the external connection terminals 4 to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5 as the preparation brazing material in the sandwiched state.

具体的には、ろう付工程では、まず、実施の形態1と同様に、挟み処理が行われる。挟み処理では、これにより、図11のように、外部接続端子4(端部4a)、および、回路パターン7により、準備ろう材としての硬ろう材5が挟まれる。その結果、硬ろう材5(準備ろう材)の形状は、例えば、半楕円球状となる。   Specifically, in the brazing process, first, a pinching process is performed as in the first embodiment. In the pinching process, the hard brazing material 5 as the preparation brazing material is thus pinched by the external connection terminals 4 (end portions 4a) and the circuit pattern 7, as shown in FIG. As a result, the shape of the hard brazing material 5 (prepared brazing material) is, for example, a semi-elliptical sphere.

次に、ろう付工程では、照射処理Iaが行われる。照射処理Iaでは、実施の形態1と同様に、ガルバノスキャナシステム14は、硬ろう材5(準備ろう材)が溶融するように、当該レーザー光を外部接続端子4の端部4aの面4a1に照射する。   Next, in the brazing process, an irradiation process Ia is performed. In the irradiation process Ia, as in the first embodiment, the galvano scanner system 14 applies the laser beam to the surface 4a1 of the end 4a of the external connection terminal 4 so that the hard brazing material 5 (prepared brazing material) is melted. Irradiate.

これにより、端部4aに熱Htが生じる。熱Htにより、端部4aの面4a2に接する硬ろう材5(準備ろう材)が、硬ろう融点以上まで加熱される。これにより、硬ろう材5(準備ろう材)が溶融し、硬ろう材5の上部が、端部4aの面4a1に向かって流動し、フィレットFt1が形成される。   As a result, heat Ht is generated at the end 4a. With the heat Ht, the brazing filler metal 5 (prepared brazing filler metal) in contact with the surface 4a2 of the end 4a is heated to the melting point of the brazing filler metal or higher. Thereby, the brazing filler metal 5 (preparation brazing filler metal) is melted, and the upper portion of the brazing filler metal 5 flows toward the surface 4a1 of the end portion 4a to form the fillet Ft1.

以上のような、半導体製造方法Praにより、図7のような、形状Cfを有する硬ろう材5Aが形成される。硬ろう材5Aは、フィレットFt1,Ft2を有する。以下においては、図5(b)の硬ろう材5の形状を、「形状Cn」ともいう。形状Cnを有する硬ろう材5は、当該硬ろう材5のうち、端部4a側の部分にのみ、フィレットの底部が存在する。   The brazing filler metal 5A having the shape Cf as shown in FIG. 7 is formed by the semiconductor manufacturing method Pra as described above. The brazing filler metal 5A has fillets Ft1 and Ft2. In the following, the shape of the brazing filler metal 5 in FIG. 5B is also referred to as “shape Cn”. In the brazing filler metal 5 having the shape Cn, the bottom of the fillet exists only at the end 4a side of the brazing filler metal 5.

硬ろう材5Aの形状Cfは、図5(b)に示される、形状Cnを有する硬ろう材5と比較して、切欠形状を有さない形状である。そのため、硬ろう材5Aには、形状Cnを有する硬ろう材5よりも、応力が集中しにくい。すなわち、硬ろう材5Aは、形状Cnを有する硬ろう材5よりも、信頼性の高い接合部である。   The shape Cf of the brazing filler metal 5A is a shape that does not have a notch shape as compared with the brazing filler metal 5 having the shape Cn shown in FIG. Therefore, stress is less likely to concentrate on the brazing filler metal 5A than on the brazing filler metal 5 having the shape Cn. That is, the brazing material 5A is a more reliable joint than the brazing material 5 having the shape Cn.

なお、準備工程(S110)が行われた後から、ろう付工程(S110)が行われるまでの期間に、電力用半導体素子S1の接合、絶縁基板9の接合、ケース12の接合等のために、熱が加えられる。しかしながら、当該熱の温度は、りん銅ろうの融点(ろう付温度)よりもはるかに低い温度である。そのため、上記の熱は、回路パターン7に対する外部接続端子4のろう付には、影響を与えない。   In addition, after the preparation step (S110) is performed and until the brazing step (S110) is performed, for the joining of the power semiconductor element S1, the joining of the insulating substrate 9, the joining of the case 12, etc. , Heat is applied. However, the temperature of the heat is much lower than the melting point (brazing temperature) of phosphor copper brazing. For this reason, the heat does not affect the brazing of the external connection terminals 4 to the circuit pattern 7.

照射処理Iaでは、実施の形態1と同様に、ガルバノスキャナシステム14により、レーザー光が、回路パターン7aの上方の端部4a、回路パターン7bの上方の端部4aの順に照射される。これにより、一方の外部接続端子4の端部4aが、硬ろう材5Aを介して、回路パターン7aにろう付され、他方の外部接続端子4の端部4aが、硬ろう材5Aを介して、回路パターン7bにろう付される。   In the irradiation process Ia, as in the first embodiment, the galvano scanner system 14 irradiates the laser light in the order of the upper end 4a of the circuit pattern 7a and the upper end 4a of the circuit pattern 7b. As a result, the end 4a of one external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7a via the hard brazing material 5A, and the end 4a of the other external connection terminal 4 is passed through the hard brazing material 5A. The circuit pattern 7b is brazed.

なお、レーザー光は、回路パターン7bの上方の端部4a、回路パターン7aの上方の端部4aの順に照射されてもよい。   Note that the laser beam may be emitted in the order of the upper end 4a of the circuit pattern 7b and the upper end 4a of the circuit pattern 7a.

以上説明したように、本変形例によれば、図7のような、形状Cfを有する硬ろう材5Aを形成することができる。そのため、実施に形態1の効果に加え、信頼性の高い接合部(硬ろう材5A)を得ることが出来る。   As described above, according to this modification, the brazing filler metal 5A having the shape Cf as shown in FIG. 7 can be formed. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, a highly reliable joint (hard soldering material 5A) can be obtained.

なお、準備工程(S101)では、回路パターン7に、準備ろう材としての硬ろう材5が設けられるとしたが、これに限定されない。準備工程(S101)では、回路パターン7の代わりに外部接続端子4に、準備ろう材としての硬ろう材5が設ける構成(以下、「構成Ctm2a」ともいう)としてもよい。以下においては、外部接続端子4の端部4aのうち、回路パターン7に接合するための部分を、「接合対象部」ともいう。   In the preparation step (S101), the circuit pattern 7 is provided with the hard brazing material 5 as the preparation brazing material, but is not limited thereto. In the preparation step (S101), instead of the circuit pattern 7, the external connection terminal 4 may be provided with a hard brazing material 5 as a preparatory brazing material (hereinafter also referred to as “configuration Ctm2a”). Below, the part for joining to the circuit pattern 7 among the edge parts 4a of the external connection terminal 4 is also called "joining object part."

構成Ctm2aでは、準備工程(S101)において、外部接続端子4の接合対象部に、硬ろう材5が設けられる。その後、構成Ctm2の処理と同様に、電力用半導体素子S1の接合、絶縁基板9の接合、ケース12の接合等の工程が行われ、ろう付工程(S110)が行われる。   In the configuration Ctm2a, the brazing filler metal 5 is provided in the joint target portion of the external connection terminal 4 in the preparation step (S101). Thereafter, similarly to the processing of the configuration Ctm2, processes such as bonding of the power semiconductor element S1, bonding of the insulating substrate 9, and bonding of the case 12 are performed, and a brazing process (S110) is performed.

<変形例3>
以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm3」ともいう。構成Ctm3は、変形例1の構成Ctm1を、変形例2の構成Ctm2に適用した構成である。
<Modification 3>
Hereinafter, the configuration of this modification is also referred to as “configuration Ctm3”. The configuration Ctm3 is a configuration in which the configuration Ctm1 of the first modification is applied to the configuration Ctm2 of the second modification.

なお、構成Ctm1は、図6(a)の外部接続端子4Cを利用した構成である。すなわち、構成Ctm3では、半導体製造方法Praにおいて、外部接続端子4Cが回路パターン7にろう付される。なお、構成Ctm1における処理の説明、半導体製造方法Praの処理の説明は、前述したので、省略する。   The configuration Ctm1 is a configuration using the external connection terminal 4C of FIG. That is, in the configuration Ctm3, the external connection terminal 4C is brazed to the circuit pattern 7 in the semiconductor manufacturing method Pra. The description of the processing in the configuration Ctm1 and the description of the processing of the semiconductor manufacturing method Pra have been described above, and will be omitted.

ここで、平面視における、先端部4axのサイズが、例えば、2mm×2mmであると仮定する。この場合、準備工程(S101)で形成される準備ろう材の平面視のサイズは、2mm×2mmから2.5mm×2.5mmであることが望ましい。   Here, it is assumed that the size of the tip portion 4ax in a plan view is, for example, 2 mm × 2 mm. In this case, the size of the preparatory brazing material formed in the preparatory step (S101) in plan view is desirably 2 mm × 2 mm to 2.5 mm × 2.5 mm.

構成Ctm3において、半導体製造方法Praが行われることにより、図12のように、外部接続端子4の先端部4axが、硬ろう材5Aを介して、回路パターン7にろう付される。すなわち、外部接続端子4の先端部4axは、回路パターン7(7a,7b)にろう付されるための部分である。   In the configuration Ctm3, the semiconductor manufacturing method Pra is performed, so that the tip end portion 4ax of the external connection terminal 4 is brazed to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5A as shown in FIG. That is, the front end portion 4ax of the external connection terminal 4 is a portion for brazing to the circuit pattern 7 (7a, 7b).

以上説明したように、本変形例によれば、実施に形態1の効果に加え、変形例1の効果、変形例2の効果が得られる。すなわち、外部接続端子4の先端部4axを、回路パターン7に、短時間で、ろう付することができる。また、信頼性の高い接合部(硬ろう材5A)を得ることが出来る。   As described above, according to this modification, in addition to the effects of the first embodiment, the effects of Modification 1 and Modification 2 can be obtained. That is, the tip end 4ax of the external connection terminal 4 can be brazed to the circuit pattern 7 in a short time. Moreover, a highly reliable joint (hard soldering material 5A) can be obtained.

<変形例4>
以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm4」ともいう。構成Ctm4は、硬ろう材5の形状、および、レーザー光の照射方法に、特徴を有する構成である。構成Ctm4では、硬ろう材5の形状は、板状である。以下においては、構成Ctm4における、電力用半導体装置100の製造方法を、「半導体製造方法Prb」ともいう。半導体製造方法Prbの処理については後述する。
<Modification 4>
In the following, the configuration of this modification is also referred to as “configuration Ctm4”. The configuration Ctm4 is a configuration having characteristics in the shape of the brazing filler metal 5 and the laser beam irradiation method. In the configuration Ctm4, the shape of the brazing filler metal 5 is a plate shape. Hereinafter, the method for manufacturing the power semiconductor device 100 in the configuration Ctm4 is also referred to as “semiconductor manufacturing method Prb”. The processing of the semiconductor manufacturing method Prb will be described later.

構成Ctm4は、構成Ct1(実施の形態1)、または、構成Ctm1(変形例1)に適用される。一例として、構成Ctm4が適用された構成Ctm1(以下、「構成Ctm14」ともいう)について説明する。   The configuration Ctm4 is applied to the configuration Ct1 (Embodiment 1) or the configuration Ctm1 (Modification 1). As an example, a configuration Ctm1 to which the configuration Ctm4 is applied (hereinafter also referred to as “configuration Ctm14”) will be described.

構成Ctm14において、半導体製造方法Prbが行われることにより、外部接続端子4Cの端部4aの先端部4axが、板状の硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付される。   In the configuration Ctm14, the semiconductor manufacturing method Prb is performed, so that the tip end 4ax of the end 4a of the external connection terminal 4C is brazed to the circuit pattern 7 via the plate-like hard soldering material 5.

図13は、本発明の変形例4に係る構成Ctm14を説明するための図である。図13(a)は、変形例4の構成Ctm14において、回路パターン7aの上方に存在する、外部接続端子4Cの端部4a付近の断面図である。図13(b)は、外部接続端子4Cの端部4a付近の平面図である。   FIG. 13 is a diagram for explaining a configuration Ctm14 according to the fourth modification of the present invention. FIG. 13A is a cross-sectional view of the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4C that exists above the circuit pattern 7a in the configuration Ctm14 of the fourth modification. FIG. 13B is a plan view of the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4C.

図14は、本発明の変形例4に係る半導体製造方法Prbのフローチャートである。なお、図14では、半導体製造方法Prbに含まれる特徴的な工程のみを示している。半導体製造方法Prbは、図2の半導体製造方法Prと比較して、ステップS110の代わりにステップS110Aが行われる点が異なる。半導体製造方法Prbのそれ以外の処理は、半導体製造方法Prと同様なので詳細な説明は繰り返さない。   FIG. 14 is a flowchart of a semiconductor manufacturing method Prb according to Modification 4 of the present invention. FIG. 14 shows only the characteristic steps included in the semiconductor manufacturing method Prb. The semiconductor manufacturing method Prb differs from the semiconductor manufacturing method Pr of FIG. 2 in that step S110A is performed instead of step S110. Since other processes of the semiconductor manufacturing method Prb are the same as those of the semiconductor manufacturing method Pr, detailed description will not be repeated.

次に、半導体製造方法Prbについて説明する。半導体製造方法Prbでは、実施の形態1と同様に、電力用半導体素子S1の接合、絶縁基板9の接合、ケース12の接合等の工程が行われる。次に、ろう付工程A(S110A)が行われる。   Next, the semiconductor manufacturing method Prb will be described. In the semiconductor manufacturing method Prb, steps such as bonding of the power semiconductor element S1, bonding of the insulating substrate 9, and bonding of the case 12 are performed as in the first embodiment. Next, brazing process A (S110A) is performed.

ろう付工程Aでは、まず、挟み処理が行われる。構成Ctm14における挟み処理では、図13(a)のように、回路パターン7の接合対象部に、板状の硬ろう材5が配置される。そして、外部接続端子4C(端部4aの先端部4ax)、および、回路パターン7により、板状の硬ろう材5が挟まれる。   In the brazing process A, a pinching process is first performed. In the pinching process in the configuration Ctm14, as shown in FIG. 13A, the plate-like brazing filler metal 5 is disposed in the joining target portion of the circuit pattern 7. Then, the plate-like hard soldering material 5 is sandwiched between the external connection terminal 4C (the tip portion 4ax of the end portion 4a) and the circuit pattern 7.

次に、ろう付工程Aでは、まず、照射処理Iaが行われる。図13(b)は、図13(a)に示される構成の平面図である。照射処理Iaでは、外部接続端子4Cの先端部4ax、および、回路パターン7により、硬ろう材5が挟まれた状態で、ガルバノスキャナシステム14は、硬ろう材5が溶融するように、レーザー光を先端部4axの面4a1に照射する。なお、レーザー光は、例えば、図13(b)の矢印Dr1aの方向に沿って、先端部4axの面4a1に照射される。   Next, in the brazing process A, an irradiation process Ia is first performed. FIG. 13B is a plan view of the configuration shown in FIG. In the irradiation process Ia, the galvano scanner system 14 causes the laser beam so that the brazing filler metal 5 is melted in a state where the brazing filler metal 5 is sandwiched between the tip portion 4ax of the external connection terminal 4C and the circuit pattern 7. Is irradiated onto the surface 4a1 of the tip portion 4ax. Note that the laser light is applied to the surface 4a1 of the tip end 4ax along, for example, the direction of the arrow Dr1a in FIG.

次に、ろう付工程Aでは、照射処理Ibが行われる。照射処理Ibでは、回路パターン7に生じる熱により硬ろう材5が溶融するように、ガルバノスキャナシステム14は、当該回路パターン7のうち当該硬ろう材5の周辺の領域に、レーザー光を照射する。例えば、レーザー光は、硬ろう材5が溶融するまで、図13(b)の矢印Dr1bに沿って、先端部4axの下方に存在する硬ろう材5の周囲を1回以上移動するように、回路パターン7に照射される。   Next, in the brazing process A, an irradiation process Ib is performed. In the irradiation process Ib, the galvano scanner system 14 irradiates a region around the brazing filler metal 5 in the circuit pattern 7 with laser light so that the brazing filler metal 5 is melted by heat generated in the circuit pattern 7. . For example, until the brazing filler metal 5 is melted, the laser beam moves around the brazing filler metal 5 existing below the tip portion 4ax one or more times along the arrow Dr1b in FIG. The circuit pattern 7 is irradiated.

以上説明したように、本変形例によれば、外部接続端子4Cおよび回路パターン7の両方が、レーザー光により加熱される。すなわち、本変形例では、外部接続端子4Cおよび回路パターン7の両方が、硬ろう融点以上に加熱される。これにより、硬ろう材5の形状は、図7のように、フィレットFt1,Ft2を有する硬ろう材5Aの形状Cfとなる。そのため、信頼性の高い接合部(硬ろう材5A)を得ることが出来る。   As described above, according to this modification, both the external connection terminal 4C and the circuit pattern 7 are heated by the laser light. That is, in this modification, both the external connection terminal 4C and the circuit pattern 7 are heated to the melting point of the hard solder. Thereby, the shape of the brazing filler metal 5 becomes the shape Cf of the brazing filler metal 5A having the fillets Ft1 and Ft2, as shown in FIG. Therefore, a highly reliable joint (hard soldering material 5A) can be obtained.

また、本変形例によれば、変形例2のような準備工程を行う必要がないというメリットがある。   Moreover, according to this modification, there exists an advantage that it is not necessary to perform a preparation process like the modification 2.

外部接続端子4Cを使用したろう付工程Aによれば、回路パターン7のうち、硬ろう材5(接合部)の周辺の領域を、レーザー光により、加熱することができる。すなわち、外部接続端子4Cを使用したろう付工程Aでは、外部接続端子4を使用する場合よりも、硬ろう材5(接合部)に近い領域を、加熱できる。したがって、効率が良く、短時間で、外部接続端子4Cを回路パターン7にろう付することが出来る。   According to the brazing process A using the external connection terminals 4C, a region around the hard brazing material 5 (joint portion) in the circuit pattern 7 can be heated by laser light. That is, in the brazing process A using the external connection terminals 4C, a region closer to the hard brazing material 5 (joint portion) can be heated than when the external connection terminals 4 are used. Therefore, the external connection terminals 4C can be brazed to the circuit pattern 7 in a short time with high efficiency.

また、外部接続端子4Cを使用したろう付工程Aによれば、ガルバノスキャナシステム14を使用するため、外部接続端子4Cおよび回路パターン7を、高速で加熱することができ、より短時間で、ろう付を行うことが出来る。   Moreover, according to the brazing process A using the external connection terminal 4C, since the galvano scanner system 14 is used, the external connection terminal 4C and the circuit pattern 7 can be heated at high speed, and the brazing can be performed in a shorter time. Attaching can be done.

なお、本変形例のろう付工程Aでは、レーザー光が、外部接続端子4Cおよび回路パターン7の順で、当該外部接続端子4Cおよび回路パターン7に照射されるとしたがこれに限定されない。レーザー光は、回路パターン7および外部接続端子4Cの順で、当該外部接続端子4Cおよび回路パターン7に照射されてもよい。すなわち、ろう付工程Aでは、照射処理Ibが行われた後に、照射処理Iaが行われてもよい。   In the brazing process A of this modification, the laser light is applied to the external connection terminals 4C and the circuit pattern 7 in the order of the external connection terminals 4C and the circuit pattern 7. However, the present invention is not limited to this. The laser light may be applied to the external connection terminal 4C and the circuit pattern 7 in the order of the circuit pattern 7 and the external connection terminal 4C. That is, in the brazing process A, the irradiation process Ia may be performed after the irradiation process Ib.

なお、絶縁基板9(回路パターン7)の放熱性は、外部接続端子4Cの放熱性より高い。そのため、ろう付工程Aでは、回路パターン7に照射されるレーザー光のエネルギー密度は、外部接続端子4Cに照射されるレーザー光のエネルギー密度よりも高めに設定される。   The heat dissipation of the insulating substrate 9 (circuit pattern 7) is higher than the heat dissipation of the external connection terminal 4C. Therefore, in the brazing process A, the energy density of the laser beam irradiated on the circuit pattern 7 is set higher than the energy density of the laser beam irradiated on the external connection terminal 4C.

また、回路パターン7のうち、レーザー光が照射される位置は、図13(b)の先端部4axの各辺から、0.5mmから1.0mmの距離だけ離れた位置が望ましい。また、前述の挟み処理が行われた直後において、平面視における硬ろう材5のサイズは、平面視における先端部4axのサイズと同等であることが望ましい。   Further, in the circuit pattern 7, the position where the laser beam is irradiated is desirably a position separated from each side of the tip portion 4ax in FIG. 13B by a distance of 0.5 mm to 1.0 mm. Moreover, it is desirable that the size of the brazing filler metal 5 in the plan view is equal to the size of the tip portion 4ax in the plan view immediately after the above-described sandwiching process is performed.

<変形例5>
以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm5」ともいう。構成Ctm5は、外部接続端子の形状、および、レーザー光の照射方法に、特徴を有する構成である。構成Ctm5は、構成Ct1(実施の形態1)に適用される。構成Ctm5が適用された電力用半導体装置100では、外部接続端子4の代わりに外部接続端子4Dを備える。以下においては、構成Ctm5における、電力用半導体装置100の製造方法を、「半導体製造方法Prc」ともいう。半導体製造方法Prcの処理については後述する。
<Modification 5>
In the following, the configuration of this modification is also referred to as “configuration Ctm5”. The configuration Ctm5 has a feature in the shape of the external connection terminal and the laser beam irradiation method. The configuration Ctm5 is applied to the configuration Ct1 (Embodiment 1). The power semiconductor device 100 to which the configuration Ctm5 is applied includes an external connection terminal 4D instead of the external connection terminal 4. Hereinafter, the method for manufacturing the power semiconductor device 100 in the configuration Ctm5 is also referred to as “semiconductor manufacturing method Prc”. The processing of the semiconductor manufacturing method Prc will be described later.

図15は、本発明の変形例5に係る構成Ctm5における外部接続端子4Dを説明するための図である。図15(a)は、外部接続端子4Dの端部4a付近の斜視図である。図15(b)は、外部接続端子4Dの端部4a付近の平面図である。   FIG. 15 is a diagram for explaining the external connection terminal 4D in the configuration Ctm5 according to the fifth modification of the present invention. FIG. 15A is a perspective view of the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4D. FIG. 15B is a plan view of the vicinity of the end 4a of the external connection terminal 4D.

図15(a)および図15(b)を参照して、外部接続端子4Dは、図5の外部接続端子4と比較して、端部4aに貫通孔H1が設けられている点が異なる。外部接続端子4Dのそれ以外の形状および構成は、外部接続端子4と同様なので詳細な説明は繰り返さない。   15A and 15B, the external connection terminal 4D is different from the external connection terminal 4 of FIG. 5 in that a through hole H1 is provided in the end 4a. Since the other shape and configuration of external connection terminal 4D are the same as those of external connection terminal 4, detailed description thereof will not be repeated.

半導体製造方法Prcが行われる前において、外部接続端子4Dの端部4aは、回路パターン7にろう付される対象となる部分である。半導体製造方法Prcが行われた後には、外部接続端子4Dの端部4aは、回路パターン7にろう付されている。   Before the semiconductor manufacturing method Prc is performed, the end 4a of the external connection terminal 4D is a portion to be brazed to the circuit pattern 7. After the semiconductor manufacturing method Prc is performed, the end 4a of the external connection terminal 4D is brazed to the circuit pattern 7.

貫通孔H1の形状は、例えば、コの字状である。図15(b)のように、端部4aは、領域Rg1を有する。端部4aの領域Rg1は、平面視(XY面)において貫通孔H1の内側に存在する領域である。   The shape of the through hole H1 is, for example, a U-shape. As shown in FIG. 15B, the end 4a has a region Rg1. The region Rg1 of the end 4a is a region existing inside the through hole H1 in a plan view (XY plane).

端部4aの領域Rg1は、硬ろう材5を介して、回路パターン7にろう付されている領域である。すなわち、端部4aの領域Rg1の下方には、硬ろう材5が存在する。そのため、硬ろう材5は、平面視(XY面)において貫通孔H1の内側に存在する。すなわち、平面視(XY面)において貫通孔H1が、接合部としての硬ろう材5(領域Rg1)の一部を囲むように、当該貫通孔H1は端部4aに設けられている。   A region Rg <b> 1 of the end portion 4 a is a region that is brazed to the circuit pattern 7 via the hard brazing material 5. That is, the hard brazing material 5 is present below the region Rg1 of the end 4a. Therefore, the brazing filler metal 5 exists inside the through hole H1 in a plan view (XY plane). That is, the through-hole H1 is provided in the end portion 4a so that the through-hole H1 surrounds a part of the brazing filler metal 5 (region Rg1) as a joint in a plan view (XY plane).

図16は、本発明の変形例5に係る半導体製造方法Prcのフローチャートである。なお、図16では、半導体製造方法Prcに含まれる特徴的な工程のみを示している。半導体製造方法Prcは、図2の半導体製造方法Prと比較して、ステップS110の代わりにステップS110Bが行われる点が異なる。半導体製造方法Prcのそれ以外の処理は、半導体製造方法Prと同様なので詳細な説明は繰り返さない。   FIG. 16 is a flowchart of the semiconductor manufacturing method Prc according to the fifth modification of the present invention. FIG. 16 shows only the characteristic steps included in the semiconductor manufacturing method Prc. The semiconductor manufacturing method Prc is different from the semiconductor manufacturing method Pr of FIG. 2 in that step S110B is performed instead of step S110. Since other processes of the semiconductor manufacturing method Prc are the same as those of the semiconductor manufacturing method Pr, detailed description will not be repeated.

次に、半導体製造方法Prcについて説明する。半導体製造方法Prcでは、実施の形態1と同様に、電力用半導体素子S1の接合、絶縁基板9の接合、ケース12の接合等の工程が行われる。次に、ろう付工程B(S110B)が行われる。   Next, the semiconductor manufacturing method Prc will be described. In the semiconductor manufacturing method Prc, as in the first embodiment, steps such as bonding of the power semiconductor element S1, bonding of the insulating substrate 9, and bonding of the case 12 are performed. Next, brazing process B (S110B) is performed.

ろう付工程Bでは、まず、挟み処理が行われる。構成Ctm5における挟み処理では、図15(b)の端部4aの領域Rg1の下方に存在する、回路パターン7の接合対象部に、硬ろう材5が配置される。そして、外部接続端子4D(端部4aの領域Rg1)、および、回路パターン7により、硬ろう材5が挟まれる。この時点において、硬ろう材5は、平面視(XY面)において貫通孔H1の内側に存在する。   In the brazing process B, a pinching process is first performed. In the pinching process in the configuration Ctm5, the brazing filler metal 5 is disposed in the joining target portion of the circuit pattern 7 that exists below the region Rg1 of the end portion 4a in FIG. Then, the brazing filler metal 5 is sandwiched between the external connection terminal 4D (region Rg1 of the end 4a) and the circuit pattern 7. At this time, the brazing filler metal 5 exists inside the through hole H1 in a plan view (XY plane).

次に、ろう付工程Bでは、まず、照射処理Iaが行われる。照射処理Iaでは、外部接続端子4Dの端部4aの領域Rg1、および、回路パターン7により、硬ろう材5が挟まれた状態で、ガルバノスキャナシステム14は、硬ろう材5が溶融するように、レーザー光を、端部4aの領域Rg1の上面(面4a1)に照射する。なお、レーザー光は、例えば、図15(b)の矢印Dr2aの方向に沿って、端部4aの領域Rg1の上面(面4a1)に照射される。すなわち、レーザー光は、端部4aの領域Rg1の中心部から外側に向けうように、渦状に領域Rg1に照射される。   Next, in the brazing process B, first, an irradiation process Ia is performed. In the irradiation process Ia, the galvano scanner system 14 causes the brazing filler metal 5 to melt in a state where the brazing filler metal 5 is sandwiched by the region Rg1 of the end 4a of the external connection terminal 4D and the circuit pattern 7. The laser beam is irradiated to the upper surface (surface 4a1) of the region Rg1 of the end 4a. Note that the laser beam is applied to the upper surface (surface 4a1) of the region Rg1 of the end 4a, for example, along the direction of the arrow Dr2a in FIG. That is, the laser beam is irradiated to the region Rg1 in a spiral shape so as to be directed outward from the center of the region Rg1 of the end 4a.

次に、ろう付工程Bでは、照射処理Icが行われる。照射処理Icでは、ガルバノスキャナシステム14は、レーザー光が回路パターン7に照射されるように、当該レーザー光を貫通孔H1に向けて発振する。そのため、レーザー光は、貫通孔H1を通過して、回路パターン7に照射される。   Next, in the brazing process B, an irradiation process Ic is performed. In the irradiation process Ic, the galvano scanner system 14 oscillates the laser light toward the through hole H1 so that the circuit pattern 7 is irradiated with the laser light. Therefore, the laser light passes through the through hole H1 and is irradiated to the circuit pattern 7.

具体的には、照射処理Icでは、回路パターン7に生じる熱により硬ろう材5が溶融するように、ガルバノスキャナシステム14は、当該回路パターン7のうち当該硬ろう材5の周辺の領域に、貫通孔H1を通過するレーザー光を照射する。例えば、レーザー光は、硬ろう材5が溶融するまで、図15(b)の矢印Dr2bに沿って、端部4aの領域Rg1の下方に存在する硬ろう材5の周囲を1回以上移動するように、回路パターン7に照射される。   Specifically, in the irradiation process Ic, the galvano scanner system 14 is disposed in a region around the brazing filler metal 5 in the circuit pattern 7 so that the brazing filler metal 5 is melted by heat generated in the circuit pattern 7. Laser light passing through the through hole H1 is irradiated. For example, the laser beam moves one or more times around the brazing filler metal 5 existing below the region Rg1 of the end 4a along the arrow Dr2b in FIG. 15B until the brazing filler metal 5 is melted. Thus, the circuit pattern 7 is irradiated.

以上説明したように、本変形例によれば、ガルバノスキャナシステム14は、回路パターン7のうち硬ろう材5の周辺の領域に、貫通孔H1を通過するレーザー光を照射する。これにより、回路パターン7のうち硬ろう材5の周辺の領域を効率よく加熱できる。また、外部接続端子4Dおよび回路パターン7の両方が、レーザー光により加熱される。すなわち、本変形例では、外部接続端子4Dおよび回路パターン7の両方が、硬ろう融点以上に加熱される。   As described above, according to the present modification, the galvano scanner system 14 irradiates the region around the hard brazing material 5 in the circuit pattern 7 with the laser light passing through the through hole H1. Thereby, the area | region around the brazing filler metal 5 among the circuit patterns 7 can be heated efficiently. Further, both the external connection terminal 4D and the circuit pattern 7 are heated by the laser light. That is, in this modification, both the external connection terminal 4D and the circuit pattern 7 are heated to the melting point of the hard solder.

これにより、硬ろう材5の形状は、図7のように、フィレットFt1,Ft2を有する硬ろう材5Aの形状Cfとなる。そのため、信頼性の高い接合部(硬ろう材5)を得ることが出来る。   Thereby, the shape of the brazing filler metal 5 becomes the shape Cf of the brazing filler metal 5A having the fillets Ft1 and Ft2, as shown in FIG. Therefore, a highly reliable joint (hard soldering material 5) can be obtained.

なお、外部接続端子4Dの端部4aに設けられる貫通孔H1の形状は、図15(b)が示す貫通孔H1の形状と異なる形状であってもよい。例えば、貫通孔H1の形状は、図17(a)のように、円弧状であってもよい。この場合、端部4aのうち、貫通孔H1に囲まれる領域Rg1aの下方に、硬ろう材5が配置される。   The shape of the through hole H1 provided in the end 4a of the external connection terminal 4D may be different from the shape of the through hole H1 shown in FIG. For example, the shape of the through hole H1 may be an arc as shown in FIG. In this case, the brazing filler metal 5 is disposed below the region Rg1a surrounded by the through hole H1 in the end portion 4a.

また、例えば、貫通孔H1の形状は、図17(b)のように、V字状であってもよい。この場合、端部4aのうち、貫通孔H1に囲まれる領域Rg1abの下方に、硬ろう材5が配置される。貫通孔H1の形状が、円弧状、V字状等であっても、本変形例における、上記の効果が得られる。   For example, the shape of the through hole H1 may be V-shaped as shown in FIG. In this case, the brazing filler metal 5 is disposed below the region Rg1ab surrounded by the through hole H1 in the end portion 4a. Even if the shape of the through hole H1 is an arc shape, a V shape, or the like, the above-described effect in the present modification can be obtained.

以上のように、本変形例では、平面視(XY面)において、端部4aのうち、硬ろう材5の周囲の領域に貫通孔H1が設けられる。これにより、パワーサイクル試験、温度サイクル試験等により、外部接続端子4Dの温度が高温になった状態、外部接続端子4Dが冷却された状態等において、端部4aのうち、貫通孔H1の周囲の部分が、外部接続端子4Dに加わる鉛直方向の力を受ける。そのため、硬ろう材5(接合部)のうち、貫通孔H1の下方の部分に加わる負荷が減る。したがって、硬ろう材5(接合部)の信頼性を高めることが出来る。   As described above, in the present modification, the through hole H1 is provided in a region around the hard brazing material 5 in the end 4a in plan view (XY plane). Thereby, in the state where the temperature of the external connection terminal 4D is high, the state where the external connection terminal 4D is cooled, or the like by a power cycle test, a temperature cycle test, or the like, of the end 4a, around the through hole H1. The portion receives a vertical force applied to the external connection terminal 4D. Therefore, the load added to the lower part of the through-hole H1 among the brazing filler metals 5 (joint part) reduces. Therefore, the reliability of the brazing filler metal 5 (joint part) can be improved.

なお、本変形例のろう付工程Bでは、レーザー光が、外部接続端子4Dおよび回路パターン7の順で、当該外部接続端子4Dおよび回路パターン7に照射されるとしたがこれに限定されない。レーザー光は、回路パターン7および外部接続端子4Dの順で、当該外部接続端子4Dおよび回路パターン7に照射されてもよい。すなわち、ろう付工程Bでは、照射処理Icが行われた後に、照射処理Iaが行われてもよい。   In the brazing process B of the present modification, the laser light is applied to the external connection terminal 4D and the circuit pattern 7 in the order of the external connection terminal 4D and the circuit pattern 7. However, the present invention is not limited to this. The laser light may be applied to the external connection terminal 4D and the circuit pattern 7 in the order of the circuit pattern 7 and the external connection terminal 4D. That is, in the brazing process B, the irradiation process Ia may be performed after the irradiation process Ic.

また、変形例4のろう付工程Aと同様に、ろう付工程Bでは、回路パターン7に照射されるレーザー光のエネルギー密度は、外部接続端子4Dに照射されるレーザー光のエネルギー密度よりも高めに設定される。   Similarly to the brazing process A of the modified example 4, in the brazing process B, the energy density of the laser light applied to the circuit pattern 7 is higher than the energy density of the laser light applied to the external connection terminal 4D. Set to

<変形例6>
以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm6」ともいう。構成Ctm6は、外部接続端子の一部に特徴を有する。構成Ctm6は、構成Ct1(実施の形態1)、構成Ctm1(変形例1)および構成Ctm4(変形例4)の全てまたは一部に適用される。
<Modification 6>
Hereinafter, the configuration of the present modification is also referred to as “configuration Ctm6”. The configuration Ctm6 is characterized by a part of the external connection terminals. The configuration Ctm6 is applied to all or part of the configuration Ct1 (Embodiment 1), the configuration Ctm1 (Modification 1), and the configuration Ctm4 (Modification 4).

一例として、構成Ctm6が適用された構成Ctm1,Ctm4(以下、「構成Ctm146」ともいう)について説明する。構成Ctm146が適用された電力用半導体装置100では、外部接続端子4の代わりに外部接続端子4Eを備える。   As an example, configurations Ctm1 and Ctm4 (hereinafter also referred to as “configuration Ctm146”) to which the configuration Ctm6 is applied will be described. The power semiconductor device 100 to which the configuration Ctm 146 is applied includes an external connection terminal 4E instead of the external connection terminal 4.

図18は、本発明の変形例6に係る構成Ctm146を有する電力用半導体装置100の断面図である。外部接続端子4Eは、外部接続端子4Cと比較して、薄肉部を有する点が異なる。外部接続端子4Eのそれ以外の構成は、外部接続端子4Cと同様であるので詳細な説明は繰り返さない。   FIG. 18 is a cross-sectional view of the power semiconductor device 100 having the configuration Ctm 146 according to the sixth modification of the present invention. The external connection terminal 4E is different from the external connection terminal 4C in that it has a thin portion. Since the other configuration of external connection terminal 4E is similar to that of external connection terminal 4C, detailed description will not be repeated.

外部接続端子4Eは、薄肉部としての屈曲部Bd1を有する。屈曲部Bd1の厚みは、外部接続端子4Eのうち、当該屈曲部Bd1以外の部分の厚みより小さい。   The external connection terminal 4E has a bent part Bd1 as a thin part. The thickness of the bent portion Bd1 is smaller than the thickness of the portion other than the bent portion Bd1 in the external connection terminal 4E.

構成Ctm146では、実施の形態1と同様に、半導体製造方法Prが行われる。すなわち、照射処理Iaが行われる。構成Ctm146における照射処理Iaでは、ガルバノスキャナシステム14により、レーザー光が、回路パターン7aの上方の端部4a(先端部4ax)、回路パターン7bの上方の端部4a(先端部4ax)の順に照射される。   In the configuration Ctm 146, the semiconductor manufacturing method Pr is performed as in the first embodiment. That is, the irradiation process Ia is performed. In the irradiation process Ia in the configuration Ctm 146, the galvano scanner system 14 irradiates the laser light in the order of the end 4a (tip 4ax) above the circuit pattern 7a and the end 4a (tip 4ax) above the circuit pattern 7b. Is done.

なお、レーザー光は、回路パターン7bの上方の端部4a(先端部4ax)、回路パターン7aの上方の端部4a(先端部4ax)の順に照射されてもよい。以下においては、外部接続端子4Eのうち、硬ろう材と接する領域を、「接合領域」ともいう。   Note that the laser light may be emitted in the order of the end 4a (tip 4ax) above the circuit pattern 7b and the end 4a (tip 4ax) above the circuit pattern 7a. Hereinafter, a region of the external connection terminal 4E that is in contact with the brazing filler metal is also referred to as a “joining region”.

以上説明したように、本変形例によれば、外部接続端子4Eの端部4a(先端部4ax)にレーザー光が照射された時に、端部4aで発生した熱が、貫通孔h4(ネジ留め部)の方向へも伝達する。しかしながら、外部接続端子4Eが有する少なくとも1つの屈曲部Bd1の厚みは、外部接続端子4Eのうち、当該屈曲部Bd1以外の部分の厚みより小さい。そのため、外部接続端子4Eにおける過渡熱抵抗が高くなる。したがって、外部接続端子4Eにおいて、貫通孔h4(ネジ留め部)の方向へ伝達する熱の量を小さくすることが出来る。その結果、外部接続端子4Eの接合領域(先端部4ax)の温度が上がりやすくなるという効果が得られる。   As described above, according to this modification, when laser light is applied to the end 4a (tip 4ax) of the external connection terminal 4E, the heat generated at the end 4a is transferred to the through-hole h4 (screw fastening). Part). However, the thickness of at least one bent portion Bd1 of the external connection terminal 4E is smaller than the thickness of the portion other than the bent portion Bd1 in the external connection terminal 4E. Therefore, the transient thermal resistance at the external connection terminal 4E is increased. Therefore, in the external connection terminal 4E, the amount of heat transferred in the direction of the through hole h4 (screw fastening portion) can be reduced. As a result, it is possible to obtain an effect that the temperature of the joining region (tip portion 4ax) of the external connection terminal 4E is easily increased.

また、外部接続端子4Eは、薄肉部としての屈曲部Bd1を有する。そのため、電力用半導体装置100の駆動時に、仮に、外部接続端子4Eが鉛直方向に沿って伸縮しても、屈曲部Bd1(薄肉部)が、応力を緩和する。そのため、外部接続端子4Eの接合領域に加わる熱応力を緩和することが出来るという効果が得られる。   The external connection terminal 4E has a bent portion Bd1 as a thin portion. Therefore, when the power semiconductor device 100 is driven, even if the external connection terminal 4E expands and contracts along the vertical direction, the bent portion Bd1 (thin wall portion) relaxes the stress. Therefore, the effect that the thermal stress added to the joining area | region of the external connection terminal 4E can be relieved is acquired.

<変形例7>
以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm7」ともいう。構成Ctm7は、外部接続端子の一部に特徴を有する。構成Ctm6は、構成Ct1(実施の形態1)、構成Ctm1(変形例1)および構成Ctm4(変形例4)の全てまたは一部に適用される。
<Modification 7>
In the following, the configuration of this modification is also referred to as “configuration Ctm7”. The configuration Ctm7 is characterized by a part of the external connection terminals. The configuration Ctm6 is applied to all or part of the configuration Ct1 (Embodiment 1), the configuration Ctm1 (Modification 1), and the configuration Ctm4 (Modification 4).

一例として、構成Ctm7が適用された構成Ctm1(以下、「構成Ctm17」ともいう)について説明する。構成Ctm17が適用された電力用半導体装置100では、外部接続端子4の代わりに外部接続端子4Fを備える。   As an example, a configuration Ctm1 to which the configuration Ctm7 is applied (hereinafter also referred to as “configuration Ctm17”) will be described. The power semiconductor device 100 to which the configuration Ctm17 is applied includes an external connection terminal 4F instead of the external connection terminal 4.

図19は、本発明の変形例7に係る構成Ctm17を有する外部接続端子4Fの斜視図である。なお、外部接続端子4Cとの比較のために、図20に、外部接続端子4Cの斜視図を示す。外部接続端子4Fは、外部接続端子4Cと比較して、細部を有する点が異なる。外部接続端子4Fのそれ以外の構成は、外部接続端子4Cと同様であるので詳細な説明は繰り返さない。   FIG. 19 is a perspective view of the external connection terminal 4F having the configuration Ctm17 according to the modified example 7 of the present invention. For comparison with the external connection terminal 4C, FIG. 20 shows a perspective view of the external connection terminal 4C. The external connection terminal 4F is different from the external connection terminal 4C in that it has details. Since the other configuration of external connection terminal 4F is the same as that of external connection terminal 4C, detailed description will not be repeated.

外部接続端子4Fは、細部としての屈曲部Bd2を有する。屈曲部Bd2の幅は、外部接続端子4Fのうち、当該屈曲部Bd2以外の部分の幅より小さい。   The external connection terminal 4F has a bent portion Bd2 as details. The width of the bent portion Bd2 is smaller than the width of the portion other than the bent portion Bd2 in the external connection terminal 4F.

なお、構成Ctm17では、実施の形態1と同様に、半導体製造方法Prが行われる。すなわち、照射処理Iaが行われる。構成Ctm17における照射処理Iaでは、ガルバノスキャナシステム14により、レーザー光が、回路パターン7aの上方の端部4a(先端部4ax)、回路パターン7bの上方の端部4a(先端部4ax)の順に照射される。以下においては、外部接続端子4Fのうち、硬ろう材と接する領域を、「接合領域」ともいう。   In the configuration Ctm17, the semiconductor manufacturing method Pr is performed as in the first embodiment. That is, the irradiation process Ia is performed. In the irradiation process Ia in the configuration Ctm17, the galvano scanner system 14 irradiates the laser light in the order of the upper end 4a (tip 4ax) of the circuit pattern 7a and the upper end 4a (tip 4ax) of the circuit pattern 7b. Is done. Hereinafter, a region of the external connection terminal 4F that is in contact with the hard brazing material is also referred to as a “joining region”.

以上説明したように、本変形例によれば、変形例6と同様、外部接続端子4Fの端部4a(先端部4ax)にレーザー光が照射された時に、端部4aで発生した熱が、貫通孔h4(ネジ留め部)の方向へも伝達する。   As described above, according to the present modification, as in Modification 6, when the end 4a (tip 4ax) of the external connection terminal 4F is irradiated with laser light, the heat generated at the end 4a is It transmits also to the direction of the through-hole h4 (screw fastening part).

しかしながら、外部接続端子4Fが有する少なくとも1つの屈曲部Bd2の幅は、外部接続端子4Fのうち、当該屈曲部Bd2以外の部分の幅より小さい。そのため、外部接続端子4Fにおける過渡熱抵抗が高くなる。したがって、外部接続端子Fにおいて、貫通孔h4(ネジ留め部)の方向へ伝達する熱の量を小さくすることが出来る。その結果、外部接続端子4Fの接合領域(先端部4ax)の温度が上がりやすくなるという効果が得られる。   However, the width of at least one bent portion Bd2 included in the external connection terminal 4F is smaller than the width of the portion other than the bent portion Bd2 in the external connection terminal 4F. Therefore, the transient thermal resistance at the external connection terminal 4F is increased. Therefore, in the external connection terminal F, the amount of heat transferred in the direction of the through hole h4 (screw fastening portion) can be reduced. As a result, it is possible to obtain an effect that the temperature of the joining region (tip portion 4ax) of the external connection terminal 4F is easily increased.

また、外部接続端子4Fは、細部しての屈曲部Bd2を有する。そのため、電力用半導体装置100の駆動時に、仮に、外部接続端子4Fが鉛直方向に沿って伸縮しても、屈曲部Bd2(細部)が、応力を緩和する。そのため、外部接続端子4Fの接合領域に加わる熱応力を緩和することが出来るという効果が得られる。   The external connection terminal 4F has a bent portion Bd2 in detail. Therefore, when the power semiconductor device 100 is driven, even if the external connection terminal 4F expands and contracts along the vertical direction, the bent portion Bd2 (details) relieves stress. Therefore, the effect that the thermal stress added to the joining area | region of the external connection terminal 4F can be relieved is acquired.

次に、変形例6の外部接続端子4E、および、変形例7の外部接続端子4Fについて述べる。レーザー光の照射により発生した熱の冷却経路には、回路パターン7a,7bにおける放熱の経路(以下、「パターン経路」ともいう)と、外部接続端子4E(4F)における放熱の経路(以下、「端子経路」ともいう)とが存在する。   Next, the external connection terminal 4E of the modification 6 and the external connection terminal 4F of the modification 7 will be described. The cooling path for heat generated by laser light irradiation includes a heat dissipation path (hereinafter also referred to as “pattern path”) in the circuit patterns 7a and 7b and a heat dissipation path (hereinafter referred to as “pattern path”) in the external connection terminal 4E (4F). Terminal route ”).

本発明の電力用半導体装置100においては、通常、パターン経路の放熱性は、端子経路の放熱性の5倍以上である。端子経路の断面積は、n(1から9の範囲の整数)平方ミリメートルである。端子経路では、一次元的に熱が伝達される。一方、パターン経路では、3次元的に熱が移動していく(広がっていく)。このような、3次元的な熱の移動は、45度広がり則と呼ばれる。45度広がり則では、横方向および厚み方向の両方において、熱が移動していく(広がっていく)。そのため、パターン経路の放熱性と、端子経路の放熱性との差は大きい。   In the power semiconductor device 100 of the present invention, the heat dissipation of the pattern path is usually five times or more that of the terminal path. The cross-sectional area of the terminal path is n (an integer in the range of 1 to 9) square millimeters. In the terminal path, heat is transferred one-dimensionally. On the other hand, in the pattern path, heat moves three-dimensionally (spreads). Such a three-dimensional heat transfer is called a 45 degree spread law. In the 45-degree spread law, heat moves (spreads) in both the lateral direction and the thickness direction. Therefore, the difference between the heat dissipation of the pattern path and the heat dissipation of the terminal path is large.

なお、ろう付けを行うためには、回路パターン7(7a、7b)の温度を、硬ろう融点以上に加熱する事が必要である。しかしながら、回路パターン7の放熱性が高いことを考慮して加熱しないと、外部接続端子4E(4F)の温度は、硬ろう融点以上になるが、回路パターン7の温度は、硬ろう融点以上にならない可能性もある。仮に、回路パターン7の温度が、硬ろう融点以上にならない場合、回路パターン7に接する硬ろう材の濡れ広がりが不十分になるという問題が発生する。   In order to perform brazing, it is necessary to heat the temperature of the circuit pattern 7 (7a, 7b) to the hard solder melting point or higher. However, if heating is not performed in consideration of the high heat dissipation of the circuit pattern 7, the temperature of the external connection terminal 4E (4F) will be higher than the melting point of the hard solder, but the temperature of the circuit pattern 7 will be higher than the melting point of the hard solder. It may not be possible. If the temperature of the circuit pattern 7 does not exceed the melting point of the hard solder, there arises a problem that the wetting and spreading of the hard soldering material in contact with the circuit pattern 7 becomes insufficient.

そこで、変形例6または変形例7の照射処理Iaでは、回路パターン7および外部接続端子4E(4F)にエネルギー量E1が与えられるように、レーザー光が回路パターン7および外部接続端子4E(4F)に照射される。エネルギー量E1は、パターン経路の熱抵抗に対する、端子経路の熱抵抗の比率の逆数で示されるエネルギー量である。これにより、回路パターン7に、硬ろう融点以上の熱を与えることができる。そのため、硬ろう材5の不濡れを防止できる。その結果、信頼性の高い接合部(硬ろう材5)を得ることが出来る。   Therefore, in the irradiation process Ia of the modified example 6 or the modified example 7, the laser beam is applied to the circuit pattern 7 and the external connection terminal 4E (4F) so that the energy amount E1 is given to the circuit pattern 7 and the external connection terminal 4E (4F). Is irradiated. The energy amount E1 is an energy amount represented by the reciprocal of the ratio of the thermal resistance of the terminal path to the thermal resistance of the pattern path. As a result, the circuit pattern 7 can be supplied with heat at or above the melting point of the hard solder. Therefore, the non-wetting of the hard brazing material 5 can be prevented. As a result, a highly reliable joint (hard soldering material 5) can be obtained.

<変形例8>
以下においては、本変形例の構成を「構成Ctm8」ともいう。構成Ctm8は、レーザー光の照射方法に特徴を有する構成である。構成Ctm8は、構成Ct1(実施の形態1)、構成Ctm1m、構成Ctm4、構成Ctm6および構成Ctm7の全てまたは一部に適用される。
<Modification 8>
In the following, the configuration of this modification is also referred to as “configuration Ctm8”. The configuration Ctm8 has a feature in the laser light irradiation method. The configuration Ctm8 is applied to all or part of the configuration Ct1 (Embodiment 1), the configuration Ctm1m, the configuration Ctm4, the configuration Ctm6, and the configuration Ctm7.

一例として、構成Ctm8が適用された構成Ctm1,Ctm4(以下、「構成Ctm148」ともいう)について説明する。以下においては、構成Ctm8における、電力用半導体装置100の製造方法を、「半導体製造方法Prd」ともいう。   As an example, configurations Ctm1 and Ctm4 (hereinafter also referred to as “configuration Ctm148”) to which the configuration Ctm8 is applied will be described. Hereinafter, the method for manufacturing the power semiconductor device 100 in the configuration Ctm8 is also referred to as “semiconductor manufacturing method Prd”.

図21および図22は、本発明の変形例8に係る半導体製造方法Prdを説明するための図である。なお、図21および図22では、構成Ctm148を有する電力用半導体装置100が示される。   21 and 22 are diagrams for explaining a semiconductor manufacturing method Prd according to the modification 8 of the present invention. 21 and 22 show a power semiconductor device 100 having the configuration Ctm148.

図23は、本発明の変形例8に係る半導体製造方法Prdのフローチャートである。なお、図23では、半導体製造方法Prdに含まれる特徴的な工程のみを示している。半導体製造方法Prdは、図2の半導体製造方法Prと比較して、ステップS110の代わりにステップS110Cが行われる点が異なる。半導体製造方法Prdのそれ以外の処理は、半導体製造方法Prと同様なので詳細な説明は繰り返さない。   FIG. 23 is a flowchart of a semiconductor manufacturing method Prd according to Modification 8 of the present invention. FIG. 23 shows only the characteristic steps included in the semiconductor manufacturing method Prd. The semiconductor manufacturing method Prd is different from the semiconductor manufacturing method Pr of FIG. 2 in that step S110C is performed instead of step S110. Since other processes of the semiconductor manufacturing method Prd are the same as those of the semiconductor manufacturing method Pr, detailed description will not be repeated.

次に、半導体製造方法Prdについて説明する。半導体製造方法Prdでは、実施の形態1と同様に、電力用半導体素子S1の接合、絶縁基板9の接合、ケース12の接合等の工程が行われる。次に、ろう付工程C(S110C)が行われる。   Next, the semiconductor manufacturing method Prd will be described. In the semiconductor manufacturing method Prd, processes such as bonding of the power semiconductor element S1, bonding of the insulating substrate 9, and bonding of the case 12 are performed as in the first embodiment. Next, a brazing process C (S110C) is performed.

ろう付工程Cでは、まず、挟み処理が行われる。挟み処理では、外部接続端子4Cの先端部4ax、および、回路パターン7により、硬ろう材5が挟まれる。   In the brazing process C, a pinching process is first performed. In the pinching process, the brazing filler metal 5 is pinched by the tip end 4ax of the external connection terminal 4C and the circuit pattern 7.

次に、ろう付工程Bでは、照射処理Iaおよび照射処理Idが、同時に行われる。ろう付工程Bでは、照射処理Iaおよび照射処理Idが2回行われる。ろう付工程Bでは、一例として、3台のレーザー18と、3台のガルバノスキャナシステム14とが使用される。なお、3台のレーザー18のうちの2台のレーザー18と、3台のガルバノスキャナシステム14のうちの2台のガルバノスキャナシステム14とが、同時に併用される。   Next, in the brazing process B, the irradiation process Ia and the irradiation process Id are performed simultaneously. In the brazing process B, the irradiation process Ia and the irradiation process Id are performed twice. In the brazing process B, as an example, three lasers 18 and three galvano scanner systems 14 are used. Two lasers 18 of the three lasers 18 and two galvano scanner systems 14 of the three galvano scanner systems 14 are used simultaneously.

以下においては、3台のレーザー18を、それぞれ、レーザー18n,18a,18bともいう。また、以下においては、3台のガルバノスキャナシステム14を、それぞれ、ガルバノスキャナシステム14n,14a,14bともいう。レーザー18n,18a,18bは、それぞれ、ガルバノスキャナシステム14n,14a,14bと接続されている。   Hereinafter, the three lasers 18 are also referred to as lasers 18n, 18a, and 18b, respectively. In the following, the three galvano scanner systems 14 are also referred to as galvano scanner systems 14n, 14a, and 14b, respectively. The lasers 18n, 18a, and 18b are connected to galvano scanner systems 14n, 14a, and 14b, respectively.

まず、1回目の照射処理Ia,Idでは、一例として、図21のように、2つのレーザー光が同時に照射される。なお、本明細書において「2つのレーザー光が同時に照射される」という表現は、「2つのレーザー光がほぼ同じタイミングに照射される」という意味も含む。   First, in the first irradiation processes Ia and Id, as an example, two laser beams are irradiated simultaneously as shown in FIG. In the present specification, the expression “two laser beams are irradiated simultaneously” also includes the meaning “two laser beams are irradiated at substantially the same timing”.

具体的には、1回目の照射処理Iaでは、外部接続端子4Cに生じる熱により硬ろう材5が溶融するように、ガルバノスキャナシステム14nは、回路パターン7aの上方に存在する当該外部接続端子4Cの一部(先端部4ax)にレーザー光を照射する。   Specifically, in the first irradiation process Ia, the galvano scanner system 14n is connected to the external connection terminal 4C existing above the circuit pattern 7a so that the brazing filler metal 5 is melted by the heat generated in the external connection terminal 4C. A laser beam is irradiated to a part (tip portion 4ax).

また、1回目の照射処理Idでは、回路パターン7aに生じる熱により硬ろう材5が溶融するように、ガルバノスキャナシステム14aは、当該回路パターン7aのうち当該硬ろう材5の周辺の領域に、レーザー光を照射する。   Further, in the first irradiation process Id, the galvano scanner system 14a is disposed in a region around the brazing filler metal 5 in the circuit pattern 7a so that the brazing filler metal 5 is melted by heat generated in the circuit pattern 7a. Irradiate with laser light.

次に、2回目の照射処理Ia,Idでは、一例として、図22のように、2つのレーザー光が同時に照射される。具体的には、2回目の照射処理Iaでは、外部接続端子4Cに生じる熱により硬ろう材5が溶融するように、ガルバノスキャナシステム14nは、回路パターン7bの上方に存在する当該外部接続端子4Cの一部(先端部4ax)にレーザー光を照射する。   Next, in the second irradiation processes Ia and Id, as an example, two laser beams are simultaneously irradiated as shown in FIG. Specifically, in the second irradiation process Ia, the galvano scanner system 14n is connected to the external connection terminal 4C existing above the circuit pattern 7b so that the brazing filler metal 5 is melted by the heat generated in the external connection terminal 4C. A laser beam is irradiated to a part (tip portion 4ax).

また、2回目の照射処理Idでは、回路パターン7bに生じる熱により硬ろう材5が溶融するように、ガルバノスキャナシステム14bは、当該回路パターン7bのうち当該硬ろう材5の周辺の領域に、レーザー光を照射する。   Further, in the second irradiation process Id, the galvano scanner system 14b is arranged in a region around the brazing filler metal 5 in the circuit pattern 7b so that the brazing filler metal 5 is melted by heat generated in the circuit pattern 7b. Irradiate with laser light.

以上説明したように、本変形例によれば、外部接続端子4Cおよび回路パターン7(7a,7b)に、レーザー光が同時に照射される。これにより、熱干渉が発生し、硬ろう材5の温度を急速に上昇する。そのため、本変形例以外の上記の半導体製造方法よりも、短時間で、効率よくろう付を行うことが出来るという効果が得られる。   As described above, according to this modification, the external connection terminal 4C and the circuit pattern 7 (7a, 7b) are simultaneously irradiated with laser light. Thereby, thermal interference occurs and the temperature of the brazing filler metal 5 rises rapidly. Therefore, the effect that brazing can be performed efficiently in a shorter time than the above-described semiconductor manufacturing methods other than the present modification can be obtained.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態、各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態、各変形例を適宜、変形、省略することが可能である。   Note that the present invention can be freely combined with each embodiment and each modification within the scope of the invention, and each embodiment and each modification can be appropriately modified and omitted.

例えば、電力用半導体装置100が備える外部接続端子4の数は、2に限定されず、1または3以上であってもよい。   For example, the number of external connection terminals 4 included in the power semiconductor device 100 is not limited to 2, and may be 1 or 3 or more.

また、上記の実施の形態および各変形例では、硬ろう材5を溶融させるために、レーザー光を使用したが、これに限定されず、例えば、電子ビームを使用してもよい。   Further, in the above-described embodiment and each modification, the laser beam is used to melt the brazing filler metal 5, but the present invention is not limited to this. For example, an electron beam may be used.

4,4C,4D,4E,4F 外部接続端子、5,5A 硬ろう材、7,7a,7b,7c 回路パターン、9 絶縁基板、100 電力用半導体装置、S1 電力用半導体素子。   4, 4C, 4D, 4E, 4F External connection terminal, 5, 5A brazing material, 7, 7a, 7b, 7c circuit pattern, 9 insulating substrate, 100 power semiconductor device, S1 power semiconductor element.

Claims (16)

絶縁基板と、
外部接続端子と、を備え、
前記絶縁基板の主面側には、回路パターンが設けられており、
前記外部接続端子は、硬ろう材を介して、前記回路パターンにろう付されている
電力用半導体装置。
An insulating substrate;
An external connection terminal,
A circuit pattern is provided on the main surface side of the insulating substrate,
The external connection terminal is brazed to the circuit pattern via a hard brazing material.
前記回路パターンには、電力用半導体素子が実装されている
請求項1に記載の電力用半導体装置。
The power semiconductor device according to claim 1, wherein a power semiconductor element is mounted on the circuit pattern.
前記外部接続端子の先端部が、前記硬ろう材を介して、前記回路パターンにろう付されており、
前記先端部の幅は、前記外部接続端子のうち、当該先端部以外の部分の幅より小さい
請求項1または2に記載の電力用半導体装置。
The tip of the external connection terminal is brazed to the circuit pattern via the hard brazing material,
The power semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the tip portion is smaller than a width of a portion other than the tip portion of the external connection terminal.
前記外部接続端子は、前記回路パターンにろう付されている端部を有し、
前記端部には、貫通孔が設けられており、
平面視において前記貫通孔が前記硬ろう材の一部を囲むように、当該貫通孔は前記端部に設けられている
請求項1に記載の電力用半導体装置。
The external connection terminal has an end portion brazed to the circuit pattern,
The end portion is provided with a through hole,
The power semiconductor device according to claim 1, wherein the through hole is provided at the end so that the through hole surrounds a part of the brazing filler metal in a plan view.
前記外部接続端子は、屈曲部を有し、
前記屈曲部の厚みは、前記外部接続端子のうち、当該屈曲部以外の部分の厚みより小さい
請求項1に記載の電力用半導体装置。
The external connection terminal has a bent portion,
The power semiconductor device according to claim 1, wherein a thickness of the bent portion is smaller than a thickness of a portion other than the bent portion in the external connection terminal.
前記外部接続端子は、屈曲部を有し、
前記屈曲部の幅は、前記外部接続端子のうち、当該屈曲部以外の部分の幅より小さい
請求項1に記載の電力用半導体装置。
The external connection terminal has a bent portion,
The power semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the bent portion is smaller than a width of a portion of the external connection terminal other than the bent portion.
前記硬ろう材は、りん銅ろうである
請求項1から6のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the brazing filler metal is phosphor copper brazing.
前記回路パターンおよび前記外部接続端子の各々は、銅で構成されている
請求項1から7のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
The power semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein each of the circuit pattern and the external connection terminal is made of copper.
絶縁基板および外部接続端子を備える電力用半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁基板の主面側には、回路パターンが設けられており、
前記製造方法は、
前記外部接続端子および前記回路パターンにより、硬ろう材が挟まれた状態において、当該外部接続端子を、当該硬ろう材を介して、当該回路パターンにろう付するろう付工程を含み、
前記ろう付工程は、
前記外部接続端子に生じる熱により前記硬ろう材が溶融するように、当該外部接続端子の一部にレーザー光を照射する第1照射処理を有する
電力用半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a power semiconductor device comprising an insulating substrate and external connection terminals,
A circuit pattern is provided on the main surface side of the insulating substrate,
The manufacturing method includes:
Including a brazing step of brazing the external connection terminal to the circuit pattern via the hard brazing material in a state where the hard brazing material is sandwiched between the external connection terminal and the circuit pattern;
The brazing process includes
A method for manufacturing a power semiconductor device, comprising: a first irradiation process in which a part of the external connection terminal is irradiated with laser light so that the brazing filler metal is melted by heat generated in the external connection terminal.
前記製造方法は、さらに、
前記回路パターンまたは前記外部接続端子に、前記硬ろう材を設ける準備工程を含み、
前記ろう付工程は、前記準備工程の後に行われる
請求項9に記載の電力用半導体装置の製造方法。
The manufacturing method further includes:
A preparatory step of providing the hard soldering material on the circuit pattern or the external connection terminal;
The method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 9, wherein the brazing step is performed after the preparation step.
前記外部接続端子は、前記回路パターンにろう付されるための先端部を有し、
前記先端部の幅は、前記外部接続端子のうち、当該先端部以外の部分の幅より小さい
請求項10に記載の電力用半導体装置の製造方法。
The external connection terminal has a tip for brazing to the circuit pattern,
The method of manufacturing a power semiconductor device according to claim 10, wherein a width of the tip portion is smaller than a width of a portion other than the tip portion of the external connection terminal.
前記硬ろう材の形状は、板状であり、
前記ろう付工程は、さらに、
前記回路パターンに生じる熱により前記硬ろう材が溶融するように、当該回路パターンのうち当該硬ろう材の周辺の領域に、前記レーザー光を照射する第2照射処理を有する
請求項9に記載の電力用半導体装置の製造方法。
The shape of the brazing filler metal is a plate shape,
The brazing step further includes
The second irradiation process of irradiating the laser beam to a region around the brazing material of the circuit pattern so that the brazing material is melted by heat generated in the circuit pattern. A method of manufacturing a power semiconductor device.
前記外部接続端子は、前記回路パターンにろう付される対象となる端部を有し、
前記端部には、貫通孔が設けられており、
平面視において前記貫通孔が前記硬ろう材の一部を囲むように、当該貫通孔は前記端部に設けられており、
前記ろう付工程は、さらに、
前記回路パターンに生じる熱により前記硬ろう材が溶融するように、当該回路パターンのうち当該硬ろう材の周辺の領域に、前記貫通孔を通過する前記レーザー光を照射する第3照射処理を有する
請求項9に記載の電力用半導体装置の製造方法。
The external connection terminal has an end part to be brazed to the circuit pattern,
The end portion is provided with a through hole,
The through hole is provided in the end so that the through hole surrounds a part of the brazing filler metal in plan view,
The brazing step further includes
In the circuit pattern, a region around the brazing filler metal is irradiated with the laser beam passing through the through hole so that the brazing filler metal is melted by heat generated in the circuit pattern. A method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 9.
前記レーザー光は、ガルバノスキャナシステムにより照射される
請求項9から13のいずれか1項に記載の電力用半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 9, wherein the laser light is irradiated by a galvano scanner system.
前記ろう付工程は、さらに、
前記回路パターンに生じる熱により前記硬ろう材が溶融するように、当該回路パターンのうち当該硬ろう材の周辺の領域に、別のレーザー光を照射する第4照射処理を有し、
前記第1照射処理および前記第4照射処理は、同時に行われる
請求項9に記載の電力用半導体装置の製造方法。
The brazing step further includes
A fourth irradiation process for irradiating a region around the brazing filler metal in the circuit pattern with another laser beam so that the brazing filler metal is melted by heat generated in the circuit pattern;
The method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 9, wherein the first irradiation process and the fourth irradiation process are performed simultaneously.
前記レーザー光は、ガルバノスキャナシステムにより照射され、
前記別のレーザー光は、別のガルバノスキャナシステムにより照射される
請求項15に記載の電力用半導体装置の製造方法。
The laser light is irradiated by a galvano scanner system,
The method of manufacturing a power semiconductor device according to claim 15, wherein the another laser beam is irradiated by another galvano scanner system.
JP2017162963A 2017-08-28 2017-08-28 Semiconductor device for electric power and manufacturing method therefor Pending JP2019041034A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162963A JP2019041034A (en) 2017-08-28 2017-08-28 Semiconductor device for electric power and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162963A JP2019041034A (en) 2017-08-28 2017-08-28 Semiconductor device for electric power and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019041034A true JP2019041034A (en) 2019-03-14

Family

ID=65727554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017162963A Pending JP2019041034A (en) 2017-08-28 2017-08-28 Semiconductor device for electric power and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019041034A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6578900B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6602480B2 (en) Semiconductor device
US8563364B2 (en) Method for producing a power semiconductor arrangement
KR101142561B1 (en) Laser light source module
JP4940743B2 (en) Semiconductor device
JP2015119072A (en) Laser welding method, laser welding jig, and semiconductor device
WO2017195625A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP6206494B2 (en) Semiconductor device
WO2017154289A1 (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JP4765853B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US9076782B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing same
JP2008305902A (en) Method for manufacturing semiconductor device
WO2016092791A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2001110957A (en) Method for manufacturing power semiconductor module
JP7215206B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
US20210082868A1 (en) Method of joining a surface-mount component to a substrate with solder that has been temporarily secured
WO2019163145A1 (en) Semiconductor device production method
JP2019133965A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2008277335A (en) Semiconductor device and its manufacturing process
CN112786469A (en) Bulk diffusion bonding and electronic devices produced by bulk diffusion bonding
WO2020045263A1 (en) Joined structure, semiconductor device, and joining method
JP2010109054A (en) Thermoelectric conversion module and cooler, generator and temperature controller
JP2019041034A (en) Semiconductor device for electric power and manufacturing method therefor
KR20180031502A (en) Power module and manufacturing method therefor
JP2004119944A (en) Semiconductor module and mounting substrate