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公開番号2024156552
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-06
出願番号2023071123
出願日2023-04-24
発明の名称半導体装置、半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法
出願人株式会社東芝
代理人個人
主分類H01L 23/29 20060101AFI20241029BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子の耐湿性および、半導体素子に設けられたボンディングワイヤと、表面電極と、の接合部の信頼性が高い半導体モジュールを提供することである。
【解決手段】実施形態の半導体モジュールは半導体素子と前記半導体素子上に設けられた表面電極と前記表面電極上に接続されたボンディングワイヤとを含む半導体装置において、前記表面電極と前記ボンディングワイヤとの接合部を覆うように設けられた第1の封止部材と、前記表面電極のうち前記第1の封止部材が封止していない部分を覆うように設けられた第2の封止部材と、前記第1の封止部材および前記第2の封止部材を覆うように設けられた第3の封止部材と、を備えた半導体装置を提供する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子と前記半導体素子上に設けられた表面電極と前記表面電極上に接続されたボンディングワイヤとを含む半導体装置において、
前記表面電極と前記ボンディングワイヤとの接合部を覆うように設けられた第１の封止部材と、
前記表面電極の表面のうち前記第１の封止部材が封止していない部分を覆うように設けられた第２の封止部材と、
前記第１の封止部材および前記第２の封止部材を覆うように設けられた第３の封止部材と、
を備えた半導体装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
封止部材の弾性率は、前記第１の封止部材が最も高く、前記第２の封止部材、前記第３の封止部材の順に高い値を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の封止部材は、前記第３の封止部材よりも耐湿性を有する請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の封止部材の鉛直方向の厚みが、前記ボンディングワイヤの直径よりも薄い請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２の封止部材は前記第１の封止部材全体を覆い、前記第３の封止部材は前記第１の封止部材とは接さず、前記第２の封止部材とのみ接する請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
筐体と、
前記筐体内に設けられた請求項３に記載の半導体装置と、
を有する半導体モジュール。
【請求項７】
半導体素子上に設けられた表面電極へ、ボンディングワイヤを接合する工程と、
第１の封止部材を、前記表面電極と前記ボンディングワイヤの接合部に供給する工程と、
第２の封止部材を、前記表面電極の表面および前記第１の封止部材の少なくとも一部と接するように供給する工程と、
第３の封止部材を前記第２の封止部材を覆うように供給する工程と、
を含む半導体モジュールの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置、半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールは、通常、導体パターンを有する基板と、基板上に実装され、一方の面（裏面）に導体パターンと接合される裏面電極を有し、他方の面（表面）に表面電極が設けられている半導体素子と、表面電極と導体パターンなどとを電気的に接合するボンディングワイヤを有している。半導体素子は、高温高湿の環境下において安定した性能を発揮するために、耐湿性を有する熱硬化性樹脂などの封止材料により封止されている。しかし、半導体素子へ通電を繰り返すと、半導体素子の発熱に伴い封止材料が熱膨張・収縮をくり返すことにより、封止材料が表面電極から剥離するという課題や、ボンディングワイヤと電極等の接合が破壊され接続不良を発生してしまうといった課題がある。
【０００３】
そこで、半導体素子の耐湿性を十分に確保しつつ、半導体素子とボンディングワイヤ、あるいはボンディングワイヤと導体パターンとの接合部の信頼性が高い半導体モジュールの提供が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１８２３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、半導体装置の耐湿性および、半導体素子に設けられたボンディングワイヤと、表面電極との接合部の信頼性が高い半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
半導体素子と前記半導体素子上に設けられた表面電極と前記表面電極上に接続されたボンディングワイヤとを含む半導体装置において、前記表面電極と前記ボンディングワイヤとの接合部を覆うように設けられた第１の封止部材と、前記表面電極のうち前記第１の封止部材が封止していない部分を覆うように設けられた第２の封止部材と、前記第１の封止部材および前記第２の封止部材を覆うように設けられた第３の封止部材と、を備えた半導体装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態に係る半導体モジュールの断面図。
第１の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法。
第１の実施形態に係る半導体モジュール製造方法のステップＳ３における半導体モジュールの断面の概略図。
第１の実施形態に係る半導体モジュール製造方法のステップＳ４における半導体モジュールの断面の概略図。
第１の実施形態に係る一般的な半導体モジュールの断面図。
第１の実施形態に係るボンディングワイヤ接合部にかかる累積非弾性ひずみと第２の封止部材５にかかる垂直応力の比較を示す図。
第２の実施形態に係る半導体モジュールの断面図。
第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の半導体モジュールおよび半導体モジュール製造方法について図面を参照して説明する。本明細書においては各部分の配置および構成について表面、裏面を用いて説明する場合、表面の反対側の面が裏面とする。
【０００９】
第１の実施形態の半導体モジュールおよび半導体モジュール製造方法を図１から図５を参照して説明する。まず、第１の実施形態に係る半導体モジュールの構造について説明する。図１に、第１の実施形態に係る半導体モジュールの断面図を示す。図１に示すように半導体装置１００は、絶縁基板１と、絶縁基板１に設けられた、表面電極２ａ及び裏面電極（不図示）を有する半導体素子２と、半導体素子２に設けられた表面電極２ａに接続されたボンディングワイヤ３と、表面電極２ａとボンディングワイヤ３との接合部を覆うように設けられた第１の封止部材４と、第１の封止部材４の周囲に第１の封止部材４と接するように設けられた第２の封止部材５と、を備える。また、半導体モジュール１０１は、半導体モジュール１０１は、半導体装置１００が載置され、半導体素子２の熱を放熱するためのベース板７と、ベース板７の外周に設けられ、ベース板７に載置された半導体装置１００全体を第３の封止部材６により封止できるように周囲を囲うケース８を備える。
【００１０】
絶縁基板１は、絶縁層１１と、導体パターン１２とを有し、これらが積層した構造をしている。絶縁層１１には、複数の導体パターン１２が設けられており、それぞれの導体パターン１２どうしは、空間を介することや絶縁層１１により電気的に絶縁されている。絶縁層１１としては、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）、アルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いることができる。絶縁層１１は、表面１１ａと、裏面１１ｂとを有している。導体パターン１２は、絶縁層１１の表面１１ａおよび裏面１１ｂにそれぞれ設けられている。導体パターン１２には、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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