特開 2023-170147 半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170147

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/40 20060101AFI20231124BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

H01L23/40 F

H01L25/04 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081685

(22)【出願日】2022-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市田 英之

【テーマコード（参考）】

5F136

【Ｆターム（参考）】

5F136BA04

5F136BB04

5F136CB07

5F136DA27

5F136EA13

5F136FA01

5F136FA03

5F136FA14

5F136FA16

5F136FA18

5F136FA34

(57)【要約】

【課題】ロウ材を用いて絶縁回路基板と放熱部材とが接続された半導体装置及び半導体装置の製造方法にて、リフロー時におけるロウ材の濡れ広がりを改善可能とする。
【解決手段】半導体チップ４が実装された絶縁回路基板３と、半田２１を用いて絶縁回路基板３が接続される放熱器１とを備える電力変換装置Ａであって、絶縁回路基板３と放熱器１との間に介装されると共に、半田２１の表面に形成された酸化膜を除去するギ酸ガスＧを吸着可能な多孔質金属シート９を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体チップが実装された絶縁回路基板と、ロウ材を用いて前記絶縁回路基板が接続される放熱部材とを備える半導体装置であって、
前記絶縁回路基板と前記放熱部材との間に介装されると共に、前記ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する還元ガスを吸着可能な多孔質部材を備えることを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

前記多孔質部材は、金属材料によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。

【請求項3】

前記多孔質部材は、前記絶縁回路基板側の表面から前記放熱部材側の表面に貫通すると共に内部に前記ロウ材が充填された貫通孔を有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。

【請求項4】

前記多孔質部材は、前記絶縁回路基板側の表面から前記放熱部材側の表面までの寸法が一定のシート形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。

【請求項5】

前記多孔質部材は、前記絶縁回路基板及び前記放熱部材の少なくともいずれか一方に対して面接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。

【請求項6】

半導体チップが実装された絶縁回路基板と、ロウ材を用いて前記絶縁回路基板が接続される放熱部材とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁回路基板と前記放熱部材との間に、還元ガスを吸着可能な多孔質部材と、前記ロウ材とを配置する介装工程と、
前記ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する前記還元ガスの雰囲気中にて前記ロウ材を加熱する溶融工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項7】

請求項１または２記載の半導体装置からなることを特徴とする電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、半導体チップが実装された絶縁回路基板が半田を介してヒートシンクに設置された電力変換装置が開示されている。特許文献１の電力変換装置によれば、半導体チップで発生した熱が半田を介してヒートシンクに伝達される。ヒートシンクに伝達された熱は、外部に放出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１８７８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、半導体チップが実装された絶縁回路基板をヒートシンク等の放熱部材に半田等のロウ材を用いて接合する場合には、いわゆるリフローが行われる。つまり、リフローにてロウ材が溶融され、溶融されたロウ材が再固化することで、絶縁回路基板が放熱部材に固定される。再固化したロウ材にボイドが形成されることを防ぐためには、ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する効果を有する還元ガスの雰囲気中でリフローを行うことがよい。ところが、絶縁回路基板と放熱部材との間にロウ材が挟まれているため、還元ガスがロウ材に接触し難く、リフロー時のロウ材の濡れ広がりが悪い。

【0005】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ロウ材を用いて絶縁回路基板と放熱部材とが接続された半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換装置にて、リフロー時におけるロウ材の濡れ広がりを改善可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

【0007】

本発明の第１の態様は、半導体チップが実装された絶縁回路基板と、ロウ材を用いて上記絶縁回路基板が接続される放熱部材とを備える半導体装置であって、上記絶縁回路基板と上記放熱部材との間に介装されると共に、上記ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する還元ガスを吸着可能な多孔質部材を備えるという構成を採用する。

【0008】

本発明の第２の態様は、半導体チップが実装された絶縁回路基板と、ロウ材を用いて上記絶縁回路基板が接続される放熱部材とを備える半導体装置の製造方法であって、上記絶縁回路基板と上記放熱部材との間に、還元ガスを吸着可能な多孔質部材と、上記ロウ材とを配置する介装工程と、上記ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する上記還元ガスの雰囲気中にて上記ロウ材を加熱する溶融工程とを有するという構成を採用する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、絶縁回路基板と放熱部材との間に、還元ガスを吸着可能な多孔質部材が介装されている。このため、リフロー時に多孔質部材に吸着された還元ガスが多孔質部材の内部からロウ材に接触する。したがって、多孔質部材を設けない場合と比較して、還元ガスがロウ材に接触しやすくなり、リフロー時におけるロウ材の濡れ広がりを改善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態の電力変換装置の電気的な概略構成を示す回路図である。

【図2】本発明の第１実施形態の電力変換装置のパワーデバイスＤを含む模式的な部分拡大図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】本発明の第１実施形態の電力変換装置の製造方法を説明するための模式図である。

【図5】本発明の第２実施形態の電力変換装置のパワーデバイスＤを含む模式的な部分拡大断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態の電力変換装置が備える多孔質金属シートの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明に係る半導体装置及び半導体装置の製造方法の一実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、本発明の半導体装置を車両に搭載される電力変換装置に適用した例について説明する。ただし、本発明は、電力変換装置に限定されるものではなく、半導体チップを備える半導体装置に適用可能である。

【0012】

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の電力変換装置Ａの電気的な概略構成を示す回路図である。本実施形態の電力変換装置Ａは、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載されるＰＣＵ（パワーコントロールユニット）であり、昇降圧回路Ｅ１及び２つのインバータ回路（第１インバータ回路Ｅ２と第２インバータ回路Ｅ３）を備えている。また、本実施形態の電力変換装置Ａは、昇降圧回路Ｅ１と２つのインバータ回路や、インバータ回路とモータを接続するバスバーＢを備えている。

【0013】

このような本実施形態の電力変換装置Ａは、バッテリから供給された電力を三相交流電力に変換してモータに供給する。また、電力変換装置Ａは、モータからの回生電力をバッテリに供給する。

【0014】

図１に示すように、昇降圧回路Ｅ１は、４つのパワーデバイスＤと、コンデンサＣと、リアクトルＬとを備えている。また、第１インバータ回路Ｅ２は、６つのパワーデバイスＤを備えている。また、第２インバータ回路Ｅ３は、６つのパワーデバイスＤを備えている。

【0015】

各々のパワーデバイスＤは、パワートランジスタを有している。これらのパワートランジスタは、半導体チップ４（図２参照）に形成され、絶縁回路基板３（図２参照）に実装されている。なお、本実施形態においては、１つのパワーデバイスＤが１つのパワートランジスタを備える例について説明する。しかしながら、１つのパワーデバイスＤが複数のパワートランジスタを備えてもよい。

【0016】

図２は、１つのパワーデバイスＤを含む電力変換装置Ａの模式的な部分拡大図である。また、図３は、図２のＡ－Ａ断面図である。これらの図に示すように、電力変換装置Ａは、放熱器１（放熱部材）と、樹脂ケース２と、絶縁回路基板３と、半導体チップ４と、外部端子５と、リードフレーム６と、リードワイヤ７と、封止材８と、多孔質金属シート９（多孔質部材）とを備えている。なお、本実施形態では、パワーデバイスＤは、絶縁回路基板３と、半導体チップ４とで構成されている。

【0017】

放熱器１は、例えばウォータジャケットである。放熱器１は、半導体チップ４等を冷却する。放熱器１は、例えば冷却液を有しており、絶縁回路基板３等を介して半導体チップ４から伝達された熱を冷却液によって回収する。なお、図３においては、放熱器１の一部（天板部）のみを図示している。放熱器１の天板の表面（図３における上面）には樹脂ケース２等が配置されている。一方、天板の裏面（図３における下面）には複数のフィンが形成されている。フィンが形成された天板の裏面側には、例えば冷却液の水路が形成されている。

【0018】

樹脂ケース２は、接着剤２０を介して、放熱器１に接着されている。樹脂ケース２は、パワーデバイスＤが収容される開口部２ａを有している。樹脂ケース２は、パワーデバイスＤの数と同数の開口部２ａを有している。各々の開口部２ａに対して１つのパワーデバイスＤが収容されている。この樹脂ケース２は、バスバーＢを保持している。図３に示すように、バスバーＢは、リードフレーム６との接合箇所が開口部２ａの内側に向けて露出された状態で保持されている。

【0019】

絶縁回路基板３は、絶縁性セラミックス基板と、絶縁性セラミックス基板の両面に形成された金属層とを有する。絶縁性セラミックス基板の表側（図３における上面）に形成された金属層は、半導体チップ４と電気的に接続され、導電回路の一部を形成する。絶縁性セラミックス基板の裏側（図３における下面）に形成された金属層は、半導体チップ４等から伝わる熱を放熱器１に伝達する伝熱路の一部を形成する。

【0020】

絶縁性セラミックス基板は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン系セラミックス（Ｓｉ_３Ｎｉ_４）によって形成することができる。また、金属層は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）によって形成することができる。

【0021】

半導体チップ４は、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）等の半導体素子が形成されたチップである。半導体チップ４は、絶縁回路基板３上に実装されている。本実施形態においては、１つの絶縁回路基板３に対して、１つの半導体チップ４が実装されている。なお、１つの絶縁回路基板３に対して複数の半導体チップ４が実装されていてもよい。このような半導体チップ４は、シリコン（Ｓｉ）半導体を用いて形成することができる。また、半導体チップ４は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体、窒化ガリウム（ＧａＮ）半導体等のワイドギャップ半導体を用いて形成することも可能である。

【0022】

外部端子５は、樹脂ケース２に対して保持されている。外部端子５は、複数設けられており、各々がリードワイヤ７を介して半導体チップ４に接続されている。これらの外部端子５を介して外部から半導体チップ４が制御される。

【0023】

リードフレーム６は、パワーデバイスＤとバスバーＢとを接続する板状の導電部材である。本実施形態においては、２つのリードフレーム６が１つのパワーデバイスＤに対して接続されている。なお、１つのパワーデバイスＤに対して接続されるリードフレーム６の数は、変更することができる。これらのリードフレーム６は、制御信号が流れるリードワイヤ７と比較して、大きな電流が流れる導電部材である。

【0024】

本実施形態では、リードフレーム６として、第１リードフレーム６ａと第２リードフレーム６ｂとが設けられている。第１リードフレーム６ａは、半導体チップ４とバスバーＢとに接続されている。また、第２リードフレーム６ｂは、絶縁回路基板３とバスバーＢとに接続されている。

【0025】

リードワイヤ７は、半導体チップ４と外部端子５とを接続する導電部材である。つまり、半導体チップ４と外部端子５とは、いわゆるワイヤボンディングによって電気的に接続されている。

【0026】

封止材８は、樹脂ケース２の開口部２ａの内部に充填されている。封止材８は、絶縁回路基板３及び半導体チップ４等を覆い、絶縁回路基板３及び半導体チップ４等が空気等に触れることを抑止する。この封止材８は、例えば、シリコーンゲルによって形成することができる。

【0027】

多孔質金属シート９は、図３に示すように、放熱器１と絶縁回路基板３との間に介装されている。多孔質金属シート９は、微細孔を多数有する多孔質部材であり、後述するリフローにおいて用いられるギ酸ガスＧ（還元ガス）を吸着可能である。多孔質金属シート９は、微細孔にギ酸ガスＧを取り込むことで、ギ酸ガスＧを吸着可能である。

【0028】

このような多孔質金属シート９は、金属材料によって形成されている。多孔質金属シート９が金属材料で形成されているため、絶縁回路基板３から放熱器１に効率的に熱を伝達することができる。多孔質金属シート９を形成する金属としては、例えばスズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）を用いることができる。これらの金属は、半田に対する濡れ広がりやすい。このため、多孔質金属シート９をスズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）あるいは銅（Ｃｕ）で形成することで、半田の濡れ広がりを促進することができる。

【0029】

また、多孔質金属シート９は、厚さ寸法が一定のシート形状に形成されている。このような多孔質金属シート９の表面（図３における上面）は絶縁回路基板３の下面と面接触している。また、多孔質金属シート９の裏面（図３における下面）は放熱器１の上面と面接触している。つまり、多孔質金属シート９は、絶縁回路基板３側の表面から放熱器１側の表面までの寸法が一定のシート形状に形成されている。

【0030】

このような多孔質金属シート９は、粉末状の金属を焼結することで得られる焼結体を用いて形成することができる。また、多孔質金属シート９は、金属材を発泡させることで得られる発泡体を用いて形成することもできる。

【0031】

多孔質金属シート９は、リフローにて溶融した半田２１が再固化することで、絶縁回路基板３と放熱器１とに固定されている。なお、多孔質金属シート９の表面（図３における上面）を絶縁回路基板３の下面に対して直接的に面接合させてもよい。ここで言う面接合とは、半田等のロウ材が存在しなくても面同士が接合されることを意味する。つまり、多孔質金属シート９の表面（図３における上面）は、半田２１がなくても絶縁回路基板３の下面に対して固定されていてもよい。このように、多孔質金属シート９の表面（図３における上面）を絶縁回路基板３の下面に対して直接的に面接合させておくことで、リフロー時に多孔質金属シート９が絶縁回路基板３に対して移動することを防止することが可能となる。

【0032】

また、多孔質金属シート９の裏面（図３における下面）を放熱器１の上面に対して直接的に面接合させてもよい。つまり、多孔質金属シート９の裏面（図３における下面）は、半田２１がなくても放熱器１の上面に対して固定されていてもよい。このように、多孔質金属シート９の裏面（図３における下面）を放熱器１の上面に対して直接的に面接合させておくことで、リフロー時に多孔質金属シート９が放熱器１に対して移動することを防止することが可能となる。

【0033】

また、多孔質金属シート９は、一定の厚さ寸法を有するシート形状に形成されている。また、多孔質金属シート９の表面（図３における上面）は絶縁回路基板３の下面と面接触している。また、多孔質金属シート９の裏面（図３における下面）は放熱器１の上面と面接触している。このため、絶縁回路基板３から放熱器１までの距離が一定となり、絶縁回路基板３が放熱器１に対して傾斜していない。

【0034】

また、本実施形態の電力変換装置Ａには、ロウ材である半田２１が各所に設けられている。具体的には、図３に示すように、第１リードフレーム６ａとバスバーＢとの接合箇所に半田２１が設けられている。つまり、第１リードフレーム６ａとバスバーＢとは、半田２１を用いて接合されている。また、第１リードフレーム６ａと半導体チップ４との接合箇所に半田２１が設けられている。つまり、第１リードフレーム６ａと半導体チップ４とは、半田２１を用いて接合されている。

【0035】

また、半導体チップ４と絶縁回路基板３との間に半田２１が設けられている。つまり、半導体チップ４と絶縁回路基板３とは、半田２１を用いて接合されている。また、絶縁回路基板３と放熱器１との間に半田２１が設けられている。つまり、絶縁回路基板３と放熱器１とは、半田２１を用いて接合されている。なお、本実施形態においては、絶縁回路基板３と放熱器１との間の半田２１が多孔質金属シート９を覆うように設けられている。

【0036】

また、図３においては省略されているが、リードワイヤ７と外部端子５も半田を用いて接合されている。また、リードワイヤ７と半導体チップ４も半田を用いて接合されている。また、同様に、図３においては省略されているが、第２リードフレーム６ｂとバスバーＢも、半田を用いて接合されている。また、第２リードフレーム６ｂと絶縁回路基板３も半田を用いて接合されている。

【0037】

続いて、このような電力変換装置Ａの製造方法の途中工程であるリフロー工程について、図４を参照して説明する。まず、図４（ａ）に示すように、封止材８が設けられていない状態で、接合を要する箇所に半田シート２１ａあるいは半田片２１ｂを配置する。

【0038】

具体的には、図４（ａ）に示すように、第１リードフレーム６ａとバスバーＢとの接合箇所に半田片２１ｂを配置する。また、第１リードフレーム６ａと半導体チップ４との接合箇所に半田シート２１ａを配置する。また、半導体チップ４と絶縁回路基板３との間に半田シート２１ａを配置する。また、絶縁回路基板３と多孔質金属シート９との間に半田シート２１ａを配置する。

【0039】

なお、図４（ａ）に示すように、多孔質金属シート９は、例えば溶着や接着剤を用いることで、放熱器１の上面に対して面接合しておくことができる。また、多孔質金属シート９を、例えば溶着や接着剤を用いることで、絶縁回路基板３の下面に対して面接合しておくこともできる。このような場合には、多孔質金属シート９と放熱器１との間に半田シート２１ａを配置する。

【0040】

また、図４（ａ）では省略されているが、リードワイヤ７と外部端子５との接合箇所と、リードワイヤ７と半導体チップ４との接合箇所にも半田シート２１ａあるいは半田片２１ｂを配置する。また、同様に、図４（ａ）では省略されているが、第２リードフレーム６ｂとバスバーＢとの接合箇所と、第２リードフレーム６ｂと絶縁回路基板３との接合箇所にも、半田シート２１ａあるいは半田片２１ｂを配置する。

【0041】

このような図４（ａ）に示す工程は、絶縁回路基板３と放熱器１との間に、ギ酸ガスＧ（還元ガス）を吸着可能な多孔質金属シート９と、ロウ材である半田シート２１ａあるいは半田片２１ｂとを配置する介装工程である。

【0042】

続いて、図４（ｂ）に示すように、ギ酸ガスＧの雰囲気中において、ロウ材である半田シート２１ａ及び半田片２１ｂを溶融させる。このとき、還元ガスであるギ酸ガスＧの作用により、半田シート２１ａ及び半田片２１ｂの表面の酸化層が除去される。溶融された半田シート２１ａ及び半田片２１ｂは、接合箇所において濡れ広がる。

【0043】

ここで、本実施形態においては、多孔質金属シート９の内部にギ酸ガスＧが浸透し、多孔質金属シート９にギ酸ガスＧが吸着される。つまり、多孔質金属シート９は、ギ酸ガスＧが浸透可能である。このように多孔質金属シート９に浸透したギ酸ガスＧは、絶縁回路基板３と放熱器１との間に配置された半田シート２１ａに接触する。このため、絶縁回路基板３と放熱器１との間に配置された半田シート２１ａの表面の広い範囲が還元処理される。したがって、半田を広範囲に濡れ広がらせることが可能となる。

【0044】

このような図４（ｂ）に示す工程は、多孔質金属シート９は、ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する還元ガスの雰囲気中にてロウ材を加熱する溶融工程である。なお、本実施形態では、還元ガスとしてギ酸ガスＧを用いているが、例えば還元ガスとして水素ガスを用いることも可能である。

【0045】

その後、溶融した半田を冷却して再固化させることで、接合を要する箇所に半田２１が形成される。その後、樹脂ケース２の開口部２ａに封止材８を設ける。

【0046】

以上のような本実施形態の電力変換装置Ａは、絶縁回路基板３と、放熱器１とを備えている。絶縁回路基板３は、半導体チップ４が実装されている。放熱器１は、半田２１を用いて絶縁回路基板３が接続されている。また、本実施形態の電力変換装置Ａは、多孔質金属シート９を備えている。多孔質金属シート９は、絶縁回路基板３と放熱器１との間に介装されている。また、多孔質金属シート９は、半田２１の表面に形成された酸化膜を除去するギ酸ガスＧを吸着可能である。

【0047】

このような本実施形態の電力変換装置Ａによれば、絶縁回路基板３と放熱器１との間に、ギ酸ガスＧを吸着可能な多孔質金属シート９が介装されている。このため、リフロー時に多孔質金属シート９に吸着されたギ酸ガスＧが多孔質金属シート９の内部から半田シート２１ａに接触する。したがって、多孔質金属シート９を設けない場合と比較して、ギ酸ガスＧが半田シート２１ａに接触しやすくなり、リフロー時における半田の濡れ広がりを改善することが可能となる。

【0048】

また、本実施形態の電力変換装置Ａは、多孔質金属シート９が、金属材料によって形成されている。このため、多孔質部材がセラミックスや樹脂等で形成されている場合よりも、多孔質部材の熱伝導性を高めることができる。したがって、本実施形態の電力変換装置Ａによれば、半導体チップ４の冷却効果を向上させることが可能となる。

【0049】

また、本実施形態の電力変換装置Ａにおいては、多孔質金属シート９が、絶縁回路基板３側の表面から放熱器１側の表面までの寸法が一定のシート形状に形成されている。このため、多孔質金属シート９が絶縁回路基板３と放熱器１とに接触することで、絶縁回路基板３から放熱器１までの距離が一定となり、絶縁回路基板３が放熱器１に対して傾斜することを防止できる。

【0050】

また、本実施形態の電力変換装置Ａにおいては、多孔質金属シート９が、絶縁回路基板３及び放熱器１の少なくともいずれか一方に対して面接合されていてもよい。多孔質金属シート９の表面（図３における上面）が絶縁回路基板３の下面に対して直接的に面接合されている場合には、リフロー時に多孔質金属シート９が絶縁回路基板３に対して移動することを防止することが可能となる。また、多孔質金属シート９の裏面（図３における下面）を放熱器１の上面に対して直接的に面接合されている場合には、リフロー時に多孔質金属シート９が放熱器１に対して移動することを防止することが可能となる。したがって、本実施形態の電力変換装置Ａによれば、多孔質金属シート９の位置決め精度を向上させることが可能となる。

【0051】

また、本実施形態の電力変換装置Ａの製造方法は、介装工程と、溶融工程とを有する。介装工程は、絶縁回路基板３と放熱器１との間に、ギ酸ガスＧを吸着可能な多孔質金属シート９と、半田２１とを配置する工程である。溶融工程は、半田２１の表面に形成された酸化膜を除去するギ酸ガスＧの雰囲気中にて半田２１を加熱する工程である。このような本実施形態の電力変換装置Ａの製造方法によれば、絶縁回路基板３と放熱器１との間に、ギ酸ガスＧを吸着可能な多孔質金属シート９が介装される。このため、リフロー時に多孔質金属シート９に吸着されたギ酸ガスＧが多孔質金属シート９の内部から半田シート２１ａに接触する。したがって、多孔質金属シート９を設けない場合と比較して、ギ酸ガスＧが半田シート２１ａに接触しやすくなり、リフロー時における半田の濡れ広がりを改善することが可能となる。

【0052】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

【0053】

図５は、本実施形態の電力変換装置Ａ１の１つのパワーデバイスＤを含む模式的な部分拡大断面図である。図６は、本実施形態の電力変換装置Ａ１が備える多孔質金属シート９の模式的な平面図である。

【0054】

これらの図に示すように、本実施形態の電力変換装置Ａ１が備える多孔質金属シート９は、複数の貫通孔９ａを備えている。各々の貫通孔９ａは、多孔質金属シート９の絶縁回路基板３側の表面から放熱器１側の表面に貫通するように形成されている。各々の貫通孔９ａの内部は、半田２１によって埋設されている。つまり、半田２１は、貫通孔９ａを介して、絶縁回路基板３と放熱器１とに接触している。

【0055】

このような本実施形態の電力変換装置Ａ１によれば、上記第１実施形態の電力変換装置Ａと同様に、絶縁回路基板３と放熱器１との間に、ギ酸ガスＧを吸着可能な多孔質金属シート９が介装されている。このため、リフロー時に多孔質金属シート９に吸着されたギ酸ガスＧが多孔質金属シート９の内部から半田シート２１ａに接触する。したがって、多孔質金属シート９を設けない場合と比較して、ギ酸ガスＧが半田シート２１ａに接触しやすくなり、リフロー時における半田の濡れ広がりを改善することが可能となる。

【0056】

さらに、本実施形態の電力変換装置Ａ１によれば、貫通孔９ａでの毛細管現象によって、溶融した半田をより広範囲に濡れ広がらせることが可能になる。このため、本実施形態の電力変換装置Ａ１によれば、リフロー時における半田の濡れ広がりをさらに改善することが可能となる。

【0057】

なお、本実施形態においては、多孔質金属シート９がスズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）あるいは銅（Ｃｕ）で形成されていることが好ましい。これらの金属は、半田が濡れ広がりやすい材料である。このため、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）あるいは銅（Ｃｕ）で多孔質金属シート９を形成することで、貫通孔９ａでの毛細管現象をより確実に生じさせることが可能となる。

【0058】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0059】

例えば、上記実施形態においては、多孔質部材として、多孔質金属シート９を用いる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、多孔質部材として、セラミックスや樹脂によって形成された多孔質部材を用いることも可能である。このようなセラミックスや樹脂によって形成された多孔質部材であっても、還元ガスを吸着可能であれば、ロウ材の表面のより広い範囲に還元ガスを接触させることができ、ロウ材の濡れ広がりを改善することが可能となる。

【0060】

また、上記実施形態においては、ロウ材として半田を用いる構成について説明した。つまり、本発明においてロウ材は半田を含む概念である。しかしながら、本発明のロウ材は半田に限定されるものではない。半田と異なるロウ材を用いる場合であっても、本発明によれば、ロウ材の表面の酸化膜をより確実に除去することが可能となる。

【0061】

なお、上記実施形態については、例えば以下の付記のようにも記載できる。

【0062】

（付記１）
半導体チップが実装された絶縁回路基板と、ロウ材を用いて上記絶縁回路基板が接続される放熱部材とを備える半導体装置であって、
上記絶縁回路基板と上記放熱部材との間に介装されると共に、上記ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する還元ガスを吸着可能な多孔質部材を備えることを特徴とする半導体装置。

【0063】

（付記２）
上記多孔質部材は、金属材料によって形成されていることを特徴とする付記１記載の半導体装置。

【0064】

（付記３）
上記多孔質部材は、上記絶縁回路基板側の表面から上記放熱部材側の表面に貫通すると共に内部に上記ロウ材が充填された貫通孔を有することを特徴とする付記１または２記載の半導体装置。

【0065】

（付記４）
上記多孔質部材は、上記絶縁回路基板側の表面から上記放熱部材側の表面までの寸法が一定のシート形状に形成されていることを特徴とする付記１～３のいずれか一つの半導体装置。

【0066】

（付記５）
上記多孔質部材は、上記絶縁回路基板及び上記放熱部材の少なくともいずれか一方に対して面接合されていることを特徴とする付記１～４のいずれか一つに記載の半導体装置。

【0067】

（付記６）
半導体チップが実装された絶縁回路基板と、ロウ材を用いて上記絶縁回路基板が接続される放熱部材とを備える半導体装置の製造方法であって、
上記絶縁回路基板と上記放熱部材との間に、還元ガスを吸着可能な多孔質部材と、上記ロウ材とを配置する介装工程と、
上記ロウ材の表面に形成された酸化膜を除去する上記還元ガスの雰囲気中にて上記ロウ材を加熱する溶融工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

【0068】

（付記７）
付記１～５のいずれか一つに記載の半導体装置からなることを特徴とする電力変換装置。

【符号の説明】

【0069】

１……放熱器（放熱部材）、２……樹脂ケース、２ａ……開口部、３……絶縁回路基板、４……半導体チップ、５……外部端子、６……リードフレーム、６ａ……第１リードフレーム、６ｂ……第２リードフレーム、７……リードワイヤ、８……封止材、９……多孔質金属シート（多孔質部材）、９ａ……貫通孔、２０……接着剤、２１……半田（ロウ材）、２１ａ……半田シート（ロウ材）、２１ｂ……半田片（ロウ材）、Ａ……電力変換装置（半導体装置）、Ａ１……電力変換装置（半導体装置）、Ｇ……ギ酸ガス（還元ガス）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】