(57)【要約】【課題】電極端子への超音波印加時の加圧により生じる応力集中による導体パターンの破壊を防止することを目的とする。【解決手段】半導体モジュールの製造方法において、絶縁基板上に形成された導体パターン上に、少なくとも一部が突出した接合面を有する電極端子を配置し、接合面の突出部を導体パターンに接触させる。そして、電極端子に超音波を印加し、前記接合面を前記導体パターンに接合させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成された導体パターン上に、少なくとも一部が突出した接合面を有する電極端子を配置し、前記接合面の突出部を前記導体パターンに接触させる工程と、
前記電極端子に超音波を印加し、前記接合面を前記導体パターンに接合させる工程と、を有する半導体モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記接合面は、長方形の平面形状を有し、前記長方形の長手方向に垂直な断面において中央部が最も突出しており、両端部が前記中央部よりも突出高さが低い請求項１に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記接合面は、前記両端部も含めて全体が突出している請求項２に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記接合面は、前記両端部が平坦であり、前記中央部のみが突出している請求項２に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記突出部の表面は曲面状に形成されている請求項２〜４のいずれか一項に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記突出部の表面には、階段形状が形成されている請求項２〜５のいずれか一項に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記接合面が粗面化されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記接合面には、前記突出部が複数設けられている請求項１に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項９】
複数の前記突出部は、少なくとも１つが半球状の形状を有する請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項１０】
絶縁基板上に形成された導体パターン上の複数の突出部が形成された突出部形成領域上に電極端子を配置し、前記複数の突出部と前記電極端子とを接触させる工程と、
前記電極端子に超音波を印加し、前記電極端子を前記導体パターンに接合させる工程と、を有する半導体モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記複数の突出部は、少なくとも１つが半球状の形状を有する請求項１０に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記電極端子の前記導体パターンとの接合面は平坦面である請求項１０又は１１に記載の半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁基板に形成された導体パターンに電力用半導体素子を接合する工程と、導体パターンに電極端子を超音波接合により接合する工程と、を含む電力用半導体装置の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８３１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、電極端子への超音波印加時の加圧により生じる応力集中による導体パターンの破壊を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態によれば、半導体モジュールの製造方法において、絶縁基板上に形成された導体パターン上に、少なくとも一部が突出した接合面を有する電極端子を配置し、接合面の突出部を導体パターンに接触させる。そして、電極端子に超音波を印加し、前記接合面を前記導体パターンに接合させる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、導体パターンの破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法の電極端子を配置する工程の一例を示した断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法の電極端子を接合する工程の一例を示した断面図である。
【図３】本開示の第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図４Ａ】第２の実施形態の接合部の第１の断面における形状を示した断面図である。
【図４Ｂ】第２の実施形態の接合部の第２の断面における形状を示した断面図である。
【図５Ａ】第３の実施形態の接合部の第１の断面における形状を示した断面図である。
【図５Ｂ】第３の実施形態の接合部の第２の断面における形状を示した断面図である。
【図６Ａ】第４の実施形態の接合部の第１の断面における形状を示した断面図である。
【図６Ｂ】第４の実施形態の接合部の第２の断面における形状を示した断面図である。
【図７】第５の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示を実施するための形態について、以下に説明する。
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
〔１〕  本開示の一態様に係る半導体モジュールの製造方法は、絶縁基板上に形成された導体パターン上に、少なくとも一部が突出した接合面を有する電極端子を配置し、前記接合面の突出部を前記導体パターンに接触させる工程と、前記電極端子に超音波を印加し、前記接合面を前記導体パターンに接合させる工程と、を有する。
【００１１】
これにより、最初は突出部のみを導体パターンに接触させることができ、単位面積当たりの応力を高めることができるため、接合起点を迅速かつ容易に形成することができる。一方、接合が進むに従って、電極端子の接合面と導体パターンとの接合面積が大きくなるので、単位面積当たりの加圧による応力を低減させることができ、導体パターンの破壊を防止することができる。即ち、電極端子の導体パターンへの迅速で効率的な超音波接合を行いつつ、導体パターンの損傷を防止することができる。また、電極端子及び導体パターンの接合面に存在する酸化膜や吸着物等の汚染物質は、超音波接合の際、突出部が形成されておらず、接合（接触）が最も遅いタイミングで行われる数箇所に移動してしまい、他の大部分の箇所には残存しない。つまり、接合面の大部分の領域では汚染物質が介在しない強度の高い接合が行われ、接合強度の高い接合層を得ることができ、低抵抗で大電流に対応可能な信頼性の高い半導体モジュールを得ることができる。
【００１２】
〔２〕  前記接合面は、長方形の平面形状を有し、前記長方形の長手方向に垂直な断面において中央部が最も突出しており、両端部が前記中央部よりも突出高さが低い。
【００１３】
〔３〕  前記接合面は、前記両端部も含めて全体が突出している。
【００１４】
〔４〕  前記接合面は、前記両端部が平坦であり、前記中央部のみが突出している。
【００１５】
〔５〕  前記突出部の表面は曲面状に形成されている。
【００１６】
〔６〕  前記突出部の表面には、階段形状が形成されている。
【００１７】
〔７〕  前記接合面が粗面化されている。
【００１８】
〔８〕  前記接合面には、前記突出部が複数設けられている。
【００１９】
〔９〕  複数の前記突出部は、少なくとも１つが半球状の形状を有する。
【００２０】
〔１０〕  本開示の一態様に係る半導体モジュールの製造方法は、絶縁基板上に形成された導体パターン上の複数の突出部が形成された所定の突出部形成領域上に電極端子を配置し、前記複数の突出部と前記電極端子とを接触させる工程と、前記電極端子に超音波を印加し、前記電極端子を前記導体パターンに接合させる工程と、を有する。
【００２１】
これにより、導体パターン上に電極端子を配置した状態で導体パターンの突出部のみが電極端子と接触した状態とすることができ、安定した状態で電極端子に超音波を印加することができる。
【００２２】
〔１１〕  前記複数の突出部は、少なくとも１つが半球状の形状を有する。
【００２３】
〔１２〕  前記電極端子の前記電極端子との接合面は平坦面である。
【００２４】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態（以下「本実施形態」と記す）について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
〔第１の実施形態〕
図１は、本開示の第１の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明するための図であり、電極端子を配置する工程の一例を示した断面図である。本実施形態に係る半導体モジュールの製造方法により製造される半導体モジュールは、ベース板１０と、絶縁基板２０と、導体パターン３０、３１と、半導体素子４０と、半田５０と、電極端子６０とを有する。また、図１において、電極端子６０を導体パターン３０に超音波接合する際、電極端子６０に超音波を印加するための装置として用いられる超音波ホーン７０が関連構成要素として示されている。半導体モジュールは、ベース板１０上に絶縁基板２０が設けられ、絶縁基板２０の上面に形成された導体パターン３０上に半導体素子４０及び電極端子６０が設けられた構成を有する。
【００２６】
以下、半導体モジュールの個々の構成要素について説明する。
【００２７】
ベース板１０は、半導体モジュールのベースとなる基板であり、最下部に設けられ、絶縁基板２０を下方から支持する土台となる。ベース板６０は、例えば、金属材料で構成される。ベース板６０が金属材料で構成される場合、ベース板６０は半導体素子４０で発生した熱を放射する放熱板又は冷却部材としても機能する。よって、ベース板１０は、熱伝導率の高い材料で構成されることが好ましく、例えば、銅、アルミニウム、ＳｉＣウィスカー強化アルミニウム等の金属板を用いてもよい。また、必要に応じて、ベース板１０の裏面にヒートシンクを設け、放熱効率を高めるように構成してもよい。
【００２８】
絶縁基板２０は、両面に導体パターン３０、３１を有し、上面の導体パターン３０上に半導体素子４０及び電極端子６０を支持するための基板である。絶縁基板２０は、電気的に絶縁性を有する種々の材料から構成されてよく、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック板から構成されてもよい。
【００２９】
導体パターン３０、３１は、絶縁基板２０の両面に形成された導電層である。表面側の導体パターン３０は、半導体素子４０と電極端子６０とを電気的に接続する役割を果たす配線パターンである。また、裏面側の導体パターン３１は、半導体素子４０で発生し、絶縁基板２０に伝達された熱をベース板１０に伝達するための伝熱材料として機能する。よって、裏面側の導体パターン３１は、必ずしも配線パターンとして形成されている必要は無く、裏面全体を覆うパターンであってもよい。導電パターン３０、３１には、例えば、配線材料として一般的に用いられる銅、アルミニウム等を用いてもよい。なお、裏面側の導電パターン３１とベース板１０とは、半田５０により接合される。
【００３０】
半導体素子４０は、半導体モジュールの用途に応じたスイッチング機能、増幅機能、整流機能等を実現するための素子である。例えば、半導体モジュールを電力用のモジュールに構成する場合、半導体素子４０には、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の電力用半導体素子が用いられる。また、半導体素子４０は、トランジスタの他、ダイオード等を含んでもよく、全体としてインバータ、コンバータ等を構成してもよい。半導体素子４０の材料としては、シリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）系の材料等を用いることができる。なお、Ｓｉよりも、ＳｉＣ、ＧａＮ系材料、ダイヤモンド等のワイドギャップ半導体材料と呼ばれる材料を用いた半導体素子４０の方が、小型で高耐圧の素子を構成することができる。なお、半導体素子４０は、半田５０を介して導体パターン３０に接合される。
【００３１】
電極端子６０は、外部回路と半導体素子４０とを電気的に接続するための配線部材である。よって、電極端子６０は、配線材料として一般的に用いられる銅、アルミニウム等の金属材料により構成されてよい。電極端子６０は、導体パターン３０に接合される接合部６１と、外部回路と電気的に接続される端子部６７とを有する。接合部６１は、導体パターン３０と接合される部分であり、下面に導体パターン３０と接合可能な接合面６２を有する。一方、端子部６７は、導体パターン３０と離間する方向に延びるように構成される。図１においては、接合部６１に略直角に延びるように端子部６７が形成されている。
【００３２】
接合部６１の接合面６２には、突出部６３と、平坦部６４とが設けられている。図１において、接合面６２は下方にある導電パターン３０と対向しており、突出部６３は平坦部６３よりの下方に突出し、導体パターン３０と接触している。一方、平坦部６４は、導体パターン３０と接触しておらず、突出部６２よりも上方に位置している。そして、平坦部６４と導体パターン３０との間には、空間が形成されている。突出部６３は複数設けられており、電極端子６０全体を支持する支持部として機能した状態となっている。
【００３３】
このように、本実施形態に係る半導体モジュールの製造方法では、電極端子６０の接合面６２に複数の突出部６３が設けられた電極端子６０を用いて、電極端子６０を導体パターン３０に接合させる。図１は、電極端子６０を導体パターン３０上の所定の接合すべき箇所に配置する工程を示している。図１に示されるように、電極端子６０の接合面６２に複数の突出部６３を設けたことにより、電極端子６０を導体パターン３０上に配置したときに、突出部６３の先端部のみが導体パターン３０に接触した状態を作ることができる。なお、突出部６３の形状は、用途に応じて種々の形状とすることができるが、本実施形態においては、半球状の形状を有する。突出部６３は、半球状の形状の他、例えば、円柱、角柱、円錐台、角錐台の形状であってもよい。なお、突出部６３の形状は、突出部６３の加工の容易性や、超音波印加時の加圧の均一性の観点から、総て同一形状であることが好ましいが、いくつかの形状の組み合わせであってもよい。例えば、複数の突出部６３のうち、少なくとも１つが半球形状を有し、他が異なる形状を有してもよい。
【００３４】
そして、電極端子６０の上方には、超音波ホーン７０が設けられる。超音波ホーン７０は、電極端子６０の接合部６１の上面６５から超音波を印加し、接合面６２を導体パターン３０に接合するための装置である。超音波ホーン７０は、所定周波数の超音波を電極端子６０に印加できれば、種々の装置を用いてよいが、例えば、超音波工業株式会社製の金属接合機：ＵＳＷ３０２１Ｇ６Ｙを用いてもよい。具体的には、超音波ホーン７０を下降させ、超音波ホーン７０の下面７１を接合部６１の上面６５に接触させる。なお、超音波ホーン７０の下面７１と、接合部６１の上面６５には、互いに係合するようなパターンが形成されている。次いで、電極端子６０の接合部６１を加圧するとともに、超音波ホーン７０を超音波振動させ、接合部６１に超音波を印加する。なお、印加する超音波の周波数は、例えば、２１ＫＨｚであってもよい。また、印加時間は、０．３秒から２．０秒の範囲であってもよい。
【００３５】
図２は、第１の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法の電極端子を接合する工程の一例を示した断面図である。図２に示されるように、超音波を電極端子６０の接合部６１に印加することにより、接合部６１が導体パターン３０に食い込むように下降してゆき、接合面６２の突出部６３が導体パターン３０と接合してゆく。このとき、突出部６３と導体パターン３０との接触面積が徐々に増加してゆくので、導体パターン３０に加圧される単位当たりの応力を徐々に低減させることができる。特に、本実施形態においては、半球状の突出部６３が設けられているので、超音波印加前の突出部６３と導体パターン３０との接触面積を最小限とし、接合の進行とともに徐々に接合面積を増加させることができる。
【００３６】
図２に示される通り、本実施形態に係る半導体モジュールの製造方法においては、接合面６２の突出部６３が接合起点になり、効率的に超音波接合が進行するとともに、接合面６２と導体パターン３０の接合面積が徐々に増加することにより、接合の進行に応じて導電パターン３０への応力を低減させることができる。更に、接合面６２及び導体パターン３０の表面には、汚染物質が付着している場合が多いが、かかる汚染物質を突出部６３の間の平坦部６４に集めることができ、全体として強固で低抵抗の接合を実現することができる。これにより、大電流に対応し、信頼性の高い半導体モジュールを製造することができる。なお、初期段階では突出部６３と導体パターン３０との接触面積を小さくし、接合が進行するにつれて接合面積を増加させる観点からは、突出部６３の形状は、円柱や角柱等の断面積が一定の形状よりも、テーパー形状又は末広がりの形状の方が好ましい。上述の半球形状は、最初の接触面積は殆ど点に近く、接合の進行に伴い放射状に接合面積が増加するので、非常に好ましい形状である。
【００３７】
電極端子６０を接合する工程が終了したら、半導体モジュールの製造に必要な他の工程を順次行い、半導体モジュールを完成させる。これにより、電極端子６０と導体パターン３０の接合の信頼性が高く、低抵抗の半導体モジュールを得ることができる。
【００３８】
〔第２の実施形態〕
図３は、本開示の第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明するための図である。第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、図３に示されるように、平面形状が略長方形を有する接合部６１ａを有する電極端子６０ａに適用される製造方法である。
【００３９】
なお、第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、電極端子６０ａの接合部６１ａの形状が第１の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法と異なるだけであり、実施する工程及び関連構成要素の構造自体は第１の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法と同様であるので、異なる点のみを説明する。
【００４０】
図３に示されるように、第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法においては、電極端子６０ａの接合部６１ａの平面形状が長方形であり、長方形の長手方向に垂直な（短手方向に沿って切断した）Ａ−Ａ'断面において切断した断面形状がドーム状の形状を有する。より詳細には、接合面６２ａの中央部が両端部よりも突出し、接合面６１ａの全体が下方に突出した曲面形状を有する。ここで、接合部６１ａの平面形状は必ずしも完全な長方形でなくてもよく、例えば、先端の角に丸め形状が施されている形状も含む。即ち、接合部６１ａの平面形状は、少なくとも対向して延びる２辺の長辺を有し、全体として略長方形の平面形状を有していればよい。また、Ｂ−Ｂ'断面は、接合部６１ａの平面形状がなす長方形の長手方向に沿った断面である。
【００４１】
なお、後述する第３及び第４の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法においては、接合部６１ａのＡ−Ａ'断面における断面形状が異なるが、平面形状及びＢ−Ｂ'断面における形状は図３と同一であるので、図３と同様の断面を前提として説明する。
【００４２】
また、図３においては、接合部６１ａの上面が平坦面として示されているが、図１、２に示した通り、超音波ホーン７０の下面７１の形状と係合する形状を有して構成されてもよい。図３においては、説明の容易のため、接合部６１ａの上面を平坦面として例示している。
【００４３】
図４Ａは、図３のＡ−Ａ'断面における接合部６１ａの形状を示した断面図である。図４Ａに示されるように、第２の実施形態における電極端子６０ａの接合面６２ａは、両端部も含めて全体が曲面状に突出するとともに、中央部が最も突出高さが高い突出部６３ａを有する。かかる形状を有することにより、電極端子を配置する工程においては、突出部６３ａの中央部が導体パターン３０と接触し、超音波接合が進行するにつれて、中央部における接合領域が増加してゆき、最後には接合面６２ａ全体が導体パターン３０に接合する。なお、電極端子を配置する工程において、電極端子６０ａを導電パターン３０上に配置しただけでは安定せず、電極端子６０ａの保持が必要な場合には、必要に応じて、治具等の保持手段を用いて電極端子６０ａを保持した状態で超音波の印加を行うようにしてもよい。
【００４４】
このように、第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、長手方向に沿って延びる短手方向の中心位置から接合が開始し、徐々に両端部に接合が拡大してゆく接合形態となる。汚染物質は、長手方向に垂直な断面における両端部に残存することになる。
【００４５】
図４Ｂは、図３におけるＢ−Ｂ'断面における接合部６１ａの形状を示した断面図である。図４Ｂに示されるように、長手方向においては、接合面６２ａには局所的に突出した突出部６３ａは形成されておらず、局所的な接触は特に発生しない形状となっている。
【００４６】
このように、第２の実施形態においては、電極端子６０ａの接合面６２ａを、長手方向に垂直な断面において中央部を両端部より突出させるとともに、全体が弧状となるように緩やかな曲線で突出した形状とする。最初に局所的な接触箇所が存在するとともに、接合の進行に伴って接合面積が増加するので、迅速な超音波接合を実現できるとともに導体パターン３０の破壊を防止することができる。
【００４７】
また、第２の実施形態において、接合面６２ａを粗面化処理し、細かな凹凸を表面に形成してもよい。これにより、突出部６３ａの部分だけではなく、更に細かい局所的な接触を増加させることができ、接合力を高めることができる。
【００４８】
〔第３の実施形態〕
図５Ａは、第３の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明するための図である。第３の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、電極端子６０ｂの接合部６１ｂの形状が第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法と異なるが、実施する工程及び他の構成要素の構成は第２の実施形態と同様である。よって、第３の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法では、第２の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法と異なる点のみを説明する。
【００４９】
第３の実施形態においても、電極端子６０ｂは、図３に示された第２の実施形態と同様に、長方形の平面形状を有する。但し、長方形の意味は第２の実施形態で説明した通りである。図５Ａは、接合部６１ｂの平面形状の長方形の長手方向（長辺の延在方向）に垂直な断面における接合部６１ｂの断面形状を示しており、図３のＡ−Ａ'断面に対応する。図５Ａに示される通り、第３の実施形態における電極端子６０ｂの接合部６１ｂの長手方向に垂直な断面は、中央部に１つの突出部６３ｂが設けられているが、両端部には平坦部６４ｂが設けられている。このように、両端部は平坦部６４ｂとして構成し、中央部のみに突出部６３ｂを設ける構成としてもよい。電極端子を配置する工程で接触するのは中央部にある突出部６３ｂであり、接合が進行するに伴って両側に接合領域が増加する変化は第２の実施形態と同様であるので、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、第３の実施形態においても、接合面６２ｂの表面を粗面化処理し、接合を更に高める構成としてもよい。
【００５１】
更に、電極端子を配置する工程においては、必要に応じて電極端子６０ｂを保持する保持治具等を用いてもよい。
【００５２】
図５Ｂは、図３におけるＢ−Ｂ'断面に対応する接合部６１ｂの平面形状の長方形の長手方向の沿った断面の形状を示した断面図である。第２の実施形態と同様、長手方向においては、接合面６２ｂには局所的に突出した突出部６３ｂは形成されておらず、局所的な接触は特に発生しない形状となっている。
【００５３】
〔第４の実施形態〕
図６Ａは、第４の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明するための図である。第４の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、電極端子６０ｃの接合部６１ｃの形状が第２及び第３の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法と異なるが、実施する工程及び他の構成要素の構成は第２及び第３の実施形態と同様である。よって、第４の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法では、第２及び第３の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法と異なる点のみを説明する。
【００５４】
第４の実施形態においても、電極端子６０ｂは、図３に示された第２の実施形態と同様に、長方形の平面形状を有する。但し、長方形の意味は第２の実施形態で説明した通りである。図６Ａは、接合部６１ｃの平面形状の長方形の長手方向における接合部６１ｃの断面形状を示している。図６Ａに示される通り、第４の実施形態における電極端子６０ｃの接合部６１ｃの長手方向に垂直な断面は、中央部に１つの突出部６３ｃが設けられている点は第２及び第３の実施形態と同様であるが、接合面６２ｃの表面に階段形状６６ｃが形成されている点で、第２及び第３の実施形態と異なっている。
【００５５】
このように、中央部に両端部よりも高い突出部６３ｃを１個のみ設けるとともに、接合面６２ｃの表面に階段形状６６ｃを形成してもよい。なお、図６Ａにおいては、接合面６２ｃの全体が下方に突出し、その表面に階段形状凹凸６６ｃが設けられている点で、接合面６２ｃの全体形状としては第２の実施形態に近い形状となっているが、第３の実施形態のような平坦部６４ｃを含む形状に階段形状６６ｃを形成することも可能である。図５Ａの平坦部６４ｂには階段状形状６６ｃは形成できないが、突出部６３ｃには階段形状６６ｃを設けることが可能である。よって、第４の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、第２及び第３の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法に適用することが可能である。
【００５６】
なお、図６Ａにおいて、階段形状６６ｃの角を繋ぎ合わせると、楕円の形状になるように構成されており、その点においては、第２の実施形態における接合部６１ａとは若干異なっている。このように、第４の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、種々の形状を有する電極端子６０、６０ａ〜６０ｃに適用可能である。
【００５７】
図６Ｂは、図３におけるＢ−Ｂ'断面に対応する接合部６１ｃの平面形状の長方形の長手方向の沿った断面の形状を示した断面図である。第２及び第３の実施形態と同様、長手方向においては、接合面６２ｃには局所的に突出した突出部６３ｃは形成されておらず、局所的な接触は特に発生しない形状となっている。
【００５８】
第４の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法によれば、接合部６１ｃの長手方向に垂直な断面における中央部に突出部６３ｃを設けるとともに、接合面６２ｃに階段形状６６ｃを設けることにより、導体パターン３０の破損を防止しつつ接合強度を更に高めることができる。
【００５９】
〔第５の実施形態〕
図７は、本開示の第５の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を説明するための図である。第５の実施形態においては、電極端子６０ｄの接合部６１ｄは平板状に形成され、接合面６２ｄには平坦面が形成されている。一方、導体パターン３０ａの表面に複数の突出部３２が形成されている。このように、導体パターン３０ａの方に突出部３２を形成してもよい。導体パターン３０の表面に突出部３２が形成されている場合でも、接合力を高めつつ導体パターン３０の破損を防止することができる。なお、接合面６２ｄにおける平坦面とは、突出部３２のような凹凸が何も形成されていない面を意味し、平板状の部材に意図的な形状加工が施されていない面を意味する。
【００６０】
また、第５の実施形態では、複数の突出部３２が支持台のように機能し、突出部３２上に電極端子６０ｄを容易に配置することができ、超音波接合を容易に行うことができる。また、突出部３２は、図７に示されるように半球状に形成してもよいし、用途に応じて、円柱状、円錐台状、角柱状、角錐台状等の種々の形状とすることができる。但し、突出部３２の形状は、円柱状や角柱状よりは、テーパー状、末広がり形状、半球状が好ましいことは、第１の実施形態において説明したのと同様である。また、突出部３２の加工の容易性及び超音波の加圧の均一性の観点から、複数の突出部３２は総て同一の形状であることが好ましいが、いくつかの形状の組み合わせであっても良い点も、第１の実施形態と同様である。例えば、複数の突出部３２のうち、少なくとも１つが半球形状を有し、他が異なる形状を有してもよい。
【００６１】
なお、実施する工程は、第１の実施形態で説明した内容と同様であるので、その説明は省略する。また、第５の実施形態において、電極端子６０ｄの接合面６２ｄを、第１〜第４の実施形態で説明した突出部６３、６３ａ〜６３ｃを有する接合面６２、６２ａ〜６２ａに構成してもよいし、階段形状６６ｃも必要に応じて設けるようにしてもよい。更に、平坦な接合面６２ｄに粗面化処理のみを施すことも可能である。
【００６２】
以上説明したように、本開示の実施形態に係る半導体モジュールの製造方法よれば、超音波接合の接合強度を高めつつ、導体パターンの破壊を防ぐことができる。また、本実施形態に係る半導体モジュールの製造方法は、種々の形態をとることができ、また、実施形態同士で組み合わせることが可能である。
【００６３】
以上、本開示の実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０    ベース板
２０    絶縁基板
３０、３０ａ、３１    導体パターン
３２    突出部
４０    半導体素子
５０    半田
６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ    電極端子
６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ    接合部
６２、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ    接合面
６３、６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ    突出部
６４、６４ｂ    平坦面
６５    上面
７０    超音波ホーン
７１    下面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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