特許6032294IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

半導体装置内の絶縁基板に実装された半導体チップの電極が、導電性ポストを介して前記半導体装置内に封止されたプリント基板へ電気的に接続された半導体装置

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、特許文献1〜6に記載された従来例にあっては、半導体チップの温度上昇に着目して導電性ポストを半導体チップの一面の電極に接合するようにしているだけで、半導体チップの一面に二つ以上の電極パッドが配置されている場合に、電極パッド間での半田による短絡については全く考慮されていない。
すなわち、例えば特許文献2に記載されている半導体装置について説明すると、前述した図12及び図13に示すように、絶縁基板202の上面に形成された金属箔208上に半田209を介して半導体チップ205が載置されている。半導体チップ205のエミッタ電極パッド205aには1列5本のポスト電極(導電性ポスト)211が2列平行に接合され、このエミッタ電極パッド205aと端面との間に配置されたゲート電極パッド205bに1本のポスト電極(導電性ポスト)212が接合されている。このため、エミッタ電極パッド205aに接合されたポスト電極211と、ゲート電極パッド205bに接合されるポスト電極212との間の間隔が短くなる。したがって、両ポスト電極211及び212の半田による接合時に個々のポスト電極211,212に形成されるフィレットによりエミッタ電極パッド205aとゲート電極パッド205bとの間の半田の体積が増えやすく、それぞれの電極パッド側に半田が分離しない状態となるブリッジが形成されるおそれがある。このため、エミッタ電極パッド205a及びゲート電極パッド205b間の短絡による接続不良が発生する場合がある。 また、同様に、半導体チップ205と絶縁基板202との間や半導体チップ205とポスト電極211及び212を固定したプリント基板203との間に大きな位置ズレが生じた際には、それぞれの電極パッドに対応するポスト電極が決まった位置に配置されず、異なった電極パッドへ接合されるおそれもあり、エミッタ電極パッド205a及びゲート電極パッド205b間に接続不良が発生するという未解決の課題がある。
また、ナノAg等に代表される金属粒子などの固体拡散接合材を用いた場合においても、接合時の加圧等のプロセスにより接合材が水平面へ広がる場合があるため、半田と同じく半導体チップのそれぞれの電極パッド上の接合材が接触し、短絡による接続不良が発生する場合もあるという未解決の課題がある。 さらに、最近適用が進むSiC半導体等に代表されるワイドバンドギャップ(WBG:Wide bandgap)デバイスは、ウエハの欠陥による歩留りの都合上、2mm〜5mm角程度の小型半導体チップのマルチチップ実装を図ることにより、大容量化する必要がある。この小型半導体チップは従来のSiを用いた場合と比較してDCB基板と半導体チップ間及び半導体チップと導電性ポストを有するプリント基板との位置決めが難しく、所定の電極パッドと導電性ポストとの接合が難しくなる上に、多くの半導体チップを用いて並列接続するため、のような半導体チップの接続不良が起こるとモジュールの歩留りを向上させることが困難であると予想されるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上述した従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、半導体チップ個々の実装品質を向上させることができる半導体装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の一態様は、半導体チップと、半導体チップの一方の面に備えた第1電極パッド及び第2電極パッドと、第1電極パッドに接合材で接合された第1導電性ポストと、第2電極パッドに接合材で接合された複数の第2導電性ポストと、半導体チップの一方の面に対向して配置され、第1導電性ポストおよび第2導電性ポストが接続される電気回路が形成されたプリント基板とを備えている・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明によれば、半導体チップの一方の面に備えた第1電極パッド及び第2電極パッドに個別に接合材で接合された第1導電性ポスト及び複数の第2導電性ポストとを有する場合に、第1導電性ポストに近い側の第2導電性ポストを、第1導電性ポストの接合材と第2の導電性ポストの接合材とが結合しない距離の短絡防止領域を避けて配列したので、第1導電性ポストと、この第1導電性ポストに近い側の第2導電性ポストとが接合材で短絡されることを確実に防止することができる。したがって、半導体チップ個々の実装品質を向上させることができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の半導体装置における等価回路の例を示す回路図である。

【図2】本発明の第1の実施形態を示す断面図である。

【図3】本発明の第1の実施形態の半導体チップの平面図である。

【図4】本発明の第1の実施形態の半導体チップの導電性ポストを接合した状態の平面図である。

【図5】本発明の第1の実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図である。

【図6】本発明の第2の実施形態を示す半導体チップの平面図である。

【図7】本発明の第3の実施形態を示す半導体チップの平面図であり、(a)は中間サブ領域の導電性ポストの間隔が外側サブ領域の導電性ポストの間隔より狭く設定した例を示し、(b)は中間サブ領域の導電性ポストの間隔が外側サブ領域の導電性ポスト間隔より広く設定した例を示す。

【図8】本発明の第4の実施形態を示す半導体チップの平面図である。

【図9】本発明の第5の実施形態を示す半導体チップの平面図であり、(a)は内側サブ領域及び中間サブ領域の導電性ポスト間隔に対して外側サブ領域の導電性ポスト間隔を狭く設定した例を示し、(b)は中間サブ領域への導電性ポストの配置を省略した例を示す。

【図10】本発明の第6の実施形態を示す半導体チップの平面図である。

【図11】本発明に係る半導体装置としてのパワー半導体モジュールの第7の実施形態を示す断面図である。

【図12】従来例を示す平面図である。

【図13】は図12のA−A線上の断面図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

10…パワー半導体モジュール   11A,11B…半導体チップ   11a…制御電極パッド(第1電極パッド)   11b…エミッタ電極パッド(第2電極パッド)   12…絶縁基板   13…半導体回路   14…プリント基板   14a…貫通孔   15…セラミックス基板   16a,16b…銅板   17…半田(接合材)   18a…第1導電性ポスト   18b…第2導電性ポスト   19…半田(接合材)   20…ピン状導電体(コレクタ端子C1)   21…ペースト状半田(接合材)   22…嵌合孔   24…樹脂封止材   25…モールド成形体   31…放熱ベース   32…樹脂ケース   33…ゲル状絶縁封止材   34…パワー半導体モジュール   As…短絡防止領域   Q1…第1トランジスタ   Q2…第2トランジスタ  C1…コレクタ端子   C2/E1・・・中間端子   D1…第1ダイオード   D2…第2ダイオード   G1…第1ゲート端子   G2…第2ゲート端子   E2…第2エミッタ端子   SA1…内側サブ領域   SA2…中間サブ領域   SA3…外側サブ領域   SA4…左側サブ領域   SA5…中央サブ領域   SA6…右側サブ領域

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