WO2025220148A1 - 電力半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

電力半導体装置（１）では、絶縁基板（３）に搭載された半導体素子（１３）に、ワイヤ配線用パッド（１５）と上面電極（１７）とが形成されている。ワイヤ配線用パッド（１５）には、第１面（２５ａ）と第２面（２５ｂ）とを備えた板材（２５）が形成されている。第１面（２５ａ）は、溶融した接合材（２１ｂ、１９）に対する濡れ性が高い。第２面（２５ｂ）は、溶融した接合材（２１ａ、１９）に対する濡れ性が低い。第２面（２５ｂ）に、ワイヤ配線（３３）の一端が接合されている。上面電極（１７）には、接合材（２１ａ）によってリード電極（３５）が接合されている。

Description

電力半導体装置およびその製造方法

　本開示は、電力半導体装置およびその製造方法に関する。

　特許文献１には、配線基板に実装された半導体素子と金属リード電極の一端とが高温はんだによって接合され、配線基板に形成された電極と金属リード電極の他端とが低温はんだによって接合されたパワー半導体装置が開示されている。

　一般的な電力半導体装置では、半導体素子と外部との電気的な接続を行う手法として、または、半導体素子間の電気的な接続を行う手法として、ワイヤ配線によって電気的に接続する手法が多い。電力半導体装置では、このような手法として、ワイヤ配線に加えて、金属リード電極によって電気的に接続する手法がある（特許文献２）。

特開２００１－１１０９５７号公報 特開２００８－１８２０７４号公報

　ワイヤ配線と金属リード電極との双方によって半導体素子等との電気的な接続を行う電力半導体装置では、半導体素子に、ワイヤ配線が接合される一の電極と、金属リード電極が接合される他の電極とが形成されている。一の電極の表面および他の電極の表面のそれぞれには、めっき処理を施すことによってめっき層が形成されている。金属リード電極は、めっき層が形成された他の電極に接合材によって接合されることになる。金属リード電極を他の電極に接合する工程では、接合材が溶融される。

　このとき、溶融した接合材の一部が飛散し、その飛散した接合材の一部が一の電極の表面に付着することが想定される。また、めっき層が形成された一の電極の表面に、飛散した接合材の一部が付着すると、付着した接合材の一部が、一の電極の表面に接合されるおそれがある。

　金属リード電極が他の電極に接合された後、ワイヤ配線が一の電極に接合される。このとき、接合材の一部が付着または接合した一の電極の表面に、ワイヤ配線が接合されることになる。このため、ワイヤ配線の一の電極に対する接合強度が低下するおそれがあり、電力半導体装置としての信頼性を損なう要因の一つになることが想定される。

　本開示は、このような想定される問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、ワイヤ配線の接合強度が低下するのを防止する電力半導体装置を提供することであり、他の目的は、そのような電力半導体装置の製造方法を提供することである。

　本開示に係る電力半導体装置は、基板と半導体素子とワイヤ配線とリード電極と接合材とを備えている。基板には、回路パターンが形成されている。半導体素子は、回路パターンに接合され、回路パターンが位置する側とは反対側に、互いに離間した第１電極および第２電極が配置されている。ワイヤ配線は、第１電極に電気的に接続されている。リード電極は、第２電極に電気的に接続されている。接合材は、第２電極とリード電極とを接合する第１接合材を含む。第１電極には、リード電極を第２電極に接合する第１接合材が、第１電極に付着して接合するのを阻止する接合材付着接合阻止部が形成されている。ワイヤ配線は、接合材付着接合阻止部に接合されている。

　本開示に係る電力半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。互いに離間した第１電極および第２電極を露出する態様で配置された半導体素子を形成する。回路パターンが形成された基板を用意する。半導体素子における、第１電極および第２電極が配置されている側とは反対側が回路パターンと対向する態様で、半導体素子を回路パターンに載置する。第２電極に第１接合材を形成する工程を含む、接合材を形成する。第１電極に、第１接合材が付着して接合するのを阻止する接合材付着接合阻止部を形成する。第１接合材にリード電極を載置する。第１接合材を溶融することにより、リード電極を第２電極に接合する工程を含む、熱処理を施す。接合材付着接合阻止部にワイヤ配線を接合する。

　本開示に係る電力半導体装置によれば、第１電極には、リード電極を第２電極に接合する第１接合材が、第１電極に付着して接合するのを阻止する接合材付着接合阻止部が形成され、ワイヤ配線は、接合材付着接合阻止部に接合されている。これにより、ワイヤ配線の第１電極への接合強度が低下するのを防止することができる。

　本開示に係る電力半導体装置の製造方法によれば、ワイヤ配線が電気的に接続される第１電極には、リード電極を第２電極に接合する第１接合材が付着して接合するのを阻止する接合材付着接合阻止部が形成された状態で、第１接合材が溶融される。これにより、溶融した第１接合材が第１電極に付着して接合するのを阻止することができる。ワイヤ配線はその接合材付着接合阻止部に接合される。その結果、ワイヤ配線の接合材付着接合阻止部への接合強度が低下するのを防止することができる。

実施の形態１に係る電力半導体装置の一断面図である。 実施の形態２に係る電力半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図４に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 同実施の形態において、図６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。 比較例に係る電力半導体装置の課題を説明するための一断面図である。 同実施の形態において、電力半導体装置の作用効果を説明するための一断面図である。 実施の形態３に係る電力半導体装置の一断面図である。 同実施の形態において、電力半導体装置の作用効果を説明するための一断面図である。 実施の形態４に係る電力半導体装置の一断面図である。 同実施の形態において、電力半導体装置の作用効果を説明するための一断面図である。 実施の形態５に係る電力半導体装置の一断面図である。 同実施の形態において、電力半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 同実施の形態において、電力半導体装置の作用効果を説明するための一断面図である。

　実施の形態１．
　実施の形態１に係る電力半導体装置の一例について説明する。図１に示すように、電力半導体装置１では、絶縁基板３に半導体素子１３が搭載されている。半導体素子１３に形成されたワイヤ配線用パッド１５と外部電極３７とが、ワイヤ配線３３によって電気的に接続されている。半導体素子１３に形成された上面電極１７とリード電極３５とが電気的に接続されている。外部電極３７およびリード電極３５を突出させる態様で、半導体素子１３等が封止樹脂３９に封止されている。

　電力半導体装置１の構造について、より詳しく説明する。基板としての絶縁基板３は、絶縁層５、回路パターン７および回路パターン９を備えている。絶縁層５として、たとえば、窒化アルミニウムまたは窒化珪素等の熱伝導に優れたセラミックが適用されている。また、絶縁層５は、樹脂から形成されていてもよい。なお、絶縁層５としては、これらの材料に限られるものではない。

　回路パターン７および回路パターン９のそれぞれは、たとえば、銅またはアルミニウム合金等から形成されている。回路パターン７は、絶縁層５における一方の主面に形成されている。回路パターン９は、絶縁層５における他方の主面に形成されている。回路パターン９は、他の放熱ベース板（図示せず）に、はんだ等によって接合されていてもよいし、冷却フィン等に放熱グリス等によって搭載されていてもよい。

　回路パターン７に接合材１１によって半導体素子１３が接合されている。接合材１１として、たとえば、スズ（Ｓｎ）を主体とし、各種の金属元素が添加されたはんだ合金材が適用されている。また、接合材１１として、導電性に優れた銀または銅等をペースト状にした焼結接合材を適用してもよい。

　半導体素子１３は、電力用の半導体素子であり、たとえば、シリコン基板に形成されたＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）、ダイオード、逆導通型ＩＧＢＴがある。また、半導体素子１３として、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）系の電力用半導体素子、または、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の電力用半導体素子でもよい。さらに、半導体素子１３としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal　Oxide　Semiconductor　Field　Effect　Transistor）またはショットキーダイオードでもよい。

　半導体素子１３には、第１電極としてのワイヤ配線用パッド１５と、第２電極としての上面電極１７が形成されている。ワイヤ配線用パッド１５と上面電極１７とは、半導体素子１３において、接合材１１と対向する側とは反対側に形成されている。ワイヤ配線用パッド１５と上面電極１７とは、互いに離間するように形成されている。

　ワイヤ配線用パッド１５には、ワイヤ配線３３によって、半導体素子１３を制御する信号回路が電気的に接続される。上面電極１７には、高融点を有する第１接合材としての接合材２１ａ（接合材１９）によって、リード電極３５が接合されている。リード電極３５は、導電性に優れた銅材等によって形成されている。

　ワイヤ配線用パッド１５には、接合材付着接合阻止部としてのワイヤ配線接続部２３が形成されている。ここでは、ワイヤ配線接続部２３として、板材２５が形成されている。板材２５は、第２接合材としての接合材２１ｂ（接合材１９）によってワイヤ配線用パッド１５に接合されている。接合材１９（接合材２１ａ、接合材２１ｂ）として、Ｓｎ（スズ）を主体として各種金属元素が添加されたはんだ合金材が適用されている。なお、接合材１９としては、溶融することによって接合することができる材料であれば、はんだ合金材に限られない。

　板材２５は、第１面２５ａと第２面２５ｂとを備えている。第１面２５ａが接合材２１ｂ（接合材１９）に対向するように配置されて接合されている。第１面２５ａは、溶融した接合材２１ｂ（接合材１９）に対する濡れ性が高い。すなわち、第１面２５ａは、溶融した接合材２１ｂ（接合材１９）の接触角（たとえば、９０°未満）が小さい。なお、第１面２５ａは、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）に対する濡れ性も高い。

　一方、第２面２５ｂは、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）に対する濡れ性が低い。すなわち、第２面２５ｂは、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）の接触角（たとえば、９０°以上）が大きい。なお、第２面２５ｂは、溶融した接合材２１ｂ（接合材１９）に対する濡れ性も低い。

　板材２５としては、たとえば、板状のアルミニウム材の一方の表面にＳｎめっき処理を施した部材を用いることができる。この場合には、Ｓｎめっき処理を施した表面が第１面２５ａとなり、アルミニウムの表面が第２面２５ｂとなる。また、アルミニウムと銅とのクラッド材を用いてもよい。さらに、ＰＣＢ基板（Printed　Circuit　Board）のような多層基板を用いてもよい。

　第２面２５ｂに、ワイヤ配線３３の一端が接合されている。ワイヤ配線３３の他端は、外部電極３７に接合されている。ワイヤ配線３３は、超音波接合によって接合される配線材料が用いられ、たとえば、熱伝導性および導電性に優れたアルミニウム、銅、銀、または、金等の材料が用いられる。

　半導体素子１３等を封止する封止樹脂３９は、冷却フィン（図示せず）等に搭載される回路パターン９を露出する態様で封止している。封止樹脂３９として、エポキシ樹脂またはシリコーンゲルを用いることができるが、これらの限られるものではない。たとえば、所望の弾性率、耐熱性、接着性または線膨張係数等の物性を満たしている部材を適用することができる。

　また、封止樹脂３９は、金型内に注入した溶解樹脂を加圧成形することによって形成されたものであるが、たとえば、半導体素子１３が実装された絶縁基板３等を、あらかじめ成形された樹脂ケース内に配置し、その樹脂ケース内に溶解させた樹脂を流し込んで成形した態様のものでもよい。実施の形態１に係る電力半導体装置１は、上記のように構成される。

　上述した実施の形態１に係る電力半導体装置１では、ワイヤ配線３３が、板材２５における、接合材２１ａ（接合材１９）に対する濡れ性が低い第２面２５ｂに接合されることで、ワイヤ配線３３の板材２５に対する接合強度が低下するのを防止することができる。これについて、以下の実施の形態に係る製造方法において説明する。

　実施の形態２．
　実施の形態２に係る電力半導体装置１の製造方法の一例について説明する。まず、絶縁層５、回路パターン７および回路パターン９を備えた絶縁基板３を用意する（図２参照）。また、半導体素子１３を用意する（図３参照）。

　次に、図２に示すように、絶縁基板３における回路パターン７に、たとえば、メタルマスクを使用したスクリーン印刷によって接合材１１を形成する。接合材１１を形成する方法としては、スクリーン印刷の他に、たとえば、ペースト状の接合材をディスペンス塗布してもよい。また、たとえば、板はんだ等の固形接合材を載置してもよい。

　次に、図３に示すように、半導体素子１３を接合材１１の上に載置する。次に、図４に示すように、ワイヤ配線用パッド１５に、接合材２１ｂ（接合材１９）を形成する。上面電極１７に、接合材２１ａ（接合材１９）を形成する。接合材２１ａ（接合材１９）の厚さは、接合材２１ｂ（接合材１９）の厚さよりも厚い。接合材１９（接合材２１ａ、接合材２１ｂ）として、はんだ合金材が適用されている。

　接合材１９として、たとえば、板はんだ等の固形接合材を用いる場合には、供給する板はんだの枚数を調整することによって厚さを変えることができる。また、ペースト状の接合材を使用する場合には、塗布量を調整することによって厚さを変えることができる。

　次に、図５に示すように、リード電極３５を接合材２１ａに載置する。板材２５を接合材２１ｂに載置する。このとき、板材２５における、接合材１９に対する濡れ性の高いＳｎめっき層が形成された第１面２５ａが接合材２１ｂに接触するように、板材２５が接合材２１ｂに載置される。濡れ性の高い第１面２５ａが接合材２１ｂに接触するように載置されることで、板材２５の上面には、接合材１９に対する濡れ性の低い第２面２５ｂが露出した状態になる。

　次に、熱処理を施し、接合材１９（接合材２１ａ、接合材２１ｂ）を溶融することによって、リード電極３５を上面電極１７に接合する。また、板材２５を、ワイヤ配線用パッド１５に接合する。接合材１９として、はんだを使用する場合には、はんだの融点以上の温度のもとでリフロー加熱する。たとえば、一般的な組成を有するはんだ（ＳＡＣ３０５はんだ等）を使用する場合には、２４０℃以上に加熱する。加熱中に、はんだが再酸化するのを抑制するために、熱処理は、窒素雰囲気中で行われる。

　このとき、板材２５における第２面２５ｂが上面として露出した状態で、熱処理が施される。第２面２５ｂは、接合材２１ａ（接合材１９）に対する濡れ性が低い。これにより、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）の一部が、たとえ、板材２５に向かって飛散すような場合があったとしても、飛散した接合材２１ａが、第２面２５ｂに付着して接合するのを阻止することができる。これについては、後述する。なお、この熱処理では、接合材１１も溶融することで、半導体素子１３が回路パターン７に接合される。

　次に、図６に示すように、ワイヤ配線３３の一端を板材２５における第２面２５ｂに接合（ボンディング）し、ワイヤ配線３３の他端を外部電極３７に接合する。次に、図７に示すように、半導体素子１３等を実装した絶縁基板３を、たとえば、金型４１内に配置する。金型４１は、上金型４１ａと下金型４１ｂとを含む。上金型４１ａと下金型４１ｂとによって、リード電極３５と外部電極３７を挟み込む態様で、半導体素子１３等を実装した絶縁基板３等がキャビティ４３内に収容される。

　その後、キャビティ４３内に封止樹脂を注入することで、半導体素子３等が封止されることになる。封止樹脂３９が硬化した後、金型４１から取り出すことで、図１に示される、封止樹脂３９によって封止された電力半導体装置１が完成する。

　上述した電力半導体装置１の製造方法では、リード電極３５を上面電極１７に接合する際に、ワイヤ配線用パッド１５では、板材２５における第２面２５ｂが露出した状態で、熱処理が施されることで、飛散した接合材２１ａが、第２面２５ｂに付着して接合するのを阻止することができる。これについて、比較例に係る電力半導体装置１０１（図８参照）と比べて説明する。

　比較例に係る電力半導体装置１０１では、絶縁層１０５、回路パターン１０７および回路パターン１０９を備えた絶縁基板１０３における回路パターン１０７に接合材１１１が形成された後、半導体素子１１３が接合材１１１の上に載置される（図８参照）。

　次に、半導体素子１１３における上面電極１１７に、接合材１２１ａを形成する（図８参照）。次に、図８に示すように、リード電極１３５を接合材１２１ａに載置する。次に、熱処理を施し、接合材１２１ａを溶融することによって、リード電極１３５を上面電極１１７に接合する。

　このとき、矢印ＹＹに示すように、溶融した接合材１２１ａの一部が飛散する場合が想定され、さらに、その飛散した接合材１２１ａの一部が、半導体素子１１３におけるワイヤ配線用パッド１１５の表面に付着し接合する場合が想定される。このため、ワイヤ配線用パッド１１５の表面に飛散した接合材１２１ａが付着等した状態でワイヤ配線１３３が接合されると、ワイヤ配線１３３のワイヤ配線用パッド１１５に対する接合強度が低下するおそれがある。

　比較例に係る電力半導体装置１０１に対して、上述した電力半導体装置１では、図９に示すように、ワイヤ配線用パッド１５に接合材２１ｂが形成されて、その接合材２１ｂに板材２５が載置される。このとき、板材２５における、接合材１９に対する濡れ性の高いＳｎめっき層が形成された第１面２５ａが接合材２１ｂに接触するように、板材２５が接合材２１ｂに載置される。濡れ性の高い第１面２５ａが接合材２１ｂに接触するように載置されることで、板材２５の上面には、接合材２１ａ（接合材１９）に対する濡れ性の低い第２面２５ｂが露出した状態になる。

　このため、熱処理は、接合材２１ａ（接合材１９）に対する濡れ性の低い第２面２５ｂが露出した状態で施される。これにより、矢印Ｙに示すように、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）の一部が、たとえ、板材２５に向かって飛散すような場合を想定したとしても、飛散した接合材２１ａの一部が、第２面２５ｂに付着して接合するのを阻止することができる。その結果、ワイヤ配線３３の板材２５（第２面２５ｂ）に対する接合強度が低下するのを阻止することができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３に係る電力半導体装置の一例について説明する。図１０に示すように、電力半導体装置１では、ワイヤ配線用パッド１５には、接合材付着接合阻止部としてのワイヤ配線接続部２３が形成されている。ここでは、ワイヤ配線接続部２３として、第１板材ブロックとしての板材ブロック２７が形成されている。板材ブロック２７は、第３接合材としての接合材２１ｃによって接合可能な材質から形成されている。板材ブロック２７は、たとえば、銅等の単一の材質からから形成されている。板材ブロック２７が、接合材２１ｃ（接合材１９）によってワイヤ配線用パッド１５に接合されている。

　板材ブロック２７の頂部の半導体素子１３からの高さは、リード電極３５の上端の半導体素子１３からの高さ（点線位置）よりも高い。ワイヤ配線３３は、板材ブロック２７の頂部に接合されている。なお、これ以外の構成については、図１に示す電力半導体装置１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。

　上述した電力半導体装置１では、ワイヤ配線３３が接合される板材ブロック２７の頂部が、リード電極３５の上端よりも高い位置にあることで、ワイヤ配線３３の板材ブロック２７に対する接合強度が低下するのを防止することができる。これについて説明する。

　まず、図２～図４に示す工程と同様の工程を経た後、図１１に示すように、リード電極３５を接合材２１ａに載置する。板材ブロック２７を接合材２１ｃに載置する。次に、熱処理を施し、接合材１９（接合材２１ａ、接合材２１ｃ）を溶融することによって、リード電極３５を上面電極１７に接合する。また、板材ブロック２７を、ワイヤ配線用パッド１５に接合する。

　このとき、ワイヤ配線３３が接合される板材ブロック２７の頂部が、リード電極３５の上端（点線参照）よりも高い位置にある状態で、熱処理が施される。これにより、矢印Ｙに示すように、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）の一部が、たとえ、板材ブロック２７に向かって飛散するような場合があったとしても、飛散した接合材２１ａが、板材ブロック２７の頂部に付着して接合するのを阻止することができる。その結果、ワイヤ配線用パッド１５に接合されるワイヤ配線３３の接合強度が低下するのを阻止することができる。

　また、板材ブロック２７として、たとえば、銅等の単一の素材から形成された板材ブロック２７を使用することで、板材ブロック２７が接合材２１ｃによって接合されるように、たとえば、Ｓｎ（スズ）めっき等の付加的な処理を施す必要がなくなる。これにより、電力半導体装置１の生産性の向上に寄与することもできる。

　実施の形態４．
　実施の形態４に係る電力半導体装置の一例について説明する。図１２に示すように、ワイヤ配線用パッド１５には、接合材付着接合阻止部としてのワイヤ配線接続部２３が形成されている。ここでは、ワイヤ配線接続部２３として、第２板材ブロックとしてのＬ字型板材ブロック２９が形成されている。Ｌ字型板材ブロック２９は、第１部２９ａと第２部２９ｂとを含む。

　第２部２９ｂは第１部２９ａに繋がっている。第１部２９ａが、第４接合材としての接合材２１ｄによってワイヤ配線用パッド１５に接合されている。第２部２９ｂは、リード電極３５を上面電極１７に接合する接合材２１ａと、第１部２９ａとの間に位置している。第２部２９ｂの上端の半導体素子１３からの高さは、リード電極３５の上端（点線参照）の半導体素子１３からの高さよりも高い。第２部２９ｂの上端は、リード電極３５の上端よりも高い位置にある。

　一方、第１部２９ａ（上面）は、リード電極３５の上端よりも低い位置にある。ワイヤ配線３３は、第１部２９ａに接合されている。なお、これ以外の構成については、図１に示す電力半導体装置１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。

　上述した電力半導体装置１では、ワイヤ配線３３が接合されるＬ字型板材ブロック２９における第１部２９ａと接合材２１ａとの間に第２部２９ｂが位置し、第２部２９ｂの上端は、リード電極３５の上端よりも高い位置にあることで、ワイヤ配線３３のＬ字型板材ブロック２９に対する接合強度が低下するのを防止することができる。これについて説明する。

　まず、図２～図４に示す工程と同様の工程を経た後、図１３に示すように、リード電極３５を接合材２１ａに載置する。Ｌ字型板材ブロック２９を接合材２１ｄに載置する。次に、熱処理を施し、接合材１９（接合材２１ａ、接合材２１ｄ）を溶融することによって、リード電極３５を上面電極１７に接合する。また、Ｌ字型板材ブロック２９を、ワイヤ配線用パッド１５に接合する。

　このとき、Ｌ字型板材ブロック２９における第１部２９ａと接合材２１ａとの間に位置する第２部２９ｂの上端は、リード電極３５の上端よりも高い位置にある状態で、熱処理が施される。これにより、矢印Ｙに示すように、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）の一部が、たとえ、Ｌ字型板材ブロック２９に向かって飛散するような場合があったとしても、飛散した接合材２１ａが、Ｌ字型板材ブロック２９における第２部２９ｂによって、第１部２９ａまで飛散して付着等するのを阻止することができる。

　すなわち、第２部２９ｂが、第１部２９ａへ向かって接合材２１ａが飛散するのを遮る遮蔽材として機能する。その結果、ワイヤ配線用パッド１５に接合されるワイヤ配線３３の接合強度が低下するのを阻止することができる。

　また、Ｌ字型板材ブロック２９における第１部２９ａ（上面）が、リード電極３５の上端よりも低い位置にある。これにより、ワイヤ配線３３が接合される位置（第１部２９ａ）が低くなり、電力半導体装置１が大型化するのを抑制するのに寄与することができる。

　さらに、Ｌ字型板材ブロック２９として、たとえば、銅等の単一の素材から形成された板材ブロック２７を使用することで、Ｌ字型板材ブロック２９が接合材２１ｄによって接合されるように、たとえば、Ｓｎ（スズ）めっき等の付加的な処理を施す必要がなくなる。これにより、電力半導体装置１の生産性の向上に寄与することもできる。

　実施の形態５．
　実施の形態５に係る電力半導体装置の一例について説明する。図１４に示すように、ワイヤ配線用パッド１５には、接合材付着接合阻止部としてのワイヤ配線接続部２３が形成されている。ここでは、ワイヤ配線接続部２３として、ワイヤ配線用パッド１５の表面に、めっき層が形成されていないめっき非処理面３１ａが形成されている。

　半導体素子１３として、たとえば、ＩＧＢＴ等がシリコン基板に形成されているタイプの半導体素子１３であれば、ワイヤ配線用パッド１５の表面には、シリコン（Ｓｉ）が露出することになる。ワイヤ配線３３は、めっき層が形成されていないめっき非処理面３１ａに接合されている。

　一方、半導体素子１３における上面電極１７では、めっき層が形成されためっき処理面３１ｂが表面に位置する。リード電極３５は、接合材２１ａによって、その上面電極１７に接合されている。なお、これ以外の構成については、図１に示す電力半導体装置１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。

　上述した電力半導体装置１では、ワイヤ配線用パッド１５には、めっき層が形成されていないめっき非処理面３１ａが表面に位置することで、ワイヤ配線３３のワイヤ配線用パッド１５への接合強度が低下するのを防止することができる。これについて説明する。

　まず、図１５に示すように、半導体素子１３は、ウェハ（シリコン基板５１）の状態で製造される。上面電極１７およびワイヤ配線用パッド１５を形成する際に、めっき処理が施される。このとき、ワイヤ配線用パッド１５を覆い、上面電極１７覆わない態様でマスク材（図示せず）を形成する。

　次に、めっき処理を施す。めっき処理の後、マスク材を除去する。このめっき処理によって、マスク材によって覆われていない上面電極１７の表面にはめっき層が形成されて、めっき処理面３１ｂが露出する。一方、マスク材によって覆われたワイヤ配線用パッド１５の表面にはめっき層は形成されず、めっき非処理面３１ａが露出する。その後、シリコン基板５１等をダイシング等することによって、チップとしての半導体素子１３が形成される。

　次に、図２～図４に示す工程と同様の工程を経た後、図１６に示すように、リード電極３５を接合材２１ａに載置する。次に、熱処理を施し、接合材１９（接合材２１ａ）を溶融することによって、リード電極３５を上面電極１７に接合する。このとき、ワイヤ配線用パッド１５の表面に、めっき非処理面３１ａが露出した状態で、熱処理が施される。

　これにより、矢印Ｙに示すように、溶融した接合材２１ａ（接合材１９）の一部が、たとえ、ワイヤ配線用パッド１５に向かって飛散すような場合があったとしても、ワイヤ配線用パッド１５の表面に露出しためっき非処理面３１ａ（シリコン面）によって、飛散した接合材２１ａが、付着して接合するのを阻止することができる。その結果、ワイヤ配線用パッド１５に接合されるワイヤ配線３３の接合強度が低下するのを阻止することができる。

　また、ワイヤ配線用パッド１５に、ワイヤ配線３３を接合するためのしかるべき部材を形成する必要がなく、生産コストの低減に寄与することができる。さらに、ワイヤ配線用パッド１５の表面に露出しためっき非処理面３１ａの位置（高さ）は、リード電極３５の上端よりも低い位置にある。これにより、ワイヤ配線３３が接合される位置（めっき非処理面３１ａ）を最も低くすることができ、電力半導体装置１が大型化するのを抑制するのに寄与することができる。

　なお、各実施の形態において説明した電力半導体装置１とその製造方法については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。

　今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本開示は上記で説明した範囲ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

　本開示は、ワイヤ配線用パッドを備えた電力半導体装置に有効に利用される。

　１　電力半導体装置、３　絶縁基板、５　絶縁層、７　回路パターン、９　回路パターン、１１　接合材、１３　半導体素子、１５　ワイヤ配線用パッド、１７　上面電極、１９、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ　接合材、２３　ワイヤ配線接続部、２５　板材、２５ａ　第１面、２５ｂ　第２面、２７　　板材ブロック、２９　Ｌ字型板材ブロック、２９ａ　第１部、２９ｂ　第２部、３１ａ　めっき非処理面、３１ｂ　めっき処理面、３３　ワイヤ配線、３５　リード電極、３７　外部電極、３９　封止樹脂、４１　金型、４１ａ　上金型、４１ｂ　下金型、４３　キャビティ、５１　シリコン基板。

Claims (12)

1. 　回路パターンが形成された基板と、
   　前記回路パターンに接合され、前記回路パターンが位置する側とは反対側に、互いに離間した第１電極および第２電極が配置された半導体素子と、
   　前記第１電極に電気的に接続されたワイヤ配線と、
   　前記第２電極に電気的に接続されたリード電極と、
   　前記第２電極と前記リード電極とを接合する第１接合材を含む接合材と
   を備え、
   　前記第１電極には、前記リード電極を前記第２電極に接合する前記第１接合材が、前記第１電極に付着して接合するのを阻止する接合材付着接合阻止部が形成され、
   　前記ワイヤ配線は、前記接合材付着接合阻止部に接合された、電力半導体装置。
2. 　前記接合材付着接合阻止部は、対向する第１主面および第２主面を有し、前記第１電極に接合される板材を含み、
   　前記接合材は、前記板材における前記第１主面を前記第１電極に接合する第２接合材を含み、
   　前記板材における前記第２主面の前記接合材に対する濡れ性は、前記板材における前記第１主面の前記接合材に対する濡れ性よりも低く、
   　前記ワイヤ配線は、前記第２主面に接合された、請求項１記載の電力半導体装置。
3. 　前記接合材付着接合阻止部は、前記第１電極に接合される第１板材ブロックを含み、
   　前記第１板材ブロックの前記半導体素子からの高さは、前記リード電極の前記半導体素子から高さよりも高く、
   　前記接合材は、前記第１板材ブロックを前記第１電極に接合する第３接合材を含み、
   　前記ワイヤ配線は、前記第１板材ブロックの頂部に接合された、請求項１記載の電力半導体装置。
4. 　前記接合材付着接合阻止部は、前記第１電極に接合される第２板材ブロックを含み、
   　前記第２板材ブロックは、
   　第１部と、
   　前記第１部と、前記リード電極を前記第２電極に接合する前記第１接合材との間に位置し、前記第１部に繋がる第２部と
   を含み、
   　前記第２部の前記半導体素子からの高さは、前記リード電極の前記半導体素子からの高さよりも高く、
   　前記第１部の前記半導体素子からの高さは、前記リード電極の前記半導体素子からの高さよりも低く、
   　前記接合材は、前記第２板材ブロックを前記第１電極に接合する第４接合材を含み、
   　前記ワイヤ配線は、前記第１部に接合された、請求項１記載の電力半導体装置。
5. 　前記第２電極の表面には、めっき層が形成されためっき処理面が位置し、
   　前記第１電極の表面には、前記めっき層が形成されていないめっき非処理面が位置し、
   　前記接合材付着接合阻止部は、前記第１電極に位置する前記めっき非処理面を含み、
   　前記ワイヤ配線は、前記第１電極に位置する前記めっき非処理面に接合された、請求項１記載の電力半導体装置。
6. 　前記接合材は、はんだ合金材を含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力半導体装置。
7. 　互いに離間した第１電極および第２電極を露出する態様で配置された半導体素子を形成する工程と、
   　回路パターンが形成された基板を用意する工程と、
   　前記半導体素子における、前記第１電極および前記第２電極が配置されている側とは反対側が前記回路パターンと対向する態様で、前記半導体素子を前記回路パターンに接合する工程と、
   　前記第２電極に第１接合材を形成する工程を含む、接合材を形成する工程と、
   　前記第１電極に、前記第１接合材が付着して接合するのを阻止する接合材付着接合阻止部を形成する工程と、
   　前記第１接合材にリード電極を載置する工程と、
   　前記第１接合材を溶融することにより、前記リード電極を前記第２電極に接合する工程を含む、熱処理を施す工程と、
   　前記接合材付着接合阻止部にワイヤ配線を接合する工程と
   を備えた、電力半導体装置の製造方法。
8. 　前記接合材付着接合阻止部を形成する工程は、対向する第１主面および第２主面を有し、前記第２主面の前記接合材に対する濡れ性が、前記第１主面の前記接合材に対する濡れ性よりも小さい板材を用意する工程を含み、
   　前記接合材を形成する工程は、前記第１電極に前記板材を接合する第２接合材を形成する工程を含み、
   　前記熱処理を施す工程は、前記板材における前記第１主面が前記第２接合材に接触する態様で前記板材を前記第２接合材に載置し、前記板材における前記第２主面を露出させた状態で、前記第２接合材を溶融することにより、前記板材を前記第１電極に接合する工程を含み、
   　前記熱処理を施す工程では、前記板材を前記第１電極に接合する工程と、前記リード電極を前記第２電極に接合する工程とが、同時に行われ、
   　前記ワイヤ配線を接合する工程では、前記ワイヤ配線は、前記板材における前記第２主面に接合される、請求項７記載の電力半導体装置の製造方法。
9. 　前記接合材付着接合阻止部を形成する工程は、前記第１電極に載置された状態で、前記半導体素子からの高さが、前記リード電極の前記半導体素子からの高さよりも高い第１板材ブロックを用意する工程を含み、
   　前記接合材を形成する工程は、前記第１電極に前記第１板材ブロックを接合する第３接合材を形成する工程を含み、
   　前記熱処理を施す工程は、前記第１板材ブロックを前記第３接合材に載置した状態で、前記第３接合材を溶融することにより、前記第１板材ブロックを前記第１電極に接合する工程を含み、
   　前記熱処理を施す工程では、前記第１板材ブロックを前記第１電極に接合する工程と、前記リード電極を前記第２電極に接合する工程とが、同時に行われ、
   　前記ワイヤ配線を接合する工程では、前記ワイヤ配線は、前記第１板材ブロックにおける頂部に接合される、請求項７記載の電力半導体装置の製造方法。
10. 　前記接合材付着接合阻止部を形成する工程は、前記第１電極に載置された状態で、前記半導体素子からの高さが、前記リード電極の前記半導体素子からの高さよりも低い第１部と、前記半導体素子からの高さが、前記リード電極の前記半導体素子からの高さよりも高い第２部とを有し、前記第１部と前記第２部とが繋がった第２板材ブロックを用意する工程を含み、
    　前記接合材を形成する工程は、前記第１電極に前記第２板材ブロックを接合する第４接合材を形成する工程を含み、
    　前記熱処理を施す工程は、前記第２部が前記第１部と前記第１接合材との間に位置する態様で、前記第２板材ブロックを前記第４接合材に載置した状態で、前記第４接合材を溶融することにより、前記第２板材ブロックを前記第１電極に接合する工程を含み、
    　前記熱処理を施す工程では、前記第２板材ブロックを前記第１電極に接合する工程と、前記リード電極を前記第２電極に接合する工程とが、同時に行われ、
    　前記ワイヤ配線を接合する工程では、前記ワイヤ配線は、前記第２板材ブロックにおける前記第１部に接合される、請求項７記載の電力半導体装置の製造方法。
11. 　前記半導体素子を形成する工程は、
    　前記第１電極および前記第２電極を形成する工程と、
    　前記第２電極には、めっき処理を施してめっき処理面を形成し、前記第１電極には、前記めっき処理を施さずに、前記第１電極の表面をめっき非処理面とする工程と
    を含み、
    　前記接合材付着接合阻止部を形成する工程は、前記第１電極を前記めっき非処理面とする工程を含み、
    　前記接合材を形成する工程では、前記第１接合材は、前記めっき処理面に形成され、
    　前記熱処理を施す工程では、前記めっき非処理面が露出した状態で行われ、
    　前記ワイヤ配線を接合する工程では、前記ワイヤ配線は、前記めっき非処理面に接合された、請求項７記載の電力半導体装置の製造方法。
12. 　前記接合材を形成する工程では、前記接合材として、はんだ合金材が形成される、請求項７～１１のいずれか１項に記載の電力半導体装置の製造方法。