(57)【要約】【課題】電極部材と半導体素子との間の局所的な電流の集中を確実に防止できる圧接型半導体装置を提供する。【解決手段】圧接型半導体装置１は、半導体素子２と、加圧部材３と、加圧部材３により半導体素子２の表面に圧接される電極部材４とを備える。電極部材４は表面に均一に配置され、半導体素子２の酸化被膜２ａを貫通可能な複数の凸部５と、凸部５を囲繞して形成された平面部６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、加圧部材と、該加圧部材により該半導体素子の表面に圧接されて通電可能な状態とされる電極部材とを備える圧接型半導体装置において、
該電極部材は、該半導体素子の表面に圧接される側の面に均一に配置され、該半導体素子の表面に形成された酸化被膜を貫通可能な複数の凸部と、
該凸部を囲繞して形成された平面部とを備えることを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の圧接型半導体装置において、前記凸部は相互に１０〜５００μｍの中心間距離を存して均一に配置されていることを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の圧接型半導体装置において、前記凸部は錐形状であることを特徴とする圧接型半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の圧接型半導体装置において、前記電極部材は、前記凸部の表面形状に沿う形状の凹部を備える鋳型を用いて、電鋳法により形成されることを特徴とする圧接型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧接半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置として、基板等に実装された半導体素子がワイヤを介して給電体に接続されているものが知られている。また、半導体素子の表裏両面を電極部材で挟持し、該電極部材を加圧することにより該半導体素子に圧接させる圧接型半導体装置も知られている。
【０００３】
前記圧接型半導体装置では、前記電極部材は前記半導体素子に面接触により通電すると考えられるが、実際には該電極部材の表面の微小突起による点接触の集合となっている。この結果、前記圧接型半導体装置では、前記電極部材の表面状態によっては前記半導体素子に対する接触が不均一となり、局所的に電流が集中するとその部分にジュール熱が発生して該半導体素子が破壊されるという問題がある。
【０００４】
そこで、前記問題を解決するために、前記電極部材の表面に規則的に凹凸面を設け、局所的に電流が集中することを防止するようにした圧接型半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第９９／１２１９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記電極部材の表面に規則的に凹凸面を設けた圧接型半導体装置では、局所的な電流の集中を十分に防止することができないという不都合がある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、電極部材と半導体素子との間の局所的な電流の集中を確実に防止することができる圧接型半導体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】
【０００８】
本発明者らは、前記電極部材の表面に規則的に凹凸面を設けた圧接型半導体装置では、局所的な電流の集中を十分に防止することができない理由について、鋭意検討を重ねた。その結果、凸部が前記電極部材の表面全体に存在すると、一見凸部当たりの電流値が小さく分散され有利であるかに思われるが、実際には１つの凸部にかかる荷重が小さくなり、これが電流の分散に不具合をもたらすことを知見した。
【０００９】
すなわち、前記凸部は前記半導体素子の表面に圧接されることにより、該表面に形成されている酸化被膜を破壊、貫通することによりその部分の接触抵抗を低減して、該半導体素子と導通を確保することができる。ところが、荷重が不足して前記凸部が前記酸化被膜を十分に貫通することができないと、電流の流れやすさが不均一になる。荷重を大きくすれば前記凸部に前記酸化被膜を貫通させることが可能になるが、荷重が過大になると前記半導体素子を破壊する虞があり、荷重の調整が困難になる。
【００１０】
そこで、本発明者らは、前記知見に基づいてさらに検討を重ね、本発明に到達した。本発明は、前記目的を達成するために、半導体素子と、加圧部材と、該加圧部材により該半導体素子の表面に圧接されて通電可能な状態とされる電極部材とを備える圧接型半導体装置において、該電極部材は、該半導体素子の表面に圧接される側の面に均一に配置され、該半導体素子の表面に形成された酸化被膜を貫通可能な複数の凸部と、該凸部を囲繞して形成された平面部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の圧接型半導体装置において、前記電極部材は、前記半導体素子の表面に圧接される側の面に均一に配置された複数の凸部と、該凸部を囲繞して形成された平面部とを備えており、前記凸部は前記半導体素子の表面の酸化被膜を貫通可能に形成されている。
【００１２】
ここで、前記凸部はその周囲が前記平面部に囲繞されているので、前記電極部材の表面に規則的に凹凸面を設ける場合に比較して単位面積当たりの数が少なく、該凸部１つ当たりの荷重が大きくなる。従って、前記凸部は確実に前記酸化被膜を貫通することができる。また、前記平面部は前記凸部が前記酸化被膜を貫通する際のストッパーとして作用し、該凸部の前記半導体素子への侵入を抑制する。従って、前記凸部が前記半導体素子に過度に侵入することによる該半導体素子の破壊を防止することができる。
【００１３】
この結果、本発明の圧接型半導体装置によれば、より小さな荷重で個々の前記凸部が確実に前記酸化被膜を貫通するので、前記電極部材と前記半導体素子との導通を確保することができ、該半導体素子に均一に電流を供給することができる。
【００１４】
また、本発明の圧接型半導体装置において、前記凸部は相互に１０〜５００μｍの中心間距離を存して均一に配置されていることが好ましい。前記凸部の中心間距離が１０μｍ未満では、該凸部１つ当たりの荷重を十分に大きくすることができないことがあり、前記平面部がストッパーとして十分に作用しないことがある。また、前記凸部の中心間距離が５００μｍ（０．５ｍｍ）を超えると、前記半導体素子に均一に電流を供給する作用が十分に得られないことがある。
【００１５】
また、本発明の圧接型半導体装置において、前記凸部は錐形状であることが好ましい。前記錐形状は、円錐形状でもよく角錐形状であってもよい。前記凸部は錐形状であることにより、その先端部が鋭利であるので前記酸化被膜を有利に貫通することができる。また、前記凸部は錐形状であることによりその基部ほど断面積が大であり、前記半導体素子に対して侵入するほど抵抗が大になるので、過度の侵入を抑制することができる。また、荷重に偏りが発生した場合、該荷重を均一化する作用を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の圧接型半導体装置において、前記電極部材は、前記凸部の表面形状に沿う形状の凹部を備える鋳型を用いて、電鋳法により形成されることが好ましい。前記電極部材は、前記電鋳法により形成されることにより、前記凸部の形状が微細であってもその形状について良好な再現性を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の圧接型半導体装置の構成例を示す説明的断面図。
【図２】図１に示す電極部材の表面を示す平面図。
【図３】図２に示す凸部の拡大図。
【図４】本発明の圧接型半導体装置の構成例を示す説明的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の圧接型半導体装置１は、半導体素子２と、半導体素子２の表裏両面に配設される加圧部材３と、加圧部材３により半導体素子２の表面に圧接されて通電可能な状態とされる電極部材４とを備える。
【００２０】
電極部材４は、例えば銅等の良導性金属からなり、加圧部材３の半導体素子２に対向する面に、加圧部材３と一体的に設けられている。電極部材４は、半導体素子２の表面に圧接される側の面に均一に配置された複数の凸部５と、凸部５を囲繞して形成された平面部６とを備えている。
【００２１】
凸部５は、図２に示すように、相互に中心間距離Ｄを存して均一に形成されており、中心間距離Ｄは１０〜５００μｍの範囲で適宜調整することができる。このとき、電極部材４の表面の凸部５が形成されている部分以外は全て、凸部５を囲繞する平面部６となっている。また、凸部５は、図３（ａ）に拡大して示すように正四角錐形状を備えており、図３（ｂ）に示すようにその１辺の長さｄは例えば１０μｍであり、その高さｈは例えば５μｍである。
【００２２】
前記形状の凸部５を備える電極部材４は、例えば、凸部５の表面形状に沿う形状の凹部を備える鋳型を用いて、電鋳法により形成することができる。
【００２３】
次に、本実施形態の圧接型半導体装置１の作用について説明する。
【００２４】
本実施形態の圧接型半導体装置１は、図１に矢示するように、加圧部材３により電極部材４を加圧することにより、電極部材４の凸部５が形成されている面を半導体素子２に圧接する。このようにすると、図４に示すように、正四角錐形状で先端が鋭利になっている凸部５が半導体素子２の表面に形成されている酸化被膜２ａを貫通して、電極部材４と半導体素子２との導通が確保される。
【００２５】
このとき、複数の凸部５は相互に前記中心間距離Ｄを存して均一に形成されており、その周囲が平面部６に囲繞されている。従って、電極部材４の表面に規則的に凹凸面を設ける場合に比較して単位面積当たりの凸部５の数が少なく、凸部５の１つ当たりの荷重が大きくなるので、凸部５は確実に酸化被膜２ａを貫通することができる。また、平面部６は凸部５が酸化被膜２ａを貫通する際のストッパーとして作用し、凸部５の半導体素子２への過度の侵入を抑制するので、半導体素子２の破壊を防止することができる。
【００２６】
この結果、本実施形態の圧接型半導体装置１によれば、荷重の調整に懸念することなく、半導体素子２に均一に電流を供給することができる。
【００２７】
尚、本実施形態では、凸部５を正四角錐形状としているが、凸部５は円錐状であっても、正四角錐以外の角錐状であってもよく、さらに酸化被膜２ａを貫通できる形状であればどのような形状であってもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１…圧接型半導体装置、  ２…半導体素子、  ２ａ…酸化被膜、  ３…加圧部材、  ４…電極部材、  ５…凸部、  ６…平面部。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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【図４】
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