JP4275005B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本実施の形態では、本発明に係わる半導体装置について説明する。図1は、本発明による半導体装置の実装構造の一実施例を示す断面図である。図2は、図1に示す半導体装置の接合部の構造をさらに詳細に示す断面図である。図1、2において、半導体装置Aは、整流作用を有する半導体素子1の上下に薄板状の低熱膨張部材4a(4)、4b(4)が配置され、その上にCu製のリード電極3、その下にCu製のベース電極2が配置されている。リード電極3、低熱膨張部材4b、半導体素子1、低熱膨張部材4a、ベース電極2のそれぞれの間は、Sn-35Sb-11Ag-8Cu(wt%)の組成を有する半田材6、7、8、9を接合材として使用して接合されている。
上記実施の形態では、低熱膨張部材4として、低熱膨張材料21の上下面を良導体材料22で挟み、その全周をNiめっき23で覆う構成を示したが、かかる構成以外の構成でも構わない。
本実施の形態では、前記実施の形態で説明した低熱膨張部材4の変形例の構成について述べる。図5は、本発明による半導体装置Aに用いる低熱膨張部材4の一実施例を示すもので、(a)は(b)に示すD−D線での平断面図であり、(b)は(a)に示す低熱膨張部材4のC−C線での断面図である。図5において、内部に配置された複数の部材は熱膨張率が高く熱や電気の良導体材料22としてのCuあるいはCu合金で、周囲の部材は熱や電気の伝導率が低いFe-Ni合金などの低熱膨張材料21で構成されている。良導体材料22と低熱膨張材料21の間は強固に金属接合されている。低熱膨張部材4の周囲全体は、Niめっき23で覆われている。
前記実施の形態で説明した低熱膨張部材4は、薄板状に形成され、半導体素子1とベース電極2、リード電極3等の電極部材との間に配置することを前提とするため、良導体材料22を設けることにより半導体素子1と電極部材との導通を確保する構成を有していた。
本実施の形態では、電極部材を低熱膨張材料で形成することで、電極部材に熱歪みを緩和する機能を発揮させようとする構成である。図13は、本発明による半導体装置Aの実装構造の一実施例を示す断面図である。
Claims (5)
- 整流作用を有する半導体素子と、前記半導体素子の一方の電極面と接合材によって電気的に接続されたリード電極端子と、前記半導体素子の他方の電極面と接合材によって接続されたベース電極端子と、前記半導体素子と両前記電極端子との接合部分を絶縁封止する絶縁部材とを備えた半導体装置であって、
前記接合材が、固相線温度が300℃以上、かつ液相線温度が400℃以下で、Pbを含まずSn、Sbを主要構成元素とする合金材料で構成され、
前記接合材は、43wt%≦Sb/(Sn+Sb)重量比<53wt%の組成比率のSn、Sbに、Ag、Cuを1種以上かつ5〜30wt%の量を含むことを特徴とする半導体装置。 - 整流作用を有する半導体素子と、前記半導体素子の一方の電極面と接合材によって電気的に接続されたリード電極端子と、前記半導体素子の他方の電極面と接合材によって接続されたベース電極端子と、前記半導体素子と両前記電極端子との接合部分を絶縁封止する絶縁部材とを備えた半導体装置であって、
前記リード電極端子と前記半導体素子の電極面の間に、熱膨張率が10ppm以下で、前記半導体素子と接合される面の外形寸法が前記半導体素子の電極面の外形寸法より小さい薄板状の第1の低熱膨張部材が配置され、
前記ベース電極端子と前記半導体素子の電極面の間に、熱膨張率が10ppm以下で、前記半導体素子と接合される面の外形寸法が前記半導体素子の電極面の外形寸法より大きい薄板状の第2の低熱膨張部材が配置され、
前記ベース電極端子と前記第2の低熱膨張部材との間、前記第2の低熱膨張部材と前記半導体素子との間、前記半導体素子と前記第1の低熱膨張部材との間、前記第1の低熱膨張部材と前記リード電極端子との間がいずれも、固相線温度300℃以上、かつ液相線温度が400℃以下で、Pbを含まずSn、Sbを主要構成元素とする合金の接合材で電気的に接続され、
前記接合材は、43wt%≦Sb/(Sn+Sb)重量比<53wt%の組成比率のSn、Sbに、Ag、Cuを1種以上かつ5〜30wt%の量を含むことを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または2記載の半導体装置において、
前記接合材は、0.01〜5wt%のNi、Ge、Zn、Ga、0.005〜0.5wt%のPのいずれか1種以上を含む合金であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項1または2記載の半導体装置において、
前記接合材により接合されてなる前記接合部分は、金属材料構成がNi/前記接合材/Niであることを特徴とする半導体装置。 - 請求項2記載の半導体装置において、
前記第1の低熱膨張部材及び、または前記第2の低熱膨張部材はリングに形成されて前記半導体素子に接合され、
前記リード電極端子及び、または前記ベース電極端子が前記リングの内側で前記半導体素子に接合されていることを特徴とする半導体装置。
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