JP2022126905A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載部の半導体チップに対する位置の変動の抑制された半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置において、第２部品９２は、半導体チップ３０Ｈと、半導体チップの設けられる第２対向面５０ａを備える搭載部であるアーム側第２ヒートシンク５０Ｈと、第２対向面に一体的に連結される継手内面７２ａを備え、なおかつ、継手内面に沿う方向に延びる第２継手部７２と、第２継手部の継手内面側に設けられる第１継手部７１と、を有する。第２継手部は、第１継手部と並ぶ第２延長部７５と、第２延長部７５と搭載部の間に位置し、なおかつ、第２延長部と搭載部を連結する第２延長部７５よりも変形しやすい第１延長部７４と、を有する。
【選択図】図５

Description

本明細書に記載の開示は半導体装置に関するものである。

特許文献１には、半導体チップ、第１ヒートシンク、および、第２ヒートシンクを備える半導体装置が記載されている。

特開２０１７－１５９３３５号公報

第２ヒートシンクは本体部と本体部から延設した延設部を有している。第１ヒートシンクは延設部に接続される継手部を有している。本体部に半導体チップが設けられている。

継手部が延設部を過度に押し込むと、本体部が半導体チップ側に浮き上がる虞がある。本体部（搭載部）の半導体チップに対する位置が変動する虞がある。

そこで本開示の目的は、搭載部の半導体チップに対する位置の変動の抑制された半導体装置を提供することである。

本開示の一態様による半導体装置は、
半導体チップ（３０Ｈ）と、
半導体チップの設けられる第１上面（５０ａ）を備える搭載部（５０Ｈ）と、
第１上面に連結される第２上面（７２ａ）を備える第１中継部（７２）と、
第１中継部の第２上面側に設けられる第２中継部（７１）と、を有し、
第１中継部が、第２中継部と並ぶ並行部（７５）と、並行部と搭載部を連結する並行部よりも変形しやすい連結部（７４）と、を有する。

これによれば、第２中継部（７１）が第１中継部（７２）を過度に押し込んだとしても、搭載部（５０Ｈ）が半導体チップ（３０Ｈ）側に浮き上がりにくくなっている。そのために、搭載部（５０Ｈ）の半導体チップ（３０Ｈ）に対する位置の変動が抑制されやすくなっている。

なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。

車両の駆動システムを説明する回路図である。 パワーカードが基板に接続された形態を示す側面図である。 パワーカードをエミッタ電極側から見た平面図である。 図２に示すＩＶ－ＩＶ線に沿うパワーカードの断面図である。 図４から被覆樹脂を除いた断面図である。 パワーカードの製造方法を説明する断面図である。 パワーカードの製造方法を説明する断面図である。 パワーカードの製造方法を説明する断面図である。 パワーカードの製造方法を説明する断面図である。 パワーカードの変形例を説明する断面図である。 パワーカードの変形例を説明する断面図である。 パワーカードの変形例を説明する断面図である。 パワーカードの変形例を説明する断面図である。 パワーカードの製造方法の変形例を説明する断面図である。 パワーカードの製造方法の変形例を説明する断面図である。 パワーカードの変形例を説明する断面図である。 パワーカードの製造方法の変形例を説明する断面図である。 パワーカードの製造方法の変形例を説明する断面図である。

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

また、各実施形態で組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士、実施形態と変形例、および、変形例同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、車両の駆動システム１の概略構成について説明する。

＜車両の駆動システム＞
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３と、電力変換装置４を備えている。

直流電源２は、充放電可能な二次電池で構成された直流電圧源である。二次電池は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。モータジェネレータ３は、回生時に発電機として機能する。電力変換装置４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。

＜電力変換装置＞
次に、図１に基づき、電力変換装置４の回路構成について説明する。電力変換装置４は、平滑コンデンサ５とインバータ６を備えている。

平滑コンデンサ５は、主として、直流電源２から供給される直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサ５の備える一方の電極は、直流電源２の正極とインバータ６それぞれにＰバスバ７を介して接続されている。平滑コンデンサ５の備える他方の電極は、直流電源２の負極とインバータ６それぞれにＮバスバ８を介して接続されている。直流電源２と平滑コンデンサ５とインバータ６がＰバスバ７とＮバスバ８の間で並列接続されている。

インバータ６は、ＤＣ－ＡＣ変換回路である。インバータ６は、基板１６に搭載された制御回路によるスイッチング制御によって、直流電流を交流電流に変換する。そしてインバータ６は変換された交流電流をモータジェネレータ３へ出力する。これによって、モータジェネレータ３が駆動する。

またインバータ６は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電流を、制御回路によるスイッチング制御にしたがって直流電流に変換し、Ｐバスバ７へ出力する。このように、インバータ６は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行う。

インバータ６は、三相分の上下アーム回路９を備えて構成されている。上下アーム回路９は、レグと称されることがある。上下アーム回路９は、三相の上アーム９Ｈと、三相の下アーム９Ｌを有している。三相の上アーム９ＨそれぞれはＰバスバ７に接続されている。三相の下アーム９ＬそれぞれはＮバスバ８に接続されている。インバータ６は、６つのアームを有している。

また上アーム９Ｈと下アーム９ＬがＰバスバ７とＮバスバ８の間で直列接続されている。上アーム９Ｈと下アーム９Ｌとの接続点が、出力バスバ１０を介して、モータジェネレータ３の対応する相の巻線３ａに接続されている。

本実施形態では、各アームを構成するスイッチング素子として、ｎチャネル型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ１１を採用している。なお、以下においてはｎチャネル型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ１１をＩＧＢＴ１１と示す。ＩＧＢＴ１１のそれぞれには、還流用のダイオード１２が逆並接続されている。なお、以下においては還流用のダイオード１２をＦＷＤ１２と示す。

図１に示すように上アーム９Ｈにおいて、ＩＧＢＴ１１のコレクタが、Ｐバスバ７に接続されている。下アーム９Ｌにおいて、ＩＧＢＴ１１のエミッタが、Ｎバスバ８に接続されている。そして、上アーム９ＨにおけるＩＧＢＴ１１のエミッタと、下アーム９ＬにおけるＩＧＢＴ１１のコレクタが接続されている。ＦＷＤ１２のアノードは対応するＩＧＢＴ１１のエミッタに接続され、カソードはコレクタに接続されている。

基板１６はインバータ６などを構成するスイッチング素子の制御回路と駆動回路を備えている。制御回路は、ＩＧＢＴ１１を動作させるための駆動指令を生成し、駆動回路に出力する。駆動回路は、制御回路の駆動指令に基づいて、対応するアームのＩＧＢＴ１１のゲートに駆動電圧を供給する。

制御回路は、上位ＥＣＵから入力されるトルク要求、各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。

制御回路は、駆動指令として、たとえばＰＷＭ信号を出力する。制御回路は、たとえばマイクロコンピュータを備えて構成されている。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称である。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。

駆動回路は、駆動電圧の印加により、対応するＩＧＢＴ１１を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。駆動回路は、ドライバと称されることがある。

なお、電力変換装置４は、電力変換回路として、コンバータをさらに備えてもよい。コンバータは、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換回路である。コンバータは、直流電源２と平滑コンデンサ５との間に設けられる。コンバータは、たとえばリアクトルと、上記した上下アーム回路９を備えて構成される。電力変換装置４は、直流電源２からの電源ノイズを除去するフィルタコンデンサを備えてもよい。フィルタコンデンサは、直流電源２とコンバータとの間に設けられる。

＜パワーカードと基板の機械的構成＞
以下においては互いに直交の関係にある３方向をｘ方向、ｙ方向、および、ｚ方向とする。なお、図面においては「方向」の記載を省略している。

図１に示すようにインバータ６は３つの上下アームから構成されている。３つの上下アームのうちの１つが図２に示すパワーカード１５に備えられている。なお、パワーカード１５は半導体装置に相当する。

次に、パワーカード１５の機械的構成について説明する。なお、パワーカード１５を構成する要素の一部について、符号末尾に上アーム９Ｈ側を示す「Ｈ」を付与し、下アーム９Ｌ側を示す「Ｌ」を付与する。要素の他の一部について、便宜上、上アーム９Ｈと下アーム９Ｌとで共通の符号を付与する。

パワーカード１５は一相分の上下アーム回路９を構成している。パワーカード１５は、被覆樹脂２０、２つの半導体チップ３０、２つの第１ヒートシンク４０、２つの第２ヒートシンク５０、２つのターミナル６０、継手部７０、主端子８０、はんだ９０、および、複数の信号端子１００を備えている。

２つの半導体チップ３０とは上アーム側半導体チップ３０Ｈと下アーム側半導体チップ３０Ｌのことである。２つの第１ヒートシンク４０とは上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌのことである。２つの第２ヒートシンク５０とは上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌのことである。２つのターミナル６０とは上アーム側ターミナル６０Ｈと下アーム側ターミナル６０Ｌのことである。複数の信号端子１００とは複数の上アーム側信号端子１００Ｈと複数の下アーム側信号端子１００Ｌのことである。

なお、上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈは搭載部に相当する。以下適宜、必要に応じてパワーカード１５の構成要素を具体的に示す。

図３に示すように継手部７０は第１継手部７１と第２継手部７２と第３継手部７３を有している。第１継手部７１は下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌに一体的に連結されている。第２継手部７２は上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈに一体的に連結されている。第３継手部７３は下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌに一体的に連結されている。なお、第１継手部７１は第２中継部に相当する。第２継手部７２は第１中継部に相当する。

主端子８０は正極端子８０Ｐと負極端子８０Ｎと出力端子８０Ｓを有している。正極端子８０Ｐは上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈに一体的に連結されている。出力端子８０Ｓは下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌに一体的に連結されている。負極端子８０Ｎは第３継手部７３にはんだ９０を介して電気的および機械的に接続されている。

なお、これまでに説明した２つの第１ヒートシンク４０、継手部７０、主端子８０、および、複数の信号端子１００は製造時においてリードフレームの一部として構成されている。

リードフレームは上記した２つの第１ヒートシンク４０、継手部７０、主端子８０、および、複数の信号端子１００の他に、これらに一体的に連結されるタイバーを有している。タイバーは被覆樹脂２０の成形後に除去される。これによって２つの第１ヒートシンク４０、継手部７０、主端子８０、および、複数の信号端子１００それぞれが形作られる。

＜被覆樹脂＞
図２および図４に示すように被覆樹脂２０はパワーカード１５を構成する構成要素の一部を封止している。被覆樹脂２０は２つの半導体チップ３０、２つの第１ヒートシンク４０の一部、２つの第２ヒートシンク５０の一部、２つのターミナル６０、継手部７０、複数の主端子８０の一部、複数の信号端子１００の一部それぞれを封止している。なお、被覆樹脂２０には上記した構成要素の他に後述の複数のワイヤ６５も被覆されている。

被覆樹脂２０からパワーカード１５を構成する構成要素の残りの部位が露出されている。具体的に言えば、被覆樹脂２０から後述の第１裏面４０ｂと後述の第２裏面５０ｂと主端子８０の一部と、複数の信号端子１００の一部それぞれが露出されている。

被覆樹脂２０は、たとえばエポキシ系樹脂を材料とする。被覆樹脂２０は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。図２および図４に示すように、被覆樹脂２０は略矩形状を成している。被覆樹脂２０は、ｙ方向に並ぶ第１主面２０ａと、第１主面２０ａの裏側の第２主面２０ｂと、第１主面２０ａと第２主面２０ｂを連結する複数の連結面を有している。

＜半導体チップ＞
半導体チップ３０は、シリコン、シリコンよりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ半導体などを材料とする半導体基板３１に、縦型素子が形成されて成る。ワイドバンドギャップ半導体としては、たとえばシリコンカーバイド、窒化ガリウム、酸化ガリウム、ダイヤモンドがある。半導体基板３１はｙ方向に厚さの薄い扁平形状を成している。縦型素子はｙ方向に主電流が流れるように構成されている。本実施形態の縦型素子は１つのアームを構成するＩＧＢＴ１１およびＦＷＤ１２である。また、縦型素子としてはＭＯＳＦＥＴを使用しても良い。

図４に示すように半導体基板３１は第１主面２０ａ側に位置する第１基板面３１ａと第２主面２０ｂ側に位置する第２基板面３１ｂを有する。

半導体基板３１の第１基板面３１ａには、コレクタ電極３１Ｃが設けられている。コレクタ電極３１Ｃは、第１基板面３１ａのほぼ全面に設けられている。なお、コレクタ電極３１Ｃは、ダイオード１２のカソード電極を兼ねている。

また半導体基板３１の第２基板面３１ｂには、ゲート電極とエミッタ電極３１Ｅが設けられている。エミッタ電極３１Ｅは第２基板面３１ｂの一部に設けられている。エミッタ電極３１Ｅは、ダイオード１２のアノード電極を兼ねている

なお、本実施形態ではコレクタ電極３１Ｃとエミッタ電極３１Ｅと半導体基板３１を併せて半導体チップ３０と示す。

また第２基板面３１ｂには上記したゲート電極とエミッタ電極３１Ｅの他に、複数のパッド３２Ｐが設けられている。複数のパッド３２Ｐはエミッタ電極３１Ｅとｚ方向で並ぶ態様で第２基板面３１ｂに設けられている。パッド３２Ｐは、信号用の電極である。パッド３２Ｐは、エミッタ電極３１Ｅと電気的に分離されている。

パッド３２Ｐは、ゲート電極用のパッド３２Ｐと、感温ダイオード用のパッド３２Ｐを少なくとも含む。本実施形態の半導体チップ３０は、５つのパッド３２Ｐを有している。具体的には、ゲート電極用、エミッタ電極３１Ｅの電位を検出するケルビンエミッタ用、電流センス用、半導体チップ３０の温度を検出する感温ダイオードのアノード電位用、同じくカソード電位用を有している。５つのパッド３２Ｐは第２基板面３１ｂのｚ方向の端側にまとめて形成されるとともに、ｘ方向に離間して並ぶように形成されている。

上アーム側半導体チップ３０Ｈと下アーム側半導体チップ３０Ｌそれぞれは互いに同様の構成を成している。図４に示すように上アーム側半導体チップ３０Ｈと下アーム側半導体チップ３０Ｌは、ｘ方向に離間して並んでいる。上アーム側半導体チップ３０Ｈと下アーム側半導体チップ３０Ｌはｙ方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。

＜第１ヒートシンク＞
図４に示すように第１ヒートシンク４０はｙ方向において半導体チップ３０のコレクタ電極３１Ｃに対向配置されている。第１ヒートシンク４０は、はんだ９０を介して、コレクタ電極３１Ｃに電気的および機械的に接続されている。第１ヒートシンク４０は、半導体チップ３０側の面である第１対向面４０ａと、第１対向面４０ａとの裏側の第１裏面４０ｂを有している。

第１ヒートシンク４０は、半導体チップ３０の熱を外部に放熱する。第１ヒートシンク４０としては、たとえばＣｕ、Ｃｕ合金などを材料とする金属板などを採用することができる。なお、第１ヒートシンク４０は、表面に、ＮｉやＡｕなどのめっき膜を備えてもよい。

図４に示すように、上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌは、略矩形状をなしている。上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌはｘ方向に離間して並んでいる。上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌは互いにほぼ同じ厚みを有し、ｙ方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。

上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈの第１対向面４０ａと上アーム側半導体チップ３０Ｈのコレクタ電極３１Ｃとの間は、はんだ９０によって接合されている。下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌの第１対向面４０ａと下アーム側半導体チップ３０Ｌのコレクタ電極３１Ｃとの間は、はんだ９０によって接合されている。

上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌそれぞれは、ｙ方向からの平面視において、対応する半導体チップ３０を内包している。

また上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌそれぞれの第１裏面４０ｂが被覆樹脂２０から露出している。第１裏面４０ｂは、放熱面と称されることがある。第１裏面４０ｂは、被覆樹脂２０の第１主面２０ａと略面一である。上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈの第１裏面４０ｂと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌの第１裏面４０ｂとがｘ方向に離間して並んでいる。

＜第２ヒートシンク＞
図４に示すように第２ヒートシンク５０ははんだ９０を介して、ターミナル６０に電気的および機械的に接続されている。なお、ターミナル６０については後で詳説する。

第２ヒートシンク５０は、半導体チップ３０側の面である第２対向面５０ａと、第２対向面５０ａとの裏側の第２裏面５０ｂを有している。第２ヒートシンク５０は、半導体チップ３０の熱を外部に放熱する。第２ヒートシンク５０としては、たとえばＣｕ、Ｃｕ合金などを材料とする金属板などを採用することができる。なお、第２ヒートシンク５０は、表面に、ＮｉやＡｕなどのめっき膜を備えてもよい。なお、第２対向面５０ａは第１上面に相当する。

図４に示すように、上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌは、略矩形状をなしている。上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌはｘ方向に離間して並んでいる。

上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌは互いにほぼ同じ厚みを有し、ｙ方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの第２対向面５０ａと上アーム側ターミナル６０Ｈの第２対向面５０ａ側の面との間とが、はんだ９０によって接合されている。下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌの第２対向面５０ａと下アーム側ターミナル６０Ｌの第２対向面５０ａ側の面とが、はんだ９０によって接合されている。

上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌそれぞれは、ｚ方向からの平面視において、対応する半導体チップ３０を内包している。

図４に示すように、上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌそれぞれの第２裏面５０ｂが被覆樹脂２０から露出している。第２裏面５０ｂは、放熱面と称されることがある。第２裏面５０ｂは、被覆樹脂２０の第２主面２０ｂと略面一である。上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの第２裏面５０ｂと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌの第２裏面５０ｂは、ｘ方向に離間して並んでいる。

＜ターミナル＞
ターミナル６０は、ｙ方向において半導体チップ３０と第２ヒートシンク５０との間に介在し、エミッタ電極３１Ｅと第２ヒートシンク５０とを電気的に中継している。ターミナル６０は、エミッタ電極３１Ｅと第２ヒートシンク５０との電気伝導、熱伝導経路の途中に位置する。ターミナル６０は、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの金属材料を用いて形成された柱状体である。ターミナル６０は、表面に、めっき膜を備えてもよい。ターミナル６０は、金属ブロック体、中継部材と称されることがある。

上記したように、上アーム側ターミナル６０Ｈの第２対向面５０ａ側の面と上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの第２対向面５０ａの間とが、はんだ９０によって接合されている。上アーム側ターミナル６０Ｈの上アーム側半導体チップ３０Ｈ側の面と上アーム側半導体チップ３０Ｈの第２基板面３１ｂに設けられたエミッタ電極３１Ｅとが、はんだ９０によって接合されている。

また上記したように、下アーム側ターミナル６０Ｌの第２対向面５０ａ側の面と、下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌの第２対向面５０ａとがはんだ９０によって接合されている。下アーム側ターミナル６０Ｌの下アーム側半導体チップ３０Ｌ側の面と下アーム側半導体チップ３０Ｌの第２基板面３１ｂに設けられたエミッタ電極３１Ｅとが、はんだ９０によって接合されている。

＜継手部＞
上記したように第１継手部７１は下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌに一体的に連結されている。図５に示すように、第１継手部７１は第１対向面４０ａからｚ方向に離間する態様で延びる第１伸長部７１ａと、第１伸長部７１ａに連結されｘ方向に下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌから離間する態様で延びる第２伸長部７１ｂを有している。

上記したように第２継手部７２は上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈに一体的に連結されている。図５に示すように、第２継手部７２は上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈのｘ方向の一端に接続される第１延長部７４と、第１延長部７４の上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈからｘ方向に離間した側の他端に接続される第２延長部７５を有している。なお、第１延長部７４は連結部に相当する。第２延長部７５は並行部に相当する。

言い換えれば第１延長部７４はｘ方向で第２延長部７５と上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの間に位置している。別の言い方をすれば、第１延長部７４はｘ方向で第２延長部７５よりも上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈ側に位置している。

第１延長部７４と第２延長部７５それぞれはｚ方向に並ぶ継手内面７２ａと継手外面７２ｂを有している。図５に示すように継手内面７２ａと第２対向面５０ａとが一体的に連結されている。継手外面７２ｂと第２裏面５０ｂとが一体的に連結されている。なお、継手内面７２ａは第２上面に相当する。

継手内面７２ａについて詳しく言えば、第１延長部７４の継手内面７２ａと第２延長部７５の継手内面７２ａがｘ方向とｚ方向で面一になっている。

継手外面７２ｂについて詳しく言えば、第１延長部７４の継手外面７２ｂが第２延長部７５の継手外面７２ｂよりもｙ方向で第２伸長部７１ｂ側に設けられている。

第１延長部７４の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積が、第２延長部７５の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積よりも小さくなっている。

また第２延長部７５は継手内面７２ａ側において第１継手部７１の第２伸長部７１ｂとｚ方向で対向する態様で並んでいる。第２延長部７５と第２伸長部７１ｂとの間にははんだ９０が介在されている。これによって第２延長部７５と第２伸長部７１ｂが電気的および機械的に接続されている。

第１継手部７１と第２継手部７２は上アーム側半導体チップ３０Ｈのエミッタ電極３１Ｅと下アーム側半導体チップ３０Ｌのコレクタ電極３１Ｃとを電気的に接続する役割を担っている。

上記したように第３継手部７３は下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌに一体的に連結されている。第３継手部７３はｘ方向に上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈから離間する態様で延びている。

第３継手部７３と負極端子８０Ｎとがはんだ９０によって接合されている。図４に示すように下アーム側半導体チップ３０Ｌのエミッタ電極３１Ｅと負極端子８０Ｎとを電気的に接続する役割を担っている。

＜主端子＞
上記したように主端子８０は、正極端子８０Ｐと、負極端子８０Ｎと、出力端子８０Ｓそれぞれを有する。

正極端子８０Ｐは、直流電源２の高電位側と上アーム側半導体チップ３０Ｈのコレクタ電極３１Ｃに電気的に接続されている。正極端子８０ＰはＰ端子、高電位電源端子と称されることがある。

負極端子８０Ｎは、直流電源２の低電位側と下アーム側半導体チップ３０Ｌのエミッタ電極３１Ｅに電気的に接続されている。負極端子８０Ｎは、Ｎ端子、低電位電源端子と称されることがある。

出力端子８０Ｓは、上アーム９Ｈと下アーム９Ｌとの接続点に接続されている。より具体的に言えば、８０Ｓは上アーム側半導体チップ３０Ｈのエミッタ電極３１Ｅおよび下アーム側半導体チップ３０Ｌのコレクタ電極３１Ｃに電気的に接続されている。

また、出力端子８０Ｓは上アーム側半導体チップ３０Ｈのエミッタ電極３１Ｅおよび下アーム側半導体チップ３０Ｌのコレクタ電極３１Ｃの他に、モータジェネレータ３に電気的に接続されている。出力端子８０Ｓは、Ｏ端子、交流端子と称されることがある。

正極端子８０Ｐは、上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈのパッド３２Ｐが設けられた側の端とは反対側の端からｚ方向に延接されることで形成されている。出力端子８０Ｓは、下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌのパッド３２Ｐが設けられた側の端とは反対側の端からｚ方向に延接されることで形成されている。負極端子８０Ｎはｘ方向において正極端子８０Ｐと出力端子８０Ｓの間に設けられる。負極端子８０Ｎは第３継手部７３にはんだ９０などを介して接合されている。

これら正極端子８０Ｐ、負極端子８０Ｎ、出力端子８０Ｓはｘ方向に離間して順に配置されている。正極端子８０Ｐ、負極端子８０Ｎ、出力端子８０Ｓの一部が被覆樹脂２０によって封止されている。正極端子８０Ｐ、負極端子８０Ｎ、出力端子８０Ｓの残りの部位が被覆樹脂２０から露出されている。

＜信号端子＞
上記したように複数の信号端子１００は上アーム側半導体チップ３０Ｈに接続される複数の上アーム側信号端子１００Ｈと、下アーム側半導体チップ３０Ｌに接続される複数の下アーム側信号端子１００Ｌを有する。複数の上アーム側信号端子１００Ｈと下アーム側信号端子１００Ｌそれぞれが基板１６に電気的および機械的に接続される。

図２および図３に示すように複数の上アーム側信号端子１００Ｈがｘ方向に離間して並んでいる。複数の上アーム側信号端子１００Ｈは、上アーム側半導体チップ３０Ｈに電気的に接続されるパッド３２Ｐに電気的に接続されている。具体的に言えば、上アーム側信号端子１００Ｈが、上アーム側ワイヤ６５Ｈを介して、上アーム側半導体チップ３０Ｈに電気的に接続されるパッド３２Ｐに電気的に接続されている。

同様に複数の下アーム側信号端子１００Ｌがｘ方向に離間して並んでいる。複数の下アーム側信号端子１００Ｌは下アーム側半導体チップ３０Ｌに電気的に接続されるパッド３２Ｐに電気的に接続されている。具体的に言えば、下アーム側信号端子１００Ｌが、下アーム側ワイヤ６５Ｌを介して、下アーム側半導体チップ３０Ｌに電気的に接続されるパッド３２Ｐに電気的に接続されている。

＜パワーカードの製造方法＞
以下にパワーカード１５の製造方法について説明する。

先ず筐体を成す第１治具１５０を準備する。次に第１治具１５０の空間にリードフレームを搭載する。次に下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌの第１対向面４０ａに板状のはんだ９０を搭載する。この板状のはんだ９０に下アーム側半導体チップ３０Ｌを搭載する。この下アーム側半導体チップ３０Ｌに板状のはんだ９０を搭載する。この板状のはんだ９０に下アーム側ターミナル６０Ｌを搭載する。下アーム側ターミナル６０Ｌに板状のはんだ９０を搭載する。第１継手部７１の第１対向面４０ａ側の面に板状のはんだ９０を搭載する。

同様に上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈの第１対向面４０ａに板状のはんだ９０を搭載する。この板状のはんだ９０に上アーム側半導体チップ３０Ｈを搭載する。この上アーム側半導体チップ３０Ｈに板状のはんだ９０を搭載する。この板状のはんだ９０に上アーム側ターミナル６０Ｈを搭載する。上アーム側ターミナル６０Ｈに板状のはんだ９０を搭載する。以下、説明を簡便とするために第１治具１５０に設けられた上記したパワーカード１５の構成要素をまとめて第１部品９１と示す。

次に第１部品９１を図示しない炉に入れ、加熱する。その際、板状のはんだ９０が溶融して液体状になる。液体状のはんだ９０はその後冷却され、固化する。この固化したはんだ９０によってパワーカード１５を構成する部品同士が接合されるようになっている。

例えば固化したはんだ９０によって下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌと下アーム側半導体チップ３０Ｌが接合する。固化したはんだ９０によって下アーム側半導体チップ３０Ｌと下アーム側ターミナル６０Ｌが接合する。固化したはんだ９０によって上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと上アーム側半導体チップ３０Ｈが接合する。固化したはんだ９０によって上アーム側半導体チップ３０Ｈと上アーム側ターミナル６０Ｈが接合する。

また下アーム側ターミナル６０Ｌの設けられた板状のはんだ９０と第１継手部７１に設けられた板状のはんだ９０と上アーム側ターミナル６０Ｈに設けられた板状のはんだ９０それぞれは表面張力によって半球状に固化する。なお、図６においては、炉で加熱された後、さらに冷却された状態の第１部品９１を示している。

次に図７に示すように筐体を成す第２治具２００を準備する。第２治具２００は底部２１０と底部２１０の周りを環状に囲む態様でｚ方向に起立する側部２２０を有する。また底部２１０には底部２１０からｚ方向に離間する態様で側部２２０の延びる方向に延びる突起部２３０が形成されている。

底部２１０と側部２２０の間の空間に上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌそれぞれを搭載する。突起部２３０に第２継手部７２を搭載する。突起部２３０と第２継手部７２との間にはわずかに空隙が存在している。

次に、図８に示すように、上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌそれぞれの第２対向面５０ａ側に第１部品９１を搭載する。以下、説明を簡便とするために、上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌに第１部品９１の搭載されたパワーカード１５を構成する構成要素をまとめて第２部品９２と示す。

次に、第２治具２００に設けられた状態の第２部品９２を炉に入れる。図８に示すように炉にはｙ方向に伸縮可能なバネ体３００が設けられている。上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈと下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌがバネ体３００とｙ方向で接触するように、第２部品９２を炉に入れる。

その際、バネ体３００から第２部品９２にｙ方向の不勢力が加わる。この状態で第２部品９２を炉で加熱する。

第２部品９２が加熱されるとはんだ９０が溶融して液体状になる。すると図９に示すように上アーム側ターミナル６０Ｈと上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの間のはんだ９０のｙ方向の厚さが薄くなる。第１継手部７１と第２継手部７２の間のはんだ９０のｙ方向の厚さが薄くなる。下アーム側ターミナル６０Ｌと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌの間のはんだ９０のｙ方向の厚さが薄くなる。そのために第２継手部７２に第１継手部７１からｙ方向に荷重がかかりやすくなっている。

図８に示すように、第２継手部７２と突起部２３０との間にはｙ方向にわずかな隙間がある。バネ体３００によって第２部品９２にｙ方向の不勢力が加えられた状態で、はんだ９０が溶融すると、第２継手部７２に第１継手部７１からｙ方向に荷重がかかる。これによって、第２継手部７２が突起部２３０側に押されるように変動する。

第２継手部７２が突起部２３０に接触する程度に変動すると、それに伴って上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの突起部２３０からｘ方向に離間した側の端が底部２１０から上アーム側ターミナル６０Ｈ側に浮き上がる。その際、上アーム側半導体チップ３０Ｈと上アーム側ターミナル６０Ｈの間に設けられたはんだ９０が上アーム側半導体チップ３０Ｈのエミッタ電極３１Ｅの設けられた領域の周辺に拡がる虞がある。

上アーム側半導体チップ３０Ｈのエミッタ電極３１Ｅの周囲には複数のパッド３２Ｐが設けられている。はんだ９０が複数のパッド３２Ｐに接触し、その結果短絡する虞がある。

＜作用効果＞
本実施形態においては、これまでに説明したように第１延長部７４の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積が、第２延長部７５の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積よりも小さくなっている。そのために第２継手部７２にｙ方向の荷重が加わった際に、第２延長部７５よりも第１延長部７４が積極的に変形しやすくなっている。

これによって上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの上アーム側半導体チップ３０Ｈに対する位置の変動が抑制されやすくなっている。より具体的に言えば、上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの突起部２３０からｘ方向に離間した側の端が底部２１０から上アーム側ターミナル６０Ｈ側に浮き上がりにくくなっている。上アーム側ターミナル６０Ｈが上アーム側半導体チップ３０Ｈに押し当てられにくくなっている。

それに伴い、上アーム側半導体チップ３０Ｈと上アーム側ターミナル６０Ｈの間に設けられたはんだ９０が、上アーム側半導体チップ３０Ｈのエミッタ電極３１Ｅの設けられた領域の周辺に拡がりにくくなっている。はんだ９０が複数のパッド３２Ｐに接触しにくくなっている。短絡が抑制されやすくなっている。

またこれまでに説明したように、第１延長部７４の継手内面７２ａと第２延長部７５の継手外面７２ｂがｘ方向とｚ方向で面一になっている。第１延長部７４の継手外面７２ｂが第２延長部７５の継手外面７２ｂよりもｙ方向で第２伸長部７１ｂ側に設けられている。

そのために、第１延長部７４の継手外面７２ｂ側の第２延長部７５との継ぎ目と、第１延長部７４の継手外面７２ｂ側の上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈとの継ぎ目それぞれに応力集中することが抑制されやすくなっている。第１延長部７４の継手外面７２ｂ側の第２延長部７５との継ぎ目と、第１延長部７４の継手外面７２ｂ側の上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈとの継ぎ目それぞれが損傷しにくくなっている。

（第１変形例）
図１０に示すように、第１延長部７４の継手外面７２ｂと第２延長部７５の継手外面７２ｂがｘ方向とｚ方向で面一になっていてもよい。第１延長部７４の継手内面７２ａが、第２延長部７５の継手内面７２ａと上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの第２対向面５０ａそれぞれよりもｙ方向で第２伸長部７１ｂ側に設けられていても良い。

その場合、第２伸長部７１ｂと第２延長部７５の間のはんだ９０が溶融し、拡がったとしても、はんだ９０が第１延長部７４の継手内面７２ａ側の第２延長部７５と上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの間の空間に捉えられやすくなっている。

（第２変形例）
図１１に示すように、第１延長部７４の継手外面７２ｂが第２延長部７５の継手外面７２ｂよりもｙ方向で第２伸長部７１ｂ側に位置していてもよい。第２延長部７５の継手内面７２ａが第１延長部７４の継手内面７２ａよりもｙ方向で第２伸長部７１ｂ側に位置していてもよい。

（第３変形例）
図１２に示すように、第１延長部７４の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積と、第２延長部７５の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積が等しくなっていてもよい。

その場合、第１延長部７４の形成材料に第２延長部７５の形成材料とは異なる異材料が含まれていてもよい。例えば第２延長部７５の部材がＣｕで、第１延長部７４の部材がＣｕよりも変形しやすいＡｌなどが含まれていてもよい。なお、第１延長部７４と第２延長部７５の部材の全てが異なっていても良い。第１延長部７４に第２延長部７５と異なる異材料が含まれていればよい。

また、以下説明を簡便とするために第１延長部７４の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積を単に第１延長部７４の断面積と示す。第２延長部７５の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積を単に第２延長部７５の断面積と示す。

（第４変形例）
これまでに第１延長部７４の断面積と第２延長部７５の断面積が異なる場合と、第１延長部７４に第２延長部７５とは異なる異材料が含まれている場合それぞれについて説明した。しかしながら図１３に示すように第１延長部７４の断面積と第２延長部７５の断面積が異なり、さらに第１延長部７４に第２延長部７５とは異なる異材料が含まれていてもよい。

（第５変形例）
図１４に示すように第２延長部７５に継手内面７２ａから継手外面７２ｂ側に凹む半球状の凹部７６が形成されていてもよい。凹部７６の曲率半径は、第１継手部７１に設けられた半球状に固化したはんだ９０の曲率半径よりも小さくなっている。なお凹部７６は半球形状に限定されていなくてもよい。

その場合、図１５に示すように第２部品９２を炉で加熱する際、第１継手部７１に設けられた半球状に固化したはんだ９０が溶融して、その一部が凹部７６に入り込む。残りのはんだ９０によって第１継手部７１と第２継手部７２とが接合されるようになる。図１６に示すように第１継手部７１と第２継手部７２の間のはんだ９０のｙ方向の厚さが薄くなる。

それに伴って、第１継手部７１から第２継手部７２にかかる荷重が小さくなりやすくなる。そのために上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈの突起部２３０からｘ方向に離間した側の端が底部２１０から上アーム側ターミナル６０Ｈ側に浮き上がりにくくなっている。

（第６変形例）
図１７に示すように第１部品９１を第１治具１５０に設け、炉で加熱する際に、第１部品９１のターミナル６０側にはんだ９０に不濡れの蓋状の第３治具４００を適用してもよい。

第１部品９１に第３治具４００を適用した状態で第１部品９１を炉で加熱することで、下アーム側ターミナル６０Ｌと上アーム側ターミナル６０Ｈと第１継手部７１の第２伸長部７１ｂそれぞれに設けられたはんだ９０が半球状になりにくくなる。これらはんだ９０のｙ方向の厚みが抑制されやすくなっている。

そのために、図１８に示すように第１部品９１を第２ヒートシンク５０に設ける際に、側部２２０と上アーム側第１ヒートシンク４０Ｈおよび側部２２０と下アーム側第１ヒートシンク４０Ｌの間のｙ方向の空隙が狭まりやすくなっている。

そのために炉で加熱してはんだ９０が溶融した際に第１部品９１の上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌに向かう移動量が抑制されやすくなっている。上アーム側第２ヒートシンク５０Ｈと上アーム側ターミナル６０Ｈの間のはんだ９０が拡がりにくくなっている。下アーム側第２ヒートシンク５０Ｌと下アーム側ターミナル６０Ｌの間のはんだ９０が拡がりにくくなっている。

３０Ｈ…上アーム側半導体チップ、５０ａ…第２対向面、５０ｂ…第２裏面、５０Ｈ…上アーム側第２ヒートシンク、６０Ｈ…上アーム側ターミナル、７１…第１継手部、７２…第２継手部、７２ａ…継手内面、７４…第１延長部、７５…第２延長部、７６…凹部、９０…はんだ

Claims (4)

1. 半導体チップ（３０Ｈ）と、
   前記半導体チップの設けられる第１上面（５０ａ）を備える搭載部（５０Ｈ）と、
   前記第１上面に連結される第２上面（７２ａ）を備える第１中継部（７２）と、
   前記第１中継部の前記第２上面側に設けられる第２中継部（７１）と、を有し、
   前記第１中継部が、前記第２中継部と並ぶ並行部（７５）と、前記並行部と前記搭載部を連結する前記並行部よりも変形しやすい連結部（７４）と、を有する半導体装置。
2. 前記連結部の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積が、前記並行部の延びる延長方向に直交する方向に沿う平面で切断した断面積よりも小さくなっている請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記連結部の形成材料には、前記並行部の形成材料とは異なる異材料が含まれている請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記並行部と前記第２中継部を接合するはんだ（９０）を有し、
   前記並行部の一部に前記第１上面から前記第１上面の裏側に向かって凹む凹部（７６）が形成され、
   前記はんだの一部が前記凹部に設けられ、
   前記並行部と前記第２中継部とが前記はんだを介して接合されている請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体装置。

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