JP5826234B2 - Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特にパワー半導体素子を搭載した半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device on which a power semiconductor element is mounted and a method for manufacturing the semiconductor device.

インバータ装置、無停電電源装置、工作機械、産業用ロボット等では、その本体装置とは独立して半導体装置(汎用モジュール)が使用されている。
例えば、半導体装置として、所定の厚みを有した金属ベース板を基体とし、金属ベース板上にパワー半導体素子を搭載したパッケージ型タイプのものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。その構造を図20に示す。
In an inverter device, an uninterruptible power supply device, a machine tool, an industrial robot, and the like, a semiconductor device (general-purpose module) is used independently of the main body device.
For example, a semiconductor device of a package type in which a metal base plate having a predetermined thickness is used as a base and a power semiconductor element is mounted on the metal base plate is disclosed (for example, see Patent Document 1). The structure is shown in FIG.

図20はパッケージ型タイプの半導体装置の要部模式図である。
この半導体装置100は、金属ベース板101を基体とし、金属ベース板101上には、半田層を介して金属箔102が接合されている。そして、金属箔102上には、絶縁板103が接合され、絶縁板103上には、金属箔104が接合されている。さらに、金属箔104上に、半田層105を介して、半導体素子106が接合されている。ここで、半導体素子106は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子等が該当する。
FIG. 20 is a schematic diagram of a main part of a package type semiconductor device.
The semiconductor device 100 has a metal base plate 101 as a base, and a metal foil 102 is bonded onto the metal base plate 101 via a solder layer. An insulating plate 103 is bonded onto the metal foil 102, and a metal foil 104 is bonded onto the insulating plate 103. Further, a semiconductor element 106 is bonded onto the metal foil 104 via a solder layer 105. Here, the semiconductor element 106 corresponds to, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) element.

また、金属ベース板101の両側の上端縁からは、半導体素子106を取り囲むように、成形された樹脂ケース107が固着されている。また、金属ベース板101の上端縁上に位置する樹脂ケース107には、リードフレーム108,109,110が内設され、リードフレーム108は、半導体素子106の主電極(例えば、エミッタ電極)と、リードフレーム110は、半導体素子106の主電極(例えば、コレクタ電極)に導通した金属箔104と、夫々、金属ワイヤ111,112を介して電気的に接続されている。また、リードフレーム109は、半導体素子106の制御電極(例えば、ゲート電極)と、金属ワイヤ113を介して電気的に接続されている。   Also, a molded resin case 107 is fixed from the upper end edges on both sides of the metal base plate 101 so as to surround the semiconductor element 106. The resin case 107 located on the upper edge of the metal base plate 101 is provided with lead frames 108, 109, 110. The lead frame 108 includes a main electrode (for example, an emitter electrode) of the semiconductor element 106, The lead frame 110 is electrically connected to the metal foil 104 conducted to the main electrode (for example, collector electrode) of the semiconductor element 106 via metal wires 111 and 112, respectively. The lead frame 109 is electrically connected to a control electrode (for example, a gate electrode) of the semiconductor element 106 through a metal wire 113.

また、樹脂ケース107内には、金属ワイヤ111,112,113の接触防止や、半導体素子106を水分、湿気、塵から保護等するために、シリコーン系材料で構成されたゲル114が封止されている。そして、金属ベース板101下には、グリースを介して、冷却フィン(図示しない)を接合する。   Further, a gel 114 made of a silicone material is sealed in the resin case 107 in order to prevent the metal wires 111, 112, and 113 from contacting each other and to protect the semiconductor element 106 from moisture, moisture, and dust. ing. A cooling fin (not shown) is joined under the metal base plate 101 via grease.

しかし、このような半導体装置100は、半導体素子106の主電極並びに制御電極と、リードフレーム108,109,110とを、多数本の金属ワイヤ111,112,113を用い、ワイヤボンディングにより接続している。   However, in such a semiconductor device 100, the main electrode and the control electrode of the semiconductor element 106 and the lead frames 108, 109, 110 are connected by wire bonding using a large number of metal wires 111, 112, 113. Yes.

従って、ボンディングに要する製造工程を短縮できないという問題があった。
このような問題に対し、近年、金属ワイヤレスの半導体装置200が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
Therefore, there is a problem that the manufacturing process required for bonding cannot be shortened.
In recent years, a metal wireless semiconductor device 200 has been disclosed to deal with such problems (for example, see Patent Document 2).

図21は金属ワイヤレス構造の半導体装置の模式図である。
図示する半導体装置200は、金属ベース板201、金属ベース板201上に接合された絶縁板202、絶縁板202上にパターニングされた導体パターン203a,203b,203c,203dと、を備え、導体パターン203b上に半田層204bを介して、半導体素子205が接合されている。
FIG. 21 is a schematic diagram of a semiconductor device having a metal wireless structure.
The illustrated semiconductor device 200 includes a metal base plate 201, an insulating plate 202 bonded onto the metal base plate 201, and conductor patterns 203a, 203b, 203c, and 203d patterned on the insulating plate 202, and the conductor pattern 203b. A semiconductor element 205 is bonded to the top via a solder layer 204b.

そのほか、導体パターン203d上には、半田層204dを介してトランス206、コンデンサ207、抵抗208の素子が電気的に接続されている。また、半導体装置200外に導出させる外部導出端子209が導体パターン203a上に半田層204aを介して電気的に接続されている。   In addition, elements such as a transformer 206, a capacitor 207, and a resistor 208 are electrically connected to the conductor pattern 203d via a solder layer 204d. Also, an external lead-out terminal 209 that is led out of the semiconductor device 200 is electrically connected to the conductor pattern 203a via the solder layer 204a.

ここで、半導体素子205は、チップの両面に電極を有する構造であって、その裏面電極が導体パターン203b上に半田層204bを介し接続されている。
また、夫々のチップ素子、外部導出端子209上に位置するプリント基板210には、スルーホール210a、パターニングされた導体パターン211が設けられている。そして、この半導体装置200においては、導電性ポスト212aが半導体素子205の上面電極に半田層204eを介して接合されている。さらに、別の導電性ポスト212bが所定の位置に配置された導体パターン211に接合されている。
Here, the semiconductor element 205 has a structure having electrodes on both sides of the chip, and the back electrode thereof is connected to the conductor pattern 203b via the solder layer 204b.
The printed circuit board 210 located on each chip element and the external lead-out terminal 209 is provided with a through hole 210a and a patterned conductor pattern 211. In the semiconductor device 200, the conductive post 212a is joined to the upper surface electrode of the semiconductor element 205 via the solder layer 204e. Further, another conductive post 212b is joined to the conductor pattern 211 arranged at a predetermined position.

また、プリント基板210に配設させた導体パターン213上には、制御IC214が実装されている。そして、プリント基板210の制御IC214が実装されている面を、半導体素子205等が搭載された絶縁板202の主面に対向するように配置させている。   A control IC 214 is mounted on the conductor pattern 213 disposed on the printed circuit board 210. The surface of the printed circuit board 210 on which the control IC 214 is mounted is disposed so as to face the main surface of the insulating plate 202 on which the semiconductor element 205 and the like are mounted.

また、導電性ポスト212a,212bについては、プリント基板210のスルーホール210aに貫通させて接続している。特に、導電性ポスト212bは、半田層204cを介し、導体パターン203cに接合されている。従って、半導体素子205の上面電極並びに導体パターン203cは、金属ワイヤに依らず、導電性ポスト212a,212bを介してプリント基板210上に電気的に引き出される。なお、プリント基板210と絶縁板202との間には樹脂220が充填されている。   Further, the conductive posts 212 a and 212 b are connected through the through holes 210 a of the printed circuit board 210. In particular, the conductive post 212b is joined to the conductor pattern 203c via the solder layer 204c. Therefore, the upper surface electrode of the semiconductor element 205 and the conductor pattern 203c are electrically drawn onto the printed circuit board 210 via the conductive posts 212a and 212b without depending on the metal wire. A resin 220 is filled between the printed board 210 and the insulating plate 202.

このように、半導体装置200では、金属ワイヤを用いない構造としている。また、金属ベース板201とプリント基板210とを樹脂封止により、一体化させた構造とし、それらの間にチップ素子等を配置した構造としている。   Thus, the semiconductor device 200 has a structure that does not use metal wires. Further, the metal base plate 201 and the printed board 210 are integrated by resin sealing, and a chip element or the like is arranged between them.

特開2003−289130号公報JP 2003-289130 A 特開2004−228403号公報JP 2004-228403 A

ところで、近年のIGBTにおいては、高パワー化がさらに進み、動作時において、IGBTの主電極間に大電流が通電する。そして、当該大電流の通電によって相当量の熱が発熱する。   By the way, in recent IGBTs, the increase in power has further progressed, and a large current flows between the main electrodes of the IGBT during operation. A considerable amount of heat is generated by energizing the large current.

図21に示す半導体装置においても大電流が流れると導電性ポスト等が熱膨張等により変形し、半導体装置としての信頼性が低下することが考えられる。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、さらに高信頼性で、優れた動作特性を有し、且つ高い生産性を有する半導体装置及びそのような半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
Also in the semiconductor device shown in FIG. 21, when a large current flows, the conductive post or the like may be deformed due to thermal expansion or the like, and the reliability as the semiconductor device may be reduced.
The present invention has been made in view of these points, and further provides a semiconductor device having high reliability, excellent operating characteristics, and high productivity, and a method for manufacturing such a semiconductor device. The purpose is to do.

発明では上記課題を解決するために、絶縁板と、前記絶縁板の第1の主面に形成された金属箔と、前記絶縁板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、前記別の金属箔上に接合された少なくとも一つの半導体素子と、前記半導体素子が配置された前記絶縁板の前記第2の主面に対向するように配置されたプリント基板と、前記プリント基板の第1の主面に形成された金属箔と、前記プリント基板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、前記半導体素子の少なくとも一つの主電極とを電気的に接続するように、前記プリント基板に形成された、筒状めっき層が内壁に設けられたスルーホールの中途まで注入され固定され、細長い形状を有する複数のポスト電極と、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。 In the present invention, in order to solve the above problems, an insulating plate, wherein a metal foil formed on the first main surface of the insulating plate, one of the at no less formed in said second main surface of the insulating plate Another metal foil, at least one semiconductor element bonded on the other metal foil, and a printed circuit board arranged to face the second main surface of the insulating plate on which the semiconductor element is arranged A metal foil formed on the first main surface of the printed circuit board, at least one other metal foil formed on the second main surface of the printed circuit board, and at least one main electrode of the semiconductor element A plurality of post electrodes formed on the printed circuit board so as to be electrically connected to each other and fixed to a through hole provided in the inner wall. A semiconductor device characterized by It is subjected.

また、本発明では、樹脂層の第1の主面に選択的に配置された第1の金属箔と、前記樹脂層の第2の主面に選択的に配置された第2の金属箔と、筒状めっき層が内壁に設けられたスルーホールと、前記スルーホールの中途まで注入され固定され、前記第1の金属箔及び前記第2の金属箔に導通し、細長い形状を有する複数のポスト電極とを備えるプリント基板を準備し、前記ポスト電極の下端が半導体素子の第1の主電極にそれぞれ対向するように、前記プリント基板と前記半導体素子とを配置して、前記ポスト電極の下端と前記第1の主電極とを電気的に接続する工程と、絶縁板と、前記絶縁板の第1の主面に形成された第3の金属箔と、前記絶縁板の第2の主面に形成された少なくとも一つの第4の金属箔と、を備えた絶縁基板を準備する工程と、前記第4の金属箔上に前記半導体素子の第2の主電極側が接触するように前記半導体素子を載置し、前記第4の金属箔と前記第2の主電極とを電気的に接続する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明では、絶縁板と、前記絶縁板の第1の主面に形成された金属箔と、前記絶縁板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、前記別の金属箔上に接合された少なくとも一つの半導体素子と、前記半導体素子が配置された前記絶縁板の前記第2の主面に対向するように配置されたプリント基板と、前記プリント基板の第1の主面に形成された金属箔と、前記プリント基板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、前記半導体素子の少なくとも一つの主電極とを電気的に接続するように、前記プリント基板に形成された、筒状めっき層が内壁に設けられたスルーホールに中途まで注入され固定された、径が0.3〜0.6mmの複数のポスト電極と、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
Moreover, in this invention, the 1st metal foil selectively arrange | positioned on the 1st main surface of a resin layer, The 2nd metal foil selectively arrange | positioned on the 2nd main surface of the said resin layer, A through-hole in which a cylindrical plating layer is provided on the inner wall, and a plurality of posts having a long and narrow shape that are infused and fixed halfway through the through-hole and are electrically connected to the first metal foil and the second metal foil. Preparing a printed circuit board comprising electrodes, disposing the printed circuit board and the semiconductor element such that a lower end of the post electrode faces the first main electrode of the semiconductor element, and a lower end of the post electrode; Electrically connecting the first main electrode; an insulating plate; a third metal foil formed on the first main surface of the insulating plate; and a second main surface of the insulating plate. And an insulating substrate provided with at least one fourth metal foil formed. And placing the semiconductor element on the fourth metal foil so that the second main electrode side of the semiconductor element is in contact, and electrically connecting the fourth metal foil and the second main electrode. And a step of connecting to the semiconductor device.
In the present invention, the insulating plate, the metal foil formed on the first main surface of the insulating plate, at least one other metal foil formed on the second main surface of the insulating plate, At least one semiconductor element bonded on another metal foil; a printed circuit board disposed to face the second main surface of the insulating plate on which the semiconductor element is disposed; A metal foil formed on one main surface, at least one other metal foil formed on a second main surface of the printed circuit board, and at least one main electrode of the semiconductor element are electrically connected. And a plurality of post electrodes having a diameter of 0.3 to 0.6 mm, in which a cylindrical plating layer formed on the printed board is injected and fixed halfway into a through hole provided on an inner wall. A semiconductor device is provided.

上記により、高信頼性で、優れた動作特性を有し、且つ高い生産性を有する半導体装置及びそのような半導体装置の製造方法が実現する。   As described above, a semiconductor device having high reliability, excellent operation characteristics, and high productivity and a method for manufacturing such a semiconductor device are realized.

半導体装置の構造を説明する要部模式図である。It is a principal part schematic diagram explaining the structure of a semiconductor device. 半導体装置の構造を説明する要部断面模式図である。It is a principal part cross-sectional schematic diagram explaining the structure of a semiconductor device. プリント基板の全体構造を説明する要部図である。It is a principal part figure explaining the whole structure of a printed circuit board. プリント基板の表面側の構造を説明する要部図である。It is a principal part figure explaining the structure of the surface side of a printed circuit board. 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その1)。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device (part 1); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その2)。It is a principal part cross-sectional schematic diagram explaining 1 process of the manufacturing method of a semiconductor device (the 2). 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その3)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device (part 3); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その4)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device (part 4); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その5)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device (part 5); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その6)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device (part 6); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その7)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method of manufacturing a semiconductor device (part 7); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その8)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device (part 8); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その9)。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method of manufacturing a semiconductor device (No. 9). 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その10)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method of manufacturing a semiconductor device (part 10); 半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である(その11)。It is a principal part cross-sectional schematic diagram explaining 1 process of the manufacturing method of a semiconductor device (the 11). 半導体装置の構造の変形例を説明する要部断面模式図である(その1)。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a relevant part for explaining a modification of the structure of the semiconductor device (part 1); 半導体装置の構造の変形例を説明する要部断面模式図である(その2)。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a relevant part for explaining a modification of the structure of the semiconductor device (part 2); 半導体装置の構造の変形例を説明する要部模式図である(その1)。It is a principal part schematic diagram explaining the modification of the structure of a semiconductor device (the 1). 半導体装置の構造の変形例を説明する要部模式図である(その2)。FIG. 10 is a schematic diagram of a main part for explaining a modification of the structure of the semiconductor device (part 2); パッケージ型タイプの半導体装置の要部模式図である。It is a principal part schematic diagram of a package type semiconductor device. 金属ワイヤレス構造の半導体装置の模式図である。It is a schematic diagram of the semiconductor device of a metal wireless structure.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。最初に、本実施の形態における半導体装置の構造について説明する。
図1は半導体装置の構造を説明する要部模式図である。ここで、図(A)は、半導体装置の要部上面図であり、図(B)は、半導体装置の要部断面図である。また、図(B)においては、図(A)のA−Bの位置における断面図が示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the structure of the semiconductor device in this embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic view of a main part for explaining the structure of a semiconductor device. Here, FIG. 1A is a top view of a main part of the semiconductor device, and FIG. Moreover, in FIG. (B), sectional drawing in the position of AB of FIG. (A) is shown.

図示する半導体装置1は、絶縁基板10と、絶縁基板10に対向させたプリント基板30とがアンダーフィル材40の封止により、一体的になった構造をなし、絶縁基板10上に、複数の半導体素子20,21が実装されている。さらに、この半導体装置1は、樹脂ケースによりパッケージングされ(不図示)、例えば、汎用IGBTモジュールとして機能する。   The illustrated semiconductor device 1 has a structure in which an insulating substrate 10 and a printed circuit board 30 opposed to the insulating substrate 10 are integrated by sealing an underfill material 40, and a plurality of insulating substrates 10 are formed on the insulating substrate 10. Semiconductor elements 20 and 21 are mounted. Further, the semiconductor device 1 is packaged by a resin case (not shown) and functions as, for example, a general-purpose IGBT module.

絶縁基板10は、絶縁板10aと、絶縁板10aの下面にDCB(Direct Copper Bonding)法で形成された金属箔10bと、絶縁板10aの上面に同じくDCB法で形成された、複数の金属箔10c,10dを備えている。これらの金属箔10c,10dは、絶縁板10aの上面に選択的にパターン形成されている。   The insulating substrate 10 includes an insulating plate 10a, a metal foil 10b formed by a DCB (Direct Copper Bonding) method on the lower surface of the insulating plate 10a, and a plurality of metal foils also formed on the upper surface of the insulating plate 10a by the DCB method. 10c, 10d. These metal foils 10c and 10d are selectively patterned on the upper surface of the insulating plate 10a.

さらに、金属箔10c,10d上には、錫(Sn)−銀(Ag)系の鉛フリーの半田層11を介して、少なくとも一つの半導体素子20の主電極側(例えば、コレクタ電極)、または、半導体素子21のカソード側が接合されている。   Furthermore, on the metal foils 10c and 10d, the main electrode side (for example, collector electrode) of at least one semiconductor element 20 or the like via a tin (Sn) -silver (Ag) lead-free solder layer 11 or The cathode side of the semiconductor element 21 is joined.

ここで、半導体素子20は、例えば、IGBT素子、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の縦型のパワー半導体素子が該当する。また、半導体素子21は、例えば、FWD(Free Wheeling Diode)素子等のパワーダイオード素子が該当する。   Here, the semiconductor element 20 corresponds to, for example, a vertical power semiconductor element such as an IGBT element or a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The semiconductor element 21 corresponds to a power diode element such as an FWD (Free Wheeling Diode) element.

なお、絶縁板10aは、例えば、アルミナ(Al23)焼結体、窒化シリコン(SiN)等のセラミックで構成され、金属箔10b,10c,10dは、銅(Cu)を主成分とする金属で構成されている。 The insulating plate 10a is made of, for example, alumina (Al 2 O 3 ) sintered body, ceramic such as silicon nitride (SiN), and the metal foils 10b, 10c, and 10d are mainly composed of copper (Cu). Consists of metal.

また、絶縁板10aの厚みは、0.3〜0.7mmであり、金属箔10b,10c,10dの厚みは、例えば、0.2〜0.6mmである。
また、半導体装置1においては、半導体素子20,21の上方に、インプラントプリント基板(以下、プリント基板)30が絶縁基板10と対向するように配置されている。
The insulating plate 10a has a thickness of 0.3 to 0.7 mm, and the metal foils 10b, 10c, and 10d have a thickness of 0.2 to 0.6 mm, for example.
In the semiconductor device 1, an implant printed circuit board (hereinafter referred to as a printed circuit board) 30 is disposed above the semiconductor elements 20 and 21 so as to face the insulating substrate 10.

このプリント基板30は、多層構造をなし、例えば、樹脂層30aを中心部に配置し、その上面に、少なくとも一つの金属箔30bが選択的にパターン形成されている。また、その下面においても、少なくとも一つの金属箔30cが選択的にパターン形成されている。   The printed circuit board 30 has a multilayer structure, for example, a resin layer 30a is disposed at the center, and at least one metal foil 30b is selectively patterned on the upper surface thereof. Further, at least one metal foil 30c is selectively patterned on the lower surface.

ここで、樹脂層30aの材質は、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等である。また、必要に応じて、ガラス繊維で構成されたガラスクロスを樹脂層30a内部に含浸させてもよい。また、金属箔30b,30cは、例えば、銅を主たる成分により構成されている。   Here, the material of the resin layer 30a is, for example, a polyimide resin, an epoxy resin, or the like. Moreover, you may impregnate the inside of the resin layer 30a with the glass cloth comprised by the glass fiber as needed. Moreover, the metal foils 30b and 30c are made of, for example, copper as a main component.

また、プリント基板30の剛性については、所定の剛性を備えた硬いタイプのものでもよく、プリント基板30全体が歪曲可能になるフレキシブルなものであってもよい。
また、プリント基板30の最表面には、樹脂製の保護層31が形成されている。なお、図(A)では、金属箔30bのパターン形状を明確に説明するために、保護層31を、図示していない。
The rigidity of the printed circuit board 30 may be a hard type having a predetermined rigidity, or may be flexible so that the entire printed circuit board 30 can be distorted.
A resin protective layer 31 is formed on the outermost surface of the printed circuit board 30. In FIG. (A), the protective layer 31 is not shown in order to clearly describe the pattern shape of the metal foil 30b.

また、半導体装置1においては、半導体素子20の主電極(例えば、エミッタ電極)が位置する領域直上のプリント基板30に、およそ線対称となるように、複数のスルーホール30dが設けられている。そして、このスルーホール30d内に、薄厚の筒状めっき層(図示しない)が設けられ、スルーホール30d内に、円筒状のポスト電極30eが筒状めっき層を介し、注入(インプラント)されている。   In the semiconductor device 1, a plurality of through holes 30 d are provided on the printed circuit board 30 immediately above the region where the main electrode (for example, emitter electrode) of the semiconductor element 20 is located so as to be approximately line symmetric. A thin cylindrical plating layer (not shown) is provided in the through hole 30d, and a cylindrical post electrode 30e is injected (implanted) through the cylindrical plating layer in the through hole 30d. .

また、各々のポスト電極30eは、スルーホール30d内で半田付けされ、プリント基板30の主面に配設された金属箔30b,30cと導通された状態にある。プリント基板の両面に金属箔を配設する場合には、このように筒状めっき層を介してポスト電極を注入し、半田付けしておくことで、良好な電気的接続と機械的強度を確保することができる。なお、後述する第2の変形例のように、プリント基板の片面に比較的肉厚の金属箔を形成しポスト電極を注入する場合は、筒状めっき層や半田付けを省略してもよい。   Each post electrode 30e is soldered in the through hole 30d and is electrically connected to the metal foils 30b and 30c disposed on the main surface of the printed circuit board 30. When placing metal foil on both sides of the printed circuit board, injecting post electrodes through the cylindrical plating layer and soldering in this way ensures good electrical connection and mechanical strength. can do. In the case of forming a relatively thick metal foil on one surface of the printed board and injecting the post electrode as in a second modification described later, the cylindrical plating layer and soldering may be omitted.

ここで、ポスト電極30eの配置においては、例えば、半導体素子20のエミッタ電極の領域直上には、5個を組としたポスト電極30eが列を構成し、それらが線対称となるように、2列に配置されている。そして、このようなポスト電極30eのピッチは、均一に構成されている。また、夫々のポスト電極30eの下端は、半導体素子20のエミッタ電極に、半田層12を介して電気的に接続されている。   Here, in the arrangement of the post electrodes 30e, for example, immediately after the emitter electrode region of the semiconductor element 20, a set of five post electrodes 30e constitutes a row, and the two are arranged in line symmetry. Arranged in columns. The pitch of the post electrodes 30e is configured to be uniform. In addition, the lower end of each post electrode 30 e is electrically connected to the emitter electrode of the semiconductor element 20 via the solder layer 12.

また、半導体素子21のアノード側領域直上には、4個を組としたポスト電極30eが列を構成し、それらが線対称となるように、2列に配置されている。そして、このようなポスト電極30eのピッチは、均一に構成されている。また、夫々のポスト電極30eの下端が半導体素子21のアノード側に、半田層を介して電気的に接続されている。   Further, immediately after the anode side region of the semiconductor element 21, a set of four post electrodes 30e form a row and are arranged in two rows so that they are line symmetric. The pitch of the post electrodes 30e is configured to be uniform. In addition, the lower end of each post electrode 30e is electrically connected to the anode side of the semiconductor element 21 via a solder layer.

これにより、半導体装置1においては、半導体素子20のエミッタ電極と、半導体素子21のアノード側との電気的な接続が、ポスト電極30e並びに金属箔30bを経由して確保されている。   Thereby, in the semiconductor device 1, electrical connection between the emitter electrode of the semiconductor element 20 and the anode side of the semiconductor element 21 is ensured via the post electrode 30e and the metal foil 30b.

なお、半導体素子20のコレクタ電極と、半導体素子21のカソード側との電気的な接続については、金属箔10c,10dを経由して確保されている。
また、ポスト電極30eの材質は、例えば、銅、アルミニウム(Al)、錫−銀系の鉛フリーの半田材、または、これらの金属からなる合金を主たる成分で構成されている。また、各々のポスト電極30eの長さは、均一である。
The electrical connection between the collector electrode of the semiconductor element 20 and the cathode side of the semiconductor element 21 is ensured via the metal foils 10c and 10d.
The material of the post electrode 30e is mainly composed of, for example, copper, aluminum (Al), tin-silver based lead-free solder material, or an alloy made of these metals. Further, the length of each post electrode 30e is uniform.

また、上記の例では、半導体素子20のエミッタ電極に接合させたポスト電極30eの個数を10個に限定して例示したが、1個の半導体素子20に接合させるポスト電極30eは、この数に限るものではない。例えば、ポスト電極30eの径を0.3〜0.6mmとした場合、1個のポスト電極30eに、8〜20Aの電流が通電可能である。従って、この電流値から半導体素子20の容量に応じて、半導体素子20に接合させるポスト電極30eの本数を割り出し、その数において配置すればよい。   In the above example, the number of post electrodes 30e bonded to the emitter electrode of the semiconductor element 20 is limited to ten. However, the number of post electrodes 30e bonded to one semiconductor element 20 is set to this number. It is not limited. For example, when the diameter of the post electrode 30e is 0.3 to 0.6 mm, a current of 8 to 20 A can be applied to one post electrode 30e. Therefore, the number of post electrodes 30e to be joined to the semiconductor element 20 may be determined from the current value according to the capacity of the semiconductor element 20 and arranged in that number.

このような複数のポスト電極30eの配置により、例えば、半導体素子20においては、主電極間に大電流を通電させても、当該大電流が夫々のポスト電極30eを経由して、主電極に分散・通電することになる。   Due to the arrangement of the plurality of post electrodes 30e, for example, in the semiconductor element 20, even when a large current is passed between the main electrodes, the large current is distributed to the main electrodes via the respective post electrodes 30e.・ Energize.

また、プリント基板30においては、半導体素子20のエミッタ電極領域外の上方に、別途、スルーホール30fが設けられ、当該スルーホール30f内にも、円筒状のポスト電極30gが注入・接合されている。そして、このポスト電極30gは、半導体素子20の制御電極(例えば、ゲート電極)に、半田層を介して、電気的に接続されている。   Further, in the printed circuit board 30, a through hole 30f is separately provided above the outside of the emitter electrode region of the semiconductor element 20, and a cylindrical post electrode 30g is injected and joined also into the through hole 30f. . The post electrode 30g is electrically connected to a control electrode (for example, a gate electrode) of the semiconductor element 20 via a solder layer.

このように、半導体素子20の主面に配置された主電極または制御電極、半導体素子21のアノード側がポスト電極30e,30gに接合されている。
なお、上述したポスト電極30e,30gの構造については、棒状とは限らす、その内部を中空にさせたパイプ状にしてもよい。
Thus, the main electrode or control electrode arranged on the main surface of the semiconductor element 20 and the anode side of the semiconductor element 21 are joined to the post electrodes 30e and 30g.
The structure of the post electrodes 30e and 30g described above is not limited to a rod shape, but may be a pipe shape having a hollow inside.

さらに、半導体装置1においては、絶縁基板10とプリント基板30の間隙に、アンダーフィル材40を充填している。これにより、半導体装置1は、絶縁基板10とプリント基板30により一体化されている。   Furthermore, in the semiconductor device 1, the underfill material 40 is filled in the gap between the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30. Thereby, the semiconductor device 1 is integrated by the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30.

また、半導体装置1には、半導体素子20,21等を取り囲むように、例えば、PPS(ポリ・フェニレン・サルファイド)製の樹脂ケースが備えられている(図示しない)。この樹脂ケースの内面には、素子、回路等の保護を目的として、例えば、シリコーンを主成分とするゲル、またはエポキシ樹脂で構成された封止材が充填されている(図示しない)。   The semiconductor device 1 is provided with a resin case made of, for example, PPS (poly phenylene sulfide) so as to surround the semiconductor elements 20 and 21 (not shown). The inner surface of the resin case is filled with a sealing material made of, for example, a gel containing silicone as a main component or an epoxy resin (not shown) for the purpose of protecting elements, circuits, and the like.

あるいは、樹脂ケース(図示なし)を使用しないで、金属金型(図示なし)を用いて、半導体装置1を取り囲むようにエポキシ樹脂をポッティングあるいはトランスファーモールドして構成しても良い。   Alternatively, without using a resin case (not shown), an epoxy resin may be potted or transfer molded so as to surround the semiconductor device 1 using a metal mold (not shown).

さらに、図1においては、特に、図示されていないが、プリント基板30には、外部接続用端子としてのリードフレームが複数個、垂直に貫通し、それらと半導体素子20,21の各電極との電気的な接続が確保されている。   Further, although not particularly shown in FIG. 1, a plurality of lead frames as external connection terminals penetrate vertically through the printed circuit board 30, and these are connected to the respective electrodes of the semiconductor elements 20 and 21. Electrical connection is ensured.

また、図1においては、特に、図示されていないが、絶縁基板10より広面積の金属ベース板を、この半導体装置1の基体としてもよい。例えば、金属箔10bの下に半田層を介して、数ミリ厚の金属ベース板を接合させてもよい。また、半導体素子20,21上に、放熱体として知られるヒートスプレッタを設置してもよい。   Although not particularly shown in FIG. 1, a metal base plate having a larger area than the insulating substrate 10 may be used as the base of the semiconductor device 1. For example, a metal base plate having a thickness of several millimeters may be bonded under the metal foil 10b via a solder layer. A heat spreader known as a heat radiator may be installed on the semiconductor elements 20 and 21.

次に、半導体装置1の細部の構造についての理解を深めるために、図1よりさらに拡大させた図を用いて、半導体装置1の構造について説明する。なお、以下の図では、図1と同一の部材には、同一の符号を付し、その説明の詳細については省略する。   Next, in order to deepen the understanding of the detailed structure of the semiconductor device 1, the structure of the semiconductor device 1 will be described with reference to a further enlarged view of FIG. In the following drawings, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図2は半導体装置の構造を説明する要部断面模式図である。この図では、半導体装置1に配設したポスト電極30eと、ポスト電極30eに接合された半導体素子20の周辺の拡大図が主に示されている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining the structure of the semiconductor device. In this figure, an enlarged view of the periphery of the post electrode 30e disposed in the semiconductor device 1 and the semiconductor element 20 joined to the post electrode 30e is mainly shown.

上述したように、半導体装置1は、金属箔10d上に、半田層11を介して半導体素子20の主電極(コレクタ電極)が接合されている。
また、半導体素子20の上方には、プリント基板30が配置され、プリント基板30内に、複数のスルーホール30dが形成されている。そして、スルーホール30dの内壁には、例えば、銅で構成された筒状めっき層30hが配置されている。
As described above, in the semiconductor device 1, the main electrode (collector electrode) of the semiconductor element 20 is joined to the metal foil 10 d via the solder layer 11.
A printed circuit board 30 is disposed above the semiconductor element 20, and a plurality of through holes 30 d are formed in the printed circuit board 30. A cylindrical plating layer 30h made of, for example, copper is disposed on the inner wall of the through hole 30d.

また、プリント基板30の上下の主面には、パターン形成された金属箔30b,30cが配設される。これらの金属箔30b,30cは、筒状めっき層30hで覆われ、筒状めっき層と電気的に接続されている。   Also, patterned metal foils 30 b and 30 c are disposed on the upper and lower main surfaces of the printed circuit board 30. These metal foils 30b and 30c are covered with a cylindrical plating layer 30h and are electrically connected to the cylindrical plating layer.

また、上述したポスト電極30eは、筒状めっき層30h内部の中途まで注入され、半田層30iによって、筒状めっき層30hに固設されている。これにより、ポスト電極30eと、金属箔30b,30cとの電気的接続並びに接合部における機械的強度が確保される。   Further, the post electrode 30e described above is injected halfway into the cylindrical plating layer 30h, and is fixed to the cylindrical plating layer 30h by the solder layer 30i. Thereby, the electrical connection between the post electrode 30e and the metal foils 30b and 30c and the mechanical strength at the joint are ensured.

また、複数配置されたポスト電極30eの下端は、半導体素子20のもう一つの主電極(エミッタ電極)に、半田層12を介して電気的に接続されている。これにより、例えば、半導体素子20の制御電極がオン状態で、半導体素子20のエミッタ−コレクタ電極間が通電状態になると、金属箔30b,30cと金属箔10d間に、夫々のポスト電極30eを介して大電流が通電する。   Further, the lower ends of the plurality of post electrodes 30 e are electrically connected to another main electrode (emitter electrode) of the semiconductor element 20 via the solder layer 12. Thereby, for example, when the control electrode of the semiconductor element 20 is in the ON state and the emitter-collector electrode of the semiconductor element 20 is energized, the respective post electrodes 30e are interposed between the metal foils 30b and 30c and the metal foil 10d. A large current.

なお、半田層12の側面は、フィレット構造を形成し、ポスト電極30eの下端と、半導体素子20の主電極との接合を強固なものにしている。
さらに、半導体装置1においては、プリント基板30と絶縁基板10との間隙に、アンダーフィル材40が充填されている。このアンダーフィル材40は、例えば、エポキシ系樹脂、シアネート系樹脂、シリコン系樹脂のいずれかを主たる成分とし、無機材料で構成されるフィラー材を含有している。フィラー材としては、例えば、窒化ボロン(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化シリコン等の高熱伝導率を備えた無機材料を用いる。
Note that the side surface of the solder layer 12 forms a fillet structure, and the bonding between the lower end of the post electrode 30 e and the main electrode of the semiconductor element 20 is strengthened.
Further, in the semiconductor device 1, an underfill material 40 is filled in a gap between the printed circuit board 30 and the insulating substrate 10. The underfill material 40 includes, for example, a filler material composed of an inorganic material, which is mainly composed of an epoxy resin, a cyanate resin, or a silicon resin. As the filler material, for example, an inorganic material having high thermal conductivity such as boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), silicon nitride, or the like is used.

このような半導体装置1の構成によれば、金属ワイヤを必要としない。従って、半導体装置1の外部接続用端子から半導体素子20,21の主電極またはアノード側にまで連通する通電路のL成分が大きく低減する。   According to such a configuration of the semiconductor device 1, no metal wire is required. Accordingly, the L component of the energization path communicating from the external connection terminal of the semiconductor device 1 to the main electrode or anode side of the semiconductor elements 20 and 21 is greatly reduced.

また、半導体装置1を作動させたときに、半導体素子20による発熱と冷却により、半導体素子20近傍の温度の昇温・降温が繰り返されるが、このような状況下においても、半導体素子20の主電極とポスト電極30eとを接合する半田層12に過剰な応力が印加されることがない。   Further, when the semiconductor device 1 is operated, the temperature in the vicinity of the semiconductor element 20 is repeatedly raised and lowered due to heat generation and cooling by the semiconductor element 20. Excessive stress is not applied to the solder layer 12 that joins the electrode and the post electrode 30e.

例えば、半導体素子20近傍においては、ポスト電極30eの形状が細長く、半導体素子20の主電極とポスト電極30eとの接合面積を小さくしている。このため、ポスト電極30e自体の線膨張が増加し、温度の高低が繰り返されても、ポスト電極30eが横方向(長さ方向に垂直な方向)に大きく熱膨張・伸縮することがない。従って、半導体装置1の動作時において、過剰な応力が半田層12に印加されることがない。   For example, in the vicinity of the semiconductor element 20, the shape of the post electrode 30 e is elongated and the junction area between the main electrode of the semiconductor element 20 and the post electrode 30 e is reduced. For this reason, even if the linear expansion of the post electrode 30e itself increases and the temperature is repeated, the post electrode 30e does not greatly expand or contract in the lateral direction (direction perpendicular to the length direction). Accordingly, excessive stress is not applied to the solder layer 12 during the operation of the semiconductor device 1.

さらに、このようなポスト電極30eを半導体素子20の主電極に、複数本に分けて接合させているので、応力が半田層12に印加されたとしても、夫々のポスト電極30e下で均等に分散される。従って、夫々の半田層12に印加される応力は、分散され、極力低減する。   Furthermore, since such a post electrode 30e is bonded to the main electrode of the semiconductor element 20 in a plurality of pieces, even if stress is applied to the solder layer 12, it is evenly distributed under each post electrode 30e. Is done. Therefore, the stress applied to each solder layer 12 is dispersed and reduced as much as possible.

また、半導体装置1の動作時において、昇温・降温により、プリント基板30または半導体素子20,21が歪曲・変形しても、ポスト電極30eが細長い形状を有していることから、プリント基板30または半導体素子20,21の変形に応じて、ポスト電極30e自体が撓む(変形)ことができる。その結果、夫々の半田層12に印加される応力が大きく減少する。   Further, even when the printed circuit board 30 or the semiconductor elements 20 and 21 are distorted or deformed by temperature increase / decrease during the operation of the semiconductor device 1, the post electrode 30e has an elongated shape. Alternatively, the post electrode 30e itself can be bent (deformed) in accordance with the deformation of the semiconductor elements 20 and 21. As a result, the stress applied to each solder layer 12 is greatly reduced.

また、このように、ポスト電極30eを複数本、半導体素子20,21の主電極またはアノード側上に分散配置しているので、放熱性が格段に向上する。
例えば、半導体素子20においては、大電流がエミッタ電極から複数のポスト電極30eにより分散されて流入するので、半導体素子20内に局部的な温度上昇が生じることがない。また、半導体素子20が発熱しても、当該熱は、夫々のポスト電極30eを伝導し、プリント基板30に分散・放熱される。
In addition, since the plurality of post electrodes 30e are distributed on the main electrode or anode side of the semiconductor elements 20 and 21 as described above, the heat dissipation is remarkably improved.
For example, in the semiconductor element 20, since a large current flows from the emitter electrode by being dispersed by the plurality of post electrodes 30 e, a local temperature rise does not occur in the semiconductor element 20. Further, even if the semiconductor element 20 generates heat, the heat is conducted through the respective post electrodes 30 e and dispersed and radiated to the printed circuit board 30.

また、ポスト電極30eと、半導体素子20,21の主電極またはアノード側との接合面積が小さい故、半田層12内にボイドが残存することもない。導電性ポストと半導体素子の接合部の面積が大きいと、半田材内に存在する空孔がリフロー時に当該半田材内に残存し、半田層内にボイドが形成する場合がある。   Further, since the bonding area between the post electrode 30e and the main electrode or anode side of the semiconductor elements 20 and 21 is small, no voids remain in the solder layer 12. When the area of the joint between the conductive post and the semiconductor element is large, voids existing in the solder material may remain in the solder material during reflow, and voids may be formed in the solder layer.

しかし、半導体装置1では、ポスト電極30eと半導体素子20,21の主電極、アノード側との接合面積を小さくしている。従って、半田材内に存在する空孔がリフロー時において、半導体素子20,21とポスト電極30eとの間隙から逃げ易くなり、半田層12内に、ボイドが残存することがない。その結果、半導体素子20,21の主電極、アノード側とポスト電極30eとの間隙に半田層12が密に充填されるので、半田層12の接触不良等が発生することがない。   However, in the semiconductor device 1, the junction area between the post electrode 30 e and the main electrodes and anode sides of the semiconductor elements 20 and 21 is reduced. Therefore, the voids existing in the solder material can easily escape from the gap between the semiconductor elements 20, 21 and the post electrode 30 e during reflow, and voids do not remain in the solder layer 12. As a result, the solder layer 12 is densely filled in the gap between the main electrode and anode side of the semiconductor elements 20 and 21 and the post electrode 30e, so that contact failure of the solder layer 12 does not occur.

さらに、半導体装置1を高い動作周波数において作動させると、半導体素子20,21の主電極またはアノード側に接合させた電極表面に表皮効果が発生する場合がある。しかし、半導体装置1は、棒状またはパイプ状のポスト電極30eを複数本、半導体素子20,21のエミッタ電極、アノード側上に分散配置し、その全表面積を大きくしている。   Further, when the semiconductor device 1 is operated at a high operating frequency, a skin effect may occur on the surface of the electrode joined to the main electrode or the anode side of the semiconductor elements 20 and 21. However, in the semiconductor device 1, a plurality of rod-like or pipe-like post electrodes 30e are dispersedly arranged on the emitter electrode and anode sides of the semiconductor elements 20 and 21, and the total surface area thereof is increased.

従って、表皮効果が発生しても、当該大電流が複数のポスト電極30eの表面を介し、エミッタ電極から分散されて流入する。
その結果、高い動作周波数においても、半導体素子20内に局部的な温度上昇が生じず、放熱性が大きく向上する。
Therefore, even if the skin effect occurs, the large current flows in a distributed manner from the emitter electrode through the surfaces of the plurality of post electrodes 30e.
As a result, even at a high operating frequency, a local temperature rise does not occur in the semiconductor element 20, and the heat dissipation is greatly improved.

なお、半導体素子20,21の主電極、アノード側と、ポスト電極30eとの接合については、上述した半田接合のほか、超音波接合や圧接等の直接接合により、接合させた構造であってもよい(図示しない)。これにより、半導体素子20,21の主電極またはアノード側と、ポスト電極30eとがより強固に接合する。   The main electrodes and anode sides of the semiconductor elements 20 and 21 and the post electrode 30e may be joined by direct joining such as ultrasonic joining or pressure welding in addition to the solder joining described above. Good (not shown). Thereby, the main electrode or anode side of the semiconductor elements 20 and 21 and the post electrode 30e are more firmly joined.

さらに、半導体装置1は、プリント基板30と絶縁基板10との間隙がアンダーフィル材40で封止され、絶縁基板10とプリント基板30とが一体となった構造をなしている。これにより、半導体装置1全体の機械的強度が確保される。   Further, the semiconductor device 1 has a structure in which the gap between the printed board 30 and the insulating board 10 is sealed with the underfill material 40 and the insulating board 10 and the printed board 30 are integrated. Thereby, the mechanical strength of the whole semiconductor device 1 is ensured.

また、アンダーフィル材40内に、高熱伝導率を備えたフィラー材を含有させているので、絶縁基板10上に、高パワーの半導体素子20を搭載しても、半導体素子20からの発熱が充分に放熱され得る。   In addition, since the underfill material 40 contains a filler material having a high thermal conductivity, even if the high-power semiconductor element 20 is mounted on the insulating substrate 10, heat generation from the semiconductor element 20 is sufficient. The heat can be dissipated.

以上の結果から、半導体装置1の信頼性は高く、良好な動作特性を有する。また、半導体装置1のパワーサイクル耐量がより向上する。
次に、半導体素子20,21の上方に配置したプリント基板30の全体構造について、詳細に説明する。
From the above results, the semiconductor device 1 has high reliability and good operating characteristics. In addition, the power cycle tolerance of the semiconductor device 1 is further improved.
Next, the entire structure of the printed circuit board 30 disposed above the semiconductor elements 20 and 21 will be described in detail.

図3はプリント基板の全体構造を説明する要部図である。ここで、図(A)は、プリント基板の要部裏面図である。即ち、図(A)では、図1に示す絶縁基板10側から眺めたプリント基板の主面が示されている。また、図(B)は、プリント基板の要部断面図であり、図(A)のA−Bの位置における断面図が示されている。   FIG. 3 is a main part diagram for explaining the entire structure of the printed circuit board. Here, FIG. (A) is a principal part rear view of a printed circuit board. That is, FIG. 1A shows the main surface of the printed circuit board viewed from the insulating substrate 10 side shown in FIG. Moreover, FIG. (B) is principal part sectional drawing of a printed circuit board, and sectional drawing in the position of AB of FIG. (A) is shown.

図示するプリント基板30は、一例として、インバータ回路を構成する6組のIGBTとFWDの並列接続回路を1パッケージに格納する半導体装置(6in1構造)に対応した構造のものが示されている。   As an example, the printed circuit board 30 shown in the figure has a structure corresponding to a semiconductor device (6 in 1 structure) that stores six sets of IGBT and FWD parallel connection circuits constituting an inverter circuit in one package.

上述したように、プリント基板30を構成する樹脂層30aのいずれかの主面には、複数の金属箔30c,30jがパターン形成されている。さらに、樹脂層30a並びに金属箔30c,30j上には、保護層31が形成されている。なお、図(A)では、金属箔30c,30jのパターン形状を明確に示すために、プリント基板30の最表面に形成させた保護層31は図示していない。   As described above, a plurality of metal foils 30 c and 30 j are patterned on any main surface of the resin layer 30 a constituting the printed circuit board 30. Further, a protective layer 31 is formed on the resin layer 30a and the metal foils 30c and 30j. In FIG. 2A, the protective layer 31 formed on the outermost surface of the printed circuit board 30 is not shown in order to clearly show the pattern shapes of the metal foils 30c and 30j.

このような金属箔30c,30jは、その一部が半導体素子20のエミッタ電極並びに半導体素子21のアノード側の領域上に位置するように配設されている。そして、当該分に、ポスト電極30eを複数配置する。   Such metal foils 30 c and 30 j are arranged so that a part thereof is located on the emitter electrode of the semiconductor element 20 and the region on the anode side of the semiconductor element 21. Then, a plurality of post electrodes 30e are arranged for that amount.

例えば、半導体素子20のエミッタ電極並びに半導体素子21のアノード側の領域直上に位置する金属箔30c,30j内には、複数のポスト電極30eが線対称となるように配置されている。   For example, in the metal foils 30c and 30j located immediately above the emitter electrode of the semiconductor element 20 and the anode side region of the semiconductor element 21, a plurality of post electrodes 30e are arranged in line symmetry.

具体的には、半導体素子20のエミッタ電極領域上の金属箔30c,30jには、5個を組とし、2組のポスト電極30eが線対称に2列になって配置している。従って、半導体素子20のエミッタ電極領域上の金属箔30c,30jには、合計10個のポスト電極30eが配置されている。   Specifically, the metal foils 30c and 30j on the emitter electrode region of the semiconductor element 20 are arranged in groups of five, and two sets of post electrodes 30e are arranged in two rows in line symmetry. Accordingly, a total of ten post electrodes 30 e are arranged on the metal foils 30 c and 30 j on the emitter electrode region of the semiconductor element 20.

また、半導体素子21のアノード側領域上の金属箔30c,30jには、4個を組とし、2組のポスト電極が線対称に2列になって配置している。従って、半導体素子21のアノード側領域上の金属箔30c,30jには、合計8個のポスト電極30eが配置されている。   The metal foils 30c and 30j on the anode side region of the semiconductor element 21 are arranged in groups of four, and two sets of post electrodes are arranged in two rows in line symmetry. Accordingly, a total of eight post electrodes 30 e are arranged on the metal foils 30 c and 30 j on the anode side region of the semiconductor element 21.

なお、同じ列内に配置されたポスト電極30eのピッチは、均一である。
また、上記の例では、ポスト電極30eの配置数について、特定の数値を例示したが、半導体素子20,21それぞれ1個あたりに接合されるポスト電極30eの個数は、上述の如く、この数に限定されるものではない。
Note that the pitch of the post electrodes 30e arranged in the same row is uniform.
Further, in the above example, specific numerical values are exemplified for the number of post electrodes 30e arranged, but the number of post electrodes 30e bonded to each one of the semiconductor elements 20 and 21 is as described above. It is not limited.

さらに、プリント基板30には、上記の金属箔30c,30jのほか、線幅の狭い金属箔30k,30lがパターン形成され、その一部が半導体素子20の制御電極(例えば、ゲート電極)の領域上に位置するように配設されている。また、半導体素子20の制御電極の領域上に位置する金属箔30k,30l内には、ポスト電極30gが配置されている。   Furthermore, in addition to the metal foils 30c and 30j described above, the metal foils 30k and 30l having a narrow line width are formed in a pattern on the printed board 30, and a part of the pattern is a region of a control electrode (for example, a gate electrode) of the semiconductor element 20 It arrange | positions so that it may be located on. Further, a post electrode 30g is disposed in the metal foils 30k and 30l located on the control electrode region of the semiconductor element 20.

また、この図に示すように、半導体素子20,21搭載領域直上以外のプリント基板30の広い領域に、金属箔30jから、金属箔30ja,30jb,30jcを延出させている。上述したように、金属箔30jは、半導体素子20,21のエミッタ電極またはアノード側に導通している。   Further, as shown in this figure, the metal foils 30ja, 30jb, and 30jc are extended from the metal foil 30j to a wide area of the printed circuit board 30 other than immediately above the semiconductor element 20 and 21 mounting area. As described above, the metal foil 30j is electrically connected to the emitter electrode or the anode side of the semiconductor elements 20 and 21.

プリント基板30内に、このような金属箔30ja,30jb,30jcが存在すると、電磁シールドが促進され、半導体装置1の動作時におけるノイズ(例えば、半導体素子20のスイッチングにより発せられる放射ノイズ等)を低減させることができる。即ち、金属箔30ja,30jb,30jcは、電磁シールド用金属箔として機能する。   When such metal foils 30ja, 30jb, and 30jc are present in the printed circuit board 30, electromagnetic shielding is promoted, and noise during operation of the semiconductor device 1 (for example, radiation noise generated by switching of the semiconductor element 20). Can be reduced. That is, the metal foils 30ja, 30jb, and 30jc function as metal foils for electromagnetic shielding.

例えば、金属箔30ja,30jb,30jcの部分が存在しないプリント基板に比べ、金属箔30ja,30jb,30jcをパターン形成させたプリント基板30を半導体装置1に搭載した場合、当該放射ノイズが所定の周波数帯域内で5dB低減している。   For example, when the printed circuit board 30 on which the metal foils 30ja, 30jb, and 30jc are patterned is mounted on the semiconductor device 1 as compared with a printed circuit board that does not include the metal foils 30ja, 30jb, and 30jc, the radiation noise has a predetermined frequency. It is reduced by 5 dB in the band.

なお、金属箔30ja,30jb,30jcについては、プリント基板30の裏面だけではなく、主面側に選択的に配置させてもよい。
また、金属箔30c,30ja,30jb,30jc,30k,30lを形成させた領域以外においては、複数の貫通孔32が形成されている。これらの貫通孔32は、図2に示すアンダーフィル材40を、絶縁基板10とプリント基板30の間隙に流入させるための注入口である。このような注入口をプリント基板30に複数個設けることにより、プリント基板30と絶縁基板10との間隙に、ペースト状のアンダーフィル材を円滑に流入させることができる。これにより、当該間隙に、流入させたアンダーフィル材を硬化させた後、アンダーフィル材40の内部にボイド等が残存することなく、アンダーフィル材40を絶縁基板10とプリント基板30との間隙に密に充填させることができる。
Note that the metal foils 30ja, 30jb, and 30jc may be selectively disposed not only on the back surface of the printed board 30 but also on the main surface side.
Further, a plurality of through holes 32 are formed outside the region where the metal foils 30c, 30ja, 30jb, 30jc, 30k, 30l are formed. These through holes 32 are injection ports for allowing the underfill material 40 shown in FIG. 2 to flow into the gap between the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30. By providing a plurality of such injection ports in the printed circuit board 30, the paste-like underfill material can smoothly flow into the gap between the printed circuit board 30 and the insulating substrate 10. As a result, after the underfill material that has flowed into the gap is cured, the underfill material 40 is placed in the gap between the insulating substrate 10 and the printed board 30 without any voids remaining in the underfill material 40. It can be filled tightly.

次に、プリント基板の上面側の構造について説明する。
図4はプリント基板の表面側の構造を説明する要部図である。また、この図では、金属箔30b,30mのパターン形状を明確に示すために、プリント基板30の最表面に形成させた保護層31は図示していない。
Next, the structure on the upper surface side of the printed circuit board will be described.
FIG. 4 is a main part view for explaining the structure of the surface side of the printed board. Further, in this drawing, the protective layer 31 formed on the outermost surface of the printed board 30 is not shown in order to clearly show the pattern shapes of the metal foils 30b and 30m.

プリント基板30の上面側の構造は、図3に示したプリント基板30の裏面側の構造に対応するように、金属箔30b,30m、貫通孔32が配置されている。
また、ポスト電極30eを注入している、夫々のスルーホール30d内には、半田層30iが埋設されている。
Metal foils 30b and 30m and through holes 32 are arranged so that the structure on the upper surface side of the printed circuit board 30 corresponds to the structure on the back surface side of the printed circuit board 30 shown in FIG.
A solder layer 30i is buried in each through hole 30d into which the post electrode 30e is injected.

ここで、このプリント基板30においては、図示するように、金属箔30b,30m以外の領域に、IC回路部33、コンデンサ部34、抵抗部35を設けている。
このようなIC回路部33、コンデンサ部34、抵抗部35をプリント基板30の主面に配置することにより、半導体装置1内に、温度センサー回路や過電圧・過電流保護回路等が組み込まれた、小型・薄型サイズのインテリジェントパワーモジュールが実現する。
Here, in this printed circuit board 30, as shown in the figure, an IC circuit section 33, a capacitor section 34, and a resistance section 35 are provided in a region other than the metal foils 30b and 30m.
By disposing such an IC circuit unit 33, capacitor unit 34, and resistor unit 35 on the main surface of the printed circuit board 30, a temperature sensor circuit, an overvoltage / overcurrent protection circuit, and the like are incorporated in the semiconductor device 1. A compact and thin intelligent power module is realized.

次に、半導体装置1の製造方法について説明する。ここで、半導体装置1は、2つの製造方法により作製される。
最初に、第1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described. Here, the semiconductor device 1 is manufactured by two manufacturing methods.
First, the first manufacturing method will be described.

<第1の製造方法>
図5は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
先ず、この図に示すように、半導体装置1の基体となる絶縁基板10を準備する。具体的には、絶縁板10aの下面側には、金属箔10bをDCB法により接合し、絶縁板10aの上面側には、パターニングされた、少なくとも一つの金属箔10c,10d,10eをDCB法により接合させておく。なお、金属箔10cが複数ある場合、絶縁基板10の上方から見た、それらのパターンは同じである。金属箔10d、10eについても同様である。そして、金属箔10cと金属箔10dのいずれかと金属箔10eとは導通している。
<First manufacturing method>
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one process of the method for manufacturing a semiconductor device.
First, as shown in this figure, an insulating substrate 10 which is a base of the semiconductor device 1 is prepared. Specifically, the metal foil 10b is bonded to the lower surface side of the insulating plate 10a by the DCB method, and the patterned at least one metal foil 10c, 10d, 10e is applied to the upper surface side of the insulating plate 10a by the DCB method. It is made to join by. In addition, when there are a plurality of metal foils 10c, their patterns are the same as viewed from above the insulating substrate 10. The same applies to the metal foils 10d and 10e. And either metal foil 10c or metal foil 10d and metal foil 10e are electrically connected.

続いて、金属箔10c,10d,10e上に、ペースト状の半田材11aを選択的に印刷する。なお、半田材11aの材質は、例えば、錫−銀系の鉛フリーで構成されている。また、半田材11aにおいては、ペースト状ではなく、シート状のものを金属箔10c,10d上に載置してもよい。   Subsequently, a paste-like solder material 11a is selectively printed on the metal foils 10c, 10d, and 10e. Note that the solder material 11a is made of, for example, tin-silver-based lead-free. In addition, the solder material 11a may be placed on the metal foils 10c and 10d instead of a paste.

図6は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
次に、半導体素子20の裏面電極(例えば、コレクタ電極)側が半田材11aと接触するように、半田材11a上に、半導体素子20を載置する。そして、半導体素子20の上面側に配設された主電極(例えば、エミッタ電極)上にペースト状の半田材12aを選択的に印刷する。また、制御電極(例えば、ゲート電極)上にも、ペースト状の半田材12aを選択的に印刷する(不図示)。なお、半田材12aの材質は、例えば、錫−銀系の鉛フリーで構成されている。また、半田材12aにおいては、ペースト状ではなく、シート状のものを半導体素子20上に載置してもよい。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one process of the method for manufacturing a semiconductor device.
Next, the semiconductor element 20 is mounted on the solder material 11a so that the back electrode (for example, collector electrode) side of the semiconductor element 20 is in contact with the solder material 11a. Then, a paste-like solder material 12 a is selectively printed on a main electrode (for example, an emitter electrode) disposed on the upper surface side of the semiconductor element 20. Also, a paste-like solder material 12a is selectively printed on a control electrode (for example, a gate electrode) (not shown). In addition, the material of the solder material 12a is comprised by the tin-silver type lead free, for example. In addition, the solder material 12a may be placed on the semiconductor element 20 instead of a paste.

図7は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
次に、半導体素子20等を搭載した絶縁基板10をカーボン製の下冶具50内に載置する。そして、上述したプリント基板30を、絶縁基板10に対向するように配置させる。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one process of the method for manufacturing a semiconductor device.
Next, the insulating substrate 10 on which the semiconductor element 20 or the like is mounted is placed in the carbon lower jig 50. Then, the above-described printed circuit board 30 is disposed so as to face the insulating substrate 10.

具体的には、プリント基板30のポスト電極30eが突出している主面を絶縁基板10に対向させ、ポスト電極30eの下端が半田材12aを介して、半導体素子20の主電極または制御電極(不図示)と接触するように配置する。   Specifically, the main surface from which the post electrode 30e of the printed circuit board 30 protrudes is opposed to the insulating substrate 10, and the lower end of the post electrode 30e is connected to the main electrode or control electrode (non-conductive) of the semiconductor element 20 via the solder material 12a. Arranged so as to be in contact with the figure.

また、プリント基板30には、外部接続用端子用のリードフレームを貫通させるための貫通孔36が所定の位置に、少なくとも一つ設けられている。また、貫通孔36近傍の樹脂層30aには、金属箔37が配設されている。そして、この貫通孔36の上端縁にも、ペースト状の半田材13aを選択的に配置しておく。なお、半田材13aの材質は、例えば、錫−銀系の鉛フリー半田で構成されている。また、半田材13aにおいては、ペースト状ではなく、シート状のものを当該上端縁に載置してもよい。   The printed circuit board 30 is provided with at least one through hole 36 at a predetermined position for allowing the lead frame for the external connection terminal to pass therethrough. A metal foil 37 is disposed on the resin layer 30a in the vicinity of the through hole 36. Then, a paste-like solder material 13 a is also selectively disposed on the upper edge of the through hole 36. The material of the solder material 13a is made of, for example, tin-silver based lead-free solder. Moreover, in the solder material 13a, you may place a sheet-like thing on the said upper end edge instead of a paste form.

ここで、絶縁基板10並びにプリント基板30の外周端は、下冶具50により固定されている。従って、絶縁基板10並びにプリント基板30の下冶具50への載置により、複数のポスト電極30eの下端の位置は固定される。   Here, the outer peripheral ends of the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 are fixed by the lower jig 50. Therefore, the positions of the lower ends of the plurality of post electrodes 30 e are fixed by placing the insulating substrate 10 and the printed board 30 on the lower jig 50.

なお、プリント基板30を絶縁基板10に対向させ、プリント基板30を絶縁基板10上に配置した後に、下冶具50内に、絶縁基板10並びにプリント基板30を一括して載置してもよい。   Note that the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 may be placed together in the lower jig 50 after the printed circuit board 30 faces the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 is disposed on the insulating substrate 10.

図8は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
次に、下冶具50に、カーボン製の上冶具51を嵌合させる。そして、外部接続用端子用のリードフレーム60を上冶具51に設けられた貫通孔38に挿入し、さらに、リードフレーム60をプリント基板30の貫通孔36を通過させ、リードフレーム60の一端を金属箔10e上に配置した半田材11a上に接触させる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one process of the method for manufacturing a semiconductor device.
Next, the upper jig 51 made of carbon is fitted into the lower jig 50. Then, the lead frame 60 for external connection terminals is inserted into the through hole 38 provided in the upper jig 51, and the lead frame 60 is further passed through the through hole 36 of the printed circuit board 30, and one end of the lead frame 60 is made of metal. It is made to contact on the solder material 11a arrange | positioned on the foil 10e.

続いて、上冶具51並びに下冶具50によって挟持された絶縁基板10、プリント基板30等を、上冶具51並びに下冶具50と共に、加熱炉内に設置し(図示しない。)、半田材11a,12a,13aを加熱溶融して半田接合を行う。即ち、リフロー処理を行う。   Subsequently, the insulating substrate 10, the printed circuit board 30 and the like sandwiched between the upper jig 51 and the lower jig 50 are placed in a heating furnace (not shown) together with the upper jig 51 and the lower jig 50, and the solder materials 11a and 12a. , 13a is heated and melted to perform solder joining. That is, reflow processing is performed.

図9は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
次に、上冶具51並びに下冶具50から、絶縁基板10、プリント基板30等を取り出す。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one process of the method for manufacturing a semiconductor device.
Next, the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 are taken out from the upper jig 51 and the lower jig 50.

この状態で、半導体素子20と金属箔10c,10dとの間、ポスト電極30eと半導体素子20の主電極並びに制御電極(不図示)との間、リードフレーム60と金属箔10eとの間には、半田層11,12,13が形成され、それぞれが電気的に接続される。   In this state, between the semiconductor element 20 and the metal foils 10c and 10d, between the post electrode 30e and the main electrode and control electrode (not shown) of the semiconductor element 20, and between the lead frame 60 and the metal foil 10e. The solder layers 11, 12, and 13 are formed and electrically connected to each other.

続いて、絶縁基板10とプリント基板30との間隙に、ペースト状のアンダーフィル材を流入する。ペースト状のアンダーフィル材は、貫通孔32から流入させてもよいし、絶縁基板10とプリント基板30の端部の間隙から流入させてもよい。また、貫通孔32から、ペースト状のアンダーフィル材内の気泡を抜くようにしてもよい。続いて、アンダーフィル材を硬化させ、絶縁基板10とプリント基板30との間隙をアンダーフィル材40で封止する。貫通孔32はプリント基板30の金属箔30c等を除く任意の領域に形成されうる。このような貫通孔32の配置はプリント基板の面積を有効活用するものである。   Subsequently, a paste-like underfill material flows into the gap between the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30. The paste-like underfill material may flow from the through hole 32 or may flow from the gap between the end portions of the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30. Further, bubbles in the paste-like underfill material may be removed from the through holes 32. Subsequently, the underfill material is cured, and the gap between the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 is sealed with the underfill material 40. The through-hole 32 can be formed in any region except for the metal foil 30c and the like of the printed board 30. Such an arrangement of the through holes 32 effectively utilizes the area of the printed circuit board.

また、ポスト電極30eの周辺の狭い空間にアンダーフィル材40が注入されやすいよう、金属箔30c等の領域の、複数のポスト電極30eの間に貫通孔を設けてもよい。また、アンダーフィル材40を注入した後、絶縁基板10等を減圧下に置くことでポスト電極30e周辺の狭い部分にもアンダーフィル材を隙間無く、注入することができる。   Further, through holes may be provided between the plurality of post electrodes 30e in the region such as the metal foil 30c so that the underfill material 40 is easily injected into a narrow space around the post electrode 30e. In addition, after the underfill material 40 is injected, the underfill material can be injected without a gap into a narrow portion around the post electrode 30e by placing the insulating substrate 10 or the like under reduced pressure.

さらに、この後においては、アンダーフィル材40によって、一体となった絶縁基板10とプリント基板30とを樹脂ケースによりパッケージングする。
図10は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
Further, after that, the integrated insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 are packaged by the resin case with the underfill material 40.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one process of the method for manufacturing a semiconductor device.

例えば、PPS製の樹脂ケース70内に、アンダーフィル材40によって、一体となった絶縁基板10とプリント基板30とを収容し、この樹脂ケース70の内面に、例えば、シリコーンを主成分とするゲル、またはエポキシ樹脂で構成された封止材41を充填・固化させる。   For example, the integrated insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 are accommodated in the resin case 70 made of PPS by the underfill material 40, and, for example, a gel mainly composed of silicone is formed on the inner surface of the resin case 70. Alternatively, the sealing material 41 made of epoxy resin is filled and solidified.

これにより、当該樹脂ケース70によって、絶縁基板10、半導体素子20,21並びにプリント基板30等がパッケージングされた半導体モジュール2が完成する。
このような製造方法によれば、半田材11a,12a,13aのリフロー処理が1回行われ、半導体素子20と金属箔10c,10d、ポスト電極30eと半導体素子20の主電極並びに制御電極(図示しない。)、リードフレーム60の一端と金属箔10eが、半田層11,12,13を介して接合される。従って、半導体装置の製造工程の短縮化を大きく図ることができる。
Thereby, the semiconductor module 2 in which the insulating substrate 10, the semiconductor elements 20, 21 and the printed circuit board 30 are packaged by the resin case 70 is completed.
According to such a manufacturing method, the solder material 11a, 12a, 13a is reflowed once, and the semiconductor element 20, the metal foils 10c, 10d, the post electrode 30e, the main electrode of the semiconductor element 20, and the control electrode (illustrated). Not)), one end of the lead frame 60 and the metal foil 10e are joined via the solder layers 11, 12, and 13. Therefore, the manufacturing process of the semiconductor device can be greatly shortened.

特に、本実施の形態の製造方法では、図8に示すように、プリント基板30並びに絶縁基板10の外周端を下冶具50により固定し、半導体素子20の主電極並びに制御電極上に位置させるポスト電極30eを固定しながら、半田材11a,12a,13aのリフローを行っている。   In particular, in the manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the outer peripheral ends of the printed circuit board 30 and the insulating substrate 10 are fixed by the lower jig 50 and positioned on the main electrode and the control electrode of the semiconductor element 20. The solder material 11a, 12a, 13a is reflowed while fixing the electrode 30e.

このとき、上述のごとく、半導体素子20の主電極上に位置するポスト電極30eは、列を構成し、線対称となるように複数個配設されている。従って、リフローによって、夫々のポスト電極30e下に位置する半田材12aが溶解しても、夫々のポスト電極30eの位置に均等に、半田材12aが凝集・固化する。その結果、セルフアライメント(自己整合)効果が促進し、半田付け後の半導体素子20の金属箔10c,10dに対する位置ずれが確実に防止される。また、リードフレーム60の金属箔10eに対する位置ずれも確実に防止される。   At this time, as described above, a plurality of post electrodes 30e positioned on the main electrode of the semiconductor element 20 constitute a row and are arranged in a line-symmetric manner. Therefore, even if the solder material 12a located under each post electrode 30e is melted by reflow, the solder material 12a is uniformly aggregated and solidified at the position of each post electrode 30e. As a result, the self-alignment effect is promoted, and the misalignment of the semiconductor element 20 after soldering with respect to the metal foils 10c and 10d is surely prevented. Further, the positional deviation of the lead frame 60 with respect to the metal foil 10e can be reliably prevented.

次に、第2の製造方法について説明する。
<第2の製造方法>
図11は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
Next, the second manufacturing method will be described.
<Second production method>
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step of the method for manufacturing the semiconductor device.

先ず、この図に示すように、下冶具52内の所定の位置に、半導体素子20を載置する。この載置により、下冶具52内に半導体素子20の位置が固定される。
続いて、半導体素子20の上面側に配設された主電極(例えば、エミッタ電極)上にペースト状の半田材12aを選択的に印刷する。また、制御電極(例えば、ゲート電極)上にも、ペースト状の半田材12aを選択的に印刷する(不図示)。
First, as shown in this figure, the semiconductor element 20 is placed at a predetermined position in the lower jig 52. By this placement, the position of the semiconductor element 20 is fixed in the lower jig 52.
Subsequently, a paste-like solder material 12a is selectively printed on a main electrode (for example, an emitter electrode) disposed on the upper surface side of the semiconductor element 20. Also, a paste-like solder material 12a is selectively printed on a control electrode (for example, a gate electrode) (not shown).

続いて、上述したプリント基板30を、半導体素子20に対向するように配置させる。
具体的には、プリント基板30のポスト電極30eが突出している主面を半導体素子20に対向させ、ポスト電極30eの下端が半田材12aを介して、半導体素子20の主電極または制御電極(不図示)と接触するように配置する。
Subsequently, the above-described printed circuit board 30 is disposed so as to face the semiconductor element 20.
Specifically, the main surface of the printed circuit board 30 on which the post electrode 30e protrudes is opposed to the semiconductor element 20, and the lower end of the post electrode 30e is connected to the main electrode or control electrode (non-conductive) of the semiconductor element 20 via the solder material 12a. Arranged so as to be in contact with the figure.

これにより、半導体素子20並びにプリント基板30の外周端は、下冶具52により固定される。従って、半導体素子20並びにプリント基板30の下冶具52への載置により、複数のポスト電極30eの下端の位置は固定される。   Thereby, the outer peripheral ends of the semiconductor element 20 and the printed circuit board 30 are fixed by the lower jig 52. Therefore, the positions of the lower ends of the plurality of post electrodes 30 e are fixed by placing the semiconductor element 20 and the printed board 30 on the lower jig 52.

そして、下冶具52によって固定された半導体素子20、プリント基板30を、下冶具52と共に、加熱炉内に設置し(図示しない。)、半田材12aを加熱溶融して半田接合し、リフロー処理を行う。   Then, the semiconductor element 20 and the printed circuit board 30 fixed by the lower jig 52 are placed in a heating furnace (not shown) together with the lower jig 52 (not shown), the solder material 12a is heated and melted and solder-bonded, and reflow processing is performed. Do.

図12は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
この図では、リフロー後、下冶具52から取り出した半導体素子20、プリント基板30の状態が示されている。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an essential part for explaining one process of a method for manufacturing a semiconductor device.
In this figure, the state of the semiconductor element 20 and the printed circuit board 30 taken out from the lower jig 52 after reflow is shown.

リフローによって、ポスト電極30eと半導体素子20の主電極並びに制御電極(不図示)との間には、半田層12が形成され、電気的に接合される。
図13は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
By reflow, the solder layer 12 is formed between the post electrode 30e, the main electrode of the semiconductor element 20 and the control electrode (not shown), and is electrically joined.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device.

次に、半導体装置1の基体となる絶縁基板10を準備する。具体的には、絶縁板10aの下面側には、金属箔10bをDCB法により接合し、絶縁板10aの上面側には、パターニングされた、少なくとも一つの金属箔10c,10d,10eをDCB法により接合させておく。なお、金属箔10cが複数ある場合、絶縁基板10の上方から見た、それらのパターンは同じである。金属箔10d、10eについても同様である。そして、金属箔10cと金属箔10dのいずれかと金属箔10eとは導通している。   Next, an insulating substrate 10 that serves as a base of the semiconductor device 1 is prepared. Specifically, the metal foil 10b is bonded to the lower surface side of the insulating plate 10a by the DCB method, and the patterned at least one metal foil 10c, 10d, 10e is applied to the upper surface side of the insulating plate 10a by the DCB method. It is made to join by. In addition, when there are a plurality of metal foils 10c, their patterns are the same as viewed from above the insulating substrate 10. The same applies to the metal foils 10d and 10e. And either metal foil 10c or metal foil 10d and metal foil 10e are electrically connected.

続いて、金属箔10c,10d,10e上に、ペースト状の半田材11aを選択的に印刷する。なお、半田材11aの材質は、例えば、錫−銀系の鉛フリーで構成されている。また、半田材11aにおいては、ペースト状ではなく、シート状のものを金属箔10c,10d上に載置してもよい。   Subsequently, a paste-like solder material 11a is selectively printed on the metal foils 10c, 10d, and 10e. Note that the solder material 11a is made of, for example, tin-silver-based lead-free. In addition, the solder material 11a may be placed on the metal foils 10c and 10d instead of a paste.

そして、絶縁基板10を下冶具53内に載置する。
図14は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
次に、下冶具53内に載置した絶縁基板10に対向するように、半導体素子20をポスト電極30eに接合させたプリント基板30を配置させる。このとき、半導体素子20と半田材11aとが接触する。また、下冶具53により、絶縁基板10、半導体素子20をポスト電極30eに接合させたプリント基板30の外周端が固定される。
Then, the insulating substrate 10 is placed in the lower jig 53.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device.
Next, the printed circuit board 30 in which the semiconductor element 20 is bonded to the post electrode 30e is disposed so as to face the insulating substrate 10 placed in the lower jig 53. At this time, the semiconductor element 20 and the solder material 11a come into contact with each other. Further, the lower jig 53 fixes the outer peripheral edge of the printed circuit board 30 in which the insulating substrate 10 and the semiconductor element 20 are bonded to the post electrode 30e.

そして、プリント基板30の貫通孔36の上端縁に、半田材13aを塗布する。
図15は半導体装置の製造方法の一工程を説明する要部断面模式図である。
次に、下冶具53に、カーボン製の上冶具54を嵌合させる。そして、外部接続用端子用のリードフレーム60を上冶具54に設けられた貫通孔38に挿入し、さらに、リードフレーム60をプリント基板30の貫通孔36を通過させ、リードフレーム60の一端を金属箔10e上に配置した半田材11a上に接触させる。
Then, a solder material 13 a is applied to the upper edge of the through hole 36 of the printed circuit board 30.
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining one step in the method for manufacturing a semiconductor device.
Next, the upper jig 54 made of carbon is fitted into the lower jig 53. Then, the lead frame 60 for external connection terminals is inserted into the through hole 38 provided in the upper jig 54, and the lead frame 60 is further passed through the through hole 36 of the printed circuit board 30, and one end of the lead frame 60 is made of metal. It is made to contact on the solder material 11a arrange | positioned on the foil 10e.

続いて、上冶具54並びに下冶具53によって挟持された絶縁基板10、プリント基板30等を、上冶具54並びに下冶具53と共に、加熱炉内に設置し(図示しない。)、半田材11a,13aのリフローを行う。   Subsequently, the insulating substrate 10, the printed circuit board 30 and the like sandwiched between the upper jig 54 and the lower jig 53 are installed in a heating furnace (not shown) together with the upper jig 54 and the lower jig 53, and the solder materials 11a and 13a. Reflow

そして、この後においては、上冶具54並びに下冶具53から、絶縁基板10、プリント基板30等を取り出し、絶縁基板10とプリント基板30との間隙に、貫通孔32からペースト状のアンダーフィル材を流入し、アンダーフィル材を硬化させ、絶縁基板10とプリント基板30との間隙をアンダーフィル材40で封止する。   Thereafter, the insulating substrate 10, the printed board 30 and the like are taken out from the upper jig 54 and the lower jig 53, and a paste-like underfill material is put into the gap between the insulating board 10 and the printed board 30 from the through hole 32. The underfill material is cured, and the gap between the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 is sealed with the underfill material 40.

さらに、この後においては、アンダーフィル材40によって、一体となった絶縁基板10とプリント基板30とを樹脂ケースによりパッケージングする。
そして、PPS製の樹脂ケース70内に、アンダーフィル材40によって、一体となった絶縁基板10とプリント基板30とを収容し、この樹脂ケース70の内面に、例えば、シリコーンを主成分とするゲル、またはエポキシ樹脂で構成された封止材41を充填・固化させる。
Further, after that, the integrated insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 are packaged by the resin case with the underfill material 40.
The integrated insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 are accommodated in the resin case 70 made of PPS by the underfill material 40, and, for example, a gel mainly composed of silicone is formed on the inner surface of the resin case 70. Alternatively, the sealing material 41 made of epoxy resin is filled and solidified.

これにより、図10に示す半導体モジュール2と同様の構成の半導体モジュールが完成する。
このような製造方法によれば、半田材11a,12a,13aのリフロー処理が2回行われ、半導体素子20と金属箔10c,10d、ポスト電極30eと半導体素子20の主電極並びに制御電極(図示しない。)、リードフレーム60の一端と金属箔10eが、半田層11,12,13を介して接合される。
Thereby, a semiconductor module having the same configuration as that of the semiconductor module 2 shown in FIG. 10 is completed.
According to such a manufacturing method, the reflow processing of the solder materials 11a, 12a, and 13a is performed twice, and the semiconductor element 20 and the metal foils 10c and 10d, the post electrode 30e, the main electrode and the control electrode of the semiconductor element 20 (illustrated) Not)), one end of the lead frame 60 and the metal foil 10e are joined via the solder layers 11, 12, and 13.

特に、本実施の形態の製造方法では、図11に示すように、半導体素子20並びにプリント基板30の外周端を下冶具52により固定し、半導体素子20の主電極並びに制御電極上に位置させるポスト電極30eを確実に固定しながら、半田材12aのリフローを行っている。従って、リフローによって、夫々のポスト電極30e下に位置する半田材12aが溶解しても、リフロー時に発生する半導体素子20の金属箔10c,10dに対する位置ずれが発生することはない。   In particular, in the manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIG. 11, the outer peripheral ends of the semiconductor element 20 and the printed circuit board 30 are fixed by the lower jig 52, and the post is positioned on the main electrode and the control electrode of the semiconductor element 20. The solder material 12a is reflowed while the electrode 30e is securely fixed. Therefore, even if the solder material 12a located under each post electrode 30e is melted by reflow, the semiconductor element 20 is not displaced relative to the metal foils 10c and 10d during reflow.

また、図15に示すように、絶縁基板10並びにプリント基板30の外周端を下冶具53並びに上冶具54により固定し、半導体素子20の主電極(コレクタ電極)と金属箔10c,10dとの位置、または、リードフレーム60と金属箔10eとの位置を確実に固定しながら、半田材11a,13aのリフローを行っている。従って、リフロー時に発生する半導体素子20の金属箔10c,10dに対する位置ずれ、リードフレーム60の金属箔10eに対する位置ずれが確実に防止される。   Further, as shown in FIG. 15, the outer peripheral ends of the insulating substrate 10 and the printed circuit board 30 are fixed by the lower jig 53 and the upper jig 54, and the positions of the main electrode (collector electrode) of the semiconductor element 20 and the metal foils 10c and 10d are fixed. Alternatively, the solder materials 11a and 13a are reflowed while the positions of the lead frame 60 and the metal foil 10e are securely fixed. Therefore, the positional deviation of the semiconductor element 20 with respect to the metal foils 10c and 10d and the positional deviation of the lead frame 60 with respect to the metal foil 10e, which are generated at the time of reflow, are reliably prevented.

なお、ポスト電極30e,30gと半導体素子20の主電極または制御電極、あるいは、ポスト電極30eと半導体素子21のアノード側とを電気的に接続する方法として、半田接合に代えて、金属間の直接接合を用いてもよい。かかる接合の方法は、超音波接合、圧接等の方法である。   In addition, as a method of electrically connecting the post electrodes 30e and 30g and the main electrode or control electrode of the semiconductor element 20, or the post electrode 30e and the anode side of the semiconductor element 21, a direct connection between metals is used instead of solder bonding. Bonding may be used. Such a bonding method is a method such as ultrasonic bonding or pressure welding.

超音波接合の場合は、例えば、周波数20KHz、荷重40kgf、時間0.3secで、ポスト電極30e,30gを半導体素子20、21上へ接合することができる。このとき、半導体素子20、21の表面電極に形成されているアルミニウム電極膜の厚さは5〜20μmとする。あるいは、超音波接合の場合に、予め、半導体素子20,21のアルミニウム電極膜上に、銅めっきを施してもよい。   In the case of ultrasonic bonding, for example, the post electrodes 30e and 30g can be bonded onto the semiconductor elements 20 and 21 at a frequency of 20 KHz, a load of 40 kgf, and a time of 0.3 sec. At this time, the thickness of the aluminum electrode film formed on the surface electrodes of the semiconductor elements 20 and 21 is 5 to 20 μm. Alternatively, in the case of ultrasonic bonding, copper plating may be performed on the aluminum electrode films of the semiconductor elements 20 and 21 in advance.

圧接の場合は、半導体素子20,21の表面電極と、ポスト電極30eとの接合表面の粗さを100nm程度までCMP(化学的機械的研磨)装置で加工し、その後、加工した面を不活性雰囲気内で活性化、清浄させ、10nm以下の粗さ面とする。そして、半導体素子20,21と、ポスト電極30eとの接合面とを重ね合わせ、圧力をかけて両者間に金属結合等を形成する。なお、表面状態によっては、熱処理を施してもよい。   In the case of pressure welding, the roughness of the bonding surface between the surface electrodes of the semiconductor elements 20 and 21 and the post electrode 30e is processed to about 100 nm with a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus, and then the processed surface is inactive. It is activated and cleaned in an atmosphere to obtain a rough surface of 10 nm or less. Then, the semiconductor elements 20 and 21 and the joint surface of the post electrode 30e are overlapped and a metal bond or the like is formed between them by applying pressure. Note that heat treatment may be performed depending on the surface state.

これらの方法は半導体素子20の他の主電極と金属箔10c、10dとの接合にも用いることができる。
次に、半導体装置1の構造についての変形例について例示する。
These methods can also be used for joining the other main electrode of the semiconductor element 20 to the metal foils 10c and 10d.
Next, a modified example of the structure of the semiconductor device 1 will be illustrated.

<第1の変形例>
図16は半導体装置の構造の変形例を説明する要部断面模式図である。
図示するように、この実施の形態では、半導体素子20の主電極であるエミッタ電極20aの表面粗さを調節し、エミッタ電極20a表面に、このような所定の粗さを形成させることにより、ポスト電極30eとエミッタ電極20a間の距離をより短縮させている。
<First Modification>
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining a modification of the structure of the semiconductor device.
As shown in the figure, in this embodiment, the surface roughness of the emitter electrode 20a, which is the main electrode of the semiconductor element 20, is adjusted, and such a predetermined roughness is formed on the surface of the emitter electrode 20a. The distance between the electrode 30e and the emitter electrode 20a is further shortened.

これにより、半田層12の厚さをより薄くさせることができ、半導体素子20とプリント基板30間の熱伝導が向上する。その結果、半導体素子20の放熱性が向上する。
また、半田層12の厚さがより薄くなることから、電気抵抗が低減する。さらに、エミッタ電極20aの表面構造によりアンカー効果が促進し、半田層12とエミッタ電極20aとが強固に接合する。
Thereby, the thickness of the solder layer 12 can be further reduced, and the heat conduction between the semiconductor element 20 and the printed board 30 is improved. As a result, the heat dissipation of the semiconductor element 20 is improved.
Moreover, since the thickness of the solder layer 12 becomes thinner, the electrical resistance is reduced. Furthermore, the anchor effect is promoted by the surface structure of the emitter electrode 20a, and the solder layer 12 and the emitter electrode 20a are firmly bonded.

なお、ポスト電極30eの下端においても、このような粗さを形成させてもよい。これにより、半田層12の厚さをさらに薄くさせることができ、半導体素子20とプリント基板30間の熱伝導がより向上する。その結果、半導体素子20の放熱性がより向上する。   Such roughness may also be formed at the lower end of the post electrode 30e. Thereby, the thickness of the solder layer 12 can be further reduced, and the heat conduction between the semiconductor element 20 and the printed board 30 is further improved. As a result, the heat dissipation of the semiconductor element 20 is further improved.

<第2の変形例>
図17は半導体装置の構造の変形例を説明する要部断面模式図である。
図示するように、この実施の形態では、半導体素子(例えば、IGBT素子、パワーMOSFET素子等)20のエミッタ電極にポスト電極30eを介して導通する平板状の金属箔30baと、半導体素子20のコレクタ電極に、ポスト電極10ca並びに金属箔10cを介して導通する平板状の金属箔30caとが、プリント基板30内において、対向するように配置させている。即ち、金属箔30baの下の位置に、金属箔30caが重複するように、配置させている。そして、金属箔30baに導通するリードフレーム61、金属箔30caに導通するリードフレーム62をプリント基板30に貫入・設置する。
<Second Modification>
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the relevant part for explaining a modification of the structure of the semiconductor device.
As shown in the figure, in this embodiment, a flat metal foil 30ba that is electrically connected to an emitter electrode of a semiconductor element (for example, an IGBT element, a power MOSFET element, etc.) 20 via a post electrode 30e, and a collector of the semiconductor element 20 The electrode is disposed so that the post electrode 10 ca and the flat metal foil 30 ca conducted through the metal foil 10 c are opposed to each other in the printed circuit board 30. That is, it arrange | positions so that metal foil 30ca may overlap in the position under metal foil 30ba. Then, the lead frame 61 that conducts to the metal foil 30ba and the lead frame 62 that conducts to the metal foil 30ca are inserted into and installed in the printed circuit board 30.

このような構造によれば、例えば、リードフレーム61が正極、リードフレーム62が負極とした場合、金属箔30baから放射される磁界と金属箔30caから放射される磁界とが打ち消し合い、寄生インダクタを低減させることができる。これにより、半導体素子20に印加されるサージ電圧が低下し、半導体素子20を安定して作動させることができる。   According to such a structure, for example, when the lead frame 61 is a positive electrode and the lead frame 62 is a negative electrode, the magnetic field radiated from the metal foil 30ba and the magnetic field radiated from the metal foil 30ca cancel each other, and the parasitic inductor is Can be reduced. Thereby, the surge voltage applied to the semiconductor element 20 is reduced, and the semiconductor element 20 can be stably operated.

なお、本実施の形態の変形例においては、半導体素子20に代えて、半導体素子(FWD素子)21を用いてもよい。
また、金属箔30baと金属箔30caとの配置については、立体的な撚り型構造としてもよい。その構造を第3の変形例として、図18に図示する。
In the modification of the present embodiment, a semiconductor element (FWD element) 21 may be used instead of the semiconductor element 20.
Further, the arrangement of the metal foil 30ba and the metal foil 30ca may be a three-dimensional twisted structure. This structure is shown in FIG. 18 as a third modification.

<第3の変形例>
図18は半導体装置の構造の変形例を説明する要部模式図である。
図示するように、この実施の形態では、金属箔30baと金属箔30caとの配置を立体的な撚り型構造としている。ここで、図(A)においては、金属箔30baと金属箔30caのみの配置が示され、図(B)においては、図(A)のA−B間の位置のプリント基板30の構造が示されている。但し、図(B)においては、金属箔30caの図(A)における断面部分のみが図示されている。
<Third Modification>
FIG. 18 is a main part schematic diagram for explaining a modification of the structure of the semiconductor device.
As illustrated, in this embodiment, the arrangement of the metal foil 30ba and the metal foil 30ca is a three-dimensional twisted structure. Here, FIG. (A) shows the arrangement of only the metal foil 30ba and the metal foil 30ca, and FIG. (B) shows the structure of the printed circuit board 30 at the position between A and B in FIG. (A). Has been. However, in the figure (B), only the cross-sectional part in the figure (A) of the metal foil 30ca is shown.

例えば、金属箔30baにおいては、樹脂層30aを間に挟み、金属箔30caと互いに交差するように、立体的に配置され、すべての金属箔30baがポスト電極30nを介して、一体的に電気的に連通している。また、詳細な図示はしていないが、金属箔30caにおいても同様の構造を有している。   For example, the metal foil 30ba is three-dimensionally arranged so that the resin layer 30a is sandwiched therebetween and intersects with the metal foil 30ca, and all the metal foils 30ba are electrically integrated via the post electrodes 30n. Communicating with Although not shown in detail, the metal foil 30ca has a similar structure.

このような構造によれば、金属箔30baと金属箔30caとが撚り型構造をなし、金属箔30baから放射される磁界と金属箔30caから放射される磁界とが打ち消し合い、寄生インダクタを低減させることができる。特に、撚り型構造により、磁界の閉じ込め効果が促進し、効率よく磁界が打ち消し合う。これにより、半導体素子20に印加されるサージ電圧がより低下し、半導体素子20を安定して作動させることができる。   According to such a structure, the metal foil 30ba and the metal foil 30ca form a twisted structure, the magnetic field radiated from the metal foil 30ba and the magnetic field radiated from the metal foil 30ca cancel each other, and the parasitic inductor is reduced. be able to. In particular, the twisted structure promotes a magnetic field confinement effect and efficiently cancels the magnetic field. Thereby, the surge voltage applied to the semiconductor element 20 is further reduced, and the semiconductor element 20 can be stably operated.

また、プリント基板30に配設した金属箔30b,30c,30j,30ja,30jb,30jc,30m,30ba,30caについては、保護層31の剥離を防止するために、アンカーを形成させてもよい。その構造を金属箔30b,30cを例に、第4の変形例として、図19に図示する。   Further, anchors may be formed on the metal foils 30b, 30c, 30j, 30ja, 30jb, 30jc, 30m, 30ba, and 30ca disposed on the printed circuit board 30 in order to prevent the protective layer 31 from being peeled off. The structure is shown in FIG. 19 as a fourth modification, taking the metal foils 30b and 30c as an example.

<第4の変形例>
図19は半導体装置の構造の変形例を説明する要部模式図である。ここで、図(A)においては、プリント基板30の要部上面模式図が示され、図(B)においては、プリント基板30の要部断面模式図が示されている。なお、図(A)では、金属箔30bのパターン形状を明確に表すために、保護層31を図示していない。
<Fourth Modification>
FIG. 19 is a main part schematic diagram for explaining a modification of the structure of the semiconductor device. Here, in FIG. 1A, a schematic top view of the main part of the printed circuit board 30 is shown, and in FIG. 1B, a schematic cross-sectional view of the main part of the printed circuit board 30 is shown. In FIG. (A), the protective layer 31 is not shown in order to clearly represent the pattern shape of the metal foil 30b.

図示するように、この実施の形態では、金属箔30bに複数の孔部30bbを設けている。そして、金属箔30b上に保護層31を形成している。
このような構造によれば、孔部30bb内に保護層31が回り込み、孔部30bbによるアンカー効果により、保護層31の金属箔30bからの剥離を抑制することができる。
As illustrated, in this embodiment, a plurality of hole portions 30bb are provided in the metal foil 30b. A protective layer 31 is formed on the metal foil 30b.
According to such a structure, the protective layer 31 goes around in the hole 30bb, and peeling of the protective layer 31 from the metal foil 30b can be suppressed by the anchor effect by the hole 30bb.

なお、孔部30bbを上から眺めた形状は、矩形状に限らず、矩形状以外の多角形状、円形状等であってもよい。
また、図には、一例として、金属箔30b表面から樹脂層30aまで貫通する貫通孔を示したが、特に貫通させない構造であってもよい。例えば、断面が凹状の孔部30bbであってもよい。
Note that the shape of the hole 30bb viewed from above is not limited to a rectangular shape, and may be a polygonal shape other than the rectangular shape, a circular shape, or the like.
Further, in the drawing, as an example, a through-hole penetrating from the surface of the metal foil 30b to the resin layer 30a is shown, but a structure that does not particularly penetrate may be used. For example, the hole 30bb having a concave cross section may be used.

1 半導体装置
2 半導体モジュール
10 絶縁基板
10a 絶縁板
10b,10c,10d,10e,30b,30c,30ba,30ca,30j,30ja,30jb,30jc,30k,30l,30m,37 金属箔
10ca,30e,30g,30n ポスト電極
11,12,13,30i 半田層
11a,12a,13a 半田材
20a エミッタ電極
20,21 半導体素子
30 プリント基板
30a 樹脂層
30d,30f スルーホール
30h 筒状めっき層
30bb 孔部
31 保護層
32,36,38 貫通孔
33 IC回路部
34 コンデンサ部
35 抵抗部
40 アンダーフィル材
41 封止材
50,52,53 下冶具
51,54 上冶具
60,61,62 リードフレーム
70 樹脂ケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 2 Semiconductor module 10 Insulating substrate 10a Insulating plate 10b, 10c, 10d, 10e, 30b, 30c, 30ba, 30ca, 30j, 30ja, 30jb, 30jc, 30k, 30l, 30m, 37 Metal foil 10ca, 30e, 30g , 30n Post electrode 11, 12, 13, 30i Solder layer 11a, 12a, 13a Solder material 20a Emitter electrode 20, 21 Semiconductor element 30 Printed circuit board 30a Resin layer 30d, 30f Through hole 30h Cylindrical plated layer 30bb Hole 31 Protective layer 32, 36, 38 Through hole 33 IC circuit part 34 Capacitor part 35 Resistor part 40 Underfill material 41 Sealing material 50, 52, 53 Lower jig 51, 54 Upper jig 60, 61, 62 Lead frame 70 Resin case

Claims (5)

絶縁板と、
前記絶縁板の第1の主面に形成された金属箔と、
前記絶縁板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、
前記別の金属箔上に接合された少なくとも一つの半導体素子と、
前記半導体素子が配置された前記絶縁板の前記第2の主面に対向するように配置されたプリント基板と、
前記プリント基板の第1の主面に形成された金属箔と、前記プリント基板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、前記半導体素子の少なくとも一つの主電極とを電気的に接続するように、前記プリント基板に形成された、筒状めっき層が内壁に設けられたスルーホールの中途まで注入され固定され、細長い形状を有する複数のポスト電極と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
An insulating plate;
A metal foil formed on the first main surface of the insulating plate;
At least one other metal foil formed on the second main surface of the insulating plate;
At least one semiconductor element bonded on said another metal foil;
A printed circuit board disposed to face the second main surface of the insulating plate on which the semiconductor element is disposed;
A metal foil formed on the first main surface of the printed circuit board; at least one other metal foil formed on the second main surface of the printed circuit board; and at least one main electrode of the semiconductor element. A plurality of post electrodes formed on the printed circuit board so as to be electrically connected, the cylindrical plating layer being injected and fixed halfway through a through hole provided on the inner wall, and having an elongated shape;
A semiconductor device comprising:
樹脂層の第1の主面に選択的に配置された第1の金属箔と、前記樹脂層の第2の主面に選択的に配置された第2の金属箔と、筒状めっき層が内壁に設けられたスルーホールと、前記スルーホールの中途まで注入され固定され、前記第1の金属箔及び前記第2の金属箔に導通し、細長い形状を有する複数のポスト電極とを備えるプリント基板を準備し、前記ポスト電極の下端が半導体素子の第1の主電極にそれぞれ対向するように、前記プリント基板と前記半導体素子とを配置して、前記ポスト電極の下端と前記第1の主電極とを電気的に接続する工程と、
絶縁板と、前記絶縁板の第1の主面に形成された第3の金属箔と、前記絶縁板の第2の主面に形成された少なくとも一つの第4の金属箔と、を備えた絶縁基板を準備する工程と、
前記第4の金属箔上に前記半導体素子の第2の主電極側が接触するように前記半導体素子を載置し、前記第4の金属箔と前記第2の主電極とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first metal foil selectively disposed on the first main surface of the resin layer; a second metal foil selectively disposed on the second main surface of the resin layer; and a cylindrical plating layer. A printed circuit board comprising a through hole provided in an inner wall, and a plurality of post electrodes that are injected and fixed halfway through the through hole, are electrically connected to the first metal foil and the second metal foil, and have an elongated shape The printed circuit board and the semiconductor element are arranged such that the lower end of the post electrode faces the first main electrode of the semiconductor element, and the lower end of the post electrode and the first main electrode are arranged. Electrically connecting and
An insulating plate, a third metal foil formed on the first main surface of the insulating plate, and at least one fourth metal foil formed on the second main surface of the insulating plate. Preparing an insulating substrate; and
The semiconductor element is placed on the fourth metal foil so that the second main electrode side of the semiconductor element is in contact, and the fourth metal foil and the second main electrode are electrically connected. Process,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第2の金属箔が前記第1の金属箔に対応するように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the second metal foil is formed to correspond to the first metal foil. 絶縁板と、
前記絶縁板の第1の主面に形成された金属箔と、
前記絶縁板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、
前記別の金属箔上に接合された少なくとも一つの半導体素子と、
前記半導体素子が配置された前記絶縁板の前記第2の主面に対向するように配置されたプリント基板と、
前記プリント基板の第1の主面に形成された金属箔と、前記プリント基板の第2の主面に形成された少なくとも一つの別の金属箔と、前記半導体素子の少なくとも一つの主電極とを電気的に接続するように、前記プリント基板に形成された、筒状めっき層が内壁に設けられたスルーホールに中途まで注入され固定された、径が0.3〜0.6mmの複数のポスト電極と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
An insulating plate;
A metal foil formed on the first main surface of the insulating plate;
At least one other metal foil formed on the second main surface of the insulating plate;
At least one semiconductor element bonded on said another metal foil;
A printed circuit board disposed to face the second main surface of the insulating plate on which the semiconductor element is disposed;
A metal foil formed on the first main surface of the printed circuit board; at least one other metal foil formed on the second main surface of the printed circuit board; and at least one main electrode of the semiconductor element. A plurality of posts having a diameter of 0.3 to 0.6 mm, in which a cylindrical plating layer formed on the printed circuit board is electrically injected and fixed halfway into a through hole provided on the inner wall so as to be electrically connected Electrodes,
A semiconductor device comprising:
前記ポスト電極が銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金を主たる成分として構成されていることを特徴とする請求項1または4に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the post electrode is composed of copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy as a main component.
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