JP2021093502A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一面に形成された第1電極(130C)と、厚み方向において一面と反対の裏面に形成された第2電極(130E)と、を有する半導体素子(13、130、131)と、
一面側に配置され、はんだ接合により第1電極と電気的に接続される第1金属部材(14)と、
裏面側に配置され、はんだ接合により第2電極と電気的に接続される第2金属部材(16、17)と、
を備え、
第1金属部材および第2金属部材の少なくとも一方は、
対応するはんだの接続領域(160)と、
接続領域を取り囲むように設けられ、接続領域よりもはんだに対する濡れ性が低い第1低濡れ領域(161)と、
第1低濡れ領域を取り囲むように設けられ、第1低濡れ領域よりもはんだに対する濡れ性が高い高濡れ領域(162)と、
高濡れ領域を取り囲むように設けられ、高濡れ領域よりもはんだに対する濡れ性が低い第2低濡れ領域(163)と、を有する。
先ず、図1に基づき、パワーモジュールの半導体装置が適用される電力変換装置について説明する。
図1に示す電力変換装置1は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。電力変換装置1は、直流電源2とモータジェネレータ3との間で電力変換を行う。
次に、図2、図3、および図4に基づき、半導体装置の概略構成について説明する。図3では、封止樹脂体に覆われた部分を示すために、図2に対して封止樹脂体を除去した構造を示している。以下において、半導体素子の厚み方向をZ方向、Z方向に直交する一方向をX方向と示す。また、Z方向およびX方向の両方向に直交する方向をY方向と示す。特に断わりのない限り、上記したX方向およびY方向により規定されるXY面に沿う形状を平面形状とする。
次に、図5、図6、図7、および図8に基づき、余剰はんだの収容構造について説明する。本実施形態では、第2金属部材のひとつであるヒートシンク16の実装面16aに、余剰はんだの収容構造が形成されている。以下では、上アーム構造体12H側のヒートシンク16を例に説明するが、下アーム構造体12L側のヒートシンク16についても同様の構成である。
次に、上記した半導体装置10の製造方法の一例について説明する。ここでは、2回のはんだリフローにより、半導体装置10を形成する例を示す。
本実施形態によると、低濡れ領域161の内側に接続領域160が規定されている。よって、リフロー時において、半導体装置10を所定高さにするために必要な分のはんだ18を、接続領域160内に留めることができる。低濡れ領域161により、必要なはんだ18が、接続領域160よりも外へ濡れ拡がるのを抑制することができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。
本実施形態によれば、低濡れ領域161を複数に分割している。低濡れ領域161を分割する高濡れ領域167を通じて、余剰はんだ180を高濡れ領域162に移行させることができる。よって、余剰はんだ180を、より確実に高濡れ領域162に収容することができる。はんだ18が意図しない位置に溢れるのを、効果的に抑制することができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。
本実施形態によれば、リフロー時において、半導体装置10を所定高さにするために必要な分のはんだ19を、接続領域160内に留めることができる。低濡れ領域161により、必要なはんだ19が、接続領域160よりも外へ濡れ拡がるのを抑制することができる。
この明細書及び図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品及び/又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び/又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び/又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
Claims (8)
- 一面に形成された第1電極(130C)と、厚み方向において前記一面と反対の裏面に形成された第2電極(130E)と、を有する半導体素子(13、130、131)と、
前記一面側に配置され、はんだ接合により前記第1電極と電気的に接続される第1金属部材(14)と、
前記裏面側に配置され、はんだ接合により前記第2電極と電気的に接続される第2金属部材(16、17)と、
を備え、
前記第1金属部材および前記第2金属部材の少なくとも一方は、
対応する前記はんだの接続領域(160)と、
前記接続領域を取り囲むように設けられ、前記接続領域よりも前記はんだに対する濡れ性が低い第1低濡れ領域(161)と、
前記第1低濡れ領域を取り囲むように設けられ、前記第1低濡れ領域よりも前記はんだに対する濡れ性が高い高濡れ領域(162)と、
前記高濡れ領域を取り囲むように設けられ、前記高濡れ領域よりも前記はんだに対する濡れ性が低い第2低濡れ領域(163)と、を有する半導体装置。 - 前記第1低濡れ領域の幅が、前記高濡れ領域の幅よりも狭い請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1低濡れ領域の幅が、前記第2低濡れ領域の幅よりも狭い請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
- 前記高濡れ領域は、第1高濡れ領域であり、
前記第1低濡れ領域は、非連続的に前記接続領域を取り囲んでおり、
前記第1低濡れ領域の間に、前記第1低濡れ領域よりも前記はんだに対する濡れ性が高い第2高濡れ領域(167)が設けられ、
前記第2高濡れ領域の一端が前記接続領域に連なり、他端が前記第1高濡れ領域に連なっている請求項1〜3いずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第1低濡れ領域は、連続的に前記接続領域を取り囲んでいる請求項1〜3いずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記高濡れ領域を有する金属部材は、母材(164)と、前記母材の表面に形成された金属膜(165)と、前記金属膜の主成分の金属と同じ金属の酸化物であり、表面が連続して凹凸をなす凹凸酸化膜(166)と、を有し、
前記凹凸酸化膜は、前記第1低濡れ領域および前記第2低濡れ領域に形成されている請求項1〜5いずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第2金属部材は、放熱部材と、前記厚み方向において前記放熱部材と前記第2電極との間に配置されたターミナルと、を含み、
前記放熱部材における前記ターミナル側の面に、前記接続領域、前記第1低濡れ領域、前記高濡れ領域、および前記第2低濡れ領域を有する請求項1〜6いずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第2金属部材は、基部(16c)と、前記基部における前記半導体素子側の面から、前記第2電極に向けて突出する凸部(16d)と、を有し、
前記第2金属部材の前記凸部および前記第1金属部材における前記半導体素子側の面の少なくとも一方に、前記接続領域、前記第1低濡れ領域、前記高濡れ領域、および前記第2低濡れ領域を有する請求項1〜6いずれか1項に記載の半導体装置。
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