JP7451905B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7451905B2
JP7451905B2 JP2019160393A JP2019160393A JP7451905B2 JP 7451905 B2 JP7451905 B2 JP 7451905B2 JP 2019160393 A JP2019160393 A JP 2019160393A JP 2019160393 A JP2019160393 A JP 2019160393A JP 7451905 B2 JP7451905 B2 JP 7451905B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
external connection
connection terminal
insertion hole
semiconductor device
cover plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019160393A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021040035A (ja
Inventor
誠 磯崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2019160393A priority Critical patent/JP7451905B2/ja
Priority to US16/909,342 priority patent/US11631622B2/en
Priority to DE102020116787.3A priority patent/DE102020116787A1/de
Priority to CN202010596352.3A priority patent/CN112447687A/zh
Publication of JP2021040035A publication Critical patent/JP2021040035A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7451905B2 publication Critical patent/JP7451905B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52Mounting semiconductor bodies in containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/049Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads being perpendicular to the base
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02Containers; Seals
    • H01L23/04Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0263High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H05K1/184Components including terminals inserted in holes through the printed circuit board and connected to printed contacts on the walls of the holes or at the edges thereof or protruding over or into the holes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/301Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor by means of a mounting structure
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/325Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by abutting or pinching, i.e. without alloying process; mechanical auxiliary parts therefor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4007Surface contacts, e.g. bumps
    • H05K3/4015Surface contacts, e.g. bumps using auxiliary conductive elements, e.g. pieces of metal foil, metallic spheres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29109Indium [In] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29111Tin [Sn] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29113Bismuth [Bi] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/29118Zinc [Zn] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29139Silver [Ag] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29147Copper [Cu] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29155Nickel [Ni] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29157Cobalt [Co] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/4501Shape
    • H01L2224/45012Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015Cross-sectional shape being circular
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147Copper (Cu) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/4847Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/831Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H01L2224/83101Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus as prepeg comprising a layer connector, e.g. provided in an insulating plate member
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10295Metallic connector elements partly mounted in a hole of the PCB
    • H05K2201/10303Pin-in-hole mounted pins
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/1031Surface mounted metallic connector elements
    • H05K2201/10318Surface mounted metallic pins
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/10325Sockets, i.e. female type connectors comprising metallic connector elements integrated in, or bonded to a common dielectric support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

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、例えば、IGBT(Insulted Gate Bipolar Transistor)、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体チップを含んでいる。このような半導体装置は、例えば、電力変換装置として利用されている。このような半導体装置は、絶縁板と絶縁板のおもて面に形成された複数の導電板とを有する基板を備えている。また、導電板上に半導体チップ及び外部接続端子が配置されており、外部接続端子から印加された信号が導電板を経由して半導体チップに入力される。また、外部接続端子からは主電流も入出力され、導電板を経由して半導体チップでスイッチングされる。外部接続端子を導電板に取り付ける際には、導電板にはんだにより接合された筒状のコンタクト部品が用いられる。外部接続端子をコンタクト部品に嵌合して、外部接続端子がコンタクト部品を経由して導電板に電気的に接続される。そして、外装ケースの上蓋板の挿通孔に外部接続端子を挿通して、外装ケースが基板に取り付けられる(例えば、特許文献1参照)。
このようにして外装ケースの上蓋板の挿通孔から突出した外部接続端子に対してさらにプリント回路基板が取り付けられる。外部接続端子とプリント回路基板とが電気的に接続される。このため、外部接続端子は基板に対して垂直であることが必要となる。
特開2014-187179号公報
しかし、コンタクト部品が何らかの理由によりわずかに傾いていると、コンタクト部品に嵌合される外部接続端子も基板に対して傾いて取り付けられる。このように傾いた外部接続端子が外装ケースの上蓋板の挿通孔を挿通して突出しても、外部接続端子は傾いているために、プリント回路基板の適切な位置に取り付けることができない。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、外部接続端子を垂直に保つ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、半導体チップと、前記半導体チップがおもて面に設けられた導電板と前記導電板がおもて面に形成された絶縁板とを有する基板と、前記導電板上に接合部材を介して設けられた筒状のコンタクト部品と、前記コンタクト部品に下端部が嵌合された、棒状の外部接続端子と、前記基板の主面に対向する裏面の入口と前記裏面の反対側のおもて面の、前記入口に対向する出口とを貫通する挿通孔を有し、前記外部接続端子が前記挿通孔に挿通された、平板状の上蓋板と、を有し、前記外部接続端子の側面の前記挿通孔に重なる交差領域または前記挿通孔の内壁面の少なくともいずれか一方に、前記入口から前記出口に向けて前記外部接続端子の中心側に傾斜した傾斜面を備え、前記傾斜面を備える案内部が前記交差領域に設けられており、前記上蓋板の前記挿通孔に挿通された前記外部接続端子と前記挿通孔との摩擦力は、前記コンタクト部品の前記外部接続端子に対する嵌合力よりも小さい、半導体装置が提供される。
また、このような半導体装置を製造する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、外部接続端子の垂直に保つことができ、組み立て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の断面図である。 第1の実施の形態のセラミック回路基板を説明するための図である。 第1の実施の形態のコンタクト部品を説明するための図である。 第1の実施の形態の外部接続端子を説明するための図である。 第1の実施の形態の半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。 第1の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図(その1)である。 第1の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図(その2)である。 第1の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図(その3)である。 第1の実施の形態の別の外部接続端子を説明するための図(その1)である。 第1の実施の形態の別の外部接続端子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断面図である。 第2の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図(その1)である。 第2の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図(その2)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3の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図(その1)である。 第3の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図(その2)である。
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」及び「上面」とは、図1の半導体装置10において、上側を向いた面を表す。同様に、「上」とは、図1の半導体装置10において、上側の方向を表す。「裏面」及び「下面」とは、図1の半導体装置10において、下側を向いた面を表す。同様に、「下」とは、図1の半導体装置10において、下側の方向を表す。必要に応じて他の図面でも同様の方向性を意味する。「おもて面」、「上面」、「上」、「裏面」、「下面」、「下」、「側面」は、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態の半導体装置について、図1~図4を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態の半導体装置の断面図である。また、図2は、第1の実施の形態のセラミック回路基板を説明するための図であり、図3は、第1の実施の形態のコンタクト部品を説明するための図であり、図4は、第1の実施の形態の外部接続端子を説明するための図である。なお、図2(A)は、セラミック回路基板14の平面図、図2(B)は、図2(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図をそれぞれ表している。図3(A)は、コンタクト部品17の平面図、図3(B)は、図3(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図をそれぞれ表している。図4(A)は、外部接続端子19の正面図、図4(B)は、図4(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図をそれぞれ表している。
半導体装置10は、図1に示されるように、セラミック回路基板14と、セラミック回路基板14上に配置された半導体チップ15及びコンタクト部品17とを有している。また、半導体装置10は、これらの部品を収納する外装ケース20を有している。また、半導体装置10は、外部接続端子19を有している。外部接続端子19は、コンタクト部品17に下端部が圧入され、外装ケース20から上端部側の一部が延出されている。さらに、半導体装置10は、外装ケース20から延出されている外部接続端子19に取り付けられるプリント回路基板50を有している。
セラミック回路基板14は、板状であり、半導体装置10内側に面するおもて面と半導体装置10外側に面する裏面とが主面である。また、セラミック回路基板14は、絶縁板11と絶縁板11の裏面に形成された放熱板12と絶縁板11のおもて面に形成された導電板13とを有している。半導体チップ15が導電板13上にはんだ16を介して接合されている。また、コンタクト部品17が導電板13上にはんだ16を介して接合されている。このようなセラミック回路基板14の導電板13及び半導体チップ15のおもて面の電極、導電板13間、及び半導体チップ15のおもて面の電極間がボンディングワイヤ18等の配線部材で電気的に接続されている。そのため、半導体チップ15とコンタクト部品17とは、ボンディングワイヤ18及び導電板13等を介して電気的に接続されている。
このようなセラミック回路基板14は、図2に示されるように、絶縁板11と絶縁板11の裏面に形成された放熱板12と絶縁板11のおもて面に形成された導電板13とを有している。絶縁板11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。放熱板12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。導電板13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。なお、導電板13の数及び形状は一例であり、別の枚数及び形状であってもよい。また、導電板13に破線で描かれた円はコンタクト部品17の配置位置を示している。導電板13に破線で描かれた矩形は半導体チップ15の配置位置を示している。このようなコンタクト部品17及び半導体チップ15の配置位置は一例であって、この場合に限らない。このような構成を有するセラミック回路基板14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。
また、セラミック回路基板14の裏面には、図示を省略するものの、はんだまたは銀ろう等を介してベース板を設けてもよい。このベース板は、熱伝導性に優れた、例えば、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により構成されている。また、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等によりベース板の表面に形成してもよい。また、放熱板12の裏面側に冷却器(図示を省略)を取り付けて放熱性を向上させることも可能である。この冷却器は、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してもよい。また、ベース板は、このような冷却器と一体的に構成されてもよい。その場合は、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により構成される。そして、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により冷却器と一体化されたベース板の表面に形成してもよい。
半導体チップ15は、シリコンまたは炭化シリコンから構成される、例えば、IGBT、パワーMOSFET等のスイッチング素子を含んでいる。このような半導体チップ15は、例えば、裏面に主電極としてドレイン電極(または、コレクタ電極)を、おもて面に、主電極としてゲート電極及びソース電極(または、エミッタ電極)をそれぞれ備えている。また、半導体チップ15は、必要に応じて、SBD(Schottky Barrier Diode)、FWD(Free Wheeling Diode)等のダイオードを含んでいる。このような半導体チップ15は、裏面に主電極としてカソード電極を、おもて面に主電極としてアノード電極をそれぞれ備えている。なお、必要に応じて、半導体チップ15に加えて、電子部品を設置してもよい。なお、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。
コンタクト部品17は、図3に示されるように、内部に円筒状の貫通孔17bが形成された胴体部17aと胴体部17aの開口端部17b1,17b2にそれぞれ設けられたフランジ17c1,17c2とを備えている。また、ここでは、2つの開口端部17b1,17b2の両方にフランジ17c1,17c2を形成した例を示したが、片方にのみ形成されていてもよい。このようなコンタクト部品17は、導電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により構成されている。また、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケルや金等の金属をめっき処理等によりコンタクト部品17の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルや金の他に、ニッケル-リン合金や、ニッケル-ボロン合金等がある。さらに、ニッケル-リン合金上に金を積層してもよい。なお、このような構成のコンタクト部品17において、貫通孔17bの開口端部17b1,17b2における内径Dは、好ましくは、0.3mm以上、5.0mm以下であり、より好ましくは、0.6mm以上、2.5mm以下である。また、コンタクト部品17の高さは、好ましくは、1.0mm以上、7.0mm以下であり、より好ましくは、2.0mm以上、5.0mm以下である。
ボンディングワイヤ18は、導電性に優れたアルミニウム、銅等の金属、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。なお、半導体装置10のボンディングワイヤ18では、銅または銅合金により構成されている。また、この径は、100μm以上、1mm以下であることが好ましい。
外部接続端子19は、図4に示されるように、胴体部19aと、胴体部19aの両端部から離れた位置に形成された案内部19dと、胴体部19aの両端部にそれぞれ形成された、テーパ状の先端部19b,19cとを有している。特に、胴体部19aは、四方が側面19a1で構成された角柱状であって、その断面は、正方形を成している。さらに、その四隅は、C面取りやR面取りされていてもよい。また、外部接続端子19の断面の側面19a1の一辺の長さLは、0.5mm以上、2.0mm以下であり、対角線の長さは、0.8mm以上、2.7mm以下である。すなわち、コンタクト部品17の内径Dよりもやや長くなっている。また、外部接続端子19の側面19a1の交差領域Cに案内部19dがそれぞれ取り付けられている。交差領域Cは、外部接続端子19が外装ケース20の上蓋板22の挿通孔22aに取り付けられた際に挿通孔22aと重なる側面19a1の領域である。案内部19dは、傾斜面19d1と外面19d2とを備えるくさび型状を成している。傾斜面19d1は、外部接続端子19が上蓋板22の挿通孔22aに挿通されている際に(図1参照)、挿通孔22aの入口22bから出口22cに向けて外部接続端子19の中心側に傾斜している。そのため、傾斜面19d1は、外部接続端子19が上蓋板22の挿通孔22aに挿通されている際に(図1参照)、外部接続端子19の挿通孔22aに対する挿通方向に対して外部接続端子19側に傾斜している。外面19d2は、外部接続端子19の当該挿通方向に平行に成している。胴体部19aと案内部19dと先端部19b,19cとは、一体的に形成されていてよい。このような外部接続端子19は、棒状の部材をプレス成形することにより、形成することができる。また、外部接続端子19は、導電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により構成されている。また、外部接続端子19もまた、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケルや錫等の金属をめっき処理等により表面に形成してもよい。
外装ケース20は、セラミック回路基板14のおもて面、半導体チップ15、コンタクト部品17、及び外部接続端子19の下端部を収納する。外装ケース20は、側壁21と上蓋板22とを有している。側壁21は、平面視で、セラミック回路基板14の外囲を取り囲む箱型を成している。側壁21の裏面はセラミック回路基板14の周縁部に対して接着剤(図示を省略)を介して取り付けられる。上蓋板22は、平板状であって、側壁21に対して、側壁21の開口部を覆うように設けられている。上蓋板22は、セラミック回路基板14の主面に対して水平に対向して配置されている。また、上蓋板22は、外装ケース20がセラミック回路基板14に対して設けられた際に、平面視で外部接続端子19に対応する位置に挿通孔22aが形成されている。さらに、平面視でコンタクト部品17に対応する位置に挿通孔22aが形成されている。挿通孔22aは、上蓋板22の裏面の入口22bと裏面の反対側のおもて面の、入口22bに対向する出口22cとを貫通している。このようにして構成される挿通孔22aを外部接続端子19が挿通する。なお、第1の実施の形態では、入口22b及び出口22cの径は同一であって、例えば、1.0mm以上、3.0mm以下である。このようにして上蓋板22の挿通孔22aに挿通された外部接続端子19は、挿通孔22aの内壁面22dと接することができる。外部接続端子19と挿通孔22aの内壁面22dとの摩擦力は、コンタクト部品17の外部接続端子19に対する嵌合力よりも小さい。外装ケース20の側壁21と上蓋板22とは一体に形成されていてよい。外装ケース20は、熱可塑性樹脂により構成されている。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、または、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂等である。また、外装ケース20内には、図示を省略するものの、封止樹脂により封止されていることが好ましい。封止部材は、例えば、シリコンゲルであってよい。また、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に含有される充填材とを含んでいる。
また、プリント回路基板50は、外部接続端子19が嵌合される嵌合孔が形成されており、絶縁板と当該絶縁板のおもて面に形成された回路パターンとを有している。プリント回路基板50では、外部接続端子19が嵌合されると回路パターンに電気的に接続される。このようなプリント回路基板50は、制御電流及び入出力用の主電流が外部接続端子19を介して導通する。また、プリント回路基板50には、必要に応じて、制御IC(Integrated Circuit)等が実装され制御回路が形成されていてもよい。制御ICに代えて、または、制御ICと共に、抵抗、サーミスタ、コンデンサ、サージアブソーバ等の電子部品が実装されていてもよい。
次に、このような半導体装置10の製造方法の一例について、図5を用いて説明する。図5は、第1の実施の形態の半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。なお、以下で説明する図5に示す工程は、人為的、機械的またはそれらの両方を用いて実行することができる。
[ステップS10] セラミック回路基板14、半導体チップ15、コンタクト部品17、外部接続端子19等の半導体装置10の構成部品を準備する。
[ステップS11] セラミック回路基板14の導電板13の所定位置にはんだ16を介してコンタクト部品17を接合する。また、この際、導電板13の所定位置にはんだ16を介して半導体チップ15を接合する。なお、はんだ16は、例えば、錫-銀-銅からなる合金、錫-亜鉛-ビスマスからなる合金、錫-銅からなる合金、錫-銀-インジウム-ビスマスからなる合金のうち少なくともいずれかの合金を主成分とする鉛フリーはんだにより構成される。さらに、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコン等の添加物が含まれてもよい。
[ステップS12] ステップS11でセラミック回路基板14上に接合したコンタクト部品17に、外部接続端子19を上方(セラミック回路基板14の半導体装置10内側のおもて面側)から差し込み、外部接続端子19の下端部をコンタクト部品17に圧入して取り付ける。なお、その際、外部接続端子19の下端部と、セラミック回路基板14及びはんだ16との間に、空隙があることが好ましい。
[ステップS13] このようにして外部接続端子19がコンタクト部品17に圧入されたセラミック回路基板14において、ボンディングワイヤ18により、導電板13間、導電板13及び半導体チップ15間を適宜接続する。なお、このようなワイヤボンディングの後、必要に応じて、セラミック回路基板14の裏面にベース板をはんだまたは銀ろう等を介して取り付けてもよい。または、放熱板12の裏面側に冷却器(図示を省略)を取り付けて放熱性を向上させることも可能である。なお、ステップS13は、ステップS12の前に行ってもよい。
[ステップS14] ステップS13までに外部接続端子19等が取り付けられたセラミック回路基板14上に外装ケース20を取り付ける。この取り付け工程について、さらに、図6~図8を用いて具体的に説明する。図6~図8は、第1の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図である。なお、図6~図8には、図1の断面図の左側部分について表示している。なお、この際、例えば、ステップS11において外部接続端子19をコンタクト部品17に圧入させる際、または、圧入させた後に、セラミック回路基板14の反り、コンタクト部品17のはんだ付け治具の傾き、及び外部接続端子19の差し込み時の傾き等の理由によりコンタクト部品17または外部接続端子19がわずかに傾いてしまっている場合のものとする。
まず、外部接続端子19に対して外装ケース20の上蓋板22の挿通孔22aの入口22bが対応するように外装ケース20をセットする(図6参照)。次いで、外部接続端子19を上蓋板22の入口22bに突入させて、さらに、上蓋板22の入口22bが外部接続端子19の案内部19dに当接するまで外装ケース20を降下する(図7参照)。なお、この際、外部接続端子19は傾いているために、案内部19dの傾斜面19d1が上蓋板22の入口22bに当接している。次いで、さらに、外装ケース20を降下すると、外部接続端子19の案内部19dの傾斜面19d1が上蓋板22の挿通孔22aの入口22bを摺動する。これにより、外部接続端子19がセラミック回路基板14に対して垂直になるように案内される。そして、案内部19dの外面19d2が上蓋板22の挿通孔22aの内壁面22dに接触して外部接続端子19に上蓋板22が取り付けられる(図8参照)。なお、第1の実施の形態では、外部接続端子19が図6中右側に傾いている場合を示している。この場合に限らず、外部接続端子19はどの方向に傾いても同様に垂直に案内される。このようにして、セラミック回路基板14に対して外装ケース20が取り付けられ(図1参照)、内部に封止樹脂を充填して封止する。
上記半導体装置10は、半導体チップ15と、半導体チップ15がおもて面に設けられた導電板13と導電板13がおもて面に形成された絶縁板11とを有するセラミック回路基板14とを有する。また、半導体装置10は、導電板13上にはんだ16を介して設けられた筒状のコンタクト部品17と、コンタクト部品17に下端部が嵌合(圧入)された、棒状の外部接続端子19とを有する。さらに、半導体装置10は、セラミック回路基板14の主面に対向する裏面の入口22bと裏面の反対側のおもて面の、入口22bに対向する出口22cとを貫通する挿通孔22aに外部接続端子19が入口22bから出口22cに挿通された平板状の上蓋板22を有する。この場合において、外部接続端子19の側面19a1の挿通孔22aに重なる交差領域Cに、外部接続端子19の挿通孔22aに対する挿通方向に対して外部接続端子19側に傾斜した傾斜面19d1を備える。コンタクト部品17がセラミック回路基板14の主面に対して傾いて取り付けられた場合に、これに伴って外部接続端子19も傾く。このような外部接続端子19は、上蓋板22の挿通孔22aを挿通すると案内部19dの傾斜面19d1によりセラミック回路基板14の主面に対して垂直に案内されて上蓋板22が取り付けられる。したがって、外装ケース20の上蓋板22から突出される外部接続端子19に対して、プリント回路基板の適切な位置に取り付けることができ、組み立て性の向上を図ることができる。また、このようにして外装ケース20が取り付けられると、外部接続端子19は、下端部がコンタクト部品17に、上端部側が上蓋板22の2か所で支持される。このため、半導体装置10に対して外部から衝撃等を受けても、外部接続端子19の傾きが防止され、外部接続端子19のセラミック回路基板14に対する垂直性が維持される。このため、プリント回路基板50の嵌合孔51に外部接続端子19を取り付ける際に、プリント回路基板50の嵌合孔51以外の裏面等に外部接続端子19が衝突しても、外部接続端子19は傾くことがなく垂直に保たれる。したがって、プリント回路基板50を取り付ける作業の作業性が向上する。
なお、外部接続端子19に設けられる案内部19dの別の形態について図9及び図10を用いて説明する。図9及び図10は、第1の実施の形態の別の外部接続端子を説明するための図である。例えば、図9に示す外部接続端子19の対向する側面19a1の交差領域Cにそれぞれ案内部29dが設けられている。案内部29dは、側面視で半リング状の弾性部材により構成されている。このような弾性部材としては金属等を用いることができる。リング状の案内部29dの外面が傾斜面29d1として機能する。このような外部接続端子19がセラミック回路基板14に対して傾斜している場合、案内部29dもまた、外部接続端子19の案内部19dと同様の機能を有する。
また、図10に示す外部接続端子19は、上蓋板22が取り付けられた際に挿通孔22aと重なる側面19a1の交差領域Cを取り囲むように案内部39dが取り付けられている。案内部39dは、側面視で円形状または楕円形状の樹脂により構成されている。樹脂は、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、マレイミド樹脂等が用いられる。この案内部39dの外面が傾斜面39d1として機能する。このような外部接続端子19がセラミック回路基板14に対して傾斜している場合、案内部39dもまた、外部接続端子19の案内部19dと同様の機能を有する。
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、上蓋板に形成される挿通孔が第1の実施の形態とは異なる場合について、図11を用いて説明する。図11は、第2の実施の形態の半導体装置の断面図である。なお、第2の実施の形態の半導体装置10aは、外装ケース30の上蓋板32、外部接続端子19の案内部19dの取り付け位置以外は第1の実施の形態の半導体装置10と同様の構成を成しており、それらの説明については省略する。
半導体装置10aは、第1の実施の形態の半導体装置10の上蓋板22に代わり、上蓋板32が設けられている。上蓋板32に形成されている挿通孔32aは、裏面の入口32bの面積がおもて面の出口32cの面積よりも大きく構成されている。そして、外部接続端子19は、第1の実施の形態と同様に、側面19a1の挿通孔32aに重なる交差領域Cに傾斜面19d1を備える案内部19dが設けられている(図4参照)。さらに、上蓋板32の挿通孔32aの内壁面32dに、外部接続端子19の挿通孔32aに対する挿通方向に対して外部接続端子19側に傾斜した傾斜面32d1が設けられている。すなわち、挿通孔32aは、上蓋板32の入口32bから出口32cに向けて径が小さい(縮径した)形状を成している。なお、図11の挿通孔32aは、入口32bから出口32cに向けて縮径され、途中から出口32cまで同一の径となっている場合を示している。このような構成を有する半導体装置10aでは、挿通孔32aに入口32bから外部接続端子19が挿通されて、案内部19dの傾斜面19d1と挿通孔32aの傾斜面32d1とが当接している。このような半導体装置10aの製造方法もまた、図5で示したフローチャートのステップS10~S14に沿って製造することができる。
そこで、以下では、第1の実施の形態で説明した図5のステップS14の詳細について、図12及び図13を用いて説明する。図12及び図13は、第2の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図である。第2の実施の形態でもステップS10~S13と同様の工程が実施される。なお、第2の実施の形態では、ステップS12でコンタクト部品17に嵌合した外部接続端子19が、何らかの原因でコンタクト部品17に適切に嵌合できずに、例えば、図12に示されるように、高さが異なっている場合を説明する。なお、この時、先端部19cの高さの位置が一方の外部接続端子19よりも高い外部接続端子19(図12では右側の外部接続端子19)においては、外部接続端子19の(下側の)先端部19b(図12では図示を省略)と、セラミック回路基板14及びはんだ16との間に空隙がある。
ステップS14では、第1の実施の形態と同様に、外部接続端子19等が取り付けられたセラミック回路基板14上に外装ケース30を取り付けるものである。この取り付け工程では、まず、外部接続端子19に対して外装ケース30の上蓋板32の入口32bが対応するように外装ケース30をセットする。次いで、外装ケース30をセラミック回路基板14側に降下して、外部接続端子19を上蓋板32の入口32bに突入させる。すると、外部接続端子19の案内部19dの傾斜面19d1と上蓋板32の挿通孔32aの傾斜面32d1とが当接する。この状態で、外装ケース30をさらにセラミック回路基板14側に降下すると、上蓋板32の挿通孔32aの傾斜面32d1が外部接続端子19の案内部19dの傾斜面19d1に当接して重なる。この状態からさらに外装ケース30(上蓋板32)をセラミック回路基板14側に押圧する。これにより、コンタクト部品17に対して高さが異なって嵌合されていた外部接続端子19の高さを揃えることができる(図13参照)。さらに、外装ケース30をセラミック回路基板14側に降下して、セラミック回路基板14に対して外装ケース30が取り付けられる(図11参照)。
上記半導体装置10aは、半導体チップ15と、半導体チップ15がおもて面に設けられた導電板13と導電板13がおもて面に形成された絶縁板11とを有するセラミック回路基板14とを有する。また、半導体装置10aは、導電板13上にはんだ16を介して設けられた筒状のコンタクト部品17と、コンタクト部品17に下端部が嵌合された、棒状の外部接続端子19とを有する。さらに、半導体装置10aは、セラミック回路基板14の主面に対向する裏面の入口32bと裏面の反対側のおもて面の、入口32bに対向する出口32cとを貫通する挿通孔32aに外部接続端子19が入口32bから出口32cに挿通された平板状の上蓋板32を有する。この場合において、外部接続端子19の側面19a1の挿通孔32aに重なる交差領域C及び挿通孔32aの内壁面32dに、外部接続端子19の挿通孔32aに対する挿通方向に対して外部接続端子19側に傾斜した傾斜面19d1,32d1をそれぞれ備える。コンタクト部品17に嵌合されて、高さの異なる外部接続端子19を上蓋板32の挿通孔32aに挿通させると、外部接続端子19の案内部19dの傾斜面19d1が、上蓋板32の挿通孔32aの傾斜面32d1により押圧される。このため、外部接続端子19はコンタクト部品17に押圧されて高さが揃う。また、上蓋板32の挿通孔32aの傾斜面32d1により、第1の実施の形態と同様に傾いた外部接続端子19をセラミック回路基板14の主面に対して垂直に案内することができる。したがって、コンタクト部品17へ外部接続端子19を適切な嵌合力で圧入できると共に、外装ケース30の上蓋板32から突出される外部接続端子19に対して、プリント回路基板の適切な位置に取り付けることができ、組み立て性の向上を図ることができる。また、この場合でも、外部接続端子19は、先端部19がコンタクト部品17に、先端部19側が上蓋板32の2か所で支持されて、外部接続端子19のセラミック回路基板14に対する垂直性が維持される。このため、外部接続端子19に対するプリント回路基板50を取り付ける作業の作業性が向上する。
なお、外部接続端子19の案内部19dは、必ずしも外面19d2を必要とせず、側面視で傾斜面19d1を含む三角形状のくさび型であってよい。さらに、このような外部接続端子19に対して、上蓋板32の挿通孔32aの形成される傾斜面32d1は、例えば、後述する図14の傾斜面42d1のように入口32bと出口32cとを直接接続するような形状であってもよい。
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、外部接続端子29に案内部19dが形成されていない点、上蓋板42の挿通孔42aに傾斜面42d1を形成している点が第1の実施の形態と異なっている。この場合について、図14を用いて説明する。図14は、第3の実施の形態の半導体装置の断面図である。なお、第3の実施の形態の半導体装置10bは、外装ケース40の上蓋板42及び外部接続端子29以外は第1の実施の形態の半導体装置10と同様の構成を成しており、それらの説明については省略する。
半導体装置10bは、第1の実施の形態の半導体装置10の上蓋板22に代えて、上蓋板42が設けられている。上蓋板42に形成されている挿通孔42aは、裏面の入口42bの面積がおもて面の出口42cの面積よりも大きく構成されている。そして、挿通孔42aの内壁面42dが、外部接続端子29の挿通孔42aに対する挿通方向に対して外部接続端子29側に傾斜している。したがって、この場合の内壁面42dは、傾斜面42d1ということもできる。すなわち、挿通孔42aは、上蓋板42の入口42bから出口42cに向けて径が小さい(縮径した)形状を成している。このような半導体装置10bの製造方法もまた、図5で示したフローチャートのステップS10~S14に沿って製造することができる。
そこで、以下では、第3の実施の形態における、図5のステップS14の詳細について、図15及び図16を用いて説明する。図15及び図16は、第3の実施の形態のセラミック回路基板に対するケースの取り付け工程を説明するための図である。第3の実施の形態でもステップS10~S13と同様の工程が実施される。なお、第3の実施の形態では、ステップS11において外部接続端子29をコンタクト部品17に嵌合させる際、または、嵌合させた後に、何らかの理由によりコンタクト部品17がわずかに傾いてしまっているものとする。
まず、外部接続端子29に対して外装ケース40の上蓋板42の入口42bが対応するように外装ケース40をセットする。次いで、外装ケース40をセラミック回路基板14側に降下して、外部接続端子29を上蓋板42の入口42bに突入させる。すると、上蓋板42の挿通孔42aの傾斜面42d1に外部接続端子29の先端部19cが当接する(図15参照)。この状態からさらに、外装ケース40をセラミック回路基板14側に降下すると、外部接続端子29の先端部19cは上蓋板42の挿通孔42aの傾斜面42d1に沿って出口42cに案内される。これにより外部接続端子29はセラミック回路基板14の主面に対して垂直に維持されて、挿通孔42aを挿通する(図16参照)。外装ケース40をさらにセラミック回路基板14側に降下して外装ケース40をセラミック回路基板14に取り付けて(図14参照)、内部に封止樹脂を充填して封止する。
上記半導体装置10bは、半導体チップ15と、半導体チップ15がおもて面に設けられた導電板13と導電板13がおもて面に形成された絶縁板11とを有するセラミック回路基板14とを有する。また、半導体装置10bは、導電板13上にはんだ16を介して設けられた筒状のコンタクト部品17と、コンタクト部品17に下端部が嵌合された、棒状の外部接続端子29とを有する。さらに、半導体装置10bは、セラミック回路基板14の主面に対向する裏面の入口42bと裏面の反対側のおもて面の、入口42bに対向する出口42cとを貫通する挿通孔42aに外部接続端子29が入口42bから出口42cに挿通された平板状の上蓋板42を有する。この場合において、上蓋板42の挿通孔42aの内壁面42dに、外部接続端子29の挿通孔42aに対する挿通方向に対して外部接続端子29側に傾斜した傾斜面42d1が備えられている。コンタクト部品17がセラミック回路基板14の主面に対して傾いて取り付けられた場合に、これに伴って外部接続端子29も傾く。このような外部接続端子29は、上蓋板42の挿通孔42aを挿通すると挿通孔42aの傾斜面42d1に沿って摺動して、セラミック回路基板14の主面に対して垂直に維持されて上蓋板42が取り付けられる。したがって、外装ケース40の上蓋板42から突出される外部接続端子29に対して、プリント回路基板の適切な位置に取り付けることができ、組み立て性の向上を図ることができる。また、この場合でも、外部接続端子29は、下端部がコンタクト部品17に、上端部側が上蓋板42の2か所で支持されて、外部接続端子29のセラミック回路基板14に対する垂直性が維持される。このため、外部接続端子29に対するプリント回路基板50を取り付ける作業の作業性が向上する。
10,10a,10b 半導体装置
11 絶縁板
12 放熱板
13 導電板
14 セラミック回路基板
15 半導体チップ
16 はんだ
17 コンタクト部品
17a,19a 胴体部
17b 貫通孔
17b1,17b2 開口端部
17c1,17c2 フランジ
18 ボンディングワイヤ
19,29 外部接続端子
19a1 側面
19b,19c 先端部
19d,29d,39d 案内部
19d1,29d1,32d1,39d1,42d1 傾斜面
19d2 外面
20,30,40 外装ケース
21 側壁
22,32,42 上蓋板
22a,32a,42a 挿通孔
22b,32b,42b 入口
22c,32c,42c 出口
22d,32d,42d 内壁面
50 プリント回路基板
51 嵌合孔

Claims (25)

  1. 半導体チップと、
    前記半導体チップがおもて面に設けられた導電板と前記導電板がおもて面に形成された絶縁板とを有する基板と、
    前記導電板上に接合部材を介して設けられた筒状のコンタクト部品と、
    記コンタクト部品に下端部が嵌合された、棒状の外部接続端子と、
    前記基板の主面に対向する裏面の入口と前記裏面の反対側のおもて面の、前記入口に対向する出口とを貫通する挿通孔を有し、前記外部接続端子が前記挿通孔に挿通された、平板状の上蓋板と、
    を有し、
    前記外部接続端子の側面の前記挿通孔に重なる交差領域または前記挿通孔の内壁面の少なくともいずれか一方に、前記入口から前記出口に向けて前記外部接続端子の中心側に傾斜した傾斜面を備え、
    前記傾斜面を備える案内部が前記交差領域に設けられており、
    前記上蓋板の前記挿通孔に挿通された前記外部接続端子と前記挿通孔との摩擦力は、前記コンタクト部品の前記外部接続端子に対する嵌合力よりも小さい、
    半導体装置。
  2. 前記案内部は、前記傾斜面を備えるくさび型状であって、前記外部接続端子の前記交差領域の周囲に沿って複数設けられている、
    請求項に記載の半導体装置。
  3. 前記案内部は、前記外部接続端子の前記交差領域の周囲を取り囲み、側面視で円形状または楕円形状の樹脂により構成され、前記傾斜面を外面の一部に備える、
    請求項に記載の半導体装置。
  4. 前記案内部は、側面視で半リング状の弾性部材により構成され、前記傾斜面を外面の一部に備える、
    請求項に記載の半導体装置。
  5. 前記傾斜面が前記交差領域及び前記挿通孔の前記内壁面にそれぞれ設けられ、
    前記交差領域の前記傾斜面と前記内壁面の前記傾斜面とが重なっている、
    請求項1に記載の半導体装置。
  6. 前記傾斜面が前記挿通孔の前記内壁面に設けられており、
    前記挿通孔は側面視で前記入口から前記出口に向けて縮径している、
    請求項1に記載の半導体装置。
  7. 半導体チップと、導電板と前記導電板がおもて面に形成された絶縁板とを有する基板と、筒状のコンタクト部品と、棒状の外部接続端子と、裏面の入口と前記裏面の反対側のおもて面の、前記入口に対向する出口とを貫通する挿通孔を備える、平板状の上蓋板と、を用意する工程と、
    前記基板の主面の前記導電板上に前記半導体チップを接合し、前記導電板上に接合部材を介して前記コンタクト部品を接合する接合工程と、
    前記コンタクト部品に前記基板の主面側から前記外部接続端子の下端部を嵌合する嵌合工程と、
    前記基板の主面に前記上蓋板の前記裏面を対向させて、前記基板の主面側から前記上蓋板を被せつつ、前記上蓋板の前記入口から前記出口に前記外部接続端子を挿通して、前記上蓋板を取り付ける取付工程と、
    を有し、
    前記外部接続端子の側面の前記挿通孔に重なる交差領域または前記挿通孔の内壁面の少なくともいずれか一方に、前記外部接続端子の前記挿通孔に対する挿通方向に対して前記外部接続端子側に傾斜した傾斜面を備え、
    前記傾斜面を備える案内部が前記交差領域に設けられており、
    前記上蓋板の前記挿通孔に挿通された前記外部接続端子と前記挿通孔との摩擦力は、前記コンタクト部品の前記外部接続端子に対する嵌合力よりも小さい、
    半導体装置の製造方法。
  8. 前記取付工程では、前記外部接続端子は前記傾斜面に沿って前記入口から前記出口に案内されて前記挿通孔を挿通する、
    請求項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記傾斜面が前記交差領域及び前記挿通孔の前記内壁面にそれぞれ設けられ、
    前記取付工程では、前記交差領域の前記傾斜面に、前記内壁面の前記傾斜面を重ねて、前記上蓋板を前記基板に対して押圧して、前記上蓋板を取り付ける、
    請求項またはに記載の半導体装置の製造方法。
  10. 半導体チップと、
    前記半導体チップがおもて面に設けられた導電板と前記導電板がおもて面に形成された絶縁板とを有する基板と、
    前記導電板上に接合部材を介して設けられた筒状のコンタクト部品と、
    記コンタクト部品に下端部が嵌合された、棒状の外部接続端子と、
    前記基板の主面に対向する裏面の入口と前記裏面の反対側のおもて面の、前記入口に対向する出口とを貫通する挿通孔を有し、前記外部接続端子が前記挿通孔に挿通された、平板状の上蓋板と、
    を有し、
    前記外部接続端子の側面の前記挿通孔に重なる交差領域または前記挿通孔の内壁面の少なくともいずれか一方に、前記入口から前記出口に向けて前記外部接続端子の中心側に傾斜した傾斜面を備え、
    前記上蓋板の前記挿通孔に挿通された前記外部接続端子と前記挿通孔との摩擦力は、前記コンタクト部品の前記外部接続端子に対する嵌合力よりも小さい、
    半導体装置。
  11. 前記傾斜面を備える案内部が前記交差領域に設けられており、
    前記案内部は、前記傾斜面を備えるくさび型状であって、前記外部接続端子の前記交差領域の周囲に沿って複数設けられている、
    請求項10に記載の半導体装置。
  12. 前記傾斜面を備える案内部が前記交差領域に設けられており、
    前記案内部は、前記外部接続端子の前記交差領域の周囲を取り囲み、側面視で円形状または楕円形状の樹脂により構成され、前記傾斜面を外面の一部に備える、
    請求項10に記載の半導体装置。
  13. 前記傾斜面を備える案内部が前記交差領域に設けられており、
    前記案内部は、側面視で半リング状の弾性部材により構成され、前記傾斜面を外面の一部に備える、
    請求項10に記載の半導体装置。
  14. 前記傾斜面が前記交差領域及び前記挿通孔の前記内壁面にそれぞれ設けられ、
    前記交差領域の前記傾斜面と前記内壁面の前記傾斜面とが重なっている、
    請求項10に記載の半導体装置。
  15. 前記傾斜面が前記挿通孔の前記内壁面に設けられており、
    前記挿通孔は側面視で前記入口から前記出口に向けて縮径している、
    請求項10に記載の半導体装置。
  16. 半導体チップと、導電板と前記導電板がおもて面に形成された絶縁板とを有する基板と、筒状のコンタクト部品と、棒状の外部接続端子と、裏面の入口と前記裏面の反対側のおもて面の、前記入口に対向する出口とを貫通する挿通孔を備える、平板状の上蓋板と、を用意する工程と、
    前記基板の主面の前記導電板上に前記半導体チップを接合し、前記導電板上に接合部材を介して前記コンタクト部品を接合する接合工程と、
    前記コンタクト部品に前記基板の主面側から前記外部接続端子の下端部を嵌合する嵌合工程と、
    前記基板の主面に前記上蓋板の前記裏面を対向させて、前記基板の主面側から前記上蓋板を被せつつ、前記上蓋板の前記入口から前記出口に前記外部接続端子を挿通して、前記上蓋板を取り付ける取付工程と、
    を有し、
    前記外部接続端子の側面の前記挿通孔に重なる交差領域または前記挿通孔の内壁面の少なくともいずれか一方に、前記外部接続端子の前記挿通孔に対する挿通方向に対して前記外部接続端子側に傾斜した傾斜面を備え、
    前記上蓋板の前記挿通孔に挿通された前記外部接続端子と前記挿通孔との摩擦力は、前記コンタクト部品の前記外部接続端子に対する嵌合力よりも小さい、
    半導体装置の製造方法。
  17. 前記取付工程では、前記外部接続端子は前記傾斜面に沿って前記入口から前記出口に案内されて前記挿通孔を挿通する、
    請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記傾斜面が前記交差領域及び前記挿通孔の前記内壁面にそれぞれ設けられ、
    前記取付工程では、前記交差領域の前記傾斜面に、前記内壁面の前記傾斜面を重ねて、前記上蓋板を前記基板に対して押圧して、前記上蓋板を取り付ける、
    請求項16または17に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 半導体チップと、
    前記半導体チップがおもて面に設けられた導電板と前記導電板がおもて面に形成された絶縁板とを有する基板と、
    前記導電板上に接合部材を介して設けられた筒状のコンタクト部品と、
    四方が側面で構成された角柱状を成し、前記コンタクト部品に下端部が嵌合された外部接続端子と、
    前記基板の主面に対向する裏面の入口と前記裏面の反対側のおもて面の、前記入口に対向する出口とを貫通する挿通孔を有し、前記外部接続端子が前記挿通孔に挿通された、平板状の上蓋板と、
    を有し、
    前記外部接続端子の前記側面の前記挿通孔に重なる交差領域または前記挿通孔の内壁面の少なくともいずれか一方に、前記入口から前記出口に向けて前記外部接続端子の中心側に傾斜した傾斜面を備え、前記交差領域に前記傾斜面を備える案内部が設けられ、前記案内部は、前記傾斜面を備えるくさび型状であって、前記外部接続端子の前記交差領域の周囲に沿って複数設けられている、
    半導体装置。
  20. 記上蓋板の前記挿通孔に挿通された前記外部接続端子と前記挿通孔との摩擦力は、前記コンタクト部品の前記外部接続端子に対する嵌合力よりも小さい、
    請求項19に記載の半導体装置。
  21. 前記傾斜面を備える前記案内部が前記交差領域に、前記傾斜面が前記挿通孔の前記内壁面にそれぞれ設けられ、
    前記交差領域の前記案内部の前記傾斜面と前記内壁面の前記傾斜面とが重なっている、
    請求項19に記載の半導体装置。
  22. 前記傾斜面が前記挿通孔の前記内壁面に設けられており、
    前記挿通孔は側面視で前記入口から前記出口に向けて縮径している、
    請求項19に記載の半導体装置。
  23. 半導体チップと、導電板と前記導電板がおもて面に形成された絶縁板とを有する基板と、筒状のコンタクト部品と、四方が側面で構成された角柱状を成外部接続端子と、裏面の入口と前記裏面の反対側のおもて面の、前記入口に対向する出口とを貫通する挿通孔を備える、平板状の上蓋板と、を用意する工程と、
    前記基板の主面の前記導電板上に前記半導体チップを接合し、前記導電板上に接合部材を介して前記コンタクト部品を接合する接合工程と、
    前記コンタクト部品に前記基板の主面側から前記外部接続端子の下端部を嵌合する嵌合工程と、
    前記基板の主面に前記上蓋板の前記裏面を対向させて、前記基板の主面側から前記上蓋板を被せつつ、前記上蓋板の前記入口から前記出口に前記外部接続端子を挿通して、前記上蓋板を取り付ける取付工程と、
    を有し、
    前記外部接続端子の前記側面の前記挿通孔に重なる交差領域または前記挿通孔の内壁面の少なくともいずれか一方に、前記外部接続端子の前記挿通孔に対する挿通方向に対して前記外部接続端子側に傾斜した傾斜面を備え、前記交差領域に前記傾斜面を備える案内部が設けられ、前記案内部は、前記傾斜面を備えるくさび型状であって、前記外部接続端子の前記交差領域の周囲に沿って複数設けられている、
    半導体装置の製造方法。
  24. 前記取付工程では、前記外部接続端子は前記傾斜面に沿って前記入口から前記出口に案内されて前記挿通孔を挿通する、
    請求項23に記載の半導体装置の製造方法。
  25. 前記傾斜面が前記交差領域及び前記挿通孔の前記内壁面にそれぞれ設けられ、
    前記取付工程では、前記交差領域の前記傾斜面に、前記内壁面の前記傾斜面を重ねて、前記上蓋板を前記基板に対して押圧して、前記上蓋板を取り付ける、
    請求項23または24に記載の半導体装置の製造方法。
JP2019160393A 2019-09-03 2019-09-03 半導体装置及び半導体装置の製造方法 Active JP7451905B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019160393A JP7451905B2 (ja) 2019-09-03 2019-09-03 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US16/909,342 US11631622B2 (en) 2019-09-03 2020-06-23 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
DE102020116787.3A DE102020116787A1 (de) 2019-09-03 2020-06-25 Halbleitervorrichtung und Halbleitervorrichtungsherstellungsverfahren
CN202010596352.3A CN112447687A (zh) 2019-09-03 2020-06-28 半导体装置以及半导体装置的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019160393A JP7451905B2 (ja) 2019-09-03 2019-09-03 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021040035A JP2021040035A (ja) 2021-03-11
JP7451905B2 true JP7451905B2 (ja) 2024-03-19

Family

ID=74565023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019160393A Active JP7451905B2 (ja) 2019-09-03 2019-09-03 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11631622B2 (ja)
JP (1) JP7451905B2 (ja)
CN (1) CN112447687A (ja)
DE (1) DE102020116787A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010050494A (ja) 2009-12-03 2010-03-04 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュールの製造方法
WO2013047101A1 (ja) 2011-09-28 2013-04-04 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2018074074A (ja) 2016-11-02 2018-05-10 富士電機株式会社 半導体装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2531268B2 (ja) * 1989-06-23 1996-09-04 富士電機株式会社 半導体装置
JPH08274238A (ja) * 1995-03-31 1996-10-18 Ibiden Co Ltd 導体ピン
JP4985116B2 (ja) 2007-03-08 2012-07-25 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
US7944042B2 (en) 2007-03-08 2011-05-17 Fuji Electric Device Technology Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing same
JP5972172B2 (ja) * 2010-11-16 2016-08-17 富士電機株式会社 半導体装置
CN103515364A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 三星电机株式会社 电源模块封装和用于制造电源模块封装的方法
JP6217101B2 (ja) 2013-03-22 2017-10-25 富士電機株式会社 半導体装置の製造方法及び取り付け治具
JP6984127B2 (ja) 2016-12-28 2021-12-17 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP7006024B2 (ja) * 2017-08-30 2022-01-24 富士電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
EP3869548A4 (en) * 2018-10-18 2021-12-01 Nissan Arc, Ltd. SEMICONDUCTOR COMPONENT AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
JP6750721B1 (ja) * 2019-11-06 2020-09-02 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010050494A (ja) 2009-12-03 2010-03-04 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュールの製造方法
WO2013047101A1 (ja) 2011-09-28 2013-04-04 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2018074074A (ja) 2016-11-02 2018-05-10 富士電機株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112447687A (zh) 2021-03-05
US11631622B2 (en) 2023-04-18
DE102020116787A1 (de) 2021-03-04
US20210066146A1 (en) 2021-03-04
JP2021040035A (ja) 2021-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200194386A1 (en) Semiconductor device
KR200482370Y1 (ko) 반도체 패키지를 위한 클립 구조체 및 이를 이용한 반도체 패키지
CN112786556A (zh) 半导体装置及半导体装置的制造方法
US20240186221A1 (en) Semiconductor device
CN108735722B (zh) 半导体装置及半导体装置的制造方法
JP7451905B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US11887902B2 (en) Semiconductor device
JP2021068859A (ja) 半導体モジュール
CN112397472A (zh) 半导体装置
JP6737024B2 (ja) 半導体装置の製造方法及び半導体装置
US11337306B2 (en) Semiconductor device
JP2021044452A (ja) 半導体装置
US11721633B2 (en) Semiconductor device
US20230238334A1 (en) Semiconductor device
US20240304530A1 (en) Power converter apparatus
US20240007014A1 (en) Power conversion device
JP7318238B2 (ja) 半導体装置
US20220148999A1 (en) Semiconductor device
WO2023214500A1 (ja) 半導体装置
JP7238565B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
US20240079375A1 (en) Bonding tool, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device
JP2022020969A (ja) 半導体装置
US12021323B2 (en) Semiconductor module
US20240282660A1 (en) Semiconductor device
US20230282563A1 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230425

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230428

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230912

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20231107

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240206

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7451905

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150