JP2019153750A

JP2019153750A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2019153750A
Application number: JP2018039912A
Authority: JP
Inventors: 真悟岩崎; Shingo Iwasaki; 智高萩; Satoshi Takahagi; 祥舟野; Sho Funano; 洋之竹田; Hiroyuki Takeda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-06
Also published as: JP7106891B2

Abstract

【課題】はんだ吸収溝の一部の区間にだけ余剰なはんだが収容されることによって生じる、はんだの表面張力に起因する吸着力の差を抑制し、半導体装置の寸法精度を向上する。【解決手段】本明細書が開示する半導体装置は、第１部材と、第１部材に、はんだ層を介して接合された第２部材とを備える。第１部材には、はんだ層の余剰なはんだを収容しているはんだ吸収溝が設けられている。第１部材のはんだ層に接触する範囲をはんだ接合エリアとしたときに、はんだ接合エリアの周縁のうち、第１方向において対向する二辺がはんだ吸収溝内に位置するとともに、第２方向において対向する他の二辺がはんだ吸収溝外に位置する。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。

特許文献１には、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体素子と、半導体素子を挟んで対向する上側放熱板及び下側放熱板を備える。上側放熱板は、半導体素子と下側放熱板とを含む積層体がはんだ層を介して接合されている。上側放熱板には、はんだ層が接触するはんだ接合エリアの周縁に沿って、はんだ吸収溝が設けられている。このはんだ吸収溝は、上側放熱板と積層体との間のはんだ付けの際に、はんだ層の余剰なはんだを収容する。

特開２００７−１０３９０９号公報

上記した上側放熱板と積層体に例示されるように、二つの部材をはんだ付けするときに、はんだ接合エリアの周縁に沿ってはんだ吸収溝が設けられていると、余剰なはんだをはんだ吸収溝に収容することができる。しかしながら、余剰となるはんだの量には個体差が存在するので、例えば余剰なはんだの量が比較的に少ないときは、はんだ吸収溝の一部の区間にだけ、余剰なはんだが収容される。この場合、はんだ接合エリアの周縁の一部は、はんだ吸収溝の内部に位置し、他の一部は、はんだ吸収溝の外部に位置することになり、両者の間ではんだの接触角（はんだのフィレット形状）が大きく相違し得る。ここで、二つの部材の間ではんだが溶融すると、溶融したはんだの表面張力に起因する吸着力が、二つの部材の間に作用する。そして、この吸着力の大きさは、はんだの接触角に応じて変化する。従って、はんだ吸収溝の一部の区間にだけ余剰なはんだが収容された状態では、二つの部材の間に作用する吸着力も不均等に生じる。その結果、二つの部材の相対的な位置や姿勢が変化して、半導体装置の寸法精度が低下するおそれがある。特に、はんだ接合エリアの周縁のうち、対向する二辺においてはんだの接触角（即ち、生じる吸着力）が互いに相違すると、二つの部材の相対的な位置や姿勢が変化しやすく、半導体装置の寸法精度が有意に低下しやすい。本明細書は、このような事象の発生を抑制して、半導体装置の寸法精度を向上させ得る技術を提供する。

本明細書が開示する半導体装置は、第１部材と、第１部材に、はんだ層を介して接合された第２部材とを備える。第１部材には、はんだ層の余剰なはんだを収容しているはんだ吸収溝が設けられている。第１部材のはんだ層に接触する範囲をはんだ接合エリアとしたときに、はんだ接合エリアの周縁のうち、第１方向において対向する二辺がはんだ吸収溝内に位置するとともに、第２方向において対向する他の二辺がはんだ吸収溝外に位置する。

上記した半導体装置では、はんだ接合エリアの周縁のうち、対向する二辺がはんだ吸収溝内に位置するとともに、対向する他の二辺がはんだ吸収溝外に位置する。このような構成によると、二つの部材をはんだ付けしたときに、余剰なはんだをはんだ吸収溝に収容する位置が、はんだ接合エリアの対向する二辺に限定される。従って、余剰なはんだの量に一定の変動が生じても、当該二辺では、余剰なはんだがはんだ吸収溝へ一様に収容され、はんだの接触角も略等しくなる。一方、はんだ接合エリアの対向する他の二辺については、それぞれはんだ吸収溝の外に位置することから、はんだの接触角は略等しくなる。はんだ接合エリアの対向する各二辺において、はんだの接触角がそれぞれ略等しくなることから、二つの部材の相対的な位置や姿勢の変化が抑制され、半導体装置の寸法精度は向上する。

実施例の半導体装置１０の平面図。半導体装置１０の内部構造を示す平面図。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における内部構造を示す断面図。図１のＩＶ−ＩＶ線における内部構造を示す断面図。第１上側放熱板２２の下面図であり、はんだ層２３、５０と接触している状態を模式的に示す。第１上側放熱板２２上に、第１導体スペーサ２４を有する積層体と、第２下側放熱板４６の第２継手部４６ｃとをそれぞれ同時にはんだ付けする工程を示す。第１上側放熱板２２の一変形例の下面図であり、はんだ層２３と接触している状態を模式的に示す。第１上側放熱板２２の一変形例の下面図であり、はんだ層２３と接触している状態を模式的に示す。

本技術の一実施形態では、半導体装置が、第１部材に第２はんだ層を介して接合された第３部材をさらに備えてもよい。この場合、第１部材の第２はんだ層に接触する範囲を第２はんだ接合エリアとしたときに、第２はんだ接合エリアの少なくとも一部は、第１はんだ接合エリアに対して第１方向に位置するとよい。第１部材と第２部材とのはんだ付けにおいて、例えば余剰なはんだの量が極めて少ない場合は、はんだ接合エリアの第１方向に対向する二辺において、余剰なはんだがはんだ吸収溝へ一様に収容されないおそれがある。この場合、第１方向において対向する二辺の間では、はんだの表面張力に起因する吸着力が不均等に作用して、二つの部材の相対的な位置や姿勢を変化させるおそれがある。このとき、第１部材の第２はんだ接合エリアに、第３部材のはんだ付けを同時に行うと、第２はんだ接合エリアにも、はんだの表面張力に起因する吸着力が作用する。第２はんだ接合エリアは、第１はんだ接合エリアに対して第１方向に位置しているので、第２はんだ接合エリアに作用するはんだの吸着力は、第１部材の位置や姿勢の変化を効果的に抑制することができる。

図面を参照して、実施例の半導体装置１０について説明する。本実施例の半導体装置１０は、例えば電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車といった電動自動車において、コンバータやインバータといった電力変換回路に用いることができる。但し、半導体装置１０の用途は特に限定されない。半導体装置１０は、様々な装置や回路に広く採用することができる。

図１−図４に示すように、半導体装置１０は、第１半導体素子２０と、第２半導体素子４０と、封止体１２と、複数の外部接続端子１４、１５、１６、１８、１９とを備える。第１半導体素子２０と第２半導体素子４０は、封止体１２の内部に封止されている。封止体１２は、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂で構成されている。各々の外部接続端子１４、１５、１６、１８、１９は、封止体１２の外部から内部に亘って延びており、封止体１２の内部で第１半導体素子２０及び第２半導体素子４０の少なくとも一方に電気的に接続されている。一例ではあるが、複数の外部接続端子１４、１５、１６、１８、１９には、電力用であるＰ端子１４、Ｎ端子１５及びＯ端子１６と、信号用である複数の第１信号端子１８及び複数の第２信号端子１９が含まれる。

第１半導体素子２０は、上面電極２０ａと下面電極２０ｂとを有する。上面電極２０ａは、第１半導体素子２０の上面に位置しており、下面電極２０ｂは、第１半導体素子２０の下面に位置している。第１半導体素子２０は、上下一対の電極２０ａ、２０ｂを有する縦型の半導体素子である。同様に、第２半導体素子４０は、上面電極４０ａと下面電極４０ｂとを有する。上面電極４０ａは第２半導体素子４０の上面に位置しており、下面電極４０ｂは第２半導体素子４０の下面に位置する。即ち、第２半導体素子４０についても、上下一対の電極４０ａ、４０ｂを有する縦型の半導体素子である。本実施例における第１半導体素子２０と第２半導体素子４０は、互いに同種の半導体素子であり、詳しくはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とダイオードとを内蔵するＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting IGBT）素子である。

但し、第１半導体素子２０と第２半導体素子４０の各々は、ＲＣ−ＩＧＢＴ素子に限定されず、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）素子といった他のパワー半導体素子であってもよい。あるいは、第１半導体素子２０と第２半導体素子４０の各々は、ダイオード素子とＩＧＢＴ素子（又はＭＯＳＦＥＴ素子）といった二以上の半導体素子に置き換えられてもよい。第１半導体素子２０と第２半導体素子４０の具体的な構成は特に限定されず、各種の半導体素子を採用することができる。この場合、第１半導体素子２０と第２半導体素子４０は、互いに異種の半導体素子であってもよい。また、第１半導体素子２０と第２半導体素子４０の各々は、例えばシリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）といった各種の半導体材料を用いて構成されることができる。第１半導体素子２０の上面電極２０ａ及び下面電極２０ｂを構成する材料には、特に限定されないが、例えばアルミニウム系又はその他の金属を採用することができる。同様に、第２半導体素子４０の上面電極４０ａ及び下面電極４０ｂを構成する材料には、特に限定されないが、例えばアルミニウム系又はその他の金属を採用することができる。

半導体装置１０は、第１上側放熱板２２と、第１導体スペーサ２４と、第１下側放熱板２６とをさらに備える。第１導体スペーサ２４は、例えば銅又はその他の金属といった導電性を有する材料を用いて構成されている。第１導体スペーサ２４は、概して板形状あるいはブロック形状の部材であり、上面２４ａと、上面２４ａとは反対側に位置する下面２４ｂとを有する。第１導体スペーサ２４は封止体１２内に位置している。第１導体スペーサ２４の上面２４ａは、第１上側放熱板２２にはんだ層２３を介して接合されている。第１導体スペーサ２４の下面２４ｂは、第１半導体素子２０の上面電極２０ａにはんだ層２５を介して接合されている。即ち、第１導体スペーサ２４は、第１半導体素子２０に電気的に接続されている。第１導体スペーサ２４は、必ずしも必要とされないが、第１信号端子１８を第１半導体素子２０に接続する際のスペースを確保する。第１導体スペーサ２４は、本明細書が開示する技術における第２部材の一例である。

第１上側放熱板２２及び第１下側放熱板２６は、例えば銅、アルミニウム又はその他の金属といった熱伝導性に優れた材料で構成されている。第１上側放熱板２２は、概して直方体形状又は板形状の部材であり、上面２２ａと、上面２２ａとは反対側に位置する下面２２ｂとを有している。第１上側放熱板２２の上面２２ａは、封止体１２の上面１２ａにおいて外部に露出されている。また、第１上側放熱板２２の下面２２ｂは、前述した第１導体スペーサ２４の上面２４ａにはんだ層２３を介して接合されている。即ち、第１上側放熱板２２は第１導体スペーサ２４を介して第１半導体素子２０と電気的及び熱的に接続されている。これにより、第１上側放熱板２２は、半導体装置１０の電気回路の一部を構成するだけでなく、第１半導体素子２０の熱を外部に放出する放熱板としても機能する。ここで、第１上側放熱板２２は、本明細書が開示する技術における第１部材の一例である。

第１下側放熱板２６は、概して直方体形状又は板形状の部材であり、上面２６ａと、上面２６ａとは反対側に位置する下面２６ｂとを有している。第１下側放熱板２６の下面２６ｂは、封止体１２の下面１２ｂにおいて外部に露出されている。また、第１下側放熱板２６の上面２６ａは、第１半導体素子２０の下面電極２０ｂにはんだ層２７を介して接合されている。即ち、第１下側放熱板２６は、第１半導体素子２０と電気的及び熱的に接続されている。これにより、第１下側放熱板２６においても半導体装置１０の電気回路の一部を構成するだけでなく、第１半導体素子２０の熱を外部に放出する放熱板としても機能する。このように、本実施例の半導体装置１０は、封止体１２の両面１２ａ、１２ｂに第１上側放熱板２２及び第１下側放熱板２６が露出される両面冷却構造を有する。

また、半導体装置１０は、第２上側放熱板４２と、第２導体スペーサ４４と、第２下側放熱板４６とをさらに備える。第２導体スペーサ４４は、例えば銅又はその他の金属といった導電性を有する材料を用いて構成されている。第２導体スペーサ４４は、概して板形状あるいはブロック形状の部材であり、上面４４ａと、上面４４ａとは反対側に位置する下面４４ｂとを有する。第２導体スペーサ４４は封止体１２内に位置している。第２導体スペーサ４４の上面４４ａは、第２上側放熱板４２にはんだ層４３を介して接合されている。第２導体スペーサ４４の下面４４ｂは、第２半導体素子４０の上面電極４０ａにはんだ層４５を介して接合されている。即ち、第２導体スペーサ４４は、第２半導体素子４０に電気的に接続されている。第２導体スペーサ４４は、必ずしも必要とされないが、第２信号端子１９を第２半導体素子４０に接続する際のスペースを確保する。

第２上側放熱板４２及び第２下側放熱板４６は、例えば銅、アルミニウム又はその他の金属といった熱伝導性に優れた材料で構成されている。第２上側放熱板４２は、概して直方体形状又は板形状の部材であり、上面４２ａと、上面４２ａとは反対側に位置する下面４２ｂとを有している。第２上側放熱板４２の上面４２ａは、封止体１２の上面１２ａにおいて外部に露出されている。また第２上側放熱板４２の下面４２ｂは、前述した第２導体スペーサ４４の上面４４ａにはんだ層４３を介して接合されている。即ち、第２上側放熱板４２は第２導体スペーサ４４を介して第２半導体素子４０と電気的及び熱的に接続されている。これにより、第２上側放熱板４２は、半導体装置１０の電気回路の一部を構成するだけでなく、第２半導体素子４０の熱を外部に放出する放熱板としても機能する。

第２下側放熱板４６は、概して直方体形状又は板形状の部材であり、上面４６ａと、上面４６ａとは反対側に位置する下面４６ｂを有している。第２下側放熱板４６の下面４６ｂは、封止体１２の下面１２ｂにおいて外部に露出されている。また、第２下側放熱板４６の上面４６ａは、第２半導体素子４０の下面電極４０ｂにはんだ層４７を介して接合されている。即ち、第２下側放熱板４６は、第２半導体素子４０と電気的及び熱的に接続されている。これにより、第２下側放熱板４６においても半導体装置１０の電気回路の一部を構成するだけでなく、第２半導体素子４０の熱を外部に放出する放熱板としても機能する。このように、本実施例の半導体装置１０は、封止体１２の両面１２ａ、１２ｂに第２上側放熱板４２及び第２下側放熱板４６が露出される両面冷却構造を有する。第２下側放熱板４６は、後述する第１継手部２２ｃ及び第２継手部４６ｃを介して、第１上側放熱板２２に接続されている。第２下側放熱板４６は、本明細書が開示する技術における第３部材の一例である。

上述したように、半導体装置１０は外部接続端子として、Ｐ端子１４、Ｎ端子１５及びＯ端子１６を備える。本実施例におけるＰ端子１４、Ｎ端子１５及びＯ端子１６は、銅で構成されている。但し、Ｐ端子１４、Ｎ端子１５及びＯ端子１６は、銅に限定されず、他の導体で構成されてもよい。Ｐ端子１４は、封止体１２の内部において、第１下側放熱板２６の上面２６ａに接続されている。Ｎ端子１５は、封止体１２の内部において、第２上側放熱板４２の下面４２ｂに接続されている。そして、Ｏ端子１６は、第２下側放熱板４６の上面４６ａに接続されている。一例ではあるが、Ｐ端子１４及びＯ端子１６は、それぞれ第１下側放熱板２６及び第２下側放熱板４６に一体に形成されている。但し、Ｐ端子１４及びＯ端子１６の一方又は両方は、それぞれ第１下側放熱板２６及び第２下側放熱板４６に例えば溶接によって接合されてもよい。また、Ｎ端子１５は、後述するが、第２上側放熱板４２の継手部４２ｃにはんだ付けによって接合されている。半導体装置１０は外部接続端子として、複数の第１信号端子１８及び複数の第２信号端子１９もまた備える。本実施例における複数の信号端子１８、１９は、第１半導体素子２０及び第２半導体素子４０にそれぞれボンディングワイヤ１８ａ、１９ａによって接続されている。

図２、図３、図５に示すように、半導体装置１０の第１上側放熱板２２は、導体で構成された第１継手部２２ｃをさらに有する。同様に第２下側放熱板４６は、導体で構成された第２継手部４６ｃをさらに有する。第１継手部２２ｃ及び第２継手部４６ｃは、封止体１２の内部に位置している。第１上側放熱板２２の第１継手部２２ｃは、第２下側放熱板４６の第２継手部４６ｃにはんだ層５０を介して接合されている。即ち、第１継手部２２ｃ及び第２継手部４６ｃは、第１上側放熱板２２と第２下側放熱板４６との間を電気的に接続している。これにより、第１半導体素子２０と第２半導体素子４０は、第１継手部２２ｃ及び第２継手部４６ｃを介して直列に接続される。第１継手部２２ｃ及び第２継手部４６ｃは、例えば銅で構成されることができる。第１継手部２２ｃと第１上側放熱板２２とは、一体に形成されていてもよいし、互いに接合されていてもよい。この場合の接合手法は、特に限定されず、例えば溶接によって接合されていてもよい。同様に、第２継手部４６ｃの第２下側放熱板４６とは、一体に形成されていてもよいし、互いに接合されていてもよい。この場合の接合手法においても、特に限定されず、例えば溶接によって接合されていてもよい。

第１上側放熱板２２の下面２２ｂには、はんだ層２３を取り囲むようにはんだ吸収溝２２ｄが設けられている。このはんだ吸収溝２２ｄにより、第１導体スペーサ２４と第１上側放熱板２２とをはんだ付けする際に、余剰なはんだは収容され、意図しない範囲まではんだが濡れ広がることを防止することができる。同様に、第２上側放熱板４２の下面４２ｂには、はんだ層４３を取り囲むようにはんだ吸収溝４２ｄが設けられている。このはんだ吸収溝４２ｄにより、第２導体スペーサ４４と第２上側放熱板４２とをはんだ付けする際に、余剰なはんだは収容され、意図しない範囲まで濡れ広がることを防止することができる。一例ではあるが、本実施例の半導体装置１０では、第１上側放熱板２２と第２上側放熱板４２とに、同じ形状の部材が採用されている。

第１上側放熱板２２では、第１継手部２２ｃにも、はんだ吸収溝２２ｅが設けられている。はんだ吸収溝２２ｅは、第２継手部４６ｃとの間に位置するはんだ層５０を取り囲むように設けられている。このはんだ吸収溝２２ｅにより、第１継手部２２ｃと第２継手部４６ｃとをはんだ付けする際に、余剰なはんだは収容され、意図しない範囲まではんだが濡れ広がることを防止することができる。同様に、第２上側放熱板４２の継手部４２ｃにも、はんだ吸収溝４２ｅが設けられている。このはんだ吸収溝４２ｅは、Ｎ端子１５との間に位置するはんだ層（不図示）を取り囲むように設けられている。このはんだ吸収溝４２ｅにより、第２上側放熱板４２の継手部４２ｃとＮ端子１５とをはんだ付けする際に、余剰なはんだは収容され、意図しない範囲まで濡れ広がることを防止することができる。

次に、図３−図６を参照して、第１上側放熱板２２と第１導体スペーサ２４との間の接合構造について説明する。図５に示すように、第１上側放熱板２２の下面２２ｂのうち、第１導体スペーサ２４との間に介挿されるはんだ層２３と接触している領域を、ここでは第１はんだ接合エリアＳ１と称する。前述したように、第１上側放熱板２２の下面２２ｂには、はんだ層２３を取り囲むようにはんだ吸収溝２２ｄが設けられている。本実施例では、第１はんだ接合エリアＳ１の周縁のうち、第１方向Ｄ１において対向する二辺５２、５６が、はんだ吸収溝２２ｄ内に位置するとともに、第２方向Ｄ２において対向する他の二辺５４、５８が、はんだ吸収溝２２ｄ外に位置する。一例ではあるが、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とは互いに直交する。

上記した構成によると、図６に示すように、第１上側放熱板２２と第１導体スペーサ２４をはんだ付けしたときに、余剰なはんだがはんだ吸収溝２２ｄに収容される位置が、第１はんだ接合エリアＳ１の対向する二辺５２、５６（第１方向Ｄ１）に限定される。余剰なはんだがはんだ吸収溝２２ｄへ流れ込む位置を、第１はんだ接合エリアＳ１の周縁のうちの一部に限定することで、余剰なはんだの量に一定の変動が生じても、第１方向Ｄ１における二辺５２、５６では、余剰なはんだがはんだ吸収溝２２ｄへ一様に収容され、はんだ２３の接触角も略等しくなる（図３参照）。一方、第１はんだ接合エリアＳ１の対向する他の二辺５４、５８（第２方向Ｄ２）については、それぞれはんだ吸収溝２２ｄの外に位置することから、はんだ２３の接触角は略等しくなる（図４参照）。第１はんだ接合エリアＳ１の対向する各二辺（５２と５６、５４と５８）において、はんだ２３の接触角がそれぞれ略等しくなることから、第１上側放熱板２２と第１導体スペーサ２４との相対的な位置や姿勢の変化が抑制され、半導体装置１０の寸法精度は向上する。なお、製造段階におけるはんだ２３は、前述した半導体装置１０のはんだ層２３を構成することから、ここでは同じ符号が付されている。また、図６に示すように、第１上側放熱板２２と第１導体スペーサ２４とをはんだ付けするときは、必要に応じて治具Ｊを利用してもよい。

前述したように、本実施例の第１半導体素子２０は、ＲＣ−ＩＧＢＴ素子であるが、ＲＣ−ＩＧＢＴ素子に代えて、ダイオード素子とＩＧＢＴ素子（又はＭＯＳＦＥＴ素子）といった二以上の半導体素子に置き換えられてもよい。この場合、第１上側放熱板２２には、二以上の素子（あるいは、二以上の導体スペーサ）が同時にはんだ付けされることから、そのはんだ付けの際に第１上側放熱板２２の位置や姿勢が比較的に安定しやすい。言い換えると、本実施例の半導体装置１０のように、第１上側放熱板２２に単一の素子（あるいは、単一の導体スペーサ）がはんだ付けされる構造であると、そのはんだ付けの際に第１上側放熱板２２の位置や姿勢が変化しやすい。そのことから、本明細書で開示する技術は、第１上側放熱板２２に単一の素子又はその他の部材（例えば、単一の導体スペーサ）がはんだ付けされる構造において、好適に採用することができる。この点については、第２半導体素子４０及び第２上側放熱板４２についても同様である。

本実施例の半導体装置１０では、第１上側放熱板２２に、第１導体スペーサ２４に加えて、第２下側放熱板４６の第２継手部４６ｃが、はんだ層５０を介して接合されている。図５に示すように、第１上側放熱板２２の下面２２ｂのうち、はんだ層５０と接触している領域を、ここでは第２はんだ接合エリアＳ２と称する。この場合、第２はんだ接合エリアＳ２の一部は、第１はんだ接合エリアＳ１に対して第１方向Ｄ１に位置する。図６に示すように、半導体装置１０の製造段階において、第１上側放熱板２２に第１導体スペーサ２４をはんだ付けするときは、第２下側放熱板４６の第２継手部４６ｃも同時に第１上側放熱板２２へはんだ付けされる。

第１上側放熱板２２と第１導体スペーサ２４との間のはんだ付けにおいて、例えば余剰なはんだの量が極めて少ない場合は、第１はんだ接合エリアＳ１の第１方向Ｄ１に対向する二辺５２、５６において、余剰なはんだがはんだ吸収溝２２ｄへ一様に収容されないおそれがある。この場合、第１方向Ｄ１において対向する二辺５２、５６の間では、はんだ２３の表面張力に起因する吸着力が不均等に作用して、第１上側放熱板２２の位置や姿勢を変化させるおそれがある。このとき、第１上側放熱板２２の第２はんだ接合エリアＳ２に、第２継手部４６ｃのはんだ付けが同時に行われると、第２はんだ接合エリアＳ２にも、はんだ５０の表面張力に起因する吸着力が作用する。第２はんだ接合エリアＳ２は、第１はんだ接合エリアＳ１に対して第１方向Ｄ１に位置しているので、第２はんだ接合エリアＳ２に作用するはんだ５０の吸着力は、第１上側放熱板２２の位置や姿勢の変化を効果的に抑制することができる。なお、製造段階におけるはんだ５０は、前述した半導体装置１０のはんだ層５０を構成することから、ここでは同じ符号が付されている。

本明細書が開示する技術における第１上側放熱板２２の下面２２ｂに設けられるはんだ吸収溝２２ｄの実施形態は、様々に変更可能である。図７、図８を参照して第１上側放熱板２２の変形例について説明する。図７に示すように、第１上側放熱板１２２の下面１２２ｂには、第１はんだ接合エリアＳ１の周縁に沿って、二つの対向するはんだ吸収溝１２２ｄが設けられていてもよい。即ち、はんだ吸収溝１２２ｄは、環状に形成されなくてもよい。この場合、第１はんだ接合エリアＳ１の周縁のうち、対向する二辺１５２、１５６がはんだ吸収溝１２２ｄ内に位置するとともに、対向する他の二辺１５４、１５８ははんだ吸収溝１２２ｄ外に位置する。このような構成によると、第１上側放熱板１２２と第１導体スペーサ２４とをはんだ付けしたときに、余剰なはんだをはんだ吸収溝１２２ｄに収容する位置が、第１はんだ接合エリアＳ１の対向する二辺１５２、１５６に限定される。

あるいは、図８に示すように、はんだ吸収溝２２２ｄの幅又は断面積を、第１方向Ｄ１において対向する二つの区間と、第２方向Ｄ２において対向する二つの区間との間で、互いに相違させてもよい。図８に示す変形例では、第１方向Ｄ１において対向する二つの区間に対して、第２方向Ｄ２において対向する二つの区間の幅が、十分に小さくなっている。これにより、第２方向Ｄ２において対向する二つの区間では、余剰なはんだを収容しきれない程度まで断面積が低減されている。一例として、第２方向Ｄ２において対向する二つの区間の幅は、０．５ｍｍ以下とすることができる。このような構成によると、第１上側放熱板２２２と第１導体スペーサ２４とをはんだ付けしたときに、第１はんだ接合エリアＳ１の第２方向Ｄ２においては対向する二辺２５４、２５８は、はんだ吸収溝２２２ｄを越えてその外側に位置する。一方、第１方向Ｄ１においては対向する二辺２５２、２５６は、はんだ吸収溝２２２ｄの位置に留められる。即ち、本変形例においても、第１はんだ接合エリアＳ１の周縁のうち、第１方向Ｄ１において対向する二辺２５２、２５６は、はんだ吸収溝２２２ｄ内に位置するとともに、第２方向Ｄ２において対向する他の二辺２５４、２５８については、はんだ吸収溝２２２ｄ外に位置することになる。なお、はんだ吸収溝２２２ｄは、必ずしも環状に形成されていなくてもよく、例えば上述した四つの区間で分割されていてもよい。

以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。

１０：半導体装置
１２：封止体
１４：Ｐ端子
１５：Ｎ端子
１６：Ｏ端子
１８、１９：信号端子
２０、４０：半導体素子
２２、１２２、２２２：第１上側放熱板
２２ｃ、４２ｃ、４６ｃ：継手部
２２ｄ、４２ｄ、１２２ｄ、２２２ｄ：上側放熱板のはんだ吸収溝
２２ｅ、４２ｅ：継手部のはんだ吸収溝
２３、２５、２７、５０：はんだ（層）
２４、４４：導体スペーサ
２６：第１下側放熱板
４２：第２上側放熱板
４６：第２下側放熱板
Ｄ１：第１方向
Ｄ２：第２方向
Ｓ１、Ｓ２：はんだ接合エリア

Claims

第１部材と、
前記第１部材に、はんだ層を介して接合された第２部材と、を備え、
前記第１部材には、前記はんだ層の余剰なはんだを収容しているはんだ吸収溝が設けられており、
前記第１部材の前記はんだ層に接触する範囲をはんだ接合エリアとしたときに、
前記はんだ接合エリアの周縁のうち、第１方向において対向する二辺が前記はんだ吸収溝内に位置するとともに、第２方向において対向する他の二辺が前記はんだ吸収溝外に位置する、
半導体装置。