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公開番号2025014321
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023116797
出願日2023-07-18
発明の名称半導体装置、及び車両
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人,個人,個人,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐ。
【解決手段】半導体装置(1)は、配線板(2)と、配線板上に配置された半導体素子(3A)と、半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材(901、902)により接合されたリード(4A)と、を備え、半導体素子の主電極は、第1の方向に延伸する絶縁層(306)により分割された第1のパッド(303)と第2のパッド(304)とを有し、リードは、半導体素子の主電極と向かい合う接合面(401)のうちの絶縁層と向かい合う位置に、上面側に変位した底面(413)を有し、第1の方向(Y方向)に延伸する凹部(410)が形成されており、リードの凹部は、第1の方向の少なくとも一端が、接合面の平面視においてリードの第1の方向の端に位置し、底面における接合材と接触していない領域が凹部の第1の方向の一端から他端まで連続している。
【選択図】図10C
特許請求の範囲【請求項１】
配線板と、前記配線板上に配置された半導体素子と、前記半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材により接合されたリードと、を備え、
前記半導体素子の前記主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層により分割された第１のパッドと第２のパッドとを有し、
前記リードは、前記半導体素子の前記主電極と向かい合う接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面とは反対の上面側に変位した底面を有し、前記第１の方向に延伸する凹部が形成されており、
前記リードの前記凹部は、前記第１の方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向の端に位置し、前記底面における前記接合材と接触していない領域が前記凹部の前記第１の方向の一端から他端まで連続している
半導体装置。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記半導体素子は、前記上面に配置された、前記第１のパッドと前記第２のパッドとを分割する前記絶縁層の内部で前記第１の方向に延伸する導電性のランナー部と、前記ランナー部の前記第１の方向の一端に接続され、前記上面に露出している制御電極と、をさらに有し、
前記制御電極は、前記リードの前記凹部を前記第１の方向に延長した位置で露出している
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記リードの前記凹部は、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向での一端から他端まで延伸している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記絶縁層は、前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間隙が第１の間隙となる第１の区間と第３の区間との間に、前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間隙が前記第１の間隙よりも大きい第２の間隙となる第２の区間が存在するように、前記第１のパッドと前記第２のパッドとを分割しており、
前記リードの前記接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面の平面視において一端が前記第２の区間内にあり、他端が前記リードの前記第１の方向での端まで延伸した別個の凹部を有する
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記接合面の平面視における前記リードの前記凹部の幅が、前記第１の間隙以上である、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記リードの凹部が、前記リードのうちの前記絶縁層と向かい合う部分を半抜き加工により変位させて形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子の前記絶縁層上に、前記第１のパッド上の第１の接合材、及び前記第２のパッド上の第２の接合材と連結しており、かつ前記リードの前記凹部の底面から離間している接合材のブリッジを有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記配線板の前記半導体素子が配置された面とは反対側の面に熱的に接続される冷却器をさらに備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体装置を備える、車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、及び車両に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ装置等の電力変換装置に用いられる半導体装置には、はんだ等の接合材により半導体素子の主電極と導体板とを接合したものがある。この種の半導体装置には、接合信頼性の向上を目的として、導体板にはんだを収容する凹部を形成したものがある（例えば、特許文献１、２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０１９／２４４４９２号
特開２０１２－１０４７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した半導体装置では、接合材により半導体素子の主電極と導体板とを接合するときに、溶融した接合材が飛散し、半導体素子表面の意図しない部位に付着して残留することにより、半導体装置の動作不良の原因になることがある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、半導体素子の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐことを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る半導体装置は、配線板と、前記配線板上に配置された半導体素子と、前記半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材により接合されたリードと、を備え、前記半導体素子の前記主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層により分割された第１のパッドと第２のパッドとを有し、前記リードは、前記半導体素子の前記主電極と向かい合う接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面とは反対の上面側に変位した底面を有し、前記第１の方向に延伸する凹部が形成されており、前記リードの前記凹部は、前記第１の方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向の端に位置し、前記底面における前記接合材と接触していない領域が前記凹部の前記第１の方向の一端から他端まで連続している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体素子の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。
図１のＡ－Ａ’線で切断した半導体装置の構成例を示す断面側面図である。
図１の半導体装置を適用したインバータ装置の回路構成例を示す図である。
半導体素子の上面電極の構成例を示す上面図である。
図４のＢ－Ｂ’線の位置における半導体素子の構成例を示す断面図である。
半導体素子の上面の主電極と接合するリードの従来例を示す断面図である。
溶融した接合材の平面形状の好ましい例を示す部分上面図である。
溶融した接合材に生じるブリッジの例を示す部分上面図である。
図６ＣのＣ－Ｃ’線の位置における接合材の状態を例示する断面図である。
図６ＣのＤ－Ｄ’線の位置における接合材の状態を例示する断面図である。
図６ＣのＥ－Ｅ’線の位置における接合材の状態を例示する断面図である。
一実施の形態に係るリードの形状を例示する斜視図である。
一実施の形態に係るリードの形状を説明する断面図である。
一実施の形態に係るリードの形成方法の一例を説明する断面図である。
一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
リードの形状の変形例を示す上面図である。
図１１ＡのＦ－Ｆ’線の位置における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
本発明に係る半導体装置を適用した車両の一例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、参照する各図におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、例示する半導体装置等における平面や方向を定義する目的で示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交し、右手系を成している。以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向は、図示されるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の矢印（正負）の方向と関連付ける場合には、「正側」又は「負側」が付される。
【００１０】
本明細書では、Ｚ方向を上下方向と呼ぶことがある。本明細書において、「上」や「上方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向正側であることを意図し、「下」や「下方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向負側であることを意図する。例えば、「部材Ａの上に部材Ｂが配置される」と記載されるとき、部材Ｂは、部材ＡからみてＺ方向正側に配置される。また、「部材Ａの上面」と記載されるとき、その面は、部材ＡにおけるＺ方向正側の端に位置し、Ｚ方向正側を向いた面である。本明細書において、「上面視」は、対象となる物品（例えば、半導体装置等）をＺ方向正側からみたときの平面視を意図する。本明細書において、「側面視」は、対象となる物品をＸ方向負側又はＸ方向正側からみたときの平面視を意図し、Ｘ方向負側からみたときの平面視を「左側面視」と呼び、Ｘ方向正側からみたときの平面視を「右側面視」と呼ぶこともある。これらの方向や面は、説明の便宜上用いる文言であり、半導体装置の取付姿勢等によっては、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の方向のそれぞれとの対応関係が変わることがある。例えば、本明細書では、半導体素子における配線板と向かい合う面を下面と呼び、下面とは反対側の面を上面と呼ぶが、これに限らず、配線板と向かい合う面が上面と呼ばれ、その反対側の面が下面と呼ばれてもよい。半導体素子における下面及び上面は、側面と呼ばれてもよい。また、各図における縦横比や各部材同士の大小関係は、あくまで模式的に表されており、実際に製造される半導体装置等における関係とは必ずしも一致しない。説明の便宜上、各部材同士の大小関係を誇張して表現している場合も想定される。
（【００１１】以降は省略されています）

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