特許 7647630 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】2025-03-10

(45)【発行日】2025-03-18

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/48 20060101AFI20250311BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20250311BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20250311BHJP

【ＦＩ】

H01L23/48 H

H01L25/04 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022032148

(22)【出願日】2022-03-02

(65)【公開番号】P2023128078

(43)【公開日】2023-09-14

【審査請求日】2024-05-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】土持 真悟

(72)【発明者】

【氏名】川島 崇功

【審査官】相澤 祐介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２１２６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１０５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１０８２６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－９３５０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／４８

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面に設けられた第１主電極（４０Ｄ）と、前記一面とは板厚方向において反対の裏面に設けられた第２主電極（４０Ｓ）と、を有する半導体素子（４０）と、
絶縁基材（５１）と、前記絶縁基材の表面に配置され、前記第１主電極に電気的に接続された表面金属体（５２）と、前記絶縁基材において前記表面とは反対の面に配置された裏面金属体（５３）と、を有する基板（５０）と、
前記第１主電極と前記表面金属体との間に介在し、前記第１主電極と前記表面金属体とを接合する接合材（１００）と、
前記表面金属体との間に固相接合部（１２０）を形成する主端子（９１，９２，９３）と、
前記固相接合部を覆うように前記表面金属体および前記主端子上に設けられためっき膜（１３０）と、を備え、
前記主端子は、
前記表面金属体との間に形成される前記固相接合部がひとつであり、
前記板厚方向の平面視における前記表面金属体との重なり領域として、前記固相接合部を提供する接合領域（９１２）と、前記接合領域を除く領域であり、前記主端子の少なくとも幅方向において前記接合領域に隣接して設けられた非接合領域（９１３）と、を有し、
前記重なり領域の幅が、前記固相接合部の幅よりも広くされた、
幅広端子（９１，９３）を含む、半導体装置。

【請求項2】

前記半導体素子、前記表面金属体を含む前記基板の少なくとも一部、前記接合材、および前記固相接合部を含む前記主端子の一部を封止する封止体（３０）を備える、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記固相接合部は、超音波接合部である、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記非接合領域は、前記接合領域よりも厚い部分を含む、請求項３に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記板厚方向および前記幅方向に直交する方向において、前記半導体素子と前記幅広端子とが並んでいる、請求項１～４いずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記非接合領域は、前記幅方向に対して、前記直交する方向の前記半導体素子側に小さい、請求項５に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記幅広端子の前記非接合領域と前記表面金属体との隙間が、３０μｍ以下である、請求項１～６いずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記非接合領域は、前記接合領域を囲んでいる、請求項１～７いずれか１項に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記非接合領域は、前記接合領域を全周で囲んでいる、請求項８に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書における開示は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、半導体装置を開示している。この半導体装置は、基板（絶縁基板）、両面に主電極を有する半導体素子、および主端子（外部接続用端子）を備える。半導体素子の主電極のひとつは、半田層を介して基板の表面金属体（金属箔）に接続されている。主端子は、超音波接合などによって表面金属体に接続されている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－６０４１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

基板に主端子を接合する構成では、接合部付近の電界集中により主端子の耐久寿命が低下する虞がある。また、半田層の濡れ性や主端子の接合性などを考慮し、主端子を表面金属体に接合した後に、めっき膜を施すことが考えられる。この場合、めっき液残渣が生じ、後工程でめっき液が染み出すことで、半田層の濡れ性低下などを引き起こす虞がある。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、半導体装置にはさらなる改良が求められている。

【0005】

開示されるひとつの目的は、主端子の耐久寿命を向上しつつ、めっき液残渣による不具合を抑制できる半導体装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここに開示された半導体装置は、
一面に設けられた第１主電極（４０Ｄ）と、一面とは板厚方向において反対の裏面に設けられた第２主電極（４０Ｓ）と、を有する半導体素子（４０）と、
絶縁基材（５１）と、絶縁基材の表面に配置され、第１主電極に電気的に接続された表面金属体（５２）と、絶縁基材において表面とは反対の面に配置された裏面金属体（５３）と、を有する基板（５０）と、
第１主電極と表面金属体との間に介在し、第１主電極と表面金属体とを接合する接合材（１００）と、
表面金属体との間に固相接合部（１２０）を形成する主端子（９１，９２，９３）と、
固相接合部を覆うように表面金属体および主端子上に設けられためっき膜（１３０）と、を備え、
主端子は、
表面金属体との間に形成される固相接合部がひとつであり、
板厚方向の平面視における表面金属体との重なり領域として、固相接合部を提供する接合領域（９１２）と、接合領域を除く領域であり、主端子の少なくとも幅方向において接合領域に隣接して設けられた非接合領域（９１３）と、を有し、
重なり領域の幅が、固相接合部の幅よりも広くされた、
幅広端子（９１，９３）を含む。

【0007】

開示された半導体装置によれば、主端子が幅広端子を含む。幅広端子は、非接合領域を有している。非接合領域は、少なくとも幅方向において接合領域に隣接している。これにより重なり領域の幅が、固相接合部の幅よりも広い。よって、電界集中を抑制し、ひいては主端子（幅広端子）の耐久寿命を向上することができる。

【0008】

また、めっき膜は、固相接合部を覆うように設けられている。つまり、固相接合した後に、めっき膜が形成されている。しかしながら、幅広端子が表面金属体との間に有する固相接合部はひとつである。非接合領域は、側方に開口している。よって、非接合領域と表面金属体との間にめっき液が入り込んだとしても、めっき液が排出されやすい。めっき液は、非接合領域と表面金属体との間に留まり難い。よって、めっき液残渣が生じるのを抑制することができる。めっき液残渣の抑制により、たとえば半導体素子と表面金属体との接続信頼性の低下を抑制することができる。このように、めっき液残渣による不具合を抑制することができる。

【0009】

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る半導体装置が適用される電力変換装置の回路構成を示す図である。

【図2】半導体装置を示す斜視図である。

【図3】半導体装置を示す平面図である。

【図4】ドレイン電極側の基板を示す平面図である。

【図5】ソース電極側の基板を示す平面図である。

【図6】図３のVI-VI線に沿う断面図である。

【図7】図３のVII-VII線に沿う断面図である。

【図8】ドレイン電極側の基板とリードフレームとを接合した状態を示す斜視図である。

【図9】ドレイン電極側の基板と主端子との接続構造を示す平面図である。

【図10】図９の領域Xを拡大した図である。

【図11】図１０のXI-XI線に沿う断面図である。

【図12】変形例を示す平面図である。

【図13】変形例を示す平面図である。

【図14】変形例を示す平面図である。

【図15】変形例を示す平面図である。

【図16】参考例を示す断面図である。

【図17】参考例を示す断面図である。

【図18】参考例を示す断面図である。

【図19】第２実施形態に係る半導体装置において、主端子と表面金属体との接合部周辺を拡大した斜視図である。

【図20】図１９のXX-XX線に沿う断面図である。

【図21】超音波接合のプロセスを示す断面図である。

【図22】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法において、主端子と表面金属体との超音波接合を示す断面図である。

【図23】半導体装置の一例を示す断面図である。

【図24】変形例を示す断面図である。

【図25】第４実施形態に係る半導体装置において、主端子と表面金属体との接合部周辺を示す断面図である。

【図26】第５実施形態に係る半導体装置において、裏面金属体の分離部周辺を示す断面図である。

【図27】裏面金属体のパターンの一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

【0012】

本実施形態の半導体装置は、たとえば、回転電機を駆動源とする移動体の電力変換装置に適用される。移動体は、たとえば、電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）などの電動車両、電動垂直離着陸機やドローンなどの飛行体、船舶、建設機械、農業機械である。以下では、車両に適用される例について説明する。

【0013】

（第１実施形態）
まず、図１に基づき、車両の駆動システム１の概略構成について説明する。

【0014】

＜車両の駆動システム＞
図１に示すように、車両の駆動システム１は、直流電源２と、モータジェネレータ３と、電力変換装置４を備えている。

【0015】

直流電源２は、充放電可能な二次電池で構成された直流電圧源である。二次電池は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。モータジェネレータ３は、回生時に発電機として機能する。電力変換装置４は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で電力変換を行う。

【0016】

＜電力変換装置＞
次に、図１に基づき、電力変換装置４の回路構成について説明する。電力変換装置４は、電力変換回路を備えている。本実施形態の電力変換装置４は、平滑コンデンサ５と、電力変換回路であるインバータ６を備えている。

【0017】

平滑コンデンサ５は、主として、直流電源２から供給される直流電圧を平滑化する。平滑コンデンサ５は、高電位側の電源ラインであるＰライン７と低電位側の電源ラインであるＮライン８とに接続されている。Ｐライン７は直流電源２の正極に接続され、Ｎライン８は直流電源２の負極に接続されている。平滑コンデンサ５の正極は、直流電源２とインバータ６との間において、Ｐライン７に接続されている。平滑コンデンサ５の負極は、直流電源２とインバータ６との間において、Ｎライン８に接続されている。平滑コンデンサ５は、直流電源２に並列に接続されている。

【0018】

インバータ６は、ＤＣ－ＡＣ変換回路である。インバータ６は、図示しない制御回路によるスイッチング制御にしたがって、直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータジェネレータ３へ出力する。これにより、モータジェネレータ３は、所定のトルクを発生するように駆動する。インバータ６は、車両の回生制動時、車輪からの回転力を受けてモータジェネレータ３が発電した三相交流電圧を、制御回路によるスイッチング制御にしたがって直流電圧に変換し、Ｐライン７へ出力する。このように、インバータ６は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で双方向の電力変換を行う。

【0019】

インバータ６は、三相分の上下アーム回路９を備えて構成されている。上下アーム回路９は、レグと称されることがある。上下アーム回路９は、上アーム９Ｈと、下アーム９Ｌをそれぞれ有している。上アーム９Ｈおよび下アーム９Ｌは、上アーム９ＨをＰライン７側として、Ｐライン７とＮライン８との間で直列接続されている。上アーム９Ｈと下アーム９Ｌとの接続点は、出力ライン１０を介して、モータジェネレータ３における対応する相の巻線３ａに接続されている。インバータ６は、６つのアームを有している。各アームは、スイッチング素子を備えて構成されている。Ｐライン７、Ｎライン８、および出力ライン１０それぞれの少なくとも一部は、たとえばバスバーなどの導電部材により構成される。

【0020】

本実施形態では、各アームを構成するスイッチング素子として、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１１を採用している。各アームを構成するスイッチング素子の数は特に限定されない。ひとつでもよいし、複数でもよい。ＭＯＳＦＥＴは、Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistorの略称である。

【0021】

一例として、本実施形態では、各アームがひとつのＭＯＳＦＥＴ１１を有している。上アーム９Ｈにおいて、ＭＯＳＦＥＴ１１のドレインが、Ｐライン７に接続されている。下アーム９Ｌにおいて、ＭＯＳＦＥＴ１１のソースが、Ｎライン８に接続されている。上アーム９ＨにおけるＭＯＳＦＥＴ１１のソースと、下アーム９ＬにおけるＭＯＳＦＥＴ１１のドレインが、相互に接続されている。

【0022】

ＭＯＳＦＥＴ１１のそれぞれには、還流用のダイオード１２が逆並列に接続されている。ダイオード１２は、ＭＯＳＦＥＴ１１の寄生ダイオード（ボディダイオード）でもよいし、寄生ダイオードとは別に設けたものでもよい。ダイオード１２のアノードは対応するＭＯＳＦＥＴ１１のソースに接続され、カソードはドレインに接続されている。

【0023】

なお、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ１１に限定されない。たとえばＩＧＢＴを採用してもよい。ＩＧＢＴは、Insulated Gate Bipolar Transistorの略称である。ＩＧＢＴにも、還流用のダイオードが逆並列に接続される。

【0024】

電力変換装置４は、電力変換回路として、コンバータをさらに備えてもよい。コンバータは、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換回路である。コンバータは、直流電源２と平滑コンデンサ５との間に設けられる。コンバータは、たとえばリアクトルと、上記した上下アーム回路９を備えて構成される。この構成によれば、昇降圧が可能である。電力変換装置４は、直流電源２からの電源ノイズを除去するフィルタコンデンサを備えてもよい。フィルタコンデンサは、直流電源２とコンバータとの間に設けられる。

【0025】

電力変換装置４は、インバータ６などを構成するスイッチング素子の駆動回路を備えてもよい。駆動回路は、制御回路の駆動指令に基づいて、対応するアームのＭＯＳＦＥＴ１１のゲートに駆動電圧を供給する。駆動回路は、駆動電圧の印加により、対応するＭＯＳＦＥＴ１１を駆動、すなわちオン駆動、オフ駆動させる。駆動回路は、ドライバと称されることがある。

【0026】

電力変換装置４は、スイッチング素子の制御回路を備えてもよい。制御回路は、ＭＯＳＦＥＴ１１を動作させるための駆動指令を生成し、駆動回路に出力する。制御回路は、たとえば図示しない上位ＥＣＵから入力されるトルク要求、各種センサにて検出された信号に基づいて、駆動指令を生成する。ＥＣＵは、Electronic Control Unitの略称である。

【0027】

各種センサとして、たとえば電流センサ、回転角センサ、電圧センサがある。電流センサは、各相の巻線３ａに流れる相電流を検出する。回転角センサは、モータジェネレータ３の回転子の回転角を検出する。電圧センサは、平滑コンデンサ５の両端電圧を検出する。制御回路は、駆動指令として、たとえばＰＷＭ信号を出力する。制御回路は、たとえばプロセッサおよびメモリを備えて構成されている。ＰＷＭは、Pulse Width Modulationの略称である。

【0028】

＜半導体装置＞
次に、図２～図８に基づき、半導体装置の概略構成について説明する。図２は、半導体装置の斜視図である。図３は、半導体装置を示す平面図である。図３では、封止体に覆われた要素を破線で示している。図４は、ドレイン電極側の基板を示す平面図である。図５は、ソース電極側の基板を示す平面図である。図４および図５は、表面金属体のパターンを示している。図４および図５では、表面金属体との位置関係を示すために、半導体素子、導電スペーサ、基板接続部を二点鎖線で示している。図６は、図３のVI-VI線に沿う断面図である。図７は、図３のVII-VII線に沿う断面図である。図８は、ドレイン電極側の基板にリードフレームを接合した状態を示す斜視図である。

【0029】

以下では、半導体素子（半導体基板）の板厚方向をＺ方向とし、半導体素子の並び方向をＸ方向とする。Ｚ方向およびＹ方向の両方向に直交する方向をＹ方向とする。特に断わりのない限り、Ｚ方向から平面視した形状、換言すればＸ方向およびＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。

【0030】

図２および図３に示す半導体装置２０は、上下アーム回路９のひとつ、つまり一相分の上下アーム回路９を構成する。半導体装置２０は、封止体３０と、半導体素子４０と、基板５０，６０と、導電スペーサ７０と、基板接続部８０，８１と、外部接続端子９０を備えている。

【0031】

封止体３０は、半導体装置２０を構成する他の要素の一部を封止している。他の要素の残りの部分は、封止体３０の外に露出している。封止体３０は、たとえば樹脂を材料とする。樹脂の一例は、エポキシ系樹脂である。封止体３０は、樹脂を材料として、たとえばトランスファモールド法により成形されている。このような封止体３０は、封止樹脂体、モールド樹脂、樹脂成形体などと称されることがある。封止体３０は、たとえばゲルを用いて形成されてもよい。ゲルは、たとえば一対の基板５０，６０の対向領域に充填（配置）される。

【0032】

図２および図３に示すように、封止体３０は平面略矩形状をなしている。封止体３０は、外郭をなす表面として、一面３０ａと、Ｚ方向において一面３０ａとは反対の面である裏面３０ｂを有している。一面３０ａおよび裏面３０ｂは、たとえば平坦面である。また、一面３０ａと裏面３０ｂとをつなぐ面である側面３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆを有している。側面３０ｃは、外部接続端子９０のうち、主端子である主端子９１，９２，９３が突出する面である。側面３０ｄは、Ｙ方向において側面３０ｃとは反対の面である。側面３０ｄは、信号端子９４が突出する面である。側面３０ｅ、３０ｆは、外部接続端子９０が突出していない面である。側面３０ｅは、Ｘ方向において側面３０ｆとは反対の面である。

【0033】

半導体素子４０は、シリコン（Ｓｉ）、シリコンよりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ半導体などを材料とする半導体基板に、スイッチング素子が形成されてなる。ワイドバンドギャップ半導体としては、たとえばシリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、ダイヤモンドがある。半導体素子４０は、パワー素子、半導体チップなどと称されることがある。

【0034】

本実施形態の半導体素子４０は、ＳｉＣを材料とする半導体基板に、上記したｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ１１が形成されてなる。ＭＯＳＦＥＴ１１は、半導体素子４０（半導体基板）の板厚方向、つまりＺ方向に主電流が流れるように縦型構造をなしている。半導体素子４０は、自身の板厚方向であるＺ方向の両面に、スイッチング素子の主電極を有している。具体的には、主電極として、一面にドレイン電極４０Ｄを有し、一面とはＺ方向において反対の面である裏面にソース電極４０Ｓを有している。主電流は、ドレイン電極４０Ｄとソース電極４０Ｓとの間に流れる。

【0035】

ダイオード１２が寄生ダイオードの場合、ソース電極４０Ｓがアノード電極を兼ね、ドレイン電極４０Ｄがカソード電極を兼ねる。ダイオード１２は、ＭＯＳＦＥＴ１１とは別チップに構成されてもよい。ドレイン電極４０Ｄは高電位側の主電極であり、ソース電極４０Ｓは低電位側の主電極である。

【0036】

半導体素子４０は、平面略矩形状、一例として略正方形をなしている。図３および図７に示すように、半導体素子４０は、裏面に、信号用の電極であるパッド４０Ｐを有している。パッド４０Ｐは、裏面においてソース電極４０Ｓとは異なる位置に形成されている。パッド４０Ｐは、少なくともゲートパッドを含む。本実施形態の半導体素子４０は、３つのパッド４０Ｐを有している。一例としてパッド４０Ｐは、ゲート用、ケルビンソース用、電流センス用を含む。ゲート用は、ＭＯＳＦＥＴ１１のゲート電極に駆動電圧を印加するためのパッド４０Ｐである。ケルビンソース用は、ＭＯＳＦＥＴ１１のソース電位、つまりソース電極４０Ｓの電位を検出するためのパッド４０Ｐである。電流センス用は、主電流に比例するセンス電流を検出し、ひいては主電流を検出するためのパッド４０Ｐである。

【0037】

半導体素子４０は、上アーム９Ｈを構成する半導体素子４０Ｈと、下アーム９Ｌを構成する半導体素子４０Ｌを含む。半導体素子４０Ｈ，４０Ｌの構成は、互いに共通である。一例として、半導体素子４０Ｈ，４０Ｌの個数はそれぞれひとつである。図３などに示すように、半導体素子４０Ｈ，４０Ｌは、Ｘ方向に並んでいる。各半導体素子４０は、Ｚ方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。各半導体素子４０のドレイン電極４０Ｄは、基板５０に対向している。各半導体素子４０のソース電極４０Ｓは、基板６０に対向している。

【0038】

基板５０，６０は、Ｚ方向において、半導体素子４０を挟むように配置されている。基板５０，６０は、Ｚ方向において互いに少なくとも一部が対向するように配置されている。基板５０，６０は、平面視において半導体素子４０（４０Ｈ，４０Ｌ）のすべてを内包している。

【0039】

基板５０は、半導体素子４０に対して、ドレイン電極４０Ｄ側に配置されている。基板６０は、半導体素子４０に対して、ソース電極４０Ｓ側に配置されている。基板５０は、後述するようにドレイン電極４０Ｄに電気的に接続され、配線機能を提供する。同様に、基板６０は、ソース電極４０Ｓに電気的に接続され、配線機能を提供する。このため、基板５０，６０は、配線部材、配線基板などと称されることがある。基板５０はドレイン基板と称され、基板６０はソース基板と称されることがある。基板５０，６０は、半導体素子４０の生じた熱を放熱する放熱機能を提供する。このため、基板５０，６０は、放熱部材と称されることがある。

【0040】

基板５０は、半導体素子４０に対向する対向面５０ａと、対向面５０ａとは反対の面である裏面５０ｂを有している。基板５０は、絶縁基材５１と、表面金属体５２と、裏面金属体５３を備えている。基板６０は、半導体素子４０に対向する対向面６０ａと、対向面６０ａとは反対の面である裏面６０ｂを有している。基板６０は、絶縁基材６１と、表面金属体６２と、裏面金属体６３を備えている。以下において、表面金属体５２，６２、裏面金属体５３，６３を、単に金属体５２，５３，６２，６３と示すことがある。基板５０は、絶縁基材５１と金属体５２，５３とが積層された基板である。基板６０は、絶縁基材６１と金属体６２，６３とが積層された基板である。

【0041】

絶縁基材５１は、表面金属体５２と裏面金属体５３とを電気的に分離する。同様に、絶縁基材６１は、表面金属体６２と裏面金属体６３とを電気的に分離する。絶縁基材５１，６１は、絶縁層と称されることがある。絶縁基材５１，６１の材料は、樹脂、または、無機材料のセラミックである。樹脂としては、たとえばエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などを用いることができる。セラミックとしては、たとえばＡｌ_２Ｏ_３（alumina）、Ｓｉ_３Ｎ_４（silicon nitride）などを用いることができる。絶縁基材５１，６１が樹脂の場合、基板５０、６０は、金属樹脂基板と称されることがある。絶縁基材５１，６１がセラミックの場合、基板５０、６０は、金属セラミック基板と称されることがある。

【0042】

放熱性や絶縁性を考慮すると、樹脂系の場合、絶縁基材５１，６１それぞれの厚み、つまりＺ方向の長さは、５０μｍ～３００μｍ程度が好ましい。セラミック系の場合、絶縁基材５１，６１の厚みは、２００μｍ～５００μｍ程度が好ましい。Ｚ方向において、絶縁基材５１，６１の表面は内面、つまり半導体素子４０側の面であり、Ｚ方向において表面と反対の面である裏面は外面である。絶縁基材５１，６１は、材料構成を共通（同一）としてもよいし、互いに異ならせてもよい。本実施形態では、絶縁基材５１，６１の材料構成は共通である。

【0043】

金属体５２，５３，６２，６３は、たとえば、金属板または金属箔として提供される。金属体５２，５３，６２，６３は、Ｃｕなどの導電性、熱伝導性が良好な金属を材料として形成されている。金属体５２，５３，６２，６３それぞれの厚みは、たとえば０．１ｍｍ～３ｍｍ程度である。表面金属体５２は、Ｚ方向において、絶縁基材５１の表面に配置されている。裏面金属体５３は、絶縁基材５１の裏面に配置されている。同様に、表面金属体６２は、Ｚ方向において、絶縁基材６１の表面に配置されている。裏面金属体６３は、絶縁基材６１の裏面に配置されている。

【0044】

表面金属体５２，６２と裏面金属体５３，６３との厚みの関係は特に限定されない。表面金属体５２の厚みを、裏面金属体５３より厚くしてもよいし、裏面金属体５３とほぼ等しくしてもよい。表面金属体５２の厚みを、裏面金属体５３より薄くしてもよい。同様に、表面金属体６２の厚みを、裏面金属体６３より厚くしてもよいし、裏面金属体６３とほぼ等しくしてもよい。表面金属体６２の厚みを、裏面金属体６３より薄くしてもよい。表面金属体５２，６２の厚みの関係も特に限定されないし、裏面金属体５３，６３の厚みの関係も特に限定されない。

【0045】

表面金属体５２，６２は、パターニングされている。表面金属体５２，６２は、配線、つまり回路を提供する。このため、表面金属体５２，６２は、回路パターン、配線層、回路導体などと称されることがある。表面金属体５２の表面と、絶縁基材５１の表面における表面金属体５２の非配置領域とが、基板５０の対向面５０ａをなしている。同様に、表面金属体６２の表面と、絶縁基材６１の表面における表面金属体６２の非配置領域とが、基板６０の対向面６０ａをなしている。

【0046】

たとえば、プレス加工やエッチングなどにより所定形状にパターニングした表面金属体５２，６２を準備し、絶縁基材５１，６１と裏面金属体５３，６３との二層構造の積層体に密着させて、基板５０，６０を形成してもよい。表面金属体５２，６２、絶縁基材５１，６１、裏面金属体５３，６３の三層構造の積層体を形成した後、切削やエッチングにより、表面金属体５２，６２をパターニングしてもよい。

【0047】

表面金属体５２は、図３、図４、図６、および図７に示すように、Ｐ配線５４と、中継配線５５と、Ｎ配線５６を有している。Ｐ配線５４、中継配線５５、およびＮ配線５６は、所定の間隔（ギャップ）により、互いに電気的に分離されている。このギャップには、封止体３０が充填されている。

【0048】

Ｐ配線５４は、主端子９１および半導体素子４０Ｈのドレイン電極４０Ｄに接続されている。Ｐ配線５４は、主端子９１と半導体素子４０Ｈのドレイン電極４０Ｄとを電気的に接続している。一例としてＰ配線５４は、基部５４１と、延設部５４２，５４３を有している。基部５４１は、平面視において半導体素子４０Ｈを内包している。基部５４１は、Ｙ方向を長手方向とする平面略矩形状をなしている。

【0049】

延設部５４２，５４３は、基部５４１からＹ方向に延びている。延設部５４２，５４３それぞれのＸ方向の長さ、つまり幅は、基部５４１の幅よりも狭い。延設部５４２，５４３は、外部接続端子９０を含むリードフレーム要素が接続される領域の少なくとも一部を提供する。延設部５４２は、平面略矩形状をなす基部５４１の辺のひとつに連なり、延設部５４３は、延設部５４２とは反対の辺に連なっている。延設部５４２には主端子９１が接続され、延設部５４３には後述する支持フレーム９８が接続されている。リードフレーム要素は、延設部５４２，５４３のみに接続されてもよいし、基部５４１と延設部５４２，５４３とにわたって接続されてもよい。延設部５４２，５４３を排除し、リードフレーム要素が基部５４１に接続される構成としてもよい。

【0050】

中継配線５５は、半導体素子４０Ｌのドレイン電極４０Ｄ、基板接続部８０、および主端子９３に接続されている。中継配線５５は、基板接続部８０と半導体素子４０Ｌのドレイン電極４０Ｄとを電気的に接続している。中継配線５５は、半導体素子４０Ｈのソース電極４０Ｓおよび半導体素子４０Ｌのドレイン電極４０Ｄと主端子９３とを電気的に接続している。一例として中継配線５５は、基部５５１と、延設部５５２，５５３，５５４を有している。基部５５１は、平面視において半導体素子４０Ｌを内包している。基部５５１は、Ｙ方向を長手方向とする平面略矩形状をなしている。

【0051】

延設部５５２，５５３は、基部５５１からＹ方向に延びている。延設部５５２，５５３それぞれのＸ方向の長さ、つまり幅は、基部５５１の幅よりも狭い。延設部５５２，５５３は、外部接続端子９０を含むリードフレーム要素が接続される領域の少なくとも一部を提供する。延設部５５２は、平面略矩形状をなす基部５５１の辺のひとつに連なり、延設部５５３は、延設部５５２とは反対の辺に連なっている。延設部５５２には主端子９３が接続され、延設部５５３には支持フレーム９８が接続されている。リードフレーム要素は、延設部５５２，５５３のみに接続されてもよいし、基部５５１と延設部５５２，５５３とにわたって接続されてもよい。延設部５５２，５５３を排除し、リードフレーム要素が基部５５１に接続される構成としてもよい。

【0052】

延設部５５４は、平面視において基板接続部８０を内包している。延設部５５４は、平面略矩形状をなす基部５５１の辺のひとつの辺に連なっている。延設部５５４は、基部５５１におけるＰ配線５４との対向辺からＸ方向において基部５４１側に延びている。Ｙ方向において、延設部５５４の長さは、基部５５１の長さよりも短い。中継配線５５は、概ね平面略Ｌ字状をなしている。

【0053】

Ｎ配線５６は、基板接続部８１および主端子９２に接続されている。Ｎ配線５６は、基板接続部８１と主端子９２とを電気的に接続している。Ｎ配線５６は、平面視において基板接続部８１を内包している。一例としてＮ配線５６は、Ｙ方向を長手方向とする平面略矩形状をなしている。

【0054】

表面金属体５２において、Ｐ配線５４と中継配線５５は、Ｘ方向に並んで配置されている。Ｎ配線５６は、Ｘ方向において基部５４１，５５１の間に配置されている。Ｎ配線５６は、Ｙ方向において延設部５５４と並んでいる。

【0055】

表面金属体６２は、Ｎ配線６４と、中継配線６５を有している。Ｎ配線６４と中継配線６５は、所定の間隔（ギャップ）により、電気的に分離されている。このギャップには、封止体３０が充填されている。

【0056】

Ｎ配線６４は、半導体素子４０Ｌのソース電極４０Ｓおよび基板接続部８１に接続されている。Ｎ配線６４は、半導体素子４０Ｌのソース電極４０Ｓと基板接続部８１とを電気的に接続している。Ｎ配線６４は、基板５０のＮ配線５６および基板接続部８１とともに、半導体素子４０Ｌのソース電極４０Ｓと主端子９２とを電気的に接続している。

【0057】

Ｎ配線６４は、基部６４１と、延設部６４２を有している。Ｎ配線６４は、平面略Ｌ字状をなしている。基部６４１は、Ｙ方向を長手方向とする平面略矩形状をなしている。基部６４１は、平面視において半導体素子４０Ｌを内包している。延設部６４２は、平面略矩形状をなす基部６４１の辺のひとつに連なっている。延設部６４２は、基部６４１における中継配線６５との対向辺からＸ方向において基部６５１側に延びている。延設部６４２の少なくとも一部は、平面視においてＮ配線５６と重なっている。

【0058】

中継配線６５は、半導体素子４０Ｈのソース電極４０Ｓおよび基板接続部８０に接続されている。中継配線５５は、半導体素子４０Ｈのソース電極４０Ｓと基板接続部８０とを電気的に接続している。中継配線６５は、基部６５１と、延設部６５２を有している。中継配線６５は、平面略Ｌ字状をなしている。基部６５１は、平面略矩形状をなしている。基部６５１は、平面視において半導体素子４０Ｈを内包している。延設部６５２は、平面略矩形状をなす基部６５１の辺のひとつに連なっている。延設部６５２は、基部６５１におけるＮ配線６４との対向辺から、Ｙ方向において基部６４１側に延びている。延設部６５２の少なくとも一部は、平面視において中継配線５５の延設部５５４と重なっている。

【0059】

Ｎ配線６４と中継配線６５は、Ｘ方向に並んで配置されている。基部６４１，６５１は、Ｘ方向に並んでいる。半導体素子４０Ｌのソース電極４０Ｓは、基部６４１に電気的に接続されている。半導体素子４０Ｈのソース電極４０Ｓは、基部６５１に電気的に接続されている。延設部６４２，６５２は、Ｙ方向に並んでいる。

【0060】

裏面金属体５３，６３は、絶縁基材５１，６１により、半導体素子４０および表面金属体５２，６２を含む回路とは電気的に分離されている。裏面金属体５３，６３は、金属ベース基板と称されることがある。半導体素子４０の生じた熱は、表面金属体５２，６２および絶縁基材５１，６１を介して、裏面金属体５３，６３に伝わる。裏面金属体５３，６３は、放熱機能を提供する。

【0061】

一例として裏面金属体５３，６３は、平面略矩形状をなしている。裏面金属体５３，６３は、絶縁基材５１，６１の裏面のほぼ全域に配置された、いわゆるベタ導体である。これに代えて、裏面金属体５３，６３を、平面視において表面金属体５２，６２と略一致するように、パターニングしてもよい。

【0062】

放熱効果をさらに高めるために、裏面金属体５３、６３の少なくともひとつは、封止体３０から露出してもよい。本実施形態では、裏面金属体５３が封止体３０の一面３０ａから露出し、裏面金属体６３が裏面３０ｂから露出している。裏面金属体５３の露出面は、一面３０ａと略面一である。裏面金属体６３の露出面は、裏面３０ｂと略面一である。裏面金属体５３，６３が、基板５０，６０の裏面５０ｂ，６０ｂをなしている。

【0063】

導電スペーサ７０は、半導体素子４０と基板６０との間に、所定の間隔を確保するスペーサ機能を提供する。導電スペーサ７０は、半導体素子４０のパッド４０Ｐに、対応する信号端子９４を電気的に接続するためのワイヤ高さを確保する。導電スペーサ７０は、半導体素子４０のソース電極４０Ｓと基板６０との電気伝導、熱伝導経路の途中に位置し、配線機能および放熱機能を提供する。導電スペーサ７０は、Ｃｕなどの導電性、熱伝導性が良好な金属材料を含んでいる。

【0064】

導電スペーサ７０は、ターミナル、ターミナルブロック、金属ブロック体などと称されることがある。半導体装置２０は、半導体素子４０と同数の導電スペーサ７０を備えている。具体的には、２つの導電スペーサ７０を備えている。導電スペーサ７０は、半導体素子４０に個別に接続されている。導電スペーサ７０は、平面視においてソース電極４０Ｓとほぼ同じ若しくは若干小さい大きさを有する柱状体である。導電スペーサ７０のひとつは、半導体素子４０Ｈのソース電極４０Ｓと中継配線６５とを電気的に接続している。導電スペーサ７０の他のひとつは、半導体素子４０Ｌのソース電極４０ＳとＮ配線６４とを電気的に接続している。

【0065】

基板接続部８０，８１は、基板５０の表面金属体５２と基板６０の表面金属体６２とを電気的に接続する。つまり、基板同士を接続する。基板接続部８０は、中継配線５５，６５を電気的に接続する。基板接続部８０は、Ｘ方向において半導体素子４０Ｈと半導体素子４０Ｌの間に設けられている。基板接続部８０は、平面視において中継配線５５の延設部５５４と中継配線６５の延設部６５２との重なり領域に設けられている。基板接続部８１も、Ｘ方向において半導体素子４０Ｈと半導体素子４０Ｌの間に設けられている。基板接続部８１は、平面視においてＮ配線５６とＮ配線６４の延設部６４２との重なり領域に設けられている。

【0066】

一例として基板接続部８０，８１のそれぞれは、金属柱状体である。Ｚ方向において、基板接続部８０の端部のひとつと中継配線５５との間に接合材１０３が介在し、端部の他のひとつと中継配線６５との間に接合材１０３が介在している。Ｚ方向において、基板接続部８１の端部のひとつとＮ配線５６との間に接合材１０３が介在し、端部の他のひとつとＮ配線６４との間に接合材１０３が介在している。

【0067】

これに代えて、基板接続部８０，８１は、表面金属体５２，６２の少なくともひとつに連続的に連なるものでもよい。つまり、基板接続部８０，８１は、基板５０，６０の一部として表面金属体５２，６２と一体的に設けたものでもよい。基板接続部８０，８１は、接合材１０３のみを備える構成としてもよい。

【0068】

外部接続端子９０は、半導体装置２０を外部機器に電気的に接続するための端子である。外部接続端子９０は、銅などの導電性が良好な金属材料を用いて形成されている。外部接続端子９０は、たとえば板材である。外部接続端子９０は、リードと称されることがある。外部接続端子９０は、主端子９１，９２，９３と、信号端子９４を含む。主端子９１，９２，９３は、半導体素子４０の主電極に電気的に接続される外部接続端子９０である。信号端子９４は、上アーム９Ｈ側の信号端子９４Ｈと、下アーム９Ｌ側の信号端子９４Ｌを含む。

【0069】

主端子９１，９２は、上記した電源ライン７、８に電気的に接続される外部接続端子９０である。主端子９１は、平滑コンデンサ５の正極端子に電気的に接続される。主端子９１は、正極端子、高電位電源端子、Ｐ端子などと称されることがある。主端子９１は、表面金属体５２のＰ配線５４に接続されている。つまり、主端子９１は、上アーム９Ｈを構成する半導体素子４０Ｈのドレイン電極４０Ｄに電気的に接続されている。主端子９１は、Ｐ配線５４におけるＹ方向の一端付近に接続されている。主端子９１は、Ｙ方向に延び、側面３０ｃから封止体３０の外に突出している。

【0070】

主端子９２は、平滑コンデンサ５の負極端子に電気的に接続される。主端子９２は負極端子、低電位電源端子、Ｎ端子などと称されることがある。主端子９２は、表面金属体５２のＮ配線５６に接続されている。つまり、主端子９２は、下アーム９Ｌを構成する半導体素子４０Ｌのソース電極４０Ｓに電気的に接続されている。主端子９２は、Ｎ配線５６におけるＹ方向の一端付近に接続されている。主端子９２は、Ｙ方向に延び、側面３０ｃから封止体３０の外に突出している。

【0071】

主端子９３は、モータジェネレータ３の対応する相の巻線３ａ（固定子コイル）に電気的に接続される。主端子９３は、Ｏ端子、交流端子などと称されることがある。主端子９３は、表面金属体５２の中継配線５５に接続されている。つまり、主端子９３は、上アーム９Ｈと下アーム９Ｌとの接続点に電気的に接続されている。主端子９３は、中継配線５５におけるＹ方向の一端付近に接続されている。主端子９３は、Ｙ方向に延び、側面３０ｃから封止体３０の外に突出している。

【0072】

３本の主端子９１，９２，９３は、Ｘ方向に並んで配置されている。主端子９１，９２，９３は、Ｘ方向において主端子９１、主端子９２、主端子９３の順に配置されている。隣り合う主端子は、その全長の大部分において側面が対向している。たとえば主端子９１の側面と、主端子９２の側面が対向している。

【0073】

信号端子９４は、ボンディングワイヤ１１０などの接続部材を介して、対応する半導体素子４０のパッド４０Ｐに電気的に接続されている。信号端子９４Ｈは、ボンディングワイヤ１１０を介して半導体素子４０Ｈのパッド４０Ｐに接続されている。信号端子９４Ｌは、ボンディングワイヤ１１０を介して半導体素子４０Ｌのパッド４０Ｐに接続されている。信号端子９４は、Ｙ方向に延び、側面３０ｄから封止体３０の外に突出している。信号端子９４は、Ｙ方向において主端子９１，９２，９３とは反対側に延びている。一例として信号端子９４は、信号端子９４Ｈ，９４Ｌをそれぞれ３本含む。

【0074】

外部接続端子９０は、図８に示すようにリードフレーム９５の一部として構成されている。リードフレーム９５は、外部接続端子９０と、外周フレーム９６と、タイバー９７と、支持フレーム９８を備えている。外部接続端子９０のそれぞれは、外周フレーム９６に対して、直列的に固定、および／または、タイバー９７を介して間接的に固定されている。外周フレーム９６およびタイバー９７は、半導体装置２０の製造過程において、不要部分として除去される。

【0075】

支持フレーム９８は、主端子９１，９２，９３とともに表面金属体５２に接続される。支持フレーム９８は、主端子９１，９２，９３とともに、基板５０を支持する。支持フレーム９８は、基板５０を安定的に支持するために、Ｙ方向において主端子９１，９２，９３とは反対側で基板５０に接続されている。支持フレーム９８は、不要部分を除去する際に外周フレーム９６およびタイバー９７と切り離される。半導体装置２０は、２つの支持フレーム９８を備える。支持フレーム９８のひとつはＰ配線５４において延設部５４３を含む部分に接続され、他のひとつは中継配線５５において延設部５５３を含む部分に接続されている。支持フレーム９８はＹ方向に延び、側面３０ｄから封止体３０の外に突出している。

【0076】

リードフレーム９５が備える信号端子９４の本数は、特に限定されない。たとえば、基板５０に配置される半導体素子４０のパッド４０Ｐの総数と同数としてもよい。複数の半導体素子４０において、互いに同じ種類のパッド４０Ｐを共通の信号端子９４に接続することで、半導体素子４０のパッド４０Ｐの総数よりも少ない数としてもよい。

【0077】

一例としてリードフレーム９５は、信号端子９４Ｈ，９４Ｌを５本ずつ有する。そして、基板５０に搭載する半導体素子４０のパッド４０Ｐの数に応じて、不要な信号端子９４については、封止体３０の成形後に切除される。本実施形態では、半導体素子４０Ｈのパッド４０Ｐの数が３つなので、信号端子９４Ｈのうち、３本がパッド４０Ｐとの接続に提供され、残りの２本が切除される。同様に、信号端子９４Ｌのうち、３本がパッド４０Ｐの接続に提供され、残りの２本が切除される。このため、半導体装置２０は、一部が切除された残りの部分である端子残部９９を備える。半導体装置２０は、４つの端子残部９９を備える。

【0078】

なお、信号端子９４Ｈ，９４Ｌのそれぞれは、それぞれの先端位置と対応する半導体素子４０の複数のパッド４０Ｐの中心との距離が互いにほぼ等しくなるように配置されている。中心とは、パッド４０Ｐの並び方向（Ｘ方向）において、複数のパッド４０Ｐの中心位置である。信号端子９４Ｈ，９４Ｌのそれぞれは、直線部９４１と、延設部９４２を有している。直線部９４１は、Ｙ方向に延びる部分であり、少なくとも一部が封止体３０の外に配置される。延設部９４２は、直線部９４１の端部のひとつに連続的に連なり、対応するパッド４０Ｐ側に延びた部分である。延設部９４２の少なくとも一部は、封止体３０によって覆われる。複数の延設部９４２は、対応する半導体素子４０のパッド４０Ｐの中心に対して放射状に延びており、全体として略扇状の配置となっている。これにより、ボンディングワイヤ１１０の長さを互いに略等しくすることができる。

【0079】

上記したように、本実施形態の半導体装置２０では、封止体３０によって一相分の上下アーム回路９を構成する複数の半導体素子４０が封止されている。封止体３０は、複数の半導体素子４０、基板５０の一部、基板６０の一部、複数の導電スペーサ７０、基板接続部８０，８１、および外部接続端子９０それぞれの一部を、一体的に封止している。封止体３０は、基板５０，６０において、絶縁基材５１，６１および表面金属体５２，６２を封止している。

【0080】

半導体素子４０は、Ｚ方向において、基板５０，６０の間に配置されている。半導体素子４０は、対向配置された基板５０，６０によって挟まれている。これにより、半導体素子４０の熱を、Ｚ方向において両側に放熱することができる。半導体装置２０は、両面放熱構造をなしている。基板５０の裏面５０ｂは、封止体３０の一面３０ａと略面一となっている。基板６０の裏面６０ｂは、封止体３０の裏面３０ｂと略面一となっている。裏面５０ｂ，６０ｂが露出面であるため、放熱性を高めることができる。

【0081】

＜製造方法＞
次に、上記した半導体装置２０の製造方法の一例について説明する。

【0082】

まず、半導体素子４０、基板５０，６０、導電スペーサ７０、基板接続部８０，８１、およびリードフレーム９５をそれぞれ準備する。リードフレーム９５は、図８に示すように、外部接続端子９０を備えている。リードフレーム９５は、金属板にプレスなどの加工を施すことで形成されている。外部接続端子９０は、直接および／またはタイバー９７を介して、外周フレーム９６に支持されている。

【0083】

次いで、基板５０とリードフレーム９５とを接合する。まず、リードフレーム９５と表面金属体５２との接合箇所が重なるように、基板５０とリードフレーム９５を相対的に位置決めする。そして、この位置決め状態で、表面金属体５２とリードフレーム９５とを固相接合する。具体的には、主端子９１，９２，９３および支持フレーム９８を、表面金属体５２に接合する。図８は、この接合状態を示している。

【0084】

固相接合としては、超音波接合、常温接合、摩擦攪拌接合、拡散接合、摩擦圧接などがある。一例として本実施形態では、超音波接合を採用する。固相接合、特に超音波接合では、表面金属体５２およびリードフレーム９５の金属表面にめっき膜が形成されていない状態の方が接合しやすい。よって、めっき処理の前に、基板５０とリードフレーム９５を接合する。

【0085】

次いで、めっき処理を行う。表面金属体５２とリードフレーム９５との接合部（固相接合部）を覆うように、表面金属体５２およびリードフレーム９５の表面にめっき膜を形成する。めっき膜は、たとえばニッケルを主成分とする膜を含む。一例として本実施形態では、Ｐ（リン）を含む無電解Ｎｉめっきにより下地膜を形成し、次いでＡｕめっきにより上地膜を形成する。

【0086】

次いで、基板５０に、半導体素子４０および基板接続部８０，８１を接合する。また、半導体素子４０に導電スペーサ７０を接合する。つまり、接合材１００，１０１，１０３を用いた接続対象を基板５０に接合する。具体的には、接合材１００により、半導体素子４０のドレイン電極４０Ｄと表面金属体５２とを接合する。接合材１０１により、ソース電極４０Ｓと導電スペーサ７０とを接合する。接合材１０３により、基板接続部８０，８１と表面金属体５２とを接合する。一例として本実施形態では、接合材１００，１０１，１０３としてはんだを用いるため、リフローによって一括で接合を行うことができる。

【0087】

次いで、ワイヤボンディングを行う。具体的には、半導体素子４０Ｈのパッド４０Ｐと信号端子９４Ｈとを、ボンディングワイヤ１１０により電気的に接続する。同様に、半導体素子４０Ｌのパッド４０Ｐと信号端子９４Ｌとを、ボンディングワイヤ１１０により電気的に接続する。

【0088】

次いで、基板６０を接合する。接合材１０２を介して、導電スペーサ７０と表面金属体６２とを接合する。接合材１０３を介して、基板接続部８０，８１と表面金属体６２とを接合する。たとえば、はんだの場合、リフローによって一括で接合を行うことができる。

【0089】

次いで、封止体３０を形成する。本実施形態では、トランスファモールド法により封止体３０を成形する。たとえば基板５０，６０が完全に被覆されるように封止体３０を成形し、成形後に切削を行う。封止体３０を基板５０，６０の裏面金属体５３，６３の一部ごと切削する。これにより、裏面５０ｂ，６０ｂを露出させる。裏面５０ｂは封止体３０の一面３０ａと略面一となり、裏面６０ｂは裏面３０ｂと略面一となる。これに代えて、裏面５０ｂ，６０ｂの少なくとも一方を成形金型のキャビティ壁面に押し当て、密着させた状態で、封止体３０を成形してもよい。この場合、封止体３０を成形した時点で、裏面５０ｂ，６０ｂの少なくとも一方が封止体３０から露出する。

【0090】

次いで、リードフレーム９５において、外周フレーム９６、タイバー９７、使用しない信号端子９４などの不要部分を除去する。以上により、半導体装置２０を得ることができる。

【0091】

＜接合部およびその周辺構造＞
図９は、基板５０の表面金属体５２と主端子９１，９２，９３との接続構造を示す平面図である。図９では、表面金属体５２および主端子９１，９２，９３を簡素化して図示している。図１０は、図９に一点鎖線で示す領域Xを拡大した図である。図１１は、図１０に示すXI-XI線に沿う断面図である。

【0092】

図９に示すように、主端子９１は、延設方向（Ｙ方向）に直交する方向（Ｘ方向）の長さ、つまり幅がほぼ一定である。主端子９３も、主端子９１同様、幅がほぼ一定である。主端子９１，９３それぞれの幅は、表面金属体５２との間に形成された接合部１２０の幅よりも広い。一方、主端子９２は、拡幅部９２１と、拡幅部９２１よりも幅が縮小された縮幅部９２２を有している。縮幅部９２２は、拡幅部９２１に連続的に連なっており、主端子９２の先端部をなしている。主端子９２において、縮幅部９２２の幅は、接合部１２０の幅にほぼ一致している。拡幅部９１６の幅は、接合部１２０の幅よりも広い。主端子９１，９２，９３のうち、主端子９１および主端子９３が、幅広端子に相当する。また、接合部１２０が、固相接合部に相当する。

【0093】

幅広端子である主端子９１は、図１０および図１１に示すように、平面視における表面金属体５２との重なり領域９１１として、接合領域９１２と、非接合領域９１３を有している。接合領域９１２は、平面視において接合部１２０と重なる領域である。接合領域９１２は、接合部１２０を提供する領域である。接合部１２０および接合領域９１２は、たとえば平面略矩形状をなしている。非接合領域９１３は、重なり領域９１１のうち、接合領域９１２を除いた残りの領域である。図１０において、接合部１２０を示す破線の内側の部分が接合領域９１２であり、破線の外側の部分が非接合領域９１３である。

【0094】

非接合領域９１３は、少なくとも幅方向において接合領域９１２に隣接するように設けられている。一例として本実施形態の非接合領域９１３は、図１０に示すように接合領域９１２を囲んでいる。非接合領域９１３は、接合領域９１２を全周で取り囲んでいる。重なり領域９１１において、接合領域９１２は中央に設けられ、非接合領域９１３は周囲に設けられている。重なり領域９１１において、非接合領域９１３は幅方向の両端および延設方向の両端にそれぞれ設けられている。非接合領域９１３は、平面略矩形状をなす接合領域９１２の４辺のそれぞれに隣接して設けられている。

【0095】

図１１に示すように、接合領域９１２は、表面金属体５２であるＰ配線５４との間で接合部１２０を形成している。本実施形態の接合部１２０は、超音波接合部である。非接合領域９１３は、接合部１２０を形成しておらず、Ｐ配線５４との間に隙間１２１（ギャップ）を有する。隙間１２１は、非常に僅かであり、数十μｍ程度である。超音波接合により形成される隙間１２１は、３０μｍ以下である。

【0096】

半導体装置２０は、めっき膜１３０を備える。めっき膜１３０は、接合部１２０を覆うように、主端子９１を含むリードフレーム９５上および表面金属体５２上に設けられている。めっき膜１３０は、超音波接合後のめっき処理にて形成される。めっき膜１３０は、上記したようにニッケルを含む。めっき膜１３０は、隙間１２１に配置されてもよい。つまり、隙間１２１を構成する非接合領域９１３およびＰ配線５４の対向面に設けられてもよい。めっき膜１３０は、隙間１２１の一部のみに設けられてもよいし、接合部１２０に接するように隙間１２１の奥まで設けられてもよい。一例として本実施形態では、隙間１２１における開口から一部の範囲のみに設けられている。

【0097】

主端子９１の厚みは、全域においてほぼ均一としてもよいし、部分的に厚みを異ならせてもよい。一例として本実施形態の重なり領域９１１は、薄肉部９１４と、厚肉部９１５を有する。薄肉部９１４は、少なくとも接合領域９１２を含む。薄肉部９１４は、超音波接合時に超音波ツールが接触する部分である。薄肉部９１４は、平面視において接合領域９１２、ひいては接合部１２０を内包するように設けられている。薄肉部９１４のうち外周端近傍は、非接合領域９１３である。

【0098】

厚肉部９１５は、接合領域９１２を含む。厚肉部９１５は、幅方向において主端子９１の両端に設けられている。つまり厚肉部９１５の間に、薄肉部９１４が位置している。厚肉部９１５の厚みは、主端子９１の重なり領域９１１以外の部分の厚みとほぼ等しい。非接合領域９１３の主たる部分は、接合領域９１２よりも厚い。なお、図１１に示す一点鎖線間の領域が接合領域９１２である。

【0099】

幅広端子のうち、主端子９１について説明したが、主端子９３も同様の構成を有している。

【0100】

＜第１実施形態のまとめ＞
基板の表面金属体に接合される主端子を、接合部を提供する先端部において接合部と同等の幅とし、後端部において接合部よりも幅の広い構造とすることが考えられる。先端部を細くすることで、たとえば接合面の傾きの精度管理が容易となる。後端部を太くすることで、たとえば大電流の通電が可能となる。たとえばインダクタンスを低減することができる。しかしながら、先端部と後端部との境界の角部に電界が集中し、これにより耐久寿命が低下する虞がある。

【0101】

本実施形態では、半導体装置２０が、幅広端子である主端子９１を備えている。主端子９１は、非接合領域９１３を有している。非接合領域９１３は、少なくとも幅方向（Ｘ方向）において接合領域９１２に隣接している。つまり、主端子９１の幅（重なり領域９１１の幅）が、接合部１２０の幅よりも広い。これにより、主端子９１において幅の変化が少ない。よって、電界集中を抑制し、ひいては主端子９１の耐久寿命を向上することができる。また、主端子９１は、大電流の通電が可能である。インダクタンスを低減することができる。重なり領域９１１の幅に対して、接合部１２０（接合領域９１２）の幅が狭いため、接合面の傾きの精度管理が容易となる。

【0102】

接合部を覆うようにめっき膜が設けられた構成、つまり固相接合した後に、めっき膜１３０が形成される構成では、めっき液残渣が問題となり得る。めっき液残渣が生じると、残渣が後工程、たとえばはんだのリフロー工程で染み出し、たとえば表面金属体における封止体との密着性の低下、はんだ（接合材）の濡れ性の低下を引き起こす虞がある。主端子が接合部を複数有すると、接合部の間にめっき液が留まり、めっき液残渣が生じやすくなる。

【0103】

本実施形態では、主端子９１が、接合部１２０をひとつ有している。非接合領域９１３は、側方に開口している。よって、非接合領域９１３と表面金属体５２との間にめっき液が入り込んだとしても、めっき液が排出されやすい。めっき液は、非接合領域９１３と表面金属体５２との隙間１２１に留まり難い。このため、隙間１２１にめっき液が残る、つまりめっき液残渣が生じるのを抑制することができる。

【0104】

以上より、本実施形態に係る半導体装置２０によれば、主端子９１の耐久寿命を向上しつつ、めっき液残渣による不具合を抑制することができる。表面金属体５２には、接合材１００を介して半導体素子４０が接続されている。めっき液残渣の抑制により、半導体素子４０と表面金属体５２との接続信頼性の低下を抑制することができる。なお、幅広端子である主端子９３についても同様である。

【0105】

幅広端子である主端子９１，９３と半導体素子４０との位置関係は特に限定されない。本実施形態では、主端子９１，９３の延設方向（Ｙ方向）において、主端子９１，９３と対応する半導体素子４０Ｈ，４０Ｌとが並んでいる。このような構成では、めっき液残渣が生じると、接合材１００であるはんだの濡れ性が低下し、半導体素子４０と表面金属体５２との接続信頼性が低下する虞がある。しかしながら、上記した構成により、めっき液残渣が生じるのを抑制できる。よって、半導体素子４０と表面金属体５２との接続信頼性の低下を抑制することができる。

【0106】

本実施形態の半導体装置２０は、封止体３０を備えている。上記した構成により、表面金属体５２の表面へのめっき液残渣の染み出しが抑制される。よって、表面金属体５２に対する封止体３０の密着性低下を抑制することができる。

【0107】

本実施形態の非接合領域９１３は、接合領域９１２を囲んでいる。具体的には、非接合領域９１３は、接合領域９１２を全周で囲んでいる。接合領域９１２は、非接合領域９１３の内側に位置している。非接合領域９１３と表面金属体５２との間に形成される隙間１２１は、全周で外側に開口している。よって、隙間１２１にめっき液が残るのを効果的に抑制することができる。また、この構成によれば、いずれの方向に位置ずれが生じても、接合面積を確保することができる。

【0108】

本実施形態の接合部１２０は、超音波接合部である。超音波接合の場合、多点接合の２点目以降は摩擦できないため、接合強度が低下する。上記したように、主端子９１，９３それぞれの接合部１２０は、ひとつ（１点）である。よって、超音波接合を採用しつつ、接合強度を確保することができる。つまり、耐久性を向上することができる。

【0109】

本実施形態の非接合領域９１３は、接合領域９１２よりも厚い部分を含む。このように、接合領域９１２が薄い。よって、少ない荷重で接合部１２０を形成することができる。つまり超音波接合時の荷重を減らし、基板５０が受けるダメージを低減することができる。非接合領域９１３は、接合領域９１２よりも厚い部分を含むため、重なり領域９１１、ひいては主端子９１の剛性を確保することができる。

【0110】

本実施形態では、非接合領域と表面金属体との隙間１２１が、３０μｍ以下である。このように、隙間１２１を狭くすることで、めっき液が隙間１２１に入り難くなるため、めっき液残渣が生じるのを抑制することができる。また、樹脂にフィラーが混入されてなる封止体３０を採用する構成において、フィラーが隙間１２１に入り難くなる。これにより、フィラーが噛みこむことで応力が局所的に高くなり、耐久性が低下するのを抑制することができる。

【0111】

＜変形例＞
非接合領域９１３が接合領域９１２を囲む構成は、図１０に示した全周で囲む例に限定されない。たとえば図１２に示すように、非接合領域９１３を、接合領域９１２の３辺に隣接するように設けてもよい。図１２では、接合領域９１２が、主端子９１の先端から所定範囲にわたって設けられている。非接合領域９１３は、接合領域９１２の４辺のうち、主端子９１の先端に一致する辺を除く３辺に隣接している。

【0112】

たとえば図１３に示すように、非接合領域９１３が接合領域９１２を全周で囲む構成において、接合領域９１２を重なり領域９１１の中心位置よりも主端子９１の先端側に偏って設けた構成としてもよい。非接合領域９１３は、延設方向において主端子９１の先端側に位置する先端部９１３ａと、幅方向において接合領域９１２に隣接する横並び部９１３ｂを有している。先端部９１３ａの長さＬ１は、横並び部９１３ｂの長さＬ２より短い。つまり非接合領域９１３は、幅方向（Ｘ方向）に対して、延設方向（Ｙ方向）の半導体素子４０側に小さい。これにより、半導体素子４０側の隙間１２１が小さいため、半導体素子４０側にめっき液が染み出すのを効果的に抑制することができる。よって、半導体素子４０と表面金属体５２との接続信頼性の低下を効果的に抑制することができる。

【0113】

なお、図１２に示した構成は、先端部９１３ａが存在しない。これにより、非接合領域９１３は、幅方向（Ｘ方向）に対して、延設方向（Ｙ方向）の半導体素子４０側に小さい。よって、半導体素子４０と表面金属体５２との接続信頼性の低下を効果的に抑制することができる。

【0114】

重なり領域９１１において、接合領域９１２および非接合領域９１３の位置は特に限定されるものではない。重なり領域９１１がひとつのみ有する接合領域９１２に対して、非接合領域９１３は、少なくとも幅方向において隣接するように設けられればよい。たとえば図１４に示すように、非接合領域９１３を、接合領域９１２の２辺に隣接するように設けてもよい。接合領域９１２は、Ｙ方向において主端子９１の先端から所定範囲にわたって設けられている。接合領域９１２は、Ｘ方向において主端子９１の一端から所定の範囲にわたって設けられている。非接合領域９１３は、Ｘ方向において接合領域９１２の辺のひとつに隣接している。非接合領域９１３は、Ｙ方向において接合領域９１２の辺のひとつに隣接している。

【0115】

主端子９１，９２，９３のうち、真ん中に位置する主端子９２を幅広端子から除外する例を示したが、これに限定されない。図１５に示すように、主端子９２を、主端子９１，９３と同様に幅広端子としてもよい。

【0116】

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。超音波接合にともなう不具合を解消するために、主端子および／または基板に種々の工夫を施してもよい。

【0117】

＜半導体装置＞
本実施形態に係る半導体装置２０の基本構成は、先行実施形態に示した半導体装置２０の概略構成（図２～図８参照）と同様である。

【0118】

図示を省略するが、半導体装置２０は、封止体３０と、半導体素子４０と、基板５０，６０と、導電スペーサ７０と、基板接続部８０，８１と、外部接続端子９０を備えている。半導体装置２０は、接合材１００～１０３と、ボンディングワイヤ１１０を備えている。

【0119】

基板５０と主端子９１，９２，９３との間に、固相接合による接合部１２０が形成されている。本実施形態では、固相接合として超音波接合を採用している。接合部１２０は、超音波接合部である。その他の構成は、先行実施形態に示した半導体装置２０の概略構成と同様である。

【0120】

＜基板ダメージ＞
図１６は、参考例を示す断面図である。参考例では、各要素の符号を、半導体装置２０の関連する要素の符号の末尾にｒを付加したものとしている。図１６では、超音波ツールが印加するエネルギーと、接合対象に伝達されたエネルギーを実線矢印で示している。実線矢印の大きさは、エネルギーの大きさを示している。図１６では、一例として主端子９３ｒと表面金属体５２ｒ（中継配線５５ｒ）との超音波接合を示している。

【0121】

図１６に示すように、超音波ツール１４０ｒは、接触面に複数の凸部１４１ｒを有している。複数の凸部１４１ｒは、所定の間隔で設けられている。一方、主端子９３ｒは、超音波ツール１４０ｒが接触する上面に、複数の凹部９３１ｒを有している。複数の凹部９３１ｒは、所定の間隔で設けられている。凸部１４１ｒと凹部９３１ｒとが噛み合うように、凸部１４１ｒおよび凹部９３１ｒが設けられている。

【0122】

凹凸が噛み合った状態で、超音波ツール１４０ｒは、Ｚ方向に直交する方向に振動する。エネルギーは、超音波ツール１４０ｒから主端子９３ｒに伝わり、さらには主端子９３ｒの下部に位置する表面金属体５２ｒに伝わる。この振動エネルギーにより、表面金属体５２ｒと裏面金属体５３ｒとの間にＺ方向に直交する方向において相対ずれが発生する。つまり、基板５０ｒに応力が生じる。また、超音波振動によって基板５０ｒが発熱する。

【0123】

よって、基板５０ｒ、たとえば絶縁基材５１ｒがダメージを受けてしまう。絶縁基材５１ｒがダメージを受けると、絶縁信頼性が低下する虞がある。特に超音波ツール１４０ｒが印加するエネルギーが大きいほど、基板５０ｒが受けるダメージが大きくなる。

【0124】

＜バリ＞
図１７は、参考例を示す断面図である。図１７は、後述する図２０に対応している。図１７に示す例では、一定厚の金属板材、つまり平板状の金属板材をプレス加工して、主端子９３ｒを構成している。

【0125】

主端子９３ｒは、超音波接合のために凹部９３１ｒを有している。凹部９３１ｒは、プレス加工により形成されている。主端子９３は、凹部９３１ｒの開口端付近に、プレス加工によるバリ９３２ｒを有している。このような主端子９３ｒを備えたリードフレームと基板５０ｒとを超音波接合することで、リードフレームと基板５０ｒとの接合体１５０ｒが形成される。

【0126】

図１８は、参考例を示す断面図である。図１８は、接合体１５０ｒの梱包状態を示している。図１８に示すように、複数の接合体１５０ｒをＺ方向に積層して梱包する。図１８では、簡素化のために、２つの接合体１５０ｒを示している。

【0127】

この梱包状態では、Ｚ方向において隣り合う２つの接合体１５０ｒにおいて、下段の主端子９３ｒのバリ９３２ｒが、上段の基板５０ｒの裏面金属体５３に接触する。これにより、裏面金属体５３ｒに傷が生じたり、異物が発生する虞がある。

【0128】

＜接合部周辺の構造＞
図１９は、本実施形態の半導体装置２０において、主端子９３と表面金属体５２の中継配線５５との接合部周辺を示す斜視図である。図１９は、図８に一点鎖線で示す領域XIXに対応している。図２０は、図１９のXX-XX線に沿う断面図である。

【0129】

主端子９３は、平面視において接合部１２０を含むように設けられた凹部９３３を有している。凹部９３３は、主端子９３の上面に開口し、Ｚ方向に所定の深さを有している。これにより、凹部９３３の底面９３３ａと主端子９３の下面（接合面）との間の厚み、つまり凹部９３３が設けられた部分の厚みが、主端子９３の他の部分よりも薄くなっている。主端子９３のうち、凹部９３３が設けられた部分を除く部分である厚肉部９３４の厚みＴ１は、表面金属体５２の厚みＴ２よりも厚い。一方、凹部９３３が設けられた部分である薄肉部９３５の厚みＴ３は、表面金属体５２の厚みＴ２よりも薄い。薄肉部９３５の厚みＴ３は、凹部９３１が設けられていない部分の厚みである。

【0130】

凹部９３３の底面９３３ａには、超音波ツールが接触する。凹部９３３は、超音波ツールが超音波振動可能なエリアを提供する。凹部９３３には、超音波ツールの一部が配置される。一例として本実施形態の凹部９３３は、主端子９３の先端に設けられている。凹部９３３は、主端子９３の先端面にも開口している。

【0131】

幅方向であるＸ方向において、主端子９３の両端には厚肉部９３４が設けられている。薄肉部９３５は、平面略矩形状をなしている。凹部９３３の側面９３３ｂは、主端子９３の先端側の辺を除く残りの３辺に設けられている。

【0132】

凹部９３３の底面９３３ａには、複数の凹部９３１が形成されている。図１９に示す実線の矩形状域は、凹部９３１の形成領域９３１ａを示している。凹部９３１の開口端付近に存在するバリ９３２の高さは、凹部９３３の深さより短い。バリ９３２は、その全体が凹部９３３内に配置されている。

【0133】

＜第２実施形態のまとめ＞
本実施形態では、接合部１２０を含む薄肉部９３５の厚みＴ３が、表面金属体５２の厚みＴ２よりも薄い（Ｔ３＜Ｔ２）。これにより、超音波ツールが印加するエネルギーを低減しても、接合部１２０の形成が可能となる。エネルギーの低減により、たとえば表面金属体５２と裏面金属体５３との相対的なずれを抑制することができる。よって、基板５０の受けるダメージ、たとえば絶縁基材５１のダメージを低減することができる。

【0134】

本実施形態では、厚肉部９３４の厚みＴ１が、表面金属体５２の厚みＴ２よりも厚い（Ｔ１＞Ｔ２）。薄肉部９３５は、局所的に設けられている。これにより、主端子９３において接合部周辺の剛性を確保することができる。特に、薄肉部９３５に対して幅方向の両サイドに厚肉部９３４が位置している。よって、リードフレーム９５を把持して搬送する際に両サイドの厚肉部９３４が梁として機能し、接合部１２０に応力が集中するのを抑制することができる。

【0135】

本実施形態では、凹部９３３の底面９３３ａに設けられたバリ９３２の高さが、凹部９３３の深さよりも短い。これにより、図１８に示した参考例同様、超音波接合した基板５０とリードフレーム９５との接合体を積層して梱包する際に、下段の接合体のバリ９３２が上段の接合体の裏面金属体５３に接触しない。よって、裏面金属体５３に傷が生じたり、異物が発生するのを抑制することができる。

【0136】

凹部９３３の底面９３３ａと側面９３３ｂのなす角度θは、特に限定されないが、好ましくは４５度以上とするとよい。また、底面９３３ａと側面９３３ｂとの角部を、Ｒ形状にするとよい。これによれば、薄肉部９３５を設けた主端子９３において、角部への応力集中を回避することができる。たとえば、応力集中により主端子９３にクラックが生じるのを抑制することができる。

【0137】

以上においては主端子９３について説明したが、超音波接合される他の主端子９１，９２も同様である。

【0138】

本実施形態に記載の構成は、先行実施形態に記載の構成との組み合わせが可能である。

【0139】

＜第３実施形態＞
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。本実施形態では、超音波接合による基板ダメージを抑制できる別の構成を提案する。

【0140】

＜超音波接合のプロセス＞
図２１は、超音波接合のプロセスを示す断面図である。一例として接合対象を、表面金属体５２および主端子９３としている。

【0141】

超音波接合を行う前の状態で、表面金属体５２および主端子９３の接合面には、コンタミネーション１６０が存在する。超音波接合では、超音波ツールによって、主端子９３に加圧しつつ振動エネルギーを印加する。これにより、接合起点となる、表面金属体５２と主端子９３との接点１２２が高速で接触し、摩擦と塑性流動による金属結合が形成される。そして、金属結合部が広がり、接合部１２０が形成される。

【0142】

＜半導体装置の製造方法＞
図２２は、本実施形態に係る半導体装置２０の製造方法を示す断面図である。図２２は、図２０に対応している。図２２は、基板５０の表面金属体５２（中継配線５５）と主端子９３との超音波接合を示している。

【0143】

本実施形態では、超音波接合を行う前に、主端子９３の下面（接合面）に凹凸部９３６を設けておく。凹凸部９３６は、粗化部と称されることがある。そして、超音波ツールによって、凹凸部９３６を有する主端子９３に加圧しつつ振動エネルギーを印加する。

【0144】

凹凸部９３６は、たとえば粗化処理により形成される。具体的には、レーザ粗化、粗化めっき、サンドブラスト、薬液処理などが可能である。凹凸部９３６の凹凸のピッチは細かいほど好ましい。凹凸のピッチは、たとえばｎｍオーダやμｍオーダである。凹凸部９３６は、非常に微細な凹凸を有している。

【0145】

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態では、接合面に凹凸部９３６を有する主端子９３を用いて、超音波接合を行う。これにより、平坦面同士の超音波接合条件に較べて、弱い加圧や振幅で十分な接合性を得ることが可能となる。つまり超音波ツールが印加するエネルギーを低減しても、接合部１２０の形成が可能となる。エネルギーの低減により、基板５０に生じる応力や基板５０の発熱が小さくなる。よって、基板５０の受けるダメージ、たとえば絶縁基材５１のダメージを低減することができる。

【0146】

図２３は、上記した製造方法により形成される半導体装置２０の一例を示している。図２３は、半導体装置２０において、主端子９３と基板５０との接合部周辺を拡大した図である。図２３は、図２０に対応している。その他の構成は、先行実施形態に記載した半導体装置２０の概略構成と同様である。

【0147】

凹凸部９３６は、超音波接合をする前に、接合部１２０の形成領域を内包するように設けられる。凹凸部９３６は、位置ずれを考慮して設けられる。半導体装置２０において、凹凸部９３６は、接合部１２０を取り囲んでいる。凹凸部９３６は、接合部１２０に隣接している。半導体装置２０が有する凹凸部９３６は、超音波接合されずに残った部分である。

【0148】

接合部１２０に対して凹凸部９３６が隣接する辺の数は特に限定されない。凹凸部９３６は、たとえば接合部１２０の辺のひとつのみに隣接してもよい。凹凸部９３６のすべてが接合部１２０の形成に寄与し、半導体装置２０が凹凸部９３６を有さない構成としてもよい。

【0149】

以上においては主端子９３について説明したが、超音波接合される他の主端子９１，９２も同様である。

【0150】

＜変形例＞
凹凸部９３６を主端子９３に設けることで、超音波接合時のエネルギーを低減する例を示したが、これに限定されない。図２４に示すように、表面金属体５２の上面（接合面）に凹凸部５２１を設けてもよい。図２４は、図２０に対応している。

【0151】

本実施形態に記載の構成は、先行実施形態に記載の構成との組み合わせが可能である。

【0152】

＜第４実施形態＞
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。本実施形態では、超音波接合による基板ダメージを抑制できる別の構成を提案する。

【0153】

図２５は、本実施形態に係る半導体装置２０において、主端子９３と基板５０との接合部周辺を拡大した断面図である。図２５は、図２０に対応している。

【0154】

図２５に示すように、主端子９３の表面には、めっき膜１３１が形成されている。めっき膜１３１の一部は、接合部１２０を構成している。接合部１２０は、めっき膜１３１を構成する金属を含んでいる。図２５では、接合部１２０を簡素化して図示している。

【0155】

めっき膜１３１は、表面金属体５２および主端子９３とは異なる金属材料を主成分としている。主成分金属は、たとえばＰｄ，Ａｕである。

【0156】

＜第４実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、異種金属の拡散により、接合時間を短縮することができる。よって、超音波ツールが印加するエネルギーを低減しても、接合部１２０の形成が可能となる。エネルギーの低減により、基板５０の受けるダメージ、たとえば絶縁基材５１のダメージを低減することができる。

【0157】

以上においては主端子９３について説明したが、超音波接合される他の主端子９１，９２も同様である。

【0158】

主端子９３にめっき膜１３１を設ける例を示したが、これに限定されない。表面金属体５２の表面に、表面金属体５２および主端子９３とは異なる金属材料を主成分とするめっき膜を設けてもよい。

【0159】

本実施形態に記載の構成は、接合後にめっき膜１３０を形成する構成、接合面に凹凸部を設ける構成を除く、先行実施形態に記載の構成との組み合わせが可能である。

【0160】

＜第５実施形態＞
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。本実施形態では、超音波接合による基板ダメージを抑制できる別の構成を提案する。

【0161】

図２６は、本実施形態に係る半導体装置２０において、主端子９３と基板５０との接合部周辺を拡大した断面図である。

【0162】

基板５０の裏面金属体５３は、パターニングされている。裏面金属体５３は、主部５３１と、分離部５３２を有している。主部５３１は、裏面金属体５３の大部分を占めている。主部５３１は、主放熱部と称されることがある。主部５３１は、平面視において半導体素子４０を内包している。

【0163】

分離部５３２は、主部５３１と電気的に分離されている。分離部５３２と主部５３１との間には、金属体が除去されてなるギャップが存在する。分離部５３２は、島部（アイランド）と称されることがある。分離部５３２は、接合部１２０の直下に設けられている。分離部５３２は、平面視において接合部１２０を内包している。その他の構成は、先行実施形態に記載した半導体装置２０の概略構成と同様である。

【0164】

半導体装置２０は、冷却器１７０により冷却される。冷却器１７０は、内部に有する流路に冷媒が流通することで、半導体装置２０を冷却する。流路に流す冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。冷却器１７０と半導体装置２０との間には、シリコーンゲルなどの熱伝導部材１８０が配置されている。熱伝導部材１８０は、サーマルインターフェイスマテリアル（ＴＩＭ）と称されることがある。熱伝導部材１８０は、冷却器１７０と半導体装置２０との対向面に追従し、対向面間の隙間を埋める。

【0165】

一例として冷却器１７０は、Ｚ方向において半導体装置２０の両側に配置されている。冷却器１７０は、半導体装置２０に積層配置されている。冷却器１７０のひとつは、平面視において裏面金属体５３の主部５３１と重なり、分離部５３２とは重ならないように配置されている。冷却器１７０は、裏面金属体５３の主部５３１に熱的に接続されている。冷却器１７０は、主部５３１を介して半導体装置２０を冷却する。冷却器１７０の他のひとつは、平面視において裏面金属体６３と重なるように配置されている。冷却器１７０は、裏面金属体６３に熱的に接続されている。冷却器１７０は、裏面金属体６３を介して半導体装置２０を冷却する。

【0166】

図２７は、裏面金属体５３のパターンの一例を示している。裏面金属体５３は、ひとつの主部５３１と、ひとつの分離部５３２を有している。分離部５３２は、各主端子９１，９２，９３の接合部１２０を内包するように設けられている。分離部５３２は、主端子９１，９２，９３に対して共通の領域である。

【0167】

＜第５実施形態のまとめ＞
本実施形態によれば、接合部１２０の直下に分離部５３２が設けられている。つまり、超音波接合時に荷重がかかる部分の直下に、分離部５３２が設けられている。分離部５３２は、他の裏面金属体５３の部分（主部５３１）とは切り離れている。一体構造に較べて、分離部５３２は変形しやすくなっている。これにより、超音波接合時において基板５０に応力が生じるのを抑制することができる。したがって、基板５０の受けるダメージ、たとえば絶縁基材５１のダメージを低減することができる。

【0168】

また、接合部１２０の直下に設けられた分離部５３２は、主部５３１とは電気的に分離されている。よって、超音波接合時に、分離部５３２と重なる位置で絶縁基材５１にクラックが生じたとしても、主部５３１側で半導体装置２０としての絶縁性は確保することができる。

【0169】

裏面金属体５３のパターンは、図２７に示した例に限定されない。たとえば主端子９１，９２，９３ごとに、分離部５３２を個別に設けてもよい。つまり、複数の分離部５３２を設けてもよい。

【0170】

本実施形態に記載の構成は、先行実施形態に記載の構成との組み合わせが可能である。

【0171】

（他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

【0172】

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

【0173】

ある要素または層が「上にある」、「連結されている」、「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは、他の要素、または他の層に対して、直接的に上に、連結され、接続され、または結合されていることがあり、さらに、介在要素または介在層が存在していることがある。対照的に、ある要素が別の要素または層に「直接的に上に」、「直接的に連結されている」、「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と言及されている場合、介在要素または介在層は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様のやり方で（例えば、「間に」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」など）解釈されるべきである。この明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙されたひとつまたは複数の項目に関する任意の組み合わせ、およびすべての組み合わせを含む。

【0174】

空間的に相対的な用語「内」、「外」、「裏」、「下」、「低」、「上」、「高」などは、図示されているような、ひとつの要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を説明する記載を容易にするためにここでは利用されている。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用または操作中の装置の異なる向きを包含することを意図することができる。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の要素または特徴の「下」または「真下」として説明されている要素は、他の要素または特徴の「上」に向けられる。したがって、用語「下」は、上と下の両方の向きを包含することができる。この装置は、他の方向に向いていてもよく（９０度または他の向きに回転されてもよい）、この明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。

【0175】

車両の駆動システム１は、上記した構成に限定されない。たとえば、モータジェネレータ３をひとつ備える例を示したが、これに限定されない。複数のモータジェネレータを備えてもよい。電力変換装置４が、電力変換回路としてインバータ６を備える例を示したが、これに限定されない。たとえば、複数のインバータを備える構成としてもよい。少なくともひとつのインバータと、コンバータを備える構成としてもよい。コンバータのみを備えてもよい。

【0176】

半導体素子４０が、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ１１を有する例を示したが、これに限定されない。たとえば、ＩＧＢＴを採用することもできる。ＩＧＢＴは、Insulated Gate Bipolar Transistorの略称である。

【0177】

半導体装置２０は各アームを構成する半導体素子４０を複数備えてもよい。半導体装置２０は、上アーム９Ｈを構成する半導体素子４０Ｈを複数備え、下アーム９Ｌを構成する半導体素子４０Ｌを複数備えてもよい。複数の半導体素子４０Ｈのドレイン電極４０Ｄは、互いに共通のＰ配線５４に接続される。複数の半導体素子４０Ｌのドレイン電極４０Ｄは、互いに共通の中継配線５５に接続される。

【0178】

半導体装置２０が、一相分の上下アーム回路９を構成する例を示したが、これに限定されない。半導体装置２０は、アームのひとつのみを構成してもよい。半導体装置２０は、複数相の上下アーム回路９を構成してもよい。

【0179】

基板５０の表面金属体５２に接合される主端子の数は、特に限定されない。半導体装置２０は、表面金属体５２に接合される主端子を少なくともひとつ備えればよい。

【0180】

表面金属体５２のパターン、表面金属体５２と主端子９１，９２，９３の配置は、上記した例に限定されるものではない。

【0181】

ソース電極４０Ｓが基板６０の表面金属体６２に電気的に接続される例を示したが、これに限定されない。基板６０に代えて、金属板材を採用してもよい。基板６０を排除した構成、つまり片面放熱構造としてもよい。

【0182】

半導体装置２０が導電スペーサ７０を備える例を示したが、これに限定されない。導電スペーサ７０を備えない構成としてもよい。たとえば導電スペーサ７０に代えて、基板６０の表面金属体６２が凸部を有してもよい。

【0183】

半導体装置２０が封止体３０を備える例を示したが、これに限定されない。封止体３０を備えない構成としてもよい。

【符号の説明】

【0184】

１…駆動システム、２…直流電源、３…モータジェネレータ、４…電力変換装置、５…平滑コンデンサ、６…インバータ、７…Ｐライン、８…Ｎライン、９…上下アーム回路、９Ｈ…上アーム、９Ｌ…下アーム、１０…出力ライン、１１…ＭＯＳＦＥＴ、１２…ダイオード、２０…半導体装置、３０…封止体、３０ａ…一面、３０ｂ…裏面、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ…側面、４０、４０Ｈ、４０Ｌ…半導体素子、４０Ｄ…ドレイン電極、４０Ｓ…ソース電極、４０Ｐ…パッド、５０…基板、５０ａ…対向面、５０ｂ…裏面、５１…絶縁基材、５２…表面金属体、５２１…凹凸部、５３…裏面金属体、５３１…主部、５３２…分離部、５４…Ｐ配線、５４１…基部、５４２，５４３…延設部、５５…中継配線、５５１…基部、５５２，５５３，５５４…延設部、５６…Ｎ配線、６０…基板、６０ａ…対向面、６０ｂ…裏面、６１…絶縁基材、６２…表面金属体、６３…裏面金属体、６４…Ｎ配線、６４０…基部、６４１…延設部、６５…中継配線、６５４…基部、６５５…延設部、７０…導電スペーサ、８０、８１…基板接続部、９０…外部接続端子、９１，９２，９３…主端子、９１１…重なり領域、９１２…接合領域、９１３…非接合領域、９１３ａ…先端部、９１３ｂ…横並び部、９１４…薄肉部、９１５…厚肉部、９２１…拡幅部、９２２…縮幅部、９３１…凹部、９３１ａ…形成領域、９３２…バリ、９３３…凹部、９３３ａ…底面、９３３ｂ…側面、９３４…厚肉部、９３５…薄肉部、９３６…凹凸部、９４，９４Ｈ，９４Ｌ…信号端子、９４１…直線部、９４２…延設部、９５…リードフレーム、９６…外周フレーム、９７…タイバー、９８…支持フレーム、９９…端子残部、１００、１０１、１０２、１０３…接合材、１１０…ボンディングワイヤ、１２０…接合部、１２１…隙間、１２２…接点、１３０、１３１…めっき膜、１４０ｒ…超音波ツール、１４１ｒ…凸部、１５０…接合体、１６０…コンタミネーション、１７０…冷却器、１８０…熱伝導部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】