特許 7592180 半導体装置、及び半導体装置の製造方法

(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】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】半導体装置、及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/48 20060101AFI20241122BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20241122BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241122BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20241122BHJP

【ＦＩ】

H01L23/48 P

H01L23/48 S

H01L25/04 C

H01L23/48 G

H01L21/60 321V

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023548058

(86)(22)【出願日】2021-09-17

(86)【国際出願番号】 JP2021034308

(87)【国際公開番号】W WO2023042372

(87)【国際公開日】2023-03-23

【審査請求日】2023-08-31

(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】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】矢野 佑樹

(72)【発明者】

【氏名】河内 洋二

【審査官】庄司 一隆

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／０７５０１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１８５９７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２３５６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５９８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０７９６００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－１９７８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０８２２７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／４８

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路パターンを有する絶縁基板と、
前記回路パターン上に第一接合部を介して接合された複数の半導体素子と、
複数の前記半導体素子のそれぞれが第二接合部を介して接合されたリード電極とを備え、
前記リード電極は、少なくとも１つの前記半導体素子を跨る複数のリード電極片で構成され、
複数の前記リード電極片は、それぞれ第三接合部を介して接合され、
隣り合う前記リード電極片の一方はフック形状を、他方は前記フック形状を引っ掛ける形状をなし、前記フック形状と前記引っ掛ける形状をかみ合わせ、前記第三接合部を介して接合されていることを特徴とする半導体装置。

【請求項2】

回路パターンを有する絶縁基板と、
前記回路パターン上に第一接合部を介して接合された複数の半導体素子と、
複数の前記半導体素子のそれぞれが第二接合部を介して接合されたリード電極とを備え、
前記リード電極は、少なくとも１つの前記半導体素子を跨る複数のリード電極片で構成され、
複数の前記リード電極片は、それぞれ第三接合部を介して接合され、
隣り合う前記リード電極片は、互いに回転するように接続され、前記第三接合部を介して接合されていることを特徴とする半導体装置。

【請求項3】

少なくとも１つの前記リード電極片の端部は、外部電極と外部電極接合部を介して接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記絶縁基板が接合されたベース板をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項5】

絶縁基板に設けられた回路パターン上の半導体素子を搭載する位置に第一接合材を載置する第一接合材載置工程と、
前記第一接合材上に、複数の前記半導体素子を載置する半導体素子載置工程と、
それぞれの前記半導体素子上に、第二接合材を載置する第二接合材載置工程と、
前記第二接合材上に、リード電極を構成する複数のリード電極片を載置するリード電極片載置工程と、
複数の前記リード電極片に、第三接合材を載置する第三接合材載置工程と、
前記第一接合材、前記第二接合材、及び前記第三接合材を加熱する接合材加熱工程と、
を備え、
隣り合う前記リード電極片の一方はフック形状を、他方は前記フック形状を引っ掛ける形状をなし、前記フック形状と前記引っ掛ける形状をかみ合わせ、前記第三接合材により
接合された半導体装置の製造方法。

【請求項6】

絶縁基板に設けられた回路パターン上の半導体素子を搭載する位置に第一接合材を載置する第一接合材載置工程と、
前記第一接合材上に、複数の前記半導体素子を載置する半導体素子載置工程と、
それぞれの前記半導体素子上に、第二接合材を載置する第二接合材載置工程と、
前記第二接合材上に、リード電極を構成する複数のリード電極片を載置するリード電極片載置工程と、
複数の前記リード電極片に、第三接合材を載置する第三接合材載置工程と、
前記第一接合材、前記第二接合材、及び前記第三接合材を加熱する接合材加熱工程と、
を備え、
隣り合う前記リード電極片は、互いに回転するように接続され、前記第三接合材により接合された半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記接合材加熱工程における、前記第一接合材、前記第二接合材、及び前記第三接合材の少なくともいずれかの加熱を別の工程とし、順次組立体を作製することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関わる。

【背景技術】

【0002】

半導体素子にリード電極を直接はんだで接合し、モジュール内の半導体素子及び内部回路とモジュール外の外部回路を接続する、ＤＬＢ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）構造を有する半導体装置が知られている。ＤＬＢ構造を有する半導体装置は、細線のボンディングワイヤを用いる場合に比べて、電極の断面積を大きくできるため、大電流化、長寿命化、高信頼性を実現できる。

【0003】

ＤＬＢ構造を有する半導体装置は、複数の半導体素子を跨る長いリード電極を接合するため、半導体素子が搭載された絶縁基板に、加熱冷却等による反りが生じた場合、半導体素子とリード電極との間隔にばらつきが生じ、接合不良を招きやすい。

【0004】

そこで、半導体素子とリード電極との接合の信頼性を向上させる技術が検討されている。例えば、特許文献１では、リード電極に半導体素子の搭載位置に対応させた開口部を設けて、この開口部内に接合部品を配置させ、半導体素子の外周部を開口部の内周と接合することによって、半導体素子を搭載する絶縁基板の反りの影響を受けにくい構造としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開２０２１／０７５０１６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１では、加熱時に接合部品は可動であるものの、リード電極の開口部付近の段差で、開口部内の接合部品の段差を支えるようにした場合、接合部品の移動が制限されるため、特に絶縁基板の反り変形が大きい場合には、半導体素子とリード電極との接合面積を十分に確保できないという課題があった。

【0007】

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、半導体素子とリード電極との接合面積を十分確保した半導体装置及び製造方法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】

【0008】

本開示に係る半導体装置は、回路パターンを有する絶縁基板と、回路パターン上に第一接合部を介して接合された複数の半導体素子と、複数の半導体素子のそれぞれが第二接合部を介して接合されたリード電極とを備え、リード電極は、少なくとも１つの半導体素子を跨る複数のリード電極片で構成され、複数のリード電極片は、それぞれ第三接合部を介して接合され、隣り合うリード電極片の一方はフック形状を、他方はフック形状を引っ掛ける形状をなし、フック形状と引っ掛ける形状をかみ合わせ、第三接合部を介して接合されているものである。

【0009】

また、本開示に係る半導体装置の製造方法は、絶縁基板に設けられた回路パターン上の半導体素子を搭載する位置に第一接合材を載置する第一接合材載置工程と、第一接合材上に、複数の半導体素子を載置する半導体素子載置工程と、それぞれの半導体素子上に、第二接合材を載置する第二接合材載置工程と、第二接合材上に、リード電極を構成する複数のリード電極片を載置するリード電極片載置工程と、複数のリード電極片に、第三接合材を載置する第三接合材載置工程と、第一接合材、第二接合材、及び第三接合材を加熱する接合材加熱工程を備え、隣り合うリード電極片の一方はフック形状を、他方はフック形状を引っ掛ける形状をなし、フック形状と引っ掛ける形状をかみ合わせ、第三接合材により接合されたものである。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、半導体素子の上面に接合されるリード電極を複数のリード電極片で構成し、当該複数のリード電極片同士を接合材で接合することにより、絶縁基板の反りに追従してリード電極片が移動できるため、半導体素子とリード電極との接合面積を十分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係る半導体装置の概略構成を示す断面図である。

【図2】実施の形態１に係る半導体装置の構成の一部を示す上面図である。

【図3】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。

【図4】 比較のための半導体装置を加熱した状態を示す模式図である。

【図5】 実施の形態１に係る半導体装置を加熱した状態を示す模式図である。

【図6】実施の形態２に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。

【図7】実施の形態２に係るリード電極片の端部を示す上面図である。

【図8】実施の形態３に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。

【図9】実施の形態４に係る半導体装置の概略構成を示す上面図である。

【図10】実施の形態４に係る半導体装置を加熱した状態を示す模式図である。

【図11】実施の形態４に係るリード電極片の端部を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

実施の形態１．
図１～図５を用いて実施の形態１における半導体装置１０００について説明する。
図１は、実施の形態１における半導体装置の概略構成を示す断面図である。図２は、実施の形態１における半導体装置の構成の一部を示す上面図である。また、図１は図２におけるＡ－Ａ´断面を示している。図１及び図２において、半導体装置１０００は、その概略構成が示されており、半導体素子４と電気的に接続するための信号線、ワイヤ、信号端子等は省略されている。

【0013】

図１及び図２に示すように、実施の形態１における半導体装置１０００は、ベース板１、絶縁基板２、半導体素子４、リード電極８、ケース７を備える。

【0014】

ベース板１は、例えば、アルミニウム合金、銅等の熱伝導に優れる材料で作られる。表面及び裏面は平坦な板状で、複数の半導体素子４が搭載された絶縁基板２及びケース７を支持する。ベース板１の裏面には、半導体装置１０００の冷却性を向上させるため、例えばフィン等が設けられてもよい。

【0015】

絶縁基板２は、ベース板１の表面にベース板接合用接合材１ａを用いて接合されている。絶縁基板２は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミック、またはエポキシ樹脂等の樹脂で構成された絶縁層２２上に、アルミニウム合金、銅等の金属で構成された回路パターン２１、２３が形成される。絶縁基板２の裏面は、板はんだ、はんだペースト、軟ろう等によりベース板１の表面に接合され、ベース板接合部１ｂを形成する。

【0016】

複数の半導体素子４は、絶縁基板２上の回路パターン２１に、板はんだ、はんだペースト、軟ろう等の第一接合材２ａを介して接合され、絶縁基板２とそれぞれの半導体素子４との間には、第一接合部２ｂが形成される。
半導体素子４は、例えば、シリコン（Ｓｉ）素材のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ダイオード、逆導通ＩＧＢＴである。シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等Ｓｉに比べてバンドギャップの大きい素材で作製されたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ショットキーダイオード等としてもよい。
また、半導体素子４は、絶縁基板２上の搭載個数は限定されず、用途に応じて必要な個数の半導体素子４を搭載してよい。

【0017】

図２に示すように、リード電極８は、上面視で半導体素子４が搭載されていない位置で分離されたリード電極片８１、８２、８３により構成され、それぞれのリード電極片８１、８２、８３は半導体素子４に第二接合部４ｂを介して接合される。絶縁基板２上の回路パターン２１にも電気的に接続されている。リード電極８を構成するリード電極片８１、８２、８３は、例えば、長尺のリード電極８が短手方向に分離されて形成される。その分離面はリード電極８の上面に直交する。
また、リード電極片８１、８２、８３は、分離面で、板はんだ、はんだペースト等の第三接合材８ａにより接合され、各分離面との間には第三接合部８ｂが形成される。第三接合部８ｂはリード電極８の短手方向にリード電極片８１、８２、８３との接合面を有し、その接合面はリード電極８の上面に直交する。リード電極片８１、８２、８３は、例えば銅、銅合金等で構成され、電気的に半導体素子４と外部電極８０との回路接続を行う。
リード電極８は、半導体素子４毎に分離させてリード電極片８１、８２、８３を構成してもよいし、例えば一部のリード電極片８１と８２が分離されず繋がっており、リード電極片８３と分離されていてもよい。つまり、複数の半導体素子４上に１つのリード電極片が存在してもよい。
外部電極８０は、リード電極８のリード電極片８１に、板はんだ、はんだペースト、軟ろう等の外部電極接合用接合材８０ａを用いて接合され、外部電極８０とリード電極片８１との間には、外部電極接合部８０ｂが形成される。

【0018】

ケース７は、半導体素子４が搭載された絶縁基板２を格納し、封止樹脂６ａが流し込まれる際の枠組みとなる役割を果たし、例えば、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）で形成される。ケース７は、例えば、外部電極８０をインサート部品としてインサート成形され、ケース７に、外部電極８０が差し込まれた形態をなす。ケース７は、シリコーン系又はエポキシ系の接着剤５ａによりベース板上に接着される。

【0019】

図３を用いて、実施の形態１における半導体装置１０００の製造方法について説明する。

【0020】

ステップＳ１にて、ベース板１、絶縁層２２の両面に回路パターン２１、２３が形成された絶縁基板２、及び半導体素子４を用意する。ベース板１の上に、例えば板はんだ等のベース板接合用接合材１ａを載置し、ベース板接合用接合材１ａ上に絶縁基板２を搭載し、絶縁基板２の上の半導体素子４の搭載位置に、例えば、板はんだ等の第一接合材２ａを半導体素子４の個数分載置し、それぞれに半導体素子４を搭載する。半導体素子４は絶縁基板２の表面の回路パターン２１の電極パッドに載置される。

【0021】

ここで、ベース板接合用接合材１ａ、第一接合材２ａとして、固形の板はんだを用い、板はんだを載置する例について説明したが、ベース板接合用接合材１ａ、第一接合材２ａとして、液状のはんだペーストを用い、スクリーン印刷により必要箇所に塗布するようにしてもよい。液状のはんだペーストを用い、ディスペンサーにより必要箇所に滴下させてもよい。
このようにして、ベース板１、ベース板接合用接合材１ａ、絶縁基板２、第一接合材２ａ、半導体素子４を組み立てた第１組立体を形成する。

【0022】

ステップＳ２にて、ステップＳ１で組み立てた第１組立体を、リフロー炉に入れ、ベース板接合用接合材１ａ、第一接合材２ａの融点以上の温度に加熱する。リフロー炉の温度は、ベース板接合用接合材１ａ、第一接合材２ａの融点以上の、例えば、２７０℃程度まで昇温させ、ベース板接合用接合材１ａ、第一接合材２ａを溶融させる。一定時間加熱後、冷却しベース板接合用接合材１ａ、第一接合材２ａを凝固させる。
このようにして、ベース板１、絶縁基板２、及び半導体素子４が接合されてベース板接合部１ｂ、第一接合部２ｂが形成された第２組立体が作製される。

【0023】

ステップＳ３にて、ステップＳ２で作製した第２組立体の絶縁基板２を囲い、外部電極８０が所定の位置にくるように、ベース板１上に、外部電極８０がインサート成形されたケース７の下部を接着する。接着剤５ａは例えばシリコーン系、エポキシ系の材料を用いればよい。ベース板１とケース７との間には接着部５ｂが形成される。ベース板１とケース７とはねじ等の締結具で締結してもよい。このように、ベース板１及びケース７を組み立てる。

【0024】

ステップＳ４にて、複数の半導体素子４上に、例えば、はんだペースト等の第二接合材４ａを塗布し、ステップＳ３で取り付けられた外部電極８０の位置に合わせて、リード電極片８１、８２、８３を第二接合材４ａが塗布された箇所に載置する。続いて、外部電極８０とリード電極片８１、リード電極片８１とリード電極片８２、リード電極片８２とリード電極片８３とが接続されるように、それぞれの端部に例えば、はんだペースト等の第三接合材８ａ、外部電極接合用接合材８０ａをディスペンス塗布する。
リード電極片８１、８２、８３は、接続されてリード電極８を構成するもので、予め銅、銅合金等の板をプレスで切断してバラバラに準備してもよいし、隣り合うリード電極片８１、８２、８３が一部繋がるようにして、型押し切断して作製してもよい。
このようにして、半導体素子４とリード電極片８１、８２、８３を組み立てた第３組立体が形成される。

【0025】

続いて、ステップＳ５にて、ステップＳ４で形成した第３組立体を加熱し、接着剤５ａを硬化させ、第二接合材４ａ、第三接合材８ａ、及び外部電極接合用接合材８０ａを溶融させ、接着部５ｂ、第二接合部４ｂ及び第三接合部８ｂ、外部電極接合部８０ｂを形成する。

【0026】

続いて、ステップＳ６にて、信号回路接続用のワイヤボンディングを実施した後、ケース７内の絶縁基板２、半導体素子４、リード電極片８１、８２、８３等を封止樹脂６ａを用いて封止し、例えば、オーブンにより１００℃で２時間、１４０℃で２～３時間加熱硬化して、封止部６ｂを形成する。封止樹脂６ａは、例えばエポキシ樹脂を用いることができるが、これに限定するものではない。所望の弾性率、耐熱性、接着性、線膨張係数等の物性を充たすものを用いればよい。

【0027】

ステップＳ１～Ｓ６に加えて必要な電気的特性等を検査して半導体装置１０００を完成させる。

【0028】

このように、製造された半導体装置１０００は、加熱工程で生じた反り変形に追従した状態で、リード電極８が移動できるため、絶縁基板２の反り変形が取り除かれた後も、半導体素子４とリード電極８との間の接合面積を十分に確保して接合できる。

【0029】

詳述すると、ステップＳ５における加熱工程では、各部材の線膨張係数の違いにより、反り変形が発生し、それぞれの半導体素子４とリード電極８のｚ軸方向の距離が一定ではなくなる。複数の半導体素子４の上面に一続きの長尺のリード電極８００を載置すると、図４に示すように、加熱時の絶縁基板２の反り変形に追従出来ず、第二接合部４ｂの一部の断面積が小さくなったり、断線したりする場合がある。これに対し、リード電極８を複数のリード電極片８１、８２、８３で構成し、リード電極片８１、８２、８３同士を第三接合材８ａで接合すれば、加熱時の絶縁基板２の反り変形に追従してそれぞれのリード電極片８１、８２、８３が個別にｚ軸方向に移動するため、図５に示すように、それぞれの半導体素子４と複数のリード電極片８１、８２、８３、すなわちリード電極８との接合面積を十分に確保でき、安定的に接合される。

【0030】

なお、ステップＳ１で組み立てた第１組立体のベース板接合用接合材１ａ、第一接合材２ａをステップＳ２で溶融させ、ステップＳ４で組み立てた第３組立体の第二接合材４ａ、第三接合材８ａ、及び外部電極接合部８０ｂをステップＳ５で溶融させる例を説明したが、第１組立体から第３組立体まで先に組み立てて、加熱を同一工程で行ってもよい。

【0031】

また、第１組立体、第３組立体をそれぞれステップＳ２、ステップＳ５で接合する例を示したが、予備加熱で仮固定してもよく、はんだペーストのチクソ性を利用して固定してもよい。

【0032】

また、ステップＳ４で、第三接合材８ａをはんだペーストとして、ディスペンサーで塗布する例について、説明したが、板はんだを用いてもよい。
ステップＳ４で、複数の半導体素子４上の第二接合材４ａに、リード電極片８１、８２、８３、第三接合材８ａを載置するとともに、外部電極８０とリード電極片８１とが外部電極接合用接合材８０ａで接続されるようにした後、ステップＳ５で、第三接合材８ａ及び外部電極接合用接合材８０ａを加熱する工程を示したが、予め、外部電極８０、リード電極片８１、８２、８３が外部電極接合部８０ｂ、第三接合部８ｂを介して接合されたリード電極８をケース７にインサートしておいてもよい。

【0033】

半導体素子４と絶縁基板２の電極パッドを接合する第一接合材２ａ、半導体素子４とリード電極片８１、８２、８３を接合する第二接合材４ａ、リード電極片８１、８２、８３を接合する第三接合材８ａの融点は同じでもよいが、異なっていてもよい。第三接合材８ａ融点は、第一接合材２ａ、第二接合材４ａより低い方が、第三接合材８ａの加熱工程で、半導体素子４の接合状態を損なうことがないため好ましい。

【0034】

また、図１、図２において、第三接合部８ｂは、リード電極片８１、８２、８３の上面と直交する面と水平な面とを有する直方体形状とする例を示したが、リード電極片８１、８２、８３の上面を覆うＴ字形状にしてもよい。上面を球形状としてもよい。

【0035】

また、ベース板１、ケース７を用いて半導体装置１０００を構成する例について説明したが、絶縁基板２、半導体素子４、複数のリード電極片８１、８２、８３をトランスファモールドで封止部６ｂを形成してもよい。

【0036】

また図１において、リード電極片８１の端部と外部電極８０との間に外部電極接合部８０ｂを設けた例について説明したが、絶縁基板２の中央部の反り変形をリード電極片８１とリード電極片８２、リード電極片８２とリード電極片８３との間に設けた第三接合部８ｂで追従できれば、外部電極８０とリード電極片８１は第三接合部８ｂを介さず連続していてもよい。第三接合部８ｂの数は１つでも、２つ以上でもよいのは、先に述べたとおりである。

【0037】

また、リード電極８を構成するリード電極片８１、８２、８３は、長尺のリード電極８が短手方向に分離されて形成され、その分離面はリード電極８の上面に直交する例について説明したが、当該分離面はリード電極８の長手方向に直交する方向からやや傾いていてもよい。

【0038】

このように、一部構成を変えた場合であっても、絶縁基板２に設けられた回路パターン２１、２３上の半導体素子４を搭載する位置に、第一接合材２ａを載置する第一接合材載置工程と、第一接合材２ａ上に、複数の半導体素子４を載置する半導体素子載置工程と、それぞれの半導体素子４上に、第二接合材４ａを載置する第二接合材載置工程と、第二接合材４ａ上に、リード電極８を構成する複数のリード電極片８１、８２、８３を載置するリード電極片載置工程と、複数のリード電極片８１、８２、８３に、第三接合材８ａを載置する第三接合材載置工程と、第一接合材２ａ、第二接合材４ａ、及び第三接合材８ａを加熱する接合材加熱工程とにより半導体装置１０００を製造できる。
また、接合材加熱工程における、第一接合材２ａ、第二接合材４ａ、及び第三接合材８ａの少なくともいずれかの加熱を別の工程とし、順次組立体を作製してもよい。複数のリード電極片８１、８２、８３に、第三接合材８ａを載置する第三接合材載置工程を先に行い、リード電極片８１、８２、８３がつながった状態で準備し、第一接合材載置工程、半導体素子載置工程、第二接合材載置工程の後に、つながったリード電極片８１、８２、８３を載置してもよいことは、先に述べたとおりである。

【0039】

実施の形態２．
図６を用いて実施の形態２における半導体装置１０００について説明する。
図６は、実施の形態２における半導体装置１０００の構成の一部を示す上面図である。

【0040】

実施の形態１において、長尺のリード電極８が短手方向に直線状にリード電極片８１、８２、８３に分離され、リード電極８の上面と直交する分離面で第三接合部８ｂを有する構成について説明したが、実施の形態２では、リード電極片９１、９２、９３の端部が、凹状又は凸状である点が異なる。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。

【0041】

図６に示すように、上面視で、隣り合うリード電極９のリード電極片９１、９２、９３の端部の一方は凹部９ａを、他方は凸部９ｂを有し、凹部９ａと凸部９ｂがかみ合い、リード電極９の上面に直交する分離面で第三接合材８ａにより接合されている。さらに詳しくは、図６に示すとおり、リード電極片９１の右端部の凹部９ａとリード電極片９２の左端部の凸部９ｂとがかみ合い、リード電極片９２の右端部の凹部９ａとリード電極片９３の左端部の凸部９ｂとがかみ合い、それぞれ、リード電極９の上面に直交する分離面で第三接合材８ａにより接合されている。

【0042】

このように、実施の形態２に係る半導体装置１０００は、半導体素子４の上面に接合されるリード電極９を複数のリード電極片９１、９２、９３で構成し、当該複数のリード電極片９１、９２、９３同士を第三接合材８ａで接合することにより、加熱時の絶縁基板２の反り変形に追従してそれぞれのリード電極片９１、９２、９３が個別にｚ軸方向に移動する。したがって、十分な半導体素子４とリード電極８の接合面積の確保が可能となる。

【0043】

さらに、リード電極片８１、８２、８３の端部が直線状である場合と比較して、第三接合部８ｂによる接合面積が大きくなる。したがって、第三接合材８ａ溶融時の表面張力により、溶融した第三接合材８ａが絶縁基板２上に落下することを防止することができる。

【0044】

また図６に示すように、第三接合材８ａ溶融時にリード電極片９１、９２、９３がｙ軸方向に移動する場合においても、凹部９ａと凸部９ｂがかみ合っているため、リード電極片９１、９２、９３の移動が制限され、リード電極片９１、９２、９３がｙ軸方向に位置ずれすることを防止することができる。

【0045】

なお、図６を用いて一対の凹部９ａと凸部９ｂを噛み合わせる例を示したが、図７に示すように複数の凹部９ａと凸部９ｂを噛み合わせる形状としてもよい。
複数の凹部９ａと凸部９ｂを噛み合わせる形状とすると、一対の凹部９ａと凸部９ｂを噛み合わせる場合と比較して、第三接合部８ｂによる接合面積が大きくなる。したがって、第三接合材８ａ溶融時の表面張力により、溶融した第三接合材８ａが絶縁基板２上に落下することを防止することができる。

【0046】

また、リード電極片９１、９２の右端部が凹部９ａ、リード電極片９２、９３の左端部が凸部９ｂを有する例を示したが、左右が入れ替わっていてもよい。

【0047】

実施の形態３．
図８を用いて実施の形態３における半導体装置１０００について説明する。
図８は、実施の形態３における半導体装置１０００の構成の一部を示す上面図である。

【0048】

実施の形態１において、長尺のリード電極８が短手方向に直線状にリード電極片８１、８２、８３に分離され、リード電極８の上面と直交する分離面で第三接合材８ａにより接合される構成について説明したが、実施の形態３では、リード電極片１０１、１０２、１０３の端部が、フック形状である点が異なる。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。

【0049】

図８に示すように、上面視で、隣り合うリード電極１０のリード電極片１０１、１０２、１０３の端部の一方はフック形状１０ａを、他方はフック形状１０ａを引っ掛ける引掛け形状１０ｂを有し、フック形状１０ａとフック形状１０ａを引っ掛ける引掛け形状１０ｂをかみ合わせ、リード電極１０の上面に直交する分離面で第三接合部８ｂを介して接合されている。さらに詳しくは、図８に示すとおり、リード電極片１０１の右端部のフック形状１０ａとリード電極片１０２の左端部の引掛け形状１０ｂとがかみ合い、リード電極片１０２の右端部のフック形状１０ａとリード電極片１０３の左端部の引掛け形状１０ｂとがかみ合い、それぞれ、リード電極１０の上面に直交する分離面で第三接合部８ｂを介して接合されている。

【0050】

このように、実施の形態３に係る半導体装置１０００は、半導体素子４の上面に接合されるリード電極１０を複数のリード電極片１０１、１０２、１０３で構成し、当該複数のリード電極片１０１、１０２、１０３同士を第三接合材８ａで接合することにより、加熱時の絶縁基板２及びベース板１の反り変形に追従してそれぞれのリード電極片１０１、１０２、１０３が個別にｚ軸方向に移動する。したがって、十分な半導体素子４とリード電極８の接合面積の確保が可能となる。

【0051】

さらに、リード電極片８１、８２、８３の端部が直線形状である場合と比較して、第三接合部８ｂによる接合面積が大きくなる。したがって、第三接合材８ａ溶融時の表面張力により、溶融した第三接合材８ａが絶縁基板２上に落下することを防止することができる。

【0052】

また、第三接合材８ａ溶融時にリード電極片１０１、１０２、１０３がｘ軸方向に移動する場合等においても、フック形状１０ａと引掛け形状１０ｂがかみ合っているため、リード電極片１０１、１０２、１０３の移動が制限され、リード電極片１０１、１０２、１０３がｘ軸方向に位置ずれすることを防止することができる。

【0053】

なお、フック形状１０ａを引っ掛ける引掛け形状１０ｂの形状をフック形状１０ａと同様の形状としたが、フック形状１０ａとかみ合う形状であれば、引掛け形状１０ｂはどのような形状でもよい。
また、リード電極片１０１、１０２の右端部がフック形状１０ａ、リード電極片１０２、１０３の左端部が引掛け形状１０ｂである例を示したが、左右が入れ替わっていてもよい。

【0054】

実施の形態４．
図９、図１０を用いて実施の形態４における半導体装置１０００について説明する。
図９は、実施の形態４における半導体装置１０００の構成の一部を示す上面図である。図１０は、実施の形態４に係る半導体装置を加熱した状態を示す模式図である。

【0055】

実施の形態２において、リード電極片の端部が、凹状又は凸状である例、実施の形態３において、リード電極片の端部が、フック形状である例について説明したが、実施の形態４では、リード電極片１１１、１１２、１１３の端部に、回転軸１１ｄが設けられている点が異なる。それ以外の構成は実施の形態２または３と同様である。

【0056】

図９に示すように、上面視で、隣り合うリード電極１１のリード電極片１１１、１１２、１１３の端部に回転軸１１ｄが設けられ、リード電極片１１１、１１２、１１３がそれぞれ互いに接続されている。また、リード電極１１の上面に直交する分離面で第三接合部８ｂを介して接合されている。さらに詳しくは、図９及び図１０に示すとおり、リード電極片１１１の右端部には凹部１１ａ、リード電極片１１２の左端部には凸部１１ｂが形成されており、リード電極片１１１の凹部１１ａとリード電極片１１２の凸部１１ｂとがかみ合い、リード電極片１１１の凹部１１ａとリード電極片１１２の凸部１１ｂを貫通する貫通部１１ｃが設けられ、回転軸１１ｄが挿入されている。また、リード電極片１１２の右端部には凹部１１ａ、リード電極片１１３の左端部には凸部１１ｂが形成されており、リード電極片１１２の凹部１１ａとリード電極片１１３の凸部１１ｂとがかみ合い、リード電極片１１２の凹部１１ａとリード電極片１１３の凸部１１ｂを貫通する貫通部１１ｃが設けられ、回転軸１１ｄが挿入されている。
それぞれ、リード電極１１の上面に直交する分離面で第三接合材８ａにより接合されている。

【0057】

このように実施の形態４に係る半導体装置１０００は、半導体素子４の上面に接合されるリード電極１１を複数のリード電極片１１１、１１２、１１３で構成し、当該複数のリード電極片１１１、１１２、１１３同士を第三接合材８ａで接合することにより、加熱時の絶縁基板２の反り変形に追従してそれぞれのリード電極片１１１、１１２、１１３が個別に回転してＺ軸方向に移動する。したがって、十分な半導体素子４とリード電極８の接合面積の確保が可能となる。

【0058】

さらに、リード電極片８１、８２、８３の端部がの直線形状である場合と比較して、第三接合材８ａで接合される面積が大きくなる。したがって、第三接合材８ａ溶融時の表面張力により、溶融した第三接合材８ａが絶縁基板２上に落下することを防止することができる。

【0059】

また、図１０に示すように、第三接合材８ａ溶融時にリード電極片１１１、１１２、１１３がｘ又はｙ軸方向に移動する場合等においても、凹部１１ａと凸部１１ｂが、ヒンジ構造により回転軸１１ｄで固定されているため、リード電極片１１１、１１２、１１３の移動が制限され、リード電極片１１１、１１２、１１３がｘ及びｙ軸方向に位置ずれすることを防止することができる。

【0060】

なお、図９において、凹部１１ａと凸部１１ｂが１対である例を示したが、図１１に示すように櫛歯状に複数の凹凸が重なり合う形状でもよい。

【0061】

また、リード電極片１１１、１１２の右端が凹部１１ａ、リード電極片１１２、１１３の左端が凸部１１ｂである例を示したが、凹部１１ａ、凸部１１ｂを設けるリード電極片１１１、１１２、１１３の端部は左右が入れ替わっていてもよい。

【0062】

また、フック形状１０ａと引掛け形状１０ｂがかみ合う部分に回転軸１１ｄを設けてもよく、他の形状としてもよい。

【0063】

また、リード電極片１１１、１１２、１１３の端部に貫通部１１ｃを設け、回転軸１１ｄが挿入することにより、隣り合うリード電極片１１１、１１２、１１３を接続する例を示したが、隣り合うリード電極片１１１、１１２、１１３が、互いに回転するように接続されればよい。

【0064】

また、上述以外にも、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

【符号の説明】

【0065】

１ ベース板、２ 絶縁基板、２１ 回路パターン、２２ 絶縁層、２３ 回路パターン、２ａ 第一接合材、２ｂ 第一接合部、４ 半導体素子、４ａ 第二接合材、４ｂ 第二接合部、５ａ 接着剤、５ｂ 接着部、６ａ 封止樹脂、６ｂ 封止部、７ ケース、８ リード電極、８１、８２、８３ リード電極片、８ａ 第三接合材、８ｂ 第三接合部、８０ 外部電極、１０００ 半導体装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】