(57)【要約】  上下端子の１点あたりの接合強度を高くでき、レーザ溶接時の上下端子間の隙間を大きくでき、組立性が向上し、製造コストが低減できる半導体装置の製造方法およびその製造方法を用いた半導体装置を提供する。  上側端子（１２）と下側端子（１０）をレーザ溶接する際に、上側端子（１２）と下側端子（１０）に２０μｍ以上で４００μｍ以下の隙間（Ｌ）を設けることで１点あたりのレーザ接合強度を高め、組立性が向上でき、製造コストの低減を図ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の内部配線部材である上側端子と下側端子の接合にレーザ溶接を用いる半導体装置の製造方法において、下側端子に上側端子をレーザ溶接で固着する際に、前記下側端子の上面と前記上側端子の下面の間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記上側端子の裏面に段差部を設け、該上側端子の段差部が形成されない裏面と前記下側端子の上面を密着させて、前記段差部で隙間を設け、前記上側端子の段差部直上の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記下側端子の上面に段差部を設け、該下側端子の段差部が形成されない上面と前記上側端子の裏面を密着させて、前記段差部で隙間を設け、該段差部の直上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記上側端子の裏面外周部にバリ部を設け、該上側端子の裏面のバリ部の先端部と前記下側端子の上面を密着させて隙間を設け、該隙間上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記下側端子の上面外周部にバリ部を設け、該下側端子の上面のバリ部の先端部と前記上側端子の裏面を密着させて隙間を設け、該隙間上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
導電パターン付絶縁基板と、該導電パターン付絶縁基板上に固着する半導体チップと、該半導体チップもしくは前記導電パターン付絶縁基板上に固着する下側端子と、該下側端子にレーザ溶接される上側端子とを有する半導体装置の製造方法において、前記下側端子もしくは導電パターン付絶縁基板上に隙間確保部材を配置し、該隙間確保部材上に上側端子を配置し、前記レーザ溶接される箇所の前記上下端子間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記隙間確保部材を隙間形成部品とし、該隙間形成部品を前記下側端子上に固着し、該隙間形成部品で上側端子を固定し、上下端子間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記隙間確保部材が隙間を形成するためのスペーサであることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記請求の範囲第１項〜第８項のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、レーザ溶接部近傍の上側端子と下側端子の間に隙間が存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記隙間が３５０μｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワー半導体モジュールなどを対象とした半導体装置の製造方法およびその製造方法を用いて製造した半導体装置に関し、詳しくは半導体装置の構成部品間に配線したリードフレーム（上下端子）をレーザ溶接した半導体装置の製造方法およびその製造方法を用いて製造した半導体装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体モジュールは、電流容量の増大、小形化に伴い半導体チップが高電流密度で使用されることから、大電力動作での信頼性を確保するには半導体チップの発生熱を効率よく放熱することが重要課題となっている。【０００３】
図９〜図１２は、従来のパワー半導体モジュールの製造方法を工程順に示した要部製造工程断面図である。
図９において、放熱ベース５１上に半田５２を載置し、その上に導電パターン付絶縁基板６９を載置する。この導電パターン付絶縁基板６９はセラミックなどの絶縁基板５４の裏面に裏面導電膜５３が形成され表面には導電パターン５５が形成されている。続いて、この導電パターン付絶縁基板６９の導電パターン５５上に半田５６を載置し、その上にＩＧＢＴチップ５７ａの図示しないコレクタ電極を下に、ＦＷＤチップ５７ｂの図示しないカソード電極を下にして載置する。続いて、ＩＧＢＴチップ５７ａの図示しないエミッタ電極とＦＷＤチップ５７ｂの図示しないアノード電極にそれぞれ半田５８を載置する。続いて、半田５８上にエミッタ下側端子６０を載置する。また、導電パターン付絶縁基板６９の導電パターン５５上に半田５９を載置し、半田５９上にコレクタ下側端子６１を載置する。続いて、この状態で加熱し、各半田５２，５６，５８，５９を溶融させた後、冷却・再凝固させて、各部材を半田５２，５６，５８，５９を介して固着し一体とする。ここでは、溶融前、溶融中、固化後の半田について同一の符号を付した。【０００４】
つぎに、図１０において、エミッタ上側端子６２およびコレクタ上側端子６３が一体成形された樹脂ケース６４を被せ放熱ベース５１の外周部に樹脂ケース６４の下部を嵌合する。樹脂ケース６４下部には放熱ベース５１と接着するための接着剤６５が塗布されている。【０００５】
つぎに、図１１において、接着剤６５を加熱硬化して、樹脂ケース６４と放熱ベース５１を固着する。このとき、エミッタ上側端子６２とエミッタ下側端子６０、コレクタ上側端子６３とコレクタ下側端子６１のそれぞれの対向する面を密着させる。レーザ光６７をエミッタ上側端子６２、コレクタ上側端子６３の表面に照射する。この照射でそれぞれの上側端子６２，６３の最表面でレーザ光６７の吸収が起こり、熱エネルギーに変換されることで、各端子の溶融が進行して溶接部６６が形成され、レーザ溶接されて各上下端子６０，６２，６１，６３が固着する。【０００６】
つぎに、図１２において、樹脂ケース６４内にシリコーンゲルまたはエポキシ樹脂などの封止材６８を充填してパワー半導体モジュールは完成する。
図１０の工程において、上下端子６０，６２間に隙間を生じた場合には図１３に示すように荷重７３を掛けてこの隙間Ｐを無くして上下端子６０，６２を密着させる。【０００７】
このように、上下端子６０，６２を密着させてレーザ溶接すると、接合強度にばらつきが生じるため、特許文献１では、図１４に示すようにエミッタ上側端子６２とエミッタ下側端子６０、コレクタ上側端子６３とコレクタ下側端子６１のそれぞれの対向する面の間にスペーサ７４を設置して１０μｍ程度の隙間Ｍを空けてレーザ溶接することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−６６５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図１４に示すように隙間Ｍを１０μｍ程度に空けた場合、接合強度と接合強度のばらつきは上下端子を密着させた場合に比べて改善されるが、接合強度については必ずしもまだ十分ではない。【００１０】
また、隙間Ｍを１０μｍに管理するには、上下端子間の隙間Ｍの寸法公差を小さくし隙間Ｍのばらつきを小さくする必要があり、組立性が低下し製造コストが増大する。
また、十分な接合強度を確保するために複数点の溶接を実施するとモジュールの製造コストが増加する。【００１１】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、上下端子の１点あたりの接合強度を高くでき、レーザ溶接時の上下端子間の隙間を大きくでき、組立性が向上し、製造コストが低減できる半導体装置の製造方法およびその製造方法を用いて製造した半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、請求の範囲第１項に記載の発明によれば、半導体装置の内部配線部材である上側端子と下側端子の接合にレーザ溶接を用いる半導体装置の製造方法において、下側端子に上側端子をレーザ溶接で固着する際に、前記下側端子の上面と前記上側端子の下面の間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とする半導体装置の製造方法とする。【００１３】
また、請求の範囲第２項に記載の発明によれば、第１項に記載の発明において、前記上側端子の裏面に段差部を設け、該上側端子の段差部が形成されない裏面と前記下側端子の上面を密着させて、前記段差部で隙間を設け、前記上側端子の段差部直上の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。【００１４】
また、請求の範囲第３項に記載の発明によれば、第１項に記載の発明において、前記下側端子の上面に段差部を設け、該下側端子の段差部が形成されない上面と前記上側端子の裏面を密着させて、前記段差部で隙間を設け、該段差部の直上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。【００１５】
また、請求の範囲第４項に記載の発明によれば、第１項に記載の発明において、前記上側端子の裏面外周部にバリ部を設け、該上側端子の裏面のバリ部の先端部と前記下側端子の上面を密着させて隙間を設け、該隙間上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。【００１６】
また、請求の範囲第５項に記載の発明によれば、第１項に記載の発明において、前記下側端子の上面外周部にバリを設け、該下側端子の上面のバリの先端部と前記上側端子の裏面を密着させて隙間を設け、該隙間上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリで形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。【００１７】
また、請求の範囲第６項に記載の発明によれば、導電パターン付絶縁基板と、該導電パターン付絶縁基板上に固着する半導体チップと、該半導体チップもしくは前記導電パターン付絶縁基板上に固着する下側端子と、該下側端子にレーザ溶接される上側端子とを有する半導体装置の製造方法において、前記下側端子もしくは導電パターン付絶縁基板上に隙間確保部材を配置し、該隙間確保部材上に上側端子を配置し、前記レーザ溶接される箇所の前記上下端子間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とする半導体装置の製造方法とする。【００１８】
また、請求の範囲第７項に記載の発明によれば、第６項に記載の発明において、前記隙間確保部材を隙間形成部品とし、該隙間形成部品を前記下側端子上に固着し、該隙間形成部品で上側端子を固定し、上下端子間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。【００１９】
また、請求の範囲第８項に記載の発明によれば、第６項に記載の発明において、前記隙間確保部材が、隙間を形成するためのスペーサであるとよい。
また、請求の範囲第９項に記載の発明によれば、第１項〜第８項のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、レーザ溶接部近傍の上側端子と下側端子の間に隙間が存在する半導体装置とする。【００２０】
また、請求の範囲第１０項に記載の発明によれば、第９項に記載の発明において、前記隙間が３５０μｍ以下あるとよい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、上側端子と下側端子の隙間を２０μｍ以上で４００μｍ以下とすることで、1点あたりのレーザ接合強度を高めることができる。
これにより溶接点数（溶接箇所数）を削減することができ、製造コストを低減することができる。【００２２】
また、部品の寸法公差および組立公差が大きい場合でも、上下端子間の隙間が２０μｍ以上で４００μｍ以下であれば、接合強度を高めることができる。すなわち、部品の寸法公差および組立公差を大きくでき、組立性が向上し、生産性が向上するため製造コストを低減することができる。【００２３】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図２】図１に続く、この発明の第１実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図３】図２に続く、この発明の第１実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図４】図３に続く、この発明の第１実施例の半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図５】上下端子間の隙間と接合強度の関係を示す図である。
【図６】隙間を形成する別の方法について説明する図であり、（ａ）は上側端子の溶接箇所を薄く段差部を形成した場合の図、（ｂ）は下側端子の溶接箇所を薄く段差部を形成した場合の図、（ｃ）は上側端子に金型の打ち抜きで形成されたバリ部がある場合の図、（ｄ）は下側端子に金型の打ち抜きで形成されたバリ部がある場合の図である。
【図７】図６とは異なる隙間を形成する別の方法について説明する図である。
【図８】この発明の第２実施例の半導体装置の要部断面図である。
【図９】従来のパワー半導体モジュールの要部製造工程断面図である。
【図１０】図９に続く、従来のパワー半導体モジュールの要部製造工程断面図である。
【図１１】図１０に続く、従来のパワー半導体モジュールの要部製造工程断面図である。
【図１２】図１１に続く、従来のパワー半導体モジュールの要部製造工程断面図である。
【図１３】荷重を掛けて上下端子を密着させる図である。
【図１４】レーザ溶接時に上下端子間の隙間を１０μｍ程度空けた場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態を以下の実施例で説明する。従来と同一部位には同一符号を付した。
＜実施例１＞
図１〜図４は、この発明の第１実施例の半導体装置の製造方法を工程順に示した要部製造工程断面図である。ここでは半導体装置としてパワー半導体モジュールを例に挙げた。
【００２６】
図１において、放熱ベース１上に半田２を載置し、その上に導電パターン付絶縁基板１９を載置する。この導電パターン付絶縁基板１９はセラミックなどの絶縁基板４の裏面に裏面導電膜３が形成され表面には導電パターン５が形成されている。続いて、この導電パターン付絶縁基板１９の導電パターン５上に半田６を載置し、その上にＩＧＢＴチップ７ａの図示しないコレクタ電極を下にＦＷＤチップ７ｂの図示しないカソード電極を下にして載置する。続いて、ＩＧＢＴチップ７ａの図示しないエミッタ電極とＦＷＤチップ７ｂの図示しないアノード電極にそれぞれ半田８を載置する。続いて、半田８上にエミッタ下側端子１０を載置する。また、導電パターン付絶縁基板１９の導電パターン５上に半田９を載置し、半田９上にコレクタ下側端子１１を載置する。続いて、この状態で加熱し、各半田２，６，８，９を溶融させた後、冷却・再凝固させて、各部材を半田２，６，８，９を介して固着し一体とする。ここでは、溶融前、溶融中、固化後の半田について同一の符号を付した。
【００２７】
つぎに、図２において、エミッタ上側端子１２およびコレクタ上側端子１３が一体成形された樹脂ケース１４を被せ放熱ベース１の外周部に樹脂ケース１４の下部を嵌合する。樹脂ケース１４下部には放熱ベース１と接着するための接着剤１５が塗布されている。
【００２８】
尚、一例であるが、前記の上側端子１２，１３の厚さは０．８ｍｍ、幅は２０ｍｍ、長さは６０ｍｍであり、下側端子１０，１１の厚さは１．５ｍｍ、幅は２０ｍｍ、長さは６０ｍｍである。また、上側端子と下側端子の重なり長さは２０ｍｍである。
【００２９】
つぎに、図３において、放熱ベース１の外周部に樹脂ケース１４を嵌合したとき、エミッタ上側端子１２とエミッタ下側端子１０、コレクタ上側端子１３とコレクタ下側端子１１のそれぞれの対向する面の間に２０μｍ以上〜４００μｍ以下の隙間Ｌを設ける。その後、接着剤１５を加熱硬化して、樹脂ケース１４と放熱ベース１を固着する。続いて、レーザ光１７をエミッタ上側端子１２、コレクタ上側端子１３の表面に照射する。この照射でそれぞれの上側端子１２，１３の最表面でレーザ光１７の吸収が起こり、熱エネルギーに変換されることで、各端子の溶融が進行して溶接部１６が形成され、レーザ溶接されて各上下端子が固着する。レーザ溶接した後の上下端子１０，１２，１１，１３間の隙間Ｋは、溶接前（Ｌ）に比べ５０μｍから８０μｍ程度小さくなる。これはレーザ溶接で溶融した端子が固化するとき溶接部１６の体積を縮小するために起こる現象である。
【００３０】
レーザ溶接後の上下端子間の隙間Ｋは（Ｌ−５０μｍ）〜（Ｌ−８０μｍ）となり、０μｍ〜３５０μｍ（＝４００μｍ−５０μｍ）となる。この隙間Ｋは図示するように溶接部１６から離れた箇所の上下端子間の隙間である。つまり、上側端子と下側端子の間に最大で３５０μｍの隙間Ｋができることになる。
【００３１】
つぎに、図４において、樹脂ケース１４内にシリコーンゲルまたはエポキシ樹脂などの封止材１８を充填してパワー半導体モジュールは完成する。
図５は、上下端子間の隙間と接合強度の関係を示す図である。この図は実験で得られたデータである。
【００３２】
図５に示すように、接合強度は隙間Ｌが３００μｍまで上昇し、３００μｍを超えると減少に転じる。１０μｍの隙間のときの接合強度より高くなるのは隙間が４００μｍ以下の場合である。そのため、１０μｍの接合強度より高くなる隙間Ｌの範囲は２０μｍ以上で、４００μｍ以下である。
【００３３】
この２０μｍ以上で４００μｍ以下の範囲に上下端子間の隙間Ｌを設定することで、従来の特許文献１に記載された半導体装置の製造方法を用いた場合（約１０μｍの隙間）より１点当たりの接合強度を高めることができる。
【００３４】
上下端子間の隙間Ｌを５０μｍ以上で４００μｍ以下の範囲とすることで隙間Ｌが小さい側については、２０μｍの場合よりもさらに接合強度を高めることができる。上下端子間の隙間Ｌを１００μｍ以上で４００μｍとすることで隙間Ｌが小さい側については、５０μｍの場合よりもさらに接合強度を高めることができる。
【００３５】
その結果、モジュール１台当たりの溶接点数を削減することができ、製造コストを低減することができる。
また、部品の寸法公差および組立公差によって上下端子間に隙間Ｌが生じた場合でも、この隙間Ｌが、２０μｍ以上で４００μｍ以下であれば、接合強度を高めることができる。そのため部品の寸法公差および組立公差を大きくできて、組立性が向上し、生産性が上がるため製造コストを低減することができる。上下端子間の隙間Ｌの下限を５０μｍとする場合についても、１００μｍとする場合についても、もとの部品の寸法公差や組立公差をさらに大きくとることができる。
【００３６】
つぎに、上下端子間の隙間と接合強度の関係（メカニズム）を説明する。上下端子間に隙間（空隙）を作ると、この隙間が伝熱抵抗部となって上側端子の溶融部から接合界面を経て接合相手の下側端子に放散する放熱量が制限される。これにより、隙間が熱溜まりとして機能し、上側端子の溶融部から伝熱してきた熱エネルギーが十分に蓄積されるようになる。その結果、低パワーのレーザ照射でも上側端子に生じた溶融部の深さが上側端子の裏面まで十分に成長し、さらに上側端子の溶融金属が前記隙間を埋めつくすように浸透して上下端子が広い面積で接合されるようになる。
【００３７】
なお、この場合に上下端子間に形成した隙間の大きさが極端に小さいと殆ど密着状態となって前記した熱溜まり効果が発揮できず、逆に隙間が極端に大きくても溶融深さの成長が阻害される。また、４００μｍ超では、隙間が大き過ぎて熱溜まり効果が薄れ接合面積が小さくなる。その結果、隙間を２０μｍ以上で４００μｍ以下に設定すれば、前記の熱溜まり効果が有効に発揮され接合強度の高い溶接部を形成できることが確認された。
【００３８】
また、レーザ溶接について、上下に重ねて配置した溶接しようとする部材の間にある小さな空間に存在する気体が溶接の際に膨張してしまい溶接しようとする部材を変形させてしまう不具合が起こることがある。
【００３９】
また、気体の膨張によって、溶融部にボイドが残った状態で凝固し溶接部の強度が弱くなるという不具合が起こることがある。
しかし本発明では、図３や図４に見られるように、レーザ溶接する溶接部１６の上側端子１２と下側端子１０との間や、レーザ溶接する溶接部１６の上側端子１３と下側端子１１との間は、閉じられた空間ではなく開放された空間になっていてレーザの熱で溶接部付近の気体が熱せられても上側端子と下側端子との間から気体が逃げて気体圧力による部材の変形が生ずることもない。また、溶融部内のボイド発生が起こりにくい。
【００４０】
実施例１の場合は、溶接部１６の周辺で上側端子（１２、１３）と下側端子（１０、１１）とが並行となっていてこの開放された空間が確保されている。この開放された空間を生ずる構造であればこの実施例の場合と同様の作用効果を生じる。
【００４１】
つぎに、図６は、隙間Ｌを形成する別の方法について説明する図であり、同図（ａ）は上側端子１２の溶接箇所を薄く段差部２１を形成した場合の図、同図（ｂ）は下側端子１０の溶接箇所を薄く段差部２１を形成した場合の図、同図（ｃ）は上側端子１２に金型の打ち抜きで形成されたバリ部１２ａがある場合の図、同図（ｄ）は下側端子１０に金型の打ち抜きで形成されたバリ部１０ａがある場合の図である。同図（ａ）〜同図（ｄ）ではエミッタ上側端子１２とエミッタ下側端子１０について図示したが、コレクタ上側端子１３とコレクタ下側端子１１についても同様である。
【００４２】
前記の同図（ａ）および同図（ｂ）では段差部２１の形成を潰し加工、切削加工で薄い箇所を形成するため、同図（ｃ）および同図（ｄ）のバリ部１０ａ，１２ａを隙間Ｌとして利用する場合より、確実に所望の隙間Ｌを確保できる。また、図示しないが段差部２１の形成を上側端子１２と下側端子１０の双方に施し、段差部２１を向かい合うようにして隙間Ｌを形成してもよい。
【００４３】
図７は、図６とは異なる隙間Ｌを形成する方法について説明する図である。隙間形成部品２２を樹脂ケース成形時に上側端子１２に固定する。樹脂ケース１４を上から被せて放熱ベース１に嵌合するときに、この隙間形成部品２２を下側端子１０に接触させる。図示しないが導電パターン５上に接触させる場合もある。この隙間形成部品２２を下側端子１０に接触したときに、上下端子間に隙間Ｌが２０μｍ以上から４００μｍ以下になるようにする。これは上側端子１２の長さが長い場合（例えば、６０ｍｍ程度以上）に有効である。
【００４４】
また、図示しないが、隙間形成部品２２の代わりに上下端子１０，１２間にスペーサを挿入して隙間Ｌを確保してもよい。
また、上側端子１２と下側端子１０の間の隙間Ｌを２０μｍ以上で４００μｍ以下に確保できれば、上下端子１２は必ずしも下側端子１０に対して平行に配置されなくてもよい。このように、上側端子１２と下側端子１０の間の隙間Ｌを２０μｍ以上で４００μｍ以下に確保できればよいため、組立公差に余裕が出てきて、従来の１０μｍの隙間Ｍが要求される場合に比べて組立性が向上する。
【００４５】
また、図示しないが、前記の段差部２１を形成せずに、レーザ溶接する箇所の下の上側端子１２または下側端子１０もしくは両方に凹部を形成して隙間を設けてもよい。
＜実施例２＞
図８は、この発明の第２実施例の半導体装置の要部断面図である。この図はレーザ溶接を２箇所で行った後の上下端子１０，１２の断面図である。この半導体装置は実施例１の製造方法を用いて製造される。溶接部１６近傍の上下端子間の隙間Ｋは３５０μｍ以下である。溶接前の上下端子間の隙間Ｌが５０μｍ〜８０μｍ以下の場合に溶接後の上下端子間の隙間Ｋは０μｍとなり隙間Ｋは形成されない。
【００４６】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００４７】
１    放熱ベース
２，６，８，９  半田
３    裏面導電膜
４    絶縁基板
５    導電パターン
７ａ  ＩＧＢＴチップ
７ｂ  ＦＷＤチップ
１０    エミッタ下側端子（下側端子）
１０ａ，１２ａ  バリ部
１１    コレクタ下側端子（下側端子）
１２    エミッタ上側端子（上側端子）
１３    コレクタ上側端子（上側端子）
１４    樹脂ケース
１５    接着剤
１６    溶接部
１７    レーザ光
１８    封止材
１９    導電パターン付絶縁基板
２１    段差部
２２    隙間形成部品
Ｌ    隙間（レーザ溶接前、レーザ溶接中）
Ｋ    隙間（レーザ溶接後）
【図１】
2013039099.tif 000003
【図２】
2013039099.tif 000004
【図３】
2013039099.tif 000005
【図４】
2013039099.tif 000006
【図５】
2013039099.tif 000007
【図６】
2013039099.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月12日(2014.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、請求の範囲第５項に記載の発明によれば、第１項に記載の発明において、前記下側端子の上面外周部にバリ部を設け、該下側端子の上面のバリの先端部と前記上側端子の裏面を密着させて隙間を設け、該隙間上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上下端子間の隙間Ｌを５０μｍ以上で４００μｍ以下の範囲とすることで隙間Ｌが小さい側については、２０μｍの場合よりもさらに接合強度を高めることができる。上下端子間の隙間Ｌを１００μｍ以上で４００μｍ以下とすることで隙間Ｌが小さい側については、５０μｍの場合よりもさらに接合強度を高めることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、図示しないが、隙間形成部品２２の代わりに上下端子１０，１２間にスペーサを挿入して隙間Ｌを確保してもよい。
また、上側端子１２と下側端子１０の間の隙間Ｌを２０μｍ以上で４００μｍ以下に確保できれば、上側端子１２は必ずしも下側端子１０に対して平行に配置されなくてもよい。このように、上側端子１２と下側端子１０の間の隙間Ｌを２０μｍ以上で４００μｍ以下に確保できればよいため、組立公差に余裕が出てきて、従来の１０μｍの隙間Ｍが要求される場合に比べて組立性が向上する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の内部配線部材である上側端子と下側端子の接合にレーザ溶接を用いる半導体装置の製造方法において、下側端子に上側端子をレーザ溶接で固着する際に、前記下側端子の上面と前記上側端子の下面の間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記上側端子の裏面に段差部を設け、該上側端子の段差部が形成されない裏面と前記下側端子の上面を密着させて、前記段差部で隙間を設け、前記上側端子の段差部直上の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記下側端子の上面に段差部を設け、該下側端子の段差部が形成されない上面と前記上側端子の裏面を密着させて、前記段差部で隙間を設け、該段差部の直上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記上側端子の裏面外周部にバリ部を設け、該上側端子の裏面のバリ部の先端部と前記下側端子の上面を密着させて隙間を設け、該隙間上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記下側端子の上面外周部にバリ部を設け、該下側端子の上面のバリ部の先端部と前記上側端子の裏面を密着させて隙間を設け、該隙間上の上側端子の表面にレーザ光を照射して上側端子と下側端子をレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で形成される隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
導電パターン付絶縁基板と、該導電パターン付絶縁基板上に固着する半導体チップと、該半導体チップもしくは前記導電パターン付絶縁基板上に固着する下側端子と、該下側端子にレーザ溶接される上側端子とを有する半導体装置の製造方法において、前記下側端子もしくは導電パターン付絶縁基板上に隙間確保部材を配置し、該隙間確保部材上に上側端子を配置し、前記レーザ溶接される箇所の前記上下端子間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記隙間確保部材を隙間形成部品とし、該隙間形成部品を前記下側端子上に固着し、該隙間形成部品で上側端子を固定し、上下端子間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記隙間確保部材が隙間を形成するためのスペーサであることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、レーザ溶接部近傍の上側端子と下側端子の間に隙間が存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記隙間が３５０μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月14日(2014.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明によれば、上側端子と下側端子とがレーザ溶接により接合される半導体装置の製造方法において、前記下側端子の上面と前記上側端子の下面との間の前記レーザ溶接による溶接箇所の周囲に設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とする半導体装置の製造方法とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記上側端子の下面に段差部を設け、該上側端子の前記段差部と前記下側端子の上面とを密着させて、前記上側端子の前記段差部が形成されない下面と前記下側端子の上面との間に前記段差部で隙間を設け、前記段差部の直上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記下側端子の上面に段差部を設け、該下側端子の前記段差部と前記上側端子の下面とを密着させて、前記上側端子の下面と前記下側端子の前記段差部が形成されない下面との間に前記段差部で隙間を設け、該段差部の直上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記上側端子の下面外周部にバリ部を設け、該上側端子の下面の前記バリ部の先端部と前記下側端子の上面を密着させて隙間を設け、該隙間上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記下側端子の上面外周部にバリ部を設け、該下側端子の上面の前記バリ部の先端部と前記上側端子の下面を密着させて隙間を設け、該隙間上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、請求項６に記載の発明によれば、導電パターン付絶縁基板と、該導電パターン付絶縁基板上に固着する半導体チップと、該半導体チップもしくは前記導電パターン付絶縁基板上に固着する下側端子と、該下側端子レーザ溶接により接合される上側端子とを有する半導体装置の製造方法において、前記下側端子上もしくは前記導電パターン付絶縁基板上に隙間確保部材を配置し、該隙間確保部材上に前記上側端子を配置し、前記下側端子の上面と前記上側端子の下面との間の前記レーザ溶接による溶接箇所の周囲に設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とする半導体装置の製造方法とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明において、前記隙間確保部材を隙間形成部品とし、該隙間形成部品を前記下側端子上に固着し、該隙間形成部品で前記上側端子を固定し、前記上側端子と前記下側端子との間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とするとよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明において、前記隙間確保部材が前記隙間を形成するためのスペーサであるとよい。
また、請求項９に記載の発明によれば、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、前記溶接箇所近傍の前記上側端子と前記下側端子との間に隙間が存在する半導体装置とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の発明において、前記隙間が３５０μｍ以下あるとよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側端子と下側端子とがレーザ溶接により接合される半導体装置の製造方法において、
前記下側端子の上面と前記上側端子の下面との間の前記レーザ溶接による溶接箇所の周囲に設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記上側端子の下面に段差部を設け、該上側端子の前記段差部と前記下側端子の上面とを密着させて、前記上側端子の前記段差部が形成されない下面と前記下側端子の上面との間に前記段差部で隙間を設け、前記段差部の直上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記下側端子の上面に段差部を設け、該下側端子の前記段差部と前記上側端子の下面とを密着させて、前記上側端子の下面と前記下側端子の前記段差部が形成されない下面との間に前記段差部で隙間を設け、該段差部の直上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記段差部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記上側端子の下面外周部にバリ部を設け、該上側端子の下面の前記バリ部の先端部と前記下側端子の上面を密着させて隙間を設け、該隙間上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記下側端子の上面外周部にバリ部を設け、該下側端子の上面の前記バリ部の先端部と前記上側端子の下面を密着させて隙間を設け、該隙間上の前記上側端子の上面にレーザ光を照射して前記上側端子と前記下側端子とをレーザ溶接する半導体装置の製造方法であって、前記バリ部で設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
導電パターン付絶縁基板と、該導電パターン付絶縁基板上に固着する半導体チップと、該半導体チップもしくは前記導電パターン付絶縁基板上に固着する下側端子と、該下側端子にレーザ溶接により接合される上側端子とを有する半導体装置の製造方法において、
前記下側端子上もしくは前記導電パターン付絶縁基板上に隙間確保部材を配置し、該隙間確保部材上に前記上側端子を配置し、前記下側端子の上面と前記上側端子の下面との間の前記レーザ溶接による溶接箇所の周囲に設けられた隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記隙間確保部材を隙間形成部品とし、該隙間形成部品を前記下側端子上に固着し、該隙間形成部品で前記上側端子を固定し、前記上側端子と前記下側端子との間の隙間を２０μｍ以上で、４００μｍ以下とすることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記隙間確保部材が前記隙間を形成するためのスペーサであることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置であって、前記溶接箇所近傍の前記上側端子と前記下側端子との間に隙間が存在することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記隙間が３５０μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【国際調査報告】
2013039099.tif 000017
2013039099.tif 000018
2013039099.tif 000019