特許 7580601 圧接型半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】圧接型半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/14 20060101AFI20241101BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20241101BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H01L23/14 R

H01L25/04 C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023526791

(86)(22)【出願日】2021-06-11

(86)【国際出願番号】 JP2021022239

(87)【国際公開番号】W WO2022259503

(87)【国際公開日】2022-12-15

【審査請求日】2023-12-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田尻 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】塩田 裕基

(72)【発明者】

【氏名】門脇 和丈

(72)【発明者】

【氏名】本宮 哲男

【審査官】正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１１６７３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－８４８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１５１６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－５７２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１５２６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１４５１８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／１４

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体チップが、ベース板電極と天板電極の間に圧接され、前記半導体チップが前記ベ
ース板電極と前記天板電極と電気的に接続されている圧接型半導体装置において、
前記半導体チップの側部を囲むように設けられた第一の可撓性絶縁体、
前記半導体チップの端部を覆う第二の可撓性絶縁体、
前記ベース板電極と前記天板電極の間に設けられ、前記第一の可撓性絶縁体を圧接して
いる第一の部材、
前記ベース板電極と前記天板電極の間に設けられ、前記第二の可撓性絶縁体を圧接して
いる第二の部材、
を備え、前記第一の可撓性絶縁体と前記第二の可撓性絶縁体とにより、前記半導体チップ
の側部および端部が隙間なく覆われていることを特徴とする圧接型半導体装置。

【請求項2】

ベース板電極、
前記ベース板電極の上に配置され、前記ベース板電極に電気的に接続される半導体チッ
プ、
前記半導体チップの上に電極を介して配置され、前記半導体チップと電気的に接続され
る通電ブロック、
前記通電ブロックの上に配置され、前記通電ブロックと電気的に接続される弾性導体、
前記弾性導体の上に配置され、前記弾性導体と電気的に接続される天板電極、
前記ベース板電極と前記天板電極とを一定の間隔に保持するフレーム、
前記フレームと前記半導体チップとの間に、前記半導体チップの側部を囲むように設け
られた第一の可撓性絶縁体、
前記半導体チップと前記フレームと前記通電ブロックと前記弾性導体とで囲まれた空間
に設けられた第二の可撓性絶縁体、
を備え、前記第一の可撓性絶縁体と前記第二の可撓性絶縁体とで、前記半導体チップの側
部および端部が隙間なく覆われていることを特徴とする圧接型半導体装置。

【請求項3】

前記通電ブロックは前記弾性導体の直下に配置され、前記通電ブロックは前記弾性導体
より水平断面積が小さく、前記第二の可撓性絶縁体は前記通電ブロックの周囲および前記
弾性導体の下面全体を隙間なく覆っていることを特徴とする請求項２に記載の圧接型半導
体装置。

【請求項4】

ベース板電極、
前記ベース板電極の上に配置され、前記ベース板電極に電気的に接続される半導体チッ
プ、
前記半導体チップの上に電極を介して配置され、前記半導体チップと電気的に接続され
る段付き形状の通電ブロック、
前記段付き形状の通電ブロックの上に配置され、前記段付き形状の通電ブロックと電気
的に接続される弾性導体、
前記弾性導体の上に配置され、前記弾性導体と電気的に接続される天板電極、
前記ベース板電極と前記天板電極とを一定の間隔に保持するフレーム、
前記フレームと前記半導体チップとの間に、前記半導体チップの側部を囲むように設け
られた第一の可撓性絶縁体、
前記半導体チップと前記フレームと前記段付き形状の通電ブロックとで形成された空間
に設けられた第二の可撓性絶縁体、
を備え、前記第一の可撓性絶縁体と前記第二の可撓性絶縁体とで、前記半導体チップの側
部および端部が隙間なく覆われていることを特徴とする圧接型半導体装置。

【請求項5】

ベース板電極、
前記ベース板電極の上に配置され、前記ベース板電極に電気的に接続される弾性導体、
前記弾性導体の上に配置され、前記弾性導体と電気的に接続される半導体チップ、
前記半導体チップの上に電極を介して配置され、前記半導体チップと電気的に接続さ
れる段付き形状の通電ブロック、
前記段付き形状の通電ブロックの上に配置され、前記段付き形状の通電ブロックと電気
的に接続される天板電極、
前記ベース板電極と前記天板電極とを一定の間隔に保持するフレーム、
前記フレームと前記半導体チップとの間に、前記半導体チップの側部を囲むように設け
られた第一の可撓性絶縁体、
前記半導体チップと前記フレームと前記段付き形状の通電ブロックとで形成された空間
に設けられた第二の可撓性絶縁体、
を備え、前記第一の可撓性絶縁体と前記第二の可撓性絶縁体とで、前記半導体チップの側
部および端部が隙間なく覆われていることを特徴とする圧接型半導体装置。

【請求項6】

前記段付き形状の通電ブロックは、前記半導体チップと接する下段の面積が前記弾性導
体と接する上段の面積よりも小さく、前記通電ブロックの下段と上段とで形成される段部
を前記第二の可撓性絶縁体が隙間なく覆っていることを特徴とする請求項４に記載の圧接
型半導体装置。

【請求項7】

前記段付き形状の通電ブロックは、前記半導体チップと接する下段の面積が前記天板電
極と接する上段の面積よりも小さく、前記通電ブロックの下段と上段とで形成される段部
を前記第二の可撓性絶縁体が隙間なく覆っていることを特徴とする請求項５に記載の圧接
型半導体装置。

【請求項8】

前記フレームは、前記第一の可撓性絶縁体の上に配設されていることを特徴とする請求
項２から７のいずれか１項に記載の圧接型半導体装置。

【請求項9】

前記フレームは、前記第一の可撓性絶縁体の上および前記ベース板電極の上に配設され
ていることを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の圧接型半導体装置。

【請求項10】

前記通電ブロックの側面に形成された１箇所以上の凸部と、前記第二の可撓性絶縁体に
形成された凹部とが嵌め合わされていることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項
に記載の圧接型半導体装置。

【請求項11】

前記通電ブロックの側面に形成された１箇所以上の凹部と、前記第二の可撓性絶縁体に
形成された凸部とが嵌め合わされていることを特徴とする請求項２から９のいずれか１項
に記載の圧接型半導体装置。

【請求項12】

前記通電ブロックの側面に形成された一定角度の傾斜と、前記第二の可撓性絶縁体に形
成された前記一定角度の傾斜とが合わさっていることを特徴とする請求項２から９のいず
れか１項に記載の圧接型半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、圧接型半導体装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、電気エネルギーの効率的利用のための電力機器としてパワーモジュールの需要が高まっている。大電力を変換または制御するための装置として、圧接型半導体チップを備える圧接型半導体装置が知られている（特許文献１を参照）。

【0003】

従来の圧接型半導体装置では、半導体基板は、オン動作時には電流を通電する通電パスとしての役割、オフ動作時には電流を遮断し、高電圧を保持する絶縁層としての役割を果たすが、その電圧は、数ｋＶから数１０ｋＶまでに及び、半導体チップが十分な絶縁性能を保有していたとしても表面電極と半導体チップ端部との間で、表面保護層の表面のガス層において沿面放電が発生し、半導体装置が絶縁破壊してしまう恐れがある。

【0004】

沿面放電は、終端距離を十分に長くするほど防止することが可能であるが、半導体装置の小型化によって、半導体チップの終端距離が縮小化しているため、半導体チップの外周部への樹脂コーティングのみによる、外周部の絶縁性の確保が困難になっている。

【0005】

これに対し、特許文献１では、半導体チップの外周部の絶縁性を確保するために、半導体チップの外周部上にチップフレームを接着剤によって接着することで、半導体チップの外周部の絶縁強化を行う圧接型半導体装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平８－８８２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１の構成では、長期運転における半導体チップの温度変化によって、半導体チップとチップフレーム間の接着剤に対し、各部材の熱膨張係数の差から熱応力が発生し、チップフレームが半導体チップの外周部から剥離してしまうおそれがあった。

【0008】

本願は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、簡易なアセンブリ工程によって半導体チップの外周部の絶縁性を強化し、絶縁信頼性の高い圧接型半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願に開示される圧接型半導体装置は、
半導体チップが、ベース板電極と天板電極の間に圧接され、半導体チップがベース板電極と天板電極と電気的に接続されており、半導体チップの側部を囲むように設けられた第一の可撓性絶縁体、半導体チップの端部を覆う第二の可撓性絶縁体、ベース板電極と天板電極の間に設けられ、第一の可撓性絶縁体を圧接している第一の部材、ベース板電極と天板電極の間に設けられ、第二の可撓性絶縁体を圧接している第二の部材、を備え、第一の可撓性絶縁体と第二の可撓性絶縁体とにより、半導体チップの側部および端部が隙間なく覆われていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本願に開示される圧接型半導体装置によれば、装置のアセンブリ工程中に接着工程および熱硬化工程が不要な第一および第二の可撓性絶縁体を配設するため、アセンブリ工程の簡易化が可能となる。また、圧接力により、半導体チップと第一および第二の可撓性絶縁体とを密着させる構造のため、繰り返し温度サイクルに伴う熱応力によるチップと絶縁体間の密着剥がれが生じず、絶縁信頼性の高い圧接型半導体装置を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係る圧接型半導体装置の構成を示す図である。

【図2】実施の形態１に係る第一の可撓性絶縁体および第二の可撓性絶縁体の形状を説明する断面図である。

【図3】半導体チップ終端部の拡大断面図である。

【図4】実施の形態１に係る第二の可撓性絶縁体の形状を説明する断面図である。

【図5】実施の形態１に係る第二の可撓性絶縁体の形状を説明する別の断面図である。

【図6】実施の形態１に係る第二の可撓性絶縁体の形状を説明する別の断面図である。

【図7】実施の形態２に係る圧接型半導体装置の構成を示す図である。

【図8】実施の形態２に係る第一の可撓性絶縁体および第二の可撓性絶縁体の形状を説明する断面図である。

【図9】実施の形態３に係る圧接型半導体装置の構成を示す図である。

【図10】実施の形態３に係る第一の可撓性絶縁体および第二の可撓性絶縁体の形状を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本願に係る圧接型半導体装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。

【0013】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る圧接型半導体装置の構成を示す図である。図１において、圧接型半導体装置は、外部からの圧接力により圧接された状態であり、導体であるベース板電極１、ベース板電極１上に配置され、ベース板電極１と電気的に接続される半導体チップ４、ベース板電極１上に配置され、半導体チップ４を取り囲むように配置される第一の可撓性絶縁体９、ベース板電極１および第一の可撓性絶縁体９と天板電極２との間に配置されるフレーム３、圧接力により半導体チップ４と電気的に接続されて導通する弾性導体６および通電ブロック８、弾性導体６上に配置され、弾性導体６と電気的に接続される天板電極２、半導体チップ４のチップ終端部４ｂ全体を覆うように密着する第二の可撓性絶縁体１０で構成されている。本実施の形態では、通電ブロック８は、弾性導体６の直下に配置され、水平断面積が弾性導体６よりも小さい。これにより通電ブロック８の段付加工を不要としている。なお、半導体チップ４から天板電極２の方向に伸びるゲート配線などは、以下の実施の形態も同様であるが省略している。

【0014】

ここで、半導体チップ４は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のような３端子型のもの、あるいはフライホイールダイオードのような２端子型のものである。また、フレーム３は、セラミック、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）、ＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）、エポキシ、またはフッ素樹脂等の絶縁樹脂によって構成されている。また、第一の可撓性絶縁体９および第二の可撓性絶縁体１０は外部から圧力を加えたときに弾性変形する柔軟性を備えるもので、シリコーン、エポキシ、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、及びそれらの複合樹脂等によって構成されている。また、本実施の形態では、第一の可撓性絶縁体９および第二の可撓性絶縁体１０は、予め硬化されている。

【0015】

弾性導体６は、圧接時において、天板電極２と弾性導体６の上面６ａ、弾性導体６の下面６ｂと通電ブロック８の上面８ａ、通電ブロック８の下面８ｆと半導体チップ４の上部表面電極５の上面５ａ、および半導体チップ４の下面４ｆとベース板電極１、のそれぞれの部材界面が電気的、熱的に接続されてコンタクトを取れるように機能し、例えば、ばねのような機構を保有する。また、ここで、圧接とは、ベース板電極１と天板電極２との間に、圧接機構などにより外から機械的に圧力をかけることをいう。

【0016】

フレーム３は、ベース板電極１および第一の可撓性絶縁体９の少なくともいずれかと、天板電極２に挟まれて配置され、圧接時に半導体チップ４、弾性導体６、通電ブロック８を介してベース板電極１と天板電極２との間の電気的接続を可能とする一定の間隔で保持される。

【0017】

次に、第一の可撓性絶縁体９および第二の可撓性絶縁体１０の形状について説明する。
図２（ａ）は、圧接前の状態を、図２（ｂ）は圧接後の状態を示している。図２（ａ）に示すように、第一の可撓性絶縁体９は半導体チップ４の側部４ｄの高さ全体に渡り、また、その全周に渡って隙間なく接している。また、第一の可撓性絶縁体９の外周および上面は、隙間のない状態でフレーム３に接触している。

【0018】

圧接された状態で、フレーム３と半導体チップ４と通電ブロック８と弾性導体６とで形成される空間に、第二の可撓性絶縁体１０は配置されており、通電ブロック８の側面８ｂ全体および弾性導体６の下面６ｂに隙間なく装着されている。第二の可撓性絶縁体の高さ１３は、通電ブロック８の側面８ｂの高さよりも長く、第二の可撓性絶縁体の厚さ１４は、弾性導体６の下面６ｂよりも長いことを特徴とする。このように長さを設定することで、圧接したときに、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ４、上部表面電極５の端部、第一の可撓性絶縁体９、フレーム３、通電ブロック８、および弾性導体６のそれぞれとの接触部に隙間を作ることなく接触することが可能となる。

【0019】

図２（ｂ）に示すように、圧接時には第二の可撓性絶縁体１０は、チップ終端部４ｂ全体を全周に渡って隙間なく覆うように密着する。また、第二の可撓性絶縁体１０とフレーム３側面との間は全周にわたって隙間がなく密着している。また、チップ終端部４ｂと第一の可撓性絶縁体９との接触面を第二の可撓性絶縁体の底面１０ｄが覆う。

【0020】

このような構成により、圧接時には、半導体チップ４、通電ブロック８、および弾性導体６を介して、ベース板電極１と天板電極２との電気的接続を保持しつつ、第一の可撓性絶縁体９と第二の可撓性絶縁体１０とで、半導体チップ４の終端部４ｂおよび側部４ｄが隙間なく覆われている。これにより、接着剤などを使用しない簡易な組立て方法だけで気中放電経路を遮断することができ、半導体チップ４の終端部４ｂの長期的な絶縁信頼性が達成される。また、第二の可撓性絶縁体１０の底面１０ｄは圧接前には、紙面下側に少し凸の形状を持ち、凸形状中央からチップ終端部４ｂに当たることで、圧接時に第二の可撓性絶縁体１０の底面１０ｄとチップ終端部４ｂの間にボイドが巻き込まれることを防止することが可能である。

【0021】

さらに、通電ブロック８の水平断面積が弾性導体６の水平断面積よりも小さく形成していることにより、通電ブロックを段付き構造に加工する必要がないのと共に、通電ブロック長さが短縮でき、圧接型半導体装置の低背化を可能とする。

【0022】

次に、図３を用いて、半導体チップ４の終端部４ｂの絶縁信頼性について説明する。図３は、半導体チップ４の拡大断面図である。
半導体チップ４は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ_２０_３などの半導体材料にて構成される半導体基板４ａと、半導体基板４ａの上面と電気的コンタクトを取るための上部表面電極５と、半導体基板４ａの表面を保護するための表面保護材１１によって構成される。表面保護材１１の材料としては、ＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane）、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）、ＳＩＰＯＳ（Semi Insulating POlycrystalline Silicon）、パリレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが挙げられる。

【0023】

半導体チップ４は、例えばＩＧＢＴの場合、オン動作時には電流を通電する通電パスとして、オフ動作時には電流を遮断し、高電圧を保持する絶縁層としての役割を果たす。印加される電圧は数ｋＶから数１０ｋＶまでに及ぶ可能性がある。この場合、半導体チップ４が十分な絶縁性能を保有していたとしても、半導体チップ４の上部表面電極５と半導体チップ４との間の表面保護材１１の表面のガス層において沿面放電が発生し、絶縁破壊してしまう恐れがある。

【0024】

この沿面放電は、半導体チップ４の上部表面電極５の端部と半導体チップ４の終端角部４ｃとの間の終端距離１２を十分に長くすることで避けることが可能である。しかし、半導体チップ４、さらには半導体装置を小型化するためには終端距離１２はできるだけ短い方が望ましい。従って、終端距離１２を短くするためには、表面保護材１１の表面の絶縁強化が必要となる。

【0025】

本実施の形態では、弾性導体６、通電ブロック８、第二の可撓性絶縁体１０によって沿面が遮断されることにより、気中放電進展経路が遮断され、気中絶縁耐圧が向上する。これにより、表面保護材１１の表面は絶縁強化される。また、接着剤等の接合プロセスと熱硬化プロセスを使用しないため、プロセスの簡易化、および熱応力による接合部剥離の恐れがなくなり、半導体チップ４の終端部４ｂの長期的絶縁信頼性が達成される。なお、フレーム内に並列する半導体チップ４の個数は限定されない。

【0026】

次に、第二の可撓性絶縁体１０の取りうる形状について、半導体チップ４、弾性導体６
、及び通電ブロック８の組合せを例に、図４、図５および図６を用いて詳細に説明する。
図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）は、通電ブロック８と第二の可撓性絶縁体１０との
装着前を示し、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）は装着後を示す。

【0027】

第１の例として、図４（ａ）において、通電ブロックの側面８ｂのブロック全周のうち少なくとも一部に凸部８ｃを有しており、第二の可撓性絶縁体１０は、その内側面１０ｅが通電ブロック８の凸部８ｃに嵌め合う形状の凹部１０ｆを有する。このような構成により、図４（ｂ）で示すように、装着後、第二の可撓性絶縁体１０が通電ブロック８に固定されたときに、凸部８ｃと凹部１０ｆが嵌め合い、隙間なく密着できる。これにより、第二の可撓性絶縁体１０を固定する際の安定性を確保でき、組立の容易化が可能となる。

【0028】

第２の例として、図５（ａ）において、通電ブロックの側面８ｂのブロック全周のうち少なくとも一部に凹部８ｄを有しており、第二の可撓性絶縁体１０は、その内側面１０ｅが通電ブロック８の凹部８ｄに嵌め合う形状の凸部１０ｇを有する。このような構成により、図５（ｂ）で示すように、装着後、第二の可撓性絶縁体１０が通電ブロック８に固定されたときに、凹部８ｄと凸部１０ｇが嵌め合い、隙間なく密着できる。これにより、第二の可撓性絶縁体１０を固定する際の安定性を確保でき、組立の容易化が可能となる。

【0029】

また、第３の例として、図６（ａ）において、通電ブロックの側面８ｂのうち少なくとも１つの面が、紙面上から下に向かって末広がりに形成されており、第二の可撓性絶縁体１０は、その内側面１０ｅが通電ブロックの側面８ｂの形状に嵌め合うように、紙面下から上に向かって末広がりの形状を持ち、図６（ｂ）に示すように、装着後、第二の可撓性絶縁体１０が通電ブロック８に固定されたときに、側面８ｂと内側面１０ｅが嵌め合い、隙間なく密着できる。これにより、第二の可撓性絶縁体１０を固定する際の安定性を確保でき、組立の容易化が可能となる。

【0030】

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る圧接型半導体装置の構成を示す図である。図７において、圧接型半導体装置は、圧接された状態であり、導体であるベース板電極１、ベース板電極１上に配置され、ベース板電極１と電気的に接続される半導体チップ４、ベース板電極１上に配置され、半導体チップ４を取り囲むように配置される第一の可撓性絶縁体９、ベース板電極１または第一の可撓性絶縁体９と天板電極２との間に配置されるフレーム３、圧接力により半導体チップ４と電気的に接続されて導通する弾性導体６および段付き通電ブロック１５、弾性導体６上に配置され、弾性導体６と電気的に接続される天板電極２、半導体チップ４のチップ終端部４ｂ全体を覆うように密着する第二の可撓性絶縁体１０で構成される。半導体チップ４、弾性導体６、段付き通電ブロック１５を介してベース板電極１と天板電極２との間の電気的接続を可能とする。

【0031】

段付き通電ブロック１５以外は、実施の形態１で説明したものと同じ構成（材料、形状）であり、詳細な説明は省略する。段付き通電ブロック１５は、段上部の水平断面積が弾性導体６と同程度に形成され、段下部の水平断面積よりも大きい。

【0032】

次に、本実施の形態の第二の可撓性絶縁体１０の形状について説明する。図８（ａ）は、圧接前の状態を、図８（ｂ）は圧接後の状態を示している。図８（ａ）に示すように、圧接された状態で、フレーム３と半導体チップ４と段付き通電ブロック１５で形成される空間に第二の可撓性絶縁体１０は配置されている。これにより、段付き通電ブロック１５の下段側面１５ｆ全体および段付き通電ブロック１５の上段下面１５ｇに、第二の可撓性絶縁体１０が隙間なく装着されている。また、第二の可撓性絶縁体１０の高さ１３は、段付き通電ブロック１５の下段側面１５ｆより長く、第二の可撓性絶縁体の厚さ１４は、段付き通電ブロック１５の上段下面１５ｇよりも長い。また、第二の可撓性絶縁体１０の取りうる形状について、半導体チップ４及び段付き通電ブロック１５の組合せにおいて、実施の形態１で説明した第１から第３の例と同じ形状を形成できる。

【0033】

圧接時における半導体チップ４と第二の可撓性絶縁体１０の接触状況は、実施の形態１において図２（ｂ）で説明したのと同様であるが、上述のように第二の可撓性絶縁体１０の長さを設定することで、圧接したときに、図８（ｂ）に示すように、半導体チップ４、上部表面電極５の端部、第一の可撓性絶縁体９、フレーム３、段付き通電ブロック１５のそれぞれとの接触部に隙間を作ることなく接触することが可能となる。すなわち、圧接時には第二の可撓性絶縁体１０は、チップ終端部４ｂ全体を全周に渡って隙間なく覆うように密着する。また、第二の可撓性絶縁体１０とフレーム３側面との間は全周にわたって隙間がなく密着している。また、チップ終端部４ｂと第一の可撓性絶縁体９との接触面を第二の可撓性絶縁体の底面１０ｄが覆う。

【0034】

このような構成により、圧接時には、半導体チップ４、段付き通電ブロック１５、および弾性導体６を介して、ベース板電極１と天板電極２との電気的接続を保持しつつ、第一の可撓性絶縁体９と第二の可撓性絶縁体１０とで、半導体チップ４の終端部４ｂおよび側部４ｄが隙間なく覆われている。これにより、接着剤などを使用しない簡易な組立て方法だけで気中放電経路を遮断することができ、絶縁耐圧が向上し、図３で示したのと同様に表面保護材１１表面は絶縁強化される。これにより、半導体チップ４の終端部４ｂの長期的な絶縁信頼性が達成される。また、実施の形態１同様、第二の可撓性絶縁体１０の底面１０ｄは圧接前には、紙面下側に少し凸の形状を持ち、凸形状中央からチップ終端部４ｂに当たることで、圧接時に第二の可撓性絶縁体１０の底面１０ｄとチップ終端部４ｂの間にボイドが巻き込まれることを防止することが可能である。

【0035】

実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係る圧接型半導体装置の構成を示す図である。図９において、圧接型半導体装置は、圧接された状態であり、導体であるベース板電極１、天板電極２、ベース板電極１上部に配置される弾性導体６、弾性導体６上部に配置される半導体チップ４、ベース板電極１と天板電極２との間に弾性導体６を取り囲むように設けられる下部フレーム３a、下部フレーム３a上に配置され、半導体チップ４を取り囲むように設けられる第一の可撓性絶縁体９、半導体チップ４に配置され、天板電極２と半導体チップ４の両方に導通する段付き通電ブロック１６、第一の可撓性絶縁体９と前記天板電極２との間に、段付き通電ブロック１６を取り囲むように配置される上部フレーム３ｂ、下部フレーム３a、第一の可撓性絶縁体９、上部フレーム３ｂを取り囲むように配置される外部フレーム３ｃ、半導体チップ４の終端部４ｂ全体を覆うように密着する第二の可撓性絶縁体１０で構成されている。弾性導体６、半導体チップ４、段付き通電ブロック１６を介してベース板電極１と天板電極２との間の電気的接続を可能とする。

【0036】

段付き通電ブロック１６、フレームの構成、および弾性導体６の配置箇所以外は、実施の形態１で説明したものと同じ構成（材料、形状）であり、詳細な説明は省略する。

【0037】

段付き通電ブロック１６は、段付き上部の水平断面積が段付き下部の水平断面積よりも大きく、具体的には、段付き上部の水平断面積は、弾性導体６の断面積と同程度であることを特徴とする。また、半導体チップ４は実施の形態１で示したものと同じ材料および形状を持つ。また、下部フレーム３a、上部フレーム３ｂおよび外部フレーム３ｃは実施の形態１で示したフレーム３と同じ材料を持つ。

【0038】

次に、本実施の形態の第二の可撓性絶縁体１０の形状について説明する。図１０（ａ）は、圧接前の状態を、図１０（ｂ）は圧接後の状態を示している。図１０（ａ）に示すように、第二の可撓性絶縁体１０は、圧接された状態で、上部フレーム３ｂと半導体チップ４と段付き通電ブロック１６で形成される空間に配置されている。これにより、段付き通電ブロック１６の下段側面１６ｆ全体および段付き通電ブロック１６の上段下面１６ｇに、第二の可撓性絶縁体１０が隙間なく装着されている。また、第二の可撓性絶縁体１０の高さ１３は、段付き通電ブロック１６の下段側面１６ｆより長く、第二の可撓性絶縁体の厚さ１４は、段付き通電ブロック１６の上段下面１６ｇよりも長い。また、第二の可撓性絶縁体１０の取りうる形状について、半導体チップ４及び段付き通電ブロック１６の組合せにおいて、実施の形態１で説明した第１から第３の例と同じ形状を形成できる。

【0039】

圧接時における半導体チップ４と第二の可撓性絶縁体１０の接触状況は、実施の形態１において図２（ｂ）で説明したのと同様であるが、上述のように第二の可撓性絶縁体１０の長さを設定することで、圧接したときに、図１０（ｂ）に示すように、半導体チップ４、上部表面電極５の端部、第一の可撓性絶縁体９、上部フレーム３ｂ、段付き通電ブロック１６のそれぞれとの接触部に隙間を作ることなく接触することが可能となる。すなわち、圧接時には第二の可撓性絶縁体１０は、チップ終端部４ｂ全体を全周に渡って隙間なく覆うように密着する。また、第二の可撓性絶縁体１０とフレーム３側面との間は全周にわたって隙間がなく密着している。また、チップ終端部４ｂと第一の可撓性絶縁体９との接触面を第二の可撓性絶縁体の底面１０ｄが覆う。

【0040】

このような構成により、圧接時には、弾性導体６、半導体チップ４、および段付き通電ブロック１６を介して、ベース板電極１と天板電極２との電気的接続を保持しつつ、第一の可撓性絶縁体９と第二の可撓性絶縁体１０とで、半導体チップ４の終端部４ｂおよび側部４ｄが隙間なく覆われている。これにより、接着剤などを使用しない簡易な組立て方法だけで気中放電経路を遮断することができ、絶縁耐圧が向上し、図３で示したのと同様に表面保護材１１表面は絶縁強化される。これにより、半導体チップ４の終端部４ｂの長期的な絶縁信頼性が達成される。また、実施の形態１同様、第二の可撓性絶縁体１０の底面１０ｄは圧接前には、紙面下側に少し凸の形状を持ち、凸形状中央からチップ終端部４ｂに当たることで、圧接時に第二の可撓性絶縁体１０の底面１０ｄとチップ終端部４ｂの間にボイドが巻き込まれることを防止することが可能である。

【0041】

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0042】

１：ベース板電極、２：天板電極、３：フレーム、３ａ：下部フレーム、３ｂ：上部フレーム、３ｃ：外部フレーム、４：半導体チップ、５：上部表面電極、６：弾性導体、８：通電ブロック、９：第一の可撓性絶縁体、１０：第二の可撓性絶縁体、１１：表面保護材、１５，１６：段付き通電ブロック。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】