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公開番号2025162438
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-27
出願番号2024065736
出願日2024-04-15
発明の名称半導体装置及び電力変換装置
出願人三菱電機株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20251020BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】配線板の接合信頼性を確保する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置101は、上面に回路層12が形成された絶縁基板10と、絶縁基板10の回路層12の上に第1導電性接合材31を介して接合され、上面に電極層21が形成された半導体素子20と、絶縁基板10の回路層12と半導体素子20の電極層21との少なくとも一方の上に第2導電性接合材32を介して接合された導電体40と、導電体40に溶接された配線板50と、を備え、第2導電性接合材32は、導電体40の側面を覆うフィレット形状32fを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上面に回路層が形成された絶縁基板と、
前記絶縁基板の前記回路層の上に第１導電性接合材を介して接合され、上面に電極層が形成された半導体素子と、
前記絶縁基板の前記回路層と前記半導体素子の前記電極層との少なくとも一方の上に第２導電性接合材を介して接合された導電体と、
前記導電体に溶接された配線板と、
を備え、
前記第２導電性接合材は、前記導電体の側面を覆うフィレット形状を有する、
半導体装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記導電体は、前記導電体の上面から突出した凸部を有し、
前記配線板は、前記導電体の前記凸部が挿入される開口部を有し、
前記導電体の前記凸部の側面と前記配線板の前記開口部を形成する内壁面とが溶接された、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記導電体は、前記上面の端部が前記配線板の前記開口部よりも外側に位置するように形成された、
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導電体は、前記絶縁基板の前記回路層と前記半導体素子の前記電極層との少なくとも一方の上に前記第２導電性接合材を介して接合される第１層と、前記第１層の上に配置されアルミニウムを含む第２層と、前記第２層の上に配置され前記配線板と溶接される第３層と、から構成された、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記回路層及び前記電極層は、アルミニウムを含む層であり、
前記第２導電性接合材は、酸化銀を主成分とした銀焼結材であり、
前記導電体は、アルミニウムを含み、前記絶縁基板の前記回路層と前記半導体素子の前記電極層との少なくとも一方の上に前記第２導電性接合材を介して接合される第２層と、前記第２層の上に配置され前記配線板と溶接される第３層と、から構成された、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１導電性接合材及び前記第２導電性接合材は、はんだ材、ろう材又は銀焼結材である、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第３層は、銅又はニッケルからなる、
請求項４又は請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１層は、銅又はニッケルからなる、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変化して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置及び電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の内部配線の省スペース化等のため、板状の配線板を用いた半導体装置が増えている。また、配線板の接合方法として、レーザー溶接により、絶縁基板上に形成された回路層又は半導体素子上に形成された電極層に配線板を接合する方法が提案されている。
【０００３】
レーザー溶接による配線板の接合は、レーザー溶接時の溶け込み深さによっては、絶縁基板の絶縁層又は半導体素子の素子構造を破壊する場合がある。そこで、レーザー溶接時の対策として、例えば、特許文献１では、絶縁基板の回路層上に導電体（金属板）をはんだ接合し、導電体と配線板（外部端子）とをレーザー溶接することで、溶接部が絶縁層に達することを防ぎ、絶縁基板の絶縁層の破壊を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－２０５０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体装置は、複数の異なる材料から構成される多層構造体であるため、半導体装置の動作時の温度変化に伴い、材料間の熱膨張率の差による応力が発生する。特許文献１の装置では、半導体装置の動作時の温度変化に伴い、絶縁基板と導電体との接合部であるはんだに応力が集中し、はんだに亀裂が発生、進展し、接合部の信頼性を確保することが困難になる恐れがある。すなわち、特許文献１の装置では、半導体装置の動作時の温度変化により、配線板の接合信頼性を確保することが困難になる、という問題があった。
【０００６】
本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、配線板の接合信頼性を確保する半導体装置及び電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る半導体装置は、上面に回路層が形成された絶縁基板と、絶縁基板の回路層の上に第１導電性接合材を介して接合され、上面に電極層が形成された半導体素子と、絶縁基板の回路層と半導体素子の電極層との少なくとも一方の上に第２導電性接合材を介して接合された導電体と、導電体に溶接された配線板と、を備え、第２導電性接合材は、導電体の側面の一部を覆うフィレット形状を有する。
【０００８】
本開示に係る電力変換装置は、本開示に係る半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力する制御回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る半導体装置及び電力変換装置によれば、配線板の接合信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す概略図である。
本開示の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す模式図である。
本開示の実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の構造を示す断面概略図である。
本開示の実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の構造を示す断面概略図である。
本開示の実施の形態２に係る半導体装置の構造を示す概略図である。
本開示の実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す模式図である。
本開示の実施の形態３に係る半導体装置の構造を示す概略図である。
本開示の実施の形態４に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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