JP2021028921A - Pressure-welded type semiconductor device and method of manufacturing pressure-welded type semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧接型半導体装置に関し、特に半導体チップ外周部の絶縁を保護する圧接型半導体装置及び圧接型半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a pressure-welded semiconductor device, and more particularly to a pressure-welded semiconductor device for protecting the insulation of the outer peripheral portion of a semiconductor chip and a method for manufacturing the pressure-welding semiconductor device.
従来の縦型の半導体装置、特に圧接型の半導体装置では、半導体基板は、ON動作時には電流を通電する通電パスとして、OFF動作時には電流を遮断し、高電圧を保持する絶縁層としての役割を果たす。高電圧は、数kVから数10kVまでに及ぶ可能性があるが、半導体基板が十分な絶縁性能を保有していたとしても表面電極と半導体基板との間で、表面保護層の表面のガス層において沿面放電が発生し、半導体装置が絶縁破壊してしまう可能性がある。 In conventional vertical semiconductor devices, especially pressure-welded semiconductor devices, the semiconductor substrate serves as an energizing path for energizing current during ON operation and as an insulating layer that cuts off current during OFF operation and maintains a high voltage. Fulfill. High voltage can range from a few kV to a few tens of kV, but even if the semiconductor substrate has sufficient insulation performance, the gas layer on the surface of the surface protective layer between the surface electrode and the semiconductor substrate. There is a possibility that creeping discharge will occur in the semiconductor device and the semiconductor device will undergo dielectric breakdown.
従来の縦型の半導体装置、特に圧接型の半導体装置では、装置内部の半導体チップの外周部を、ポリイミド、シリコーンゴム等の樹脂コーティングによって絶縁保護することによって半導体装置の表面保護を行っていた。 In conventional vertical semiconductor devices, particularly pressure-welded semiconductor devices, the surface of the semiconductor device is protected by insulatingly protecting the outer peripheral portion of the semiconductor chip inside the device with a resin coating such as polyimide or silicone rubber.
近年、半導体チップは、サイリスタからIGBT、MOSFETへの素子へと置き換わっており、素子置き換えに伴う半導体チップのマルチチップ化、素子の耐圧設計の高度化によって、表面電極の端部と半導体基板の端部との距離、つまり半導体チップの外周部の距離である終端距離が縮小化している。 In recent years, semiconductor chips have been replaced by elements from thyristors to IGBTs and MOSFETs. Due to the multi-chip of semiconductor chips accompanying the replacement of elements and the sophistication of withstand voltage design of elements, the edge of the surface electrode and the edge of the semiconductor substrate The distance from the portion, that is, the termination distance, which is the distance from the outer peripheral portion of the semiconductor chip, is reduced.
沿面放電は、終端距離を十分に長くするほど防止することが可能であるが、半導体装置の小型化によって、半導体チップの終端距離が縮小化しているため、半導体チップの外周部への樹脂コーティングのみによる、外周部の絶縁性の確保が困難になっている。 Creeping discharge can be prevented by making the termination distance sufficiently long, but since the termination distance of the semiconductor chip is reduced due to the miniaturization of the semiconductor device, only the resin coating on the outer peripheral portion of the semiconductor chip is required. This makes it difficult to ensure the insulation of the outer peripheral portion.
上記の問題を解決するために、特許文献1では、半導体チップの外周部の絶縁性を確保するために、半導体チップの外周部上にチップフレームを接着剤によって接着することで、半導体チップの外周部の絶縁強化を行う圧接型半導体装置が提案されている。 In order to solve the above problem, in Patent Document 1, in order to secure the insulating property of the outer peripheral portion of the semiconductor chip, the outer peripheral portion of the semiconductor chip is adhered to the outer peripheral portion of the semiconductor chip with an adhesive. A pressure-welded semiconductor device that reinforces the insulation of the part has been proposed.
特許文献1に記載の圧接型半導体装置においては、長期運転における半導体チップの温度変化によって、半導体チップとチップフレーム間の接着剤に対して、各部材の熱膨張係数の差から熱応力が発生し、チップフレームが半導体チップの外周部から剥離してしまうおそれがあった。 In the pressure welding type semiconductor device described in Patent Document 1, thermal stress is generated with respect to the adhesive between the semiconductor chip and the chip frame due to the difference in the coefficient of thermal expansion of each member due to the temperature change of the semiconductor chip during long-term operation. , The chip frame may be peeled off from the outer peripheral portion of the semiconductor chip.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡易なアセンブリ工程によって半導体チップの外周部の絶縁性を強化することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to enhance the insulating property of the outer peripheral portion of the semiconductor chip by a simple assembly process.
本発明に係る圧接型半導体装置は、第1電極板と、第1電極板に裏面が固着された半導体チップと、第1電極板と対向する第2電極板と、半導体チップ表面の周辺に沿って設けられた外周部を覆う可撓性部材と、第1電極板と第2電極板との間に配置され、半導体チップを取り囲むように設けられるフレームと、フレームを取り囲むように配置され、一端で第1電極板と、他端で第2電極板とそれぞれ接合されるモジュールケースと、を備え、フレームは、内側面に設けられ、外周部の終端よりも内側に突出することにより、可撓性部材を外周部へと圧接固定するカバーと、をさらに備える。 The pressure-welded semiconductor device according to the present invention includes a first electrode plate, a semiconductor chip whose back surface is fixed to the first electrode plate, a second electrode plate facing the first electrode plate, and a periphery of the surface of the semiconductor chip. A flexible member that covers the outer peripheral portion, a frame that is arranged between the first electrode plate and the second electrode plate and is provided so as to surround the semiconductor chip, and a frame that is arranged so as to surround the frame at one end. A first electrode plate and a module case joined to the second electrode plate at the other end are provided, and the frame is provided on the inner side surface and is flexible by projecting inward from the end of the outer peripheral portion. A cover for pressing and fixing the sex member to the outer peripheral portion is further provided.
本発明に係る圧接型半導体装置の製造方法は、半導体チップを第1電極板上に固着する工程と、中間電極を第2電極板に固着する工程と、第1電極板上で半導体チップを取り囲むようにフレームを配置する工程と、フレームを取り囲むようにモジュールケースを配置する工程と、フレームに設けられ、半導体チップ表面の外周部の終端よりも内側に突出したカバーと外周部との間に可撓性部材を配置する工程と、中間電極が半導体チップ上に位置するように、モジュールケース上に第2電極板を配置する工程と、第1電極板と、第2電極板と、モジュールケースとを圧接治具によって圧接することにより、第1電極板、第2電極板、中間電極及び半導体チップとを電気的に接続する主回路の形成と、カバーによる外周部への可撓性部材の圧接固定と、を行う工程と、を備える。 The method for manufacturing a pressure-welded semiconductor device according to the present invention includes a step of fixing the semiconductor chip on the first electrode plate, a step of fixing the intermediate electrode to the second electrode plate, and surrounding the semiconductor chip on the first electrode plate. The process of arranging the frame as described above, the process of arranging the module case so as to surround the frame, and the process of arranging the module case and the outer peripheral portion of the cover provided on the frame and protruding inward from the end of the outer peripheral portion of the semiconductor chip surface are possible. The process of arranging the flexible member, the process of arranging the second electrode plate on the module case so that the intermediate electrode is located on the semiconductor chip, the first electrode plate, the second electrode plate, and the module case. Is formed by pressure welding with a pressure welding jig to form a main circuit that electrically connects the first electrode plate, the second electrode plate, the intermediate electrode, and the semiconductor chip, and the flexible member is pressure-welded to the outer peripheral portion by the cover. It is provided with a step of fixing and performing.
本発明に係る圧接型半導体装置によれば、フレームに設けられたカバーが、半導体チップの外周部を覆う可撓性部材を加圧するため、熱応力による可撓性部材の外周部からの剥離を防止でき、半導体チップの外周部の長期的絶縁信頼性を達成することができる。 According to the pressure-welding semiconductor device according to the present invention, the cover provided on the frame pressurizes the flexible member that covers the outer peripheral portion of the semiconductor chip, so that the flexible member is peeled off from the outer peripheral portion due to thermal stress. This can be prevented and long-term insulation reliability of the outer peripheral portion of the semiconductor chip can be achieved.
本発明に係る圧接型半導体装置の製造方法によれば、簡易的なプロセスによって半導体チップの外周部の絶縁保護を行うことができる。 According to the method for manufacturing a pressure-welded semiconductor device according to the present invention, insulation protection of the outer peripheral portion of a semiconductor chip can be performed by a simple process.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の構成について説明する。図1は、実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の概略図である。図2は、実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の断面図であり、図1のA−A断面図である。図2に示すように、圧接型半導体装置100は、半導体チップ11と、第1電極板12と、第2電極板13と、中間電極14と、フレーム15と、可撓性部材16と、カバー17と、モジュールケース18とを有する。半導体チップ11の構成については、以下に示す。
Embodiment 1.
The configuration of the pressure welding
図3は、実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の半導体チップ11を示す断面図である。半導体チップ11は、半導体基板110と、第1の電極111と、第2の電極112と、表面保護部材113とを有する。半導体チップ11の第2の電極112側を表面、第1の電極111側を裏面とする。なお、半導体基板110内部に設けられた詳細な構造は、個々の素子構造によって異なるため省略する。
半導体チップ11として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、などのトランジスタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)等が挙げられる。第1の電極111は、半導体基板110の裏面上に設けられる。第2の電極112は、半導体基板110の表面上に設けられる。半導体チップ11表面の周辺に沿って設けられた、第2の電極112と半導体基板110の端部との間の部位を外周部114とする。表面保護部材113は、半導体チップ11の外周部114の全周にわたって設けられる。表面保護部材113は、TEOS、Si3N4、DLC(Diamond Like Carbon)、SIPOS(Semi Insulating polycrystalline silicon)、パリレン、ポリイミド等の絶縁部材によって構成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a
Examples of the
実施の形態1に係る圧接型半導体装置100は、図2に示すように、3個の半導体チップ11を含む。圧接型半導体装置100に含まれる半導体チップ11の数は、3個に限られない。半導体チップ11の基材として、Si、SiC、GaN、Ga2O3等の半導体材料が挙げられる。
As shown in FIG. 2, the pressure welding
中間電極14は、半導体チップ11の第2の電極112上に配置されている。中間電極14は、半導体チップ11と第2電極板13との間に挟持され、半導体チップ11の第2の電極112と第2電極板13とを電気的に接続する。中間電極14は、バネ状に伸縮する性質を持つ。中間電極14は、例えば、バルク状金属の弾性を利用することもできるし、金属加工によりバネ構造を形成しておいてもよい。
The
フレーム15は、個々の半導体チップ11をそれぞれ取り囲むように設けられている。フレーム15は、半導体チップ11の位置決めを行う機能がある。フレーム15は、電気的に絶縁性を有しており、例えば、セラミック、PPS、PEEK、エポキシ、フッ素樹脂等の絶縁樹脂によって構成されている。
The
可撓性部材16は、半導体チップ11の外周部114を覆うように配置されている。可撓性部材16は可撓性絶縁体からなる硬化物である。すなわち、可撓性部材16は、シリコーン、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、及びそれらの複合樹脂等の可撓性絶縁体によって構成されている。
The
カバー17は、フレーム15の内側面に設けられており、半導体チップ11の外周部114の終端よりも内側に突出しており、可撓性部材16と接する。なお、カバー17は電気的に絶縁性を有しており、例えば、セラミック、PPS、PEEK、エポキシ、フッ素樹脂等の絶縁樹脂によって構成されている。
The
第1電極板12及び第2電極板13は、半導体チップ11と、中間電極14と、フレーム15と、可撓性部材16と、カバー17とを挟持する。なお、第1電極板12は、ベース板電極とも称し、第2電極板13は、天板電極とも称される。
The
半導体チップ11は、第1電極板12の上に載置されている。第2電極板13は、半導体チップ11及び中間電極14の上側に、第1電極版12に対向するように配置されている。半導体チップ11の裏面は、例えば、はんだを用いて、第1電極板12の上に固着される。第1電極板12は、半導体チップ11の第1の電極111と電気的に接続される。
The
第1電極板12及び第2電極板13を通じて、圧接型半導体装置100の外部から半導体チップ11に電力が供給される。第1電極板12及び第2電極板13の材料の一例として、銅板が挙げられる。第1電極板12及び第2電極板13は、モジュールケース18によって半導体チップ11の方に圧接されながら、半導体チップ11及び中間電極14に電気的に接続される。
Electric power is supplied to the
フレーム15は、第1電極板12及び第2電極板13に狭持される。第1電極板12及び第2電極板13は、モジュールケース18によって半導体チップ11の方に圧接されるため、フレーム15も圧接される。フレーム15に設けられたカバー17は、半導体チップ11の外周部114の終端よりもさらに中間電極14側に向かって設けられ、可撓性部材16と接しているため、半導体チップ11の外周部114を覆うように配置されている可撓性部材16を圧接固定する。
The
モジュールケース18は、フレーム15を取り囲むように設けられ、第1電極板12と接する部分と、第2電極板13と接する部分とが、それぞれ接合されている。モジュールケース18は、第1電極板12及び第2電極板13を半導体チップ11の方に圧接する力を与える。
The
次に、実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the pressure-
圧接型半導体装置100は、半導体チップ11の上方に中間電極14を備え、半導体チップ11と中間電極14とを、第1電極板12と第2電極板13とで上下方向から挟持した構成となっている。また、フレーム15も第1電極板12と第2電極板13とで上下方向から挟持されている。カバー17は、フレーム15に設けられており、半導体チップ11の外周部114の終端よりもさらに中間電極14側に向かって設けられ、可撓性部材16と接する。さらに、モジュールケース18が、フレーム15を取り囲むように設けられている。
The pressure-
半導体チップ11を第1電極板12上に固着する工程では、半導体チップ11は、はんだを用いて第1電極板12の上に固着される。
In the step of fixing the
中間電極14を第2電極板13に固着する工程では、中間電極14は、はんだを用いて第2電極板13の上に固着される。
In the step of fixing the
第1電極板12上に固着された半導体チップ11を取り囲むようにフレーム15が配置されて、フレーム15を取り囲むようにモジュールケース18が配置される。
The
フレーム15に設けられ、半導体チップ11表面の外周部114の終端よりも内側に突出したカバー17と外周部114との間に可撓性部材16が配置される。
A
第1電極板12上に固着された半導体チップ11の第2の電極112の上に、中間電極14が位置するようにモジュールケース18の上に第2電極板13が配置される。
The
図4は、実施の形態1に係る圧接型半導体装置の圧接方法を示す断面図である。実施の形態1に係る圧接型半導体装置100は、圧接治具50を用いて圧接を行っている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a pressure welding method of the pressure welding type semiconductor device according to the first embodiment. The pressure welding
圧接治具50は、ロッド51と、ナット52と、第1の板53と、第2の板54とを含む。第1の板53に設けられた孔と第2の板54に設けられた孔とにロッド51が通される。ロッド51の両端は、ねじ山を有するボルト(図示せず)である。圧接治具50は、第1電極板12及び第2電極板13を、半導体チップ11の方に圧接する。具体的には、ロッド51のボルトにナット52を締め付けることによって、第1電極板12及び第2電極板13が半導体チップ11の方に圧接される。かかる方法により、第1電極板12及び第2電極板13は、中間電極14を介して半導体チップ11に電気的に接続され、主回路を形成する。
The
圧接治具50は、緩衝部材55をさらに含む構成でも良い。緩衝部材55は、第1の板53と第1電極板12との間、及び、第2の板54と第2電極板13との間にそれぞれ配置される。緩衝部材55によって、圧接型半導体装置100は、均一な力で圧接される。
The
図4に示す圧接方法において、半導体チップ11と中間電極14が最初に接触することになる。中間電極14は、バルク状金属または金属加工によりバネ構造に形成されているため、フレーム15が第1電極板12と第2電極板13とによって挟持される距離に、縮むことができる。したがって、第1電極板12及び第2電極板13は、中間電極14を介して半導体チップ11と電気的に接続されるため、圧接治具50を用いた圧接によって、圧接型半導体装置100の主回路を形成することができる。
In the pressure welding method shown in FIG. 4, the
カバー17は、フレーム15の内側面に設けられており、半導体チップ11の外周部114の終端よりも内側に突出している。カバー17は、圧接治具50による圧接力によって、可撓性部材16を圧接固定する。カバー17が半導体チップ11の外周部114に可撓性部材16を圧接固定することで、半導体チップ11の外周部114がフレーム15と可撓性部材16によって絶縁される。したがって、圧接治具50を用いた圧接によって、圧接型半導体装置100の主回路形成と、半導体チップ11の絶縁保護を達成することができる。
The
圧接治具50を用いた圧接によって、第1電極板12とモジュールケース18、第2電極板13とモジュールケース18はそれぞれ圧接される。モジュールケース18は、圧接型半導体装置100内部の気密性を保持するためにセラミックによって構成される場合が多く、モジュールケース18と第1電極板12と接する部分と、モジュールケース18と第2電極板13と接する部分とは、それぞれセラミックのメタライズと溶接によって圧接される場合が多いが、実施の形態1に係る圧接型半導体装置100では、モジュールケース18と第1電極板12、モジュールケース18と第2電極板13の圧接方法は特に限定されるわけではなく、公知の接合方法が適用可能である。
By pressure welding using the
圧接治具50を用いた圧接によって、モジュールケース18と第1電極板12と、モジュールケース18と第2電極板13とがそれぞれ圧接されると、モジュールケース18は、第1電極板12及び第2電極板13を半導体チップ11の方に圧接する力を与えるため、圧接治具50を取り外しても圧接型半導体装置100の主回路形成及び半導体チップ11の絶縁保護は達成される。
When the
図5は、実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の圧接前の半導体チップ11と可撓性部材16とカバー17との組立パターンを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an assembly pattern of the
図5(a)においては、可撓性部材16は半導体チップ11の外周部114上に載置されている。図5(b)においては、可撓性部材16はフレーム15のカバー17下面に対して、はめ込まれるようにして予め固定されている。
In FIG. 5A, the
図5に示すいずれの組立パターンにおいても、接着剤等による可撓性部材16とフレーム15との接合プロセスを必要とせずに、圧接型半導体装置100を構成するための圧接を行うことで、可撓性部材16を半導体チップ11とカバー17との間で固定することができる。つまり、接着剤等によるフレーム15の接合プロセスを必要としないため、簡易的なプロセスによって半導体チップ11の外周部114の絶縁保護を行うことができる。
In any of the assembly patterns shown in FIG. 5, it is possible to perform pressure welding to form the pressure welding
実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の製造方法では、圧接治具50を用いた第1電極板12及び第2電極板13への圧接によって、半導体チップ11と、第1電極板12と、第2電極板13と、中間電極14とが、電気的に接続され、半導体チップ11の外周部114がフレーム15と可撓性部材16によって絶縁される。
In the method for manufacturing the pressure welding
実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の製造方法によって、圧接型半導体装置100の主回路形成と同時に、半導体チップ11の絶縁保護を達成することができる。また、接着剤等によるフレーム15の接合プロセスを必要としないため、簡易的なプロセスによって半導体チップ11の外周部114の絶縁保護を行うことができる。
According to the method for manufacturing the pressure-welded
実施の形態1に係る圧接型半導体装置100の効果を以下に説明する。
The effects of the pressure-
圧接型半導体装置100は、半導体チップ11と、第1電極板12と、第2電極板13と、中間電極14と、フレーム15と、可撓性部材16と、カバー17を含む。可撓性部材16は、半導体チップ11の外周部114を覆うように配置されている。カバー17は、フレーム15に設けられており、半導体チップ11の外周部114の終端よりも内側に突出しており、可撓性部材16と接する。フレーム15は、第1電極板12及び第2電極板13に狭持される。接型半導体装置100は、モジュールケース18による、第1電極板12及び第2電極板13の半導体チップ11の方への圧接によって、半導体チップ11、第1電極板12、第2電極板13及び中間電極14が電気的に接続され、主回路を形成する。第1電極板12及び第2電極板13は、モジュールケース18によって半導体チップ11の方に圧接されるため、フレーム15も圧接される。フレーム15に設けられたカバー17は、半導体チップ11の外周部114の終端よりも内側に突出し、可撓性部材16と接しているため、半導体チップ11の外周部114を覆うように配置されている可撓性部材16を圧接する。カバー17が可撓性部材16を圧接することによって、半導体チップ11の外周部114に可撓性部材16が圧接固定されるため、半導体チップ11の外周部114がフレーム15と可撓性部材16によって絶縁される。
The pressure welding
したがって、実施の形態1に係る圧接型半導体装置100では、圧接型半導体装置100の主回路形成と同時に、半導体チップ11の絶縁保護を達成することができる。また、フレーム15に設けられたカバー17によって、可撓性部材16が加圧され、半導体チップ11の外周部114が絶縁保護されている。さらに、可撓性部材16は、フレーム15に設けられたカバー17によって加圧されているため、熱応力による可撓性部材16の外周部114からの剥離を防止でき、半導体チップ11の外周部114の長期的絶縁信頼性が達成される。加えて、接着剤等によるフレーム15の接合プロセスを必要としないため、簡易的なプロセスによって半導体チップ11の外周部114の絶縁保護を行うことができる。
Therefore, in the pressure-
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る圧接型半導体装置200の構成について説明する。なお、実施の形態1と同一または対応する構成については、その説明を省略し、構成の異なる部分のみを説明する。
Embodiment 2.
The configuration of the pressure welding
図6は、実施の形態2に係る圧接型半導体装置200の断面図である。実施の形態2に係る圧接型半導体装置200は、圧接型半導体装置200のカバー17の一部が、第2電極板13と接する構成とするものである。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the pressure welding
実施の形態2に係る圧接型半導体装置200では、フレーム15に設けられたカバー17の一部が、第2電極板13と接するため、第2電極板13とフレーム15との接触面積が増加することによって、より安定したフレーム15の保持が可能となる。
In the pressure contact
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る圧接型半導体装置300の構成について説明する。なお、実施の形態1、2と同一または対応する構成については、その説明を省略し、構成の異なる部分のみを説明する。
Embodiment 3.
The configuration of the pressure welding
図7は、実施の形態3に係る圧接型半導体装置300の断面図である。実施の形態3に係る圧接型半導体装置300は、フレーム15が締結部材21によって第1電極板12に固定されている構成である。締結部材21として、例えば、固定ねじ、ボルト等が挙げられる。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the pressure welding
実施の形態3に係る圧接型半導体装置300では、締結部材21によって第1電極板12にフレーム15が固定されているため、半導体チップ11に対するフレーム15のずれを抑制することができる結果、圧接アセンブリ工程を容易に行うことができる。また、可撓性部材16に加えられる圧力は、第1電極板12にフレーム15を締結部材21によって固定させる際の圧力を利用することができるため、主回路の圧接力とは独立して、可撓性部材16に加える圧力の設計が可能となる。
In the pressure welding
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る圧接型半導体装置400の構成について説明する。なお、実施の形態1、2、3と同一または対応する構成については、その説明を省略し、構成の異なる部分のみを説明する。
Embodiment 4.
The configuration of the pressure-
図8は、実施の形態4に係る圧接型半導体装置400の断面図である。実施の形態4に係る圧接型半導体装置400は、フレーム15が締結部材21によって第2電極板13に固定されている構成である。締結部材21として、例えば、固定ねじ、ボルト等が挙げられる。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the pressure welding
実施の形態4に係る圧接型半導体装置400では、締結部材21によって第2電極板13にフレーム15が固定されているため、半導体チップ11に対するフレーム15のずれを抑制することができる結果、圧接アセンブリ工程を容易に行うことができる。
In the pressure welding
実施の形態5.
本発明の実施の形態5に係る圧接型半導体装置500の構成について説明する。なお、実施の形態1、2、3、4と同一または対応する構成については、その説明を省略し、構成の異なる部分のみを説明する。
The configuration of the pressure welding
図9は、実施の形態5に係る圧接型半導体装置500の断面図である。実施の形態5に係る圧接型半導体装置500は、フレーム15とモジュールケース18とが嵌合部31を介して嵌合されている構成である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the pressure welding
実施の形態5に係る圧接型半導体装置500では、モジュールケース18が、第1電極板12及び第2電極板13とそれぞれ接合されているのに加えて、さらに、嵌合部31を介してフレーム15とモジュールケース18とが嵌合されているため、フレーム15をより一層安定して固定することが可能である。
In the pressure welding
実施の形態6.
本発明の実施の形態6に係る圧接型半導体装置600の構成について説明する。なお、実施の形態1、2、3、4、5と同一または対応する構成については、その説明を省略し、構成の異なる部分のみを説明する。
Embodiment 6.
The configuration of the pressure welding
図10は、実施の形態6に係る圧接型半導体装置600の断面図である。実施の形態6に係る圧接型半導体装置600は、フレーム15がゲート信号を入力するためのゲート配線機構41を備えた構成である。ゲート配線機構41は、半導体チップ11と電気的に接続するための、ばね接触子42を有している。なお、ばね接触子42は、弾性機能を備えており、例えば、板バネ、皿ばね、コイルばね等の形状が挙げられる。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the pressure welding
圧接型半導体装置600の圧接アセンブリ工程によって、中間電極14と半導体チップ11間で圧接型半導体装置600の主回路が形成される他に、ばね接触子42が半導体チップ11上のゲートパッドに電気的に接続されて制御回路が形成される。
By the pressure welding assembly step of the pressure welding
実施の形態6に係る圧接型半導体装置600では、フレーム15がゲート信号を入力するためのゲート配線機構41を備えるため、圧接型半導体装置600の圧接アセンブリ工程によって主回路形成、制御回路形成、絶縁信頼性を同時に達成することができる。
In the pressure welding
本発明は、実施の形態1から6で説明した形状に限定されるものでなく、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 The present invention is not limited to the shapes described in the first to sixth embodiments, and within the scope of the invention, each embodiment can be freely combined, and each embodiment may be appropriately modified or omitted. It is possible.
100,200,300,400,500,600 圧接型半導体装置
11 半導体チップ、12 第1電極板、13 第2電極板、14 中間電極
15 フレーム、16 可撓性部材、17 カバー、18 モジュールケース
21 締結部材
31 嵌合部
41 ゲート配線機構、42 ばね接触子
50 圧接治具、51 ロッド、52 ナット、53 第1の板、54 第2の板
55 緩衝部材
110 半導体基板、111 第1の電極、112 第2の電極、113 表面保護部材114 外周部
100,200,300,400,500,600 Pressure welding
Claims (9)
前記第1電極板に裏面が固着された半導体チップと、
前記第1電極板と対向する第2電極板と、
前記半導体チップ表面の周辺に沿って設けられた外周部を覆う可撓性部材と、
前記第1電極板と前記第2電極板との間に配置され、前記半導体チップを取り囲むように設けられるフレームと、
前記フレームを取り囲むように配置され、一端で前記第1電極板と、他端で前記第2電極板とそれぞれ接合されるモジュールケースと、を備え、
前記フレームは、内側面に設けられ、前記外周部の終端よりも内側に突出することにより、前記可撓性部材を前記外周部へと圧接固定するカバーと、
をさらに備える圧接型半導体装置。 With the first electrode plate
A semiconductor chip whose back surface is fixed to the first electrode plate and
A second electrode plate facing the first electrode plate and
A flexible member that covers the outer peripheral portion provided along the periphery of the surface of the semiconductor chip, and
A frame arranged between the first electrode plate and the second electrode plate and provided so as to surround the semiconductor chip,
A module case that is arranged so as to surround the frame and is joined to the first electrode plate at one end and the second electrode plate at the other end is provided.
The frame is provided on the inner side surface, and by projecting inward from the end of the outer peripheral portion, the flexible member is pressure-welded and fixed to the outer peripheral portion.
A pressure welding type semiconductor device further equipped with.
前記ゲート配線機構は、前記半導体チップと導通する可撓性体接触子を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の圧接型半導体装置。 The frame further comprises a gate wiring mechanism for inputting a gate signal.
The pressure-welding semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the gate wiring mechanism has a flexible body contactor that conducts with the semiconductor chip.
中間電極を第2電極板に固着する工程と、
前記第1電極板上で前記半導体チップを取り囲むようにフレームを配置する工程と、
前記フレームを取り囲むようにモジュールケースを配置する工程と、
前記フレームに設けられ、前記半導体チップ表面の外周部の終端よりも内側に突出したカバーと前記外周部との間に可撓性部材を配置する工程と、
前記中間電極が前記半導体チップ上に位置するように、前記モジュールケース上に前記第2電極板を配置する工程と、
前記第1電極板と、前記第2電極板と、前記モジュールケースとを圧接治具によって圧接することにより、前記第1電極板、前記第2電極板、前記中間電極及び前記半導体チップとを電気的に接続するとともに、前記カバーによる前記外周部への前記可撓性部材の圧接固定と、を行う工程と、
を備える圧接型半導体装置の製造方法。 The process of fixing the semiconductor chip on the first electrode plate and
The process of fixing the intermediate electrode to the second electrode plate and
A step of arranging a frame on the first electrode plate so as to surround the semiconductor chip, and
The process of arranging the module case so as to surround the frame and
A step of arranging a flexible member between a cover provided on the frame and projecting inward from the end of the outer peripheral portion of the surface of the semiconductor chip and the outer peripheral portion.
A step of arranging the second electrode plate on the module case so that the intermediate electrode is located on the semiconductor chip, and
By pressure-welding the first electrode plate, the second electrode plate, and the module case with a pressure welding jig, the first electrode plate, the second electrode plate, the intermediate electrode, and the semiconductor chip are electrically connected. A step of performing pressure welding and fixing of the flexible member to the outer peripheral portion by the cover while connecting the flexible members.
A method for manufacturing a pressure-welded semiconductor device.
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