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公開番号2024098347
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-23
出願番号2023001803
出願日2023-01-10
発明の名称半導体モジュール
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01L 21/52 20060101AFI20240716BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体モジュールにおいて、表面電極のクラックを抑制する。
【解決手段】半導体モジュールであって、半導体基板と、前記半導体基板の表面に設けられた表面電極と、金属ブロックと、前記表面電極を前記金属ブロックに接続しているはんだ層と、を有する。前記半導体基板と前記金属ブロックの積層方向に沿って見たときに、前記金属ブロックの前記はんだ層に対する第1接合領域が、前記表面電極の前記はんだ層に対する第2接合領域よりも狭い。前記第1接合領域内に、複数の溝が設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体モジュールであって、
半導体基板（１２）と、
前記半導体基板の表面に設けられた表面電極（１２ａ）と、
金属ブロック（１６）と、
前記表面電極を前記金属ブロックに接続しているはんだ層（１４）と、
を有し、
前記半導体基板と前記金属ブロックの積層方向に沿って見たときに、前記金属ブロックの前記はんだ層に対する接合領域である第１接合領域が、前記表面電極の前記はんだ層に対する接合領域である第２接合領域よりも狭く、
前記第１接合領域内に、複数の溝（１８）が設けられている、
半導体モジュール。
続きを表示（約 510 文字）【請求項２】
前記積層方向に沿って見たときに、前記金属ブロックが長方形であり、
前記複数の溝が、前記長方形の短辺に沿って伸びている、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記第１接合領域内に、前記複数の溝と複数の凸条（２０）が交互に配置されており、
前記第１接合領域の中央部に配置された前記凸条の高さが、前記第１接合領域の外周部に配置された前記凸条の高さよりも低い、
請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記はんだ層の線膨張係数が、前記金属ブロックの線膨張係数よりも高い、請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１接合領域内に、前記複数の溝と複数の凸条が交互に配置されており、
前記第１接合領域の中央部に配置された前記凸条の高さが、前記第１接合領域の外周部に配置された前記凸条の高さよりも高い、
請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記はんだ層の線膨張係数が、前記金属ブロックの線膨張係数よりも低い、請求項５に記載の半導体モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【０００２】
特許文献１に開示の半導体モジュールでは、半導体チップと、放熱用の金属ブロックと、
はんだ層を有している。はんだ層は、半導体チップと金属ブロックを接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－０４１７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体モジュールの使用時に、半導体モジュールが繰り返し発熱する。半導体チップと金属ブロックの線膨張係数が互いに異なるので、半導体モジュールが繰り返し発熱すると、はんだ層に繰り返し熱応力が加わる。これにより、はんだ層が塑性変形により流動し、はんだ層に接合されている半導体チップの表面電極（すなわち、半導体基板の表面に設けられた電極）に高い応力が加わる。その結果、表面電極にクラックが生じる場合がある。本明細書では、半導体モジュールにおいて、表面電極のクラックを抑制する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体モジュールは、半導体基板と、前記半導体基板の表面に設けられた電極と、金属ブロックと、前記電極を前記金属ブロックに接続しているはんだ層と、を有する。前記半導体基板と前記金属ブロックの積層方向に沿って見たときに、前記金属ブロックの前記はんだ層に対する接合領域である第１接合領域が、前記電極の前記はんだ層に対する接合領域である第２接合領域よりも狭い。前記第１接合領域内に、複数の溝が設けられている。
【０００６】
この半導体モジュールでは、金属ブロックの第１接合領域内に複数の溝が設けられている。溝によってはんだ層の流動が抑制されるので、半導体基板の表面電極に加わる応力が低減される。したがって、この半導体モジュールによれば、表面電極のクラックを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施例１の半導体モジュールの断面図。
半導体基板と金属ブロックを上から見た平面図。
上部主電極の外周端とその周辺の拡大断面図。
実施例２の半導体モジュールの断面図。
実施例３の半導体モジュールの断面図。
第１変形例の半導体モジュールの図２に対応する平面図。
第２変形例の半導体モジュールの図２に対応する平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書が開示する一例の半導体モジュールでは、前記積層方向に沿って見たときに、前記金属ブロックが長方形であってもよい。前記複数の溝が、前記長方形の短辺に沿って伸びていてもよい。
【０００９】
金属ブロックが長方形の場合、その長手方向の端部（すなわち、長方形の長辺に沿う方向の端部）において表面電極に応力が加わり易い。しかしながら、複数の溝が長方形の短辺に沿って伸びていると、金属ブロックの長手方向の端部で生じる応力を効果的に抑制できる。したがって、当該端部近傍で表面電極のクラックを抑制できる。
【００１０】
本明細書が開示する一例の半導体モジュールでは、前記第１接合領域内に、前記複数の溝と複数の凸条が交互に配置されていてもよい。前記第１接合領域の中央部に配置された前記凸条の高さが、前記第１接合領域の外周部に配置された前記凸条の高さよりも低くてもよい。この場合において、前記はんだ層の線膨張係数が、前記金属ブロックの線膨張係数よりも高くてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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