特許ウォッチ

公開番号2025025374
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130092
出願日2023-08-09
発明の名称半導体装置および半導体装置の製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250214BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】絶縁封止部材の気泡、剥離および結露の発生を防止して、絶縁信頼性の向上を図る。
【解決手段】半導体装置10は、複数の配線パターン12b、12c-1、12c-2を備える絶縁基板12と、複数の配線パターン12b、12c-1、12c-2の少なくとも1つの配線パターン12c-1上に配置された半導体チップ1と、半導体チップ1と電気的に接続される金属ワイヤ14-1、14-2、14-3と、絶縁基板12を底部に配置するケース16とを有する。また、絶縁封止部材15が、絶縁基板12とケース16とで囲まれる領域に対し、絶縁基板12の上面から半導体チップ1を覆い、金属ワイヤ14-1、14-2、14-3の少なくとも一部が露出する深さまで該領域に充填される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の配線パターンを備える絶縁基板と、
前記複数の配線パターンの少なくとも１つの配線パターン上に配置された半導体チップと、
前記半導体チップと電気的に接続される金属配線と、
前記絶縁基板を底部に配置するケースと、
前記絶縁基板と前記ケースとで囲まれた領域に対し、前記絶縁基板の上面から前記半導体チップを覆い、前記金属配線の少なくとも一部が露出する厚さまで前記領域に充填される絶縁封止部材と、
を有する半導体装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記絶縁封止部材は、ゲルである、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体チップは、縦型の半導体チップであり、おもて面主電極と、前記配線パターンに接続される裏面主電極とを備え、
前記おもて面主電極と電気的に接続される前記配線パターンに接続され、外部に導出される第１の端子を備え、
前記第１の端子は、前記絶縁封止部材に覆われず露出している箇所を有し、
前記金属配線は、前記裏面主電極と電気的に接続され、
前記金属配線と前記第１の端子が隣接する箇所であって、前記金属配線が前記絶縁封止部材で覆われていない露出箇所もしくは前記第１の端子が露出している箇所の少なくとも一方を被覆する絶縁部材を備える、
請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップは、縦型の半導体チップであり、おもて面主電極と、前記配線パターンに接続される裏面主電極とを備え、
前記裏面主電極と電気的に接続される前記配線パターンに接続され、外部に導出される第１の端子を備え、
前記第１の端子は、前記絶縁封止部材に覆われず露出している箇所を有し、
前記金属配線は、前記おもて面主電極と電気的に接続され、
前記金属配線と前記第１の端子が隣接する箇所であって、前記金属配線が前記絶縁封止部材で覆われていない露出箇所もしくは前記第１の端子が露出している箇所の少なくとも一方を被覆する絶縁部材を備える、
請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップは、縦型の半導体チップであり、おもて面主電極と、前記配線パターンに接続される裏面主電極とを備え、
前記おもて面主電極と電気的に接続される前記配線パターンに接続されて、外部に導出される第１の端子と、
前記裏面主電極と電気的に接続され前記第１の端子が接続される前記配線パターンとは異なる前記配線パターンに接続されて、外部に導出される第２の端子と、を備え、
前記第１の端子および前記第２の端子は、前記絶縁封止部材に覆われず露出している箇所を有し、
前記第１の端子が露出している箇所もしくは前記第２の端子が露出している箇所の少なくとも一方を被覆する絶縁部材を備える、
請求項２記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップは、縦型の半導体チップであり、前記配線パターンに接続される裏面主電極、おもて面主電極および前記半導体チップのおもて面に設けられた制御電極を備え、
前記金属配線は、前記制御電極と電気的に接続される第１の金属配線と、前記裏面主電極と電気的に接続される第２の金属配線を備え、
前記第１の金属配線と前記第２の金属配線が隣接する箇所であって、前記絶縁封止部材で覆われていない露出箇所のうち、前記第１の金属配線もしくは前記第２の金属配線の少なくとも一方を被覆する絶縁部材を備える、
請求項２記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップは、縦型の半導体チップであり、前記配線パターンに接続される裏面主電極と、おもて面主電極とを備え、
前記金属配線は、前記おもて面主電極と電気的に接続される第１の金属配線と、前記裏面主電極と電気的に接続される第２の金属配線を備え、
前記第１の金属配線と前記第２の金属配線が隣接する箇所であって、前記絶縁封止部材で覆われていない露出箇所のうち、前記第１の金属配線もしくは前記第２の金属配線の少なくとも一方を被覆する絶縁部材を備える、
請求項２記載の半導体装置。
【請求項８】
電流定格が１００Ａ以上かつ電圧定格が１７００Ｖ以上である、請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁封止部材の前記絶縁基板の上面からの厚さが３ｍｍ以下である、請求項１乃至７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記絶縁部材は、接着剤または樹脂である、請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、放熱用ベースの上に、パワー半導体素子を実装した絶縁回路基板を接合した構造になっており、金属端子を介して外部回路に電気的に接続される。また、半導体装置は、樹脂ケースと閉空間をなしており、その内部は絶縁封止部材で充填される構造を有している。
【０００３】
関連技術としては、例えば、基板を支えるケースに下面にのみ開放部を有する部材を形成し、部材の下面が一次封止樹脂に接して内部に密閉空間を有する構成の半導体パワーモジュールが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００１－２１０７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、絶縁封止部材の気泡、剥離および結露の発生を防止して、絶縁信頼性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、半導体装置が提供される。半導体装置は、複数の配線パターンを備える絶縁基板と、複数の配線パターンの少なくとも１つの配線パターン上に配置された半導体チップと、半導体チップと電気的に接続される金属配線と、絶縁基板を底部に配置するケースと、絶縁基板とケースとで囲まれた領域に対し、絶縁基板の上面から半導体チップを覆い、金属配線の少なくとも一部が露出する厚さまで領域に充填される絶縁封止部材と、を有する。
また、上記課題を解決するために、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の製造方法は、複数の配線パターンを備える絶縁基板と絶縁基板を底部に配置するケースとで囲まれた領域に対し、絶縁基板の上面から、複数の配線パターンの少なくとも１つの配線パターン上に配置された半導体チップを覆い、半導体チップと電気的に接続される金属配線の少なくとも一部が露出する厚さまで領域に絶縁封止部材を充填する。
【発明の効果】
【０００７】
１側面によれば、絶縁封止部材の気泡、剥離および結露の発生を防止して、絶縁信頼性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の半導体装置の一例を説明するための図である。
絶縁封止部材の深さと気泡発生との関係を示す図である。
半導体装置の構成の一例を示す図である。
半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
絶縁部材の被覆動作の一例を示す図である。
半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
半導体装置の等価回路の一例を示す図である。
ＭＯＳＦＥＴの平面図である。
外部に導出される端子とワイヤとの絶縁部材による被覆の一例を示す図である。
絶縁封止部材の充填および絶縁部材による被覆の一例を示す図であり、（ａ）は絶縁封止部材の充填および外部に導出される端子の被覆状態を示し、（ｂ）は絶縁封止部材の充填およびワイヤの被覆状態を示す図である。
外部に導出される端子とワイヤとの絶縁部材による被覆の一例を示す図である。
図１３に示すＸ１－Ｘ２の部分の断面図である。
絶縁封止部材の充填および絶縁部材による被覆の一例を示す図であり、（ａ）は絶縁封止部材の充填および外部に導出される端子の被覆状態を示し、（ｂ）は絶縁封止部材の充填およびワイヤの被覆状態を示す図である。
第１の端子と第２の端子との絶縁部材による被覆の一例を示す図である。
絶縁封止部材の充填および絶縁部材による被覆の一例を示す図であり、（ａ）は絶縁封止部材の充填および第２の端子の被覆状態を示し、（ｂ）は絶縁封止部材の充填および第１の端子の被覆状態を示す図である。
制御電極配線と裏面電極配線との絶縁部材による被覆の一例を示す図である。
おもて面主電極配線と裏面電極配線との絶縁部材による被覆の一例を示す図である。
縦型の半導体チップを備える半導体装置の構成の一例を示す図である。
縦型の半導体チップを備える半導体装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の半導体装置の一例を説明するための図である。半導体装置１０の横断面図を示している。半導体装置１０は、冷却体１１に搭載された半導体チップ１および絶縁基板（絶縁回路基板）１２を備える。
【００１０】
絶縁基板１２は、セラミック１２ａ、パターン（箔）１２ｂ、１２ｃ－１、１２ｃ－２を有する（以下、パターン１２ｃ－１、１２ｃ－２を総称する場合はパターン１２ｃと呼ぶ）。また、パターン１２ｂ、１２ｃが例えば、銅パターンの場合には、セラミック１２ａに対して、パターン１２ｂ、１２ｃを直接接合したＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板を使用できる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許