(57)【要約】      （修正有）【課題】絶縁基板の熱膨張による反りにより、絶縁基板下に形成されたはんだ層に発生するはんだボイドを抑制し、良好な組立性を維持できる半導体モジュールとその製造方法を提供する。【解決手段】半導体モジュールは、絶縁基板４と、絶縁基板４表面において互いに離間して配置された、複数の半導体チップ１と、絶縁基板４裏面側において、各半導体チップ１が配置された位置に対応する位置にのみ形成された、はんだ層９と、はんだ層９を介して、絶縁基板４と接続されたベース板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】
絶縁基板と、
前記絶縁基板表面において互いに離間して配置された、複数の半導体チップと、
前記絶縁基板裏面側において、各前記半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみ形成された、はんだ層と、
前記はんだ層を介して、前記絶縁基板と接続されたベース板とを備える、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記絶縁基板裏面の、前記各半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみ形成された第１メタルメッキをさらに備え、
前記はんだ層は、前記第１メタルメッキ上に形成される、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記ベース板上の、前記各半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみ形成された第２メタルメッキをさらに備え、
前記はんだ層は、前記第２メタルメッキ上に形成される、
請求項１または２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記各半導体チップは、ＳｉＣ半導体チップである、
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体モジュール。
【請求項５】
（ａ）絶縁基板を用意する工程と、
（ｂ）前記絶縁基板表面において、複数の半導体チップを互いに離間して配置する工程と、
（ｃ）前記絶縁基板裏面側において、各前記半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみはんだ層を形成する工程と、
（ｄ）前記はんだ層を介して、前記絶縁基板とベース板とを接続する工程とを備える、
半導体モジュールの製造方法。
【請求項６】
（ｅ）前記工程（ｃ）に先立って、前記絶縁基板裏面の、前記各半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみ第１メタルメッキを形成する工程をさらに備え、
前記工程（ｃ）は、前記はんだ層を、前記第１メタルメッキ上に形成する工程である、
請求項５に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項７】
（ｆ）前記工程（ｃ）に先立って、前記ベース板上の、前記各半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみ第２メタルメッキを形成する工程をさらに備え、
前記工程（ｃ）は、前記はんだ層を、前記第２メタルメッキ上に形成する工程である、
請求項５または６に記載の半導体モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）は、前記絶縁基板表面において、複数のＳｉＣ半導体チップを互いに離間して配置する工程である、
請求項５〜７のいずれか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とその製造方法に関し、特に、半導体素子を配置した絶縁基板裏面のはんだ層におけるはんだボイドの発生を抑制するための半導体モジュールとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体モジュールにおいて、例えば電力用の半導体チップを搭載した絶縁基板は、放熱及び位置固定の必要性から、ベース板に対しはんだ層を介してはんだ接合されることが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６０１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このとき、半導体チップを搭載する絶縁基板を、半導体モジュールの省スペース化のために薄くしていくと、絶縁基板のサイズを大型化した場合に熱膨張による反りの影響が大きくなり、絶縁基板下に形成されたはんだ層においてはんだボイド発生しやすい等、組立性が悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、はんだボイドの発生を抑制し、良好な組立性を維持できる半導体モジュールとその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる半導体モジュールは、絶縁基板と、前記絶縁基板表面において互いに離間して配置された、複数の半導体チップと、前記絶縁基板裏面側において、各前記半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみ形成された、はんだ層と、前記はんだ層を介して、前記絶縁基板と接続されたベース板とを備える。
【０００７】
また、本発明にかかる半導体モジュールの製造方法は、（ａ）絶縁基板を用意する工程と、（ｂ）前記絶縁基板表面において、複数の半導体チップを互いに離間して配置する工程と、（ｃ）前記絶縁基板裏面側において、各前記半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみはんだ層を形成する工程と、（ｄ）前記はんだ層を介して、前記絶縁基板とベース板とを接続する工程とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる半導体モジュールによれば、絶縁基板と、前記絶縁基板表面において互いに離間して配置された、複数の半導体チップと、前記絶縁基板裏面側において、各前記半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみ形成された、はんだ層と、前記はんだ層を介して、前記絶縁基板と接続されたベース板とを備えることにより、はんだボイドの発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。
【０００９】
また、本発明にかかる半導体モジュールの製造方法によれば、（ａ）絶縁基板を用意する工程と、（ｂ）前記絶縁基板表面において、複数の半導体チップを互いに離間して配置する工程と、（ｃ）前記絶縁基板裏面側において、各前記半導体チップが配置された位置に対応する位置にのみはんだ層を形成する工程と、（ｄ）前記はんだ層を介して、前記絶縁基板とベース板とを接続する工程とを備えることにより、はんだボイドの発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる半導体モジュールの構造を示す図である。
【図２】実施の形態２にかかる半導体モジュールの構造を示す図である。
【図３】前提技術としての半導体モジュールの構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図３に示すように、本発明の前提技術としての半導体モジュールは、半導体チップ１が、はんだ層２を介してメタル３上に配置され、複数のメタル３が、絶縁基板４上に互いに離間して形成される。
【００１２】
絶縁基板４の裏面にはメタル５が全面に渡って形成され、絶縁基板４は、ベース板６上にはんだ層７を介して配置されている。
【００１３】
ここで、図３に示すように、熱膨張等により絶縁基板４に反りが生じると、はんだ層７にはんだボイド８が生じ、半導体モジュールの組立性を悪化させていた。
【００１４】
以下の実施の形態に示す本発明は、この問題点を解決するための半導体モジュールの構造に関するものである。
【００１５】
＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ−１．構成＞
図１に示すのは、本実施の形態１にかかる半導体モジュールの構造である。図１に示すように、半導体チップ１が、はんだ層２を介してメタル３上に配置され、複数のメタル３が、絶縁基板４上に互いに離間して形成される。
【００１６】
絶縁基板４の裏面にはメタル５が全面に渡って形成され、絶縁基板４はベース板６上に、第１メタルメッキとしてのメタルメッキ１０及びはんだ層９を介して配置されている。
【００１７】
メタルメッキ１０及びはんだ層９は、半導体チップ１が配置された領域に対応する、その直下の領域のみに選択的に形成され、また互いに離間している。
【００１８】
このような構造とすることで、図１に示すように、熱膨張等により絶縁基板４に反りが生じても、はんだ層９が分離しているためはんだボイドが生じることを抑制され、半導体モジュールの組立性を良好に保つことができる。
【００１９】
なお、半導体チップ１にはＳｉＣ等のワイドバンドギャップ半導体を用いることができる。
【００２０】
＜Ａ−２．製造方法＞
次に、上記の半導体モジュールの製造方法について説明する。まず、絶縁基板４を用意し、その表面にメタル３を選択的に形成する。また、絶縁基板４の裏面にメタル５を形成する。
【００２１】
次に、メタル５上の、半導体チップ１の直下に対応する領域にはんだ濡れ性の高いメタルメッキ１０を形成する。メタルメッキ１０には、はんだ層９をそれぞれ形成する。そして、ベース板６に接触させ接続する。
【００２２】
また、それぞれのメタル３上にはんだ層２を形成し、対応する半導体チップ１をそれぞれ配置する。複数の半導体チップ１は、互いに離間して配置される。
【００２３】
＜Ａ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態１によれば、半導体モジュールにおいて、絶縁基板４と、絶縁基板４表面において互いに離間して配置された、複数の半導体チップ１と、絶縁基板４裏面側において、各半導体チップ１が配置された位置に対応する位置にのみ形成された、はんだ層９と、はんだ層９を介して、絶縁基板４と接続されたベース板６とを備えることで、放熱経路を確保しながら、絶縁基板４裏面のはんだ付領域が大きくならないよう抑制し、またはんだボイド８の発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。また、はんだ領域が減少するため、結果的に半導体チップ１配置、半導体モジュールのシュリンクを実現することができる。
【００２４】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、半導体モジュールにおいて、絶縁基板４裏面の、各半導体チップ１が配置された位置に対応する位置にのみ形成された第１メタルメッキとしてのメタルメッキ１０をさらに備え、はんだ層９は、メタルメッキ１０上に形成されることで、はんだボイド８の発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。
【００２５】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、半導体モジュールの製造方法において、（ａ）絶縁基板４を用意する工程と、（ｂ）絶縁基板４表面において、複数の半導体チップ１を互いに離間して配置する工程と、（ｃ）絶縁基板４裏面側において、各半導体チップ１が配置された位置に対応する位置にのみはんだ層９を形成する工程と、（ｄ）はんだ層９を介して、絶縁基板４とベース板６とを接続する工程とを備えることで、はんだボイド８の発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。
【００２６】
また、本発明にかかる実施の形態１によれば、半導体モジュールの製造方法において、（ｅ）工程（ｃ）に先立って、絶縁基板４裏面の、各半導体チップ１が配置された位置に対応する位置にのみ第１メタルメッキとしてのメタルメッキ１０を形成する工程をさらに備え、工程（ｃ）は、はんだ層９を、メタルメッキ１０上に形成する工程であることで、はんだボイド８の発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。
【００２７】
＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ−１．構成＞
図２に示すのは、本実施の形態２にかかる半導体モジュールの構造である。図２に示すように、半導体チップ１が、はんだ層２を介してメタル３上に配置され、複数のメタル３が、絶縁基板４上に互いに離間して形成される。
【００２８】
絶縁基板４の裏面にはメタル５が全面に渡って形成され、絶縁基板４はベース板６上に、第２メタルメッキとしてのメタルメッキ１１及びはんだ層９を介して配置されている。
【００２９】
メタルメッキ１１及びはんだ層９は、半導体チップ１が配置された領域に対応する、その直下の領域のみに選択的に形成され、互いに離間している。
【００３０】
このような構造とすることで、図１に示すように、熱膨張等により絶縁基板４に反りが生じても、はんだ層９にはんだボイドが生じることを抑制し、半導体モジュールの組立性を良好に保つことができる。
【００３１】
なお、実施の形態１に示す場合と組み合わせてもよい。すなわち、図１におけるメタルメッキ１０を、図２の構造においても備えることができる。
【００３２】
＜Ｂ−２．製造方法＞
次に、上記の半導体モジュールの製造方法について説明する。まず、絶縁基板４を用意し、その表面にメタル３を選択的に形成する。また、絶縁基板４の裏面にメタル５を形成する。
【００３３】
次に、ベース板６上の、後述する半導体チップ１の直下に対応する領域にはんだ濡れ性の高いメタルメッキ１１を形成する。メタルメッキ１１には、はんだ層９をそれぞれ形成する。そして、絶縁基板４に接触させ接続する。
【００３４】
また、それぞれのメタル３上にはんだ層２を形成し、対応する半導体チップ１をそれぞれ配置する。複数の半導体チップ１は、互いに離間して配置される。
【００３５】
＜Ｂ−３．効果＞
本発明にかかる実施の形態２によれば、半導体モジュールにおいて、ベース板６上の、各半導体チップ１が配置された位置に対応する位置にのみ形成された第２メタルメッキとしてのメタルメッキ１１をさらに備え、はんだ層９は、メタルメッキ１１上に形成されることで、はんだボイド８の発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。
【００３６】
また、本発明にかかる実施の形態２によれば、半導体モジュールの製造方法において、（ｆ）工程（ｃ）に先立って、ベース板６上の、各半導体チップ１が配置された位置に対応する位置にのみ第２メタルメッキとしてのメタルメッキ１１を形成する工程をさらに備え、工程（ｃ）は、はんだ層９を、メタルメッキ１１上に形成する工程であることで、はんだボイド８の発生を抑制し、良好な組立性を維持することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１  半導体チップ、２，７，９  はんだ層、３，５  メタル、４  絶縁基板、６  ベース板、８  はんだボイド、１０，１１  メタルメッキ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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