JP4893303B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the generation of a catching void in a solder part between a second metallic body and a third metallic body in a semiconductor device configured by laminating a first metallic body, a semiconductor element, the second metallic body, and the third metallic body and connecting gaps between their laminated components through solder. <P>SOLUTION: The second metallic body 4 and the third metallic body 5 are laminated through solder so that out of end portions in a soldering surface 4a of the second metallic body 4 forming a square, corner portions 41 of which the distance L1 from the center K of the soldering surface 4a is long are superposed to a solder spread preventing groove 10 and side portions 42 of which the distance L2 from the center K is short are arranged on the inner peripheral side of the solder spread preventing groove 10 without being superposed to the groove 10. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、第１の金属体、半導体素子、第２の金属体、第３の金属体を積層し、これら積層された部品の間がはんだを介して接続されてなる半導体装置に関し、特に第２の金属体と第３の金属体とのはんだ付け構成に関する。   The present invention relates to a semiconductor device in which a first metal body, a semiconductor element, a second metal body, and a third metal body are stacked, and the stacked components are connected to each other through solder. The present invention relates to a soldering configuration of the second metal body and the third metal body.

従来より、この種の一般的な半導体装置として、第１の金属体、半導体素子、第２の金属体、第３の金属体を積層し、これら部品の間をはんだを介して接続したものを、モールド樹脂にて封止してなるものが提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。   Conventionally, as a general semiconductor device of this type, a first metal body, a semiconductor element, a second metal body, and a third metal body are stacked and these components are connected via solder. The one formed by sealing with a mold resin has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

このような半導体装置においては、第１〜第３の金属体は、それぞれ半導体素子と電気的に接続されて半導体素子の電極として機能するとともに、第１の金属体および第３の金属体の一部をモールド樹脂から露出させ、半導体素子の熱を放熱するようにしている。   In such a semiconductor device, each of the first to third metal bodies is electrically connected to the semiconductor element and functions as an electrode of the semiconductor element, and one of the first metal body and the third metal body. The part is exposed from the mold resin to dissipate heat from the semiconductor element.

ここで、従来では、第２の金属体と第３の金属体とのはんだ付けにおいては、第２の金属体に迎えはんだをしておき、これを第３の金属体に重ね合わせて、はんだリフローすることにより行われる。   Here, conventionally, in the soldering of the second metal body and the third metal body, the solder is applied to the second metal body, and the solder is superposed on the third metal body to be soldered. This is done by reflowing.

そして、従来では、上記特許文献１、２などに示されているように、このはんだリフロー時に当該両金属体間に発生する余剰はんだを、第３の金属体側に設けた環状の溝であるはんだ広がり防止溝に収納し、広がりを防止している。
特開２００４−３０３８６９号公報 特開２００５-１３６０１８号公報 Conventionally, as shown in Patent Documents 1 and 2 and the like, the solder that is an annular groove provided on the third metal body side is used to remove the excess solder generated between the two metal bodies during the solder reflow. Housed in a spread prevention groove to prevent spread.
JP 2004-303869 A JP 2005-136018 A

ここで、図１２は、上記従来文献に基づいて本発明者が試作した半導体装置において、第２の金属体４と第３の金属体５とのはんだ付け工程におけるはんだ６の広がりの様子を示す図である。なお、この図１２では、識別を容易にするため、はんだ広がり防止溝１０には斜線ハッチングを施してある。   Here, FIG. 12 shows how the solder 6 spreads in the soldering process of the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device prototyped by the present inventor based on the above-mentioned conventional literature. FIG. In FIG. 12, the solder spreading preventing groove 10 is hatched for easy identification.

また、図１２中の点ハッチングされた部分は、第２の金属体４のはんだ付け面に設けられたはんだ６のうち第３の金属体５のはんだ付け面に接触している部分であり、はんだ広がり防止溝１０の内周側において広がっていくはんだ６に相当する。   In addition, the part hatched in FIG. 12 is a part that is in contact with the soldering surface of the third metal body 5 among the solder 6 provided on the soldering surface of the second metal body 4. This corresponds to the solder 6 spreading on the inner peripheral side of the solder spreading preventing groove 10.

この半導体装置においては、互いに対向する第２の金属体４のはんだ付け面と第３の金属体５のはんだ付け面とでは、第３の金属体５のはんだ付け面の方が大きい。つまり、第３の金属体５の方がモールド樹脂内に位置する第２の金属体４よりもサイズが大きい。そして、上記したはんだ広がり防止溝１０は、第３の金属体５のはんだ付け面のうちはんだ６が設置される領域の外周に設けられる。   In this semiconductor device, the soldering surface of the third metal body 5 is larger between the soldering surface of the second metal body 4 and the soldering surface of the third metal body 5 facing each other. That is, the size of the third metal body 5 is larger than that of the second metal body 4 located in the mold resin. And the above-mentioned solder spreading prevention groove 10 is provided on the outer periphery of the region where the solder 6 is installed on the soldering surface of the third metal body 5.

また、通常、第２の金属体４のはんだ付け面は、その中心から端部までの距離が部分的に異なるものである。つまり、図１２に示される例では、第２の金属体４は一般的な四角形板状のものであり、それゆえ、第２の金属体４のはんだ付け面は四角形となる。そして、この四角形のはんだ付け面は、端部のうち中心からの距離が長い部位が角部４１であり、中心からの距離が短い部位が辺部４２であるというものになる。   In general, the soldering surface of the second metal body 4 is partially different in distance from the center to the end. That is, in the example shown in FIG. 12, the second metal body 4 has a general rectangular plate shape, and therefore the soldering surface of the second metal body 4 is a square. The square soldering surface is such that a portion having a long distance from the center among the end portions is the corner portion 41, and a portion having a short distance from the center is the side portion 42.

第２の金属体４のはんだ付け面がこのようなものである場合、図１２（ｂ）に示されるように、はんだリフロー時に余剰のはんだ６がはんだ広がり防止溝１０に収納される際、これらはんだ６は、はんだ付け領域の全体に広がる前に、第２の金属体４のはんだ付け面のうち中心から近い辺部４２にて先に当該溝１０に到達し、当該溝１０内に流れ込んでしまう。   When the soldering surface of the second metal body 4 is such, when the excess solder 6 is stored in the solder spreading prevention groove 10 during solder reflow, as shown in FIG. Before the solder 6 spreads over the entire soldering area, the solder 6 first reaches the groove 10 at the side 42 near the center of the soldering surface of the second metal body 4 and flows into the groove 10. End up.

すると、このはんだ広がり防止溝１０内では当該溝１０以外の部分よりも、はんだ６の濡れ広がりが速いので、図１２（ｃ）に示されるように、第２の金属体４のはんだ付け面のうち中心から遠い角部４１にて、はんだ６が回り込んでしまい、巻き込みボイド９００が発生する。   Then, since the solder 6 wets and spreads faster in the solder spreading prevention groove 10 than in the portion other than the groove 10, as shown in FIG. Among them, the solder 6 wraps around at the corner portion 41 far from the center, and the entrainment void 900 is generated.

なお、このような巻き込みボイドの問題は、第２の金属体のはんだ付け面が上記した四角形である場合以外にも、中心から端部までの距離が部分的に異なるものである場合には、共通して発生すると考えられる。   In addition, in the case where the distance from the center to the end part is different in addition to the case where the soldering surface of the second metal body is the above-described quadrangle, It is thought that it occurs in common.

たとえば、第２の金属体のはんだ付け面が三角形、長方形、六角形、楕円形、その他の不定形などであっても、上記図１２の場合と同様に、第２の金属体のはんだ付け面における端部のうち中心からの距離が短い部位において、中心からの距離が長い部位よりも先に、リフローしたはんだがはんだ広がり防止溝に流れ込み、当該距離が長い部位にて巻き込みボイドが発生すると考えられる。   For example, even if the soldering surface of the second metal body is a triangle, rectangle, hexagon, ellipse, or any other irregular shape, the soldering surface of the second metal body is the same as in the case of FIG. At the part where the distance from the center is short, the reflowed solder flows into the solder spreading prevention groove before the part where the distance from the center is long, and it is considered that a void is generated at the part where the distance is long It is done.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、第１の金属体、半導体素子、第２の金属体、第３の金属体を順に積層し、これら積層された部品の間がはんだを介して接続されてなる半導体装置において、第２の金属体と第３の金属体とのはんだ付け部にて巻き込みボイドの発生を極力防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, in which a first metal body, a semiconductor element, a second metal body, and a third metal body are laminated in order, and solder is placed between these laminated parts. An object of the present invention is to prevent the generation of entanglement voids at the soldered portion between the second metal body and the third metal body in the semiconductor device connected through the semiconductor device.

上記目的を達成するため、本発明では、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における端部のうち中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）を、はんだ広がり防止溝（１０）と重なり合う位置に配置し、当該端部のうち中心（Ｋ）からの距離（Ｌ２）が短い部位（４２）を、はんだ広がり防止溝（１０）の内周側に配置したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the present invention, a portion (41) having a long distance (L1) from the center (K) among the ends of the soldering surface (4a) of the second metal body (4) is soldered. The part (42) having a short distance (L2) from the center (K) is arranged on the inner peripheral side of the solder spreading preventing groove (10), at a position overlapping with the spreading preventing groove (10). It is characterized by that.

それによれば、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の端部のうち当該はんだ付け面（４ａ）の中心（Ｋ）から遠い位置にある部位（４１）にて、リフローしたはんだ（６）を、積極的にはんだ広がり防止溝（１０）に流し込む構成としているため、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の端部の全体に渡って均一に、はんだ（６）が充填されやすくなり、第２の金属体（４）と第３の金属体（５）とのはんだ付け部にて巻き込みボイドの発生を極力防止することができる。   According to it, it reflowed in the part (41) in the position far from the center (K) of the said soldering surface (4a) among the edge parts of the soldering surface (4a) of the 2nd metal body (4). Since the solder (6) is actively poured into the solder spreading prevention groove (10), the solder is uniformly distributed over the entire end of the soldering surface (4a) of the second metal body (4). It becomes easy to fill (6), and the generation of entrainment voids can be prevented as much as possible at the soldering portion between the second metal body (4) and the third metal body (5).

ここで、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）としては、端部のうち中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位が角部（４１）であり且つ中心（Ｋ）からの距離（Ｌ２）が短い部位が辺部（４２）である多角形をなすものにできる（後述の図４、図１１参照）。また、この多角形としては四角形とすることができる（後述の図４参照）。   Here, as a soldering surface (4a) of the second metal body (4), a portion having a long distance (L1) from the center (K) in the end portion is the corner portion (41) and the center (K ) To form a polygon whose side (42) is short (see FIGS. 4 and 11 described later). In addition, the polygon can be a rectangle (see FIG. 4 described later).

また、第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）のうちはんだ広がり防止溝（１０）の内側に位置する部位には、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における端部のうち中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）と第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の中心（Ｋ）とを結ぶ方向に沿って配置されるとともに、はんだ広がり防止溝（１０）に連通する連通溝（１１）を設けてもよい（後述の図６参照）。   In addition, the soldering surface (4a) of the second metal body (4) is disposed on a portion of the soldering surface (5c) of the third metal body (5) located inside the solder spreading prevention groove (10). Is disposed along the direction connecting the part (41) having a long distance (L1) from the center (K) and the center (K) of the soldering surface (4a) of the second metal body (4). In addition, a communication groove (11) communicating with the solder spreading prevention groove (10) may be provided (see FIG. 6 described later).

また、第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）のうちはんだ広がり防止溝（１０）の内側に位置する部位には、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における端部のうち中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）と第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の中心（Ｋ）とを結ぶ方向に沿って配置されるとともに、第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）よりもはんだ（６）の濡れ性に優れた表面処理部（１２）が設けられていてもよい（後述の図７参照）。   In addition, the soldering surface (4a) of the second metal body (4) is disposed on a portion of the soldering surface (5c) of the third metal body (5) located inside the solder spreading prevention groove (10). Is disposed along the direction connecting the part (41) having a long distance (L1) from the center (K) and the center (K) of the soldering surface (4a) of the second metal body (4). In addition, a surface treatment portion (12) having better wettability of the solder (6) than the soldering surface (5c) of the third metal body (5) may be provided (see FIG. 7 described later). ).

それによれば、リフローしたはんだ（６）を、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の中心（Ｋ）側から当該中心（Ｋ）から遠い位置にある端部（４１）まで、連通溝（１１）や表面処理部（１２）を介して、広がりやすくすることができる。   According to this, the reflowed solder (6) is moved from the center (K) side of the soldering surface (4a) of the second metal body (4) to the end (41) far from the center (K). It can be easily spread through the communication groove (11) and the surface treatment portion (12).

また、はんだ広がり防止溝（１０）において、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における端部のうち中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）と重なり合う部位には、空気抜け用の切り欠き（１３）を設けてもよい（後述の図８参照）。   Further, in the solder spreading prevention groove (10), a portion overlapping the portion (41) having a long distance (L1) from the center (K) among the end portions of the soldering surface (4a) of the second metal body (4). May be provided with a notch (13) for venting air (see FIG. 8 described later).

それによれば、第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における端部のうち中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）にて発生する巻き込みボイドを、防止しやすい。   According to this, it is possible to prevent entrainment voids generated at the portion (41) having a long distance (L1) from the center (K) among the end portions of the soldering surface (4a) of the second metal body (4). Cheap.

また、はんだ広がり防止溝（１０）は、円形の環状をなしていてもよい（後述の図９参照）。それによれば、第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）側にて、はんだ付け領域の中心からはんだ広がり防止溝（１０）までの距離を、はんだ（６）が濡れ広がる全方向にて均一にできるため、好ましい。   Further, the solder spreading preventing groove (10) may have a circular ring shape (see FIG. 9 described later). According to this, on the soldering surface (5c) side of the third metal body (5), the distance from the center of the soldering region to the solder spreading prevention groove (10) is set in all directions so that the solder (6) spreads wet. Is preferable because it can be made uniform.

また、第２の金属体（４）における当該第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の外側の部位に、余剰のはんだ（６）を吸収する段差（１４）を設けるようにすれば（後述の図１０参照）、余剰のはんだ（６）の溢れを防止でき、好ましい。   Further, a step (14) for absorbing excess solder (6) is provided in a portion of the second metal body (4) outside the soldering surface (4a) of the second metal body (4). If so (see FIG. 10 to be described later), it is possible to prevent overflow of excess solder (6), which is preferable.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略平面構成を示す図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。なお、図１は、図２の上視図であるが、この図１においては、半導体装置１００におけるモールド樹脂７内の各部の平面配置構成をモールド樹脂７を透過して示している。この半導体装置１００は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic plan configuration of a semiconductor device 100 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view along the line AA in FIG. FIG. 1 is a top view of FIG. 2, but in FIG. 1, the planar arrangement configuration of each part in the mold resin 7 in the semiconductor device 100 is shown through the mold resin 7. The semiconductor device 100 is mounted on a vehicle such as an automobile and is applied as a device for driving a vehicle electronic device.

図１、図２に示されるように、本半導体装置１００は、第１の金属体３、半導体素子１、２、第２の金属体４、第３の金属体５を積層し、これら積層された部品１〜５の間がはんだ６を介して接続されてなる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 100 includes a first metal body 3, semiconductor elements 1 and 2, a second metal body 4, and a third metal body 5, which are stacked. The parts 1 to 5 are connected via the solder 6.

本実施形態では、半導体素子１、２は、平面的に配置された２個のものよりなる。たとえば、第１の半導体素子１はＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１であり、第２の半導体素子２は、ＦＷＤ（フライホイールダイオード）２である。   In this embodiment, the semiconductor elements 1 and 2 are composed of two elements arranged in a plane. For example, the first semiconductor element 1 is an IGBT (insulated gate bipolar transistor) 1, and the second semiconductor element 2 is an FWD (flywheel diode) 2.

ここで、第１の金属体３と第３の金属体５とは、半導体素子１、２を挟むように対向して配置されているが、これら第１および第３の金属体３、５は、半導体素子１、２の電極および放熱部材として機能するものである。そして、これら第１および第３の金属体３、５において、互いに対向する面すなわち内面とは反対側の面である外面は、放熱面３ａ、５ａとして構成されている。   Here, the first metal body 3 and the third metal body 5 are disposed so as to face each other with the semiconductor elements 1 and 2 sandwiched therebetween, but the first and third metal bodies 3 and 5 are The semiconductor elements 1 and 2 function as electrodes and heat dissipation members. And in these 1st and 3rd metal bodies 3 and 5, the outer surface which is a mutually opposing surface, ie, a surface on the opposite side to an inner surface, is comprised as the thermal radiation surface 3a, 5a.

これら第１および第３の金属体３、５は、一般的なリードフレーム材料からなるもので、たとえば銅合金にニッケルメッキを施した板材により構成されている。そして、両半導体素子１、２の一面は、これらに共通の第１の金属体３の内面に対して、はんだ６によって電気的・熱的に接続されている。   The first and third metal bodies 3 and 5 are made of a general lead frame material, and are made of, for example, a plate material obtained by applying nickel plating to a copper alloy. One surface of both semiconductor elements 1 and 2 is electrically and thermally connected to the inner surface of the first metal body 3 common to them by solder 6.

また、両半導体素子１、２の他面と第３の金属体５との間に、第２の金属体４が介在しているが、この第２の金属体４は、両半導体素子１、２のそれぞれに対して、別個設けられている。この第２の金属体４は、電気導電性、熱伝導性に優れた四角形板状のもので、通常銅からなるが、モリブデンなどを用いてもよい。ここでは、第２の金属体４は銅からなる。   Further, the second metal body 4 is interposed between the other surfaces of the semiconductor elements 1 and 2 and the third metal body 5. Separately provided for each of the two. The second metal body 4 is a quadrangular plate having excellent electrical and thermal conductivity, and is usually made of copper, but molybdenum or the like may be used. Here, the second metal body 4 is made of copper.

そして、各半導体素子１、２の他面と各第２の金属体４とは、はんだ６を介して電気的・熱的に接続されている。さらに、各第２の金属体４は、これらに共通の第３の金属体５の内面５ｃに対して、はんだ６によって電気的・熱的に接続されている。こうして、各半導体素子１、２は他面側にて、はんだ６および第２の金属体４を介して、第３の金属体５に電気的・熱的に接続されている。   The other surfaces of the semiconductor elements 1 and 2 and the second metal bodies 4 are electrically and thermally connected via solder 6. Further, each second metal body 4 is electrically and thermally connected to the inner surface 5 c of the third metal body 5 common to them by solder 6. Thus, the semiconductor elements 1 and 2 are electrically and thermally connected to the third metal body 5 via the solder 6 and the second metal body 4 on the other surface side.

ここで、各部を接続するはんだ６は、一般的な半導体装置の分野にて採用されるはんだ材料とすることができ、たとえば、すず−銅合金系はんだなどの鉛フリーはんだを採用することができる。   Here, the solder 6 that connects the respective parts can be a solder material that is employed in the field of general semiconductor devices. For example, a lead-free solder such as a tin-copper alloy solder can be employed. .

そして、図１、図２に示されるように、本実施形態の半導体装置１００においては、第１および第３の金属体３、５およびこれに挟み込まれた半導体素子１、２、第２の金属体４が、モールド樹脂７により封止されている。このモールド樹脂７はエポキシ系樹脂などからなり、型成形によって形成されたものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the semiconductor device 100 of the present embodiment, the first and third metal bodies 3 and 5 and the semiconductor elements 1 and 2 and the second metal sandwiched between them. The body 4 is sealed with the mold resin 7. This mold resin 7 is made of an epoxy resin or the like, and is formed by molding.

また、図１に示されるように、第１および第３の金属体３、５のそれぞれにおいて放熱面３ａ、５ａが、モールド樹脂７から露出している。これにより、本半導体装置１００は、第１および第２の半導体素子１、２の両面のそれぞれにて、第１の金属体３、第３の金属体５を介した放熱が行われる両面放熱型の構成となっている。   Further, as shown in FIG. 1, the heat radiation surfaces 3 a and 5 a are exposed from the mold resin 7 in the first and third metal bodies 3 and 5, respectively. Thereby, this semiconductor device 100 is a double-sided heat radiation type in which heat is radiated through the first metal body 3 and the third metal body 5 on both surfaces of the first and second semiconductor elements 1 and 2. It becomes the composition of.

また、第１および第３の金属体３、５は、はんだ６や第２の金属体４を介して、両半導体素子１、２の各面の図示しない電極に電気的に接続されている。   The first and third metal bodies 3 and 5 are electrically connected to electrodes (not shown) on the respective surfaces of both semiconductor elements 1 and 2 via the solder 6 and the second metal body 4.

ここで、図１、図２に示されるように、半導体装置１００においては、半導体素子１、２と電気的に接続された複数の端子３ｂ、５ｂ、８が設けられており、これら各端子３ｂ、５ｂ、８は、その一部がモールド樹脂７から露出するように、モールド樹脂７に封止されている。   Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 100 is provided with a plurality of terminals 3b, 5b, and 8 electrically connected to the semiconductor elements 1 and 2, and each of these terminals 3b. 5b and 8 are sealed with the mold resin 7 so that a part thereof is exposed from the mold resin 7.

ここで、本実施形態では、第１の金属体３、第３の金属体５は、それぞれ、第１の半導体素子１としてのＩＧＢＴ１のコレクタ側の電極および第２の半導体素子２としてのＦＷＤ２のカソード側の電極、ＩＧＢＴ１のエミッタ側の電極およびＦＷＤ２のアノード側の電極となるものである。   Here, in the present embodiment, the first metal body 3 and the third metal body 5 are the electrodes on the collector side of the IGBT 1 as the first semiconductor element 1 and the FWD 2 as the second semiconductor element 2, respectively. It becomes an electrode on the cathode side, an emitter side electrode of IGBT1, and an anode side electrode of FWD2.

そして、上記各端子のうちコレクタリード３ｂは、第１の金属体３と一体に成形されたものであり、第１の金属体３の端面からモールド樹脂７の外側に突出して露出している。また、エミッタリード５ｂは、第２の金属体５と一体に成形されたものであり、第２の金属体５の端面からモールド樹脂７の外側に突出して露出している。   Of the above terminals, the collector lead 3 b is formed integrally with the first metal body 3, and protrudes from the end surface of the first metal body 3 to the outside of the mold resin 7 and is exposed. The emitter lead 5 b is formed integrally with the second metal body 5, and is exposed to protrude from the end surface of the second metal body 5 to the outside of the mold resin 7.

また、図１、図２に示されるように、上記各端子のうち第１および第３の金属体３、５とは別体のリードフレームからなる端子８は、モールド樹脂７の内部にて、ＩＧＢＴ１の周囲に設けられている制御端子８である。   As shown in FIGS. 1 and 2, among the above terminals, the terminal 8 formed of a lead frame separate from the first and third metal bodies 3 and 5 is provided inside the mold resin 7. The control terminal 8 is provided around the IGBT 1.

この制御端子８は、ＩＧＢＴ１のゲート端子や各種の検査用端子などとして構成されるものである。そして、ＩＧＢＴ１は、ボンディングワイヤ９を介して、制御端子８と電気的に接続されている。   The control terminal 8 is configured as a gate terminal of the IGBT 1 or various inspection terminals. The IGBT 1 is electrically connected to the control terminal 8 via the bonding wire 9.

このような構成において、第３の金属体５と半導体素子１、２との間に介在する第２の金属体４は、このＩＧＢＴ１と制御端子８とのワイヤボンディングを行うにあたって、ワイヤ９の高さを維持するために、ＩＧＢＴ１のワイヤボンディング面と第３の金属体５との間の高さを確保している。   In such a configuration, the second metal body 4 interposed between the third metal body 5 and the semiconductor elements 1 and 2 is high in the wire 9 when the wire bonding between the IGBT 1 and the control terminal 8 is performed. In order to maintain the height, the height between the wire bonding surface of the IGBT 1 and the third metal body 5 is secured.

ここで、本半導体装置１００における第２の金属体４と第３の金属体５とのはんだ付け部について、さらに詳しく述べる。   Here, the soldering portion between the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device 100 will be described in more detail.

図１、図２に示されるように、互いに対向する第２の金属体４の面４ａと第３の金属体５の内面５ｃ、すなわち、互いに対向してはんだ付けされる第２の金属体４のはんだ付け面４ａと第３の金属体５のはんだ付け面５ｃとでは、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃの方が大きい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the surface 4a of the second metal body 4 and the inner surface 5c of the third metal body 5 facing each other, that is, the second metal body 4 soldered facing each other. The soldering surface 5c of the third metal body 5 is larger between the soldering surface 4a of the third metal body 5 and the soldering surface 5c of the third metal body 5.

そして、図２に示されるように、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃのうちはんだ６が設置される領域の外周には、はんだ広がり防止溝１０が設けられている。このはんだ広がり防止溝１０は、第２の金属体４と第３の金属体５とのはんだ付け時において、余剰のはんだ６の広がりを防止するための溝であり、プレス加工やエッチング加工などにより形成される。   And as FIG. 2 shows, the solder spreading | diffusion prevention groove | channel 10 is provided in the outer periphery of the area | region in which the solder 6 is installed among the soldering surfaces 5c of the 3rd metal body 5. As shown in FIG. The solder spread prevention groove 10 is a groove for preventing the spread of excess solder 6 during the soldering of the second metal body 4 and the third metal body 5, and is performed by pressing or etching. It is formed.

具体的には、はんだ付け時において、はんだ６は、はんだ広がり防止溝１０の内周部に設置され、リフロー時にそこから濡れ広がろうとするのを、はんだ広がり防止溝１０により防止される。そのため、はんだ広がり防止溝１０の外側に、はんだ６が広がらないようになっている。   Specifically, during soldering, the solder 6 is installed on the inner peripheral portion of the solder spreading prevention groove 10, and the solder spreading prevention groove 10 prevents the solder 6 from trying to spread out during reflow. Therefore, the solder 6 is prevented from spreading outside the solder spreading prevention groove 10.

図３は、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃの平面構成を示す図であり、はんだ広がり防止溝１０の平面形状を示す図である。図３に示されるように、２個設けられている第２の金属体４に対応して、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃにおいて、はんだ広がり防止溝１０も２個設けられている。   FIG. 3 is a diagram illustrating a planar configuration of the soldering surface 5 c of the third metal body 5, and is a diagram illustrating a planar shape of the solder spreading preventing groove 10. As shown in FIG. 3, two solder spreading preventing grooves 10 are provided on the soldering surface 5 c of the third metal body 5 in correspondence with the second metal body 4 provided. .

また、図４は、本半導体装置１００における第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態を、はんだ６を省略した形で示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。   FIG. 4 is a view showing the assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device 100 in a form in which the solder 6 is omitted, (a) is a plan view, b) is a BB sectional view of (a).

なお、図４（ａ）では、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの外形を破線で示し、これに重なる第３の金属体５のはんだ付け面５ｃの面構成を実線で示しているが、このような表示は、後述の図６〜図９、図１１も同様である。また、この図４（ａ）には第２の金属体４のはんだ付け面４ａの中心Ｋが黒丸にて示されているが、この中心Ｋはあくまで仮想点であり、幾何学上の中心である。   In FIG. 4A, the outer shape of the soldering surface 4a of the second metal body 4 is indicated by a broken line, and the surface configuration of the soldering surface 5c of the third metal body 5 overlapping this is indicated by a solid line. However, this display is the same in FIGS. 6 to 9 and FIG. 11 described later. Further, in FIG. 4A, the center K of the soldering surface 4a of the second metal body 4 is indicated by a black circle, but this center K is a virtual point to the geometrical center. is there.

図４に示されるように、第２の金属体４のはんだ付け面４ａは、当該はんだ付け面４ａの中心Ｋから端部までの距離Ｌ１、Ｌ２が部分的に異なるものである。つまり、第２の金属体４のはんだ付け面４ａは、面の中心から端部までの距離が端部全体で同一である円形の面ではなく、この円形以外の形状を有する面である。   As shown in FIG. 4, the soldering surface 4a of the second metal body 4 is partially different in distances L1 and L2 from the center K to the end of the soldering surface 4a. That is, the soldering surface 4a of the second metal body 4 is not a circular surface in which the distance from the center of the surface to the end portion is the same throughout the end portion, but a surface having a shape other than this circular shape.

ここでは、第２の金属体４のはんだ付け面４ａは四角形であり、４つの角部４１が端部のうち中心Ｋからの距離Ｌ１が長い部位であり、４つの辺部４２が中心Ｋからの距離Ｌ２が短い部位となっている。   Here, the soldering surface 4a of the second metal body 4 is a quadrangle, the four corners 41 are portions where the distance L1 from the center K is long, and the four side portions 42 are away from the center K. The distance L2 is a short part.

また、図３、図４に示されるように、はんだ広がり防止溝１０も略四角形の環状をなしている。ここで、図４に示されるように、第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態においては、第２の金属体４のはんだ付け面４ａを構成する四角形と、はんだ広がり防止溝１０を構成する四角形とが、略９０°ずれて重なった形となっている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the solder spreading prevention groove 10 also has a substantially rectangular ring shape. Here, as shown in FIG. 4, in the assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5, the quadrangle constituting the soldering surface 4 a of the second metal body 4 and the solder spread The quadrangle that forms the prevention groove 10 is overlapped by being shifted by approximately 90 °.

それにより、本実施形態では、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの角部４１が、はんだ広がり防止溝１０の辺部に重なりあう位置に配置されるとともに、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの辺部４２は、はんだ広がり防止溝１０とは重ならずに当該溝１０の内周側に位置した状態となっている。   Thereby, in this embodiment, while the corner | angular part 41 of the soldering surface 4a of the 2nd metal body 4 is arrange | positioned in the position which overlaps with the side part of the solder spreading | diffusion prevention groove | channel 10, The side portion 42 of the soldering surface 4 a is in a state of being positioned on the inner peripheral side of the groove 10 without overlapping the solder spreading preventing groove 10.

なお、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの角部４１が、はんだ広がり防止溝１０の辺部に重なり合う位置にあるとは、図４に示されるように、第２および第３の金属体４、５の積層方向からみたとき、当該角部４１が、はんだ広がり防止溝１０の外側にはみ出すことなく当該溝１０の幅の範囲に位置することである。   It should be noted that the fact that the corner 41 of the soldering surface 4a of the second metal body 4 overlaps the side of the solder spreading preventing groove 10 means that the second and third metals are as shown in FIG. When viewed from the stacking direction of the bodies 4 and 5, the corner portion 41 is positioned in the range of the width of the groove 10 without protruding outside the solder spreading prevention groove 10.

そして、本実施形態では、第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態を、この図４に示されるようなものとすることにより、これら両金属体４、５の間において第２の金属体４のはんだ付け面４ａの全体に渡って、巻き込みボイドを生じることなく、はんだ６が充填されている。   In the present embodiment, the assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5 is as shown in FIG. The solder 6 is filled over the entire soldering surface 4a of the second metal body 4 without causing any entrainment voids.

このような半導体装置１００の製造方法について、図５を参照して述べる。図５は、本製造方法を示す工程図である。まず、第１の金属体３の内面の上に、はんだ泊を介して、半導体素子１、２を搭載する。そして、この半導体素子１、２の上に、はんだ泊を介して、第２の金属体４を搭載する。   A method for manufacturing such a semiconductor device 100 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a process diagram showing the manufacturing method. First, the semiconductor elements 1 and 2 are mounted on the inner surface of the first metal body 3 through solder stays. Then, the second metal body 4 is mounted on the semiconductor elements 1 and 2 through solder stays.

そして、このようにして各部１〜４がはんだ箔を介して積層されたワークにおいて、はんだ泊をリフローさせることにより各部１〜４をはんだ付けする。そして、上記制御端子８となるリードフレームとＩＧＢＴ１との間でワイヤボンディングを行い、上記ワイヤ９による結線を行う。   And in the workpiece | work which laminated | stacked each part 1-4 via the solder foil in this way, each part 1-4 is soldered by reflowing a soldering bed. Then, wire bonding is performed between the lead frame serving as the control terminal 8 and the IGBT 1, and connection by the wire 9 is performed.

なお、このワイヤボンディングは、第２の金属体４を積層する前のＩＧＢＴ１において、ＩＧＢＴ１と第１の金属体３とをはんだ付けした状態で行い、続いて、第２の金属体４の積層を行ってもよい。こうして、制御端子８と接続されたワークができあがる。   The wire bonding is performed in a state where the IGBT 1 and the first metal body 3 are soldered in the IGBT 1 before the second metal body 4 is laminated, and then the second metal body 4 is laminated. You may go. In this way, a work connected to the control terminal 8 is completed.

そして、図５（ａ）に示されるように、このワークにおいて第２の金属体４のはんだ付け面４ａに対して、はんだ６を用いて迎えはんだを行っておき、第２の金属体４のはんだ付け面４ａを下方に向けて、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃの上に搭載する。   Then, as shown in FIG. 5A, soldering is performed on the soldering surface 4 a of the second metal body 4 using the solder 6 in this work, It is mounted on the soldering surface 5c of the third metal body 5 with the soldering surface 4a facing downward.

こうして、上記ワークを搭載した後、図５（ｂ）に示されるように、はんだリフローを行うととともに、このワークに荷重を加えて第３の金属体５に押しつけ、半導体装置１００における高さを所定の高さとなるようにする。この場合、たとえば、図６（ｂ）に示されるように、高さ調整治具２００を用いて所定高さを実現する。   Thus, after mounting the workpiece, as shown in FIG. 5B, solder reflow is performed, and a load is applied to the workpiece and pressed against the third metal body 5 to increase the height of the semiconductor device 100. Make it to a predetermined height. In this case, for example, as shown in FIG. 6B, a predetermined height is realized using a height adjusting jig 200.

このとき、第２の金属体４と第３の金属体５との間に介在する余剰のはんだ６は、ワークに加わる荷重によって、はんだ広がり防止溝１０へ向かって押される。そのとき、余剰のはんだ５は、はんだ広がり防止溝１０に収納されることで当該溝１０よりも外側には広がらない。   At this time, the excess solder 6 interposed between the second metal body 4 and the third metal body 5 is pushed toward the solder spreading prevention groove 10 by a load applied to the workpiece. At that time, the excess solder 5 is not accommodated outside the groove 10 by being accommodated in the solder spreading prevention groove 10.

こうして、第２の金属体４と第３の金属体５とがはんだ付けされ、その後は、トランスファーモールド法などによってモールド樹脂７による封止を行うことにより、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。   In this way, the second metal body 4 and the third metal body 5 are soldered, and thereafter, the semiconductor device 100 of the present embodiment is completed by sealing with the mold resin 7 by a transfer molding method or the like.

ところで、本実施形態では、四角形をなす第２の金属体４のはんだ付け面４ａにおける端部のうち、当該はんだ付け面４ａの中心Ｋからの距離Ｌ１が長い部位である角部４１が、はんだ広がり防止溝１０と重なり合うとともに、当該はんだ付け面４ａの中心Ｋからの距離Ｌ２が短い部位である辺部４２が、はんだ広がり防止溝１０とは重ならずに当該溝１０の内周側に位置するように、第２の金属体４と第３の金属体５とが、はんだ６を介して積層されている。   By the way, in this embodiment, the corner | angular part 41 which is a site | part with long distance L1 from the center K of the said soldering surface 4a among the edge parts in the soldering surface 4a of the 2nd metal body 4 which makes a rectangle is solder. The side portion 42 that overlaps with the spread preventing groove 10 and has a short distance L2 from the center K of the soldering surface 4a is positioned on the inner peripheral side of the groove 10 without overlapping the solder spread preventing groove 10. As described above, the second metal body 4 and the third metal body 5 are laminated via the solder 6.

従来では、上記図１２に示したように、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの全体が、環状のはんだ広がり防止溝１０の内周に位置しており、それがゆえに、中心からの距離の短い部位の方が、当該距離の長い部位よりも先に、はんだ広がり防止溝１０にはんだ６が流れ込み、これが、巻き込みボイドの要因となっていた。   Conventionally, as shown in FIG. 12 above, the entire soldering surface 4a of the second metal body 4 is located on the inner periphery of the annular solder spreading preventing groove 10, and therefore from the center. The solder 6 flows into the solder spreading prevention groove 10 in the part with a short distance before the part with the long distance, and this is a factor of the entrainment void.

それに対して、本実施形態では、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの端部のうち中心Ｋから遠い位置にある角部４１を、はんだ広がり防止溝１０に重ね、近い位置にある辺部４２を当該溝１０に重ねないようにしている。それにより、角部４２にて、リフローしたはんだ６を、積極的に、はんだ広がり防止溝１０に流し込む構成としている。   On the other hand, in the present embodiment, the corner portion 41 located far from the center K among the end portions of the soldering surface 4a of the second metal body 4 is overlapped with the solder spreading preventing groove 10 and the side located near the edge. The portion 42 is not overlapped with the groove 10. Accordingly, the reflowed solder 6 is positively poured into the solder spreading prevention groove 10 at the corner portion 42.

そのため、第２の金属体４と第３の金属体５とのはんだ付けにおいて、従来よりも、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの端部の全体に渡って均一に、はんだ６が充填されやすくなり、これら両金属体４、５のはんだ付け部にて巻き込みボイドを極力防止することができる。   Therefore, in the soldering of the second metal body 4 and the third metal body 5, the solder 6 is more uniformly distributed over the entire end of the soldering surface 4a of the second metal body 4 than before. It becomes easy to fill, and it is possible to prevent entrainment voids as much as possible at the soldered portions of both the metal bodies 4 and 5.

なお、上記図４に示されるように、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの辺部４２のうち角部４１の近傍に位置する部分が、はんだ広がり防止溝１０に重なり合っているが、本実施形態では、辺部４２のすべてが溝１０の内周側に位置する必要はない。つまり、上記した本実施形態の作用効果からわかるように、第２の金属体４のはんだ付け面４ａのうちはんだ広がり防止溝１０に重なり合う部分よりも、溝１０の内周側に位置する部分の方が、当該はんだ付け面４ａの中心Ｋからの距離が短いものであればよい。   As shown in FIG. 4 above, the portion located in the vicinity of the corner portion 41 of the side portion 42 of the soldering surface 4a of the second metal body 4 overlaps the solder spreading prevention groove 10, In the present embodiment, it is not necessary that all the side portions 42 are located on the inner peripheral side of the groove 10. That is, as can be seen from the operation and effect of the above-described embodiment, the portion of the soldering surface 4a of the second metal body 4 that is located on the inner peripheral side of the groove 10 rather than the portion that overlaps the solder spreading prevention groove 10 is shown. However, it is sufficient if the distance from the center K of the soldering surface 4a is short.

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、同半導体装置における第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態を、はんだ６を省略した形で示す図である。ここで、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。なお、この図６に示されていない部分については、本実施形態の半導体装置は上記第１実施形態のものと同様である。 (Second Embodiment)
FIG. 6 is a view showing the main part of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device is shown in FIG. It is a figure shown in the abbreviated form. Here, (a) is a plan view, and (b) is a CC cross-sectional view of (a). Note that for the portions not shown in FIG. 6, the semiconductor device of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

本実施形態では、図６に示されるように、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃのうちはんだ広がり防止溝１０の内側に位置する部位に、連通溝１１を設けている。この連通溝１１は、はんだ広がり防止溝１０と同様にプレス加工やエッチング加工などにより形成することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the communication groove 11 is provided in a portion of the soldering surface 5 c of the third metal body 5 that is located inside the solder spreading prevention groove 10. The communication groove 11 can be formed by pressing or etching, like the solder spreading prevention groove 10.

この連通溝１１は、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃのうちはんだ広がり防止溝１０の内側に位置する部位において、第２の金属体４のはんだ付け面４ａにおける中心Ｋと角部４１とを結ぶ方向に沿って配置されている。そして、連通溝１１の端部が、はんだ広がり防止溝１０に連通している。   The communication groove 11 has a center K and a corner 41 on the soldering surface 4a of the second metal body 4 at a portion of the soldering surface 5c of the third metal body 5 located inside the solder spreading prevention groove 10. Are arranged along the direction connecting the two. The end of the communication groove 11 communicates with the solder spreading prevention groove 10.

ここでは、連通溝１１は、四角形環状のはんだ広がり防止溝１０の内周において当該溝１０の対向する辺部を結ぶ十字形状に形成されている（図６（ａ）参照）。そして、この連通溝１１は、第２の金属体４と第３の金属体５とのはんだ付けにおいて、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの中心Ｋから角部４１へ、はんだ６を導くためのものである。   Here, the communication groove 11 is formed in a cross shape connecting the opposing sides of the groove 10 on the inner periphery of the rectangular annular solder spreading prevention groove 10 (see FIG. 6A). The communication groove 11 allows the solder 6 to pass from the center K of the soldering surface 4a of the second metal body 4 to the corner 41 in the soldering of the second metal body 4 and the third metal body 5. It is for guiding.

本実施形態によれば、これら第２および第３の金属体４、５のはんだ付け工程において、リフローしたはんだ６を、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの中心Ｋ側から当該中心Ｋから遠い位置にある角部４１まで、連通溝１１を介して、広がりやすくなる。つまり、連通溝１１が無い場合に比べて、上記した巻き込みボイドを防止するという点で有利なものとなる。   According to the present embodiment, in the soldering process of the second and third metal bodies 4 and 5, the reflowed solder 6 is transferred from the center K side of the soldering surface 4 a of the second metal body 4 to the center K. It becomes easy to spread through the communication groove 11 to the corner 41 at a position far from the center. That is, it is advantageous in that the above-mentioned entrainment void is prevented as compared with the case where the communication groove 11 is not provided.

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、同半導体装置における第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態を、はんだ６を省略した形で示す図である。ここで、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。なお、この図７に示されていない部分については、本実施形態の半導体装置も、上記第１実施形態のものと同様である。 (Third embodiment)
FIG. 7 is a view showing the main part of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. The assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device is shown in FIG. It is a figure shown in the abbreviated form. Here, (a) is a plan view and (b) is a DD cross-sectional view of (a). Note that for the portions not shown in FIG. 7, the semiconductor device of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

本実施形態では、図７に示されるように、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃのうちはんだ広がり防止溝１０の内側に位置する部位に、表面処理部１２を設けている。この表面処理部１２は、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃよりもはんだ６の濡れ性に優れた表面処理が施された部分である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the surface treatment portion 12 is provided in a portion of the soldering surface 5 c of the third metal body 5 that is located inside the solder spreading prevention groove 10. The surface treatment portion 12 is a portion that has been subjected to a surface treatment that has better wettability of the solder 6 than the soldering surface 5 c of the third metal body 5.

具体的に、このような表面処理部１２としては、たとえば電気メッキや無電解メッキなどにより形成されたＡｕメッキ膜、粗化Ｎｉメッキ膜などのメッキ膜や、あるいは、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃをサンドブラストやエッチングなどにより粗化した面として構成される。   Specifically, as such a surface treatment unit 12, for example, an Au plating film formed by electroplating or electroless plating, a plating film such as a roughened Ni plating film, or the third metal body 5 The soldering surface 5c is configured as a surface roughened by sandblasting or etching.

この表面処理部１２は、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃのうちはんだ広がり防止溝１０の内側に位置する部位において、第２の金属体４のはんだ付け面４ａにおける中心Ｋと角部４１とを結ぶ方向に沿って配置されている。   The surface treatment portion 12 is formed at a portion located on the inner side of the solder spreading preventing groove 10 in the soldering surface 5c of the third metal body 5 and a corner K and a corner portion on the soldering surface 4a of the second metal body 4. 41 along the direction connecting 41.

ここでは、表面処理部１２は、四角形環状のはんだ広がり防止溝１０の内周において当該溝１０の対向する辺部を結ぶ十字形状に形成されている（図７（ａ）参照）。そして、この表面処理部１２は、上記連通溝１１と同様に、第２の金属体４と第３の金属体５とのはんだ付けにおいて、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの中心Ｋから角部４１へ、はんだ６を導く機能を有する。   Here, the surface treatment part 12 is formed in the cross shape which connects the side part which the said groove | channel 10 opposes in the inner periphery of the square annular solder spreading | diffusion prevention groove | channel 10 (refer Fig.7 (a)). And this surface treatment part 12 is the center K of the soldering surface 4a of the 2nd metal body 4 in the soldering of the 2nd metal body 4 and the 3rd metal body 5 similarly to the said communication groove | channel 11. Has a function of guiding the solder 6 to the corner 41.

本実施形態によれば、これら第２および第３の金属体４、５のはんだ付け工程において、リフローしたはんだ６を、第２の金属体４のはんだ付け面４ａの中心Ｋ側から当該中心Ｋから遠い位置にある角部４１まで、表面処理部１２が存在する分、広がりやすくなる。そのため、本実施形態においても、上記第２実施形態と同様に、上記した巻き込みボイドの防止の点で有利である。   According to the present embodiment, in the soldering process of the second and third metal bodies 4 and 5, the reflowed solder 6 is transferred from the center K side of the soldering surface 4 a of the second metal body 4 to the center K. Since the surface treatment unit 12 is present, it is easy to spread to the corner 41 located far from the corner. Therefore, this embodiment is advantageous in terms of preventing the above-mentioned entrainment voids as in the second embodiment.

（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、同半導体装置における第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態を、はんだ６を省略した形で示す図である。ここで、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。なお、この図８に示されていない部分については、本実施形態の半導体装置も、上記第１実施形態のものと同様である。 (Fourth embodiment)
FIG. 8 is a view showing the main part of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device is represented by solder 6. It is a figure shown in the abbreviated form. Here, (a) is a plan view and (b) is an EE cross-sectional view of (a). Note that for the portions not shown in FIG. 8, the semiconductor device of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

本実施形態では、図８に示されるように、はんだ広がり防止溝１０において、第２の金属体４のはんだ付け面４ａにおける角部４１と重なり合う部位に、空気抜け用の切り欠き１３を設けている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, in the solder spreading prevention groove 10, an air vent notch 13 is provided at a portion overlapping the corner portion 41 in the soldering surface 4 a of the second metal body 4. Yes.

それによれば、第２の金属体４のはんだ付け面４ａにおける端部のうち中心Ｋからの距離Ｌ１が長い部位である角部４１にて、上記した巻き込みボイドが発生しようとしても、この切り欠き１３から空気が抜けるため、当該ボイドの発生が抑制される。そして、このような切り欠き１３を有する本実施形態のはんだ広がり防止溝１０の構成は、上記した各実施形態に適用が可能である。   According to this, even if the above-described entrainment void is generated at the corner portion 41 which is a portion where the distance L1 from the center K is long among the end portions of the soldering surface 4a of the second metal body 4, this notch Since air escapes from 13, the generation of the void is suppressed. And the structure of the solder spreading prevention groove | channel 10 of this embodiment which has such a notch 13 is applicable to each above-described embodiment.

（第５実施形態）
図９は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、同半導体装置における第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態を、はんだ６を省略した形で示す平面図である。なお、この図９に示されていない部分については、本実施形態の半導体装置も、上記第１実施形態のものと同様である。 (Fifth embodiment)
FIG. 9 is a view showing the main part of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. The assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device is shown in FIG. It is a top view shown in the abbreviated form. Note that for the portions not shown in FIG. 9, the semiconductor device of this embodiment is the same as that of the first embodiment.

上記各実施形態では、はんだ広がり防止溝１０は、四角形環状のものであったが、本実施形態では、図９に示されるように、円形環状のはんだ広がり防止溝１０としている。それによれば、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃ側にて、はんだ付け領域の中心からはんだ広がり防止溝１０までの距離を、はんだ６が濡れ広がる全方向にて均一にすることができる。   In each of the embodiments described above, the solder spreading prevention groove 10 is a quadrangular annular shape, but in this embodiment, as shown in FIG. 9, the solder spreading prevention groove 10 is a circular annular solder spreading prevention groove 10. According to this, on the soldering surface 5c side of the third metal body 5, the distance from the center of the soldering region to the solder spreading preventing groove 10 can be made uniform in all directions in which the solder 6 spreads. .

なお、上記実施形態に示した連通溝１１や表面処理部１２、さらには切り欠き１３を有する構成は、第２の金属体４のはんだ付け面４ａを基準として、第３の金属体５のはんだ付け面５ｃ側に配置するものであるため、本実施形態のような円形のはんだ広がり防止溝１０の場合にも、適用が可能である。つまり、上記した各実施形態において、はんだ広がり防止溝１０の形状を円形にしてもよい。   The configuration having the communication groove 11, the surface treatment portion 12, and the notch 13 shown in the above embodiment is based on the soldering surface 4 a of the second metal body 4, and the solder of the third metal body 5. Since it is arranged on the affixing surface 5c side, the present invention can also be applied to the circular solder spread preventing groove 10 as in the present embodiment. That is, in each embodiment described above, the shape of the solder spreading prevention groove 10 may be circular.

（第６実施形態）
図１０は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、同半導体装置における第２の金属体４と第３の金属体５との組み付け状態を、はんだ６を省略した形で示す断面図である。なお、この図１０に示されていない部分については、本実施形態の半導体装置も、上記第１実施形態のものと同様である。 (Sixth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing the main part of the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. The assembled state of the second metal body 4 and the third metal body 5 in the semiconductor device is shown in FIG. It is sectional drawing shown in the abbreviated form. Note that, regarding the portions not shown in FIG. 10, the semiconductor device of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.

本実施形態では、図１０に示されるように、第２の金属体４における当該第２の金属体４のはんだ付け面４ａの外側の部位に、段差１４を設けている。そして、この段差１４により形成された空間に、第２および第３の金属体４、５のはんだ付け時における余剰のはんだ６を吸収するようにしたものである。   In the present embodiment, as shown in FIG. 10, a step 14 is provided in a portion of the second metal body 4 outside the soldering surface 4 a of the second metal body 4. Then, surplus solder 6 at the time of soldering of the second and third metal bodies 4 and 5 is absorbed into the space formed by the step 14.

この段差１４は、図１０に示されるように、第２の金属体４の厚さ方向に２段設けたものでもよいし、１段でもよいし、３段以上でもよい。また、この段差１４は、第２の金属体４における当該第２の金属体４のはんだ付け面４ａの外側の全周に設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。   As shown in FIG. 10, the step 14 may be provided in two steps in the thickness direction of the second metal body 4, may be one step, or may be three or more steps. Further, the step 14 may be provided on the entire outer periphery of the soldering surface 4a of the second metal body 4 in the second metal body 4, or may be provided partially.

本実施形態によれば、余剰のはんだ６がはんだ広がり防止溝１０から溢れることが起こっても、段差１４により形成された空間により吸収されて、それ以上の濡れ広がりを防止することができる。また、本実施形態のような段差１４を有する構成は、上記した各実施形態に適用が可能である。   According to the present embodiment, even if excess solder 6 overflows from the solder spreading prevention groove 10, it is absorbed by the space formed by the step 14, and further wetting spread can be prevented. Moreover, the structure which has the level | step difference 14 like this embodiment is applicable to each above-mentioned embodiment.

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態における第２の金属体４のはんだ付け面４ａは、端部のうち中心からの距離が長い部位が角部であり且つ中心からの距離が短い部位が辺部である多角形をなすものであれば、上記した四角形に限定されるものではなく、それ以外にも、たとえば三角形、五角形、六角形などであってもよい。ここで、多角形の角部とは、上記図４などにも示されているように、当該多角形を維持する範囲内で多少丸められたり、面取りが施されたりしていてもよい。 (Other embodiments)
In addition, in the soldering surface 4a of the second metal body 4 in each of the above-described embodiments, a portion having a long distance from the center among the end portions is a corner portion, and a portion having a short distance from the center is a side portion. As long as it has a square shape, the shape is not limited to the above-described quadrilateral shape, but may be a triangle, a pentagon, a hexagon, or the like. Here, the corners of the polygon may be slightly rounded or chamfered within a range in which the polygon is maintained, as shown in FIG. 4 and the like.

また、上記各実施形態における第２の金属体４のはんだ付け面４ａとしては、上記した多角形以外にも、当該はんだ付け面４ａの中心から当該はんだ付け面４ａの端部までの距離が部分的に異なるものであればよく、たとえば、楕円形、その他の不定形などであってもよい。   Further, as the soldering surface 4a of the second metal body 4 in each of the above embodiments, the distance from the center of the soldering surface 4a to the end of the soldering surface 4a is a part other than the polygon described above. For example, an elliptical shape or other irregular shapes may be used.

ここで、第２の金属体４のはんだ付け面４ａとして、三角形、五角形、楕円形の例をそれぞれ、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示しておく。図１１（ａ）、（ｂ）では、中心からの距離が長い角部４１がはんだ広がり防止溝１０と重なり合っており、中心からの距離が短い辺部４２は、当該溝１０の内側に位置している。また、図１１（ｃ）に示される楕円形の場合、長径方向の端部４１が当該溝１０と重なり、短径方向の端部４２は当該溝１０の内側に位置している。   Here, as the soldering surface 4a of the second metal body 4, examples of a triangle, a pentagon, and an ellipse are shown in FIGS. 11 (a), 11 (b), and 11 (c), respectively. In FIGS. 11A and 11B, the corner portion 41 having a long distance from the center overlaps the solder spreading prevention groove 10, and the side portion 42 having a short distance from the center is located inside the groove 10. ing. In the case of the ellipse shown in FIG. 11 (c), the end 41 in the major axis direction overlaps with the groove 10, and the end 42 in the minor axis direction is located inside the groove 10.

要するに、第２の金属体のはんだ付け面における端部のうち当該はんだ付け面の中心からの距離が長い部位を、はんだ広がり防止溝と重なり合う位置に配置し、当該端部のうちはんだ広がり防止溝と重なる部位よりも当該中心からの距離が短い部位を、はんだ広がり防止溝の内周側に配置すればよい。   In short, a portion of the end portion of the soldering surface of the second metal body having a long distance from the center of the soldering surface is arranged at a position overlapping the solder spreading prevention groove, and the solder spreading prevention groove of the end portion is arranged. What is necessary is just to arrange | position the site | part whose distance from the said center is shorter than the site | part which overlaps with the inner peripheral side of a solder spreading prevention groove | channel.

また、上記各図に示されるはんだ広がり防止溝１０は、一実施形態を示すものであり、その寸法や形状は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記実施形態では、はんだ広がり防止溝１０は断面矩形の溝形状であったが、たとえば、Ｖ溝やＵ溝などであってもよい。   Moreover, the solder spreading prevention groove | channel 10 shown by said each figure shows one Embodiment, The dimension and shape are not limited to said illustration example. Moreover, in the said embodiment, although the solder spreading | diffusion prevention groove | channel 10 was a groove shape with a rectangular cross section, a V groove, a U groove, etc. may be sufficient, for example.

また、半導体装置においては、第１および第３の金属体３、５に挟まれる半導体素子としては、これら一対の金属板３、５を電極として用いることが可能なものであれば、上記したＩＧＢＴ１やＦＷＤ２でなくてもよい。   In the semiconductor device, as the semiconductor element sandwiched between the first and third metal bodies 3 and 5, the IGBT 1 described above can be used as long as the pair of metal plates 3 and 5 can be used as electrodes. Or FWD2.

また、半導体素子は１個でもよいし、３個以上でもよい。そして、３個以上の半導体素子が存在する場合は、上記した２個の例と同様に、それに対応して第２の金属体４、はんだ広がり防止溝１０も、半導体素子と同数設ければよい。   Further, the number of semiconductor elements may be one, or three or more. When there are three or more semiconductor elements, the same number of second metal bodies 4 and solder spreading preventing grooves 10 as the semiconductor elements may be provided corresponding to the two examples described above. .

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図１中のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 図１に示される半導体装置における第３の金属体のはんだ付け面の平面構成を示す図である。It is a figure which shows the planar structure of the soldering surface of the 3rd metal body in the semiconductor device shown by FIG. 図１に示される半導体装置における第２の金属体と第３の金属体との組み付け状態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。It is a figure which shows the assembly | attachment state of the 2nd metal body and 3rd metal body in the semiconductor device shown by FIG. 1, (a) is a top view, (b) is BB sectional drawing of (a). is there. 第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。It is a figure which shows the principal part of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is CC sectional drawing of (a). 本発明の第３実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。It is a figure which shows the principal part of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is DD sectional drawing of (a). 本発明の第４実施形態に係る半導体装置の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。It is a figure which shows the principal part of the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is EE sectional drawing of (a). 本発明の第５実施形態に係る半導体装置の要部を示す平面図である。It is a top view which shows the principal part of the semiconductor device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係る半導体装置の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the semiconductor device which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る第２の金属体のはんだ付け面の種々の例を示す平面図である。It is a top view which shows the various examples of the soldering surface of the 2nd metal body which concerns on other embodiment of this invention. 本発明者が試作した半導体装置におけるはんだ付け工程のはんだ広がりの様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the solder spreading of the soldering process in the semiconductor device which this inventor made as an experiment.

符号の説明Explanation of symbols

１、２…半導体素子、３…第１の金属体、
４…第２の金属体、４ａ…第２の金属体のはんだ付け面、
５…第３の金属体、５ｃ…第３の金属体のはんだ付け面、
６…はんだ、１０…はんだ広がり防止溝、
４１…第２の金属体のはんだ付け面における端部のうち中心からの距離が長い部位としての角部、
４２…第２の金属体のはんだ付け面における端部のうち中心からの距離が短い部位としての辺部、
Ｋ…第２の金属体のはんだ付け面の中心。 1, 2 ... Semiconductor element, 3 ... First metal body,
4 ... 2nd metal body, 4a ... Soldering surface of 2nd metal body,
5 ... 3rd metal body, 5c ... Soldering surface of 3rd metal body,
6 ... solder, 10 ... solder spreading prevention groove,
41 ... Corner portion as a portion having a long distance from the center among the end portions of the soldering surface of the second metal body,
42 ... the side part as a site | part with a short distance from a center among the edge parts in the soldering surface of a 2nd metal body,
K: Center of the soldering surface of the second metal body.

Claims (8)

第１の金属体（３）、半導体素子（１、２）、第２の金属体（４）、第３の金属体（５）を順に積層し、これら積層された部品（１〜５）の間がはんだ（６）を介して接続されてなる半導体装置において、
互いに対向する前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）と前記第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）とでは、前記第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）の方が大きく、
前記第３の金属体（５）の前記はんだ付け面（５ｃ）のうち前記はんだ（６）が設置される領域の外周には、前記はんだ（６）の広がりを防止するための環状の溝であるはんだ広がり防止溝（１０）が設けられており、
前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）は、当該第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の中心（Ｋ）から端部までの距離（Ｌ１、Ｌ２）が部分的に異なるものであり、
前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における前記端部のうち前記中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）は、前記はんだ広がり防止溝（１０）と重なり合う位置に配置され、前記中心（Ｋ）からの距離（Ｌ２）が短い部位（４２）は、前記はんだ広がり防止溝（１０）の内周側に配置されていることを特徴とする半導体装置。 The first metal body (3), the semiconductor element (1,2), the second metal body (4), and the third metal body (5) are laminated in order, and the laminated parts (1 to 5) In a semiconductor device in which the gap is connected via solder (6),
The soldering surface (4a) of the second metal body (4) and the soldering surface (5c) of the third metal body (5) facing each other are soldered to the third metal body (5). The attachment surface (5c) is larger,
An annular groove for preventing the spread of the solder (6) is formed on the outer periphery of the area where the solder (6) is installed in the soldering surface (5c) of the third metal body (5). A certain solder spreading prevention groove (10) is provided,
The soldering surface (4a) of the second metal body (4) is a distance (L1, L2) from the center (K) to the end of the soldering surface (4a) of the second metal body (4). Are partially different,
Of the end portion of the soldering surface (4a) of the second metal body (4), a portion (41) having a long distance (L1) from the center (K) is formed with the solder spreading prevention groove (10). The semiconductor device is characterized in that the portion (42) which is disposed at the overlapping position and has a short distance (L2) from the center (K) is disposed on the inner peripheral side of the solder spreading preventing groove (10). 前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）は、前記端部のうち前記中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位が角部（４１）であり且つ前記中心（Ｋ）からの距離（Ｌ２）が短い部位が辺部（４２）である多角形をなしていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 In the soldering surface (4a) of the second metal body (4), a portion of the end portion having a long distance (L1) from the center (K) is a corner portion (41) and the center (K 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a portion having a short distance (L <b> 2) is a polygon having a side portion (42). 前記多角形は四角形であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2, wherein the polygon is a quadrangle. 前記第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）のうち前記はんだ広がり防止溝（１０）の内側に位置する部位には、
前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における前記端部のうち前記中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）と前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の前記中心（Ｋ）とを結ぶ方向に沿って配置され、前記はんだ広がり防止溝（１０）に連通する連通溝（１１）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。 Of the soldering surface (5c) of the third metal body (5), the portion located inside the solder spreading prevention groove (10),
Of the end portion of the soldering surface (4a) of the second metal body (4), the portion (41) having a long distance (L1) from the center (K) and the second metal body (4) A communication groove (11) is provided along a direction connecting the center (K) of the soldering surface (4a) and communicates with the solder spreading prevention groove (10). The semiconductor device according to any one of 1 to 3. 前記第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）のうち前記はんだ広がり防止溝（１０）の内側に位置する部位には、
前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における前記端部のうち前記中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）と前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の前記中心（Ｋ）とを結ぶ方向に沿って配置され、前記第３の金属体（５）のはんだ付け面（５ｃ）よりも前記はんだ（６）の濡れ性に優れた表面処理部（１２）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。 Of the soldering surface (5c) of the third metal body (5), the portion located inside the solder spreading prevention groove (10),
Of the end portion of the soldering surface (4a) of the second metal body (4), the portion (41) having a long distance (L1) from the center (K) and the second metal body (4) It is arranged along the direction connecting the center (K) of the soldering surface (4a), and has better wettability of the solder (6) than the soldering surface (5c) of the third metal body (5). 4. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a surface treatment unit (12). 前記はんだ広がり防止溝（１０）において、前記第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）における前記端部のうち前記中心（Ｋ）からの距離（Ｌ１）が長い部位（４１）と重なり合う部位には、空気抜け用の切り欠き（１３）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。 In the solder spreading prevention groove (10), a portion (41) having a long distance (L1) from the center (K) in the end portion of the soldering surface (4a) of the second metal body (4); 6. The semiconductor device according to claim 1, wherein a notch (13) for venting air is provided in the overlapping portion. 前記はんだ広がり防止溝（１０）は、円形の環状をなしていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein the solder spreading preventing groove (10) has a circular ring shape. 前記第２の金属体（４）における当該第２の金属体（４）のはんだ付け面（４ａ）の外側の部位には、余剰の前記はんだ（６）を吸収する段差（１４）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体装置。 A step (14) for absorbing excess solder (6) is provided at a portion of the second metal body (4) outside the soldering surface (4a) of the second metal body (4). The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is provided.
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