JP7238330B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - 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する。
半導体装置は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）等の半導体素子と半導体素子が配置されたセラミック回路基板とがケースに収納されて構成されている。半導体装置は、さらに、半導体素子と電気的に接続されるプリント基板をケース内に収納している。この際、プリント基板はケースの底面の所定の配置領域に接着剤により固定されている（例えば、特許文献１参照）。
また、このような半導体装置では、プリント基板の電極パッドが半導体素子並びにケースに一体成形された外部接続端子等とボンディングワイヤにより電気的にそれぞれ接続されている。
特開２００９－２８９８３１号公報
上記の半導体装置では、プリント基板とケースの底面の所定の配置領域との間に塗布される接着剤は、その塗布量、塗布位置等に応じて広がりにムラが生じてしまう場合がある。このため、プリント基板の電極パッドの直下に接着剤が十分塗布されていない場合には、そこに空気層が構成されてしまうおそれがある。この場合、ボンディングワイヤを当該電極パッドに超音波振動により接合しようとしても、電極パッドも振動してしまうため、電極パッドに対してボンディングワイヤを確実に接合できない場合がある。このようなボンディングワイヤの電極パッドに対する接合不良に起因して半導体装置の信頼性が低下してしまうという問題点があった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ボンディングワイヤを電極パッドに確実に接合することができる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、ボンディング領域を含む電極パッドと前記電極パッドがおもて面に形成された絶縁層とを有する回路基板と、前記回路基板が配置される配置領域を備えて、前記回路基板を収納する筐体と、を有し、前記電極パッドの前記ボンディング領域の直下に対応する前記絶縁層の裏面の第１領域、または配置された前記回路基板の前記第１領域に対向する前記配置領域の平面視で前記ボンディング領域に対応する第２領域に、接合材が埋設される凹部が平面視で前記第１領域または前記第２領域を含んで形成されている、半導体装置が提供される。
また、本発明の一観点によれば、上記の半導体装置の製造方法が提供される。
開示の技術によれば、ボンディングワイヤを電極パッドに確実に接合でき、半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。
第１の実施の形態の半導体装置を説明するための図（その１）である。 第１の実施の形態の半導体装置を説明するための図（その２）である。 第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフローである。 第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するための図（その１）である。 第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するための図（その２）である。 第２の実施の形態の半導体装置の平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置の断面図である。 第２の実施の形態の半導体装置に含まれるプリント基板の平面図である。 第２の実施の形態の半導体装置に含まれるプリント基板に形成された別の溝部の断面図である。 第３の実施の形態の半導体装置に含まれるケースの平面図である。 第３の実施の形態の半導体装置の断面図である。
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、第１の実施の形態の半導体装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２は、第１の実施の形態の半導体装置を説明するための図である。なお、図１及び図２は、それぞれ半導体装置の電極パッド近傍の断面拡大図である。特に、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）は、半導体装置の電極パッドに対するボンディングワイヤの超音波接合をそれぞれ示している。
図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示す半導体装置１ａ，１ｂは、いずれも、回路基板５と筐体７とを有している。回路基板５は、電極パッド２ａと電極パッド２ａがおもて面に形成された絶縁層４とを有し、例えば、プリント基板等が適用される。なお、電極パッド２ａは、絶縁層４のおもて面に形成された導電パターン２にレジスト３が形成され、レジスト３の開口部に対応する導電パターン２の領域である。筐体７は、回路基板５が配置される配置領域７ａを備えて、回路基板５を収納する。なお、図１及び図２では、筐体７の一部として配置領域７ａを示しており、符号を併記している。
そして、図１（Ａ）に示す半導体装置１ａは、電極パッド２ａの直下に対応する絶縁層４の裏面の第１領域４ｂに凹部４ｃが形成されており、凹部４ｃに接合材６が埋設されている。また、図２（Ａ）に示す半導体装置１ｂは、配置された回路基板５の第１領域４ｂに対向する配置領域７ａの第２領域７ｂに凹部７ｃが形成されており、凹部７ｃに接合材６が埋設されている。なお、凹部４ｃは、電極パッド２ａの直下に位置する第１領域４ｂに対してボンディング領域２ｂに対応して形成される。例えば、凹部４ｃの幅はボンディング領域２ｂの幅の０．８倍以上、１．２倍以下であることが好ましい。また、凹部７ｃについても同様である。
次に、このような半導体装置１ａ，１ｂの電極パッド２ａに対するボンディングワイヤ８の超音波接合について説明する。まず、半導体装置１ａ，１ｂでは、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）に示されるように、電極パッド２ａのボンディング領域２ｂ上にボンディングワイヤ８を配置し、ボンディングツール９を用いて超音波接合により接合する。この際、半導体装置１ａ，１ｂのいずれも、凹部４ｃ，７ｃに接合材６が埋設されているため、電極パッド２ａの直下に空気層ではなく接合材６が配置されることとなる。電極パッド２ａは、その直下で絶縁層４及び接合材６を経由して筐体７に確実に接合されている。このため、ボンディングツール９による超音波振動に対する電極パッド２ａの振動は抑えられ、ボンディングワイヤ８が電極パッド２ａに確実に接合される。
ここで、半導体装置１ａ，１ｂの絶縁層４及び筐体７の配置領域７ａに凹部４ｃ，７ｃが形成されておらず接合材６が電極パッド２ａの直下に配置されていない場合について説明する。この場合、電極パッド２ａの直下の回路基板５と筐体７の配置領域７ａとの間隙に空気層が発生してしまうと、ボンディングツール９による超音波振動で電極パッド２ａも振動してしまう。このため、ボンディングワイヤ８が電極パッド２ａに確実に接合されず、電極パッド２ａに対するボンディングワイヤ８の接合不良が生じてしまうおそれがある。これに対して、図１及び図２に示す半導体装置１ａ，１ｂは、ボンディングワイヤ８の接合不良が抑制されて信頼性の低下が防止される。
次に、半導体装置１ａ，１ｂの製造方法について、図３～図５並びに図１及び図２を用いて説明する。図３は、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフローであり、図４及び図５は、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。なお、図４は図１に示す半導体装置１ａの製造方法を、図５は図２に示す半導体装置１ｂの製造方法をそれぞれ示している。
［ステップＳ１］ 回路基板５及び筐体７を用意する。
［ステップＳ２］ 回路基板５または筐体７のいずれかに凹部４ｃ，７ｃをそれぞれ形成する。例えば、図４（Ａ）に示されるように、回路基板５において、電極パッド２ａの直下に対応する絶縁層４の裏面の第１領域４ｂに凹部４ｃを形成する。また、図５（Ａ）に示されるように、筐体７において、回路基板５が配置される配置領域７ａの、電極パッド２ａの直下に対応する予定の第２領域７ｂに凹部７ｃを形成する。凹部４ｃ，７ｃはエッチングや機械加工等により形成することができる。回路基板５では、絶縁層４の裏面に凹部４ｃを除いてレジスト樹脂等を積層することで、凹部４ｃを形成してもよい。また、ステップＳ１で、予め凹部４ｃが成形加工された回路基板５を用意しておいてもよい。筐体７では、ステップＳ１で、予め凹部７ｃが形成されるように成形された筐体７を用意しておいてもよい。
［ステップＳ３］ 回路基板５または筐体７のいずれかに形成した凹部４ｃ，７ｃに接合材６を塗布する。例えば、図４（Ｂ）に示されるように、回路基板５の凹部４ｃ側を上向きにして、凹部４ｃに接合材６を塗布する。また、図５（Ｂ）に示されるように、筐体７の配置領域７ａの凹部７ｃに接合材６を塗布する。この際、接合材６を塗布する位置は、凹部４ｃ，７ｃにより視認しやすくなり、接合材６の塗布位置を誤ることなく確実に接合材６を凹部４ｃ，７ｃに塗布することができる。なお、凹部４ｃ，７ｃに対する接合材６は、例えば、孔版印刷またはシリンジ式のディスペンサーにより塗布することができる。この際、凹部４ｃ，７ｃの体積を目安にして接合材６を塗布することで適量を塗布することができる。これにより、後で説明するように、電極パッド２ａ直下の接合箇所での空気層の発生を抑制することができる。また、回路基板５と筐体７の配置領域７ａとの間隙から接合材６のはみ出しを抑制することができる。
また、図４（Ｂ）の場合に、接合材６は、回路基板５を筐体７の配置領域７ａに配置した際に、凹部４ｃに対応する筐体７の配置領域７ａ側に塗布してもよい。同様に、図５（Ｂ）の場合に、接合材６は、回路基板５を筐体７の配置領域７ａに配置した際に、凹部７ｃに対応する回路基板５の絶縁層４側に塗布してもよい。
［ステップＳ４］ 回路基板５を筐体７の配置領域７ａに配置して配置領域７ａ側に押圧し、所定の温度並びに所定の時間で加熱する。これにより接合材６を固化させることができる。この結果、例えば、図１（Ａ）及び図２（Ａ）に示されるように、回路基板５が筐体７の配置領域７ａに接合されて半導体装置１ａ，１ｂが構成される。なお、この際、接合材６は、凹部４ｃ，７ｃ内に埋設されるために、凹部４ｃ，７ｃ内には空隙が生じずに、回路基板５と筐体７の配置領域７ａとの間隙からはみ出さずに確実に回路基板５と筐体７の配置領域７ａを接合する。
［ステップＳ５］ 半導体装置１ａ，１ｂの電極パッド２ａ等に対して、図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）に示されるように、ボンディングツール９を用いてボンディングワイヤ８を超音波接合により接合して電気的に配線を行う。
以上の工程後、例えば、筐体７内の回路基板５及びボンディングワイヤ８等を封止部材により封止する等、必要な製造工程を行って、半導体装置１ａ，１ｂを製造する。
上記の半導体装置１ａ，１ｂは、電極パッド２ａと電極パッド２ａがおもて面に形成された絶縁層４とを有する回路基板５と、回路基板５が配置される配置領域７ａを備えて、回路基板５を収納する筐体７とを有する。そして、電極パッド２ａの直下に対応する絶縁層４の裏面の第１領域４ｂまたは配置された回路基板５の第１領域４ｂに対向する配置領域７ａの第２領域７ｂに、接合材６が埋設される凹部４ｃ，７ｃが形成されている。このため、電極パッド２ａは、直下で絶縁層４及び接合材６を経由して筐体７に確実に接合されている。このような半導体装置１ａ，１ｂにおいて、電極パッド２ａのボンディング領域２ｂ上にボンディングワイヤ８を配置してボンディングツール９を用いて超音波接合により接合すると、ボンディングツール９による超音波振動に対する電極パッド２ａの振動が抑えられる。このため、ボンディングワイヤ８が電極パッド２ａに確実に接合される。また、回路基板５が筐体７の配置領域７ａに接合されると、接合材６は、凹部４ｃ，７ｃ内に埋設されるために、回路基板５と筐体７の配置領域７ａとの間隙からはみ出さずに電極パッド２ａ側に回り込むことがなく、確実に回路基板５の電極パッドと筐体７の配置領域７ａを接合する。したがって、ボンディングワイヤ８を電極パッド２ａに確実に接合でき、接合材６のはみ出しが抑制されて電気的不良の発生が防止される。この結果、半導体装置１ａ，１ｂの信頼性の低下を抑制することができる。
また、回路基板５または筐体７の配置領域７ａに接合材６を塗布する際に、回路基板５または筐体７のいずれかに形成した凹部４ｃ，７ｃがマーキングとなり、塗布位置を容易に認識することができ、半導体装置１ａ，１ｂの製造コストを低減することができる。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、第１の実施の形態において回路基板５の裏面に凹部４ｃを形成した半導体装置１ａについて具体的に図６～図８を用いて説明する。図６は、第２の実施の形態の半導体装置の平面図であり、図７は、第２の実施の形態の半導体装置の断面図である。図８は、第２の実施の形態の半導体装置に含まれるプリント基板の平面図である。なお、図６～図８では、複数存在する構成においては、少なくとも１つに同じ符号を付している。図７は、図６における一点鎖線Ｘ－Ｘにおける断面図である。図８は、プリント基板３０の裏面に形成された溝部３４の形成位置を破線で示している。なお、図６～図８において、おもて面とは、図６及び図８で表示されている側、図７中上側であり、裏面とは、図６及び図８で表示されていない側、図７中下側である。
半導体装置１０は、スイッチング素子２４及びダイオード素子２５がおもて面に配置されたセラミック回路基板２０とプリント基板３０とこれらを収納するケース４０とを有している。
セラミック回路基板２０は、絶縁板２１と絶縁板２１の裏面に形成された金属板２２とを有している。さらに、セラミック回路基板２０は、絶縁板２１のおもて面に形成された回路パターン２３ａ～２３ｄを有している。
絶縁板２１は、熱伝導性に優れた、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等の高熱伝導性のセラミックスにより構成されている。金属板２２は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等の金属により構成されている。
回路パターン２３ａ～２３ｄは、導電性に優れた銅あるいは銅合金等の金属により構成されている。また、回路パターン２３ａ～２３ｄ上に、スイッチング素子２４及びダイオード素子２５がそれぞれはんだ（図示を省略）を介して配置されている。なお、回路パターン２３ａ～２３ｄの個数及び形状は一例であり、別の個数及び形状であってもよい。回路パターン２３ａ～２３ｄの厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下である。
このような構成を有するセラミック回路基板２０として、例えば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板を用いることができる。セラミック回路基板２０は、スイッチング素子２４及びダイオード素子２５で発生した熱を回路パターン２３ａ～２３ｄ、絶縁板２１及び金属板２２を介して、外側（図７中下側）に伝導させる。
スイッチング素子２４及びダイオード素子２５は、シリコンまたは炭化シリコンから構成される。スイッチング素子２４は、例えば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ等を含んでいる。このようなスイッチング素子２４は、例えば、裏面に主電極として入力電極（ドレイン電極またはコレクタ電極）を、おもて面に、制御電極（ゲート電極）及び主電極として出力電極（ソース電極またはエミッタ電極）をそれぞれ備えている。また、ダイオード素子２５は、必要に応じて、ＳＢＤ、ＦＷＤ等を含んでいる。このようなダイオード素子２５は、裏面に主電極として出力電極（カソード電極）を、おもて面に主電極として入力電極（アノード電極）をそれぞれ備えている。また、スイッチング素子２４及びダイオード素子２５に代わって、ＲＣ（Reverse-conducting）－ＩＧＢＴを含む半導体素子でもよい。
また、このようなセラミック回路基板２０のケース４０の裏面から表出される金属板２２に放熱板や冷却器（図示を省略）を、ねじ止め、はんだまたは銀ろう等を介して取りつけて放熱性を向上させることも可能である。この場合の放熱板あるいは冷却器は、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。また、冷却器として、フィン、または、複数のフィンから構成されるヒートシンク並びに水冷による冷却装置等を適用することができる。
プリント基板３０は、平面視でＵ字状を成し、セラミック回路基板２０の３辺を取り囲むようにケース４０に配置されている。また、プリント基板３０は、図示を省略するものの、絶縁性の基材と当該基材に形成された単層または多層の導電パターンとを有している。プリント基板３０の厚さは、０．１ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、０．６ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である。基材には、例えば、ガラス不織布またはガラス織布にエポキシ樹脂を染み込ませ、また、ガラス繊維にポリイミド樹脂を染み込ませたものが利用される。また、基材は、耐熱性を持たせたガラス－エポキシ樹脂であってもよい。導電パターンは、導電性に優れた銅あるいは銅合金等の金属により構成されている。基材のおもて面に形成された導電パターン上にレジスト層（図示を省略）を形成し、レジスト層の所定の領域を開口して表出する導電パターンの領域が電極パッド３３として構成される。また、レジスト層が形成された導電パターンにおいて、レジスト層の別の領域を開口して表出する導電パターンの領域上に制御ＩＣ（Integrated Circuit）３１及び電子部品３２が適宜設けられている。制御ＩＣ３１は、例えば、外部信号に応じてスイッチング素子２４の制御電極に対する入力信号を入力する。電子部品は、例えば、抵抗、サーミスタ、コンデンサ、サージアブソーバ等である。また、このようなプリント基板３０の裏面側には、図８に示されるように、電極パッド３３に対応する領域を含んだ溝部３４が形成されている。このような溝部３４の深さは、プリント基板３０の厚さの５０％以下であり、５μｍ以上、５００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１０μｍ以上、１００μｍ以下である。なお、プリント基板３０の裏面には各電極パッド３３に対応する領域に凹部が形成されていればよく、溝部３４はこのような凹部を含むものである。また、溝部３４のような形状は一例であって、電極パッド３３に対応する領域を含んでいれば別の形状であってもよい。第２の実施の形態の場合には、これらの凹部を含むように溝部３４を形成することで、凹部をそれぞれ形成するよりも、加工が容易となる。
そして、プリント基板３０の溝部３４とケース４０の配置領域４４とで囲まれる領域には接着剤５１が埋設されている。接着剤５１は、温度に応じて軟化及び固化する熱可塑性樹脂、または、加熱すると化学反応により固化する熱硬化性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアミド樹脂等が用いられる。また、熱硬化性樹脂についても、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂（ポリウレタン）、エステル樹脂（ポリエステル）等が用いられる。
ケース４０は、四方を側壁部４１で囲まれた箱状を成して、その内側にはプリント基板３０が配置される配置領域４４と、配置領域４４により３辺が囲まれ、セラミック回路基板２０が配置される開口部４５とが構成されている。側壁部４１には、複数の制御端子４３及び複数の主端子４２が辺に沿ってそれぞれ一体成形されている。このようなケース４０は、例えば、熱可塑性樹脂を用いた、複数の制御端子４３及び複数の主端子４２を含むようにモールド成形により構成されている。このような樹脂の材質として、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンサクシネート樹脂、ポリアミド樹脂、または、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂等がある。
ケース４０の配置領域４４及び開口部４５にプリント基板３０及びセラミック回路基板２０がそれぞれ配置されている。そして、プリント基板３０の電極パッド３３については、制御端子４３と制御ＩＣ３１の電極とスイッチング素子２４の制御電極と回路パターン２３ｂ～２３ｄとにボンディングワイヤ５０により電気的に接続されている。その他、制御ＩＣ３１の電極及びスイッチング素子２４の制御電極、回路パターン２３ａ及び主端子４２等がボンディングワイヤ５０により電気的に接続されている。なお、ボンディングワイヤ５０は、導電性に優れたアルミニウムや銅等の金属、あるいはアルミニウム合金や銅合金により構成されている。また、これらの径は、１００μｍ以上、１ｍｍ以下であることが好ましい。なお、ここでは、ボンディングワイヤ５０について説明したが、このような配線部材は、ボンディングワイヤ５０に限らず、電極パッド３３に超音波接合できるものであればよい。このような電極パッド３３に超音波接合できる配線部材は、例えば、導電性リボンやリードフレームであってもよい。
また、このようにケース４０に収納されるセラミック回路基板２０、スイッチング素子２４、ダイオード素子２５、プリント基板３０及びボンディングワイヤ５０等を、封止部材（図示を省略）により封止する。封止部材は、例えば、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂で構成されている。また、封止部材は、シリコーンゲルを用いてもよい。
このような半導体装置１０を製造するにあたり、まず、プリント基板３０の裏面に形成された溝部３４、または、この溝部３４に対応するケース４０の配置領域４４の領域に接着剤５１を孔版印刷により塗布する。ケース４０の配置領域４４にプリント基板３０を接着剤５１を介して配置し、ケース４０の開口部４５にセラミック回路基板２０を接着剤（図示を省略）を介して配置する。
プリント基板３０及びセラミック回路基板２０をケース４０の下方に押圧しながら、例えば、温度が１５０℃以上、１７０℃以下で時間が３分以上、５分以下の間、加熱して、接着剤５１を硬化する。
そして、プリント基板３０の各電極パッド３３を、制御端子４３と制御ＩＣ３１の電極とスイッチング素子２４の制御電極と回路パターン２３ｂ～２３ｄとにボンディングツール（図示を省略）を用いて超音波接合によりボンディングワイヤ５０を電気的にそれぞれ接続する（図６）。
このようにして製造された半導体装置１０は、電極パッド３３と電極パッド３３がおもて面に形成されたプリント基板３０と、プリント基板３０が配置される配置領域４４を備えて、プリント基板３０を収納するケース４０とを有する。そして、電極パッド３３の直下に対応するプリント基板３０の裏面に接着剤５１が埋設される溝部３４が形成されている。このため、電極パッド３３は、直下で接着剤５１を経由してケース４０に確実に接合されている。このような半導体装置１０において、電極パッド３３上にボンディングワイヤ５０を配置してボンディングツール（図示を省略）を用いて超音波接合により接合すると、ボンディングツールによる超音波振動に対する電極パッド３３の振動が抑えられる。このため、ボンディングワイヤ５０が電極パッド３３に確実に接合される。また、プリント基板３０がケース４０の配置領域４４に接合されると、接着剤５１は、溝部３４内に埋設されるために、プリント基板３０とケース４０の配置領域４４との間隙からはみ出さずに電極パッド３３側に回り込むことがなく、確実にプリント基板３０とケース４０の配置領域４４を接合する。したがって、ボンディングワイヤ５０を電極パッド３３に確実に接合でき、接着剤５１のはみ出しが抑制されて電気的不良の発生が防止されるために、半導体装置１０の信頼性の低下を抑制することができる。
また、プリント基板３０に接着剤５１を塗布する際に、プリント基板３０に形成した溝部３４がマーキングとなり、塗布位置を容易に認識することができ、半導体装置１０の製造コストを低減することができる。
なお、第２の実施の形態の溝部３４の断面は略方形状である場合について説明した。以下では、溝部３４の断面が別の場合について、図９を用いて説明する。図９は、第２の実施の形態の半導体装置に含まれるプリント基板に形成された別の溝部の断面図である。なお、図９は、プリント基板３０の電極パッド３３近傍の拡大断面図である。また、図９において、おもて面とは、図９中上側であり、裏面とは、図９中下側である。
図９に示すプリント基板３０の電極パッド３３に対応する裏面に形成されている溝部３４ａの断面は、略方形状ではなく、略半円状である。例えば、プリント基板３０のこのような断面形状の溝部３４ａに接着剤５１を塗布して、プリント基板３０をケース４０の配置領域４４に配置する。この際、溝部３４ａの内部は角部が曲率を有しているために、角部における空気の残留が低減される。このため、プリント基板３０に溝部３４（図７）よりも、略半円状の溝部３４ａが形成されている方が、超音波接合により電極パッド３３にボンディングワイヤ５０をより確実に接合することができる。また、溝部３４の断面は、略方形状における内部の角部に曲率したＵ字形状であってもよい。この場合も、角部における空気の残留が低減され、より確実にボンディングワイヤ５０を電極パッド３３に接合することができる。
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、第２の実施の形態の半導体装置１０において溝部をプリント基板３０の裏面ではなく、ケース４０の配置領域４４に形成する場合を例に挙げて図１０及び図１１を用いて説明する。なお、第３の実施の形態でも、第２の実施の形態の半導体装置１０と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明の詳細については省略する。
図１０は、第３の実施の形態の半導体装置に含まれるケースの平面図であり、図１１は、第３の実施の形態の半導体装置の断面図である。なお、図１０には、ケース４０ａにプリント基板３０ａを配置した際の電極パッド、制御ＩＣ、電子部品等の位置を破線で示している。図１１は、図６の一点鎖線Ｘ－Ｘに対応する箇所での半導体装置１０ａの断面図を示している。なお、図１０及び図１１でも、おもて面とは、図１０で表示されている側、図１１中上側であり、裏面とは、図１０で表示されていない側、図１１中下側である。
半導体装置１０ａもまた、スイッチング素子２４及びダイオード素子２５がおもて面に配置されたセラミック回路基板２０とプリント基板３０ａとこれらを収納するケース４０ａとを有している。但し、プリント基板３０ａは、図１１に示されるように、プリント基板３０と異なり、溝部３４が形成されていない。半導体装置１０ａのケース４０ａの配置領域４４のおもて面には、図１０に示されるように、プリント基板３０ａを配置した際の電極パッド３３に対応する領域を含むように溝部４６が形成されている。このような溝部４６の深さもまた５μｍ以上、５００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１０μｍ以上、１００μｍ以下である。なお、ケース４０ａの配置領域４４には各電極パッド３３に対応する領域に凹部が形成されていればよく、溝部４６はこのような凹部を含むものである。また、溝部４６のような形状は一例であって、電極パッド３３に対応する領域を含んでいれば別の形状であってもよい。第３の実施の形態の場合には、これらの凹部を含むように溝部４６を形成することで、凹部をそれぞれ形成するよりも、加工が容易となる。
このような半導体装置１０ａを製造するにあたり、まず、ケース４０ａの配置領域４４に形成された溝部４６、または、この溝部４６に対応するプリント基板３０ａの裏面に接着剤５１をディスペンサーにより塗布する。ケース４０ａの配置領域４４にプリント基板３０ａを接着剤５１を介して配置し、ケース４０ａの開口部４５にセラミック回路基板２０を接着剤（図示を省略）を介して配置する。
プリント基板３０ａ及びセラミック回路基板２０をケース４０ａの下方に押圧しながら、例えば、温度が１５０℃以上、１７０℃以下で時間が３分以上、５分以下の間、加熱して、接着剤５１を硬化する。
そして、プリント基板３０ａの各電極パッド３３を、制御端子４３と制御ＩＣ３１の電極とスイッチング素子２４の制御電極と回路パターン２３ｂ～２３ｄとにボンディングツール（図示を省略）を用いて超音波接合によりボンディングワイヤ５０を電気的にそれぞれ接続する（図１１）。
このようにして製造された半導体装置１０ａは、電極パッド３３と電極パッド３３がおもて面に形成されたプリント基板３０ａと、プリント基板３０ａが配置される配置領域４４を備えて、プリント基板３０ａを収納するケース４０ａとを有する。そして、電極パッド３３の直下に対応するケース４０ａの配置領域４４のおもて面に、接着剤５１が埋設される溝部４６が形成されている。このため、電極パッド３３は、その直下で接着剤５１を経由してケース４０ａに確実に接合されている。このような半導体装置１０ａにおいて、電極パッド３３上にボンディングワイヤ５０を配置してボンディングツール（図示を省略）を用いて超音波接合により接合すると、ボンディングツールによる超音波振動に対する電極パッド３３の振動が抑えられる。このため、ボンディングワイヤ５０が電極パッド３３に確実に接合される。また、プリント基板３０ａがケース４０ａの配置領域４４に接合されると、接着剤５１は、溝部４６内に埋設されるために、プリント基板３０ａとケース４０ａの配置領域４４との間隙からはみ出さずに電極パッド３３側に回り込むことがなく、確実にプリント基板３０ａとケース４０ａの配置領域４４を接合する。したがって、ボンディングワイヤ５０を電極パッド３３に確実に接合でき、接着剤５１のはみ出しが抑制されて電気的不良の発生が防止されるために、半導体装置１０ａの信頼性の低下を抑制することができる。
また、ケース４０ａの配置領域４４に接着剤５１を塗布する際に、ケース４０ａの配置領域４４に形成した溝部４６がマーキングとなり、塗布位置を容易に認識することができ、半導体装置１０ａの製造コストを低減することができる。
なお、第３の実施の形態の溝部４６も、第２の実施の形態の溝部３４ａと同様に、断面を略半円状にすることができる。これにより、溝部４６の内部は角部が曲率を有しているために、角部における空気の残留が低減される。このような溝部４６が形成されたケース４０ａにより、電極パッド３３にボンディングワイヤ５０を超音波接合により接合すると、超音波振動の伝導性の低下が抑制されて、より確実にボンディングワイヤ５０を電極パッド３３に接合することができる。
１ａ，１ｂ，１０，１０ａ 半導体装置
２ 導電パターン
２ａ 電極パッド
２ｂ ボンディング領域
３ レジスト
４ 絶縁層
４ｂ 第１領域
４ｃ，７ｃ 凹部
５ 回路基板
６ 接合材
７ 筐体
７ａ，４４ 配置領域
７ｂ 第２領域
８，５０ ボンディングワイヤ
９ ボンディングツール
２０ セラミック回路基板
２１ 絶縁板
２２ 金属板
２３ａ～２３ｄ 回路パターン
２４ スイッチング素子
２５ ダイオード素子
３０，３０ａ プリント基板
３１ 制御ＩＣ
３２ 電子部品
３３ 電極パッド
３４，３４ａ，４６ 溝部
４０，４０ａ ケース
４１ 側壁部
４２ 主端子
４３ 制御端子
４５ 開口部
５１ 接着剤

Claims (6)

  1. ボンディング領域を含む電極パッドと前記電極パッドがおもて面に形成された絶縁層とを有する回路基板と、
    前記回路基板が配置される配置領域を備えて、前記回路基板を収納する筐体と、
    を有し、
    前記電極パッドの前記ボンディング領域の直下に対応する前記絶縁層の裏面の第１領域、または配置された前記回路基板の前記第１領域に対向する前記配置領域の平面視で前記ボンディング領域に対応する第２領域に、接合材が埋設される凹部が平面視で前記第１領域または前記第２領域を含んで形成されている、
    半導体装置。
  2. 前記凹部を含む溝部が形成されている、
    請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記凹部の幅は、前記ボンディング領域の幅の０．８倍以上、１．２倍以下である、
    請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記凹部の断面は、半円状である、
    請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置。
  5. ボンディング領域を含む電極パッドと前記電極パッドがおもて面に形成された絶縁層とを有する回路基板と、前記回路基板が配置される配置領域を備える筐体とを用意する工程と、
    平面視で、前記電極パッドの前記ボンディング領域の直下に対応する前記絶縁層の裏面の第１領域に平面視で前記第１領域を含む凹部を形成する工程と、
    前記第１領域に形成した前記凹部または前記凹部に対向する領域に接合材を塗布する工程と、
    前記筐体の前記配置領域に前記回路基板を接合する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  6. ボンディング領域を含む電極パッドと前記電極パッドがおもて面に形成された絶縁層とを有する回路基板と、前記回路基板が配置される配置領域を備える筐体とを用意する工程と、
    平面視で、配置される前記回路基板の前記電極パッドの前記ボンディング領域の直下に対応する前記配置領域の第２領域に平面視で前記第２領域を含む凹部を形成する工程と、
    前記第２領域に形成した前記凹部または前記凹部に対向する領域に接合材を塗布する工程と、
    前記筐体の前記配置領域に前記回路基板を接合する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
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