JP2021197447A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1実施形態に係る半導体装置として、図1に示すように、半導体素子1つ分の機能を有する1イン1と呼ばれるパワー半導体モジュールを例示する。第1実施形態に係る半導体装置は、絶縁回路基板1と、絶縁回路基板1上に焼結材5a,5bを介して搭載された半導体チップ6a,6bと、焼結材5a,5b及び半導体チップ6a,6bの周囲を囲むように配置された枠材(位置決めマスク)10と、焼結材5a,5b及び半導体チップ6a,6bを少なくとも封止する封止部材14とを備える。
次に、図3〜図5を主に参照して、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法(組立方法)を説明する。
ここで、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法による効果を、第1比較例に係る半導体装置の製造方法と対比して説明する。図6は、図3に示した第1実施形態に係る半導体装置の断面図に対応する、第1比較例に係る半導体装置の断面図である。
次に、図9及び図10を参照して、第2比較例に係る半導体装置の製造方法を説明する。図9は、図2に示した第1実施形態に係る半導体装置の断面図に対応する、第2比較例に係る半導体装置の断面図であり、図10は、図9のA−A方向から見た断面図である。
第2実施形態に係る半導体装置は、図11に示すように、枠材10の開口部10a,10bの角部に切り欠き部21a〜21d,22a〜22dがそれぞれ設けられている点が、図2に示した第1実施形態に係る半導体装置と異なる。第2実施形態に係る半導体装置の他の構成は、第1実施形態に係る半導体装置と同様であるので、重複した説明を省略する。
第3実施形態に係る半導体装置は、図12に示すように、複数の半導体チップ6a,6bをそれぞれ位置決めするための複数の枠材10c,10dを有する点が、図2に示した第1実施形態に係る半導体装置と異なる。複数の枠材10c,10dは、半導体チップ6a,6b毎に配置されている。図12の左側の枠材10cは、半導体チップ6aの周囲を囲む開口部10eを有する。図12右側の枠材10dは、半導体チップ6bの周囲を囲む開口部10fを有する。第3実施形態に係る半導体装置の他の構成は、第1実施形態に係る半導体装置と同様であるので、重複した説明を省略する。
第4実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図13に示すように、複数の半導体チップ6a,6bの上面を覆う加圧部17を使用する点が、第1実施形態に係る半導体装置と異なる。図14に示すように、単一の加圧部17により、複数の半導体チップ6a,6bを一括して加圧する。ここで、枠材10の厚さT1が、焼結材5a,5bと半導体チップ6a,6bの合計の厚さT2よりも薄いため、加圧部17が複数の半導体チップ6a,6bの間に配置された枠材10に接触することを防止することができる。第4実施形態に係る半導体装置の製造方法の他の手順は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様であるので、重複した説明を省略する。
第5実施形態に係る半導体装置は、図15に示すように、半導体チップ6a,6b下の焼結材5a,5bが、半導体チップ6a,6bよりも広い面積で配置されている点が、図3に示した第1実施形態に係る半導体装置と異なる。
第6実施形態に係る半導体装置は、図16に示すように、複数の半導体チップ6a,6bの厚さが互いに異なる点が、図3に示した第1実施形態に係る半導体装置と異なる。半導体チップ6bの厚さは、半導体チップ6aの厚さよりも厚い。
第7実施形態に係る半導体装置は、図19に示すように、複数の半導体チップ6a,6bの厚さが互いに異なる点が、図16に示した第6実施形態に係る半導体装置と共通するが、半導体チップ6a,6b毎に、半導体チップ6a,6bの厚さに応じた複数の枠材10g,10hを有する点が、第6実施形態に係る半導体装置と異なる。複数の枠材10g,10hは、図16に示した第6実施形態に係る半導体装置の枠材(10g,10h)の第1の枠部10g及び第2の枠部10hを分離した構造と等価である。第7実施形態に係る半導体装置の他の構成は、第1実施形態に係る半導体装置と同様であるので、重複した説明を省略する。
上記のように、本発明は第1〜第7実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
2…絶縁基板
3…上側回路層
4…下側回路層
5a,5b…焼結材
6a,6b…半導体チップ
7a〜7d…接合材
8a〜8l…ポスト電極
9…プリント基板
10,10c,10d,110…枠材(位置決めマスク)
10a,10b,10e,10f,10i,10j,110a,110b,112a,112b…開口部
10g,10h…枠材(枠部)
11…コレクタ側接続端子
12…ゲート用接続端子
13…エミッタ側接続端子
14…封止部材
17,17a,17b,117a,117b…加圧部
18…加熱部
19…緩衝層
21a〜21d,22a〜22d…切り欠き部
111a,111b…ソルダーレジスト
Claims (17)
- 絶縁回路基板と、
前記絶縁回路基板上に焼結材を介して配置された半導体チップと、
前記絶縁回路基板上に配置され、前記焼結材及び前記半導体チップの周囲を囲む開口部を有する枠材と、
前記焼結材、前記半導体チップ及び前記枠材を封止する封止部材と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記枠材が樹脂からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記枠材の厚さが、前記半導体チップ及び前記焼結材を合計した厚さ未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記枠材の熱伝導率が、前記封止部材の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記枠材の前記開口部の角部に切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記焼結材のサイズが、前記半導体チップのサイズよりも大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体チップを複数備え、
前記開口部が、前記複数の半導体チップのそれぞれの周囲を囲むように複数設けられる
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記複数の半導体チップが、互いに異なる厚さを有し、
前記枠材が、前記複数の半導体チップのそれぞれの厚さに応じて、互いに厚さの異なる部分を有する
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 - 絶縁回路基板上に、開口部を有する枠材を載置する工程と、
前記開口部内の前記絶縁回路基板上に、焼結材を搭載する工程と、
前記開口部内の前記焼結材上に、半導体チップを搭載する工程と、
前記半導体チップ上から加圧しながら加熱することにより、前記焼結材を介して前記半導体チップを前記絶縁回路基板に接合する工程と、
前記焼結材及び前記半導体チップを封止部材で封止する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記枠材が樹脂からなることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記枠材の厚さが、前記半導体チップ及び前記焼結材を合計した厚さ未満であることを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記封止する工程は、前記枠材を更に封止することを特徴とする請求項9〜11に記載のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記接合する工程の後、且つ前記封止する工程の前に、前記絶縁回路基板上から前記枠材を取り外す工程を更に含むことを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記接合する工程は、前記開口部よりも大きい面積の加圧面を有する加圧部を用いて、前記半導体チップを加圧することを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記枠材を載置する工程は、複数の開口部を有する枠材を載置し、
前記焼結材を搭載する工程は、前記複数の開口部内の前記絶縁回路基板上に、複数の焼結材をそれぞれ搭載し、
前記半導体チップを搭載する工程は、前記複数の開口部内の前記焼結材上に、複数の半導体チップをそれぞれ搭載する
ことを特徴とする請求項9〜14に記載のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記接合する工程は、単体の加圧部を用いて、前記複数の半導体チップを一括して加圧することを特徴とする請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記複数の半導体チップが、互いに異なる厚さを有し、
前記枠材が、前記複数の半導体チップのそれぞれの厚さに応じて、互いに厚さの異なる部分を有する
ことを特徴とする請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
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